JP2005344524A

JP2005344524A - ハイブリッド車両の冷却装置

Info

Publication number: JP2005344524A
Application number: JP2004162309A
Authority: JP
Inventors: Eiji Koike; 栄治小池; Osamu Saito; 修齋藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】各複数の高圧系の電気機器毎にハイブリッド車両の運転状態に応じた適切な冷却を行うことで、冷却系全体としての冷却効率を向上させる。
【解決手段】冷却流路１４ａにおいて、少なくとも冷却水の流量が相対的に低流量である場合に通水量が相対的に高くなる低流量通水域Ａ１，Ａ２と、冷却水の流量が相対的に低流量である場合に通水量が相対的に低く、かつ、冷却水の流量が相対的に高流量である場合に通水量が相対的に高くなる高流量通水域Ｂとに対し、ＰＤＵの冷却対象（例えば、複数のトランジスタからなるスイッチング素子１４ｂ）を冷却流路１４ａの高流量通水域Ｂに対向配置し、ダウンバータの冷却対象（例えば、ＦＥＴ素子１５ｂ）を冷却流路１４ａの低流量通水域Ａ１またはＡ２近傍に対向配置した。
【選択図】図７

Description

この発明は、内燃機関及びモータ駆動によるハイブリッド車両の冷却装置に関する。

従来、例えば、エンジンを冷却する冷却水を流通させる冷却回路に具備されるラジエータに対し、このラジエータ内を流通した冷却水の一部が分流されて再度ラジエータ内を流通するようにして、ラジエータ内の主流路に加えて付加的な流路を設け、この付加的な流路を流通した冷却水、つまり主流路を流通する冷却水に比べてラジエータ内での流通経路が長くなることで相対的に低温となった冷却水によって、例えばＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）等の作動油の温度を制御する装置（例えば、特許文献１参照）が知られている。
また、従来、例えば内燃機関と共に車両の駆動源とされるモータを備えたハイブリッド車両において、内燃機関の冷却に加えて、モータを駆動制御するインバータ等の電気機器の冷却を、共通の冷却流体により行う熱交換装置（例えば、特許文献２参照）が知られている。
米国特許第ＵＳ６１９６１６８号明細書特開２００１−２０６０５０号公報

ところで、内燃機関と共に車両の駆動源とされるモータを備えたハイブリッド車両では、例えばモータに電力を供給するインバータや高圧系と１２ボルト系との間の電力変換を行うＤＣ−ＤＣコンバータ等のように、冷却を要する複数の高圧系の電気機器が備えられている。そして、これらの複数の電気機器は、ハイブリッド車両の運転状態に応じて、互いに独立した作動要求により駆動される場合があり、この場合には、互いに異なる冷却要求が出力されることになる。
このため、各複数の高圧系の電気機器毎にハイブリッド車両の運転状態に応じた適切な冷却を行うことで、冷却系全体としての冷却効率を向上させることが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、各複数の高圧系の電気機器毎にハイブリッド車両の運転状態に応じた適切な冷却を行うことで、冷却系全体としての冷却効率を向上させることが可能なハイブリッド車両の冷却装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置は、車両の動力源としての内燃機関およびモータを備え、前記内燃機関の出力軸と前記モータの出力軸とを接続し、少なくとも前記内燃機関または前記モータの何れか一方の駆動力を駆動輪に伝達して走行可能であり、前記モータの作動状態を制御するモータ制御手段（例えば、後述する実施の形態でのＰＤＵ１４）と、前記モータ制御手段を介して前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置と、前記蓄電装置の端子電圧または前記モータの出力電圧を降圧して出力する変圧手段（例えば、後述する実施の形態でのダウンバータ１５）とを備えるハイブリッド車両に搭載され、前記内燃機関と、前記モータ制御手段および前記変圧手段とを、共通の冷却水により冷却し、前記冷却水を前記内燃機関の回転に連動して駆動される循環ポンプ（例えば、後述する実施の形態でのウォータポンプ２１）により冷却回路内で循環させるハイブリッド車両の冷却装置であって、前記冷却回路において、少なくとも前記冷却水の流量が相対的に低流量である場合に、通水量が相対的に高くなる低流量通水域（例えば、後述する実施の形態での低流量通水域Ａ１、低流量通水域Ａ２）と、前記冷却水の流量が相対的に低流量である場合に通水量が相対的に低く、かつ、前記冷却水の流量が相対的に高流量である場合に通水量が相対的に高くなる高流量通水域（例えば、後述する実施の形態での高流量通水域Ｂ）とに対し、前記変圧手段を前記低流量通水域に配置し、前記モータ制御手段を前記高流量通水域に配置したことを特徴としている。

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、冷却回路内で循環する冷却水の流量が相対的に低流量となるのは内燃機関の回転数が相対的に低い状態であり、冷却水の流量が相対的に高流量となるのは内燃機関の回転数が相対的に高い状態である。そして、モータの駆動または回生作動は、内燃機関の回転数が相対的に低い状態では抑制され、内燃機関の回転数が相対的に高い状態で促進される。このため、例えばインバータ等からなるモータ制御手段は、冷却水の流量が増大することに伴って、出力および発熱量が増大傾向に変化しすることになる。これに対して、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等からなる変圧手段は、内燃機関の作動状態に関わらずに、例えば各種の補機の作動状態やこれらの補機に電力を供給する１２Ｖバッテリの蓄電状態等に応じて出力および発熱量が変化する。
このため、変圧手段を低流量通水域に配置し、モータ制御手段を高流量通水域に配置することによって、冷却水の流量が相対的に低流量となった場合であっても変圧手段を優先的に冷却することができると共に、モータ制御手段に対して不必要に過剰な冷却を行うことを防止することができる。

