特許 7574695 電力変換システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】電力変換システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20241022BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 C

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021029773

(22)【出願日】2021-02-26

(65)【公開番号】P2022131047

(43)【公開日】2022-09-07

【審査請求日】2023-08-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前田 英樹

【審査官】上野 力

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０４８５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－３０３３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２２９２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８０６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４７６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７１７０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

設定されたキャリア周波数で作動することにより電圧を昇圧するように構成されたコンバータと、
前記コンバータを流れる電流を検出する電流センサと、
前記コンバータを保護するための制御を実行する制御装置と、
予め定められた複数の関係を記憶する記憶部とを備え、前記複数の関係の各々は、前記電流センサの検出値と、前記コンバータの温度上昇量との関係を前記コンバータの昇圧前後の電圧比および前記キャリア周波数の組み合わせごとに示し、
前記制御装置は、
前記複数の関係の中から、前記電圧比および前記キャリア周波数に応じた関係を選択し、
選択された関係を用いて、前記検出値に従って、前記温度上昇量を推定し、
前記温度上昇量の積算値がしきい値に到達した場合に、前記コンバータを流れる電流を抑制するための制御を実行する、電力変換システム。

【請求項2】

前記コンバータを流れる電流を抑制するための制御は、前記積算値が前記しきい値に到達する直前よりも前記キャリア周波数を高くする制御を含む、請求項１に記載の電力変換システム。

【請求項3】

前記コンバータは、蓄電装置と負荷装置との間に電気的に接続されており、
前記制御装置は、前記蓄電装置に入出力される電力が前記蓄電装置の充電電力上限値および放電電力上限値にそれぞれ制限されるように前記負荷装置を制御し、
前記コンバータを流れる電流を抑制するための制御は、前記積算値が前記しきい値に到達する直前よりも前記充電電力上限値および前記放電電力上限値を小さくする制御を含む、請求項１に記載の電力変換システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換システムに関し、特に、コンバータを備える電力変換システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１１－０４９０３２号公報（特許文献１）は、コンバータを保護可能な制御システムを開示する。この制御システムは、電池と、昇降圧コンバータ回路と、電流センサと、制御部とを備える。電流センサは、昇降圧コンバータ回路に流れる電流を検出する。制御部は、電流センサの検出値の二乗積算値を、昇降圧コンバータ回路を保護するためのしきい値と比較する。上記積算値がしきい値以下であるとき、制御部は、電池昇温制御を継続する。他方、上記積算値が閾値よりも大きくなったとき、制御部は、電池昇温制御を停止して、昇降圧コンバータ回路を過熱から保護する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－０４９０３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

コンバータを流れる電流には、直流成分に加えてリップル成分が含まれる。そして、直流成分の大きさが同じであっても、リップル成分が大きくなるにつれて、コンバータの温度上昇量がより大きくなる。ここで、電流センサは、その検出精度によっては、リップル成分を正確に検出できないものも多い。そのため、コンバータの過熱保護を目的として当該電流センサの検出値に従ってコンバータの温度上昇量が推定される場合、電流センサの検出値に対してリップル成分が常に最大であると仮定された条件の下でコンバータの温度上昇量が推定されることも考えられる。しかしながら、そのように推定された温度上昇量に基づいてコンバータの過熱保護が実行されると、コンバータの保護が過剰になる。特許文献１においては、このような問題について特に検討されていない。

【0005】

本開示は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コンバータを備える電力変換システムにおいて、コンバータを流れる電流を検出する電流センサの検出値に従ってコンバータを過熱から適切に保護することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の電力変換システムは、コンバータと、電流センサと、制御装置とを備える。コンバータは、設定されたキャリア周波数で作動することにより電圧を昇圧するように構成される。電流センサは、コンバータを流れる電流を検出する。制御装置は、コンバータを保護するための制御を実行する。制御装置は、コンバータの昇圧前後の電圧比およびキャリア周波数の少なくとも一方と、電流センサの検出値とに従って、コンバータの温度上昇量を推定し、温度上昇量の積算値がしきい値に到達した場合に、コンバータを流れる電流を抑制するための制御を実行する。

【0007】

上記の構成では、電流センサの検出値のみならず、リップル成分に影響するコンバータの電圧比およびキャリア周波数の少なくとも一方に基づいてコンバータの温度上昇量が推定される。このように、コンバータの電圧比およびキャリア周波数の少なくとも一方が考慮されるため、リップル成分が最大であると仮定された条件の下でコンバータの過熱保護が実行されなくてもよい。その結果、コンバータを過熱から適切に保護することが可能となる。

【0008】

電力変換システムは、電流センサの検出値と、電圧比およびキャリア周波数の少なくとも一方と、温度上昇量との予め定められた関係を記憶する記憶部をさらに備えていてもよい。制御装置は、電圧比およびキャリア周波数の少なくとも一方と予め定められた関係とを用いて、電流センサの検出値に従って、温度上昇量を推定してもよい。

【0009】

上記の構成では、予め用意された上記関係に基づいてコンバータの温度上昇量が推定される。その結果、電力変換システムの構成を簡易にしつつ、コンバータを過熱から適切に保護することが可能となる。

【0010】

制御装置は、積算値がしきい値に到達した場合に、積算値がしきい値に到達する直前よりもキャリア周波数を高くしてもよい。

【0011】

上記の構成では、コンバータのキャリア周波数がより高くなるため、コンバータに流れる電流のリップル振幅が低減される。その結果、コンバータにおける温度上昇量が低減されるため、コンバータを過熱から保護することが可能となる。

【0012】

コンバータは、蓄電装置と負荷装置との間に電気的に接続されていてもよい。制御装置は、蓄電装置に入出力される電力が蓄電装置の充電電力上限値および放電電力上限値にそれぞれ制限されるように負荷装置を制御してもよい。そして、制御装置は、積算値がしきい値に到達した場合に、積算値がしきい値に到達する直前よりも充電電力上限値および放電電力上限値を小さくしてもよい。

【0013】

これにより、コンバータを流れる電流が抑制されるため、コンバータにおける温度上昇量が低減される。その結果、コンバータを過熱から保護することが可能となる。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、コンバータを備える電力変換システムにおいて、コンバータを流れる電流を検出する電流センサの検出値に従って、コンバータを過熱から適切に保護することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施の形態に係る電力変換システムが適用された車両の全体構成を示す図である。

