特開 2024-137403 冷却装置

(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】P2024137403

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】冷却装置

(51)【国際特許分類】

   B60K 7/00 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

B60K7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048914

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】澤野 慎

【テーマコード（参考）】

3D235

【Ｆターム（参考）】

3D235AA01

3D235BB45

3D235CC42

3D235GA03

3D235GA13

3D235GA70

3D235GB13

3D235GB34

3D235HH07

(57)【要約】

【課題】簡易な構成でインホイールモータを冷却する。
【解決手段】冷却装置は、インホイールモータの回転子に設けられ、前記回転子と一体的に回転し、前記インホイールモータに向けて送風可能な羽根と、前記羽根の開度を変更する変更機構と、１つまたは複数のプロセッサと、前記プロセッサに接続される１つまたは複数のメモリと、を有する制御装置と、を備え、前記プロセッサは、前記変更機構を制御することによって、前記羽根の開度を調整することを含む処理を実行する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インホイールモータの回転子に設けられ、前記回転子と一体的に回転し、前記インホイールモータに向けて送風可能な羽根と、
前記羽根の開度を変更する変更機構と、
１つまたは複数のプロセッサと、前記プロセッサに接続される１つまたは複数のメモリと、を有する制御装置と、
を備え、
前記プロセッサは、
前記変更機構を制御することによって、前記羽根の開度を調整することを含む処理を実行する、冷却装置。

【請求項2】

前記プロセッサは、
前記羽根の開度の上限値を、前記インホイールモータの出力に基づいて決定することと、
前記羽根の開度を前記上限値以下に調整することと、
を含む処理を実行する、請求項１に記載の冷却装置。

【請求項3】

前記プロセッサは、
温度情報に基づいて、前記羽根の開度を調整することを含む処理を実行する、請求項１または２に記載の冷却装置。

【請求項4】

前記プロセッサは、
車両の挙動情報に基づいて、前記羽根の開度を調整することを含む処理を実行する、請求項１または２に記載の冷却装置。

【請求項5】

前記プロセッサは、
ブレーキ装置の使用状況情報に基づいて、前記羽根の開度を調整することを含む処理を実行する、請求項１または２に記載の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に開示されているように、車両において、車輪のホイールの内側に、インホイールモータを配置し、インホイールモータによって車輪を直接駆動する技術が開発されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－９１５１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記インホイールモータを冷却するために、冷媒を循環させる冷却回路をインホイールモータの近傍に設置することが考えられる。この場合、冷却に要する冷却回路が大がかりとなってしまうという問題がある。

【0005】

本発明は、このような課題に鑑み、簡易な構成でインホイールモータを冷却することが可能な冷却装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の一実施の形態に係る冷却装置は、
インホイールモータの回転子に設けられ、前記回転子と一体的に回転し、前記インホイールモータに向けて送風可能な羽根と、
前記羽根の開度を変更する変更機構と、
１つまたは複数のプロセッサと、前記プロセッサに接続される１つまたは複数のメモリと、を有する制御装置と、
を備え、
前記プロセッサは、
前記変更機構を制御することによって、前記羽根の開度を調整することを含む処理を実行する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、簡易な構成でインホイールモータを冷却することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る車両の構成を示す概略図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る冷却装置の構成を示す概略図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態に係る冷却装置の羽根および変更機構を説明する第１の図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係る冷却装置の羽根および変更機構を説明する第２の図である。

【図5】図５は、本発明の実施形態に係る変更機構の動作を説明する第１の図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態に係る変更機構の動作を説明する第２の図である。

【図7】図７は、本発明の実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【図8】図８は、本発明の実施形態に係る冷却方法の処理の流れ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】

【0009】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料、数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0010】

図１は、本発明の実施形態に係る車両１００の構成を示す概略図である。図１に示すように、車両１００は、バッテリ１１０と、インホイールモータ１２０と、冷却装置１５０とを含む。

【0011】

バッテリ１１０は、車両１００の駆動源である。つまり、車両１００は、電気自動車またはハイブリッド自動車である。

【0012】

インホイールモータ１２０は、後述する車両１００の車輪のホイールの内側に設けられる。インホイールモータ１２０は、バッテリ１１０から出力された電力によって車輪を回転する。

