JP6565439B2

JP6565439B2 - 冷却システム

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Publication number: JP6565439B2
Application number: JP2015151439A
Authority: JP
Inventors: 直紀谷口; 直片山; 清貴石川
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2035-07-31
Also published as: JP2017034818A

Description

本発明は、車両に搭載された回転電機の冷却システムに関する。

従来、車両に搭載された回転電機（例えば、モータやジェネレータ）を冷却する手法の一つとして、回転電機を介装した冷却回路上にポンプとクーラとを介装し、ポンプで圧送した冷却液を冷却回路内に循環させるとともに、その冷却液をクーラで冷やすものが知られている。特許文献１には、この手法を用いてモータ及びジェネレータを冷却するとともに、ジェネレータのハウジング内の底部に形成されるオイル溜まりのオイル（冷却液）の油面を、ポンプの停止中も作動中もステータの下端よりも高くなるようにした冷却装置が開示されている。この技術によれば、ハイブリッド車両のシリーズ走行時において、モータ側を流れてきた比較的温度の低いオイルにより、高温になったジェネレータのステータの下部を冷却することができるとされている。

特開2012-96738号公報

ところで、冷却液は、温度が低いほど粘度が高くなることから、冷却回路内を流れにくくなって、回転電機を適切に冷却できない虞がある。一方で、冷却液は、温度が高いほど回転電機との間で行われる熱交換の効率が低下することから、回転電機を適切に冷却できない虞がある。つまり、回転電機は、冷却液の温度が低すぎても高すぎても適切に冷却されない虞がある。したがって、回転電機を適切に冷却するためには、冷却液の温度を適温にすることが望ましい。

本件は、上記のような課題に鑑み創案されたものであり、車両に搭載された回転電機の冷却システムに関し、冷却液の温度を適温にすることを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する冷却システムは、車両に搭載された回転電機の冷却システムである。前記回転電機は、ハウジング内の底部に冷却液が溜まる貯留部を有するとともに、前記貯留部内の前記冷却液と巻線とが接触しうるものである。本冷却システムは、前記回転電機を介装した冷却回路上に設けられ、前記冷却回路内に前記冷却液を循環させる電動の第一ポンプと、前記車両に搭載された動力源で駆動する機械式の第二ポンプと、前記貯留部内の前記冷却液の液面高さを検出する液面センサと、前記冷却液の温度を検出する温度センサと、を備える。また、本冷却システムは、前記温度センサで検出された前記温度と前記液面センサで検出された前記液面高さとに基づいて、前記第一ポンプの駆動力を制御する制御装置を備える。前記制御装置は、前記第一ポンプの駆動時における前記温度が第一温度以下である低温状態において、前記液面高さが前記冷却液と前記巻線とが接触する高さであれば現状の前記駆動力を維持し、前記液面高さが前記冷却液と前記巻線とが接触しない高さであれば現状の前記駆動力を低下させ、前記温度が前記第一温度よりも低い下限温度以下である極低温状態において前記第二ポンプのみを駆動させるとともに、前記温度が前記下限温度を超えたら前記第一ポンプのみを駆動させる。

（２）前記制御装置は、前記第一ポンプの駆動時における前記温度が前記第一温度よりも高い第二温度以上である高温状態において、前記液面高さが前記冷却液と前記巻線とが接触する高さであれば現状の前記駆動力を上昇させ、前記液面高さが前記冷却液と前記巻線とが接触しない高さであれば現状の前記駆動力を維持することが好ましい。

（３）前記制御装置は、現状の前記駆動力を低下させる場合には前記液面高さが低いほど前記駆動力の低下量を大きくし、現状の前記駆動力を上昇させる場合には前記液面高さが高いほど前記駆動力の上昇量を大きくすることが好ましい。

（４）前記回転電機が、前記巻線よりも回転軸側に回転子を有するものであることが好ましい。この場合、前記制御装置は、前記第一ポンプの駆動時において、前記液面高さが前記貯留部内の前記冷却液と前記回転子とが接触する高さであれば現状の前記駆動力を上昇させることが好ましい。
（５）前記回転電機は、前記ハウジングの回転軸よりも上部に形成され、前記冷却液を前記ハウジング内に取り入れる導入路を有することが好ましい。

開示の冷却システムによれば、検出した冷却液の温度（冷却液の現状の温度）と検出した液面高さ（現状の液面高さ）とに基づき第一ポンプの駆動力を制御するため、冷却液の温度に応じて液面高さを調整することができる。これにより、貯留部内の冷却液と巻線との接触状態を冷却液の温度に応じて制御することができるため、冷却液の温度を適温にすることができる。

一実施形態に係る冷却システムを示す模式図である。図１の冷却システムにより冷却されるジェネレータの断面図である。図１の冷却システムで実施される制御内容を例示するフローチャートである。

図面を参照して、実施形態としての冷却システムについて説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
以下の説明では、本実施形態に係る冷却システムが水平な姿勢の車両に搭載されている状態を基準にして、重力の方向を下方とし、その逆方向を上方とする。

［１．システム構成］
本実施形態に係る冷却システムは、図１に示すモータ２とジェネレータ３とが搭載された車両１に適用される。この車両１は、車両駆動用のモータ２を搭載した電気自動車またはハイブリッド車である。モータ２は、車載の走行用バッテリ（図示略）に蓄えられた充電電力やジェネレータ３で発電された発電電力を用いて車両１を駆動する。ジェネレータ３は、エンジンや車輪の回転を利用して発電を行い、走行用バッテリやモータ２へ給電する。

モータ２及びジェネレータ３は、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えた電動発電機（モータジェネレータ）であり、ジェネレータ３がモータ２の斜め下方に位置するように搭載される。車両１には、モータ２とジェネレータ３とを介装し、これらを冷却するための冷却回路４が設けられる。

