JP2017056920A - 電動機の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空冷クーラと水冷クーラとを備えた冷却装置において、車両の動力源として搭載された二つの電動機に対する冷却性能を向上させること。
【解決手段】二つのモータ２，３を冷却する冷却装置１００において、機械式オイルポンプ（ＭＯＰ）１０１および電動オイルポンプ（ＥＯＰ）１０２が駆動する場合、切替弁１０７によって、電動オイルポンプ１０２から吐出された冷媒は水冷クーラ１０４を経由してケース３０内部に至る第四経路２４０へ圧送され、機械式オイルポンプ１０１が停止し、かつ電動オイルポンプ１０２が駆動する場合、切替弁１０７によって、電動オイルポンプ１０２から吐出された冷媒は空冷クーラ１０３を経由して第一モータ（ＭＧ１）２および第二モータ（ＭＧ２）３に至る第五経路２５０および第六経路２６０へ圧送されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動機の冷却装置に関する。

特許文献１には、内燃機関と二つの電動機とを備えるハイブリッド車両において、内燃機関によって駆動する機械式オイルポンプと電動オイルポンプとを含むポンプユニットに、オイルクーラを接続し、オイルクーラで冷却された後のオイルを二つの電動機に供給して電動機を冷却する冷却装置が記載されている。

特開２０１３−２２０７７１号公報

しかしながら、特許文献１の冷却装置では、オイルクーラからケース内部に至る流路が一つであり、ケース内に収容された二つの電動機を一括して冷却するものであった。そのため、体格や出力特性などが異なる二つの電動機を適切に冷却できない可能性がある。また、特許文献１は、一つのオイルクーラを有する冷却装置の構成を開示しているが、空冷クーラと水冷クーラという冷却特性が異なる二つのオイルクーラを有する冷却装置を開示するものではない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空冷クーラと水冷クーラを有する場合において、車両の動力源である二つの電動機に対する冷却性能を向上できる電動機の冷却装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関と、第一電動機と、第二電動機とを備える車両に搭載された電動機の冷却装置において、各電動機を冷却する冷媒を貯留する冷媒源と、前記内燃機関によって駆動され、かつ前記冷媒源から冷媒を吸入して吐出口から吐出する機械式オイルポンプと、前記機械式オイルポンプの吐出口に接続され、かつ前記機械式オイルポンプが吐出した冷媒を前記第一電動機に供給するための第一流路と、前記第一流路から分岐した第一分岐路を介して前記機械式オイルポンプに接続され、かつ前記機械式オイルポンプが吐出した冷媒を空冷する空冷クーラと、前記空冷クーラに接続され、かつ前記空冷クーラで空冷された後の冷媒を前記第一電動機に供給するための第二流路と、前記第二流路から分岐し、かつ前記空冷クーラで空冷された後の冷媒を前記第二電動機に供給するための第三流路と、前記冷媒源に対して前記機械式オイルポンプと並列に接続され、かつ前記冷媒源から冷媒を吸入して吐出口から吐出する電動オイルポンプと、前記電動オイルポンプが吐出した冷媒を水冷する水冷クーラと、前記水冷クーラに接続され、かつ前記第一電動機および前記第二電動機を収容するケース内部に前記水冷クーラで水冷された後の冷媒を吐出する第四流路と、前記第一流路から前記第一分岐路に分岐する分岐点よりも前記機械式オイルポンプ側に設けられた第一逆止弁と、前記電動オイルポンプと前記水冷クーラとの間の流路から分岐し、前記第一分岐路に接続する第二分岐路と、前記第二分岐路に設けられた第二逆止弁と、前記機械式オイルポンプおよび前記電動オイルポンプが駆動する場合と、前記機械式オイルポンプが停止し、かつ前記電動オイルポンプが駆動する場合とで、前記電動オイルポンプから吐出された冷媒が圧送される流路を切り替える切替手段とを備え、前記空冷クーラは、第一分岐路と前記第二分岐路とを介して前記電動オイルポンプに接続され、かつ前記電動オイルポンプが吐出した冷媒を冷却し、前記機械式オイルポンプおよび前記電動オイルポンプが駆動する場合、前記切替手段によって、前記電動オイルポンプから吐出された冷媒は前記水冷クーラを経由して前記ケース内部に至る経路へ圧送され、前記機械式オイルポンプが停止し、かつ前記電動オイルポンプが駆動する場合、前記切替手段によって、前記電動オイルポンプから吐出された冷媒は前記空冷クーラを経由して前記第一電動機および前記第二電動機に至る経路へ圧送されることを特徴とする。

本発明では、空冷クーラと水冷クーラとを備える冷却装置において、切替手段によって、電動オイルポンプから吐出された冷媒を圧送させる流路を切り替えることができる。これにより、機械式オイルポンプと電動オイルポンプとが駆動する場合、空冷クーラで冷媒を空冷できるとともに、水冷クーラで冷媒を水冷できる。また、機械式オイルポンプが停止し、かつ電動オイルポンプが駆動する場合、電動オイルポンプから吐出された冷媒を空冷クーラで空冷させた後に二つの電動機に供給することができる。よって、二つの電動機に対する冷却装置の冷却性能を向上させることができる。さらに、車両の走行状態に応じて、冷却特性が異なる空冷クーラと水冷クーラとで冷却された後の冷媒を供給可能であるため、各電動機で必要になる冷却を適切に実施することができる。

図１は、電動機の冷却装置を搭載する車両の一例を示すスケルトン図である。 図２は、冷却装置の概略構成および冷却回路を示す模式図である。 図３は、冷却制御フローの一例を示すフローチャート図である。 図４は、変形例における冷却装置の概略構成および冷却回路を示す模式図である。 図５は、変形例における冷却制御フローを示すフローチャート図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における電動機の冷却装置について具体的に説明する。

図１は、本実施形態における電動機の冷却装置を搭載した車両Ｖｅの一例を示すスケルトン図である。車両Ｖｅは、動力源として、エンジン１と、第一モータ（ＭＧ１）２と、第二モータ（ＭＧ２）３とを備えたハイブリッド車両である。エンジン１は、周知の内燃機関である。各モータ２，３は、モータ機能と発電機能とを有する周知のモータ・ジェネレータであって、インバータを介してバッテリ（いずれも図示せず）に電気的に接続されている。

