車両用制動エネルギ回生装置
【課題】車両用制動エネルギ回生装置において、制動時に電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う構成において、ブレーキ装置の小型軽量化を図るとともに、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上させることである。
【解決手段】車両用制動エネルギ回生装置１０は、車輪１４に連結された車軸２０、車軸２０を駆動する電動モータである走行用モータ１２、ブレーキ装置である摩擦ブレーキ２２、エアコンプレッサ５２、蓄圧タンク５４、及びＥＣＵ５６を含む。エアコンプレッサ５２は、制動時に車軸２０から伝達される動力で駆動し、空気を圧縮する。蓄圧タンク５４は、エアコンプレッサ５２に接続する。ＥＣＵ５６は、所定速度以上の高速度域で制動する際に、エアコンプレッサ５２を用いて空気を蓄圧タンク５４に蓄圧するようにエアコンプレッサ５２の動作を制御する。
【解決手段】車両用制動エネルギ回生装置１０は、車輪１４に連結された車軸２０、車軸２０を駆動する電動モータである走行用モータ１２、ブレーキ装置である摩擦ブレーキ２２、エアコンプレッサ５２、蓄圧タンク５４、及びＥＣＵ５６を含む。エアコンプレッサ５２は、制動時に車軸２０から伝達される動力で駆動し、空気を圧縮する。蓄圧タンク５４は、エアコンプレッサ５２に接続する。ＥＣＵ５６は、所定速度以上の高速度域で制動する際に、エアコンプレッサ５２を用いて空気を蓄圧タンク５４に蓄圧するようにエアコンプレッサ５２の動作を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪に連結された車軸と、車軸を駆動する電動モータと、車輪を制動するブレーキ装置とを備え、制動時に電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う車両用制動エネルギ回生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点から車両のＣＯ2の排出量削減が強く求められている。このため、従来の内燃機関に代わり、または内燃機関とともに電動モータを車両の駆動装置として用いることが行われるようになってきている。例えば、車輪に連結された車軸と、車軸を駆動する電動モータである走行用モータとを備える電気自動車やハイブリッド自動車等の車両が知られている。
【０００３】
このような車両において、走行用モータを駆動するとともに、制動時に車両の運動エネルギを効率的に走行用モータにより回収、すなわち回生するために、リチウムイオン電池等のバッテリである蓄電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電部に電気エネルギを蓄えることが行われている。また、大型の車両では、円板の回転運動エネルギを利用したフライホイールバッテリもエネルギ回生用として活用されている。なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１〜４がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１５６２１８号公報
【特許文献２】特開平１１−１７０９９０号公報
【特許文献３】特開平５−２４０２７８号公報
【特許文献４】特開２００８−１９０５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ただし、バッテリの劣化防止や急速充電装置の能力不足等の理由から、従来から車両制動時に走行用モータで多くの運動エネルギを回生するのを低中速度域に限定し、多量のエネルギ回生が期待できる高速度域では、摩擦を用いる摩擦ブレーキで多くの運動エネルギを消散する方式とすることが行われている。一方、車両の小型軽量化のために摩擦ブレーキの小型軽量化が求められているが、高速度域で大きな制動力を得るためには容量を大きくする必要があり、小型軽量化を妨げる要因となっている。また、最近、普及が目覚しいハイブリッド自動車では、車両に内燃機関と走行用モータとの両方を搭載するため、車両重量が増大し、高速度域で必要な制動力はより一層大きくなり、摩擦ブレーキの小型軽量化を進めることはさらに難しくなっている。
【０００６】
これに対して、制動時のエネルギを油圧等で蓄圧して、発進時や加速時に蓄圧した圧力を油圧モータ等の駆動力として利用することも考えられる。例えば、特許文献１には、制動時に車両の駆動力を油圧ポンプモータの軸に伝達し、油圧ポンプモータは、作動油をアキュムレータに圧送して油圧を蓄圧することが記載されている。また、アキュムレータの窒素ガスは圧縮され、車両の運動エネルギは、窒素ガスの静圧エネルギとしてアキュムレータに蓄圧されるとされている。アキュムレータに蓄圧されたエネルギは、発進及び加速時に利用するとされている。
【０００７】
また、特許文献２には制動時に、油圧ポンプモータをポンプとして作動させ、アキュムレータに蓄圧して制動時の運動エネルギをアキュムレータに回収し、アキュムレータに回収したエネルギは油圧ポンプモータまたは油圧ブレーキユニットに供給して制動動作及び加速動作に利用するとされている。
【０００８】
また、ディスクブレーキを冷却するために、特許文献３及び特許文献４に記載のように、ポンプまたはコンプレッサを用いてブレーキに水を噴射することも考えられている。
【０００９】
ただし、上記の引用文献１〜４のいずれにも、車軸を駆動する電動モータと、車輪を制動するブレーキ装置とを備え、制動時に電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う車両用制動エネルギ回生装置において、電動モータでは回生を行うことが難しい高速度域で制動エネルギを効率よく回収して摩擦ブレーキ等のブレーキ装置の小型軽量化を図るとともに、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上させる技術は記載されていない。
【００１０】
本発明の目的は、制動時に電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う車両用制動エネルギ回生装置において、ブレーキ装置の小型軽量化を図るとともに、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置は、車輪に連結された車軸と、前記車軸を駆動する電動モータと、前記車輪を制動するブレーキ装置とを備え、制動時に前記電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う車両用制動エネルギ回生装置であって、制動時に前記車軸から伝達される動力で駆動され、空気または冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機に接続される蓄圧部と、予め設定された所定速度以上の高速度域で制動する際に、前記圧縮機を用いて空気または冷媒を前記蓄圧部に蓄圧するように前記圧縮機の動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置である。
【００１２】
本発明に係る制動エネルギ回生装置によれば、高速度域の制動時に圧縮機の駆動力が車輪の駆動力の負荷となり、制動力の全体におけるブレーキ装置による制動力の割合を低下させることができる。したがって、ブレーキ装置の容量を小さくできるため、ブレーキ装置の小型軽量化を図れる。また、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上できる。
【００１３】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機は空気を圧縮し、さらに、前記ブレーキ装置の温度を監視するブレーキ温度監視部と、前記ブレーキ装置の温度が予め設定された所定ブレーキ温度以上になる第１条件が成立したときに、前記蓄圧部で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを前記ブレーキ装置に噴出させ、前記ブレーキ装置を冷却する噴出部とを備える。
【００１４】
上記構成によれば、ブレーキ装置が所定ブレーキ温度以上となった場合に、より有効にブレーキ装置を冷却できる。このため、ブレーキ装置のさらなる軽量化を図れる。また、圧縮機とは別の外部ポンプを設けることなく、制動時に蓄圧した蓄圧タンクの空気の圧力を利用して、噴流またはドライミストをブレーキ装置に噴出させることができるので、ブレーキ装置を冷却するためのエネルギ損失を小さくできる。
【００１５】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機は空気を圧縮し、さらに、前記電動モータの温度を監視するモータ温度監視部と、前記電動モータの温度が予め設定された所定モータ温度以上になる第２条件が成立したときに、前記蓄圧部で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを前記電動モータに噴出させ、前記電動モータを冷却する噴出部とを備える。
【００１６】
上記構成によれば、電動モータが所定モータ温度以上となった場合に、より有効に電動モータを冷却できる。また、圧縮機とは別の外部ポンプを設けることなく、制動時に蓄圧した蓄圧タンクの空気の圧力を利用して、噴流またはドライミストを電動モータに噴出させることができるので、電動モータを冷却するためのエネルギ損失を小さくできる。
【００１７】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機は空気を圧縮し、さらに、前記ブレーキ装置の温度を監視するブレーキ温度監視部と、前記電動モータの温度を監視するモータ温度監視部と、前記ブレーキ装置の温度が予め設定された所定ブレーキ温度以上になる第１条件と、前記電動モータの温度が予め設定された所定モータ温度以上になる第２条件との一方または両方が成立したときに、前記蓄圧部で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを前記ブレーキ装置及び前記電動モータの一方または両方に噴出させ、前記ブレーキ装置及び前記電動モータの一方または両方を冷却する噴出部とを備える。
【００１８】
上記構成によれば、ブレーキ装置及び電動モータの一方または両方を有効に冷却できる。また、圧縮機とは別の外部ポンプを設けることなく、制動時に蓄圧した蓄圧タンクの空気の圧力を利用して、噴流またはドライミストをブレーキ装置及び電動モータの一方または両方に噴出させることができるので、ブレーキ装置及び電動モータを冷却するためのエネルギ損失を小さくできる。
【００１９】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記蓄圧部と前記噴出部の噴出ノズルとを接続する噴出経路に液タンクの噴出側が接続されている。
【００２０】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記噴出部は、前記蓄圧部に接続される１つまたは複数の噴出ノズルを含み、前記ブレーキ装置に設けられ、前記車輪に結合された制動ディスクの回転に伴って、前記噴出ノズルから噴出された空気により前記制動ディスクの周辺部で径方向外側に向かう渦巻き状噴流を生成する。
【００２１】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機は空気を圧縮し、さらに、エアサスペンション装置の内部、または懸架装置に併設されたエアシリンダの内部に設けられたエア室に、前記圧縮機で圧送された空気を供給可能とする供給部を備える。
【００２２】
上記の構成によれば、エアサスペンション装置専用のエアコンプレッサを用いてエアサスペンション装置用の圧縮空気を生成する必要がなくなる。
【００２３】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記車軸と前記圧縮機との間に設けられ、前記車軸と前記圧縮機との間の動力伝達部の断接を切り換える電磁クラッチを備える。
【００２４】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機または前記蓄圧部の入口側に設けられ、開弁した場合に前記圧縮機による前記蓄圧部へのさらなる蓄圧を阻止する開放弁を備える。
【００２５】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機は冷媒を圧縮し、さらに、前記蓄圧部に蓄圧された冷媒を前記車室内空調装置に圧送することで、車室内空調装置による車室内の冷却を前記蓄圧部の圧力で補助する。
【００２６】
上記構成によれば、車室内空調装置に設けられる圧縮機の動力を節減し、車室内空調装置と蓄圧部とを連動させて空調性能の効率を高めることができる。
【００２７】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機は冷媒を圧縮し、さらに、車室内空調装置と前記圧縮機との間に接続され、内部に液状の冷媒が蒸発しつつ流れることで前記電動モータ及び前記ブレーキ装置の一方または両方を冷却するモータ側蒸発器と、前記モータ側蒸発器をバイパスするバイパス経路と、前記車室内空調装置に設けられる空調側蒸発器をバイパスする第２バイパス経路とを備え、前記圧縮機は、前記モータ側蒸発器から排出された冷媒を圧縮し、制動時に、前記電動モータまたは前記ブレーキ装置の冷却要求がない場合に、前記車軸からの動力で駆動される圧縮機または蓄圧部から、前記バイパス経路を通じて送られた冷媒を前記車室内空調装置に圧送し、制動時に、前記電動モータまたは前記ブレーキ装置の冷却要求がある場合に、前記車軸からの動力で駆動される圧縮機と前記車室内空調装置とを作動させ、前記車室内空調装置において、前記第２バイパス経路を通じて送られた冷媒を、前記車室内空調装置に設けられる空調側圧縮機で圧送する。
【００２８】
上記構成によれば、空調側圧縮機の動力を節減し、車室内空調装置と圧縮機または蓄圧部とを連動させて空調性能の効率を高めることができるとともに、高速走行時には電動モータまたはブレーキ装置をより温度低下させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置によれば、制動時に電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う構成において、ブレーキ装置の小型軽量化を図れるとともに、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第１の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。
【図２】ブレーキ装置のディスクロータにドライミストを噴射させることによる効果を確認するための台上試験結果を示す図であって、空転状態とドライミスト噴射状態とでのディスクロータの温度変化を示す図である。
【図３】片側車輪の駆動部の比較例の構成を示す図である。
【図４】図３の比較例での車両速度に対する制動力の分担割合の１例を示す概念図である。
【図５】片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第２の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。
【図６】図５の構成において、噴出ノズル及び円筒状カバーを、一部を切断して示す概略斜視図である。
【図７】片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第３の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置を構成するモータケースの概略斜視図である。
【図９】片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第５の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。
【図１０】片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第６の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を、走行用モータの冷却要求がない場合で示す図である。
【図１１】図１０の構成を、走行用モータの冷却要求がある場合で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［第１の実施形態］
図１は、片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第１の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。図１に示す車両用制動エネルギ回生装置（以下、単に「制動エネルギ回生装置」という。）１０は、例えば蓄電部であるニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の車載バッテリ（図示せず）を電力源とし、電動モータである走行用モータ１２を駆動し、走行用モータ１２に連結された車輪１４を駆動する電気自動車等の電動車両に搭載して使用する。図示の例では、走行用モータ１２は、車輪１４の内側に少なくとも一部が配置されたモータケース１６の内部に、変速機１８等の他の要素とともに収容されている。このような走行用モータ１２は、インホイールモータと呼ばれることがある。なお、本実施形態の制動エネルギ回生装置１０では、車載バッテリの代わりに、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電部を使用することもできる。また、本実施形態の制動エネルギ回生装置１０は、電気自動車以外の電動車両、例えば、エンジンと走行用モータとを車両の駆動源として備えるハイブリッド自動車等に搭載して使用することもできる。
