專利名稱：冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷卻系統(tǒng)，特別是涉及負(fù)荷驅(qū)動電路的冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，考慮環(huán)境問題，如電動汽車、混合動力汽車、燃料電池車等 那樣以電動機為驅(qū)動力源的車輛備受關(guān)注。在這樣的車輛中安裝有由二次 電池或雙電荷層電容器等構(gòu)成的蓄電機構(gòu)，以向電動機供應(yīng)電力或者再生 制動時將運動能轉(zhuǎn)換為電能并儲存電能。
在將這樣的電動機作為驅(qū)動力源的車輛中，希望增大蓄電機構(gòu)的充放 電容量，以提高加速性能或行駛持續(xù)距離等行駛性能。
另一方面，蓄電機構(gòu)利用電化學(xué)作用來儲存電能，因此其充放電特性 容易受到溫度的影響。在一般的蓄電機構(gòu)中，溫度越低，其充放電性能就 越下降。因此，為了維持預(yù)定的充放電性能，蓄電機構(gòu)的溫度管理、尤其 是升溫控制變得尤為重要。
例如在日本專利文獻特開平06-24238號公報中公開了將安裝在電動汽 車上的蓄電池的溫度控制在合適的溫度范圍內(nèi)的蓄電池溫度控制裝置。根 據(jù)該公報公開的內(nèi)容，蓄電池溫度控制裝置包括用于冷卻/加熱蓄電池的循 環(huán)水路。該循環(huán)水路被設(shè)置成不僅使蓄電池保溫槽內(nèi)部的冷卻水向與車外 部空氣進行熱交換的散熱器、或者與車內(nèi)空氣進行熱交換的暖氣風(fēng)箱循 環(huán)，而且還使該冷卻水向作為由于車輛起動而發(fā)熱的發(fā)熱部件的逆變器和 馬達循環(huán)。蓄電池溫度控制裝置當(dāng)諸如在冬季等充電當(dāng)中的蓄電池的溫度 低于適當(dāng)溫度時、或者當(dāng)啟動時蓄電池的溫度低于適當(dāng)溫度時、或者當(dāng)點 火開啟但車速為0時，通過設(shè)置在蓄電池保溫槽中的電加熱器對蓄電池進 行加熱。另一方面，在車速為0以外(行駛當(dāng)中)的情況下，當(dāng)馬達和逆 變器處于適當(dāng)溫度以上時，利用馬達和逆變器放出的熱對蓄電池進行加熱。
另外，在日本專利文獻特開平06-231807號公報中公開了以下的電動
汽車的蓄電池加溫裝置，該蓄電池加溫裝置將蓄電池配置在用于加熱車廂 內(nèi)部的燃燒式加熱器的周圍，并具有將處于工作狀態(tài)的燃燒式加熱器的廢 熱傳遞給蓄電池的傳遞單元。
但是，在日本專利文獻特開平06-24238號公報所公開的蓄電池溫度控 制裝置中，雖公開了利用馬達和逆變器放出的熱來對蓄電池進行加熱的構(gòu) 成，但當(dāng)馬達和逆變器的溫度低于適當(dāng)溫度時，例如啟動或車速為0時， 開啟電加熱器對蓄電池進行加熱。
因此，在日本專利文獻特開平06-24238號公報中，需要將電加熱器和 電加熱器的電源設(shè)置在蓄電池保溫槽中，因此存在蓄電池溫度控制裝置尺 寸變大并且成本上升的問題。
另外，在日本專利文獻特開平06-231807號公報所公開的蓄電池加溫 裝置中，公開了在蓄電池座的中央配置燃燒式加熱器、并在該燃燒式加熱 器的周圍配置多個蓄電池的構(gòu)成，因此難以縮小蓄電池尺寸并降低成本。
因此，本發(fā)明就是為了解決上述問題而完成的，其目的在于，提供一 種能夠通過小型且低成本的裝置構(gòu)成來提高蓄電機構(gòu)的溫度的冷卻系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，冷卻系統(tǒng)包括負(fù)荷驅(qū)動裝置，所述負(fù)荷驅(qū)動裝置具有 被構(gòu)成為能夠充放電的蓄電機構(gòu)、以及從蓄電機構(gòu)接受電力的供應(yīng)來驅(qū)動 電氣負(fù)荷的驅(qū)動電路；冷卻裝置，所述冷卻裝置冷卻負(fù)荷驅(qū)動裝置；以及 控制裝置，所述控制裝置控制負(fù)荷驅(qū)動裝置和冷卻裝置的動作。冷卻裝置 包括使制冷劑流過的制冷劑路徑。蓄電機構(gòu)被配置成與驅(qū)動電路共享制冷 劑路徑。控制裝置包括升溫控制部，所述升溫控制部在蓄電機構(gòu)的溫度低 于預(yù)定的溫度下限值時執(zhí)行蓄電機構(gòu)的升溫控制。升溫控制部包括估計 部，所述估計部估計來自驅(qū)動電路的發(fā)熱量；和驅(qū)動控制部，所述驅(qū)動控 制部在由估計部估計出的來自驅(qū)動電路的發(fā)熱量達不到加熱蓄電機構(gòu)所需 的熱量時，控制驅(qū)動電路，以使驅(qū)動電路所產(chǎn)生的電力損失比通常控制時的電力損失變大。
根據(jù)上述的冷卻系統(tǒng)，在使蓄電機構(gòu)的冷卻系統(tǒng)與驅(qū)動電路的冷卻系 統(tǒng)共用化的構(gòu)成中，當(dāng)進行蓄電機構(gòu)的升溫控制時，如果來自驅(qū)動電路的 發(fā)熱量不足以進行升溫控制，則增大驅(qū)動電路的電力損失。由此，通過與 增加了發(fā)熱量的驅(qū)動電路進行了熱交換的制冷劑，能夠迅速地挽回蓄電機 構(gòu)的容量下降。其結(jié)果是，能夠通過小型且低成本構(gòu)成的冷卻系統(tǒng)來確保 蓄電機構(gòu)的充放電性能，提高電氣負(fù)荷的動作可靠性。
優(yōu)選的是，冷卻裝置包括散熱器，所述散熱器配置在制冷劑路徑 上，對制冷劑進行冷卻；散熱器的旁通路徑；以及切換閥，所述切換闊用 于使制冷劑流過散熱器和旁通路徑中的任一個。升溫控制部還包括切換闊 控制部，所述切換閥控制部控制切換閥的動作，以使制冷劑流過旁通路 徑。
根據(jù)上述的冷卻系統(tǒng)，在執(zhí)行升溫控制時，制冷劑不經(jīng)由散熱器循 環(huán)，因此能夠?qū)尿?qū)動電路產(chǎn)生的熱量高效地輸送給蓄電機構(gòu)。其結(jié)果 使，能夠迅速加熱蓄電機構(gòu)。
優(yōu)選的是，驅(qū)動電路包括電力變換器，所述電力變換器通過開關(guān)元件 的開關(guān)動作而在蓄電機構(gòu)與電氣負(fù)荷之間進行電力變換。驅(qū)動控制部控制 驅(qū)動電路，以使開關(guān)動作時產(chǎn)生的電力損失比通?？刂茣r的電力損失變 大。
根據(jù)上述的冷卻系統(tǒng)，通過增大開關(guān)動作時的電力損失來增加來自驅(qū) 動電路的發(fā)熱量，能夠迅速地挽回低溫時產(chǎn)生的蓄電機構(gòu)的容量下降。
優(yōu)選的是，驅(qū)動控制部控制開關(guān)元件的驅(qū)動電源，以使開關(guān)元件在被 接通的狀態(tài)下的通電電阻比通?？刂茣r的通電電阻變大。
根據(jù)上述的冷卻系統(tǒng)，通過增大開關(guān)元件接通時的恒常損失來增加來 自驅(qū)動電路的發(fā)熱量，能夠迅速地挽回低溫時產(chǎn)生的蓄電機構(gòu)的容量下 降。
優(yōu)選的是，驅(qū)動控制部控制開關(guān)元件的驅(qū)動電源，以使開關(guān)元件在被 關(guān)斷的狀態(tài)下的通電電阻比通常動作時的通電電阻變小。
根據(jù)上述的冷卻系統(tǒng)，通過增大開關(guān)元件關(guān)斷時的恒常損失來增加來自驅(qū)動電路的發(fā)熱量，能夠更迅速地挽回低溫時產(chǎn)生的蓄電機構(gòu)的容量下 降。
優(yōu)選的是，驅(qū)動控制部控制驅(qū)動電路，以使開關(guān)元件的開關(guān)速度比通 常動作時的開關(guān)速度變慢。
根據(jù)上述的冷卻系統(tǒng)，通過增大開關(guān)動作時產(chǎn)生的開關(guān)損失來增加來 自驅(qū)動電路的發(fā)熱量，能夠迅速地挽回低溫時產(chǎn)生的蓄電機構(gòu)的容量下 降。
優(yōu)選的是，驅(qū)動控制部將電連接在開關(guān)元件的驅(qū)動電源與開關(guān)元件的 控制電極之間的電阻從第一電阻值切換為比第一電阻值大的第二電阻值。
根據(jù)上述的冷卻系統(tǒng)，能夠以簡單的構(gòu)成增大開關(guān)損失，因此能夠通 過小型且低成本的裝置構(gòu)成來迅速地挽回低溫時產(chǎn)生的蓄電機構(gòu)的容量下 降。
