JP2014003752A

JP2014003752A - 回転電機冷却システム

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Publication number: JP2014003752A
Application number: JP2012135935A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Miyamoto; 知彦宮本; Mamoru Kuramoto; 守倉本; Kenjiro Nagata; 健次郎永田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2032-06-15
Also published as: JP5837458B2

Abstract

【課題】回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプ及び機械式オイルポンプにより冷媒を吐出させ、吐出後の冷媒を冷媒熱交換器で冷却する構成において、回転電機の冷却性能を効率よく向上させることである。
【解決手段】回転電機冷却システム１０は、ハイブリッド車両に搭載される第２モータジェネレータ２０と電動式オイルポンプ４４及び機械式オイルポンプ４２と、冷媒熱交換器であるオイルクーラ５０と、制御部８０とを含む。オイルクーラ５０は、各オイルポンプ４４，４２の吐出側に設けられ、各オイルポンプ４４，４２から吐出される冷媒２６と、第２冷媒循環路９０を流れる冷却水とを熱交換させる。制御部８０は、オイルポンプ駆動制御部６８を有し、オイルポンプ駆動制御部６８は、冷却水の温度に応じて機械式オイルポンプ４２または電動式オイルポンプ４４を駆動側冷媒ポンプとして駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関により駆動される機械式冷媒ポンプと、電源により駆動される電動式冷媒ポンプとを備える回転電機冷却システムに関する。

エンジンである内燃機関と回転電機を搭載する車両には、電動モータ等の回転電機や自動変速機等を冷却するために、内燃機関によって駆動される機械式のオイルポンプの他に、内燃機関の停止時であってもバッテリ等によって駆動される電気式である電動式のオイルポンプが用いられる。

例えば、特許文献１には、機械式のオイルポンプに加えて、電動式のオイルポンプを備える車両について、電動式オイルポンプの駆動状態に応じてエンジンの自動停止制御の実行を禁止することが述べられている。また、特許文献１には、油温センサにより検出された作動油の油温に基づいて電動式オイルポンプのモータの回転数目標値と、その上限値及び下限値とを決定し、電動式オイルポンプのモータの実回転数が上記の上限値を超え、あるいは上記の下限値を下回る場合には、エンジンの自動停止中に必要な油圧を電動式オイルポンプによって供給可能ではないと判定して、エンジンの自動停止制御の実行を禁止することが記載されている。この場合、機械式オイルポンプを介して油圧制御回路に必要な油圧が供給されるとされている。

特開２０１１−１０６２９６号公報

ところで、回転電機の温度が上昇すると、回転電機で駆動される車両の走行性能が低下し、燃費性能が悪化する。このため、冷媒ポンプから吐出させた冷媒、例えばＡＴＦと呼ばれる潤滑油を温度低下させた後、回転電機にこの冷媒を供給し、回転電機の冷却性能を向上させることが考えられる。また、冷媒の温度を低下させるために、冷媒ポンプの吐出側に、上記の冷媒と、冷却水等の第２冷媒とを熱交換させる冷媒熱交換器を設けることが考えられる。また、冷媒熱交換器を通過する第２冷媒を冷却するために、第２冷媒と空気とを熱交換させるラジエータを設けて、ラジエータと冷媒熱交換器とを含む第２冷媒循環路に第２冷媒を循環させることも考えられる。ただし、第２冷媒の温度にかかわらず冷媒通過量を変更せずに冷媒熱交換器に冷媒を通過させると、冷媒熱交換器では第２冷媒の温度に関係なく冷媒が放熱する。このような構成では、冷媒熱交換器を効率よく使用しつつ、冷媒の温度低下を促進し、回転電機の冷却性能を効率よく向上させる面から改良の余地がある。一方、冷媒ポンプとして電動式オイルポンプ及び機械式オイルポンプを使用する場合に、両オイルポンプの冷媒吐出量の大小関係が条件により変化する可能性がある。

本発明の目的は、回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプ及び機械式オイルポンプにより冷媒を吐出させ、吐出後の冷媒を冷媒熱交換器で冷却する構成において、回転電機の冷却性能を効率よく向上させることである。

本発明に係る回転電機冷却システムは、内燃機関により駆動される機械式冷媒ポンプと、電源により駆動される電動式冷媒ポンプと、前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプの一方を駆動する場合に他方を駆動しないように、前記冷媒ポンプの駆動を制御する冷媒ポンプ駆動制御部と、前記各冷媒ポンプの吐出側に設けられた冷媒熱交換器であって、前記各冷媒ポンプから吐出される第１冷媒と、第２冷媒循環路を流れる第２冷媒とを熱交換させる前記冷媒熱交換器とを備え、前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプの一方から吐出され、前記冷媒熱交換器を通過した前記第１冷媒を回転電機に供給して前記回転電機を冷却し、前記冷媒ポンプ駆動制御部は、前記冷媒熱交換器を通過する前記第２冷媒の温度に応じて、前記機械式冷媒ポンプまたは前記電動式冷媒ポンプを駆動側冷媒ポンプとして駆動することを特徴とする回転電機冷却システムである。

