JP2012515107A - 車両用の電気的駆動部及び暖房装置並びに車両の暖房方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電気モータ（１０）と暖房装置（２０，２２，２５）とを備え、前記電気モータ（１０）は、回転運動の形成のための少なくとも１つの電気的駆動手段（１２，１４，１６）を有し、前記暖房装置は、前記電気モータと作用接続して当該モータによる回転運動形成の際に生じた少なくとも１つの運転損失熱（３４）を排出して車両（１）の客室（２６）内に誘導するように構成されている車両（１）用の電気的駆動部に関している。ここでは記電気的駆動部が制御ユニット（１６）を有し、前記制御ユニット（１６）は、前記電気モータ（１０）に接続されており、さらに、前記制御ユニットは、前記電気モータを、入力側から受信した暖房信号（５３）に依存して駆動制御するように構成され、それによって前記電気モータが、電気的駆動手段の少なくとも１つを介して付加的な損失熱（３８）を発生するように構成されている。

Description

本発明は車両用、特に自動車用の電気的駆動部に関している。この電気的駆動部は、電気モータを有しており、この電気モータは、回転運動を形成するための少なくとも１つの駆動手段を有している。この電気的駆動部はまた暖房装置も備えており、この暖房装置は、前記電気モータと作用接続して当該電気モータによる回転運動の形成の際に生じた少なくとも１つの運転損失熱を排出して車両の客室内に誘導するように構成されている。

欧州特許出願公開第０５０４６５３１号明細書からは、駆動部構成要素の冷却方法及び自動車の客室暖房方法が公知であり、ここでは自動車の電気的な駆動装置から発生した熱エネルギーが外気導入暖房に利用されている。

発明の開示
本発明によれば、電気的駆動部が制御ユニットを有し、前記制御ユニットは、前記電気モータに接続されており、さらに、前記制御ユニットは、前記電気モータを、入力側から受信した暖房信号に依存して駆動制御するように構成され、それによって前記電気モータが、電気的駆動手段の少なくとも１つを介して付加的な損失熱を発生するように構成されている。

前述したような形式の電気的駆動部によれば、付加的な損失熱と運転損失熱の和として形成される総損失熱が、有利には、運転損失熱よりも大となる。

ここでの車両とは、例えば自家用車、商用車、路線バス、フォークリフト、トレーラーや航空機等を牽引する牽引車、あるいは鉄道車両や航空機でもあり得る。

本発明の電気的駆動部の有利な実施形態によれば、前記電気モータは電子制御された整流子モータであり、前記制御ユニットは、電気モータを駆動制御して回転運動を形成するための回転磁界を生成するように構成されており、さらに前記制御ユニットは、回転磁界を生成して前記電気モータから付加的な損失熱が発生するように構成されている。

前述したような形式の制御ユニットによれば、有利には、駆動構成要素、例えば固定子や電機子、あるいはこの両方の、損失を伴う駆動制御によって損失熱が発生するため、このように形成された車両用補助暖房装置では、付加的な熱を発生するための専用の構成要素を何も必要としない。損失を伴う駆動制御は、例えば電磁界の配向の制御によって形成されていてもよい。

電気モータに対する別の有利な実施形態としては、非同期機、同期機、直列モータなどが挙げられる。

本発明の別の有利な実施形態によれば、前記制御ユニットは、暖房信号に依存して前記電気的駆動部の電気的な構成要素を低抵抗にオーム接続又は短絡させるように構成されている。駆動部の電気的な構成要素は、例えば電機子、電機子巻線、固定子コイル、電気モータのハウジングの少なくとも一部などであってもよい。このハウジングの少なくとも一部は、加熱抵抗を形成していてもよいし、ヒーター用に構成されたオーム抵抗を有していてもよい。それにより、このハウジングを用いて有利には、固定子及び／又は電機子のためのキャリヤ構造も加熱抵抗も形成し得る。

