(57)【要約】【課題】車両用の電動機の温度制御をおこなう際に、製造コストの上昇を抑制することのできる、電動機の温度制御装置を提供する。【解決手段】車両１に設けられた走行用の車輪３，４と、車輪３，４に設けられたブレーキ５，６と、車両１に設けられた内燃機関２と、車両１の左右方向で内燃機関２と車輪３，４との間に配置された電動機７，８とを有する、電動機の温度制御装置において、車両１に設けられ、かつ、車両１の室内に温風を供給する機能および室内に冷風を供給する機能を有する空調装置９と、車両１に設けられ、かつ、空調装置９で発生した冷風を電動機７，８に供給するか、または、空調装置９で発生した温風を電動機７，８に供給することにより、電動機７，８の温度を制御する送風機構１１，１２，１６，１７とを有する。【選択図】図１
2010195176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられた走行用の車輪と、この車輪に設けられて制動力を発生するブレーキと、前記車両に設けられ、かつ、燃料を燃焼させて動力を発生する内燃機関と、前記車両の左右方向で前記内燃機関と前記車輪との間に配置された電動機とを有する、電動機の温度制御装置において、
前記車両に設けられ、かつ、前記車両の室内に温風を供給して前記室内を温める機能および前記室内に冷風を供給して前記室内を冷却する機能を有する空調装置と、
前記車両に設けられ、かつ、前記空調装置で発生した冷風を前記電動機に供給するか、または、前記空調装置で発生した温風を前記電動機に供給することにより、前記電動機の温度を制御する送風機構と
を有することを特徴とする電動機の温度制御装置。
【請求項２】
前記電動機の熱を回収し、その熱を前記空調装置で前記室内を温める際に用いる熱回収装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電動機の温度制御装置。
【請求項３】
前記送風機構は、前記温風または冷風の供給対象として、前記電動機または前記内燃機関または前記ブレーキのいずれかを選択的に切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の電動機の温度制御装置。
【請求項４】
前記車輪は前記車両の左右方向に配置された右車輪および左車輪であり、この右車輪に右ブレーキが設けられ、かつ、前記左車輪に左ブレーキが設けられており、
前記車両の左右方向で前記右車輪と前記左車輪との間に前記内燃機関が設けられており、
前記右車輪と前記内燃機関との間に右電動機が設けられ、かつ、前記左車輪と前記内燃機関との間に左電動機が設けられており、
前記送風機構は、前記空調装置で発生した冷風または温風を前記右電動機および前記左電動機に別々に供給する構成であり、
前記内燃機関の故障または前記右ブレーキの故障または前記左ブレーキの故障を検出し、その検出結果に基づいて、過熱する可能性がある電動機に冷風を供給する構成であることを特徴とする請求項１に記載の電動機の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両に設けられた電動機の温度を制御することのできる温度制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両には、車輪に伝達する動力を発生する電動機の他に、コンプレッサやポンプを駆動する電動機が搭載されている。この電動機は、温度により出力が変化する特性を備えているため、電動機の温度を制御することがおこなわれており、その電動機の温度制御装置の一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたものは、車両の駆動力源として電動機が設けられており、その電動機を収納している筐体に冷却液を循環させることで、電動機を冷却する水冷式の冷却装置である。また、車両には冷却回路が備えられており、その冷却回路を介して冷却液が各部へ供給される構成である。
【０００３】
さらに、冷却回路にはポンプ装置およびヒートシンクおよびラジエータなどが設けられている。このヒートシンクは、電動機に電力を供給する電力供給回路を冷却する装置であり、冷却液によりヒートシンクが冷却される。また、ラジエータは、電動機の熱が伝達されて温度が上昇した冷却液を、車両の走行風により冷却する装置である。なお、試験機に取り付けられた車両用のブレーキ装置を、エアコンの冷却風で冷却する冷却装置が特許文献２に記載され、車輪に設けられたディスクブレーキを冷却する冷却装置が特許文献３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−９８５５３号公報
