JP2009040189A - 電気自動車の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな構成で電動モータの冷却性能向上を図ることができる電気自動車の冷却装置を提供する。
【解決手段】車両の車輪３を駆動する電動モータ４を冷却する電気自動車１の冷却装置４０において、車両の車室と外部とを連通し、車室内と外部との圧力差によって車室内の空気を外部に流す空気通路４２を備える。この冷却装置４０は、個別の電動ファンを設けることなく、車両の車室と外部とを連通するという簡素な構成であり、空気通路４２から排出された空気を電動モータ４に吹き当てることで、その電動モータ４の冷却性能向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電機自動車の電動モータを冷却する冷却装置に関する。

従来から、車輪を駆動する電動モータを冷却する電気自動車の冷却装置が広く知られている。

特許文献１には、車両に電動ファンを設け、その電動ファンによって冷却風をホイールハウス内に設置された電動モータに吹き当てる電気自動車の冷却装置が開示されている。
特開平０５−１０４９６０号公報

ところで、特許文献１に記載の冷却装置では、電動ファンを設置するためのスペースを確保することが難しいという問題があった。

そこで、本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成で電動モータを冷却することができる電気自動車の冷却装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、車両の車輪（３）を駆動する電動モータ（４）を冷却する電気自動車（１）の冷却装置（４０）において、前記車両の車室と外部とを連通し、車室内と外部との圧力差によって車室内の空気を外部に流す空気通路（４２）を備え、前記空気通路（４２）から排出された車室内の空気によって前記電動モータ（４）を冷却することを特徴とする。

本発明の冷却装置は、電動ファンを設けることなく、車両の車室と外部とを連通するという簡素な構成であり、空気通路から排出された空気を電動モータに吹き当てることで、その電動モータを冷却することができる。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して第１の実施形態について説明する。

図１は、電気自動車の電動モータを冷却する冷却装置を示す図である。図１（Ａ）は、電気自動車の側面図である。また、図１（Ｂ）は、ホイールハウス近傍を図１（Ａ）中の破線で切断した平断面の模式図である。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、図中左側が車両前方となる。

図１（Ａ）に示すように、電気自動車１は、車両後方のホイールハウス２に設けられる車輪３と、車輪３を直接駆動する電動モータ（以下「インホイールモータ」という。）４と、そのインホイールモータ４を冷却する冷却装置４０とを備える。

車輪３は、ホイールハウス２に配置されている。この車輪３は、タイヤ３ａと、タイヤ３ａに組み付けられるホイール３ｂとから構成されている。そして、ホイール３ｂの内側には、車輪３を回転駆動するインホイールモータ４が収装されている。

インホイールモータ４を冷却する冷却装置４０は、車室内の空気を外部に流す排出通路４１と、排出通路４１から分岐して車室内の空気をインホイールモータ側に流す空気通路４２と、排出通路４１と空気通路４２を切り換える切換弁４３とを備える。

排出通路４１の一方の開口端４１ａは、車室内に設置される。また、他方の開口端４１ｂは、リアバンパー５によって覆われるように、リアフェンダ６の後方に設けられる。このように排出通路４１は、車室内と外部とを連通するように構成されており、車室内の圧力と外気圧との差圧によって車室内の空気を外部に排出して車室内を換気する。

空気通路４２は、車室とホイールハウス２の内部とを連通する。空気通路４２の一方の開口端４２ａは、排出通路４１の分岐部４４に接続している。また、他方の開口端４２ｂは、ホイールハウス２の上部で車両前方側に設けられている。また、開口端４２ｂは、図１（Ｂ）に示すように、ホイールハウス２のアウターパネル２ａに形成されている。

開口端４２ｂが形成されるアウターパネル２ａには、開口端４２ｂの一部を遮蔽するように遮蔽部２ｂが形成されている。この遮蔽部２ｂは、車両走行時に泥や水などが空気通路４２に侵入するのを防止するとともに、車室内からホイールハウス２に流出する空気の流出方向を調整する。

上記した空気通路４２は、車室内の圧力とホイールハウス２の上部における外気圧との差圧によって車室内の空気をホイールハウス２に排出し、その空気をインホイールモータ４に吹き当てる。これにより、車室内を換気するとともに、インホイールモータ４を冷却する。

切換弁４３は、排出通路４１と空気通路４２とが分岐する分岐部４４に設けられる。この切換弁４３は、電気自動車１の運転状態に応じて排出通路４１、空気通路４２を開閉する。これにより、車室内の空気は、排出通路４１又は空気通路４２を流れるように切り換えられる。

