JP2016178842A - 電動車両のモータオイル昇温制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータの起動時にオイルの温度が所定温度以下の場合に、オイルの温度上昇を迅速に行うことかできる電動車両のモータオイル昇温制御装置を提供すること。
【解決手段】モータ９ａ、９ｂと動力伝達ギア１１とが同一のケーシング１５内に収納され、ケーシング１５内にモータの冷却及び動力伝達ギアの潤滑に用いられるモータオイル５が封入される駆動装置３を備える電動車両１のモータオイルの昇温制御装置７であって、２つのモータ９ａ、９ｂを備えるとともに、該モータは永久磁石型同期モータによって構成され、モータの停止中にモータ暖機の条件が成立した場合に、モータによる駆動トルクをそれぞれ逆方向に発生させて釣り合わせて車両を停止させるようにモータ電流を制御する通電制御手段７７を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本開示は、電動車両のモータオイルの昇温制御装置に関する。

電動車両は、駆動装置によって電力により駆動される電動モータのトルクを、動力伝達ギアを介して車輪に伝達することで走行するように構成されている。
電動モータとしては、一般的に、永久磁石同期モータが採用され、この永久磁石同期モータは、ロータコアの周方向に複数の永久磁石が配置されたロータと、複数の永久磁石に対応して電磁石を構成するコイルが収納されたステータとから構成されている。
そして、ステータ側のコイルに電流進角を考慮した三相交流を流すことでステータ側に回転磁界を形成してロータを回転させる。

また、このような電動車両の駆動装置は、電動モータと動力伝達ギアとが同一のケーシング内に収納され、このケーシング内に電動モータの冷却及び動力伝達ギアの潤滑に用いられるオイルが封入されている。オイルは、ケーシング内の鉛直下方向のケーシングの底の部分に貯蔵されるが、回転されるギアにより掻き揚げられて、またはオイルポンプによって汲み上げられて、ケーシング内の軸受部やギアの噛合部に供給されるようになっている。また、電動モータもケーシング内のオイルによって冷却される。

オイルは、温度変化により粘度が変化する特性を有するため、温度低下に伴う粘度の増大によって、ギアによってオイルを掻き上げる際の掻き上げトルクが増加し、またはオイルポンプの駆動抵抗が増加し、電動モータの回転抵抗が増加する。そのため、電動モータの迅速な始動をさせるためには、始動時にオイル温度を急速に上昇させて粘度を低下させることが必要となる。

特許文献１には、電気自動車の始動前に、油を迅速に暖めることを可能とする発明が開示され、そこには、モータが始動前であるか否かを判定し、始動前であると判定したとき、０トルクとなる電流進角での第１電流と、前記０トルクとなる前記第１電流とは異なる方向に磁束を発生させる電流進角での第２電流とを交互にモータのコイルに通電させることで、コイルの銅損による発熱に加え、モータのコアの鉄損による発熱の相乗効果で油を暖めることが可能となることが示されている。

特開２０１１−８９６２５号公報

しかしながら、前記特許文献１では、０トルクとなる電流進角での第１電流は、電流進角が９０°の時であり、また、前記０トルクとなる前記第１電流とは異なる方向に磁束を発生させる電流進角での第２電流は、電流進角が２７０°の時である。
電流進角９０°での通電では、永久磁石により発生する磁束と逆方向に磁束が発生し、永久磁石を減磁すると記載（特許文献１の図４、段落００１７等）されている。
従って、電流進角９０°では大きな電流を流せず、電流進角９０°ではコイルのジュール熱による発熱の増大は期待できず改善の余地があった。

そこで、前述の技術的課題に鑑み本発明は成されたものであり、本発明の少なくとも一つの実施形態の目的は、電動モータの起動時にオイルの温度が所定温度以下の場合に、オイルの温度上昇を迅速に行うことかできる電動車両のモータオイル昇温制御装置を提供することにある。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る電動車両の駆動装置の昇温制御装置は、電動モータと動力伝達ギアとが同一のケーシング内に収納され、該ケーシング内に電動モータの冷却及び動力伝達ギアの潤滑に用いられるモータオイルが封入される駆動装置を備える電動車両のモータオイル昇温制御装置であって、前記電動モータは２つ設けられるとともに、該電動モータは永久磁石型同期モータによって構成され、前記電動モータの停止中にモータ暖機の条件が成立した場合に、前記モータによる駆動トルクをそれぞれ逆方向に発生させて釣り合わせるようにモータ電流を流して前記モータオイルを昇温せしめる通電制御手段を備えたことを特徴とする。

前記（１）の構成によれば、２つの電動モータの発生トルクを釣り合わせることで車両の停止状態を維持するため、従来、電動モータの０（ゼロ）トルクによって停止状態を維持する場合には減磁の影響を考慮してモータ電流を制限していたが、トルクを発生させるように電流を流すことで、モータ電流をより多く流すことが可能になり、すなわち、ステータコイルへの通電電流を多く流すことによるジュール熱による発熱量の増大が可能になり、ケーシング内に封入されているオイルを電動モータからの発熱によって迅速な昇温が可能になる。

