(57)【要約】【課題】冷却装置の簡素化・小型化の要求に応えつつ、モータハウジング内の作動流体液位を所望の液位に調整することができる車両用モータの冷却装置を提供する。【解決手段】車両(1)に対し駆動力を付与するモータ(53)を冷却するための作動流体(101)を第１圧力下で貯留する貯留部(123)と、前記第１圧力よりも低い第２圧力下でモータを収容可能に構成されたモータハウジング(54)と、貯留部に貯留された作動流体をモータハウジング内に供給する供給回路(129a)と、モータハウジング内に供給された作動流体をモータハウジング外に排出し、排出された作動流体(101)を貯留部に貯留する排出回路(129b)と、排出回路に設けられ、排出回路により排出される作動流体の流量を制御する排出ポンプ(121)と、供給回路に設けられ、貯留部からモータハウジングに供給される作動流体の流量を制限する流量制限部(127)と、を含む。【選択図】図２
2020069914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に対し駆動力を付与するモータを冷却するための作動流体を第１圧力下で貯留する貯留部と、
前記第１圧力よりも低い第２圧力下で前記モータを収容可能に構成されたモータハウジングと、
前記貯留部に貯留された前記作動流体を前記モータハウジング内に供給する供給回路と、
前記モータハウジング内に供給された前記作動流体を前記モータハウジング外に排出し、排出された作動流体を前記貯留部に貯留する排出回路と、
前記排出回路に設けられ、前記排出回路により排出される前記作動流体の流量を制御する排出ポンプと、
前記供給回路に設けられ、前記貯留部から前記モータハウジングに供給される前記作動流体の流量を制限する流量制限部と、
を含むことを特徴とする車両用モータの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用モータの冷却装置に係り、特に作動流体の液位を調整する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等のモータを駆動源する車両においては、モータと複数のギアからなる減速機構とを備え、駆動輪が連結するディファレンシャルギアにモータの駆動力を伝達することができる車両用の駆動ユニットが一般的に搭載されている。
【０００３】
このような駆動ユニットに搭載されるモータをより効率的に冷却する手段として、オイル等の作動流体を循環させる冷却回路により当該モータを冷却する液冷式の冷却手段を挙げることができる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１４８４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されるように、駆動ユニットに搭載されるモータはアクスルに直接搭載されるため、車両搭載性に対する要求が高い。その結果、モータの冷却回路を含む冷却装置に対しても簡素化・小型化の要求が高くなる。
【０００６】
また、このような冷却装置においては、モータのオーバーヒート防止の観点から、モータハウジング内における作動流体の液位を所望の液位に調整したいとの要求もある。
【０００７】
以上から、本願の解決すべき課題は、冷却装置の簡素化・小型化の要求に応えつつ、モータハウジング内の作動流体液位を所望の液位に調整することができる車両用モータの冷却装置を提供することとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の車両用モータの冷却装置は、車両に対し駆動力を付与するモータを冷却するための作動流体を第１圧力下で貯留する貯留部と、前記第１圧力よりも低い第２圧力下で前記モータを収容可能に構成されたモータハウジングと、前記貯留部に貯留された前記作動流体を前記モータハウジング内に供給する供給回路と、前記モータハウジング内に供給された前記作動流体を前記モータハウジング外に排出し、排出された作動流体を前記貯留部に貯留する排出回路と、前記排出回路に設けられ、前記排出回路により排出される前記作動流体の流量を制御する排出ポンプと、前記供給回路に設けられ、前記貯留部から前記モータハウジングに供給される前記作動流体の流量を制限する流量制限部と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る車両用モータの冷却装置によれば、供給回路に作動流体の流量を制限する流量制限部のみを設け、かつ、モータハウジングの内圧が貯留部の内圧よりも低くなるように調整することで、供給回路に電動ポンプを設けずとも、貯留部からモータハウジングに作動流体を供給可能とし、かつ、その供給量の最適化を図ることができる。