JP5338787B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却装置、例えば、ハイブリッド車両に搭載される冷却装置に関する。

近年、内燃機関と車両を駆動するモータ及び発電を行うジェネレータとを搭載されるハイブリッド車両が普及してきている。そして、従来のハイブリッド車両の構成として、モータ及びジェネレータを同軸上に車幅方向に配置する構成が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

ハイブリッド車両の走行時には、モータ及びジェネレータが発熱して高温となるが、モータ及びジェネレータは耐熱温度に限界があるため、一般にオイルや水等の冷媒をポンプにより冷媒配管を循環させて冷却する冷却装置を備えており、モータ及びジェネレータを共通の冷却装置により冷却している。

ここで、上述した従来のハイブリッド車両におけるモータ及びジェネレータの冷却装置の構成の一例について説明する。
図５は、従来の冷却装置におけるオイルポンプの作動時の状態を示した模式図である。また、図６は、従来の冷却装置におけるオイルポンプの停止時の状態を示した模式図である。

図５，６に示すように、従来の冷却装置においては、モータ１００の冷却装置として、モータ１００を冷却するオイルを冷却するオイルクーラ１０２とオイルを圧送するオイルポンプ１０１を備えている。
モータ１００は、主に、ハウジング１００ｃ内に同軸に設置されたロータ１００ａとステータ１００ｂとにより構成されている。モータ１００のステータ１００ｂにはコイルが巻かれている（図示省略）。
モータ１００のハウジング１００ｃ内部の底部には、オイルポンプ１０１が空気を吸い込むことを防ぐためのオイル溜り１００ｄが形成されている。

モータ１００の下部とオイルポンプ１０１の間には、第１のオイル配管１０３が設置されている。第１のオイル配管１０３により、モータ１００のオイル溜り１００ｄに溜まったオイルがオイルポンプ１０１に供給される。
オイルポンプ１０１とオイルクーラ１０２との間には、第２のオイル配管１０４が設置されている。第２のオイル配管１０４により、オイルポンプ１０１により圧送されたオイルがオイルクーラ１０２に供給される。

オイルクーラ１０２とモータ１００のハウジング１００ｃの上部との間には、第３のオイル配管１０５が設置されている。第３のオイル配管１０５により、オイルクーラ１０２において冷却されたオイルがモータ１００に供給される。第３のオイル配管１０５から排出されたオイルは、モータ１００のステータ１００ｂの上部に掛け流される。これにより、モータ１００のロータ１００ａ及びステータ１００ｂが冷却される。

上述した第１のオイル配管１０３から第３のオイル配管１０５により、オイルポンプ１０１の作動時には、図５中に矢印で示すようにオイルが循環するようになっている。このように、オイルポンプ１０１の作動時には、第１のオイル配管１０３から第３のオイル配管１０５にオイルが充填されるため、モータ１００のオイル溜り１００ｄの油面１００ｅの位置が低くなる。

しかし、図６に示すように、オイルポンプ１０１の停止時は第１のオイル配管１０３から第３のオイル配管１０５に充填されていたオイルがモータ１００のオイル溜り１００ｄに溜まるため油面１００ｅの位置が上昇し、モータ１００のロータ１００ａもオイルに浸かることとなる。

なお、図５，６においては、例としてモータ１００のみを示して説明しているが、上述したように、従来、モータ１００はジェネレータと同軸上の車幅方向に配置されるため、オイルの油面は同じ位置となり、モータ１００とジェネレータのサイズが同等の場合等には、ジェネレータのロータもオイルに浸かることとなる。

特開２０１０−１６３０５３号公報

上述したハイブリッド車両においては、モータ１００及びジェネレータの低温時にはオイルポンプ１０１は間欠的に作動させられるため、オイルポンプ１０１の停止時にモータ１００及びジェネレータのロータ１００ａが回転する場合がある。

