(57)【要約】【課題】冷却用液体の特性及び温度に依らずにスリップリング及びブラシ間の電気的導通の不良を抑制するスリップリング装置、及びスリップリング装置を備える回転電機を搭載する車両の車両制御装置を提供する。【解決手段】スリップリング装置３０は、軸線周りに回転可能な導電性のスリップリング３１と、スリップリング３１に接触して設けられる導電性のブラシ３２と、スリップリング３１及びブラシ３２を収容する第一収容空間１３を含み且つ第一収容空間１３内に潤滑油５５を含むモータカバー１１及びエンドカバー１２と、潤滑油５５の温度を検出する温度センサ３８と、ブラシ３２への通電を制御し且つ温度センサ３８から検出された温度情報を受け取るように構成されたＥＣＵ１１０とを備える。ＥＣＵ１１０は、潤滑油５５の温度が第一所定温度未満の場合にブラシ３２への通電を実施しない。【選択図】図２
2016127733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線周りに回転可能な導電性のスリップリングと、
前記スリップリングに接触して設けられる導電性のブラシと、
前記スリップリング及び前記ブラシを収容する収容空間を含み且つ前記収容空間内に冷却用液体を含むケースと、
前記冷却用液体の温度を検出する温度検出部と、
前記ブラシへの通電を制御し且つ前記温度検出部から検出された温度情報を受け取るように構成された制御部と
を備えるスリップリング装置であって、
前記制御部は、前記冷却用液体の温度が第一所定温度未満の場合に前記ブラシへの通電を実施しないスリップリング装置。
【請求項２】
前記スリップリングの回転速度を検出する回転速度検出部を備え、
前記制御部は、
前記回転速度検出部から検出された回転速度情報を受け取るように構成され、
前記冷却用液体の温度が前記第一所定温度以上第二所定温度以下の場合、前記スリップリングの回転速度が所定回転速度以下であれば、前記ブラシへの通電を実施する請求項１に記載のスリップリング装置。
【請求項３】
前記冷却用液体を加熱する加熱装置を備える請求項１または２に記載のスリップリング装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のスリップリング装置と、
内燃機関と、
前記内燃機関及び車両駆動機構との間で駆動力の伝達ができるように設けられる第一回転電機と、
前記車両駆動機構との間で駆動力の伝達ができるように設けられる第二回転電機と
を備える車両制御装置であって、
前記スリップリング装置の前記スリップリングは、前記第一回転電機における巻線を含む回転子と一体に回転するように設けられ且つ前記巻線に電気的に接続され、
前記内燃機関は、互いに駆動力を伝達できるように前記回転子に接続され、
前記制御部は、前記冷却用液体の温度が第三所定温度未満の場合、前記回転子の回転駆動力を用いた前記内燃機関の始動のための前記ブラシを介した前記回転子への通電を実施せず、
前記第三所定温度は、前記第一所定温度以上前記第二所定温度未満の温度である車両制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記冷却用液体の温度が前記第三所定温度未満の場合、前記加熱装置により前記冷却用液体を加熱する請求項３を引用する請求項４に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スリップリング装置及びスリップリング装置を備える回転電機を搭載する車両の車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機が備えるスリップリング装置では、回転電機の回転シャフトと共に回転するスリップリングに、回転電機の外部のインバータ、バッテリ等の電気機器と電気的に接続されたブラシを接触させることによって、電気機器との間で電力の需給が行われる。ブラシは、電流が流れることによって発熱するほか、回転するスリップリングに対して押圧された状態で摺動するため、摩擦によっても発熱する。しかしながら、ブラシは、その温度が所定の温度以上に上昇すると、ブラシの耐摩耗性が急激に大きく低下し、ブラシの摩耗量が劇的に増加する。そのため、ブラシの耐久性が著しく低下する。このため、ブラシを冷却するために空気よりも優れた冷却性能を有する液体を用いた技術が提案されている。しかしながら、ブラシとスリップリングとの接触部に冷却用の液体が浸入して、接触部において液膜が形成されると、ブラシとスリップリングとの間の電気的導通が不良になる。このため、この電気的導通の不良を抑える技術も提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載される回転電機としての複合モータのスリップリング装置では、収容ケースの密閉された収容室内に、スリップリング及びブラシが配置されており、収容室内にはフッ素系液体が封入されている。フッ素系液体は、スリップリングと共に回転する回転軸がその中心軸位置まで浸かる程度の量で封入されている。フッ素系液体は、空気と比較して大きい熱伝導率、比熱及び密度を有し、優れた熱伝達性能を有するため、スリップリング及びブラシを効果的に冷却することができる。さらに、フッ素系液体は、鉱物油系オイルよりも劣る境界潤滑性を有するため、スリップリングとブラシとの接触部に入り込んでも接触部において液膜を形成せず、スリップリングとブラシとの間の電気的導通を維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１８３５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のスリップリング装置では、スリップリングとブラシとの間の電気的導通の維持をフッ素系液体の特性に依存しているため、冷却用液体の代替が利かないという問題がある。また、スリップリング装置の冷却用液体としてフッ素系液体の代わりに鉱物油系オイルを用いると、鉱物油系オイルの粘度は、温度による変化が大きく、低温時に比較的高くなる。従って、特に鉱物油系オイルの粘度が高くなる低温時に、ブラシとスリップリングとの接触部に油膜が形成されやすいという問題もある。
