(57)【要約】【課題】インバータ低負荷時に、ポンプを停止させた状態でインバータを冷却することで、余分な駆動電力の消費を無くすことを可能とする、電動車両用冷却装置を提供する。【解決手段】鉛直方向に延伸した冷媒の流路であり、インバータ２との接触部分を有する、インバータ冷却流路１１ａと、鉛直方向に延伸した冷媒の流路であり、前記接触部分より鉛直方向上方においてインバータ冷却流路１１ａに連通する第１連通口１２ａを有し、前記接触部分より鉛直方向下方においてインバータ冷却流路１１ａに連通する第２連通口１２ｂを有する、バイパス流路１２と、インバータ冷却流路１１ａに配設され、ＥＣＵ１４の指令によって駆動と停止を切り替えられるポンプ１３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両のインバータを冷却する電動車両用冷却装置であって、
鉛直方向に延伸した冷媒の流路であり、前記インバータとの接触部分を有する、インバータ冷却流路と、
鉛直方向に延伸した冷媒の流路であり、前記接触部分より鉛直方向上方において前記インバータ冷却流路に連通する第１連通口を有し、前記接触部分より鉛直方向下方において前記インバータ冷却流路に連通する第２連通口を有する、バイパス流路と、
前記インバータ冷却流路に配設され、電子制御部の指令によって駆動と停止を切り替えられるポンプとを備える
ことを特徴とする、電動車両用冷却装置。
【請求項２】
前記ポンプは、前記インバータ冷却流路において、前記第１連通口より鉛直方向上方に配設される
ことを特徴とする、請求項１に記載の電動車両用冷却装置。
【請求項３】
前記バイパス流路は、断面積が前記インバータ冷却流路より大きい
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電動車両用冷却装置。
【請求項４】
前記バイパス流路は、外周面に放熱部が配設される
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電動車両用冷却装置。
【請求項５】
前記インバータ冷却流路は、前記接触部分の内側に、伝熱部が配設される
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電動車両用冷却装置。
【請求項６】
前記インバータの温度を検知する温度検知部を備え、
前記温度検知部により前記インバータが所定温度以上であることが検知された場合、前記指令により前記ポンプが駆動し、
前記インバータが所定温度未満であることが検知された場合、前記指令により前記ポンプが停止する
ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の電動車両用冷却装置。
【請求項７】
前記バイパス流路内には、前記ポンプの駆動時に、冷媒の流れに押圧されることにより、前記第２連通口を閉状態とし、前記ポンプの停止時に、前記第２連通口を開状態とする、ワンウェイバルブが配設される
ことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の電動車両用冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両用冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電気自動車等の電動車両は、インバータでモータ電流を制御する。
【０００３】
インバータにはＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等のパワー半導体を用いており、大電流を流す際には、半導体が過熱してしまうため、半導体に付属したヒートシンクを水冷することで放熱量を確保している（例えば下記特許文献１参照）。
【０００４】
図２は、従来の電動車両の水冷システムを説明する模式図である。なお、図２において、破線矢印は水の流れを示しており、一点鎖線は電気的接続を示している。
【０００５】
