特許 6832471 冷却装置および冷却方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6832471

(24)【登録日】2021年2月3日

(45)【発行日】2021年2月24日

(54)【発明の名称】冷却装置および冷却方法

(51)【国際特許分類】

   F28F 27/00 20060101AFI20210215BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20210215BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20210215BHJP

【ＦＩ】

   F28F27/00 511D

   H05K7/20 P

   H02M7/48 Z

【請求項の数】9

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2020-512621(P2020-512621)

(86)(22)【出願日】2019年7月30日

(86)【国際出願番号】JP2019029792

【審査請求日】2020年2月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100154852

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100135301

【弁理士】

【氏名又は名称】梶井 良訓

(72)【発明者】

【氏名】桑原 健人

【審査官】 吉澤 伸幸

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００２７８８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２５３０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１６６３３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ ２７／００

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１冷却水と第２冷却水との間で熱交換が行われる第１熱交換器と、
電気装置が熱的に接続されたヒートシンクと前記第１熱交換器との間で前記第１冷却水を循環させる第１配管と、
第２熱交換器と前記第１熱交換器との間で前記第２冷却水を循環させる第２配管と、
前記第２配管から分岐し、前記第２配管を流れる前記第２冷却水の少なくとも一部を、前記第１熱交換器を通さずに前記第２配管に戻すバイパス配管と、
前記第２配管から前記バイパス配管に流入する前記第２冷却水の流量を変更する流量変更機構と、
前記電気装置の電力損失と前記第１冷却水の温度とのうち少なくとも一方に関する検出値を監視し、前記検出値が第１閾値未満になる場合に前記第２配管から前記バイパス配管に流入する前記第２冷却水の流量を増やすように前記流量変更機構を制御し、前記検出値が第２閾値以上になる場合に前記第２配管から前記バイパス配管に流入する前記第２冷却水の流量を減らすように前記流量変更機構を制御する制御部と、
を備え、
前記冷却装置は、前記流量変更機構によって、第１状態と、前記第１状態と比べて前記第２配管から前記バイパス配管に流入する前記第２冷却水の流量が多い第２状態との間で切り替えられ、
前記第１状態において前記電気装置が最低電力損失で運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度を第１基準温度とし、前記第２状態において前記電気装置が最低電力損失で運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度を第２基準温度とした場合、
前記第１閾値は、前記第１状態において前記電気装置が運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度と前記第２基準温度との差が前記第１基準温度と前記第２基準温度との差の半分以下となる範囲内に設定されている、
冷却装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記検出値として、前記電気装置の電力損失に関する値を監視する、
請求項１に記載の冷却装置。

【請求項4】

前記第１状態における前記第１熱交換器の熱交換効率をε_１、前記第２状態における前記第１熱交換器の熱交換効率をε_２、前記電気装置の運転時最大電力損失をＷ_ｍａｘ、前記電気装置の運転時最低電力損失をＷ_ｍｉｎ、前記第１状態において前記電気装置が最大電力損失で運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度を第３基準温度とした場合、
前記制御部は、

【数1】

である第１条件が満たされるか否かを判定し、
前記制御部は、前記第１条件が満たされると判定した場合、前記冷却装置を第１制御モードで制御し、
前記第１制御モードでは、
前記第１閾値は、前記第１状態において前記電気装置が運転したと仮定した場合に前記第１冷却水の温度が前記第２基準温度となる値と、前記第２状態において前記電気装置が運転したと仮定した場合に前記第１冷却水の温度が前記第３基準温度となる値との間の範囲内に設定されている、
請求項１に記載の冷却装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記第１条件が満たされないと判定した場合、前記冷却装置を第２制御モードで制御し、
前記第２制御モードでは、
前記第１状態において前記電気装置を運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度と前記第２基準温度との差を第１差、前記第２状態において前記電気装置を運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度と前記第３基準温度との差を第２差とした場合、
前記第１閾値は、前記第１差と前記第２差とが互いに同じになる値と、前記第２状態において前記電気装置を運転したと仮定した場合に前記第１冷却水の温度が前記第３基準温度となる値との間の範囲内に設定されている、
請求項４に記載の冷却装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記流量変更機構を第２制御モードで制御する場合、

【数2】

である第２条件が満たされるか否かを判定し、
前記制御部は、前記第２条件が満たされない場合、前記第１状態から前記第２状態への切り替えを行わない、
請求項５に記載の冷却装置。

【請求項7】

前記第１状態における前記第１熱交換器の熱交換効率をε_１、前記第２状態における前記第１熱交換器の熱交換効率をε_２、前記電気装置の運転時最大電力損失をＷ_ｍａｘ、前記電気装置の運転時最低電力損失をＷ_ｍｉｎ、前記第１状態において前記電気装置が最大電力損失で運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度を第３基準温度とした場合、
前記冷却装置は、

【数3】

である条件を満たすように構成され、
前記第１閾値は、前記第１状態において前記電気装置を運転したと仮定した場合に前記第１冷却水の温度が前記第２基準温度となる値と、前記第２状態において前記電気装置を運転したと仮定した場合に前記第１冷却水の温度が前記第３基準温度となる値との間の範囲内に設定されている、
請求項１に記載の冷却装置。

【請求項8】

前記第１状態における前記第１熱交換器の熱交換効率をε_１、前記第２状態における前記第１熱交換器の熱交換効率をε_２、前記電気装置の運転時最大電力損失をＷ_ｍａｘ、前記電気装置の運転時最低電力損失をＷ_ｍｉｎ、前記第１状態において前記電気装置が最大電力損失で運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度を第３基準温度、前記第１状態において前記電気装置を運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度と前記第２基準温度との差を第１差、前記第２状態において前記電気装置を運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度と前記第３基準温度との差を第２差とした場合、
前記冷却装置は、

【数4】

である条件と、

【数5】

である条件と、を満たすように構成され、
前記第１閾値は、前記第１差と前記第２差とが互いに同じになる値と、前記第２状態において前記電気装置を運転したと仮定した場合に前記第１冷却水の温度が前記第３基準温度となる値との間の範囲内に設定されている、
請求項１に記載の冷却装置。

【請求項9】

第１冷却水と第２冷却水との間で熱交換が行われる第１熱交換器と、
電気装置が熱的に接続されたヒートシンクと前記第１熱交換器との間で前記第１冷却水を循環させる第１配管と、
第２熱交換器と前記第１熱交換器との間で前記第２冷却水を循環させる第２配管と、
前記第２配管から前記第１熱交換器に流入する前記第２冷却水の流量を変更可能な流量変更機構と、
前記電気装置の電力損失と前記第１冷却水の温度とのうち少なくとも一方に関する検出値を監視し、前記検出値が第１閾値未満になる場合に前記第２配管から前記第１熱交換器に流入する前記第２冷却水の流量を減らすように前記流量変更機構を制御し、前記検出値が第２閾値以上になる場合に前記第２配管から前記第１熱交換器に流入する前記第２冷却水の流量を増やすように前記流量変更機構を制御する制御部と、
を備え、
前記冷却装置は、前記流量変更機構によって、第１状態と、前記第１状態と比べて前記第２配管から前記第１熱交換器に流入する前記第２冷却水の流量が少ない第２状態との間で切り替えられ、
前記第１状態において前記電気装置が最低電力損失で運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度を第１基準温度とし、前記第２状態において前記電気装置が最低電力損失で運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度を第２基準温度とした場合、
前記第１閾値は、前記第１状態において前記電気装置が運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度と前記第２基準温度との差が前記第１基準温度と前記第２基準温度との差の半分以下となる範囲内に設定されている、
冷却装置。

