WO2024053075A1 - 電動移動体の駆動系機器冷却装置 - Google Patents

電動移動体の駆動系機器冷却装置 Download PDF

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rotary
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史夫 湯澤
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丸子警報器株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling

Definitions

  • the present invention relates to a drive system equipment cooling device for an electric vehicle.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 6215809
  • an air conditioner is used to cool a living space.
  • Arrangements for cooling drive batteries are known.
  • Patent No. 6215809 (Claims 1,0034-0044, etc.)
  • the drive battery cooling device disclosed in Patent Document 1 is for cooling the drive battery before and during charging of the drive battery, and performs various operational controls on the air conditioner according to various conditions. During this process, the drive battery is cooled before and during charging. In addition, it is of course important to cool the drive battery before and during charging, but it also generates heat while the electric vehicle equipped with the drive battery is running. Also requires cooling treatment. While the electric vehicle is running, in addition to air conditioning the living space and cooling the drive battery, cooling the motor, inverter, etc. may also be required. Therefore, there are many more conditions than those required for cooling the drive battery before charging, making the structure and operation control of the cooling device (air conditioner) for cooling the drive battery extremely complex. There are issues such as storage.
  • the present invention provides a structure for cooling the drive system equipment of an electric vehicle, such as a drive battery and a motor, which is independent from the air conditioner of the living space.
  • the purpose of the present invention is to provide a drive system equipment cooling device for an electric vehicle that can simplify the process and has high cooling efficiency.
  • the present invention includes a rotating shaft, a stationary gear through which the rotating shaft is inserted, and a rotor gear formed with a larger diameter than the outer diameter of the stationary gear and meshing with the stationary gear.
  • a rotor that rotates eccentrically a rotary housing formed to be able to define a radially outer region of the rotor along a peritrochoid curve defined by the eccentric rotation of the rotor, and a rotary housing having an insertion hole through which the rotating shaft is inserted.
  • a rotary drive unit having a first side housing that covers one end of the housing, and a second side housing that covers the other end of the rotary housing, the outer circumferential surface of the rotor and the inner surface of the rotary housing.
  • a compression region in which the volume of the closed space defined by the surrounding surface is the minimum is defined as a high temperature region, and at least two expansion regions in which the volume of the closed space is maximized are communicated by a bypass path to be defined as a low temperature region, the rotary housing,
  • the first side housing and the second side housing are provided with a plurality of cooling refrigerant flow holes that penetrate from the first side housing to the second side housing along the outer periphery of the low temperature region.
  • the rotary housing, the first side housing, and the second side housing have a plurality of heat dissipation refrigerant flow holes that penetrate from the first side housing to the second side housing along the outer periphery of the high temperature region.
  • a cooling refrigerant flow path through which a cooling refrigerant flows is connected to the cooling refrigerant flow hole in the first side housing and the cooling refrigerant flow hole in the second side housing.
  • a heat radiation refrigerant flow passage through which a heat radiation refrigerant flows is connected to the heat radiation refrigerant flow hole in the first side housing and the heat radiation refrigerant flow hole in the second side housing,
  • a drive system for an electric movable body characterized in that drive system equipment for the electric movable body is disposed on the path of the flow path, and a heat exchanger is disposed on the path of the heat radiation refrigerant flow path. It is an equipment cooling device.
  • bypass path is formed integrally with the cooling refrigerant flow path. Further, it is preferable that the bypass path is formed between the first side housing or the second side housing and the cooling refrigerant flow path. Preferably, the bypass path is disposed closer to the rotating shaft than the cooling refrigerant flow hole.
  • connection part of the heat dissipation refrigerant flow path which is a high temperature area
  • connection part of the cooling refrigerant flow path which is a low temperature area
  • the drive system equipment of the electric vehicle is a battery mounted on a vehicle for passenger use, cargo use, or a combination use for passenger and cargo use.
  • the configuration for cooling the drive system equipment for an electric vehicle is an independent configuration.
  • the structure and operation control contents can be simplified.
  • FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram of a drive system equipment cooling device for an electric vehicle according to this embodiment.
  • FIG. 2 is an assembled perspective view of main parts of the drive system equipment cooling device for an electric vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an assembled perspective view of the main parts of the second side housing in which connection portions of the refrigerant flow passages are not shown.
  • FIG. 4A is a perspective view of the outside (downstream side in the refrigerant flow direction) of the second side housing
  • FIG. 4B is a perspective view of the connection portion between the second side housing and the refrigerant flow path from the upstream side in the refrigerant flow direction. It is.
  • FIG. 5 is a perspective view of FIG. 4B viewed from the downstream side in the refrigerant flow direction.
  • the drive battery cooling device 100 for an electric vehicle includes a rotary drive unit 10, a motor 20, a refrigerant flow path 30, a first circulation pump 40, a second circulation pump 50, a drive battery BT, a radiator RD, and an operation control section 60.
  • the rotary drive unit 10 in this embodiment includes a rotating shaft 11, a stationary gear 12, a rotor 13, a rotor gear 14, a rotary housing 15, a first side housing 16, and a second side housing 17.
