JP5103369B2

JP5103369B2 - 電気自動車

Info

Publication number: JP5103369B2
Application number: JP2008323649A
Authority: JP
Inventors: 弘明篠木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2028-12-19
Also published as: JP2010148264A

Description

本発明は、電気自動車に関するものである。

燃料電池等で発電された電力や、蓄電装置（バッテリ）から放電された電力により、電動機（駆動モータ）を駆動して走行する電気自動車が開発されている。駆動モータは、マウント（緩衝部材）を介して車体に固定されている（例えば、特許文献１参照）。
図５は、従来技術に係る電気自動車の駆動モータ周辺の側面図である。駆動モータ１１０はマウント１１４を介して、下方の車体５に固定されている。
特開平５−２８４６８８号公報

図５に示す従来技術では、駆動モータの固定部１１５から重心Ｇまでの距離が離れている。そのため、駆動モータ１１０の回転に伴って、矢印９０で示すように、駆動モータ１１０の振り子運動による振動が発生するという問題がある。

ところで電気自動車には、燃料電池や蓄電装置等から供給される直流電流を３相交流電流に変換して駆動モータに供給するため、インバータが設けられている。このインバータを駆動モータに近接配置すれば、３相交流用配線の長さが短くなるので、ノイズを低減することができる。しかしながら、駆動モータの上部にインバータを積層固定すると、駆動モータの固定部から積層体の重心までの距離が長くなる。その結果、積層体の振り子運動の振動レベルが大きくなり、車両のＮＶ性能が低下するという問題がある。

そこで本発明は、駆動モータおよびインバータの積層体の振動レベルを低減することが可能な、電気自動車の提供を課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、駆動モータ（例えば、実施形態における駆動モータ１０）の上部にインバータ（例えば、実施形態におけるインバータ２０）を積層した電気自動車（例えば、実施形態における電気自動車１）において、前記駆動モータを車体（例えば、実施形態における車体５）に固定する駆動モータ固定部（例えば、実施形態における駆動モータ固定部１５）と、前記インバータを車体に固定するインバータ固定部（例えば、実施形態におけるインバータ固定部２５）と、前記駆動モータと前記インバータとを接続固定する柱状部材（例えば、実施形態における柱状部材４０）と、を備え、前記インバータ固定部は、前記柱状部材を介して前記インバータを前記車体に固定することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、２つの前記駆動モータ固定部が、前記駆動モータの出力軸（例えば、実施形態における出力軸Ｌ１）と略平行な直線（例えば、実施形態における直線Ｌ２）上に配置されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記駆動モータおよび前記インバータの積層体（例えば、実施形態における積層体３０）の重心（例えば、実施形態における重心Ｇ）は、２つの前記駆動モータ固定部および１つの前記インバータ固定部を含む平面（例えば、実施形態における平面Ｓ）の法線方向から見て、２つの前記駆動モータ固定部および１つの前記インバータ固定部を結ぶ三角形（例えば、実施形態における三角形Ｔ）の内側に配置されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、前記柱状部材には、前記駆動モータまたは前記インバータを冷却するための冷却液の流路（例えば、実施形態における冷却液流路７２）が形成されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、駆動モータ固定部が下方に配置され、インバータ固定部が上方に配置される。そのため、駆動モータ固定部およびインバータ固定部を含む平面の近傍に、積層体の重心を配置することができる。これにより、積層体の振り子運動を抑制することが可能になり、積層体の振動レベルを低減することができる。
また、駆動モータが柱状部材を介して車体に接続されるので、駆動モータがインバータのみを介して車体に接続される場合と比べて、駆動モータの振動レベルを低減することができる。これに伴って、駆動モータとインバータとの間に配置される連結部材の強度アップや、駆動モータおよびインバータの筐体の強度アップなどが不要になり、製造コストを低減することができる。

請求項２に係る発明によれば、駆動モータの出力軸方向における積層体の振動レベルを低減することができる。

請求項３に係る発明によれば、駆動モータ固定部およびインバータ固定部から積層体の重心までの距離が短くなる。これにより、積層体の振り子運動を抑制することが可能になり、積層体の振動レベルを低減することができる。