【００３２】
本実施形態の制動エネルギ回生装置１０は、車両の前輪または後輪または前輪及び後輪の４輪に組み込んで使用される。図１では、前輪または後輪の左右両輪のうち、片側車輪１４の駆動部に設けられた制動エネルギ回生装置１０を示している。
【００３３】
制動エネルギ回生装置１０は、片側車輪１４に連結された車軸２０と、車軸２０を駆動する走行用モータ１２と、車輪１４を制動するブレーキ装置である摩擦ブレーキ２２とを備える。すなわち、制動エネルギ回生装置１０は、片側車輪１４の軸方向内側（図１の左側）に設けられた、摩擦ブレーキ２２を構成する制動ディスクであるディスクロータ２４と、ハブ２６とを備える。ディスクロータ２４とハブ２６とは、片側車輪１４の軸方向内側に、図示しないボルト等により片側車輪１４と同軸上に固定されている。
【００３４】
また、モータケース１６の外端部（図１の右端部）に設けられた図示しない円筒部の内側にハブ２６が、軸受２８を介して回転可能に支持されている。車軸２０は、ハブ２６の内側に、スプライン係合部等により互いの相対回転不能に連結されている。このため、車軸２０は、片側車輪１４に連結されている。
【００３５】
また、モータケース１６の外端部の上部外周面に、摩擦ブレーキ２２を構成するキャリパ３０が、モータケース１６に対する軸方向の相対変位可能に支持されている。このために、キャリパ３０と一体の支持部３２にモータケース１６に固定された軸部を挿通し、支持部３２を軸部の軸方向に摺動可能としている。キャリパ３０の先端部に設けられた爪部３４と、爪部３４に対向するシリンダ３６に配置されたピストンとの間に、ディスクロータ２４の周方向一部を配置し、シリンダ３６に油圧を導入することで、ディスクロータ２４の両側面に、爪部３４とピストンとにそれぞれ設けられたパッドを押し付けることで制動可能としている。モータケース１６は、図示しない車体または車体に支持された懸架装置３８（後述する図３参照）の一部に支持されている。片側車輪１４を構成するホイール４０の内側にキャリパ３０及びディスクロータ２４が配置されている。
【００３６】
モータケース１６の内側に走行用モータ１２と変速機１８とが設けられている。走行用モータ１２は、モータケース１６の内側に固定されたステータ４２と、ステータ４２の内側に径方向に対向配置されたロータ４４とを含む。ロータ４４は、車軸２０と同軸上に配置されたロータ軸４６に固定されており、ロータ軸４６は、モータケース１６の内側に軸受により回転可能に支持されている。変速機１８は、ロータ軸４６と車軸２０との間に設けられ、ロータ軸４６の動力を減速して車軸２０に伝達する。走行用モータ１２としては、永久磁石付き同期モータや、誘導モータ等、種々の構成を採用できる。走行用モータ１２に車載バッテリから電力が供給され、駆動されると、車軸２０、ハブ２６、ホイール４０、車輪１４を構成するタイヤ４８に駆動力が伝達され、車両が前進または後退する。また、制動時には、車載バッテリの充電量が所定量以下である等の所定の条件を満たす場合に、車軸２０の回転により走行用モータ１２を発電機として作用させ、走行用モータ１２で発電した電力を車載バッテリに供給、すなわち充電するようにしている。このため、制動時に走行用モータ１２を用いて運動エネルギの回生を行うことができる。
【００３７】
モータケース１６の内側に、電磁クラッチ５０と、圧縮機であるエアコンプレッサ５２とが設けられている。また、モータケース１６の外側に蓄圧部である蓄圧タンク５４が設けられている。電磁クラッチ５０は、変速機１８とエアコンプレッサ５２との間に設けられ、制御部であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）５６により断接状態が制御される。すなわち、電磁クラッチ５０は、車軸２０とエアコンプレッサ５２との間に設けられ、車軸２０とエアコンプレッサ５２との間の動力伝達部の断接を切り換える。
【００３８】
ＥＣＵ５６は、ＣＰＵ、メモリ等を有するマイクロコンピュータを含む。電磁クラッチ５０が接続されると、車軸２０の動力は変速機１８で増速されてから、エアコンプレッサ５２の回転軸に伝達され、エアコンプレッサ５２が駆動される。エアコンプレッサ５２は駆動により空気を圧縮するもので、エアコンプレッサ５２により加圧された圧縮空気は、蓄圧タンク５４に供給される。すなわち、エアコンプレッサ５２の出口は、蓄圧タンク５４に接続されている。
【００３９】
電磁クラッチ５０が遮断されると、車軸２０が回転していてもエアコンプレッサ５２は駆動されず、圧縮空気が蓄圧タンク５４に供給されない。蓄圧タンク５４の入口または蓄圧タンク５４及びエアコンプレッサ５２同士を接続する接続路５８の一部に逆止弁（図示せず）が設けられており、逆止弁により、エアコンプレッサ５２から蓄圧タンク５４へは空気が供給されるが、蓄圧タンク５４からエアコンプレッサ５２へは空気が排出されないようにしている。
【００４０】
なお、変速機１８は、走行用モータ１２の最大トルクや最高回転数と所望の車両運動性能等を勘案して装備されている。ただし、変速機１８を省略して、車軸２０とロータ軸４６とを一体の単一の軸とすることもできる。この場合、電磁クラッチ５０は、車軸２０とエアコンプレッサ５２との間に設けられ、電磁クラッチ５０が接続されることで車軸２０の動力がエアコンプレッサ５２に伝達される。
【００４１】
また、蓄圧タンク５４には弾性変形してエネルギを蓄えることができる１つまたは複数の室空間が設けられており、圧送された空気を最大許容圧力まで蓄えることができる。
【００４２】
モータケース１６の外側には、蓄圧タンク５４と噴出ノズル６０とを接続する噴出経路６２と、噴出経路６２の中間部に設けられた制御弁６４とが設けられている。噴出経路６２の下流端に設けられた噴出ノズル６０の噴出口は、ホイール４０の内側面の外周部とキャリパ３０との間の隙間空間に向けられている。また、噴出経路６２の制御弁６４よりも下流側に、水等の冷却液が設けられた液タンク６６の噴出側が接続路６８を介して接続されている。接続路６８の中間部に制御弁７０が設けられている。制御弁６４，７０の開閉はＥＣＵ５６により制御される。
【００４３】
制動エネルギ回生装置１０には、キャリパ３０等に設けられ、摩擦ブレーキ２２の温度を監視するブレーキ温度センサ（図示せず）が設けられている。ブレーキ温度センサの検出温度は、ＥＣＵ５６に入力される。また、制動エネルギ回生装置１０には、車両の速度を検出する車速センサ７４が設けられており、車速センサ７４の検出速度もＥＣＵ５６に入力される。
【００４４】
ＥＣＵ５６は、エアコンプレッサ制御部と、噴流制御部とを有する。エアコンプレッサ制御部は、車両の制動時に、車速センサ７４の検出速度から、予め設定された所定速度以上の高速度域で制動するか否かを判定し、所定速度以上の高速度域で制動すると判定した際に、エアコンプレッサ５２を用いて圧縮空気を蓄圧タンク５４に蓄圧するように、電磁クラッチ５０の断接を制御して、エアコンプレッサ５２の動作を制御する。すなわち、ＥＣＵ５６は、予め設定された所定速度以上の高速度域で制動する際に、エアコンプレッサ５２を用いて空気を蓄圧タンク５４に蓄圧するようにエアコンプレッサ５２の動作を制御する。例えば、全体の制動力のうち、走行用モータ１２による制動力が摩擦ブレーキ２２による制動力よりも小さくなる場合等の、所定の高速度域での走行中にブレーキペダルの踏み込み等が行われると、それを表す制動信号がＥＣＵ５６で取得され、所定速度以上の高速度域で制動すると判定される。このように高速域で制動すると判定されると、電磁クラッチ５０により変速機１８に連結されたエアコンプレッサ５２が高速で駆動され、圧縮空気が蓄圧タンク５４に圧送される。
【００４５】
また、制動エネルギ回生装置１０は、摩擦ブレーキ２２の温度が予め設定された所定ブレーキ温度である第１温度以上になる第１条件が成立したときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを、摩擦ブレーキ２２に噴出ノズル６０から噴出させ、摩擦ブレーキ２２を冷却する噴出部７６を備える。噴出部７６は、ＥＣＵ５６、噴出経路６２、噴出ノズル６０、制御弁６４，７０を含む。
【００４６】
ＥＣＵ５６が有する噴流制御部は、摩擦ブレーキ２２の温度が予め設定された所定ブレーキ温度である第１温度以上になったときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による噴流、または、例えば粒径３０μｍ以下のドライミストを、摩擦ブレーキ２２に噴出ノズル６０から噴出させ、摩擦ブレーキ２２を冷却するように、制御弁６４，７０の開閉を制御する。
【００４７】
制御弁６４が開くと、蓄圧タンク５４内の圧縮空気が噴流経路を通じて噴出ノズル６０の噴出口から噴流となって噴出され、ホイール４０内を流れてディスクロータ２４等の摩擦ブレーキ２２の構成部材を冷却する。また、制御弁７０が開いた状態で、制御弁６４が開くと、液タンク６６から水等の冷却液が圧縮空気の負圧により吸い出され、噴出ノズル６０からドライミストが噴出され、ディスクロータ２４の外表面に吹き付けられる。このため、ディスクロータ２４がより有効に冷却される。
【００４８】
なお、噴流及びドライミストの一方または両方は、摩擦ブレーキ２２の代わりに、または摩擦ブレーキ２２とともに、モータケース１６の外表面にも吹き付けられるようにすることにより、走行用モータ１２を冷却することもできる。この場合、制動エネルギ回生装置１０に、走行用モータ１２の温度を監視するモータ温度センサ７２が設けられるようにする。例えば、噴流及びドライミストの一方または両方が走行用モータ１２だけに吹き付けられるようにする場合、噴出部７６は、走行用モータ１２の温度が予め設定された所定モータ温度である第２温度以上になる第２条件が成立したときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを、モータケース１６に噴出ノズル６０から噴出させ、走行用モータ１２を冷却するようにする。また、制動エネルギ回生装置１０に、摩擦ブレーキ２２の温度を監視するブレーキ温度センサと、走行用モータ１２の温度を監視するモータ温度センサ７２との両方が設けられるようにすることもできる。この場合、噴出部７６は、摩擦ブレーキ２２の温度が予め設定された所定ブレーキ温度である第１温度以上になる第１条件と、走行用モータ１２の温度が予め設定された所定モータ温度である第２温度以上になる第２条件との一方または両方が成立したときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを、摩擦ブレーキ２２及びモータケース１６の一方または両方に噴出ノズル６０から噴出させ、摩擦ブレーキ２２及び走行用モータ１２の一方または両方を冷却するようにする。
【００４９】
例えば、ＥＣＵ５６が有する噴流制御部は、摩擦ブレーキ２２の温度が予め設定された所定ブレーキ温度である第１温度以上で、かつ、走行用モータ１２の温度が予め設定された所定モータ温度である第２温度以上になったときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを、摩擦ブレーキ２２及び走行用モータ１２の一方または両方に噴出ノズル６０から噴出させるように、制御弁６４，７０を制御することもできる。
【００５０】
また、モータ温度センサ７２及びブレーキ温度センサの一方のみを設けて、一方の温度センサによる検出温度が所定温度以上である場合に、噴流制御部は、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを、走行用モータ１２または摩擦ブレーキ２２に噴出ノズル６０から噴出させるように、制御弁６４，７０を制御することもできる。
【００５１】
また、摩擦ブレーキ２２及び走行用モータ１２の一方または両方にドライミストが吹き付けられる場合、ミストの粒径が小さいので、摩擦ブレーキ２２や走行用モータ１２の外表面を過度に濡らすことなく気化熱を奪って、摩擦ブレーキ２２や走行用モータ１２を温度低下させることができる。ドライミストは気化熱により液体から気体に相変化して、外部に放出される。
【００５２】
なお、図１では、左右車輪のうち、片側車輪１４の駆動部のみを示しているが、図示しない左右の反対側の車輪の場合も、片側車輪１４の駆動部と左右の配置が異なるだけで同様である。この場合、ＥＣＵ５６、液タンク６６等は、それぞれ左右で共通の構成を使用することもできる。
【００５３】
上記の制動エネルギ回生装置１０によれば、制動時に走行用モータ１２を用いて運動エネルギの回生を行う構成において、予め設定された所定速度以上の高速度域で制動する際に、エアコンプレッサ５２を用いて圧縮空気を蓄圧タンク５４に蓄圧するようにエアコンプレッサ５２の動作が制御される。このため、高速度域の制動時にエアコンプレッサ５２の駆動力が車輪１４の駆動力の負荷となり、制動力の全体における摩擦ブレーキ２２による制動力の割合を低下させることができる。したがって、摩擦ブレーキ２２の容量、すなわち最大蓄熱容量を小さくできるため、ディスクロータ２４、キャリパ３０等の小型軽量化により摩擦ブレーキ２２の小型軽量化を図れる。また、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上できる。このため、車両の燃費向上と、操安性向上とを実現できる。
【００５４】
さらに、摩擦ブレーキ２２の温度が予め設定された所定温度以上になったときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による冷却風である噴流またはドライミストを噴出ノズル６０から摩擦ブレーキ２２に噴出させ、摩擦ブレーキ２２を冷却する噴出部７６を備える。このため、車両の走行中または停止時に、摩擦ブレーキ２２が所定温度以上となった場合に、より有効に摩擦ブレーキ２２を冷却できる。したがって、摩擦ブレーキ２２のさらなる軽量化を図れる。また、走行用モータ１２の温度が予め設定された所定温度以上になったときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による冷却風である噴流またはドライミストを噴出ノズル６０から走行用モータ１２に噴出させ、走行用モータ１２を冷却する噴出部７６を備える場合、車両の走行中または停止時に、走行用モータ１２が所定温度以上となった場合に、より有効に走行用モータ１２を冷却できる。また、エアコンプレッサ５２とは別の外部ポンプを設けることなく、制動時に蓄圧した蓄圧タンク５４の空気の圧力を利用して、噴流やドライミストを摩擦ブレーキ２２（または走行用モータ１２、または摩擦ブレーキ２２及び走行用モータ１２の両方）に噴出させることができるので、摩擦ブレーキ２２（または走行用モータ１２、または摩擦ブレーキ２２及び走行用モータ１２の両方）を冷却するためのエネルギ損失を十分に小さくできる。
【００５５】
なお、噴出ノズル６０から単なる高圧空気の噴流を噴出させるか、またはドライミストを噴出させるかは、ＥＣＵ５６が有する選択部で決定することができる。例えば、車速が高い領域で制動する際に温度上昇がある場合には、ドライミストを噴出させ、車速が低い領域で制動する際に温度上昇がある場合に、単なる噴流を噴出させることもできる。
【００５６】
また、本実施形態では、上記の特許文献１，２に記載されているような車両の発進や加速に回生エネルギを使用することがないので、重量やコストが過度に増大する大掛かりな構成を使用せずにすみ、走行用モータ１２や摩擦ブレーキ２２の近くに併設できる軽量小型の装置とすることができる。また、本実施形態と異なり、制動時のエネルギを油圧で蓄圧して、発進時や加速時に蓄圧した圧力を油圧モータの駆動力として利用するという、従来から考えられている構成では、例えば駆動効率が３０％程度と低くなる場合がある。この場合、この構成で十分な駆動力を確保するためには、モータとポンプとの両方を兼ねる圧縮機や蓄圧装置がかなり大型化し、コストも上昇する可能性がある。
【００５７】
また、上記の特許文献３，４に記載の技術のように、摩擦ブレーキに単に冷却用のミストや水を噴出する場合、専用のポンプを装備して電源やエンジンで駆動させる必要があり、重量やコストが過度に上昇する可能性がある。また、インホイールモータ等のモータがブレーキ装置と近接して配置される構成で、ブレーキ装置やモータの温度にかかわらず単に水やミストをモータに吹き付ける構成とすると、水滴がモータに付着したままとなり、電気系統が故障する可能性がある。これに対して、本実施形態では、このような不都合をいずれも解消できる。
【００５８】
図２は、ブレーキ装置のディスクロータにドライミストを噴射させることによる効果を確認するための台上試験結果を示す図であって、空転状態とドライミスト噴射状態とでのディスクロータの温度変化を示す図である。図２で横軸は時間を、縦軸はディスクロータの温度を、それぞれ示している。図２で実線ａは所定時間経過後にドライミストを噴出させることを、破線ｂは、所定時間経過後もドライミストを噴出しないことを示している。図２の試験結果から、ドライミストを噴出させる場合は、ドライミストを噴出しない空転状態の場合に比べて、温度低下の勾配が約４〜５倍に大きくでき、冷却性能を向上できることが分かった。
