特開 2024-82146 冷却システムの制御方法及び冷却システム

(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】P2024082146

(43)【公開日】2024-06-19

(54)【発明の名称】冷却システムの制御方法及び冷却システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240612BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240612BHJP

   H01L 23/473 20060101ALI20240612BHJP

   H01L 23/34 20060101ALI20240612BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 Z

H05K7/20 P

H01L23/46 Z

H01L23/34 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022195899

(22)【出願日】2022-12-07

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大西 利武

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

5H770

【Ｆターム（参考）】

5E322AA05

5E322AB10

5E322DA01

5E322DA04

5E322EA10

5E322FA01

5F136CB06

5F136CB13

5F136CB27

5F136DA27

5F136HA01

5H770AA21

5H770EA01

5H770HA06X

5H770PA12

5H770PA42

(57)【要約】

【課題】電動ウォーターポンプを適切に制御できる冷却装置の制御方法を提供する。
【解決手段】
電力変換装置１０のスイッチング素子１２を冷却する冷却水が流通する冷却水流路１５と、冷却水流路１５に冷却水を循環させる電動Ｗ／Ｐ４７と、スイッチング素子１２及び電動Ｗ／Ｐ４７の動作を制御する制御部（１１０、２００）と、を備える冷却システムの制御方法であって、スイッチング素子１２を動作させて素子温度を上昇させる素子温度上昇処理を所定時間実行し、素子温度上昇処理の実行によるスイッチング素子１２の温度上昇値ΔＴを取得し、取得した温度上昇値ΔＴに基づいて、冷却水の溶質に対する溶媒の混合比を推定し、推定された混合比に基づいて、電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力を設定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力変換装置のスイッチング素子を冷却する冷却水が流通する冷却水流路と、前記冷却水流路に前記冷却水を循環させる電動ウォーターポンプと、前記スイッチング素子及び前記電動ウォーターポンプの動作を制御する制御部と、を備える冷却システムの制御方法であって、
前記スイッチング素子を動作させて素子温度を上昇させる素子温度上昇処理を所定時間実行し、
前記素子温度上昇処理の実行による前記スイッチング素子の温度上昇値を取得し、
取得した前記温度上昇値に基づいて、前記冷却水の溶質に対する溶媒の混合比を推定し、
推定された前記混合比に基づいて、前記電動ウォーターポンプの駆動力を設定する、
冷却システムの制御方法。

【請求項2】

請求項１に記載の冷却システムの制御方法であって、
推定された前記混合比に基づいて、前記電動ウォーターポンプを駆動するためのＰＷＭ信号のデューティー比を決定する、
冷却システムの制御方法。

【請求項3】

請求項１に記載の冷却システムの制御方法であって、
前記素子温度上昇処理前の前記スイッチング素子の処理前温度と、前記素子温度上昇処理後の前記スイッチング素子の処理後温度とから前記温度上昇値を取得し、
取得した前記温度上昇値が大きいほど、前記冷却水の混合比が大きいと推定する、
冷却システムの制御方法。

【請求項4】

請求項１に記載の冷却システムの制御方法であって、
前記素子温度上昇処理前における冷却水温と前記スイッチング素子の処理前温度との差分値と、前記素子温度上昇処理後における冷却水温と前記スイッチング素子の処理後温度との差分値と、から前記温度上昇値を取得し、
取得した前記温度上昇値が大きいほど、前記冷却水の混合比が大きいと推定する、
冷却システムの制御方法。

【請求項5】

請求項１に記載の冷却システムの制御方法であって、
前記素子温度上昇処理前の冷却水温と、前記素子温度上昇処理後の処理後温度との差分値から前記温度上昇値を取得し、
取得した前記温度上昇値が大きいほど、前記冷却水の混合比が大きいと推定する、
冷却システムの制御方法。

【請求項6】

請求項１に記載の冷却システムの制御方法であって、
前記冷却水の溶質に対する溶媒の混合比の推定に失敗した場合は、予め設定された最大の混合比に基づいて、前記電動ウォーターポンプの駆動力を設定する、
冷却システムの制御方法。

【請求項7】

請求項１に記載の冷却システムの制御方法であって、
前記冷却システムは、車両に搭載され、
前記車両を駆動する回転電機を備え、前記スイッチング素子から供給される電力により前記回転電機が駆動されるよう構成され、
前記素子温度上昇処理は、前記回転電機に対してｄ軸電流のみを流し、ｑ軸電流が流れないように制御して、前記回転電機を駆動させることなく前記スイッチング素子をスイッチングさせて、前記スイッチング素子の温度を上昇させる、
冷却システムの制御方法。

