JP2017074802A - 冷却機構 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の消費エネルギーを低減しつつ発熱機器を確実に冷却すること。【解決手段】冷却機構１０は、車両に設けられた発熱機器を冷却媒体を用いて冷却する。冷却配管Ｌは、冷却媒体が充填され、発熱機器の近傍と冷却媒体を冷却するラジエータ１０２との間を結ぶ。電動ウォーターポンプ１０４（第１のポンプ）は、冷却配管Ｌ内の冷却媒体を循環させる。起流部４０は、電動ウォーターポンプ１０４が稼働停止状態から稼働状態に切り替わる際に冷却媒体の流れを発生させる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に設けられた発熱機器を冷却する冷却機構に関する。

従来、車両には、車両の駆動に伴って発熱する駆動系機器を冷却するために、冷却水などの冷却媒体を用いた冷却機構が設けられている。例えば、モータを用いて駆動する電動車では、モータコントロールユニットや車載充電器、ＤＣＤＣコンバータ、モータ等が上記駆動系機器に対応する。
これら駆動系機器のうち、モータコントロールユニット内のインバータ（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、発熱量が特に大きく、冷却媒体の循環が停止すると瞬時に温度が上がり使用上限温度に達する可能性がある。このため、電動車の冷却機構では、車両の起動中は常時冷却媒体の循環用ポンプを運転させている。

一方で、車両全体の消費エネルギー低減のためには、不要なエネルギー消費は極力避けることが望まれる。このため、例えば下記特許文献１には、電力機器の負荷に合わせた必要十分な冷却を行うことを目的として、インバータの近傍に配設されインバータに設けられたヒートシンク及び、モータの近傍に配設されモータに設けられたフィンにそれぞれ冷却水を給付する水噴射ノズルと、冷却水を貯留するタンクと、タンクの冷却水を加圧して水噴射ノズルへ圧送するポンプと、インバータ及びモータの発熱状態に応ずるか又は発熱状態を予測して水噴射ノズルを開閉制御する制御器とからなる電力機器冷却装置が開示されている。

特開２０１３−１２１２３７号公報

上述したような循環用ポンプを用いた冷却機構で消費エネルギーの低減を図る場合、冷却対象となる発熱機器が発熱していない時、すなわち発熱機器が稼働していない時には循環用ポンプを停止させる方法が考えられる。
しかしながら、上記インバータのように温度が瞬時に高くなる発熱機器がある場合、単に発熱機器の稼働に連動して循環用ポンプのオン／オフを切り換えると、オン直後の冷却媒体の流量が不足して発熱機器が高温になる可能性があるという課題がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、車両の消費エネルギーを低減しつつ発熱機器を確実に冷却することにある。

