JP7247924B2

JP7247924B2 - 冷却システム

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Publication number: JP7247924B2
Application number: JP2020033172A
Authority: JP
Inventors: 和馬福島; 友久佐野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2023-03-29
Anticipated expiration: 2040-02-28
Also published as: WO2021172102A1; JP2021136819A; US20220418171A1

Description

本開示は、冷却システムに関する。

従来から、モータを冷却する冷却システムが種々提案されている。例えば、特許文献１には、モータを通る油路と、油路を流れる冷却油を圧送するオイルポンプを有し、油路を流れる冷却油によりモータを冷却する冷却システムが開示されている。かかる冷却システムでは、インバータ回路を備えるモータコントローラは、冷却油の温度が所定温度以下の場合に、銅損が増大するようにモータへの供給電力を制御することにより冷却油を加熱して冷却油の粘性を低下させる。これにより、低温時においても冷却油の流量を確保する。

特開２００５－３４８５３５号公報

移動体等の電動化に伴い、モータとインバータ回路とを有する電駆動システム（ＥＤＳ：Electric Drive System）が、様々な用途で用いられている。電動航空機の回転翼や、船舶のスクリューや、自動車の車輪を回転駆動させるために、電駆動システムが用いられている。電動航空機としては、例えば、電動垂直離着陸機（ｅＶＴＯＬ：electric Vertical Take-Off and Landing aircraft）と呼ばれる有人または無人の航空機が挙げられるが、通常の離着陸機等であってもよい。電駆動システムでは、モータに加えてインバータの冷却も望まれる。しかし、特許文献１の冷却システムでは、インバータの冷却は考慮されていない。このため、かかる冷却システムを利用してモータとインバータとを冷却しようとする場合、インバータ冷却用のシステムとして、モータ冷却用のシステムと同様なシステムを、モータ冷却用のシステムとは別に用意する構成が想定される。しかし、このような構成では、冷却システム全体の重量の増大を招くという問題がある。電駆動システムを移動体に搭載する場合、冷却システムの重量の増大は、移動性能及び燃費の悪化につながり、大きなデメリットとなる。このため、モータ及びインバータを冷却する冷却システムの重量増加を抑制可能な技術が望まれる。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、モータ（２）と前記モータを駆動させるインバータ（１）とを有する電駆動システム（６）を冷却する冷却システム（５０）が提供される。この冷却システムは、自身の内部を流通する冷却媒体を利用した熱交換により、前記モータを冷却する第１冷却部（３）と、自身の内部を流通する前記冷却媒体を利用した熱交換により、前記インバータを冷却する第２冷却部（７）と、前記第１冷却部と前記第２冷却部とを通り、前記冷却媒体が循環する循環流路（１０）と、前記循環流路に配置され、前記冷却媒体を圧送するポンプ（１２）と、を備える。前記インバータは、スイッチング素子（５）を有する。前記冷却システムは、前記モータの目標トルクに応じて前記スイッチング素子に対して制御信号を出力することにより、前記インバータの出力電力をＰＷＭ制御するインバータ制御部（３０）と、前記循環流路を流通する前記冷却媒体の温度である冷却媒体温度を検出する温度センサ（１８）と、をさらに備える。前記インバータ制御部は、前記温度センサにより検出される前記冷却媒体温度が予め定められた閾値温度以下の場合に、前記目標トルクに対する前記モータの出力トルクの変動が予め定められた変動範囲に収まる状態で、前記モータによる損失と前記インバータによる損失とが増大するように前記制御信号を出力して前記スイッチング素子を制御する。前記インバータ制御部は、前記モータを流れる電流であるモータ電流を検出する電流センサ（１９）から前記モータ電流を取得し、前記モータの回転数を検出する回転数センサ（２０）から前記回転数を取得し、前記目標トルクと取得された前記回転数とに基づき、ｄ軸電流目標値の候補値であるｄ軸電流候補値と、ｄ軸暖機電流候補値と、ｑ軸電流目標値の候補値であるｑ軸電流候補値と、ｑ軸暖機電流候補値とを求め、前記温度センサにより検出される前記冷却媒体温度が前記閾値温度以下であるか否かを判定し、前記冷却媒体温度が前記閾値温度よりも高いと判定された場合には前記ｄ軸電流候補値を前記ｄ軸電流目標値に設定し、前記ｑ軸電流候補値を前記ｑ軸電流目標値に設定し、前記冷却媒体温度が前記閾値温度以下と判定された場合には前記ｄ軸暖機電流候補値を前記ｄ軸電流目標値に設定し、前記ｑ軸暖機電流候補値を前記ｑ軸電流目標値に設定し、前記電流センサにより検出される前記モータ電流を構成するｄ軸電流が前記ｄ軸電流目標値に近づき、前記モータ電流を構成するｑ軸電流が前記ｑ軸電流目標値に近づくように、前記制御信号を設定する。前記ｄ軸暖機電流候補値は、前記ｄ軸電流候補値よりも大きい。前記ｄ軸暖機電流候補値と前記ｄ軸電流候補値との差分は、前記ｑ軸暖機電流候補値と前記ｑ軸電流候補値との差分よりも大きい。

