JP2019129632A

JP2019129632A - 電動車両

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Publication number: JP2019129632A
Application number: JP2018010590A
Authority: JP
Inventors: 元貴竹野; Motoki Takeno; 弘樹加藤; Hiroki Kato
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2038-01-25
Also published as: RU2702299C1; JP7027910B2; EP3517335A1; KR20190090706A; US10960752B2; EP3517335B1; US20190225076A1; CN110077211B; BR102019000889A2; CN110077211A

Abstract

【課題】電動ポンプにより冷却液を循環させて駆動用モータを冷却する電動車両において、電動ポンプの新しい制御態様を実現する。【解決手段】電動車両１０は、バッテリからの直流電力を交流電力に変換するＰＣＵ１４と、この交流電力の供給を受けて車両駆動トルクを生成するＭＧ１６を備える。ラジエータ２０で冷却されたＬＬＣは、ウォータポンプ２８によって、ＰＣＵ１４、オイルクーラ２６の順に流される。また、オイルクーラ２６でＬＬＣにより冷却された冷却オイルは、オイルポンプ３２によって、ＭＧ１６に流される。オイルポンプ３２は電動ポンプであり、ＰＣＵ１４の温度とＬＬＣ温度の一方または両方に基づいて、冷却オイルの循環を開始、増加、減少または停止させる制御が行われる。【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、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、駆動用モータによる走行中における当該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

上記特許文献１は、電動ポンプ制御の一態様が記載されたものであるが、電動車両においては、他にも様々な電動ポンプの制御態様が考えられる。例えば、駆動用モータの冷却を電動ポンプのみで行う電動車両では、上記特許文献１とは異なる態様で電動ポンプの制御を行う必要がある。

本発明の目的は、電動ポンプにより冷却液を循環させて駆動用モータを冷却する電動車両において、電動ポンプの新しい制御態様を実現することにある。

本発明の電動車両は、バッテリからの直流電力を交流電力に変換するパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）と、前記交流電力の供給を受けて、車両駆動トルクを生成する駆動用モータと、第１の熱交換器で冷却された第１の冷却液を、前記ＰＣＵ、第２の熱交換器の順に流して、前記第１の熱交換器に還流させる第１のポンプを備えた第１の冷却路と、前記第２の熱交換器で前記第１の冷却液により冷却された第２の冷却液を、前記駆動用モータに流して、前記第２の熱交換器に還流させる第２のポンプを備えた第２の冷却路と、を備え、前記第２のポンプは電動ポンプであり、前記第２のポンプでは、前記ＰＣＵの温度と前記第１の冷却液の温度の一方または両方に基づいて、前記第２の冷却液の循環を開始、増加、減少または停止させる制御が行われる。

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。この電動車両では、パワーコントロールユニット（ＰＣＵという。）において、バッテリからの直流電力を駆動用モータに必要な交流電力に変換している。ＰＣＵには、インバータが含まれる他、例えば、電圧の昇圧や降圧を行う昇圧器などが含まれる場合がある。駆動用モータは、ＰＣＵからの電力によって車両駆動トルクを生成する。

第１の冷却路は、第１のポンプによって、第１の冷却液を循環させる。循環は、第１の熱交換器、ＰＣＵ、第２の熱交換器の順に行われる。この間に他の装置が含まれていてもよい。第１の熱交換器は、加熱された第１の冷却液を外気などによって冷却するための装置である。また、第２の熱交換器は、加熱された第２の冷却液を第１の冷却液によって冷却するための装置である。ＰＣＵは、半導体デバイスなどの耐熱温度を超えない温度で動作させる必要があり、第１の冷却液によって冷却されている。第１の冷却液の種類は特に限定されるものではなく、例えば、水を主成分とするものであってもよいし、オイルを主成分とするものであってもよい。第１の冷却液がオイルを主成分とするものである場合、循環先の装置における潤滑オイルとしての役割を有していてもよい。第１のポンプとしては、専用の電動ポンプを用いることで、第１の冷却液を安定して循環させることが可能となる。しかし、安定性が許容範囲で確保できるならば、電動車両の駆動源など別の動力を利用した機械式ポンプなど、専用の電動ポンプ以外のポンプを採用することも可能である。

第２の冷却路は、第２のポンプによって、第２の冷却液を循環させる。循環は、第２の熱交換器、駆動用モータの順で行われる。この間に他の装置が含まれていてもよい。駆動用モータは、例えば永久磁石式モータの場合における永久磁石の耐熱温度など、モータに要求された耐熱温度以下の温度で動作させる必要があり、第２の冷却液によって冷却されている。第２の冷却液の種類は特に限定されるものではなく、例えば、水を主成分とするものであってもよいし、オイルを主成分とするものであってもよい。第２の冷却液がオイルを主成分とするものである場合、循環先の装置における潤滑オイルとしての役割を有していてもよい。第２のポンプとしては、第２の冷却液の循環のために用意された専用の電動ポンプが用いられる。