さらに、請求項２に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置では、前記冷却回路は、前記冷却水が流通方向を反転せずに内部を流通可能であり、流入口（例えば、後述する実施の形態での流入口５１ａ）での前記冷却水の流入方向と、排出口（例えば、後述する実施の形態での排出口５２ａ）での前記冷却水の排出方向とが、略同方向となる通水路（例えば、後述する実施の形態での冷却流路１４ａ）を備え、該通水路において、前記流入口から前記流入方向に沿って伸びる第１領域（例えば、後述する実施の形態での低流量通水域Ａ１）または該第１領域の先端部から前記排出口へと向かい伸びる第２領域（例えば、後述する実施の形態での低流量通水域Ａ２）に前記変圧手段を配置し、前記第１および第２領域以外の領域（例えば、後述する実施の形態での高流量通水域Ｂ）に前記モータ制御手段を配置したことを特徴とする。

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、通水路において、冷却水が通流し易い領域、つまり流速の低下が相対的に小さくなる領域は、第１領域および第２領域であり、冷却水が通流し難い領域、つまり流速の低下が相対的に大きくなる領域は、第１および第２領域以外の領域となる。
このため、変圧手段を第１領域または第２領域に配置し、モータ制御手段を第１および第２領域以外の領域に配置することによって、冷却水の流量が相対的に低流量となった場合であっても変圧手段を優先的に冷却することができると共に、モータ制御手段に対して不必要に過剰な冷却を行うことを防止することができる。

さらに、請求項３に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置では、前記冷却回路は、前記冷却水が流通方向を１回だけ反転させて内部を流通可能であり、流入口（例えば、後述する実施の形態での流入口５１ａ）での前記冷却水の流入方向と、排出口（例えば、後述する実施の形態での排出口５２ａ）での前記冷却水の排出方向とが、略反対方向となる通水路（例えば、後述する実施の形態での冷却流路１４ａ）を備え、該通水路において、前記流入口および前記排出口に近接した領域に前記変圧手段を配置し、前記流入口および前記排出口から離間した領域に前記モータ制御手段を配置したことを特徴とする。

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、通水路において、相対的に低流量の冷却水が通流し易い領域、つまり流速の低下が相対的に小さくなる領域は、流入口および排出口に近接した領域であり、相対的に高流量の冷却水が通流し易い領域、つまり流速の低下が相対的に小さくなる領域は、流入口および排出口から離間した領域となる。
このため、変圧手段を流入口および排出口に近接した領域に配置し、モータ制御手段を流入口および排出口から離間した領域に配置することによって、冷却水の流量が相対的に低流量となった場合であっても変圧手段を優先的に冷却することができると共に、モータ制御手段に対して不必要に過剰な冷却を行うことを防止することができる。

本発明のハイブリッド車両の冷却装置によれば、冷却水の流量が相対的に低流量となった場合であっても変圧手段を優先的に冷却することができると共に、モータ制御手段に対して不必要に過剰な冷却を行うことを防止することができ、変圧手段およびモータ制御手段の各発熱特性に応じて適切な冷却を行うことができ、冷却効率を向上させることができる。

以下、本発明のハイブリッド車両の冷却装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態に係るハイブリッド車両の冷却装置１０は、例えば図１に示すように、内燃機関１１とモータ１２と変速機（Ｔ／Ｍ）１３とを直列に直結した構造のハイブリッド車両１に搭載されており、このハイブリッド車両１では、内燃機関１１およびモータ１２の両方の駆動力は、例えばオートマチックトランスミッション（ＡＴ）あるいはマニュアルトランスミッション（ＭＴ）等の変速機（Ｔ／Ｍ）１３を介して車両の駆動輪Ｗ，Ｗに伝達される。また、ハイブリッド車両１の減速時に駆動輪Ｗ側からモータ１２側に駆動力が伝達されると、モータ１２は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。さらに、ハイブリッド車両１の運転状態に応じて、モータ１２は内燃機関１１の出力によって発電機として駆動され、発電エネルギーを発生するようになっている。

例えば３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のＤＣブラシレスモータ等からなるモータ１２は、パワードライブユニット（ＰＤＵ）１４に接続されている。パワードライブユニット１４は、トランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを備えて構成されている。
パワードライブユニット１４にはモータ１２と電気エネルギー（例えば、モータ１２の駆動またはアシスト動作時にモータ１２に供給される供給電力や回生動作時にモータ１２から出力される回生電力）の授受を行う高圧系のニッケル−水素バッテリ等を具備する蓄電装置（図示略）が接続されている。
そして、パワードライブユニット１４は、制御装置（図示略）からの制御指令を受けてモータ１２の駆動及び回生作動を制御する。例えばモータ１２の駆動時には、制御装置から出力されるトルク指令に基づき、蓄電装置から出力される直流電力を３相交流電力に変換してモータ１２へ供給する。一方、モータ１２の回生動作時には、モータ１２から出力される３相交流電力を直流電力に変換して蓄電装置を充電する。
このパワードライブユニット１４の電力変換動作は、制御装置からＰＷＭインバータの各スイッチング素子に入力されるパルス、つまりパルス幅変調（ＰＷＭ）により各スイッチング素子をオン／オフ駆動させるためのパルスに応じて制御され、このパルスのデューティ、つまりオン／オフの比率のマップ（データ）は予め制御装置に記憶されている。

