电动车辆的冷却系统的制作方法

专利名称：电动车辆的冷却系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动车辆的冷却系统。
背景技术：
现有技术中存在对混合动力车辆的车辆驱动用马达及其逆变器电源进行冷却的 电动车辆的冷却系统(例如参照专利文献1)。专利文献1 日本特开平11185106号公报

发明内容
但是，车辆驱动用马达及其逆变器电源的体积(尺寸、大小)是基于在起动时、加 速时、上坡时等需要的最大扭矩和最高输出而设计的。但是，实际上车辆日常使用的扭矩和 输出是比最大扭矩和最高输出小的值，通常行驶时需要最大扭矩和最高输出的频率低，其 时间短。即，在电动车辆中，虽然通常行驶时的扭矩和输出小，但是却使用着以使用频率低 且只使用短时间的最大扭矩和最高输出为基准而设计的大体积的马达和逆变器电源。(1)本发明的第一发明为一种电动车辆的冷却系统，其包括制冷剂循环通路，其 使制冷剂在对车辆进行电动驱动的电动驱动单元中循环；热交换单元，其在上述制冷剂与 外部空气之间进行热交换；制冷剂循环单元，其使上述制冷剂通过上述制冷剂循环通路，在 上述热交换单元和上述电动驱动单元之间循环；送风单元，其向上述热交换单元送风；和 控制单元，其控制上述制冷剂循环单元和上述送风单元，以控制上述电动驱动单元的冷却， 其中，在上述电动驱动单元对车辆的驱动力位于第一工作区域时，上述控制单元以第一冷 却模式控制上述制冷剂循环单元和上述送风单元，在上述电动驱动单元对上述车辆的驱动 力位于比上述第一工作区域高的第二工作区域时，上述控制单元以与上述第一冷却模式相 比，冷却能力高的第二冷却模式控制上述制冷剂循环单元和上述送风单元。(2)在第一发明所述的电动车辆的冷却系统中，上述第一冷却模式的冷却能力为， 在通过上述电动驱动单元使上述第一工作区域中的上述车辆的驱动力持续产生时，将上述 电动驱动单元的温度保持在上限温度以下的冷却能力，上述第二冷却模式的冷却能力为， 在通过上述电动驱动单元使上述第二工作区域中的上述车辆的驱动力在短时间内产生时， 将上述电动驱动单元的温度保持在上述上限温度以下的冷却能力。(3)在第一发明所述的电动车辆的冷却系统中，其包括车速检测单元，其检测车 辆的速度；和加速踏板开度检测单元，其检测加速踏板的开度，上述控制单元基于上述车速 检测单元检测出的速度和上述加速踏板开度检测单元检测出的加速踏板的开度，求得上述 车辆的驱动力，根据与上述车辆的驱动力相应的上述电动驱动单元的扭矩和旋转速度的工 作点是位于上述第一工作区域还是位于上述第二工作区域，选择上述第一冷却模式或者上 述第二冷却模式。(4)在上述C3)所述的电动车辆的冷却系统中，其包括路径探索单元，其探索到 目的地为止的路径；当前位置检测单元，其检测车辆的当前位置；获取单元，其获取道路信息；和预测单元，其基于上述路径的道路信息预测上述路径上的道路中的上述电动驱动单 元的工作点，上述控制单元，在基于上述预测单元的预测结果为在距离当前位置规定距离 的前方存在上述第二工作区域的道路的情况下，即使当前位置的上述电动驱动单元的工作 点位于上述第一工作区域，也从上述第一冷却模式切换到上述第二冷却模式。(5)在上述(3)所述的电动车辆的冷却系统中，其包括切换操作部件，其用于乘客 手动切换上述第一冷却模式和上述第二冷却模式，上述控制单元，在通过上述切换操作部 件选择了上述第二冷却模式的情况下，即使上述电动驱动单元的工作点位于上述第一工作 区域，也从上述第一冷却模式切换到上述第二冷却模式。(6)在第一发明所述的电动车辆的冷却系统中，其包括温度检测单元，其检测外 部空气温度，上述温度检测单元检测出的外部空气温度越高，上述控制单元越缩窄上述第 一工作区域而扩宽上述第二工作区域。(7)在第一发明所述的电动车辆的冷却系统中，上述控制单元求得上述电动驱动 单元的目标温度，控制上述制冷剂循环单元和上述送风单元，以使上述电动驱动单元的温 度成为上述目标温度，上述目标温度是使得为了获得上述车辆的驱动力而在上述电动驱动 单元产生的损失、与用于冷却伴随着上述损失的发热量的上述制冷剂循环单元及上述送风 单元的消耗电力之和成为最小时的上述电动驱动单元的温度。(8)在第一发明所述的电动车辆的冷却系统中，其包括识别单元，其识别车辆的 驾驶员；和存储单元，其存储每个驾驶员的驾驶经历，上述控制单元从上述存储单元读出驾 驶员的驾驶经历，判别驾驶倾向，按照判别结果的驾驶倾向，变更上述第一工作区域和上述 第二工作区域的界限。(9)在第一发明所述的电动车辆的冷却系统中，上述热交换单元具有与上述制冷 剂循环通路不同的其他制冷剂循环通路，包括在上述其他制冷剂循环通路中将冷却制冷 剂压缩的压缩机；将压缩后的冷却制冷剂向外部空气散热并冷凝的冷凝器；降低冷凝后的 冷却制冷剂的压力的膨胀阀；和使冷却制冷剂气化，从上述制冷剂循环通路的冷却制冷剂 吸热的蒸发器。(10)在第一发明所述的电动车辆的冷却系统中，上述电动驱动单元是对车辆进行 行驶驱动的马达和驱动上述马达的电力转换器，在上述制冷剂循环通路的上游侧配设上述 电力转换器，在上述制冷剂循环通路的下游侧配设上述马达。(11)本发明的第二发明为一种电动车辆，其搭载有第一发明所述的电动车辆的冷 却系统，冷却上述电动驱动单元。根据本发明，在获得与现有技术相同的扭矩和输出的同时能够缩小马达和逆变器 电源的体积(尺寸、大小)。此外，能够降低泵和风扇的消耗电力，提高电动车辆整体的运转效率。


图1是表示第1实施方式的电动车辆用冷却系统的结构的图。图2是表示电动车辆用冷却系统的变形例的结构的图。图3是表示电动车辆用冷却系统的其他变形例的结构的图。图4(a)是表示现有技术中的扭矩相对于马达旋转速度的特性的图，(b)是表示本发明的一个实施方式的扭矩相对于马达旋转速度的特性的图。图5是表示第一工作区域中的第一冷却模式和第二工作区域中的第二冷却模式 的风扇和泵的运转方法(a) (d)的图。图6是表示第1实施方式的冷却模式选择控制的框图。图7是表示第1实施方式的冷却模式选择控制程序的流程图。图8是表示由外部气温导致的第一工作区域和第二工作区域的界限线的变更的 状态的图。图9是用于说明防止第一工作区域和第二工作区域的切换摆动(^ > f > 7 )的 方法的图。图10是表示第2实施方式的冷却模式选择控制的框图。图11是表示第2实施方式的冷却模式选择控制程序的流程图。图12是表示第3实施方式的冷却模式选择控制的框图。图13是表示第3实施方式的冷却模式选择控制程序的流程图。图14是表示第4实施方式的冷却模式选择控制的框图。图15是表示第5实施方式的冷却控制的框图。图16是用于说明马达损失与泵及风扇的消耗电力的和成为最小的马达温度的 图。图17是表示第6实施方式的电动车辆用冷却系统的结构的图。图18是表示第6实施方式的变形例的电动车辆用冷却系统的结构的图。图19是表示第7实施方式的电动车辆用冷却系统的结构的图。图20是表示第7实施方式的变形例的电动车辆用冷却系统的结构的图。图21是表示第8实施方式的电动车辆用冷却系统的结构的图。图22是表示第8实施方式的制暖运转时的第一制冷剂的流动的图。图23是表示第9实施方式的电动车辆用冷却系统的结构的图。图M是表示在第9实施方式的电动车辆用冷却系统中，获得较高冷却能力的情况 下的制冷剂的流动的图。图25是表示第10实施方式的电动车辆用冷却系统的结构的图。图沈是表示在第10实施方式的电动车辆用冷却系统中，获得较高冷却能力的情 况下的制冷剂的流动的图。图27是从横向看搭载了第6实施方式的冷却系统的电动车辆的图。图观是从上方看搭载了第6实施方式的冷却系统的电动车辆的图。符号说明1 马达；2 逆变器电源；3 散热器；4 风扇；5 泵；7 压缩机；8 热交换器；9 调 节阀；23 控制装置；23c =CPU ；23m 存储器；24 车速传感器；25 加速传感器；28 导航装 置；29 手动切换开关；30 驾驶员识别装置；31 外部气温传感器