【００５９】
図３は、本実施の形態との比較のための、片側車輪の駆動部の比較例の構成を示す図である。図３の構成は、上記の図１に示した実施形態において、電磁クラッチ５０、エアコンプレッサ５２、蓄圧タンク５４、噴出経路６２、液タンク６６、温度センサ７２及び車速センサ７４をいずれも省略している。モータケース１６は、通常多く使用されるナックルアームのように、懸架装置（サスペンション装置）３８を構成する上アーム７８と下アーム８０とに支持されている。
【００６０】
このような比較例の構成では、制動時に、摩擦ブレーキ２２によるエネルギ消散と、走行用モータ１２の回生によるエネルギ回収とが併用して行われる。図４は、図３の比較例での車両速度に対する制動力の分担割合の１例を示す概念図である。以下の図４の説明では、図３に示した要素に付した符号を用いて説明する。制動力のうち、走行用モータ１２の回生による分担割合は、極低速度域で０から徐々に上昇し、低中速度域で最大となり、低中速度域の途中から徐々に上昇する。これに伴って、制動力のうち、摩擦ブレーキ２２による分担割合は、極低速度域で最大値から徐々に低下し、低中速度域で最小となり、低中速度域の途中から徐々に上昇する。すなわち、低中速度域ではモータ回生による制動力の割合が大きく、車両停止近傍の極低速度域と高速度域とでは、摩擦ブレーキ２２による制動力が支配的になる。
【００６１】
このように比較例では、走行用モータ１２による車両の運動エネルギの回生は、低中速度域では効果的に行われているが高速度域ではほとんど行われない場合がある。このため、摩擦ブレーキ２２の高速度域での分担割合が大きく、摩擦ブレーキ２２の軽量化を図ることが難しい。これに対して、上記の図１に示した実施形態では、モータ回生が不十分な高速度域においてエアコンプレッサ５２によるエネルギ回生を行い、さらに摩擦ブレーキ２２や走行用モータ１２の冷却に利用することで、回生効率の向上と摩擦ブレーキ２２の小型軽量化とを同時に実現できる。
【００６２】
なお、上記の図１の実施形態では、エアコンプレッサ５２を作動させるために電磁クラッチ５０を変速機１８とエアコンプレッサ５２との間に設けて、電磁クラッチ５０の断接を制御している。ただし、電磁クラッチ５０を設けずに、エアコンプレッサ５２や蓄圧タンク５４の入口側に電磁弁である開放弁を設け、作動により入口が大気に開放されるようにして、開放弁の開放状態ではエアコンプレッサ５２が作動しても蓄圧タンク５４に圧縮空気が導入されないようにすることもできる。この場合、開放弁は、エアコンプレッサ５２または蓄圧タンク５４の入口側に設けられ、開弁した場合にエアコンプレッサ５２による蓄圧タンク５４へのさらなる蓄圧を阻止する。
【００６３】
また、蓄圧タンク５４は、本実施形態のように、モータケース１６に別体で併設される構成に限定するものではなく、モータケース１６の強度を補強する構造材として内部に組み込む構成とすることもできる。
【００６４】
［第２の実施形態］
図５は、片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第２の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。図６は、図５の構成において、噴出ノズル及び円筒状カバーを、一部を切断して示す概略斜視図である。
【００６５】
図５に示すように、本実施形態では、上記の図１に示した第１の実施形態において、蓄圧タンク５４に接続された噴出経路６２を中間部で２本の分岐経路８２に分岐させ、各分岐経路８２の下流側部分をモータケース１６の内側に配置している。また、各分岐経路８２の下流端に噴出ノズル６０が設けられており、各噴出ノズル６０を噴出口が互いに非平行となるように配置されている。
【００６６】
また、モータケース１６の内側の壁部に円筒状カバー８４の一端が固定され、摩擦ブレーキ２２側の軸受２８の周囲に円筒状カバー８４が車軸２０と同軸上に配置されている。なお、図５では、各分岐経路８２がロータ４４を軸方向に通過するような図示としているが、実際には、各分岐経路８２は固定のステータ４２を軸方向に抜けるように配置したり、走行用モータ１２を避けるように配置される。
【００６７】
図６に示すように、円筒状カバー８４は、内周面に２つのらせん状のガイドベーン８６，８８が固定されており、互いに重ならないように配置されている。また、各ガイドベーン８６，８８に対応する噴出ノズル６０は、それぞれの噴流が円筒状カバー８４の内周面の略接線方向に速度成分を有するように、円筒状カバー８４の軸方向に対し傾斜して配置されている。そして、各ガイドベーン８６，８８の一端部から他端部に向けて片面側に沿って各噴出ノズル６０からの噴流が流れるようにしている。ガイドベーン８６，８８は、車両の前進時にディスクロータ２４（図５）の回転方向（図５の矢印α方向）と同方向（図５の矢印β方向）の渦巻き流が形成されるようにしている。すなわち、図５に示す、噴出部７６は、蓄圧タンク５４に接続される２つの噴出ノズル６０を含む。
【００６８】
このような本実施形態では、各噴出ノズル６０から噴流またはドライミストが噴出されると、図５に矢印βで示すように、円筒状カバー８４の内側で渦巻き流が形成され、その渦巻き流が軸受２８の内側部分を通じて軸方向外端部（図５の右端部）から径方向外側に向かって放射状に噴出され、ディスクロータ２４に吹き付けられる。また、走行時には、ディスクロータ２４は回転するため、ディスクロータ２４周囲の空気は遠心力により外側に流れる。すなわち、摩擦ブレーキ２２に設けられ、車輪１４に結合されたディスクロータ２４の回転に伴って、２つの噴出ノズル６０から噴出された空気によりディスクロータ２４の周辺部で径方向外側に向かう渦巻き状噴流を生成可能としている。このため、噴流またはドライミストを、ディスクロータ２４を冷却しつつ、径方向外側に流し、ホイール４０外側に有効に排出することができる。したがって、各噴出ノズル６０からドライミストを噴出させる際に、ホイール４０内にドライミストが滞留したままとなることを防止でき、摩擦ブレーキ２２の冷却効果を高めることができる。また、ホイール４０内にドライミストが滞留したままとなると、水が気化しにくくなるので、ホイール４０内の摩擦ブレーキ２２との間の隙間を大きくしたり、ホイール４０の内面に複数のフィンを形成して、ホイール４０の回転によりホイール４０内の熱を有効に外部に排出するようにすることもできる。
【００６９】
なお、ガイドベーン８６，８８及び噴出ノズル６０はそれぞれ１個のみ設けて渦巻き状の噴流を形成するようにすることもできる。また、ガイドベーンは省略して、渦巻状の噴流を形成するようにすることもできる。例えば、ガイドベーンの代わりに、円筒状カバー８４の内周面にらせん状の溝を形成することもできる。その他の構成及び作用は、上記の図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００７０】
［第３の実施形態］
図７は、片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第３の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。本実施形態は、上記の図１に示した第１の実施形態において、噴流またはドライミストがホイール４０の外周部から内周部に向かって流れるようにしている。このために、ホイール４０の内周面に径方向の鍔部９０を形成するとともに、鍔部９０にドーナツ状、すなわち円輪状のディスクロータ２４を固定している。また、キャリパ３０の爪部３４をディスクロータ２４の内周側からシリンダ３６と反対側に導出させて、シリンダ３６に配置したピストンと爪部３４とを、パッドを介してディスクロータ２４の両側面に押し付けている。
【００７１】
また、ホイール４０の内周寄り部分で噴流がホイール４０外に排出されるようにするために、ホイール４０の内周寄り部分に軸方向両側を貫通する孔部を形成することもできる。なお、ホイール４０の内周面や内側面に整流フィンを形成し、ホイール４０の回転方向に渦巻状の噴流が形成されるようにし、ディスクロータ２４から熱を奪った噴流をホイール４０外に排出されるようにすることもできる。その他の構成及び作用は、上記の図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００７２】
なお、上記の図１，５〜７の各実施形態で、ディスクロータ２４付近で制動で生じるパッド等の摩耗粉を有効に排出するために、噴出ノズル６０の噴出口をディスクロータ２４上のパッドの回出側に向けて、噴出ノズル６０から噴出された噴流により摩耗粉をディスクロータ２４上から有効に除去するようにすることもできる。
【００７３】
［第４の実施形態］
図８は、本発明の第４の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置を構成するモータケース１６の概略斜視図である。なお、以下では、図１に示した要素と同等の要素には同一の符号を付して説明する。本実施形態では、上記の図１に示した第１の実施形態において、走行用モータ１２の冷却効果を高めるために、噴出経路６２の下流側に複数に分岐した分岐経路８２を設けるとともに、１つの図示しない分岐経路の下流端に設けられた噴出ノズルを摩擦ブレーキ２２冷却用の噴出ノズルとし、別の１つまたは複数の分岐経路８２の下流端に設けられた噴出ノズル６０をモータ冷却用として使用する。図示の例では、モータ冷却用の噴出ノズル６０を２つとしているが、１つまたは３つ以上とすることもできる。
【００７４】
また、モータケース１６の外周面に複数のガイドフィン９２を形成し、ガイドフィン９２の下流側を上流側に対し、車両の前進時にディスクロータ２４が回転する方向（図８の矢印γ方向）の前側に配置している。各噴出ノズル６０の噴出口を、ガイドフィン９２の間に形成される流路９４の一端部（図８の左端部）に向けている。その他の構成及び作用は、上記の図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００７５】
なお、本実施形態で、モータ冷却用の噴出ノズル６０からの噴流が、モータケース１６の外周部で渦巻状に形成されるようにするためにモータケース１６の外周部に渦巻状のガイドフィンを形成し、このガイドフィンの上流側端部に噴出ノズル６０の噴出口を向けることもできる。
【００７６】
また、上記の各実施形態において、摩擦ブレーキ２２や走行用モータ１２の冷却効果を高めるために、噴出ノズル６０からの噴流と接触するモータケース１６やホイール４０の表面を腐食流体でエッチング処理し、擬似フラクタルにする等により微小な凹凸形状を表面に形成することもできる。この場合、モータケース１６やホイール４０と噴流との接触面積を増大でき、冷却効果が高められる。
【００７７】
［第５の実施形態］
図９は、片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第５の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。なお、以下では、図１に示した要素と同等の要素には同一の符号を付して説明する。本実施形態では、上記の図１に示した第１の実施形態において、蓄圧タンク５４に接続される噴出経路６２、制御弁６４，７０、液タンク６６及び噴出ノズル６０を省略するとともに、蓄圧タンク５４をモータケース１６の内部に設けている。ただし、蓄圧タンク５４は、第１の実施形態と同様に、モータケース１６の外側に設けることもできる。また、上記の図３に示した比較例の構成と同様に、モータケース１６は、懸架装置３８を構成する上アーム７８と下アーム８０とに支持されている。また、モータケース１６の上側に懸架装置３８を構成するエアサスペンション装置９６が設けられるとともに、エアサスペンション装置９６の上部が図示しない車体に支持されている。
【００７８】
エアサスペンション装置９６は、内部に図示しないエア室が設けられたエアシリンダ式であり、エア室に空気が給排されることにより、全長を伸縮可能としている。エアサスペンション装置９６の下部は、モータケース１６の上部にユニバーサルジョイント等により支持されている。
【００７９】
なお、エアサスペンション装置９６は、ショックアブソーバの上部を上側のカバー内に設けられたダイヤフラムに結合し、カバー内でダイヤフラムにより仕切られたエア室内に空気が給排されることにより、全長を伸縮可能とする構成とすることもできる。
【００８０】
エアサスペンション装置９６内のエア室は蓄圧タンク５４に供給部である給排接続路９８により接続されている。給排接続路９８の中間部にＥＣＵ５６により開閉が制御される制御弁１００が設けられている。給排接続路９８において、蓄圧タンク５４と制御弁１００との間に排気路１０２が接続され、排気路１０２にＥＣＵ５６により開閉が制御される排気弁１０４が設けられている。このため、給排接続路９８は、エアコンプレッサ５２で圧送された空気を、エアサスペンション装置９６の内部に設けられたエア室に供給可能としている。また、給排接続路９８は、エア室から排気弁１０４を通じて空気を排出可能とする。
【００８１】
このような本実施形態では、上記の図１に示した第１の実施形態と同様に、ＥＣＵ５６は、エアコンプレッサ制御部を有する。エアコンプレッサ制御部は、車両の制動時に、車速センサ７４による検出速度から、予め設定された所定速度以上の高速度域で制動するか否かを判定し、所定速度以上の高速度域で制動すると判定した際に、エアコンプレッサ５２を用いて圧縮空気を蓄圧タンク５４に蓄圧するように、電磁クラッチ５０の断接または開放弁を制御することでエアコンプレッサ５２の動作を制御する。
【００８２】
また、制動エネルギ回生装置１０は、エアコンプレッサ５２で圧送された空気をエアサスペンション装置９６の内部に設けられたエア室に供給可能とする上記の給排接続路９８を備えている。ＥＣＵ５６は、制御弁１００と排気弁１０４とを制御することで、エアサスペンション装置９６を伸縮させる伸縮制御部を有する。
【００８３】
また、制動時に蓄圧された空気がエアサスペンション装置９６のエア室に供給されると、エアサスペンション装置９６の剛性を高めることができ、例えば本実施形態を前輪用として使用する場合に、車両制動時に車両前部が過度に沈みこむのを防止するアンチダイブが可能となる。
【００８４】
また、旋回時に旋回外側となるエアサスペンション装置９６の剛性を高めることができ、旋回時のロール低減が可能となる。さらに、エアサスペンション装置９６のエア室内での圧力の位相を調整することで、車両の振動を抑制することが可能となる。
【００８５】
しかも本実施形態では、圧縮空気の生成のために制動時のエネルギを利用して駆動されるエアコンプレッサ５２を使用すればよい。このため、別のモータ等の動力源で駆動されるエアサスペンション装置専用のエアコンプレッサを用いてエアサスペンション装置用の圧縮空気を生成する必要がない。このため、車両の燃費向上と軽量化とを図れる。また、本実施形態によれば、エア室に空気が給排されることで、懸架装置３８の剛性や減衰の特性を、制動や旋回等の走行状況に応じて一時的に変更することができる。
【００８６】
なお、制御弁１００は、給排接続路９８の排気路１０２の接続部よりも蓄圧タンク５４側に設けることもできる。また、エアサスペンション装置９６の下部は、上アーム７８等の懸架装置３８を構成するアームに支持することもできる。その他の構成及び作用は、上記の図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００８７】
なお、本実施の形態において、上記の第１の実施形態と同様に、蓄圧タンク５４に、下流端に噴出ノズルが設けられる噴出経路を接続し、エアサスペンション装置９６の作動とともに、摩擦ブレーキ２２や走行用モータ１２の温度が所定の高温となる場合に、噴出ノズル６０から噴流またはドライミストを摩擦ブレーキ２２や走行用モータ１２に噴出させることもできる。また、図示は省略するが、本実施形態において、エアサスペンション装置９６の代わりに、懸架装置にエアシリンダを併設するとともに、エアシリンダの内部に設けられたエア室に、エアコンプレッサ５２で圧送され、蓄圧タンク５４に蓄圧された空気を供給可能とするとともに、エア室からの空気を排気弁１０４を通じて排出可能とする供給部である給排接続路を設けることもできる。この場合には、懸架装置を構成するコイルバネにエアシリンダを併設することもできる。
【００８８】
［第６の実施形態］
図１０は、片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第６の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成において、走行用モータ１２（図１参照）の冷却要求がない場合を示す図である。図１１は、図１０の構成を、走行用モータ１２の冷却要求がある場合で示す図である。なお、以下では、図１に示した要素と同等の要素には同一の符号を付して説明する。
【００８９】
本実施形態では、上記の図１に示した第１の実施形態において、エアコンプレッサ５２（図１）の代わりに冷媒ガスを圧縮するモータ側圧縮機１０６を設けている。モータ側圧縮機１０６は、エアコンプレッサ５２の場合と同様に、電磁クラッチ５０を介して車軸２０に動力の伝達可能に連結されている。すなわち、モータ側圧縮機１０６は、車軸２０からの動力で駆動される。
