特開 2024-138849 動力伝達機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024138849

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】動力伝達機構

(51)【国際特許分類】

   H02P 5/46 20060101AFI20241002BHJP

【ＦＩ】

H02P5/46 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023049559

(22)【出願日】2023-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】日下部 誠

(72)【発明者】

【氏名】中澤 輝彦

(72)【発明者】

【氏名】長田 育充

(72)【発明者】

【氏名】服部 治博

(72)【発明者】

【氏名】平野 覚

【テーマコード（参考）】

5H572

【Ｆターム（参考）】

5H572AA03

5H572BB02

5H572CC04

5H572DD05

5H572EE04

5H572GG02

5H572HC01

5H572HC04

5H572HC07

5H572JJ04

5H572LL01

5H572LL32

5H572LL36

5H572MM06

5H572MM09

5H572PP01

(57)【要約】

【課題】２つのモータのトルクを統合して出力し、ロータの磁石の劣化を抑制できると共にモータ損失も抑制できる動力伝達機構を提供すること。
【解決手段】動力伝達機構１０が、第１モータＭ１及び第２モータＭ２の回転速度差の目標値と、第１モータＭ１及び第２モータＭ２における現実の回転速度差である実値との差の時間積分を行って積分値を算出する積分器３３を有して、積分値に基づいて目標値を実値に一致させるように第１モータＭ１及び第２モータＭ２を制御するモータ制御部２５と、積分値に基づいて冷却装置７５を制御する冷却装置制御部２４と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１磁石を含む第１ロータを有する第１モータと、
第２磁石を含む第２ロータを有する第２モータと、
前記第１モータが連結される第１入力軸、前記第２モータが連結される第２入力軸、及び出力軸を有して、前記第１モータが生成する第１入力トルクと前記第２モータが生成する第２入力トルクを統合して前記出力軸から出力トルクを出力する動力統合機構と、
前記第１ロータと前記第２ロータを互いに独立に冷却できる冷却装置と、
前記第１モータ及び前記第２モータの回転速度差の目標値と、前記第１モータ及び前記第２モータにおける現実の回転速度差である実値との差の時間積分を行って積分値を算出する積分器を有して、前記積分値に基づいて前記目標値を前記実値に一致させるように前記第１モータ及び前記第２モータを制御するモータ制御部と、
前記積分値に基づいて前記冷却装置を制御する冷却装置制御部と、
を備える、動力伝達機構。

【請求項2】

前記冷却装置制御部が、前記第１モータと前記第２モータを交互に冷却する交互冷却制御を行い、
前記第１ロータ及び前記第２ロータのうちの一方の冷却制御中に、前記第１ロータ及び前記第２ロータのうちの他方の温度を前記積分値に基づいて推定するロータ温度推定部を備える、請求項１に記載の動力伝達機構。

【請求項3】

前記交互冷却制御が、前記第１ロータ及び前記第２ロータを、間隔をおいて交互に冷却する第１制御と、前記第１ロータ及び前記第２ロータを、連続的に交互に冷却する第２制御とを含み、
前記第２制御における前記一方から前記他方への冷却の切り替えが、前記ロータ温度推定部が推定した前記他方の推定温度が閾値に到達すると行われる、請求項２に記載の動力伝達機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、動力伝達機構に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、動力伝達機構としては、特許文献１に記載されているものがある。この動力伝達機構は、車両に搭載され、二つのモータ、遊星歯車機構、及び冷却装置を備える。第１モータは、遊星歯車機構を介して第２モータに接続されている。各モータは、三相交流タイプの交流同期モータであり、ロータが磁石を含んでいる。冷却装置は、冷却オイルを第１及び第２モータに互いに独立に供給できるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－８９４４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

モータの発熱部位は、コイル、ステータコア、及びロータの磁石を含む。コイル、及びステータコアは、固定側なので直接温度を計測でき、発熱に応じて冷却量を調整することが容易である。一方、ロータの磁石は、高速回転体であるので、直接温度を計測することが難しい。上記特許文献１の動力伝達機構では、ロータの磁石温度を、モータの運転条件や、コイルの温度等の周囲温度から推定している。