冷却回路４は、モータ２及びジェネレータ３を冷却するオイル（冷却液）の流路である。冷却回路４上には、冷却回路４内にオイルを循環させる二つのポンプ１１，１２と、オイルを冷却するオイルクーラ５とが介装される。冷却回路４では、ポンプ１１，１２から吐出されたオイルが、オイルクーラ５を通過することで冷却されたのちにモータ２及びジェネレータ３に供給されて、再びポンプ１１，１２に取り入れられる。このようにオイルが冷却回路４を循環することにより、モータ２及びジェネレータ３が冷却される。

本実施形態の冷却回路４は、四つの配管４ａ〜４ｄで形成される。これらのうち、第一，第二及び第三の配管４ａ〜４ｃは、何れも二股に分岐した形状に形成される。第一の配管４ａは、ジェネレータ３と各ポンプ１１，１２とを接続し、第二の配管４ｂは、各ポンプ１１，１２とオイルクーラ５とを接続する。また、第三の配管４ｃは、オイルクーラ５とモータ２，ジェネレータ３のそれぞれとを接続する。第四の配管４ｄは、モータ２とジェネレータ３とを接続する。

二つのポンプ１１，１２は、一方が電力で駆動する電動のオイルポンプ１１であり、他方が機械的な動力で駆動する機械式のオイルポンプ１２である。以下、電動のオイルポンプ１１を第一ポンプ１１ともいい、機械式のオイルポンプ１２を第二ポンプ１２ともいう。これらのポンプ１１，１２は、冷却回路４上で並列に配置される。

第一ポンプ１１は、車両１に搭載された補機バッテリ（図示略）と電気的に接続され、この補機バッテリの電力が供給されることによって作動する。一方、第二ポンプ１２は、車両１に搭載された動力源１２ａと機械的に連結され、この動力源１２ａの動力が伝達されることによって作動する。第二ポンプ１２の動力源１２ａとしては、モータ２や駆動輪などが挙げられる。なお、車両１がエンジンを搭載したハイブリッド車である場合には、エンジンが動力源１２ａであってもよい。これらのポンプ１１，１２の作動状態は、車載の制御装置１３によって制御される。

以下、図１及び図２を参照して、ジェネレータ３の構成について詳述したのち、モータ２の構成を簡単に説明する。
図１及び図２に示すように、ジェネレータ３は、ハウジング３０内に回転軸３Ａ，ロータ３Ｂ，ステータ３Ｃ及びコイル３Ｄを収容して構成される。回転軸３Ａは、車両１のエンジン又は車輪側から入力される駆動力によって回転するものであり、ジェネレータ３が車両１に搭載された状態でその軸心が略水平方向に延設される。図２に示すように、回転軸３Ａの入力側（駆動力が伝達される側であり、図２中の右側）の端部はハウジング３０の外側に突出して設けられ、回転軸３Ａの逆側（図２中の左側）の端部はハウジング３０に収容される。回転軸３Ａは、これらの端部近傍においてそれぞれ軸受６，６を介してハウジング３０に支持される。

ロータ３Ｂ（回転子）は、複数の磁性体プレートが回転軸３Ａの軸方向に積層されてなり、回転軸３Ａの外周面に固定されて回転軸３Ａとともに回転する。また、ステータ３Ｃは、ロータ３Ｂと同様に複数の磁性体プレートが回転軸３Ａの軸方向に積層されてなり、ロータ３Ｂの外周を囲うように設けられてハウジング３０に固定される。ステータ３Ｃは、回転軸３Ａの軸方向の寸法がロータ３Ｂのそれと略等しく形成される。また、ステータ３Ｃは、回転軸３Ａの軸方向に沿って延びる複数の溝を有する。

コイル３Ｄ（巻線）は、ステータ３Ｃの複数の溝に巻き付けられた導線である。コイル３Ｄは、ステータ３Ｃよりも回転軸３Ａの軸方向の両側に突出して設けられる。また、コイル３Ｄは、ステータ３Ｃの外周面よりも回転軸３Ａ側（径方向内側）に設けられ、ロータ３Ｂの外周面よりもステータ３Ｃ側（径方向外側）に設けられる。言い換えると、ロータ３Ｂはコイル３Ｄよりも回転軸３Ａ側に設けられる。ステータ３Ｃは、コイル３Ｄが巻き付けられることによって電磁石として機能する。ジェネレータ３は、ロータ３Ｂが回転軸３Ａの回転に伴って回転すると、コイル３Ｄに誘導電流が流れることでコイル３Ｄが発熱する。

ハウジング３０は、一側面に開口を有し、回転軸３Ａ，ロータ３Ｂ，ステータ３Ｃ及びコイル３Ｄを収容する本体部３１と、本体部３１の開口を塞ぐプレート状の蓋部３２とを有する。本実施形態のハウジング３０は、一側面全体が開口として設けられる。ハウジング３０は、車両搭載状態で、本体部３１の開口に対向する面（一側面の逆側にある側面、以下、端面３３と呼ぶ）が略鉛直方向に延在する姿勢となる。言い換えると、端面３３の法線方向は回転軸３Ａの軸方向と略一致し、車両搭載状態で何れも略水平方向となる。ステータ３Ｃは、本体部３１の端面３３を除いた内周面に固定される。また、回転軸３Ａ及びロータ３Ｂは、その軸方向が端面３３の法線方向と一致する姿勢で開口から本体部３１内に収容される。

蓋部３２は、一方の軸受６が固定されるとともに回転軸３Ａが挿通される孔部３２ｈを有する。蓋部３２の孔部３２ｈにおける軸受６よりも外側には、回転軸３Ａの外周面に密着して孔部３２ｈを封鎖するオイルシール７が設けられる。なお、他方の軸受６は、本体部３１の端面３３側に固定される。

