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(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】P2024098901
(43)【公開日】2024-07-24
(54)【発明の名称】車両の制御方法及び車両の制御システム
(51)【国際特許分類】
H02P 21/22 20160101AFI20240717BHJP
B60K 6/46 20071001ALI20240717BHJP
B60W 20/50 20160101ALI20240717BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240717BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20240717BHJP
【ＦＩ】
H02P21/22
B60K6/46 ZHV
B60W20/50
H02J7/00 P
H02M7/48 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023002704
(22)【出願日】2023-01-11
(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】渡邉 厚
【テーマコード（参考）】
3D202
5G503
5H505
5H770
【Ｆターム（参考）】
3D202AA07
3D202BB00
3D202BB16
3D202CC55
3D202DD27
3D202DD29
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503CA11
5G503CB13
5G503FA06
5G503GB06
5G503GD03
5G503GD06
5H505AA16
5H505CC04
5H505DD06
5H505EE08
5H505EE30
5H505EE41
5H505EE50
5H505GG04
5H505HA09
5H505HB01
5H505LL22
5H505LL24
5H505LL44
5H505MM06
5H770BA01
5H770CA06
5H770DA03
5H770DA10
5H770DA41
5H770HA02Y
5H770HA07Z
(57)【要約】
【課題】ドライバに不安を与えることなく、部品の保護を実現する車両の制御方法及び車両の制御システムを提供する。
【解決手段】エンジンにより駆動される発電機と、発電機の発電電力を変換してバッテリに供給してバッテリを充電する発電機インバータと、駆動輪を駆動させるモータと、バッテリからの電力を変換してモータに供給する駆動インバータと、を備える車両の制御方法が提供される。この車両の制御方法は、駆動インバータを構成する半導体の温度または駆動インバータに流れる電流に応じて、発電機インバータによりバッテリから発電機にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行う。
【選択図】図４
【解決手段】エンジンにより駆動される発電機と、発電機の発電電力を変換してバッテリに供給してバッテリを充電する発電機インバータと、駆動輪を駆動させるモータと、バッテリからの電力を変換してモータに供給する駆動インバータと、を備える車両の制御方法が提供される。この車両の制御方法は、駆動インバータを構成する半導体の温度または駆動インバータに流れる電流に応じて、発電機インバータによりバッテリから発電機にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行う。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発電電力を変換してバッテリに供給して前記バッテリを充電する発電機インバータと、駆動輪を駆動させるモータと、前記バッテリからの電力を変換して前記モータに供給する駆動インバータと、を備える車両の制御方法であって、
前記駆動インバータを構成する半導体の温度または前記駆動インバータに流れる電流に応じて、前記発電機インバータにより前記バッテリから前記発電機にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行う、
車両の制御方法。
前記駆動インバータを構成する半導体の温度または前記駆動インバータに流れる電流に応じて、前記発電機インバータにより前記バッテリから前記発電機にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行う、
車両の制御方法。
【請求項2】
請求項１に記載の車両の制御方法であって、
前記駆動インバータを構成する半導体の温度が所定の値を超えた場合に前記ｄ軸電流制御を行う、
車両の制御方法。
前記駆動インバータを構成する半導体の温度が所定の値を超えた場合に前記ｄ軸電流制御を行う、
車両の制御方法。
【請求項3】
請求項１に記載の車両の制御方法であって、
前記駆動インバータに流れる電流が所定の値を超えた場合に前記ｄ軸電流制御を行う、
車両の制御方法。
前記駆動インバータに流れる電流が所定の値を超えた場合に前記ｄ軸電流制御を行う、
車両の制御方法。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか一つに記載の車両の制御方法であって、
前記バッテリの電圧が所定の値以上である場合に、前記駆動インバータを構成する半導体の温度または前記駆動インバータに流れる電流に応じて前記ｄ軸電流制御を行う、
車両の制御方法。
前記バッテリの電圧が所定の値以上である場合に、前記駆動インバータを構成する半導体の温度または前記駆動インバータに流れる電流に応じて前記ｄ軸電流制御を行う、
車両の制御方法。
【請求項5】
エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機の発電電力を変換してバッテリに供給して前記バッテリを充電する発電機インバータと、駆動輪を駆動させるモータと、前記バッテリからの電力を変換して前記モータに供給する駆動インバータと、前記発電機インバータの動作を制御するコントローラとを備える車両の制御システムであって、
