JP2011230617A - Cooling system for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用の冷却システムに関する。 The present invention relates to a cooling system for a vehicle.
車両の駆動源として、エンジンおよびモータを使用するハイブリッド車両が従来から知られている。エンジンとモータは駆動に伴い発熱する。さらにモータと電源との間に設けられ、電源の電力を変換してモータに供給するインバータも駆動に伴い発熱する。このため、車両にはエンジン、モータ、インバータに冷却液を供給する冷却通路と、エンジン、モータ、インバータからの戻り冷却液を冷却するラジエータを備えた冷却システムが搭載されている。 Conventionally, a hybrid vehicle using an engine and a motor as a drive source of the vehicle is known. The engine and motor generate heat as they are driven. Furthermore, an inverter that is provided between the motor and the power source and converts the power of the power source and supplies the power to the motor also generates heat when driven. For this reason, the vehicle is equipped with a cooling system that includes a cooling passage that supplies coolant to the engine, motor, and inverter, and a radiator that cools the return coolant from the engine, motor, and inverter.
従来技術においては、電気機械であるモータおよび電気回路であるインバータはエンジンよりも耐熱性が低く、そのためモータ、インバータの冷却目標温度はエンジンの冷却目標温度よりも低く設定されている。その一方で、従来技術におけるラジエータは、エンジンからの戻り冷却液をモータ、インバータの冷却目標温度まで冷却する冷却能力を備えていない。これらのことから、従来の冷却システムにおいては、モータ、インバータ用の冷却系と、エンジン用の冷却系の2系統の冷却系を備えている。 In the prior art, a motor that is an electric machine and an inverter that is an electric circuit have lower heat resistance than an engine. Therefore, the cooling target temperature of the motor and the inverter is set lower than the cooling target temperature of the engine. On the other hand, the radiator in the prior art does not have a cooling capacity for cooling the return coolant from the engine to the cooling target temperature of the motor and the inverter. For these reasons, the conventional cooling system includes two cooling systems, that is, a cooling system for the motor and the inverter, and a cooling system for the engine.
例えば特許文献1においては、エンジンと主ラジエータと、これらを接続する冷却通路から構成されるエンジン系冷却回路と、モータ、インバータ等の強電系と、副ラジエータと、これらを接続する冷却通路から構成される強電系冷却回路の2つの冷却回路を備えた冷却システムが開示されている。 For example, in patent document 1, it is comprised from the engine system cooling circuit comprised from the engine, the main radiator, and the cooling channel | path which connects these, high electric systems, such as a motor and an inverter, a sub radiator, and the cooling channel | path which connects these A cooling system having two cooling circuits of a high-power system cooling circuit is disclosed.
近年、モータおよびインバータに使用される材料の生産、加工技術が向上し、モータおよびインバータの耐熱性は向上している。その結果、モータ、インバータとエンジンとの冷却目標温度の差は縮小傾向にある。冷却目標温度の差が縮まっていることから、冷却回路をモータ、インバータとエンジンとで別々に分ける必要性は薄れている。したがって、従来個別に設けられていた冷却回路を統合し、これにより冷却システムを簡素化させ、部品点数を軽減させることが望まれている。 In recent years, production and processing techniques of materials used for motors and inverters have improved, and the heat resistance of motors and inverters has improved. As a result, the difference in the cooling target temperature among the motor, inverter and engine tends to decrease. Since the difference in the cooling target temperature is narrowing, the necessity for separately dividing the cooling circuit into a motor, an inverter and an engine is reduced. Therefore, it is desired to integrate the cooling circuits conventionally provided individually, thereby simplifying the cooling system and reducing the number of parts.