【0005】

当該ロータの磁石温度の推定方法では、磁石の推定温度と磁石の実温度との誤差が大きくなり易く、磁石を確実に冷却するために、冷却量が過大になり易い。一方、冷却量が大きくなると、冷却に用いるオイルの攪拌や、ロータとステータ間のギャップ部（１ｍｍ程度の隙間）にオイルが入ることによるせん断抵抗が増えるため、冷却に伴うモータ損失が大きくなる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る動力伝達機構は、第１磁石を含む第１ロータを有する第１モータと、第２磁石を含む第２ロータを有する第２モータと、前記第１モータが連結される第１入力軸、前記第２モータが連結される第２入力軸、及び出力軸を有して、前記第１モータが生成する第１入力トルクと前記第２モータが生成する第２入力トルクを統合して前記出力軸から出力トルクを出力する動力統合機構と、前記第１ロータと前記第２ロータを互いに独立に冷却できる冷却装置と、前記第１モータ及び前記第２モータの回転速度差の目標値と、前記第１モータ及び前記第２モータにおける現実の回転速度差である実値との差の時間積分を行って積分値を算出する積分器を有して、前記積分値に基づいて前記目標値を前記実値に一致させるように前記第１モータ及び前記第２モータを制御するモータ制御部と、前記積分値に基づいて前記冷却装置を制御する冷却装置制御部と、を備える。

【0007】

また、前記冷却装置制御部が、前記第１モータと前記第２モータを交互に冷却する交互冷却制御を行い、前記第１ロータ及び前記第２ロータのうちの一方の冷却制御中に、前記第１ロータ及び前記第２ロータのうちの他方の温度を前記積分値に基づいて推定するロータ温度推定部を備えてもよい。

【0008】

また、前記交互冷却制御が、前記第１ロータ及び前記第２ロータを、間隔をおいて交互に冷却する第１制御と、前記第１ロータ及び前記第２ロータを、連続的に交互に冷却する第２制御とを含み、前記第２制御における前記一方から前記他方への冷却の切り替えが、前記ロータ温度推定部が推定した前記他方の推定温度が閾値に到達すると行われてもよい。

【発明の効果】

【0009】

本件発明者は、上記積分値が、ロータの温度と高精度で対応関係にあることを見出した。本発明に係る動力伝達機構によれば、冷却装置制御部が、積分値に基づいて冷却装置を制御する。したがって、第１及び第２モータに関し、ロータの磁石の劣化を確実に抑制できると共に、不必要な冷却も抑制でき、モータ損失も抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態における動力伝達機構の概略構成図である。

【図2】動力統合機構を備えた車両の動力伝達を説明するスケルトン図である。

【図3】図２に示す具体例における共線図である。

【図4】電動駆動の車両に多く使われている永久磁石型同期モータ（ＰＭモータ)を例にモータの劣化について説明する図である。

【図5A】片側モータの温度上昇と冷却動作の原理について説明する共線図である。

【図5B】片側モータの温度上昇と冷却動作の原理について説明する共線図である。

【図5C】片側モータの温度上昇と冷却動作の原理について説明する共線図である。

【図5D】片側モータの温度上昇と冷却動作の原理について説明する共線図である。

【図6】回転速度差の目標値から回転速度差の実値を引いた値と、積分値との関係を説明する図であり、一方のモータが劣化して正常な共線図におけるバランス状態を維持しようとしている状態における積分値の挙動を説明する図である。

【図7】２つのモータのロータの磁石温度差と、積分項の値との関係を説明する図である。

【図8】２つのモータの夫々の冷却タイミングと、積分項の値との関係を示す図である。

【図9】ロータの磁石の劣化を抑制すると共にモータ損失も抑制するために上位制御部が行うことが可能な処理手続の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、本明細書では、モータは、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換できるだけでなく、力学的エネルギーを電気エネルギーに変換できてもよい。また、以下の実施例では、図面において同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下で説明される構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素であり、必須の構成要素ではない。また、本発明は、下記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。

【0012】

図１は、本発明の一実施形態における動力伝達機構１０の概略構成図である。この動力伝達機構１０は、車両に搭載される。図１に示すように、動力伝達機構１０は、制御装置１５と、統合システム７０と、冷却装置７５とを備える。統合システム７０は、第１モータＭ１、第２モータＭ２、及び動力統合機構８０を備える。第１モータＭ１と第２モータＭ２は、制御装置１５から指令されたトルク指令値（Ｔ_Ｍ１ハット）,（Ｔ_Ｍ２ハット）で駆動される。また、動力統合機構８０は、第１モータＭ１と第２モータＭ２から得られる動力（トルク）を統合して駆動力（駆動トルク）を出力する。

【0013】

冷却装置７５は、制御装置１５からの制御信号によって第１モータＭ１の第１ロータと第２モータＭ２の第２ロータを互いに独立に冷却できるようになっている。例えば、第１モータＭ１の第１ロータには、冷却剤（例えば、冷却オイル）を流動させるための内部通路が設けられ、第２モータＭ２のロータには、冷却剤（例えば、冷却オイル）を流動させるための内部通路が設けられている。

