JP2002067664A - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主制御装置及び空調用制御装置を単一の冷却
ボックス内に収納して冷却する電気自動車を提供する。 【解決手段】 主制御装置８にて駆動制御される走行用
モータ３にて電気自動車１を走行させる。車室外に設け
られたコンプレッサ１０及び室外熱交換器（凝縮器）１
３と車室内に設けられた室内熱交換器（蒸発器）１９な
どから冷凍サイクルを構成する。コンプレッサ１０を駆
動するためのコンプレッサモータ１１を車載バッテリー
５から給電する。コンプレッサモータ１１の運転を制御
する空調用制御装置２８とを有する空気調和装置９を備
える。主制御装置８及び空調用制御装置２８を単一の冷
却ボックス２９内に収納する。冷却ボックス２９を冷却
手段（冷却用水回路３１）冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車載バッテリーよ
り給電され、主制御装置にて駆動制御される走行用モー
タにて走行する電気自動車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来電気自動車の制御装置は車輪を駆動
制御する主制御装置と、車室内の空調を行なう制御装置
とを備えていた。該主制御装置の制御回路基板にはＨＩ
Ｃ（ＰＡＭとｉｎｖｅｒｔｅｒが一つのモジュールとし
て納められているハイブリッドＩＣ）が設けられてお
り、このＨＩＣによって車載バッテリー電圧（ＤＣ２３
０Ｖ）を所定の電圧に昇圧して走行用モータ駆動し電気
自動車を走らせていた。

【０００３】また、車室内の空調を行なう制御装置は、
操作パネルに設けられた空調用スイッチがＯＮされる
と、コンプレッサモータが回転してコンプレッサが回転
駆動される。そして、コンプレッサから吐出され室外熱
交換器に流入した高温のガス冷媒は、電動モータで駆動
され高速回転する室外送風機により車室外の空気と熱交
換されて放熱し凝縮液化された後、膨張弁を介して車室
内に設けられた室内熱交換器に流入する。

【０００４】液冷媒はそこで蒸発し、その時に周囲から
熱を吸収することにより冷却作用を発揮し室内送風機に
て車室内の空気と熱交換して車室内を冷却し空調を行な
った後、再び冷媒はコンプレッサに戻る冷凍サイクルを
繰り返す冷媒回路が構成されている。係る制御装置の制
御回路基板にもＨＩＣが設けられ、このＨＩＣによって
車載バッテリー電圧（ＤＣ２３０Ｖ）を所定の電圧に昇
圧してコンプレッサモータを回転駆動し車室内の空調を
行なっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自動車
を走らせるＨＩＣと、車室内の空調を行なうＨＩＣは発
熱量が大きく、両ＨＩＣが高温になると異常動作をして
しまう。そこで、自動車を走らせるＨＩＣと、車室内の
空調を行なうＨＩＣとをそれぞれ別々の冷却ボックスに
収納し高温による両ＨＩＣの異常動作を防止していた。
このため、一台の電気自動車に二つの冷却ボックスを用
意しなければならず、これによって冷却回路が複雑にな
り電気自動車がコストアップしてしまう問題があった。

【０００６】本発明は、係る従来技術の課題を解決する
ために成されたものであり、主制御装置及び空調用制御
装置を単一の冷却ボックス内に収納して冷却する電気自
動車を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の電気自動
車は、車載バッテリーより給電され、主制御装置にて駆
動制御される走行用モータにて走行するものであって、
電気自動車の車室外に設けられたコンプレッサ及び室外
熱交換器と電気自動車の車室内に設けられた室内熱交換
器などから構成される冷凍サイクルと、車載バッテリー
により給電され、コンプレッサを駆動するためのコンプ
レッサモータと、該コンプレッサモータの運転を制御す
る空調用制御装置とを有する空気調和装置を備え、主制
御装置及び空調用制御装置を単一の冷却ボックス内に収
納し、冷却手段にて冷却ボックスを冷却するものであ
る。