電気的駆動部の別の有利な実施形態によれば、電気的な構成要素が、電気モータの直列抵抗またはノイズ抑制チョークである。これにより有利には電気モータの作動と回転運動の形成のためにいずれにせよ必要とされる電気モータの構成要素が暖房のためにも利用できる。

前記電気的駆動部は、有利にはハイブリッド駆動部の構成要素であってもよい。このハイブリッド駆動部は例えば内燃機関、特にディーゼルエンジン、オットーエンジン、ロータリーエンジンを有し得る。さらに有利にはこのハイブリッド駆動部は電気的駆動部の電気モータと接続された燃料電池を有していてもよい。

本発明はさらに前述したような形式の電気的駆動部を備えた車両にも関している。この車両はハウジングを有しており、前記ハウジングは、電気的駆動部を少なくとも部分的に収容しており、さらに前記ハウジングは空気を誘導するためのエアーガイド手段を有している。このエアーガイド手段は、空気を客室から電気的駆動部の側を通過させることで暖めるように構成されている。この相応に構成されたハウジングに接続しているエアーガイド手段は、有利には、電気モータの熱排出のためのさらなる特別な熱交換手段、例えば冷却媒体等を必要とはしない。

別の有利な実施形態によれば、前述したような形式の車両は、さらに例えばハイブリッド駆動部の構成要素として例えば空調装置や内燃機関の冷却のための付加的な液体流通経路を備えた冷却システム有していてもよい。

本発明の別の有利な実施形態によれば、前記電気的駆動部の側を通過して暖められた空気が客室座席の側若しくは下を通過することによって当該客室座席を暖めるように前記エアーガイド手段が構成され配置されている。

前記ハウジングとエアーガイド手段の有利な実施形態によれば、座席用暖房装置が形成されており、該座席用暖房装置は、乗客用のシートを暖房可能であり、その際に乗客用シートを暖めるための特別な、例えば電気的な加熱手段等を何ら必要とはしない。

客室に依存することなく、又は客室に加えて、前記エアーガイド手段は、車両構成要素、例えば車両用ミラーや車両のウインドウの曇り止めのために、あるいは車両構成要素の電気機械的な変換器のチャージのために付加的な損失熱を供給するように構成されていてもよい。

さらに本発明は、電気モータを用いた回転運動の形成の際に生じる運転損失熱を排出して客室内に誘導することで、車両用の暖房熱を生成するための方法に関している。

この方法によれば、前記電気モータの手段の少なくとも１部が回転運動の形成の際に付加的な損失熱を発生するように、前記電気モータが暖房信号に依存して駆動制御される。

前記付加的な損失熱は、有利には、客室の暖房のために提供される。この暖房信号は、例えば空調装置の制御器及び／又は車両の温度センサによって形成されてもよい。別の実施例によれば、暖房信号は、ユーザーの行動、例えばボタン操作などによって形成されてもよい。

本発明の別の有利な実施例によれば、前記付加的な損失熱が車両及び／又は電気モータの静止状態のもとで形成される。それにより、当該の付加的な損失熱が、有利には、運転損失熱の形成に依存することなく、又は運転損失熱に加えて、形成されるようになる。さらに有利には、それによって専用の暖房装置が形成されていてもよい。また前記付加的な損失熱は有利には、静止状態とは別の運転モード、例えば電気モータのジェネレータ運転モード中に形成されてもよい。これに対しては例えば少なくとも１つの固定子巻線が低抵抗に接続されてもよい。車両は有利にはデフロッサ装置、特に有利には独立式の専用ヒーターを有していてもよい。これらは特に冬期において車両を付加的な損失熱を用いて事前暖房するように構成されている。

暖房信号に依存して付加的な損失熱を発生するように構成された電気的駆動部を備えた車両の実施例を示した図 図１に示されている電気的駆動部の作用を説明するための２つの機能ダイヤグラムを示した図。 本発明による方法の実施例をサンキーダイアグラムで示した図