【図2】リアクトルを流れる電流のリップル振幅と、昇圧比との関係を示す図である。

【図3】リアクトルを流れる電流のリップル振幅と、コンバータのキャリア周波数との関係を示す図である。

【図4】昇圧比およびキャリア周波数に応じたコンバータの温度ＴＣの時間的な推移を示す図である。

【図5】リアクトルを流れる電流の検出値と、しきい値到達時間との関係を表すマップを示す図である。

【図6】リアクトルを流れる電流の検出値と、コンバータの温度上昇量との関係を表すテーブルを示す図である。

【図7】モータＥＣＵの機能ブロック図である。

【図8】モータＥＣＵにより実行される処理の一例を示す図である。

【図9】本実施の形態においてコンバータ電流抑制制御が実行されるタイミングを説明するための図である。

【図10】実施の形態の変形例におけるモータＥＣＵの機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一の符号を付しており、その説明を繰り返さない。以下の実施形態では、電力変換システムの適用例として示される車両の構成を説明するが、本開示の電力変換システムは、車両用に限定されない。

【0017】

図１は、本実施の形態に係る電力変換システムが適用された車両の全体構成を示す図である。本実施の形態では、車両１０が電気自動車である場合を例として説明するが、車両１０は、内燃機関がさらに搭載されるハイブリッド車両、または燃料電池がさらに搭載される燃料電池車であってもよい。

【0018】

車両１０は、電池パック１と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２と、ＭＧ（Motor Generator）３と、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０とを備える。

【0019】

電池パック１は、バッテリ１１と、電圧センサ１２と、電流センサ１３と、温度センサ１４と、ＳＭＲ（System Main Relay）１５と、バッテリＥＣＵ１６とを含む。

【0020】

バッテリ１１は、充放電可能に構成される蓄電装置である。バッテリ１１は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池である。バッテリ１１に代えて、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子により構成される蓄電装置が用いられてもよい。バッテリ１１は、車両１０の車輪（図示せず）の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ２に供給する。また、バッテリ１１は、ＭＧ３（後述）により発電された電力を蓄電可能に構成されている。

【0021】

電圧センサ１２は、バッテリ１１の電圧Ｖｂを検出する。電流センサ１３は、バッテリ１１に入出力される電流Ｉｂを検出する。温度センサ１４は、バッテリ１１の温度Ｔｂを検出する。各センサは、その検出値をバッテリＥＣＵ１６に出力する。

【0022】

ＳＭＲ１５は、バッテリ１１とコンバータ２１（後述）との間に設けられる。ＳＭＲ１５は、バッテリＥＣＵ１６からの指令に従って開閉される。

【0023】

バッテリＥＣＵ１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリとを含む（いずれも図示せず）。

【0024】

バッテリＥＣＵ１６は、各センサから受ける信号ならびにメモリに記憶されたプログラムおよびマップなどに基づいて、バッテリ１１の状態を監視したり、ＳＭＲ１５を制御したりする。一例として、バッテリＥＣＵ１６は、バッテリ１１の電流Ｉｂ、電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂならびに当該メモリに記憶されたプログラムおよびマップなどに基づいて、バッテリ１１のＳＯＣ（State of Charge）を算出する。バッテリＥＣＵ１６は、算出されたＳＯＣを車両ＥＣＵ５０（後述）へ伝達する。

【0025】

ＰＣＵ２は、正極線ＰＬ１と、負極線ＮＬと、コンデンサＣ１と、コンバータ２１と、正極線ＰＬ２と、コンデンサＣ０と、電圧センサ２２，２４と、インバータ２３と、モータＥＣＵ４とを含む。

【0026】

正極線ＰＬ１は、バッテリ１１の正極とコンバータ２１（後述）の高電位端とを電気的に接続する。負極線ＮＬは、バッテリ１１の負極とコンバータ２１の低電位端とを電気的に接続する。電圧ＶＬは、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬとの間の電圧である。

【0027】

コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬとの間に接続されている。コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬとの間の電圧を平滑化する。

【0028】

電圧センサ２４は、コンデンサＣ１の両端の電圧である電圧ＶＬを検出し、その検出値をモータＥＣＵ４に出力する。

【0029】

コンバータ２１は、昇圧チョッパ回路であって、リアクトルＬ１と、電流センサ２１０と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

【0030】

リアクトルＬ１は、バッテリ１１の正極と、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との中間点（接続ノード）との間に電気的に接続されている。

【0031】

電流センサ２１０は、リアクトルＬ１を流れる電流ＩＬを検出し、その検出値をモータＥＣＵ４に出力する。電流センサ２１０は、電流ＩＬのリップル成分を正確に検出できない。本実施形態では、電流センサ２１０は、電流ＩＬのリップル成分の最大のピーク値と最小のピーク値との平均に相当する値を検出値として出力する。

【0032】

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、それぞれ、モータＥＣＵ４からの駆動信号Ｓ１，Ｓ２に従ってスイッチング動作（オン／オフ動作）を行う。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、例えば、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)またはＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等である。

【0033】

ダイオードＤ１，Ｄ２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ逆並列に接続されている。

【0034】

コンバータ２１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がスイッチング動作するようにモータＥＣＵ４（後述）により制御される。コンバータ２１は、設定されたキャリア周波数で作動することにより、電圧ＶＬを昇圧し、昇圧された電圧ＶＨを出力するように構成されている。

【0035】

コンバータ２１において、電圧ＶＨと電圧ＶＬとの電圧比（ＶＬ／ＶＨ）（即ち、昇圧前後の電圧比）は、コンバータ２１のスイッチング周期（キャリア周期）に対するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。以下、電圧比（ＶＬ／ＶＨ）を「昇圧比」と称する。コンバータ２１の制御の詳細については後ほど説明する。

【0036】

正極線ＰＬ２は、コンバータ２１の高電位端とインバータ２３（後述）の高電位端とを電気的に接続する。負極線ＮＬは、コンバータ２１の低電位端とインバータ２３の低電位端とを電気的に接続する。

【0037】

コンデンサＣ０は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬとの間に接続され、その間の電圧を平滑化する。

【0038】

電圧センサ２２は、コンデンサＣ０の両端の電圧である電圧ＶＨを検出し、その検出値をモータＥＣＵ４に出力する。

【0039】

インバータ２３は、Ｕ相アーム２３１と、Ｖ相アーム２３２と、Ｗ相アーム２３３とを含む。Ｕ相アーム２３１は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４にそれぞれ逆並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。Ｖ相アーム２３２は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６にそれぞれ逆並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。Ｗ相アーム２３３は、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８と、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８にそれぞれ逆並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。

【0040】

スイッチング素子Ｑ３～Ｑ８は、それぞれ、モータＥＣＵ４からの駆動信号Ｓ３～Ｓ８に従ってスイッチング動作を行う。

【0041】

インバータ２３は、スイッチング素子Ｑ３～Ｑ８がスイッチング動作することにより、コンバータ２１から出力される直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力をＭＧ３に出力する。一方、車両１０の回生制動時、インバータ２３は、ＭＧ３により発電された交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をコンバータ２１に出力する。コンバータ２１に出力された直流電力は、コンバータ２１における昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）に従って降圧された後、バッテリ１１に蓄えられる。