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる冷却機構は、車両に設けられた発熱機器を冷却媒体を用いて冷却する冷却機構であって、前記冷却媒体が充填され、前記発熱機器の近傍と前記冷却媒体を冷却するラジエータとの間を結ぶ冷却配管と、前記冷却配管内の冷却媒体を循環させる第１のポンプと、前記冷却配管内に前記冷却媒体の流れを発生させる起流部と、を備え、前記第１のポンプは、所定のタイミングで稼働状態と稼働停止状態とが切り替わり、前記起流部は、前記第１のポンプが前記稼働停止状態から前記稼働状態に切り替わる際に前記冷却媒体の流れを発生させる、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかる冷却機構は、前記起流部は、前記冷却媒体を加圧した状態で保持する加圧タンクと、前記冷却媒体を前記加圧タンク内に流入させる第２のポンプと、前記第１のポンプが前記稼働停止状態から前記稼働状態に切り替わる際に、前記加圧タンク内の前記冷却媒体を前記冷却配管に放出する制御弁と、を備える、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる冷却機構は、前記発熱機器は、前記車両の走行中に発熱する機器であり、前記第１のポンプは、前記車両の走行中は前記稼働状態、前記車両の停車中は前記稼働停止状態となり、前記起流部は、前記車両の前記走行開始時に前記冷却媒体の流れを発生させる、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる冷却機構は、前記発熱機器は複数設けられており、前記起動部は、前記発熱機器のうち最も発熱量が多い機器の近傍かつ上流の箇所に前記冷却媒体の流れを発生させる、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる冷却機構は、前記第２のポンプは、前記車両の減速時に前記車両の車軸の回転力を用いて駆動される、ことを特徴とする。
請求項６の発明にかかる冷却機構は、前記加圧タンクは、格納容器と、前記格納容器内を前記冷却媒体が流入する第１室と気体が充填された第２室とに区切るブラダと、を備えたアキュムレータであり、前記第１室への前記冷却媒体の流入に伴って前記第２室の気体が圧縮されることにより前記冷却媒体が加圧される、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、第１のポンプが稼働停止状態から稼働状態に切り替わる際に起流部により冷却媒体の流れを発生させる。一般に、ポンプの稼働開始直後は配管内の流量が通常のポンプ稼働時よりも少ない状態となるが、請求項１の発明では、起流部により発生された流れによって第１のポンプの稼働開始直後の冷却媒体の流量を確保することができ、発熱機器を確実に冷却する上で有利となる。また、第１のポンプの稼働開始直後にも発熱機器を確実に冷却することができるため、例えば発熱機器の発熱量が少ない場合に第１のポンプを稼働停止することができ、第１のポンプの耐久性の向上および消費エネルギー低減を図る上で有利となる。
請求項２の発明によれば、加圧タンク内に蓄積した冷却媒体を冷却配管内に放出することで冷却配管内に流れを発生させるので、簡素な構成で瞬間的に冷却媒体の流れを形成することができ、冷却機構を低コスト化する上で有利となる。
請求項３の発明によれば、第１のポンプは発熱機器が発熱する車両の走行中に稼働状態となり、車両の停車中は稼働停止状態となるとともに、起流部は車両の走行開始時に冷却媒体の流れを発生させるので、発熱機器が発熱しないタイミングでは第１のポンプを稼働停止することができ、第１のポンプの耐久性の向上および消費エネルギー低減を図る上で有利となる。
請求項４の発明によれば、発熱機器が複数設けられている場合に、最も発熱量が多い発熱機器の近傍かつ上流の箇所に冷却媒体の流れを発生させるので、最も発熱量が多い発熱機器に冷却媒体が供給されやすくなり、発熱機器を確実に冷却する上で有利となる。
請求項５の発明によれば、第２のポンプを減速時の車軸の回転を用いて駆動するので、例えば電力を用いて第２のポンプを駆動するのと比較して、冷却機構の消費エネルギーを低減させる上で有利となる。
請求項６の発明によれば、加圧タンクとしてアキュムレータを用いるので、冷却媒体を確実に加圧する上で有利となる。

実施の形態にかかる冷却機構１０の構成を示す説明図である。 冷却機構１０の制御部の構成を示すブロック図である。 加圧タンク１０６の構成例を示す説明図である。 加圧タンク１０６の構成例を示す説明図である。 加圧タンク１０６の構成例を示す説明図である。 車両ＥＣＵ３２０の処理を示すフローチャートである。 加圧タンク１０６の有無によるインバータ２００Ａの温度の比較結果を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる冷却機構の好適な実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、モータを用いて駆動する電動車（電気自動車）に搭載された冷却機構を例にして説明する。

図１は、実施の形態にかかる冷却機構１０の構成を示す説明図である。
冷却機構１０は、車両に設けられた発熱機器を冷却媒体を用いて冷却する。本実施の形態では、発熱機器とは電動車の駆動系機器であり、モータコントロールユニット２００、車載充電器２０２、ＤＣＤＣコンバータ２０４、モータ２０６を含んでいる。これらは電動車の駆動に関わる機器であり、電動車の走行時に稼働し、発熱する。
また、本実施の形態では、冷却媒体として水（冷却水）を用いている。

モータコントロールユニット２００は、モータ２０６の駆動を制御する制御部であり、インバータ２００Ａを含んで構成されている。インバータ２００Ａは、スイッチング回路等を含んで構成されており、走行用バッテリ３００に蓄積された電力を交流に変換して、モータ２０６に供給する。
車載充電器２０２は、車両の停車中に商用電源を用いた外部充電器からの電力供給を受け、走行用バッテリ３００を充電する。
ＤＣＤＣコンバータ２０４は、走行用バッテリ３００に蓄積された高電圧電力を例えば１２Ｖ程度に降圧して図示しない補機バッテリへと供給し、補機バッテリを充電する。
なお、本実施の形態では車載充電器２０２とＤＣＤＣコンバータ２０４とが一体となっており、共に車両の走行中に冷却機構１０で冷却するものとするが、車載充電器２０２とＤＣＤＣコンバータ２０４とが別体であれば、車載充電器２０２を走行中に冷却する必要はない。
モータ２０６は、インバータ２００Ａで交流に変換された電力を用いて駆動し、車軸３０４を回転させる。より詳細には、モータ２０６で発生した回転力（出力軸の回転）は、モータ用動力伝達機構３０６を介して車両の車軸３０４へと伝達され、車軸３０４の回転により左右の駆動輪３０２が回転する。