前記コントローラは、前記駆動インバータを構成する半導体の温度または前記駆動インバータに流れる電流に応じて、前記発電機インバータにより前記バッテリから前記発電機にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行う、
車両の制御システム。
前記コントローラは、前記駆動インバータを構成する半導体の温度または前記駆動インバータに流れる電流に応じて、前記発電機インバータにより前記バッテリから前記発電機にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行う、
車両の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両の制御方法及び車両の制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
駆動モータ等を制御するインバータのパワーモジュールは、スイッチング時の損失により発熱する。パワーモジュールが高温状態となった場合、通常、電流制限をかける等して、損失を抑制することで、パワーモジュールの発熱を抑制し、部品を保護する。
【0003】
特許文献１には、駆動モータを制御するインバータを構成するスイッチング素子（半導体）が制限温度を超えないように、モータの出力可能なトルクを調整する制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－１５１１４０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載の制御装置では、スイッチング素子が制限温度に達した場合、トルクを調整（制限）することで部品を保護している。このため、トルクを調整した結果、例えば走行負荷が高い登坂路等でスムーズに走行できなくなる場合等があり、ドライバに不安を与える虞がある。
【0006】
本発明は上記課題に鑑みたものであり、ドライバに不安を与えることなく、部品の保護を実現する車両の制御方法及び車両の制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様によれば、エンジンにより駆動される発電機と、発電機の発電電力を変換してバッテリに供給してバッテリを充電する発電機インバータと、駆動輪を駆動させるモータと、バッテリからの電力を変換してモータに供給する駆動インバータと、を備える車両の制御方法が提供される。この車両の制御方法は、駆動インバータを構成する半導体の温度または駆動インバータに流れる電流に応じて、発電機インバータによりバッテリから発電機にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行う。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、駆動インバータを構成する半導体の温度または駆動インバータに流れる電流に応じて、バッテリから発電機にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行う。このように、発電機側でｄ軸電流制御を行うと、バッテリの電力が消費され、バッテリ電圧が下がるため、駆動インバータにおけるスイッチング損失が減少する。即ち、発電機側でｄ軸電流制御を行うため、モータのトルクを制限せずに、スイッチング損失を減少させて、半導体の発熱を抑制し、半導体の温度を低下させることができる。従って、ドライバに不安を与えることなく、半導体（部品）を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【0011】
［第１実施形態］
図１は、本発明の各実施形態に共通する車両制御システム１００の概略構成図である。車両制御システム１００は、エンジンにより駆動される発電用のモータ（発電機）と、駆動用のモータとを備える、いわゆるシリーズハイブリッド車両に適用される。但し、本実施形態で説明する車両の制御方法は、シリーズハイブリッド車両だけでなく、バッテリ、発電機及び駆動用のモータを備える各種の車両等に適用することができる。
図１は、本発明の各実施形態に共通する車両制御システム１００の概略構成図である。車両制御システム１００は、エンジンにより駆動される発電用のモータ（発電機）と、駆動用のモータとを備える、いわゆるシリーズハイブリッド車両に適用される。但し、本実施形態で説明する車両の制御方法は、シリーズハイブリッド車両だけでなく、バッテリ、発電機及び駆動用のモータを備える各種の車両等に適用することができる。
【0012】
図１に示すように、車両制御システム１００は、エンジン１、発電機２、発電機インバータ３、バッテリ４、駆動インバータ５、駆動モータ（モータ）６、平滑コンデンサ７及びコントローラ８等から構成される。
【0013】
エンジン（内燃機関）１は、不図示のギヤを介して発電機２と機械的に接続されており、発電機２が発電するための動力を発電機２へ伝達する。エンジン１は、燃料を燃焼することで動力を発生する。本実施形態の車両制御システム１００が適用される車両は、シリーズハイブリッド車両であるため、エンジン１は、主として発電機２を回転駆動させるための駆動源として用いられる。なお、エンジン１の動作は、後述のコントローラ８により制御される。
【0014】
発電機２は、例えば３相交流モータであり、エンジン１からの動力によって回転することにより発電するモータジェネレータである。即ち、エンジン１の駆動力は発電機２に伝達され、発電機２はエンジン１の駆動力によって発電する。発電機２は、発電機インバータ３を介してバッテリ４及び駆動インバータ５に接続されており、発電機２によって発電された電力は、駆動インバータ５を介して駆動モータ６に供給されるとともに、バッテリ４に充電される。なお、発電機２は、エンジン１の始動時には、発電機２の動力を用いてエンジン１をクランキングさせることや、エンジン１を発電機２の動力を用いて力行回転させることにより電力を消費するモータリングも行う。