優(yōu)選的是，電氣負(fù)荷是旋轉(zhuǎn)電機。驅(qū)動控制部控制驅(qū)動電路，以使旋 轉(zhuǎn)電機的驅(qū)動效率比通常動作時的驅(qū)動效率變低。
根據(jù)上述的冷卻系統(tǒng)，通過降低旋轉(zhuǎn)電機的驅(qū)動效率，流經(jīng)旋轉(zhuǎn)電機 的驅(qū)動電流變大，驅(qū)動電路的自身發(fā)熱量增加，因此能夠迅速地挽回低溫 時產(chǎn)生的蓄電機構(gòu)的容量下降。
優(yōu)選的是，旋轉(zhuǎn)電機當(dāng)通常動作時在為產(chǎn)生要求轉(zhuǎn)矩而需要第一電流 幅值的驅(qū)動電流的第一動作點進行動作。驅(qū)動控制部控制驅(qū)動電路，以使 旋轉(zhuǎn)電機在為產(chǎn)生相同的要求轉(zhuǎn)矩而需要比第一電流幅值大的第二電流幅 值的驅(qū)動電流的第二動作點進行動作。
根據(jù)上述的冷卻系統(tǒng)，通過增大流過旋轉(zhuǎn)電機的驅(qū)動電流，來自驅(qū)動 電路的發(fā)熱量增加，因此能夠迅速地挽回低溫時產(chǎn)生的蓄電機構(gòu)的容量下 降。另外，驅(qū)動電路和旋轉(zhuǎn)電機通過自身發(fā)熱而被加熱，因此提高了電氣 負(fù)荷的動作可靠性。
優(yōu)選的是，估計部基于制冷劑的溫度、驅(qū)動電路的溫度以及流經(jīng)驅(qū)動 電路的驅(qū)動電流中的任一個來估計來自驅(qū)動電路的發(fā)熱量。
根據(jù)上述的冷卻系統(tǒng)，能夠容易地估計來自驅(qū)動電路的發(fā)熱量。
優(yōu)選的是，蓄電機構(gòu)還被配置成與電氣負(fù)荷共享制冷劑路徑。根據(jù)上述的冷卻系統(tǒng)，通過與發(fā)熱的驅(qū)動電路和電氣負(fù)荷進行了熱交 換的制冷劑，能夠更加有效且迅速加熱蓄電機構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，能夠通過小型且低成本的裝置構(gòu)成來迅速升高蓄電機構(gòu)
的溫度。
圖1是說明應(yīng)用本發(fā)明冷卻系統(tǒng)的負(fù)荷驅(qū)動裝置的構(gòu)成的電路圖； 圖2是概念性地示出圖1所示的負(fù)荷驅(qū)動裝置的冷卻系統(tǒng)的框圖； 圖3是圖2中的控制裝置的功能框圖4是示出開關(guān)元件的通電電阻與開關(guān)元件的柵極電壓(gate
voltage)的關(guān)系的圖5是用于說明通?？刂茣r的逆變裝置的開關(guān)動作的圖6是用于說明損失增加控制時的逆變裝置的開關(guān)動作的圖7是用于說明本發(fā)明實施方式的冷卻系統(tǒng)的控制的流程圖8是用于說明通?？刂茣r的逆變裝置的開關(guān)動作的圖9是用于說明本發(fā)明實施方式的變更例1的損失增加控制時的逆變
裝置的開關(guān)動作的圖10是應(yīng)用本發(fā)明實施方式的變更例1的冷卻系統(tǒng)的負(fù)荷驅(qū)動裝置
中的控制裝置的功能框圖11是示出本發(fā)明實施方式的變更例1的柵極驅(qū)動電路的構(gòu)成例的
圖12是用于說明本發(fā)明實施方式的變更例1的冷卻系統(tǒng)的控制的流 程圖13是用于說明本發(fā)明實施方式的變更例2的電動發(fā)電機的控制的
圖14是應(yīng)用本發(fā)明實施方式的變更例2的冷卻系統(tǒng)的負(fù)荷驅(qū)動裝置 中的控制裝置的功能框圖15是用于說明本發(fā)明實施方式的變更例2的冷卻系統(tǒng)的控制的流 程圖。
具體實施例方式
以下，參考附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。另外，圖中相同的標(biāo) 號表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br>
圖1是說明應(yīng)用本發(fā)明冷卻系統(tǒng)的負(fù)荷驅(qū)動裝置的構(gòu)成的電路圖。
參考圖1，負(fù)荷驅(qū)動裝置包括電動發(fā)電機MG1、 MG2、逆變裝置 20、蓄電池IO、電流傳感器24、 28、以及控制裝置30。
電動發(fā)電機MG1、 MG2是三相交流同步電動發(fā)電機，包括在外周面 具有多個永久磁鐵的轉(zhuǎn)子、以及纏繞有產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的三相繞組的定子。 電動發(fā)電機MG1、 MG2作為通過由永久磁鐵產(chǎn)生的磁場與由三相繞組形 成的磁場的相互作用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動轉(zhuǎn)子的電動機而動作，并且作為通過由永 久磁鐵產(chǎn)生的磁場與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)的相互作用來使三相繞組的兩端產(chǎn)生電動 勢的發(fā)電機而動作。
蓄電池10構(gòu)成了可充放電的"蓄電機構(gòu)"，例如由鎳氫電池或鋰離 子電池等二次電池或雙電荷層電容器構(gòu)成。蓄電池10將直流電壓供應(yīng)給 逆變裝置20，并且通過來自逆變裝置20的直流電壓而被充電。
逆變裝置20包括與電動發(fā)電機MG1對應(yīng)設(shè)置的逆變器14、與電動 發(fā)電機MG2對應(yīng)設(shè)置的逆變器31、平滑電容器C、電源線Ll、接地線 L2、以及電壓傳感器13。
平滑電容器C連接在電源線Ll與接地線L2之間，使蓄電池10的輸 出電壓、即逆變器14、 31的輸入電壓平滑化。電壓傳感器13檢測出平滑 電容器C的兩端的電壓(即，相當(dāng)于逆變器14、 31的輸入電壓。以下 同)Vm，并將該檢測出的電壓Vm輸出給控制裝置30。
逆變器14具有一般的三相逆變器的結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成U相橋臂的開 關(guān)元件Q1、 Q2、構(gòu)成V相橋臂的開關(guān)元件Q3、 Q4、構(gòu)成W相橋臂的開 關(guān)元件Q5、 Q6。與開關(guān)元件Q1 Q6的每一個對應(yīng)連接有反并聯(lián)二極管 D1 D6，使得電流從發(fā)射極側(cè)向集電極側(cè)流動。逆變器14的各相橋臂與 電動發(fā)電機MG1的對應(yīng)相連接。作為本實施方式中的開關(guān)元件，可應(yīng)用 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極性晶體管)或MOS —FET (Metal Oxide Semiconductor—Field Effect Transistor,金屬氧化物半導(dǎo) 體一場效應(yīng)晶體管)等。
逆變器31的結(jié)構(gòu)與逆變器14相同，因此不重復(fù)詳細(xì)說明。逆變器31 的各相橋臂與電動發(fā)電機MG2的對應(yīng)相連接。
電流傳感器24檢測流經(jīng)電動發(fā)電機MG1的馬達電流Ivl、 Iwl，并將 該檢測出的馬達電流Ivl、 Iwl輸出給控制裝置30。電流傳感器28檢測流 經(jīng)電動發(fā)電機MG2的馬達電流Iv2、 Iw2，并將該檢測出的馬達電流Iv2、 Iw2輸出給控制裝置30。
控制裝置30控制逆變器14中的開關(guān)元件Q1 Q6的開關(guān)動作，從而 控制逆變器14，以使電動發(fā)電機MG1基于從蓄電池IO供應(yīng)而來的電力產(chǎn) 生與馬達轉(zhuǎn)矩指令相對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，或者將由電動發(fā)電機MG1發(fā)出的交流 電力變換為直流電力對蓄電池IO進行充電。
具體地說，控制裝置30從沒有圖示的外部ECU (Electrical Control Unit,電子控制單元)接收轉(zhuǎn)矩指令值TR1和馬達轉(zhuǎn)速MRN1，從電壓傳 感器13接收輸出電壓Vm，從電流傳感器24接收馬達電流Ivl、 Iwl?？?制裝置30基于這些輸出值來生成信號PWMI1并將該生成的信號PWMI1 輸出給逆變器14，信號PWMI1用于在逆變器14通過后述的方法驅(qū)動電動 發(fā)電機MG1時對逆變器14的開關(guān)元件Q1 Q6進行開關(guān)控制。