請求項４に係る発明によれば、柱状部材の設置に伴うスペース効率の低下を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。本実施形態では、燃料電池で発電した電力またはバッテリから放電された電力により、駆動モータ１０を駆動して走行する電気自動車を例にして説明する。また以下では、車両前後方向を前後方向と呼び、車両左右方向を左右方向と呼び、車両上下方向を上下方向と呼ぶことにする。

（電気自動車）
図１は、本実施形態に係る電気自動車の側面からの透視図である。本実施形態の電気自動車１は、駆動モータ１０の上部にインバータ２０を積層した積層体３０と、駆動モータ１０およびインバータ２０を接続固定する柱状部材４０と、駆動モータ１０を車体５に固定する駆動モータ固定部１５と、柱状部材４０を介してインバータ２０を車体５に固定するインバータ固定部２５と、を備えている。

駆動モータ１０は、出力軸が左右方向に一致するように配置されている。駆動モータ１０として同軸モータを採用することが望ましい。同軸モータは、モータ出力軸と、減速装置による減速後の駆動軸とが、同軸上に配置されたモータである。同軸モータの採用により、電気自動車のスペース効率を向上させることができる。

インバータ２０は、モータインバータ２１およびＡＰインバータ２２を備えている。
モータインバータ２１は、燃料電池またはバッテリから供給された直流電流を、３相交流電流に変換して駆動モータ１０に供給するものである。モータインバータ２１は、駆動モータ１０の上部に積層固定されている。このように、駆動モータ１０に近接してモータインバータ２１を配置することで、３相交流用配線の長さが短くなって、ノイズを低減することができる。

なお本実施形態の電気自動車１は、燃料電池に酸化剤ガスを供給するためエアポンプ（ＡＰ）を備えている。ＡＰインバータ２２は、バッテリから供給された直流電流を、３相交流電流に変換してエアポンプに供給するものである。ＡＰインバータ２２は、モータインバータ２１の上部に積層固定されている。
そして、駆動モータ１０の上部にインバータ２０が積層されて、積層体３０が形成されている。

柱状部材４０は、矩形断面の鉄パイプ材等によって構成されている。柱状部材４０は、中心軸を上下方向に一致させ、駆動モータ１０およびインバータ２０の後方に配置されている。柱状部材４０は、上部が接続部材４５を介してインバータ２０に接続され、下部が駆動モータ１０に接続されて、駆動モータ１０とインバータ２０とを接続固定している。なお駆動モータ１０とインバータ２０との間にも、両者を連結する連結部材１８が設けられている。

図２は、駆動モータ周辺の平面図である。
駆動モータ固定部１５は、ゴム等の弾性材料により略円筒状に形成されたマウント１４を備えている。マウント１４の内側は、シャフト１３およびブラケット１２を介して、駆動モータ１０に接続されている。マウント１４の外側は、図１に示すステー５ａを介して車体５に接続されている。これにより駆動モータ固定部１５では、マウント１４を介して、駆動モータ１０を車体５に固定している。

駆動モータ固定部１５は、駆動モータ１０の前方に配置されている。図２に示すように、駆動モータ固定部１５は、駆動モータ１０の左右方向両端部にそれぞれ１つずつ（合計２つ）設けられている。各駆動モータ固定部１５ａ，１５ｂは、駆動モータ１０の出力軸Ｌ１と略平行な直線Ｌ２上に、マウント１４の中心軸を一致させて配置されている。これにより、駆動モータ１０の出力軸方向において積層体３０の振動を減衰させることが可能になり、同方向の振動レベルを低減することができる。

インバータ固定部２５は、駆動モータ固定部１５と同様のマウント２４を備えている。マウント２４の内側は柱状部材４０の上端部に接続され、マウント２４の外側は車体５に接続されている。これによりインバータ固定部２５では、柱状部材４０およびマウント２４を介して、インバータ２０を車体５に固定している。
インバータ固定部２５は、インバータ２０の後方であって、左右方向中央部に１つ配置されている。

