JP2019129627A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが選択する走行特性に応じて、電動車両の冷却の適切性を向上させる。【解決手段】電動車両１０は、車両駆動用のモータ・ジェネレータ（ＭＧ）１６と、ＭＧ１６の冷却系統に冷却液を循環させて冷却を行うウォータポンプ２８及びオイルポンプ３２を備える。ＥＣＵ３４は、モードボタン４６を通じて運転者４８から走行特性モードの選択を受け付ける。そして、選択された走行特性モードに応じて、モータ制御テーブル３４ｄに従ったＭＧ１６の出力制御を行うとともに、冷却制御テーブル３４ｅに従ったオイルポンプ３２による冷却液の循環量を変更する。【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両における駆動用モータ等の冷却機構に関する。

下記特許文献１には、車両駆動用モータとエンジンを搭載したハイブリッド型の電動車両について記載されている。この電動車両では、駆動用モータや動力分割機構の冷却と潤滑に用いられるオイルを、エンジンのトルクで動作する機械式ポンプと専用の電動モータで動作する電動ポンプとの連携により循環させている。そして、車両の起動後のＲＥＡＤＹ状態、車両駆動用モータによる走行中における当該車両駆動用モータの温度状態、エンジンによる走行状態など、電動車両の状態に応じた必要流量を流すように電動ポンプの制御が行われている。

特開２０１６−０５２８４４号公報

電動車両では、ユーザの選択に基づいて、車両の走行特性の切り替えを行うスイッチを備えるものがある。走行特性を切り替えた場合には、車両駆動用モータの冷却量が異なる場合があると考えられる。しかし、上記特許文献１には、このような状況についての記載も示唆もなされていない。

本発明の目的は、ユーザが選択する走行特性に応じて、電動車両の冷却の適切性を向上させることにある。

本発明の電動車両は、車両駆動用のモータと、前記モータの冷却系統に流れる冷却液を循環させて冷却を行う電動ポンプと、ユーザから走行特性についてのモードの選択を受け付ける受付手段と、前記モードに応じて、前記モータの出力を制御する制御手段と、前記モードに応じて、前記電動ポンプによる冷却液の循環量を変更する変更手段と、を備える。

電動車両は、駆動用モータを駆動源として備えた車両である。駆動用モータのみを駆動源とする車両の他に、内燃機関などの別の駆動源を併用する車両も電動車両に含まれる。この車両では、ユーザは走行特性についてのモードを選択することができる。選択は、例えば、車両のインストルメントパネルにある操作ボタンの操作、あるいは、ユーザの音声入力などによって行われる。走行特性とは、走行時の加速特性、走行時の電力消費特性など、走行に特徴的な特性をいう。また、走行特性についてのモードとは、こうした走行特性がなんらかの傾向をもって変更可能に設定されたものをいう。具体的には、一部または全部の速度帯で加速特性を高めたモード、坂道の登坂時における加速特性を高めたモード、一部または全部の速度帯で消費電力を抑制するモードなどを例示することができる。

電動車両では、ユーザ選択されたモードに基づいて、モータの出力を制御する。モータからのトルクをギアを通じて車軸に伝える場合には、ギアの切り替えを制御することで、直接的または間接的にモータの出力を制御できることもある。変更手段は、このモードに対応して、モータの冷却系統に流れる冷却液の循環を変更する。モータの冷却系統とは、モータの冷却に関係した冷却路をいう。モータが一段階の冷却路によって冷却される場合には、当該冷却路がモータの冷却系統である。モータが二段階の冷却路によって冷却される場合、例えば、第１段の冷却路で冷却された冷却液で第２段の冷却路の冷却液が冷却され、第２段の冷却路によってモータが冷却される場合には、第１段の冷却路及び第２段の冷却路の両方がモータの冷却系統であると言える。モータの冷却系統には、１または２以上の電動ポンプが設けられて、冷却液を循環させる。変更手段では、このうちの１または２以上の電動ポンプによる冷却液の循環量を、ユーザ選択された走行特性のモードに応じて変化させる。もちろん、循環量は、例えばモータ温度、冷却液温度、車両速度など、他の要素にも依存して変更されるものであってよい。この場合、変更手段は、例えば、他の要素がある特定の範囲に含まれる状況下で、モードに応じて循環量を変更するものであってもよい。

本発明によれば、走行特性のモードによらず車両駆動用のモータを画一的に冷却する場合に比べて、モータの冷却の適切性を高めることが可能になる。これにより、例えば、モータの冷却の適切性と、冷却用の電動ポンプの省電力性などを両立させる効果も期待できる。

本実施形態にかかる電動車両の概略的な構造を示す図である。 ノーマルモードにおけるオイルポンプの３つの制御領域を示す図である。 領域間の移動条件を示す図である。 各領域におけるオイルポンプの制御態様を示す図である。 Ａ領域においてＬＬＣ温度が低い場合の制御態様を説明する図である。 パワーモードにおけるオイルポンプの制御領域の変更状態を示す図である。 変形例にかかる冷却系統を示す図である。