コントローラ５０は、図１（Ａ）に示すように、切換弁４３を制御するために設けられる。コントローラ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインタフェースを備える。このコントローラ５０には、車速センサ５１、インホイールモータ４の温度を検出するセンサ５２、ブレーキペダルの踏み込みを検出するセンサ５３、車室内の温度を検出する車室内温度センサ５４、外気温度を検出する外気温度センサ５５など電気自動車１の運転状態を検出する各種センサの出力信号が入力する。そして、コントローラ５０は、これら出力信号に基づいて切換弁４３を制御して、空気が流れる通路を切り換える。

上記した電気自動車１が走行すると、ホイールハウス２の内部には、サイドボディ７に沿って流れる走行風Ｗ₁や、床下パネル８に沿って車両の下側を流れる走行風Ｗ₂や、車輪３の回転によってタイヤ表面近傍に生じる走行風Ｗ₃などの影響によって、複雑な空気の流れ場が形成される。しかし、車両の速度がある程度速くなるまでは、図１（Ａ）の領域Ａに示すホイールハウス上部には、あまり走行風の影響を受けないよどみ部が生じる。このようによどみ部が生じると、インホイールモータ４はほとんど冷却されない。

そのため従来手法では、車両に電動ファンを設け、その電動ファンによって冷却風をホイールハウス内に設置された電動モータに吹き当てることで、その電動モータを強制的に冷却する。しかしながら、このような従来手法の冷却装置では、電動ファンを設置するためのスペースを確保することが難しいという問題があった。

そこで、本実施形態では、電気自動車１の車室とインホイールモータ４が設置されるホイールハウス２とを連通するという簡素な構成で、インホイールモータ４を冷却する。また、車室内の空気をインホイールモータ４に向けて流してインホイールモータ４の冷却を行うだけでなく、切換弁４３を切り換えることで、電気自動車１の運転状態に応じてインホイールモータ４の冷却性能を確保することができる。

ここで、コントローラ５０で行われる冷却装置４０の制御内容について、図２に基づいて説明する。

図２は、第１実施形態の冷却装置４０の制御を示すフローチャートである。この制御は電気自動車１のエンジン運転開始ともに実行され、一定周期（例えば１０ミリ秒）のもとで実施される。

ステップＳ１０１では、コントローラ５０は、電気自動車１が制動している状態か否かを、ブレーキペダルの踏み込みを検出するセンサ５３からの出力信号に基づいて判定する。そして、制動時でないと判定された場合には、ステップＳ１０２に移る。一方、制動時であると判定された場合には、ステップＳ１０４に移る。

ステップＳ１０２では、コントローラ５０は、インホイールモータ４を冷却する必要があるか否かを、インホイールモータ４の冷却負荷状態に基づいて、具体的にはインホイールモータ４の温度を検出するセンサ５２の出力信号に基づいて判定する。

検出されたインホイールモータ４の温度Ｔが基準となる所定値Ｔｍａｘより大きい場合には、インホイールモータ４の負荷が大きく、インホイールモータ４を冷却する必要があると判定して、ステップＳ１０３に移る。一方、検出されたインホイールモータ４の温度Ｔが所定値Ｔｍａｘより小さい場合には、インホイールモータ４の負荷が小さく、インホイールモータ４を冷却する必要がないと判定して、ステップＳ１０６に移る。

ステップＳ１０３では、車室内温度センサ５４によって検出された車室内温度Ｔｉと、外気温度センサ５５によって検出された外気温度Ｔｏとを比較する。そして、車室内温度Ｔｉが外気温度Ｔｏより低い場合にはステップＳ１０４に移り、車室内温度Ｔｉが外気温度よりも高い場合にはステップＳ１０５に移る。

ステップＳ１０４では、コントローラ５０は車室内の空気が空気通路４２に流れるように切換弁４３を切り換えて、処理を終了する。これにより、車室内の空気は、空気通路４２を流れてホイールハウス２に設置された開口端４２ｂからインホイールモータ４に向けて排出される。そして、この空気がインホイールモータ４に吹き当り、インホイールモータ４を冷却する。

ステップＳ１０５では、コントローラ５０は、車速センサ５１によって検出された電気自動車１の車速Ｖが基準となる所定値Ｖ₀より小さいか否かを判定する。

検出された車速Ｖが所定値Ｖ₀より小さい場合には、ホイールハウス２の上部によどみ部が生じているため（図１（Ａ）の領域Ａ参照）、車両の走行風だけではインホイールモータ４の冷却効率は低いと判断し、ステップＳ１０４に移る。一方、検出された車速Ｖが所定値Ｖ₀より大きい場合には、床下パネル８に沿って車両の下側を流れる走行風などによってインホイールモータ４を十分に冷却することができる判断し、ステップＳ１０６に移る。

