JP2000274240A - ハイブリッド車両用冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド車両の車両駆動用モータに給電
するためのバッテリは、或る所定温度（例えば、９０
℃）より低いと、バッテリの性能を充分には発揮させる
ことが出来ない。従来のハイブリッド車両用冷却装置で
は、寒冷時にはバッテリの温度が低くなっている期間が
長く、その間、バッテリの発電状態が悪かった。 【解決手段】 ハイブリッド車両は、バッテリ・モータ
冷却系統Ａとエンジン冷却系統Ｂとを有している。バッ
テリ３の温度が所定温度より低い時は、バッテリ３から
の冷却水を流路切替弁２１により熱交換器２２へ流す。
同時に、エンジン１０の各部を冷却して温められたエン
ジン冷却水（温水）を、流路切替弁２３により熱交換器
２２へ流す。バッテリ３の冷却水はエンジン冷却水（温
水）により温められるので、バッテリ３の温度を上昇さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車両
に搭載されているエンジン，車両駆動用モータおよび該
車両駆動用モータへ給電するための蓄電装置を冷却する
ための、ハイブリッド車両用冷却装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッド車両は、周知のように、エ
ンジン，車両駆動用モータ，該車両駆動用モータに給電
するための蓄電装置（以下、単に「バッテリ」と言うこ
ともある）を搭載している。これらは、いずれも温度が
上昇すると動作に支障を来すので、適宜なる方法にて冷
却することが行われている。そして、冷却方法の１つと
して、冷却水を循環させて冷却する方法がある。

【０００３】図３は、ハイブリッド車両の冷却体系を示
す図である。図３において、Ａはバッテリ・モータ冷却
系統、Ｂはエンジン冷却系統、３はバッテリ、５は車両
駆動用モータ、６は冷却水循環路、１０はエンジン、１
１はシリンダヘッド、１２はシリンダボディ、１５は冷
却水循環路、１７はラジエータ、１８はファン、２４は
発電機、２５は電気配線である。ラジエータ１７から出
た冷却水の一部は、冷却水循環路１５を通ってエンジン
１０へ循環させられ、エンジン１０を冷却する。この冷
却系統が、エンジン冷却系統Ｂである。また、冷却水の
他の一部は、冷却水循環路６を通ってバッテリ３，車両
駆動用モータ５へ循環させられ、これらを冷却する。こ
の冷却系統が、バッテリ・モータ冷却系統Ａである。

【０００４】エンジン１０は発電機２４を回して発電さ
せ、車両駆動用のバッテリ３を充電する。車両駆動用モ
ータ５は、バッテリ３からの給電を受け、駆動輪を駆動
する。充電，給電は、電気配線２５を介して行われる。
なお、ハイブリッド車両には、エンジンの使い方によっ
て種々の型がある。例えば、エンジンを車両駆動用のバ
ッテリを充電するためにのみ使用し、駆動輪を直接駆動
することはしない型とか、エンジンをバッテリ充電のた
めに使うほか、走行状況に応じて駆動輪を直接駆動させ
ることもある型とかがある。しかし、いずれにしても、
エンジン，（車両駆動用）バッテリ，車両駆動用モータ
を搭載しており、これらを冷却することは必要である。

【０００５】図２は、従来のハイブリッド車両用冷却装
置を示す図である。符号は図３のものに対応し、１はポ
ンプ、２は温度センサ、４はポンプ、７はオイルクー
ラ、８はヒータ部、９はオイル流路、１３は温度セン
サ、１４はポンプ、１６は流路切替弁である。オイルク
ーラ７は、エンジンオイルを冷却水によって冷却する一
種の熱交換器である。エンジンオイルは、オイル流路９
を通ってオイルクーラ７に導かれる。なお、オイルクー
ラ７は全ての車両に設けられているというわけではない
が、ここでは、それが設けられているものを例にとって
説明する。

