JP2002144888A - ハイブリット車両 - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
線構造の単純化によって、製造コストを削減でき、ラジ
オのノイズを低減できるとともに、パワープラントを効
率良く冷却することができるハイブリット車両を提供す
る。 【解決手段】 前輪2、2を駆動するエンジン4と、後
輪3、3を駆動する電動モータ5と、電動モータ5に供
給する電力を蓄える蓄電装置14と、電動モータ5の動
作を制御するパワードライブユニット13と、パワード
ライブユニット13を冷却する空冷式の冷却系18と、
を備え、蓄電装置14、パワードライブユニット13お
よび電動モータ5が、車両1の前後方向に前側から順に
並びかつ車室11の床下に配置され、冷却系18は、車
室11の床下に配置されるとともに、その吸気口20
a、21a、22aが蓄電装置14の前方に配置されて
いる。
Description
駆動し、後輪を電動モータで駆動するハイブリット車両
に関し、特に電動モータを含むパワープラントなどのレ
イアウトに関する。
テリやキャパシタなどのエネルギーストレージユニット
(以下「エネスト」という)、トラクションおよび回生
発電を行う電動モータ、バッテリと電動モータとの間の
電気的な入出力調整を行うことで、電動モータの動作を
制御するパワードライブユニット(以下「PDU」とい
う)などを、パワープラントとして備えている。この場
合、エネストとPDUの間は直流高圧線で接続され、P
DUと電動モータの間は交流3相線で接続されるのが一
般的であり、例えば車両駆動時には、エネストから直流
高圧線を介して供給された高圧の直流電力が、PDUで
3相交流電力に変換され、交流3相線を介して電動モー
タに供給される。このようなパワープラントを車両にい
かに配置するかは、これらの車両への搭載性や組立性な
どに大きな影響を及ぼすため、車両の設計上、非常に重
要である。
プラントを備えた電気自動車を、例えば特開平7−15
6826号ですでに提案している。この電気自動車で
は、バッテリは、車室の床下に配置され、電動モータ
は、車両前部のモータルーム内に配置されるとともに、
PDUは、電動モータの上側に配置されている。また、
パワープラント部品の他のレイアウトとして、例えば車
室内後部にエネストを配置したものや、車室内後部にエ
ネストとPDUとを一体化したモジュールを配置したも
のなども知られている。
タルーム内の電動モータの上側に配置した場合には、P
DUと床下に配置したエネストとをつなぐ直流高圧線が
長くなり、その配線が煩雑になる。また、このレイアウ
トをハイブリット車両に適用した場合には、PDUがエ
ンジンルーム内のエンジンの上側に配置されることか
ら、エンジンの駆動補機やエアクリーナなどの周辺部品
の設置スペースを圧迫してしまい、エンジンルームの小
型化、ひいては車両の小型化を阻害するため、これらの
点において改善の余地がある。
合には、エネストとPDUをつなぐ直流高圧線がさらに
長くなるとともに、その配線のために車室内外を貫通す
る構造を別途、設ける必要があり、このことがコストア
ップの原因になる。また、このように車室内後部にエネ
ストを配置する場合、ハイブリット車両では一般に、燃
料タンクを床下後部に配置することが多く、その場合、
エネストからの直流高圧線を燃料タンク周辺に複雑に配
置された部品間をぬってPDUに配線しなければなら
ず、配線がさらに複雑になる。
を一体化したモジュールを配置した場合には、PDUと
床下に配置された電動モータとをつなぐ交流3相線を通
すための床貫通構造を設ける必要があり、コストアップ
の原因になる。また、交流3相線が長くなるため、高周
波の交流電流がラジオのノイズの発生源になるなどの欠
点がある。さらに、車室内に配置するパワープラント部
品が増えることで、その分、有効に使用できる車室内空
間が減少してしまう。
って発熱するため、これらを冷却する冷却装置を設ける
