JP5981748B2 - モータ冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される電動モータを冷却するモータ冷却装置に関する。

エンジンおよび電動モータを駆動源として備えるハイブリッド車両や、電動モータのみを駆動源として備える電気自動車が開発されている。これらの電動モータを正常に機能させるためには、通電によって発熱する電動モータを積極的に冷却することにより、永久磁石の減磁や絶縁被膜の劣化を防止することが重要となっている。そこで、電動モータを冷却するため、ギヤによって掻き上げられた冷却油をモータ上方のキャッチタンクに貯留し、キャッチタンクから電動モータに冷却油を滴下させるようにした冷却装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。この特許文献１に記載された冷却装置は、オイルポンプを用いることなく電動モータに冷却油を供給することができるため、冷却に必要なエネルギーを削減することが可能となっている。

特開２０１１−２５０５２４号公報

ところで、近年のハイブリッド車両や電気自動車においては、電動モータの高出力化に伴って発熱量が増大していることから、オイルポンプを用いて積極的に冷却油を供給することが必要となっている。しかしながら、オイルポンプによって多くの冷却油を供給し続けることは、冷却に必要なエネルギーを増大させて車両の燃費性能や電費性能を低下させる要因となる。このため、電動モータの作動状態に応じて適切にオイルポンプを制御することにより、冷却に必要なエネルギーを抑制することが望まれている。

本発明の目的は、冷却に必要なエネルギーを抑制しつつ電動モータを冷却することにある。

本発明のモータ冷却装置は、車両に搭載される電動モータを冷却するモータ冷却装置であって、前記電動モータが収容されるハウジングと、前記ハウジングに冷却油を供給する供給径路に設けられ、冷却油の供給流量を調整するポンプ機構と、前記ハウジングから冷却油を排出する排出径路に設けられ、冷却油の排出流量を調整するバルブ機構と、前記電動モータの制御目標値に基づいて、前記電動モータの予測発熱量を算出する発熱量算出部と、前記予測発熱量に基づいて、前記ポンプ機構および前記バルブ機構を制御する流量制御部と、を有し、前記流量制御部は、前記予測発熱量が増加する場合には、前記ポンプ機構と前記バルブ機構との双方を流量増加側に制御し、前記供給流量と前記排出流量とを増加させることにより、前記電動モータが浸される冷却油の油面高さを所定範囲に保ちつつ冷却油の循環流量を増加させる一方、前記予測発熱量が減少する場合には、前記ポンプ機構と前記バルブ機構との双方を流量減少側に制御し、前記供給流量と前記排出流量とを減少させることにより、前記電動モータが浸される冷却油の油面高さを所定範囲に保ちつつ冷却油の循環流量を減少させることを特徴とする。

本発明のモータ冷却装置は、前記供給径路から前記ハウジング内に供給される冷却油は、前記電動モータのステータコイルのコイルエンド部に供給され、前記コイルエンド部の外周を伝って下方に流れることを特徴とする。また、本発明のモータ冷却装置は、前記流量制御部は、前記冷却油と前記電動モータとの温度差が減少する場合には、前記供給流量および前記排出流量を増加させて前記循環流量を増加させる一方、前記温度差が増加する場合には、前記供給流量および前記排出流量を減少させて前記循環流量を減少させることを特徴とする。また、本発明のモータ冷却装置は、前記流量制御部は、前記電動モータが所定値を超えて傾斜した場合に、前記供給流量の減少制御と前記排出流量の増加制御との少なくともいずれか一方を実行し、前記ハウジング内の冷却油を減少させることを特徴とする。

本発明によれば、ハウジングに収容される電動モータの予測発熱量に基づいて、ハウジングに供給される冷却油の供給流量と、ハウジングから排出される冷却油の排出流量とを制御している。これにより、予測発熱量に応じて冷却油の循環流量を増減させることができるため、冷却に必要なエネルギーを抑制しつつ電動モータを適切に冷却することが可能となる。しかも、電動モータが浸される冷却油の油面高さを所定範囲に保つことにより、電動モータを冷却油に浸し続けることができるため、冷却能力を維持したまま冷却油の循環流量を減少させることが可能となる。