また、ジェネレータで発電した電力を用いてモータ１００を駆動するシリーズ方式のハイブリッド車両においては、ジェネレータで発電した電力を用いてモータ１００を駆動するシリーズ走行時においてはモータ１００及びジェネレータの双方が作動し、また、高圧バッテリの電力を用いてモータ１００を駆動するＥＶ走行時においてはモータ１００のみが作動することとなる。このため、モータ１００の作動頻度が高くなる。

しかしながら、上述したようにオイルポンプ１０１の停止時には、モータ１００のロータ１００ａはモータ１００のオイル溜り１００ｄのオイルに浸かっているため、モータ１００のロータ１００ａはモータ１００のオイル溜り１００ｄのオイルを撹拌することとなる。このため、モータ１００のロータ１００ａに撹拌抵抗が発生し、モータ１００のロータ１００ａの回転を阻害してしまうという問題がある。

以上のことから、本発明は、作動頻度の高い走行用モータのロータの回転を阻害することなく効率よく走行用モータを冷却することが可能な冷却装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係る冷却装置は、
バッテリから供給される電力により駆動される走行用モータと、
前記バッテリの残存容量が所定値以下となった際に内燃機関により駆動されて前記バッテリを充電すると共に、内部下方に冷媒溜りが形成されるジェネレータと、
前記走行用モータ及び前記ジェネレータを冷却する冷却媒体が循環される冷却経路とを備えるハイブリッド車において、
前記走行用モータにおけるロータの下端は、前記冷媒溜りに貯留される冷却媒体の表面よりも高い位置に配置され、
前記冷却経路は、前記冷却媒体を圧送させる圧送手段を有し、前記圧送手段の下流に前記走行用モータを配置し、前記走行用モータの下流であって前記圧送手段の上流に前記ジェネレータを配置し、
前記圧送手段から、前記走行用モータ、前記ジェネレータの順に、前記冷却媒体を循環させる
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第２の発明に係る冷却装置は、
第１の発明に係る冷却装置において、
前記冷却経路は、ジェネレータ用ハウジングに前記ジェネレータを収納すると共に、モータ用ハウジングに前記走行用モータを収納し、前記モータ用ハウジングの下端から前記冷媒溜りに前記冷却媒体を流す冷媒通路を有する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第３の発明に係る冷却装置は、
第１の発明又は第２の発明に係る冷却装置において、
前記冷却経路は、前記冷却媒体を冷却させる冷却手段を更に有し、前記圧送手段の下流であって前記走行用モータの上流に前記冷却手段を配置する
ことを特徴とする。

本発明によれば、作動頻度の高い走行用モータのロータの回転を阻害することなく効率よく走行用モータを冷却することが可能な冷却装置を提供することができる。

本発明の第１の実施例に係る冷却装置におけるオイルポンプの作動時の状態を示した模式図である。 本発明の第１の実施例に係る冷却装置におけるオイルポンプの停止時の状態を示した模式図である。 本発明の第１の実施例に係るハイブリッド車両の構成を示した模式図である。 本発明の第２の実施例に係る冷却装置におけるオイルポンプの作動時の状態を示した模式図である。 従来の冷却装置におけるオイルポンプの作動時の状態を示した模式図である。 従来の冷却装置におけるオイルポンプの停止時の状態を示した模式図である。

以下、本発明に係る冷却装置を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

以下、本発明に係る冷却装置の第１の実施例について説明する。
図３は、本実施例に係るハイブリッド車両の構成を示した模式図である。
図３に示すように、本実施例に係るハイブリッド車両１は、ハイブリッド車両１を駆動する走行用のフロントモータ（走行用モータ）２及びリヤモータ３と、電力を発電するジェネレータ４と、ジェネレータ４を駆動する内燃機関５とを備えている。

なお、本実施例においては、フロントモータ２とリヤモータ３を備えるシリーズ方式のハイブリッド車を例として説明するが、フロントモータ２のみを備えるシリーズ方式のハイブリッド車や、その他、パラレル方式のハイブリッド車両等においても適用することが可能である。

