СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ
COOLING SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к системе охлаждения и, в частности, к системе охлаждения, установленной в гибридном транспортном средстве.
В последние годы получают распространение гибридные транспортные средства, в которых установлены двигатель внутреннего сгорания, электродвигатель для приведения в движение транспортного средства и генератор для генерирования электричества. В качестве конфигурации традиционного гибридного транспортного средства известна конфигурация, в которой электродвигатель и генератор располагаются соосно в поперечном направлении транспортного средства (см. Патентный Документ 1).
Хотя электродвигатель и генератор нагреваются до высоких температур в то время, когда гибридное транспортное средство приводится в движение, поскольку температуры термостойкости электродвигателя и генератора ограничены, для их охлаждения используется система охлаждения посредством рециркуляции масла или воды, в общем, через охлаждающий трубопровод посредством насоса. Таким образом, электродвигатель и генератор охлаждаются посредством общей системы охлаждения.
Здесь описывается пример традиционной системы охлаждения для электродвигателя и генератора в гибридном транспортном средстве. Фиг.5 является примерной схемой, показывающей состояние, в котором работает масляный насос в традиционной системе охлаждения. Помимо этого, фиг.6 является примерной схемой, показывающей состояние, в котором масляный насос в традиционной системе охлаждения остановлен.
Как показано на фиг.5 и 6, традиционная система охлаждения включает в себя масляный радиатор 102 для охлаждения масла, которое охлаждает электродвигатель 100, и масляный насос 101 для накачивания масла. Электродвигатель 100, главным образом, состоит из ротора 100a и статора 100b, которые задаются концентрически в кожухе 100c. Спирали наматываются вокруг статора 100b электродвигателя 100 (иллюстрация которого опускается). Масляный бачок 100d формируется в нижней части во внутренней части кожуха 100c электродвигателя 100 для предотвращения втягивания воздуха в масляный насос 101.
Первый маслопровод 103 размещается между нижней частью электродвигателя 100 и масляным насосом 101. Масло, накопленное в масляном бачке 100d в электродвигателе 100, подается в масляный насос 101 через первый маслопровод 103. Второй маслопровод 104 размещается между масляным насосом 101 и масляным радиатором 102. Масло под давлением посредством масляного насоса 101 подается в масляный радиатор 102 через второй маслопровод 104.
Третий маслопровод 105 размещен между масляным радиатором 102 и верхней частью кожуха 100c электродвигателя 100. Масло, охлажденное в масляном радиаторе 102, подается в электродвигатель 100 через третий маслопровод 105. Масло, выпускаемое из третьего маслопровода 105, сливается в верхнюю часть статора 100b электродвигателя 100. Соответственно, ротор 100a и статор 100b электродвигателя 100 охлаждаются.
Когда работает масляный насос 101, масло рециркулирует в направлении, указываемом посредством стрелок на фиг.5, через маслопроводы от первого маслопровода 103 до третьего маслопровода 105. Следовательно, когда масляный насос 101 работает, масло заполняет маслопроводы от первого маслопровода 103 до третьего маслопровода 105, и, следовательно, уровень 100e масла в масляном бачке 100d в электродвигателе 100 является низким.
Как показано на фиг.6, тем не менее, когда масляный насос 101 остановлен, масло, заполненное в маслопроводах от первого маслопровода 103 до третьего маслопровода 105, возвращается для накапливания в масляном бачке 100d в электродвигателе 100. Следовательно, положение уровня масла 100e повышается, посредством чего ротор 100a электродвигателя 100 частично погружается в масло.
На фиг.5 и 6 описание выполняется путем демонстрации только электродвигателя 100 в качестве примера составляющего компонента. Традиционно, поскольку электродвигатель 100 располагается коаксиально с генератором в поперечном направлении транспортного средства, уровни масла в электродвигателе 100 и генераторе являются идентичными. Когда электродвигатель 100 и генератор имеют одинаковый размер, ротор генератора также частично погружается в масло.
