JP2022062855A - Vehicle motor cooling device - Google Patents

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Abstract

To provide a vehicle motor cooling device capable of preventing a temperature of a motor from exceeding an allowable temperature even when the temperature of the motor rapidly increases.SOLUTION: A vehicle motor cooling device 10 which cools a motor 11 driving a vehicle comprises: a cooling circuit 12 which cools the motor 11 with cooling oil; a pump 13 which circulates the cooling oil in the cooling circuit 12; a motor temperature sensor 15 which detects a temperature of the motor 11; an accelerator pedal 14 which is operated by a driver of a vehicle; an accelerator opening sensor 16 which detects an accelerator opening of the accelerator pedal 14; and a pump control section 17 which controls output of the pump 13 in accordance with the temperature of the motor. The pump control section 17 increases the output of the pump 13 when the accelerator opening is equal to or larger than a predetermined value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両を駆動するモータをアクセル開度に応じて冷却する車両用モータ冷却装置に関する。 The present invention relates to a vehicle motor cooling device that cools a motor that drives a vehicle according to an accelerator opening degree.

従来、車両を駆動するモータを冷却して車両の走行性能の低下を抑制する車両用モータ冷却装置が公知である（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示される車両用モータ冷却装置には、モータ温度と冷却オイル温度とに複数の閾値を設け、これらの組み合わせから冷却オイルを循環させるポンプをローモード、ミドルモード又はハイモードのいずれかで駆動するように制御してモータを冷却している。 Conventionally, there is known a vehicle motor cooling device that cools a motor that drives a vehicle to suppress deterioration of the traveling performance of the vehicle (for example, Patent Document 1). The vehicle motor cooling device disclosed in Patent Document 1 is provided with a plurality of thresholds for the motor temperature and the cooling oil temperature, and the pump that circulates the cooling oil from the combination of these is set to either low mode, middle mode or high mode. The motor is cooled by controlling it so that it is driven by the engine.

特開２０１７－１６３６８３号公報JP-A-2017-163683

しかし、上述した車両用モータ冷却装置では、モータ温度又は冷却オイル温度が上昇してからポンプの制御モードを切り替えて冷却するため、モータ温度が急激に上昇した場合には、制御モードの切り替えが間に合わずにモータ温度が許容温度を超える可能性がある。 However, in the vehicle motor cooling device described above, the control mode of the pump is switched and cooled after the motor temperature or the cooling oil temperature rises. Therefore, when the motor temperature rises sharply, the control mode can be switched in time. There is a possibility that the motor temperature will exceed the permissible temperature.

そこで、本発明は、モータ温度が急激に上昇した場合であってもモータ温度が許容温度を超えることを防止することができる車両用モータ冷却装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle motor cooling device capable of preventing the motor temperature from exceeding the allowable temperature even when the motor temperature rises sharply.

本発明に係る車両用モータ冷却装置は、車両を駆動するモータを冷却する車両用モータ冷却装置であって、モータを冷媒によって冷却する冷却回路と、冷却回路の冷媒を循環させるポンプと、モータの温度を検出するモータ温度検出部と、車両の運転者によって操作されるアクセルペダルと、アクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセル開度検出部と、モータ温度に応じてポンプの出力を制御する制御部と、を備え、制御部は、アクセル開度が所定値以上の場合には、ポンプの出力を増加させることを特徴とする。 The vehicle motor cooling device according to the present invention is a vehicle motor cooling device that cools a motor that drives a vehicle, and is a cooling circuit that cools the motor with a refrigerant, a pump that circulates the refrigerant in the cooling circuit, and a motor. A motor temperature detector that detects the temperature, an accelerator pedal operated by the driver of the vehicle, an accelerator opening detector that detects the accelerator opening of the accelerator pedal, and a control that controls the output of the pump according to the motor temperature. The control unit is characterized in that the output of the pump is increased when the accelerator opening degree is equal to or more than a predetermined value.

