JP5837458B2 - Rotating electric machine cooling system - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関により駆動される機械式冷媒ポンプと、電源により駆動される電動式冷媒ポンプとを備える回転電機冷却システムに関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine cooling system including a mechanical refrigerant pump driven by an internal combustion engine and an electric refrigerant pump driven by a power source.
エンジンである内燃機関と回転電機を搭載する車両には、電動モータ等の回転電機や自動変速機等を冷却するために、内燃機関によって駆動される機械式のオイルポンプの他に、内燃機関の停止時であってもバッテリ等によって駆動される電気式である電動式のオイルポンプが用いられる。 A vehicle equipped with an internal combustion engine, which is an engine, and a rotating electrical machine, in addition to a mechanical oil pump driven by the internal combustion engine to cool a rotating electrical machine such as an electric motor or an automatic transmission, An electric oil pump that is an electric type driven by a battery or the like even when stopped is used.
例えば、特許文献1には、機械式のオイルポンプに加えて、電動式のオイルポンプを備える車両について、電動式オイルポンプの駆動状態に応じてエンジンの自動停止制御の実行を禁止することが述べられている。また、特許文献1には、油温センサにより検出された作動油の油温に基づいて電動式オイルポンプのモータの回転数目標値と、その上限値及び下限値とを決定し、電動式オイルポンプのモータの実回転数が上記の上限値を超え、あるいは上記の下限値を下回る場合には、エンジンの自動停止中に必要な油圧を電動式オイルポンプによって供給可能ではないと判定して、エンジンの自動停止制御の実行を禁止することが記載されている。この場合、機械式オイルポンプを介して油圧制御回路に必要な油圧が供給されるとされている。
For example,
ところで、回転電機の温度が上昇すると、回転電機で駆動される車両の走行性能が低下し、燃費性能が悪化する。このため、冷媒ポンプから吐出させた冷媒、例えばATFと呼ばれる潤滑油を温度低下させた後、回転電機にこの冷媒を供給し、回転電機の冷却性能を向上させることが考えられる。また、冷媒の温度を低下させるために、冷媒ポンプの吐出側に、上記の冷媒と、冷却水等の第2冷媒とを熱交換させる冷媒熱交換器を設けることが考えられる。また、冷媒熱交換器を通過する第2冷媒を冷却するために、第2冷媒と空気とを熱交換させるラジエータを設けて、ラジエータと冷媒熱交換器とを含む第2冷媒循環路に第2冷媒を循環させることも考えられる。ただし、第2冷媒の温度にかかわらず冷媒通過量を変更せずに冷媒熱交換器に冷媒を通過させると、冷媒熱交換器では第2冷媒の温度に関係なく冷媒が放熱する。このような構成では、冷媒熱交換器を効率よく使用しつつ、冷媒の温度低下を促進し、回転電機の冷却性能を効率よく向上させる面から改良の余地がある。一方、冷媒ポンプとして電動式オイルポンプ及び機械式オイルポンプを使用する場合に、両オイルポンプの冷媒吐出量の大小関係が条件により変化する可能性がある。 By the way, when the temperature of the rotating electrical machine rises, the running performance of the vehicle driven by the rotating electrical machine decreases, and the fuel consumption performance deteriorates. For this reason, it is conceivable to reduce the temperature of the refrigerant discharged from the refrigerant pump, for example, lubricating oil called ATF, and then supply this refrigerant to the rotating electrical machine to improve the cooling performance of the rotating electrical machine. In order to lower the temperature of the refrigerant, it is conceivable to provide a refrigerant heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and a second refrigerant such as cooling water on the discharge side of the refrigerant pump. Further, in order to cool the second refrigerant passing through the refrigerant heat exchanger, a radiator for exchanging heat between the second refrigerant and air is provided, and the second refrigerant circulation path including the radiator and the refrigerant heat exchanger is provided in the second refrigerant circulation path. Circulating the refrigerant is also conceivable. However, if the refrigerant is passed through the refrigerant heat exchanger without changing the refrigerant passage amount regardless of the temperature of the second refrigerant, the refrigerant radiates heat regardless of the temperature of the second refrigerant in the refrigerant heat exchanger. In such a configuration, there is room for improvement from the viewpoint of efficiently using the refrigerant heat exchanger, promoting the temperature drop of the refrigerant, and efficiently improving the cooling performance of the rotating electrical machine. On the other hand, when an electric oil pump and a mechanical oil pump are used as the refrigerant pump, the magnitude relationship between the refrigerant discharge amounts of both oil pumps may change depending on conditions.
本発明の目的は、回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプ及び機械式オイルポンプにより冷媒を吐出させ、吐出後の冷媒を冷媒熱交換器で冷却する構成において、回転電機の冷却性能を効率よく向上させることである。 An object of the present invention is to efficiently improve the cooling performance of a rotating electrical machine in a configuration in which refrigerant is discharged by an electric oil pump and a mechanical oil pump and the discharged refrigerant is cooled by a refrigerant heat exchanger in a rotating electrical machine cooling system. It is to improve.
