JP2010202184A - Secondary cooling system of plug-in hybrid electric vehicle - Google Patents

Secondary cooling system of plug-in hybrid electric vehicle Download PDF

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Dan Scott Colvin
Brandon R Masterson
Kenneth James Miller
ジェイムズ ミラー ケニス
スコット コルビン ダン
アール. マスターソン ブランドン
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Ford Global Technologies Llc
フォード グローバル テクノロジーズ、リミテッド ライアビリティ カンパニー
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve fuel economy by allowing temperature of an engine 28 to be optimal operating temperature even during intermittent operations of the engine 28 in a plug-in hybrid electric vehicle. <P>SOLUTION: A system 10 for utilizing heat generated by a component of the plug-in hybrid electric vehicle includes an electric component (an inverter system controller 12) arranged in a first coolant circulation system 14 including a first radiator 16. The system also includes the engine 28 arranged in a second coolant circulation system 30 which is in fluid communication with the first coolant circulation system. The first coolant circulation system 14 is configured to selectively direct heated coolant from the electric component to the engine 28. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラグインハイブリッド車両の電気的構成要素にて発生する熱を、当該プラグインハイブリッド車両の内燃機関の温度を上げるために利用する技術に関する。   The present invention relates to a technique that uses heat generated in electrical components of a plug-in hybrid vehicle to increase the temperature of an internal combustion engine of the plug-in hybrid vehicle.
プラグインハイブリッド車両(プラグインハイブリッド電気自動車)は、該車両における充電式バッテリに蓄えられるエネルギーを使用して、予め定められた距離又は時間だけ走行するように構成されている。このプラグインハイブリッド車両は、内燃機関、電動モータ及び充電式バッテリを備えている(例えば、特許文献1参照)。   A plug-in hybrid vehicle (plug-in hybrid electric vehicle) is configured to travel for a predetermined distance or time using energy stored in a rechargeable battery in the vehicle. This plug-in hybrid vehicle includes an internal combustion engine, an electric motor, and a rechargeable battery (see, for example, Patent Document 1).
一般に、上記プラグインハイブリッド車両には、2つの形態がある。第一の形態では、内燃機関及び電動モータはそれぞれ、トルクを車両の駆動ホイールに伝達するように構成される。これはパラレル(又はブレンド)方式として公知である。シリーズ方式として公知の第二の形態では、電動モータのみが車両の駆動ホイールに対してトルクを伝達する。シリーズ方式では、内燃機関のみが、充電式バッテリを充電するか又は電動モータにエネルギーを供給するために使用される。   Generally, the plug-in hybrid vehicle has two forms. In the first form, the internal combustion engine and the electric motor are each configured to transmit torque to the drive wheel of the vehicle. This is known as a parallel (or blend) system. In a second form known as a series system, only the electric motor transmits torque to the drive wheel of the vehicle. In the series system, only the internal combustion engine is used to charge the rechargeable battery or supply energy to the electric motor.
いずれの方式を採用したプラグインハイブリッド車両であっても、その駆動初期においては、主に充電式バッテリに蓄えられたエネルギーを使用して電動モータを駆動することで、トルクを車両の駆動ホイールに伝達する。   Regardless of the plug-in hybrid vehicle that employs any method, in the initial driving stage, the electric motor is driven mainly using the energy stored in the rechargeable battery, so that the torque is applied to the driving wheel of the vehicle. introduce.
特開2009−292287号公報JP 2009-292287 A
上記のようなバッテリ(電動モータ)による車両駆動においては、電動モータが、車両の運転者の要求に見合った十分なパワーを生み出すことができない場合がある。例えば、高速道路の入口から本線への加速に際して、運転者は、バッテリのみで駆動される電動モータの供給パワーよりも多くのパワーを車両内の推進システムに対して要求する場合がある。この高いパワーが要求される期間において、内燃機関は、該パワー要求を満たすべく、駆動ホイールに対して更にトルクを供給するか、又は、電動モータに対して更にパワーを供給するように作動する。パワー増加の要求が一旦減少すると、次にパワー増加の要求があるまで、又は、充電式バッテリの充電量が、内燃機関の連続運転を必要とするレベルに低下するまで、内燃機関はその作動を停止する。   In the vehicle driving by the battery (electric motor) as described above, the electric motor may not be able to generate sufficient power that meets the demands of the vehicle driver. For example, when accelerating from the entrance of a highway to the main line, the driver may request more power from the propulsion system in the vehicle than the power supplied by the electric motor driven by the battery alone. During this period of high power demand, the internal combustion engine operates to supply more torque to the drive wheel or to supply more power to the electric motor to meet the power demand. Once the demand for power increase is reduced, the internal combustion engine will continue to operate until there is a next demand for power increase, or until the charge of the rechargeable battery drops to a level that requires continuous operation of the internal combustion engine. Stop.
バッテリのみによる車両駆動中は、内燃機関が短時間だけ間欠的に作動するので、内燃機関の温度は、最適作動温度(内燃機関に依存する温度であって180°F(82.2℃)乃至220°F(104.4℃)又はそれを上回る温度)を下回ることとなる。内燃機関がその最適作動温度又は所望の作動温度を下回る温度で作動しているときには、内燃機関の効率はより低下して、より多くの燃料を消費する。それ故、最適作動温度を下回るときの内燃機関の作動は、プラグインハイブリッド車両の燃料経済性に不利な影響を与える。   Since the internal combustion engine operates intermittently only for a short time while the vehicle is driven by the battery alone, the temperature of the internal combustion engine is an optimum operating temperature (a temperature depending on the internal combustion engine, which is 180 ° F. (82.2 ° C.) to 220 ° F. (104.4 ° C. or higher). When an internal combustion engine is operating at a temperature below its optimum operating temperature or desired operating temperature, the efficiency of the internal combustion engine is reduced and consumes more fuel. Therefore, the operation of the internal combustion engine when below the optimum operating temperature adversely affects the fuel economy of the plug-in hybrid vehicle.
