JP2019189004A - 車両駆動システムの冷却装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ハイブリッドシステムの冷却能力をより増大させた車両駆動システムの冷却装置を提供する。【解決手段】車両駆動システム200の冷却装置は、内燃機関110を冷却するための第1冷却水を循環させることが可能な機関循環水路、バッテリ120及びモータ111、112の少なくとも1つを含むハイブリッドシステムを冷却するための第2冷却水を循環させることが可能なハイブリッドシステム循環水路、並びにハイブリッドシステムを冷媒を用いて冷却することが可能なヒートポンプを備える。ヒートポンプは、冷媒の熱を第1冷却水に放出可能になっている。本発明に係る冷却装置は、ハイブリッドシステム冷却要求が発生しており、更に、ヒートポンプを用いてハイブリッドシステムを冷却させることが必要であるときに機関冷却要求が発生していない場合、機関循環水路において第1冷却水を循環させて冷媒の熱を第1冷却水に放出させる。【選択図】図1

Description

本発明は、車両駆動システムの冷却装置に関する。
内燃機関とモータとを含む車両駆動システムによって駆動されるハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両の車両駆動システムは、モータに供給する電力を蓄えるバッテリを備えている。ハイブリッド車両は、内燃機関、モータ及びバッテリの温度が過剰に高くならないように、これら内燃機関、モータ及びバッテリを冷却する冷却水を循環させる循環水路を含む冷却装置を備える。
一般に、モータ及びバッテリを含むハイブリッドシステムの温度(以下、「ハイブリッドシステム温度」と称呼する。)は、機関温度(即ち、内燃機関の温度)よりも低い温度に維持される必要がある。このため、ハイブリッド車両の冷却装置は、ハイブリッドシステムを冷却する冷却水を循環させる循環水路(以下、「ハイブリッドシステム循環水路」と称する。)を、内燃機関を冷却する冷却水を循環させる循環水路(以下、「機関循環水路」と称する。)とは別個に備えている。
又、ハイブリッドシステム循環水路を循環する冷却水を冷却する手段として、ヒートポンプを採用した冷却装置が知られている(冷却水を冷却するヒートポンプについて、例えば、特許文献1を参照。)。
特開2014−234094号公報
ところで、機関循環水路には、冷却水を冷却するためのラジエータ(以下、「機関ラジエータ」と称呼する。)が配設されており、ハイブリッドシステム循環水路にも、冷却水を冷却するためのラジエータ(以下、「ハイブリッドシステムラジエータ」と称呼する。)が配設されている。これら機関ラジエータ及びハイブリッドシステムラジエータは、一般に、車両前部のエンジンコンパートメントの最前方領域に配置される。
更に、ヒートポンプは、冷媒の熱を外気に放出するための外気熱交換器を備えており、この外気熱交換器も、機関ラジエータ及びハイブリッドシステムラジエータと同様に、車両前部のエンジンコンパートメントの最前方領域に配置される。
このように機関ラジエータ及びハイブリッドシステムラジエータの他に外気熱交換器をエンジンコンパートメントの最前方領域に配置すると、エンジンコンパートメントに空間的な制限があることから、機関ラジエータ、ハイブリッドシステムラジエータ及び外気熱交換器の大きさをそれぞれ小さくする必要がある。
しかしながら、機関ラジエータ、ハイブリッドシステムラジエータ及び外気熱交換器の大きさをそれぞれ小さくすると、冷却水に対する機関ラジエータ及びハイブリッドシステムラジエータそれぞれの冷却能力も、冷媒に対する外気熱交換器の冷却能力も低下する。
従って、ハイブリッドシステム循環水路を循環する冷却水を冷却する手段としてヒートポンプを採用して冷却装置全体の冷却能力を増大させようとしても、その増大の程度が限定的なものになる可能性がある。
本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の1つは、ハイブリッドシステム冷却水をヒートポンプによって冷却するように構成された車両駆動システムの冷却装置であって、全体的な冷却能力をより増大させた車両駆動システムの冷却装置を提供することにある。
本発明に係る車両駆動システムの冷却装置(以下、「本発明装置」と称呼する。)は、機関循環水路(20)、機関ラジエータ(13)、ハイブリッドシステム循環水路(50)、ハイブリッドシステムラジエータ(43)、ヒートポンプ(70)及び制御装置(90)を備える。
前記機関循環水路は、車両(100)を駆動させる車両駆動システム(200)の内燃機関(110)を冷却するための第1冷却水を循環させることが可能な水路である。前記機関ラジエータは、前記第1冷却水を外気によって冷却することが可能な装置である。前記ハイブリッドシステム循環水路は、前記車両駆動システムのバッテリ(120)及びモータ(111、112)の少なくとも1つを含むハイブリッドシステムを冷却するための第2冷却水を循環させることが可能な水路である。前記ハイブリッドシステムラジエータは、前記第2冷却水を外気によって冷却することが可能な装置である。前記ヒートポンプは、前記ハイブリッドシステムを冷媒を用いて冷却することが可能な装置である。
前記ヒートポンプは、前記冷媒及び前記第1冷却水が通過させられたときに前記冷媒の熱を前記第1冷却水に放出させることが可能な凝縮器(73)を含む。
前記制御装置は、前記内燃機関を冷却する要求である機関冷却要求が発生している場合(図11のステップ1110にて「Yes」と判定される場合を参照。)、前記第1冷却水を前記機関ラジエータにより冷却しながら前記機関循環水路において循環させることにより前記内燃機関を前記第1冷却水によって冷却する(図11のステップ1140及びステップ1150の処理を参照。)ように構成されている。
更に、制御装置は、前記ハイブリッドシステムを冷却する要求であるハイブリッドシステム冷却要求が発生しており、更に、前記ヒートポンプを用いて前記ハイブリッドシステムを冷却させることが必要であるときに成立するヒートポンプ作動条件が成立している状態である特定状態が発生した場合(図13のステップ1330及び図14のステップ1410それぞれにて「Yes」と判定される場合を参照。)、前記ハイブリッドシステムを前記ヒートポンプにより冷却する(図13のステップ1340及び図14のステップ1420の処理を参照。)ように構成されている。
