JP2021010205A - 車両の冷却構造 - Google Patents
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- B60K6/48—Parallel type
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Abstract
Description
しかしながら、比較的低温な第二冷却回路をモータ内に循環させる場合、モータ内を循環する冷媒の粘度が低く、流速が低下しやすい。このため、製造時にモータ内の冷却回路に冷媒を入れた際に生じる空気溜まりを排出することが難しい。よって、製造時の空気溜まりを抑制し、生産性を向上する点において改善の余地があった。
第二冷却回路の入口管は、第一冷却回路の第一モータ内流路側に配置されている。これにより、第二冷却回路の入口管と第一冷却回路の第一モータ内流路との間で熱交換が行われ、第二冷却回路の周方向流路へ流入する冷媒の温度を上昇させることができる。ここで、例えば製造時に第二モータ内流路に冷媒を注入する際、第二冷却回路の周方向流路内の気泡が空気溜まりとなって残留するおそれがある。この課題に対して、本発明の車両の冷却構造によれば、第二冷却回路の入口管を流通する冷媒は、第一冷却回路の第一モータ内流路からの熱で温度が上昇することにより、粘度が低下する。これにより、第二冷却回路の周方向流路へ流入する冷媒の流速を増加させることができるので、気泡を滞留させることなく、空気溜まりをモータの外部へ素早く排出できる。
したがって、モータの冷却効率を維持しつつ、製造時におけるモータ内の空気溜まりを抑制し、生産性を向上した車両の冷却構造を提供できる。
第二冷却回路の入口部は、第一冷却回路の第一モータ内流路側に配置されている。これにより、第二冷却回路の入口部と第一冷却回路の第一モータ内流路との間で熱交換が行われ、第二冷却回路の周方向流路へ流入する冷媒の温度を上昇させることができる。これにより、冷媒の粘度が低下し、第二冷却回路の周方向流路へ流入する冷媒の流速が増加するので、製造時に生じる気泡を滞留させることなく、空気溜まりをモータの外部へ素早く排出できる。また、特に第二冷却回路の入口部から周方向流路までの間の流路も第一冷却回路の第一モータ内流路側に配置した場合、より一層冷媒の流速を増加させ、空気溜まりを効果的に排出できる。また、第二冷却回路の入口部において受熱した冷媒の温度は、第一冷却回路の冷媒の温度と比較して低温なので、モータの冷却効率が著しく低下することがない。よって、モータの冷却効率に影響を及ぼさない範囲で温度を上昇させ、空気溜まりを排出できる。
したがって、モータの冷却効率を維持しつつ、製造時におけるモータ内の空気溜まりを抑制し、生産性を向上した車両の冷却構造を提供できる。
(車両)
図1は、実施形態に係る車両1の冷却構造6の概略を示す側面図である。
車両1の冷却構造6(以下、単に冷却構造6という。)は、例えばハイブリッド自動車等の車両1に搭載され、車両1に搭載された各部品を冷却するための構造である。以下の説明において、前後上下左右方向は、特に記載がなければ車両1における前後上下左右方向と一致している。
車両1は、エンジン2と、モータ3と、動力伝達部4と、電気機器5と、冷却構造6と、を備える。
エンジン2は、水冷式のいわゆる内燃機関である。エンジン2は、車室よりも後方に配置されている。
モータ3は、エンジン2よりも後方に並んで配置されている。図2に示すように、モータ3は、前後方向に沿って中心軸Cを有する。モータ3は、モータケース12(請求項の筐体)と、ステータ13と、ロータ14と、を有する。モータケース12は、環状に形成されている。ステータ13は、前後方向に沿う中心軸Cを中心とする環状に形成されている。ステータ13の外周部は、不図示のステータホルダを介してモータケース12の内側に固定されている。ロータ14は、ステータ13の内側に配置されている。ロータ14は、ステータ13に対して中心軸C回りに回転する。ロータ14は、エンジン2のクランクシャフト(不図示)と、後述する動力伝達部4と、に接続されている。