【請求項10】

冷却装置を用いて電気装置を冷却する冷却方法であって、
前記冷却装置は、
第１冷却水と第２冷却水との間で熱交換が行われる第１熱交換器と、
電気装置が熱的に接続されたヒートシンクと前記第１熱交換器との間で前記第１冷却水を循環させる第１配管と、
第２熱交換器と前記第１熱交換器との間で前記第２冷却水を循環させる第２配管と、
前記第２配管から前記第１熱交換器に流入する前記第２冷却水の流量を変更可能な流量変更機構と、
を有し、
前記冷却装置は、前記流量変更機構によって、第１状態と、前記第１状態と比べて前記第２配管から前記第１熱交換器に流入する前記第２冷却水の流量が少ない第２状態との間で切り替えられ、
前記冷却方法は、
前記電気装置の電力損失と前記第１冷却水の温度とのうち少なくとも一方に関する検出値を監視し、
前記検出値が第１閾値未満になる場合に前記第２配管から前記第１熱交換器に流入する前記第２冷却水の流量を減らすように前記流量変更機構を制御し、
前記検出値が第２閾値以上になる場合に前記第２配管から前記第１熱交換器に流入する前記第２冷却水の流量を増やすように前記流量変更機構を制御する、
ことを含み、
前記第１状態において前記電気装置が最低電力損失で運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度を第１基準温度とし、前記第２状態において前記電気装置が最低電力損失で運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度を第２基準温度とした場合、
前記第１閾値は、前記第１状態において前記電気装置が運転したと仮定した場合における前記第１冷却水の温度と前記第２基準温度との差が前記第１基準温度と前記第２基準温度との差の半分以下となる範囲内に設定される、
冷却方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、冷却装置および冷却方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電気装置が熱的に接続されたヒートシンクに冷却水を供給する水冷式の冷却装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】日本国特開２０１７−１１８５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、冷却対象である電気装置の信頼性向上を図ることができる冷却装置および冷却方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の冷却装置は、第１熱交換器と、第１配管と、第２配管と、バイパス配管と、流量変更機構と、制御部とを備えている。前記第１熱交換器では、第１冷却水と第２冷却水との間で熱交換が行われる。前記第１配管は、電気装置が熱的に接続されたヒートシンクと前記第１熱交換器との間で前記第１冷却水を循環させる。前記第２配管は、第２熱交換器と前記第１熱交換器との間で前記第２冷却水を循環させる。前記バイパス配管は、前記第２配管から分岐し、前記第２配管を流れる前記第２冷却水の少なくとも一部を、前記第１熱交換器を通さずに前記第２配管に戻す。前記流量変更機構は、前記第２配管から前記バイパス配管に流入する前記第２冷却水の流量を変更する。前記制御部は、前記電気装置の電力損失と前記第１冷却水の温度とのうち少なくとも一方に関する検出値を監視し、前記検出値が第１閾値未満になる場合に前記第２配管から前記バイパス配管に流入する前記第２冷却水の流量を増やすように前記流量変更機構を制御し、前記検出値が第２閾値以上になる場合に前記第２配管から前記バイパス配管に流入する前記第２冷却水の流量を減らすように前記流量変更機構を制御する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態のドライブシステムの一例を示す図。

【図2】第１の実施形態の第１制御モードを説明するための図。

【図3】第１の実施形態の第１制御モードを説明するための図。

【図4】第１の実施形態の第２制御モードを説明するための図。

【図5】第１の実施形態の第２制御モードを説明するための図。

【図6】第１の実施形態の制御部の機能構成を示すブロック図。

【図7】第１の実施形態の処理流れの一例を示すフローチャート。

【図8】第２の実施形態のドライブシステムの一例を示す図。

【図9】第２の実施形態の制御モードを説明するための図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態の冷却装置および冷却方法を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

【0008】

本明細書で言う「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。さらに「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。本明細書で言う「ＹＹの途中」とは、ＹＹの両端の間の中間点に限定されず、ＹＹの両端の間の任意の位置を意味する。

【0009】

（第１の実施形態）
図１から図７を参照し、第１の実施形態の冷却装置３について説明する。本実施形態は、冷却装置３がドライブシステム（電動機制御システム）１に適用された例である。ただし、冷却装置３は、ドライブシステム以外のシステムにも広く利用可能である。すなわち、後述する「電気装置」は、電力変換装置２のモジュールに限定されず、冷却が望まれる種々の電気装置が広く該当する。

【0010】

＜１．ドライブシステムの全体構成＞
図１は、冷却装置３を含むドライブシステム１の一例を示す図である。ドライブシステム１は、例えば、電力変換装置２と、冷却装置３と、外部熱交換器４と、外部ポンプ５とを含む。

【0011】

＜２．電力変換装置の構成＞
まず、電力変換装置２について説明する。電力変換装置２は、例えば、電力変換回路１１、変流器（ＣＴ：Current Transformer）１２、ヒートシンク１３、および制御部１４を含む。

【0012】

電力変換回路１１は、例えば、第１電力線１６を介して交流電源ＰＳに接続されるとともに、第２電力線１７を介して負荷Ｌ（例えば電動機）に接続されている。電力変換回路１１は、複数のスイッチング素子および複数のダイオードを有し、交流電力と直流電力との間で電力を変換する。例えば、電力変換回路１１は、交流電源ＰＳから供給された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を負荷Ｌに適した交流電力にさらに変換して負荷Ｌに供給する。

【0013】

変流器１２は、第２電力線１７に設けられている。変流器１２は、電力変換装置２から第２電力線１７に出力される出力電流に基づきその出力電流の大きさに比例した検出用電流を生成する。変流器１２は、生成した検出用電流を制御部１４に出力する。なお変流器１２は、第２電力線１７に代えて、電力変換回路１１に設けられてもよい。

【0014】

ヒートシンク１３は、電力変換回路１１を構成する１つ以上のモジュール１１ａ（例えば上記スイッチング素子を含むＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュール）が取り付けられ、そのモジュール１１ａと熱的に接続されている。ヒートシンク１３の内部には、後述する第１冷却水が流れる流路が設けられている。ヒートシンク１３は、ヒートシンク１３の内部を第１冷却水が流れることで冷却され、モジュール１１ａの冷却を促進する。ヒートシンク１３に取り付けられたモジュール１１ａは、「電気装置」の一例である。以下では説明の便宜上、モジュール１１ａを「電気装置１１ａ」と称する。

