JP2017044100A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】体格及びコストの増大を抑えつつ、電動ポンプの駆動制御を向上する技術を提供する。
【解決手段】本明細書で開示する冷却システム１１では、２機のウォータポンプ１３、１４に対して回転数指令値を出力する冷却コントローラ２０は、冷却対象のＰＣＵ５が要求するＰＣＵクーラ１７の冷却能力をこれらのウォータポンプ１３、１４のうち、第１ウォータポンプ１３だけが圧送する流量の冷却液１９で賄えると判断した場合には、第２ウォータポンプ１４に対する回転数指令値に従った動作をさせないで、冷却液１９の流れで回転する第２ウォータポンプ１４の回転数に基づいて冷却パイプ１２を流れる冷却液１９の流量を算出する。冷却コントローラ２０は、冷却液１９の流量に基づいて第１ウォータポンプ１３の回転数指令値を算出するので、流量センサを用いることなく、冷却パイプ１２を流れる冷却液１９の流量が得られる。
【選択図】図２

Description

本明細書が開示する技術は、複数の電動ポンプで冷却媒体を圧送して冷却対象を冷却する冷却システムに関するものである。

複数の電動ポンプで冷却媒体を圧送して冷却対象を冷却する技術として、例えば、下記特許文献１に開示されるものがある。この技術では、冷却水（冷却媒体）が循環する循環路を、ラジエータ（冷却対象）を経由する冷却水路と、ラジエータを迂回する冷却水路との２系統に分けて夫々の冷却水路に電動ポンプを設ける。そして、これらの電動ポンプの駆動量を制御することによって、両方の冷却水路を流れる冷却水の流量を調整している。

特開２００９−１９７６１６号公報

ところで、上記特許文献１に開示される技術では、冷却水の水温センサなどから出力されるセンサ信号に基づいて電動ポンプの駆動量を制御しているが、冷却水の水温は冷却水の流量に依存した速度で変化する。そのため、電動ポンプの駆動量は、冷却水の温度に加えて流量も検出しそれらに基づいて設定した方が電動ポンプの駆動精度をより高めることが可能になる。しかし、冷却水などの流体の流量を検出する流量センサは、それ自体の体格が大きく、また製品コストの上昇にも繋がり得る。そのため、電動ポンプの駆動精度が高められるとしても、流量センサの導入は難しい。本明細書は、体格及びコストの増大を抑えつつ、電動ポンプの駆動制御を向上する技術を提供する。

本明細書が開示する冷却システムでは、冷却対象を冷却する冷却媒体が流れる循環路と、循環路に冷却媒体を圧送する２個の電動ポンプと、２個の電動ポンプに対して回転数指令値を出力するコントローラと、を備える。コントローラは、冷却対象が要求する冷却能力を２個の電動ポンプのうちの一方の電動ポンプだけが圧送する流量の冷却媒体で賄えると判断した場合には、２個の電動ポンプのうちの他方の電動ポンプが無負荷状態で冷却媒体の流れで回転する場合の他方の電動ポンプの回転数に基づいて循環路を流れる冷却媒体の流量を算出し、かつ、この算出した冷却媒体の流量に基づいて一方の電動ポンプの回転数指令値を算出する。これにより、流量センサを用いることなく、循環路を流れる冷却媒体の流量が得られる。したがって、体格及びコストの増大を抑えつつも電動ポンプの駆動制御が向上する。

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。

ハイブリッド車の駆動系の構成例を示すブロック図である。 実施例の冷却システムの構成例を示すブロック図である。 冷却コントローラが実行する単機運転移行処理のフローチャートである。 冷却コントローラが実行するウォータポンプ単機運転処理のフローチャートである。 冷却コントローラが実行する複機運転復帰処理のフローチャートである。 冷却コントローラが実行するウォータポンプ複機運転処理のフローチャートである。

図面を参照して実施例の冷却システムを説明する。以下、冷却システムの一例として、ハイブリッド車の冷却系として搭載されるものを例示して説明する。まず、ハイブリッド車２の構成を図１を参照して説明する。図１に、ハイブリッド車２の駆動系の構成例を表すブロック図を示す。