【請求項8】

電力変換装置のスイッチング素子を冷却する冷却水が流通する冷却水流路と、前記冷却水流路に前記冷却水を循環させる電動ウォーターポンプと、前記スイッチング素子の動作を制御するスイッチング素子制御部と、前記電動ウォーターポンプの駆動力を制御する電動ウォーターポンプ制御部と、を備える冷却システムであって、
前記スイッチング素子制御部は、
前記スイッチング素子を動作させて素子温度を上昇させる素子温度上昇処理を所定時間実行し、
前記素子温度上昇処理の実行による前記スイッチング素子の温度上昇値を取得し、
取得した前記温度上昇値に基づいて、前記冷却水の溶質に対する溶媒の混合比を推定し、
前記電動ウォーターポンプ制御部は、
推定された前記混合比に基づいて、前記電動ウォーターポンプを駆動するためのＰＷＭ信号のデューティー比を決定し、
決定されたデューティー比に基づいて、前記電動ウォーターポンプの駆動力を設定する、
冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却システムの制御方法及び冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

スイッチング素子を備える電力変換装置（インバータ装置）では、スイッチング素子を冷却する冷却装置が備えられる。冷却装置は、例えば冷却水が循環する冷却水流路を備え、冷却水流路を循環する冷却水により、スイッチング素子が冷却される。

【0003】

特許文献１には、負荷（回転電機）に電力を供給するインバータ装置の冷却装置において、回転電機により消費される電力損失に応じて媒体の供給量を決定する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５２５８０７９号公報

【発明の概要】

【0005】

水とエチレングリコールとの混合液からなる不凍液を冷却水として用いる場合、不凍液の混合比（エチレングリコールの濃度）によって、不凍液の粘度及び熱伝導率が変化する。従来、不凍液を循環させる電動ウォーターポンプの動作は、不凍液の混合比の変化を考慮することなく、使用される環境で想定される最も大きい混合比に対応する駆動力で動作させていた。このため、混合比が小さい場合は、粘度が低くなり電動ウォーターポンプが循環させる冷却水の流量が過大となるため、冷却効率を確保するための流量以上に電動ウォーターポンプが冷却水を循環させることになる。また、冷却水の熱伝達率が高くなることから、より冷却効率が大きくなる。これにより、冷却効率を確保するために必要な駆動力以上に電動ウォーターポンプを駆動することになり、その分の消費電力が無駄となっていた。

【0006】

本発明は、冷却水の溶質の混合比を推定し、推定した混合比に基づいて電動ウォーターポンプを適切に制御できる冷却システムの制御方法及び冷却システムを提供することを目的とする。

【0007】

本発明のある態様は、電力変換装置のスイッチング素子を冷却する冷却水が流通する冷却水流路と、冷却水流路に冷却水を循環させる電動ウォーターポンプと、スイッチング素子及び電動ウォーターポンプの動作を制御する制御部と、を備える冷却システムの制御方法に適用される。この制御方法では、スイッチング素子を動作させて素子温度を上昇させる素子温度上昇処理を所定時間実行し、素子温度上昇処理の実行によるスイッチング素子の温度上昇値を取得し、取得した前記温度上昇値に基づいて、冷却水の溶質に対する溶媒の混合比を推定し、推定された前記混合比に基づいて、電動ウォーターポンプの駆動力を設定する。

【0008】

本発明によれば、スイッチング素子を動作させて温度上昇させることで冷却水の水温が上昇することを利用して、取得した温度上昇値により冷却水の混合比を推定し、推定された混合比に基づいて電動ウォーターポンプの駆動力を設定するので、混合比により異なる粘度及び熱伝導率に対応するように電動ウォーターポンプを駆動させることができる。これにより、電動ウォーターポンプの駆動力を必要かつ最小限とすることができ、電動ウォーターポンプの消費電力を適切とすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本実施形態の冷却装置の概略構成図である。