【0015】

制御部１４は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation)制御により電力変換回路１１に含まれる複数のスイッチング素子を制御し、所望の電力変換を行う。制御部１４は、電流検出部１４ａを含む。電流検出部１４ａは、変流器１２により生成された検出用電流に基づき、電力変換装置２から第２電力線１７に出力される出力電流の電流値を算出する。制御部１４は、算出された出力電流の電流値に基づき、電力変換回路１１の制御および過電流保護などを行う。本実施形態では、制御部１４は、算出された出力電流の電流値を後述する冷却装置３の制御部２９に出力する。なおこれに代えて、変流器１２により生成された検出用電流が冷却装置３の制御部２９に直接に出力され、冷却装置３の制御部２９によって出力電流の電流値が算出されてもよい。

【0016】

＜３．冷却装置の構成＞
次に、冷却装置３について説明する。冷却装置３は、例えば、熱交換器２０、第１配管２１、ポンプ２２、バルブ２３、第２配管２４、バイパス配管２５、電磁弁２６、第１温度センサ２７Ａ、第２温度センサ２７Ｂ、記憶部２８、および制御部２９を有する。

【0017】

熱交換器２０は、第１冷却水が流れる流路２０ａと、第２冷却水が流れる流路２０ｂとを有する。熱交換器２０では、第１冷却水と第２冷却水との間で熱交換が行われる。第１冷却水は、熱交換器２０と電力変換装置２のヒートシンク１３との間で循環され、ヒートシンク１３を冷却する冷却水である。第１冷却水は、例えば純水である。一方で、第２冷却水は、後述する外部熱交換器４と熱交換器２０との間で循環され、ヒートシンク１３で温められた第１冷却水を熱交換器２０で冷却する冷却水である。第２冷却水は、例えば、外水と呼ばれる工業用水である。熱交換器２０は、「第１熱交換器」の一例である。

【0018】

第１配管２１は、熱交換器２０と、電力変換装置２のヒートシンク１３とを繋ぎ、熱交換器２０とヒートシンク１３との間で第１冷却水を循環させる。例えば、第１配管２１は、第１配管部２１ａと、第２配管部２１ｂとを有する。第１配管部２１ａは、熱交換器２０の第１冷却水出口と、ヒートシンク１３の冷却水入口との間に延びており、熱交換器２０で冷却された第１冷却水をヒートシンク１３に導く。一方で、第２配管部２１ｂは、ヒートシンク１３の冷却水出口と、熱交換器２０の第１冷却水入口との間に延びており、ヒートシンク１３の内部を通ることで温められた第１冷却水を熱交換器２０に導く。

【0019】

ポンプ２２およびバルブ２３は、第１配管２１に設けられている。バルブ２３が開かれ、ポンプ２２が駆動されると、第１冷却水は、第１配管２１内を流れる。本実施形態では、ポンプ２２の回転数が固定値であり、第１配管２１を流れる第１冷却水の流量は常に一定である。なお、第１配管２１を流れる第１冷却水の流量が変動する場合、後述する制御部２９は、ポンプ２２の回転数に対応する信号に基づき、第１冷却水の流量を検出してもよい。またこれに代えて、第１配管２１に流量センサが設けられ、流量センサの検出結果が制御部２９に出力されてもよい。

【0020】

第２配管２４は、後述する外部熱交換器４と熱交換器２０とを繋ぐように設けられ、外部熱交換器４と熱交換器２０との間で第２冷却水を循環させる。例えば、第２配管２４は、第１配管部２４ａと、第２配管部２４ｂとを有する。第１配管部２４ａは、外部熱交換器４の冷却水出口と、熱交換器２０の第２冷却水入口との間に延びており、外部熱交換器４の内部を通ることで冷却された第２冷却水を熱交換器２０に導く。一方で、第２配管部２４ｂは、熱交換器２０の第２冷却水出口と、外部熱交換器４の冷却水入口との間に延びており、熱交換器２０で温められた第２冷却水を外部熱交換器４に導く。

【0021】

バイパス配管２５は、第２配管２４から分岐し、第２配管２４を流れる第２冷却水の少なくとも一部を、熱交換器２０を通さずに第２配管２４に戻す。例えば、バイパス配管２５の一端は、第２配管２４の第１配管部２４ａの途中に接続されている。バイパス配管２５の他端は、第２配管２４の第２配管部２４ｂの途中に接続されている。

【0022】

電磁弁２６は、バイパス配管２５に設けられ、第２配管２４からバイパス配管２５に流入する第２冷却水の流量を変更する。本実施形態では、電磁弁２６は、後述する制御部２９からの制御指令に基づき、バイパス配管２５を閉じる閉状態と、バイパス配管２５を開く開状態との間で切り替えられる。電磁弁２６が開状態に切り替えられると、第２配管２４からバイパス配管２５に第２冷却水の一部が流入する。その結果、第２配管２４から熱交換器２０に流入する第２冷却水の流量が減少する。一方で、電磁弁２６が閉状態に切り替えられると、第２配管２４からバイパス配管２５に第２冷却水が流入しなくなる。その結果、第２配管２４から熱交換器２０に流入する第２冷却水の流量が増加する。すなわち、冷却装置３は、電磁弁２６によって、「第１状態」と「第２状態」との間で切り替えられる。第２状態は、第１状態と比べて第２配管２４からバイパス配管２５に流入する第２冷却水の流量が多い状態である。言い換えると、第２状態は、第１状態と比べて第２配管２４から熱交換器２０に流入する第２冷却水の流量が少ない状態である。

【0023】

なお、電磁弁２６の構成は、上記例に限定されない。例えば、電磁弁２６は、複数の開き度に制御可能であり、第２配管２４からバイパス配管２５に流入する第２冷却水の流量を複数段階で切り替えることができてもよい。すなわち、上記第１状態は、バイパス配管２５を第２冷却水が全く流れない状態に限定されず、相対的に少量の第２冷却水がバイパス配管２５を流れる状態でもよい。電磁弁２６は、「流量変更機構」の一例である。なお、「流量変更機構」は、バイパス配管２５に設けられた電磁弁に限定されず、第２配管２４とバイパス配管２５との接続部に設けられた三方向弁などでもよい。

