JP6848828B2

JP6848828B2 - 回転電機の冷却装置

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Publication number: JP6848828B2
Application number: JP2017225874A
Authority: JP
Inventors: 宏稲野; 木村　茂; 茂木村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2021-03-24
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Description

本発明は、回転電機を冷却する冷却装置に関する。

ロータの外周にステータが設けられたモータの上方に配置され、冷媒を吐出する吐出孔が周壁に形成された冷媒流通管路を備え、吐出孔から吐出した冷媒をステータに掛けて冷却する冷却装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

特開２０１１−２１１８４４号公報特開２０１１−１１１９１０号公報

共通の供給源から供給される冷媒を所定の分配率となるような構造によってモータの上方から冷媒を掛ける上側通路とロータ軸内部に冷媒を導く軸内部通路とに分配すると、冷媒の供給流量の変化を原因として、軸内部通路への冷媒の配分が所定の分配率と比べて増加方向にずれた状態で維持される場合がある。この場合には、モータに掛ける冷媒量が不足するのでモータの過熱が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、回転電機に掛ける冷媒量の不足を原因とした回転電機の過熱を解消できる回転電機の冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る回転電機の冷却装置は、車両に搭載された回転電機の回転軸内に冷媒を供給する軸内冷媒供給部と、前記軸内冷媒供給部よりも高い位置に配置され、前記冷媒を吐出することにより前記回転電機に前記冷媒を掛ける冷媒吐出部とを備え、所定の供給源から供給される前記冷媒を前記軸内冷媒供給部及び前記冷媒吐出部に対して所定の分配率で導く回転電機の冷却装置であって、前記冷媒の供給流量を調整可能な流量調整手段と、前記軸内冷媒供給部への前記冷媒の配分が前記所定の分配率と比べて増加方向にずれることに起因する前記回転電機の過熱を判定する判定手段、及び前記判定手段にて前記回転電機の過熱があると判定された場合に前記供給流量を低下させてから上昇させる回復操作が実施されるように前記流量調整手段を制御する回復手段として、それぞれ機能する制御装置と、を更に備えるものである。

本発明の一形態に係る冷却装置が適用された駆動装置の一部を示した断面図。冷却装置の制御系の一例を示した機能ブロック図。通常時におけるオイルポンプの立ち上がり期間の駆動デューティーの一例を示した図。再起動時におけるオイルポンプの立ち上がり期間の駆動デューティーの一例を示した図。本発明の一形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。供給流量を３段階に上昇させるための駆動デューティーの一例を示した図。供給流量をリニアに上昇させるための駆動デューティーの一例を示した図。

図１の駆動装置１はハイブリッド車両（以下、車両という。）Ａに搭載されるハイブリッドトランスアクスルとして構成されている。なお、図示の便宜上、冷却装置に係る構成を優先的に明示し他の構成要素については必要に応じて想像線で示した。また、図１の矢印Ｒは車両Ａの右側、矢印Ｌは車両Ａの左側、矢印Ｕは車両Ａの上方、矢印Ｄは車両Ａの下方をそれぞれ示し、図１の紙面と直交する方向が車両Ａの前後方向に相当する。駆動装置１はモータ・ジェネレータ２と、モータ・ジェネレータ２及びその他の構成要素を収容するケース３とを含んでいる。モータ・ジェネレータ２はケース３に固定されたステータ６と、ステータ６の内周に配置されたロータ７とを備えている。モータ・ジェネレータ２は上記態様の回転電機の一例に相当する。

ステータ６は不図示の給電線等が接続されるコイル８を含み、コイル８は給電線が接続されるリード側のコイルエンド８ａと、その反対側の反リード側のコイルエンド８ｂとを有する。ロータ７は、中空状の回転軸１０と、回転軸１０に設けられたロータコア１１とを有する。回転軸１０はその両端部に配置された軸受９を介在させた状態でケース３にて軸線Ａｘの回りに回転自在に支持されている。ロータコア１１は鋼板が軸線Ａｘ方向に積層された積層体として構成され、一対の固定プレート１２によって挟み込まれた状態で回転軸１０に固定されている。

駆動装置１には、モータ・ジェネレータ２を冷却するための冷却装置１５が設けられている。冷却装置１５は、上記態様の冷媒の一例としてオートマティックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）を使用する装置であって、回転軸１０の内部にＡＴＦを供給する軸内供給パイプ１７と、重力方向を基準として軸内供給パイプ１７よりも高い位置に配置され、モータ・ジェネレータ２にＡＴＦを掛ける上掛けパイプ１８とを備える。軸内供給パイプ１７は上記態様の軸内冷媒供給部の一例に相当し、上掛けパイプ１８は上記態様の冷媒吐出部の一例に相当する。冷却装置１５はＡＴＦの供給源の一例として吐出流量を調整可能な電動式のオイルポンプ２０を備えており、オイルポンプ２０はケース３内に設けられている。冷却装置１５は、オイルポンプ２０から供給されるＡＴＦを軸内供給パイプ１７及び上掛けパイプ１８に対して所定の分配率で導く。オイルポンプ２０は、モータ・ジェネレータ２の冷却を終えてケース３の底部に戻ったＡＴＦを汲み上げて冷媒通路２１に圧送する。オイルポンプ２０は、上記態様の所定の供給源として機能するとともに、上記態様の流量調整手段としても機能する。

冷媒通路２１はケース３に形成されている。冷媒通路２１は軸線Ａｘ方向に延びてから下方に向かって折れ曲がっており、その折れ曲がり箇所に設定された分岐位置Ｐ１にて分岐部２２に分岐する。冷媒通路２１の下方に延びた部分２１ａは軸線ＡＸ方向に延びた部分２１ｂよりも通路面積が狭く設定されている。下方に延びた部分２１ａはバッファ部２１ｃを介して軸内供給パイプ１７に接続される。分岐部２２は絞り部の一例であるオリフィス２５を介して上掛けパイプ１８に接続されている。上掛けパイプ１８は、モータ・ジェネレータ２の上方に配置され、分岐位置Ｐ１と直線Ｌ１上に並ぶようにして分岐部２２に接続されている。直線Ｌ１は軸線Ａｘと平行である。