具体实施例方式对将本发明的电动车辆的冷却系统应用于电动车的一个实施方式进行说明。其 中，本发明不限于电动车，还可以应用于混合动力车或者电气铁道和建设车辆等电动车辆。此外，在该实施方式中以由逆变器电源驱动的交流马达为例进行了说明，但是本发明不限 于交流马达，还能够应用于由例如晶闸管电动机组装置等的变换器电源驱动的直流马达、 或者由断路器电源驱动的脉冲马达等所有种类的旋转电机(电动发电机)。发明的第1实施方式图1表示第1实施方式的电动车辆用冷却系统的结构。该电动车辆用冷却系统包 括行驶驱动用马达1和用于对驱动该马达的逆变器电源2进行冷却的散热器3、风扇4、泵 5、制冷剂循环通路6、风扇驱动装置21、泵驱动装置22和控制装置23。制冷剂循环通路6 以泵5 —散热器3 —逆变器电源2 —马达1—泵5的路径使制冷剂循环。从泵5压送的制 冷剂在散热器3被由风扇4送来的空气冷却，对逆变器电源2和马达1进行冷却后再次返 回泵5。在该实施方式中，将在散热器3散热并被冷却的制冷剂首先送至逆变器电源2，冷 却逆变器电源2后，送至马达1，冷却马达1。一般而言，因为逆变器电源2等的半导体电力 变换装置与马达1相比，其热时间常数小，温度上升急促，所以优选使制冷剂先循环至逆变 器电源2进行冷却，之后循环至马达1进行冷却的路径，也可以是使制冷剂先循环至马达1 进行冷却后，再循环至逆变器电源2进行冷却的路径。此外，如图2所示，也可以将马达1和逆变器电源2的制冷剂循环通路6并列连接， 使从泵5压送的制冷剂通过散热器3并行循环向马达1和逆变器电源2。进而，还可以分别 配设图3(a)所示的马达1用的制冷剂循环通路6m、泵5m和散热器:3m、以及图3(b)所示的 逆变器电源2用的制冷剂循环通路6i、泵5i和散热器3i。在图3(a)中，由泵5m压送的制 冷剂在散热器3m被风扇細送来的空气冷却后导向马达1，冷却马达1后返回泵5m。此外 在图3(b)中，由泵5i压送的制冷剂在散热器3i被风扇4i送来的空气冷却后导向逆变器 电源2，冷却逆变器电源2后返回泵5i。在该第一实施方式中，表示了将马达1和逆变器电源2作为电动车辆用冷却系统 的冷却对象的示例，也可以仅将马达1和逆变器电源2中的任意一方作为冷却对象。此外， 除了马达1和逆变器电源2之外还可以将与逆变器电源2之间进行直流电力的传递的蓄电 装置(后述)添加为冷却对象。在图1中，控制装置23由CPU23c和存储器2 !等构成，执行后述的冷却控制程 序，控制风扇驱动装置21和泵驱动装置22，控制马达1和逆变器电源2的冷却。在控制装 置23，连接有检测汽车的车速的车速传感器M、检测汽车的加速踏板的开度的加速传感器 25 ο接着，对于该第一实施方式的电动车的行驶驱动用马达1和逆变器电源2的体积 (尺寸、大小)的设计方法进行说明。一般而言，在马达和逆变器电源中，体积、最大扭矩及 最高输出与冷却能力之间存在相关关系。例如，若确定了马达的体积和冷却能力，则确定了 将马达保持为上限温度以下的马达自身的发热量，确定了产生该发热量的马达的最大扭矩 和最高输出。此外，若确定了马达的体积和最大扭矩以及最高输出，则确定了用于将马达保 持为上限温度以下的冷却能力。另一方面，马达和逆变器电源的体积与最大扭矩和最高输 出成比例，体积越大，最大扭矩和最高输出越大。如上所述，在现有技术中，基于起动时、加速时、上坡时等需要的最大扭矩和最高 输出而设计马达和逆变器电源的体积。但是，实际上车辆日常使用的扭矩和输出是比最大扭矩和最高输出小的值，通常行驶时需要最大扭矩和最高输出的频率低，其时间短。虽然通 常行驶时的扭矩和输出小，但是现有技术中却使用着以使用频率低且只使用短时间的最大 扭矩和最高输出为基准而设计的大体积的马达和逆变器电源。在该第一实施方式中，通过 对于马达和逆变器电源进行适当的冷却，在获得所需要的最大扭矩和最高输出的同时能够 缩小马达和逆变器电源的体积。图4(a)表示现有技术中扭矩相对于马达的旋转速度的特性，图4(b)表示本发明 的第一实施方式中的扭矩相对于马达1的旋转速度的特性。在上述两种马达中，均是按下 述方式使用，即，在旋转速度低的区域中，按照将扭矩限制为最大扭矩以下的恒定扭矩使 用，在旋转速度高的区域中，按照将输出限制为最高输出以下的恒定输出(换言之，随着旋 转速度的增加而减小扭矩)使用。在图4(a)中，现有的马达和逆变器电源的体积是基于起 动时、加速时、上坡时等需要的最大扭矩和最高输出确定的。与此相对，如图4(b)所示，第一实施方式的马达1和逆变器电源2，将根据马达1 的旋转速度和扭矩确定的工作区域分为第一工作区域和第二工作区域，使第一工作区域为 除了起动时、加速时、上坡时等重负载时以外，在平坦道路上以大致固定的速度行驶时等的 通常行驶时需要的与重负载相比要低的负载的扭矩和输出的工作区域，并且使第二工作区 域为在需要比通常行驶时大的扭矩和输出的起动时、加速时、上坡时等重负载时的扭矩和 输出的工作区域。在图4(b)中，第二工作区域的虚线所示的第二扭矩线的扭矩和第二输出线的输 出，与图4(a)所示的现有的马达的最大扭矩线的最大扭矩和最高输出线的最高输出相比 相等或者更大。此外，实线所示的第一工作区域和第二工作区域的界限线表示比第二工作 区域的第二扭矩线的扭矩小的扭矩的第一扭矩线、和比第二工作区域的第二输出线的输出 低的输出的第一输出线。此外，在该第一实施方式中，使马达1和逆变器电源2的冷却系统的冷却能力在上 述第一工作区域和第二工作区域不同，使扭矩和输出较大的第二工作区域中的冷却能力比 第一工作区域中的冷却能力高。在第一工作区域中，通过马达1和逆变器电源2持续产生 图4(b)中实线所示的第一扭矩线和第一输出线包围的区域的扭矩和输出，并且驱动控制 风扇4和泵5，以发挥马达1和逆变器电源2不会超过各自的上限温度的冷却能力。本说明 书中，将第一工作区域中的马达1和逆变器2的冷却模式称为第一冷却模式。另一方面，在第二工作区域中，通过马达1和逆变器电源2在短时间内产生图4(b) 中虚线表示的第二扭矩线和第二输出线包围的阴影区域的扭矩和输出，并且驱动控制风扇 4和泵5，以发挥马达1和逆变器电源2不会超过各自的上限温度的冷却能力。本说明书中， 将第二工作区域中的马达1和逆变器电源2的冷却模式称为第二冷却模式。第一扭矩线和第一输出线包围的第一工作区域的扭矩和输出，不是电动车辆起动 时、加速时、上坡时等重负载时需要的大小的扭矩和输出，而是在平坦道路上以大致固定的 速度行驶时等的通常行驶时需要的与重负载相比要小的扭矩和输出，是能够持续产生的有 代表性的扭矩和输出。即，第一扭矩线的扭矩为连续额定扭矩，第一输出线的输出为连续额 定输出。与此相对，第二扭矩线和第二输出线包围的第二工作区域的扭矩和输出，是在电 动车辆起动时、加速时、上坡时等重负载时需要的比通常行驶时更大的扭矩和输出，是能够在短时间产生的扭矩和输出。即，第二扭矩线的扭矩为短时间额定扭矩，第二输出线的输出 为短时间额定输出。此处，短时间指的是电动车辆的起动时、加速时、上坡时等重负载时需要产生比通 常行驶时更大的扭矩和输出的代表性的时间。此外，马达1的上限温度基于马达1的绝缘 材料等的容许温度确定，逆变器电源2的上限温度基于电力变换用开关元件等的容许温度 确定。图5表示第一工作区域中的第一冷却模式和第二工作区域中的第二冷却模式的 风扇4和泵5的运转方法(a) (d)。在各运转方法(a) (d)中，以第二冷却模式的冷却 能力比第一冷却模式的冷却能力高的方式使风扇4和/或泵5运转，在第一冷却模式下，持 续地产生上述通常行驶时的小的扭矩和输出，同时驱动控制风扇4和泵5以将马达1和逆 变器电源2保持为各自的上限温度以下，在第二冷却模式下，在短时间内产生起动时、加速 时、上坡时等重负载时需要的较大的扭矩和输出，同时驱动控制风扇4和泵5以将马达1和 逆变器电源2保持为各自的上限温度以下。图5所示的风扇4和泵5的运转方法(a)中，在第一冷却模式下使风扇4和泵5分 别以规定速度进行恒定运转，在第二冷却模式下使风扇4和泵5分别以最高速进行最大运 转，或者以与马达1产生的扭矩或者输出成比例的冷却能力进行运转。