KR20150141881A - 자동차용 전기 기계 및 전기 기계를 냉각시키기 위한 방법 - Google Patents

자동차용 전기 기계 및 전기 기계를 냉각시키기 위한 방법 Download PDF

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독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

자동차(10)를 위한, 특히 자동차(10)의 구동 트레인(12)을 위한 전기 기계(14, 16)로서, 상기 전기 기계는 코일 배열체 및 코일 배열체에 대해서 회전가능하게 장착되는 회전자, 전기 기계(14, 16)로 냉각 유체(36)를 공급하기 위해서 그리고 전기 기계(14, 16)의 하나 이상의 구성요소를 냉각시키기 위해서, 전기 기계(14, 16)의 하나 이상의 구성요소에 열적으로 연결되는 유체 라인, 전기 기계(14, 16)를 냉각시키기 위해서 전기 기계로 냉각 공기(42)를 공급하도록 설계된 팬 배열체(30, 32), 및 팬 배열체(30, 32)를 제어하기 위한 제어 유닛(34)을 포함하고, 제어 유닛(34)은, 전기 기계(14, 16)의 속력(n) 및/또는 토크(M)에 의존하여 팬 배열체(30, 32) 및 냉각 공기 공급을 제어하도록 설계된다.

Description

자동차용 전기 기계 및 전기 기계를 냉각시키기 위한 방법{ELECTRIC MACHINE FOR A MOTOR VEHICLE AND METHOD FOR COOLING AN ELECTRIC MACHINE}
본 발명은 자동차를 위한, 특히 자동차의 구동 트레인을 위한 전기 기계에 관한 것으로서, 이 전기 기계는 코일 배열체(arrangement) 및 코일 배열체에 대해서 회전가능하게 장착되는 회전자, 전기 기계로 냉각 유체를 공급하기 위해서 그리고 전기 기계의 하나 이상의 구성요소를 냉각시키기 위해서 전기 기계의 하나 이상의 구성요소에 열적으로 연결되는 유체 라인, 전기 기계를 냉각시키기 위해서 전기 기계로 냉각 공기를 공급하도록 설계된 팬 배열체, 및 팬 배열체를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함한다.
본 발명은 또한 자동차의 전기 기계를 냉각시키기 위한 방법에 관한 것으로서, 전기 기계는 코일 배열체 및 코일 배열체에 대해서 회전가능하게 장착되는 회전자를 가지고, 전기 기계를 냉각시키기 위해서 냉각 유체가 유체 라인을 통해서 전기 기계로 공급되고, 전기 기계를 냉각시키기 위해서 냉각 공기가 팬 배열체에 의해서 전기 기계로 공급될 수 있다.
본 발명은 최종적으로, 구동 파워를 제공하기 위해 전기 기계를 가지는, 구동 트레인을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
하이브리드 구동 또는 순수 전기 구동 형태의 자동차의 개별적인 바퀴 또는 자동차의 하나의 차축(axle)을 구동하기 위해서 전기 기계를 이용하는 것이 자동차 구동 기술 분야에서 일반적으로 공지되어 있다. 전기 기계로 공급되는 큰 전류로 인해서, 다량의 열이 전기 기계의 계자 코일(field coil) 내에서 생성되고, 전기 기계의 열적 과부하를 피하기 위해서 그리고 동시에 전기 기계로 더 큰 전기적 파워를 인가할 수 있도록 하기 위해서, 이러한 열은 그에 상응하여 소산될 필요가 있다.
냉각 목적을 위해서, 전기 기계가 일반적으로 자동차의 냉각수 회로에 연결되어, 자동차 냉각 장치에 의해서 냉각수를 전기 기계로 공급하고 그에 따라 전기 기계를 냉각시킨다.
그러나, 자동차의 특별한 구동 상황에서, 그러한 냉각수 냉각이 충분한 냉각 파워를 제공할 수 없는데, 이는 전기 기계의 계자 코일이 매우 큰 전기적 파워 손실을 가질 수 있고 그에 따라 짧은 기간 이내에 상당한 정도까지 가열될 수 있기 때문이거나, 예를 들어, 자동차를 높은 외부 온도에서 시동한 후와 같은 특별한 상황에서, 상응하게 열-제어된 냉각 유체를 이용할 수 없기 때문이다. 이러한 특별한 상황을 위해서, 과열을 막기 위해서 냉각수 냉각에 더하여, 추가적인 냉각이 제공될 필요가 있다. 수냉 및 공냉으로 이루어진 자동차의 전기 기계의 그러한 냉각이, 예를 들어, DE 10 2009 000 591 A1으로부터 공지되어 있다.