ジェネレータ３は、オイルクーラ５で冷却されたオイルをハウジング３０内に取り入れる導入路３０ａと、ハウジング３０内に取り入れられたオイルを軸受６，６に流下させる伝達路３０ｂと、ハウジング３０内のオイルを外部へ排出する排出部３０ｃとを有する。これらの導入路３０ａ，伝達路３０ｂ，排出部３０ｃは、ハウジング３０に設けられたオイルの流路として機能する。

導入路３０ａは、オイルクーラ５で冷却されたオイルをステータ３Ｃ，コイル３Ｄ，軸受６等に供給するための流路であり、第三の配管４ｃの一方の下流端とハウジング３０の内部空間（ハウジング３０内）とを連通する。導入路３０ａは、回転軸３Ａよりも上部の本体部３１に形成され、オイルを第三の配管４ｃから取り入れる一つの開口（入口）と、オイルをハウジング３０内へ排出する複数の開口（出口）とを有する。

本実施形態の導入路３０ａは、入口が本体部３１の外周面の頂部に設けられ、複数の出口が本体部３１の内周面の頂部において回転軸３Ａの軸方向に沿って設けられる。なお、ここでいう頂部とは、ジェネレータ３が車両１に搭載された状態で最も上方に位置する部分である。導入路３０ａの入口と複数の出口との間の部分は、本体部３１の頂部の壁部内（外周面の頂部と内周面の頂部との間の部分）において回転軸３Ａの軸方向に沿う直線状に形成される。導入路３０ａの複数の出口は、ステータ３Ｃ，コイル３Ｄ，蓋部３２及び端面３３にそれぞれ近接して設けられる。導入路３０ａを流通したオイルは、複数の出口から排出されることにより、ステータ３Ｃ及びコイル３Ｄを冷却するとともに、伝達路３０ｂへと流れる。

伝達路３０ｂは、導入路３０ａの複数の出口のうち蓋部３２及び端面３３に近接した二つの出口から流下したオイルを軸受６に供給するための流路であり、二つの出口から軸受６の上部まで延設される。本実施形態の伝達路３０ｂは、蓋部３２及び端面３３の各内側の面に凹設された溝状の部位で形成される。オイルは、伝達路３０ｂを伝って流下して軸受６に供給されることにより、軸受６を潤滑する。

排出部３０ｃは、ハウジング３０内のオイルを再びオイルクーラ５へ送るための流路である。本実施形態の排出部３０ｃは、蓋部３２の下端部に穿設された貫通孔として設けられる。すなわち、排出部３０ｃの入口は、蓋部３２の内面に開口し、排出部３０ｃの出口は、蓋部３２の外面に開口するとともに第一の配管４ａの上流端に接続される。

本体部３１は、その底面がステータ３Ｃ及びコイル３Ｄから下方に離隔するように下方向へ拡張された形状に形成される。本実施形態の本体部３１の底面は、回転軸３Ａの軸方向と略平行な平面状に形成され、車両搭載状態で略水平方向に延在する。この底面を含む底部は、ハウジング３０内に取り入れられたオイルが溜まる貯留部３４として機能する。貯留部３４は、ポンプ１１，１２に空気が吸い込まれることを防止するための機能を有し、常時オイルが溜まるようになっている。貯留部３４には、排出部３０ｃの入口（すなわち貫通孔）が開口している。

貯留部３４に溜まるオイルの量は、ポンプ１１，１２の作動状態（オンオフ状態）とその駆動力とに応じて変化する。具体的には、貯留部３４内のオイルの量は、ポンプ１１，１２が何れもオフ状態のときに最も多くなり、ポンプ１１，１２の何れかがオン状態であってその駆動力が大きいほど少なくなる。つまり、貯留部３４に溜まるオイルの液面の高さ（液面高さ）Hは、ポンプ１１，１２の停止時に最も高くなり、ポンプ１１，１２の駆動力が大きくなるほど低くなる。

ジェネレータ３は、コイル３Ｄが貯留部３４内のオイルと接触しうるように（すなわち、ポンプ１１，１２の停止時の液面高さH′がコイル３Ｄの下端の高さH₀よりも高くなるように）構成される。また、冷却回路４も、ポンプ１１，１２の作動状態によっては貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触するように構成される。なお、ここでは本体部３１の底面（下側の内周面）を基準として、液面高さH及びコイル３Ｄの下端の高さH₀（以下、コイル高さH₀と呼ぶ）を定める。

貯留部３４には、液面高さHを検出する液面センサ１４と、オイルの温度T（以下、油温Tという）を検出する温度センサ１５とが配設される。
本実施形態の液面センサ１４は、コイル高さH₀と同じ高さに設けられ、液面高さHがコイル高さH₀以上であるか否かを検出する。液面高さHがコイル高さH₀以上（H₀≦H）である場合には、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触する。一方、液面高さHがコイル高さH₀よりも低い（H＜H₀である）場合には、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触しない。これらより、液面センサ１４は、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触するか否かを検出するものであるともいえる。液面センサ１４は、検出した情報を制御装置１３に伝達する。

また、本実施形態の温度センサ１５は、貯留部３４内のオイルに常時接触する位置（例えば貯留部３４の下端）に設けられ、貯留部３４内のオイルの油温Tを検出する。温度センサ１５は、検出した情報を制御装置１３に伝達する。なお、温度センサ１５の位置はこれに限られず、貯留部３４以外の位置（例えばハウジング３０の外部における冷却回路４内）に設けられてもよい。ただし、オイルの油温Tを常時検出できる位置であることが好ましい。

図１に示すように、モータ２は、ジェネレータ３から貯留部３４を除いたものである。モータ２は、ジェネレータ３の回転軸３Ａ，ロータ３Ｂ，ステータ３Ｃ，コイル３Ｄとそれぞれ同様に構成された、回転軸２Ａ，ロータ２Ｂ，ステータ２Ｃ及びコイル２Ｄと、これらを収容するハウジング２０とを有する。モータ２のハウジング２０は、ジェネレータ３のハウジング３０と比べて、貯留部３４の分だけ小さく形成される。