冷却機構１０は、冷却水を冷却するラジエータ１０２と、冷却水が充填された冷却配管Ｌを含んでいる。
ラジエータ１０２は、電動車の走行風等を用いて冷却水を冷却する。また、ラジエータ１０２には、冷却配管Ｌ内の冷却水の流量を調整するためのリザーバ１１６が接続している。
冷却配管Ｌは、各発熱機器の近傍とラジエータ１０２との間を結んでいる。図１の冷却配管Ｌは、ラジエータ１０２を基点として、モータコントロールユニット２００、車載充電器２０２およびＤＣＤＣコンバータ２０４、モータ２０６をこの順に経由し、ラジエータ１０２に戻るように構成されている。

また、冷却配管Ｌ上には、冷却配管Ｌ内の冷却媒体を循環させる電動ウォーターポンプ（ＥＷＰ）１０４（第１のポンプ）および水温センサ１１８が設けられている。
図１では、電動ウォーターポンプ１０４は、ラジエータ１０２とモータコントロールユニット２００との間に配置されている。また、水温センサ１１８はラジエータ１０２のすぐ下流に配置されている。
電動ウォーターポンプ１０４は、電動車の補機バッテリ（図示なし）からの電力供給を受けて稼働し、冷却配管Ｌ内の冷却水を矢印Ｆの方向に循環させる。
水温センサ１１８は、冷却配管Ｌ内の冷却水の温度を検出し、検出した温度を後述する車両ＥＣＵ３２０（図２）へと出力する。

上記発熱機器のうち、特に発熱量が大きいのはモータコントロールユニット２００内のインバータ２００Ａである。このため、モータコントロールユニット２００は、発熱機器のうち最も上流に配置されており、ラジエータ１０２で冷却された直後の冷却水がモータコントロールユニット２００に供給されるようにすることで、効率的に冷却を行えるようにしている。

また、モータコントロールユニット２００と並列して、モータコントロールユニット２００の下流側と上流側とをつなぐバイパス配管ＬＸが設けられている。
このバイパス配管ＬＸには、冷却配管内に冷却水の流れを発生させる起流部４０が設けられている。本実施の形態では、起流部４０はインバータ２００Ａ（モータコントロールユニット２００）の近傍かつ上流の箇所である三方弁１１０の下流側に冷却水の流れを発生させる。

バイパス配管ＬＸの始点はモータコントロールユニット２００の下流の冷却配管Ｌ上に設けられた逆止弁１１４であり、終点はモータコントロールユニット２００の上流の冷却配管Ｌ上に設けられた三方弁１１０である。
三方弁１１０は、ラジエータ１０２から流れてきた冷却水をモータコントロールユニット２００方向へと流す流路Ａと、バイパス配管ＬＸ側から流れてきた冷却水をモータコントロールユニット２００方向へと流す流路Ｂとを切り替える。通常時、三方弁１１０は流路Ａ側に切り替えられており、バイパス配管ＬＸからの冷却水は流入しないようになっている。なお、三方弁１１０の上流には逆止弁１１２が設けられており、冷却水の逆流を防止している。

バイパス配管ＬＸには、加圧タンク１０６およびウォーターポンプ（ＷＰ）１０８（第２のポンプ）が設けられている。
加圧タンク１０６は、冷却水を加圧した状態で蓄積する。加圧タンク１０６は、例えば図３に示すようなアキュムレータ１０６Ａを用いることができる。

図３Ａに示すように、アキュムレータ１０６Ａは、格納容器１０６１と、格納容器１０６１内を冷却水が流入する第１室１０６３と気体が充填された第２室１０６４とに区切るブラダ１０６２とを備えている。ブラダ１０６２は例えばゴム製であり、ブラダ１０６２の移動および伸縮により第１室１０６３の容積と第２室１０６４の容積との比率が可変となっている。第２室１０６４内の気体は、例えば窒素ガスである。
格納容器１０６１の第１室１０６３側には、バイパス配管ＬＸに接続する流入口１０６５が設けられている。図３Ｂに示すように、後述するウォーターポンプ１０８の稼働によりバイパス配管ＬＸ内の冷却水圧が第２室１０６４内の窒素ガス圧よりも高くなると、冷却水が格納容器１０６１内に流入し、第１室１０６３の容積が大きくなる。その分、第２室１０６４の容積の容積が小さくなり、窒素ガスが圧縮され、圧縮された容積分のエネルギーが蓄積する。
その後、バイパス配管ＬＸ内の冷却水圧が下がると、図３Ｃに示すように第２室１０６４内の窒素ガスが膨張して第１室１０６３の冷却水を押し出す。すなわち、第１室１０６３への冷却水の流入に伴って第２室１０６４の気体が圧縮されることにより冷却水が加圧される。

