JP2007216800A - 車両の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デッドソーク後の熱影響を低減する。
【解決手段】 冷却装置は、モータジェネレータに接するように設けられ、冷却液が循環するように形成される冷却通路１０８と、冷却通路１０８の途中に設けられ、冷却液の熱を放熱するラジエータ１０６と、冷却液を流通させるための電動ウォータポンプ１０４とを含む。ラジエータ１０６とトランスアクスル１００との間であって、ラジエータ１０６の上流側の位置かつラジエータ１０６と離隔した位置に、冷却液を貯蔵するタンク１１０が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の、駆動源および駆動源に関連した構成部品を冷却する冷却装置に関し、特にデッドソーク後のシステム再始動時における熱影響を低減する装置に関する。

従来、回転電機の動力により走行する電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車が知られている。このような車両には、エンジンを駆動源とする車両と異なり、モータジェネレータ、インバータおよびコンバータ等が搭載されており、これら発熱体を冷却する冷却装置が公知である。

冷却装置は、冷却媒体が流れる冷却通路と、その冷却通路において冷却媒体を循環させるポンプと、冷却媒体の熱を放熱するラジエータ等の熱交換器と、冷却媒体を貯蔵するタンクとを含む。この冷却通路は、モータジェネレータ、インバータおよびコンバータなどの表面や内部などに張りめぐられている。

このような冷却装置として、たとえば、特開平１０−２５９７２１号公報（特許文献１）は、内燃機関側と電動機側との冷却系統のラジエータを一体化させた場合に両冷却系統間のもれによって生じるかもしれない冷却水の流量の少ない側の冷却系統の耐圧性の増大を低くおさえるハイブリッド車用動力冷却装置を開示する。このハイブリッド車用動力冷却装置は、内燃機関側を冷却する冷却水が流れる第１の冷却水循環通路と、電動機側を冷却する冷却水が流れる第２の冷却水循環通路と、第１の冷却水循環通路と第２の冷却水循環通路との両方に接続され内燃機関側を冷却する冷却水と電動機側を冷却する冷却水が同じ方向に流れるラジエータと、第１の冷却水循環通路に設けられた第１のキャップおよび第２の冷却水循環通路に設けられた第２のキャップと、を有する。ラジエータが、上流側タンクと、下流側タンクと、上流側タンクと下流側タンクとを接続するコア部と、を有する。上流側タンクと下流側タンクの各々には、第１の冷却水循環通路と第２の冷却水循環通路とをわける仕切りが設けられている。

上述した公報に開示されたハイブリッド車用動力冷却装置によると、ラジエータを一体化したので、車両への搭載がスペース上容易になる。この場合、第１の冷却水循環通路と第２の冷却水循環通路とはラジエータの上流側タンクと下流側タンクの各々に設けた仕切りによってわけられているので、自由な冷却水の混じり合いは抑制され、各冷却水循環通路の冷却水温度をそれぞれの目標温度に容易に維持できる。
特開平１０−２５９７２１号公報

しかしながら、このような冷却装置が搭載された車両においては、高負荷運転後に直ちに車両のシステムを停止すると（以下、デッドソークともいう）、ポンプの作動が停止されるため、冷却媒体の流通が停止する。そのため、モータジェネレータ等の発熱体の周囲に停滞する冷却媒体の温度が増加する。そして、増加した冷却媒体の温度が発熱体の自然冷却とともに低下するまでに車両の駆動システムが再始動すると、ポンプの作動に応じて発熱体の周囲に停滞していた高温の冷却媒体が冷却通路を流通することなり、熱応力の発生に起因した熱衝撃などの熱害が発生する場合がある。

上述した公報に開示されたハイブリッド車用動力冷却装置においては、電動機および発電機に停滞していた再始動とともに冷却媒体がラジエータに流入されることとなる。そのため、ラジエータを構成する複数の冷却配管において流水分布の差異により熱応力の分布に偏りが生じて、熱応力の高い部分においては応力集中の度合が高くなり、ラジエータは熱による影響を受ける可能性がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、デッドソーク後の熱影響を低減する車両の冷却装置を提供することである。

第１の発明に係る車両の冷却装置は、少なくとも回転電機を駆動源とする車両の冷却装置である。この冷却装置は、駆動源に接するように設けられ、冷却媒体が循環するように形成される冷却通路と、冷却通路の途中に設けられ、冷却媒体の熱を放熱する熱交換器と、冷却媒体を流通させるための流通手段とを含む。熱交換器と駆動源との間であって、熱交換器の上流側かつ熱交換器と離隔した位置に、冷却媒体を貯蔵するタンクが設けられる。

