JP2020099155A - 回転駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの過加熱を回避しつつ、モータの出力性能を十分に発揮することのできる回転駆動装置を提供する。【解決手段】回転駆動装置は、モータ、第１の温度センサ、筐体、冷却媒体供給部、開閉弁、制御部を備える。モータはロータおよびステータを有する。第１の温度センサはステータの温度を検出し第１の検出信号を発する。冷却媒体供給部は、モータに対し冷却媒体を供給可能に設けられている。開閉弁は、筐体の下部に設けられ、閉じることにより冷却媒体を筐体の内部に貯留し、開くことにより冷却媒体を筐体の内部から排出を行う。制御部は、第１の検出信号に基づきステータの温度変化の予測を行い、ステータの温度がモータの動作保証温度を超えることが予測されると共にモータの時間定格領域の動作点においてモータが駆動している場合に、モータの出力制限を開始する前に開閉弁を閉じることで筐体の内部における冷却媒体の貯留量を増加させる。【選択図】図４

Description

本開示は、車両等の駆動系に搭載される、モータを有する回転駆動装置に関する。

車両等の駆動に用いられるモータのコイルを冷却するにあたり、オイルをコイルに噴射または滴下する方法が既に提案されている（例えば特許文献１〜２参照）。

特開２００６−１９７７７２号公報 特開２００９−２９１００２号公報

ところで、このようなモータを備えた回転駆動装置においては、連続使用時でのモータの過加熱による損傷を回避するため、モータの出力制限を行う保護制御がなされるようになっている。しかしながら、保護制御がなされるとモータの出力が制限されることから、例えば車両の走行性能が十分に発揮できない場合もある。そこで、モータの過加熱を回避しつつ、モータの出力性能を十分に発揮することのできる回転駆動装置が望まれる。

本開示の一実施態様としての回転駆動装置は、モータと、第１の温度センサと、筐体と、冷却媒体供給部と、開閉弁と、制御部とを備えている。モータは、ロータおよびステータを有する。第１の温度センサは、ステータの温度を検出すると共にステータの温度の情報を含む第１の検出信号を発するようになっている。筐体は、モータを収容する。冷却媒体供給部は、モータに対し冷却媒体を供給可能に筐体に設けられている。開閉弁は、筐体の下部に開閉可能に設けられ、閉じることにより冷却媒体を筐体の内部に貯留し、開くことにより冷却媒体を筐体の内部から排出を行うようになっている。制御部は、第１の検出信号に基づきステータの温度変化の予測を行い、ステータの温度がモータの動作保証温度を超えることが予測されると共にモータの時間定格領域の動作点においてモータが駆動している場合に、モータの出力制限を開始する前に開閉弁を閉じることで筐体の内部における冷却媒体の貯留量を増加させるようになっている。

本開示の一実施態様としての回転駆動装置では、ステータの温度がモータの動作保証温度を超えると共にモータの時間定格領域の動作点においてモータが駆動していることが予測される場合に、筐体の内部における冷却媒体の貯留量を増加させるようにしたので、冷却媒体によるモータの冷却が加速される。さらに、モータの出力制限を開始する前に、冷却媒体によるモータの冷却が加速されるので、モータの出力制限が開始されるまでの時間が延長され、あるいはモータの出力制限が回避される。

本開示の一実施形態としての回転駆動装置によれば、ステータの温度を予測して筐体の内部における冷却媒体の貯留量を変化させてモータの冷却を制御するようにしたので、モータの過加熱を避けるように効果的にモータの冷却を行い、モータの出力性能を十分に発揮することができる。

本開示の一実施の形態に係る車両駆動装置の概略構成例を表す模式図である。 図１に示した回転駆動装置における制御機構の構成例を表すブロック図である。 本開示の一実施の形態に係る回転駆動装置の概略構成例を表す他の模式図である。 図１に示したモータにおける回転数と駆動トルクとの関係を表す特性図である。 図１に示した車両駆動装置におけるモータの冷却制御動作を表す流れ図である。 図５に示した冷却制御動作中における経過時間とモータの温度との関係の一例を表す特性図である。 冷却媒体の温度と、所定の冷却能力を発揮するために必要な冷却媒体の供給レートとの関係を模式的に表す特性図である（マップ１）。 冷却媒体の温度および供給レートと、モータへの供給電流値との関係から決定されるモータの閾値温度を表すマップ（マップ２）である。 冷却媒体の温度および供給レートと、モータへの供給電流値との関係から決定される開閉弁の閉塞時間を表すマップ（マップ３）である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（車両駆動装置の例）
２．変形例

＜１．実施の形態＞
［車両駆動装置１００の概略構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る車両駆動装置１００の概略構成例を、模式的に表したものである。車両駆動装置１００は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの車両に搭載され、その車両の駆動を行うものである。図１に示したように、車両駆動装置１００は、筐体１０と、モータ２０と、冷却媒体供給部３０と、モータ温度センサ４１と、冷却媒体温度センサ４２とを備えている。車両駆動装置１００は、さらに、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１と、駆動回路２と、バッテリ３とを備えている。