【0042】

ＭＧ３は、負荷装置の一例として示されており、３相の永久磁石型同期電動である。ＭＧ３において、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３つのコイルの一端が中性点に接続される。Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルの他端は、Ｕ相アーム２３１、Ｖ相アーム２３２、Ｗ相アーム２３３の中間点にそれぞれ接続されている。ＭＧ３の出力トルクが、動力伝達ギヤを通じて駆動輪（いずれも図示せず）に伝達されることにより、車両１０が走行する。また、ＭＧ３は、車両１０の回生制動時には駆動輪の回転力によって発電する。

【0043】

モータＥＣＵ４は、バッテリＥＣＵ１６と同様に、ＣＰＵなどのプロセッサ（図示せず）と、ＲＯＭおよびＲＡＭなどにより構成されるメモリ５とを含む。モータＥＣＵ４は、車両ＥＣＵ５０（後述）と通信可能に構成されており、様々なデータおよび信号を相互にやり取りする。

【0044】

モータＥＣＵ４は、各センサから受ける信号ならびにメモリ５に記憶されたプログラムおよびマップなどに基づいて、コンバータ２１およびインバータ２３をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御する。モータＥＣＵ４は、例えば、コンバータ２１のＰＷＭ制御のキャリア周波数を設定したり、コンバータ２１による昇圧後の電圧ＶＨを制御したりする。

【0045】

車両ＥＣＵ５０は、車両１０の各種センサから出力される信号などに基づいて、車両１０全体を制御する上位ＥＣＵである。車両ＥＣＵ５０は、例えば、バッテリＥＣＵ１６から伝達されるバッテリ１１のＳＯＣに基づいて、バッテリ１１の充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを制御する。車両ＥＣＵ５０は、バッテリ１１の入出力電力（充電電力および放電電力）が充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔにそれぞれ制限されるようにＭＧ３のトルクを制御する。

【0046】

コンバータ２１を流れる電流には、直流成分に加えてリップル成分が含まれる。リップル成分は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２によるスイッチング動作に起因して発生する。コンバータ２１を流れる電流の直流成分の大きさが同じであっても、リップル成分が大きくなるにつれて、コンバータ２１の温度上昇量がより大きくなる。ここで、電流センサ２１０は、リップル成分を正確に検出できない。そのため、コンバータ２１の過熱保護を目的として電流センサ２１０の検出値に従ってコンバータ２１の温度上昇量が推定される場合、電流センサ２１０の検出値に対してリップル成分が常に最大であると仮定された条件の下でコンバータ２１の温度上昇量が推定されることも考えられる。しかしながら、そのように推定された温度上昇量に基づいてコンバータ２１の過熱保護制御が実行されると、コンバータ２１の保護が過剰になる。

【0047】

上記のような問題に関して、発明者らは、コンバータ２１を流れる電流のリップル成分の振幅（以下、「リップル振幅」とも称する）が、コンバータ２１の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）とコンバータ２１のＰＷＭ制御のキャリア周波数とに応じて変化することに着目した。

【0048】

そこで、本実施の形態に従うモータＥＣＵ４は、コンバータ２１の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびコンバータ２１のキャリア周波数と、コンバータ２１を流れる電流の検出値とに従ってコンバータ２１の温度上昇量を推定する。これにより、電流センサ２１０の検出値に対してリップル成分が常に最大であると仮定された条件の下で温度上昇量が過剰に見積もられる必要がなくなる。そして、上記のように推定された温度上昇量の積算値がしきい値に到達すると、コンバータ２１を流れる電流を抑制するための制御が実行される。以下、当該制御を「コンバータ電流抑制制御」とも称する。コンバータ電流抑制制御の具体例については後述する。

【0049】

以下、本実施の形態に従うモータＥＣＵ４の制御についてさらに詳しく説明する。また、以下の説明において、コンバータ２１を流れる電流の一例として電流ＩＬが用いられる。

【0050】

電流ＩＬのリップル振幅ＩＬｐｐ（ピーク－ピーク値）は、下記の式（１）に示されるように、コンバータ２１の電圧ＶＬおよび電圧ＶＨと、コンバータ２１のキャリア周波数ｆｃとの関数であることが知られている。

【0051】

ＩＬｐｐ＝（ＶＬ／Ｌ）×（１／ｆｃ）×（ＶＨ－ＶＬ）／ＶＨ ・・・（１）
上記の式（１）は、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ＝ｋ）について以下のように変形される。

【0052】

ＩＬｐｐ＝－（１／Ｌ）×（１／ｆｃ）×｛（ｋ－１／２）^２－１／４｝×ＶＨ（２）
したがって、図２の線３００に示されるように、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ＝ｋ）が０．５である場合に、リップル振幅ＩＬｐｐは、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）について極大になる。また、コンバータ２１において、昇圧後の電圧ＶＨが昇圧前の電圧ＶＬ以上であるため（ＶＬ≦ＶＨ）、昇圧比ＶＬ／ＶＨ（＝ｋ）について０＜ｋ≦１が成立する。当該昇圧比が１である場合、リップル振幅ＩＬｐｐは極小になる（値０）。

【0053】

また、式（１），（２）から分かるように、リップル振幅ＩＬｐｐは、キャリア周波数ｆｃが大きくなるにつれて小さくなる。ここで、キャリア周波数ｆｃが下限ｆｃｍｉｎから上限ｆｃｍａｘまでの間で設定される場合、図３の線３０５に示されるように、キャリア周波数ｆｃが下限ｆｃｍｉｎのとき、リップル振幅ＩＬｐｐは、キャリア周波数ｆｃについて極大となる。他方、キャリア周波数ｆｃが上限ｆｃｍａｘのとき、リップル振幅ＩＬｐｐは、キャリア周波数ｆｃについて極小となる。

【0054】

このように、リップル振幅ＩＬｐｐは、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃに関して、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）が０．５であり、かつ、キャリア周波数ｆｃがｆｃｍｉｎであるという条件の下で極大となる。以下、この条件を「リップル振幅極大条件」とも記載する。

【0055】

他方、リップル振幅ＩＬｐｐは、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）に関して、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）が１であるという条件の下で極小（即ち、０）となる。以下、この条件を「リップル振幅極小条件」とも記載する。

【0056】

コンバータ２１における温度上昇量は、リアクトルＬ１における発熱量に関係しており、当該発熱量は、電流ＩＬの二乗に関係している。そして、電流ＩＬは、その直流成分とリップル成分とにより構成される。そのため、電流ＩＬの直流成分が同じ場合であっても、電流ＩＬのリップル成分を表すリップル振幅ＩＬｐｐが大きくなるにつれて、当該発熱量がより多くなるため、当該温度上昇量がより大きくなる。このように、当該温度上昇量は、リップル振幅ＩＬｐｐに依存している。

