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公開番号2020099155
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200625
出願番号2018237280
出願日20181219
発明の名称回転駆動装置
出願人株式会社SUBARU
代理人特許業務法人つばさ国際特許事務所
主分類H02K 9/19 20060101AFI20200529BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータの過加熱を回避しつつ、モータの出力性能を十分に発揮することのできる回転駆動装置を提供する。
【解決手段】回転駆動装置は、モータ、第1の温度センサ、筐体、冷却媒体供給部、開閉弁、制御部を備える。モータはロータおよびステータを有する。第1の温度センサはステータの温度を検出し第1の検出信号を発する。冷却媒体供給部は、モータに対し冷却媒体を供給可能に設けられている。開閉弁は、筐体の下部に設けられ、閉じることにより冷却媒体を筐体の内部に貯留し、開くことにより冷却媒体を筐体の内部から排出を行う。制御部は、第1の検出信号に基づきステータの温度変化の予測を行い、ステータの温度がモータの動作保証温度を超えることが予測されると共にモータの時間定格領域の動作点においてモータが駆動している場合に、モータの出力制限を開始する前に開閉弁を閉じることで筐体の内部における冷却媒体の貯留量を増加させる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
ロータおよびステータを有するモータと、
前記ステータの温度を検出すると共に前記ステータの温度の情報を含む第1の検出信号を発する第1の温度センサと、
前記モータを収容する筐体と、
前記モータに対し冷却媒体を供給可能に前記筐体に設けられた冷却媒体供給部と、
前記筐体の下部に開閉可能に設けられ、閉じることにより前記冷却媒体を前記筐体の内部に貯留し、開くことにより前記冷却媒体を前記筐体の内部から排出を行う開閉弁と、
前記第1の検出信号に基づき前記ステータの温度変化の予測を行い、前記ステータの温度が前記モータの動作保証温度を超えることが予測されると共に前記モータの時間定格領域の動作点において前記モータが駆動している場合に、前記モータの出力制限を開始する前に前記開閉弁を閉じることで前記筐体の内部における前記冷却媒体の貯留量を増加させる制御部と
を備えた回転駆動装置。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記制御部は、前記モータへの投入エネルギーの大きさおよび前記第1の検出信号に基づき前記ステータの温度変化の予測を行い、前記開閉弁の動作を制御する
請求項1記載の回転駆動装置。
【請求項3】
前記冷却媒体の温度を検出すると共に前記冷却媒体の温度の情報を含む第2の検出信号を発する第2の温度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記モータへの投入エネルギーの大きさ、前記第1の検出信号および前記第2の検出信号に基づき前記ステータの温度変化の予測を行い、前記開閉弁の動作を制御する
請求項1記載の回転駆動装置。
【請求項4】
前記制御部は、
前記モータへの投入エネルギーの大きさ、前記第1の検出信号、前記第2の検出信号、および前記冷却媒体供給部により前記モータに対し供給される前記冷却媒体の供給レートに基づき前記ステータの温度変化の予測を行い、前記開閉弁の動作を制御する
請求項3記載の回転駆動装置。
【請求項5】
前記制御部は、
前記時間定格領域の動作点において前記モータが駆動している場合には第1の開閉制御に従って前記開閉弁の動作を実施し、
前記第1の開閉制御は、
前記第1の検出信号に基づく前記ステータの温度が閾値温度以上となった場合に、前記開閉弁を閉じることにより前記筐体の内部における前記冷却媒体の貯留量を増加させ、
前記第1の検出信号に基づく前記ステータの温度が閾値温度未満となった場合に、前記開閉弁を開けることにより前記筐体の内部における前記冷却媒体の貯留量を減少させる
