JP2008312364A - 電動車両の冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】走行性能を向上させ、据え付けスペースを低減し、且つ、低コスト化を図ることもできる電動車両の冷却システムを提供する。
【解決手段】冷却水タンク２１と、冷却水２４を冷却水タンクから車両駆動用電動機１へと導いて車両駆動用電動機を冷却した後、車両駆動用電動機から冷却水タンクへと導くための冷却水循環流路２２と、冷却水ポンプ２３とを有し、この冷却水ポンプの吐出力によって冷却水が冷却水循環流路を循環するように構成された電動車両の冷却システムにおいて、冷却水ポンプの回転軸２９と車両駆動用電動機の回転軸１３とを共通化することにより、車両走行時の車両駆動用電動機の駆動力によって冷却水ポンプの吐出力も得られる構成とする。また、車両駆動用電動機の制御回路を冷却水循環流路に配設することにより、冷却水ポンプの吐出力によって冷却水循環流路を循環する冷却水により車両駆動用電動機とともに制御回路も冷却する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は車両駆動用電動機の駆動力により走行する電動車両の冷却システムに関する。

車両駆動用電動機の駆動力により走行する電気自動車などの電動車両には、前記車両駆動用電動機を冷却水で冷却するための冷却システム（電動機冷却装置）が設けられている。

例えば、下記の特許文献１には、車両駆動用電動機により車輪を駆動して走行する電気自動車に用いられる電動機冷却装置の発明が記載されている。この発明では、車両駆動用電動機と、この車両駆動用電動機を駆動制御するための制御回路に対して、１台のポンプ装置で冷却液を加圧して循環させる構成であるため、電動機冷却装置をコンパクト化することができ、且つ、効率もよい。

また、下記の特許文献２には、車両駆動用電動機のフレームに設けた冷媒通路を、車両駆動用電動機と、この車両駆動用電動機を駆動制御するための制御装置とに共通の冷媒通路とすることにより、装置の小型化などを図った電気自動車用駆動装置の発明が記載されている。この発明でも、１台のポンプで冷却水を加圧して循環させる構成となっている。

特開平９−９８５５３号公報 特開平６−９９７４５号公報

しかしながら、上記従来の冷却システムでは何れも、ポンプが独立しているため（即ち電動機とは別置きのポンプを備えているため）、このポンプの駆動電力が補機損失となり、電動車両の走行性能（バッテリの１回の充電における走行距離）を低下させる。また、別置のポンプを備えているため、このポンプを電動車両に据え付けるためのスペースが必要となり、更にはポンプのコストもかかる。

従って、本発明は上記の事情に鑑み、補機損失を低減して走行性能を向上させ、ポンプを小型化して据え付けスペースを低減し、且つ、低コスト化を図ることもできる電動車両の冷却システムを提供すること課題とする。

上記課題を解決する第１発明の電動車両の冷却システムは、車両駆動用電動機の駆動力により走行する電動車両に装備された冷却システムであって、冷却液を貯留する冷却液タンクと、前記冷却液を前記冷却液タンクから前記車両駆動用電動機へと導いて前記車両駆動用電動機を冷却した後、前記車両駆動用電動機から前記冷却液タンクへと導くための冷却液循環流路と、冷却液ポンプとを有し、この冷却液ポンプの吐出力によって前記冷却液が前記冷却液循環流路を循環するように構成された電動車両の冷却システムにおいて、
前記冷却液ポンプの回転軸と前記車両駆動用電動機の回転軸とを共通化することにより、車両走行時の前記車両駆動用電動機の駆動力によって前記冷却液ポンプの吐出力も得られる構成としたことを特徴とする。

また、第２発明の電動車両の冷却システムは、第１発明の電動車両の冷却システムにおいて、
前記車両駆動用電動機の制御回路を前記冷却液循環流路に配設することにより、前記冷却液ポンプの吐出力によって前記冷却液循環流路を循環する前記冷却液により前記車両駆動用電動機とともに前記制御回路も冷却する構成としたことを特徴とする。