筐体１０は、モータ２０などを収容する内部空間１０Ｖと、下部に設けられた開口１０Ｋと、開口１０Ｋから下方へ延びる排管１１と、排管１１に設けられた開閉弁１２とを有している。開閉弁１２は例えば電磁弁であり、ＥＣＵ１からの制御信号により流路の開閉動作が行われるようになっている。開閉弁１２は、例えば通電されないオフ状態では流路が開いた状態となり、通電されるオン状態では流路が閉じた状態となる。

モータ２０は、例えば三相交流モータであり、筐体１０の内部に収容されており、ドライブシャフト２１と、そのドライブシャフト２１と一体となってドライブシャフト２１を回転中心として回転するロータ２２と、筐体１０に固定され、ロータ２２を取り囲むように設けられたステータ２３とを有している。ステータ２３は、例えばコアとコイルとを含んでおり、そのコイルへの通電により電磁誘導を生じさせ、ロータ２２を回転させるようになっている。ドライブシャフト２１の第１の端部は筐体１０の外部へ突出しており、ギヤ機構などを介して車軸などに動力を伝達するようになっている。ドライブシャフト２１の第２の端部は、例えばギヤ２４が固定されている。

冷却媒体供給部３０は、例えばオイルなどの冷却媒体５をモータ２０に対し供給する機構である。冷却媒体供給部３０は、複数の開口３１Ｋが形成された冷却媒体吐出ヘッド３１と、ポンプ３２と、冷却媒体５を貯留する容器３３と、冷却媒体５を冷却するクーラ３４と、各々の内部を冷却媒体５が流通する配管３５〜３７と、ドライブシャフト３８と、ギヤ３９とを有している。

配管３５は容器３３とポンプ３２とを繋いでおり、配管３６はポンプ３２とクーラ３４とを繋いでおり、配管３７はクーラ３４と冷却媒体吐出ヘッド３１とを繋いでいる。

クーラ３４は、ポンプ３２の下流側に設けられ、ポンプ３２から吐出された冷却媒体５と例えば周囲の空気との間で熱交換を行い、冷却媒体５を冷却する空冷式のクーラである。なお、クーラ３４は空冷式のクーラに限定されず、例えば、冷却媒体５と冷却水との間で熱交換を行う水冷式のクーラであってもよい。

ポンプ３２は、容器３３に貯留されている冷却媒体５をモータ２０へ供給する、電動式のポンプである。ポンプ３２は、モータ２０によって駆動され、容器３３に貯留されている冷却媒体５を吸い上げ、昇圧して吐出するようになっている。ポンプ３２から吐出された冷却媒体５は配管３６を経てクーラ３４に圧送され、クーラ３４において冷却されたのち配管３７と冷却媒体吐出ヘッド３１とを介してモータ２０へ供給される。なお、電動式のポンプ３２を用いることにより、例えばハイブリッド自動車に搭載されている場合であってもエンジンの回転数のいかんにかかわらず、一定量の冷却媒体５をモータ２０へ供給することができる。

ドライブシャフト３８の第１の端部には、ギヤ２４と噛合するギヤ３９が取り付けられている。したがって、モータ２０のドライブシャフト２１に取り付けられたギヤ２４が回転すると、ギヤ３９と一体となってドライブシャフト３８が回転するようになっている。ドライブシャフト３８の第２の端部はポンプ３２に接続されており、ドライブシャフト３８の回転によりポンプ３２が駆動するようになっている。ポンプ３２が駆動することにより、容器３３に貯留された冷却媒体５が配管３５を通じて汲み上げられるようになっている。ポンプ３２により汲み上げられた冷却媒体５は、配管３６、クーラ３４および配管３７を経由して冷却媒体吐出ヘッド３１に到達したのち、複数の開口３１Ｋから吐出される。これにより、冷却媒体供給部３０からモータ２０のステータ２３へ冷却媒体５を供給することができる。冷却媒体５は、ステータ２３に付着しつつ下方へ移動することによりステータ２３の熱を吸収し、内部空間１０Ｖの下部に滞留する。内部空間１０Ｖの下部に滞留した冷却媒体５は、開口１０Ｋから排管１１を経由して排出されたのち、再び容器３３に貯留されるようになっている。なお、図１は、例えば連続定格領域ＣＲ（後出）においてモータ２０が運転されているときなどにおける通常の冷却状態（通常冷却状態）を表している。この通常冷却状態では、冷却媒体５の液面５Ｓは、例えばステータ２３の一部に接する程度の低いレベルに位置することが望ましい。すなわち、通常冷却状態では、ロータ２２とステータ２３との対向部分は冷却媒体５に浸漬されずに空気中に露出されていることが望ましい。