ステップＳ１０６では、コントローラ５０は車室内の空気が排出通路４１に流れるように切換弁４３を切り換えて、処理を終了する。これにより、車室内の空気は排出通路４１を流れて外部に排出される。車室内の空気は、インホイールモータ４を冷却することなく外部に放出されるので、車室内の換気だけが行われる。

図３は、電気自動車１の車室内から流出する空気の流れを示す図である。図３（Ａ）は、車室内の空気が排出通路４１を流れるように切換弁４３を切り換えた場合を示す。また、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）は、車室内の空気が空気通路４２を流れるように切換弁４３を切り換えた場合を示す。

インホイールモータ４の冷却が不要な場合（ステップＳ１０２でＮＯ）や、ホイールハウス２の上部に流入する走行風の風量が多く、走行風によってインホイールモータ４を十分に冷却できると判定された場合（ステップＳ１０５でＮＯ）には、図３（Ａ）に示すように、切換弁４３は空気通路４２を閉じて、排出通路４１を開く（ステップＳ１０６）。そうすると、車室内の空気は、図３（Ａ）の矢印に示すように、排出通路４１を車両後方に向かって流れ、開口端４１ｂから外部に放出される。これにより、車室内の換気が行われる。

これに対して、インホイールモータ４の冷却が必要である場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ、又はステップＳ１０５でＹＥＳ）には、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように、インホイールモータ４を冷却するため、切換弁４３は排出通路４１を閉じて、空気通路４２を開く（ステップＳ１０４）。そうすると、車室内の空気は、図３（Ｂ）に示すように、分岐部４４から空気通路４２に流れ込み、開口端４２ｂからホイールハウス２の上部に排出される。開口端４２ｂからの空気は、図３（Ｃ）の矢印に示すように、アウターパネル２ａに形成された遮蔽部２ｂによって、インナーパネル２ｃ側に向かって排出される。排出された空気は、インナーパネル２ｃ側からインホイールモータ４に向かって流れ、インホイールモータ４を通過するときにインホイールモータ４を冷却する。そして、インホイールモータ４を冷却した空気は、車両後方側のアウターパネル２ａとタイヤ３ａとの間を通ってホイールハウス２から流出する。

以上により、第１実施形態の冷却装置４０では、下記の効果を得ることできる。

インホイールモータ４を冷却する必要があり、車室内温度Ｔｉが外気温度Ｔｏよりも低い場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）には、車室内の空気を空気通路４２に流すので、空気通路４２から排出された温度の低い空気によってインホイールモータ４を確実に冷却することができる。

車室内温度Ｔｉが外気温度Ｔｏよりも大きい場合で、車両が低速走行している場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）には、車室内の空気を空気通路４２に流す。低速走行時に、空気通路４２から空気を流すと、図３（Ｂ）の領域Ｂに負圧が発生する。そうすると、この負圧によって、車両の床下パネル８に沿って流れる走行風Ｗ₂などをホイールハウス上部に引きこむことができ、インホイールモータ４の冷却効率を向上させることができる。なお、エアコンなどを使用している場合には、車室内の圧力が高くなるため、空気通路４２から排出される空気の流速は早くなるので、引き込むことができる走行風の風量も増大する。

車室内温度Ｔｉが外気温度Ｔｏよりも大きい場合で、車両が高速走行している場合（ステップＳ１０５でＮＯ）には、ホイールハウス２に流れ込む走行風の風量が増大するので、走行風のみによってインホイールモータ４を冷却することができる。そのため、高速走行時は、車室内の空気をホイールハウス２に流さないようにすることで、ホイールハウス内の空気抵抗が増大するのを抑制することができる。

車両の制動時（ステップＳ１０１でＹＥＳ）には、インホイールモータ４の冷却が必要であるかどうかに関わらず、車室内の空気を空気通路４２に流す。そのため、空気通路４２から排出された空気によって、制動時に生じる熱を冷却することができる。

上記の通り、本実施形態では、車室内の空気が流れる通路を切換弁４３によって切り換えることで、電気自動車１の運転状態に応じてインホイールモータ４の冷却することが可能となる。

また、空気通路４２の開口端４２ｂが配置されるアウターパネル２ａには、開口端４２ｂから流出する空気がインホイールモータ４に向かうように遮蔽部２ｂが形成されるので、インホイールモータ４を確実に冷却するとともに、車両走行時に泥や水などが空気通路４２に侵入するのを防止する。このアウターパネル２ａは、インナーパネル２ｃのように、サスペンション（図示せず）からの突き上げ力などの影響をほとんど受けないので、アウターパネル２ａに空気通路４２の開口端４２ｂを配置しても、車体強度を低下させてしまうこともない。

（第２実施形態）
図４は、電気自動車１の冷却装置４０の第２実施形態を示す図である。

第２実施形態の冷却装置４０の構成は、第１実施形態とほぼ同様であるが、排出通路４１の上流に熱交換器４５を設置する点で相違する。つまり、熱交換器４５によって車室内の空気の熱を回収するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。