第２のポンプは、ＰＣＵの温度と第１の冷却液の温度の一方または両方に基づいて、第２の冷却液の送量を制御している。ＰＣＵの温度としては、例えば、ＰＣＵの内部または外部における１点または複数点の温度測定データを用いることができる。また、第１の冷却液の温度としては、例えば、第１の冷却路における１点または複数点において冷却液を直接的にまたは間接的に温度測定したデータを用いることができる。ＰＣＵの温度と第１の冷却液の温度は、いずれも、ＰＣＵを耐熱温度以下で動作させることができるか判断する上で重要な情報である。そして、第２のポンプによる第２の冷却液の循環量は第２の冷却液の温度上昇または低下と関係しており、さらに、第２の冷却液の温度は第２の熱交換器を通じて第１の冷却液の温度を変化させる。そこで、ＰＣＵの温度と第１の冷却液の温度の一方または両方に応じて、第２のポンプを制御している。

第２のポンプは、例えば、ＰＣＵの温度または第１の冷却液の温度の変化に応じて連続的に循環量を変えるものであってもよいし、２段階または３段階以上に循環量を変えるものであってもよい。第２のポンプの制御は、さらに別のパラメータ等にも基づいて行うものであってもよい。例えば、他のパラメータ等がある条件を満たす場合にのみ、ＰＣＵの温度と第１の冷却液の温度の一方または両方に基づいて、第２のポンプを制御するようにしてもよい。また、例えば、ＰＣＵの温度と第１の冷却液の温度の一方または両方と、他のパラメータ等とが含まれる演算式に基づいて、第２のポンプを制御するようにしてもよい。

本発明の一態様においては、前記第２のポンプでは、前記ＰＣＵの温度と前記第１の冷却液の温度の一方または両方が高温化した場合に、前記第２の冷却液の循環を減少または停止させる制御が行われる。

第２の冷却液の循環量が多くなると第２の冷却液の温度が上昇し、第２の熱交換器を通じて第１の冷却液の温度も上昇することになる。逆に、第２の冷却液の循環量を減少させた場合には、第１の冷却液の温度が低下することになる。

本発明の一態様においては、前記第２のポンプでは、さらに、前記駆動用モータの温度と前記第２の冷却液の温度の一方または両方に基づいて、前記第２の冷却液の循環を開始、増加、減少または停止させる制御が行われる。

モータの温度としては、例えば、モータの内部または外部における一点または複数点の温度測定データを用いることができる。また、第２の冷却液の温度としては、例えば、第２の冷却路における１点または複数点において第２の冷却液を直接的にまたは間接的に温度測定したデータを用いることができる。駆動用モータの温度または第２の冷却液の温度も考慮することで、ＰＣＵ側の冷却と駆動モータ側の冷却の両立が進むことになる。

本発明の一態様においては、前記第２のポンプでは、前記駆動用モータの温度と前記第２の冷却液の温度の一方または両方が高温化した場合に、前記第２の冷却液の循環を開始または増加させる制御が行われる。

本発明の一態様においては、当該電動車両が低速走行中に、前記駆動用モータの温度と前記第２の冷却液の温度の一方または両方が高温化した場合に、前記第２のポンプでは、前記駆動用モータの温度と前記第２の冷却液の温度の一方または両方の温度上昇に応じて前記第２の冷却液の循環を増加させる制御が行われる。

低速走行とは、相対的に遅い速度での走行をいい、例えば、５０ｋｍ／ｈ以下、４０ｋｍ／ｈ以下、３０ｋｍ／ｈ以下、２０ｋｍ／ｈ以下、あるいは１０ｋｍ／ｈ以下程度とすることができる。電動車両の速度は、例えば、車輪、車軸等の回転数などによって直接的に測定可能であるし、駆動用モータの回転数や消費電力などによって間接的に予測することもできる。電動自動車の低速時には、静音を確保するため、第２のポンプを使用することも有効である。しかし、車両が長い上り坂を登坂するような場合には、低速であっても、駆動用モータの温度が上昇するため、その温度上昇に応じて第２の冷却液の循環を増加させる制御が行われる。

本発明の一態様では、ＰＣＵを第１の冷却液で冷却し、駆動モータを第２の冷却液で冷却しているが、第２の冷却液は第１の冷却液で冷却されており、全体としては一系統の冷却システムとなっている。このため、２系統のシステムよりも全体の重量を軽量化し、さらには導入コストを軽減できる可能性がある。そして、第２のポンプを、ＰＣＵの温度と第１の冷却液の温度の一方または両方に基づいて制御しているため、１系統の冷却システムであるにもかかわらず、ＰＣＵに要求される冷却と駆動用モータに要求された冷却とを両立できている。