  • the first tip portion 11A of the rotating shaft 11 is inserted into the insertion hole 16A of the first side housing 16 that covers the opening surface on one end side of the rotary housing 15, and the stationary gear 12 is inserted into the inner space of the rotary housing 15 by screwing or the like. installed.
  • the stationary gear 12 is attached to the rotor 13 in the internal space of the rotary housing 15, and is capable of eccentric rotation while meshing with a required range in the circumferential direction of the rotor gear 14, which is formed to have a larger diameter than the outer diameter of the stationary gear 12. is housed in.
  • the second tip 11B of the rotating shaft 11 and the output shaft of the motor 20 are connected via gears or the like, so that the output of the motor 20 can be transmitted to the rotating shaft 11.
  • the stationary gear 12 attached to the rotating shaft 11 rotates.
  • the rotor 13 is moved along the inner peripheral surface of the rotary housing 15, which is formed with a peritrochoid curve (formed so that the radially outer region of the rotor 13 can be divided).
  • Rotate eccentrically in the internal space of the rotary housing 15, similar to the rotary engine, there is a blockage, which is an area surrounded by the outer circumferential surface of the rotor 13, the inner circumferential surface of the rotary housing 15, the first side housing 16, and the second side housing 17.
  • a space is formed.
  • Each of the closed spaces is filled with helium gas, which is an example of a refrigerant. Note that the refrigerant is not limited to helium gas, and any known refrigerant can be used.
  • the volume of the closed space alternately contracts (compression area) and expands (expansion area) at a predetermined position in the circumferential direction of the rotary housing 15.
  • a high temperature area HA is formed in the compression area where the volume of the closed space is minimum
  • a low temperature area LA is formed in the expansion area where the volume of the closed space is maximum. is formed.
  • the rotary drive unit 10 in this embodiment functions as a heat pump using the refrigerant filled in the closed space described above.
  • the second side housing 17 in this embodiment is formed with communication holes 17A that communicate with the two expansion regions where the volume of the closed space in the rotary housing 15 is maximized. Furthermore, a recess 17B is formed on the outer surface of the second side housing 17 to connect the two communication holes 17A.
  • the two expansion regions are communicated by a communication hole 17A and a recess 17B formed in the second side housing 17, and an opposing recess 32A formed in the connecting portion 34 of the heat radiation refrigerant flow path 33 in the same linear shape as the recess 17B.
  • a bypass path 18 is formed.
  • the recesses 17B forming the bypass path 18 communicate with the respective communication holes 17A from the upper side to the lower side when the rotary drive unit 10 is in use, the lubricating oil of the rotary drive unit 10 in the recesses 17B is removed. Retention can be prevented. Therefore, it is preferable that the horizontal portion of the recess 17B be as short as possible in the orientation when the rotary drive unit 10 is used.
  • a low temperature area LA is formed by the two expansion areas communicated by such a bypass path 18 and the area sandwiched between these expansion areas. Become. That is, the range in which the low temperature area LA in the rotary drive unit 10 is formed can be approximately twice the range in which the high temperature area HA is formed, and the low temperature area LA and the high temperature area HA can be separated into the rotary drive unit 10. can be divided in the circumferential direction.
  • a cooling refrigerant flow hole LH and a heat dissipation refrigerant flow hole HH are required to penetrate in the thickness direction of each rotary housing 15, first side housing 16, and second side housing 17 along their respective outer peripheries (outer peripheries). Multiple holes are drilled at intervals.
  • a plurality of cooling refrigerant flow holes LH are provided at required intervals over the circumferential range of the low temperature area LA of the rotary drive unit 10.
  • a plurality of heat dissipating coolant flow holes HH are provided at required intervals over the circumferential range of the high temperature area HA, which is an area other than the low temperature area LA formed in the rotary drive unit 10.
  • a plurality of heat exchange fins F are provided in the cooling refrigerant flow holes LH and the heat radiation refrigerant flow holes HH of the rotary housing 15 and the second side housing 17, which stand up in a direction away from the rotating shaft 11 side. It is arranged.
  • heat exchange fins F heat exchange of the refrigerant can be performed efficiently.
  • the number of heat exchange fins F is not particularly limited.
  • the arrangement of the heat exchange fins F in the cooling refrigerant flow holes LH and the heat radiation refrigerant flow holes HH can be omitted.
  • the present invention is not limited to this form. If the inflow resistance of the cooling refrigerant and the heat radiation refrigerant into the first side housing 16 can be ignored, the heat exchange fins F can also be used in the cooling refrigerant flow holes LH and the heat radiation refrigerant flow holes HH of the first side housing 16. It is possible to adopt a form in which the structure is erected.
  • the cooling refrigerant flow passage 31 forms a circulation path between the connecting portion 32 attached to the first side housing 16 and the second side housing 17.
  • a drive battery BT as an object to be cooled is disposed on a path on the outer surface side (downstream side) of the second side housing 17 of the cooling refrigerant flow path 31, and the cooling that passes through the drive battery BT is arranged.
  • the cooling refrigerant is circulated through the cooling refrigerant flow path 31 by the first circulation pump 40.