【０００６】ラジエータ１７からバッテリ・モータ冷却
系統Ａへの冷却水は、バッテリ３へ向かうものと車両駆
動用モータ５へ向かうものとに分かれる。バッテリ３へ
向かうものは、ポンプ１→バッテリ３→ラジエータ１７
の経路で循環する。車両駆動用モータ５へ向かうもの
は、ポンプ４→車両駆動用モータ５→ラジエータ１７の
経路で循環する。温度センサ２は、冷却水の温度を検出
し、その検出信号は図示しないコントローラ等に入力さ
れる。コントローラでは、冷却水の温度に応じて、ラジ
エータ１７に冷却風を供給するファン１８の制御信号が
生成され、ファン１８を制御する。

【０００７】ラジエータ１７からエンジン冷却系統Ｂへ
の冷却水は、ポンプ１４からエンジン１０を通った後、
オイルクーラ７へ向かうものと流路切替弁１６に向かう
ものとに分かれる。オイルクーラ７へ向かう冷却水は、
その途中で、車室内の暖房の熱源として利用されるヒー
タ部へ供給された後に、オイルクーラ７へ供給される。
一方、流路切替弁１６へ向かう冷却水は、流路切替弁１
６の切替状態に応じて、ラジエータ１７に戻されるか、
ポンプ１４に戻されるかする。ラジエータ１７に戻して
冷却する必要がある場合には、ラジエータ１７へ戻され
る。温まっていない冷却水は、ポンプ１４に戻す。

【０００８】温度センサ１３は、エンジン１０の温度を
検出するためのセンサであるが、流路切替弁１６をどち
らに切り替えるか等は、温度センサ１３からの検出信号
を基に判断される。即ち、温度センサ１３からの検出信
号は、図示しないコントローラに入力され、そこで上記
判断がなされ、流路切替弁１６への切替制御信号が生成
され、それらが制御される。更に、温度センサ１３から
の検出信号は、ファン１８の制御信号を生成するのにも
考慮に入れられる。

【０００９】なお、ハイブリッド車両用冷却装置に関す
る従来の文献としては、例えば、特開平７−２５３０２
０号公報等がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】（問題点）しかしなが
ら、前記した従来のハイブリッド車両用冷却装置では、
寒冷時には車両駆動用のバッテリの温度が低くなってい
る期間が長く、その間、バッテリの動作効率が悪いとい
う問題点があった。

【００１１】（問題点の説明）バッテリは、バッテリ内
での化学反応によって発電するものであるが、一般に、
低温であると化学反応が活発でなく、性能を充分に発揮
させることが出来ない（即ち、動作効率が悪い）という
性質を有している。ハイブリッド車両の車両駆動用に用
いられるバッテリも同様に、或る所定温度（例えば、９
０℃）より低いと、性能を充分には発揮させることが出
来ない。図２について言えば、ラジエータ１７からバッ
テリ３へ循環される冷却水は、当初冷たく、その後エン
ジン１０等の熱により温められたものが巡って来るよう
になると、温かいものとなる。しかし、それまで低温の
期間が続き、その間、バッテリ３の動作効率はあまり良
くない。本発明は、以上のような問題点を解決すること
を課題とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、車両駆動用モータに給電するための蓄
電装置を冷却水によって冷却する第１の冷却系統と、エ
ンジンを冷却水によって冷却する第２の冷却系統とを具
えたハイブリッド車両用冷却装置において、前記蓄電装
置の温度を検出する温度センサと、熱交換を行う第１，
第２の水路を有する熱交換器と、前記蓄電装置がその性
能を発揮するのに適した所定温度より低いときは、前記
蓄電装置の冷却水を前記熱交換器の第１の水路へ流すよ
う切り替えられる第１の流路切替手段と、前記蓄電装置
が前記所定温度より低いときは、前記エンジンの冷却水
を前記熱交換器の第２の水路へ流すよう切り替えられる
第２の流路切替手段とを具えることとした。