また、加圧タンク１０６を図４または図５に示すような構成としてもよい。
図４に示す加圧タンク１０６Ｂは、筐体１１６１と、筐体１１６１内を冷却水が流入する第１室１１６３と冷却水が流入しない第２室１１６４とに区切る仕切り板１１６２と、仕切り板１１６２を付勢する付勢部材１１６５とを備えている。図４では付勢部材１１６５としてコイルばねを用いている。
第１室１１６３の容積と第２室１１６４の容積との比率は、仕切り板１１６２が筐体１１６１内で移動することにより変更可能である。後述するウォーターポンプ１０８の稼働により第１室１１６３に冷却水が流入すると、仕切り板１１６２が第２室１１６４方向へと移動して付勢部材１１６５が付勢力を蓄積する。
その後、バイパス配管ＬＸ内の冷却水圧が下がると、付勢部材１１６５の付勢力により仕切り板１１６２が元の位置に戻り、第１室１１６３内の冷却水を押し出す。

図５に示す加圧タンク１０６Ｃは、バイパス配管ＬＸ上に設けられた弾性配管部１２６１と、弾性配管部１２６１の周囲に配置された格納容器１２６２とを備えている。弾性配管部１２６１はゴム等の弾性材料で形成されており、バイパス配管ＬＸにＯリング１２６３で固定されている。
後述するウォーターポンプ１０８の稼働によりバイパス配管ＬＸ内の冷却水圧が高まると、弾性配管部１２６１が膨張して冷却水が蓄積される。弾性配管部１２６１の膨張量は格納容器１２６２によって規制される。
その後、バイパス配管ＬＸ内の冷却水圧が下がると、弾性配管部１２６１が元の形状まで収縮し、第１室１１６３内の冷却水を押し出す。

上記図３〜図５に示した以外にも、加圧タンク１０６として従来公知の様々な構成を利用することができる。
なお、加圧タンク１０６には、加圧タンク１０６内の加圧状態（タンク内圧）を検出する加圧状態検出センサ１２０（図１参照）が設けられている。例えば加圧タンク１０６がアキュムレータ１０６Ａである場合、加圧状態検出センサ１２０として第２室１０６４の窒素ガス圧を検出するセンサを用いることができる。また、加圧タンク１０６が図４または図５の構成である場合、加圧状態検出センサ１２０として仕切り板１１６２（図４参照）や弾性配管部１２６１の位置を検出するセンサを用いることができる。
加圧状態検出センサ１２０の検出値は、車両ＥＣＵ３２０へと出力される。

図１の説明に戻り、ウォーターポンプ１０８は、バイパス配管ＬＸ内の冷却水を逆止弁１１４側から三方弁１１０側へと送出し、冷却水を加圧タンク１０６内に流入させる。
すなわち、ウォーターポンプ１０８の非稼働時には、バイパス配管ＬＸ内には流れが生じておらず、冷却配管Ｌからの冷却水の流入はほぼない。よって、加圧タンク１０６に冷却水は流入しない。
一方、ウォーターポンプ１０８の稼働時には、逆止弁１１４側から三方弁１１０側へと冷却水の流れが生じる。ここで、三方弁１１０は通常流路Ａ側に切り替えられているため、バイパス配管ＬＸ内の冷却水は冷却配管Ｌに流れることはできない。よって、バイパス配管ＬＸ内の冷却水が加圧タンク１０６内の弾性部材（ブラダ１０６２や付勢部材１１６５、弾性配管部１２６１）に反力を加えながら流入していき、冷却水が加圧された状態で蓄積されることとなる。
なお、三方弁１１０が流路Ｂ側に切り替えられると、バイパス配管ＬＸ側の冷却水がモータコントロールユニット２００方向に流れる流路が形成される。この場合、加圧タンク１０６内で加圧された状態の冷却水が冷却配管Ｌ内へと流入し、モータコントロールユニット２００方向への流れが生じる。すなわち、三方弁１１０は、加圧タンク１０６内の冷却水を冷却配管Ｌに放出する制御弁として機能する。