軸内供給パイプ１７は、冷媒通路２１のバッファ部２１ｃの内部側から軸線Ａｘ方向に突出するボス部３ａ及び回転軸１０の中空部１０ａに挿入される。軸内供給パイプ１７の外周には不図示の雄ねじが、ボス部３ａの内周にはその雄ねじと噛み合う不図示の雌ねじがそれぞれ形成されている。軸内供給パイプ１７は、ボス部３ａに挿入され、かつ雄ねじと雌ねじとが噛み合った状態でねじ込まれることによりケース３に固定される。軸内供給パイプ１７の先端部１７ａは塞がれている。軸内供給パイプ１７の側壁には、先端部１７ａに近い位置で径方向に向かって外周面に開口する軸内吐出孔２８が例えば周方向に等間隔で４個形成されている。

上掛けパイプ１８は、ケース３に形成された取付部３ｂにオリフィス２５がセットされた状態でオリフィス２５に突き当たるようにして取付部３ｂに固定される。上掛けパイプ１８の先端部１８ａは塞がれている。上掛けパイプ１８の側壁には、モータ・ジェネレータ２に向かって下向きに開口する第１〜第４吐出孔３０ａ〜３０ｄが適宜の間隔を空けて形成されている。第１吐出孔３０ａは反リード側のコイルエンド８ｂの上方に、第４吐出孔３０ｄはリード側のコイルエンド８ａの上方にそれぞれ配置されている。第２及び第３吐出孔３０ｂ、３０ｃはコイル８の上方に配置されている。

冷却装置１５は、冷媒通路２１及び分岐部２２の構成を前提としてオリフィス２５のオリフィス径を適宜選択することで、軸内供給パイプ１７及び上掛けパイプ１８に対するＡＴＦの分配率が所定の分配率となるように設計されている。この分配率は、例えば、軸内供給パイプ１７へのＡＴＦの供給流量をＡとし、上掛けパイプ１８へのＡＴＦの供給流量をＢとした場合、Ａ：Ｂで定義される。したがって、軸内供給パイプ１７の配分はＡ／（Ａ＋Ｂ）にて、上掛けパイプ１８の配分はＢ／（Ａ＋Ｂ）にてそれぞれ定義される。

以上の構成により、オイルポンプ２０から吐出されたＡＴＦは冷却通路２１に導かれ、矢印線に従って分岐位置Ｐ１で軸内供給パイプ１７側と上掛けパイプ１８側とに分流する。そして、軸内供給パイプ１７に導かれたＡＴＦは軸内吐出孔２８から吐出して回転軸１０の中空部１０ａに供給される。回転軸１０の中空部１０ａに供給されたＡＴＦは、回転軸１０の遠心力によって回転軸１０の内周面側からロータコア１１内に形成された不図示の流路に押し出される。ロータコア１１の流路に導かれたＡＴＦはロータコア１１の熱を奪い、その後ロータコア１１の外部に排出されてケース３の底部に戻る。一方、上掛けパイプ１８側に分流したＡＴＦは分岐部２２及びオリフィス２５を経て上掛けパイプ１８に供給される。上掛けパイプ１８に供給されたＡＴＦは、第１〜第４吐出孔３０ａ〜３０ｄのそれぞれから吐出される。各吐出孔３０ａ〜３０ｄから吐出されたＡＴＦは重力に従って下方に導かれてモータ・ジェネレータ２のステータ６に掛けられる。ステータ６のコイル８に掛けられたＡＴＦは、コイル８の熱を奪い重力によって下方に滑り落ちてケース３の底部に戻る。

冷却装置１５は、モータ・ジェネレータ２の冷却要求に応じてオイルポンプ２０を作動状態（ＯＮ）と非作動状態（ＯＦＦ）との間で操作する。オイルポンプ２０がＯＦＦからＯＮに切り替わると、ＡＴＦの供給流量が０から増加方向に変化する。その供給流量の変化に伴って冷却装置１５の各流路に圧力変動が発生する。車両Ａの走行中にはオイルポンプ２０がＯＦＦでも加速度変化などにより流路内に残存するＡＴＦには慣性力が働くことで流路内の各所で圧力変動する。

特に、冷媒通路２１から分岐する分岐部２２で、車両Ａの加速度等によって圧力が低下するタイミングと、オイルポンプ２０がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミングとが重なると、オリフィス２５を挟んだ分岐部２２の下流側、すなわち上掛けパイプ１８内の圧力が一時的に負圧になり、例えば、オリフィス２５に最も近い第１吐出孔３０ａから空気が上掛けパイプ１８の内部に引き込まれる。その状態でＡＴＦの供給流量が増加することで上掛けパイプ１８内に空気が残存したままＡＴＦが上掛けパイプ１８にほとんど導かれずに軸内供給パイプ１７側にＡＴＦが流れる状態で力学的に平衡となる現象が発生する。換言すれば、軸内供給パイプ１７へのＡＴＦの配分がオリフィス２５等で設計された分配率と比べて増加方向にずれて、その状態が継続する均衡状態が発生する。この均衡状態に陥ると上掛けパイプ１８からのＡＴＦの吐出量が許容できない程度まで減少するモードになるので、ここでは便宜上この均衡状態をＡＴＦ非排出モードと称する。