のが一般的である。その場合、通常は、PDU/電動モ
ータの小型化と消費電力の低減のために水冷式が採用さ
れる。しかし、ハイブリット車両においては、ガソリン
車と同等のエンジン用のラジエータやヒートシンクが設
けられるため、PDU/電動モータ用のラジエータを追
加することは、スペース上、困難なことが多い。また、
このラジエータをあえて追加した場合には、追加したラ
ジエータと、既存のエンジン用のラジエータおよびコン
デンサとが影響を及ぼし合うことで、それぞれの放熱能
力を低下させてしまう。その結果、エンジンが本来の出
力を維持することが困難になり、多くの場合、同車格の
ガソリン車と比較して、出力の小さなエンジンを搭載せ
ざるを得なくなる。
になされたものであり、パワープラントの配線長さの短
縮化および配線構造の単純化によって、製造コストを削
減でき、ラジオのノイズを低減できるとともに、パワー
プラントを効率良く冷却することができるハイブリット
車両を提供することを目的とする。
め、本発明の請求項1に係るハイブリット車両は、前輪
2、2を駆動するエンジン1と、後輪3、3を駆動する
電動モータ5と、電動モータ5に供給する電力を蓄える
蓄電装置(実施形態における(以下、本項において同
じ)バッテリ14)と、電動モータ5の動作を制御する
パワードライブユニット13と、蓄電装置およびパワー
ドライブユニット13を冷却する空冷式の冷却系(冷却
装置18)と、を備え、蓄電装置、パワードライブユニ
ット13および電動モータ5が、車両1の前後方向に前
側から順に並びかつ車室11の床下に配置され、冷却系
は、車室11の床下に配置されるとともに、その吸気口
20a、21a、22aが蓄電装置の前方に配置されて
いることを特徴とする。
置、パワードライブユニットおよび電動モータが、前後
方向にこの順序で前側から並んだ状態で、車室の床下に
配置されるので、これらを互いに近接して配置すること
が可能になる。その結果、蓄電装置とパワードライブユ
ニットをつなぐ配線、例えば直流高圧線、およびパワー
ドライブユニットと電動モータをつなぐ配線、例えば交
流3相線の配線長さを、両方とも短くすることができ
る。したがって、これらの配線を容易に行えるととも
に、交流3相線が長い場合に生じやすい高周波の交流電
流に起因するラジオのノイズを低減できる。
どがいずれも車室の床下に配置されているので、直流高
圧線や交流3相線を車室内外間で通すための貫通構造は
不要となり、その分の製造コストの削減が可能になる。
同じ理由から、エンジンルーム内にパワードライブユニ
ットを配置する必要がなくなることで、エンジンルーム
ひいては車両の小型化が可能になるなど、設計の自由度
が高められるとともに、車室内にパワープラント部品が
存在しないことで、車室内の有効スペースを広げること
ができる。
ニットを冷却する冷却系もまた、車室の床下に配置され
ているので、既存のエンジン用のラジエータやコンデン
サへの冷却系の放熱による悪影響がほとんどなくなり、
同車格のガソリン車と同等出力のエンジンを搭載するこ
とが可能になる。また、冷却系の吸気口が、最前に位置
する蓄電装置の前側に配置されているので、吸気口から
導入された冷却用の空気を、短い配管長さで蓄電装置お
よびパワードライブユニットに送ることができ、それに
より、コストダウンを図れるとともに、これらを効率良
く冷却することができる。
イブリット車両において、車室11の床下に配置された
燃料タンク15、および車両11の前後方向に延びる排
気管9をさらに備え、蓄電装置およびパワードライブユ
ニット13は、車両1の左右方向において、燃料タンク
15を間にして、排気管9と反対側に配置されているこ
とを特徴とする。
ドライブユニットが、燃料タンクを間にして、排気管と
反対側に配置されているので、蓄電装置、パワードライ
ブユニットや冷却系などへの排気管の熱による悪影響を
抑制することができる。また、蓄電装置、パワードライ