【0013】

冷却装置１５０は、インホイールモータ１２０を冷却する。

【0014】

図２は、本発明の実施形態に係る冷却装置１５０の構成を示す概略図である。図２に示すように、冷却装置１５０は、１または複数の羽根２１０と、変更機構２２０と、制御装置２３０とを含む。

【0015】

図３は、本発明の実施形態に係る冷却装置１５０の羽根２１０および変更機構２２０を説明する第１の図である。図４は、本発明の実施形態に係る冷却装置１５０の羽根２１０および変更機構２２０を説明する第２の図である。なお、図３は、車輪１０２の鉛直断面図である。また、図４は、図３のＩＶ矢視図である。

【0016】

図３に示すように、車輪１０２は、タイヤ１０４と、タイヤ１０４を支持するホイール１０６とを備える。

【0017】

インホイールモータ１２０は、ホイール１０６の内部空間に設けられる。インホイールモータ１２０は、回転子１２２と、回転子ブラケット１２４と、固定子１２６と、固定子ブラケット１２８と、ブレーキ装置１３０と、を含む。

【0018】

回転子１２２は、円筒形状を有する。回転子１２２には、永久磁石が設けられている。回転子ブラケット１２４は、円板形状を有する。回転子ブラケット１２４は、回転子１２２をホイール１０６に固定する。回転子ブラケット１２４には、複数の通気孔１２４ａが形成されている。通気孔１２４ａは、例えば、回転子ブラケット１２４の中心軸の周りを同心円状に互いに所定角度の間隔をおいて配される。各通気孔１２４ａは、回転子ブラケット１２４の中心部１２４ｂと、２つの側部１２４ｃと、外周部１２４ｄとによって区画される。側部１２４ｃは、中心部１２４ｂから径方向外方に延在した棒形状の板部材である。側部１２４ｃは、中心部１２４ｂと、外周部１２４ｄとを接続する。通気孔１２４ａは、インホイールモータ１２０の軸方向に見た場合、例えば、扇形状である。通気孔１２４ａには、後述する冷却装置１５０の羽根２１０が設けられる。

【0019】

固定子１２６は、円筒形状を有する。固定子１２６の外径は、回転子１２２の内径よりも小さい。固定子１２６は、固定子１２６の外周面と、回転子１２２の内周面とが離隔するように、回転子１２２内に設けられる。固定子１２６には、電磁石が設けられている。固定子ブラケット１２８は、固定子１２６を、不図示のサスペンション装置に固定する。固定子ブラケット１２８は、ボス部１２８ａと、支持部１２８ｂとを含む。ボス部１２８ａは、固定子１２６の中心部に設けられる。ボス部１２８ａは、不図示のサスペンション装置に接続される。支持部１２８ｂは、棒形状の板部材で構成される。固定子ブラケット１２８は、複数の支持部１２８ｂを備える。支持部１２８ｂは、固定子１２６とボス部１２８ａとを接続する。

【0020】

ブレーキ装置１３０は、ブレーキロータ１３２と、ブレーキキャリパ１３４とを含む。ブレーキロータ１３２は、円柱形状を有する。ブレーキロータ１３２は、回転子ブラケット１２４の中心部１２４ｂに固定されるとともに、固定子ブラケット１２８のボス部１２８ａに回転可能に支持される。ブレーキロータ１３２には、ブレーキディスク１３２ａが設けられている、ブレーキディスク１３２ａは、円板形状を有する。ブレーキキャリパ１３４は、ブレーキパッド１３４ａを有する。ブレーキキャリパ１３４は、ブレーキパッド１３４ａによってブレーキディスク１３２ａの外周が挟まれるように、固定子ブラケット１２８に固定される。

【0021】

図３、図４に示すように、複数の羽根２１０の各々は、回転子ブラケット１２４の各通気孔１２４ａに配される。羽根２１０は、インホイールモータ１２０の軸方向に交差する平面上に延在する平板形状である。羽根２１０は、後述する開状態において、インホイールモータ１２０の軸方向に見た場合、通気孔１２４ａと実質的に等しい形状を有する。羽根２１０は、例えば、扇形状である。開状態において、羽根２１０は、車両１００の外部の空気をインホイールモータ１２０に向けて送風可能となるように通気孔１２４ａに配される。

