JP2012235579A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
【課題】ギヤ機構を潤滑するオイルの粘度の高い状態が長く続くことを抑制して航続距離を延ばすことができる電気自動車を提供する。
【解決手段】電気自動車の運転中、モータ１及びギヤ機構２がケース３により保温される。更に、それらモータ１及びギヤ機構２を通過するようにオイルを循環させるオイル循環回路４内のオイルの温度が規定値未満であるときには、同オイルから水循環回路８の冷却水への熱伝達が抑制される。その結果、オイル循環回路４内を循環するオイルの温度が速やかに上昇するとともに、同オイルの粘度が速やかに低下するため、冷間時などにおいて同ギヤ機構２が長い期間に亘って粘度の高いオイルによって潤滑されることが抑制される。従って、冷間時などにギヤ機構２の駆動抵抗が長い期間に亘って大きくなることを抑制でき、それによって電気自動車の航続距離を延ばすことができる。
【選択図】図１An electric vehicle capable of extending a cruising distance by suppressing a long-lasting state of high viscosity of oil for lubricating a gear mechanism.
During operation of an electric vehicle, a motor and a gear mechanism are kept warm by a case. Furthermore, when the temperature of the oil in the oil circulation circuit 4 that circulates the oil so as to pass through the motor 1 and the gear mechanism 2 is less than a specified value, heat transfer from the oil to the cooling water in the water circulation circuit 8 is suppressed. Is done. As a result, the temperature of the oil circulating in the oil circulation circuit 4 rises rapidly, and the viscosity of the oil quickly declines, so that the gear mechanism 2 has a high viscosity over a long period of time, such as when cold. Lubrication with oil is suppressed. Therefore, it is possible to prevent the drive resistance of the gear mechanism 2 from increasing over a long period of time, such as during cold weather, thereby extending the cruising distance of the electric vehicle.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、電気自動車に関する。 The present invention relates to an electric vehicle.
電気自動車においては、原動機として駆動されるモータの回転がギヤ機構を介して車輪に伝達される。こうした電気自動車では、航続距離を延ばすことが望まれており、それを実現するためにはモータを効率よく駆動することが好ましい。ここで、モータには過度な温度上昇に伴って駆動効率が低下するという傾向がある。このため、同モータを効率よく駆動するためには、例えば特許文献１に示すように、モータを冷却するためのオイル循環回路を設けることが考えられる。 In an electric vehicle, rotation of a motor driven as a prime mover is transmitted to wheels via a gear mechanism. In such an electric vehicle, it is desired to extend the cruising distance, and in order to realize this, it is preferable to drive the motor efficiently. Here, the motor has a tendency that the driving efficiency decreases as the temperature rises excessively. For this reason, in order to drive the motor efficiently, for example, as shown in Patent Document 1, it is conceivable to provide an oil circulation circuit for cooling the motor.
上記特許文献１では、ケース内に配置されたモータを通過するようにオイルを循環させるオイル循環回路が設けられるとともに、そのオイルとの間で熱交換可能な冷却水を循環させる水循環回路が設けられている。従って、モータの熱は、オイル循環回路を循環するオイルによって奪われた後、そのオイルから水循環回路を循環する冷却水に放出されるようになる。このようにモータの熱を水循環回路の冷却水に放出することにより、モータが冷却されて同モータの効率のよい駆動が実現される。 In Patent Document 1, an oil circulation circuit that circulates oil so as to pass through a motor arranged in a case is provided, and a water circulation circuit that circulates cooling water that can exchange heat with the oil is provided. ing. Therefore, after the heat of the motor is taken away by the oil circulating in the oil circulation circuit, the heat is released from the oil to the cooling water circulating in the water circulation circuit. Thus, by releasing the heat of the motor to the cooling water of the water circulation circuit, the motor is cooled and efficient driving of the motor is realized.
ところで、電気自動車においては、モータの回転が伝達される上記ギヤ機構をオイルによって潤滑することが必要になる。こうしたギヤ機構を潤滑するためのオイルとして、例えば上記オイル循環回路のオイルを用いることが考えられる。このようにギヤ機構の潤滑に上記オイル循環回路のオイルを用いれば、モータを冷却するためのオイルとギヤ機構を潤滑するためのオイルとを共通化することができ、その分だけ電気自動車を軽量にすることが可能になる。 By the way, in the electric vehicle, it is necessary to lubricate the gear mechanism to which the rotation of the motor is transmitted with oil. As oil for lubricating such a gear mechanism, for example, oil in the oil circulation circuit may be used. If the oil in the oil circulation circuit is used for the lubrication of the gear mechanism in this way, the oil for cooling the motor and the oil for lubricating the gear mechanism can be shared, and the electric vehicle is lightened accordingly. It becomes possible to.
ただし、上記オイル循環回路のオイルは、水循環回路の冷却水との間での熱交換を通じて冷却された状態となる。このため、冷間時などには上記オイルの温度が上昇しにくくなることから同オイルの粘度の高い状態が長く続き、それに伴い長い期間に亘ってギヤ機構での引き摺り損失、言い換えれば同ギヤ機構での駆動抵抗が大きくなる。そして、このように長い期間に亘ってギヤ機構の駆動抵抗が大きくなると、電気自動車の航続距離が短くなるという問題がある。 However, the oil in the oil circulation circuit is cooled through heat exchange with the cooling water in the water circulation circuit. For this reason, since the temperature of the oil is difficult to rise when it is cold or the like, the oil has a high viscosity state for a long time, and accordingly, drag loss in the gear mechanism over a long period, in other words, the gear mechanism The driving resistance at is increased. And when the drive resistance of a gear mechanism becomes large over such a long period, there exists a problem that the cruising distance of an electric vehicle becomes short.