ブユニットおよび燃料タンクを、車室の床下にまとめて
配置することが可能になるため、車室の床構造を単純化
できるなど、設計の自由度を高めることができる。
明の好ましい実施形態を説明する。図1および図2は、
本発明を適用したハイブリット車両の構成を示してい
る。このハイブリット車両(以下、単に「車両」とい
う)1は、前輪2、2をエンジン4で駆動し、後輪3、
3を電動モータ(Mot)(以下、単に「モータ」とい
う)5で駆動するタイプのものである。エンジン4は、
車両1の前部のエンジンルーム6内に収容されており、
トランスミッション7および差動ディファレンシャル8
などを介して、前輪2、2に連結されている。また、エ
ンジン4の排気管9は、右サイドフレーム10の内側に
沿って、前後方向に延びている。
し、車室11の床下に配置されていて、差動ディファレ
ンシャル12などを介して、後輪3、3に連結されてい
る。モータ5の前側には、パワードライブユニット(以
下「PDU」という)13およびバッテリ(Batt)
14(蓄電装置)が、前後方向に近接して並んだ状態で
順に配置されている。PDU13およびバッテリ14
は、左サイドフレーム10の内側に沿い、モータ5と同
様、車室11の床下に配置されている。また、車室11
の床下には、PDU13およびバッテリ14と排気管9
との間に、燃料タンク(Fuel)15が配置されてい
る。
4などとともにパワープラントを構成するものであり、
バッテリ14に直流高圧線16を介して接続され、モー
タ5に交流3相線17を介して接続されていて、バッテ
リ13とモータ5との間の電気的な入出力調整を行う。
これにより、モータ5の動作、すなわちモータ5による
後輪3、3の駆動および回生発電が制御されるととも
に、バッテリ14は、後輪駆動時にモータ5に電力を供
給し、回生発電時には回生された電力を蓄える。
4、PDU13およびモータ5が、前後方向にこの順序
で前側から近接して並んだ状態で配置されているので、
バッテリ14とPDU13をつなぐ直流高圧線16、お
よびPDU13とモータ5をつなぐ交流3相線17の配
線長さを、両方とも短くすることができる。したがっ
て、これらの配線を容易に行えるとともに、交流3相線
17が長い場合に生じやすい高周波の交流電流に起因す
るラジオのノイズを低減することができる。
ータ5が、いずれも車室11の床下に配置されているの
で、直流高圧線16や交流3相線17を車室11の内外
間で通すための貫通構造が不要となり、その分の製造コ
ストの削減が可能になる。同じ理由から、エンジンルー
ム6内にPDU13を配置する必要がなくなることで、
エンジンルーム6ひいては車両1の小型化が可能になる
など、設計の自由度が高められるとともに、車室11内
にパワープラント部品が存在しないことで、車室11内
の有効スペースを広げることができる。
が、車両2の左右方向において、燃料タンク15を間に
して、排気管9と反対側に配置されているので、PDU
13およびパッテリ14や次に述べる冷却装置18など
への排気管9の熱による悪影響を抑制することができ
る。また、PDU13、バッテリ14および燃料タンク
15を、車室11の床下にまとめて配置することが可能
になるため、車室11の床構造を単純化できるなど、設
計の自由度を高めることができる。
タ5、PDU13およびバッテリ14は、ガソリン車に
追加可能なシステムになっていることが好ましい。すな
わち、車両の機種開発にあたり、ガソリン車をレイアウ
トする際に、上記パワープラントを設置するスペースを
あらかじめ確保し、このガソリン車をベースにパワープ
ラントを追加することで、ハイブリット車両に転換でき
るようにするのがよく、それにより、開発工数を削減で
きる。また、これに伴い、制御システムについても、モ
ータ制御側に可能な限り完結性をもたせることで、エン
ジン制御のシステムに通信線を接続するだけで済むよう
にすることが好ましく、それにより、開発工数をさらに
削減することができる。