図４に示すように、第２実施形態の冷却装置４０は、分岐部４４より上流側の排出通路４１に熱交換器４５を設置する。この熱交換器４５は、車室内から排出通路４１に流入する空気の熱を回収する。したがって、例えば電気自動車１において暖房を使用しており、車室内の空気温度が暖かくなっている場合であっても、その空気の熱を熱交換器４５で一旦回収して、空気温度を外気温度程度まで低下させた後に、インホイールモータ４を冷却することができる。

以上により、第２実施形態の冷却装置４０では、第１実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、電気自動車１で暖房を使用している場合であっても、インホイールモータ４の冷却性能が低下することを防止することが可能となる。

（第３実施形態）
図５は、電気自動車１の冷却装置４０の第３実施形態を示す図である。

第３実施形態の冷却装置４０の構成は、第１実施形態とほぼ同様であるが、電気自動車１に搭載されたバッテリ６１を冷却する点で相違する。つまり、排出通路４１、空気通路４２に車室内の空気以外に、バッテリ６１を冷却した空気を流すようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。

第３実施形態の冷却装置４０では、分岐部４４よりも上流側の排出通路４１にバッテリ冷却通路６０を備える。バッテリ冷却通路６０は、一方の開口端６０ａが車室内に設置されており、他方の開口端６０ｂが排出通路４１に接続している。そして、このバッテリ冷却通路６０には、インホイールモータ４などを駆動する電力を蓄えているバッテリ６１と、バッテリ６１に送風する送風ファン６２とが配置されている。

送風ファン６２は、バッテリ６１よりも下流側のバッテリ冷却通路６０に配置されており、送風ファン６２によって車室内の空気がバッテリ６１に送風される。この送風ファン６２は、バッテリ６１の状態に基づいてコントローラ５０によって制御される。

図６は、第３実施形態の冷却装置４０の制御を示すフローチャートである。この制御は電気自動車１のエンジン運転開始ともに実行され、一定周期（例えば１０ミリ秒）のもとで実施される。なお、ステップＳ３０１〜Ｓ３０６までの処理は、第１実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０６（図２参照）と同様であるので、説明は便宜上省略する。

第３実施形態では、ステップＳ３０７において、コントローラ５０はバッテリ６１を冷却する必要があるか否かを判定する。例えば、バッテリ６１のバッテリ温度を検出して、その検出されたバッテリ温度に基づいてバッテリ６１を冷却する必要があるかないかを判定する。そして、バッテリ６１を冷却する必要があると判定した場合にはステップＳ３０８に移る。また、バッテリ６１を冷却する必要がないと判定した場合にはステップＳ３０９に移る。

ステップＳ３０８では、コントローラ５０は、バッテリ６１を冷却するため、送風ファン６２を駆動（ＯＮ）して、処理を終了する。これにより、車室内から空気を取り込み、その取り込んだ空気をバッテリ冷却通路６０に流してバッテリ６１を冷却する。

ステップＳ３０９では、バッテリ６１を冷却する必要はないので、コントローラ５０は送風ファン６２の運転を停止（ＯＦＦ）して、処理を終了する。

以上により、第３実施形態の冷却装置４０は、以下の効果を得ることができる。

第３実施形態の冷却装置４０では、送風ファン６２によってバッテリ６１を冷却するので、バッテリ６１の温度上昇を抑制することができ、温度上昇に起因するバッテリ６１の劣化を抑制することが可能となる。

また、バッテリ６１を冷却した空気は、切換弁４３が排出通路４１を閉じて空気通路４２を開いている場合には、空気通路４２を流れて開口端４２ｂからホイールハウス内に放出される。そのため、排出通路４１から導入された車室内の空気だけでなく、バッテリ６１を冷却した後の空気も、インホイールモータ４の冷却に使用するため、インホイールモータ４に吹き当る空気の風量を増加させることができる。これにより、空気通路４２の開口端４２ｂ近傍の負圧が増大して、ホイールハウス内に引き込まれる走行風の風量が増加するので、第１実施形態よりもインホイールモータ４の冷却効率を高めることができる。

（第４実施形態）
図７は、電気自動車１の冷却装置４０の第４実施形態を示す図である。

第４実施形態の冷却装置４０の構成は、第３実施形態とほぼ同様であるが、ホイールハウス２に空気取入通路７０を接続する点で相違する。つまり、ホイールハウス内の外気を空気取入通路７０に流すようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。