ハイブリッド車２は、走行用の駆動源として、モータ８とエンジン６を備えている。モータ８の出力トルクとエンジン６の出力トルクは、動力分配機構７で適宜に分配され、あるいは合成されて出力される。動力分配機構７は、例えばプラネタリギアである。動力分配機構７は、エンジン６の出力軸６ａ及びモータ８のモータ軸８ａから夫々伝達されて入力される動力を、所定比率で分配し、あるいは合成して出力軸７ａに出力する。動力分配機構７の出力は、さらに変速機９を介して駆動輪１０ａ、１０ｂに伝達される。変速機９は、動力分配機構７の出力軸７ａから入力される回転を、選択された変速段に応じたギア比で変速してプロペラシャフト９ａに出力し、デファレンシャルギヤ１０を介して駆動輪１０ａ、１０ｂを駆動する。なお、図１では、本明細書の説明に要する部品だけを表しており、説明に関係のない部品は図示を省略していることに留意されたい。

モータ８を駆動するための電力はメインバッテリ３から供給される。メインバッテリ３の出力電圧は、例えば３００ボルトである。なお、図示を省略しているが、ハイブリッド車２は、メインバッテリ３のほかに、カーナビゲーション装置やルームランプなど、メインバッテリ３の出力電圧よりも低い電圧で駆動するデバイス群（通称「補機」と称される）に電力を供給するための補機バッテリも備える。後述の冷却システム１１を構成する２機のウォータポンプ１３、１４や冷却コントローラ２０なども補機の一種である。また、「メインバッテリ」の呼称は、「補機バッテリ」と区別するための便宜上のものである。

メインバッテリ３は、システムメインリレー４を介してパワーコントロールユニット５（以下「ＰＣＵ５」と称する）に接続される。システムメインリレー４は、メインバッテリ３と車両の駆動系を接続したり切断したりするスイッチである。システムメインリレー４は、上位システムのＨＶコントローラ５０により切り替えられる。

ＰＣＵ５は、メインバッテリ３とモータ８の間に介在する電力変換装置である。ＰＣＵ５は、メインバッテリ３の電圧をモータ８の駆動に適した電圧（例えば６００ボルト）まで昇圧する電圧コンバータ（不図示）、昇圧後の直流電力を交流に変換するインバータ（不図示）、及び、これらを制御するパワーコントローラ３０を含む。インバータの出力がモータ８への供給電力に相当する。なお、ＰＣＵ５では、後述の冷却システム１１により、電圧コンバータやインバータを構成する電子部品などが常時冷却されている。

ハイブリッド車２は、エンジン６の駆動力、あるいは車両の減速エネルギを利用、即ち制動の際、車両の運動エネルギを使ってモータ８で発電することもできる。このような発電は「回生」と称される。モータ８が発電する場合、インバータが交流を直流に変換し、さらに電圧コンバータがメインバッテリ３よりも僅かに高い電圧まで降圧してメインバッテリ３へ供給する。

電圧コンバータは、リアクトルやＩＧＢＴなどのスイッチング素子などにより構成されている。またインバータは、モータ８のＵ、Ｖ、Ｗの各相に対応してスイッチング動作を行うスイッチング素子などにより構成されている。これらは、パワーコントローラ３０により制御されて所定のスイッチング動作を行い電圧を昇圧や降圧したり、直流を交流に変換したり、また交流を直流に変換したりしている。

パワーコントローラ３０は、マイクロコンピュータ、メモリや入出力インタフェースなどの電子部品で構成される情報処理装置である。このパワーコントローラ３０には、電圧コンバータ、インバータやＨＶコントローラ５０が接続されて、前述のようなスイッチング動作の制御を行っている。パワーコントローラ３０に接続されるＨＶコントローラ５０には、運転者による操作情報として、例えば、アクセル開度情報やブレーキ踏力情報が入力される。そのため、各スイッチング素子の動作は、ＨＶコントローラ５０から入力されるアクセル開度などに応じた制御情報に従って行われる。

このように制御される電圧コンバータやインバータの各スイッチング素子は発熱量が大きい。また、モータ８も、発進時や上り坂などで急激に負荷がかかると発熱量が大きい。そのため、電圧コンバータ及びインバータを備えるＰＣＵ５や、駆動力を発生させるモータ８は、次に説明する冷却システム１１によって常に冷却されている。