これにより、冷却装置の簡素化・小型化の要求に応えつつ、モータハウジング内の作動流体液位を所望の液位に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例に係る電動車両の全体構成を概略的に示す上面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両用温度管理装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつその構成について詳細に説明する。
先ず、図１を参照しつつ、本実施例に係る車両１の全体構成を説明する。ここで、図１は、本実施例に係る電動車両の全体構成を概略的に示す上面図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施例に係る車両１は、ラダーフレーム１０、キャブ２０、荷箱３０、車輪機構４０、駆動装置５０、バッテリパック６０、駆動電力供給部８０及び車両用温度管理装置１００を備える電動トラックである。なお、図１では、車両１の上面からキャブ２０及び荷箱３０を透過するように見た場合の上面図として表している。
【００１３】
本実施例において、車両１は、走行用駆動源としてモータ（電動機）を備える電気自動車として想定されているが、エンジンを更に備えるハイブリッド自動車であってもよい。また、車両１は電動トラックに限定されることなく、車両を駆動するためのバッテリを備える他の商用車であってもよい。
【００１４】
ラダーフレーム１０は、左サイドレール１１Ｌ、右サイドレール１１Ｒ、及び複数のクロスメンバ１２を有する。左サイドレール１１Ｌ及び右サイドレール１１Ｒは、車両１の車長方向Ａに延在し、互いに車幅方向Ｂに対して平行に配置される。複数のクロスメンバ１２は、左サイドレール１１Ｌと右サイドレール１１Ｒとを連結している。すなわち、ラダーフレーム１０は、いわゆる梯子型フレームを構成している。そして、ラダーフレーム１０は、キャブ２０、荷箱３０、駆動装置５０、バッテリパック６０、及び車両１に搭載されるその他の重量物を支持する。以下において、左サイドレール１１Ｌ及び右サイドレール１１Ｒを総称して、単にサイドレール１１とも称する。
【００１５】
キャブ２０は、図示しない運転席を含む構造体であり、ラダーフレーム１０の前部上方に設けられている。一方、荷箱３０は、車両１によって搬送される荷物等が積載される構造体であり、ラダーフレーム１０の後部上方に設けられている。
【００１６】
車両前方に位置する車輪機構４０は、本実施例において、車両前方に位置する左右の前輪４１、２つの前輪４１の車軸としてのフロントアクスル４２から構成される。また、車両後方に位置する車輪機構４０は、車両後方に位置し且つ左右に各２つ配置された後輪４３、これらの後輪４３の車軸としてのリアアクスル４４から構成される。
【００１７】
そして、本実施例に係る車両１においては、後輪４３が駆動輪として機能するように駆動力が伝達され、車両１が走行することになる。なお、車輪機構４０は、図示しないサスペンション機構を介してラダーフレーム１０に懸架され、車両１の重量を支持する。
【００１８】
駆動装置５０は、モータユニット５１及びギアユニット５２を有する。モータユニット５１は、モータ５３、及びモータ５３を収容するモータハウジング５４から構成される。ギアユニット５２は、複数のギアからなる減速機構５５、減速機構５５から入力される動力を左右の後輪４３に対して振り分ける差動機構５６、並びに減速機構５５及び差動機構５６を収容するギアハウジング５７から構成される。なお、モータハウジング５４の構成については後述する。
【００１９】
