JP2007216791A - 冷却システムおよびそれを備えたハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関および電気システムを効率的に冷却可能な冷却システムを提供する。
【解決手段】ラジエータ５２は、エンジン系冷却系統および電気系冷却系統に流される冷媒を冷却する。可動仕切り弁５４は、ラジエータ５２を領域５６と領域５８とに仕切る。可動仕切り弁５４は、ＥＣＵ３０からの制御信号ＣＮＴＬ１に応じて作動し、領域５６と領域５８との比率を変えることができる。すなわち、ＥＣＵ３０からの制御信号ＣＮＴＬ１に応じて可動仕切り弁５４の仕切り位置が移動することによって、エンジン系冷却系統の冷媒量と電気系冷却系統の冷媒量との比率が変化する。その結果、エンジン系冷却系統の冷却能力と電気系冷却系統の冷却能力とのバランスが変化する。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関および電動機を動力源として搭載するハイブリッド車両の冷却システムに関する。

近年ますます高まりつつある省エネ・環境問題を背景に、ハイブリッド車両（Hybrid Vehicle）が大きく注目されている。ハイブリッド車両は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする車両である。すなわち、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換された交流電圧によりモータを回転させることによってさらに動力源を得るものである。

このようなハイブリッド車両においては、エンジンのほか、インバータやモータなどの電気システムについても、その動作および性能を維持するために冷却する必要がある。

特開２００２−２２７６４４号公報（特許文献１）は、このようなハイブリッド車両における冷媒システムを開示する。この冷媒システムにおいては、ラジエータを通過した冷媒は、途中で分岐されてエンジンとモータとに供給され、または、モータに供給された後エンジンに供給される（特許文献１参照）。
特開２００２−２２７６４４号公報 特開２００２−２７６３６４号公報 特開平１１−１０７７４８号公報 特開２００４−２１８６００号公報

ハイブリッド車両においては、直流電源の充電状態（State of Charge：ＳＯＣ）や車両の走行状態に応じてエンジンおよびモータの負荷バランスが変化する。すなわち、直流電源のＳＯＣが高いときは、エンジンを停止させてモータのみで走行し、ＳＯＣが低下したときや車両要求パワーが大きいときは、エンジンを駆動して直流電源を充電し、あるいは車両要求パワーを確保する。

したがって、ハイブリッド車両においては、直流電源のＳＯＣや車両の走行状態に応じて、エンジンとモータおよびインバータから成る電気システムとにそれぞれ要求される冷却性も変化する。

特に、車両外部の電源を用いて直流電源を充電可能なハイブリッド車両においては、外部充電機能を有していないハイブリッド車両に比べて容量の大きい直流電源が搭載され、エンジンを停止させてモータのみで走行する割合が高い。したがって、モータおよびインバータから成る電気システムに高い冷却性が要求される一方、エンジンの停止期間は長くなり、その結果、エンジンおよび電気システムに要求される冷却性のバランスが大きく変化し得る。

しかしながら、特開２００２−２２７６４４号公報に開示された冷媒システムの構成では、エンジンおよび電気システムに要求される冷却性の変化に応じてエンジンおよび電気システムの冷却能力のバランスを変化させることはできない。したがって、上記の冷媒システムでは、エンジンおよび電気システムのいずれか一方が過冷却となり、必ずしも効率的な冷却が実現されているとはいえない。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関および電気システムを効率的に冷却可能な冷却システムを提供することである。

また、この発明の別の目的は、内燃機関および電気システムを効率的に冷却可能な冷却システムを備えたハイブリッド車両を提供することである。

この発明によれば、冷却システムは、内燃機関および電動機を動力源として搭載するハイブリッド車両の冷却システムである。そして、冷却システムは、内燃機関を冷却するための第１の冷却系統と、電動機と電動機を駆動する駆動装置とを含む電気システムを冷却するための第２の冷却系統と、第１の冷却系統に流される冷媒と第２の冷却系統に流される冷媒とを仕切り、かつ、その仕切位置が移動することによって第１の冷却系統の冷媒量と第２の冷却系統の冷媒量との比率を変更可能なように構成された可動仕切装置と、内燃機関および電気システムの各々に要求される冷却性に応じて可動仕切装置の仕切位置を制御する制御装置とを備える。

好ましくは、制御装置は、内燃機関の動作状態に基づいて仕切位置を制御する。
また、好ましくは、制御装置は、内燃機関を停止して電動機のみを使用する第１の走行モード（ＥＶ走行モード）で走行しているか、それとも内燃機関および電動機を使用する第２の走行モード（ＨＶ走行モード）で走行しているかに基づいて仕切位置を制御する。

好ましくは、冷却システムは、第１の冷却系統に流される冷媒の温度を検出する第１の温度検出装置と、第２の冷却系統に流される冷媒の温度を検出する第２の温度検出装置とをさらに備える。制御装置は、第１および第２の温度検出装置によって検出された冷媒温度に基づいて仕切位置をさらに制御する。

好ましくは、冷却システムは、電動機に供給される電力を蓄える蓄電装置をさらに備える。制御装置は、蓄電装置の充電状態とハイブリッド車両の要求パワーとに基づいて仕切位置をさらに制御する。

好ましくは、冷却システムは、第１および第２の冷却系統に接続され、第１および第２の冷却系統に流される冷媒を冷却する冷却器をさらに備える。可動仕切装置は、冷却器内に設けられ、冷却器内において第１の冷却系統に流される冷媒と第２の冷却系統に流される冷媒とを仕切り、制御装置からの指令に従ってその仕切位置が移動することにより比率を変更する。

