JP2008157114A - 車両の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な機構を設けることなく、簡便な手順で注水作業が行える車両の冷却装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ８が、キースイッチ９の操作位置を検知すると共に、初期位置から所定の操作位置に３０秒（第１所定時間）以上キースイッチ９が保持されたと判断したとき、所定の操作位置の検知時から３０秒（第１所定時間）後にウォータポンプ３の間欠動作（ＯＮ１０秒−ＯＦＦ５秒）を開始すると共に、３０秒（第１所定時間）経過後から５分（第２所定時間）の間、ウォータポンプ３の間欠動作を繰り返す車両の冷却装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷却水を循環させて車両の冷却対象装置（エンジン、モータ等）を冷却する冷却装置に関する。

車両の冷却対象装置（エンジン、モータ等）を冷却する冷却装置として、電動式ポンプを駆動して、冷却水を循環する構造のものがある。本発明ではこのような構造の冷却装置の中で、冷却系に設置された注水口から冷却水注水時に重力により電動式ポンプの内部まで冷却水が供給される構造のものを対象とする。

特開平１１−１１７７４４号公報

上記構造の冷却装置において、メンテナンス時に冷却水を交換するときには、一旦全ての冷却水を排出した後、電動式ポンプの上方に位置する気水分離タンク等に設けられた注水口から新しい冷却水を注水して、注水作業を行っている。このとき、気水分離タンクに満たされた冷却水は、気水分離タンクの注水口から電動式ポンプの入口までは満たされた状態ではあるが、電動式ポンプの内部や出口には空気が残存しており、電動式ポンプをそのまま作動させても、残存している空気をインペラが巻き込んでしまうため（エア噛み）、冷却水が殆ど循環せず、注水がなかなか完了しない問題があった。

例えば、図３に示すように、通常の電動式ポンプ３１においては、円筒状のハウジング３２の内部に複数の羽根３３ａを有するインペラ３３を設けており、インペラ３３を回転させることにより、羽根３３ａ同士で仕切った空間に吸入口３４からの冷却水３６を吸入すると共に、吸入した冷却水を吐出口３５へ吐出するようにしている。このような構造の電動式ポンプ３１では、冷却水３６を交換する際、一旦、冷却水３６が排出されると、ハウジング３２の内部の冷却水３６も排出されて、空気が流入した状態となる。そして、冷却水３６を再び注水口より供給すると、重力により電動式ポンプ３１内部へ注水されることになるが、重力で注水された冷却水３６だけでは、ハウジング３２の内部に流入した空気３７を完全に吐出口３５から下流に排除しきれない。特に、電動式ポンプ３１の構造や取付方向によっては、吐出口３５近傍に空気３７が滞留しやすく、滞留している空気３７があると、電動式ポンプ３１の回転時に、ハウジング３２内の空気３７がハウジング内３２から排出されずにハウジング３２内で滞留し、冷却水の流入を阻害してしまう。

このような問題に対しては、注水口を複数にしたり、空気が溜まる場所にエア抜きバルブを設置したりするなど、電動式ポンプを作動しなくても、注水がほぼ完了するような特別な機構を別途設け、注水時には、このような機構を操作するようにしていた（特許文献１）。しかしながら、このような特別な機構を有する冷却装置においては、注水時の作業が繁雑となると共に、コストの上昇を招いていた。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、特別な機構を設けることなく、簡便な手順で注水作業が行える車両の冷却装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る車両の冷却装置は、
車両に設けられ、冷却水を注水する注水口と、
前記注水口の下方に設けられ、前記注水口から注水された冷却水を吸入すると共に前記車両の冷却対象装置に供給する電動式ポンプとを有し、
冷却水を循環させることにより、前記冷却対象装置を冷却する車両の冷却装置において、
操作位置を変更することにより、前記車両の動作状態を操作する操作手段と、
前記操作手段の操作位置を検知すると共に、前記操作手段の操作状況に応じて前記電動式ポンプを制御する制御手段とを設け、
前記制御手段は、
前記操作手段が初期位置から所定の操作位置（例えば、車両が走行可能となる操作位置の手前側の操作位置）に第１所定時間以上保持されたとき、該所定の操作位置の検知時から第１所定時間後に前記電動式ポンプの間欠動作を開始すると共に、該第１所定時間経過後から第２所定時間の間、前記間欠動作を繰り返すことを特徴とする。
なお、操作手段は複数で構成されていても良い。

上記課題を解決する第２の発明に係る車両の冷却装置は、
上記第１の発明に記載の車両の冷却装置において、
前記間欠動作は、前記電動式ポンプの作動−停止、又は、前記電動式ポンプの駆動回転数の加速−減速であることを特徴とする。