（積層体の重心位置）
図１に示すように、積層体３０の重心Ｇは、駆動モータ１０の出力軸の上方に位置している。本実施形態では、駆動モータ固定部１５に加えて、インバータ固定部２５を設けている。駆動モータ１０は下方に配置されインバータ２０は上方に配置されているので、駆動モータ固定部１５は下方に配置されインバータ固定部２５は上方に配置される。これにより、一対の駆動モータ固定部１５およびインバータ固定部２５を含む平面Ｓの近傍に、積層体３０の重心Ｇを配置することができる。特に本実施形態では、平面Ｓ上に積層体３０の重心Ｇが配置されている。これにより、平面Ｓと平行な方向における積層体３０の振り子運動を抑制することが可能になり、積層体３０の振動レベルを低減することができる。その結果、車両のＮＶ性能を向上させることができる。

特に同軸モータにおいては、駆動モータ出力の反力を打ち消す力が発生しないため、駆動モータ出力の反力は全てマウントで受けることになり、振動レベルが大きくなる。これに対して本実施形態では、平面Ｓ上に積層体３０の重心Ｇが配置されるので、振動レベルを低減することができる。

図２に示すように、積層体３０の重心Ｇは、一対の駆動モータ固定部１５およびインバータ固定部２５を含む平面Ｓの法線方向から見て、一対の駆動モータ固定部１５およびインバータ固定部２５を結ぶ三角形Ｔの内側に配置されている。そのため、一対の駆動モータ固定部１５およびインバータ固定部２５から、積層体３０の重心Ｇまでの距離が短くなる。これにより、平面Ｓの法線方向における積層体３０の振動を抑制することができる。その結果、積層体３０の振動レベルを低減することが可能になり、車両のＮＶ性能を向上させることができる。

図１に示すように、駆動モータ１０とインバータ２０とを接続固定する柱状部材４０を備え、インバータ固定部２５では、柱状部材４０を介してインバータ２０を車体５に固定している。この場合、駆動モータ１０が柱状部材４０を介して車体５に接続されるので、駆動モータ１０がインバータ２０のみを介して車体５に接続される場合と比べて、駆動モータ１０の振動レベルを低減することができる。これに伴って、駆動モータ１０とインバータ２０との間に配置される連結部材１８の強度アップや、駆動モータ１０およびインバータ２０の筐体の強度アップなどが不要になり、製造コストを低減することができる。

（駆動モータおよびインバータの冷却構造）
図３は、駆動モータおよびインバータの冷却機構の説明図である。本実施形態の電気自動車は、駆動モータ１０およびインバータ２０の冷却機構７０を備えている。冷却機構として、ラジエータ８０、駆動モータ１０を冷却する駆動モータ冷却部１０ｃ、およびインバータ２０を冷却するインバータ冷却部２０ｃを備えている。また、柱状部材４０の内部に、冷却液流路７２が設けられている。冷却液流路７２は、分岐部７３および合流部７４を備えている。

ラジエータ８０から供給された冷却液は、まずインバータ冷却部２０ｃに供給される。インバータ２０と熱交換を行った後に、インバータ冷却部２０ｃから排出された冷却液は、柱状部材４０の冷却液流路７２の分岐部７３に供給される。分岐部７３で分岐された冷却液の一方は、駆動モータ冷却部１０ｃに供給される。駆動モータ１０と熱交換を行って温度上昇した後に、駆動モータ冷却部１０ｃから排出された冷却液は、柱状部材４０の冷却液流路７２の合流部７４に供給され、分岐部７３で分岐された冷却液の他方と合流する。合流部７４で合流した冷却液は、ラジエータ８０に戻されて冷却され、再び駆動モータ冷却部１０ｃおよびインバータ冷却部２０ｃに供給されるようになっている。

この冷却機構７０では、ラジエータ８０で冷却された冷却液が、まず発熱量の少ないインバータ２０に供給され、次に発熱量の多い駆動モータ１０に供給される。したがって、駆動モータ１０およびインバータ２０の両方を確実に冷却することができる。
本実施形態に係る電気自動車は、駆動モータ１０とインバータ２０とを連結する柱状部材４０を備えているので、インバータ冷却部２０ｃおよび駆動モータ冷却部１０ｃを連結する冷却液流路７２を、柱状部材４０の内部に形成することができる。このように、柱状部材４０の内部に冷却液流路７２を形成することにより、スペース効率を向上させることができる。

