JP2017087801A

JP2017087801A - ハイブリッド自動車

Info

Publication number: JP2017087801A
Application number: JP2015216679A
Authority: JP
Inventors: 玄太郎山中; Gentaro Yamanaka; 功一藏薗; Koichi Kurazono; 卓也山口; Takuya Yamaguchi; 真樹森田; Maki Morita
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2017-05-25
Anticipated expiration: 2035-11-04
Also published as: JP6640532B2

Abstract

【課題】電池やＰＣＵの発熱を利用してトランスアクスル内の冷媒を加温することによって、トランスアクスルのギヤ機構の駆動損失を低減するハイブリッド自動車を提供することである。
【解決手段】モータジェネレータに電力を供給する電池２を冷却する電池冷却ユニット２０と、電池２とモータジェネレータとの間の電力を変換するＰＣＵ３を冷却するＰＣＵ冷却ユニット３０と、モータジェネレータ及び動力分割機構６を冷却するＴ／Ａ冷却ユニット４０と、電池冷却ユニット２０の電池冷却後の空気とＰＣＵ冷却ユニット３０のＬＬＣとの間で熱を移動する第１の熱交換器３２と、ＰＣＵ冷却ユニット３０のＬＬＣとＴ／Ａ冷却ユニット４０のＡＴＦとの間で熱を移動する第２の熱交換器５０とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、特に、電池等の発熱を有効利用するハイブリッド自動車に関する。

エンジンとモータジェネレータ（回転電機）を備えるハイブリッド自動車の駆動力制御には、主にエンジンの駆動力で走行し、必要に応じてモータジェネレータの駆動力で補助する制御や、逆に、主にモータジェネレータの駆動力で走行し、必要に応じてエンジンの駆動力で補助する制御等の様々な制御がある。しかし、いずれの制御においても、アクセル開度や車速、電池の充電状態等から定められる要求出力に対して、そのときの状態に応じてエンジンまたはモータジェネレータの駆動力を制御している（例えば、非特許文献１参照）。

主にエンジンの駆動力で走行する制御では、エンジン始動直後に、点火時期および燃料噴射量出力を調整して排気浄化触媒の温度を昇温することがあるので（例えば、特許文献１参照）、エンジン始動直後に、加速要求や登坂等があると、エンジンの駆動力にモータジェネレータの駆動力を加えて走行することがある。

また、主にモータジェネレータの駆動力で走行する制御では、走行開始時に、モータジェネレータの駆動力のみで走行するが、加速要求や登坂等があると、エンジンを始動してモータジェネレータの駆動力にエンジンの駆動力を加えて走行する。

ハイブリッド自動車では、特に走行開始時（始動直後）は、トランスアクスルケース内のオイル温度が低く、低温のオイルは粘度が高く摩擦抵抗が大きいのでギヤの摺動損失が大きくなる。このため、トランスミッションのオイルを保温した状態で貯留する作動液貯槽と、この作動液貯槽に貯留されたオイルをトランスミッションに供給する作動液給送ポンプと、作動液貯槽に貯留されるオイルをエンジンの熱により加温する作動液加温器とを備え、エンジンの始動直後に作動液貯槽に貯留されたオイルを作動液給送ポンプによりトランスミッションに供給して、始動直後でも、温度が比較的高い（粘度が低い）オイルを使用可能とする構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１４−２３４８０６号公報特開２００４−１７６８７７号公報

「２モータ式ハイブリッドシステムにおける駆動力制御方法」社団法人自動車技術会、学術講演会前刷集９８２、１９９８年５月、Ｐ７３−７６

特許文献２に記載の発明では、オイルが高粘度になることを抑制してオイルの摩擦抵抗を低減することが可能であるが、作動液貯槽や作動液加温器等の構成が必要になり、その構成が複雑になる。また、オイルを加温するためにエンジンの熱を利用することから、エンジンを駆動する必要があり燃費が悪化する可能性がある。