本発明に係る回転電機冷却システムによれば、冷媒熱交換器を通過し、冷媒と熱交換する第２冷媒の温度に応じて、機械式冷媒ポンプまたは電動式冷媒ポンプを駆動側冷媒ポンプとして駆動するので、電動式オイルポンプ及び機械式オイルポンプにより冷媒を吐出させ、吐出後の冷媒を冷媒熱交換器で冷却する構成において、回転電機の冷却性能を効率よく向上させることができる。

本発明に係る第１実施形態における回転電機冷却システムの概略構成を示す図である。図１の回転電機冷却システムにおいて、機械式オイルポンプを駆動する場合に冷媒により回転電機を冷却する様子を示す概略図である。図１の回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプを駆動する場合に冷媒により回転電機を冷却する様子を示す概略図である。第１実施形態において、機械式オイルポンプ（ＭＯＰ）及び電動式オイルポンプ（ＥＯＰ）の吐出油量とエンジン回転数との関係の１例を示す図である。第１実施形態の回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプを駆動するための初期条件が成立した場合に、電動式オイルポンプを駆動させるかまたは機械式オイルポンプを駆動させるかを決定する方法を示すフローチャートである。本発明に係る第２実施形態の回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプを駆動するための初期条件が成立した場合に、電動式オイルポンプを駆動させるかまたは機械式オイルポンプを駆動させるかを決定する方法の第１ステップを示すフローチャートである。第２実施形態の回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプを駆動させるかまたは機械式オイルポンプを駆動させるかを決定する方法の第２ステップを示すフローチャートである。第２実施形態の回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプを駆動させるかまたは機械式オイルポンプを駆動させるかを決定する方法の第３ステップを示すフローチャートである。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、車両として、エンジンと２つの回転電機とを搭載するハイブリッド車両に本発明を適用する場合を説明するが、本発明は回転電機を搭載する車両を限定するものではない。例えば、内燃機関であるエンジンを搭載しない電気自動車に本発明の回転電機冷却システムを搭載することもできる。また、ハイブリッド車両の動力装置として、エンジンと２つの回転電機とその間に設けられる動力伝達機構を有する構成を説明するが、これも説明のための例示である。ここでは、ハイブリッド車両としてエンジンと回転電機を有するものであればよく、エンジンの出力と回転電機の出力との間の関係は、車両の仕様に応じ、適宜変更が可能である。また、車両に搭載される回転電機が２つ設けられ、各回転電機は電動モータ及び発電機の両方の機能を有するモータジェネレータである場合を説明するが、これも例示であって、電動モータまたは発電機として機能する１つの回転電機が車両に搭載される場合であってもよい。

また、以下では、回転電機を冷却する冷媒として潤滑油としても用いられるＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）を説明するが、これは例示であって、これ以外の冷却用流体でもよい。これに伴い、冷媒を循環する冷媒ポンプにオイルポンプの表記を用いるが、これもＡＴＦを用いる場合に合わせたものである。

また、電動式オイルポンプの駆動回路の電源としては、回転電機の電源装置とは独立の低電圧電源を説明するが、これは説明のための例示である。例えば、回転電機の高電圧の電源装置から低電圧に電圧変換された電力を電動式オイルポンプの駆動回路に供給するものも採用できる。

また、以下では、回転電機と動力伝達機構とが１つのケースに収容され、そのケースとオイルポンプとを含む循環経路に冷媒が循環する構成を説明するが、これは説明のための例示である。例えば、回転電機と動力伝達機構とを１つのケースに収容せず、回転電機と動力伝達機構とオイルポンプとを含む循環経路に冷媒が循環する構成としてもよい。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る第１実施形態における、ハイブリッド車両についての回転電機冷却システム１０の構成を示す図である。この回転電機冷却システム１０は、ハイブリッド車両に搭載される回転電機駆動冷却構造１２と、制御部８０とを含んでいる。

回転電機駆動冷却構造１２では、ハイブリッド車両の駆動源である動力装置１４が、エンジン１６と、図１でＭＧ２として示される回転電機である第２モータジェネレータ２０と、第２モータジェネレータ２０に接続されるＭ／Ｇ駆動回路３０と、Ｍ／Ｇ駆動回路３０用の高電圧電源３２とを含む。回転電機駆動冷却構造１２は、さらに、第２モータジェネレータ２０を内部に含むケース２４と、ケース２４の内部に冷媒２６を供給する機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４とを含む。機械式オイルポンプ４２は、図１ではＭＯＰとして示され、電動式オイルポンプ４４は、図１ではＥＯＰとして示される。

動力装置１４は、内燃機関であるエンジン１６と、第２モータジェネレータ２０と、エンジン１６及び第２モータジェネレータ２０を動力伝達可能に接続する動力伝達機構１８とを含む。また、第２モータジェネレータ２０は、Ｍ／Ｇ駆動回路３０から電力が供給されるときは電動モータとして機能し、エンジン１６による駆動時、あるいはハイブリッド車両の制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。ただし、第２モータジェネレータ２０は誘導電動機等、他の構成であってもよい。