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転駆動装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記開閉弁を閉じた状態で前記モータの連続定格領域の動作点において前記モータが駆動している場合には第2の開閉制御に従って前記開閉弁の動作を実施し、
前記第2の開閉制御は、設定された前記開閉弁を閉じる時間を経過したのち前記開閉弁を開けることにより、前記筐体の内部における前記冷却媒体の貯留量を減少させる
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転駆動装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記モータへの投入エネルギーの大きさに応じて前記閾値温度を設定する
請求項5記載の回転駆動装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記モータへの投入エネルギーの大きさに応じて前記開閉弁を閉じる時間を設定する
請求項6記載の回転駆動装置。
【請求項9】
前記制御部は、前記ステータの温度が前記動作保証温度よりも低い基準温度に到達したときに前記モータの出力制限を開始する
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の回転駆動装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、車両等の駆動系に搭載される、モータを有する回転駆動装置に関する。
続きを表示(約 12,000 文字)【背景技術】
【0002】
車両等の駆動に用いられるモータのコイルを冷却するにあたり、オイルをコイルに噴射または滴下する方法が既に提案されている(例えば特許文献1〜2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2006−197772号公報
特開2009−291002号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、このようなモータを備えた回転駆動装置においては、連続使用時でのモータの過加熱による損傷を回避するため、モータの出力制限を行う保護制御がなされるようになっている。しかしながら、保護制御がなされるとモータの出力が制限されることから、例えば車両の走行性能が十分に発揮できない場合もある。そこで、モータの過加熱を回避しつつ、モータの出力性能を十分に発揮することのできる回転駆動装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一実施態様としての回転駆動装置は、モータと、第1の温度センサと、筐体と、冷却媒体供給部と、開閉弁と、制御部とを備えている。モータは、ロータおよびステータを有する。第1の温度センサは、ステータの温度を検出すると共にステータの温度の情報を含む第1の検出信号を発するようになっている。筐体は、モータを収容する。冷却媒体供給部は、モータに対し冷却媒体を供給可能に筐体に設けられている。開閉弁は、筐体の下部に開閉可能に設けられ、閉じることにより冷却媒体を筐体の内部に貯留し、開くことにより冷却媒体を筐体の内部から排出を行うようになっている。制御部は、第1の検出信号に基づきステータの温度変化の予測を行い、ステータの温度がモータの動作保証温度を超えることが予測されると共にモータの時間定格領域の動作点においてモータが駆動している場合に、モータの出力制限を開始する前に開閉弁を閉じることで筐体の内部における冷却媒体の貯留量を増加させるようになっている。
【0006】
本開示の一実施態様としての回転駆動装置では、ステータの温度がモータの動作保証温度を超えると共にモータの時間定格領域の動作点においてモータが駆動していることが予測される場合に、筐体の内部における冷却媒体の貯留量を増加させるようにしたので、冷却媒体によるモータの冷却が加速される。さらに、モータの出力制限を開始する前に、冷却媒体によるモータの冷却が加速されるので、モータの出力制限が開始されるまでの時間が延長され、あるいはモータの出力制限が回避される。
【発明の効果】
【0007】