【００９０】
また、モータケース１６の外部または内部にモータケース１６に接触する、すなわちモータケース１６に併設するようにモータ側蒸発器１０８が設けられている。モータ側蒸発器１０８は、内部に液状冷媒を流通可能とし、内部でモータケース１６の熱を奪って液状冷媒が蒸発することでガス状冷媒に相変化するようにしている。モータ側蒸発器１０８の出口から排出されたガス状冷媒は、モータ側圧縮機１０６に送られ、加圧されてから三方弁Ｖ１を通じて蓄圧タンク１１０に送られるようにしている。また、蓄圧タンク１１０とモータ側蒸発器１０８とは、モータ側経路１１２に設けられている。モータ側経路１１２は、車両の車室内空間の温度調節のための車室内空調装置１１４の空調回路１１６に接続されている。
【００９１】
すなわち、モータ側蒸発器１０８は、車室内空調装置１１４とモータ側圧縮機１０６との間に接続され、内部に液状冷媒が蒸発しつつ流れることで走行用モータ１２を冷却する。また、モータ側経路１１２は、モータ側蒸発器１０８を含むモータ側本経路１１８と、モータ側本経路１１８に並列に接続され、モータ側蒸発器１０８をバイパス、すなわち迂回するバイパス経路１２０とを含む。バイパス経路１２０の下流端はモータ側圧縮機１０６の入口に接続されている。
【００９２】
モータ側本経路１１８は、モータ側圧縮機１０６の下流側に設けられた三方弁Ｖ１と、三方弁Ｖ１の下流側に接続されたタンク経路１２２とを含む。タンク経路１２２は中間部に蓄圧タンク１１０が設けられている。タンク経路１２２の下流端は、車室内空調装置１１４を構成する空調回路１１６において、凝縮器１２４の入口側に接続されている。また、タンク経路１２２に並列にタンクバイパス経路１２６が設けられている。タンクバイパス経路１２６の上流端は三方弁Ｖ１に接続され、下流端は凝縮器１２４の入口側に接続されている。三方弁Ｖ１では、接続された３つの経路であるモータ側本経路１１８のモータ側圧縮機１０６側と、タンク経路１２２と、タンクバイパス経路１２６との連通状態がＥＣＵ５６により制御される。
【００９３】
空調回路１１６は、空調本経路１２８と、第２バイパス経路１３０とを含む。空調本経路１２８は、空調側圧縮機１３２と、凝縮器１２４と、膨張弁１３４と、空調側蒸発器１３６とを含んでいる。第２バイパス経路１３０は、空調側蒸発器１３６をバイパスする、すなわち迂回するように空調本経路１２８に接続されている。空調本経路１２８において、膨張弁１３４と空調側蒸発器１３６との間、及び、第２バイパス経路１３０の上流側が、モータ側本経路１１８のモータ側蒸発器１０８よりも上流側、及び、バイパス経路１２０の上流側に接続されている。また、モータ側本経路１１８のモータ側蒸発器１０８よりも上流側と、バイパス経路１２０と、タンク経路１２２の蓄圧タンク１１０よりも下流側と、タンクバイパス経路１２６と、空調本経路１２８の膨張弁１３４及び空調側蒸発器１３６の間と、空調本経路１２８の空調側圧縮機１３２及び凝縮器１２４の間と、第２バイパス経路１３０とに、それぞれＥＣＵ５６により開閉を制御される制御弁Ｓ１、Ｓ２が設けられている。
【００９４】
ＥＣＵ５６は、予め設定された所定速度以上の高速度域で制動する際に、モータ側圧縮機１０６を用いて冷媒を蓄圧タンク１１０に蓄圧するようにモータ側圧縮機１０６の動作を制御する。モータ側圧縮機１０６は、モータ側蒸発器１０８から排出された冷媒、またはバイパス経路１２０を通じて送られた冷媒を圧縮する。
【００９５】
なお、モータ側蒸発器１０８をモータケース１６ではなく、摩擦ブレーキ２２の冷却のために摩擦ブレーキ２２を構成する部品、例えばキャリパ３０等に接触させることもできる。また、モータケース１６及び摩擦ブレーキ２２の冷却のために、モータ側蒸発器１０８を、モータケース１６及び摩擦ブレーキ２２に直接または別の熱伝達部材を介して接触させることもできる。
【００９６】
このような構成で、通常の室内冷却を行う場合には、モータ側経路１１２に設けられた制御弁Ｓ１のすべてを閉弁する。この場合、車室内空調装置１１４では、従来の空調装置の動作と同様に、ガス状冷媒が空調側圧縮機１３２で圧縮され、凝縮器１２４で外部を通過する空気と熱交換を行って低温の液状冷媒となり、膨張弁１３４を通過した後、図示しない空調ダクト内に設けられた空調側蒸発器１３６に送られる。空調側蒸発器１３６では空調ダクト内に送られた空気と熱交換し、この空気を温度低下させる。温度低下した空気は、風量等が適当に調節された後、車室内に吹き出させることができる。一方、空調側蒸発器１３６を通過した液状冷媒は、空気との熱交換で蒸発してガス状冷媒となり、再度空調側圧縮機１３２に送られ、これが繰り返され、冷媒が空調回路１１６で循環する。
【００９７】
また、走行用モータ１２及び摩擦ブレーキ２２の一方または両方の冷却のみを行う場合には、空調回路１１６に設けられた制御弁Ｓ２のすべてを閉弁する。この場合、電磁クラッチ５０の接続によりモータ側圧縮機１０６が駆動され、冷媒がモータ側圧縮機１０６で圧縮され、凝縮器１２４で外部を通過する空気と熱交換を行って低温となり、膨張弁１３４を通過した後、モータ側蒸発器１０８に送られる。モータ側蒸発器１０８では液状冷媒が蒸発して、モータ側蒸発器１０８を温度低下させる。このため、モータ側蒸発器１０８によりモータケース１６を介して走行用モータ１２を、または摩擦ブレーキ２２を、または、走行用モータ１２及び摩擦ブレーキ２２の両方を冷却することができる。一方、モータ側蒸発器１０８で蒸発してガス状となった冷媒は、再度モータ側圧縮機１０６に送られ、これが繰り返される。
【００９８】
また、車室内とモータ側（「モータ側」とは走行用モータ１２及び摩擦ブレーキ２２の一方または両方をいう。以下同じである。）との両方を冷却する場合、全体の制御弁Ｓ１，Ｓ２の開度を調整することにより、車室内とモータ側とでの冷却の優先度合いを調整することもできる。
【００９９】
また、車室内の冷却を蓄圧タンク１１０の圧力で補助する場合、上記のように空調回路１１６に冷媒を循環させるとともに、制動時に蓄圧タンク１１０に蓄圧した高圧冷媒を利用する。この場合、例えば、高速度域での制動時に車室内空調装置１１４を作動せず、モータ側本経路１１８のモータ側圧縮機１０６側とタンク経路１２２とを三方弁Ｖ１で接続し、タンク経路１２２に設けられた制御弁Ｓ１を閉弁状態とする。この場合も、上記の各実施形態と同様に、高速度域の制動時に制動力の全体における摩擦ブレーキ２２による制動力の割合を低下させることができ、摩擦ブレーキ２２の小型軽量化を図れるとともに、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上できる。また、車室内空調装置１１４の作動時に、空調側圧縮機１３２の動力を、蓄圧タンク１１０の圧力で補助することができ、空調側圧縮機１３２の動力を節減し、蓄圧タンク１１０を車室内空調装置１１４と連動させて、空調性能の効率を高めることができる。この場合、蓄圧タンク１１０に蓄圧された冷媒を車室内空調装置１１４に圧送することで、車室内空調装置１１４による車室内の冷却を蓄圧タンク１１０の圧力で補助する。
【０１００】
また、車室内の冷却をモータ側圧縮機１０６の圧力で補助する場合、上記のように空調回路１１６に冷媒を循環させるとともに、モータ側蒸発器１０８をバイパスするバイパス経路１２０を通じて冷媒を流し、車軸２０で駆動されるモータ側圧縮機１０６で加圧された高圧冷媒を利用する。
【０１０１】
例えば、制動時に、走行用モータ１２の冷却要求がない場合、すなわちＥＣＵ５６が、走行用モータ１２が所定温度未満であり、走行用モータ１２の冷却要求を表す冷却指令信号が出力されていないと判定した場合には、図１０に示すように、ＥＣＵ５６が対応する制御弁Ｓ１，Ｓ２の開閉及び三方弁Ｖ１を制御して、モータ側圧縮機１０６により、バイパス経路１２０を通じて送られた冷媒を車室内空調装置１１４に圧送する。この場合、モータ側本経路１１８のモータ側蒸発器１０８よりも上流側の制御弁Ｓ１が閉弁され、バイパス経路１２０の制御弁Ｓ１が開弁される。また、タンクバイパス経路１２６と、モータ側本経路１１８のモータ側圧縮機１０６側とが接続される。
【０１０２】
また、第２バイパス経路１３０の制御弁Ｓ２が閉弁され、空調本経路１２８に設けられた制御弁Ｓ２が開弁される。空調側圧縮機１３２は、図示しない電動モータまたはエンジン等の動力源により駆動される。このため、車室内空調装置１１４が作動し、冷媒が図１０で○印を付けた経路に流れる。
【０１０３】
この場合、モータ側圧縮機１０６から加圧された冷媒が凝縮器１２４に送られる。このため、空調側圧縮機１３２の動力を節減し、モータ側圧縮機１０６を車室内空調装置１１４と連動させて空調性能の効率を高めることができる。
【０１０４】
逆に、モータ側の冷却を車室内空調装置１１４で補助する場合、空調側蒸発器１３６をバイパスする第２バイパス経路１３０を通じて送られた冷媒を、空調側圧縮機１３２で圧送する。この場合、モータ側圧縮機１０６と空調側圧縮機１３２とを併用する。例えば、制動時に、走行用モータ１２の冷却要求がある場合、すなわちＥＣＵ５６が、走行用モータ１２が所定温度以上であり、走行用モータ１２の冷却要求を表す冷却指令信号が出力されていると判定した場合に、図１１に示すように、ＥＣＵ５６が対応する制御弁Ｓ１，Ｓ２の開閉及び三方弁Ｖ１と、空調側圧縮機１３２と電磁クラッチ５０とを制御して、モータ側圧縮機１０６と車室内空調装置１１４とを作動させ、車室内空調装置１１４において、第２バイパス経路１３０を通じて送られた冷媒を空調側圧縮機１３２で圧送する。この場合、モータ側本経路１１８のモータ側蒸発器１０８よりも上流側の制御弁Ｓ１が開弁され、バイパス経路１２０の制御弁Ｓ１が閉弁される。また、タンクバイパス経路１２６と、モータ側本経路１１８のモータ側圧縮機１０６側とが接続される。
【０１０５】
また、第２バイパス経路１３０の制御弁Ｓ２が開弁され、空調本経路１２８の空調側圧縮機１３２と凝縮器１２４との間に設けられた制御弁Ｓ２が開弁される。また、空調本経路１２８の空調側蒸発器１３６と膨張弁１３４との間に設けられた制御弁Ｓ２が閉弁される。また、空調側圧縮機１３２が駆動される。このため、車室内空調装置１１４が作動し、冷媒が図１１で○印を付けた経路に流れる。
【０１０６】
この場合、車室内空調装置１１４では、空調側蒸発器１３６に冷媒が通過しないので、車室内に温度低下した空気を吹き出させることはできないが、その分、モータ側蒸発器１０８に液状冷媒を通過させ、液状冷媒がモータ側蒸発器１０８で蒸発することでモータ側蒸発器１０８に併設されたモータケース１６を通じて走行用モータ１２の温度を低下させたり、摩擦ブレーキ２２の温度を低下させることができる。モータ側蒸発器１０８で蒸発し、ガス状となった冷媒はモータ側圧縮機１０６で圧縮され、凝縮器１２４で液状に凝縮されて温度低下する。また、空調側圧縮機１３２によっても冷媒が圧縮されるとともに、高速走行時には、車室内空調装置１１４用の凝縮器１２４で冷媒をより低温に温度低下させることができるので、発熱しやすい走行用モータ１２や摩擦ブレーキ２２を、小型にできるモータ側蒸発器１０８でより温度低下させることができる。その他の構成及び作用は、上記の図１に示した第１の実施形態と同様である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ 車両用制動エネルギ回生装置、１２ 走行用モータ、１４ 車輪、１６ モータケース、１８ 変速機、２０ 車軸、２２ 摩擦ブレーキ、２４ ディスクロータ、２６ ハブ、２８ 軸受、３０ キャリパ、３２ 支持部、３４ 爪部、３６ シリンダ、３８ 懸架装置、４０ ホイール、４２ ステータ、４４ ロータ、４６ ロータ軸、４８ タイヤ、５０ 電磁クラッチ、５２ エアコンプレッサ、５４ 蓄圧タンク、５６ ＥＣＵ、５８ 接続路、６０ 噴出ノズル、６２ 噴出経路、６４ 制御弁、６６ 液タンク、６８ 接続路、７０ 制御弁、７２ モータ温度センサ、７４ 車速センサ、７６ 噴出部、７８ 上アーム、８０ 下アーム、８２ 分岐経路、８４ 円筒状カバー、８６，８８ ガイドベーン、９０ 鍔部、９２ ガイドフィン、９４ 流路、９６ エアサスペンション装置、９８ 給排接続路、１００ 制御弁、１０２ 排気路、１０４ 排気弁、１０６ モータ側圧縮機、１０８ モータ側蒸発器、１１０ 蓄圧タンク、１１２ モータ側経路、１１４ 車室内空調装置、１１６ 空調回路、１１８ モータ側本経路、１２０ バイパス経路、１２２ タンク経路、１２４ 凝縮器、１２６ タンクバイパス経路、１２８ 空調本経路、１３０ 第２バイパス経路、１３２ 空調側圧縮機、１３４ 膨張弁、１３６ 空調側蒸発器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪に連結された車軸と、車軸を駆動する電動モータと、車輪を制動するブレーキ装置とを備え、制動時に電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う車両用制動エネルギ回生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点から車両のＣＯ2の排出量削減が強く求められている。このため、従来の内燃機関に代わり、または内燃機関とともに電動モータを車両の駆動装置として用いることが行われるようになってきている。例えば、車輪に連結された車軸と、車軸を駆動する電動モータである走行用モータとを備える電気自動車やハイブリッド自動車等の車両が知られている。
【０００３】
このような車両において、走行用モータを駆動するとともに、制動時に車両の運動エネルギを効率的に走行用モータにより回収、すなわち回生するために、リチウムイオン電池等のバッテリである蓄電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電部に電気エネルギを蓄えることが行われている。また、大型の車両では、円板の回転運動エネルギを利用したフライホイールバッテリもエネルギ回生用として活用されている。なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１〜４がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１５６２１８号公報
【特許文献２】特開平１１−１７０９９０号公報
【特許文献３】特開平５−２４０２７８号公報
【特許文献４】特開２００８−１９０５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ただし、バッテリの劣化防止や急速充電装置の能力不足等の理由から、従来から車両制動時に走行用モータで多くの運動エネルギを回生するのを低中速度域に限定し、多量のエネルギ回生が期待できる高速度域では、摩擦を用いる摩擦ブレーキで多くの運動エネルギを消散する方式とすることが行われている。一方、車両の小型軽量化のために摩擦ブレーキの小型軽量化が求められているが、高速度域で大きな制動力を得るためには容量を大きくする必要があり、小型軽量化を妨げる要因となっている。また、最近、普及が目覚しいハイブリッド自動車では、車両に内燃機関と走行用モータとの両方を搭載するため、車両重量が増大し、高速度域で必要な制動力はより一層大きくなり、摩擦ブレーキの小型軽量化を進めることはさらに難しくなっている。
【０００６】
これに対して、制動時のエネルギを油圧等で蓄圧して、発進時や加速時に蓄圧した圧力を油圧モータ等の駆動力として利用することも考えられる。例えば、特許文献１には、制動時に車両の駆動力を油圧ポンプモータの軸に伝達し、油圧ポンプモータは、作動油をアキュムレータに圧送して油圧を蓄圧することが記載されている。また、アキュムレータの窒素ガスは圧縮され、車両の運動エネルギは、窒素ガスの静圧エネルギとしてアキュムレータに蓄圧されるとされている。アキュムレータに蓄圧されたエネルギは、発進及び加速時に利用するとされている。
【０００７】
また、特許文献２には制動時に、油圧ポンプモータをポンプとして作動させ、アキュムレータに蓄圧して制動時の運動エネルギをアキュムレータに回収し、アキュムレータに回収したエネルギは油圧ポンプモータまたは油圧ブレーキユニットに供給して制動動作及び加速動作に利用するとされている。
【０００８】
また、ディスクブレーキを冷却するために、特許文献３及び特許文献４に記載のように、ポンプまたはコンプレッサを用いてブレーキに水を噴射することも考えられている。
【０００９】
ただし、上記の引用文献１〜４のいずれにも、車軸を駆動する電動モータと、車輪を制動するブレーキ装置とを備え、制動時に電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う車両用制動エネルギ回生装置において、電動モータでは回生を行うことが難しい高速度域で制動エネルギを効率よく回収して摩擦ブレーキ等のブレーキ装置の小型軽量化を図るとともに、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上させる技術は記載されていない。
【００１０】