ＡＴＦ非排出モードは、オイルポンプ２０がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミングと車両Ａの走行状態とに左右されるため確率的に発生する。いったんＡＴＦ非排出モードに陥るとオイルポンプ２０の運転が続く限り外乱等のトリガーがなければ継続する。そのため、上掛けパイプ１８からのＡＴＦの吐出量が不足してモータ・ジェネレータ２のコイル８に対する冷却が不十分となる。その結果、コイル８の温度が許容限度近くまで上昇するコイル過熱を招く。コイル過熱は上記態様の回転電機の過熱の一例に相当する。冷却装置１５は、ＡＴＦ非排出モードに起因するコイル過熱が発生した場合、ＡＴＦ非排出モードを解消するためオイルポンプ２０を再起動する。この再起動は、オイルポンプ２０をＯＮからＯＦＦに切り替えてＡＴＦの供給流量を０に低下させてから、再びＯＦＦからＯＮに切り替えてＡＴＦの供給流量を上昇させる操作である。再起動の際にオイルポンプ２０がＯＮからＯＦＦに切り替わるタイミングでオリフィス２５の下流の上掛けパイプ１８の内部圧力とオリフィス２５の上流の内部圧力とのバランスが崩れてＡＴＦ非排出モードがいったん解消する。もっとも、上記のようにＡＴＦ非排出モードはオイルポンプ２０がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミングによって確率的に発生する現象なので、オイルポンプ２０の再起動のタイミングが悪ければ再びＡＴＦ非排出モードに陥る場合もある。しかし、再起動のタイミング次第ではＡＴＦ非排出モードが解消されてＡＴＦの分配率を設計通りの正常状態に回復できる。

オイルポンプ２０は、車両Ａの各部を制御するコンピュータとして車両Ａに搭載された電子制御装置３５（図２）にて制御される。以下、図２を参照しながら冷却装置１５の制御系について説明する。電子制御装置（ＥＣＵ）３５には、制御に使用する情報を検出する各種センサ等の検出手段からの信号が入力される。図２に示すように、各種センサとしては、車両Ａの前後加速度Ｇｘ及び旋回加速度Ｇｙに応じた信号を出力する加速度センサ３６、冷媒通路２１のバッファ部２１ｃに設けられＡＴＦの油温Ｔａに応じた信号を出力する油温センサ３７（図１も参照）、並びに、モータ・ジェネレータ２のコイル８の温度Ｔｃに応じた信号を出力するサーミスタ３８が、車両Ａに設けられている。

ＥＣＵ３５は、所定のプログラムを実行することによって図２に示した各種の機能部が論理的に構成される。入力部４０には上述した各種センサからの情報が入力される。入力部４０に入力された車両Ａの前後加速度Ｇｘ、旋回加速度Ｇｙ、ＡＴＦの油温Ｔａ、及びコイル８の温度Ｔｃはコイル過熱判定部４１に送られる。

コイル過熱判定部４１は、ＡＴＦ非排出モードが発生する可能性を判定するＡＴＦ非排出モード判定部４１ａと、モータ・ジェネレータ２の温度、特にコイル８の温度が上昇する可能性を判定するモータ温度上昇判定部４１ｂと、これらの判定部４１ａ、４１ｂの判定結果に基づいてコイル過熱の発生に関する判定結果を決定する決定部４１ｃとを含む。ＡＴＦ非排出モード判定部４１ａは入力部４０から送られた車両Ａの前後加速度Ｇｘ、旋回加速度Ｇｙ、及び油温Ｔａを参照して、これらの状態変数のそれぞれについて予め設定された閾値と比較してＡＴＦ非排出モードが発生する可能性、換言すればＡＴＦ非排出モードの発生リスクを判定し、その判定結果Ｒａを決定部４１ｃに送る。

例えば、ＡＴＦ非排出モード判定部４１ａは、前後加速度Ｇｘが閾値Ｇｘｔ以上（Ｇｘ≧Ｇｘｔ）、旋回加速度Ｇｙが閾値Ｇｙｔ以上（Ｇｙ≧Ｇｙｔ）、及び油温Ｔａが閾値Ｔａｔ以下（Ｔａ≦Ｔａｔ）の各条件のうち、少なくともいずれか一つの条件が成立した場合にＡＴＦ非排出モードの発生リスクがあると判定する。車両Ａの前後加速度Ｇｘや旋回加速度Ｇｙが大きいと、それだけ流路内のＡＴＦに働く慣性力が大きくなる。これにより、分岐部２２からオリフィス２５を介して上掛けパイプ１８に至る流路内の圧力変動が大きくなる。車両Ａがこうした状態になるタイミングとオイルポンプ２０がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミングとが重なるとＡＴＦ非排出モードを誘発し易いためその発生リスクが上昇する。また、油温Ｔａが低いほどＡＴＦの粘度は高くなるのでＡＴＦが流れる際の流路抵抗が増加する。そのため、オイルポンプ２０がその吐出能力の上限に近い高負荷の運転状況となるので、オイルポンプ２０が起こす脈動（圧力変動）が大きくなる。したがって、その圧力変動によってＡＴＦ非排出モードが誘発され易くその発生リスクが上昇する。このように、車両Ａの前後加速度Ｇｘ、旋回加速度Ｇｙ、及び油温ＴａはＡＴＦ非排出モードの発生に影響する状態変数の一例といえる。

モータ温度上昇判定部４１ｂは、モータ・ジェネレータ２のモータトルクＴｍｇを取得し、モータトルクＴｍｇを参照することにより、冷却が不足したならばコイル過熱が発生する程度の発熱量になる可能性、換言すれば、冷却が不足したならばモータ・ジェネレータ２の温度上昇が許容範囲を超える可能性を判定する。そして、その判定結果Ｒｂを決定部４１ｃに送る。例えば、モータ温度上昇判定部４１ｂは、モータトルクＴｍｇが閾値Ｔｍｇｔ以上となる運転が所定時間Ｔｔａ以上継続した場合に、冷却が不足するとモータ・ジェネレータ２の温度上昇が許容範囲を超える可能性があると判定する。モータ・ジェネレータ２のモータトルクＴｍｇが高い場合はそれだけ電流値が大きいためジュール熱によるコイル８の発熱量が高くなり、冷却不足によってコイル過熱に至る温度上昇リスクが高まる。