  • the first circulation pump 40 is arranged downstream of the drive battery BT, but the arrangement position of the first circulation pump 40 is particularly limited as long as it is on the path of the cooling refrigerant flow path 31. It's not a thing.
  • an opposing recess 32A that faces the recess 17B and forms the bypass path 18 together with the communication hole 17A and the recess 17B is integrally formed. Since the opposing recess 32A is formed closer to the rotating shaft 11 than the connecting portion 32 and constitutes a part of the bypass path 18, the opposing recess 32A also becomes the low temperature area LA and is integrated with this. Heat exchange can also be performed efficiently with the connecting portion 32. Furthermore, since the bypass path 18 is formed by the second side housing 17 and the connecting portion 32 of the cooling refrigerant flow path 31, it is possible to prevent the bypass path 18 from protruding from the rotary drive unit 10. This is advantageous in that it is possible to downsize the rotary drive section 10.
  • a connecting portion 34 of the heat dissipating refrigerant flow passage 33 which is a part of the refrigerant flow passage 30, is formed in the perforation range ( It is attached so as to cover the high temperature area (HA range).
  • the heat radiation refrigerant flow path 33 forms a circulation path between the connecting portion 34 attached to the outer surface of the first side housing 16 and the second side housing 17.
  • a radiator RD as a heat exchanger is disposed on the path on the outer surface side (downstream side) of the second side housing 17 of the heat radiation refrigerant flow path 33 of this embodiment, and the heat radiation passing through the radiator RD is The refrigerant is circulated within the heat radiation refrigerant flow path 33 by the second circulation pump 50.
  • the second circulation pump 50 is arranged downstream of the radiator RD, but the arrangement position of the second circulation pump 50 is particularly limited as long as it is on the path of the heat radiation refrigerant flow path 33. It's not a thing.
  • the cooling refrigerant and the heat radiation refrigerant circulating through the cooling refrigerant flow path 31 and the heat radiation refrigerant flow path 33 pass through the first side housing 16, the rotary housing 15, and the second side housing 17, respectively. Distributed in the order listed.
  • the cooling refrigerant and the heat radiation refrigerant passing through the rotary drive unit 10 undergo appropriate heat exchange in the low temperature area LA or the high temperature area HA.
  • the rotary housing 15, the first side housing 16, and the second side housing 17 in this embodiment are provided with a required interval between both end positions in the circumferential direction of the low temperature area LA and both end positions in the circumferential direction of the high temperature area HA. D is provided. This required interval D portion becomes a thermally neutral portion, and unintended heat exchange between the cooling refrigerant and the heat radiation refrigerant is prevented, and the driving battery BT can be efficiently cooled.
  • the operation control unit 60 controls the operations of the motor 20, the first circulation pump 40, and the second circulation pump 50, and can be exemplified by a control program installed in a storage unit of a computer. Based on the measured temperature data transmitted from the temperature sensor TS disposed in the drive battery BT, the operation control unit 60 controls the motor 20 and the The first circulation pump 40 and the second circulation pump 50 are respectively operated. Then, the drive battery BT is cooled by the cooling refrigerant cooled in the low temperature area LA of the rotary drive unit 10, and the heat radiator RD is radiated by the heat radiation coolant heated in the high temperature area HA of the rotary drive unit 10.
  • the temperature of the drive battery BT is maintained at a temperature favorable for the drive battery BT. temperature can be maintained.
  • the drive battery cooling device 100 as a drive system equipment cooling device for an electric vehicle according to the present invention has been described based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. do not have.
  • the drive battery BT is exemplified as the drive system device of the electric vehicle, but the drive system device may also be a drive motor. Further, it is also possible to adopt a form in which both the drive battery BT and the drive motor are cooled.
  • an electric vehicle is illustrated as an electric vehicle, but the electric vehicle is not limited to an electric vehicle. It may be applied to a so-called hybrid vehicle, or to a cooling device for drive system equipment of an electric flying vehicle called a drone or a hybrid-powered flying vehicle.
  • the present invention can be applied to any vehicle in which at least a portion of the drive source is electric, and the present invention can be applied to a passenger vehicle, a cargo vehicle, or a passenger/cargo vehicle on the ground, in the air, or underwater. .
  • the drive battery cooling device 100 in this embodiment is exemplified in a form in which the two expansion regions of the rotary drive unit 10 are communicated via the bypass path 18, the invention is not limited to this form.
  • the rotary drive unit 10 has three or more expansion regions, at least two of the three or more expansion regions may be communicated via the bypass path 18.
  • the opposing recess 32A which becomes a part of the bypass path 18, is integrally formed in the connection portion 32 of the cooling refrigerant flow path 31, but the configuration is not limited to this configuration. do not have.
  • the opposing recess that forms the bypass path 18 together with the recess 17B can also be formed separately from the connection portion 32 of the cooling refrigerant flow path 31.
  • the bypass path 18 in this embodiment is formed by the communication hole 17A, the recess 17B, and the opposing recess 32A formed in the second side housing 17, it is not limited to this form.