本発明の目的は、制動時に電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う車両用制動エネルギ回生装置において、ブレーキ装置の小型軽量化を図るとともに、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置は、車輪に連結された車軸と、前記車軸を駆動する電動モータと、前記車輪を制動するブレーキ装置とを備え、制動時に前記電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う車両用制動エネルギ回生装置であって、制動時に前記車軸から伝達される動力で駆動され、空気または冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機に接続される蓄圧部と、予め設定された所定速度以上の高速度域で制動する際に、前記圧縮機を用いて空気または冷媒を前記蓄圧部に蓄圧するように前記圧縮機の動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置である。
【００１２】
本発明に係る制動エネルギ回生装置によれば、高速度域の制動時に圧縮機の駆動力が車輪の駆動力の負荷となり、制動力の全体におけるブレーキ装置による制動力の割合を低下させることができる。したがって、ブレーキ装置の容量を小さくできるため、ブレーキ装置の小型軽量化を図れる。また、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上できる。
【００１３】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機は空気を圧縮し、さらに、前記ブレーキ装置の温度を監視するブレーキ温度監視部と、前記ブレーキ装置の温度が予め設定された所定ブレーキ温度以上になる第１条件が成立したときに、前記蓄圧部で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを前記ブレーキ装置に噴出させ、前記ブレーキ装置を冷却する噴出部とを備える。
【００１４】
上記構成によれば、ブレーキ装置が所定ブレーキ温度以上となった場合に、より有効にブレーキ装置を冷却できる。このため、ブレーキ装置のさらなる軽量化を図れる。また、圧縮機とは別の外部ポンプを設けることなく、制動時に蓄圧した蓄圧タンクの空気の圧力を利用して、噴流またはドライミストをブレーキ装置に噴出させることができるので、ブレーキ装置を冷却するためのエネルギ損失を小さくできる。
【００１５】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機は空気を圧縮し、さらに、前記電動モータの温度を監視するモータ温度監視部と、前記電動モータの温度が予め設定された所定モータ温度以上になる第２条件が成立したときに、前記蓄圧部で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを前記電動モータに噴出させ、前記電動モータを冷却する噴出部とを備える。
【００１６】
上記構成によれば、電動モータが所定モータ温度以上となった場合に、より有効に電動モータを冷却できる。また、圧縮機とは別の外部ポンプを設けることなく、制動時に蓄圧した蓄圧タンクの空気の圧力を利用して、噴流またはドライミストを電動モータに噴出させることができるので、電動モータを冷却するためのエネルギ損失を小さくできる。
【００１７】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機は空気を圧縮し、さらに、前記ブレーキ装置の温度を監視するブレーキ温度監視部と、前記電動モータの温度を監視するモータ温度監視部と、前記ブレーキ装置の温度が予め設定された所定ブレーキ温度以上になる第１条件と、前記電動モータの温度が予め設定された所定モータ温度以上になる第２条件との一方または両方が成立したときに、前記蓄圧部で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを前記ブレーキ装置及び前記電動モータの一方または両方に噴出させ、前記ブレーキ装置及び前記電動モータの一方または両方を冷却する噴出部とを備える。
【００１８】
上記構成によれば、ブレーキ装置及び電動モータの一方または両方を有効に冷却できる。また、圧縮機とは別の外部ポンプを設けることなく、制動時に蓄圧した蓄圧タンクの空気の圧力を利用して、噴流またはドライミストをブレーキ装置及び電動モータの一方または両方に噴出させることができるので、ブレーキ装置及び電動モータを冷却するためのエネルギ損失を小さくできる。
【００１９】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記蓄圧部と前記噴出部の噴出ノズルとを接続する噴出経路に液タンクの噴出側が接続されている。
【００２０】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記噴出部は、前記蓄圧部に接続される１つまたは複数の噴出ノズルを含み、前記ブレーキ装置に設けられ、前記車輪に結合された制動ディスクの回転に伴って、前記噴出ノズルから噴出された空気により前記制動ディスクの周辺部で径方向外側に向かう渦巻き状噴流を生成する。
【００２１】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機は空気を圧縮し、さらに、エアサスペンション装置の内部、または懸架装置に併設されたエアシリンダの内部に設けられたエア室に、前記圧縮機で圧送された空気を供給可能とする供給部を備える。
【００２２】
上記の構成によれば、エアサスペンション装置専用のエアコンプレッサを用いてエアサスペンション装置用の圧縮空気を生成する必要がなくなる。
【００２３】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記車軸と前記圧縮機との間に設けられ、前記車軸と前記圧縮機との間の動力伝達部の断接を切り換える電磁クラッチを備える。
【００２４】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機または前記蓄圧部の入口側に設けられ、開弁した場合に前記圧縮機による前記蓄圧部へのさらなる蓄圧を阻止する開放弁を備える。
【００２５】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機は冷媒を圧縮し、さらに、前記蓄圧部に蓄圧された冷媒を前記車室内空調装置に圧送することで、車室内空調装置による車室内の冷却を前記蓄圧部の圧力で補助する。
【００２６】
上記構成によれば、車室内空調装置に設けられる圧縮機の動力を節減し、車室内空調装置と蓄圧部とを連動させて空調性能の効率を高めることができる。
【００２７】
また、本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置において、好ましくは、前記圧縮機は冷媒を圧縮し、さらに、車室内空調装置と前記圧縮機との間に接続され、内部に液状の冷媒が蒸発しつつ流れることで前記電動モータ及び前記ブレーキ装置の一方または両方を冷却するモータ側蒸発器と、前記モータ側蒸発器をバイパスするバイパス経路と、前記車室内空調装置に設けられる空調側蒸発器をバイパスする第２バイパス経路とを備え、前記圧縮機は、前記モータ側蒸発器から排出された冷媒を圧縮し、制動時に、前記電動モータまたは前記ブレーキ装置の冷却要求がない場合に、前記車軸からの動力で駆動される圧縮機または蓄圧部から、前記バイパス経路を通じて送られた冷媒を前記車室内空調装置に圧送し、制動時に、前記電動モータまたは前記ブレーキ装置の冷却要求がある場合に、前記車軸からの動力で駆動される圧縮機と前記車室内空調装置とを作動させ、前記車室内空調装置において、前記第２バイパス経路を通じて送られた冷媒を、前記車室内空調装置に設けられる空調側圧縮機で圧送する。
【００２８】
上記構成によれば、空調側圧縮機の動力を節減し、車室内空調装置と圧縮機または蓄圧部とを連動させて空調性能の効率を高めることができるとともに、高速走行時には電動モータまたはブレーキ装置をより温度低下させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る車両用制動エネルギ回生装置によれば、制動時に電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う構成において、ブレーキ装置の小型軽量化を図れるとともに、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第１の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。
【図２】ブレーキ装置のディスクロータにドライミストを噴射させることによる効果を確認するための台上試験結果を示す図であって、空転状態とドライミスト噴射状態とでのディスクロータの温度変化を示す図である。
【図３】片側車輪の駆動部の比較例の構成を示す図である。
【図４】図３の比較例での車両速度に対する制動力の分担割合の１例を示す概念図である。
【図５】片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第２の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。
【図６】図５の構成において、噴出ノズル及び円筒状カバーを、一部を切断して示す概略斜視図である。
【図７】片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第３の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置を構成するモータケースの概略斜視図である。
【図９】片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第５の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。
【図１０】片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第６の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を、走行用モータの冷却要求がない場合で示す図である。
【図１１】図１０の構成を、走行用モータの冷却要求がある場合で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［第１の実施形態］
図１は、片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第１の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。図１に示す車両用制動エネルギ回生装置（以下、単に「制動エネルギ回生装置」という。）１０は、例えば蓄電部であるニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の車載バッテリ（図示せず）を電力源とし、電動モータである走行用モータ１２を駆動し、走行用モータ１２に連結された車輪１４を駆動する電気自動車等の電動車両に搭載して使用する。図示の例では、走行用モータ１２は、車輪１４の内側に少なくとも一部が配置されたモータケース１６の内部に、変速機１８等の他の要素とともに収容されている。このような走行用モータ１２は、インホイールモータと呼ばれることがある。なお、本実施形態の制動エネルギ回生装置１０では、車載バッテリの代わりに、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電部を使用することもできる。また、本実施形態の制動エネルギ回生装置１０は、電気自動車以外の電動車両、例えば、エンジンと走行用モータとを車両の駆動源として備えるハイブリッド自動車等に搭載して使用することもできる。
【００３２】
本実施形態の制動エネルギ回生装置１０は、車両の前輪または後輪または前輪及び後輪の４輪に組み込んで使用される。図１では、前輪または後輪の左右両輪のうち、片側車輪１４の駆動部に設けられた制動エネルギ回生装置１０を示している。
【００３３】
制動エネルギ回生装置１０は、片側車輪１４に連結された車軸２０と、車軸２０を駆動する走行用モータ１２と、車輪１４を制動するブレーキ装置である摩擦ブレーキ２２とを備える。すなわち、制動エネルギ回生装置１０は、片側車輪１４の軸方向内側（図１の左側）に設けられた、摩擦ブレーキ２２を構成する制動ディスクであるディスクロータ２４と、ハブ２６とを備える。ディスクロータ２４とハブ２６とは、片側車輪１４の軸方向内側に、図示しないボルト等により片側車輪１４と同軸上に固定されている。
【００３４】
また、モータケース１６の外端部（図１の右端部）に設けられた図示しない円筒部の内側にハブ２６が、軸受２８を介して回転可能に支持されている。車軸２０は、ハブ２６の内側に、スプライン係合部等により互いの相対回転不能に連結されている。このため、車軸２０は、片側車輪１４に連結されている。
【００３５】
また、モータケース１６の外端部の上部外周面に、摩擦ブレーキ２２を構成するキャリパ３０が、モータケース１６に対する軸方向の相対変位可能に支持されている。このために、キャリパ３０と一体の支持部３２にモータケース１６に固定された軸部を挿通し、支持部３２を軸部の軸方向に摺動可能としている。キャリパ３０の先端部に設けられた爪部３４と、爪部３４に対向するシリンダ３６に配置されたピストンとの間に、ディスクロータ２４の周方向一部を配置し、シリンダ３６に油圧を導入することで、ディスクロータ２４の両側面に、爪部３４とピストンとにそれぞれ設けられたパッドを押し付けることで制動可能としている。モータケース１６は、図示しない車体または車体に支持された懸架装置３８（後述する図３参照）の一部に支持されている。片側車輪１４を構成するホイール４０の内側にキャリパ３０及びディスクロータ２４が配置されている。
【００３６】
モータケース１６の内側に走行用モータ１２と変速機１８とが設けられている。走行用モータ１２は、モータケース１６の内側に固定されたステータ４２と、ステータ４２の内側に径方向に対向配置されたロータ４４とを含む。ロータ４４は、車軸２０と同軸上に配置されたロータ軸４６に固定されており、ロータ軸４６は、モータケース１６の内側に軸受により回転可能に支持されている。変速機１８は、ロータ軸４６と車軸２０との間に設けられ、ロータ軸４６の動力を減速して車軸２０に伝達する。走行用モータ１２としては、永久磁石付き同期モータや、誘導モータ等、種々の構成を採用できる。走行用モータ１２に車載バッテリから電力が供給され、駆動されると、車軸２０、ハブ２６、ホイール４０、車輪１４を構成するタイヤ４８に駆動力が伝達され、車両が前進または後退する。また、制動時には、車載バッテリの充電量が所定量以下である等の所定の条件を満たす場合に、車軸２０の回転により走行用モータ１２を発電機として作用させ、走行用モータ１２で発電した電力を車載バッテリに供給、すなわち充電するようにしている。このため、制動時に走行用モータ１２を用いて運動エネルギの回生を行うことができる。
【００３７】
モータケース１６の内側に、電磁クラッチ５０と、圧縮機であるエアコンプレッサ５２とが設けられている。また、モータケース１６の外側に蓄圧部である蓄圧タンク５４が設けられている。電磁クラッチ５０は、変速機１８とエアコンプレッサ５２との間に設けられ、制御部であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）５６により断接状態が制御される。すなわち、電磁クラッチ５０は、車軸２０とエアコンプレッサ５２との間に設けられ、車軸２０とエアコンプレッサ５２との間の動力伝達部の断接を切り換える。
【００３８】
ＥＣＵ５６は、ＣＰＵ、メモリ等を有するマイクロコンピュータを含む。電磁クラッチ５０が接続されると、車軸２０の動力は変速機１８で増速されてから、エアコンプレッサ５２の回転軸に伝達され、エアコンプレッサ５２が駆動される。エアコンプレッサ５２は駆動により空気を圧縮するもので、エアコンプレッサ５２により加圧された圧縮空気は、蓄圧タンク５４に供給される。すなわち、エアコンプレッサ５２の出口は、蓄圧タンク５４に接続されている。
【００３９】
電磁クラッチ５０が遮断されると、車軸２０が回転していてもエアコンプレッサ５２は駆動されず、圧縮空気が蓄圧タンク５４に供給されない。蓄圧タンク５４の入口または蓄圧タンク５４及びエアコンプレッサ５２同士を接続する接続路５８の一部に逆止弁（図示せず）が設けられており、逆止弁により、エアコンプレッサ５２から蓄圧タンク５４へは空気が供給されるが、蓄圧タンク５４からエアコンプレッサ５２へは空気が排出されないようにしている。
【００４０】
なお、変速機１８は、走行用モータ１２の最大トルクや最高回転数と所望の車両運動性能等を勘案して装備されている。ただし、変速機１８を省略して、車軸２０とロータ軸４６とを一体の単一の軸とすることもできる。この場合、電磁クラッチ５０は、車軸２０とエアコンプレッサ５２との間に設けられ、電磁クラッチ５０が接続されることで車軸２０の動力がエアコンプレッサ５２に伝達される。
【００４１】
また、蓄圧タンク５４には弾性変形してエネルギを蓄えることができる１つまたは複数の室空間が設けられており、圧送された空気を最大許容圧力まで蓄えることができる。
【００４２】
モータケース１６の外側には、蓄圧タンク５４と噴出ノズル６０とを接続する噴出経路６２と、噴出経路６２の中間部に設けられた制御弁６４とが設けられている。噴出経路６２の下流端に設けられた噴出ノズル６０の噴出口は、ホイール４０の内側面の外周部とキャリパ３０との間の隙間空間に向けられている。また、噴出経路６２の制御弁６４よりも下流側に、水等の冷却液が設けられた液タンク６６の噴出側が接続路６８を介して接続されている。接続路６８の中間部に制御弁７０が設けられている。制御弁６４，７０の開閉はＥＣＵ５６により制御される。