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ギヤ機構を潤滑するオイルの粘度の高い状態が長く続くことを抑制して航続距離を延ばすことができる電気自動車を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an electric vehicle capable of extending a cruising distance by suppressing the high viscosity state of oil that lubricates a gear mechanism from continuing for a long time. It is to provide.
請求項１記載の発明によれば、保温手段によりモータとギヤ機構とを共に保温した状態でオイル循環回路のオイルを循環させることで、そのオイルにモータの熱が効率よく伝達される。これは、保温手段によってモータの熱が外部に逃げることが抑制され、その分だけモータの熱が上記オイルに伝達されやすくなるためである。そして、上述したようにモータの熱がオイルに伝達されることで同オイルの温度が速やかに上昇し、そのオイルの温度上昇に伴って同オイルの粘度も速やかに低下する。更に、オイル循環回路内のオイルの温度が規定値未満であって同オイルの粘度が高いときには、そのオイルの熱交換器の通過が規制されるため、同熱交換器での上記オイルと水循環回路の冷却水との熱交換が抑制される。このときには、オイル循環回路内のオイルの熱が水循環回路内の冷却水に奪われることは抑制される。このため、上記オイルの温度がより一層速やかに上昇して同オイルの粘度もより一層速やかに低下するようになる。このようにオイル循環回路のオイルが速やかに粘度低下するため、冷間時などにおいて同ギヤ機構が長い期間に亘って粘度の高いオイルによって潤滑されることが抑制される。その結果、冷間時などにギヤ機構の駆動抵抗が長い期間に亘って大きくなることを抑制でき、ひいては電気自動車の航続距離を延ばすことができるようになる。 According to the first aspect of the present invention, the oil in the oil circulation circuit is circulated in a state where the motor and the gear mechanism are both kept warm by the heat keeping means, whereby the heat of the motor is efficiently transmitted to the oil. This is because heat of the motor is prevented from escaping to the outside by the heat retaining means, and the heat of the motor is more easily transmitted to the oil. Then, as described above, the heat of the motor is transmitted to the oil, so that the temperature of the oil quickly rises, and the viscosity of the oil also quickly drops as the temperature of the oil rises. Furthermore, when the temperature of the oil in the oil circulation circuit is less than a specified value and the viscosity of the oil is high, the passage of the oil through the heat exchanger is restricted, so the oil and water circulation circuit in the heat exchanger is restricted. Heat exchange with the cooling water is suppressed. At this time, the heat of the oil in the oil circulation circuit is suppressed from being taken away by the cooling water in the water circulation circuit. For this reason, the temperature of the oil increases more rapidly and the viscosity of the oil decreases more rapidly. In this way, the oil in the oil circulation circuit quickly decreases in viscosity, so that the gear mechanism is prevented from being lubricated by the oil having a high viscosity over a long period of time, such as during cold weather. As a result, it is possible to prevent the drive resistance of the gear mechanism from increasing over a long period of time, such as when cold, and thus the cruising distance of the electric vehicle can be extended.
一方、オイル循環回路内のオイルの温度が上記規定値以上になると、そのオイルの熱交換器の通過の規制が解除されるため、同熱交換器での上記オイルと水循環回路の冷却水との熱交換の抑制も解除される。このときには、オイル循環回路内のオイルの熱が熱交換器にて水循環回路内の冷却水によって効率よく持ち去られる。このため、上記オイルの温度上昇が抑えられ、それによって同オイルによるモータの冷却が効率よく行われる。従って、オイル循環回路内のオイルの温度が過度に上昇して同オイルによるモータの冷却効率が低下し、それによってモータの効率のよい駆動が実現不能となることを抑制できるようになる。なお、上記規定値としては、オイルによってモータを効率よく駆動可能な温度まで冷却するうえで支障を来すおそれのあるオイルの温度未満の値であり、且つ、ギヤ機構の駆動抵抗が過度に大きくなるおそれのあるオイルの温度以上の値に設定することが好ましい。 On the other hand, when the temperature of the oil in the oil circulation circuit becomes equal to or higher than the above specified value, the restriction of passage of the oil through the heat exchanger is released, so the oil in the heat exchanger and the cooling water in the water circulation circuit The suppression of heat exchange is also released. At this time, the heat of the oil in the oil circulation circuit is efficiently carried away by the cooling water in the water circulation circuit in the heat exchanger. For this reason, the temperature rise of the oil is suppressed, whereby the motor is efficiently cooled by the oil. Accordingly, it is possible to prevent the temperature of the oil in the oil circulation circuit from excessively rising and the cooling efficiency of the motor by the oil from being lowered, thereby making it impossible to realize efficient driving of the motor. The specified value is a value less than the temperature of the oil that may cause trouble in cooling the motor to a temperature at which the motor can be efficiently driven by oil, and the drive resistance of the gear mechanism is excessively large. It is preferable to set a value equal to or higher than the temperature of the oil that is likely to become.