（２）幾つかの実施形態では、前記（１）の構成において、前記通電制御手段は、前記電動モータに永久磁石の減磁が生じない範囲の電流を流してトルクを発生さると共に、少なくともいずれか一方の前記電動モータには、永久磁石の減磁が生じない範囲で電流値が最大となるトルク位相電流を流すトルク電流制御部を有したことを特徴とする。

前記（２）の構成によれば、トルク電流制御部によって永久磁石の性能悪化を生じない範囲で電流値が最大となるトルク位相電流を流すことで、ステータコイルのジュール熱による発熱を最大限に発生させることができる。

（３）幾つかの実施形態では、前記（２）の構成において、２つの前記電動モータは同一の容量のモータによって構成され、前記トルク電流制御部は、両方のモータそれぞれにおいて、トルクを発生さると共に前記減磁が生じない範囲で電流値が最大となる前記トルク位相電流を流すことを特徴とする。

前記（３）の構成によれば、同一容量の２つのモータを用いて、それぞれのモータに減磁が生じない範囲で電流値が最大となる前記トルク位相電流を流すので、２つのモータのステータコイルのジュール熱の発熱を最大限に利用してオイルの昇温を行わせることができる。

（４）幾つかの実施形態では、前記（３）の構成において、前記通電制御手段は、さらに０トルクとなるゼロトルク位相電流を流すゼロトルク電流制御部を有し、前記通電制御手段は、前記トルク位相電流と、さらに前記ゼロトルク位相電流とを組み合わせて交互に流すことを特徴とする。

前記（４）の構成によれば、トルク位相電流に加えてゼロトルク位相電流を流すことによって、ステータコイルのジュール熱による発熱をさらに増大させることができる。
さらに、トルク位相電流に加えてゼロトルク位相電流を組み合わせて交互に流すことによって、鉄損による発熱効果をも得ることができる。この鉄損は所謂ヒステリシス損であり、磁界の向きを変えるときの損失による発熱であるため、磁界の変化、即ち電流変化が大きいほど発熱が得られるため、交互に変化させることで鉄損による発熱が得られる。
これによって、ジュール熱による発熱と鉄損による発熱の相乗的発熱によってオイル昇温が効果的に得られる。

（５）幾つかの実施形態では、前記（３）または（４）の構成において、前記トルク位相電流は、６０°と１２０°の進角電流であり、一方のモータと他方のモータとを異なる進角電流で通電することを特徴とする。

前記（５）の構成によれば、一方のモータと他方のモータとをそれぞれ電流位相を６０°進角と、１２０°進角の電流を通電することで、トルク位相電流を流すとともに前記モータによる駆動トルクをそれぞれ逆方向に発生させて釣り合わせて車両を停止させるように制御できる。

（６）幾つかの実施形態では、前記（４）または（５）の構成において、前記ゼロトルク位相電流は、２７０°の進角電流であることを特徴とする。

前記（６）の構成によれば、電流位相が２７０°の進角電流を通電することで、減磁の影響を受けることなく０（ゼロ）トルクを発生することができる。

（７）幾つかの実施形態では、前記（３）〜（５）のいずれかの構成において、前記２つのモータ間で前記減磁が生じない範囲で電流値が最大となる前記トルク位相電流の進角を入れ替えて流すことを特徴とする。

前記（７）の構成によれば、２つのモータ間でトルク位相電流の進角を入れ替えて流すことで、前述したように、磁界の向きの変化に伴う鉄損による発熱効果を、モータ間の位相入れ替えによっても得ることができる。これによって一層の鉄損による発熱効果を得ることができる。

（８）幾つかの実施形態では、前記（１）〜（７）のいずれかの構成において、前記２つのモータは、前輪駆動用と後輪駆動用のそれぞれの駆動用として設けられることを特徴とする。

前記（８）の構成によれば、前輪駆動用のモータと後輪駆動用のモータとの２つのモータによって前記（１）〜（７）を実行することができるため、４輪駆動の電動車両への適用に有効である。

（９）幾つかの実施形態では、前記（１）〜（７）のいずれかの構成において、前記２つのモータは、２つのモータによって前輪側を駆動し、または後輪側を駆動するように設けられることを特徴とする。

前記（９）の構成によれば、前輪側を駆動するモータを２つ備え、または後輪側を駆動するモータを２つ備え、これら２つのモータによって前記（１）〜（７）を実行することができるため、一軸に対し２モータの駆動装置を備える電動車両への適用に有効である。
また、２モータの発熱でモータオイルを加熱するため、昇温効率が向上する。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、電動モータの起動時にオイルの温度が所定温度以下の場合に、オイルの温度上昇を迅速に行うことかできる。