本発明の一実施の形態であるモータ冷却装置の構成を示す概略図である。 制御ユニットによる電動オイルポンプおよび可変絞り弁の制御手順を示すフローチャートである。 (ａ)および(ｂ)は目標トルクを設定する際に参照されるトルクマップの一例を示す説明図である。 予測発熱量を算出する際に参照される効率マップの一例を示す説明図である。 供給流量を設定する際に参照される流量マップの一例を示す説明図である。 流路面積を設定する際に参照される開度マップの一例を示す説明図である。 (ａ)および(ｂ)はハウジングに対する冷却油の供給状況を示す説明図である。 制御ユニットによる電動オイルポンプおよび可変絞り弁の他の制御手順を示すフローチャートである。 (ａ)および(ｂ)はハウジングに対する冷却油の供給状況を示す説明図である。 ハウジングに対する冷却油の供給状況を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態であるモータ冷却装置の構成の一部を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるモータ冷却装置１０の構成を示す概略図である。なお、図示するモータ冷却装置１０は、ハイブリッド車両に搭載される２つのモータジェネレータ(電動モータ)Ｍ１，Ｍ２を冷却対象としている。図１に示すように、ハイブリッド車両は、駆動源としてエンジン１１を備えるとともに、駆動源として２つのモータジェネレータＭ１，Ｍ２を備えている。モータジェネレータＭ１は主に発電機として機能しており、モータジェネレータＭ２は主に電動機として機能している。また、エンジン１１、モータジェネレータＭ１およびモータジェネレータＭ２は、複数の遊星歯車列によって構成される動力分割機構１２を介して互いに連結されている。動力分割機構１２にはギヤ列１３を介して駆動輪出力軸１４が連結されており、この駆動輪出力軸１４から図示しない駆動輪に向けてエンジン動力やモータ動力が出力される。

図１に示すように、モータジェネレータＭ１はハウジング１５に収容されている。ハウジング１５の上部には一対の供給油路１６が接続される一方、ハウジング１５の下部には一対の排出油路１７が接続されている。同様に、モータジェネレータＭ２はハウジング１８に収容されている。ハウジング１８の上部には一対の供給油路１９が接続される一方、ハウジング１８の下部には一対の排出油路２０が接続されている。各供給油路１６，１９には上流側油路２１が接続されており、この上流側油路２１は電動オイルポンプ２２を介してリザーバタンク２３に接続されている。なお、リザーバタンク２３には、モータジェネレータＭ１，Ｍ２の冷却に用いられる冷却油Ｘが貯留されている。このように、冷却油Ｘの供給径路である上流側油路２１には、供給側調整機構（ポンプ機構）として機能する電動オイルポンプ２２が設けられている。この電動オイルポンプ２２の回転数を制御することにより、ハウジング１５，１８に供給される冷却油Ｘの供給流量を調整することが可能となる。また、各排出油路１７，２０には下流側油路２４が接続されており、この下流側油路２４はオイルクーラ２５を介してリザーバタンク２３に接続されている。さらに、冷却油Ｘの排出径路である排出油路１７，２０には、排出側調整機構（バルブ機構）として機能する可変絞り弁２６，２７が設けられている。この可変絞り弁２６，２７の流路面積を制御することにより、ハウジング１５，１８から排出される冷却油Ｘの排出流量を調整することが可能となる。さらに、冷却風を生成する電動ファン２８がオイルクーラ２５に対向して設置されている。

モータジェネレータＭ１は、ハウジング１５に固定される環状のステータ４０と、ステータ４０の内側に回転自在に収容されるロータ４１とを備えている。また、ステータ４０にはステータコイル４２が巻き付けられ、ステータ４０の幅方向両端にはステータコイル４２を纏めたコイルエンド部４３が設けられている。さらに、ハウジング１５に接続される供給油路１６は、コイルエンド部４３の上方に開口している。同様に、モータジェネレータＭ２は、ハウジング１８に固定される環状のステータ４４と、ステータ４４の内側に回転自在に収容されるロータ４５とを備えている。また、ステータ４４にはステータコイル４６が巻き付けられ、ステータ４４の幅方向両端にはステータコイル４６を纏めたコイルエンド部４７が設けられている。さらに、ハウジング１８に接続される供給油路１９は、コイルエンド部４７の上方に開口している。また、モータジェネレータＭ１のステータコイル４２にはインバータ４８が接続されており、モータジェネレータＭ２のステータコイル４６にはインバータ４９が接続されている。さらに、双方のインバータ４８，４９にはバッテリ５０が接続されている。

また、ハイブリッド車両には制御ユニット５１が設けられており、この制御ユニット５１によって、エンジン１１、モータジェネレータＭ１，Ｍ２、電動オイルポンプ２２および可変絞り弁２６，２７等が制御されている。制御ユニット５１には、アクセルペダルの踏み込み量(以下、アクセル操作量という)を検出するアクセルペダルセンサ５２、ブレーキペダルの踏み込み量(以下、ブレーキ操作量という)を検出するブレーキペダルセンサ５３、車速を検出する車速センサ５４、路面勾配を検出する勾配センサ５５、外気温度を検出する外気温センサ５６が接続されている。また、制御ユニット５１には、リザーバタンク２３内の冷却油Ｘの温度(以下、冷却油温Ｔｏという)を検出する冷却油温センサ５７、ステータコイル４２の温度を検出するモータ温度センサ５８、ステータコイル４６の温度(以下、モータ温度Ｔｍ２という)を検出するモータ温度センサ５９、ハウジング１５内に貯留される冷却油Ｘの油面高さを検出する油面センサ６０、ハウジング１８内に貯留される冷却油Ｘの油面高さを検出する油面センサ６１等が接続されている。なお、制御ユニット５１は、制御信号等を演算するＣＰＵ、制御プログラム、演算式およびマップデータ等を格納するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等によって構成されている。

