CN100548732C - 电动车的控制部冷却结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种冷却结构，其在具备车辆驱动用电机的电动车中，能把驱动控制所述电机的控制部良好地进行冷却。解决方法是，其具备：电机(31)，其向驱动轮，即后轮(32)供给动力；电机驱动器(64)，其进行该电机(31)的驱动控制；冷却板(65)，其为了冷却该电机驱动器(64)而在内部流通冷却水，冷却板(65)配置成一侧面与电机驱动器(64)邻接，而另一侧面与后摆动支架(21)邻接。

Description

电动车的控制部冷却结构
技术领域
本发明涉及在电动车中把驱动控制车辆驱动用电机的控制部进行冷却用的冷却结构。
背景技术
现有的具备车辆驱动用电机的电动车中，驱动控制所述电机的控制部的冷却结构是采用水冷方式的(例如参照专利文献1)。
专利文献1：特开平10-285800号公报
但例如作为车载电源而具备燃料电池的电动车(燃料电池车)中，需要安装燃料电池、氢贮存瓶和二次电池这样的重物。随着这种车重量的增加而使所述电机高输出化时，则所述控制部就大容量化，而其发热量就增加，因此，就希望对于所述冷却结构有能进一步提高控制部冷却效果的结构。
发明内容
本发明提供一种冷却结构，其在具备车辆驱动用电机的电动车中，能把驱动控制所述电机的控制部良好地进行冷却。
作为所述课题的解决方法，方案1所述电动车的控制部冷却结构具备：电机(例如实施例中的电机31)，其向驱动轮(例如实施例中的后轮32)供给动力；控制部(例如实施例中的电机驱动器64)，其进行该电机的驱动控制；冷却板(例如实施例中的冷却板65)，其为了冷却该控制部而在内部流通冷却水，所述冷却板配置成，一侧面与所述控制部邻接，而另一侧面与车体结构部件(例如实施例中的后摆动支架21)邻接，进水管和排水管连接在所述冷却板的前端部。
根据该结构，从例如具有功率FET等的控制部发出的热通过水冷式冷却板被良好吸收，同时，被该冷却板本体吸收的热向例如铝制的后摆动支架良好地传播，缩短冷却水路、减小管路的阻抗，提高冷却效率。
方案2所述发明的电动车的控制部冷却结构，其具备电机单元(例如实施例中的电机单元20)，其收容所述电机且与所述后摆动支架一起对于车架(例如实施例中的车架4)进行自由摆动支承，在该电机单元上安装所述冷却板和控制部。
根据该结构，电机与控制部之间的结线距离短，随之还能抑制控制部的发热量。且能抑制电机与控制部之间的电气影响。
方案3所述发明的电动车的控制部冷却结构，所述控制部与所述电机接近配置的同时，从车体侧面看其与所述电机不重叠。
根据该结构，在把电机与控制部之间的结线距离更加变短的同时，能把电机发出的热对控制部的影响抑制在最小限度。
方案4所述发明的电动车的控制部冷却结构，所述后摆动支架中与所述冷却板邻接的部位形成平板状。
根据该结构，从控制部发出的热通过冷却板被良好地向后摆动支架中形成平板状的部位传播。
方案5所述发明的电动车的控制部冷却结构，与所述冷却板连接的给水管和排水管(例如实施例中的给水管65a和排水管65b)与所述后摆动支架接近配置。
根据该结构，给水管和排水管不会从电机单元的外侧脱离。
根据方案1所述的发明，能进一步提高控制部的冷却效果。
根据方案2所述的发明，能把电机与控制部之间的配线简单化，且通过抑制控制部的发热量，能相对地提高冷却效果。能进一步减少电机与控制部之间的电气影响。
根据方案3所述的发明，在能进一步缩短结线距离的同时，能抑制电机发热的影响而更加提高控制部的冷却效果。
根据方案4所述的发明，能把控制部发出的热良好地向后摆动支架传播而提高该控制部的冷却效果。
根据方案5所述的发明，能把电机单元周围的冷却水用配管简单化，且随之能提高冷却系统的维修保养性。
附图说明
图1是本发明实施例电动车(二轮机动车)的左侧面图；
图2是上述电动车的右侧面图；
图3是上述电动车的下面图；
图4是上述电动车中燃料电池系统的主要结构图；
图5是图1主要部分的放大图；
