特開 2024-6739 温度調節装置、温度調節方法、及び温度調節プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024006739

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】温度調節装置、温度調節方法、及び温度調節プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/08 20060101AFI20240110BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H02P27/08

H02M7/48 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022107915

(22)【出願日】2022-07-04

(71)【出願人】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100207859

【弁理士】

【氏名又は名称】塩谷 尚人

(72)【発明者】

【氏名】柏▲崎▼ 貴司

(72)【発明者】

【氏名】青木 康明

【テーマコード（参考）】

5H505

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505CC04

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE48

5H505EE49

5H505GG04

5H505HA10

5H505HB01

5H505HB05

5H505JJ03

5H505JJ17

5H505JJ24

5H505JJ29

5H505LL01

5H505LL22

5H505LL24

5H505LL41

5H505LL44

5H505LL45

5H505LL58

5H770BA02

5H770CA06

5H770DA05

5H770DA10

5H770DA41

5H770EA01

5H770HA02Y

5H770HA03W

5H770HA07Z

5H770JA09X

5H770PA11

5H770PA31

5H770PA41

(57)【要約】

【課題】回転電機の出力を維持しつつ、所望の発熱量を得ることができる温度調節装置、温度調節方法、及び温度調節プログラムを提供すること。
【解決手段】温度調節装置１０は、５相のステータ巻線２１を有する多相交流式の回転電機２０と、インバータ３０と、インバータ３０を制御する制御装置５０と、冷媒通路４０と、を備え、冷媒通路４０を流れる冷却水の温度を調整することにより、冷媒通路４０に熱的に接続される蓄電池１２の温度を調節する。制御装置５０は、インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相のステータ巻線２１に入力させるスイッチ制御部と、昇温要求を入力し、冷却水の温度を調整する温度制御部と、を備える。制御装置５０は、冷却水の温度を昇温させると決定された場合、いずれか１相の相電流の入力を停止するとともに、残り４相の相電流を入力させ、回転電機２０を駆動させる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に電気的に接続されるインバータ（３０）と、前記インバータを制御する制御装置（５０）と、前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくともいずれか一方に対して熱的に接続される冷媒通路（４０）と、を備え、前記冷媒通路を流れる冷媒の温度を調整することにより、前記冷媒通路に熱的に接続される対象部材（１２）の温度を調節する温度調節装置（１０）であって、
前記制御装置は、
前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御部と、
昇温要求を入力し、前記冷媒の温度を調整する温度制御部と、を備え、
前記スイッチ制御部は、前記温度制御部によって、前記冷媒の温度を昇温させると決定された場合、いずれか１相又は複数相の前記電機子巻線への前記相電流の入力を停止するとともに、残り３相以上の前記電機子巻線に前記相電流を入力させ、前記回転電機を駆動させる温度調節装置。

【請求項2】

前記スイッチ制御部は、いずれか１相又は複数相の前記相電流の入力を停止する場合、残りの前記相電流を増大させ、かつ、前記相電流の位相を変更する請求項１に記載の温度調節装置。

【請求項3】

前記相電流の入力を停止させない前記電機子巻線によって形成される回転磁界が円形状となるように、前記相電流の入力を停止させない各相の前記電機子巻線に入力される相電流の位相を指定する電圧指令値が設定される請求項２に記載の温度調節装置。

【請求項4】

前記電圧指令値は、停止させる相、要求トルク及び回転数に基づいてマップを参照して特定される請求項３に記載の温度調節装置。

【請求項5】

前記スイッチ制御部は、いずれか１相又は複数相の前記相電流の入力を停止する場合、前記相電流の入力を停止させない前記電機子巻線のうち、停止させる相よりも電気角において１つ前の相の相電流の位相を遅角させるとともに、停止させる相よりも電気角において１つ後の相の相電流の位相を進角させる請求項１～４のうちいずれか１項に記載の温度調節装置。

【請求項6】

前記スイッチ制御部は、いずれか１相又は複数相の相電流の入力を停止する場合、所定の変更タイミングで、前記相電流の入力を停止させる相を変更する請求項１～４のうちいずれか１項に記載の温度調節装置。

【請求項7】

電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に電気的に接続されるインバータ（３０）と、前記インバータを制御する制御装置（５０）と、前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくともいずれか一方に対して熱的に接続される冷媒通路（４０）と、を備え、前記冷媒通路を流れる冷媒の温度を調整することにより、前記冷媒通路に熱的に接続される対象部材（１２）の温度を調節する温度調節装置（１０）の前記制御装置が実施する温度調節方法であって、
前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御ステップと、
昇温要求を入力し、前記冷媒の温度を調整する温度制御ステップと、を有し、
前記スイッチ制御ステップでは、前記温度制御ステップにおいて、前記冷媒の温度を昇温させると決定された場合、いずれか１相又は複数相の前記電機子巻線への前記相電流の入力を停止するとともに、残り３相以上の前記電機子巻線に前記相電流を入力させ、前記回転電機を駆動させる温度調節方法。