第１発明の電動車両の冷却システムによれば、前記冷却液ポンプの回転軸と前記車両駆動用電動機の回転軸とを共通化することにより、車両走行時の前記車両駆動用電動機の駆動力によって前記冷却液ポンプの吐出力も得られる構成としたことを特徴とするため、従来の冷却システムの如く別置のポンプを備えている場合に比べて、ポンプの駆動電力の補機損失を低減することができる。このため、本発明の冷却システムを備えた電動車両は、従来の冷却システムを備えた電動車両に比べて、走行性能（バッテリの１回の充電における走行距離）が向上する。

更に、この第1発明では冷却液ポンプの回転軸と車両駆動用電動機の回転軸とを共通化したことにより、前記冷却液ポンプを、従来のような別置のポンプに比べて小型化することができて車両駆動用電動機とともに電動車両に据え付けることができるため、据え付けスペースを低減することがすることができ、且つ、部品点数の低減などにより低コスト化を図ることもできる。即ち、小型で低コストの冷却システムを構築することができる。

また、第２発明の電動車両の冷却システムによれば、上記第１発明と同様の効果が得られ、しかも、前記車両駆動用電動機の制御回路を前記冷却液循環流路に配設することにより、前記冷却液ポンプの吐出力によって前記冷却液循環流路を循環する前記冷却液により前記車両駆動用電動機とともに前記制御回路も冷却する構成としたことを特徴とするため、車両駆動用電動機に加えて、車両駆動用電動機の制御回路も冷却することができる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。

＜実施の形態例１＞
図１は本発明の実施の形態例１に係る電動車両の冷却システムの構成図である。

図１に示す車両駆動用電動機１は、電気自動車などの電動車両に搭載された水冷式のモータである。即ち、前記電動車両は車両駆動用電動機１の駆動力によって走行し、前記車両駆動用電動機１は前記電動車両に装備された冷却システム（詳細後述）によって前記電動車両の走行時に水冷される。なお、車両駆動用電動機１は前記電動車両に搭載された図示しないバッテリから供給される電力によって作動（回転）し、且つ、この車両駆動用電動機１の駆動制御は前記電動車両に搭載された図示しない制御回路（図２の制御回路４１参照）によって行われるようになっている。

図示例の車両駆動用電動機１は永久磁石形同期電動機であり、回転子鉄心２に永久磁石３を配設してなる回転子４と、固定子鉄心５に固定子巻線６を配設してなる固定子７とを有している。外側の固定子７はフレーム８に固定されている。内側の回転子４はその回転軸（出力軸）１３が、フレーム８の軸方向（図中左右方向）両端に設けられているブラケット９，１０に軸受１１，１２を介して回転自在に支持されている。回転軸１３は図示しない連結機構を介して前記電動車両の駆動輪に連結されている。

また、フレーム８の内部には周方向全体に亘って形成された冷却水流路１４が有しており、且つ、フレーム８の外周面８ａにはこの冷却水流路１４に通じる冷却水入口１５及び冷却水出口１６が形成されている。なお、本発明の冷却システムを適用する車両駆動用電動機１としては、図示例のような永久磁石形同期電動機に限らず、誘導電動機や直流電動機などでもよい。

そして、本実施の形態例１では、この車両駆動用電動機１を冷却するために図１に示すような冷却システム（電動機冷却装置）が、前記電動車両に装備されている。

図１に示すように、本実施の形態例１の冷却システムは、冷却液タンクとしての冷却水タンク２１と、冷却液循環流路としての冷却水循環流路２２と、冷却液ポンプとしての冷却水ポンプ２３とを有してなるものである。

冷却水タンク２１には、冷却液としての冷却水２４が貯留されている。冷却水タンク２１の側面２１ａには、冷却水タンク２１内に通じる冷却水入口２５及び冷却水出口２６が形成されている。