加えて、前記制御装置は、前記特定状態が発生しているとの条件、及び、前記機関冷却要求が発生していないとの条件を含む機関循環条件が成立している場合(図11のステップ1170にて「Yes」と判定され、図12のステップ1210にて「Yes」と判定される場合を参照。)、前記機関循環水路において前記第1冷却水を循環させ且つ前記凝縮器に前記第1冷却水を通過させる(図12のステップ1240、ステップ1250、ステップ1270及びステップ1280の処理を参照。)ように構成されている。
本発明装置によれば、機関循環条件が成立している場合、ヒートポンプの冷媒がハイブリッドシステムから吸収した熱は、凝縮器において第1冷却水に放出される。従って、冷媒は、凝縮器において冷却される。そして、機関循環条件が成立しているときには、機関冷却要求が発生していないので、内燃機関の温度は比較的低い。このため、冷媒から第1冷却水に放出された熱は、第1冷却水が機関循環水路を循環する間に内燃機関に放出される。第1冷却水が内燃機関に熱を放出することにより、第1冷却水の温度が低下する。その温度の低下した第1冷却水が再び凝縮器を通過するので、冷媒は凝縮器において継続的に冷却される。
このように冷媒の熱を第1冷却水を介して内燃機関に放出するようにした場合、ヒートポンプが外気熱交換器を備えていなくても、冷媒を冷却することができる。しかも、ヒートポンプが外気熱交換器を備えていなければ、より大型の機関ラジエータ及びハイブリッドシステムラジエータをエンジンコンパートメント内に配置することができ、機関ラジエータ及びハイブリッドラジエータそれぞれの冷却能力が大きくなる。このため、本発明によれば、冷却装置全体の冷却能力が大きくなる可能性が大きい。
一方、ヒートポンプが外気熱交換器を備えている場合には、冷媒が外気熱交換器と内燃機関との両方によって冷却されるので、ヒートポンプの冷却能力が大きくなる。このため、本発明によれば、冷却装置全体の冷却能力が大きくなる可能性が大きい。
本発明装置は、前記機関循環条件が成立している場合でも前記凝縮器に流入する前記第1冷却水の温度が前記凝縮器に流入する前記冷媒の温度以上であるとき(図12のステップ1210にて「No」と判定される場合を参照。)には、前記機関循環水路における冷却水の循環を停止する(図12のステップ1290の処理を参照。)ように構成され得る。
機関循環条件が成立しているときに凝縮器に流入する第1冷却水の温度が凝縮器に流入する冷媒の温度以上である場合、第1冷却水を凝縮器を通過するように機関循環水路において循環させても、冷媒の熱が凝縮器において第1冷却水に放出されない可能性がある。冷媒の熱が第1冷却水に放出されなければ、冷媒は冷却されない。凝縮器において冷媒が冷却されないときに第1冷却水を凝縮器を通過するように機関循環水路において循環させた場合、その第1冷却水の循環が無駄となる。従って、凝縮器に流入する第1冷却水の温度が凝縮器に流入する冷媒の温度以上であるときに機関循環水路における第1冷却水の循環を停止するようにすることにより、第1冷却水を機関循環水路において無駄に循環させることを回避することができる。
前記機関循環条件は、前記凝縮器に流入する前記冷媒の温度が所定冷媒温度よりも高いとの条件を更に含み得る。
凝縮器に流入する冷媒の温度が高い場合、冷媒の温度を低下させてヒートポンプによるハイブリッドシステムの冷却能力を向上させるためにも、凝縮器において冷媒を冷却することが望まれる。本発明装置においては、凝縮器に流入する冷媒の温度が所定冷媒温度よりも高いとの条件が機関循環条件に含まれている。従って、凝縮器に流入する冷媒の温度が所定冷媒温度よりも高い場合、第1冷却水が凝縮器を通過するように機関循環水路において循環される。これによれば、冷媒が凝縮器において冷却されるので、冷媒の温度を低下させることができる。
前記機関循環条件は、前記内燃機関の温度が機関暖機温度よりも低いとの条件を更に含み得る。
内燃機関の温度が機関暖機温度以上である場合、内燃機関から排出される排ガスに含まれるエミッション量が少なくなる等、内燃機関の運転が好ましい状態で行われる。本発明装置においては、内燃機関の温度が機関暖機温度よりも低いとの条件が機関循環条件に含まれている。従って、特定状態が発生しており且つ機関冷却要求が発生していないときに内燃機関の温度が機関暖機温度よりも低い場合、機関循環水路において第1冷却水が循環される。これによれば、第1冷却水がヒートポンプの冷媒から吸収した熱が内燃機関に放出されるので、内燃機関の温度が上昇する。このため、後に内燃機関の運転が開始されたとき、内燃機関の温度が比較的高くなっている。従って、後に内燃機関の運転が開始されたときに内燃機関の運転を好ましい状態で行わせることができる可能性が大きくなる。
前記ヒートポンプ作動条件は、前記ハイブリッドシステムを冷却した後の前記第2冷却水を前記ハイブリッドシステムラジエータを用いて冷却したときの前記第2冷却水の温度が所定水温以上であるとの条件を含み得る。
ハイブリッドシステムを冷却した後の第2冷却水の温度が高い場合、その第2冷却水をハイブリッドシステムラジエータのみを用いて冷却していると第2冷却水の冷却が不十分になり、その結果、ハイブリッドシステムの冷却も不十分になる可能性がある。本発明装置においては、ハイブリッドシステムを冷却した後の第2冷却水をハイブリッドシステムラジエータを用いて冷却したときの第2冷却水の温度が所定水温以上であるとの条件がヒートポンプ作動条件に含まれている。従って、ハイブリッドシステムを冷却した後の第2冷却水をハイブリッドシステムラジエータのみを用いて冷却したときの第2冷却水の温度が所定水温以上である場合、ハイブリッドシステムがヒートポンプによって冷却される。一般に、ハイブリッドシステムに対する冷却能力は、ハイブリッドシステムラジエータよりもヒートポンプのほうが大きい。このため、本発明装置によれば、第2冷却水をハイブリッドシステムラジエータのみによって冷却していると第2冷却水の冷却が不十分になる可能性がある場合でも、ハイブリッドシステムを十分に冷却できる可能性が大きくなる。
更に、前記ヒートポンプ(70)は、前記冷媒及び前記第2冷却水が通過させられたときに前記第2冷却水の熱を前記冷媒に吸収させることが可能な蒸発器(71a)を更に含むように構成され得る(図2、図31、図37、図43を参照。)。この場合、前記制御装置(90)は、前記特定状態が発生した場合、前記第2冷却水を前記ヒートポンプにより冷却しながら前記ハイブリッド循環水路(50)において循環させることにより前記ハイブリッドシステムを冷却するように構成され得る。