（変形例）
図４は、冷却機構の変形例の説明図である。この変形例の冷却構造１７０において、柱状部材４０の内部に形成された冷却液流路７２は合流部７４を含んでいるが、分岐部１７３は柱状部材４０の外部に設けられている。
ラジエータ８０から供給された冷却液は、まず分岐部１７３に供給される。分岐された冷却液の一方はインバータ冷却部２０ｃに供給され、他方は駆動モータ冷却部１０ｃに供給される。インバータ冷却部２０ｃから排出された冷却液は冷却液流路７２の合流部７４に供給され、駆動モータ冷却部１０ｃから排出された冷却液も、冷却液流路７２を通って合流部７４に供給される。合流部７４で合流した冷却液は、ラジエータ８０に戻されて冷却され、再び駆動モータ冷却部１０ｃおよびインバータ冷却部２０ｃに供給されるようになっている。

この冷却機構１７０では、ラジエータ８０で冷却された冷却液の一部が、駆動モータ冷却部１０ｃに直接供給されるので、駆動モータ１０を確実に冷却することができる。
本実施形態に係る電気自動車は、駆動モータ１０とインバータ２０とを連結する柱状部材４０を備えているので、インバータ冷却部２０ｃおよび駆動モータ冷却部１０ｃから排出された冷却液が流通する冷却液流路７２を、柱状部材４０の内部に形成することができる。このように、柱状部材４０の内部に冷却液流路７２を形成することにより、スペース効率を向上させることができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

例えば、図１に示す実施形態では２個の駆動モータ固定部１５と１個のインバータ固定部２５とを設けているが、駆動モータ固定部１５およびインバータ固定部２５の個数はこれに限られない。
また、実施形態では駆動モータ１０とインバータ２０との間を連結部材１８により剛結したが、弾性体により弾性支持してもよい。また、実施形態では柱状部材４０とインバータ２０との間を接続部材４５により剛結したが、マウントや弾性体により弾性支持しても良い。

また、図１に示す実施形態ではモータインバータ２１が接続部材４５、柱状部材４０およびインバータ固定部２５を介して車体５に固定されている構成としたが、ＡＰインバータ２２が接続部材４５、柱状部材４０およびインバータ固定部２５を介して車体５に固定されている構成としてもよい。
また、実施形態では図３または図４の冷却構造としたが、これら以外の冷却液の流通経路を備えた冷却構造を採用することも可能である。

本実施形態に係る電気自動車の側面からの透視図である。駆動モータ周辺の平面図である。駆動モータおよびインバータの冷却機構の説明図である。冷却機構の変形例の説明図である。従来技術に係る電気自動車の駆動モータ周辺の側面図である。

符号の説明

Ｌ１…出力軸Ｌ２…直線Ｇ…重心Ｓ…平面Ｔ…三角形１…電気自動車５…車体１０…駆動モータ１５…駆動モータ固定部２０…インバータ２５…インバータ固定部３０…積層体４０…柱状部材７２…冷却液流路

Claims

駆動モータの上部にインバータを積層した電気自動車において、
前記駆動モータを車体に固定する駆動モータ固定部と、
前記インバータを車体に固定するインバータ固定部と、
前記駆動モータと前記インバータとを接続固定する柱状部材と、を備え、
前記インバータ固定部は、前記柱状部材を介して前記インバータを前記車体に固定することを特徴とする電気自動車。
２つの前記駆動モータ固定部が、前記駆動モータの出力軸と略平行な直線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
前記駆動モータおよび前記インバータの積層体の重心は、２つの前記駆動モータ固定部および１つの前記インバータ固定部を含む平面の法線方向から見て、２つの前記駆動モータ固定部および１つの前記インバータ固定部を結ぶ三角形の内側に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気自動車。
前記柱状部材には、前記駆動モータまたは前記インバータを冷却するための冷却液の流路が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電気自動車。