JP7379928B2 - 電気駆動車両の冷却装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、電気駆動車両の冷却装置に関する。

特許文献１には、電動車両の冷却装置が記載されている。冷却装置は、モータと、ジェネレータ、及び、電気機器を、冷却液によって冷却する。

冷却装置は、冷却液回路と、ポンプと、ラジエータと、リザーバタンクとを備えている。冷却液回路は、モータ、ジェネレータ、及び、電気機器を接続する。ポンプは、冷却液を送り出す。ラジエータは、冷却液を放熱させる。リザーバタンクは、冷却液を貯留する。冷却液は、冷却液回路を循環する。循環する冷却液中の気泡は、リザーバタンクへ送られる。リザーバタンクにおいて、気泡は、冷却液から分離される。リザーバタンクは、デガスタンクである。

特開２００６－６７７３５号公報

前記冷却装置の冷却液回路は、ポンプ、電気機器、モータ、ジェネレータ、ラジエータ、及び、リザーバタンクを接続する第１回路と、ポンプ、電気機器、モータ、及び、リザーバタンクを接続する第２回路と、を含んでいる。第１回路と第２回路とは並列である。

冷却液が気泡を含んでいると、冷却液回路の通水抵抗は高い。第１回路と第２回路とは並列であるため、例えば第１回路に気泡があると、冷却液は、気泡を含む第１回路において流れ難く、気泡を含まない第２回路において流れ易い。気泡を含む第１回路において、気泡はリザーバタンクへ送られ難い。気泡を含む第１回路は、気泡が残ったままになるから、冷却性能が低下したままになる。

また、気泡がリザーバタンクへ送られ難いと、ポンプが気泡を吸い込んでしまう恐れがある。気泡を吸い込んだポンプは、効率が低下する。ポンプの効率低下を抑制するために、特許文献１に記載された冷却装置は、ポンプをリザーバタンクの直ぐ下流の位置に配置している。リザーバタンクが冷却液と気泡とを分離するから、リザーバタンクからポンプへ流れる冷却液は気泡を含まない。ポンプが気泡を吸い込むことが抑制される。しかしながら、特許文献１に記載された冷却装置は、ポンプをリザーバタンクの直ぐ下流の位置に配置しなければならない、という制約を受ける。

ここに開示する技術は、電気駆動車両の冷却装置において、冷却液中の気泡に起因する冷却性能の低下を抑制する。

ここに開示する技術は、電気駆動車両の冷却装置に係る。冷却装置は、
モータルーム内に配設されかつ、車両を駆動させるための電気モータと、
前記電気モータを含む電気回路に対して接続される電気機器と、
前記電気モータ及び前記電気機器に接続されかつ、前記電気モータ及び前記電気機器を冷却する冷却液が循環する冷却液回路と、
前記冷却液回路に接続されかつ、前記冷却液を送り出すポンプと、
前記冷却液回路に接続されかつ、気泡を前記冷却液から分離するデガスタンクと、を備える。

前記冷却液回路は、前記電気モータ、前記電気機器、前記ポンプ、及び、前記デガスタンクを直列に接続し、
前記デガスタンクは、上下方向の上段に配設され、
前記電気モータ、前記電気機器、及び、前記ポンプの内の少なくとも一の、第１デバイスは、前記上段よりも低い下段に配設され、
残りの第２デバイスは、前記下段よりも上でかつ、前記デガスタンクと同じか、又は、前記デガスタンクよりも低い位置に配設され、
前記冷却液回路は、前記デガスタンク、前記第２デバイス、及び、前記第１デバイスを、この順番に接続し、
前記冷却液は、前記デガスタンクから、前記第２デバイス、及び、前記第１デバイスの順に流れる。

冷却液回路は、電気モータ、電気機器、ポンプ、及び、デガスタンクを直列に接続している。ポンプが運転すると、冷却液が、冷却液回路内を強制的に流れる。冷却液に気泡が含まれていても、気泡は、デガスタンクへ送られやすい。デガスタンクが冷却液と気泡とを分離するから、気泡は、冷却液回路に残り難い。冷却装置は、気泡に起因する冷却性能の低下が抑制される。

尚、冷却液回路の気泡は、主に、冷却装置の製造時に混入した気泡である。また、車両の走行中に、冷却液中に気泡が発生することもあり得る。

前述したように、気泡は、冷却液回路に残り難い。気泡の吸い込みを抑制するために、ポンプを、デガスタンクの直ぐ下流の位置に配置する必要がない。この冷却装置は、ポンプの配置の自由度が高い。ポンプを冷却液回路のどこに配置しても、ポンプ効率は悪化しない。ポンプは、安定的に冷却液を送り出せる。ポンプ効率が高いため、冷却装置の冷却性能は、高い。

冷却液回路は、デガスタンク、第２デバイス、及び、第１デバイスを、この順番に接続し、冷却液は、デガスタンク、第２デバイス、及び、第１デバイスの順番に流れる。冷却液回路は、デガスタンクからの、気泡を含まない冷却液を、第２デバイス、及び、第１デバイスの順に流すことができる。冷却装置は、第２デバイス、及び、第１デバイスを効率的に冷却する。冷却装置の高い冷却性能が維持される。

デガスタンク、第２デバイス、及び、第１デバイスは、上から順番に配置されている。冷却液は、上から下へ順次、流れる。冷却液回路の配管には、上下方向の折り返し部分が設けられない、又は、設けられ難い。折り返し部分に気泡が溜まることが抑制される。冷却装置の冷却性能が低下し難い。

