JP6950556B2 - Inverter cooling control system - Google Patents
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Description
本発明は、インバータの冷却制御システムの技術分野に関する。 The present invention relates to the technical field of an inverter cooling control system.
この種のシステムとして、冷却水等の冷媒を利用してインバータを冷却するものが知られている。例えば特許文献1では、2つのアームを有するインバータにおいて、熱抵抗の小さい下アーム側を冷媒流れの下流に位置させることで、冷却効率を向上させるという技術が開示されている。
As a system of this type, a system that cools an inverter by using a refrigerant such as cooling water is known. For example,
インバータが備える複数のスイッチング素子は、その各々で素子発熱量が異なる。具体的には、各スイッチング素子の発熱量は、熱抵抗の劣化や素子固有の損失ばらつきによって異なる値となる。このため、インバータを効率的に冷却するためには、各スイッチング素子の発熱量の違いを考慮することが好ましい。しかしながら、上述した特許文献1に記載されている技術では、スイッチング素子における発熱量の違いを利用して冷却することはできない。即ち、インバータを効率的に冷却するという点において十分に改善の余地がある。
Each of the plurality of switching elements included in the inverter has a different element heat generation amount. Specifically, the calorific value of each switching element becomes a different value due to deterioration of thermal resistance and loss variation peculiar to the element. Therefore, in order to cool the inverter efficiently, it is preferable to consider the difference in the amount of heat generated by each switching element. However, in the technique described in
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、素子発熱を考慮してインバータを好適に冷却することが可能なインバータの冷却制御システムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, for example, and an object of the present invention is to provide an inverter cooling control system capable of suitably cooling an inverter in consideration of element heat generation.
本発明に係るインバータの冷却制御システムの一態様では、第1スイッチング素子群から第2スイッチング素子群に向けて流れる冷却水を利用したインバータの冷却制御システムであって、前記インバータへの流入部分における前記冷却水の温度を第1温度として取得する第1取得手段と、前記第1スイッチング素子群又は前記第2スイッチング素子群に所定の電流を通電し、前記第2スイッチング素子群の中で最も温度の高い素子の温度を第2温度として取得する第2取得手段と、前記第1温度及び前記第2温度に基づいて、前記第1スイッチング素子群の発熱が前記冷却水を介して前記第2スイッチング素子に与える干渉分の上昇温度、又は前記第2スイッチング素子における自己発熱分の上昇温度を算出する第1算出手段と、前記干渉分の上昇温度又は前記自己発熱分の上昇温度に基づいて、前記第2スイッチング素子群が許容可能な発熱許容温度を算出する第2算出手段と、前記発熱許容温度に基づいて、前記冷却水の流量を制御する制御手段とを備える。 One aspect of the cooling control system for the inverter according to the present invention is the cooling control system for the inverter using the cooling water flowing from the first switching element group to the second switching element group, in the inflow portion to the inverter. A predetermined current is applied to the first acquisition means for acquiring the temperature of the cooling water as the first temperature and the first switching element group or the second switching element group, and the temperature is the highest in the second switching element group. Based on the second acquisition means for acquiring the temperature of the element having a high temperature as the second temperature and the first temperature and the second temperature, the heat generated by the first switching element group is generated by the second switching via the cooling water. Based on the first calculation means for calculating the rising temperature of the interference component given to the element or the rising temperature of the self-heating component in the second switching element, and the rising temperature of the interference component or the rising temperature of the self-heating component. The second switching element group includes a second calculation means for calculating an allowable heat generation temperature, and a control means for controlling the flow rate of the cooling water based on the heat generation allowable temperature.
以下、図面を参照してインバータの冷却制御システムの実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the inverter cooling control system will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
第1実施形態に係るインバータの冷却制御システムについて、図1から図6を参照して説明する。なお、第1実施形態では、車両に搭載されたインバータの冷却制御システムを例に挙げて説明するものとする。
<First Embodiment>
The inverter cooling control system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. In the first embodiment, the cooling control system of the inverter mounted on the vehicle will be described as an example.
