JP6865133B2 - 回転電機の冷却装置、および回転電機の冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機の冷却装置、および回転電機の冷却方法に関する。

近年、燃料電池自動車やハイブリッド自動車、電気自動車など車両駆動用の電動機（モータ）を搭載した車両が開発されている。モータとしては、軸線周りに回転自在に支持されるとともに、永久磁石が配設されたロータ（回転子）と、ロータの周囲に対向配置されるとともに、コイルが配されたステータ（固定子）とを備えたものが一般的である。
このようなモータを駆動させる場合、モータが有するロータ内の磁石の温度が上昇する。このため、モータを高速で回転させる場合は、トルクや回転数を制限したり、磁石を冷却する必要がある。

従来のモータでは、例えば、出力軸の軸方向に延びる孔が円周方向に沿って複数形成されたロータを有しており、この孔に冷却媒体を供給している。このようなモータにおいて、出力軸の軸方向に延びる孔が円周方向に沿って複数形成されたロータの孔に冷却媒体を供給した場合は、ロータの孔間における冷却媒体の移動ができないため、ロータの孔間において冷却媒体量のアンバランス（以下、ロータアンバランスと言う）が発生する場合がある。このようなロータアンバランスは、特にモータの回転が高速になると増大する傾向がある。

特許文献１に記載の技術では、回転子鉄心と端板との間に設けられる冷却液通路に、回転子の回転速度の上昇に応じて、冷却液通路を遮蔽する。特許文献１に記載の技術によれば、回転子の高速回転時、冷却液通路を遮断し、冷却液通路から冷却液が固定子に向かって飛散することが防止されるので、回転子のロータアンバランスの増大を抑制することができる。

特開２０１０−４１７９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、回転子の回転速度のみに応じて冷却媒体の通路を遮断して、冷却媒体の流れを止めているだけであるため、巻線や磁石の温度に応じた適切な冷却を行うことができなかった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、冷却によるロータのアンバランスを低減しつつ最適な冷却を行うことができる回転電機の冷却装置、および回転電機の冷却方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る回転電機の冷却装置（例えば、実施形態における回転電機の冷却装置１）は、冷却媒体（例えば、実施形態における冷却媒体２０）を供給する冷媒ポンプ（例えば、実施形態における電動オイルポンプ２４）と、前記冷媒ポンプが供給する前記冷却媒体を、ステータ（例えば、実施形態におけるステータ１０４）へ供給する第１流路（例えば、実施形態における第１流路３６）と、軸心（例えば、実施形態におけるシャフト１０２）を通じて磁石（例えば、実施形態における磁石１０５）を有するロータ（例えば、実施形態におけるロータ１０３）内部に前記冷却媒体を供給することで、前記磁石に前記冷却媒体を供給する第２流路（例えば、実施形態における第２流路３８）と、前記磁石の温度を把握する温度把握部（例えば、実施形態における温度把握部６２）と、前記温度把握部が把握した前記磁石の温度に基づいて、前記第２流路への前記冷却媒体の供給の開始と停止とを切り替える制御部（例えば、実施形態におけるソレノイドバルブ制御部６４）と、を備え、前記温度把握部は、前記磁石の温度を、磁石の温度を推定する磁石温度推定モデルを用いて推定することで把握し、前記第２流路への前記冷却媒体の供給が停止している場合に、第１の前記磁石温度推定モデルを用いて前記磁石の温度を推定し、前記第２流路へ前記冷却媒体が供給されている場合に、第２の前記磁石温度推定モデルを用いて前記磁石の温度を推定する回転電機の冷却装置。
本発明の一態様によれば、把握した磁石の温度に基づいて、第２流路への冷却媒体の供給と非供給状態を切り替える。これにより、本発明の一態様によれば、必要な時に、必要な冷却を行うことで不要なフリクション（冷却によるロータのアンバランス）を低減させ、フリクションによる効率低下を低減させることができる。
また、本発明の一態様によれば、制御におけるロバスト性を向上させることができる。

また、本発明の一態様に係る回転電機の冷却装置において、前記磁石温度推定モデルは、前記回転電機（例えば、実施形態におけるモータ１０）の回転数と、前記回転電機の電流値と、前記回転電機の電圧値と、前記冷却媒体の温度のＭＡＰと、前記磁石温度推定モデルを構成する各構成要素間の熱抵抗と、巻線温度と、前記磁石温度推定モデルを構成する各構成要素の温度とを用いて、前記磁石の温度を推定するモデルであるようにしてもよい。
本発明の一態様によれば、把握した磁石の温度に基づいて、第２流路への冷却媒体の供給と非供給状態を切り替える。これにより、本発明の一態様によれば、必要な時に、必要な冷却を行うことで不要なフリクション（冷却によるロータのアンバランス）を低減させ、フリクションによる効率低下を低減させることができる。

また、本発明の一態様に係る回転電機の冷却装置において、前記制御部は、前記温度把握部が把握した前記磁石の温度に基づいて、前記磁石温度推定モデルにおいて、複数の前記冷却媒体の温度のＭＡＰのうちの１つを選択し、前記温度把握部は、前記制御部によって選択された前記複数の冷却媒体の温度のＭＡＰのうちの１つを用いて前記磁石の温度を推定するようにしてもよい。
本発明の一態様によれば、磁石温度推定モデルを用いて推定した磁石の温度に基づいて、第２流路への冷却媒体の供給と非供給状態を切り替える。これにより、本発明の一態様によれば、必要な時に、必要な冷却を行うことで不要なフリクション（冷却によるロータのアンバランス）を低減させ、フリクションによる効率低下を低減させることができる。