ＰＣＵ５やモータ８を冷却する冷却システム１１の構成を図２を参照して説明する。図２に、実施例の冷却システム１１の構成例を表すブロック図を示す。冷却システム１１は、２機のウォータポンプ１３、１４、リザーブタンク１５、ラジエータ１６、ＰＣＵクーラ１７及びモータクーラ１８と、それらを一巡する冷却パイプ１２を備える。冷却パイプ１２に冷媒の冷却液１９を循環させて、ＰＣＵクーラ１７によりＰＣＵ５を、またモータクーラ１８によりモータ８を夫々冷却する。

なお、図２においても、本明細書の説明に要する部品だけを表しており、説明に関係のない部品は図示を省略していることに留意されたい。また、図２におけるウォータポンプ１３、１４、ＰＣＵクーラ１７などの配置は、作図上の便宜によるものであり、例えば、半導体とモータの耐熱性の相違など、冷却対象の特性に適した位置に配置される。

冷却液１９は、例えばＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）である。冷却液１９は、リザーブタンク１５内に貯留されており、ウォータポンプ１３、１４により圧送されて冷却パイプ１２内を循環する冷却媒体である。

２機のウォータポンプ１３、１４は、モータにより内部のインペラを回転させ、その遠心力によって揚程圧力を発生させてリザーブタンク１５から冷却液１９を汲み上げて送出する遠心式ポンプである。実施例では、ＰＣＵクーラ１７を挟んで、上流側にウォータポンプ１３を配置し、下流側にウォータポンプ１４を配置している。以下、これらのウォータポンプ１３、１４を特に区別する場合には、上流側のポンプを第１ウォータポンプ１３と称し、下流側のポンプを第２ウォータポンプ１４と称する。

ウォータポンプ１３、１４の駆動量は、通常、冷却コントローラ２０から出力されるウォータポンプ１３、１４のモータに対する回転数指令値により制御されている。例えば、回転数指令値に応じてデューティ比制御されるＰＷＭ信号の電圧によってウォータポンプ１３、１４の駆動量が制御される。

実施例では、冷却システム１１は、ＰＣＵクーラ１７により冷却されるＰＣＵ５のスイッチング素子の温度（以下「ＰＣＵ５の温度」と称する）を検出する温度センサ２１、冷却パイプ１２を流れる冷却液１９の温度、つまり液温を検出する温度センサ２３や、第１ウォータポンプ１３や第２ウォータポンプ１４のモータ又はインペラの回転数を検出する回転数センサ２４、２５を備えている。

温度センサ２１から出力されるＰＣＵ５の温度データは、冷却コントローラ２０に入力されてウォータポンプ１３、１４のＰＷＭ制御に用いられる。温度センサ２３は、ＰＣＵクーラ１７の下流にあたる第２ウォータポンプ１４の入口近傍に設けられて、ＰＣＵクーラ１７を流通した冷却液１９の液温を計測する。温度センサ２３から出力される温度データや回転数センサ２４、２５から出力される回転数データも、冷却コントローラ２０に入力されるが、これらは、後述する第１ウォータポンプ１３や第２ウォータポンプ１４の運転制御などに用いられる。

ウォータポンプ１３、１４を制御する冷却コントローラ２０は、パワーコントローラ３０と同様に、マイクロコンピュータ、メモリや入出力インタフェースなどの電子部品で構成される情報処理装置である。冷却コントローラ２０は時計機能を備えている。この冷却コントローラ２０には、ウォータポンプ１３、１４のほかに、前述した各センサ２１、２３や上位システムのＨＶコントローラ５０が接続されている。これにより、冷却コントローラ２０は、後述するような第１ウォータポンプ１３や第２ウォータポンプ１４の運転制御などを行っている。なお、この冷却コントローラ２０のメモリには、後述する各処理のプログラムやデータテーブルなどが記憶されている。

冷却コントローラ２０に接続されるＨＶコントローラ５０には、ハイブリッド車２の運転情報として、例えば、車速などの車両情報が入力される。これらは、例えば、車内ＬＡＮを介してＨＶコントローラ５０に入力される。冷却コントローラ２０は、車速やアクセル開度の情報の入力により当該ハイブリッド車２が走行を開始した情報がＨＶコントローラ５０から得られる。