【００４３】
制動エネルギ回生装置１０には、キャリパ３０等に設けられ、摩擦ブレーキ２２の温度を監視するブレーキ温度センサ（図示せず）が設けられている。ブレーキ温度センサの検出温度は、ＥＣＵ５６に入力される。また、制動エネルギ回生装置１０には、車両の速度を検出する車速センサ７４が設けられており、車速センサ７４の検出速度もＥＣＵ５６に入力される。
【００４４】
ＥＣＵ５６は、エアコンプレッサ制御部と、噴流制御部とを有する。エアコンプレッサ制御部は、車両の制動時に、車速センサ７４の検出速度から、予め設定された所定速度以上の高速度域で制動するか否かを判定し、所定速度以上の高速度域で制動すると判定した際に、エアコンプレッサ５２を用いて圧縮空気を蓄圧タンク５４に蓄圧するように、電磁クラッチ５０の断接を制御して、エアコンプレッサ５２の動作を制御する。すなわち、ＥＣＵ５６は、予め設定された所定速度以上の高速度域で制動する際に、エアコンプレッサ５２を用いて空気を蓄圧タンク５４に蓄圧するようにエアコンプレッサ５２の動作を制御する。例えば、全体の制動力のうち、走行用モータ１２による制動力が摩擦ブレーキ２２による制動力よりも小さくなる場合等の、所定の高速度域での走行中にブレーキペダルの踏み込み等が行われると、それを表す制動信号がＥＣＵ５６で取得され、所定速度以上の高速度域で制動すると判定される。このように高速域で制動すると判定されると、電磁クラッチ５０により変速機１８に連結されたエアコンプレッサ５２が高速で駆動され、圧縮空気が蓄圧タンク５４に圧送される。
【００４５】
また、制動エネルギ回生装置１０は、摩擦ブレーキ２２の温度が予め設定された所定ブレーキ温度である第１温度以上になる第１条件が成立したときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを、摩擦ブレーキ２２に噴出ノズル６０から噴出させ、摩擦ブレーキ２２を冷却する噴出部７６を備える。噴出部７６は、ＥＣＵ５６、噴出経路６２、噴出ノズル６０、制御弁６４，７０を含む。
【００４６】
ＥＣＵ５６が有する噴流制御部は、摩擦ブレーキ２２の温度が予め設定された所定ブレーキ温度である第１温度以上になったときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による噴流、または、例えば粒径３０μｍ以下のドライミストを、摩擦ブレーキ２２に噴出ノズル６０から噴出させ、摩擦ブレーキ２２を冷却するように、制御弁６４，７０の開閉を制御する。
【００４７】
制御弁６４が開くと、蓄圧タンク５４内の圧縮空気が噴流経路を通じて噴出ノズル６０の噴出口から噴流となって噴出され、ホイール４０内を流れてディスクロータ２４等の摩擦ブレーキ２２の構成部材を冷却する。また、制御弁７０が開いた状態で、制御弁６４が開くと、液タンク６６から水等の冷却液が圧縮空気の負圧により吸い出され、噴出ノズル６０からドライミストが噴出され、ディスクロータ２４の外表面に吹き付けられる。このため、ディスクロータ２４がより有効に冷却される。
【００４８】
なお、噴流及びドライミストの一方または両方は、摩擦ブレーキ２２の代わりに、または摩擦ブレーキ２２とともに、モータケース１６の外表面にも吹き付けられるようにすることにより、走行用モータ１２を冷却することもできる。この場合、制動エネルギ回生装置１０に、走行用モータ１２の温度を監視するモータ温度センサ７２が設けられるようにする。例えば、噴流及びドライミストの一方または両方が走行用モータ１２だけに吹き付けられるようにする場合、噴出部７６は、走行用モータ１２の温度が予め設定された所定モータ温度である第２温度以上になる第２条件が成立したときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを、モータケース１６に噴出ノズル６０から噴出させ、走行用モータ１２を冷却するようにする。また、制動エネルギ回生装置１０に、摩擦ブレーキ２２の温度を監視するブレーキ温度センサと、走行用モータ１２の温度を監視するモータ温度センサ７２との両方が設けられるようにすることもできる。この場合、噴出部７６は、摩擦ブレーキ２２の温度が予め設定された所定ブレーキ温度である第１温度以上になる第１条件と、走行用モータ１２の温度が予め設定された所定モータ温度である第２温度以上になる第２条件との一方または両方が成立したときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを、摩擦ブレーキ２２及びモータケース１６の一方または両方に噴出ノズル６０から噴出させ、摩擦ブレーキ２２及び走行用モータ１２の一方または両方を冷却するようにする。
【００４９】
例えば、ＥＣＵ５６が有する噴流制御部は、摩擦ブレーキ２２の温度が予め設定された所定ブレーキ温度である第１温度以上で、かつ、走行用モータ１２の温度が予め設定された所定モータ温度である第２温度以上になったときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを、摩擦ブレーキ２２及び走行用モータ１２の一方または両方に噴出ノズル６０から噴出させるように、制御弁６４，７０を制御することもできる。
【００５０】
また、モータ温度センサ７２及びブレーキ温度センサの一方のみを設けて、一方の温度センサによる検出温度が所定温度以上である場合に、噴流制御部は、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを、走行用モータ１２または摩擦ブレーキ２２に噴出ノズル６０から噴出させるように、制御弁６４，７０を制御することもできる。
【００５１】
また、摩擦ブレーキ２２及び走行用モータ１２の一方または両方にドライミストが吹き付けられる場合、ミストの粒径が小さいので、摩擦ブレーキ２２や走行用モータ１２の外表面を過度に濡らすことなく気化熱を奪って、摩擦ブレーキ２２や走行用モータ１２を温度低下させることができる。ドライミストは気化熱により液体から気体に相変化して、外部に放出される。
【００５２】
なお、図１では、左右車輪のうち、片側車輪１４の駆動部のみを示しているが、図示しない左右の反対側の車輪の場合も、片側車輪１４の駆動部と左右の配置が異なるだけで同様である。この場合、ＥＣＵ５６、液タンク６６等は、それぞれ左右で共通の構成を使用することもできる。
【００５３】
上記の制動エネルギ回生装置１０によれば、制動時に走行用モータ１２を用いて運動エネルギの回生を行う構成において、予め設定された所定速度以上の高速度域で制動する際に、エアコンプレッサ５２を用いて圧縮空気を蓄圧タンク５４に蓄圧するようにエアコンプレッサ５２の動作が制御される。このため、高速度域の制動時にエアコンプレッサ５２の駆動力が車輪１４の駆動力の負荷となり、制動力の全体における摩擦ブレーキ２２による制動力の割合を低下させることができる。したがって、摩擦ブレーキ２２の容量、すなわち最大蓄熱容量を小さくできるため、ディスクロータ２４、キャリパ３０等の小型軽量化により摩擦ブレーキ２２の小型軽量化を図れる。また、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上できる。このため、車両の燃費向上と、操安性向上とを実現できる。
【００５４】
さらに、摩擦ブレーキ２２の温度が予め設定された所定温度以上になったときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による冷却風である噴流またはドライミストを噴出ノズル６０から摩擦ブレーキ２２に噴出させ、摩擦ブレーキ２２を冷却する噴出部７６を備える。このため、車両の走行中または停止時に、摩擦ブレーキ２２が所定温度以上となった場合に、より有効に摩擦ブレーキ２２を冷却できる。したがって、摩擦ブレーキ２２のさらなる軽量化を図れる。また、走行用モータ１２の温度が予め設定された所定温度以上になったときに、蓄圧タンク５４で蓄圧した高圧空気による冷却風である噴流またはドライミストを噴出ノズル６０から走行用モータ１２に噴出させ、走行用モータ１２を冷却する噴出部７６を備える場合、車両の走行中または停止時に、走行用モータ１２が所定温度以上となった場合に、より有効に走行用モータ１２を冷却できる。また、エアコンプレッサ５２とは別の外部ポンプを設けることなく、制動時に蓄圧した蓄圧タンク５４の空気の圧力を利用して、噴流やドライミストを摩擦ブレーキ２２（または走行用モータ１２、または摩擦ブレーキ２２及び走行用モータ１２の両方）に噴出させることができるので、摩擦ブレーキ２２（または走行用モータ１２、または摩擦ブレーキ２２及び走行用モータ１２の両方）を冷却するためのエネルギ損失を十分に小さくできる。
【００５５】
なお、噴出ノズル６０から単なる高圧空気の噴流を噴出させるか、またはドライミストを噴出させるかは、ＥＣＵ５６が有する選択部で決定することができる。例えば、車速が高い領域で制動する際に温度上昇がある場合には、ドライミストを噴出させ、車速が低い領域で制動する際に温度上昇がある場合に、単なる噴流を噴出させることもできる。
【００５６】
また、本実施形態では、上記の特許文献１，２に記載されているような車両の発進や加速に回生エネルギを使用することがないので、重量やコストが過度に増大する大掛かりな構成を使用せずにすみ、走行用モータ１２や摩擦ブレーキ２２の近くに併設できる軽量小型の装置とすることができる。また、本実施形態と異なり、制動時のエネルギを油圧で蓄圧して、発進時や加速時に蓄圧した圧力を油圧モータの駆動力として利用するという、従来から考えられている構成では、例えば駆動効率が３０％程度と低くなる場合がある。この場合、この構成で十分な駆動力を確保するためには、モータとポンプとの両方を兼ねる圧縮機や蓄圧装置がかなり大型化し、コストも上昇する可能性がある。
【００５７】
また、上記の特許文献３，４に記載の技術のように、摩擦ブレーキに単に冷却用のミストや水を噴出する場合、専用のポンプを装備して電源やエンジンで駆動させる必要があり、重量やコストが過度に上昇する可能性がある。また、インホイールモータ等のモータがブレーキ装置と近接して配置される構成で、ブレーキ装置やモータの温度にかかわらず単に水やミストをモータに吹き付ける構成とすると、水滴がモータに付着したままとなり、電気系統が故障する可能性がある。これに対して、本実施形態では、このような不都合をいずれも解消できる。
【００５８】
図２は、ブレーキ装置のディスクロータにドライミストを噴射させることによる効果を確認するための台上試験結果を示す図であって、空転状態とドライミスト噴射状態とでのディスクロータの温度変化を示す図である。図２で横軸は時間を、縦軸はディスクロータの温度を、それぞれ示している。図２で実線ａは所定時間経過後にドライミストを噴出させることを、破線ｂは、所定時間経過後もドライミストを噴出しないことを示している。図２の試験結果から、ドライミストを噴出させる場合は、ドライミストを噴出しない空転状態の場合に比べて、温度低下の勾配が約４〜５倍に大きくでき、冷却性能を向上できることが分かった。
【００５９】
図３は、本実施の形態との比較のための、片側車輪の駆動部の比較例の構成を示す図である。図３の構成は、上記の図１に示した実施形態において、電磁クラッチ５０、エアコンプレッサ５２、蓄圧タンク５４、噴出経路６２、液タンク６６、温度センサ７２及び車速センサ７４をいずれも省略している。モータケース１６は、通常多く使用されるナックルアームのように、懸架装置（サスペンション装置）３８を構成する上アーム７８と下アーム８０とに支持されている。
【００６０】
このような比較例の構成では、制動時に、摩擦ブレーキ２２によるエネルギ消散と、走行用モータ１２の回生によるエネルギ回収とが併用して行われる。図４は、図３の比較例での車両速度に対する制動力の分担割合の１例を示す概念図である。以下の図４の説明では、図３に示した要素に付した符号を用いて説明する。制動力のうち、走行用モータ１２の回生による分担割合は、極低速度域で０から徐々に上昇し、低中速度域で最大となり、低中速度域の途中から徐々に上昇する。これに伴って、制動力のうち、摩擦ブレーキ２２による分担割合は、極低速度域で最大値から徐々に低下し、低中速度域で最小となり、低中速度域の途中から徐々に上昇する。すなわち、低中速度域ではモータ回生による制動力の割合が大きく、車両停止近傍の極低速度域と高速度域とでは、摩擦ブレーキ２２による制動力が支配的になる。
【００６１】
このように比較例では、走行用モータ１２による車両の運動エネルギの回生は、低中速度域では効果的に行われているが高速度域ではほとんど行われない場合がある。このため、摩擦ブレーキ２２の高速度域での分担割合が大きく、摩擦ブレーキ２２の軽量化を図ることが難しい。これに対して、上記の図１に示した実施形態では、モータ回生が不十分な高速度域においてエアコンプレッサ５２によるエネルギ回生を行い、さらに摩擦ブレーキ２２や走行用モータ１２の冷却に利用することで、回生効率の向上と摩擦ブレーキ２２の小型軽量化とを同時に実現できる。
【００６２】
なお、上記の図１の実施形態では、エアコンプレッサ５２を作動させるために電磁クラッチ５０を変速機１８とエアコンプレッサ５２との間に設けて、電磁クラッチ５０の断接を制御している。ただし、電磁クラッチ５０を設けずに、エアコンプレッサ５２や蓄圧タンク５４の入口側に電磁弁である開放弁を設け、作動により入口が大気に開放されるようにして、開放弁の開放状態ではエアコンプレッサ５２が作動しても蓄圧タンク５４に圧縮空気が導入されないようにすることもできる。この場合、開放弁は、エアコンプレッサ５２または蓄圧タンク５４の入口側に設けられ、開弁した場合にエアコンプレッサ５２による蓄圧タンク５４へのさらなる蓄圧を阻止する。
【００６３】
また、蓄圧タンク５４は、本実施形態のように、モータケース１６に別体で併設される構成に限定するものではなく、モータケース１６の強度を補強する構造材として内部に組み込む構成とすることもできる。
【００６４】
［第２の実施形態］
図５は、片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第２の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。図６は、図５の構成において、噴出ノズル及び円筒状カバーを、一部を切断して示す概略斜視図である。
【００６５】
図５に示すように、本実施形態では、上記の図１に示した第１の実施形態において、蓄圧タンク５４に接続された噴出経路６２を中間部で２本の分岐経路８２に分岐させ、各分岐経路８２の下流側部分をモータケース１６の内側に配置している。また、各分岐経路８２の下流端に噴出ノズル６０が設けられており、各噴出ノズル６０を噴出口が互いに非平行となるように配置されている。
【００６６】
また、モータケース１６の内側の壁部に円筒状カバー８４の一端が固定され、摩擦ブレーキ２２側の軸受２８の周囲に円筒状カバー８４が車軸２０と同軸上に配置されている。なお、図５では、各分岐経路８２がロータ４４を軸方向に通過するような図示としているが、実際には、各分岐経路８２は固定のステータ４２を軸方向に抜けるように配置したり、走行用モータ１２を避けるように配置される。
【００６７】
図６に示すように、円筒状カバー８４は、内周面に２つのらせん状のガイドベーン８６，８８が固定されており、互いに重ならないように配置されている。また、各ガイドベーン８６，８８に対応する噴出ノズル６０は、それぞれの噴流が円筒状カバー８４の内周面の略接線方向に速度成分を有するように、円筒状カバー８４の軸方向に対し傾斜して配置されている。そして、各ガイドベーン８６，８８の一端部から他端部に向けて片面側に沿って各噴出ノズル６０からの噴流が流れるようにしている。ガイドベーン８６，８８は、車両の前進時にディスクロータ２４（図５）の回転方向（図５の矢印α方向）と同方向（図５の矢印β方向）の渦巻き流が形成されるようにしている。すなわち、図５に示す、噴出部７６は、蓄圧タンク５４に接続される２つの噴出ノズル６０を含む。
【００６８】
このような本実施形態では、各噴出ノズル６０から噴流またはドライミストが噴出されると、図５に矢印βで示すように、円筒状カバー８４の内側で渦巻き流が形成され、その渦巻き流が軸受２８の内側部分を通じて軸方向外端部（図５の右端部）から径方向外側に向かって放射状に噴出され、ディスクロータ２４に吹き付けられる。また、走行時には、ディスクロータ２４は回転するため、ディスクロータ２４周囲の空気は遠心力により外側に流れる。すなわち、摩擦ブレーキ２２に設けられ、車輪１４に結合されたディスクロータ２４の回転に伴って、２つの噴出ノズル６０から噴出された空気によりディスクロータ２４の周辺部で径方向外側に向かう渦巻き状噴流を生成可能としている。このため、噴流またはドライミストを、ディスクロータ２４を冷却しつつ、径方向外側に流し、ホイール４０外側に有効に排出することができる。したがって、各噴出ノズル６０からドライミストを噴出させる際に、ホイール４０内にドライミストが滞留したままとなることを防止でき、摩擦ブレーキ２２の冷却効果を高めることができる。また、ホイール４０内にドライミストが滞留したままとなると、水が気化しにくくなるので、ホイール４０内の摩擦ブレーキ２２との間の隙間を大きくしたり、ホイール４０の内面に複数のフィンを形成して、ホイール４０の回転によりホイール４０内の熱を有効に外部に排出するようにすることもできる。
