JP7431630B2 - 電動機冷却制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機を冷却する電動機冷却システムを制御する電動機冷却制御装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２０１０－１９８７９５号公報（特許文献１）に記載された車載電池の加温装置が知られている。特許文献１の車載電池の加温装置は、車載電池を除く車両の電気機器を冷却するためのラジエータを介して循環されるラジエータ回路と、冷却液が車載電池を介して循環される電池回路との２つの冷却液回路を備え、さらに、電気機器通過後の冷却液がラジエータ回路と電池回路とのいずれかの冷却液回路を通じて循環させるかを切り換える電動三方弁と、冷却液温度が車載電池温度よりも高いときに、電池回路を通じて冷却液を循環させるように電動三方弁を制御する電子制御ユニットと、を備える（要約参照）。さらに特許文献１の車載電池の加温装置では、電気機器はジェネレータ、モータ及びインバータで構成され（段落００１９参照）、電子制御ユニットは車載電池の暖機が必要と判定された場合で、かつ電気機器の早期冷却が不要な場合に、電池回路に冷却液を供給するように電動三方弁を制御している（段落００２３参照）。具体的には、車載電池の温度が既定値以下であること（段落００２２及び図２参照）、冷却液の温度が車載電池の温度よりも高く（段落００２４及び図２参照）、かつ既定値以下であること（段落００２３及び図２参照）を条件として、電池回路に冷却液を供給する。

特開２０１０－１９８７９５号公報

特許文献１の車載電池の加温装置は、車載電池（車載バッテリ）の暖機を行うことを目的としており、冷却液の温度が既定値以下であること、すなわち電気機器が冷却を必要としない温度の場合に、電池回路に冷却液を供給している。このように特許文献１では、電気機器の冷却のために車載バッテリを利用することについて、配慮がない。

本発明の目的は、電気機器の冷却のために車載バッテリを利用することによって、電気機器の冷却効果を向上することにある。なお、本発明における電気機器は、特許文献１の電気機器と同じ構成に限定されない。

上記目的を達成するために、本発明の電動機冷却制御装置は、
車両を駆動するモータと、前記モータが出力するシャフトの回転を減速するギアと、前記モータの駆動を制御するインバータと、前記モータ及び前記インバータを冷却する第１冷媒を流す第１冷媒経路と、前記モータ及び前記ギアを冷却する第２冷媒を流す第２冷媒経路と、前記第１冷媒経路に繋がり前記第１冷媒が車載バッテリを介することなくラジエータを介して循環する第１冷却路と、前記第１冷媒経路に繋がり前記第１冷媒が車載バッテリを介して循環する第２冷却路と、前記第１冷媒経路と前記第１冷却路又は前記第２冷却路との遮断又は接続を行う流路切替部と、を備える電動機モジュールを冷却する電動機冷却システムであって、
前記インバータ、前記モータ及び前記ギアのそれぞれに対応する温度閾値として、第１閾値、第２閾値及び第３閾値を有し、
前記第１閾値、前記第２閾値及び前記第３閾値は、第１閾値≦第２閾値＜第３閾値の関係を有し、
当該電動機冷却システムは、前記車載バッテリの温度が、設定された常温の温度範囲の範囲内で、かつ前記第１冷媒が前記車載バッテリと熱交換を行って温度を低下させることのできる状態において、前記インバータ、前記モータ又は前記ギアのうち少なくともいずれか一つの温度が対応する温度閾値よりも高い場合に、前記第１冷媒経路と前記第２冷却路とが接続されるように、前記流路切替部を切り替える。

本発明によれば、電気機器の冷却のために車載バッテリを利用することによって、電気機器の冷却効果を向上することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施例に係る電動機冷却システムの構成を示す構成図である。 本発明の一実施例に係る電動機冷却システムの構成の概略を示す構成概略図である。 車載バッテリを搭載した車両の構成の概略を示す概略構成図である。 電動機冷却制御装置１が実行する冷却制御の内容を示すフローチャートである。 インバータ、モータ及びギアの各温度ＩＮＶ ｔｅｍｐ、ＭＯＴ ｔｅｍｐ及びＧＥＡＲ ｔｅｍｐの変化と、第１冷却路及び第２冷却路の切り替えの関係（条件）の一例を示す説明図である。 インバータ、モータ及びギアの各温度ＩＮＶ ｔｅｍｐ、ＭＯＴ ｔｅｍｐ及びＧＥＡＲ ｔｅｍｐの変化と、第１冷却路及び第２冷却路の切り替えの関係（条件）の一例を示す説明図である。 インバータ、モータ及びギアの各温度ＩＮＶ ｔｅｍｐ、ＭＯＴ ｔｅｍｐ及びＧＥＡＲ ｔｅｍｐの変化と、第１冷却路及び第２冷却路の切り替えの関係（条件）の一例を示す説明図である。