第１の発明によると、冷却通路の経路の途中の、熱交換器（たとえば、ラジエータ）と駆動源（回転電機）との間であって、熱交換器の上流側かつ熱交換器と離隔した位置に、冷却媒体を貯蔵するタンクが設けられる。たとえば、デッドソーク後に車両の駆動システムを再始動したときに、流通手段（たとえば、ポンプ）が冷却媒体の流通を開始することにより、駆動源の周囲に停滞していた比較的温度の高い冷却媒体が流通を開始する。このとき、熱交換器と駆動源との間にタンクが設けられるため、駆動源から流通する冷却媒体は、熱交換器よりも先にタンクに流入する。たとえば、タンクが比較的温度の低い外気と接触する位置（たとえば、エンジンルームの前方側）に設けられていると、タンクに流入した冷却媒体はタンク内壁と接触する部分の面積が大きいタンクにおいて、熱が外気に放出され温度が低下する。さらに、タンクにおいて冷却媒体が多量に貯留されているため、駆動源から流通する冷却媒体は、タンク内で温度分布が平均化される。そのため、駆動源から熱交換器に流入するまでに冷却媒体の温度を低下させることができる。そのため、熱交換器に流入した冷却媒体の熱による影響を低減することができる。したがって、デッドソーク後の熱影響を低減する車両の冷却装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両の冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、流通手段は、熱交換器とタンクとの間に設けられる。

第２の発明によると、流通手段（たとえば、ポンプ）は、冷却通路の経路の途中の、熱交換器（ラジエータ）とタンクとの間に設けられる。そのため、タンクにおいて温度が低下された冷却媒体は、流通手段に流入する。流通手段から冷却通路に冷却媒体が吐出される際に、冷却媒体は流通手段により攪拌される。そのため、冷却媒体の温度分布がさらに均されて、タンクから熱交換器に流入するまでに冷却媒体の温度をさらに低下させることができる。そのため、熱交換器に流入した冷却媒体の熱による影響をさらに低減することができる。

第３の発明に係る車両の冷却装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、タンクの入口と出口とは、異なる高さの位置にそれぞれ設けられる。

第３の発明によると、タンクの入口と出口とは、異なる高さの位置にそれぞれ設けられる。そのため、入口からタンクに流入した冷却媒体は、出口に到達するまでにタンク内で流れの方向を複数回変えてタンク内を流通する。これにより、タンク内で冷却媒体が攪拌されることとなる。したがって、温度分布が平均化されて、タンクの入口から出口に到達するまでに冷却媒体の温度を低下させることができる。

第４の発明に係る車両の冷却装置においては、第３の発明の構成に加えて、タンクの入口は、出口よりも低い位置に設けられる。

第４の発明によると、タンクの入口は、出口よりも低い位置に設けられる。そのため、入口からタンクに流入した冷却媒体は、出口に到達するまで流れの方向を複数回変えてタンク内を流通する。さらには、タンク内を下側から上側に流れるときには、冷却液にかかる重力も加わって、冷却媒体は、タンク内で攪拌されることとなる。したがって、温度分布が平均化されて、タンクの入口から出口に到達するまでに冷却媒体の温度を低下させることができる。

第５の発明に係る車両の冷却装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、タンクは、車両のエンジンルームの前方側に設けられる。

第５の発明によると、タンクは、車両のエンジンルームの前方側に設けられる。そのため、タンクは、比較的エンジンの熱の影響を受けていない外気と接触する。また、タンクにおいて、冷却媒体の流通方向と垂直な断面積について少なくとも冷却通路１０８よりも大きい面積を有する。すなわち、冷却媒体がタンクの内壁と接触する部分の面積も大きい。そのため、タンクにおいて放熱が促進される。これによりタンクの入口から出口に到達するまでに冷却媒体の温度を低下させることができる。

第６の発明に係る車両の冷却装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、タンクは、リザーブタンクおよびフィラータンクのいずれかのタンクである。

第６の発明によると、熱の影響を低減するタンクとしてリザーブタンクあるいはフィラータンクを用いることにより、新たに部品を設けることを要しない。そのため、コストの上昇を抑制することができる。

第７の発明に係る車両の冷却装置は、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、流通手段を制御するための制御手段をさらに含む。制御手段は、駆動システムが走行準備状態になると、走行準備状態以外の通常制御状態における流量よりも小さい流量になるように、流通手段を制御するための手段を含む。