【請求項8】

電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に電気的に接続されるインバータ（３０）と、前記インバータを制御する制御装置（５０）と、前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくともいずれか一方に対して熱的に接続される冷媒通路（４０）と、を備え、前記冷媒通路を流れる冷媒の温度を調整することにより、前記冷媒通路に熱的に接続される対象部材（１２）の温度を調節する温度調節装置（１０）の前記制御装置が実施する温度調節プログラムであって、
前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御ステップと、
昇温要求を入力し、前記冷媒の温度を調整する温度制御ステップと、を有し、
前記スイッチ制御ステップでは、前記温度制御ステップにおいて、前記冷媒の温度を昇温させると決定された場合、いずれか１相又は複数相の前記電機子巻線への前記相電流の入力を停止するとともに、残り３相以上の前記電機子巻線に前記相電流を入力させ、前記回転電機を駆動させる温度調節プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度調節装置、温度調節方法、及び温度調節プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、モータに接続されたインバータにおける電力損失を意図的に大きくし、当該電力損失により生じた熱を利用して、バッテリを昇温する温度調節装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１８９２４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１の温度調節装置では、オンさせるスイッチング素子に対して印加させるゲート電圧を低くして、インバータのスイッチング素子の導通損が大きくすることにより、バッテリを昇温するための熱を確保している。

【0005】

しかしながら、ゲート電圧を低くしすぎると、発熱量は増加するものの、所望の相電流を流すことが難しくなり、モータトルクが低下する、又は十分なモータ回転数を得られなくなるという問題がある。一方、ゲート電圧を低くしないと、十分な発熱量を得ることができない場合がある。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、回転電機の出力を維持しつつ、所望の発熱量を得ることができる温度調節装置、温度調節方法、及び温度調節プログラムを提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する温度調節装置は、電機子巻線を有する多相交流式の回転電機と、前記電機子巻線に電気的に接続されるインバータと、前記インバータを制御する制御装置と、前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくともいずれか一方に対して熱的に接続される冷媒通路と、を備え、前記冷媒通路を流れる冷媒の温度を調整することにより、前記冷媒通路に熱的に接続される対象部材の温度を調節する温度調節装置であって、
前記制御装置は、
前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御部と、
昇温要求を入力し、前記冷媒の温度を調整する温度制御部と、を備え、
前記スイッチ制御部は、前記温度制御部によって、前記冷媒の温度を昇温させると決定された場合、いずれか１相又は複数相の前記電機子巻線への前記相電流の入力を停止するとともに、残り３相以上の前記電機子巻線に前記相電流を入力させ、前記回転電機を駆動させる。

【0008】

上記構成において、いずれか１相の相電流を停止させると、電力損失が大きくなり、発熱量が増加する。また、いずれか１相の相電流を停止させた場合、回転電機の出力を維持するために、残りの相電流を大きくする必要がある。この場合、電気ヒータなどを備えなくても、発熱量が多くして、所望の発熱量を得ることができる。

【0009】

上記課題を解決する温度調節方法は、電機子巻線を有する多相交流式の回転電機と、前記電機子巻線に電気的に接続されるインバータと、前記インバータを制御する制御装置と、前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくともいずれか一方に対して熱的に接続される冷媒通路と、を備え、前記冷媒通路を流れる冷媒の温度を調整することにより、前記冷媒通路に熱的に接続される対象部材の温度を調節する温度調節装置の前記制御装置が実施する温度調節方法であって、
前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御ステップと、
昇温要求を入力し、前記冷媒の温度を調整する温度制御ステップと、を有し、
前記スイッチ制御ステップでは、前記温度制御ステップにおいて、前記冷媒の温度を昇温させると決定された場合、いずれか１相又は複数相の前記電機子巻線への前記相電流の入力を停止するとともに、残り３相以上の前記電機子巻線に前記相電流を入力させ、前記回転電機を駆動させる。

【0010】

上記構成において、いずれか１相の相電流を停止させた場合、電力損失が大きくなり、発熱量が増加する。また、いずれか１相の相電流を停止させた場合、回転電機の出力を維持するために、残りの相電流を大きくする必要がある。この場合、電気ヒータなどを備えなくても、発熱量が多くして、所望の発熱量を得ることができる。
上記課題を解決する温度調節プログラムは、電機子巻線を有する多相交流式の回転電機と、前記電機子巻線に電気的に接続されるインバータと、前記インバータを制御する制御装置と、前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくともいずれか一方に対して熱的に接続される冷媒通路と、を備え、前記冷媒通路を流れる冷媒の温度を調整することにより、前記冷媒通路に熱的に接続される対象部材の温度を調節する温度調節装置の前記制御装置が実施する温度調節プログラムであって、
前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御ステップと、
昇温要求を入力し、前記冷媒の温度を調整する温度制御ステップと、を有し、
前記スイッチ制御ステップでは、前記温度制御ステップにおいて、前記冷媒の温度を昇温させると決定された場合、いずれか１相又は複数相の前記電機子巻線への前記相電流の入力を停止するとともに、残り３相以上の前記電機子巻線に前記相電流を入力させ、前記回転電機を駆動させる。
上記構成において、いずれか１相の相電流を停止させた場合、電力損失が大きくなり、発熱量が増加する。また、いずれか１相の相電流を停止させた場合、回転電機の出力を維持するために、残りの相電流を大きくする必要がある。この場合、電気ヒータなどを備えなくても、発熱量が多くして、所望の発熱量を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】温度調節装置の構成を示す図。