電気機器5は、エンジン2よりも前方に配置されている。電気機器5は、不図示のインバータを備える。インバータは、モータ3と不図示の蓄電装置(例えばバッテリ等)とを接続している。インバータは、モータ3と蓄電装置との間で直流と3相交流とに変換を行う。
冷却構造6は、エンジン2、モータ3、動力伝達部4及び電気機器5を冷却している。具体的に、冷却構造6は、エンジン2及び動力伝達部4を冷却する第一冷却回路41と、モータ3及び電気機器5を冷却する第二冷却回路42と、を有する。冷媒Sは、例えばロングライフクーラント(LLC:Long Life Coolant)を用いる。
第一冷却回路41は、車両1のフロアパネルに沿って配置される。第一冷却回路41は、エンジン2及び動力伝達部4内を通過しながら冷媒Sを循環させることにより、エンジン2及び動力伝達部4を冷却している。第一冷却回路41は、第一主流路45と、第一モータ内流路20と、第一ラジエータ43と、を有する。
第一主流路45は、車両1の下部に配設されている。第一主流路45は、エンジン2及び動力伝達部4と、車両1の前方に配置された第一ラジエータ43と、を接続している。具体的に、第一主流路45は、第一ラジエータ43により冷却された冷媒Sをエンジン2まで流通させるとともに、エンジン2及び動力伝達部4と熱交換して高温となった冷媒Sを再び第一ラジエータ43まで流通させる。第一ラジエータ43は、アルミニウム等の金属材料により形成されている。第一ラジエータ43は、例えば外気がラジエータコア(不図示)を通過することで、空冷により冷媒Sの熱を放熱する。また、第一主流路45は、冷媒Sを流通させるための第一駆動ポンプ47を有している。
第一入口部21は、モータケース12のうち、前方を向く端面に設けられている。第一入口部21は、モータケース12の上下方向における中間部よりも上方に設けられている。第一入口部21は、エンジン2側に向かって開口している。第一入口部21には、エンジン2を冷却した後にエンジン2から排出された冷媒Sが流入する。
第一出口部23は、モータケース12の上面12uに設けられている。第一出口部23は、モータケース12の上方に向かって開口している。第一出口部23には連結管29が接続されている。第一出口部23から排出された冷媒Sは、連結管29を介して動力伝達部4(図1参照)に流入する。
図2及び図3に示すように、連通路25は、第一入口部21と第一出口部23とを連結している。連通路25は、上下方向に沿って形成されている。これにより、第一入口部21から流入した冷媒Sは、連通路25内を流通して第一出口部23まで移動し、第一出口部23からモータ3の外部へ排出される。
図1に戻って、第二冷却回路42は、車両1のフロアパネルに沿って配置される。第二冷却回路42は、モータ3及び電気機器5内を通過しながら冷媒Sを循環させることにより、モータ3及び電気機器5を冷却している。第二冷却回路42は、第二主流路46と、第二モータ内流路30と、第二ラジエータ44と、を有する。
第二主流路46は、車両1の下部に配設されている。第二主流路46は、モータ3及び電気機器5と、車両1の前方に配置された第二ラジエータ44と、を接続している。具体的に、第二主流路46は、第二ラジエータ44により冷却された冷媒Sを電気機器5まで流通させ、電気機器5から排出された冷媒Sをモータ3まで流通させるとともに、モータ3と熱交換して高温となった冷媒Sを再び第二ラジエータ44まで流通させる。第二ラジエータ44は、アルミニウム等の金属材料により形成されている。第二ラジエータ44は、例えば外気がラジエータコア(不図示)を通過することで、空冷により冷媒Sの熱を放熱する。また、第二主流路46は、冷媒Sを流通させるための第二駆動ポンプ48を有している。
第二モータ内流路30は、モータケース12に設けられている。第二モータ内流路30は、第二入口部31(請求項の入口部)と、入口管34と、第二出口部32(請求項の出口部)と、出口管35と、周方向流路33と、を有する。