車両Ｖｅでは、エンジン１から駆動輪４に至る動力伝達経路中に設けられた動力分割機構５によって、エンジン１が出力した動力を第一モータ２側と駆動輪４側とに分割できる。その際、第一モータ２はエンジン１が出力した動力によって発電し、その電力がバッテリに蓄電され、あるいは第二モータ３に供給される。

エンジン１のクランクシャフト１ａと同一軸線上に、入力軸６と動力分割機構５と第一モータ２とが配置されている。クランクシャフト１ａは、クラッチＣを介して入力軸６と連結される。クラッチＣが係合している場合には、エンジン１と入力軸６とが動力伝達可能に接続され、クラッチＣが解放している場合には、エンジン１と入力軸６との間が動力伝達できないように遮断される。つまり、クラッチＣが係合状態では、クランクシャフト１ａと入力軸６が一体回転し、クラッチＣが解放状態では、エンジン１は動力伝達系から切り離される。第一モータ２は、動力分割機構５に隣接し、軸線方向でエンジン１とは反対側に配置されている。第一モータ２は、コイルが巻き回されたステータ２ａと、ロータ２ｂと、そのロータ２ｂが一体回転するように取り付けられた回転軸（ロータ軸）２ｃとを備えている。

動力分割機構５は、複数の回転要素を有する差動機構であって、図１に示す例ではシングルピニオン型の遊星歯車機構（プラネタリギヤ）によって構成されている。動力分割機構５は、三つの回転要素として、外歯歯車のサンギヤ５Ｓと、サンギヤ５Ｓに対して同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ５Ｒと、これらサンギヤ５Ｓとリングギヤ５Ｒとに噛み合っているピニオンギヤを自転可能かつ公転可能に保持しているキャリヤ５Ｃとを備えている。

サンギヤ５Ｓには、第一モータ２のロータ軸２ｃが一体回転するように連結されている。キャリヤ５Ｃには、入力軸６が一体回転するように連結されており、エンジン１が入力軸６を介してキャリヤ５Ｃに連結されている。リングギヤ５Ｒには、動力分割機構５から駆動輪４側へ向けてトルクを出力する出力ギヤ７が一体化されている。

出力ギヤ７は、リングギヤ５Ｒと一体回転する外歯歯車であり、カウンタギヤ機構８のカウンタドリブンギヤ８ｂと噛み合っている。カウンタギヤ機構８は、入力軸６と平行に配置されたカウンタシャフト８ａと、カウンタドリブンギヤ８ｂと、デファレンシャルギヤ機構９のリングギヤ９ａと噛み合っているカウンタドライブギヤ８ｃとを有する。カウンタシャフト８ａには、カウンタドリブンギヤ８ｂとカウンタドライブギヤ８ｃとが一体回転するように取り付けられている。デファレンシャルギヤ機構９には、左右のドライブシャフト１０を介して駆動輪４が連結されている。

車両Ｖｅでは、エンジン１から駆動輪４に伝達されるトルクに、第二モータ３が出力したトルクを付加できるように構成されている。第二モータ３は、コイルが巻き回されたステータ３ａと、ロータ３ｂと、そのロータ３ｂが一体回転するように取り付けられた回転軸（ロータ軸）３ｃとを備えている。ロータ軸３ｃは、カウンタシャフト８ａと平行に配置され、カウンタドリブンギヤ８ｂと噛み合っているリダクションギヤ１１が一体回転するように取り付けられている。

また、車両Ｖｅには、エンジン１によって駆動する機械式オイルポンプ（ＭＯＰ）１０１が設けられている。機械式オイルポンプ１０１は、エンジン１のクランクシャフト１ａと同一軸線上に配置され、入力軸６と一体回転するポンプロータ（図示せず）を備えている。エンジン１の動力によって車両Ｖｅが走行する際、入力軸６のトルクによって機械式オイルポンプ１０１のポンプロータが正方向に回転し、機械式オイルポンプ１０１は吐出口からオイルを吐出する。機械式オイルポンプ１０１から吐出されたオイルは、供給油路を介して動力分割機構５などの潤滑必要部に供給されて潤滑油として機能するとともに、各モータ２，３などの冷却必要部に供給されて冷媒として機能する。車両Ｖｅでは、機械式オイルポンプ１０１から吐出されたオイルを冷媒として各モータ２，３に供給して各モータ２，３を冷却するように構成されている。なお、機械式オイルポンプ１０１は、入力軸６と一体回転する構造および配置に限定されず、入力軸６からオフセットされた位置に設けられてもよい。この場合、機械式オイルポンプ１０１と入力軸６とは、ギヤ機構やベルト機構などの伝動機構を介してトルク伝達可能に接続される。

図２は、各モータ２,３の冷却装置１００の概略構成および冷却回路２００を示す模式図である。なお、図２に示すプラネタリギヤは動力分割機構５であり、ギヤはデファレンシャルギヤ機構９である。

各モータ２,３は、ケース３０の内部に収容されており、冷却装置１００から供給されるオイル（冷媒）によって冷却される。冷却装置１００は、オイルが循環する冷却回路２００を有し、ケース３０の内外にわたって形成されている。

ケース３０は、二つのモータ２，３と動力分割機構５とを収容しているケース本体３１と、ケース本体３１に取り付けられているリヤカバー３２と、ケース本体３１とリヤカバー３２との間に形成されたポンプボデー３３と、ケース本体３１の下部でデファレンシャルギヤ機構９を収容しているハウジング３４とを含む。ポンプボデー３３は、機械式オイルポンプ１０１の一部を形成し、ポンプロータを内部に収容している。デファレンシャルギヤ機構９は、ハウジング３４内のオイルを掻きあげることができる。その掻きあげられたオイルは、ハウジング３４内からケース本体３１内に移動し、第一モータ２へ供給される。

冷却装置１００は、機械式オイルポンプ１０１と、電動オイルポンプ（ＥＯＰ）１０２と、空冷式オイルクーラ（以下「空冷クーラ」という）１０３と、水冷式オイルクーラ（以下「水冷クーラ」という）１０４と、第一逆止弁１０５と、第二逆止弁１０６と、切替弁１０７とを備えている。