また、モータ２は、ジェネレータ３の導入路３０ａ，伝達路３０ｂ，排出部３０ｃとそれぞれ同様に構成された、導入路２０ａ，伝達路（図示略），排出部２０ｃを有する。モータ２の導入路２０ａは、オイルクーラ５で冷却されたオイルをハウジング２０内に取り入れるための流路であり、ハウジング２０の回転軸２Ａよりも上部に形成され、その入口が第三の配管４ｃの他方の下流端に接続される。また、モータ２の排出部２０ｃは、ハウジング２０内のオイルを外部に排出するための流路であり、ハウジング２０におけるロータ２Ｂの下端よりも下部に形成され、その出口が第四の配管４ｄの上流端に接続される。

制御装置１３は、車載ネットワークの通信ラインに接続された電子制御装置であり、例えば周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成される。制御装置１３は、第一ポンプ１１への給電状態を制御することで、第一ポンプ１１の駆動力D（デューティ比，駆動率）を制御する。すなわち制御装置１３は、第一ポンプ１１のオン（作動），オフ（停止）の切り替えや、第一ポンプ１１の作動時における吐出圧の大きさを制御する。

また、制御装置１３は、動力源１２ａのオン（作動），オフ（停止）の切り替え（あるいは動力源１２ａと第二ポンプ１２との連結状態）を制御することで、第二ポンプ１２のオン（作動），オフ（停止）の切り替えを制御する。なお、第二ポンプ１２の駆動力（吐出圧）の大きさは、動力源１２ａで生成される動力の大きさに依存するものとする。
本実施形態では、制御装置１３によって実施される油温制御について詳述する。

［２．制御構成］
油温制御とは、冷却回路４内においてオイルを循環させる場合に油温Tを所定の温度範囲内にする制御である。油温Tが低い場合、オイルの粘度が高いため、オイルが冷却回路４内を流れにくくなり、モータ２やジェネレータ３の冷却不足や軸受６の潤滑不足を招く虞がある。そのため、この場合には油温Tを上昇させることが望ましい。一方、油温Tが高い場合には、オイルとモータ２及びジェネレータ３との熱交換の効率が悪くなるため、モータ２及びジェネレータ３の冷却不足を招く虞がある。そのため、この場合には油温Tの上昇を抑えることが望ましい。

油温制御は、上述のように油温Tを上昇させることが望ましい場合には、貯留部３４内のオイルとジェネレータ３のコイル３Ｄとを接触させることにより、コイル３Ｄの発熱を利用してオイルを温める。また、上述のように油温Tの上昇を抑えることが望ましい場合には、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとを接触させない（接触を回避する）ことにより、オイルがコイル３Ｄの発熱により温められることを抑制する。これらによって、油温Tが所定の温度範囲内に収まり、モータ２やジェネレータ３が適切に冷却されるとともに、軸受６が適切に潤滑される。

油温制御では、現状の油温Tと現状の液面高さHとに基づいて第一ポンプ１１の駆動力Dが制御される。具体的には、現状の油温Tが低い場合には、現状の液面高さHがコイル高さH₀以上となるように（すなわち貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触するように）、第一ポンプ１１の駆動力Dが制御される。また、現状の油温Tが高い場合には、現状の液面高さHがコイル高さH₀よりも低くなるように（すなわち貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触しないように）、第一ポンプ１１の駆動力Dが制御される。

また、本実施形態の油温制御では、現状の油温Tに基づいて第一ポンプ１１と第二ポンプ１２とが使い分けられる。具体的には、油温Tが非常に低くなるような環境（例えば極寒環境）では、第一ポンプ１１を停止させて第二ポンプ１２のみを駆動させる。これは、このような環境下では、油温Tの低下に伴いオイルの粘度が高くなるため、第一ポンプ１１の駆動力だけではオイルを適切に循環させられない虞があるからである。すなわち、このような環境では機械式の第二ポンプ１２を活用することで、オイルを適切に循環させることができ、油温Tを上昇させることができる。また、本実施形態では、第一ポンプ１１を駆動できる環境では第一ポンプ１１のみを駆動させる。これにより、第二ポンプ１２の機械的な駆動ロスが回避され、オイルを効率よく循環させることができる。

制御装置１３は、上述の油温制御を実施するための機能要素として、判定部１３Ａと駆動部１３Ｂとを有する。これらの各要素は、電子回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、これらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。

判定部１３Ａは、温度センサ１５で検出された油温Tに基づいて現状のオイルの状態を判定するものである。ここで判定されるオイルの状態には、極低温状態，低温状態，適温状態，高温状態，極高温状態が含まれる。本実施形態の判定部１３Ａは、温度センサ１５から伝達される油温Tの情報と、予め設定された四つの温度閾値T_L，T₁，T₂，T_Hとを比較することにより、オイルの状態を判定する。

なお、四つの温度閾値T_L，T₁，T₂，T_Hは、この順で高くなるように予め設定された値である（T_L＜T₁＜T₂＜T_H）。以下、これらを小さい方から順に、下限温度T_L，第一温度T₁，第二温度T₂，上限温度T_Hという。下限温度T_L（第三温度）は、第一ポンプ１１のみを駆動させたのではオイルが冷却回路４を循環しえない油温Tの最高値である。また、第一温度T₁は、オイルの粘度が高いためにモータ２やジェネレータ３が適切に冷却されない、あるいは軸受６が適切に潤滑されない油温Tの最高値である。また、第二温度T₂は、オイルとモータ２及びジェネレータ３との熱交換効率が悪いためにモータ２やジェネレータ３が適切に冷却されない油温Tの最低値である。なお、オイルは、第一温度T₁よりも高く第二温度T₂よりも低い温度であるときが適温状態である。