【０００６】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、冷却用液体の特性及び温度に依らずにスリップリングとブラシとの間の電気的導通の不良を抑制するスリップリング装置、及びスリップリング装置を備える回転電機を搭載する車両の車両制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係るスリップリング装置は、軸線周りに回転可能な導電性のスリップリングと、スリップリングに接触して設けられる導電性のブラシと、スリップリング及びブラシを収容する収容空間を含み且つ収容空間内に冷却用液体を含むケースと、冷却用液体の温度を検出する温度検出部と、ブラシへの通電を制御し且つ温度検出部から検出された温度情報を受け取るように構成された制御部とを備えるスリップリング装置であって、制御部は、冷却用液体の温度が第一所定温度未満の場合にブラシへの通電を実施しない。
【０００８】
上記スリップリング装置は、スリップリングの回転速度を検出する回転速度検出部を備え、制御部は、回転速度検出部から検出された回転速度情報を受け取るように構成され、冷却用液体の温度が第一所定温度以上第二所定温度以下の場合、スリップリングの回転速度が所定回転速度以下であれば、ブラシへの通電を実施してよい。
上記スリップリング装置は、冷却用液体を加熱する加熱装置を備えてよい。
【０００９】
また、本発明に係る車両制御装置は、上記スリップリング装置と、内燃機関と、内燃機関及び車両駆動機構との間で駆動力の伝達ができるように設けられる第一回転電機と、車両駆動機構との間で駆動力の伝達ができるように設けられる第二回転電機とを備える車両制御装置であって、スリップリング装置のスリップリングは、第一回転電機における巻線を含む回転子と一体に回転するように設けられ且つ巻線に電気的に接続され、内燃機関は、互いに駆動力を伝達できるように回転子に接続され、制御部は、冷却用液体の温度が第三所定温度未満の場合、回転子の回転駆動力を用いた内燃機関の始動のためのブラシを介した回転子への通電を実施せず、第三所定温度は、第一所定温度以上第二所定温度未満の温度である。
前記制御部は、冷却用液体の温度が第三所定温度未満の場合、加熱装置により冷却用液体を加熱してよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るスリップリング装置及びスリップリング装置を備える回転電機を搭載する車両の車両制御装置によれば、冷却用液体の特性及び温度に依らずにスリップリング及びブラシ間の電気的導通の不良を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るスリップリング装置を備えた回転電機を搭載するハイブリッド自動車の車両制御装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１のスリップリング装置及び回転電機の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
まず、本発明の実施の形態に係るスリップリング装置３０及びその周辺の構成を説明する。
図１を参照すると、本発明の実施の形態に係るスリップリング装置３０を備えた回転電機１を搭載するハイブリッド自動車の車両制御装置１００の構成が、示されている。なお、本実施の形態では、ハイブリッド自動車は、ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンである内燃機関１０１と回転電機１とを搭載するものとして説明する。
車両制御装置１００は、内燃機関１０１と、三相交流電力によって動作する回転電機１とをハイブリッド自動車の動力源として備えている。回転電機１は、内側ロータ２１、外側ロータ２２及びステータ２３を備え、ダブルロータ型の回転電機を構成している。
【００１３】
円筒状の形状を有し且つその外周面近傍に周方向に沿って三相巻線２１ａ（図２参照）を含む内側ロータ２１は、外側ロータ２２及びステータ２３よりも中心側で、回転シャフト１５に一体に回転するように設けられている。回転シャフト１５の一方の端部には、入力軸２０の一方の端部が一体に回転するように機械的に連結されている。
さらに、内燃機関１０１の回転駆動力が伝達されて入力軸２０が回転するように、入力軸２０の他方の端部が、内燃機関１０１の駆動軸１０１ａに機械的に連結されている。なお、この機械的に連結されるとは、本実施の形態のように、入力軸２０が、増速機、減速機のような変速機構、機械式の動力伝達機構等の駆動伝達機構１０２を介して間接的に駆動軸１０１ａに連結される場合、並びに、駆動軸１０１ａに直接的に連結される場合を含む。
【００１４】