<全体構成>
まず、第1実施形態に係る車両の電源システムの構成について、図1を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係るインバータの冷却制御システムの構成を示すブロック図である。
<Overall configuration>
First, the configuration of the vehicle power supply system according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an inverter cooling control system according to the first embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係るインバータの冷却制御システムは、車両の電源システムの一部として構成されたインバータ30を冷却するためのシステムとして構成されている。車両の電源システムは、バッテリ10と、システムメインリレー12と、平滑コンデンサC1と、コンバータ20と、平滑コンデンサC2と、インバータ30と、モータジェネレータMGと、ECU(Electronic Control Unit)100とを備えている。
As shown in FIG. 1, the inverter cooling control system according to the present embodiment is configured as a system for cooling the
バッテリ10は、充電可能な蓄電装置である。バッテリ10の一例として、例えば、二次電池(例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等)が挙げられる。バッテリ10からの電力供給は、システムメインリレー12によって遮断可能に構成されている。
The battery 10 is a rechargeable power storage device. As an example of the battery 10, for example, a secondary battery (for example, a nickel hydrogen battery, a lithium ion battery, etc.) can be mentioned. The power supply from the battery 10 is configured to be cut off by the system
平滑コンデンサC1は、バッテリ10の正極線とバッテリ10の負極線との間に接続された電圧平滑用のコンデンサである。平滑コンデンサC1は、正極線と負極線との間の端子間電圧VLの変動を平滑化するためのコンデンサである。 The smoothing capacitor C1 is a voltage smoothing capacitor connected between the positive electrode wire of the battery 10 and the negative electrode wire of the battery 10. The smoothing capacitor C1 is a capacitor for smoothing the fluctuation of the voltage VL between the terminals between the positive electrode line and the negative electrode line.
コンバータ20は、リアクトルL1と、整流ダイオードD1が接続されたスイッチング素子Q1と、整流ダイオードD2が接続されたスイッチング素子Q2とを備えている。コンバータ20では、各スイッチング周期内でスイッチング素子Q1及びQ2が相補的かつ交互にオンオフするように制御される。
The
コンバータ20は、昇圧動作時において、バッテリ10から供給された直流電圧VLを直流電圧VHに昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Q2のオン期間にリアクトルL1に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Q1及び整流ダイオードD1を介して供給することにより行われる。
The
また、コンバータ20は、降圧動作時には、直流電圧VHを直流電圧VLに降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Q1のオン期間にリアクトルL1に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Q2及び整流ダイオードD2を介して供給することにより行われる。
Further, the
これらの昇圧動作及び降圧動作における電圧変換比(即ち、VH及びVLの比)は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Q1、Q2のオン期間比(即ち、デューティ比)により制御される。なお、スイッチング素子Q1及びQ2をオン及びオフにそれぞれ固定すれば、VH=VL(電圧変換比=1.0)とすることもできる。 The voltage conversion ratio (that is, the ratio of VH and VL) in these step-up operations and step-down operations is controlled by the on-period ratio (that is, duty ratio) of the switching elements Q1 and Q2 in the switching cycle. If the switching elements Q1 and Q2 are fixed on and off, respectively, VH = VL (voltage conversion ratio = 1.0) can be set.
