JP5023753B2 - ケーブル冷却装置および車両駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、車両駆動用のモータジェネレータと電力回路との間で授受される電力を伝達するケーブルを冷却するケーブル冷却装置、およびそのようなケーブルを冷却する手段を備えた車両駆動システムに関する。

モータジェネレータによって駆動される車両が広く用いられている。一般に、このような車両は、モータジェネレータに電力を供給し、モータジェネレータが発生した電力を回収する電力回路、電力回路とモータジェネレータとの間で授受される電力を伝達するケーブル等を備える。

特開平９−１８８１４４号公報 特開２００４−１２２９１６号公報 特開２００４−１４８９８４号公報 特開２００３−１９１７５６号公報

このような車両を急加速させた場合、電力回路からモータジェネレータに大きな電力が供給される。これによってケーブルに大きな電流が流れケーブルが発熱することがある。また、故障した車両を牽引する場合、車輪からモータジェネレータにトルクが伝達され、モータジェネレータが発電する。このとき、電力回路の故障等によってケーブルに大きな電流が流れ、ケーブルが発熱することがある。ケーブルが発熱すると、その寿命が短くなるおそれがある。

本発明はこのような課題に対してなされたものである。すなわち、モータジェネレータによって駆動される車両に搭載され、電力回路とモータジェネレータとの間で授受される電力を伝達するケーブルを冷却するための装置、およびそのような装置を備えた車両駆動システムを提供することを目的とする。

本発明に係るケーブル冷却装置は、車輪との間でトルクを授受するモータジェネレータと、前記モータジェネレータとの間で電力を授受する電力回路と、前記モータジェネレータと前記電力回路との間で授受される電力を伝達するケーブルと、前記モータジェネレータのトルクを前記車輪に伝達し、前記車輪のトルクを前記モータジェネレータに伝達するシャフトと、を備える車両に搭載され、前記シャフトのトルクによって駆動され、前記ケーブルに空気を送る送風器を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るケーブル冷却装置においては、前記送風器の状態を制御する制御部と、前記制御部の制御によって、前記シャフトのトルクを前記送風器に伝達する状態、または、前記シャフトのトルクを前記送風器に伝達しない状態に設定される送風器駆動部と、を備えることが好適である。

また、本発明は、車両を駆動するモータジェネレータと、前記モータジェネレータとの間で電力を授受する電力回路と、前記モータジェネレータと前記電力回路との間で授受される電力を伝達するケーブルと、前記モータジェネレータのトルクを前記車両の車輪に伝達し、当該車輪のトルクを前記モータジェネレータに伝達するシャフトと、を備える車両駆動システムであって、前記シャフトのトルクによって駆動され、前記ケーブルに空気を送る送風器、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る車両駆動システムにおいては、前記送風器の状態を制御する制御部と、前記制御部の制御によって、前記シャフトのトルクを前記送風器に伝達する状態、または、前記シャフトのトルクを前記送風器に伝達しない状態に設定される送風器駆動部と、を備えることが好適である。

本発明は、車輪との間でトルクを授受するモータジェネレータと、前記モータジェネレータとの間で電力を授受する電力回路と、前記モータジェネレータと前記電力回路との間で授受される電力を伝達するケーブルと、を備える車両に搭載され、前記ケーブルから取得された電力によって駆動され、前記ケーブルに空気を送る送風器と、前記送風器の状態を制御する制御部と、前記制御部の制御によって、前記ケーブルから前記送風器に電力を供給する状態、または、前記ケーブルから前記送風器に電力を供給しない状態に設定されるスイッチと、を備え、前記スイッチは、前記制御部に電源電力が供給されていないときに、前記ケーブルから前記送風器に電力を供給する状態に設定されることを特徴とする。

また、本発明は、車両を駆動するモータジェネレータと、前記モータジェネレータとの間で電力を授受する電力回路と、前記モータジェネレータと前記電力回路との間で授受される電力を伝達するケーブルと、を備える車両駆動システムであって、前記ケーブルから取得された電力によって駆動され、前記ケーブルに空気を送る送風器と、前記送風器の状態を制御する制御部と、前記制御部の制御によって、前記ケーブルから前記送風器に電力を供給する状態、または、前記ケーブルから前記送風器に電力を供給しない状態に設定されるスイッチと、を備え、前記スイッチは、前記制御部に電源電力が供給されていないときに、前記ケーブルから前記送風器に電力を供給する状態に設定されることを特徴とする。