第2冷却水は、ハイブリッドシステムを冷却するためにハイブリッドシステム循環水路において循環される。本発明装置のヒートポンプは、この第2冷却水を冷却する。このため、既存のハイブリッドシステム循環水路を活用することができる。
或いは、前記ヒートポンプ(70)は、前記ハイブリッドシステムを前記冷媒によって直接冷却するように構成され得る(図23を参照。)。ヒートポンプが冷媒によって第2冷却水を冷却するように構成されている場合、蒸発器が必要となるが、ヒートポンプがハイブリッドシステムを冷媒によって直接冷却するように構成されている場合、蒸発器が不要となる。このため、ヒートポンプの構成が簡素化される。
更に、前記ヒートポンプ(70)は、前記冷媒が通過させられたときに前記冷媒の熱を外気に放出させることが可能な外気熱交換器(72)を含むように構成され得る(図2、図23、図31、図37、図43を参照。)。
これによれば、機関循環条件が成立したことにより第1冷却水が凝縮器を通過するように機関循環水路において第1冷却水を循環させたとき、冷媒が内燃機関と外気熱交換器との両方によって冷却される。このため、冷媒が外気熱交換器のみによって冷却される場合に比べ、冷媒に対するヒートポンプの冷却能力が大きくなる。
上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要素は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
図1は、本発明の実施形態に係る車両駆動システムの冷却装置(以下、「実施装置」と称呼する。)が適用される車両の全体図である。 図2は、実施装置を示した図である。 図3の(A)は、実施装置の機関流量制御弁が第1位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(B)は、実施装置の機関流量制御弁が第2位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(C)は、実施装置の機関流量制御弁が第3位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(D)は、実施装置の機関流量制御弁が第4位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図である。 図4の(A)は、実施装置のHV流量制御弁が第1位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(B)は、実施装置のHV流量制御弁が第2位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(C)は、実施装置のHV流量制御弁が第3位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(D)は、実施装置のHV流量制御弁が第4位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図である。 図5は、図2と同様の図であって、冷却水の流れを示した図である。 図6は、図2と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図7は、図2と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図8は、図2と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図9は、図2と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図10は、図2と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図11は、図2に示したECUのCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図12は、図2に示したECUのCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図13は、図2に示したECUのCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図14は、図2に示したECUのCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図15は、図2に示したECUのCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図16は、図2と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図17は、図2と同様の図であって、冷却水の流れを示した図である。 図18は、図2と同様の図であって、冷却水の流れを示した図である。 図19は、図2と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図20は、図2と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図21は、図2と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図22は、図2と同様の図であって、冷却水の流れを示した図である。 図23は、本発明の実施形態の1つの変形例に係る車両駆動システムの冷却装置(第2変形装置)を示した図である。 図24は、図23と同様の図であって、冷却水の流れを示した図である。 図25は、図23と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図26は、図23と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図27は、図23と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図28は、図23と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図29は、図23と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図30は、本発明の実施形態の別の変形例に係る車両駆動システムの冷却装置(第3変形装置)を示した図である。 