以下に、図面を参照しながら、実施形態について説明する。説明においては、理解を容易にするため、具体的な態様について示すが、これらは実施形態を例示したものであり、他にも様々な実施形態をとることが可能である。

図１は、本実施形態にかかる電動車両１０の構造の一部を示した図である。図１には、電動車両の前方のボディー１２と前輪１３を示している他、ボディー１２の内部に格納された各種装置の概略的な構成を示している。

電動車両１０には、図示を省略したバッテリが搭載されており、バッテリからはパワーコントロールユニット（ＰＣＵという）１４に直流電力が供給されている。ＰＣＵ１４には、充電器、昇圧器及びインバータが搭載されている。充電器は、電源プラグなどを通じて車外から供給される電力をバッテリに供給する装置である。昇圧器は、直流電力の電圧を昇圧または高圧する装置である。また、インバータは直流電力を交流電力に電力変換する装置であり、交流電力を直流電力に変換するコンバータの機能も備える。バッテリから供給された直流電力は、必要に応じて昇圧器で昇圧あるいは高圧された後に、インバータで三相の交流電力に電力変換される。そして、三相の交流電力は、モータ・ジェネレータ（ＭＧという）１６に供給される。

ＭＧ１６は、三相の交流電力を回転運動に変換する車両駆動用モータである。ＭＧ１６は、コイルを備えたステータと、ステータの内側に設置されるロータを備えている。ロータには、複数の永久磁石が埋め込まれており、複数の磁極が形成されている。ロータは、ステータのコイルが三相交流電力によって生成する回転磁界から力を受けて、ロータ軸回りに回転することで車両駆動用のトルクを生成する。このトルクは、駆動軸を通じて前輪１３に伝えられ、電動車両１０を駆動する。また、ＭＧ１６は、駆動軸から伝えられるトルクを利用して発電を行うジェネレータとしても機能する。発電された電力は、ＰＣＵ１４を通じてバッテリに蓄えられる。

電動車両１０の最前方部には、エアコン用の熱交換器であるコンデンサ１８が設けられている。コンデンサ１８は、コンプレッサによって高温高圧にされた冷媒を冷却し凝縮させる装置である。凝縮した冷媒は、気化されて低温にされた上で、室内の空気の冷却に利用される。コンデンサ１８の上部付近は、利用条件によっては１００度を超える高温状態になるが、コンデンサ１８の下部付近は、比較的低温に維持される。

コンデンサ１８の下部後面は、ラジエータ２０が設けられている。ラジエータ２０は冷却水の一種であるＬＬＣ（Long Life Coolant）を冷却する熱交換器である。ラジエータ２０からはＰＣＵ１４に流路２２ａが延びている。また、ＰＣＵ１４からはオイルクーラ２６に流路２２ｂが延びている。そして、オイルクーラ２６からはラジエータ２０に流路２２ｃが延びている。ＬＬＣは、これらの流路２２ａを含む一連の冷却路を循環しながら、冷媒として働いている。この循環は、流路２２ａ上に設けられた電動ポンプであるウォータポンプ２８によって駆動されている。

オイルクーラ２６は、ＬＬＣと冷却オイルとの熱交換を行う熱交換器である。オイルクーラ２６からＭＧ１６には流路３０ａが延びており、ＭＧ１６からオイルクーラ２６には流路３０ｂが延びている。冷却オイルは、これらの流路３０ａ、３０ｂを含む一連の冷却路を循環しながら冷媒として働いている。この循環は、流路３０ａに設けられた電動ポンプであるオイルポンプ３２によって駆動されている。オイルポンプ３２は、電力のオンオフスイッチングによるＰＷＭ制御によって出力を制御されている。具体的には、スイッチをオンした時間の比率であるデューティー比を上昇させた場合には出力が高まり、デューティー比を低下させた場合には出力が低下する。オイルポンプ３２の出力は、オイルポンプ３２が循環させる冷却オイルの循環量にほぼ比例する。このため、オイルポンプ３２では、循環量のオンオフ制御のみならず、オン状態における循環量の制御が可能である。

電動車両１０には、車両の制御を行うＥＣＵ（Electric Control Unit）３４が設けられている。ＥＣＵ３４は、コンピュータ機能を備えたハードウエアと、その動作に用いられるプログラムやデータなどのソフトウエアによって構成されている。

