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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem
eines elektrischen Fahrzeuges und insbesondere auf ein Kühlsystem
für ein
elektrisches Fahrzeug, das geeignet ist, wärmeerzeugende Abschnitte durch
Rezirkulieren eines flüssigen
Kühlmittels
zu kühlen.
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Im
Allgemeinen sind viele Kühl-
und Heizeinrichtungen von elektrischen Fahrzeugen vom Luftkühl-Typ,
wie in
JP A 47-31317 (1972)
offenbart. Bis jetzt sind zum Kühlen
von Abschnitten eines Elektromotors eine Vielzahl von Verfahren
bekannt, von denen eines, wie in
JP A 48-60207 (1973) offenbart, eine Leitung für den Kühlmittelfluss
anwendet, die auf einem äußeren Umfang
des Stators bereitgestellt ist, ein anderes Verfahren, wie in
JP 1-131256 U (1989), wendet einen
spiralförmigen
Strömungsdurchgang
an, der in einem Rahmen auf dem äußeren Umfang
des Stators bereitgestellt ist.
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In
der
DE 37 38 412 A1 wird
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Motorkühlung vorgeschlagen, wobei
in wenigstens einem Kühlkreislauf
eines zu kühlenden
Motors wenigstens eine mechanische, vom zu kühlenden Motor angetriebene
Kühlmittelpumpe
sowie wenigstens eine von einem elektrischen Schaltgerät angesteuerte
elektrische Kühlmittelpumpe
vorgesehen sind.
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Weiterhin
wird in der
DE 38 10
174 A1 eine Einrichtung zur Regelung der Kühlmitteltemperatur
einer Brennkraftmaschine, insbesondere in Kraftfahrzeugen gelehrt,
mit mindestens einem Kühlmitteltemperaturfühler, mindestens
einem weiteren Fühler
zum Messen einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine,
mit einer Regeleinrichtung, die die Fühlerausgangssignale empfängt und
die abhängig
von den Fühlerausgangssignalen und
einer Solltemperatur des Kühlmittels
eine Stelleinrichtung zur Beeinflussung der Kühlmitteltemperatur steuert.
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In
der
US 3,309,234 A wird
ein Batteriewärmesteuerumgehungsventil
beschrieben, das automatisch durch ein internes Thermostat betätigt wird.
Die
DE 42 06 611 A1 offenbart
ein Verfahren zur Kühlung
von Antriebskomponenten.
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Elektromotoren
tendieren zu großer
Ausgabe und großem
Ausmaß wegen
der Erfordernisse, die Laufeffizienz von Kraftfahrzeugen zu erhöhen, und
eine Wärmemenge,
die in den Elektromotoren und Steuervorrichtungen erzeugt wird,
wächst
merkbar an gemäß der Ausdehnung
ihrer Benutzungsumgebungen.
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Die
Leistungsquelle eines elektrischen Kraftfahrzeuges ist hauptsächlich eine
Batterie, und die Entwicklung der Batterie wird seit kurzem aktiver.
Insbesondere wird es notwendig, die Wärme der Batterie zurückzuhalten,
da die Batteriecharakteristiken schnell bei niedriger Temperatur
abfallen.
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Weiterhin
ist es bekannt, die Leistung der Batterie zum Erwärmen eines
Widerstandsdraht-Heizgerätes zum
Innenraumerwärmen
im Winter zu nutzen, da das elektrische Kraftfahrzeug ein geringeres
Heizvermögen
als ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine hat.
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Bei
den oben genannten konventionellen Techniken kann nicht erwartet
werden, ein stabiles Kühlen und
Erwärmen
zu erhalten, da die Elektromotoren und die Steuervorrichtungen vom
Luftkühl-Typ
sind und leicht durch die Außenlufttemperatur
beeinflusst werden.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Kühlsystem
für ein
elektrisches Fahrzeug bereitzustellen, das unabhängig von äußeren Temperaturschwankungen
eine effektive Klimatisierung des Antriebssystems des Fahrzeugs
gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Kühlsystem
mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 gelöst.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird durch die in
dem Unteranspruch angegebenen Merkmale ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird ein
Kühlsystem
eines elektrischen Kraftfahrzeuges bereitgestellt, das in der Lage
ist, unabhängig
von den Jahreszeiten beständig
zu kühlen,
und das in der Lage ist, das Heizen des Kraftfahrzeuginnenraumes
durch effektive Verwendung der in einem Elektromotor und einer Steuervorrichtung
erzeugten Wärme
zu unterstützen
und ein Abnehmen der Batteriecharakteristiken durch Zurückhalten
der Wärme
der Batterie zu unterdrücken.