在运转方法(b)中， 在第一冷却模式下使风扇4和泵5分别以与马达1产生的扭矩或者输出成比例的冷却能力 进行运转，在第二冷却模式下使风扇4和泵5分别以最高速进行最大运转。此外，在运转方法(c)中，使风扇4和泵5的运转方法不同。风扇4在第一冷却模 式下以规定速度进行恒定运转，在第二冷却模式下以最高速进行最大运转，或者以与马达1 产生的扭矩或输出成比例的冷却能力进行运转。与此相对，泵5在第一冷却模式和第二冷 却模式下均以规定速度进行恒定运转。同样，在运转方法(d)中，也使风扇4和泵5的运转 方法不同。风扇4在第一冷却模式和第二冷却模式下均以规定速度进行恒定运转。与此相 对，泵5在第一冷却模式下以规定速度进行恒定运转，在第二冷却模式下，以最高速进行最 大运转，或者以与马达1产生的扭矩或者输出成比例的冷却能力进行运转。第一冷却模式和第二冷却模式下的风扇4和泵5的运转方法不限于上述图5所示 的(a) (d)的运转方法，只要是第二冷却模式的冷却能力比第一冷却模式的冷却能力高 的运转方法即可。其中，在运转方法中，以与马达1产生的扭矩或者输出成比例的冷却能力 使风扇4或泵5运转，由此，与进行恒定运转的情况相比能够使风扇4和泵5有效率地运转。图6是表示第1实施方式中的冷却模式选择控制的框图，图7是表示第1实施方 式的冷却模式选择控制程序的流程图。根据这些图说明第1实施方式的冷却模式选择动 作。控制装置23的CPU23c通过微型计算机的软件形态构成图6所示的冷却模式选择控制 模块，点火开关(未图示)接通期间，反复执行图7所示的冷却模式选择控制程序。在步骤1，从车速传感器10输入车速信号，并且从加速传感器11输入加速开度信 号，计算马达1的输出要求值。由于加速踏板的加速开度与电动车辆的扭矩要求值成比例， 所以将加速开度换算为扭矩要求值，乘以车速，计算电动车辆的驱动力要求值即马达1的 输出要求值。在步骤2中，判定由与扭矩要求值和车速相应的马达1的扭矩和旋转速度确定的 工作点是位于上述第一工作区域内还是位于第二工作区域内。首先，将电动车辆的扭矩要求值根据变速机(未图示)的变速比换算为马达1的扭矩，并且将车速根据变速机的变速 比换算为马达1的旋转速度，确定与马达1的扭矩和旋转速度相应的工作点。接着，判定马 达1的工作点是位于第一工作区域内还是位于第二工作区域内，选择与判定结果的工作区 域相应的冷却模式。当马达1的工作点位于第一工作区域内的情况下前进至步骤4，选择第一冷却模 式，当马达1的工作点位于第二工作区域内的情况下前进至步骤5，选择第二冷却模式。在 步骤6，根据冷却模式的选择结果，对风扇驱动装置21输出风扇4的第一冷却模式或者第二 冷却模式的动作指令，并且对于泵驱动装置22输出泵5的第一冷却模式或者第二冷却模式 的动作指令。 因为现有的电动车辆用马达和逆变器电源，在图4(a)所示的由最大扭矩线和最 高输出线包围的较宽的工作区域以一致的较高的冷却能力进行冷却，并且基于最大扭矩线 的最大扭矩和最高输出线的最高输出确定马达和逆变器电源的体积，所以成为比与上述通 常行驶时的较小的扭矩和输出相应的体积大的体积。与此相对，在第一实施方式中，将马 达1的工作区域分为上述通常行驶时产生较小的扭矩和输出的第一工作区域；和起动时、 加速时、上坡时等重负载时产生较大的扭矩和输出的第二工作区域，在第二工作区域中以 比第一工作区域的冷却能力高的冷却能力进行冷却，由此，不是基于对应于现有的最大扭 矩线和最高输出线(参照图4(a))的第二工作区域的第二扭矩线和第二输出线(参照图 4 (b))确定马达1和逆变器电源2的体积，而是基于比其小的第一工作区域的第一扭矩线和 第一输出线确定马达1和逆变器电源2的体积，所以能够使马达1和逆变器电源2的体积 比以往的体积小。此外，根据第1实施方式的电动车辆用冷却系统，能够在效率较高的工作区域中 使马达1运转。在图4所示的扭矩相对于马达的旋转速度的特性图中，显示了表示马达的 运转效率的等效率线。现有技术中，如图4(a)所示，基于最大扭矩线和最高输出线确定马 达的体积，所以通常行驶时使用频率较高的工作区域(被图4(a)的虚线包围的区域)、即通 常行驶时的小的扭矩和输出的工作点成为效率低的区域。与此相对，在第1实施方式中，如 图4(b)所示，基于通常行驶时的第一扭矩线和第一输出线确定马达1的体积，所以通常行 驶时使用频率高的工作区域(被图4(b)的虚线包围的区域)、即通常行驶时的小的扭矩和 输出的工作点成为比以往效率高的区域。即，根据第1实施方式，能够使马达1按照比以往 更高的效率运转，减少消耗电力。进而，根据第1实施方式，仅在需要较大的扭矩和输出的第二工作区域中的马达 运转时，提高风扇4和泵5的冷却能力，在通常行驶时的需要较小的扭矩和输出的第一工作 区域的马达运转时，降低风扇4和泵5的冷却能力，所以能够实现风扇4、泵5及其各自驱动 装置21、22的体积的小型化和消耗电力的减少。但是，冷却系统的冷却能力不仅根据风扇4和泵5的运转方法，还根据在散热器3 中与制冷剂进行热交换的空气的温度而变化，空气温度越高，冷却能力越低。即，冷却能力 与空气温度成反比例。从而，如图4(b)所示，优选使切换第一冷却模式和第二冷却模式的 第一工作区域和第二工作区域的界限线、即第一扭矩线和第一输出线如图8所示根据空气 温度即外部气温iTair而变化。8卩，随着外部气温1^化以113233(11<12<13)升高而 缩小第一扭矩线的扭矩和第一输出线的输出，随着外部气温Tair升高冷却能力降低而易10于切换到第二冷却模式，补偿随着外部气温上升的冷却能力的降低。其中，由图1所示的外 部气温传感器31检测送到散热器3的空气的温度作为外部气温Tair。此外，为了防止第一冷却模式和第二冷却模式的切换的摆动，可以如图9所示设 定两条(以实线和虚线表示的)第一工作区域和第二工作区域的界限线、即第一扭矩线和 第一输出线，从第一工作区域向第二工作区域的切换通过“用实线表示”的第一扭矩线和第 一输出线判定，从第二工作区域向第一工作区域的切换通过“用虚线表示”的第一扭矩线和 第一输出线判定。或者，为了防止第一冷却模式和第二冷却模式的切换的摆动，还可以将第 一扭矩线和第一输出线保持为一条，从第一冷却模式切换到第二冷却模式后，即使需要从 第二工作区域切换到第一工作区域，在规定时间的期间内也禁止切换。发明的第2实施方式在上述第1实施方式中，表示了基于车速信号和加速开度信号实时计算马达1的 工作点，判定马达1的工作区域并切换冷却模式的示例，此处说明第2实施方式，第二实施 方式中，需预先预测马达1的工作点，根据预测结果的工作点判定马达1的工作区域，切换 冷却模式。图10是表示第2实施方式的冷却模式选择控制的框图。其中，除了冷却模式选 择控制外都与上述第1实施方式相同，省略图示和说明。在该第2实施方式中，除了图1所示的车速传感器M和加速传感器25之外，还 有检测道路倾斜的倾斜传感器沈、检测车辆的重量的车重传感器27以及运算行驶路线信 息的导航装置观与控制装置23A连接。导航装置观包括GPS接收机、VICS接收机、道路 地图数据存储装置(均未图示)等，探索从车辆的当前位置到目的地为止的最佳路径(引 导路径)，并且检测当前位置、沿着引导路径的道路的倾斜、平均车速、拥堵状况等。控制装 置23A基于从导航装置观输入的引导路径信息、倾斜信息、平均车速信息以及拥堵信息和 从车重传感器27输入的车重等，计算至目的地为止的引导路径上的马达1的扭矩和旋转速 度，预测工作点，判定工作区域。该引导路径上的道路中的马达1的工作区域存储在控制装 置23A的存储器23m(参照图1)中。图11是表示第2实施方式的冷却模式选择控制程序的流程图。控制装置23A的 CPU23c，在点火开关(未图示)接通期间，反复执行图11所示的冷却模式选择控制程序。其 中，对于与图7所示的第1实施方式同样的控制步骤附加相同的步骤编号，以不同点为中心 进行说明。如上所述，在步骤1 3，基于车速信号和加速开度信号计算马达1的输出要求 值，判定与车速和加速开度相应的马达1的工作点是位于第一工作区域内还是位于第二工 作区域内。