また、第２モータジェネレータ２０にレゾルバ等の回転角センサ２７が設けられる。回転角センサ２７により検出された検出角度θｍは制御部８０に入力される。制御部８０は、モータ回転数算出部（図示せず）を有し、検出角度θｍから単位時間当たり（例えば毎分当たり）のモータ回転数を算出する。回転角センサ２７とモータ回転数算出部部とによりモータ回転数検出部が形成される。また、第２モータジェネレータ２０とＭ／Ｇ駆動回路３０とを接続する三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の動力線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が設けられており、三相のうち、いずれか二相の動力線Ｌ１，Ｌ２を流れる電流を検出する電流センサ８２が設けられている。各電流センサ８２の検出信号が制御部８０に入力される。三相の動力線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に対応する三相のステータコイル（図示せず）は中性点で接続されるため、いずれか二相の電流値が取得されれば残りの一相の電流値も制御部８０での算出により求められる。ただし、三相分の電流値を電流センサで検出し、制御部８０に入力することもできる。

また、図２、図３にのみ図示するが、回転電機駆動冷却構造１２には第２モータジェネレータ２０と同様の機能を有する回転電機である第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２１が設けられている。第１モータジェネレータ２１は動力伝達機構１８に動力伝達可能に接続され、主として発電機として使用されるが、電動モータとして使用される場合もある。動力伝達機構１８は、ハイブリッド車両に供給する動力をエンジン１６の出力と第２モータジェネレータ２０の出力との間で分配する機能を有する。このような動力伝達機構１８としては、エンジン１６の出力軸と、第２モータジェネレータ２０の出力軸と、第１モータジェネレータ２１の回転軸との３つの軸に接続される遊星歯車機構を用いることができる。また、第２モータジェネレータ２０の出力軸は、図示しない駆動輪に連結された車軸に作動的に接続することができる。図１で動力伝達機構１８とエンジン１６とを接続する軸がエンジン１６の出力軸２２である。この出力軸２２に機械式オイルポンプ４２が動力伝達可能に接続されている。例えば出力軸２２と同軸上で出力軸２２と共通の回転軸、または出力軸２２に歯車（またはベルト及びプーリ）を含む動力伝達機構を介して作動的に接続された回転軸により、機械式オイルポンプ４２を駆動することができる。

Ｍ／Ｇ駆動回路３０は、高電圧電源３２の直流電力と第２モータジェネレータ２０を駆動するための交流電力との間の電力変換を行うインバータを含む回路である。インバータは、複数のスイッチング素子のオンオフタイミングを適切に調整するＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によって三相駆動信号を生成して、第２モータジェネレータ２０に供給する回路である。ＰＷＭ制御は、第２モータジェネレータ２０の回転周期に応じた周期を有する基本波信号と、鋸歯状波形を有するキャリア信号との比較で、パルス幅を変調する制御である。インバータは、このＰＷＭ制御によって、第２モータジェネレータ２０の出力または回転数を所望値に制御可能である。

高電圧電源３２は、充放電可能な高電圧用二次電池である。具体的には、約２００Ｖから約３００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池で構成することができる。組電池は、単電池または電池セルと呼ばれる端子電圧が１Ｖから数Ｖの電池を複数個組み合わせて、上記の所定の端子電圧を出力可能とする。高電圧電源３２としては、その他に、ニッケル水素組電池、大容量キャパシタ等を用いることができる。なお、高電圧電源３２とＭ／Ｇ駆動回路３０との間に、高電圧電源３２の電圧を昇圧してＭ／Ｇ駆動回路３０に供給するＤＣ／ＤＣコンバータを設けることもできる。

このような回転電機駆動冷却構造１２は、上記の制御部８０とともに回転電機冷却システム１０（図１）を構成し、ハイブリッド車両に搭載される。ハイブリッド車両は、エンジン１６と第２モータジェネレータ２０との一方を主駆動源として駆動する図示しない駆動輪を備える。

また、回転電機駆動冷却構造１２には、車体に支持されたケース２４が設けられており、ケース２４は、内部に動力伝達機構１８と第１、第２各モータジェネレータ２１，２０とを含んでいる。ケース２４の内部空間には、動力伝達機構１８と第１、第２各モータジェネレータ２１，２０との回転部分の潤滑と、動力伝達機構１８及び第１、第２各モータジェネレータ２１，２０の冷却とを行う冷媒２６が貯留される。冷媒２６としては、ＡＴＦと呼ばれる潤滑油を用いることができる。

さらに、回転電機駆動冷却構造１２には、エンジン１６の毎分当たりの回転数を検出する回転数検出部である回転数センサ８４と、ケース２４に設けられ、ケース２４内に貯留された冷媒２６の温度を検出する温度検出部である温度センサ２８とが設けられている。各センサ８４，２８の検出値は、図示しない適当な信号線を用いて、制御部８０に入力されている。なお、温度センサ２８を省略して、冷媒２６の温度を検出しない構成とすることもできる。