本願明細書において開示される本発明は、上記のように内燃機関を間欠的に作動させたときにおいても、内燃機関の温度を最適作動温度になるようにして、燃料経済性を向上させようとすることにある。   The present invention disclosed in the specification of the present application aims to improve fuel economy by setting the temperature of the internal combustion engine to the optimum operating temperature even when the internal combustion engine is intermittently operated as described above. There is to do.
本発明は、プラグインハイブリッド車両の構成要素にて発生する熱を利用するシステムであって、第一ラジエータを含む第一冷却液循環系統に配設された電気的構成要素と、上記第一冷却液循環系統と流体接続される第二冷却液循環系統に配設された内燃機関と、を備え、上記第一冷却液循環系統は、上記電気的構成要素からの加熱された冷却液を上記内燃機関へ選択的に導くように構成されているものである。   The present invention is a system that uses heat generated by components of a plug-in hybrid vehicle, the electrical components disposed in a first coolant circulation system including a first radiator, and the first cooling described above. An internal combustion engine disposed in a second coolant circulation system fluidly connected to the fluid circulation system, wherein the first coolant circulation system transfers the heated coolant from the electrical component to the internal combustion engine. It is configured to selectively lead to an institution.
上記システムの実施例において、上記電気的構成要素は、インバータシステムコントローラを含む。   In an embodiment of the system, the electrical component includes an inverter system controller.
上記システムの他の実施例において、上記第一冷却液循環系統は更に、上記加熱された冷却液が、上記電気的構成要素から上記第一ラジエータへ流れるのを選択的に規制するように構成されている。この実施例のバリエーションとして、上記第一冷却液循環系統は、上記電気的構成要素からの上記加熱された冷却液を、上記内燃機関及び上記第一ラジエータのうちの一方に選択的に導くように構成された第一弁を更に含む。更なるバリエーションとして、上記第二冷却液循環系統は、第二ラジエータと、上記内燃機関からの冷却液を、上記電気的構成要素及び上記第二ラジエータのうちの一方へ選択的に導く第二弁と、を更に含む。   In another embodiment of the system, the first coolant circulation system is further configured to selectively restrict the heated coolant from flowing from the electrical component to the first radiator. ing. As a variation of this embodiment, the first coolant circulation system selectively directs the heated coolant from the electrical component to one of the internal combustion engine and the first radiator. It further includes a configured first valve. As a further variation, the second coolant circulation system includes a second radiator and a second valve that selectively guides the coolant from the internal combustion engine to one of the electrical component and the second radiator. And.
この実施例の更なるバリエーションとして、上記第二弁は更に、上記第一弁が上記電気的構成要素からの上記加熱された冷却液を上記内燃機関へ導くときに、該内燃機関からの上記冷却液を上記電気的構成要素へ導くように構成されている。また、更なるバリエーションとして、上記第二弁は更に、上記第一弁が上記電気的構成要素からの上記加熱された冷却液を上記第一ラジエータへ導くときに、上記内燃機関からの上記冷却液を上記第二ラジエータへ導くように構成されている。上記第一弁は更に、上記内燃機関が非作動状態にあるときには、上記電気的構成要素からの上記加熱された冷却液を該内燃機関へ導く一方、該内燃機関が作動状態にあるときには、上記電気的構成要素からの加熱された冷却液を上記第1ラジエータへ導くように構成されている。   As a further variation of this embodiment, the second valve further includes the cooling from the internal combustion engine when the first valve directs the heated coolant from the electrical component to the internal combustion engine. It is configured to direct liquid to the electrical component. As a further variation, the second valve further includes the coolant from the internal combustion engine when the first valve directs the heated coolant from the electrical component to the first radiator. Is guided to the second radiator. The first valve further directs the heated coolant from the electrical component to the internal combustion engine when the internal combustion engine is in an inoperative state, while the internal combustion engine is in an operating state when the internal combustion engine is in an operating state. A heated coolant from the electrical component is configured to be directed to the first radiator.
本発明の、プラグインハイブリッド車両の構成要素にて発生する熱を利用するシステムによると、電気的構成要素からの加熱された冷却液を、内燃機関へ選択的に導くことができ、これにより、例えば、内燃機関が非作動状態にあるときに、内燃機関に上記加熱された冷却液を供給することで、その温度を高く維持することができる。したがって、内燃機関が間欠的に作動する際には、内燃機関の温度を最適作動温度にすることができ、よって、プラグインハイブリッド車両の燃料経済性を向上させることができる。また、内燃機関の温度が高くなって冷却液を供給する必要がない場合には、上記加熱された冷却液を内燃機関に対して非供給にすることができる。   According to the system of the present invention that utilizes the heat generated in the components of the plug-in hybrid vehicle, the heated coolant from the electrical components can be selectively directed to the internal combustion engine, thereby For example, when the internal combustion engine is in a non-operating state, the temperature can be maintained high by supplying the heated coolant to the internal combustion engine. Therefore, when the internal combustion engine operates intermittently, the temperature of the internal combustion engine can be set to the optimum operating temperature, and thus the fuel economy of the plug-in hybrid vehicle can be improved. Further, when the temperature of the internal combustion engine becomes high and there is no need to supply the coolant, the heated coolant can be made non-supplied to the internal combustion engine.
