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(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】P2024173560
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】インホイールモーター車両の冷却システム
(51)【国際特許分類】
B60K 11/02 20060101AFI20241205BHJP
B60L 3/00 20190101ALI20241205BHJP
B60L 58/26 20190101ALI20241205BHJP
B60K 7/00 20060101ALI20241205BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20241205BHJP
【ＦＩ】
B60K11/02
B60L3/00 J
B60L58/26
B60K7/00
H02M7/48 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023125473
(22)【出願日】2023-08-01
(31)【優先権主張番号】10-2023-0068872
(32)【優先日】2023-05-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】591251636
【氏名又は名称】現代自動車株式会社
【氏名又は名称原語表記】ＨＹＵＮＤＡＩ ＭＯＴＯＲ ＣＯＭＰＡＮＹ
【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(71)【出願人】
【識別番号】500518050
【氏名又は名称】起亞株式会社
【氏名又は名称原語表記】ＫＩＡ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】金 淵 浩
(72)【発明者】
【氏名】金 洙 環
(72)【発明者】
【氏名】鄭 ホ 永
(72)【発明者】
【氏名】朴 晃 熙
(72)【発明者】
【氏名】金 載 然
(72)【発明者】
【氏名】趙 祥 ムン
【テーマコード（参考）】
3D038
3D235
5H125
5H770
【Ｆターム（参考）】
3D038AB01
3D038AC23
3D235AA01
3D235BB45
3D235CC42
3D235HH04
5H125AA01
5H125AB01
5H125AC12
5H125CD06
5H125CD08
5H125FF22
5H125FF23
5H125FF24
5H770AA21
5H770BA02
5H770CA06
5H770DA21
5H770PA14
5H770PA32
5H770PA41
5H770PA42
5H770PA47
(57)【要約】 （修正有）
【課題】車両用インホイールモーターをインバーターと一緒に冷却水で冷却する。
【解決手段】インホイールモーターに備えられた冷却水流路と、複数のインバーターに備えられた冷却水流路と、前記インバーター及びインホイールモーターを冷却した冷却水を通過させて冷却水の放熱を実行するよう備えられたラジエーターと、前記インバーターの冷却水流路、前記インホイールモーターの冷却水流路、及び前記ラジエーターの間に冷却水が循環するように連結された冷却水循環ラインと、前記冷却水循環ラインの冷却水をポンピングして冷却水循環ラインに沿って循環させるウォーターポンプとを含み、前記ウォーターポンプによってポンピングされる冷却水が分配されて前記複数のインバーターを並列に通過することができるように冷却水の循環経路を基準にインバーターの上流側の冷却水循環ラインが前記複数のインバーターのそれぞれに分岐されて連結される。
【選択図】図１
【解決手段】インホイールモーターに備えられた冷却水流路と、複数のインバーターに備えられた冷却水流路と、前記インバーター及びインホイールモーターを冷却した冷却水を通過させて冷却水の放熱を実行するよう備えられたラジエーターと、前記インバーターの冷却水流路、前記インホイールモーターの冷却水流路、及び前記ラジエーターの間に冷却水が循環するように連結された冷却水循環ラインと、前記冷却水循環ラインの冷却水をポンピングして冷却水循環ラインに沿って循環させるウォーターポンプとを含み、前記ウォーターポンプによってポンピングされる冷却水が分配されて前記複数のインバーターを並列に通過することができるように冷却水の循環経路を基準にインバーターの上流側の冷却水循環ラインが前記複数のインバーターのそれぞれに分岐されて連結される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両のホイールに装着されたインホイールモーターに備えられた冷却水流路と、
前記インホイールモーターを駆動及び制御するための複数のインバーターに備えられた冷却水流路と、
前記複数のインバーター及びインホイールモーターを冷却した冷却水を通過させて冷却水の放熱を実行するように備えられたラジエーターと、
前記複数のインバーターの冷却水流路、前記インホイールモーターの冷却水流路、及び前記ラジエーターの間に冷却水が循環するように連結された冷却水循環ラインと、
前記冷却水循環ラインの冷却水をポンピングして冷却水循環ラインに沿って循環させるウォーターポンプと、を含み、
前記ウォーターポンプによってポンピングされる冷却水が分配されて前記複数のインバーターを並列に通過することができるように、冷却水の循環経路を基準にインバーターの上流側の冷却水循環ラインが前記複数のインバーターのそれぞれに分岐されて連結されていることを特徴とするインホイールモーター車両の冷却システム。
前記インホイールモーターを駆動及び制御するための複数のインバーターに備えられた冷却水流路と、
前記複数のインバーター及びインホイールモーターを冷却した冷却水を通過させて冷却水の放熱を実行するように備えられたラジエーターと、
前記複数のインバーターの冷却水流路、前記インホイールモーターの冷却水流路、及び前記ラジエーターの間に冷却水が循環するように連結された冷却水循環ラインと、
前記冷却水循環ラインの冷却水をポンピングして冷却水循環ラインに沿って循環させるウォーターポンプと、を含み、
前記ウォーターポンプによってポンピングされる冷却水が分配されて前記複数のインバーターを並列に通過することができるように、冷却水の循環経路を基準にインバーターの上流側の冷却水循環ラインが前記複数のインバーターのそれぞれに分岐されて連結されていることを特徴とするインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項2】
前記複数のインバーターを並列に通過した冷却水が再び合管された冷却水循環ラインに沿って循環するうち車両のホイールに装着された複数のインホイールモーターを順に通過するように、前記複数のインホイールモーターが前記合管された冷却水循環ラインによって直列に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項3】
前記複数のインホイールモーターを直列に連結する冷却水循環ラインがラジエーターに連結され、冷却水の循環経路を基準に前記複数のインホイールモーターの下流側に前記ラジエーターが配置されていることを特徴とする請求項２に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項4】
前記複数のインホイールモーターは、車両の左側輪インホイールモーター及び右側輪インホイールモーターを含み、
前記複数のインバーターは、前記左側輪インホイールモーターを駆動及び制御するための左側輪インバーターと、前記右側輪インホイールモーターを駆動及び制御するための右側輪インバーターと、を含むことを特徴とする請求項２に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
前記複数のインバーターは、前記左側輪インホイールモーターを駆動及び制御するための左側輪インバーターと、前記右側輪インホイールモーターを駆動及び制御するための右側輪インバーターと、を含むことを特徴とする請求項２に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項5】
前記複数のインホイールモーターは、車両の前輪側インホイールモーター及び後輪側インホイールモーターを含み、
前記複数のインバーターは、前記前輪側インホイールモーターを駆動及び制御するための前輪インバーターと、前記後輪側インホイールモーターを駆動及び制御するための後輪インバーターと、を含むことを特徴とする請求項２に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
前記複数のインバーターは、前記前輪側インホイールモーターを駆動及び制御するための前輪インバーターと、前記後輪側インホイールモーターを駆動及び制御するための後輪インバーターと、を含むことを特徴とする請求項２に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項6】
前記前輪側インホイールモーターは、前輪の左側輪インホイールモーターと前輪の右側輪インホイールモーターと、を含み、
前記後輪側インホイールモーターは、後輪の左側輪インホイールモーターと、後輪の右側輪インホイールモーターと、を含むことを特徴とする請求項５に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
前記後輪側インホイールモーターは、後輪の左側輪インホイールモーターと、後輪の右側輪インホイールモーターと、を含むことを特徴とする請求項５に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項7】
前記ウォーターポンプは、
前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、