【０００８】本発明によれば、車載バッテリーより給電
され、主制御装置にて駆動制御される走行用モータにて
走行するものであって、電気自動車の車室外に設けられ
たコンプレッサ及び室外熱交換器と電気自動車の車室内
に設けられた室内熱交換器などから構成される冷凍サイ
クルと、車載バッテリーにより給電され、コンプレッサ
を駆動するためのコンプレッサモータと、該コンプレッ
サモータの運転を制御する空調用制御装置とを有する空
気調和装置を備え、主制御装置及び空調用制御装置を単
一の冷却ボックス内に収納し、冷却手段にて冷却ボック
スを冷却するようにしているので、走行用モータを制御
する主制御装置と空気調和装置の空調用制御装置を単一
の冷却ボックスにて冷却することが可能となる。これに
より、例えば従来のように主制御装置用冷却ボックスと
空調用制御装置用冷却ボックスをそれぞれ別々に手配す
る必要もなくなるので冷却ボックスを作製する手間を省
くことが可能となる。従って、主制御装置と空調用制御
装置を単一の冷却ボックスにて冷却することができるの
で、冷却ボックスの生産性及び設置作業性の大幅な省力
化を行なうことができ、電気自動車の利便性を極めて向
上させることができるようになるものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明の電気自動車１に取り付
けた空気調和装置９のブロック図、図２は本発明の電気
自動車１の駆動系の構成図、図３は本発明の電気自動車
１のに取り付けた空気調和装置９の構成図、図４は本発
明の電気自動車１に取り付けた空気調和装置９の回路図
をそれぞれ示している。

【００１０】図において１は自動車（実施例ではハイブ
リッドカー（ＨＥＶ））で、この自動車１には内燃機関
（エンジン）２と、制御装置２８を具備した空気調和装
置９が搭載されている。空気調和装置９は自動車１の車
室内の冷房、暖房及び除湿等の空調を行なうもので、ロ
ータリーコンプレッサ等にて構成されたコンプレッサ１
０の吐出側の配管１０Ａは室外熱交換器としての凝縮器
１３に接続され、凝縮器１３の出口側は受液器１７に接
続されている。受液器１７の出口側の配管１７Ａは減圧
装置としての膨張弁１８に接続され、膨張弁１８は室内
熱交換器（冷却器）としての蒸発器１９に接続されてい
る。蒸発器１９の出口側はコンプレッサ１０の吸込側の
配管１０Ｂに接続されて環状の冷凍サイクル（冷媒回
路）を構成している（図４）。尚、３３はヒータで最低
回転数の時（停止時を含む）或いは、更に車室内を暖め
たい時に使用するものである。

【００１１】該コンプレッサ１０、凝縮器１３及びエン
ジン２などは人が乗車しない車室外に設けられると共
に、蒸発器１９は人が乗車する車室内に設置されてい
る。コンプレッサ１０にはコンプレッサモータ１１が設
けられ、このコンプレッサモータ１１によってコンプレ
ッサ１０は駆動される。凝縮器１３には室外送風機１５
が設けられており、この室外送風機１５は室外送風機モ
ータ１６によって回転駆動される。蒸発器１９には室内
送風機２１が設けられており、この室内送風機２１は室
内送風機モータ２２によって回転駆動される。

【００１２】また、コンプレッサ１０の冷媒吐出側には
冷媒吐出温度を検出するための温度センサ１２が設けら
れ、凝縮器１３の冷媒出口側には冷媒出口温度を検出す
るための温度センサ１４が設けられると共に、蒸発器１
９の冷媒出口側には冷媒出口温度を検出するための温度
センサ２０が設けられ、これらは制御装置２８に接続さ
れている。２３は室内送風機２１より車室内に吹き出さ
れる空気の温度を検出するための温度センサであり、温
度センサ２３も制御装置２８に接続されている。また、
室外送風機モータ１６、室内送風機モータ２２、車室内
の空調操作パネルに設けられた温度設定ボリューム２４
或いは空調用スイッチ２５なども制御装置２８に接続さ
れている。尚、２８Ａは制御装置２８の制御回路が設け
られた制御回路基板２８Ａである。