【0024】

本実施形態では、バイパス配管２５および電磁弁２６は、例えば第１冷却水の凍結抑制のために設けられている。詳しく述べると、後述する制御部２９は、例えば第１配管２１に設けられた第１温度センサ２７Ａ（後述）から、第１温度センサ２７Ａの検出結果を受け取る。制御部２９は、第１温度センサ２７Ａの検出結果が所定の条件を満たす場合（例えば、第１冷却水の温度が凍結防止用に設定された閾値未満である場合）、バイパス配管２５を開くように電磁弁２６を制御する。これにより、第２配管２４から熱交換器２０に流入する第２冷却水の流量が減少し、熱交換器２０での第１冷却水と第２冷却水との熱交換が抑制される。これにより、第１冷却水の温度がすでに低い場合に第１冷却水を過度に冷却することが抑制され、第１冷却水の凍結が抑制される。

【0025】

冷却装置３は、例えば、冷却装置３が第１冷却水の凍結のおそれがある場所（例えば寒冷地）で使用されることが想定される場合に、上記凍結抑制機能を持つ。ただし、凍結抑制機能は、冷却装置３にとって必須の機能ではない。すなわち、冷却装置３は、凍結抑制機能を有しなくてもよい。言い換えると、バイパス配管２５および電磁弁２６は、第１冷却水の凍結抑制とは異なる目的（例えば、後述するヒートシンク１３の温度変動抑制のみ）のために設けられたものでもよい。

【0026】

第１温度センサ２７Ａは、第１配管２１の第２配管部２１ｂに設けられている。例えば、第１温度センサ２７Ａは、第２配管部２１ｂのなかでヒートシンク１３の冷却水出口に接続された端部に設けられている。第１温度センサ２７Ａは、ヒートシンク１３の冷却水出口における第１冷却水の温度（後述する冷却水出口温度T_out）を検出する。なお、第１温度センサ２７Ａは、第１配管２１に代えて、ヒートシンク１３に設けられてもよい。第１温度センサ２７Ａの検出結果は、制御部２９に出力される。

【0027】

第２温度センサ２７Ｂは、第２配管２４の第１配管部２４ａに設けられている。第２温度センサ２７Ｂは、熱交換器２０の第２冷却水入口における第２冷却水の温度（後述する外水温度T_a）を検出する。第２温度センサ２７Ｂの検出結果は、制御部２９に出力される。

【0028】

記憶部２８は、冷却装置３の制御に必要な各種情報を記憶している。記憶部２８は、例えば、電力変換装置２の設計時に求められた「電流―損失特性」を記憶している。電流―損失特性とは、電力変換装置２（または電気装置１１ａ）の出力電流の電流値と、電力変換装置２（または電気装置１１ａ）の電力損失の値との対応関係である。

【0029】

制御部２９は、冷却装置３の全体を制御する。例えば、制御部２９は、ポンプ２２、バルブ２３、および電磁弁２６を制御する。なお、制御部２９については、詳しく後述する。

【0030】

＜４．外部熱交換器および外部ポンプ＞
次に、外部熱交換装置４および外部ポンプ５について説明する。
外部熱交換器４は、例えば、冷却装置３の外部に配置されている。外部熱交換器４は、例えばクーリングタワーであり、第２冷却水を大気と直接または間接的に接触させることで第２冷却水を冷却する。ただし、外部熱交換器４の構成は、上記例に限定されず、例えば送風機を伴う熱交換器でもよい。外部熱交換器４は、「第２熱交換器」の一例である。

【0031】

外部ポンプ５は、第２配管２４に設けられている。外部ポンプ５が駆動されると、第２冷却水は、第２配管２４内を流れる。なお、外部ポンプ５は、冷却装置３の一部として設けられてもよい。

【0032】

＜５．制御部の機能構成＞
次に、制御部２９の機能構成について説明する。本実施形態の制御部２９は、ヒートシンク１３の温度変動を抑制する機能を持つ。具体的には、制御部２９は、電気装置１１ａの電力損失と第１冷却水の温度とのうち少なくとも一方に関する検出値を監視する。そして、制御部２９は、前記検出値が第１閾値未満になる場合に、第２配管２４からバイパス配管２５に流入する第２冷却水の流量を増やすように電磁弁２６を制御する。これにより、第２配管２４から熱交換器２０に流入する第２冷却水の流量を減らし、ヒートシンク１３が過度に冷却されることを抑制する。一方で、制御部２９は、前記検出値が第２閾値以上になる場合に、第２配管２４からバイパス配管２５に流入する第２冷却水の流量を減らす（例えば元に戻す）ように電磁弁２６を制御する。これにより、第２配管２４から熱交換器２０に流入する第２冷却水の流量を増やし（例えば元に戻し）、ヒートシンク１３の冷却を効率的に行う。

【0033】

本実施形態では、前記検出値として、電気装置１１ａの電力損失に関する値が監視される例について説明する。具体的には、本実施形態では、電力変換装置２（または電気装置１１ａ）の出力電流の電流値に基づいて電気装置１１ａの電力損失そのものが監視される。一方で、前記検出値として第１冷却水の温度に関する値が監視される例については、第２の実施形態として後述する。

【0034】

また本実施形態では、上記「第１閾値」と「第２閾値」とが同じ値（例えば後述する閾値W_th）に設定される例について説明する。すなわち、後述する閾値W_thは、「第１閾値」の一例であるとともに、「第２閾値」の一例である。なお、「第１閾値」と「第２閾値」とは、互いに異なる値でもよい。

【0035】

＜５．１ 制御の概要＞
本実施形態では、制御部２９は、後述する所定の第１条件が満たされるか否かを判定する。そして、制御部２９は、第１条件が満たされると判定した場合、第１制御モードで冷却装置３を制御する。一方で、制御部２９は、第１条件が満たされないと判定した場合、第２制御モードで冷却装置３を制御する。第１制御モードと第２制御モードとでは、電磁弁２６の開閉状態を切り替える（冷却装置３を第１状態と第２状態とで切り替える）ための閾値の値が異なる。以下、第１制御モードおよび第２制御モードについてそれぞれ説明する。