艮口，信號PWMI1是逆變器14的開關(guān)元件Q1 Q6的導(dǎo)通/關(guān)斷控制信 號，開關(guān)元件Q1 Q6通過柵極驅(qū)動電路GD1 GD6并響應(yīng)這些導(dǎo)通/關(guān)
斷控制信號而被開閉。
控制裝置30還控制逆變器31中的開關(guān)元件Q1 Q6的開關(guān)動作，從 而控制逆變器31，以使電動發(fā)電機MG2基于從蓄電池10供應(yīng)而來的電力 產(chǎn)生與馬達轉(zhuǎn)矩指令相對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，或者將由電動發(fā)電機MG2發(fā)出的交 流電力變換為直流電力對蓄電池10進行充電。具體地說，控制裝置30基 于來自外部ECU的轉(zhuǎn)矩指令值TR2和馬達轉(zhuǎn)速MRN2、來自電壓傳感器 13的輸出電壓Vm以及來自電流傳感器28的馬達電流Iv2、 Iw2來生成信 號PWMI2，并將該生成的信號PWMI2輸出給逆變器31，信號PWMI2用 于在逆變器31驅(qū)動電動發(fā)電機MG2時對控制逆變器31的開關(guān)元件Ql Q6)進行開關(guān)控制。
在上述說明中，包括逆變器14、 31和平滑電容器C的逆變裝置20構(gòu) 成了 "負(fù)荷驅(qū)動裝置"。并且，在將該負(fù)荷驅(qū)動裝置作為產(chǎn)生車輛的驅(qū)動 力的驅(qū)動力產(chǎn)生部的情況下，車輛通過將利用從蓄電池10供應(yīng)給驅(qū)動力 產(chǎn)生部的電力產(chǎn)生的驅(qū)動力傳遞給車輪而行駛。另外，車輛在再生時通過 驅(qū)動力產(chǎn)生部從運動能產(chǎn)生電力并回收到蓄電池10中。
圖2是概念性地示出圖1所示的負(fù)荷驅(qū)動裝置的冷卻系統(tǒng)的框圖。 參考圖2，冷卻系統(tǒng)包括逆變裝置20、電動發(fā)電機MG1、 MG2、 蓄電池10、電動泵(以下簡稱為泵)50、儲液箱52、散熱器54以及制冷 劑路徑58 66。
制冷劑路徑58設(shè)置在泵50與逆變裝置20之間，制冷劑路徑60設(shè)置 在逆變裝置20與電動發(fā)電機MG1、 MG2之間，制冷劑路徑62設(shè)置在電 動發(fā)電機MG1、 MG2與蓄電池10之間。并且，制冷劑路徑64設(shè)置在蓄 電池10與散熱器54的第一端口之間，制冷劑路徑66設(shè)置在散熱器54的 第二端口與儲液箱52之間。
泵50是用于使不凍液等冷卻水循環(huán)的泵，其使制冷劑沿圖示的箭頭 方向循環(huán)。散熱器54冷卻從逆變裝置20、電動發(fā)電機MG1、 MG2以及蓄 電池10中循環(huán)而來的制冷劑。在散熱器54中冷卻后的冷卻水暫時儲存在 儲液箱52中，并返回到泵50中。
艮口，在本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)中，逆變裝置20、電動發(fā)電機MG1、 MG2 以及蓄電池IO通過單個冷卻系統(tǒng)冷卻。在上述說明中，從自散熱器54側(cè) 觀看時的上游側(cè)起以逆變裝置20、電動發(fā)電機MG1、 MG2以及蓄電池10 的順序配置了這些各裝置，但各裝置的配置順序不限于上述的順序。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過將逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2的冷卻水用于蓄電池10的冷卻，能夠?qū)⑿铍姵?0的冷卻系統(tǒng)與逆變 裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2的冷卻系統(tǒng)共用化，從而可減小冷卻系 統(tǒng)的尺寸并降低成本。
另外，通過減少冷卻系統(tǒng)的重量，減少了安裝有負(fù)荷驅(qū)動裝置的車輛 的重量，其結(jié)果是提高了車輛的燃油效率。并且，根據(jù)本發(fā)明，利用逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2的冷 卻水與蓄電池10的冷卻水被共用，確保了低溫環(huán)境下的蓄電池10的充放 電性能。即，利用冷卻水將從逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2產(chǎn)生 的熱量輸送給蓄電池10，使用該熱量加熱蓄電池10，由此能夠挽回低溫 時產(chǎn)生的蓄電池10的容量下降。
詳細(xì)地說，如圖2所示，冷卻系統(tǒng)還包括旁通路徑68、切換閥56以 及溫度傳感器40、 42。
切換閥56設(shè)置在蓄電池10與散熱器54之間的制冷劑路徑64中。切 換閥56將流過制冷劑路徑64的冷卻水的輸出目的地切換為散熱器54和旁 通路徑68中的任一個。
旁通路徑68是散熱器54的旁通路，被設(shè)置在制冷劑路徑66與切換閥 56之間。
溫度傳感器40檢測蓄電池IO的溫度(以下稱為蓄電池溫度)Tb，并 將該檢測出的蓄電池溫度Tb輸出給控制裝置30。溫度傳感器42檢測冷卻 水的溫度(以下稱為冷卻水溫)Tw，并將該檢測出的冷卻水溫Tw輸出給 控制裝置30。
控制裝置30控制上述的逆變裝置20中的開關(guān)動作，并且對用于使冷 卻水循環(huán)的泵50進行驅(qū)動控制?？紤]冷卻水在經(jīng)由逆變裝置20、電動發(fā) 電機MG1、 MG2以及蓄電池10的流路中的壓力損失以及各裝置的發(fā)熱量 等來設(shè)定流量的目標(biāo)值，并控制泵50的轉(zhuǎn)速以使流量達到所述設(shè)定的目 標(biāo)值，由此來進行泵50的驅(qū)動控制。
另外，控制裝置30基于來自溫度傳感器40的蓄電池溫度Tb來判斷 是否需要升高蓄電池IO的溫度。具體地說，控制裝置30判斷蓄電池溫度 Tb是否低于預(yù)定的溫度下限值Tb—lim。并且，當(dāng)蓄電池溫度Tb低于溫度 下限值Tb一lim時，執(zhí)行蓄電池10的升溫控制。 (蓄電池的升溫控制)
通過根據(jù)蓄電池溫度Tb控制切換閥56的動作來進行蓄電池10的升 溫控制。詳細(xì)地說，控制裝置30在蓄電池溫度Tb為溫度下限值Tb—lim 以上時、即不是升溫控制的通?？刂茣r，控制切換閥56的動作，以將來自制冷劑路徑64的冷卻水輸出給散熱器54。另一方面，當(dāng)蓄電池溫度Tb 低于溫度下限值Tb—lim時、即執(zhí)行升溫控制時，控制切換閥56的動作， 以將來自制冷劑路徑64的冷卻水輸出給旁通路徑68。
這樣，根據(jù)蓄電池溫度Tb來控制切換閥56的動作，由此在執(zhí)行升溫 控制時，冷卻水不經(jīng)由散熱器54而循環(huán)，因此能夠防止通過逆變裝置20 和電動發(fā)電機MG1、 MG2加熱的冷卻水被散熱器54冷卻。其結(jié)果是，能 夠有效地加熱蓄電池10，能夠挽回低溫時產(chǎn)生的蓄電池10的容量下降。
但是，在這樣將逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2作為發(fā)熱部件 并來自該發(fā)熱部件的發(fā)熱來加熱蓄電池10的構(gòu)成中，當(dāng)如啟動負(fù)荷驅(qū)動 裝置時那樣來自發(fā)熱部件的發(fā)熱量少時，有可能難以加熱蓄電池10。
因此，本發(fā)明中的冷卻系統(tǒng)具有以下構(gòu)成當(dāng)進行蓄電池10的升溫 控制時，控制逆變裝置20，使得在逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2 中的發(fā)熱量達不到加熱蓄電池IO所需的熱量時逆變裝置20所產(chǎn)生的電力 損失比通?？刂茣r大。
通過如上構(gòu)成，來自逆變裝置20的發(fā)熱量增加，因此能夠迅速加熱 蓄電池10。以下將使逆變裝置20的電力損失增加的上述的控制也稱為 "損失增加控制"。
(逆變裝置的損失增加控制)
