JP2019081425A - 電動車両用冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却液の配管経路を簡素化し、且つ、走行抵抗に起因する電費低下を抑制可能な電動車両用冷却装置を提供する。【解決手段】電動車両用冷却装置は、走行風が導入される導入面を有し、走行風により高電圧機器と熱交換を行うための冷媒を冷却可能なラジエータを有する。ラジエータは、保持部によって、電動車両のキャブ後方におけるフレームに保持される。保持部は、ラジエータの導入面に走行風が導入されるよう、ラジエータの車高方向における最下点位置の高さを調整する高さ調整機構を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリから電力を供給されるモータにより駆動される電動車両の冷却装置に関する。

路面を走行する車両の駆動源として内燃機関が広く使用されている。内燃機関は駆動時に熱量を発生させるため、車両には内燃機関を冷却するための冷却装置が搭載される。冷却液が用いられる水冷式の内燃機関では、内燃機関を冷却した冷却液を外気と熱交換するためのラジエータを備える冷却装置が知られている。

特許文献１には、フレーム構造を有するトラック型の車両において、一対のメインフレームの間のうち車両前方側にラジエータを配置することにより、走行風によってラジエータの冷却性能を向上することが記載されている。

実開平６−５５８４２号公報

トラックのような商用車では、駆動源として内燃機関を用いた車両が主流であったが、近年、駆動源として電動モータを有するハイブリッドトラックや電気トラックなどの電動商用車の開発が行われている。電動商用車では、内燃機関を有する車両においてラジエータが冷却する冷却液の冷却対象であった内燃機関が不要となり、代わりにバッテリや駆動モータ等の高電圧機器が冷却対象となる。一般的に、このような高電圧機器のうち、バッテリはキャブ後方のシャシフレームに設けられ、駆動モータはリアアクスルに設けられる。

しかしながら、従来の内燃機関を備える車両に用いられる冷却装置のレイアウトをそのまま電動商用車に適用した場合、ラジエータと冷却対象である高電圧機器との距離が長いため、冷却液が流れる配管も長くなってしまう。その結果、冷却液の配管経路の複雑化、車体の高重量化、冷却液を循環させるためのポンプの大型化などを招くおそれがある。

これに対し、冷却液の配管経路を短くするためにラジエータをキャブ後方のフレームによって、キャブ後方に配置された荷箱下に保持することが考えられる。しかしながら、このようなレイアウトでは、ラジエータに対して常に走行風が導入されるように設置すると、走行抵抗が増加してしまい、電費の悪化を招くおそれがある。

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、冷却液の配管経路を簡素化し、且つ、走行抵抗に起因する電費低下を抑制可能な電動車両用冷却装置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車両用冷却装置は上記課題を解決するために、バッテリから電力を供給されるモータにより駆動される電動車両の冷却装置であって、走行風が導入される導入面を有し、前記導入面に導入される走行風により、前記バッテリを含む高電圧機器と熱交換を行うための冷媒を冷却可能なラジエータと、前記ラジエータを前記電動車両のキャブ後方における前記フレームに保持する保持部と、を備え、前記保持部は、前記ラジエータの前記導入面に前記走行風が導入されるよう、前記ラジエータの車高方向における最下点位置の高さを調整する高さ調整機構を含む。

本構成によれば、高電圧機器と熱交換を行うための冷媒を冷却可能なラジエータは、保持部によって、キャブ後方におけるフレームに保持される。このような保持部は高さ調整機構を含んでおり、ラジエータの車高方向における最下点位置の高さが可変に構成されている。
そのため、ラジエータをキャブ後方におけるフレームに保持しながらも、車両の走行状態に応じてラジエータの高さを調整することで、ラジエータを冷却液の配管経路が簡素に済む位置に保持しながらも走行抵抗の低減を図り、電費低下を抑制できる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、冷却液の配管経路を簡素化し、且つ、走行抵抗に起因する電費低下を抑制可能な電動車両用冷却装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る電動車両用冷却装置を備える電動車両を上方から示す平面図である。 図１の電動車両を車体側方から示す模式図である。 図２で高さ調整機構が駆動する様子を示す模式図である。 ラジエータを単体で示す斜視図である。 図４のラジエータを反対側から示す斜視図である。

