JP2015113106A - 車両用冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、不要なエネルギー消費を減らして燃費を向上させた車両用冷却システムを提供する。【解決手段】本発明の車両用冷却システムは、冷却水配管を通じて相互連結され、ラジエータで冷却された冷却水をエンジンに供給するウォータポンプと、エンジンから排出される冷却水の温度によりラジエータと連結された冷却水配管を選択的に開閉するエンジンサーモスタットと、エンジンと冷却水配管を通じて連結するヒーターコアと、エンジンと連結する自動変速機に取り付けられ、冷却水配管と連結してエンジンから排出される高温の冷却水が流入され、冷却水と変速機オイルとを熱交換させて変速機オイルの温度を調節するＡＴＦウォーマーとを含み、エンジンとヒーターコアとの間でＡＴＦウォーマーと連結する冷却水配管上に設置されたバルブをさらに含むことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用冷却システムに係り、より詳しくは、モータとエンジンの駆動力を共に使用するハイブリッド車両において、エンジンを冷却した高温状態の冷却水を、走行状態と、暖房の作動の要否により選択的に使用できるようにして不要なエネルギーの消耗を防止し、全体的な燃費を向上させるようにした車両用冷却システムに関する。

最近、エネルギー効率と環境汚染問題に対する関心が日々高まっていく中、内燃機関自動車を実質的に代替できる環境にやさしい自動車の開発が要求されており、このような環境にやさしい自動車として、一般に、燃料電池や電気をエネルギー源として駆動する電気自動車や、エンジンと電気バッテリーを利用して駆動するハイブリッド自動車が列挙される。
ここで、燃料電池が使用される電気自動車の場合は、酸素と水素の化学的反応エネルギーを電気エネルギーに変換して駆動力を発生させ、この過程で、燃料電池内の化学的反応により熱が発生するため、発生した熱を効果的に除去することが燃料電池の性能確保のために必須である。

また、ハイブリッド自動車においても、一般的な燃料で作動するエンジンと共に、上記の燃料電池や電気バッテリーから供給される電気を利用して、モータを駆動させて駆動力を発生させるため、燃料電池やバッテリー、及びモータから発生する熱を効果的に除去してこそモータの性能を確報することができる。
このようなハイブリッド自動車は、定速走行、緩やかな走行、及び低速から中速の定速走行時には、モータによって駆動するＥＶモードで走行し、加速や急加速時には、内燃機関とモータが同時に駆動し、高速の定速走行時には、モータは停止した状態で内燃機関によって作動する。
ここで、ハイブリッド自動車の冷却システムは、駆動源によって電装系冷却システムと内燃機関冷却システムなど２個の冷却システムが使い分けられる。

ハイブリッド車両に適用される冷却システムでは、暖房モードが作動するかによって、また、車両の走行状態によって、エンジンを冷却することにより得られる高温状態の冷却水をヒーターコアとオートマチック・トランスミッション・フィールド・ウォーマー（以下、ＡＴＦウォーマーと称する）にそれぞれ供給して、室内暖房と変速機オイルの温度を上昇させることに使用している（例えば、特許文献１参照）。
しかし、上記のような従来のハイブリッド車両において、車両用冷却システムは、モータ駆動による走行時に、暖房するためにヒーターコアに供給される冷却水の温度が一定温度以上に維持されるようにエンジンを作動させたアイドル状態を維持しているが、冷却水が暖房以外にＡＴＦウォーマーに供給されて変速機オイルと熱交換する場合は、エンジンのアイドリングによる損失量が増加し、全体的な燃費が低下するという問題点がある。

特開２０１２−０４６１６３号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、モータとエンジンの駆動力を共に使用するハイブリッド車両において、エンジンを冷却することにより発生する高温状態の冷却水を、走行状態と、暖房の作動の要否によりＡＴＦウォーマーに供給されることを防止して、冷却水の熱エネルギーが損なわれることを防止することで、エンジンのアイドリングによる損失量を最小化し、不要なエネルギー消費を減らして燃費を向上させる車両用冷却システムを提供することにある。