【図2】図２は、インバータ制御装置のブロック図である。

【図3】図３は、車両コントローラのブロック図である。

【図4】図４は、車両コントローラの制御のフローチャートである。

【図5】図５は、インバータ制御装置の制御のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

【0011】

図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１０を備える冷却システム１の説明図である。

【0012】

冷却システム１は、インバータ装置（電力変換装置）１０、車両コントローラ２０、駆動モータ３０及び冷却装置４０を備える。

【0013】

冷却システム１は、車両に搭載され、電力変換装置１０が出力する電力により駆動モータ３０を駆動することで車両を走行させる際に、電力変換装置１０及び駆動モータ３０で発生した熱を冷却する。

【0014】

電力変換装置１０は、図示しないバッテリから供給された電力を駆動モータ３０の駆動に適した周波数及び電圧に変換して、駆動モータ３０に供給する。電力変換装置１０は、車両の減速時には、駆動モータ３０の回生電力を受けてバッテリを充電する。

【0015】

電力変換装置１０は、インバータ制御装置１１、スイッチング素子１２、回路基板１３、冷却プレート１４及び冷却水流路１５を備える。

【0016】

インバータ制御装置１１は、スイッチング素子１２にゲート信号を送信することでスイッチング素子１２の動作を制御して、駆動モータ３０に供給する電力を制御する。インバータ制御装置１１は、スイッチング素子１２に内蔵されている温度センサから素子温度を取得する。また、インバータ制御装置１１は、冷却水入口３１Ａに備えられる水温センサ１６から冷却水の水温を取得する。

【0017】

電力変換装置１０は、スイッチング素子１２を制御して、駆動モータ３０に三相交流電流を供給する。電力変換装置１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれに対応した少なくとも３つのスイッチング素子１２を備えて構成される。なお、図１では一つのスイッチング素子１２のみが示されている。

【0018】

回路基板１３は、表面にスイッチング素子１２を実装する。回路基板１３の裏面には、回路基板１３及びスイッチング素子１２を冷却する冷却プレート１４が配置される。冷却プレート１４は、冷却水が流通する冷却水流路１５に面する。これら回路基板１３及び冷却プレート１４は、熱伝導率が高い材質、例えばアルミニウムにより構成される。

【0019】

冷却水流路１５は、冷却水が流通する空間を備えたケース１７により構成され、このケース１７の上面が冷却プレート１４により覆われることで流路として構成される。冷却水流路１５に面する冷却プレート１４の下面には多数の突起が形成されており、冷却プレート１４と冷却水との間で熱交換が促進される。

【0020】

冷却水流路１５は、冷却水入口３１Ａ及び冷却水出口３１Ｂを備え、それぞれが配管４６に接続する。冷却水入口３１Ａには、冷却水の水温を検出する水温センサ１６が備えられる。

【0021】

車両コントローラ２０は、運転者のアクセル操作及び車両の状態に基づいて、駆動モータ３０の出力を決定し、決定した出力で駆動モータ３０が駆動されるように、電力変換装置１０に信号を送信する。また、車両コントローラ２０は、後述するように、電動ウォーターポンプ４７を制御して、冷却装置４０の冷却水を循環させる。

【0022】

冷却装置４０は、ラジエータ４５、配管４６及び電動ウォーターポンプ（以下、「電動Ｗ／Ｐとも称する」）４７を備える。冷却装置４０は、電動Ｗ／Ｐ４７の駆動により配管４６に冷却水が循環することで、配管４６に接続される電力変換装置１０及び駆動モータ３０を冷却する。

【0023】

配管４６は、電力変換装置１０、駆動モータ３０、ラジエータ４５及び電動Ｗ／Ｐ４７に接続される。ラジエータ４５は、大気と冷却水との間で熱交換を行うことで、冷却水の温度を低下させる。配管４６の一端は、電力変換装置１０の冷却水流路１５の冷却水入口３１Ａに接続し、他端は、電力変換装置１０の冷却水流路１５の冷却水出口３１Ｂに接続する。

【0024】

電動Ｗ／Ｐ４７から吐出された冷却水は、配管４６を介して電力変換装置１０の冷却水流路１５に流入し、スイッチング素子１２を冷却する。冷却水流路１５から出た冷却水は、配管４６を介して駆動モータ３０に流入し、駆動モータ３０を冷却する。駆動モータ３０から出た冷却水は、ラジエータ４５に流入し、その温度が低下させられる。ラジエータ４５を出た冷却水は、再び電動Ｗ／Ｐ４７により配管４６を循環する。