【0036】

＜５．２ 第１制御モード＞
ここで先に、いくつかの物理量について定義する。
T_inは、冷却水入口温度（ヒートシンク１３の冷却水入口における第１冷却水の温度）[℃]である。
T_outは、冷却水出口温度（ヒートシンク１３の冷却水出口における第１冷却水の温度）[℃]である。
T_out＿Hは、第１状態において電力変換装置２（電気装置１１ａ）が最大電力損失で運転したと仮定した場合における冷却水出口温度T_outである。以下ではT_{out_Ｈ}を「第３基準温度」と称することがある。
T_{out_Ｌ}は、第１状態において電力変換装置２（電気装置１１ａ）が最低電力損失で運転したと仮定した場合における冷却水出口温度T_outである。以下ではT_{out_Ｌ}を「第１基準温度」と称することがある。
T_{out_Ｌ}’は、第２状態において電力変換装置２（電気装置１１ａ）が最低電力損失で運転したと仮定した場合における冷却水出口温度T_outである。以下ではT_{out_Ｌ}’を「第２基準温度」と称することがある。
ΔTは、T_{out_H}とT_{out_Ｌ}との温度差である。
ΔT’は、T_{out_H}とT_{out_Ｌ}’との温度差である。
T_aは、外水温度（熱交換器２０の第２冷却水入口における第２冷却水の温度）[℃]である。
Wは、電気装置１１ａの電力損失［Ｗ］である。
W_ｍａｘは、電気装置１１ａの運転時最大電力損失［Ｗ］である。なお、運転時最大電力損失W_ｍａｘは、電力変換装置２（電気装置１１ａ）の負荷パターンに応じて予め求められ、記憶部２８に記憶されている。
W_ｍｉｎは、電気装置１１ａの運転時最低電力損失［Ｗ］である。なお、運転時最低電力損失W_ｍｉｎは、電力変換装置２（電気装置１１ａ）の負荷パターンに応じて予め求められ、記憶部２８に記憶されている。
W_thは、上述したヒートシンク１３の温度変動を抑制する制御において、電磁弁２６の開閉状態を切り替えるために設定される電気装置１１ａの電力損失Ｗに関する閾値である。
Cは、第１冷却水の比熱[J/(g・K)]である。比熱Cは、記憶部２８に記憶されている。
ρは、第１冷却水の密度[g/cm2]である。密度ρは、記憶部２８に記憶されている。
Qは、第１冷却水の流量[L/min]である。流量Qは、予め求められ記憶部２８に記憶されている。ただし、流量Qが変動する場合は、制御部２９は、ポンプ２２の回転数の制御量または第１配管２１に設けられた流量センサの検出結果などに基づいて流量Qを算出してもよい。
εは、熱交換器２０の温度効率（熱交換効率）である。
ε₁は、電磁弁２６が閉状態における（すなわち冷却装置３が第１状態における）熱交換器２０の温度効率εである。
ε₂は、電磁弁２６が開状態における（すなわち冷却装置３が第２状態における）熱交換器２０の温度効率εである。

【0037】

熱交換器２０の温度効率εは、式（１）のように算出することができる。式（１）は、熱交換器の温度効率の定義式である。

【数1】

【0038】

冷却水出口温度Ｔ_outは、式（２）のように算出することができる。式（２）は、式（１）を変形することで得ることができる。

【数2】

【0039】

冷却水出口温度Ｔ_{out_H}は、式（３）のように算出することができる。

【数3】

【0040】

冷却水出口温度Ｔ_{out_Ｌ}は、式（４）のように算出することができる。

【数4】

【0041】

温度差ΔＴは、式（５）のように算出することができる。

【数5】

【0042】

冷却水出口温度Ｔ_{out_Ｌ}’は、式（６）のように算出することができる。

【数6】

【0043】

温度差ΔＴ’は、式（７）のように算出することができる。

【数7】

【0044】

温度差ΔＴと温度差ΔＴ’との差分は、式（８）のように算出することができる。

【数8】

【0045】

図２は、第１制御モードを説明するための図である。図２中の直線Ｌ１は、第１状態において電力変換装置２（電気装置１１ａ）が運転したと仮定した場合における、電気装置１１ａの電力損失Ｗと冷却水出口温度T_outとの関係を示す。一方で、図２中の直線Ｌ２は、第２状態において電力変換装置２（電気装置１１ａ）が運転したと仮定した場合における、電気装置１１ａの電力損失Ｗと冷却水出口温度T_outとの関係を示す。

【0046】

本実施形態では、電磁弁２６の開閉状態を切り替えるため閾値W_thが設定される。そして、制御部２９は、詳しくは後述する方法で電気装置１１ａの電力損失の検出値を監視する。そして、制御部２９は、電力損失の検出値が閾値W_th以上の領域（領域Ａ１）にある場合、電磁弁２６を閉状態に制御することで、冷却装置３を第１状態に制御する。一方で、制御部２９は、電力損失の検出値が閾値W_th未満の領域（領域Ａ２）にある場合、電磁弁２６を開状態に制御することで、冷却装置３を第２状態に制御する。すなわちこの場合、冷却装置３は、図２中に太線で示される特性で制御される。

【0047】

次に、第１制御モードでの閾値W_thの一例について説明する。
閾値W_thは、電力損失Wに関する値として、例えば、第１状態において電気装置１１ａが運転したと仮定した場合における第１冷却水の温度（直線Ｌ１上の温度値）と第２基準温度T_{out_Ｌ}’との差Ｄ１１が第１基準温度T_{out_Ｌ}と第２基準温度T_{out_Ｌ}’との差Ｄの半分以下となる範囲（図２中に示す範囲Ｒ）内に設定される。すなわち、閾値W_thの一例は、範囲Ｒ内の任意の値である。なお前提として、ΔT’＜ΔTである。

【0048】

図２に示す例では、閾値W_thは、第１状態において電気装置１１ａが運転したと仮定した場合に第１冷却水の温度（直線Ｌ１上の温度値）が第２基準温度T_{out_Ｌ}’となる値W_Aに設定されている。

【0049】

この場合の閾値W_thは、以下の式（９）を解くことによって求められ、式（１０）のように算出される。

【数9】

【数10】

【0050】

図３は、第１制御モードを説明するための別の図である。図３は、第１制御モードでの閾値W_thの別の例を示す。図３に示す例では、閾値W_thは、第２状態において電気装置１１ａが運転したと仮定した場合に第１冷却水の温度（直線Ｌ２上の温度値）が第３基準温度T_{out_H}となる値W_Bに設定されている。すなわちこの場合、冷却装置３は、図３中に太線で示される特性で制御される。

【0051】

すなわち、１つの観点によれば、閾値W_thは、第１状態において電気装置１１ａが運転したと仮定した場合に第１冷却水の温度（直線Ｌ１上の温度値）が第２基準温度T_{out_Ｌ}’となる値W_Aと、第２状態において電気装置１１ａが運転したと仮定した場合に第１冷却水の温度が第３基準温度T_{out_Ｈ}となる値W_Bとの間の範囲（図３中に示す範囲Ｒ１）内に設定されればよい。

【0052】

＜５．３ 第２制御モード＞
次に、第２制御モードについて説明する。
図４は、第２制御モードを説明するための図である。ここで冷却装置３では、電気装置１１ａの運転時最大電力損失W_ｍａｘや電気装置１１ａの運転時最低電力損失W_ｍｉｎ、外水温度T_a、第１冷却水の流量Qなどのうち１つ以上に起因して、熱交換器２０の温度効率ε_１とε_２が大きくかけ離れる場合がある。熱交換器２０の温度効率ε_１とε_２が大きくかけ離れる場合、図４中の領域Ａに示すように、電磁弁２６が閉状態と開状態とのいずれの状態でも冷却水出口温度T_outがΔT’（T_{out_H} 〜T_{out_Ｌ}’）の範囲内に収まらない場合がある。