決定部４１ｃは、ＡＴＦ非排出モード判定部４１ａの判定結果Ｒａとモータ温度上昇判定部４１ｂの判定結果Ｒｂとをそれぞれ参照し、いずれも肯定的結果だった場合、つまりＡＴＦ非排出モードの発生リスクがあり、かつコイル過熱に至る温度上昇リスクがあるとの判定結果が得られた場合、コイル８の温度Ｔｃを参照して実際にコイル過熱が発生したか否を判定し、その判定結果Ｒをオイルポンプ制御部４２に送る。例えば、決定部４１ｃは、コイル８の温度Ｔｃの単位時間あたりの温度上昇率ΔＴｃを計算し、その温度上昇率ΔＴｃが閾値ΔＴｃｔ以上の状態が所定時間Ｔｔｂ以上継続した場合に、実際にコイル過熱が発生したと判定する。

オイルポンプ制御部４２は、コイル過熱判定部４１から送られた判定結果Ｒを参照し、コイル過熱が発生したとの判定結果の場合、オイルポンプ２０をＯＮからＯＦＦに切り替えてからＯＦＦからＯＮに切り替える再起動を実施する。オイルポンプ制御部４２は、例えば、図３Ｂに示したように、この再起動時の立ち上がり期間において、オイルポンプ２０の駆動デューティーを５０％ずつ２段階に変化させる。これにより、ＡＴＦの供給流量が２段階に上昇する。そうすることにより、図３Ａに示した通常時のオイルポンプ２０の立ち上がり期間の駆動デューティーで駆動する場合に比べて、オイルポンプ２０の再起動時の立ち上がり期間の圧力変動が緩和される。つまり、通常時はオイルポンプ２０の立ち上がり期間におけるＡＴＦの供給流量の単位時間あたりの増加率が制限されないが、再起動時にはその増加率が所定レベル以内に制限される。このため、再起動時の立ち上がり期間の流路内の圧力変動が緩和される。したがって、オイルポンプ２０の再起動によって冷却装置１５が再びＡＴＦ非排出モードに陥るリスクを低減できる。

コイル過熱判定部４１が、上記態様の判定手段の一例に相当し、オイルポンプ制御部４２が、上記態様の回復手段の一例に相当し、オイルポンプ２０の再起動させる操作が、上記態様の回復操作の一例に相当し、コイル過熱判定部４１及びオイルポンプ制御部４２として機能するＥＣＵ３５が、上記態様の制御装置の一例に相当する。

以上説明したＥＣＵ３５が行う制御は、例えば、図４に示す制御ルーチンの実施により実現される。この制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３５にて保持されており、オイルポンプ２０がＯＦＦの状態でモータ・ジェネレータ２に対する冷却要求がある場合に読み出されて実行される。

ステップＳ１において、ＥＣＵ３５はオイルポンプ２０をＯＦＦからＯＮに切り替える。ＥＣＵ３５は、この時のオイルポンプ２０の立ち上がり期間の駆動デューティーを図３Ａに示したようにＡＴＦの供給流量の単位時間あたりの増加率が制限されないようにしてオイルポンプ２０を制御する。これにより、短時間にＡＴＦの供給流量を増加させることができるので、モータ・ジェネレータ２への冷却要求に対する応答時間を短縮できる。

ステップＳ２において、ＥＣＵ３５はオイルポンプ２０がＯＦＦからＯＮに切り替えられた時点での車両Ａの前後加速度Ｇｘ、旋回加速度Ｇｙ、及びＡＴＦの油温Ｔａを取得し、それらに対応する閾値Ｇｘｔ、Ｇｙｔ、Ｔａｔと比較して、ＡＴＦ非排出モードの発生リスクを判定する。例えば、上述のように、前後加速度Ｇｘが閾値Ｇｘｔ以上（Ｇｘ≧Ｇｘｔ）、旋回加速度Ｇｙが閾値Ｇｙｔ以上（Ｇｙ≧Ｇｙｔ）、及び油温Ｔａが閾値Ｔａｔ以下（Ｔａ≦Ｔａｔ）の各条件のうち、少なくともいずれか一つの条件が成立した場合にＡＴＦ非排出モードの発生リスクがあると判定する。

ＡＴＦ非排出モードの発生リスクがある場合はステップＳ３に進んで、例えばＥＣＵ３５はＡＴＦ非排出モードの発生リスクの有無を管理するフラグＦ１をセットする。一方、ＡＴＦ非排出モードの発生リスクがない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ４において、ＥＣＵ３５は、モータ・ジェネレータ２の温度上昇リスクを判定する。例えば、ＥＣＵ３５は、モータ・ジェネレータ２のモータトルクＴｍｇを取得し、そのモータトルクＴｍｇが閾値Ｔｍｇｔ以上である状態が所定時間Ｔｔａ以上継続するか否かを判定する。この条件が成立した場合はモータ・ジェネレータ２の温度上昇リスクがあると判断できるのでステップＳ５に進み、例えば、ＥＣＵ３５は温度上昇リスクの有無を管理するフラグＦ２をセットする。

一方、ステップＳ４の条件が不成立でモータ・ジェネレータ２の温度上昇リスクがないと判断できる場合は、ステップＳ９に進みオイルポンプ２０がＯＮ状態で継続しているか否かを判定する。例えば、車両Ａの停車中などでモータ・ジェネレータ２に対する冷却要求がなければオイルポンプ２０は不図示の別ルーチンの制御でＯＦＦとされる。そのため、ステップＳ９の処理においては、こうした状況でオイルポンプ２０がＯＦＦとされているか否かを確認する。オイルポンプ２０がＯＮの状態で継続中である場合は処理をステップＳ４に戻し、そうでない場合は今回のルーチンを終了する。オイルポンプ２０がＯＮの状態で継続する限りＡＴＦ非排出モードに陥ったままになっている可能性があるため、オイルポンプ２０がＯＦＦとなった場合を除き、ステップＳ４においてモータ・ジェネレータ２の温度上昇リスクの判定が繰り返される。