冷却システム１１の主な冷却対象は、ＰＣＵ５とモータ８であるが、電圧コンバータやインバータにスイッチング素子などの半導体デバイスを多く含むＰＣＵ５の方がモータ８よりも耐熱性が低い。そのため、冷却システム１１の冷却コントローラ２０は、ＰＣＵ５の温度データに基づいてウォータポンプ１３、１４が圧送する冷却液１９の流量を制御する。実施例では、冷却液１９の流量を制御するため、ウォータポンプ１３、１４の回転数指令値を決定する。

即ち、冷却コントローラ２０には、ＰＣＵ５の温度に応じた冷却液１９の流量データがデータテーブルとして記憶されている。そのため、冷却コントローラ２０は、このデータテーブルを参照して温度センサ２１の計測値から冷却液１９の流量を一意に決定し、その流量が実現されるようにウォータポンプ１３、１４の夫々の回転数を制御する。このように冷却液１９の流量は、ウォータポンプ１３、１４の駆動量、つまり回転数とほぼ一意の関係にある。しかし、冷却液１９の粘性は温度により変動する。典型的には、温度が高いほど粘性は小さくなり、温度が低いほど粘性は大きくなる。そのため、冷却液１９の温度を考慮することによって、ウォータポンプ１３、１４の回転数だけに基づいて冷却液１９の流量を算出しても高い精度が得られる。

そこで、本実施例の冷却システム１１では、後述するように、第１ウォータポンプ１３だけを運転するウォータポンプ単機運転処理（図４）において、無負荷状態の第２ウォータポンプ１４を冷却液１９の流量センサ相当として機能させるとともに、第２ウォータポンプ１４の回転数と冷却液１９の温度とに基づいて、冷却コントローラ２０が冷却液１９の推定流量を算出する。そして、この推定流量に基づいて第１ウォータポンプ１３の回転数指令値を得る。これにより、当該冷却システム１１では、ウォータポンプ単機運転処理において、第１ウォータポンプ１３による冷却液１９の流量制御の精度を高めている。

具体的には、図３に示す単機運転移行処理により、冷却液１９を圧送するウォータポンプを２機から１機に減らした後、図４に示すウォータポンプ単機運転処理により第１ウォータポンプ１３だけで冷却液１９を圧送する。そのため、ここからは図１、２に加えて図３、４も参照しながら説明する。図３に、冷却コントローラ２０が実行する単機運転移行処理のフローチャートを示す。また図４に、冷却コントローラ２０が実行するウォータポンプ単機運転処理を示す。なお、これらの各処理は、冷却コントローラ２０のメモリに予め格納（記憶）した対応するプログラムを冷却コントローラ２０のマイクロコンピュータが適宜実行することにより実現される。

まず、図３を参照して単機運転移行処理を説明する。この処理は、当該冷却システム１１が稼動し始めた直後から行われる。即ち、単機運転移行処理は、ハイブリッド車２のパワースイッチ（始動スイッチ）がオンにされてから同スイッチがオフにされるまでの間において実行される。

単機運転移行処理では、最初にステップＳ１１により温度データ取得処理が行われる。この処理では、ＰＣＵクーラ１７の冷却液１９の出口近傍に設けられた温度センサ２３、又はＰＣＵ５に設けられた温度センサ２１により計測された温度データを取得する。温度センサ２３の温度データは、ＰＣＵクーラ１７から排出された冷却液１９の液温を表し、又は温度センサ２１の温度データは、ＰＣＵクーラ１７により冷却されるＰＣＵ５の温度（正確にはＰＣＵ５のスイッチング素子の温度）を表している。

続くステップＳ１３によりこれらの温度が所定温度以下であるか否かを判断する。即ち、所定温度として、ＰＣＵ５を構成する電圧コンバータやインバータの各スイッチング素子が未だ充分に発熱することなく、ＰＣＵクーラ１７による放熱能力に余裕があることを示す温度以下であるか否かの判断がこのステップＳ１３により行われる。所定温度は、例えば、ハイブリッド車２のパワースイッチがオンされてから運転者によるアクセル操作がされるまで（アクセル開度情報が入力されるまで）の間における冷却液１９又はＰＣＵ５の温度である。この温度は、例えば、実車による統計データ、実験又はコンピュータシミュレーションなどの結果により予め定められる。