【0053】

このような現象が生じる条件は、下記の式（１１）が満たされる場合であり、変形して式（１２）となる。

【数11】

【数12】

【0054】

すなわち、式（１２）の条件が満たされる場合は、上述した第１制御モードではなく、第１制御モードとは異なる第２制御モードで冷却装置３を制御することが好ましい。

【0055】

この場合、制御部２９は、閾値W_thに代えて、閾値W_th’を用いる。閾値W_th’は、閾値W_thと同様に、ヒートシンク１３の温度変動を抑制する制御において、電磁弁２６の開閉状態を切り替えるために設定される電気装置１１ａの電力損失［Ｗ］に関する閾値である。閾値W_th’は、「第１閾値」の別の一例であるとともに、「第２閾値」の別の一例である。

【0056】

図４に示す例では、閾値W_th’は、第１状態において電気装置１１ａを運転したと仮定した場合における第１冷却水の温度（直線Ｌ１上の温度値）と第２基準温度T_{out_Ｌ}’との差を第１差Ｄ２１、第２状態において電気装置１１ａを運転したと仮定した場合における第１冷却水の温度（直線Ｌ２上の温度値）と第３基準温度T_{out_H}との差を第２差Ｄ２２とした場合、第１差Ｄ２１と第２差Ｄ２２とが互いに同じになる値W_Cに設定される。すなわちこの場合、冷却装置３は、図４中に太線で示される特性で制御される。第１差Ｄ２１および第２差Ｄ２２は、ΔT’の範囲からの逸脱値である。この場合、T_outの変動幅は、T’’(T_{out_Ｌ}’’〜T_{out_H}’）となる。

【0057】

この場合の閾値W_th’は、以下の式（１３）を解くことによって求められ、式（１４）のように算出される。

【数13】

【数14】

【0058】

またこの場合の所量の計算式は、以下の式（１５）〜（１７）のようになり、低減できるT_outの変動幅は、式（１８）のようになる。

【数15】

【数16】

【数17】

【数18】

【0059】

この場合、T_outの変動幅を低減するためには、式（１８）の右辺分子が０よりも大きいことが条件である。その条件を満たす場合は、以下の式（１９）のようになる。

【数19】

【0060】

すなわち、式（１９）の条件が満たされない場合は、閾値W_th’において電磁弁２６を開状態に切り替えると、T_outの変動幅が逆に増大してしまう。このため式（１９）の条件が満たされない場合は、電磁弁２６の制御は行わない。なお、式（１９）は、図４中のW_CにW_th’が設定される場合の条件である。

【0061】

図５は、第２制御モードを説明するための別の図である。図５は、第２制御モードでの閾値W_th’の別の例を示す。図５に示す例では、閾値W_th’は、第２状態において電気装置１１ａを運転したと仮定した場合に第１冷却水の温度（直線Ｌ２上の温度値）が第３基準温度T_{out_H}となる値W_Dに設定されている。すなわちこの場合、冷却装置３は、図５中に太線で示される特性で制御される。

【0062】

すなわち、１つの観点によれば、閾値W_th’は、上述した第１差Ｄ２１と第２差Ｄ２２とが互いに同じになる値W_Cと、第２状態において電気装置１１ａを運転したと仮定した場合に第１冷却水の温度（直線Ｌ２上の温度値）が第３基準温度T_{out_H}となる値W_Dとの間の範囲（図５中に示す範囲Ｒ２）内に設定されればよい。

【0063】

なお、図５中のW_ＤにW_th’が設定される場合、電磁弁２６の制御を行わない条件（式（１９）に相当する条件）は、以下の式（２０）の条件が満たされないことでもよい。

【数20】

【0064】

ただし、この式（２０）は、式（１９）よりも緩い条件である。このため、式（２０）を敢えて定義する必要はなく、W_ＤにW_th’が設定される場合であっても、式（１９）の条件を満たさない場合には電磁弁２６の制御を行わないようにしてもよい。

【0065】

＜５．４ 制御部の機能構成＞
図６は、制御部２９の機能構成を示すブロック図である。制御部２９は、例えば、制御モード判定部３１、閾値設定部３２、電流値取得部３３、電力損失算出部３４、比較部（監視部）３５、開閉決定部３６、および電磁弁操作回路３７を含む。なお以下の説明において、電磁弁２６は、冷却装置３の運転開始時では閉状態にあるものとする。

【0066】

制御モード判定部３１は、例えば、記憶部２８に記憶された第１冷却水の流量Q、記憶部２８に記憶された第１冷却水の比熱C、記憶部２８に記憶された第１冷却水の密度ρ、第１温度センサ２７Ａにより検出された冷却水出口温度T_out、第２温度センサ２７Ｂにより検出された外水温度T_a、および電力損失算出部３４により検出された電力損失Wに基づき、熱交換器２０の温度効率ε_１，ε_２を算出する。例えば、これら温度効率ε_１，ε_２は、ドライブシステム１の予備運転で冷却装置３を予め第１状態と第２状態とのそれぞれで運転し、そのときに検出された冷却水出口温度T_out、外水温度T_a、および電力損失Wに基づき予め算出される。

【0067】

次に、制御モード判定部３１は、算出した熱交換器２０の温度効率ε_１，ε_２と、記憶部２８に記憶された運転時最大電力損失W_ｍａｘおよび運転時最低電力損失W_ｍｉｎとに基づき、以下の式（２１）である第１条件が満たされるか否かを判定する。

【数21】

【0068】

制御モード判定部３１は、上記第１条件が満たされると判定した場合、冷却装置３を第１制御モードで制御することを決定し、第１制御モードで制御することを閾値設定部３２に通知する。

【0069】

一方で、制御モード判定部３１は、上記第１条件が満たされないと判定した場合、算出した熱交換器２０の温度効率ε_１，ε_２と、記憶部２８に記憶された運転時最大電力損失W_ｍａｘおよび運転時最低電力損失W_ｍｉｎとに基づき、以下の式（２２）である第２条件が満たされるか否かを判定する。

【数22】

【0070】

制御モード判定部３１は、上記第２条件が満たされると判定した場合、冷却装置３を第２制御モードで制御することを決定し、第２制御モードで制御することを閾値設定部３２に通知する。一方で、制御部２９は、上記第２条件が満たされないと判定された場合、電磁弁２６を閉状態に維持する。

【0071】

閾値設定部３２は、制御モード判定部３１により第１制御モードで冷却装置３を制御すると決定された場合、電磁弁２６の開閉状態を切り替える切替点として閾値W_thを設定する。閾値W_thの値は、図３を参照して上述した範囲Ｒ１内の任意の値が予め選定されており、例えば、第１状態において電気装置１１ａが運転したと仮定した場合に第１冷却水の温度（直線Ｌ１上の温度値）が第２基準温度T_{out_Ｌ}’となる値W_Aが設定される。