図２に示すように、従来の電動車両の水冷システムは、ラジエータ１、インバータ２及びモータ３に接する流路に、ポンプ５が配置されており、ポンプ５はＥＣＵ（電子制御部）４によりＯＮ（駆動）とＯＦＦ（停止）との切り替えをコントロールされている。これによって、流路内の水がラジエータ１、インバータ２及びモータ３間を循環することで、冷却が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４４９１４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電動車両の水冷システムは、インバータのＩＧＢＴ等のパワー半導体を流れる電流が小さい場合には、発熱量も少ないので、本来は冷却するための水流量も少なくて良いはずである。ところが、電動ポンプの特性上、水流量はある一定量までしか下げることができず、結果として必要以上の駆動電力を消費してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、インバータ低負荷時に、ポンプを停止させた状態でインバータを冷却することで、余分な駆動電力の消費を無くすことを可能とする、電動車両用冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する第１の発明に係る電動車両用冷却装置は、
電動車両のインバータを冷却する電動車両用冷却装置であって、
鉛直方向に延伸した冷媒の流路であり、前記インバータとの接触部分を有する、インバータ冷却流路と、
鉛直方向に延伸した冷媒の流路であり、前記接触部分より鉛直方向上方において前記インバータ冷却流路に連通する第１連通口を有し、前記接触部分より鉛直方向下方において前記インバータ冷却流路に連通する第２連通口を有する、バイパス流路と、
前記インバータ冷却流路に配設され、電子制御部の指令によって駆動と停止を切り替えられるポンプとを備える
ことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第２の発明に係る電動車両用冷却装置は、
上記第１の発明に係る電動車両用冷却装置において、
前記ポンプは、前記インバータ冷却流路において、前記第１連通口より鉛直方向上方に配設される
ことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第３の発明に係る電動車両用冷却装置は、
上記第１又は２の発明に係る電動車両用冷却装置において、
前記バイパス流路は、断面積が前記インバータ冷却流路より大きい
ことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第４の発明に係る電動車両用冷却装置は、
上記第１〜３のいずれか１つの発明に係る電動車両用冷却装置において、
前記バイパス流路は、外周面に放熱部が配設される
ことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第５の発明に係る電動車両用冷却装置は、
上記第１〜４のいずれか１つの発明に係る電動車両用冷却装置において、
前記インバータ冷却流路は、前記接触部分の内側に、伝熱部が配設される
ことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第６の発明に係る電動車両用冷却装置は、
上記第１〜５のいずれか１つの発明に係る電動車両用冷却装置において、
前記インバータの温度を検知する温度検知部を備え、
前記温度検知部により前記インバータが所定温度以上であることが検知された場合、前記指令により前記ポンプが駆動し、
前記インバータが所定温度未満であることが検知された場合、前記指令により前記ポンプが停止する
ことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第７の発明に係る電動車両用冷却装置は、
上記第１〜６のいずれか１つの発明に係る電動車両用冷却装置において、
前記バイパス流路内には、前記ポンプの駆動時に、冷媒の流れに押圧されることにより、前記第２連通口を閉状態とし、前記ポンプの停止時に、前記第２連通口を開状態とする、ワンウェイバルブが配設される
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電動車両用冷却装置によれば、インバータ低負荷時に、ポンプを停止させた状態でインバータを冷却することで、余分な駆動電力の消費を無くすことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係る電動車両用冷却装置を説明する模式図である。
【図２】従来の電動車両の水冷システムを説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る電動車両用冷却装置を実施例にて図面を用いて説明する。