フロントモータ２とジェネレータ４と内燃機関５及びフロント駆動軸６間には、フロントモータ２の駆動力をフロント駆動軸６に伝達し、内燃機関５の駆動力をジェネレータ４に伝達するフロントトランスアクスル７が設置されている。また、フロントモータ２は、フロントインバータ８と三相高電圧ハーネス９により接続されている。また、ジェネレータ４は、フロントインバータ８と三相高電圧ハーネス１０により接続されている。フロントインバータ８と高圧バッテリ１１は高電圧ハーネス１２により接続されている。

リヤモータ３とリヤ駆動軸１３間には、リヤモータ３の駆動力をリヤ駆動軸１３に伝達するリヤトランスアクスル１４が設置されている。また、リヤモータ３は、リヤインバータ１５と三相高電圧ハーネス１６により接続されている。リヤインバータ１５と高圧バッテリ１１は高電圧ハーネス１７により接続されている。

また、本実施例に係るハイブリッド車両１は、オイルを冷却するオイルクーラ２０（冷却手段）と、オイルを圧送するオイルポンプ２１（圧送手段）と、オイルを循環させるオイル配管２２〜２７とからなる冷却経路により構成されている。そして、フロントモータ２及びジェネレータ４は、オイルクーラ２０及びオイルポンプ２１と第１のオイル配管２２〜第６のオイル配管２７により接続されており、オイルにより冷却されている。

また、本実施例に係るハイブリッド車両１は、冷却水を冷却するラジエータ３０と、冷却水を圧送する冷却水ポンプ３１と冷却水を循環させる冷却水配管３２とにより構成されている。そして、リヤモータ３、フロントインバータ８及びリヤインバータ１５は、ラジエータ３０及び冷却水ポンプ３１と冷却水配管３２により接続されており、冷却水により冷却されている。

図１は、本実施例に係る冷却装置におけるオイルポンプの停止時の状態を示した模式図である。
図１に示すように、本実施例に係る冷却装置においては、フロントモータ２の設置位置が、ジェネレータ４の設置位置よりも高い位置に設置されている。

フロントモータ２は、主に、ハウジング２ｃ内に同軸に設置されたロータ２ａとステータ２ｂとにより構成されている。フロントモータ２のステータ２ｂにはコイルが巻かれている（図示省略）。なお、フロントモータ２のロータ２ａは、フロント駆動軸６に駆動力を出力する。

また、ジェネレータ４は、主に、ハウジング４ｃ内に同軸に設置されたロータ４ａとステータ４ｂとにより構成されている。ジェネレータ４のステータ４ｂにはコイルが巻かれている（図示省略）。なお、ジェネレータ４のロータ４ａは、内燃機関５により回転させられる。

ジェネレータ４のハウジング４ｃ内部の底部には、オイルポンプ２１が空気を吸い込むことを防ぐためのオイル溜り４ｄ（冷媒溜り）が形成されている。
ジェネレータ４のハウジング４ｃの下部とオイルポンプ２１との間には、第１のオイル配管２２が設置されている。第１のオイル配管２２により、ジェネレータ４のオイル溜り４ｄに溜まったオイルがオイルポンプ２１に供給される。
オイルポンプ２１とオイルクーラ２０との間には、第２のオイル配管２３が設置されている。第２のオイル配管２３により、オイルポンプ２１により圧送されたオイルがオイルクーラ２０に供給される。

オイルクーラ２０とフロントモータ２のハウジング２ｃの上部との間には、第３のオイル配管２４及び第４のオイル配管２５が設置されている。第３のオイル配管２４及び第４のオイル配管２５により、オイルクーラ２０において冷却されたオイルがフロントモータ２に供給される。第４のオイル配管２５から排出されたオイルは、フロントモータ２のステータ２ｂの上部に掛け流される。これにより、フロントモータ２のロータ２ａ及びステータ２ｂが冷却される。