【0072】

一方で、閾値設定部３２は、制御モード判定部３１により第２制御モードで冷却装置３を制御すると決定された場合、電磁弁２６の開閉状態を切り替える切替点として閾値W_th’を設定する。閾値W_th’の値は、図５を参照して上述した範囲Ｒ２内の任意の値が予め選定されており、例えば、上述した第１差Ｄ２１と第２差Ｄ２２とが互いに同じになる値W_Bが設定される。閾値設定部３２は、設定した閾値W_thまたは閾値W_th’を比較部３５に出力する。

【0073】

電流値取得部３３は、電力変換装置２の制御部２９により検出された電力変換装置２の出力電流の電流値を、電力変換装置２の制御部２９から受け取る。電流値取得部３３は、受け取った出力電流の電流値を、電力損失算出部３４に出力する。

【0074】

電力損失算出部３４は、電流値取得部３３から受け取る電流値と、記憶部２８に記憶された電流―損失特性とに基づき、電気装置１１ａの電力損失Wを算出する。電力損失算出部３４は、算出した電気装置１１ａの電力損失Wを比較部３５に出力する。電気装置１１ａの電力損失Wは、監視対象として用いられる「検出値」の一例である。

【0075】

比較部（監視部）３５は、電力損失算出部３４により算出された電力損失Wを監視する。本実施形態では、比較部３５は、閾値設定部３２により設定された閾値W_th（または閾値W_th’）と、電力損失算出部３４により算出された電力損失Wとを所定の周期で比較する。比較部３５は、電力損失Wと閾値W_th（または閾値W_th’）との比較結果を開閉決定部３６に出力する。

【0076】

開閉決定部３６は、比較部３５の比較結果に基づき、電力損失Wが減少し、電力損失Wが閾値W_th（または閾値W_th’）以上の状態から閾値W_th（または閾値W_th’）未満に低下した場合に、電磁弁２６を開くことを決定する。開閉決定部３６は、電磁弁２６を開くことを決定した場合、電磁弁２６を開くための指令を電磁弁操作回路３７に出力する。

【0077】

一方で、開閉決定部３６は、比較部３５の比較結果に基づき、電力損失Wが増加し、電力損失Wが閾値W_th（または閾値W_th’）未満の状態から閾値W_th（または閾値W_th’）以上に増加した場合に、電磁弁２６を閉じることを決定する。開閉決定部３６は、電磁弁２６を閉じることを決定した場合、電磁弁２６を閉じるための指令を電磁弁操作回路３７に出力する。

【0078】

電磁弁操作回路３７は、電磁弁２６を開くための指令を開閉決定部３６から受け取った場合、開状態に対応した制御信号を電磁弁２６に出力し、電磁弁２６を閉状態から開状態に移行させる。一方で、電磁弁操作回路３７は、電磁弁２６を閉じるための指令を開閉決定部３６から受け取った場合、閉状態に対応した制御信号を電磁弁２６に出力し、電磁弁２６を開状態から閉状態に移行させる。

【0079】

＜５．４ 処理流れ＞
次に、制御部２９の処理流れについて説明する。
図７は、制御部２９の処理流れの一例を示すフローチャートである。制御部２９は、まず、冷却水出口温度T_out、外水温度T_a、第１冷却水の流量Q、および電力損失Wに基づき、熱交換器２０の温度効率ε_１，ε_２を算出する（Ｓ１０１）。このＳ１０１の処理は、上述したようにドライブシステム１の予備運転で冷却装置３を予め第１状態と第２状態とのそれぞれで運転することで、予め行われる。

【0080】

次に、制御部２９は、熱交換器２０の温度効率ε_１，ε_２と、運転時最大電力損失W_ｍａｘおよび運転時最低電力損失W_ｍｉｎとに基づき、上記第１条件が満たされるか否かを判定する（Ｓ１０２）。

【0081】

制御部２９は、上記第１条件が満たされると判定した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、電磁弁２６の開閉状態を切り替える閾値として、閾値W_thを設定する（Ｓ１０３）。そして、制御部２９は、Ｓ１０７の処理に進む。

【0082】

一方で、制御部２９は、上記第１条件が満たされないと判定した場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、熱交換器２０の温度効率ε_１，ε_２と、運転時最大電力損失W_ｍａｘおよび運転時最低電力損失W_ｍｉｎとに基づき、上記第２条件が満たされるか否かを判定する（ステップ１０４）。

【0083】

制御部２９は、上記第２条件が満たされると判定した場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、電磁弁２６の状態を切り替える閾値として、閾値W_th’を設定する（Ｓ１０５）。

【0084】

一方で、制御部２９は、上記第２条件が満たされないと判定した場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、本方式での温度変動の抑制制御は行わず（Ｓ１０６）、本フローを終了する。

【0085】

これらＳ１０２からＳ１０６までの計算は、Ｓ１０１で求められた温度効率ε_１，ε_２に基づき予め行われる。また、これらＳ１０１からＳ１０６までの計算は、計算式のパラメータ（例えば第１冷却水の流量Q、運転時最大電力損失W_ｍａｘ、運転時最低電力損失W_ｍｉｎなど）が更新されたタイミングで再計算される。そして、制御部２９は、Ｓ１０７からＳ１１０までの処理を冷却装置３の実際の運転時（冷却装置３を用いた冷却時）に行う。

【0086】

すなわち、制御部２９は、冷却装置３の運転時に、電力変換装置２（または電気装置１１ａ）の出力電流の電圧値と、電流―損失特性とに基づき、電気装置１１ａの電力損失Wを算出する（Ｓ１０７）。次に、制御部２９は、算出された電力損失Wが閾値W_th（または閾値W_th’）以上であるか否かを判定する（Ｓ１０８）。

【0087】

制御部２９は、電力損失Wが閾値W_th（または閾値W_th’）以上である場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、電磁弁２６を開状態に制御する（Ｓ１０９）。一方で、制御部２９は、電力損失Wが閾値W_th（または閾値W_th’）未満である場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、電磁弁２６を閉状態に制御する（Ｓ１１０）。

【0088】

次に、制御部２９は、冷却装置３の運転停止の指令があるか否かを判定する（Ｓ１１１）。制御部２９は、冷却装置３の運転停止の指令がない場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、所定の周期でＳ１０７からＳ１１０までの処理を繰り返す。一方で、制御部２９は、冷却装置３の運転停止の指令がある場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、冷却装置３の運転を停止する。これにより、本フローの処理が終了する。

【0089】

（作用）
比較例として、上記のような温度変動抑制の制御が行われない場合を考える。この場合、ヒートシンク１３の温度は、図２中のΔTの幅で変動することになる。ヒートシンク１３の温度変動が大きい場合、例えば、ヒートシンク１３と電気装置１１ａとの熱膨張率の違いにより、ヒートシンク１３と電気装置１１ａとの間に設けられたグリースが外部に流出し、ヒートシンク１３と電気装置１１ａとの熱接続性が低下する場合がある。その結果、電気装置１１ａが高温になりやすく、電気装置１１ａの信頼性が低下する場合がある。