冷却液１９やＰＣＵ５がこのような温度である場合には、当該冷却システム１１に要求される冷却液１９の流量（低負荷時の流量）は、発進時や登坂走行時など急激にモータ８の負荷が増加してＰＣＵ５の各スイッチング素子が発熱する場合の流量（高負荷時の流量）に比べると少ない。そのため、換言すると、ステップＳ１３の判断処理では、冷却システム１１に要求される冷却液１９の流量がこのような低負荷時の流量以下であるか否かを判断する。したがって、ステップＳ１３による処理は、このような冷却液１９やＰＣＵ５の温度ではなく、例えば、ハイブリッド車２のパワースイッチがオンされた直後から所定期間以内であるか否かを判断してもよい。この所定期間は、パワースイッチがオンされてから運転者がアクセル操作をするまでの平均的な時間であり、実車による統計データ、実験又はコンピュータシミュレーションなどの結果により予め定められる。

ステップＳ１３の判断処理により、冷却液１９又はＰＣＵ５の温度が所定温度以下でない場合には（Ｓ１３；ＮＯ）、当該冷却システム１１に要求される冷却液１９の流量は、低負荷時の流量では不足するため、ステップＳ１４に処理を移行して２機のウォータポンプ１３、１４による通常のウォータポンプの運転を行う（ウォータポンプ複機運転処理の開始）。このウォータポンプ複機運転処理については、図６を参照しながら後で説明する。ステップＳ１４によりウォータポンプ複機運転処理が起動されると、本単機運転移行処理は一連の処理を終了して、次回の起動に備える。

これに対して、冷却液１９又はＰＣＵ５の温度が所定温度以下である場合には（Ｓ１３；ＹＥＳ）、ステップＳ１５に処理を移行して第１ウォータポンプ１３の出力を増加させる処理を行う。

即ち、本単機運転移行処理では、ステップＳ１３の判断処理によって当該冷却システム１１に要求される冷却液１９の流量が低負荷時の流量で足りると判断された場合に冷却液１９を圧送するウォータポンプを２機から１機に減らす（Ｓ１７）。そのため、ステップＳ１７による第２ウォータポンプ１４の運転停止（即ち無負荷状態）によって冷却液１９の流量が減少することに備えて、ステップＳ１５の第１ウォータポンプ出力増加処理では、第１ウォータポンプ１３による冷却液１９の流量を増加させる。ここでの増加量は、例えば、第２ウォータポンプ１４がそれまで担っていた冷却液１９の圧送量から、低負荷時に必要な冷却液１９の流量を除いた量である。又はこのような圧送量に関係なく予め定められた所定量である。低負荷時に必要な冷却液１９の流量は、例えば、温度センサ２１により計測されるＰＣＵ５の温度に応じて予め設定された値であり、この流量値になる回転数指令値が冷却コントローラ２０から第１ウォータポンプ１３に出力される。

続くステップＳ１７では、第２ウォータポンプ運転停止処理が行われる。例えば、冷却コントローラ２０がそれまで第２ウォータポンプ１４に対して出力していた回転数指令値の出力を中止する。又は、冷却コントローラ２０が第２ウォータポンプ１４に対して回転を停止する指令値（例えば回転数ゼロの指令値）を出力する。これにより、第２ウォータポンプ１４は、そのインペラの回転を停止して冷却液１９の圧送を中止して無負荷状態となる。回転を停止した第２ウォータポンプ１４のインペラは、無負荷状態において冷却パイプ１２内を流れる冷却液１９の流れにより風車のように回転をする。つまり、無負荷状態の第２ウォータポンプ１４は、そのインペラの回転数を回転数センサ２５により計測することによって、流量センサ相当として機能し、冷却液１９の流量を検出することが可能になる。

ステップＳ１９では、ウォータポンプ単機運転処理を開始する。この処理については、図４にフローチャートが図示されているので、ここからは同図を参照しながら、ウォータポンプ単機運転処理を説明する。なお、ステップＳ１９によりウォータポンプ単機運転処理が起動されると、本単機運転移行処理は一連の処理を終了して、次回の起動に備える。

図４に示すように、ウォータポンプ単機運転処理では、最初にステップＳ２１により温度データ取得処理が行われる。この処理では、ＰＣＵクーラ１７の冷却液１９の出口近傍に設けられた温度センサ２３により計測された冷却液１９の温度データＴを取得する。次にステップＳ２３により第２ウォータポンプ１４の回転数データ取得処理が行われる。この処理では、回転数センサ２５により計測された無負荷状態における第２ウォータポンプ１４のインペラの回転数データＲを取得する。つまり、流量センサ相当として機能する無負荷状態の第２ウォータポンプ１４の回転数データＲを回転数センサ２５から取得する。