本発明の一実施形態に係る昇温制御装置が適用される電動車両の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る昇温制御装置の構成ブロック図である。 図２に示す昇温制御装置の制御フローチャートである。 永久磁石型同期モータの出力トルク特性を示す説明図である。（Ａ）は、ｄ軸−ｑ軸座標系における電流ベクトルの特性を示す説明図であり、（Ｂ）は電流位相に対する出力トルクの特性を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る通電制御手段の制御フローチャートである。 本発明の一実施形態に係る通電制御手段の制御フローチャートである。 図２に示す通電順序マップを示す説明図。 本発明の一実施形態に係る昇温制御装置が適用される電動車両の概略構成図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

幾つかの実施形態では、図１、８に示すように、例えば、昇温制御装置７を電動車両１、１００の駆動装置３、１０１ａ、１０１ｂのモータオイルの昇温制御へ適用する。
図１は、本発明の一実施形態に係る昇温制御装置が適用される電動車両１及び駆動装置３を示す概略的な全体構成図である。
また、図１は、電動車両１の前輪側または後輪側の一方に設けられた駆動装置３及びモータオイル５の昇温制御装置７を示している。
駆動装置３は、電動車両１の動力源である２つのモータ９ａ、９ｂと、動力伝達ギア１１を含む減速機構１３と、を備えており、同一のケーシング１５内に、２つのモータ９ａ、９ｂと減速機構１３とが収容されている。
なお、図１の駆動装置３は車両の正面側又は後面側から見た概略図であり、駆動装置３を模式的に示している。

図１において、ケーシング１５内には、モータ９ａ、９ｂの冷却及び動力伝達ギア１１の潤滑（ギア噛合部の潤滑、軸受部の潤滑）に用いられるオイル（モータオイル）５が封入されている。また、ケーシング１５は、車幅方向の両側にモータ９ａ、９ｂを収納するモータ室１７ａ、１７ｂが形成され、このモータ室１７ａ、１７ｂに挟まれて、車幅方向の中央部分には減速機構１３を収納するギア室１９が形成されている。そして、これらモータ室１７ａ、１７ｂ及びギア室１９の下部は連通状態になっており、そこには、モータ９ａ、９ｂの冷却及び動力伝達ギア１１の潤滑及び冷却に用いられるオイルが貯溜されるように油貯溜室２１が形成されている。また、油貯溜室２１内には、貯溜されるオイルの温度を検出する油温センサ２３が設けられている。

減速機構１３は、大きく分けて、モータ９ａ、９ｂからの回転を減速する１次減速部２５と、２次減速部２７とを有している。
モータ９ａ、９ｂは同一の容量（動力性能）からなるモータであり、車幅方向に左右に配置され、各モータの出力軸２９、３１は同一軸線上に配置されている。
出力軸２９、３０のそれぞれ端部は、突き合わされて配置され、その突合せ部には、減速機構１３の１次減速部２５のドライブギア３３の中心部が噛み合っている。ドライブギア３３にはドリブンギア３５が噛合している。ドリブンギア３５の回転軸３７には、２次減速部２７のドライブギア３９が固着され、ドライブギア３９にドリブンギア４１が噛合している。
ドリブンギア４１は図示しないディファレンシャル機構を駆動してそのディファレンシャル機構の出力軸が、左右のドライブシャフト４３、４５を通じて左右の車輪４６を回転するようになっている。

また、モータ９ａ、９ｂは、それぞれ三相交流によって駆動される永久磁石型同期モータである。第１モータ９ａと第２モータ９ｂとは同一構成のため、一方側を説明し符号にａ、ｂを付ける。
ロータコアの外周に永久磁石が埋め込まれたロータ４７ａ、４７ｂと、三相の回転磁界を発生するコイル５３ａ、５３ｂがステータコアに巻回されたステータ５１ａ、５１ｂと、を備える。ロータ４７ａ、４７ｂからの出力軸２９、３１の外側の一端部は、ケーシング１５に図示しない軸受を介して回転自在に支持され、ロータ４７ａ、４７ｂからの出力軸２９、３１の内側の他端部は、ケーシング１５に図示しない軸受を介して回転自在に支持され、前述のように１次減速部２５のドライブギア３３の中心部が噛み合っている。
また、出力軸２９、３１の外側の端部近傍には、ロータ４７ａ、４７ｂの永久磁石４９ａ、４９ｂの磁極の位置を検出するロータ磁気センサ５５がそれぞれ設けられている。
また、ステータ５１ａ、５１ｂのコイル５３ａ、５３ｂには、コイルの温度を検出するコイル温度センサ５７が取り付けられている。