図31は、図30と同様の図であって、冷却水の流れを示した図である。 図32は、図30と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図33は、図30と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図34は、図30と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図35は、図30と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図36は、図30と同様の図であって、冷却水及び冷媒の流れを示した図である。 図37は、本発明の実施形態の更に別の変形例に係る車両駆動システムの冷却装置(以下、「第4変形装置」と称呼する。)のHV温度制御装置を示した図である。 図38の(A)は、第3変形装置の第1HV流量制御弁が第1位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(B)は、第3変形装置の第1HV流量制御弁が第2位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図である。 図39の(A)は、第3変形装置の第2HV流量制御弁が第1位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(B)は、第3変形装置の第2HV流量制御弁が第2位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(C)は、第3変形装置の第2HV流量制御弁が第3位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(D)は、第3変形装置の第2HV流量制御弁が第4位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図である。 図40の(A)は、第3変形装置の第3HV流量制御弁が第1位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(B)は、第3変形装置の第3HV流量制御弁が第2位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(C)は、第3変形装置の第3HV流量制御弁が第3位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図であり、(D)は、第3変形装置の第3HV流量制御弁が第4位置に設定されたときの冷却水の流れを示した図である。 図41は、図37と同様の図であって、冷却の流れを示した図である。 図42は、図37と同様の図であって、冷却の流れを示した図である。 図43は、本発明の実施形態の更に別の変形例(第5変形装置)に係る車両駆動システムの冷却装置を示した図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る車両駆動システムの冷却装置(以下、「実施装置」と称呼する。)について説明する。実施装置は、図1に示した車両100に搭載される。車両100には、車両100を駆動する駆動力を車両100に与えるための車両駆動システム200として、内燃機関110(以下、単に「機関110」と称呼する。)、バッテリ120及びハイブリッドデバイス180(以下、単に「デバイス180」と称呼する。)が搭載されている。
デバイス180は、2つのモータジェネレータ111及び112(以下、それぞれ「第1MG111」及び「第2MG112」と称呼する。)、パワーコントロールユニット130及び動力分割機構140等を含んでいる。パワーコントロールユニット130(以下、「PCU130」と称呼する。)は、インバータ131(図2を参照。)、昇圧コンバータ及びDC/DCコンバータ等を含んでいる。
車両100は、機関110、第1MG111及び第2MG112から出力される動力によって駆動されるタイプの所謂、ハイブリッド車両である。実施装置が適用される車両100は、外部の電力源からバッテリ120に電力を充電可能なタイプの所謂、プラグインハイブリッド車両であってもよい。
動力分割機構140は、例えば、遊星歯車機構である。動力分割機構140は、機関110から出力軸150を介して動力分割機構140に入力されるトルク(以下、「機関トルク」と称呼する。)を「動力分割機構140の出力軸を回転させるトルク」と「第1MG111を発電機として駆動するトルク」とに所定割合(所定の分割特性)で分割する。
動力分割機構140は、「機関トルク」及び「第2MG112から動力分割機構140に入力されたトルク」を車輪駆動軸160を介して左右の前輪170(以下、「駆動輪170」と称呼する。)に伝達する。動力分割機構140は公知である(例えば、特開2013−177026号公報等を参照。)。
第1MG111及び第2MG112は、それぞれ、永久磁石式同期電動機であり、PCU130のインバータ131を介してバッテリ120と接続されている。
第1MG111は、入出力軸151を介して動力分割機構140に接続されている。第1MG111は、主にジェネレータ(発電機)として用いられる。第1MG111がジェネレータとして用いられる場合、車両の走行エネルギー又は機関トルク等の外力によってその回転軸が回転され、電力を生成する。生成された電力は、PCU130のインバータ131を介してバッテリ120に充電される。尚、第1MG111は、モータ(発電機)としても用いられる。第1MG111がモータとして用いられる場合、第1MG111は、PCU130のインバータ131を介してバッテリ120から供給される電力によって駆動される。
第2MG112は、入出力軸152を介して動力分割機構140に接続されている。第2MG112は、主にモータ(電動機)として用いられる。第2MG112がモータとして用いられる場合、第2MG112は、PCU130のインバータ131を介してバッテリ120から供給される電力によって駆動される。尚、第2MG112は、ジェネレータ(発電機)としても用いられる。第2MG112がジェネレータとして用いられる場合、第2MG112は、上記外力によってその回転軸が回転され、電力を生成する。生成された電力は、PCU130のインバータ131を介してバッテリ120に充電される。