オイル（冷媒）は、冷媒源としてのオイル溜まり部１０８内に貯留されている。各オイルポンプ１０１，１０２は、ストレーナ１０９に対して並列に接続されており、駆動時にはストレーナ１０９を介してオイル溜まり部１０８内のオイルを吸入し、吐出口から吐出する。オイル溜まり部１０８は、ケース本体３１内の底部でオイルを貯留することができる構造や、オイルパンなどにより構成される。

電動オイルポンプ１０２は、電動モータ（Ｍ）１１１によって駆動し、制御装置１１２によって駆動制御されるように構成されている。電動モータ１１１のロータ軸１１１ａは、電動オイルポンプ１０２のポンプロータ（図示せず）と一体回転するように連結されており、電動オイルポンプ１０２の駆動軸として機能するものである。制御装置１１２は、電動オイルポンプ１０２を制御することができる周知の電子制御装置であり、電動モータ１１１を制御することによって電動オイルポンプ１０２を駆動制御するように構成されている。制御装置１１２は、ロータ軸１１１ａが正回転するように電動モータ１１１を制御して、電動オイルポンプ１０２を駆動させる駆動制御を実行する。電動オイルポンプ１０２が駆動することによって吐出口からオイルが吐出される。なお、正回転とは、電動オイルポンプ１０２がオイル溜まり部１０８から冷媒を吸入し、吐出口から冷媒を吐出する際のポンプロータ（ロータ軸１１１ａ）の回転方向のことである。

空冷クーラ１０３は、各オイルポンプ１０１，１０２から吐出されたオイルと空気（例えば車両Ｖｅの外気）との間で熱交換を行う熱交換器であって、水冷クーラ１０４よりも高い冷却性能を有する。空冷クーラ１０３は、機械式オイルポンプ１０１が吐出したオイルを空冷する場合と、電動オイルポンプ１０２が吐出したオイルを空冷する場合とがある。また、空冷クーラ１０３で空冷された後のオイル（冷媒）は、ＭＧ冷却パイプから各モータ２，３（ステータ２ａ，３ａ）に吐出され、各モータ２，３を冷却することになる。ＭＧ冷却パイプは、第一モータ２を冷却するためのＭＧ１冷却パイプと、第二モータ３を冷却するためのＭＧ２冷却パイプとを含む。冷却装置１００では、ＭＧ２冷却パイプが一本設けられている。

水冷クーラ１０４は、電動オイルポンプ１０２から吐出されたオイルと冷却水（例えばエンジン冷却水やハイブリッド冷却水）との間で熱交換を行う熱交換器である。ハイブリッド冷却水は、インバータなどを冷却するものであって、エンジン冷却水の温度よりも低温である。

第一逆止弁１０５は、機械オイルポンプ１０１の吐出圧によって開くように構成され、機械式オイルポンプ１０１の吐出口側へ向けてオイルが逆流することを防止するためのものである。第一逆止弁１０５は、ポンプボデー３３の内部に設けられている。また、冷却回路２００内では、機械式オイルポンプ１０１と空冷クーラ１０３との間に第一逆止弁１０５が設けられている。

第二逆止弁１０６は、電動オイルポンプ１０２の吐出圧によって開くように構成され、電動オイルポンプ１０２の吐出口側へ向けてオイルが逆流することを防止するためのものである。第二逆止弁１０６は、ポンプボデー３３の内部に設けられている。また、冷却回路２００内では、電動オイルポンプ１０２と空冷クーラ１０３との間に第二逆止弁１０６が設けられている。

切替弁１０７は、電動オイルポンプ１０２から吐出されたオイルが圧送される流路を切り替える切替手段である。切替弁１０７は、制御装置１１２によって切替動作が制御され、電動オイルポンプ１０２から水冷クーラ１０４に至る流路と、電動オイルポンプ１０２から空冷クーラ１０３に至る流路とを切り替えるように構成されている。例えば、切替弁１０７は、リニアソレノイドバルブであり、制御装置１１２から切替信号が入力されると流路を切り替える。なお、切替弁１０７は、電磁弁に限定されず、電磁式以外のアクチュエータによって動作する構成であってもよい。

冷却回路２００は、複数の流通経路を備え、機械式オイルポンプ１０１を始点とする第一経路２１０，第二経路２２０，第三経路２３０と、電動オイルポンプ１０２を始点とする第四経路２４０，第五経路２５０，第六経路２６０とを有する。

第一経路２１０は、機械式オイルポンプ１０１から各クーラ１０３，１０４を経由せずに第一モータ２に至る経路である。第一経路２１０は、機械式オイルポンプ１０１が吐出したオイルを第一モータ２（ロータ２ｂ）と動力分割機構５へ供給する流路によって形成されている。

図２に示すように、第一経路２１０は、機械式オイルポンプ１０１の吐出口に接続された吐出流路２１０ａと、第一逆止弁１０５と、第一逆止弁１０５下流側の第一供給流路２１０ｂとによって構成されている。第一逆止弁１０５は、第一経路２１０内のオイルが機械式オイルポンプ１０１の吐出口側へ向けて逆流することを防止する。また、第一供給流路２１０ｂにはオリフィス１１３が設けられている。オリフィス１１３は、機械式オイルポンプ１０１から第一供給流路２１０ｂに流入するオイル流量を制御する。

機械式オイルポンプ１０１の駆動時、機械式オイルポンプ１０１の吐出圧によって第一逆止弁１０５が開き、機械式オイルポンプ１０１から吐出されたオイルが第一供給流路２１０ｂへ圧送される。第一供給流路２１０ｂは、入力軸６内部に形成された軸芯側流路を含み、ケース本体３１内において第一モータ２（ロータ２ｂ）と動力分割機構５に冷媒としてのオイルを供給する。第一供給流路２１０ｂ内の冷媒は、入力軸６の吐出孔からケース本体３１内に吐出して、第一供給流路２１０ｂの油圧や回転部材による遠心力や重力によって、ケース本体３１内部を回転中心側から径方向外側に向けて移動する。なお、吐出流路２１０ａと、第一逆止弁１０５と、第一供給流路２１０ｂとからなる流路を、第一流路ということができる。

