(57)【要約】【課題】エアがリザーブタンクの出口から電動ポンプ側に流通することの抑制と電動ポンプの負荷の低減との両立を図る。【解決手段】循環流路３０は、リザーブタンク２６の入口２７側の分岐点Ｐ１とリザーブタンク２６の出口２８側の合流点Ｐ２とをリザーブタンク２６を介さずに連通するバイパス部３６を有する。そして、分岐点Ｐ１とリザーブタンク２６の入口２７との間のタンク入口部３２の断面積がバイパス部３６の断面積より小さくなるよう形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータとインバータの冷却用に冷却水が循環する循環流路に電動ポンプおよびリザーブタンクが設けられたモータとインバータの冷却装置であって、
前記循環流路は、前記リザーブタンクの入口側の分岐点と該リザーブタンクの出口側の合流点とを該リザーブタンクを介さずに連通するバイパス部を有し、前記分岐点と前記リザーブタンクの入口との間のタンク入口部の断面積が前記バイパス部の断面積より小さくなるよう形成されている、
ことを特徴とするモータとインバータの冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータとインバータの冷却装置であって、
前記バイパス部には、開閉弁が設けられており、
前記開閉弁は、冷却水の温度が所定温度範囲内のときには閉弁され、冷却水の温度が前記所定温度範囲より高温または低温のときには開弁される、
ことを特徴とするモータとインバータの冷却装置。
【請求項３】
請求項１記載のモータとインバータの冷却装置であって、
前記バイパス部には、開閉弁が設けられており、
前記開閉弁は、前記循環流路に冷却水を注入するときに閉弁される、
ことを特徴とするモータとインバータの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータとインバータの冷却装置に関し、詳しくは、モータとインバータの冷却用に冷却水が循環する循環流路に電動ポンプおよびリザーブタンクが設けられたモータとインバータの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のモータとインバータの冷却装置としては、ＨＶウォーターポンプにより、冷却水を、ＨＶウォーターポンプ，モータジェネレータ，ＨＶラジエーター，インバータを収容するＰＣＵ，リザーバータンク，ＨＶウォーターポンプの順に循環させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この冷却装置では、リザーバータンクの入口側に、流速が遅いときには入口側の断面積が最大となる位置に保持されると共に流速が速くなると入口側の断面積を絞る位置に保持される流量調整弁を設けることにより、リザーバータンクに過度の冷却水が導入されるのを抑制することができる。この結果、リザーバータンクで気液分離機能が十分に発現でき、キャビテーションを回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７９９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のモータとインバータの冷却装置では、特に、冷却水の温度が高く（粘度が低く）電動ポンプを高出力で駆動しているときに、車両の挙動によってリザーブタンクが傾斜してリザーブタンクの出口と液面との距離が短くなると、エア（空気）が冷却水と共にリザーブタンクの出口からＨＶウォーターポンプ側に流通してしまうおそれがある。ＨＶウォーターポンプ周辺にエアが流通すると、ＨＶウォーターポンプが過回転するおそれがあることから、こうした事象が生じないようにすることが要求される。一方、電動ポンプの負荷を低減するためには、循環流路の通水抵抗を低減するのが好ましい。
【０００５】
本発明のモータとインバータの冷却装置は、エアがリザーブタンクの出口から電動ポンプ側に流通することの抑制と電動ポンプの負荷の低減との両立を図ることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータとインバータの冷却装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のモータとインバータの冷却装置は、
モータとインバータの冷却用に冷却水が循環する循環流路に電動ポンプおよびリザーブタンクが設けられたモータとインバータの冷却装置であって、