請求項２記載の発明によれば、オイル循環回路内のオイルの温度が上記規定値以上になると、熱交換器でのオイル循環回路のオイルと水循環回路の冷却水との熱交換の抑制が解除されるため、上記オイルの熱が効率よく上記冷却水に伝達されて冷却水の温度が上昇するようになる。そして、水循環回路を循環する冷却水の熱は、電気自動車における温度調節部の加熱に用いられる。従って、電気自動車における温度調節部の加熱に同電気自動車に蓄えられた電気エネルギが使われることを抑制でき、その抑制した分の電気エネルギをモータの駆動に用いることで電気自動車の航続距離を延ばすことができる。
According to the invention of
請求項３記載の発明によれば、温度調節部である車室の暖房（加熱）を行う際には、水循環回路を循環する冷却水が電気ヒータによって加熱され、その加熱後の冷却水はヒータコアにて車室に送られる空気と熱交換される。この熱交換によって温度上昇した空気を車室に送ることで同車室の暖房が行われる。しかし、電気自動車においては、車室の暖房を行うために電気ヒータで消費される電気エネルギが多く、それが電気自動車の航続距離の減少を引き起こす原因になる。この点、請求項３記載の発明では、オイル循環回路内のオイルの温度が上記規定値以上になると、熱交換器でのオイル循環回路のオイルと水循環回路の冷却水との熱交換の抑制が解除されるため、上記オイルの熱が効率よく上記冷却水に伝達されて冷却水の温度が上昇するようになる。そして、水循環回路を循環する冷却水の熱は、上述したように電気自動車における車室の暖房に用いられる。従って、電気自動車における車室の暖房を行うための電気ヒータの駆動に同電気自動車に蓄えられた電気エネルギが使われることを抑制でき、その抑制した分の電気エネルギをモータの駆動に用いることで電気自動車の航続距離を延ばすことができる。 According to the third aspect of the present invention, when heating (heating) the passenger compartment which is the temperature adjusting unit, the cooling water circulating in the water circulation circuit is heated by the electric heater, and the cooling water after the heating is the heater core. Heat exchange with the air sent to the passenger compartment. The passenger compartment is heated by sending the air whose temperature has been increased by this heat exchange to the passenger compartment. However, in an electric vehicle, a large amount of electric energy is consumed by the electric heater to heat the passenger compartment, which causes a decrease in the cruising range of the electric vehicle. In this respect, in the invention described in claim 3, when the temperature of the oil in the oil circulation circuit becomes equal to or higher than the specified value, the heat exchange between the oil in the oil circulation circuit and the cooling water in the water circulation circuit in the heat exchanger is suppressed. Therefore, the heat of the oil is efficiently transmitted to the cooling water, and the temperature of the cooling water rises. And the heat of the cooling water which circulates through a water circulation circuit is used for the heating of the compartment in an electric vehicle as mentioned above. Therefore, it is possible to suppress the use of the electric energy stored in the electric vehicle for driving the electric heater for heating the passenger compartment in the electric vehicle, and to use the reduced electric energy for driving the motor. The cruising range of electric vehicles can be extended.
請求項４記載の発明によれば、オイル循環回路内のオイルの温度が規定値以上であるとき、熱交換器でのオイル循環回路のオイルと水循環回路の冷却水との熱交換の抑制が解除され、それによって上記オイルの熱が効果的に上記冷却水に伝達されるようになる。ここで、水循環回路における上記熱交換器が位置する部分、すなわちヒータコアの下流では、冷却水の温度が低下しやすくなる。これは、水循環回路を循環する冷却水の熱がヒータコアにて車室に送られる空気に奪われるためである。このように水循環回路における冷却水の温度が低下しやすい部分で、同冷却水に対し熱交換器にてオイル循環回路のオイルの熱が渡されるため、そのオイルの熱によって冷却水を効率よく温度上昇させることができる。更に、上記熱交換器は水循環回路における電気ヒータの上流に位置しているため、その熱交換器を通過して上述したようにオイルの熱により効率よく温度上昇した冷却水は、車室の暖房時、電気ヒータにより加熱されて更に温度上昇した後にヒータコアを通過するようになる。以上により、車室の暖房時、オイル循環回路内のオイルの熱を効率よく車室の暖房に用いることができる。また、オイル循環回路内のオイルの熱を効率よく車室の暖房に用いることで、車室の暖房時に電気ヒータにより冷却水の加熱を行う際、その加熱が少なくてすむことから電気ヒータでの消費電力を小さく抑えることができる。
According to invention of
請求項５記載の発明によれば、モータ及びギヤ機構が保温手段として機能するケースにより囲まれた状態となる。このケースは、蓄熱層を備えており、同蓄熱層にモータ等から発する熱を蓄えることが可能となっている。従って、モータ等から発する熱がケース外に逃げることを効果的に抑制することができ、ひいてはモータ及びギヤ機構のケースによる保温を効果的に行うことができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the motor and gear mechanism are surrounded by the case functioning as the heat retaining means. This case is provided with a heat storage layer, and heat generated from a motor or the like can be stored in the heat storage layer. Therefore, it is possible to effectively suppress the heat generated from the motor or the like from escaping outside the case, and as a result, it is possible to effectively keep the heat by the case of the motor and the gear mechanism.