オイルクーラ２０とジェネレータ４のハウジング４ｃの上部との間には、第３のオイル配管２４及び第５のオイル配管２６が設置されている。第３のオイル配管２４及び第５のオイル配管２６により、オイルクーラ２０において冷却されたオイルがジェネレータ４に供給される。第５のオイル配管２６から排出されたオイルは、ジェネレータ４のステータ４ｂの上部に掛け流される。これにより、ジェネレータ４のロータ４ａ及びステータ４ｂが冷却される。

フロントモータ２のハウジング２ｃの下部とジェネレータ４のハウジング４ｃの下部との間には、第６のオイル配管（冷却通路）２７が設置されている。第６のオイル配管２７により、フロントモータ２のロータ２ａ及びステータ２ｂを冷却した後のオイルがジェネレータ４のオイル溜り４ｄに排出される。

上述した第１のオイル配管２２から第６のオイル配管２７により、オイルポンプ２１の作動時には、図１中に矢印で示すようにオイルが循環するようになっている。このように、オイルポンプ２１の作動時には、第１のオイル配管２２から第６のオイル配管２７にオイルが充填されるため、ジェネレータ４のオイル溜り４ｄの油面４ｅの位置が低くなる。

ところで、本実施例に係る冷却装置においては、フロントモータ２及びジェネレータ４の低温時にはオイルポンプ２１は間欠的に作動させられるため、オイルポンプ２１の停止時にフロントモータ２のロータ２ａ及びジェネレータ４のロータ４ａが回転する場合がある。

図２は、本実施例に係る冷却装置におけるオイルポンプの停止時の状態を示した模式図である。
図２に示すように、上述したように本実施例に係る冷却装置においては、フロントモータ２の設置位置が、ジェネレータ４の設置位置よりも高い位置に設置されている。このため、オイルポンプ２１の停止時であっても、フロントモータ２のロータ２ａがオイルに浸かることがない。

なお、フロントモータ２の設置位置は、フロントモータ２のロータ２ａがオイルに浸からなければよいため、フロントモータ２のロータ２ａの下端がジェネレータ４のオイル溜り４ｄの油面４ｅより高い位置になるようにフロントモータ２を設置することとする。

したがって、本実施例に係る冷却装置によれば、オイルポンプ２１の停止時であっても、フロントモータ２のロータ２ａはオイルに浸かることがないため、フロントモータ２のロータ２ａに大きな撹拌抵抗が発生せず、作動頻度の高いフロントモータ２のロータ２ａの回転を阻害することなく効率よく冷却することができる。

また、本実施例に係るハイブリッド車両１においては、フロントモータ２とリヤモータ３を備えている。このため、シリーズ走行時においては、ジェネレータ４は、フロントモータ２とリヤモータ３の両方を駆動するための電力を発電する必要があるため、フロントモータ２よりもジェネレータ４に掛かる負荷の方が大きく、フロントモータ２よりもジェネレータ４の方の温度が高くなる。そして、ジェネレータ４の上方から掛け流された冷却されたオイルはジェネレータ４のステータ４ｂの下部に到達する頃には高温となってしまうため、ジェネレータ４のステータ４ｂの下部を冷却することができなくなり、ジェネレータ４のステータ４ｂの上部と下部とで、温度にばらつきが生じる場合がある。

このため、図１に示すように、本実施例に係る冷却装置においては、ジェネレータ４のオイル溜り４ｄのオイルの油面４ｅをジェネレータ４のステータ４ｂの下端よりも高くすることにより、シリーズ走行時においては比較的温度の低いフロントモータ２側を流れてきた比較的温度の低いオイルにより、シリーズ走行時に高温になったジェネレータ４のステータ４ｂの下部を冷却することができる。
したがって、本実施例に係る冷却装置によれば、シリーズ走行時に高温になったジェネレータ４のステータ４ｂの温度のばらつきを低減することができる。