また、各種補機類からなる電気負荷を駆動するための１２ボルトの補助バッテリ（図示略）は、ＤＣ−ＤＣコンバータからなるダウンバータ（Ｄ／Ｖ）１５を介して、パワードライブユニット１４および蓄電装置に対して並列に接続されている。
制御装置により電力変換動作が制御されるダウンバータ１５は、例えば双方向のＤＣ−ＤＣコンバータからなり、蓄電装置の端子電圧あるいはモータ１２を回生作動または昇圧駆動した際のパワードライブユニット１４の端子電圧を所定の電圧値まで降圧して補助バッテリを充電すると共に、蓄電装置の残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下している場合には、補助バッテリの端子電圧を昇圧して蓄電装置を充電可能である。
なお、このハイブリッド車両１において、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５は、例えば内燃機関１１が収容されるエンジンルーム内において変速機１３の近傍に配置されている。

この実施形態によるハイブリッド車両の冷却装置１０は、例えば図２に示すように、内燃機関１１またはモータ１２により駆動されるウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）２１と、ラジエータ２２と、第１サーモスタット２３と、第２サーモスタット２４と、内燃機関１１内部のウォータジャケット２５と、ヒータコア２６と、第１および第２温度センサ２７，２８と、冷却ファン２９とを備えて構成されている。

このハイブリッド車両の冷却装置１０では、例えば、ウォータポンプ２１の下流側にウォータジャケット２５が配置され、このウォータジャケット２５を流通して相対的に高温となった冷却水は２つの第１および第２流路３０ａ，３０ｂに流通するようになっている。
第１流路３０ａには適宜のバルブ２６ａを介してヒータコア２６が接続され、このヒータコア２６は相対的に高温の冷却水を熱源として空気を加熱しており、このヒータコア２６で熱交換された冷却水は第３流路３０ｃによってウォータポンプ２１へ還流する。

また、第１流路３０ａにはバルブ２６ａおよびヒータコア２６を迂回して第３流路３０ｃに接続されると共に、スロットルボディ３１および換気装置をなすブリーザ３２に冷却水を供給する第４流路３０ｄが設けられている。
そして、第２流路３０ｂは、ラジエータ２２に冷却水を流通させるための第５流路３０ｅと、例えばこの第５流路３０ｅよりも内径が小さく形成され、第３流路３０ｃに接続される第６流路３０ｆとに分岐するようになっている。
なお、第２流路３０ｂには、ウォータジャケット２５から排出される冷却水の温度を検出する第１温度センサ２７が備えられている。

ラジエータ２２は、例えば第５流路３０ｅに接続された入口側タンク２２Ａと、第１サーモスタット２３を介して第３流路３０ｃに接続された第７流路３０ｇに接続される出口側タンク２２Ｂと、入口側タンク２２Ａと出口側タンク２２Ｂとを接続するラジエータ内部の主流路２２ａと、出口側タンク２２Ｂに接続されたラジエータ２２内部の副流路２２ｂとを備えて構成されている。そして、副流路２２ｂには、後述するように、例えば対向配置されたＰＤＵ１４およびダウンバータ１５の冷却流路１４ａとモータ１２の冷却流路１２ａとへ冷却水を供給する第８流路３０ｈが接続され、この第８流路３０ｈは第２サーモスタット２４を介して第３流路３０ｃに接続されている。

すなわち、ラジエータ２２の内部は仕切り板等によって主流路２２ａと副流路２２ｂとに仕切られており、出口側タンク２２Ｂにおいて主流路２２ａと副流路２２ｂとが連通するように構成されている。
そして、第５流路３０ｅからラジエータ２２の入口側タンク２２Ａに導入された冷却水は、先ず、ラジエータ２２内部の主流路２２ａを流通し、適宜の第１温度（例えば、約８０℃程度等）まで冷却される。
次に、主流路２２ａを流通して出口側タンク２２Ｂに導入された冷却水のうち少なくとも一部は、ラジエータ２２内部の副流路２２ｂを流通し、ラジエータ２２内部での流通経路が相対的に長くなることで第１温度よりも低い適宜の第２温度（例えば、約６０℃程度等）まで冷却可能とされている。
なお、第８流路３０ｈにおける、モータ１２の下流側の位置には、モータ１２の冷却流路１２ａから排出される冷却水の温度を検出する第２温度センサ２８が備えられ、この第２温度センサ２８から出力される検出結果が所定温度を超える場合には、制御装置（図示略）の制御により、ラジエータ２２を冷却する冷却ファン２９が作動するように設定されている。

第１および第２サーモスタット２３，２４は、冷却水の温度が各所定温度を超える高温状態であるときに閉状態から開状態へと変化するように設定されており、主に内燃機関１１の温度調節を行う第１サーモスタット２３が開状態となる所定の第１設定温度（例えば、約８２℃程度）に比べて、主に高圧系の温度調節を行う第２サーモスタット２４が開状態となる所定の第２設定温度（例えば、約６５℃程度）の方がより低い温度に設定されている。