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
電気自動車は、図１に示すように、原動機として駆動されるモータ１と、そのモータ１の回転を車輪に伝達するためのギヤ機構２と、それらモータ１及びギヤ機構２を保温するための保温手段として機能するケース３とを備えている。このケース３は、モータ１及びギヤ機構２の周囲を囲むように設けられており、潜熱蓄熱材によって形成された蓄熱層３ａを内壁３ｂと外壁３ｃとの間に挟んだ構造となっている。
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the electric vehicle includes a motor 1 driven as a prime mover, a
ケース３内には、モータ１及びギヤ機構２を通過するようにオイルを循環させるオイル循環回路４が設けられている。このオイル循環回路４においては、オイルポンプ５から吐出されたオイルがモータ１及びギヤ機構２を順に通過した後、オイルサーモスタット６に流れる。上記オイルがモータ１を通過する際には、そのオイルとモータ１との間で熱交換が行われる。このため、モータ１の温度がオイルの温度よりも高いときには、同モータ１の熱がオイルによって奪われる。その結果、モータ１の冷却が行われる一方、モータ１の熱を受けたオイルが温度上昇して同オイルの粘度が低下する。そして、モータ１との熱交換した後のオイルは、ギヤ機構２に流れて同機構２におけるギヤの潤滑に用いられる。
An
オイル循環回路４におけるオイルサーモスタット６の下流は、同回路４内のオイルを熱交換器７に流す経路４ａと、その経路４ａをバイパスする経路４ｂとに分岐している。それら経路４ａと経路４ｂとは、オイルポンプ５の上流で合流しており、合流して一つになった状態で同ポンプ５に接続されている。従って、オイル循環回路４においては、オイルポンプ５から吐出されたオイルは、モータ１、ギヤ機構２、及びオイルサーモスタット６を通過した後、オイルポンプ５に戻るようになる。
Downstream of the oil thermostat 6 in the
上記オイルサーモスタット６は、オイル循環回路４内における経路４ｂを通過するオイルの循環を常に許容する一方、そのオイルの温度に基づいて経路４ａ（熱交換器７）のオイルの通過を規制したり同規制を解除したりする。詳しくは、オイルサーモスタット６は、経路４ｂに流れる上記オイルの温度が規定値未満であるときには経路４ａのオイルの通過を禁止する一方、上記オイルの温度が規定値以上であるときには経路４ａのオイルの通過禁止を解除して同オイルの通過を許容する。
The oil thermostat 6 always allows circulation of oil passing through the
なお、上記規定値としては、オイルによってモータ１を効率よく駆動可能な温度まで冷却するうえで支障を来すおそれのあるオイルの温度未満の値であり、且つ、オイルの粘度によりギヤ機構２の駆動抵抗が過度に大きくなるおそれのあるオイルの温度以上の値に設定することが好ましい。より具体的には、オイルの温度を上昇させていったときに同オイルの粘度が下げ止まりするオイルの温度Ｔｋを、オイルサーモスタット６における上記規定値として設定することが考えられる。 The specified value is a value that is less than the temperature of the oil that may hinder the cooling of the motor 1 to a temperature at which the motor 1 can be efficiently driven. It is preferable to set a value equal to or higher than the oil temperature at which the driving resistance may become excessively high. More specifically, it is conceivable that the oil temperature Tk at which the viscosity of the oil stops decreasing when the oil temperature is raised is set as the specified value in the oil thermostat 6.
また、電気自動車は、温度調節を必要とする部分（温度調節部）である車室を加熱するために用いられる冷却水を循環させる水循環回路８を備えている。この水循環回路８においては、ウォータポンプ９から吐出された冷却水がケース３内の上記熱交換器７を通過し、更に電気自動車のバッテリ１０からの電力供給を受けて動作される電気ヒータ１１を通過した後、冷却水サーモスタット１２に流れる。上記冷却水がケース３内の熱交換器７を通過する際、同ケース３内のオイル循環回路４内のオイルが経路４ａを通過しているときには、その熱交換器７では水循環回路８の冷却水とオイル循環回路４のオイルと間での熱交換が行われる。
In addition, the electric vehicle includes a
水循環回路８における冷却水サーモスタット１２の下流は、経路８ａと経路８ｂとに分岐している。これら経路８ａと経路８ｂとは、モータ１を駆動させるための電子機器であるインバータ１４にて合流しており、合流して一つになった状態でウォータポンプ９に接続されている。従って、水循環回路８においては、ウォータポンプ９から吐出された冷却水は、熱交換器７、電気ヒータ１１、冷却水サーモスタット１２、及びインバータ１４を通過した後、ウォータポンプ９に戻るようになる。
The downstream of the cooling
なお、上記経路８ａには、水循環回路８内の冷却水の熱を大気に放出するためのラジエータ１３が設けられている。このラジエータ１３を通過した冷却水は、同ラジエータ１３での大気との熱交換を通じて温度低下する。また、上記経路８ｂには、水循環回路８内の冷却水と電気自動車の車室に送られる空気との間で熱交換を行うヒータコア１５が設けられている。水循環回路８における上記ヒータコア１５の下流、且つ上記電気ヒータ１１の上流には上記熱交換器７が位置している。電気自動車では、ヒータコア１５での上記熱交換を通じて温度上昇した空気を車室に送ることにより、車室の暖房（加熱）が行われる。ちなみに、このときにヒータコア１５を通過した冷却水は、車室に送られる空気によって熱が奪われて温度低下する。従って、経路８ａと経路８ｂとの合流部分に位置する上記インバータ１４には、上述したようにヒータコア１５やラジエータ１３を通過して温度低下した冷却水が流れ込む。このため、インバータ１４に流れ込む上記冷却水により、同インバータ１４を冷却することが可能になる。
A
水循環回路８における上記冷却水サーモスタット１２は、水循環回路８内における経路８ｂを通過する冷却水の循環を常に許容する一方、その冷却水の温度に基づいて経路８ａ（ラジエータ１３）の冷却水の通過を禁止したり許容したりする。詳しくは、冷却水サーモスタット１２は、経路８ｂに流れる上記冷却水の温度が予め定められた判定値未満であるときには経路８ａの冷却水の通過を禁止する一方、その冷却水の温度が上記判定値以上であるときには経路８ａの冷却水の通過禁止を解除して同冷却水の通過を許容する。従って、水循環回路８内の冷却水の温度が上記判定値以上になると、同冷却水が経路８ａのラジエータ１３を通過するようになり、その際にラジエータ１３にて冷却水から大気への放熱が行われることから、水循環回路８内を循環する冷却水の温度が過度に高くなることは抑制される。