また、図１のように、ケーシング１５の下方部分に形成された油貯溜室２１のオイル５は、モータ９ａ、９ｂの回転によって駆動される図示しないオイルポンプによって汲み上げられて、油路を通じて、ケーシング１５内のモータ９ａ、９ｂ、及び減速機構１３を構成する各ギアの噛み合い部及び軸受等に供給され、これらを潤滑及び冷却した後に再び油貯溜室２１に戻されるようになっている。
また、オイル５内にモータ９ａ、９ｂのステータ５１ａ、５１ｂの部分が浸漬されており、ステータ５１ａ、５１ｂのコイル５３ａ、５３ｂでの発熱がオイルに伝達しやすくなっている。さらに、動力伝達ギア１１の一部がオイル５内に浸漬されていてよく、この場合にはオイル５をケーシング１５内に飛散させている。

電動車両１は、車両全体を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）６１を備え、ＥＣＵ６１は、図示しない入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。
また、ＥＣＵ６１の入力側には、図示しない駐車ブレーキレバーに係合する駐車ブレーキスイッチ６３からの信号、及び図示しないシフトレバーに係合してシフトレバーの位置を検出するシフト位置スイッチ６５からの信号が入力される。

駐車ブレーキスイッチ６３は、駐車ブレーキレバーが操作されるとＯＮ信号を発して、該ＯＮ信号がＥＣＵ６１に入力されるとともに、駐車ブレーキアクチュエータが作動して駐車ブレーキが掛けられる。
また、シフト位置スイッチ６５は、シフトレバーの位置、例えば、パーキング（Ｐ）位置、後退（Ｒ）位置、ニュートラル（Ｎ）位置、ドライブ（Ｄ）位置にシフト操作されたかを検出する。パーキング（Ｐ）位置に操作されたことを検出されたときには、パーキングギアの回転をパーキングアクチュエータが作動して阻止することで停車状態が維持される。

また、モータ９ａ、９ｂの回転磁界を発生するステータ５１ａ、５１ｂのコイル５３ａ、５３ｂには、インバータ６７ａ、６７ｂから三相の駆動電流ｉａ、ｉｂ、ｉｃが供給されて駆動されるようになっている。
第１インバータ６７ａは第１モータ９ａに対応し、第２インバータ６７ｂは第２モータ９ｂに対応して設けられ、各インバータ６７ａ、６７ｂには、２次電池のバッテリ６９から直流電力が供給される。それぞれのインバータ６７ａ、６７ｂには、ＥＣＵ６１内の通電制御手段７７から各インバータ６７ａ、６７ｂに対して指令電流ｉａ'、ｉｂ'、ｉｃ'を与えて、各インバータ６７ａ、６７ｂで、座標変換が行われるとともに、バッテリ６９からの直流電力を三相の高周波交流電流に変換してステータ５１ａ、５１ｂのコイル５３ａ、５３ｂに駆動電流ｉａ、ｉｂ、ｉｃとして供給するようになっている。

図１に示すようにＥＣＵ６１には、オイル５の昇温制御を行う昇温制御装置７が設けられ、昇温制御装置７は、図２に示すように主に起動判定部７１、オイル温度判定部７３、コイル温度判定部７５、通電制御手段７７を有している。
起動判定部７１は、駐車ブレーキスイッチ６３からの信号と、シフト位置スイッチ６５からのパーキング（Ｐ）の信号とを基に、少なくともいずれか一方のスイッチ信号が入力され、車両が停止状態でブレーキが作動状態にあることを条件として、モータ９ａ、９ｂの起動が可であることを判定する。

オイル温度判定部７３は、油貯溜室２１に設けられた、油温センサ２３からの信号を基にオイル温度が所定の温度以下に低下しているかを判定する。所定の温度は温度低下に伴う粘度の増大によって、減速機構１３のギアによってオイルを掻き上げる際の掻き上げトルク、またはオイルポンプの負荷が増加し、モータ９ａ、９ｂの回転抵抗が増加する温度であり、オイルの粘度特性を基に予め設定する。例えば、０℃を判定基準としてもよい。

コイル温度判定部７５は、ステータ５１ａ、５１ｂのコイル５３ａ、５３ｂに取り付けられたコイル温度センサ５７からの信号を基に、コイル５３ａ、５３ｂの温度がコイル上限温度を越えているかそれ以下かを判定する。

また、通電制御手段７７は、モータ９ａ、９ｂによって発生する駆動トルクをそれぞれ逆方向に、つまり一方のモータ９ａと他方のモータ９ｂとの駆動トルクが、電動車両１を前進方向及び後進方向に動かす方向にトルクを発生させて釣り合わせ、それによって電動車両１を停止状態に維持するようにモータ電流を制御する。