以下、本発明に係る冷却装置の第２の実施例について説明する。
図４は、本実施例に係る冷却装置におけるオイルポンプの作動時の状態を示した模式図である。
図４に示すように、本実施例に係る冷却装置の構成は、第１の実施例に係る冷却装置の構成とほぼ同様であるが、第６のオイル配管２８をフロントモータ２のハウジング２ｃの下部からジェネレータ４のハウジング４ｃのステータ４ｂ下部の側方に接続する点が異なっている。

このため、本実施例に係る冷却装置においては、第６のオイル配管２８をフロントモータ２のハウジング２ｃの下部からジェネレータ４のハウジング４ｃのステータ４ｂ下部の側方に接続し、シリーズ走行時においては比較的温度の低いフロントモータ２側を流れてきた比較的温度の低いオイルを直接ジェネレータ４のステータ４ｂの下部に掛けることにより、シリーズ走行時に高温になったジェネレータ４のステータ４ｂの下部を冷却することができる。
したがって、本実施例に係る冷却装置によれば、シリーズ走行時に高温になったジェネレータ４のステータ４ｂの温度のばらつきをより一層低減することができる。

本発明は、例えば、モータ及びジェネレータを備えるハイブリッド車両において利用することが可能である。

１ ハイブリッド車両
２ フロントモータ（走行用モータ）
２ａ ロータ
２ｂ ステータ
２ｃ ハウジング
３ リヤモータ
４ ジェネレータ
４ａ ロータ
４ｂ ステータ
４ｃ ハウジング
４ｄ オイル溜り（冷媒溜り）
２ｄ 油面
５ 内燃機関
６ フロント駆動軸
７ フロントトランスアクスル
８ フロントインバータ
９，１０，１６ 三相高電圧ハーネス
１１ 高圧バッテリ
１２，１７ 高電圧ハーネス
１３ リヤ駆動軸
１４ リヤトランスアクスル
１５ リヤインバータ
２０ オイルクーラ（冷却手段）
２１ オイルポンプ（圧送手段）
２２ 第１のオイル配管
２３ 第２のオイル配管
２４ 第３のオイル配管
２５ 第４のオイル配管
２６ 第５のオイル配管
２７ 第６のオイル配管（冷却通路）
３０ ラジエータ
３１ 冷却水ポンプ
３２ 冷却水配管
１００ モータ
１００ａ ロータ
１００ｂ ステータ
１０１ オイルポンプ
１０２ オイルクーラ
１０３ 第１のオイル配管
１０４ 第２のオイル配管
１０５ 第３のオイル配管

Claims (3)

1. バッテリから供給される電力により駆動される走行用モータと、
   前記バッテリの残存容量が所定値以下となった際に内燃機関により駆動されて前記バッテリを充電すると共に、内部下方に冷媒溜りが形成されるジェネレータと、
   前記走行用モータ及び前記ジェネレータを冷却する冷却媒体が循環される冷却経路とを備えるハイブリッド車において、
   前記走行用モータにおけるロータの下端は、前記冷媒溜りに貯留される冷却媒体の表面よりも高い位置に配置され、
   前記冷却経路は、前記冷却媒体を圧送させる圧送手段を有し、前記圧送手段の下流に前記走行用モータを配置し、前記走行用モータの下流であって前記圧送手段の上流に前記ジェネレータを配置し、
   前記圧送手段から、前記走行用モータ、前記ジェネレータの順に、前記冷却媒体を循環させる
   ことを特徴とする冷却装置。
2. 前記冷却経路は、ジェネレータ用ハウジングに前記ジェネレータを収納すると共に、モータ用ハウジングに前記走行用モータを収納し、前記モータ用ハウジングの下端から前記冷媒溜りに前記冷却媒体を流す冷媒通路を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記冷却経路は、前記冷却媒体を冷却させる冷却手段を更に有し、前記圧送手段の下流であって前記走行用モータの上流に前記冷却手段を配置する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。

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