また、デガスタンクを上段に配設することによって、冷却液中の気泡は、デガスタンクに集まりやすい。気泡は、冷却液回路に残り難い。

前記電気モータ及び前記ポンプは、前記下段に配設され、
前記電気機器は、前記下段よりも上でかつ、前記デガスタンクと同じか、又は、前記デガスタンクよりも低い位置に配設され、
前記冷却液回路は、前記デガスタンク、前記電気機器、前記ポンプ、及び、前記電気モータを、この順番に接続し、
前記冷却液は、前記デガスタンク、前記電気機器、前記ポンプ、及び、前記電気モータの順番に流れる。

電気機器は、電気モータよりも発熱量が低い。冷却液が、電気機器から電気モータへ流れることによって、冷却装置は、各デバイスを効率的に冷却できる。冷却装置の冷却性能が高まる。

電気モータは、重量物である。電気モータは下段に配設される。ポンプは、電気モータの近くに配置される。ポンプが、重量物である電気モータの近くに配置されることによって、車両の走行中に、ポンプに入力される振動加速度が小さくなる。ポンプの信頼性が向上する。

デガスタンク、電気機器、電気モータ、及び、ポンプは、上下方向に並ぶ。これらのデバイスをコンパクトに配置できる。各デバイスが互いに近いから、冷却液回路の配管全長は短い。配管全長が短いため、冷却液回路の通水抵抗が低い。ポンプは小型にできる。また、冷却液回路の重量が軽くなる。車両重量が軽くなるから、電気駆動車両の航続距離の延長に有利である。

前記電気機器は、直流電流の電圧を変更するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記電気モータへ交流電流を出力するインバータと、を含んでおり、
前記インバータは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータよりも下に配設され、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記インバータとは、前記冷却液回路において順番に並ぶように接続され、
前記冷却液は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記インバータへ流れる、としてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータは、インバータよりも発熱量が低い。冷却液が、ＤＣ／ＤＣコンバータからインバータへ流れることによって、冷却装置は、各デバイスを効率的に冷却できる。冷却装置の冷却性能が高まる。

冷却液は、上方のＤＣ／ＤＣコンバータから、下方のインバータへ流れる。冷却液回路の配管には、上下方向の折り返し部分が設けられない、又は、設けられ難い。折り返し部分に気泡が溜まることが抑制される。

前記冷却装置は、エンジンに結合したジェネレータと、前記ジェネレータが発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、を備え、
前記エンジン及び前記ジェネレータは、前記下段に配設され、
前記コンバータは、前記下段よりも上でかつ、前記デガスタンクと同じか、又は、前記デガスタンクよりも低い位置に配設され、
前記冷却液回路は、前記電気機器、前記コンバータ、及び、前記ジェネレータを、この順番に接続し、
前記冷却液は、前記電気機器、前記コンバータ、及び、前記ジェネレータの順番に流れる、としてもよい。

電気機器は、コンバータよりも発熱量が低い。コンバータは、ジェネレータよりも発熱量が低い。冷却液が、電気機器、コンバータ、及び、電気モータの順番に流れることによって、冷却装置は、各デバイスを効率的に冷却できる。冷却装置の冷却性能が高まる。

また、冷却液は、上方のコンバータから、下方のジェネレータへ流れる。冷却液回路の配管には、上下方向の折り返し部分が設けられない、又は、設けられ難い。折り返し部分に気泡が溜まることが抑制される。

また、エンジン及びジェネレータが、下段に配置され、コンバータは、エンジン及びジェネレータよりも上に配置される。各デバイスをコンパクトに配置できる。冷却液回路の配管全長は短い。ポンプの小型化及び冷却液回路の軽量化に有利である。

前記電気モータ、前記エンジン、及び、前記ジェネレータは、前記下段において、水平方向に並ぶことによって、パワーユニットを構成し、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記コンバータとは、前記パワーユニットの上において、水平方向に並んでいる、としてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータとコンバータとが、パワーユニットの上において、水平方向に並ぶため、ＤＣ／ＤＣコンバータ、コンバータ、電気モータ、エンジン、及び、ジェネレータをコンパクトに配置できる。冷却液回路の配管全長は短い。ポンプの小型化及び冷却液回路の軽量化に有利である。

前記冷却装置は、前記冷却液回路に接続されかつ、前記冷却液を放熱させるラジエータを備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記デガスタンク、及び、前記ラジエータは、前記モータルームの内方から外方に向かって水平方向に、この順番で配設されている、としてもよい。

デガスタンクは、ＤＣ／ＤＣコンバータとラジエータとの間に介在している。車両衝突時に、デガスタンクは、ＤＣ／ＤＣコンバータへ入力される衝突荷重を緩和できる。

前記電気機器は、前記モータルーム外に配設されかつ、バッテリを充電する充電器を含んでおり、
前記冷却液回路は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記インバータ、及び、前記充電器を、この順番に、直列に接続し、
前記冷却液は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記インバータ、及び、前記充電器の順番に流れる、としてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ、インバータ、及び、充電器の順番に冷却液が流れることによって、冷却装置は、各デバイスを効率的に冷却できる。

充電器は、充電プラグの差込口の近くに配設することが好ましい。充電器は、モータルーム外の、適切な位置に配設される。ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び、インバータは、モータルーム内に配設することによって、電気モータ及び電気機器をコンパクトに配置できる。

尚、モータルームは、車両の前部に設けてもよい。この場合、充電器は、車両の後部に設けてもよい。モータルームは、車両の後部に設けてもよい。この場合、充電器は、車両の前部に設けてもよい。