前述したように、冷却液１９の粘性はその温度により変動する。そのため、冷却液１９の流量は、例えば、冷却パイプ１２内の所定体積Ｖと、第２ウォータポンプ１４のインペラの回転数Ｒと、冷却液１９の温度Ｔと、の積（＝Ｖ×Ｒ×Ｔ）によって推定することが可能になる。本実施例では、このような演算をステップＳ２５による推定流量演算処理により行う。これにより、ＰＣＵ５の温度に応じた冷却液１９の流量データを単にデータテーブルから特定する場合に比べて、冷却液１９の精度の高い推定流量を得ることが可能になる。

続くステップＳ２７では、ステップＳ２５の推定流量演算処理により算出した冷却液１９の推定流量に基づいて、その流量が実現されるように第１ウォータポンプ１３に出力する回転数指令値を求める目標出力演算処理を行う。この処理は、推定流量に対する第１ウォータポンプ１３の回転数を一意に特定するマップを参照するものでもよい。次のステップＳ２９では、このように算出された回転数指令値を第１ウォータポンプ１３に出力することにより、第１ウォータポンプ１３の出力を増加させたり減少させたりする第１ウォータポンプ出力増減処理を行う。

このように本実施例の冷却システム１１では、２機のウォータポンプ１３、１４に対して回転数指令値を出力する冷却コントローラ２０は、冷却対象のＰＣＵ５が要求するＰＣＵクーラ１７の冷却能力をウォータポンプ１３、１４のうち、第１ウォータポンプ１３だけが圧送する流量の冷却液１９で賄えると判断した場合には（Ｓ１３；ＹＥＳ）、第２ウォータポンプ１４に対する回転数指令値に従った動作をさせないで（Ｓ１７）、冷却液１９の流れで回転する第２ウォータポンプ１４の回転数に基づいて冷却パイプ１２を流れる冷却液１９の流量を算出する（Ｓ２５）。

即ち、無負荷状態で回転する第２ウォータポンプ１４が流量センサ相当として機能してその回転数と冷却液１９の温度とに基づいて、冷却コントローラ２０が冷却液１９の流量を算出する（Ｓ２５）。そして、冷却コントローラ２０は、この算出した冷却液１９の流量に基づいて第１ウォータポンプ１３の回転数指令値を算出する（Ｓ２７）。これにより、流量センサを用いることなく、冷却パイプ１２を流れる冷却液１９の流量が得られる。したがって、体格及びコストの増大を抑えつつも第１ウォータポンプ１３の駆動制御を向上させることが可能になる。

なお、上記のステップＳ２５による推定流量演算処理においては、温度センサ２３により計測した冷却液１９の温度データを用いたが、冷却液１９の温度を用いることなく、冷却パイプ１２を流れる冷却液１９の流量を推定することが可能な演算方式などが存在する場合には、冷却液１９の温度データは必要としない。つまり、上記のステップＳ２５による推定流量演算処理においては、流量センサ相当として機能する第２ウォータポンプ１４の回転数データに基づいて冷却液１９の流量を推定することが可能であれば、他のパラメータの要否は限定しない。

次に、ウォータポンプ単機運転処理を開始した後に冷却コントローラ２０が実行する複機運転復帰処理及びウォータポンプ複機運転処理について、図５、６を参照して説明する。図５に、冷却コントローラ２０が実行する複機運転復帰処理のフローチャートを示す。また、図６に、冷却コントローラ２０が実行するウォータポンプ複機運転処理のフローチャートを示す。

第１ウォータポンプ１３だけを運転するウォータポンプ単機運転処理（図４）が実行されると、図５に示す複機運転復帰処理が冷却コントローラ２０により実行される。即ち、ハイブリッド車２の発進時や登坂走行時など急激にモータ８の負荷が増加してＰＣＵ５の各スイッチング素子が発熱する場合においては、高負荷時に対応した冷却液１９の流量が必要になる。そのため、複機運転復帰処理では、冷却液１９又はＰＣＵ５の温度を監視し必要に応じて２機のウォータポンプ１３、１４による運転に切り換える制御を行う。