回転シャフト１５の他方の端部には、スリップリング装置３０が設けられている。スリップリング装置３０は、内側ロータ２１の三相巻線２１ａに電気的に接続されている。スリップリング装置３０は、回転シャフト１５に一体に回転するように設けられたスリップリング３１（図２参照）と、回転電機１の外部の電気機器に電気的に接続されたブラシ３２（図２参照）とを含む。ブラシ３２は、内側ロータ２１及び回転シャフト１５と共に回転するスリップリング３１に常に接触するように、バネ等で付勢されている。
【００１５】
円筒状の外側ロータ２２は、内側ロータ２１の外周を囲むように径方向外側に設けられており、その内部に、内側ロータ２１に対向するようにして周方向に沿って埋め込まれた永久磁石２２ａ（図２参照）を含んでいる。外側ロータ２２は、内側ロータ２１の外周に沿って、内側ロータ２１に対して相対的に回転することができるように構成されている。
よって、回転電機１では、三相巻線２１ａを含む内側ロータ２１と永久磁石２２ａを含む外側ロータ２２とからなる１つのモータであるインナーモータ２が形成される。ここで、インナーモータ２は、第一回転電機を構成している。
【００１６】
円筒状の形状を有し且つその外周面近傍に周方向に沿って三相巻線２３ａ（図２参照）を含むステータ２３は、外側ロータ２２の外周を囲むように径方向外側に設けられており、回転電機１の筐体を構成するモータケース１０(図２参照）に固定されている。
よって、回転電機１では、永久磁石２２ａを含む外側ロータ２２と三相巻線２３ａを含むステータ２３とからなる１つのモータであるアウターモータ３が形成される。ここで、アウターモータ３は、第二回転電機を構成している。
なお、図１では、内側ロータ２１、外側ロータ２２及びステータ２３の断面が模式的に示されている。
【００１７】
また、出力軸部２２ｃａが、外側ロータ２２に一体に回転するように結合されている。出力軸部２２ｃａは、減速機能を有したピニオンギヤ及びドリブンギヤ、並びにデファレンシャルギヤ等を含む駆動伝達機構１０３を介して、車輪１０５に接続された駆動軸１０４に機械的に連結されている。そして、駆動伝達機構１０３、駆動軸１０４及び車輪１０５は、車両駆動機構１０６を構成している。
【００１８】
また、車両制御装置１００は、直流電力を充放電可能なバッテリ１０９と、バッテリ１０９に電気的に接続された第一インバータ１０７及び第二インバータ１０８とを備えている。さらに、第一インバータ１０７は、スリップリング装置３０のブラシ３２に電気的に接続されている。第二インバータ１０８は、ステータ２３の三相巻線２３ａに電気的に接続されている。第一インバータ１０７及び第二インバータ１０８は、コントロールユニットであるＥＣＵ１１０によって動作が制御されるように構成されている。第一インバータ１０７及び第二インバータ１０８はそれぞれ、バッテリ１０９から供給された直流電力を三相交流電力に変換してスリップリング装置３０のブラシ３２及びステータ２３の三相巻線２３ａに供給することができる。また、第一インバータ１０７及び第二インバータ１０８はそれぞれ、スリップリング装置３０のブラシ３２及びステータ２３の三相巻線２３ａから供給される三相交流電力を直流電力に変換してバッテリ１０９に供給することができる。ここで、ＥＣＵ１１０は、制御部を構成している。
【００１９】
ＥＣＵ１１０は、第一インバータ１０７を制御することによって、スリップリング装置３０のブラシ３２への電力供給を制御する。また、ＥＣＵ１１０は、第二インバータ１０８を制御することによって、ステータ２３の三相巻線２３ａへの電力供給を制御する。さらに、ＥＣＵ１１０は、バッテリ１０９の充電率（ＳＯＣ）を検出するように構成されている。また、ＥＣＵ１１０は、回転センサ及びトルクセンサそれぞれを通じて内燃機関１０１の回転数情報及び発生トルク情報を取得するように構成されると共に、内燃機関１０１の運転も制御するように構成されている。さらにまた、ＥＣＵ１１０は、入力軸２０に設けられた回転センサ４１から回転数情報を取得して内側ロータ２１の回転数を検出し、出力軸部２２ｃａに設けられた回転センサから回転数情報を取得して外側ロータ２２の回転数を検出するように構成されている。ここで、回転センサ４１は、回転速度検出部を構成している。
【００２０】
さらに、スリップリング装置３０及び回転電機１の詳細な構成を説明する。
図２を参照すると、回転電機１は、その筐体として、モータケース１０とモータカバー１１とエンドカバー１２とを備えている。モータカバー１１は、略円筒状のモータケース１０の開口端部１０ａを塞ぐように配設されている。エンドカバー１２は、一部が筒状であるモータカバー１１の開口端部を塞ぐように配設されている。
【００２１】
モータカバー１１は、モータケース１０の開口端部１０ａに固定される板状のフランジ部１１ａと、フランジ部１１ａの中央付近の開口部からモータケース１０内に向かって延在する円筒状の筒部１１ｂと、筒部１１ｂと反対側でフランジ部１１ａから突出する環状の突出縁部１１ｃとを含む。突出縁部１１ｃにエンドカバー１２が取り付けられる。
エンドカバー１２、筒部１１ｂ及び突出縁部１１ｃの内側に、スリップリング装置３０を収容する第一収容空間１３が形成される。モータケース１０及びモータカバー１１の内側且つ筒部１１ｂの外側に、内側ロータ２１、外側ロータ２２及びステータ２３を収容する第二収容空間１４が形成される。ここで、エンドカバー１２及びモータカバー１１は、ケースを構成している。