ここで、ウォーターポンプ１０８は、車両の減速時に車軸３０４の回転力を用いて駆動される。ウォーターポンプ１０８は、電磁クラッチ３１０を介してポンプ用動力伝達機構３０８に接続されている。ポンプ用動力伝達機構３０８は、車軸３０４の回転をウォーターポンプ１０８に伝達する機構である。
電磁クラッチ３１０が接続されている時は、ポンプ用動力伝達機構３０８を介してウォーターポンプ１０８に車軸３０４の回転力が伝達され、ウォーターポンプ１０８が駆動するが、電磁クラッチ３１０が切断されている時は、ウォーターポンプ１０８に車軸３０４の回転力は伝達されず、ウォーターポンプ１０８は停止状態となる。
電磁クラッチ３１０の断接は、後述する車両ＥＣＵ３２０によって制御されている。車両ＥＣＵ３２０は、通常は電磁クラッチ３１０を切断状態とするが、車両の減速時には電磁クラッチ３１０を接続状態とする。
車両の減速時とは、例えば電動車のアクセルペダルの踏み込みが解除された時やブレーキペダルが踏み込まれた時などである。このような減速時には、一般にモータ２０６を回生運転させて回生制動力を発生させたり、駆動輪３０２に設けられたブレーキ機構（図示なし）を動作させて電動車の運動エネルギーを低減させるが、本実施の形態では、この運動エネルギーの一部を、車軸３０４の回転をウォーターポンプ１０８に伝達してウォーターポンプ１０８を駆動することにより低減させることが可能である。

つぎに、冷却機構１０の稼働制御について説明する。
図２は、冷却機構１０の制御部の構成を示すブロック図である。
冷却機構１０は、車両ＥＣＵ３２０によって稼働状態が制御されている。
車両ＥＣＵ３２０は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。

以下、車両ＥＣＵ３２０の制御を、電動車の走行時、減速時、停止時、および走行再開時に分けて説明する。
＜電動車の走行中の制御＞
電動車の走行時、すなわち発熱機器の稼働（発熱）時には、車両ＥＣＵ３２０は、水温センサ１１８で検出された温度に基づいて、冷却機構１０の電動ウォーターポンプ１０４の稼働状態を制御する。
すなわち、検出された冷却水温度が所定温度未満の場合には、発熱機器は冷却目標温度に冷却されているものとして、電動ウォーターポンプ１０４を所定の基準稼働率で駆動させる。また、冷却水温度が所定温度以上となった場合には、冷却対象となる発熱機器が冷却目標温度まで冷却できず、高温状態となっている可能性が高いので、電動ウォーターポンプ１０４の稼働率を上げてより低温な冷却水が発熱機器に供給されるようにする。
なお、電動ウォーターポンプ１０４の稼働率は、例えば冷却配管Ｌ内における単位時間当たりの冷却水の流量によって示される。すなわち、電動ウォーターポンプ１０４の稼働率が高い場合は、冷却水の単位時間当たりの流量が多くなり、電動ウォーターポンプ１０４の稼働率が低い場合は、冷却水の単位時間当たりの流量が少なくなる。

＜電動車の減速中の制御＞
電動車の減速中、すなわちアクセルペダル３１２の踏み込み解除時やブレーキペダル３１４の踏み込み時、車両ＥＣＵ３２０は、上記走行中の制御のように電動ウォーターポンプ１０４の稼働を継続させるとともに、バイパス配管ＬＸ上のウォーターポンプ１０８を駆動させて加圧タンク１０６に加圧された冷却水を蓄積させる。
すなわち、車両ＥＣＵ３２０は、電磁クラッチ３１０を接続させて車軸３０４の回転がウォーターポンプ１０８に伝達されるようにして、バイパス配管ＬＸ内に三方弁１１０側への流れを生じさせる。この結果、加圧タンク１０６に冷却水が流入し、冷却水が加圧された状態で加圧タンク１０６内に蓄積される。
なお、車両ＥＣＵ３２０は、加圧状態検出センサ１２０の検出値が加圧タンク１０６の加圧上限となった場合（例えばタンク内圧が所定値Ｘ１以上となった場合）には、電磁クラッチ３１０を切断してウォーターポンプ１０８の稼働を停止させる。

＜電動車の停車中の制御＞
電動車の停車時には、発熱機器は稼働を停止しており発熱は生じないため、車両ＥＣＵ３２０は、電動ウォーターポンプ１０４を停止させる。これにより、電動ウォーターポンプ１０４の消費電力を低減し、電動車の消費エネルギーを低減させることができる。
また、減速中に接続させた電磁クラッチ３１０についても、車軸３０４の回転が停止した後は切断する。
なお、電動車が停止しているか否かは、例えば車速センサ３１６の検出値によって判断する。
また、例えば停車時に冷却水温度が所定温度以上の場合には、所定温度未満となるまで電動ウォーターポンプ１０４の稼働を継続させるようにしてもよい。