好ましくは、冷却システムは、制御装置からの指令に応じた流量の冷媒を第１の冷却系統に循環させる第１のポンプと、制御装置からの指令に応じた流量の冷媒を第２の冷却系統に循環させる第２のポンプとをさらに備える。制御装置は、内燃機関および電気システムの各々に要求される冷却性に応じて可動仕切装置の仕切位置ならびに第１および第２のポンプの各駆動力の少なくとも１つを制御する。

また、この発明によれば、ハイブリッド車両は、車両の駆動力を発生する内燃機関および電動機と、電動機を駆動する駆動装置と、上述したいずれかの冷却システムとを備える。

好ましくは、ハイブリッド車両は、電動機に電力を供給する蓄電装置を車両外部の電源を用いて充電可能な充電手段をさらに備える。

この発明においては、可動仕切装置は、内燃機関を冷却するための第１の冷却系統に流される冷媒と電気システムを冷却するための第２の冷却系統に流される冷媒とを仕切る。また、可動仕切装置は、仕切位置が移動することによって第１の冷却系統の冷媒量と第２の冷却系統の冷媒量との比率を変更することができる。そして、制御装置は、内燃機関および電気システムの各々に要求される冷却性に応じて可動仕切装置の仕切位置を制御するので、内燃機関および電気システムに要求される冷却性の変化に応じて第１の冷却系統の冷媒量と第２の冷却系統の冷媒量との比率が制御され、その結果、内燃機関および電気システムの冷却能力のバランスが変化する。

したがって、この発明によれば、内燃機関および電気システムを効率的に冷却することができる。その結果、冷却システムを小型化することができる。

また、この発明においては、内燃機関が不使用状態から使用状態に切替わるとき、第１の冷却系統の冷媒量の比率を高めることによって、第２の冷却系統において暖められた冷媒の一部を第１の冷却系統に用いることができる。したがって、この発明によれば、内燃機関を早期に暖機することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるハイブリッド車両のパワートレーンを示すブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１０は、蓄電装置Ｂと、インバータ１２，１４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、ＥＣＵ３０と、エンジンＥＮＧと、動力分割機構１６と、リダクションギヤ１８と、ドライブシャフト２０と、駆動輪ＦＲ，ＦＬとを備える。また、ハイブリッド車両１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２と、コネクタ２４とをさらに備える。

動力分割機構１６は、エンジンＥＮＧとモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、動力分割機構１６としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。そして、この３つの回転軸がエンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続され、モータジェネレータＭＧ２の回転軸がリダクションギヤ１８によってドライブシャフト２０に結合される。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧによって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジンＥＮＧの始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド車両１０に組込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、駆動輪ＦＲ，ＦＬを駆動する電動機としてハイブリッド車両１０に組込まれる。

蓄電装置Ｂは、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置Ｂは、インバータ１２，１４へ直流電力を供給する。また、車両が走行モードのとき、蓄電装置Ｂは、エンジンＥＮＧの出力を用いてモータジェネレータＭＧ１により発電された電力および回生制動時にモータジェネレータＭＧ２により発電された電力によって充電される。さらに、車両が停止モードのとき、蓄電装置Ｂは、車両外部の商用電源２６から供給される電力によって充電される。

なお、「走行モード」は、図示されないイグニッションキー（または車両システムを起動／停止するためのパワースイッチ、以下同じ。）がオン状態であって車両が走行可能なときの車両状態を示す。また、「停止モード」は、イグニッションキーがオフ状態であって車両が走行可能でないときの車両状態を示す。

なお、蓄電装置Ｂとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。
インバータ１２は、エンジンＥＮＧの出力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧をＥＣＵ３０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を蓄電装置Ｂへ出力する。また、インバータ１２は、エンジンＥＮＧの始動時、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、蓄電装置Ｂから受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧ１へ出力する。

インバータ１４は、ＥＣＵ３０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、蓄電装置Ｂから受ける直流電圧を３相交流電圧に変換し、その変換した３相交流電圧をモータジェネレータＭＧ２へ出力する。また、インバータ１４は、車両の回生制動時、モータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧をＥＣＵ３０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を蓄電装置Ｂへ出力する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、３相交流電動機であり、たとえば３相交流同期電動機から成る。モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの出力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ１２へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ１２から受ける３相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンＥＮＧの始動を行なう。モータジェネレータＭＧ２は、インバータ１４から受ける３相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、駆動輪ＦＲ，ＦＬの回転力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ１４へ出力する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２２は、ＥＣＵ３０からの信号ＥＮに応じて動作し、コネクタ２４に与えられる商用電源２６からの電力を蓄電装置Ｂの電圧レベルに変換して蓄電装置Ｂへ出力する。

コネクタ２４は、車両の停止モード時に商用電源２６を用いて蓄電装置Ｂを充電する際に、商用電源２６からの電力を入力するための端子である。商用電源２６から蓄電装置Ｂの充電が行なわれるとき、商用電源２６側のコネクタ２８がコネクタ２４に接続され、コネクタ２４に商用電源２８の商用電圧が印加される。

ＥＣＵ３０は、イグニッションキーからの信号に基づいて、車両が走行モードであるか停止モードであるかを判定する。そして、ＥＣＵ３０は、走行モード時、インバータ１２，１４をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２をそれぞれインバータ１２，１４へ出力する。

また、ＥＣＵ３０は、停止モード時に商用電源２６を用いて蓄電装置Ｂの充電が行なわれるとき、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２の駆動を許可するための信号ＥＮを生成し、その生成した信号ＥＮをＡＣ／ＤＣコンバータ２２へ出力する。なお、商用電源２６を用いた蓄電装置Ｂの充電は、たとえば、商用電源２６を用いた蓄電装置Ｂの充電を指示する充電ボタン（図示せず）が利用者によって操作されたり、コネクタ２４にコネクタ２８が接続され、かつ、蓄電装置ＢのＳＯＣが低下しているときに実行され得る。

