JP2019073135A - 電動商用車 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的なレイアウト構造を用いて、空気抵抗を低減しながら熱交換器にて良好な冷却性能が得られる電動商用車を提供する。【解決手段】走行用動力源として電動機を有する電気商用車であって、車体前後方向に沿って貫通するダクトと、電動機を含む少なくとも一つの発熱体と、発熱体を冷却するための熱交換器と、を備える。熱交換器はダクト内に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、走行用動力源として電動機を有するトラックなどの電動商用車に関する。

車両の走行時には、走行風によって車体前面の圧力が増加する一方で車体後方に負圧が発生することで、車体前後に圧力差が形成され、空気抵抗が発生する。また車体内には、走行用動力源であるエンジンなどの発熱体が搭載されており、これら発熱体を冷却するために車体内部に走行風を取り込むと、空気抵抗が増加することとなる。

車両の空気抵抗を軽減することは、車両の消費エネルギ効率を向上するために重要である。例えば特許文献１では、エンジンやラジエータが収容されるエンジンルームから車体後方に向けて延材するダクトを備えることが記載されている。この構成では、エンジンやラジエータを冷却するためにエンジンルームに取り込まれた走行風をダクトを介して車体後方に排出することで、車体前後における圧力差を緩和し、走行時の空気抵抗を低減している。

特開２０１０−２５４０２３号公報

トラックのような商用車では、乗用車に比べて比較的大きな車体を有するため、空気抵抗が大きくなりやすい。しかしながら、この種の商用車では、一般的にフレーム構造上にキャブと荷箱が搭載された構成を有するため、その構造上、特許文献１のように車体前後方向に延材するダクトを設けることが難しい。

また商用車では、エンジンルームに収容されたエンジンをはじめとする補機類が乗用車に比べて大型になる。そのため、上記特許文献１のようなダクトを設けようとすると、これら補機類を十分冷却するために大型なダクトが必要となり、周囲の構成を圧迫してしまうおそれがある。

ところで、走行用動力源として電動機を有する電動車の普及が、乗用車を中心として進んでいる。近年では商用車においても電動車両（電動商用車）の開発が進められている。電動商用車では、従来のエンジンを備える車両とは異なるコンポーネント（電動機、バッテリ及びインバータなど）を有するため、新たなレイアウト構造が求められている。

本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、効率的なレイアウト構造を用いることで、空気抵抗を低減しながら熱交換器にて良好な冷却性能が得られる電動商用車を提供することを目的とする。

本発明の少なくとも一実施形態に係る電動商用車は上記課題を解決するために、走行用動力源として電動機を有する電気商用車であって、車体前後方向に沿って貫通するダクトと、前記電動機を含む少なくとも一つの発熱体と、前記発熱体を冷却するための熱交換器と、を備え、前記熱交換器は前記ダクト内に配置されている。

本構成によれば、車体前後方向に沿って貫通するダクトを有することにより、車体前後における圧力差を緩和し、空気抵抗を低減できる。また電動商用車は走行用動力源としてエンジンに比べて発熱量が少ない電動機を有するため、熱交換器を比較的コンパクトにできる。そのため、ダクトの大型化を抑制しながらも熱交換器をダクト内に収容できる。このようなレイアウト構造によって、空気抵抗を低減しながら熱交換器にて良好な冷却性能が得られる電動商用車を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る電動商用車の全体構成を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る電動商用車の全体構成を側方から示す模式図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の第１実施形態に係る電動商用車１の全体構成を示す斜視図である。

電動商用車１は、車体の足回りを構成するシャシ２と、シャシ２上に一体的に構成されたボディ４と、を含むモノコックボディ構造を有するトラック車両である。シャシ２は、路面に略平行な床部を含み、その下方側に前輪６及び後輪８を含む４つの車輪が配置されている。ボディ４は、車体前方側に乗員の搭乗スペースが確保されており、その後方側に荷物を積載可能な荷箱スペースを有する。

電動商用車１は、走行用動力源として電動機（電動モータ）１０を有する電動車両であり、車体後方側の後輪（駆動輪）８に動力を伝達することで走行を行う。前輪６は従動輪である。