【0022】

羽根２１０の周縁部のうちインホイールモータ１２０の径方向に延在する２つの延在部２１２、２１４の各々は、回転子ブラケット１２４の側部１２４ｃの近傍で側部１２４ｃに沿って配置される。２つの延在部２１２、２１４の一方である延在部２１２は、回転子ブラケット１２４の通気孔１２４ａの側部１２４ｃに軸支される。したがって、羽根２１０は、回転子ブラケット１２４および回転子１２２と一体的に回転する。

【0023】

変更機構２２０は、後述する制御装置２３０による制御指令に応じて、羽根２１０の開度を変更する。変更機構２２０は、例えば、羽根２１０の姿勢を変更して、羽根２１０による通気孔１２４ａの開度を変更する。本実施形態において、変更機構２２０は、羽根２１０の延在部２１２を回転軸として、羽根２１０を回動させる。

【0024】

図５は、本発明の実施形態に係る変更機構２２０の動作を説明する第１の図である。図６は、本発明の実施形態に係る変更機構２２０の動作を説明する第２の図である。

【0025】

例えば、図４、図５に示す例では、２つの延在部２１２、２１４の一方である延在部２１４が回転子ブラケット１２４の側部１２４ｃと接しており、羽根２１０によって通気孔１２４ａが塞がれている。このため、通気孔１２４ａを介して空気が流通不可能な状態となっている。以下、この状態を「閉状態」という。

【0026】

閉状態から羽根２１０を回動させることにより、図６に示すように、２つの延在部２１２、２１４の一方である延在部２１４が回転子ブラケット１２４の側部１２４ｃから離れるように、羽根２１０の姿勢が変化する。これにより、羽根２１０によって通気孔１２４ａが開かれ、通気孔１２４ａを介して空気が流通可能な状態となる。以下、この状態を「開状態」という。

【0027】

このように羽根２１０によって通気孔１２４ａが開かれた状態において、通気孔１２４ａが開かれている度合いが通気孔１２４ａの開度に相当する。通気孔１２４ａの開度は、例えば、インホイールモータ１２０の軸方向に見た場合の通気孔１２４ａの開口面積であってもよく、通気孔１２４ａの流路断面積であってもよく、閉状態を基準とする羽根２１０の回動角であってもよい。

【0028】

このように、変更機構２２０は、羽根２１０の姿勢を変化させることにより、羽根２１０による通気孔１２４ａの開度を変更する。変更機構２２０は、例えば、ステッピングモータで構成される。この場合、モータの回転軸は、側部１２４ｃに沿って延在する。変更機構２２０は、例えば、回転子ブラケット１２４の中心部１２４ｂに設けられる。なお、図４に示すように、１つのモータによって１つの羽根２１０を回動させてもよいし、１つのモータによってすべての羽根２１０を回動させてもよい。

【0029】

図２に戻って説明すると、制御装置２３０は、１つまたは複数のプロセッサ２４２と、プロセッサ２４２に接続される１つまたは複数のメモリ２４４と、を有する。プロセッサ２４２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む。メモリ２４４は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。ＲＯＭは、ＣＰＵが使用するプログラムおよび演算パラメータ等を記憶する記憶素子である。ＲＡＭは、ＣＰＵにより実行される処理に用いられる変数およびパラメータ等のデータを一時記憶する記憶素子である。

【0030】

制御装置２３０は、車両１００に設けられる各装置と通信を行う。各装置は、例えば、インホイールモータ１２０、ブレーキ装置１３０、変更機構２２０等である。制御装置２３０と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。

【0031】

図７は、本発明の実施形態に係る制御装置２３０の機能構成の一例を示すブロック図である。例えば、図７に示すように、制御装置２３０は、取得部２５０と、決定部２５２と、制御部２５４とを有する。なお、取得部２５０と、決定部２５２と、制御部２５４とにより行われる以下で説明する処理を含む各種処理は、プロセッサ２４２によって実行され得る。詳細には、メモリ２４４に記憶されているプログラムをプロセッサ２４２が実行することにより、各種処理が実行される。