【００１３】ここで、制御装置２８はＰＡＭ（Ｐｕｌｓ
ｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パル
ス振幅変調）により車載バッテリー５電圧（ＤＣ２３０
Ｖ）を希望の電圧に昇圧し、ｉｎｖｅｒｔｅｒによって
コンプレッサモータ１１駆動電圧に変換してコンプレッ
サ１０を回転駆動させるが、ＰＡＭとｉｎｖｅｒｔｅｒ
が一つのモジュールとして納められている図示しないハ
イブリッドＩＣ（ＨＩＣ）は非常に高温になってしま
う。このため、ＨＩＣは後述する冷却ボックス２９に取
り付けられる。

【００１４】また、制御装置２８にはコンプレッサ１０
の回転数に比例して回転するＡＵＴＯと、一定割合で
１．２．３の３段階に室内送風機２１の回転数を変化さ
せ、車室内に吹き出す送風量をマニュアルで決定するブ
ロアファンスイッチ２６が接続されている。尚、２５Ａ
はコンプレッサ１０が運転されている時に点灯する運転
ＬＥＤ、２７はバッテリー（ＤＣ１２Ｖ）で図示しない
前照灯、方向指示器、ラジオ或いは制御装置２８などを
動作させるための電源である。

【００１５】前記自動車１には図２に示す如く、エンジ
ン２と走行用モータ３と発電器４とが設けられており、
走行用モータ３はモータ制御用インバータ３Ａを介して
車載バッテリー（ＤＣ２３０Ｖ）５に接続されると共
に、発電器４は発電用インバータ４Ａを介して車載バッ
テリー５に接続されている。エンジン２と走行用モータ
３と発電器４とには図示しないトルク分割機構が接続さ
れ、トルク分割機構は走行用モータ３と発電器４、及
び、エンジン２と走行用モータ３の回転を一つに合わせ
て、後述する無段変速機６を駆動する。尚、トルク分割
機構にて走行用モータ３と発電器４、及び、エンジン２
と走行用モータ３の回転を一つに合わせて無段変速機６
を駆動する技術については周知の技術であるため詳細な
説明を省略する。

【００１６】係る走行用モータ３は主にエンジン２での
ガソリン効率の悪い発進時、低速時にエンジン２の駆動
力より多く使用され、ガソリン効率の良い高速に移るに
つれて、エンジン２主導で動作する。また、エンジン２
主導時は発電器４で発電された電力が車載バッテリー５
及びバッテリー２７に充電される。また、発電器４はエ
ンジン２回転中の発電作用の他、エンジン２始動時にス
タータとしても利用される。

【００１７】前記無段変速機（ＣＶＴ機構（Ｃｏｎｔｉ
ｎｕｏｕｓｌｙ ＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓ
ｉｏｎ））６は車輪７に接続されている。そして、エン
ジン２或いは走行用モータ３は無段変速機６を介して車
輪７を回転させて、自動車１を走行させる。尚、エンジ
ン２或いは走行用モータ３にて駆動される無段変速機６
にて車輪７を回転させ自動車１を走行させる技術につい
ては従来より周知の技術であるため詳細な説明を省略す
る。

【００１８】ここで、主制御装置８は、前述同様ＰＡＭ
により車載バッテリー５電圧（ＤＣ２３０Ｖ）を所定の
電圧に昇圧して、ｉｎｖｅｒｔｅｒ（モータ制御用イン
バータ３Ａ）によって走行用モータ３駆動電圧に変換
し、走行用モータ３を回転させるが、この場合もＰＡＭ
とｉｎｖｅｒｔｅｒが一つのモジュールとして納められ
ている図示しないＨＩＣは非常に高温になってしまう。
このため、ＨＩＣは後述する冷却ボックス２９に取り付
けられる。

【００１９】また、制御装置２８は図３に示す如き主制
御回路基板８Ａに接続され、主制御回路基板８Ａはコン
プレッサ１０駆動信号を生成している。そして、制御装
置２８は主制御装置８から得たコンプレッサモータ１１
の誘起電圧からコンプレッサモータ１１の回転子の位置
検出を行ない、マイクロコンピュータで次の励磁パター
ンを作るインバータで、コンプレッサモータ１１の回転
制御を行なう。尚、主制御回路基板８Ａには温度センサ
３２Ａが取り付けられており、この温度センサ３２Ａは
制御装置２８に接続されている。また、主制御回路基板
８Ａには車載バッテリー５、コンプレッサモータ１１な
どが接続されている。