【００１９】
［実施例１］
本発明の実施例１に係る電動車両用冷却装置の装置構成について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る電動車両用冷却装置を説明する模式図である。なお、図１において、破線矢印は冷媒の流れを示しており、一点鎖線は電気的接続を示している。
【００２０】
まず、本発明の実施例１に係る電動車両用冷却装置の構成について説明する。図１に示すように、本発明の実施例１に係る電動車両用冷却装置は、インバータ冷却流路１１ａ、バイパス流路１２、ポンプ１３、ＥＣＵ１４、ヒートシンク１５、放熱フィン１６、及び、ワンウェイバルブ１７を備えている。
【００２１】
主流路１１は、ラジエータ１、インバータ２、及び、モータ３に接しており、内部は水（冷媒）で満たされ、後述のポンプ１３により、例えばラジエータ１→インバータ２→モータ３の順に冷媒を循環させ冷却する。
【００２２】
主流路１１は、一部がインバータ冷却流路１１ａとなっている。インバータ冷却流路１１ａは、鉛直方向に延伸した冷媒の流路であり、外周面にインバータ２（特にＩＧＢＴ２ａ）との接触部分を有する。
【００２３】
さらに、主流路１１は、インバータ冷却流路１１ａの上流側において、ラジエータ１と接しており、インバータ冷却流路１１ａの下流側において、モータ３と接している。
【００２４】
バイパス流路１２は、インバータ冷却流路１１ａと同じく鉛直方向に延伸しており、インバータ冷却流路１１ａにおけるＩＧＢＴ２ａとの接触部分よりも鉛直方向上方側及び下方側において連通している。なお、鉛直方向上方側におけるインバータ冷却流路１１ａと連通部分を第１連通口１２ａ、鉛直方向下方側におけるインバータ冷却流路１１ａとの連通部分を第２連通口１２ｂとする。また、バイパス流路１２の断面積は、インバータ冷却流路１１ａよりも大きいものとする。
【００２５】
ポンプ１３は、インバータ冷却流路１１ａにおける第１連通口１２ａより鉛直方向上方側に配設され、ＯＮ（駆動）時にはインバータ冷却流路内１１ａの冷媒をモータ３側へ送出する。
【００２６】
そしてポンプ１３は、ＥＣＵ１４の指令によりＯＮ（駆動）とＯＦＦ（停止）とが切り替えられる。具体的には、インバータ２が高負荷、すなわちＩＧＢＴ２ａが所定温度以上の場合に、ポンプ１３をＯＮとし、インバータ２が低負荷、すなわちＩＧＢＴ２ａが所定温度未満の場合に、ポンプ１３をＯＦＦとする。
【００２７】
また、ヒートシンク１５は、インバータ冷却流路１１ａにおけるＩＧＢＴ２ａとの接触部分の内側に配設される伝熱材である（伝熱部）。
【００２８】
放熱フィン１６は、バイパス流路１２の外周面全体に複数配設されている（放熱部）。
【００２９】
ワンウェイバルブ１７は、ポンプ１３の駆動時に、冷媒の流れに押圧されることにより、第２連通口１２ｂを閉状態とし、ポンプ１３の停止時に、第２連通口１２ｂを開状態とするように、バイパス流路１２内に配設されている。
【００３０】
具体的には、ワンウェイバルブ１７は、バイパス流路１２内の鉛直方向下端に配設されており、詳述すると、バイパス流路１２の内周面のうち第２連通口１２ｂと対向する位置に、鉛直方向回転可能に固定され、第２連通口１２ｂまで延伸している。これによってワンウェイバルブ１７は、第２連通口１２ｂにおいて開閉を行う。
【００３１】
上記構成とすることで、本発明の実施例１に係る電動車両用冷却装置は、下記動作を行う。
【００３２】
［インバータ高負荷時］
インバータ２が高負荷、すなわち図示しない温度検知部によりＩＧＢＴ２ａが所定温度以上であることが検知された場合、ＥＣＵ１４の指令によりポンプ１３がＯＮとなり、主流路１１全体で冷媒が循環し、インバータ冷却流路１１ａにおいても冷媒が流れることで、ＩＧＢＴ２ａを冷却することができる。
【００３３】
このとき、ワンウェイバルブ１７は、冷媒の鉛直方向上方へ向いた流れによって、鉛直方向上向きに持ち上がり、第２連通口１２ｂが閉状態となる。これにより、バイパス流路１２には冷媒の流れが入り込まない状態となる。したがって、バイパス流路１２に冷媒の流れが入り込みインバータ冷却流路１１ａの冷媒の流れが低下することを防ぐことができる。
【００３４】
［インバータ低負荷時］
インバータ２が低負荷、すなわち図示しない温度検知部によりＩＧＢＴ２ａが所定温度未満であることが検知された場合、ＥＣＵ１４の指令によりポンプ１３がＯＦＦとなり、主流路１１全体の冷媒循環は停止する。