以下、図面を用いて、本発明に係る電動機冷却システムの一実施例について説明する。各図において、共通する構成及び部位については同じ符号付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施例に係る電動機冷却システム１００の構成を示す構成図である。図２は、本発明の一実施例に係る電動機冷却システム１００の電動機モジュールＭＩＧの構成の概略を示す構成概略図である。

本実施例では、車載機器としての電動機冷却システム１００は、電動機モジュールＭＩＧ、車載バッテリ１５１及び電動機冷却制御装置１を含んで構成される。本実施例では、電動機冷却制御装置１は、電動機モジュールＭＩＧ、車載バッテリ１５１及び冷却装置を含んで電動機モジュールＭＩＧを冷却する電動機冷却システム１００を制御する制御装置であり、車載機器の制御を行う制御装置、例えばエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）により構成される。

電動機モジュールＭＩＧは、車両を駆動するモータ１１０と、モータ１１０の駆動を制御するインバータ１２０と、モータ１１０の出力軸であるシャフト１１５Ａの回転を減速するギア１３０と、を含んで構成される。

電動機モジュールＭＩＧはモータ１１０とギア１３０とインバータ１２０とが一体となるハウジング１００Ａに収容されている。電動機モジュールＭＩＧはインバータ１２０がモータ１１０の径方向上部に取り付けられ、ギア１３０はモータ１１０に対してシャフト１１５Ａの軸方向の一端部に取り付けられている。

さらに電動機冷却システム１００は、電動機モジュールＭＩＧの冷却装置として、モータ１１０及びインバータ１２０を冷却する第１冷媒Ｒｗを流す第１冷媒経路１１１，１２１と、モータ１１０及びギア１３０を冷却する第２冷媒Ｒｏを流す第２冷媒経路１１２，１３１と、第１冷媒経路１１１，１２１に繋がり第１冷媒Ｒｗが車載バッテリ１５１を介することなくラジエータ１５３を介して循環する第１冷却路１６１と、第１冷媒経路１１１，１２１に繋がり第１冷媒Ｒｗが車載バッテリ１５１を介して循環する第２冷却路１６２と、を含む。なお図１では、実際の配管（流路）をｐ１～ｐ７で示し、配管（流路）ｐ１～ｐ７により構成される、第１冷媒Ｒｗが流れる経路（第１冷却路１６１及び第２冷却路１６２）を破線で示している。電動機モジュールＭＩＧの冷却装置は、第１冷媒経路１１１，１２１が電動機モジュールＭＩＧに構成されていることから、電動機モジュールＭＩＧの構成の一部とみなすことができる。

第１冷媒経路１１１，１２１は、インバータ１２０に形成された流路１２１と、モータ１１０のステータ１１４を収納するハウジング１１７（図２参照）に形成された流路１１１と、を含む。電動機モジュールＭＩＧでは、第１冷媒Ｒｗがインバータ１２０の第１冷媒入口（流入口）１２１Ａから流入し、第１冷媒経路１１１，１２１の冷却路１２１を流通してインバータ１２０の第１冷媒出口（流出口）１２１Ｂから流出し、モータ１１０の第１冷媒入口（流入口）１１１Ａを通りモータ１１０内の冷却路１１１を流通してモータ１１０の第１冷媒出口（流出口）１１１Ｂから流出するように流れる。

第１冷却路は、ラジエータ１５３を通った第１冷媒Ｒｗが、電動機モジュールＭＩＧを循環した後、ポンプ１５５を通り、車載バッテリ１５１を介することなくラジエータ１５３に戻る冷却路である。第２冷却路は、ラジエータ１５３を通った第１冷媒が、電動機モジュールＭＩＧを循環した後、ポンプ１５５を通り車載バッテリ１５１を通過（循環）してラジエータ１５３に戻る冷却路である。