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Des
Weiteren wird ein Aufbau bereitgestellt, der in der Lage ist, effektiv
einen Elektromotor oder eine Steuervorrichtung zu kühlen.
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Gemäß einem
Aspekt wird eine nicht gefrierende Lösung als ein Kühlmittel
verwendet und ein erzwungenes Rezirkulieren der nicht gefrierenden
Lösung
um eine Wärmequelle
durch eine Leitung angewandt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt rezirkuliert die Wärme, die in einem Elektromotor
und einer Steuervorrichtung erzeugt wird, durch eine Batterie, und
es wird ein das Heizgerät
erwärmender
Durchgang bereitgestellt, der mit einem kühlenden Durchgang für den Elektromotor
und die Steuervorrichtung durch eine Ventileinrichtung schaltbar
ist.
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Darüber hinaus
wird eine Kühlleitung
benachbart zu einem Wärmeerzeugungsabschnitt
eines Elektromotors oder einer Steuervorrichtung bereitgestellt.
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Nicht
gefrierende Lösung
als ein Kühlmittel,
die in einer Kühlleitung
fließt,
fließt
auf Umfängen
einer Steuervorrichtung und eines Elektromotors und tauscht die
Wärme mit
der Wärme
aus, die in der Steuervorrichtung und dem Elektromotor er zeugt wird,
um sie zu kühlen.
Die erwärmte,
nicht gefrierende Lösung
wird durch einen Kühler
zwangsgekühlt
und durch eine Pumpe rezirkuliert, um wieder zum Kühlen eingespeist
zu werden.
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Ein
Gebläsemotor
arbeitet, um den Kühler
zu kühlen,
und er arbeitet zusammen mit einer elektrischen Pumpe, um effektiv
zu kühlen,
wenn die Außenlufttemperatur
hoch ist.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein
schematisches Diagramm, das ein Kühlsystem einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 ein
schematisches Diagramm, das ein Kühlsystem einer anderen Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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3 ein
Flussdiagramm, das den Kühlflussdurchgang
der Ausführungsform,
die in 2 gezeigt ist, zeigt;
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4 einen
Graph, der die Temperaturbedingung eines Sensors T1 an einem Einlass
einer Steuervorrichtung zeigt, wobei der Sensor in der vorliegenden
Erfindung benutzt wird;
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5 ein
Flussdiagramm der Steuerung in der Ausführungsform, die in 2 gezeigt
ist;
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6 eine
Draufsicht der Steuervorrichtung;
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7 eine
Seitenansicht der Steuervorrichtung in 6;
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8 eine
Bodenansicht der Steuervorrichtung in 6;
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9 eine
Schnittansicht, die eine Anordnung der Kühlplatte in der Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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10a eine Draufsicht einer Steuervorrichtung, die
eine Anordnung einer Kühlleitung
der Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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10b eine Schnittansicht der Kühlleitung, genommen längs einer
Linie 10b-10b der 10a;
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11a eine Draufsicht einer Steuervorrichtung, die
eine Anordnung einer Kühlleitung
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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11b eine Schnittansicht der Kühlleitung, genommen längs einer
Line 11b-11b in 11a;
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11c eine Schnittansicht der Kühlleitung, genommen längs einer
Linie 11c-11c in 11a;
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11d eine Bodenansicht der Steuervorrichtung in 11a;
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12 eine
Ansicht, die eine Anordnung einer Kühlleitung einer anderen Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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13 eine
Ansicht der rechten Seite von 12;
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14 eine
Schnittansicht, genommen längs
einer Linie 14-14 von 12;
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15 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Teiles der 12;
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16 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Teiles von 12, die eine andere Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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17 eine
Seitenansicht eines Elektromotors, der in der Erfindung verwendet
wird;
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18 eine
Schnittansicht des Elektromotors in 17;
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19a eine Seitenansicht eines Statorabschnittes
des Elektromotors in 17;
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19b eine vergrößerte Ansicht
eines Teiles des Statorabschnittes in 19a,
angezeigt durch P;
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20 eine
Seitenansicht einer Komponente des Stators in 17;
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21a eine Vorderansicht einer Komponente eines
Stators, wie in 17 gezeigt, der eine andere Ausführungsform
der Erfindung ist; und
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21b eine Seitenansicht von 21a.
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Eine
Ausführungsform
wird hiernach mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.
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1 zeigt
ein Kühlsystem
einer Steuervorrichtung und einen Elektromotor für elektrische Kraftfahrzeuge.
