特開 2024-85670 電動車両の冷却装置

(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】P2024085670

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】電動車両の冷却装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 9/18 20060101AFI20240620BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240620BHJP

   B60K 11/04 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

B60L9/18 J

B60L50/60

B60K11/04 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022200318

(22)【出願日】2022-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】521537852

【氏名又は名称】ダイムラー トラック エージー

(74)【代理人】

【識別番号】100176946

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 智恵

(74)【代理人】

【識別番号】110003649

【氏名又は名称】弁理士法人真田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥出 圭一

(72)【発明者】

【氏名】猪野 浩史

【テーマコード（参考）】

3D038

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D038AA10

3D038AB01

3D038AC23

5H125AA01

5H125AC12

5H125BA00

5H125BA09

5H125BB00

5H125CD06

5H125FF22

5H125FF23

(57)【要約】

【課題】車両が牽引され走行する際に、電動の駆動モータの損傷や電装品への悪影響を抑制する。
【解決手段】インバータ３を介してバッテリ２から供給される電力によって作動する駆動モータ４と、駆動モータ４の駆動力が伝達される駆動輪５と、駆動モータ４とインバータ３とを冷却する冷却部２０と、冷却部２０を制御する制御部３０と、を備え、冷却部３０は、駆動モータ４とインバータ３とを冷媒が循環する冷却回路２１と、冷却回路２１内のラジエータ２２と、冷却回路２１内の電動ポンプ２３と、冷却回路内に設けられ駆動モータ４に接続される機械式ポンプ２４と、を有し、冷却部２０は、制御部３０によって制御され駆動モータ４の駆動力によって走行するときは、電動ポンプ２３と機械式ポンプ２４とを併用して、制御部３０による制御が実施されず、駆動輪５の従動に伴って走行するときは、機械式ポンプ２４により冷媒を循環させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インバータを介してバッテリから供給される電力によって作動し電動車両を駆動する駆動モータと、前記駆動モータの駆動力が伝達される駆動輪と、前記駆動モータと前記インバータとを冷却する冷却部と、前記冷却部を制御する制御部と、を備えた電動車両の冷却装置であって、
前記冷却部は、前記駆動モータと前記インバータとを冷媒が循環する冷却回路と、前記冷却回路内に設けられるラジエータと、前記冷却回路内に設けられる電動ポンプと、前記冷却回路内に設けられ、前記駆動モータの出力軸に接続される機械式ポンプと、を有し、
前記冷却部は、前記制御部によって制御され、前記駆動モータの駆動力によって走行するときは、前記電動ポンプと前記機械式ポンプとを併用して前記冷媒を循環させ、前記制御部による制御が実施されず、前記駆動輪の従動に伴って走行するときは、前記機械式ポンプにより前記冷媒を循環させる
ことを特徴とする、電動車両の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動車両の駆動モータとインバータとを冷却する電動車両の冷却装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、環境負荷低減の観点から、トラック等の商用車の分野においても、内燃機関を備えず電動の駆動モータ（電動モータともいう）のみによって駆動する電動トラック等の電動車両の開発が行われている。このような電動車両の駆動ユニットとして、例えば、駆動モータと、複数のギヤからなる変速機構等の動力伝達機構とを備え、駆動輪が連結するディファレンシャルギヤに駆動モータの駆動力を伝達することができるものが知られている（特許文献１）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１４／１４８４１０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記した電動車両の駆動ユニットには、駆動モータから駆動輪までにクラッチなどの動力遮断機構がなく、動力直結されるものが存在する。このような電動車両が故障し自走できない場合、他車両によって牽引されることが考えられる。しかし、駆動輪が接地された状態で牽引されると、駆動輪からドライブシャフト、ディファレンシャル及び変速機構を介して駆動モータへ強制的に動力が伝達されてしまう。駆動モータが外部から強制的に駆動されると発電機として作用するが、電動車両が牽引される際には、意図しない発電状態となってしまうため、駆動モータ自身が損傷したり、インバータなど関連する電装品に悪影響を与えたりする虞がある。

【0005】

本件は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、自車両が他車両に牽引され走行する場合に、電動の駆動モータの損傷や、さらには電動の駆動モータに関連する電装品への悪影響を抑制できる電動車両の冷却装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本件は上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現できる。
本適用例に係る電動車両の冷却装置は、インバータを介してバッテリから供給される電力によって作動し電動車両を駆動する駆動モータと、前記駆動モータの駆動力が伝達される駆動輪と、前記駆動モータと前記インバータとを冷却する冷却部と、前記冷却部を制御する制御部と、を備えた電動車両の冷却装置であって、前記冷却部は、前記駆動モータと前記インバータとを冷媒が循環する冷却回路と、前記冷却回路内に設けられるラジエータと、前記冷却回路内に設けられる電動ポンプと、前記冷却回路内に設けられ、前記駆動モータの出力軸に接続される機械式ポンプと、を有し、前記冷却部は、前記制御部によって制御され、前記駆動モータの駆動力によって走行するときは、前記電動ポンプと前記機械式ポンプとを併用して前記冷媒を循環させ、前記制御部による制御が実施されず、前記駆動輪の従動に伴って走行するときは、前記機械式ポンプにより前記冷媒を循環させることを特徴としている。