第１冷却路１６１及び第２冷却路１６２は、電動機モジュールＭＩＧを通る流路部分（通路部分）ｐ１，ｐ２，ｐ４，ｐ５が共通化されており、この共通化された流路部分ｐ１，ｐ２，ｐ４，ｐ５にポンプ１５５が設けられている。ポンプ１５５は、電動機モジュールＭＩＧを通過（循環）した後の第１冷媒（冷却液）Ｒｗをラジエータ１５３及び車載バッテリ１５１に循環させる装置であり、本実施例では共通化された流路部分ｐ１，ｐ２，ｐ４，ｐ５のうち流路部分ｐ１，ｐ２に配置されている。

第１冷却路１６１及び第２冷却路１６２が、共通化された流路部分ｐ２から独立した第１冷却路１６１の流路部分ｐ３と第２冷却路１６２の流路部分ｐ６とに分岐するする部分には、流路切替部１５７が設けられている。流路切替部（流路切替装置）１５７は、電動機モジュールＭＩＧを通過した後の第１冷媒Ｒｗを第１冷却路１６１又は第２冷却路１６２のどちらかに切り替える装置である。すなわち流路切替部（流路切替装置）１５７は、第１冷媒経路１１１，１２１と第１冷却路１６１との遮断又は接続を行うと共に、第１冷媒経路１１１，１２１と第２冷却路１６２との遮断又は接続を行う。本実施例の流路切替部１５７は、第１冷媒経路１１１，１２１と第１冷却路１６１とを接続する場合、第１冷媒経路１１１，１２１と第２冷却路１６２とを遮断し、第１冷媒経路１１１，１２１と第１冷却路１６１とを遮断する場合、第１冷媒経路１１１，１２１と第２冷却路１６２とを接続する。

流路切替部１５７が第１冷媒経路１１１，１２１と第１冷却路１６１とを接続した場合、第１冷媒Ｒｗは流路部分ｐ１，ｐ２から流路部分ｐ３を流れ、ラジエータ１５３に流れる。この場合第１冷媒Ｒｗは、車載バッテリ１５１に循環しない。流路切替部１５７が第１冷媒経路１１１，１２１と第２冷却路１６２とを接続した場合、第１冷媒Ｒｗは流路部分ｐ１，ｐ２から流路部分ｐ６を流れ、車載バッテリ１５１に流れる。この場合第１冷媒Ｒｗは、車載バッテリ１５１を循環してラジエータ１５３に流れる。

本実施例では、第１冷媒Ｒｗとして液体（冷却液）、例えば水を使用するものとするが、第１冷媒Ｒｗは液体や水に限定される訳ではない。

また電動機モジュールＭＩＧでは、第２冷媒Ｒｏがモータ１１０の第２冷媒入口（流入口）１１２Ａを通り、コイル１１４Ａを有するステータ１１４に直接噴射され、モータ１１０の下部に設けられている第２冷媒出口（流出口）１１２Ｂから流出し、ギア１３０の第２冷媒入口（流入口）１３１Ａからギア１３０へ流通する。ギア１３０に流入した第２冷媒はギア１３０を冷却した後、第２冷媒出口（流出口）１３１Ｂから流出する。

第２冷媒Ｒｏは、モータ１１０ではロータ１１５によってかきあげられてコイル１１４Ａ及びステータ１１４の全体を冷却し、ギア１３０ではギアによってかきあげられてギア全体を冷却する。

このように、モータ１１０の内部には第２冷媒Ｒｏが流れる第２冷媒経路の冷却路１１２が構成され、ギア１３０の内部には第２冷媒Ｒｏが流れる第２冷媒経路の冷却路１３１が構成される。

第２冷媒Ｒｏは、第１冷媒Ｒｗよりも熱容量及び熱伝達が低い冷媒である。本実施例では、第２冷媒Ｒｏとしてオイル（ギアオイル）を使用するものとする。例えば、第２冷媒は、主原料に鉱物油又は化学合成油を用い、酸化防止剤又は流動点降下剤のうち少なくともいずれか一方の添加剤が加えられているものを用いることができる。第１冷媒Ｒｗ及び第２冷媒Ｒｏとして、上述したものを用いることにより、電動機モジュールＭＩＧの冷却効果を高めることができる。しかし、第２冷媒Ｒｏはオイルに限定される訳ではない。