(a)は、プラグインハイブリッド車両の内燃機関のエンジンブロックを暖めるために、インバータシステムコントローラにて発生する熱を利用する、本発明の実施形態に係るシステムの例を示す概略図であり、(b)は、図1(a)のシステムにおいて、インバータシステムコントローラにより加熱された冷却液が内燃機関へ流れて、そこからインバータシステムコントローラへ戻る様子を示す図である。(A) is a schematic diagram showing an example of a system according to an embodiment of the present invention that uses heat generated by an inverter system controller to warm an engine block of an internal combustion engine of a plug-in hybrid vehicle. FIG. 2B is a diagram showing how the coolant heated by the inverter system controller flows into the internal combustion engine and returns to the inverter system controller from there in the system of FIG. (a)は、インバータシステムコントローラからの冷却液を、ヒータコアを加熱するために用いる、参考形態に係るシステムの例を示す概略図であり、(b)は、図2(a)のシステムにおいて、インバータシステムコントローラからの加熱された冷却液がヒータコアへ流れて、そこからインバータシステムコントローラへと戻る様子を示す図である。(A) is the schematic which shows the example of the system which concerns on the reference form which uses the cooling fluid from an inverter system controller for heating a heater core, (b) is in the system of Fig.2 (a), It is a figure which shows a mode that the heated coolant from an inverter system controller flows into a heater core, and returns to an inverter system controller from there. (a)は、インバータシステムコントローラからの加熱された冷却液が、内燃機関及びヒータコアの双方を加熱する、本発明の実施形態に係るシステムの例(図1(a)のシステムの代替例)を示す概略図であり、(b)は、図3(a)のシステムにおいて、インバータシステムコントローラからの冷却液が内燃機関及び及びヒータコアを順に通過して、ヒータコアからインバータシステムコントローラへと戻る様子を示す図である。(A) shows an example of a system according to an embodiment of the present invention (an alternative example of the system of FIG. 1 (a)) in which the heated coolant from the inverter system controller heats both the internal combustion engine and the heater core. FIG. 3B is a schematic diagram illustrating a state in which the coolant from the inverter system controller sequentially passes through the internal combustion engine and the heater core and returns from the heater core to the inverter system controller in the system of FIG. FIG.
以下、本発明の実施形態を開示するが、開示された実施形態は単に例示に過ぎず、この実施形態に代わる他の様々な実施形態も可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be disclosed. However, the disclosed embodiments are merely examples, and various other embodiments can be substituted for this embodiment.
また、図が必ずしも一定の比率で描かれるという訳ではなく、特定の構成要素を分かり易くするために幾分の特徴は誇張又は縮小される。   Also, the figures are not necessarily drawn to scale, and some features are exaggerated or reduced in order to make certain components easier to understand.
したがって、ここに開示される特定の構造的及び機能的な詳細は限定的に解釈されるべきでなく、単に請求項の代表的な例として、且つ/又は、当業者に本発明の様々な使用例を教示するための代表的な例として解釈されるべきである。   Accordingly, specific structural and functional details disclosed herein are not to be construed as limiting, but merely as representative examples of the claims and / or to those skilled in the art for various uses of the present invention. It should be construed as a representative example for teaching the example.
プラグインハイブリッド車両(プラグインハイブリッド電気自動車)は、一つ以上の電動モータ及び一つ以上の内燃機関(以下、エンジンという)を含む。充電式バッテリは、電動モータに電力を供給する。インバータシステムコントローラ(以下、ISC(Inverter System Controller)という)は、充電式バッテリからの直流電流を、電動モータ用に交流電流に変換する。ISCの作動中、ISCの温度は上昇する。仮にこれを冷却しない場合には、ISCはその最適作動温度を越える温度まで加熱されてオーバヒートすることもある。同様に、エンジンの温度は、通常運転の間も上昇して、適切に冷却しない場合には、エンジンのための最適作動温度を上回る。   A plug-in hybrid vehicle (plug-in hybrid electric vehicle) includes one or more electric motors and one or more internal combustion engines (hereinafter referred to as engines). The rechargeable battery supplies power to the electric motor. An inverter system controller (hereinafter referred to as ISC (Inverter System Controller)) converts a direct current from a rechargeable battery into an alternating current for an electric motor. During operation of the ISC, the temperature of the ISC increases. If it is not cooled, the ISC may be heated to a temperature above its optimum operating temperature and overheat. Similarly, the temperature of the engine rises during normal operation and exceeds the optimum operating temperature for the engine if not properly cooled.
上記ISCは、低温に保つために、第一冷却液循環系統に配設される。この第一冷却液循環系統における冷却液の通路がISCの内部に延設されている。ISCの入り口温度よりも低い温度を有する冷却液がISC内を通過することによって、ISCから熱を受け取りながらISCを冷却する。ISCから熱を受け取って加熱された冷却液は、第一ラジエータへ流れる。そして、該加熱された冷却液は、第一ラジエータにて冷却された後、ISCへ戻って再循環される。   The ISC is disposed in the first coolant circulation system in order to keep the temperature low. The coolant passage in the first coolant circulation system is extended inside the ISC. A coolant having a temperature lower than the inlet temperature of the ISC passes through the ISC, thereby cooling the ISC while receiving heat from the ISC. The coolant that has been heated by receiving heat from the ISC flows to the first radiator. The heated coolant is cooled by the first radiator and then returned to the ISC and recirculated.
同様に、第二冷却液循環系統が、エンジンを冷却するために使用される。エンジンは、第二冷却液循環系統に配設される。この第二冷却液循環系統における冷却液の通路がエンジンの内部に延設されている。エンジンよりも低温の冷却液が、エンジン内に流入して循環することにより加熱されるとともにエンジンを冷却する。加熱された冷却液は、エンジンを出て、冷却液を冷却する第二ラジエータへと向かい、そこからエンジンへ戻って再循環される。   Similarly, a second coolant circulation system is used to cool the engine. The engine is disposed in the second coolant circulation system. A coolant passage in the second coolant circulation system extends inside the engine. Cooling liquid having a temperature lower than that of the engine flows into the engine and circulates to heat the engine and cool the engine. The heated coolant exits the engine, travels to a second radiator that cools the coolant, and then returns to the engine for recirculation.