여기에서 하나의 단점은, 자동차를 구동하기 위한 전기 기계의 부가적인 냉각이 에너지 요구량이 크고 그에 따라 자동차의 에너지 소비량이 일반적으로 증가된다는 것이다.
그에 따라, 발명의 목적은 에너지 소비가 적으면서 효과적으로 냉각될 수 있는 자동차를 위한 전기 기계를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 자동차 구동 트레인을 포함하는 자동차 및 자동차의 전기 기계를 냉각시키는 상응하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 제어 유닛이, 전기 기계의 속력 및/또는 토크에 의존하여, 팬 배열체 및 냉각 공기 공급을 제어하도록 설계된다는 사실로 인해서 도입부에서 언급된 전기 기계의 경우에 달성될 수 있다.
이러한 목적은, 전기 기계의 속력 및/또는 토크에 의존하여, 팬 배열체 및 냉각 공기 공급이 제어된다는 사실로 인해서 도입부에서 언급된 방법의 경우에 달성될 수 있다.
마지막으로, 이러한 목적은, 구동 파워를 제공하기 위한 본 발명에 따른 전기 기계에 의해서 도입부에서 언급된 유형의 자동차의 경우에 달성될 수 있다.
팬 배열체 및 그에 상응하는 냉각 공기 공급이 전기 기계의 속력 및/또는 토크에 의존하여 제어된다는 사실로 인해서, 부가적인 냉각이 필요에 따라 전기 기계로 공급될 수 있고, 그에 상응하여, 필요에 따라, 증가된 폐열이 소산될 수 있고, 결과적으로 자동차의 특별한 구동 상황에서, 정점(peak) 부하가 흡수될 수 있고 전기 기계의 열적 과부하가 방지될 수 있다. 결과적으로, 전기 기계가 적은 기술적 복잡성으로 효과적으로 그리고 필요에 따라 냉각될 수 있다.
그에 따라, 본 발명의 목적이 완전히 달성된다.
바람직한 실시예에서, 제어 유닛은, 전기 기계의 속력 및/또는 토크에 의존하여 냉각 유체를 유체 라인 내로 공급하는 것을 제어하도록 설계된다.
결과적으로, 냉각 유체에 의한 냉각이, 필요에 따라, 전기 기계의 파워 손실에 정합될(match) 수 있고, 그러한 결과로서, 냉각의 효율성이 또한 일반적으로 증가될 수 있다.
속력 및/또는 토크에 의존하여 팬 배열체 및/또는 유체 공급부를 활성화 또는 비활성화하도록 제어 유닛이 설계되는 것이 추가적으로 바람직하다.
결과적으로, 상이한 유형의 냉각의 제어가 적은 기술적 복잡성으로 실현될 수 있는데, 이는, 그에 상응하여, 팬 배열체 및/또는 유체 공급부가 스위치 온 또는 오프되기만 하면 되기 때문이다.
전기 기계의 미리 규정된 속력 미만에서 팬 배열체를 활성화시키도록 제어 유닛을 설계하는 것이 추가적으로 바람직하다.
결과적으로, 예를 들어 자동차의 가속 중에 큰 파워 손실이 발생될 때, 낮은 레벨의 기술적 복잡성으로 부가적인 냉각 파워가 제공될 수 있다.
전기 기계의 미리 규정된 속력 초과에서 그리고 미리 규정된 토크 미만에서 유체 공급부를 비활성화시키도록 제어 유닛을 설계하는 것이 추가적으로 바람직하다.
결과적으로, 전기 기계의 냉각의 에너지 소비가 추가적으로 감소될 수 있도록 전기 기계의 전기적 파워 손실이 적을 때 빠른 속력 및 낮은 토크를 위해서 정합이 실행될 수 있다.
유체 라인이 냉각 회로에 연결되는 것, 그리고 제어 유닛이 유체 공급부를 제어하기 위해서 냉각 회로를 제어하도록 설계되는 것이 추가적으로 바람직하다.