【００１３】また、車両駆動用モータに給電するための
蓄電装置を冷却水によって冷却する第１の冷却系統と、
エンジンを冷却水によって冷却すると共に、エンジンか
らのオイルと該エンジンからの冷却水の一部とを流入さ
せ熱交換を行わせるオイルクーラとを有する第２の冷却
系統とを具えたハイブリッド車両用冷却装置において、
前記蓄電装置の温度を検出する温度センサと、熱交換を
行う第１，第２の水路を有する熱交換器と、前記蓄電装
置がその性能を発揮するのに適した所定温度より低いと
きは、前記蓄電装置の冷却水を前記熱交換器の第１の水
路へ流すよう切り替えられる第１の流路切替手段と、前
記蓄電装置が前記所定温度より低いときは、前記エンジ
ンからの冷却水の一部を前記熱交換器の第２の水路へ流
すよう切り替えられ、前記蓄電装置が所定温度以上のと
きは前記エンジンからの冷却水の一部を前記オイルクー
ラへ流すよう切り替えられる第２の流路切替手段とを具
えることとしてもよい。

【００１４】（解決する動作の概要）ハイブリッド車両
の車両駆動用モータを給電するための蓄電装置（バッテ
リ）は、所定温度（例えば、９０℃）より低いと、効率
よく発電してくれない。しかし、熱交換器を設け、蓄電
装置用の冷却水とエンジン用の冷却水との間で熱交換さ
せてやると、蓄電装置用の冷却水が温められ、蓄電装置
の温度が上昇させられる。そのため、蓄電装置が効率よ
く発電するようになる。なお、エンジン冷却系統に、エ
ンジンオイルを冷却するためのオイルクーラが具えられ
ている場合には、オイルクーラへ流されるべき冷却水
を、流路切替手段によりオイルクーラか熱交換器のいず
れかに切り替えて流すようにする。そして、蓄電装置が
所定温度より低いときにエンジン冷却水を熱交換器の方
に流し、そこで蓄電装置用の冷却水と熱交換させること
により、蓄電装置の温度を高めることが出来る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明のハイブリッ
ド車両用冷却装置を示す図である。符号は図２のものに
対応し、２０は温度センサ、２１は流路切替弁、２２は
熱交換器、２３は流路切替弁である。構成上、図２の従
来のハイブリッド車両用冷却装置と相違する第１の点
は、バッテリ３の温度を検出する温度センサ２０を設け
た点である。第２の相違点は、バッテリ３の冷却水とエ
ンジン冷却系統Ｂの冷却水との熱交換を行う熱交換器２
２を設けると共に、該熱交換器２２とオイルクーラ７と
は選択的に使用できるよう、両者を並列に配設した点で
ある。第３の相違点は、熱交換器２２の設置に伴い、必
要とされる流路の切替えが行えるよう、流路切替弁２
１，２３を設けた点である。従来と同じ符号部分の構
成，動作については、従来と同様であるので説明を省略
する。なお、流路切替弁１６，２１，２３は、冷却水の
流路切替手段を構成するものであればよく、例えば、サ
ーモバルブであっても良いし、制御信号によって制御さ
れる電磁弁であっても良い。

【００１６】温度センサ２０は、バッテリ３の温度を検
出するためのもので、その検出信号は図示しないコント
ローラへ入力される。コントローラでは、その検出信号
に応じて、流路切替弁２１，２３を制御する制御信号が
生成される。後にも述べるが、バッテリ３の温度が所定
温度（例えば、９０℃）より低い場合には、流路切替弁
２１，２３は、それぞれ流入して来た冷却水を熱交換器
２２へ流すように切替制御される。

【００１７】本発明の構成を、更に詳細に説明する。流
路切替弁２１は、バッテリ３から出て来る冷却水の水路
に設けられ、流路をラジエータ１７へか熱交換器２２へ
かに切り替える。流路切替弁２３は、ヒータ部８からオ
イルクーラ７へ向かう水路に設けられ、流路をオイルク
ーラ７へか熱交換器２２へかに切り替える。熱交換器２
２は２つの水路が通るよう構成されており、一方の水路
にはバッテリ３から流路切替弁２１を経て来た冷却水が
流され、他方の水路には、ヒータ部８から流路切替弁２
３を経て来た冷却水が流されるよう接続される。