前記前輪側インホイールモーターと前記後輪側インホイールモーターとの間の冷却水循環ラインに設けられた第２ウォーターポンプと、を含むことを特徴とする請求項５に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、
前記前輪側インホイールモーターと前記後輪側インホイールモーターとの間の冷却水循環ラインに設けられた第２ウォーターポンプと、を含むことを特徴とする請求項５に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項8】
前記ウォーターポンプは、
前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、
前記複数のインバーターを通過した冷却水をポンピングするように前記複数のインバーターの下流側に配置された第２ウォーターポンプと、を含むことを特徴とする請求項２に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、
前記複数のインバーターを通過した冷却水をポンピングするように前記複数のインバーターの下流側に配置された第２ウォーターポンプと、を含むことを特徴とする請求項２に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項9】
前記冷却水循環ラインに沿って循環する冷却水と、エアコンシステム及びヒートポンプシステムの冷媒循環ラインに沿って循環する冷媒との間の熱交換を実行するように備えられた水冷式熱交換器をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項10】
前記ウォーターポンプは、
前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、
前記水冷式熱交換器の上流側の冷却水循環ラインに設けられた第２ウォーターポンプと、を含むことを特徴とする請求項９に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、
前記水冷式熱交換器の上流側の冷却水循環ラインに設けられた第２ウォーターポンプと、を含むことを特徴とする請求項９に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項11】
前記水冷式熱交換器が前記ラジエーターの上流側に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項12】
前記ウォーターポンプは、
前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、
前記水冷式熱交換器の上流側の冷却水循環ラインに設けられた第２ウォーターポンプと、を含むことを特徴とする請求項１１に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、
前記水冷式熱交換器の上流側の冷却水循環ラインに設けられた第２ウォーターポンプと、を含むことを特徴とする請求項１１に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項13】
前記水冷式熱交換器が前記ラジエーターの下流側に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項14】
前記ウォーターポンプは、
前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、
前記ラジエーターの上流側の冷却水循環ラインに設けられた第２ウォーターポンプと、を含むことを特徴とする請求項１３に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、
前記ラジエーターの上流側の冷却水循環ラインに設けられた第２ウォーターポンプと、を含むことを特徴とする請求項１３に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項15】
前記ラジエーターの上流側の冷却水循環ラインから分岐された連結ラインがチラーに連結され、
前記冷却水循環ラインにおいて前記連結ラインが分岐された分岐点には、冷却水をラジエーター及びチラーのうちの選択された方向に流れるようにする３方バルブが設けられ、
前記チラーには、エアコン冷媒が通過するように、冷媒ラインが連結されることにより、
前記チラーから前記冷媒ラインを通して流入したエアコン冷媒と前記連結ラインを通して流入した冷却水との間の熱交換がなされるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
前記冷却水循環ラインにおいて前記連結ラインが分岐された分岐点には、冷却水をラジエーター及びチラーのうちの選択された方向に流れるようにする３方バルブが設けられ、
前記チラーには、エアコン冷媒が通過するように、冷媒ラインが連結されることにより、
前記チラーから前記冷媒ラインを通して流入したエアコン冷媒と前記連結ラインを通して流入した冷却水との間の熱交換がなされるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項16】
前記チラーにはバッテリーを冷却するためのバッテリー冷却回路の冷却水循環ラインが連結され、前記チラーからバッテリー冷却回路の冷却水循環ラインに沿って循環する冷却水と前記エアコン冷媒との間の熱交換がなされるように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項17】
前記チラーにエアコン冷媒が流入する冷媒ラインには、エアコン冷媒を膨張させる膨張バルブが配置されていることを特徴とする請求項１５に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【請求項18】
前記ウォーターポンプが前記複数のインバーターのそれぞれに分岐されて連結された冷却水循環ラインにそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモーター車両の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は車両の各ホイール（ｗｈｅｅｌ）に装着されたインホイールモーターをインバーターと一緒に冷却水で効果的に冷却することができるインホイールモーター車両の冷却システムに関する。
【背景技術】
【0002】
電気自動車は排気ガスの排出がない環境に優しい車両である。このような電気自動車には、走行のためのエネルギーを供給する高電圧バッテリー、高電圧バッテリーから出力される直流電力（ＤＣ）を交流電力（ＡＣ）に変換するインバーター、及び前記インバーターから交流電力を受けて回転力を発生させて車両を駆動するモーターなどが必須に搭載される。
現在まで商用化した電気自動車のパワートレイン構成としては、モーターの動力（回転力）が減速機によって減速された後、駆動軸を介してホイール（車輪）に伝達されることで、車両が走行するようにするものがよく知られている。
現在まで商用化した電気自動車のパワートレイン構成としては、モーターの動力（回転力）が減速機によって減速された後、駆動軸を介してホイール（車輪）に伝達されることで、車両が走行するようにするものがよく知られている。
【0003】
これに加えて、最近では、ホイールにおいてタイヤ装着用リム部にモーターを内設することで、モーターの動力がホイールに直接伝達されるようにするインホイールモーター（ｉｎ－ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ、ＩＷＭ）システムが脚光を浴びている。インホイールモーターが装着された電気自動車は、減速機や差動ギアのような中間段階の動力伝達装置が省略されるので、車両の重さを減少させることができる。
また、一部の装置が省略されることにより、車両において駆動系が占める空間を大きく減らすことができ、動力伝達過程でのエネルギー損失を低減させることができるという利点がある（燃費向上）。
また、一部の装置が省略されることにより、車両において駆動系が占める空間を大きく減らすことができ、動力伝達過程でのエネルギー損失を低減させることができるという利点がある（燃費向上）。
【0004】
さらに、最近では、ホイール、駆動装置であるインホイールモーター、インバーター、制動装置、操舵装置、及び懸架装置をすべて組み合わせてモジュール化したＥコーナーモジュール（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｒｎｅｒ ｍｏｄｕｌｅ）に対する研究及び開発が活発に進んでいる。
【0005】
車両にＥコーナーモジュールを適用する場合、それ自体がホイールを独立的に操舵することができる駆動装置になるので、車輪の反応性及び走行安全性が向上する利点を有することになる。また、車両において各車輪を独立的に駆動及び操舵して制御することができるので、車両回転の際、旋回半径を大きく縮小することができる。
【0006】
一方、車両のホイールに装着されたインホイールモーターにおいては、固定子のコイルに電流が流れるのに伴って抵抗によるジュール熱などが発生し、インホイールモーターで発生する熱は部品の温度を上昇させるので、インホイールモーターに対する期待寿命を大きく縮める。このように、インホイールモーターの発熱はモーターの性能及び耐久性に悪影響を及ぼすので、適切な冷却が必要である。
インホイールモーターが装着された車両、すなわちインホイールモーター車両で、車両の各ホイールには多数の熱源が存在する。例えば、制動装置、タイヤなどが熱源として作用することができる。すなわち、制動の際、制動装置でパッドと摩擦材との間の摩擦によって発生した熱がインホイールモーターに伝達されることがあり、車両走行の際には、路面との摩擦によってタイヤで発生した熱がインホイールモーターに伝達されることがある。