前記電気モータ及び前記ポンプは、前記下段に配設され、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記インバータ、及び、前記充電器はそれぞれ、前記下段よりも上でかつ、前記デガスタンクと同じか、又は、前記デガスタンクよりも低い位置に配設されている、としてもよい。
冷却液は、上段に配設されたデガスタンクから、ＤＣ／ＤＣコンバータ、インバータ、
及び、充電器を介して、下段に配設されたポンプ及び電気モータへ流れる。冷却液回路の配管には、上下方向の折り返し部分が設けられない、又は、設けられ難い。折り返し部分に気泡が溜まることが抑制される。

ここに開示する電気駆動車両の冷却装置は、
モータルーム内に配設されかつ、車両を駆動させるための電気モータと、
前記電気モータを含む電気回路に対して接続される電気機器と、
前記電気モータ及び前記電気機器に接続されかつ、前記電気モータ及び前記電気機器を冷却する冷却液が循環する冷却液回路と、
前記冷却液回路に接続されかつ、前記冷却液を送り出すポンプと、
前記冷却液回路に接続されかつ、気泡を前記冷却液から分離するデガスタンクと、
前記冷却液回路に接続されかつ、前記冷却液を放熱させるラジエータと、を備え、
前記冷却液回路は、前記電気モータ、前記電気機器、前記ポンプ、前記デガスタンク、及び、前記ラジエータを直列に接続し、
前記デガスタンクは、上下方向の上段に配設され、
前記電気モータ、前記電気機器、及び、前記ポンプの内の少なくとも一の、第１デバイスは、前記上段よりも低い下段に配設され、
残りの第２デバイスは、前記下段よりも上でかつ、前記デガスタンクと同じか、又は、前記デガスタンクよりも低い位置に配設され、
前記冷却液回路は、前記デガスタンク、前記第２デバイス、及び、前記第１デバイスを、この順番に接続し、
前記冷却液は、前記デガスタンクから、前記第２デバイス、及び、前記第１デバイスの順に流れ、
前記電気機器は、直流電流の電圧を変更するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記電気モータへ交流電流を出力するインバータと、を含んでおり、
前記インバータは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータよりも下に配設され、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記インバータとは、前記冷却液回路において順番に並ぶように接続され、
前記冷却液は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記インバータへ流れ、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記デガスタンク、及び、前記ラジエータは、前記モータルームの内方から外方に向かって水平方向に、この順番で配設され、
前記デガスタンクは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに固定されかつ、前記デガスタンクの一部が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対し、前後方向に対向している。

以上説明したように、前記の電気駆動車両の冷却装置によると、冷却液中の気泡に起因する冷却性能の低下が抑制できる。

図１は、電気駆動車両の冷却装置の構成を例示するブロック図である。 図２は、電気駆動車両の電気回路の構成を例示するブロック図である。 図３は、モータルーム内に配設されたパワーユニット及び冷却装置を示す平面図である。 図４は、モータルーム内に配設されたパワーユニット及び冷却装置を前方から見た正面図である。 図５は、モータルーム内に配設されたパワーユニット及び冷却装置を後方から見た背面図である。 図６は、モータルーム内に配設されたパワーユニット及び冷却装置と、車両後部に配設された充電器とを示す側面図である。

以下、電気駆動車両の冷却装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ここで説明する冷却装置は例示である。

（パワーユニット及び冷却装置の構成）
図１は、電気駆動車両の冷却装置２の構成を例示するブロック図である。図２は、電気駆動車両のパワーユニット１０及び電気回路２０の構成を例示するブロック図である。車両１は、いわゆるＥＶ（Electric Vehicle）である。パワーユニット１０は、電気モータ２１と、インバータ２５と、バッテリ２８と、を有している。後述するレンジエクステンダーユニット３は、パワーユニット１０に含まれる。電気回路２０には、電気モータ２１と、インバータ２５と、バッテリ２８と、が含まれている。

電気モータ２１は、車両１の駆動用モータである。電気モータ２１は、減速機１７及び車軸１６を介して、左右の駆動輪１５に接続されている。

インバータ２５は、電気モータ２１に接続されている。インバータ２５は、電気モータ２１に交流電流を供給する。電気モータ２１は、インバータ２５からの交流電流を受けて、運転する。インバータ２５は、電気機器の一例である。

インバータ２５はまた、バッテリ２８に接続されている。インバータ２５は、バッテリ２８からの直流電流を交流電流に変換する。

バッテリ２８には、充電器２６が接続されている。充電器２６は、差込口２６１を有している。差込口２６１には、充電プラグ２６２が差し込まれる。充電器２６は、車両１の外部電源からの電流を受け、バッテリ２８を充電する。充電器２６は、電気機器の一例である。

バッテリ２８にはまた、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、バッテリ２８からの直流電流の電圧を変更する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、降圧した直流電流を、車両１に搭載されている各種の電装品２９へ供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、電気機器の一例である。

車両１は、いわゆるレンジエクステンダーＥＶ（Range Extender EV）である。車両１には、ジェネレータ３８と、エンジン３１とが搭載されている。エンジン３１とジェネレータ３８とは結合している。エンジン３１は、発電用のエンジンである。ジェネレータ３８は、エンジン３１の動力を受けて発電する。

ジェネレータ３８には、コンバータ３７が接続されている。コンバータ３７は、ジェネレータ３８が発電した交流電流を直流電流に変換する。コンバータ３７は、バッテリ２８に接続されている。コンバータ３７は、ジェネレータ３８の発電電流を、バッテリ２８に充電する。

エンジン３１、ジェネレータ３８及びコンバータ３７は、一体化したレンジエクステンダーユニット３を構成する。レンジエクステンダーユニット３を搭載しない車両１は、いわゆるＢＥＶ（Battery EV）である。