【００１８】次に、動作を説明する。 （１）バッテリ３の温度が所定温度より低い場合 なお、ここで言う所定温度とは、バッテリ３が効率よく
発電動作する温度（例えば、９０℃）のことを指すもの
とする。温度センサ２０で検出した温度が所定温度より
低い場合には、流路切替弁２１は冷却水を熱交換器２２
に流すよう切り替えられ、流路切替弁２３も冷却水を熱
交換器２２に流すよう切り替えられる。

【００１９】エンジン１０の各部を冷却して温められた
冷却水（温水）が、流路切替弁２３を経て熱交換器２２
へ供給される。熱交換器２２では、その温水の熱によ
り、流路切替弁２１から流れて来た冷却水が温められ、
ポンプ１を経てバッテリ３へと送られる。バッテリ３
は、送られて来る冷却水（温水）により温められ、やが
て効率よく発電動作する所定温度に上昇させられる。

【００２０】（２）バッテリ３の温度が所定温度より高
い場合 バッテリ３の発電動作は、所定温度より上がり過ぎると
かえって悪くなるし、あまりに高温になると損傷するこ
ともある。従って、所定温度より上昇すると、流路切替
弁２１は冷却水をラジエータ１７へ流すよう切り替え、
流路切替弁２３は冷却水をオイルクーラ７へ流すよう切
り替えられる。その結果、図２の従来例と同じ構成とな
り、従来と同様の動作をすることになる。即ち、オイル
クーラ７に流された冷却水は、エンジン１０からオイル
流路９を経て流されて来たエンジンオイルと熱交換した
後、エンジン１０へ戻される。なお、エンジン１０を出
た冷却水の一部は、流路切替弁１６がラジエータ１７の
方向へ切り替えられていれば、ラジエータ１７に戻って
冷却される。切り替えられていなければ、ポンプ１４へ
戻され、再びエンジン１０を循環する。

【００２１】なお、熱交換器２２の配設位置であるが、
ヒータ部８からの冷却水を利用しようとすれば、オイ
ルクーラ７と直列に配設する、オイルクーラ７と（流
路切替弁２３を使用することなく）並列に接続するとい
った配設も考えられる。しかし、の場合のように、オ
イルクーラ７と熱交換器２２とを直列に接続すると、冷
却水にとってみればオイルクーラ７を通過するための圧
力損失と、熱交換器２２を通過するための圧力損失が２
重にかかって来ることになり、単位時間での流量が少な
くなる。すると、当然、熱交換作用が悪くなる。

【００２２】一方、の場合のように、オイルクーラ７
と熱交換器２２とを流路切替弁２３を使用することなく
並列に接続すると、流れて来た冷却水は２つに分かれて
流れる。分流の仕方は、両方の圧力損失が同じなら等量
づつ流れるであろうが、圧力損失が違うと、圧力損失の
少ない方には多く流れ、圧力損失が大きい方には少なく
流れる。いずれにしても、熱交換器２２に流れる冷却水
の量は、単独に存在している場合よりも少なくなり、や
はり、熱交換作用が悪くなる。これらに比べ、図１に示
すように、オイルクーラ７と熱交換器２２とを流路切替
弁２３を使用して並列に配設すると、熱交換器２２側に
切り替えられた場合、冷却水の全量が熱交換器２２を流
れるので、前記，の場合よりも熱交換作用が良くな
る。従って、本発明では、その接続の仕方を採用してい
る。

【００２３】なお、図１では、オイルクーラ７が設けら
れている例を示したが、オイルクーラ７が設けられてい
ない場合にも本発明は適用できる。その場合には、流路
切替弁２３が熱交換器２２の方へ切り替えられた時に
は、エンジン冷却水は、流路切替弁２３→熱交換器２２
→ポンプ１４へと流され、他方へ切り替えられた時に
は、流路切替弁２３→ポンプ１４へと流される。