そこで、本発明では、電池やＰＣＵの発熱を利用してトランスアクスル内の冷媒を加温することによって、トランスアクスルのギヤ機構の駆動損失を低減するハイブリッド自動車を提供することを目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、エンジンの駆動力を駆動輪に伝達するギヤ機構と回転電機とを収納するトランスアクスルを備えたハイブリッド自動車であって、前記回転電機に電力を供給する電池を冷却する電池冷却ユニットと、前記電池と前記回転電機との間の電力を変換するパワーコントールユニットを冷却するＰＣＵ冷却ユニットと、前記回転電機及び前記ギヤ機構を冷却するＴ／Ａ冷却ユニットと、前記電池冷却ユニットの第１の冷媒と前記ＰＣＵ冷却ユニットの第２の冷媒との間で冷媒の熱を移動する第１の熱交換器と、前記ＰＣＵ冷却ユニットの第２の冷媒と前記Ｔ／Ａ冷却ユニットの第３の冷媒との間で冷媒の熱を移動する第２の熱交換器とを備えたことを特徴とする。

また、前記第１の冷媒の温度が、前記第２の冷媒の温度及び前記第３の冷媒の温度よりも高い場合、前記第１の冷媒の熱を、前記第１の熱交換器及び前記第２の熱交換器を介して前記第３の冷媒に移動することを特徴とする。

また、前記第１の冷媒の熱の前記第３の冷媒への移動を、前記電池の検出温度が、電池冷却を判断するための電池冷却温度以上である場合に行うことを特徴とする。

また、前記第３の冷媒の温度が、前記第２の冷媒の温度よりも高い場合、前記第３の冷媒の熱を、前記第２の熱交換器を介して前記第２の冷媒に移動することを特徴とする。

さらに、前記ＰＣＵ冷却ユニットは、前記ＰＣＵ冷却ユニットにおける前記第２の冷媒の流路において、前記第１の熱交換器を迂回するバイパス流路と、前記第２の冷媒の流れを前記バイパス流路に切り替える流路切替弁とを備え、前記第２の冷媒の温度が、前記第１の冷媒の温度及び前記第３の冷媒の温度よりも高い場合、前記流路切替弁によって前記第２の冷媒の流れを前記バイパス流路に切り替えて、前記第２の冷媒の熱を、前記第２の熱交換器を介して前記第３の冷媒に移動することを特徴とする。

本発明によれば、電池やＰＣＵの発熱を利用してトランスアクスル内の冷媒を加温することによって、トランスアクスルのギヤ機構の駆動損失を低減することができ、ギヤ駆動損失の低減によって燃費向上を図ることができる。

ハイブリッド自動車の概略構成図である。各冷却ユニットの概略構成図である。第１の熱交換器の斜視図である。第２の熱交換器の分解斜視図である。各冷却ユニットの制御を示すフローチャートである。各冷却ユニットの制御を示すフローチャートである。電池の充放電と温度との関係を示す特性図である。

図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車１００の概略構成図である。図１において、ハイブリッド自動車１００は、エンジン１と、電池２と、パワーコントロールユニット３（以下ＰＣＵ３という）と、回転電機としてのモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２、トランスアクスル４と、車輪５と、制御装置１０とを備える。

エンジン１は、内燃機関であり車輪５の駆動力を発生する。また、エンジン１は、制御装置１０からの駆動指令に応じて作動し、図示しない回転センサにより検出されるエンジン回転速度を制御装置１０へ送信する。

電池２は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充電可能な二次電池で構成され、ＰＣＵ３へ直流電力を供給する。電池２には図示しない電池センサが設けられている。電池センサは、電池２の電圧、電池２に入出力される電流を測定し、その測定結果を制御装置１０へ送信する。制御装置１０は、電池センサの測定結果に基づいて、電池２のＳＯＣを演算する。ＰＣＵ３は、電池２から供給された直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ２へ出力する。

トランスアクスル４は、トランスミッションとアクスルとを一体構造として備える。トランスアクスル４には、動力分割機構６、減速機７及びモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２が収納されている。動力分割機構６は、エンジン１が出力した駆動力を、減速機７を介して車輪５へ伝達する経路と、モータジェネレータＭＧ１へ伝達する経路とに分割可能である。

モータジェネレータＭＧ１は、動力分割機構６を介して伝達されたエンジン１からの駆動力によって回転されて発電する。モータジェネレータＭＧ１による発電電力は、ＰＣＵ３へ供給され、電池２の充電電力として、あるいはモータジェネレータＭＧ２の駆動電力として用いられる。このように、電池２は、モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力により充電可能に構成される。