上限温度T_Hは、本実施形態の油温制御が実施される油温Tの最高値である。言い換えると、本実施形態の制御装置１３は、油温Tが上限温度T_Hよりも高い場合には油温制御を実施しない。油温Tが上限温度T_Hよりも高い場合とは、モータ２及びジェネレータ３をできるだけ速く冷却することが望ましい場合である。本実施形態の制御装置１３は、この場合には油温Tを適温にすることよりもモータ２及びジェネレータ３をできるだけ速く冷却することを優先して第一ポンプ１１の駆動力Dを制御する。

判定部１３Ａは、温度センサ１５から伝達された情報を参照して、オイルの状態が上記の五つの状態の何れに該当するかを判定する。具体的には、判定部１３Ａは、油温Tが下限温度T_L以下（T≦T_L）である場合に極低温状態であると判定し、油温Tが下限温度T_Lよりも高く第一温度T₁以下（T_L＜T≦T₁）である場合に低温状態であると判定する。また、判定部１３Ａは、油温Tが第一温度T₁よりも高く第二温度T₂よりも低い（T₁＜T＜T₂である）場合に適温状態であると判定し、油温Tが第二温度T₂以上であり上限温度T_H以下（T₂≦T≦T_H）である場合に高温状態であると判定する。また、判定部１３Ａは、油温Tが上限温度T_Hよりも高い（T_H＜Tである）場合に極高温状態であると判定する。判定部１３Ａは、判定した結果を駆動部１３Ｂに伝達する。

駆動部１３Ｂは、判定部１３Ａで判定された結果に基づいて、第一ポンプ１１及び第二ポンプ１２の何れか一方をオン状態に制御するとともに、第一ポンプ１１をオン状態にした場合にその駆動力Dを制御するものである。駆動部１３Ｂは、判定部１３Ａにおいてオイルの状態が極低温状態であると判定された場合には、第二ポンプ１２をオン状態に制御し、第一ポンプ１１をオフ状態に制御する。すなわちこの場合には、第二ポンプ１２のみが作動する。

一方、駆動部１３Ｂは、判定部１３Ａでオイルの状態が極低温状態以外（低温状態，適温状態，高温状態，極高温状態の何れか）であると判定された場合には、第一ポンプ１１をオン状態に制御し、第二ポンプ１２をオフ状態に制御する。すなわちこの場合には、第一ポンプ１１のみが作動する。

駆動部１３Ｂは、第一ポンプ１１をオン状態に制御する場合に、少なくとも温度センサ１５で検出された油温Tに基づいて、第一ポンプ１１の駆動力Dを制御する。本実施形態の駆動部１３Ｂは、まず、第一ポンプ１１をオフからオンに切り替えるときに、駆動力Dの初期値を、温度センサ１５で検出された油温Tが低いほど小さな値に設定する。なお、第一ポンプ１１の駆動力Dの初期値は、第一ポンプ１１の駆動直前（第一ポンプ１１がオン状態に制御される直前）に設定される値であり、第一ポンプ１１が動き始めるときの駆動力Dに相当する。

駆動部１３Ｂは、第一ポンプ１１が既に駆動しているとき（第一ポンプ１１の駆動時）には、判定部１３Ａで判定されたオイルの状態と、液面センサ１４で検出された液面高さHとに基づいて現状の駆動力Dを調整する。
具体的には、駆動部１３Ｂは、第一ポンプ１１の駆動時におけるオイルの状態が低温状態である場合に、現状の液面高さHがコイル高さH₀以上であれば現状の駆動力Dを維持し、現状の液面高さHがコイル高さH₀よりも低ければ液面高さHがコイル高さH₀以上となるように現状の駆動力Dを低下させる。つまり駆動部１３Ｂは、オイルが低温状態である場合には、コイル３Ｄの少なくとも一部が貯留部３４内のオイルに浸かっていれば現状の液面高さHを維持し、コイル３Ｄの一部でも貯留部３４内のオイルに浸かっていなければ現状の液面高さHを高くするように駆動力Dを制御する。このときの駆動力Dの制御量（低下量）は、液面高さHがコイル高さH₀以上となる値である。

また、駆動部１３Ｂは、第一ポンプ１１の駆動時におけるオイルの状態が高温状態である場合に、現状の液面高さHがコイル高さH₀よりも低ければ現状の駆動力Dを維持し、現状の液面高さHがコイル高さH₀以上であれば液面高さHがコイル高さH₀よりも低くなるように現状の駆動力Dを上昇させる。つまり駆動部１３Ｂは、オイルが高温状態である場合には、コイル３Ｄの少なくとも一部が貯留部３４内のオイルに浸かっていれば現状の液面高さHを低くし、コイル３Ｄの一部でも貯留部３４内のオイルに浸かっていなければ現状の液面高さHを維持するように駆動力Dを制御する。このときの駆動力Dの制御量（上昇量）は、液面高さHがコイル高さH₀よりも低くなる値である。

一方、駆動部１３Ｂは、第一ポンプ１１の駆動時におけるオイルの状態が適温状態である場合には、現状の駆動力Dを維持する。また、駆動部１３Ｂは、第一ポンプ１１の駆動時におけるオイルの状態が極高温状態である場合には、駆動力Dを所定の最大値に設定する。この所定の最大値は、例えば、液面高さHがハウジング３０の排出部３０ｃの入口よりもやや高くなるような第一ポンプ１１の駆動力Dであり、予め設定される。
なお、本実施形態において現状の駆動力Dを変更する（低下または上昇させる）場合の駆動力Dの変更量（低下量，上昇量）は、液面高さH，コイル高さH₀に加え、例えば第一ポンプ１１の容量や貯留部３４の容積等に応じて設定される。
本実施形態の油温制御の内容を下記の表にまとめる。