The cooling
電気自動車には、オイルポンプ５、ウォータポンプ９、及び電気ヒータ１１などの各種機器を駆動制御する電子制御装置１６が搭載されている。この電子制御装置１６には、水循環回路８における熱交換器７の下流、且つ電気ヒータ１１の上流を流れる冷却水の水温を検出する水温センサ１７からの検出信号など、各種センサからの検出信号が入力される。また、電子制御装置１６は、電気自動車の車室における空調制御を司る空調制御部１８に対し車内ネットワーク（ＣＡＮ）を通じて接続されており、相互通信により同空調制御部１８と必要な情報を共有するようになっている。
The electric vehicle is equipped with an
次に、電気自動車におけるオイル循環回路４周り及び水循環回路８周りの各種機器の動作（作用）について、電気自動車の運転中と運転停止中とに分けて説明する。
［電気自動車の運転中］
このときには、オイルポンプ５の駆動を通じてオイル循環回路４のオイルが同回路４内を循環するとともに、ウォータポンプ９の駆動を通じて水循環回路８の冷却水が同回路８内を循環する。
Next, operations (actions) of various devices around the
[Driving an electric car]
At this time, oil in the
水循環回路８内を循環する冷却水は、インバータ１４を冷却する際、同インバータ１４からの熱を受けて温度上昇する。ところで、冬季など車室の暖房要求があるときには、上記冷却水の熱をヒータコア１５にて車室に送られる空気に渡すことで同車室の暖房が行われる。ただし、水循環回路８の冷却水が上述したようにインバータ１４からの受熱により温度上昇するとはいえ、その状態での冷却水の熱だけでは車室の暖房要求に対応できない可能性が高い。このため、車室の暖房要求を満たすことができないときには、その暖房要求に応じた電気ヒータ１１の駆動を通じて、水循環回路８内の冷却水が同電気ヒータ１１により加熱される。こうした電気ヒータ１１による冷却水の加熱を行って同冷却水を温度上昇させることで、車室の暖房要求を満たすことができるようになる。
The cooling water circulating in the
一方、オイル循環回路４内を循環するオイルは、モータ１を通過する際、そのモータ１の熱を奪って同モータ１の冷却を行う。その後、モータ１の熱を奪って温度上昇したオイルは、ギヤ機構２に流れて同機構２におけるギヤの潤滑に用いられる。上記オイルがモータ１を通過するとき、そのオイルにはモータ１の熱が効率よく伝達される。これは、ケース３によってモータ１の熱が外部に逃げることは抑制され、その分だけモータ１の熱が上記オイルに伝達されやすくなるためである。上述したようにモータ１の熱がオイルに伝達されることで同オイルの温度が速やかに上昇し、そのオイルの温度上昇に伴って同オイルの粘度も速やかに低下する。更に、このオイルの温度が規定値未満であって同オイルの粘度が高いときには、そのオイルの熱交換器７の通過が規制（正確には禁止）されるため、同熱交換器７での上記オイルと水循環回路８の冷却水との熱交換が抑制される。このときには、オイル循環回路４内のオイルの熱が水循環回路８内の冷却水に奪われることが抑制される。このため、上記オイルの温度がより一層速やかに上昇して同オイルの粘度もより一層速やかに低下するようになる。このようにオイル循環回路４のオイルが速やかに粘度低下するため、冷間時などにおいて同ギヤ機構２が長い期間に亘って粘度の高いオイルによって潤滑されることが抑制される。その結果、冷間時などにギヤ機構２の駆動抵抗が長い期間に亘って大きくなることを抑制でき、それによって電気自動車の航続距離を延ばすことができる。
On the other hand, when the oil circulating in the
また、オイル循環回路４内のオイルの温度が上記規定値以上になると、そのオイルの熱交換器７の通過の規制（禁止）が解除されるため、同熱交換器７での上記オイルと水循環回路８の冷却水との熱交換の抑制も解除される。このときには、オイル循環回路４内のオイルの熱が熱交換器７にて水循環回路８内の冷却水によって効率よく持ち去られる。このため、上記オイルの温度上昇が抑えられ、それによって同オイルによるモータ１の冷却が効率よく行われる。従って、オイル循環回路４内のオイルの温度が過度に上昇して同オイルによるモータ１の冷却効率が低下し、それによってモータ１の効率のよい駆動が実現不能となることを抑制できる。また、オイル循環回路４内のオイルの温度が上記規定値以上のときには、そのオイルの熱が効率よく水循環回路８の冷却水に伝達されて同冷却水の温度が上昇するため、その冷却水の熱を効果的に電気自動車の温度調節部である車室の加熱（暖房）に用いることが可能になる。従って、車室の暖房のために、バッテリ１０に蓄えられた電力（電気エネルギ）による電気ヒータ１１の駆動を行うことを抑制でき、その抑制した分の電気エネルギをモータ１の駆動に用いることで電気自動車の航続距離を延ばすことができる。
Further, when the temperature of the oil in the
水循環回路８における上記熱交換器７が位置する部分、すなわちヒータコア１５の下流では、冷却水の温度が低下しやすくなる。これは、水循環回路８を循環する冷却水の熱がヒータコア１５にて車室に送られる空気に奪われるためである。このように水循環回路８における冷却水の温度が低下しやすい部分で、同冷却水に対し熱交換器７にてオイル循環回路４のオイルの熱が渡されるため、そのオイルの熱によって冷却水を効率よく温度上昇させることができる。更に、上記熱交換器７は水循環回路８における電気ヒータ１１の上流に位置しているため、その熱交換器７を通過して上述したようにオイルの熱により効率よく温度上昇した冷却水は、車室の暖房時、電気ヒータ１１により加熱されて更に温度上昇した後にヒータコア１５を通過するようになる。以上により、車室の暖房時、オイル循環回路４内のオイルの熱を効率よく車室の暖房に用いることができる。また、オイル循環回路４内のオイルの熱を効率よく車室の暖房に用いることで、車室の暖房時に電気ヒータ１１により冷却水の加熱を行う際、その加熱が少なくてすむことから電気ヒータ１１での消費電力を小さく抑えることができる。
In the
ここで、冷間時における電気自動車の運転開始からのオイル循環回路を循環するオイルの温度の推移について、図２を参照して説明する。
仮に、モータ１及びギヤ機構２を保温するケース３が存在しないとすると、電気自動車の運転開始時点での上記オイルの温度が低くなることから、電気自動車の運転開始後に同オイルがモータ１からの熱を受けるとしても、そのオイルの温度が上記規定値（この例では温度Ｔｋ）以上に上昇しない可能性がある。この場合、オイルの温度が例えば図中の破線で示すように推移するようになる。
Here, the transition of the temperature of the oil circulating in the oil circulation circuit from the start of operation of the electric vehicle in the cold state will be described with reference to FIG.