入口管34は、モータケース12内において、上下方向に沿って形成されている。入口管34は、連通路25とほぼ平行に形成されている。入口管34の上方に位置する一端34aは、第二入口部31と連通している。入口管34の他端34bは、第一モータ内流路20における第一入口部21よりも下方で、かつモータケース12の上下方向における中間部よりも上方に位置している。
出口管35は、モータケース12内において、上下方向に沿って形成されている。出口管35は、入口管34とほぼ平行に形成されている。出口管35は、連通路25に対して、入口管34よりも離間する位置に設けられている。出口管35の上方に位置する一端35aは、第二出口部32と連通している。出口管35の他端35bは、上下方向において入口管34の他端34bと同等の高さに位置している。
次に、上述した冷却構造6における冷媒Sの動作について説明する。
始めに、第一冷却回路41内を流れる冷媒Sの動作について説明する。図1に示すように、第一ラジエータ43により冷却された冷媒Sは、まず、第一主流路45を流通してエンジン2に流入し、エンジン2を冷却する。次に、エンジン2を冷却して高温となった冷媒Sは、エンジン2から排出されて第一モータ内流路20に流入する。図2に示すように、第一モータ内流路20に流入した冷媒Sは、第一入口部21、連通路25、第一出口部23、を順に流通してモータケース12の外部へ排出される。モータケース12から排出された冷媒Sは、連結管29を流通して動力伝達部4(図1参照)に流入し、動力伝達部4を冷却する。その後、図1に示すように、動力伝達部4から排出された冷媒Sは、第一主流路45を流通して再び第一ラジエータ43まで移動する。
このように、第一冷却回路41内の冷媒Sは、第一ラジエータ43、エンジン2、第一モータ内流路20、動力伝達部4、第一ラジエータ43、の順に循環することにより、エンジン2と動力伝達部4とを冷却する。
図4に示すように、第二モータ内流路30に流入した冷媒Sは、第二入口部31及び入口管34を流通して周方向流路33に流入する。ここで、第二入口部31及び入口管34は第一モータ内流路20と近接して設けられるとともに、入口管34を流通する冷媒Sの温度は、第一モータ内流路20を流通する冷媒Sの温度よりも低い。このため、入口管34を流通する冷媒Sは、第一モータ内流路20を流れる冷媒Sから受熱することにより、温度が上昇する。具体的には、モータ3の冷却に影響を与えない範囲で冷媒Sの温度が上昇する。次に、入口管34から周方向流路33へ流入した冷媒Sは、周方向流路33を流通してモータ3を冷却した後、出口管35を流通して第二出口部32からモータケース12の外部へ排出される。その後、モータケース12から排出された冷媒Sは、第二主流路46を流通して再び第二ラジエータ44(図1参照)まで移動する。
このように、第二冷却回路42の冷媒Sは、第二ラジエータ44、電気機器5、モータ3、第二ラジエータ44の順に循環することにより、電気機器5とモータ3とを冷却する。
モータ3の製造時において、第二モータ内流路30に冷媒Sが注入される前の状態では、第二モータ内流路30の内部には空気が存在している。この状態で、第一冷却回路41及び第二冷却回路42に冷媒を注入し、エンジン2及びモータ3を駆動するとともに、第一駆動ポンプ47及び第二駆動ポンプ48を駆動する。これにより、冷媒Sは、第一モータ内流路20及び第二モータ内流路30にそれぞれ充填される。このとき、第二モータ内流路30の周方向流路33では、気泡が滞留することにより空気溜まりが生じる場合がある。
入口管34を流通する冷媒Sは、モータケース12を介して第一モータ内流路20と熱交換されることにより、徐々に温度が上昇する。これにより、冷媒Sの粘度が低下し、周方向流路33へ流入する冷媒Sの流速が加速する。流速が加速された冷媒Sは、周方向流路33を流通する際、空気溜まりを下流側へ押し出し、空気溜まりをモータ3外へ排出する。
このように、モータ3の製造時において、第二冷却回路42の冷媒Sは、温度が上昇して流速が加速されることにより、モータ3内の空気溜まりを排出する。
次に、冷却構造6の作用、効果について説明する。