本開示の一実施形態としての回転駆動装置によれば、ステータの温度を予測して筐体の内部における冷却媒体の貯留量を変化させてモータの冷却を制御するようにしたので、モータの過加熱を避けるように効果的にモータの冷却を行い、モータの出力性能を十分に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本開示の一実施の形態に係る車両駆動装置の概略構成例を表す模式図である。
図1に示した回転駆動装置における制御機構の構成例を表すブロック図である。
本開示の一実施の形態に係る回転駆動装置の概略構成例を表す他の模式図である。
図1に示したモータにおける回転数と駆動トルクとの関係を表す特性図である。
図1に示した車両駆動装置におけるモータの冷却制御動作を表す流れ図である。
図5に示した冷却制御動作中における経過時間とモータの温度との関係の一例を表す特性図である。
冷却媒体の温度と、所定の冷却能力を発揮するために必要な冷却媒体の供給レートとの関係を模式的に表す特性図である(マップ1)。
冷却媒体の温度および供給レートと、モータへの供給電流値との関係から決定されるモータの閾値温度を表すマップ(マップ2)である。
冷却媒体の温度および供給レートと、モータへの供給電流値との関係から決定される開閉弁の閉塞時間を表すマップ(マップ3)である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態(車両駆動装置の例)
2.変形例
【0010】
<1.実施の形態>
[車両駆動装置100の概略構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る車両駆動装置100の概略構成例を、模式的に表したものである。車両駆動装置100は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車(HEV)などの車両に搭載され、その車両の駆動を行うものである。図1に示したように、車両駆動装置100は、筐体10と、モータ20と、冷却媒体供給部30と、モータ温度センサ41と、冷却媒体温度センサ42とを備えている。車両駆動装置100は、さらに、ECU(Electronic Control Unit)1と、駆動回路2と、バッテリ3とを備えている。
【0011】
筐体10は、モータ20などを収容する内部空間10Vと、下部に設けられた開口10Kと、開口10Kから下方へ延びる排管11と、排管11に設けられた開閉弁12とを有している。開閉弁12は例えば電磁弁であり、ECU1からの制御信号により流路の開閉動作が行われるようになっている。開閉弁12は、例えば通電されないオフ状態では流路が開いた状態となり、通電されるオン状態では流路が閉じた状態となる。
【0012】
モータ20は、例えば三相交流モータであり、筐体10の内部に収容されており、ドライブシャフト21と、そのドライブシャフト21と一体となってドライブシャフト21を回転中心として回転するロータ22と、筐体10に固定され、ロータ22を取り囲むように設けられたステータ23とを有している。ステータ23は、例えばコアとコイルとを含んでおり、そのコイルへの通電により電磁誘導を生じさせ、ロータ22を回転させるようになっている。ドライブシャフト21の第1の端部は筐体10の外部へ突出しており、ギヤ機構などを介して車軸などに動力を伝達するようになっている。ドライブシャフト21の第2の端部は、例えばギヤ24が固定されている。
【0013】
冷却媒体供給部30は、例えばオイルなどの冷却媒体5をモータ20に対し供給する機構である。冷却媒体供給部30は、複数の開口31Kが形成された冷却媒体吐出ヘッド31と、ポンプ32と、冷却媒体5を貯留する容器33と、冷却媒体5を冷却するクーラ34と、各々の内部を冷却媒体5が流通する配管35〜37と、ドライブシャフト38と、ギヤ39とを有している。
【0014】
配管35は容器33とポンプ32とを繋いでおり、配管36はポンプ32とクーラ34とを繋いでおり、配管37はクーラ34と冷却媒体吐出ヘッド31とを繋いでいる。
【0015】
クーラ34は、ポンプ32の下流側に設けられ、ポンプ32から吐出された冷却媒体5と例えば周囲の空気との間で熱交換を行い、冷却媒体5を冷却する空冷式のクーラである。なお、クーラ34は空冷式のクーラに限定されず、例えば、冷却媒体5と冷却水との間で熱交換を行う水冷式のクーラであってもよい。
【0016】