Das Kühlsystem
weist eine Kühlleitung 5,
die zum Kühlen
einer Steuervorrichtung 1, die die Ausgabe eines Elektromotors
steuert, und des Elektromotors 2, der die Räder antreibt,
verwendet wird, einen Kühler 3 zum
Kühlen
eines Kühlmittels
und eine elektrische Pumpe 4 auf.
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In
der Kühlleitung 5 ist
ein Kühlmittel
aus einer nicht gefrierenden Lösung
eingeschlossen. Auf der Seite des Kühlers 3 ist ein Kühlergebläsemotor 6 bereitgestellt,
um das Kühlmittel
zwangszukühlen.
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In
der obigen Konstruktion ist eine Wärmemenge, die in der Steuervorrichtung 1 erzeugt
wird, fast gleich einer Wärmemenge,
die in dem Elektromotor 2 erzeugt wird, aber eine Temperatur
der Wärmemenge, die
in den elektronischen Teilen, die die Steuervorrichtung 1 bilden,
wie z.B. Transistoren, Kondensatoren usw., erzeugt wird, ist 150°C oder höher, was
sehr hoch ist, und die thermische Bedingung ist sehr schwer für elektronische
Teile, die niedrig im Wärmewiderstand
sind. Daher, um das System zu kühlen,
sind die Steuervorrichtung 1 und der Elektromotor 2 so
angeordnet, dass die Steuervorrichtung 1 zuerst gekühlt wird,
und dann wird der Elektromotor 2, der größer im Wärmewiderstand
ist, gekühlt,
um dadurch ein effektives Kühlen
unter guten wärmeausgeglichenen
Bedingungen bereitzustellen.
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Ein
maximales Kühlen
ist im Sommer erforderlich und zu der Zeit, wenn die Außenlufttemperatur
hoch ist, d.h. gewöhnlicherweise
zu der Zeit, wenn die Außenlufttemperatur
40°C oder
höher ist
gemäß einer
Umwelttestspezifikation eines Kraftfahrzeugherstellers. Zu solch
einem Zeitpunkt ist es notwendig, die Kapazität des Kühlers 3, eine Durchflussrate
des Kühlergebläsemotors 6 und
eine Zirkulationsflussrate der elektrischen Pumpe 4 so
festzulegen, dass das Kühlen
ausreichend ist, wenn der Elektromotor 2 auf voller Leistung
ist. Es gibt jedoch Fälle,
wo die Außenlufttemperatur
auf ungefähr
Raumtemperatur absinkt und wo die Steuervorrichtung 1 und
der Elektromotor 2 unnötig
so stark gekühlt
werden. Eine geeignete Ausführungsform
für solche Fälle wird
mit Bezug auf 2 erklärt.
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In 2 ist,
obwohl ein prinzipieller Kühlkreislauf
der gleiche wie in 1 ist, ein Gehäuse 7 einer
Batterie parallel mit dazwischenliegenden Verbindungsabschnitten
a und b der Kühlleitung 5 zwischen
dem Elektromotor 2 und dem Kühler 3 verbunden,
und ein Heizgerät 8 und
ein Ventil V3 sind zwischen dem dazwischenliegenden verbindenden
Abschnitt b und der Pumpe 4 bereitgestellt, so dass das
Kühlmittel
da durch über
das Ventil V3 fließen
kann. Eine Leitung 5a mit einem Ventil V1 ist zwischen
dem dazwischenliegenden verbindenden Abschnitt a und der Pumpe 4 verbunden.
Ein Ventil V2 ist zwischen den dazwischenliegenden verbindenden
Abschnitten a und b bereitgestellt.
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Funktionen
des Kühlsystems
in
2 werden mit Bezug auf die folgende Tabelle erklärt werden: Tabelle 1
| Wasserweg | Gebläsemotor | V1 | V2 | V3 | Bemerkungen |
| (1)
C-Mo-R-P Sommer | an | geschlossen | offen | geschlossen | Außentemperatur
ist hoch |
| (2)
C-Mo-R-P | an/aus | geschlossen | offen | geschlossen | Gebläse aus bei
T1 < 45 |
| (3) C-Mo-V2-V1-P | aus | offen | offen | geschlossen | |
| (4) C-Mo-V3-H-P | aus | geschlossen | geschlossen | offen | V2 öffnen, wenn
Temperatur ansteigt |
| (5) C-Mo-B-V1-P Winter | aus | offen | geschlossen | geschlossen | V1
schließen, wenn
Temperatur ansteigt |
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Durchgangswiderstand B >> V2
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In
der obigen Tabelle 1 stellen die Symbole C, Mo, B, P und R jeweils
die Steuervorrichtung 1, den Elektromotor 2, das
Batteriegehäuse 7,
die Pumpe 4 und den Kühler 3 dar.