また、ＥＣＵ３０は、走行モード時、エンジンＥＮＧならびにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびインバータ１２，１４（以下、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびインバータ１２，１４を総括して「電気システム」とも称する。）を冷却する後述の冷却システムに対して、後述する方法により、エンジンＥＮＧおよび電気システムの各々に要求される冷却性に応じてエンジンＥＮＧおよび電気システムの冷却能力のバランスを変化させる。

図２は、この発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の冷却システムを示すブロック図である。図２を参照して、この冷却システム１００は、エンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ１２，１４と、ラジエータ５２と、可動仕切り弁５４と、電動ウォーターポンプ６０，６２と、リザーバタンク６４と、冷媒路６６〜８２と、温度センサ８４，８６と、ＥＣＵ３０とを含む。

冷媒路６６の一端は、ラジエータ５２において可動仕切り弁５４によって仕切られた領域５６側においてラジエータ５２に接続され、その他端は、電動ウォーターポンプ６０に接続される。冷媒路６８の一端は、電動ウォーターポンプ６０に接続され、その他端は、エンジンＥＮＧに接続される。冷媒路７０の一端は、エンジンＥＮＧに接続され、その他端は、ラジエータ５２の領域５６側においてラジエータ５２に接続される。

冷媒路７２の一端は、ラジエータ５２において可動仕切り弁５４によって仕切られた領域５８側においてラジエータ５２に接続され、その他端は、インバータ１２，１４に接続される。冷媒路７４の一端は、インバータ１２，１４に接続され、その他端は、リザーバタンク６４に接続される。冷媒路７６の一端は、リザーバタンク６４に接続され、その他端は、電動ウォーターポンプ６２に接続される。冷媒路７８の一端は、電動ウォーターポンプ６２に接続され、その他端は、モータジェネレータＭＧ１に接続される。冷媒路８０の一端は、モータジェネレータＭＧ１に接続され、その他端は、モータジェネレータＭＧ２に接続される。そして、冷媒路８２の一端は、モータジェネレータＭＧ２に接続され、その他端は、ラジエータ５２の領域５８側においてラジエータ５２に接続される。

なお、以下では、エンジンＥＮＧ、電動ウォーターポンプ６０、冷媒路６６，６８，７０およびラジエータ５２の領域５６から成る冷却系統を「エンジン系冷却系統」とも称し、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、インバータ１２，１４、電動ウォーターポンプ６２、リザーバタンク６４、冷媒路７２，７４，７６，７８，８０，８２およびラジエータ５２の領域５８から成る冷却系統を「電気系冷却系統」とも称する。

ラジエータ５２は、エンジン系冷却系統および電気系冷却系統に流される冷媒を冷却する。可動仕切り弁５４は、ラジエータ５２を領域５６と領域５８とに仕切る。可動仕切り弁５４は、ＥＣＵ３０からの制御信号ＣＮＴＬ１に応じて作動し、領域５６と領域５８との比率を変えることができる。すなわち、ＥＣＵ３０からの制御信号ＣＮＴＬ１に応じて可動仕切り弁５４の仕切り位置が移動することによって、エンジン系冷却系統の冷媒量と電気系冷却系統の冷媒量との比率が変化する。その結果、エンジン系冷却系統の冷却能力と電気系冷却系統の冷却能力とのバランスが変化する。

電動ウォーターポンプ６０は、エンジン系冷却系統における冷媒を循環させる。電動ウォーターポンプ６２は、電気系冷却系統における冷媒を循環させる。なお、電動ウォーターポンプ６２は、ラジエータ５２を基準としてインバータ１２，１４がモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２よりも上流になるように冷媒を循環させる。

温度センサ８４は、エンジン系冷却系統に流される冷媒の温度Ｔ１を検出し、その検出した温度Ｔ１をＥＣＵ３０へ出力する。温度センサ８６は、電気系冷却系統に流される冷媒の温度Ｔ２を検出し、その検出した温度Ｔ２をＥＣＵ３０へ出力する。

ＥＣＵ３０は、アクセル開度信号ＡＰ、車両速度ＳＶ、ならびに蓄電装置Ｂの電圧ＶＢ、電流ＩＢおよび温度ＴＢを受ける。なお、これらの信号等は、図示されない各センサによって検出される。そして、ＥＣＵ３０は、走行モード時、これらの信号および温度センサ８４，８６からの温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて、後述の方法により、エンジンＥＮＧおよび電気システムの各々に要求される冷却性に応じてエンジン系冷却系統の冷却能力と電気系冷却系統の冷却能力とのバランスを変化させるための指令を生成する。

そして、ＥＣＵ３０は、その生成した指令に基づいて、可動仕切り弁５４の仕切り位置を移動させるための制御信号ＣＮＴＬ１を生成し、その生成した制御信号ＣＮＴＬ１を可動仕切り弁５４へ出力する。

この冷却システム１００においては、エンジン系冷却系統の冷媒量と電気系冷却系統の冷媒量との総和は一定であるが、可動仕切り弁５４の仕切り位置が移動することによって、エンジン系冷却系統の冷媒量と電気系冷却系統の冷媒量との比率が変化する。そして、冷媒量の比率が増加した側の冷却系統の冷却能力は、冷媒の体積が増加することによって増大し、冷媒量の比率が低下した側の冷却系統の冷却能力は、冷媒の体積が減少することによって低下する。したがって、可動仕切り弁５４の仕切り位置を移動させることにより、エンジン系冷却系統の冷却能力と電気系冷却系統の冷却能力とのバランスを変化させることができる。

図３は、図２に示したラジエータ５２の側面図である。図３を参照して、ラジエータ５２は、熱交換部１０２と、サイドタンク１０４，１０５と、ウォーターパイプ１０６〜１０９と、冷媒注入パイプ１１０と、可動仕切り弁５４とを含む。