次に、図３を参照して昇温制御装置７の制御フローについて説明する。
まず、ステップＳ１で、車両が停止中かを判定する。すなわち、起動判定部７１において、駐車ブレーキスイッチ６３がＯＮされたか、又はシフト位置スイッチ６５からシフトレバーがパーキング（Ｐ）位置に操作されたかを判定する。判定結果がＹｅｓの場合には、ステップＳ２に進んで、オイル温度判定部７３において、オイル温度が所定温度以下かを判定する。
そして、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ３に進んで、コイル温度判定部７５において、ステータ５１ａ、５１ｂのコイル５３ａ、５３ｂの温度が許容上限値を超えていないかを判定する。超えていない場合には、ＹｅｓとなってステップＳ４に進んで通電制御を実行する。

以上の実施形態の構成によれば、それぞれのモータ９ａ、９ｂによって発生する駆動トルクを釣り合わせることで電動車両１の停止状態を維持することができる。その結果、モータ９ａ、９ｂの０（ゼロ）トルクによって停止状態を維持する必要がないため、従来技術で説明したような０（ゼロ）トルクとなる電流進角が９０°ときには、減磁の影響を考慮して流せる電流に制限があったが、本実施形態では、トルクを発生させるため、電流進角９０°の０（ゼロ）トルクにおける電流よりも多く流すことが可能になる。
従って、ステータコイルへの通電電流を多く流すことによるジュール熱による発熱量の増大が可能になり、モータ９ａ、９ｂの起動時、特にオイル温度が所定以下の低温時において迅速なオイル温度の上昇が期待できる。

また、本実施形態によれば、一つの同一のケーシング１５内に２つのモータ９ａ、９ｂが収容されて、そのモータ９ａ、９ｂによってオイルが昇温されるため、１つのモータによって昇温されるより効率よい昇温効果が得られる。
また、本実施形態によれば、前輪側を駆動するモータを２つ備え、または後輪側を駆動するモータを２つ備え、これら２つのモータによって走行可能とする電動車両１への適用に有効である。

なお、モータ９ａ、９ｂは同一の容量（動力性能）からなるモータについて説明したが、必ずしも同一でなくても、一方のモータ９ａと他方のモータ９ｂとの容量（動力性能）が相違していても、２つのモータによって発生する駆動トルクを釣り合わせるように電流制御することができればよい。

ここで、モータ９ａ、９ｂの永久磁石型同期モータの特性を、図４を参照して説明する。
図４（Ｂ）は、永久磁石型同期モータにおける電流位相とトルクとの関係を示す。図４（Ｂ）は、電流一定状態で、電流位相角βを変化させたときの発生トルクの特性であり、図より明らかなように、全発生トルクｔａは、電流位相が０°＜β＜で４５°の範囲で最大で、１３５°＜β＜１８０°で負の最大トルクとなる特性を有する。
なお、全発生トルクｔａは、マグネットトルクｔｂと、リラクタンストルクｔｃとの合成として得られ、マグネットトルクｔｂは、β＝０°で最大となり、β＝１８０°でマイナス最大となる。一方、リラクタンストルクｔｃは、β＝４５°、−１３５°で最大、β＝−４５°、１３５°でマイナス最大となる。
なお、マグネットトルクとは、ロータ（回転子）の永久磁石による磁界とステータ（固定子）のコイルによる回転磁界とが吸引反発して発生するトルクであり、リラクタンストルクとは、ステータ（固定子）のコイルによる回転磁界にロータ（回転子）の突極部が吸引されることで発生するトルクである。

また、図４（Ａ）は、永久磁石のＮ極方向をｄ軸にとった同期回転座標であるｄ軸−ｑ軸座標系、すなわち、回転子に同期した回転座標系における電流ベクトルの特性を示す。
横軸にｄ軸電流（トルク電流）、縦軸にｑ軸電流（界磁電流）をとり、電流一定の大きさの場合を示し、原点を中心とした一定電流円が描かれる。また、電流位相角は、ｑ軸の正側を０（ゼロ）°とし、反時計方向に位相角度をとったものであり、ｄ軸上に永久磁石の磁束が位置する関係となる。

以上の特性を基に、本実施形態の作用効果について説明する。
永久磁石のＮ極方向をｄ軸にとるため、ｄ軸方向に永久磁石の磁束方向が位置する関係となる。このため、電流進角が９０°の位置にある場合（図４（Ａ）、（Ｂ）の（２）の位置の場合）には、ｑ軸電流は０で、０（ゼロ）トルクであるが、永久磁石の磁束とステータのコイルによる磁束とが逆方向となって重なるため、永久磁石の減磁が生じる（永久磁石としての機能が損なわれる）おそれがある。従って、電流進角が９０°では、ｄ軸電流をｄ軸電流上限値（減磁しない最大値）ｄｍ設定する必要がある。

一方、０（ゼロ）トルクの電流進角２７０°の場合（図４（Ａ）、（Ｂ）の（１）の位置の場合）には、永久磁石による磁束とステータのコイルの磁束とが同方向となって重なるため、永久磁石の減磁の問題は生じない。従って、０（ゼロ）トルクの電流進角２７０°の電流値に比べて、０（ゼロ）トルクの電流進角９０°の電流値は小さくせざるを得ない。このため、電流進角９０°ではステータコイルのジュール熱による発熱量の増大は、電流進角２７０°におけるジュール熱の発熱量ほど期待できない。