モータジェネレータＭＧ２は、ＰＣＵ３から供給された交流電力によって回転される。モータジェネレータＭＧ２によって生じた駆動力は、減速機７を介して車輪５へ伝達される。また、回生制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、車輪５の減速に伴って回転される。モータジェネレータＭＧ２が生じる起電力は、ＰＣＵ３を介して電池２に充電される。

制御装置１０は、ハイブリッド自動車１００を運転者の指示に応じて走行させるために、自動車に搭載された機器・回路群の全体動作を制御する。制御装置１０は、例えば、予めプログラムされた所定シーケンスおよび所定の演算を実行するためのマイクロコンピュータ等で構成される。

次に、電池２、ＰＣＵ３、トランスアクスル４の各冷却ユニットについて説明する。図２に示すように、ハイブリッド自動車１００は、電池２を冷却する電池冷却ユニット２０、ＰＣＵ３を冷却するＰＣＵ冷却ユニット３０、トランスアクスル４の内部に収納された動力分割機構６、減速機７及びモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を冷却するＴ／Ａ冷却ユニット４０を備えている。各冷却ユニット２０、３０、４０はそれぞれ独立した冷却回路を構成している。

まず、電池冷却ユニット２０について説明する。電池冷却ユニット２０は、車内に連通する吸引口２１ａと荷室に連通する排気口２１ｂを有し、電池２を収納するケース２１と、第１の冷媒としての車内の空気を電池２に送風するファン２２と、電池２の温度を検出する電池温度センサ２３と、電池２の冷却後の空気温度を検出する空気温度センサ２４とを備えている。

ファン２２は、ケース２１内において吸引口２１ａの近傍に配置されている。電池温度センサ２３は、電池２に一体的に設けられている。空気温度センサ２４は、ケース２１内において電池２の後方に配置されている。ファン２２が作動することによって、車内の空気が、図中、矢印Ｆ１で示すように吸引口２１ａからケース２１の内部に導入されて電池２が冷却される。電池冷却後の空気は、排気口２１ｂから荷室に排出される。なお、荷室ではなく車外に排気してもよい。

次にＰＣＵ冷却ユニット３０について説明する。ＰＣＵ冷却ユニット３０は、ＰＣＵ３に第２の冷媒としてのＬＬＣを供給する流路３１と、電池冷却ユニット２０における電池２の冷却後の空気とＬＬＣとの間で熱を移動する第１の熱交換器３２と、ＬＬＣを冷却する第３の熱交換器３３と、第３の熱交換器３３に外気を送風するファン３４と、ＰＣＵ３と第３の熱交換器３３との間でＬＬＣを循環させるポンプ３５と、流路３１中を流れるＬＬＣの温度を検出するＬＬＣ温度センサ３６とを備えている。

流路３１には、第１の熱交換器３２が設けられている。第１の熱交換器３２は、ケース２１の内部において、電池２と排気口２１ｂとの間に配置されている。すなわち、第１の熱交換器３２の内部にはＬＬＣが流通しており、また、電池２の冷却後の空気が流通する位置に配置されている。

流路３１には、第１の熱交換器３２を迂回するバイパス流路としての第１の分岐流路３１ａが設けられている。第１の熱交換器３２に向かう流路３１と第１の分岐流路３１ａとの分岐には、流路３１内のＬＬＣの流れを切り替える流路切替弁としての第１の切替弁３７が設けられている。

第１の切替弁３７には、例えば、ソレノイドバルブを使用しており、通常、図中、矢印Ｆ２で示すように、流路３１を流れるＬＬＣが第１の熱交換器３２に流れるように流路を維持しており、第１の切替弁３７がオンされることによって、図中、矢印Ｆ３で示すように、流路３１を流れるＬＬＣが第１の熱交換器３２を迂回して第１の分岐流路３１ａに流れるように流路を切り替える。

また、流路３１には、第３の熱交換器３３を迂回する第２の分岐流路３１ｂが設けられている。第３の熱交換器３３に向かう流路３１と第２の分岐流路３１ｂとの分岐には、流路３１内のＬＬＣの流れを切り替える第２の切替弁３８が設けられている。