ＥＣＵ３４には、様々なセンサのデータが入力される。図１に示した例では、流路２２ａにおけるＰＣＵ１４の入口付近に設けられた温度センサ３６が、流路２２ａを流れるＬＬＣの温度を測定しており、測定されたＬＬＣ温度のデータがＥＣＵ３４に入力されている。ＰＣＵ１４には、ＰＣＵ１４が耐熱温度に達していないかを直接監視できる部位、または、間接的に推測できる部位に温度センサ３８が設置されている。ＥＣＵ３４には、この温度センサ３８から、ＰＣＵ温度のデータが入力されている。また、流路３０ａにおけるＭＧ１６の入口付近には、流路３０ａを流れる冷却オイルの温度を測定する温度センサ４０が設けられている。ＥＣＵ３４には、この温度センサ４０が測定した冷却オイル温度のデータも入力される。さらに、ＭＧ１６には、ステータのコイル温度を測定する温度センサ４２が設けられており、ＥＣＵ３４には、この温度センサ４２が測定したモータ温度のデータも入力される。ステータのコイル温度からは、ロータコアに格納された永久磁石の温度を推定することができる。ＥＣＵ３４には、電動車両１０の速度に関するデータも入力されている。具体的には、ＭＧ１６からはロータの単位時間あたりの回転数データが入力され、前輪１３の車軸の回転数計測を行う速度計４４からは電動車両１０の速度データが入力されている。

ＥＣＵ３４には、機能的な構成として、モード受付部３４ａ、モータ制御部３４ｂ、冷却変更部３４ｃが設けられている。また、モータ制御部３４ｂが制御に用いるためのデータとしてモータ制御テーブル３４ｄを記憶し、冷却変更部３４ｃが制御に用いるためのデータとして冷却制御テーブル３４ｅを備えている。モード受付部３４ａは、ユーザから、走行モードの設定情報を受け付ける処理を行っている。電動車両１０では、走行特性モードとして、「ノーマルモード」と「パワーモード」の２つのモードが用意されている。このうち、ノーマルモードは、デフォルト設定されたモードである。ユーザは、ノーマルモードとパワーモードとを切り替えることができ、モード受付部３４ａは、その切り換え情報を受け付けてＥＣＵ３４の制御に反映させる。

モータ制御部３４ｂは、走行特性モードに応じた制御情報をモータ制御テーブル３４ｄから取得して、ＭＧ１６の制御を行う。モータ制御テーブル３４ｄには、ノーマルモードとパワーモードの各モードについて、ＰＣＵ１４からＭＧ１６に送る電圧の昇圧、降圧などの制御態様を記憶している。例えば、モータ制御テーブル３４ｄにおいて、パワーモードでは、ノーマルモードに比べて、ＰＣＵ１４からＭＧ１６に送る交流電流の電圧を１０％、２０％、３０％、あるいは５０％ほど昇圧する設定がなされていたとする。この場合には、モータ制御部３４ｂでは、パワーモードではノーマルモードに比べて、ＰＣＵ１４からＭＧ１６に送る交流電流の電圧をこの設定に従って昇圧させる制御を行う。この結果、パワーモードでは、ノーマルモードと同じモータ回転数であっても、電力消費が増加して、大きな加速力を生み出すことになる。

冷却変更部３４ｃは、冷却制御テーブル３４ｅを参照して、走行特性モードに応じた制御情報を取得することで、走行特性モードに応じた冷却制御への変更と、変更した冷却制御の実行を行う。冷却制御テーブル３４ｅは、走行特性モード毎に、ＰＣＵ１４及びＭＧ１６の冷却制御の態様を設定したデータである。冷却変更部３４ｃは、ソフトウエアに従って、上述した各種のセンサからの入力データに応じて冷却の制御を行っている。具体的には、冷却変更部３４ｃは、ウォータポンプ２８におけるＬＬＣ循環の開始、増加、減少、停止の制御を行う。また、オイルポンプ３２における冷却オイルの循環の開始、増加、減少、停止の制御を行う。このウォータポンプ２８あるはオイルポンプ３２の制御態様は、走行特性データごとに冷却制御テーブル３４ｅに定められており、冷却変更部３４ｃでは冷却制御テーブル３４ｅを参照して制御を行っている。

モードボタン４６は、運転席の周囲のインストルメントパネルに設けられており、ユーザたる運転者４８が走行特性モードを選択するために使われる。モードボタン４６には、ノーマルモードを選ぶＮＯＲＭＡＬボタン４６ａと、パワーモードを選ぶＰＯＷＥＲボタン４６ｂの２つのボタンが用意されている。ノーマルモードは、電動車両１０にデフォルト設定されており、ユーザがボタン操作を行わない場合に自動的に選択されるモードである。また、パワーモードが選択された状態でＮＯＲＭＡＬボタン４６ａを押すことで、ノーマルモードに切り替えることができる。ＰＯＷＥＲボタン４６ｂはパワーモードを選ぶボタンである。

ここで、電動車両１０の動作について説明する。電動車両１０では、運転者４８の操作に従って車両の駆動が行われる。運転者４８は、運転を行う過程で、モードボタン４６を操作することができる。運転者４８がモードボタン４６の操作を行わない場合には、デフォルト設定されたノーマルモードが選ばれ、モードボタン４６で選択を行った場合は、操作結果に従ってノーマルモードあるいはパワーモードが採用される。ＥＣＵ３４では、ユーザ操作に基づいて走行特性モードを受け付けた上で、モータ制御テーブル３４ｄを参照して、当該走行特性モードに応じた電動車両１０の駆動制御を行う。