また、本発明の一態様に係る回転電機の冷却装置において、前記制御部は、前記回転電機の冷却装置の起動から所定時間（例えば、実施形態における時間ＴＭＡＸ）が経過するまで、前記第２流路に前記冷却媒体の供給を維持するように制御するようにしてもよい。
本発明の一態様によれば、回転電機の冷却装置が有する構成要素の摩耗を低減することができる。
また、本発明の一態様に係る回転電機の冷却装置において、前記第１の磁石温度推定モデルと前記第２の磁石温度推定モデルとで、要素間の熱抵抗が異なるようにしてもよい。
また、本発明の一態様に係る回転電機の冷却装置において、前記第１の磁石温度推定モデルと前記第２の磁石温度推定モデルとで、前記冷却媒体の温度補正値が異なるようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る回転電機の冷却方法は、制御部（例えば、実施形態におけるＥＣＵ４０）が、冷媒ポンプが供給する冷却媒体（例えば、実施形態における冷却媒体２０）を、第１流路（例えば、実施形態における第１流路３６）によってステータ（例えば、実施形態におけるステータ１０４）へ供給するステップ（例えば、実施形態におけるステップＳ１）と、温度把握部例えば、実施形態における温度把握部６２）が、ロータ（例えば、実施形態におけるロータ１０３）が有する磁石（例えば、実施形態における磁石１０５）の温度を把握するステップ（例えば、実施形態におけるステップＳ３、ステップＳ８、ステップＳ１１）と、前記制御部（例えば、実施形態におけるソレノイドバルブ制御部６４）が、把握された前記磁石の温度に基づいて、軸心（例えば、実施形態におけるシャフト１０２）を通じて前記ロータ内部に前記冷却媒体を供給することで、前磁石に前記冷却媒体を供給する第２流路（例えば、実施形態における第２流路３８）であって、前記第２流路への前記冷却媒体の供給の開始と停止とを切り替えるステップ（例えば、実施形態におけるステップＳ７とステップＳ１０）と、前記温度把握部が、前記磁石の温度を、磁石の温度を推定する磁石温度推定モデルを用いて推定することで把握するステップと、前記温度把握部が、前記第２流路への前記冷却媒体の供給が停止している場合に、第１の前記磁石温度推定モデルを用いて前記磁石の温度を推定するステップと、前記温度把握部が、前記第２流路へ前記冷却媒体が供給されている場合に、第２の前記磁石温度推定モデルを用いて前記磁石の温度を推定するステップと、を含む。
本発明の一態様によれば、把握した磁石の温度に基づいて、第２流路への冷却媒体の供給と非供給状態を切り替える。これにより、本発明の一態様によれば、必要な時に、必要な冷却を行うことで不要なフリクション（冷却によるロータのアンバランス）を低減させ、フリクションによる効率低下を低減させることができる。
また、本発明の一態様に係る回転電機の冷却方法において、前記第１の磁石温度推定モデルと前記第２の磁石温度推定モデルとで、要素間の熱抵抗が異なるようにしてもよい。
また、本発明の一態様に係る回転電機の冷却方法において、前記第１の磁石温度推定モデルと前記第２の磁石温度推定モデルとで、前記冷却媒体の温度補正値が異なるようにしてもよい。

本発明によれば、把握した磁石の温度に基づいて、第２流路への冷却媒体の供給と非供給状態を切り替えることで、必要な時に、必要な冷却を行うことで不要なフリクション（冷却によるロータのアンバランス）を低減させ、フリクションによる効率低下を低減させることができる。

本実施形態に係る回転電機の冷却装置の構成例を示すブロック図である。 本実施形態に係る回転電機の冷却装置における構成要素の配置例と流路の例を示す図である。 本実施形態に係る温度を推定するための磁石抵抗モデルのイメージ図である。 本実施形態に係る磁石温度推定モデルを示す図である。 本実施形態に係る第１のＡＴＦ温度のＭＡＰと第２のＡＴＦ温度のＭＡＰの例を示す図である。 本実施形態に係る第１の要素間の抵抗のＭＡＰと第２の要素間の抵抗のＭＡＰの例を示す図である。 本実施形態における第１磁石温度推定モデルと第２磁石温度推定モデルの使用タイミング例を示す図である。 本実施形態に係る冷却制御部の処理手順例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る回転電機の冷却装置１の構成例を示すブロック図である。図２は、本実施形態に係る回転電機の冷却装置１における構成要素の配置例と流路の例を示す図である。なお、回転電機の冷却装置１は、車両に搭載される。

まず、回転電機の冷却装置１の構成を説明する。
図１と図２に示すように、回転電機の冷却装置１は、モータ１０（回転電機）、冷却媒体２０、ストレーナ２２、電動オイルポンプ２４、バルブ２６、クーラー２７、ソレノイドバルブ２８、温度センサ３０、圧力センサ３１、電圧検出センサ３２、電流検出センサ３３、巻線温度センサ３４、ブレーキ３５、ＥＣＵ４０（制御部）、モデル記憶部５０、冷却制御部６０（制御部）、第１流路３６、および第２流路３８を備える。

モータ１０は、シャフト１０２（軸心）、ロータ１０３、ステータ１０４、磁石１０５、巻線１０６、および回転センサ１０７を含んで構成される。なお、モータ１０は、不図示のケース（モータハウジング）、不図示の端面板、シャフト１０２の両端を回転自在に支持する不図示のベアリング等も備えている。また、図２のように、モータ１０は、ジェネレータ１０ａ（発電機）と、駆動モータ１０ｂを含んで構成されている。