インホイールモーターが装着された車両、すなわちインホイールモーター車両で、車両の各ホイールには多数の熱源が存在する。例えば、制動装置、タイヤなどが熱源として作用することができる。すなわち、制動の際、制動装置でパッドと摩擦材との間の摩擦によって発生した熱がインホイールモーターに伝達されることがあり、車両走行の際には、路面との摩擦によってタイヤで発生した熱がインホイールモーターに伝達されることがある。
【0007】
したがって、このようなインホイールモーター車両において特別に変わる多くの因子を考慮して、各ホイールに装着されたインホイールモーターに対する最適の冷却システムを構成する必要がある。
従来は、インホイールモーターの冷却のために、モーターハウジングに熱が伝導されると、モーターハウジングで外部空気との対流熱伝逹によって放熱するようにすることが知られているが、このような方式は冷却効率が大きく落ちるという欠点を有する。
その他に、オイルを用いてインホイールモーターを冷却する方式が知られているが、このようなオイル冷却方式の場合、インホイールモーターを冷却したオイルを冷却するための装置、すなわち別途のオイルクーラーが必要である。
従来は、インホイールモーターの冷却のために、モーターハウジングに熱が伝導されると、モーターハウジングで外部空気との対流熱伝逹によって放熱するようにすることが知られているが、このような方式は冷却効率が大きく落ちるという欠点を有する。
その他に、オイルを用いてインホイールモーターを冷却する方式が知られているが、このようなオイル冷却方式の場合、インホイールモーターを冷却したオイルを冷却するための装置、すなわち別途のオイルクーラーが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は前記のような問題点を解決するためになされたものであり、車両の各ホイールに装着されたインホイールモーターをインバーターと一緒に冷却水で効果的に冷却するための水冷式冷却回路の構成を有するインホイールモーター車両の冷却システムを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムは、車両のホイールに装着されたインホイールモーターに備えられた冷却水流路と、前記インホイールモーターを駆動及び制御するための複数のインバーターに備えられた冷却水流路と、前記複数のインバーター及びインホイールモーターを冷却した冷却水を通過させて冷却水の放熱を実行するように備えられたラジエーターと、前記複数のインバーターの冷却水流路、前記インホイールモーターの冷却水流路、及び前記ラジエーターの間に冷却水が循環するように連結された冷却水循環ラインと、前記冷却水循環ラインの冷却水をポンピングして冷却水循環ラインに沿って循環させるウォーターポンプと、を含み、前記ウォーターポンプによってポンピングされる冷却水が分配されて前記複数のインバーターを並列に通過することができるように、冷却水の循環経路を基準にインバーターの上流側の冷却水循環ラインが前記複数のインバーターのそれぞれに分岐されて連結されることを特徴とする。
【0010】
前記複数のインバーターを並列に通過した冷却水が再び合管された冷却水循環ラインに沿って循環するうち車両のホイールに装着された複数のインホイールモーターを順に通過するように、前記複数のインホイールモーターが前記合管された冷却水循環ラインによって直列に連結されることができる。
【0011】
前記複数のインホイールモーターを直列に連結する冷却水循環ラインがラジエーターに連結され、冷却水の循環経路を基準に前記複数のインホイールモーターの下流側に前記ラジエーターが配置されることができる。
【0012】
前記複数のインホイールモーターは、車両の左側輪インホイールモーター及び右側輪インホイールモーターを含み、前記複数のインバーターは、前記左側輪インホイールモーターを駆動及び制御するための左側輪インバーターと、前記右側輪インホイールモーターを駆動及び制御するための右側輪インバーターとを含むことができる。
【0013】
前記複数のインホイールモーターは、車両の前輪側インホイールモーター及び後輪側インホイールモーターを含み、前記複数のインバーターは、前記前輪側インホイールモーターを駆動及び制御するための前輪インバーターと、前記後輪側インホイールモーターを駆動及び制御するための後輪インバーターとを含むことができる。
【0014】
前記前輪側インホイールモーターは、前輪の左側輪インホイールモーターと前輪の右側輪インホイールモーターとを含み、前記後輪側インホイールモーターは、後輪の左側輪インホイールモーターと、後輪の右側輪インホイールモーターと、を含むことができる。
【0015】
前記ウォーターポンプは、前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、前記前輪側インホイールモーターと前記後輪側インホイールモーターとの間の冷却水循環ラインに設けられた第２ウォーターポンプとを含むことができる。
【0016】
前記ウォーターポンプは、前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、前記複数のインバーターを通過した冷却水をポンピングするように前記複数のインバーターの下流側に配置された第２ウォーターポンプとを含むことができる。
【0017】
前記冷却水循環ラインに沿って循環する冷却水と、前記エアコンシステム及びヒートポンプシステムの冷媒循環ラインに沿って循環する冷媒との間の熱交換を実行するように備えられた水冷式熱交換器をさらに含むことができる。
【0018】
ここで、前記ウォーターポンプは、前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、前記水冷式熱交換器の上流側の冷却水循環ラインに設けられた第２ウォーターポンプとを含むことができる。
【0019】
また、前記水冷式熱交換器は、前記ラジエーターの上流側に配置されることができる。
【0020】
ここで、前記ウォーターポンプは、前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、前記水冷式熱交換器の上流側の冷却水循環ラインに設けられた第２ウォーターポンプと、を含むことができる。
【0021】
また、前記水冷式熱交換器は、前記ラジエーターの下流側に配置されることができる。
【0022】
ここで、前記ウォーターポンプは、前記複数のインバーターの上流側に配置された第１ウォーターポンプと、前記ラジエーターの上流側の冷却水循環ラインに設けられた第２ウォーターポンプとを含むことができる。
【0023】
前記ラジエーターの上流側の冷却水循環ラインから分岐された連結ラインがチラーに連結され、前記冷却水循環ラインにおいて前記連結ラインが分岐された分岐点には、冷却水をラジエーター及びチラーのうちの選択された方向に流れるようにする３方バルブが設けられ、前記チラーには、エアコン冷媒が通過するように、冷媒ラインが連結されることにより、前記チラーから前記冷媒ラインを通して流入したエアコン冷媒と前記連結ラインを通して流入した冷却水との間の熱交換がなされるように構成されることができる。
【0024】
ここで、前記チラーには、バッテリーを冷却するためのバッテリー冷却回路の冷却水循環ラインが連結され、前記チラーからバッテリー冷却回路の冷却水循環ラインに沿って循環する冷却水と前記エアコン冷媒との間の熱交換がなされるように構成されることができる。
【0025】
また、前記チラーにエアコン冷媒が流入する冷媒ラインには、エアコン冷媒を膨張させる膨張バルブが配置されることができる。
【0026】
前記ウォーターポンプは前記複数のインバーターのそれぞれに分岐されて連結された冷却水循環ラインにそれぞれ設けられることができる。
【発明の効果】
【0027】
本発明によるインホイールモーター車両の冷却システムによれば、車両の各ホイールに装着されたインホイールモーターをインバーターと一緒に冷却水で効果的に冷却することができる。
特に、本発明のインバーター並列回路構成では、システムの通水抵抗を減少させることができ、インホイールモーター及びラジエーター側での流量増加による冷却性能の改善が可能になる。
また、相対的に発熱量が多いインホイールモーターと放熱量が多くなければならないラジエーターではインバーターを通過した冷却水が再び合わせられた全体流量が通過するので、インホイールモーター及びラジエーター側での流量を増加させることができ、結局インホイールモーターでの吸熱量及びラジエーターでの放熱量が増大し、システムの冷却性能が向上できる。
特に、本発明のインバーター並列回路構成では、システムの通水抵抗を減少させることができ、インホイールモーター及びラジエーター側での流量増加による冷却性能の改善が可能になる。
また、相対的に発熱量が多いインホイールモーターと放熱量が多くなければならないラジエーターではインバーターを通過した冷却水が再び合わせられた全体流量が通過するので、インホイールモーター及びラジエーター側での流量を増加させることができ、結局インホイールモーターでの吸熱量及びラジエーターでの放熱量が増大し、システムの冷却性能が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の第１実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムを示す回路構成図である。
【図2】本発明の第２実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムを示す回路構成図である。
【図3】本発明の第３実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムを示す回路構成図である。
【図4】本発明の第４実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムを示す回路構成図である。
【図5】本発明の第５実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムを示す回路構成図である。