このような制御ユニット５１は、運転手のアクセル操作やブレーキ操作に基づきインバータ４８，４９に制御信号を出力し、モータジェネレータＭ１，Ｍ２の作動状態を制御している。また、制御ユニット５１は、運転手のアクセル操作やブレーキ操作に基づき図示しないスロットルバルブ等に制御信号を出力し、エンジン１１の作動状態を制御している。さらに、制御ユニット５１は、予測されるモータジェネレータＭ１，Ｍ２の発熱量に基づいて電動オイルポンプ２２や可変絞り弁２６，２７を制御し、モータジェネレータＭ１，Ｍ２を所定の温度範囲内に冷却している。すなわち、電動オイルポンプ２２および可変絞り弁２６，２７を制御することにより、ハウジング１５，１８に供給される冷却油Ｘの供給流量と、各ハウジング１５，１８から排出される冷却油Ｘの排出流量とを制御することが可能となる。これにより、ハウジング１５内の油面高さを所定範囲に保つとともに、ハウジング１８内の油面高さを所定範囲に保ちながら、冷却油Ｘの循環流量を自在に増減させることが可能となる。このように冷却油Ｘの循環流量を増減させてモータ冷却装置１０の冷却容量を調整することにより、モータジェネレータＭ１，Ｍ２を所定の温度範囲内に冷却することが可能となっている。

以下、制御ユニット(発熱量算出部，流量制御部)５１によるモータジェネレータＭ１，Ｍ２の冷却制御の手順について説明する。図２は制御ユニット５１による電動オイルポンプ２２および可変絞り弁２７の制御手順を示すフローチャートである。なお、前述したように、ハイブリッド車両には冷却対象として２つのモータジェネレータＭ１，Ｍ２が設けられており、これらのモータジェネレータＭ１，Ｍ２には１つの電動オイルポンプ２２から冷却油Ｘが供給されている。このため、制御ユニット５１は、モータジェネレータＭ１，Ｍ２の発熱量を予測し、この予測された発熱量(以下、予測発熱量Ｈという)に基づき電動オイルポンプ２２および可変絞り弁２６，２７を制御している。すなわち、制御ユニット５１は、モータジェネレータＭ１，Ｍ２に対して冷却制御を実行している。なお、以下の説明では、モータジェネレータＭ２の発熱量がモータジェネレータＭ１の発熱量より大きい場合を例にして説明する。この場合、モータジェネレータＭ１側に設けられる可変絞り弁２６については、ハウジング１５内の油面高さを所定範囲に保つように、電動オイルポンプ２２の吐出流量に応じて制御することで制御を簡略化することができる。

図２に示すように、ステップＳ１では、アクセル操作量、ブレーキ操作量および車速に基づき所定のトルクマップが参照され、モータジェネレータＭ２の目標トルク(制御目標値)が設定される。ここで、図３(ａ)および(ｂ)は目標トルクを設定する際に参照されるトルクマップの一例を示す説明図である。運転手によってアクセルペダルが踏み込まれる加速時には、アクセル操作量と車速とに基づいて図３(ａ)のトルクマップが参照される。図３(ａ)に示すように、トルクマップには、アクセル操作量に対応する複数の特性線Ａ０〜Ａ４が設定されている。なお、特性線Ａ０はアクセル操作量「０％」に対応する特性線であり、特性線Ａ１はアクセル操作量「２５％」に対応する特性線であり、特性線Ａ２はアクセル操作量「５０％」に対応する特性線であり、特性線Ａ３はアクセル操作量「７５％」に対応する特性線であり、特性線Ａ４はアクセル操作量「１００％」に対応する特性線である。すなわち、運転手によってアクセルペダルが踏み込まれる程に、モータジェネレータＭ２の目標トルクが正側(力行側)に大きく設定されることになる。一方、運転手によってブレーキペダルが踏み込まれる制動時には、ブレーキ操作量と車速とに基づき図３(ｂ)のトルクマップが参照される。図３(ｂ)に示すように、トルクマップにはブレーキ操作量に対応する複数の特性線Ｂ１〜Ｂ４が設定されている。なお、特性線Ｂ１はブレーキ操作量「２５％」に対応する特性線であり、特性線Ｂ２はブレーキ操作量「５０％」に対応する特性線であり、特性線Ｂ３はブレーキ操作量「７５％」に対応する特性線であり、特性線Ｂ４はブレーキ操作量「１００％」に対応する特性線である。すなわち、運転手によってブレーキペダルが踏み込まれる程に、モータジェネレータＭ２の目標トルクが負側(発電側)に大きく設定されることになる。