【００２４】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明のハイブリッド
車両用冷却装置によれば、次のような効果を奏する。 （１）請求項１の発明による効果 ハイブリッド車両の車両駆動用モータを給電するための
バッテリの温度が、所定温度（例えば、９０℃）より低
いときには、熱交換器にてバッテリ用の冷却水とエンジ
ン用の冷却水との間で熱交換させ、バッテリ用の冷却水
が温められるようにしたので、バッテリ温度が上昇させ
られ、バッテリが効率よく発電するようになった。

【００２５】（２）請求項２の発明による効果 エンジン冷却系統にオイルクーラが具えられている場
合、オイルクーラへ流すべき冷却水を、バッテリの温度
が所定温度より低いときには流路切替手段により熱交換
器の方へ流して、バッテリ用の冷却水が温められるよう
にしたので、やはりバッテリが効率よく発電するように
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のハイブリッド車両用冷却装置を示す
図

【図２】 従来のハイブリッド車両用冷却装置を示す図

【図３】 ハイブリッド車両の冷却体系を示す図

【符号の説明】

１…ポンプ、２…温度センサ、３…バッテリ、４…ポン
プ、５…車両駆動用モータ、６…冷却水循環路、７…オ
イルクーラ、８…ヒータ部、９…オイル流路、１０…エ
ンジン、１１…シリンダヘッド、１２…シリンダボデ
ィ、１３…温度センサ、１４…ポンプ、１５…冷却水循
環路、１６…流路切替弁、１７…ラジエータ、１８…フ
ァン、２０…温度センサ、２１…流路切替弁、２２…熱
交換器、２３…流路切替弁、２４…発電機、２５…電気
配線、Ａ…バッテリ・モータ冷却系統、Ｂ…エンジン冷
却系統

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両駆動用モータに給電するための蓄電
   装置を冷却水によって冷却する第１の冷却系統と、エン
   ジンを冷却水によって冷却する第２の冷却系統とを具え
   たハイブリッド車両用冷却装置において、前記蓄電装置
   の温度を検出する温度センサと、熱交換を行う第１，第
   ２の水路を有する熱交換器と、前記蓄電装置がその性能
   を発揮するのに適した所定温度より低いときは、前記蓄
   電装置の冷却水を前記熱交換器の第１の水路へ流すよう
   切り替えられる第１の流路切替手段と、前記蓄電装置が
   前記所定温度より低いときは、前記エンジンの冷却水を
   前記熱交換器の第２の水路へ流すよう切り替えられる第
   ２の流路切替手段とを具えたことを特徴とするハイブリ
   ッド車両用冷却装置。
2. 【請求項２】 車両駆動用モータに給電するための蓄電
   装置を冷却水によって冷却する第１の冷却系統と、エン
   ジンを冷却水によって冷却すると共に、エンジンからの
   オイルと該エンジンからの冷却水の一部とを流入させ熱
   交換を行わせるオイルクーラとを有する第２の冷却系統
   とを具えたハイブリッド車両用冷却装置において、前記
   蓄電装置の温度を検出する温度センサと、熱交換を行う
   第１，第２の水路を有する熱交換器と、前記蓄電装置が
   その性能を発揮するのに適した所定温度より低いとき
   は、前記蓄電装置の冷却水を前記熱交換器の第１の水路
   へ流すよう切り替えられる第１の流路切替手段と、前記
   蓄電装置が前記所定温度より低いときは、前記エンジン
   からの冷却水の一部を前記熱交換器の第２の水路へ流す
   よう切り替えられ、前記蓄電装置が所定温度以上のとき
   は前記エンジンからの冷却水の一部を前記オイルクーラ
   へ流すよう切り替えられる第２の流路切替手段とを具え
   たことを特徴とするハイブリッド車両用冷却装置。