図２は、図１に示した車両駆動装置１００における制御機構の構成例を表すブロック図である。図２に示したように、車両駆動装置１００には、モータ温度センサ４１および冷却媒体温度センサ４２を含むセンサ群４０が設けられている。センサ群４０は、例えば、車両の置かれている環境や車両の運転状態を検出する複数のセンサを有している。具体的には、センサ群４０は、モータ温度センサ４１および冷却媒体温度センサ４２のほかに、例えばモータ２０のロータ２２の回転数を検出するモータ回転数センサ４３、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ４４、車両の走行速度を検出する車速センサ４５、および、車両が走行する路面の勾配を検出する勾配センサ４６などを有している。センサ群４０における上述の各種センサはＥＣＵ１とそれぞれ通信可能に無線または有線により接続されており、各種情報を含む検出信号Ｓ４１〜Ｓ４６をＥＣＵ１へそれぞれ送信するようになっている。

モータ温度センサ４１は、ステータ２３の近傍に設けられ、ステータ２３の温度を検出する温度センサであり、例えばサーミスタを含んでいる。モータ温度センサ４１は、ＥＣＵ１に対し検出信号Ｓ４１を送信するようになっている。なお、検出信号Ｓ４１は、本発明の「第１の検出信号」に対応する一具体例である。

冷却媒体温度センサ４２は、例えば内部空間１０Ｖに設けられ、内部空間１０Ｖの下部に滞留した冷却媒体５の温度を検出する温度センサであり、例えばサーミスタである。冷却媒体温度センサ４２は、ＥＣＵ１に対し検出信号Ｓ４２を送信するようになっている。なお、検出信号Ｓ４２は、本発明の「第２の検出信号」に対応する一具体例である。

駆動回路２は、ＥＣＵ１からのトルク信号に基づいて、バッテリ３から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ２０へ出力するインバータを含んでいる。バッテリ３は、主に、車両の走行に必要な直流電力を蓄積し、車両駆動装置１００にその直流電力を供給する二次電池である。なお、バッテリ３は、車両駆動装置１００の外部に設けられていてもよい。

ＥＣＵ１は、本発明の「制御部」に対応する一具体例であり、センサ群４０からの検出信号などの各種情報に基づき車両の走行状態を総合的に判断し、車両の運転動作の制御を行う。ＥＣＵ１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータを用いて構成されている。ＥＣＵ１は、例えば、車両の走行状態に応じて、駆動回路２に対し適切なトルク信号を出力し、モータ２０の動作を制御する。すなわち、ＥＣＵ１は、駆動回路２からモータ２０に供給する交流電力に供給する交流電力を加減させることにより、駆動トルクを増減させることができるようになっている。

ＥＣＵ１は、センサ群４０から取得される各種情報に基づいて、モータ２０の駆動を総合的に制御する。ＥＣＵ１は、例えばアクセルペダル開度（運転者の要求）や車両の運転状態などに基づいて、モータ２０に対する要求出力（トルク指令値）を求めて、駆動回路２に対してその要求出力（トルク指令値）の情報を含むトルク信号を出力する。

ＥＣＵ１は、ステータ２３の温度が、モータ２０の動作保証温度ＴＡ（例えば２００℃）よりも低い基準温度ＴＢ（例えば１９０℃）に到達したときにモータ２０の出力制限を開始するようになっている。モータ２０の出力制限とは、モータ２０の定格トルクに対する負荷トルクの比率、すなわちモータ２０の負荷率が所定値以下となるように制限し、ステータ２３の温度が動作保証温度ＴＡに達しないようにすることである。より具体的には、モータ２０の出力制限においては、モータ２０への投入エネルギー、例えば駆動回路２からモータ２０へ供給される電流が制限され、その結果、モータ２０から出力される駆動トルクも制限される。このようなモータ２０の出力制限（負荷率制限）により、モータ２０の過加熱が防止されるようになっている。

また、ＥＣＵ１は、検出信号Ｓ４１に基づきステータ２３の温度変化の予測を行い、ステータ２３の温度が動作保証温度ＴＡを超えることが予測される場合に、上述のモータ２０の出力制限を開始する前に排管１１の流路を塞ぐように開閉弁１２を制御するようになっている。開閉弁１２を閉じることで筐体１０の内部空間１０Ｖにおける冷却媒体５の貯留量が増加し、例えば図３に示したように、ステータ２３の全体が冷却媒体５に浸漬されるようにすることができる。すなわちＥＣＵ１は、開閉弁１２の操作により内部空間１０Ｖに貯留される冷却媒体５の液面５Ｓの高さ位置を上下させ、ステータ２３の浸漬レベルを調節することができるようになっている。なお、図３は、例えば時間定格領域ＴＲ（後出）においてモータ２０が運転されているときなどにおける、モータ２０の冷却が加速されている状態（加速冷却状態）を表している。