ここで、図７（Ａ）は、電気自動車の側面図である。また、図７（Ｂ）は、ホイールハウス近傍を図７（Ａ）中の破線で切断した平断面の模式図である。

図７（Ａ）に示すように、第４実施形態の冷却装置４０では、インホイールモータ４やバッテリ６１の冷却効率を高めるために、ホイールハウス２の内部の外気を取り込む空気取入通路７０を備える。空気取入通路７０の一方の開口端７０ａは、送風ファン６２より上流側のバッテリ冷却通路６０に接続する。他方の開口端７０ｂは、ホイールハウス２の車両後方側のアウターパネル２ａに設けられている。開口端７０ｂは、開口端７０ａよりも車両の高さ方向において低い位置に設定されている。また、開口端７０ｂが接続するアウターパネル２ａには、図７（Ｂ）に示すように、泥や水などが空気取入通路７０に侵入しないようする遮蔽部２ｄが設置されている。

そして、空気取入通路７０の開口端７０ａとバッテリ冷却通路６０とが接続する接続部に、開閉弁７１が設置されている。この開閉弁７１は、電気自動車１の運転状態に応じてコントローラ５０によって制御され、空気取入通路７０を開閉する。

図８は、第４実施形態の冷却装置４０の制御を示すフローチャートである。この制御は電気自動車１のエンジン運転開始ともに実行され、一定周期（例えば１０ミリ秒）のもとで実施される。なお、ステップＳ４０１〜Ｓ４０９までの処理は、第３実施形態のステップＳ３０１〜Ｓ３０９（図６参照）と同様であるので、詳細な説明は省略する。

ステップＳ４０１〜Ｓ４０６において排出通路４１又は空気通路４２を開いた後、ステップＳ４０７で、コントローラ５０は、バッテリ６１を冷却する必要があるか否かを判定する。第３実施形態と同様に、バッテリ６１のバッテリ温度を検出して、その検出されたバッテリ温度に基づいてバッテリ６１を冷却する必要があるかないかを判定する。そして、バッテリ６１を冷却する必要があると判定した場合にはステップＳ４０８に移り、バッテリ６１の冷却が不要と判定した場合にはステップＳ４０９に移る。

ステップＳ４０８では、コントローラ５０は、バッテリ６１を冷却するために、送風ファン６２を駆動（ＯＮ）して、ステップＳ４１０に移る。このように、送風ファン６２を駆動することで、車室内から空気を取り込み、その取り込んだ空気をバッテリ冷却通路６０に流してバッテリ６１を冷却する。

ステップＳ４０９では、バッテリ６１を冷却する必要はないので、コントローラ５０は送風ファン６２の運転を停止（ＯＦＦ）して、ステップＳ４１２に移る。

ステップＳ４１０では、コントローラ５０は、外気温度センサ５５によって検出される外気温度Ｔｏと車室内温度センサ５４によって検出される車室内温度Ｔｉとを比較して、外気温度Ｔｏが車室内温度Ｔｉより小さくなっているか否かを判定する。そして、外気温度Ｔｏが車室内温度Ｔｉより小さい場合には、バッテリ６１やインホイールモータ４の冷却に使用しても問題ないと判断して、ステップＳ４１０に移る。一方、外気温度Ｔｏが車室内温度Ｔｉよりも大きい場合には、バッテリ６１やインホイールモータ４の冷却効率を低下させる判断して、ステップＳ４１１に移る。

ステップＳ４１０では、コントローラ５０は開閉弁７１を制御して、空気取入通路７０を開いて、処理を終了する。空気取入通路７０を開いているときは、送風ファン６２が駆動しており、車室内温度Ｔｉよりも低い温度のホイールハウス２の内部の空気が空気取入通路７０に流れ込むので、その空気によってバッテリ６１やインホイールモータ４を冷却できる。

ステップＳ４１２では、コントローラ５０は開閉弁７１を制御して、空気取入通路７０を閉じて、処理を終了する。したがって、送風ファン６２が駆動していない場合や、外気温度Ｔｏが車室内温度Ｔｉよりも大きい場合には、空気取入通路７０を開閉弁７１によって遮蔽して、ホイールハウス内の外気を取り込まないようにする。

図９は、ホイールハウス内の空気を空気取入通路７０に取り込む場合における、冷却装置４０における空気の流れを示す図である。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は空気通路４２と空気取入通路７０とが開いている場合を示し、図９（Ｃ）は、排出通路４１と空気取入通路７０とが開いている場合を示す。なお、空気取入通路７０が開閉弁７１によって閉じられている場合は、第３実施形態と同様であるので、冷却装置４０の動作についての説明を省略する。