また、回転電機駆動冷却構造１２には、冷媒循環路４０が設けられている。冷媒循環路４０は、ケース２４の下部に上流端が接続され、下流端が分岐部を介して機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４のそれぞれの吸入側に接続される第１冷媒路６０と、機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４のそれぞれの吐出側に上流端が接続され、下流端が集合部で集合する２本の第２冷媒路６２と、各第２冷媒路６２に集合部で接続され、下流端が冷媒熱交換器であるオイルクーラ５０に接続される第３冷媒路６４と、上流端がオイルクーラ５０に接続され、下流端がケース２４の上部に接続される第４冷媒路６６とを含む。すなわち、機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４の吐出側と、第２モータジェネレータ２０を収容したケース２４との間にオイルクーラ５０が接続されている。また、各第２冷媒路６２に冷媒の逆流を防止する逆止弁４６，４８が設けられている。各オイルポンプ４２，４４の一方のオイルポンプ４２（または４４）が駆動することで冷媒が冷媒循環路４０を循環する。この循環に伴って、第４冷媒路６６の下流端からケース２４内に噴出された冷媒２６は各モータジェネレータ２０，２１に供給される。各冷媒路６０，６２，６４，６６は管により形成される。機械式オイルポンプ４２と電動式オイルポンプ４４とは、冷媒２６の流れ方向に関して互いに並列の関係で接続される。

オイルクーラ５０は、各オイルポンプ４２,４４の吐出側に設けられ、各オイルポンプ４２，４４から吐出される冷媒２６と、後述する第２冷媒循環路９０を流れる第２冷媒でありＬＬＣと呼ばれる冷却液（以下、単に「冷却水」という。）とを熱交換させる。オイルクーラ５０は、冷媒２６の温度を冷却水との熱交換により低下させる。すなわち、オイルクーラ５０を通過する冷却水を冷却するために、冷却水と空気とを熱交換させる第２冷媒熱交換器であり、電気機器用ラジエータであるＨＶラジエータ８８を設けて、ＨＶラジエータ８８とオイルクーラ５０とを含む第２冷媒循環路９０に冷却水を循環させている。また、第２冷媒循環路９０に冷却水を循環させるために、第２冷媒循環路９０に図示しない電動式の冷却水ポンプが設けられている。なお、この電動式の冷却水ポンプの代わりにエンジン１６等により駆動される機械式の冷却水ポンプを設けることもできる。ＨＶラジエータ８８は冷却水を外部を通過する空気との間で熱交換させ、冷却水を温度低下させる。例えばＨＶラジエータ８８は、エンジン１６を冷却するための冷却水を冷却するエンジン用ラジエータ(図示せず)の周辺部に設けて、共通のまたは別のラジエータファン(図示せず)によりＨＶラジエータに空気流を流す。

また、ＨＶラジエータ８８またはオイルクーラ５０または第２冷媒循環路９０を構成する管路に冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ９２が設けられており、冷却水温度センサ９２により検出された冷却水であって、オイルクーラ５０を通過する冷却水の温度Ｔ_Lを制御部８０に入力している。なお、図１では冷却水温度センサ９２を上記の管路に設けた例を示している。

また、機械式オイルポンプ４２は、駆動軸がエンジン１６の出力軸２２に作動的に接続され、エンジン１６が動作するときにエンジン１６により駆動される。すなわち、エンジン１６の始動に伴って機械式オイルポンプ４２は駆動が開始され、エンジン１６が停止すると機械式オイルポンプ４２の駆動が停止する。

電動式オイルポンプ４４は、制御部８０からの制御信号によりＥＯＰ駆動回路７２によって駆動される。ＥＯＰ駆動回路７２には、低電圧電源７４から直流電力が供給される。低電圧とは、高電圧電源３２の電圧に比較して低電圧という意味で、例えば約１２Ｖから１６Ｖの電圧を用いることができる。電動式オイルポンプ４４の駆動軸を回転させるモータとしては、三相同期型モータを用いることができる。この場合には、ＥＯＰ駆動回路７２は、直流交流変換機能を有するインバータを含んで構成される。また、インバータのＰＷＭ制御におけるオン・オフデューティを変更することによって、電動式オイルポンプ４４の出力を可変にすることもできる。このように電動式オイルポンプ４４は、低電圧電源７４により駆動される。

なお、電動式オイルポンプ４４を駆動するモータとして、三相同期型モータの代わりに三相誘導型モータや単相交流モータを用いることもでき、あるいは直流モータを用いることもできる。電動式オイルポンプ４４を駆動するモータの形式に応じて、ＥＯＰ駆動回路７２の内容が変更される。

制御部８０は、上記の各要素を全体として制御する機能を有するが、特にここでは、制御部８０は、機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４の一方を駆動する場合に他方を駆動しないように、オイルポンプ４２，４４の駆動を制御するオイルポンプ駆動制御部６８を有する。すなわち、オイルポンプ駆動制御部６８は、走行中にエンジン１６を常に駆動させ、少なくともエンジン１６の動力により駆動輪を駆動する「ＨＶ走行モード」と、走行中でもエンジン１６を停止させ、高電圧電源３２からの電力で駆動する第２モータジェネレータ２０により駆動輪を駆動し、予め設定した条件の成立では低電圧電源７４により電動式オイルポンプ４４を駆動する「ＥＶ走行モード」とを選択的に切り換えることで、機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４の一方を駆動する場合に他方を駆動しないように、オイルポンプ４２，４４の駆動を制御する。このような制御部８０は、ハイブリッド車両搭載に適したコンピュータで構成することができる。このため、オイルポンプ駆動制御部６８は、機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４のうち、駆動するオイルポンプ４２（または４４）を選択して、機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４のうち、選択された一方のオイルポンプ４２（または４４）から吐出された冷媒２６を各モータジェネレータ２０，２１に供給して各モータジェネレータ２０，２１を冷却できる。