ポンプ32は、容器33に貯留されている冷却媒体5をモータ20へ供給する、電動式のポンプである。ポンプ32は、モータ20によって駆動され、容器33に貯留されている冷却媒体5を吸い上げ、昇圧して吐出するようになっている。ポンプ32から吐出された冷却媒体5は配管36を経てクーラ34に圧送され、クーラ34において冷却されたのち配管37と冷却媒体吐出ヘッド31とを介してモータ20へ供給される。なお、電動式のポンプ32を用いることにより、例えばハイブリッド自動車に搭載されている場合であってもエンジンの回転数のいかんにかかわらず、一定量の冷却媒体5をモータ20へ供給することができる。
【0017】
ドライブシャフト38の第1の端部には、ギヤ24と噛合するギヤ39が取り付けられている。したがって、モータ20のドライブシャフト21に取り付けられたギヤ24が回転すると、ギヤ39と一体となってドライブシャフト38が回転するようになっている。ドライブシャフト38の第2の端部はポンプ32に接続されており、ドライブシャフト38の回転によりポンプ32が駆動するようになっている。ポンプ32が駆動することにより、容器33に貯留された冷却媒体5が配管35を通じて汲み上げられるようになっている。ポンプ32により汲み上げられた冷却媒体5は、配管36、クーラ34および配管37を経由して冷却媒体吐出ヘッド31に到達したのち、複数の開口31Kから吐出される。これにより、冷却媒体供給部30からモータ20のステータ23へ冷却媒体5を供給することができる。冷却媒体5は、ステータ23に付着しつつ下方へ移動することによりステータ23の熱を吸収し、内部空間10Vの下部に滞留する。内部空間10Vの下部に滞留した冷却媒体5は、開口10Kから排管11を経由して排出されたのち、再び容器33に貯留されるようになっている。なお、図1は、例えば連続定格領域CR(後出)においてモータ20が運転されているときなどにおける通常の冷却状態(通常冷却状態)を表している。この通常冷却状態では、冷却媒体5の液面5Sは、例えばステータ23の一部に接する程度の低いレベルに位置することが望ましい。すなわち、通常冷却状態では、ロータ22とステータ23との対向部分は冷却媒体5に浸漬されずに空気中に露出されていることが望ましい。
【0018】
図2は、図1に示した車両駆動装置100における制御機構の構成例を表すブロック図である。図2に示したように、車両駆動装置100には、モータ温度センサ41および冷却媒体温度センサ42を含むセンサ群40が設けられている。センサ群40は、例えば、車両の置かれている環境や車両の運転状態を検出する複数のセンサを有している。具体的には、センサ群40は、モータ温度センサ41および冷却媒体温度センサ42のほかに、例えばモータ20のロータ22の回転数を検出するモータ回転数センサ43、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ44、車両の走行速度を検出する車速センサ45、および、車両が走行する路面の勾配を検出する勾配センサ46などを有している。センサ群40における上述の各種センサはECU1とそれぞれ通信可能に無線または有線により接続されており、各種情報を含む検出信号S41〜S46をECU1へそれぞれ送信するようになっている。
【0019】
モータ温度センサ41は、ステータ23の近傍に設けられ、ステータ23の温度を検出する温度センサであり、例えばサーミスタを含んでいる。モータ温度センサ41は、ECU1に対し検出信号S41を送信するようになっている。なお、検出信号S41は、本発明の「第1の検出信号」に対応する一具体例である。
【0020】
冷却媒体温度センサ42は、例えば内部空間10Vに設けられ、内部空間10Vの下部に滞留した冷却媒体5の温度を検出する温度センサであり、例えばサーミスタである。冷却媒体温度センサ42は、ECU1に対し検出信号S42を送信するようになっている。なお、検出信号S42は、本発明の「第2の検出信号」に対応する一具体例である。
【0021】
駆動回路2は、ECU1からのトルク信号に基づいて、バッテリ3から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ20へ出力するインバータを含んでいる。バッテリ3は、主に、車両の走行に必要な直流電力を蓄積し、車両駆動装置100にその直流電力を供給する二次電池である。なお、バッテリ3は、車両駆動装置100の外部に設けられていてもよい。