ＥＣＵ４０は、取得部４１、モータ制御部４２、バルブ制御部４３、およびポンプ制御部４４を含んで構成される。
冷却制御部６０は、取得部６１、温度把握部６２、タイマー６３、ソレノイドバルブ制御部６４、および記憶部６５を含んで構成される。

つぎに、回転電機の冷却装置１の機能について説明する。

モータ１０は、ＥＣＵ４０によって回転が制御される。モータ１０は、冷却制御部６０の制御によって冷却媒体２０による冷却される。
シャフト１０２は、出力軸である。
ロータ１０３は、シャフト１０２に固定され、回転可能に構成され、磁石１０５を含んで構成されている。
ステータ１０４は、ロータ１０３を回転させるための力を発生させる部分であり、巻線１０６を含んで構成されている。

磁石１０５は、永久磁石であり、Ｎ極が着磁された永久磁石と、Ｓ極が着磁された永久磁石とで構成されている。磁石１０５は、例えば、ロータ１０３の不図示のスロットに設けられている。
巻線１０６は、ステータ１０４に取り付けられ、ＥＣＵ４０に接続される電線に接続されている。

回転センサ１０７は、回転数を検出するセンサであり、ロータ１０３の回転数を検出し、検出した回転数を示す情報をＥＣＵ４０に出力する。回転センサ１０７は、例えばリゾルバである。なお、回転センサ１０７は、モータ１０の外部に設けられていてもよい。
なお、上述したモータ１０の構成は一例であり、この構成に限られない。

冷却媒体２０は、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ；自動変速機油）であり、例えば潤滑油である。
ストレーナ２２は、濾し器であり、冷却媒体２０を濾過して、電動オイルポンプ２４に供給する。

電動オイルポンプ２４は、ストレーナ２２を介して供給された冷却媒体２０をＥＣＵ４０の制御に応じて、バルブ２６を介してブレーキ３５とモータ１０に供給する。

バルブ２６は、例えば電磁弁もしくは、ソレノイドバルブ（Ｓｏｌｅｎｏｉｄ Ｖａｌｖｅ）とも呼ばれる電気的駆動弁の一種であり、電磁石（ソレノイド）の磁力を用いてプランジャと呼ばれる鉄片を動かすことで弁（バルブ）を開閉する仕組みを持ち、流体（油、水など）を通す管での流れの開閉制御に用いられる。バルブ２６は、電動オイルポンプ２４を介して供給された冷却媒体２０をＥＣＵ４０の制御に応じて、ブレーキ３５とモータ１０に供給する。バルブ２６は、冷却媒体２０の流量の調整を行う。

クーラー２７は、冷却媒体２０を冷却する。クーラー２７は、例えば冷却用フィンを備える。

ソレノイドバルブ２８は、冷却制御部６０の制御に応じて、バルブ２６を介して供給された冷却媒体２０を第１流路３６と第２流路３８それぞれに供給することでモータ１０の冷却を制御する。

温度センサ３０は、冷却媒体２０の温度を検出し、検出した温度を示す情報をＥＣＵ４０に出力する。温度センサ３０は、ドレイン部に配置されている。このように、温度センサ３０がドレイン部に配置されている理由は、モータを冷却するためにＡＴＦを滴下した場合、滴下時の温度がＡＴＦＣ（クーラー２７）後の温度となるため、ドレイン部の温度から滴下時の温度を温度把握部６２が推定するためである。

圧力センサ３１は、例えば第１流路３６を流れる冷却媒体２０の圧力を検出し、検出した圧力を示す情報をＥＣＵ４０に出力する。

電圧検出センサ３２は、モータ１０の駆動電圧値を検出し、検出した電圧値を示す情報をＥＣＵ４０に出力する。
電流検出センサ３３は、モータ１０に流れる電流値を検出し、検出した電流値を示す情報をＥＣＵ４０に出力する。
巻線温度センサ３４は、巻線の温度を検出し、検出した巻線の温度（以下、巻線温度という）を示す情報をＥＣＵ４０に出力する。

ブレーキ３５は、油圧ブレーキであり、ＥＣＵ４０の制御に応じて車両が有する車輪の回転を減速させる。

第１流路３６は、図２に示すようにジェネレータ１０ａと駆動モータ１０ｂそれぞれに対して、例えば上部から冷却媒体２０を滴下する位置に設けられている。また、第１流路３６には、ソレノイドバルブ２８を介さず、クーラー２７から冷却媒体２０が供給される。第１流路３６から滴下される冷却媒体２０は、主にステータ１０４を冷却する。

第２流路３８は、第１流路３６に対するバイパス経路である。第２流路３８には、ソレノイドバルブ２８から冷却媒体２０が供給される。また、第２流路３８から供給された冷却媒体２０は、後述するように、磁石温度の推定値に基づきソレノイドバルブ２８によって開状態と閉状態が切り替えられることで、供給状態と非供給状態が切り替えられる。第２流路３８から供給される冷却媒体２０は、主にシャフト１０２と磁石１０５を冷却する。また、第２流路３８は、例えば、冷却媒体２０が流入されるシャフト１０２の一端と、シャフト１０２内と、流入された冷却媒体２０が流出するシャフトの他端と、シャフト１０２に設けられている孔を含む。第２流路３８から供給された冷却媒体２０は、シャフト１０２の孔からロータ１０３、磁石１０５に供給され、少なくとも磁石１０５を冷却する。なお、第１流路３６、第２流路３８に供給された冷却媒体２０は、回転電機の冷却装置１内を循環していて、モータ１０に供給された後、モータ１０から流出し、供給元に戻される。

ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；電子制御ユニット）４０は、モータ１０、電動オイルポンプ２４、バルブ２６、ブレーキ３５の制御を行う。
取得部４１は、温度センサ３０が検出した温度を示す情報と、圧力センサ３１が検出した圧力を示す情報と、回転センサ１０７が検出した回転数を示す情報と、電圧検出センサ３２が検出した電圧値を示す情報と、電流検出センサ３３が検出した電流値を示す情報を取得する。
モータ制御部４２は、モータ１０の駆動を制御する。
バルブ制御部４３は、バルブ２６の開閉を制御する。
ポンプ制御部４４は、電動オイルポンプ２４の駆動を制御する。

モデル記憶部５０は、磁石１０５の温度を推定する際に用いられる磁石温度推定モデルと、磁石温度推定モデルにおける要素間の抵抗値を記憶する。なお、磁石温度推定モデル、要素間の抵抗については、後述する。

冷却制御部６０は、ＥＣＵ４０から温度を示す情報と、圧力を示す情報と、回転数を示す情報と、電圧値を示す情報と、電流値を示す情報を取得する。なお、冷却制御部６０は、温度センサ３０、圧力センサ３１、回転センサ１０７、電圧検出センサ３２、電流検出センサ３３それぞれから直接情報を取得するようにしてもよい。冷却制御部６０は、取得した情報、モデル記憶部５０が記憶する磁石温度推定モデル、記憶部６５が記憶する情報を用いて、磁石１０５の温度（以下、磁石温度という）を推定する。冷却制御部６０は、推定した磁石温度に基づいて、ソレノイドバルブ２８の開閉を制御することで、第２流路３８への冷却媒体２０の供給に対する制御を行う。

取得部６１は、ＥＣＵ４０から、冷却媒体２０の温度を示す情報と、圧力を示す情報と、回転数を示す情報と、電圧値を示す情報と、電流値を示す情報と、巻線温度を示す情報を取得する。

温度把握部６２は、取得部６１が取得した情報、モデル記憶部５０が記憶する磁石温度推定モデル、記憶部６５が記憶する情報を用いて、磁石温度を推定することで、磁石温度を把握する。なお、磁石温度の推定方法については、後述する。

タイマー６３は、冷却媒体２０が回転電機の冷却装置１が有する流路全体に行き渡る時間ＴＭＡＸをカウントするタイマーであり、磁石温度を推定する際に用いられる。

ソレノイドバルブ制御部６４は、温度把握部６２が推定した磁石温度に応じて、ソレノイドバルブ２８の開閉を制御する。

記憶部６５は、巻線１０６の抵抗値、磁石損失ＭＡＰ、ステータ損失ＭＡＰ、ロータ損失ＭＡＰ、熱容量、冷却をオン状態にする場合の温度の閾値（以下、油冷ＯＮ閾値という）、冷却をオフ状態にする場合の温度の閾値（以下、油冷ＯＦＦ閾値という）、時間ＴＭＡＸ等を記憶する。なお、磁石損失ＭＡＰとは、モータの回転数毎、モータのトルク［Ｎｍ］に対する磁石の損失［Ｗ］の関係を示す情報である。ここで、ステータ損失ＭＡＰとは、電圧と電流と回転数毎のステータ損失の関係を示すマップである。なお、ステータ損失とは、ステータの鉄損である。ロータ損失ＭＡＰとは、電圧と電流と回転数毎のロータ損失の関係を示すマップである。なお、ロータ損失とは、ロータの鉄損である。熱容量とは、損失に対する温度変化に影響を与える量であって、モータ１０を構成する部品（巻線、ステータ、ロータ、磁石等）すべてを考慮して設定される。

次に、磁石温度推定モデル、磁石温度の推定方法について説明する。
図３は、本実施形態に係る温度を推定するための磁石抵抗モデルのイメージ図である。図３に示すように、磁石抵抗モデルは、磁石１０５、ロータヨーク（ロータ１０３）、磁石やシャフトを保持する端面板、ステータ１０４、巻線１０６、ＡＴＦドレイン（冷却媒体２０）、ＡＴＦＣ（クーラー２７）、熱抵抗Ｒ１〜Ｒ６を含んで構成される。熱抵抗Ｒ１は、磁石１０５とロータヨークとの間の熱抵抗である。熱抵抗Ｒ２は、ロータヨークと端面板との間の熱抵抗である。熱抵抗Ｒ３は、端面板とＡＴＦドレインとの間の熱抵抗である。熱抵抗Ｒ４は、ロータヨークとステータ１０４との間の熱抵抗である。熱抵抗Ｒ５は、ステータ１０４と巻線１０６との間の熱抵抗である。熱抵抗Ｒ６は、端面板と巻線１０６の間の熱抵抗である。なお、以下の説明において、熱抵抗Ｒ１〜Ｒ６を、要素間の抵抗という。なお、熱抵抗Ｒ１〜Ｒ６は、例えば、車両に搭載した状態で実測した値である。

なお、磁石抵抗モデルは、磁石１０５への冷却無しの場合の第１の磁石抵抗モデルと、磁石１０５への冷却有りの場合の第２の磁石抵抗モデルを用いる。この理由は、磁石１０５への冷却ありの場合は、ロータヨークからＡＴＦドレインに伝わる熱抵抗（Ｒ２＋Ｒ３）が低下するためである。これにより、磁石１０５への冷却ありの場合は、ＡＴＦドレインへの熱移動量が増加する。一方、磁石１０５への冷却有り無しで磁石１０５の発熱が変化しないため、磁石１０５への冷却有りの場合は、ＡＴＦドレインへの熱移動量が増えることによって、磁石１０５の温度が下がることになる。