第７の発明によると、制御手段は、車両の駆動システムが走行準備状態になると（たとえば、運転者がイグニッションスイッチあるいはパワースイッチをオンして駆動システムを始動すると）、走行準備状態以外の通常制御状態における流量よりも小さい流量になるように、流通手段（たとえば、ポンプ）を制御する。これにより、駆動システムの走行準備状態において、冷却媒体が冷却通路内を通常制御状態であるときよりもゆっくりと流通する。タンクにおいて温度が低減された冷却媒体が流入する熱交換器において、たとえば、冷却通路よりも小さい断面積を有する複数の冷却配管が設けられているような場合、冷却媒体がゆっくりと流通すると、各冷却配管間の流量の偏りが抑制される。そのため、各冷却配管に略均一の流量の冷却媒体が流通することになるため、複数の冷却配管のうち一部の冷却配管に流量が偏ることによる熱応力の集中を抑制することができる。すなわち、高負荷運転後直ちに駆動システムが停止された後（デッドソーク後）、駆動システムが再始動されても、熱応力の分布が平均化されることにより、応力集中等による熱害を抑制することができる。したがって、システム再始動後の熱衝撃がさらに緩和される。

第８の発明に係る車両の冷却装置においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、熱交換器は、冷却通路から供給される冷却媒体を流通し、通路断面積が冷却通路よりも小さい複数の冷却配管と、各冷却配管間に設けられる放熱部材とを含む。

第８の発明によると、熱交換器（たとえば、ラジエータ）は、冷却通路から供給される冷却媒体を流通し、通路断面積が冷却通路よりも小さい複数の冷却配管（たとえば、チューブ）と、各冷却配管間に設けられる放熱部材（冷却フィン）とを含む。熱交換器と駆動源との間にタンクが設けられるため、駆動源から流通する冷却媒体は、熱交換器よりも先にタンクに流入する。タンクにおいて温度分布が平均化されると、駆動源から熱交換器に流入するまでに冷却媒体の温度を低下させることができる。そのため、各冷却配管の膨張により生じる熱応力が低減され、応力集中が抑制される。これにより、熱交換器に比較的高い温度が冷却媒体が流通することに起因して発生する熱衝撃を緩和することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る冷却装置が搭載されるハイブリッド車両の制御ブロック図を説明する。なお、本発明は図１に示すハイブリッド車両に限定されない。本実施の形態において、駆動源となるモータジェネレータが内燃機関の出力軸と連結されていればよく、二次電池を搭載した他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい。また、二次電池ではなくキャパシタ等の蓄電機構であってもよい。また、二次電池である場合には、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などであって、その種類は特に限定されるものではない。また、本発明に係る冷却装置が適用される車両は、ハイブリッド車両に特に限定されるものではなく、たとえば、電気自動車、燃料電池車両、さらには、エンジンを駆動源とする車両に適用してもよい。

ハイブリッド車両は、駆動源としての、たとえばガソリンエンジン等の内燃機関（以下、単にエンジンという）１２０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１４０を含む。なお、図１においては、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０を、モータ１４０Ａとジェネレータ１４０Ｂ（あるいはモータジェネレータ１４０Ｂ）と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、ジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能したりする。このモータジェネレータがジェネレータとして機能する場合に回生制動が行なわれる。モータジェネレータがジェネレータとして機能するときには、車両の運動エネルギが電気エネルギに変換されて、車両が減速される。トランスアクスル１００は、内部にモータジェネレータ１４０を収納する。

ハイブリッド車両は、この他に、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達する減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０とジェネレータ１４０Ｂとの２経路に分配する動力分割機構（たとえば、遊星歯車機構）２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータ１４０Ａおよびジェネレータ１４０Ｂの交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０と、走行用バッテリ２２０の充放電状態を管理制御するバッテリ制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）２６０と、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０と、ハイブリッド車両の状態に応じてモータジェネレータ１４０およびバッテリＥＣＵ２６０、インバータ２４０等を制御するＭＧ＿ＥＣＵ３００と、バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ＿ＥＣＵ３２０等を含む。

本実施の形態において、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間には昇圧コンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂの定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０からモータ１４０Ａやモータジェネレータ１４０Ｂに電力を供給するときには、昇圧コンバータ２４２で電力を昇圧する。

なお、図１においては、各ＥＣＵを別構成としているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい（たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとすることがその一例である）。