また電動機冷却システム１００は、第２冷却路とは別に、車載バッテリ１５１の温調制御を行う第３冷媒を循環させる第３冷媒経路１７１を有する。第３冷媒経路１７１は第１冷媒経路１１１，１２１及び第２冷媒経路１１２，１３１から独立した冷媒経路として構成される。すなわち本実施例では、第３冷媒経路１７１は、第２冷却路とは別の冷却路（空冷／冷問わず）として構成され、車載バッテリ１５１の温調制御を行う。

図３では、第３冷媒経路１７１にポンプ１７３及びラジエータ１７５を配置し、ラジエータ１７５で冷却した第３冷媒を車載バッテリ１５１に循環させる構成を示しており、この場合、第３冷媒で車載バッテリ１５１を冷却することになる。図３では図示していないが、第３冷媒を内燃機関或いはヒータに循環させることにより、第３冷媒を用いて車載バッテリ１５１の暖機を行うようにしてもよい。或いは、第３冷媒をラジエータ１７５と内燃機関或いはヒータとに切り替えて循環させるようにしてもよい。

図３は、車載バッテリ１５１を搭載した車両の構成の概略を示す概略構成図である。なお図３では、本発明に係る車載バッテリ１５１及び電動機モジュールＭＩＧの構成を中心に示しており、その他の多くの構成については省略している。

車両２００は、車体２００Ａに設けられた車輪２００Ｂを備え、電動機モジュールＭＩＧは車輪２００Ｂを駆動する。車両２００は、内燃機関と電動機１１０を併用して駆動されるものであってもよいし、電動機１１０のみで駆動されるものであってもよい。また電動機１１０は、発電機として利用されものであってもよい。

車載バッテリ１５１は、第２冷却路とは別の第３冷媒経路（空冷／水冷問わず）１７１（図１参照）によって温調制御が行われており、しかも電動機モジュールＭＩＧ及び第１冷媒Ｒｗの量に比べて十分に体積が大きい。このため本実施例では、第１冷媒Ｒｗが車載バッテリ１５１と熱交換を行って第１冷媒Ｒｗの温度を低下させることで、電動機モジュールＭＩＧの冷却能力を向上させ、電費を改善することができる。

車載バッテリ１５１は、その体積が大きいため、車体２００Ａの床部に設置されている。また車載バッテリ１５１は、電動機モジュールＭＩＧの近辺に設置されており、電動機モジュールＭＩＧとの間で流路形成が容易な構成を実現している。

再び図２に戻って説明する。インバータ１２０は、回路基板１２２にパワーモジュール１２２Ａ及び温度センサ１２３が載置されており、温度センサ１２３によりパワーモジュール１２２Ａの温度を監視できるように構成されている。

モータ１１０は、コイル１１４Ａに温度センサ１１６が設けられており、コイル１１４Ａの温度を監視できるように構成されている。

ギア１３０は、直接ギアの温度を計測しておらず、ギアオイルＲｏの温度を温度センサ１３２で監視できるように構成されている。

温度センサ１２３で検出されるパワーモジュール温度、温度センサ１１６で検出されるコイル温度、及び温度センサ１３２で検出されるギアオイル温度（ギア温度）は、電動機冷却制御装置１に送られ、電動機冷却制御装置１は電動機冷却システム１００の各機器（装置）を制御して、電動機モジュールＭＩＧの冷却を行う。

次に、図４を用いて、電動機冷却制御装置１が実行する冷却制御の内容について、説明する。図４は、電動機冷却制御装置１が実行する冷却制御の内容を示すフローチャートである。