また、駆動装置５０は、減速機構５５及び差動機構５６を介して、モータ５３の駆動トルクを車両の走行に適した回転速度に減速してリアアクスル４４に駆動力を伝達する。これにより駆動装置５０は、リアアクスル４４を介して後輪４３を回転させて車両１を走行させることができる。ここで、駆動装置５０は、本実施例においては、左サイドレール１１Ｌ及び右サイドレール１１Ｒに対して車幅方向Ｂの内側（すなわち、サイドレール間のスペース）に配置され、図示しない支持部材によりラダーフレーム１０に支持されている。
【００２０】
バッテリパック６０は、車両１を走行させるためのエネルギー源としてモータ５３に電力を供給するバッテリ６１と、バッテリ６１を収容するバッテリハウジング６２を有している。バッテリパック６０は、車両１に必要とされる電力を蓄えるために比較的大型で大容量の二次電池である。ここで、バッテリパック６０は、本実施例において、車幅方向Ｂに対して左サイドレール１１Ｌと右サイドレール１１Ｒとの間、且つ駆動装置５０の車両前方に配置される。例えば、バッテリパック６０は、図示しない連結部材によりラダーフレーム１０に固定又は懸架される。
【００２１】
なお、本実施例においては、駆動装置５０及びバッテリパック６０から電動駆動ユニット群７０が構成されている。ここで、電動駆動ユニット群７０は、バッテリ６１、モータ５３、減速機構５５、及び差動機構５６を含むことになり、車両１の電動駆動に必要となる主要構成を備えている。
【００２２】
駆動電力供給部８０は、いわゆるインバータであり、バッテリパック６０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５３へ供給する。そして、車両１に対するアクセル操作に応じて、交流電力の供給量が制御され、モータ５３の回転速度が制御されることになる。なお、図１において、駆動電力供給部８０はギアユニット５２の車両後方に設けられているが、バッテリパック６０と駆動装置５０との間に設けられてもよい。
【００２３】
図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る車両用温度管理装置を示す回路図が示されている。
車両用温度管理装置１００は、バッテリ温調回路１１０及びモータ温調回路１２０を備えており、バッテリパック６０のバッテリ６１やモータ５３に貯留されるオイル（作動流体）、その他図示しない空調装置に封入された冷媒の温度を管理する装置である。
【００２４】
バッテリ温調回路１１０は、バッテリ６１、ウォータポンプ１１１、ラジエータ１１３及び図示しないウォータヒータやＯＢＣ（オンボードチャージャ）等に冷却水（例えば不凍液）を循環可能に接続する回路である。ウォータポンプ１１１は、例えばバッテリ６１から供給される電力によって稼動することで冷却水を流動させてバッテリ温調回路１１０内で循環させる電動ポンプである。ラジエータ１１３は、車長方向Ａの前端（図１参照）に配設され、車両１の外部の空気（外気）と冷却水とで熱交換させる熱交換器である。
【００２５】
このバッテリ温調回路１１０は、ポンプ経路１１５、バッテリ経路１１６、オイルクーラ経路１１７、ラジエータ経路１１８ラジエータ経路１１８及び切替弁１１９を備えている。ポンプ経路１１５は、一端がラジエータ１１３に接続し、他端がウォータポンプ１１１を介して切替弁１１９に接続する回路である。バッテリ経路１１６は、一端が切替弁１１９に接続し、他端がバッテリ６１を介してラジエータ経路１１８に接続する回路である。オイルクーラ経路１１７は、一端が切替弁１１９に接続し、他端が後述するオイルクーラ１２５を介してラジエータ経路１１８に接続する回路である。ラジエータ経路１１８は、バッテリ経路１１６及びオイルクーラ経路１１７のそれぞれ他端を連結させるように接続し、下流側の端部がラジエータ１１３に接続する回路である。
【００２６】
ここで切替弁１１９は、ウォータポンプ１１１から流通される冷却水をバッテリ経路１１６またはオイルクーラ経路１１７を選択していずれか一方に流通させる所謂三方弁である。
【００２７】
このようにバッテリ温調回路１１０を構成することで、切替弁１１９がバッテリ経路１１６を選択するとき、ウォータポンプ１１１によって流動する冷却水は、ポンプ経路１１５及び切替弁１１９を介してバッテリ経路１１６に流通し、バッテリ６１と熱交換してバッテリ６１を冷却することで加熱される。その後、冷却水は、バッテリ経路１１６及びラジエータ経路１１８を介してラジエータ１１３に流通し、外気と熱交換して冷却されてポンプ経路１１５に流通する。