［３．フローチャート］
図３は、本実施形態の制御内容を例示するフローチャートである。このフローチャートは、車両１の電源がオン状態である場合に、制御装置１３において所定の演算周期で繰り返し実施される。

ステップＳ１では、液面センサ１４で検出された液面高さHの情報と、温度センサ１５で検出された油温Tの情報とが入力される。ステップＳ２では、判定部１３Ａにおいて油温Tが下限温度T_Lよりも高いか否かが判定され、油温Tが下限温度T_Lよりも高い（T_L＜Tである）場合はステップＳ３に進み、第一ポンプ１１を駆動させる。ここで第一ポンプ１１がオフ状態からオン状態に切り替えられる場合には、第一ポンプ１１の駆動力Dが初期値に設定され、第二ポンプ１２がオン状態であればオフ状態に切り替えられる。一方、前回の演算周期において第一ポンプ１１が既に駆動している（今回の演算周期でオン状態が維持される）場合には、その駆動状態が維持される。

ステップＳ２において油温Tが下限温度T_L以下（T≦T_L）である場合は、判定部１３Ａにおいてオイルの状態が極低温状態であると判定され、ステップＳ１３に進んで第二ポンプ１２を駆動させる。ここで第一ポンプ１１がオン状態であればオフ状態に切り替えられる。そして、このフローをリターンする。
ステップＳ４では、判定部１３Ａにおいて油温Tが第一温度T₁以下であるか否かが判定される。油温Tが第一温度T₁以下（T_L＜T≦T₁）である場合はオイルの状態が低温状態であると判定されてステップＳ５に進み、それ以外の場合（T₁＜Tの場合）はステップＳ７に進む。

ステップＳ５では、液面高さHがコイル高さH₀以上であるか否かが判断される。液面高さHがコイル高さH₀以上（H₀≦H）であれば、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触しているため、第一ポンプ１１の現状の駆動力Dが維持されて（ステップＳ８）、このフローをリターンする。一方、液面高さHがコイル高さH₀よりも低ければ（H＜H₀であれば）、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触していないため、第一ポンプ１１の現状の駆動力Dが下げられ（ステップＳ６）、このフローをリターンする。これにより、貯留部３４内のオイルの液面が上昇する。次の演算周期でもオイルが低温状態であればステップＳ５の判定に進む。このとき、液面高さHがコイル高さH₀に達していなければ（ステップＳ５）、さらに駆動力Dが下げられて（ステップＳ６）、このフローをリターンする。これらの処理が繰り返されることにより液面高さHがコイル高さH₀以上になれば、そのときの駆動力Dが維持される（ステップＳ８）。

ステップＳ７では、判定部１３Ａにおいて油温Tが第二温度T₂以上であるか否かが判定される。油温Tが第二温度T₂以上（T₂≦T）である場合はステップＳ９に進み、それ以外の場合（T₁＜T＜T₂の場合）はオイルの状態が適温状態であると判定されてステップＳ８に進む。オイルが適温状態の場合には、そのときの駆動力Dが維持されて（ステップＳ８）、このフローをリターンする。

ステップＳ９では、判定部１３Ａにおいて油温Tが上限温度T_Hよりも高いか否かが判定される。油温Tが上限温度T_Hよりも高い（T_H＜Tである）場合はオイルの状態が極高温状態であると判定されてステップＳ１２に進み、それ以外の場合（T₂≦T≦T_Hである場合）はオイルの状態が高温状態であると判定されてステップＳ１０に進む。ステップＳ１２では、第一ポンプ１１の駆動力Dが所定の最大値に設定される。これにより、貯留部３４の液面が下げられる。そして、このフローをリターンする。

ステップＳ１０では液面高さHがコイル高さH₀以上であるか否かが判断される。液面高さHがコイル高さH₀よりも低ければ（H＜H₀であれば）、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触していないため、第一ポンプ１１の現状の駆動力Dが維持されて（ステップＳ８）、このフローをリターンする。一方、液面高さHがコイル高さH₀以上（H₀≦H）であれば、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触しているため、第一ポンプ１１の現状の駆動力Dが上げられ（ステップＳ１１）、このフローをリターンする。これにより、貯留部３４内のオイルの液面が低下する。次の演算周期でもオイルが高温状態であればステップＳ１０の判定に進む。このとき、液面高さHがコイル高さH₀より低くなっていなければ（ステップＳ１０）、さらに駆動力Dが上げられて（ステップＳ１１）、このフローをリターンする。これらの処理が繰り返されることにより液面高さHがコイル高さH₀よりも低くなれば、そのときの駆動力Dが維持される（ステップＳ８）。

［４．効果］
（１）上述の冷却システムは、温度センサ１５で検出された油温Tと液面センサ１４で検出された液面高さHとに基づいて、第一ポンプ１１の駆動力Dを制御する。第一ポンプ１１の駆動力Dを変更すると液面高さHが変わるため、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとの接触状態が変化する。この接触状態は油温Tに影響を及ぼす。具体的には、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触していれば、コイル３Ｄの発熱によりオイルが温められ、オイルとコイル３Ｄとが接触していなければ、オイルがコイル３Ｄの発熱により温められることが抑制される。
つまり、上述の冷却システムによれば、第一ポンプ１１の駆動力Dを制御することで液面高さHを調整することができ、これにより、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとの接触状態を油温Tに応じて制御することができる。したがって、油温Tを適温にすることができる。

（２）上述の冷却システムは、オイルが低温状態である場合に、液面高さHがコイル高さH₀以上であれば現状の駆動力Dを維持し、液面高さHがコイル高さH₀よりも低ければ現状の駆動力Dを低下させる。すなわち低温状態において、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触していれば、その状態が保持されるように現状の液面高さHを維持し、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触していなければ、オイルとコイル３Ｄとが接触するように貯留部３４内のオイルの液面を上昇させる。つまり、上述の冷却システムによれば、低温状態では貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触した状態になるため、コイル３Ｄの発熱を利用してオイルを温めることができる。したがって、オイルが低温状態である場合に油温Tを速やかに上昇させて適温にすることができる。