결과적으로, 적은 기술적 복잡성으로 냉각 유체 공급부가 제어될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 팬 배열체는 주변 공기를 흡입하도록 그리고 주변 공기를 냉각 공기로서 전기 기계로 공급하도록 설계된다.
결과적으로, 냉각 공기가 적은 기술적 복잡성으로 제공될 수 있다.
이러한 경우에, 팬 배열체가, 전기 기계의 가열된 배출 공기를 자동차의 하나 이상의 구성요소로 공급하도록 설계되는 것이 특히 바람직하다.
결과적으로, 가열된 배출 공기가, 예를 들어, 자동차의 내부 부분과 같은 자동차의 하나 이상의 구성요소를 가열하기 위해서 이용될 수 있고, 그 결과로서 자동차에서의 에너지 소비가 추가적으로 감소될 수 있고 효율이 추가적으로 증가될 수 있다.
흡입되는 주변 공기를 여과하기 위해서 공기 여과기가 팬 배열체로 할당되는 것이 추가적으로 바람직하다.
결과적으로, 이러한 방식으로 여과된 전기 기계의 가열된 배출 공기가, 예를 들어, 자동차의 내부 부분에서 안내되어 그러한 내부 부분을 가열할 수 있다.
자동차의 특별한 실시예에서, 전기 기계의 가열된 배출 공기가 내부 부분으로 공급될 수 있는 방식으로, 내부 부분의 환기 배열체가 전기 기계의 팬 배열체에 연결된다.
결과적으로, 전기 기계의 가열된 배출 공기가 이용될 수 있고, 자동차의 에너지 소비가 일반적으로 감소될 수 있다.
당연하게, 전술한 특징 및 이하에서 설명되는 특징이 개별적으로 인용된 조합으로 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 다른 조합으로 또는 그 자체적으로 이용될 수 있다.
발명의 예시적인 실시예가 도면에 도시되어 있고 이하의 설명에서 보다 구체적으로 설명될 것이다.
본 발명에 의해, 에너지 소비가 적으면서 효과적으로 냉각될 수 있는 자동차를 위한 전기 기계를 제공하는 것과, 자동차 구동 트레인을 포함하는 자동차 및 자동차의 전기 기계를 냉각시키는 상응하는 방법을 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 전기 구동부 및 부가적인 공기 냉각을 포함하는 자동차를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 자동차용 전기 구동 기계의 공기 냉각을 개략적으로 도시한 상세도.
도 1은, 전체적으로 '10'으로 표시된, 자동차를 개략적으로 도시한다. 자동차(10)는 일반적으로 구동 트레인(12)을 구비하고, 그러한 구동 트레인은, 본 경우에 구동 파워를 제공하기 위한 2개의 전기 기계(14, 16)를 포함한다. 구동 트레인(12)은 자동차(10)의 피동 바퀴(18L, 18R)를 구동하기 위해서 이용된다. 전기 기계(14, 16)는 피동 바퀴(18L, 18R)로 토크(M)를 제공하고 속력(n)으로 회전시킨다.
전기 기계(14, 16)는 인버터(20, 22)를 통해서 DC 전원(24)으로 각각 연결되고, 상기 DC 전원은 축전지 또는 배터리(24)의 형태이다. 인버터(20, 22)는 배터리(24)에 의해서 제공되는 DC 전압 또는 제공된 직류 전류를 각각의 경우에 3-상 교류 전류로 변환하는 그리고 그에 상응하여 전기 기계(14, 16)를 작동시키거나 전기 기계(14, 16)로 에너지를 공급하는 기능을 한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 구동 트레인(12)은 구동 조립체로서 2개의 전기 기계(14, 16) 만을 가진다. 대안적인 실시예에서, 구동 트레인(12)은 병렬 또는 직렬 하이브리드 구동 트레인의 형태일 수도 있고, 구동 파워는 적어도 부분적으로 내연 기관에 의해서 기계적으로 또는 전기적으로 제공된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 각각의 경우에 피동 바퀴(18L, 18R)의 하나가 샤프트를 통해서 전기 기계(14, 16) 중 하나에 기계적으로 연결된다. 당연하게, 피동 바퀴(18L, 18R)가 또한 단일 전기 기계(14, 16)에 의해서 구동될 수 있고, 피동 바퀴(18L, 18R)는 상응하는 차동 기어 메커니즘을 통해서 전기 기계(14, 16)의 출력 샤프트에 연결된다.
