(57)【要約】【課題】モータとジェネレータをそれぞれ適切に冷却して電力効率を高めること。【解決手段】車輪１０に駆動力を与えるモータ２０と、内燃機関２２によって駆動されるジェネレータ２１と、モータ２０及びジェネレータ２１を冷却する冷却媒体を圧送するポンプ２８と、ポンプ２８とモータ２０との間で前記冷却媒体を循環させるモータ冷却流路２９と、ポンプ２８とジェネレータ２１との間で前記冷却媒体を循環させるジェネレータ冷却流路３０と、モータ冷却流路２９及びジェネレータ冷却流路３０を循環する前記冷却媒体の流量比を調節する流量調節バルブ３１と、モータ２０の温度を測定するモータ温度測定手段３２と、ジェネレータ２１の温度を測定するジェネレータ温度測定手段３３と、モータ温度測定手段３２及びジェネレータ温度測定手段３３の測定結果に基づいて、流量調節バルブ３１に対する制御を行なう制御手段３４と、を備えた冷却システム切替機構を構成する。【選択図】図２
2017114210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に駆動力を与えるモータと、
内燃機関によって駆動されるジェネレータと、
前記モータ及び前記ジェネレータを冷却する冷却媒体を圧送するポンプと、
前記ポンプと前記モータとの間で前記冷却媒体を循環させるモータ冷却流路と、
前記ポンプと前記ジェネレータとの間で前記冷却媒体を循環させるジェネレータ冷却流路と、
前記モータ冷却流路及び前記ジェネレータ冷却流路を循環する前記冷却媒体の流量比を調節する流量調節バルブと、
前記モータの温度を測定するモータ温度測定手段と、
前記ジェネレータの温度を測定するジェネレータ温度測定手段と、
前記モータ温度測定手段及び前記ジェネレータ温度測定手段の測定結果に基づいて、前記流量調節バルブに対して、前記流量比を調節する制御を行なう制御手段と、
を備えた冷却システム切替機構。
【請求項２】
前記モータ温度測定手段及び前記ジェネレータ温度測定手段の測定結果に基づいて、前記ポンプの出力を調節する請求項１に記載の冷却システム切替機構。
【請求項３】
前記制御手段が、前記モータの温度の基準となるモータ基準温度、及び、前記ジェネレータの温度の基準となるジェネレータ基準温度を有しており、前記モータ基準温度と前記モータ温度測定手段で測定した前記モータの温度との差であるモータ温度差と、前記ジェネレータ基準温度と前記ジェネレータ温度測定手段で測定した前記ジェネレータの温度との差であるジェネレータ温度差とを比較し、前記モータ温度差が前記ジェネレータ温度差よりも大きい場合は、前記モータ冷却流路の流量を前記ジェネレータ冷却流路の流量よりも大きくし、前記ジェネレータ温度差が前記モータ温度差よりも大きい場合は、前記ジェネレータ冷却流路の流量を前記モータ冷却流路の流量よりも大きくするように制御する機能を有する請求項１又は２に記載の冷却システム切替機構。
【請求項４】
前記制御手段が、車両の駆動力伝達機構の失陥の際に、前記冷却媒体の全量が前記モータ冷却流路を循環するように制御する機能を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却システム切替機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷却媒体をポンプで循環してモータとジェネレータを冷却する冷却システムの切替機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリからモータに電力を供給して車輪を駆動しつつ、エンジンによってジェネレータを駆動してバッテリを充電するハイブリッド車やプラグインハイブリッド車等の車両においては、例えば、特許文献１に示すように、冷却用のオイルを圧送するポンプと、モータ及びジェネレータをオイル配管で接続した構成を採用することがある（本文献の図１等参照）。
【０００３】
ポンプから圧送されたオイルは、オイルクーラ及びオイル配管の第１経路を通ってモータに到達する。そして、ジェネレータの下側のオイルパンに流入した後にポンプに戻る。前記第１経路には第２経路が分岐して設けられており、オイルはこの第２経路を通ってジェネレータにも到達する。そして、第１経路を通ったオイルと第２経路を通ったオイルは、オイルパンで合流している。第２経路の途中には電磁弁が設けられており、第２経路の流量を調節し得るようになっている（本文献の図１等参照）。
【０００４】
この構成によると、ジェネレータの停止時にはジェネレータへ供給されるオイルの量を減らし、モータへ供給されるオイルの量を増やすことができる。これにより、ポンプは、モータにおいて必要とされるオイルのみ供給できればよいため、ポンプの出力を低減することができ、消費されるエネルギーを節約することができる（本文献の段落００４３〜００４４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５５８２０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示す構成においては、ポンプからモータまでオイル配管によって直結されているため、車両が停止している場合のようにモータを冷却する必要がない場合においても、常にモータ側にオイルが流れている状態となる。すると、ジェネレータ側のオイル流量は相対的に低下し、例えば、エンジンによってジェネレータを駆動する場合に、ジェネレータの冷却が不十分になり、電力効率の低下の原因となる虞がある。