控制裝置30最初估計逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2中的發(fā) 熱量，并判斷所述估計出的發(fā)熱量是否滿足加熱蓄電池10所需的熱量。 作為一個例子，控制裝置30基于來自溫度傳感器42的冷卻水溫Tw來估 計逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2中的發(fā)熱量，并判斷所述估計出 的發(fā)熱量是否滿足加熱蓄電池IO所需的熱量。
此時，當(dāng)冷卻水溫Tw低于基于加熱蓄電池IO所需的熱量預(yù)先設(shè)定好 的預(yù)定的溫度Tw_std時，控制裝置30判斷為逆變裝置20和電動發(fā)電機 MG1、 MG2中的發(fā)熱量達不到加熱蓄電池IO所需的熱量。然后，控制裝 置30執(zhí)行逆變裝置20的損失增加控制。另一方面，當(dāng)冷卻水溫Tw為預(yù) 定的溫度Tw一std以上時，控制裝置30判斷為逆變裝置20和電動發(fā)電機 MG1、 MG2中的發(fā)熱量滿足加熱蓄電池IO所需的熱量，執(zhí)行逆變裝置20的通?？刂?。
在上述說明中，基于來自溫度傳感器42的冷卻水溫Tw來估計逆變裝
置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2中的發(fā)熱量，但也可以基于檢測逆變裝置 20的裝置溫度的溫度傳感器的溫度檢測值以及檢測電動發(fā)電機MG1、 MG2的馬達溫度的溫度傳感器的檢測值來估計該發(fā)熱量?；蛘?，還可以基 于來自電流傳感器24的馬達電流Ivl、 Iwl來估計該發(fā)熱量。
接著，控制裝置30在執(zhí)行損失增加控制時如下所述的那樣控制逆變 器14、 31，以使逆變裝置20所包含的開關(guān)元件Q1 Q6在開關(guān)動作時的 電力損失比通常控制時大。
圖3是圖2中的控制裝置30的功能框圖。
在該圖3至圖15中，以對逆變裝置20中的逆變器14進行的控制為代 表進行說明，但對于逆變裝置20中的逆變器31也進行同樣的控制。
參考圖3，控制裝置30包括馬達控制用相電壓計算部300、 PWM 信號變換部302、以及冷卻裝置控制部304。
馬達控制用相電壓計算部300從電壓傳感器13接收平滑電容器C的 兩端的電壓、即向逆變器14輸入的輸入電壓Vm，從電流傳感器24接收 流經(jīng)電動發(fā)電機MG1的馬達電流Iul、 Ivl，從外部ECU接收轉(zhuǎn)矩指令值 TR1。并且，馬達控制用相電壓計算部300基于這些輸入的信號來計算施 加給電動發(fā)電機MG1的各相的電壓，并將該計算結(jié)果輸出給PWM信號 變換部302。
PWM信號變換部302基于從馬達控制用相電壓計算部300接收到的 計算結(jié)果來生成實際用于導(dǎo)通/關(guān)斷逆變器14的各開關(guān)元件Q1 Q6的信 號PWMIl，并將所述生成的信號PWMI1輸出給逆變器14的各開關(guān)元件 Q1 Q6。開關(guān)元件Q1 Q6通過柵極驅(qū)動電路GD1 GD6響應(yīng)于信號 PWMI1而被開閉。
冷卻裝置控制部304在從溫度傳感器40接收蓄電池溫度Tb、并從溫 度傳感器42接收冷卻水溫Tw后，判斷蓄電池溫度Tb是否低于預(yù)定的溫 度下限值Tb—lim。并且，冷卻裝置控制部304在蓄電池溫度Tb低于預(yù)定 的溫度下限值Tb一lim時，執(zhí)行蓄電池10的升溫控制。在該升溫控制中，冷卻裝置控制部304生成信號DRV，并將所述生成 的信號DRV輸出給切換閥56，信號DRV用于控制切換閥56的動作，以 使來自制冷劑路徑64的冷卻水被輸出給旁通路徑68。由此，冷卻水不經(jīng) 由散熱器54 (圖2)而循環(huán)，因此能夠防止通過逆變裝置20和電動發(fā)電 機MG1、 MG2加熱了的冷卻水被散熱器54冷卻。其結(jié)果是，能夠利用冷 卻水將從逆變裝置20發(fā)出的熱量有效地輸送給蓄電池10。
并且，冷卻裝置控制部304判斷來自溫度傳感器42的冷卻水溫Tw是 否低于預(yù)定的溫度Tw—std。當(dāng)冷卻水溫Tw低于預(yù)定的溫度Tw一std、即逆 變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2中的發(fā)熱量的估計值達不到加熱蓄電 池10所需的熱量時，冷卻裝置控制部304執(zhí)行逆變裝置20的損失增加控 制。
詳細(xì)地說，冷卻裝置控制部304生成開關(guān)控制信號SC并輸出給逆變 器14。開關(guān)控制信號SC是用于指示驅(qū)動逆變器14以在負(fù)荷驅(qū)動裝置的動 作中使得開關(guān)元件Q1 Q6在開關(guān)動作時產(chǎn)生的電力損失比通?？刂茣r大 的信號。
這里，逆變器14在開關(guān)動作時產(chǎn)生的電力損失Ploss可通過開關(guān)元件 Q1 Q6導(dǎo)通時固定產(chǎn)生的導(dǎo)通損失Pon與開關(guān)元件Q1 Q6在接通/關(guān)斷 時產(chǎn)生的開關(guān)損失Psw之和來表示。在本實施方式中，通過增大其中的導(dǎo) 通損失Pon來增加來自逆變器14的發(fā)熱量。
具體地說，冷卻裝置控制部304控制逆變器14的開關(guān)動作，以使開 關(guān)元件Q1 Q6在接通的狀態(tài)下的通電電阻高于通?？刂茣r的通電電阻 高。
圖4是示出開關(guān)元件的通電電阻與向開關(guān)元件的柵極施加的驅(qū)動電壓 (以下也稱為柵極電壓的關(guān)系的圖。
參考圖4，柵極電壓越低，就越能夠提高開關(guān)元件的通電電阻。并 且，在通常控制時，為了減小導(dǎo)通損失Pon，柵極電壓Vg4作為導(dǎo)通電壓 而施加給柵極。與此相對，在損失增加控制時，比通常控制時的柵極電壓 Vg4低的Vg3作為導(dǎo)通電壓而被施加給柵極。由此，損失增加控制時的開 關(guān)元件的通電電阻比通?？刂茣r的通電電阻高，其結(jié)果是能夠增大開關(guān)元件的導(dǎo)通損失Pon。因此，來自逆變裝置20的發(fā)熱量增加。
并且，冷卻裝置控制部304控制逆變器14的開關(guān)動作，以使開關(guān)元 件在被接通的狀態(tài)下的通電電阻比通?？刂茣r的通電電阻低。
艮口，如圖4所示，在通?？刂茣r，柵極電壓Vgl作為關(guān)斷電壓被施加 給柵極，以使得在被關(guān)斷的狀態(tài)下的開關(guān)元件中的電流為近似為0，即使 得通電電阻變高。與此相對，在損失增加控制時，比通?？刂茣r的柵極電 壓Vgl高的Vg2作為關(guān)斷電壓被施加給柵極。由此，在損失增加控制時， 開關(guān)元件處于關(guān)斷狀態(tài)時的通電電阻比通?？刂茣r低，其結(jié)果是在開關(guān)元 件中有與柵極電壓Vg2相應(yīng)的電流流過。因此，即使在被關(guān)斷的狀態(tài)下， 也可以產(chǎn)生開關(guān)元件的導(dǎo)通損失Pon，因此能夠進一步增加來自逆變裝置 20的發(fā)熱量。
如上所述，通過在通?？刂茣r和損失增加控制時改變開關(guān)元件的驅(qū)動 電壓(導(dǎo)通電壓和關(guān)斷電壓)的構(gòu)成，開關(guān)元件在被接通的狀態(tài)和被關(guān)斷 的狀態(tài)下的通電電阻發(fā)生變化。其結(jié)果是，如圖5和圖6所示，能夠在損 失增加控制時增大開關(guān)動作時所產(chǎn)生的導(dǎo)通損失Pon。
例如可由與逆變器14的各開關(guān)元件Q1 Q6對應(yīng)的柵極驅(qū)動電路 GD1 GD6根據(jù)來自冷卻裝置控制部304的開關(guān)控制信號SC來改變施加 給各開關(guān)元件的柵極的導(dǎo)通電壓和關(guān)斷電壓，由此能夠?qū)崿F(xiàn)使驅(qū)動電壓可 變的構(gòu)成。
圖5是用于說明通常控制時的逆變裝置20的開關(guān)動作的圖。另一方 面，圖6是用于說明損失增加控制時的逆變裝置20的開關(guān)動作的圖。
參考圖5，縱軸表示控制開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)斷的柵極控制信號GS、 開關(guān)元件中的電壓V、電流I以及開關(guān)動作時的電力損失Ploss，橫軸表示 時間。柵極控制信號GS在開關(guān)元件接通的期間被設(shè)定為邏輯高電平(H 電平)，在關(guān)斷的期間被設(shè)定為邏輯低電平(L電平)。