また、制御部８０はモータ出力算出部７０を有し、電流センサ８２により検出または算出された各相電流の検出値と、回転角センサ２７により検出された第２モータジェネレータ２０の回転角度の検出値等に基づく第２モータジェネレータ２０の回転数の取得値とから、第２モータジェネレータ２０の出力を算出する。なお、モータ出力算出部７０は、第２モータジェネレータ２０のトルク目標値と回転角度の検出値とから、第２モータジェネレータ２０の出力を算出するように構成することもできる。

図２は、図１の回転電機冷却システムにおいて、機械式オイルポンプを駆動する場合に冷媒により回転電機を冷却する様子を示す概略図である。図３は、図１の回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプを駆動する場合に冷媒により回転電機を冷却する様子を示す概略図である。なお、図２、図３で冷媒循環路４０で実線で示す部分は冷媒２６が流れることを、破線で示す部分は冷媒２６の流れが停止していることを示している。図２に示すように、機械式オイルポンプ４２が駆動される場合、電動式オイルポンプ４４が停止し、機械式オイルポンプ４２から吐出された冷媒により各モータジェネレータ２０，２１が冷却される。

逆に、図３に示すように、電動式オイルポンプ４４が駆動される場合、機械式オイルポンプ４２が停止し、電動式オイルポンプ４４から吐出された冷媒により各モータジェネレータ２０，２１が冷却される。なお、図２、図３では、図１の例の場合と異なり、ケース２４の下部と各オイルポンプ４２，４４の吸入側とを互いに別の２つの第１冷媒路６１で接続した例を示しているが、勿論、図１のように１つの第１冷媒路６０でケース２４と各オイルポンプ４２，４４とを接続することもできる。逆に、図１の例で図２、図３の例と同様に構成することもできる。また、図２、図３に示すように、第１冷媒路６１の上流端部でケース２４に接続する部分の周辺部にストレーナ８６を設けることもできる。

また、オイルポンプ駆動制御部６８は、オイルクーラ５０を通過する冷却水の温度に応じて、機械式オイルポンプ４２または電動式オイルポンプ４４を「駆動側オイルポンプ」として決定し、「駆動側オイルポンプ」を駆動する。すなわち、オイルポンプ駆動制御部６８は、予め設定した所定条件の成立を前提として、ＨＶラジエータ８８を通過する冷却水の検出温度が予め設定した閾値温度ＴＡ以上である場合に、機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４のうちの冷媒吐出量の少ないオイルポンプ４２（または４４）を、駆動側オイルポンプとして駆動する。また、この場合に冷媒吐出量の少ないオイルポンプ４２（または４４）は、エンジン回転数により異なるので、エンジン回転数に応じて冷媒吐出量の少ないオイルポンプを駆動側オイルポンプとして決定する。

すなわち、図４は、本実施の形態において、機械式オイルポンプ（ＭＯＰ）及び電動式オイルポンプ（ＥＯＰ）の吐出油量とエンジン回転数との関係の１例を示す図である。図４に示すように、電動式オイルポンプ４４は駆動時に一定回転数で回転するため、ポンプ吐出油量も一定になり、エンジン回転数に影響されない。これに対して、機械式オイルポンプ４２はエンジン１６（図１）で駆動されるのでエンジン１６の回転数の上昇に応じてある値まで、ポンプ吐出油量も上昇する。このため、エンジン回転数のある閾値回転数ＮＡを境に電動式オイルポンプ４４と機械式オイルポンプ４２とで吐出油量の大小関係が逆転する。すなわち、閾値回転数ＮＡ未満で機械式オイルポンプ４２よりも電動式オイルポンプ４４の吐出油量が大きくなり、閾値回転数ＮＡを越えると電動式オイルポンプ４４よりも機械式オイルポンプ４２の吐出油量が大きくなる。このため、各オイルポンプ４２，４４の吐出油量を比較し、少ない吐出油量のオイルポンプ４２（または４４）を駆動することで冷媒吐出量を低くできる。

このように冷却水の温度が高いときに吐出油量の少ないオイルポンプ４２（または４４）を駆動させることで、オイルクーラ５０での冷媒２６の通過量である流量を少なくして、冷媒２６を温度低下させる面から余裕の少ない、オイルクーラ５０及びＨＶラジエータ８８に過度な負担が加わることを有効に防止でき、オイルクーラ５０での冷媒２６の冷却性能の低下を抑制できる。