В гибридном транспортном средстве, описанном выше, когда температуры электродвигателя 100 и генератора являются низкими, масляный насос 101 работает прерывисто, и, следовательно, предусмотрен случай, в котором роторы 100a электродвигателя 100 и генератора вращаются, когда масляный насос 101 остановлен.
В гибридном транспортном средстве с последовательным возбуждением, в котором электродвигатель 100 возбуждается посредством использования электроэнергии, сгенерированной в генераторе, как электродвигатель 100, так и генератор работают при последовательном возбуждении, при котором электродвигатель 100 возбуждается посредством использования электроэнергии, сгенерированной в генераторе. Помимо этого, при EV-возбуждении, при котором электродвигатель 100 возбуждается посредством использования электроэнергии аккумулятора высокого напряжения, работает только электродвигатель 100. Вследствие этого, частота, на которой работает электродвигатель 100, становится высокой.
Тем не менее, как описано выше, когда масляный насос 101 остановлен, ротор 100a электродвигателя 100 частично погружается в масло, зарезервированное в масляном бачке 100d в электродвигателе 100, и, следовательно, ротор 100a электродвигателя 100 взбалтывает масло в масляном бачке 100d. Вследствие этого, сопротивление при перемешивании формируется в роторе 100a электродвигателя 100, приводя к такой проблеме, что вращение ротора 100a электродвигателя 100 нарушается.
Патентный Документ 1: JP-A-2010-163053
Сущность изобретения
Следовательно, один преимущественный аспект настоящего изобретения заключается в том, чтобы создать систему охлаждения, которая может охлаждать приводной электродвигатель, который работает на высокой частоте, с хорошей эффективностью без нарушения вращения ротора приводного электродвигателя.
Согласно одному преимуществу изобретения создана система охлаждения, выполненная с возможностью установки на гибридном транспортном средстве, включающем в себя:
электродвигатель, возбуждаемый посредством электроэнергии, подаваемой от аккумулятора; и
генератор, выполненный с возможностью возбуждения посредством двигателя внутреннего сгорания, когда остаточная электроэнергия в аккумуляторе не превышает заданное значение, чтобы заряжать аккумулятор, причем система охлаждения содержит:
контур для охлаждения, в котором рециркулирует хладагент для охлаждения электродвигателя и генератора; и
модуль создания давления, выполненный с возможностью нагнетания хладагента,
при этом электродвигатель расположен ниже по потоку модуля создания давления в направлении рециркуляции хладагента, а генератор расположен ниже по потоку электродвигателя и выше по потоку модуля создания давления в направлении рециркуляции.
Согласно системе охлаждения согласно изобретению, даже когда модуль создания давления остановлен, ротор электродвигателя не погружается в хладагент, и, следовательно, не формируется большое сопротивление при перемешивании в роторе электродвигателя, посредством чего требуемое охлаждение может быть реализовано с хорошей эффективностью без нарушения вращения ротора электродвигателя, который работает на высокой частоте.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - примерная схема, показывающая состояние, в котором работает масляный насос системы охлаждения согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг.2 - примерная схема, показывающая состояние, в котором масляный насос системы охлаждения согласно первому варианту осуществления изобретения остановлен;
Фиг.3 - примерная схема, показывающая конфигурацию гибридного транспортного средства, в котором установлена система охлаждения согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг.4 - примерная схема, показывающая состояние, в котором масляный насос системы охлаждения согласно второму варианту осуществления изобретения работает;
Фиг.5 - примерная схема, показывающая состояние, в котором масляный насос традиционной системы охлаждения работает; и
Фиг.6 - примерная схема, показывающая состояние, в котором масляный насос традиционной системы охлаждения остановлен.
Подробное описание примерных вариантов осуществления изобретения
В дальнейшем в этом документе варианты осуществления системы охлаждения согласно изобретению описываются со ссылкой на чертежи.