ステップＳ２では、目標トルクと現在のモータ回転数(モータ回転速度)とに基づき所定の効率マップが参照され、モータジェネレータＭ２の予測発熱量Ｈが算出される。ここで、図４は予測発熱量Ｈを算出する際に参照される効率マップの一例を示す説明図である。図４に示すように、効率マップには、目標トルクおよびモータ回転数をパラメータとして、モータジェネレータＭ２の効率が示されている。なお、図４の効率マップに示した数値はモータジェネレータＭ２の効率を意味している。制御ユニット５１は、目標トルクとモータ回転数とに基づき図４の効率マップを参照し、モータジェネレータＭ２の効率を予測する。続いて、制御ユニット５１は、目標トルクが正側に設定されている場合には、モータジェネレータＭ２の効率と消費電力とに基づき予測発熱量Ｈを算出する。一方、目標トルクが負側に設定されている場合には、モータジェネレータＭ２の効率と発電電力とに基づき予測発熱量Ｈを算出する。モータジェネレータＭ２の効率が良い場合、つまりモータジェネレータＭ２の損失が小さい場合には、モータジェネレータＭ２の予測発熱量Ｈが小さく算出される。一方、モータジェネレータＭ２の効率が悪い場合、つまりモータジェネレータＭ２の損失が大きい場合には、モータジェネレータＭ２の予測発熱量Ｈが大きく算出される。また、モータジェネレータＭ２の消費電力や発電電力が小さい場合には、モータジェネレータＭ２の予測発熱量Ｈが小さく算出される。一方、モータジェネレータＭ２の消費電力や発電電力が大きい場合には、モータジェネレータＭ２の予測発熱量Ｈが大きく算出される。

なお、前述の説明では、効率マップを用いてモータジェネレータＭ２の効率を求めた後に、この効率を用いてモータジェネレータＭ２の予測発熱量Ｈを算出しているが、この手順に限られることはない。例えば、実験やシミュレーション等によって発熱量マップを作成し、この発熱量マップを参照することで予測発熱量Ｈを直接的に算出しても良い。また、図示するモータジェネレータＭ２は、その回転数が車速に連動する構造であることから、モータジェネレータＭ２は目標回転数ではなく目標トルクによって制御されている。このため、効率マップを参照する際には、目標回転数を用いるのではなく、実測または演算された現在のモータ回転数が用いられている。しかしながら、モータジェネレータが目標回転数を用いて制御される場合には、制御目標値である目標回転数に基づいて効率マップや発熱量マップを参照しても良い。また、モータジェネレータが目標トルクおよび目標回転数を用いて制御される場合には、制御目標値である目標トルクおよび目標回転数に基づいて効率マップや発熱量マップを参照しても良い。

ステップＳ３では、冷却油温Ｔｏとモータ温度Ｔｍ２との温度差ΔＴと、算出された予測発熱量Ｈとに基づいて、モータ冷却装置１０の冷却容量Ｃが設定される。この冷却容量Ｃは、モータ冷却装置１０に求められる冷却能力であり、少なくとも予測発熱量Ｈを超える容量に設定されている。続いて、ステップＳ４では、冷却容量Ｃに基づき所定の流量マップが参照され、電動オイルポンプ２２の吐出流量つまり冷却油Ｘの供給流量が設定される。そして、ステップＳ４において供給流量が設定されると、制御ユニット５１は供給流量に基づき電動オイルポンプ２２の回転数制御を実行する。ここで、図５は供給流量を設定する際に参照される流量マップの一例を示す説明図である。図５に示すように、流量マップには、温度差ΔＴに対応する複数の特性線Ｔ１〜Ｔ３が設定されている。そして、温度差ΔＴが大きい場合には特性線Ｔ１に基づいて供給流量が設定される一方、温度差ΔＴが小さい場合には特性線Ｔ３に基づいて供給流量が設定される。すなわち、温度差ΔＴが大きい場合には、冷却油Ｘに取り込まれる熱量が多いことから、電動オイルポンプ２２の供給流量が少なく設定される一方、温度差ΔＴが小さい場合には、冷却油Ｘに取り込まれる熱量が少ないことから、電動オイルポンプ２２の供給流量が多く設定されることになる。なお、温度差ΔＴに供給流量を乗じた値と、冷却容量Ｃ(または予測発熱量Ｈ)とは比例関係となっている。