本発明によれば、モータジェネレータによって駆動される車両において、電力回路とモータジェネレータとの間で授受される電力を伝達するケーブルを冷却することができる。

図１に本発明の第１の実施形態に係る車両駆動システム１００を示す。電力調整回路１０は、制御部１２の制御に基づいて電池１４が出力する電圧を調整し、３相交流電圧に変換してケーブルｕ１，ｖ１、およびｗ１に出力する。第１モータジェネレータ１６は、ケーブルｕ１，ｖ１、およびｗ１を介して印加された３相交流電圧に基づいてトルクを発生し回転する。第１モータジェネレータ１６は発生したトルクをトルク伝達部２２に与える。

また、第１モータジェネレータ１６はトルク伝達部２２から取得したトルクに基づいて発電し、それによって発生した３相交流電圧をケーブルｕ１，ｖ１、およびｗ１に出力する。電力調整回路１０は、ケーブルｕ１，ｖ１、およびｗ１を介して印加された３相交流電圧を直流電圧に変換し、制御部１２の制御に基づいてその直流電圧を調整して電池１４に印加する。電池１４は印加された電圧によって充電される。

第２モータジェネレータ１８、ならびにケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２の構成および機能については、それぞれ第１モータジェネレータ１６、ならびにケーブルｕ１，ｖ１、およびｗ１と同様である。

エンジン２０は、制御部１２の制御に基づいてトルクを発生し、発生したトルクをトルク伝達部２２に与える。また、制御部１２の制御およびトルク伝達部２２から取得したトルクによってその回転状態が制御される。

トルク伝達部２２は、第１モータジェネレータ１６、第２モータジェネレータ１８、エンジン２０、およびシャフト２４の相互間のトルクの授受を担う。トルク伝達部２２は、プラネタリギアを備えて構成することができる。

シャフト２４はトルク伝達部２２から与えられたトルクを車輪２６に伝達し、車輪２６から与えられたトルクをトルク伝達部２２に伝達する。

操作部２８は、イグニッションキー、アクセルペダル、ブレーキペダル等を含んで構成される。操作部２８は、車両の走行状態を制御するための操作情報を制御部１２に出力する。

ファン３２は、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に空気を送ることができる位置に設けられる。ファン３２は、ファン駆動部３０からトルクを取得して回転し、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に空気を送る。

ファン駆動部３０は、車両が運転されない状態にあり、車両が制御部１２に電源電力が供給されていないイグニッションオフ状態（一方、制御部１２に電源電力が供給されている状態をイグニッションオン状態とする。）にある場合には、シャフト２４からファン３２へとトルクを伝達する状態となる。これによって、車両の牽引等により車輪２６が回転した場合には、シャフト２４およびファン駆動部３０を介して車輪２６からファン３２にトルクが与えられ、ファン３２が回転する。

また、ファン駆動部３０は、制御部１２からファン３２を停止状態とする旨を示すファン停止情報が出力されると、シャフト２４からファン３２へとトルクを伝達しない状態となる。これによってファン３２は停止する。

さらに、ファン駆動部３０は、制御部１２からファン３２を駆動する旨を示すファン駆動情報が出力されると、シャフト２４からファン３２へとトルクを伝達する状態となる。これによって、ファン３２はファン駆動部３０を介してシャフト２４からトルクを取得して回転する。

ファン３２が回転することにより、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に空気が送られ、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２が冷却される。

ファン駆動部３０としては、一対のクラッチ板、シャフト２４からトルクを取得する軸、およびファン３２にトルクを伝達する軸を備えるクラッチ機構を適用することができる。一方のクラッチ板は、シャフト２４からトルクを取得する軸に取り付けられ、他方のクラッチ板は、ファン３２にトルクを伝達する軸に取り付けられる。一対のクラッチ板は、ファン駆動情報が制御部１２から出力されたときは互いに接触し、ファン停止情報が制御部１２から出力されたとき、または、イグニッションオフ状態となったときは互いに隔離される。

次に、車両駆動システム１００の動作について説明する。車両が停止している状態において、走行を開始する旨の操作情報が操作部２８から制御部１２に出力されると、制御部１２には電源電力が供給され、車両はイグニッションオン状態となる。制御部１２は、第２モータジェネレータ１８がトルク伝達部２２を介してシャフト２４にトルクを与える状態となるよう、電力調整回路１０を制御する。これによって、車輪２６はシャフト２４からトルクを取得して回転し、車両の走行が開始する。

車両が所定の速度に達すると、制御部１２は、第１モータジェネレータ１６がトルク伝達部２２を介してエンジン２０にトルクを与えるよう電力調整回路１０を制御する。また、第１モータジェネレータ１６からトルクを取得して始動するようエンジン２０を制御する。これによって、エンジン２０は始動し、エンジン２０は、トルク伝達部２２を介してシャフト２４にトルクを与え、車輪２６はシャフト２４からトルクを取得する。