この形態の冷却システムによれば、モータを冷却する第１冷却部とインバータを冷却する第２冷却部とを通り、冷却媒体が循環する循環流路を備えるので、モータとインバータとを共通の冷却媒体で冷却することができる。このため、モータとインバータを冷却する流路が別々に形成されているシステムに比べて、流路及び冷却媒体の重量を軽減でき、冷却システムの重量増加を抑制できる。

本開示は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、自動車や電動航空機等の移動体に搭載される電駆動システムの冷却方法等の形態で実現することができる。

本開示の一実施形態である冷却システムと電駆動システムの構成を示すブロック図である。モータとインバータ回路との接続を示す概略図である。循環流路を流通する冷却媒体の流れを示す模式図である。モータ制御処理の手順を示すフローチャートである。

Ａ．第１実施形態：
Ａ－１．システム構成：
図１に示す冷却システム５０は、電駆動システム６を冷却する。本実施形態において、電駆動システム６は、モータ２と、インバータ１とを有し、ｅＶＴＯＬの回転翼を回転駆動させるために用いられる。

モータ２は、本実施形態において、三相交流ブラシレスモータにより構成され、後述するインバータ１から供給される電圧および電流に応じた回転数およびトルクで回転する。なお、モータ２は、ブラシレスモータに限らず、誘導モータやリラクタンスモータ等の任意の種類のモータにより構成されていてもよい。なお、本実施形態においてモータ２とは電動機としてのモータであるが、モータ２は、電動発電機としてのいわゆるモータジェネレータも含む。

図２に示すインバータ１は、モータ２を駆動させる。インバータ１は、バッテリ８から供給される直流電圧を、三相交流電圧に変換してモータ２に供給する。インバータ回路４は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に設けられた合計三つのレグ１３を有する。各レグ１３は上アームおよび下アームにスイッチング素子５を有する。なお、バッテリ８からインバータ回路４に供給される直流電圧は、コンデンサ１５によって平滑化されている。

本実施形態において、スイッチング素子５は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子により構成されている。

図１に示すように、ｅＶＴＯＬには、上述の電駆動システム６および後述の冷却システム５０に加えて、バッテリ８と、電流センサ１９と、回転数センサ２０と、トルク指令部２８とを備える。

バッテリ８は、リチウムイオン電池により構成され、電駆動システム６における電力供給源の１つとして機能する。バッテリ８は、主に、電駆動システム６が有するインバータ１の駆動部へと電力を供給してモータ２を駆動させる。なお、リチウムイオン電池に代えて、ニッケル水素電池等の任意の二次電池により構成されていてもよく、バッテリ８に代えて、またはバッテリ８に加えて、燃料電池や発電機等の任意の電力供給源が搭載されていてもよい。

電流センサ１９は、図１に示すように、インバータ１に設けられる。電流センサ１９は、インバータ１から出力される相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する三相交流電流センサである。

回転数センサ２０は、モータ２に設けられている。回転数センサ２０は、モータ２の回転数Ｎｍと回転角度θを測定する。本実施形態においては、回転数センサ２０はレゾルバを用いている。なお、回転数センサ２０は、ロータリーエンコーダなどの他の任意の方式の回転数センサであってもよい。

トルク指令部２８は、ｅＶＴＯＬが有する図示しないフライトコントローラから入力される目標トルクと、モータ回転数・位置検出部２２から取得したモータ回転数Ｎｍとに基づいて、トルク指令値Ｔｍ^＊を算出する。トルク指令部２８は、算出したトルク指令値Ｔｍ^＊を電流指令部２９へ入力する。

図３に示すように、冷却システム５０は、第１冷却部３と、第２冷却部７と、循環流路１０と、ポンプ１２と、熱交換器１４と、温度センサ１８と、インバータ制御部３０とを備える。