【0057】

リップル振幅ＩＬｐｐは、上式（２）に示されるように、コンバータ２１の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）と、コンバータ２１のキャリア周波数ｆｃとの関数である。そのため、コンバータ２１における温度上昇量は、コンバータ２１の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）と、コンバータ２１のキャリア周波数ｆｃとに依存する。

【0058】

図４を参照して、コンバータ２１の昇圧比およびコンバータ２１のキャリア周波数に応じてコンバータ２１の温度上昇の態様がどのように変わるかについて説明する。

【0059】

図４は、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃに応じたコンバータ２１の温度ＴＣの時間的な推移を示す図である。図４において、横軸は、温度ＴＣが初期温度Ｔ０である時点から経過した時間ｔを表し、縦軸はコンバータ２１の温度ＴＣを表す。

【0060】

図４を参照して、一点鎖線により表される線４０２，４１０および４２０は、それぞれ、電流ＩＬがＩａ，ＩｂおよびＩｃである状態が仮に継続した場合において、リップル振幅極大条件の下での温度ＴＣの時間的な推移を示す。リップル振幅ＩＬｐｐが大きくなるにつれてコンバータ２１の温度上昇量がより大きくなるため、リップル振幅極大条件の下で、リップル振幅ＩＬｐｐによるコンバータ２１の温度上昇量への寄与量は極大となる。

【0061】

一方、実線により表される線４０５，４１５および４２５は、それぞれ、電流ＩＬがＩａ，ＩｂおよびＩｃである状態が仮に継続した場合において、リップル振幅極小条件の下での温度ＴＣの時間的な推移を示す。リップル振幅ＩＬｐｐが小さくなるにつれてコンバータ２１の温度上昇量がより小さくなるため、リップル振幅極小条件の下で、リップル振幅ＩＬｐｐによるコンバータ２１における温度上昇量への寄与量は極小となる。

【0062】

しきい値温度ＴＴＨは、コンバータ２１を過熱から保護するために実験などにより適宜予め定められる。しきい値温度ＴＴＨは、例えばリアクトルＬ１における発熱量ならびにコンバータ２１を構成する部品の比熱および使用可能温度に基づいて定められる。

【0063】

時間ｔＴＨ１，ｔＴＨ２およびｔＴＨ３は、それぞれ、電流ＩＬがＩａ，ＩｂおよびＩｃである状態が仮に継続した場合におけるリップル振幅極大条件の下での、温度ＴＣが所定の初期温度Ｔ０からしきい値温度ＴＨに到達するまでの時間である。以下、温度ＴＣが所定の初期温度Ｔ０からしきい値温度ＴＨに到達するまでの時間を「しきい値到達時間」とも称する。しきい値到達時間は、コンバータ２１の初期温度Ｔ０からの温度上昇量がΔＴＴＨに到達する時間でもある。また、初期温度Ｔ０は、例えば、予め定められる。

【0064】

また、時間ｔＴＨ１’，ｔＴＨ２’およびｔＴＨ３’は、それぞれ、電流ＩＬがＩａ，ＩｂおよびＩｃである状態が仮に継続した場合におけるリップル振幅極小条件の下でのしきい値到達時間である。

【0065】

コンバータ２１の温度ＴＣがしきい値温度ＴＨに到達すると、リアクトルＬ１による発熱に起因してコンバータ２１が過熱されることを防止するために、コンバータ電流抑制制御が実行される。

【0066】

コンバータ電流抑制制御の一例として、バッテリ１１の充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを、しきい値到達時間が経過する直前よりも小さくするための制御が挙げられる。例えば、放電電力上限値Ｗｏｕｔがより小さくされた場合、トルク指令値に従うＭＧ３のトルクを得るためにバッテリ１１から放電される電力が、当該より小さくされた放電電力上限値以上である場合、モータＥＣＵ４は、バッテリ１１からの放電電力を制限するためにＭＧ３のトルクが制限されるようにインバータ２３を制御する。これにより、コンバータ２１に供給される電力が、しきい値到達時間の経過前の当該電力に比べて制限されるため、コンバータ２１を流れる電流ＩＬが抑制される。その結果、コンバータ２１の過熱が防止される。

【0067】

ここで、図示されるように、電流ＩＬの検出値が同じ場合であっても、しきい値到達時間は、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃに応じて異なる。例えば、線４０２と線４０５とに関して、電流ＩＬの検出値が同じＩａであっても、線４０５の場合の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）は、リップル振幅ＩＬｐｐが極小となる１であり（図２）、線４０２の場合の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）は、リップル振幅ＩＬｐｐが極大となる０．５である（図２）。そして、線４０５の場合のキャリア周波数ｆｃは、線４０２の場合のキャリア周波数ｆｃよりも大きい（図３）。

【0068】

そのため、線４０５の場合のリップル振幅ＩＬｐｐは、線４０２の場合のリップル振幅ＩＬｐｐよりも小さい。リップル成分が小さいほどコンバータ２１の温度上昇量が小さいため、線４０５の場合の、単位時間あたりのコンバータ２１の温度上昇量は、線４０２の場合の当該温度上昇量よりも小さい。したがって、線４０５の場合のしきい値到達時間としてのｔＴＨ１’は、線４０２の場合のしきい値到達時間としてのｔＴＨ１よりも長い。

【0069】

このように、しきい値到達時間は、リップル振幅ＩＬｐｐ（具体的には、昇圧比およびキャリア周波数ｆｃ）に依存して異なる。他方、電流センサ２１０は、電流ＩＬのリップル成分を正確に検出できない。

【0070】

ここで、電流ＩＬのリップル成分が正確に検出されないという前提の下で、リップル振幅極大条件が常に満たされているという仮定の下でコンバータ２１の温度上昇量が見積もられることは、コンバータ２１の過剰な保護を招く。

【0071】

例えば、上記の条件が実際のリップル振幅ＩＬｐｐを正確に反映していない場合、コンバータ電流抑制制御が不必要に早いタイミングにおいて実行される可能性がある。具体的には、不必要に早いタイミングとは、実際にはコンバータ２１の温度ＴＣがしきい値温度ＴＨまで上昇していないため当該制御が未だ実行される必要がない場合において当該制御が実行されるタイミングをいう。

【0072】

コンバータ電流抑制制御として、例えば、バッテリ１１の充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔが、しきい値到達時間が経過する直前よりも小さくされると、しきい値到達時間の経過後においてＭＧ３のトルクが制限される場合が多くなる。この場合、車両１０の走行性能が低下する。そのため、当該制御が実行されるタイミングは、コンバータ２１が過熱から保護される範囲内で可能な限り遅いことが好ましい。