上記の目的を達成するためになされた本発明の車両用冷却システムは、冷却水配管を通じて相互連結され、ラジエータで冷却された冷却水をエンジンに供給するウォータポンプと、エンジンから排出される冷却水の温度によりラジエータと連結された冷却水配管を選択的に開閉するエンジンサーモスタットと、エンジンと冷却水配管を通じて連結するヒーターコアと、エンジンと連結する自動変速機に取り付けられ、冷却水配管と連結してエンジンから排出される高温の冷却水が流入され、冷却水と変速機オイルとを熱交換させて変速機オイルの温度を調節するＡＴＦウォーマーとを含み、エンジンとヒーターコアとの間でＡＴＦウォーマーと連結する冷却水配管上に設置されたバルブをさらに含むことを特徴とする。

バルブは、エンジンと電気的に連結するＥＣＵと電気的に連結され、ＥＣＵの制御信号によって開閉されることができる。
ＥＣＵは、車両の冷房または暖房を調節する空調制御器と電気的に連結され、空調制御器から出力される信号によって車両の暖房を作動するか否かを判断することができる。
ＥＣＵは、空調制御器から出力された信号によって車両の暖房が作動する場合、車両の走行状態を感知してエンジンの作動を制御することができる。
空調制御器は、ヒーターコアに設置され、車両の室内に風を送風する空調ファンと電気的に連結して空調ファンの作動風量を調節することができる。

本発明の車両用冷却システムによると、モータとエンジンの駆動力を共に使用するハイブリッド車両において、エンジンを冷却することにより発生する高温状態の冷却水を、走行状態と、暖房の作動の要否によりＡＴＦウォーマーに供給されることを防止し、冷却水の熱エネルギーが損なわれることを防止することで、エンジンのアイドリングによる損失量の最小化を通じて、不要なエネルギー消費を減らすため、燃費を向上させる効果がある。
また、ＥＣＵが車両の室内暖房を制御する空調制御器の出力信号によってバルブの開閉量を制御し、冷却水と変速機オイルとの熱交換流動量の調節で熱交換量を制御することで、ＡＴＦウォーマーで熱交換の遮断または熱交換の増大による駆動系摩擦の低減効率を極大化する効果もある。

本発明の実施例に係る車両用冷却システムのブロック構成図である。 本発明の実施例に係る車両用冷却システムで制御信号による冷却水の流動を示す作動状態図である。エンジンが駆動状態で暖房を作動しない場合の冷却水の流動を示した。 本発明の実施例に係る車両用冷却システムで制御信号による冷却水の流動を示す作動状態図である。ＥＶモードの走行時に暖房が要求された場合の冷却水の流動を示した。

以下、本発明の好ましい実施例を添付した図面に基づいて詳しく説明する。

図１は、本発明の実施例に係る車両用冷却システムのブロック構成図である。
図１に示したとおり、本発明の実施例に係る車両用冷却システム１は、モータとエンジン３の駆動力を共に使用するハイブリッド車両において、エンジン３を冷却することによって発生する高温状態の冷却水を、走行状態と、暖房の作動の要否によりＡＴＦウォーマー１５に供給されることを防止し、冷却水の熱エネルギーが損なわれることを防止することで、エンジンのアイドリングによる損失量を最小化し、不要なエネルギー消費を減らすことにより、燃費を向上させることができる。
このため、本発明の実施例に係る車両用冷却システム１は、ウォータポンプ９、エンジンサーモスタット１１、ヒーターコア１３、ＡＴＦウォーマー１５、及びバルブ１７を含んで構成される。

先ず、ウォータポンプ９は、冷却水が流れる冷却水配管Ｃ．Ｐを通してラジエータ７及びエンジン３とがそれぞれ連結され、高温状態の冷却水をラジエータ７に供給して外気との熱交換を行い、冷却された冷却水をエンジン３に供給する。
エンジン３に供給された冷却水は、過熱したエンジン３を冷却することにより熱交換により加熱され、高温の状態でエンジン３から排出される。
本実施例において、エンジンサーモスタット１１は、エンジン３から排出される冷却水の温度により、ラジエータ７と連結された冷却水配管Ｃ．Ｐを選択的に開閉して、冷却が必要な冷却水だけをラジエータ７に選択的に流入させる。