また、車両を制動する旨の操作情報が操作部２８から制御部１２に出力されると、制御部１２は、第２モータジェネレータ１８がシャフト２４からトルクを取得して発電を行い、それによって生じた電力を電池１４に回収するよう、電力調整回路１０を制御する。これによって、車輪２６はシャフト２４を介して第２モータジェネレータ１８から制動トルクを受け、車両に対する制動が行われる。

さらに、制御部１２は、操作部２８が出力する操作情報および車両の走行状態に応じて、エンジン２０がトルク伝達部２２を介して第１モータジェネレータ１６にトルクを与え、第１モータジェネレータ１６が発電を行い、それによって生じた電力を電池１４に回収するよう、電力調整回路１０およびエンジン２０を制御する。

電力調整回路１０は、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２にそれぞれ流れる電流を測定し、測定結果をそれぞれ、測定電流Ｉｕ２，Ｉｖ２、およびＩｗ２として制御部１２に出力する。制御部１２は、測定電流Ｉｕ２，Ｉｖ２、およびＩｗ２のいずれも所定の閾値Ｔｈ２以下であるときは、ファン停止情報をファン駆動部３０に出力する。これによって、ファン３２は停止した状態となる。一方、測定電流Ｉｕ２，Ｉｖ２、およびＩｗ２のうち、閾値Ｔｈ２を超えるものがある場合には、ファン駆動情報をファン駆動部３０に出力する。これによってファン３２が回転し、ファン３２はケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に空気を送る。ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２はファン３２によって送られた空気によって冷却される。

このような構成によれば、急加速、急な上り坂の走行等により、ケーブルｕ２，ｖ２，またはｗ２に閾値Ｔｈ２を超える電流が流れたときは、ファン３２からケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に空気が送られる。これによって、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２が冷却され、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に悪影響を与えることを回避することができる。

また、故障等によって、イグニッションオフ状態で他の車両に牽引される場合には、シャフト２４およびトルク伝達部２２を介して車輪２６から第２モータジェネレータ１８にトルクが与えられる。これによって、第２モータジェネレータ１８は発電する。このとき、電力調整回路１０の故障等（ケーブルｕ２，ｖ２，またはｗ２のうちいずれか２つを短絡させる故障等）によって、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に大きな電流が流れ、発熱するおそれがある。

そこで、本実施形態に係る車両駆動システム１００では、イグニッションオフ状態において、ファン駆動部３０を、シャフト２４からファン３２へとトルクを伝達する状態とする。これによって、車両駆動システム１００を搭載する車両を、他の車両によって牽引する場合には、牽引されることによる車輪２６の回転によってファン３２を駆動することができる。したがって、車両が牽引されるときに、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に電流が流れた場合であっても、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２が冷却され、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に悪影響を与えることを回避することができる。この場合、車両が牽引される速度が大きい程、ファン３２の回転数は大きくなり、大きな冷却効果を期待することができる。さらに、車両を牽引する前方の車両によって風が遮られたとしても、車両のエンジンルームに風が送られないことによる冷却効果の低減を回避することができる。

また、車両駆動システム１００では、イグニッションオン状態において、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に流れる電流が閾値Ｔｈ２以下であるときには、ファン３２が停止した状態となる。これによって、ケーブルｕ２，ｖ２，またはｗ２が発熱する可能性が低い場合において、車両を走行させるために必要なエネルギーがファン３２の駆動によって消費されることを回避することができる。

なお、ファン３２を駆動するために必要なエネルギーが、車両を走行させるために必要なエネルギーに比して十分小さい場合には、制御部１２によって制御されるファン駆動部３０に代えて、シャフト２４が回転しているときに常にそのトルクを３２に伝達する機構を採用してもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る車両駆動システム１０２について説明する。図２に車両駆動システム１０２の構成を示す。車両駆動システム１００と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。

ノーマリクローズスイッチ回路３４は、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に接続される。ファン駆動モータ３６は、ノーマリクローズスイッチ回路３４に接続される。ファン駆動モータ３６はファン３２を回転させる。

ノーマリクローズスイッチ回路３４は、車両がイグニッションオフ状態にある場合には、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２からファン３２に電力を供給することが可能な状態となる。これによって、車両の牽引等により車輪２６が回転し、第２モータジェネレータ１８が発電した場合には、第２モータジェネレータ１８からケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２、ならびにノーマリクローズスイッチ回路３４を介してファン駆動モータ３６に電力が供給される。これによってファン駆動モータ３６は回転し、ファン３２が回転する。

