JP5782066B2 - 電気自動車用冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車用冷却システムに関するものである。

最近、高油価などによる走行費用の増加及び内燃機関の動作時に発生する汚染物質の減少のために、電気モーターまたは電気モーターと内燃機関を動力源として使用する運送手段である電気自動車が注目されている。

電気自動車は、電気モーターを動力源として使用する。通常、電気自動車は外部の充電手段により充電されるバッテリーを電源として使用して電気モーターを動作させる。このような電気自動車では、電気モーター及び電気モーターを制御するモーターコントロールユニットが冷却水により水冷式で冷却される。

図１は、従来の電気自動車用冷却システムを示す構成図である。

図１を参照すると、従来の電気自動車には電気モーター１を含む多数個の電装部品２が備えられる。そして、電気モーター１の動作は、モーターコントロールユニット３により制御される。モーターコントロールユニット３には、電気モーター１に印加される電源をオン／オフするスイッチングモジュール４及びスイッチングモジュール４の動作を制御する制御モジュール５が備えられる。また、電装部品２及びメインコントロールユニット６はＥＣＵ（Electric Control unit）またはＶＣＵ（Vehicle Control Unit）とも呼ばれる。

従来は、電装部品２、モーターコントロールユニット３、及びメインコントロールユニット６の冷却のために、ウォーターポンプ７及び温度センサー８が備えられていた。ウォーターポンプ７の動作は、メインコントロールユニット６により制御される。そして、ウォーターポンプ７が動作すれば、冷却水が循環しながら電装部品２、モーターコントロールユニット３、及びメインコントロールユニット６が冷却される。温度センサー８は、ウォーターポンプ７により循環する冷却水の温度を感知して、これをメインコントロールユニット６に伝達する。

しかしながら、従来技術による電気自動車用冷却システムでは、次のような問題点が発生しうる。

ウォーターポンプ７の動作がメインコントロールユニット６により制御される場合、メインコントロールユニット６は多様な電装部品２を制御するようになる。したがって、ウォーターポンプ７の制御がメインコントロールユニット６によりなされる場合には、メインコントロールユニット６に一層大きい負荷が作用するという短所がある。

また、上述したように、メインコントロールユニット６には相対的に大きい負荷が作用することによって、メインコントロールユニット６の誤作動が発生しうる。また、メインコントロールユニット６の誤動作時には、ウォーターポンプ７の動作がなされないことによって、電装部品２などの過熱による製品の誤動作または故障が発生する虞がある。

本発明の目的は、メインコントロールユニットに作用する負荷を減少させることができるように構成される電気自動車用冷却システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、より正確に部品の冷却がなされるように構成される電気自動車用冷却システムを提供することにある。

本発明による電気モーターを含む電装部品を備えた電気自動車用冷却システムにおいて、電気モーターを制御するモーターコントロールユニットと、電装部品及びモーターコントロールユニットを制御するメインコントロールユニットと、電装部品、モーターコントロールユニット及びメインコントロールユニットの冷却のための冷却水を循環させるウォーターポンプと、ウォーターポンプの動作のための温度を感知してモーターコントロールユニットに出力する温度センサーと、を含み、モーターコントロールユニットは、温度センサーの感知結果に従ってウォーターポンプの動作及び停止のための制御信号を発生する。

本発明によれば、メインコントロールユニットに作用する負荷を減少させることができ、また、より正確に部品の冷却がなされるように構成されて、過熱による製品の誤動作または故障を防止することができるという効果が得られる。

従来技術による電気自動車用冷却システムを示すブロック構成図である。 本発明の第１実施形態に係る電気自動車用冷却システムを示すブロック構成図である。 本発明の第２実施形態に係る電気自動車用冷却システムを示すブロック構成図である。 本発明の第３実施形態に係る電気自動車用冷却システムを示すブロック構成図である。

本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は、通常の、または辞典的な意味に限定して解釈してはならず、発明者は自分の発明を最善の方法により説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に立脚して本発明の技術的思想に符合する意味及び概念として解釈されなければならない。