プラグインハイブリッド車両は、所定距離又は所定時間の間、バッテリパワーだけに頼って駆動されるように構成されている。バッテリのみによる駆動中は、エンジンは作動せず、電動モータが車両を推進する。この間、充電式バッテリは、電動モータに対し作動のためのパワーを供給する。運転者又は車両が要求するパワーが、充電式バッテリが単独で賄うことができるパワーを上回るときには、エンジンは、電動モータを補助するべく車両推進時に一時的に作動する。この一時的な作動つまりエンジンの間欠的な作動は、エンジンをその最適作動温度(略200°F(93.3℃))に加熱する時間として十分ではない。したがって、この間欠作動の間、エンジンはそのピーク効率を下回る状態で作動し、この結果、燃料消費率の上昇を招くこととなる。   The plug-in hybrid vehicle is configured to be driven only by battery power for a predetermined distance or a predetermined time. During driving with only the battery, the engine does not operate and the electric motor propels the vehicle. During this time, the rechargeable battery supplies power for operation to the electric motor. When the power demanded by the driver or vehicle exceeds the power that can be supplied by the rechargeable battery alone, the engine is temporarily activated during vehicle propulsion to assist the electric motor. This temporary operation, or intermittent operation of the engine, is not sufficient as the time to heat the engine to its optimum operating temperature (approximately 200 ° F. (93.3 ° C.)). Therefore, during this intermittent operation, the engine operates in a state below its peak efficiency, and as a result, the fuel consumption rate increases.
本発明によれば、第一冷却液循環系統は、ISCからの加熱された冷却液を、該冷却液がエンジンを通過する第二冷却液循環系統へ導くように構成されている。上記加熱された冷却液はエンジンよりも高温であって、エンジンを通過するに連れて、エンジンは冷却液から熱を取り出すラジエータとして作用する。これにより、エンジンが加熱される。第二冷却液循環系統は、エンジンで冷却されてエンジンから出てきた冷却液を、第一冷却液循環系統へと戻す。第一冷却液循環系統において、冷却液はISCへ送り出されて、冷却液の加熱及び冷却サイクルが再開される。このようにして、熱は、ISCからエンジンに伝達されてエンジンがその周囲よりも高い温度を維持することとなるので、エンジンの間欠作動中における作動効率を高めることができる。本発明は、ISCに限定されず、他の実施例において、ISCの代わりに、一つ又は複数の電動モータが、加熱された冷却液をエンジンに供給することもできる。ここに記載した本発明の実施例は、以下の詳細な説明と共に開示される図面によって、より深く理解することができる。   According to the present invention, the first coolant circulation system is configured to guide the heated coolant from the ISC to a second coolant circulation system through which the coolant passes the engine. The heated coolant is hotter than the engine, and as it passes through the engine, the engine acts as a radiator that extracts heat from the coolant. Thereby, the engine is heated. The second coolant circulation system returns the coolant that has been cooled by the engine and has exited the engine to the first coolant circulation system. In the first coolant circulation system, the coolant is sent to the ISC and the coolant heating and cooling cycle is resumed. In this way, heat is transferred from the ISC to the engine, and the engine maintains a higher temperature than its surroundings, so that the operating efficiency during intermittent operation of the engine can be increased. The present invention is not limited to ISC, and in other embodiments, one or more electric motors may supply heated coolant to the engine instead of ISC. The embodiments of the invention described herein can be better understood with reference to the drawings disclosed in conjunction with the following detailed description.
図1(a)には、プラグインハイブリッド車両の構成要素にて発生する熱を利用する、本発明の実施形態に係るシステム10が模式的に示されている。このシステム10は、パラレル方式及びシリーズ方式のいずれも含む、如何なるタイプのプラグインハイブリッド車両においても使用することができる。システム10は、第一冷却液循環系統14に配設されかつ作動中に熱を発生する電気的構成要素を備えている。図1(a)において、電気的構成要素としてISC12が描かれている。しかしながら、熱を発生させる電気的構成要素であれば如何なる構成要素も、システム10の電気的構成要素として機能し得ることを理解すべきである。   FIG. 1 (a) schematically shows a system 10 according to an embodiment of the present invention that uses heat generated by components of a plug-in hybrid vehicle. The system 10 can be used in any type of plug-in hybrid vehicle, including both parallel and series systems. System 10 includes electrical components that are disposed in first coolant circulation system 14 and generate heat during operation. In FIG. 1A, ISC 12 is depicted as an electrical component. However, it should be understood that any electrical component that generates heat can function as an electrical component of the system 10.
第一冷却液循環系統14は、冷却液がISC12を通過するように冷却液の循環を行う。第一冷却液循環系統14は、第一ラジエータ16、導管18,20、導管22,24、ISC12、及びISC12の内部に形成された冷却液経路(図示省略)を有している。また、第一冷却液循環系統14は、ISC12で加熱されて導管24を通ってISC12から出てきた冷却液を、2つの異なった経路のうちの一方へ送り出す第一弁26を有している。図1(a)では、第一弁26は、上記加熱された冷却液を、導管24から導管18へ導く弁位置にある。   The first coolant circulation system 14 circulates the coolant so that the coolant passes through the ISC 12. The first coolant circulation system 14 includes a first radiator 16, conduits 18 and 20, conduits 22 and 24, ISC 12, and a coolant passage (not shown) formed inside the ISC 12. The first coolant circulation system 14 also has a first valve 26 that sends the coolant that is heated by the ISC 12 and exits the ISC 12 through the conduit 24 to one of two different paths. . In FIG. 1 (a), the first valve 26 is in a valve position that directs the heated coolant from the conduit 24 to the conduit 18.
システム10は、第二冷却液循環系統30に配設されたエンジン28を更に備えている。第二冷却液循環系統30は、エンジン28の作動中、該エンジン28を冷却するように構成されている。   The system 10 further includes an engine 28 disposed in the second coolant circulation system 30. The second coolant circulation system 30 is configured to cool the engine 28 during operation of the engine 28.