判定为位于第一工作区域内的情况下前进至步骤11，判定为位于第二工作区域 内的情况下前进至步骤5。判定为基于电动车辆的车速和加速开度计算出的马达1的工作点位于第一工作 区域内的情况下，在步骤11中通过导航装置观检测电动车辆的当前位置，接着在步骤12 中从存储器2 !读出当前位置周边的工作区域。在步骤13中判别是否接近第二工作区域 的区间。例如，判别从电动车辆的当前位置，沿着引导路径，在距离当前位置规定距离的前 方是否有第二工作区域的道路区间，当在距离规定距离的前方是第二工作区域的道路区间 的情况下前进至步骤5，否则前进至步骤4。判定基于电动车辆的车速和加速开度计算出的马达1的工作点位于第一工作区 域内，并且在引导路径上规定距离的前方没有第二工作区域的道路区间的情况下，在步骤4选择第一冷却模式。另一方面，在判定基于电动车辆的车速和加速开度计算出的马达1的 工作点不位于第一工作区域内，即位于第二工作区域内的情况下，或者虽然判定当前位置 的马达1的工作区域位于第一工作区域内，却在引导路径上规定距离的前方接近第二工作 区域的道路区间的情况下，在步骤5选择第二冷却模式。在步骤6，根据冷却模式的选择结 果，对风扇驱动装置21输出风扇4的第一冷却模式或者第二冷却模式的动作指令，并且对 泵驱动装置22输出泵5的第一冷却模式或者第二冷却模式的动作指令。根据该第2实施方式，预先预测到目的地为止的道路上的马达1的工作区域，预测 为马达1和逆变器电源2在发热量大的第二工作区域工作的情况下，能够在距第二工作区 域的道路区间的规定距离之前从第一冷却模式切换到冷却能力高的第二冷却模式，能够将 第二工作区域的道路区间中的马达1和逆变器电源2的温度上升抑制为比上限温度低的温 度。换言之，能够在到达上限温度前留有余量，进而能够将图4(b)所示的第二扭矩线和第 二输出线规定的最大扭矩和最高输出的短时间定额量设置为大的值。发明的第3实施方式说明对上述第1和第2实施方式附加冷却模式的手动选择功能的第3实施方式。 图12是表示第3实施方式中的冷却模式选择控制的框图。在该第3实施方式中，除了图10 所示的第2实施方式的结构之外，还有手动切换开关四与控制装置2 连接。手动切换开 关四是用于电动车辆的驾驶员手动选择冷却模式的开关。图13是表示第3实施方式的冷却模式选择控制程序的流程图。控制装置23B的 CPU23c，在点火开关(未图示)接通期间，反复执行图13所示的冷却模式选择控制程序。其 中，对于与图7所示的第1实施方式和图11所示的第2实施方式同样的控制步骤附加相同 的步骤编号，以不同点为中心进行说明。如上所述，在步骤1 3，基于车速信号和加速开度 信号计算马达1的输出要求值，判定与车速和加速开度相应的马达1的工作点是位于第一 工作区域内还是位于第二工作区域内。当判定为位于第一工作区域内的情况下前进至步骤 11，当判定为位于第二工作区域内的情况下前进至步骤5。判定基于电动车辆的车速和加速开度计算出的马达1的工作点位于第一工作区 域内的情况下，在步骤11中检测出电动车辆的当前位置，并且在步骤12中从存储器2 !!读 出当前位置周边的工作区域，在步骤13中判别是否接近第二工作区域的道路区间。在规定 距离的前方为第二工作区域的道路区间的情况下前进至步骤5，否则前进至步骤21。判定基于电动车辆的车速和加速开度计算出的马达1的工作点位于第一工作区 域内，并且在引导路径上距离当前位置规定距离的前方没有第二工作区域的道路区间的情 况下，在步骤21判别是否通过手动切换开关四选择第二冷却模式，手动选择第二冷却模式 的情况下前进至步骤5，选择第一冷却模式的情况下前进至步骤4。通过控制装置2 判别 出马达1的工作点位于第一工作区域内，并且从当前位置到规定距离的前方为止没有第二 工作区域的道路区间，而手动选择了第一冷却模式的情况下，在步骤4选择第一冷却模式。另一方面，判定基于电动车辆的车速和加速开度计算的马达1的工作点不位于第 一工作区域内、即位于第二工作区域内的情况下，或者虽然判定当前位置的马达1的工作 区域位于第一工作区域内，而在引导路径上的规定距离的前方接近第二工作区域的道路区 间的情况下，或者，用手动选择了第二冷却模式的情况下，在步骤5选择第二冷却模式。在 步骤6根据冷却模式的选择结果，对风扇驱动装置21输出风扇4的第一冷却模式或者第二冷却模式的动作指令，并且对泵驱动装置22输出泵5的第一冷却模式或者第二冷却模式的 动作指令。根据该第3实施方式，驾驶员手动选择了第二冷却模式的情况下，不会拘束于控 制装置2 对冷却模式的判别结果，而会选择第二冷却模式，手动对冷却模式的选择结果 和控制装置2 对冷却模式的判别结果均为第一冷却模式的情况下，选择第一冷却模式， 因此电动车辆的驾驶员在根据驾驶嗜好和驾驶时的气候条件以及行驶条件等考虑提高冷 却能力的情况下，能够以驾驶员的想法为优先，以冷却能力高的第二冷却模式进行冷却，对 于第1和第2实施方式的冷却模式的自动选择功能能够有效地加入手动选择功能。发明的第4实施方式说明第4实施方式，在第4实施方式中，根据电动车辆的每个驾驶员的驾驶经历 (驾驶记录)相应地变更切换第一冷却模式和第二冷却模式的第一工作区域和第二工作区 域的界限线、即第一扭矩线和第一输出线(参照图4(b))。图14是表示第4实施方式中冷 却模式选择控制的框图。在该第4实施方式中，除了图12所示的第3实施方式的结构之外， 将驾驶员识别装置30与控制装置23C连接，并且在控制装置23C的存储器2 !中存储每个 驾驶员过去的驾驶经历数据。其中，该第4实施方式的冷却模式选择控制与上述第1 第 3实施方式的冷却模式选择控制相同，省略流程图的图示和动作说明。驾驶员识别装置30对驾驶电动车辆的驾驶员进行识别。作为识别方法，可以考虑 读取驾驶证附加的IC芯片的数据来识别驾驶员，或者准备存储有根据每个电动车辆的驾 驶员而不同的ID的点火钥匙，读取ID来识别驾驶员等方法。控制装置23C的存储器2 !! 对每个识别出的驾驶员存储驾驶经历。例如，因为与一般的驾驶员相比更具有要求加速的 倾向的驾驶员，需要比一般的驾驶员更大的扭矩和输出，在第二工作区域的运转频率增大， 所以将切换冷却模式的第一扭矩线和第一输出线变更到低扭矩、低输出侧，从而易于选择 冷却能力高的第二冷却模式。由此，即使与一般的驾驶员的马达工作点相同，对于更加要求 加速的驾驶员，冷却能力高的第二冷却模式的范围被扩大，也能够按照与驾驶员的驾驶特 性相适应的马达1和逆变器电源2的冷却能力进行冷却。发明的第5实施方式一般而言，马达和逆变器电源的效率会根据其温度发生变化，马达的工作点相同 时，即为同一扭矩和旋转速度时，马达和逆变器电源的温度越高，其效率越低。因此，马达和 逆变器电源需要根据其温度来改变冷却能力。换言之，通过使冷却能力变化来改变马达和 逆变器电源的温度，能够改变马达和逆变器电源的效率。以往，即使存在根据马达和逆变器 电源的扭矩和输出、或者其温度来改变冷却能力的情况，也没有顾及基于温度导致的效率 变化来控制冷却能力的情况。此处，说明第5实施方式，在该第5实施方式中，在马达1和逆变器电源2的运转 效率上加上风扇4和泵5等的附属设备的效率，进行顾及到其综合效率的冷却控制。其中， 因为与马达1的损失相比逆变器电源2的损失较小，在该第5实施方式中说明仅关注马达 1的温度和损失的冷却控制。此外，该第5实施方式的冷却模式选择控制与上述第1 第3 实施方式的冷却模式选择控制相同，省略流程图的图示和动作说明。图15是表示第5实施方式的冷却控制的框图。在该第5实施方式中，除了图14所 示的第4实施方式的结构之外，将外部气温传感器31和冷却液温度传感器32与控制装置23D连接，并且在控制装置23D具备基于CPU23c的软件方式的控制模块23cl 23c6。外 部气温传感器31检测电动车辆的外部气温，冷却液温度传感器32检测制冷剂的温度。在控制模块23cl如上所述地预测计算马达1的工作点。若确定了马达1的工作 点和温度则求出马达1的铜损和风损等的损失电力，求得伴随电力损失的发热量。在控制 模块23c2计算在计算结果的工作点驱动马达1时各马达温度下的铜损和风损等的损失电 力(发热量)。