ＥＣＵ１は、モータ２０への投入エネルギー（例えば供給電流）の大きさおよびモータ温度センサ４１からの検出信号Ｓ４１に基づいてステータ２３の温度変化の予測を行い、開閉弁１２の動作を制御するようになっている。

ＥＣＵ１は、あるいは、モータ２０への投入エネルギー（例えば供給電流）の大きさ、検出信号Ｓ４１および検出信号Ｓ４２に基づいてステータ２３の温度変化の予測を行い、開閉弁１２の動作を制御するようになっていてもよい。

ＥＣＵ１は、あるいは、モータ２０への投入エネルギー（例えば供給電流）の大きさ、検出信号Ｓ４１、検出信号Ｓ４２、および冷却媒体供給部３０によりモータ２０に対し供給される冷却媒体５の供給レートに基づきステータ２３の温度変化の予測を行い、開閉弁１２の動作を制御するようになっていてもよい。

ＥＣＵ１は、さらに、モータ２０における時間定格領域の動作点においてモータ２０が駆動しているのか、モータ２０における連続定格領域の動作点においてモータ２０が駆動しているのか、の判別を行うようになっている。ＥＣＵ１は、時間定格領域の動作点においてモータ２０が駆動している場合には第１の開閉制御に従って開閉弁１２の動作を実施し、連続定格領域の動作点においてモータ２０が駆動している場合には第２の開閉制御に従って開閉弁１２の動作を実施するようになっている。

上述の第１の開閉制御では、ＥＣＵ１は、モータ２０への投入エネルギーの大きさに応じて開閉弁１２を閉じる閾値温度Ｔｔｈを設定するようになっている。また、上述の第２の開閉制御では、ＥＣＵ１は、モータ２０への投入エネルギーの大きさに応じて開閉弁１２を閉じる時間（モータ２０を冷却媒体５に浸漬させておく時間）を設定するようになっている。

駆動回路２は、上記したＥＣＵ１から出力されるトルク信号に基づき、モータ２０の駆動を行うようになっている。

［車両駆動装置１００の動作］
車両駆動装置１００により車両を走行させる際には、運転者がシフト操作部を操作し、ドライブレンジを選択する。ドライブレンジが選択されると、ＥＣＵ１は、駆動回路２に対し適切なトルク信号を出力し、モータ２０を起動する。モータ２０は、車輪を所定の方向へ回転させるための駆動トルクを生成する。この結果、モータ２０において生成される駆動トルクが、ドライブシャフト２１を介して車輪に伝達され、車輪が所定の方向へ回転する。その結果、車両が走行する。

（時間定格および連続定格）
モータ２０では、ステータ２３におけるコイルへの通電により発熱が生じる。このため、指定された一定時間以上モータ２０を連続運転すると、いずれステータ２３の温度がモータ２０の動作保証温度を超えてしまう場合がある。このような、指定された一定時間未満であればステータ２３の温度がモータ２０の動作保証温度を超えずに連続運転できる動作点領域を、時間定格領域という。一方、モータ２０を連続運転してもステータ２３の温度がモータ２０の動作保証温度を超えることのない動作点領域を、連続定格領域という。図４に、モータ２０における時間定格領域ＴＲおよび連続定格領域ＣＲの一例を表す。図４は、モータ２０における回転数とモータ２０において出力される駆動トルクとの関係を表すモータ２０の特性図である。図４では、横軸が回転数［ｒｐｍ］を表し、縦軸が駆動トルク［Ｎ・ｍ］を表している。図４に示した例では、駆動トルクがおおよそ１００Ｎ・ｍ以上の動作点領域が時間定格領域ＴＲとなっている。なお、図４の例では、モータ２０の動作保証温度は２００℃である。

（液面５Ｓの制御動作）
本実施の形態の車両駆動装置１００では、ＥＣＵ１により内部空間１０Ｖにおける冷却媒体５の液面５Ｓの高さ位置を上下させ、ステータ２３の冷却効率の調節を行う。以下、図５および図６を参照して、ステータ２３に対する冷却制御動作を説明する。図５は、ステータ２３に対する冷却制御動作を表す流れ図である。また、図６は、図５に示したステータ２３に対する冷却制御動作中における経過時間とステータ２３の温度との関係の一例を表す特性図である。なお、図６では、モータ温度センサ４１により検出されるステータ２３の温度（以下、検出温度という）Ｔｍｅを実線で表し、ステータ２３の実際の温度（以下、実温度という）Ｔａｃを破線で表している。なお、ここでいう実温度Ｔａｃは、ステータ２３のコイル部分の各相（ｕ相，ｖ相，ｗ相）に等角度で貼り付けた２４個の熱電対により測定した温度である。