平滑コンデンサC2は、コンバータ20とインバータ30との間に配置された電圧平滑用のコンデンサである。平滑コンデンサC2は、昇圧電圧VHの変動を平滑化するためのコンデンサである。
The smoothing capacitor C2 is a voltage smoothing capacitor arranged between the
インバータ30は、コンバータ20から供給される直流電力(直流電圧)を交流電力(具体的には、三相交流電圧)に変換する。インバータ30は、直流電力を交流電力に変換するために、p側スイッチング素子Qup及びn側スイッチング素子Qunを含むU相アーム、p側スイッチング素子Qvp及びn側スイッチング素子Qvnを含むV相アーム、並びにp側スイッチング素子Qwp及びn側スイッチング素子Qwnを含むW相アームを備えている。インバータ30が備える各アームは、正極線と負極線との間に並列に接続されている。p側スイッチング素子Qup、Qvp及びQwpには、整流用ダイオードDup、Dvp及びDwpが夫々接続されている。n側スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnについても同様に、整流用ダイオードDun、Dvn及びDwnが夫々接続されている。インバータ30の各スイッチング素子Qup〜Qwnは、PWM(Pulse Width Modulation)制御によってスイッチングのオンオフが制御される。
The
インバータ30における各相アームの上アーム(つまり、各p側スイッチング素子)と下アーム(つまり、各n側スイッチング素子)との中間点は、夫々モータジェネレータMGの各相コイルに接続されている。その結果、インバータ30による変換動作の結果生成される交流電力(三相交流電圧)が、モータジェネレータMGに供給される。なお、上アームは、後述する付記における「第1スイッチング素子群」の一具体例であり、下アームは、後述する付記における「第2スイッチング素子群」の一具体例である。
The intermediate points between the upper arm (that is, each p-side switching element) and the lower arm (that is, each n-side switching element) of each phase arm in the
モータジェネレータMGは、三相交流電動発電機として構成されている。モータジェネレータMGは、車両が走行するために必要なトルクを発生するように駆動する。モータジェネレータMGが発生したトルクは、当該モータジェネレータMGの回転軸に機械的に連結された駆動軸を介して、駆動輪に伝達される。なお、モータジェネレータMGは、車両の制動時等に電力回生(発電)を行ってもよい。 The motor generator MG is configured as a three-phase AC motor generator. The motor generator MG is driven to generate the torque required for the vehicle to travel. The torque generated by the motor generator MG is transmitted to the drive wheels via a drive shaft mechanically connected to the rotation shaft of the motor generator MG. The motor generator MG may regenerate electric power (power generation) when braking the vehicle or the like.
ECU100は、車両の電源システムにおける各部の動作を制御するための電子制御ユニットである。また、本実施形態に係るECU100は特に、その一部がインバータの冷却制御システムとして構成されている。ECU100は、インバータの冷却制御システムとしての機能を実現するための処理ブロックとして、冷却水温度取得部110、素子温度取得部120、上昇温度算出部130、発熱許容温度算出部140、及び制御部150を備えている。
The ECU 100 is an electronic control unit for controlling the operation of each part in the power supply system of the vehicle. Further, the
冷却水温度取得部110は、後述する付記における「第1取得手段」の一具体例であり、インバータを冷却するための冷却水の温度を取得する。素子温度取得部120は、後述する付記における「第2取得手段」の一具体例であり、下アーム(即ち、各n側スイッチング素子)の温度を取得する。上昇温度算出部130は、後述する付記における「第1算出手段」の一具体例であり、冷却水温度取得部110で取得された冷却水の温度、及び素子温度取得部120で取得された下アームの温度に基づいて、下アームの通電による上昇温度を算出する。発熱許容温度算出部140は、後述する付記における「第2算出手段」の一具体例であり、上昇温度算出部130で算出された上昇温度に基づいて、下アームの発熱許容温度を算出する。制御部150は、後述する付記における「制御手段」の一具体例であり、発熱許容温度算出部140で算出された発熱許容温度に基づいて、インバータ30又はインバータの冷却装置の制御を実行する。上記ECU100の各部の動作については、後に詳細に説明する。
The cooling water
<冷却装置の構成>
次に、第1実施形態に係るインバータの冷却装置(即ち、インバータ30を冷却する装置)の構成について、図2を参照して具体的に説明する。第1実施形態に係るインバータの冷却装置の構成を示す概略図である。
<Cooling device configuration>
Next, the configuration of the inverter cooling device (that is, the device for cooling the inverter 30) according to the first embodiment will be specifically described with reference to FIG. It is the schematic which shows the structure of the cooling device of the inverter which concerns on 1st Embodiment.
図2に示すように、第1実施形態に係るインバータの冷却装置は、インバータ20の上アームから下アームに向けて冷却水を流す装置として構成されている。冷却装置には、冷却水の流入口部分(即ち、インバータ30の各スイッチング素子の手前側)に水温センサ200が設けられている。上述したECU100における冷却水温度取得部110は、この水温センサ200が検出した温度を取得するように構成されている。
下アームの各スイッチング素子には、素子温度センサ301、302及び303が夫々設けられている。素子温度センサ301は、スイッチング素子Qunの温度を検出する。素子温度センサ302は、スイッチング素子Qvnの温度を検出する。素子温度センサ302は、スイッチング素子Qwnの温度を検出する。上述したECU100における素子温度取得部120は、これらの素子温度センサ301、302、及び303が検出した温度を取得するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the inverter cooling device according to the first embodiment is configured as a device for flowing cooling water from the upper arm to the lower arm of the
Each switching element of the lower arm is provided with
<動作説明>
次に、第1実施形態に係るインバータの冷却制御システムの動作(特に、冷却条件を決定するための動作)について、図3を参照して説明する。図3は、第1実施形態に係るインバータの冷却制御システムの動作の流れを示すフローチャートである。
<Operation explanation>
Next, the operation of the inverter cooling control system according to the first embodiment (particularly, the operation for determining the cooling conditions) will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing an operation flow of the cooling control system of the inverter according to the first embodiment.