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は本発明の一実施形態に係る電動車両用冷却装置１０を備える電動車両１を上方から示す平面図であり、図２は図１の電動車両１を車体側方から示す模式図であり、図３は図２で高さ調整機構が駆動する様子を示す模式図である。

本実施形態の電動車両用冷却装置（以下、適宜「冷却装置」と称する）１０は、駆動源としてバッテリから供給される電力で駆動される電動モータを有する電動車両１に搭載される。電動車両１は、車体前後方向に沿って延在する一対のメインフレーム１２と、一対のメインフレーム１２間に車体前後方向に沿って複数配置されたクロスメンバ１４と、を含むフレーム構造を有するトラック車両である。フレーム構造上のうち車体前方側には、乗員が乗降可能なキャブ１６が配置され、キャブ１６の後方側には荷役を積載可能な荷箱１８が搭載される。

また電動車両１は、冷却装置１０の冷却対象である高電圧機器を備える。高電圧機器には、例えば、電動車両１の駆動源である電動モータ、電動モータを駆動するためのバッテリやコンバータなどが含まれる。これらの高電圧機器は、フレーム構造のうち一対のメインフレーム１２間において、車体前後方向に沿って適宜配置される。また、これらの高電圧機器は、駆動時に少なからず熱量を発生させる発熱源となるため、それぞれ冷却液が循環することによって液冷可能に構成されている。

図１及び図２では、このような高電圧機器を冷却するための冷却装置１０が示されている。冷却装置１０は、冷却対象である高電圧機器を循環する冷却液を外気と熱交換するためのラジエータ２０を備える。ラジエータ２０は、電動車両１が走行した際に前方から受ける走行風が導入可能な導入面２２を有する。ラジエータ２０は、図２及び図３を参照して後述するように、高さ調整機構によってラジエータ２０の車高方向における最下点位置２０ａの高さを調整することで、導入面２２への走行風の導入量が可変になっている。

ここで図４はラジエータ２０を単体で示す斜視図であり、図５は図４のラジエータ２０を反対側から示す斜視図である。
ラジエータ２０は、冷却対象を流れる冷却液と外気とを熱交換可能なラジエータ本体２４と、ラジエータ本体２４に対して導入面２２とは反対側に取り付けられ、ラジエータ本体２４への外気導入を促進するためのファン２６と、ファン２６を覆うように収容するカバー部２８と、を備える。

ここでラジエータ本体２４が熱交換を行う冷却液の冷却対象は、例えば、電動車両１に搭載される高電圧機器であり、例えば、電動車両１の駆動用の電動モータ、電動モータに電力を供給するためのバッテリ及びインバータである。尚、ラジエータ本体２４は、複数のラジエータを含んで構成されていてもよい。このようなラジエータ本体２４に含まれるラジエータとして、例えば、このような各冷却対象（電動モータ、バッテリ及びインバータ）用の専用ラジエータが含まれてもよい。

ラジエータ本体２４の内部には、冷却液が流れる複数の放熱フィン（不図示）が設けられており、外気と熱交換することで冷却液を冷却する。

尚、このようなラジエータ本体２４のレイアウトは一例に過ぎず、他の構成要素を冷却対象とするラジエータを含んでもよい。また複数の構成要素を兼用するように冷却対象とするラジエータを含んでもよい。また複数のラジエータを備える場合には、それらの配置レイアウトも適宜変更してもよい。

このようなラジエータ本体２４の後方側には、ラジエータ本体２４への外気の導入を促進させるためのファン２６が配置されている。ファン２６は、不図示のバッテリ等からの電力によって駆動されることで負圧を発生させ、ラジエータ２への外気の導入、及び、熱交換後の外気の排出を促進する。