图6是从右斜下方看上述电动车后摆动支架的立体图；
图7是从左斜下方看上述电动车电机单元周边的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施例。在以下说明中前后左右的方向，若无特别的说明则其与车辆的方向是相同的。图中箭头FR表示车辆的前方，箭头LH表示车辆的左侧，箭头UP表示车辆的上方。
图1～图3所示的二轮机动车1的构成是根据安装在其车体大致中央的燃料电池51所供给的电力，驱动车辆驱动用的电机31而行走的燃料电池车(电动车)的结构。二轮机动车1，也是其具有低底面底部(以下单叫做底部)3的小型摩托车型的车辆，在该底部3的近旁配置有成长方形形状的所述燃料电池51，在二轮机动车1的驱动轮，即后轮32的车轮内，配置有作为所谓车轮内电机的所述电机31。该电机31在其壳体31a内具有电机本体和减速机构，是作为一体单元的结构，其输出轴以配置成与后轮车轴32a同轴的状态，例如从左侧安装在车轮内。
二轮机动车1的前轮11，支承在左右一对的前叉12的下端部上，这些各前叉12的上部通过转向轴杆13支承在车架4前端部的头管5上，能控制转向。车把14安装在转向轴杆13的上端部，该车把14的右把手部上设置有调节手柄15，并且在左右手柄部的前方分别设置了后和前制动手柄16、17。
在车架4的后部，设置有在车体上下方向上延伸的枢轴板8，在比该枢轴板8的中间部稍微靠下方的部位处，通过枢轴9枢轴支承着后摆动支架(车体结构部件)21的前端部，而使其后端侧能在车体上下方向上摆动。后摆动支架21在其左支架体23支承着延伸到电机31前端部的该电机31的壳体31a的同时，其右支架体24支承着延伸到后轮32中心位置的后轮车轴32a。以这种后摆动支架21和电机31为主，构成作为二轮机动车1摆动单元的电机单元20。
在车架4的下部成为燃料电池51下方的部位，配置有在车体前后方向上延伸的后缓冲器33。该后缓冲器33的后端部连接在车架4的下部，而且后缓冲器33的前端部通过联杆机构34连接在电机单元20(后摆动支架21)的下部。联杆机构34随着电机单元20上下方向的摆动而使后缓冲器33在前后方向进行冲程，通过这种后缓冲器33的冲程，加在电机单元20上的冲击和振动被吸收了。
车架4具有：上管6，其从头管5的上部左右分岔并向斜后下方延伸，在车体上下方向的大致中间高度处弯曲后向后方延伸；下管7，其从头管5的下部左右分岔并向斜后下方延伸，在车体下端部弯曲后向后方延伸，各上管6的后端部和下管7的后端部，在位于燃料电池51后方的所述枢轴板8的上端部和下端部分别结合。以下，在下管7中，把从头管5到车体下端部弯曲部7c的部位作为前边部7a，把从所述弯曲部7c到枢轴板8的部位作为下边部7b来说明。
各上管6从枢轴板8进一步后方向延伸以到达车体后端部，这种各上管6的后半部分，是作为支承乘坐人员用座41的座支架而使用的。
二轮机动车1以其车体为主被由合成树脂构成的车体罩42所覆盖。该车体罩42还具有防风的功能，且其一部分与车架4一起构成所述底部3。在车架4的下部中央，安装有把车体支承成立式状态的主支地架37，同时，在车架4的下部左侧，安装有把车体支承成向左侧倾斜立起状态的侧支地架38。
在此，参照图4说明二轮机动车1的燃料电池系统的概要。
燃料电池51是把多个单位电池(单位单元)层积的众所周知的固体高分子膜型燃料电池(PEMFC)，把氢气作为燃料气体向其阳极侧供给，把含有氧的空气作为氧化剂气体向阴极侧供给，这样，通过电化学反应来产生电力，并且生成水。
作为所述燃料气体的氢气，从氢贮存瓶52通过截止阀53以规定压力向燃料电池51供给，且在供发电后向氢循环流路54内导入。该氢循环流路54中未反应的氢气，与来自氢贮存瓶52的新鲜氢气一起反复向燃料电池51供给。在氢循环流路54内循环的氢气，可以通过换气阀55向稀释装置56内导入。