【０００７】
そこで、この発明は、モータとジェネレータをそれぞれ適切に冷却して電力効率を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明においては、車輪に駆動力を与えるモータと、内燃機関によって駆動されるジェネレータと、前記モータ及び前記ジェネレータを冷却する冷却媒体を圧送するポンプと、前記ポンプと前記モータとの間で前記冷却媒体を循環させるモータ冷却流路と、前記ポンプと前記ジェネレータとの間で前記冷却媒体を循環させるジェネレータ冷却流路と、前記モータ冷却流路及び前記ジェネレータ冷却流路を循環する前記冷却媒体の流量比を調節する流量調節バルブと、前記モータの温度を測定するモータ温度測定手段と、前記ジェネレータの温度を測定するジェネレータ温度測定手段と、前記モータ温度測定手段及び前記ジェネレータ温度測定手段の測定結果に基づいて、前記流量調節バルブに対して、前記流量比を調節する制御を行なう制御手段と、を備えた冷却システム切替機構を構成した。
【０００９】
前記構成においては、前記モータ温度測定手段及び前記ジェネレータ温度測定手段の測定結果に基づいて、前記ポンプの出力を調節する構成とすることができる。
【００１０】
前記各構成においては、前記制御手段が、前記モータの温度の基準となるモータ基準温度、及び、前記ジェネレータの温度の基準となるジェネレータ基準温度を有しており、前記モータ基準温度と前記モータ温度測定手段で測定した前記モータの温度との差であるモータ温度差と、前記ジェネレータ基準温度と前記ジェネレータ温度測定手段で測定した前記ジェネレータの温度との差であるジェネレータ温度差とを比較し、前記モータ温度差が前記ジェネレータ温度差よりも大きい場合は、前記モータ冷却流路の流量を前記ジェネレータ冷却流路の流量よりも大きくし、前記ジェネレータ温度差が前記モータ温度差よりも大きい場合は、前記ジェネレータ冷却流路の流量を前記モータ冷却流路の流量よりも大きくするように制御する機能を有する構成とすることもできる。
【００１１】
前記各構成においては、前記制御手段が、車両の駆動力伝達機構の失陥の際に、前記冷却媒体の全量が前記モータ冷却流路を循環するように制御する機能を有する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によると、モータとジェネレータの温度に対応して、モータ冷却流路とジェネレータ冷却流路を循環する冷却媒体の流量比を適切に調節することができ、それぞれを適切に冷却することができる。このため、モータ及びジェネレータの電力効率を高めることができ、ポンプ及びモータ等の駆動に要する消費電力の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に係る冷却システム切替機構を備えた車両の概略図
【図２】図１に示す冷却システム切替機構の全体構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明に係る冷却システム切替機構を備えた車両１の概略図を図１に示す。この車両１は、前後左右の車輪１０（１０ａ、１０ｂ）に駆動力を伝達可能なプラグインハイブリッド車である。前輪１０ａ側には、モータ２０（以下において、前輪１０ａ側のモータ２０を「フロントモータ」と称し、モータ２０と同じ符号を付する。）、ジェネレータ２１、エンジン２２、フロントトランスアクスル２３、フロントインバータ２４が、後輪１０ｂ側には、リアモータ４０、リアトランスアクスル４１、リアインバータ４２が、それぞれ設けられている。
【００１５】
フロントトランスアクスル２３は、フロントモータ２０及びエンジン２２と前輪１０ａに駆動力を伝達するフロント駆動軸１１との間、及び、ジェネレータ２１とエンジン２２との間に配置されている。このフロントトランスアクスル２３を介して、フロントモータ２０及びエンジン２２の駆動力が前輪１０ａに伝達されて車両１が駆動するとともに、エンジン２２の駆動力がジェネレータ２１に伝達されて発電が行なわれる。フロントモータ２０とフロントインバータ２４との間、及び、ジェネレータ２１とフロントインバータ２４との間は、それぞれハーネス２５で接続されている。
【００１６】
フロントモータ２０及びジェネレータ２１は、後ほど詳しく説明する冷却システム切替機構２６によって効率的に冷却されるように構成されている。
【００１７】