【図6】本発明の第６実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムを示す回路構成図である。
【図7】本発明の第７実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムを示す回路構成図である。
【図8】本発明の第８実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムを示す回路構成図である。
【図9】本発明の第９実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムを示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下では添付図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。
【0030】
発明の実施例で提示する特定の構造や機能の説明は、本発明の概念による実施例を説明するための目的で例示するものであり、本発明の概念による実施例は多様な形態に実施可能である。また、本明細書で説明する実施例によって本発明が限定されるものと解釈されてはいけなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更物、均等物及び代替物を含むものと理解されなければならない。
【0031】
一方、本発明で、第１及び／または第２などの用語は多様な構成要素を説明するのに使うことができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は一構成要素を他の構成要素と区別する目的で使われる。例えば、本発明の概念による権利範囲から逸脱しない範囲内で、第１構成要素は第２構成要素と名付けることができ、同様に第２構成要素は第１構成要素と名付けることができる。
【0032】
ある構成要素が他の構成要素に「連結」されているかまたは「接続」されていると言及されたとき、その他の構成要素に直接的に連結されるか接続されることもできるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解されなければならないであろう。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結」されているかまたは「直接接触」していると言及されたとき、中間に他の構成要素が存在しないものと理解されなければならないであろう。構成要素との関係を説明するための他の表現、すなわち「～の間に」及び「すぐ～の間に」または「～に隣接する」及び「～に直接隣接する」などの表現も同様に解釈されなければならない。
【0033】
明細書全般にわたって同じ参照番号は同じ構成要素を示す。本明細書で使用する用語は実施例を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は、文句で特に言及しない限り、複数型も含む。明細書で使用する「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／または素子が一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。
【0034】
車両の熱管理システムは、圧縮機、外部凝縮器、膨張バルブ、蒸発器、及び冷媒循環ラインを含むエアコンシステム、ラジエーター、ウォーターポンプ、及び冷却水循環ラインを含む冷却システム、及びエアコンシステムの冷媒を用いて車両の室内を暖房するヒートポンプシステムを含む。このうち、冷却システムは、水冷式冷却システムであり、冷却水を用いて車両に搭載されたインバーターやインホイールモーターなどの電装部品及びバッテリーを冷却する。
【0035】
【0036】
図１を参照すると、車両の２個のホイール（ｗｈｅｅｌ）に装着された２個のインホイールモーター２１、２２が示されている。前記２個のインホイールモーター２１、２２は車両の左側輪及び右側輪にそれぞれ装着されたインホイールモーターである。ここで、前記左側輪及び右側輪は前輪の左側輪及び右側輪であり、または後輪の左側輪及び右側輪である。
また、図示のように、車両にはインホイールモーター２１、２２を駆動及び制御するための複数のインバーターが搭載される。第１実施例で、２個のインバーター１０ａ、１０ｂは左側輪インバーター及び右側輪インバーターである。
また、図示のように、車両にはインホイールモーター２１、２２を駆動及び制御するための複数のインバーターが搭載される。第１実施例で、２個のインバーター１０ａ、１０ｂは左側輪インバーター及び右側輪インバーターである。
【0037】
左側輪インバーター１０ｂはバッテリー（図示せず）から出力される直流電力（ＤＣ）を交流電力（ＡＣ）に変換して左側輪インホイールモーター２２に印加し、右側輪インバーター１０ａはバッテリーから出力される直流電力（ＤＣ）を交流電力（ＡＣ）に変換して右側輪インホイールモーター２１に印加する。
このために、左側輪インバーター１０ｂは左側輪インホイールモーター２２を駆動及び制御するためのパワーモジュール（図示せず）を有し、右側輪インバーター１０ａは右側輪インホイールモーター２１を駆動及び制御するためのパワーモジュール（図示せず）を有する。
このために、左側輪インバーター１０ｂは左側輪インホイールモーター２２を駆動及び制御するためのパワーモジュール（図示せず）を有し、右側輪インバーター１０ａは右側輪インホイールモーター２１を駆動及び制御するためのパワーモジュール（図示せず）を有する。
【0038】
図２には車両の４個のホイールに装着された４個のインホイールモーター２１～２４が示されている。前記４個のホイールは前輪の左側輪及び右側輪と後輪の左側輪及び右側輪であり、前記４個のインホイールモーター２１～２４は前述した各ホイールに装着されたインホイールモーターである。
図２の第２実施例で、２個のインバーター１１、１２は前輪インバーター及び後輪インバーターであり、前輪インバーター１２はバッテリー（図示せず）から出力される直流電力（ＤＣ）を交流電力（ＡＣ）に変換して前輪の左側輪インホイールモーター２３及び右側輪インホイールモーター２４に印加する。後輪インバーター１１はバッテリーから出力される直流電力を交流電力に変換して後輪の左側輪インホイールモーター２２及び右側輪インホイールモーター２１に印加する。
図２の第２実施例で、２個のインバーター１１、１２は前輪インバーター及び後輪インバーターであり、前輪インバーター１２はバッテリー（図示せず）から出力される直流電力（ＤＣ）を交流電力（ＡＣ）に変換して前輪の左側輪インホイールモーター２３及び右側輪インホイールモーター２４に印加する。後輪インバーター１１はバッテリーから出力される直流電力を交流電力に変換して後輪の左側輪インホイールモーター２２及び右側輪インホイールモーター２１に印加する。
【0039】
図２の第２実施例で、前輪インバーター１２は前輪の左側輪インホイールモーター２３及び右側輪インホイールモーター２４を駆動及び制御するためのパワーモジュール（図示せず）を有し、後輪インバーター１１は後輪の左側輪インホイールモーター２２及び右側輪インホイールモーター２１を駆動及び制御するためのパワーモジュール（図示せず）を有する。各パワーモジュールは、直流を交流に変換するためのスイッチング素子を含む。
【0040】
図１及び図２で、インホイールモーター２１～２４及びインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２は車両から電気を受けて作動する装置であり、いずれも作動時に熱が発生する装置であり、性能及び耐久性の確保のために冷却が必要な装置である。
本発明の第１実施例及び第２実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムは、前記装置（インホイールモーター及びインバーター）の冷却のために冷却水循環ライン１００、１００ａ、１００ｂに沿って循環する冷却水を用いる水冷式冷却システムである。
このようなインホイールモーター車両の冷却システムは、インホイールモーター２１～２４及びインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２などの電装部品を冷却するためのＰＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）冷却回路を含む。
本発明の第１実施例及び第２実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムは、前記装置（インホイールモーター及びインバーター）の冷却のために冷却水循環ライン１００、１００ａ、１００ｂに沿って循環する冷却水を用いる水冷式冷却システムである。
このようなインホイールモーター車両の冷却システムは、インホイールモーター２１～２４及びインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２などの電装部品を冷却するためのＰＥ（Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）冷却回路を含む。
【0041】
ここで、ＰＥ冷却回路は、各インホイールモーター２１～２４及びインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２に冷却水が通過することができるように備えられた冷却水流路（図示せず）を含み、前記冷却水流路は、各インホイールモーター及びインバーターの内部を通過する冷却水が当該装置を冷却することができるように、すなわち内部を通過する冷却水が当該装置で発生する熱を吸収することができるように備えられる。例として、冷却水流路は、インホイールモーター２１～２４及びインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２のハウジング（図示せず）にそれぞれ冷却水が通過することができる通路を形成して構成する。
【0042】