このとき、ＰＣＵ１４では、半導体デバイスなどで若干の電力が消費されることで、温度の上昇が起きる。また、ＭＧ１６では、コイルでの銅損、永久磁石やコアにおける鉄損などによってＰＣＵ１４よりも大きな熱を発しており、温度が上昇する。

ＰＣＵ１４の耐熱温度は、ＰＣＵ１４が備える半導体デバイスの耐熱温度で決まる。その値は比較的低く、例えば、摂氏６０度〜摂氏８０度程度である。そこで、ＰＣＵ１４に対してはＬＬＣによる冷却が行われている。ＬＬＣは、ウォータポンプ２８によって冷却路を循環駆動されている。具体的には、ラジエータ２０で外気によって冷却された後、流路２２ａを通ってＰＣＵ１４に送られ、ＰＣＵ１４を冷却する。続いて、流路２２ｂを通ってオイルクーラ２６に送られ、冷却オイルを冷却する。ＬＬＣは、ＰＣＵ１４を冷却した結果、当初よりも温度が上昇しているが、ＰＣＵ１４は比較的発熱量が小さく低温であるため、冷却オイルを冷却することができる。その後、ＬＬＣはラジエータ２０に還流して再度冷却される。

ＭＧ１６の耐熱温度は、例えば、永久磁石の消磁の温度によって決定される。永久磁石の消磁が発生する温度は、磁石材料の種類によって異なっており、例えば摂氏１００度程度〜摂氏３００度程度である。なお、条件次第では、ＭＧ１６の耐熱温度がＰＣＵ１４の耐熱温度よりも低くなることがありえるが、本実施形態では、ＭＧ１６の耐熱温度はＰＣＵ１４の耐熱温度よりも高いことを想定している。

ＭＧ１６に対しては、冷却オイルによる冷却が行われ、耐熱温度以下に維持されている。冷却オイルは、オイルポンプ３２によって循環される。具体的には、冷却オイルは、オイルクーラ２６で冷却された後、流路３０ａを通ってＭＧ１６に送られる。そして、ＭＧ１６を冷却した後に、流路３０ｂを通って、オイルクーラ２６に戻される。

冷却オイルがＭＧ１６から奪った熱は、オイルクーラ２６を通じてＬＬＣに与えられる。このため、ＬＬＣには、ＰＣＵ１４の排熱が直接与えられるとともに、ＭＧ１６の排熱が間接的に与えられる。そして、これらの熱はラジエータ２０から外気に放出される。つまり、電動車両１０では、ＰＣＵ１４とＭＧ１６が、１系統の冷却システムによって冷却されていると言える。１系統の冷却システムでは、ＰＣＵ１４とＭＧ１６の冷却をそれぞれ独立に行う２系統の冷却システムに比べて、装置重量を減らせる可能性がある。また、製造コストを抑制できる可能性もある。

１系統の冷却システムを構築するにあたっては、ＰＣＵ１４とＭＧ１６の冷却が可能となるだけの性能を持った部品が選ばれる。例えば、ラジエータ２０としては、シビアな走行条件の下で、ＰＣＵ１４とＭＧ１６が排出する最大の熱量を放出できる性能を持ったものが採用される。また、ウォータポンプ２８やオイルポンプ３２としては、最大出力時に、必要循環量を確保できるものが選ばれる。しかしながら、常にウォータポンプ２８、オイルポンプ３２を最大出力で動作させたのでは、エネルギー効率が悪くなる。また、ポンプからは比較的大きな音が出るため、無駄に稼働したのでは、電動車両１０に不必要な騒音をもたらすことになる。したがって、適切なレベルで冷却を行うことが望ましいと言える。

また、１系統の冷却システムでは、ＰＣＵ１４とＭＧ１６の冷却のバランスを考慮する必要がある。例えば、ＭＧ１６の冷却を十分に進めた場合には、オイルクーラ２６を通じてＬＬＣの温度が上昇し、ＰＣＵ１４の冷却を十分に行えない事態が生じうる。そこで、ＬＬＣの温度あるいはＰＣＵ１４の温度を監視しながら、ＭＧ１６の冷却を進めることが望ましいといえる。

ＥＣＵ３４の冷却変更部３４ｃには、こうした諸条件を勘案した上で冷却の制御を行うプログラミングがなされている。特に、選択された走行特性モードによって、ＰＣＵ１４及びＭＧ１６での消費電力のレベル、そして発熱のレベルが変わってくることから、冷却の制御は、冷却制御テーブル３４ｅを参照して、走行特性モード毎に行われる。