本願発明は、駆動源となるエンジンおよびモータを備えた車両における車両用冷却システムに関するものである。車両用冷却システムは、エンジンおよびモータに連通して設けられ、冷却液が流通する冷却通路と、冷却通路に接続され、エンジンおよびモータからの戻り冷却液を冷却するラジエータとを備える。 The present invention relates to a vehicular cooling system in a vehicle including an engine and a motor as drive sources. The vehicle cooling system is provided in communication with the engine and the motor, and includes a cooling passage through which the coolant flows, and a radiator that is connected to the cooling passage and cools the return coolant from the engine and the motor.
本発明により、従来よりも簡素化され、部品点数が軽減された車両用冷却システムを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a vehicular cooling system that is simplified and has a reduced number of parts.
図1に、本実施形態に係る車両用冷却システムを例示する。車両用冷却システム10は、内燃機関であるエンジン12と、電動機であるモータ14をともに駆動源とする、いわゆるハイブリッド車両(図示せず)に搭載されている。車両用冷却システム10は、エンジン12、モータ14と、電力変換器であるインバータ16と、更にこれらの周辺機器を冷却対象としている。インバータ16はモータ14と図示しない二次電池等の電源との間に設けられ、電源からの直流電力を交流電力に変換し、モータ14に交流電力を供給している。
FIG. 1 illustrates a vehicle cooling system according to this embodiment. The
車両用冷却システム10は、エンジン12、モータ14、インバータ16に連通し、冷却液が流通する冷却通路を備えている。すなわち、エンジン12、モータ14、インバータ16は冷却通路により連結され、冷却液はこれらの機器や回路を流通可能となっている。さらに車両用冷却システム10は、冷却通路に接続し、エンジン12、モータ14、インバータ16からの戻り冷却液を冷却する放熱器であるラジエータ17を備えている。
The
また、冷却通路は、モータ14、インバータ16とその周辺機器に連通するモータ系冷却通路42と、エンジン12とその周辺機器に連通するエンジン系冷却通路44と、モータ系冷却通路42及びエンジン系冷却通路44を連絡する連絡通路46とを備えている。
The cooling passage includes a motor system cooling passage 42 that communicates with the motor 14, the
モータ系冷却通路42はラジエータ17に接続され、ラジエータ17によって冷却された冷却液がモータ系冷却通路42に流入する。ラジエータ17側を上流側とすると、モータ系冷却通路42は、下流側に向かって、インバータ16、リザーバタンク18、モータ側ウォーターポンプ20、ジェネレータ22、モータ24に連通している。
The motor system cooling passage 42 is connected to the
リザーバタンク18には予備の冷却液が貯められている。モータ系冷却通路42の液圧が上昇するとリザーバタンク18の貯液量が増加し、液圧の上昇を抑制する。またモータ系冷却通路42の液圧が低下するとリザーバタンク18の貯液量が減少し、液圧の低下を抑制する。このようにリザーバタンク18によってモータ系冷却通路42の液圧は一定に保たれる。また、モータ側ウォーターポンプ20はモータ系冷却通路42内に冷却液を流通させている。また、ジェネレータ22はエンジン12を動力として発電し、モータ14に駆動電力を供給するとともに電源を充電する。また、エンジン12の始動時には電源から電力の供給を受けてスタータとして駆動する。
A reserve coolant is stored in the
モータ系冷却通路42の下流端は連絡通路46に接続されている。連絡通路46は、エンジン系冷却通路44に接続されている。連絡通路46側を上流側とすると、エンジン系冷却通路44は、下流側に向かって、サーモスタット26、エンジン側ウォーターポンプ28、シリンダーブロック30、シリンダーヘッド32に連通している。
The downstream end of the motor system cooling passage 42 is connected to the