図１に示すように、冷却装置２は、電気モータ２１、電気機器、コンバータ３７、及び、ジェネレータ３８の冷却を行う。電気機器は、前述したＤＣ／ＤＣコンバータ２４、インバータ２５、及び、充電器２６を含む。図示は省略するが、電気モータ２１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、インバータ２５、充電器２６、コンバータ３７、及び、ジェネレータ３８はそれぞれ、冷却液の入口、冷却液の出口、及び、冷却液が流れる通路を有している。

冷却装置２は、第１冷却液回路４０を有している。電気モータ２１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、インバータ２５、充電器２６、コンバータ３７、及び、ジェネレータ３８は、第１冷却液回路４０に接続されている。第１冷却液回路４０は、閉回路である。第１冷却液は、第１冷却液回路４０内を循環する。

冷却装置２はまた、第１ポンプ２７、第１ラジエータ２２、及び、第１デガスタンク２３を有している。第１ポンプ２７は、第１冷却液を送り出す。第１ラジエータ２２は、第１冷却液を放熱させる。第１デガスタンク２３は、気泡を第１冷却液から分離する。尚、第１冷却液中の気泡は、主に、冷却装置２の製造時に混入した気泡である。また、車両１の走行中に、冷却液中に気泡が発生することもあり得る。

第１ポンプ２７は、電動ポンプである。第１ポンプ２７は、第１冷却液回路４０において、ジェネレータ３８と電気モータ２１との間に介設されている。第１配管４１は、第１ポンプ２７の出口２７ｂと電気モータ２１の冷却液の入口２１ａとをつないでいる。第９配管４９は、ジェネレータ３８の冷却液の出口３８ｂと第１ポンプ２７の入口２７ａとをつないでいる（図４も参照）。

第１ラジエータ２２及び第１デガスタンク２３は、第１冷却液回路４０において、電気モータ２１とＤＣ／ＤＣコンバータ２４との間に介設されている。第２配管４２は、電気モータ２１の冷却液の出口２１ｂと第１ラジエータ２２の入口２２ａとをつないでいる。第３配管４３は、第１ラジエータ２２の出口２２ｂと第１デガスタンク２３の入口２３ａとをつないでいる。第４配管４４は、第１デガスタンク２３の出口２３ｂとＤＣ／ＤＣコンバータ２４の冷却液の入口２４ａとをつないでいる（図４及び図６も参照）。

第５配管４５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の冷却液の出口２４ｂとインバータ２５の冷却液の入口２５ａとをつないでいる。第６配管４６は、インバータ２５の冷却液の出口２５ｂと充電器２６の冷却液の入口２６ａとをつないでいる。第７配管４７は、充電器２６の冷却液の出口２６ｂとコンバータ３７の冷却液の入口３７ａとをつないでいる。第８配管４８は、コンバータ３７の冷却液の出口３７ｂとジェネレータ３８の冷却液の入口３８ａとをつないでいる（図４、図５及び図６も参照）。

第１冷却液回路４０は、各デバイスを直列に接続する。第１冷却液は、第１デガスタンク２３から、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、インバータ２５、充電器２６、コンバータ３７、ジェネレータ３８、第１ポンプ２７、電気モータ２１、第１ラジエータ２２、及び、第１デガスタンク２３の順番に流れる。

ここで、充電器２６は、車両１の後部に配設されている。差込口２６１は、車両１の後部における側面に設けられている。充電器２６は、差込口２６１の近くに配設することが好ましい。充電器２６をモータルーム１１の外に配設することによって、充電プラグ２６２の差込口２６１を、車両１の適切な位置に設けることができる。充電器２６以外の各デバイスは、モータルーム１１内に配設することによって、パワーユニット１０がコンパクト化する。

冷却装置２はまた、エンジン３１の冷却を行う。図１に示すように、冷却装置２は、第１冷却液回路４０から独立した第２冷却液回路３０を有している。第２冷却液回路３０には、エンジン３１及びオイルクーラ３２が接続されている。エンジン３１と電気モータ２１とは、許容温度が相違する。第１冷却液回路４０と第２冷却液回路３０とが独立することで、第１冷却液回路４０は、電気モータ２１及びその他のデバイスを、適切に冷却でき、第２冷却液回路３０は、エンジン３１を、適切に冷却できる。

第２冷却液回路３０には、第２ポンプ３６、第２ラジエータ３３、第２デガスタンク３４、及び、サーモバルブ３５が接続されている。第２ポンプ３６は、第２冷却液を送り出す。エンジン３１は、第２ポンプ３６を駆動する。第２ラジエータ３３は、第２冷却液を放熱させる。第２デガスタンク３４は、気泡を第２冷却液から分離する。サーモバルブ３５は、第２冷却液の温度に応じて開閉する開閉弁である。サーモバルブ３５は、第２冷却液が低温の場合、第２冷却液が第２ラジエータ３３をバイパスするよう開弁する。第２冷却液が高温の場合、サーモバルブ３５は、第２冷却液が第２ラジエータ３３を通過するよう閉弁する。

第２冷却液回路３０は、各デバイスを直列に接続する。第２冷却液は、第２デガスタンク３４から、サーモバルブ３５、第２ポンプ３６、エンジン３１、オイルクーラ３２、第２ラジエータ３３、及び、第２デガスタンク３４の順番に流れる。また、エンジン３１、オイルクーラ３２、第２ラジエータ３３、第２デガスタンク３４、サーモバルブ３５、及び、第２ポンプ３６は、モータルーム１１の中に配設されている。これらのデバイスは互いにコンパクトに配置される。第２冷却液回路３０は、配管全長が短い。このため、冷却液回路の通水抵抗が低い。第２ポンプ３６は小型にできる。また、第２冷却液回路３０の重量が軽くなる。車両重量が軽くなるから、電気駆動車両の航続距離の延長に有利である。