【0073】

そこで、本実施の形態では、リップル振幅極大条件が常に満たされていると仮定された状況においてコンバータ２１が保護される場合とは異なり、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃが考慮された状況において、コンバータ２１の過熱保護制御（コンバータ電流抑制制御）が実行される。

【0074】

図５を参照して、リップル振幅ＩＬｐｐが極大となる場合と、リップル振幅ＩＬｐｐが極小となる場合とにおいて、しきい値到達時間がどのように異なるかをさらに詳しく説明する。

【0075】

図５は、電流ＩＬの検出値と、しきい値到達時間との関係を表すマップ５００，５０５を示す図である。図５の上段および下段において、縦軸は電流ＩＬの検出値を表し、横軸は図４におけるしきい値到達時間を表す。マップ５００，５０５は、実験などにより予め定められており、モータＥＣＵ４のメモリ５（図１）に予め記憶されている。

【0076】

図５の上段を参照して、マップ５００は、リップル振幅極大条件の下で電流ＩＬの検出値が仮に継続して得られた場合のしきい値到達時間を表している。マップ５００は、線４０２，４１０および４２０（図４）にそれぞれ関連して示されるしきい値到達時間ｔＴＨ１，ｔＴＨ２およびｔＴＨ３をも表す。

【0077】

他方、図５の下段を参照して、マップ５０５は、リップル振幅極小条件の下で電流ＩＬの検出値が仮に継続して得られた場合のしきい値到達時間を表している。マップ５０５は、線４０５，４１５および４２５（図４）にそれぞれ関連して示されるしきい値到達時間ｔＴＨ１’，ｔＴＨ２’およびｔＴＨ３’をも表す。

【0078】

このように、マップ５００，５０５は、電流ＩＬの検出値と、しきい値到達時間との関係を、コンバータ２１の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃに応じて予め規定している。また、メモリ５は、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃの他の組み合わせに応じて上記関係を予め規定している他の複数のマップ（図示せず）をさらに記憶している。

【0079】

このように、実験などに基づいて予め用意されたマップが用いられることにより、コンバータ過熱保護制御のための構成を簡易化することが可能となる。

【0080】

モータＥＣＵ４は、メモリ５に記憶されているマップ５００，５０５および当該他の複数のマップのうち、コンバータ２１の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃに対応するマップを選択する。モータＥＣＵ４は、例えば、当該昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）が０．５であり、かつ、キャリア周波数ｆｃがｆｃｍｉｎである場合、マップ５００を選択する。また、モータＥＣＵ４は、例えば、当該昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）が１であり、かつ、キャリア周波数ｆｃがｆｃｍａｘである場合、マップ５０５を選択する。

【0081】

次いで、モータＥＣＵ４は、電流ＩＬの検出値と、選択されたマップとに基づいて、当該検出値に対応するしきい値到達時間ｔＴＨを取得する。例えば、当該検出値がＩＬ１であり、かつ、マップ５０５が選択された場合、当該検出値が仮に継続して得られた場合のしきい値到達時間ｔＴＨは、ｔＴＨ１’である。このように選択されたマップに従って取得されたしきい値到達時間ｔＴＨは、以下に説明されるように、コンバータ２１の温度上昇量の推定のために利用される。

【0082】

図６を参照して、取得されたしきい値到達時間ｔＴＨに従ってコンバータ２１の温度上昇量を推定するための手法について説明する。

【0083】

図６は、電流ＩＬの検出値と、コンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣとの関係を表すテーブル６００を示す図である。具体的には、テーブル６００は、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）がＶＬａ／ＶＨａであり、かつ、キャリア周波数ｆｃがｆｃａである場合の当該関係を記憶している。テーブル６００は、モータＥＣＵ４のメモリ５に予め記憶されている。テーブル６００は、列６０５と、列６１０と、列６１５を含む。列６０５は、電流ＩＬの検出値を表す。

【0084】

列６１０は、当該検出値に対応するしきい値到達時間ｔＴＨを表す。当該しきい値到達時間は、仮に当該検出値が継続して得られた場合のしきい値到達時間である。図５を参照して説明されたように、しきい値到達時間ｔＴＨは、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃに応じて変化するため、これらの関数である。

【0085】

列６１０は、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）がＶＬａ／ＶＨａであり、かつ、キャリア周波数ｆｃがｆｃａであるときの、上記の場合のしきい値到達時間ｔＴＨを表す。例えば、電流ＩＬの検出値がＩＬ１である場合、仮に当該検出値が継続して得られた場合のしきい値到達時間ｔＴＨは、ｔＴＨ１１である。仮に、（ＶＬａ／ＶＨａ）が０．５であり、かつ、ｆｃａがｆｃｍｉｎである場合（リップル振幅極大条件）、ｔＴＨ１１はｔＴＨ１（図４）である。また、仮に、（ＶＬａ／ＶＨａ）が１である場合（リップル振幅極小条件）、ｔＴＨ１１はｔＴＨ１’（図４）である。

【0086】

列６１５は、電流ＩＬに対応するしきい値到達時間ｔＴＨに従うコンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣを表す。当該温度上昇量は、電流センサ２１０の検出値のあるサンプリング時刻から次のサンプリング時刻までのサンプリング周期にわたるコンバータ２１の温度上昇量である。温度上昇量ΔＴＣは、以下に説明されるようにしきい値到達時間ｔＴＨに基づいて算出されるため、しきい値到達時間ｔＴＨと同様に昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃの関数である。列６１５は、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）がＶＬａ／ＶＨａであり、かつ、キャリア周波数ｆｃがｆｃａである場合に推定される温度上昇量ΔＴＣを表す。

【0087】

電流センサ２１０の検出値は、サンプリング周期ＴＳでモータＥＣＵ４により取得される。コンバータ２１の温度ＴＣは、当該サンプリング時刻から次のサンプリング時刻までのサンプリング周期ＴＳにわたって、リアクトルＬ１からの発熱に起因して上昇する。ここで、サンプリング周期ＴＳと、サンプリング周期ＴＳにわたるコンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣとの関係は、電流ＩＬのある検出値が仮に継続して得られた場合のしきい値到達時間ｔＴＨと、当該しきい値到達時間が経過した時点でのコンバータ２１のトータルの温度上昇量としてのΔＴＴＨ（図４）との関係と同様であると考えられる。

【0088】

図６の例では、電流ＩＬの検出値がＩＬ１である場合、当該検出値として仮に継続してＩＬ１が得られるとき、しきい値到達時間ｔＴＨがｔＴＨ１１である。ここで、温度ＴＣが、その初期温度Ｔ０からしきい値温度ＴＴＨ（いずれも図４）に対してどれくらい上昇したかを示す温度上昇率は、百分率を用いて表される。