熱交換部１０２は、ｘ方向に内部が細かく仕切られており、サイドタンク１０４からサイドタンク１０５に向けて流される冷媒と外気との間で熱交換を行なう。サイドタンク１０４，１０５は、熱交換部１０２の両側に配設される。ウォーターパイプ１０６は、サイドタンク１０４に設けられ、図２に示した冷媒路７０に接続される。ウォーターパイプ１０７は、サイドタンク１０５に設けられ、図２に示した冷媒路６６に接続される。ウォーターパイプ１０８は、サイドタンク１０４に設けられ、図２に示した冷媒路８２に接続される。ウォーターパイプ１０９は、サイドタンク１０５に設けられ、図２に示した冷媒路７２に接続される。

なお、ウォーターパイプ１０６，１０８は、サイドタンク１０４の両端近傍にそれぞれ配置され、ウォーターパイプ１０７，１０９は、サイドタンク１０５の両端近傍にそれぞれ配置される。そして、熱交換部１０２を挟んでウォーターパイプ１０６，１０７が対向し、ウォーターパイプ１０８，１０９が対向するように、ウォーターパイプ１０６〜１０９が配置される。

可動仕切り弁５４は、サイドタンク１０４，１０５の各々の内部に設けられ、サイドタンク１０４，１０５内をｘ方向に仕切る。サイドタンク１０５内の可動仕切り弁５４は、サイドタンク１０４内の可動仕切り弁５４と熱交換部１０２を挟んで対向する。ここで、上述のように、熱交換部１０２内は、ｘ方向に細かく仕切られている。したがって、熱交換部１０２の領域５６には、サイドタンク１０４からサイドタンク１０５に向かってエンジン系冷却系統の冷媒が流され、熱交換部１０２の領域５８には、サイドタンク１０４からサイドタンク１０５に向かって電気系冷却系統の冷媒が流される。

また、可動仕切り弁５４は、ＥＣＵ３０からの制御信号ＣＮＴＬ１に応じて、後述する方法によりサイドタンク１０４，１０５内をｘ方向に動作することができる。ここで、サイドタンク１０４，１０５内の可動仕切り弁５４は、熱交換部１０２を挟んで対向するように互いに同期して動作する。これにより、サイドタンク１０４，１０５および熱交換部１０２内におけるエンジン系冷却系統の冷媒量と電気系冷却系統の冷媒量との比率を変化させることができる。

図４は、図３に示した可動仕切り弁５４の構成を説明するための図である。なお、この図４では、サイドタンク１０４内の可動仕切り弁５４について代表的に説明するが、サイドタンク１０５内の可動仕切り弁５４の構成も同様である。

図４を参照して、可動仕切り弁５４は、ｘ方向に垂直な軸５５を中心として回動可能であり、かつ、ｘ方向に移動可能な仕切り板から成る。可動仕切り弁５４は、仕切り面の法線がｘ方向を向いているときにサイドタンク１０４に内接するように構成される。この状態で、可動仕切り弁５４は、熱交換部１０２およびサイドタンク１０４，１０５内を上下２つの領域に仕切ることができる。

そして、可動仕切り弁５４は、ＥＣＵ３０からの制御信号ＣＮＴＬ１に応じて、図示されないアクチュエータによって軸５５を中心に回動し、サイドタンク１０４内をｘ方向に移動することができる。

図５は、図４に示した可動仕切り弁５４がサイドタンク１０４内を移動するときの様子を説明するための図である。図５を参照して、可動仕切り弁５４がサイドタンク１０４内をｘ方向に移動するとき、可動仕切り弁５４は、図示されないアクチュエータによって、仕切り面の法線がｘ方向に略垂直な方向を向くように回動する。この状態で、可動仕切り弁５４は、ＥＣＵ３０からの制御信号ＣＮＴＬ１に応じてｘ方向に移動する。

そして、可動仕切り弁５４は、制御信号ＣＮＴＬ１により指示された仕切り位置まで移動すると、仕切り面の法線がｘ方向を向くように回動する。これにより、可動仕切り弁５４は、移動後の仕切り位置において、熱交換部１０２およびサイドタンク１０４，１０５内を再び上下２つの領域に仕切ることができる。

図６は、図２に示したＥＣＵ３０によるエンジン系冷却系統および電気系冷却系統の冷却能力の制御に関するフローチャートである。なお、このフローチャートによる処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図６を参照して、ＥＣＵ３０は、エンジンＥＮＧが動作中であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ＥＣＵ３０は、エンジンＥＮＧが停止中であると判定すると（ステップＳ１０においてＮＯ）、温度センサ８６からの温度Ｔ２に基づいて、電気系冷却系統の冷媒温度が予め設定された許容温度よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２０）。

ＥＣＵ３０は、電気系冷却系統の冷媒温度が許容温度以上であると判定すると（ステップＳ２０においてＮＯ）、電気システムを直ちに冷却する必要があるため、電気系冷却系統の冷却能力を増大させる指令を生成する（ステップＳ３０）。具体的には、ＥＣＵ３０は、予め設定された所定量だけ電気系冷却系統の冷媒量を増加させる指令を生成する（対応してエンジン系冷却系統の冷媒量は減少する）。そして、ＥＣＵ３０は、その生成された指令に基づいて、可動仕切り弁５４の仕切り位置を移動させるための制御信号ＣＮＴＬ１を生成し、その生成した制御信号ＣＮＴＬ１を可動仕切り弁５４へ出力する。

ステップＳ２０において電気系冷却系統の冷媒温度が許容温度よりも低いと判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、温度センサ８４，８６からの温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて、エンジン系冷却系統の冷媒温度が電気系冷却系統の冷媒温度よりも低いか否かを判定する（ステップＳ４０）。