（３）上述の冷却システムは、オイルが高温状態である場合に、液面高さHがコイル高さH₀以上であれば現状の駆動力Dを上昇させ、液面高さHがコイル高さH₀よりも低ければ現状の駆動力Dを維持する。すなわち高温状態において、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触していれば、オイルとコイル３Ｄとが接触しないように貯留部３４内のオイルの液面を低下させ、貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触していなければ、その状態が保持されるように現状の液面高さHを維持する。つまり、上述の冷却システムによれば、高温状態では貯留部３４内のオイルとコイル３Ｄとが接触しない状態になるため、コイル３Ｄの発熱によってオイルが温められることを抑制することができる。これにより、オイルが高温状態である場合に、油温Tの上昇を抑制して油温Tを適温に近づけることができ、ひいては油温Tを適温にすることができる。

（４）上述の冷却システムは、機械式の第二ポンプ１２を備え、オイルが極低温状態である場合に第二ポンプ１２のみを駆動させる。極低温状態では、第一ポンプ１１の駆動力だけではオイルを適切に循環させることができない虞がある。しかしながら、上述の冷却システムによれば、極低温状態では第二ポンプ１２を活用するため、オイルを適切に循環させることができ、油温Tを上昇させることができる。また、上述の冷却システムでは、オイルが極低温状態ではなくなったら（すなわち油温Tが下限温度T_Lを超えたら）第一ポンプ１１のみを駆動させる。これにより、第二ポンプ１２の機械的な駆動ロスを回避することができ、オイルを効率よく循環させることができる。

（５）上述のジェネレータ３は、ハウジング３０の回転軸３Ａよりも上部に形成された導入路３０ａを有するため、導入路３０ａを通じてハウジング３０内にオイルを取り入れることができる。これにより、回転軸３Ａの上方から取り入れたオイルを回転軸３Ａの軸受６に流下させることができ、軸受６を適切に潤滑することができる。また、ジェネレータ３は、導入路３０ａを通じてハウジング３０内にオイルを取り入れることにより、そのオイルをハウジング３０内の回転軸３Ａ，ロータ３Ｂ，ステータ３Ｃ及びコイル３Ｄに向かって上方から掛け流すことができる。これにより、油温Tが低い場合には、ハウジング３０内を広範囲に冷却しながら、これらの発熱を利用して油温Tをより速やかに上昇させることができる。反対に油温Tが高い場合には、冷却性能の低下を抑制することができる。

［５．その他］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。

上述の実施形態では、本冷却システムがモータ２及びジェネレータ３を冷却する場合を例示したが、本冷却システムが冷却する対象は、回転する電機子または界磁を有し、少なくとも発電機および電動機の何れかとして機能する回転電機であればよい。例えば、本冷却システムを、発電機および電動機の何れか一方を冷却するものに適用してもよい。

また、本冷却システムが冷却する回転電機は、少なくともハウジング内の底部に冷却液が溜まる貯留部を有するとともに、この貯留部内の冷却液と巻線とが接触しうるものであればよい。すなわち、上述の実施形態で示したハウジング３０の形状は一例であり、適宜変更可能である。例えば、導入路３０ａはハウジング３０の頂部よりも下方に形成されてもよいし、その出口が一つの開口で形成されてもよい。また、導入路３０ａの出口を軸受６の近傍に設けて伝達路３０ｂを省略してもよい。さらに、排出部３０ｃは、本体部３１の底面や本体部３１の端面３３に穿設された貫通孔として設けられてもよい。また、モータ２がジェネレータ３の下方に位置するように車両１に搭載される場合には、上述の冷却システムをモータ２に適用すればよい。すなわち、上述のハウジング２０内の底部にオイルが溜まる貯留部を設け、この貯留部に溜まったオイルとコイル２Ｄ（巻線）とが接触しうるように構成すればよい。この場合、ジェネレータ３に貯留部３４を設ける必要はない。

また、例えば図２に二点鎖線で示すように、上述の液面センサ１４とは別の液面センサ１４′をロータ３Ｂの下端の高さH₁（以下、ロータ高さH₁と呼ぶ）に設けて、液面高さHがロータ高さH₁以上であるか否かを検出するようにしてもよい。液面高さHがロータ高さH₁以上（H₁≦H）である場合には、貯留部３４内のオイルとロータ３Ｂとが接触する。一方、液面高さHがロータ高さH₁よりも低い（H＜H₁である）場合には、貯留部３４内のオイルとロータ３Ｂとが接触しない。つまり、液面センサ１４′を用いれば、現状の液面高さHが貯留部３４内のオイルとロータ３Ｂとが接触する高さであるか否かを検出できる。

現状の液面高さHがオイルとロータ３Ｂとが接触する高さ（H₁≦H）であれば、制御装置１３は現状の駆動力Dを上昇させることが好ましい。すなわち、制御装置１３は、低温状態において駆動力Dを維持するときであっても、H₁≦Hであれば、液面高さHがコイル高さH₀を下回らない程度に駆動力Dを上昇させることが好ましい。また、適温状態において駆動力Dを維持するときであっても、H₁≦Hであれば駆動力Dを上昇させることが好ましい。これにより液面高さHが低下するため、オイルとロータ３Ｂとが接触しない状態となり、ロータ３Ｂの回転が貯留部３４内のオイルによって阻害されることを抑制することができる。