本実施形態の場合には、０（ゼロ）トルクの電流進角９０°は採用せず、図４（Ａ）、（Ｂ）の（３）、（４）の位置のように、ｑ軸電流（トルク電流）をｑａとｑｂとを流して、プラス側のトルクＴＡとマイナス側のトルクＴＢとを発生させる。このトルクＴＡとトルクＴＢとは同一で逆方向に作用するトルクである。
また、この図４（Ａ）、（Ｂ）の（３）、（４）の位置の場合、ｑ軸電流（トルク電流）のｑａとｑｂの値は、ｄ軸電流がｄ軸電流上限値（減磁しない最大値）ｄｍに設定される位置に相当する。

従って、図４（Ａ）、（Ｂ）の（３）の位置では、ｄ軸電流上限値ｄｍとｑ軸電流ｑａとの合成電流ｇａが流れる。同様に、図４（Ａ）、（Ｂ）の（４）の位置では、ｄ軸電流上限値ｄｍとｑ軸電流ｑｂとの合成電流ｇｂが流れる。但し、一定電流円のため、合成電流ｇａと合成電流ｇｂとは同一電流となる。

従って、図４（Ａ）、（Ｂ）の（３）、（４）の位置では、０（ゼロ）トルクの電流進角９０°の電流値よりも大きい電流を流すことができるため、電流進角９０°の場合よりもステータ５１ａ、５１ｂのコイル５３ａ、５３ｂのジュール熱による発熱を増大できる。

幾つかの実施形態では、図１、図８に示す昇温制御装置における通電制御において、図２に示す通電制御手段７７を備えている。
通電制御手段７７は、２つのモータのそれぞれに対して制御を行うため、第１モータ９ａ用の第１モータ制御部８１と、第２モータ９ｂ用の第２モータ制御部８３とを備えており、それぞれの制御部において、第１モータ９ａの永久磁石４９ａ、第２モータ９ｂの永久磁石４９ｂに減磁が生じない範囲でｄ軸電流及びｑ軸電流を流してトルクを発生さると共に、永久磁石４９ａ、４９ｂの減磁が生じないｄ軸電流の範囲で、ｄ軸電流とｑ軸電流との合成電流値が最大となる第１位相電流（図４（Ａ）のｇａ電流、ｇｂ電流に相当する）を流す第１モータ９ａ用の第１トルク電流制御部８５ａ、及び第２モータ９ｂ用の第２トルク電流制御部８５ｂを有している。
また、ｄ軸電流は、永久磁石４９ａ、４９ｂの減磁が生じないｄ軸電流範囲の最大値であるｄ軸電流上限値を設定する。このようにすると、合成電流が同じでもｑ軸電流を小さくできるため、釣りあわせる駆動トルクを小さくでき停止状態の車両の安定性が得られる。

かかる一実施形態の通電制御手段７７での制御の流れを、図５を参照して説明する。
図５において、ステップＳ１１で各モータのロータ磁気センサ５５の信号を読み取る。ステップＳ１２で、第１モータ９ａに対して、ロータ磁気センサ５５の検出値とトルク位相電流の進角値とに基づいて指令信号を演算する。そして、ステップＳ１３で第１インバータ６７ａへ指令信号を出力する。一方、第２モータ９ｂに対しては、ステップＳ１４で、ロータ磁気センサ５５の検出値とトルク位相電流の進角値とに基づいて指令信号を演算する。そして、ステップＳ１５で第２インバータ６７ｂへ指令信号を出力する。
第１モータ９ａに対するトルク位相電流の進角値は、例えば図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ｄ軸電流上限値ｄｍの位置で（３）の位置であり略６０°である。
また、第２モータ９ｂに対するトルク位相電流の進角値は、同様に例えば図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ｄ軸電流上限値ｄｍの位置で（４）の位置であり略１２０°である。
なお、第１モータ９ａのトルク位相電流の進角値と第２モータ９ｂのトルク位相電流の進角値とを逆に設定してもよい。

以上の一実施形態によれば、一方のモータと他方のモータとをそれぞれ電流位相を略６０°進角と、略１２０°進角の電流をそれぞれに通電することで、第１モータ９ａによる駆動トルクと、第２モータ９ｂによる駆動トルクとをそれぞれ逆方向に発生させて釣り合わせて車両を停止させるように制御できる。

幾つかの実施形態では、図１、図８に示す昇温制御装置における通電制御において、通電制御手段７７は、第１トルク電流制御部８５ａ、及び第２トルク電流制御部８５ｂに加えて、さらに、２つのモータのそれぞれに対して、０トルクとなるゼロトルク位相電流を流す第１モータ９ａ用の第１ゼロトルク電流制御部８７ａ、及び第２モータ用の第２ゼロトルク電流制御部８７ｂを有している。