本発明に係る回転電機冷却システムは、内燃機関により駆動される機械式冷媒ポンプと、電源により駆動される電動式冷媒ポンプと、前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプの一方を駆動する場合に他方を駆動しないように、前記冷媒ポンプの駆動を制御する冷媒ポンプ駆動制御部と、前記各冷媒ポンプの吐出側に設けられた冷媒熱交換器であって、前記各冷媒ポンプから吐出される第1冷媒と、第2冷媒循環路を流れる第2冷媒とを熱交換させる前記冷媒熱交換器とを備え、前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプの一方から吐出され、前記冷媒熱交換器を通過した前記第1冷媒を回転電機に供給して前記回転電機を冷却し、前記冷媒ポンプ駆動制御部は、前記冷媒熱交換器を通過する前記第2冷媒の温度に応じて、前記機械式冷媒ポンプまたは前記電動式冷媒ポンプを駆動側冷媒ポンプとして駆動することを特徴とする回転電機冷却システムである。 The rotating electrical machine cooling system according to the present invention drives a mechanical refrigerant pump driven by an internal combustion engine, an electric refrigerant pump driven by a power source, and one of the mechanical refrigerant pump and the electric refrigerant pump. A refrigerant pump drive control unit for controlling the driving of the refrigerant pump so as not to drive the other, and a refrigerant heat exchanger provided on the discharge side of each refrigerant pump, which is discharged from each refrigerant pump The refrigerant heat exchanger for exchanging heat between the first refrigerant and the second refrigerant flowing through the second refrigerant circuit, and is discharged from one of the mechanical refrigerant pump and the electric refrigerant pump to exchange the refrigerant heat. The first refrigerant that has passed through the cooler is supplied to a rotating electric machine to cool the rotating electric machine, and the refrigerant pump drive control unit is configured to change the temperature of the second refrigerant that passes through the refrigerant heat exchanger according to the temperature of the second refrigerant. A rotary electric machine cooling system, characterized in that to drive the 械式 coolant pump or the electric coolant pump as a drive-side refrigerant pump.
本発明に係る回転電機冷却システムによれば、冷媒熱交換器を通過し、冷媒と熱交換する第2冷媒の温度に応じて、機械式冷媒ポンプまたは電動式冷媒ポンプを駆動側冷媒ポンプとして駆動するので、電動式オイルポンプ及び機械式オイルポンプにより冷媒を吐出させ、吐出後の冷媒を冷媒熱交換器で冷却する構成において、回転電機の冷却性能を効率よく向上させることができる。 According to the rotating electrical machine cooling system of the present invention, the mechanical refrigerant pump or the electric refrigerant pump is driven as the driving refrigerant pump according to the temperature of the second refrigerant that passes through the refrigerant heat exchanger and exchanges heat with the refrigerant. Therefore, in the configuration in which the refrigerant is discharged by the electric oil pump and the mechanical oil pump and the discharged refrigerant is cooled by the refrigerant heat exchanger, the cooling performance of the rotating electrical machine can be improved efficiently.
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、車両として、エンジンと2つの回転電機とを搭載するハイブリッド車両に本発明を適用する場合を説明するが、本発明は回転電機を搭載する車両を限定するものではない。例えば、内燃機関であるエンジンを搭載しない電気自動車に本発明の回転電機冷却システムを搭載することもできる。また、ハイブリッド車両の動力装置として、エンジンと2つの回転電機とその間に設けられる動力伝達機構を有する構成を説明するが、これも説明のための例示である。ここでは、ハイブリッド車両としてエンジンと回転電機を有するものであればよく、エンジンの出力と回転電機の出力との間の関係は、車両の仕様に応じ、適宜変更が可能である。また、車両に搭載される回転電機が2つ設けられ、各回転電機は電動モータ及び発電機の両方の機能を有するモータジェネレータである場合を説明するが、これも例示であって、電動モータまたは発電機として機能する1つの回転電機が車両に搭載される場合であってもよい。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Below, the case where this invention is applied to the hybrid vehicle which mounts an engine and two rotary electric machines as a vehicle is demonstrated, but this invention does not limit the vehicle which mounts a rotary electric machine. For example, the rotating electrical machine cooling system of the present invention can be mounted on an electric vehicle that is not mounted with an engine that is an internal combustion engine. Moreover, although the structure which has an engine, two rotary electric machines, and the power transmission mechanism provided between them is demonstrated as a motive power apparatus of a hybrid vehicle, this is also the illustration for description. Here, the hybrid vehicle only needs to have an engine and a rotating electrical machine, and the relationship between the output of the engine and the output of the rotating electrical machine can be appropriately changed according to the specifications of the vehicle. In addition, a case where two rotating electrical machines mounted on a vehicle are provided and each rotating electrical machine is a motor generator having the functions of both an electric motor and a generator will be described. The case where one rotary electric machine which functions as a generator is mounted in a vehicle may be sufficient.
また、以下では、回転電機を冷却する冷媒として潤滑油としても用いられるATF(オートマチックトランスミッションフルード)を説明するが、これは例示であって、これ以外の冷却用流体でもよい。これに伴い、冷媒を循環する冷媒ポンプにオイルポンプの表記を用いるが、これもATFを用いる場合に合わせたものである。 In the following, ATF (automatic transmission fluid) used as lubricating oil as a refrigerant for cooling the rotating electrical machine will be described, but this is an example, and other cooling fluid may be used. Accordingly, the notation of an oil pump is used for the refrigerant pump that circulates the refrigerant, and this is also adapted to the case where ATF is used.
また、電動式オイルポンプの駆動回路の電源としては、回転電機の電源装置とは独立の低電圧電源を説明するが、これは説明のための例示である。例えば、回転電機の高電圧の電源装置から低電圧に電圧変換された電力を電動式オイルポンプの駆動回路に供給するものも採用できる。 Moreover, as a power supply for the drive circuit of the electric oil pump, a low voltage power supply independent from the power supply device for the rotating electrical machine will be described, but this is an example for explanation. For example, it is also possible to employ one that supplies electric power that has been converted to a low voltage from a high-voltage power supply device of a rotating electrical machine to a drive circuit of an electric oil pump.
また、以下では、回転電機と動力伝達機構とが1つのケースに収容され、そのケースとオイルポンプとを含む循環経路に冷媒が循環する構成を説明するが、これは説明のための例示である。例えば、回転電機と動力伝達機構とを1つのケースに収容せず、回転電機と動力伝達機構とオイルポンプとを含む循環経路に冷媒が循環する構成としてもよい。 In the following, a configuration in which the rotating electrical machine and the power transmission mechanism are accommodated in one case and the refrigerant circulates in a circulation path including the case and the oil pump will be described. This is an illustrative example. . For example, the rotating electrical machine and the power transmission mechanism may not be housed in one case, and the refrigerant may be circulated through a circulation path including the rotating electrical machine, the power transmission mechanism, and the oil pump.
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。 Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.