第２の切替弁３８には、例えば、ソレノイドバルブを使用しており、通常、図中、矢印Ｆ４で示すように、流路３１を流れるＬＬＣが第３の熱交換器３３に流れるように流路を維持しており、第２の切替弁３８がオンされることによって、図中、矢印Ｆ５で示すように、流路３１を流れるＬＬＣが第３の熱交換器３３を迂回して第２の分岐流路３１ｂに流れるように流路を切り替える。

図３に示すように、第１の熱交換器３２は、ＬＬＣが流入する流入口３２ａと、電池２の冷却後の空気と熱交換を行う複数の微細流路３２ｂと、熱交換後のＬＬＣを排出する排出口３２ｃとを備えている。微細流路３２ｂは、内径が数ミリ以下の微細な流路を複数配列して構成されており、いわゆるマイクロチャンネルが用いられている。

流入口３２ａから流入したＬＬＣは、複数の微細流路３２ｂを流通し、排出口３２ｃから流路３１に排出される。ＬＬＣが、複数の微細流路３２ｂを流通する間に、微細流路３２ｂを介して、電池２の冷却後の空気と熱交換が行われる。また、マイクロチャンネルを用いることにより、熱交換器を小型化することができる。

第３の熱交換器３３は、第１の熱交換器３２と同形式の熱交換器を使用している。第３の熱交換器３３では、微細流路にファン３４による送風を行うことにより、この送風とＬＬＣとの間で熱交換を行ってＬＬＣを冷却している。

また、流路３１には、Ｔ／Ａ冷却ユニット４０の第３の冷媒としてのＡＴＦとＬＬＣとの間で熱交換を行う第２の熱交換器５０が設けられている。

次に、Ｔ／Ａ冷却ユニット４０について説明する。Ｔ／Ａ冷却ユニット４０は、トランスアクスル４にＡＴＦを供給する流路４１と、図中矢印Ｆ６で示すように、トランスアクスル４と第２の熱交換器５０との間でＡＴＦを循環させるポンプ４２と、流路４１中を流れるＡＴＦの温度を検出するＡＴＦ温度センサ４３とを備えている。

Ｔ／Ａ冷却ユニット４０の流路４１の一部は、ＰＣＵ冷却ユニット３０の流路３１に隣接しており、この隣接部には第２の熱交換器５０が設けられている。第２の熱交換器５０として、例えば、ガスケット型のプレート式熱交換器を使用している。

図４に示すように、第２の熱交換器５０は、複数の伝熱プレート５１を積層したプレート積層体５２と、プレート積層体５２を両端側から挟圧する一対の耐圧フレーム５３とを備えている。隣接する伝熱プレート５１の間にガスケット５４が介挿され、プレート積層体５２の両端の各伝熱プレート５１と一対の耐圧フレーム５３の間にガスケット５５が介挿される。

複数の各伝熱プレート５１は、縦長の略矩形の金属薄板を同様な波形状にプレス成形して形成され、４隅部に冷媒流通用の円形の流路孔５１ａ〜５１ｄを有する。各伝熱プレート５１の周縁部には、ガスケット５４，５５が嵌着される図示しない凹波状のガスケット溝が形成され、中央部には図示しない凹凸波状の伝熱部が形成される。このような伝熱プレート５１の波形部分は、伝熱プレート５１間に形成される流路の内圧に対する耐圧性を高め、また、ガスケット５４，５５を位置決め保持してシール性能を安定させる。

隣接する２枚の伝熱プレート５１の間に介挿されるガスケット５４は、伝熱プレート５１の上下一対の流路孔５１ａ〜５１ｄを連通状態に囲う流体通路シール部と、他の上下一対の流路孔５１ａ〜５１ｄの各々を囲ってシールする孔シール部を有する。複数の各伝熱プレート５１を１枚毎に向きを反転させ、１枚毎にガスケット５４を介して積層することで、各伝熱プレート５１間にＬＬＣ及びＡＴＦの流路Ａ，Ｂが交互に形成される。図４における矢印Ｆ７、Ｆ８は、それぞれＬＬＣ及びＡＴＦが流れる方向を示している。ＬＬＣ及びＡＴＦが対応する流路Ａ、Ｂを流れる間に各伝熱プレート５１を介して熱交換が行われる。