尚、電動商用車は、走行用動力源の電動機をタイヤホイールの中に内蔵したいわゆる、インホイールモータ式の車両であってもかまわない。

電動商用車１は、走行に必要な電力を蓄積するバッテリ１２を搭載する。バッテリ１２は例えばリチウムイオン電池であり、複数のバッテリセルが直列又は並列に接続されることでモジュール化されて構成されている。バッテリ１２は、電動商用車１に要求される仕様（航続距離等）に応じて複数搭載される。このようなバッテリ１２は充放電時に熱量を発生させる発熱体である。そのため、バッテリ１２には冷媒が循環する不図示の冷却通路が内蔵されている。バッテリ１２を循環する冷媒は、バッテリ１２の近傍に配置された第１熱交換器１４によって熱交換されることで冷却される。

電動商用車１は、電動機１０の駆動及び回生を制御するためのインバータ１６を有する。インバータ１６は、半導体素子から構成される電気回路を含み、動作時に熱量を発生させる発熱体である。そのため、インバータ１６には冷媒が循環する不図示の冷却通路が内蔵されている。インバータ１６を循環する冷媒は、インバータ１６の近傍に配置された第２熱交換器１８によって熱交換されることで冷却される。

電動商用車１は、走行用動力を出力するための電動機１０を有する。電動機１０は、バッテリ１２からインバータ１６を介して供給される電力で駆動されることで走行用動力を出力するとともに、減速時には回生で発電した電力をインバータ１６を介してバッテリ１２に充電する。電動機１０は、動作時に熱量を発生させる発熱体である。そのため、電動機１０には冷媒が循環する不図示の冷却通路が内蔵されている。電動機１０を循環する冷媒は、電動機１０の近傍に配置された第３熱交換器２０によって熱交換されることで冷却される。

尚、走行時には、電動機１０の出力は電動機１０の後方に連結された差動装置（不図示）から左右のドライブシャフト（不図示）を介して駆動輪である後輪８に伝達される。

尚、本実施形態では、発熱体としてこれら３種類の高電圧コンポーネント（電動機１０、バッテリ１２及びインバータ１６）を例示するが、電動商用車１は発熱体として他のコンポーネント（例えばエアコン用のコンデンサなど）を有してもよい。

電動商用車１は、モノコックボディ構造のうちボディ４の前面４ａと後面４ｂとの間を貫通するように形成されたダクト２２を有する。ダクト２２の前方開口部２２ａは、ボディ４の前面４ａ（例えば電動商用車１のフロントガラスより下方側）に配置されている。前方開口部２２ａには、粗い粉塵がダクト２２の内部に侵入することを防止するためのメッシュが設けられてもよい。この場合、メッシュは前方開口部２２ａに対して脱着可能に取り付けられることで、メンテナンス時に捕捉した粉塵を除去できるようにしてもよい。

ダクト２２は閉断面を有する管形状を有しており、その内部に、第１熱交換器１４、第２熱交換器１８及び第３熱交換器２０がそれぞれ配置されている。電動商用車１が走行すると、車体前方側からの走行風は、ダクト２２の前方開口部２２ａから内部に取り込まれる。ダクト２２内に取り込まれた走行風は、ダクト２２内に配置されている第１熱交換器１４、第２熱交換器１８及び第３熱交換器２０を冷却した後、後方開口部２２ｂから外部に排出される。

このように、車体前方側から受ける走行風は前方開口部２２ａからダクト２２内に導入されるため、走行時の車体前方側における圧力を低下できる。一方、ダクト２２を通過した走行風は後方開口部２２ｂから排出されることにより、車体後方側で発生する負圧を緩和（回復）できる。その結果、走行時における車体前後における圧力差が減少され、空気抵抗が低減される。

また発熱体である電動機１０、バッテリ１２及びインバータ１６は、いずれも従来のエンジンに比べて発熱量が少ない。そのため、第１熱交換器１４、第２熱交換器１８及び第３熱交換器２０は比較的小型なラジエータとして構成することができる。これにより、比較的コンパクトなダクト２２内に、第１熱交換器１４、第２熱交換器１８及び第３熱交換器２０を収容できる。これにより、ダクト２２の大型化を抑制しながらも効率的なレイアウトで良好な冷却性能が得られる。

また第１熱交換器１４、第２熱交換器１８及び第３熱交換器２０は、それぞれの冷却対象である電動機１０、バッテリ１２及びインバータ１６の近傍に配置されるため、互いに冷媒を循環させるための冷却通路が短く済む。そのため、発熱体の冷却構造自体の構成もシンプル化することができる。特にモノコックボディ構造では、シャシ２の床部を略平面状に容易に形成できので、このような平面上に直線的なダクト２２を配置することで、簡易な構成ながらも少ない空気抵抗と良好な冷却性能を実現できる。