本発明は、モータ温度が急激に上昇した場合であってもモータ温度が許容温度を超えることを防止することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can prevent the motor temperature from exceeding the allowable temperature even when the motor temperature rises sharply.

実施形態の一例である車両用モータ冷却装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the motor cooling system for a vehicle which is an example of an embodiment. 実施形態の一例である車両用モータ冷却装置による信号の流れを示すシステムブロック図である。It is a system block diagram which shows the signal flow by the motor cooling device for a vehicle which is an example of an embodiment. 実施形態の一例である車両用モータ冷却装置による制御の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the control by the motor cooling device for a vehicle which is an example of an embodiment. 実施形態の一例である車両用モータ冷却装置による制御の他の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows the other example of the control by the motor cooling device for a vehicle which is an example of an embodiment.

以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。 Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described in detail. In the following description, specific shapes, materials, directions, numerical values, etc. are examples for facilitating the understanding of the present disclosure, and can be appropriately changed according to the intended use, purpose, specifications, and the like.

図１及び図２を用いて、実施形態の一例である車両用モータ冷却装置１０について説明する。図１は、車両用モータ冷却装置１０の構成を示す模式図である。図２は、車両用モータ冷却装置１０の信号の流れを示すシステムブロック図である。 The vehicle motor cooling device 10 as an example of the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a vehicle motor cooling device 10. FIG. 2 is a system block diagram showing a signal flow of the vehicle motor cooling device 10.

車両用モータ冷却装置１０は、車両を駆動するモータ１１を冷却する冷却装置である。車両用モータ冷却装置１０によれば、詳細は後述するが、アクセル開度に応じてモータ１１を冷却することによって、モータ１１のモータ温度が急激に上昇した場合であってもモータ温度がモータ１１の許容温度を超えることを防止することができる。 The vehicle motor cooling device 10 is a cooling device that cools the motor 11 that drives the vehicle. According to the vehicle motor cooling device 10, the details will be described later, but by cooling the motor 11 according to the accelerator opening degree, the motor temperature can be changed to the motor 11 even when the motor temperature of the motor 11 suddenly rises. It is possible to prevent the temperature from exceeding the permissible temperature of the above.

車両は、例えば電気自動車であって、モータ１１の駆動のみによって走行可能な車両である。車両は、電気自動車に限定されず、例えばハイブリッド車であって、モータ１１の駆動とエンジンの駆動との両方を用いて走行可能な車両であってもよい。 The vehicle is, for example, an electric vehicle, which can travel only by driving the motor 11. The vehicle is not limited to an electric vehicle, and may be, for example, a hybrid vehicle, which can travel by using both the drive of the motor 11 and the drive of the engine.

図１に示すように、車両用モータ冷却装置１０は、車両を駆動するモータ１１と、モータ１１を冷媒（冷却オイル）によって冷却する冷却回路１２と、冷却回路１２の冷却オイルを循環させるポンプ１３と、車両の運転者によって操作されるアクセルペダル１４と、モータ１１の温度を検出するモータ温度検出部としてのモータ温度センサー１５と、アクセルペダル１４のアクセル開度を検出するアクセル開度検出部としてのアクセル開度センサー１６と、モータ温度及びアクセル開度に応じてポンプ１３の回転数を制御する制御部としてのポンプ制御部１７とを備える。 As shown in FIG. 1, the vehicle motor cooling device 10 includes a motor 11 for driving a vehicle, a cooling circuit 12 for cooling the motor 11 with a refrigerant (cooling oil), and a pump 13 for circulating the cooling oil of the cooling circuit 12. As an accelerator pedal 14 operated by the driver of the vehicle, a motor temperature sensor 15 as a motor temperature detection unit for detecting the temperature of the motor 11, and an accelerator opening detection unit for detecting the accelerator opening of the accelerator pedal 14. The accelerator opening sensor 16 is provided with a pump control unit 17 as a control unit that controls the rotation speed of the pump 13 according to the motor temperature and the accelerator opening.