電池冷却ユニット２０のファン２２、電池温度センサ２３、空気温度センサ２４は、各冷却ユニットの冷媒の流れを制御する制御装置６０に電気的に接続されている。また、制御装置６０には、ＰＣＵ冷却ユニット３０のファン３４、ポンプ３５、ＬＬＣ温度センサ３６、第１の切替弁３７、第２の切替弁３８、Ｔ／Ａ冷却ユニット４０のポンプ４２、ＡＴＦ温度センサ４３も電気的に接続されている。

さらに、制御装置６０は、電池２の冷却が必要であるかを判断するための電池冷却温度Ｔｂｃ、ＬＬＣの冷却が必要であるかを判断するためのＬＬＣ冷却温度Ｔｗｃ、ＡＴＦの冷却が必要であるかを判断するためのＡＴＦ冷却温度Ｔｔｃを記憶している。

制御装置６０は、各温度センサ２３，２４，３６，４３からの各温度情報と、各冷却温度Ｔｂｃ，Ｔｗｃ，Ｔｔｃとを比較することによって、ファン２２，３４，ポンプ３５，４２、第１の切替弁３７、第２の切替弁３８の作動を制御する。なお、制御装置６０による制御をハイブリッド自動車１００の制御装置１０で行ってもよい。

以下、制御装置６０による制御内容について説明する。制御装置６０は、電池冷却ユニット２０における電池冷却後の空気温度、ＰＣＵ冷却ユニット３０のＬＬＣ温度、Ｔ／Ａ冷却ユニット４０のＡＴＦ温度に基づいて、第１の熱交換器３２、第３の熱交換器３３への冷媒の流れを制御する。

すなわち、電池冷却後の空気温度が、ＬＬＣ温度及びＡＴＦ温度よりも高い場合には、電池冷却後の空気の熱を、第１の熱交換器３２及び第２の熱交換器５０を介してＡＴＦに熱移動して、ＡＴＦの温度を上げてＡＴＦを暖める。また、ＬＬＣ温度が、電池冷却後の空気温度及びＡＴＦ温度よりも高い場合には、ＬＬＣの熱を、第２の熱交換器５０を介してＡＴＦに熱移動して、ＡＴＦの温度を上げてＡＴＦを暖める。さらに、ＡＴＦ温度が、ＬＬＣ温度よりも高い場合には、ＡＴＦの熱を第２の熱交換器５０を介してＬＬＣに熱移動して、ＡＴＦの温度を下げてＡＴＦを冷却する。

以下、具体的な制御内容について、図５、６に示すフローチャートを参照して説明する。まず、ハイブリッド自動車１００の始動直後は、ポンプ３５，４２を作動し、ファン２２，３４は停止、第１の切替弁３７、第２の切替弁３８は作動していない状態である。この状態から、ステップＳ１０において、電池温度センサ２３の検出結果から、電池２の電池温度Ｔｂを取得する。そして、この取得した電池温度Ｔｂと、制御装置６０が記憶している電池冷却温度Ｔｂｃとを比較する。

ここで、電池冷却温度Ｔｂｃについて説明する。図７に示すように、電池２は、所定温度以上となると入出力特性や充放電効率が変化するので、所定温度以上となる場合に、電池２を冷却して電池２の温度を下げる必要がある。このため、所定温度として電池冷却温度Ｔｂｃを設定しており、電池２の温度が電池冷却温度Ｔｂｃに達した場合に電池２を冷却している。一方、電池２は低温状態では内部抵抗が増加することから、低温状態においては速やかな昇温が望まれる。

よって、ステップＳ１０において、電池温度Ｔｂが、電池冷却温度Ｔｂｃよりも低い場合（ＹＥＳ）、電池２は冷却不要であると判断してファン２２は作動させず、電池２の自己発熱による昇温を促進してステップＳ２０に進む。