【００２２】
第一収容空間１３から第二収容空間１４にわたって筒部１１ｂの円筒軸方向に沿って延在する回転シャフト１５が、設けられている。
さらに、第二収容空間１４内に延びる回転シャフト１５の端部１５ａには、内側ロータ２１の内側ロータ支持部材２１ｃが、回転シャフト１５と一体に回転するように連結されている。内側ロータ支持部材２１ｃは、回転シャフト１５と同軸上に配置されている。
【００２３】
内側ロータ支持部材２１ｃは、回転シャフト１５の端部１５ａから回転シャフト１５と同軸に突出する円筒状の入力軸受入部２１ｃａと、筒部１１ｂを外側から囲むように延在する円筒状の内側ロータ支持部２１ｃｃと、入力軸受入部２１ｃａの径方向に延在して入力軸受入部２１ｃａを内側ロータ支持部２１ｃｃに連結する連結部２１ｃｂとが一体成形された構成を有している。
入力軸２０は、入力軸受入部２１ｃａの内周面に、入力軸受入部２１ｃａと一体に回転し且つ互いに駆動力を伝達できるように嵌合されている。
内側ロータ支持部２１ｃｃは、その外周に設けられる内側ロータ２１の円筒状の内側ロータコア２１ｂを支持する。内側ロータ支持部２１ｃｃと内側ロータコア２１ｂとは、一体に回転する。内側ロータコア２１ｂは、周方向に沿って配置された三相巻線２１ａを含む。
【００２４】
また、内側ロータ支持部２１ｃｃの端部は、その外周側に設けられたベアリング２４を介してフランジ部１１ａによって回転自在に支持されている。
そして、三相巻線２１ａ、内側ロータコア２１ｂ及び内側ロータ支持部材２１ｃは、内側ロータ２１を構成している。
【００２５】
また、第二収容空間１４内において、内側ロータコア２１ｂの径方向外側の外周面を囲むようにして外側ロータ２２の円筒状の外側ロータコア２２ｂが設けられている。外側ロータコア２２ｂは、その内部に、周方向に沿って配置された永久磁石２２ａを有している。
【００２６】
外側ロータコア２２ｂは、その円筒軸方向の両側から外側ロータコア２２ｂを挟むように設けられた第一外側ロータ支持部材２２ｃ及び第二外側ロータ支持部材２２ｄによって支持されている。第二外側ロータ支持部材２２ｄは、外側ロータコア２２ｂに対してフランジ部１１ａ側に位置し、円筒状の形状を有している。第一外側ロータ支持部材２２ｃは、外側ロータコア２２ｂに対して第二外側ロータ支持部材２２ｄと反対側に位置し、有底円筒状の形状を有している。
【００２７】
第一外側ロータ支持部材２２ｃは、入力軸受入部２１ｃａと同方向に且つ同軸上に延びる円筒状の出力軸部２２ｃａと、外側ロータコア２２ｂに一体に回転するように連結される円筒状の周壁部２２ｃｃと、出力軸部２２ｃａから周壁部２２ｃｃにまで回転シャフト１５の径方向に延在する円環板状の底壁部２２ｃｂとを一体成形によって含んでいる。
出力軸部２２ｃａは、その内周側に設けられたベアリング２５を介して、入力軸受入部２１ｃａの外周面によって回転自在に支持されている。さらに、出力軸部２２ｃａ内を入力軸２０が通る。
【００２８】
第二外側ロータ支持部材２２ｄは、円筒軸方向の一方の端部において外側ロータコア２２ｂに一体に回転するように連結されている。第二外側ロータ支持部材２２ｄにおける他方の端部は、その外周側に設けられたベアリング２６を介してフランジ部１１ａによって回転自在に支持されている。
【００２９】
よって、外側ロータコア２２ｂと第一外側ロータ支持部材２２ｃ及び第二外側ロータ支持部材２２ｄとは一体となって、入力軸受入部２１ｃａに対して、つまり、回転シャフト１５及び内側ロータ２１に対して相対回転することができる。第一外側ロータ支持部材２２ｃの出力軸部２２ｃａは、その外周面に嵌合する駆動伝達機構１０３（図１参照）のドリブンギヤに対して互いに回転駆動力を伝達することができる。
そして、永久磁石２２ａ、外側ロータコア２２ｂ、第一外側ロータ支持部材２２ｃ及び第二外側ロータ支持部材２２ｄは、外側ロータ２２を構成している。
【００３０】
また、第二収容空間１４内では、外側ロータコア２２ｂの外周を囲むようにして円筒状のステータ２３が設けられている。ステータ２３は、モータケース１０に固定されている。さらに、ステータ２３は、その内部に、周方向に沿って配置された三相巻線２３ａを含んでいる。
【００３１】
また、第一収容空間１３内において、回転シャフト１５の周囲は、樹脂等から形成され且つ電気的な絶縁性を有する絶縁部材３３によって覆われている。さらに、円筒状の絶縁部材３３の周りには、導電性を有する材料から形成された３つの輪状のスリップリング３１が、絶縁部材３３によって互いから及び回転シャフト１５から電気的に絶縁された状態で、埋め込まれている。同形状の３つのスリップリング３１は、回転シャフト１５の軸方向に沿って互いに等間隔をあけて一列に並べて配置されている。各スリップリング３１は、回転シャフト１５と同軸上に配置されている。さらに、各スリップリング３１は、それぞれの径方向外側の外周面を絶縁部材３３から露出させている。
また、絶縁部材３３の内部には、導電性を有する材料から形成された３つのバスバー３４が、絶縁部材３３によって互いに電気的に絶縁された状態で、埋め込まれている。３つのバスバー３４は、絶縁部材３３によって、回転シャフト１５から電気的に絶縁されている。３つのバスバー３４はそれぞれ、３つのスリップリング３１のうちの互いに異なる１つに電気的に接続されると共に、内側ロータ２１の三相巻線２１ａのうちの互いに異なる１つの相の巻線に電気的に接続されている。