動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０とモータジェネレータ１４０Ｂとの両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。モータジェネレータ１４０Ｂの回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。エンジン１２０の回転力はプラネタリーキャリア（Ｃ）に入力され、それがサンギヤ（Ｓ）によってモータジェネレータ１４０Ｂに、リングギヤ（Ｒ）によってモータおよび出力軸（駆動輪１６０側）に伝えられる。回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギをモータジェネレータ１４０Ｂで電気エネルギに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合には、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ａのみによりハイブリッド車両の走行を行ない、通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方でジェネレータ１４０Ｂを駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータ１４０Ａを駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータ１４０Ａに供給してモータ１４０Ａの出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータ１４０Ａがジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してジェネレータ１４０Ｂによる発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動量を増加する制御を行なう。たとえば、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

本実施の形態に係る車両の冷却装置は、図２に示すように、冷却通路１０８と、リザーブタンク１０２と、ラジエータ１０６と、電動ウォータポンプ１０４と、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０と、タンク１１０とから構成される。

冷却通路１０８は、インバータ２４０およびトランスアクスル１００の駆動システムの構成部品に接するように設けられる。具体的には、冷却通路１０８の通路壁の外側が、インバータ２４０の筐体あるいはその内部の駆動素子およびトランスアクスル１００の筐体あるいは筐体内部のモータジェネレータ１４０に当接するように設けられる。また、冷却通路１０８は、インバータ２４０およびトランスアクスル１００を経由して循環するように形成される。冷却通路１０８の内部には、ＬＬＣ（Long Life Coolant）等の不凍液が冷却液として充填される。なお、冷却通路１０８の内部に充填される冷却媒体は、液体に特に限定されるものではなく、たとえば、気体であってもよい。なお、本実施の形態において、冷却通路１０８内の冷却液は、図２の紙面時計回りに循環するものとする。

リザーブタンク１０２は、冷却通路１０８の経路の途中であって、インバータ２４０と電動ウォータポンプ１０４との間の位置に設けられる。本実施の形態において、リザーブタンク１０２は、特にインバータ２４０と電動ウォータポンプ１０４との間に設けられることに限定されるものではない。リザーブタンク１０２は、冷却液が貯蔵されており、また、冷却通路１０８内の冷却液中の気体がリザーブタンク１０２から外部に放出される構造となっている。なお、リザーブタンク１０２に代えてフィラータンクを用いるようにしてもよい。

電動ウォータポンプ１０４は、冷却通路１０８の経路の途中であって、リザーブタンク１０２とトランスアクスル１００との間の位置に設けられる。電動ウォータポンプ１０４は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０からの制御信号に応じて、冷却通路１０８内の冷却液を流通させるポンプである。電動ウォータポンプ１０４は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０から制御信号を受信すると作動を開始する。電動ウォータポンプ１０４が作動すると、予め定められた流量で冷却液が冷却通路１０８内を流通する。ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、システムが始動すると、電動ウォータポンプ１０４を作動するようにしてもよいし、冷却液、モータ１４０Ａ、ジェネレータ１４０Ｂあるいはインバータ２４０の温度に応じて作動するようにしてもよい。あるいは、電動ウォータポンプに代えて、エンジン１２０の動力を用いて作動するポンプであってもよいものとする。

ラジエータ１０６は、冷却通路１０８の経路の途中であって、インバータ２４０とトランスアクスル１００との間の位置に設けられる。すなわち、ラジエータ１０６は、トランスアクスル１００に流通した後の冷却液が流通する位置に設けられる。ラジエータ１０６は、熱交換器であって、断面積が冷却通路１０８よりも小さい複数の冷却配管（図示せず）と各冷却配管間に設けられる冷却フィン（図示せず）とから構成される。

タンク１１０は、冷却通路１０８の途中であって、ラジエータ１０６とトランスアクスル１００との間の、ラジエータ１０６の上流の位置でかつラジエータ１０６と離隔する位置に設けられる。タンク１１０は、冷却媒体の流通方向に垂直な断面積について、少なくとも冷却通路１０８よりも大きい面積を有する冷却液の貯蔵空間が形成されば、その形状は特に限定されるものではない。本発明は、上述した位置にタンク１１０が設けられる点に特徴を有する。