【0025】

本実施形態の冷却水は、溶媒を水とし、溶質をエチレングリコールとした混合液からなる不凍液により構成される。不凍液（冷却水）の水に対するエチレングリコール（不凍性分）の割合（以下、「混合比」と呼ぶ）は、規定の混合比（例えば一般地向けが３０％、寒冷地向けが５０％）に設定され、そのように混合された不凍液が、工場出荷時に冷却装置４０に充填される。

【0026】

次に、電力変換装置１０及び車両コントローラ２０の構成を説明する。

【0027】

図２は、電力変換装置１０のインバータ制御装置１１の構成ブロック図である。インバータ制御装置１１は図示しないコントローラを備えている。コントローラは予めプログラムを記憶しており、コントローラがプログラムを実行することによって、図２に示す各構成及び図５に示す制御が実現される。

【0028】

インバータ制御装置１１は、制御部１１０、通信部１１１、ドライバ部１１２、素子温度取得部１１３、水温取得部１１４及び混合比推定部１１５を備える。

【0029】

通信部１１１は、車両コントローラ２０との間で情報を送受信する。ドライバ部１１２は、車両コントローラ２０からの要求に基づいて、スイッチング素子１２をスイッチングさせるためのゲート信号を生成し、生成したゲート信号をスイッチング素子１２に送る。

【0030】

素子温度取得部１１３は、スイッチング素子１２に備えられる温度センサから、スイッチング素子１２の素子温度を取得する。前述のように電力変換装置１０は複数のスイッチング素子１２を備えるが、素子温度取得部１１３は、そのうちの一つのスイッチング素子１２の素子温度を取得するように構成されていてもよいし、複数のスイッチング素子１２の温度センサの平均値を素子温度として取得するよう構成されていてもよい。さらに、水温取得部１１４は、水温センサ１６から冷却水の水温を取得する。

【0031】

混合比推定部１１５は、スイッチング素子１２の素子温度の検出結果に基づいて、冷却水の混合比を推定する。推定された混合比は、通信部１１１を介して、車両コントローラ２０に送られる。制御部１１０は、これら各部の動作を制御する。

【0032】

図３は、車両コントローラ２０の構成ブロック図である。車両コントローラ２０は図示しないコントローラを備えている。コントローラは予めプログラムを記憶しており、コントローラがプログラムを実行することによって、図３に示す各構成及び図４に示す制御が実現される。

【0033】

車両コントローラ２０は、制御部２００、通信部２０１、車両状態取得部２０２、電動Ｗ／Ｐ制御部２０３及びデューティー比算出部２０４を備えて構成される。

【0034】

通信部２０１は、インバータ制御装置１１との間で情報を送受信する。車両状態取得部２０２は、運転者の操作、例えばパワースイッチのオンオフやアクセルペダル、ブレーキペダルの踏み込み量、車速等を取得する。電動Ｗ／Ｐ制御部２０３は、電動Ｗ／Ｐ４７に供給する電力をディーティ比に応じてＰＷＭ制御する。デューティー比算出部２０４は、インバータ制御装置１１が算出した冷却水の混合比に基づいてデューティー比を算出する。制御部２００は、これら各部の動作を制御することで、電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力を制御する。

【0035】

次に、このように構成された冷却システム１において、電動Ｗ／Ｐ４７の制御について説明する。

【0036】

冷却水として用いられる不凍液は、溶媒としての水と、溶質としてのエチレングリコールとの混合液である。エチレングリコールは、水と比較して粘度が大きく熱伝達率が小さいという特性がある。この特性により、不凍液は、エチレングリコールの混合比が大きいほど粘度が大きくなり、熱伝達率が小さくなる。そのため、冷却水の冷却プレート１４に対する冷却効率は、混合比が大きくなるほど低くなる。

【0037】

冷却装置４０に充填される冷却水の混合比は、工場出荷時は規定の混合比であるが、メンテナンス等で冷却水の交換や水のつぎ足し等が行われることで、混合比が変化する場合がある。従来は、冷却水の混合比が変化しても冷却効率を損なわないように、冷却水の混合比にかかわらず、想定される最も大きな混合比（例えば５０％）に対応させて電動Ｗ／Ｐ４７を制御していた。このように制御した場合は、混合比が小さい場合（例えば３０％）では、粘度が低くなることで必要な冷却効率を与えるための冷却水よりも多くの冷却水が循環する。また、熱伝達率が大きくなることで冷却効率がさらに大きくなる。この結果、特に混合比が低い場合に、冷却効率を確保するために必要な電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力以上に電動Ｗ／Ｐ４７を駆動させることになり、その分の電動Ｗ／Ｐ４７の消費電力が無駄となるという問題があった。