第二冷却液循環系統30は、第二ラジエータ32を有しており、該第二ラジエータ32は、エンジン28で加熱されて第二ラジエータ32を通過する冷却液を冷却するように構成されている。また、第二冷却液循環系統30は、導管34,36と、導管38,40と、エンジン28を冷却するべく、冷却液をエンジン28内を全体的に通過させる経路(図示省略)とを有している。図1(a)に例示される実施形態において、第二冷却液循環系統30は、エンジン28で加熱された冷却液を、導管40から、2つの異なった経路のうちの一方へ導く第二弁42を更に有している。図1(a)では、第二弁42は、上記加熱された冷却液を、導管34を介して第二ラジエータ32へ導く弁位置にある。   The second coolant circulation system 30 includes a second radiator 32, and the second radiator 32 is configured to cool the coolant that is heated by the engine 28 and passes through the second radiator 32. . The second coolant circulation system 30 has conduits 34 and 36, conduits 38 and 40, and a path (not shown) through which the coolant passes through the engine 28 in order to cool the engine 28. is doing. In the embodiment illustrated in FIG. 1 (a), the second coolant circulation system 30 is a second valve that directs the coolant heated by the engine 28 from the conduit 40 to one of two different paths. 42 is further included. In FIG. 1A, the second valve 42 is in a valve position for guiding the heated coolant to the second radiator 32 via the conduit 34.
第一冷却液循環系統14及び第二冷却液循環系統30は、連結導管44,46を介して、互いに流体接続される。連結導管44は第一弁26に接続され、連結導管46は第二弁42に接続される。第一弁26は、図1(a)に示される弁位置(以下、非連結位置という)から連結位置に切り換ったときに、連結導管44が導管24に連通する。これにより、ISC12からの加熱された冷却液が、連結導管44に沿って流動して導管38内へと導かれ、そこからエンジン28内へと導かれる。第二弁42が、図1(a)に示される弁位置(以下、非連結位置という)から、連結位置つまり導管40が連結導管46に連通される弁位置に切り換ったときに、エンジン28で冷却されてエンジン28から出てきた冷却液が、連結導管46を介して導管22へと導かれ、そこからISC12内に導かれてそこで加熱される。   The first coolant circulation system 14 and the second coolant circulation system 30 are fluidly connected to each other via connecting conduits 44 and 46. The connecting conduit 44 is connected to the first valve 26 and the connecting conduit 46 is connected to the second valve 42. When the first valve 26 is switched from the valve position shown in FIG. 1A (hereinafter referred to as a non-connection position) to the connection position, the connection conduit 44 communicates with the conduit 24. This causes the heated coolant from the ISC 12 to flow along the connecting conduit 44 and into the conduit 38 and from there into the engine 28. When the second valve 42 is switched from the valve position shown in FIG. 1A (hereinafter referred to as a non-connection position) to a connection position, that is, a valve position where the conduit 40 communicates with the connection conduit 46. Coolant that is cooled at 28 and exits the engine 28 is directed to the conduit 22 via the connecting conduit 46 and from there into the ISC 12 where it is heated.
図1(b)は、図1(a)のシステム10において第一弁26及び第二弁42が連結位置にそれぞれ切り換った状態を示している。第一弁26及び第二弁42が連結位置にそれぞれ切り換った状態では、第三冷却液循環系統48が形成される。この第三冷却液循環系統48において、冷却液は、ISC12に入った後、導管24から流出して第一弁26を通過し、ISC12内で加熱された冷却液は、連結導管44を介して導管38、更にはエンジン28へと導かれる。冷却液は、その熱をエンジン28へ伝達するに連れて冷却される。このように、エンジン28は、ISC12を通過した冷却液を冷却するラジエータとして機能する。エンジン28を通過することによって冷却された冷却液は、導管40を介して第二弁42内へと流れ込み、該冷却液は、第二弁42から、連結導管46を介して導管22へと導かれる。そして、冷却液は、導管22を介してISC12へと戻されて、冷却液の加熱及び冷却サイクルが再開される。   FIG. 1B shows a state in which the first valve 26 and the second valve 42 are switched to the connection position in the system 10 of FIG. In a state where the first valve 26 and the second valve 42 are respectively switched to the connection position, a third coolant circulation system 48 is formed. In this third coolant circulation system 48, the coolant enters the ISC 12, then flows out from the conduit 24, passes through the first valve 26, and the coolant heated in the ISC 12 passes through the connection conduit 44. It is led to the conduit 38 and further to the engine 28. The coolant is cooled as it transfers its heat to the engine 28. Thus, the engine 28 functions as a radiator that cools the coolant that has passed through the ISC 12. The coolant cooled by passing through the engine 28 flows into the second valve 42 via the conduit 40, and the coolant is guided from the second valve 42 to the conduit 22 via the connecting conduit 46. It is burned. The coolant is then returned to ISC 12 via conduit 22 and the coolant heating and cooling cycle is resumed.