【特許文献２】特開２００５−３４５３２１号公報
【特許文献３】実開平５−３６１４３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、特許文献１に記載されている電動機の冷却装置では、電動機を冷却するために専用の冷却装置を設けなければならず、製造コストが上昇するという問題があった。
【０００６】
この発明は上記事情を背景としてなされたものであって、車両に設けられた電動機の温度制御をおこなうにあたり、製造コストの上昇を抑制することのできる、電動機の温度制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、車両に設けられた走行用の車輪と、この車輪に設けられて制動力を発生するブレーキと、前記車両に設けられ、かつ、燃料を燃焼させて動力を発生する内燃機関と、前記車両の左右方向で前記内燃機関と前記車輪との間に配置された電動機とを有する、電動機の温度制御装置において、前記車両に設けられ、かつ、前記車両の室内に温風を供給して前記室内を温める機能および前記室内に冷風を供給して前記室内を冷却する機能を有する空調装置と、前記車両に設けられ、かつ、前記空調装置で発生した冷風を前記電動機に供給するか、または、前記空調装置で発生した温風を前記電動機に供給することにより、前記電動機の温度を制御する送風機構とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記電動機の熱を回収し、その熱を前記空調装置で前記室内を温める際に用いる熱回収装置を備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の構成に加えて、前記送風機構は、前記温風または冷風の供給対象として、前記電動機または前記内燃機関または前記ブレーキのいずれかを選択的に切り替え可能であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１の構成に加えて、前記車輪は前記車両の左右方向に配置された右車輪および左車輪であり、この右車輪に右ブレーキが設けられ、かつ、前記左車輪に左ブレーキが設けられており、前記車両の左右方向で前記右車輪と前記左車輪との間に前記内燃機関が設けられており、前記右車輪と前記内燃機関との間に右電動機が設けられ、かつ、前記左車輪と前記内燃機関との間に左電動機が設けられており、前記送風機構は、前記空調装置で発生した冷風または温風を前記右電動機および前記左電動機に別々に供給する構成であり、前記内燃機関の故障または前記右ブレーキの故障または前記左ブレーキの故障を検出し、その検出結果に基づいて、過熱する可能性がある電動機に冷風を供給する構成であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、空調装置で発生した冷風を電動機に供給するか、または、空調装置で発生した温風を電動機に供給することにより、電動機を温めまたは冷却して、その温度を制御することができる。したがって、電動機の機能に悪影響を与えること（効率が低下すること）を予防できる。また、車両の室内温度を制御（調整）する空調装置を流用して、電動機の温度制御をおこなえるため、製造コストの上昇を抑制できる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、電動機の熱を回収し、その熱を空調装置で室内を温める際に用いることができる。したがって、内燃機関の動力が空調装置を駆動するために使用されることを抑制でき、燃費が向上する。
【００１３】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、電動機の温度が上昇する原因となる発熱源を、有効に冷却することができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、温度上昇が実際に生じる電動機を有効に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明における電動機の温度制御装置の一例を示す概念図である。
【図２】この発明における電動機の温度制御装置の他の例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
つぎに、この発明の制御を実行可能な車両の構成例を、図１に基づいて説明する。図１に示された車両１には、走行用の動力源として内燃機関２が搭載されている。この内燃機関２は燃料を燃焼させたときの熱エネルギを運動エネルギに変換して出力する動力装置である。また、車両１には右車輪（前輪）３および左車輪（前輪）４が設けられている。右車輪３および左車輪４は車両１の左右方向、つまり、幅方向に配置されている。右車輪３には、右車輪３に制動力を与える右ブレーキ５が設けられ、左車輪４には、左車輪４に制動力を与える左ブレーキ６が設けられている。