【図2】回転電機とインバータの構成図。

【図3】電流フィードバック制御処理を示すブロック図。

【図4】スイッチ制御処理を示すフロチャート。

【図5】ＰＷＭ制御を示す図。

【図6】温度調節処理を示すフロチャート。

【図7】（ａ）は、正常時における相電流の電流波形を示す図、（ｂ）は、相電流停止時における相電流の電流波形を示す図。

【図8】回転磁界を示す図。

【図9】各相電流を停止させる変更タイミングを示す図。

【図10】１相の相電流停止時における相電流及びトルクを示す図。

【図11】別例における相電流の電流波形を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る温度調節装置、温度調節方法、及び温度調節プログラムを具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明に係る温度調節装置、温度調節方法、及び温度調節プログラムは、この実施形態において、車両（例えば、電気自動車やハイブリッド車）に適用されている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付している。

【0013】

図１に示すように、温度調節装置１０は、回転電機２０と、インバータ３０と、インバータ３０及び回転電機２０に対して熱的に接続される冷媒通路４０と、インバータ３０を制御する制御装置５０と、を備える。冷媒通路４０は、直流電源である蓄電池１２とも熱的に接続されており、本実施形態では、蓄電池１２が、温度調節の対象部材である。

【0014】

蓄電池１２は、例えば組電池であり、蓄電池１２の端子電圧は例えば数百Ｖである。蓄電池１２は、例えば、リチウムイオン電池又はニッケル水素蓄電池等の２次電池である。

【0015】

図２に示すように、回転電機２０は、５相の電機子巻線を有する多相交流式の同期モータであり、星形結線された各相の電機子巻線としてのステータ巻線２１を備えている。本実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相とする。各相のステータ巻線２１は、電気角で７２°ずつずれて配置されている。本実施形態の回転電機２０は、回転子としてのロータ２２に界磁極としての永久磁石を備える永久磁石同期モータである。

【0016】

回転電機２０は、車載主機であり、ロータ２２が図示しない車両の駆動輪と動力伝達可能とされている。回転電機２０が電動機として機能することにより発生するトルクが、ロータ２２から駆動輪に伝達される。これにより、駆動輪が回転駆動させられる。なお、回転電機２０は、車両の車輪に一体に設けられるインホイールモータであってもよいし、車両の車体に備えられるいわゆるオンボードモータであってもよい。

【0017】

インバータ３０は、上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの直列接続体を５相分備えている。本実施形態において、各スイッチＳｐ，Ｓｎは、電圧制御形の半導体スイッチング素子であり、具体的にはＩＧＢＴである。このため、各スイッチＳｐ，Ｓｎの高電位側端子はコレクタであり、低電位側端子はエミッタである。各スイッチＳｐ，Ｓｎには、フリーホイールダイオードＤｐ，Ｄｎが逆並列に接続されている。

【0018】

各相において、上アームスイッチＳｐのエミッタと、下アームスイッチＳｎのコレクタとには、ステータ巻線２１の第１端が接続されている。各相のステータ巻線２１の第２端同士は、中性点で接続されている。なお、本実施形態において、各相のステータ巻線２１は、ターン数が同じに設定されている。

【0019】

各相の上アームスイッチＳｐのコレクタと、蓄電池１２の正極端子とは、正極側母線Ｌｐにより接続されている。各相の下アームスイッチＳｎのエミッタと、蓄電池１２の負極端子とは、負極側母線Ｌｎにより接続されている。正極側母線Ｌｐと負極側母線Ｌｎとの間には、平滑コンデンサ３１が設けられている。なお、平滑コンデンサ３１は、インバータ３０に内蔵されていてもよいし、インバータ３０の外部に設けられていてもよい。

【0020】

図１に示すように、冷媒通路４０は、冷媒としての冷却水が循環するように形成されており、蓄電池１２と、回転電機２０と、インバータ３０と、が熱的に接続されている。冷媒通路４０において、インバータ３０と、回転電機２０と、蓄電池１２とは、この順番で直列に配置されている。なお、冷媒通路４０の構成及び部材の配置順序は任意に変更してもよい。例えば、蓄電池１２と、インバータ３０と、並列に配置してもよいし、インバータ３０、蓄電池１２、回転電機２０の順番で配置されていてもよい。

【0021】

また、冷媒通路４０は、冷却水の流れを生成するポンプ４１や、熱交換器４２を備える。ポンプ２４は、冷却水が、冷媒通路４０を介して、蓄電池１２、回転電機２０、及びインバータ３０の間で巡回するように、冷却水の流れ（水圧や方向等）を制御するものである。ポンプ４１は、インバータ３０の上流側に配置されている。なお、ポンプ４１は、冷却水の流れや温度を制御する外部装置からの指令に基づいて制御されているが、制御装置５０からの指令に基づいて制御されてもよい。

【0022】

熱交換器４２は、例えば、チラーやラジエータなどが想定され、冷却水を冷却するものである。なお、冷媒通路４０には、図１に示すように、熱交換器４２が配置されている通路４２ａに対して並列となるバイパス経路４３が設けられている。そして、熱交換器４２が配置されている通路４２ａと、バイパス経路４３とを接続する箇所には三方向弁４４が設けられており、通路４２ａへの流量とバイパス経路４３への流量が調整可能に構成されている。熱交換器４２や三方向弁４４は、冷却水の流れを制御する外部装置からの指令に基づいて制御されているが、制御装置５０からの指令に基づいて制御されてもよい。