【0038】

そこで本発明の実施形態では、次のような構成により、冷却水の混合比を推定し、推定された混合比に基づいて電動Ｗ／Ｐ４７を動作させる。

【0039】

図４は、本実施形態の車両コントローラ２０が実行する処理のフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、車両コントローラ２０の制御部２００により実行される。

【0040】

制御部２００は、車両が起動されたか否かを車両状態取得部２０２の取得結果に基づき判定する（ステップＳ１１０）。

【0041】

車両状態取得部２０２は、運転者によってパワースイッチ（又はイグニッションキー）が操作されたことを取得すると、制御部２００にパワースイッチが操作されたことを示す信号を送信する。制御部２００は、送信された信号によりパワースイッチが操作されたと判断すると、車両が起動されたと判定して、次のステップに進む。車両が起動されていない場合は、ステップＳ１１０の動作を繰り返し、待機する。

【0042】

次に、制御部２００は、通信部２０１を介して、電力変換装置１０のインバータ制御装置１１に混合比推定動作許可信号を送信する（ステップＳ１２０）。

【0043】

混合比推定動作許可信号とは、電力変換装置１０に、冷却水の混合比の推定値を算出する混合比推定動作の実行を指示する信号である。混合比推定動作については図５で後述する。

【0044】

次に、制御部２００は、混合比推定動作許可信号を送信した後、通信部２０１を介して、電力変換装置１０から送信された推定値を受信したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。推定値を受信した場合は次のステップに進む。推定値を受信していない場合は、ステップＳ１３０の動作を繰り返し、待機する。

【0045】

次に、制御部２００は、受信した推定値に基づいて、電動Ｗ／Ｐ４７を制御するためのＰＷＭ信号のデューティー比をデューティー比算出部２０４により決定させる（ステップＳ１４０）。デューティー比は、予めデューティー比算出部２０４に記憶されたマップを参照することで算出される。このマップは、混合比が小さいほど、デューティー比が小さくなるように（電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力が小さくなるように）設定されている。

【0046】

車両コントローラ２０は、ＰＷＭ制御のデューティー比を変更することで、電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力を変更する。前述したように、冷却水は混合比が大きくなるほど粘度が大きくなると共に熱伝達率が小さくなるので、混合比が小さい場合に、混合比が大きい場合と同じ駆動力で電動Ｗ／Ｐ４７を駆動させた場合は、必要とされる冷却効率以上に電動Ｗ／Ｐ４７が駆動することになり、消費電力は無駄となってしまう。

【0047】

そこで、デューティー比算出部２０４は、混合比が小さくなるほど、電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力が小さくくなるようにデューティー比を設定して、冷却効率が過剰となり消費電力が無駄となってしまうことを防止する。一方、混合比が大きい場合は、冷却水の粘度が大きくなり熱伝達率が小さくなるので、電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力を大きくして冷却効率を確保させる必要がある。

【0048】

制御部２００は、このように設定されたデューティー比に基づいて、電動Ｗ／Ｐ制御部２０３に、電動Ｗ／Ｐ４７を制御させるための信号を送信することで、電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力を制御する（ステップＳ１５０）。その後、本フローチャートによる処理を終了し、他の処理に戻る。

【0049】

このように、車両コントローラ２０の制御部２００は、混合比の推定値に基づいて電動Ｗ／Ｐ４７を制御するウォーターポンプ制御部として構成される。

【0050】

図５は、本実施形態の電力変換装置１０のインバータ制御装置１１が実行する制御のフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、インバータ制御装置１１の制御部１１０により実行される。

【0051】

インバータ制御装置１１の制御部１１０は、車両コントローラ２０から送られた混合比推定動作許可信号を受信したか否かを、通信部１１１の受信結果に基づき判定する（ステップＳ２１０）。通信部１１１が混合比推定動作許可信号を受信したと判定した場合は次のステップに進む。混合比推定動作許可信号を受信しない場合は、ステップＳ２１０の動作を繰り返し、待機する。

【0052】

制御部１１０は、素子温度取得部１１３により、スイッチング素子１２が備える温度センサに対して温度取得要求を行い、素子温度を取得する（ステップＳ２２０）。取得した素子温度は、処理前素子温度Ｔａとして制御部１１０が記憶する。