第一弁26及び第二弁42はそれぞれ、制御装置(図示省略)に接続されていて、該制御装置によって非連結位置と連結位置との間で選択的に切換え可能に構成されている。上記制御装置としては、マイクロプロセッサ、コンピュータ、機械装置等のように、第一弁26及び第二弁42の弁位置及び該各弁を非連結位置と連結位置とに切換えるタイミング制御に適した如何なる装置を採用してもよい。上記制御装置は、エンジン28の温度に基づいて、又は、エンジン28が作動状態にあるか若しくは非作動状態にあるかに基づいて、又は、他の好ましいトリガー基準に基づいて、第一弁26及び第二弁42を制御するように構成すればよい。他の実施形態において、冷却液の流路を制御するために追加のバルブを設けるようにしてもよい。第一弁26及び第二弁42の弁位置を制御する上記制御装置は、プラグインハイブリッド車両が、エンジン28を作動させないで電動モータ(電気)のみを使用したモードで作動しているときに、該第一弁26及び第二弁42を連結位置に制御するように構成されるものであってもよい。   Each of the first valve 26 and the second valve 42 is connected to a control device (not shown), and is configured to be selectively switchable between a non-connection position and a connection position by the control device. As the control device, as in a microprocessor, a computer, a mechanical device, etc., any valve position of the first valve 26 and the second valve 42 and any timing control suitable for switching each valve between the non-connected position and the connected position can be used. An apparatus may be employed. The controller may be configured to control the first valve 26 and the first valve 26 based on the temperature of the engine 28, based on whether the engine 28 is in an operating state or in an inactive state, or based on other preferred trigger criteria. What is necessary is just to comprise so that the 2nd valve 42 may be controlled. In other embodiments, additional valves may be provided to control the coolant flow path. The control device that controls the valve positions of the first valve 26 and the second valve 42 is provided when the plug-in hybrid vehicle is operating in a mode that uses only the electric motor (electricity) without operating the engine 28. The first valve 26 and the second valve 42 may be configured to be controlled to the connection position.
エンジン28が一旦作動し始めると、該エンジン28の温度は、ISC12内を流れる冷却液を冷却するためのラジエータとして機能しなくなる温度まで急速に上昇する。通常運転では、エンジン28は、略180°F(82.2℃)乃至220°F(104.4℃)の範囲で作動する一方、ISC12は、おおよそ160°F(71.1℃)の最大温度で作動する。したがって、電動モータのみの作動モードが終了してエンジン28が作動した後は、上記制御装置は、第一弁26及び第二弁42をそれぞれ、連結位置から、ISC12をエンジン28から遮断しかつ第一及び第二冷却液循環系統14,30をそれぞれ作動させる非連結位置に切換える。いくつかの実施形態において、エンジン28は、徐々に加熱されるので、しばらくの間は、ISC12を冷却するラジエータとして有効に使用することができる。このような実施形態では、上記制御装置は、エンジン28が所定温度に達するまでは、第一弁26及び第二弁42をそれぞれの非連結位置へ切換えないようにすればよい。すなわち、エンジン28が所定温度(ISC12で加熱された冷却液を冷却可能な最大温度)未満の温度にあるときには、ISC12からの加熱された冷却液が第一ラジエータ16へ流れるのを規制しかつエンジン28へ流れるのを許容する一方、エンジン28が上記所定温度以上の温度にあるときには、ISC12からの加熱された冷却液がISC12から第一ラジエータ16へ流れるのを許容しかつエンジン28へ流れるのを規制する。   Once the engine 28 begins to operate, the temperature of the engine 28 rapidly rises to a temperature that does not function as a radiator for cooling the coolant flowing through the ISC 12. In normal operation, engine 28 operates in a range of approximately 180 ° F. (82.2 ° C.) to 220 ° F. (104.4 ° C.), while ISC 12 has a maximum of approximately 160 ° F. (71.1 ° C.). Operates at temperature. Therefore, after the operation mode of only the electric motor is finished and the engine 28 is operated, the control device disconnects the first valve 26 and the second valve 42 from the connection position, disconnects the ISC 12 from the engine 28 and The first and second coolant circulation systems 14 and 30 are switched to the unconnected positions where they are operated. In some embodiments, the engine 28 is gradually heated so that it can be effectively used as a radiator to cool the ISC 12 for some time. In such an embodiment, the control device may be configured not to switch the first valve 26 and the second valve 42 to the respective non-connected positions until the engine 28 reaches a predetermined temperature. That is, when the engine 28 is at a temperature lower than a predetermined temperature (the maximum temperature at which the coolant heated by the ISC 12 can be cooled), the heated coolant from the ISC 12 is restricted from flowing to the first radiator 16 and the engine 28 While the engine 28 is at a temperature equal to or higher than the predetermined temperature, the heated coolant from the ISC 12 is allowed to flow from the ISC 12 to the first radiator 16 and is allowed to flow to the engine 28. regulate.
図2(a)は、プラグインハイブリッド車両の構成要素にて発生する熱を利用する、本発明とは異なる参考形態に係るシステム10′を示す。このシステム10′では、プラグインハイブリッド車両の構成要素であるヒータコア50が例示されていて、このヒータコア50は、ISC12で加熱されてISC12から流出する冷却液を冷却するためのラジエータとして機能する。図2(a)においては、第一弁26が非連結位置にある状態で示されており、この非連結位置では、第一冷却液循環系統14においてISC12が冷却される。尚、本参考形態では、システム10′は、第二弁42や冷却液循環系統30を有していない。   FIG. 2 (a) shows a system 10 'according to a reference embodiment different from the present invention, which uses heat generated in components of a plug-in hybrid vehicle. In this system 10 ′, a heater core 50, which is a component of a plug-in hybrid vehicle, is illustrated, and this heater core 50 functions as a radiator that cools the coolant that is heated by the ISC 12 and flows out of the ISC 12. In FIG. 2A, the first valve 26 is shown in a non-connected position, and the ISC 12 is cooled in the first coolant circulation system 14 in this non-connected position. In this reference embodiment, the system 10 ′ does not have the second valve 42 or the coolant circulation system 30.