リアトランスアクスル４１は、リアモータ４０と後輪１０ｂに駆動力を伝達するリア駆動軸１２との間に配置されている。このリアトランスアクスル４１を介して、リアモータ４０の駆動力が後輪１０ｂに伝達されて車両１が駆動する。リアモータ４０とリアインバータ４２との間は、ハーネス４３で接続されている。
【００１８】
フロントインバータ２４及びリアインバータ４２は、ハーネス２７、４４によってそれぞれバッテリ５０と接続されており、このバッテリ５０からフロントモータ２０及びリアモータ４０に駆動電力が供給されるとともに、ジェネレータ２１で発電した電力がバッテリ５０に充電されるように構成されている。
【００１９】
図２を用いて、冷却システム切替機構２６を詳しく説明する。この冷却システム切替機構２６は、フロントモータ２０、ジェネレータ２１、ポンプ２８、モータ冷却流路２９、ジェネレータ冷却流路３０、流量調節バルブ３１、モータ温度測定手段３２、ジェネレータ温度測定手段３３、及び、制御手段３４を主要な構成要素としている。
【００２０】
フロントモータ２０は、その内部にコイル２０ａ（ステータ）を有し、このコイル２０ａへの通電によってロータ（図示せず）が軸周りに回転するように構成されている。
【００２１】
ジェネレータ２１は、その内部にコイル２１ａ（ステータ）を有し、ロータ（図示せず）をエンジン２２の駆動力によって回転することによって、発電するように構成されている。ジェネレータ２１の下側にはオイルパン３５が一体に設けられており、このオイルパン３５に冷却媒体が所定量溜められるようになっている。そして、コイル２１ａの下端部が、オイルパン３５に溜められた冷却媒体に浸漬された状態となっている。なお、この実施形態においては、冷却媒体としてオイルを使用しているが、その種類はこれに限定されない。
【００２２】
ポンプ２８は、フロントモータ２０及びジェネレータ２１を冷却する冷却媒体を圧送する機能を有する電動式のポンプ２８である。
【００２３】
モータ冷却流路２９は、ポンプ２８とフロントモータ２０との間で冷却媒体を循環させるための流路である。このモータ冷却流路２９は、フロントモータ２０（フロントモータ２０のコイル２０ａ近傍）、オイルパン３５、ポンプ２８、オイルクーラ３６、及び、流量調節バルブ３１を経由してフロントモータ２０に戻るように構成されている。
【００２４】
オイルクーラ３６によって、フロントモータ２０によって加熱された冷却媒体の冷却を行う。オイルクーラ３６の近傍には、バイパス流路３７が形成されており、モータ冷却流路２９内を循環する冷却媒体の一部は、オイルクーラ３６を経由することなくバイパス流路３７を流れてフロントモータ２０側に戻る。このように、バイパス流路３７を形成することによって、モータ冷却流路２９内の冷却媒体をスムーズに循環させることができる。
【００２５】
ジェネレータ冷却流路３０は、ポンプ２８とジェネレータ２１との間で冷却媒体を循環させるための流路である。このジェネレータ冷却流路３０は、ジェネレータ２１（ジェネレータ２１のコイル２１ａ近傍）、オイルパン３５、ポンプ２８、オイルクーラ３６、及び、流量調節バルブ３１を経由してジェネレータ２１に戻るように構成されている。オイルパン３５から流量調節バルブ３１までの間は、ジェネレータ冷却流路３０とモータ冷却流路２９の流路は共通となっている。
【００２６】
流量調節バルブ３１は、モータ冷却流路２９及びジェネレータ冷却流路３０をそれぞれ循環する冷却媒体の流量比を調節する機能を有している。この流量比は１００：０（冷却媒体の全量をモータ冷却流路２９側に流す場合）から０：１００（冷却媒体の全量をジェネレータ冷却流路側に流す場合）の範囲で適宜調節することができる。例えば、ジェネレータ２１を使用しない走行時（フロントモータ２０のみが駆動しているとき）は、モータ冷却流路２９のみに冷却冷媒を循環させ、停車中における発電時（ジェネレータ２１のみが駆動しているとき）は、ジェネレータ冷却流路３０のみに冷却媒体を循環させるのが好ましい。この流量調節バルブ３１として、例えば三方弁を採用することができるが、他の形式のバルブを採用することもできる。
【００２７】
モータ温度測定手段３２は、フロントモータ２０の温度を測定するためのものであって、具体的には、フロントモータ２０のコイル２０ａに設けられた温度センサである。また、ジェネレータ温度測定手段３３は、ジェネレータ２１の温度を測定するためのものであって、具体的には、ジェネレータ２１のコイル２１ａに設けられた温度センサである。モータ温度測定手段３２及びジェネレータ温度測定手段３３は温度センサに限定されず、他のタイプの測定手段を適宜採用することが可能である。
【００２８】
制御手段３４は、モータ温度測定手段３２及びジェネレータ温度測定手段３３の測定結果に基づいて、流量調節バルブ３１に対して、モータ冷却流路２９及びジェネレータ冷却流路３０の流量比を調節する制御を行なう機能を有する。この制御手段３４は、例えば、プラグインハイブリッド電子制御ユニットの機能の一部を構成する。
【００２９】