カバー部２８は、ファン２６の保護カバーであり、ラジエータ本体２４の後方側に取り付けられたファン２６の周囲を覆うように形成されている。カバー部２８は、ラジエータ本体２４の略矩状の縁部に対応する略台形状を有しており、内部にファン２６を収容する。

またカバー部２８は、その表面に、外気を外部に対して排出するための排出孔２９を有する。このようにカバー部２８には排出孔２９が設けられているため、ファン２６の周囲を外部から好適に保護しながらも、ファン２６によって送り出される冷却風を外部に的確に排出できるようになっている。排出孔２９の形状及び径は、外部に対する保護度や排出効率のバランスを考慮して適宜決定されるとよい。

このようなラジエータ２０は、フレーム構造のうち冷却対象である高電圧機器に比較的近い位置に配置される。これにより、ラジエータ２０と高電圧機器との間を循環する冷却液が流れる配管を比較的短くすることができる。例えば、高電圧機器が一対のメインフレーム１２間に車体前後方向に沿って複数配置されている場合には、高電圧機器の各々に対して、それぞれラジエータ２０が配置されてもよい。つまり複数の高電圧機器がある場合には、各高電圧機器に専用のラジエータ２０を用意し、それぞれ冷却対象となる高電圧機器のそばに配置することで冷却液が循環する配管を短距離化することができる。例えば電動車両１に搭載された高電圧機器として、バッテリはキャブ後方のシャシフレームに設 けられ、駆動モータはリアアスクルに設けられる場合には、バッテリと電動モータの近傍にそれぞれ専用のラジエータ２０を設置してもよい。このようにラジエータ２０を冷却対象である高電圧機器のそばに配置することで、冷却液の配管経路の複雑化、車体の高重量化、冷却液を循環させるためのポンプの大型化などを効果的に抑制できる。

尚、このようなレイアウトでラジエータ２０を配置するとラジエータ２０が外部に対して露出するため、従来のようにエンジンルーム内に収容されることで保護されていたラジエータのような信頼性の確保が難しくなるが、本実施形態では、上述のようにラジエータ本体２４に設けられたファン２６をカバー部２８で覆うことにより、十分な信頼性を確保できるようになっている。またファン２６を覆うカバー部２８には、排出孔２９を設けることにより、カバー部２８によってファン２６を保護しながらも、ラジエータ本体２４からの外気の排出が妨げられないようになっている。

このような構成を有するラジエータ２０は、保持部３０によってフレーム構造のうち電動車両１のキャブ１６後方に保持される。本実施形態では特に、ラジエータ２０は一対のメインフレーム１２間に配置されており、且つ、一対のメインフレーム１２から下方側に向けて両側から吊り下げられるように保持されている。ラジエータ２０の冷却対象となる高電圧機器は、従来のエンジン車両で駆動源として使用されるエンジンに比べて排出熱量が少ない。そのため、ラジエータ２０は従来のエンジン車両で使用されるラジエータに比べて比較的コンパクトに済み、メインフレームの下方側に効率的に収容できる。

保持部３０は、ラジエータ２０の車高方向における最下点位置２０ａ（図２を参照）の高さを調整する高さ調整機構を含む。本実施形態の高さ調整機構は、リンク機構を利用してラジエータ２０の車高方向における最下点位置２０ａの高さを調整可能に構成されている。

高さ調整機構は、バッテリ等からの電力によって駆動可能なアクチュエータ３２と、アクチュエータ３２の出力ロッド３４に設けられた第１回動部３６と、ラジエータ２０の一端に設けられた第２回動部３８と、第１回動部３６及び第２回動部３８の間に設けられた第３回動部４０と、第１回動部３６及び第３回動部４０の間を接続する第１リンク４２と、第２回動部３８及び第３回動部４０の間を接続する第２リンク４４と、を備える。