第１冷却部３は、自身の内部を流通する冷却媒体を利用した熱交換によりモータ２の発熱体を冷却する。本実施形態において、冷却媒体はロング・ライフ・クーラント（Long Life Coolant : LLC）である。なお、冷却媒体はロング・ライフ・クーラントに限らず、冷却油や純水などの他の任意の種類の液体や、空気や窒素ガスなどの気体であってもよい。

第２冷却部７は、自身の内部を流通する冷却媒体を利用した熱交換によりインバータ１の発熱体を冷却する。インバータ１の発熱体とは、例えば、インバータ回路４やコンデンサ１５等である。

図３に示すように、循環流路１０は、流路Ｒ１と、流路Ｒ２と、流路Ｒ３と、流路Ｒ４とを有する環状に形成された流路である。冷却媒体は、ポンプ１２によって圧送される。圧送された冷却媒体は、流路Ｒ１から第２冷却部７へと流れ、インバータ１の発熱体を冷却する。第２冷却部７から流出した冷却媒体は、流路Ｒ２を通って、第１冷却部３へと至り、モータ２を冷却する。モータ２から流出した冷却媒体は、流路Ｒ３を通って熱交換器１４へと至る。熱交換器１４から流出した冷却媒体は、流路Ｒ４を通ってポンプ１２へと戻る。

ポンプ１２は、図１および図３に示すように、循環流路１０に配置される。ポンプ１２は、本実施形態では電動式ポンプにより構成され、図示しない補機バッテリからの電力を利用して循環流路１０内に冷却媒体を圧送する。

熱交換器１４は、循環流路１０に配置される。熱交換器１４は、冷却媒体と循環流路１０の外部の空気との間で熱交換を行う。第２冷却部７において、インバータ１の発熱体と熱交換し、第１冷却部３において、モータ２と熱交換して昇温した冷却媒体は、熱交換器１４を通ることにより冷却される。

図１および図３に示すように、温度センサ１８は、循環流路１０に接して配置される。温度センサ１８は、循環流路１０を流通する冷却媒体の温度（以下、「冷却媒体温度」と呼ぶ）を測定する。

図１に示すように、インバータ制御部３０は、電流制御部１６と、モータ回転数・位置検出部２２と、冷媒温度検出部２４と、座標変換部２６と、電流指令部２９とを有する。インバータ制御部３０は、マイコンやＦＰＧＡ等を有するＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）により構成されている。

電流制御部１６は、インバータ回路４を制御する。具体的には、電流制御部１６は、トルク指令部２８にて記載のないスロットルなどの入力情報より飛行および走行に必要な駆動力を算出し、モータ回転数Ｎｍに基づき出力されたトルク指令値Ｔｍ^＊に応じて、また、電流センサ１９により検出される相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに応じて、スイッチング素子５に対して制御信号を出力することによって、インバータ回路４の出力電力をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。

モータ回転数・位置検出部２２は、回転数センサ２０において測定されたモータ回転数Ｎｍと、回転角度θとを検出する。モータ回転数・位置検出部２２は、検出したモータ回転数Ｎｍをトルク指令部２８および電流指令部２９へ入力する。また、モータ回転数・位置検出部２２は、検出した回転角度θを座標変換部２６へ設定する。

冷媒温度検出部２４は、温度センサ１８において測定された冷却媒体温度Ｔｒを検出する。冷媒温度検出部２４は、検出した冷却媒体温度Ｔｒを電流指令部２９へ入力する。

座標変換部２６は、電流センサ１９において測定された相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを取得する。座標変換部２６は、取得された相電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを回転角度θに基づいてモータ２の実電流値Ｉｄ、Ｉｑに変換する。電流値Ｉｄは、ｄ軸電流値を意味し、電流値Ｉｑは、ｑ軸電流値を意味する。座標変換部２６は、変換後の電流値Ｉｄ、Ｉｑを電流制御部１６へ入力する。

電流指令部２９は、マップを参照して、トルク指令値Ｔｍ^＊およびモータ回転数Ｎｍに対応する電流指令値Ｉｄ^＊、Ｉｑ^＊を生成する。電流指令部２９は、生成した電流指令値Ｉｄ^＊、Ｉｑ^＊を電流制御部１６に入力する。電流制御部１６は、座標変換部２６から入力する実電流値Ｉｄ、Ｉｑが電流指令部２９から入力する電流指令値Ｉｄ^＊、Ｉｑ^＊に追従するように、制御信号を生成する。