在時刻tl以前，柵極控制信號GS為L電平，因此開關(guān)元件的電壓V #0，而電流1 = 0。
在時刻tl， 一旦柵極控制信號GS從L電平變?yōu)镠電平，則根據(jù)響應(yīng) 于柵極控制信號GS的柵極電壓的變化，電流I開始流動，同時電壓V下降。在完全被接通的狀態(tài)下，電壓V變?yōu)橛砷_關(guān)元件的特性決定的L電平 的電壓。
在時刻t2， 一旦柵極控制信號GS從H電平變?yōu)長電平，則根據(jù)響應(yīng) 于柵極控制信號GS的柵極電壓的變化，電流I開始下降，同時電壓V上 升。在完全被關(guān)斷的狀態(tài)下，電流1=0。
在實際的開關(guān)動作時，隨著由柵極驅(qū)動電路引起的柵極電壓的變化， 電壓V和電流I發(fā)生變化。由此，在開關(guān)元件中產(chǎn)生相當(dāng)于電壓V與電流 I之積的電力損失Ploss。電力損失Ploss由開關(guān)損失Psw和導(dǎo)通損失Ponl 構(gòu)成。
與此相對，在損失增加控制時，如圖6所示，在柵極控制信號GS為 L電平的時刻tl以前，開關(guān)元件的電壓V-0，并且在開關(guān)元件完全被關(guān) 斷的狀態(tài)下的電流為1^0。
另外，在時刻tl， 一旦柵極控制信號GS從L電平變?yōu)镠電平，則電 流I增加，同時電壓V下降。完全被接通的狀態(tài)下的電壓V高于通?？刂?時的電壓。
在時刻t2， 一旦柵極控制信號GS從H電平變?yōu)長電平，則電流I開 始下降，同時電壓V上升。完全被關(guān)斷的狀態(tài)下，電流I半0。
并且，在實際進行開關(guān)動作時，響應(yīng)柵極電壓的變化，電壓V和電流 I發(fā)生變化，產(chǎn)生電力損失Ploss。導(dǎo)通損失Pon2大于通?？刂茣r的導(dǎo)通 損失Ponl，因此此時的電力損失Ploss超過通?？刂茣r的電力損失Ploss。 從而，來自逆變裝置20的發(fā)熱量增加，蓄電池10被迅速加熱。
在逆變裝置20中，通過進行上述損失增加控制，開關(guān)元件的元件溫 度上升。開關(guān)元件具有隨著元件溫度的上升而元件耐壓增加的溫度依賴 性。因此，開關(guān)元件的元件耐壓變得高于電動發(fā)電機MG1、 MG2產(chǎn)生的 反電動勢，能夠防止低溫時產(chǎn)生的開關(guān)元件的耐壓被破壞。
圖7是用于說明本發(fā)明實施方式中的冷卻系統(tǒng)的控制的流程圖。
參考圖7，控制裝置30在從溫度傳感器40獲得蓄電池溫度Tb、并從 溫度傳感器42獲得冷卻水溫Tw后(步驟S01)，判斷蓄電池溫度Tb是 否低于預(yù)定的溫度下限值Tbjim (步驟S02)。當(dāng)蓄電池溫度Tb低于預(yù)定的溫度下限值Tb—lim時，控制裝置30控制切換閥56的動作，以使冷卻 水被輸出給旁通路徑68 (步驟S03)。由此開始蓄電池10的升溫控制。
在蓄電池10的升溫控制開始之后，控制裝置30判斷冷卻水溫Tw是 否低于預(yù)定的溫度Tw—std (步驟S04)。當(dāng)冷卻水溫Tw低于預(yù)定的溫度 Twjtd時，控制裝置30執(zhí)行逆變裝置20的損失增加控制。g卩，改變逆變 器14 (或31)的開關(guān)元件的驅(qū)動電壓(導(dǎo)通電壓和關(guān)斷電壓)，以使逆 變裝置20開關(guān)動作時的導(dǎo)通損失比通?？刂茣r的導(dǎo)通損失變大(步驟 S05)。
另一方面，在步驟S04中，當(dāng)冷卻水溫Tw為預(yù)定的溫度Tb—std以上 時，控制裝置30不進行逆變裝置20的損失增加控制，執(zhí)行通常控制(步 驟S07)。
再次返回到步驟S02，當(dāng)蓄電池溫度Tb為預(yù)定的溫度下限值Tb一lim 以上時，控制裝置30控制切換閥56的動作，以使冷卻水被輸出給散熱器 54 (步驟S06)。由此，不進行蓄電池10的升溫控制，逆變裝置20、電 動發(fā)電機MG1、 MG2以及蓄電池IO通過共用的冷卻系統(tǒng)被冷卻。當(dāng)不進 行升溫控制時，控制裝置30不進行步驟S05所示的逆變裝置20的損失增 加控制，而執(zhí)行通?？刂?步驟S07)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施方式的冷卻系統(tǒng)，通過采用用單個冷卻系 統(tǒng)冷卻逆變裝置20、電動發(fā)電機MG1、 MG2以及蓄電池IO的結(jié)構(gòu)，能夠 在蓄電池10的容量下降了的低溫環(huán)境下，利用從逆變裝置20和電動發(fā)電 機MG1、 MG2發(fā)出的熱量有效地加熱蓄電池10。
另外，當(dāng)逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2中的發(fā)熱量少時，通 過增大逆變裝置20的電力損失來增加該發(fā)熱量，能夠迅速加熱蓄電池 10。因此，不需要設(shè)置用于加熱蓄電池10的加熱器。
其結(jié)果是，能夠通過具有小型且低成本構(gòu)成的冷卻系統(tǒng)，來確保蓄電 池10的充放電性能，提高電動發(fā)電機MG1、 MG2的動作可靠性。
在以下所示的變更例1和2中，對用于執(zhí)行逆變裝置20的損失增加控 制的其他構(gòu)成進行說明。在本變更例1中，增加逆變裝置20的電力損失Ploss中的開關(guān)損失Psw。
圖8是用于說明通?？刂茣r的逆變裝置20的開關(guān)動作的圖。另一方 面，圖9是用于說明本變更例1中的損失增加控制時的逆變裝置20的開關(guān) 動作的圖。另外，圖8所示的內(nèi)容與圖5相同，因此不重復(fù)詳細(xì)說明。
參考圖9，縱軸表示控制開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)斷的柵極控制信號GS、 開關(guān)元件中的電壓V、電流I以及開關(guān)動作時的電力損失Ploss，橫軸表示 時間。在本變更例1中，控制逆變器14的開關(guān)動作，以使作為開關(guān)元件 的開閉速度的開關(guān)速度比通常控制時的開關(guān)速度變低。
通過降低開關(guān)速度，開關(guān)元件的電壓V和電流I變化的速率變小。其 結(jié)果是，開關(guān)元件的接通時間和關(guān)斷時間變長，因此開關(guān)損失Psw2比通 ?？刂茣r的開關(guān)損失Pswl變大。由此，來自逆變裝置20的發(fā)熱量增加， 蓄電池IO被迅速加熱。
圖10是應(yīng)用本變更例1的冷卻系統(tǒng)的負(fù)荷驅(qū)動裝置中的控制裝置的 功能框圖。圖10的控制裝置30A是用冷卻裝置控制部314取代圖3的控 制裝置30中的冷卻裝置控制部304而成的。因此，對共同的部分省略詳 細(xì)的說明。
冷卻裝置控制部314在從溫度傳感器40接收蓄電池溫度Tb、并從溫 度傳感器42接收冷卻水溫Tw后，判斷蓄電池溫度Tb是否低于預(yù)定的溫 度下限值TbJim。并且，當(dāng)蓄電池溫度Tb低于預(yù)定的溫度下限值Tbjim 時，冷卻裝置控制部314執(zhí)行蓄電池10的升溫控制。g卩，冷卻裝置控制 部314生成信號DRV，并將該信號DRV輸出給切換閥56，信號DRV用 于控制切換閥56的動作以使來自制冷劑路徑64的冷卻水被輸出給旁通路 徑68。由此，從逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2發(fā)出的熱量通過冷 卻水被輸送給蓄電池10。
另外，冷卻裝置控制部314判斷來自溫度傳感器42的冷卻水溫Tw是 否低于預(yù)定的溫度Tw一std。當(dāng)冷卻水溫Tw低于預(yù)定的溫度Tw—std時， 冷卻裝置控制部314執(zhí)行逆變裝置20的損失增加控制。冷卻裝置控制部 314生成用于控制逆變器14中的開關(guān)元件的開關(guān)速度的信號(以下稱為開 關(guān)速度控制信號)SDC，并將該信號SDC輸出給逆變器14。開關(guān)速度控制信號SDC被輸入給與逆變器14的各開關(guān)元件對應(yīng)配置
的柵極驅(qū)動電路。柵極驅(qū)動電路根據(jù)開關(guān)速度控制信號SDC來使開關(guān)速度可變。