さらに、タンク１１０は、図３に示すように、車両１０００のエンジンルーム４００の前方側に設けられる。ラジエータ１０６は、走行中に走行風が接触するようにエンジンルーム４００の前方側に設けられる。タンク１１０は、ラジエータ１０６と隣接する位置であって、かつ、ラジエータ１０６と離隔する位置に設けられる。なお、タンク１１０は、エンジンの熱の影響を受けない外気と接触する位置に設けられればよく、特に、図３に示す位置に限定されるものではない。

また、図３に示すように、タンク１１０の入口と出口とは、高さが異なる位置にそれぞれ設けられる。具体的には一方端がトランスアクスル１００に接続される接続配管１２８の他方端は、タンク１１０の下部に設けられる入口に接続される。また、一方端がタンク１１０の上部に設けられる出口に接続される接続配管１２６の他方端は、ラジエータ１０６の入口側に接続される。また、本実施の形態においては、タンク１１０の入口は、出口の高さよりも低い位置に設けられるが、特にこれに限定されるものではない。

このような構成の冷却装置において、駆動システムが走行準備状態となるとともに（すなわち、駆動システムが始動するとともに）、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０の制御信号に応じて電動ウォータポンプ１０４が作動すると、電動ウォータポンプ１０４により流通させられる冷却液は、電動ウォータポンプ１０４からトランスアクスル１００に到達する。トランスアクスル１００には、モータジェネレータ１４０の周囲を囲うように冷却通路（図示せず）が形成されている。トランスアクスル１００に到達した冷却液は、トランスアクスル１００の内部の冷却通路を流通して、モータジェネレータ１４０の熱を吸熱する。そして、トランスアクスル１００を流通した後の冷却液は、タンク１００を流通した後、ラジエータ１０６に流入する。ラジエータ１０６に流入する冷却液は、ラジエータ１０６を構成する複数の冷却配管のそれぞれに流通する。各冷却配管内を流通する冷却液の熱は、冷却フィンを介して外部に放熱される。ラジエータ１０６には、走行風が当たる車両の前方側の位置に設けられており、車両の走行時には、走行風により放熱量が増加して、冷却液の温度は低下させられる。ラジエータ１０６において温度が低下させられた冷却液は、インバータ２４０に到達する。インバータ２４０を流通することにより、インバータ２４０の作動により発生する熱が冷却通路１０８を流通する冷却液により吸熱される。そして、冷却液は、リザーブタンク１０２を経由して電動ウォータポンプ１０４に戻る。

以上のような構成を有する本実施の形態に係る冷却装置の作用について、特に車両が高負荷あるいは高速運転した後直ちに駆動システムが停止された後（デッドソーク後）のシステム再始動時の冷却装置の作用に言及して説明する。

図４に示すように、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチと記載する）がオフされるなどして、時間Ｔ（０）にて、車両の駆動システムが停止すると、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０の制御信号に応じて電動ウォータポンプ１０４の作動が停止される。そのため、デッドソーク後においては、モータジェネレータ１４０の周囲の冷却液は停滞するため、冷却液の温度はモータジェネレータ１４０の熱により上昇する。特に、デッドソーク後においては、モータジェネレータ１４０は高温であるため、冷却液の温度上昇の度合も大きい。一方、ラジエータ１０６において停滞する冷却液は、冷却フィンを介して外部に放熱されるため、温度が低下していく。

時間Ｔ（１）以降、駆動システムの停止状態が継続される場合には、図４の細線に示すように、モータジェネレータ１４０の周囲の冷却通路およびラジエータ１０６に停滞する冷却液は、モータジェネレータ１４０の自然冷却により徐々に温度が低下していく。

一方、時間Ｔ（１）にて、運転者がＩＧスイッチをオンするなどして、車両の駆動システムが再始動されると、電動ウォータポンプ１０４が作動するため、停滞していた冷却液が流通を開始する。そのため、トランスアクスル１００の直前に停滞していた比較的温度の低い冷却液がトランスアクスル１００に流入することにより、モータジェネレータ１４０の熱が冷却液に吸熱される。これにより、図４の一点鎖線に示すように、モータジェネレータ１４０の周囲の冷却液の温度（ＭＧ水温）は急激に低下する。

本実施の形態においては、モータジェネレータ１４０の周囲に停滞していた比較的温度の高い冷却液が流通を開始すると、タンク１１０に流入する。タンク１１０は、冷却通路１０８よりも断面積が大きく、また、冷却媒体がタンク１１０の内壁と接触する部分の面積は同じ流通距離に対する冷却通路１０８の内壁と接触する部分の面積よりも大きい。そのため、熱交換効率が高いため、タンク１１０を流通する冷却液は、冷却通路１０８を流通する場合と比較して温度の低下幅が大きい。さらに、タンク１１０は、エンジンルーム４００の前方側に設けられており、比較的エンジン１２０の熱の影響を受けない外気と接触するため、より温度が低下する。