図６に示したように、ＥＣＵ１は、時刻Ｔ０からモータ２０への通電を開始し、モータ２０を駆動する。このとき、図５に示したように、ＥＣＵ１は、モータ２０の動作点が時間定格領域ＴＲに含まれるかどうか、を判断する（ステップＳ１０１）。モータ２０の動作点が時間定格領域ＴＲに含まれない場合（ステップＳ１０１Ｎ）、ステップＳ１０１を繰り返し行う。モータ２０の動作点が時間定格領域ＴＲに含まれる場合（ステップＳ１０１Ｙ）、ステップＳ１０２へ進む。

ここでは、一例としてモータ２０の動作点が時間定格領域ＴＲに含まれるものとする。すなわち、時間定格領域ＴＲでモータ２０の運転が行われるとする。その場合、図６に示したように、時刻Ｔ１においてステータ２３の検出温度Ｔｍｅが閾値温度Ｔｔｈ（図６では１７０℃を例示）に達する。

閾値温度Ｔｔｈは、例えばモータ２０への投入エネルギー、すなわちモータ２０へ供給される電流値と、冷却媒体５の温度と、冷却媒体供給部３０からモータ２０に対し供給される冷却媒体５の供給レートとに基づき、総合的に判断することにより決定される。

なお、冷却媒体５は、それ自身の温度に応じて、冷却対象物（ここではステータ２３）の冷却に要する供給レートが異なる。すなわち、冷却媒体５の温度が低ければ単位時間あたり少量の冷却媒体５によりステータ２３を冷却できるが、冷却媒体５の温度が高くなれば単位時間あたりの冷却媒体５の供給量を増やす必要がある。例えば、図７に示したように、冷却媒体５の温度が２５℃のときに２Ｌ／ｍｉｎの割合で供給される冷却媒体５により冷却する場合と同じ冷却能力を得る場合、冷却媒体５の温度が１００℃のときには５Ｌ／ｍｉｎの割合で冷却媒体５を供給する必要がある。図７は、冷却媒体５の温度と、所定の冷却能力を発揮するために必要な冷却媒体５の供給レートとの関係を模式的に表す特性図である。図７の特性図を、便宜上、マップ１と呼ぶ。

図５のステップＳ１０２では、ＥＣＵ１は、検出温度Ｔｍｅが閾値温度Ｔｔｈ以上であるかどうかの判断を行う。ここで検出温度Ｔｍｅが閾値温度Ｔｔｈ未満であれば（ステップＳ１０２Ｎ）、ステップＳ１０１へ戻る。検出温度Ｔｍｅが閾値温度Ｔｔｈ以上であれば（ステップＳ１０２Ｙ）、ステップＳ１０３へ進む。上述したように、閾値温度Ｔｔｈは、モータ２０へ供給される電流値、冷却媒体５の温度、および冷却媒体５の供給レートの情報に基づき、総合的に判断することにより決定されるが、その決定の際に、例えば図８に示したマップ２を参照して行うとよい。マップ２は、例えばＥＣＵ１内の記憶領域に予め格納しておいてもよいし、外部情報として読み出すようにしてもよい。図８に示したマップ２は、マップ１に従う冷却媒体５の温度および供給レート［Ｌ／ｍｉｎ］と、モータ２０への供給電流値［Ａｒｍｓ］との関係から決定される閾値温度Ｔｔｈ［℃］を表わしている。

図５のステップＳ１０３では、ＥＣＵ１は、開閉弁１２をオンすることにより排管１１の流路を閉じる。これにより、内部空間１０Ｖに貯留される冷却媒体５の液面５Ｓが上昇し、やがて図３に示したようにモータ２０全体が冷却媒体５に浸漬されることとなる（いわゆる油没状態となる）。その結果、モータ２０に対する冷却が加速され、図６に示したように、検出温度Ｔｍｅは時刻Ｔ１以後一旦上昇するものの、やがて低下し始める。なお、ステータ２３の実温度Ｔａｃについては時刻Ｔ１経過後上昇するものの、動作保証温度ＴＡ（例えば２００℃）に到達することなくやがて低下し始める。そののち、ＥＣＵ１は、モータ２０の動作点が時間定格領域ＴＲに含まれるかどうか、を再度判断する（ステップＳ１０４）。

モータ２０の動作点が時間定格領域ＴＲに含まれる場合（ステップＳ１０４Ｙ）、ステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１は、マップ２（図８）の閾値温度Ｔｔｈに従って開閉弁１２の開閉動作を行う。モータ２０全体の冷却媒体５への浸漬により、例えば図６に示したように時刻Ｔ２において検出温度Ｔｍｅが閾値温度Ｔｔｈ未満になれば、開閉弁１２への通電を停止し、開閉弁１２を開状態とする。これにより、内部空間１０Ｖに貯留されていた冷却媒体５が開口１０Ｋから排出されて液面５Ｓが低下し、図１に示したようにモータ２０の大部分が空気中に露出されることとなる。その結果、モータ２０全体が冷却媒体５に浸漬されている状態と比較して、ロータ２２の回転に対する負荷が軽減される。そののち、検出温度Ｔｍｅが基準温度ＴＢ以上かどうかの判断を行い（ステップＳ１０６）、検出温度Ｔｍｅが基準温度ＴＢ以上である場合（ステップＳ１０６Ｙ）には、モータ２０の出力制限（負荷率制限）を行う（ステップＳ１０７）。検出温度Ｔｍｅが基準温度ＴＢ未満である場合（ステップＳ１０６Ｎ）には、モータ２０の出力制限（負荷率制限）を行うことなくステップＳ１０１へ戻る。このように、ステップＳ１０５においてＥＣＵ１がマップ２（図８）に従って開閉弁１２の開閉動作を行う制御は、本発明の「第１の開閉制御」に対応する一具体例である。