サーモスタット26は温度に応じて開閉する弁体であり、エンジン12を低温状態から適温まで昇温させる暖気運転中においては閉止状態となる。これにより連絡通路46とエンジン系冷却通路44との冷却液の流通が遮断される。一方、エンジン12が適温まで昇温されると開弁して連絡通路46からエンジン系冷却通路44の往路48に冷却液が流入する。また、エンジン側ウォーターポンプ28はエンジン系冷却通路44内に冷却液を流通させている。また、シリンダーブロック30およびシリンダーヘッド32はともにエンジン12の構成部材であり、シリンダーブロック30には中空の筒構造が形成され、シリンダーブロック30の上にシリンダーヘッド32が配置されることでシリンダー34が形成される。また、シリンダーブロック30およびシリンダーヘッド32にはシリンダー34の周辺に冷却液を流通させるウォータージャケット(図示せず)が形成されている。
The
さらにシリンダーヘッド32からは3つの冷却通路が接続されている。すなわち、シリンダーヘッド32と連絡通路46とを接続する復路49、シリンダーヘッド32とサーモスタット26を接続するバイパス路50、さらにヒータ36およびスロットルボデー38を経由してサーモスタット32に接続される分流路52がシリンダーヘッド32から延びている。
Further, three cooling passages are connected from the
ヒータ36は車両内に温風を送る暖房機器であり、エンジン12を通過して熱された冷却液が流通するチューブ(図示せず)が形成されている。さらにヒータ36は送風ファン(図示せず)を備えており、送風ファンから送られた空気がチューブを通過することによって温風となり、この温風が車両内に供給される。また、スロットルボデー38はエンジン12に吸気を送る際に吸気量を調整するスロットルバルブのハウジングであり、エンジン12を通過して熱された冷却液がスロットルボデー38に供給されることにより、寒冷時におけるスロットルバルブの凍結を防止している。
The
また、エンジン系冷却通路44の復路49およびモータ系冷却通路42の下流端に接続された連絡通路46は、ラジエータ17にも接続されている。後述するように、エンジン系冷却通路44の復路49から送液された冷却液は連絡通路46を経由してラジエータ17に戻される。また、サーモスタット26が閉止状態のとき(つまり、エンジン暖機中)のときはモータ系冷却通路42から送液された冷却液は連絡通路46を経由してラジエータ17に戻される。
Further, the
次に、本実施形態に係る車両用冷却システム10の運転について説明する。車両用冷却システム10はエンジン12の暖機中と暖機完了後とで異なる運転を行っている。
Next, the operation of the
エンジン12の暖機中における車両用冷却システム10の運転について説明する。上述したように、エンジン12の暖機中はサーモスタット26が閉止状態であり、連絡通路46とエンジン系冷却通路44との間で冷却液の流通が遮断されている。このとき、エンジン系冷却通路44内を冷却液が循環する。すなわち、往路48を流れる冷却液がバイパス路50と分流路52とに分岐して流れ、サーモスタット26で合流して再び往路48を流通する。なお、エンジン側ウォーターポンプ28が駆動することによってエンジン系冷却通路44内の冷却液が循環する。冷却液が放熱器であるラジエータ17に戻らずにエンジン系冷却通路44内を循環することにより冷却液は放熱を免れ、エンジン12およびスロットルボデー38の昇温が促進される。
The operation of the
一方、モータ14側ではラジエータ17→モータ系冷却通路42→連絡通路46→ラジエータ17の順路で冷却液が循環する。なお、モータ側ウォーターポンプ20が冷却液を循環させている。ラジエータ17を通過することによって冷却液が放熱されるから、モータ系冷却通路42に連通されたインバータ16、ジェネレータ22、モータ14は冷却される。
On the other hand, on the motor 14 side, the coolant circulates along the route of the
なお、サーモスタット26が閉止状態であっても、エンジン系冷却通路42の復路49は連絡通路46およびラジエータ17を介してモータ系冷却通路42に連通している。したがって暖機運転中に復路49中の冷却液がモータ側ウォーターポンプ20に引き込まれる可能性がある。そこで、復路42にサーモスタット26の開閉に同期して開閉するバルブを設けても良い。
Even when the
次に、エンジン12の暖機完了後の冷却運転について説明する。エンジン12が適温に昇温されるとサーモスタット26が開弁する。これにより連絡通路46からエンジン系冷却通路44に冷却液が流通する。このとき、冷却液は、ラジエータ17→モータ系冷却通路42→連絡通路46→往路48→復路49または分流路52→連絡通路46→ラジエータ17の順路で流通する。ラジエータ17に流入した戻り冷却液はラジエータ17により放熱され、再びモータ系冷却通路42に流入する。
Next, the cooling operation after the completion of warming up of the