【0022】
ECU1は、本発明の「制御部」に対応する一具体例であり、センサ群40からの検出信号などの各種情報に基づき車両の走行状態を総合的に判断し、車両の運転動作の制御を行う。ECU1は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)等を備えたマイクロコンピュータを用いて構成されている。ECU1は、例えば、車両の走行状態に応じて、駆動回路2に対し適切なトルク信号を出力し、モータ20の動作を制御する。すなわち、ECU1は、駆動回路2からモータ20に供給する交流電力に供給する交流電力を加減させることにより、駆動トルクを増減させることができるようになっている。
【0023】
ECU1は、センサ群40から取得される各種情報に基づいて、モータ20の駆動を総合的に制御する。ECU1は、例えばアクセルペダル開度(運転者の要求)や車両の運転状態などに基づいて、モータ20に対する要求出力(トルク指令値)を求めて、駆動回路2に対してその要求出力(トルク指令値)の情報を含むトルク信号を出力する。
【0024】
ECU1は、ステータ23の温度が、モータ20の動作保証温度TA(例えば200℃)よりも低い基準温度TB(例えば190℃)に到達したときにモータ20の出力制限を開始するようになっている。モータ20の出力制限とは、モータ20の定格トルクに対する負荷トルクの比率、すなわちモータ20の負荷率が所定値以下となるように制限し、ステータ23の温度が動作保証温度TAに達しないようにすることである。より具体的には、モータ20の出力制限においては、モータ20への投入エネルギー、例えば駆動回路2からモータ20へ供給される電流が制限され、その結果、モータ20から出力される駆動トルクも制限される。このようなモータ20の出力制限(負荷率制限)により、モータ20の過加熱が防止されるようになっている。
【0025】
また、ECU1は、検出信号S41に基づきステータ23の温度変化の予測を行い、ステータ23の温度が動作保証温度TAを超えることが予測される場合に、上述のモータ20の出力制限を開始する前に排管11の流路を塞ぐように開閉弁12を制御するようになっている。開閉弁12を閉じることで筐体10の内部空間10Vにおける冷却媒体5の貯留量が増加し、例えば図3に示したように、ステータ23の全体が冷却媒体5に浸漬されるようにすることができる。すなわちECU1は、開閉弁12の操作により内部空間10Vに貯留される冷却媒体5の液面5Sの高さ位置を上下させ、ステータ23の浸漬レベルを調節することができるようになっている。なお、図3は、例えば時間定格領域TR(後出)においてモータ20が運転されているときなどにおける、モータ20の冷却が加速されている状態(加速冷却状態)を表している。
【0026】
ECU1は、モータ20への投入エネルギー(例えば供給電流)の大きさおよびモータ温度センサ41からの検出信号S41に基づいてステータ23の温度変化の予測を行い、開閉弁12の動作を制御するようになっている。
【0027】
ECU1は、あるいは、モータ20への投入エネルギー(例えば供給電流)の大きさ、検出信号S41および検出信号S42に基づいてステータ23の温度変化の予測を行い、開閉弁12の動作を制御するようになっていてもよい。
【0028】
ECU1は、あるいは、モータ20への投入エネルギー(例えば供給電流)の大きさ、検出信号S41、検出信号S42、および冷却媒体供給部30によりモータ20に対し供給される冷却媒体5の供給レートに基づきステータ23の温度変化の予測を行い、開閉弁12の動作を制御するようになっていてもよい。
【0029】
ECU1は、さらに、モータ20における時間定格領域の動作点においてモータ20が駆動しているのか、モータ20における連続定格領域の動作点においてモータ20が駆動しているのか、の判別を行うようになっている。ECU1は、時間定格領域の動作点においてモータ20が駆動している場合には第1の開閉制御に従って開閉弁12の動作を実施し、連続定格領域の動作点においてモータ20が駆動している場合には第2の開閉制御に従って開閉弁12の動作を実施するようになっている。
【0030】
上述の第1の開閉制御では、ECU1は、モータ20への投入エネルギーの大きさに応じて開閉弁12を閉じる閾値温度Tthを設定するようになっている。また、上述の第2の開閉制御では、ECU1は、モータ20への投入エネルギーの大きさに応じて開閉弁12を閉じる時間(モータ20を冷却媒体5に浸漬させておく時間)を設定するようになっている。