図４は、本実施形態に係る磁石温度推定モデルを示す図である。
磁石温度推定モデルは、磁石１０５への冷却無しの場合の第１モデルと、磁石１０５への冷却有りの場合の第２モデルを備えるが、構成要素は同じで、ＡＴＦ温度のＭＡＰおよび要素間の抵抗のＭＡＰが異なる。

図４に示すように、温度把握部６２は、磁石温度推定モデルにおいて、電流と巻線の抵抗値を用いて銅損を求める。温度把握部６２は、電流と電圧と回転数を用いて、ロータ損失ＭＡＰを参照して、ロータ損失を求める。温度把握部６２は、電流と電圧と回転数を用いて、ステータ損失ＭＡＰを参照して、ステータ損失を求める。温度把握部６２は、電流と電圧と回転数を用いて、磁石損失ＭＡＰを参照して、磁石損失を求める。温度把握部６２は、求めた銅損とロータ損失とステータ損失と磁石損失を用いて、損失を求める。温度把握部６２は、ＡＴＦ温度のＭＡＰと各部品温度のＭＡＰを用いて、ＡＴＦ温度と各部品間温度とのそれぞれの温度差を求める。なお、温度把握部６２は、ＥＣＵ４０を介して温度センサ３０が検出した温度を示す情報を用いて、ドレイン部の温度から滴下時の温度であるＡＴＦ温度を推定する。また、温度把握部６２は、求めた温度差と要素間の抵抗を用いて、受けた熱量（受熱量）と抜けていった熱量（抜熱量）を求める。温度把握部６２は、求めた損失と、求めた受熱量・抜熱量と、記憶部６５が記憶する熱容量とを用いて、磁石温度を推定する。

図４に示す磁石温度推定モデルにおいて、第１磁石温度推定モデルと第２磁石温度推定モデルとでは、磁石１０５への冷却の有り無しによって、要素間の抵抗とのＭＡＰ、ＡＴＦ温度のＭＡＰを切り替える。具体的には、磁石１０５への冷却無しの場合の第１磁石温度推定モデルでは、磁石１０５への冷却無しの場合の第１の要素間の抵抗のＭＡＰと、磁石１０５への冷却無しの場合の第１のＡＴＦ温度のＭＡＰを用いる。磁石１０５への冷却有りの場合の第２磁石温度推定モデルでは、磁石１０５への冷却有りの場合の第２の要素間の抵抗のＭＡＰと、磁石１０５への冷却有りの場合の第２のＡＴＦ温度のＭＡＰを用いる。なお、第１のＡＴＦ温度のＭＡＰ、第２のＡＴＦ温度のＭＡＰそれぞれは、実測値と推定値とを補正するためのものである。また、第１の要素間の抵抗のＭＡＰは、磁石１０５への冷却無しの状態における要素間の熱抵抗値であり、第２の要素間の抵抗のＭＡＰは、磁石１０５への冷却有りの状態における要素間の熱抵抗値である。

なお、温度把握部６２は、巻き線抵抗、ロータ損失ＭＡＰ、ステータ損失ＭＡＰ、磁石損ＭＡＰ、および各要素間熱抵抗それぞれを、実際の車両に搭載した際の諸条件に応じて調整を行う。例えば、温度把握部６２は、実測できるもの（電流やＡＴＦ油温等）からモータ１０の特性を鑑みて調整（キャリブレーション）する。

ここで、第１の要素間の抵抗のＭＡＰ、第１のＡＴＦ温度のＭＡＰ、第２の要素間の抵抗のＭＡＰ、第２のＡＴＦ温度のＭＡＰについて説明する。
図５は、本実施形態に係る第１のＡＴＦ温度のＭＡＰと第２のＡＴＦ温度のＭＡＰの例を示す図である。
図５において、符号ｇ１１が示すＭＡＰが第１のＡＴＦ温度のＭＡＰの例であり、符号ｇ１２が示すＭＡＰが第２のＡＴＦ温度のＭＡＰの例である。
図５に示すように、ＡＴＦ温度のＭＡＰは、磁石１０５への冷却有りの状態と磁石１０５への冷却無しの状態ごとに、実測されたＡＴＦ（冷却媒体２０）の温度値と、補正値とが対応つけられている。なお、ＡＴＦ温度のＭＡＰは、実測されたＡＴＦの温度値と、補正後の温度値とが対応つけられていてもよい。または、ＡＴＦ温度のＭＡＰは、実測されたＡＴＦの温度値と、補正係数とが対応つけられていてもよい。

図６は、本実施形態に係る第１の要素間の抵抗のＭＡＰと第２の要素間の抵抗のＭＡＰの例を示す図である。
図６において、符号ｇ２１が示すＭＡＰが第１の要素間の抵抗のＭＡＰの例であり、符号ｇ２２が示すＭＡＰが第２の要素間の抵抗のＭＡＰの例である。符号ｇ２１が示す磁石１０５への冷却無しの状態において、例えば、抵抗値（１）は、磁石１０５とロータヨークとの間の熱抵抗Ｒ１であり、抵抗値（２）は、ロータヨークと端面板との間の熱抵抗Ｒ２である。符号ｇ２２が示す磁石１０５への冷却有りの状態において、例えば、抵抗値（１１）は、磁石１０５とロータヨークとの間の熱抵抗Ｒ１であり、抵抗値（１２）は、ロータヨークと端面板との間の熱抵抗Ｒ２である。
図６に示すように、要素間の抵抗のＭＡＰは、磁石１０５への冷却有りの状態と磁石１０５への冷却無しの状態ごとに、実測された抵抗値（熱抵抗値）と、補正値とが対応つけられている。なお、要素間の抵抗のＭＡＰは、実測された抵抗値と、補正後の抵抗値とが対応つけられていてもよい。または、要素間の抵抗のＭＡＰは、実測された抵抗値と、補正係数とが対応つけられていてもよい。