さらに、通電制御手段７７には、前記トルク位相電流と前記ゼロトルク位相電流とを組み合わせて交互に流す制御を行う通電順序制御部８９を有し、通電順序制御部８９には通電順序をあらかじめ設定した通電順序マップ９１を備えている。この交互に流す制御は、第１モータ制御部８１と第２モータ制御部８３とに跨って、すなわち、第１モータ制御部８１におけるトルク位相電流と第２モータ制御部８３におけるトルク位相電流との進角値を交互に流す制御も行う。

かかる実施形態の通電制御手段７７での制御の流れを、図６を参照して説明する。
図６において、ステップＳ２１で各モータのロータ磁気センサ５５からの信号を読み取る。ステップＳ２２で、通電順序マップ９１から通電順序の情報を入手する。通電順序マップ９１を、図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す。マップ中の（１）〜（４）は、図４に示す（１）〜（４）の進角位置に対応する。

図７（Ａ）のパターンは、通電順序１→２に従って、第１モータ９ａに対しては、電流進角６０°→１２０°と連続的に切り替えて通電し、第２モータ９ｂに対しては、第１モータ９ａの切り替え時期に対応して通電進角１２０°→６０°と連続的に切り替えて通電する。
このように、第１モータ９ａにおけるトルク位相電流の進角値６０°と第２モータ９ｂにおけるトルク位相電流の進角値１２０°とを交互に入れ替えるパターンである。

図７（Ｂ）のパターンは、通電順序に従って、第１モータ９ａに対しては、電流進角２７０°→６０°→２７０°→１２０°と連続的に切り替えて通電し、第２モータ９ｂに対しては、第１モータ９ａの切り替え時期に対応して通電進角２７０°→１２０°→２７０°→６０°と連続的に切り替えて通電する。
このように、第１モータ９ａにおけるトルク位相電流の進角値６０°と第２モータ９ｂにおけるトルク位相電流の進角値１２０°とを交互に入れ替えるともに、ゼロトルク位相電流の２７０°を含めたパターンである。

図７（Ｃ）のパターンは、（Ｂ）のパターンの変形例であり、ゼロトルク位相電流の２７０°の順序を入れ替えたものであり、通電順序に従って、第１モータ９ａに対しては、電流進角２７０°→６０°→１２０°→２７０°と連続的に切り替えて通電し、第２モータ９ｂに対しては、第１モータ９ａの切り替え時期に対応して通電進角２７０°→１２０°→６０°→２７０°と連続的に切り替えて通電する。

ここで再度図６のフローチャートに戻って、ステップＳ２３で、第１モータ９ａに対して、ロータ磁気センサ５５の検出値と、トルク位相電流の進角値及びトルクゼロ位相電流の進角値とに基づいて指令信号を演算する。そして、ステップＳ２４で第１インバータ６７ａへ指令信号を出力する。一方、第２モータ９ｂに対しては、ステップＳ２５で、ロータ磁気センサ５５の検出値と、トルク位相電流の進角値及びトルクゼロ位相電流の進角値とに基づいて指令信号を演算する。そして、ステップＳ２６で第２インバータ６７ｂへ指令信号を出力する。

以上の実施形態によれば、トルク位相電流に加えてゼロトルク位相電流を流すことによって、ジュール熱による発熱をさらに増大することができる。
さらに、トルク位相電流に加えてゼロトルク位相電流を組み合わせて交互に流すことによって、鉄損による発熱効果をも得ることができる。この鉄損は所謂ヒステリシス損であり、磁界の向きを変えるときの損失による発熱であるため、磁界の変化、即ち電流変化が大きいほど発熱が得られるため、交互に変化させることで鉄損による発熱が得られる。
これによって、ジュール熱による発熱と鉄損による発熱の相乗的発熱によってオイル昇温が効果的に得られる。

幾つかの実施形態では、図８に示すように、例えば、昇温制御装置７を電動車両１００の駆動装置１０１ａ、１０１ｂのモータオイルの昇温制御へ適用する。
図８に示す電動車両１００は、前輪１０３側と後輪１０４側の両方にそれぞれ駆動装置１０１ａ、１０１ｂが備えられている。駆動用のモータ９ａ、９ｂ、及び減速機構１３が設けられている。
前輪側の駆動装置１０１ａでは、同一のケーシング１１０ａ内に、モータ９ａと減速機構１３が収容されて配置され、後輪側の駆動装置１０１ｂでは、同一のケーシング１１０ｂ内に、モータ９ｂと減速機構１３とが収容されて配置されている。