  • communication holes communicating with at least two expansion regions are formed from the side circumferential wall of the rotary housing 15, and the bypass path 18 is formed by a conduit connecting the expansion regions in which these communication holes are formed. can also be adopted.
  • the cooling refrigerant and the heat dissipation refrigerant are distributed from the first side housing 16 to the second side housing 17, but from the second side housing 17 to the first side housing 16. It can also be distributed.
  • the heat exchange fins F may be omitted in the cooling refrigerant flow holes LH and the heat radiation refrigerant flow holes HH in the inflow portion of the cooling refrigerant and the heat radiation refrigerant into the rotary drive unit 10. preferable.

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Abstract

電動移動体の駆動系機器を冷却処理するための構成を独立させ、内部構造および動作制御内容を簡略化することが可能な電動移動体の駆動系機器冷却装置の提供を課題とする。解決手段として、ロータリー駆動部（１０）における圧縮領域と膨張領域において、少なくとも２つの膨張領域を連通させるバイパス経路（６０）を具備し、ロータリーハウジング（１５）、第１サイドハウジング（１６）、第２サイドハウジング（１７）には外周縁に沿って冷却用冷媒流通孔（ＬＨ）と放熱用冷媒流通孔（ＨＨ）が複数穿設されており、第１サイドハウジング（１６）と第２サイドハウジング（１７）には冷却用冷媒流通路（３１）と放熱用冷媒流通路（３３）が接続され、冷却用冷媒流通路（３１）上に駆動電池（ＢＴ）が配設され、放熱用冷媒流通路（３３）上にラジエータ（ＲＤ）が配設されていることを特徴とする電動移動体の駆動系機器冷却装置（１００）である。

Description

電動移動体の駆動系機器冷却装置
　本発明は電動移動体の駆動系機器冷却装置に関する。
　いわゆる電動車に搭載されている駆動電池を冷却する駆動電池冷却装置としては、特許文献１（特許第６２１５８０９号公報）に開示されているように、居住空間を冷房する際の空調装置を用いて駆動電池を冷却する構成が知られている。
特許第６２１５８０９号公報（請求項１，００３４－００４４等）
　特許文献１に開示されている駆動電池冷却装置は、駆動電池に充電する前及び充電中に駆動電池を冷却処理するためのものであり、諸般の条件に応じて空調装置に対する様々な動作制御を行いながら充電前及び充電中における駆動電池の冷却処理を行っている。また、駆動電池は、充電前及び充電中の冷却処理が重要であるのはもちろんであるが、駆動電池を搭載している電動車が走行している間等においても発熱するため、走行中においても冷却処理が必要になる。そして電動車が走行している間には、居住空間の空調および駆動電池の冷却処理に加え、モータ、インバータ等の冷却処理も必要になる場合がある。したがって充電前の駆動電池の冷却処理を行う際の制御条件よりもさらに多くの条件があるため、駆動電池を冷却するための冷却装置（空調装置）の構造および動作制御が非常に複雑になってしまうといった課題がある。
　そこで本発明は、駆動電池およびモータ等に代表される電動移動体の駆動系機器を冷却処理するための構成を居住空間の空調装置から独立させた構成にすることで、内部構造および動作制御内容を簡略化することが可能でかつ冷却効率の高い電動移動体の駆動系機器冷却装置の提供を目的としている。