ステップＳ５では、供給流量と所定の油面高さとに基づいて、可変絞り弁２７の流路面積が設定される。なお、ステップＳ５で用いられる所定の油面高さとは、ハウジング１８内の油面高さの目標値であり、モータジェネレータＭ２のロータ４５が冷却油Ｘに浸からない所定範囲内に設定されている。そして、ステップＳ５において流路面積が設定されると、制御ユニット５１は流路面積に基づき可変絞り弁２７の制御を実行する。ここで、図６は流路面積を設定する際に参照される開度マップの一例を示す説明図である。図６に示すように、開度マップには、供給流量に対応する複数の特性線Ｆ１〜Ｆ３が設定されている。供給流量が多い場合には特性線Ｆ１に基づいて流路面積が設定される一方、供給流量が少ない場合には特性線Ｆ３に基づいて流路面積が設定される。すなわち、供給流量が多い場合には、これに合わせて排出流量を多くするため、流路面積が大きく設定される一方、供給流量が少ない場合には、これに合わせて排出流量を少なくするため、流路面積が小さく設定されることになる。なお、前述したように、モータジェネレータＭ１側に設けられる可変絞り弁２６については、ハウジング１５内の油面高さを所定範囲に保つように流路面積が制御される。このハウジング１５内の油面高さの目標値についても、モータジェネレータＭ１のロータ４１が冷却油Ｘに浸からない所定範囲内に設定されている。

ここで、図７(ａ)および(ｂ)はハウジング１８に対する冷却油Ｘの供給状況を示す説明図である。図７(ａ)には予測発熱量Ｈが小さい場合や温度差ΔＴが大きい場合の供給状況が示されている。また、図７(ｂ)には予測発熱量Ｈが大きい場合や温度差ΔＴが小さい場合の供給状況が示されている。なお、図７(ａ)および(ｂ)には白抜きの矢印で冷却油Ｘの流れが示されている。まず、前述した図５の流量マップに示すように、冷却容量Ｃが小さい場合つまり予測発熱量Ｈが小さい場合には、少ない流量で十分にモータジェネレータＭ２を冷却することができるため、電動オイルポンプ２２の供給流量が減少側に制御される。また、冷却油温Ｔｏとモータ温度Ｔｍ２との温度差ΔＴが大きい場合にも、冷却油Ｘに吸収される熱量が多いことから、電動オイルポンプ２２の供給流量が減少側に制御される。さらに、図６の開度マップに示すように、電動オイルポンプ２２の供給流量が減少した場合には、ハウジング１８内に貯留される冷却油Ｘの油面高さの低下を回避するため、可変絞り弁２７が絞り側に制御されて冷却油Ｘの排出流量が削減される。このように、予測発熱量Ｈが小さい場合や温度差ΔＴが大きい場合には、冷却油Ｘの供給流量と排出流量とが減少側に制御される。これにより、図７(ａ)に示すように、ハウジング１８内の油面高さを所定値Ｌ１に保持しつつ、ハウジング１８とリザーバタンク２３との間で循環する冷却油Ｘの循環流量を減少させることが可能となる。

このように、モータジェネレータＭ２の冷却が容易である場合には、循環流量を削減して電動オイルポンプ２２の負荷を軽減することができるため、冷却に必要なエネルギーを抑制することが可能となる。しかも、単に供給流量を絞って電動オイルポンプ２２の負荷を軽減するだけでなく、排出流量を絞ってハウジング１８内の油面高さを所定値Ｌ１に保持している。これにより、常にステータコイル４６の下部を冷却油Ｘに浸すことができるため、冷却性能を維持したまま冷却油Ｘの循環流量を更に減少させることが可能となる。さらに、予測発熱量Ｈを用いて冷却制御を行うことにより、モータ温度Ｔｍ２が低下する車両状況においては、事前に循環流量を減少させることが可能となる。これらの点からも、電動オイルポンプ２２の負荷を軽減することができるため、エネルギーを抑制しつつモータジェネレータＭ２を適切に冷却することが可能となる。

一方、図５の流量マップに示すように、冷却容量Ｃが大きい場合つまり予測発熱量Ｈが大きい場合には、モータジェネレータＭ２の冷却に多くの冷却油Ｘが必要となるため、電動オイルポンプ２２の供給流量が増加側に制御される。また、冷却油温Ｔｏとモータ温度Ｔｍ２との温度差ΔＴが小さい場合にも、冷却油Ｘに吸収される熱量が少ないことから、電動オイルポンプ２２の供給流量が増加側に制御される。さらに、図６の開度マップに示すように、電動オイルポンプ２２の供給流量が増加した場合には、ハウジング１８内に貯留される冷却油Ｘの油面高さの上昇を回避するため、可変絞り弁２７が開き側に制御されて冷却油Ｘの排出流量が増加側に制御される。このように、予測発熱量Ｈが大きい場合や温度差ΔＴが小さい場合には、冷却油Ｘの供給流量と排出流量とが増加側に制御される。これにより、図７(ｂ)に示すように、ハウジング１８内の油面高さを所定値Ｌ１に保持しつつ、ハウジング１８とリザーバタンク２３との間で循環する冷却油Ｘの循環流量を増加させることが可能となる。