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Was
den Kühlmittelweg
oder den Wasserweg betrifft, der gemäß einem Wechsel in der Außenlufttemperatur
genommen wird, wird im Falle (1), wenn die Außenlufttemperatur hoch im Sommer
ist, das heißt
40°C oder
höher,
ein Kühlmittelweg
C-Mo-R-P genommen,
bei dem es unnötig
ist, die Wärme
der Batterie zurückzuhalten,
und das Ventil V2 ist geöffnet,
so dass die Steuervorrichtung 1 und der Elektromotor 2 durch
das Kühlmittel
gekühlt
werden, das vollständig
durch den Kühler 3 gekühlt worden
ist. In diesem Falle ist die Kühlleitung 5 mit
einem Kühlweg 71 des
Batteriegehäuses 7 verbunden,
um einen Rezirkulationsweg zu bilden, jedoch fließt das Kühlmittel,
da der Kühlweg 71 einen
hohen Durchgangswiderstand hat, in einem kurzen Kreislauf durch
das Ventil 2, und die Ventile V1 und V3 sind geschlossen.
Im Falle (2) wird Zwangskühlen durchgeführt gemäß den Umgebungsbedingungen,
auch wenn die Außenlufttemperatur
relativ kühl
ist, d.h. niedriger als die gewöhnliche
Temperatur ist, wobei die Ventilöffnungs-
und Schließbedingungen
die gleichen wie im Falle (1) sind. Ein Wert eines Wassertemperatursensors
T1, der an einem Einlass der Steuervorrichtung 1 angeordnet
ist, wird erfasst, und das Ventil V2 wird geschlossen und der Kühlergebläsemotor 6 ausgeschaltet
bei dem Wert von etwa 45°C,
d.h. in einem Temperaturbereich, in dem der Wärmewiderstand der elektronischen
Teile gesichert werden kann, weil das Zwangskühlen unnötig bei solch einem Temperaturbereich
ist.
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Im
Falle (3) senkt sich die Außenlufttemperatur
weiter auf ungefähr
5°C im Winter
ab, das Ventil V1 ist geöffnet,
und das Kühlmittel
schließt
den Kühler 3 kurz
und wird zu der Pumpe 4 zurückgeführt. Zu dieser Zeit ist grundsätzlich der
Kühlergebläsemotor 6 ausgeschaltet.
Wenn der Einlasswassertemperatursensorwert T1 jedoch 65°C oder höher erreicht,
wird das Ventil V1 geschlossen und das Kühlmittel durch den Kühler 3 rezirkuliert.
Zu dieser Zeit ist der Gebläsemotor 6 angeschaltet.
Im Falle (4) senkt sich die Außenlufttemperatur
weiter ab, das Ventil V2 ist geschlossen, und das Ventil V3 ist
geöffnet,
wobei das heiße
Kühlmittel
in das Heizgerät 8 (H)
fließengelassen
und zu der Pumpe 4 rezirkuliert wird. In diesem Falle,
auch wenn der Einlasswassertemperatursensor Ti 65°C oder höher erreicht,
wird das Ventil V2 geöffnet
und ein Teil des Kühlmittels
durch den Kühler 3 rezirkuliert,
wobei die Temperatur des Kühlmittels
abgesenkt wird, und das gekühlte
Kühlmittel wird
zu der Pumpe 4 rezirkuliert. Zu diesem Zeitpunkt, auch
wenn T1 > 65°C, ist der
Kühlergebläsemotor 6 angeschaltet,
wie in 5 gezeigt.
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Im
Falle (5) senkt sich die Außenlufttemperatur
weiter ab, das Ventil V1 ist geöffnet,
das Ventil V2 ist geschlossen, und das Ventil V3 ist geschlossen,
wobei das heiße
Kühlmittel
von dem Motor 2 durch den Kühlweg 71 des Batteriegehäuses 7 rezirkuliert
wird, und wenn die Kühlmitteltemperatur
zu einer vorbestimmten Temperatur ansteigt, wird das Ventil V1 geschlossen,
um dadurch das Kühlmittel
durch den Kühler 3 zu
rezirkulieren. Durch Wiederholen dieser Operation kann Kühlen und
Erhitzen effektiv unter einer energiesparenden Bedingung durchgeführt werden.