前記循環流路は、前記リザーブタンクの入口側の分岐点と該リザーブタンクの出口側の合流点とを該リザーブタンクを介さずに連通するバイパス部を有し、前記分岐点と前記リザーブタンクの入口との間のタンク入口部の断面積が前記バイパス部の断面積より小さくなるよう形成されている、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明のモータとインバータの冷却装置では、モータとインバータを含む冷却水の循環流路は、リザーブタンクの入口側の分岐点とリザーブタンクの出口側の合流点とをリザーブタンクを介さずに連通するバイパス部を有する。そして、この循環流路は、分岐点とリザーブタンクの入口との間のタンク入口部の断面積がバイパス部の断面積より小さくなるよう形成されている。これにより、バイパス部を有しない構成やタンク入口部の断面積とバイパス部の断面積とが同一の構成に比して、リザーブタンクを経由する冷却水の流量が少なくなるから、車両の挙動によってリザーブタンクが傾斜してその出口と液面との距離が短くなったときでも、エア（空気）が冷却水と共にリザーブタンクの出口から電動ポンプ側に流通するのを抑制することができる。この結果、電動ポンプが過回転するのを抑制することができる。また、タンク入口部の断面積とバイパス部の断面積とが同一の構成に比して、バイパス部を流通する冷却水の流量が多くなるから、循環流路全体としての通水抵抗が小さくなり、電動ポンプの負荷を低減することができる。
【０００９】
こうした本発明のモータとインバータの冷却装置において、前記バイパス部には、開閉弁が設けられており、前記開閉弁は、冷却水の温度が所定温度範囲内のときには閉弁され、冷却水の温度が前記所定温度範囲より高温または低温のときには開弁される、ものとすることもできる。冷却水の温度が所定温度範囲の下限（例えば、−１０℃や−５℃など）より低いときには冷却水の粘度が比較的高く、冷却水の温度が所定温度範囲の上限（例えば、３０℃や３５℃など）より高いときには冷却水による冷却性能が比較的低い。したがって、これらのときには、開閉弁が開弁されることにより、循環流路全体の通水抵抗を低くして冷却水の流量を確保することができる。一方、冷却水の温度が所定温度範囲内のときには、開閉弁が開弁されることにより、リザーブタンクを経由する冷却水の流量を多くして気液分離性能を向上させる（バイパス部を有しない構成と同程度にする）ことができる。
【００１０】
また、本発明のモータとインバータの冷却装置において、前記バイパス部には、開閉弁が設けられており、前記開閉弁は、前記循環流路に冷却水を注入するときに閉弁される、ことを特徴とする。これにより、リザーブタンクを経由する冷却水の流量を多くして気液分離性能を向上させる（バイパス部を有しない構成と同程度にする）ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例としてのモータとインバータの冷却装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】リザーブタンク２６周辺の概略を示す構成図である。
【図３】変形例の冷却装置１２０のリザーブタンク２６周辺の構成の概略を示す構成図である。
【図４】変形例の冷却装置２２０のリザーブタンク２２６周辺の構成の概略を示す構成図である。
【図５】変形例の冷却装置３２０のリザーブタンク３２６周辺の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例としてのモータとインバータの冷却装置２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、リザーブタンク２６周辺の概略を示す構成図である。モータとインバータの冷却装置２０は、走行用のモータ１０を備える電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、図示するように、モータ１０とモータ１０を駆動するインバータ等を収容するパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１２との冷却用に冷却水（ＬＬＣ（ロングライフクーラント））が循環する循環流路３０と、循環流路３０に設けられて冷却水と外気との熱交換を行なうラジエータ２２と、冷却水が循環流路３０内を循環するよう冷却水を圧送する電動ポンプ２４と、循環流路３０内に混入した空気（エア）を外部に排出する気液分離が可能となるよう循環流路３０の所定高さ位置（例えば循環流路３０の最も高い位置）に設けられたリザーブタンク２６と、を備える。