자동차(10)는 액체 냉각 장치(26)를 가지고, 그러한 액체 냉각 장치는 냉각 회로(28)를 통해서 구동 트레인(12)의 구성요소로 냉각 액체를 공급하도록 그리고 그에 상응하여 상기 구성요소를 냉각시키도록 일반적으로 설계된다. 전기 기계(14, 16)가 액체 냉각 장치(26)의 냉각 액체에 의해서 냉각될 수 있도록, 전기 기계(14, 16)가 냉각 회로(28)에 연결된다. 특히, 이러한 경우에, 열 교환기가 전기 기계(14, 16) 내에 제공되고, 열교환기는 냉각 액체와, 예를 들어, 전기 기계(14, 16)의 계자 코일 사이의 열 전달을 보장한다.
전기 기계(14, 16)의 구성요소 및 특히 전기 기계(14, 16)의 계자 코일이 특히 높은 전류에 의해서 특별한 주행 및 구동 상황에서 특히 심하게 가열되기 때문에, 전기 기계(14, 16)의 냉각을 보장하기 위해서 그리고 열적 과부하를 방지하기 위해서, 부가적인 냉각 파워가 전기 기계(14, 16)로 제공될 필요가 있다.
액체 냉각 장치(26)에 의한 액체 냉각에 더하여, 이러한 경우에 각각의 경우 하나의 팬(30, 32) 또는 하나의 송풍기(30, 32)가 전기 기계(14, 16)로 할당되고, 그러한 팬 또는 송풍기는 중앙 제어 유닛(34)에 의해서 제어되고 냉각 공기를 전기 기계(14, 16)로 공급하여, 액체 냉각에 부가적으로 전기 기계(14, 16)를 냉각시킨다.
부가적인 팬(30, 32) 및 결과적으로 가능한 부가적인 냉각 파워에 의해서, 전기 기계(14, 16)가, 예를 들어, 높은 외부 온도의 결과로서 상응하는 온도-제어형 냉각 액체를 이용할 수 없을 때, 예를 들어 자동차(10)의 시동 후에, 팬(30, 32)에 의해서 냉각될 수 있고, 결과적으로 전기 기계(14, 16)가 가속 중에 최대 파워를 제공할 수 있게 되고 구성요소의 열적 과부하가 방지될 수 있다.
액체 냉각 장치(26)의 냉각 파워가 일반적으로 전기 기계(14, 16)의 정상 구동 상태에서 충분한 냉각 파워를 제공할 수 있기 때문에, 필요에 따라서 공기 냉각이 제공될 수 있도록, 팬(30, 32)은 전기 기계(14, 16)의 파워 손실에 의존하여 제어 유닛(34)에 의해서 작동된다.
전기 기계(14, 16)의 속력(n) 및/또는 전기 기계(14, 16)의 제공된 토크(M)를 검출하기 위해서 그리고 그렇게 검출된 속력(n) 및/또는 그렇게 검출된 토크(M)에 의존하여 팬(30, 32)을 작동시키기 위해서 그리고 그에 상응하여 전기 기계(14, 16)로 냉각 공기를 공급하기 위해서, 제어 유닛(34)이 전기 기계(14, 16) 및/또는 인버터(20, 22)로 연결된다. 전기 기계(14, 16)의 전기 파워 손실이 속력-의존적 또는 토크-의존적이기 때문에, 부가적인 냉각 파워를 위한 요건이 검출된 속력(n) 또는 검출된 토크(M)를 기초로 단순한 수단을 이용하여 결정될 수 있고, 팬(30, 32)이 그에 상응하여 작동될 수 있다.
바람직하게, 이러한 경우에, 팬(30, 32)이 필요에 따라서 활성화되고, 부가적인 냉각 파워가 요구되지 않는 경우에는 스위치 오프된다.
팬(30, 32)은 큰 토크가 요구될 때 또는 큰 필요 토크가 예상될 때 저속에서 바람직하게 활성화된다. 그에 따라, 팬(30, 32)은 제어 유닛(34)에 의해서 미리 규정된 속력 미만의 속력에 대해서 스위치 온된다.