If there is no case 3 for keeping the motor 1 and the
しかし、本実施形態のように、モータ１及びギヤ機構２をケース３により保温した場合、電気自動車の運転開始時点での上記オイルの温度が高くなるとともに、電気自動車の運転開始後にモータ１の熱が効率よく上記オイルに渡されるようになるため、その運転開始後における上記オイルの温度が高くなりやすくなる。この場合、例えばオイルの温度が図中の実線Ｌ１や実線Ｌ２で示すように推移する。ちなみに、実線Ｌ２は、オイルサーモスタット６による経路４ａのオイルの通過を常に規制（禁止）した場合のオイル循環回路４内を循環するオイルの温度の推移を示している。また、実線Ｌ１は、上記オイルの温度が規定値以上になったとき（タイミングＴ１）に、オイルサーモスタット６による経路４ａのオイルの通過の規制を解除するようにした場合のオイル循環回路４内を循環するオイルの温度の推移を示している。
However, when the motor 1 and the
本実施形態のように、オイル循環回路４内を循環するオイルの温度が規定値以上になったとき、オイルサーモスタット６による経路４ａのオイルの通過の規制を解除すると、そのオイルの熱が経路４ａの熱交換器７にて水循環回路８内の冷却水に渡される。このため、上記オイルの温度（実線Ｌ１）が実線Ｌ２の場合と比較して低い値で推移するようになる。こうした実線Ｌ１の実線Ｌ２に対する低下分だけ、オイル循環回路４のオイルの熱が水循環回路８の冷却水に渡されることになる。そして、このようにオイル循環回路４のオイルの熱が水循環回路８の冷却水に渡される分だけ、同冷却水の温度が速やかに上昇する。
When the temperature of the oil circulating in the
［電気自動車の運転停止中］
電気自動車の運転が停止されると、オイルポンプ５（図１）の駆動が停止されてオイル循環回路４内でのオイルの循環が停止されるとともに、ウォータポンプ９の駆動も停止されて水循環回路８内での冷却水の循環も停止される。また、電気自動車は、運転停止中にはバッテリ１０を充電するために外部電源に接続されるため、この外部電源からの電力供給を受けてバッテリ１０に蓄えられた電力を消費することなく電気ヒータ１１、オイルポンプ５、及びウォータポンプ９等の各種機器を駆動することが可能になる。このことを利用して、電気自動車の運転停止中であって且つ外部電源への接続中には、外部電源から供給される電力を用いて次回の運転に備えた車室の暖房やオイルの昇温（以下、プレヒートという）が行われる。
[During electric vehicle shutdown]
When the operation of the electric vehicle is stopped, the drive of the oil pump 5 (FIG. 1) is stopped, the circulation of oil in the
具体的には、オイルポンプ５を駆動してオイル循環回路４のオイルを循環させるとともに、ウォータポンプ９を駆動して水循環回路８の冷却水を循環させ、その状態で電気ヒータ１１を駆動して同電気ヒータ１１による上記冷却水の加熱が行われる。このように電気ヒータ１１の加熱により温度上昇した冷却水が水循環回路８内を循環すると、ヒータコア１５にて冷却水の熱が車室に送られる空気に伝達される。そして、冷却水からの熱を受けて温度上昇した空気を車室に送ることで車室の暖房（プレーヒート）が行われる。
Specifically, the oil pump 5 is driven to circulate the oil in the
また、電気ヒータ１１の加熱により温度上昇した冷却水が水循環回路８内を循環すると、熱交換器７にて冷却水の熱がオイル循環回路４における経路４ａのオイルに伝達される。このときにオイルサーモスタット６により経路４ａでのオイルの通過が禁止されていなければ、オイル循環回路４内を上記冷却水の熱によって昇温されたオイルが循環するようになる。また、このときにオイルサーモスタット６により経路４ａでのオイルの通過が禁止されている場合には、同経路４ａ内のオイルが昇温されることでオイルサーモスタット６の温度が上昇してゆき、その温度が規定値以上となることでオイルサーモスタット６による経路４ａでのオイルの通過の禁止が解除される。これにより、オイル循環回路４内を上記冷却水の熱によって昇温されたオイルが循環するようになる。以上のように、オイル循環回路４内を循環するオイルの温度上昇（プレヒート）が実現され、そのオイルの温度上昇に伴って同オイルの粘度も低下される。
Further, when the cooling water whose temperature has been increased by the heating of the
ここで、電気自動車の運転停止開始からのオイル循環回路内のオイルの温度の推移について、図３を参照して説明する。
仮に、モータ１及びギヤ機構２を保温するケース３が存在しないとすると、電気自動車の運転停止の開始時点での上記オイルの温度が低くなるとともに、その運転停止開始後の同オイルの温度も低下が急になる。この場合、オイルの温度が例えば図中の破線で示すように推移するようになる。
Here, the transition of the temperature of the oil in the oil circulation circuit from the start of the operation stop of the electric vehicle will be described with reference to FIG.