レンジエクステンダーユニット３は、図１に破線で囲んだように、エンジン３１、オイルクーラ３２、第２ラジエータ３３、第２デガスタンク３４、サーモバルブ３５、第２ポンプ３６、コンバータ３７、及び、ジェネレータ３８を含んでいる。

レンジエクステンダーユニット３を搭載しないＢＥＶは、図示は省略するが、冷却装置の構成が、図１の冷却装置２とは相違する。具体的に、第１冷却液回路４０は、充電器２６の冷却液の出口２６ｂと、第１ポンプ２７の入口２７ａとを接続する。

（パワーユニット及び冷却装置のレイアウト）
次に、前記構成のパワーユニット１０、及び、冷却装置２のレイアウトについて、図３～６を参照しながら説明する。図３は、モータルーム１１内に配設されたパワーユニット１０及び冷却装置２を示す平面図である。図４は、モータルーム１１内に配設されたパワーユニット１０及び冷却装置２を前方から見た正面図である。図５は、モータルーム１１内に配設されたパワーユニット１０及び冷却装置２を後方から見た背面図である。図６は、モータルーム１１内に配設されたパワーユニット１０及び冷却装置２と、車両後部に配設された充電器２６とを示す側面図である。尚、図３～６には、冷却装置２について、第１冷却液回路４０のみを図示し、第２冷却液回路３０の図示を省略している。また、図４～６の矢印は、冷却液の流れる方向を示している。

尚、以下の説明において、車両１の車長方向を前後方向と呼び、車両１の前を「前」、車両１の後を「後」と呼ぶ。また、車両１の車長方向に直交する方向を、車幅方向と呼ぶ。車両１の車室１８（図３参照）内において着座した乗員を基準にした右を「右」と呼び、当該乗員を基準にした左を「左」と呼ぶ。

前述したように、パワーユニット１０は、モータルーム１１内に配設されている。モータルーム１１は、車室１８よりも前に設けられている。モータルーム１１内には、フレーム１２が配設されている。フレーム１２は、車幅方向、つまり、図３の紙面左右方向に間隔を空けて、二本配設されている。各フレーム１２は、車両１の前後方向、つまり、図３の紙面上下方向に延びている。

図３に示すように、パワーユニット１０は、電気モータ２１と、減速機１７と、レンジエクステンダーユニット３とを含む。レンジエクステンダーユニット３は、前述したように、エンジン３１とジェネレータ３８とを含む。電気モータ２１は、モータルーム１１内の右側に配置され、レンジエクステンダーユニット３は、モータルーム１１内の左側に配置されている。図４及び図５に示すように、電気モータ２１と、減速機１７と、エンジン３１と、ジェネレータ３８とは、車幅方向に並んでいる。電気モータ２１と、減速機１７と、エンジン３１と、ジェネレータ３８とは一体化している。パワーユニット１０は、車幅方向に比較的長い。

パワーユニット１０は、フレーム１２とフレーム１２との間に配設されている。パワーユニット１０の右端は、マウント１３を介して右側のフレーム１２に支持されている。パワーユニット１０の左端は、マウント１４を介して左側のフレーム１２に支持されている。図４及び図５に示すように、フレーム１２に固定されたマウント１３、１４はそれぞれ、パワーユニット１０を吊り下げている。

パワーユニット１０の前方には、第１ラジエータ２２が配設されている。第１ラジエータ２２は、モータルーム１１の前端部に位置している。

図４及び図５に示すように、第１デガスタンク２３は、モータルーム１１内の上段に配設されている。換言すると、第１デガスタンク２３が配設されている高さ位置を、「上段」と呼ぶ。

第３配管４３は、第１デガスタンク２３の下部の前部に接続されている。また、第４配管４４は、第１デガスタンクの下部の側部に接続されている。第１デガスタンク２３の入口２３ａの高さと出口２３ｂの高さとは、同じ、又は、ほぼ同じである。第１デガスタンク２３の入口２３ａ及び出口２３ｂは、上段に位置している。

第１デガスタンク２３の後に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４が配設されている。図６に示すように、第１デガスタンク２３は、前後方向について、第１ラジエータ２２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４との間に介在する。

図６に拡大して示すように、第１デガスタンク２３は、ブラケット２３１及びボルト２３２によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４に固定されている。第１デガスタンク２３の一部は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４に対し、前後方向に対向している。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、上下方向及び車幅方向に広がる箱状である。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、上段から中段にかけての高さに配設されている。中段は、上段よりも低くかつ、後述する下段よりも高い位置を意味する。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、第１デガスタンク２３と同じか、又は、第１デガスタンク２３よりも低い位置に配設されている。

第４配管４４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の前部の左上部に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の入口２４ａの高さと第１デガスタンク２３の出口２３ｂの高さとは、同じ、又は、ほぼ同じである。第４配管４４は、水平方向に延びている。第５配管４５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の前部の左下部に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出口２４ｂの高さは、入口２４ａの高さよりも低い。

インバータ２５は、中段に配設されている。より詳細に、インバータ２５は、電気モータ２１及び減速機１７よりも上でかつ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の下に配設されている。インバータ２５は、車幅方向及び前後方向に広がる箱状である。

第５配管４５は、インバータ２５の前部の左上部に接続されている。インバータ２５の入口２５ａの高さは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出口２４ｂの高さよりも低い。第５配管４５は、斜め下向きに延びている。第６配管４６は、インバータ２５の左側部に接続されている。インバータ２５の入口２５ａの高さと出口２５ｂの高さとは、同じ、又は、ほぼ同じである。インバータ２５の入口２５ａ及び出口２５ｂは、中段に位置している。