【００２０】一方、図５に冷却ボックス２９を示してい
る。該冷却ボックス２９は車室外に取り付けられると共
に、内部には前記空調用制御装置２８の制御回路基板２
８Ａと、自動車１の駆動系を制御する主制御装置８の主
制御回路基板８Ａとが内蔵されている。冷却ボックス２
９は一側を開口する筺体２９Ｂと、筺体２９Ｂの開口を
閉塞すると共に開口より少許大きな固定板２９Ａとから
構成されている。固定板２９Ａは熱伝導率の良好な金属
にて構成されており、固定板２９Ａには所定の厚さ、所
定の幅、所定の長さの熱交換フィン３０が複数設けられ
ている。この熱交換フィン３０は筺体２９Ｂの反対面に
設けられると共に、筺体２９Ｂの離間側に延在してい
る。

【００２１】また、固定板２９Ａは所定の厚さを呈して
おり、この固定板２９Ａに冷却手段としての冷却水（不
凍液など）が流通する冷却用水回路３１が設けられてい
る。この冷却用水回路３１は固定板２９Ａ内に設けられ
ると共に、冷却用水回路３１には循環モータ３２が設け
られている。そして、固定板２９Ａに制御回路基板２８
Ａと主制御回路基板８Ａに設けられた両ＨＩＣの裏面が
密着固定されている。尚、冷却用水回路３１は車室外に
設けられ冷却ファンを備えた水冷式のラジエータ（図示
せず）に接続されており、このラジエータによって冷却
用水回路３１内の冷却水は放熱される。また、循環モー
タ３２は制御装置２８に接続されている。

【００２２】そして、自動車１が走行すると主制御回路
基板８Ａに設けられたＨＩＣは自己発熱して温度上昇し
て行くが、熱交換フィン３０は自動車１の走行による風
によって冷却されこれによってＨＩＣは放熱し冷却され
る。主制御回路基板８Ａに設けられたＨＩＣの温度が自
動車１の走行による風で放熱しても自己発熱して更に温
度上昇する場合、制御装置２８は温度センサ３２Ａが所
定の温度以上に上昇したのを検出して循環モータ３２を
駆動し冷却用水回路３１中の冷却水を循環させる。

【００２３】これにより、冷却水は固定板２９Ａから熱
を奪って固定板２９Ａに密着固定された主制御装置８の
ＨＩＣを冷却している。また、固定板２９Ａには空調用
制御装置２８のＨＩＣも密着固定しているので、空調用
制御装置２８のＨＩＣも冷却されるので、両ＨＩＣが高
温になって損傷してしまう不都合を防止することができ
る。即ち、冷却ボックス２９の固定板２９Ａ内に冷却用
水回路３１を設け、この冷却用水回路３１に設けられた
循環モータ３２によって冷却水を循環させている。これ
により、制御回路基板２８Ａに設けられたＨＩＣと主制
御回路基板８Ａに設けられたＨＩＣとが冷却され、それ
らが高温になって損傷してしまうのを防止している。

【００２４】次に、自動車１用空気調和装置９の動作を
説明する。以下自動車１はエンジン２を搭載していない
電気自動車（図１よりエンジン２を取り除いた自動車）
で説明する。また、コンプレッサモータ１１と室外送風
機モータ１６は車載バッテリー５より給電されると共
に、車載バッテリー５及びバッテリー２７は満充電され
ているものとする。空気調和装置９が運転されると制御
装置２８はコンプレッサモータ１１の回転数を制御して
コンプレッサ１０の運転を行なう。これによって、コン
プレッサ１０で圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒
は配管１０Ａから凝縮器１３に流入し、室外送風機１５
の送風によって凝縮器１３は車室外で冷却される（図１
中抜き矢印）。凝縮器１３に流入したガス冷媒はそこで
放熱して凝縮液化された後、受液器１７に流入する。受
液器１７に一旦貯溜された液冷媒は、配管１７Ａを経て
膨張弁１８に至り、そこで絞られた後、蒸発器１９に流
入する。