また、ＰＥ冷却回路は、冷却水の循環のためにインホイールモーター２１～２４及びインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２の冷却水流路の間を連結する冷却水循環ライン１００、１００ａ、１００ｂと、冷却水循環ラインで冷却水をポンピングして循環させるウォーターポンプ１２１と、冷却水循環ライン１００、１００ａ、１００ｂに沿って循環する冷却水の熱を外部に放出するための熱交換器であるラジエーター１３０とをさらに含む。
ここで、ウォーターポンプ１２１はバッテリーから電力を受けて作動する電動式ウォーターポンプである。これは、制御器（図示せず）の制御信号に応じて作動が制御できるように備えられる。
ここで、ウォーターポンプ１２１はバッテリーから電力を受けて作動する電動式ウォーターポンプである。これは、制御器（図示せず）の制御信号に応じて作動が制御できるように備えられる。
【0043】
また、ラジエーター１３０はクーリングファン（図示せず）と一緒にクーリングモジュールを構成するものであり、これはクーリングファンと一緒に車両の前段部に取り付けられることができる。ラジエーター１３０では内部を通過する冷却水とその周囲を通過する空気との間の熱交換がなされ、このような熱交換によって冷却水が空気によって冷却されるかまたは空気の熱を吸収する。
その他に、ＰＥ冷却回路は、冷却水を貯蔵するレザボアタンク１１０をさらに含むことができ、レザボアタンク１１０は冷却水循環ライン１００においてウォーターポンプ１２１の前段側（上流側、入口側）の位置に配置される。
その他に、ＰＥ冷却回路は、冷却水を貯蔵するレザボアタンク１１０をさらに含むことができ、レザボアタンク１１０は冷却水循環ライン１００においてウォーターポンプ１２１の前段側（上流側、入口側）の位置に配置される。
【0044】
本発明では、ウォーターポンプ１２１から冷却水が吐き出される出口部に連結された冷却水循環ライン１００が第１コネクタ１０１で冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂに分岐され、第１コネクタ１０１で冷却水循環ライン１００から分岐された冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂは対応するインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２にそれぞれ連結される。
【0045】
例として、本発明の第１実施例及び第２実施例で、冷却水循環ライン１００は第１コネクタ１０１で２個の循環ライン１００ａ、１００ｂに分岐され、第１コネクタ１０１で分岐された各冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂが２個のインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２のうちの対応するインバーターにそれぞれ連結されることができる。ここで、第１コネクタ１０１で分岐された二つの冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂが当該インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２の冷却水流路入口部に連結される。
【0046】
また、各インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２で冷却水流路を通過した冷却水が排出される出口部に連結された冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂは再び第２コネクタ１０２で単一の循環ライン１００に合管される。第２コネクタ１０２で合管された冷却水循環ライン１００は、以後に冷却水が複数のインホイールモーター２１～２４を順次通過することができるように、複数のインホイールモーター２１～２４を直列に連結する。
第１コネクタ１０１で各インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２に分岐されて連結される冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂは冷却水が第１コネクタで同一流量に分配されて各インバーターに流れるように分岐されるものである。
第１コネクタ１０１で各インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２に分岐されて連結される冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂは冷却水が第１コネクタで同一流量に分配されて各インバーターに流れるように分岐されるものである。
【0047】
この場合、ウォーターポンプ１２１の出口部から吐き出された冷却水が第１コネクタ１０１及び冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂによって１：１の分配比で、すなわち同一流量に分配されて二つのインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２の冷却水流路に供給される。
その後、両インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２を並列に通過した冷却水は第２コネクタ１０２で単一の冷却水循環ライン１００に合流した後、複数のインホイールモーター２１～２４を順次流れる。 このように、ＰＥ冷却回路は複数のインバーターが冷却水循環ラインを介して並列に連結され、複数のインホイールモーターが冷却水循環ラインを介して直列に連結された回路構成を有する。
その後、両インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２を並列に通過した冷却水は第２コネクタ１０２で単一の冷却水循環ライン１００に合流した後、複数のインホイールモーター２１～２４を順次流れる。 このように、ＰＥ冷却回路は複数のインバーターが冷却水循環ラインを介して並列に連結され、複数のインホイールモーターが冷却水循環ラインを介して直列に連結された回路構成を有する。
【0048】
図１の第１実施例では、第２コネクタ１０２で合管された冷却水循環ライン１００が右側輪インホイールモーター２１の入口部に連結され、右側輪インホイールモーター２１の出口部に連結された冷却水循環ライン１００が左側輪インホイールモーター２２の入口部に連結され、左側輪インホイールモーター２２の出口部に連結された冷却水循環ライン１００がラジエーター１３０の入口部に連結されている。
これにより、冷却水循環ライン１００は右側輪インホイールモーター２１及び左側輪インホイールモーター２２を順に経てからラジエーター１３０に連結され、インバーター１０ａ、１０ｂを冷却した冷却水が右側輪インホイールモーター２１及び左側輪インホイールモーター２２を順に冷却した後、ラジエーター１３０で熱を放出する。
これにより、冷却水循環ライン１００は右側輪インホイールモーター２１及び左側輪インホイールモーター２２を順に経てからラジエーター１３０に連結され、インバーター１０ａ、１０ｂを冷却した冷却水が右側輪インホイールモーター２１及び左側輪インホイールモーター２２を順に冷却した後、ラジエーター１３０で熱を放出する。
【0049】
図２の第２実施例では、第２コネクタ１０２で合管された冷却水循環ライン１００により、後輪の右側輪インホイールモーター２１、後輪の左側輪インホイールモーター２２、前輪の左側輪インホイールモーター２３、前輪の右側輪インホイールモーター２４、及びラジエーター１３０の順に直列に連結されている。
これにより、第２実施例では、ラジエーター１３０で放熱した冷却水が、二つのインバーター１１、１２を並列に通過して冷却した後、後輪の右側輪インホイールモーター２１、後輪の左側輪インホイールモーター２２、前輪の左側輪インホイールモーター２３、及び前輪の右側輪インホイールモーター２４の経路として冷却水循環ライン１００に沿って直列に循環するので、循環中にこれらのインホイールモーターを順に冷却するようになる。
これにより、第２実施例では、ラジエーター１３０で放熱した冷却水が、二つのインバーター１１、１２を並列に通過して冷却した後、後輪の右側輪インホイールモーター２１、後輪の左側輪インホイールモーター２２、前輪の左側輪インホイールモーター２３、及び前輪の右側輪インホイールモーター２４の経路として冷却水循環ライン１００に沿って直列に循環するので、循環中にこれらのインホイールモーターを順に冷却するようになる。
【0050】
このように、第２実施例の冷却水の循環経路、すなわち図２に示すインバーターとインホイールモーターとの間の冷却水循環経路は以後に説明する第３実施例～第８実施例でもそのまま適用される。
前記のように、冷却水循環ラインがインバーターを並列に連結し、インホイールモーターを直列に連結することは各装置の通水抵抗を考慮したことである。すなわち、ウォーターポンプ１２１を基準に、インホイールモーター２１～２４に比べて冷却水循環経路上の上流側に設けられて通水抵抗が大きく作用するインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２の場合、冷却水循環ライン１００、１００ａ、１００ｂを介して互いに並列に連結することで、冷却水が複数のインバーターに分配されてから通過することができるようにする、一方、インホイールモーター２１～２４の場合、冷却水循環ライン１００を介して互いに直列に連結することで、冷却水が複数のインホイールモーターを順次通過することができるようにする。