【0089】

例えば、温度ＴＣが初期温度Ｔ０から未だ上昇していない時点において、コンバータ２１の温度上昇は０％である。また、温度ＴＣが、初期温度Ｔ０としきい値温度ＴＴＨとの平均温度まで上昇した時点において、温度上昇は５０％である。また、温度ＴＣがしきい値温度ＴＴＨまで上昇した時点において、温度上昇は１００％である。

【0090】

そのため、サンプリング周期ＴＳごとに温度ＴＣがどれくらい上昇するかも、百分率を用いて表される。例えば、電流ＩＬの検出値として仮に継続してＩＬ１が得られる場合、ｔＴＨ１１の時間間隔にわたる温度上昇率は１００％である。そのため、電流ＩＬの検出値がＩＬ１である場合、当該検出値のサンプリング時刻から次のサンプリング時刻までのサンプリング周期ＴＳにわたる温度上昇率は、（ＴＳ／ｔＴＨ１１）×１００（％）であると推定される。

【0091】

よって、サンプリング周期ＴＳにわたる温度上昇量は、温度ＴＣが初期温度Ｔ０である時点からしきい値到達時間ｔＴＨの経過時点までのトータルのコンバータ２１の温度上昇量（ΔＴＴＨ）（図４）と、上記温度上昇率とに基づいて、（ＴＳ／ｔＴＨ１１）×１００×ΔＴＴＨと推定される。電流ＩＬの検出値が他の値（例えば、ＩＬ２またはＩＬ３）である場合においても、サンプリング周期ＴＳにわたる温度上昇量ΔＴＣは、同様に推定される（列６１５）。

【0092】

なお、メモリ５は、テーブル６００に加えて、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃが他の組み合わせの値を取る場合の温度上昇量ΔＴＣの算出用のテーブル６２０，６３０などのテーブルをも記憶している。

【0093】

例えば、テーブル６２０は、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）がＶＬｂ／ＶＨｂであり、かつ、キャリア周波数ｆｃがｆｃｂである場合の、サンプリング周期ＴＳにわたる温度上昇量ΔＴＣの算出用のテーブルである。また、テーブル６３０は、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）がＶＬｃ／ＶＨｃであり、かつ、キャリア周波数ｆｃがｆｃｃである場合の、サンプリング周期ＴＳにわたる温度上昇量ΔＴＣの算出用のテーブルである。

【0094】

このように、モータＥＣＵ４は、サンプリング時刻における電流センサ２１０の検出値に従って、当該サンプリング時刻から次のサンプリング時刻までのサンプリング周期ＴＳにわたる温度上昇量ΔＴＣを推定する。ここで、温度上昇量ΔＴＣは、リップル振幅極大条件が常に満たされているという仮定の下で見積もられる温度上昇量とは異なり、サンプリング時刻におけるコンバータ２１の実際の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃを反映している。

【0095】

そして、コンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣの積算値がしきい値としてのΔＴＴＨ（図４）に到達する時刻において、コンバータ２１の温度ＴＣがしきい値温度ＴＨに到達すると推定されるため、コンバータ電流抑制制御が実行される。なお、当該積算値は、温度ＴＣが初期温度Ｔ０である時点からの、温度上昇量ΔＴＣの積算値である。

【0096】

このようにコンバータ電流抑制制御が実行されるため、コンバータ２１を流れる電流（電流ＩＬ）が抑制されるタイミングは、リップル振幅極大条件の下で算出されるタイミングのように不必要に早められることがない。即ち、コンバータ２１が過熱から保護される範囲内で、コンバータ電流抑制制御が実行されるタイミング（車両１０の走行性能が低下するタイミング）を、当該条件の下で算出されるタイミングに比べて遅らせることが可能となる。

【0097】

図７は、モータＥＣＵ４の機能ブロック図である。モータＥＣＵ４は、データ選択部７０２と、温度上昇量推定部７０５と、しきい値判定部７１０と、コンバータ電流抑制部７１５と、キャリア周波数決定部７１７と、キャリア波生成部７２０と、駆動信号生成部７２５とを含む。

【0098】

データ選択部７０２は、電圧センサ２２および電圧センサ２４からそれぞれ出力される電圧ＶＨおよび電圧ＶＬを受ける。また、データ選択部７０２は、キャリア周波数決定部７１７から出力されるキャリア周波数ｆｃを受ける。データ選択部７０２は、電圧ＶＬおよび電圧ＶＨから算出される昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）と、キャリア周波数ｆｃとに従って、メモリ５に格納された温度上昇量推定用データ７０１の中から、当該昇圧比および当該キャリア周波数に対応するデータを選択する。

【0099】

なお、温度上昇量推定用データ７０１は、電流ＩＬの検出値と、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃと、コンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣとの予め定められた関係を規定するデータである。具体的には、温度上昇量推定用データ７０１は、複数のマップ（例えば、図５のマップ５００，５０５を含む）および複数のテーブル（例えば、図６のテーブル６００，６２０，６３０を含む）により構成される。

【0100】

データ選択部７０２は、例えば、昇圧比が０．５であり、かつ、キャリア周波数ｆｃがｆｃｍｉｎである場合、当該昇圧比および当該キャリア周波数の組み合わせに対応するマップ５００（図５）を選択する。また、この場合、データ選択部７０２は、当該昇圧比および当該キャリア周波数の組み合わせに対応するテーブル（図６）を選択する。データ選択部７０２により選択されたマップおよびテーブルは、温度上昇量推定部７０５へ出力される。

【0101】

温度上昇量推定部７０５は、データ選択部７０２により選択されたデータ（マップおよびテーブル）を用いて、電流ＩＬの検出値に従って、当該検出値のサンプリング時刻から次のサンプリング時刻までのサンプリング周期ＴＳ（図６）にわたるコンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣを推定する。推定された温度上昇量ΔＴＣは、しきい値判定部７１０へ出力される。

【0102】

しきい値判定部７１０は、温度上昇量ΔＴＣの積算値ΔＴＣＳがしきい値としてのΔＴＴＨ（図４）以上であるか否かを判定する。積算値ΔＴＣＳがΔＴＴＨ以上である場合、しきい値判定部７１０は、コンバータ電流抑制制御を実行するようにコンバータ電流抑制部７１５へ要求を出力する。

【0103】

コンバータ電流抑制部７１５は、当該要求を受けると、コンバータ２１を過熱から保護するために電流ＩＬを抑制するための制御を実行する。電流ＩＬの抑制は、以下に説明されるように、車両ＥＣＵ５０から伝達される充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔに基づいて実施される。

【0104】

コンバータ電流抑制部７１５は、しきい値判定部７１０から上記要求を受けると、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを、しきい値到達時間が経過する直前よりも小さくするように車両ＥＣＵ５０へ要求を出力する。