圖11是示出本變更例1中的柵極驅(qū)動電路的構(gòu)成例的電路圖。
參考圖ll，柵極驅(qū)動電路GD具有驅(qū)動單元70、電阻R1、 R2以及開 關(guān)76。柵極驅(qū)動電路GD概括示出了圖1所示的柵極驅(qū)動電路GD1 GD6。
驅(qū)動單元70具有上拉用的p型晶體管72以及下拉用的n型晶體管 74。 P型晶體管72被連接在導(dǎo)通電壓Vb與節(jié)點Nl之間。n型晶體管74 被連接在關(guān)斷電壓Vs與節(jié)點Nl之間。柵極控制信號GS的反相信號同時 施加給p型晶體管72的柵極和n型晶體管74的柵極。
電阻Rl和電阻R2并聯(lián)連接在節(jié)點Nl與柵極Ng之間。電阻Rl的電 阻值下雨電阻R2的電阻值。并且，在電阻Rl和R2的一個端子與開關(guān)元 件Q的柵極Ng之間連接有開關(guān)76。
當(dāng)開關(guān)速度控制信號SDC為H電平時，開關(guān)76進行動作以連接電阻 Rl的一端和柵極Ng。另一方面，當(dāng)開關(guān)速度控制信號SDC為L電平時， 開關(guān)76進行動作以連接電阻R2的一端和柵極Ng。
根據(jù)柵極控制信號GS， p型晶體管72和n型晶體管74中的一個接 通，另一個關(guān)斷。即，當(dāng)柵極控制信號GS為H電平時，節(jié)點N1與導(dǎo)通 電壓Vb連接，當(dāng)柵極控制信號GS為L電平時，節(jié)點Nl與關(guān)斷電壓Vs 連接。
并且，連接在驅(qū)動電壓(導(dǎo)通電壓Vb或關(guān)斷電壓Vs)與柵極Ng之 間的柵極電阻可根據(jù)開關(guān)速度控制信號SDC而分兩步變化。
因此，能夠在通?？刂茣r，為了抑制開關(guān)損失Ponl，而將開關(guān)速度控 制信號SDC設(shè)為H電平進行圖8所示的開關(guān)動作，另一方面在損失增加 控制時，將開關(guān)速度控制信號SDC設(shè)為L電平，來降低開關(guān)速度，增加 開關(guān)損失Pon2。其結(jié)果是，來自逆變裝置20的發(fā)熱量增加，蓄電池10被 迅速加熱。
另外，在逆變裝置20中，通過進行上述損失增加控制，如上所述開關(guān)元件的元件溫度上升，因此能夠防止低溫時產(chǎn)生的開關(guān)元件的耐壓被破 壞。
另外，通過降低開關(guān)速度，所謂的浪涌電壓下降。由此能夠防止在開 關(guān)元件的元件耐壓變低的低溫情況下，開關(guān)元件由于浪涌電壓而被破壞。
圖12是用于說明本發(fā)明實施方式的變更例1中的冷卻系統(tǒng)的控制的
流程圖。圖12的流程圖是用步驟S051和步驟S071取代圖7的流程圖中 的步驟S05和步驟S07而成的。因此，對共同的步驟不重復(fù)詳細(xì)說明。
參考圖12，在步驟S04中，當(dāng)來自溫度傳感器42的冷卻水溫Tw低 于預(yù)定的溫度Tw一std時，控制裝置30A執(zhí)行逆變裝置20的損失增加控 制。即，降低逆變器14 (或31)的開關(guān)元件的開關(guān)速度，以使逆變裝置 20在開關(guān)動作時的開關(guān)損失比通?？刂茣r變大(步驟S051)。
另一方面，在步驟S04中，當(dāng)冷卻水溫Tw為預(yù)定的溫度Tb—std以上 時，控制裝置30A不進行逆變裝置20的損失增加控制，而執(zhí)行通?？刂?(步驟S071)。
在變更例2中，當(dāng)執(zhí)行逆變裝置20的損失增加控制時，驅(qū)動電動發(fā) 電機MG1、 MG2，以使電動發(fā)電機MG1、 MG2的馬達效率比通?？刂茣r 低。即，控制電動發(fā)電機MG1、 MG2，以便在維持固定的輸出轉(zhuǎn)矩的情 況下增加電力損失。
圖13是用于說明本發(fā)明實施方式的變更例2中的電動發(fā)電機MG1、 MG2的控制的圖。
參考圖13，電動發(fā)電機MG1、 MG2的轉(zhuǎn)矩與流經(jīng)電動發(fā)電機的電流 (馬達電流)的電流相位e的關(guān)系通過曲線kl k3來表示。在曲線k1 k3中，馬達電流的幅值互不相同，曲線kl的幅值最小(設(shè)為幅值II)， 曲線k3的幅值最大(設(shè)為幅值I3 (>12>11))。
并且，在曲線kl k3的每個曲線中，轉(zhuǎn)矩按照相對于某個電流相位 0opt達到最大的方式變化。因此，通常，電流以轉(zhuǎn)矩達到最大的電流相
位e opt流過電動發(fā)電機。以下，也將電流相位e = e 0pt時的電動發(fā)電機
的動作點A稱為最佳動作點。另一方面，在曲線kl k3的每個曲線中，隨著電流相位e逐漸偏離 提供最佳動作點A的e叩t，轉(zhuǎn)矩將逐漸減少。即，通過使電流相位e偏
離0opt，馬達效率下降。
在本變更例中，當(dāng)進行損失增加控制時，控制電動發(fā)電機MG1、 MG2，以使其在維持固定的輸出轉(zhuǎn)矩的同時降低馬達效率、即使電力損失增加。
詳細(xì)地說，當(dāng)進行損失增加控制時，如圖13所示，以動作點B驅(qū)動 電動發(fā)電機MG1、 MG2，在動作點B處，電流幅值為比最佳動作點A處 的電流幅值II大的電流幅值13，并且電流相位9為從最佳動作點A的電 流幅值9opt偏離了的電流相位ei。在該動作點B處，電動發(fā)電機MG1、 MG2輸出與最佳動作點A的輸出轉(zhuǎn)矩相等的轉(zhuǎn)矩。以下，將該動作點B 也稱為馬達損失增加點。馬達損失增加點B處的電流相位Si既可以是高
于電流相位e opt的相位，也可以是低于電流相位e opt的相位。
這樣，通過驅(qū)動電動發(fā)電機MG1、 MG2以使馬達效率下降，流經(jīng)電 動發(fā)電機MG1、 MG2的電流的幅值比通常控制時變大。其結(jié)果是，逆變 裝置20的電力損失Ploss變大，來自逆變裝置20的發(fā)熱量增加。另外， 在電動發(fā)電機MG1、 MG2中，三相繞組所產(chǎn)生的電力損失也變大，因此 來自電動發(fā)電機MG1、 MG2的發(fā)熱量也增加。因此，能夠進一步增加從 逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2利用冷卻水輸送至蓄電池10的熱 量，其結(jié)果是能夠更加迅速地加熱蓄電池10。
圖14是應(yīng)用本變更例2的冷卻系統(tǒng)的負(fù)荷驅(qū)動裝置中的控制裝置的 功能框圖。
參考圖14，控制裝置30B包括驅(qū)動電流指令運算部320、逆變器控 制部322以及冷卻裝置控制部324。
驅(qū)動電流指令運算部320基于來自外部ECU的轉(zhuǎn)矩指令值TR1來生 成使得電動發(fā)電機MG1在最佳動作點A (圖13)動作的驅(qū)動電流指令 Iu*、 Iv*、 Iw*，并將該驅(qū)動電流指令I(lǐng)u*、 Iv*、 Iwl俞出給逆變器控制部 322。
逆變器控制部322在從驅(qū)動電流指令運算部320接收驅(qū)動電流指令I(lǐng)ul*、 Ivl*、 Iwl*、并從電流傳感器24接收馬達電流Ivl、 Iwl后，基于 驅(qū)動電流指令與實際電流值的偏差來生成用于實際導(dǎo)通/關(guān)斷逆變器14的 各開關(guān)元件Q1 Q6的信號PWMIl，并將所述生成的信號PWMI1輸出給 逆變器14。開關(guān)元件Q1 Q6通過柵極驅(qū)動電路GD1 GD6響應(yīng)信號 PWMI1而被開閉。
冷卻裝置控制部324在從溫度傳感器40接收蓄電池溫度Tb并從溫度 傳感器42接收冷卻水溫Tw后，判斷蓄電池溫度Tb是否低于預(yù)定的溫度 下限值Tb—lim。并且，當(dāng)蓄電池溫度Tb低于預(yù)定的溫度下限值Tb一lim 時，冷卻裝置控制部304生成用于控制切換閥56的動作以使來自制冷劑 路徑64的冷卻水被輸出給旁通路徑68的信號DRV，并將所述生成的信號 DRV輸出給切換閥56。
并且，冷卻裝置控制部324判斷來自溫度傳感器42的冷卻水溫Tw是 否低于預(yù)定的溫度Tw—std。當(dāng)冷卻水溫Tw低于預(yù)定的溫度Tw一std時， 冷卻裝置控制部324執(zhí)行逆變裝置20的損失增加控制。冷卻裝置控制部 324生成馬達控制信號MC并將其輸出給驅(qū)動電流指令運算部320，這 里，馬達控制信號MC是用于指示驅(qū)動逆變器14以使電動發(fā)電機MG1 (或MG2)的馬達效率下降的信號。