【0007】

本適用例によれば、電動車両が牽引されるなどして駆動輪から駆動モータへ回転が伝達されて走行するときは、機械式ポンプにより冷却回路内の冷媒を循環させることができるため、駆動モータやインバータの発熱を抑制することができる。これにより、電動の駆動モータの損傷、さらには電動の駆動モータに関連する電装品に悪影響を抑制できるようになる。

【発明の効果】

【0008】

本件によれば、自車両が他車両に牽引され走行する場合に、電動の駆動モータの損傷、さらには電動の駆動モータに関連する電装品に悪影響を抑制できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る電動車両の駆動系及び冷却装置を示すブロック図である。

【図2】図１に示す冷却装置の通常時の作動状況を示すグラフである。

【図3】図１に示す冷却装置の電動車両が牽引される際の作動状況を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本件の実施形態について説明する。以下の実施形態はあくまでも例示に過ぎず、この実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。下記の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、必要に応じて取捨選択でき、あるいは適宜組み合わせられる。

【0011】

［１．構成］
図１に示すように、本実施形態に係る電動車両１の駆動系は、走行用バッテリ（以下、単に、バッテリともいう）２と、インバータ３と、インバータ３を介してバッテリ２から供給される電力によって作動し車両を駆動する駆動モータ（電動モータ、単に、モータともいう）４と、モータ４の駆動力が伝達される駆動輪５と、モータ４と駆動輪５との間に介装された変速機構（減速機構）６，ディファレンシャル７及びドライブシャフト８と、を備えている。なお、モータ４から駆動輪５までの動力伝達経路には、クラッチなどの動力遮断機構は装備されていない。

【0012】

バッテリ２は、電動車両１を駆動するために、比較的高電圧（一般に３００Ｖ以上）のものが適用されている。モータ４もバッテリ２の電圧に応じた規格で高出力のものが適用される。

【0013】

また、モータ４は、永久磁石同期電動機であり、例えば、電動車両１が何らかの原因によって自車走行が困難となり他車両に牽引されることになった場合、駆動輪５の従動回転に伴ってモータ４が強制的に回転させられると、発電機として機能し、この発電で比較的高電圧（一般に３００Ｖ以上）で比較的大きな電力が発生する。また、牽引される際の車速が増大するのに応じて大きな電力が発生する。

【0014】

電動車両１には、インバータ３等を制御する制御部としての電子制御装置（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）３０が備えられている。ＥＣＵ３０は、プロセッサ（例えば、CPU（Central Processing Unit），MPU（Micro Processing Unit）などのマイクロプロセッサ）やメモリ（例えば、ROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory）等）等から構成される。

【0015】

本電動車両１には、さらに、モータ４とインバータ３とを冷却するための冷却装置１０が備えられる。冷却装置１０は、モータ４とインバータ３とを冷却する冷却部２０と、冷却部２０を制御する制御部としての上記ＥＣＵ３０とが備えられている。本実施形態では、ＥＣＵ３０は、インバータ３等を制御するものが適用される。ただし、インバータ３等を制御する制御部（ＥＣＵ）と冷却部２０を制御する制御部（ＥＣＵ）とを別のハードウェアで構成してもよい。

【0016】

冷却部２０は、モータ４とインバータ３とを冷媒（本実施形態では、冷却水）が循環する冷却回路２１と、冷却回路内２１に設けられるラジエータ２２と、冷却回路２１内に設けられる電動ポンプ２３と、冷却回路２１内に設けられ、モータ４の出力軸４ａに接続される機械式ポンプ２４と、を有している。なお、ラジエータ２２は、送風ファン（図示略）だけでなく走行風も利用して放熱するため、送風ファンの停止時にも、車速に応じた放熱作用が得られる。電動ポンプ２３は、比較的高電圧の走行用バッテリ２に対しては、比較的低電圧（１２Ｖ又は２４Ｖ）の補機用バッテリ（図示略）からの電力で作動する。

【0017】

通常作動時は、電動ポンプ２３と機械式ポンプ２４とが共働して冷却回路２１の冷媒を作動させる。ＥＣＵ３０は、図示しない温度センサで検出されたモータ４及びインバータ３の温度等に応じて冷媒の目標流量を設定し、目標流量に応じて電動ポンプ２３の作動を制御する。図２，図３は機械式ポンプ２４によりモータ４の回転速度（車速に対応）に対応して発生する冷媒流量（冷却水流量）の特性を示す図であり、図２にハッチングを付して示すように、機械式ポンプ２４は、モータ４の回転速度（車速に対応）に応じた冷媒流量が発生する。ＥＣＵ３０では、機械式ポンプ２４による冷媒流量が目標流量に対して不足する分だけの流量（図２に網掛けを付して示す領域を参照）が発生するように、電動ポンプ２３の作動を制御する。