【００１４】
循環流路３０は、冷却水が、ラジエータ２２とリザーブタンク２６との間の分岐点Ｐ１で分流し、リザーブタンク２６を経由した冷却水とリザーブタンク２６を経由しない冷却水とがリザーブタンク２６と電動ポンプ２４との間の合流点Ｐ２で合流し、電動ポンプ２４，ＰＣＵ１２，モータ１０，ラジエータ２２の順に循環するよう形成されている。以下、循環流路３０における、分岐点Ｐ１とリザーブタンク２６の入口２７との間の部分をタンク入口部３２といい、リザーブタンク２６の出口２８と合流点Ｐ２との間の部分をタンク出口部３４といい、リザーブタンク２６を経由せずに分岐点Ｐ１と合流点Ｐ２とを連通する部分をバイパス部３６といい，分岐点Ｐ１より上流側且つ合流点Ｐ２より下流側の部分（タンク入口部３２，タンク出口部３４，バイパス部３６以外の部分）を共通部３８という。
【００１５】
ここで、タンク入口部３２は、バイパス部３６や共通部３８より断面積が小さくなるよう形成されている。したがって、分岐点Ｐ１からタンク入口部３２に流通する冷却水の流量は、分岐点Ｐ１からバイパス部３６に流通する冷却水の流量より少なくなる。また、バイパス部３６には、開閉弁４０が設けられている。この開閉弁４０は、熱膨張率が異なる２枚の金属板を貼り合わせて形成されたバイメタルとして構成されており、冷却水の温度が所定温度範囲（下限閾値Ｔｌｏ（例えば、−１０℃や−５℃など）以上で上限閾値Ｔｈｉ（例えば、３０℃や３５℃など）以下の範囲）内のときには閉弁し、冷却水の温度が上限閾値Ｔｈｉより高いときや下限閾値Ｔｌｏより低いときには、所定温度範囲から離れるほど大きく開弁するよう調整されている。
【００１６】
こうして構成された冷却装置２０では、冷却水の温度に基づいて電動ポンプ２４の目標出力Ｎｐ＊を設定すると共に設定した目標出力Ｎｐ＊で電動ポンプ２４を駆動制御することにより、冷却水を循環流路３０内で循環させてモータ１０やＰＣＵ１２を冷却している。ここで、目標出力Ｎｐ＊は、冷却水の温度が所定温度範囲内のときには最低出力Ｎｌｏを設定し、冷却水の温度が上限閾値Ｔｈｉより高いときには冷却水の温度が高くなるに従って最低出力Ｎｌｏから最大出力Ｎｐｈｉに向けて段階的に大きくなるよう設定し、冷却水の温度が下限閾値Ｔｌｏより低いときには冷却水の温度が低くなるに従って最低出力Ｎｌｏから最大出力Ｎｐｈｉに向けて段階的に大きくなるよう設定するものとした。こうした傾向に目標出力Ｎｐ＊を設定するのは、冷却水の温度が高いほど冷却水によるモータ１０やＰＣＵ１２の冷却性能が低下し、冷却水の温度が低いほど冷却水の粘度が大きくなって冷却水が循環流路３０内を循環しにくくなるためである。
【００１７】
いま、冷却水の温度が上限閾値Ｔｈｉよりある程度高い冷却水高温時を考える。冷却水高温時には、開閉弁４０が開弁しており、冷却水の粘度が低く、電動ポンプ２４が高出力（例えば最大出力Ｎｐｈｉ）で駆動している。冷却水の粘度が低く電動ポンプ２４が高出力駆動しているときに、リザーブタンク２６を経由する冷却水の流量が多いと、車両の挙動によってリザーブタンク２６が図２中左側に傾斜してリザーブタンク２６の出口２８と液面との距離（図２中両方向矢印参照）が短くなったときに、エア（空気）が冷却水と共にリザーブタンク２６の出口２８から電動ポンプ２４側に流通して電動ポンプ２４が過回転してしまうおそれがある。これに対して、実施例では、循環流路３０において、タンク入口部３２の断面積がバイパス部３６の断面積より小さくなるよう形成されているから、開閉弁４０が開弁しているときには、バイパス部３６を有しない構成やタンク入口部３２の断面積とバイパス部３６の断面積とが同一の構成に比して、リザーブタンク２６を経由する冷却水の流量（タンク入口部３２やタンク出口部３４を流通する冷却水の流量）が少なくなる。これにより、リザーブタンク２６が傾斜してリザーブタンク２６の出口２８と液面との距離が短くなったときでも、エア（空気）が冷却水と共にリザーブタンク２６の出口２８から電動ポンプ２４側に流通するのを抑制することができ、電動ポンプ２４が過回転するのを抑制することができる。また、開閉弁４０が開弁していることにより、バイパス部３６を冷却水が流通し、その流量は、タンク入口部３２の断面積とバイパス部３６の断面積とが同一の構成に比して多い。したがって、循環流路３０全体の通水抵抗は小さくなるから、循環流路３０を循環する冷却水の流量を十分に確保する（例えば、電動ポンプ２４を最大出力Ｎｐｈｉで駆動する）のに必要な電動ポンプ２４の負荷（消費電力）を低減することができる。
【００１８】