そして、３つのスリップリング３１は、絶縁部材３３によって、互いに電気的に絶縁される。また、３つのスリップリング３１は、絶縁部材３３によって、電気的に接続されていないバスバー３４から電気的に絶縁されると共に、回転シャフト１５から、電気的に絶縁されている。
【００３２】
３つのスリップリング３１の径方向外側の外周面にはそれぞれ、導電性を有する材料から形成された３つの柱状のブラシ３２が接触するようにして配設されている。３つのブラシ３２は、１つのスリップリング３１に対して周方向に沿って等間隔に、つまり、互いに１２０°の中心角を形成するように配置されている。各ブラシ３２は、図示しないバネ等の付勢部材によってスリップリング３１に押し付けられている。
スリップリング３１のそれぞれに対して、スリップリング３１の径方向に沿って延在する円板状のホルダプレート３５が配設されている。３つのホルダプレート３５は、エンドカバー１２から回転シャフト１５の軸方向に沿って延在する円筒状の保持部材３７の内側で、保持部材３７に固定されて保持されている。
各スリップリング３１に接触する３つのブラシ３２はそれぞれ、円板状のホルダプレート３５上に配設された３つのブラシホルダ３６によって、スリップリング３１に接近する方向及び離れる方向に摺動可能に保持されている。
【００３３】
また、エンドカバー１２を貫通する流入口１２ａ及び流出口１２ｂが形成されており、第一収容空間１３に連通している。流入口１２ａは、保持部材３７の径方向内側で開口している。流出口１２ｂは、保持部材３７の径方向外側で開口している。これにより、第一収容空間１３内では、流入口１２ａを入口とし且つ流出口１２ｂを出口とした保持部材３７の内外を通る往復流路が形成される。
流入口１２ａには、回転電機１の外部のポンプ５１の吐出口から延びる第一流路５３が連通している。流出口１２ｂには、ポンプ５１の吸入口に延びる第二流路５４が連通している。第一流路５３の途中には、空冷式又は液冷式のクーラ５２が設けられている。ポンプ５１は、その動作がＥＣＵ１１０（図１参照）によって制御されるように構成されている。
【００３４】
第一収容空間１３内、並びに第一流路５３内及び第二流路５４内は、冷却用液体である潤滑油５５で満たされている。ポンプ５１が稼働することによって、潤滑油５５は、第一収容空間１３並びに流路５３及び５４を循環して流れ、その過程でクーラ５２によって冷却される。なお、潤滑油５５は、冷却用液体としてだけでなく、回転シャフト１５の周囲等の摺動部分に対する潤滑作用も奏する。
【００３５】
さらに、温度センサ３８が、第一収容空間１３内の潤滑油５５の温度を検知できるように、エンドカバー１２に配設されている。温度センサ３８は、第一収容空間１３内における保持部材３７の内側となる位置に配置され、流入口１２ａから流入した後であるがブラシ３２に流れる前の状態の潤滑油５５の温度を検知する。温度センサ３８は、検知した温度情報をＥＣＵ１１０（図１参照）に送るように構成されている。ここで、温度センサ３８は、温度検出部を構成している。
さらにまた、ヒータコイル３９が、第一収容空間１３内の潤滑油５５を加熱できるように、エンドカバー１２に配設されている。ヒータコイル３９は、第一収容空間１３内における保持部材３７の内側となる位置に配置されている。ヒータコイル３９は、流入口１２ａから流入した後であるがブラシ３２に流れる前の状態の潤滑油５５を加熱する。通電によるヒータコイル３９の加熱動作は、ＥＣＵ１１０によって制御されるように構成されている。ここで、ヒータコイル３９は、加熱装置を構成している。
【００３６】
次に、本発明の実施の形態に係るスリップリング装置３０及びその周辺の動作を説明する。
図１及び図２をあわせて参照すると、車両制御装置１００において、回転電機１のインナーモータ２では、内側ロータ２１と外側ロータ２２との間に回転速度差が発生すると、相対的に回転する永久磁石２２ａが発生する磁界の作用によって、内側ロータ２１の三相巻線２１ａに三相交流電流である誘導電流が発生する。発生した誘導電流は、スリップリング装置３０のバスバー３４、スリップリング３１及びブラシ３２を介して、第一インバータ１０７に送られる。ＥＣＵ１１０は、第一インバータ１０７を制御して、誘導電流を直流電流に変換し、バッテリ１０９に蓄電する。つまり、インナーモータ２は発電機として動作する。一方、ＥＣＵ１１０が、第一インバータ１０７を制御して、バッテリ１０９の直流電力を三相交流電力に変換して、スリップリング装置３０を介して内側ロータ２１の三相巻線２１ａに供給すると、三相巻線２１ａを流れる交流電流が発生する磁界が永久磁石２２ａに作用することによって、内側ロータ２１と外側ロータ２２との間に回転トルクを発生する。つまり、インナーモータ２は駆動源として動作する。
【００３７】
また、回転電機１のアウターモータ３に対して、ＥＣＵ１１０が、第二インバータ１０８を制御して、バッテリ１０９の直流電力を三相交流電力に変換して、ステータ２３の三相巻線２３ａに供給すると、三相巻線２３ａを流れる交流電流が発生する磁界が永久磁石２２ａに作用することによって、外側ロータ２２に回転トルクを与える。つまり、アウターモータ３は駆動源として動作する。一方、内側ロータ２１からの回転トルクを受けて外側ロータ２２が回転すると、相対的に回転する永久磁石２２ａが発生する磁界の作用によって、ステータ２３の三相巻線２３ａに誘導電流が発生し、第二インバータ１０８に送られる。ＥＣＵ１１０は、第二インバータ１０８を制御して、誘導電流を直流電流に変換し、バッテリ１０９に蓄電する。つまり、アウターモータ３は発電機として動作する。