モータ１１は、車両を駆動する走行用のモータである。モータ１１の駆動は、モータ制御部１８によって制御される。モータ制御部１８は、アクセルペダル１４のアクセル開度に基づいて算出した駆動力により駆動する電流値を決定する。モータ１１では、駆動に伴い熱が発生して温度が上昇する。モータ１１の発熱は、モータ１１のコイルに流れる電流値に比例する。コイルには許容温度が定められ、コイル温度が許容温度を超えると絶縁破壊の危険性が増し、また、モータ１１の絶縁性能等が劣化する。 The motor 11 is a traveling motor that drives the vehicle. The drive of the motor 11 is controlled by the motor control unit 18. The motor control unit 18 determines the current value to be driven by the driving force calculated based on the accelerator opening degree of the accelerator pedal 14. In the motor 11, heat is generated as the motor 11 is driven, and the temperature rises. The heat generated by the motor 11 is proportional to the value of the current flowing through the coil of the motor 11. An allowable temperature is set for the coil, and if the coil temperature exceeds the allowable temperature, the risk of dielectric breakdown increases, and the insulation performance of the motor 11 deteriorates.

冷却回路１２は、モータ１１を冷却オイルによって冷却して、モータ１１の駆動に伴い発生する熱をモータ１１の外部へ逃がす回路である。本例では冷却オイルを冷媒とする冷却方式とするが、冷却水を冷媒とする冷却方式であってもよい。冷却回路１２には、例えば冷却水によって循環する冷却オイルを冷却する熱交換器１９が設けられる。 The cooling circuit 12 is a circuit that cools the motor 11 with cooling oil and releases the heat generated by driving the motor 11 to the outside of the motor 11. In this example, the cooling method uses cooling oil as a refrigerant, but a cooling method using cooling water as a refrigerant may be used. The cooling circuit 12 is provided with, for example, a heat exchanger 19 for cooling the cooling oil circulated by the cooling water.

ポンプ１３は、冷却回路１２の冷却オイルを循環させるものである。本例では、ポンプ１３は、インバーターを介して冷却用モータによって駆動され、ポンプ１３を駆動する冷却用モータの回転数が後述するポンプ制御部１７によって制御される。これにより、ポンプ１３の出力、即ち冷却能力がポンプ制御部１７によって制御される。 The pump 13 circulates the cooling oil of the cooling circuit 12. In this example, the pump 13 is driven by a cooling motor via an inverter, and the rotation speed of the cooling motor that drives the pump 13 is controlled by a pump control unit 17, which will be described later. As a result, the output of the pump 13, that is, the cooling capacity is controlled by the pump control unit 17.

アクセルペダル１４は、車両の運転者によって操作される操作具である。運転者は、アクセルペダル１４を踏み込むことによってモータ１１の回転数及びトルクを制御し車両を加減速させる。 The accelerator pedal 14 is an operating tool operated by the driver of the vehicle. The driver controls the rotation speed and torque of the motor 11 by depressing the accelerator pedal 14 to accelerate or decelerate the vehicle.

モータ温度センサー１５は、モータ１１のステータコイル温度を検出するセンサーである。モータ温度センサー１５は、例えばモータ１１の外郭に設けられる。モータ１１では、ステータコイルと比較して外郭の温度が低いため、モータ温度センサー１５による検出温度はステータコイルの温度よりも低くなる。そのため、後述するポンプ制御部１７では、モータ温度センサー１５による検出温度に補正値を加味した温度をコイル温度（以下、単にモータ温度）として制御を行う。 The motor temperature sensor 15 is a sensor that detects the temperature of the stator coil of the motor 11. The motor temperature sensor 15 is provided, for example, on the outer shell of the motor 11. In the motor 11, since the temperature of the outer shell is lower than that of the stator coil, the temperature detected by the motor temperature sensor 15 is lower than the temperature of the stator coil. Therefore, the pump control unit 17, which will be described later, controls the temperature obtained by adding the correction value to the temperature detected by the motor temperature sensor 15 as the coil temperature (hereinafter, simply the motor temperature).