第二経路２２０は、第一分岐点で第一経路２１０から分岐する経路であって、機械式オイルポンプ１０１から空冷クーラ１０３を経由して第一モータ２に至る経路である。第一分岐点とは、機械式オイルポンプ１０１から吐出されたオイルの流通経路が、空冷クーラ１０３側と第一モータ２のロータ２ｂ側とに分岐する箇所である。第二経路２２０は、機械式オイルポンプ１０１から吐出されたオイルを空冷クーラ１０３で空冷させた後に第一モータ２（ステータ２ａ）へ供給する流路によって形成されている。

図２に示すように、第二経路２２０は、吐出流路２１０ａと、第一逆止弁１０５と、第一逆止弁１０５で第一供給流路２１０ｂと分岐する第一分岐路２２０ａと、空冷クーラ１０３と、空冷クーラ１０３の排出口に接続された空冷後流路２２０ｂと、空冷後流路２２０ｂに接続され、かつ第一モータ２（ステータ２ａ）に空冷後の冷媒を吐出する第二供給流路２２０ｃとによって構成されている。図２に示す例では、第一逆止弁１０５が第一分岐点となる。

第一分岐路２２０ａは、第一逆止弁１０５の空冷側流出ポートと空冷クーラ１０３の供給口とを連通させるように形成されている。空冷後流路２２０ｂは、上流側がケース３０の外部に設けられており、その下流側がケース本体３１の内部に至るように形成されている。第二供給流路２２０ｃは、ケース３０の内部に形成されている流路であって、例えばケース本体３１内部に設けられたＭＧ１冷却パイプにより形成されている。ＭＧ１冷却パイプは、第一モータ２のステータ２ａへ冷媒を吐出する吐出孔を有する。なお、第二経路２２０において、第一分岐路２２０ａと、空冷クーラ１０３と、空冷後流路２２０ｂと、第二供給流路２２０ｃとからなる流路を、第二流路ということができる。

機械式オイルポンプ１０１から吐出されたオイルは、第一分岐点から第一モータ２のロータ２ｂと動力分割機構５側（第一経路２１０側）に圧送されると、空冷クーラ１０３を経由せずに入力軸６の油穴（軸芯側流路の吐出孔）から、第一モータ２（ロータ２ｂ）と動力分割機構５とに供給される。一方、第一分岐点から空冷クーラ１０３側（第二経路２２０）に圧送されたオイルは空冷クーラ１０３内に流入する。また、空冷クーラ１０３はケース３０の外部に設けられているため、第二経路２２０内を圧送されるオイルは、一旦ケース３０外部を流通してから再びケース３０内部へ戻ることになる。

また、第一分岐路２２０ａには、第一分岐路２２０ａ内の油圧を調整する二つのリリーフ弁１１４Ａ，１１４Ｂが接続されている。各リリーフ弁１１４Ａ，１１４Ｂはいずれも、供給口が第一分岐路２２０ａに接続され、かつ排出口がケース本体３１内部に向けて開口している。例えば、第一リリーフ弁１１４Ａのリリーフ圧と、第二リリーフ弁１１４Ｂのリリーフ圧とは異なる大きさに設定されている。第一分岐路２２０ａ内の冷媒は、各リリーフ弁１１４Ａ，１１４Ｂからケース本体３１内部に供給されるように構成されている。

第三経路２３０は、空冷後分岐点Ｐにおいて第二経路２２０から分岐する経路であって、機械式オイルポンプ１０１から空冷クーラ１０３を経由して第二モータ３に至る経路である。第三流路２３０は、空冷クーラ１０３で空冷後の冷媒を第二モータ３（ステータ３ａ）へ供給するための流路によって形成されている。

図２に示すように、第三経路２３０は、吐出流路２１０ａと、第一逆止弁１０５と、第一分岐路２２０ａと、空冷クーラ１０３と、空冷後流路２２０ｂと、空冷後分岐点Ｐで第二供給流路２２０ｃと分岐して第二モータ３（ステータ３ａ）に空冷後の冷媒を吐出する第三供給流路２３０ａとによって構成されている。

第三供給流路２３０ａは、ケース３０の内部に形成されている流路であって、例えばケース本体３１の内部に設けられているＭＧ２冷却パイプにより形成されている。ＭＧ２冷却パイプは、第二モータ３のステータ３ａへ空冷後の冷媒を吐出する吐出孔を有する。なお、第三経路２３０において、空冷後分岐点Ｐよりも下流側の第三供給流路２３０ａを、第三流路ということができる。

第四経路２４０は、電動オイルポンプ１０２から水冷クーラ１０４を経由してケース３０内部のオイル溜まり部１０８に至る経路である。第四経路２４０は、電動オイルポンプ１０２が吐出したオイルを水冷クーラ１０４で水冷後に、ケース本体３１の内部へ下戻しするための流路によって形成されている。

図２に示すように、第四経路２４０は、電動オイルポンプ１０２の吐出口に接続された吐出流路２４０ａと、切替弁１０７と、水冷クーラ１０４の供給口に接続された水冷前流路２４０ｂと、水冷クーラ１０４の排出口に接続され、かつケース本体３１の内部に向けて開口する水冷後リターン流路２４０ｃとによって構成されている。図２に示す例では、切替弁１０７は第二分岐点となる。第二分岐点は、電動オイルポンプ１０２から吐出されたオイルの流通経路が、水冷クーラ１０４側と空冷クーラ１０３側とに分岐する箇所である。

切替弁１０７は、吐出流路２４０ａと水冷前流路２４０ｂとを連通させ、かつ後述する第二分岐路２５０ａ側を遮断する状態（水冷側開通状態）と、吐出流路２４０ａと第二分岐路２５０ａとを連通させ、かつ水冷前流路２４０ｂ側を遮断する状態（空冷側開通状態）とを選択的に切り替える。図２に示す例では、切替弁１０７は、吐出流路２４０ａに接続された流入ポートと、水冷クーラ１０４側の流路である水冷前流路２４０ｂに接続された水冷側吐出ポートと、後述する空冷クーラ１０３側の第二分岐路２５０ａに接続された空冷側吐出ポートとを有する。すなわち、切替弁１０７は、流入ポートと空冷側吐出ポートとを連通させ、かつ水冷側吐出ポートを閉じる状態（空冷側開通状態）と、流入ポートと水冷側吐出ポートとを連通させ、かつ空冷側吐出ポートを閉じる状態（水冷側開通状態）とを選択的に切り替える。