Die Reihenfolge der oben genannten Muster (3), (4), (5) im Verhältnis zu
der Außenlufttemperatur ändert sich
gemäß der Kapazität der Batterie
und des Heizgerätes.
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3 zeigt
eine diagrammförmige
Veranschaulichung der obigen Tabelle, in der (1) bis (5) die oben genannten
Kühlmittelwege
oder Kühlmittelflussmuster
darstellen genauso wie der Außenlufttemperaturbedingungen.
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4 zeigt
Bedingungen einer Ein-Aus-Steuerung des Kühlergebläsemotors 6, der Flusssteuerung bzw.
Strömungssteuerung
der Pumpe 4 und des Einlasswassertemperatursensorwerts
T1 des Steuervorrichtungseinlasses bezüglich einer Änderung
der Außenlufttemperatur
(Ta), bei der die Rezirkulationsdurchflussrate Gm maximal 30 l/min
ist, z.B., und die Durchflussrate auf 5 l/min oder so reduziert
ist, wenn die Außenlufttemperatur
niedriger ist. 5 zeigt einen Steuerfluss des
Kühlsystems,
in dem verschiedene Werte als ein Beispiel gezeigt sind und die
Werte sich ein wenig ändern
gemäß der Größe des Kühlsystems.
In 5 stellt M den Kühlergebläsemotor 6 dar, Schalter
einen Startschalter, P die elektrische Pumpe 4 und Gw eine
Durchflussrate des Kühlmittels,
das durch die Pumpe 4 fließt.
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In
Schritt 501 wird überprüft, ob ein
Startschalter an ist oder nicht. Wenn der Startschalter aus ist,
wird ein Zeitgeber in Schritt 506 gelöscht und der Kühlergebläsemotor 6 und
die Pumpe 5 in Schritt 507 ausgeschaltet, so dass
die Kühlmitteldurchflussrate
Gw 0 l/min ist. In Schritt 501, wenn der Startschalter
ein ist, zählt
der Zeitgeber in Schritt 502 hoch. In Schritt 503,
wenn ein Wert Ta des Außenlufttemperatursensors
(Ta) gleich oder höher
als eine vorbestimmte Wassertemperatur ist, z.B. 20°C oder so,
wird die Pumpe 4 angeschaltet, um das Kühlmittel zu einer vorbestimmten
maximalen Durchflussrate Gm, 30 l/min in Schritt 504, zu
rezirkulieren. Zu der gleichen Zeit wird der Kühlergebläsemotor 6 angeschaltet,
um den Wert (T1) des Wassertemperatursensors in Schritt 505 zu
erniedrigen. (Das Durchflussmuster (1) in der Tabelle.)
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Wenn
ein Außenlufttemperatursensorwert
Ta niedriger als der vorbestimmte Wert 20°C (Schritt 503) und
gleich oder höher
als ein vorbestimmter Wert ist, z.B. 5°C in Schritt 508, wird
die Pumpe 5 angeschaltet, um das Kühlmittel bei der maximalen
Durchflussrate von 30 l/min (Schritt 509) zu rezirkulieren;
wenn der Wassertemperatursensorwert (T1) gleich oder höher als
eine vorbestimmte Temperatur, z.B. 45°C, ist, wird der Kühlergebläsemotor 6 angeschaltet,
um den Wassertemperatursensorwert (T1) in den Schritten 510, 511 abzusenken.
Danach, wenn der Wassertemperatursensorwert (T1) niedriger als der
vorbestimmte Wert von 45°C wird,
wird der Kühlergebläsemotor 6 ausgeschaltet,
um den Leistungsverbrauch in den Schritten 510, 512 zu reduzieren.
(Das Durchflussmuster (2))
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Weiter,
wenn der Außenlufttemperatursensorwert
Ta niedriger als eine vorbestimmte Außenlufttemperatur von 5°C in Schritt 508 ist,
wird die Pumpe 4 eingeschaltet, um das Kühlmittel
bei einer vorbestimmten minimalen Durchflussrate von 5 l/min zu
rezirkulieren in Schritt 513, und in Schritt 514,
wenn der Wassertemperatursensorwert (T1) gleich oder höher als
ein vorbestimmter Wert von 65°C
wird, wird der Kühlergebläsemotor 6 angeschaltet,
um die Wassertemperatur in Schritt 515 abzusenken. Danach,
wenn der Wassertemperatursensorwert T1 niedriger wird als der vorbestimmte
Wert von 65°C
in Schritt 514, wird der Kühlergebläsemotor 6 ausgeschaltet,
um den Wassertemperatursensorwert anzuheben, wobei das Kühlmittel
mit der höheren
Temperatur für
den anderen Kreislaufverwendet wird, um dadurch eine Wärmeausnutzung
zu bewirken (Muster (3), (4), (5)).
