JP2004009939A - ハイブリット車両のユニット冷却構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】軽量且つ安価な構造で、冷却効率が高いハイブリット車両のユニット冷却構造を提供する。
【解決手段】エンジン４と、該エンジン４を駆動補助すると共に発電機としても機能するモータ８と、このモータ８に電力を供給し、発電した電力を蓄電する高圧の蓄電装置９とを備えたハイブリット車両において、前記モータ８、蓄電装置９びこれらモータ８と蓄電装置９との間に設けた高圧制御機器１１の少なくとも１つを、前記エンジン４の吸気経路６内に配置したことを特徴とする。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリット車両に用いられる高圧バッテリ、高圧制御機器及びモータ等の高電圧ユニットを冷却する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリット車両のユニット冷却構造としては、例えば特開２００２−４８４６号公報に示されているように、電動発電機、インバータ等の高電圧ユニットに各々ウォータジャケットを装着し、内燃エンジンと冷却水を共用して冷却を行うものがある。
これは、内燃エンジンと独立した高電圧ユニット専用のラジエタ及びラジエターファンを備え、且つ、専用の電動ポンプ及び温度コントロール用絞り弁を備えることで、高電圧ユニットに適した冷却水温を管理している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のハイブリット車両のユニット冷却構造においては、内燃エンジンと独立した冷却系を設ける必要があり、配管及び制御等が複雑になるという問題がある。また、各高電圧ユニットに専用のウォータジャケット、電動ポンプ及びラジエタファン等が必要となり、車体重量が増加してしまうという問題がある。
また、通常内燃エンジンの管理温度に対して高電圧ユニットの管理温度が低く設定されているため、冷却水を高電圧ユニットに適した温度まで冷却する必要があり、無駄が多いという問題がある。
そこで、この発明は、軽量且つ安価な構造で、冷却効率が高いハイブリット車両のユニット冷却構造を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、内燃エンジン（例えば実施の形態におけるエンジン４）と、該エンジンを駆動補助すると共に発電機としても機能するモータ（例えば実施の形態におけるモータ８）と、このモータに電力を供給し、発電した電力を蓄電する高圧の蓄電装置（例えば実施の形態における蓄電装置９）とを備えたハイブリット車両において、前記モータ、蓄電装置及びこれらモータと蓄電装置との間に設けた高圧制御機器（例えば実施の形態における高圧制御機器１１）の少なくとも１つを、前記エンジンの吸気経路（例えば実施の形態における吸気経路６）内に配置したことを特徴とする。
このように構成することで、エンジンの吸気を冷却空気として利用し、吸気経路内に配置されたモータ、蓄電装置及び高圧制御機器を冷却することが可能となる。また、エンジンルームの吸気経路内に各ユニットを配置することで、ユニットの設置スペースを抑えることが可能となる。
【０００５】
請求項２に記載した発明は、吸気口（例えば実施の形態における吸気口１６）側から前記エンジンへ向けて、蓄電装置、高圧制御機器、モータの順に配置したことを特徴とする。
このように構成することで、吸気経路内の上流側から管理温度の低い順に各ユニットを配列させることが可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図１に模式的に示すのは、この実施の形態におけるハイブリット車両のエンジンルーム１である。ここで、このハイブリット車両は、直流電源である蓄電装置９の電流を高圧制御機器１１内のインバータによって直流から交流に変換してモータ８に供給している。また、モータ８を発電機として利用し、エンジン４の出力又は車両の運動エネルギーの一部を回生して高圧制御機器１１内のＤＣ／ＤＣコンバータにより高圧した後、インバータを介して蓄電装置９に蓄電している。
【０００７】
エンジンルーム１の前部には、左側にエンジン用のラジエタ２が設けられ、右側にエアコンのコンデンサ３が設けられている。尚、図中矢印Ｆｒは車両前方を示す（図２、図３、図５も同じ）。
ラジエタ２の後方にはエンジン４が配置され、このエンジン４のスロットルボディ５の後方からエンジンルーム１を左回りに周回するように吸気経路６が設けられている。