【００３８】
また、ＥＣＵ１１０は、上述のような回転電機１の動作を開始した後、温度センサ３８から受け取る潤滑油５５の温度が、予め設定した冷却を要する温度まで上昇すると、ポンプ５１を始動する。ポンプ５１は、第二流路５４から第一流路５３に向かう方向に潤滑油５５を圧送する。これにより、クーラ５２を含む第一流路５３、流入口１２ａ、第一収容空間１３内における保持部材３７の内側、保持部材３７の外側、流出口１２ｂ、第二流路５４及びポンプ５１を順次通って循環する潤滑油５５の流れが形成される。潤滑油５５は、第一収容空間１３内において、スリップリング３１、ブラシ３２、ホルダプレート３５及びブラシホルダ３６と接触し、これらを冷却する。冷却後の昇温した潤滑油５５は、クーラ５２によって冷却され、冷却された潤滑油５５が流入口１２ａに再び供給される。そして、潤滑油５５によって冷却される上記の要素は、上記の要素と熱交換を行った後の潤滑油５５と、第一収容空間１３内で再び接触することがなく、ポンプ５１によって供給される冷却後の潤滑油５５と接触するため、効果的に冷却される。
【００３９】
車両制御装置１００は、車両制御装置１００を搭載するハイブリッド自動車を、回転電機１による出力軸部２２ｃａへの回転駆動力つまりトルクによって走行させる。このとき、回転電機１のトルクは、出力軸部２２ｃａ、駆動伝達機構１０３及び駆動軸１０４を介して車輪１０５に伝達してハイブリッド自動車を走行させる。
【００４０】
車両制御装置１００のＥＣＵ１１０は、ＥＶモード走行形態とＨＶモード走行形態とを適宜選択してハイブリッド自動車の走行を制御する。ＥＶモード走行形態では、ＥＣＵ１１０は、内燃機関１０１を停止させた状態で、バッテリ１０９の電力を回転電機１のステータ２３に供給してアウターモータ３の外側ロータ２２を駆動する。ＨＶモード走行形態では、ＥＣＵ１１０は、内燃機関１０１の動力を使用して入力軸２０及び回転電機１のインナーモータ２の内側ロータ２１を回転駆動しつつ、外側ロータ２２を駆動する。ＨＶモード走行形態では、バッテリ１０９の電力を使用する場合も使用しない場合もある。
【００４１】
ＥＣＵ１１０は、ブラシ３２に電力を供給する場合、第一収容空間１３内の潤滑油５５の温度に応じて、ブラシ３２への通電時期を調節する。
ＥＣＵ１１０は、温度センサ３８から受け取る潤滑油５５の温度が第一通電停止温度Ｔ１未満の場合、ブラシ３２への通電を全く行わない。この場合、ＥＣＵ１１０は、通電実施の決定前に内側ロータ２１と共にスリップリング３１が回転している状態であってもスリップリング３１が回転停止している状態であっても、ブラシ３２への通電を行わない。さらに、ＥＣＵ１１０は、スリップリング３１が回転停止している状態では、ブラシ３２への通電後にスリップリング３１が回転することになるかならないかに関わらず、ブラシ３２への通電を行わない。
【００４２】
なお、第一通電停止温度Ｔ１未満の低い温度は、潤滑油５５の粘度が非常に高く、スリップリング３１とブラシ３２との間に侵入している潤滑油５５が、スリップリング３１の非回転時でも、スリップリング３１とブラシ３２との間に油膜を形成するような温度である。なお、形成された油膜は、スリップリング３１とブラシ３２との間の電気的導通を遮断するため、ブラシ３２に通電した場合、通電不良が発生するほか、ブラシ３２とスリップリング３１との間にアーク放電が発生し、ブラシ３２の摩耗を促進する。
【００４３】
さらに、ＥＣＵ１１０は、潤滑油５５の温度が第一通電停止温度Ｔ１以上であっても第二通電停止温度Ｔ２未満の場合、一部の状態を除きブラシ３２への通電を行わない。この場合、ＥＣＵ１１０は、通電実施の決定前にスリップリング３１が回転している状態であってもスリップリング３１が回転停止している状態であっても、ブラシ３２への通電を行わない。しかしながら、ＥＣＵ１１０は、スリップリング３１が回転停止している状態では、通電後にスリップリング３１が回転することになる場合に限り、ブラシ３２への通電を行わず、通電後もスリップリング３１が回転停止を継続する場合は、通電を実施する。
【００４４】
なお、第一通電停止温度Ｔ１以上第二通電停止温度Ｔ２未満の低い温度では、比較的高い粘度を有する潤滑油５５は、回転停止しているスリップリング３１とブラシ３２との間では油膜を形成しないが、通電後に内側ロータ２１と共にスリップリング３１が回転を開始すると、スリップリング３１とブラシ３２との間に侵入してアーク放電を引き起こす油膜を形成する。
【００４５】
スリップリング３１と共に回転停止している内側ロータ２１に電力を供給して回転させる動作として、内燃機関１０１のクランキング動作が該当する。ステータ２３に電力を供給して外側ロータ２２に回転駆動力を発生させている状態で内側ロータ２１に電力を供給すると、内側ロータ２１は、三相巻線２１ａが発生する回転磁界を介して外側ロータ２２の永久磁石２２ａから反力を受けて回転駆動され、それによって、内燃機関１０１の駆動軸１０１ａを回転駆動してクランキングする。よって、ＥＣＵ１１０は、潤滑油５５の温度が第二通電停止温度Ｔ２未満の場合、内燃機関１０１のクランキングを行わない。
ここで、第一通電停止温度Ｔ１又は第二通電停止温度Ｔ２が、第一所定温度を構成し、第二通電停止温度Ｔ２は、第三所定温度を構成している。
【００４６】