図2に示したように、インバータ131は、ECU90に電気的に接続されている。ECU90は、エレクトロニックコントロールユニットの略称であり、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。CPUは、メモリ(ROM)に格納されたインストラクション(ルーチン)を実行することにより後述する各種機能を実現する。
インバータ131の作動は、ECU90によって制御される。ECU90は、インバータ131の作動を制御することにより、第1MG111の作動及び第2MG112の作動を制御する。
実施装置は、機関システム温度制御装置10、ハイブリッドシステム温度制御装置40、ヒートポンプ70及び熱交換ファン79を備える。以下、機関システム温度制御装置10を「機関温度制御装置10」と称呼し、ハイブリッドシステム温度制御装置40を「HV温度制御装置40」と称呼する。
<機関温度制御装置>
機関温度制御装置10は、機関ポンプ11、暖房ポンプ12、機関ラジエータ13、ヒータコア14、電気ヒータ15、機関水路遮断弁16、機関流量制御弁17、機関バイパス弁18及び機関循環水路20を備える。
以下、「機関循環水路20及び後述するHV循環水路50」を循環する液体として所謂、冷却水を用いて実施装置を説明するが、この液体は、熱交換を行える液体(即ち、熱交換液)であればよい。
図3に示したように、機関流量制御弁17は、第1機関ポート17a、第2機関ポート17b及び第3機関ポート17cを備える。
図2に示したように、機関循環水路20は、機関内部水路21、機関ラジエータ水路22、コア水路23、凝縮器水路24、機関バイパス水路25、第1機関水路31乃至第9機関水路39、機関ポンプ11の内部水路(図示略)、暖房ポンプ12の内部水路(図示略)及び機関流量制御弁17の内部水路(図示略)によって形成されている。
機関内部水路21は、機関110に形成された冷却水の通路である。機関ラジエータ水路22は、機関ラジエータ13に形成された冷却水の通路である。コア水路23は、ヒータコア14に形成された冷却水の通路である。凝縮器水路24は、後述するヒートポンプ70の凝縮器73に形成された冷却水の通路である。
第1機関水路31は、機関ポンプ11の吐出口を機関内部水路21の入口に接続する冷却水の通路である。第2機関水路32は、機関内部水路21の出口を機関ラジエータ水路22の入口に接続する冷却水の通路である。第3機関水路33は、機関ラジエータ水路22の出口を機関ポンプ11の取込口に接続する冷却水の通路である。第4機関水路34は、暖房ポンプ12の吐出口を凝縮器水路24の一端に接続する冷却水の通路である。
機関バイパス水路25は、第2機関水路32を第3機関水路33に接続する冷却水の通路である。
第5機関水路35は、凝縮器水路24の他端を機関流量制御弁17の第1機関ポート17aに接続する冷却水の通路である。第6機関水路36は、機関流量制御弁17の第2機関ポート17bをコア水路23の入口に接続する冷却水の通路である。第7機関水路37は、コア水路23の出口を暖房ポンプ12の取込口に接続する冷却水の通路である。第8機関水路38の一端は、第2機関水路32に接続され、第8機関水路38の他端は、機関流量制御弁17の第3機関ポート17cに接続されている。第9機関水路39の一端は、第7機関水路37に接続され、第9機関水路39の他端は、「第3機関水路33と機関バイパス水路25との接続部分P1」と「機関ポンプ11」との間の第3機関水路33に接続されている。
機関水路遮断弁16は、「機関バイパス水路25と第3機関水路33との接続部分P1」と「機関ラジエータ水路22の出口」との間の第3機関水路33に配設されている。機関水路遮断弁16は、ECU90に電気的に接続されている。機関水路遮断弁16の設定位置は、ECU90によって制御される。機関水路遮断弁16が開弁位置に設定されている場合、冷却水は、機関水路遮断弁16を通過することができる。一方、機関水路遮断弁16が閉弁位置に設定されている場合、冷却水は、機関水路遮断弁16を通過することができない。
機関バイパス弁18は、機関バイパス水路25に配設されている。機関バイパス弁18は、ECU90に電気的に接続されている。機関バイパス弁18の設定位置は、ECU90によって制御される。機関バイパス弁18が開弁位置に設定されている場合、冷却水は、機関バイパス弁18を通過することができる。一方、機関バイパス弁18が閉弁位置に設定されている場合、冷却水は、機関バイパス弁18を通過することができない。
機関流量制御弁17は、ECU90に電気的に接続されている。機関流量制御弁17の設定位置は、ECU90によって制御される。機関流量制御弁17が第1位置に設定されている場合、図3の(A)に示したように、機関流量制御弁17は、第5機関水路35と第8機関水路38との間の冷却水の通流のみを許容する。機関流量制御弁17が第2位置に設定されている場合、図3の(B)に示したように、機関流量制御弁17は、第5機関水路35と第6機関水路36との間の冷却水の通流のみを許容する。機関流量制御弁17が第3位置に設定されている場合、図3の(C)に示したように、機関流量制御弁17は、第8機関水路38と第6機関水路36との間の冷却水の通流のみを許容する。機関流量制御弁17が第4位置に設定されている場合、図3の(D)に示したように、機関流量制御弁17は、第8機関水路38と第6機関水路36との間の通流、第5機関水路35と第6機関水路36との間の冷却水の通流及び第5機関水路35と第8機関水路38との間の冷却水の通流を許容する。機関流量制御弁17が閉弁位置に設定されている場合、冷却水は、機関流量制御弁17を通過することができない。
図2に示したように、電気ヒータ15は、第6機関水路36に配置されている。電気ヒータ15は、ECU90に電気的に接続されている。電気ヒータ15の作動は、ECU90によって制御される。ECU90は、後述するヒータコア加熱要求が発生しているときに機関110の熱によってヒータコア14を加熱できない場合、及び、ヒータコア加熱要求が発生しているときにヒートポンプ70によってヒータコア14を加熱できない場合、機関流量制御弁17を第1位置に設定し、電気ヒータ15及び暖房ポンプ12を作動させる。これにより、ヒータコア14は、電気ヒータ15によって加熱された冷却水によって加熱される。