なお、この冷却システムを、ＭＧ１６の冷却の観点から捉えると、ＬＬＣによる冷却と、冷却オイルによる冷却の２段階の冷却系統が構築されていると言える。そして、ＭＧ１６の冷却は、第１段階目の冷却を担うウォータポンプ２８と、第２段階目の冷却を担うオイルポンプ３２の両方によって、制御されている。ＭＧ１６の冷却の変更は、オイルポンプ３２の循環量の変更によって行うことが直接的であるが、ウォータポンプ２８の循環量の変更によって行うことも可能であり、ウォータポンプ２８とオイルポンプ３２の両方によって行うことで効率を高められるものと考えられる。

以下に、図２〜６を参照して、ＥＣＵ３４の冷却変更部３４ｃによるオイルポンプ３２の制御について詳細に説明する。この説明においては、ウォータポンプ２８については、一定の送出量で運転させた上で、オイルポンプ３２について、状況に応じた制御を行うことを想定している。説明では、まず、図２〜５を参照してノーマルモードにおける制御態様を説明し、次に、図６を参照してパワーモードにおける制御態様を説明する。

図２は、ノーマルモードにおいて実施されるオイルポンプ３２の制御態様領域を示す図である。横軸は速度計４４で測定された電動車両１０の車速であり、左縦軸はＭＧ１６の温度センサ４２で測定されたモータ温度である。また右縦軸は、温度センサ４０で測定された冷却オイル温度を示している。モータ温度と冷却オイル温度は、１対１の関係にはなく、条件次第で対応関係が変わる。しかし、一般に、モータ温度が高温化したときは冷却オイルも高温化するため、高い相関関係がある。

図２では、車速及びモータ温度または冷却オイル温度に応じて、Ａ領域、Ｂ領域、Ｃ領域の３つの領域に分割されている。Ａ領域は、長い上り坂を登坂する場合のような低速走行中にモータ温度が高温化した状態と、中高速の走行中にモータ温度がある程度高くなった状態をカバーしている。具体的には、Ａ領域は、車速がＶ２未満で、かつ、モータ温度がＴ４以上または冷却オイル温度がＵ４以上の範囲と、車速がＶ２以上であり、かつ、モータ温度がＴ２以上または冷却オイル温度がＵ２以上の範囲である。ただし、この条件のうち、車速がＶ４以上であり、かつ、モータ温度がＴ４以上または冷却オイル温度がＵ４以上の範囲については、Ｂ領域に分類されている。そして、それ以外の範囲はＣ領域となっている。すなわち、Ｃ領域は、車速がゼロ（停止状態）からＶ２未満の場合は、モータ温度がＴ４未満かつ冷却オイル温度がＵ４未満であり、車速がＶ２以上の場合は、モータ温度がＴ２未満かつ冷却オイル温度がＵ２未満の範囲である。

これらの領域の境界は、電動車両１０の様々な条件によって変わりうる。しかし、具体的な値を例示するとすれば、Ｖ２は１０ｋｍ／ｈ〜５０ｋｍ／ｈ程度、Ｖ４の値は時速８０ｋｍ／ｈ〜時速１２０ｋｍ／ｈ程度の値を挙げることができる。また、Ｔ２の値は摂氏６０度〜摂氏１００度程度、Ｕ２の値は摂氏５０度〜摂氏９０度程度、Ｔ４の値は摂氏９０度〜摂氏２００度程度、Ｕ４の値は摂氏８０度程度〜摂氏１５０度程度を例示することができる。ただし、特に、温度についての条件はそれを計測する対象箇所によって大きく異なるため、例示した範囲外の値をとることも十分に想定される。

電動車両１０は、ノーマルモードでの走行中は、車両の走行状態によって、Ａ領域〜Ｃ領域のいずれかに分類される。そして、車速の変化と、モータ温度または冷却オイル温度の変化とに応じて、Ａ領域〜Ｃ領域を移動することになる。移動は、原則として、新しい領域の範囲に入った段階で行われる。しかし、この条件をそのまま適用すると、電動車両１０が各領域の境界付近の状態を示す場合に、境界を頻繁に往復して、制御動作が不安定になることが考えられる。そこで、ある領域から別の領域に移動する場合と、元の領域に戻る場合とで、条件を若干異ならせている。具体的には、速度については、Ｖ２よりも若干遅い（例えば５ｋｍ／ｈ程度遅い）Ｖ１と、Ｖ４よりも若干遅い（例えば１０ｋｍ／ｈ程度遅い）Ｖ３を設定している。また、モータ温度については、Ｔ２よりも若干低い（例えば摂氏１０度程度低い）Ｔ１と、Ｔ４よりも若干低いＴ３を設定し、冷却オイル温度については、Ｕ２よりも若干低いＵ１と、Ｕ４よりも若干低いＵ３を設定している。そして、図３に示す条件に従って、領域の変更を行っている。