図2(b)は、図2(a)のシステム10′において、ISC12からの冷却液をヒータコア50へ導くように第一弁26を連結位置に切換えた状態を示している。本参考形態では、ヒータコア50が、エンジン28を冷却するための冷却液循環系統に配設されていない。ISC12は、ヒータコア50のための唯一の熱源であり、第一弁26を制御する制御装置は、ヒータコア50の温度が、ISC12を冷却するラジエータとしてもはや有効に機能しないレベルに上昇するまでの間(上記所定温度未満の温度にあるとき)、該第一弁26を連結位置に維持する。そして、ヒータコア50の温度が上記所定温度以上の温度にあるときには、制御装置は、第一弁26を、ISC12を通過する冷却液が第一ラジエータ16によって冷却される非連結位置へと動かす。ヒータコア50の温度が上記所定温度未満まで下がったときには、制御装置は、冷却液がISC12からヒータコア50へと流れるように、第一弁26を連結位置に戻すようにすればよい。   FIG. 2B shows a state in which the first valve 26 is switched to the connection position so as to guide the coolant from the ISC 12 to the heater core 50 in the system 10 ′ of FIG. In the present embodiment, the heater core 50 is not disposed in the coolant circulation system for cooling the engine 28. The ISC 12 is the only heat source for the heater core 50, and the controller that controls the first valve 26 is until the temperature of the heater core 50 rises to a level that no longer functions effectively as a radiator to cool the ISC 12 ( When the temperature is below the predetermined temperature), the first valve 26 is maintained in the connected position. When the temperature of the heater core 50 is equal to or higher than the predetermined temperature, the control device moves the first valve 26 to the unconnected position where the coolant passing through the ISC 12 is cooled by the first radiator 16. When the temperature of the heater core 50 falls below the predetermined temperature, the control device may return the first valve 26 to the connection position so that the coolant flows from the ISC 12 to the heater core 50.
図3(a)には、プラグインハイブリッド車両の構成要素にて発生する熱を利用する、本発明の他の実施形態に係るシステム10″が例示されている。このシステム10″において、第一冷却液循環系統14は、図1(a)において例示した第一冷却液循環系統14と同様である。システム10″において、第二冷却液循環システム30は、冷却液を、エンジン28及びヒータコア50を通過するように循環させる。冷却液は、導管38からエンジン28に流入して、該エンジン28を冷却しながら通過し、その後、エンジン28から流出して導管40を通った後にヒータコア50へと導かれる。ヒータコア50に流入した冷却液は、該ヒータコア50を加熱しながら通過して、ヒータコア50を出た後に導管41を介して第二弁42へと導かれる。   FIG. 3A illustrates a system 10 ″ according to another embodiment of the present invention that uses heat generated by components of the plug-in hybrid vehicle. In this system 10 ″, the first The coolant circulation system 14 is the same as the first coolant circulation system 14 illustrated in FIG. In the system 10 ″, the second coolant circulation system 30 circulates coolant through the engine 28 and the heater core 50. Coolant flows from the conduit 38 into the engine 28 to cool the engine 28. Then, after flowing out of the engine 28 and passing through the conduit 40, it is guided to the heater core 50. The coolant flowing into the heater core 50 passes through the heater core 50 while heating and exits the heater core 50. After that, it is led to the second valve 42 through the conduit 41.
第二弁42が非連結位置にある状態では、加熱された冷却液は、導管34へ導かれて、第二ラジエータ32内へと導かれる。そして、冷却液は、第二ラジエータ32にて冷却されて、導管36を介して導管38へと向かい、そこで次の冷却及び加熱サイクルを開始するべくエンジン28内に導かれる。   With the second valve 42 in the unconnected position, the heated coolant is directed to the conduit 34 and into the second radiator 32. The coolant is then cooled by the second radiator 32 and travels through conduit 36 to conduit 38 where it is directed into engine 28 to begin the next cooling and heating cycle.
プラグインハイブリッド車両の電動モータ(電気)のみを使用した作動モードに続いて、エンジン28が車両推進時に電動モータを補助するために作動するときに、第一冷却液循環系統14及び第二冷却液循環系統30が互いに独立して作動する。システム10″は、エンジン28の作動前においては、図3(b)に示すように作動する。このとき、制御装置(図示省略)は、第一弁26及び第二弁42を、それぞれの連結位置(第一ラジエータ16及び第二ラジエータ32を迂回する弁位置)に動かす。図3(b)に示すように、冷却液は、ISC12に流入してそこで加熱されつつISC12を冷却する。冷却液は、ISC12から出て導管24に流入し、そこから第一弁26へと導かれる。連結位置にある第一弁26は、冷却液を導管44を介して導管38へと導く。さらに、冷却液はそこからエンジン28に導かれる。ISC12で加熱された冷却液は、エンジン28を通過するとともに、該通過に伴ってエンジン28を加熱し、そして、エンジンから導管40へと導かれる。さらに、冷却液は導管40を介してヒータコア50へと導かれる。冷却液は、ヒータコア50において更に冷却されるとともに、この過程でヒータコア50を加熱する。冷却された冷却液は、導管41を介してヒータコア50から流出して第二弁42内に導かれる。第二弁42は、連結位置にあって、冷却液を連結導管46へと導く。この冷却液は、連結導管46から導管22を介してISC12へと導かれ、新たな冷却及び加熱サイクルが開始される。システム10″の図3(b)に示す作動は、プラグインハイブリッド車両の電動モータ(電気)のみを使用した作動モードにおいて、エンジン28が実質的に作動していない状態のときの作動である。   Following the operation mode using only the electric motor (electricity) of the plug-in hybrid vehicle, when the engine 28 operates to assist the electric motor during vehicle propulsion, the first coolant circulation system 14 and the second coolant The circulation systems 30 operate independently of each other. The system 10 ″ operates as shown in FIG. 3B before the operation of the engine 28. At this time, the control device (not shown) connects the first valve 26 and the second valve 42 to each other. The position is moved to a position (a valve position that bypasses the first radiator 16 and the second radiator 32), as shown in Fig. 3 (b), the cooling liquid flows into the ISC 12 and cools the ISC 12 while being heated there. Exits the ISC 12 and flows into the conduit 24 where it is directed to the first valve 26. The first valve 26 in the connected position directs the coolant via the conduit 44 to the conduit 38. From there, the liquid is led to the engine 28. The coolant heated by the ISC 12 passes through the engine 28 and, as it passes, heats the engine 28 and is led from the engine to the conduit 40. In addition, the cooling liquid is led to the heater core 50 through the conduit 40. The cooling liquid is further cooled in the heater core 50 and heats the heater core 50 in this process. Then, it flows out of the heater core 50 and is guided into the second valve 42. The second valve 42 is in the connection position and guides the coolant to the connection conduit 46. This coolant passes from the connection conduit 46 to the conduit 22. To the ISC 12 and a new cooling and heating cycle is started. The operation of the system 10 ″ shown in FIG. 3 (b) is in an operating mode using only the electric motor (electric) of the plug-in hybrid vehicle. This is the operation when the engine 28 is not substantially operating.