このハイブリッド車両の冷却装置１０では、例えば内燃機関１１の始動時等のように冷却水の温度が相対的に低い場合には、第１サーモスタット２３および第２サーモスタット２４が閉状態となり、例えば図２に示す流通経路Ｆａ（例えば、図２の破線矢印Ｆａ）のように、ウォータジャケット２５から排出される冷却水は、ラジエータ２２を迂回するようにしてウォータポンプ２１へ還流するようになっている。
すなわち、ウォータジャケット２５から排出される冷却水は、順次、第１流路３０ａ、ヒータコア２６または第４流路３０ｄ、第３流路３０ｃを流通して、または、第２流路３０ｂ、第６流路３０ｆ、第３流路３０ｃを流通して、ウォータポンプ２１へ還流する。

そして、冷却水の温度が所定の第２設定温度（例えば、約６５℃程度）よりも高くなると第２サーモスタット２４が開状態となり、例えば図２に示す流通経路Ｆｂ（例えば、図２の実線矢印Ｆｂ）のように、ウォータジャケット２５から排出される冷却水は、さらに、ラジエータ２２へ流通するようになり、ラジエータ２２の主流路２２ａおよび副流路２２ｂを流通する過程でいわば２段階的に冷却された後にＰＤＵ１４およびダウンバータ１５およびモータ１２へ供給される。
すなわち、ウォータジャケット２５から排出される冷却水は、順次、第１流路３０ａ、第５流路３０ｅ、ラジエータ２２の主流路２２ａ、副流路２２ｂ、第８流路３０ｈ、第２サーモスタット２４、第３流路３０ｃを流通して、ウォータポンプ２１へ還流する。

そして、冷却水の温度が所定の第１設定温度（例えば、約８２℃程度）よりも高くなると第１サーモスタット２３が開状態となり、ラジエータ２２の主流路２２ａを流通した冷却水は、さらに、第７流路３０ｇから第１サーモスタット２３を介して第３流路３０ｃを流通し、ウォータポンプ２１へ還流するようになる。
なお、このハイブリッド車両の冷却装置１０では、ダウンバータ１５またはＰＤＵ１４の各温度あるいはラジエータ２２を介して流通する冷却水の温度に基づくラジエータ２２に対する冷却要求に応じて、冷却水を循環させるウォータポンプ２１の作動を制御するようになっている。

また、アイドル停止時等の内燃機関１１の運転停止に伴って各流路内での冷却水の循環が停止すると、運転停止直後等において相対的に高温状態の内燃機関１１のウォータジャケット２５内の冷却水の温度が上昇し、冷却水の流通路内に冷却水の温度差に起因した対流（つまり、熱の伝達）が生じる。そして、この対流によって相対的に高温の冷却水が内燃機関１１側からＰＤＵ１４およびダウンバータ１５近傍に到達した場合であっても、高温の冷却水が鉛直方向下方に向かい対流すること（つまり、熱が鉛直方向下方に向かい伝達すること）は抑制されることから、鉛直方向下方の位置に屈曲部を有する略Ｕ字状の流通経路が設けられたＰＤＵ１４およびダウンバータ１５に対して、内燃機関１１の熱が伝達してしまうことを抑制することができ、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５が所定の管理温度を超えて温度上昇してしまうことを防止することができる。

さらに、このハイブリッド車両１において、ＰＤＵ１４は、例えば図３から図５に示すように、略直方体箱型のケース４０ａ内にインバータ等の電子機器が収容された状態でケース４０ａの開口部が蓋部材４０ｂによって閉塞されて構成されている。そして、ケース４０ａは、開口部が鉛直方向上方（例えば、図３から図５における鉛直方向Ｖ）に向かい開口するようにして配置され、ケース４０ａ内に収容される電子機器のうち、相対的に発熱量が大きい素子、例えばインバータを構成するＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar mode Transistor）等の複数のトランジスタからなるスイッチング素子１４ｂ等はケース４０ａの底部に配置されている。
また、ダウンバータ１５は、例えば図５に示すように、略直方体箱型のケース５０ａ内にＤＣ−ＤＣコンバータ等の電子機器が収容された状態でケース５０ａの開口部が蓋部材５０ｂによって閉塞されて構成されている。そして、ケース５０ａは、開口部が鉛直方向下方（つまり、図３から図５における−Ｖ方向）に向かい開口するようにして配置され、ケース５０ａ内に収容される電子機器のうち、相対的に発熱量が大きい素子、例えばＤＣ−ＤＣコンバータを構成するＦＥＴ素子１５ｂ等はケース５０ａの底部に配置されている。
そして、ＰＤＵ１４のケース４０ａの底面４０Ａとダウンバータ１５のケース５０ａの底面５０Ａとが面接触した状態で各ケース４０ａ，５０ａが一体に接続されている。