【００６９】
なお、ガイドベーン８６，８８及び噴出ノズル６０はそれぞれ１個のみ設けて渦巻き状の噴流を形成するようにすることもできる。また、ガイドベーンは省略して、渦巻状の噴流を形成するようにすることもできる。例えば、ガイドベーンの代わりに、円筒状カバー８４の内周面にらせん状の溝を形成することもできる。その他の構成及び作用は、上記の図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００７０】
［第３の実施形態］
図７は、片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第３の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。本実施形態は、上記の図１に示した第１の実施形態において、噴流またはドライミストがホイール４０の外周部から内周部に向かって流れるようにしている。このために、ホイール４０の内周面に径方向の鍔部９０を形成するとともに、鍔部９０にドーナツ状、すなわち円輪状のディスクロータ２４を固定している。また、キャリパ３０の爪部３４をディスクロータ２４の内周側からシリンダ３６と反対側に導出させて、シリンダ３６に配置したピストンと爪部３４とを、パッドを介してディスクロータ２４の両側面に押し付けている。
【００７１】
また、ホイール４０の内周寄り部分で噴流がホイール４０外に排出されるようにするために、ホイール４０の内周寄り部分に軸方向両側を貫通する孔部を形成することもできる。なお、ホイール４０の内周面や内側面に整流フィンを形成し、ホイール４０の回転方向に渦巻状の噴流が形成されるようにし、ディスクロータ２４から熱を奪った噴流をホイール４０外に排出されるようにすることもできる。その他の構成及び作用は、上記の図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００７２】
なお、上記の図１，５〜７の各実施形態で、ディスクロータ２４付近で制動で生じるパッド等の摩耗粉を有効に排出するために、噴出ノズル６０の噴出口をディスクロータ２４上のパッドの回出側に向けて、噴出ノズル６０から噴出された噴流により摩耗粉をディスクロータ２４上から有効に除去するようにすることもできる。
【００７３】
［第４の実施形態］
図８は、本発明の第４の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置を構成するモータケース１６の概略斜視図である。なお、以下では、図１に示した要素と同等の要素には同一の符号を付して説明する。本実施形態では、上記の図１に示した第１の実施形態において、走行用モータ１２の冷却効果を高めるために、噴出経路６２の下流側に複数に分岐した分岐経路８２を設けるとともに、１つの図示しない分岐経路の下流端に設けられた噴出ノズルを摩擦ブレーキ２２冷却用の噴出ノズルとし、別の１つまたは複数の分岐経路８２の下流端に設けられた噴出ノズル６０をモータ冷却用として使用する。図示の例では、モータ冷却用の噴出ノズル６０を２つとしているが、１つまたは３つ以上とすることもできる。
【００７４】
また、モータケース１６の外周面に複数のガイドフィン９２を形成し、ガイドフィン９２の下流側を上流側に対し、車両の前進時にディスクロータ２４が回転する方向（図８の矢印γ方向）の前側に配置している。各噴出ノズル６０の噴出口を、ガイドフィン９２の間に形成される流路９４の一端部（図８の左端部）に向けている。その他の構成及び作用は、上記の図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００７５】
なお、本実施形態で、モータ冷却用の噴出ノズル６０からの噴流が、モータケース１６の外周部で渦巻状に形成されるようにするためにモータケース１６の外周部に渦巻状のガイドフィンを形成し、このガイドフィンの上流側端部に噴出ノズル６０の噴出口を向けることもできる。
【００７６】
また、上記の各実施形態において、摩擦ブレーキ２２や走行用モータ１２の冷却効果を高めるために、噴出ノズル６０からの噴流と接触するモータケース１６やホイール４０の表面を腐食流体でエッチング処理し、擬似フラクタルにする等により微小な凹凸形状を表面に形成することもできる。この場合、モータケース１６やホイール４０と噴流との接触面積を増大でき、冷却効果が高められる。
【００７７】
［第５の実施形態］
図９は、片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第５の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成を示す図である。なお、以下では、図１に示した要素と同等の要素には同一の符号を付して説明する。本実施形態では、上記の図１に示した第１の実施形態において、蓄圧タンク５４に接続される噴出経路６２、制御弁６４，７０、液タンク６６及び噴出ノズル６０を省略するとともに、蓄圧タンク５４をモータケース１６の内部に設けている。ただし、蓄圧タンク５４は、第１の実施形態と同様に、モータケース１６の外側に設けることもできる。また、上記の図３に示した比較例の構成と同様に、モータケース１６は、懸架装置３８を構成する上アーム７８と下アーム８０とに支持されている。また、モータケース１６の上側に懸架装置３８を構成するエアサスペンション装置９６が設けられるとともに、エアサスペンション装置９６の上部が図示しない車体に支持されている。
【００７８】
エアサスペンション装置９６は、内部に図示しないエア室が設けられたエアシリンダ式であり、エア室に空気が給排されることにより、全長を伸縮可能としている。エアサスペンション装置９６の下部は、モータケース１６の上部にユニバーサルジョイント等により支持されている。
【００７９】
なお、エアサスペンション装置９６は、ショックアブソーバの上部を上側のカバー内に設けられたダイヤフラムに結合し、カバー内でダイヤフラムにより仕切られたエア室内に空気が給排されることにより、全長を伸縮可能とする構成とすることもできる。
【００８０】
エアサスペンション装置９６内のエア室は蓄圧タンク５４に供給部である給排接続路９８により接続されている。給排接続路９８の中間部にＥＣＵ５６により開閉が制御される制御弁１００が設けられている。給排接続路９８において、蓄圧タンク５４と制御弁１００との間に排気路１０２が接続され、排気路１０２にＥＣＵ５６により開閉が制御される排気弁１０４が設けられている。このため、給排接続路９８は、エアコンプレッサ５２で圧送された空気を、エアサスペンション装置９６の内部に設けられたエア室に供給可能としている。また、給排接続路９８は、エア室から排気弁１０４を通じて空気を排出可能とする。
【００８１】
このような本実施形態では、上記の図１に示した第１の実施形態と同様に、ＥＣＵ５６は、エアコンプレッサ制御部を有する。エアコンプレッサ制御部は、車両の制動時に、車速センサ７４による検出速度から、予め設定された所定速度以上の高速度域で制動するか否かを判定し、所定速度以上の高速度域で制動すると判定した際に、エアコンプレッサ５２を用いて圧縮空気を蓄圧タンク５４に蓄圧するように、電磁クラッチ５０の断接または開放弁を制御することでエアコンプレッサ５２の動作を制御する。
【００８２】
また、制動エネルギ回生装置１０は、エアコンプレッサ５２で圧送された空気をエアサスペンション装置９６の内部に設けられたエア室に供給可能とする上記の給排接続路９８を備えている。ＥＣＵ５６は、制御弁１００と排気弁１０４とを制御することで、エアサスペンション装置９６を伸縮させる伸縮制御部を有する。
【００８３】
また、制動時に蓄圧された空気がエアサスペンション装置９６のエア室に供給されると、エアサスペンション装置９６の剛性を高めることができ、例えば本実施形態を前輪用として使用する場合に、車両制動時に車両前部が過度に沈みこむのを防止するアンチダイブが可能となる。
【００８４】
また、旋回時に旋回外側となるエアサスペンション装置９６の剛性を高めることができ、旋回時のロール低減が可能となる。さらに、エアサスペンション装置９６のエア室内での圧力の位相を調整することで、車両の振動を抑制することが可能となる。
【００８５】
しかも本実施形態では、圧縮空気の生成のために制動時のエネルギを利用して駆動されるエアコンプレッサ５２を使用すればよい。このため、別のモータ等の動力源で駆動されるエアサスペンション装置専用のエアコンプレッサを用いてエアサスペンション装置用の圧縮空気を生成する必要がない。このため、車両の燃費向上と軽量化とを図れる。また、本実施形態によれば、エア室に空気が給排されることで、懸架装置３８の剛性や減衰の特性を、制動や旋回等の走行状況に応じて一時的に変更することができる。
【００８６】
なお、制御弁１００は、給排接続路９８の排気路１０２の接続部よりも蓄圧タンク５４側に設けることもできる。また、エアサスペンション装置９６の下部は、上アーム７８等の懸架装置３８を構成するアームに支持することもできる。その他の構成及び作用は、上記の図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００８７】
なお、本実施の形態において、上記の第１の実施形態と同様に、蓄圧タンク５４に、下流端に噴出ノズルが設けられる噴出経路を接続し、エアサスペンション装置９６の作動とともに、摩擦ブレーキ２２や走行用モータ１２の温度が所定の高温となる場合に、噴出ノズル６０から噴流またはドライミストを摩擦ブレーキ２２や走行用モータ１２に噴出させることもできる。また、図示は省略するが、本実施形態において、エアサスペンション装置９６の代わりに、懸架装置にエアシリンダを併設するとともに、エアシリンダの内部に設けられたエア室に、エアコンプレッサ５２で圧送され、蓄圧タンク５４に蓄圧された空気を供給可能とするとともに、エア室からの空気を排気弁１０４を通じて排出可能とする供給部である給排接続路を設けることもできる。この場合には、懸架装置を構成するコイルバネにエアシリンダを併設することもできる。
【００８８】
［第６の実施形態］
図１０は、片側車輪の駆動部に設けられた本発明の第６の実施形態の車両用制動エネルギ回生装置の構成において、走行用モータ１２（図１参照）の冷却要求がない場合を示す図である。図１１は、図１０の構成を、走行用モータ１２の冷却要求がある場合で示す図である。なお、以下では、図１に示した要素と同等の要素には同一の符号を付して説明する。
【００８９】
本実施形態では、上記の図１に示した第１の実施形態において、エアコンプレッサ５２（図１）の代わりに冷媒ガスを圧縮するモータ側圧縮機１０６を設けている。モータ側圧縮機１０６は、エアコンプレッサ５２の場合と同様に、電磁クラッチ５０を介して車軸２０に動力の伝達可能に連結されている。すなわち、モータ側圧縮機１０６は、車軸２０からの動力で駆動される。
【００９０】
また、モータケース１６の外部または内部にモータケース１６に接触する、すなわちモータケース１６に併設するようにモータ側蒸発器１０８が設けられている。モータ側蒸発器１０８は、内部に液状冷媒を流通可能とし、内部でモータケース１６の熱を奪って液状冷媒が蒸発することでガス状冷媒に相変化するようにしている。モータ側蒸発器１０８の出口から排出されたガス状冷媒は、モータ側圧縮機１０６に送られ、加圧されてから三方弁Ｖ１を通じて蓄圧タンク１１０に送られるようにしている。また、蓄圧タンク１１０とモータ側蒸発器１０８とは、モータ側経路１１２に設けられている。モータ側経路１１２は、車両の車室内空間の温度調節のための車室内空調装置１１４の空調回路１１６に接続されている。
【００９１】
すなわち、モータ側蒸発器１０８は、車室内空調装置１１４とモータ側圧縮機１０６との間に接続され、内部に液状冷媒が蒸発しつつ流れることで走行用モータ１２を冷却する。また、モータ側経路１１２は、モータ側蒸発器１０８を含むモータ側本経路１１８と、モータ側本経路１１８に並列に接続され、モータ側蒸発器１０８をバイパス、すなわち迂回するバイパス経路１２０とを含む。バイパス経路１２０の下流端はモータ側圧縮機１０６の入口に接続されている。
【００９２】
モータ側本経路１１８は、モータ側圧縮機１０６の下流側に設けられた三方弁Ｖ１と、三方弁Ｖ１の下流側に接続されたタンク経路１２２とを含む。タンク経路１２２は中間部に蓄圧タンク１１０が設けられている。タンク経路１２２の下流端は、車室内空調装置１１４を構成する空調回路１１６において、凝縮器１２４の入口側に接続されている。また、タンク経路１２２に並列にタンクバイパス経路１２６が設けられている。タンクバイパス経路１２６の上流端は三方弁Ｖ１に接続され、下流端は凝縮器１２４の入口側に接続されている。三方弁Ｖ１では、接続された３つの経路であるモータ側本経路１１８のモータ側圧縮機１０６側と、タンク経路１２２と、タンクバイパス経路１２６との連通状態がＥＣＵ５６により制御される。
【００９３】
空調回路１１６は、空調本経路１２８と、第２バイパス経路１３０とを含む。空調本経路１２８は、空調側圧縮機１３２と、凝縮器１２４と、膨張弁１３４と、空調側蒸発器１３６とを含んでいる。第２バイパス経路１３０は、空調側蒸発器１３６をバイパスする、すなわち迂回するように空調本経路１２８に接続されている。空調本経路１２８において、膨張弁１３４と空調側蒸発器１３６との間、及び、第２バイパス経路１３０の上流側が、モータ側本経路１１８のモータ側蒸発器１０８よりも上流側、及び、バイパス経路１２０の上流側に接続されている。また、モータ側本経路１１８のモータ側蒸発器１０８よりも上流側と、バイパス経路１２０と、タンク経路１２２の蓄圧タンク１１０よりも下流側と、タンクバイパス経路１２６と、空調本経路１２８の膨張弁１３４及び空調側蒸発器１３６の間と、空調本経路１２８の空調側圧縮機１３２及び凝縮器１２４の間と、第２バイパス経路１３０とに、それぞれＥＣＵ５６により開閉を制御される制御弁Ｓ１、Ｓ２が設けられている。
【００９４】
ＥＣＵ５６は、予め設定された所定速度以上の高速度域で制動する際に、モータ側圧縮機１０６を用いて冷媒を蓄圧タンク１１０に蓄圧するようにモータ側圧縮機１０６の動作を制御する。モータ側圧縮機１０６は、モータ側蒸発器１０８から排出された冷媒、またはバイパス経路１２０を通じて送られた冷媒を圧縮する。
【００９５】
なお、モータ側蒸発器１０８をモータケース１６ではなく、摩擦ブレーキ２２の冷却のために摩擦ブレーキ２２を構成する部品、例えばキャリパ３０等に接触させることもできる。また、モータケース１６及び摩擦ブレーキ２２の冷却のために、モータ側蒸発器１０８を、モータケース１６及び摩擦ブレーキ２２に直接または別の熱伝達部材を介して接触させることもできる。
【００９６】
このような構成で、通常の室内冷却を行う場合には、モータ側経路１１２に設けられた制御弁Ｓ１のすべてを閉弁する。この場合、車室内空調装置１１４では、従来の空調装置の動作と同様に、ガス状冷媒が空調側圧縮機１３２で圧縮され、凝縮器１２４で外部を通過する空気と熱交換を行って低温の液状冷媒となり、膨張弁１３４を通過した後、図示しない空調ダクト内に設けられた空調側蒸発器１３６に送られる。空調側蒸発器１３６では空調ダクト内に送られた空気と熱交換し、この空気を温度低下させる。温度低下した空気は、風量等が適当に調節された後、車室内に吹き出させることができる。一方、空調側蒸発器１３６を通過した液状冷媒は、空気との熱交換で蒸発してガス状冷媒となり、再度空調側圧縮機１３２に送られ、これが繰り返され、冷媒が空調回路１１６で循環する。
【００９７】
また、走行用モータ１２及び摩擦ブレーキ２２の一方または両方の冷却のみを行う場合には、空調回路１１６に設けられた制御弁Ｓ２のすべてを閉弁する。この場合、電磁クラッチ５０の接続によりモータ側圧縮機１０６が駆動され、冷媒がモータ側圧縮機１０６で圧縮され、凝縮器１２４で外部を通過する空気と熱交換を行って低温となり、膨張弁１３４を通過した後、モータ側蒸発器１０８に送られる。モータ側蒸発器１０８では液状冷媒が蒸発して、モータ側蒸発器１０８を温度低下させる。このため、モータ側蒸発器１０８によりモータケース１６を介して走行用モータ１２を、または摩擦ブレーキ２２を、または、走行用モータ１２及び摩擦ブレーキ２２の両方を冷却することができる。一方、モータ側蒸発器１０８で蒸発してガス状となった冷媒は、再度モータ側圧縮機１０６に送られ、これが繰り返される。
【００９８】
また、車室内とモータ側（「モータ側」とは走行用モータ１２及び摩擦ブレーキ２２の一方または両方をいう。以下同じである。）との両方を冷却する場合、全体の制御弁Ｓ１，Ｓ２の開度を調整することにより、車室内とモータ側とでの冷却の優先度合いを調整することもできる。
【００９９】
また、車室内の冷却を蓄圧タンク１１０の圧力で補助する場合、上記のように空調回路１１６に冷媒を循環させるとともに、制動時に蓄圧タンク１１０に蓄圧した高圧冷媒を利用する。この場合、例えば、高速度域での制動時に車室内空調装置１１４を作動せず、モータ側本経路１１８のモータ側圧縮機１０６側とタンク経路１２２とを三方弁Ｖ１で接続し、タンク経路１２２に設けられた制御弁Ｓ１を閉弁状態とする。この場合も、上記の各実施形態と同様に、高速度域の制動時に制動力の全体における摩擦ブレーキ２２による制動力の割合を低下させることができ、摩擦ブレーキ２２の小型軽量化を図れるとともに、高速度域を含めた速度でのエネルギ回生効率を向上できる。また、車室内空調装置１１４の作動時に、空調側圧縮機１３２の動力を、蓄圧タンク１１０の圧力で補助することができ、空調側圧縮機１３２の動力を節減し、蓄圧タンク１１０を車室内空調装置１１４と連動させて、空調性能の効率を高めることができる。この場合、蓄圧タンク１１０に蓄圧された冷媒を車室内空調装置１１４に圧送することで、車室内空調装置１１４による車室内の冷却を蓄圧タンク１１０の圧力で補助する。