ステップＳ６において、ＥＣＵ３５は実際にコイル過熱が発生しているか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ３５はサーミスタ３８の信号を参照してコイル８の温度Ｔｃの単位時間あたりの温度上昇率ΔＴｃを計算し、温度上昇率ΔＴｃが閾値ΔＴｃｔ以上となる状態が所定時間Ｔｔｂ以上継続するか否かを判定する。ステップＳ６の条件が成立した場合は、ＡＴＦ非排出モードを原因として実際にコイル過熱が発生したと判定できるためステップＳ７に進み、例えばＥＣＵ３５はコイル過熱の発生の有無を管理するフラグＦ３をセットする。

一方、ステップＳ６の条件が不成立でコイル過熱が発生していないと判定できる場合は、ステップＳ１０に進みオイルポンプ２０がＯＮ状態で継続しているか否かを判定する。オイルポンプ２０がＯＮの状態で継続中である場合は処理をステップＳ６に戻し、そうでない場合は今回のルーチンを終了する。オイルポンプ２０がＯＮの状態で継続する限りＡＴＦ非排出モードに陥ったままになっている可能性があるため、オイルポンプ２０がＯＦＦとなった場合を除き、ステップＳ６においてコイル過熱が発生したか否かの判定が繰り返される。

ステップＳ８において、ＥＣＵ３５はオイルポンプ２０を再起動し、処理をステップＳ２に戻す。その再起動時の立ち上がり期間では、上述したように、例えばオイルポンプ２０の駆動デューティーを２段階に変化させる。

ＥＣＵ３５は、図４の制御ルーチンのステップＳ２〜ステップＳ７、ステップＳ９及びステップＳ１０の処理を実行することにより図２のコイル過熱判定部４１として機能し、ステップＳ８の処理を実行することにより図２のオイルポンプ制御部４２として機能する。また、ＥＣＵ３５は、図４の制御ルーチンのステップＳ２の処理を実行することにより、図２のＡＴＦ非排出モード判定部４１ａとして機能し、ステップＳ４の処理を実行することにより、図２のモータ温度上昇判定部４１ｂとして機能し、ステップＳ６の処理を実行することにより、図２の決定部４１ｃとして機能する。

（本形態の効果）
本形態の冷却装置１５によれば、ＡＴＦ非排出モードによってコイル過熱が発生したと判定された場合は、オイルポンプ２０が再起動される。そのため、オイルポンプ２０の再起動のタイミングによっては、ＡＴＦ非排出モードが解消してから再びＡＴＦ非排出モードに陥らずに正常状態に回復できる。

冷却装置１５は、オイルポンプ２０の再起動時の立ち上がり期間で、図３Ｂに示すような２段階の駆動デューティーを設定することで、ＡＴＦの供給流量の単位時間あたりの増加量を所定レベルに維持することによって制限している。これにより、再起動時のＡＴＦの供給流量の変化が緩やかになって流路内の圧力変動を小さくできるので、再起動時に再びＡＴＦ非排出モードに陥るリスクを低減できる。よって、ＡＴＦ非排出モードを解消して正常状態への回復させる可能性が高まる。

冷却装置１５は、少なくとも、ＡＴＦ非排出モードの発生リスクがあり、かつモータ・ジェネレータ２の温度上昇のリスクがあると判定された場合にオイルポンプ２０が再起動される。したがって、ＡＴＦ非排出モードに陥っていてもコイル過熱に至らない程度でモータ・ジェネレータ２が運転される場合であれば再起動されない。したがって、過剰な再起動の実施が抑制されるので再起動に伴う電力消費を低減できる。冷却装置１５は、ＡＴＦ非排出モードの発生リスクがあり、かつモータ・ジェネレータ２の温度上昇のリスクがあると判定され、さらに実際にコイル過熱の有無を判定してからオイルポンプ２０を再起動するので再起動の実施が一層抑制される。

冷却装置１５は、図４のステップＳ２において、ＡＴＦ非排出モードの発生に影響する車両Ａの状態変数として、車両Ａの前後加速度Ｇｘ、旋回加速度Ｇｙ、及びＡＴＦの油温Ｔａをそれぞれ参照して、各状態変数に設けられた各条件の少なくとも一つが成立した場合にＡＴＦ非排出モードの発生リスクを判定している。これにより、当該発生リスクの判定精度が向上する。また、モータ・ジェネレータ２の温度上昇リスクを、コイル過熱に影響する状態変数としてのモータトルクＴｍｇを参照して判定している。これにより、当該リスクの判定精度が向上する。

冷却装置１５は、図１に示すように、冷媒通路２１が分岐部２２の分岐位置Ｐ１から下方に延びて軸内供給パイプ１７に接続され、上掛けパイプ１８が分岐位置Ｐ１と直線Ｌ上に並ぶようにして分岐部２２に接続され、かつ、軸内供給パイプ１７が冷媒通路２１との接続位置を起点として、上掛けパイプ１８が分岐部２２との接続位置を起点として、互いに同じ向きに延びている。そのため、モータ・ジェネレータ２の回転軸１０の軸線Ａｘ方向に関する寸法増大が抑えられたコンパクトな構造となる。

（変形例）
上記形態は、ハイブリッド車両である車両Ａに搭載されるモータ・ジェネレータ２を冷却するものであるが、モータ・ジェネレータ２は車両に搭載される回転電機の一例にすぎない。例えば、電気自動車を車両とし、当該車両に搭載されるモータ・ジェネレータを回転電機の他の一例とする形態に変更できる。また、これらのモータ・ジェネレータを電動機又は発電機に置換した形態に変更できる。この形態では、電動機又は発電機が回転電機の一例に相当する。

上記形態は軸内冷媒供給部の一例として軸内供給パイプ１７を設け、軸内供給パイプ１７を回転軸１０の中空部１０ａに挿入し、そのパイプ１７からＡＴＦを吐出させることにより回転軸１０の軸内にＡＴＦを供給する形態であるが、変更可能である。例えば、軸内冷媒供給部の他の一例として回転軸の内部に軸内供給流路を形成し、その軸内供給流路にＡＴＦを供給する形態に変更できる。