そして、本実施の形態例１の冷却システムでは、冷却水ポンプ２３が車両駆動用電動機１の軸方向の一端側に車両駆動用電動機１と一体的に設けられており、冷却液ポンプ２３の回転軸（出力軸）２９と車両駆動用電動機１の回転軸（出力軸）１３とが共通化されている。

詳述すると、冷却液ポンプ２３は羽根車２８とケース２７とを有しており、ケース２７は車両駆動用電動機１の一端側のブラケット９に固定されており、羽根車２８はケース２７内に設けられ、その回転軸２９が車両駆動用電動機１の回転軸１３と一体になっている。従って、車両駆動用電動機１の駆動力により前記電動車両が走行するときに同時に前記駆動力によって冷却水ポンプ２３（羽根車２８）も回転駆動されることにより、前記冷却水ポンプ２３の吐出力も得られる。また、ケース２７の端面２７ａにはケース２７内に通じる吸い込み口３０が形成され、ケース２７の側面２７ｂにはケース２７内に通じる吐出口３１が形成されている。

冷却水循環流路２２は冷却液２４を冷却水タンク２１から車両駆動用電動機１へと導いて車両駆動用電動機１を冷却した後、車両駆動用電動機１から冷却水タンク２１へと導くための流路である。冷却水２４は冷却水ポンプ２３の吐出力によって冷却水循環流路２２を循環する。

詳述すると、冷却水循環流路２２は第１冷却水流路（配管）２２Ａと、第２冷却水流路（配管）２２Ｂと、第３冷却水流路（配管）２２Ｃとを有してなるものである。第１冷却水流路２２Ａは冷却水タンク２１の冷却水出口２６と冷却水ポンプ２３の吸い込み口３０とを繋ぎ、第２冷却水流路２２Ｂは冷却水ポンプ２３の吐出口３１と車両駆動用電動機１の冷却水入口１５とを繋ぎ、第３冷却水流路２２Ｃは車両駆動用電動機１の冷却水出口１６と冷却水タンク２１の冷却水入口２５とを繋いでいる。また、冷却水循環流路２２（第３冷却水流路２２Ｃ）には、冷却水２４（冷却液）を冷却するための冷却手段として、ラジエータなどの熱交換器３２が配設されている。第３冷却水流路２２Ｃは車両駆動用電動機１側の冷却水流路（配管）２２Ｃ−１と、冷却水タンク２１側の冷却水流路（配管）２２Ｃ−２とからなっており、その一方の冷却水流路２２Ｃ−１は車両駆動用電動機１の冷却水入口１６と熱交換器３２の冷却水入口３３とを繋ぎ、他方の冷却水流路２２Ｃ−２は熱交換器３２の冷却水出口３４と冷却水タンク２１の冷却水入口２５とを繋いでいる。

このため、車両駆動用電動機１によって冷却水ポンプ２３（羽根車２８）が回転駆動されると、冷却水タンク２１内の冷却水２４が、冷却水出口２６が流出して第１冷却水流路２２Ａを流通し、吸い込み口３０から冷却水ポンプ２３内に吸い込まれて加圧された後、冷却水ポンプ２３の吐出口３１から吐出される。この吐出口３１から吐出された冷却水２４は第２冷却水流路２２Ｂを流通し、冷却水入口１５から車両駆動用電動機１の冷却水流路１４に流入してこの冷却水流路１４を流通する間に車両駆動用電動機１を冷却した後、冷却水出口１６から流出する。この冷却水出口１６から流出した冷却水１４は第３冷却水流路２２Ｃを流通し、熱交換器３２を経て冷却水タンク２１へ戻る。かくして、冷却水ポンプ２３の吐出力で冷却水循環流路２２を循環する冷却水２４により、車両駆動用電動機１が冷却される。なお、熱交換器３２（冷却手段）における冷却水１４の冷却は、電動車両の走行によって生じる走行風や冷却ファンによる送風などによる冷却（空冷）に限らず、水冷や油冷などであってもよい。