このように、モータジェネレータＭ２の冷却が困難となる場合には、冷却油Ｘの循環流量を増加させることにより、モータジェネレータＭ２を適切に冷却することが可能となる。さらに、予測発熱量Ｈを用いて冷却制御を行うことにより、モータ温度Ｔｍ２が上昇する車両状況においては、事前に循環流量を増加させることができ、モータジェネレータＭ２の過度な温度上昇を未然に防止することが可能となる。しかも、ハウジング１８内の油面高さを所定値Ｌ１に保持することにより、モータジェネレータＭ２の冷却性能を高めるとともに、ロータ４５の回転抵抗増加の要因となる冷却油Ｘの撹拌を回避することが可能となる。

また、図７(ａ)および(ｂ)に示すように、ハウジング１５の供給油路１６はコイルエンド部４３の上方に開口しており、ハウジング１８の供給油路１９はコイルエンド部４７の上方に開口している。これにより、供給径路としての供給油路１６，１９からハウジング１５，１８内に流出する冷却油Ｘは、コイルエンド部４３，４６に滴下された後に、コイルエンド部４３，４６の外周を伝って下方に流れることになる。このように、最も高温となるコイルエンド部４３，４６に対して確実に冷却油Ｘを供給することができ、モータ冷却装置１０の冷却性能を高めることが可能となる。

続いて、制御ユニット５１によるモータジェネレータＭ１，Ｍ２の冷却制御の他の手順について説明する。図８は制御ユニット５１による電動オイルポンプ２２および可変絞り弁２７の他の制御手順を示すフローチャートである。なお、図８において、図２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。図８に示すように、ステップＳ４において電動オイルポンプ２２が制御され、ステップＳ５において可変絞り弁２７が制御されると、ステップＳ６に進み、冷却油温Ｔｏおよび油面高さが評価される。そして、ステップＳ６において、冷却油温Ｔｏが所定範囲を外れる場合や、油面高さが所定範囲を外れる場合には、続くステップＳ７において、供給流量が補正されて電動オイルポンプ２２が再び制御され、続くステップＳ８において、流路面積が補正されて可変絞り弁２７が再び制御される。

すなわち、ステップＳ６において、冷却油温Ｔｏが所定上限を上回ると判定された場合には、供給流量および排出流量を増加させるように、電動オイルポンプ２２および可変絞り弁２７が制御される。一方、冷却油温Ｔｏが所定下限を下回ると判定された場合には、供給流量および排出流量を減少させるように、電動オイルポンプ２２および可変絞り弁２７が制御される。また、ステップＳ６において、油面高さが所定上限を上回ると判定された場合には、供給流量を減少させるように電動オイルポンプ２２が制御され、排出流量を増加させるように可変絞り弁２７が制御される。一方、油面高さが所定下限を下回ると判定された場合には、供給流量を増加させるように電動オイルポンプ２２が制御され、排出流量を減少させるように可変絞り弁２７が制御される。

このように、冷却油温Ｔｏおよび油面高さを判定しながら、電動オイルポンプ２２および可変絞り弁２７をフィードバック制御することにより、予測発熱量Ｈに基づくフィードフォーワード制御を実行しながら制御精度を高めることが可能となる。なお、前述の説明では、油面高さを上下させる際に、供給流量と排出流量とを調整しているが、これに限られることはない。例えば、油面高さを下げる場合に、供給流量だけを減少させても良く、排出流量だけを増加させても良い。また、油面高さを上げる場合に、供給流量だけを増加させても良く、排出流量だけを減少させても良い。また、前述の説明では、冷却油温Ｔｏに基づき供給流量や排出流量を制御しているが、これに限られることはなく、モータ温度Ｔｍ２に基づき供給流量や排出流量を制御しても良い。

また、図１に示すように、制御ユニット５１には勾配センサ５５が接続されており、制御ユニット５１には走行中の路面勾配が入力されている。そこで、制御ユニット５１は、モータジェネレータＭ２の回転抵抗を抑制する観点から、路面勾配に応じて電動オイルポンプ２２や可変絞り弁２７を制御している。なお、ハイブリッド車両には、トランスアクスルが縦置きに搭載されており、モータジェネレータＭ１，Ｍ２の回転軸が進行方向を向いた状態となっている。すなわち、勾配センサ５５から出力される路面勾配は、モータジェネレータＭ１，Ｍ２の傾斜角を示す情報となっている。

ここで、図９(ａ)および(ｂ)はハウジング１８に対する冷却油Ｘの供給状況を示す説明図である。図９(ａ)に示すように、路面勾配が変化してハウジング１８が傾斜すると、ハウジング１８内に貯留された冷却油Ｘが片方に寄るため、ロータ４５が冷却油Ｘを撹拌してしまうおそれがある。そこで、制御ユニット５１は所定値を超える路面勾配が検出された場合には、図９(ｂ)に矢印αで示すように、電動オイルポンプ２２や可変絞り弁２７を制御することにより、ロータ４５と冷却油Ｘとが接触しない位置まで油面高さを低下させる。これにより、ロータ４５による冷却油Ｘの撹拌を回避することができ、モータジェネレータＭ２の回転抵抗の増加を抑制することが可能となる。なお、前述の説明では、勾配センサ５５を用いているが、これに限られることはなく、モータジェネレータＭ１，Ｍ２の傾斜角を検出する傾斜角センサを用いても良い。また、油面高さを低下させる際には、供給流量を減少させるとともに排出流量を増加させても良く、供給流量だけを減少させても良く、排出流量だけを増加させても良い。すなわち、ハウジング１８内の冷却油Ｘを減少させる際には、供給流量の減少制御と排出流量の増加制御との少なくともいずれか一方を実行すれば良い。