なお、図４で機械式オイルポンプ４２の吐出油量がある上限値でエンジン回転数にかかわらず一定に推移しているのは、ある上限値で冷媒循環路４０に接続されたリリーフバルブ（図示せず）を作動させ、部品の保護等を図るようにしているためである。

また、オイルポンプ駆動制御部６８は、予め設定した所定条件の成立を前提として、ＨＶラジエータ８８を通過する冷却水の検出温度が予め設定した閾値温度ＴＡ未満である場合に、機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４のうちの冷媒吐出量の多いオイルポンプ４２（または４４）を、駆動側オイルポンプとして駆動する。また、この場合に冷媒吐出量の多いオイルポンプ４２（または４４）も、上記の図４から分かるようにエンジン回転数により異なるので、エンジン回転数に応じて冷媒吐出量の多いオイルポンプを、駆動側オイルポンプとして決定する。

例えば、図４を参照して、冷却水の温度が閾値温度ＴＡ以上では、エンジン回転数が閾値回転数ＮＡ以下で機械式オイルポンプ４２の吐出油量が電動式オイルポンプ４４よりも少なくなるので、機械式オイルポンプ４２を駆動側オイルポンプとして駆動する(図４の丸印の２に対応する)。これに対して、同じ場合でエンジン回転数が閾値回転数ＮＡを越える場合で電動式オイルポンプ４４の吐出油量が機械式オイルポンプ４２よりも少なくなるので、電動式オイルポンプ４４を駆動側オイルポンプとして駆動する(図４の丸印の３に対応する)。

また、冷却水の温度が閾値温度ＴＡ未満では、エンジン回転数が閾値回転数ＮＡ以下で電動式オイルポンプ４４の吐出油量が機械式オイルポンプ４２よりも多くなるので、電動式オイルポンプ４４を駆動側オイルポンプとして駆動する(図４の丸印の１に対応する)。これに対して、同じ場合でエンジン回転数が閾値回転数ＮＡを越える場合で機械式オイルポンプ４２の吐出油量が電動式オイルポンプ４４よりも多くなるので、機械式オイルポンプ４２を駆動側オイルポンプとして駆動する(図４の丸印の４に対応する)。

また、以上はエンジン回転数を検出できることを前提として説明したが、ＥＶ走行時にはエンジン１６が停止しているのでエンジン回転数によりポンプ吐出油量を、各オイルポンプ４２，４４同士で比較することができない。このため、例えばＥＶ走行時にはモータ出力算出部７０(図１)で取得されたモータ出力を判定の基準として用いて、エンジン回転数が閾値回転数ＮＡ以下であることに対応する、モータ出力が予め設定した閾値出力ＲＡ以下の場合か、またはエンジン回転数が閾値回転数ＮＡを越えることに対応する、モータ出力が閾値出力ＲＡを超える場合かで、各オイルポンプ４２，４４のいずれを駆動するかを決定する。

すなわち、本実施形態では、図５に示すようなフローチャートで示される制御方法により機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４のいずれを駆動させるかを制御部８０で決定する。図５は、図１の回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプ４４を駆動するための初期条件が成立した場合に、電動式オイルポンプ４４を駆動させるかまたは機械式オイルポンプ４２を駆動させるかを決定する方法を示すフローチャートである。なお、図５のフローチャートで機械式オイルポンプ４２を駆動することが決定されると、強制的にＨＶ走行に移行、またはＨＶ走行を維持し、エンジン１６により機械式オイルポンプ４２を駆動する。以下のフローチャートの実行はオイルポンプ駆動制御部６８で行われる。

図５のフローチャートでは、ステップＳ１０（以下、ステップＳは単にＳという。）で、電動式オイルポンプ４４を駆動する、すなわちＥＶ走行で、かつ、電動式オイルポンプ４４を駆動する「ポンプ駆動モード」に移行させるための予め設定した所定条件である、ＥＯＰ駆動初期条件、例えば高電圧電源３２の充電量であるＳＯＣ（State Of Charge）が予め設定した所定量以上であり、予め設定した走行条件が成立する等のＥＯＰ駆動初期条件が成立したと判定された場合に、ステップＳ１２に移行する。

これに対して、Ｓ１０でＥＯＰ駆動初期条件が成立しないと判定されると、Ｓ１４に移行し、機械式オイルポンプ４２を駆動するか、またはＥＶ走行モードの電動式オイルポンプ４４を駆動しない「ポンプ駆動なしモード」を実行する。これらのいずれのモードを実行するかは、予め設定した条件に応じて決定する。

また、図５のＳ１２で冷却水温度センサ９２で検出された第２冷媒温度である、冷却水温度（ＬＬＣ温度）が予め定めた閾値温度ＴＡ以上であると判定された場合に、Ｓ１６に移行する。Ｓ１６ではＨＶ走行モード実行中である場合にエンジン回転数が閾値回転数ＮＡ以下であるか、またはＥＶ走行モード実行中である場合にモータ出力（ＭＧ２出力）が閾値出力以下であるかを判定し、Ｓ１６の判定結果が肯定である場合にはＳ１８に移行し、ＨＶ走行モードを実行し機械式オイルポンプ４２を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図４の丸印の２に対応する。