Assuming that there is no case 3 for keeping the motor 1 and the
しかし、本実施形態のように、モータ１及びギヤ機構２をケース３により保温した場合、電気自動車の運転停止の開始時点での上記オイルの温度が高くなるとともに、電気自動車の運転停止の開始後にオイル循環回路４におけるオイルの熱がケース３の外部に逃げにくくなるため、その運転停止の開始後における上記オイルの温度が低くなりにくくなる。この場合、例えばオイルの温度が図中の実線Ｌ３や実線Ｌ４で示すように推移する。ちなみに、実線Ｌ４は電気自動車の運転停止中に上記プレヒートを行わない場合のオイル循環回路４内のオイルの温度の推移を示しており、実線Ｌ３は電気自動車の運転停止中に上記プレヒートを行った場合のオイル循環回路４内のオイルの温度の推移を示している。
However, when the motor 1 and the
実線Ｌ３，Ｌ４から分かるように、本実施形態のように、電気自動車の運転停止中にプレヒートを行うことで、オイル循環回路４内のオイルの温度（実線Ｌ３）が実線Ｌ４の場合と比較して高い値で推移するようになる。なお、この例では、電気自動車の外部電源への接続時点（タイミングＴ２）からプレヒートが開始されており、そうしたプレヒートの有無に対応する分だけ実線Ｌ３が実線Ｌ４よりも高い値となっている。そして、この実線Ｌ３の実線Ｌ４に対する上昇分だけ、オイル循環回路４内のオイルの粘度が低下するため、次回の電気自動車の運転開始時にはギヤ機構２を潤滑するオイルの粘度を低下させた状態で同機構２を動作させることができる。
As can be seen from the solid lines L3 and L4, as in this embodiment, by performing preheating while the electric vehicle is not operating, the temperature of the oil in the oil circulation circuit 4 (solid line L3) is compared with the case of the solid line L4. It will become a high value. In this example, preheating is started from the connection point (timing T2) of the electric vehicle to the external power source, and the solid line L3 is higher than the solid line L4 by the amount corresponding to the presence or absence of such preheating. Then, since the viscosity of the oil in the
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）モータ１及びギヤ機構２がケース３により保温されるとともに、オイル循環回路４内を循環するオイルの温度が規定値未満であるときに同オイルの熱が水循環回路８の冷却水に伝達されることは抑制される。その結果、オイル循環回路４内を循環するオイルの温度が速やかに上昇するとともに、同オイルの粘度が速やかに低下するため、冷間時などにおいて同ギヤ機構２が長い期間に亘って粘度の高いオイルによって潤滑されることが抑制される。従って、冷間時などにギヤ機構２の駆動抵抗が長い期間に亘って大きくなることを抑制でき、それによって電気自動車の航続距離を延ばすことができる。
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) When the motor 1 and the
（２）電気自動車においては、車室（温度調節部）の暖房を行うために電気ヒータ１１で消費される電気エネルギが多く、それが電気自動車の航続距離の減少を引き起こす原因になる。この点、本実施形態では、オイル循環回路４内のオイルの温度が上記規定値以上になると、熱交換器７でのオイル循環回路４のオイルと水循環回路８の冷却水との熱交換の抑制が解除されるため、上記オイルの熱が効率よく上記冷却水に伝達されて冷却水の温度が上昇するようになる。そして、水循環回路８を循環する冷却水の熱は、上述したように電気自動車における車室の暖房に用いられる。従って、電気自動車における車室の暖房を行うための電気ヒータ１１の駆動に同電気自動車（バッテリ１０）に蓄えられた電気エネルギが使われることを抑制でき、その抑制した分の電気エネルギをモータ１の駆動に用いることで電気自動車の航続距離を延ばすことができる。
(2) In an electric vehicle, a large amount of electric energy is consumed by the
（３）水循環回路８において、上記熱交換器７はヒータコア１５の下流、且つ電気ヒータ１１の上流に位置している。このため、上記熱交換器７を通過した冷却水がオイル循環回路４のオイルの熱により効率よく温度上昇し、その温度上昇した冷却水が車室の暖房時に電気ヒータ１１により加熱されて更に温度上昇した後にヒータコア１５を通過する。従って、車室の暖房時、オイル循環回路４内のオイルの熱を効率よく車室の暖房に用いることができる。また、オイル循環回路４内のオイルの熱を効率よく車室の暖房に用いることで、車室の暖房時に電気ヒータ１１により冷却水の加熱を行う際、その加熱が少なくてすむことから電気ヒータ１１での消費電力を小さく抑えることができる。
(3) In the
（４）モータ１及びギヤ機構２を保温するケース３は、潜熱蓄熱可能な蓄熱材によって形成された蓄熱層３ａを備えており、同蓄熱層３ａにモータ１等から発する熱を蓄えることが可能となっている。従って、モータ１等から発する熱がケース３外に逃げることを効果的に抑制することができ、ひいてはモータ１及びギヤ機構２のケース３による保温を効果的に行うことができる。
(4) The case 3 that keeps the motor 1 and the
（５）電気自動車の運転停止中にプレヒートを行うことにより、次回の電気自動車の運転開始時点までに、車室を暖房しておくことができ、且つギヤ機構２を潤滑するためのオイル循環回路４内のオイルの粘度を低下させておくことができる。
(5) By performing preheating while the electric vehicle is stopped, the vehicle compartment can be heated by the time when the next electric vehicle is started and the oil circulation circuit for lubricating the
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・電気自動車の運転停止中におけるプレヒートについては、必ずしも実行する必要はない。
In addition, the said embodiment can also be changed as follows, for example.