また、ノーマリクローズスイッチ回路３４は、制御部１２からファン停止情報が出力されると、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２からファン３２に電力を供給しない状態となる。これによってファン駆動モータ３６は停止し、ファン３２が停止する。

さらに、ノーマリクローズスイッチ回路３４は、制御部１２からファン駆動情報が出力されると、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２からファン３２に電力を供給することが可能な状態となる。これによって、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２からノーマリクローズスイッチ回路３４を介してファン駆動モータ３６に電力が供給される。これによってファン駆動モータ３６は回転し、ファン３２が回転する。

ノーマリクローズスイッチ回路３４としては、制御電圧が零であるときに導通状態となる半導体素子を用いたスイッチ回路を適用することができる。

このような構成によれば、急加速、急な上り坂の走行等により、ケーブルｕ２，ｖ２，またはｗ２に閾値Ｔｈ２を超える電流が流れたときは、ファン駆動モータ３６が回転し、ファン３２が回転する。これによって、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２が冷却され、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に悪影響を与えることを回避することができる。

また、車両が故障等によって、イグニッションオフ状態で他の車両に牽引される場合には、第２モータジェネレータ１８が発電により発生した電力によって、ファン駆動モータ３６が回転し、ファン３２が回転する。これによって、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２が冷却され、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に悪影響を与えることを回避することができる。この場合、車両が牽引される速度が大きい程、第２モータジェネレータ１８が発電する電力が大きくなり、ファン３２の回転速度が大きくなることによって大きな冷却効果を期待することができる。

また、車両駆動システム１０２では、イグニッションオン状態において、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に流れる電流が閾値Ｔｈ２以下であるときには、ファン駆動モータ３６が停止しファン３２が停止した状態となる。これによって、ケーブルｕ２，ｖ２，またはｗ２が発熱する可能性が低い場合において、車両を走行させるために必要なエネルギーがファン３２の駆動によって消費されることを回避することができる。

なお、ファン３２を駆動するために必要なエネルギーが、車両を走行させるために必要なエネルギーに比して十分小さい場合には、ノーマリクローズスイッチ回路３４を設けず、ファン駆動モータ３６をケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に直接接続し、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２に電圧が印加されているときは常にケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２からファン駆動モータ３６に電力が供給される構成としてもよい。

車両駆動システム１００および１０２では、イグニッションオン状態においては、ケーブルｕ２，ｖ２，またはｗ２に流れる電流に基づいて、ファン駆動情報またはファン停止情報のいずれを出力するかを制御部１２が決定する。このような構成の他、第２モータジェネレータ１８の温度を測定し、測定された温度に基づいてファン駆動情報またはファン停止情報のいずれを出力するかを決定する構成とすることができる。この場合、第２モータジェネレータ１８に温度センサ（図示せず。）を取り付ける。温度センサは、第２モータジェネレータ１８の温度を測定し、測定結果を測定温度として制御部１２に出力する。制御部１２は、温度センサから取得した測定温度が所定の閾値Ｔｈ１以下であるときは、ファン停止情報を出力する。一方、温度センサから取得した測定温度が閾値Ｔｈ１を超えたときは、ファン駆動情報を出力する。

さらに、車両が上り坂を走行しているか否か、すなわち、車両の進行方向の水平面に対する傾斜角に基づいて、ファン駆動情報またはファン停止情報のいずれを出力するかを決定する構成とすることができる。この場合、車両駆動システムに傾斜センサ（図示せず。）を設ける。傾斜センサは、車両の進行方向の水平面に対する傾斜角を測定し、測定結果を測定傾斜角として制御部１２に出力する。制御部１２は、傾斜センサから取得した測定傾斜角が所定の閾値ＴｈＡ以下であるときは、ファン停止情報を出力する。一方、傾斜センサから取得した測定温度が閾値ＴｈＡを超えたときは、ファン駆動情報を出力する。

上記では、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２を冷却する構成について説明した。ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２を冷却する構成と同様の構成によって、ケーブルｕ１，ｖ１、およびｗ１を冷却する構成を実現することができる。この場合、ファン３２は、ケーブルｕ１，ｖ１、およびｗ１に空気を送ることができる位置に設けられる。電力調整回路１０は、ケーブルｕ１，ｖ１、およびｗ１に流れる電流をそれぞれ測定し、測定結果をそれぞれ、測定電流Ｉｕ１，Ｉｖ１、およびＩｗ１として制御部１２に出力する。