よびバッテリ14を冷却するための冷却装置18(冷却
系)が設けられている。図3に示すように、この冷却装
置18は、空冷式のものであり、車室11外とバッテリ
14との間に延び、フィルタ19を取り付けた吸気口2
0aから介して車室11外の空気(外気)を導入するメ
イン通路20と、このメイン通路20の上流部および下
流部にそれぞれ合流し、車室11内に開口する吸気口2
1a、22aから車室11内の空気(内気)をそれぞれ
導入する第1および第2の内気導入通路21、22と、
メイン通路20の第1内気導入通路21の合流部のすぐ
下流側から分岐する分岐通路23と、バッテリ14から
PDU13を経て分岐通路23に戻る循環通路24を備
えている。
1、22とメイン通路20との合流部には、導入する空
気を内気または外気に切り換えるための第1および第2
の切換弁25、26がそれぞれ設けられている。分岐通
路23は、仕切壁23aにより2つの部分に仕切られて
いて、その一方の部分に風量制御弁27が設けられてい
る。循環通路24は、この風量制御弁27の下流側に合
流している。風量制御弁27は、後述する下流側のファ
ン29への送風量を制御するためのものであり、その開
度、および内外気切換弁25、26の切換は、それぞれ
のアクチュエータ(図示せず)により制御される。
部よりも下流側には、エアコンユニット28のファン2
9が、そのファンモータ30とともに設けられており、
このファン29には、エアコンユニット28のエバポレ
ータ30およびヒータユニット31が順に接続され、エ
アコン吹出口28aが車室11内に臨んでいる。さら
に、外気導入通路20の室外部には、外気温を検出する
外気温センサ33が、車室11内の適所、例えば第1内
気導入通路21には、内気温を検出する内気温センサ3
4が設けられている。
している。すなわち、この冷却装置18は、第1〜第3
の3つの冷却モードに切り換えて運転される。第1冷却
モードは、運転者がエアコン操作により内気循環モード
を選択しているときに実行されるものであり、この場合
には、第1および第2の切換弁25、26が、第1およ
び第2の内気導入通路21、22を開放する開放位置
(位置A)にそれぞれ切り換えられるとともに、風量制
御弁27の開度が制御される。
第1および第2の内気導入通路21、22に吸気口21
a、22aから内気が導入される。第2内気導入通路2
2に導入された内気は、メイン通路20からバッテリ1
4およびPDU13に順に送られ、その際にこれらを冷
却する。その後、循環通路24を経てファン29の上流
側に戻る。一方、第1内気導入通路21に導入された内
気は、分岐通路23を通り、風量制御弁27の開度に応
じた送風量でファン29側に送られ、PDU13側から
の空気と合流する。合流した空気は、エアコンユニット
28のエバポレータ30およびヒータユニット31に順
に送られ、その際、例えばエバポレータ30で冷却され
た後、エアコン吹出口28aから車室11内に吹き出さ
れる。
循環した後、第1および第2の内気導入通路21、22
に再び導入され、上述したようにして、バッテリ14お
よびPDU13を冷却する。図1および図2の矢印は、
以上のような冷却空気の流れを示している。また、風量
制御弁27の開度は、バッテリ14側の温度に応じて制
御され、例えばその温度が高く、バッテリ14などが十
分に冷却されているときには、より大きな開度に、すな
わちバッテリ14側へ送られる冷却用の空気量がより小
さくなるように制御される。
ドを選択している場合において、外気温センサ33で検
出された外気温が内気温センサ34で検出された内気温
よりも低いときに実行される。この場合には、第1およ
び第2の切換弁25、26が、第1および第2の内気導
入通路21、22を閉鎖する閉鎖位置(位置B)にそれ
ぞれ切り換えられるとともに、風量制御弁27の開度が
制御される。
20に導入された外気は、バッテリ14およびPDU1
3に順に送られ、これらを冷却する。その後、循環通路