Ａ－２．モータ制御処理：
図４に示すモータ制御処理は、モータ２の動作を制御する処理である。インバータ制御部３０では、バッテリ８から電駆動システム６へ電力が供給されるとモータ制御処理が実行される。電流指令部２９は、上述したように、トルク指令値Ｔｍ^＊、冷却媒体温度Ｔｒ、モータ回転数Ｎｍを取得する（ステップＳ１００）。

電流指令部２９は、トルク指令値Ｔｍ^＊、モータ回転数Ｎｍを用いて、予め作成されたトルク－電流マップに基づき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の候補値の１つであるｄ軸電流候補値Ｉｄ^＊＊と、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の候補値の１つであるｑ軸電流候補値Ｉｑ^＊＊を算出する。また、電流指令部２９は、予め作成されたトルク－暖機電流マップに基づき、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の候補値の１つであるｄ軸暖機電流候補値Ｉｄ^＊＊＊と、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の候補値の１つであるｑ軸暖機電流候補値Ｉｑ^＊＊＊とを算出する。（ステップＳ１１０）。後述するように、ｄ軸暖機電流候補値Ｉｄ^＊＊＊と、ｑ軸暖機電流候補値Ｉｑ^＊＊＊とは、冷却システム５０を暖機するために用いられる。より正確には、冷却システムを流れる冷却媒体を加熱するために用いられる。なお、トルク－電流マップと、トルク－暖機電流マップとは、予め解析および実機検証を基に作成されている。ただし、使用するモータの仕様が異なる場合は、各マップを変更する必要がある。

電流指令部２９は、冷却媒体温度Ｔｒが予め定められた所定の閾値温度より高いかどうかを判定する（ステップＳ１２０）。電流指令部２９は、冷却媒体温度Ｔｒが予め定められた所定の閾値温度より高いと判定した場合（ステップＳ１２０：Ｙｅｓ）、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊にｄ軸電流候補値Ｉｄ^＊＊を代入し、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊にｑ軸電流候補値Ｉｑ^＊＊を代入する（ステップＳ１３０）。

電流指令部２９は、冷却媒体温度Ｔｒが予め定められた所定の閾値温度以下と判定した場合（ステップＳ１２０：Ｎｏ）、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊にｄ軸暖機電流候補値Ｉｄ^＊＊＊を代入し、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊にｑ軸暖機電流候補値Ｉｑ^＊＊＊を代入する（ステップＳ１４０）。

電流指令部２９は、モータ２のｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を電流制御部１６に出力する（ステップＳ１５０）。電流制御部１６は、モータ２の実電流値Ｉｄ、Ｉｑがｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊に近づいて一致するようにＰＷＭ信号を出力する（ステップＳ１６０）。例えば、電流制御部１６は、ＰＩ制御やＰＩＤ制御などのフィードバック制御を行う。

ここで、ｄ軸暖機電流候補値Ｉｄ^＊＊＊は、ｄ軸電流候補値Ｉｄ^＊＊よりも大きく設定されている。また、ｑ軸暖機電流候補値Ｉｑ^＊＊＊は、ｑ軸電流候補値Ｉｑ^＊＊と略同一に設定されている。このため、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊としてｄ軸暖機電流候補値Ｉｄ^＊＊＊が代入され、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊としてｑ軸暖機電流候補値Ｉｑ^＊＊＊が代入され、実電流値Ｉｄ、Ｉｑが電流指令値Ｉｄ^＊、Ｉｑ^＊に一致するようにＰＷＭ信号が出力されると、インバータ１およびモータ２の相電流は増加し、インバータ１とモータ２における発熱量は増大する。このため、冷却システム５０を流通する冷却媒体をインバータ１（第２冷却部７）およびモータ２（第１冷却部３）において温めることができる。加えて、トルクに影響を与えるｑ軸暖機電流候補値Ｉｑ^＊＊＊とｑ軸電流候補値Ｉｑ^＊＊とは、略同一であるので、フィードバック制御の結果、モータ２の出力トルクがトルク指令値Ｔｍ^＊とは大きく異なることを抑制できる。

本実施形態におけるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は、特許請求の範囲におけるｄ軸電流目標値に相当し、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は、特許請求の範囲におけるｑ軸電流目標値に相当する。また、モータ２の実電流値Ｉｄ、Ｉｑは、特許請求の範囲におけるｄ軸電流、ｑ軸電流にそれぞれ相当する。