図3に示すように、第1実施形態に係るインバータの冷却制御システムの動作時には、まず上アームの3相(U相、V相、W相)に所定の電流を通電する(ステップS11)。なお、ここでの「所定の電流」とは、上アームの各スイッチング素子Qup、Qvp及びQwpを飽和温度に到達させるための電流であり、予め適切な値が設定されている。 As shown in FIG. 3, when the cooling control system of the inverter according to the first embodiment is operated, first, a predetermined current is applied to the three phases (U phase, V phase, W phase) of the upper arm (step S11). The "predetermined current" here is a current for bringing each of the switching elements Up, Qvp, and Qwp of the upper arm to the saturation temperature, and an appropriate value is set in advance.
続いて、所定の電流が通電されてからa秒経過したか否かを判定する(ステップS12)。ここでの「a秒」は、所定の電流を通電することで上アームの各スイッチング素子Qup、Qvp及びQwpが飽和温度に到達するまでの期間として設定されている。所定の電流が通電されてからa秒経過していないと判定された場合(ステップS12:NO)、所定の電流の通電が続行される。 Subsequently, it is determined whether or not a second has elapsed since the predetermined current was applied (step S12). Here, "a second" is set as a period until the switching elements Cup, Qvp, and Qwp of the upper arm reach the saturation temperature by energizing a predetermined current. When it is determined that a second has not passed since the predetermined current was energized (step S12: NO), the energization of the predetermined current is continued.
所定の電流が通電されてからa秒経過したと判定された場合(ステップS12:YES)、素子温度取得部120が、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnの温度Tu、Tv及びTwを夫々取得する(ステップS13)。素子温度取得部120は更に、取得した温度Tu、Tv及びTwの中から最も大きい値を、最大温度Tmaxとして取得する(ステップS14)。
When it is determined that a second has passed since the predetermined current was applied (step S12: YES), the element
続いて、上昇温度算出部130が、上アームの各スイッチング素子Qup、Qvp及びQwpへの通電による、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnの上昇温度(具体的には、上アームの各スイッチング素子Qup、Qvp及びQwpの発熱が冷却水を介して下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnに伝わることに起因する上昇温度)を算出する(ステップS15)。以下では、この上昇温度を「上下流効果による上昇温度」と称する。上下流効果による上昇温度は、例えば素子温度取得部120が取得した最大温度Tmaxから、冷却水温度取得部110が取得した冷却水の水温を差し引くことで求められる。
Subsequently, the rising
続いて、発熱許容温度算出部140が、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnの発熱許容温度を算出する(ステップS16)。発熱許容温度は、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnに許容される自己発熱分に相当する温度であり、上昇温度算出部130で算出された上下流効果による上昇温度に基づいて算出することができる。
Subsequently, the heat generation allowable
ここで、発熱許容温度の算出方法について、図4を参照して具体的に説明する。図4は、第1実施形態に係るインバータの冷却制御システムによる発熱許容温度の算出方法を示す概念図である。 Here, the method of calculating the allowable heat generation temperature will be specifically described with reference to FIG. FIG. 4 is a conceptual diagram showing a method of calculating the allowable heat generation temperature by the cooling control system of the inverter according to the first embodiment.