ＥＣＵ３０は、エンジン系冷却系統の冷媒温度が電気系冷却系統の冷媒温度よりも低いと判定すると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、電気システムをより効果的に冷却するため、電気系冷却系統の冷却能力を増大させる指令を生成する（ステップＳ５０）。具体的には、ステップＳ３０と同様に、ＥＣＵ３０は、予め設定された所定量だけ電気系冷却系統の冷媒量を増加させる指令を生成する。

ステップＳ５０に続いて、ＥＣＵ３０は、蓄電装置ＢのＳＯＣおよび車両要求パワーを算出し、その算出した蓄電装置ＢのＳＯＣおよび車両要求パワーに基づいて、ステップＳ５０において生成した指令に対する反映率を決定する（ステップＳ６０）。より具体的には、ＥＣＵ３０は、蓄電装置Ｂの電圧ＶＢ、電流ＩＢおよび温度ＴＢを用いて蓄電装置ＢのＳＯＣを算出する。なお、蓄電装置ＢのＳＯＣの算出には、種々の公知の手法を用いることができる。また、ＥＣＵ３０は、アクセル開度信号ＡＰおよび車両速度ＳＶに基づいて車両要求パワーＰＶを算出する。そして、ＥＣＵ３０は、予め設定されたマップなどを用いて、ステップＳ５０において生成した指令に対する反映率を決定する。ここで、反映率は、電気系冷却系統の冷媒量を予め設定された所定量増加させる場合を１００％として、電気系冷却系統の冷媒量をその所定量の何％増加させるかを決定するためのパラメータである
図７は、図６に示したステップＳ６０において指令に対する反映率を決定するためのマップを示した図である。図７を参照して、横軸は蓄電装置ＢのＳＯＣを示し、縦軸は車両要求パワーを示す。図に示されるように、ＳＯＣが高く車両要求パワーが小さいほど反映率は高く、ＳＯＣが低く車両要求パワーが大きいほど反映率は低い。これは、ＳＯＣが高く車両要求パワーが小さいときは、今後の走行においてモータジェネレータＭＧ２のみを用いて走行（ＥＶ走行モード）する可能性が高く、電気システムの負荷が高くなるものと予測できるので、電気系冷却系統の冷媒量を増加させる指令に対する反映率を高くするようにしたものである。

一方、ＳＯＣが低く車両要求パワーが大きいときは、今後の走行においてエンジンＥＮＧを用いて走行（ＨＶ走行モード）する可能性が高く、電気システムの負荷は低くなるものと予測できるので、電気系冷却系統の冷媒量を増加させる指令に対する反映率を低くするようにしたものである。

再び図６を参照して、ステップＳ６０において電気系冷却系統の冷媒量を増加させる指令に対する反映率が決定されると、ＥＣＵ３０は、予め設定された所定量に反映率を乗算した量だけ電気系冷却系統の冷媒量が増加するように制御信号ＣＮＴＬ１を生成し、その生成した制御信号ＣＮＴＬ１を可動仕切り弁５４へ出力する。

一方、ステップＳ４０においてエンジン系冷却系統の冷媒温度が電気系冷却系統の冷媒温度以上であると判定されると（ステップＳ４０においてＮＯ）、ＥＣＵ３０は、電気系冷却系統の冷却能力を現状に維持する（ステップＳ７０）。これは、電気系冷却系統の冷却能力を増大させる指令が生成されると、電気系冷却系統の冷媒よりも温度が高いエンジン系冷却系統の冷媒の一部が電気系冷却系統に供給されるため、電気系冷却系統の冷却能力を低下させてしまうことになるからである。したがって、この場合は、電気系冷却系統の冷却能力を現状に維持するようにしたものである。

次に、ステップＳ１０においてエンジンＥＮＧが動作中であると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、温度センサ８４からの温度Ｔ１に基づいて、エンジン系冷却系統の冷媒温度が予め設定された許容温度よりも低いか否かを判定する（ステップＳ８０）。

ＥＣＵ３０は、エンジン系冷却系統の冷媒温度が許容温度以上であると判定すると（ステップＳ８０においてＮＯ）、エンジンＥＮＧを直ちに冷却する必要があるため、エンジン系冷却系統の冷却能力を増大させる指令を生成する（ステップＳ９０）。具体的には、ＥＣＵ３０は、予め設定された所定量だけエンジン系冷却系統の冷媒量を増加させる指令を生成する（対応して電気系冷却系統の冷媒量は減少する）。そして、ＥＣＵ３０は、その生成された指令に応じて、可動仕切り弁５４の仕切り位置を移動させるための制御信号ＣＮＴＬ１を生成し、その生成した制御信号ＣＮＴＬ１を可動仕切り弁５４へ出力する。

ステップＳ８０においてエンジン系冷却系統の冷媒温度が許容温度よりも低いと判定されると（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３０は、温度センサ８４，８６からの温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて、エンジン系冷却系統の冷媒温度が電気系冷却系統の冷媒温度よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１００）。

ＥＣＵ３０は、エンジン系冷却系統の冷媒温度が電気系冷却系統の冷媒温度よりも低いと判定すると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、相対的に温度の高い電気系冷却系統の冷媒を用いた方がエンジンＥＮＧを早期に暖機できるため、エンジン系冷却系統の冷却能力を増大させる指令を生成する（ステップＳ１１０）。具体的には、ステップＳ９０と同様に、ＥＣＵ３０は、予め設定された所定量だけエンジン系冷却系統の冷媒量を増加させる指令を生成する。