アクセル開度センサー１６は、アクセルペダル１４の操作量に応じて変化するアクセル開度を検出するセンサーである。アクセル開度センサー１６は、例えばアクセルペダル１４の近傍に設けられる。 The accelerator opening degree sensor 16 is a sensor that detects an accelerator opening degree that changes according to the amount of operation of the accelerator pedal 14. The accelerator opening sensor 16 is provided, for example, in the vicinity of the accelerator pedal 14.

制御部としてのポンプ制御部１７は、モータ温度及びアクセル開度に応じてポンプ１３の回転数を制御してモータ１１を冷却する機能を有する。ポンプ制御部１７には、モータ温度センサー１５及びアクセル開度センサー１６から検出信号が送信され、ポンプ１３に制御信号を送信する。ポンプ制御部１７には、制御を実行する演算処理装置としてのＣＰＵと、ＣＰＵに接続される記憶装置としてのＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）と、情報の送受信を行う通信装置とが搭載される。ポンプ制御部１７は、上述したモータ制御部１８と共通の装置であってもよい。 The pump control unit 17 as a control unit has a function of controlling the rotation speed of the pump 13 according to the motor temperature and the accelerator opening degree to cool the motor 11. A detection signal is transmitted from the motor temperature sensor 15 and the accelerator opening sensor 16 to the pump control unit 17, and a control signal is transmitted to the pump 13. The pump control unit 17 is equipped with a CPU as an arithmetic processing unit that executes control, a ROM, RAM, and a hard disk drive (HDD) as storage devices connected to the CPU, and a communication device that transmits and receives information. To. The pump control unit 17 may be a device common to the motor control unit 18 described above.

図１及び図２に示すように、ポンプ制御部１７は、現在のモータ温度に応じてポンプ１３の回転数を決定してモータ１１を冷却するようにフィードバック制御する第１ポンプ制御部２１と、現在のモータ温度に加えてアクセル開度に応じてポンプ１３の回転数を増加してモータ１１を冷却するようにフィードフォワード制御する第２ポンプ制御部２２とを有する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the pump control unit 17 has a first pump control unit 21 that determines the rotation speed of the pump 13 according to the current motor temperature and feedback-controls the motor 11 so as to cool the motor 11. It has a second pump control unit 22 that feed-forward controls to cool the motor 11 by increasing the rotation speed of the pump 13 according to the accelerator opening in addition to the current motor temperature.

第１ポンプ制御部２１は、モータ温度センサー１５によって検出される現在のモータ温度に応じてポンプ１３の回転数を決定する機能を有する。第１ポンプ制御部２１は、例えばポンプ１３の運転についてポンプ１３を駆動する冷却用モータの回転数の大きさ毎に３つの運転モード（ローモード、ミドルモード、ハイモード）に分け、モータ温度が第１閾値未満であればローモードにて運転するようにポンプ１３に指令し、モータ温度が第１閾値以上第２閾値未満であればミドルモードにて運転するようにポンプ１３に指令し、モータ温度が第２閾値以上であればハイモードにて運転するようにポンプ１３に指令してもよい。 The first pump control unit 21 has a function of determining the rotation speed of the pump 13 according to the current motor temperature detected by the motor temperature sensor 15. For example, the first pump control unit 21 divides the operation of the pump 13 into three operation modes (low mode, middle mode, and high mode) according to the magnitude of the rotation speed of the cooling motor that drives the pump 13, and the motor temperature is adjusted. If it is less than the first threshold, the pump 13 is instructed to operate in the low mode, and if the motor temperature is equal to or more than the first threshold and less than the second threshold, the pump 13 is instructed to operate in the middle mode. If the temperature is equal to or higher than the second threshold value, the pump 13 may be instructed to operate in the high mode.