【0031】
駆動回路2は、上記したECU1から出力されるトルク信号に基づき、モータ20の駆動を行うようになっている。
【0032】
[車両駆動装置100の動作]
車両駆動装置100により車両を走行させる際には、運転者がシフト操作部を操作し、ドライブレンジを選択する。ドライブレンジが選択されると、ECU1は、駆動回路2に対し適切なトルク信号を出力し、モータ20を起動する。モータ20は、車輪を所定の方向へ回転させるための駆動トルクを生成する。この結果、モータ20において生成される駆動トルクが、ドライブシャフト21を介して車輪に伝達され、車輪が所定の方向へ回転する。その結果、車両が走行する。
【0033】
(時間定格および連続定格)
モータ20では、ステータ23におけるコイルへの通電により発熱が生じる。このため、指定された一定時間以上モータ20を連続運転すると、いずれステータ23の温度がモータ20の動作保証温度を超えてしまう場合がある。このような、指定された一定時間未満であればステータ23の温度がモータ20の動作保証温度を超えずに連続運転できる動作点領域を、時間定格領域という。一方、モータ20を連続運転してもステータ23の温度がモータ20の動作保証温度を超えることのない動作点領域を、連続定格領域という。図4に、モータ20における時間定格領域TRおよび連続定格領域CRの一例を表す。図4は、モータ20における回転数とモータ20において出力される駆動トルクとの関係を表すモータ20の特性図である。図4では、横軸が回転数[rpm]を表し、縦軸が駆動トルク[N・m]を表している。図4に示した例では、駆動トルクがおおよそ100N・m以上の動作点領域が時間定格領域TRとなっている。なお、図4の例では、モータ20の動作保証温度は200℃である。
【0034】
(液面5Sの制御動作)
本実施の形態の車両駆動装置100では、ECU1により内部空間10Vにおける冷却媒体5の液面5Sの高さ位置を上下させ、ステータ23の冷却効率の調節を行う。以下、図5および図6を参照して、ステータ23に対する冷却制御動作を説明する。図5は、ステータ23に対する冷却制御動作を表す流れ図である。また、図6は、図5に示したステータ23に対する冷却制御動作中における経過時間とステータ23の温度との関係の一例を表す特性図である。なお、図6では、モータ温度センサ41により検出されるステータ23の温度(以下、検出温度という)Tmeを実線で表し、ステータ23の実際の温度(以下、実温度という)Tacを破線で表している。なお、ここでいう実温度Tacは、ステータ23のコイル部分の各相(u相,v相,w相)に等角度で貼り付けた24個の熱電対により測定した温度である。
【0035】
図6に示したように、ECU1は、時刻T0からモータ20への通電を開始し、モータ20を駆動する。このとき、図5に示したように、ECU1は、モータ20の動作点が時間定格領域TRに含まれるかどうか、を判断する(ステップS101)。モータ20の動作点が時間定格領域TRに含まれない場合(ステップS101N)、ステップS101を繰り返し行う。モータ20の動作点が時間定格領域TRに含まれる場合(ステップS101Y)、ステップS102へ進む。
【0036】
ここでは、一例としてモータ20の動作点が時間定格領域TRに含まれるものとする。すなわち、時間定格領域TRでモータ20の運転が行われるとする。その場合、図6に示したように、時刻T1においてステータ23の検出温度Tmeが閾値温度Tth(図6では170℃を例示)に達する。
【0037】
閾値温度Tthは、例えばモータ20への投入エネルギー、すなわちモータ20へ供給される電流値と、冷却媒体5の温度と、冷却媒体供給部30からモータ20に対し供給される冷却媒体5の供給レートとに基づき、総合的に判断することにより決定される。
【0038】