図4に示すように、発熱許容温度は、上下流効果による上昇温度の設計値(具体的には、熱抵抗劣化最大、且つ、損失ばらつき最大を想定した値)と、上下流効果による上昇温度の算出値(即ち、上昇温度算出部130で算出された値)との差分として算出することができる。上下流効果による上昇温度については、理論上の最大値として算出されている設計値よりも、実際に算出される値の方が小さくなるため、その差分が現時点での素子発熱の拡張可能分として許容されることになる。 As shown in FIG. 4, the heat generation allowable temperature is the design value of the rising temperature due to the upstream / downstream effect (specifically, the value assuming the maximum thermal resistance deterioration and the maximum loss variation) and the rising temperature due to the upstream / downstream effect. It can be calculated as a difference from the calculated value of (that is, the value calculated by the rising temperature calculation unit 130). Regarding the temperature rise due to the upstream and downstream effects, the actually calculated value is smaller than the design value calculated as the theoretical maximum value, so the difference is the expandable amount of element heat generation at the present time. It will be tolerated.
図3に戻り、制御部150は、発熱許容温度算出部140で算出された発熱許容温度に基づいて、インバータ30の最大駆動電流Imaxを決定する(ステップS17)。或いは、制御部150は、発熱許容温度算出部140で算出された発熱許容温度に基づいて、冷却水の流量を決定する(ステップS18)。この結果、第1実施形態に係るインバータの冷却制御システムでは、上下流効果による上昇温度から算出される発熱許容温度に基づいて、インバータ30の最大駆動電流Imax又は冷却水の流量が制御されることになる。
Returning to FIG. 3, the
なお、上述した一連の処理は、車両の始動時又は停止時において実行されればよい(言い換えれば、車両の1トリップ毎に実行されればよい)。 The series of processes described above may be executed when the vehicle is started or stopped (in other words, it may be executed for each trip of the vehicle).
<技術的効果>
次に、第1実施形態に係るインバータの冷却制御システムによって得られる技術的効果について、図5及び図6を参照して説明する。図5は、第1実施形態に係るインバータの冷却制御システムによる駆動電流の拡張効果を示すマップである。図6は、第1実施形態に係るインバータの冷却制御システムによる冷却水の流量低減効果を示すマップである。
<Technical effect>
Next, the technical effects obtained by the cooling control system of the inverter according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a map showing the expansion effect of the drive current by the cooling control system of the inverter according to the first embodiment. FIG. 6 is a map showing the effect of reducing the flow rate of the cooling water by the cooling control system of the inverter according to the first embodiment.
図5に示すように、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnの発熱許容温度が算出されると、許容される自己発熱分の温度が設計値よりも高くなる。これにより、発熱許容温度が算出された1トリップ中においては、インバータ30の最大駆動電流ImaxがImax+αに拡張される。即ち、設計値と比べてインバータ30の最大駆動電流を増加させることが可能となる。従って、より効率的にインバータ30を動作させ、車両の燃費向上を図ることができる。
As shown in FIG. 5, when the permissible heat generation temperature of each of the switching elements Qun, Qvn and Qwn of the lower arm is calculated, the permissible self-heat generation temperature becomes higher than the design value. As a result, the maximum drive current Imax of the
図6に示すように、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnの発熱許容温度が算出されると、冷却水の流量を決定するためのマップを、より流量が少ないものへと変更することができる。これにより、発熱許容温度が算出された1トリップ中においては、冷却水の流量がより小さい値へと変更される。即ち、設計値と比べて冷却に要する冷却水を減少させることが可能となる。従って、過剰な冷却を抑制し、車両の燃費向上を図ることができる。 As shown in FIG. 6, when the heat generation allowable temperature of each switching element Qun, Qvn and Qwn of the lower arm is calculated, the map for determining the flow rate of the cooling water is changed to one having a smaller flow rate. Can be done. As a result, the flow rate of the cooling water is changed to a smaller value during one trip in which the heat generation allowable temperature is calculated. That is, it is possible to reduce the cooling water required for cooling as compared with the design value. Therefore, excessive cooling can be suppressed and the fuel efficiency of the vehicle can be improved.
<第2実施形態>
次に、第1実施形態に係るインバータの冷却制御システムについて、図7から図10を参照して説明する。なお、第2実施形態は、上述した第1実施形態と比べて一部の構成及び動作が異なるのみであり、その他の部分は概ね第1実施形態と同様である。このため、以下では第1実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
<Second Embodiment>
Next, the inverter cooling control system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 10. The second embodiment is different from the above-described first embodiment only in a part of the configuration and operation, and the other parts are substantially the same as those of the first embodiment. Therefore, in the following, the parts different from the first embodiment will be described in detail, and the overlapping parts will be omitted as appropriate.