また、電池温度Ｔｂが電池冷却温度Ｔｂｃよりも低くない場合、すなわち、電池冷却温度Ｔｂｃ以上の場合（ＮＯ）、電池２を冷却する必要があると判断してステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では電池２を冷却する。すなわち、ファン２２を作動して、車内の空気を電池２に送風して電池２を冷却し、ステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、空気温度センサ２４の検出結果から電池冷却後の空気温度Ｔｂｏを取得するとともに、ＬＬＣ温度センサ３６の検出結果から流路３１を流れるＬＬＣ温度Ｔｗｈを取得する。そして、これら取得した空気温度ＴｂｏとＬＬＣ温度Ｔｗｈとを比較する。空気温度ＴｂｏがＬＬＣ温度Ｔｗｈよりも高い場合（ＹＥＳ）、空気の熱を利用できると判断して、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、第１の熱交換器３２において、電池冷却後の空気の熱をＬＬＣに熱移動する。すなわち、第１の切替弁３７はオンされていないので、図２中、矢印Ｆ２で示すように、ＬＬＣは第１の熱交換器３２に流通している。第１の熱交換器３２に流入するＬＬＣは、電池冷却後の空気の熱によって加温されて、第１の熱交換器３２から排出される。そして、ステップＳ２０に進む。

一方、空気温度ＴｂｏがＬＬＣ温度Ｔｗｈよりも高くない場合、すなわち、ＬＬＣ温度Ｔｗｈ以下の場合（ＮＯ）、空気の熱は利用できないと判断して、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、第１の切替弁３７をオンして、図２中、矢印Ｆ３で示すように、流路３１におけるＬＬＣの流れを第１の分岐流路３１ａに切り替えて、ＬＬＣの第１の熱交換器３２への流通を止めて、ステップＳ２０に進む。特に、空気温度ＴｂｏとＬＬＣ温度Ｔｗｈとの温度差が大きい場合には、ＬＬＣの第１の熱交換器３２への流通を止めることによって、ＬＬＣが電池冷却後の空気によって冷却されることを抑制できる。このため、ＰＣＵ冷却ユニット３０において、ＰＣＵの発熱によってＬＬＣの昇温が促進される。

次に、ステップＳ２０において、取得済みのＬＬＣ温度ＴｗｈとＬＬＣ冷却温度Ｔｗｃとを比較する。ＬＬＣ温度ＴｗｈがＬＬＣ冷却温度Ｔｗｃよりも高い場合（ＹＥＳ）、ＬＬＣを冷却する必要があると判断してステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、ファン３４を作動する。流路３１を流れるＬＬＣは、図２中、矢印Ｆ４で示すように、第３の熱交換器３３に流通し、第３の熱交換器３３によって外気と熱交換されて冷却される。その後、ステップＳ３０に進む。

また、ＬＬＣ温度ＴｗｈがＬＬＣ冷却温度Ｔｗｃよりも高くない場合、すなわち、ＬＬＣ冷却温度Ｔｗｃ以下である場合（ＮＯ）、ＬＬＣは冷却不要であると判断してステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、第２の切替弁３８をオンして、図２中、矢印Ｆ５で示すように、流路３１におけるＬＬＣの流通を第２の分岐流路３１ｂに切り替えて、ＬＬＣの第３の熱交換器３３への流通を止めて、ステップＳ３０に進む。特に、ＬＬＣの第３の熱交換器３３への流通を止めることによって、ＬＬＣはＰＣＵの熱により昇温が促進される。

ステップＳ３０において、ＡＴＦ温度センサ４３の検出結果から、ＡＴＦ温度Ｔａｔｆを取得する。そして、この取得したＡＴＦ温度Ｔａｔｆと、ＬＬＣ温度Ｔｗｈとを比較する。ＡＴＦ温度ＴａｔｆがＬＬＣ温度Ｔｗｈよりも低い場合（ＮＯ）、ＡＴＦをＬＬＣの熱で加温できると判断して、ステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１では、第２の熱交換器５０において、ＬＬＣの熱をＡＴＦに熱移動する。すなわち、第２の熱交換器５０に流入するＡＴＦは、同じく第２の熱交換器５０に流入するＬＬＣの熱によって加温されて、トランスアクスル４に戻される。