【００２５】蒸発器１９に流入した冷媒はそこで蒸発
し、その時に周囲から熱を吸収することにより冷却作用
を発揮すると共に室内送風機２１の送風によって車室内
を冷却して空調を行なう（図１中抜き矢印）。蒸発器１
９を出た冷媒はアキュムレータ（図示せず）に入り、そ
こで未蒸発液冷媒を気液分離された後、ガス冷媒のみが
コンプレッサ１０に吸い込まれ、再度コンプレッサ１０
で圧縮され吐出される冷凍サイクルを繰り返す。尚、コ
ンプレッサ１０によって車室内の空調を行なう技術につ
いては従来より周知の技術であるため詳細な説明を省略
する。

【００２６】係る走行用モータ３を制御する主制御装置
８と空気調和装置９の空調用制御装置２８を単一の冷却
ボックス２９内に収納し、この冷却ボックス２９内に収
納した制御回路基板２８Ａと主制御回路基板８Ａに設け
られた両ＨＩＣを循環モータ３２によって循環する冷却
水によって冷却している。これにより、従来のように主
制御装置８用冷却ボックスと空調用制御装置２８用冷却
ボックスをそれぞれ別々に手配する必要もなくなる。従
って、主制御装置８と空調用制御装置２８を単一の冷却
ボックス２９にて冷却することができるので、冷却ボッ
クス２９の冷媒回路を簡素化することができるようにな
る。

【００２７】このように、主制御装置８と空調用制御装
置２８を単一の冷却ボックス２９内に収納し、この冷却
ボックス２９を冷凍サイクルにて冷却するようにしてい
るので、従来のように主制御装置８と空調用制御装置２
８をそれぞれ別々の冷却ボックス２９に収納して冷却し
なければならない不都合も解消される。また、主制御装
置８と空調用制御装置２８とを収納した冷却ボックス２
９の固定板２９Ａに冷却用水回路３１を設けて、主制御
装置８と空調用制御装置２８を冷却する冷却用水回路３
１を単一化しているので、冷却ボックス２９の冷媒回路
が簡素化できて、自動車１の生産性及び設置作業性の大
幅な省力化を行なうことができるようになる。

【００２８】次に、図６にもう一つの自動車１用空気調
和装置９の実施例を説明する。この場合、自動車１は大
型のもので車室内前後には蒸発器１９、５９がそれぞれ
設けられ、これらの蒸発器１９、５９によって車室内全
体が好適に空調できるように構成されている。即ち、自
動車１には前述同様の環状の冷媒回路が設けられ、この
冷媒回路の受液器１７の出口側の配管１７Ａから分岐し
て減圧装置としての膨張弁５８に接続され、膨張弁５８
は室内熱交換器（冷却器）としての蒸発器５９に接続さ
れている。

【００２９】そして、蒸発器５９の出口側はコンプレッ
サ１０の吸込側の配管１０Ｂに接続され環状の冷凍サイ
クル（冷媒回路）を構成している。また、蒸発器５９に
は温度センサ６０、室内送風機６１、室内送風機モータ
６２、温度センサ６３が設けられ、温度センサ６０、室
内送風機モータ６２及び温度センサ６３はそれぞれ制御
装置２８に接続されている。即ち、前述の膨張弁１８と
蒸発器１９に並列に膨張弁５８と蒸発器５９が設けられ
ている。

【００３０】そして、受液器１７の出口側の配管１７Ａ
から分岐した蒸発器５９も制御装置２８によって前述同
様大型自動車の車室内の空調が行なわれる。この場合
も、主制御装置８と空調用制御装置２８を単一の冷却ボ
ックス２９にて冷却することができるので、冷却ボック
ス２９の冷媒回路を簡素化することができるようにな
る。これによって自動車１の生産性及び設置作業性の大
幅な省力化を行なうことができるようになる。