<動作説明>
第2実施形態に係るインバータの冷却制御システムの動作(特に、冷却条件を決定するための動作)について、図7を参照して説明する。図7は、第2実施形態に係るインバータの冷却制御システムの動作の流れを示すフローチャートである。
<Operation explanation>
The operation of the inverter cooling control system according to the second embodiment (particularly, the operation for determining the cooling conditions) will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a flowchart showing an operation flow of the cooling control system of the inverter according to the second embodiment.
図7に示すように、第2実施形態に係るインバータの冷却制御システムの動作時には、まず下アームの3相(U相、V相、W相)に所定の電流を通電する(ステップS21)。なお、ここでの「所定の電流」とは、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnを飽和温度に到達させるための電流であり、予め適切な値が設定されている。 As shown in FIG. 7, when the cooling control system of the inverter according to the second embodiment is operated, first, a predetermined current is applied to the three phases (U phase, V phase, W phase) of the lower arm (step S21). The "predetermined current" here is a current for bringing the switching elements Qun, Qvn and Qwn of the lower arm to reach the saturation temperature, and an appropriate value is set in advance.
続いて、所定の電流が通電されてからa秒経過したか否かを判定する(ステップS22)。ここでの「a秒」は、所定の電流を通電することで下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnが飽和温度に到達するまでの期間として設定されている。所定の電流が通電されてからa秒経過していないと判定された場合(ステップS22:NO)、所定の電流の通電が続行される。 Subsequently, it is determined whether or not a second has elapsed since the predetermined current was applied (step S22). Here, "a second" is set as a period until the switching elements Qun, Qvn, and Qwn of the lower arm reach the saturation temperature by energizing a predetermined current. When it is determined that a second has not passed since the predetermined current was energized (step S22: NO), the energization of the predetermined current is continued.
所定の電流が通電されてからa秒経過したと判定された場合(ステップS22:YES)、素子温度取得部120が、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnの温度Tu、Tv及びTwを夫々取得する(ステップS23)。素子温度取得部120は更に、取得した温度Tu、Tv及びTwの中から最も大きい値を、最大温度Tmaxとして取得する(ステップS24)。
When it is determined that a second has passed since the predetermined current was applied (step S22: YES), the element
続いて、上昇温度算出部130が、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnの自己発熱による上昇温度を算出する(ステップS25)。自己発熱による上昇温度は、例えば素子温度取得部120が取得した最大温度Tmaxから、冷却水温度取得部110が取得した冷却水の水温を差し引くことで求められる。
Subsequently, the rising
続いて、発熱許容温度算出部140が、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnの発熱許容温度を算出する(ステップS26)。発熱許容温度は、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnに許容される自己発熱分に相当する温度であり、上昇温度算出部130で算出された自己発熱による上昇温度に基づいて算出することができる。
Subsequently, the heat generation allowable
ここで、発熱許容温度の算出方法について、図8を参照して具体的に説明する。図8は、第2実施形態に係るインバータの冷却制御システムによる発熱許容温度の算出方法を示す概念図である。 Here, the method of calculating the allowable heat generation temperature will be specifically described with reference to FIG. FIG. 8 is a conceptual diagram showing a method of calculating the allowable heat generation temperature by the cooling control system of the inverter according to the second embodiment.
図8に示すように、発熱許容温度は、自己発熱による上昇温度の設計値(具体的には、熱抵抗劣化最大、且つ、損失ばらつき最大を想定した値)と、自己発熱による上昇温度の算出値(即ち、上昇温度算出部130で算出された値)との差分として算出することができる。自己発熱による上昇温度については、理論上の最大値として算出されている設計値よりも、実際に算出される値の方が小さくなるため、その差分が現時点での素子発熱の拡張可能分として許容されることになる。 As shown in FIG. 8, the permissible heat generation temperature is calculated by calculating the design value of the temperature rise due to self-heat generation (specifically, the value assuming the maximum thermal resistance deterioration and the maximum loss variation) and the temperature rise due to self-heat generation. It can be calculated as a difference from the value (that is, the value calculated by the rising temperature calculation unit 130). Regarding the temperature rise due to self-heating, the actually calculated value is smaller than the design value calculated as the theoretical maximum value, so the difference is acceptable as the expandable amount of element heat generation at the present time. Will be done.