ヒーターコア１３は、エンジン３と冷却水配管Ｃ．Ｐによって連結され、高温状態の冷却水から熱の供給を受けて車両の暖房に使用する。
ＡＴＦウォーマー１５は、エンジン３と連結する自動変速機５に取り付けられ、冷却水配管Ｃ．Ｐと連結してエンジン３から排出された高温の冷却水が流入し、冷却水と変速機オイルとを熱交換させて変速機オイルの温度を調節する。
そして、バルブ１７は、エンジン３とヒーターコア１３との間からＡＴＦウォーマー１５に連結する冷却水配管Ｃ．Ｐ上に設置される。

ここで、バルブ１７は、エンジン３と電気的に連結するＥＣＵ２０と電気的に連結され、ＥＣＵ２０の制御信号によって開閉作動を行う。
本実施例において、ＥＣＵ２０は、車両の冷房または暖房を調節する空調制御器３０と電気的に連結され、空調制御器３０から出力される信号によって車両の暖房を作動するか否かを判断する。
ここで、ＥＣＵ２０は、空調制御器３０から出力された信号によって車両の暖房を作動すると判断した場合、車両の走行状態を感知してエンジン３の作動を制御する。
一方、空調制御器３０は、ヒーターコア１３に設置され、車両の室内に風を送風する空調ファン３１と電気的に連結して空調ファン３１の送風量を調節する。

以下、上記のとおり構成された本発明の実施例に係る車両用冷却システム１の作動及び作用を詳しく説明する。
図２及び図３は、本発明の実施例に係る車両用冷却システムにおいて、制御信号による冷却水の流動を示す作動状態図である。

先ず、図２に示したとおり、ハイブリッド車両において、ＥＣＵ２０は、エンジン３とモータが共に駆動するか、エンジン３だけを駆動源とする内燃機関モードで走行する場合、又は、空調制御器３０から出力される信号によって車両の室内暖房を作動させないと判断した場合、制御信号をバルブ１７に出力してバルブ１７を開放させる。
すると、エンジン３から排出される高温状態の冷却水は、冷却水配管Ｃ．Ｐに沿ってヒーターコア１３とＡＴＦウォーマー１５とにそれぞれ流入し、ＡＴＦウォーマー１５に流入した高温状態の冷却水は変速機オイルとの熱交換を通じて変速機オイルの温度を上昇させて摩擦力を減らすことで、自動変速機５の駆動抵抗を減らす。

この時、エンジンサーモスタット１１は、エンジン３から排出された冷却水の温度が設定温度以上であると判断した場合、ラジエータ７と連結された冷却水配管Ｃ．Ｐを開放して、冷却水をラジエータ７に流入させる。
ラジエータ７は、流入された高温状態の冷却水を外気と熱交換して冷却し、ウォータポンプ９は、ラジエータ７で冷却された冷却水と、ヒーターコア１３及びＡＴＦウォーマー１５を通過した冷却水を再びエンジン３に供給して循環させる。

一方、図３に示したとおり、ハイブリッド車両において、モータを駆動源とするＥＶモードで走行される場合、暖房の作動が要求されれば、ＥＣＵ２０は、空調制御器３０から出力された信号を通じて車両の暖房を作動させると判断し、室内暖房熱量を確保するようにエンジン３をアイドル状態で作動させ、これを維持して、冷却水の温度が一定温度以上になるようする。
このような状態で、ＥＣＵ２０は、バルブ１７を閉鎖状態に制御して、エンジン３から排出される高温状態の冷却水がＡＴＦウォーマー１５に流入することを防止する。
すると、高温状態の冷却水は、ＡＴＦウォーマー１５に供給されることなく、ＥＶモードで駆動中の車両で使用されない変速機オイルとの熱交換が防止されることで、不要な熱交換による冷却水熱エネルギーの損失が最小化されてヒーターコア１３を通過する。