なお、冷却媒体5は、それ自身の温度に応じて、冷却対象物(ここではステータ23)の冷却に要する供給レートが異なる。すなわち、冷却媒体5の温度が低ければ単位時間あたり少量の冷却媒体5によりステータ23を冷却できるが、冷却媒体5の温度が高くなれば単位時間あたりの冷却媒体5の供給量を増やす必要がある。例えば、図7に示したように、冷却媒体5の温度が25℃のときに2L/minの割合で供給される冷却媒体5により冷却する場合と同じ冷却能力を得る場合、冷却媒体5の温度が100℃のときには5L/minの割合で冷却媒体5を供給する必要がある。図7は、冷却媒体5の温度と、所定の冷却能力を発揮するために必要な冷却媒体5の供給レートとの関係を模式的に表す特性図である。図7の特性図を、便宜上、マップ1と呼ぶ。
【0039】
図5のステップS102では、ECU1は、検出温度Tmeが閾値温度Tth以上であるかどうかの判断を行う。ここで検出温度Tmeが閾値温度Tth未満であれば(ステップS102N)、ステップS101へ戻る。検出温度Tmeが閾値温度Tth以上であれば(ステップS102Y)、ステップS103へ進む。上述したように、閾値温度Tthは、モータ20へ供給される電流値、冷却媒体5の温度、および冷却媒体5の供給レートの情報に基づき、総合的に判断することにより決定されるが、その決定の際に、例えば図8に示したマップ2を参照して行うとよい。マップ2は、例えばECU1内の記憶領域に予め格納しておいてもよいし、外部情報として読み出すようにしてもよい。図8に示したマップ2は、マップ1に従う冷却媒体5の温度および供給レート[L/min]と、モータ20への供給電流値[Arms]との関係から決定される閾値温度Tth[℃]を表わしている。
【0040】
図5のステップS103では、ECU1は、開閉弁12をオンすることにより排管11の流路を閉じる。これにより、内部空間10Vに貯留される冷却媒体5の液面5Sが上昇し、やがて図3に示したようにモータ20全体が冷却媒体5に浸漬されることとなる(いわゆる油没状態となる)。その結果、モータ20に対する冷却が加速され、図6に示したように、検出温度Tmeは時刻T1以後一旦上昇するものの、やがて低下し始める。なお、ステータ23の実温度Tacについては時刻T1経過後上昇するものの、動作保証温度TA(例えば200℃)に到達することなくやがて低下し始める。そののち、ECU1は、モータ20の動作点が時間定格領域TRに含まれるかどうか、を再度判断する(ステップS104)。
【0041】
モータ20の動作点が時間定格領域TRに含まれる場合(ステップS104Y)、ステップS105へ進む。ステップS105では、ECU1は、マップ2(図8)の閾値温度Tthに従って開閉弁12の開閉動作を行う。モータ20全体の冷却媒体5への浸漬により、例えば図6に示したように時刻T2において検出温度Tmeが閾値温度Tth未満になれば、開閉弁12への通電を停止し、開閉弁12を開状態とする。これにより、内部空間10Vに貯留されていた冷却媒体5が開口10Kから排出されて液面5Sが低下し、図1に示したようにモータ20の大部分が空気中に露出されることとなる。その結果、モータ20全体が冷却媒体5に浸漬されている状態と比較して、ロータ22の回転に対する負荷が軽減される。そののち、検出温度Tmeが基準温度TB以上かどうかの判断を行い(ステップS106)、検出温度Tmeが基準温度TB以上である場合(ステップS106Y)には、モータ20の出力制限(負荷率制限)を行う(ステップS107)。検出温度Tmeが基準温度TB未満である場合(ステップS106N)には、モータ20の出力制限(負荷率制限)を行うことなくステップS101へ戻る。このように、ステップS105においてECU1がマップ2(図8)に従って開閉弁12の開閉動作を行う制御は、本発明の「第1の開閉制御」に対応する一具体例である。
【0042】
また、ステップS105において、検出温度Tmeが閾値温度Tth以上であれば開閉弁12を閉状態とし、内部空間10Vに貯留される冷却媒体5の貯留量を増加させ、液面5Sを上昇させる。例えば図6では、時刻T2において検出温度Tmeが閾値温度Tth(例えば170℃)未満に一旦低下したものの、引き続き時間定格領域TRでのモータ20の運転により検出温度Tmeが再び上昇し、時刻T3において閾値温度Tth(例えば170℃)に再度到達している。よって、ECU1は時刻T3において開閉弁12を閉状態とし、冷却媒体5の液面5Sが上昇させてモータ20全体をいわゆる油没状態としている。
【0043】
図6の例では、時刻T3においてモータ20全体をいわゆる油没状態としたのち、時刻T4においてモータ20の動作点を時間定格領域TRから連続定格領域CRへ切り替わっている。この場合、ECU1は、図5のステップS104において、モータ20の動作点が時間定格領域TRに含まれないと判断し(ステップS104N)、ステップS108へ進む。