【0015】
発電機インバータ３は、複数のＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子（半導体）３１からなるスイッチング回路として構成される。発電機インバータ３は、発電機２、バッテリ４、及び駆動インバータ５に接続されており、各半導体スイッチング素子３１のオン、オフが制御されることで、発電機２が発電する交流の電力を直流の電力に変換して、駆動インバータ５及びバッテリ４に供給する。駆動インバータ５に供給された発電機２の電力は、駆動インバータ５から駆動モータ６に供給され、駆動モータ６を駆動させる。また、発電機２の電力は発電機インバータ３からバッテリ４にも供給され、これによりバッテリ４が充電される。但し、発電機２が発電する電力がすべて駆動モータ６の駆動力として消費される場合には、発電機インバータ３からバッテリ４に電力が供給されない。発電機インバータ３を構成する半導体スイッチング素子３１の動作は、後述のコントローラ８により制御される。なお、バッテリ４から発電機２に電力が供給される場合には、発電機インバータ３は、バッテリ４からの出力電流を変換して発電機２に供給する。発電機インバータ３と発電機２とを接続するライン上には、発電機インバータ３の出力電流を検出する不図示の発電機電流センサが備えられており、発電機電流センサの検出値は、コントローラ８に送信される。
【0016】
バッテリ４は、発電機インバータ３を介して発電機２に接続され、駆動インバータ５を介して駆動モータ６に接続されている。本実施形態において、バッテリ４は、リチウムイオンバッテリによって構成されるがこれに限られない。バッテリ４は、発電機２が発電した電力及び駆動モータ６の回生電力を充電する一方で、駆動モータ６を駆動させるための駆動電力を放電する。具体的には、エンジン１が駆動している場合、発電機２が発電した電力のうち、駆動モータ６の駆動力に用いられる電力を差し引いた電力がバッテリ４に充電される。また、エンジン１が駆動している場合、発電機２が発電した電力では駆動モータ６を駆動するのに不足する場合、不足分の電力がバッテリ４から駆動インバータ５を介して駆動モータ６に供給される。一方、エンジン１が停止している場合、駆動モータ６を駆動させるための電力が、バッテリ４から駆動インバータ５を介して駆動モータ６に供給される。なお、バッテリ４は、後述のコントローラ８により制御される。また、発電機インバータ３及び駆動インバータ５とバッテリ４とを電気的に接続する配線上には、バッテリ４の出力電圧ＶＢＴを検出する不図示のバッテリ電圧センサ及びバッテリ４の出力電流ＩＢＴを検出する不図示のバッテリ電流センサが設けられており、検出されたバッテリ４の電圧値ＶＢＴ及び電流値ＩＢＴは、コントローラ８に送信される。
【0017】
駆動インバータ５は、複数のＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子（半導体）５１からなるスイッチング回路として構成される。駆動インバータ５は、各半導体スイッチング素子５１のオン、オフが制御されることで、発電機２から発電機インバータ３を介して供給される直流の電力及びバッテリ４から供給される直流の電力を交流の電力に変換して、駆動モータ６に供給し、駆動モータ６を駆動する。即ち、発電機２（発電機インバータ３）及びバッテリ４からの電力は、駆動インバータ５を介して駆動モータ６に供給される。また、駆動インバータ５は、各半導体スイッチング素子５１のオン、オフが制御されることで、駆動モータ６で回生発電された交流の電力を直流の電力に変換して、バッテリ４に供給する。駆動インバータ５を構成する半導体スイッチング素子５１の動作は、後述のコントローラ８により制御される。なお、駆動インバータ５と駆動モータ６とを接続するライン上には、駆動インバータ５の出力電流（即ち、駆動モータ６に供給される電流）ＩＩＮＶを検出する不図示のモータ電流センサが備えられており、モータ電流センサの検出値は、コントローラ８に送信される。また、駆動インバータ５は、駆動インバータ５を構成する半導体５１の温度Ｔを検出する温度センサを備え、検出された半導体５１の温度Ｔは、コントローラ８に送信される。
【0018】
駆動モータ（モータ）６は、例えば３相交流モータであり、発電機インバータ３及びバッテリ４から駆動インバータ５を介して供給される交流電流により駆動し、駆動輪に駆動力を伝達する。また、駆動モータ６は、車両の減速時やコースト走行中等に駆動輪に連れ回されて回転するときに、回生駆動力を発生させ、車両の運動エネルギーが電気エネルギーとして回収される。回収した電気エネルギーは、回生電力としてバッテリ４に充電される。なお、駆動モータ６に隣接した位置には駆動モータ６の回転子の電気角θを検出する不図示の回転センサが設けられており、検出された電気角θはコントローラ８に送信される。
【0019】
平滑コンデンサ７は、バッテリ４と駆動インバータ５との間に設けられ、バッテリ４から駆動インバータ５に供給される直流電流のノイズやリップルを平滑化する。
【0020】
コントローラ８は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲΑＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えた１または複数のコンピュータで構成される。コントローラ８は、特定のプログラムを実行することにより、特定の制御を実現するための処理を実行する。例えば、コントローラ８は、駆動モータ６の要求トルク及びバッテリ４の目標ＳＯＣを満たすべく、エンジン１、発電機インバータ３、バッテリ４及び駆動インバータ５の動作を制御するようにプログラムされている。また、コントローラ８は、後述する部品保護制御を実行するようにプログラムされている。
【0021】
車両制御システム１００が搭載される車両は、アクセル開度を検出する不図示のアクセル開度センサ、車速を検出する車速センサを備え、コントローラ８は、アクセル開度センサ及び車速センサから、アクセル開度、車速の情報を取得する。また、コントローラ８は、不図示のナビゲーション装置から、道路勾配等の道路情報を取得する。そして、コントローラ８は、アクセル開度、車速、及び路面勾配などの車両状態などの情報に応じて、駆動モータ６へのモータトルク指令値（駆動モータ６の要求トルク）を演算するとともに、駆動モータ６のトルクＴｒがモータトルク指令値を満たすように、駆動インバータ５を制御する。