【0105】

車両ＥＣＵ５０は、当該要求を受けたことに基づいて、しきい値到達時間の経過後のより小さい充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを決定する。これらの上限値は、バッテリＥＣＵ１６から伝達されるバッテリ１１のＳＯＣおよび温度Ｔｂなどバッテリ１１の状態を示す情報に基づいて決定される。ＨＶ－ＥＣＵ５０は、しきい値到達時間の経過後の充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔをコンバータ電流抑制部７１５へ伝達する。

【0106】

コンバータ電流抑制部７１５は、しきい値到達時間の経過後のより小さい充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値ＷｏｕｔをＨＶ－ＥＣＵ５０から受けると、これらの上限値に従って、インバータ２３に対する電圧指令値を生成し、その生成された電流指令値を駆動信号生成部７２５へ出力する。

【0107】

駆動信号生成部７２５は、キャリア波生成部７２０により生成されたキャリア波ＣＷＩと、当該電圧指令値とを比較する。ここで、キャリア波ＣＷＩは、インバータ２３のＰＷＭ制御に用いられ、インバータ２３用のキャリア周波数（図示せず）に基づいて生成される。

【0108】

そして、駆動信号生成部７２５は、これらの比較結果に応じて論理状態が変化するＰＷＭ信号を、駆動信号Ｓ３～Ｓ８として生成する。駆動信号生成部７２５は、生成された駆動信号Ｓ３～Ｓ８を、インバータ２３のスイッチング素子Ｑ３～Ｑ８（図１）にそれぞれ出力する。

【0109】

なお、駆動信号生成部７２５は、コンバータ２１用のキャリア周波数ｆｃに基づいてキャリア波生成部７２０により生成されたキャリア波ＣＷＣと、電圧ＶＨの指令値とをも比較する。そして、比較の結果に基づいて論理状態が変化するＰＷＭ信号が、駆動信号Ｓ１，Ｓ２として生成される。コンバータ２１のスイッチング素子Ｑ１，２（図１）は、駆動信号Ｓ１，Ｓ２に従って駆動される。

【0110】

上記のように、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔに従ってインバータ２３が制御される。これにより、車両１０の制動時にＭＧ３の回生トルクが制限されたり、車両１０の走行時にＭＧ３の力行トルクが制限されたりする。そのため、正極線ＰＬ１，ＰＬ２および負極線ＮＬ（図１）に供給される電力が制限されるので、電流ＩＬが抑制される。結果として、コンバータ２１が過熱から保護される。

【0111】

図８は、モータＥＣＵ４により実行される処理の一例を示す図である。このフローチャートは、所定の周期ごとに実行される。各センサ値は、当該周期ごとにサンプリングされる。

【0112】

モータＥＣＵ４は、電圧センサ２４から電圧ＶＬの検出値を取得し（Ｓ１０５）、電圧センサ２２から電圧ＶＨの検出値を取得する（Ｓ１１０）。そして、モータＥＣＵ４は、キャリア周波数ｆｃ、および昇圧比（ＶＨ／ＶＬ）に応じた温度上昇量推定用データ７０１（図７）を選択する（Ｓ１１５）。

【0113】

次いで、モータＥＣＵ４は、電流センサ２１０から電流ＩＬの検出値を取得する（Ｓ１２０）。そして、モータＥＣＵ４は、キャリア周波数ｆｃおよび昇圧比（ＶＨ／ＶＬ）と、選択された温度上昇量推定用データ７０１とを用いて、電流ＩＬの検出値に従って、当該検出値のサンプリング時刻から次のサンプリング時刻までのサンプリング周期ＴＳ（図６）にわたるコンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣを推定する（Ｓ１２５）。

【0114】

次いで、モータＥＣＵ４は、温度上昇量ΔＴＣの積算値ΔＴＣＳ（図７）がしきい値としてのΔＴＴＨ（図４）以上であるか否かを判定する（Ｓ１３０）。温度上昇量ΔＴＣの積算値ΔＴＣＳがΔＴＴＨ以上である場合（Ｓ１３０においてＹＥＳ）、モータＥＣＵ４は、ステップＳ１３５へ処理を進める。そうでない場合（Ｓ１３０においてＮＯ）、モータＥＣＵ４は、ステップＳ１０５へ処理を戻す。

【0115】

ステップＳ１３５において、モータＥＣＵ４は、コンバータ２１を保護するための制御として、コンバータ２１を流れる電流を抑制するための制御を実行する。具体的には、モータＥＣＵ４は、バッテリ１１の充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを、しきい値到達時間が経過する直前よりも小さくするように車両ＥＣＵ５０へ要求を出力する。これにより、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔがより小さくなる結果、電流ＩＬが抑制される。そして、モータＥＣＵ４は、その後、リターンへ処理を移行する。

【0116】

図９は、本実施の形態においてコンバータ電流抑制制御が実行されるタイミングを説明するための図である。図９において、図５の場合と同様に、縦軸は、電流ＩＬの検出値を表し、横軸は、しきい値到達時間ｔＴＨを表し、図５のマップ５００，５０５が併せて示されている。

【0117】

比較例のモータＥＣＵは、リップル振幅極大条件が常に満たされていると仮定されたマップ５００を用いて、各サンプリング周期にわたるコンバータの温度上昇量を見積もる。これに対して、本実施の形態のモータＥＣＵ４は、リップル振幅ＩＬｐｐに関連する昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃが考慮されたマップ５０５を用いて、各サンプリング周期にわたるコンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣを推定する。

【0118】

比較例（マップ５００）において、電流ＩＬの検出値がＩＬａである状態が継続した場合のしきい値到達時間ｔＴＨは、ｔＴＨａｍｉｎである。ｔＴＨａｍｉｎは、リップル振幅極大条件が仮定された状況下でのしきい値到達時間である。この状況下では、リップル振幅ＩＬｐｐによるコンバータ２１の温度上昇量への寄与量が極大であることが仮定されている。そのため、ｔＴＨａｍｉｎは、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃが変わり得る範囲内でしきい値到達時間ｔＴＨが取り得る値の中で最も短い。その結果、コンバータ電流抑制制御が不必要に早いタイミングにおいて実行され、車両１０の走行性能も不必要に早いタイミングにおいて低下する可能性がある。

【0119】

これに対して、本実施の形態において、電流ＩＬの検出値がＩＬａである状態が継続した場合であっても、しきい値到達時間ｔＴＨａは、電圧ＶＬおよび電圧ＶＨが検出されるサンプリング時刻における昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）ならびにキャリア周波数ｆｃに応じて変わり得る。