また、ステップＳ１０５において、検出温度Ｔｍｅが閾値温度Ｔｔｈ以上であれば開閉弁１２を閉状態とし、内部空間１０Ｖに貯留される冷却媒体５の貯留量を増加させ、液面５Ｓを上昇させる。例えば図６では、時刻Ｔ２において検出温度Ｔｍｅが閾値温度Ｔｔｈ（例えば１７０℃）未満に一旦低下したものの、引き続き時間定格領域ＴＲでのモータ２０の運転により検出温度Ｔｍｅが再び上昇し、時刻Ｔ３において閾値温度Ｔｔｈ（例えば１７０℃）に再度到達している。よって、ＥＣＵ１は時刻Ｔ３において開閉弁１２を閉状態とし、冷却媒体５の液面５Ｓが上昇させてモータ２０全体をいわゆる油没状態としている。

図６の例では、時刻Ｔ３においてモータ２０全体をいわゆる油没状態としたのち、時刻Ｔ４においてモータ２０の動作点を時間定格領域ＴＲから連続定格領域ＣＲへ切り替わっている。この場合、ＥＣＵ１は、図５のステップＳ１０４において、モータ２０の動作点が時間定格領域ＴＲに含まれないと判断し（ステップＳ１０４Ｎ）、ステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０８では、ＥＣＵ１は、所定の閉塞時間の経過後、開閉弁１２を開状態とする。開閉弁１２の所定の閉塞時間は、モータ２０へ供給される電流値、冷却媒体５の温度、および冷却媒体５の供給レートの情報に基づき、総合的に判断することにより決定されるが、その決定の際に、例えば図９に示したマップ３を参照して行うとよい。マップ３は、例えばＥＣＵ１内の記憶領域に予め格納しておいてもよいし、外部情報として読み出すようにしてもよい。図９のマップ３は、マップ１に従う冷却媒体５の温度および供給レート［Ｌ／ｍｉｎ］と、モータ２０への供給電流値［Ａｒｍｓ］との関係から決定される開閉弁１２の閉塞時間［ｓｅｃ］を表している。モータ２０の動作点が連続定格領域ＣＲにあるとすれば、仮にモータ２０の運転を継続したとしてもモータ２０の動作点が時間定格領域ＴＲに切り替わらない限り、ステータ２３の実温度Ｔａｃは動作保証温度ＴＡ（例えば２００℃）に到達することはない。したがって、ステップＳ１０８では、図９のマップ３に示した所定の閉塞時間が経過するまで開閉弁１２を開かずにモータ２０全体の油没状態を継続させて十分にステータ２３を冷却させたのち、時刻Ｔ５において開閉弁１２を開状態とし、内部空間１０Ｖにおける冷却媒体５の排出を行う。そののち、ステップＳ１０１へ戻る。なお、時刻Ｔ５の時点では、ステータ２３の実温度Ｔａｃおよび検出温度Ｔｍｅは、いずれも閾値温度Ｔｔｈ（例えば１７０℃）よりも高いものの、開閉弁１２を開状態として液面５Ｓの高さ位置を下げている。これは、モータ２０の動作点が連続定格領域ＣＲにあるので、モータ２０の冷却を加速する必要はないからである。なお、ステップＳ１０８においてＥＣＵ１がマップ３（図９）に従って開閉弁１２の開閉動作を行う制御は、本発明の「第２の開閉制御」に対応する一具体例である。

［車両駆動装置１００の作用効果］
本実施の形態の車両駆動装置１００によれば、ステータ２３の温度（実温度Ｔａｃ）が動作保証温度ＴＡを超えることが予測される場合に、筐体１０の内部空間１０Ｖにおける冷却媒体５の貯留量を増加させ、液面５Ｓを上昇させるようにした。このため、モータ２０のうち、冷却媒体５に浸漬される部分が増加し、冷却媒体５によるモータ２０の冷却が加速される。

車両駆動装置１００では、さらに、モータ２０の出力制限（負荷率制限）を開始する前に、冷却媒体５によるモータ２０の冷却が加速されるので、モータ２０の出力制限が開始されるまでの時間が延長され、あるいはモータ２０の出力制限が回避される。