したがって、本明細書に記載された実施形態と図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本実施形態の技術的思想を全て代弁するものではないので、本出願時点でこれらを代替することができる多様な均等物と変形例がありうることを理解すべきである。

図２は、本発明の第１実施形態に係る電気自動車用冷却システムを示すブロック構成図である。

図２を参照すると、電気自動車は電気自動車の駆動のための部品及び部品の冷却のための冷却システムを含む。より詳しくは、本実施形態による電気自動車用冷却システムは、電気モーター１１１を含む電装部品１１０、モーターコントロールユニット１２０、メインコントロールユニット１３０、ウォーターポンプ１４０、及び温度センサー１５０を含む。

電気モーター１１１は、電気自動車の駆動のための駆動力を提供する。そして、電装部品１１０には電気自動車の動作のための各種部品、例えば、電気自動車の駆動のための他の部品、空調のための圧縮機や各種の便宜の提供のための部品などがある。

モーターコントロールユニット１２０は、電気モーター１１１の動作を制御することができる。モーターコントロールユニット１２０は、スイッチングモジュール１２１及び制御モジュール１２３を含むことができる。

スイッチングモジュール１２１は、電気モーター１１１に印加される電源をオン／オフするように制御することができる。制御モジュール１２３は、メインコントロールユニット１３０から伝達された制御信号によってスイッチングモジュール１２１の動作を制御することができる。

また、本実施形態では制御モジュール１２３が温度センサー１５０から伝達された温度値に従ってウォーターポンプ１４０の動作を制御することができる。即ち、制御モジュール１２３は温度センサー１５０から伝達された温度値に従ってウォーターポンプ１４０が動作または停止するようにする制御信号を発生することができる。

メインコントロールユニット１３０は、電装部品１１０及びモーターコントロールユニット１２０の動作を制御する。例えば、メインコントロールユニット１３０は、電気モーター１１１の動作のためにスイッチングモジュール１２１がオン／オフ動作する制御信号を制御モジュール１２３に伝達することができる。

そして、ウォーターポンプ１４０は、電装部品１１０、モーターコントロールユニット１２０、及びメインコントロールユニット１３０等の冷却のために冷却水を循環させる。ウォーターポンプ１４０は、モーターコントロールユニット１２０の制御モジュール１２３から伝達された制御信号に従ってその動作が制御される。即ち、モーターコントロールユニット１２０から伝達された制御信号によってウォーターポンプ１４０が動作すれば、冷却水が循環しながら電装部品１１０を冷却できる。

一方、温度センサー１５０は、ウォーターポンプ１４０により流動する冷却水、または電装部品１１０の温度を感知する。例えば、温度センサー１５０は、ウォーターポンプ１４０により冷却水が循環する冷却水パイプ（図示せず）に設置されるか、電装部品１１０のうち、相対的に高温に発熱する電気モーター１１１に接触または隣接するように設置できる。

以下、本発明の第１実施形態に係る電気自動車用冷却システムの動作について説明する。

電気自動車の駆動のために、メインコントロールユニット１３０がモーターコントロールユニット１２０の制御モジュール１２３に制御信号を伝達する。そして、モーターコントロールユニット１２０のスイッチングモジュール１２１がメインコントロールユニット１３０から伝達された制御信号に従って電気モーター１１１の動作を制御することによって電気自動車の駆動がなされる。即ち、モーターコントロールユニット１２０により電気モーター１１１にバッテリーの電源が印加されることによって、電気自動車の駆動のための動力が提供される。

一方、温度センサー１５０は温度を感知してモーターコントロールユニット１２０に伝達する。そして、モーターコントロールユニット１２０は、温度センサー１５０から伝達された温度が予め設定された基準温度を超過した場合には、ウォーターポンプ１４０の動作のための制御信号を発生する。したがって、ウォーターポンプ１４０が動作して冷却水が循環しながら電気モーター１１１を含む電装部品１１０などが冷却できる。そして、モーターコントロールユニット１２０は温度センサー１５０から伝達された温度が基準温度以下であれば、ウォーターポンプ１４０の停止のための制御信号を発生させる。