【0120】

具体的には、本実施の形態において、コンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣの積算値ΔＴＣＳがしきい値（図４のΔＴＴＨ）に到達するまで、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）は０．５（図２）以外であったり、キャリア周波数ｆｃは、ｆｃｍｉｎ（図３）以外であったりする。また、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃは、サンプリング時刻ごとに変わる場合もある。そのため、本実施の形態において、しきい値到達時間ｔＴＨａは、電流ＩＬのサンプリング時刻における昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃに応じて、ｔＴＨａｍｉｎ＜ｔＴＨａ＜ｔＴＨａｍａｘ（後述）の範囲内（図中の白矢印の範囲内）のいずれかの値を取る。

【0121】

それゆえ、本実施の形態では、しきい値到達時間ｔＴＨがｔＴＨａｍｉｎである比較例とは異なり、コンバータ電流抑制制御が不必要に早いタイミングにおいて実行されない。そのため、車両１０の走行性能も不必要に早いタイミングにおいて低下しない。よって、本実施の形態では、コンバータ２１が過熱から保護される範囲内でドライバビリティの低下を抑制することが可能となる。

【0122】

なお、ｔＴＨａｍａｘは、リップル振幅極小条件の下でのしきい値到達時間である。この条件の下では、リップル振幅ＩＬｐｐが０であるため、リップル振幅ＩＬｐｐによるコンバータ２１の温度上昇量への寄与量が極小（０）である。それゆえ、ｔＴＨａｍａｘは、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃが変わり得る範囲内でしきい値到達時間ｔＴＨが取り得る値の中で最も長い。

【0123】

［変形例］
図１０を参照して、実施の形態の変形例について説明する。図１０は、実施の形態の変形例におけるモータＥＣＵ４の機能ブロック図である。

【0124】

上記の実施の形態において、温度上昇量ΔＴＣの積算値ΔＴＣＳがしきい値に到達した場合、コンバータ電流抑制部７１５は、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを制限するように車両ＥＣＵ５０へ要求を出力するものとした。

【0125】

これに対して、実施の形態の変形例では、コンバータ電流抑制部７１５は、上記の場合、積算値ΔＴＣＳがしきい値に到達する直前よりもコンバータ２１のキャリア周波数ｆｃを高くするようにキャリア周波数決定部７１７に指令を出力する。これにより、リップル振幅ＩＬｐｐがより小さくなるため（図２）、電流ＩＬのリップル成分が減少する。その結果、電流ＩＬが、リップル成分の減少分だけ抑制される。

【0126】

キャリア周波数ｆｃが高められる場合、キャリア周波数決定部７１７は、上記指令を受けると、高められた後のキャリア周波数ｆｃを決定する。キャリア周波数決定部７１７は、高められた後のキャリア周波数ｆｃをデータ選択部７０２およびキャリア波生成部７２０へ出力する。

【0127】

キャリア波生成部７２０は、高められた後のキャリア周波数ｆｃに基づいてコンバータ２１のＰＷＭ制御のキャリア波ＣＷＣを生成する。駆動信号生成部７２５は、高められた後のキャリア波ＣＷＣに従ってコンバータ２１のＰＷＭ制御を実行するための駆動信号Ｓ１，Ｓ２（図１）を生成する。コンバータ２１は、当該駆動信号に基づくデューティ比に従って駆動される。

【0128】

これにより、コンバータ２１を流れる電流ＩＬのリップル振幅ＩＬｐｐが、キャリア周波数ｆｃが高められる前の当該振幅よりも小さくなる。そのため、電流ＩＬがリップル振幅ＩＬｐｐの減少分だけ抑制される。よって、リアクトルＬ１における発熱量が減少するため、コンバータ２１の温度上昇量が低減される。その結果、コンバータ２１が過熱から保護される。このように、温度上昇量ΔＴＣの積算値ΔＴＣＳがしきい値に到達した場合、コンバータ電流抑制部７１５は、積算値ΔＴＣＳがしきい値に到達する直前よりもコンバータ２１のキャリア周波数ｆｃを高くしてもよい。

【0129】

［その他の変形例］
上述の実施の形態では、モータＥＣＵ４は、コンバータ２１の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃに従ってコンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣを推定するものとした。これに対して、モータＥＣＵ４は、コンバータ２１の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃのいずれか一方に従ってコンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣを推定してもよい。

【0130】

この場合、温度上昇量推定用データ７０１は、コンバータ２１の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃのいずれか一方に応じて、電流ＩＬの検出値と、コンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣとの予め定められた関係を規定している。例えば、温度上昇量推定用データ７０１は、コンバータ２１の昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃのいずれか一方ごとの上記関係を規定している。

【0131】

そして、モータＥＣＵ４は、昇圧比（ＶＬ／ＶＨ）およびキャリア周波数ｆｃのいずれか一方に従って、当該いずれか一方に対応するデータを温度上昇量推定用データ７０１から選択する。モータＥＣＵ４は、当該いずれか一方と選択されたデータとを用いて、電流ＩＬの検出値に従って、当該検出値のサンプリング時刻から次のサンプリング時刻までのサンプリング周期ＴＳにわたるコンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣを推定する。

【0132】

また、上述の実施の形態では、コンバータ２１を流れる電流として、電流ＩＬを流れる電流が用いられたが、これに限定されない。例えば、バッテリ１１を流れる電流Ｉｂが、電流ＩＬに代えて用いられてもよい。この場合、電流センサ２１０は設けられていなくてもよく、モータＥＣＵ４は、バッテリＥＣＵ１６および車両ＥＣＵ５０を通じて伝達される電流センサ１３の検出値に従ってコンバータ２１の温度上昇量ΔＴＣを推定する。

【0133】

また、上述の実施の形態では、モータＥＣＵ４がメモリ５を含むものとしたが、メモリ５は、モータＥＣＵ４とは異なる構成要素として設けられていてもよい。

【0134】

なお、前述の実施の形態およびその変形例において、モータＥＣＵ４および車両ＥＣＵ５０は、本開示における「制御装置」の一例に該当する。また、ＰＣＵ２および車両ＥＣＵ５０は、本開示における「電力変換システム」の一例に該当する。

【0135】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0136】

２ ＰＣＵ、３ ＭＧ、４ モータＥＣＵ、５ メモリ、５０ 車両ＥＣＵ、１１ バッテリ、１２，２２，２４ 電圧センサ、１３，２１０ 電流センサ、２１ コンバータ、２３ インバータ、５００，５０５ マップ、６００，６２０，６３０ テーブル、７０１ 温度上昇量推定用データ、７０２ データ選択部、７０５ 温度上昇量推定部、７１０ しきい値判定部、７１５ コンバータ電流抑制部、７１７ キャリア周波数決定部、ＩＬ，Ｉｂ 電流、ＩＬｐｐ リップル振幅、Ｌ１ リアクトル、ＶＨ，ＶＬ，Ｖｂ 電圧、Ｗｉｎ 充電電力上限値、Ｗｏｕｔ 放電電力上限値、ｆｃ キャリア周波数。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】