【０００８】
吸気経路６内には、エアクリーナケース７の下流側に前記モータ８が設けられ、エアクリーナケース７の上流側に前記蓄電装置９が設けられている。また、エアクリーナケース７内であってエアクリーナエレメント１０の上流側には前記高圧制御機器１１が設けられている。従って、エンジン４の吸気経路６内において、上流側から順に蓄電装置９、高圧制御機器１１、モータ８が配列されることとなる。
【０００９】
前記モータ８は、横置きとされたエンジン４の後方に並列に配設され、モータ８の駆動軸１２とエンジン４のクランク軸１３とはベルト１４を介して連係されている。従って、モータ８に電力が供給されると、ベルト１４を介してエンジン４を駆動補助し、また、例えば車両減速時には、エンジン４のクランク軸１３からベルト１４を介してモータ８に運動エネルギーが入力され、その一部を電力に回生するようになっている。尚、このモータ８はエンジン４のスタータとしての機能も有している。
【００１０】
モータ８の右方にはエアクリーナケース７が配設され、このエアクリーナケース７の右前方には吸気ダクト１５が配設されている。ここで、前記蓄電装置９は吸気ダクト１５内に配設されている。
また、吸気ダクト１５の吸気口１６は、前記ラジエタ２及びコンデンサ３からの排風を避けるようにエンジンルーム１の右側であって最前部に設けられ、且つ前方に向かって開口している。
【００１１】
次に、図２〜図７に基づいて、この発明の冷却構造を具体的に説明する。
図２に示すように、モータ８は駆動軸１２を中心として略円柱状に形成され、ハウジング１７と、該ハウジング１７の右側端部にモータ８の駆動軸１２方向に延設さられたデフューザ１８とを備えている。
デフューザ１８の駆動軸１２方向の先端部には吸気のインポート１９が設けられ、また、ハウジング１７の左側端部であってエンジン４に対向する方向の側壁には吸気のアウトポート２０が設けられている。
【００１２】
エアクリーナケース７は、ケース本体２１の前部にカバー２２が装着されて略箱形の密閉空間を形成しており、エアクリーナケース７内であってケース本体２１とカバー２２との間にエアクリーナエレメント１０が設けられている。
ケース本体２１の右側壁には吸気のインポート２３が設けられ、また、カバー２２の左側壁には吸気のアウトポート２４が設けられている。
【００１３】
吸気ダクト１５には前方（図２においては図示都合上右側方）に向かって開口する吸気口１６が形成されており、吸気口１６の反対側の部位には吸気のアウトポート２５が形成されている。
そして、吸気ダクト１５のアウトポート２５とエアクリーナケース７のインポート２３とが配管２６で接続され、エアクリーナケース７のアウトポート２４とモータ８のインポート１９とが配管２７で接続され、モータ８のアウトポート２０とエンジン４のスロットルボディ５とを配管２８で接続することで、吸気口１６からスロットルボディ５まで連続した吸気経路６が形成されている。
【００１４】
図３、図４に示すように、エアクリーナケース７は、ケース本体２１の前部にカバー２２が複数のクリップ２９により固定されており、また、ケース本体２１及びカバー２２により、乾式のエアクリーナエレメント１０が挟持固定されている。
そして、ケース本体２１の後壁部３０は開放されており、この後壁部３０を塞ぐように高圧制御機器１１が配設されている。つまり、高圧制御機器１１がケース本体２１の一部を形成するように構成されている。
この高圧制御機器１１は、インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びモータＥＣＵ等を備えており、エアクリーナケース７の外形寸法の拡大を抑えるために薄層に形成されている。尚、モータＥＣＵは、インバータを介してモータのアシスト量及び回生量等を制御するものである。
【００１５】
また、高圧制御機器１１は複数の冷却フィン３１を有しており、これらがエアクリーナケース７の内部空間に突出するように設けられている。ここで、高圧制御機器１１は、エアクリーナケース７のインポート２３の空気導入方向に対して傾斜して配設されており、空気を受け易くなっている。
冷却フィン３１は、ケース本体２１の右側壁３２から左側壁３３に渡るように形成されており、且つ図４に示すように、インポート２３の空気導入方向と略平行に形成されている。
また、インポート２３はその開口３４の一端側が右側壁３２の後縁部３５に接するように、つまり高圧制御機器１１に接するように配設されており、このインポート２３の開口３４の他端側に至る高さを有するように高圧制御機器１１の冷却フィン３１が突出形成されている。
【００１６】
