JP2014000848A

JP2014000848A - 回転電機冷却システム

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Publication number: JP2014000848A
Application number: JP2012135900A
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

Abstract

【課題】回転電機冷却システムにおいて、冷媒の粘度に応じて適切な冷媒ポンプを駆動することにより冷媒ポンプが起動不能となることを有効に防止して、回転電機の冷却性能を効率的に高くすることである。
【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、制御部８０とを含む。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、冷媒２６の粘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、回転電機を冷却する冷媒、例えば潤滑油は低温時に高粘度となる。この場合、回転電機に冷媒を供給する冷媒ポンプを冷媒の粘度に無関係に駆動すると、駆動する冷媒ポンプによっては、冷媒ポンプにより冷媒を吐出できない可能性がある。例えば、電動式オイルポンプの吐出力が機械式オイルポンプの吐出力よりも小さい場合に、冷媒の粘度が高いと、電動式オイルポンプが起動不能となり、電動式オイルポンプから冷媒を吐出できない可能性がある。この場合、回転電機の温度が上昇し、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可能性がある。また、電動式オイルポンプ等の特定の冷媒ポンプとして、低温時に冷媒の粘度が高くなることを考慮して十分な出力を有するものを採用することは、特定の冷媒ポンプが大型化し、かつ、高価になる要因となるため、好ましくない。

本発明の目的は、回転電機冷却システムにおいて、冷媒の粘度に応じて適切な冷媒ポンプを駆動することにより冷媒ポンプが起動不能となることを有効に防止して、回転電機の冷却性能を効率的に高くすることである。

本発明に係る第１の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、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た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、前記冷媒の粘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。

また、本発明に係る第２の回転電機冷却システムは、電源により駆動される電動式冷媒ポンプと、前記電動式冷媒ポンプの駆動を制御する冷媒ポンプ駆動制御部と、を備え、前記電動式冷媒ポンプから吐出された冷媒を回転電機に供給して前記回転電機を冷却する回転電機冷却システムであって、前記冷媒ポンプ駆動制御部は、前記電動式冷媒ポンプが起動不能であると判定された場合に、前記電動式冷媒ポンプを駆動する前記ポンプ用電動モータに流す電流に対応する電流指令を増大させることを特徴とする回転電機冷却システムである。

本発明に係る第１の回転電機冷却システムによれば、冷媒の粘度に応じて機械式冷媒ポンプまたは電動式冷媒ポンプが駆動側冷媒ポンプとして駆動されるので、冷媒の粘度に応じて適切な冷媒ポンプを駆動させることにより、冷媒ポンプが起動不能となることを有効に防止して、回転電機の冷却性能を効率的に高くすることができる。

また、本発明に係る第２の回転電機冷却システムによれば、電動式冷媒ポンプが起動不能であると判定された場合に、電動式冷媒ポンプを駆動するポンプ用電動モータに流す電流に対応する電流指令を増大させるので、電動式冷媒ポンプが起動不能である場合でも、電流指令の増大により電動式冷媒ポンプを駆動させることができ、回転電機の冷却性能を効率的に高くすることができる。

本発明に係る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。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。本発明に係る実施形態の別例における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通常運転させるかまたは電流指令増大運転をさせるかを決定する方法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。

図１は、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、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、制御部８０により、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、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、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が設けられている。温度センサ２８の検出値Ｔｃ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。

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、冷媒２６と空気または第２冷媒（例えばＬＬＣと呼ばれる冷却水）とを熱交換させるもので、冷媒２６の温度を空冷あるいは水冷等により低下させる。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ポンプ用電動モータ８２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を駆動するポンプ用電動モータ８２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を駆動するポンプ用電動モータ８２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。

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２６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２６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、図１に戻って、オイルポンプ駆動制御部６８は、冷媒２６の粘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、冷媒２６の検出温度から決定される冷媒２６の粘度が予め設定した所定粘度よりも高い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のうちの冷媒吐出力の大きい方のオイルポンプ４２（または４４）を、駆動側オイルポンプとして駆動する。本実施形態では、冷媒２６の粘度を直接検出するのではなく、冷媒２６の温度を検出することにより間接的に冷媒２６の粘度を決定している。すなわち、冷媒２６の温度が低くなるほど冷媒２６の粘度が高くなり、冷媒２６の温度が高くなるほど冷媒２６の粘度が低下する。このため、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、温度センサ２８により検出された冷媒２６の温度に応じて冷媒２６の粘度を決定する。例えば、冷媒２６の検出温度に応じて冷媒２６の粘度を予め制御部８０の記憶部に記憶されたマップや計算式等により決定することができる。なお、冷媒２６の粘度を決定するのではなく、冷媒２６の粘度に対応する冷媒２６の検出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ともできる。例えば、冷媒２６の粘度に対応する冷媒２６の検出温度が予め設定した閾値温度以下である場合に、冷媒吐出力の高い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ともできる。