ステップＳ１１０に続いて、ＥＣＵ３０は、蓄電装置ＢのＳＯＣおよび車両要求パワーを算出し、その算出した蓄電装置ＢのＳＯＣおよび車両要求パワーに基づいて、ステップＳ１１０において生成した指令に対する反映率を決定する（ステップＳ１２０）。より具体的には、ＥＣＵ３０は、予め設定されたマップなどを用いて、ステップＳ１１０において生成した指令に対する反映率を決定する。この反映率は、エンジン系冷却系統の冷媒量を予め設定された所定量増加させる場合を１００％として、エンジン系冷却系統の冷媒量をその所定量の何％増加させるかを決定するためのパラメータである。

図８は、図６に示したステップＳ１２０において指令に対する反映率を決定するためのマップを示した図である。図８を参照して、横軸は蓄電装置ＢのＳＯＣを示し、縦軸は車両要求パワーを示す。図に示されるように、ＳＯＣが低く車両要求パワーが大きいほど反映率は高く、ＳＯＣが高く車両要求パワーが小さいほど反映率は低い。これは、ＳＯＣが低く車両要求パワーが大きいときは、今後の走行においてエンジンＥＮＧを用いたＨＶ走行モードで走行する可能性が高く、エンジンＥＮＧの動作頻度は高くなるものと予測できるので、エンジン系冷却系統の冷媒量を増加させる指令に対する反映率を高くするようにしたものである。

一方、ＳＯＣが高く車両要求パワーが小さいときは、今後の走行においてモータジェネレータＭＧ２のみを用いたＥＶ走行モードで走行する可能性が高く、エンジンＥＮＧの動作頻度は低くなるものと予測できるので、エンジン系冷却系統の冷媒量を増加させる指令に対する反映率を低くするようにしたものである。

再び図６を参照して、ステップＳ１２０においてエンジン系冷却系統の冷媒量を増加させる指令に対する反映率が決定されると、ＥＣＵ３０は、予め設定された所定量に反映率を乗算した量だけエンジン系冷却系統の冷媒量が増加するように制御信号ＣＮＴＬ１を生成し、その生成した制御信号ＣＮＴＬ１を可動仕切り弁５４へ出力する。

一方、ステップＳ１００においてエンジン系冷却系統の冷媒温度が電気系冷却系統の冷媒温度以上であると判定されると（ステップＳ１００においてＮＯ）、ＥＣＵ３０は、エンジン系冷却系統の冷却能力を現状に維持する（ステップＳ１３０）。これは、エンジン系冷却系統の冷却能力を増大させる指令が生成されると、エンジン系冷却系統の冷媒の温度よりも低い電気系冷却系統の冷媒の一部がエンジン系冷却系統に供給されるため、エンジンＥＮＧの暖機を阻害することになるからである。したがって、この場合は、エンジン系冷却系統の冷却能力を現状に維持するようにしたものである。

なお、上記においては、ステップＳ１０において、エンジンＥＮＧが停止中のときはステップＳ２０へ処理を進め、エンジンＥＮＧが動作中のときはステップＳ８０へ処理を進めるものとしたが、走行モードがＥＶ走行モードのときはステップＳ２０へ処理を進め、走行モードがＨＶ走行モードのときはステップＳ８０へ処理を進めるようにしてもよい。

図９は、走行モードを説明するための図である。図９を参照して、縦軸は蓄電装置ＢのＳＯＣを表わし、横軸は経過時間を表わす。また、Ｓｏは蓄電装置ＢのＳＯＣの制御目標を示す。

時刻ｔ０以前に商用電源２６を用いて蓄電装置Ｂが充電され、時刻ｔ０において蓄電装置Ｂが満充電の状態からハイブリッド車両１０の走行が開始されたとする。時刻ｔ１において蓄電装置ＢのＳＯＣが制御目標Ｓｏに至るまでは、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１は停止され、蓄電装置Ｂに蓄えられている電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動して走行するＥＶ走行モードで走行が行なわれる。

時刻ｔ１を経過し、蓄電装置ＢのＳＯＣが制御目標Ｓｏを下回ると、エンジンＥＮＧが始動し、エンジンＥＮＧの出力を用いて車両の駆動力を得るとともにモータジェネレータＭＧ１により発電が行なわれ、蓄電装置ＢのＳＯＣが制御目標Ｓｏに制御される。すなわち、時刻ｔ１を経過すると、蓄電装置ＢおよびモータジェネレータＭＧ２とエンジンＥＮＧとを動力源として走行するＨＶ走行モードで走行が行なわれる。

再び図６を参照して、上述のようにＥＶ走行モードのときはエンジンＥＮＧは停止しているので、ＥＣＵ３０は、走行モードがＥＶ走行モードのとき電気系冷却系統の冷却能力を増大させ得るステップＳ２０側へ処理を進め、上述のようにＨＶ走行モードのときはエンジンＥＮＧを動作させる頻度が多くなるので、ＥＣＵ３０は、走行モードがＨＶ走行モードのときエンジン系冷却系統の冷却能力を増大させ得るステップＳ８０側へ処理を進めるようにしてもよい。

以上のように、この実施の形態１においては、エンジンＥＮＧおよび電気システムの各々に要求される冷却性に応じてエンジンＥＮＧおよび電気システムの冷却能力のバランスを変化させることができる。したがって、この実施の形態１によれば、エンジンＥＮＧおよび電気システムを効率的に冷却することができる。その結果、冷却システム１００を小型化することができる。

また、この実施の形態１においては、エンジンＥＮＧが動作状態、または走行モードがＨＶ走行モードのとき、電気系冷却系統において暖められた冷媒の一部がエンジン系冷却系統に供給され得る。したがって、この実施の形態１によれば、エンジンＥＮＧを早期に暖機することができ、その結果、燃費が向上する。