図５に示すように、例えば三相交流型のモータ８の外形状を形成するハウジング１７は、モータ８自体を構成すると共にその内部に密閉空間を形成している。ロータ３６及びステータ３７はハウジング１７内部の左右方向の中間付近に配置されている。ロータ３６には駆動軸１２が連結されており、駆動軸１２はハウジング１７に回転可能に支持されている。また、三相巻き線のステータ３７はハウジング１７に固定支持されている。
【００１７】
ここで、図６に示すように、ロータ３６には駆動軸１２と平行に形成される引き抜き部３８が複数設けられており、ハウジング１７内に導入された空気が通過できるようになっている。また、ロータ３６に接合されるマグネット３９とステータ３７との間隙４０も空気の経路とされている。
ハウジング１７の右側壁４１には複数の通気孔４２が設けられると共に前記デフューザ１８がシール状態で接合されており、ディフーザ１８を介してハウジング１７内に導入された空気が、前記引き抜き部３８及び間隙４０を通過してアウトポート２０に送られるようになっている。
【００１８】
ハウジング１７の左側には駆動軸１２と連結されるプーリ４３が設けられ、同じくエンジン４の左側にはクランク軸１３と連結されるプーリ４４が設けられている（図２参照）。そして、エンジン４とモータ８とを連係させるためのベルト１４が各プーリ４３，４４に架け回されている。
【００１９】
また、ハウジング１７内の左側端部には、駆動軸１２に連結されるファン４５が設けられている。このファン４５は、モータ８の駆動軸１２と共に作動することで、吸気を促進すると共にハウジング１７の左側端部のアウトポート２０内に空気を押し込む過給器としても機能する（図７参照）。
【００２０】
図２に示すように、吸気ダクト１５はその一部に開口４６を有する収容部４７が形成され、この膨張部４７の内部に蓄電装置９が配設されている。
蓄電装置９と開口４６とはシールされており、吸気口１６から導入された空気は、吸気ダクト１５と蓄電装置９との間隙を通過してエアクリーナケース７に送られるようになっている。
【００２１】
次に、作用について説明する。
先ず、エンジン４を始動すると、図中鎖線矢印で示すように、吸気口１６から吸気ダクト１５内に空気が導入される。この時、ベルト１４を介してモータ８の駆動軸１２が回転し、これに伴いファン４５が作動することで、吸気経路６内が負圧状態となり吸気が促進される。
そして、吸気口１６から導入された空気により、吸気ダクト１５内の蓄電装置９が冷却される。ここで、吸気口１６はラジエタ２やコンデンサ３の排風を吸気せず、且つエンジン４等の熱を吸収しないよう車両の最前部に設けられているため、吸気口１６から導入される空気の温度を低く抑えることができる。
【００２２】
蓄電装置９を冷却した空気はアウトポート２５より排出され、配管２６を介してエアクリーナケース７に送られる。そして、インポート２３よりエアクリーナケース７内に導入された空気により、高圧制御機器１１が冷却される。ここで、蓄電装置９の管理温度は高圧制御機器１１の管理温度よりも低く、従って蓄電装置９と熱交換を行った空気でも冷却可能である。
【００２３】
また、高圧制御機器１１がインポート２３の空気導入方向に対して傾斜して配設されているため空気を受け易く、且つ、冷却フィン３１がインポート２３の空気導入方向と略平行に形成されているため冷却フィン３１に沿って空気を流動させ易い。従って、インポート２３より導入された空気により高圧制御機器１１を効果的に冷却することができる。
【００２４】
また、高圧制御機器１１はエアクリーナケース７の上流側に設けられ、且つ、冷却フィン３１がインポート２３の開口３４の一端側から他端側に至るように複数設けられているため、冷却フィン３１自体が簡易フィルタとして機能する。従って、比較的大きなダスト等がエアクリーナケース７内へ侵入することを防止でき、エアクリーナエレメント１０の汚れを軽減することができる。
【００２５】
高圧制御機器１１を冷却した空気は、エアクリーナエレメント１０を通過してアウトポート２４より排出され、配管２７を介してモータ８に送られる。そして、ディフーザ１８のインポート１９よりハウジング１７内に導入された空気が駆動軸１２方向に通過することでモータ８が冷却される。ここで、高圧制御機器１１の管理温度はモータ８の管理温度よりも低く、従って高圧制御機器１１と熱交換を行った空気でも冷却可能である。
【００２６】
また、モータ８はエアクリーナエレメント１０の下流側に配設されているため、吸気と共に異物等がハウジング１７内に混入することを防止できる。