【0032】

取得部２５０は、モータ出力情報、温度情報、車両１００の挙動情報、ブレーキ装置１３０の使用状況情報を取得する。モータ出力情報は、例えば、インホイールモータ１２０の出力を示す情報である。温度情報は、例えば、インホイールモータ１２０の温度を示す情報、インホイールモータ１２０のインバータの温度を示す情報、または、外気温を示す情報である。車両１００の挙動情報は、例えば、車両１００の車速を示す情報、または、車両１００の加速度を示す情報である。ブレーキ装置１３０の使用状況情報は、例えば、ブレーキ装置１３０の使用回数を示す情報、または、ブレーキ装置１３０の使用時間を示す情報である。

【0033】

決定部２５２は、羽根２１０の開度の上限値を、インホイールモータ１２０の出力に基づいて決定する。

【0034】

決定部２５２は、例えば、インホイールモータ１２０の出力が大きいほど上限値を小さく決定する。羽根２１０の開度が大きいほど、ホイール１０６の剛性は低くなる。例えば、車両１００が上りの勾配を走行している場合、トーイング走行をしている場合等の車両１００の要求トルクが高い場合、ホイール１０６の剛性は高い方が望ましい。このため、要求トルクが高いほど、つまり、インホイールモータ１２０の出力が大きいほど、上限値を小さくすることにより、冷却装置１５０は、インホイールモータ１２０を冷却しつつ、ホイール１０６の剛性を高めることが可能となる。

【0035】

制御部２５４は、変更機構２２０を制御することによって、羽根２１０の開度を調整する。本実施形態において、制御部２５４は、羽根２１０の開度を、決定部２５２によって決定された上限値以下に調整する。これにより、冷却装置１５０は、インホイールモータ１２０を冷却しつつ、ホイール１０６の剛性を適切に保つことができる。

【0036】

また、本実施形態において、制御部２５４は、羽根２１０の開度を上限値以下に調整することを前提とし、さらに、各種情報に基づいて、羽根２１０の開度を調整してもよい。

【0037】

制御部２５４は、例えば、温度情報に基づいて、羽根２１０の開度を調整してもよい。例えば、制御部２５４は、温度情報としてのインホイールモータ１２０の温度に基づいて、羽根２１０の開度を調整する。これにより、制御部２５４は、インホイールモータ１２０の温度に応じて、送風による空冷性能を調整できる。例えば、制御部２５４は、インホイールモータ１２０の温度が高いほど、羽根２１０の開度を大きくする。これにより、冷却装置１５０は、インホイールモータ１２０の温度が高い場合に、送風による空冷性能を増加させ、インホイールモータ１２０を確実に冷却することができる。このように、冷却装置１５０は、温度情報に基づいて、羽根２１０の開度を調整することにより、インホイールモータ１２０を適切に冷却することができる。

【0038】

制御部２５４は、例えば、車両１００の挙動情報に基づいて、羽根２１０の開度を調整する。例えば、制御部２５４は、挙動情報としての車速に基づいて、羽根２１０の開度を調整する。車速が高いほど、回転子１２２の回転数が高くなる。つまり、車速が高いほど、羽根２１０の回転数が高くなる。したがって、車速が高いほど、通気孔１２４ａを通してホイール１０６内に供給される空気量が増加する。ホイール１０６内の空気量が増加すると、揚力によって車両１００の車体が浮き上がる。そうすると、車両１００が受ける空気抵抗が大きくなる。そこで、制御部２５４は、車速が高いほど、羽根２１０の開度を小さくする。これにより、制御部２５４は、車両１００が受ける空気抵抗を低減することができる。なお、車速が高い場合、走行風が強いため、羽根２１０の開度が小さくても、インホイールモータ１２０を充分に冷却することができる。このように、冷却装置１５０は、車両１００の挙動情報に基づいて、羽根２１０の開度を調整することにより、インホイールモータ１２０を充分に冷却しつつ、車両１００が受ける空気抵抗を適切にすることができる。