【0022】
また、コントローラ８は、バッテリ電流センサにより検出されたバッテリ４の電流値ＩＢＴを取得し、当該電流値ＩＢＴに基づきバッテリ４のＳＯＣを算出し、取得する。そして、コントローラ８は、バッテリ４のＳＯＣ、入力可能電力、出力可能電力、駆動モータ６の回生電力などの情報に基づいてバッテリ４の目標ＳＯＣを演算して、目標ＳＯＣを達成するようにエンジン１及び発電機インバータ３を制御して、発電機２の発電電力量を制御する。
【0023】
また、コントローラ８は、発電機電流センサにより検出された発電機インバータ３の出力電流値、バッテリ電圧センサにより検出されたバッテリ４の電圧値ＶＢＴ、モータ電流センサにより検出された駆動インバータ５の出力電流値ＩＩＮＶ、温度センサにより検出された半導体５１の温度Ｔを取得する。さらにコントローラ８は、回転センサにより検出された駆動モータ６の回転子の電気角θを取得し、電気角θの時間当たりの変化量から、駆動モータ６の回転数ｆを算出及び取得する。
【0024】
以上のとおり、車両制御システム１００では、駆動モータ６の要求トルク及びバッテリ４の目標ＳＯＣを満たすように、駆動インバータ５、エンジン１及び発電機インバータ３の動作が制御される。
【0025】
ところで、駆動モータを制御するインバータを構成するスイッチング素子（半導体）は、スイッチング時の損失により発熱するが、インバータが高温状態になった場合、部品を保護するため、半導体が制限温度（耐熱温度）を超えないように損失を抑制する必要がある。ここで、駆動モータのトルクＴｒを制限することで、インバータの損失を抑制すると、例えば走行負荷が高い登坂路等でスムーズな走行ができなくなる場合があり、ドライバに不安を与える虞がある。
【0026】
そこで、本実施形態においては、駆動インバータ５を構成する半導体５１の温度Ｔに応じて、バッテリ４から発電機２にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行うこととした。発電機側でｄ軸電流制御を行うと、バッテリ４の電力が消費され、バッテリ４の電圧ＶＢＴが下がるため、駆動インバータ５におけるスイッチング損失が減少する。即ち、本実施形態においては、半導体５１の温度Ｔに応じて、発電機側でｄ軸電流制御を行うため、駆動モータ６のトルクＴｒを制限せずに、スイッチング損失を減少させ、半導体５１の発熱を抑制することができる。なお、バッテリ４の電圧低下によるスイッチング損失減少のメカニズムの詳細は後述する。
【0027】
以下、第１実施形態の車両制御システム１００における部品保護制御の詳細を説明する。
【0028】
前述のとおり、本実施形態では、駆動インバータ５を構成する半導体５１の温度Ｔに応じて、バッテリ４から発電機２にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行う。具体的には、駆動インバータ５により、駆動モータ６に電力を供給している際に、駆動インバータ５の半導体５１の温度Ｔが所定の閾値Ｔｔｈを超えており、且つバッテリ４の電圧ＶＢＴが所定の閾値ＶＢＴｔｈ以上である場合に、発電機インバータ３により、バッテリ４から発電機２にｄ軸電流が流される。
【0029】
図２は、第１実施形態における部品保護制御を説明するタイミングチャートであり、図３は、ｄ軸電流制御時における駆動インバータ５のスイッチング損失を説明する図である。なお、図３における電圧及び電流は、半導体スイッチング素子５１に係る電圧ＶＩＮＶ及び駆動インバータ５の出力電流ＩＩＮＶである。
【0030】
図２に示すように、時刻ｔ１において、駆動モータ６のトルク（モータトルク）ＴｒがＴｒ１からＴｒ２に上昇すると、駆動インバータ５を介して駆動モータ６に供給される電力（電流）が増加し、駆動インバータ５の半導体５１の温度Ｔが上昇する。なお、駆動モータ６のトルクＴｒが急上昇して半導体５１の温度Ｔが上昇する場合とは、例えば登坂路を走行する場合や登坂路でモータがロックしている場合、急発進する場合等が考えられる。
【0031】
時刻ｔ２において、半導体５１の温度Ｔが閾値Ｔｔｈを超えると、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈ以上であれば、時刻ｔ３において、バッテリ４から、発電機インバータ３を介して発電機２に、発電機２のトルクに影響しないｄ軸電流が流される。ここでの半導体５１の温度閾値Ｔｔｈは、高温であるが半導体５１が破損等しない耐熱温度以下の温度であり、実験等に基づき設定することができる。バッテリ４から発電機２にｄ軸電流が流されると、バッテリ４の電力が消費され、バッテリ４の電圧がＶＢＴ１からＶＢＴ２に下がる。このとき、駆動モータ６に供給する電力は変わらないため、バッテリ４の電圧低下に伴い、半導体スイッチング素子５１のオン時間が増加する。即ち、ｄ軸電流制御により、バッテリ４の電圧ＶＢＴは低下するが、半導体スイッチング素子５１のオン時間が増加し、駆動モータ６への供給電力は低下せず、駆動モータ６のトルクＴｒはＴｒ２に維持される。
【0032】
ここで、図３に示すように、駆動インバータ５（半導体スイッチング素子５１）における損失は、半導体スイッチング素子５１のオン、オフを切り替える際のスイッチング損失と、オン状態における導通損失の合計で決まる。半導体スイッチング素子５１をオンまたはオフに切り替える際のスイッチング損失の大きさは、駆動モータ６に供給する電力が一定の場合、オフ時における半導体スイッチング素子５１に係る電圧とオン時において半導体スイッチング素子５１に係る電圧との差の大きさ、即ち、切り替え時の電圧低下または上昇の度合いに依存する。オフ状態において、半導体スイッチング素子５１には、バッテリ４の電圧ＶＢＴが係る。従って、ｄ軸電流制御によりバッテリ４の電圧ＶＢＴが低下すると、スイッチング損失は減少する。一方、導通損失の大きさは半導体スイッチング素子５１のオン時間の長さに依存する。従って、駆動モータ６に供給する電力が一定の場合、ｄ軸電流制御によりバッテリ４の電圧ＶＢＴが低下すると、導通損失は増加する。ここで、半導体スイッチング素子５１における全体の損失に対する寄与度は、導通損失よりもスイッチング損失の方が大きい。このため、ｄ軸電流制御によりバッテリ４の電圧がＶＢＴ１からＶＢＴ２に低下すると、導通損失は増加するが、オフ状態における半導体スイッチング素子５１に係る電圧がＶＢＴ１からＶＢＴ２に低下するため、スイッチング損失が減少し、全体として駆動インバータ５の損失は減少する。