本発明の実施形態を例示して説明したが、これらの実施形態が本発明において可能な全ての形態を例示し開示することを意図したものではない。本明細書の説明に使用した語は、限定して解釈してはならず、本発明の精神及び範囲から逸脱しない範囲で様々な変化が可能である。   While embodiments of the invention have been illustrated and described, it is not intended that these embodiments illustrate and disclose all possible forms of the invention. The terms used in the description of the present specification should not be interpreted in a limited manner, and various changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention.
本発明は、プラグインハイブリッド車両の電気的構成要素にて発生する熱を、当該プラグインハイブリッド車両の内燃機関の温度を上げるために利用するシステムに有用である。   The present invention is useful for a system that uses heat generated in electrical components of a plug-in hybrid vehicle to increase the temperature of an internal combustion engine of the plug-in hybrid vehicle.
10 システム
12 インバータシステムコントローラ(電気的構成要素)
14 第一冷却液循環系統
16 第一ラジエータ
26 第一弁
28 エンジン(内燃機関)
30 第二冷却液循環系統
32 第二ラジエータ
42 第二弁
10 System 12 Inverter system controller (electrical components)
14 First Coolant Circulation System 16 First Radiator 26 First Valve 28 Engine (Internal Combustion Engine)
30 Second coolant circulation system 32 Second radiator 42 Second valve

Claims (8)

  1. プラグインハイブリッド車両の構成要素にて発生する熱を利用するシステムであって、
    第一ラジエータを含む第一冷却液循環系統に配設された電気的構成要素と、
    上記第一冷却液循環系統と流体接続される第二冷却液循環系統に配設された内燃機関と、を備え、
    上記第一冷却液循環系統は、上記電気的構成要素からの加熱された冷却液を上記内燃機関へ選択的に導くように構成されていることを特徴とするシステム。
    A system that uses heat generated by components of a plug-in hybrid vehicle,
    Electrical components disposed in a first coolant circulation system including a first radiator;
    An internal combustion engine disposed in a second coolant circulation system fluidly connected to the first coolant circulation system,
    The system of claim 1, wherein the first coolant circulation system is configured to selectively direct the heated coolant from the electrical component to the internal combustion engine.
  2. 請求項1記載のシステムにおいて、
    上記電気的構成要素は、インバータシステムコントローラを含むことを特徴とするシステム。
    The system of claim 1, wherein
    The electrical component includes an inverter system controller.
  3. 請求項1記載のシステムにおいて、
    上記第一冷却液循環系統は更に、上記加熱された冷却液が、上記電気的構成要素から上記第一ラジエータへ流れるのを選択的に規制するように構成されていることを特徴とするシステム。
    The system of claim 1, wherein
    The first coolant circulation system is further configured to selectively restrict the heated coolant from flowing from the electrical component to the first radiator.
  4. 請求項3記載のシステムにおいて、
    上記第一冷却液循環系統は、上記電気的構成要素からの上記加熱された冷却液を、上記内燃機関及び上記第一ラジエータのうちの一方に選択的に導くように構成された第一弁を更に含むことを特徴とするシステム。
    The system of claim 3, wherein
    The first coolant circulation system includes a first valve configured to selectively guide the heated coolant from the electrical component to one of the internal combustion engine and the first radiator. A system further comprising:
  5. 請求項4記載のシステムにおいて、
    上記第二冷却液循環系統は、第二ラジエータと、上記内燃機関からの冷却液を、上記電気的構成要素及び上記第二ラジエータのうちの一方へ選択的に導く第二弁と、を更に含むことを特徴とするシステム。
    The system of claim 4, wherein
    The second coolant circulation system further includes a second radiator, and a second valve that selectively guides the coolant from the internal combustion engine to one of the electrical component and the second radiator. A system characterized by that.
  6. 請求項5記載のシステムにおいて、
    上記第二弁は更に、上記第一弁が上記電気的構成要素からの上記加熱された冷却液を上記内燃機関へ導くときに、該内燃機関からの上記冷却液を上記電気的構成要素へ導くように構成されていることを特徴とするシステム。
    The system of claim 5, wherein
    The second valve further directs the coolant from the internal combustion engine to the electrical component when the first valve directs the heated coolant from the electrical component to the internal combustion engine. A system characterized by being configured as follows.
  7. 請求項6記載のシステムにおいて、
    上記第二弁は更に、上記第一弁が上記電気的構成要素からの上記加熱された冷却液を上記第一ラジエータへ導くときに、上記内燃機関からの上記冷却液を上記第二ラジエータへ導くように構成されていることを特徴とするシステム。
    The system of claim 6, wherein
    The second valve further directs the coolant from the internal combustion engine to the second radiator when the first valve directs the heated coolant from the electrical component to the first radiator. A system characterized by being configured as follows.
  8. 請求項6記載のシステムにおいて、
    上記第一弁は更に、上記内燃機関が非作動状態にあるときには、上記電気的構成要素からの上記加熱された冷却液を該内燃機関へ導く一方、該内燃機関が作動状態にあるときには、上記電気的構成要素からの加熱された冷却液を上記第1ラジエータへ導くように構成されていることを特徴とするシステム。
    The system of claim 6, wherein
    The first valve further directs the heated coolant from the electrical component to the internal combustion engine when the internal combustion engine is inactive, while the first valve A system configured to direct heated coolant from an electrical component to the first radiator.
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