電動機冷却制御装置１は、車載バッテリ１５１の温度が常温α以上で制御され、かつインバータ１２０、モータ１１０又はギア１３０のうち少なくともいずれか一つの温度が対応する温度閾値（温度条件）γ１、γ２、γ３よりも高い場合に、第１冷媒経路１１１，１２１と第２冷却路１６２とが接続されるように、流路切替部（経路切替部）１５７を切り替える。言い換えれば、流路切替部１５７は、インバータ１２０、モータ１１０及びギア１３０にそれぞれ設定されている温度閾値γ１、γ２及びγ３よりも、インバータ１２０、モータ１１０及びギア１３０のいずれかの温度が高くなった場合に、第２冷却路１６２に第１冷媒Ｒｗが循環するように、切り替えられる。

本実施例では、車載バッテリ１５１は、第３冷媒経路１７１（図３参照）を用いて、温調制御されており、常温α以上かつ常温＋５℃以下の温度に調整されている。本実施例では、常温α以上かつ常温＋５℃以下の温度範囲を、常温の温度範囲として設定している。すなわち本実施例では、常温αの上限値を常温α＋５℃に設定しており、常温αの温度範囲を＋５℃（Δα）としているが、この温度範囲Δαとして異なる値を設定してもよい。この場合、常温αは車載バッテリ１５１が好適に動作する許容温度の最低値に設定され、Δαは許容温度範囲に設定されることが好ましい。

図４のステップＳ１では、車載バッテリ１５１の温度Ｔｂについて、常温αであるかどうかを判定する。車載バッテリ１５１の温度Ｔｂが常温α、すなわち常温α以上かつ常温＋５℃以下の温度範囲内にある場合に、車載バッテリ１５１の温度Ｔｂは常温αであると判定して、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、電動機モジュールＭＩＧの温度Ｔｍが設定された温度閾値γよりも大きいか、否かを判定する。本実施例では、温度閾値γとして、インバータ１２０の温度閾値である第１閾値γ１、モータ１１０の温度閾値である第２閾値γ２及びギア１３０の温度閾値である第３閾値γ３を設定する。

γ１は、インバータ１２０のパワーモジュール１２２Ａの温度閾値であり、インバータ１２０のパワーモジュール１２２Ａの温度がその閾値γ１を超えた場合、走行が不可能になる可能性がある温度閾値である。γ２は、モータ１１０のコイル１１４Ａの温度閾値であり、モータ１１０のコイル１１４Ａの温度がその閾値を超えた場合、トルクが低下し運転性能が悪化する可能性がある温度閾値である。γ３は、第２冷媒Ｒｏであるギアオイルの温度閾値であり、ギアオイルの温度がその閾値を超えた場合、ギアオイルの劣化が進み、摩擦が増加し故障する可能性がある温度閾値である。

さらに本実施例では、第１閾値γ１、前記第２閾値γ２及び前記第３閾値γ３は、第１閾値γ１≦第２閾値γ２＜第３閾値γ３の関係を有するように設定されている。この関係は、インバータ１２０、モータ１１０及びギア１３０の熱に対する耐久性や、効率低下の度合い等に配慮して決定され、γ１、γ２及びγ３が上記の関係を有することにより、熱に対する耐久性を確保し、電動機モジュールＭＩＧの効率の低下を抑制することができる。

ステップＳ２で、電動機モジュールＭＩＧの温度Ｔｍが温度閾値γよりも大きい場合、ステップＳ３に進む。すなわち、温度センサ１２３で検出されるパワーモジュール温度、温度センサ１１６で検出されるコイル温度、又は温度センサ１３２で検出されるギアオイル温度（ギア温度）のうち少なくともいずれか一つの温度が対応する温度閾値γ１、γ２又はγ３よりも高い場合に、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、電動機冷却制御装置１が、第１冷媒経路１１１，１２１と第２冷却路１６２とが接続されるように、流路切替部１５７の切替制御を行う。

一方、ステップＳ１において、車載バッテリ１５１の温度Ｔｂが常温α以外の温度範囲、すなわち常温αよりも小さいか、常温＋５℃よりも大きい温度範囲にあると判定された場合には、車載バッテリ１５１の温度Ｔｂは常温α以外の温度範囲にあると判定して、ステップＳ４に進む。この場合、ステップＳ４では、電動機冷却制御装置１は、第１冷媒経路１１１，１２１と第１冷却路１６１とが接続されるように、流路切替部１５７の切替制御を行う。すなわち電動機冷却制御装置１は、第１冷媒Ｒｗが車載バッテリ１５１を介することなくラジエータ１５３を介して循環するように、制御する。