本発明によれば、電動式ポンプの間欠動作制御を行うので、冷却水の交換時に、この制御の操作開始後は、エア噛みを徐々に解消しながら、最終的には、エア噛みを完全に解消することができる。従って、エア抜きバルブ等の操作を別途行う必要もなく、冷却水を注ぐ作業に専念できるため、容易且つ短時間の間に、注水作業を一人で完了することができる。

本発明は、冷却装置の電動式ポンプの間欠動作（例えば、電動式ポンプの作動−停止）の繰り返しを、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を用いて制御することにより、冷却水交換時のエア噛みを解消させようとするものである。
これは、エア噛み発生後、電動式ポンプを一時停止させると電動式ポンプのハウジング内の空気が注水口側に排出され、再度電動式ポンプを作動させるとエア噛みが一度解消される。そして再度エア噛みが発生するとしても、発生するまでの時間が以前より長くかかる。このような動作を繰り返すことにより、最終的にエア噛みが生じなくなるという現象を利用し、電子制御装置を用いて制御するようにしたものである。
以下、図１、図２を用いて、本発明に係る車両の冷却装置を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る車両の冷却装置の実施形態の一例を示す構成図であり、図２は、その制御を説明するブロック図及びタイムチャートである。
なお、ここでは、一例として、電気自動車に適用した冷却装置を示して説明するが、内燃機関を有する通常の自動車等にも適用可能である。

本発明に係る車両の冷却装置は、電気自動車等の車両１に設けられるものである。
具体的には、図１に示すように、冷却水を貯留すると共に気水分離を行う気水分離タンク２等に設けられた注水口２aと、気水分離タンク２の下方に設けられ、気水分離タンク２内の冷却水を吸入すると共に、吸入した冷却水を冷却対象装置へ供給する電動式のウォータポンプ３（電動式ポンプ；図中“ＷＰ”）と、供給された冷却水が循環されて冷却される冷却対象装置（例えば、電気自動車では、インバータ４、モータ５等）と、冷却に使用されて温度が上昇した冷却水を冷却するラジエータ６と、ラジエータ６に強制的に送風を行うラジエータファン７とを有するものであり、これらの間を冷却水が循環するように、配管で接続している。ラジエータファン７は、例えば、電動モータ及びクーリングファンから構成される。

車両１には、車両１の制御を行う電子制御装置（以降、ＥＣＵと呼ぶ。）が、少なくとも１つ以上設けられており、本発明においては、冷却装置用のＥＣＵ８（制御手段）により、冷却装置を適切に制御している（例えば、ラジエータファン７の回転数等の制御）。加えて、本発明に係る冷却装置においては、操作位置を変更することにより、車両１の動作状態を操作するキースイッチ９（操作手段；図中“ＫＥＹ−ＳＷ”）を設けており、ＥＣＵ８がキースイッチ９の操作位置を検知することにより、キースイッチ９の操作状態に応じて、ウォータポンプ３の動作を制御するようにしている（図２（ａ）参照）。

その制御の概略を説明すると、冷却水を排出した後、注水口２ａから冷却水を再び注水する際に、キースイッチ９の操作位置を初期位置から初期位置とは異なる所定の操作位置に操作すると共に、所定の操作位置に第１所定時間以上保持すると、キースイッチ９が所定の操作位置に保持されたとＥＣＵ８が判断して、所定の操作位置の検知時から第１所定時間後に、ウォータポンプ３の間欠動作を自動的に開始し、その間欠動作を第１所定時間経過後から第２所定時間の間繰り返すように制御している。

このような制御の具体的な一例を、図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明すると、キースイッチ９をＩＧ−ＯＦＦ（制御系電源ＯＦＦ）もしくはＡＣＣ−ＯＮ(アクセサリ電源ＯＮ)位置から車両が走行可能となる位置(電気自動車ではREADYの位置、ガソリン車ではSTART位置)まで進めずにＩＧ−ＯＮ（制御系電源ＯＮ）位置に操作し、ＩＧ−ＯＮ（制御系電源ＯＮ）位置が３０秒（第１所定時間）以上保持されると、ウォータポンプ３の間欠動作が自動的に開始され、その間欠動作が第１所定時間経過後から５分間（第２所定時間）の間くり返すようにしている。なお、この間、ラジエータファン７は、停止させている。

更に、本実施例においては、間欠動作の一例として、図２（ｂ）に示すように、作動−停止（ＯＮ−ＯＦＦ）動作を、各々、１０秒−５秒ずつ繰り返すように制御している。なお、ウォータポンプ３を完全に停止する間欠動作に限らず、ウォータポンプ３の駆動回転数を加速−減速動作させる間欠動作を用いるようにしてもよい。又、間欠時間の設定も、常に一定間隔で繰り返すだけでなく、例えば、制御開始当初は長く（例えば、３０秒ＯＮ−１５秒ＯＦＦ）、制御終了に近づくに伴って短く（例えば、５秒ＯＮ−２．５秒ＯＦＦ）したり、逆に、制御開始当初は短く（例えば、５秒ＯＮ−２．５秒ＯＦＦ）、制御終了に近づくに伴って長く（例えば、３０秒ＯＮ−１５秒ＯＦＦ）したりするようにしてもよい。