切替弁１０７によって吐出流路２４０ａと水冷前流路２４０ｂとが連通することにより、冷却回路２００は、電動オイルポンプ１０２から水冷クーラ１０４へ冷媒を圧送可能になる。水冷クーラ１０４で水冷された後の冷媒は、水冷後リターン流路２４０ｃの吐出孔からケース本体３１内部へ吐出され、オイル溜まり部１０８に下戻しされる。

第五経路２５０は、第二分岐点（切替弁１０７）で第四経路２４０から分岐する経路であって、電動オイルポンプ１０２から空冷クーラ１０３を経由して第一モータ２に至る経路である。第五経路２５０は、電動オイルポンプ１０２から吐出されたオイルを空冷クーラ１０３で空冷させた後に第一モータ２（ステータ２ａ）へ供給する流路によって形成されている。

図２に示すように、第五経路２５０は、吐出流路２４０ａと、切替弁１０７と、第二分岐路２５０ａと、第二逆止弁１０６と、接続流路２５０ｂと、第一分岐路２２０ａと、空冷クーラ１０３と、空冷後流路２２０ｂと、第二供給流路２２０ｃとによって構成されている。

第二分岐路２５０ａは、切替弁１０７で水冷前流路２４０ｂと分岐する流路であって、切替弁１０７の空冷側流出ポートに接続されている。接続流路２５０ｂは、第二逆止弁１０６下流側で第一分岐路２２０ａに接続されている。切替弁１０７によって吐出流路２４０ａと第二分岐路２５０ａとが連通されることにより、電動オイルポンプ１０２から空冷クーラ１０３へ冷媒を圧送可能になる。

第六経路２６０は、空冷後分岐点Ｐで第五経路２５０から分岐する経路であって、電動オイルポンプ１０２から空冷クーラ１０３を経由して第二モータ３に至る経路である。第六経路２６０は、電動オイルポンプ１０２から吐出されたオイルを空冷クーラ１０３で空冷させた後に第二モータ３（ステータ３ａ）へ供給する流路によって形成されている。

図２に示すように、第六経路２６０は、吐出流路２４０ａと、切替弁１０７と、第二分岐路２５０ａと、第二逆止弁１０６と、接続流路２５０ｂと、第一分岐路２２０ａと、空冷クーラ１０３と、空冷後流路２２０ｂと、第三供給流路２３０ａとによって構成されている。

図３は、冷却制御フローを示すフローチャート図である。制御装置１１２は、車両Ｖｅの走行モードがＨＶモードとＥＶモードのどちらであるかを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１において、制御装置１１２は周知の判定方法によってＨＶモードとＥＶモードとを判定するように構成されている。

ステップＳ１においてＨＶモードであると判定された場合、制御装置１１２は、走行時の車両負荷が、低負荷と高負荷のどちらであるかを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、制御装置１１２は周知の判定方法によって走行中の車両負荷を判定するように構成されている。例えば、制御装置１１２は、アクセル開度と車速とに基づいて要求駆動トルクを演算し、その要求駆動トルクが所定の閾値よりも小さい場合には低負荷と判定し、要求駆動トルクが閾値以上である場合には高負荷と判定する。

ステップＳ２において低負荷であると判定された場合、制御装置１１２は、電動オイルポンプ１０２を停止させる（ステップＳ３）。制御装置１１２がステップＳ３の制御を実行する場合、ステップＳ１の判定結果からＨＶモードであるため、機械式オイルポンプ１０１は駆動している。

制御装置１１２がステップＳ３の制御を実行すると、冷却装置１００は、機械式オイルポンプ１０１が吐出した冷媒を空冷クーラ１０３で空冷し、空冷後の冷媒をＭＧ冷却パイプから各モータ２，３に吐出する第一冷却状態となる（ステップＳ４）。低負荷でのＨＶ走行時、各モータ２，３についての冷却が、機械式オイルポンプ１０１のみが駆動する冷却性能で足りるため、制御装置１１２は電動オイルポンプ１０２を停止する。その際、駆動中の機械式オイルポンプ１０１が、停止中の電動オイルポンプ１０２側からオイルや空気を吸入してしまうことを防止する必要がある。図２に示すように、機械式オイルポンプ１０１が駆動し、かつ電動オイルポンプ１０２が停止する場合、切替弁１０７を空冷側開通状態とすることにより、第二逆止弁１０６は吐出流路２４０ａ内のオイルが電動オイルポンプ１０２の吐出口側へ向けて逆流することを防止する。これにより、電動オイルポンプ１０２下流側の吐出孔から空気を吸入してしまうことを防止できるので、機械式オイルポンプ１０１が空気を吸入することによるポンプ性能低下を防止でき、冷却装置１００の冷却性能低下を防止できる。また、水冷前流路２４０ｂ側に逆止弁を設けなくてもよくなる。さらに、ＨＶ走行時に電動オイルポンプ１０２を常時駆動させた場合に比べて、電力消費を抑制することができ、燃費が向上する。そして、制御装置１１２は、この制御ルーチンを終了する。

ステップＳ２において高負荷であると判定された場合、制御装置１１２は、電動オイルポンプ１０２を駆動させる駆動制御を実行し、かつ切替弁１０７が水冷クーラ１０４側の流路を開通し空冷クーラ１０３側の流路を遮断する切替制御を実行する（ステップＳ５）。また、制御装置１１２がステップＳ５の制御を実行する場合、ステップＳ１の判定結果からＨＶモードであるため、機械式オイルポンプ１０１は駆動している。