【0014】

冷却装置７５は、例えば、冷却剤を圧送するための冷却ポンプ（図示せず）と、冷却ポンプと内部通路を接続する冷却剤通路と、冷却剤を内部通路に選択的に流動させることができる複数のバルブ７５ａ,７５ｂとを有する。制御装置１５が複数のバルブ７５ａ,７５ｂの開閉を制御することで、第１モータＭ１の第１ロータと第２モータＭ２の第２ロータが互いに独立に冷却されることができるようになっている。なお、冷却装置７５は、制御装置１５からの制御信号によって第１モータＭ１の第１ロータと第２モータＭ２の第２ロータを互いに独立に冷却できる構成であれば如何なる構成でもよい。

【0015】

図１に示すように、制御装置１５は、上位制御部２０と、モータ制御部２５とを備える。制御装置１５は、例えばＣＰＵやプロセッサ等のハードウェアを利用して実現することができる。また、制御装置１５の実現において、必要に応じてメモリ等のデバイスや電気電子回路を利用してもよい。上位制御部２０は、目標速度差特定部２１と、目標出力トルク特定部２２と、ロータ温度推定部２３と、冷却装置制御部２４とを含む。目標速度差特定部２１は、例えばモータ効率や車両の走行条件等に基づいて第１モータＭ１と第２モータＭ２の回転速度差の目標値を特定する。また、目標出力トルク特定部２２は、例えば車両の運転者により操作されるアクセルの開度等に基づいて出力トルクの目標値を特定する。ロータ温度推定部２３と、冷却装置制御部２４の動作については、後で詳述する。

【0016】

モータ制御部２５は、第１モータＭ１及び第２モータＭ２の回転速度差の目標値と、第１モータＭ１及び第２モータＭ２における現実の回転速度差である実値との差の時間積分を行って積分値を算出する積分器３３を有して、積分値に基づいて目標値を実値に一致させるように第１モータＭ１及び第２モータＭ２を制御する。

【0017】

詳しくは、モータ制御部２５は、加速度目標値取得部３０と、トルク指令値導出部５０とを有する。特開２０１９－１０３３４４号公報に記載されているので、詳述しないが、トルク指令値導出部５０は、目標出力トルク特定部２２から受けた出力トルクの目標値の情報と、加速度目標値取得部３０から受けた回転加速度差の目標値の情報とに基づいて、統合システム７０に対応した運動モデルの逆モデルを利用することにより、回転加速度差の目標値と出力トルクの目標値を両立させる第１モータＭ１のトルク指令値（Ｔ_Ｍ１ハット）と第２モータＭ２のトルク指令値（Ｔ_Ｍ２ハット）を導出し、それらのトルク指令値（Ｔ_Ｍ１ハット）,（Ｔ_Ｍ２ハット）の情報を第１及び第２モータＭ１,Ｍ２に出力する。

【0018】

加速度目標値取得部３０は、フィードバック制御を行って回転加速度差の目標値を算出する。詳しくは、第１モータＭ１に取り付けられたセンサＳと第２モータＭ２に取り付けられたセンサＳから得られる２つの回転速度（実測値）の差である回転速度差（実測値）が加速度目標値取得部３０にフィードバックされる。そして、加速度目標値取得部３０が、回転速度差の目標値と実値の差ｅに対して、比例ゲインｋ_ｐと積分ゲインｋ_ｉによるＰＩ（Proportional-Integral）演算を実行する。詳しくは、加速度目標値取得部３０は、次の式（１）を用いて回転加速度差の目標値におけるフィードバック制御による寄与を算出する。

【0019】

（Δθ_ｆｂツードットハット）＝ｋ_ｐｅ＋（１／ｓ）ｋ_ｉｅ・・・（１）
ここで、（ｅ／ｓ）は、加速度目標値取得部３０の積分器３３によって算出された積分値である。

【0020】

フィードバック制御を用いれば、目標値と実値との差を０に近づける制御を実行できる。加速度目標値取得部３０は、上記式（１）の（Δθ_ｆｂツードットハット）に基づいて回転加速度差の目標値を算出する。ｋ_ｐとｋ_ｉの値は、統合システム７０に対応した運動モデルの逆モデルを利用することにより、回転加速度差の目標値と出力トルクの目標値を両立させる第１モータＭ１のトルク指令値（Ｔ_Ｍ１ハット）と第２モータＭ２のトルク指令値（Ｔ_Ｍ２ハット）を導出する際に適切な値に決定される。