実施例
以下の明細書では、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１には車両１が示されている。この車両１は、電気的駆動部を有している。この電気的な駆動部は電気モータ１０と、該電気モータ１０に接続され当該電気モータ１０の給電のためのバッテリー１８とを有している。さらに前記電気モータ１０は、電機子１２と、複数の固定子コイルを有しており、当該の図面ではそのうちの固定子コイル１４が例示的に示されている。前記電機子１２は、電気モータの固定子コイル１４によって形成された回転磁界に依存して、車両１の前進のための回転運動を形成している。この車両１は、複数の車輪を有しており、それらのうちから１つの車輪１５が例示的に示されている。電気モータは、複数の車輪のうちの少なくとも１つに接続されており、車輪１５を回転移動させて、当該車両１を前進させている。

また前記電気モータ１０は制御ユニット１６を有している。この制御ユニット１６は、固定子コイル１４を用いて回転磁界が形成されるように固定子コイル１４を駆動制御している。

車両１はハウジング２２を有している。このハウジング２２は、当該の実施例では、バッテリー１８及び電気モータ１０を少なくとも部分的に含めて、電気的駆動部を、完全に収容している。このハウジング２２は、エアーガイド手段を有しており、このエアーガイド手段は、車両１の客室２６からの空気を電気的駆動部、特に電気モータに通過させて空気を暖めている。エアーガイド手段は当該の実施例においては、吸気ダクト２３を有しており、この吸気ダクト２３は、客室２６からの空気を、電気モータ１０の構成要素、特に電機子１２，固定子コイル１４及び制御ユニット１６の側を通過させることができるように配設されている。エアーガイド手段はさらにベンチレータ２０を含んでおり、該ベンチレータ２０は、客室から２６から電気モータ１０、特に電気モータ１０の構成要素によって暖められた空気が通流ダクト２５を介して車両シート２８若しくはその下方を通過し、それによって、乗客用シート２８が暖められた空気によって暖房され得るように構成されて配置されている。この空気体積流量２４は、さらに前記客室２６の足元空間領域に流れ込んで再び客室２６内に戻っていく。またこの空気体積流量２４は、ベンチレータに加えて若しくはベンチレータに依存することなく、走行中の風圧によって支援されてもよい。それに対して当該車両は、走行中の風圧によって開かれる開口部を有していてもよい。この開口部を通って外気が特に電気モータ１０に導かれる。ベンチレータ２０は、電気モータ１０によって駆動されていてもよいし、固有の駆動モータを有していてもよい。電気モータ１０による駆動部のケースでは、電機子１２のシャフトがベンチレータ２０を駆動する。このベンチレータ２０は例えば軸方向か若しくは半径方向に向けられたベンチレータであってもよい。

有利には、半径方向のベンチレータが、空気体積流量を形成するように構成された例えばガイドフィンを備えた電機子１２によって形成されていてもよい。

有利な実施形態によれば、電気モータは、熱絶縁部を有している。それにより、そのような熱絶縁部を備えていないものに比べて車両周辺の利用されてこなかった熱損失が低減される。暖房装置は、暖房用の熱の需要がないケースにおいては、運転損失熱を車両周辺に放出し、それによって有利には電気モータの過熱が防止される。

前記制御ユニット１６は、車両１の空調装置によって、若しくはユーザー、例えば乗客によって、電機子１２の回転運動を形成する回転磁界が形成されるように構成されており、それによって、回転運動の形成の際に、付加的な損失熱が生成されるようになる。この付加的な損失熱は、ベンチレータ２０を用いて固定子コイル１４，電機子１２，制御ユニット１６によって生成された運転損失熱と共に、空気体積流量２４を介して客室１６内に移送される。