このように、電池２を空気で冷却したときには電池２の冷却後空気は高温となっているので、この高温空気の熱を有効利用する。つまり、電池冷却後の空気の熱がＬＬＣを介してＡＴＦに熱移動されて、ＡＴＦが加温される。または、ＰＣＵ冷却ユニット３０において、ＬＬＣが昇温されて、ＬＬＣの熱がＡＴＦに熱移動されてＡＴＦが加温される。

一方、ステップＳ３０において、ＡＴＦ温度Ｔａｔｆが、ＬＬＣ温度Ｔｗｈよりも低くない場合、すなわち、ＡＴＦ温度ＴａｔｆがＬＬＣ温度Ｔｗｈ以上である場合（ＹＥＳ）、ＡＴＦをＬＬＣの熱で加温できないと判断して、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、ＡＴＦ温度Ｔａｔｆと、制御装置６０が記憶しているＡＴＦ冷却温度Ｔｔｃとを比較する。

ＡＴＦ温度ＴａｔｆがＡＴＦ冷却温度Ｔｔｃよりも高い場合（ＹＥＳ）、ＡＴＦを冷却する必要があると判断してステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、第２の熱交換器５０において、ＡＴＦの熱をＬＬＣに熱移動する。すなわち、ＬＬＣの温度よりもＡＴＦの温度が高いので、ＡＴＦの熱がＬＬＣに熱移動することによってＡＴＦの温度が下がり、ＡＴＦが冷却される。

ＡＴＦ温度ＴａｔｆがＡＴＦ冷却温度Ｔｔｃよりも高くない場合、すなわち、ＡＴＦ冷却温度Ｔｔｃ以下の場合（ＮＯ）、ＡＴＦは冷却不要であると判断してステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、ポンプ３５を停止して、ＡＴＦの第２の熱交換器５０への流入を止める。この場合、流路４１においてＡＴＦの第２の熱交換器５０への流通は停止するが、トランスアクスル４の内部では、ＡＴＦによる潤滑及び冷却は継続されている。なお、ＡＴＦ温度ＴａｔｆとＬＬＣ温度Ｔｗｈとが同じ温度である場合には、両者間において熱移動は行われないので、ポンプ３５を停止せず作動継続してもよい。

また、上述した制御において作動された各機器に関して、ファン２２は、電池温度Ｔｂが電池冷却温度Ｔｂｃよりも低くなった時点で停止する。第１の切替弁３７は、空気温度ＴｂｏがＬＬＣ温度Ｔｗｈよりも高くなった時点でオフして、流路３１におけるＬＬＣの流れを第１の熱交換器３２に切り替える。ファン３４は、ＬＬＣ温度ＴｗｈがＬＬＣ冷却温度Ｔｗｃよりも低くなった時点で停止する。第２の切替弁３８は、ＬＬＣ温度ＴｗｈがＬＬＣ冷却温度Ｔｗｃよりも高くなった時点でオフして、流路３１におけるＬＬＣの流れを第３の熱交換器３３に切り替える。

以上説明した構成及び制御によって、始動直後においても、電池冷却後の空気の熱がＡＴＦに速やかに熱移動するので、ＡＴＦの温度を上昇することができる。このとき、電池冷却後の空気の熱を利用するので、電池２の熱を有効活用することができる。

また、電池冷却後の空気温度が低く、この空気熱の利用が困難である場合でも、第１、２の切替弁３７，３８によって、第１、３の熱交換器３２，３３へのＬＬＣの流通を止めて、ＰＣＵ冷却ユニット３０においてＬＬＣの温度を昇温して、このＬＬＣの熱をＡＴＦに熱移動することによって、ＡＴＦの温度を上昇することができる。

そして、温度上昇したＡＴＦ、すなわち、粘度が低下したＡＴＦがトランスアクスル４の内部の動力分割機構６及び減速機７等に供給されるので、ＡＴＦによる動力分割機構６及び減速機７における摩擦抵抗が抑制されて、駆動損失を抑制することができる。この駆動損失の抑制によって燃費向上を図ることも可能になる。

また、ＡＴＦが高温になってＡＴＦの冷却が必要となった場合、特に、ＡＴＦ温度がＬＬＣ温度よりも高い場合には、ＡＴＦの熱を第２の熱交換器５０によってＬＬＣに熱移動することによって、ＡＴＦを冷却することができる。