第１ポンプ制御部２１は、例えばモータ温度センサー１５によって検出される現在のモータ温度とモータ１１の許容温度との差を算出して、当該温度差に応じて上述した３つの運転モード（ローモード、ミドルモード、ハイモード）で運転するようにポンプ１３に指令してもよい。 The first pump control unit 21 calculates, for example, the difference between the current motor temperature detected by the motor temperature sensor 15 and the allowable temperature of the motor 11, and according to the temperature difference, the above-mentioned three operation modes (low mode). , Middle mode, high mode) may be instructed to operate the pump 13.

第２ポンプ制御部２２は、現在のモータ温度に加えてアクセル開度に応じてポンプ１３の回転数を増加する機能を有する。より具体的には、第２ポンプ制御部２２は、アクセル開度の時間変化を算出し、アクセル開度の時間変化が所定値以上であれば、ポンプ１３の回転数を所定回転数だけ増加して運転する。 The second pump control unit 22 has a function of increasing the rotation speed of the pump 13 according to the accelerator opening in addition to the current motor temperature. More specifically, the second pump control unit 22 calculates the time change of the accelerator opening, and if the time change of the accelerator opening is equal to or more than a predetermined value, the rotation speed of the pump 13 is increased by a predetermined rotation speed. And drive.

第２ポンプ制御部２２によれば、モータ温度が急激に上昇した場合であってもモータ温度が許容温度を超えることを防止することができる。例えば、第１ポンプ制御部２１によるフィードバック制御のみでは制御遅れによるオーバーシュートによりモータ１１の上限温度を超えてから冷却制御をする可能性があり冷却性能が担保できない。そこで、第２ポンプ制御部２２によるフィードフォワード制御を組み合わせることによって、アクセル開度の時間変化が所定値以上であれば先行してモータ温度に関係なくモータ１１を冷却化することで上記オーバーシュートを無くして安定的なモータ１１の温度制御を可能にする。 According to the second pump control unit 22, it is possible to prevent the motor temperature from exceeding the allowable temperature even when the motor temperature rises sharply. For example, with only feedback control by the first pump control unit 21, cooling control may be performed after the upper limit temperature of the motor 11 is exceeded due to overshoot due to a control delay, and cooling performance cannot be guaranteed. Therefore, by combining the feedforward control by the second pump control unit 22, if the time change of the accelerator opening is equal to or more than a predetermined value, the motor 11 is cooled in advance regardless of the motor temperature to achieve the overshoot. It enables stable temperature control of the motor 11 without it.

第２ポンプ制御部２２は、例えばモータ温度が所定値以上であれば、実行する構成であってもよい。これにより、アクセル開度の時間変化が所定値以上であっても、モータ温度が許容温度に達するまでの余裕がある場合には、過敏に第２ポンプ制御部２２によるフィードフォワード制御によって冷却をすることなく、第１ポンプ制御部２１によるフィードバック制御によって冷却し、無駄なエネルギーを消費することを防止することができる。 The second pump control unit 22 may be configured to execute, for example, as long as the motor temperature is equal to or higher than a predetermined value. As a result, even if the time change of the accelerator opening is equal to or more than a predetermined value, if there is a margin for the motor temperature to reach the allowable temperature, the cooling is sensitively performed by the feedforward control by the second pump control unit 22. It is possible to prevent the wasteful energy from being consumed by cooling by the feedback control by the first pump control unit 21.

図３を用いて、車両用モータ冷却装置１０による制御の一例について説明する。図３は、車両用モータ冷却装置１０による制御を示すモータ温度の時系列グラフである。 An example of control by the vehicle motor cooling device 10 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a time-series graph of the motor temperature showing control by the vehicle motor cooling device 10.

図３に示すように、モータ温度が上昇し、モータ温度が許容温度に近い状態において、例えば車両が他の車両を追い越すためにアクセルペダル１４の踏み込みがされた場合には、モータ温度が許容温度に達する可能性がある。そこで、第２ポンプ制御部２２によって、モータ温度が所定値以上であって、アクセル開度の時間変化が所定値以上の場合にはポンプ１３の回転数を増加してモータ１１の冷却を強化する必要がある。 As shown in FIG. 3, when the motor temperature rises and the motor temperature is close to the allowable temperature, for example, when the accelerator pedal 14 is depressed in order to overtake another vehicle, the motor temperature becomes the allowable temperature. May reach. Therefore, when the motor temperature is equal to or higher than the predetermined value and the time change of the accelerator opening is equal to or higher than the predetermined value, the second pump control unit 22 increases the rotation speed of the pump 13 to enhance the cooling of the motor 11. There is a need.