[第1の実施形態]
図1は、本発明に係る第1実施形態における、ハイブリッド車両についての回転電機冷却システム10の構成を示す図である。この回転電機冷却システム10は、ハイブリッド車両に搭載される回転電機駆動冷却構造12と、制御部80とを含んでいる。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a rotating electrical
回転電機駆動冷却構造12では、ハイブリッド車両の駆動源である動力装置14が、エンジン16と、図1でMG2として示される回転電機である第2モータジェネレータ20と、第2モータジェネレータ20に接続されるM/G駆動回路30と、M/G駆動回路30用の高電圧電源32とを含む。回転電機駆動冷却構造12は、さらに、第2モータジェネレータ20を内部に含むケース24と、ケース24の内部に冷媒26を供給する機械式オイルポンプ42及び電動式オイルポンプ44とを含む。機械式オイルポンプ42は、図1ではMOPとして示され、電動式オイルポンプ44は、図1ではEOPとして示される。
In the rotating electrical machine
動力装置14は、内燃機関であるエンジン16と、第2モータジェネレータ20と、エンジン16及び第2モータジェネレータ20を動力伝達可能に接続する動力伝達機構18とを含む。また、第2モータジェネレータ20は、M/G駆動回路30から電力が供給されるときは電動モータとして機能し、エンジン16による駆動時、あるいはハイブリッド車両の制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。ただし、第2モータジェネレータ20は誘導電動機等、他の構成であってもよい。
The
また、第2モータジェネレータ20にレゾルバ等の回転角センサ27が設けられる。回転角センサ27により検出された検出角度θmは制御部80に入力される。制御部80は、モータ回転数算出部(図示せず)を有し、検出角度θmから単位時間当たり(例えば毎分当たり)のモータ回転数を算出する。回転角センサ27とモータ回転数算出部部とによりモータ回転数検出部が形成される。また、第2モータジェネレータ20とM/G駆動回路30とを接続する三相(U相、V相、W相)の動力線L1、L2、L3が設けられており、三相のうち、いずれか二相の動力線L1,L2を流れる電流を検出する電流センサ82が設けられている。各電流センサ82の検出信号が制御部80に入力される。三相の動力線L1,L2,L3に対応する三相のステータコイル(図示せず)は中性点で接続されるため、いずれか二相の電流値が取得されれば残りの一相の電流値も制御部80での算出により求められる。ただし、三相分の電流値を電流センサで検出し、制御部80に入力することもできる。
The
また、図2、図3にのみ図示するが、回転電機駆動冷却構造12には第2モータジェネレータ20と同様の機能を有する回転電機である第1モータジェネレータ(MG1)21が設けられている。第1モータジェネレータ21は動力伝達機構18に動力伝達可能に接続され、主として発電機として使用されるが、電動モータとして使用される場合もある。動力伝達機構18は、ハイブリッド車両に供給する動力をエンジン16の出力と第2モータジェネレータ20の出力との間で分配する機能を有する。このような動力伝達機構18としては、エンジン16の出力軸と、第2モータジェネレータ20の出力軸と、第1モータジェネレータ21の回転軸との3つの軸に接続される遊星歯車機構を用いることができる。また、第2モータジェネレータ20の出力軸は、図示しない駆動輪に連結された車軸に作動的に接続することができる。図1で動力伝達機構18とエンジン16とを接続する軸がエンジン16の出力軸22である。この出力軸22に機械式オイルポンプ42が動力伝達可能に接続されている。例えば出力軸22と同軸上で出力軸22と共通の回転軸、または出力軸22に歯車(またはベルト及びプーリ)を含む動力伝達機構を介して作動的に接続された回転軸により、機械式オイルポンプ42を駆動することができる。
2 and 3, the rotating electrical machine
M/G駆動回路30は、高電圧電源32の直流電力と第2モータジェネレータ20を駆動するための交流電力との間の電力変換を行うインバータを含む回路である。インバータは、複数のスイッチング素子のオンオフタイミングを適切に調整するPWM(Pulse Width Modulation)制御によって三相駆動信号を生成して、第2モータジェネレータ20に供給する回路である。PWM制御は、第2モータジェネレータ20の回転周期に応じた周期を有する基本波信号と、鋸歯状波形を有するキャリア信号との比較で、パルス幅を変調する制御である。インバータは、このPWM制御によって、第2モータジェネレータ20の出力または回転数を所望値に制御可能である。
The M /
高電圧電源32は、充放電可能な高電圧用二次電池である。具体的には、約200Vから約300Vの端子電圧を有するリチウムイオン組電池で構成することができる。組電池は、単電池または電池セルと呼ばれる端子電圧が1Vから数Vの電池を複数個組み合わせて、上記の所定の端子電圧を出力可能とする。高電圧電源32としては、その他に、ニッケル水素組電池、大容量キャパシタ等を用いることができる。なお、高電圧電源32とM/G駆動回路30との間に、高電圧電源32の電圧を昇圧してM/G駆動回路30に供給するDC/DCコンバータを設けることもできる。
The high
このような回転電機駆動冷却構造12は、上記の制御部80とともに回転電機冷却システム10(図1)を構成し、ハイブリッド車両に搭載される。ハイブリッド車両は、エンジン16と第2モータジェネレータ20との一方を主駆動源として駆動する図示しない駆動輪を備える。
Such a rotating electrical machine
また、回転電機駆動冷却構造12には、車体に支持されたケース24が設けられており、ケース24は、内部に動力伝達機構18と第1、第2各モータジェネレータ21,20とを含んでいる。ケース24の内部空間には、動力伝達機構18と第1、第2各モータジェネレータ21,20との回転部分の潤滑と、動力伝達機構18及び第1、第2各モータジェネレータ21,20の冷却とを行う冷媒26が貯留される。冷媒26としては、ATFと呼ばれる潤滑油を用いることができる。
The rotating electrical machine
さらに、回転電機駆動冷却構造12には、エンジン16の毎分当たりの回転数を検出する回転数検出部である回転数センサ84と、ケース24に設けられ、ケース24内に貯留された冷媒26の温度を検出する温度検出部である温度センサ28とが設けられている。各センサ84,28の検出値は、図示しない適当な信号線を用いて、制御部80に入力されている。なお、温度センサ28を省略して、冷媒26の温度を検出しない構成とすることもできる。
Further, the rotating electrical machine
また、回転電機駆動冷却構造12には、冷媒循環路40が設けられている。冷媒循環路40は、ケース24の下部に上流端が接続され、下流端が分岐部を介して機械式オイルポンプ42及び電動式オイルポンプ44のそれぞれの吸入側に接続される第1冷媒路60と、機械式オイルポンプ42及び電動式オイルポンプ44のそれぞれの吐出側に上流端が接続され、下流端が集合部で集合する2本の第2冷媒路62と、各第2冷媒路62に集合部で接続され、下流端が冷媒熱交換器であるオイルクーラ50に接続される第3冷媒路64と、上流端がオイルクーラ50に接続され、下流端がケース24の上部に接続される第4冷媒路66とを含む。すなわち、機械式オイルポンプ42及び電動式オイルポンプ44の吐出側と、第2モータジェネレータ20を収容したケース24との間にオイルクーラ50が接続されている。また、各第2冷媒路62に冷媒の逆流を防止する逆止弁46,48が設けられている。各オイルポンプ42,44の一方のオイルポンプ42(または44)が駆動することで冷媒が冷媒循環路40を循環する。この循環に伴って、第4冷媒路66の下流端からケース24内に噴出された冷媒26は各モータジェネレータ20,21に供給される。各冷媒路60,62,64,66は管により形成される。機械式オイルポンプ42と電動式オイルポンプ44とは、冷媒26の流れ方向に関して互いに並列の関係で接続される。