ＥＣＵ１１０は、潤滑油５５の温度が第二通電停止温度Ｔ２以上であり且つ第三通電停止温度Ｔ３以下の場合、回転センサ４１から受け取る入力軸２０つまり回転シャフト１５の回転数が設定回転数Ｒ以下のときに限り、ブラシ３２への通電を行う。
第三通電停止温度Ｔ３はスリップリング装置３０及び潤滑油５５の特性に応じて予め設定される。回転シャフト１５つまりスリップリング３１の回転数が上昇すると、潤滑油５５はスリップリング３１とブラシ３２との間に油膜を形成しやすくなる。
第三通電停止温度Ｔ３は、潤滑油５５が第三通電停止温度Ｔ３超の温度であるとき、回転シャフト１５及びスリップリング３１が回転電機１の許容回転数以下のいかなる回転数で回転しても、潤滑油５５がスリップリング３１とブラシ３２との間にアーク放電を引き起こす油膜を形成しない温度として設定される。
よって、スリップリング装置３０は、潤滑油５５の温度が第三通電停止温度Ｔ３超であるとき、通常運転状態にあり、潤滑油５５の温度が第二通電停止温度Ｔ２以上且つ第三通電停止温度Ｔ３以下であるとき、暖機運転状態にある。
【００４７】
そして、潤滑油５５の温度が第二通電停止温度Ｔ２以上第三通電停止温度Ｔ３以下の範囲内のときのスリップリング３１の回転数に上限を設定し、この上限回転数を、第二通電停止温度Ｔ２以上第三通電停止温度Ｔ３以下の範囲内のいずれの温度においてもスリップリング３１とブラシ３２との間でアーク放電が発生しないような設定回転数Ｒとしている。
ここで、第三通電停止温度Ｔ３は、第二所定温度を構成し、設定回転数Ｒは、所定回転速度を構成している。
【００４８】
ＥＣＵ１１０は、潤滑油５５の温度が第三通電停止温度Ｔ３を超える場合、上述のようなブラシ３２への通電に対する制限を設けずに、ブラシ３２への通電を行う。
【００４９】
また、ＥＣＵ１１０は、潤滑油５５の温度が第二通電停止温度Ｔ２未満の場合、ヒータコイル３９に通電し、ヒータコイル３９に潤滑油５５を加熱させる。
これにより、ブラシ３２への通電が可能となるのに要する時間が短縮される。そして、ＥＣＵ１１０は、加熱により上昇した潤滑油５５の温度に応じて、上述のブラシ３２への通電制御を行う。なお、ヒータコイル３９による加熱は、潤滑油５５の温度が第二通電停止温度Ｔ２以上第三通電停止温度Ｔ３以下の場合にも、実施してもよい。これにより、スリップリング装置３０は、早期に通常運転状態に達することができる。
【００５０】
上述のように、ＥＣＵ１９０は、潤滑油５５の温度状態に応じて、又は、加熱により変化する潤滑油５５の温度状態に応じて、ブラシ３２への通電を制御する。
【００５１】
このように、本発明の実施の形態に係るスリップリング装置３０は、軸線周りに回転可能な導電性のスリップリング３１と、スリップリング３１に接触して設けられる導電性のブラシ３２と、スリップリング３１及びブラシ３２を収容する第一収容空間１３を含み且つ第一収容空間１３内に潤滑油５５を含むモータカバー１１及びエンドカバー１２と、潤滑油５５の温度を検出する温度センサ３８と、ブラシ３２への通電を制御し且つ温度センサ３８から検出された温度情報を受け取るように構成されたＥＣＵ１１０とを備える。ＥＣＵ１１０は、潤滑油５５の温度が第一所定温度としての第一通電停止温度Ｔ１又は第二通電停止温度Ｔ２未満の場合にブラシ３２への通電を実施しない。
【００５２】
潤滑油５５は、低い温度状態にあるとき、その粘度が高くなるため、スリップリング３１とブラシ３２との間に侵入すると油膜を形成しやすく、スリップリング３１が回転するとさらに油膜を形成しやすくなる。
しかしながら、第一所定温度未満としての第一通電停止温度Ｔ１未満又は第二通電停止温度Ｔ２未満の低い温度状態で高い粘度状態に潤滑油５５があるときに、ブラシ３２への通電を行わないため、スリップリング３１とブラシ３２との間において、油膜に起因する電気的導通不良及びアーク放電の発生を抑制することができる。そして、上記抑制は、潤滑油５５等の冷却用液体の特性に依らない。よって、スリップリング装置３０は、冷却用液体の特性及び温度に依らずにスリップリング３１とブラシ３２との間の電気的導通の不良を抑制することを可能にする。
【００５３】
また、スリップリング装置３０は、スリップリング３１の回転速度を検出する回転センサ４１を備え、ＥＣＵ１１０は、回転センサ４１から検出された回転速度情報を受け取るように構成され、潤滑油５５の温度が第二通電停止温度Ｔ２以上第三通電停止温度Ｔ３以下の場合、スリップリング３１の回転速度が設定回転数Ｒ以下であれば、ブラシ３２への通電を実施する。上記構成では、潤滑油５５の温度が十分に上昇していない状態において、スリップリング３１の回転速度を抑制することによって、スリップリング３１とブラシ３２との間における、潤滑油５５による油膜の発生を抑えることができる。
また、スリップリング装置３０は、潤滑油５５を加熱するヒータコイル３９を備える。ヒータコイル３９を用いて潤滑油５５を昇温することによって、早期にブラシ３２に通電できるようになる。
【００５４】
また、本発明に係る車両制御装置１００は、スリップリング装置３０と、内燃機関１０１と、内燃機関１０１及び車両駆動機構１０６との間で駆動力の伝達ができるように設けられるインナーモータ２及び車両駆動機構１０６との間で駆動力の伝達ができるように設けられるアウターモータ３を含む回転電機１とを備える。スリップリング装置３０のスリップリング３１は、インナーモータ２における三相巻線２１ａを含む内側ロータ２１と一体に回転するように設けられ且つ三相巻線２１ａに電気的に接続される。内燃機関１０１は、互いに駆動力を伝達できるように内側ロータ２１に接続される。ＥＣＵ１１０は、潤滑油５５の温度が第二通電停止温度Ｔ２未満の場合、内側ロータ２１の回転駆動力を用いた内燃機関１０１の始動のためのブラシ３２を介した内側ロータ２１への通電を実施しない。上記構成によって、内燃機関１０１のクランキング時におけるスリップリング３１とブラシ３２との間の電気的導通の不良の抑制が可能になる。