【0021】

なお、加速度目標値取得部３０は、目標速度差特定部２１から取得した回転速度差の目標値を微分器で微分することで回転加速度差の目標値におけるフィードフォワード制御による寄与（（Δθ_ｆｆツードットハット）＝（ｄ／ｄｔ）（Δθドットハット））を算出してもよく、この寄与を、（１）式で求められる（Δθ_ｆｂツードットハット）に合算してもよい。ここで、（ｄ／ｄｔ）（Δθドットハット）は、目標速度差特定部２１から受けた回転速度差の目標値を時間微分した値である。

【0022】

そして、加速度目標値取得部３０が、合算した値に基づいて回転加速度差の目標値を算出してもよい。フィードフォワード制御は、時間を横軸として回転速度差の目標値を縦軸としたときの関数において、その関数の接線における時間に対する目標値の変化分を即座に補正し、後から検出される実際の回転速度差の変化率に無関係に実行される。よって、フィードフォワード制御による寄与部分を追加すれば、目標値を実値（実際に検出される値）に近づけるときの応答性が良くなる。

【0023】

制御装置１５は、Δθドットを一定に近づける制御を行ってもよい。この制御を行うと、例えば、車両が加速したときに、２つのモータＭ１,Ｍ２の回転数が同時に上がることになる。この制御を行うと、負荷によって、一方のモータＭ１,Ｍ２のみの回転数が急激に上昇することを防止できて、一方のモータＭ１,Ｍ２に吹き上げが生じることを防止できるので好ましい。

【0024】

統合システム７０に対応した運動モデルは、動力統合機構８０の構造に応じて決まる。図１に示す具体例では、様々な構造（タイプ）の動力統合機構８０を利用することができる。次に、遊星機構を用いた動力統合機構８０の一具体例について説明する。なお、動力統合機構８０は、３つの軸を有して、２つの入力軸を用いて２つの入力トルクを統合し、１つの出力軸から出力トルクを出力できる機構であればよく、以下に説明する具体例に限定されない。

【0025】

図２は、動力統合機構８０を備えた車両１の動力伝達を説明するスケルトン図である。図１に示すように、車両１は、動力伝達機構１０と、車軸２とを備える。動力が、動力伝達機構１０の出力軸から車軸２に伝達され、車軸２に固定されたタイヤ３が回転する。動力伝達機構１０は、第１モータＭ１、第２モータＭ２、及び動力統合機構８０を備える。また、動力統合機構８０は、第１サンギヤＳ１、第２サンギヤＳ２、内側プラネタリギヤＰ１、外側プラネタリギヤＰ２、及びキャリヤＣａを有する。

【0026】

モータＭ１の回転動力は、ギヤＧ１を介して第１サンギヤＳ１に伝達され、更に、第１サンギヤＳ１及び複数の外側プラネタリギヤＰ２と噛合する複数の内側プラネタリギヤＰ１に伝達される。また、モータＭ２の回転動力は、ギヤＧ２を介して第２サンギヤＳ２に伝達され、更に、第２サンギヤＳ２と噛合する複数の外側プラネタリギヤＰ２に伝達され、外側プラネタリギヤＰ２に噛合する内側プラネタリギヤＰ１に伝達される。その結果、内側プラネタリギヤＰ１には、モータＭ１の回転動力とモータＭ２の回転動力とが統合された統合動力が伝達される。車両１は、内側プラネタリギヤＰ１で伝達された統合動力を、キャリヤＣａを介して車軸２に伝達することでタイヤ３を回動させるようになっている。

【0027】

図３は、図２に示す具体例における共線図である。共線図上では、第２モータＭ２のトルクＴ_Ｍ２をギヤＧ２を介して受ける第２サンギヤＳ２の回転速度と、車軸２に出力トルクＴ_ｃを伝達するキャリヤＣａの回転数と、第１モータＭ１のトルクＴ_Ｍ１をギヤＧ１を介して受ける第１サンギヤＳ１の回転速度とが直線で結ばれる関係となっている。また、左の線と中央の線との距離ａと、右の線と中央の線との距離ｂとの比は、第１サンギヤＳ１の歯数と、第２サンギヤＳ２の歯数とで決定される。第１サンギヤＳ１の回転速度は、第１モータＭ１のトルクＴＭ１と相関があり、第２サンギヤＳ２の回転速度は、第２モータＭ２のトルクＴＭ２と相関がある。また、キャリヤＣａの出力トルクＴｃに相関があるキャリヤＣａの回転速度は、第１サンギヤＳ１の回転速度と第２サンギヤＳ２の回転速度とで決定される。Ｔ_Ｍ１＋Ｔ_Ｍ２＝Ｔｃが成立し、ｂＴ_Ｍ１－ａＴ_Ｍ２＝０が成立する。