したがって、車両駆動装置１００によれば、モータ２０の過加熱を避けるように効果的にモータ２０の冷却を行い、モータ２０の出力性能を十分に発揮することができる。

特に、ＥＣＵ１が、モータ２０への投入エネルギーの大きさおよび検出信号Ｓ４１に基づきステータ２３の温度変化の予測を行い、モータ２０の出力制限の開始のタイミングを判断するようにすれば、モータ２０の損傷を回避しつつ、モータ２０の保護を過度に行うことなくモータ２０の有する駆動性能をより引き出すことができる。

特に、ＥＣＵ１が、モータ２０への投入エネルギーの大きさ、検出信号Ｓ４１および検出信号Ｓ４２に基づきステータ２３の温度変化の予測を行い、モータ２０の出力制限の開始のタイミングを判断するようにすれば、モータ２０の損傷を回避しつつ、モータ２０の保護を過度に行うことなくモータ２０の有する駆動性能をよりいっそう引き出すことができる。

特に、ＥＣＵ１が、モータ２０への投入エネルギーの大きさ、検出信号Ｓ４１および検出信号Ｓ４２に加えて冷却媒体５の供給レートをも考慮してステータ２３の温度変化の予測を行い、モータ２０の出力制限の開始のタイミングを判断するようにすれば、モータ２０に対する冷却制御を、よりいっそう高い精度で行うことができる。その結果、モータ２０の損傷を回避しつつ、モータ２０の保護を過度に行うことなくモータ２０の有する駆動性能をよりいっそう引き出すことができる。

また、車両駆動装置１００によれば、ＥＣＵ１は、ステータ２３の温度（検出温度Ｔｍｅ）が基準温度ＴＢに到達したときにモータ２０の出力制限を開始するようにしたので、確実にモータ２０の保護を行うことができる。

また、車両駆動装置１００によれば、ＥＣＵ１は、モータ２０の冷却を加速する必要がある場合にモータ２０を冷却媒体５に浸漬させつつモータ２０を駆動させる一方、モータ２０の冷却を加速する必要がない場合にはモータ２０の大部分を空気中に露出させてモータ２０を駆動させるようにしている。このため、モータ２０の冷却を加速する必要がない場合における、モータ２０への冷却媒体５による負荷（攪拌抵抗）が軽減されるので、モータ２０の駆動時における省電力化が実現される。その際、ＥＣＵ１は、モータ２０の動作点が時間定格領域ＴＲにあるのか連続定格領域ＣＲにあるのか、を判断して開閉弁１２の開閉動作を制御するようにしたので、より効率的にモータ２０の冷却を行うと共により効率的に省電力化を実現することができる。

＜２．変形例＞
以上、実施の形態を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば上記実施の形態では、液面５Ｓを上昇させた場合にモータ２０全体が冷却媒体５に浸漬されるようにしたが、液面５Ｓを上昇させた場合であってもモータ２０の一部のみが冷却媒体５に浸漬される状態であってもよい。

上記実施の形態では、第１の開閉制御において、ＥＣＵ１はモータ２０への投入エネルギーの大きさに応じて開閉弁１２を閉じる閾値温度Ｔｔｈを設定し、第２の開閉制御において、ＥＣＵ１はモータ２０への投入エネルギーの大きさに応じて開閉弁１２を閉じる時間（モータ２０を冷却媒体５に浸漬させておく時間）を設定するようにした。しかしながら、本技術では、閾値温度Ｔｔｈおよび開閉弁１２を閉じる時間は、いずれも予め設定されていてもよい。

また、上記実施の形態では、図８のマップ２および図９のマップ３を参照し、ＥＣＵ１が、モータ２０への投入エネルギーの大きさ、検出信号Ｓ４１および検出信号Ｓ４２に加えて冷却媒体５の供給レートをも考慮してステータ２３の温度変化の予測を行うようにしたが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、検出温度Ｔｍｅに基づいて開閉弁１２の開閉動作を制御するようにしてもよい。しかしながらその場合には、検出温度Ｔｍｅに加えてモータ２０への投入エネルギーの大きさや冷却媒体５の温度、および冷却媒体５の供給レートなどをも考慮してステータ２３の温度変化の予測を行うようにした上記実施の形態と比較してステータ２３の温度変化の予測の精度が低下することが多い。そのため、より安全側で開閉弁１２の開閉動作を行う、すなわち、モータ２０の冷却を早めに加速させることとなる。上記実施の形態の例にあてはめれば、モータ２０の動作保証温度が２００℃であるときに、閾値温度Ｔｔｈを例えば１６０℃とし、検出温度Ｔｍｅが１６０℃未満であれば開閉弁１２を開状態とし、検出温度Ｔｍｅが１６０℃以上であれば開閉弁１２を閉状態とするような制御を行う。このように、検出温度Ｔｍｅに基づいて開閉弁１２の開閉動作を制御した場合であっても、モータ２０の出力制限（負荷率制限）を開始する前に、冷却媒体５によるモータ２０の冷却を加速することができる。但し、上記実施の形態と比較すると、モータ２０に対する冷却制御はやや過保護となる。