【0033】
なお、バッテリ４の電圧ＶＢＴが低い状態で、ｄ軸電流制御を行うと、バッテリ４の電圧ＶＢＴがさらに低下し、バッテリ４の出力電圧ＶＢＴが過度に低くなり、電圧低下分を電流で補うことになる虞がある。この場合、バッテリ４のＳＯＣが大きく低下し、バッテリ４の性能に影響を及ぼす虞がある。従って、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈよりも低い場合には、半導体５１の温度Ｔが閾値Ｔｔｈを超えても、ｄ軸電流制御は実行されない。ここでの閾値ＶＢＴｔｈは、例えば、ｄ軸電流制御を行っても、バッテリ４の性能等に影響がないような値であり、実験等に基づき設定することができる。
【0034】
図２に戻り、時刻ｔ３において、バッテリ４から、発電機インバータ３を介して発電機２にｄ軸電流が流され、時刻ｔ４においてバッテリ４の電圧がＶＢＴ１からＶＢＴ２に下がると、駆動インバータ５（半導体スイッチング素子５１）における損失が低下し、半導体５１の温度Ｔが低下する。また、バッテリ４の電圧低下分に応じて、半導体スイッチング素子５１のオン時間が増加するため、駆動モータ６のトルクＴｒはＴｒ２に維持される。
【0035】
このように、半導体５１の温度Ｔが閾値Ｔｔｈを超えた場合に、バッテリ４から発電機２に、発電機２のトルクに影響しないｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行うことで、駆動モータ６のトルクＴｒを維持したまま駆動インバータ５の損失を減少させ、半導体５１の温度Ｔを低下させることができる。
【0036】
なお、駆動インバータ５の半導体５１の温度Ｔが高温になるシーンは、登坂路でモータがロックしている場合や急発進時等、短時間での状況が多く、高速走行時よりも比較的電力消費量が少ないため、発電機２の非稼働が許容される状態である。
【0037】
図４は、第１実施形態における部品保護制御を説明するフローチャートである。以下の制御は、いずれもコントローラ８により、所定時間ごとに繰り返し実行される。
【0038】
車両のイグニッションスイッチ（パワースイッチ）がオンにされる等して、車両システムが起動すると、ステップＳ１０１において、コントローラ８は、駆動インバータ５の半導体５１の温度Ｔ及びバッテリ４の電圧ＶＢＴを取得する。
【0039】
ステップＳ１０２において、コントローラ８は、半導体５１の温度Ｔが、閾値Ｔｔｈを超えているか否かを判断する。半導体５１の温度Ｔが閾値Ｔｔｈを超えている場合、コントローラ８は、ステップＳ１０３の処理を実行する。一方、半導体５１の温度Ｔが閾値Ｔｔｈ以下の場合、コントローラ８は、部品保護制御を終了する。
【0040】
半導体５１の温度Ｔが閾値Ｔｔｈを超えている場合、コントローラ８は、ステップＳ１０３において、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈ以上であるか否かを判断する。バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈ以上である場合、コントローラ８は、ステップＳ１０４の処理を実行する。一方、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈよりも低い場合、コントローラ８は、部品保護制御を終了する。なお、この場合、発電機２の発電電力がバッテリ４に供給される等して、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈ以上になった後に、ステップＳ１０４以下の処理が実行される。
【0041】
バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈ以上である場合、コントローラ８は、ステップＳ１０４において、バッテリ４から発電機２にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を実行する。これにより、バッテリ４の電圧ＶＢＴが低下し、駆動インバータ５（半導体５１）の損失が減少し、半導体５１の発熱が抑制される。ｄ軸電流制御を実行し、半導体５１の発熱が抑制され、半導体５１の温度Ｔが低下すると、コントローラ８は、部品保護制御を終了する。
【0042】
なお、本実施形態においては、半導体５１の温度Ｔが閾値Ｔｔｈを超えている場合にｄ軸電流制御を行うこととしたが、半導体５１の温度Ｔに応じてｄ軸電流制御を行うものであれ必ずしもこれに限られない。例えば、半導体５１の温度Ｔが高いほどｄ軸電流を流す量や時間を増加させるようにしてもよい。
【0043】
また、駆動インバータ５を流れる電流が大きい場合、半導体５１の温度Ｔが高いことが推定されるため、半導体５１の温度Ｔではなく、駆動インバータ５を流れる電流（出力電流ＩＩＮＶ）に応じてｄ軸電流制御を行うようにしてもよい。例えば、駆動インバータ５の出力電流ＩＩＮＶが所定の閾値ＩＩＮＶｔｈを超えた場合に、ｄ軸電流制御を行うようにしてもよい。ここでの閾値ＩＩＮＶｔｈは、例えば、半導体５１がある程度高温であることが推定されるが、半導体５１が破損等しない程度の電流値であり、実験等に基づき設定することができる。このように、駆動インバータ５を流れる電流（出力電流ＩＩＮＶ）に応じてｄ軸電流制御を行っても、駆動モータ６のトルクＴｒを維持したまま駆動インバータ５の損失を減少させ、半導体５１の温度Ｔを低下させることができる。
【0044】