続いて、冷却水の温度が下限閾値Ｔｌｏより低い冷却水低温時を考える。冷却水低温時には、開閉弁４０が開弁しており、冷却水の粘度が高い。開閉弁４０が開弁していることにより、バイパス部３６を冷却水が流通し、その流量は、タンク入口部３２の断面積とバイパス部３６の断面積とが同一の構成に比して多い。したがって、循環流路３０全体の通水抵抗が小さくなるから、循環流路３０を循環する冷却水の流量を十分に確保するのに必要な電動ポンプ２４の負荷を低減することができる。なお、冷却水低温時には、冷却水の粘度が高いから、エア（空気）が冷却水と共にリザーブタンク２６の出口２８から電動ポンプ２４側に流通する可能性は低いと考えられる。
【００１９】
そして、冷却水の温度が所定温度範囲（下限位置Ｔｌｏ以上で上限閾値Ｔｈｉ以下の範囲）内の冷却水常温時を考える。このときには、開閉弁４０が閉弁しており、冷却水の粘度は中程度で、電動ポンプ２４が最低出力Ｎｐｌｏで駆動している。開閉弁４０が閉弁していることにより、開閉弁４０が開弁しているときに比してリザーブタンク２６を経由する冷却水の流量が多い（バイパス部３６を有しない構成と同程度流通する）。これにより、リザーブタンク２６での気液分離性能を向上させる（バイパス部３６を有しない構成と同程度にする）ことができる。なお、開閉弁４０が閉弁していることによって循環流路３０全体の通水抵抗は大きくなるが、冷却水常温時には、冷却水の粘度がそれほど高くなく且つ電動ポンプ２４が最低出力Ｎｐｌｏで駆動する（循環流路３０を循環させるべき流量が少ない）から、それほど問題とはならない。
【００２０】
次に、車両の整備時など循環流路３０に冷却水を注入するときを考える。このときには、通常、作業者は、所定温度範囲内の冷却水を循環流路３０に注入すると考えられる。このため、開閉弁４０は閉弁するから、この作業時のリザーブタンク２６でのエア抜きの性能を向上させる（バイパス部３６を有しない構成と同程度にする）ことができる。
【００２１】
以上説明した実施例のモータとインバータの冷却装置２０では、循環流路３０は、リザーブタンク２６の入口２７側の分岐点Ｐ１とリザーブタンク２６の出口２８側の合流点Ｐ２とをリザーブタンク２６を介さずに連通するバイパス部３６を有し、分岐点Ｐ１とリザーブタンク２６の入口２７との間のタンク入口部３２の断面積がバイパス部３６の断面積より小さくなるよう形成されている。これにより、バイパス部３６に設けられた開閉弁４０の開弁時において、車両の挙動によってリザーブタンク２６が傾斜してリザーブタンク２６の出口２８と液面との距離が短くなったときでも、エア（空気）が冷却水と共にリザーブタンク２６の出口２８から電動ポンプ２４側に流通するのを抑制することができ、電動ポンプ２４が過回転するのを抑制することができる。また、開閉弁４０の開弁時には、タンク入口部３２の断面積とバイパス部３６の断面積とが同一の構成に比してバイパス部３６を流通する冷却水の流量が多くなるから、循環流路３０全体の通水抵抗が小さくなり、循環流路３０を循環する冷却水の流量を十分に確保するのに必要な電動ポンプ２４の負荷を低減することができる。
【００２２】
実施例のモータとインバータの冷却装置２０では、開閉弁４０は、バイメタルとして構成されるものとしたが、図示しないモータによって駆動される電動開閉弁を用いるものとしてもよい。この場合、冷却水の温度に応じて電動開閉弁を開閉弁４０と同様に動作させることにより、実施例と同様の効果を奏することができる。
【００２３】
実施例のモータとインバータの冷却装置２０では、開閉弁４０は、バイメタルとして構成されるものとしたが、手動により開閉可能な手動開閉弁（コックなど）を用いるものとしてもよい。この場合、モータ１０やＰＣＵ１２の冷却時には手動開閉弁を開弁しておき、車両の整備時など循環流路３０に冷却水を注入するときに、操作者の操作によって手動開閉弁を閉弁することにより、実施例と同様に、この作業時のリザーブタンク２６でのエア抜きの性能を向上させる（バイパス部３６を有しない構成と同程度にする）ことができる。
【００２４】
実施例のモータとインバータの冷却装置２０では、循環流路３０のバイパス部３６，共通部３８とリザーブタンク２６との距離（循環流路３０のタンク入口部３２，タンク出口部３４の長さ）については特に説明していないが、図３の変形例の冷却装置１２０のリザーブタンク２６周辺の構成の概略を示す構成図に例示するように、循環流路３０のバイパス部３６，共通部３８とリザーブタンク２６とが大きく離れた位置に配置される（循環流路１３０のタンク入口部１３２，タンク出口部１３４の長さが十分に長い）ものとしてもよい。こうすれば、車両前部に設けられたエンジンルーム（モータルーム）に冷却装置１２０を設置する場合に、循環流路３０のバイパス部３６，共通部３８とリザーブタンク２６とをそれぞれ配置すればよいから、配置の自由度を高くすることができる。
