JP4788088B2

JP4788088B2 - Electric vehicle motor unit

Info

Publication number: JP4788088B2
Application number: JP2001276522A
Authority: JP
Inventors: 昌三井上; 基生原田; 真人有元; 陽三光盛; 正男児島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP2003087908A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車のモータユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車において車軸駆動にモータ（電動機）が用いられる。この電気自動車用のモータの冷却方法として、例えば特開平７−１１１７５８号公報、特開平７−１１７５９号公報においてそれぞれ筒状の冷却ジャケット、らせん状パイプを用いた冷却が開示され、また特開平９−４６９７２号公報において、モータ駆動制御用スイッチング素子の冷却水路とモータのステータ冷却水路とを連絡水路で直接連通させる冷却構造が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術において、電気自動車のモータあるいはスイッチング素子を含めた周辺を含めて、モータ一台の冷却については考慮されている。
【０００４】
ところで、さまざまな種類の電気自動車が開発されてくると、大きなモータを一台搭載するより、複数の小型モータを一つのモータユニットにまとめて車両に搭載することの方が有利なことがある。例えば、車両のシャーシ上のスペースに制限があるとき、モータを車両のシャーシ上でなく車体のバネ下で、車軸またはタイヤ等に直接取り付けることも考えられるが、この場合路面からの振動を直接受けるため、シャーシ上に搭載する場合より信頼性上条件的に厳しくなる。そこで車両のシャーシ上のスペースを有効に使える小型の複数台のモータで一つのモータユニットとして、大きなモータ一台と同等の駆動源とする方が有利なことがある。
【０００５】
一例をあげると、燃料電池によりモータを駆動し運行するバス、いわゆる燃料電池バス等で、ノンステップバスのような低床性が要求される場合である。この場合、モータを車体のシャーシ上に搭載するときのスペースに制限があるので、大きな一台のモータを搭載するより、例えば二台の小型モータからの各出力軸を動力伝達機構により一つの駆動出力とした低背性の駆動源を設計し、かかる低背性の駆動源をシャーシ上に搭載し、その駆動出力をプロペラシャフトを介してリアアクスルに入力することで低床性の燃料電池バスが実現できる。このように、モータユニットを用いることで、燃料電池バスに限らず、低床車両等で搭載スペース上で有利になる。
【０００６】
かかるモータユニットにおいては、複数のモータのいずれをも所定の環境温度以下に冷却する必要があるが、従来技術はこの問題について考慮していない。
【０００７】
例えば、車両に搭載できる冷却装置の大きさには限度があるので、複数のモータを冷却するための、例えば冷却水等の冷媒の流量も制限される。そこで冷却装置からの冷媒流量を目いっぱい各複数のモータに供給するため、例えば第一のモータの冷媒排出口を第二のモータの冷媒供給口に直列に接続することが考えられる。しかし、この場合、冷却装置から冷媒が先に供給される第一のモータと、第一のモータの冷媒排出口から冷媒が供給される第二のモータとを比較すると、第二のモータ側には、同じ冷媒流量であっても、より温度の高い冷媒が供給される。そこで第一のモータと第二のモータの間で冷却温度の差が生じ、第二のモータは第一のモータに比べ十分には冷却されない。第二のモータをも十分に冷却するには、例えば冷媒流量を増加する等、冷却装置の冷却能力を大きくする必要があり、冷却装置が大型、高価となる問題点が生ずる。
【０００８】
本発明の目的は、従来技術が考慮していない上記問題点、課題を解決し、冷却装置を大型、高価にすることなく、モータユニットの個々のモータを効率よく冷却し、冷却温度を同じとする、電気自動車のモータユニットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る電気自動車のモータユニットは、電気自動車に備えられ、複数の電動機を有するモータユニットであって、全体として低背性となるように、近接して平面的に配置され、各々が冷却ジャケットを有し、同時に駆動される複数の電動機と、前記複数の電動機に対応して設けられる冷却ジャケットは、各々が冷媒供給口と冷媒排出口とを有し、少なくとも前記冷媒供給口の各々は、相互に近接するように前記複数の電動機が相互に近接する側に配置され、先端に設けられた分岐部に、前記相互に近接する各冷媒供給口を各々接続する冷媒供給パイプと、先端に設けられた分岐部に前記冷媒排出口を各々接続する冷媒排出パイプと、を有し、冷媒を各冷却ジャケットに並列に供給することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る電気自動車のモータユニットは、複数の電動機を近接して配置し、冷却装置に接続される冷媒供給パイプ、冷媒排出パイプにこれら複数の電動機の冷却路を並列に接続した。従って、個々の電動機に冷媒は並列に供給され、並列に排出されるので、個々の電動機は同じように冷却され、複数の電動機が、例えば同一性能同一大きさ等の同等の電動機等であるときは、冷却温度を同じにできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、モータユニットのモータ周りについての上面図である。モータユニット１は、二台のモータ１１，２１を有し、これら二台のモータの電気配線端子はそれぞれ、図示されていない駆動制御装置に接続される。また二台のモータの出力軸は、図示されていない動力伝達機構に接続される。図示されていない動力伝達機構は一つの出力軸を持ち、プロペラシャフトに接続される。
【００１２】