ＰＤＵ１４のケース４０ａの側部のうち対向する一対の側部４１，４２には、底面４０Ａ上で開口し、鉛直方向上方（つまり、図３から図５における鉛直方向Ｖ）に向かい所定の深さを有する各側部溝部４１ａ，４２ａが形成されている。さらに、ケース４０ａの開口部近傍の位置において、一方の側部４１には、この側部４１の内部に形成された側部溝部４１ａに連通して外部から側部溝部４１ａ内に冷却水を供給可能な供給配管４１ｂが設けられ、他方の側部４２には、この側部４２の内部に形成された側部溝部４２ａに連通して側部溝部４２ａ内から外部へと冷却水を排出可能な排出配管４２ｂが設けられている。
さらに、ケース４０ａの底部４３には、底面４０Ａ上で開口し、鉛直方向上方（つまり、図３から図５における鉛直方向Ｖ）に向かい所定の深さを有すると共に、各側部溝部４１ａ，４２ａに連通する底部溝部４３ａが形成されている。そして、この底部溝部４３ａには、一方の側部溝部４１ａから他方の側部溝部４２ａへ向かう方向に沿って所定間隔をおいた位置に複数の放熱板４３ｂ，…，４３ｂが、底部溝部４３ａの底面上から鉛直方向下方（つまり、図３から図５における−Ｖ方向）に向かい突出するようにして配置されている。なお、各放熱板４３ｂの突出方向に沿った高さは、底部溝部４３ａの深さ以下に設定され、各放熱板４３ｂがケース４０ａの底面４０Ａから鉛直方向下方に突出しないように設定されている。

これにより、ＰＤＵ１４のケース４０ａの底面４０Ａとダウンバータ１５のケース５０ａの底面５０Ａとが互いに突き合わされて面接触することにより、各側部溝部４１ａ，４２ａおよび底部溝部４３ａの各開口部が、ダウンバータ１５のケース５０ａの底面５０Ａにより閉塞されるようにして、冷却水の流通路である冷却流路１４ａが画成されている。
つまり、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５に供給された冷却水は、鉛直方向下方の位置に屈曲部を有する略Ｕ字状の流通経路に沿って流通するようになっており、先ず、供給配管４１ｂから一方の側部溝部４１ａ内に供給された冷却水は一方の側部溝部４１ａ内を鉛直方向下方に向かい流通する。そして、ダウンバータ１５のケース５０ａの底面５０Ａに到達した冷却水は、一方の側部溝部４１ａから他方の側部溝部４２ａへ向かい水平方向に沿って底部溝部４３ａ内（つまり冷却流路１４ａ内）を流通する。このとき、冷却水は隣り合う放熱板４３ｂ，４３ｂ間を流通して、各放熱板４３ｂからの放熱を促進するようになっている。これにより、各ケース４０ａ，５０ａの底部に配置された相対的に発熱量が大きい素子が過熱状態となることが防止されている。そして、他方の側部溝部４２ａに到達した冷却水は、この他方の側部溝部４２ａ内を鉛直方向上方に向かい流通し、排出配管４２ｂから外部に排出される。
なお、供給配管４１ｂおよび排出配管４２ｂは、ラジエータ２２内部の副流路２２ｂに接続された第８流路３０ｈに接続されている。

そして、ＰＤＵ１４のケース４０ａの底部溝部４３ａの開口部とダウンバータ１５のケース５０ａの底面５０Ａとにより画成された冷却流路１４ａは、例えば図４に示すように、適宜の水平面内において略長方形状となり、この長方形の４つの隅部のうち隣り合わない１対の隅部の一方に流入口５１ａが設けられ、他方に排出口５２ａが設けられている。
そして、流入口５１ａは、冷却流路１４ａの長手方向に沿って伸びる流入路５１を介して一方の側部溝部４１ａに接続され、排出口５２ａは、冷却流路１４ａの長手方向に沿って伸びる排出路５２を介して他方の側部溝部４２ａに接続されている。
また、複数の放熱板４３ｂ，…，４３ｂは冷却流路１４ａの長手方向に沿って所定間隔をおいた位置に配置され、冷却流路１４ａの短手方向に沿って伸びる各放熱板４３ｂは、この短手方向に沿った長さが流入口５１ａと排出口５２ａとの間の距離と同等あるいは該距離よりも若干短く形成され、この短手方向において流入口５１ａおよび排出口５２ａと干渉しない位置に配置されている。

この冷却流路１４ａにおいて、流入口５１ａの開口部に臨んで長手方向に沿って伸びる領域（例えば、図６に示す低流量通水域Ａ１）と、この領域の長手方向に沿った先端部（例えば、長手方向に沿って流入口５１ａに対向する隅部５１ｂ等）の周辺から排出口５２ａに向かう領域（例えば、図６に示す低流量通水域Ａ２）とは、冷却水が通流し易い領域（低流量通水域、つまり流速の低下が相対的に小さくなる領域）となり、特に、流量が相対的に低流量（例えば、０．４Ｌ／ｍｉｎ等）である冷却水は、主に、これらの領域（低流量通水域Ａ１，Ａ２）を経由する流通路（例えば、図６に示す流通路Ａ３）に沿って、流入口５１ａから排出口５２ａへと流通することになる。
そして、この低流量通水域以外の領域、特に、短手方向に沿って流入口５１ａに対向する隅部５２ｂの周辺の領域（例えば、図６に示す高流量通水域Ｂ）は、冷却水が通流し難い領域（高流量通水域、つまり流速の低下が相対的に大きくなる領域）となり、冷却流路１４ａ内に流入する冷却水の流量が相対的に増大した場合にのみ、低流量通水域に加えて、この領域（高流量通水域Ｂ）を経由して流入口５１ａから排出口５２ａへと冷却水が流通することになる。