図7に戻り、制御部150は、発熱許容温度算出部140で算出された発熱許容温度に基づいて、インバータ30の最大駆動電流Imaxを決定する(ステップS27)。或いは、制御部150は、発熱許容温度算出部140で算出された発熱許容温度に基づいて、冷却水の流量を決定する(ステップS28)。この結果、第2実施形態に係るインバータの冷却制御システムでは、自己発熱による上昇温度から算出される発熱許容温度に基づいて、インバータ30の最大駆動電流Imax又は冷却水の流量が制御されることになる。
Returning to FIG. 7, the
なお、上述した一連の処理は、車両の始動時又は停止時において実行されればよい(言い換えれば、車両の1トリップ毎に実行されればよい)。 The series of processes described above may be executed when the vehicle is started or stopped (in other words, it may be executed for each trip of the vehicle).
<技術的効果>
次に、第2実施形態に係るインバータの冷却制御システムによって得られる技術的効果について、図9及び図10を参照して説明する。図9は、第2実施形態に係るインバータの冷却制御システムによる駆動電流の拡張効果を示すマップである。図10は、第2実施形態に係るインバータの冷却制御システムによる冷却水の流量低減効果を示すマップである。
<Technical effect>
Next, the technical effects obtained by the cooling control system of the inverter according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a map showing the expansion effect of the drive current by the cooling control system of the inverter according to the second embodiment. FIG. 10 is a map showing the effect of reducing the flow rate of the cooling water by the cooling control system of the inverter according to the second embodiment.
図9に示すように、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnの発熱許容温度が算出されると、インバータ30の最大駆動電流Imaxを決定するためのマップを、より電流が大きくなるものへと変更することができる。これにより、発熱許容温度が算出された1トリップ中においては、インバータ30の最大駆動電流ImaxがImax+αに拡張される。即ち、設計値と比べてインバータ30の最大駆動電流を増加させることが可能となる。従って、より効率的にインバータ30を動作させ、車両の燃費向上を図ることができる。
As shown in FIG. 9, when the heat generation allowable temperature of each switching element Qun, Qvn and Qwn of the lower arm is calculated, the map for determining the maximum drive current Imax of the
図10に示すように、下アームの各スイッチング素子Qun、Qvn及びQwnの発熱許容温度が算出されると、冷却水の流量を決定するためのマップを、より流量が少ないものへと変更することができる。これにより、発熱許容温度が算出された1トリップ中においては、冷却水の流量がより小さい値へと変更される。即ち、設計値と比べて冷却に要する冷却水を減少させることが可能となる。従って、過剰な冷却を抑制し、車両の燃費向上を図ることができる。 As shown in FIG. 10, when the heat generation allowable temperature of each switching element Qun, Qvn and Qwn of the lower arm is calculated, the map for determining the flow rate of the cooling water is changed to one having a smaller flow rate. Can be done. As a result, the flow rate of the cooling water is changed to a smaller value during one trip in which the heat generation allowable temperature is calculated. That is, it is possible to reduce the cooling water required for cooling as compared with the design value. Therefore, excessive cooling can be suppressed and the fuel efficiency of the vehicle can be improved.
<付記>
以上説明した実施形態から導き出される発明の各種態様を以下に説明する。
<Additional notes>
Various aspects of the invention derived from the embodiments described above will be described below.