The rotating electrical machine
オイルクーラ50は、各オイルポンプ42,44の吐出側に設けられ、各オイルポンプ42,44から吐出される冷媒26と、後述する第2冷媒循環路90を流れる第2冷媒でありLLCと呼ばれる冷却液(以下、単に「冷却水」という。)とを熱交換させる。オイルクーラ50は、冷媒26の温度を冷却水との熱交換により低下させる。すなわち、オイルクーラ50を通過する冷却水を冷却するために、冷却水と空気とを熱交換させる第2冷媒熱交換器であり、電気機器用ラジエータであるHVラジエータ88を設けて、HVラジエータ88とオイルクーラ50とを含む第2冷媒循環路90に冷却水を循環させている。また、第2冷媒循環路90に冷却水を循環させるために、第2冷媒循環路90に図示しない電動式の冷却水ポンプが設けられている。なお、この電動式の冷却水ポンプの代わりにエンジン16等により駆動される機械式の冷却水ポンプを設けることもできる。HVラジエータ88は冷却水を外部を通過する空気との間で熱交換させ、冷却水を温度低下させる。例えばHVラジエータ88は、エンジン16を冷却するための冷却水を冷却するエンジン用ラジエータ(図示せず)の周辺部に設けて、共通のまたは別のラジエータファン(図示せず)によりHVラジエータに空気流を流す。
The
また、HVラジエータ88またはオイルクーラ50または第2冷媒循環路90を構成する管路に冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ92が設けられており、冷却水温度センサ92により検出された冷却水であって、オイルクーラ50を通過する冷却水の温度TLを制御部80に入力している。なお、図1では冷却水温度センサ92を上記の管路に設けた例を示している。
In addition, a cooling
また、機械式オイルポンプ42は、駆動軸がエンジン16の出力軸22に作動的に接続され、エンジン16が動作するときにエンジン16により駆動される。すなわち、エンジン16の始動に伴って機械式オイルポンプ42は駆動が開始され、エンジン16が停止すると機械式オイルポンプ42の駆動が停止する。
The
電動式オイルポンプ44は、制御部80からの制御信号によりEOP駆動回路72によって駆動される。EOP駆動回路72には、低電圧電源74から直流電力が供給される。低電圧とは、高電圧電源32の電圧に比較して低電圧という意味で、例えば約12Vから16Vの電圧を用いることができる。電動式オイルポンプ44の駆動軸を回転させるモータとしては、三相同期型モータを用いることができる。この場合には、EOP駆動回路72は、直流交流変換機能を有するインバータを含んで構成される。また、インバータのPWM制御におけるオン・オフデューティを変更することによって、電動式オイルポンプ44の出力を可変にすることもできる。このように電動式オイルポンプ44は、低電圧電源74により駆動される。
The
なお、電動式オイルポンプ44を駆動するモータとして、三相同期型モータの代わりに三相誘導型モータや単相交流モータを用いることもでき、あるいは直流モータを用いることもできる。電動式オイルポンプ44を駆動するモータの形式に応じて、EOP駆動回路72の内容が変更される。
As a motor for driving the
制御部80は、上記の各要素を全体として制御する機能を有するが、特にここでは、制御部80は、機械式オイルポンプ42及び電動式オイルポンプ44の一方を駆動する場合に他方を駆動しないように、オイルポンプ42,44の駆動を制御するオイルポンプ駆動制御部68を有する。すなわち、オイルポンプ駆動制御部68は、走行中にエンジン16を常に駆動させ、少なくともエンジン16の動力により駆動輪を駆動する「HV走行モード」と、走行中でもエンジン16を停止させ、高電圧電源32からの電力で駆動する第2モータジェネレータ20により駆動輪を駆動し、予め設定した条件の成立では低電圧電源74により電動式オイルポンプ44を駆動する「EV走行モード」とを選択的に切り換えることで、機械式オイルポンプ42及び電動式オイルポンプ44の一方を駆動する場合に他方を駆動しないように、オイルポンプ42,44の駆動を制御する。このような制御部80は、ハイブリッド車両搭載に適したコンピュータで構成することができる。このため、オイルポンプ駆動制御部68は、機械式オイルポンプ42及び電動式オイルポンプ44のうち、駆動するオイルポンプ42(または44)を選択して、機械式オイルポンプ42及び電動式オイルポンプ44のうち、選択された一方のオイルポンプ42(または44)から吐出された冷媒26を各モータジェネレータ20,21に供給して各モータジェネレータ20,21を冷却できる。
The
また、制御部80はモータ出力算出部70を有し、電流センサ82により検出または算出された各相電流の検出値と、回転角センサ27により検出された第2モータジェネレータ20の回転角度の検出値等に基づく第2モータジェネレータ20の回転数の取得値とから、第2モータジェネレータ20の出力を算出する。なお、モータ出力算出部70は、第2モータジェネレータ20のトルク目標値と回転角度の検出値とから、第2モータジェネレータ20の出力を算出するように構成することもできる。
Further, the
図2は、図1の回転電機冷却システムにおいて、機械式オイルポンプを駆動する場合に冷媒により回転電機を冷却する様子を示す概略図である。図3は、図1の回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプを駆動する場合に冷媒により回転電機を冷却する様子を示す概略図である。なお、図2、図3で冷媒循環路40で実線で示す部分は冷媒26が流れることを、破線で示す部分は冷媒26の流れが停止していることを示している。図2に示すように、機械式オイルポンプ42が駆動される場合、電動式オイルポンプ44が停止し、機械式オイルポンプ42から吐出された冷媒により各モータジェネレータ20,21が冷却される。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a state in which the rotating electrical machine is cooled by the refrigerant when the mechanical oil pump is driven in the rotating electrical machine cooling system of FIG. 1. FIG. 3 is a schematic diagram showing how the rotating electrical machine is cooled by the refrigerant when the electric oil pump is driven in the rotating electrical machine cooling system of FIG. 1. 2 and 3, the portion indicated by the solid line in the
逆に、図3に示すように、電動式オイルポンプ44が駆動される場合、機械式オイルポンプ42が停止し、電動式オイルポンプ44から吐出された冷媒により各モータジェネレータ20,21が冷却される。なお、図2、図3では、図1の例の場合と異なり、ケース24の下部と各オイルポンプ42,44の吸入側とを互いに別の2つの第1冷媒路61で接続した例を示しているが、勿論、図1のように1つの第1冷媒路60でケース24と各オイルポンプ42,44とを接続することもできる。逆に、図1の例で図2、図3の例と同様に構成することもできる。また、図2、図3に示すように、第1冷媒路61の上流端部でケース24に接続する部分の周辺部にストレーナ86を設けることもできる。
Conversely, as shown in FIG. 3, when the