另一方面，作为所述氧化剂气体的空气，在通过空气过滤装置57向供给机58内导入后，以被加压成规定压力的状态向燃料电池51供给，且在供发电后向稀释装置56内导入。符号58a表示的是把向燃料电池5 1供给的空气(氧化剂气体)进行冷却的中间冷却器，符号59表示的是把水分向氧化剂气体供给的加湿器，符号58b表示的是在燃料电池51低温时等不通过中间冷却器58a和加湿器59而供给空气用的旁通阀，符号58c表示的是调整燃料电池51中氧化剂气体压力用的背压阀。
通过打开设置在氢循环流路54中分换气阀55，把反应后的氢气向稀释装置56内导入，并在该稀释装置56中与从燃料电池51排出的空气混合，进行稀释处理后，通过消声器61向大气排出。在此，由燃料电池51生成的水，与排出空气一起在向加湿器59内导入时进行积聚，并作为向氧化剂气体供给的水分再利用。没在加湿器59中积聚的水分(例如水蒸气)，经过稀释装置56后与反应完毕的气体一起排出。
燃料电池51的运转由ECU(电子控制单元)62控制。具体说就是，ECU62中被输入有关氢气和氧化剂气体的压力以及温度的信号、有关车速和供给机58转速的信号、有关燃料电池51及其冷却水温度的信号等，其根据这些各信号来控制供给机58、旁通阀58b、背压阀58c、换气阀55和截止阀53等的动作。
而且ECU62中被输入来自调节手柄15的要求加速信号，并根据该信号控制驱动后轮32驱动用的电机31。电机31的结构是：在把来自燃料电池51或作为二次电池的蓄电池63的直流电，在作为逆变器的电机驱动器(控制部)64中变换为三相交流电后进行供给并驱动的三相交流电机结构。
所述燃料电池系统中的冷却系统，是形成把燃料电池51和电机31的水套、中间冷却器58a内、与电机驱动器64邻接的冷却板(冷却器)65内的各水路连通的冷却水路66，该冷却水路66中设置有水泵67和散热器68。
在这种冷却系统中，通过水泵67的动作而使冷却水在冷却水路66中流通、循环，这样，在从燃料电池51、电机31、氧化剂气体和电机驱动器64中吸热的同时，把该热在散热器68中散热。符号69表示的是在燃料电池51低温等时不通过散热器68而使冷却水循环用的恒温器。
一起参照图1～图3进行说明，氢贮存瓶52是具有圆筒形外观的一般的高压气瓶，是由金属和强化纤维塑料构成的一般复合容器，其配置在车体后部的右侧，其轴线C是沿前后方向，详细说就是所述轴线C是稍微成向前下方。这时的氢贮存瓶52是配置成：其右侧端(外侧端)位于比车体右侧的上管6的外侧端还稍微外侧，其左侧端(内侧端)位于比后轮32的外侧端还稍微外侧。
氢贮存瓶52的前后端部被形成球状(换言之是前端细)，配置成其前端部位于枢轴板8的前方，而其后端部位于车体的后端部。在这种氢贮存瓶52的后端部设置有该氢贮存瓶52的总开关71和氢填充口72。
一方面车体左侧的上管6，大概成直线稍微向后上倾斜地向后方延伸，一方面车体右侧的上管6，相对车体左侧的上管6是在枢轴板8的近旁向下方缓慢变化地设置。这样的各上管6是在枢轴板8的近旁向车宽度方向外侧缓慢变化地设置。
车体右侧的上管6，设置成其下侧端从车体侧面看是大致与氢贮存瓶52的下侧端重叠，且在车体后端部在上方弯曲，并为了避开氢贮存瓶52的总开关71和氢填充口72而向车体左侧延伸后再向下方弯曲，结合在车体左侧上管6的后端部上。
燃料电池51被制成在车宽度方向上宽度宽而在上下方向上是扁平的，在其前壁部分别设置有氧化剂气体和氢气的供给口和排出口，以及冷却水的导入口和导出口。在燃料电池51的上部后方，接近配置有加湿器59，其具有在车宽度方向上长的框体。在该加湿器59左侧部的斜上后方，接近配置有供给机58，在该供给机58的斜下后部连接有在车宽度方向上延伸的导入通道57b的左侧部。且在加湿器59左侧部的上方，接近配置有背压阀58c。
导入通道57b的右侧部被设置成位于氢贮存瓶52下方，相同地位于氢贮存瓶52下方的空气过滤器壳体57a的前端部连接在该右侧部上。空气过滤器壳体57a的后端部上连接有未图示的吸气通道，以这些吸气通道、空气过滤器壳体57a、导入通道57b为主，构成所述空气过滤装置57。