接着，在控制模块23c3计算各马达温度下的冷却装置(风扇4和泵5以及 其驱动控制装置21、22)的动作。具体而言，计算风扇4和泵5的运转速度，用于将与计算 结果下的各马达温度的马达损失电力相应的发热量，通过由冷却液温度传感器32检测出 的温度的制冷剂，向外部气温传感器31检测出的温度的空气散热。接着，在控制模块23c4计算使风扇4和泵5按照计算结果的运转速度进行运转的 情况下的风扇4、泵5及其驱动装置21、22的消耗电力。而后在控制模块23c5中，如图16 所示，对各马达温度将马达损失电力、风扇消耗电力和泵消耗电力相加求得总和，将在下限 温度和上限温度之间总和成为最小的马达温度作为最高效率温度，设定为目标马达温度。 在控制模块23c6中按当前的外部气温和冷却液温度计算为了使马达温度成为目标温度的 冷却装置即风扇4和泵5的运转速度，将风扇动作指令和泵动作指令向风扇驱动装置21和 泵驱动装置22输出。根据该第5实施方式，除了能够以马达效率，还能够以结合了为了冷却而消耗的 冷却装置自身的消耗电力的、综合效率最高的马达温度，使马达1、逆变器电源2、风扇4和 泵5运转，能够实现节能运转。其中，在上述示例中，只关注马达损失而确定了冷却装置的 运转状态，也可以除了马达损失之外，还考虑到逆变器电源2和蓄电装置(未图示)的损失 来确定冷却装置的运转状态。发明的第6实施方式图17表示第6实施方式的电动车辆用冷却系统的结构。其中，对于与图1所示的 设备同样的设备附加相同符号，以不同点为中心进行说明。此外，图17中省略了风扇驱动 装置21、泵驱动装置22、控制装置23和与控制装置23连接的车速传感器M以及加速传感 器25等的设备的图示和说明。该第6实施方式的电动车辆用冷却系统包括将制冷剂的热 向外部空气散热的第一冷却系；和通过该第一冷却系和热交换机8进行热交换，对马达1和 逆变器电源2进行冷却的第二冷却系。首先，第二冷却系包括泵5、制冷剂循环通路6b、热交换器8、冷却对象的马达1和 逆变器电源2，制冷剂循环通路乩按照泵5 —热交换器8 —逆变器电源2 —马达1 —泵5 的路径使制冷剂循环。从泵5压送的制冷剂在热交换器8与第一冷却系的制冷剂之间进行 热交换而被冷却，冷却逆变器电源2和马达1后再次返回泵5。接着，第一冷却系包括散热器3、风扇4、制冷剂循环通路6a、压缩机7、热交换器8 和调节阀9，制冷剂循环通路6a以热交换器8 —压缩机7 —散热器3 —调节阀9 —热交换 器8的路径使制冷剂循环。该第一冷却系为制冷循环，第一制冷剂使用HFC-13^等制冷循 环用的制冷剂，散热器3作为冷凝器发挥作用、调节阀9作为膨胀阀发挥作用、热交换器8 作为蒸发器发挥作用。在热交换器8，吸收了第二冷却系的第二制冷剂的热的第一制冷剂被 压缩机7压缩，在散热器3被由风扇4送来的空气冷却后，通过调节阀9再次返回热交换器 8。
在图1所示的第1实施方式中，由于在散热器3通过与空气的热交换而对冷却作 为冷却对象的马达1和逆变器电源2的制冷剂进行散热，所以不能使制冷剂的温度比由风 扇4送到散热器3的空气的温度低。与此相对，在第6实施方式中，使冷却作为冷却对象的 马达1和逆变器电源2的第二冷却系的第二制冷剂在热交换器8向第一冷却系的第一制冷 剂散热，进而在使用了制冷循环的第一冷却系中将第一制冷剂在散热器3向空气散热，所 以能够使第二制冷剂的温度比空气温度低，能够进一步提高冷却能力。其中，在该第6实施方式中，除了第1实施方式的冷却系统的设备之外，还配设了 压缩机7和调节阀9等的控制对象的设备。对于该第6实施方式的动作，在之后作为搭载 在电动车辆上的冷却系统而进行说明。发明的第6实施方式的变形例图18表示图17所示的第6实施方式的变形例的电动车辆用冷却系统的结构。其 中，对于与图17所示的设备同样的设备附加相同的符号，以不同点为中心进行说明。在该 变形例中，在第二冷却系的马达1和泵之间设置散热器14和风扇15。其中，在图18中省略 风扇15的驱动装置的图示。在构成第一冷却系的风扇4、压缩机7、调节阀9等发生故障导 致马达1和逆变器电源2的冷却能力降低的情况下，在散热器14中将第二冷却系的第二制 冷剂的热向由风扇15送来的空气散热，确保与图1所示的第1实施方式相同程度的冷却能 力。由此，即使在第一冷却系中发生故障的情况下，也能够继续电动车辆的行驶。此外，不 仅在第一冷却系的故障时，在通常情况下也可以通过散热器14和风扇15进行第二制冷剂 的冷却。发明的第7实施方式图19表示第7实施方式的电动车辆用冷却系统的结构。其中，对于与图1和图17 所示的设备同样的设备附加相同的符号，以不同点为中心进行说明，并且在图19中省略上 述风扇驱动装置21、泵驱动装置22、控制装置23和与控制装置23连接的车速传感器M和 加速传感器25等的设备的图示和说明。在该第7实施方式中，与图17所示的第6实施方 式相对，将第二冷却系分为冷却对象冷却用的循环通路6c和车室内空调用的循环通路6d 两条路径。首先，在冷却对象冷却用循环通路6c中，从泵fe压送的第二制冷剂在热交换器8a 向第一冷却系的第一制冷剂散热之后，在散热器3a从由风扇如送来的车室内空气吸热并 将车室内冷却，接着被顺序导向逆变器电源2和马达1，将这些冷却对象冷却。此外在车室 内空调用通路6d中，从泵恥压送的第二冷却制冷剂在热交换器8b向第一冷却系的第一制 冷剂散热之后，在散热器北从由风扇如送来的车室内空气吸热并将车室内冷却。另一方面，在第一冷却系中，与第二冷却系的第二制冷剂进行热交换的路径被分 为两条，在冷却对象冷却用通路设置调节阀9a和热交换器8a，在车室内空调用通路设置调 节阀9b和热交换器Sb。除此以外的散热器3、4和压缩机7与图17所示的第一冷却系相 同。根据该第6实施方式，不用分别构建马达1和逆变器电源2等冷却对象用和车室 内制冷用的制冷循环，能够用一个制冷循环实现电动车辆用驱动装置、即马达1和逆变器 电源2的冷却、以及车室内制冷。发明的第7实施方式变形例
图20表示图19所示的第7实施方式的变形例的电动车辆用冷却系统的结构。其 中，对于与图19所示的设备同样的设备附加相同的符号，以不同点为中心进行说明。在该 变形例中，在第二冷却系的冷却对象冷却用循环通路6c的马达1和泵5a之间设置散热器 14和风扇15。其中，在图20中省略风扇15的驱动装置的图示。构成第一冷却系的风扇4、 压缩机7、调节阀9等发生故障而导致马达1和逆变器电源2的冷却能力降低的情况下，在 散热器14中将第二冷却系的第二制冷剂的热向由风扇15送来的空气散热，确保与图1所 示的第1实施方式相同程度的冷却能力。由此，即使第一冷却系中发生故障的情况下，也能 够继续电动车辆的运行。发明的第8实施方式图21表示第8实施方式的电动车辆用冷却系统的结构。其中，对于与图1和图19 所示的设备同样的设备附加相同的符号，以不同点为中心进行说明，并且图21中省略上述 风扇驱动装置21、泵驱动装置22、控制装置23和与控制装置23连接的车速传感器M以及 加速传感器25等的设备的图示和说明。在该第8实施方式中，相对于图19所示的第7实 施方式，通过在压缩机7的喷出侧设置四通阀10，切换制冷循环的制冷剂循环方向，除了制 冷运转外还能够进行制暖运转。图21的第一冷却系的制冷剂循环通路所示的箭头表示制 冷运转中的第一制冷剂(制冷循环)的流动方向。被压缩机7压缩的制冷剂将散热器3作 为冷凝器而通过散热器之后，将热交换器8a和8b作为蒸发器而与第二冷却系的第二制冷 剂进行热交换(冷却第二制冷剂)之后，返回压缩机7。图22表示第8实施方式的制暖运转时的第一制冷剂的流动。被压缩机7压缩的 制冷剂，在以热交换器8b作为冷凝器向流过第二冷却系的室内空调用循环通路6d的第二 制冷剂散热而加温后，将热交换器8a和散热器3作为冷凝器通过之后，返回压缩机7。在热 交换器8a中，与流过第二冷却系的冷却对象冷却用循环通路6c的第二制冷剂进行热交换 (散热)。即，由于将冷却马达1和逆变器电源2的热在热交换器8a对第一冷却系的第一 制冷剂散热，所以能够将马达1和逆变器电源2的散热用于室内空调的制暖。