そして、この冷却流路１４ａに対し、例えば図７または図８に示すように、ＰＤＵ１４の冷却対象（例えば、複数のトランジスタからなるスイッチング素子１４ｂ）は、冷却流路１４ａの高流量通水域（例えば、図７または図８に示す高流量通水域Ｂ）に対向配置され、ダウンバータ１５の冷却対象（例えば、ＦＥＴ素子１５ｂ）は、冷却流路１４ａの低流量通水域（例えば、図７に示す低流量通水域Ａ１または図８に示す低流量通水域Ａ２）近傍に対向配置されている。
これらの図７および図８においては、流量が相対的に低流量（例えば、０．４Ｌ／ｍｉｎ等）かつ流入口５１ａでの温度が所定温度（例えば、６５℃等）の冷却水が冷却流路１４ａに導入されており、高流量通水域Ｂに比べて低流量通水域Ａ１，Ａ２での温度が相対的に低くなっていることがわかる。

これにより、内燃機関１１に対する出力要求や内燃機関１１の運転状態等に関わらずに駆動制御されるダウンバータ１５に対しては、内燃機関１１の回転数が相対的に低い状態、つまり内燃機関１１により駆動されるウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）２１の出力が相対的に小さく、冷却流路１４ａ内の冷却水の流量が相対的に低流量となった場合であっても、優先的に冷却を行うことができる。

一方、内燃機関１１に対する出力要求や内燃機関１１の運転状態等に応じて制御されるモータ１２を駆動あるいは回生作動させるＰＤＵ１４に対しては、内燃機関１１の回転数が相対的に高いことでモータ１２を駆動あるいは回生作動させる頻度が相対的に高く、冷却流路１４ａ内の冷却水の流量が相対的に高流量である場合にのみ、適切な冷却を行うことができる。つまり、内燃機関１１の回転数が相対的に低いことでモータ１２を駆動あるいは回生作動させる頻度が相対的に低く、内燃機関１１により駆動されるウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）２１の出力が相対的に小さく、冷却流路１４ａ内の冷却水の流量が相対的に低流量である場合に、ＰＤＵ１４に対して不必要に過剰な冷却を行うことを防止することができる。

これに対して、例えば図９または図１０に示す比較例では、冷却流路１４ａ内に導入された冷却水が、冷却流路１４ａの短手方向の両端部を複数回に亘って交互に折り返すようにして蛇行しつつ流入口５１ａから排出口５２ａへと向かう各流通路（例えば、図９に示す流通路Ｃ１、図８に示す流通路Ｃ２）を流通するように構成されている。
これらの図７および図８においては、流量が相対的に低流量（例えば、０．４Ｌ／ｍｉｎ等）かつ流入口５１ａでの温度が所定温度（例えば、６５℃等）の冷却水が冷却流路１４ａに導入された場合の温度分布を示しているが、これらの比較例では、冷却水の流量に関わらずに、常に、上流側の領域に比べて下流側の領域の温度が相対的に高くなるだけである。
このため、単に、上流側の領域に対向するようにしてＰＤＵ１４の冷却対象（例えば、複数のトランジスタからなるスイッチング素子１４ｂ）を配置し、下流側の領域に対向するようにしてダウンバータ１５の冷却対象（例えば、ＦＥＴ素子１５ｂ）を配置しただけでは、ダウンバータ１５に対して優先的に冷却を行うことはできず、ＰＤＵ１４に対して不必要に過剰な冷却を行うことになるという問題が生じる。

本実施の形態によるハイブリッド車両の冷却装置１０によれば、ＰＤＵ１４を収容するケース４０ａとダウンバータ１５を収容するケース５０ａとによって画成された冷却水の流通経路において、冷却対象近傍の冷却流路１４ａは供給配管４１ｂおよび排出配管４２ｂよりも鉛直方向下方に配置されていることから、たとえ相対的に高温の冷却水が供給配管４１ｂおよび排出配管４２ｂに到達した場合であっても、この高温の冷却水が冷却対象近傍の冷却流路１４ａへと向かい鉛直方向下方に対流することを抑制することができる。
これにより、例えばＰＤＵ１４およびダウンバータ１５の冷却対象の耐熱性を向上させるために要する費用の増大を防止したり、例えば相対的に高温の冷却水がＰＤＵ１４およびダウンバータ１５の冷却対象近傍に向かい対流することを防ぐための切替弁等を設けるために要する費用が増大してしまうことを防止することができる。

また、単一のラジエータ２２の内部に主流路２２ａと、この主流路２２ａに連通する副流路２２ｂとを設け、いわば２段階で冷却水の温度を低下可能とすることにより、装置構成や冷却水の流通流路が複雑化することを抑制しつつ、管理温度の異なる複数の系、例えば内燃機関１１と、内燃機関１１に比べて相対的に低温状態に設定される高圧系（例えば、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５およびモータ１２等）とに対して、共通の冷却水によって適切な温度管理を行うことができる。
しかも、管理温度の異なる複数の系から排出される冷却水を単一のウォータポンプ２１の上流側で合流させることにより、装置構成を簡略化しつつ、各系の温度状態が所望の状態から逸脱してしまうことを容易に抑制することができる。
また、第１サーモスタット２３および第２サーモスタット２４を具備し、例えば内燃機関１１の暖機運転時等において、冷却水がラジエータ２２および高圧系を迂回して流通するように設定されていることから、系の温度を所望の温度まで上昇させる際の昇温特性を向上させることができる。