旁通阀58b接近配置在加湿器59右侧部的后方，而在该旁通阀58b的斜下后方接近配置有中间冷却器58a。这些旁通阀58b和中间冷却器58a，是配置成在车体前后方向上位于加湿器59的右侧部与导入通道57b的右侧部之间的位置上。供给机58的下流侧通过未图示的导出通道连接在中间冷却器58a上。
在车体后部的左侧，在车宽度方向上扁平的消声器61，配置成比车体左侧的上管6还位于车宽度方向外侧的位置上。该消声器61，从车体侧面看是大致四方的形状，以在后轮32的斜上左侧向后上倾斜的状态配置。消声器61，设置在向后上倾斜的排出管77的后半部分上，在该消声器61(排出管77)的后端部上突出设置有向后方的排气尾管75，在该排气尾管75的后端，形成有反应完气体的排出口76。
散热器68，由位于头管5前方的比较小型的上段散热器68a，和位于各下管7前边部7a前方的比较大型的下段散热器68b所分开构成。在下段散热器68b的右侧后方配置有水泵67，在该水泵67的斜下后方配置有恒温器69。在位于下段散热器68b两侧的车体罩42的内侧，分别配置有在车宽度方向扁平的蓄电池63。
在各下管7的弯曲部7c之间，配置有稀释装置56，其比下边部7b的下侧端向下方突出。从稀释装置56导出排出短管78，该排出短管78连接在车体左侧下管7的下边部7b前侧上，同时从该下边部7b的后侧导出所述排出管77。即车体左侧的下管7，构成反应完气体排出路径的一部分，因此，从稀释装置56排出的气体，通过排出短管78、下管7的下边部7b和排出管77而向大气排出。
一起参照图5进行说明，则电机驱动器64从车体侧面看是呈现大致四方的形状，通过冷却板65安装在后摆动支架21的左支架体23车宽度方向的外侧上。来自燃料电池5 1和蓄电池63的供给电力用的高压配线64a连接在电机驱动器64的前端部上。成为所述冷却水路66一部分的给水管65a和排水管65b分别连接在冷却板65的前端下部和上部上。
从电机驱动器64的后端部把三相的高压配线64b导出，这些各相的高压配线64b连接在位于电机驱动器64紧后方的电机31前端部的给电端子上。即电机驱动器64，从车体侧面看与电机31在不重叠的程度上与之接近配置。图中符号64c，表示的是设置在各相的高压配线64b上检测对电机31给电量的电流传感器64，图中符号64d，表示的是作为电机驱动器64一部分的电压平滑电容器。
电机单元20上安装有作为后摆动支架21一部分的支架罩21a。该支架罩21a，与后摆动支架21和电机31一起地把电机驱动器64、冷却板65、电压平滑电容器64d、各高压配线64a、64b、给水管65a和排水管65b以及电流传感器64c等覆盖，把它们进行适当的保护。在支架罩21a上分别设置有能使外部大气向其内部流通的未图示的外部大气导入口和导出口。
如图6所示，后摆动支架21的基部22沿车宽度方向大致成为三角柱形状，使枢轴9沿车宽度方向把位于该基部22前端侧的一顶部贯通的同时，通过该枢轴9被支承在枢轴板8上。后摆动支架21的基部22是铝合金制的，而左支架体23形成在其左侧并与之成为一体。该左支架体23，为了从车体侧面看与基部22是连续的而被设计成朝向后方其末端宽(参照图1、图5)。
左支架体23大致是沿车体侧面设置，其后端上部和下部成为与电机31的壳体31a前端上部和下部结合的结合部23a，该各结合部23a与壳体31a分别用螺钉等结合成一体。在左支架体23的大致中央部，设置有从车体侧面看大致成四方形的上下三个中央减重孔23b，且在位于各结合部23a后方的部位处，分别设置有从车体侧面看成大致三角形状的后减重孔23c。在左支架体23的里面侧(车宽度方向内侧)，竖立设置有多个跨越该左支架体23和基部22三角肋23d。
在后摆动支架21的基部22右侧，另外构成的右支架体24的前端部24a，用螺钉等与其结合成一体。右支架体24也同样地是铝合金制的，且设置成与左支架体23是相对的。右支架体24从基部22的右侧向后方成为前端稍微细地延伸出，在其后端部设置有后轮车轴32a的支承部24b。右支架体24通过在其前部和后部形成大型的右减重孔24c，而成为从车体侧面看是大致是日字状的部件。