図９（Ａ）に示すように、空気通路４２と空気取入通路とが開いている場合（ステップＳ４０４、ステップＳ４１０）には、ホイールハウス２の内部の空気が空気取入通路７０に流れ込む。空気取入通路７０に流れ込んだ空気は、バッテリ冷却通路６０に流れ込んで、バッテリ冷却通路６０を流れる車室内の空気とともにバッテリ６１を冷却する。ホイールハウス２から取り込んだ空気は、車室内温度Ｔｉよりも低いので、バッテリ６１の冷却効率は向上する。空気取入通路７０からの空気は、排出通路４１とバッテリ冷却通路６０とからの車室内の空気とともに、空気通路４２に流れ込み、開口端４２ｂからホイールハウス２の上部に排出される。開口端４２ｂから排出された空気は、図９（Ｂ）の矢印に示すように、アウターパネル２ａに形成された遮蔽部２ｂによってインナーパネル２ｃ側に向かい、インホイールモータ４に向かって流れ、インホイールモータ４を冷却する。そして、インホイールモータ４を冷却した空気の一部がホイールハウス内の空気とともに再び空気取入通路７０に流入する。

第４の実施形態の冷却装置では、図９（Ａ）に示すように、空気通路４２の開口端４２ｂから空気を排出して、空気通路４２の開口端４２ｂよりも低い位置に配置されている空気取入通路７０の開口端７０ｂから空気を取り入れるような構成であるため、ホイールハウス内の空気の流れが整流され、空気通路４２から流出した空気は、矢印Ｗ₄に示すようにインホイールモータ４に沿って流れるようになる。これにより、空気通路４２から排出された空気が確実にインホイールモータ４を冷却することができる。

一方、図９（Ｃ）に示すように、排出通路４１と空気取入通路７０とが開いている場合（ステップＳ４０５、ステップＳ４１０）には、送風ファン６２によって、ホイールハウス２内の空気が空気取入通路７０に流れ込む。空気取入通路７０に流れ込んだ空気はバッテリ冷却通路６０に流れ込んで、バッテリ冷却通路６０を流れる車室内の空気とともにバッテリ６１を冷却する。空気取入通路７０からの空気は、排出通路４１とバッテリ冷却通路６０からの車室内の空気とともに、排出通路４１に流れ込み、排出通路４１の開口端４１ｂから外部に放出される。

以上により、第４実施形態の冷却装置４０は、以下の効果を得ることができる。

第４実施形態の冷却装置４０では、外気温度Ｔｏが車室内温度Ｔｉより小さい場合に空気取入通路７０を開いて、ホイールハウス内の空気を空気取入通路７０に取り込む。このように温度の低い空気によってインホイールモータ４やバッテリ６１を冷却するので、第３実施形態よりも冷却効率が向上する。

また、空気通路４２の開口端４２ｂから空気を排出して、空気通路４２の開口端４２ｂよりも低い位置に配置されている空気取入通路７０の開口端７０ｂから空気を取り入れることで、ホイールハウス内の空気の流れを整流することができる。そのため、空気通路４２から流出した空気がインホイールモータ４に沿って流れるようになり、空気通路４２から排出された空気によって確実にインホイールモータ４を冷却することができ、第３実施形態よりも冷却効率が向上する。

さらに、ホイールハウス内の空気が空気取入通路７０に流れ込むので、ホイールハウス内の空気抵抗が増加しすぎるのを防止することができる。

（第５実施形態）
図１０は、電気自動車１の冷却装置４０の第５実施形態を示す図である。

第５実施形態は、第１実施形態とほぼ同様であるが、インホイールモータ４ではなく、床下パネル８の凹部８ａに設置された電動モータ９で車輪３を駆動する点で相違する。つまり、第５実施形態の冷却装置４０は、空気通路４２の一方の開口端４２ｂを床下パネル８に設けるようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。

ここで、図１０（Ａ）は、電気自動車１の側面図である。また、図１０（Ｂ）は、電動モータ９が配置される床下パネル８の凹部８ａ近傍を示す模式図である。

図１０（Ａ）に示すように、第５実施形態の電気自動車１では、床下パネル８の凹部８ａに配置された電動モータ９によって、車輪３を駆動する。したがって、第５実施形態の冷却装置４０は、この電動モータ９を冷却するため、床下パネル８の凹部８ａの上部に、空気通路４２の一方の開口端４２ｂを配置する。

また、開口端４２ｂが形成される床下パネル８には、開口端４２ｂの一部を遮蔽するように遮蔽部８ｂが形成されている。この遮蔽部８ｂは、車両走行時に泥などが空気通路４２に侵入するのを防止するとともに、車室内から床下パネル８の凹部８ａに流出する空気が電動モータ９に吹き当るように流出方向を調整する。