また、本実施形態では、図４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４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４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４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。

また、図４のＳ１２で、温度センサ２８で検出された冷媒温度である、ＡＴＦ温度が予め定めた閾値温度ＴＡ以下であると判定された場合に、冷媒２６の粘度が閾値粘度以上であると決定し、Ｓ１６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。これに対して、Ｓ１２でＡＴＦ温度が閾値温度ＴＡを超えると判定された場合には、冷媒２６の粘度が閾値粘度未満であると決定し、Ｓ１８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。また、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。

このように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、温度センサ２８からの検出温度に応じて決定された冷媒２６の粘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。また、機械式オイルポンプ４２はエンジン１６により駆動され、電動式オイルポンプ４４は低電圧電源７４により駆動されるので、機械式オイルポンプ４２の駆動トルクは電動式オイルポンプ４４の駆動トルクよりも高いと考えられる。この場合、機械式オイルポンプ４２の冷媒吐出力は電動式オイルポンプ４４の冷媒吐出力よりも大きくなる。このため、上記の検出温度が低いときに、機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４のうちの冷媒吐出力の大きい機械式オイルポンプ４２を駆動する。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、冷媒２６の粘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が駆動側オイルポンプとして駆動されるので、冷媒２６の粘度に応じて適切なオイルポンプ４２（または４４）を駆動させることにより、オイルポンプ４４(または４２)が起動不能となることを有効に防止して、各モータジェネレータ２０，２１の冷却性能を効率的に高くすることができる。すなわち、上記のように温度センサ２８の検出温度が低いときに冷媒２６の粘度が高いと決定し、冷媒吐出力の大きい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とで、冷媒循環路４０に低温高粘度の冷媒２６を循環させることができる。冷媒循環路４０において冷媒２６が少量でも循環し続けると、冷媒２６の温度が循環回数が高くなるほど徐々に上昇するので、冷媒２６の粘度が低下する。この場合には、図４のＳ１２でＡＴＦ温度が閾値温度ＴＡを超えると判定された場合に、ＨＶ走行モードからＥＶ走行のポンプ駆動モードに移行する（Ｓ１８）。

また、本実施形態と異なり、図４のＳ１２の判定ステップがない場合には、ＡＴＦ温度が閾値温度ＴＡ以下でもＥＶ走行モードで電動式オイルポンプ４４を駆動しようとするが、冷媒２６の粘度が過度に高くなると電動式オイルポンプ４４が起動不能となり、電動式オイルポンプ４４で冷媒２６を吐出できなくなる。この場合には、各モータジェネレータ２０，２１の冷却性能を高くすることができない。また、このような不都合を防止するために電動式オイルポンプ４４として冷媒吐出性能の高い構造を使用することも考えられるが、この場合には電動式オイルポンプ４４の大型化やコスト増を招く要因となる。本実施形態によればこれらの不都合をいずれもなくせる。なお、上記の実施形態では、電動式オイルポンプ４４の吐出性能が機械式オイルポンプ４２の場合よりも低い場合を説明した。ただし、電動式オイルポンプ４４の吐出性能が機械式オイルポンプ４２の吐出性能よりも高くなる構成を採用することもできる。本実施形態は、このような構成でも実施できる。

次に、図５は、本発明に係る実施形態の別例における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通常運転させるかまたは電流指令増大運転をさせるかを決定する方法を示すフローチャートである。図５の別例の構成は、上記の図１〜４の実施形態において、電動式オイルポンプ４４または電動式オイルポンプ４４を駆動するポンプ用電動モータ８２に、回転角度を検出するためのレゾルバ等の回転角センサ８４が設けられている。以下、図１〜４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。

本実施形態では、回転角センサ８４で検出された検出角度θｍを適当な信号線を通じて制御部８０に入力している。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８４とモータ回転数算出部とによりモータ回転数検出部が形成される。

また、制御部８０は、電動オイルポンプ起動判定部８８(図１)を有する。電動オイルポンプ起動判定部８８は、上記のモータ回転数検出部で検出された電動式オイルポンプ４４またはポンプ用電動モータ８２の回転数の検出値と、制御部８０によりＥＯＰ駆動回路７２を用いてポンプ用電動モータ８２の駆動を制御する際に用いる電流指令とから、電動式オイルポンプ４４の起動が不能か否かを判定する。例えば、電流指令が予め設定した閾値電流以上であるのに、電動式オイルポンプ４４またはポンプ用電動モータ８２の回転数が予め設定した閾値回転数以下の場合には、電動式オイルポンプ４４の起動が不能であると判定し、それ以外の場合には電動式オイルポンプ４４の起動が可能であると判定する。例えば電動オイルポンプ起動判定部８８を制御部８０とは別の図示しない制御部に設けて、別の制御部から制御部８０に、電動式オイルポンプ４４の起動不能を表す起動不能信号を入力することもできる。なお、ポンプ用電動モータ８２とＥＯＰ駆動回路７２とを結ぶ電力線の電流を検出する電流センサを設けて、電流センサの検出値と、電動式オイルポンプ４４またはポンプ用電動モータ８２の回転数の検出値とから、電動式オイルポンプ４４の起動が不能か否かを判定することもできる。