また、図１に示すように、制御ユニット５１には外気温センサ５６が接続されており、制御ユニット５１には外気温度が入力されている。そこで、制御ユニット５１は、モータ冷却装置１０の冷却性能を高める観点から、外気温度と冷却油温Ｔｏとに基づいて電動ファン２８の回転数制御を実施している。すなわち、外気温度が所定値よりも低い場合や、冷却油温Ｔｏが所定値よりも低い場合には、電動ファン２８を停止または低回転数で制御することにより、冷却風量を減少させてオイルクーラ２５の放熱量が引き下げられる。一方、外気温度が所定値よりも高い場合や、冷却油温Ｔｏが所定値よりも高い場合には、電動ファン２８を高回転で制御することにより、冷却風量を増大させてオイルクーラ２５の放熱量が引き上げられる。これにより、モータジェネレータＭ１，Ｍ２の発熱状況に応じて電動ファン２８の負荷を調整することができるため、エネルギーを抑制しつつモータジェネレータＭ１，Ｍ２を適切に冷却することが可能となる。なお、モータ温度Ｔｍ２に基づき電動ファン２８の回転数制御を実行しても良い。

また、前述の説明では、モータジェネレータＭ２の回転抵抗の増加を抑制するため、ロータ４５が冷却油Ｘに接触しない位置に油面高さが調整されている。しかしながら、予測発熱量Ｈが過度に大きい場合などには、油面高さを引き上げてモータジェネレータＭ２を積極的に冷却しても良い。ここで、図１０はハウジング１８に対する冷却油Ｘの供給状況を示す説明図である。図１０に矢印αで示すように、予測発熱量Ｈが過度に大きい場合や、モータ温度Ｔｍ２が過度に高い場合には、電動オイルポンプ２２や可変絞り弁２７を制御することにより、ロータ４５の下端を超えて油面高さを上昇させる。これにより、ステータコイル４６の多くを冷却油Ｘに浸すことができるため、モータ冷却装置１０の冷却性能を大幅に引き上げることが可能となる。なお、油面高さを引き上げた場合には、モータジェネレータＭ２の回転抵抗が増加することから、モータジェネレータＭ２の回転数が低い場合に油面高さの引き上げを許可することが望ましい。

続いて、本発明の他の実施の形態であるモータ冷却装置７０について説明する。図１１は本発明の他の実施の形態であるモータ冷却装置７０の構成の一部を示す概略図である。なお、図１１において、図１に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。前述の説明では、電動オイルポンプ２２の回転数を制御して冷却油Ｘの供給流量を調整し、可変絞り弁２６，２７の流路面積を制御して冷却油Ｘの排出流量を調整しているが、これに限られることはない。図１１に示すように、ハウジング１５，１８とリザーバタンク２３とを接続する上流側油路２１には、エンジン１１のクランク軸に駆動されるオイルポンプ７１が設けられている。また、上流側油路２１にはオイルポンプ７１を迂回するバイパス油路７２が接続されており、このバイパス油路７２には切換弁７３が設けられている。このように、回転数制御が困難となるオイルポンプ７１であっても、バイパス油路７２の切換弁７３を遮断することで冷却油Ｘの供給流量を引き上げることができ、バイパス油路７２の切換弁７３を開放することで冷却油Ｘの供給流量を引き下げることが可能となる。すなわち、オイルポンプ７１、バイパス油路７２、切換弁７３によって供給側調整機構（ポンプ機構）７４が構成されている。さらに、ハウジング１５に接続される排出油路１７の一方には切換弁７５が設けられている。同様に、ハウジング１８に接続される排出油路２０の一方には切換弁７６が設けられている。このような構成であっても、切換弁７５，７６を遮断することで冷却油Ｘの排出流量を引き下げることができ、切換弁７５，７６を開放することで冷却油Ｘの排出流量を引き上げることが可能となる。すなわち、排出油路１７および切換弁７５によって排出側調整機構（バルブ機構）７７が構成されており、排出油路２０および切換弁７６によって排出側調整機構（バルブ機構）７８が構成されている。このように、供給側調整機構７４や排出側調整機構７７，７８を切換弁７３，７５，７６によって構成した場合であっても、冷却油Ｘの供給流量と排出流量とを制御することができるため、前述したモータ冷却装置１０と同様の効果を得ることが可能となる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図示するモータ冷却装置１０，７０は、２つのモータジェネレータＭ１，Ｍ２を冷却対象としているが、これに限られることはなく、１つの電動モータを冷却対象としても良く、３つ以上の電動モータを冷却対象としても良い。また、前述の説明では、２つのモータジェネレータＭ１，Ｍ２に対して、１つの電動オイルポンプ２２やオイルポンプ７１から冷却油Ｘを供給しているが、これに限られることはなく、個々のモータジェネレータＭ１，Ｍ２に対して専用のオイルポンプを設けても良い。さらに、前述の説明では、モータ冷却装置１０，７０をハイブリッド車両(車両)に適用しているが、これに限られることはなく、本発明のモータ冷却装置１０，７０を電動モータのみを駆動源として備える電気自動車(車両)に適用しても良い。なお、図３〜図６に冷却制御に用いられる各マップの一例を示しているが、これらのマップに限られることはなく、冷却対象となる電動モータに仕様等に応じて適宜変更されることはいうまでもない。