さらに、タンク１１０の入口は、出口よりも低い位置に設けられる。すなわち、タンク１１０に流入する冷却液は、入口から出口に到達するまでの間に流れの方向が複数回変化する。そのため、流れの方向が変化する毎にタンク１１０内で冷却液が攪拌される。したがって、タンク１１０の出口からラジエータ１０６に流入する冷却液の温度はタンク１１０の入口に流入する冷却液の温度よりも低くなる。

そのため、図４の時間Ｔ（１）以降の太線に示すように、ラジエータ１０６内の冷却液の温度（ＨＶラジエータ水温）の変化は、タンク１１０を経由せずにトランスアクスル１００からラジエータ１０６に直接冷却液が流入する場合（図４の破線）と比較して、温度の上昇幅が抑制される。その後、モータジェネレータ１４０の周囲の冷却液の温度変化およびラジエータ１０６における冷却液の温度変化は、電動ウォータポンプ１０４の作動により冷却液が冷却通路１０８を循環するとともに収束していく。

ここで、ラジエータ１０６に流入する冷却液は、図５に示すように、ラジエータ１０６内の複数の冷却配管のそれぞれを流通する。このときの流水分布は、図５の紙面上下方向の中央部の冷却配管において最も流量が大きくなり、上方向あるいは下方向の冷却配管ほど流量が小さい傾向にある。これは、ラジエータ１０６の入口および出口が、図５の紙面上下方向の中央部において冷却通路１０８に接続されるためである。

図６に図５の破線に囲まれた部分の拡大図を示す。図６に示すように、ラジエータ１０６は、冷却配管１１２，１１４，１１６と、冷却フィン１１８，１２２と、コアプレート１２４とから構成される。

冷却配管１１２，１１４，１１６は、互いに略平行になるように図５の紙面上下方向に沿って設けられる。冷却フィン１１８，１２２は、平板が波状に屈曲されて形成される。冷却フィン１１８は、冷却配管１１２，１１４間に設けられる。冷却フィン１２２は、冷却配管１１４，１１６間に設けられる。そして、冷却配管１２２，１４４，１１６および冷却フィン１１８，１２２は、図５の紙面左右方向から挟みこむように２つのコアプレート１２４が設けられる。２つコアプレート１２４の間の距離は、ラジエータ１０６の構成部材により規制される。

駆動システムの再始動時において、トランスアクスル１００内の冷却液がタンク１１０を経由することにより、トランスアクスル１００に停滞していた比較的温度の高い冷却液は、タンク１１０において温度が低下させられる。そのため、冷却液が冷却配管１１２，１１４，１１６に流入しても、冷却配管１１２，１１４，１１６は、冷却液の熱による膨張量は、タンク１１０を経由しない場合よりも小さい。２つのコアプレート１２４間の距離は規制されているため、冷却配管１１２，１１４，１１６が膨張すると、冷却配管１１２，１１４，１１６のコアプレート１２４との接続部に応力が集中する場合があるが、タンク１１０を設けてラジエータ１０６に流入する冷却液の温度を低下させることにより、応力の集中の度合は小さくなる。

以上のようにして、本実施の形態に係る冷却装置によると、デッドソーク後に再始動したときに、電動ウォータポンプが冷却液の流通を開始することにより、モータジェネレータの周囲に停滞していた比較的温度の高い冷却液が流通を開始する。このとき、ラジエータとトランスアクスルとの間にタンクが設けられるため、トランスアクスルから流通する冷却液は、ラジエータよりも先にタンクに流入する。タンクはエンジンルームの前方側の比較的温度の低い外気と接触する位置に設けられており、タンクに流入した冷却媒体は内壁と接触する部分の面積の大きいタンクにおいて、熱が外気に放出され温度が低下する。さらに、タンクにおいて冷却液が多量に貯留されているため、トランスアクスルから流通する冷却液はタンク内で温度分布が平均化される。さらに、タンクの入口が出口よりも低いため、流れの方向が複数回変化することにより、冷却液がタンク内で攪拌されて、温度分布がさらに平均化される。そのため、トランスアクスルからラジエータに流入するまでに冷却液の温度をより大きく低下させることができる。そのため、ラジエータに流入した冷却液の熱による影響を低減することができる。したがって、デッドソーク後の熱影響を低減する車両の冷却装置を提供することができる。