個々のモータ１１，２１は、例えばステータからの発熱等を除去するため冷却ジャケット１３，２３をステータの外側に備えている。冷却ジャケット１３，２３は、それぞれ冷媒供給口１５，２５と、冷媒排出口１９，２９を有し、冷却ジャケット１３，２３の内部で、冷媒供給口１５と冷媒排出口１９との間、冷媒供給口２５と冷媒排出口２９との間には、それぞれ冷媒の流れるパイプ１７，２７が接続され、そのパイプ１７，２７は、モータ１１，２１のステータの外側に沿ってらせん状に回されて配置される。図示されていない冷却装置に接続された冷媒供給パイプ３１が延びて、その先端に設けられた分岐部３３に先ほどの冷媒供給口１５，２５が接続される。また、図示されていない冷却装置へ接続された冷媒排出パイプ３５の先端に設けられた分岐部３７に先ほどの冷媒排出口１９，２９が接続される。
【００１３】
かかる構造のモータユニットの作用について説明する。モータユニット１の二個のモータ１１，２１は、図示されていない駆動制御装置により必要な駆動制御信号が供給されて、回転運動し、出力軸より所定の駆動力を発生する。個々のモータ１１，２１の出力軸からの出力は、図示されていない動力伝達機構により一つの出力軸より一つの駆動出力として出力され、その出力はプロペラシャフトを介して、車両のリアアクスルに伝えられる。
【００１４】
個々のモータ１１，２１の回転運動により、モータ１１，２１は例えばステータ巻線の部分等で発熱する。そこで図示されていない冷却装置から例えば冷却水等の冷媒が、冷媒供給パイプ３１を通り、その先端の分岐部３３から二股に分岐して、それぞれのモータ１１，２１の冷媒供給口１５，２５から冷却ジャケット１３，２３の内部に供給される。冷媒は、冷媒供給口１５，２５から、ステータの周囲を回るらせんパイプ１７，２７の中を流れ、発熱したステータからの熱を奪い、モータ１１，２１を冷却する。モータ１１，２１の熱を奪って熱くなった冷媒は、らせんパイプの冷媒排出口１９，２９から冷却ジャケットの外に出て、冷媒排出パイプ３５の先端の分岐部３７を通り、集められ再び図示されていない冷却装置にもどる。
【００１５】
従って、モータ１１，２１用の冷媒は冷媒供給パイプ３１の先端の分岐部３３まで一緒に流れるのでその温度は同じである。また、二台のモータ１１，２１は近接して配置されるので、それぞれの冷媒供給口１５，２５における冷媒の温度はほぼ同じである。さらに、二台のモータ１１，２１は、例えば同一性能、同じ大きさ等の同等のモータであるときは、発熱の状態も同じであり、また冷却ジャケット１３，２３の構造も同じである。従って、モータ１１，２１は同じように冷却される。このように、二台のモータ１１，２１を同じように冷却でき、二台のモータが例えば同一性能、同じ大きさ等の同等のモータであるときは、同じ冷却温度となる。
【００１６】
上記実施の形態においては、二台のモータについて説明したが、三台以上の複数においても、それら複数のモータを近接して配置し、冷却装置に接続する冷媒供給パイプ、冷媒排出パイプに並列に各モータの冷媒供給口、冷媒排出口を接続することで、本発明を実施できる。
【００１７】
また、上記実施の形態で、冷却ジャケットの構造をらせん状の冷却パイプで説明したが、それ以外の構造、例えば筒状空洞の冷却路構造等でも本発明は実施できる。
【００１８】
さらに、冷媒は、冷却水のみならず、その他の例えば冷却ガス等でも本発明は実施できる。
【００１９】
【発明の効果】
冷却装置を大型、高価にすることなく、電気自動車のモータユニットにおける個々のモータを効率よく冷却し、個々のモータの冷却温度を同じとすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るモータユニットのうちモータ周りについての上面図である。
【符号の説明】
１モータユニット、１１，２１モータ、１３，２３冷却ジャケット、１５，２５冷媒供給口、１７，２７らせんパイプ、１９，２９冷媒排出口、３１冷媒供給パイプ、３３，３７分岐部、３５冷媒排出パイプ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor unit for an electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
In an electric vehicle, a motor (electric motor) is used for driving an axle. As a method for cooling a motor for an electric vehicle, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 7-11758 and 7-11759 disclose cooling using a cylindrical cooling jacket and a spiral pipe, respectively. Japanese Patent No. -46972 discloses a cooling structure in which a cooling water channel of a motor drive control switching element and a stator cooling water channel of a motor are directly communicated with each other through a communication water channel.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional technology, cooling of one motor including the periphery including the motor or switching element of the electric vehicle is considered.
[0004]