Сначала будет описан первый вариант осуществления системы охлаждения согласно изобретению. Фиг.3 является примерной схемой, показывающей конфигурацию гибридного транспортного средства, в котором установлена система охлаждения согласно этому варианту осуществления. Как показано на фиг.3, гибридное транспортное средство 1 согласно этому варианту осуществления включает в себя приводной передний электродвигатель (электродвигатель) 2 и задний электродвигатель 3, которые приводят в движение гибридное транспортное средство 1, генератор 4 для генерирования электричества и двигатель 5 внутреннего сгорания для приведения генератора 4.
В этом варианте осуществления, хотя описание выполняется посредством рассмотрения гибридного транспортного средства с последовательным возбуждением, включающего в себя передний электродвигатель 2 и задний электродвигатель 3, например, изобретение также может применяться к гибридному транспортному средству с последовательным приведением, в котором используется только передний электродвигатель 2, и, помимо этого, к гибридному транспортному средству с параллельным приведением.
Помимо этого, в этом варианте осуществления, хотя масло используется в качестве хладагента, чтобы охлаждать передний электродвигатель 2 и генератор 4, могут быть использованы другие жидкости, в этом числе вода.
Передняя коробка 7 передач в блоке с трансмиссией для передачи движущей силы переднего электродвигателя 2 на передний ведущий вал 6 и движущей силы двигателя 5 внутреннего сгорания на генератор 4 размещается между передним электродвигателем 2 и генератором 4 и двигателем 5 внутреннего сгорания и передним ведущим валом 6. Помимо этого, передний электродвигатель 2 соединяется с передним инвертором 8 посредством жгута 9 проводов трехфазного высокого напряжения. Дополнительно, генератор 4 соединяется с передним инвертором 8 посредством жгута 10 проводов трехфазного высокого напряжения. Аккумулятор 11 высокого напряжения соединяется с передним инвертором 8 посредством жгута 12 проводов высокого напряжения.
Задняя коробка 14 передач в блоке с трансмиссией для передачи движущей силы заднего электродвигателя 3 на задний ведущий вал 13 размещается между задним электродвигателем 3 и задним ведущим валом 13. Помимо этого, задний электродвигатель 3 соединяется с задним инвертором 15 посредством жгута 16 проводов трехфазного высокого напряжения. Аккумулятор 11 высокого напряжения соединяется с задним инвертором 15 посредством жгута 17 проводов высокого напряжения.
Помимо этого, гибридное транспортное средство 1 согласно варианту осуществления включает в себя контур для охлаждения, который состоит из масляного радиатора 20 (модуля охлаждения) для охлаждения масла, масляного насоса 21 (модуля создания давления) для накачивания масла и маслопроводов 22-27 для рециркуляции масла. Передний электродвигатель 2 и генератор 4 соединяются друг с другом посредством масляного радиатора 20, масляного насоса 21 и маслопроводов от первого маслопровода 22 до шестого маслопровода 27 и охлаждаются посредством масла. Передний электродвигатель 2 располагается ниже по потоку масляного насоса 21 в направлении рециркуляции масла, и генератор 4 располагается ниже по потоку переднего электродвигателя 2 и выше по потоку масляного насоса 21 в направлении рециркуляции масла. Помимо этого, масляный радиатор 20 располагается ниже по потоку масляного насоса 21 и выше по потоку переднего электродвигателя 2 в направлении рециркуляции масла.
Помимо этого, гибридное транспортное средство 1 согласно варианту осуществления включает в себя радиатор 30 для охлаждения хладагента, насос 31 для охлаждения для накачивания хладагента и охлаждающий трубопровод 32 для рециркуляции хладагента. Затем задний электродвигатель 3, передний инвертор 8 и задний инвертор 15 соединяются с радиатором 30 и насосом 31 для охлаждения посредством охлаждающего трубопровода 32 и охлаждаются посредством хладагента.
Фиг.1 является примерной схемой, показывающей состояние, в котором масляный насос системы охлаждения согласно первому варианту осуществления изобретения работает. Как показано на фиг.1, в системе охлаждения варианта осуществления положение, в котором передний электродвигатель 2 размещается, задается в гравитационном направлении выше положения, в котором размещается генератор 4.