以上のように、本実施の形態例１の電動車両の冷却システムによれば、車両駆動用電動機１の駆動力により走行する電動車両に装備された冷却システムであって、冷却水２４を貯留する冷却水タンク２１と、冷却水２４を冷却水タンク２１から車両駆動用電動機１へと導いて車両駆動用電動機１を冷却した後、車両駆動用電動機１から冷却水タンク２１へと導くための冷却水循環流路２２と、冷却水ポンプ２３とを有し、この冷却水ポンプ２３の吐出力によって冷却水２４が冷却水循環流路２２を循環するように構成された電動車両の冷却システムにおいて、冷却水ポンプ２３の回転軸２９と車両駆動用電動機１の回転軸１３とを共通化することにより、車両走行時の車両駆動用電動機１の駆動力によって冷却液ポンプ２３の吐出力も得られる構成としたことを特徴とするため、従来の冷却システムの如く別置のポンプを備えている場合に比べて、ポンプの駆動電力の補機損失を低減することができる。このため、本実施の形態例１の冷却システムを備えた電動車両は、従来の冷却システムを備えた電動車両に比べて、走行性能（バッテリの１回の充電における走行距離）が向上する。

更に、この実施の形態例１では冷却水ポンプ２３の回転軸２９と車両駆動用電動機１の回転軸１３とを共通化したことにより、冷却水ポンプ２３を、従来のような別置のポンプに比べて小型化することができて車両駆動用電動機１とともに電動車両に据え付けることができるため、据え付けスペースを低減することがすることができ、且つ、部品点数の低減などにより低コスト化を図ることもできる。即ち、小型で低コストの冷却システムを構築することができる。

＜実施の形態例２＞
図２は本発明の実施の形態例２に係る電動車両の冷却システムの構成図である。なお、図２において上記実施の形態例１（図１）と同様の部分には同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。

図２に示すように、本実施の形態例２の電動車両の冷却システムでは、車両駆動用電動機１を駆動制御するための制御回路４１を、冷却水循環流路２２に配設することにより、冷却水ポンプ２３の吐出力によって冷却水循環流路２２を循環する冷却水２４により車両駆動用電動機１とともに制御回路４１も冷却する構成となっている。

詳述すると、制御回路４１は第２冷却水流路２２Ｂの途中に設けられている。制御回路４１は図示しない冷却水流路と、この冷却水流路に通じる冷却水入口４２及び冷却水出口４３とを有している。第２冷却水流路２２Ｂは冷却水ポンプ２３側の冷却水流路（配管）２２Ｂ−１と、車両駆動用電動機１側の冷却水流路（配管）２２Ｂ−２とからなっており、その一方の冷却水流路２２Ｂ−１は冷却水ポンプ２３の吐出口３１と制御回路４１の冷却水入口４２とを繋ぎ、他方の冷却水流路２２Ｂ−２は制御回路４１の冷却水出口４３と車両駆動用電動機１の冷却水入口１５とを繋いでいる。

本実施の形態例１のその他の構成については上記実施の形態例１（図１参照）と同様である。

従って、車両駆動用電動機１によって冷却水ポンプ２３（羽根車２８）が回転駆動されると、冷却液タンク２４内の冷却水２４が、冷却水出口２６が流出して第１冷却水流路２２Ａを流通し、吸い込み口３０から冷却水ポンプ２３内に吸い込まれて加圧された後、冷却水ポンプ２３の吐出口３１から吐出される。そして、この吐出口３１から吐出された冷却水２４は冷却水流路２２Ｂ−１を流通し、冷却水入口４２から制御回路４１の冷却水流路に流入してこの冷却水流路を流通する間に制御回路４１を冷却した後、冷却水出口４３から流出する。この冷却水出口４３から流出した冷却水１４は冷却水流路２２Ｂ−２を流通し、冷却水入口１５から車両駆動用電動機１の冷却水流路１４に流入してこの冷却水流路１４を流通する間に車両駆動用電動機１を冷却した後、冷却水出口１６から流出する。この冷却水出口１６から流出した冷却水１４は第３冷却水流路２２Ｃを流通して冷却水タンク２１へ戻る。かくして、冷却液タンク２３の吐出力により冷却水循環流路２２を縦貫する冷却水２４によって、制御回路４１と車両駆動用電動機１が冷却される。