上記形態は冷媒吐出部の一例として上掛けパイプ１８を設け、上掛けパイプ１８によってモータ・ジェネレータ２にＡＴＦを掛ける形態であるが、変更可能である。例えば、冷媒吐出部の他の一例として、モータ・ジェネレータ２の上方に位置するケース３に吐出孔を持つ上側吐出流路を形成し、その上側吐出流路にＡＴＦを供給する形態に変更できる。なお、ＡＴＦをモータ・ジェネレータ２の例えば斜め横方向から掛けることも可能である。したがって、上掛けパイプ１８及びこの上側吐出流路の各設置位置を、軸内供給パイプ１７よりも高い位置であることを条件として、変更することもできる。

上記形態は冷媒通路２１が一例としてケース３に形成されたものであるが、冷媒通路の他の一例として、ケース３と分離可能な冷媒パイプを設け、その冷媒パイプにてＡＴＦを導く形態に変更できる。

上記形態は、軸内供給パイプ１７及び上掛けパイプ１８に対するＡＴＦの分配率を決める手段としてオリフィス２５を使用しているが、オリフィス２５の代わりにベンチュリを設けて分配率を決める形態に変更することもできる。また、オリフィス２５やベンチュリ等の機械要素としての絞り部を設けて分配率を決めることは一例にすぎない。例えば、このような絞り部を設けずに所定の分配率となるようにＡＴＦを導く流路の流路面積比を設定する形態に変更することもできる。この場合は、意図的な流路の絞りや流路とは別部品となる絞り部は存在しないことがある。

上記形態は、ＡＴＦ非排出モードの発生に影響する状態変数として、車両Ａの前後加速度Ｇｘ、旋回加速度Ｇｙ、ＡＴＦの油温Ｔａを参照しているが、例示にすぎない。車両Ａが登坂する場合なども重力の影響を受けてＡＴＦ非排出モードの発生に影響を与える可能性がある。よって、例えば、車両Ａの傾斜角が閾値以上となる場合を上述した条件の一つに加える形態に変更することもできる。これらの状態変数の少なくとも一つを参照した形態に変更できる。また、このような状態変数に関する２つ以上の条件を組み合わせる場合はＯＲ条件又はＡＮＤ条件のいずれであってもよい。

上記形態は、図４のステップＳ２でＡＴＦ非排出モードの発生リスクがあると判定され、ステップＳ４でモータ・ジェネレータ２の温度上昇リスクがあると判定され、かつステップＳ６でコイル過熱が発生したと判定された場合にオイルポンプ２０を再起動するものであるが、変更可能である。例えば、ステップＳ４及びステップＳ６の処理を省略し、ステップＳ２でＡＴＦ非排出モードの発生リスクがあると判定された場合はコイル過熱の発生と見なしてオイルポンプ２０を再起動する形態に変更できる。また、ステップＳ４を省略し、ステップＳ２でＡＴＦ非排出モードの発生リスクがあると判定され、かつステップＳ６で実際にコイル過熱が発生したと判定された場合にオイルポンプ２０を再起動する形態に変更できる。

上記形態は、図４のステップＳ２においてＡＴＦ非排出モードの発生リスクが判定された状態で、ステップＳ４においてモータ・ジェネレータ２の温度上昇リスクを判定しているが、これらの処理を入れ替えた形態にも変更できる。この場合は、モータ・ジェネレータ２の温度上昇リスクがある場合に限りＡＴＦ非排出モードの発生リスクを判断することになるので、再起動の過剰な実施を抑制できる。

上記形態は、供給源及び流量調整手段のそれぞれの一例としてオイルポンプ２０を設け、オイルポンプ２０を制御対象とすることによってＡＴＦの供給流量を調整するものであるが変更可能である。例えば、図１のオイルポンプ２０の下流側で分岐位置Ｐ１よりも上流の冷媒通路に開度調整可能な制御弁（不図示）を設け、オイルポンプ２０を作動状態に維持しつつその制御弁を制御対象としてＡＴＦの供給流量を調整する形態に変更できる。この場合、オイルポンプ２０が供給源の一例に相当し、かつ制御弁が流量調整手段の他の一例に相当する。そして、オイルポンプ２０の再起動に相当する制御弁の操作は、上記通路を開通する状態から閉鎖する状態に切り替えて、当該通路を閉鎖する状態から開通する状態へ切り替える操作となる。

オイルポンプ２０の再起動及びその再起動に相当する上記制御弁の操作は、供給流量を一時的に０にするものであるが、供給流量を０にせずとも、供給流量を一時的に低下させてから上昇させる形態に変更することもできる。このように供給流量をいったん０にしない場合でも流路内の変動を伴うためＡＴＦ非排出モードを解消し正常状態に回復させることができる。

上記形態は、ＡＴＦの供給流量を低下させ又は０にしてから上昇させる際に図３Ｂに示すように、駆動デューティーを２段階に変化させることによりＡＴＦの供給流量を２段階に上昇させているが変更可能である。例えば、図５Ａ及び図５Ｂに示した形態に変更できる。図５Ａは駆動デューティーを３段階に変化させる形態、図５ＢはＡＴＦの供給量が徐々に増加するように駆動デューティーをリニアに変化させる形態である。これらの形態も、単位時間あたりのＡＴＦの供給量の増加率が所定レベルに制限されるため、ＡＴＦの供給流量を上昇させる際の圧力変動を抑制できる。これにより、ＡＴＦ非排出モードの発生リスクを低減できる。図５Ａの駆動デューティーを３段階にすることは複数段階に設定する一例であり、３段階よりも段階数を大きくすることもできる。また、図５Ｂの駆動デューティーの直線的な変化を、徐々に増加する曲線的な変化に変更することもできる。