더 높은 속력에서, 요구되는 토크가 낮을 때, 요구되는 냉각 파워가 그에 상응하여 낮아지고, 결과적으로 부가적인 공기 냉각이 요구되지 않거나 냉각이 팬휠을 통해서 전기 기계(14, 16)의 회전자 상으로 부가적인 공기 냉각을 제공할 수 있고, 그에 따라 팬(30, 32)에 의한 공기 냉각은 필요치 않다. 그에 따라, 바람직하게는, 팬(30, 32)이 미리 규정된 속력 초과에서 스위치 오프된다.
제어 유닛(34)은, 전기 기계(14, 16)에 대한 냉각 액체의 공급을 제어하기 위해서 액체 냉각 장치(26)로 부가적으로 연결된다. 전기 기계(14, 16)의 속력이 빠르고 특히 미리 규정된 속력을 초과할 때 그리고 토크가 낮고 특히 미리 규정된 토크 미만인 특별한 상황에서, 전기 기계(14, 16)의 냉각이 요구되지 않고, 결과적으로 액체 냉각 장치(26)에 의한 냉각 액체의 공급이 중단될 수 있다.
그에 따라, 전체적으로, 전기 기계(14, 16)의 필요에 따른 냉각이 제공될 수 있고, 이는 자동차(10) 내의 에너지 소비를 감소시키는데, 이는 부가적인 냉각 파워가 특별한 구동 상황에서만 제공되기 때문이다.
당연하게, 부가적인 공기 냉각 및 그에 상응하는 제어가 또한 전기 기계(14, 16)의 발전기 동작 모드에 적용되거나 적용될 수 있다.
도 2는 동작 모드를 설명하기 위해서 팬(30)과 함께 전기 기계(14)를 개략적으로 도시한다.
전기 기계(14)는, 피동 바퀴(18R)에서 상응하는 구동 파워를 제공하기 위해서, 인버터(20)에 의해서 3-상 방식으로 작동되거나 에너지가 공급된다. 전기 기계는 냉각 회로(28)에 연결되고, 저온 냉각 액체(36)가 전기 기계(14)로 공급되고 그에 상응하여 가열된 냉각 액체(38)가 제거된다.
또한, 전기 기계(14)가 팬 파이프(40)를 통해서 팬(30)으로 연결되어, 냉각 공기(42)를 전기 기계로 공급한다. 팬(30)은 흡입 파이프(44)를 통해서 주변 공기(46)를 흡입하고, 이러한 주변 공기는 공기 여과기(48)를 통해서 여과된다. 팬(30)은 제어 유닛(34)을 통해서 작동되고, 제어 유닛(34)은 전기 기계(14)로 연결되어, 전기 기계(14)의 속력(n) 및/또는 전기 기계(14)의 토크(M)를 검출한다. 전기 기계(14, 16)의 토크를 검출하기 위해서 그리고 전기 기계(14, 16)의 속력을 검출하기 위해서, 전기 기계(14, 16)가 각각 토크 센서 및 속력 센서를 구비할 수 있다. 제어 유닛(34)이 액체 냉각 장치(26)에 추가적으로 연결되어, 검출된 속력(n) 및 검출된 토크(M)를 기초로 액체 냉각 장치(26)를 상응하게 제어하고, 냉각 회로(28)를 통한 전기 기계(14)로의 냉각 액체 공급을 상응하게 제어 또는 셋팅한다. 이에 따라, 전체적으로 전기 기계(14)의 필요에 따른 냉각이 달성될 수 있다.
특별한 실시예에서, 자동차(10)의 구성요소를 가열하기 위해서 자동차(10)의 구성요소에 가열된 배출 공기(52)를 제공하도록, 전기 기계(14)의 배출 공기 파이프(50)가 설계된다. 바람직하게, 배출 공기(52)가 자동차(10)의 내부 부분으로 또는 자동차(10)의 승객실로 도입되어, 필요에 따라서, 상기 내부 부분 또는 상기 승객실을 가열한다. 공기 여과기(48)에 의해서, 분진 또는 다른 입자가 승객실로 유입하지 않으면서, 배출 공기(52)를 승객실로 바로 도입할 수 있다. 그에 따라, 전체적으로, 전기 기계(14)의 폐열이 필요에 따라서 소산될 수 있고 이용될 수 있다. 결과적으로, 차량 에너지의 이용 효율이 추가적으로 향상된다.