そして、オイルポンプ駆動制御部６８は、冷媒２６の粘度に対応する冷媒２６の検出温度が予め設定した閾値温度以下であって、かつ、電動式オイルポンプ４４が起動不能であると判定された場合に、電動式オイルポンプ４４を駆動するポンプ用電動モータ８２に流す電流に対応する電流指令を増大させる。より具体的には、オイルポンプ駆動制御部６８は、冷媒２６の検出温度が閾値温度ＴＡ以下の場合で、電動オイルポンプ起動判定部８８により電動式オイルポンプ４４が起動不能であると判定された場合に電流指令を通常時よりも増大させる「電流指令増大運転」をポンプ用電動モータ８２に実行させる。例えば、ポンプ用電動モータ８２をＰＷＭ制御により制御する場合に、電流指令増大運転により、対応する図示しないインバータからポンプ用電動モータ８２に出力する制御電圧の全デューティ(オンデューティとオフデューティの和)に対するオンデューティの比であるデューティ比を通常時よりも所定量または所定割合分増大させる。

次に、図５を用いて上記の別例の構成の制御方法を説明する。なお、図５のＳ１０，Ｓ１４のステップは上記の図４の場合と同様である。図５の例では、Ｓ１２で、温度センサ２８で検出された冷媒温度である、ＡＴＦ温度が予め定めた閾値温度ＴＡ以下であると判定された場合に、Ｓ１６に移行し、電動オイルポンプ起動判定部８８により電動式オイルポンプ４４が起動不能であるか否かが判定される。Ｓ１６で電動式オイルポンプ４４が起動不能であると判定されると、Ｓ１８で電流指令増大運転をポンプ用電動モータ８２に実行させる。電流指令増大運転は、短時間であればよく、電動式オイルポンプ４４から少量でも低温高粘度の冷媒２６が吐出し続けられれば、その冷媒２６が冷媒循環路４０を循環する循環回数が高くなるほど徐々に冷媒温度が上昇するので、冷媒２６の粘度が低下する。そして、Ｓ１２でＡＴＦ温度が閾値温度ＴＡを超えると判定されるか、Ｓ１６で電動式オイルポンプ４４が起動可能であると判定されると、Ｓ２０に移行し、電動式オイルポンプ４４の通常運転、すなわち電流指令を通常時の範囲内とする運転を実行させる。

このような別例の構成によれば、電動式オイルポンプ４４が起動不能であると判定された場合に、電動式オイルポンプ４４を駆動するポンプ用電動モータ８２に流す電流に対応する電流指令を増大させるので、電動式オイルポンプ４４が起動不能である場合でも、電流指令の増大により電動式オイルポンプ４４を駆動させることができ、各モータジェネレータ２０，２１の冷却性能を効率的に高くすることができる。その他の構成及び作用は、上記の図１〜４の実施形態と同様である。なお、図５のフローチャートで説明した構成は、機械式オイルポンプ４２を持たない構成でも実施できる。例えば、エンジン１６を搭載せず、回転電機である走行用モータを車両の駆動源として使用する電気自動車等に回転電機冷却システムを搭載する場合に、上記の別例の構成を適用することで、低温時でも電動式オイルポンプ４４の起動を有効に確保することができる。

なお、上記の各実施形態では、冷媒循環路４０にオイルクーラ５０を設けた場合を説明したが、ケース２４の下部等、他の部分で冷媒を十分に冷却できればオイルクーラを省略することもできる。

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、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、７２ＥＯＰ駆動回路、７４低電圧電源、８０制御部、８２ポンプ用電動モータ、８４回転角センサ、８６ストレーナ、８８電動オイルポンプ起動判定部。

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、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た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、前記冷媒の粘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、冷媒の粘度が低い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力の大きい方の前記冷媒ポンプを、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、
前記冷媒の温度を検出する温度検出部を備え、
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、前記温度検出部により検出された前記冷媒の温度に応じて前記冷媒の粘度を決定することを特徴とする回転電機冷却システム。
請求項３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、予め設定した前記所定条件が成立したときであって、検出された前記冷媒の温度が閾値温度以下であるときに前記機械式冷媒ポンプを前記駆動側冷媒ポンプとして駆動し、前記所定条件が成立したときであって、検出された前記冷媒の温度が閾値温度を超えるときに前記電動式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４のいずれか１に記載の回転電機冷却システムにおいて、
前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプの吐出側と、前記回転電機を収容したケースとの間に冷媒熱交換器が接続されており、
前記冷媒熱交換器は、前記冷媒と空気または第２冷媒とを熱交換させ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５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。