【００５５】
また、実施の形態に係るスリップリング装置３０では、温度センサ３８は、第一収容空間１３内及び流路５３，５４のいかなる場所に設けられてよい。
また、実施の形態に係るスリップリング装置３０において、ＥＣＵ１１０は、温度検出部としての温度センサ３８から潤滑油５５の温度情報を得ていたが、これに限定されない。ＥＣＵ１１０は、温度検出部を兼ね、他の取得可能な要素から潤滑油５５の温度を推定してもよい。例えば、ＥＣＵ１１０は、スリップリング装置３０の周辺の外気温や第一収容空間１３を囲む壁部の温度等を用いて、潤滑油５５の温度を推定してもよい。回転電機１がオートマチックトランスミッションフルードや不凍液等の冷却流体により冷却される場合は、冷却流体の温度等を用いて、ＥＣＵ１１０は、潤滑油５５の温度を推定しても良い。
【００５６】
また、実施の形態に係るスリップリング装置３０では、潤滑油５５の加熱装置としてヒータコイル３９を用いていたが、これに限定されるものでなく、セラミックヒータ、カーボンヒータ等であってもよい。
さらに、ヒータコイル３９等による加熱装置は、第一収容空間１３内のいかなる場所に設けられてもよく、或いは、潤滑油５５を直接的に加熱せずに第一収容空間１３を囲む壁部を加熱するように設けられてもよい。
【００５７】
また、実施の形態に係るスリップリング装置３０は、内側ロータ２１の回転シャフト１５に設けられていたが、これに限定されるものでない。外側ロータ２２に三相巻線が設けられる場合、外側ロータ２２の回転軸にスリップリング装置を設けてもよい。
また、実施の形態に係るスリップリング装置３０を備える回転電機１では、内側ロータ２１に入力軸２０が連結され、外側ロータ２２に出力軸部２２ｃａが連結されていたが、内側ロータ２１に出力軸部２２ｃａが連結され、外側ロータ２２に入力軸２０が連結されてもよい。
また、実施の形態に係るスリップリング装置３０を備える回転電機１は、内側ロータ２１、外側ロータ２２及びステータ２３を備えていたが、これに限定されるものでない。回転電機は、ステータ２３を備えずに、内側ロータ２１及び外側ロータ２２による２つのロータのみを備えるものであってもよい。このような回転電機においても、スリップリング装置３０は、２つのロータのうちの巻線を有するロータの回転軸に設けられる。
【００５８】
また、実施の形態に係るスリップリング装置３０では、冷却用液体として潤滑油を使用していたが、これに限定されるものでない。冷却用液体は、空気よりも優れた冷却性能を有するものであればよく、有機媒体、フッ素系液体、その他の油脂、水等であってもよい。回転電機１が自動車に搭載される場合には、オートマチックトランスミッションフルードを冷却用液体として用いても良い。冷却用液体として、導電性を有しない液体がより好ましい。
また、実施の形態に係るスリップリング装置３０では、第一収容空間１３内の全体が冷却用液体としての潤滑油５５で満たされていたが、冷却用液体は、第一収容空間１３内の一部を満たすような量で封入されていてもよい。第一収容空間１３の上部から冷却用液体が噴射される構成であれば、第一収容空間１３内に溜められる冷却用液体の量の下限に制限がない。第一収容空間１３の上部から冷却用液体が噴射される構成でない場合、スリップリング３１等の回転する構成要素によって掻き上げられるような量で、冷却用液体が第一収容空間１３内に溜められていればよい。
【００５９】
また、実施の形態に係るスリップリング装置３０では、３つのスリップリング３１が設けられていたが、これに限定されるものでなく、スリップリングは、２つ以下であっても、４つ以上であってもよい。さらに、各スリップリングに接触するブラシ３２も３つに限定されるものでなく、２つ以下であっても、４つ以上であってもよい。
また、実施の形態に係るスリップリング装置３０は、ダブルロータ型の回転電機１に搭載されるものに限定されず、いかなる回転電機に設けられてもよい。
また、車両制御装置１００において、回転電機１は、ダブルロータ型に限定されず、別個の２つの回転電機から構成されてもよい。
また、車両制御装置１００は、ハイブリッド自動車への搭載に限定されるものでなく、建設機械、ディーゼル機関車等のガソリンエンジン及びディーゼルエンジンなどの内燃機関と回転電機とを動力とする機械に搭載してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１  回転電機、２  インナーモータ（第一回転電機）、３  アウターモータ（第二回転電機）、１１  モータカバー（ケース）、１２  エンドカバー（ケース）、１３  第一収容空間、２１  内側ロータ（回転子）、２１ａ  三相巻線、３０  スリップリング装置、３１  スリップリング、３２  ブラシ、３８  温度センサ（温度検出部）、３９  ヒータコイル（加熱装置）、４１  回転センサ（回転速度検出部）、５５  潤滑油（冷却用液体）、１０１  内燃機関、１０６  車両駆動機構、１０９  ＥＣＵ（制御部）。
【図１】
2016127733.tif 000003
【図２】
2016127733.tif 000004