なお、上述の実施形態で示した液面センサ１４の位置は一例である。すなわち、液面センサ１４は上述のようにコイル高さH₀と同じ高さに設けられなくてもよい。例えば、液面センサ１４をコイル高さH₀よりもやや高い位置に設けて、オイルが低温状態である場合に液面高さHが液面センサ１４の高さ以上となるように駆動力Dを制御してもよい。この場合、上述の実施形態のものに比べて貯留部３４内のオイルに浸かるコイル３Ｄの体積が増大することから、油温Tをより速やかに上昇させることができる。反対に、液面センサ１４をコイル高さH₀よりもやや低い位置に設けて、オイルが高温状態である場合に液面高さHが液面センサ１４の高さよりも低くなるように駆動力Dを制御してもよい。この場合、上述の実施形態のものに比べて貯留部３４内のオイルの液面がコイル３Ｄの下端からより離れることから、油温Tの上昇をより確実に抑制することができる。

また、液面センサ１４，１４′の個数は特に限定されない。例えば複数の液面センサを貯留部３４において互いに異なる高さに設ければ、貯留部３４内のオイルの液面高さHをより詳細に把握することができる。そのため、液面高さHを現状の油温Tに応じてより細かく制御することが可能となり、油温Tをより正確に適温にすることができる。

また、液面高さHの程度に応じて現状の駆動力Dの変更量（低下量または上昇量）を変えるようにしてもよい。具体的には、現状の駆動力Dを低下させる場合に、現状の液面高さHが低いほど駆動力Dの低下量を大きくしてもよい。このように、貯留部３４内のオイルの液面を上昇させる場合に現状の液面高さHが低いほど駆動力Dを大きく低下させれば、液面高さHをより速やかに上昇させることができる。したがって、油温Tをより速やかに適温にすることができる。同様に、現状の駆動力Dを上昇させる場合には、現状の液面高さHが高いほど駆動力Dの上昇量を大きくしてもよい。このように、貯留部３４内のオイルの液面を低下させる場合に現状の液面高さHが高いほど駆動力Dを大きく上昇させれば、液面高さHをより速やかに低下させることができる。したがって、この場合にも油温Tをより速やかに適温にすることができる。

上述の実施形態では、オイルの状態が予め設定された四つの温度閾値T_L，T₁，T₂，T_Hに基づいて極低温状態，低温状態，適温状態，高温状態，極高温状態の何れであるかを判定するものとしたが、オイルの状態や温度閾値の種類は上述のものに限定されない。例えば、車両１が極寒環境下で使用されるものではない場合には、上述の極低温状態や下限温度T_Lを省略してもよい。この場合、上述の第二ポンプ１２も省略可能である。

また、上述の実施形態では、オイルの状態が極高温状態である場合に第一ポンプ１１の駆動力Dが所定の最大値（固定値）に設定されるものとしたが、極高温状態における第一ポンプ１１の駆動力Dはこれに限られず、例えばモータ２やジェネレータ３の温度に基づいて設定される可変値であってもよい。また、駆動力Dの初期値は、上述のように油温Tに基づいて設定されるものに限られず、例えば予め設定された固定値であってもよい。
なお、上述の実施形態では、オイルが冷却回路４を循環することによりモータ２及びジェネレータ３を冷却する場合を例示したが、モータ２及びジェネレータ３の冷却に用いられる冷媒は、少なくとも絶縁性を有する液体であればよく、上述のオイルに限定されない。

１車両
３ジェネレータ（回転電機）
３Ａ回転軸
３Ｂロータ（回転子）
３Ｃステータ
３Ｄコイル（巻線）
４冷却回路
１１第一ポンプ
１２第二ポンプ
１２ａ動力源
１３制御装置
１４液面センサ
１５温度センサ
３０ハウジング
３０ａ導入路
３４貯留部

Claims

車両に搭載された回転電機の冷却システムにおいて、
前記回転電機は、ハウジング内の底部に冷却液が溜まる貯留部を有するとともに、前記貯留部内の前記冷却液と巻線とが接触しうるものであって、
前記回転電機を介装した冷却回路上に設けられ、前記冷却回路内に前記冷却液を循環させる電動の第一ポンプと、
前記車両に搭載された動力源で駆動する機械式の第二ポンプと、
前記貯留部内の前記冷却液の液面高さを検出する液面センサと、
前記冷却液の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出された前記温度と前記液面センサで検出された前記液面高さとに基づいて、前記第一ポンプの駆動力を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第一ポンプの駆動時における前記温度が第一温度以下である低温状態において、前記液面高さが前記冷却液と前記巻線とが接触する高さであれば現状の前記駆動力を維持し、前記液面高さが前記冷却液と前記巻線とが接触しない高さであれば現状の前記駆動力を低下させ、前記温度が前記第一温度よりも低い下限温度以下である極低温状態において前記第二ポンプのみを駆動させるとともに、前記温度が前記下限温度を超えたら前記第一ポンプのみを駆動させる
ことを特徴とする、冷却システム。
前記制御装置は、前記第一ポンプの駆動時における前記温度が前記第一温度よりも高い第二温度以上である高温状態において、前記液面高さが前記冷却液と前記巻線とが接触する高さであれば現状の前記駆動力を上昇させ、前記液面高さが前記冷却液と前記巻線とが接触しない高さであれば現状の前記駆動力を維持する
ことを特徴とする、請求項１記載の冷却システム。
前記制御装置は、現状の前記駆動力を低下させる場合には前記液面高さが低いほど前記駆動力の低下量を大きくし、現状の前記駆動力を上昇させる場合には前記液面高さが高いほど前記駆動力の上昇量を大きくする
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の冷却システム。
前記回転電機が、前記巻線よりも回転軸側に回転子を有するものであり、
前記制御装置は、前記第一ポンプの駆動時において、前記液面高さが前記貯留部内の前記冷却液と前記回転子とが接触する高さであれば現状の前記駆動力を上昇させる
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の冷却システム。
前記回転電機は、前記ハウジングの回転軸よりも上部に形成され、前記冷却液を前記ハウジング内に取り入れる導入路を有する
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の冷却システム。