特開 2024-85671 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】P2024085671

(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

   B60L 1/00 20060101ALI20240620BHJP

   B60K 1/00 20060101ALI20240620BHJP

   B60K 11/04 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

B60L9/18 J

B60L50/60

B60L1/00 L

B60K1/00

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 2022200319

(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

3D235

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D038AA10

3D038AB01

3D038AC23

3D235AA01

3D235BB02

3D235BB45

3D235CC12

3D235CC13

3D235CC15

3D235FF32

3D235FF42

3D235FF43

5H125AA01

5H125AC12

5H125BA00

5H125BA09

5H125BB00

5H125CC01

5H125CD06

5H125EE41

5H125FF22

5H125FF23

(57)【要約】

【課題】車両が牽引される際に、電動の駆動モータや電装品への悪影響を抑制する。
【解決手段】インバータ３を介して高電圧バッテリ２の電力により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、電動車両１の機器に電力供給する低電圧バッテリ９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とを有し、制御部３０の作動指示により低電圧バッテリ９の電力を電動ポンプ２３に供給する第１の電動ポンプ駆動ライン４１と、第１の電動ポンプ駆動ライン４１と並設され、低電圧バッテリ９の電力を電動ポンプ２３に供給する第２の電動ポンプ駆動ライン４２と、第２の電動ポンプ駆動ライン４２を手動操作可能なスイッチ４４とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インバータを介して高電圧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、前記電動車両の機器に電力を供給する低電圧バッテリと、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て前記低電圧バッテリの電力で作動する電動ポンプと、を有し、
前記制御部からの作動指示があったとき、前記低電圧バッテリからの電力を前記電動ポンプに供給する第１の電動ポンプ駆動ラインと、
前記第１の電動ポンプ駆動ラインと並列に設けられ、前記低電圧バッテリからの電力を前記電動ポンプに供給する第２の電動ポンプ駆動ラインと、
前記第２の電動ポンプ駆動ラインに設けられ、手動操作可能なスイッチと、を更に備え、
前記冷却部は、前記制御部による作動指示がなくても前記スイッチがオン操作されると、前記第２の電動ポンプ駆動ラインが通電状態となり、前記低電圧バッテリの電力が前記電動ポンプに供給される
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高電圧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、前記電動車両の機器に電力を供給する低電圧バッテリと、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て前記低電圧バッテリの電力で作動する電動ポンプと、を有し、前記制御部からの作動指示があったとき、前記低電圧バッテリからの電力を前記電動ポンプに供給する第１の電動ポンプ駆動ラインと、前記第１の電動ポンプ駆動ラインと並列に設けられ、前記低電圧バッテリからの電力を前記電動ポンプに供給する第２の電動ポンプ駆動ラインと、前記第２の電動ポンプ駆動ラインに設けられ、手動操作可能なスイッチと、を更に備え、前記冷却部は、前記制御部による作動指示がなくても前記スイッチがオン操作されると、前記第２の電動ポンプ駆動ラインが通電状態となり、前記低電圧バッテリの電力が前記電動ポンプに供給され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、第２の電動ポンプ駆動ラインに設けられたスイッチを手動操作することで、低電圧バッテリと電動ポンプが通電状態となり、低電圧バッテリの電力が電動ポンプに供給されて、電動ポンプにより冷却回路内の冷媒を流通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や、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や、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り、車両の通常走行時の冷却装置の作動状態を示す。

【図2】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り、車両の被牽引時の冷却装置の作動状態を示す。

【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、高電圧バッテリ（走行用バッテリともいう）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電動の駆動モータ（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】

高電圧バッテリ２は、電動車両１を駆動するための比較的高電圧（一般に３００Ｖ以上）のバッテリである。モータ４も高電圧バッテリ２の電圧に応じた規格で高出力のものが適用される。一方で、電動車両１には、車載の一般的な電装補機類に電力を供給する比較的低電圧（一般に１２Ｖ又は２４Ｖ）の低電圧バッテリ（補機用バッテリともいう）９も備えられる。

【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、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。

【0017】

電動ポンプ２３を駆動するために、電動ポンプ２３と低電圧バッテリ９との間には、低電圧バッテリ９から電動ポンプ２３に電力を供給する第１の電動ポンプ駆動ライン４１及び第２の電動ポンプ駆動ライン４２の２つの電力供給ラインが設けられている。

【0018】

第１の電動ポンプ駆動ライン４１には、ＥＣＵ３０からの作動指示があったときにオンとなって電動ポンプ２３に電力を供給する電力供給リレー４３が備えられる。通常の走行時には、図１に矢印ａ１で示すように、インバータ３及びモータ４は作動し発熱するため、ＥＣＵ３０は電力供給リレー４３に作動指示信号を送り、電力供給リレー４３をオンさせて第１の電動ポンプ駆動ライン４１を通じて電動ポンプ２３に電力を供給する。

【0019】

第２の電動ポンプ駆動ライン４２には、オンオフを手動操作可能なスイッチ４４が設けられている。したがって、図２に矢印ａ２で示すように、電力供給リレー４３がオフであっても、スイッチ４４をオン操作すれば、第２の電動ポンプ駆動ライン４２を通じて電動ポンプ２３に電力が供給され電動ポンプ２３は作動する。なお、スイッチ４４は電動車両１を牽引する際にオン操作するので、例えば車両１の前部の牽引用のフックを係止する箇所の近傍にスイッチ４４を配置することも考えられる。
したがって、冷却部２０は、ＥＣＵ３０による作動指示がなくても、スイッチ４４が操作されたときには、第２の電動ポンプ駆動ライン４２が通電状態となり、低電圧バッテリ９の電力が電動ポンプ２３に供給され、冷却回路２１で冷媒を循環させるようになっている。

【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、電動の駆動モータ４は発電機として機能し、駆動モータ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、ＥＣＵ３０から電力供給リレー４３に作動指示を送れず、第１の電動ポンプ駆動ライン４１を通じて低電圧バッテリ９から電動ポンプ２３に電力を供給できない場合にも、スイッチ４４を手動操作でオンすることで、第２の電動ポンプ駆動ライン４２を通じて低電圧バッテリ９から電動ポンプ２３に電力を供給することができる。

【0023】

これによって、電動ポンプ２３を作動させ冷却回路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。
したがって、モータ４の損傷や、さらにはモータ４に関連する電装品に悪影響を抑制できるようになる。

【0024】

また、上述のように、スイッチ４４を牽引用のフックを係止する箇所の近傍に配置すれば、電動車両１をけん引する際に効率よく、スイッチ４４をオン操作できる。
牽引時には、低電圧バッテリ９への充電ができないため、電動ポンプ２３に供給可能な電力は低電圧バッテリ９に残存容量分に限定されるものの、モータ４やインバータ３に対して一定の冷却効果は得ることができる。

【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電動ポンプ２３に、スイッチ４４を接続す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 高電圧バッテリ（走行用バッテリ）
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
９ 低電圧バッテリ（補機用バッテリ）
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
３０ 電子制御装置（ＥＣＵ、制御部）
４１ 第１の電動ポンプ駆動ライン
４２ 第２の電動ポンプ駆動ライン
４３ 電力供給リレー
４４ スイッチ

【図1】

【図2】