また、この実施の形態１においては、温度センサ８４，８６からの温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて可動仕切り弁５４の仕切り位置が制御される。したがって、この実施の形態１によれば、電気系冷却系統の冷媒量の比率を高める際に、電気系冷却系統の冷媒よりも温度の高いエンジン系冷却系統の冷媒が電気系冷却系統に供給されたり、エンジン系冷却系統の冷媒量の比率を高める際に、エンジン系冷却系統の冷媒よりも温度の低い電気系冷却系統の冷媒がエンジン系冷却系統に供給されたりすることを防止することができる。

また、この実施の形態１においては、蓄電装置ＢのＳＯＣと車両要求パワーとに基づいて反映率が決定され、その反映率に基づいて可動仕切り弁５４の仕切り位置が制御される。すなわち、蓄電装置ＢのＳＯＣと車両要求パワーとに基づいて今後の走行における電気システムの負荷やエンジンＥＮＧの動作頻度が予測できるところ、その予測結果が可動仕切り弁５４の仕切り位置に反映される。したがって、この実施の形態１によれば、今後の走行状態を予測してエンジン系冷却系統の冷却能力と電気系冷却系統の冷却能力とのバランスを変化させることができる。

［実施の形態２］
図１０は、この発明の実施の形態２によるハイブリッド車両の冷却システムを示すブロック図である。図１０を参照して、この冷却システム１００Ａは、図２に示した冷却システム１００の構成において、電動ウォーターポンプ６０，６２に代えてそれぞれ電動ウォーターポンプ６０Ａ，６２Ａを含み、ＥＣＵ３０に代えてＥＣＵ３０Ａを含む。

電動ウォーターポンプ６０Ａは、エンジン系冷却系統における冷媒を循環させる。ここで、電動ウォーターポンプ６０Ａは、ＥＣＵ３０Ａからの制御信号ＣＮＴＬ２に基づいてその駆動力を変化させ、エンジン系冷却系統に流される冷媒の流量を増減させることができる。電動ウォーターポンプ６２Ａは、電気系冷却系統における冷媒を循環させる。ここで、電動ウォーターポンプ６２Ａは、ＥＣＵ３０Ａからの制御信号ＣＮＴＬ３に基づいてその駆動力を変化させ、電気系冷却系統に流される冷媒の流量を増減させることができる。

ＥＣＵ３０Ａは、エンジンＥＮＧおよび電気システムの各々に要求される冷却性に応じてエンジン系冷却系統の冷却能力と電気系冷却系統の冷却能力とのバランスを変化させるための指令を生成する。そして、ＥＣＵ３０Ａは、その生成した指令に基づいて、可動仕切り弁５４の仕切り位置を移動させるための制御信号ＣＮＴＬ１を生成して可動仕切り弁５４へ出力し、電動ウォーターポンプ６０Ａの駆動力を変更するための制御信号ＣＮＴＬ２を生成して電動ウォーターポンプ６０Ａへ出力し、電動ウォーターポンプ６２Ａの駆動力を変更するための制御信号ＣＮＴＬ３を生成して電動ウォーターポンプ６２Ａへ出力する。

なお、ＥＣＵ３０Ａのその他の機能は、実施の形態１におけるＥＣＵ３０と同じである。また、この実施の形態２によるハイブリッド車両のパワートレーンの構成は、図１に示した実施の形態１によるハイブリッド車両１０と同じである。

この冷却システム１００Ａにおいては、エンジン系冷却系統の冷却能力と電気系冷却系統の冷却能力とのバランスを変化させるに際し、可動仕切り弁５４の仕切り位置を変えることによってエンジン系冷却系統の冷媒量と電気系冷却系統の冷媒量との比率を変化させることに加え、電動ウォーターポンプ６０Ａ，６２Ａの駆動力を変化させることによってエンジン系冷却系統の冷媒流量と電気系冷却系統の冷媒流量とをさらに変化させる。

より具体的には、図６に示したステップＳ６０において電気系冷却系統における反映率が決定されると、ＥＣＵ３０Ａは、予め設定された増加率に反映率を乗算した量だけ電気系冷却系統の冷媒流量が増加するように制御信号ＣＮＴＬ３を生成し、その生成した制御信号ＣＮＴＬ３を電動ウォーターポンプ６２Ａへ出力する。

また、図６に示したステップＳ１２０においてエンジン系冷却系統における反映率が決定されると、ＥＣＵ３０Ａは、予め設定された増加率に反映率を乗算した量だけエンジン系冷却系統の冷媒流量が増加するように制御信号ＣＮＴＬ２を生成し、その生成した制御信号ＣＮＴＬ２を電動ウォーターポンプ６０Ａへ出力する。

なお、上記においては、エンジンＥＮＧおよび電気システムの各々に要求される冷却性に応じて可動仕切り弁５４および電動ウォーターポンプ６０Ａ，６２Ａをいずれも制御するものとしたが、可動仕切り弁５４および電動ウォーターポンプ６０Ａ，６２Ａの少なくとも１つを制御することによってエンジン系冷却系統の冷却能力と電気系冷却系統の冷却能力とのバランスを変化させることができる。

以上のように、この実施の形態２においては、可動仕切り弁５４の仕切り位置を変えることによってエンジン系冷却系統の冷媒量と電気系冷却系統の冷媒量との比率を変化させることに加え、電動ウォーターポンプ６０Ａ，６２Ａの駆動力を変化させることによってエンジン系冷却系統の冷媒流量と電気系冷却系統の冷媒流量とをさらに変化させることができる。したがって、この実施の形態２によれば、エンジンＥＮＧおよび電気システムの各々に要求される冷却性に応じて、エンジン系冷却系統の冷却能力と電気系冷却系統の冷却能力とのバランスをより広範囲かつ多段階に変化させることができる。

なお、上記の各実施の形態においては、ハイブリッド車両１０は、動力分割機構１６によりエンジンＥＮＧの動力を車軸とモータジェネレータＭＧ１とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型であるが、この発明は、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためにのみエンジンＥＮＧを用い、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力を使うモータジェネレータＭＧ２でのみ車軸の駆動力を発生するシリーズ型のハイブリッド車両にも適用することができる。