さらに、電池２の電池温度Ｔｂが電池冷却温度Ｔｂｃに達するまでは、ファン２２を作動しないので、電池２の自己発熱による昇温を促進することができる。

なお、上述の実施形態では、電池２を車室内の空気を用いて冷却していたが、ＬＬＣ等の液体によって電池２を冷却してもよい。この場合、第１の熱交換器として、ガスケット式プレート熱交換器を使用して、電池冷却ユニット２０のＬＬＣとＰＣＵ冷却ユニット３０のＬＬＣとの間で熱交換を行う。

１エンジン、２電池、３ＰＣＵ、４トランスアクスル、５車輪、６動力分割機構、７減速機、１０，６０制御装置、２０電池冷却ユニット、２１ケース、２１ａ吸引口、２１ｂ排気口、２２，３４ファン、２３電池温度センサ、２４空気温度センサ、３０ＰＣＵ冷却ユニット、３１，４１流路、３１ａ第１の分岐流路、３１ｂ第２の分岐流路、３２第１の熱交換器、３２ａ流入口、３２ｂ微細流路、３２ｃ排出口、３３第３の熱交換器、３５，４２ポンプ、３６ＬＬＣ温度センサ、３７第１の切替弁、３８第２の切替弁、４０Ｔ／Ａ冷却ユニット、４３ＡＴＦ温度センサ、５０第２の熱交換器、５１伝熱プレート、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ流路孔、５２プレート積層体、５３耐圧フレーム、５４，５５ガスケット、１００ハイブリッド自動車、ＭＧ１，ＭＧ２モータジェネレータ、Ｔｂ電池温度、Ｔｂｃ電池冷却温度、Ｔｂｏ空気温度、ＴａｔｆＡＴＦ温度、ＴｔｃＡＴＦ冷却温度、ＴｗｈＬＬＣ温度、ＴｗｃＬＬＣ冷却温度。

Claims

エンジンの駆動力を駆動輪に伝達するギヤ機構と回転電機とを収納するトランスアクスルを備えたハイブリッド自動車であって、
前記回転電機に電力を供給する電池を冷却する電池冷却ユニットと、
前記電池と前記回転電機との間の電力を変換するパワーコントールユニットを冷却するＰＣＵ冷却ユニットと、
前記回転電機及び前記ギヤ機構を冷却するＴ／Ａ冷却ユニットと、
前記電池冷却ユニットの第１の冷媒と前記ＰＣＵ冷却ユニットの第２の冷媒との間で冷媒の熱を移動する第１の熱交換器と、
前記ＰＣＵ冷却ユニットの第２の冷媒と前記Ｔ／Ａ冷却ユニットの第３の冷媒との間で冷媒の熱を移動する第２の熱交換器と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１に記載のハイブリッド自動車において、
前記第１の冷媒の温度が、前記第２の冷媒の温度及び前記第３の冷媒の温度よりも高い場合、前記第１の冷媒の熱を、前記第１の熱交換器及び前記第２の熱交換器を介して前記第３の冷媒に移動することを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項２に記載のハイブリッド自動車において、
前記第１の冷媒の熱の前記第３の冷媒への移動を、前記電池の検出温度が、電池冷却を判断するための電池冷却温度以上である場合に行うことを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１に記載のハイブリッド自動車において、
前記第３の冷媒の温度が、前記第２の冷媒の温度よりも高い場合、前記第３の冷媒の熱を、前記第２の熱交換器を介して前記第２の冷媒に移動することを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１に記載のハイブリッド自動車において、
前記ＰＣＵ冷却ユニットは、前記ＰＣＵ冷却ユニットにおける前記第２の冷媒の流路において、前記第１の熱交換器を迂回するバイパス流路と、前記第２の冷媒の流れを前記バイパス流路に切り替える流路切替弁とを備え、
前記第２の冷媒の温度が、前記第１の冷媒の温度及び前記第３の冷媒の温度よりも高い場合、前記流路切替弁によって前記第２の冷媒の流れを前記バイパス流路に切り替えて、前記第２の冷媒の熱を、前記第２の熱交換器を介して前記第３の冷媒に移動することを特徴とするハイブリッド自動車。