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。オイルポンプの制御態様が異なる４つの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。Ｃ領域における制御態様を示す図である。

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。ＬＬＣは第１の冷却液の例であり、ラジエータ２０は第１の熱交換器の例である。ラジエータ２０からはＰＣＵ１４に流路２２ａが延びている。また、ＰＣＵ２２ｂ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。ウォータポンプ２８は第１のポンプの例である。

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。冷却オイルは第２の冷却液の例であり、オイルクーラ２６は第２の熱交換器の例である。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は第２のポンプの例である。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では、ソフトウエアに従って、こうしたデータに応じた制御を行っている。具体的には、ＥＣＵ３４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。さらに、ＥＣＵ３４では、ＰＣＵ１４とＭＧ１６に対して、運転者からの速度指示に基づいて、交流電力の生成と、それに基づくトルクの生成を行わせている。

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、車両を走行させる場合、ＰＣＵ１４において電力変換が行われ、ＭＧ１６で駆動トルクが生成される。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でるため、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。以下に、図２〜６を参照して、ＥＣＵ３４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。

図２は、オイルポンプ３２の制御態様に応じた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、Ｄ領域の４つの領域に分割されている。Ａ領域は、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。Ｃ領域は、長い上り坂を登坂する場合のように、低速走行であるが、モータがかなり加熱した領域を示している。具体的には、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以上の範囲がＣ領域である。そして、それ以外の範囲はＤ領域となっている。すなわち、Ｄ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８０ｋｍ／ｈ〜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、車両の走行状態によって、Ａ領域〜Ｄ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〜Ｄ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、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、「Ｄ→Ａ」はＤ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Ｄ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≧Ｔ２ or 冷却オイル温度≧U2］」となる場合、すなわち、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Ｕ４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。同様に、Ｄ領域からＣ領域への移動は、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以上を条件としている。また、Ａ領域からＡ領域に留まる条件は、車速がＶ１以上あり、かつ、［モータ温度がＴ１以上または冷却オイル温度がＵ１以上である場合］、または、［車速がＶ４未満もしくはモータ温度がＴ４未満かつ冷却オイル温度がＵ４未満の場合］である。ＥＣＵ３４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〜Ｄ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。そして、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、モータ温度に応じて送出量が多段階に変化させる制御が行われている。Ｃ領域を含む低速の領域（車速がＶ２未満の領域）では、一般に、電動車両１０は静音な状態にある。すなわち、ＭＧ１６からの音、タイヤと路面の間に生じる音や、風切り音などが小さく、電動車両１０の室内は十分に静かな状態にある。そこで、Ａ領域とは異なり、モータ温度がＴ２〜Ｔ４の間でもオイルポンプ３２を停止させて、静音を維持する制御が行われている。しかし、例えば、長い坂道を登坂するような場合には、低速走行であっても、ＭＧ１６は大きな駆動トルクを出力する必要があり、モータ温度が上昇する。また登坂時には、電力変換を行うＰＣＵ１４には、特に、熱が発生する傾向にある。そこで、モータ温度がＴ４以上であるＣ領域に至った時点で、モータ温度に応じた段階的な冷却を行うこととしている。

図６は、Ｃ領域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、図５で説明した態様と同様に、モータ温度の上昇に応じてポンプ出力を増加させ、モータ温度の低下に応じてポンプ出力を減少させている。ポンプ出力の増加と減少をさせるモータ温度を異ならせている点も図５の場合と同様である。具体的には、Ｔｍ６＜Ｔｍ７＜Ｔｍ８＜Ｔｍ９＜Ｔｍ１０＜Ｔｍ１１の関係にある各温度について、温度上昇過程では、モータ温度がＴｍ７未満ではポンプは停止し、モータ温度がＴｍ７以上になった場合にポンプ出力を６０％とし、モータ温度がＴｍ９以上となった場合にポンプ出力を８０％に増加させ、モータ温度がＴｍ１１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Ｔｍ１０未満となった場合にポンプ出力を８０％に下げ、モータ温度がＴｍ８未満となった場合にポンプ出力を６０％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している。

Ｃ領域におけるこの制御は、高温化するＰＣＵ１４の冷却が十分に可能となる範囲で設定されており、ＰＣＵ１４とＭＧ１６の冷却を両立することができている。なお、Ｃ領域では、モータ温度に応じて、さらに多段階にオイルポンプ３２の出力を制御することも可能である。

再び図４に戻って、Ｄ領域におけるオイルポンプ３２の制御について説明する。Ｄ領域では、オイルポンプ３２は停止される。Ｄ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。