図４を用いて、車両用モータ冷却装置１０による制御の他の一例について説明する。図４は、車両用モータ冷却装置１０による制御を示すモータ温度の時系列グラフである。 Another example of control by the vehicle motor cooling device 10 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a time series graph of the motor temperature showing the control by the vehicle motor cooling device 10.

図４に示すように、モータ温度が上昇しても、許容温度までの余裕がある状態において、例えば車両が他の車両を追い越すためにアクセルペダル１４の踏み込みがされた場合には、モータ温度が許容温度に達する可能性がない。そのため、第２ポンプ制御部２２によって、アクセル開度の時間変化が所定値以上であってもモータ温度が所定値未満の場合には、ポンプ１３の回転数を増加して過敏に冷却をする必要はない。第１ポンプ制御部２１のフィードバック制御によるモータ１１の冷却で対応可能である。 As shown in FIG. 4, even if the motor temperature rises, the motor temperature rises when the accelerator pedal 14 is depressed in order to overtake another vehicle, for example, in a state where there is a margin to the allowable temperature. There is no possibility of reaching the allowable temperature. Therefore, if the motor temperature is less than the predetermined value even if the time change of the accelerator opening is equal to or more than the predetermined value by the second pump control unit 22, it is necessary to increase the rotation speed of the pump 13 for sensitive cooling. There is no. It can be handled by cooling the motor 11 by the feedback control of the first pump control unit 21.

なお、本発明は上述した実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更又は改良が可能であることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and it goes without saying that various changes or improvements can be made within the scope of the matters described in the claims of the present application. ..

１０ 車両用モータ冷却装置、１１ モータ、１２ 冷却回路、１３ ポンプ、１４ アクセルペダル、１４ ポンプ、１５ モータ温度センサー（モータ温度検出手段）、１６ アクセル開度センサー（アクセル開度検出手段）、１７ ポンプ制御部（制御部）、
１８ モータ制御部、１９ 熱交換器、２１ 第１ポンプ制御部、２２ 第２ポンプ制御部

10 Vehicle motor cooling device, 11 motor, 12 cooling circuit, 13 pump, 14 accelerator pedal, 14 pump, 15 motor temperature sensor (motor temperature detecting means), 16 accelerator opening sensor (accelerator opening detecting means), 17 pump Control unit (control unit),
18 Motor control unit, 19 Heat exchanger, 21 1st pump control unit, 22 2nd pump control unit

Claims (1)

車両を駆動するモータを冷却する車両用モータ冷却装置であって、
前記モータを冷媒によって冷却する冷却回路と、
前記冷却回路の冷媒を循環させるポンプと、
前記モータの温度を検出するモータ温度検出部と、
前記車両の運転者によって操作されるアクセルペダルと、
前記アクセルペダルのアクセル開度を検出するアクセル開度検出部と、
前記モータ温度に応じて前記ポンプの出力を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記アクセル開度が所定値以上の場合には、前記ポンプの出力を増加させる、
車両用モータ冷却装置。
A vehicle motor cooling device that cools the motor that drives the vehicle.
A cooling circuit that cools the motor with a refrigerant,
A pump that circulates the refrigerant in the cooling circuit and
A motor temperature detector that detects the temperature of the motor,
The accelerator pedal operated by the driver of the vehicle and
An accelerator opening detection unit that detects the accelerator opening of the accelerator pedal,
A control unit that controls the output of the pump according to the motor temperature,
Equipped with
The control unit increases the output of the pump when the accelerator opening degree is equal to or greater than a predetermined value.
Vehicle motor cooling system.
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