これは、車載バッテリ１５１の温度Ｔｂが常温＋５℃よりも大きい温度範囲にあると判定された場合には、車載バッテリ１５１の温調制御を優先して行うようにするためである。また、この場合に、車載バッテリ１５１の温度Ｔｂが常温α以外の温度範囲、すなわち常温αよりも小さいと判定された場合には、第１冷媒経路１１１，１２１と第２冷却路１６２とが接続されるように流路切替部１５７の切替制御を行い、第１冷媒で車載バッテリ１５１を暖機するようにすることも可能である。

また電動機モジュールＭＩＧは、車載バッテリ１５１を冷却する第３冷媒を流す第３冷媒経路１７１を第１冷媒経路１１１，１２１及び第２冷媒経路１１２，１３１から独立して備え、車載バッテリ１５１の温度が常温温度から５度以上高くなった場合に、第３冷媒を制御して、車載バッテリ１５１の冷却能力を向上させるようにするとよい。例えば、第３冷媒の流量を増加させたり、第３冷媒の温度を下げたりすることで、車載バッテリ１５１の冷却能力を向上させることができる。

他にはモータの出力を低下させ、バッテリ放電量を低下させる。

またステップＳ２で、電動機モジュールＭＩＧの温度Ｔｍが温度閾値γ以下の場合、すなわち、パワーモジュール温度、コイル温度及びギアオイル温度（ギア温度）が対応する温度閾値γ１、γ２及びγ３以下の場合は、ステップＳ４に進む。この場合も電動機冷却制御装置１は、第１冷媒Ｒｗが車載バッテリ１５１を介することなくラジエータ１５３を介して循環するように、制御する。

これは、車載バッテリ１５１の温度は許容範囲内であり、このような場合に電動機モジュールＭＩＧの熱を車載バッテリ１５１に放熱すると、車載バッテリ１５１の温調制御により電費が悪くなるためである。

以上説明したように、本実施例の電動機冷却制御装置１は、
車両を駆動するモータ１１０と、モータ１１０の出力軸であるシャフト１１５Ａの回転を減速するギア１３０と、モータ１１０の駆動を制御するインバータ１２０と、モータ１１０及びインバータ１２０を冷却する第１冷媒Ｒｗを流す第１冷媒経路１１１，１２１と、モータ１１０及びギア１３０を冷却する第２冷媒Ｒｏを流す第２冷媒経路１１２，１３１と、第１冷媒経路１１１，１２１に繋がり第１冷媒Ｒｗが車載バッテリ１５１を介することなくラジエータ１５３を介して循環する第１冷却路１６１と、第１冷媒経路１１１，１２１に繋がり第１冷媒Ｒｗが車載バッテリ１５１を介して循環する第２冷却路１６２と、第１冷媒経路１１１，１２１と第１冷却路１６１又は第２冷却路１６２との遮断又は接続を行う流路切替部１５７と、を備える電動機モジュールＭＩＧを冷却する電動機冷却制御装置であって、
インバータ１２０、モータ１１０及びギア１３０のそれぞれに対応する温度閾値として、第１閾値γ１、第２閾値γ２及び第３閾値γ３を有し、
第１閾値γ１、前記第２閾値γ２及び前記第３閾値γ３は、第１閾値γ１≦第２閾値γ２＜第３閾値γ３の関係を有し、
当該電動機冷却制御装置１は、車載バッテリ１５１の温度が常温α以上で制御されており、かつインバータ１２０、モータ１１０又はギア１３０のうち少なくともいずれか一つの温度が対応する温度閾値γ１、γ２、γ３よりも高い場合に、第１冷媒経路１１１，１２１と第２冷却路１６２とが接続されるように、流路切替部１５７を切り替える。

この場合、車載バッテリ１５１の温度が常温α以上かつ常温温度＋５℃以下の場合に、第１冷媒経路１１１，１２１と第２冷却路１６２とが接続されるように、流路切替部１５７を切り替えるとよい。

本実施例では、温度制御されている車載バッテリ１５１と熱交換を行うことで第１冷媒（冷却液）Ｒｗの温度を低下させ、電動機モジュールＭＩＧの冷却能力を向上させ、電費を改善することができる。