【0018】

このように、電動ポンプ２３はＥＣＵ３０によって作動を制御されるので、キースイッチ（図示略）がオフの時など電源オフでＥＣＵ３０が作動しないときには停止状態となる。電動車両１が故障やバッテリ上がり（電欠）して自走できず、他車両によって牽引される場合は、通常、ＥＣＵ３０の電源をオフ状態とするため、電動ポンプ２３は作動しない。一方、機械式ポンプ２４は、図３に示すように、電源には関係なく、モータ４の出力軸４ａが回転すれば作動する。しかも、車速が増大するほど冷媒流量も増大する。

【0019】

つまり、冷却部２０は、ＥＣＵ３０によって制御され、モータ４の駆動力によって走行するときは、電動ポンプ２３と機械式ポンプ２４とを併用して冷却回路２１内で冷媒を循環させ、ＥＣＵ３０による制御が実施されず、駆動輪５の従動に伴って走行するときは、機械式ポンプ２４のみにより冷却回路２１内で冷媒を循環させる。

【0020】

［２．作用及び効果］
本実施形態に係る電動車両の冷却装置１０は、上記のように構成されているので、以下の作用効果を得ることができる。
例えば、電動車両１が故障したり、バッテリ２の残存容量が減少し電欠状態になったりして自走できなくなると、電動車両１を他車両によって牽引して整備工場等に移送する場合がある。このように電動車両１が牽引される場合は、駆動輪５の従動回転に伴ってモータ４が強制的に回転させられる。

【0021】

これにより、モータ４は発電機として機能し、モータ４の逆起電力によって牽引される車速に応じた大きさの電力が発生する。この電力によって、モータ４のコイルやインバータ３の素子に大きな電流が流れてモータ４やインバータ３が過熱される。モータ４やインバータ３が過熱され高温になると、モータ４やインバータ３の故障に至る虞がある。

【0022】

しかし、本冷却装置１０では、ＥＣＵ３０が停止し電動ポンプ２３が作動しない場合でも、駆動輪５の従動回転に伴って機械式ポンプ２４は作動するので、機械式ポンプ２４によって冷却回路２１で冷媒を循環させてモータ４内やインバータ３内で冷媒を流通させることができ、モータ４やインバータ３を冷媒で冷却することができる。

【0023】

電動車両１が牽引される際には、牽引される速度に応じて電動の駆動モータ４による発電量が増大しモータ４やインバータ３が過熱され易くなるが、機械式ポンプ２４も牽引される速度に応じて冷却回路２１内での冷媒の循環流量を増大させるためモータ４やインバータ３の冷却が促進される。また、ラジエータ２２では車速に応じた放熱作用が得られるため、ラジエータ２２での冷媒の放熱も車速に応じで促進される。

【0024】

このように、電動車両１が牽引されるなどして駆動輪５からモータ４へ回転が伝達されて走行するときは、機械式ポンプ２４により冷却回路２１内の冷媒を循環させることができるため、モータ４やインバータ３の発熱を抑制することができる。特に、電動車両１が牽引される速度が高くモータ４やインバータ３が過熱され易くなるほど機械式ポンプ２４によるモータ４やインバータ３の冷却も促進される。このようにして、本冷却装置１０によれば、モータ４の損傷、さらにはモータ４に関連する電装品（ここでは、インバータ３）への悪影響を抑制できるようになる。

【0025】

［３．その他］
以上、実施形態を説明したが、かかる実施形態は一例であり、本件の電動車両の冷却装置は、実施形態のものに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、冷却部２０は、電動の駆動モータ４とインバータ３を同一の冷却回路２１内に配置したものを例示したが、モータ４とインバータ３を別々の独立した冷却回路として、夫々にラジエータ２２と電動ポンプ２３を配置しても良い。そして、より過熱されやすい一方の冷却回路のみに、モータ４の出力軸４ａに接続される機械式ポンプ２４を設けるようにしても良い。
また、上記実施形態では、電動の駆動モータ４に関連する電装品として、インバータ３を例示したが、モータ４に関連する電装品はこれに限定されるものではなく、モータ４の作動に伴って作動して発熱する電装品であれば、インバータ３と同様に冷却回路２１内に冷却対象として組み込むことができる。

【符号の説明】

【0026】

１ 電動車両
２ 走行用バッテリ（バッテリ）
３ インバータ
４ 駆動モータ（電動モータ、モータ）
４ａ 駆動モータ４の出力軸
５ 駆動輪
６ 変速機構（減速機構）
７ ディファレンシャル
８ ドライブシャフト
１０ 冷却装置
２０ 冷却部
２１ 冷却回路
２２ ラジエータ
２３ 電動ポンプ
２４ 機械式ポンプ
３０ 電子制御装置（ＥＣＵ、制御部）

【図1】

【図2】

【図3】