　すなわち本発明は、回転軸、前記回転軸が挿通するステーショナリギヤ、前記ステーショナリギヤの外径寸法よりも大径寸法に形成され前記ステーショナリギヤに噛合するロータギヤを有し前記回転軸の回転に伴って偏心回転するロータ、前記ロータの偏心回転により規定されるペリトロコイド曲線に沿って前記ロータの径外方向領域を区画可能に形成されたロータリーハウジング、前記回転軸を挿通させる挿通孔を有し前記ロータリーハウジングの一端側を被覆する第１サイドハウジング、および、前記ロータリーハウジングの他端側を被覆する第２サイドハウジングを有するロータリー駆動部と、を具備し、前記ロータの外周面と前記ロータリーハウジングの内周面とにより区画された閉塞空間の体積が最小になる圧縮領域を高温領域とし、前記閉塞空間体積が最大になる膨張領域をバイパス経路により少なくとも２つ連通させて低温領域とし、前記ロータリーハウジング、前記第１サイドハウジングおよび前記第２サイドハウジングには、前記低温領域の外周に沿って前記第１サイドハウジングから前記第２サイドハウジングの方向に貫通する冷却用冷媒流通孔が複数穿設されており、前記ロータリーハウジング、前記第１サイドハウジングおよび前記第２サイドハウジングには、前記高温領域の外周に沿って前記第１サイドハウジングから前記第２サイドハウジングの方向に貫通する放熱用冷媒流通孔が複数穿設されており、前記第１サイドハウジングにおける前記冷却用冷媒流通孔および前記第２サイドハウジングにおける前記冷却用冷媒流通孔には、冷却用冷媒を流通させる冷却用冷媒流通路が接続されていて、前記第１サイドハウジングにおける前記放熱用冷媒流通孔および前記第２サイドハウジングにおける前記放熱用冷媒流通孔には、放熱用冷媒を流通させる放熱用冷媒流通路が接続されていて、前記冷却用冷媒流通路の経路上には電動移動体の駆動系機器が配設され、前記放熱用冷媒流通路の経路上には熱交換器が配設されていることを特徴とする電動移動体の駆動系機器冷却装置である。
　このように、駆動電池およびモータ等に代表される電動移動体の駆動系機器を冷却処理するための構成を独立させたことで、内部構造および動作制御内容を簡略化することが可能になる。
　また、前記バイパス経路は、前記冷却用冷媒流通路と一体に形成されていることが好ましい。また、前記バイパス経路は、前記第１サイドハウジングまたは前記第２サイドハウジングと前記冷却用冷媒流通路に形成されていることが好ましい。そして、前記バイパス経路は、前記冷却用冷媒流通孔よりも前記回転軸の側の位置に配設されていることが好ましい。
　これらにより、バイパス経路による外形寸法の拡大を抑えることができ、電動移動体の駆動系機器冷却装置をさらに小型化することができる。
　また、前記第１サイドハウジングおよび前記第２サイドハウジングへの前記冷却用冷媒流通路の接続部の周方向における両端部位置と、前記第１サイドハウジングおよび前記第２サイドハウジングへの前記放熱用冷媒流通路の接続部の前記周方向における前記両端部位置と、は所要間隔をあけて配設されていることが好ましい。
　これにより、高温領域である放熱用冷媒流通路の接続部と低温領域である冷却用冷媒流通路の接続部が互いに離れた状態になるため、冷却用冷媒と放熱用冷媒との間での意図しない熱交換を最小限に抑えることができる。
　また、前記電動移動体の駆動系機器が乗用、貨物用または乗用・貨物併用の移動体に搭載された電池であることが好ましい。 
　これにより、電動移動体の駆動電池が走行中に加熱しても適切に冷却されることにより良好な温度での使用ができ、航続距離や使用時間の延長が可能となるだけでなく電池自体の部品寿命も伸長させることができる。
　本発明における電動移動体の駆動系機器冷却装置の構成によれば、駆動電池およびモータ等に代表される電動移動体の駆動系機器の冷却処理を行う構成を独立した構成にしているので、装置としての構造および動作制御内容を簡略化することが可能になる。
図１は、本実施形態における電動移動体の駆動系機器冷却装置の概略全体構成図である。 図２は、第１実施形態における電動移動体の駆動系機器冷却装置の要部組立斜視図である。 図３は、第２サイドハウジングの冷媒流通路の接続部の表示を省略した要部組立斜視図である。 図４Ａは、第２サイドハウジングの外側（冷媒の流通方向下流側）の斜視図であり、図４Ｂは、冷媒の流通方向上流側からの第２サイドハウジングおよび冷媒流通路の接続部の斜視図である。 図５は、図４Ｂを冷媒の流通方向下流側から臨んだ斜視図である。
　以下、本発明にかかる電動移動体の駆動系機器冷却装置として、電気自動車の駆動電池冷却装置１００に基づいて説明を行う。また、以下においては、電気自動車の駆動電池冷却装置１００のことを単に駆動電池冷却装置１００と記載する。図１に示すように、本実施形態における駆動電池冷却装置１００は、ロータリー駆動部１０、モータ２０、冷媒流通路３０、第１循環ポンプ４０、第２循環ポンプ５０、駆動電池ＢＴ、ラジエータＲＤ、および動作制御部６０を具備している。
　本実施形態におけるロータリー駆動部１０は、図２～図５に示すように、回転軸１１、ステーショナリギヤ１２、ロータ１３、ロータギヤ１４、ロータリーハウジング１５、第１サイドハウジング１６および第２サイドハウジング１７を有している。回転軸１１の第１先端部１１Ａは、ロータリーハウジング１５の一端側開口面を被覆する第１サイドハウジング１６の挿通孔１６Ａに挿通され、ロータリーハウジング１５の内部空間でステーショナリギヤ１２がねじ止め等により取り付けられている。ステーショナリギヤ１２は、ロータリーハウジング１５の内部空間においてロータ１３に取り付けられ、ステーショナリギヤ１２の外径寸法よりも大径寸法に形成されたロータギヤ１４の周方向の所要範囲と噛合した状態で偏心回転可能に収容されている。なお図示はしないが、回転軸１１の第２先端部１１Ｂとモータ２０の出力軸はギヤ等を介して連結されており、モータ２０の出力が回転軸１１に伝達可能になっている。