制御装置１１２がステップＳ５の制御を実行すると、冷却装置１００は、機械式オイルポンプ１０１が吐出した冷媒を空冷クーラ１０３で空冷し、空冷後の冷媒をＭＧ冷却パイプから各モータ２，３に吐出する第一冷却状態、かつ電動オイルポンプ１０２が吐出した冷媒を水冷クーラ１０４で水冷し、水冷後の冷媒をオイル溜まり部１０８に戻す第二冷却状態となる（ステップＳ６）。つまり、第一冷却状態と第二冷却状態とを組み合わせた冷却状態である。高負荷でのＨＶ走行時、第二モータ３についての冷却が、機械式オイルポンプ１０１のみが駆動する冷却性能では不足するため、電動オイルポンプ１０２を駆動して冷却性能を高める必要が生じる。そのため、各モータ２，３（ステータ２ａ，３ａ）に空冷後の冷媒を供給すること（第一冷却状態）に加えて、オイル溜まり部１０８に水冷後の冷媒を戻すこと（第二冷却状態）によって、冷却装置１００の冷却性能を高めている。図２に示すように、水冷後リターン流路２４０ｃから水冷後のオイルがオイル溜まり部１０８に戻されると、オイル溜まり部１０８内のオイルの温度を低下させることができる。これにより、冷媒源の温度を低下でき、冷却装置１００の冷却性能を向上させることができる。そして、制御装置１１２は、この制御ルーチンを終了する。

ステップＳ１においてＥＶモードであると判定された場合には、制御装置１１２は、車速が高車速と低車速のどちらであるかを判定する（ステップＳ７）。例えば、制御装置１１２は、車速センサで検出した車速と予め定められた閾値とを比較して、車速が閾値以上の場合にはステップＳ７において高車速であると判定し、車速が閾値よりも低い場合にはステップＳ７において低車速と判定することができるように構成されている。

ステップＳ７において高車速であると判定された場合、制御装置１１２は、電動オイルポンプ１０２を駆動させる駆動制御を実行し、かつ切替弁１０７に空冷クーラ１０３側の流路を開通させて水冷クーラ１０４側の流路を遮断させる切替制御を実行する（ステップＳ８）。ＥＶ走行モードでは、エンジン１が停止し、機械式オイルポンプ１０１は停止するので、冷却装置１００が冷却性能を発揮するためには電動オイルポンプ１０２を駆動する必要がある。そして、ステップＳ８では、切替弁１０７によって、電動オイルポンプ１０２から吐出された冷媒が圧送される経路を空冷クーラ１０３に至る経路に切り替えている。図２に示すように、電動オイルポンプ１０２の駆動時に、切替弁１０７が空冷側開通状態の場合、電動オイルポンプ１０２の吐出圧によって第二逆止弁１０６が開くので、電動オイルポンプ１０２から吐出されたオイルは、第一分岐路２２０ａへ圧送されて空冷クーラ１０３に流入する。

制御装置１１２がステップＳ８の制御を実行すると、冷却装置１００は、電動オイルポンプ１０２が吐出した冷媒を空冷クーラ１０３で空冷し、空冷後の冷媒をＭＧ冷却パイプから各モータ２，３に吐出する第三冷却状態となる（ステップＳ９）。第三冷却状態では、切替弁１０７によって、電動オイルポンプ１０２から吐出された冷媒が空冷クーラ１０３を経由して各モータ２，３に至る経路（第五経路２５０および第六経路２６０）へ圧送される。高車速でのＥＶ走行時、低車速でのＥＶ走行時に比べて冷却の必要性が高くなるため、電動オイルポンプ１０２が吐出したオイルを、水冷クーラ１０４よりも冷却性能の高い空冷クーラ１０３で冷却した後に、各モータ２，３へ供給して冷却する。また、駆動中の電動オイルポンプ１０２が、停止中の機械式オイルポンプ１０１側からオイルや空気を吸入してしまいポンプ性能が低下することを第一逆止弁１０５によって防止している。これにより、機械式オイルポンプ１０１が停止し、かつ電動オイルポンプ１０２が駆動する場合に、電動オイルポンプ１０２が空気を吸入することによるポンプ性能低下を防止でき、冷却装置１００の冷却性能低下を防止できる。そして、制御装置１１２は、この制御ルーチンを終了する。

ステップＳ７において低車速であると判定された場合、制御装置１１２は、電動オイルポンプ１０２を駆動させる駆動制御を実行し、かつ切替弁１０７が水冷クーラ１０４側の流路を開通し空冷クーラ１０３側の流路を遮断する切替制御を実行する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０では、切替弁１０７によって、電動オイルポンプ１０２から吐出された冷媒が圧送される経路を水冷クーラ１０４に至る経路に切り替えている。

制御装置１１２がステップＳ１０の制御を実行すると、冷却装置１００は、電動オイルポンプ１０２が吐出した冷媒を水冷クーラ１０４で水冷し、水冷後の冷媒をオイル溜まり部１０８に戻す第二冷却状態となる（ステップＳ１１）。機械式オイルポンプ１０１が停止し、かつ電動オイルポンプ１０２が駆動する場合における第二冷却状態では、切替弁１０７によって、電動オイルポンプ１０２から吐出された冷媒が水冷クーラ１０４を経由してケース本体３１内部に至る第四経路２４０へ圧送される。そして、制御装置１１２は、この制御ルーチンを終了する。

以上説明した通り、本実施形態によれば、空冷クーラ１０３と水冷クーラ１０４とを備える冷却装置１００において、切替弁１０７によって電動オイルポンプ１０２から吐出された冷媒を圧送させる流路を切り替えることができる。これにより、機械式オイルポンプ１０１と電動オイルポンプ１０２とが駆動する場合、空冷クーラ１０３で冷媒を空冷できるとともに、水冷クーラ１０４で冷媒を水冷できる。また、機械式オイルポンプ１０１が停止し、かつ電動オイルポンプ１０２が駆動する場合、電動オイルポンプ１０２から吐出された冷媒を空冷クーラ１０３で空冷させた後に二つのモータ２，３に供給することができる。よって、冷却装置１００の冷却性能を向上させることができる。さらに、車両Ｖｅの走行状態に応じて、冷却特性が異なる空冷クーラ１０３と水冷クーラ１０４とで冷却された後の冷媒を供給可能であるため、各モータ２，３で必要になる冷却を適切に実施することができる。