【0028】

次に、モータＭ１,Ｍ２の劣化、第１モータＭ１と第２モータＭ２の一方が劣化したときの問題点、及び第１モータＭ１と第２モータＭ２の一方が劣化したときの動作について説明する。先ず、図４を用いて、電動駆動の車両に多く使われている永久磁石型同期モータ（ＰＭモータ)を例にモータの劣化について説明する。

【0029】

永久磁石型同期モータは、ロータに永久磁石がはめ込まれた構造を有し、内部の磁石が高温になると磁石磁束が低下する特性がある。ここで、通常の温度範囲であれば、図４（ａ）に示すように、高温になって低下した磁石磁束は、温度が下がったときに元の磁石磁束に回復する。

【0030】

しかし、永久磁石型同期モータを更に温度が高い領域まで使用すると、図４（ｂ）に示すように温度が下がっても磁石磁束が戻らない現象が起きる。詳しくは、永久磁石型同期モータを高温度領域で使用している最中に外部コイルから強い磁束が永久磁石に作用すると、永久磁石が持っている磁束の方向が変化し、温度が下がっても永久磁石の磁束方向が元の磁束方向に戻らなくなる。そして、このような現象が発生するとモータの出力特性が永久的に低下することになる。このような背景において、モータの劣化を特定できずに、モータを更に過酷な条件で使用し続けると、モータ内部の永久磁石が大きな不可逆減磁を起こしてモータ性能が著しく低下する虞がある。

【0031】

次に、図５Ａ～図５Ｄに示す共線図を用いて、片側モータの温度上昇と冷却動作の原理について説明する。第１モータＭ１と第１モータＭ２を備える動力伝達機構１０において、第１モータＭ１のみが発熱して温度上昇したとする。この場合、図４（ａ）に示すように、第１モータＭ１に対して出力されたトルク指令値に対して第１モータＭ１の実値のトルクが小さくなる。

【0032】

よって、図５Ａに示す第１及び第２モータＭ１,Ｍ２が正常なときの共線図との比較において、第１サンギヤＳ１のトルクと第２サンギヤＳ２のトルクのバランスが取れなくなり、第１サンギヤＳ１は、減速しようとする一方、第２サンギヤＳ２は加速しようとする。そして、図５Ｂに矢印Ａで示すように、共線図が右下がりになろうとするモーメント力が動力統合機構８０に働く。

【0033】

しかし、実際の動きは、回転速度差の加速度目標値取得部３０が行うフィードバック制御に積分項（（１／ｓ）ｋ_ｉｅ）が入っているので、積分項の値の絶対値が大きくなって、それに起因して、第１モータＭ１のトルク指令値（Ｔ_Ｍ１ハット）が大きくなる一方、第２モータＭ２のトルク指令値（Ｔ_Ｍ２ハット）が小さくなり、図５Ｃに矢印Ｂで示すモーメント力が動力統合機構８０に作用する。そして、このモーメント力が、図５Ｂに矢印Ａで示すモーメント力と相殺するように働く。

【0034】

この積分項の値の変化から、第１モータＭ１の発熱を特定でき、図５Ｄに示すように、第１モータＭ１のみを冷却することで、第１モータＭ１の磁石が冷却されると第１モータＭ１の実トルクが回復し、図５Ａに示す通常運転状態に戻る。

【0035】

図６は、回転速度差の目標値から回転速度差の実値を引いた値と、積分値（ｅ／ｓ）の値との関係を説明する図であり、一方のモータが劣化して正常な共線図におけるバランス状態を維持しようとしている状態における積分値（ｅ／ｓ）の値の挙動を説明する図である。

【0036】

図６において、ある時刻ｔ１に、車両のセルモータが駆動して回転速度差の目標値がｃ［ｒｐｍ］（ｃ＞０）に指定されたとする、すると実際に実測される回転速度差の実値ｆは、時刻ｔ１よりも遅れて立ち上がり、時間の経過と共に回転速度差の目標値ｃ［ｒｐｍ］を境として上下に変動する。ここで、回転速度差の目標値ｃ［ｒｐｍ］よりも回転速度差の実値ｆの値が小さい領域の面積Ｓ１（回転速度差の目標値ｃ［ｒｐｍ］から回転速度差の実値ｆを引いた値の時間積分）は、正の積分値として算出され、回転速度差の実値ｆの値が回転速度差の目標値ｃ［ｒｐｍ］よりも大きい領域の面積Ｓ２（回転速度差の目標値ｃ［ｒｐｍ］から回転速度差の実値ｆを引いた値の時間積分）は、負の積分値として算出される。よって、図６において、時刻ｔ１からｔ２までは、積分値が単調に増加し、時刻ｔ２からｔ３までは、積分値が単調に減少する。