　回転軸１１をモータ２０によって回転させることにより、回転軸１１に取り付けられたステーショナリギヤ１２が回転する。そしてステーショナリギヤ１２に対するロータギヤ１４が噛合範囲を移動させながらロータ１３をペリトロコイド曲線で形成された（ロータ１３の径外方向領域を区画可能に形成された）ロータリーハウジング１５の内周面に沿って偏心回転させる。また、ロータリーハウジング１５の内部空間には、ロータリーエンジンと同様に、ロータ１３の外周面、ロータリーハウジング１５の内周面、第１サイドハウジング１６、第２サイドハウジング１７により囲まれた領域である閉塞空間が形成されている。閉塞空間のそれぞれには、冷媒の一例としてヘリウムガスが充填されている。なお、冷媒はヘリウムガスに限定されるものではなく、公知の冷媒を用いることができる。
　ロータリーハウジング１５の内部空間でロータ１３が回転すると、閉塞空間の体積は、ロータリーハウジング１５の周方向における所定位置で縮小（圧縮領域）と拡大（膨張領域）を交互に繰り返す。ロータリー駆動部１０のロータ１３の回転方向の所定位置には、閉塞空間の体積が最小になる圧縮領域に高温領域ＨＡが形成されると共に、閉塞空間の体積が最大になる膨張領域に低温領域ＬＡが形成される。以上により本実施形態におけるロータリー駆動部１０は、上述した閉塞空間に充填された冷媒によりヒートポンプとして機能する。
　本実施形態における第２サイドハウジング１７には、ロータリーハウジング１５における閉塞空間の体積が最大になる２つの膨張領域にそれぞれ連通する連通孔１７Ａが形成されている。また、第２サイドハウジング１７の外側表面には、２つの連通孔１７Ａどうしをつなぐ凹部１７Ｂが形成されている。第２サイドハウジング１７に形成された連通孔１７Ａおよび凹部１７Ｂと、放熱用冷媒流通路３３の接続部３４に凹部１７Ｂと同じ線形形状に形成された対向凹部３２Ａとによって２つの膨張領域を連通するバイパス経路１８が形成される。バイパス経路１８を形成する凹部１７Ｂは、ロータリー駆動部１０の使用時における上側から下側に向けた状態でそれぞれの連通孔１７Ａに連通しているため、凹部１７Ｂにおけるロータリー駆動部１０の潤滑油の滞留を防止することができる。したがって、凹部１７Ｂは、ロータリー駆動部１０の使用時の向きにおいて水平部分を可及的に短くすることが好ましい。
　本実施形態におけるロータリー駆動部１０においては、このようなバイパス経路１８により連通された２つの膨張領域と、これらの膨張領域の間に挟まれている領域とによって低温領域ＬＡが形成されることになる。すなわち、ロータリー駆動部１０における低温領域ＬＡが形成される範囲は、高温領域ＨＡが形成される範囲に対して約２倍にすることができると共に、低温領域ＬＡと高温領域ＨＡをロータリー駆動部１０の周方向に分割させることができる。
　ロータリーハウジング１５、第１サイドハウジング１６および第２サイドハウジング１７におけるそれぞれの外周（外周縁）に沿って、それぞれの板厚方向に貫通する冷却用冷媒流通孔ＬＨと放熱用冷媒流通孔ＨＨが所要間隔をあけて複数穿設されている。冷却用冷媒流通孔ＬＨは、ロータリー駆動部１０の低温領域ＬＡの周方向範囲にわたって所要間隔をあけて複数穿設されている。放熱用冷媒流通孔ＨＨは、ロータリー駆動部１０に形成された低温領域ＬＡを除いた領域である高温領域ＨＡの周方向範囲にわたって所要間隔をあけて複数穿設されている。本実施形態におけるロータリーハウジング１５と第２サイドハウジング１７の冷却用冷媒流通孔ＬＨと放熱用冷媒流通孔ＨＨには、回転軸１１の側から離反する方向に起立する熱交換用フィンＦが複数枚配設されている。この熱交換用フィンＦを配設することにより冷媒の熱交換を効率的に行うことができる。なお熱交換用フィンＦの配設枚数は特に限定されるものではない。また、冷却用冷媒流通孔ＬＨと放熱用冷媒流通孔ＨＨへの熱交換用フィンＦの配設は省略することもできる。
　本実施形態における第１サイドハウジング１６の冷却用冷媒流通孔ＬＨと放熱用冷媒流通孔ＨＨには、熱交換用フィンＦが配設されていないが、この形態に限定されるものではない。第１サイドハウジング１６への冷却用冷媒および放熱用冷媒の流入抵抗を無視することができれば、第１サイドハウジング１６の冷却用冷媒流通孔ＬＨと放熱用冷媒流通孔ＨＨにも熱交換用フィンＦを立設した形態を採用することができる。
　第１サイドハウジング１６と第２サイドハウジング１７の外側面には、冷媒流通路３０の一部である冷却用冷媒流通路３１の接続部３２が冷却用冷媒流通孔ＬＨの穿設範囲（低温領域ＬＡの範囲）を覆うようにして取り付けられている。冷却用冷媒流通路３１は、第１サイドハウジング１６と第２サイドハウジング１７に取り付けられた接続部３２の間で循環経路を形成している。本実施形態においては、冷却用冷媒流通路３１の第２サイドハウジング１７の外表面側（下流側）の経路上に冷却対象物としての駆動電池ＢＴが配設され、駆動電池ＢＴを通過した冷却用冷媒は第１循環ポンプ４０により冷却用冷媒流通路３１を循環している。ここでは駆動電池ＢＴの下流側位置に第１循環ポンプ４０を配設しているが、第１循環ポンプ４０の配設位置は、冷却用冷媒流通路３１の経路上であれば特に限定されるものではない。