充電器２６は、図６に示すように、車両１の後部に配設されている。充電器２６は、中段に配設されている。第６配管４６は、モータルーム１１から、車両１のフロア下を通って、車両１の後部にまで延びている。第６配管４６は、前部から後部に向かうに従い、一旦、下方へ下がった後、再び上方へ上がって、充電器２６に至る。充電器２６は、車幅方向及び前後方向に広がる箱状である。第６配管４６は、充電器２６の側部に接続されている。

第７配管４７は、充電器２６の側部に接続されている。充電器２６の入口２６ａの高さと出口２６ｂの高さとは、同じ、又は、ほぼ同じである。充電器２６の入口２６ａ及び出口２６ｂは、中段に位置している。

第７配管４７も、第６配管４６と同様に、車両後部から、車両１のフロア下を通って、車両１の前部のモータルーム１１にまで延びている。第７配管４７は、車両１の後部から前部に向かうに従い、一旦、下方へ下がった後、再び上方へ上がって、モータルーム１１に至る。

コンバータ３７は、上段から中段にかけての位置に配設されている。コンバータ３７は、エンジン３１の上に位置している。コンバータ３７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４とは、水平方向、より詳細には車幅方向に並んでいる。コンバータ３７は、上下方向に延びる箱状である。第７配管４７は、図５に示すように、コンバータ３７の後部の下部に接続されている。

第８配管４８は、コンバータ３７の後部の中部に接続されている。コンバータ３７の冷却液の出口３７ｂの高さは、入口３７ａの高さよりも高い。コンバータ３７の冷却液の入口３７ａ及び出口３７ｂは共に、中段に位置している。第８配管４８は、パワーユニット１０の後側から前側へ延びている。

ジェネレータ３８は、パワーユニット１０の左端に位置している。ジェネレータ３８の右隣りには、エンジン３１が配設されている。ジェネレータ３８及びエンジン３１は、中段から下段にかけて配設されている。第８配管４８は、ジェネレータ３８の前部の中部に接続されている。ジェネレータ３８の冷却液の入口３８ａの高さは、コンバータ３７の出口３７ｂの高さよりも低い。

第９配管４９は、ジェネレータ３８の前部の中部に接続されている。ジェネレータ３８の冷却液の出口３８ｂの高さは、入口３８ａの高さよりも低い。

第１ポンプ２７は、下段に配設されている。第１ポンプ２７は、電気モータ２１及び減速機１７の前に位置している。第９配管４９は、第１ポンプ２７に上部に接続される。第１ポンプ２７の入口２７ａの高さは、ジェネレータ３８の出口３８ｂの高さよりも高い。第１ポンプ２７の入口２７ａの高さと、出口２７ｂの高さとは、同じ、又は、ほぼ同じである。第１ポンプ２７の入口２７ａ及び出口２７ｂは、下段に位置している。

電気モータ２１は、パワーユニット１０の右端に配設されている。電気モータ２１は、下段に配設されている。換言すると、電気モータ２１が配設されている高さ位置を、「下段」と呼ぶ。電気モータ２１と減速機１７とは、水平方向、つまり、車幅方向に並んでいる。インバータ２５は、前述したように、電気モータ２１及び減速機１７の上に配設されている。

第１配管４１は、第１ポンプ２７の出口２７ｂと、電気モータ２１の冷却液の入口２１ａとをつないでいる。入口２１ａは、電気モータ２１の前部の上部左側に位置している。電気モータ２１の冷却液の入口２１ａの高さは、第１ポンプ２７の出口２７ｂの高さよりも高い。電気モータ２１の冷却液の出口２１ｂは、電気モータ２１の前部の上部右側に位置している。出口２１ｂの高さは、入口２１ａの高さと同じ、又は、ほぼ同じである。入口２１ａ及び出口２１ｂは、下段に位置している。

第２配管４２は、出口２１ｂに接続されている。第２配管４２は、図６に示すように、前方へ延びている。第２配管４２は、第１ラジエータ２２の冷却液の入口２２ａに接続される。入口２２ａは、第１ラジエータ２２の側部に設けられている。入口２２ａの高さは、電気モータ２１の冷却液の出口２１ｂの高さよりも低い。入口２２ａは、下段に位置している。

第３配管４３は、第１ラジエータ２２の出口２２ｂに接続されている。出口２２ｂは、第１ラジエータ２２の上端部に設けられている。第３配管４３は、後方の斜め上方へ延びている。第３配管４３は、前述したように、第１デガスタンク２３の入口２３ａに接続される。入口２３ａの高さは、第１ラジエータ２２の出口２２ｂの高さよりも高い。

第１冷却液回路４０は、図１に示すように、電気モータ２１、第１ラジエータ２２、第１デガスタンク２３、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、インバータ２５、充電器２６、コンバータ３７、ジェネレータ３８、及び、第１ポンプ２７を直列に接続している。第１ポンプ２７が運転すると、第１冷却液が第１冷却液回路４０内を強制的に流れる。第１冷却液が気泡を含んでいても、気泡は、第１デガスタンク２３へ送られやすい。第１デガスタンク２３が第１冷却液と気泡とを分離するから、気泡は、第１冷却液回路４０に残り難い。冷却装置２は、電気モータ２１及び電気機器の冷却について、気泡に起因する冷却性能の低下が抑制される。

直列構成の第１冷却液回路４０は、気泡が残り難いから、気泡の吸い込みを抑制するために、第１ポンプ２７を、第１デガスタンク２３の直ぐ下流の位置に配置する必要がない。この冷却装置２は、第１ポンプ２７の配置の自由度が高い。第１ポンプ２７を第１冷却液回路４０上のどこに配置しても、ポンプ効率は悪化しない。第１ポンプ２７は、安定的に第１冷却液を送り出せる。ポンプ効率が高いため、冷却装置２の冷却性能は、高い。