前記のように、冷却水循環ラインがインバーターを並列に連結し、インホイールモーターを直列に連結することは各装置の通水抵抗を考慮したことである。すなわち、ウォーターポンプ１２１を基準に、インホイールモーター２１～２４に比べて冷却水循環経路上の上流側に設けられて通水抵抗が大きく作用するインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２の場合、冷却水循環ライン１００、１００ａ、１００ｂを介して互いに並列に連結することで、冷却水が複数のインバーターに分配されてから通過することができるようにする、一方、インホイールモーター２１～２４の場合、冷却水循環ライン１００を介して互いに直列に連結することで、冷却水が複数のインホイールモーターを順次通過することができるようにする。
【0051】
【0052】
図３及び図４に示すように、第３実施例及び第４実施例では、冷媒と冷却水との間の熱交換がなされる水冷式熱交換器１４０をさらに含む冷却システムを例示している。
水冷式熱交換器１４０はエアコンシステム及びヒートポンプシステムの冷媒循環ライン（図示せず）とＰＥ冷却回路の冷却水循環ライン１００との間に備えられるものであり、冷媒循環ラインの冷媒と冷却水循環ライン１００の冷却水との間に熱交換がなされるようにする。
水冷式熱交換器１４０はエアコンシステム及びヒートポンプシステムの冷媒循環ライン（図示せず）とＰＥ冷却回路の冷却水循環ライン１００との間に備えられるものであり、冷媒循環ラインの冷媒と冷却水循環ライン１００の冷却水との間に熱交換がなされるようにする。
【0053】
図３の第３実施例では、ラジエーター１３０の出口側（冷却水の循環経路を基準にラジエーターの下流側）の冷却水循環ライン１００に水冷式熱交換器１４０が設けられており、ラジエーター１３０で空気と熱交換した冷却水が前記水冷式熱交換器１４０を通過するように構成されている。
ラジエーター１３０で空気（クーリングファン（図示せず）によって吸入される外気）と熱交換した冷却水は水冷式熱交換器１４０を通過しているうちに冷媒と熱交換し、その後、ウォーターポンプ１２１によって冷却水循環ライン１００、１００ａ、１００ｂに沿って循環するように押送される。
ラジエーター１３０で空気（クーリングファン（図示せず）によって吸入される外気）と熱交換した冷却水は水冷式熱交換器１４０を通過しているうちに冷媒と熱交換し、その後、ウォーターポンプ１２１によって冷却水循環ライン１００、１００ａ、１００ｂに沿って循環するように押送される。
【0054】
図４に示す第４実施例では、ラジエーター１３０の入口側（冷却水循環経路を基準にラジエーターの上流側）の冷却水循環ライン１００に水冷式熱交換器１４０が設けられており、ラジエーター１３０に向かって流れる冷却水が前記水冷式熱交換器１４０を通過しているうちに冷媒と熱交換するようになっている。
このように、水冷式熱交換器１４０を通過した冷却水がその後にラジエーター１３０を通過しているうちに空気との間に熱交換を行い、その後、冷却水循環ライン１００、１００ａ、１００ｂに沿って循環するようにウォーターポンプ１２１によって押送される。
このように、水冷式熱交換器１４０を通過した冷却水がその後にラジエーター１３０を通過しているうちに空気との間に熱交換を行い、その後、冷却水循環ライン１００、１００ａ、１００ｂに沿って循環するようにウォーターポンプ１２１によって押送される。
【0055】
【0056】
第５実施例及び第６実施例による冷却システムは、単数ではなく複数のウォーターポンプ１２１、１２２を含み、第１実施例～第４実施例と同様に、インバーター１１、１２の上流側の冷却水循環ライン１００にウォーターポンプ１２１が設けられることができ、これに加えて、複数のインホイールモーター２１～２４を直列に連結している冷却水循環ライン１００に別途のウォーターポンプ１２２がさらに設けられる。
【0057】
以下の説明では、インバーター１１、１２の上流側のウォーターポンプ１２１を「第１ウォーターポンプ」と言い、複数のインホイールモーター２１～２４を直列に連結している冷却水循環ライン１００に設けられたウォーターポンプ１２２を「第２ウォーターポンプ」と言う。
第１ウォーターポンプ１２１は、第１実施例～第４実施例と同様に、ラジエーター１３０の下流側（出口側）でありながらもインバーター１１、１２の上流側（入口側）の冷却水循環ライン１００に設けられ、インバーター１１、１２の上流側でも第１コネクタ１０１の上流側の冷却水循環ライン１００、すなわち第１コネクタ１０１で各インバーター１１、１２に分岐される前の冷却水循環ライン１００に設けられる。
第１ウォーターポンプ１２１は、第１実施例～第４実施例と同様に、ラジエーター１３０の下流側（出口側）でありながらもインバーター１１、１２の上流側（入口側）の冷却水循環ライン１００に設けられ、インバーター１１、１２の上流側でも第１コネクタ１０１の上流側の冷却水循環ライン１００、すなわち第１コネクタ１０１で各インバーター１１、１２に分岐される前の冷却水循環ライン１００に設けられる。
【0058】
ここで、第２ウォーターポンプ１２２はインバーター１１、１２の出口側（下流側）の冷却水循環ライン１００に設けられることができ、インバーター１１、１２の出口側でも第２コネクタ１０２の出口側の合管された冷却水循環ライン１００、すなわち第２コネクタ１０２で合管されてからインホイールモーター２１に連結される冷却水循環ライン１００に設けられる。
【0059】
図５に示す第５実施例では、冷却水循環ライン１００によって直列に連結された複数のインホイールモーター２１～２４のうち冷却水循環経路を基準に一番目のインホイールモーター２１の入口部に連結された冷却水循環ライン１００に第２ウォーターポンプ１２２が設けられている。第２コネクタ１０２とインホイールモーター２１との間の冷却水循環ライン１００に第２ウォーターポンプ１２２が設けられている。
これにより、レザボアタンク１１０、第１ウォーターポンプ１２１、第１コネクタ１０１、インバーター１１、１２、第２コネクタ１０２、第２ウォーターポンプ１２２、後輪の右側輪インホイールモーター２１、後輪の左側輪インホイールモーター２２、前輪の左側輪インホイールモーター２３、前輪の右側輪インホイールモーター２４、及びラジエーター１３０の経路に沿って冷却水が循環される。
これにより、レザボアタンク１１０、第１ウォーターポンプ１２１、第１コネクタ１０１、インバーター１１、１２、第２コネクタ１０２、第２ウォーターポンプ１２２、後輪の右側輪インホイールモーター２１、後輪の左側輪インホイールモーター２２、前輪の左側輪インホイールモーター２３、前輪の右側輪インホイールモーター２４、及びラジエーター１３０の経路に沿って冷却水が循環される。
【0060】
図６に示す第６実施例では、前輪側インホイールモーター２３、２４と後輪側インホイールモーター２１、２２との間の冷却水循環ライン１００に第２ウォーターポンプ１２２が設けられている。すなわち、図６に示すように、後輪の左側輪インホイールモーター２２と前輪の左側輪インホイールモーター２３との間の冷却水循環ライン１００に第２ウォーターポンプ１２２が設けられることができる。
これは、後輪側インホイールモーター２１、２２と前輪側インホイールモーター２３、２４との間の冷却水循環ライン１００の長さが長いことを考慮したものである。詳細には、後輪の左側輪インホイールモーター２２と前輪の左側輪インホイールモーター２３との間を連結している冷却水循環ライン１００が長くなることによって前後輪間の通水抵抗が大きくなるので、このような大きい通水抵抗を考慮して、後輪の左側輪インホイールモーター２２と前輪の左側輪インホイールモーター２３との間の冷却水循環ライン１００に第２ウォーターポンプ１２２を設けたものである。
これは、後輪側インホイールモーター２１、２２と前輪側インホイールモーター２３、２４との間の冷却水循環ライン１００の長さが長いことを考慮したものである。詳細には、後輪の左側輪インホイールモーター２２と前輪の左側輪インホイールモーター２３との間を連結している冷却水循環ライン１００が長くなることによって前後輪間の通水抵抗が大きくなるので、このような大きい通水抵抗を考慮して、後輪の左側輪インホイールモーター２２と前輪の左側輪インホイールモーター２３との間の冷却水循環ライン１００に第２ウォーターポンプ１２２を設けたものである。
【0061】
次に、図７は本発明の第７実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムを示す回路構成図であり、図８は本発明の第８実施例によるインホイールモーター車両の冷却システムを示す回路構成図である。
図７に示す第７実施例は図３に示す第３実施例に第２ウォーターポンプ１２２をさらに追加した実施例であり、図８に示す第８実施例は図４に示す第４実施例に第２ウォーターポンプ１２２をさらに追加した実施例である。
図７に示す第７実施例は図３に示す第３実施例に第２ウォーターポンプ１２２をさらに追加した実施例であり、図８に示す第８実施例は図４に示す第４実施例に第２ウォーターポンプ１２２をさらに追加した実施例である。
【0062】
第７実施例及び第８実施例のいずれも水冷式熱交換器１４０の追加によって通水抵抗が大きくなることを考慮して、ラジエーター１３０及び水冷式熱交換器１４０の上流側（前段側、入口側）に第２ウォーターポンプ１２２が設けられている。
第７実施例では、第３実施例のように水冷式熱交換器１４０がラジエーター１３０の下流側に追加されることによって通水抵抗が大きくなることを考慮して、ラジエーター１３０の上流側の冷却水循環ライン１００に第２ウォーターポンプ１２２が設けられている。
第８実施例では、第４実施例のように水冷式熱交換器１４０がラジエーター１３０の上流側に追加されることによって通水抵抗が大きくなることを考慮して、水冷式熱交換器１４０の上流側（入口側）の冷却水循環ライン１００に第２ウォーターポンプ１２２が設けられている。
第７実施例では、第３実施例のように水冷式熱交換器１４０がラジエーター１３０の下流側に追加されることによって通水抵抗が大きくなることを考慮して、ラジエーター１３０の上流側の冷却水循環ライン１００に第２ウォーターポンプ１２２が設けられている。
第８実施例では、第４実施例のように水冷式熱交換器１４０がラジエーター１３０の上流側に追加されることによって通水抵抗が大きくなることを考慮して、水冷式熱交換器１４０の上流側（入口側）の冷却水循環ライン１００に第２ウォーターポンプ１２２が設けられている。