本実施形態の車両1の冷却構造6によれば、第一冷却回路41はエンジン2を冷却し、第二冷却回路42は電気機器5とモータ3とを冷却する。このように、高温となりやすいエンジン2の第一冷却回路41とは別の第二冷却回路42によりモータ3を冷却できる。よって、単一の冷却回路によりエンジン2とモータ3とを冷却する場合と比較して、モータ3を効率的に冷却できる。
したがって、モータ3の冷却効率を維持しつつ、製造時におけるモータ3内の空気溜まりを抑制し、生産性を向上した車両1の冷却構造6を提供できる。
特に、第二冷却回路42の入口部を出口部よりも第一モータ内流路20側に配置した場合は、より一層冷媒Sの流速を増加させ、空気溜まりを効果的に排出できる。
例えば、上述した実施形態では、第二入口部31が第二出口部32よりも第一モータ内流路20側に設けられ、かつ入口管34が出口管35よりも第一モータ内流路20側に設けられる構成としたが、これに限らない。例えば、第二出口部32が第一入口部21よりも第一モータ内流路20側に設けられ、入口管34と出口管35とがモータケース12内で交差することにより入口管34が出口管35よりも第一モータ内流路20側に設けられる構成としてもよい。
第一冷却回路41は、エンジン2と動力伝達部4に加えてさらに他の部品を冷却してもよい。同様に、第二冷却回路42は、電気機器5とモータ3に加えてさらに他の部品を冷却してもよい。すなわち、少なくとも第一冷却回路41はエンジン2を冷却し、第一冷却回路41は電気機器5及びモータ3を冷却していればよく、第二冷却回路42の冷媒Sの温度が第一冷却回路41の冷媒Sの温度よりも低くなる範囲内で、上述した以外の部品を冷却してもよい。
また、上述した実施形態では、エンジン2、モータ3及び動力伝達部4は、車両1の車室よりも後方に配置されていた。これに対して、エンジン2、モータ3及び動力伝達部4は、車両1の車室よりも前方に配置されてもよい。
2 エンジン
3 モータ
4 動力伝達部
5 電気機器
6 冷却構造(車両の冷却構造)
12 モータケース(筐体)
20 第一モータ内流路
30 第二モータ内流路
31 第二入口部(入口部)
32 第二出口部(出口部)
33 周方向流路
34 入口管
35 出口管
41 第一冷却回路
42 第二冷却回路
S 冷媒
Claims (4)
- エンジンを冷却する第一冷却回路と、
モータと、前記モータと蓄電装置とを接続するインバータを含む電気機器と、を冷却する第二冷却回路と、
を備え、
前記第一冷却回路は、前記モータの筐体に設けられた第一モータ内流路を有し、
前記第二冷却回路は、前記筐体に設けられた第二モータ内流路を有し、
前記第二モータ内流路は、前記モータの周方向に沿って冷媒を流通させる周方向流路と、前記周方向流路に前記冷媒を流入させる入口管と、前記周方向流路から前記冷媒を排出させる出口管と、を有し、
前記入口管は、前記出口管よりも前記第一モータ内流路側に配置されていることを特徴とする車両の冷却構造。 - エンジンを冷却する第一冷却回路と、
モータと、前記モータと蓄電装置とを接続するインバータを含む電気機器と、を冷却する第二冷却回路と、
を備え、
前記第一冷却回路は、前記モータの筐体に設けられた第一モータ内流路を有し、
前記第二冷却回路は、前記筐体に設けられた第二モータ内流路を有し、
前記第二モータ内流路は、前記モータの周方向に沿って冷媒を流通させる周方向流路と、前記筐体内に前記冷媒を流入させる入口部と、前記筐体内から前記冷媒を排出させる出口部と、を有し、
前記入口部は、前記出口部よりも前記第一モータ内流路側に配置されていることを特徴とする車両の冷却構造。 - 前記第二モータ内流路は、前記周方向流路から前記筐体の外部へ前記冷媒を排出させる出口管を有し、
前記出口管は、前記周方向流路よりも上方に設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両の冷却構造。 - 前記車両は、動力伝達部を有し、
前記第一冷却回路は、前記動力伝達部を冷却し、
前記モータの前記筐体は、前記エンジンと前記動力伝達部との間に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車両の冷却構造。
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