由此，能够减 少制暖需要的动力。根据该第8实施方式，能够将冷却对象设备的冷却、车室内的制冷、车室内的制暖 均用一个系统实现。进而在制暖运转时，可以将马达1和逆变器电源2产生的热用于制暖， 能够实现效率更高的制暖运转。其中，也可以在图21和图22所示的第8实施方式的冷却对象冷却用循环通路6c 中，在马达1和泵fe之间设置图20所示的散热器14和风扇15，作为第一冷却系故障时的后备。发明的第9实施方式图23表示第9实施方式的电动车辆用冷却系统的结构。其中，对于与构成上述各 实施方式的冷却系统的设备相同的设备附加相同的符号，以不同点为中心进行说明，并且 在图23中省略上述风扇驱动装置21、泵驱动装置22、控制装置23和与控制装置23连接的 车速传感器M以及加速传感器25等的设备的图示和说明。在该第9实施方式中，对于图 21和图22所示的第8实施方式追加流路切换用三通阀12，提高马达1和逆变器电源2的 冷却能力。即，想要获得更高冷却能力的情况下，如图M所示地设定流路切换用三通阀12， 使流过第二冷却系的冷却对象冷却用循环通路6c的第二制冷剂顺序流过两个热交换器8a和8b而进行冷却。在图M中，实线所示的路径为制冷剂流过的路径，虚线所示的路径为制 冷剂没有流过的路径。根据该第9实施方式，虽然不能进行车室内的制冷，但是能够以更高的冷却能力 将冷却对象冷却。想要同时进行车室内的制冷的情况下，可以代替旁路切换用三通阀11而 设置两个流量调节阀，只要调节流过室内空调用的热交换器3a的第二制冷剂的流量即可。其中，也可以在图23和图M所示的第9实施方式的冷却对象冷却用循环通路6c 中，在马达1和泵fe之间设置图20所示的散热器14和风扇15，作为第一冷却系故障时的 后备。发明的第10实施方式图25表示第10实施方式的电动车辆冷却系统的结构。其中，对于与构成上述各 实施方式的冷却系统的的设备相同的设备附加相同的符号，以不同点为中心进行说明，并 且图25中省略上述风扇驱动装置21、泵驱动装置22、控制装置23和与控制装置23连接的 车速传感器M以及加速传感器25等的设备的图示和说明。在该第10实施方式中，对于图 21和图22所示的第8实施方式追加流路切换用三通阀12，通过并联地冷却马达1和逆变 器电源2，提高冷却能力。S卩，想要获得更高冷却能力的情况下，如图沈所示地设定流路切换用三通阀12， 使用由泵恥压送且在热交换器8b被冷却的第二制冷剂冷却马达1，并且使用由泵fe压送 且在热交换器8a被冷却的第二制冷剂冷却逆变器电源2。在图沈中，实线表示的路径为制 冷剂流过的路径，虚线表示的路径为制冷剂没有流过的路径。由此，虽然不能进行车室内的 制冷，但是能够以更高的冷却能力将冷却对象冷却。第11实施方式说明将上述的一实施方式的电动车辆用冷却系统实际搭载在电动车辆上的第11 实施方式。在该第11实施方式中，表示了搭载有图17所示的具备第一冷却系和第二冷却 系的第6实施方式的电动车辆用冷却系统的示例，上述第1 第5、第7 第10实施方式的 电动车辆用冷却系统中的任意一个都同样能够搭载在电动车辆上。图27是从横向看搭载了冷却系统的电动车辆的前部的图，图观是从上方看同一 电动车辆的前部的图。其中，对于与图17所示的设备相同的设备附加相同的符号进行说 明。在图27和图观中，该图右侧为车辆前进方向，电动车辆的电子驱动系统搭载在车辆的 前部。该实施方式以前轮驱动方式的电动车辆为例进行说明，后轮驱动方式和四轮驱动方 式的电动车和混合动力车等电动车辆也能够搭载上述的一实施方式的电动车辆用冷却系 统。该电动车辆的电子驱动系统由以下部分构成蓄积驱动能量的蓄电装置51、控制 从蓄电装置51到马达1的电力的逆变器电源2、接收来自逆变器电源2的电力而产生旋转 扭矩的马达1、将马达1的扭矩增幅的减速机52、将减速机52的输出扭矩传递到车轮的驱 动轴53、根据驾驶员的操作状态和冷却系统的状态控制马达1的目标扭矩和冷却系统的运 转状态的控制装置23、冷却逆变器电源2和马达1的冷却系统50。以下，将马达1、逆变器 电源2、减速机52特别称为驱动部件。冷却系统50由制冷循环的第一冷却系和水冷的第二冷却系构成(参照图17)。制 冷循环的第一冷却系包括压缩机7、散热器(室外热交换器)3、调节器(膨胀阀)9、热交换器8、制冷剂循环通路6a。在散热器3附加设置风扇4，将来自车辆前方的空气向散热器3 送风。该冷却风的流量由控制装置23控制风扇4的旋转速度来调节。另一方面，水冷的第 二冷却系包括泵5、热交换器8、室内热交换器M、整流板55、三通阀56、57、制冷剂循环通路 (水冷配管)6b。在室内热交换器M附加设置风扇58，将车室内的空气向室内热交换器M 送风，进行车室内的空气调节。该风量通过控制装置23控制风扇58的旋转速度来调节。虽然在图27和图28中省略图示，但是在该电动车辆的冷却系统50中，要计测通 过温度传感器等检测出的驱动部件和制冷剂的温度。控制装置23基于驱动部件及制冷剂 的温度和电子驱动系统的构成部件的运转状态控制压缩机7、风扇4、58、泵5、三通阀56、 57，控制第一冷却系和第二冷却系的制冷剂温度。在该电动车辆的冷却系统50中，在连通压缩机7、调节器(膨胀阀)9、散热器3及 热交换器8的第一冷却系的制冷剂循环通路6a中流通氟利昂取代物等的适合制冷循环的 制冷剂，该制冷剂被以压缩机7作为动力源的制冷循环冷却。另一方面，在连通热交换器8、 三通阀56、57、逆变器电源2、马达1、泵5的第二冷却系的制冷剂循环通路6b中流通防冻液 等的冷却水，冷却逆变器电源2、马达1等的驱动部件和室内。其中，还可以通过第二冷却系 的制冷剂同时冷却蓄电装置51。第二冷却系的制冷剂循环通路6b的制冷剂(冷却水等) 通过热交换器8，在该热交换器8中与流过第一冷却系的制冷剂循环通路6a的制冷剂进行 热交换(放热)并被冷却。此外，用于对车室内制冷(根据情况可为制热)的空气，通过室 内热交换器M被风扇58向图27的虚线箭头所示的方向送风，调节车室内的温度。在冷却系统50中，通过控制装置23控制压缩机7、风扇4、58、泵5、三通阀56、57 的动作，能够使第一冷却系和第二冷却系的制冷剂的温度任意地变化。例如，逆变器电源2 和马达1的负载较高、驱动部件的温度上升的情况、和预先预测出在行驶道路前方驱动部 件的温度上升的情况下，能够增大冷却系统50的驱动输出，降低制冷剂的温度。一般而言， 逆变器电源2比马达1的热容量小，相对于驱动负载的增大而言温度上升较快，所以需要比 马达1更低的制冷剂温度和高的冷却响应性。从而，优选以从热交换器8流出的制冷剂在 最初流入逆变器电源2，在之后流入马达1的方式构成第二冷却系。为了使基于马达1的驱动扭矩产生的振动和位移不传递到车辆框架(车体框 架)61，马达1通过弹性体的支撑部件(橡胶垫架)62和刚性体的子框架63搭载在车辆框 架61上。马达1对于子框架63刚性固定连接。在子框架63中，除了马达1之外还刚性设 置有逆变器电源2、压缩机7、调节器(膨胀阀)9、散热器(室外热交换器)3、风扇4、室内热 交换器M、泵5、三通阀56、57、热交换器8等的冷却设备。冷却系统50的构成部件(调节 器9、压缩机7、泵5，三通阀56、57、热交换器8，散热器3、风扇4等)、逆变器电源2和马达 1通过第一冷却系的制冷剂循环通路6a和第二冷却系的制冷剂循环通路6b相互连接。此 处，如果使构成部件为一体结构，则可以省略第一冷却系的制冷剂循环通路6a和第二冷却 系的制冷剂循环通路6b。例如，使逆变器电源2和马达1由一体外壳构成时，则可以使第二 冷却系的制冷剂循环通路6b被外壳内的流路代替，能够进一步缩短流路长度。像一般车辆的散热器那样，将冷却系统50的散热器3设置在车体前端的保险杠附 近的情况下，散热器3和驱动部件(逆变器电源2和马达1)的连接需要使用橡胶管等的弹 性体的配管。这是为了使驱动扭矩导致的马达1与车体框架61的相对位移被弹性体吸收。 像这样散热器3和驱动部件通过弹性体的配管连接的情况下，为了吸收相互的相对位移必须通过弹性体的较长的配管连接。