＜電動車の走行再開時の制御＞
停車していた電動車の走行が再開されると、発熱機器の稼働が再開する。車両ＥＣＵ３２０は、これと同時に電動ウォーターポンプ１０４の稼働を開始させて、冷却配管Ｌ内の冷却水の循環を開始させる。
ここで、発熱機器のうち特に発熱量が大きいモータコントロールユニット２００内のインバータ２００Ａは、稼働開始後数秒で使用上限温度を超える可能性がある。電動車の停車中には電動ウォーターポンプ１０４の稼働は停止されているため、モータコントロールユニット２００周辺の冷却配管Ｌ内の冷却水はモータコントロールユニット２００からの排熱で温まった状態であり、十分な冷却を行えない可能性がある。一方で、モータコントロールユニット２００周辺の冷却配管Ｌ内の冷却水が入れ替わるのには、電動ウォーターポンプ１０４による循環開始後数秒以上かかる。
このため、車両ＥＣＵ３２０は、加圧タンク１０６内に蓄積された比較的低温な冷却水をモータコントロールユニット２００周辺の冷却配管Ｌ内に流入させ、モータコントロールユニット２００（インバータ２００Ａ）を冷却する。
より詳細には、車両ＥＣＵ３２０は、電動車の走行再開、すなわち発熱機器の稼働再開を検知すると、電動ウォーターポンプ１０４の稼働を再開させるとともに、三方弁１１０を流路Ｂ側に切り替える。この結果、加圧タンク１０６内の圧力が開放され、冷却配管Ｌ内に冷却水が流入する。すなわち、起流部４０により、電動ウォーターポンプ１０４が稼働停止状態から稼働状態に切り替わる際に冷却水の流れを発生させる。この冷却水によりモータコントロールユニット２００（インバータ２００Ａ）が冷却され、インバータ２００Ａが使用上限温度を超えるのを防止することができる。
その後、車両ＥＣＵ３２０は、三方弁１１０を流路Ａに切り替えて、電動ウォーターポンプ１０４により循環された冷却水が発熱機器に供給されるようにする。

図６は、車両ＥＣＵ３２０の処理を示すフローチャートである。
図６のフローチャートの処理は、電動車の起動中（イグニッションオン）繰り返される。
ステップＳ６００は初期状態を示しており、電動車が走行中の状態を示している。電動車が走行中は、電動ウォーターポンプ１０４が稼働（オン）し、三方弁１１０は流路Ａ側に切り替えられている。よって、冷却配管Ｌ内を冷却水が循環し、発熱機器が冷却される。また、電磁クラッチ３１０は切断（オフ）にされており、ウォーターポンプ１０８は稼働を停止（オフ）している。

車両ＥＣＵ３２０は、電動車の減速指示（アクセルペダル３１２の踏み込み解除またはブレーキペダル３１４の踏み込み等）があり、かつ加圧タンク１０６のタンク内圧が所定値Ｘ１未満か否かを判断する（ステップＳ６０２）。
減速指示があり、かつ加圧タンク１０６のタンク内圧が所定値Ｘ１未満である場合（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、車両ＥＣＵ３２０は、電磁クラッチ３１０を接続（オン）にしてウォーターポンプ１０８を稼働（オン）させる（ステップＳ６０４）。この結果、加圧タンク１０６内に冷却水が流入し、タンク内圧が上昇していく。
一方、減速指示がない場合や加圧タンク１０６のタンク内圧が所定値Ｘ１以上である場合には（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、車両ＥＣＵ３２０は、電磁クラッチ３１０を切断する。よって、ウォーターポンプ１０８も稼働を停止した状態となる（ステップＳ６０６）。

つぎに、車両ＥＣＵ３２０は、電動車の車速が所定速度Ｖ１未満、かつブレーキペダル３１４が踏み込まれ（ブレーキオン）、かつタンク内圧が所定値Ｘ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ６０８）。
なお、所定速度Ｖ１は、電動車が停車している（モータ２０６等の発熱機器が稼働を停止している）とみなせる程度の速度とする。
電動車の車速が所定速度Ｖ１未満でない、またはブレーキペダル３１４が踏み込まれていない、またはタンク内圧が所定値Ｘ１以上でない、の少なくともいずれかである場合（ステップＳ６０８：Ｎｏ）、車両ＥＣＵ３２０は、電動ウォーターポンプ１０４の稼働を継続させる（ステップＳ６１０）。
これは、電動車が走行中である、または電動ウォーターポンプ１０４の再稼働時に起流部４０による冷却水流が十分な強さで発生できないためである。

一方、電動車の車速が所定速度Ｖ１未満、かつブレーキペダル３１４が踏み込まれ、かつタンク内圧が所定値Ｘ１以上である場合（ステップＳ６０８：Ｙｅｓ）、車両ＥＣＵ３２０は、電動ウォーターポンプ１０４の稼働を停止させる（ステップＳ６１２）。この間は、電動ウォーターポンプ１０４への電力供給が停止され、補機バッテリの蓄電量の減少が抑えられる。
ブレーキペダル３１４の踏み込みが解除される（ブレーキオフ）までは（ステップＳ６１４：Ｎｏのループ）、ステップＳ６０８に戻り、以降の処理を継続する。