以上においては、図２に示した４つの領域にわけて、オイルポンプ３２を制御する態様について示した。この４つの領域は、制御方法の一態様にすぎない。例えば、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領域を結合させた上で共通した条件に従って制御を行ってもよい。いずれの場合であっても、ＰＣＵ１４とＭＧ１６の冷却が両立できるように、その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。ウォータポンプ２８は、ＬＬＣによるＰＣＵ１４の冷却と、ラジエータ２０によるＬＬＣからの排熱に関係している。また、ウォータポンプ２８は、オイルクーラ２６を介して、冷却オイルによるＭＧ１６の冷却や、冷却オイルとＬＬＣとの熱交換にも関係している。したがって、ウォータポンプ２８を制御することで、全体の冷却過程を効率化できる余地がある。例えば、モータ温度（あるいは冷却オイル温度）とＰＣＵ温度（あるいはＬＬＣ温度）がともに低い場合には、ウォータポンプ２８を低出力で駆動する。そして、モータ温度（あるいは冷却オイル温度）とＰＣＵ温度（あるいはＬＬＣ温度）の少なくとも一方が高い場合には、ウォータポンプ２８を高出力で駆動することで、冷却過程が改善すると考えられる。ただし、ウォータポンプ２８を詳細に制御するか否かにかかわらず、上述したオイルポンプ３２の制御態様を実施することが可能である。

オイルポンプ３２が循環させる冷却オイルは、変速機などを潤滑するオイルを兼ねることができる。例えば、ＭＧ１６に循環される冷却オイルを、その付近にあるギア、あるいは、ディファレンシャルギアなどにも流すことで、これらのギアの潤滑が確保される。潤滑オイルはＡＴＦ（Automatic transmission fluid）と呼ばれることから、冷却オイルが潤滑オイルを兼ねる場合には冷却オイルのことをＡＴＦと呼ぶことができる。また、潤滑に用いるＡＴＦを、冷却オイルとは別に設け、別途機械式ポンプなどによって循環させるようにしてもよい。この場合に、冷却オイルとして、ＡＴＦと同じ成分を持ったオイルを使用することができる。

電動車両１０には、ＭＧ１６に加えて、ガソリンエンジンなどの内燃機関を駆動源として搭載することができる。電動車両１０がこのようなハイブリッド型の車両である場合には、内燃機関を冷却するための機構が必要となる。また、内燃機関が生成する駆動トルクに基づいて機械式ポンプを駆動することも可能となる。しかし、ハイブリッド型の車両においても、上述したオイルポンプ３２の制御態様を実施することが可能である。

１０電動車両、１２ボディー、１３前輪、１４ＰＣＵ、１６ＭＧ、１８コンデンサ、２０ラジエータ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、３０ａ、３０ｂ流路、２６オイルクーラ、２８ウォータポンプ、３２オイルポンプ、３４ＥＣＵ、３６、３８、４０、４２温度センサ、４４速度計。

Claims

バッテリからの直流電力を交流電力に変換するパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）と、
前記交流電力の供給を受けて、車両駆動トルクを生成する駆動用モータと、
第１の熱交換器で冷却された第１の冷却液を、前記ＰＣＵ、第２の熱交換器の順に流して、前記第１の熱交換器に還流させる第１のポンプを備えた第１の冷却路と、
前記第２の熱交換器で前記第１の冷却液により冷却された第２の冷却液を、前記駆動用モータに流して、前記第２の熱交換器に還流させる第２のポンプを備えた第２の冷却路と、
を備え、
前記第２のポンプは電動ポンプであり、
前記第２のポンプでは、前記ＰＣＵの温度と前記第１の冷却液の温度の一方または両方に基づいて、前記第２の冷却液の循環を開始、増加、減少または停止させる制御が行われる、ことを特徴とする電動車両。
請求項１に記載の電動車両において、
前記第２のポンプでは、前記ＰＣＵの温度と前記第１の冷却液の温度の一方または両方が高温化した場合に、前記第２の冷却液の循環を減少または停止させる制御が行われる、ことを特徴とする電動車両。
請求項１に記載の電動車両において、
前記第２のポンプでは、さらに、前記駆動用モータの温度と前記第２の冷却液の温度の一方または両方に基づいて、前記第２の冷却液の循環を開始、増加、減少または停止させる制御が行われる、ことを特徴とする電動車両。
請求項３に記載の電動車両において、
前記第２のポンプでは、前記駆動用モータの温度と前記第２の冷却液の温度の一方または両方が高温化した場合に、前記第２の冷却液の循環を開始または増加させる制御が行われる、ことを特徴とする電動車両。
請求項４に記載の電動車両において、
当該電動車両が低速走行中に、前記駆動用モータの温度と前記第２の冷却液の温度の一方または両方が高温化した場合に、前記第２のポンプでは、前記駆動用モータの温度と前記第２の冷却液の温度の一方または両方の温度上昇に応じて前記第２の冷却液の循環を増加させる制御が行われる、ことを特徴とする電動車両。