-It is not always necessary to perform preheating while the electric vehicle is shut down.
・ケース３の外壁３ｃに、同ケース３の内部と外部との間での断熱を行う断熱層を形成してもよい。
・ケース３の蓄熱層３ａを形成するための蓄熱材として、潜熱蓄熱ではなく顕熱蓄熱を行うものを採用してもよい。
A heat insulating layer that performs heat insulation between the inside and the outside of the case 3 may be formed on the
As the heat storage material for forming the heat storage layer 3a of the case 3, a material that performs sensible heat storage instead of latent heat storage may be adopted.
・ケース３の蓄熱層３ａを省略し、そのケース３によるモータ１及びギヤ機構２の保温を行ってもよい。
・電気自動車の温度調節部として車室を例示したが、その車室以外の部分であって加熱の必要な部分を温度調節部としてもよい。
The heat storage layer 3a of the case 3 may be omitted, and the motor 1 and the
-Although a vehicle compartment was illustrated as a temperature control part of an electric vehicle, it is good also considering a part other than the vehicle compartment as a temperature control part to be heated.
・オイルサーモスタット６による熱交換器７のオイルの通過規制として同オイルの通過禁止を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、上記オイルサーモスタット６による熱交換器７のオイルの通過規制は、その通過規制の解除状態での熱交換器７のオイルの通過流量よりも少ない流量だけ、熱交換器７をオイルが通過するようにしたものであってもよい。 -Although the passage prohibition of the oil was illustrated as oil passage restriction | limiting of the heat exchanger 7 by the oil thermostat 6, this invention is not limited to this. In other words, the oil thermostat 6 restricts the passage of oil through the heat exchanger 7 so that the oil passes through the heat exchanger 7 only at a flow rate smaller than the flow rate of the oil through the heat exchanger 7 when the passage restriction is released. It may be as described above.
・切換手段としてオイルサーモスタット６を例示したが、オイル循環回路４内のオイルの温度に基づいて電子制御されるバルブ等を切換手段として用いることも可能である。
-Although the oil thermostat 6 was illustrated as a switching means, the valve etc. which are electronically controlled based on the temperature of the oil in the
１…モータ、２…ギヤ機構、３…ケース、３ａ…蓄熱層、３ｂ…内壁、３ｃ…外壁、４…オイル循環回路、４ａ…経路、４ｂ…経路、５…オイルポンプ、６…オイルサーモスタット、７…熱交換器、８…水循環回路、８ａ…経路、８ｂ…経路、９…ウォータポンプ、１０…バッテリ、１１…電気ヒータ、１２…冷却水サーモスタット、１３…ラジエータ、１４…インバータ、１５…ヒータコア、１６…電子制御装置、１７…水温センサ、１８…空調制御部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor, 2 ... Gear mechanism, 3 ... Case, 3a ... Thermal storage layer, 3b ... Inner wall, 3c ... Outer wall, 4 ... Oil circulation circuit, 4a ... Path | route, 4b ... Path | route, 5 ... Oil pump, 6 ... Oil thermostat, DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... Heat exchanger, 8 ... Water circulation circuit, 8a ... Path | route, 8b ... Path | route, 9 ... Water pump, 10 ... Battery, 11 ... Electric heater, 12 ... Cooling water thermostat, 13 ... Radiator, 14 ... Inverter, 15 ... Heater core , 16 ... Electronic control unit, 17 ... Water temperature sensor, 18 ... Air conditioning control unit.
Claims (5)
前記モータ及び前記ギヤ機構を保温する保温手段と、
前記オイル循環回路のオイルの温度が規定値未満であるときに同オイルの前記熱交換器の通過を規制する一方、前記オイルの温度が前記規定値以上であるときに同オイルの前記熱交換器の通過の規制を解除する切換手段と、
を備えることを特徴とする電気自動車。 An oil circulation circuit that circulates oil so as to pass through a motor and a gear mechanism, and a heat exchanger that can perform heat exchange between oil circulating in the oil circulation circuit and cooling water circulating in the water circulation circuit In an electric vehicle comprising
Heat retaining means for retaining the motor and the gear mechanism;
When the temperature of oil in the oil circulation circuit is less than a specified value, the passage of the oil through the heat exchanger is restricted, while when the temperature of the oil is equal to or higher than the specified value, the heat exchanger for the oil Switching means for releasing the restriction of passage of
An electric vehicle comprising:
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-
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- 2011-04-28 JP JP2011101357A patent/JP2012235579A/en not_active Withdrawn
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