驅(qū)動電流指令運算部320在接收馬達控制信號MC后，基于來自外部 ECU的轉(zhuǎn)矩指令值TR1來生成驅(qū)動電流指令I(lǐng)u*、 Iv*、 Iw*，并將該驅(qū)動 電流指令I(lǐng)u*、 Iv*、 Iw"俞出給逆變器控制部322，以使電動發(fā)電機MG1 在馬達損失增加點B (圖13)動作。逆變器控制部322基于驅(qū)動電流指令 與實際電流值的偏差來生成信號PWMIl，并將其輸出給逆變器14。
如上所述，根據(jù)本變更例2，控制裝置30B在進行蓄電池IO的升溫控 制時，根據(jù)冷卻水溫Tw在維持固定的輸出轉(zhuǎn)矩的情況下改變電動發(fā)電機 MG1、 MG2的電流幅值。由此，逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2 的電力損失改變，其結(jié)果是來自逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2的 發(fā)熱量改變。
通過進行損失增加控制，逆變裝置20和電動發(fā)電機MG1、 MG2的裝 置溫度和馬達溫度分別上升。由此，逆變裝置20的元件耐壓變高。并且，在電動發(fā)電機MG1、 MG2中，隨著馬達溫度的上升，反電動勢變 高。其結(jié)果是，能夠防止低溫時發(fā)生的開關(guān)元件的耐壓被破壞。
圖15是用于說明本發(fā)明實施方式的變更例2中的冷卻系統(tǒng)的控制的 流程圖。圖16的流程圖是用步驟S052和步驟S072取代圖7的流程圖中 的步驟S05和步驟S07而成的。因此，對共同的步驟不重復(fù)詳細(xì)說明。
參考圖15，在步驟S04中，當(dāng)來自溫度傳感器42的冷卻水溫Tw低 于預(yù)定的溫度Tw一std時，控制裝置30B執(zhí)行逆變裝置20的損失增加控 制。即，控制逆變裝置20中的開關(guān)動作，以使電動發(fā)電機MG1、 MG2在 馬達損失增加點B (圖13)動作(步驟S052)。
另一方面，在步驟S04中，當(dāng)冷卻水溫Tw為預(yù)定的溫度Tb一std以上 時，控制裝置30B不進行逆變裝置20的損失增加控制，而執(zhí)行通?？?制。即，控制裝置30B控制逆變裝置20中的開關(guān)動作，以使電動發(fā)電機 MG1、 MG2在最佳動作點A (圖13)動作(步驟S072)。
在上述的實施方式中，對將驅(qū)動電氣負(fù)荷的"驅(qū)動電路"作為逆變裝 置的構(gòu)成例進行了說明，但對于通過在蓄電機構(gòu)與電氣負(fù)荷之間進行電壓 變換的變換器構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，也同樣能夠應(yīng)用本發(fā)明。
另外，在上述實施方式中，對制冷劑使用冷卻水的構(gòu)成進行了說明， 但除此以外，制冷劑也可以使用例如冷卻風(fēng)。
并且，在上述實施方式中，對逆變裝置所使用的開關(guān)元件采用了 IGBT和MOS—FET這樣的電壓驅(qū)動型元件的情況為代表進行了說明，但 是也可以采用雙極性晶體管這樣的電流驅(qū)動型元件。當(dāng)開關(guān)元件使用雙極 性晶體管時，通過構(gòu)成為在通常控制時和損失增加控制時改變開關(guān)元件的 基極電流，可改變開關(guān)元件被導(dǎo)通的狀態(tài)和被關(guān)斷的狀態(tài)下的通電電阻。
應(yīng)認(rèn)為此次公開的實施方式在所有方面均僅為例示而不具有限制性。 本發(fā)明的范圍通過權(quán)利要求而非上述說明來表示，其中應(yīng)包括與權(quán)利要求 等同的意義和范圍內(nèi)的所有變更。
產(chǎn)業(yè)上的實用性
本發(fā)明能夠應(yīng)用于安裝在車輛上的負(fù)荷驅(qū)動裝置的冷卻系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種冷卻系統(tǒng)，包括負(fù)荷驅(qū)動裝置(20)，所述負(fù)荷驅(qū)動裝置(20)具有被構(gòu)成為能夠充放電的蓄電機構(gòu)(10)、以及從所述蓄電機構(gòu)(10)接受電力的供應(yīng)來驅(qū)動電氣負(fù)荷的驅(qū)動電路(14、31)；冷卻裝置，所述冷卻裝置冷卻所述負(fù)荷驅(qū)動裝置；以及控制裝置(30)，所述控制裝置(30)控制所述負(fù)荷驅(qū)動裝置和所述冷卻裝置的動作，所述冷卻裝置包括使制冷劑流過的制冷劑路徑(58～66)，所述蓄電機構(gòu)(10)被配置成與所述驅(qū)動電路(14、31)共享所述制冷劑路徑，所述控制裝置(30)包括升溫控制部，所述升溫控制部在所述蓄電機構(gòu)(10)的溫度低于預(yù)定的溫度下限值時執(zhí)行所述蓄電機構(gòu)(10)的升溫控制，所述升溫控制部包括估計部，所述估計部估計來自所述驅(qū)動電路(14、31)的發(fā)熱量；和驅(qū)動控制部，所述驅(qū)動控制部在由所述估計部估計出的來自所述驅(qū)動電路(14、31)的發(fā)熱量達不到加熱所述蓄電機構(gòu)(10)所需的熱量時，控制所述驅(qū)動電路(14、31)，以使所述驅(qū)動電路(14、31)所產(chǎn)生的電力損失比通?？刂茣r的電力損失變大。
2. 如權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其中， 所述冷卻裝置包括散熱器(54)，所述散熱器(54)被配置在所述制冷劑路徑(58 66)上，對所述制冷劑進行冷卻；所述散熱器(54)的旁通路徑(68);以及切換閥(56)，所述切換閥(56)用于使所述制冷劑流過所述散熱器 (54)和所述旁通路徑(68)中的任一個，所述升溫控制部還包括切換閥控制部，所述切換閥控制部控制所述切換閥(56)的動作，以使所述制冷劑流過所述旁通路徑(68)。
3. 如權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動電路(14、 31)包括電力變換器，所述電力變換器通過開關(guān) 元件(Q1 Q6)的開關(guān)動作而在所述蓄電機構(gòu)(10)與所述電氣負(fù)荷之 間進行電力變換，所述驅(qū)動控制部控制所述驅(qū)動電路(14、 31)，以使所述開關(guān)動作時 產(chǎn)生的電力損失比通?？刂茣r的電力損失變大。
4. 如權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動控制部控制所述開關(guān)元件(Q1 Q6)的驅(qū)動電源，以使所 述開關(guān)元件(Q1 Q6)在被接通的狀態(tài)下的通電電阻比通常控制時的通 電電阻變大。
5. 如權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動控制部控制所述開關(guān)元件(Q1 Q6)的驅(qū)動電源，以使所 述開關(guān)元件(Q1 Q6)在被關(guān)斷的狀態(tài)下的通電電阻比通常動作時的通 電電阻變小。
6. 如權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動控制部控制所述驅(qū)動電路(14、 31)，以使所述開關(guān)元件 (Q1 Q6)的開關(guān)速度比通常動作時的開關(guān)速度變慢。
7. 如權(quán)利要求6所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動控制部將電連接在所述開關(guān)元件(Q1 Q6)的驅(qū)動電源與 所述開關(guān)元件(Q1 Q6)的控制電極之間的電阻從第一電阻值切換為比 所述第 一 電阻值大的第二電阻值。
8. 如權(quán)利要求3所述的冷卻系統(tǒng)，其中， 所述電氣負(fù)荷是旋轉(zhuǎn)電機(MG1、 MG2)，所述驅(qū)動控制部控制所述驅(qū)動電路(14、 31)，以使所述旋轉(zhuǎn)電機 (MG1、 MG2)的驅(qū)動效率比通常動作時的驅(qū)動效率變低。