【0053】

次に、制御部１１０は、スイッチング素子１２に対して素子温度上昇処理を実行する（ステップＳ２３０）。

【0054】

素子温度上昇処理とは、ドライバ部１１２から出力されるゲート信号によりスイッチング素子１２を制御してスイッチング動作を行い、駆動モータ３０を駆動することなくスイッチング素子１２の温度を上昇させる処理である。より具体的には、制御部１１０は、駆動モータ３０に対して、ｄ軸電流のみを流しｑ軸電流が流れないようにスイッチング素子１２を制御するゲート信号を出力するようにドライバ部１１２に指示する。このような制御により、スイッチング素子１２の温度を上昇させる。

【0055】

次に、制御部１１０は、タイマー値をカウントダウンすることで、予め設定した所定時間が満了したか否かを判定する（ステップＳ２４０）。所定時間は例えば３秒とするが、冷却水の混合比を推定するための温度上昇値を算出できるのであれば、さらに短い時間でもよい。

【0056】

所定時間が満了した場合は、制御部１１０は、ドライバ部１１２によるスイッチング素子１２の制御を停止して、素子温度上昇処理を終了する（ステップＳ２５０）。

【0057】

素子温度上昇処理終了時に、制御部１１０は、素子温度取得部１１３により、スイッチング素子１２が備える温度センサに対して温度取得要求を行い、素子温度を取得する（ステップＳ２６０）。取得した素子温度は、処理後素子温度Ｔｂとして制御部１１０が記憶する。

【0058】

次に、制御部１１０は、混合比推定部１１５に、冷却水の混合比を推定させる（ステップＳ２７０）。具体的には、混合比推定部１１５は、ステップＳ２２０で記憶した処理前素子温度Ｔａと、ステップＳ２６０で記憶した処理後素子温度Ｔｂとの差分値（Ｔｂ－Ｔａ）から、温度上昇値ΔＴを算出する。混合比推定部１１５は、算出した温度上昇値ΔＴから、予め記憶されているマップを参照して、冷却水の混合比を推定する。

【0059】

素子温度上昇処理によりスイッチング素子１２の温度が上昇すると、スイッチング素子１２の温度は回路基板１３及び冷却プレート１４を伝達して冷却水流路１５の冷却水に伝達する。ここで、冷却水の混合比により熱伝達率が異なることを利用して、温度上昇値ΔＴが大きいほど冷却水への熱の伝達が少ない、すなわち、冷却水の熱伝導率が低く冷却水の混合比が大きいと推定することができる。混合比推定部１１５は、スイッチング素子１２の温度上昇値ΔＴに対する冷却水の混合比との関係を予めマップとして記憶しておく。このマップは、温度上昇値ΔＴに対して混合比がリニアに変化するように設定されていてもよいし、温度上昇値ΔＴに対する混合比がステップ状に変化するように設定されていてもよい。

【0060】

次に、制御部１１０は、混合比推定部１１５が推定した推定値を、通信部１１１を介して車両コントローラ２０へと送信する（ステップＳ２８０）。その後、本フローチャートによる処理を終了し、他の処理に戻る。

【0061】

このように、インバータ制御装置１１の制御部１１０は、スイッチング素子１２を動作させて素子温度を上昇させ、温度上昇値に基づいて混合比を推定するスイッチング素子制御部として構成される。

【0062】

さらに、図４及び図５の制御は、ステップＳ１１０で説明したように車両の起動時に実行される。車両が起動してから終了（パワースイッチがオフ）されるまでの間は、冷却水は交換されることはないため、冷却水の混合比は変更されない。従って、車両の起動時に混合比を一度推定しておけば、ステップＳ１４０で決定したデューティー比に基づいて、電動Ｗ／Ｐ４７を制御することで、適切な制御が可能となる。なお、車両コントローラ２０は、車両の走行中には、車両の運転状態（例えばアクセルペダル開度や車速）に対応した適切な冷却効率を得られるように、車両の運転状態に応じて電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力を変更してもよい。

【0063】

なお、ステップＳ２７０において、混合比推定部１１５が、冷却水の混合比に推定に失敗した場合は、ステップＳ２８０において、制御部１１０は、その旨を車両コントローラ２０に送信する。推定に失敗した場合とは、例えば、センサのエラー等の原因でスイッチング素子１２の素子温度が所定範囲外の値となった場合や、処理前素子温度Ｔａと処理後素子温度Ｔｂとの差分値が、混合比を推定できるほど十分な温度差を得られなかった場合などである。