ブレーキペダル３１４の踏み込みが解除されると（ステップＳ６１４：Ｙｅｓ）、モータ２０６等の発熱機器の稼働が再開される。車両ＥＣＵ３２０は、三方弁１１０を流路Ｂ方向に切り替えて、加圧タンク１０６内の冷却水を冷却配管Ｌ内に放出するとともに、電動ウォーターポンプ１０４の稼働を再開させる（ステップＳ６１６）。
このとき放出された加圧タンク１０６内の冷却水により、三方弁１１０から下流の冷却配管Ｌ内に冷却水の流れが生じ、稼働再開直後のインバータ２００Ａが冷却される。
車両ＥＣＵ３２０は、三方弁１１０を流路Ｂ方向に切り替えた後、所定時間経過するまで待機して（ステップＳ６１８：Ｎｏのループ）、所定時間経過すると（ステップＳ６１８：Ｙｅｓ）、三方弁１１０を流路Ａ方向に切り替える（ステップＳ６２０）。
所定時間は、例えば電動ウォーターポンプ１０４の稼働による流量が、加圧タンク１０６内の冷却水放出による流量を上回ると予測される時間とする。

図７は、加圧タンク１０６の有無によるインバータ２００Ａの温度の比較結果を示す説明図である。
図７の上段はインバータ２００Ａの温度、図７の下段はインバータ２００Ａ周辺を流れる冷却水の流量を示しており、点線で示すのが加圧タンク１０６を設けた場合であり、実線で示すのが加圧タンクを設けていない場合である。
なお、図７下段におけるインバータ温度保障流量とは、インバータ２００Ａが図７上段に示す使用上限温度に達しないために最低限必要な冷却水量である。

図７の下段に示すように、車両の停止時に電動ウォーターポンプ１０４の稼働を停止させると、冷却配管Ｌ内の冷却水の流れは停止する。車両の走行開始時に電動ウォーターポンプ１０４の稼働が再開されるが、加圧タンク１０６を設けていない場合には流量が十分な状態（インバータ温度保障流量）となるまでに時間がかかり、この間にインバータ２００Ａの冷却が不十分となり、使用上限温度を超える可能性がある。
なお、図７下段に一点破線で示すように、従来技術ではこのような流量遅れを防ぐために、電動車の停車中も常に電動ウォーターポンプ１０４を稼働させて冷却水を循環させている。

一方、加圧タンク１０６を設けた場合には、走行開始直後に加圧タンク１０６内の冷却水が冷却配管Ｌ内に放出されるため、走行開始直後から十分な冷却流量を確保することができ、インバータ２００Ａの過度な温度上昇を抑制することができる。
よって、電動車の停車中に電動ウォーターポンプ１０４の稼働を停止することが可能となり、電動車の消費電力を低減させることができる。

以上説明したように、実施の形態にかかる冷却機構１０によれば、電動ウォーターポンプ１０４が稼働停止状態から稼働状態に切り替わる際に、起流部４０により冷却水の流れを発生させる。
一般に、ポンプの稼働開始直後は配管内の流量が通常のポンプ稼働時よりも少ない状態となるが、冷却機構１０では、起流部４０により発生された流れによって電動ウォーターポンプ１０４の稼働開始直後の冷却水の流量を確保することができ、発熱機器を確実に冷却する上で有利となる。
また、電動ウォーターポンプ１０４の稼働開始直後にも発熱機器を確実に冷却することができるため、発熱機器の発熱量が少ない車両の停車中は第１のポンプ１０４を稼働停止することができ、電動ウォーターポンプ１０４の耐久性の向上および消費エネルギー低減を図る上で有利となる。
また、冷却機構１０によれば、加圧タンク１０６内に蓄積した冷却水を冷却配管Ｌ内に放出することで冷却配管Ｌ内に流れを発生させるので、簡素な構成で瞬間的に冷却水の流れを形成することができ、冷却機構１０を低コスト化する上で有利となる。
また、冷却機構１０によれば、発熱機器が複数設けられている場合に、最も発熱量が多い発熱機器（インバータ２００Ａ）の近傍かつ上流の箇所に冷却媒体の流れを発生させるので、最も発熱量が多いインバータ２００Ａに冷却媒体が供給されやすくなり、発熱機器を確実に冷却する上で有利となる。
また、冷却機構１０によれば、ウォーターポンプ１０８を減速時の車軸の回転を用いて駆動するので、例えば電力を用いてウォーターポンプ１０８を駆動するのと比較して、冷却機構１０の消費エネルギーを低減させる上で有利となる。