因此，在散热器3冷却的制冷剂到达热交换器8而将第 二冷却系的制冷剂冷却，温度降低的第二冷却系的制冷剂到达逆变器电源2和马达1需要 花费较长的时间。在本实施方式的冷却系统50中，因为在被车体框架61弹性支撑的子框架63上设 置有逆变器电源2、马达1和冷却系统50，所以不需要考虑马达1的驱动扭矩导致的与车体 框架61的相对位移，能够使第一冷却系的制冷剂循环通路6a与第二冷却系的制冷剂循环 通路6b的配管的长度相对缩短(或者省略)。从而，能够使在散热器3被冷却的制冷剂在 短时间之内到达逆变器电源2和马达1，并且由于能够减小制冷剂的容积和热容量，能够快 速改变制冷剂的温度，提供冷却响应性优良的电动车辆的冷却系统50。此外，在该一实施方式中，热交换器8配设在散热器3和逆变器电源2之间。艮口， 如图27、图观所示，对于表示散热器3和逆变器电源2之间的最长距离的区间L，在区间L 的区域至少配设热交换器8的一部分。由此，与热交换器8配置在区间L以外相比，能够缩 短配管的长度，能够将在散热器3和热交换器8被冷却的制冷剂在短时间之内压送到逆变 器电源2和马达1。在图观所示的热交换器8、散热器3和逆变器电源2的位置关系中，因为热交换器 8配设在散热器3和逆变器电源2之间的位置，能够除去多余的配管长度，提供冷却响应性 优良的冷却系统50。此外，散热器3的制冷剂出口配置在比制冷剂入口靠近热交换器8的位置。由此， 与制冷剂出口配置在比制冷剂入口远离热交换器8的位置的情况相比，能够使在散热器3 被冷却的制冷剂在相对较短的时间内到达热交换器8的制冷剂入口，提供冷却响应性优良 的冷却系统50。同样，热交换器8的制冷剂出口配置在比制冷剂入口靠近逆变器电源2的 位置。由此，与制冷剂出口配置在远离逆变器电源2的制冷剂入口的位置的情况相比，能够 使在热交换器8被冷却的制冷剂在短时间内到达逆变器电源2，提供冷却响应性优良的冷 却系统50。散热器3相对于电动车辆的前进方向(图27的纸面右方)，配置在比驱动部件(逆 变器电源2或者马达1)靠近车辆后方的位置。由此，将可动式的导风板55控制在图27的 实线所示的位置时，能够将对驱动部件冷却时散出的散热器3的废热沿着图1中虚线箭头 所示的方向导向车室内。特别是，为了强化驱动部件的冷却性能将制冷剂的温度控制得较 低的情况下，能够代替或者补充基于室内热交换器M实现的车室内的制暖功能。接着，说明该一实施方式的冷却动作。在制冷动作中，第一冷却系的制冷剂循环通 路6a的制冷剂通过压缩机7向图27中箭头所示的方向流通。制冷剂在压缩机7被压缩为 高温、高压的气体，接着在散热器(室外热交换器)3向空气中散热并冷凝，成为高压的液 体。进而，制冷剂由调节器(膨胀阀)9减压，成为低压、低温的制冷剂(液体和气体的双重 制冷剂)。之后，制冷剂与在第二冷却系的制冷剂循环通路6b中流通的制冷剂(例如冷却 水)在热交换器8进行热交换。控制装置23对压缩机7进行驱动控制，调节制冷剂的温度 和流量。在热交换器8被冷却的第二冷却系的制冷剂由泵5压送通过制冷剂循环通路6b， 制冷剂的一部分通过室内热交换器M将室内的空气冷却。冷却室内后的制冷剂被导向逆 变器电源2和马达1。由三通阀56阻断到室内热交换器M的流路的情况下，从热交换器8流出的制冷剂直接被压送到逆变器电源2和马达1。第二冷却系的制冷剂吸收逆变器电源 2和马达1的热，温度上升，通过泵5后返回热交换器8。控制装置23对泵5和风扇4进行 驱动控制，并且切换三通阀56、57的流路，调节第二冷却系的制冷剂的温度和流量。例如，逆变器电源2或者马达1的温度可能在短时间内上升的情况和温度超过允 许范围的情况下，由三通阀56阻断制冷剂向室内热交换器M的流通，使制冷剂直接流入逆 变器电源2或者马达1。即，在利用室内热交换器M防止制冷剂的温度上升的同时，缩短从 热交换器8到逆变器电源2和马达1的制冷剂流路。由此，能够在短时间降低流入逆变器 电源2和马达1的制冷剂的温度，提供冷却响应性优良的冷却系统50。此外，逆变器电源2的温度在允许范围内时，从逆变器电源2流出的制冷剂经由三 通阀57流入马达1，将马达1冷却。但是，逆变器电源2的温度超过允许范围、或者可能在 短时间内上升的情况下，切换三通阀57的流路，阻断对马达1的流入，使其返回泵5。逆变 器电源2的负载降低时，控制三通阀57使冷却制冷剂也流入马达1。由此，虽然会暂时停止 温度上升较缓和的马达1的冷却，但是能够迅速抑制温度上升较急速的逆变器电源2的温 度上升，提供冷却响应性优良的冷却系统。进而，在降低制冷剂的温度的同时，需要使室内温度上升的情况下，控制三通阀56 使制冷剂不向室内热交换器讨循环。同时，将可动式的整流板阳控制在图1中实线所示 的位置，将从散热器3散出的热导向室内。这样，通过将散热器3与逆变器电源2和马达1 一体配置，使散热器3和室内的距离较近，在制冷剂低温的情况下也能够用散热器3的废热 对室内加温。其中，在上述实施方式及其变形例中，能够将各实施方式彼此、或者实施方式和变 形例进行各种组合。根据上述实施方式及其变形例能够实现以下的作用效果。首先，包括制冷剂循环 通路6，其使制冷剂在对车辆进行电动驱动的马达1和逆变器电源2中循环；散热器3，其在 制冷剂和外部空气之间进行热交换；泵5，其使制冷剂通过制冷剂循环通路6，在散热器3与 马达1及逆变器电源2之间循环；向散热器3送风的风扇4 ；和控制装置23，其控制泵5和 风扇4，以控制马达1和逆变器电源2的冷却，在马达1和逆变器电源2对车辆的驱动力位 于第一工作区域的情况下，控制装置23以第一冷却模式控制泵5和风扇4，在马达1和逆变 器电源2对车辆的驱动力位于比第一工作区域高的第二工作区域的情况下，以与第一冷却 模式相比冷却能力高的第二冷却模式控制泵5和风扇4，因此不会使马达1和逆变器电源2 的体积(尺寸、大小)过大，能够获得与以往相同的驱动力，并且能够减小马达1和逆变器 电源2的体积。此外，由于只在需要高驱动力时提高冷却能力，因此能够降低泵5和风扇4 的消耗电力，能够提高电动车辆整体的运转效率。根据上述实施方式及其变形例，使第一冷却模式的冷却能力为，在通过马达1和 逆变器电源2使第一工作区域中的车辆的驱动力持续产生时，将马达1和逆变器电源2的 温度保持为上限温度以下的冷却能力，使第二冷却模式的冷却能力为，在通过马达1和逆 变器电源2使第二工作区域中的车辆的驱动力在短时间内产生时，将马达1和逆变器电源 2的温度保持为上限温度以下的冷却能力，所以，能够以第一工作区域中的马达1的连续额 定扭矩和连续额定输出为基准确定马达1和逆变器电源2的体积，与以往以第二工作区域 中的马达1的最大扭矩和最高输出为基准的马达1和逆变器电源2的体积相比，能够实现马达1和逆变器电源2的小型化，并且能够获得第二工作区域中的马达1的短时间最大扭 矩和短时间最高输出。从而，使用比以往小的体积的马达1和逆变器电源2，在车辆的通常 行驶时从马达1连续产生较小的扭矩和输出，在车辆的起动时、加速时、上坡时等能够在短 时间内从马达1产生较大的扭矩和输出。根据上述实施方式及其变形例，包括检测车速的车速传感器M、和检测加速踏板 的开度的加速传感器25，基于由车速传感器M检测出的车速和由加速传感器25检测出 的加速踏板的开度求得车辆的驱动力，根据与车辆的驱动力相应的马达1及逆变器电源2 的扭矩和旋转速度的工作点是位于第一工作区域还是位于第二工作区域，选择第一冷却模 式或者第二冷却模式，从而能够正确地选择与行驶中的马达1的扭矩和输出相应的冷却模 式，适当地冷却马达1和逆变器电源2。根据上述实施方式及其变形例，包括获得到目的地为止的路径、车辆的当前位置 和道路信息的导航装置观，基于到目的地为止的路径的道路信息预测路径上的道路中的马 达1和逆变器电源2的工作点，在基于预测结果为在距离当前位置规定距离的前方存在第 二工作区域的道路的情况下，即使当前位置的马达1和逆变器电源2的工作点位于第一工 作区域，也从第一冷却模式切换到第二冷却模式，因此能够将第二工作区域的道路区间中 的马达1和逆变器电源2的温度上升抑制为比上限温度低的温度。