【0023】

なお、前述同様、ポンプ４１及び熱交換器４２の配置場所や、通路４２ａ及びバイパス経路４３を含む冷媒通路４０の構成は任意に変更可能である。ただし、インバータ３０及び回転電機２０を通過した冷却水が、熱交換器４２を通過せずに、蓄電池１２を通過することができるように冷媒通路４０が構成され、各部材が配置されていることが望ましい。

【0024】

また、図２に示すように、温度調節装置１０は、電流センサ３２、電圧センサ３３、回転角センサ３４等を備えている。電流センサ３２は、各相のステータ巻線２１に流れる電流を検出する。電圧センサ３３は、平滑コンデンサ３１の端子電圧を電源電圧Ｖｄｃとして検出する。回転角センサ３４は、例えばレゾルバであり、ロータ２２の回転角（具体的には、電気角θ）を検出する。各センサ３２～３４の検出値は、制御装置５０に入力される。

【0025】

制御装置５０は、マイコン５０ａを主体として構成され、マイコン５０ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えている。マイコン５０ａが提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン５０ａがハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコン５０ａは、自身が備える記憶部としての非遷移的実体的記録媒体（non-transitory tangible storage medium）に格納されたプログラムを実行する。プログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行され、また、プログラムに対応する機能が実現する。記憶部は、例えば不揮発性メモリである。なお、記憶部に記憶されたプログラムは、例えば、インターネット等のネットワークを介して更新可能である。

【0026】

制御装置５０は、図示しない上位制御装置（走行制御を行うＥＣＵ等）からトルク指令値（要求トルク）を受信する。制御装置５０は、回転電機２０のトルクを受信したトルク指令値に制御すべく、インバータ３０を構成する各スイッチＳｐ，Ｓｎのスイッチング制御を行う。各相において、上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとは、デッドタイムを挟みつつ交互にオンされる。

【0027】

続いて、図３を用いて、制御装置５０により実行される回転電機２０のトルク制御の一例について説明する。図３に示す例では、トルク制御として、Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相の各相電流を制御する電流フィードバック制御が行われる。図３は、電流フィードバック制御処理を示すブロック図である。なお、電流フィードバック制御に代えて、トルクフィードバック制御が行われてもよい。

【0028】

図３において、電流指令値設定部５１は、トルク－ｄｑマップを用い、回転電機２０に対するトルク指令値（力行トルク指令値又は発電トルク指令値）や、電気角θを時間微分して得られる電気角速度ωに基づいて、ｄ軸の電流指令値とｑ軸の電流指令値とを設定する。なお、発電トルク指令値は、例えば回転電機２０が車両用動力源として用いられる場合、回生トルク指令値である。

【0029】

ｄｑ変換部５２は、相ごとに設けられた電流センサ３２による電流検出値（５つの相電流）を、界磁方向をｄ軸とする直交２次元回転座標系の成分であるｄ軸電流とｑ軸電流とに変換する。

【0030】

ｄ軸電流フィードバック制御部５３は、ｄ軸電流をｄ軸の電流指令値にフィードバック制御するための操作量としてｄ軸の指令電圧を算出する。また、ｑ軸電流フィードバック制御部５４は、ｑ軸電流をｑ軸の電流指令値にフィードバック制御するための操作量としてｑ軸の指令電圧を算出する。これら各フィードバック制御部５３，５４では、ｄ軸電流及びｑ軸電流の電流指令値に対する偏差に基づき、ＰＩフィードバック手法を用いて指令電圧が算出される。

【0031】

５相変換部５５は、ｄ軸及びｑ軸の指令電圧を、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、及びＹ相の指令電圧に変換する。なお、上記の各部５１～５５が、ｄｑ変換理論による基本波電流のフィードバック制御を実施するフィードバック制御部であり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、及びＹ相の指令電圧がフィードバック制御値である。本実施形態において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、及びＹ相の指令電圧は、電気角で位相が７２°ずつずれた正弦波状の波形となる。上記の各部５１～５５は、制御装置５０がプログラムを実行することにより実現される。

【0032】

信号生成部５６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、及びＹ相の指令電圧及び電源電圧Ｖｄｃに基づく５相変調により、各相の上，下アームスイッチＳｐ，Ｓｎの駆動信号ＧＵを生成するためのスイッチ制御処理を実施する。ここで、図４を参照してスイッチ制御処理について詳しく説明する。以下では、Ｕ相を例にして説明する場合もあるが、他相も同様である。スイッチ制御処理は、信号生成部５６としての制御装置５０（マイコン５０ａ）により実施される。つまり、制御装置５０が所定のプログラムを実行することにより、信号生成部５６としての機能が実現される。

【0033】

制御装置５０は、各相の指令電圧と電源電圧Ｖｄｃに基づいて、各相の規格化指令電圧を算出する（ステップＳ１０１）。そして、制御装置５０は、各相の規格化指令電圧を変調信号Ｓ１として生成し、変調信号Ｓ１とキャリア信号Ｓｉｇに基づいてＰＷＭ制御を実施する（ステップＳ１０２）。