【0039】

制御部２５４は、例えば、ブレーキ装置１３０の使用状況情報に基づいて、羽根２１０の開度を調整する。ブレーキ装置１３０の使用回数および使用時間が長くなると、ブレーキパッド１３４ａから生じたダストの量が増加する。このため、例えば、制御部２５４は、ブレーキ装置１３０の使用状況情報としてのブレーキ装置１３０の使用回数が所定回数以上となった場合に、羽根２１０を開状態とする。これにより、冷却装置１５０は、インホイールモータ１２０を冷却しつつ、ブレーキ装置１３０のブレーキパッド１３４ａから生じたダストを空気とともにホイール１０６外へ排出することができる。

【0040】

なお、制御部２５４は、温度情報に基づく羽根２１０の開度の調整と、車両１００の挙動情報に基づく羽根２１０の開度の調整と、ブレーキ装置１３０の使用状況情報に基づく羽根２１０の開度の調整とを任意に組み合わせてもよい。また、この場合、制御部２５４は、例えば、車両１００の挙動情報、ブレーキ装置１３０の使用状況情報よりも温度情報を優先し、温度情報よりも車両１００の挙動情報を優先して、羽根２１０の開度の調整を行ってもよい。

【0041】

［冷却方法］
続いて、冷却装置１５０を用いたインホイールモータ１２０の冷却方法について説明する。図８は、本発明の実施形態に係る冷却方法の処理の流れを示すフローチャートである。図８に示すように、冷却方法は、上限値決定処理Ｓ１１０、開度決定処理Ｓ１２０、開度制御処理Ｓ１３０を含む。以下、各処理について説明する。

【0042】

［上限値決定処理Ｓ１１０］
決定部２５２は、インホイールモータ１２０の出力に基づいて、羽根２１０の開度の上限値を決定する。

【0043】

［開度決定処理Ｓ１２０］
制御部２５４は、上限値、および、各種情報に基づいて、羽根２１０の開度を決定する。

【0044】

［開度制御処理Ｓ１３０］
制御部２５４は、決定された開度となるように、変更機構２２０を制御することによって、羽根２１０の開度を調整する。

【0045】

以上説明したように、本実施形態に係る冷却装置１５０は、インホイールモータ１２０の回転子１２２に設けられ、回転子１２２と一体的に回転し、インホイールモータ１２０に向けて送風可能な羽根２１０と、羽根２１０の開度を変更する変更機構２２０と、１つまたは複数のプロセッサ２４２と、プロセッサ２４２に接続される１つまたは複数のメモリ２４４と、を有する制御装置２３０と、を備え、プロセッサ２４２は、変更機構２２０を制御することによって、羽根２１０の開度を調整することを含む処理を実行する。これにより、冷却装置１５０は、羽根２１０、変更機構２２０、および、制御装置２３０を備えるだけといった簡易な構成で、インホイールモータを冷却することができる。

【0046】

また、羽根２１０および変更機構２２０は、ホイール１０６内に設けられるため、冷却装置１５０は、インホイールモータ１２０の冷却に要する機構をコンパクトにすることができる。したがって、冷却装置１５０は、車両１００の車輪１０２近傍の設計の自由度を向上することが可能となる。

【0047】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0048】

例えば、上記実施形態において、変更機構２２０が、羽根２１０の姿勢を変更して、羽根２１０の開度を変更する場合を例に挙げた。しかし、変更機構２２０は、羽根２１０の開度を変更できれば構成に限定はない。例えば、変更機構２２０は、回転子ブラケット１２４の周方向、または、径方向に羽根２１０をスライドさせることによって、羽根２１０の開度を変更してもよい。

【0049】

また、上記実施形態において、羽根２１０が回転子ブラケット１２４に設けられる場合を例に挙げた。しかし、羽根２１０は、回転子１２２と一体的に回転し、インホイールモータ１２０に向けて送風可能であれば、設置位置に限定はない。例えば、羽根２１０は、回転子１２２に直接設けられてもよい。

【0050】

また、上記実施形態において、制御部２５４が、羽根２１０の開度を上限値以下に調整する場合を例に挙げた。しかし、ホイール１０６の剛性が高い場合等において、羽根２１０の開度に上限値を設定せずともよい。

【符号の説明】

【0051】

１２０ インホイールモータ
１２２ 回転子
１３０ ブレーキ装置
１５０ 冷却装置
２１０ 羽根
２２０ 変更機構
２３０ 制御装置
２４２ プロセッサ
２４４ メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】