図３は、ノーマルモードにおいて、隣接する領域間を移動する場合の条件を記した図である。左行は、どの領域からどの領域へ移動するかを示すものであり、右行は、左行の移動に対応した条件を示している。例えば、「Ｃ→Ａ」はＣ領域からＡ領域への移動を意味している。その条件は、ある時刻にＣ領域に属していた場合において、次の時刻に「［車速＜ V2 and ［ モータ温度 ≧ T4 or 冷却オイル温度 ≧ U4 ］］or ［車速 ≧ V2 and ［モータ温度 ≧ T2 or 冷却オイル温度 ≧ U2 ］］」となる場合である。すなわち、車速がＶ２未満で、かつ、モータ温度がＴ４以上または冷却オイル温度Ｕ４以上となる場合、または、車速がＶ２以上で、かつ、モータ温度がＴ２以上または冷却オイル温度がＵ２以上を満たした場合には、Ａ領域に移動するというものである。ＥＣＵ３４の冷却変更部３４ｃでは、図３に示した条件を、定期的（例えば１秒毎、５秒毎など）にチェックする。そして、その領域に応じて、オイルポンプ３２の制御を行う。

図４は、Ａ領域〜Ｃ領域のそれぞれについて、オイルポンプ３２を制御する態様を示した図である。Ａ領域では、ＬＬＣ温度に応じた制御が行われており、ＬＬＣ温度がＴｃ以上の場合には、送出量を一定値（最大出力のＰ％）に固定する制御が行われる。ＬＬＣ温度がＴｃ以上の場合では、ＬＬＣの温度が比較的高いため、ＰＣＵ１４の冷却を十分に行えない状態にある。そこで、オイルポンプ３２の出力を最大出力のＰ％に制限して、ＭＧ１６の冷却を抑制している。Ｔｃの温度は、ＰＣＵ１４の耐熱温度にも依存するが、例えば、摂氏５０度〜摂氏８０度程度とすることが考えられる。また、Ｐ％の値は、ＬＬＣ温度の上昇を抑制可能な範囲で選ばれる。その具体的な値は、条件によって変わりうるが、例えば、３０％〜７０％程度とする態様が考えられる。

Ａ領域では、ＬＬＣ温度がＴｃ未満のときは、モータ温度に応じて送出量を多段階に変化をさせる制御が行われる。ＬＬＣ温度がＴｃ未満の場合は、ＬＬＣがＰＣＵ１４を十分に冷却できる状態である。そこで、ＭＧ１６の冷却を高めることが可能である。そこで、モータ温度に応じて十分にＭＧ１６を冷却する制御が行われている。

図５は、Ａ領域において、ＬＬＣ温度がＴｃ未満である場合におけるオイルポンプ３２の制御態様を説明する図である。ここでは、横軸のモータ温度の値に応じて、縦軸のポンプ出力を設定している。すなわち、モータ温度が上昇するにつれて、ポンプ出力を増加させ、モータ温度が低下するにつれて、ポンプ出力を減少させている。ただし、ポンプ出力の増加と減少を同じモータ温度で行うと、このモータ温度付近での動作が不安定となる場合がある。そこで、ポンプ出力を増加させるモータ温度に比べて、ポンプ出力を減少させるモータ温度を若干低く設定している。

具体的には、モータ温度にＴｍ０〜Ｔｍ５の６つの閾値を設けている。それぞれ温度は、Ｔｍ０＜Ｔｍ１＜Ｔｍ２＜Ｔｍ３＜Ｔｍ４＜Ｔｍ５の関係にある。また、Ｔ２＜Ｔｍ１であることを想定している。Ｔｍ１〜Ｔｍ５とＴ３あるいはＴ４との関係は任意に設定しうる。モータ温度が上昇する過程では、モータ温度がＴｍ１未満である状態では、ポンプは停止され、モータ温度がＴｍ１以上となった場合に、ポンプを起動して最大値の５０％の値に設定する。さらにモータ温度が上昇してＴｍ３以上となった場合にポンプ出力を最大値の７５％に増加させる。モータ温度がＴｍ５以上となった場合にはポンプ出力を最大（１００％）とする。他方、モータ温度が低下する過程では、モータ温度がＴｍ４未満となった場合にポンプ出力を７５％に下げ、モータ温度がＴｍ２未満となった場合にポンプ出力を５０％に下げ、モータ出力がＴｍ０未満となった場合にポンプを停止させている。Ｔｍ０〜Ｔｍ５の値は、モータの冷却状態を勘案して適宜設定される。なお、モータの出力は、モータ温度に応じてさらに多くの段階にわけて変化させてもよいし、演算式に応じて無現段階で変化させてもよい。

以上の説明においては、Ａ領域では、ＬＬＣ温度がＴｃ以上の場合にはオイルポンプ３２の出力を一定値に固定し、ＬＬＣ温度がＴｃ未満の場合にのみオイルポンプ３２を０％〜１００％までの範囲で変動させる制御を行った。しかし、ＬＬＣ温度がＴｃ以上の場合にオイルポンプ３２を変動させる制御を行うことも可能である。具体的には、出力の上限をＰ％とした上で、モータ温度に応じて０％〜Ｐ％の範囲で変動させる態様を例示することができる。また、以上の説明では、Ａ領域においては、ＬＬＣ温度をＴｃ以上とＴｃ未満の二つの場合にわけて制御を行うものとしたが、ＬＬＣ温度に応じて三つ以上の場合にわけて制御を行うようにしてもよい。