制御部１２は、測定電流Ｉｕ１，Ｉｖ１、およびＩｗ１のいずれも所定の閾値Ｔｈ１以下であるときは、ファン停止情報を出力する。一方、測定電流Ｉｕ１，Ｉｖ１、およびＩｗ１のうち、閾値Ｔｈ１を超えるものがある場合には、ファン駆動情報を出力する。

また、ケーブルｕ２，ｖ２、およびｗ２を冷却する構成と同様、第１モータジェネレータ１６の温度、車両の進行方向の水平面に対する傾斜角等に基づいて、制御部１２が、ファン駆動情報またはファン停止情報のいずれを出力するかを決定する構成とすることができる。

第１の実施形態に係る車両駆動システムを示す図である。 第２の実施形態に係る車両駆動システムを示す図である。

符号の説明

１０ 電力調整回路、１２ 制御部、１４ 電池、１６ 第１モータジェネレータ、１８ 第２モータジェネレータ、２０ エンジン、２２ トルク伝達部、２４ シャフト、２６ 車輪、２８ 操作部、３０ ファン駆動部、３２ ファン、３４ ノーマリクローズスイッチ回路、３６ ファン駆動モータ、１００，１０２ 車両駆動システム、ｕ１，ｖ１，ｗ１，ｕ２，ｖ２，ｗ２ ケーブル。

Claims (6)

1. 車輪との間でトルクを授受するモータジェネレータと、
   前記モータジェネレータとの間で電力を授受する電力回路と、
   前記モータジェネレータと前記電力回路との間で授受される電力を伝達するケーブルと、
   前記モータジェネレータのトルクを前記車輪に伝達し、前記車輪のトルクを前記モータジェネレータに伝達するシャフトと、
   を備える車両に搭載され、
   前記シャフトのトルクによって駆動され、前記ケーブルに空気を送る送風器を備えることを特徴とするケーブル冷却装置。
2. 請求項１に記載のケーブル冷却装置であって、
   前記送風器の状態を制御する制御部と、
   前記制御部の制御によって、前記シャフトのトルクを前記送風器に伝達する状態、または、前記シャフトのトルクを前記送風器に伝達しない状態に設定される送風器駆動部と、
   を備えることを特徴とするケーブル冷却装置。
3. 車両を駆動するモータジェネレータと、
   前記モータジェネレータとの間で電力を授受する電力回路と、
   前記モータジェネレータと前記電力回路との間で授受される電力を伝達するケーブルと、
   前記モータジェネレータのトルクを前記車両の車輪に伝達し、当該車輪のトルクを前記モータジェネレータに伝達するシャフトと、
   を備える車両駆動システムであって、
   前記シャフトのトルクによって駆動され、前記ケーブルに空気を送る送風器、
   を備えることを特徴とする車両駆動システム。
4. 請求項３に記載の車両駆動システムであって、
   前記送風器の状態を制御する制御部と、
   前記制御部の制御によって、前記シャフトのトルクを前記送風器に伝達する状態、または、前記シャフトのトルクを前記送風器に伝達しない状態に設定される送風器駆動部と、
   を備えることを特徴とする車両駆動システム。
5. 車輪との間でトルクを授受するモータジェネレータと、
   前記モータジェネレータとの間で電力を授受する電力回路と、
   前記モータジェネレータと前記電力回路との間で授受される電力を伝達するケーブルと、
   を備える車両に搭載され、
   前記ケーブルから取得された電力によって駆動され、前記ケーブルに空気を送る送風器と、
   前記送風器の状態を制御する制御部と、
   前記制御部の制御によって、前記ケーブルから前記送風器に電力を供給する状態、または、前記ケーブルから前記送風器に電力を供給しない状態に設定されるスイッチと、
   を備え、
   前記スイッチは、前記制御部に電源電力が供給されていないときに、前記ケーブルから前記送風器に電力を供給する状態に設定されることを特徴とするケーブル冷却装置。
6. 車両を駆動するモータジェネレータと、
   前記モータジェネレータとの間で電力を授受する電力回路と、
   前記モータジェネレータと前記電力回路との間で授受される電力を伝達するケーブルと、
   を備える車両駆動システムであって、
   前記ケーブルから取得された電力によって駆動され、前記ケーブルに空気を送る送風器と、
   前記送風器の状態を制御する制御部と、
   前記制御部の制御によって、前記ケーブルから前記送風器に電力を供給する状態、または、前記ケーブルから前記送風器に電力を供給しない状態に設定されるスイッチと、
   を備え、
   前記スイッチは、前記制御部に電源電力が供給されていないときに、前記ケーブルから前記送風器に電力を供給する状態に設定されることを特徴とする車両駆動システム。

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