【００１７】
そして、車両１の左右方向で右車輪３と左車輪４との間に内燃機関２が配置されている。また、車両１の左右方向で内燃機関２と右車輪３との間には、右電動機７が配置され、車両１の左右方向で内燃機関２と左車輪４との間には、左電動機８が配置されている。右電動機７および左電動機８は、電気エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であり、右電動機７および左電動機８の動力が、前輪または後輪に伝達される構成である。また、内燃機関２の動力が、前輪または後輪に伝達される構成である。
【００１８】
さらに、車両１にはエアコン（エアディショナー）９が設けられている。このエアコン９は、熱媒体と空気との間で熱交換をおこなって、温風または冷風を選択的に切り替えて吹き出す空調装置である。このエアコン９としては、特開２００６−１５１１８５号公報、特開２００６−２９８０１６号公報などに記載されている公知のものを用いることができる。このエアコン９と右電動機７の配置空間とを接続する２本のダクト（配管）１０，１１が設けられ、エアコン９と左電動機８の配置空間とを接続する２本のダクト（配管）１２，１３が設けられ、エアコン９と車両１の室内とを接続するダクト（配管）１４が設けられている。
【００１９】
上記ダクト１１，１２は、エアコン９から電動機７，８に向けて温風または冷風を供給する通路であり、ダクト１０，１３は電動機７，８の熱をエアコン９で回収する通路である。さらに、ダクト１４は、エアコン９から温風または冷風を室内に供給する通路である。そして、ダクト１０にはバルブ１５が設けられており、ダクト１１にはバルブ１６が設けられており、ダクト１２にはバルブ１７が設けられており、ダクト１３にはバルブ１８が設けられており、ダクト１４にはバルブ１９が設けられている。これらのバルブはソレノイドバルブにより構成されており、各バルブの開度を個別に制御することにより、各ダクトを流れる空気の流量を、各ダクト毎に個別に制御することができる。
【００２０】
一方、内燃機関２の出力および右電動機７の出力および左電動機８の出力およびエアコン９を制御する電子制御装置（図示せず）が設けられており、この電子制御装置には、エアコン操作スイッチ、ブレーキペダルの踏み込み量、アクセル開度、車速、内燃機関２の温度、内燃機関２の故障の有無、右ブレーキ５の温度および故障の有無、左ブレーキ６の温度および故障の有無、右電動機７の温度、左電動機８の温度などの情報を検知するセンサおよびスイッチが設けられており、これらのスイッチおよびセンサの信号が電子制御装置に入力される。
【００２１】
つぎに、図１に示された車両１における作用を説明する。まず、エアコンスイッチの操作に基づいて、エアコン９が駆動されると、冷風または温風がダクト１４を経由して室内に供給され、室内の温度が制御（冷房または暖房）される。一方、内燃機関２で燃料が燃焼されて動力が発生すると、その動力が車輪に伝達される。このように、内燃機関２で燃料が燃焼されると内燃機関２の温度が上昇する。また、右電動機７に電力が供給されて、そのトルクが右車輪３に伝達され、左電動機８に電力が供給されて、そのトルクが左車輪４に伝達される。また、車両１の惰力走行時には車両１の運動エネルギを右電動機７に伝達して発電をおこない、車両１の運動エネルギを左電動機８に伝達して発電をおこなうこともできる。このように、電動機７，８が力行または回生すると、電動機７，８が発熱する。さらに、車両１でブレーキペダルが踏まれると、右ブレーキ５が右車輪３に制動力を与え、左ブレーキ６が左車輪４に制動力を与える。このように、ブレーキ５，６で制動作用が生じると、摩擦熱が発生する。
【００２２】
上記のように、内燃機関２の温度が上昇すると、その熱が右電動機７および左電動機８に伝達される。また、右ブレーキ５の熱が右電動機７に伝達され、左ブレーキ６の熱が左電動機８に伝達される。このような作用により、右電動機７または左電動機８の少なくとも一方の温度が上昇すると、その効率が低下する可能性がある。このような場合に、各電動機７，８に供給する電流を低減したり、電流を流すのをやめたとしても電動機７，８の温度が更に上昇する可能性がある。また、電動機７，８をオイルにより冷却することのできる構成となっている場合に、そのオイル量を増加させても電動機７，８の温度が更に上昇することが起こり得る。また、オイル量の調節では、オイル溜まりにあるオイルの温度に制限されて、効率よく電動機７，８を冷却することはできない。