図４に戻って、領域ごとのオイルポンプ３２の制御の説明を続ける。Ｂ領域では、オイルポンプ３２は最大の出力に設定される。Ｂ領域では、ＭＧ１６が高回転で駆動されることで、モータ温度が高温化してシビアな状況におかれる。そこで、オイルポンプ３２が、冷却オイルの循環量を最大にして、ＭＧ１６を冷却している。この結果として、ＭＧ１６の排熱が大量にＬＬＣに伝達されるが、ラジエータ２０からは高速に流れる外気によって大量に熱が奪われるため、ＬＬＣ温度はそれほど上昇しない。このため、ＰＣＵ１４の冷却も十分に行うことができる。

Ｃ領域では、オイルポンプ３２は停止される。Ｃ領域は、モータ温度がＴ２未満の領域であり、ＭＧ１６を冷却する必要性が低いため、このような制御が行われる。また、車速がＶ２未満の場合には、オイルポンプ３２の駆動音によって、電動車両１０の静音性が壊れないように、モータ温度がＴ２以上Ｔ４未満の範囲においても、オイルポンプ３２を停止する。

次に、図６を参照して、パワーモードにおけるオイルポンプ３２の制御について説明する。図６は、図２に対応する図であり、パワーモードにおいて実施されるオイルポンプ３２の制御態様領域を示している。図６と図２の違いは、図６では図２におけるＡ領域が全てＢ領域に代わっている点である。パワーモードでは、ＰＣＵ１４から送られる高圧の交流電圧によってＭＧ１６が駆動される。このため、ノーマルモードと比べて、特に、ＭＧ１６の高温化が想定される。そこで、ノーマルモードではＡ領域であった範囲をＢ領域に変更して、オイルポンプ３２による循環量を最大とする制御を行うこととした。これにより、ＭＧ１６の加熱を抑制することが可能となる。運転者４８が、ノーマルモードにおいてＡ領域に属している状態でパワーモードに切り替えた場合、走行特性の変化とともに、オイルポンプ３２の出力の変化が生じることになる。

なお、ノーマルモードでＡ領域であった部分には、比較的車速が遅い領域も含まれている。低速では、高速の場合に比べて、ラジエータ２０からの放出可能な熱量が減るために、全体としてＬＬＣ及び冷却オイルが高温化して、ＰＣＵ１４とＭＧ１６の一方または両方の冷却が十分にできないことも考える。その場合には、パワーモードにおける冷却を可能とする程度に、ラジエータ２０の容量を大きくすればよい。あるいは、ノーマルモードでＡ領域であった部分のうち、当初のＢ領域に近い部分（例えば、車速がＶ２〜Ｖ３の範囲にある適当な速度よりも高速であり、かつ、モータ温度がＴ２〜Ｔ４の範囲にある適当な温度よりも高温である部分）のみを、パワーモードにおいてＢ領域に変更するようにしてもよい。このように、冷却が可能な範囲で、パワーモードの昇圧設定と、冷却の強化を行うことで、パワーモードにおける安定した走行を実現することができる。

以上においては、ノーマルモードでは、図２に示したＡ領域からＣ領域にわけて、オイルポンプ３２を制御し、パワーモードでは、そのうちＡ領域の一部または全部をＢ領域とする態様について示した。しかし、この領域設定は制御方法の一態様にすぎない。例えば、ノーマルモードにおいて、Ａ領域をさらに分割して詳細な制御を行ってもよいし、Ａ領域とＢ領域の境目を明確にせず、連続的に制御を変化させるようにしてもよい。また、パワーモードでは、Ｃ領域の一部をＡ領域に変更する設定をすることも考えられる。いずれの場合であっても、パワーモードでは、ＰＣＵ１４とＭＧ１６の冷却を両立させた上で、ＭＧ１６の冷却量をノーマルモードに比べて高めるように、制御態様を決定することになる。

また、ここでの説明においては、ウォータポンプ２８は常に一定の出力で駆動されていることを前提とした。しかし、ウォータポンプ２８は、オイルクーラ２６を介して、ＭＧ１６の冷却系統を構成しており、ウォータポンプ２８によってＬＬＣの冷却が進めば、ＭＧ１６の冷却も進む。したがって、ウォータポンプ２８でも、パワーモードではノーマルモードに比べて循環量を増大させる制御を行うことが有効となる。その制御は、例えば、図２〜図６に示したオイルポンプ３２の変更制御と同様にして行うことが可能である。ウォータポンプ２８の冷却の変更は、オイルポンプ３２の冷却の変更と同じタイミングで行ってもよいし、異なるタイミングで行ってもよい。また、同じタイミングで行う場合において、ウォータポンプ２８の循環量の変更比率は、オイルポンプ３２の循環量の変更比率と同じであっても異なっていてもよい。