By the way, when various types of electric vehicles are developed, it may be more advantageous to install a plurality of small motors in a single motor unit in a vehicle than to install one large motor. For example, when the space on the vehicle chassis is limited, it may be possible to mount the motor directly on the axle or tire under the spring of the vehicle body, not on the vehicle chassis. In this case, the motor is directly subjected to vibration from the road surface. For this reason, it becomes stricter in terms of reliability than when mounted on a chassis. Therefore, it may be advantageous to use a drive source equivalent to one large motor as a single motor unit with a plurality of small motors that can effectively use the space on the chassis of the vehicle.
[0005]
As an example, there is a case where a low-floor property such as a non-step bus is required in a bus that operates by driving a motor by a fuel cell, such as a so-called fuel cell bus. In this case, the space for mounting the motor on the chassis of the vehicle body is limited, so that, for example, each output shaft from two small motors is driven by one power transmission mechanism rather than mounting one large motor. A low-floor fuel cell bus is designed by designing a low-profile drive source as an output, mounting the low-profile drive source on the chassis, and inputting the drive output to the rear axle via the propeller shaft. Can be realized. As described above, the use of the motor unit is advantageous not only in the fuel cell bus but also in a mounting space in a low floor vehicle or the like.
[0006]
In such a motor unit, it is necessary to cool all of the plurality of motors to a predetermined ambient temperature or lower, but the conventional technology does not consider this problem.
[0007]
For example, since there is a limit to the size of a cooling device that can be mounted on a vehicle, the flow rate of a coolant such as cooling water for cooling a plurality of motors is also limited. Therefore, in order to supply the refrigerant flow rate from the cooling device to each of the plurality of motors, for example, it is conceivable to connect the refrigerant discharge port of the first motor in series with the refrigerant supply port of the second motor. However, in this case, when comparing the first motor to which the refrigerant is first supplied from the cooling device and the second motor to which the refrigerant is supplied from the refrigerant discharge port of the first motor, the second motor side Is supplied with a higher temperature refrigerant even at the same refrigerant flow rate. Therefore, a difference in cooling temperature occurs between the first motor and the second motor, and the second motor is not sufficiently cooled compared to the first motor. In order to sufficiently cool the second motor as well, it is necessary to increase the cooling capacity of the cooling device, for example, by increasing the flow rate of the refrigerant. This causes a problem that the cooling device becomes large and expensive.