【００３５】
このとき、ワンウェイバルブ１７は、冷媒の流れが弱まることで、自重により鉛直方向下向きに下がり、第２連通口１２ｂが開状態となる。そして、インバータ冷却流路１１ａ及びバイパス流路１２が鉛直方向に延伸していることで、冷媒が温度差に起因する自然対流によってインバータ冷却流路１１ａ及びバイパス流路１２内を循環する。この動作について、下記１〜５において詳述する。
【００３６】
１．インバータ冷却流路１１ａ内のＩＧＢＴ２ａ近傍の冷媒（ヒートシンク１５に接した冷媒）は、ＩＧＢＴ２ａにより温められ、鉛直方向上方へ移動する。
【００３７】
２．インバータ冷却流路１１ａ内の鉛直方向上方へ移動した冷媒は、ＯＦＦ状態のポンプ１３が却ってモータ３側への進行の妨げとなり、第１連通口１２ａからバイパス流路１２内へ流れる。すなわち、ここでは、鉛直方向上端に配設されたＯＦＦ状態のポンプ１３を、閉状態のバルブのようなものとして利用している。
【００３８】
３．バイパス流路１２内の冷媒は、徐々に温度が低下していき、鉛直方向下方へ移動する。なお、放熱フィン１６がなくとも自然と温度は低下していくが、放熱フィン１６がバイパス流路１２の外周面に配設されていることで、より温度低下が顕著となり、冷媒の鉛直方向下方への移動を促進させることができる。
【００３９】
４．バイパス流路１２の鉛直方向下端へ移動してきた冷媒は、ワンウェイバルブ１７が自重により開状態となっている（あるいは、冷媒の鉛直方向下方へ向いた流れ自体が、ワンウェイバルブ１７を開状態とする）ことで、第２連通口１２ｂからインバータ冷却流路１１ａ内のＩＧＢＴ２ａより鉛直方向下方側に入り込み、再度鉛直方向上方へ流れていく。
【００４０】
５．上記１〜４を繰り返すことで、冷媒がインバータ冷却流路１１ａ及びバイパス流路１２内を循環する。
【００４１】
本発明の実施例１に係る電動車両用冷却装置では、ＩＧＢＴ２ａが所定温度未満の場合、上記１〜５のようにして冷媒がインバータ冷却流路１１ａ及びバイパス流路１２内を循環することにより、ＩＧＢＴ２ａの冷却を行う。
【００４２】
また、本発明の実施例１に係る電動車両用冷却装置では、さらに、ヒートシンク１５を設けていることによって、インバータ２の冷却効率を向上させることができる。
【００４３】
また、本発明の実施例１に係る電動車両用冷却装置では、さらに、バイパス流路１２の断面積を、インバータ冷却流路１１ａよりも大きくしていることによって、インバータ冷却流路１１ａ内の冷媒の流速を上げ、冷却効率を一層向上させることができる。
【００４４】
なお、上述では、インバータ２の中でも特にＩＧＢＴ２ａに着目して説明したが、本実施例はこれに限定するものではなく、インバータ冷却流路１１ａがインバータ２に接触さえしていれば接触箇所を問わず効果を奏する。
【００４５】
また、上述では、主流路１１は、インバータ冷却流路１１ａの上流側において、ラジエータ１と接し、インバータ冷却流路１１ａの下流側において、モータ３と接するものとしたが、本実施例はこれに限定するものではなく、インバータ冷却流路１１ａの上流側において、モータ３と接し、インバータ冷却流路１１ａの下流側において、ラジエータ１と接するようにしてもよい。
【００４６】
このようにして、本発明の実施例１に係る電動車両用冷却装置は、インバータ低負荷時に、ポンプを停止させた状態でインバータを冷却することで、余分な駆動電力の消費を無くすことを可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、電動車両用冷却装置として好適である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ラジエータ
２  インバータ
２ａ  ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）
３  モータ
４，１４  ＥＣＵ（電子制御部）
５，１３  ポンプ
１１  主流路
１１ａ  インバータ冷却流路
１２  バイパス流路
１２ａ  第１連通口
１２ｂ  第２連通口
１５  ヒートシンク
１６  放熱フィン
１７  ワンウェイバルブ
【図１】
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【図２】
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