以上説明した第１実施形態の冷却システム５０によれば、モータ２を冷却する第１冷却部３とインバータ１を冷却する第２冷却部７とを通り、冷却媒体が循環する循環流路１０を備えるので、モータ２とインバータ１とを共通の冷却媒体で冷却することができる。このため、モータ２とインバータ１を冷却する流路が別々に形成されているシステムに比べて、流路及び冷却媒体の重量を軽減でき、冷却システム５０の重量増加を抑制できる。

また、温度センサ１８により検出される冷却媒体温度が閾値温度以下であるか否かを判定し、温度センサ１８により検出される冷却媒体温度が閾値温度以下と判定された場合には、ｄ軸電流候補値Ｉｄ^＊＊よりも大きなｄ軸暖機電流候補値Ｉｄ^＊＊＊をｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊に設定し、ｑ軸電流候補値Ｉｑ^＊＊と略同一のｑ軸暖機電流候補値Ｉｑ^＊＊＊をｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊に設定する。さらに、電流センサ１９により検出されるモータ電流を構成するモータ２の実電流値Ｉｄがｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊に近づき、モータ電流を構成するモータ２の実電流値Ｉｑがｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊に近づくように、制御信号を設定する。このため、冷却媒体温度が所定温度以下のとき、モータ２の出力トルクを目標トルクに近い状態のまま、モータ２による損失（発熱）とインバータ１による損失（発熱）とが増大するように制御できる。したがって、低温時においても冷却媒体の粘性を低下させ流量を確保でき、冷却媒体用のポンプの大型化を抑制できると共に、モータ２の出力トルクが目標トルクと大きく異なり、ユーザに違和感を与えることを抑制できる。

Ｂ．他の実施形態：
（Ｂ１）本実施形態の冷却システム５０は、インバータ１のスイッチング素子５がワイドバンドギャップ素子で構成されている点において、第１実施形態の冷却システム５０と異なる。本実施形態における他の構成は、第１実施形態の冷却システム５０と同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態における冷却システム５０のインバータ１のスイッチング素子５は、ワイドバンドギャップ素子で構成されている。具体的には、ＳｉＣ（炭化珪素）やＧａＮ（窒化ガリウム）といったワイドバンドギャップ素子である。このようなワイドバンドギャップ素子は、従来のＳｉを用いたスイッチング素子と比べて、損失も低く、耐熱温度が大きく向上する。例えば、耐熱温度が従来の１５０℃～１７５℃から最大２５０℃まで向上する。

以上説明した他の実施形態（Ｂ１）の冷却システムによれば、インバータ１のスイッチング素子５は、ワイドバンドギャップ素子で構成されている。このため、モータ２とインバータ１との冷媒流路を共通にした冷却システムにおいても、耐熱性能を向上させ、電駆動システム６の出力維持または向上を可能にできる。

（Ｂ２）第１実施形態の冷却システム５０は、熱交換器１４を備えていたが、本実施形態の冷却システムはこれに限られない。本実施形態における冷却システムは、熱交換器１４を備えていなくてもよい。これにより、冷却システムを簡易にできる。

（Ｂ３）第１実施形態の冷却システム５０においては、温度センサ１８を備えていたが、本実施形態の冷却システムはこれに限られない。本実施形態における冷却システムは、温度センサを冷却システムの一部として備えていなくてもよい。例えば、冷却システムとは別の所にある温度センサから冷却媒体温度を測定してもよい。

（Ｂ４）第１実施形態の冷却システム５０において、インバータ制御部３０は、温度センサ１８により検出される冷却媒体温度が予め定められた閾値温度以下の場合に、モータ２のトルクを一定にした状態で、モータ２による損失とインバータ１による損失とが増大するように制御信号を出力してインバータ１を制御していたが、本実施形態はこれに限られない。本実施形態においては、当該制御を実行しなくてもよい。例えば、インバータ制御部３０は、温度センサ１８により検出される冷却媒体温度にかかわらず、モータ２のトルクを一定にした状態で、モータ２による損失とインバータ１による損失とが増大するように制御信号を出力してインバータ１を制御してもよい。