【００２８】
また、切替弁１１９がオイルクーラ経路１１７を選択するとき、ウォータポンプ１１１によって流動する冷却水は、ポンプ経路１１５及び切替弁１１９を介してオイルクーラ経路１１７に流通し、オイルクーラ１２５内で後述するオイルと熱交換してオイルを冷却することで加熱される。その後、冷却水は、オイルクーラ経路１１７及びラジエータ経路１１８を介してラジエータ１１３に流通し、外気と熱交換して冷却されてポンプ経路１１５に流通する。
【００２９】
モータ温調回路１２０は、モータハウジング５４、オイルポンプ（排出ポンプ）１２１、オイルタンク（貯留部）１２３及びオイルクーラ１２５にオイル（作動流体）１０１を循環可能に接続する回路である。モータハウジング５４は、モータ５３の冷却やオイルシール５３ａ等の潤滑を担うオイル１０１を密封するようにして貯留することが可能なハウジングである。このモータハウジング５４には、ブリーザ５４ａが備えられており、モータハウジング５４内の空気を大気開放することが可能である。
【００３０】
オイルポンプ１２１は、例えばバッテリ６１から供給される電力によって稼動することでオイルを流動させてモータ温調回路１２０内で循環させる電動のサクションポンプである。オイルタンク１２３は、例えば圧力制御弁１２３ａが設けられており、オイルを一定圧力以上の圧力下（第１圧力下）で一時的に貯留することが可能なタンクである。オイルクーラ１２５は、冷却水とオイルとで熱交換させる熱交換器であり、バッテリ温調回路１１０のオイルクーラ経路１１７が冷却水を流通可能に接続している。
【００３１】
モータハウジング５４の内圧（第２圧力）は、後述される流量制限弁１３５との相互作用により、オイルタンク１２３の内圧（第１圧力）よりも低くなるように適宜調整される。このようにモータハウジング５４の内圧がオイルタンク１２３の内圧よりも低くなるように調整されることにより、供給経路に電動のポンプを設けることなく、オイルタンク１２３内のオイルをモータハウジング５４に供給することが可能となる。具体的には、モータハウジング５４内を負圧でコントロールする場合、ブリーザ５４ａはクローズ、圧力制御弁１２３ａはオープンとなるように制御され、モータハウジング５４内を正圧でコントロールする場合、ブリーザ５４ａはオープン、圧力制御弁１２３ａはクローズとなるように制御される。これにより、供給回路にポンプを設ける必要がなくなり、モータ冷却回路の小型化を図ることができる。
【００３２】
このモータ温調回路１２０は、供給回路１２９ａ、排出回路１２９ｂ及び流量制限回路（流量制限部）１２７を備えている。供給回路１２９ａは、一端がオイルタンク１２３に接続し、他端がオイルクーラ１２５を介してモータハウジング５４に接続する回路である。排出回路１２９ｂは、一端がモータハウジング５４に接続し、他端がオイルポンプ１２１を介してオイルタンク１２３に接続する回路である。
【００３３】
流量制限回路１２７は、主回路１３１、制御回路１３２、流量制限弁１３５及び制御弁１３７を備えた回路であり、供給回路１２９ａを流通するオイル１０１の流量を制限することができる。主回路１３１は、供給回路１２９ａの一部であり、流量制限弁１３５が配設されている。流量制限弁１３５は、流通するオイル１０１の流量を制限することが可能な所謂オリフィスである。制御回路１３２は、流量制限弁１３５をバイパスするように供給回路１２９ａに接続される回路であり、制御弁１３７が配設されている。制御弁１３７は、制御することで開閉することが可能な所謂シャットオフバルブである。
【００３４】
このようにモータ温調回路１２０を構成することで、モータハウジング５４に貯留されているオイル１０１は、オイルポンプ１２１によって流動し、排出回路１２９ｂを介してオイルタンク１２３に流通する（排出態様）。その後、オイル１０１は、オイルタンク１２３からオイルクーラ１２５に流入し、冷却水と熱交換して冷却水を加熱することで冷却される（冷却態様）。その後、オイル１０１は、流量制限回路１２７を介してモータハウジング５４に再び貯留される（供給態様）。
【００３５】