また、図５のＳ１６の判定結果が否定である場合にはＳ２０に移行し、ＥＶ走行モードの電動式オイルポンプ４４を駆動する「ポンプ駆動モード」を実行し、電動式オイルポンプ４４を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図４の丸印の３に対応する。

また、図５のＳ１２で冷却水温度センサ９２で検出された冷却水温度（ＬＬＣ温度）が予め定めた閾値温度ＴＡ未満であると判定された場合には、Ｓ２２に移行する。Ｓ２２ではＨＶ走行モード実行中である場合にエンジン回転数が閾値回転数ＮＡ以下であるか、またはＥＶ走行モード実行中である場合にモータ出力（ＭＧ２出力）が閾値出力以下であるかを判定し、Ｓ２２の判定結果が肯定である場合にはＳ２４に移行し、ＥＶ走行モードの電動式オイルポンプ４４を駆動する「ポンプ駆動モード」を実行し、電動式オイルポンプ４４を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図４の丸印の１に対応する。

これに対して、図５のＳ２２の判定結果が否定である場合にはＳ２６に移行し、ＨＶ走行モードを実行し機械式オイルポンプ４２を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図４の丸印の４に対応する。このような制御部８０の少なくとも一部の機能は、ソフトウェアを実行することで実現できる。

このような回転電機冷却システム１０によれば、オイルクーラ５０を通過し、冷媒２６と熱交換する冷却水の温度に応じて、機械式オイルポンプ４２または電動式オイルポンプ４４を駆動側オイルポンプとして駆動する。このため、電動式オイルポンプ４４及び機械式オイルポンプ４２により冷媒２６を吐出させ、吐出後の冷媒２６をオイルクーラ５０で冷却する構成において、各モータジェネレータ２０，２１の冷却性能を効率よく向上させることができる。すなわち、オイルクーラ５０で第２冷媒である冷却水の温度に関係なく冷媒２６が放熱する構成の場合と異なり、冷却水の温度に応じて冷媒２６から冷却水への放熱量を変更することができる。このため、冷却水の温度に対応して、冷却水からＨＶラジエータ８８への放熱量を変更でき、冷却水温度が高い場合に冷媒２６から冷却水を介してのＨＶラジエータ８８への放熱量を小さくし、冷却水温度が低い場合に冷媒２６から冷却水を介してのＨＶラジエータ８８への放熱量を大きくするように、駆動側オイルポンプを選択して駆動できる。したがって、冷却水温度が高い場合にオイルクーラ５０及びＨＶラジエータ８８に過度な負担をかけることがなく、オイルクーラ５０及びＨＶラジエータ８８を効率よく使用しつつ、冷媒２６の温度低下を促進し、各モータジェネレータ２０，２１の冷却性能を効率よく向上させることができる。

［第２の実施形態］
図６〜８は、本発明に係る第２実施形態の回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプを駆動するための初期条件が成立した場合に、電動式オイルポンプを駆動させるかまたは機械式オイルポンプを駆動させるかを決定する方法の第１ステップ、第２ステップ及び第３ステップをそれぞれ示すフローチャートである。

なお、以下の説明では、上記の図１〜３に示した要素と同一または対応する要素には同一の符号を付して説明する。特に、本実施形態では回転電機駆動冷却構造１２に、車両の車速を検出する車速検出部である車速センサ２９(図１)が設けられている。車速センサ２９の検出値は、適当な信号線を用いて制御部８０に入力されている。本実施形態では、冷却水温度が閾値温度以上であるか否かに応じて、それぞれでエンジン回転数及び車速の検出値とモータ出力の取得値とを用いて、機械式オイルポンプ４２または電動式オイルポンプ４４を選択して駆動するようにしている。このような制御について、以下、図６〜８のフローチャートを用いて説明する。なお、図６のＳ３０，Ｓ３２，Ｓ３４のステップは、それぞれ上記の第１実施形態のＳ１０，Ｓ１２，Ｓ１４のステップと同様である。

まず、図６の第１ステップでのＳ３２において、検出された冷却水温度が閾値温度ＴＡ以上であると判定された場合、図７の第２ステップのＳ４０へ移行し、逆に冷却水温度が閾値温度ＴＡ未満であると判定された場合、図８の第３ステップのＳ５０へ移行する。

図７のＳ４０では、回転数センサ８４により検出されたエンジン１６の回転数が予め定めた閾値回転数ＮＡ以下であるか否かを判定する。そしてエンジン回転数が閾値回転数ＮＡ以下では、Ｓ４２、Ｓ４６のように、車速センサ２９で検出された車速が閾値速度ＶＡ以下であることと、制御部８０のモータ出力算出部７０で取得された第２モータジェネレータ２０の出力が閾値出力ＲＡ以下であることとの少なくとも一方が成立した場合に、Ｓ４４でＨＶ走行モードに移行し、機械式オイルポンプ４２を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図４の丸印の２に対応する。

これに対して、Ｓ４２、Ｓ４６で、車速が閾値速度ＶＡを超えて、かつ、第２モータジェネレータ２０の出力が閾値出力ＲＡを越えると判定された場合には、ＥＶ走行モードのポンプ駆動モードを実行し、電動式オイルポンプ４４を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図４の丸印の３に対応する。