上記のような冷却装置４０において、排出通路４１の分岐部４４に設置される切換弁４３が、排出通路４１を閉じて空気通路４２を開くと、図１０（Ｂ）の矢印に示すように車室内の空気が空気通路４２を通って床下パネル８の凹部８ａ内に流出する。この空気は、床下パネル８に形成された遮蔽部８ｂによって、電動モータ９に沿って流れるように流出する。そして、この流出した空気が、電動モータ９を通過するときに、電動モータ９を冷却する。

以上により、第５の実施形態の冷却装置４０では、下記の効果を得ることができる。

第５実施形態においても、第１実施形態と同様に、車室内の空気が流れる通路を切換弁４３によって切り換えることで、電気自動車１の運転状態に応じて電動モータ９を冷却することが可能となる。

また、第５実施形態の冷却装置４０においても、エアコンなどを使用しており、車室内の圧力が高くなる場合には、空気通路４２の開口端４２ｂから排出される空気の流速は早くなる。このように排出される流速が速い場合であって、車両が低速走行しているときには、図１０（Ｂ）の領域Ｃに負圧が発生する。そうすると、この負圧によって、車両の床下パネル８に沿って流れる走行風Ｗ₂などを床下パネル８の凹部８ａに引きこむことができ、この引き込まれた走行風と排出された空気とによって電動モータ９を確実に冷却することができ、その冷却効率が向上する。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、第３実施形態及び第４実施形態では、バッテリ冷却通路６０接続する接続部と分岐部４４との間の排出通路４１に、熱交換器４５を設置するようにしてもよい。これにより、バッテリ６１を冷却して空気温度が高くなった場合であっても、その空気の熱を熱交換器４５で一旦回収して、空気温度を外気温度程度まで低下させた後に、インホイールモータ４を冷却することができ、冷却効率の低下を防止できる。

また、第５実施形態においも上記と同様に、分岐部４４の上流側の排出通路４１に熱交換器４５を設置するようにしてもよい。

電気自動車の電動モータを冷却する冷却装置を示す図である。 第１実施形態の冷却装置の制御を示すフローチャートである。 冷却装置における空気の流れを示す図である。 電気自動車の冷却装置の第２実施形態を示す図である。 電気自動車の冷却装置の第３実施形態を示す図である。 第３実施形態の冷却装置の制御を示すフローチャートである。 電気自動車の冷却装置の第４実施形態を示す図である。 第４実施形態の冷却装置の制御を示すフローチャートである。 冷却装置における空気の流れを示す図である。 電気自動車の冷却装置の第５実施形態を示す図である。

符号の説明

１ 電気自動車
２ ホイールハウス
２ａ アウターパネル
２ｂ、２ｄ 遮蔽部
３ 車輪
４ インホイールモータ
８ 床下パネル
８ａ 凹部
８ｂ 遮蔽部（遮蔽手段）
９ 電動モータ
４０ 冷却装置
４１ 排出通路
４２ 空気通路
４３ 切換弁（切換手段）
４４ 分岐部
４５ 熱交換器
５０ コントローラ（切換弁制御手段、送風制御手段、開閉制御手段）
６０ バッテリ冷却通路（連通路）
６１ バッテリ（発熱部）
６２ 送風ファン（送風手段）
７０ 空気取入通路
７１ 開閉弁（開閉手段）
Ｓ１０１、Ｓ３０１、Ｓ４０１ 制動時判定手段
Ｓ１０２、Ｓ３０２、Ｓ４０２ 負荷状態判定手段
Ｓ１０３、Ｓ３０３、Ｓ４０３ 車室内温度判定手段
Ｓ１０５、Ｓ３０５、Ｓ４０５ 車速判定手段
Ｓ３０６、Ｓ４０６ 発熱部温度判定手段
Ｓ４０９ 外気温度判定手段

Claims (21)