また、オイルポンプ駆動制御部68は、オイルクーラ50を通過する冷却水の温度に応じて、機械式オイルポンプ42または電動式オイルポンプ44を「駆動側オイルポンプ」として決定し、「駆動側オイルポンプ」を駆動する。すなわち、オイルポンプ駆動制御部68は、予め設定した所定条件の成立を前提として、HVラジエータ88を通過する冷却水の検出温度が予め設定した閾値温度TA以上である場合に、機械式オイルポンプ42及び電動式オイルポンプ44のうちの冷媒吐出量の少ないオイルポンプ42(または44)を、駆動側オイルポンプとして駆動する。また、この場合に冷媒吐出量の少ないオイルポンプ42(または44)は、エンジン回転数により異なるので、エンジン回転数に応じて冷媒吐出量の少ないオイルポンプを駆動側オイルポンプとして決定する。
Further, the oil pump
すなわち、図4は、本実施の形態において、機械式オイルポンプ(MOP)及び電動式オイルポンプ(EOP)の吐出油量とエンジン回転数との関係の1例を示す図である。図4に示すように、電動式オイルポンプ44は駆動時に一定回転数で回転するため、ポンプ吐出油量も一定になり、エンジン回転数に影響されない。これに対して、機械式オイルポンプ42はエンジン16(図1)で駆動されるのでエンジン16の回転数の上昇に応じてある値まで、ポンプ吐出油量も上昇する。このため、エンジン回転数のある閾値回転数NAを境に電動式オイルポンプ44と機械式オイルポンプ42とで吐出油量の大小関係が逆転する。すなわち、閾値回転数NA未満で機械式オイルポンプ42よりも電動式オイルポンプ44の吐出油量が大きくなり、閾値回転数NAを越えると電動式オイルポンプ44よりも機械式オイルポンプ42の吐出油量が大きくなる。このため、各オイルポンプ42,44の吐出油量を比較し、少ない吐出油量のオイルポンプ42(または44)を駆動することで冷媒吐出量を低くできる。
That is, FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the discharge oil amount of the mechanical oil pump (MOP) and the electric oil pump (EOP) and the engine speed in the present embodiment. As shown in FIG. 4, since the
このように冷却水の温度が高いときに吐出油量の少ないオイルポンプ42(または44)を駆動させることで、オイルクーラ50での冷媒26の通過量である流量を少なくして、冷媒26を温度低下させる面から余裕の少ない、オイルクーラ50及びHVラジエータ88に過度な負担が加わることを有効に防止でき、オイルクーラ50での冷媒26の冷却性能の低下を抑制できる。
Thus, by driving the oil pump 42 (or 44) with a small amount of discharged oil when the temperature of the cooling water is high, the flow rate that is the passage amount of the refrigerant 26 in the
なお、図4で機械式オイルポンプ42の吐出油量がある上限値でエンジン回転数にかかわらず一定に推移しているのは、ある上限値で冷媒循環路40に接続されたリリーフバルブ(図示せず)を作動させ、部品の保護等を図るようにしているためである。
In FIG. 4, the amount of oil discharged from the
また、オイルポンプ駆動制御部68は、予め設定した所定条件の成立を前提として、HVラジエータ88を通過する冷却水の検出温度が予め設定した閾値温度TA未満である場合に、機械式オイルポンプ42及び電動式オイルポンプ44のうちの冷媒吐出量の多いオイルポンプ42(または44)を、駆動側オイルポンプとして駆動する。また、この場合に冷媒吐出量の多いオイルポンプ42(または44)も、上記の図4から分かるようにエンジン回転数により異なるので、エンジン回転数に応じて冷媒吐出量の多いオイルポンプを、駆動側オイルポンプとして決定する。
Further, the oil pump
例えば、図4を参照して、冷却水の温度が閾値温度TA以上では、エンジン回転数が閾値回転数NA以下で機械式オイルポンプ42の吐出油量が電動式オイルポンプ44よりも少なくなるので、機械式オイルポンプ42を駆動側オイルポンプとして駆動する(図4の丸印の2に対応する)。これに対して、同じ場合でエンジン回転数が閾値回転数NAを越える場合で電動式オイルポンプ44の吐出油量が機械式オイルポンプ42よりも少なくなるので、電動式オイルポンプ44を駆動側オイルポンプとして駆動する(図4の丸印の3に対応する)。
For example, referring to FIG. 4, when the temperature of the cooling water is equal to or higher than the threshold temperature TA, the engine speed is equal to or lower than the threshold speed NA and the amount of oil discharged from the
また、冷却水の温度が閾値温度TA未満では、エンジン回転数が閾値回転数NA以下で電動式オイルポンプ44の吐出油量が機械式オイルポンプ42よりも多くなるので、電動式オイルポンプ44を駆動側オイルポンプとして駆動する(図4の丸印の1に対応する)。これに対して、同じ場合でエンジン回転数が閾値回転数NAを越える場合で機械式オイルポンプ42の吐出油量が電動式オイルポンプ44よりも多くなるので、機械式オイルポンプ42を駆動側オイルポンプとして駆動する(図4の丸印の4に対応する)。
Further, when the temperature of the cooling water is lower than the threshold temperature TA, the engine speed is equal to or less than the threshold speed NA and the amount of oil discharged from the
また、以上はエンジン回転数を検出できることを前提として説明したが、EV走行時にはエンジン16が停止しているのでエンジン回転数によりポンプ吐出油量を、各オイルポンプ42,44同士で比較することができない。このため、例えばEV走行時にはモータ出力算出部70(図1)で取得されたモータ出力を判定の基準として用いて、エンジン回転数が閾値回転数NA以下であることに対応する、モータ出力が予め設定した閾値出力RA以下の場合か、またはエンジン回転数が閾値回転数NAを越えることに対応する、モータ出力が閾値出力RAを超える場合かで、各オイルポンプ42,44のいずれを駆動するかを決定する。
The above description is based on the assumption that the engine speed can be detected. However, since the
すなわち、本実施形態では、図5に示すようなフローチャートで示される制御方法により機械式オイルポンプ42及び電動式オイルポンプ44のいずれを駆動させるかを制御部80で決定する。図5は、図1の回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプ44を駆動するための初期条件が成立した場合に、電動式オイルポンプ44を駆動させるかまたは機械式オイルポンプ42を駆動させるかを決定する方法を示すフローチャートである。なお、図5のフローチャートで機械式オイルポンプ42を駆動することが決定されると、強制的にHV走行に移行、またはHV走行を維持し、エンジン16により機械式オイルポンプ42を駆動する。以下のフローチャートの実行はオイルポンプ駆動制御部68で行われる。
That is, in this embodiment, the