次に、図４を用いて説明した第１磁石温度推定モデルと第２磁石温度推定モデルの使用タイミング例を説明する。
図７は、本実施形態における第１磁石温度推定モデルと第２磁石温度推定モデルの使用タイミング例を示す図である。図７において、横軸は時間、縦軸は磁石温度の推定値である。また、油冷ＯＮ閾値（第２の温度閾値）がＴ１であり、油冷ＯＦＦ閾値（第１の温度閾値）がＴ１より低いＴ２である。

時刻ｔ１のとき、磁石温度の推定値がＴ０である。
時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間、ソレノイドバルブ制御部６４は、磁石への冷却を行わない。このため、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間、温度把握部６２は、第１磁石温度推定モデルを用いて、磁石温度を推定する。

時刻ｔ２のとき、ソレノイドバルブ制御部６４は、推定した磁石温度が油冷ＯＮ閾値のＴ１より高くなったため、ソレノイドバルブ２８をオン状態に切り替える。そして、時刻ｔ２〜時刻ｔ４の期間、温度把握部６２は、第２磁石温度推定モデルを用いて、磁石温度を推定する。なお、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間、磁石温度の推定値がＴ１以下に一度下がるのは、時刻ｔ２のときに冷却を開始したためである。

時刻ｔ４のとき、ソレノイドバルブ制御部６４は、推定した磁石温度が油冷ＯＦＦ閾値のＴ２以下となったため、ソレノイドバルブ２８をオフ状態に切り替える。そして、時刻ｔ４以降、温度把握部６２は、第１磁石温度推定モデルを用いて、磁石温度を推定する。

すなわち、本実施形態では、モータ１０の冷却において、冷却が必要な磁石温度であると推定される場合に冷却を開始（＝冷却媒体２０の供給開始）し、冷却が不要な磁石温度であると推定される場合に冷却を停止（＝冷却媒体２０の供給停止）する。これにより、本実施形態によれば、冷却によるロータのアンバランスを低減しつつ最適な冷却を行うことができる。

なお、図７において、第１磁石温度推定モデルと第２磁石温度推定モデルとを切り替える油冷ＯＮ閾値と油冷ＯＦＦ閾値とは異なる値で有り、かつヒステリシスを有することで、制御に対するロバスト性を高めている。また、油冷ＯＮ閾値は、給油ＯＮ（＝冷却媒体２０の供給開始）から実際に磁石１０５に冷却媒体２０が到達する時間を考慮して設定する。

また、図１に示した例では、ソレノイドバルブ２８を制御して、第２流路３８への冷却媒体２０の供給と非供給を切り替える例を示したが、これに限られない。例えば電動オイルポンプを用いて冷却媒体２０の供給と非供給を切り替えるように、冷却制御部６０が制御するようにしてもよい。

次に、冷却制御部６０の処理手順例を説明する。
図８は、本実施形態に係る冷却制御部６０の処理手順例を示すフローチャートである。なお、図８において、油冷ＯＮ閾値がＴ１であり、油冷ＯＦＦ閾値がＴ１より低いＴ２である。

（ステップＳ１）タイマー６３は、カウント値を初期化である０とする。続けて、ＥＣＵ４０は、軸心と磁石への給油開始（軸心給油ＯＮ）を冷却制御部６０へ要求し、第１流路３６にも冷却媒体２０の供給が開始する。続けて、ソレノイドバルブ制御部６４は、ソレノイドバルブ２８を開状態に切り替え、第２流路３８を介して軸心と磁石に冷却媒体２０の供給を開始する。

（ステップＳ２）タイマー６３は、カウントを開始する。
（ステップＳ３）温度把握部６２は、第２磁石温度推定モデルを用いて、磁石温度の推定値の算出を行う。

（ステップＳ４）タイマー６３は、カウント値ＴＭ１が、冷却媒体２０が全体に行き渡る時間ＴＭＡＸであるか否かを判別する。タイマー６３は、カウント値ＴＭ１がＴＭＡＸではない（ＴＭ１がＴＭＡＸ未満）と判別した場合（ステップＳ４；ＮＯ）、ステップＳ５の処理に進める。タイマー６３は、カウント値ＴＭ１がＴＭＡＸであると判別した場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）、ステップＳ６の処理に進める。

（ステップＳ５）タイマー６３は、カウント値ＴＭ１に１を加算し、ステップＳ３の処理に戻す。なお、ステップＳ４とステップＳ５の処理は、回転電機の冷却装置１の全体に冷却媒体２０の給油が完了するのを待つ処理である。

（ステップＳ６）ソレノイドバルブ制御部６４は、ステップＳ３で算出された磁石温度が油冷ＯＮ閾値のＴ１以下であるか否かを判別する。ソレノイドバルブ制御部６４は、磁石温度が油冷ＯＮ閾値のＴ１以下であると判別した場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）、ステップＳ１０の処理に進める。ソレノイドバルブ制御部６４は、磁石温度が油冷ＯＮ閾値のＴ１より高いと判別した場合（ステップＳ６；ＮＯ）、ステップＳ７の処理に進める。