尚、レンジエクステンダーユニット３を有しないＢＥＶにおいても、前記と同様に、気泡は、第１冷却液回路４０に残り難い。冷却装置２は、電気モータ２１及び電気機器の冷却について、気泡に起因する冷却性能の低下が抑制される。また、第１ポンプ２７は、気泡を吸い込み難く、ポンプ効率が高いため、冷却装置２の冷却性能は、高い。

また、第２冷却液回路３０も、エンジン３１，オイルクーラ３２、第２ラジエータ３３、第２デガスタンク３４、サーモバルブ３５、及び、第２ポンプ３６を直列に接続している。第２冷却液が気泡を含んでいても、気泡は、第２デガスタンク３４へ送られやすい。第２デガスタンク３４が第２冷却液と気泡とを分離するから、気泡は、第２冷却液回路３０に残り難い。冷却装置２は、エンジン３１の冷却についても、気泡に起因する冷却性能の低下が抑制される。

また、第２冷却液回路３０も、気泡が残り難いから、第２ポンプ３６の配置の自由度が高い。第２ポンプ３６を第２冷却液回路３０上のどこに配置しても、ポンプ効率は悪化しない。ポンプ効率が高いため、第２冷却液回路３０は、エンジン３１の冷却性能が高い。

第１ラジエータ２２において放熱しかつ、第１デガスタンク２３において気泡が分離した第１冷却液は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、インバータ２５、充電器２６、コンバータ３７、ジェネレータ３８、及び、電気モータ２１の順番に流れる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、インバータ２５よりも発熱量が低く、インバータ２５は、コンバータ３７よりも発熱量が低く、コンバータ３７は、ジェネレータ３８よりも発熱量が低く、ジェネレータ３８は、電気モータ２１よりも発熱量が低い。第１冷却液は、発熱量の低い順番に各デバイスを通過するから、冷却装置２は、各デバイスを効率的に冷却できる。

また、各デバイスを通過する第１冷却液は、気泡を含まないから、冷却装置２は、冷却性能の低下が抑制される。

また、第１ラジエータ２２は、第１冷却液回路４０において、発熱量が多い電気モータ２１の直ぐ下流に位置している。第１ラジエータ２２が、電気モータ２１から受熱した第１冷却液を放熱させることで、第１冷却液の温度が効果的に低下する。冷却装置２の冷却性能が高まる。

また、第２冷却液回路３０においてエンジン３１の冷間時は、潤滑油の温度も低い。第２冷却液回路３０においては、第２冷却液が、エンジン３１からオイルクーラ３２へ流れる。このことによって、エンジン３１の冷間時に、オイルクーラ３２は、エンジン３１の熱を利用して潤滑油を温めることができる。エンジン３１の燃費性能が向上する。

また、第１冷却液回路４０において、第１デガスタンク２３が上段に配置されることにより、第１冷却液中の気泡は、第１デガスタンク２３に集まりやすい。それによって、第１冷却液回路４０は、気泡を含み難い。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、上段から中段にかけての位置に配設され、インバータ２５及び充電器２６は中段に配設され、コンバータ３７の冷却液の入口３７ａ及び出口３７ｂは中段に配設されている。さらに、ジェネレータ３８の入口３８ａ及び出口３８ｂは下段に配設され、第１ポンプ２７及び電気モータ２１は下段に配設されている。これにより、第１冷却液は、上から下へ順次、流れる。第１冷却液回路４０を構成する各配管４１～４９には、上下方向の折り返し部分が設けられない、又は、設けられ難い。折り返し部分に気泡が溜まることが抑制される。冷却装置２の冷却性能が低下し難い。

また、第１デガスタンク２３、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、インバータ２５、電気モータ２１、第１ポンプ２７、コンバータ３７、エンジン３１、ジェネレータ３８は、上下方向に並ぶ。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４及びコンバータ３７が、パワーユニット１０の上において、水平方向に並んでいる。これらのデバイスの配置がコンパクトになる。また、デバイス同士が近いため、第１冷却液回路４０の配管４１～４９の全長は短い。このため、第１冷却液回路４０の通水抵抗は低い。第１冷却液回路４０の通水抵抗が低いと、第１ポンプ２７を小型化できる。また、第１冷却液回路４０の重量が軽くなる。車両重量が軽くなるから、車両１の航続距離の延長に有利である。

また、第１ポンプ２７が、重量物である電気モータ２１、エンジン３１及びジェネレータ３８と共に、下段に配置されることで、車両１の走行中に、第１ポンプ２７に入力される振動加速度が小さくなる。第１ポンプ２７の信頼性が向上する。

また、図６に示すように、第１デガスタンク２３は、前後方向に対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４と第１ラジエータ２２との間に介在している。車両衝突時に、第１デガスタンク２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４へ入力される衝突荷重を緩和できる。

尚、モータルームは、車両１の後部に設けてもよい。充電器２６は、車両の前部に設けてもよい。

１ 車両
１０ パワーユニット
１１ モータルーム
２ 冷却装置
２０ 電気回路
２１ 電気モータ
２２ 第１ラジエータ
２３ 第１デガスタンク
２４ ＤＣ／ＤＣコンバータ（電気機器）
２５ インバータ（電気機器）
２６ 充電器（電気機器）
２７ 第１ポンプ
２８ バッテリ
３０ 第２冷却液回路
３１ エンジン
３２ オイルクーラ
３４ 第２デガスタンク
３６ 第２ポンプ
３７ コンバータ
３８ ジェネレータ
４０ 第１冷却液回路