次に、図５乃至図７を用いて、第１冷却路１６１と第２冷却路１６２との切り替えについて説明する。

図５は、インバータ１２０、モータ１１０及びギア１３０の各温度ＩＮＶ ｔｅｍｐ、ＭＯＴ ｔｅｍｐ及びＧＥＡＲ ｔｅｍｐの変化と、第１冷却路１６１及び第２冷却路１６２の切り替えの関係（条件）の一例を示す説明図である。

図５では、インバータ１２０のパワーモジュール１２２Ａの温度ＩＮＶ ｔｅｍｐが第１閾値γ１を超えた場合を示している。この場合、モータ１１０及びギア１３０の各温度ＭＯＴ ｔｅｍｐ及びＧＥＡＲ ｔｅｍｐは、それぞれ第２閾値γ２及び第３閾値γ３を超えていない。

流路切替部１５７は、インバータ１２０の故障を防ぐために第１冷却路１６１から第２冷却路１６２に切り替え、第１冷媒（冷却水）Ｒｗの温度を低下させて、インバータ１２０の冷却を行うようにする。

図６は、インバータ１２０、モータ１１０及びギア１３０の各温度ＩＮＶ ｔｅｍｐ、ＭＯＴ ｔｅｍｐ及びＧＥＡＲ ｔｅｍｐの変化と、第１冷却路１６１及び第２冷却路１６２の切り替えの関係（条件）の一例を示す説明図である。

図６では、モータ１１０における高負荷点での駆動によって銅損が大きく、モータ１１０のコイル１１４Ａの温度ＭＯＴ ｔｅｍｐが先に第２閾値γ２を超えた場合を示している。この時点で、インバータ１２０及びギア１３０の各温度ＩＮＶ ｔｅｍｐ及びＧＥＡＲ ｔｅｍｐは、それぞれ第１閾値γ１及び第３閾値γ３を超えていない。

流路切替部１５７は、モータ１１０のトルクが低下し、運転性能が低下するのを防ぐため、第１冷却路１６１から第２冷却路１６２に切り替え、第１冷媒（冷却水）Ｒｗの温度を低下させてモータ１１０の冷却を行う。

図７は、インバータ１２０、モータ１１０及びギア１３０の各温度ＩＮＶ ｔｅｍｐ、ＭＯＴ ｔｅｍｐ及びＧＥＡＲ ｔｅｍｐの変化と、第１冷却路１６１及び第２冷却路１６２の切り替えの関係（条件）の一例を示す説明図である。

図７では、高回転走行の駆動によって、ギア１３０の発熱が大きくなり、ギア１３０の温度ＧＥＡＲ ｔｅｍｐが先に第３閾値γ３を超えた場合を示している。この時点で、インバータ１２０及びモータ１１０の各温度ＩＮＶ ｔｅｍｐ及びＭＯＴ ｔｅｍｐは、それぞれ第１閾値γ１及び第２閾値γ２を超えていない。

流路切替部１５７は、第２冷媒Ｒｏであるギアオイルがモータ１１０の温度ＭＯＴ ｔｅｍｐより高い温度でギアに噴射されることを防ぐために、第１冷却路１６１から第２冷却路１６２に切り替え、第１冷媒（冷却水）Ｒｗの温度を低下させてギアオイルＲｏの温度ＧＥＡＲ ｔｅｍｐを低下させ、モータ１１０の加熱を防ぐ。

ギア１３０は、モータ１１０の高回転化によって発熱量が上昇することが予想される。この場合、ギア１３０は第２冷媒Ｒｏで冷却しているため、第１冷媒Ｒｗで直接冷却することはできない。しかし本実施例では、第１冷媒経路１１１，１２１は、モータ１１０のステータ１１４を収納するハウジング１１７（図２参照）に形成された流路１１１を含み、第２冷媒経路１１２，１３１は、ステータ１１４の巻線（コイル）１１４Ａに第２冷媒Ｒｏを直接接触させる流路１１２を含み、第１冷媒Ｒｗと第２冷媒Ｒｏとは、ハウジング１１７を介して熱交換する。