【0034】

すなわち、制御装置５０は、図５に示すように、変調信号Ｓ１（＝規格化指令電圧）と、キャリア信号Ｓｉｇとの大小比較に基づいて、各相のＰＷＭ信号を算出する。なお、図５では、Ｕ相における例、つまり、Ｕ相の規格化指令電圧Ｖｕに基づく変調信号Ｓ１の例を示す。制御装置５０は、各相のＰＷＭ信号と、各相のＰＷＭ信号の論理反転信号とに基づいて、各相の上，下アームスイッチＳｐ、Ｓｎの駆動信号ＧＵを生成する。つまり、制御装置５０は、各相の上アームスイッチＳｐの駆動信号ＧＵＨ及び各相の下アームスイッチＳｎの駆動信号ＧＵＬを生成する。なお、図５には、電気角で１８０度の期間にわたるキャリア信号Ｓｉｇ等の推移を示す。

【0035】

制御装置５０は、生成した各相の駆動信号ＧＵをそれぞれ各相の上，下アームスイッチＳｐ，Ｓｎのゲートに対してドライバを介して出力する。このように、インバータ３０のスイッチング制御としてのＰＷＭ制御が実行され、ＰＷＭ電圧波形（出力波形）がステータ巻線２１に入力される。これにより、各相のステータ巻線２１に、相電圧が入力され、相電流が流れることとなる。

【0036】

なお、制御装置５０の制御周期は、キャリア信号Ｓｉｇの周期よりも十分に短い。また、本実施形態のキャリア信号Ｓｉｇは、搬送波であり、上昇速度及び下降速度が等しい三角波信号である。

【0037】

ところで、蓄電池１２は、低温状態となると、充放電性能が低下する。このため、冬期における車両の始動時などにおいては、蓄電池１２の温度を昇温する必要がある。この場合、電気ヒータを備えて、電気ヒータにより昇温することが考えられる。しかしながら、電気ヒータを備えるにはコストがかかり、また、構造が複雑化して、車体重量も重くなるという問題点がある。

【0038】

そこで、本実施形態では、回転電機２０及びインバータ３０による発熱を利用して蓄電池１２を昇温する構成とした。なお、通常の駆動方法では、十分な発熱量を得にくいため、発熱量が大きくなるように制御方法を工夫している。以下、蓄電池１２を昇温するために実行される温度調節処理について図６を参照して説明する。温度調節処理を実施することにより、温度調節方法が実現される。また、この温度調節処理を実施する制御装置５０が、スイッチ制御部としての機能し、また、温度制御部としての機能することとなる。

【0039】

この温度調節処理は、車両始動時（イグニッションスイッチ又は始動スイッチがオンされたとき）などに、制御装置５０により実施される。なお、外部気温や電池温度が判定値以下の場合に実施されてもよい。

【0040】

温度調節処理を開始すると、制御装置５０は、冷却水の昇温が必要か否かを判定する（ステップＳ２０１）。例えば、制御装置５０冷却水の昇温を要求する昇温要求信号を入力したか否かに基づいて、冷却水の昇温が必要であるか否かを判定する。この昇温要求信号は、図示しないＢＭＵ（バッテリーマネジメントユニット）や、電池監視装置などの外部装置から入力する信号である。具体的には、外部装置は、蓄電池１２の温度を検出し、電池温度が電池温度の閾値以下である場合、昇温要求信号を制御装置５０に出力することとなる。

【0041】

なお、制御装置５０が、蓄電池１２の温度を検出し、電池温度が電池温度の閾値以下であるか否かを判定して、冷却水の昇温が必要であるか否かを判定してもよい。また、制御装置５０が、冷却水の温度を検出し、冷却水の温度が冷却水の温度の閾値以下であるか否かを判定して、冷却水の昇温が必要であるか否かを判定してもよい。また、制御装置５０が、インバータ３０又は回転電機２０の温度を検出し、検出された温度がそれぞれの閾値以下であるか否かを判定して、冷却水の昇温が必要であるか否かを判定してもよい。

【0042】

ステップＳ２０１の判定結果が否定の場合、制御装置５０は、温度調節処理を終了する。一方、ステップＳ２０１の判定結果が肯定の場合、制御装置５０は、意図的に相電流の入力を停止させるステータ巻線２１の相を決定する（ステップＳ２０２）。相電流の入力を停止させるステータ巻線２１の相は、所定の変更タイミングで、予め決められた順番に従って変更されることが定められている。ステップＳ２０２では、予め決められた順番に従って最初に入力を停止させる相を決定する。本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、Ｙ相の順番で変更されることが決まっている。この場合、Ｕ相が最初に相電流が停止させるステータ巻線２１として決定される。

【0043】

次に、制御装置５０は、残った４相のステータ巻線２１に入力させる相電流（及び相電圧）を指示するための規格化指令電圧（電圧指令値）を特定する（ステップＳ２０３）。このステップＳ２０３において、制御装置５０は、相電流の入力を停止させない、残った４相のステータ巻線２１によって形成される回転磁界が円形状となるように、相電流を入力すると決定された各相のステータ巻線２１に入力される相電流の位相を決定する。