図２及び図３に示されるように、高さ調整機構はアクチュエータ３２によって駆動されることで、ラジエータ２０の最下点位置２０ａが可変に構成されている。図２に示される第１姿勢では、最下点位置２０ａが最も高い位置にある場合であり、ラジエータ２０が一対のメインフレーム１２に対して略平行（略水平）に保持される。そのため、第１姿勢ではラジエータ２０の導入面２２への走行風の導入量は最小となることから、ラジエータ２０に要求される冷却性能が比較的少ない場合に適している。その一方で、車体前方からの走行風に対するラジエータ２０の面積が最小となるため、走行時の空気抵抗が良好に低減でき、電費に有利である。

一方、図３に示される第２姿勢は、アクチュエータ３２の出力ロッド３４が水平方向に駆動することで、第１リンク４２及び第２リンク４４が図３の矢印方向に回動することで実現される。この状況では、ラジエータ２０の導入面２２から走行風により多く取り込まれるため、より良好な冷却性能が得られる。そのため第２姿勢は、第１姿勢に比べて走行抵抗が大きくなりがちであるが、ラジエータ２０に要求される冷却性能が比較的多い場合に適している。

このような第１姿勢及び第２姿勢は、不図示のコントローラによってアクチュエータが自動制御されることにより、電動車両１の走行状態に応じて切り替えられるようにしてもよい。例えば、コントローラによってラジエータ２０に要求される冷却性能を評価し、冷却性能が比較的少ない場合には第１姿勢を選択することにより、必要な冷却性能を確保しつつ、走行抵抗の低減を達成できる。一方、冷却性能が比較的多い場合には第２姿勢を選択することにより、走行抵抗の増加はあるものの冷却性能の向上を達成できる。

尚、上述の説明ではラジエータ２０が第１姿勢又は第２姿勢のいずれか一方が選択される場合について言及したが、第１姿勢又は第２姿勢の間の中間姿勢が選択されてもよい。

またアクチュエータ３２によるラジエータ２０の高さ調整は、電動車両１の最低地上高を確保する観点から実施されてもよい。例えば、電動車両１の走行路面に凸状の障害物がある場合には、ラジエータ２０の高さを上昇させるようにアクチュエータ３２を制御することで、障害物への干渉を回避しながらスムーズな走行が可能となる。

以上説明したように本実施形態によれば、高電圧機器と熱交換を行うための冷媒を冷却可能なラジエータ２０は、保持部３０によって、キャブ１６後方におけるフレーム構造に保持される。このような保持部３０は高さ調整機構を含んでおり、ラジエータ２０の車高方向における最下点位置２０ａの高さが可変に構成されている。そのため、ラジエータ２０をキャブ１６後方におけるフレーム構造に保持しながらも、電動車両１の走行状態に応じてラジエータ２０の高さを調整することで、ラジエータ２０を冷却液の配管経路が簡素に済む位置に保持しながらも走行抵抗の低減を図り、電費低下を抑制できる。

本発明は、バッテリから電力を供給されるモータにより駆動される電動車両の冷却装置に利用可能である。

１ 電動車両
１０ 電動車両用冷却装置
１２ メインフレーム
１４ クロスメンバ
１６ キャブ
１８ 荷箱
２０ ラジエータ
２０ａ 最下点位置
２２ 導入面
２４ ラジエータ本体
２６ ファン
２８ カバー部
２９ 排出孔
３０ 保持部
３２ アクチュエータ
３４ 出力ロッド
３６ 第１回動部
３８ 第２回動部
４０ 第３回動部
４２ 第１リンク
４４ 第２リンク

Claims (1)

1. バッテリから電力を供給されるモータにより駆動される電動車両の冷却装置であって、
   走行風が導入される導入面を有し、前記導入面に導入される走行風により、前記バッテリを含む高電圧機器と熱交換を行うための冷媒を冷却可能なラジエータと、
   前記ラジエータを前記電動車両のキャブ後方における前記フレームに保持する保持部と、
   を備え、
   前記保持部は、前記ラジエータの前記導入面に前記走行風が導入されるよう、前記ラジエータの車高方向における最下点位置の高さを調整する高さ調整機構を含む電動車両用冷却装置。

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