【0064】

混合比に推定に失敗した場合は、車両コントローラ２０において、その旨を受信した制御部２００は、電動Ｗ／Ｐ４７のデューティー比を、想定される最も大きな混合比（すなわち５０％）に基づいて電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力を制御する。これにより、混合比が不明である場合であっても冷却水による冷却効率を十分に確保することができる。

【0065】

次に、本実施形態の変形例について説明する。

【0066】

図５で説明したように、インバータ制御装置１１は、スイッチング素子１２の温度上昇値に基づいて混合比を推定する。ここで、混合比をより正確に推定するために、次のような処理を実行してもよい。

【0067】

ステップＳ２２０において、素子温度取得部１１３がスイッチング素子１２の処理前素子温度Ｔａを取得するとき、水温取得部１１４が、水温センサ１６により冷却水の水温を処理前水温Ｔｗａとして取得する。また、ステップＳ２６０において、素子温度取得部１１３がスイッチング素子１２の処理後素子温度Ｔｂを取得するとき、水温取得部１１４が、水温センサ１６により冷却水の水温を処理後水温Ｔｗｂとして取得する。

【0068】

そして、ステップＳ２７０において、混合比推定部１１５は、ステップＳ２２０で取得した処理前素子温度Ｔａと処理前水温Ｔｗａとの差分値Ｔ１（｜Ｔａ－Ｔｗａ|）と、ステップＳ２６０で取得した処理後素子温度Ｔｂと処理後水温Ｔｗｂとの差分値Ｔ２（|Ｔｂ－Ｔｗｂ｜）と、の差Ｔ０（Ｔ２－Ｔ１）を算出し、算出された差Ｔ０を、温度上昇値ΔＴとして設定する。

【0069】

このように、素子温度の検出に加えて冷却水の水温を検出して、混合比の推定に用いることで、環境温度（雰囲気温度）の影響を除いた温度上昇値を取得することができ、より正確に混合比を推定することができる。

【0070】

また、別の変形例として、ステップＳ２２０において、素子温度を取得することなく、水温取得部１１４が水温センサ１６により冷却水の水温を処理前水温Ｔｗａとして取得し、ステップＳ２６０において、素子温度取得部１１３がスイッチング素子１２の処理後素子温度Ｔｂを取得する。

【0071】

そして、ステップＳ２７０において、混合比推定部１１５は、ステップＳ２２０で取得した処理前水温Ｔｗａと、ステップＳ２６０で取得した処理後素子温度Ｔｂとの差分値Ｔ３（Ｔｂ－Ｔｗａ）を算出し、算出された差分値Ｔ３を温度上昇値ΔＴとする。

【0072】

パワースイッチをオンにしたとき車両の起動時（いわゆるコールドスタート）では、スイッチング素子１２の温度、回路基板１３、冷却プレート１４及び冷却水の水温は、同一であると見なすことができる。このことを利用して、スイッチング素子１２の処理前素子温度を取得する処理を省略して、取得した水温の値を利用することで、混合比の推定に要する時間を短縮することができる。

【0073】

以上説明したように、本実施形態では、電力変換装置１０のスイッチング素子１２を冷却する冷却水が流通する冷却水流路１５と、冷却水流路１５に冷却水を循環させる電動Ｗ／Ｐ４７と、スイッチング素子１２及び電動Ｗ／Ｐ４７の動作を制御する制御部（制御部１１０、制御部２００）と、を備える冷却システム１であって、スイッチング素子１２を動作させて素子温度を上昇させる素子温度上昇処理を所定時間実行し、素子温度上昇処理の実行によるスイッチング素子１２の温度上昇値ΔＴを取得し、取得した温度上昇値ΔＴに基づいて、冷却水の溶質に対する溶媒の混合比を推定し、推定された混合比に基づいて、電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力を設定する。

【0074】

この構成では、スイッチング素子１２を温度上昇させることで冷却水の水温が上昇することを利用して、取得した温度上昇値ΔＴにより冷却水溶質（水）に対する溶媒（エチレングリコール）の混合比を推定し、推定した混合比に基づいて電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力を設定するので、混合比により異なる粘度及び熱伝導率に対応するように電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力を調整することができる。これにより、電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力を必要かつ最小限とすることができ、電動Ｗ／Ｐ４７の消費電力を適切とすることが可能となる。

【0075】

また、本実施形態では、推定された混合比に基づいて、電動Ｗ／Ｐ４７を駆動するためのＰＷＭ信号のデューティー比を決定するので、電動Ｗ／Ｐ４７を適切に動作させることができる。