ところで、上記のような供給態様のとき、オイル１０１は、流量制限回路１２７を介するので、制御弁１３７が閉弁している場合、流量制限弁１３５によって流量制限回路１２７におけるオイル１０１の流量が制限される。したがって、排出態様のとき、モータハウジング５４は、内部に貯留されるオイル１０１の量が減少するため、内部の気圧が減少する。一方、オイルタンク１２３は、オイル１０１が流入されるため、内部の気圧が上昇する。
【００３６】
すなわち、流量制限弁１３５を供給回路１２９ａに配設することで、負圧を利用してモータハウジング５４にオイル１０１を供給することができ、さらに、このように供給されるオイル１０１の量を流量制限弁１３５によって制限することができる。
さらに、制御弁１３７を開弁すると、モータハウジング５４に供給されるオイル１０１の量が制御弁１３７が閉弁している場合と比較して増加する。これにより、制御弁１３７を開閉することで、モータハウジング５４に供給されるオイル１０１の量を調整することができる。
【００３７】
以上説明したように、本発明に係る車両用モータの冷却装置では、車両１に対し駆動力を付与するモータ５３を冷却するためのオイル１０１を第１圧力下で貯留するオイルタンク１２３と、第１圧力よりも低い第２圧力下でモータ５３を収容可能に構成されたモータハウジング５４と、オイルタンク１２３に貯留されたオイル１０１をモータハウジング５４内に供給する供給回路１２９ａと、モータハウジング５４内に供給されたオイル１０１をモータハウジング５４外に排出し、排出されたオイル１０１をオイルタンク１２３に貯留する排出回路１２９ｂと、排出回路１２９ｂに設けられ、排出回路１２９ｂにより排出されるオイル１０１の流量を制御するオイルポンプ１２１と、供給回路１２９ａに設けられ、オイルタンク１２３からモータハウジング５４に供給されるオイル１０１の流量を制限する流量制限回路１２７と、を含む。
【００３８】
従って、供給回路１２９ａによってモータハウジング５４内に供給されたオイル１０１を排出回路１２９ｂによってオイルタンク１２３に貯留し、オイルポンプ１２１によってオイルタンク１２３からモータハウジング５４に供給されるオイル１０１の流量を流量制限回路１２７によって制限したので、簡単な構成にしてモータハウジング５４に貯留されるオイルの量を調整することができる。
【００３９】
また、モータハウジング５４とオイルタンク１２３との間に気圧差を生じさせることができるので、気圧差を利用してオイル１０１を流動させることができる。またさらに、供給回路１２９ａに流量制限回路１２７を設けることで、流量に対する圧力損失を低減させることができる。
【００４０】
以上から、本実施形態に係る車両用モータの冷却装置によれば、供給回路に作動流体の流量を制限する流量制限部１２７のみを設け、かつ、モータハウジング５４の内圧が貯留部１２３の内圧よりも低くなるように調整することで、供給回路に電動ポンプを設けずとも、貯留部１２３からモータハウジング５４に作動流体を供給可能とし、かつ、その供給量の最適化を図ることができる。
【００４１】
以上で本発明に係る車両用モータの冷却装置の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００４２】
例えば、本実施形態では、流量制限部として主回路１３１、制御回路１３２、流量制限弁１３５及び制御弁１３７を備えた流量制限回路１２７を用いて説明したが、可変流量バルブを用いてオイル１０１の流量の調整精度を高めるようにしてもよい。
【００４３】
また、本実施形態では、オイルポンプ１２１としてサクションポンプを用いて説明したが、トロコイドポンプを用いてもよく、オイル１０１を循環させることができればよい。また、稼動量を調整可能にしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  車両
５３  モータ
５４  モータハウジング
１０１  オイル（作動流体）
１２１  オイルポンプ（排出ポンプ）
１２３  オイルタンク（貯留部）
１２７  流量制限回路（流量制限部）
１２９ａ  供給回路
１２９ｂ  排出回路
【図１】
2020069914.tif 000003
【図２】
2020069914.tif 000004