9. 如權(quán)利要求8所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述旋轉(zhuǎn)電機(MG1、 MG2)當(dāng)通常動作時在為產(chǎn)生要求轉(zhuǎn)矩而需要 第一電流幅值的驅(qū)動電流的第一動作點動作，所述驅(qū)動控制部控制所述驅(qū)動電路(14、 31)，以使所述旋轉(zhuǎn)電機(MG1、 MG2)在第二動作點動作，在所述第二動作點，為產(chǎn)生相同的所 述要求轉(zhuǎn)矩需要比所述第一電流幅值大的第二電流幅值的驅(qū)動電流。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，其中， 所述估計部基于所述制冷劑的溫度、所述驅(qū)動電路(14、 31)的溫度以及流經(jīng)所述驅(qū)動電路(14、 31)的驅(qū)動電流中的任一個來估計來自所述 驅(qū)動電路(14、 31)的發(fā)熱量。
11. 如權(quán)利要求10所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述蓄電機構(gòu)(10)還被配置成與所述電氣負(fù)荷共享所述制冷劑路徑 (58 66)。
12. —種冷卻系統(tǒng)，包括負(fù)荷驅(qū)動裝置(20)，所述負(fù)荷驅(qū)動裝置(20)具有被構(gòu)成為能夠充放電的蓄電機構(gòu)(10)、以及從所述蓄電機構(gòu)(10)接受電力的供應(yīng)來驅(qū)動電氣負(fù)荷的驅(qū)動電路(14、 31);冷卻裝置，所述冷卻裝置冷卻所述負(fù)荷驅(qū)動裝置；以及控制裝置(30)，所述控制裝置(30)控制所述負(fù)荷驅(qū)動裝置和所述冷卻裝置的動作，所述冷卻裝置包括使制冷劑流過的制冷劑路徑(58 66)， 所述蓄電機構(gòu)(10)被配置成與所述驅(qū)動電路(14、 31)共享所述制冷劑路徑，所述控制裝置(30)包括升溫控制裝置，所述升溫控制裝置在所述蓄 電機構(gòu)(10)的溫度低于預(yù)定的溫度下限值時執(zhí)行所述蓄電機構(gòu)(10)的 升溫控制，所述升溫控制裝置包括估計裝置，所述估計裝置估計來自所述驅(qū)動電路(14、 31)的發(fā)熱 量；和驅(qū)動控制裝置，所述驅(qū)動控制裝置在由所述估計裝置估計出的來自所 述驅(qū)動電路(14、 31)的發(fā)熱量達不到加熱所述蓄電機構(gòu)(10)所需的熱 量時，控制所述驅(qū)動電路(14、 31)，以使所述驅(qū)動電路(14、 31)所產(chǎn)生的電力損失比通?？刂茣r的電力損失變大。
13. 如權(quán)利要求12所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述冷卻裝置包括散熱器(54)，所述散熱器(54)被配置在所述制冷劑路徑(58 66)上，對所述制冷劑進行冷卻；所述散熱器(54)的旁通路徑(68);以及切換閥(56)，所述切換閥(56)用于使所述制冷劑流過所述散熱器 (54)和所述旁通路徑(68)中的任一個，所述升溫控制裝置還包括切換閥控制裝置，所述切換閥控制裝置控制 所述切換閥(56)的動作，以使所述制冷劑流過所述旁通路徑(68)。
14. 如權(quán)利要求13所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動電路(14、 31)包括電力變換器，所述電力變換器通過開關(guān) 元件(Q1 Q6)的開關(guān)動作而在所述蓄電機構(gòu)(10)與所述電氣負(fù)荷之 間進行電力變換，所述驅(qū)動控制裝置控制所述驅(qū)動電路(14、 31)，以使所述開關(guān)動作 時產(chǎn)生的電力損失比通?？刂茣r的電力損失變大。
15. 如權(quán)利要求14所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動控制裝置控制所述開關(guān)元件(Q1 Q6)的驅(qū)動電源，以使 所述開關(guān)元件(Q1 Q6)在被接通的狀態(tài)下的通電電阻比通常控制時的 通電電阻變大。
16. 如權(quán)利要求14所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動控制裝置控制所述開關(guān)元件(Q1 Q6)的驅(qū)動電源，以使 所述開關(guān)元件(Q1 Q6)在被關(guān)斷的狀態(tài)下的通電電阻比通常動作時的 通電電阻變小。
17. 如權(quán)利要求14所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動控制裝置控制所述驅(qū)動電路(14、 31)，以使所述開關(guān)元件 (Q1 Q6)的開關(guān)速度比通常動作時的開關(guān)速度變慢。
18. 如權(quán)利要求17所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動控制裝置將電連接在所述開關(guān)元件(Q1 Q6)的驅(qū)動電源與所述開關(guān)元件(Q1 Q6)的控制電極之間的電阻從第一電阻值切換為比所述第一電阻值大的第二電阻值。
19. 如權(quán)利要求14所述的冷卻系統(tǒng)，其中， 所述電氣負(fù)荷是旋轉(zhuǎn)電機(MG1、 MG2)，所述驅(qū)動控制裝置控制所述驅(qū)動電路(14、 31)，以使所述旋轉(zhuǎn)電機 (MG1、 MG2)的驅(qū)動效率比通常動作時的驅(qū)動效率變低。
20. 如權(quán)利要求19所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述旋轉(zhuǎn)電機(MG1、 MG2)當(dāng)通常動作時在為產(chǎn)生要求轉(zhuǎn)矩而需要 第一電流幅值的驅(qū)動電流的第一動作點動作，所述驅(qū)動控制裝置控制所述驅(qū)動電路(14、 31)，以使所述旋轉(zhuǎn)電機 (MG1、 MG2)在第二動作點動作，在所述第二動作點，為產(chǎn)生相同的所 述要求轉(zhuǎn)矩而需要比所述第一電流幅值大的第二電流幅值的驅(qū)動電流。
21. 如權(quán)利要求12至20中任一項所述的冷卻系統(tǒng)，其中， 所述估計裝置基于所述制冷劑的溫度、所述驅(qū)動電路(14、 31)的溫度以及流經(jīng)所述驅(qū)動電路(14、 31)的驅(qū)動電流中的任一個來估計來自所 述驅(qū)動電路(14、 31)的發(fā)熱量。
22. 如權(quán)利要求21所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述蓄電機構(gòu)(10)還被配置成與所述電氣負(fù)荷共享所述制冷劑路徑 (58 66)。
全文摘要
冷卻系統(tǒng)具有將蓄電池(10)的冷卻系統(tǒng)與逆變裝置(20)和電動發(fā)電機(MG1、MG2)的冷卻系統(tǒng)共用化的結(jié)構(gòu)。在該冷卻系統(tǒng)中，當(dāng)蓄電池溫度低于預(yù)定的溫度下限值時，控制裝置(30)執(zhí)行蓄電池(10)的升溫控制?？刂蒲b置(30)控制切換閥(56)的動作，以使來自制冷劑路徑(64)的冷卻水被輸出給旁通路徑(68)。并且，當(dāng)冷卻水溫低于預(yù)定的溫度時，控制裝置(30)控制逆變裝置(20)，以使逆變裝置(20)中包含的開關(guān)元件在開關(guān)動作時的電力損失比通?？刂茣r的電力損失變大。其結(jié)果是，能夠通過小型且低成本結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)迅速挽回低溫時產(chǎn)生的蓄電池(10)的容量下降。
文檔編號B60K11/02GK101578190SQ200880001720
公開日2009年11月11日 申請日期2008年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月7日
發(fā)明者山崎丈嗣, 高松直義 申請人:豐田自動車株式會社