【００３１】尚、実施例では自動車１を電気自動車（Ｅ
Ｖ）で説明したがこれに限らず、自動車１はハイブリッ
ドカー（ＨＥＶ）、燃料電池自動車（ＦＣＥＶ）などで
も差し支えない。

【００３２】また、温度センサ２０で蒸発器１９の冷媒
出口温度を検出し、温度センサ２３で室内送風機２１か
ら車室内に吹き出される空気の温度を検出するようにし
たが、これに限らず、蒸発器１９の冷媒出口側温度と室
内送風機２１の送風温度は略同一温度になるので、温度
センサ２３を削除して温度センサ２０だけで車室内に吹
き出される空気の温度を検出するための温度センサ２３
を兼ねコストの低減を図るようにしても差し支えない。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、電気
自動車の車室外に設けられたコンプレッサ及び室外熱交
換器と電気自動車の車室内に設けられた室内熱交換器な
どから構成される冷凍サイクルと、車載バッテリーによ
り給電され、コンプレッサを駆動するためのコンプレッ
サモータと、該コンプレッサモータの運転を制御する空
調用制御装置とを有する空気調和装置を備え、主制御装
置及び空調用制御装置を単一の冷却ボックス内に収納
し、冷却手段にて冷却ボックスを冷却するようにしてい
るので、走行用モータを制御する主制御装置と空気調和
装置の空調用制御装置を単一の冷却ボックスにて冷却す
ることが可能となる。これにより、例えば従来のように
主制御装置用冷却ボックスと空調用制御装置用冷却ボッ
クスをそれぞれ別々に手配する必要もなくなるので冷却
ボックスを作製する手間を省くことが可能となる。従っ
て、主制御装置と空調用制御装置を単一の冷却ボックス
にて冷却することができるので、冷却ボックスの生産性
及び設置作業性の大幅な省力化を行なうことができ、電
気自動車の利便性を極めて向上させることができるよう
になるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気自動車に取り付けた空気調和装置
のブロック図である。

【図２】本発明の電気自動車の駆動系の構成図である。

【図３】本発明の電気自動車のに取り付けた空気調和装
置の構成図である。

【図４】本発明の電気自動車に取り付けた空気調和装置
の回路図である。

【図５】冷却ボックスの縦断側面図である。

【図６】電気自動車に取り付けたもう一つの空気調和装
置のブロック図である。

【符号の説明】

１ 自動車 ３ 走行用モータ ３Ａ モータ制御用インバータ ４ 発電器 ５ 車載バッテリー ８ 主制御装置 ９ 空気調和装置 １０ コンプレッサ １１ コンプレッサモータ １２ 温度センサ １３ 凝縮器 １４ 温度センサ １５ 室外送風機 １６ 室外送風機モータ １７ 受液器 １８ 膨張弁 １９ 蒸発器 ２０ 温度センサ ２１ 室内送風機 ２２ 室内送風機モータ ２３ 温度センサ ２５ 空調用スイッチ ２７ バッテリー ２８ 制御装置 ２９ 冷却ボックス ２９Ａ 固定板 ２９Ｂ 筺体 ３０ 熱交換フィン ３１ 冷却用水回路 ３２ 循環モータ ３２Ａ 温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田垣 和久 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H115 PA11 PC06 PG04 PI13 PI18 PI29 PI30 PU08 PU25 PV09 QA01 QA05 QE01 RB08 RB22 RE13 SE04 SE05 SE08 TO05 UI40

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車載バッテリーより給電され、主制御装
   置にて駆動制御される走行用モータにて走行する電気自
   動車において、 前記電気自動車の車室外に設けられたコンプレッサ及び
   室外熱交換器と前記電気自動車の車室内に設けられた室
   内熱交換器などから構成される冷凍サイクルと、前記車
   載バッテリーにより給電され、前記コンプレッサを駆動
   するためのコンプレッサモータと、該コンプレッサモー
   タの運転を制御する空調用制御装置とを有する空気調和
   装置を備え、 前記主制御装置及び前記空調用制御装置を単一の冷却ボ
   ックス内に収納し、冷却手段にて前記冷却ボックスを冷
   却することを特徴とする電気自動車。