この時、空調制御器３０は、ユーザの室内温度の設定または風量強さの調節により空調ファン３１の風量を調節し、ヒーターコア１３に供給される高温状態の冷却水を熱源として室内暖房の熱量を確保することができる。
一方、エンジン３とモータが共に駆動するか、エンジン３の駆動力のみ車両の走行に使用される場合、ＥＣＵ２０は、バルブ１７の開閉量の調節を通じてＡＴＦウォーマー１５に流入する冷却水の流量を制御することで、変速機オイルとの熱交換量を調節して、変速機オイルの温度を走行状態に合わせて最適に調節することができる。

上記のとおり構成された本発明の実施例に係る車両用冷却システム１を適用すれば、モータとエンジン３の駆動力を共に使用するハイブリッド車両において、エンジン３を冷却することにより発生する高温状態の冷却水を、走行状態と、暖房の作動の要否によりＡＴＦウォーマー１５に供給されることを防止し、冷却水の熱エネルギーが損なわれることを防止することで、モータにより走行されるＥＶモードで暖房時に、アイドル状態で維持されるエンジン３の稼働量を最少化し、不要なエネルギー消費を減らして、燃費を向上させることができる。
また、ＥＣＵ２０が車両の室内暖房を制御する空調制御器３０の制御信号によってバルブ１７の開閉量を制御して、冷却水と変速機オイルとの熱交換に使用される冷却水の流動量を調節して熱交換量を制御することにより、ＡＴＦウォーマー１５で熱交換の遮断または熱交換の増大による駆動系摩擦の低減効率を極大化することができる。

以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明の範囲は特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって解釈されなければならない。また、この技術分野で通常の知識を有する者なら、本発明の技術的範囲内で多くの修正と変形ができることはいうまでもない。

１：車両用冷却システム
３：エンジン
５：自動変速機
７：ラジエータ
９：ウォータポンプ
１１：エンジンサーモスタット
１３：ヒーターコア
１５：ＡＴＦウォーマー
１７：バルブ
２０：ＥＣＵ
３０：空調制御器
３１：空調ファン
Ｃ．Ｐ：冷却水配管

Claims (5)

1. 冷却水配管を通じて相互連結され、ラジエータで冷却された冷却水をエンジンに供給するウォータポンプと、
   前記エンジンから排出される冷却水の温度により前記ラジエータと連結された前記冷却水配管を選択的に開閉するエンジンサーモスタットと、
   前記エンジンと前記冷却水配管を通じて連結するヒーターコアと、
   前記エンジンと連結する自動変速機に取り付けられ、前記冷却水配管と連結して前記エンジンから排出される高温の冷却水が流入され、冷却水と変速機オイルとを熱交換させて変速機オイルの温度を調節するＡＴＦウォーマーとを含み、
   前記エンジンと前記ヒーターコアとの間で前記ＡＴＦウォーマーと連結する前記冷却水配管上に設置されたバルブをさらに含むことを特徴とする車両用冷却システム。
2. 前記バルブは、
   前記エンジンと電気的に連結するＥＣＵと電気的に連結され、前記ＥＣＵの制御信号によって開閉されることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷却システム。
3. 前記ＥＣＵは、
   車両の冷房または暖房を調節する空調制御器と電気的に連結され、前記空調制御器から出力される信号によって車両の暖房を作動するか否かを判断することを特徴とする請求項２に記載の車両用冷却システム。
4. 前記ＥＣＵは、
   前記空調制御器から出力された信号によって車両の暖房が作動する場合、車両の走行状態を感知して前記エンジンの作動を制御することを特徴とする請求項３に記載の車両用冷却システム。
5. 前記空調制御器は、
   前記ヒーターコアに設置され、車両の室内に風を送風する空調ファンと電気的に連結して前記空調ファンの作動風量を調節することを特徴とする請求項３に記載の車両用冷却システム。

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