Передний электродвигатель 2 включает в себя, главным образом, ротор 2a и статор 2b, которые размещаются концентрически в кожухе 2c. Спирали наматываются вокруг статора 2b переднего электродвигателя 2 (иллюстрация которого опускается). Ротор 2a переднего электродвигателя 2 выводит движущую силу на передний ведущий вал 6.
Помимо этого, генератор включает в себя, главным образом, ротор 4a и статор 4b, которые размещаются концентрически в кожухе 4c. Спирали наматываются вокруг статора 4b генератора 4 (иллюстрация которого опускается). Ротор 4a генератора 4 вращается посредством двигателя 5 внутреннего сгорания.
Масляный бачок 4d (бачок для хладагента) формируется в нижней части внутренней части кожуха 4c генератора 4 для предотвращения втягивания воздуха в масляный насос 21. Первый маслопровод 22 размещается между нижней частью кожуха 4c генератора 4 и масляным насосом 21. Масло, зарезервированное в масляном бачке 4d в генераторе 4, подается в масляный насос 21 через первый маслопровод 22. Второй маслопровод 23 размещается между масляным насосом 21 и масляным радиатором 20. Масло под давлением посредством масляного насоса 21 подается в масляный радиатор 20 через второй маслопровод 23.
Третий маслопровод 24 и четвертый маслопровод 25 размещаются между масляным радиатором 20 и верхней частью кожуха 2c переднего электродвигателя 2. Масло, охлажденное в масляном радиаторе 20, подается в передний электродвигатель 2 через третий маслопровод 24 и четвертый маслопровод 25. Масло, выпускаемое из четвертого маслопровода 25, сливается в верхнюю часть статора 2b переднего электродвигателя 2. Посредством выполнения этого охлаждаются ротор 2a и статор 2b переднего электродвигателя 2.
Третий маслопровод 24 и пятый маслопровод 26 размещаются между масляным радиатором 20 и верхней частью кожуха 4c генератора 4. Масло, охлажденное в масляном радиаторе 20, подается в генератор 4 через третий маслопровод 24 и пятый маслопровод 26. Масло, выпускаемое из пятого маслопровода 26, сливается в верхнюю часть статора 4b генератора 4. Посредством выполнения этого охлаждаются ротор 4a и статор 4b генератора 4.
Шестой маслопровод (канал для хладагента) 27 размещается между нижней частью кожуха 2c переднего электродвигателя 2 и нижней частью кожуха 4c генератора 4. Масло, которое охладило ротор 2a и статор 2b переднего электродвигателя 2, выпускается в масляный бачок 4d генератора 4.
Когда работает масляный насос 21, масло рециркулирует, как указано посредством стрелок на фиг.1, через маслопроводы от первого маслопровода 22 до шестого маслопровода 27. Таким образом, когда масляный насос 21 работает, масло заполнено в маслопроводах от первого маслопровода 22 до шестого маслопровода 27, и, следовательно, уровень 4e масла в масляном бачке 4d в генераторе 4 является низким.
В этой связи, в системе охлаждения согласно этому варианту осуществления, когда температуры переднего электродвигателя 2 и генератора 4 являются низкими, масляный насос 21 работает прерывисто, и, следовательно, возникает случай, в котором ротор 2a переднего электродвигателя 2 и ротор 4a генератора 4 вращаются, когда масляный насос 21 остановлен.
Фиг.2 является примерной схемой, показывающей состояние, в котором масляный насос системы охлаждения согласно первому варианту осуществления изобретения остановлен. Как показано на фиг.2, в системе охлаждения согласно варианту осуществления положение, в котором передний электродвигатель 2 размещается, задается выше положения, в котором генератор 4 размещается, как описано выше. Вследствие этого, даже когда масляный насос 21 остановлен, не возникает такой случай, что ротор 2a переднего электродвигателя 2 погружается в масло.
Положение размещения переднего электродвигателя 2 является таким, что ротор 2a переднего электродвигателя 2 не погружается в масло, и, следовательно, передний электродвигатель 2 размещается так, что нижний конец ротора 2a переднего электродвигателя 2 размещается выше уровня 4e масла в масляном бачке 4d в генераторе 4.