一起参照图7进行说明时，把从车体侧面看大致是方形的冷却板65安装在后摆动支架21的左支架体23外侧面上以把所述中央减重孔23b堵塞住。该冷却板65使其内侧面与左支架体23的外侧面接触而与之邻接配置，且在该冷却板65的外侧安装有电机驱动器64，其是在车宽度方向上扁平的长方体形状，且从车体侧面看与冷却板65是大致重叠的。
电机驱动器64，通过使其内侧面与冷却板65的外侧面接触而与之邻接配置，而能通过该冷却板65进行冷却。电压平滑电容器64d，使其内侧面与驱动器本体64e的外侧面接触而与之邻接配置，且其外侧面被设置成车体外侧的面。图中符号25，是连接联杆机构34一端侧用的下固定件。
如以上所说明，所述实施例电动车(二轮机动车1)的控制部冷却结构具备：电机31，其向驱动轮即后轮32供给动力；电机驱动器64，其进行该电机31的驱动控制；冷却板65，其为了冷却该电机驱动器64而在内部流通冷却水，所述冷却板65配置成：一侧面与电机驱动器64邻接，而另一侧面与后摆动支架21邻接。
根据该结构，由于从例如具有功率FET等的电机驱动器64发出的热被水冷式冷却板65良好吸收，同时，被该冷却板65本体吸收的热向铝制的后摆动支架21良好地传播，所以能进一步提高该电机驱动器64的冷却效果。
在所述控制部冷却结构中具备电机单元20，其收容电机31且与后摆动支架21一起对于车架4进行自由摆动地支承，通过在该电机单元20上安装冷却板65和电机驱动器64，而使电机21与电机驱动器64之间的结线距离变短，随之还能抑制电机驱动器64的发热量。因此，能把电机21与电机驱动器64之间的配线简单化，且通过抑制电机驱动器64的发热量，能相对地提高冷却效果。能进一步减少电机31与电机驱动器64的电气影响。
在所述控制部冷却结构中，电机驱动器64与电机21接近配置的同时，从车体侧面看其与电机21不重叠，而能把电机21与电机驱动器64之间的结线距离更加变短的同时，能把电机21发出的热对电机驱动器64的影响抑制在最小限度，而能更加提高该电机驱动器64的冷却效果。
在所述控制部冷却结构中，通过将连接在冷却板65上的给水管65a和排水管65b与后摆动支架21接近配置，而使给水管65a和排水管65b不会从电机单元20的外侧脱离，因此，能把电机单元20周围的冷却水用配管简单化，且随之能提高冷却系统的维修保养性。
本发明并不限定于所述实施例，例如也可以把后摆动支架21的左支架体23的中央减重孔23b废除，把它变为平板状，使冷却板65邻接(接触)在其上。根据这种结构，从电机驱动器64发出的热通过冷却板65而良好地向后摆动支架21上传播，所以，能提高电机驱动器64的冷却效果。
上述实施例的结构是一个例子，当然向二轮机动车和燃料电池车的适用并不限定于此，在不脱离发明主旨的范围内当然可以有各种变更。

Claims (5)

1、一种电动车的控制部冷却结构，其具备：电机，其向驱动轮供给动力；控制部，其进行该电机的驱动控制；冷却板，其为了冷却该控制部而在内部流通冷却水，其特征在于，所述冷却板配置成一侧面与所述控制部邻接，而另一侧面与后摆动支架邻接，给水管和排水管连接在所述冷却板的前端部。
2、如权利要求1所述的电动车的控制部冷却结构，其特征在于，其具备电机单元，其收容所述电机且与所述后摆动支架一起对车架进行自由摆动支承，在该电机单元上安装所述冷却板和控制部。
3、如权利要求1所述的电动车的控制部冷却结构，其特征在于，所述控制部与所述电机接近配置的同时，从车体侧面看其与所述电机不重叠。
4、如权利要求2所述的电动车的控制部冷却结构，其特征在于，所述控制部与所述电机接近配置的同时，从车体侧面看其与所述电机不重叠。
5、如权利要求1到权利要求4中任一项所述的电动车的控制部冷却结构，其特征在于，所述后摆动支架中与所述冷却板邻接的部位形成平板状。
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