【0076】

また、本実施形態では、素子温度上昇処理前のスイッチング素子１２の処理前温度と、素子温度上昇処理後のスイッチング素子１２の処理後温度とから温度上昇値を取得し、取得した温度上昇値ΔＴが大きいほど、冷却水の混合比が大きいと推定する。

【0077】

この構成では、スイッチング素子１２を温度上昇させることで冷却水の水温が上昇することを利用して、温度上昇値により冷却水の混合比を推定することができる。

【0078】

また、本実施形態では、素子温度上昇処理前における処理前水温Ｔｗａとスイッチング素子１２の処理前素子温度Ｔａとの差分値Ｔ１に対する、素子温度上昇処理後における処理後水温Ｔｗｂと処理後素子温度Ｔｂとの差分値Ｔ２との差Ｔ０から温度上昇値ΔＴを取得し、取得した温度上昇値ΔＴが大きいほど、冷却水の混合比が大きいと推定する。

【0079】

この構成では、水温を用いることで、雰囲気温度の影響を除いた温度上昇値ΔＴを取得することができ、より正確に混合比を推定することができる。

【0080】

また、本実施形態では、素子温度上昇処理前の処理前水温Ｔｗａと、素子温度上昇処理後の処理後素子温度Ｔｂとの差分値Ｔ３から温度上昇値ΔＴを取得し、取得した温度上昇値ΔＴが大きいほど、冷却水の混合比が大きいと推定する。

【0081】

この構成では、素子温度上昇処理前の処理前水温Ｔｗａをスイッチング素子１２の処理前素子温度Ｔａと見なすことで、スイッチング素子１２の素子温度を取得する処理を省略することができ、混合比の推定に要する時間を短縮することができる。

【0082】

また、本実施形態では、冷却水の溶質に対する溶媒の混合比の推定に失敗した場合は、予め設定された最大の混合比に基づいて電動Ｗ／Ｐ４７の駆動力を制御するので、混合比が不明である場合には、安全を考慮して、想定される最も大きな混合比に基づいて電動Ｗ／Ｐ４７を制御するので、冷却水による冷却効率を十分に確保することができる。

【0083】

また、本実施形態では、車両を駆動する回転電機としての駆動モータ３０を備え、スイッチング素子１２から供給される電力により駆動モータ３０が駆動されるよう構成され、素子温度上昇処理は、駆動モータ３０に対してｄ軸電流のみを流しｑ軸電流が流れないように制御して、駆動モータ３０を駆動させることなくスイッチング素子１２をスイッチングさせて、スイッチング素子１２の温度を上昇させる。

【0084】

この構成では、スイッチング素子１２の出力が駆動モータ３０を駆動させる構成であっても、素子温度のみを上昇させることができるので、温度上昇値に基づいて混合比を推定することができる。

【0085】

以上本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0086】

前述の図４において、車両コントローラ２０の制御部２００は、車両が起動したときに混合比推定動作許可信号を送信するとしたが、これに限られない。例えば、車両が停止しており、かつ冷却水の水温がコールドスタート時とみなされるような所定温度よりも低い場合に、図４のステップＳ１２０以降の処理を実行するように制御してもよい。素子温度上昇処理ではスイッチング素子１２の温度を上昇させて水温を上昇させる処理であるので、水温が十分に低ければ、混合比の推定のために適切な温度上昇値ΔＴを算出することができる。

【0087】

また、本実施形態では、インバータ制御装置１１と車両コントローラ２０とは、異なる構成であるとしたが、これらが同一のコントローラにより動作する構成であってもよく、制御部１１０と制御部２００とが、一つ制御部として構成されて、この制御部が図４及び図５に示す制御を実行するスイッチング素子制御部及び電動ウォーターポンプ制御部として構成されていてもよい。

【符号の説明】

【0088】

１：冷却システム、１０：電力変換装置、１１：インバータ制御装置、１２：スイッチング素子、１６：水温センサ、２０：車両コントローラ、３０：駆動モータ、４０：冷却装置、４７：電動ウォーターポンプ、１１０：制御部（スイッチング素子制御部）、１１３：素子温度取得部、１１４：水温取得部、１１５：混合比推定部、２００：制御部（電動ウォーターポンプ制御部）、２０３：電動Ｗ／Ｐ制御部、２０４：デューティー比算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】