24を経てファン29のすぐ上流側に戻る。また、導入
された空気の一部は、分岐通路23を通り、風量制御弁
27で絞られた後、ファン29側に送られ、PDU13
側からの空気とともにエアコンユニット28へ送られ、
温度を調整された後、車室11内に吹き出される。
入モードを選択している場合において、外気温が内気温
よりも高いときに実行される。この場合には、第1切換
弁25が閉鎖位置に、第2切換弁26が開放位置に、そ
れぞれ切り換えられるとともに、風量制御弁27が閉鎖
される。
外気は、分岐通路23を介してエアコンユニット28へ
送られ、冷却された後、車室11内に吹き出される。ま
た、吹き出された冷却空気は、車室11内を循環した
後、第2内気導入通路22に導入され、バッテリ14お
よびPDU13を冷却する。その後は、循環通路24を
経てエアコンユニット28へ送られる。
によれば、運転者が外気導入モードを選択している場合
において、外気温が低いときには、第2冷却モードを実
行することで、導入した外気を直接、冷却に用いる一
方、外気温が高いときには、第3冷却モードを実行する
ことで、外気をエアコンユニット28で一旦、冷却した
後、内気として導入し、冷却に用いるので、PDU13
およびバッテリ14を、外気温に応じて効率良く冷却す
ることができる。
置されているので、既存のエンジン用のラジエータやコ
ンデンサへの冷却装置18の放熱による悪影響がほとん
どなくなり、同車格のガソリン車と同等出力のエンジン
を搭載することが可能になる。さらに、冷却装置18の
吸気口20a、21a、22aが、最前に位置するバッ
テリ14の前側に配置されているので、これらの吸気口
20a、21a、22aから導入された冷却用の空気
を、短い配管長さでバッテリ14およびPDU13に送
ることができ、それにより、コストダウンを図れるとと
もに、これらを効率良く冷却することができる。
している。この冷却装置38は、上述した冷却装置18
がエアコンユニット28に接続され、エアコンの設定状
況に応じて制御されるのに対し、エアコンユニット28
とは独立して構成されている点が異なるものである。な
お、この冷却装置38の構成要素のうち、冷却装置18
と同じ構成のものについては同一の符号を付し、詳細な
説明は省略するものとする。図3との比較からわかるよ
うに、冷却装置38は、冷却装置18から、エアコンユ
ニット28、第2内気導入通路22、第2切換弁26、
分岐通路23および風量製造弁27などを省略したもの
である。循環通路24の下流側にはファン29およびフ
ァンモータ30が設けられ、その下流側の排出口29a
が車室11内に臨んでいる。
低い場合には、第1切換弁25が開放位置に切り換えら
れることで、ファン29の送風により、メイン通路20
に内気が導入され、バッテリ14およびPDU13を冷
却した後、循環通路24を経てファン29の上流側に戻
り、排出口29aから車室11内へ排出される。一方、
外気温が内気温よりも低い場合には、第1切換弁25が
閉鎖位置に切り換えられることで、メイン通路20に外
気が導入され、バッテリ14およびPDU13を冷却し
た後、上記と同様にして車室11内へ排出される。
よれば、前述した冷却装置18による前述した効果を同
様に得ることができる。これに加えて、本実施形態で
は、簡便な構成により、内気と外気のうちの温度の低い
方を用いて、PDU13などの冷却を行うことができ
る。また、ファン29がPDU13の下流側に配置され
ているので、例えばバッテリ14の上流側に配置した場
合と異なり、ファン29から発生する熱が冷却に悪影響
を及ぼすのを回避でき、冷却を効率良く行うことができ
る。
冷却装置を水冷式に構成した例を示している。この例で
は、モータ5、PDU13およびバッテリ14ならびに
燃料タンク15が、図2の車両1と同様に配置されてい
る。また、PDU13およびバッテリ14には冷却水通
路(図示せず)が循環するように通されていて、その途