なお、図８の駆動装置１０１ａ、１０１ｂは車両の平面視での概要図であり、駆動装置１０１ａ、１０１ｂの構造を模式的に示している。駆動装置１０１ａ、１０１ｂは、それぞれ図１の駆動装置３のモータを１つ取り外した構造と同様の構造を有している。
また、それぞれの駆動装置１０１ａ、１０１ｂには、油貯溜室に貯留されている油の温度を検出する油温センサ１１２ａ、１１２ｂが設けられている。
さらに、減速機構１３のギア噛合い構造、モータ９ａ、９ｂの構造、及びＥＣＵ６１内の昇温制御装置７等については、図１の実施形態で説明した構造、及び制御と同様である。

以上の実施形態によれば、前輪駆動用のモータ９ａと後輪駆動用のモータ９ｂとの２つのモータによって走行可能な４輪駆動の電動車両１００を構成しており、このような４輪駆動車両に適用する場合においても、図１の実施形態において説明したオイルの昇温制御を行うことができ、図１の実施形態の昇温制御装置による効果と同様の効果を得ることができる。

また、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

本発明の一実施形態によれば、電動モータの起動時にオイルの温度が所定温度以下の場合に、オイルの温度上昇を迅速に行うことができるので、電動車両への適用に有効である。

１、１００ 電動車両
３、１０１ａ、１０１ｂ 駆動装置
５ オイル（モータオイル）
７ 昇温制御装置
９ モータ（電動モータ）
９ａ 第１モータ
９ｂ 第２モータ
１１ ギア（動力伝達ギア）
１３ 減速機構
１５、１１０ａ、１１０ｂ ケーシング
２３、１１２ａ、１１２b 油温センサ
２５ 第１減速部
２７ 第２減速部
４７ａ、４７ｂ ロータ
５１ａ、５１ｂ ステータ
５５ ロータ磁気センサ
５７ コイル温度センサ
６３ 駐車ブレーキスイッチ
６５ シフト位置スイッチ
６７ａ 第１インバータ
６７ｂ 第２インバータ
７１ 起動判定部
７３ オイル温度判定部
７５ コイル温度判定部
７７ 通電制御手段
８１ 第１モータ制御部
８３ 第２モータ制御部
８５ａ 第1トルク電流制御部
８５ｂ 第２トルク電流制御部
８７ａ 第１ゼロトルク電流制御部
８７ｂ 第２ゼロトルク電流制御部

Claims (9)

1. 電動モータと動力伝達ギアとが同一のケーシング内に収納され、該ケーシング内に電動モータの冷却及び動力伝達ギアの潤滑に用いられるモータオイルが封入される駆動装置を備える電動車両のモータオイル昇温制御装置であって、
   前記電動モータは２つ設けられるとともに、該電動モータは永久磁石型同期モータによって構成され、前記電動モータの停止中にモータ暖機の条件が成立した場合に、前記モータによる駆動トルクをそれぞれ逆方向に発生させて釣り合わせるようにモータ電流を流して前記モータオイルを昇温せしめる通電制御手段を備えたことを特徴とする電動車両のモータオイル昇温制御装置。
2. 前記通電制御手段は、前記電動モータに永久磁石の減磁が生じない範囲の電流を流してトルクを発生さると共に、少なくともいずれか一方の前記電動モータには、永久磁石の減磁が生じない範囲で電流値が最大となるトルク位相電流を流すトルク電流制御部を有したことを特徴とする請求項１記載の電動車両のモータオイル昇温制御装置。
3. ２つの前記電動モータは同一の容量のモータによって構成され、前記トルク電流制御部は、両方のモータそれぞれにおいて、トルクを発生さると共に前記減磁が生じない範囲で電流値が最大となる前記トルク位相電流を流すことを特徴とする請求項２に記載の電動車両のモータオイル昇温制御装置。
4. 前記通電制御手段は、さらに０トルクとなるゼロトルク位相電流を流すゼロトルク電流制御部を有し、前記通電制御手段は、前記トルク位相電流と、さらに前記ゼロトルク位相電流とを組み合わせて交互に流すことを特徴とする請求項３に記載の電動車両のモータオイル昇温制御装置。
5. 前記トルク位相電流は、６０°と１２０°の進角電流であり、一方のモータと他方のモータとを異なる進角電流で通電することを特徴とする請求項３または４に記載の電動車両のモータオイル昇温制御装置。
6. 前記ゼロトルク位相電流は、２７０°の進角電流であることを特徴とする請求項４または５に記載の電動車両のモータオイル昇温制御装置。
7. 前記２つのモータ間で前記減磁が生じない範囲で電流値が最大となる前記トルク位相電流の進角を入れ替えて流すことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の電動車両のモータオイル昇温制御装置。
8. 前記２つのモータは、前輪駆動用と後輪駆動用のそれぞれの駆動用として設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動車両のモータオイル昇温制御装置。
9. 前記２つのモータは、２つのモータによって前輪側を駆動し、または後輪側を駆動するように設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動車両のモータオイル昇温制御装置。

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