【００２３】
そこで、この実施例では電動機７，８のうち、いずれか一方または両方の電動機の温度が予め定められた閾値以上に高温となったことが検知された場合は、閾値以上に高温となった電動機に向けて、エアコン９からダクト１２またはダクト１６を経由して冷風を供給し、その電動機を冷却する制御をおこなう。このとき、エアコンスイッチが操作されておらず、エアコン９が駆動されていない場合でも、エアコン９の冷風で電動機７，８を冷却する制御をおこなう。この制御により、電動機７，８の温度を低下させることができ、電動機７，８の機能に悪影響を与えること（効率が低下すること）を防止できる。また、車両１の室内の温度を調整するエアコン９を流用して電動機７，８を冷却することができるため、電動機７，８を冷却するために専用の冷却装置を設けずに済み、製造コストの上昇を抑制できる。
【００２４】
一方、右電動機７の温度と、左電動機８の温度とに差が生じると、各電動機に対する出力の指令値と、実際の出力トルクとに誤差が生じ、走行安定性が低下する可能性がある。これに対して、ダクト１１にバルブ１６が設けられ、ダクト１２にはバルブ１７が設けられているため、温度が閾値を超えた側の電動機に接続されたダクトに設けられたバルブを開放し、温度が閾値以下の電動機に接続されたダクトのバルブを閉じ、片方の電動機のみを冷却することができる。つまり、右電動機７または左電動機８のうち、片方の電動機のみを独立して冷却することができる。
【００２５】
さらに、右電動機７の温度が上昇した場合は、ダクト１０のバルブ１５を開放することにより、右電動機７の熱をダクト１０の内部を経由させてエアコン９に伝達して回収し、その熱を室内の暖房に効率的に利用することもできる。また、左電動機８の温度が上昇した場合は、ダクト１３のバルブ１８を開放することにより、左電動機８の熱をダクト１３の内部を経由させてエアコン９に伝達して回収し、その熱で熱媒体を温めておき、室内の暖房に効率的に利用することもできる。このような制御をおこなうと、内燃機関２の動力を用いてエアコン９の温風を全て発生させる場合に比べて、内燃機関２における燃料消費率が低下する（燃費が向上する）。
【００２６】
さらに、冬などのように外気温が相対的に低く、ドライバーがエアコン９を駆動させて室内を暖房しているとともに、外気温が低いために電動機をエアコン９の冷風で冷却する必要がないときは、バルブ１６，１７を閉じてバルブ１５，１８を開放し、電動機の熱をエアコン９を経由させて室内に供給すればよい。
【００２７】
また、電動機７，８の始動時など、電動機７，８の温度が相対的に低いときは、エアコン９で発生した温風をダクト１１，１２を経由させて電動機７，８に供給し、その電動機７，８を温めて適切な温度（効率が相対的に高い温度）にすることができ、内燃機関２の燃費が向上する。
【００２８】
さらに、前記ダクト１１のうち、右電動機７側の端部の向きを、内燃機関２から右ブレーキ５の配置範囲に亘って変更できるように構成することができる。これは、ダクト１１を可撓性の蛇腹により構成し、電動モータの回転運動を往復運動に変換することにより実施可能である。さらに、前記ダクト１２のうち、左電動機８側の端部の向きを、内燃機関２から左ブレーキ６の配置範囲に亘って変更できるように構成することができる。これは、ダクト１２を可撓性の蛇腹により構成し、電動モータの回転運動を往復運動に変換することにより実施可能である。
【００２９】
このように構成すると、内燃機関２から右電動機７への熱的影響が大きいときは、内燃機関２側にダクト１１の開口端部を向け、右ブレーキ５から右電動機７への熱的影響が大きいときは、右ブレーキ５側にダクト１１の開口端部を向け、内燃機関２および右ブレーキ５の両方から右電動機７への熱的影響が同等のときは、ダクト１１の開口端部を右電動機７に向けることができる。なお、右電動機７に対する熱的影響量についてマップ化して電子制御装置に記憶しておく。このように、右電動機７の温度を上昇させる熱源側にダクト１１の開口部を向けることで、効率的に冷却することができる。
【００３０】
これに対して、内燃機関２から左電動機８への熱的影響が大きいときは、内燃機関２側にダクト１２の開口端部を向け、左ブレーキ６から左電動機８への熱的影響が大きいときは、左ブレーキ６側にダクト１２の開口端部を向け、内燃機関２および左ブレーキ６の両方から左電動機８への熱的影響が同等のときは、ダクト１２の開口端部を左電動機８に向けることができる。なお、左電動機８に対する熱的影響量についてマップ化して電子制御装置に記憶しておく。このように、左電動機８の温度を上昇させる熱源側にダクト１２の開口部を向けることで、効率的に冷却することができる。上記の制御により、右電動機７の温度と、左電動機８の温度とに差が生じて、各電動機に対する出力の指令値と、実際の出力トルクとに誤差が生じ、走行安定性が低下する不具合を、未然に防止することができる。