（ステップＳ７）ソレノイドバルブ制御部６４は、磁石温度が油冷ＯＮ閾値のＴ１より高いと判別したため、ソレノイドバルブ２８を開状態に切り替え、第２流路３８を介した軸心と磁石に冷却媒体２０の供給を行う。なお、ソレノイドバルブ制御部６４は、ソレノイドバルブ２８が開状態の場合、開状態を継続する。ソレノイドバルブ制御部６４は、処理後、ステップＳ８の処理に進める。

（ステップＳ８）温度把握部６２は、第２磁石温度推定モデルを用いて、磁石温度の推定値の算出を行う。温度把握部６２は、処理後、ステップＳ９の処理に進める。

（ステップＳ９）ソレノイドバルブ制御部６４は、ステップＳ８で算出された磁石温度が油冷ＯＦＦ閾値のＴ２以下であるか否かを判別する。ソレノイドバルブ制御部６４は、磁石温度が油冷ＯＦＦ閾値のＴ２以下であると判別した場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）、ステップＳ６の処理に戻す。ソレノイドバルブ制御部６４は、磁石温度が油冷ＯＦＦ閾値のＴ２より高いと判別した場合（ステップＳ９；ＮＯ）、ステップＳ７の処理に戻す。

（ステップＳ１０）ソレノイドバルブ制御部６４は、ソレノイドバルブ２８を閉状態に切り替え、第２流路３８を介した軸心と磁石に冷却媒体２０の供給を停止する。すなわち、ソレノイドバルブ制御部６４は、ソレノイドバルブ２８を閉状態に切り替えることにより、モータ１０への冷却媒体２０の供給を制限する。ソレノイドバルブ制御部６４は、処理後、ステップＳ１１の処理に進める。

（ステップＳ１１）温度把握部６２は、第１磁石温度推定モデルを用いて、磁石温度の推定値の算出を行う。温度把握部６２は、処理後、ステップＳ６の処理に戻す。

なお、ステップＳ６の処理後、ステップＳ１０の処理を行う場合、磁石温度推定値が閾値Ｔ１以下であれば、すぐに冷却ＯＦＦで支障がない。閾値Ｔ１〜閾値Ｔ２の間の冷却については、閾値Ｔ１以上にならなければ磁石温度を冷却する必要は無い。ここで、閾値Ｔ２を設定している理由は、制御ロバスト性（フレッチング）のためである。

ここで、図７と図８を参照しつつ、冷却制御部６０の処理手順の具体例を説明する。
冷却媒体２０の供給が開始され、ＴＭ１がＴＭＡＸになったとき（ステップＳ１〜ステップＳ４）、磁石温度の推定値が油冷ＯＮ閾値のＴ１より高ければ（例えば図７の時刻ｔ３１）、冷却制御部６０は、第２流路３８への給油を継続し、かつ第２磁石温度推定モデルを用いた磁石温度推定を継続する（ステップＳ７〜ステップＳ８）。

冷却制御部６０は、磁石温度が油冷ＯＦＦ閾値のＴ２以下であれば（例えば図７の時刻ｔ４、ステップＳ９；ＹＥＳ）、ステップＳ６に戻して再び磁石温度の推定値が油冷ＯＮ閾値のＴ１以下であるか判別する。磁石温度は、油冷ＯＦＦ閾値のＴ２以下であるため、油冷ＯＮ閾値のＴ１以下でもある（ステップＳ６；ＹＥＳ）。この場合、冷却制御部６０は、第２流路３８への給油を停止し、かつ第１磁石温度推定モデルを用いた磁石温度推定に切り替える（図７の時刻ｔ４以降、ステップＳ１０〜ステップＳ１１）。また、冷却制御部６０は、磁石温度が油冷ＯＦＦ閾値のＴ２以下になるまで、ステップＳ７〜ステップＳ９の処理を繰り返す（例えば図７の時刻ｔ３１〜時刻ｔ４の期間）。

冷却制御部６０は、ステップＳ６で磁石温度が油冷ＯＮ閾値のＴ１以下であれば、ステップＳ１０で再び磁石温度の推定値が油冷ＯＦＦ閾値のＴ２以下であるか判別する。これにより、磁石温度がＴ１以下かつＴ２以下の場合に、冷却制御部６０は、第２流路３８への給油を停止し、かつ第１磁石温度推定モデルを用いた磁石温度推定に切り替える（図７の時刻ｔ４以降、ステップＳ１０〜ステップＳ１１）。ステップＳ６とステップＳ１０の処理により、冷却制御部６０は、時刻ｔ２〜ｔ３のように、冷却により一時的に磁石温度がＴ１以下になった場合であっても、第２流路３８への給油を停止することを防いでいる。

なお、図８のように、磁石の冷却状態から開始する理由は、冷却が長い間行われない場合のモータ１０における不図示のベアリング等への潤滑不足を防ぐためと、本実施形態の回転電機の冷却装置１が磁石の冷却状態における第２磁石温度推定モデルを用いた磁石温度の推定を基本とするためである。このため、第１流路３６と第２流路３８を含む全体に冷却媒体２０が行き渡るまでの時間ＴＭＡＸを設けている。換言すると、本実施形態では、回転電機の冷却装置１の起動から所定時間（時間ＴＭＡＸ）が経過するまで、第２流路３８に冷却媒体２０の供給を維持するように制御するようにしている。
ただし、フリクションを下げたいので、本実施形態では、磁石温度が低いときに給油を制限するようにした。そして、制限した場合に温度推定の精度が低下するので、本実施形態では、制限時に第１磁石温度推定モデルを用いて温度推定する。これにより、本実施形態によれば、磁石に対して冷却有りの場合も磁石に対して冷却無しの場合も、精度良く磁石温度を推定することができる。