【0037】

そのような背景において、一方のモータが発熱すると、回転速度差の目標値に対して実際に再現される回転速度差の実値ｆが、回転速度差の目標値に対して予測される回転速度差の値よりも小さくなり、その結果、回転速度差の目標値から回転速度差の実値を引いた値を時間積分して算出される積分値の絶対値が大きくなる。そして、この絶対値の増大は、一方のモータの劣化の程度が大きくなって、回転速度差の目標値ｃと回転速度差の実値ｆの乖離が大きくなるにしたがって大きくなる。

【0038】

このように、積分値（ｅ／ｓ）には、回転速度差の目標値と回転速度差の実値との差が顕著に表れ、積分値（ｅ／ｓ）の絶対値は、一方のモータの劣化が進むにしたがって大きくなる。よって、積分値（ｅ／ｓ）は、一方のモータの劣化の指標（尺度）として利用することができる。本発明の制御は、この原理を巧みに用いるものである。

【0039】

なお、回転速度差は、一方のモータの回転速度から他方のモータの回転速度を引いたものであるので、積分項の値が正か負かを特定することで、相対的に大きな熱を放出しているモータを特定できる。以下では、積分値が正である場合に、第１モータＭ１が第２モータＭ２よりも相対的に大きな熱を放出している場合を例に説明を行う。

【0040】

図７は、２つのモータのロータの磁石温度差と、積分項の値（（１／ｓ）ｋ_ｉｅ）の関係を説明する図である。図７に示す例では、第１モータＭ１の発熱により第１モータＭ１の実トルクが低下し、上述の共線図におけるバランスが崩れて、積分項の値が上昇し、第１モータＭ１のトルク指令値を上げ、第２モータＭ２トルク指令値を下げる制御が行われている。

【0041】

そして、図７に示すように、第１モータＭ１の温度（磁石温度差）の増大に伴って積分項の値が上昇し、積分項の値がＭ１冷却閾値ａ１に到達した時刻ｔ１で第１モータＭ１の冷却が開始されている。この冷却で、第１モータＭ１の温度が低下して、磁石温度差が小さくなり、それに伴って、積分項の値が減少している。図７に示す例では、磁石温度差が、時刻ｔ２で略０となり、それに伴って、積分項の値が略０となっている。第１モータＭ１の冷却は、時刻ｔ２で停止されている。

【0042】

図７で示す例では、第１モータＭ１の温度が第２モータＭ２の温度よりも高くなった場合について説明したが、第２モータＭ２の温度が第１モータＭ１の温度よりも高くなった場合、積分項の値は０未満になる。積分項の値が負の領域においても積分項の値がＭ２冷却閾値（－ａ２（ａ２は正の定数））まで低下すると、第２モータＭ２の冷却が開始される。

【0043】

積分項の値、モータのトルク減少率、及びロータの磁石温度は、互いに相関関係がある。冷却閾値ａ１,ａ２は、モータのトルク減少率、及びロータの磁石温度の関係を実験的に計測することで設定されることができる。

【0044】

第1ロータの磁石に図４（ｂ）に示す減磁が発生する温度をＴ１とすると、Ｍ１冷却閾値ａ１は、Ｔ２（Ｔ１＞Ｔ２）に対応する積分項の値に設定する。このようにＭ１冷却閾値ａ１を設定することで、第1ロータの磁石の劣化を防止できる。Ｍ１冷却閾値ａ１は、第1ロータの磁石温度の減磁が発生する温度（例えば、１４０℃）よりも１０℃以上低い温度（例えば、１２０℃）に対応する積分項の値に設定すると好ましい。

【0045】

同様に、第２ロータの磁石温度の減磁が発生する温度をＴ３とすると、Ｍ２冷却閾値（－ａ２）は、Ｔ４（Ｔ３＞Ｔ４）に対応する積分項の値に設定する。このようにＭ２冷却閾値（－ａ２）を設定することで、第２ロータの磁石の劣化を防止できる。Ｍ２冷却閾値（－ａ２）は、第２ロータの磁石に減磁が発生する温度（例えば、１４０℃）よりも１０℃以上低い温度（例えば、１２０℃）に対応する積分項の値に設定すると好ましい。