さらに本実施例では、モータ１１０における第１冷媒Ｒｗの出口１１１Ｂ付近において、ギア１３０の熱を第１冷媒Ｒｗに放熱することができる。

今後の電気自動車両はバッテリがさらに大型化し、車載バッテリ１５１の水冷／空冷による冷却制御が行われる。このように、車載バッテリ１５１が冷却制御により定常温度に制御されると、電動機モジュールＭＩＧを冷却する第１冷媒Ｒｗを車載バッテリ１５１で冷却することにより、電動機モジュールＭＩＧの冷却性能を向上させることができる。そして、電動機モジュールＭＩＧを、車載バッテリ１５１を利用して冷却することで、電費を向上することができる。

１…電動機冷却制御装置、１１０…モータ、１１１，１２１…第１冷媒経路、１１２，１３１…第２冷媒経路、１１４…モータ１１０のステータ、１１４Ａ…巻線（コイル）、１１５Ａ…モータ１１０のシャフト、１１７…モータ１１０のハウジング、１２０…インバータ、１３０…ギア、１５１…車載バッテリ、１５５…ラジエータ、１５７…流路切替部、１６１…第１冷却路、１６２…第２冷却路、１７１…第３冷媒経路、ＭＩＧ…電動機モジュール、Ｒｏ…第２冷媒、Ｒｗ…第１冷媒、α…常温。

Claims (6)

1. 車両を駆動するモータと、前記モータが出力するシャフトの回転を減速するギアと、前記モータの駆動を制御するインバータと、前記モータ及び前記インバータを冷却する第１冷媒を流す第１冷媒経路と、前記モータ及び前記ギアを冷却する第２冷媒を流す第２冷媒経路と、前記第１冷媒経路に繋がり前記第１冷媒が車載バッテリを介することなくラジエータを介して循環する第１冷却路と、前記第１冷媒経路に繋がり前記第１冷媒が前記車載バッテリを介して循環する第２冷却路と、前記第１冷媒経路と前記第１冷却路又は前記第２冷却路との遮断又は接続を行う流路切替部と、を備える電動機モジュールを冷却する電動機冷却制御装置であって、
   前記インバータ、前記モータ及び前記ギアのそれぞれに対応する温度閾値として、第１閾値、第２閾値及び第３閾値を有し、
   前記第１閾値、前記第２閾値及び前記第３閾値は、第１閾値≦第２閾値＜第３閾値の関係を有し、
   当該電動機冷却制御装置は、前記車載バッテリの温度が、設定された常温の温度範囲の範囲内で、かつ前記第１冷媒が前記車載バッテリと熱交換を行って温度を低下させることのできる状態において、前記インバータ、前記モータ又は前記ギアのうち少なくともいずれか一つの温度が対応する温度閾値よりも高い場合に、前記第１冷媒経路と前記第２冷却路とが接続されるように、前記流路切替部を切り替える電動機冷却制御装置。
2. 請求項１に記載の電動機冷却制御装置において、
   前記第１冷媒経路は、前記モータのステータを収納するハウジングに形成された流路を含み、
   前記第２冷媒経路は、前記ステータの巻線に前記第２冷媒を直接接触させる流路を含み、
   前記第１冷媒と前記第２冷媒とは、前記ハウジングを介して熱交換する電動機冷却制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の電動機冷却制御装置において、
   前記第２冷媒は、前記第１冷媒よりも熱容量及び熱伝達が低い冷媒である電動機冷却制御装置。
4. 請求項１又は２に記載の電動機冷却制御装置において、
   前記第２冷媒は、主原料に鉱物油又は化学合成油を用い、酸化防止剤又は流動点降下剤のうち少なくともいずれか一方の添加剤が加えられている電動機冷却制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動機冷却制御装置において、
   前記車載バッテリの前記常温の温度範囲は、常温以上かつ常温＋５℃以下の範囲である電動機冷却制御装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動機冷却制御装置において、
   前記電動機モジュールは、前記車載バッテリを冷却する第３冷媒を流す第３冷媒経路を前記第１冷媒経路及び前記第２冷媒経路から独立して備え、
   前記車載バッテリの温度が常温から５度以上高くなった場合に、前記第３冷媒を制御して、前記車載バッテリの冷却能力を向上させる電動機冷却制御装置。

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