このような本実施形態では、実質的にウォーターポンプ１４０の動作制御がモーターコントロールユニット１２０によりなされる。したがって、メインコントロールユニット１３０に作用する負荷をモーターコントロールユニット１２０に分散させることによって、メインコントロールユニット１３０の動作信頼性を確保すると共に、ウォーターポンプ１４０の正確な制御が可能となる。

以下、本発明による第２実施形態に係る電気自動車用冷却システムについて添付した図面を参照して詳細に説明する。

図３は、本発明の第２実施形態に係る電気自動車用冷却システムを示すブロック構成図である。

図３を参照すると、本実施形態による電気自動車用冷却システムは、電気モーター２１１を含む電装部品２１０、モーターコントロールユニット２２０、メインコントロールユニット２３０、及びウォーターポンプ２４０を含む。本実施形態によれば、電装部品２１０、メインコントロールユニット２３０、及びウォーターポンプ２４０は、上述した本発明の第１実施形態の構成と同様である。但し、本第２実施形態では本発明の第１実施形態の温度センサー１５０の構成を削除し、モーターコントロールユニット２２０がセンシングモジュール２２５をさらに含む構成を有している。センシングモジュール２２５は、相対的に高発熱部品に該当するモーターコントロールユニット２２０の温度及びスイッチングモジュール２２１の温度を感知することができる。そして、モーターコントロールユニット２２０、即ち、制御モジュール２２３は、センシングモジュール２２５が感知した温度に従ってウォーターポンプ２４０の動作を制御することができる。即ち、本第２実施形態では、モーターコントロールユニット２２０がウォーターポンプ２４０の動作を制御するための温度を感知するセンシングモジュール２２５を含む。したがって、別途の設置を要する部品の個数が減少することによって、製品がより簡単に製作できる。

以下、本発明の第３実施形態に係る電気自動車用冷却システムについて図面を参照して説明する。

図４は、本発明の第３実施形態に係る電気自動車用冷却システムを示すブロック構成図である。

図４を参照すると、本実施形態ではウォーターポンプ３４０の動作がモーターコントロールユニット３２０により制御される。より詳しくは、温度センサー３５０により感知された温度によってモーターコントロールユニット３２０が一次的にウォーターポンプ３４０の動作を制御する。そして、モーターコントロールユニット３２０によりウォーターポンプ３４０が動作した後、予め設定された時間が経過したか否かを判断する。判断の結果、温度センサー３５０により感知された温度が低下しないか、続けて低下する場合、メインコントロールユニット３３０がウォーターポンプ３４０の動作を制御することができる。

例えば、温度センサー３５０が感知した温度が予め設定された基準温度を超過した場合には、モーターコントロールユニット３２０がウォーターポンプ３４０の動作のための制御信号を発生させることができる。したがって、ウォーターポンプ３４０が動作し、これによって循環する冷却水により部品の冷却がなされる。

しかしながら、モーターコントロールユニット３２０がウォーターポンプ３４０の動作のための制御信号を発生させた後、予め設定された第１基準時間が経過しても温度センサー３５０が感知した温度が低下しない場合、ウォーターポンプ３４０が動作していないものと見なされる場合がある。即ち、上記のような場合には、モーターコントロールユニット３２０によるウォーターポンプ３４０が、制御が正確になされていないものと見なされる場合がある。したがって、モーターコントロールユニット３２０がウォーターポンプ３４０の動作のための制御信号を発生させた後、第１基準時間が経過しても温度センサー３５０が感知した温度が低下しなければ、メインコントロールユニット３３０が追加的にウォーターポンプ３４０の動作のための制御信号を発生させることができる。

反対に、温度センサー３５０が感知した温度が基準温度未満であれば、モーターコントロールユニット３２０がウォーターポンプ３４０の停止のための制御信号を発生させる。ところが、モーターコントロールユニット３２０がウォーターポンプ３４０の停止のための制御信号を発生させた後、予め設定された第２基準時間が経過しても温度センサー３５０が感知した温度が続けて低下する場合には、ウォーターポンプ３４０が停止せずに続けて動作しているものと見なすことができる。したがって、このような場合にはメインコントロールユニット３３０がウォーターポンプ３４０の停止のための制御信号を発生させることができる。