前記電気モータ１０は、駆動エネルギーを形成し、この駆動エネルギーは、バッテリー１８から送出された総エネルギー３０の一部として、車輪１５の回転駆動のために用いられてもよい。前記総エネルギー３０において、駆動エネルギーに対する相補的な部分は、運転損失熱３２の形態で客室２６の暖房のために利用可能である。

図２には、２つのサンキーダイアグラムが概略邸に示されており、具体的にはサンキーダイアグラム４０とサンキーダイアグラム４２が示されている。サンキーダイアグラム４０では、エネルギーの流れが示されている。そこでは、図１で描写された電気的駆動部の作動のための総エネルギー３０量が駆動エネルギー３４に置換されており、その際には、回転エネルギーの形態で生成された駆動エネルギー３４の他にも、電気的駆動部によって運転損失熱３６が生成されている。

またサンキーダイアグラム４２も示されている。このサンキーダイアグラム４２は、図１中に示されている車両１の電気的駆動部に供給するための図１中に示されているバッテリー１８から電気的なエネルギーの形態で取り入れられた総エネルギー３１を示している。前記バッテリー１８は、燃料電池、鉛蓄電池、ナトリウム−硫黄バッテリー、リチウムイオンバッテリーであってもよい。車両１の電気的駆動部は、総エネルギー３１の少なくとも一部を駆動エネルギーに、特に回転エネルギーに置換えており、このエネルギーによって車両１が前進している。

駆動エネルギー３４の他にも、電気的駆動部からは総損失熱３２が形成されている。この総損失熱３２は、運転損失熱３６に分割され、その場合運転損失熱３６は、前記サンキーダイアグラム４０中の運転損失熱３６に相応している。当該実施例における運転損失熱３６は、車両１の暖房に対して付加的な暖房エネルギーが何ら必要とされない場合の、電気モータ１０の通常運転モードに相応している。サンキーダイアグラム４２では、付加的な損失熱３８が総損失熱３２の一部として示されている。この付加的な損失熱３８は、図１中に示されている電気的駆動部によって、運転損失熱３６に加えて、又はそれに依存することなく、暖房信号に依存して形成されている。

運転損失熱３６が例えば総エネルギー３０の１５％であるならば、駆動エネルギー３４は、総エネルギー３０の８５％となる。

図３には、自動車の客室内の暖房のための暖房熱の形成方法の実施例が示されている。この方法では、方法ステップ５０において、電気モータを用いた回転運動の形成の際に生じた運転損失熱が排出され、暖房需要が生じている場合には、当該運転損失熱が客室内へ誘導される。

方法ステップ５２では、接続パス６２を介して供給される暖房信号５３に依存して、回転運動を形成する電気モータの駆動手段の少なくとも一部が、付加的な損失熱を生じるように電気モータが駆動制御される。この暖房信号は例えばユーザーの行動６０に依存して形成されてもよいし、あるいは空調装置の制御器によって形成されてもよい。

方法ステップ５４では、付加的な損失熱が運転損失熱の形成ステップ５２に依存することなく、例えば電気モータの静止状態のもとで、暖房信号５３に依存して形成される。これは、接続パス６４によって表わされている。付加的な損失熱に依存しない形成は、有利には少なくとも１つの駆動部構成要素、例えば電気モータの固定子コイル又は電機子、の低抵抗なオーム接続によって行われてもよい。この方法は、方法ステップ５４において、暖房信号５３によってトリガされて開始される。

付加的な損失熱は、回転磁界の損失を伴った形成に加えて又はそれに依存することなく、例えば少なくとも１つの駆動構成要素の低抵抗なオーム接続によって形成されてもよい。

運転損失熱は、車両の静止状態のもとでは０である。運転損失熱と付加的な損失熱から形成される総損失熱は、付加的な損失熱によって形成される。付加的な損失熱は、方法ステップ５６において、車両客室の暖房のために準備される。

Claims (11)