以上の説明では、ＰＣＵ１４とＭＧ１６をひとつのラジエータ２０を使って冷却する一系統の冷却態様について説明した。しかし、ＰＣＵ１４とＭＧ１６を別々のラジエータを使って独立に冷却する２系統の冷却機構とすることも可能である。この場合には、ＰＣＵ１４とＭＧ１６の冷却のバランスを考慮することなく、それぞれの冷却が適切に行われるよう制御をすることが可能となる。

図７は、冷却系統についての変形例を示す図である。図７では、図１に示した範囲のうち、ＰＣＵ１４、ＭＧ１６の冷却に直接関係する部分についてのみ図示している。また、図１と同一の構成には、同一の符号を付している。

図７に示した変形例では、新たに、ＰＣＵ１４を冷却するためのラジエータ５０が設けられている。ラジエータ５０からは流路５２ａがＰＣＵ１４に延び、ＰＣＵ１４からは流路５２ｂがラジエータ５０に延びている。そして、流路５２ａの途中に設けられた電動ポンプであるウォータポンプ５４によって、ＬＬＣの循環が行われている。ＰＣＵ１４の冷却は、ウォータポンプ５４の出力を向上させることで強化される。

ラジエータ２０は、ＰＣＵ１４の冷却には関与しておらず、ＭＧ１６の冷却のみに関与している。ラジエータ２０からは流路５６ａがオイルクーラ２６に延び、オイルクーラ２６からは流路５６ｂがラジエータ２０に延びている。そして、流路５６ａに設けられた電動ポンプであるウォータポンプ５８によって、ＬＬＣが循環されている。オイルクーラ２６においてＬＬＣによって冷却オイルが冷却され、この冷却オイルがオイルポンプ３２によってＭＧ１６を冷却する点は、図１に示した態様と同様である。すなわち、ＭＧ１６の冷却は、二段階の冷却系統によって構成されている。

パワーモードにおいては、特に、ＭＧ１６の高温化が顕著になるため、ＭＧ１６の冷却を強化することが求められる。ＭＧ１６の冷却は、オイルポンプ３２の循環量を増加させることで強化することができる。また、ウォータポンプ５８の循環量を増加させることもＭＧ１６の冷却に寄与する。そして、ウォータポンプ５８とオイルポンプ３２の両方の循環量を増加させることで、ＭＧ１６の冷却が最も進むことになる。なお、パワーモードにおいては、ＰＣＵ１４を冷却するウォータポンプ５４による循環量を増大させるようにしてもよい。

以上の説明では、走行特性モードとして、ノーマルモードとパワーモードを例に挙げた。走行特性モードは、このほかにも様々なものが考えられる。具体的には、ＭＧ１６に印加する電圧を相対的に低くして電力消費を抑制する「エコモード」、低速時におけるＭＧ１６への印加電圧を高めて坂道の登坂を容易化する「登坂モード」などの例を挙げることができる。いずれの場合でも、走行特性モードを変更することで、ＭＧ１６の冷却必要性がかかわることから、走行特性モードの違いに応じてＭＧ１６の冷却量を変更することが有効となる。ただし、３以上の走行特性モードを備える場合には、必ずしも全ての走行特性モード毎に、冷却制御を切り替えなくてもよい。例えば、複数の走行特性モードが似通っている場合には、これらの走行特性モードについては、冷却制御の態様を共通化させるようにしてもよい。

１０ 電動車両、１２ ボディー、１３ 前輪、１４ ＰＣＵ、１６ ＭＧ、１８ コンデンサ、２０、５０ ラジエータ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、３０ａ、３０ｂ、５２ａ５２ｂ、５６ａ、５６ｂ 流路、２６ オイルクーラ、２８、５４、５８ ウォータポンプ、３２ オイルポンプ、３４ ＥＣＵ、３４ａ モード受付部、３４ｂ モータ制御部、３４ｃ 冷却変更部、３４ｄ モータ制御テーブル、３４ｅ 冷却制御テーブル、３６、３８、４０、４２ 温度センサ、４４ 速度計、４６ モードボタン、４６ａ ＮＯＲＭＡＬボタン、４６ｂ ＰＯＷＥＲボタン、４８ 運転者。

Claims (1)

1. 車両駆動用のモータと、
   前記モータの冷却系統に流れる冷却液を循環させて冷却を行う電動ポンプと、
   ユーザから走行特性についてのモードの選択を受け付ける受付手段と、
   前記モードに応じて、前記モータの出力を制御する制御手段と、
   前記モードに応じて、前記電動ポンプによる冷却液の循環量を変更する変更手段と、
   を備えることを特徴とする電動車両。