[0008]
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and problems not considered by the prior art, efficiently cool the individual motors of the motor unit without making the cooling device large and expensive, and make the cooling temperature the same. An object of the present invention is to provide an electric vehicle motor unit.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a motor unit of an electric vehicle according to the present invention is a motor unit that is provided in an electric vehicle and has a plurality of electric motors, and is close and planar so as to have a low profile as a whole. arranged, each having a cooling jacket, possess a plurality of motors, the plurality of cooling jackets that are provided corresponding to the electric motor, and each coolant supply port and the coolant outlet are driven simultaneously, At least each of the refrigerant supply ports is arranged on the side where the plurality of electric motors are close to each other so as to be close to each other, and each of the refrigerant supply ports close to each other is connected to a branch portion provided at the tip. a coolant supply pipe which has a coolant discharge pipe for connecting each said coolant outlet to the branch portion provided on the tip, the, and supplying in parallel the coolant to the cooling jacket.
[0010]
In the motor unit of the electric vehicle according to the present invention, a plurality of electric motors are arranged close to each other, and the cooling paths of the plurality of electric motors are connected in parallel to the refrigerant supply pipe and the refrigerant discharge pipe connected to the cooling device. Accordingly, since the refrigerant is supplied to the individual motors in parallel and discharged in parallel, the individual motors are cooled in the same way, and when the plurality of motors are equivalent motors having the same performance and the same size, for example. Can make the cooling temperature the same.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view of the motor unit around the motor. The motor unit 1 has two motors 11 and 21, and the electric wiring terminals of these two motors are connected to a drive control device (not shown). The output shafts of the two motors are connected to a power transmission mechanism (not shown). A power transmission mechanism (not shown) has one output shaft and is connected to the propeller shaft.
[0012]
The individual motors 11 and 21 are provided with cooling jackets 13 and 23 on the outside of the stator, for example, to remove heat generated from the stator. The cooling jackets 13 and 23 have refrigerant supply ports 15 and 25 and refrigerant discharge ports 19 and 29, respectively. Inside the cooling jackets 13 and 23, the refrigerant is supplied between the refrigerant supply port 15 and the refrigerant discharge port 19. Pipes 17 and 27 through which refrigerant flows are connected between the port 25 and the refrigerant discharge port 29, respectively, and the pipes 17 and 27 are spirally arranged along the outer sides of the stators of the motors 11 and 21. Is done. A refrigerant supply pipe 31 connected to a cooling device (not shown) extends, and the refrigerant supply ports 15 and 25 are connected to a branch portion 33 provided at the tip thereof. Further, the refrigerant discharge ports 19 and 29 are connected to a branch portion 37 provided at the tip of the refrigerant discharge pipe 35 connected to a cooling device (not shown).
[0013]
The operation of the motor unit having such a structure will be described. The two motors 11 and 21 of the motor unit 1 are supplied with a necessary drive control signal by a drive control device (not shown), rotate, and generate a predetermined drive force from the output shaft. Outputs from the output shafts of the individual motors 11 and 21 are output as one drive output from one output shaft by a power transmission mechanism (not shown), and the output is transmitted to the rear axle of the vehicle via the propeller shaft. It is done.