Claims (8)

1. モータルーム内に配設されかつ、車両を駆動させるための電気モータと、
   前記電気モータを含む電気回路に対して接続される電気機器と、
   前記電気モータ及び前記電気機器に接続されかつ、前記電気モータ及び前記電気機器を冷却する冷却液が循環する冷却液回路と、
   前記冷却液回路に接続されかつ、前記冷却液を送り出すポンプと、
   前記冷却液回路に接続されかつ、気泡を前記冷却液から分離するデガスタンクと、を備え、
   前記冷却液回路は、前記電気モータ、前記電気機器、前記ポンプ、及び、前記デガスタンクを直列に接続し、
   前記デガスタンクは、上下方向の上段に配設され、
   前記電気モータ、及び、前記ポンプは、前記上段よりも低い下段に配設され、
   前記電気機器は、前記下段よりも上でかつ、前記デガスタンクと同じか、又は、前記デガスタンクよりも低い位置に配設され、
   前記冷却液回路は、前記デガスタンク、前記電気機器、前記ポンプ、及び、前記電気モータを、この順番に接続し、
   前記冷却液は、前記デガスタンクから、前記電気機器、前記ポンプ、及び、前記電気モータの順に流れる電気駆動車両の冷却装置。
2. 請求項１に記載の電気駆動車両の冷却装置において、
   前記電気機器は、直流電流の電圧を変更するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記電気モータへ交流電流を出力するインバータと、を含んでおり、
   前記インバータは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータよりも下に配設され、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記インバータとは、前記冷却液回路において順番に並ぶように接続され、
   前記冷却液は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記インバータへ流れる電気駆動車両の冷却装置。
3. 請求項２に記載の電気駆動車両の冷却装置において、
   エンジンに結合したジェネレータと、前記ジェネレータが発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、を備え、
   前記エンジン及び前記ジェネレータは、前記下段に配設され、
   前記コンバータは、前記下段よりも上でかつ、前記デガスタンクと同じか、又は、前記デガスタンクよりも低い位置に配設され、
   前記冷却液回路は、前記電気機器、前記コンバータ、及び、前記ジェネレータを、この順番に接続し、
   前記冷却液は、前記電気機器、前記コンバータ、及び、前記ジェネレータの順番に流れる電気駆動車両の冷却装置。
4. 請求項３に記載の電気駆動車両の冷却装置において、
   前記電気モータ、前記エンジン、及び、前記ジェネレータは、前記下段において、水平方向に並ぶことによって、パワーユニットを構成し、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記コンバータとは、前記パワーユニットの上において、水平方向に並んでいる電気駆動車両の冷却装置。
5. 請求項２～４のいずれか１項に記載の電気駆動車両の冷却装置において、
   前記冷却液回路に接続されかつ、前記冷却液を放熱させるラジエータを備え、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記デガスタンク、及び、前記ラジエータは、前記モータルームの内方から外方に向かって水平方向に、この順番で配設されている電気駆動車両の冷却装置。
6. 請求項２～５のいずれか１項に記載の電気駆動車両の冷却装置において、
   前記電気機器は、前記モータルーム外に配設されかつ、バッテリを充電する充電器を含んでおり、
   前記冷却液回路は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記インバータ、及び、前記充電器を、この順番に、直列に接続し、
   前記冷却液は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記インバータ、及び、前記充電器の順番に流れる電気駆動車両の冷却装置。
7. 請求項６に記載の電気駆動車両の冷却装置において、
   前記電気モータ及び前記ポンプは、前記下段に配設され、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記インバータ、及び前記充電器はそれぞれ、前記下段よりも上でかつ、前記デガスタンクと同じか、又は、前記デガスタンクよりも低い位置に配設されている電気駆動車両の冷却装置。
8. モータルーム内に配設されかつ、車両を駆動させるための電気モータと、
   前記電気モータを含む電気回路に対して接続される電気機器と、
   前記電気モータ及び前記電気機器に接続されかつ、前記電気モータ及び前記電気機器を冷却する冷却液が循環する冷却液回路と、
   前記冷却液回路に接続されかつ、前記冷却液を送り出すポンプと、
   前記冷却液回路に接続されかつ、気泡を前記冷却液から分離するデガスタンクと、
   前記冷却液回路に接続されかつ、前記冷却液を放熱させるラジエータと、を備え、
   前記冷却液回路は、前記電気モータ、前記電気機器、前記ポンプ、前記デガスタンク、及び、前記ラジエータを直列に接続し、
   前記デガスタンクは、上下方向の上段に配設され、
   前記電気モータ、前記電気機器、及び、前記ポンプの内の少なくとも一の、第１デバイスは、前記上段よりも低い下段に配設され、
   残りの第２デバイスは、前記下段よりも上でかつ、前記デガスタンクと同じか、又は、前記デガスタンクよりも低い位置に配設され、
   前記冷却液回路は、前記デガスタンク、前記第２デバイス、及び、前記第１デバイスを、この順番に接続し、
   前記冷却液は、前記デガスタンクから、前記第２デバイス、及び、前記第１デバイスの順に流れ、
   前記電気機器は、直流電流の電圧を変更するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記電気モータへ交流電流を出力するインバータと、を含んでおり、
   前記インバータは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータよりも下に配設され、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記インバータとは、前記冷却液回路において順番に並ぶように接続され、
   前記冷却液は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから前記インバータへ流れ、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記デガスタンク、及び、前記ラジエータは、前記モータルームの内方から外方に向かって水平方向に、この順番で配設され、
   前記デガスタンクは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに固定されかつ、前記デガスタンクの一部が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対し、前後方向に対向している電気駆動車両の冷却装置。

Images