Claims (12)

  1. 자동차(10)를 위한 전기 기계(14, 16)이며,
    - 코일 배열체 및 코일 배열체에 대해서 회전가능하게 장착되는 회전자,
    - 전기 기계(14, 16)로 냉각 유체(36)를 공급하기 위해서 그리고 전기 기계(14, 16)의 하나 이상의 구성요소를 냉각시키기 위해서, 전기 기계(14, 16)의 하나 이상의 구성요소에 열적으로 연결되는 유체 라인,
    - 전기 기계(14, 16)를 냉각시키기 위해서 전기 기계로 냉각 공기(42)를 공급하도록 설계된 팬 배열체(30, 32), 및
    - 팬 배열체(30, 32)를 제어하기 위한 제어 유닛(34)을 포함하는 전기 기계에 있어서,
    제어 유닛(34)은, 전기 기계(14, 16)의 속력(n)과 토크(M) 중 어느 하나 또는 이 둘 모두에 의존하여 팬 배열체(30, 32) 및 냉각 공기 공급을 제어하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
  2. 제1항에 있어서, 제어 유닛(34)은, 전기 기계(14, 16)의 속력(n)과 토크(M) 중 어느 하나 또는 이 둘 모두에 의존하여 유체 라인 내로의 냉각 유체(36)의 공급을 제어하도록 추가적으로 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 유닛(34)은, 속력(n)과 토크(M) 중 어느 하나 또는 이 둘 모두에 의존하여 팬 배열체(30, 32)와 유체 공급부 중 어느 하나 또는 이 둘 모두를 활성화 또는 비활성화시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 유닛(34)은, 전기 기계(14, 16)의 미리 규정된 속력(n) 미만에서 팬 배열체(30, 32)를 활성화시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 유닛(34)은, 전기 기계(14, 16)의 미리 규정된 속력 초과에서 그리고 전기 기계(14, 16)의 미리 규정된 토크 미만에서 유체 공급부를 비활성화시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유체 라인은 냉각 회로(28)에 연결되고, 제어 유닛(34)은 유체 공급부를 제어하기 위해서 냉각 회로(28)를 제어하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 팬 배열체(30, 32)는, 주변 공기(46)를 흡입하도록 그리고 흡입된 주변 공기를 냉각 공기(42)로서 전기 기계(14, 16)로 공급하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
  8. 제7항에 있어서, 팬 배열체(30, 32)는, 전기 기계(14, 16)의 가열된 배출 공기를 자동차(10)의 하나 이상의 구성요소로 공급하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
  9. 제7항에 있어서, 흡입되는 주변 공기(46)를 여과하기 위해서 공기 여과기(48)가 팬 배열체(30, 32)로 할당되는 것을 특징으로 하는 전기 기계.
  10. 자동차(10)의 전기 기계(14, 16)를 냉각시키기 위한 방법으로서, 전기 기계(14, 16)는 코일 배열체 및 코일 배열체에 대해서 회전가능하게 장착되는 회전자를 가지고, 전기 기계(14, 16)를 냉각시키기 위해서 냉각 유체(36)가 유체 라인을 통해서 전기 기계(14, 16)로 공급되고, 전기 기계(14, 16)를 냉각시키기 위해서 냉각 공기(42)가 팬 배열체(30, 32)에 의해서 전기 기계(14, 16)로 공급될 수 있으며, 팬 배열체(30, 32) 및 상기 냉각 공기 공급이 전기 기계(14, 16)의 속력(n)과 토크(M) 중 어느 하나 또는 이 둘 모두에 의존하여 제어되는, 전기 기계의 냉각 방법.
  11. 구동 파워를 제공하기 위해서 제1항 또는 제2항에 따른 전기 기계(14, 16)를 가지는, 구동 트레인을 포함하는 자동차.