中のPDU13の付近に、ウォータポンプ39およびラ
ジエータ(RAD)40が配置されている。これらのウ
ォータポンプ39およびラジエータ40は、エンジンル
ーム6内に配置されたエンジン用ラジエータ41および
エアコン用コンデンサ42などの冷却系とは独立して設
けられている。したがって、この構成によっても、エン
ジン用の冷却系と影響を及ぼし合うことがなく、それぞ
れの放熱能力を良好に維持することができる。
されることなく、種々の態様で実施することができる。
例えば、実施形態の冷却装置では、バッテリおよびPD
Uを冷却しているが、冷却通路をモータまで延ばすこと
によって、モータをも合わせて冷却するようにしてもよ
い。また、実施形態のバッテリに代えて、蓄電装置とし
てキャパシタを用いてもよいことはもちろんである。そ
の他、本発明の趣旨の範囲内で細部の構成を適宜、変更
することが可能である。
両によれば、蓄電装置、パワードライブユニットおよび
電動モータが、前後方向にこの順序で前側から並んだ状
態で、車室の床下に配置されるので、これらをつなぐ配
線長さを短くできることで、配線を容易に行えるととも
に、ラジオのノイズを低減できる。また、これらの配線
を車室内外間で通すための貫通構造は不要となり、その
分の製造コストの削減が可能になる。また、エンジンル
ーム内にパワードライブユニットを配置する必要がなく
なることで、エンジンルームひいては車両の小型化が可
能になるなど、設計の自由度が高められるとともに、車
室内にパワープラント部品が存在しないことで、車室内
の有効スペースを広げることができる。
ニットを冷却する冷却系もまた、車室の床下に配置され
ているので、既存のエンジン用のラジエータやコンデン
サへの冷却系の放熱による悪影響がほとんどなくなり、
同車格のガソリン車と同等出力のエンジンを搭載するこ
とが可能になる。また、冷却系の吸気口が、最前に位置
する蓄電装置の前側に配置されているので、吸気口から
導入された冷却用の空気を、短い配管長さで蓄電装置お
よびパワードライブユニットに送ることができ、それに
より、コストダウンを図れるとともに、これらを効率良
く冷却することができる。
ットが、燃料タンクを間にして、排気管と反対側に配置
されているので、蓄電装置、パワードライブユニットや
冷却系などへの排気管の熱による悪影響を抑制すること
ができる。また、蓄電装置、パワードライブユニットお
よび燃料タンクを、車室の床下にまとめて配置すること
が可能になるため、車室の床構造を単純化できるなど、
設計の自由度を高めることができる。
を、そのレイアウトを重点として概略的に示す側面図で
ある。
である。
す図である。
ルである。
ある。
構成した例を示す(a)車両の側面図、および(b)パ
ワードライブユニットなどの平面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 前輪を駆動するエンジンと、 後輪を駆動する電動モータと、 当該電動モータに供給する電力を蓄える蓄電装置と、 前記電動モータの動作を制御するパワードライブユニッ
トと、 前記蓄電装置および前記パワードライブユニットを冷却
する空冷式の冷却系と、を備え、 前記蓄電装置、前記パワードライブユニットおよび前記
電動モータが、当該車両の前後方向に前側から順に並び
かつ車室の床下に配置され、 前記冷却系は、前記車室の床下に配置されるとともに、
その吸気口が前記蓄電装置の前方に配置されていること
を特徴とするハイブリット車両。 - 【請求項2】 前記車室の床下に配置された燃料タン
ク、および当該車両の前後方向に延びる排気管をさらに
備え、 前記蓄電装置および前記パワードライブユニットは、当
該車両の左右方向において、前記燃料タンクを間にし
て、前記排気管と反対側に配置されていることを特徴と
する、請求項1に記載のハイブリット車両。
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