以上のことから、本実施の形態例２によれば、上記実施の形態例１と同様の効果が得られ、しかも、車両駆動用電動機１の制御回路４１を冷却水循環流路２２（第２冷却水流路２２Ｂ）に配設することにより、冷却液ポンプ２３の吐出力によって冷却水循環流路を循環する冷却水により車両駆動用電動機１とともに制御回路４１も冷却する構成としたことを特徴とするため、車両駆動用電動機１に加えて、車両駆動用電動機１の制御回路４１も冷却することができる。

本発明は電動車両の冷却システムに関するものであり、前記電動車両に搭載された車両駆動用電動機を冷却する場合や、更には前記車両駆動用電動機とともにその制御回路も冷却する場合に適用して有用なものである。

本発明の実施の形態例１に係る電動車両の冷却システムの構成図である。 本発明の実施の形態例２に係る電動車両の冷却システムの構成図である。

符号の説明

１ 車両駆動用電動機
２ 回転子鉄心
３ 永久磁石
４ 回転子
５ 固定子鉄心
６ 固定子巻線
７ 固定子
８ フレーム
９，１０ ブラケット
１１，１２ 軸受
１３ 回転軸（出力軸）
１４ 冷却水流路
１５ 冷却水入口
１６ 冷却水出口
２１ 冷却水タンク
２２ 冷却水循環流路
２２Ａ 第１冷却水流路
２２Ｂ 第２冷却水流路
２２Ｂ−１，２２Ｂ−２ 冷却水流路
２２Ｃ 第３冷却水流路
２２Ｃ−１，２２Ｃ−２ 冷却水流路
２３ 冷却水ポンプ
２４ 冷却水
２５ 冷却水入口
２６ 冷却水出口
２７ ケース
２７ａ 端面
２７ｂ 側面
２８ 羽根車
２９ 回転軸（出力軸）
３０ 吸い込み口
３１ 吐出口
３２ 熱交換器
３３ 冷却水入口
３４ 冷却水出口
４１ 制御回路
４２ 冷却水入口
４３ 冷却水出口

Claims (2)

1. 車両駆動用電動機の駆動力により走行する電動車両に装備された冷却システムであって、冷却液を貯留する冷却液タンクと、前記冷却液を前記冷却液タンクから前記車両駆動用電動機へと導いて前記車両駆動用電動機を冷却した後、前記車両駆動用電動機から前記冷却液タンクへと導くための冷却液循環流路と、冷却液ポンプとを有し、この冷却液ポンプの吐出力によって前記冷却液が前記冷却液循環流路を循環するように構成された電動車両の冷却システムにおいて、
   前記冷却液ポンプの回転軸と前記車両駆動用電動機の回転軸とを共通化することにより、車両走行時の前記車両駆動用電動機の駆動力によって前記冷却液ポンプの吐出力も得られる構成としたことを特徴とする電動車両の冷却システム。
2. 請求項１に記載の電動車両の冷却システムにおいて、
   前記車両駆動用電動機の制御回路を前記冷却液循環流路に配設することにより、前記冷却液ポンプの吐出力によって前記冷却液循環流路を循環する前記冷却液により前記車両駆動用電動機とともに前記制御回路も冷却する構成としたことを特徴とする電動車両の冷却システム。

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