【0063】
一方、図９は本発明の第９実施例による冷却システムを示す回路構成図であり、バッテリー冷却回路をさらに含む冷却システムの構成を示している。
図示のように、第９実施例による冷却システムは、図２に示す第２実施例の構成に加えて、バッテリー冷却回路をさらに含む。また、第２実施例だけでなく、以下で説明するバッテリー冷却回路を図１、図３～図８に示す各実施例の構成にも追加して冷却システムを構成することができる。
図示のように、第９実施例による冷却システムは、図２に示す第２実施例の構成に加えて、バッテリー冷却回路をさらに含む。また、第２実施例だけでなく、以下で説明するバッテリー冷却回路を図１、図３～図８に示す各実施例の構成にも追加して冷却システムを構成することができる。
【0064】
以下の説明では、第２実施例の構成にバッテリー冷却回路を追加した冷却システムの構成について説明し、第１実施例、第３実施例～第８実施例の構成にバッテリー冷却回路を追加した冷却システムについては、第２実施例の構成にバッテリー冷却回路を追加した第９実施例と比較して各実施例の構成にバッテリー冷却回路を追加したことの他には違いがないので、詳細な説明は省略する。
しかし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、第９実施例についての次の説明から、第１実施例、第３実施例～第８実施例の構成にバッテリー冷却回路を追加した冷却システムの構成が明らかになるであろう。
しかし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、第９実施例についての次の説明から、第１実施例、第３実施例～第８実施例の構成にバッテリー冷却回路を追加した冷却システムの構成が明らかになるであろう。
【0065】
本発明の第９実施例による冷却システムは、インホイールモーター２１～２４及びインバーター１１、１２を冷却するためのＰＥ冷却回路と、インホイールモーター２１～２４及びインバーター１１、１２に電力を供給するバッテリー３０を冷却するためのバッテリー冷却回路とを含む。
ＰＥ冷却回路は車両に搭載された電装部品であるインホイールモーター２１～２４及びインバーター１１、１２を冷却するためのものであり、このようなＰＥ冷却回路構成については、図２を参照して説明した第２実施例の構成と比較して違いがないので、追加の説明は省略する。
ＰＥ冷却回路は車両に搭載された電装部品であるインホイールモーター２１～２４及びインバーター１１、１２を冷却するためのものであり、このようなＰＥ冷却回路構成については、図２を参照して説明した第２実施例の構成と比較して違いがないので、追加の説明は省略する。
【0066】
バッテリー冷却回路は、バッテリー３０に冷却水が通過するように備えられる冷却水流路（図示せず）を含み、バッテリー３０の冷却水流路は、その内部を通過する冷却水がバッテリー３０を冷却することができるように、すなわち内部を通過する冷却水がバッテリー３０で発生する熱を吸収することができるように備えられる。
また、バッテリー冷却回路は、エアコン冷媒が通過するチラー２２０、及びバッテリー３０とチラー２２０との間に冷却水が循環するように連結される冷却水循環ライン２００をさらに含んでなることができる。
また、バッテリー冷却回路は、エアコン冷媒が通過するチラー２２０、及びバッテリー３０とチラー２２０との間に冷却水が循環するように連結される冷却水循環ライン２００をさらに含んでなることができる。
【0067】
また、バッテリー冷却回路は、冷却水循環ライン２００で冷却水をポンピングして循環させる別途のウォーターポンプ２１０をさらに含むことができる。バッテリー冷却回路のウォーターポンプ２１０もバッテリー３０から電力を受けて作動する電動式ウォーターポンプであり、制御器（図示せず）の制御信号に応じて作動が制御されるように備えられる。
チラー２２０は冷却水と冷媒との間に熱交換を行う熱交換器であり、前記チラー２２０には、冷却水と冷媒との間の熱交換のために、ＰＥ冷却回路の冷却水循環ライン２００から分岐された連結ライン２０１、バッテリー冷却回路の冷却水循環ライン２００、及び冷媒ライン３００が連結される。
チラー２２０は冷却水と冷媒との間に熱交換を行う熱交換器であり、前記チラー２２０には、冷却水と冷媒との間の熱交換のために、ＰＥ冷却回路の冷却水循環ライン２００から分岐された連結ライン２０１、バッテリー冷却回路の冷却水循環ライン２００、及び冷媒ライン３００が連結される。
【0068】
チラー２２０を通して冷媒が通過することができるようにするための冷媒ライン３００はエアコンシステムの主冷媒ライン（図示せず）から分岐されたものであり、チラー２２０の冷媒入口部及び冷媒出口部にそれぞれ連結される。これにより、エアコンシステムの主冷媒ラインから分配された冷媒が前記冷媒ライン３００に沿って移動するうちにチラー２２０を通過することができるようになる。
そして、チラー２２０の冷媒入口部に連結された冷媒ライン３００には、エアコンシステムの圧縮機（図示せず）によって圧縮された高温及び高圧の冷媒を受けて低温及び低圧に膨張させる膨張バルブ３１０が設けられることができる。
そして、チラー２２０の冷媒入口部に連結された冷媒ライン３００には、エアコンシステムの圧縮機（図示せず）によって圧縮された高温及び高圧の冷媒を受けて低温及び低圧に膨張させる膨張バルブ３１０が設けられることができる。
【0069】
これにより、膨張バルブ３１０を通過した低温及び低圧の冷媒が冷媒ライン３００を通してチラー２２０に供給されることができる。また、チラー２２０に供給された冷媒がチラー２２０を通過しているうちに冷却水と熱交換するようになる。
チラー２２０には、冷却水を通過させて冷媒との熱交換がなされるようにする熱交換通路部が備えられ、熱交換通路部は、ＰＥ冷却回路の冷却水循環ライン１００から分岐された連結ライン２０１が連結される第１熱交換通路２２１と、バッテリー冷却回路の冷却水循環ライン２００が連結される第２熱交換通路２２２とを含む。
チラー２２０には、冷却水を通過させて冷媒との熱交換がなされるようにする熱交換通路部が備えられ、熱交換通路部は、ＰＥ冷却回路の冷却水循環ライン１００から分岐された連結ライン２０１が連結される第１熱交換通路２２１と、バッテリー冷却回路の冷却水循環ライン２００が連結される第２熱交換通路２２２とを含む。
【0070】
ＰＥ冷却回路連結ライン２０１はラジエーター１３０の前段側（上流側、入口側）の位置の冷却水循環ライン１００から分岐されてチラー２２０の冷却水入口部（第１熱交換通路の入口部）に連結され、チラー２２０の冷却水出口部（第１熱交換通路の出口部）に連結された連結ライン２０１は第３コネクタ１０３でラジエーター１３０の後段側（下流側、出口側）の位置の冷却水循環ライン１００と連結されて合管される。
ラジエーター１３０の前段側位置の冷却水循環ライン１００から連結ライン２０１が分岐された分岐点には、制御器（図示せず）によって開度状態が制御される３方バルブ１０４が設けられる。
ラジエーター１３０の前段側位置の冷却水循環ライン１００から連結ライン２０１が分岐された分岐点には、制御器（図示せず）によって開度状態が制御される３方バルブ１０４が設けられる。
【0071】
３方バルブ１０４は冷却水の流動を制御するためのものであり、ラジエーター１３０に連結された冷却水循環ライン１００及びチラー２２０に連結された連結ライン２０１に対する冷却水流動を制御するためのものである。
例えば、３方バルブ１０４において、ラジエーター１３０側の冷却水循環ライン１００が連結された内部通路が開放すると、３方バルブ１０４を通過した冷却水が冷却水循環ライン１００を通してラジエーター１３０に流れ、チラー２２０側の連結ライン２０１が連結された内部通路が開放すると、３方バルブ１０４を通過した冷却水が連結ライン２０１を通してチラー２２０に流れる。
例えば、３方バルブ１０４において、ラジエーター１３０側の冷却水循環ライン１００が連結された内部通路が開放すると、３方バルブ１０４を通過した冷却水が冷却水循環ライン１００を通してラジエーター１３０に流れ、チラー２２０側の連結ライン２０１が連結された内部通路が開放すると、３方バルブ１０４を通過した冷却水が連結ライン２０１を通してチラー２２０に流れる。
【0072】
また、３方バルブ１０４がラジエーター１３０の前段側位置の冷却水循環ライン１００に設けられるので、３方バルブ１０４には、インバーター１１、１２及びインホイールモーター２１～２４を冷却するうちに当該装置から熱を吸収した高温の冷却水が通過するようになる。
仮に、３方バルブ１０４においてチラー２２０側の連結ライン２０１が連結された内部通路が開放すると、高温の冷却水が連結ライン２０１に流れ、その後、連結ライン２０１に沿って移動した高温の冷却水がチラー２２０の第１熱交換通路２２１を通過するようになる。
このように、チラー２２０に移動した高温の冷却水は第１熱交換通路２２１を通るうちにエアコン冷媒と熱交換することができ、この際、冷却水の熱が相対的に低温のエアコン冷媒に伝達されることができる。これにより、３方バルブ１０４及び連結ライン２０１はヒートポンプシステムの部品として機能するようになる。
仮に、３方バルブ１０４においてチラー２２０側の連結ライン２０１が連結された内部通路が開放すると、高温の冷却水が連結ライン２０１に流れ、その後、連結ライン２０１に沿って移動した高温の冷却水がチラー２２０の第１熱交換通路２２１を通過するようになる。
このように、チラー２２０に移動した高温の冷却水は第１熱交換通路２２１を通るうちにエアコン冷媒と熱交換することができ、この際、冷却水の熱が相対的に低温のエアコン冷媒に伝達されることができる。これにより、３方バルブ１０４及び連結ライン２０１はヒートポンプシステムの部品として機能するようになる。
【0073】
次いで、チラー２２０の第１熱交換通路２２１を通過した冷却水は連結ライン２０１に沿って流れた後、第３コネクタ１０３によってラジエーター１３０の後段側（下流側、出口側）位置の冷却水循環ライン１００で冷却水と合流するようになる。