  12. 제11항에 있어서, 전기 기계(14, 16)의 가열된 배출 공기(52)가 자동차의 내부 부분으로 공급될 수 있는 방식으로, 자동차(10)의 내부 부분의 환기 배열체가 전기 기계(14, 16)의 상기 팬 배열체에 연결되는 것을 특징으로 하는, 구동 트레인을 포함하는 자동차.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110126586B (zh) * 2019-06-18 2024-05-03 中振绿脉(上海)汽车科技有限公司 一体化电驱系统驱动轿车整车热管理系统
CN113071301B (zh) * 2021-04-07 2022-10-18 中通客车股份有限公司 一种纯电动车用集成式散热系统及控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01174235A (ja) * 1987-12-26 1989-07-10 Aisin Aw Co Ltd モータ冷却制御装置
JPH02227316A (ja) * 1989-02-28 1990-09-10 Toyota Motor Corp 電気自動車用ヒータ
JP2009118686A (ja) * 2007-11-08 2009-05-28 Aisin Aw Co Ltd 回転電機の冷却構造
JP2012051386A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Hitachi Ltd 電動車両の駆動装置

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2667524B2 (ja) * 1989-07-07 1997-10-27 株式会社東芝 回転電機の冷却装置
JP3340161B2 (ja) * 1992-12-03 2002-11-05 株式会社日立製作所 電気自動車用冷却空調装置
US5707667A (en) * 1995-12-07 1998-01-13 Husky Injection Molding Systems Ltd. Sound insulated injection molding machine
US5859482A (en) * 1997-02-14 1999-01-12 General Electric Company Liquid cooled electric motor frame
JP4379867B2 (ja) * 2004-01-16 2009-12-09 本田技研工業株式会社 電動車両用パワーユニット
US7528511B2 (en) * 2004-10-08 2009-05-05 Smith H Kevin Cooling system for a vehicle drive assembly
JP2006187105A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd 回転電機の冷却装置
JP4826170B2 (ja) * 2005-08-18 2011-11-30 日本精工株式会社 回転電機装置
JP2007166804A (ja) 2005-12-14 2007-06-28 Toyota Motor Corp モータ駆動装置およびそれを備えた車両
DE102005061892A1 (de) * 2005-12-23 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine, insbesondere Drehstrommaschine
US7545060B2 (en) * 2006-03-14 2009-06-09 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for heat removal from electric motor winding end-turns
JP2009154698A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Calsonic Kansei Corp バッテリ温度管理装置
JP2009274512A (ja) * 2008-05-13 2009-11-26 Mazda Motor Corp ハイブリッド車両の制御装置
US7918296B2 (en) * 2008-09-15 2011-04-05 Caterpillar Inc. Cooling system for an electric drive machine and method
DE102009000591A1 (de) 2009-02-04 2010-08-05 Robert Bosch Gmbh Antriebseinrichtung
US8430071B2 (en) * 2009-07-10 2013-04-30 GM Global Technology Operations LLC Engine cooling system for a vehicle
JP5591006B2 (ja) 2010-07-26 2014-09-17 キヤノン株式会社 自動追尾カメラシステムの制御装置及びそれを有する自動追尾カメラシステム
JP5538247B2 (ja) * 2011-01-18 2014-07-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 車載回転電機用電力変換装置の冷却システム
US20120230843A1 (en) * 2011-03-07 2012-09-13 Caterpillar Inc. Cooling system for an electric drive machine and method
US20120253735A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Searete Llc Method and apparatus for operating a motor with optimized efficiency
JP5246374B1 (ja) * 2011-06-15 2013-07-24 トヨタ自動車株式会社 車両用暖房制御装置、方法及びプログラム
US9742242B2 (en) 2011-10-13 2017-08-22 Mitsubishi Electric Corporation Rotary electric machine including a stator coil end cooling construction and rotor with dual fan blades
CN202782645U (zh) * 2012-06-07 2013-03-13 福建莱宝驰新能源科技有限公司 一种电动汽车动力总成用的散热装置
JP5725064B2 (ja) * 2012-09-21 2015-05-27 トヨタ自動車株式会社 電動車両
CN103280903B (zh) * 2013-05-17 2016-02-03 曹宇轩 一种电机定子铁心的结构及冷却方法
GB2517410A (en) * 2013-07-16 2015-02-25 Aim Co Ltd A Stator and a Rotor for an Electric Motor
JPWO2015008390A1 (ja) * 2013-07-19 2017-03-02 株式会社東芝 液冷式電動機
JP5771663B2 (ja) * 2013-10-18 2015-09-02 本田技研工業株式会社 車両用駆動装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01174235A (ja) * 1987-12-26 1989-07-10 Aisin Aw Co Ltd モータ冷却制御装置
JPH02227316A (ja) * 1989-02-28 1990-09-10 Toyota Motor Corp 電気自動車用ヒータ
JP2009118686A (ja) * 2007-11-08 2009-05-28 Aisin Aw Co Ltd 回転電機の冷却構造
JP2012051386A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Hitachi Ltd 電動車両の駆動装置

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Publication number Publication date
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