図5のフローチャートでは、ステップS10(以下、ステップSは単にSという。)で、電動式オイルポンプ44を駆動する、すなわちEV走行で、かつ、電動式オイルポンプ44を駆動する「ポンプ駆動モード」に移行させるための予め設定した所定条件である、EOP駆動初期条件、例えば高電圧電源32の充電量であるSOC(State Of Charge)が予め設定した所定量以上であり、予め設定した走行条件が成立する等のEOP駆動初期条件が成立したと判定された場合に、ステップS12に移行する。
In the flowchart of FIG. 5, in step S <b> 10 (hereinafter, step S is simply referred to as “S”), the
これに対して、S10でEOP駆動初期条件が成立しないと判定されると、S14に移行し、機械式オイルポンプ42を駆動するか、またはEV走行モードの電動式オイルポンプ44を駆動しない「ポンプ駆動なしモード」を実行する。これらのいずれのモードを実行するかは、予め設定した条件に応じて決定する。
On the other hand, if it is determined in S10 that the EOP drive initial condition is not satisfied, the process proceeds to S14, where the
また、図5のS12で冷却水温度センサ92で検出された第2冷媒温度である、冷却水温度(LLC温度)が予め定めた閾値温度TA以上であると判定された場合に、S16に移行する。S16ではHV走行モード実行中である場合にエンジン回転数が閾値回転数NA以下であるか、またはEV走行モード実行中である場合にモータ出力(MG2出力)が閾値出力以下であるかを判定し、S16の判定結果が肯定である場合にはS18に移行し、HV走行モードを実行し機械式オイルポンプ42を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図4の丸印の2に対応する。
Further, when it is determined that the coolant temperature (LLC temperature), which is the second refrigerant temperature detected by the
また、図5のS16の判定結果が否定である場合にはS20に移行し、EV走行モードの電動式オイルポンプ44を駆動する「ポンプ駆動モード」を実行し、電動式オイルポンプ44を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図4の丸印の3に対応する。
If the determination result in S16 of FIG. 5 is negative, the process proceeds to S20 to execute a “pump drive mode” for driving the
また、図5のS12で冷却水温度センサ92で検出された冷却水温度(LLC温度)が予め定めた閾値温度TA未満であると判定された場合には、S22に移行する。S22ではHV走行モード実行中である場合にエンジン回転数が閾値回転数NA以下であるか、またはEV走行モード実行中である場合にモータ出力(MG2出力)が閾値出力以下であるかを判定し、S22の判定結果が肯定である場合にはS24に移行し、EV走行モードの電動式オイルポンプ44を駆動する「ポンプ駆動モード」を実行し、電動式オイルポンプ44を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図4の丸印の1に対応する。
If it is determined in S12 of FIG. 5 that the coolant temperature (LLC temperature) detected by the
これに対して、図5のS22の判定結果が否定である場合にはS26に移行し、HV走行モードを実行し機械式オイルポンプ42を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図4の丸印の4に対応する。このような制御部80の少なくとも一部の機能は、ソフトウェアを実行することで実現できる。
On the other hand, when the determination result of S22 of FIG. 5 is negative, the process proceeds to S26, the HV traveling mode is executed, and the
このような回転電機冷却システム10によれば、オイルクーラ50を通過し、冷媒26と熱交換する冷却水の温度に応じて、機械式オイルポンプ42または電動式オイルポンプ44を駆動側オイルポンプとして駆動する。このため、電動式オイルポンプ44及び機械式オイルポンプ42により冷媒26を吐出させ、吐出後の冷媒26をオイルクーラ50で冷却する構成において、各モータジェネレータ20,21の冷却性能を効率よく向上させることができる。すなわち、オイルクーラ50で第2冷媒である冷却水の温度に関係なく冷媒26が放熱する構成の場合と異なり、冷却水の温度に応じて冷媒26から冷却水への放熱量を変更することができる。このため、冷却水の温度に対応して、冷却水からHVラジエータ88への放熱量を変更でき、冷却水温度が高い場合に冷媒26から冷却水を介してのHVラジエータ88への放熱量を小さくし、冷却水温度が低い場合に冷媒26から冷却水を介してのHVラジエータ88への放熱量を大きくするように、駆動側オイルポンプを選択して駆動できる。したがって、冷却水温度が高い場合にオイルクーラ50及びHVラジエータ88に過度な負担をかけることがなく、オイルクーラ50及びHVラジエータ88を効率よく使用しつつ、冷媒26の温度低下を促進し、各モータジェネレータ20,21の冷却性能を効率よく向上させることができる。
According to the rotating electrical
[第2の実施形態]
図6〜8は、本発明に係る第2実施形態の回転電機冷却システムにおいて、電動式オイルポンプを駆動するための初期条件が成立した場合に、電動式オイルポンプを駆動させるかまたは機械式オイルポンプを駆動させるかを決定する方法の第1ステップ、第2ステップ及び第3ステップをそれぞれ示すフローチャートである。
[Second Embodiment]
FIGS. 6 to 8 show the rotating electric machine cooling system according to the second embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the 1st step of the method of determining whether a pump is driven, a 2nd step, and a 3rd step, respectively.
なお、以下の説明では、上記の図1〜3に示した要素と同一または対応する要素には同一の符号を付して説明する。特に、本実施形態では回転電機駆動冷却構造12に、車両の車速を検出する車速検出部である車速センサ29(図1)が設けられている。車速センサ29の検出値は、適当な信号線を用いて制御部80に入力されている。本実施形態では、冷却水温度が閾値温度以上であるか否かに応じて、それぞれでエンジン回転数及び車速の検出値とモータ出力の取得値とを用いて、機械式オイルポンプ42または電動式オイルポンプ44を選択して駆動するようにしている。このような制御について、以下、図6〜8のフローチャートを用いて説明する。なお、図6のS30,S32,S34のステップは、それぞれ上記の第1実施形態のS10,S12,S14のステップと同様である。
In the following description, the same or corresponding elements as those shown in FIGS. In particular, in this embodiment, the rotating electrical machine