また、複数の経路２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０を有する冷却回路２００内において、上述した流路に第一逆止弁１０５と第二逆止弁１０６とが設けられているので、一方のオイルポンプが駆動し、かつ他方のオイルポンプが停止する場合、オイルの逆流を防止できる。これにより、停止中のオイルポンプ側の流路に形成された吐出孔（開口部）から空気を吸入してしまうことによるポンプ性能の低下を防止できる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、上述した実施形態の変形例として、切替弁１０７が設けられていない冷却装置１００であってもよい。その変形例における冷却装置１００の概略構成を、図４に示す。また、変形例における冷却制御フローの一例を、図５に示す。なお、上述した実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図４は、変形例における冷却装置１００の概略構成および冷却回路２００を示す模式図である。変形例の冷却装置１００では、切替弁１０７の代わりに水冷後リリーフ弁１１５が設けられている。図４に示すように、第四経路２４０は、電動オイルポンプ１０２が吐出したオイルを水冷クーラ１０４で水冷した後に、水冷後リリーフ弁１１５を介してケース本体３１の内部へ下戻しするための流路によって形成されている。

具体的には、第四経路２４０は、吐出流路２４０ａと、第二分岐点Ｑで吐出流路２４０ａと連通されている水冷前流路２４０ｂと、水冷後リターン流路２４０ｃと、水冷後リターン流路２４０ｃに接続されている水冷後リリーフ弁１１５とによって構成されている。第二分岐点Ｑでは、吐出流路２４０ａが水冷前流路２４０ｂと第二分岐路２５０ａとに分岐している。つまり、吐出流路２４０ａと水冷前流路２４０ｂと第二分岐路２５０ａとは、第二分岐点Ｑにおいて常に連通されていることになる。

水冷後リリーフ弁１１５は、供給口が水冷後リターン流路２４０ｃに接続されており、水冷後リターン流路２４０ｃ内の油圧によってケース本体３１へ向けて開口している排出口が開くように構成されている。水冷後リターン流路２４０ｃ内の油圧が水冷後リリーフ弁１１５のリリーフ圧よりも高い場合に、水冷後リリーフ弁１１５の排出口が開き、水冷後リターン流路２４０ｃ内の油圧が水冷後リリーフ弁１１５のリリーフ圧以下の場合には、水冷後リリーフ弁１１５の排出口が閉じる。

また、電動オイルポンプ１０２に対して、水冷クーラ１０４と空冷クーラ１０３とが並列に接続されている。そのため、水冷後リリーフ弁１１５のリリーフ圧は、空冷クーラ圧よりも高く、かつ電動オイルポンプ１０２の吐出圧よりも低く設定されている。つまり、空冷クーラ圧＜リリーフ圧＜ＥＯＰ吐出圧の関係が成り立つ。

空冷クーラ圧とは、電動オイルポンプ１０２に対して、第二分岐点Ｑで分岐する空冷クーラ１０３側の圧（油圧回路としては抵抗になる圧）のことである。空冷クーラ１０３内を流通するオイルは、空冷クーラ１０３内で圧力損失を生じる。この空冷クーラ１０３内で生じる圧力損失が、空冷クーラ圧に含まれることになる。また、水冷クーラ１０４側の圧（水冷クーラ圧）には、水冷後リリーフ弁１１５のリリーフ圧と、水冷クーラ１０４内で生じる圧力損失とが含まれる。さらに、電動オイルポンプ１０２の吐出圧は、電動オイルポンプ１０２の性能によるものである。

要は、この変形例の冷却回路２００では、油圧回路としての油圧差によって、冷媒の流通経路が自動的に切り替わるように構成されている。つまり、冷却装置１００では、水冷後リリーフ弁１１５のリリーフ圧によって経路を切り替えるように構成されているため、水冷後リリーフ弁１１５は、経路を切り替える切替手段として機能する。なお、制御装置１１２は、電動モータ１１１を制御して電動オイルポンプ１０２を駆動制御する構成であるが、上述した実施形態とは異なり切替制御を実行しない。

図５は、変形例における冷却制御フローを示すフローチャート図である。なお、図５のステップＳ２１は図３のステップＳ１と、図５のステップＳ２２は図３のステップＳ２と同様である。

ステップＳ２２において低負荷であると判定された場合、制御装置１１２は、電動オイルポンプ１０２を停止させる（ステップＳ２３）。制御装置１１２がステップＳ２３の制御を実行する場合、ステップＳ１の判定結果からＨＶモードであるため、機械式オイルポンプ１０１は駆動している。

制御装置１１２がステップＳ２３の制御を実行すると、冷却装置１００は、機械式オイルポンプ１０１が吐出した冷媒を空冷クーラ１０３で空冷し、空冷後の冷媒をＭＧ冷却パイプから各モータ２，３に吐出する第一冷却状態となる（ステップＳ２４）。この場合、停止中の電動オイルポンプ１０２下流側の流路では、第二逆止弁１０６と水冷後リリーフ弁１１５とが両方とも閉じている。そのため、オイルの逆流およびエアの吸入を防止できる。そして、制御装置１１２は、この制御ルーチンを終了する。

ステップＳ２２において高負荷であると判定された場合、制御装置１１２は、電動オイルポンプ１０２を駆動させる駆動制御を実行する（ステップＳ２５）。その際、ＨＶモードであるため、機械式オイルポンプ１０１は駆動している。

制御装置１１２がステップＳ２５の制御を実行すると、冷却装置１００は、機械式オイルポンプ１０１が吐出した冷媒を空冷クーラ１０３で空冷し、空冷後の冷媒をＭＧ冷却パイプから各モータ２，３に吐出する第一冷却状態、かつ電動オイルポンプ１０２が吐出した冷媒を水冷クーラ１０４で水冷し、水冷後の冷媒を水冷後リリーフ弁１１５からオイル溜まり部１０８に戻す第二冷却状態となる（ステップＳ２６）。機械式オイルポンプ１０１が駆動し、かつ電動オイルポンプ１０２が駆動する場合、冷却回路２００内の圧力差によって水冷後リリーフ弁１１５が開くので、電動オイルポンプ１０２から吐出されたオイルは水冷クーラ１０４を経由してケース本体３１内に戻される。この場合、水冷クーラ圧と空冷クーラ圧との大小関係によっては、第二逆止弁１０６が開き電動オイルポンプ１０２から吐出されたオイルの一部が空冷クーラ１０３に流入してもよい。そして、制御装置１１２は、この制御ルーチンを終了する。