さらに、冷却流路１４ａを、冷却水の流量に応じて流通路が変化するように構成し、流量が相対的に低流量の冷却水の流通路に対して、冷却水の流量つまり内燃機関１２の出力の増減に関わらずに発熱するダウンバータ１５の冷却対象を対向配置し、流量が相対的に低流量の冷却水は流通が抑制されると共に、流量が相対的に高流量の冷却水の流通が促進される流通路に対して、冷却水の流量つまり内燃機関１２の出力が相対的に高い状態で発熱するＰＤＵ１４の冷却対象を対向配置したことにより、ダウンバータ１５およびＰＤＵ１４の各発熱特性に応じて適切な冷却を行うことができ、冷却効率を向上させることができる。

なお、上述した実施形態において、冷却流路１４ａは、４つの隅部のうち隣り合わない１対の隅部の一方に流入口５１ａが設けられ、他方に排出口５２ａが設けられるとしたが、これに限定されず、例えば図１１〜図１４に示す上述した実施形態の変形例のように、隣り合う１対の隅部の一方に流入口５１ａが設けられ、他方に排出口５２ａが設けられてもよい。
この変形例による冷却流路１４ａにおいて、冷却水が通流し易い領域（つまり流速の低下が相対的に小さくなる領域）は、例えば図１１および図１２に示すように、流入口５１ａの開口部に臨んで長手方向に沿って伸びる領域（例えば、図１１および図１２に示す通水域Ａ１１）と、排出口５２ａの開口部に臨んで長手方向に沿って伸びる領域（例えば、図１１および図１２に示す通水域Ａ１２）との各先端部の周辺同士を接続する領域（例えば、図１１および図１２に示す通水域Ａ１３）を備えて構成される。

これにより、冷却流路１４ａ内に導入される冷却水は、主に、これらの領域（通水域Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３）を経由する流通路（例えば、図１１および図１２に示す流通路Ａ１４）に沿って、流入口５１ａから排出口５２ａへと流通することになる。
そして、冷却水が通流し難い領域（つまり流速の低下が相対的に大きくなる通水域Ｂ１１）は、例えば図１１および図１２に示すように、流入口５１ａの開口部に臨んで長手方向に沿って伸びる領域（通水域Ａ１１）と、排出口５２ａの開口部に臨んで長手方向に沿って伸びる領域（通水域Ａ１２）との各先端部の周辺同士を接続する領域（通水域Ａ１３）よりも、冷却流路１４ａの長手方向に沿って離間する方向にずれた位置に形成される。

ここで、冷却水の流量が相対的に低流量（例えば、０．４Ｌ／ｍｉｎ等）である場合の冷却水の主要な流通路（流通路Ａ１４）は、例えば図１１に示すように、流入口５１ａおよび排出口５２ａの各開口部近傍の位置となる。
これに対して、冷却水の流量が相対的に高流量（例えば、８Ｌ／ｍｉｎ等）である場合の冷却水の主要な流通路（流通路Ａ１４）は、例えば図１２に示すように、流入口５１ａおよび排出口５２ａの各開口部近傍の位置から冷却流路１４ａの長手方向に沿って離間する方向にずれた位置となる。そして、流入口５１ａおよび排出口５２ａの各開口部近傍の位置には、冷却水が通流し難い領域（つまり流速の低下が相対的に大きくなる通水域Ｂ１２）が形成される。

この変形例による冷却流路１４ａに対し、例えば図１３または図１４に示すように、ＰＤＵ１４の冷却対象（例えば、複数のトランジスタからなるスイッチング素子１４ｂ）は、流入口５１ａおよび排出口５２ａの各開口部近傍の位置から冷却流路１４ａの長手方向に沿って離間する方向にずれた領域に対向配置され、ダウンバータ１５の冷却対象（例えば、ＦＥＴ素子１５ｂ）は、流入口５１ａおよび排出口５２ａの各開口部近傍の領域に対向配置されている。
そして、図１３においては、流量が相対的に低流量（例えば、０．４Ｌ／ｍｉｎ等）かつ流入口５１ａでの温度が所定温度（例えば、６５℃等）の冷却水が冷却流路１４ａに導入されており、ＰＤＵ１４の冷却対象（例えば、複数のトランジスタからなるスイッチング素子１４ｂ）の配置位置に対応する冷却水が通流し難い領域（つまり流速の低下が相対的に大きくなる通水域Ｂ１１）に比べて、ダウンバータ１５の冷却対象（例えば、ＦＥＴ素子１５ｂ）の配置位置に対応する冷却水が通流し易い領域（つまり流速の低下が相対的に小さくなる通水域Ａ１３）での温度が相対的に低くなっていることがわかる。

一方、図１４においては、流量が相対的に高流量（例えば、８Ｌ／ｍｉｎ等）かつ流入口５１ａでの温度が所定温度（例えば、６５℃等）の冷却水が冷却流路１４ａに導入されており、冷却水が通流し易い領域（つまり流速の低下が相対的に小さくなる通水域Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３）と、冷却水が通流し難い領域（つまり流速の低下が相対的に大きくなる通水域Ｂ１１，Ｂ１２）とにおいて、温度差の増大が抑制され、温度の上昇が抑制されていることがわかる。