换言之，能够在到达上限 温度之前留有余量，能够将第二工作区域的扭矩和输出的短时间额定量设定为更大的值。根据上述实施方式及其变形例，包括用于乘客手动切换第一冷却模式和第二冷却 模式的手动切换开关四，用手动切换开关四选择了第二冷却模式的情况下，即使马达1和 逆变器电源2的工作点位于第一工作区域，也从第一冷却模式切换到第二冷却模式，因此 在车辆的驾驶员根据驾驶嗜好、驾驶时的气候条件及行驶条件等想要提高冷却能力的情况 下，以驾驶员的意志为优先，能够以冷却能力高的第二冷却模式进行冷却，能够对于冷却模 式的自动选择功能有效地加入手动选择功能。根据上述实施方式及其变形例，包括检测外部空气温度的外部气温传感器31，检 测出的外部空气温度越高，越缩窄第一工作区域而扩宽第二工作区域，外部气温越高，越易 于切换到第二工作区域，能够补偿随着外部气温上升的冷却能力的降低。根据上述实施方式及其变形例，求得为了获得车辆的驱动力而在马达1和逆变器 电源2产生的损失、与用于冷却伴随着该损失的发热量的泵5和风扇4的消耗电力的和成 为最小的马达1的目标温度，控制泵5和风扇4使马达1的温度成为目标温度，因此除了能 够以马达1的效率，还能够以结合了为了冷却而消耗的泵5和风扇4自身的消耗电力的、综 合效率最高的马达温度，使马达1、逆变器电源2、风扇4和泵5运转，能够实现节能运转。根据上述实施方式及其变形例，包括识别车辆的驾驶员的驾驶员识别装置30、和 存储每个驾驶员的驾驶经历的存储器23m，从存储器2 !读出驾驶员的驾驶经历，判别驾驶 倾向，按照判别结果的驾驶倾向，变更第一工作区域和第二工作区域的界限，因此即使与一 般的驾驶员的马达工作点相同，对于更加要求加速的驾驶员，冷却能力高的第二冷却模式 的范围被扩大，也能够以与驾驶员的驾驶特性相适应的马达1和逆变器电源2的冷却能力 进行冷却。根据上述实施方式及其变形例，代替散热器3，具有与制冷剂循环通路6b不同的 其他制冷剂循环通路6a，包括在其他制冷剂循环通路6a中将冷却制冷剂压缩的压缩机7 ；将压缩后的冷却制冷剂对外部空气散热并冷凝的散热器3 ；降低冷凝后的冷却制冷剂的压 力的调节阀9 ；和使冷却制冷剂气化并从制冷剂循环通路6b的冷却制冷剂吸热的热交换器 8，所以能够使流过制冷剂循环通路6b的制冷剂的温度比空气温度低，能够进一步提高冷 却能力。 根据上述实施方式及其变形例，在制冷剂循环通路6的上游侧配设逆变器电源2， 在下游侧配设马达1，所以能够构成顾及到了马达1和逆变器电源2的热时间常数的最佳的 冷却系统。
权利要求
1.一种电动车辆的冷却系统，其特征在于，包括制冷剂循环通路，其使制冷剂在对车辆进行电动驱动的电动驱动单元中循环；热交换单元，其在所述制冷剂与外部空气之间进行热交换；制冷剂循环单元，其使所述制冷剂通过所述制冷剂循环通路，在所述热交换单元和所 述电动驱动单元之间循环；送风单元，其向所述热交换单元送风；和控制单元，其控制所述制冷剂循环单元和所述送风单元，以控制所述电动驱动单元的 冷却，其中，在所述电动驱动单元对车辆的驱动力位于第一工作区域时，所述控制单元以第一冷 却模式控制所述制冷剂循环单元和所述送风单元，在所述电动驱动单元对所述车辆的驱动 力位于比所述第一工作区域高的第二工作区域时，所述控制单元以与所述第一冷却模式相 比，冷却能力高的第二冷却模式控制所述制冷剂循环单元和所述送风单元。
2.如权利要求1所述的电动车辆的冷却系统，其特征在于所述第一冷却模式的冷却能力为，在通过所述电动驱动单元使所述第一工作区域中的 所述车辆的驱动力持续产生时，将所述电动驱动单元的温度保持在上限温度以下的冷却能 力，所述第二冷却模式的冷却能力为，在通过所述电动驱动单元使所述第二工作区域中的 所述车辆的驱动力在短时间内产生时，将所述电动驱动单元的温度保持在所述上限温度以 下的冷却能力。
3.如权利要求1所述的电动车辆的冷却系统，其特征在于，包括车速检测单元，其检测车辆的速度；和加速踏板开度检测单元，其检测加速踏板的开度，所述控制单元基于所述车速检测单元检测出的速度和所述加速踏板开度检测单元检 测出的加速踏板的开度，求得所述车辆的驱动力，根据与所述车辆的驱动力相应的所述电 动驱动单元的扭矩和旋转速度的工作点是位于所述第一工作区域还是位于所述第二工作 区域，选择所述第一冷却模式或者所述第二冷却模式。
4.如权利要求3所述的电动车辆的冷却系统，其特征在于，包括路径探索单元，其探索到目的地为止的路径；当前位置检测单元，其检测车辆的当前位置；获取单元，其获取道路信息；和预测单元，其基于所述路径的道路信息预测所述路径上的道路中的所述电动驱动单元 的工作点，所述控制单元，在基于所述预测单元的预测结果为在距离当前位置规定距离的前方存 在所述第二工作区域的道路的情况下，即使当前位置的所述电动驱动单元的工作点位于所 述第一工作区域，也从所述第一冷却模式切换到所述第二冷却模式。
5.如权利要求3所述的电动车辆的冷却系统，其特征在于，包括切换操作部件，其用于乘客手动切换所述第一冷却模式和所述第二冷却模式，所述控制单元，在通过所述切换操作部件选择了所述第二冷却模式的情况下，即使所 述电动驱动单元的工作点位于所述第一工作区域，也从所述第一冷却模式切换到所述第二冷却模式。
6.如权利要求1所述的电动车辆的冷却系统，其特征在于，包括温度检测单元，其检测外部空气温度，所述温度检测单元检测出的外部空气温度越高，所述控制单元越缩窄所述第一工作区 域而扩宽所述第二工作区域。
7.如权利要求1所述的电动车辆的冷却系统，其特征在于所述控制单元求得所述电动驱动单元的目标温度，控制所述制冷剂循环单元和所述送 风单元，以使所述电动驱动单元的温度成为所述目标温度，所述目标温度是使得为了获得 所述车辆的驱动力而在所述电动驱动单元产生的损失、与用于冷却伴随着所述损失的发热 量的所述制冷剂循环单元及所述送风单元的消耗电力之和成为最小时的所述电动驱动单 元的温度。
8.如权利要求1所述的电动车辆的冷却系统，其特征在于，包括识别单元，其识别车辆的驾驶员；和存储单元，其存储每个驾驶员的驾驶经历，所述控制单元从所述存储单元读出驾驶员的驾驶经历，判别驾驶倾向，按照判别结果 的驾驶倾向，变更所述第一工作区域和所述第二工作区域的界限。
9.如权利要求1所述的电动车辆的冷却系统，其特征在于所述热交换单元具有与所述制冷剂循环通路不同的其他制冷剂循环通路，包括在所 述其他制冷剂循环通路中将冷却制冷剂压缩的压缩机；将压缩后的冷却制冷剂向外部空气 散热并冷凝的冷凝器；降低冷凝后的冷却制冷剂的压力的膨胀阀；和使冷却制冷剂气化， 从所述制冷剂循环通路的冷却制冷剂吸热的蒸发器。
10.如权利要求1所述的电动车辆的冷却系统，其特征在于所述电动驱动单元是对车辆进行行驶驱动的马达和驱动所述马达的电力转换器，在所 述制冷剂循环通路的上游侧配设所述电力转换器，在所述制冷剂循环通路的下游侧配设所 述马达。
11.一种电动车辆，其特征在于搭载有权利要求1所述的电动车辆的冷却系统，冷却所述电动驱动单元。
全文摘要
提供得到与以往同等的扭矩和输出而缩小马达和逆变器电源的体积的电动车辆的冷却系统。包括使制冷剂在电动驱动车辆的电动驱动单元循环的制冷剂循环通路；在制冷剂与外部空气间进行热交换的热交换单元；使制冷剂通过制冷剂循环通路在热交换单元和电动驱动单元间循环的制冷剂循环单元；向热交换单元送风的送风单元和控制制冷剂循环单元和送风单元以控制电动驱动单元的冷却的控制单元，电动驱动单元对车辆的驱动力位于第一工作区域时，控制单元以第一冷却模式控制制冷剂循环单元和送风单元，电动驱动单元对车辆的驱动力位于比第一工作区域高的第二工作区域时，控制单元以比第一冷却模式的冷却能力高的第二冷却模式控制制冷剂循环单元和送风单元。
文档编号B60K11/00GK102050006SQ201010530599
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者今西裕人, 关谷祯夫, 奈须真吾, 尾坂忠史, 横山笃, 泽田逸郎 申请人:株式会社日立制作所