上記第１所定時間は、不用意にウォータポンプが間欠動作を繰り返す注水モードに入らないようにした狙いと、冷却水の注水作業開始に対する作業者の準備時間となるものであり、このことにより、一人での注水作業であっても、容易且つ円滑に作業を進めることができる。

又、上記間欠動作は、キースイッチ９の位置変化がない限り第２所定時間の間継続されるが、第２所定時間の間にキースイッチ９の位置変化がある場合には、その時点で、間欠動作を停止するようにしてもよい。

又、上記制御を開始する１つの条件となるキースイッチ９の操作は、上述したように、車両が走行可能となる操作位置の手前側の操作位置に操作するものでもよいが、上述したものと異なる多少複雑な操作であってもよい。

なお、本実施例における第１所定時間、第２所定時間及び間欠動作の時間設定は、一例であり、状況に応じて、適宜に設定されるものである。

又、キースイッチ９に代えて、別途、専用の操作スイッチを設け、この操作スイッチの操作により、上記間欠動作を開始するようにしてもよい。この場合、この操作スイッチの操作開始をもって、その操作開始から第１所定時間後に、ウォータポンプ３の間欠動作を自動的に開始し、その間欠動作を第１所定時間経過後から第２所定時間の間繰り返すように制御することになる。

従来、注水作業を行う場合には、車両の運転席において、キーのＯＮ−ＯＦＦ操作を行うことにより、電動式ポンプをＯＮ−ＯＦＦに作動させながら、一方では、注水が途切れて電動式ポンプが給水側から空気を取り込まないように、注水口から電動式ポンプへ冷却水を滞りなく注がなくてはならず、場合によって、エア噛みが更に発生して、冷却水の注水作業が完了しない状況が起こっていた。従って、このような注水作業を効率よく行うには、通常二人作業となっていた。

これに対して、本発明において、上記間欠動作制御を行うことにより、例えば、図３に示すような電動式ポンプ３１においても、内部に残存した空気３７が徐々に排出されながら、最終的にはエア噛みが解消することになり、短時間で確実に注水作業を完了することができた。又、冷却水の交換時に、本発明に係る間欠動作制御の開始後は、冷却水を注ぐ作業に専念でき、エア抜きバルブ等の操作を行う必要もなく、一人で容易に注水作業を完了することができた。

本発明に係る冷却装置は、電動式ポンプを用いた冷却装置であれば、電気自動車(ハイブリッド車および燃料電池車を含む)に限らず、内燃機関を有する通常の自動車等にも適用可能である。

本発明に係る車両の冷却装置の実施形態の一例を示す構成図である。 図１に示した車両の冷却装置における制御を説明する図であり、（ａ）は、そのブロック図、（ｂ）は、そのタイムチャートである。 電動式ポンプを説明する図であり、（ａ）は、正面からの透視図、（ｂ）は、側面からの透視図である。

符号の説明

１ 車両
２ 気水分離タンク
３ ウォータポンプ（ＷＰ；電動式ポンプ）
４ インバータ
５ モータ
６ ラジエータ
７ ラジエータファン
８ 電子制御装置（ＥＣＵ）
９ キースイッチ（ＫＥＹ−ＳＷ）

Claims (2)

1. 車両に設けられ、冷却水を注水する注水口と、
   前記注水口の下方に設けられ、前記注水口から注水された冷却水を吸入すると共に前記車両の冷却対象装置に供給する電動式ポンプとを有し、
   冷却水を循環させることにより、前記冷却対象装置を冷却する車両の冷却装置において、
   操作位置を変更することにより、前記車両の動作状態を操作する操作手段と、
   前記操作手段の操作位置を検知すると共に、前記操作手段の操作状況に応じて前記電動式ポンプを制御する制御手段とを設け、
   前記制御手段は、
   前記操作手段が初期位置から所定の操作位置に第１所定時間以上保持されたとき、該所定の操作位置の検知時から第１所定時間後に前記電動式ポンプの間欠動作を開始すると共に、該第１所定時間経過後から第２所定時間の間、前記間欠動作を繰り返すことを特徴とする車両の冷却装置。
2. 請求項１に記載の車両の冷却装置において、
   前記間欠動作は、前記電動式ポンプの作動−停止、又は、前記電動式ポンプの駆動回転数の加速−減速であることを特徴とする車両の冷却装置。

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