【0046】

本発明の第１及び第２ロータの冷却によれば、積分項の値を監視することで、第１及び第２ロータの冷却状態を高精度に特定できる。よって、第１ロータの磁石と第２ロータの磁石の劣化を抑制できるだけでなく、第１及び第２ロータを過度に冷却することも抑制できるので、冷却に伴う損失も低減できる。

【0047】

次に、動力伝達機構１０で採用できる２つのモータＭ１,Ｍ２の温度上昇検出及び冷却動作の一例について説明する。図８は、２つのモータＭ１,Ｍ２の夫々の冷却タイミングと、積分項の値の関係を示す図である。

【0048】

２つのモータＭ１，Ｍ２が同時に発熱し、発熱量が等しいと、実トルクの低下率も等しいので、上記した積分項の値の変化はおこらない。そこで、モータＭ１，Ｍ２の発熱状態を確認するために、モータＭ１、モータＭ２を交互に冷却し、冷却された側のモータＭ１（ｏｒモータＭ２）磁石温度が下がることによる実トルクの回復を、積分項の値の変化から確認する。

【0049】

この実トルクの回復は、例えば、冷却装置制御部２４が、第１ロータ及び第２ロータを間隔をおいて交互に冷却する第１制御と、第１ロータ及び第２ロータを連続的に交互に冷却する第２制御を行うことで確認できる。

【0050】

以下、図８を用いて、第１及び第２制御を用いて、モータＭ１,Ｍ２が発熱していることを検出し、２つのモータＭ１,Ｍ２が、共に確実に冷却するまでの動作を説明する。

【0051】

図８に示す例では、時刻０からｔ１の期間において、第１制御における第１ロータ及び第２ロータの冷却（以下、第１冷却という）で、積分項の値が変化していないので、２つのモータＭ１,Ｍ２が共に発熱していなくて、十分に冷えていることが分かる。

【0052】

時刻ｔ１からｔ２の期間においては、第２モータＭ２の冷却で積分項の値が増大している。よって、積分項の値の増大で、時刻ｔ１において、２つのモータＭ１,Ｍ２が共に発熱したことを確認できるので、時刻ｔ１以降、第１冷却を第２制御における第１ロータ及び第２ロータの冷却（以下、第２冷却という）に切り替える。

【0053】

図８に示す例では、時刻ｔ２において積分項の値がＭ１冷却閾値に到達したので、モータＭ１の第１ロータの磁石が減磁しないように、第２ロータの冷却を第１ロータの冷却に切り替える。すると、積分項の値が単調減少し、時刻ｔ３で０となり、時刻ｔ４でＭ２冷却閾値に到達している。このことから、時刻ｔ３で低下している第１ロータの温度と上昇している第２ロータの温度が一致したことが分かり、時刻ｔ４でモータＭ２の第２ロータの磁石が減磁しないように、第１ロータの冷却を第２ロータの冷却に切り替える。

【0054】

第２冷却における第１ロータ及び第２ロータの冷却の連続的な切替は、積分項の値が第１ロータの冷却又は第２ロータの冷却を継続しても０から変動しなくなった時刻ｔ５まで繰り返される。積分項の値が第１ロータの冷却又は第２ロータの冷却を継続しても０から変動しなくなったことを確認することで、第１ロータ及び第２ロータの両方が共に発熱していなくて、十分に冷えていることが分かる。時刻ｔ５で第２冷却は、第１冷却に切り替えられる。以上説明した制御は、動力伝達機構１０の駆動中、継続され、動力伝達機構１０の駆動が終了するとエンドになる。

【0055】

図８に示す例では、第１冷却において、第１ロータ及び第２ロータを間隔をおいて交互に冷却するので、第１冷却における動力伝達機構１０の運転コストを低減できる。第１冷却における第１ロータ又は第２ロータの１回当りの冷却時間（ｔ６は、第１ロータの１回当りの冷却時間を示す）は、発熱状態のロータが冷却され、積分項の値の変化として確実に検出可能な時間に設定される。なお、第１冷却における第１ロータの１回当りの冷却時間は、第１冷却における第２ロータの１回当りの冷却時間と同一でもよく、異なっていてもよい。

【0056】

一方、第１冷却において第１及び第２ロータが冷却されていない時間（ｔ７は、第１冷却において第１ロータが冷却されていない時間を示す）は、モータＭ１,Ｍ２の運転条件等から推定される最大発熱時でも、磁石の耐熱温度（減磁温度）に到達しない時間内に設定される。なお、第１冷却における第１ロータが冷却されない時間は、第１冷却における第２ロータが冷却されない冷却時間と同一でもよく、異なっていてもよい。また、上記複数の設定時間の夫々は、動力伝達機構１０の仕様、運転条件、外気温等の環境条件で適宜変更されることができる。