機関ポンプ11は、ECU90に電気的に接続されている。機関ポンプ11の作動は、ECU90によって制御される。暖房ポンプ12も、ECU90に電気的に接続されている。暖房ポンプ12の作動も、ECU90によって制御される。
熱交換ファン79は、作動されたときに、機関ラジエータ13、後述するHVラジエータ43及び外気熱交換器72に風を当てることができるように、これら機関ラジエータ13、HVラジエータ43及び外気熱交換器72の近くに配設される。熱交換ファン79は、ECU90に電気的に接続されている。熱交換ファン79の作動は、ECU90によって制御される。図面では、機関ラジエータ13、HVラジエータ43及び外気熱交換器72それぞれの近くに熱交換ファン79が記載されているが、これら熱交換ファン79は、1つのファンである。
<HV温度制御装置>
HV温度制御装置40は、バッテリポンプ41、デバイスポンプ42、HVラジエータ43、第1HV水路遮断弁44、第2HV水路遮断弁45、HV流量制御弁46及びHV循環水路50を備える。
図4に示したように、HV流量制御弁46は、第1HVポート46a、第2HVポート46b及び第3HVポート46cを備える。
図2に示したように、HV循環水路50は、バッテリ水路51、蒸発器水路52、デバイス水路53、HVラジエータ水路54、第1HV水路61乃至第9HV水路69、バッテリポンプ41の内部水路(図示略)、デバイスポンプ42の内部水路(図示略)及びHV流量制御弁46の内部水路(図示略)によって形成されている。
バッテリ水路51は、バッテリ120に形成された冷却水の通路である。蒸発器水路52は、ヒートポンプ70の第1蒸発器71aに形成された冷却水の通路である。デバイス水路53は、デバイス180に形成された冷却水の通路である。HVラジエータ水路54は、HVラジエータ43に形成された冷却水の通路である。
第1HV水路61は、バッテリポンプ41の吐出口を蒸発器水路52の入口に接続する冷却水の通路である。第2HV水路62は、蒸発器水路52の出口をバッテリ水路51の入口に接続する冷却水の通路である。第3HV水路63は、バッテリ水路51の出口をバッテリポンプ41の取込口に接続する冷却水の通路である。第4HV水路64は、デバイスポンプ42の吐出口をデバイス水路53の入口に接続する冷却水の通路である。第5HV水路65は、デバイス水路53の出口をHVラジエータ水路54の入口に接続する冷却水の通路である。
第6HV水路66は、HVラジエータ水路54の出口をHV流量制御弁46の第1HVポート46aに接続する冷却水の通路である。第7HV水路67は、HV流量制御弁46の第2HVポート46bをデバイスポンプ42の取込口に接続する冷却水の通路である。第8HV水路68の一端は、第2HV水路62に接続され、第8HV水路68の他端は、HV流量制御弁46の第3HVポート46cに接続されている。第9HV水路69の一端は、第5HV水路65に接続され、第9HV水路69の他端は、第1HV水路61に接続されている。
第1HV水路遮断弁44は、「第2HV水路62と第8HV水路68との接続部分P2」と「蒸発器水路52の出口」との間の第2HV水路62に配設されている。第1HV水路遮断弁44は、ECU90に電気的に接続されている。第1HV水路遮断弁44の設定位置は、ECU90によって制御される。第1HV水路遮断弁44が開弁位置に設定されている場合、冷却水は、第1HV水路遮断弁44を通過することができる。一方、第1HV水路遮断弁44が閉弁位置に設定されている場合、冷却水は、第1HV水路遮断弁44を通過することができない。
第2HV水路遮断弁45は、第9HV水路69に配設されている。第2HV水路遮断弁45は、ECU90に電気的に接続されている。第2HV水路遮断弁45の設定位置は、ECU90によって制御される。第2HV水路遮断弁45が開弁位置に設定されている場合、冷却水は、第2HV水路遮断弁45を通過することができる。一方、第2HV水路遮断弁45が閉弁位置に設定されている場合、冷却水は、第2HV水路遮断弁45を通過することができない。
HV流量制御弁46は、ECU90に電気的に接続されている。HV流量制御弁46の設定位置は、ECU90によって制御される。HV流量制御弁46が第1位置に設定されている場合、図4の(A)に示したように、HV流量制御弁46は、第6HV水路66と第8HV水路68との間の冷却水の通流のみを許容する。HV流量制御弁46が第2位置に設定されている場合、図4の(B)に示したように、HV流量制御弁46は、第6HV水路66と第7HV水路67との間の冷却水の通流のみを許容する。HV流量制御弁46が第3位置に設定されている場合、図4の(C)に示したように、HV流量制御弁46は、第8HV水路68と第7HV水路67との間の冷却水の通流のみを許容する。HV流量制御弁46が第4位置に設定されている場合、図4の(D)に示したように、HV流量制御弁46は、第8HV水路68と第7HV水路67との間の冷却水の通流、第6HV水路66と第8HV水路68との間の冷却水の通流及び第6HV水路66と第8HV水路68との間の冷却水の通流を許容する。HV流量制御弁46が閉弁位置に設定されている場合、冷却水は、HV流量制御弁46を通過することができない。
図2に示したように、バッテリポンプ41は、ECU90に電気的に接続されている。バッテリポンプ41の作動は、ECU90によって制御される。デバイスポンプ42も、ECU90に電気的に接続されている。デバイスポンプ42の作動も、ECU90によって制御される。
<ヒートポンプ>
ヒートポンプ70は、第1蒸発器71a、第2蒸発器71b、外気熱交換器72、凝縮器73、コンプレッサ74、第1膨張弁75a、第2膨張弁75b、第3膨張弁75c、HPバイパス弁77、第1冷媒通路遮断弁78a、第2冷媒通路遮断弁78b及び冷媒循環通路80を備える。
冷媒循環通路80は、第1蒸発器71aの内部水路(図示略)、第2蒸発器71bの内部水路(図示略)、外気熱交換器72の内部水路(図示略)、凝縮器73の内部水路(図示略)、第1冷媒通路81乃至第6冷媒通路86及びバイパス通路87によって形成されている。