このように、ＰＥ冷却回路では、インホイールモーター２１～２４及びインバーター１１、１２を冷却した冷却水が３方バルブ１０４を通して連結ライン２０１に流れてからチラー２２０に供給され、次いでチラー２２０で冷媒によって冷却された後、再びインホイールモーター２１～２４及びインバーター１１、１２を冷却することができるように、ウォーターポンプ１２１によって冷却水循環ライン１００を循環するようになる。
同様に、バッテリー冷却回路ではバッテリー３０を冷却した冷却水がチラー２２０に供給され、次いでチラー２２０で冷媒によって冷却された後、再びバッテリー３０を冷却することができるように、ウォーターポンプ２１０によって冷却水循環ライン２００を循環するようになる。
このように、ＰＥ冷却回路では、インホイールモーター２１～２４及びインバーター１１、１２を冷却した冷却水が３方バルブ１０４を通して連結ライン２０１に流れてからチラー２２０に供給され、次いでチラー２２０で冷媒によって冷却された後、再びインホイールモーター２１～２４及びインバーター１１、１２を冷却することができるように、ウォーターポンプ１２１によって冷却水循環ライン１００を循環するようになる。
同様に、バッテリー冷却回路ではバッテリー３０を冷却した冷却水がチラー２２０に供給され、次いでチラー２２０で冷媒によって冷却された後、再びバッテリー３０を冷却することができるように、ウォーターポンプ２１０によって冷却水循環ライン２００を循環するようになる。
【0074】
以上で本発明の各実施例による冷却システムについて詳述した。
上述したように、本発明の冷却システムでは、インホイールモーター２１～２４、ラジエーター１３０、ウォーターポンプ１２１などの他の構成に対して、複数のインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２が、分岐された冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂによって、互いに並列に連結される。また、複数のインホイールモーター２１～２４が他の残りの構成に対して冷却水循環ライン１００によって互いに直列に連結される。
よって、本発明の冷却システムは、冷却水が複数のインバーター１１、１２に分配された後、前記インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２を並列に通過することができるようにしたインバーター並列回路の構成、及び冷却水が複数のインホイールモーター２１～２４を直列に通過することができるようにしたインホイールモーター直列回路の構成を有する。
上述したように、本発明の冷却システムでは、インホイールモーター２１～２４、ラジエーター１３０、ウォーターポンプ１２１などの他の構成に対して、複数のインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２が、分岐された冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂによって、互いに並列に連結される。また、複数のインホイールモーター２１～２４が他の残りの構成に対して冷却水循環ライン１００によって互いに直列に連結される。
よって、本発明の冷却システムは、冷却水が複数のインバーター１１、１２に分配された後、前記インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２を並列に通過することができるようにしたインバーター並列回路の構成、及び冷却水が複数のインホイールモーター２１～２４を直列に通過することができるようにしたインホイールモーター直列回路の構成を有する。
【0075】
本発明の実施例によるインバーター並列回路構成では、システムの通水抵抗が減少することができ、結局インホイールモーター２１～２４及びラジエーター１３０側での流量増加による冷却性能の改善が可能になる。
すなわち、本発明では、冷却水が分けられた後、インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２を並列に通過することにより、冷却システムでの通水抵抗が減少し、特にインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２での通水抵抗の減少によってインバーター冷却性能が改善する効果を期待する（図１～図９参照）。
また、本発明の場合、インホイールモーターの直列回路構成により、相対的に発熱量の多いインホイールモーター２１～２４及び放熱量が多くなければならないラジエーター１３０では、インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２を通過した冷却水が再び合わせられた全体流量が通過するので（図１～図８参照）、インホイールモーター２１～２４及びラジエーター１３０側での流量を増加させることができ、結局インホイールモーター２１～２４での吸熱量及びラジエーター１３０での放熱量を増大させることができるので、システムの冷却性能が向上する。
すなわち、本発明では、冷却水が分けられた後、インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２を並列に通過することにより、冷却システムでの通水抵抗が減少し、特にインバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２での通水抵抗の減少によってインバーター冷却性能が改善する効果を期待する（図１～図９参照）。
また、本発明の場合、インホイールモーターの直列回路構成により、相対的に発熱量の多いインホイールモーター２１～２４及び放熱量が多くなければならないラジエーター１３０では、インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２を通過した冷却水が再び合わせられた全体流量が通過するので（図１～図８参照）、インホイールモーター２１～２４及びラジエーター１３０側での流量を増加させることができ、結局インホイールモーター２１～２４での吸熱量及びラジエーター１３０での放熱量を増大させることができるので、システムの冷却性能が向上する。
【0076】
本発明の実施例によるインバーター並列回路の構成において、冷却水の要求流量によって、図１～図４の実施例のように単数のウォーターポンプ１２１が設けられるか、または図５～図８の実施例のように複数のウォーターポンプ１２１、１２２が設けられる。
また、図５～図８の実施例では、２個のウォーターポンプ１２１、１２２が冷却水循環ライン１００に沿って直列に配置されているが、２個のウォーターポンプ１２１、１２２が冷却水循環ライン１００に並列に配置されることも可能である。
すなわち、図２、図３、図４及び図９の各実施例では、第１コネクタ１０１の入口側（上流側）に１個のウォーターポンプ１２１が設けられているが、第１コネクタ１０１の入口側ではなく、第１コネクタの出口側で二つの冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂにそれぞれ１個ずつのウォーターポンプが設けられることが可能である。すなわち、第１コネクタ１０１と各インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２との間の冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂに１個ずつのウォーターポンプ１２１が設けられる。
また、図５～図８の実施例では、２個のウォーターポンプ１２１、１２２が冷却水循環ライン１００に沿って直列に配置されているが、２個のウォーターポンプ１２１、１２２が冷却水循環ライン１００に並列に配置されることも可能である。
すなわち、図２、図３、図４及び図９の各実施例では、第１コネクタ１０１の入口側（上流側）に１個のウォーターポンプ１２１が設けられているが、第１コネクタ１０１の入口側ではなく、第１コネクタの出口側で二つの冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂにそれぞれ１個ずつのウォーターポンプが設けられることが可能である。すなわち、第１コネクタ１０１と各インバーター１０ａ、１０ｂ、１１、１２との間の冷却水循環ライン１００ａ、１００ｂに１個ずつのウォーターポンプ１２１が設けられる。
【0077】
以上で本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲がこれに限定されるものではなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いる当業者の多くの変形及び改良形態も本発明の権利範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0078】
１０ａ、１０ｂ、１１、１２ インバーター
２１－２４ インホイールモーター
３０ バッテリー
１００ 冷却水循環ライン
１００ａ、１００ｂ 分岐された循環ライン
１０１、１０２、１０３ コネクタ
１０４ ３方バルブ
１１０ レザボアタンク
１２１、１２２ ウォーターポンプ
１３０ ラジエーター
１４０ 水冷式熱交換器
２００ 冷却水循環ライン
２０１ 連結ライン
２１０ ウォーターポンプ
２２０ チラー
２２１ 第１熱交換通路
２２２ 第２熱交換通路
３００ 冷媒ライン
３１０ 膨張バルブ
２１－２４ インホイールモーター
３０ バッテリー
１００ 冷却水循環ライン
１００ａ、１００ｂ 分岐された循環ライン
１０１、１０２、１０３ コネクタ
１０４ ３方バルブ
１１０ レザボアタンク
１２１、１２２ ウォーターポンプ
１３０ ラジエーター
１４０ 水冷式熱交換器
２００ 冷却水循環ライン
２０１ 連結ライン
２１０ ウォーターポンプ
２２０ チラー
２２１ 第１熱交換通路
２２２ 第２熱交換通路
３００ 冷媒ライン
３１０ 膨張バルブ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】