また、本実施形態のように、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈよりも低い場合には、ｄ軸電流制御を行わないことが好ましいが、必ずしもこれに限られない。即ち、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈ以上であることは、必ずしもｄ軸電流制御を行う必須要件にしなくてもよい。
【0045】
上記した第１実施形態の車両制御システム１００及び車両制御システム１００の制御方法によれば、以下の効果を得ることができる。
【0046】
車両制御システム１００の制御方法によれば、駆動インバータ５を構成する半導体５１の温度Ｔまたは駆動インバータ５に流れる電流ＩＩＮＶに応じて、バッテリ４から発電機２にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行う。このように、発電機側でｄ軸電流制御を行うことで、駆動モータ（モータ）６のトルクＴｒを制限せずに、スイッチング損失を減少させて、半導体５１の発熱を抑制することができる。従って、不意なトルク制限等によりドライバに不安を与えることなく、半導体５１（部品）を保護することができる。
【0047】
車両制御システム１００の制御方法によれば、駆動インバータ５を構成する半導体５１の温度Ｔが閾値（所定の値）Ｔｔｈを超えた場合にｄ軸電流制御を行う。これにより、半導体５１が制限温度を超えてしまうことを防止でき、半導体５１（部品）を保護することができる。
【0048】
車両制御システム１００の制御方法によれば、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値（所定の値）ＶＢＴｔｈ以上である場合に、駆動インバータ５を構成する半導体５１の温度Ｔまたは駆動インバータ５に流れる電流ＩＩＮＶに応じてｄ軸電流制御を行う。即ち、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈよりも低い場合には、半導体５１の温度Ｔや駆動インバータ５に流れる電流ＩＩＮＶに関わらず、ｄ軸電流制御を行わない。これにより、バッテリ４の電圧ＶＢＴが低い状態でｄ軸電流制御を行うことでバッテリ４のＳＯＣが過度に低下して、バッテリ４の性能に影響を及ぼすことを防止できる。
【0049】
車両制御システム１００は、コントローラ８を備え、コントローラ８は、駆動インバータ５を構成する半導体５１の温度Ｔまたは駆動インバータ５に流れる電流ＩＩＮＶに応じて、発電機インバータ３によりバッテリ４から発電機２にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を行う。このように、コントローラ８が、発電機側でｄ軸電流制御を行うことにより、駆動モータ（モータ）６のトルクＴｒを制限せずに、スイッチング損失を減少させて、半導体５１の発熱を抑制することができる。従って、不意なトルク制限等によりドライバに不安を与えることなく、半導体５１（部品）を保護することができる。
【0050】
［第２実施形態］
図５を参照して、第２実施形態の車両制御システム１００を説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図５を参照して、第２実施形態の車両制御システム１００を説明する。なお、第１実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0051】
本実施形態においては、ｄ軸電流制御を行っても半導体５１の温度Ｔが上昇し続ける場合にトルク制限を行う点が、第１実施形態と異なる。駆動モータ６の出力トルクＴｒが非常に大きい場合や、駆動インバータ５用の冷却水温度が高い場合等においては、ｄ軸電流制御を行っても半導体５１の温度Ｔが上昇し続ける場合があり得る。本実施形態では、このような場合に、トルク制限制御を行う。
【0052】
図５は、第２実施形態の車両制御システム１００におけるｄ軸電流制御による部品保護制御を説明するフローチャートである。以下の制御は、いずれもコントローラ８により、所定時間ごとに繰り返し実行される。
【0053】
ステップＳ２０１～Ｓ２０４は、第１実施形態の図４におけるステップＳ１０１～Ｓ１０４と同様であるため、説明を省略する。なお、本実施形態では、第１実施形態における半導体５１の温度Ｔの閾値Ｔｔｈを第１閾値Ｔｔｈ１と言うこととする。
【0054】
ステップＳ２０４において、ｄ軸電流制御を実行すると、コントローラ８は、ステップＳ２０５において、再度、駆動インバータ５の半導体５１の温度Ｔを取得する。
【0055】
ステップＳ２０６において、コントローラ８は、ステップＳ２０５において取得した半導体５１の温度Ｔが、第２閾値Ｔｔｈ２を超えているか否かを判断する。ここで、第２閾値Ｔｔｈ２は、第１閾値Ｔｔｈ１よりも高く、且つ、半導体５１の制限温度（耐熱温度）よりも低い値に設定される。従って、ステップＳ２０５において、半導体５１の温度Ｔが第２閾値Ｔｔｈ２を超えている場合、ｄ軸電流制御の実行後も半導体５１の温度Ｔが上昇し続けていること示している。
【0056】
ステップＳ２０６において、半導体５１の温度Ｔが、第２閾値Ｔｔｈ２以下の場合、コントローラ８は、部品保護制御を終了する。一方、半導体５１の温度Ｔが第２閾値Ｔｔｈ２を超えている、即ち、ｄ軸電流制御の実行後も半導体５１の温度Ｔが上昇し続けている場合、コントローラ８は、ステップＳ２０７の処理を実行する。
【0057】
ステップＳ２０７において、コントローラ８は、駆動インバータ５によるトルク制限制御を実行する。即ち、コントローラ８は、駆動インバータ５におけるスイッチング動作を制御して、駆動モータ６に供給する電流を制限することで駆動モータ６の出力トルクＴｒを制限する。これにより駆動インバータ５（半導体スイッチング素子５１）の損失が減少し、半導体５１の発熱が抑制され、半導体５１の温度Ｔが低下する。トルク制限制御により半導体５１の温度Ｔが低下すると、コントローラ８は、部品保護制御を終了する。
【0058】
このように、本実施形態では、ｄ軸電流制御を実行しても半導体５１の温度Ｔが上昇し続ける場合に、トルク制限制御を行うことで、半導体５１（部品）を保護する。これにより、より確実に部品を保護することができる。