1. 車両（１）用、特に自動車用の電気的駆動部（１０，１２，１４，１６，１８）であって、
   電気モータ（１０）と、
   暖房装置（２０，２２，２５）とを備え、
   前記電気モータ（１０）は、回転運動の形成のための少なくとも１つの電気的駆動手段（１２，１４，１６）を有し、
   前記暖房装置（２０，２２，２５）は、前記電気モータ（１０）と作用接続して当該電気モータ（１０）による回転運動の形成の際に生じた少なくとも１つの運転損失熱（３４）を排出して車両（１）の客室（２６）内に誘導するように構成されている、電気的駆動部（１０，１２，１４，１６，１８）において、
   前記電気的駆動部（１０，１２，１４，１５，１８）が制御ユニット（１６）を有し、
   前記制御ユニット（１６）は、前記電気モータ（１０）に接続されており、さらに、
   前記制御ユニット（１６）は、前記電気モータ（１０）を、入力側から受信した暖房信号（５３）に依存して駆動制御するように構成され、それによって前記電気モータ（１０）が、電気的駆動手段（１２，１４，１６）の少なくとも１つを介して付加的な損失熱（３８）を発生するように構成されていることを特徴とする電気的駆動部。
2. 前記電気モータ（１０）は電子制御された整流子モータであり、前記制御ユニット（１６）は、電気モータ（１０）を駆動制御して回転運動の形成のための回転磁界を生成するように構成されており、さらに前記制御ユニット（１６）は、回転磁界を生成して前記電気モータ（１０）から付加的な損失熱（３８）が発生するように構成されている、請求項１記載の電気的駆動部。
3. 前記制御ユニット（１６）は、暖房信号（５３）に依存して前記電気的駆動部の電気的な構成要素（１２，１４）を低抵抗なオーム接続又は短絡させるように構成されている、請求項１または２記載の電気的駆動部。
4. 前記電気的な構成要素は、電気モータ（１０）の電機子巻線（１２）又は固定子コイル（１４）である、請求項３記載の電気的駆動部。
5. 前記電気的な構成要素は、電気モータ（１０）の直列抵抗またはノイズ抑制チョークである、請求項３または４記載の電気的駆動部。
6. 前記電気的駆動部（１０，１２，１４，１６，１８）は、ハイブリッド駆動部の構成要素である、請求項１から５いずれか１項記載の電気的駆動部。
7. 請求項１から６いずれか１項記載の電気的駆動部（１０，１２，１４，１６，１８）を備えた車両（１）において、
   前記車両（１）がハウジング（２２）を有しており、
   前記ハウジング（２２）は、電気的駆動部（１０，１２，１４，１６，１８）を少なくとも部分的に収容しており、さらに前記ハウジング（２２）は空気を誘導するためのエアーガイド手段（２５）を有しており、該エアーガイド手段（２５）は、空気を客室（２６）から電気的駆動部（１０，１２，１４，１６，１８）の側を通過させることで暖めるように構成されていることを特徴とする車両。
8. 前記電気的駆動部（１０，１２，１４，１６，１８）の側を通過して暖められた空気が乗客用シート（２８）の側若しくは下を通過することによって当該乗客用シートを暖めるように前記エアーガイド手段（２５）が構成され配置されている、請求項７記載の車両。
9. 電気モータ（１０）を用いた回転運動の形成の際に生じる運転損失熱（３４）を排出して客室（２６）内に誘導することで、車両（１）用の暖房熱を生成するための方法において、
   前記電気モータ（１０）の手段の少なくとも一部が回転運動の形成の際に付加的な損失熱（３８）を発生するように、前記電気モータ（１０）を暖房信号（５３）に依存して駆動制御するようにしたことを特徴とする方法。
10. 前記付加的な損失熱（３８）を前記電気モータ（１０）及び／又は車両の静止状態（５４）において発生させる、請求項９記載の方法。
11. 前記付加的な損失熱（３８）を前記電気モータ（１０）のジェネレータ作動モード中に発生させる、請求項９記載の方法。

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