また、前述の説明では、モータジェネレータＭ２の予測発熱量Ｈに基づいて、電動オイルポンプ２２や可変絞り弁２６，２７を制御しているが、これに限られることはない。例えば、モータジェネレータＭ１の予測発熱量に基づいて、電動オイルポンプ２２や可変絞り弁２６，２７を制御しても良い。また、モータジェネレータＭ１の予測発熱量とモータジェネレータＭ２の予測発熱量とを合算し、合算された予測発熱量Ｈに基づいて電動オイルポンプ２２や可変絞り弁２６，２７を制御しても良い。なお、冷却油ＸをモータジェネレータＭ１，Ｍ２の冷却に使用するだけでなく、ギヤ等の潤滑やクラッチ等の作動油に使用しても良いことはいうまでもない。

１０ モータ冷却装置
１５ ハウジング
１６ 供給油路(供給径路)
１７ 排出油路(排出径路)
１８ ハウジング
１９ 供給油路(供給径路)
２０ 排出油路(排出径路)
２１ 上流側油路(供給径路)
２２ 電動オイルポンプ(供給側調整機構)
２６ 可変絞り弁(排出側調整機構)
２７ 可変絞り弁(排出側調整機構)
４２ ステータコイル
４３ コイルエンド部
４６ ステータコイル
４７ コイルエンド部
５１ 制御ユニット(発熱量算出部，流量制御部)
７０ モータ冷却装置
７４ 供給側調整機構
７７ 排出側調整機構
７８ 排出側調整機構
Ｍ１ モータジェネレータ(電動モータ)
Ｍ２ モータジェネレータ(電動モータ)
Ｘ 冷却油
Ｈ 予測発熱量
ΔＴ 温度差

Claims (4)

1. 車両に搭載される電動モータを冷却するモータ冷却装置であって、
   前記電動モータが収容されるハウジングと、
   前記ハウジングに冷却油を供給する供給径路に設けられ、冷却油の供給流量を調整するポンプ機構と、
   前記ハウジングから冷却油を排出する排出径路に設けられ、冷却油の排出流量を調整するバルブ機構と、
   前記電動モータの制御目標値に基づいて、前記電動モータの予測発熱量を算出する発熱量算出部と、
   前記予測発熱量に基づいて、前記ポンプ機構および前記バルブ機構を制御する流量制御部と、を有し、
   前記流量制御部は、
   前記予測発熱量が増加する場合には、前記ポンプ機構と前記バルブ機構との双方を流量増加側に制御し、前記供給流量と前記排出流量とを増加させることにより、前記電動モータが浸される冷却油の油面高さを所定範囲に保ちつつ冷却油の循環流量を増加させる一方、
   前記予測発熱量が減少する場合には、前記ポンプ機構と前記バルブ機構との双方を流量減少側に制御し、前記供給流量と前記排出流量とを減少させることにより、前記電動モータが浸される冷却油の油面高さを所定範囲に保ちつつ冷却油の循環流量を減少させる、ことを特徴とするモータ冷却装置。
2. 請求項１記載のモータ冷却装置において、
   前記供給径路から前記ハウジング内に供給される冷却油は、前記電動モータのステータコイルのコイルエンド部に供給され、前記コイルエンド部の外周を伝って下方に流れることを特徴とするモータ冷却装置。
3. 請求項１または２記載のモータ冷却装置において、
   前記流量制御部は、前記冷却油と前記電動モータとの温度差が減少する場合には、前記供給流量および前記排出流量を増加させて前記循環流量を増加させる一方、前記温度差が増加する場合には、前記供給流量および前記排出流量を減少させて前記循環流量を減少させることを特徴とするモータ冷却装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ冷却装置において、
   前記流量制御部は、前記電動モータが所定値を超えて傾斜した場合に、前記供給流量の減少制御と前記排出流量の増加制御との少なくともいずれか一方を実行し、前記ハウジング内の冷却油を減少させることを特徴とするモータ冷却装置。

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