　また、本実施形態における冷却用冷媒流通路３１の接続部３２には、凹部１７Ｂと対向し、連通孔１７Ａおよび凹部１７Ｂと共にバイパス経路１８を形成する対向凹部３２Ａが一体に形成されている。対向凹部３２Ａは、接続部３２よりも回転軸１１の側に形成されておりバイパス経路１８の一部を構成することになるので、対向凹部３２Ａも低温領域ＬＡとなり、これと一体化されている接続部３２との間においても効率的に熱交換を行うことができる。また、バイパス経路１８が第２サイドハウジング１７と冷却用冷媒流通路３１の接続部３２とで形成されていることにより、ロータリー駆動部１０からのバイパス経路１８のはみ出しをなくすことができる。これにより、ロータリー駆動部１０の小型化が可能になる点で好都合である。
　また、第１サイドハウジング１６と第２サイドハウジング１７の外側面には、冷媒流通路３０の一部である放熱用冷媒流通路３３の接続部３４が放熱用冷媒流通孔ＨＨの穿設範囲（高温領域ＨＡの範囲）を覆うようにして取り付けられている。放熱用冷媒流通路３３は、第１サイドハウジング１６と第２サイドハウジング１７の外側面に取り付けられた接続部３４の間で循環経路を形成している。本実施形態の放熱用冷媒流通路３３の第２サイドハウジング１７の外表面側（下流側）の経路上には熱交換器としてのラジエータＲＤが配設されており、ラジエータＲＤを通過した放熱用冷媒は第２循環ポンプ５０により放熱用冷媒流通路３３内を循環している。ここでは、ラジエータＲＤの下流側位置に第２循環ポンプ５０を配設しているが、第２循環ポンプ５０の配設位置は、放熱用冷媒流通路３３の経路上であれば特に限定されるものではない。
　冷却用冷媒流通路３１および放熱用冷媒流通路３３を循環する冷却用冷媒および放熱用冷媒は、それぞれ第１サイドハウジング１６、ロータリーハウジング１５および第２サイドハウジング１７を貫通するように上記各構成を記載順に流通する。ロータリー駆動部１０を通過する冷却用冷媒および放熱用冷媒は、低温領域ＬＡまたは高温領域ＨＡにおいて適宜熱交換が行われる。本実施形態におけるロータリーハウジング１５、第１サイドハウジング１６および第２サイドハウジング１７には、低温領域ＬＡの周方向における両端部位置と、高温領域ＨＡの周方向における両端部位置との間に所要間隔Ｄが設けられている。この所要間隔Ｄ部分が熱的中立部分となり、冷却用冷媒と放熱用冷媒との間における意図しない熱交換が防止され、効率的に駆動電池ＢＴの冷却を行うことができる。
　動作制御部６０は、モータ２０、第１循環ポンプ４０および第２循環ポンプ５０の動作を制御するものであり、コンピュータの記憶部にインストールされた制御プログラムを例示することができる。動作制御部６０は、駆動電池ＢＴに配設された温度センサＴＳから送信された計測温度データに基づいて、計測温度データが予め設定された冷却開始温度以上である場合には、モータ２０、第１循環ポンプ４０および第２循環ポンプ５０をそれぞれ作動させる。すると、ロータリー駆動部１０の低温領域ＬＡにおいて冷却された冷却用冷媒により駆動電池ＢＴが冷却され、ロータリー駆動部１０の高温領域ＨＡにおいて加熱された放熱用冷媒によりラジエータＲＤで放熱が行われる。そして、温度センサＴＳから送信された計測温度データに基づいてモータ２０、第１循環ポンプ４０および第２循環ポンプ５０の動作を適宜オンオフ制御することで、駆動電池ＢＴの温度を駆動電池ＢＴにとって良好な温度に維持することができる。
　以上に説明したとおり本発明にかかる電動移動体の駆動系機器冷却装置としての駆動電池冷却装置１００について実施形態に基づいて説明を行ったが、本願発明は以上の実施形態に限定されるものではない。例えば、以上に説明した実施形態においては、電動移動体の駆動系機器として駆動電池ＢＴを例示しているが、駆動系機器として駆動モータとすることもできる。また、駆動電池ＢＴと駆動モータの両者を冷却する形態を採用することもできる。
　また、以上の実施形態においては、電動移動体として電動車を例示しているが、電動移動体は電動車に限定されるものではない。いわゆるハイブリッド自動車であってもよいし、ドローンと称される電動飛行移動体またはハイブリッド駆動飛行移動体の駆動系機器の冷却装置に適用することもできる。要は、駆動源の少なくとも一部が電動である移動体であればよく、地上、空中、水中における乗用移動体、貨物用移動体もしくは乗用・貨物併用移動体に本発明を適用することができる。
　また、本実施形態における駆動電池冷却装置１００は、ロータリー駆動部１０の２つの膨張領域をバイパス経路１８で連通させた形態を例示しているが、この形態に限定されるものではない。ロータリー駆動部１０に３つ以上の膨張領域を有している場合は、３つ以上の膨張領域をバイパス経路１８で少なくとも２つ連通させた形態とすることもできる。