なお、本実施の形態においては、タンク１１０とリザーブタンク１０２とはそれぞれ別個に設けるようにしたが、たとえば、タンク１１０をリザーブタンクとして用いるようにしてもよい。このようにすると、熱の影響を低減するためのタンクを新たに設ける必要がないため、コストの上昇を抑制することができる。

＜変形例＞
以下、本実施の形態の変形例について説明する。本変形例に係る冷却装置は、上述した実施の形態に係る冷却装置の構成と比較して、リザーブタンク１０２を含まない点およびラジエータ１０６とタンク１１０との間に、電動ウォータポンプ１０４が設けられる点が異なる。それ以外の構成については、上述した実施の形態に係る冷却装置が搭載された車両の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。

本変形例に係る冷却装置は、図７に示すように、冷却通路１０８と、タンク１１０と、ラジエータ１０６と、電動ウォータポンプ１０４と、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０とから構成される。

本変形例においてタンク１１０は、リザーブタンクあるいはフィラータンクとして機能する。また、電動ウォータポンプ１０４は、ラジエータ１０６とリザーブタンク１２６との間に設けられる。本変形例においては、電動ウォータポンプ１０４が、冷却通路１０８の経路の途中の、ラジエータ１０６とリザーブタンク１２６との間に設けられる点に特徴を有する。

以上のような構成を有する本変形例に係る冷却装置の作用についてデッドソーク後であって駆動システムが再始動した後のトランスアクスル１００からラジエータ１０６に流入する冷却液の温度変化に言及して説明する。

デッドソーク後に、運転者がＩＧスイッチをオンするなどして、車両の駆動システムが再始動されると、電動ウォータポンプ１０４が作動するため、モータジェネレータ１４０の周囲に停滞していた比較的温度の高い冷却液が流通を開始する。すなわち、トランスアクスル１００内に停滞していた冷却液はタンク１１０に流入する。タンク１１０は、冷却通路１０８よりも断面積が大きく、また、タンク１１０の内壁と接触する部分の面積は同じ流通距離に対する冷却通路１０８の内壁と接触する部分の面積よりも大きい。そのため、熱交換効率が高く、タンク１１０を流通する冷却液は、冷却通路１０８を流通する場合と比較して温度の低下幅が大きい。さらに、タンク１１０は、エンジンルーム４００の前方側に設けられており、比較的エンジン１２０の熱の影響を受けない外気と接触するため、より温度が低下される。

さらに、タンク１１０の入口は、出口よりも低い位置に設けられる。すなわち、タンク１１０に流入する冷却液は、入口から出口に到達するまでの間に流れの方向が複数回変化する。そのため、流れの方向が変化する毎にタンク１１０内で冷却液が攪拌される。したがって、タンク１１０の出口からラジエータ１０６に流入する冷却液の温度はタンク１１０の入口に流入する冷却液の温度よりも低くなる。

本変形例においては、タンク１１０の出口から流出した冷却液は、電動ウォータポンプ１０４に流通する。電動ウォータポンプ１０４に流入する冷却液は、電動ウォータポンプ１０４の作動に応じてラジエータ１０６に向けて吐出される。このとき、電動ウォータポンプ１０４から吐出される際に冷却媒体は攪拌される。そのため、冷却媒体の温度分布がさらに均される。そのため、タンクからラジエータに流入するまでに冷却液の温度がさらに低下することとなる。

以上のようにして、本変形例に係る冷却装置によると、タンクにおいて温度が低下された冷却液は、電動ウォータポンプに流入する。電動ウォータポンプからラジエータに向けて冷却液が吐出される際に、冷却液は電動ウォータポンプにより攪拌される。そのため、冷却液の温度分布がさらに均されて、タンクからラジエータに流入するまでに冷却液の温度をさらに低下させることができる。そのため、ラジエータに流入した冷却液の熱による影響をさらに低減することができる。