(付記1)
付記1に記載のインバータの冷却制御システムは、第1スイッチング素子群から第2スイッチング素子群に向けて流れる冷却水を利用したインバータの冷却制御システムであって、前記インバータへの流入部分における前記冷却水の温度を第1温度として取得する第1取得手段と、前記第1スイッチング素子群又は前記第2スイッチング素子群に所定の電流を通電し、前記第2スイッチング素子群の中で最も温度の高い素子の温度を第2温度として取得する第2取得手段と、前記第1温度及び前記第2温度に基づいて、前記第1スイッチング素子群の発熱が前記冷却水を介して前記第2スイッチング素子に与える干渉分の上昇温度、又は前記第2スイッチング素子における自己発熱分の上昇温度を算出する第1算出手段と、前記干渉分の上昇温度又は前記自己発熱分の上昇温度に基づいて、前記第2スイッチング素子群が許容可能な発熱許容温度を算出する第2算出手段と、前記発熱許容温度に基づいて、前記冷却水の流量を制御する制御手段とを備える。
(Appendix 1)
The cooling control system for the inverter according to
付記1に記載のインバータの冷却制御システムでは、冷却水の下流側(言い換えれば、冷却効果が小さい側)に位置する第2スイッチングの発熱許容温度に基づいて、インバータを冷却するための冷却水の流量が制御される。なお、第2スイッチングの発熱許容温度は、第1スイッチング素子又は第2スイッチング素子に所定の電流を通電することで算出可能な、第1スイッチング素子からの干渉分の上昇温度、又は第2スイッチング素子の自己発熱分の上昇温度に基づいて算出される現時点での値である。
In the inverter cooling control system described in
上述した発熱許容温度を利用すれば、スイッチング素子における熱抵抗の劣化や素子毎の損失ばらつきを考慮して冷却水の流量を制御することが可能となり、例えばスイッチング素子の温度が耐熱温度を超えない範囲で、インバータを効率的に冷却することが可能である。 By using the heat generation allowable temperature described above, it is possible to control the flow rate of the cooling water in consideration of the deterioration of the thermal resistance in the switching element and the loss variation for each element. For example, the temperature of the switching element does not exceed the heat resistant temperature. Within the range, it is possible to cool the inverter efficiently.
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うインバータの冷却制御システムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of claims and within the range not contrary to the gist or idea of the invention that can be read from the entire specification, and the cooling control of the inverter accompanied by such a change is possible. The system is also included in the technical scope of the present invention.
10 バッテリ
12 システムメインリレー
C1 平滑コンデンサ
20 コンバータ
L1 リアクトル
Q1,Q2 スイッチング素子
D1、D2 整流ダイオード
C2 平滑コンデンサ
20 インバータ
Qup〜Qwn スイッチング素子
Dup〜Dwn 整流ダイオード
MG モータジェネレータ
100 ECU
110 冷却水温度取得部
120 素子温度取得部
130 上昇温度算出部
140 発熱許容温度算出部
150 制御部
200 水温センサ
301,202,303 素子温度センサ
10
110 Cooling water
Claims (1)
前記インバータへの流入部分における前記冷却水の温度を第1温度として取得する第1取得手段と、
前記第1スイッチング素子群又は前記第2スイッチング素子群に所定の電流を通電し、前記第2スイッチング素子群の中で最も温度の高い素子の温度を第2温度として取得する第2取得手段と、
前記第1温度及び前記第2温度に基づいて、前記第1スイッチング素子群の発熱が前記冷却水を介して前記第2スイッチング素子に与える干渉分の上昇温度、又は前記第2スイッチング素子における自己発熱分の上昇温度を算出する第1算出手段と、
前記干渉分の上昇温度又は前記自己発熱分の上昇温度に基づいて、前記第2スイッチング素子群が許容可能な発熱許容温度を算出する第2算出手段と、
前記発熱許容温度に基づいて、前記冷却水の流量を制御する制御手段と
を備えることを特徴とするインバータの冷却制御システム。 An inverter cooling control system that uses cooling water that flows from the first switching element group to the second switching element group.
The first acquisition means for acquiring the temperature of the cooling water in the inflow portion to the inverter as the first temperature,
A second acquisition means that applies a predetermined current to the first switching element group or the second switching element group and acquires the temperature of the hottest element in the second switching element group as the second temperature.
Based on the first temperature and the second temperature, the temperature rise of the interference caused by the heat generated by the first switching element group to the second switching element via the cooling water, or the self-heating in the second switching element. The first calculation means for calculating the rising temperature of the minute,
A second calculation means for calculating the heat generation allowable temperature that the second switching element group can tolerate based on the temperature rise of the interference component or the temperature rise of the self-heating component.
An inverter cooling control system including a control means for controlling the flow rate of the cooling water based on the heat generation allowable temperature.
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