【0044】

具体的には、相電流を入力させると決定された４相のステータ巻線２１のうち、入力を停止させる相よりも電気角において１つ前の相のステータ巻線２１に入力させる相電流（及び相電圧）の位相を遅角させるとともに、入力を停止させる相よりも電気角において１つ後の相のステータ巻線２１に入力させる相電流（及び相電圧）の位相を進角させるように、残った４相のステータ巻線２１に対して入力させる相電流（及び相電圧）を決定する。

【0045】

例えば、ステータ巻線２１が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、Ｙ相の順番で並んでいる場合において、図７（ｂ）に示すように、Ｗ相への入力を停止する場合、Ｖ相の相電流を３６°遅角させ、Ｘ相の相電流を３６°進角させるように、残ったステータ巻線２１に対して入力させる相電流の位相を決定する。なお、図７（ａ）は、全ての相に対して相電流を入力するときの各相電流の位相を示し、図７（ｂ）は、Ｗ相への相電流の入力を停止した場合における残りの各相電流の位相を示す。

【0046】

また、図８の破線で示すように、いずれかのステータ巻線２１への相電流の入力を停止すると、回転磁界が小さくなり、回転電機２０のトルク（出力）が低下する。そこで、トルクを維持するため、停止させないステータ巻線２１に入力する相電流の振幅を増加させる。

【0047】

そして、制御装置５０は、上述したように位相及び振幅が決定された相電流（及び相電圧）を入力させるように、各相の規格化指令電圧（電圧指令値）を特定する。

【0048】

この規格化指令電圧は、例えば、マップ演算により特定されてもよいし、計算により特定されてもよい。なお、マップ演算により特定される場合、停止させる相、出力トルク、及び回転数の各種パラメータ毎に、マップを用意し、停止させる相、出力トルク、及び回転数に基づいてマップを参照して、各相の規格化指令電圧を特定すればよい。

【0049】

そして、制御装置５０は、特定した各相の規格化指令電圧に基づいて変調信号Ｓ１を生成し、ステップＳ１０２と同様にして、変調信号Ｓ１と、キャリア信号Ｓｉｇに基づいてＰＷＭ制御を実施する（ステップＳ２０４）。これにより、インバータ３０のスイッチング制御としてのＰＷＭ制御が実行され、ＰＷＭ電圧波形（出力波形）がステータ巻線２１に入力される。このため、停止させない４相のステータ巻線２１に、ステップＳ２０３で決定された相電圧が入力され、相電流が流れることとなる。

【0050】

その後、制御装置５０は、昇温が終了したか否かを判定する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５では、例えば、昇温要求信号の入力が停止されたか否かに基づいて判定する。なお、例えば、インバータ３０又は回転電機２０がそれぞれの所望の温度以上である場合、ステップＳ２０５を肯定判定してもよい。また、蓄電池１２の温度を検出し、電池温度が所定の電池温度以上である場合、ステップＳ２０５を肯定判定してもよい。また、冷却水の温度を検出し、所定の冷却水温度以上である場合、ステップＳ２０５を肯定判定してもよい。また、昇温を開始してから、所定期間経過した場合、ステップＳ２０５を肯定判定してもよい。また、外部装置から、昇温の中止を指示する中止信号を入力した場合、ステップＳ２０５を肯定判定してもよい。ステップＳ２０１とステップＳ２０５により、温度制御ステップが実現される。

【0051】

ステップＳ２０５の判定結果が肯定の場合、制御装置５０は、温度調節処理を終了する。温度調節処理の終了後、通常のスイッチ制御処理（図４）を実行することとなる。

【0052】

一方、ステップＳ２０５の判定結果が否定の場合（昇温が終了していない場合）、制御装置５０は、所定の変更タイミングに達したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。例えば、ステップＳ２０６において、制御装置５０は、ステップＳ２０４の処理（ＰＷＭ制御）を実行開始してから所定時間経過した場合、所定の変更タイミングに達したと判定してもよい。また、例えば、制御装置５０は、ステータ巻線２１のうちいずれの温度がステータ巻線２１の閾値以上となった場合、所定の変更タイミングに達したと判定してもよい。また、例えば、制御装置５０は、各スイッチＳｐ，Ｓｎのうちいずれの温度が各スイッチＳｐ，Ｓｎの閾値以上となった場合、所定の変更タイミングに達したと判定してもよい。また、これら複数の判定を組み合わせてもよい。ステップＳ２０２，Ｓ２０３，Ｓ２０４，Ｓ２０６，Ｓ２０７により、スイッチ制御ステップが実現される。

【0053】

ステップＳ２０６の判定結果が否定の場合、制御装置５０は、所定の待機時間経過後、再びステップＳ２０５の処理を実施する。一方、ステップＳ２０６の判定結果が肯定の場合、制御装置５０は、相電流の入力を停止させるステータ巻線２１の相を変更する（ステップＳ２０７）。すなわち、発熱するステータ巻線２１及びスイッチＳｐ，Ｓｎに偏りがないように停止させる相を変更する。ステップＳ２０７では、図９に示すように、予め決められた順番に従って最初に入力を停止させる相を変更する。本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、Ｙ相の順番で変更されることが決まっている。例えば、Ｕ相を停止させていた場合、Ｖ相に変更する。ステップＳ２０７の処理を実行した後、制御装置５０は、ステップＳ２０３以降の処理を再び実行する。