【0090】

一方で、本実施形態では、制御部２９は、電気装置１１ａの電力損失に関する検出値を監視し、前記検出値が第１閾値未満になる場合に第２配管２４からバイパス配管２５に流入する第２冷却水の流量を増やすように電磁弁２６を制御し、前記検出値が第２閾値以上になる場合に第２配管２４からバイパス配管２５に流入する第２冷却水の流量を減らすように電磁弁２６を制御する。このような構成によれば、ヒートシンク１３の温度変動をΔT’の幅に抑えることができる。これにより、ヒートシンク１３の温度変動を小さくすることができる。ヒートシンク１３の温度変動を小さくすることができると、電気装置１１ａのサーマルサイクル耐量の増加を通じて電気装置１１ａの信頼性向上を図ることができる。

【0091】

本実施形態では、冷却装置３は、第２配管２４から分岐し、第２配管２４を流れる第２冷却水の少なくとも一部を、熱交換器２０を通さずに第２配管２４に戻すバイパス配管２５を有する。電磁弁２６は、第２配管２４からバイパス配管２５に流入する第２冷却水の流量を変更する。このような構成によれば、インバータ機能が無い冷却装置（流量が調整できない冷却装置）であってもヒートシンク１３の温度変動を小さくし、電気装置１１ａの信頼性向上を図ることができる。

【0092】

本実施形態では、前記検出値として、電気装置１１ａの電力損失に関する値が監視される。このような構成によれば、閾値と検出値との比較において、冷却水の水温を測定する必要が無い。また、水温検出により制御する場合、水温の変化には時定数があるためどうしても制御応答が遅れるが、電流値は瞬時に変化するため迅速な制御応答を行うことができる。

【0093】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、検出値として、第１冷却水の温度が直接監視される点で、第１の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同じである。

【0094】

図８は、第２の実施形態のドライブシステム１の一例を示す図である。図９は、第２の実施形態の制御モードを示す図である。本実施形態では、第１制御モードでは、電力損失に関する閾値W_thの代わりに、第１冷却水の温度に関する閾値として第１閾値T_{out_thL}と第２閾値T_{out_thH}とが設定されている（図９参照）。

【0095】

制御部２９の比較部３５は、例えば第１温度センサ２７Ａにより検出された冷却水出口温度T_outと、第１閾値T_{out_thL}および第２閾値T_{out_thH}とを周期的に比較する。そして、制御部２９は、電磁弁２６が閉じている状態において、冷却水出口温度T_outがT_{out_thL}未満に低下する場合に、電磁弁２６を開くように制御する。一方で、制御部２９は、電磁弁２６が開いている状態において冷却水出口温度T_outがT_{out_thH}以上に増加するに、電磁弁２６を閉じるように制御する。

【0096】

また本実施形態では、第２制御モードでは、電力損失に関する閾値W_th’代わりに、第１冷却水の温度に関する閾値として第１閾値T_{out_thL}’と第２閾値T_{out_thH}’とが設定されている。なお、第１閾値T_{out_thL}’と第２閾値T_{out_thH}’の使用方法は、第１閾値T_{out_thL}および第２閾値T_{out_thH}と同様である。

【0097】

このような構成によっても、ヒートシンク１３の温度変動を抑制し、冷却対象である電気装置の信頼性向上を図ることができる。なお、第１閾値T_{out_thL}および第２閾値T_{out_thH}は、例えば互いに異なる値であるが、互いに同じ値でもよい。同様に、第１閾値T_{out_thL}’と第２閾値T_{out_thH}’は、例えば互いに異なる値であるが、互いに同じ値でもよい。

【0098】

（変形例）
次に、第１および第２の実施形態の変形例について説明する。例えば外水温度T_aや第１冷却水の流量Qが実質的に一定である場合、冷却装置３は、上記第１条件を常に満たすように設計されてもよい。この場合、制御部２９は、第１制御モードと第２制御モードとの判定を行う必要はなく、閾値として常に閾値W_th（または第１閾値T_{out_thL}および第２閾値T_{out_thH}）が設定されていてもよい。

【0099】

同様に、冷却装置３は、上記第１条件を満たさず、且つ、上記第２条件を常に満たすように設計されてもよい。この場合、制御部２９は、第１制御モードと第２制御モードとの判定を行う必要はなく、閾値として常に閾値W_th’（または第１閾値T_{out_thL}’と第２閾値T_{out_thH}’）が設定されていてもよい。

【0100】

上述した実施形態および変形例において、制御部２９の全部または一部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現される。なお、制御部２９の全部または一部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなハードウェアプロセッサが不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現されるソフトウェア機能部でもよく、ハードウェアとソフトウェア機能部との協働によって実現されてもよい。

【0101】

以上、いくつかの実施形態および変形例について説明した。ただし、実施形態は、上記例に限定されない。例えば、ヒートシンク１３に取り付けられる電気装置１１ａは、ＩＧＢＴモジュールに限定されず、他の種類の電気装置でもよい。

【0102】

上述した実施形態では、冷却装置３は、バイパス配管２５および電磁弁２６を有した。なお、冷却装置３は、バイパス配管２５を有しなくてもよい。この場合、冷却装置３は、第２配管２４に設けられて、回転数などが可変であり第２配管２４を流れる第２冷却水の流量を変更可能なポンプを有してもよい。この場合、ポンプは、「流量変更機構」の一例である。

【0103】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、冷却装置の制御部は、電気装置の電力損失と第１冷却水の温度とのうち少なくとも一方に関する検出値を監視し、前記検出値が第１閾値未満になる場合に第２配管からバイパス配管に流入する第２冷却水の流量を増やすように流量変更機構を制御し、前記検出値が第２閾値以上になる場合に前記第２配管から前記バイパス配管に流入する前記第２冷却水の流量を減らすように前記流量変更機構を制御する。このような構成によれば、冷却対象である電気装置の信頼性向上を図ることができる。

【0104】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0105】

１…ドライブ装置、２…電力変換装置、３…冷却装置、４…外部熱交換器（第２熱交換器）、１１…電力変換回路、１１ａ…モジュール（電気装置）、１３…ヒートシンク、２０…熱交換器（第１熱交換器）、２１…第１配管、２４…第２配管、２５…バイパス配管、２６…電磁弁（流量変更機構）、２９…制御部。

【要約】

実施形態の冷却装置は、第１熱交換器と、第１配管と、第２配管と、バイパス配管と、流量変更機構と、制御部とを備えている。前記制御部は、電気装置の電力損失と第１冷却水の温度とのうち少なくとも一方に関する検出値を監視し、前記検出値が第１閾値未満になる場合に前記第２配管から前記バイパス配管に流入する第２冷却水の流量を増やすように前記流量変更機構を制御し、前記検出値が第２閾値以上になる場合に前記第２配管から前記バイパス配管に流入する前記第２冷却水の流量を減らすように前記流量変更機構を制御する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】