まず、図6の第1ステップでのS32において、検出された冷却水温度が閾値温度TA以上であると判定された場合、図7の第2ステップのS40へ移行し、逆に冷却水温度が閾値温度TA未満であると判定された場合、図8の第3ステップのS50へ移行する。 First, when it is determined in S32 in the first step of FIG. 6 that the detected coolant temperature is equal to or higher than the threshold temperature TA, the process proceeds to S40 in the second step of FIG. When it is determined that the temperature is lower than the threshold temperature TA, the process proceeds to S50 in the third step of FIG.
図7のS40では、回転数センサ84により検出されたエンジン16の回転数が予め定めた閾値回転数NA以下であるか否かを判定する。そしてエンジン回転数が閾値回転数NA以下では、S42、S46のように、車速センサ29で検出された車速が閾値速度VA以下であることと、制御部80のモータ出力算出部70で取得された第2モータジェネレータ20の出力が閾値出力RA以下であることとの少なくとも一方が成立した場合に、S44でHV走行モードに移行し、機械式オイルポンプ42を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図4の丸印の2に対応する。
In S40 of FIG. 7, it is determined whether or not the rotational speed of the
これに対して、S42、S46で、車速が閾値速度VAを超えて、かつ、第2モータジェネレータ20の出力が閾値出力RAを越えると判定された場合には、EV走行モードのポンプ駆動モードを実行し、電動式オイルポンプ44を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図4の丸印の3に対応する。
On the other hand, when it is determined in S42 and S46 that the vehicle speed exceeds the threshold speed VA and the output of the
また、図8のS50で、図7のS40と同様に、検出されたエンジン16の回転数が閾値回転数NA以下であるか否かを判定する。そしてエンジン回転数が閾値回転数NA以下では、S52、S56のように、検出された車速が閾値速度VA以下であることと、取得された第2モータジェネレータ20の出力が閾値出力RA以下であることとの少なくとも一方が成立した場合に、S54でEV走行モードのポンプ駆動モードに移行し、電動式オイルポンプ44を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図4の丸印の1に対応する。
Further, in S50 of FIG. 8, it is determined whether or not the detected rotational speed of the
これに対して、S52、S56で、車速が閾値速度VAを超えて、かつ、第2モータジェネレータ20の出力が閾値出力RAを越えると判定された場合には、HV走行モードを実行し、機械式オイルポンプ42を駆動側オイルポンプとして駆動する。この場合、図4の丸印の4に対応する。
On the other hand, if it is determined in S52 and S56 that the vehicle speed exceeds the threshold speed VA and the output of the
このような本実施形態では、冷却水温度が閾値温度TA以上であるか否かに応じて、それぞれでエンジン回転数及び車速の検出値とモータ出力の取得値とを用いて、機械式オイルポンプ42または電動式オイルポンプ44を選択して駆動できる。その他の構成及び作用は、上記の第1実施形態と同様である。
In this embodiment, the mechanical oil pump is used by using the detected values of the engine speed and the vehicle speed and the acquired value of the motor output, respectively, depending on whether or not the coolant temperature is equal to or higher than the threshold temperature TA. 42 or the
なお、本実施形態では、エンジン回転数が閾値回転数NA以上で電動式オイルポンプ44の吐出量が機械式オイルポンプ42の吐出量よりも低くなる場合を説明した。ただし、エンジン回転数が閾値回転数NA以上で電動式オイルポンプ44の吐出量が機械式オイルポンプ42の吐出量よりも高くなる構成を採用することもできる。本発明は、このような構成でも実施できる。
In the present embodiment, the case where the engine speed is equal to or higher than the threshold speed NA and the discharge amount of the
10 回転電機冷却システム、12 回転電機駆動冷却構造、14 動力装置、16 エンジン、18 動力伝達機構、20 第2モータジェネレータ、21 第1モータジェネレータ、22 出力軸、24 ケース、26 冷媒、27 回転角センサ、28 温度センサ、29 車速センサ、30 M/G駆動回路、32 高電圧電源、40 冷媒循環路、42 機械式オイルポンプ、44 電動式オイルポンプ、46,48 逆止弁、50 オイルクーラ、60、61 第1冷媒路、62 第2冷媒路、64 第3冷媒路、66 第4冷媒路、68 オイルポンプ駆動制御部、70 モータ出力算出部、72 EOP駆動回路、74 低電圧電源、80 制御部、82 電流センサ、84 回転数センサ、86 ストレーナ、88 HVラジエータ、90 第2冷媒循環路、92 冷却水温度センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
電源により駆動される電動式冷媒ポンプと、
前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプの一方を駆動する場合に他方を駆動しないように、前記冷媒ポンプの駆動を制御する冷媒ポンプ駆動制御部と、
前記各冷媒ポンプの吐出側に設けられた冷媒熱交換器であって、前記各冷媒ポンプから吐出される第1冷媒と、第2冷媒循環路を流れる第2冷媒とを熱交換させる前記冷媒熱交換器とを備え、
前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプの一方から吐出され、前記冷媒熱交換器を通過した前記第1冷媒を回転電機に供給して前記回転電機を冷却し、
前記冷媒ポンプ駆動制御部は、前記冷媒熱交換器を通過する前記第2冷媒の温度に応じて、前記機械式冷媒ポンプまたは前記電動式冷媒ポンプを駆動側冷媒ポンプとして駆動することを特徴とする回転電機冷却システム。 A mechanical refrigerant pump driven by an internal combustion engine;
An electric refrigerant pump driven by a power source;