【0059】
［第３実施形態］
図６を参照して、第３実施形態の車両制御システム１００を説明する。なお、他の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図６を参照して、第３実施形態の車両制御システム１００を説明する。なお、他の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0060】
本実施形態においては、ｄ軸電流制御を行っても半導体５１の温度Ｔが上昇し続ける場合に、駆動インバータ５におけるキャリア周波数を低く制御する周波数切替制御を行う点が、他の実施形態と異なる。キャリア周波数を低く制御することにより、駆動インバータ５におけるスイッチング回数が減少し、損失が減少する。
【0061】
なお、キャリア周波数を低く制御すると、スイッチング損失を低減することができるが、電流波形が矩形になり易く、３相電流に高調波が重畳するため、駆動モータ６のモータ効率が悪化する虞がある。駆動モータ６が高速回転している場合にモータ効率が悪化すると、その影響も大きくなる。従って、本実施形態では、半導体５１の温度Ｔが上昇し続けている場合においても、駆動モータ６が高速回転している場合には、キャリア周波数の切り替えを行わない。具体的には、半導体５１の温度Ｔが上昇し続けており、且つ、駆動モータ６の回転数ｆが所定の閾値ｆｔｈ以下である場合にのみ、キャリア周波数を低く制御する。ここでの閾値ｆｔｈは、例えば、キャリア周波数を低くすることによるモータ効率悪化の影響を許容できる程度の回転数であり、実験等に基づき設定することができる。
【0062】
図６は、第３実施形態の車両制御システム１００における部品保護制御を説明するフローチャートである。以下の制御は、いずれもコントローラ８により、所定時間ごとに繰り返し実行される。
【0063】
ステップＳ３０１～Ｓ３０４は、第１実施形態の図４におけるステップＳ１０１～Ｓ１０４と同様であるため、説明を省略する。なお、本実施形態においても、第２実施形態と同様に、第１実施形態における半導体５１の温度Ｔの閾値Ｔｔｈを第１閾値Ｔｔｈ１と言うこととする。
【0064】
ステップＳ３０４において、ｄ軸電流制御を実行すると、コントローラ８は、ステップＳ３０５において、再度、駆動インバータ５の半導体５１の温度Ｔを取得する。
【0065】
ステップＳ３０６において、コントローラ８は、ステップＳ３０５において取得した半導体５１の温度Ｔが、第３閾値Ｔｔｈ３を超えているか否かを判断する。ここで、第３閾値Ｔｔｈ３は、第１閾値Ｔｔｈ１よりも高く、且つ、半導体５１の制限温度（耐熱温度）よりも低い値に設定される。従って、ステップＳ３０６において、半導体５１の温度Ｔが第３閾値Ｔｔｈ３を超えている場合、ｄ軸電流制御の実行後も半導体５１の温度Ｔが上昇し続けていること示している。
【0066】
ステップＳ３０６において、半導体５１の温度Ｔが、第３閾値Ｔｔｈ３以下の場合、コントローラ８は、部品保護制御を終了する。一方、半導体５１の温度Ｔが第３閾値Ｔｔｈ３を超えている、即ち、ｄ軸電流制御の実行後も半導体５１の温度Ｔが上昇し続けている場合、コントローラ８は、ステップＳ３０７の処理を実行する。
【0067】
ステップＳ３０７において、コントローラ８は、駆動モータ６の回転数ｆを取得する。
【0068】
ステップＳ３０８において、コントローラ８は、ステップＳ３０７において取得した駆動モータ６の回転数ｆが、閾値ｆｔｈ以下であるか否かを判断する。駆動モータ６の回転数ｆが閾値ｆｔｈ以下の場合、コントローラ８は、ステップＳ３０９の処理を実行する。
【0069】
ステップＳ３０９において、コントローラ８は、駆動インバータ５を制御して、駆動インバータ５におけるキャリア周波数を低く制御する周波数切替制御を実行する。これにより、駆動インバータ５におけるスイッチング回数が減少して、スイッチング損失が減少し、駆動インバータ５における損失が減少する。ステップＳ３０９において、キャリア周波数を低く制御すると、コントローラ８は、ステップＳ３１０の処理を実行する。
【0070】
一方、ステップＳ３０８において、駆動モータ６の回転数ｆが閾値ｆｔｈより大きい場合、モータ効率が悪化した場合の影響が大きいため、コントローラ８は、キャリア周波数の切り替えを行わず、ステップＳ３１２の処理を実行する。
【0071】
ステップＳ３０９において、キャリア周波数を低く制御すると、コントローラ８は、ステップＳ３１０において、再度、半導体５１の温度Ｔを取得する。
【0072】
ステップＳ３１１において、コントローラ８は、ステップＳ３１０において取得した半導体５１の温度Ｔが、第２閾値Ｔｔｈ２を超えているか否かを判断する。ここで、第２閾値Ｔｔｈ２は、第３閾値Ｔｔｈ３よりも高い値（即ち、Ｔｔｈ１＜Ｔｔｈ３＜Ｔｔｈ２）、且つ半導体５１の制限温度（耐熱温度）よりも低い値に設定される。従って、ステップＳ３１１において、半導体５１の温度Ｔが第２閾値Ｔｔｈ２を超えている場合、キャリア周波数の切り替え後も半導体５１の温度Ｔが上昇し続けていること示している。
【0073】
ステップＳ３１１において、半導体５１の温度Ｔが、第２閾値Ｔｔｈ２以下の場合、コントローラ８は、部品保護制御を終了する。一方、ステップＳ３１１において、半導体５１の温度Ｔが第２閾値Ｔｔｈ２を超えている、即ち、キャリア周波数の切り替え後も半導体５１の温度Ｔが上昇し続けている場合、または、ステップＳ３０８において、駆動モータ６の回転数ｆが閾値ｆｔｈより大きい、即ち、駆動モータ６が高速回転している場合、コントローラ８は、ステップＳ３１２の処理を実行する。
【0074】
ステップＳ３１２において、コントローラ８は、駆動インバータ５によるトルク制限制御を実行する。即ち、コントローラ８は、駆動モータ６に供給する電流を制限することで駆動モータ６の出力トルクＴｒを制限する。これにより駆動インバータ５（半導体スイッチング素子５１）の損失が減少し、半導体５１の発熱が抑制され、半導体５１の温度Ｔが低下する。トルク制限制御により半導体５１の温度Ｔが低下すると、コントローラ８は、部品保護制御を終了する。