なお、本実施の形態では、ウォーターポンプ１０８を車両の車軸３０４の回転力を用いて駆動されるものとしたが、これに限らず例えば補機バッテリ等の電源など、他の動力源を用いてもよい。
また、本実施の形態では、起流部４０を加圧タンク１０６やウォーターポンプ１０８等で構成するものとしたが、起流部４０は、冷却配管Ｌ内に所定のタイミングで冷却媒体の流れを発生させるものであれば、どのような構成であってもよい。例えば、インバータ２００Ａ近傍の冷却配管Ｌ上に高出力電動ポンプを設置し、電動車の走行開始時（電動ウォーターポンプ１０４の始動時）に高出力電動ポンプを短時間駆動してインバータ２００Ａへの冷却水量を確保するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、三方弁１１０でラジエータ１０２側からの流路Ａとバイパス配管ＬＸ側からの流路Ｂとを切り替えるものとしたが、これに限らず、例えばラジエータ１０２側からの冷却水とバイパス配管ＬＸ側からの冷却水とを同時にモータコントロールユニット２００方向に流す流路Ｃを形成可能な三方弁を用いてもよい。
この場合、電動車の走行開始時に三方弁を流路Ｃに切り替えることにより、ラジエータ１０２側からの冷却水とバイパス配管ＬＸ側からの冷却水とを同時にモータコントロールユニット２００方向に供給することができる。

１０……冷却機構、１０２……ラジエータ、１０４……電動ウォーターポンプ、１０６（１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ）……加圧タンク、１０８……ウォーターポンプ、１１０……三方弁、１１２，１１４……逆止弁、１１６……リザーバ、１１８……水温センサ、１２０……加圧状態検出センサ、２００……モータコントロールユニット、２００Ａ……インバータ、２０２……車載充電器、２０４……ＤＣＤＣコンバータ、２０６……モータ、３００……走行用バッテリ、３０２……駆動輪、３０４……車軸、３０６……モータ用動力伝達機構、３０８……ポンプ用動力伝達機構、３１０……電磁クラッチ、３１２……アクセルペダル、３１４……ブレーキペダル、３１６……車速センサ、３２０……車両ＥＣＵ、４０……起流部、Ｌ……冷却配管、ＬＸ……バイパス配管。

Claims (6)

1. 車両に設けられた発熱機器を冷却媒体を用いて冷却する冷却機構であって、
   前記冷却媒体が充填され、前記発熱機器の近傍と前記冷却媒体を冷却するラジエータとの間を結ぶ冷却配管と、
   前記冷却配管内の冷却媒体を循環させる第１のポンプと、
   前記冷却配管内に前記冷却媒体の流れを発生させる起流部と、を備え、
   前記第１のポンプは、所定のタイミングで稼働状態と稼働停止状態とが切り替わり、
   前記起流部は、前記第１のポンプが前記稼働停止状態から前記稼働状態に切り替わる際に前記冷却媒体の流れを発生させる、
   ことを特徴とする冷却機構。
2. 前記起流部は、
   前記冷却媒体を加圧した状態で保持する加圧タンクと、
   前記冷却媒体を前記加圧タンク内に流入させる第２のポンプと、
   前記第１のポンプが前記稼働停止状態から前記稼働状態に切り替わる際に、前記加圧タンク内の前記冷却媒体を前記冷却配管に放出する制御弁と、を備える、
   ことを特徴とする請求項１記載の冷却機構。
3. 前記発熱機器は、前記車両の走行中に発熱する機器であり、
   前記第１のポンプは、前記車両の走行中は前記稼働状態、前記車両の停車中は前記稼働停止状態となり、
   前記起流部は、前記車両の前記走行開始時に前記冷却媒体の流れを発生させる、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の冷却機構。
4. 前記発熱機器は複数設けられており、
   前記起動部は、前記発熱機器のうち最も発熱量が多い機器の近傍かつ上流の箇所に前記冷却媒体の流れを発生させる、
   ことを特徴とする請求項１か３のいずれか１項記載の冷却機構。
5. 前記第２のポンプは、前記車両の減速時に前記車両の車軸の回転力を用いて駆動される、
   ことを特徴とする請求項２記載の冷却機構。
6. 前記加圧タンクは、格納容器と、前記格納容器内を前記冷却媒体が流入する第１室と気体が充填された第２室とに区切るブラダと、を備えたアキュムレータであり、
   前記第１室への前記冷却媒体の流入に伴って前記第２室の気体が圧縮されることにより前記冷却媒体が加圧される、
   ことを特徴とする請求項２または５記載の冷却機構。

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