モータ８を冷却した空気は、ファン４５を通過してアウトポート２０より排出され、過圧された状態で配管２８を介してスロットルボディ５へと送られることとなる。
【００２７】
上述した実施の形態によれば、専用の冷却系を設けることなく蓄電装置９、高圧制御機器１１及びモータ８等の高電圧ユニットを冷却することができる。従って、部品点数が少なく、軽量且つ安価な冷却構造とすることができる。
また、エンジンルーム１内の吸気経路６内に各ユニットを配置したことにより、設置スペースを抑えて配置できると共に、車室内等にユニットの配置スペースを設ける必要がなく、車内空間を有効利用することができる。
【００２８】
また、吸気経路６内の上流側から管理温度の低い順に各ユニットを配列したことにより、同一の冷却空気で効率良く冷却することができる。
また、ファン４５の作動により、吸気を促進して吸気経路６内の蓄電装置９、高圧制御機器１１及びモータ８の冷却効率を向上することができる。更に、ファン４５が過給器として機能するため、エンジン性能を向上させることができる。
【００２９】
また、エアクリーナケース７の一部を形成するように高圧制御機器１１を取り付けたことで、エアクリーナケース７の面剛性を高めて吸気音を低減することができると共に、エアクリーナケース７の内部空間向かって冷却フィン３１を設けたことで、エアクリーナケース７内のスペースを有効利用することができる。
【００３０】
尚、この発明は上記実施の形態に限られるものではなく、この発明の趣旨から逸脱しない範囲において種々変更可能である。
例えば、吸気経路６内に蓄電装置９、高圧制御機器１１、モータ８の全てを配置できない場合等は、これらの少なくとも何れか１つを配置する構成としても良い。また、モータ８をハウジング１７内から冷却する構成としているが、モータ８を吸気経路６内に収容し、ハウジング１７外からモータ８を冷却する構成としても良い。
また、モータ８とエンジン４との伝達系にクラッチを設け、モータ８の駆動軸１２とエンジン４のクランク軸１３との動力伝達を断続可能としても良い。また、モータ８とエンジン４との連係を、プーリ４３，４３とベルト１４との組み合わせではなく、チェーンとスプロケットとの組み合わせとしても良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、エンジンの吸気を冷却空気として利用し、吸気経路内に配置されたモータ、蓄電装置及び高圧制御機器を冷却することが可能となるため、専用のラジエタやポンプ等を必要とせず、部品点数が少ない軽量且つ安価な冷却構造とすることができる。
また、ユニットの設置スペースを抑えることが可能となるため、効率良く車載できる効果がある。
【００３２】
請求項２に記載した発明によれば、吸気経路内の上流側から管理温度の低い順に各ユニットを配列させることが可能となるため、吸気口から導入れた空気が吸気経路内を通過することで各ユニットを効率良く冷却できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態のエンジンルームを模式的に示す平面図である。
【図２】この発明の実施の形態の冷却構造の平面説明図である。
【図３】エアクリーナケースの水平方向の断面図である。
【図４】図３の矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図５】モータの水平方向の断面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図７】図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１　エンジンルーム
２　ラジエタ
３　コンデンサ
４　エンジン
５　スロットルボディ
６　吸気経路
７　エアクリーナケース
８　モータ
９　蓄電装置
１０　エアクリーナエレメント
１１　高圧制御機器
１５　吸気ダクト
１６　吸気口

Claims (2)

  1. 内燃エンジンと、該エンジンを駆動補助すると共に発電機としても機能するモータと、このモータに電力を供給し、発電した電力を蓄電する高圧の蓄電装置とを備えたハイブリット車両において、前記モータ、蓄電装置及びこれらモータと蓄電装置との間に設けた高圧制御機器の少なくとも１つを、前記エンジンの吸気経路内に配置したことを特徴とするハイブリット車両のユニット冷却構造。
  2. 吸気口側から前記エンジンへ向けて、蓄電装置、高圧制御機器、モータの順に配置したことを特徴とするハイブリット車両のユニット冷却構造。
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