第1冷媒通路81は、コンプレッサ74の冷媒吐出口を凝縮器73の冷媒入口に接続する冷媒の通路である。第2冷媒通路82は、凝縮器73の冷媒出口を外気熱交換器72の冷媒入口に接続する冷媒の通路である。第3冷媒通路83は、外気熱交換器72の冷媒出口を第1蒸発器71aの冷媒入口に接続する冷媒の通路である。第4冷媒通路84は、第1蒸発器71aの冷媒出口をコンプレッサ74の冷媒取込口に接続する冷媒の通路である。第5冷媒通路85は、第3冷媒通路83を第2蒸発器71bの冷媒入口に接続する冷媒の通路である。第6冷媒通路86は、第2蒸発器71bの冷媒出口を第4冷媒通路84に接続する冷媒の通路である。バイパス通路87は、「第5冷媒通路85と第3冷媒通路83との接続部分P3」と「第1蒸発器71aの冷媒入口」との間の第3冷媒通路83を、「第6冷媒通路86と第4冷媒通路84との接続部分P4」と「第1蒸発器71aの冷媒出口」との間の第4冷媒通路84に接続する冷媒の通路である。
第1膨張弁75aは、第2冷媒通路82に配設されている。第1膨張弁75aは、ECU90に電気的に接続されている。第1膨張弁75aの作動は、ECU90によって制御される。第1膨張弁75aが減圧位置に設定された場合、冷媒が第1膨張弁75aを通過したときに、その冷媒の圧力が低下する。その結果、その冷媒が蒸発しやすい状態となる。一方、第1膨張弁75aが非減圧位置に設定された場合、冷媒が第1膨張弁75aを通過しても、その冷媒の圧力は変化しない。
第2膨張弁75bは、「バイパス通路87と第3冷媒通路83との接続部分P5」と「第1蒸発器71aの冷媒入口」との間の第3冷媒通路83に配設されている。第2膨張弁75bは、ECU90に電気的に接続されている。第2膨張弁75bの作動は、ECU90によって制御される。第2膨張弁75bが減圧位置に設定された場合、冷媒が第2膨張弁75bを通過したときに、その冷媒の圧力が低下する。その結果、その冷媒が蒸発しやすい状態となる。一方、第2膨張弁75bが非減圧位置に設定された場合、冷媒が第2膨張弁75bを通過しても、その冷媒の圧力は変化しない。
第3膨張弁75cは、第5冷媒通路85に配設されている。第3膨張弁75cは、ECU90に電気的に接続されている。第3膨張弁75cの作動は、ECU90によって制御される。第3膨張弁75cが減圧位置に設定された場合、冷媒が第3膨張弁75cを通過したときに、その冷媒の圧力が低下する。その結果、その冷媒が蒸発しやすい状態となる。一方、第3膨張弁75cが非減圧位置に設定された場合、冷媒が第3膨張弁75cを通過しても、その冷媒の圧力は変化しない。
第1冷媒通路遮断弁78aは、「バイパス通路87と第3冷媒通路83との接続部分P5」と「第2膨張弁75b」との間の第3冷媒通路83に配設されている。第1冷媒通路遮断弁78aは、ECU90に電気的に接続されている。第1冷媒通路遮断弁78aの作動は、ECU90によって制御される。第1冷媒通路遮断弁78aが開弁位置に設定されている場合、冷媒は、第1冷媒通路遮断弁78aを通過することができる。一方、第1冷媒通路遮断弁78aが閉弁位置に設定されている場合、冷媒は、第1冷媒通路遮断弁78aを通過することができない。
第2冷媒通路遮断弁78bは、「第5冷媒通路85と第3冷媒通路83との接続部分P3」と「第3膨張弁75c」との間の第5冷媒通路85に配設されている。第2冷媒通路遮断弁78bは、ECU90に電気的に接続されている。第2冷媒通路遮断弁78bの作動は、ECU90によって制御される。第2冷媒通路遮断弁78bが開弁位置に設定されている場合、冷媒は、第2冷媒通路遮断弁78bを通過することができる。一方、第2冷媒通路遮断弁78bが閉弁位置に設定されている場合、冷媒は、第2冷媒通路遮断弁78bを通過することができない。
HPバイパス弁77は、バイパス通路87に配設されている。HPバイパス弁77は、ECU90に電気的に接続されている。HPバイパス弁77の設定位置は、ECU90によって制御される。HPバイパス弁77が開弁位置に設定されている場合、冷媒は、HPバイパス弁77を通過することができる。一方、HPバイパス弁77が閉弁位置に設定されている場合、冷媒は、HPバイパス弁77を通過することができない。
コンプレッサ74は、ECU90に電気的に接続されている。コンプレッサ74の作動は、ECU90によって制御される。
<システム起動スイッチ>
システム起動スイッチ91は、車両100の運転者によって操作されるスイッチである。システム起動スイッチ91は、ECU90に電気的に接続されている。システム起動スイッチ91が運転者によってオン位置に設定されると、ECU90は、車輪駆動軸160を介して駆動輪170に供給すべき出力PDreq(以下、「要求駆動力PDreq」と称呼する。)に応じて「機関運転(即ち、機関110の運転)、第1MG111の駆動及び第2MG112の駆動」の少なくとも何れかを行う状態となる。一方、システム起動スイッチ91が運転者によってオフ位置に設定されると、ECU90は、「機関運転、第1MG111の駆動及び第2MG112の駆動」を停止する。
<冷暖房スイッチ>
冷暖房スイッチ92は、車両100の運転者によって操作されるスイッチである。冷暖房スイッチ92は、ECU90に電気的に接続されている。システム起動スイッチ91がオン位置に設定されているときに冷暖房スイッチ92が運転者によって冷房位置に設定されると、ECU90は、車両100の室内を冷房する要求が発生していると判断する。これに対し、システム起動スイッチ91がオン位置に設定されているときに冷暖房スイッチ92が運転者によって暖房位置に設定されると、ECU90は、車両100の室内を暖房する要求が発生していると判断する。一方、システム起動スイッチ91がオン位置に設定されているときに冷暖房スイッチ92が運転者によってオフ位置に設定されると、ECU90は、車両100の室内を冷房する要求も暖房する要求も発生していないと判断する。更に、冷暖房スイッチ92が冷房位置又は暖房位置に設定されているときにシステム起動スイッチ91がオフ位置に設定された場合にも、ECU90は、車両100の室内を冷房する要求も暖房する要求も発生していないと判断する。
車両100の運転者により車両100の室内の冷房が要求された場合、実施装置は、第2蒸発器71bに風を当てることができるように第2蒸発器71bの近くに配設されたファン(図示略)を作動させることにより、第2蒸発器71bに風を当てて第2蒸発器71bによって冷却された空気を車両100の室内に供給する。これにより、車両100の室内を冷やす(冷房する)。
一方、車両100の運転者により車両100の室内の暖房が要求された場合、実施装置は、ヒータコア14に風を当てることができるようにヒータコア14の近くに配設されたファン(図示略)を作動させることにより、ヒータコア14に風を当ててコア水路23を流れる冷却水の熱によって加熱された空気を車両100の室内に供給する。これにより、車両100の室内を暖める(暖房する)。