【0044】
ステップS108では、ECU1は、所定の閉塞時間の経過後、開閉弁12を開状態とする。開閉弁12の所定の閉塞時間は、モータ20へ供給される電流値、冷却媒体5の温度、および冷却媒体5の供給レートの情報に基づき、総合的に判断することにより決定されるが、その決定の際に、例えば図9に示したマップ3を参照して行うとよい。マップ3は、例えばECU1内の記憶領域に予め格納しておいてもよいし、外部情報として読み出すようにしてもよい。図9のマップ3は、マップ1に従う冷却媒体5の温度および供給レート[L/min]と、モータ20への供給電流値[Arms]との関係から決定される開閉弁12の閉塞時間[sec]を表している。モータ20の動作点が連続定格領域CRにあるとすれば、仮にモータ20の運転を継続したとしてもモータ20の動作点が時間定格領域TRに切り替わらない限り、ステータ23の実温度Tacは動作保証温度TA(例えば200℃)に到達することはない。したがって、ステップS108では、図9のマップ3に示した所定の閉塞時間が経過するまで開閉弁12を開かずにモータ20全体の油没状態を継続させて十分にステータ23を冷却させたのち、時刻T5において開閉弁12を開状態とし、内部空間10Vにおける冷却媒体5の排出を行う。そののち、ステップS101へ戻る。なお、時刻T5の時点では、ステータ23の実温度Tacおよび検出温度Tmeは、いずれも閾値温度Tth(例えば170℃)よりも高いものの、開閉弁12を開状態として液面5Sの高さ位置を下げている。これは、モータ20の動作点が連続定格領域CRにあるので、モータ20の冷却を加速する必要はないからである。なお、ステップS108においてECU1がマップ3(図9)に従って開閉弁12の開閉動作を行う制御は、本発明の「第2の開閉制御」に対応する一具体例である。
【0045】
[車両駆動装置100の作用効果]
本実施の形態の車両駆動装置100によれば、ステータ23の温度(実温度Tac)が動作保証温度TAを超えることが予測される場合に、筐体10の内部空間10Vにおける冷却媒体5の貯留量を増加させ、液面5Sを上昇させるようにした。このため、モータ20のうち、冷却媒体5に浸漬される部分が増加し、冷却媒体5によるモータ20の冷却が加速される。
【0046】
車両駆動装置100では、さらに、モータ20の出力制限(負荷率制限)を開始する前に、冷却媒体5によるモータ20の冷却が加速されるので、モータ20の出力制限が開始されるまでの時間が延長され、あるいはモータ20の出力制限が回避される。
【0047】
したがって、車両駆動装置100によれば、モータ20の過加熱を避けるように効果的にモータ20の冷却を行い、モータ20の出力性能を十分に発揮することができる。
【0048】
特に、ECU1が、モータ20への投入エネルギーの大きさおよび検出信号S41に基づきステータ23の温度変化の予測を行い、モータ20の出力制限の開始のタイミングを判断するようにすれば、モータ20の損傷を回避しつつ、モータ20の保護を過度に行うことなくモータ20の有する駆動性能をより引き出すことができる。
【0049】
特に、ECU1が、モータ20への投入エネルギーの大きさ、検出信号S41および検出信号S42に基づきステータ23の温度変化の予測を行い、モータ20の出力制限の開始のタイミングを判断するようにすれば、モータ20の損傷を回避しつつ、モータ20の保護を過度に行うことなくモータ20の有する駆動性能をよりいっそう引き出すことができる。
【0050】
特に、ECU1が、モータ20への投入エネルギーの大きさ、検出信号S41および検出信号S42に加えて冷却媒体5の供給レートをも考慮してステータ23の温度変化の予測を行い、モータ20の出力制限の開始のタイミングを判断するようにすれば、モータ20に対する冷却制御を、よりいっそう高い精度で行うことができる。その結果、モータ20の損傷を回避しつつ、モータ20の保護を過度に行うことなくモータ20の有する駆動性能をよりいっそう引き出すことができる。
(【0051】以降は省略されています)

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