なお、モータ側ウォーターポンプ20の吸込量がエンジン側ウォーターポンプ28の吸込量よりも大きい場合、モータ系冷却通路42から連絡通路46に流入した冷却液はラジエータ17側に引き込まれてしまう。そこで、暖機完了後の冷却運転においては、エンジン側ウォーターポンプ28の吸込量をモータ側ウォーターポンプ20の吸込量よりも大きくなるように各ウォーターポンプの吸込量を設定することが好適である。また、連絡通路46の、モータ系冷却通路42との接続部と、エンジン系冷却通路44の復路49との接続部との間に、サーモスタット26の開閉に同期して開閉するバルブを設けても良い。
Note that when the suction amount of the motor-
モータ系の冷却回路とエンジン系の冷却回路とが個別に設けられていた従来技術においては、各冷却回路に対してラジエータを設け、また個別に冷却液を流す必要があった。これに対して本実施形態における車両用冷却システムにおいては、インバータ16、モータ14、エンジン12を連通して冷却通路が形成される。つまりモータ系の冷却回路とエンジン系の冷却回路とが統合され、ラジエータは一台で済む。したがって、従来よりも簡素化され、部品点数が軽減された車両用冷却システムを提供することが可能となる。
In the prior art in which the motor system cooling circuit and the engine system cooling circuit are individually provided, it is necessary to provide a radiator for each cooling circuit and to flow the coolant individually. On the other hand, in the vehicle cooling system according to the present embodiment, the
また、本実施形態においては、エンジン12の暖機中、つまりサーモスタット26が閉止状態のときであっても、モータ系冷却通路42からの戻り冷却液は連絡通路46を介してラジエータ17に送液される。つまりエンジン暖機中であってもモータ14側ではモータ14、インバータ16、ジェネレータ22の冷却が行われる。これにより、モータ14等の電気機器、電気回路の冷却を常時行うことが可能となる。
Further, in the present embodiment, even when the
10 車両用冷却システム、12 エンジン、14 モータ、16 インバータ、17 ラジエータ、18 リザーバタンク、20 モータ側ウォーターポンプ、22 ジェネレータ、24 モータ、26 サーモスタット、28 エンジン側ウォーターポンプ、30 シリンダーブロック、32 シリンダーヘッド、34 シリンダー、36 ヒータ、38 スロットルボデー、42 モータ系冷却通路、44 エンジン系冷却通路、46 連絡通路、48 往路、49 復路、50 バイパス路、52 分流路。
10 Vehicle Cooling System, 12 Engine, 14 Motor, 16 Inverter, 17 Radiator, 18 Reservoir Tank, 20 Motor Side Water Pump, 22 Generator, 24 Motor, 26 Thermostat, 28 Engine Side Water Pump, 30 Cylinder Block, 32 Cylinder Head , 34 cylinder, 36 heater, 38 throttle body, 42 motor system cooling passage, 44 engine system cooling passage, 46 communication passage, 48 forward passage, 49 return passage, 50 bypass passage, 52 minute passage.
Claims (1)
前記エンジンおよび前記モータに連通して設けられ、冷却液が流通する冷却通路と、
前記冷却通路に接続され、前記エンジンおよび前記モータからの戻り冷却液を冷却するラジエータと、
を備えることを特徴とする、車両用冷却システム。 In a vehicle having an engine and a motor as a drive source,
A cooling passage provided in communication with the engine and the motor and through which a coolant flows;
A radiator connected to the cooling passage for cooling a return coolant from the engine and the motor;
A vehicle cooling system comprising:
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