複機運転移行処理では、最初にステップＳ３１により温度データ取得処理が行われる。この処理では、温度センサ２３により計測されるＰＣＵクーラ１７から排出された冷却液１９の温度データ、又は温度センサ２１により計測されるＰＣＵ５の温度データが取得される。続くステップＳ３３では、これらの温度が所定温度以上であるか否かを判断する処理が行われる。

即ち、所定温度として、ＰＣＵ５を構成する電圧コンバータやインバータの各スイッチング素子がそのスイッチング動作に伴う発熱によってＰＣＵクーラ１７による放熱能力に余裕がないことを示す温度以上であるか否かの判断がこのステップＳ３３により行われる。所定温度は、例えば、ハイブリッド車２の運転者がアクセルペダルを所定量以上踏み込んでいる（所定量以上のアクセル開度情報が入力されている）の間における冷却液１９又はＰＣＵ５の温度であり、実車による統計データ、実験又はコンピュータシミュレーションなどの結果により予め定められる。

冷却液１９やスイッチング素子自体がこのような温度である場合には、当該冷却システム１１に要求される冷却液１９の流量（高負荷時の流量）は、例えば、ハイブリッド車２のパワースイッチがオンされてから運転者によるアクセル操作がされるまで（アクセル開度情報が入力されるまで）の間においてＰＣＵ５の各スイッチング素子が発熱する場合の流量（低負荷時の流量）に比べると多い。そのため、換言すると、ステップＳ３３の判断処理では、冷却システム１１に要求される冷却液１９の流量がこのような高負荷時の流量以上であるか否かを判断する。したがって、ステップＳ３３による処理は、このような冷却液１９やＰＣＵ５の温度ではなく、例えば、ハイブリッド車２のアクセル開度とその開度が維持される時間との乗算値の累積量から判断してもよい。

ステップＳ３３の判断処理により、冷却液１９又はＰＣＵ５の温度が所定温度以上でない場合には（Ｓ３３；ＮＯ）、当該冷却システム１１に要求される冷却液１９の流量は、低負荷時の流量で足りる。そのため、この場合には、冷却液１９又はＰＣＵ５の温度が所定温度以上になるまで、ステップＳ３１による温度データ取得処理を繰り返す。冷却液１９又はＰＣＵ５の温度が所定温度以上である場合には（Ｓ３３；ＹＥＳ）、当該冷却システム１１に要求される冷却液１９の流量は低負荷時の流量では不足することになる。そのため、ステップＳ３５に処理を移行してそれまで第１ウォータポンプ１３だけで運転をしていたウォータポンプ単機運転処理を停止する。

そして、続くステップＳ３７により、ウォータポンプ複機運転処理を開始する。この処理については、図６にフローチャートが図示されているので、ここからは同図を参照しながら、ウォータポンプ複機運転処理を説明する。なお、このステップＳ３７によりウォータポンプ複機運転処理が起動されると、本複機運転移行処理は一連の処理を終了して、次回の起動に備える。

図６に示すように、ウォータポンプ複機運転処理では、最初にステップＳ４１により温度データ取得処理が行われる。この処理では、温度センサ２１により計測されたＰＣＵ５の温度データを取得する。続くステップＳ４３では第１、第２ウォータポンプ目標出力演算処理が行われる。

即ち、ステップＳ４３では、ＰＣＵ５の温度に対応づけられた冷却液１９の流量のデータテーブルを参照して、温度センサ２１の計測値（ＰＣＵ５の温度）から冷却液１９の流量を一意に決定し、その流量が実現されるようにウォータポンプ１３、１４の目標出力値、つまり第１ウォータポンプ１３と第２ウォータポンプ１４に出力する回転数指令値を求める。そして、これにより得られた各回転数指令値を、ステップＳ４５の第１ウォータポンプ出力増減処理と、ステップＳ４７の第２ウォータポンプ出力増減処理と、によりウォータポンプ１３、１４に出力する。

これにより、ウォータポンプ１３、１４による通常のウォータポンプの運転（ウォータポンプ複機運転）が行われる。そのため、高負荷時にＰＣＵクーラ１７に要求される冷却能力を賄うことが可能な冷却液１９の流量を確保することができる。このウォータポンプ複機運転処理が行われると、その後、再度、単機運転移行処理（図３）が実行され、所定の条件が揃うと（Ｓ１３；ＹＥＳ）、ウォータポンプ単機運転処理（図４）に移行する。