本実施形態でもモーターコントロールユニット３２０は上述した本発明の第１実施形態と同様に電気モーター３１１の制御のためのスイッチングモジュール３２１及び制御モジュール３２３を含むことができる。また、本実施形態でもメインコントロールユニット３３０により電装部品３１０及びモーターコントロールユニット３２０の動作が制御されることは、上述した本発明の第１及び第２実施形態のそれと同様であるということができる。

以上、本発明について好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものでなく、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、以上に例示していない多様な変形及び応用が可能であることが分かる。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

１１０、２１０、３１０ 電装部品
１１１、２１１、３１１ 電気モーター
１２０、２２０、３２０ モーターコントロールユニット
１２１、２２１、３２１ スイッチングモジュール
１２３、２２３、３２３ 制御モジュール
１３０、２３０、３３０ メインコントロールユニット
１４０、２４０、３４０ ウォーターポンプ
１５０、３５０ 温度センサー
２２５ センシングモジュール

Claims (8)

1. 電気モーターを含む電装部品を備えた電気自動車用冷却システムであって、
   前記電気モーターを制御するモーターコントロールユニットと、
   前記電装部品及び前記モーターコントロールユニットを制御するメインコントロールユニットと、
   前記電装部品、前記モーターコントロールユニット、及び前記メインコントロールユニットの冷却のための冷却水を循環させるウォーターポンプと、
   前記ウォーターポンプの動作のための温度を感知して、前記感知された温度を前記モーターコントロールユニットに出力する温度センサーと、を含み、
   前記モーターコントロールユニットは、前記温度センサーによって感知された温度に基づいてウォーターポンプを制御し、
   前記メインコントロールユニットは、前記モーターコントロールユニットによって制御されるウォーターポンプの温度が低下する場合、前記モーターコントロールユニットによるウォーターポンプ制御を中止し、前記ウォーターポンプを制御することを特徴とする、電気自動車用冷却システム。
2. 前記メインコントロールユニットは、前記モーターコントロールユニットの制御によって生成される制御信号によって前記ウォーターポンプの動作を感知し、基準時間経過後、前記温度センサーで感知された温度が低下しない場合には、前記ウォーターポンプの動作のための制御信号を発生する、請求項１に記載の電気自動車用冷却システム。
3. 前記メインコントロールユニットは、前記モーターコントロールユニットの制御によって生成される制御信号によって前記ウォーターポンプの動作を感知し、基準時間経過後、前記温度センサーで感知された温度が続けて低下する場合には、前記ウォーターポンプの停止のための制御信号を発生する、請求項１に記載の電気自動車用冷却システム。
4. 前記モーターコントロールユニットは、
   前記電気モーターにバッテリーの電源を選択的に印加するスイッチングモジュールと、
   前記スイッチングモジュールの動作を制御する制御モジュールと、
   を含む、請求項１に記載の電気自動車用冷却システム。
5. 前記温度センサーは、冷却水パイプまたは電気モーターに隣接した位置のうち、少なくとも１つの位置に構成される、請求項１に記載の電気自動車用冷却システム。
6. 前記モーターコントロールユニットは、
   前記電気モーターにバッテリーの電源を選択的に印加するスイッチングモジュールと、
   前記スイッチングモジュールの温度を感知するセンシングモジュールと、
   前記センシングモジュールで感知したスイッチングモジュールの温度によってウォーターポンプの動作を制御する制御モジュールと、
   を含む、請求項１に記載の電気自動車用冷却システム。
7. 前記温度センサー及び前記ウォーターポンプは、前記モーターコントロールユニットの制御信号により駆動される、請求項１に記載の電気自動車用冷却システム。
8. 前記温度センサー及び前記ウォーターポンプは、前記モーターコントロールユニット及び前記メインコントロールユニットの制御信号により駆動される、請求項１に記載の電気自動車用冷却システム。

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