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In
den Fällen
irgendeines obigen Durchflussmusters haben die vorbestimmten Werte
eine gewisse Differenz, um Nachlaufen bei Ein-/Aus-Schaltoperationen
zu reduzieren. Zum Beispiel ist die Differenz so, dass im Falle,
wenn gewünscht
wird, dass der Kühlergebläsemotor 6 eine
Ein-/Aus-Operation durchführt,
wenn die Wassertemperatur 45°C
wird, der Gebläsemotor 6 eingeschaltet
wird, wenn die Wassertemperatur ansteigt und die Temperatur von
45°C erreicht,
und der Gebläsemotor 6 wird
ausgeschaltet, wenn die Wassertemperatur auf die Wassertemperatur
von 43°C
abgesenkt wird, z.B., und in diesem Falle ist die Temperaturdifferenz von
45°C-43°C = 2°C. Dies ist
das gleiche wie im Falle der Kühlmittelrezirkulation.
Wie in der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, ist das Kühlsystem vom Flüssigkeit-
oder Wasserkühltyp
insgesamt ausgezeichnet, verglichen mit einem Kühlsystem vom Luftkühltyp, darin,
dass ein Raum zur Installation klein ist (um 5%), das Gewicht reduziert
ist (um 10%), seine Wartung besser ist (es gibt kein Verstopfen
des Filters wie bei dem Luftkühltyp),
die Abwärmeausnutzung
ist größer, der
Entwurf ist besser, usw.
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Außerdem gibt
es einen großen
Effekt von Abgasausnutzung zum Energiesparen des Kühlergebläsemotors 6 und
des Elektromotors 2, zum Unterstützen des Erwärmens des
Heizgerätes 8 und
zum Verbessern der Batteriewirkung.
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6, 7 und 8 zeigen
eine Bedingung, dass eine Vielzahl von IGBT 10 (Isolierschicht-Bipolar-Transistor),
die eine Hauptkomponente der Steuervorrichtung 1 sind,
auf jeder einer IGBT-Montierplatte 11 (U-Phase), einer
IGBT-Montierplatte 12 (V-Phase), und einer IGBT-Montierplatte 13 (W-Phase)
durch Befestigungsschrauben 14 montiert sind. Eine Kühlplatte 15 ist
durch Verbindungsschrauben 16 auf den IGBT-Montierplatten 11, 12, 13 montiert,
auf denen die IGBT 10 montiert sind auf eine Weise, dass
die IGBT-Montierplatten 11, 12 und 13 jede
in engem Kontakt mit der Kühlplatte 15 sind.
Die Kühlplatte 15 hat
eine Kühlleitung 17 mit
sich verbunden zum Kühlen
der Kühlplatte 15.
Die gekühlte
Kühlplatte 15 kühlt die
IGBT 10.
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9 zeigt
die Bedingung, wenn die IGBT-Montierplatte 11, 12, 13 auf
der Kühlplatte 15 montiert
ist, in der die IGBT-Montierplatte 11, 12, 13 an
der Kühlplatte 15 durch
Verbindungsschrauben 16 befestigt ist und die IGBT 10 sind
auf die IGBT-Montierplatte 11, 12, 13 durch
die Befestigungsschrauben 14 montiert. Die Kühlplatte 15 hat
Löcher
an Abschnitten, die den Befestigungsschrauben 14 entsprechen,
um ein Überstehen
der Befestigungsschrauben 14 in die Kühlplatte 15 zu erlauben.
Weiter ist ein Kühleffekt
weiterhin verbessert durch direktes Befestigen der IGBT 10 an
der Kühlplatte 15 durch
die Befestigungsschrauben. Die Kühlleitung 17 ist so
angeordnet, um die Verbindungsschrauben 16 nicht zu stören.
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Die 10a und 10b zeigen
eine Form und eine Anordnung der Kühlleitung 17, die
mit der Kühlplatte 15 verbunden
ist. Die Kühlleitung 17 hat
eine elliptische Querschnittsform wie in 10b gezeigt.