（Ｂ５）第１実施形態の冷却システム５０において、ｑ軸暖機電流候補値Ｉｑ^＊＊＊は、ｑ軸電流候補値Ｉｑ^＊＊と略同一に設定されていたが、略同一に設定されていなくてもよい。例えば、モータ２の出力トルクの変動が、乗員が違和感を覚えないような設定範囲である、予め定められた変動範囲に収まるように設定されてもよい。具体的には、ｄ軸暖機電流候補値Ｉｄ^＊＊＊とｄ軸電流候補値Ｉｄ^＊＊との差分は、ｑ軸暖機電流候補値Ｉｑ^＊＊＊とｑ軸電流候補値Ｉｑ^＊＊との差分よりも大きく設定されてもよい。なお、ｑ軸暖機電流候補値Ｉｑ^＊＊＊とｑ軸電流候補値Ｉｑ^＊＊との差分は、絶対値であっても絶対値でなくもよい。すなわち、ｑ軸暖機電流候補値Ｉｑ^＊＊＊とｑ軸電流候補値Ｉｑ^＊＊との差分の絶対値は、ｄ軸暖機電流候補値Ｉｄ^＊＊＊とｄ軸電流候補値Ｉｄ^＊＊との差分より小さい。加えて、ｑ軸暖機電流候補値Ｉｑ^＊＊＊とｑ軸電流候補値Ｉｑ^＊＊との差分は、ｄ軸暖機電流候補値Ｉｄ^＊＊＊とｄ軸電流候補値Ｉｄ^＊＊との差分より小さい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１…インバータ、２…モータ、３…第１冷却部、６…電駆動システム、７…第２冷却部、１０…循環流路、１２…ポンプ、５０…冷却システム

Claims

モータ（２）と前記モータを駆動させるインバータ（１）とを有する電駆動システム（６）を冷却する冷却システム（５０）であって、
自身の内部を流通する冷却媒体を利用した熱交換により、前記モータを冷却する第１冷却部（３）と、
自身の内部を流通する前記冷却媒体を利用した熱交換により、前記インバータを冷却する第２冷却部（７）と、
前記第１冷却部と前記第２冷却部とを通り、前記冷却媒体が循環する循環流路（１０）と、
前記循環流路に配置され、前記冷却媒体を圧送するポンプ（１２）と、
を備え、
前記インバータは、スイッチング素子（５）を有し、
前記冷却システムは、
前記モータの目標トルクに応じて前記スイッチング素子に対して制御信号を出力することにより、前記インバータの出力電力をＰＷＭ制御するインバータ制御部（３０）と、
前記循環流路を流通する前記冷却媒体の温度である冷却媒体温度を検出する温度センサ（１８）と、
をさらに備え、
前記インバータ制御部は、前記温度センサにより検出される前記冷却媒体温度が予め定められた閾値温度以下の場合に、前記目標トルクに対する前記モータの出力トルクの変動が予め定められた変動範囲に収まる状態で、前記モータによる損失と前記インバータによる損失とが増大するように前記制御信号を出力して前記スイッチング素子を制御し、
前記インバータ制御部は、
前記モータを流れる電流であるモータ電流を検出する電流センサ（１９）から前記モータ電流を取得し、
前記モータの回転数を検出する回転数センサ（２０）から前記回転数を取得し、
前記目標トルクと取得された前記回転数とに基づき、ｄ軸電流目標値の候補値であるｄ軸電流候補値と、ｄ軸暖機電流候補値と、ｑ軸電流目標値の候補値であるｑ軸電流候補値と、ｑ軸暖機電流候補値とを求め、
前記温度センサにより検出される前記冷却媒体温度が前記閾値温度以下であるか否かを判定し、
前記冷却媒体温度が前記閾値温度よりも高いと判定された場合には前記ｄ軸電流候補値を前記ｄ軸電流目標値に設定し、前記ｑ軸電流候補値を前記ｑ軸電流目標値に設定し、
前記冷却媒体温度が前記閾値温度以下と判定された場合には前記ｄ軸暖機電流候補値を前記ｄ軸電流目標値に設定し、前記ｑ軸暖機電流候補値を前記ｑ軸電流目標値に設定し、
前記電流センサにより検出される前記モータ電流を構成するｄ軸電流が前記ｄ軸電流目標値に近づき、前記モータ電流を構成するｑ軸電流が前記ｑ軸電流目標値に近づくように、前記制御信号を設定し、
前記ｄ軸暖機電流候補値は、前記ｄ軸電流候補値よりも大きく、
前記ｄ軸暖機電流候補値と前記ｄ軸電流候補値との差分は、前記ｑ軸暖機電流候補値と前記ｑ軸電流候補値との差分よりも大きい、
冷却システム。
請求項１に記載の冷却システムにおいて、
前記インバータは、スイッチング素子を有し、
前記インバータの前記スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ素子で構成されている、
冷却システム。