モータ温度測定手段３２及びジェネレータ温度測定手段３３と制御手段３４との間はケーブル接続されており、コントローラエリアネットワーク（車載ネットワーク）信号によって、温度測定データをやり取りできるように構成されている。また、制御手段３４と流量調節バルブ３１との間もケーブル接続されており、モータ温度測定手段３２及びジェネレータ温度測定手段３３による測定結果に基づいて、流量調節バルブ３１の流量比を調節可能としている。
【００３０】
この流量比の調節手法は種々考えられるが、例えば、制御手段３４に、フロントモータ２０の温度の基準となるモータ基準温度、及び、ジェネレータ２１の温度の基準となるジェネレータ基準温度を予め記憶させておき、各基準温度とモータ温度測定手段３２及びジェネレータ温度測定手段３３で測定した実際の温度との温度差に基づいて調節することができる。
【００３１】
具体的には、モータ基準温度とモータ温度測定手段３２で測定したフロントモータ２０の温度との差であるモータ温度差と、ジェネレータ基準温度と、ジェネレータ温度測定手段３３で測定したジェネレータ２１の温度との差であるジェネレータ温度差とを比較し、モータ温度差がジェネレータ温度差よりも大きい場合は、モータ冷却流路２９の流量をジェネレータ冷却流路３０の流量よりも大きくして、フロントモータ２０を効率的に冷却する。その一方で、ジェネレータ温度差がモータ温度差よりも大きい場合は、ジェネレータ冷却流路３０の流量をモータ冷却流路２９の流量よりも大きくして、ジェネレータ２１を効率的に冷却する。
【００３２】
なお、モータ基準温度とジェネレータ基準温度を同じとした場合は、フロントモータ２０とジェネレータ２１の実際の温度の高低に基づいて、流量調節バルブ３１の制御が行なわれる。
【００３３】
このように、制御手段３４で流量調節バルブ３１の流量調節を行うことにより、フロントモータ２０とジェネレータ２１のうち、より冷却が必要な方を優先的に冷却することができ、その冷却効率を高めることができる。このため、フロントモータ２０及びジェネレータ２１の効率が向上して、電力効率を高めることができる。
【００３４】
上記の調節手法はあくまでも一例であって、その他の調節手法も適宜採用することができる。
【００３５】
ポンプ２８の出力は、常に一定としてもよいが、図２に示すように、制御手段３４とポンプ２８との間をケーブル接続して、制御手段３４からの制御信号に基づいて、ポンプ２８の出力を調節するようにしてもよい。例えば、モータ温度測定手段３２及びジェネレータ温度測定手段３３の測定結果から、フロントモータ２０及びジェネレータ２１の冷却に必要な冷却媒体の流量を算出し、その流量となるようにポンプ２８の出力を制御することもできる。このように、ポンプ２８の出力を制御可能とすることによって、フロントモータ２０及びジェネレータ２１の冷却の必要性が小さいときにポンプ２８の出力を小さくして、使用電力の削減を図ることができる。
【００３６】
また、車両１の駆動力伝達機構が失陥して、リンプホーム機能（非常時回避機能）が作動したときは、シリーズ走行モードからパラレル走行モードに切り替わって、フロントモータ２０による車輪１０の駆動（電気自動車としての走行）が行なわれる。この場合は、フロントモータ２０のみを冷却すればよいので、冷却媒体の全量がモータ冷却流路２９を循環するように流量調節バルブ３１を制御する。
【００３７】
上記の実施形態はあくまでも一例であって、モータ２０とジェネレータ２１をそれぞれ適切に冷却して電力効率を高める、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成要素の構成や配置等を適宜変更することができる。
【００３８】
例えば、上記の実施形態においては、前輪１０ａ側に冷却システム切替機構２６を採用した構成について説明したが、後輪１０ｂ側にジェネレータ２１を設けた車両１においては、後輪１０ｂ側に同じ冷却システム切替機構２６を採用した構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１  車両
１０  車輪
１０ａ  前輪
１０ｂ  後輪
１１  フロント駆動軸
１２  リア駆動軸
２０  フロントモータ（モータ）
２０ａ  コイル
２１  ジェネレータ
２１ａ  コイル
２２  エンジン（内燃機関）
２３  フロントトランスアクスル
２４  フロントインバータ
２５  ハーネス
２６  冷却システム切替機構
２７  ハーネス
２８  ポンプ
２９  モータ冷却流路
３０  ジェネレータ冷却流路
３１  流量調節バルブ
３２  モータ温度測定手段
３３  ジェネレータ温度測定手段
３４  制御手段
３５  オイルパン
３６  オイルクーラ
３７  バイパス流路
４０  リアモータ
４１  リアトランスアクスル
４２  リアインバータ
４３、４４  ハーネス
５０  バッテリ
【図１】
2017114210.tif 000003
【図２】
2017114210.tif 000004