【0057】

図９は、ロータの磁石の劣化を抑制すると共にモータ損失も抑制するために上位制御部２０が行うことが可能な処理手続の一例を示すフローチャートである。

【0058】

図９を参照して、車両の運転が開始されて、動力伝達機構１０が駆動すると、制御がスタートして、ステップＳ１で、冷却装置制御部２４が、冷却装置７５を制御することで第１冷却を行う。続く、ステップＳ２では、ロータ温度推定部２３が、第１及び第２ロータのうちの少なくとも一方が、所定以上の温度となっているか否かを判定する。この判定は、ロータ温度推定部２３が、積分項の値Ｓが、Ｓ≧ａ３及び－ａ４≧Ｓ（ａ３,ａ４は、正の定数）のうちの一方を満たすか否かを判定することで行う。

【0059】

ステップＳ２で否定判定されると、制御がリターンとなって、ステップＳ１以下が繰り返される。他方、ステップＳ２で肯定判定されると、ステップＳ３に移行して、冷却装置制御部２４が、冷却装置７５を制御することで第２冷却を行う。なお、第２冷却におけるＭ１冷却閾値ａ１は、ａ１＞ａ３を満たし、第２冷却におけるＭ２冷却閾値（－ａ２）は、－ａ２＜－ａ４を満たす。

【0060】

続く、ステップＳ４では、第２冷却において、第１ロータ又は第２ロータの冷却を所定時間以上、連続的に行ったときに、ロータ温度推定部２３が、積分項の値が、その所定時間の全てで、－ａ４＜Ｓ＜ａ３の範囲に収まったか否かを判定する。ステップＳ４で否定判定されると、ステップＳ３以下が繰り替えされる。他方、ステップＳ４で肯定判定されると、制御がリターンとなって、ステップＳ１以下が繰り返される。上位制御部２０の制御は、車両１の運転が終了して、動力伝達機構１０の駆動が終了するとエンドになる。

【0061】

動力伝達機構１０によれば、冷却装置制御部２４が、モータＭ１,Ｍ２のロータの温度と高い精度で相関を示す積分項の値に基づいてモータＭ１,Ｍ２のロータを冷却する冷却装置７５を制御する。したがって、モータＭ１,Ｍ２のロータの温度を高精度に特定できるので、第１及び第２モータＭ１,Ｍ２に関し、ロータの温度が磁石の耐熱温度まで上がらないように管理しつつ、不必要な冷却を行うことも抑制できる。よって、ロータの磁石の劣化を確実に抑制できると共に、冷却に伴うモータ損失も抑制できる。

【0062】

また、冷却装置制御部が、第１モータＭ１と第２モータＭ２を交互に冷却する交互冷却制御を行い、ロータ温度推定部２３が、第１ロータ及び第２ロータのうちの一方の冷却制御中に、第１ロータ及び第２ロータのうちの他方の温度を積分項の値に基づいて推定する。よって、単純な制御でロータの温度を高精度に推定できる。

【0063】

また、冷却装置制御部２４が、第１ロータ及び第２ロータを、間隔をおいて交互に冷却する第１制御と、第１ロータ及び第２ロータを、連続的に交互に冷却する第２制御とを含んでもよい。そして、第１ロータ及び第２ロータのうちの一方から他方への冷却の切り替えが、ロータ温度推定部２３が推定した他方の推定温度が閾値に到達すると行われてもよい。本構成によれば、ロータの温度が磁石の耐熱温度まで上がらないように管理しつつ、不必要な冷却を行わずに、２つのロータを十分に冷却できる。

【符号の説明】

【0064】

１ 車両、 ２ 車軸、 ３ タイヤ、 １０ 動力伝達機構、 １５ 制御装置、 ２０ 上位制御部、 ２１ 目標速度差特定部、 ２２ 目標出力トルク特定部、 ２３ ロータ温度推定部、 ２４ 冷却装置制御部、 ２５ モータ制御部、 ３０ 加速度目標値取得部、 ３３ 積分器、 ５０ トルク指令値導出部、 ７０ 統合システム、 ７５ 冷却装置、 ８０ 動力統合機構、 Ｍ１ 第１モータ、 Ｍ２ 第２モータ、 ａ１ Ｍ１冷却閾値、 －ａ２ Ｍ２冷却閾値。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】