【0075】
このように、本実施形態では、ｄ軸電流制御を実行しても半導体５１の温度Ｔが上昇し続ける場合に、駆動インバータ５におけるキャリア周波数を低く制御し、スイッチング回数を減少させ、駆動インバータ５の損失を低減させる。これにより、ｄ軸電流制御の実行後も半導体５１の温度Ｔが上昇し続ける場合であっても、半導体スイッチング素子５１の発熱を抑制し、半導体スイッチング素子５１（部品）を保護することができる。従って、より確実に部品を保護することができる。
【0076】
［第４実施形態］
図７を参照して、第４実施形態の車両制御システム１００を説明する。本実施形態においては、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈよりも低く、且つ半導体５１の温度Ｔが第２閾値Ｔｔｈ２を超えている場合に、トルク制限制御を行う点が、他の実施形態と異なる。なお、他の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図７を参照して、第４実施形態の車両制御システム１００を説明する。本実施形態においては、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈよりも低く、且つ半導体５１の温度Ｔが第２閾値Ｔｔｈ２を超えている場合に、トルク制限制御を行う点が、他の実施形態と異なる。なお、他の実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0077】
図７は、第４実施形態の車両制御システム１００における部品保護制御を説明するフローチャートである。以下の制御は、いずれもコントローラ８により、所定時間ごとに繰り返し実行される。
【0078】
車両のイグニッションスイッチ（パワースイッチ）がオンにされる等して、車両システムが起動すると、ステップＳ４０１において、コントローラ８は、駆動インバータ５の半導体５１の温度Ｔ及びバッテリ４の電圧ＶＢＴを取得する。
【0079】
ステップＳ４０２において、コントローラ８は、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈ以上であるか否かを判断する。バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈ以上である場合、コントローラ８は、ステップＳ４０３の処理を実行する。一方、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈよりも低い場合、コントローラ８は、ステップＳ４０５の処理を実行する。
【0080】
バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈ以上である場合、コントローラ８は、ステップＳ４０３において、半導体５１の温度Ｔが、第１閾値Ｔｔｈ１を超えているか否かを判断する。半導体５１の温度Ｔが第１閾値Ｔｔｈ１以下の場合、コントローラ８は、部品保護制御を終了する。一方、半導体５１の温度Ｔが閾値Ｔｔｈを超えている場合、コントローラ８は、ステップＳ４０４において、バッテリ４から発電機２にｄ軸電流のみを流すｄ軸電流制御を実行し、部品保護制御を終了する。
【0081】
ステップＳ４０２において、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈよりも低い場合、コントローラ８は、ステップＳ４０５において、半導体５１の温度Ｔが、第２閾値Ｔｔｈ２を超えているか否かを判断する。半導体５１の温度Ｔが、第２閾値Ｔｔｈ２以下の場合、コントローラ８は、部品保護制御を終了する。一方、半導体５１の温度Ｔが第２閾値Ｔｔｈ２を超えている場合、コントローラ８は、ステップＳ４０６の処理を実行する。
【0082】
ステップＳ４０６において、コントローラ８は、駆動インバータ５によるトルク制限制御を実行する。即ち、コントローラ８は、駆動モータ６に供給する電流を制限することで駆動モータ６の出力トルクＴｒを制限する。これにより駆動インバータ５（半導体スイッチング素子５１）の損失が減少し、半導体５１の発熱が抑制され、半導体５１の温度Ｔが低下する。トルク制限制御により半導体５１の温度Ｔが低下すると、コントローラ８は、部品保護制御を終了する。
【0083】
このように、本実施形態では、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈよりも低く、且つ半導体５１の温度Ｔが第２閾値Ｔｔｈ２を超えている場合に、トルク制限制御を行う。これにより、バッテリ４の電圧ＶＢＴが低く且つ半導体スイッチング素子５１が高温の場合にも、トルク制限制御により半導体スイッチング素子５１の発熱を抑制し、半導体スイッチング素子５１（部品）を保護することができる。従って、より確実に部品を保護することができる。
【0084】
なお、本実施形態においては、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈよりも低く、且つ半導体５１の温度Ｔが第２閾値Ｔｔｈ２を超えている場合に、トルク制限制御を行うこととしたが、必ずしもこれに限られない。即ち、バッテリ４の電圧ＶＢＴが閾値ＶＢＴｔｈよりも低く、且つ半導体５１の温度Ｔが第２閾値Ｔｔｈ２を超えている場合に、駆動インバータ５におけるキャリア周波数を低く制御する周波数切替制御を行ってもよい。
【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】
上記した各実施形態は、それぞれ単独の実施形態として説明したが、適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0087】
１、エンジン，２、発電機，３、発電機インバータ，４、バッテリ，５、駆動インバータ，６、駆動モータ（モータ），７、平滑コンデンサ，８、コントローラ，５１、半導体スイッチング素子（半導体），１００、車両制御システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