　また、本実施形態においては、冷却用冷媒流通路３１の接続部３２にバイパス経路１８の一部となる対向凹部３２Ａが一体形成された形態を例示しているがこの形態に限定されるものではない。凹部１７Ｂと共にバイパス経路１８を形成する対向凹部は、冷却用冷媒流通路３１の接続部３２とは別体に形成することもできる。さらに、本実施形態におけるバイパス経路１８は、第２サイドハウジング１７に形成された連通孔１７Ａと凹部１７Ｂと対向凹部３２Ａにより形成されているが、この形態に限定されるものではない。図示はしないが、ロータリーハウジング１５の側周壁から少なくとも２つの膨張領域に連通する連通孔を穿設し、これら連通孔が形成された膨張領域どうしをつなぐ管路によりバイパス経路１８が形成された形態を採用することもできる。
　また、以上の実施形態においては、冷却用冷媒と放熱用冷媒を第１サイドハウジング１６から第２サイドハウジング１７に向けて流通させているが、第２サイドハウジング１７から第１サイドハウジング１６に向けて流通させることもできる。この場合、冷却用冷媒および放熱用冷媒のロータリー駆動部１０への流入部分における冷却用冷媒流通孔ＬＨおよび放熱用冷媒流通孔ＨＨへの熱交換用フィンＦの配設は省略されていることが好ましい。
　また、以上に説明した本実施形態の構成に対し、明細書中に記載されている変形例や、他の公知の構成を適宜組み合わせた形態を採用することもできる。

 

Claims (6)

  1. 　回転軸、前記回転軸が挿通するステーショナリギヤ、前記ステーショナリギヤの外径寸法よりも大径寸法に形成され前記ステーショナリギヤに噛合するロータギヤを有し前記回転軸の回転に伴って偏心回転するロータ、前記ロータの偏心回転により規定されるペリトロコイド曲線に沿って前記ロータの径外方向領域を区画可能に形成されたロータリーハウジング、前記回転軸を挿通させる挿通孔を有し前記ロータリーハウジングの一端側を被覆する第１サイドハウジング、および、前記ロータリーハウジングの他端側を被覆する第２サイドハウジングを有するロータリー駆動部と、を具備し、
    　前記ロータの外周面と前記ロータリーハウジングの内周面とにより区画された閉塞空間の体積が最小になる圧縮領域を高温領域とし、前記閉塞空間の体積が最大になる膨張領域をバイパス経路により少なくとも２つ連通させて低温領域とし、
    　前記ロータリーハウジング、前記第１サイドハウジングおよび前記第２サイドハウジングには、前記低温領域の外周に沿って前記第１サイドハウジングから前記第２サイドハウジングの方向に貫通する冷却用冷媒流通孔が複数穿設されており、
    　前記ロータリーハウジング、前記第１サイドハウジングおよび前記第２サイドハウジングには、前記高温領域の外周に沿って前記第１サイドハウジングから前記第２サイドハウジングの方向に貫通する放熱用冷媒流通孔が複数穿設されており、
    　前記第１サイドハウジングにおける前記冷却用冷媒流通孔および前記第２サイドハウジングにおける前記冷却用冷媒流通孔には、冷却用冷媒を流通させる冷却用冷媒流通路が接続されていて、
    　前記第１サイドハウジングにおける前記放熱用冷媒流通孔および前記第２サイドハウジングにおける前記放熱用冷媒流通孔には、放熱用冷媒を流通させる放熱用冷媒流通路が接続されていて、
    　前記冷却用冷媒流通路の経路上には電動移動体の駆動系機器が配設され、
    　前記放熱用冷媒流通路の経路上には熱交換器が配設されていることを特徴とする電動移動体の駆動系機器冷却装置。
  2. 　前記バイパス経路は、前記冷却用冷媒流通路と一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電動移動体の駆動系機器冷却装置。
  3. 　前記バイパス経路は、前記第１サイドハウジングまたは前記第２サイドハウジングに形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の電動移動体の駆動系機器冷却装置。
  4. 　前記バイパス経路は、前記冷却用冷媒流通孔よりも前記回転軸の側の位置に配設されていることを特徴とする請求項１～３のうちのいずれか一項記載の電動移動体の駆動系機器冷却装置。
  5. 　前記第１サイドハウジングおよび前記第２サイドハウジングへの前記冷却用冷媒流通路の接続部の周方向における両端部位置と、前記第１サイドハウジングおよび前記第２サイドハウジングへの前記放熱用冷媒流通路の接続部の前記周方向における前記両端部位置と、は所要間隔をあけて配設されていることを特徴とする請求項１～４のうちのいずれか一項に記載の電動移動体の駆動系機器冷却装置。
  6. 　前記電動移動体の駆動系機器が乗用、貨物用または乗用・貨物併用の移動体に搭載された電池であることを特徴とする請求項１～５のうちのいずれか一項に記載の電動移動体の駆動系機器冷却装置。

     
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