Die Kühlröhrenleitung 17 ist
so mit der Kühlplatte 15 verbunden,
dass eine lange Achse der Ellipse parallel mit der Kühlplatte 15 ist,
wobei ein Kontaktbereich ausgedehnt ist. Die Kühlleitung mäandert, ohne die Befestigungs- oder
Verbindungsschrauben zu stören,
um dadurch die Kühlleitung 17 lang
zu machen und den Kontaktbereich mit der Kühlleitung 17 auszudehnen.
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Die 11a bis 11d zeigen
eine Anordnung von zwei Kühlleitungen 17a und 17b,
die bereitgestellt sind, um Durchgangsverluste der Kühlleitung 17 zu
reduzieren. Die zwei Kühlleitungen 17a, 17b sind
parallel zueinander und vollständig über die
Kühlplatte 15 angeordnet,
so dass die gesamte Oberfläche
der Kühlplatte 15 mit
den Kühlleitungen
gekühlt
wird. Die Kühlleitung 17a und 17b sind
mit Verteilern 18 an beiden Enden verbunden, wobei die
Verteiler mit einer Einlassleitung 19a bzw. einer Auslassleitung 19b verbunden
sind.
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Die 12, 13 und 14 zeigen
eine Konstruktion zum weiteren Reduzieren von Druckverlust und zum
Vergrößern des
Kontaktbereiches durch Verwendung einer Kühlröhre 19 (z.B. durch
Extrusion geformt) mit Vielfachdurchgängen. Die Kühlröhre 19 ist mit Montierschraubenlöchern 20 versehen.
Sie sind auf einem Einlasskopfstück 21 und
einem Auslasskopfstück 22 an
beiden Enden montiert. Eine Ein lassleitung 23 und eine
Auslassleitung 24 ist mit dem Einlass bzw. dem Auslasskopfstück 21, 22 verbunden.
Bei dieser Konstruktion wächst
ein Wärmeleitbereich
zum Kühlen
um ein Vierfaches an, der Druckverlust wird auf 1/5 reduziert, verglichen
mit der Kühlleitung
und ihre Wirkleistung ist stark verbessert mit einer demgemäß gebildeten Konstruktion.
Außerdem
ist die Festigkeit der Kühlröhre selbst
ziemlich stark, und die Kühlröhre kann
als eine Basis dienen, um darauf andere Komponenten zu montieren.
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Wie
in 14 gezeigt, hat die Kühlröhre 19 eine Vielzahl
von Kühlmittelwegen 25,
von denen jeder einen rechtwinkligen Querschnitt hat.
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15 zeigt
eine Konstruktion, bei der Luftdichtheit und Druckwiderstand durch
Bereitstellen eines Abstandhalters 26 in einem Verbindungsabschnitt
der Auslassleitung 24 und des Auslasskopfstückes 22 aufrecht
gehalten werden kann.
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16 zeigt
eine Konstruktion, bei der die Auslassleitung 24 erweitert
ist und mit dem Auslasskopfstück 22 verbunden
ist, ohne den Abstandhalter 26 zu benutzen.
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17 bis 21b zeigen das Kühlen des Elektromotors.
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In
den 17 und 18 weist
ein Induktionsmotor einen Stator oder einen Statorkern 31 auf,
der elektrische Wechselstromleistung empfängt und ein rotierendes magnetisches
Feld erzeugt, einen Rotor 32, der durch das rotierende
magnetische Feld rotiert wird, eine Welle 33, die den Rotor 32 trägt, Lager 34,
die die Welle 33 tragen, und einen Träger 35, der die Lager 34 trägt. Ein äußerer Ring 36,
in dem Durchgänge
für das Kühlmittel
gebildet sind, ist auf dem äußeren Umfang
des Stators 31 montiert.
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Der äußere Ring 36 ist
durch Abrunden von plattenähnlichem
gezogenem Reduktionsmaterial gebildet, um auf die Größe des äußeren Umfangs
des Stators 31 zu passen, um dadurch die Kühlmitteldurchgänge in ringförmiger Form
zu bilden.
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Der äußere Ring
ist auf den Stator 31 durch Presspassen montiert, wobei
der äußere Ring 36 fest
mit dem Stator 31 kontaktiert sein kann und die Wärmeleitung
und der Kühleffekt
verbessert sind. Weiterhin ist es effektiv, als Material für den äußeren Ring 36 ein
weicheres Material wie z.B. Aluminium, Kupfer zu verwenden als eine
elektromagnetische Stahlplatte, die für den Rotor verwendet wird.