また、例えば上記実施の形態では、電気自動車に搭載される車両駆動装置を例示して説明するようにしたが、本開示はこれに限定されるものではない。本技術は、例えば船舶や航空機などの、車両以外の乗り物に搭載されてその乗り物の回転体の駆動を行う回転体駆動装置や、建設機械や作業ロボットなどの移動を伴わない装置に搭載されてその装置における回転体の駆動を行う回転体駆動装置にも適用可能である。

なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。

１…制御部、１０…筐体、１０Ｋ…開口、１０Ｖ…内部空間、１１…排管、１２…開閉弁、２０…モータ、２１…ドライブシャフト、２２…ロータ、２３…ステータ、２４…ギヤ、３０…冷却媒体供給部、３１…冷却媒体吐出ヘッド、３２…ポンプ、３３…容器、３４…クーラ、３５〜３７…配管、３８…ドライブシャフト、３９…ギヤ、４０…センサ群、４１…モータ温度センサ、４２…冷却媒体温度センサ、４３…モータ回転数センサ、４４…アクセル開度センサ、４５…車速センサ、４６…勾配センサ、ＴＡ…動作保証温度、ＴＢ…基準温度、Ｔｔｈ…閾値温度、１００…車両駆動装置。

Claims (9)

1. ロータおよびステータを有するモータと、
   前記ステータの温度を検出すると共に前記ステータの温度の情報を含む第１の検出信号を発する第１の温度センサと、
   前記モータを収容する筐体と、
   前記モータに対し冷却媒体を供給可能に前記筐体に設けられた冷却媒体供給部と、
   前記筐体の下部に開閉可能に設けられ、閉じることにより前記冷却媒体を前記筐体の内部に貯留し、開くことにより前記冷却媒体を前記筐体の内部から排出を行う開閉弁と、
   前記第１の検出信号に基づき前記ステータの温度変化の予測を行い、前記ステータの温度が前記モータの動作保証温度を超えることが予測されると共に前記モータの時間定格領域の動作点において前記モータが駆動している場合に、前記モータの出力制限を開始する前に前記開閉弁を閉じることで前記筐体の内部における前記冷却媒体の貯留量を増加させる制御部と
   を備えた回転駆動装置。
2. 前記制御部は、前記モータへの投入エネルギーの大きさおよび前記第１の検出信号に基づき前記ステータの温度変化の予測を行い、前記開閉弁の動作を制御する
   請求項１記載の回転駆動装置。
3. 前記冷却媒体の温度を検出すると共に前記冷却媒体の温度の情報を含む第２の検出信号を発する第２の温度センサをさらに備え、
   前記制御部は、前記モータへの投入エネルギーの大きさ、前記第１の検出信号および前記第２の検出信号に基づき前記ステータの温度変化の予測を行い、前記開閉弁の動作を制御する
   請求項１記載の回転駆動装置。
4. 前記制御部は、
   前記モータへの投入エネルギーの大きさ、前記第１の検出信号、前記第２の検出信号、および前記冷却媒体供給部により前記モータに対し供給される前記冷却媒体の供給レートに基づき前記ステータの温度変化の予測を行い、前記開閉弁の動作を制御する
   請求項３記載の回転駆動装置。
5. 前記制御部は、
   前記時間定格領域の動作点において前記モータが駆動している場合には第１の開閉制御に従って前記開閉弁の動作を実施し、
   前記第１の開閉制御は、
   前記第１の検出信号に基づく前記ステータの温度が閾値温度以上となった場合に、前記開閉弁を閉じることにより前記筐体の内部における前記冷却媒体の貯留量を増加させ、
   前記第１の検出信号に基づく前記ステータの温度が閾値温度未満となった場合に、前記開閉弁を開けることにより前記筐体の内部における前記冷却媒体の貯留量を減少させる
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転駆動装置。
6. 前記制御部は、前記開閉弁を閉じた状態で前記モータの連続定格領域の動作点において前記モータが駆動している場合には第２の開閉制御に従って前記開閉弁の動作を実施し、
   前記第２の開閉制御は、設定された前記開閉弁を閉じる時間を経過したのち前記開閉弁を開けることにより、前記筐体の内部における前記冷却媒体の貯留量を減少させる
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転駆動装置。
7. 前記制御部は、前記モータへの投入エネルギーの大きさに応じて前記閾値温度を設定する
   請求項５記載の回転駆動装置。
8. 前記制御部は、前記モータへの投入エネルギーの大きさに応じて前記開閉弁を閉じる時間を設定する
   請求項６記載の回転駆動装置。
9. 前記制御部は、前記ステータの温度が前記動作保証温度よりも低い基準温度に到達したときに前記モータの出力制限を開始する
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回転駆動装置。

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