1. 車両の車輪を駆動する電動モータを冷却する電気自動車の冷却装置において、
   前記車両の車室と外部とを連通し、車室内と外部との圧力差によって車室内の空気を外部に流す空気通路を備え、
   前記空気通路から排出された車室内の空気によって前記電動モータを冷却することを特徴とする電気自動車の冷却装置。
2. 前記空気通路から分岐して、前記車室内の空気を外部に排出する排出通路と、
   前記空気通路と前記排出通路との分岐部に設置され、車室内の空気が流れる通路を切り換える切換手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の冷却装置。
3. 前記電動モータは、前記車両のホイールハウス内に配置されるインホイールモータであって、
   前記空気通路の排出口は、前記ホイールハウス内に設けられる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電気自動車の冷却装置。
4. 前記空気通路の排出口は、前記ホイールハウス内の車両前方側に設けられる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の電気自動車の冷却装置。
5. 前記空気通路の排出口は、前記ホイールハウス内の上部側に設けられる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の電気自動車の冷却装置。
6. 前記空気通路の排出口は、前記ホイールハウスのアウターパネルに設けられる、
   ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の電気自動車の冷却装置。
7. 前記空気通路は、前記空気通路の分岐部より上流側に熱交換器を備える、
   ことを特徴とする請求項２から６のいずれか一つに記載の電気自動車の冷却装置。
8. 前記空気通路の分岐部より上流側に接続し、前記空気通路と前記車両の車室とを連通する連通路と、
   前記連通路に配置され、前記車両で使用されることによって発熱する発熱部と、
   前記連通路に配置され、車室内の空気を前記発熱部に送風する送風手段と、を備え、前記送風された車室内の空気に前記発熱部を冷却することを特徴とする請求項２から７のいずれか一つに記載の電気自動車の冷却装置。
9. 前記発熱部よりも上流側の前記連通路に接続し、前記ホイールハウス内の空気を流す空気取入通路と、
   前記空気取入通路に設置され、前記空気取入通路を開閉する開閉手段と、
   を備えたことを特徴する請求項８に記載の電気自動車の冷却装置。
10. 前記空気取入通路の取入口は、前記ホイールハウス内の車両後方側に配置される、
    ことを特徴とする請求項９に記載の電気自動車の冷却装置。
11. 前記空気取入通路の取入口は、前記空気通路の排出口が配置される位置より、高さ方向で下方に配置される、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の電気自動車の冷却装置。
12. 前記空気取入通路の取入口は、前記ホイールハウスのアウターパネルに設けられる、
    ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一つに記載の電気自動車の冷却装置。
13. 前記電動モータは、前記車両の床下パネルの凹部に配置にされる電動モータであって、
    前記空気通路の排出口は、前記床下パネルの凹部内に設けられる、
    ことを特徴とする請求項２に記載の電気自動車の冷却装置。
14. 前記空気通路の排出口には、その排出口の一部を遮蔽するとともに、車室内の空気の排出方向を調整する遮蔽手段を備える、
    ことを特徴とする請求項２〜１３のいずれか一つに記載の電気自動車の冷却装置。
15. 前記電動モータの冷却負荷状態を判定する負荷状態判定手段と、
    前記負荷状態判定手段に基づいて前記切換手段を制御する切換制御手段と、を備え、
    前記切換制御手段は、前記電動モータの負荷が大きいと判定した場合に前記排出通路を閉じて前記空気通路を開いて、前記電動モータの負荷が小さいと判定した場合に前記空気通路を閉じて前記排出通路を開く、
    ことを特徴とする請求項２〜１４のいずれか一つに記載の電気自動車の冷却装置。
16. 前記負荷状態判定手段は、前記電動モータの構成部品の温度が所定値より大きくなる場合に、前記電動モータの負荷が大きいと判定する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の電気自動車の冷却装置。
17. 車室内温度が外気温度より小さいか否かを判定する車室内温度判定手段を備え、
    前記切換制御手段は、前記電動モータの負荷が大きく、前記車両の車室内温度が外気温度より小さい場合に、前記排出通路を閉じて前記空気通路を開く、
    ことを特徴とする請求項１５又は１６のいずれか一つに記載の電気自動車の冷却装置。
18. 前記車両の車速を判定する車速判定手段を備え、
    前記切換制御手段は、前記車両の車室内温度が外気温度より大きく、前記車両の車速が所定値より小さい場合に、前記排出通路を閉じて前記空気通路を開く、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の電気自動車の冷却装置。
19. 前記車両が制動中であるか否かを判定する制動時判定手段を備え、
    前記切換弁制御手段は、前記車両が制動中である場合に、前記排出通路を閉じて前記空気通路を開く、
    ことを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか一つに記載の電気自動車の冷却装置。
20. 前記発熱部の温度が所定値より大きいか否かを判定する発熱部温度判定手段と、
    前記発熱部温度判定手段に基づいて、前記送風手段を制御する送風制御手段と、を備え、
    前記送風制御手段は、前記発熱部の温度が所定値より大きい場合に前記送風手段を駆動する、
    ことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一つに記載の電気自動車の冷却装置。
21. 前記発熱部の温度が所定値より大きいか否かを判定する発熱部温度判定手段と、
    前記発熱部温度判定手段に基づいて、前記送風手段を制御する送風制御手段と、
    外気温度が車室内温度より小さいか否かを判定する外気温度判定手段と、
    前記送風手段の駆動状態と前記外気温度判定手段とに基づいて、前記開閉手段を制御する開閉制御手段と、を備え、
    前記送風制御手段は、前記発熱部の温度が所定値より大きい場合に前記送風手段を駆動させ、
    前記開閉制御手段は、前記送風手段が駆動しており、前記外気温度が車室内温度より小さい場合に前記空気取入通路を開く、
    ことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一つに記載の電気自動車の冷却装置。

Images