[0014]
Due to the rotational movement of the individual motors 11, 21, the motors 11, 21 generate heat, for example, at the stator windings. Therefore, a coolant such as cooling water from a cooling device (not shown) passes through the coolant supply pipe 31 and branches into a bifurcated portion from the branch portion 33 at the tip thereof, and from the coolant supply ports 15 and 25 of the respective motors 11 and 21. The cooling jackets 13 and 23 are supplied. The refrigerant flows from the refrigerant supply ports 15 and 25 through the spiral pipes 17 and 27 that circulate around the stator, takes heat from the generated stator, and cools the motors 11 and 21. The refrigerant that has become hot due to the removal of heat from the motors 11 and 21 exits from the cooling jacket through the refrigerant outlets 19 and 29 of the helical pipe, passes through the branching portion 37 at the tip of the refrigerant outlet pipe 35, and is collected and illustrated again. Return to the uncooled cooling system.
[0015]
Therefore, since the refrigerant for the motors 11 and 21 flows together to the branching portion 33 at the tip of the refrigerant supply pipe 31, the temperature is the same. In addition, since the two motors 11 and 21 are disposed close to each other, the temperature of the refrigerant at each of the refrigerant supply ports 15 and 25 is substantially the same. Furthermore, when the two motors 11 and 21 are equivalent motors having, for example, the same performance and the same size, the heat generation state is the same, and the structures of the cooling jackets 13 and 23 are also the same. Therefore, the motors 11 and 21 are similarly cooled. Thus, the two motors 11 and 21 can be cooled in the same way, and when the two motors are equivalent motors having the same performance, the same size, etc., the same cooling temperature is obtained.
[0016]
In the above-described embodiment, two motors have been described. Even in a plurality of three or more motors, the plurality of motors are arranged close to each other and connected in parallel to the refrigerant supply pipe and the refrigerant discharge pipe connected to the cooling device. The present invention can be implemented by connecting the refrigerant supply port and the refrigerant discharge port of each motor.
[0017]
In the above embodiment, the structure of the cooling jacket has been described with a helical cooling pipe. However, the present invention can be implemented with other structures, such as a cooling channel structure with a cylindrical cavity.
[0018]
Furthermore, the present invention can be implemented not only with cooling water but also with other cooling gas, for example.
[0019]
【The invention's effect】
Without making the cooling device large and expensive, the individual motors in the motor unit of the electric vehicle can be efficiently cooled, and the cooling temperatures of the individual motors can be made the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view around a motor in a motor unit according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor unit, 11, 21 Motor, 13, 23 Cooling jacket, 15, 25 Refrigerant supply port, 17, 27 Spiral pipe, 19, 29 Refrigerant discharge port, 31 Refrigerant supply pipe, 33, 37 Branch part, 35 Refrigerant discharge pipe .

Claims

電気自動車に備えられ、複数の電動機を有するモータユニットであって、
全体として低背性となるように、近接して平面的に配置され、各々が冷却ジャケットを有し、同時に駆動される複数の電動機と、
前記複数の電動機に対応して設けられる冷却ジャケットは、各々が冷媒供給口と冷媒排出口とを有し、少なくとも前記冷媒供給口の各々は、相互に近接するように前記複数の電動機が相互に近接する側に配置され、
先端に設けられた分岐部に、前記相互に近接する各冷媒供給口を各々接続する冷媒供給パイプと、
先端に設けられた分岐部に前記冷媒排出口を各々接続する冷媒排出パイプと、
を有し、
冷媒を各冷却ジャケットに並列に供給することを特徴とする電気自動車のモータユニット。A motor unit provided in an electric vehicle and having a plurality of electric motors,
A plurality of electric motors arranged in close proximity to each other so as to have a low profile as a whole , each having a cooling jacket and driven simultaneously ;
Wherein the plurality of provided that the cooling jacket provided corresponding to the motor, each have a refrigerant supply port and the coolant outlet, at least each of the coolant supply port, wherein so as to be close to each other a plurality of motors mutual Placed on the side close to
Refrigerant supply pipes connecting the refrigerant supply ports close to each other to the branch portion provided at the tip,
A refrigerant discharge pipe connecting the refrigerant discharge port to a branch portion provided at a tip;
Have
A motor unit for an electric vehicle, wherein a refrigerant is supplied to each cooling jacket in parallel.