なお、上述した実施形態においては、ラジエータ２２を冷却する単一の冷却ファン２９を備えるとしたが、これに限定されず、複数、例えばラジエータ内部の主流路２２ａを冷却する第１冷却ファンと、ラジエータ内部の副流路２２ｂを冷却する第２冷却ファンとを備え、ダウンバータ１５またはＰＤＵ１４の温度に応じて、各冷却ファンの作動状態を変更してもよい。

なお、上述した実施の形態において、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５を冷却した後の冷却水はモータ１２の冷却流路１２ａへ供給されるとしたが、これに限定されず、例えば冷却水をモータ１２の冷却流路１２ａを迂回して第２サーモスタット２４へ流通させ、モータ１２を空冷するように構成してもよい。

本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の冷却装置の構成を示す模式図である。本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の冷却装置の構成図である。ＰＤＵを収容するケースの斜視図である。ＰＤＵを収容するケースの斜視図である。鉛直方向に沿って対向配置されたＰＤＵおよびダウンバータの断面図である。図４に示す冷却流路内に導入された相対的に低流量の冷却水の速度分布の一例を示す図である。図４に示す冷却流路に対応したＰＤＵおよびダウンバータの各冷却対象の配置状態と、図４に示す冷却流路内に導入された相対的に低流量の冷却水の温度分布の一例を示す図である。図４に示す冷却流路に対応したＰＤＵおよびダウンバータの各冷却対象の配置状態と、図４に示す冷却流路内に導入された相対的に低流量の冷却水の温度分布の一例を示す図である。比較例での冷却流路に対応したＰＤＵおよびダウンバータの各冷却対象の配置状態と、比較例での冷却流路内に導入された相対的に低流量の冷却水の温度分布の一例を示す図である。比較例での冷却流路に対応したＰＤＵおよびダウンバータの各冷却対象の配置状態と、比較例での冷却流路内に導入された相対的に低流量の冷却水の温度分布の一例を示す図である。本発明の実施形態の変形例に係る冷却流路内に導入された相対的に低流量の冷却水の速度分布の一例を示す図である。本発明の実施形態の変形例に係る冷却流路内に導入された相対的に高流量の冷却水の速度分布の一例を示す図である。本発明の実施形態の変形例に係る冷却流路に対応したＰＤＵおよびダウンバータの各冷却対象の配置状態と、本発明の実施形態の変形例に係る冷却流路内に導入された相対的に低流量の冷却水の温度分布の一例を示す図である。本発明の実施形態の変形例に係る冷却流路に対応したＰＤＵおよびダウンバータの各冷却対象の配置状態と、本発明の実施形態の変形例に係る冷却流路内に導入された相対的に高流量の冷却水の温度分布の一例を示す図である。

符号の説明

１０ハイブリッド車両の冷却装置
１４ＰＤＵ（モータ制御手段）
１４ａ冷却流路（通水路）
１５ダウンバータ（変圧手段）
２２ラジエータ
２３第１サーモスタット
２４第２サーモスタット
４０ａケース
５１ａ流入口
５２ｂ排出口

Claims

車両の動力源としての内燃機関およびモータを備え、前記内燃機関の出力軸と前記モータの出力軸とを接続し、少なくとも前記内燃機関または前記モータの何れか一方の駆動力を駆動輪に伝達して走行可能であり、前記モータの作動状態を制御するモータ制御手段と、前記モータ制御手段を介して前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置と、前記蓄電装置の端子電圧または前記モータの出力電圧を降圧して出力する変圧手段とを備えるハイブリッド車両に搭載され、
前記内燃機関と、前記モータ制御手段および前記変圧手段とを、共通の冷却水により冷却し、前記冷却水を前記内燃機関の回転に連動して駆動される循環ポンプにより冷却回路内で循環させるハイブリッド車両の冷却装置であって、
前記冷却回路において、
少なくとも前記冷却水の流量が相対的に低流量である場合に、通水量が相対的に高くなる低流量通水域と、
前記冷却水の流量が相対的に低流量である場合に通水量が相対的に低く、かつ、前記冷却水の流量が相対的に高流量である場合に通水量が相対的に高くなる高流量通水域とに対し、
前記変圧手段を前記低流量通水域に配置し、前記モータ制御手段を前記高流量通水域に配置したことを特徴とするハイブリッド車両の冷却装置。
前記冷却回路は、
前記冷却水が流通方向を反転せずに内部を流通可能であり、流入口での前記冷却水の流入方向と、排出口での前記冷却水の排出方向とが、略同方向となる通水路を備え、
該通水路において、前記流入口から前記流入方向に沿って伸びる第１領域または該第１領域の先端部から前記排出口へと向かい伸びる第２領域に前記変圧手段を配置し、
前記第１および第２領域以外の領域に前記モータ制御手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の冷却装置。
前記冷却回路は、
前記冷却水が流通方向を１回だけ反転させて内部を流通可能であり、流入口での前記冷却水の流入方向と、排出口での前記冷却水の排出方向とが、略反対方向となる通水路を備え、
該通水路において、前記流入口および前記排出口に近接した領域に前記変圧手段を配置し、
前記流入口および前記排出口から離間した領域に前記モータ制御手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の冷却装置。