【００３１】
さらに、ブレーキ５，６が相対的に高温になり、ブレーキパッドが固着してしまうという故障が生じたとき、または、内燃機関２でエンジンブロー、具体的には、コンロッドの折損、バルブステムの折損、ピストンの溶解などが生じた故障時には、エアコン９の冷却能力を最大にして、各電動機７，８を冷却する。そして、片側のブレーキのみが故障した時は、故障した方のブレーキ近傍に設けられた電動機のみを冷却するように、バルブ１６，１７を制御すればよい。
【００３２】
内燃機関２やブレーキ５，６が故障すると、車両１の走行性能が低下する。具体的には、内燃機関２やブレーキ５，６が故障すると、電動機７，８の動力により走行することが多くなり、また、電動機７，８で回生制動力を発生させることが多くなり、電動機７，８の駆動依存度および負荷が高くなるので、それを防止する必要がある。また、内燃機関２やブレーキ５，６は異常な高温となり、電動機７，８が急激に高温になりやすい。このとき、電動機７，８の温度が閾値以上になってから、電動機７，８の冷却を開始していたのでは、電動機７，８の温度上昇を防ぎきれない。そこで、内燃機関２やブレーキ５，６の故障が検知された時点で、電動機７，８の温度に関わりなく、強制的にエアコン９を利用して電動機７，８を事前に冷却する。これにより、電動機７，８が故障することを防止し、車両１の走行安定性を確保することができる。
【００３３】
つぎに、この発明の他の実施例を、図２に基づいて説明する。この図２では、便宜上、右電動機７および右車輪３および右ブレーキ５に用いた場合が示されている。そして、右電動機７が右車輪３のホイールの内側に配置された、いわゆるインホイールモータ構造となっている。図２におけるその他の構成は、図１の場合と同じであり、図２においても図１の場合と同じ作用効果を得ることができる。なお、このインホイールモータ構造は、左前輪４および左電動機８についても適用可能である。そして、インホイールモータ構造では、電動機がブレーキの近傍にあり、ブレーキからの熱的影響を大きく受けるので、予めダクトの送風口をブレーキ側に向けておけば、効率的に電動機を冷却することができるとともに、効率的にブレーキの熱を回収してエアコン９に伝達し、室内の暖房に用いることができる。
【００３４】
さらに、前記図１において、エアコン９にファン（図示せず）を設けておき、右電動機７の熱をダクト１０を経由してエアコン９で回収するときに、ファン（図示せず）を駆動させてエアコン９側を負圧とし、空気を強制的に取り込むこともできる。また、図１において、エアコン９にファン（図示せず）を設けておき、左電動機８の熱をダクト１３を経由してエアコン９で回収するときに、ファン（図示せず）を駆動させてエアコン９側を負圧とし、空気を強制的に取り込むこともできる。
【００３５】
さらに、エアコン９におけるダクト１４付近にファン（図示せず）を設け、エアコン９の温風をダクト１４を経由して室内に供給するときに、ファン（図示せず）を駆動させて強制的に送風することもできる。なお、ファン（図示せず）はダクト１０の内部に設けてもよいし、ファン（図示せず）はダクト１３の内部に設けてもよいし、ファン（図示せず）はダクト１４の内部に設けてもよい。なお、図１および図２の例では、車輪として前輪が示されているが、この発明における車輪は後輪でもよい。
【００３６】
ここで、この実施例において説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、右車輪３および左車輪４、図示しない後輪が、この発明における車輪に相当し、右ブレーキ５および左ブレーキ６が、この発明のブレーキに相当し、右電動機７および左電動機８が、この発明の電動機に相当し、エアコン９が、この発明の空調装置に相当し、ダクト１１，１２およびバルブ１６，１７が、この発明における送風機構に相当し、ダクト１０，１３およびバルブ１５，１８が、この発明の熱回収装置に相当する。
【符号の説明】
【００３７】
１…車両、  ２…エンジン、  ３…右前輪、  ４…左前輪、  ５…右ブレーキ、  ６…左ブレーキ、  ７…右電動機、  ８…左電動機、  ９…エアコン、  １０，１１，１２，１３…ダクト、  １５，１６，１７，１８…バルブ。
【図１】
2010195176.tif 000003
【図２】
2010195176.tif 000004