尚、ダクト２２の内径は、前方開口部２２ａから後方開口部２２ｂにかけて一定であってもよいし、変化してもよい。

またダクト２２の内部には、走行風の導入又は排出を促進するための電動ファン（不図示）が設置されていてもよい。この場合、メンテナンス時に電動ファンへのアクセスが容易になるように、電動ファンは前方開口部２２ａ又は後方開口部２２ｂの近傍に配置されてもよい。

図２は本発明の第２実施形態に係る電動商用車３０の全体構成を側方から示す模式図である。

電動商用車３０は、車体前後方向に延在する一対のメインフレームと、一対のメインフレーム間を連結し車体前後方向に沿って複数設けられたクロスメンバと、を含むラダーフレーム構造３２を有するトラック車両である。ラダーフレーム構造３２上には、乗員が搭乗するためのキャブ３４と、キャブ３４の後方側に配置された荷箱３６と、が搭載されている。

このようなラダーフレーム構造３２を有する電動商用車３０もまた、車体前後方向に車体を貫通するように配置されたダクト２２を有する。ダクト２２はラダーフレーム構造３２のうち一対のメインフレーム間に配置されており、クロスメンバを含む周辺構造は、当該ダクト２２との干渉を避けるように配置される。例えば電動商用車３０は、図２では図示を省略しているが、第１実施形態と同様に、後輪側に電動機が配置され、その前方にバッテリ１２及びインバータ１６が配置されたレイアウトを有する。そして電動機１０、バッテリ１２及びインバータ１６に対応する第１熱交換器１４、第２熱交換器１８及び第３熱交換器２０が、ダクト２２の内部に配置される。

これにより、車体前方側から受ける走行風は前方開口部２２ａからダクト２２内に導入されるため、走行時の車体前方側における圧力を低下できる。一方、ダクト２２を通過した走行風は後方開口部２２ｂから排出されることにより、車体後方側における圧力を増加できる。その結果、走行時における車体前後における圧力差が緩和され、空気抵抗が低減される。それとともに、ダクト２２内に配置された第１熱交換器１４、第２熱交換器１８及び第３熱交換器２０では、ダクト２２に導入された走行風と熱交換することで良好な冷却性能を発揮できる。

このように本発明は第１実施形態に示すようなモノコックボディ構造だけでなく、第２実施形態に示すようなラダーフレーム構造を有する電動商用車にも適用可能である。

以上説明したように、電動商用車１、３０は、車体前後方向に沿って貫通するダクト２２を有することにより、車体前後における圧力差が緩和され、空気抵抗を効果的に低減できる。また電動商用車１、３０は走行用動力源としてエンジンに比べて発熱量が少ない電動機１０を採用するため、第１熱交換器１４、第２熱交換器１８及び第３熱交換器２０を比較的コンパクトにできる。そのため、ダクト２２の大型化を抑制しながらも第１熱交換器１４、第２熱交換器１８及び第３熱交換器２０をダクト２２内に収容できる。このようなレイアウト構造によって、空気抵抗を低減しながら第１熱交換器１４、第２熱交換器１８及び第３熱交換器２０にて良好な冷却性能が得られる電動商用車１、３０を提供できる。

本発明は、走行用動力源として電動機を有するトラックなどの電動商用車に利用可能である。

１ 電動商用車（第１実施形態）
２ シャシ
４ ボディ
４ａ 前面
４ｂ 後面
６ 前輪
８ 後輪
１０ 電動機
１２ バッテリ
１４ 第１熱交換器
１６ インバータ
１８ 第２熱交換器
２０ 第３熱交換器
２２ ダクト
２２ａ 前方開口部
２２ｂ 後方開口部
３０ 電動商用車（第２実施形態）
３２ ラダーフレーム構造
３４ キャブ
３６ 荷箱

Claims (1)

1. 走行用動力源として電動機を有する電気商用車であって、
   車体前後方向に沿って貫通するダクトと、
   前記電動機を含む少なくとも一つの発熱体と、
   前記発熱体を冷却するための熱交換器と、
   を備え、
   前記熱交換器は前記ダクト内に配置されている、電動商用車。

Images