【００２５】
実施例のモータとインバータの冷却装置２０では、循環流路３０のバイパス部３６には、開閉弁４０が設けられるものとしたが、こうした開閉弁が設けられないものとしてもよい。
【００２６】
実施例のモータとインバータの冷却装置２０では、循環流路３０は、リザーブタンク２６の入口２７側の分岐点Ｐ１とリザーブタンク２６の出口２８側の合流点Ｐ２とをリザーブタンク２６を介さずに連通するバイパス部３６を有するものとしたが、バイパス部３６を有しない他の構成を用いるものとしてもよい。図４は、変形例の冷却装置２２０のリザーブタンク２２６周辺の構成の概略を示す構成図であり、図５は、変形例の冷却装置３２０のリザーブタンク３２６周辺の構成の概略を示す構成図である。
【００２７】
図４の変形例の冷却装置２２０では、循環流路２３０は、リザーブタンク２２６を左右方向に貫通するよう形成されており、リザーブタンク２２６内の部分２３２の上側には、循環流路２３０の断面積より小さな穴２３４が複数形成されている。この構成では、循環流路２３０内のエアは、穴２３４を介して上側に抜ける。こうした構成とすることにより、穴２３４を介して循環流路２３０とリザーブタンク２２６との間で流通する冷却水の流量はそれほど多くならないから、実施例と同様に、エアが電動ポンプ２４側に流通するのを抑制して電動ポンプ２４が過回転するのを抑制することができると共に、循環流路２３０全体の通水抵抗を小さくして循環流路２３０を循環する冷却水の流量を十分に確保するのに必要な電動ポンプ２４の負荷を低減することができる。
【００２８】
図５の変形例の冷却装置３２０では、循環流路３３０は、リザーブタンク３２６の図中左側面下部に形成された入口３２７に接続されると共に図中右側面下部に形成された出口３２８に接続されるよう形成されている。リザーブタンク３２６は、その内側の下部に、入口３２７に連通する第１室３２６ａが形成されると共に、第１室３２６ａの図中右側面に形成された穴３２６ｃを介して第１室３２６ａに連通すると共に出口３２８に連通する第２室３２６ｂが形成されている。第１室３２６ａおよび第２室３２６ｂの上部には、穴３２６ｃより小さな穴３２６ｄが形成されている。この構成では、循環流路３３０内のエアは、穴３２６ｄを介して上側に抜ける。こうした構成とすることにより、穴３２６ｄを介して第１室３２６ａや第２室３２６ｂとこれらの上部との間で流通する冷却水の流量はそれほど多くならないから、実施例と同様に、エアが電動ポンプ２４側に流通するのを抑制して電動ポンプ２４が過回転するのを抑制することができると共に、循環流路３３０全体の通水抵抗を小さくして循環流路３３０を循環する冷却水の流量を十分に確保するのに必要な電動ポンプ２４の負荷を低減することができる。
【００２９】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ１０が「モータ」に相当し、リザーブタンク２６が「リザーブタンク」に相当し、電動ポンプ２４が「電動ポンプ」に相当し、タンク入口部３２とタンク出口部３４とバイパス部３６と共通部３８とを有する循環流路３０が「循環流路」に相当する。
【００３０】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３１】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、モータとインバータの冷却装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  モータ、１２  ＰＣＵ、２０，１２０，２２０，３２０  冷却装置、２２  ラジエータ、２４  電動ポンプ、２６，２２６，３２６  リザーブタンク、２７，３２７  入口、２８，３２８  出口、３０，２３０，３３０  循環流路、３２  タンク入口部、３４  タンク出口部、３６  バイパス部、３８  共通部、４０  開閉弁、２３４，３２６ｃ，３２６ｄ  穴、３２６ａ  第１室、３２６ｂ  第２室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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