なお、上記の実施例では、複数の電動ポンプとして、２機のウォータポンプ１３、１４を例示して説明したが、冷却パイプ１２の経路中に３機以上のウォータポンプを設ける構成を採ってもよい。この場合、３機以上のウォータポンプのなかから、特定の１機のウォータポンプを回転数指令値に従った動作をさせることなく停止させて流量センサ相当として機能させ、そのインペラの回転数を回転数センサにより計測し、これにより得られた冷却液１９の推定流量に基づいて、残りのウォータポンプの駆動制御を行う構成を採る。

また、上記の実施例では、ＰＣＵクーラ１７に対して冷却液１９の下流側に設けられた第２ウォータポンプ１４を流量センサ相当として機能させ、そのインペラの回転数を回転数センサ２５により計測し、これにより得られた冷却液１９の推定流量に基づいて、上流側の第１ウォータポンプ１３の駆動制御を行う構成を採った。しかしこれとは逆に、ＰＣＵクーラ１７に対して冷却液１９の上流側に設けられた第１ウォータポンプ１３を流量センサ相当として機能させ、そのインペラの回転数を回転数センサ２４により計測し、これにより得られた冷却液１９の推定流量に基づいて、下流側の第２ウォータポンプ１４の駆動制御を行う構成を採ってもよい。

また、第１ウォータポンプ１３及び第２ウォータポンプ１４のいずれのウォータポンプ１３、１４についても、流量センサ相当として機能させ得る構成を採ることを前提にして、単機運転移行処理（図３）のステップＳ１３の判断処理において所定温度以下の判断がされて（Ｓ１３；ＹＥＳ）、ウォータポンプ単機運転処理（図４）が実行されるごとに、又はハイブリッド車２の運転開始から運転終了までの１トリップごとに、第１ウォータポンプ１３と第２ウォータポンプ１４の役割を入れ替えてウォータポンプ１３、１４が交互に流量センサ相当として機能するように構成してもよい。これにより、ウォータポンプ１３、１４の夫々の運転頻度がほぼ半分に低減するため、インペラ用のモータの回転に伴ってインペラ軸やその軸受が摩耗するなどの機械的なストレスの発生がウォータポンプ１３、１４の夫々に分散される。したがって、ウォータポンプ１３、１４の経年変化の進行を遅らせることが可能になる。

実施例技術に関する留意点を述べる。ＰＣＵ５が冷却対象の一例に相当する。冷却液１９が冷却媒体の一例に相当する。冷却パイプ１２が循環路の一例に相当する。ウォータポンプ１３、１４が複数の電動ポンプの一例に相当する。冷却コントローラ２０がコントローラの一例に相当する。第１ウォータポンプ１３が一部の電動ポンプの一例に相当する。第２ウォータポンプ１４が、残部の電動ポンプ及び特定の電動ポンプの一例に相当する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：ハイブリッド車
３：メインバッテリ
５：ＰＣＵ
６：エンジン
８：モータ
１１：冷却システム
１２：冷却パイプ
１３：第１ウォータポンプ
１４：第２ウォータポンプ
１５：リザーブタンク
１６：ラジエータ
１７：ＰＣＵクーラ
１８：モータクーラ
１９：冷却液
２０：冷却コントローラ
２１、２３：温度センサ
２４、２５：回転数センサ
３０：パワーコントローラ
５０：ＨＶコントローラ

Claims (1)

1. 冷却対象を冷却する冷却媒体が流れる循環路と、前記循環路に前記冷却媒体を圧送する２個の電動ポンプと、前記２個の電動ポンプに対して回転数指令値を出力するコントローラと、を備えた冷却システムであり、
   前記コントローラは、前記冷却対象が要求する冷却能力を前記２個の電動ポンプのうちの一方の電動ポンプだけが圧送する流量の前記冷却媒体で賄えると判断した場合には、前記２個の電動ポンプのうちの他方の電動ポンプが無負荷状態で前記冷却媒体の流れで回転する場合の前記他方の電動ポンプの回転数に基づいて前記循環路を流れる前記冷却媒体の流量を算出し、かつ、この算出した前記冷却媒体の流量に基づいて前記一方の電動ポンプの回転数指令値を算出する、ことを特徴とする冷却システム。

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