ステップＳ２１においてＥＶモードであると判定された場合、制御装置１１２は、電動オイルポンプ１０２を駆動させる駆動制御を実行する（ステップＳ２７）。その際、ＥＶモードであるため、機械式オイルポンプ１０１は停止している。

制御装置１１２がステップＳ２７の制御を実行すると、冷却装置１００は、電動オイルポンプ１０２が吐出した冷媒を空冷クーラ１０３で空冷し、空冷後の冷媒をＭＧ冷却パイプから各モータ２，３に吐出する第三冷却状態となる（ステップＳ２８）。機械式オイルポンプ１０１が停止し、かつ電動オイルポンプ１０２が駆動する場合、水冷後リリーフ弁１１５のリリーフ圧は空冷クーラ圧よりも大きいので、水冷後リリーフ弁１１５が閉じ、かつ第二逆止弁１０６が開く。つまり、電動オイルポンプ１０２から吐出された冷媒は、水冷後リリーフ弁１１５によって、空冷クーラ１０３を経由して各モータ２，３に至る経路（第五経路２５０および第六経路２６０）へ圧送される。これにより、ＥＶ走行中に、電動オイルポンプ１０２から吐出され、冷却性能が高い空冷クーラ１０３で冷却された冷媒を、各モータ２，３に供給できる。また、停止中の機械式オイルポンプ１０１下流側の流路では、第一逆止弁１０５が閉じているため、オイルの逆流およびエアの吸入を防止できる。そして、制御装置１１２は、この制御ルーチンを終了する。

以上説明した通り、変形例の冷却装置１００によれば、電動オイルポンプ１０２に対して空冷クーラ１０３と水冷クーラ１０４とが並列に接続されている場合において、切替弁がなくても、冷却回路２００内の油圧差によって自動的に流通経路を切り替えることができる。これにより、切替弁の設置スペースを削減でき、冷却装置の小型化と軽量化を図れる。さらに、切替弁が不要な分、コスト削減できる。また、変形例における制御装置１１２は、電動オイルポンプ１０２を駆動制御するためのものであればよいので、例えば冷却回路２００の経路を切り替えるための電子制御装置が不要となる。

１ エンジン
２ 第一モータ（ＭＧ１）
２ａ ステータ
２ｂ ロータ
３ 第二モータ（ＭＧ２）
３ａ ステータ
３ｂ ロータ
５ 動力分割機構（プラネタリギヤ）
９ デファレンシャルギヤ機構（ギヤ）
１００ 冷却装置
１０１ 機械式オイルポンプ（ＭＯＰ）
１０２ 電動オイルポンプ（ＥＯＰ）
１０３ 空冷式オイルクーラ（空冷クーラ）
１０４ 水冷式オイルクーラ（水冷クーラ）
１０５ 第一逆止弁
１０６ 第二逆止弁
１０８ オイル溜まり部（冷媒源）
２００ 冷却回路
２１０ 第一経路
２１０ａ 吐出流路
２１０ｂ 第一供給流路
２２０ 第二経路
２２０ａ 第一分岐路
２２０ｂ 空冷後流路
２２０ｃ 第二供給流路
２３０ 第三経路
２３０ａ 第三供給流路
２４０ 第四経路
２４０ａ 吐出流路
２４０ｂ 水冷前流路
２４０ｃ 水冷後リターン流路
２５０ 第五経路
２５０ａ 第二分岐路
２５０ｂ 接続流路
２６０ 第六経路
Ｐ 空冷後分岐点
Ｑ 第二分岐点
Ｖｅ 車両

Claims (1)

1. 内燃機関と、第一電動機と、第二電動機とを備える車両に搭載された電動機の冷却装置において、
   各電動機を冷却する冷媒を貯留する冷媒源と、
   前記内燃機関によって駆動され、かつ前記冷媒源から冷媒を吸入して吐出口から吐出する機械式オイルポンプと、
   前記機械式オイルポンプの吐出口に接続され、かつ前記機械式オイルポンプが吐出した冷媒を前記第一電動機に供給するための第一流路と、
   前記第一流路から分岐した第一分岐路を介して前記機械式オイルポンプに接続され、かつ前記機械式オイルポンプが吐出した冷媒を空冷する空冷クーラと、
   前記空冷クーラに接続され、かつ前記空冷クーラで空冷された後の冷媒を前記第一電動機に供給するための第二流路と、
   前記第二流路から分岐し、かつ前記空冷クーラで空冷された後の冷媒を前記第二電動機に供給するための第三流路と、
   前記冷媒源に対して前記機械式オイルポンプと並列に接続され、かつ前記冷媒源から冷媒を吸入して吐出口から吐出する電動オイルポンプと、
   前記電動オイルポンプが吐出した冷媒を水冷する水冷クーラと、
   前記水冷クーラに接続され、かつ前記第一電動機および前記第二電動機を収容するケース内部に前記水冷クーラで水冷された後の冷媒を吐出する第四流路と、
   前記第一流路から前記第一分岐路に分岐する分岐点よりも前記機械式オイルポンプ側に設けられた第一逆止弁と、
   前記電動オイルポンプと前記水冷クーラとの間の流路から分岐し、前記第一分岐路に接続する第二分岐路と、
   前記第二分岐路に設けられた第二逆止弁と、
   前記機械式オイルポンプおよび前記電動オイルポンプが駆動する場合と、前記機械式オイルポンプが停止し、かつ前記電動オイルポンプが駆動する場合とで、前記電動オイルポンプから吐出された冷媒が圧送される流路を切り替える切替手段とを備え、
   前記空冷クーラは、第一分岐路と前記第二分岐路とを介して前記電動オイルポンプに接続され、かつ前記電動オイルポンプが吐出した冷媒を冷却し、
   前記機械式オイルポンプおよび前記電動オイルポンプが駆動する場合、前記切替手段によって、前記電動オイルポンプから吐出された冷媒は前記水冷クーラを経由して前記ケース内部に至る経路へ圧送され、
   前記機械式オイルポンプが停止し、かつ前記電動オイルポンプが駆動する場合、前記切替手段によって、前記電動オイルポンプから吐出された冷媒は前記空冷クーラを経由して前記第一電動機および前記第二電動機に至る経路へ圧送される
   ことを特徴とする電動機の冷却装置。

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