A refrigerant pump drive control unit that controls driving of the refrigerant pump so as not to drive the other when driving one of the mechanical refrigerant pump and the electric refrigerant pump;
The refrigerant heat exchanger provided on the discharge side of each refrigerant pump, wherein the refrigerant heat exchanges heat between the first refrigerant discharged from each refrigerant pump and the second refrigerant flowing through the second refrigerant circuit. With an exchange,
Supplying the first refrigerant discharged from one of the mechanical refrigerant pump and the electric refrigerant pump and passing through the refrigerant heat exchanger to the rotating electrical machine to cool the rotating electrical machine;
The refrigerant pump drive control unit drives the mechanical refrigerant pump or the electric refrigerant pump as a drive-side refrigerant pump according to the temperature of the second refrigerant passing through the refrigerant heat exchanger. Rotating electric machine cooling system.
前記冷媒ポンプ駆動制御部は、予め設定した所定条件の成立を前提として、前記第2冷媒の温度が予め定めた閾値温度以上である場合に、前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプのうちの冷媒吐出量の少ない前記冷媒ポンプを、前記駆動側冷媒ポンプとして駆動することを特徴とする回転電機冷却システム。 In the rotating electrical machine cooling system according to claim 1,
The refrigerant pump drive control unit, on the premise that a predetermined condition set in advance is established, when the temperature of the second refrigerant is equal to or higher than a predetermined threshold temperature, of the mechanical refrigerant pump and the electric refrigerant pump The rotating electrical machine cooling system, wherein the refrigerant pump having a small refrigerant discharge amount is driven as the driving-side refrigerant pump.
前記冷媒ポンプ駆動制御部は、予め設定した所定条件の成立を前提として、前記第2冷媒の温度が予め定めた閾値温度未満である場合に、前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプのうちの冷媒吐出量の多い前記冷媒ポンプを、前記駆動側冷媒ポンプとして駆動することを特徴とする回転電機冷却システム。 In the rotating electrical machine cooling system according to claim 1 or 2,
The refrigerant pump drive control unit, on the premise that a predetermined condition set in advance is satisfied, when the temperature of the second refrigerant is lower than a predetermined threshold temperature, of the mechanical refrigerant pump and the electric refrigerant pump The rotating electrical machine cooling system, wherein the refrigerant pump having a large refrigerant discharge amount is driven as the driving-side refrigerant pump.
前記内燃機関と前記回転電機との一方を主駆動源として駆動する駆動輪を備える車両に搭載して使用され、
前記冷媒ポンプ駆動制御部は、前記内燃機関の動力により前記駆動輪を駆動するHV走行モードと、前記内燃機関を停止させ、前記電源からの電力で駆動する前記回転電機により前記駆動輪を駆動するEV走行モードとを選択的に切り換えることで、前記機械式冷媒ポンプ及び前記電動式冷媒ポンプの一方を駆動する場合に他方を駆動しないように、前記冷媒ポンプの駆動を制御することを特徴とする回転電機冷却システム。 The rotating electrical machine cooling system according to any one of claims 1 to 3,
It is used by being mounted on a vehicle including drive wheels that drive one of the internal combustion engine and the rotating electrical machine as a main drive source,
The refrigerant pump drive control unit drives the drive wheels by an HV traveling mode in which the drive wheels are driven by the power of the internal combustion engine, and the rotating electrical machine that is driven by the electric power from the power source while stopping the internal combustion engine By selectively switching between the EV traveling mode, the driving of the refrigerant pump is controlled so that when one of the mechanical refrigerant pump and the electric refrigerant pump is driven, the other is not driven. Rotating electric machine cooling system.
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