図３Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂ並びにこれらの変形例に示したような、ＡＴＦの供給流量を上昇させる複数の上昇パターンを予め準備し、これら複数の上昇パターンを、車両Ａの前後加速度Ｇｘ等の上述したＡＴＦ非排出モードの発生に影響する状態変数に応じて切り替える操作を実施してもよい。これにより、ＡＴＦ非排出モードが発生するリスクの大きさに応じた上昇パターンを選択することが可能となるので、オイルポンプ２０の再起動時等で再びＡＴＦ非排出モードに陥るリスクを低減できる。

上記形態及び上記各変形例はモータ・ジェネレータ２をＡＴＦにて冷却するものであるが、ＡＴＦの代わりに、例えばハイブリッドトランスアクスルフルードやその他のギアオイルなど液状の冷媒にてモータ・ジェネレータ２を冷却する形態に変更できる。

上記形態の冷媒通路２１、分岐部２２、軸内供給パイプ１７、上掛けパイプ１８の構造及び配置は一例にすぎない。例えば、軸内供給パイプ１７と上掛けパイプ１８の中間に分岐部２２が設けられていて、冷媒通路２１からの分岐位置と上掛けパイプ１８とが直線上に並ばない配置に変更することもできる。また、軸内供給パイプ１７及び上掛けパイプ１８が互いに反対向きに延びるように配置されてもよい。なお、上記変形例の、軸内供給流路及び上側吐出流路に関しても、これらと同様の配置に変更できる。

上記形態及び上記各変形例と上記態様との対応関係をまとめて示すと次の通りとなる。すなわち、上記形態及び上記各変形例において、モータ・ジェネレータ２、電動機、又は発電機が、上記態様の回転電機の一例に相当し、ＡＴＦ、ハイブリッドトランスアクスルフルード、又はその他のギアオイルが、上記態様の冷媒の一例に相当し、軸内供給パイプ１７又は軸内供給流路が、上記態様の軸内冷媒供給部の一例に相当し、上掛けパイプ１８又は上側吐出流路が、上記態様の冷媒吐出部の一例に相当し、オイルポンプ２０が、上記態様の供給源に相当し、オイルポンプ２０又はオイルポンプ２０の下流側に設けた制御弁が、上記態様の流量調整手段の一例に相当し、コイル過熱が、上記態様の回転電機の過熱の一例に相当し、コイル過熱判定部４１が、上記態様の判定手段の一例に相当し、オイルポンプ制御部４２が、上記態様の回復手段の一例に相当し、オイルポンプ２０の再起動、又はオイルポンプ２０若しくは制御弁によりＡＴＦ等の供給流量を低下させてから上昇させる操作が、上記態様の回復操作の一例に相当し、コイル過熱判定部４１及びオイルポンプ制御部４２として機能するＥＣＵ３５が、上記態様の制御装置の一例に相当する。

上記形態及び上記変形例のそれぞれから導き出される本発明の態様を以下に記載する。

この態様の冷却装置によれば、軸内冷媒供給部への冷媒の配分が所定の分配率と比べて増加方向にずれることに起因する回転電機の過熱が発生したと判定された場合、冷媒の供給流量を低下させてから上昇させる回復操作が行われる。これにより、回復操作を実施するタイミングによって上記増加方向へのずれが継続する均衡状態が解消され、再びその均衡状態に陥らずに分配率が正常な正常状態に回復できる。したがって、その均衡状態から正常状態へ回復させる手段が用意されているため制御のロバスト性が向上する。

上記態様において、前記判定手段は、前記増加方向へのずれの継続が発生する可能性を判定する第１の判定の判定結果と、前記回転電機の温度上昇の可能性を判定する第２の判定の判定結果とに基づいて、前記回転電機の過熱を判定してもよい。この場合には、第１の判定の判定結果だけ又は第２の判定の判定結果だけで回復操作の実施を決める場合と比べて、回復操作の過剰な実施を抑制できる。これにより、回復操作の実施に伴うエネルギー消費を低減できる。なお、上記形態及び上記各変形例において、ＡＴＦ非排出モードの発生が、この場合における「増加方向へのずれの継続が発生する」ことの一例に相当する。また、図２のＡＴＦ非排出モード判定部４１ａが行う処理又は図４のステップＳ２の処理が、第１の判定の一例に相当し、図２のモータ温度上昇判定部４１ｂの処理又は図４のステップＳ４の処理が、第２の判定の一例に相当する。

前記判定手段は、前記車両の前後加速度、前記車両の旋回加速度、前記車両の傾斜角、及び前記冷媒の冷媒温度の少なくともいずれか一つを参照して、前記第１の判定を行ってもよい。この場合、これらの状態変数は上記均衡状態の発生に影響するものであるので、これらの少なくとも一つを参照して第１の判定を行うことにより、判定精度が向上する。なお、上記形態及び上記各変形例において、ＡＴＦの油温Ｔａ又はハイブリッドトランスアクスルフルードやその他のギアオイルの温度が、冷媒温度の一例に相当する。

前記判定手段は、前記回転電機のトルクを参照して、前記第２の判定を行ってもよい。この場合、回転電機のトルクは回転電機の温度上昇に影響する状態変数であるから、回転電機のトルクを参照して第２の判定を行うことにより、判定精度が向上する。なお、上記形態及び上記各変形例において、モータ・ジェネレータ２のモータトルクＴｍｇ、又は電動機若しくは発電機のトルクが、回転電機のトルクの一例に相当する。

上記態様において、前記回復手段は、前記回復操作として、前記供給流量を低下させてから前記供給流量の単位時間あたりの増加率を所定レベル以内に維持しつつ前記供給流量を上昇させる操作が実施されるように前記流量調整手段を制御してもよい。この場合は、回復操作において、供給流量の単位時間あたりの増加率が所定レベル以内に制限されることになるので供給流量が緩やかに上昇し、上記均衡状態の発生を誘発しにくくなる。したがって、回復操作によって正常状態へ回復する可能性が高まる。