なお、上記において、エンジンＥＮＧは、この発明における「内燃機関」に対応し、モータジェネレータＭＧ２は、この発明における「電動機」に対応する。また、エンジン系冷却系統は、この発明における「第１の冷却系統」に対応し、電気系冷却系統は、この発明における「第２の冷却系統」に対応する。さらに、可動仕切り弁５４は、この発明における「可動仕切装置」に対応し、ＥＣＵ３０は、この発明における「制御装置」に対応する。

また、さらに、温度センサ８４は、この発明における「第１の温度検出装置」に対応し、温度センサ８６は、この発明における「第２の温度検出装置」に対応する。また、さらに、蓄電装置Ｂは、この発明における「蓄電装置」に対応し、ラジエータ５２は、この発明における「冷却器」に対応する。また、さらに、電動ウォーターポンプ６０Ａは、この発明における「第１のポンプ」に対応し、電動ウォーターポンプ６２Ａは、この発明における「第２のポンプ」に対応する。

また、さらに、インバータ１４は、この発明における「駆動装置」に対応し、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２およびコネクタ２４は、この発明における「充電手段」を形成する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１によるハイブリッド車両のパワートレーンを示すブロック図である。 この発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の冷却システムを示すブロック図である。 図２に示すラジエータの側面図である。 図３に示す可動仕切り弁の構成を説明するための図である。 図４に示す可動仕切り弁がサイドタンク内を移動するときの様子を説明するための図である。 図２に示すＥＣＵによるエンジン系冷却系統および電気系冷却系統の冷却能力の制御に関するフローチャートである。 図６に示すステップＳ６０において指令に対する反映率を決定するためのマップを示した図である。 図６に示すステップＳ１２０において指令に対する反映率を決定するためのマップを示した図である。 走行モードを説明するための図である。 この発明の実施の形態２によるハイブリッド車両の冷却システムを示すブロック図である。

符号の説明

１０ ハイブリッド車両、１２，１４ インバータ、１６ 動力分割機構、１８ リダクションギヤ、２０ ドライブシャフト、２２ ＡＣ／ＤＣコンバータ、２４，２８ コネクタ、２６ 商用電源、３０，３０Ａ ＥＣＵ、５２ ラジエータ、５４ 可動仕切り弁、６０，６２，６０Ａ，６２Ａ 電動ウォーターポンプ、６６〜８２ 冷媒路、８４，８６ 温度センサ、１００，１００Ａ 冷却システム、１０２ 熱交換部、１０４，１０５ サイドタンク、１０６〜１０９ ウォーターパイプ、１１０ 冷媒注入パイプ、Ｂ 蓄電装置、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＥＮＧ エンジン、ＦＲ，ＦＬ 駆動輪。

Claims (9)

1. 内燃機関および電動機を動力源として搭載するハイブリッド車両の冷却システムであって、
   前記内燃機関を冷却するための第１の冷却系統と、
   前記電動機と前記電動機を駆動する駆動装置とを含む電気システムを冷却するための第２の冷却系統と、
   前記第１の冷却系統に流される冷媒と前記第２の冷却系統に流される冷媒とを仕切り、かつ、その仕切位置が移動することによって前記第１の冷却系統の冷媒量と前記第２の冷却系統の冷媒量との比率を変更可能なように構成された可動仕切装置と、
   前記内燃機関および前記電気システムの各々に要求される冷却性に応じて前記可動仕切装置の仕切位置を制御する制御装置とを備える冷却システム。
2. 前記制御装置は、前記内燃機関の動作状態に基づいて前記仕切位置を制御する、請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記制御装置は、前記内燃機関を停止して前記電動機のみを使用する第１の走行モードで走行しているか、それとも前記内燃機関および前記電動機を使用する第２の走行モードで走行しているかに基づいて前記仕切位置を制御する、請求項１に記載の冷却システム。
4. 前記第１の冷却系統に流される冷媒の温度を検出する第１の温度検出装置と、
   前記第２の冷却系統に流される冷媒の温度を検出する第２の温度検出装置とをさらに備え、
   前記制御装置は、前記第１および第２の温度検出装置によって検出された冷媒温度に基づいて前記仕切位置をさらに制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の冷却システム。
5. 前記電動機に供給される電力を蓄える蓄電装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記蓄電装置の充電状態と前記ハイブリッド車両の要求パワーとに基づいて前記仕切位置をさらに制御する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷却システム。
6. 前記第１および第２の冷却系統に接続され、前記第１および第２の冷却系統に流される冷媒を冷却する冷却器をさらに備え、
   前記可動仕切装置は、前記冷却器内に設けられ、前記冷却器内において前記第１の冷却系統に流される冷媒と前記第２の冷却系統に流される冷媒とを仕切り、前記制御装置からの指令に従ってその仕切位置が移動することにより前記比率を変更する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の冷却システム。
7. 前記制御装置からの指令に応じた流量の冷媒を前記第１の冷却系統に循環させる第１のポンプと、
   前記制御装置からの指令に応じた流量の冷媒を前記第２の冷却系統に循環させる第２のポンプとをさらに備え、
   前記制御装置は、前記内燃機関および前記電気システムの各々に要求される冷却性に応じて前記可動仕切装置の仕切位置ならびに前記第１および第２のポンプの各駆動力の少なくとも１つを制御する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の冷却システム。
8. 車両の駆動力を発生する内燃機関および電動機と、
   前記電動機を駆動する駆動装置と、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の冷却システムとを備えるハイブリッド車両。
9. 前記電動機に電力を供給する蓄電装置を車両外部の電源を用いて充電可能な充電手段をさらに備える、請求項８に記載のハイブリッド車両。

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