なお、図７、図８を用いた説明では、２つの磁石温度推定モデルを用いる例を説明したが、磁石温度の推定に用いる磁石温度推定モデルは、３つ以上であってもよい。例えば、温度Ｔ１〜温度Ｔ２の間で、例えば１０度毎に対応する磁石温度推定モデルを備えていてもよい。

以上のように、本実施形態よれば、磁石温度の推定値に基づいて、第２流路３８への冷却媒体２０の供給と非供給状態を切り替える。これにより、本実施形態によれば、必要な時に、必要な冷却を行うことで不要なフリクション（冷却によるロータのアンバランス）を低減させ、フリクションによる効率低下を低減させることができる。

なお、本発明における冷却制御部６０の全てまたは一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより冷却制御部６０が行う処理の全てまたは一部を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。

１…回転電機の冷却装置、１０…モータ、１０２…シャフト、１０３…ロータ、１０４…ステータ、１０５…磁石、１０６…巻線、１０７…回転センサ、２０…冷却媒体、２２…ストレーナ、２４…電動オイルポンプ、２６…バルブ、２７…クーラー、２８…ソレノイドバルブ、３０…温度センサ、３１…圧力センサ、３２…電圧検出センサ、３３…電流検出センサ、３４…巻線温度センサ、３５…ブレーキ、３６…第１流路、３８…第２流路、４０…ＥＣＵ、４１…取得部、４２…モータ制御部、４３…バルブ制御部、４４…ポンプ制御部、５０…モデル記憶部、６０…冷却制御部、６１…取得部、６２…温度把握部、６３…タイマー、６４…ソレノイドバルブ制御部、６５…記憶部

Claims (9)

1. 冷却媒体を供給する冷媒ポンプと、
   前記冷媒ポンプが供給する前記冷却媒体を、ステータへ供給する第１流路と、
   軸心を通じて磁石を有するロータ内部に前記冷却媒体を供給することで、前記磁石に前記冷却媒体を供給する第２流路と、
   前記磁石の温度を把握する温度把握部と、
   前記温度把握部が把握した前記磁石の温度に基づいて、前記第２流路への前記冷却媒体の供給の開始と停止とを切り替える制御部と、
   を備え、
   前記温度把握部は、
   前記磁石の温度を、磁石の温度を推定する磁石温度推定モデルを用いて推定することで把握し、
   前記第２流路への前記冷却媒体の供給が停止している場合に、第１の前記磁石温度推定モデルを用いて前記磁石の温度を推定し、
   前記第２流路へ前記冷却媒体が供給されている場合に、第２の前記磁石温度推定モデルを用いて前記磁石の温度を推定する回転電機の冷却装置。
2. 前記磁石温度推定モデルは、前記回転電機の回転数と、前記回転電機の電流値と、前記回転電機の電圧値と、前記冷却媒体の温度のＭＡＰと、前記磁石温度推定モデルを構成する各構成要素間の熱抵抗と、巻線温度と、前記磁石温度推定モデルを構成する各構成要素の温度とを用いて、前記磁石の温度を推定するモデルである、請求項１に記載の回転電機の冷却装置。
3. 前記制御部は、前記温度把握部が把握した前記磁石の温度に基づいて、前記磁石温度推定モデルにおいて、複数の前記冷却媒体の温度のＭＡＰのうちの１つを選択し、
   前記温度把握部は、前記制御部によって選択された前記複数の冷却媒体の温度のＭＡＰのうちの１つを用いて前記磁石の温度を推定する、請求項２に記載の回転電機の冷却装置。
4. 前記制御部は、前記回転電機の冷却装置の起動から所定時間が経過するまで、前記第２流路に前記冷却媒体の供給を維持するように制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の冷却装置。
5. 前記第１の磁石温度推定モデルと前記第２の磁石温度推定モデルとで、要素間の熱抵抗が異なる、請求項１に記載の回転電機の冷却装置。
6. 前記第１の磁石温度推定モデルと前記第２の磁石温度推定モデルとで、前記冷却媒体の温度補正値が異なる、請求項１に記載の回転電機の冷却装置。
7. 制御部が、冷媒ポンプが供給する冷却媒体を、第１流路によってステータへ供給するステップと、
   温度把握部が、ロータが有する磁石の温度を把握するステップと、
   前記制御部が、把握された前記磁石の温度に基づいて、軸心を通じて前記ロータ内部に前記冷却媒体を供給することで、前磁石に前記冷却媒体を供給する第２流路であって、前記第２流路への前記冷却媒体の供給の開始と停止とを切り替えるステップと、
   前記温度把握部が、前記磁石の温度を、磁石の温度を推定する磁石温度推定モデルを用いて推定することで把握するステップと、
   前記温度把握部が、前記第２流路への前記冷却媒体の供給が停止している場合に、第１の前記磁石温度推定モデルを用いて前記磁石の温度を推定するステップと、
   前記温度把握部が、前記第２流路へ前記冷却媒体が供給されている場合に、第２の前記磁石温度推定モデルを用いて前記磁石の温度を推定するステップと、
   を含む回転電機の冷却方法。
8. 前記第１の磁石温度推定モデルと前記第２の磁石温度推定モデルとで、要素間の熱抵抗が異なる、請求項７に記載の回転電機の冷却方法。
9. 前記第１の磁石温度推定モデルと前記第２の磁石温度推定モデルとで、前記冷却媒体の温度補正値が異なる、請求項７に記載の回転電機の冷却方法。

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