【０１００】
また、車室内の冷却をモータ側圧縮機１０６の圧力で補助する場合、上記のように空調回路１１６に冷媒を循環させるとともに、モータ側蒸発器１０８をバイパスするバイパス経路１２０を通じて冷媒を流し、車軸２０で駆動されるモータ側圧縮機１０６で加圧された高圧冷媒を利用する。
【０１０１】
例えば、制動時に、走行用モータ１２の冷却要求がない場合、すなわちＥＣＵ５６が、走行用モータ１２が所定温度未満であり、走行用モータ１２の冷却要求を表す冷却指令信号が出力されていないと判定した場合には、図１０に示すように、ＥＣＵ５６が対応する制御弁Ｓ１，Ｓ２の開閉及び三方弁Ｖ１を制御して、モータ側圧縮機１０６により、バイパス経路１２０を通じて送られた冷媒を車室内空調装置１１４に圧送する。この場合、モータ側本経路１１８のモータ側蒸発器１０８よりも上流側の制御弁Ｓ１が閉弁され、バイパス経路１２０の制御弁Ｓ１が開弁される。また、タンクバイパス経路１２６と、モータ側本経路１１８のモータ側圧縮機１０６側とが接続される。
【０１０２】
また、第２バイパス経路１３０の制御弁Ｓ２が閉弁され、空調本経路１２８に設けられた制御弁Ｓ２が開弁される。空調側圧縮機１３２は、図示しない電動モータまたはエンジン等の動力源により駆動される。このため、車室内空調装置１１４が作動し、冷媒が図１０で○印を付けた経路に流れる。
【０１０３】
この場合、モータ側圧縮機１０６から加圧された冷媒が凝縮器１２４に送られる。このため、空調側圧縮機１３２の動力を節減し、モータ側圧縮機１０６を車室内空調装置１１４と連動させて空調性能の効率を高めることができる。
【０１０４】
逆に、モータ側の冷却を車室内空調装置１１４で補助する場合、空調側蒸発器１３６をバイパスする第２バイパス経路１３０を通じて送られた冷媒を、空調側圧縮機１３２で圧送する。この場合、モータ側圧縮機１０６と空調側圧縮機１３２とを併用する。例えば、制動時に、走行用モータ１２の冷却要求がある場合、すなわちＥＣＵ５６が、走行用モータ１２が所定温度以上であり、走行用モータ１２の冷却要求を表す冷却指令信号が出力されていると判定した場合に、図１１に示すように、ＥＣＵ５６が対応する制御弁Ｓ１，Ｓ２の開閉及び三方弁Ｖ１と、空調側圧縮機１３２と電磁クラッチ５０とを制御して、モータ側圧縮機１０６と車室内空調装置１１４とを作動させ、車室内空調装置１１４において、第２バイパス経路１３０を通じて送られた冷媒を空調側圧縮機１３２で圧送する。この場合、モータ側本経路１１８のモータ側蒸発器１０８よりも上流側の制御弁Ｓ１が開弁され、バイパス経路１２０の制御弁Ｓ１が閉弁される。また、タンクバイパス経路１２６と、モータ側本経路１１８のモータ側圧縮機１０６側とが接続される。
【０１０５】
また、第２バイパス経路１３０の制御弁Ｓ２が開弁され、空調本経路１２８の空調側圧縮機１３２と凝縮器１２４との間に設けられた制御弁Ｓ２が開弁される。また、空調本経路１２８の空調側蒸発器１３６と膨張弁１３４との間に設けられた制御弁Ｓ２が閉弁される。また、空調側圧縮機１３２が駆動される。このため、車室内空調装置１１４が作動し、冷媒が図１１で○印を付けた経路に流れる。
【０１０６】
この場合、車室内空調装置１１４では、空調側蒸発器１３６に冷媒が通過しないので、車室内に温度低下した空気を吹き出させることはできないが、その分、モータ側蒸発器１０８に液状冷媒を通過させ、液状冷媒がモータ側蒸発器１０８で蒸発することでモータ側蒸発器１０８に併設されたモータケース１６を通じて走行用モータ１２の温度を低下させたり、摩擦ブレーキ２２の温度を低下させることができる。モータ側蒸発器１０８で蒸発し、ガス状となった冷媒はモータ側圧縮機１０６で圧縮され、凝縮器１２４で液状に凝縮されて温度低下する。また、空調側圧縮機１３２によっても冷媒が圧縮されるとともに、高速走行時には、車室内空調装置１１４用の凝縮器１２４で冷媒をより低温に温度低下させることができるので、発熱しやすい走行用モータ１２や摩擦ブレーキ２２を、小型にできるモータ側蒸発器１０８でより温度低下させることができる。その他の構成及び作用は、上記の図１に示した第１の実施形態と同様である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ 車両用制動エネルギ回生装置、１２ 走行用モータ、１４ 車輪、１６ モータケース、１８ 変速機、２０ 車軸、２２ 摩擦ブレーキ、２４ ディスクロータ、２６ ハブ、２８ 軸受、３０ キャリパ、３２ 支持部、３４ 爪部、３６ シリンダ、３８ 懸架装置、４０ ホイール、４２ ステータ、４４ ロータ、４６ ロータ軸、４８ タイヤ、５０ 電磁クラッチ、５２ エアコンプレッサ、５４ 蓄圧タンク、５６ ＥＣＵ、５８ 接続路、６０ 噴出ノズル、６２ 噴出経路、６４ 制御弁、６６ 液タンク、６８ 接続路、７０ 制御弁、７２ モータ温度センサ、７４ 車速センサ、７６ 噴出部、７８ 上アーム、８０ 下アーム、８２ 分岐経路、８４ 円筒状カバー、８６，８８ ガイドベーン、９０ 鍔部、９２ ガイドフィン、９４ 流路、９６ エアサスペンション装置、９８ 給排接続路、１００ 制御弁、１０２ 排気路、１０４ 排気弁、１０６ モータ側圧縮機、１０８ モータ側蒸発器、１１０ 蓄圧タンク、１１２ モータ側経路、１１４ 車室内空調装置、１１６ 空調回路、１１８ モータ側本経路、１２０ バイパス経路、１２２ タンク経路、１２４ 凝縮器、１２６ タンクバイパス経路、１２８ 空調本経路、１３０ 第２バイパス経路、１３２ 空調側圧縮機、１３４ 膨張弁、１３６ 空調側蒸発器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に連結された車軸と、前記車軸を駆動する電動モータと、前記車輪を制動するブレーキ装置とを備え、
制動時に前記電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う車両用制動エネルギ回生装置であって、
制動時に前記車軸から伝達される動力で駆動され、空気または冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機に接続される蓄圧部と、
予め設定された所定速度以上の高速度域で制動する際に、前記圧縮機を用いて空気または冷媒を前記蓄圧部に蓄圧するように前記圧縮機の動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機は空気を圧縮し、
さらに、前記ブレーキ装置の温度を監視するブレーキ温度監視部と、
前記ブレーキ装置の温度が予め設定された所定ブレーキ温度以上になる第１条件が成立したときに、前記蓄圧部で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを前記ブレーキ装置に噴出させ、前記ブレーキ装置を冷却する噴出部とを備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機は空気を圧縮し、
さらに、前記電動モータの温度を監視するモータ温度監視部と、
前記電動モータの温度が予め設定された所定モータ温度以上になる第２条件が成立したときに、前記蓄圧部で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを前記電動モータに噴出させ、前記電動モータを冷却する噴出部とを備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機は空気を圧縮し、
さらに、前記ブレーキ装置の温度を監視するブレーキ温度監視部と、
前記電動モータの温度を監視するモータ温度監視部と、
前記ブレーキ装置の温度が予め設定された所定ブレーキ温度以上になる第１条件と、前記電動モータの温度が予め設定された所定モータ温度以上になる第２条件との一方または両方が成立したときに、前記蓄圧部で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを前記ブレーキ装置及び前記電動モータの一方または両方に噴出させ、前記ブレーキ装置及び前記電動モータの一方または両方を冷却する噴出部とを備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記蓄圧部と前記噴出部の噴出ノズルとを接続する噴出経路に液タンクの噴出側が接続されていることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記噴出部は、前記蓄圧部に接続される１つまたは複数の噴出ノズルを含み、
前記ブレーキ装置に設けられ、前記車輪に結合された制動ディスクの回転に伴って、前記噴出ノズルから噴出された空気により前記制動ディスクの周辺部で径方向外側に向かう渦巻き状噴流を生成することを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項７】
請求項１に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機は空気を圧縮し、
さらに、エアサスペンション装置の内部、または懸架装置に併設されたエアシリンダの内部に設けられたエア室に前記圧縮機で圧送された空気を供給可能とする供給部を備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記車軸と前記圧縮機との間に設けられ、前記車軸と前記圧縮機との間の動力伝達部の断接を切り換える電磁クラッチを備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機または前記蓄圧部の入口側に設けられ、開弁した場合に前記圧縮機による前記蓄圧部へのさらなる蓄圧を阻止する開放弁を備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機は冷媒を圧縮し、
さらに、前記蓄圧部に蓄圧された冷媒を車室内空調装置に圧送することで、前記車室内空調装置による車室内の冷却を前記蓄圧部の圧力で補助することを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機は冷媒を圧縮し、
さらに、車室内空調装置と前記圧縮機との間に接続され、内部に液状の冷媒が蒸発しつつ流れることで前記電動モータ及び前記ブレーキ装置の一方または両方を冷却するモータ側蒸発器と、
前記モータ側蒸発器をバイパスするバイパス経路と、
前記車室内空調装置に設けられる空調側蒸発器をバイパスする第２バイパス経路とを備え、
前記圧縮機は、前記モータ側蒸発器から排出された冷媒を圧縮し、制動時に、前記電動モータまたは前記ブレーキ装置の冷却要求がない場合に、前記車軸からの動力で駆動される圧縮機または蓄圧部から、前記バイパス経路を通じて送られた冷媒を前記車室内空調装置に圧送し、制動時に、前記電動モータまたは前記ブレーキ装置の冷却要求がある場合に、前記車軸からの動力で駆動される圧縮機と前記車室内空調装置とを作動させ、前記車室内空調装置において、前記第２バイパス経路を通じて送られた冷媒を、前記車室内空調装置に設けられる空調側圧縮機で圧送することを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項１】
車輪に連結された車軸と、前記車軸を駆動する電動モータと、前記車輪を制動するブレーキ装置とを備え、
制動時に前記電動モータを用いて運動エネルギの回生を行う車両用制動エネルギ回生装置であって、
制動時に前記車軸から伝達される動力で駆動され、空気または冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機に接続される蓄圧部と、
予め設定された所定速度以上の高速度域で制動する際に、前記圧縮機を用いて空気または冷媒を前記蓄圧部に蓄圧するように前記圧縮機の動作を制御する制御部とを備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機は空気を圧縮し、
さらに、前記ブレーキ装置の温度を監視するブレーキ温度監視部と、
前記ブレーキ装置の温度が予め設定された所定ブレーキ温度以上になる第１条件が成立したときに、前記蓄圧部で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを前記ブレーキ装置に噴出させ、前記ブレーキ装置を冷却する噴出部とを備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機は空気を圧縮し、
さらに、前記電動モータの温度を監視するモータ温度監視部と、
前記電動モータの温度が予め設定された所定モータ温度以上になる第２条件が成立したときに、前記蓄圧部で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを前記電動モータに噴出させ、前記電動モータを冷却する噴出部とを備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機は空気を圧縮し、
さらに、前記ブレーキ装置の温度を監視するブレーキ温度監視部と、
前記電動モータの温度を監視するモータ温度監視部と、
前記ブレーキ装置の温度が予め設定された所定ブレーキ温度以上になる第１条件と、前記電動モータの温度が予め設定された所定モータ温度以上になる第２条件との一方または両方が成立したときに、前記蓄圧部で蓄圧した高圧空気による噴流またはドライミストを前記ブレーキ装置及び前記電動モータの一方または両方に噴出させ、前記ブレーキ装置及び前記電動モータの一方または両方を冷却する噴出部とを備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記蓄圧部と前記噴出部の噴出ノズルとを接続する噴出経路に液タンクの噴出側が接続されていることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記噴出部は、前記蓄圧部に接続される１つまたは複数の噴出ノズルを含み、
前記ブレーキ装置に設けられ、前記車輪に結合された制動ディスクの回転に伴って、前記噴出ノズルから噴出された空気により前記制動ディスクの周辺部で径方向外側に向かう渦巻き状噴流を生成することを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項７】
請求項１に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機は空気を圧縮し、
さらに、エアサスペンション装置の内部、または懸架装置に併設されたエアシリンダの内部に設けられたエア室に前記圧縮機で圧送された空気を供給可能とする供給部を備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記車軸と前記圧縮機との間に設けられ、前記車軸と前記圧縮機との間の動力伝達部の断接を切り換える電磁クラッチを備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機または前記蓄圧部の入口側に設けられ、開弁した場合に前記圧縮機による前記蓄圧部へのさらなる蓄圧を阻止する開放弁を備えることを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機は冷媒を圧縮し、
さらに、前記蓄圧部に蓄圧された冷媒を車室内空調装置に圧送することで、前記車室内空調装置による車室内の冷却を前記蓄圧部の圧力で補助することを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の車両用制動エネルギ回生装置において、
前記圧縮機は冷媒を圧縮し、
さらに、車室内空調装置と前記圧縮機との間に接続され、内部に液状の冷媒が蒸発しつつ流れることで前記電動モータ及び前記ブレーキ装置の一方または両方を冷却するモータ側蒸発器と、
前記モータ側蒸発器をバイパスするバイパス経路と、
前記車室内空調装置に設けられる空調側蒸発器をバイパスする第２バイパス経路とを備え、
前記圧縮機は、前記モータ側蒸発器から排出された冷媒を圧縮し、制動時に、前記電動モータまたは前記ブレーキ装置の冷却要求がない場合に、前記車軸からの動力で駆動される圧縮機または蓄圧部から、前記バイパス経路を通じて送られた冷媒を前記車室内空調装置に圧送し、制動時に、前記電動モータまたは前記ブレーキ装置の冷却要求がある場合に、前記車軸からの動力で駆動される圧縮機と前記車室内空調装置とを作動させ、前記車室内空調装置において、前記第２バイパス経路を通じて送られた冷媒を、前記車室内空調装置に設けられる空調側圧縮機で圧送することを特徴とする車両用制動エネルギ回生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５４７６０（Ｐ２０１２−２５４７６０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０１１０（Ｐ２０１１−１３０１１０）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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