【0054】

なお、ステップＳ２０７において、変更する順序は任意に変更してもよい。また、例えば、所定相のステータ巻線２１又はスイッチＳｐ，Ｓｎの温度が閾値以上であると判定されて、ステップＳ２０７が肯定判定された場合、その相への相電流の入力を停止させるように変更してもよい。

【0055】

上記温度調節処理によれば、図８に示すように、いずれか１相のステータ巻線２１への相電圧の入力を停止させても、残った４相のステータ巻線２１により形成される回転磁界を円形状にすることが可能となる。なお、図８は、模式的に示したものであり、実際には、若干の凹凸（トルクリプル）が形成される。ただし、許容範囲内のトルクリプルとなっている。具体的には、トルクリプルが、１０％以下の範囲内に収まるように設定されている。つまり、平均トルクが１００Ｎｍの場合、トルクが９５Ｎｍ～１００Ｎｍの範囲内に収まるように設定されている。

【0056】

また、温度調節処理では、停止させない相の相電流を大きくするため、このときに形成される回転磁界は、５相のステータ巻線２１に相電流を入力する場合の回転磁界（実線で示す）に比較して、同等の大きさとなる。

【0057】

また、図１０に示すように、いずれか１相のステータ巻線２１への相電流の入力を停止しても、回転電機２０のトルクを制御することが可能となることがわかる。なお、１相のステータ巻線２１への相電流の入力を停止することに伴い、他相の相電流を増加させるため、同等のトルクを出力し、同等の回転数を得ることが期待できる。ただし、トルクリプルが増加することとなる。

【0058】

上記実施形態の温度調節装置、温度調節方法、及び温度調節プログラムを採用することにより、以下の優れた効果を奏する。

【0059】

（１）制御装置５０は、冷却水の温度を昇温させると決定された場合、いずれか１相のステータ巻線２１への相電流の入力を停止するとともに、残り４相のステータ巻線２１に相電流を入力させ、回転電機２０を駆動させる。これにより、電力損失が大きくなり、発熱量を増加させることができる。また、このとき、停止させない場合と同等の出力（トルク及び回転数）を実現するために、残り４相のステータ巻線２１に入力する相電流を大きくする必要がある。したがって、発熱量が多くすることができる。

【0060】

また、制御装置５０は、いずれか１相のステータ巻線２１への相電流の入力を停止する場合、残り４相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相を変更する。これにより、いずれか１相の相電流を停止しても、残りの相電流により、トルクリプルを抑制しつつ、回転電機２０の出力を維持することができる。

【0061】

（２）相電流の入力を停止させないステータ巻線２１によって形成される回転磁界が円形状となるように、相電流の入力を停止させない各相のステータ巻線２１に入力される相電流の位相を指定する電圧指令値が設定される。このため、残りの相電流により、トルクリプルを抑制しつつ、回転電機２０の出力を維持することができる。

【0062】

（３）電圧指令値は、停止させる相、要求トルク及び回転数に基づいてマップを参照して特定される。これにより、１相の相電流を停止させた場合において、どのように位相を調整するかについての処理負荷を少なくすることができる。

【0063】

（４）制御装置５０は、いずれか１相の相電流の入力を停止する場合、入力を停止させないステータ巻線２１のうち、停止させる相よりも電気角において１つ前の相電流の位相を遅角させるとともに、停止させる相よりも電気角において１つ後の相の相電流の位相を進角させる。これにより、制御内容の簡単な変更により、回転磁界を円形状に近づけることが可能となる。

【0064】

（５）制御装置５０は、所定のタイミングで、相電流の入力を停止させる相を変更する。これにより、各相のステータ巻線２１及びスイッチＳｐ，Ｓｎをほぼ均等に発熱させることが可能となる。

【0065】

（他の実施形態）
以下、上記実施形態における温度調節装置１０の一部を変更した変形例について説明する。

【0066】

・上記実施形態では、相電流の入力を停止させる相よりも１つ前の相の相電流の位相を遅角させるとともに、１つ後の相の相電流の位相を進角させていた。この別例として、残った４相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相が等間隔となるように、相電流の入力を停止させる相よりも１つ前及び２つ前の相の相電流の位相を遅角させるとともに、１つ後の相及び２つ後の相の相電流の位相を進角させてもよい。その際、相毎に、進角又は遅角させる角度を変更してもよい。

【0067】

すなわち、残ったステータ巻線２１によって形成される回転磁界が円形状に近づけるのであれば、どのように位相を進角又は遅角させるかは任意に変更してもよい。

【0068】

・上記実施形態において、５相のステータ巻線２１を有する回転電機２０を採用したが、５相に限定する必要がなく、５相以上の整数相のステータ巻線２１を有する回転電機２０を採用してもよい。つまり、ｎ相（ｎは、５以上の整数）のステータ巻線２１を有する回転電機２０を採用してもよい。この場合、前述したように、相電流の入力を停止させる相よりも１つ前の相の相電流の位相を遅角させるとともに、１つ後の相の相電流の位相を進角させればよい。例えば、電気角でＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相、Ａ相の順番で７相のステータ巻線２１を有するときに、Ｘ相の相電流の入力を停止させる場合、図１１に示すように、Ｗ相を１４．５°遅角させ、Ｙ相を１４．５°進角させるように相電流を入力させればよい。