Dies hat den Effekt, das Einpassen des äußeren Ringes 36 an
dem Stator 31 zu erhöhen,
da sich der äußere Ring 36 deformiert,
wenn der äußere Ring 36 in
den Stator 31 pressgepasst wird. Außerdem kann die Einpassung
weiter erhöht
werden durch Bilden einer feinen Rändelung auf dem äußeren Umfang
des Stators, wie in den 19a, 19b gezeigt, und Einschneiden des äußeren Umfangs
des Stators 31 in den äußeren Ring 36,
wenn der äußere Ring 36 durch Presspassen
eingefügt
wird, wobei ein Kontaktbereich vergrößert sein kann.
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Wie
in 20 gezeigt, kann durch Bereitstellen des äußeren Ringes 36 mit
getrennten Seiten, die sich jeweils in einer axialen Richtung erstrecken,
und durch Bereitstellen eines einstellbaren Mechanismus 36c zum
Einstellen eines Spaltes oder einer Breite zwischen den getrennten
Seiten, wie z.B. Bolzen oder Mutter, die Größe des Kontaktbereiches des äußeren Ringes 36 mit
dem Stator 31 entworfen werden, um rau zu sein, und die
Einpassung oder der feste Sitz zwischen dem äußeren Ring 36 und
dem Stator 31 kann durch eine einfache Konstruktion erhöht werden. 36a stellt
einen Einlass oder Auslass dar.
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Die 21a und 21b zeigen
eine Ausführungsform
des äußeren Ringes 36.
Der äußere Ring 36 hat
einen Einlass 36a, einen Verteilerabschnitt 36d,
der mit dem Einlass 36a verbunden ist, eine Vielzahl von parallelen
Durchgangsabschnitten 36b, die mit dem Verteilerabschnitt 36d verbunden
sind, einen Kollektorabschnitt (nicht gezeigt, aber ähnlich in
der Konstruktion wie der Verteilerabschnitt 36d) und einen
Auslass (nicht gezeigt, aber ähnlich
in Konstruktion wie der Einlass 36a). Das Kühlmittel
von dem Einlass 36a fließt in den Kollektorabschnitt 36d,
um zu jedem parallelen Durchgangsabschnitt 36b verteilt
zu werden, fließt
in die parallelen Durchgangsabschnitte 36b, wird in einen
Strom durch den Kollektorabschnitt gesammelt, und fließt dann
in den Auslass. Mit dieser Konstruktion wird der Durchgangswiderstand
des Kühlmittels
reduziert, und ein Kontaktbereich zwischen dem Kühlmittel und dem Durchgang
kann größer gemacht
werden, so dass effektives Kühlen
bewirkt werden kann.
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Im
Falle, dass es unnötig
ist, den Durchgangswiderstand für
das Kühlmittel
so streng zu betrachten, wird erwogen, dass der Kühlmitteldurchgang
direkt auf dem äußeren Umfang
des Stators 31 in einer spiralförmigen oder Zick-Zack-Weise
gewunden ist. In diesem Falle hat der Kühldurchgang effektiverweise
einen elliptischen oder rechtwinkligen Querschnitt. Es gibt Spalte
zwischen dem Stator und der Kühlleitung,
die darauf montiert ist, so dass es notwendig ist, diese Spalten
mit gut wärmeleitendem
Harz zu füllen.
Außerdem
werden durch Bilden der Kühlleitung
in einer spiralförmigen
oder Zick-Zack-Weise im voraus und durch Herstellen des inneren
Durchmessers der Kontaktoberfläche
der Kühlleitung
mit dem Stator 31 kleiner als der Durchmesser des äußeren Umfangs
des Stators 31 der zusammengebaute Stator und die Kühlleitung
hervorragend in ihrer Einpassung und der Kühlwirkung.
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Die
Erfindung ist mit den obigen Ausführungsformen erklärt. Gemäß der Erfindung
wird ein Kühlmittel einer
nichtgefrierenden Lösung
durch den elektrischen Motor und die Steuervorrichtung zwangsrezirkuliert,
so dass das Kühlsystem
eines Kraftfahrzeuges erhalten werden kann, das in der Lage ist,
stetig zu kühlen
unabhängig
von den Jahreszeiten.
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Außerdem gibt
es Effekte des Unterstützens
des Erwärmens
des Kraftfahrzeuginnenraumes und des Unterdrückens der Reduktion der Batterieleistung
aufgrund von Wärmeaufbewahrung
durch effektives Ausnutzen der Wärme,
die in dem Motor oder der Steuervorrichtung erzeugt wird.
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Außerdem gibt
es einen Effekt, dass der Elektromotor und die Steuervorrichtung
effektiv mit einer einfachen Konstruktion gekühlt werden können.