Следовательно, согласно системе охлаждения согласно варианту осуществления даже когда масляный насос 21 остановлен, ротор 2a переднего электродвигателя 2 не погружается в масло, и, следовательно, большое сопротивление при перемешивании не формируется в роторе 2a переднего электродвигателя 2, посредством чего требуемое охлаждение может быть реализовано с хорошей эффективностью без нарушения вращения ротора 2a переднего электродвигателя 2, который работает на высокой частоте.
Помимо этого, гибридное транспортное средство 1 согласно варианту осуществления включает в себя передний электродвигатель 2 и задний электродвигатель 3. Вследствие этого при последовательном возбуждении генератор 4 должен генерировать электроэнергию для возбуждения как переднего электродвигателя 2, так и заднего электродвигателя 3, и, следовательно, нагрузка, прикладываемая к генератору 4, превышает нагрузку, прикладываемую к переднему электродвигателю 2, и, следовательно, температура генератора 4 увеличивается до более высокого значения, чем температура переднего электродвигателя 2. Затем масло, сливаемое в генератор 4 из него, чтобы охлаждать генератор 4, нагревается до высокой температуры, когда масло достигает нижней части статора 4b генератора 4, и, следовательно, масло не может охлаждать нижнюю часть статора 4b генератора 4, приводя к случаю, в котором вызывается варьирование в температуре между верхней частью и нижней частью статора 4b генератора 4.
Вследствие этого, как показано на фиг.1, в системе охлаждения согласно изобретению уровень 4e масла в масляном бачке 4d в генераторе 4 размещается выше нижнего конца статора 4b генератора 4, посредством чего нижняя часть статора 4b генератора 4, который нагревается до высокой температуры во время последовательного возбуждения, может быть охлаждена посредством масла, имеющего относительно низкую температуру в результате протекания вдоль стороны переднего электродвигателя 2, в которой температура сохраняется относительно низкой во время последовательного возбуждения. Следовательно, согласно системе охлаждения согласно варианту осуществления варьирование в температуре статора 4b генератора 4, который нагревается до высокой температуры во время последовательного возбуждения, может быть уменьшено.
Теперь будет описан второй вариант осуществления системы охлаждения согласно изобретению. Фиг.4 является примерной схемой, показывающей состояние, в котором масляный насос системы охлаждения согласно этому варианту осуществления работает. Как показано на фиг.4, хотя конфигурация системы охлаждения согласно этому варианту осуществления почти является аналогичной конфигурации системы охлаждения согласно первому варианту осуществления, второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что шестой маслопровод 28 соединяется с кожухом 2c от нижней части кожуха 2c переднего электродвигателя 2 к боковой стороне генератора 4. Шестой маслопровод 28 соединяется с кожухом 2c со стороны нижней части статора 4b генератора 4.
Вследствие этого в системе охлаждения согласно этому варианту осуществления посредством соединения шестого маслопровода 28 от нижней части кожуха 2c переднего электродвигателя 2 к стороне нижней части статора 4b в кожухе 4c генератора 4, с тем чтобы сливать масло, имеющее относительно низкую температуру в результате протекания вдоль стороны переднего электродвигателя 2, в которой температура сохраняется относительно низкой во время последовательного возбуждения, непосредственно в нижней части статора 4b генератора 4, нижняя часть статора 4b генератора 4, который нагревается до высокой температуры во время последовательного возбуждения, может быть охлаждена. Следовательно, согласно системе охлаждения согласно этому варианту осуществления может быть дополнительно уменьшено варьирование в температуре статора 4b генератора 4, который нагревается до высокой температуры во время последовательного возбуждения.
Изобретение не ограничено вариантами осуществления, которые описаны выше, и может изменяться или модифицироваться различными способами без отступления от сущности и объема изобретения.
Изобретение может быть использовано, например, в гибридном транспортном средстве, включающем в себя электродвигатель и генератор.