【0069】

また、前述同様、残った６相のステータ巻線２１に入力させる相電流の位相が等間隔となるように、相電流の入力を停止させる相よりも１～３つ前の相の相電流の位相を遅角させるとともに、１～３つ後の相の相電流の位相を進角させてもよい。

【0070】

・上記各実施形態において、３相以上の相電流を入力して、回転電機２０を駆動させることができるのであれば、２相以上の相電流の入力を停止させてもよい。その場合、相電流が入力されるステータ巻線２１によって形成される回転磁界が円形状となるように、各相電流の位相を制御すればよい。例えば、停止させない相電流の位相が等間隔となるように、位相を制御すればよい。

【0071】

・上記実施形態において、制御装置５０が、スイッチ制御部及び温度制御部としての機能を備えたが、複数の制御装置によって、スイッチ制御部及び温度制御部としての機能を分けて実現してもよい。

【0072】

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【0073】

以下、上述した各実施形態から抽出される特徴的な構成を記載する。
［構成１］
電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に電気的に接続されるインバータ（３０）と、前記インバータを制御する制御装置（５０）と、前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくともいずれか一方に対して熱的に接続される冷媒通路（４０）と、を備え、前記冷媒通路を流れる冷媒の温度を調整することにより、前記冷媒通路に熱的に接続される対象部材（１２）の温度を調節する温度調節装置（１０）であって、
前記制御装置は、
前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御部と、
昇温要求を入力し、前記冷媒の温度を調整する温度制御部と、を備え、
前記スイッチ制御部は、前記温度制御部によって、前記冷媒の温度を昇温させると決定された場合、いずれか１相又は複数相の前記電機子巻線への前記相電流の入力を停止するとともに、残り３相以上の前記電機子巻線に前記相電流を入力させ、前記回転電機を駆動させる温度調節装置。
［構成２］
前記スイッチ制御部は、いずれか１相又は複数相の前記相電流の入力を停止する場合、残りの前記相電流を増大させ、かつ、前記相電流の位相を変更する構成１に記載の温度調節装置。
［構成３］
前記相電流の入力を停止させない前記電機子巻線によって形成される回転磁界が円形状となるように、前記相電流の入力を停止させない各相の前記電機子巻線に入力される相電流の位相を指定する電圧指令値が設定される構成１又は２に記載の温度調節装置。
［構成４］
前記電圧指令値は、停止させる相、要求トルク及び回転数に基づいてマップを参照して特定される構成３に記載の温度調節装置。
［構成５］
前記スイッチ制御部は、いずれか１相又は複数相の前記相電流の入力を停止する場合、前記相電流の入力を停止させない前記電機子巻線のうち、停止させる相よりも電気角において１つ前の相の相電流の位相を遅角させるとともに、停止させる相よりも電気角において１つ後の相の相電流の位相を進角させる構成１～４のうちいずれか１項に記載の温度調節装置。
［構成６］
前記スイッチ制御部は、いずれか１相又は複数相の相電流の入力を停止する場合、所定の変更タイミングで、前記相電流の入力を停止させる相を変更する構成１～５のうちいずれか１項に記載の温度調節装置。
［構成７］
電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に電気的に接続されるインバータ（３０）と、前記インバータを制御する制御装置（５０）と、前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくともいずれか一方に対して熱的に接続される冷媒通路（４０）と、を備え、前記冷媒通路を流れる冷媒の温度を調整することにより、前記冷媒通路に熱的に接続される対象部材（１２）の温度を調節する温度調節装置（１０）の前記制御装置が実施する温度調節方法であって、
前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御ステップと、
昇温要求を入力し、前記冷媒の温度を調整する温度制御ステップと、を有し、
前記スイッチ制御ステップでは、前記温度制御ステップにおいて、前記冷媒の温度を昇温させると決定された場合、いずれか１相又は複数相の前記電機子巻線への前記相電流の入力を停止するとともに、残り３相以上の前記電機子巻線に前記相電流を入力させ、前記回転電機を駆動させる温度調節方法。
［構成８］
電機子巻線（２１）を有する多相交流式の回転電機（２０）と、前記電機子巻線に電気的に接続されるインバータ（３０）と、前記インバータを制御する制御装置（５０）と、前記インバータ及び前記回転電機のうち少なくともいずれか一方に対して熱的に接続される冷媒通路（４０）と、を備え、前記冷媒通路を流れる冷媒の温度を調整することにより、前記冷媒通路に熱的に接続される対象部材（１２）の温度を調節する温度調節装置（１０）の前記制御装置が実施する温度調節プログラムであって、
前記インバータのスイッチング制御を実施して、相電流を各相の前記電機子巻線に入力させるスイッチ制御ステップと、
昇温要求を入力し、前記冷媒の温度を調整する温度制御ステップと、を有し、
前記スイッチ制御ステップでは、前記温度制御ステップにおいて、前記冷媒の温度を昇温させると決定された場合、いずれか１相又は複数相の前記電機子巻線への前記相電流の入力を停止するとともに、残り３相以上の前記電機子巻線に前記相電流を入力させ、前記回転電機を駆動させる温度調節プログラム。

【符号の説明】

【0074】

１０…制御装置、１２…蓄電池、２０…回転電機、２１…ステータ巻線、３０…インバータ、４０…冷媒通路、５０…制御装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】