なお、上述したようなトランスアクスルとラジエータとの間にリザーブタンクあるいはリザーブタンクと電動ウォータポンプとが設けられる冷却装置においては、さらに、イグニッションスイッチ（以下、ＩＧスイッチという）（図示せず）がオンされるなどして、ハイブリッド車両の駆動システムが走行準備状態になると、ＨＶ＿ＥＣＵが走行準備状態以外の通常制御状態における流量よりも小さい流量になるように、電動ウォータポンプを制御するようにしてもよい。たとえば、ＨＶ＿ＥＣＵは、ＩＧスイッチがオンされてから予め定められた時間が経過するまで流量の小さいＬｏ駆動モードで駆動するように電動ウォータポンプを制御し、予め定められた時間の経過後あるいは駆動システムを構成する電気機器（たとえば、モータジェネレータ、インバータあるいはコンバータ）の温度と冷却液温度とをしきい値として流量の大きいＨｉ駆動モードで駆動するように電動ウォータポンプを制御するようにしてもよい。このようにすると、駆動システムが走行準備状態であるときに（すなわち、ＩＧスイッチがオンされて予め定められた時間が経過するまで）、冷却液が冷却通路内をゆっくりと流通する。タンク（さらには電動ウォータポンプ）において温度が低減された冷却液が流入するラジエータには、冷却通路よりも小さい断面積を有する複数の冷却配管が設けられているため、冷却液がゆっくりと流通すると、各冷却配管間の流量の偏りが抑制される。そのため、各冷却配管に略均一の流量の冷却液が流通することになるため、複数の冷却配管のうち一部の冷却配管に流量が偏ることによる熱応力の集中を抑制することができる。すなわち、高負荷運転後直ちに駆動システムが停止された後（デッドソーク後）、駆動システムが再始動されても、熱応力の分布が平均化されることにより、応力集中等による熱害を抑制することができる。したがって、システム再始動後の熱衝撃がさらに緩和される。

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。

ハイブリッド車両の制御ブロック図である。 本実施の形態に係る冷却装置の構成を示す図である。 本実施の形態においてタンクが設けられる位置を示す図である。 デッドソーク後のモータジェネレータおよびラジエータを流通する冷却液の温度変化を示すタイミングチャートである。 ラジエータにおける流水分布を示す図である。 図５の破線枠の拡大図である。 本実施の形態の変形例に係る冷却装置の構成を示す図である。

符号の説明

１００ トランスアクスル、１０２ リザーブタンク、１０４ 電動ウォータポンプ、１０６ ラジエータ、１０８ 冷却通路、１１０ タンク、１１２，１１４，１１６ 冷却配管、１１８，１２２ 冷却フィン、１２０ エンジン、１２４ コアプレート、１４０ モータジェネレータ、１４０Ａ モータ、１４０Ｂ ジェネレータ、１６０ 駆動輪、１８０ 減速機、２００ 動力分割機構、２２０ 走行用バッテリ、２４０ インバータ、２４２ 昇圧コンバータ、２６０ バッテリＥＣＵ、２８０ エンジンＥＣＵ、３００ ＭＧ＿ＥＣＵ、３２０ ＨＶ＿ＥＣＵ。

Claims (8)

1. 少なくとも回転電機を駆動源とする車両の冷却装置であって、
   前記駆動源に接するように設けられ、冷却媒体が循環するように形成される冷却通路と、
   前記冷却通路の途中に設けられ、冷却媒体の熱を放熱する熱交換器と、
   前記冷却媒体を流通させるための流通手段とを含み、
   前記熱交換器と前記駆動源との間であって、前記熱交換器の上流側の位置かつ前記熱交換器と離隔した位置に、冷却媒体を貯蔵するタンクが設けられる、車両の冷却装置。
2. 前記流通手段は、前記熱交換器と前記タンクとの間に設けられる、請求項１に記載の車両の冷却装置。
3. 前記タンクの入口と出口とは、異なる高さの位置にそれぞれ設けられる、請求項１または２に記載の車両の冷却装置。
4. 前記タンクの入口は、前記出口よりも低い位置に設けられる、請求項３に記載の車両の冷却装置。
5. 前記タンクは、前記車両のエンジンルームの前方側に設けられる、請求項１〜４のいずれかに記載の車両の冷却装置。
6. 前記タンクは、リザーブタンクおよびフィラータンクのいずれかのタンクである、請求項１〜５のいずれかに記載の車両の冷却装置。
7. 前記冷却装置は、前記流通手段を制御するための制御手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記車両の駆動システムが走行準備状態になると、前記走行準備状態以外の通常制御状態における流量よりも小さい流量になるように、前記流通手段を制御するための手段を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の車両の冷却装置。
8. 前記熱交換器は、
   前記冷却通路から供給される冷却媒体を流通し、通路断面積が前記冷却通路よりも小さい複数の冷却配管と、
   各前記冷却配管間に設けられる放熱部材とを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の車両の冷却装置。

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