上記増加率が所定レベルに制限される場合として、前記回復手段は、前記回復操作として、前記供給流量を低下させてから徐々に上昇させる操作が実施されるように前記流量調整手段を制御してもよい。また、前記回復手段は、前記回復操作として、前記供給流量を低下させてから前記供給流量を複数段階で上昇させる操作が実施されるように前記流量調整手段を制御してもよい。

上記増加率が所定レベルに制限される場合として、前記回復手段は、前記回復操作として、前記供給流量を低下させてから前記供給流量を上昇させる複数の上昇パターンを前記車両の状態変数に応じて切り替える操作が実施されるように前記流量調整手段を制御してもよい。この場合、上記状態変数を参照することにより、上記増加方向への分配率のずれが発生するリスクの大きさに応じた上昇パターンを選択することが可能となる。これにより、回復操作の実施によって再び分配率が増加方向へずれるリスクを低減できる。なお、上記形態及び上記各変形例において、図３Ｂ、図５Ａ、及び図５Ｂに示された各形態の複数の駆動デューティーの変更パターンが、複数の上昇パターンの一例に相当する。

上記態様において、前記流量調整手段として、吐出流量を調整可能な電動式のオイルポンプが設けられており、前記回復手段は、前記回復操作として、前記オイルポンプを作動状態から非作動状態に切り替えて再び前記作動状態に切り替える再起動が実施されるように前記オイルポンプを制御してもよい。オイルポンプの再起動により、冷媒の供給流量が低下してから増加することになるので、上記均衡状態を解消し正常状態に回復できる。

上記態様において、前記冷媒を導く冷媒通路と、前記冷媒通路から分岐する分岐部とを更に備え、前記冷媒通路は、前記分岐部の分岐位置から下方に延びて前記軸内供給部に接続され、前記冷媒吐出部は、前記分岐位置と同一直線上に並ぶようにして前記分岐部に接続され、前記軸内冷媒供給部は、前記冷媒通路との接続位置を起点として、前記冷媒吐出部は、前記分岐部との接続位置を起点として、互いに同じ向きに延びてもよい。この場合は、回転電機の回転軸の軸線方向に関する寸法増大が抑えられたコンパクトな構造が得られる。

２モータ・ジェネレータ（回転電機）
１０回転軸
１５冷却装置
１７軸内供給パイプ（軸内冷媒供給部）
１８上掛けパイプ（冷媒吐出部）
２０オイルポンプ（供給源、流量調整手段）
２１冷媒通路
２２分岐部
２０オイルポンプ（流量調整手段）
３５ＥＣＵ（判定手段、回復手段）
４１コイル過熱判定部（判定手段）

Claims

車両に搭載された回転電機の回転軸内に冷媒を供給する軸内冷媒供給部と、前記軸内冷媒供給部よりも高い位置に配置され、前記冷媒を吐出することにより前記回転電機に前記冷媒を掛ける冷媒吐出部とを備え、所定の供給源から供給される前記冷媒を前記軸内冷媒供給部及び前記冷媒吐出部に対して所定の分配率で導く回転電機の冷却装置であって、
前記冷媒の供給流量を調整可能な流量調整手段と、
前記軸内冷媒供給部への前記冷媒の配分が前記所定の分配率と比べて増加方向にずれることに起因する前記回転電機の過熱を判定する判定手段、及び前記判定手段にて前記回転電機の過熱があると判定された場合に前記供給流量を低下させてから上昇させる回復操作が実施されるように前記流量調整手段を制御する回復手段として、それぞれ機能する制御装置と、
を更に備える、回転電機の冷却装置。
前記判定手段は、前記増加方向へのずれの継続が発生する可能性を判定する第１の判定の判定結果と、前記回転電機の温度上昇の可能性を判定する第２の判定の判定結果とに基づいて、前記回転電機の過熱を判定する、請求項１に記載の冷却装置。
前記判定手段は、前記車両の前後加速度、前記車両の旋回加速度、前記車両の傾斜角、及び前記冷媒の冷媒温度の少なくともいずれか一つを参照して、前記第１の判定を行う請求項２に記載の冷却装置。
前記判定手段は、前記回転電機のトルクを参照して、前記第２の判定を行う請求項２又は３に記載の冷却装置。
前記回復手段は、前記回復操作として、前記供給流量を低下させてから前記供給流量の単位時間あたりの増加率を所定レベル以内に維持しつつ前記供給流量を上昇させる操作が実施されるように前記流量調整手段を制御する請求項１に記載の冷却装置。
前記回復手段は、前記回復操作として、前記供給流量を低下させてから徐々に上昇させる操作が実施されるように前記流量調整手段を制御する請求項５に記載の冷却装置。
前記回復手段は、前記回復操作として、前記供給流量を低下させてから前記供給流量を複数段階で上昇させる操作が実施されるように前記流量調整手段を制御する請求項５に記載の冷却装置。
前記回復手段は、前記回復操作として、前記供給流量を低下させてから前記供給流量を上昇させる複数の上昇パターンを前記車両の状態変数に応じて切り替える操作が実施されるように前記流量調整手段を制御する請求項５に記載の冷却装置。
前記流量調整手段として、吐出流量を調整可能な電動式のオイルポンプが設けられており、
前記回復手段は、前記回復操作として、前記オイルポンプを作動状態から非作動状態に切り替えて再び前記作動状態に切り替える再起動が実施されるように前記オイルポンプを制御する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の冷却装置。
前記冷媒を導く冷媒通路と、前記冷媒通路から分岐する分岐部とを更に備え、
前記冷媒通路は、前記分岐部の分岐位置から下方に延びて前記軸内供給部に接続され、
前記冷媒吐出部は、前記分岐位置と同一直線上に並ぶようにして前記分岐部に接続され、
前記軸内冷媒供給部は、前記冷媒通路との接続位置を起点として、前記冷媒吐出部は、前記分岐部との接続位置を起点として、互いに同じ向きに延びている、請求項１に記載の冷却装置。