また、図８のＳ５０で、図７のＳ４０と同様に、検出されたエンジン１６の回転数が閾値回転数ＮＡ以下であるか否かを判定する。そしてエンジン回転数が閾値回転数ＮＡ以下では、Ｓ５２、Ｓ５６のように、検出された車速が閾値速度ＶＡ以下であることと、取得された第２モータジェネレータ２０の出力が閾値出力ＲＡ以下であることとの少なくとも一方が成立した場合に、Ｓ５４でＥＶ走行モードのポンプ駆動モードに移行し、電動式オイルポンプ４４を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図４の丸印の１に対応する。

これに対して、Ｓ５２、Ｓ５６で、車速が閾値速度ＶＡを超えて、かつ、第２モータジェネレータ２０の出力が閾値出力ＲＡを越えると判定された場合には、ＨＶ走行モードを実行し、機械式オイルポンプ４２を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図４の丸印の４に対応する。

このような本実施形態では、冷却水温度が閾値温度ＴＡ以上であるか否かに応じて、それぞれでエンジン回転数及び車速の検出値とモータ出力の取得値とを用いて、機械式オイルポンプ４２または電動式オイルポンプ４４を選択して駆動できる。その他の構成及び作用は、上記の第１実施形態と同様である。

なお、本実施形態では、エンジン回転数が閾値回転数ＮＡ以上で電動式オイルポンプ４４の吐出量が機械式オイルポンプ４２の吐出量よりも低くなる場合を説明した。ただし、エンジン回転数が閾値回転数ＮＡ以上で電動式オイルポンプ４４の吐出量が機械式オイルポンプ４２の吐出量よりも高くなる構成を採用することもできる。本発明は、このような構成でも実施できる。

１０回転電機冷却システム、１２回転電機駆動冷却構造、１４動力装置、１６エンジン、１８動力伝達機構、２０第２モータジェネレータ、２１第１モータジェネレータ、２２出力軸、２４ケース、２６冷媒、２７回転角センサ、２８温度センサ、２９車速センサ、３０Ｍ／Ｇ駆動回路、３２高電圧電源、４０冷媒循環路、４２機械式オイルポンプ、４４電動式オイルポンプ、４６，４８逆止弁、５０オイルクーラ、６０、６１第１冷媒路、６２第２冷媒路、６４第３冷媒路、６６第４冷媒路、６８オイルポンプ駆動制御部、７０モータ出力算出部、７２ＥＯＰ駆動回路、７４低電圧電源、８０制御部、８２電流センサ、８４回転数センサ、８６ストレーナ、８８ＨＶラジエータ、９０第２冷媒循環路、９２冷却水温度センサ。

Claims

内燃機関により駆動される機械式冷媒ポンプと、
電源により駆動される電動式冷媒ポンプと、
前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプの一方を駆動する場合に他方を駆動しないように、前記冷媒ポンプの駆動を制御する冷媒ポンプ駆動制御部と、
前記各冷媒ポンプの吐出側に設けられた冷媒熱交換器であって、前記各冷媒ポンプから吐出される第１冷媒と、第２冷媒循環路を流れる第２冷媒とを熱交換させる前記冷媒熱交換器とを備え、
前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプの一方から吐出され、前記冷媒熱交換器を通過した前記第１冷媒を回転電機に供給して前記回転電機を冷却し、
前記冷媒ポンプ駆動制御部は、前記冷媒熱交換器を通過する前記第２冷媒の温度に応じて、前記機械式冷媒ポンプまたは前記電動式冷媒ポンプを駆動側冷媒ポンプとして駆動することを特徴とする回転電機冷却システム。
請求項１に記載の回転電機冷却システムにおいて、
前記冷媒ポンプ駆動制御部は、予め設定した所定条件の成立を前提として、前記第２冷媒の温度が予め定めた閾値温度以上である場合に、前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプのうちの冷媒吐出量の少ない前記冷媒ポンプを、前記駆動側冷媒ポンプとして駆動することを特徴とする回転電機冷却システム。
請求項１または請求項２に記載の回転電機冷却システムにおいて、
前記冷媒ポンプ駆動制御部は、予め設定した所定条件の成立を前提として、前記第２冷媒の温度が予め定めた閾値温度未満である場合に、前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプのうちの冷媒吐出量の多い前記冷媒ポンプを、前記駆動側冷媒ポンプとして駆動することを特徴とする回転電機冷却システム。
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の回転電機冷却システムにおいて、
前記内燃機関と前記回転電機との一方を主駆動源として駆動する駆動輪を備える車両に搭載して使用され、
前記冷媒ポンプ駆動制御部は、前記内燃機関の動力により前記駆動輪を駆動するＨＶ走行モードと、前記内燃機関を停止させ、前記電源からの電力で駆動する前記回転電機により前記駆動輪を駆動するＥＶ走行モードとを選択的に切り換えることで、前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプの一方を駆動する場合に他方を駆動しないように、前記冷媒ポンプの駆動を制御することを特徴とする回転電機冷却システム。