<センサ>
機関水温センサ93は、「機関内部水路21の出口」と「第2機関水路32と第8機関水路38との接続部分P6」との間の第2機関水路32に配設されている。機関水温センサ93は、ECU90に電気的に接続されている。機関水温センサ93は、機関内部水路21から流出する冷却水の温度を検出し、その温度を表す信号をECU90に出力する。ECU90は、その信号に基づいて機関内部水路21から流出する冷却水の温度を機関水温TWengとして取得する。
バッテリ水温センサ94は、第3HV水路63に配設されている。バッテリ水温センサ94は、ECU90に電気的に接続されている。バッテリ水温センサ94は、バッテリ水路51から流出する冷却水の温度を検出し、その温度を表す信号をECU90に出力する。ECU90は、その信号に基づいてバッテリ水路51から流出する冷却水の温度をバッテリ水温TWbatとして取得する。
デバイス水温センサ95は、「デバイス水路53の出口」と「第5HV水路65と第9HV水路69との接続部分P7」との間の第5HV水路65に配設されている。デバイス水温センサ95は、ECU90に電気的に接続されている。デバイス水温センサ95は、デバイス水路53から流出する冷却水の温度を検出し、その温度を表す信号をECU90に出力する。ECU90は、その信号に基づいてデバイス水路53から流出する冷却水の温度をデバイス水温TWdevとして取得する。
外気温センサ96は、機関110、第1MG111及び第2MG112等が発する熱の影響を受けずに外気の温度を検出可能な車両100の箇所に配設されている。外気温センサ96は、ECU90に電気的に接続されている。外気温センサ96は、外気の温度を検出し、その温度を表す信号をECU90に出力する。ECU90は、その信号に基づいて外気の温度を外気温Tairとして取得する。
冷媒温度センサ97は、第1冷媒通路81に配設されている。冷媒温度センサ97は、ECU90に電気的に接続されている。冷媒温度センサ97は、冷媒の温度を検出し、その温度を表す信号をECU90に出力する。ECU90は、その信号に基づいて冷媒の温度を冷媒温度TCとして取得する。
<実施装置の作動の概要>
次に、実施装置の作動の概要について説明する。
<内燃機関の運転等>
実施装置は、公知のように、車輪駆動軸160を介して駆動輪170に供給すべき出力PDreq(即ち、要求駆動力PDreq)を算出する。実施装置は、その要求駆動力PDreqに基づいて機関110から動力分割機構140に出力させる動力、第1MG111から動力分割機構140に出力させる動力及び第2MG112から動力分割機構140に出力させる動力をそれぞれ目標機関出力PEtgt、目標第1MG出力PM1tgt及び目標第2MG出力PM2tgtとして算出する。
実施装置は、目標機関出力PEtgtの出力が機関110から動力分割機構140に出力されるように機関110の運転を制御し、目標第1MG出力PM1tgt及び目標第2MG出力PM2tgtの出力がそれぞれ第1MG111及び第2MG112から動力分割機構140に出力されるようにインバータ131の作動を制御する。
<HV温度制御装置及びヒートポンプの作動>
バッテリ120から第1MG111又は第2MG112に電力が供給されている場合、バッテリ120は熱を発する。バッテリ120は、その温度Tbatが零度よりも高い所定の温度範囲WTbat内の温度に維持されているときに第1MG111又は第2MG112に効率良く電力を供給することができる。そこで、実施装置は、バッテリ120が作動しており且つバッテリ水温TWbatがバッテリ暖機水温TWbat_dan以上である場合、バッテリ120を冷却する要求(以下、「バッテリ冷却要求」と称呼する。)が発生していると判断する。本例において、バッテリ暖機水温TWbat_danは、バッテリ温度Tbatが所定の温度範囲WTbatの下限温度Tbat_lowerであるときのバッテリ水温TWbatであり、実験等に基づいて予め設定される。
同様に、デバイス180が作動している場合、デバイス180は熱を発する。デバイス180は、その温度Tdevが零度よりも高い所定の温度範囲WTdev内の温度に維持されているときに良好に作動する。そこで、実施装置は、デバイス180が作動しており且つデバイス水温TWdevがデバイス暖機水温TWdev_dan以上である場合、デバイス180を冷却する要求(以下、「デバイス冷却要求」と称呼する。)が発生していると判断する。本例において、デバイス暖機水温TWdev_danは、デバイス温度Tdevが所定の温度範囲WTdevの下限温度Tdev_lowerであるときのデバイス水温TWdevであり、実験等に基づいて予め設定される。
ところで、外気温Tairが高い場合、冷却水に対するHVラジエータ43の冷却能力が小さくなる。従って、外気温Tairが高いときに、バッテリ水路51に供給される第2冷却水(以下、「バッテリ冷却水」と称呼する。)及びデバイス水路53に供給される第2冷却水(以下、「デバイス冷却水」と称呼する。)をHVラジエータ43のみによって冷却していると、バッテリ温度Tbat及びデバイス温度Tdevをそれぞれ所定の温度範囲WTbat及び所定の温度範囲WTdev内の温度に維持できない可能性がある。
更に、冷却水に対するHVラジエータ43の冷却能力には限界がある。第1MG111からの出力と第2MG112からの出力との合計値(以下、「モータ出力PMtotal」と称呼する。)が大きい場合、デバイス180の発熱量が大きい。従って、モータ出力PMtotalが大きいときにバッテリ冷却水及びデバイス冷却水をHVラジエータ43のみによって冷却していると、バッテリ温度Tbat及びデバイス温度Tdevをそれぞれ所定の温度範囲WTbat及び所定の温度範囲WTdev内の温度に維持できない可能性がある。
同様に、バッテリ温度Tbat(特に、バッテリ120のセルの温度)が高いときもバッテリ冷却水及びデバイス冷却水をHVラジエータ43のみによって冷却していると、バッテリ温度Tbat及びデバイス温度Tdevをそれぞれ所定の温度範囲WTbat及び所定の温度範囲WTdev内の温度に維持できない可能性がある。
同様に、第1MG111の発熱量と第2MG112の発熱量との合計値(以下、「モータ発熱量HM」と称呼する。)が大きいときもバッテリ冷却水及びデバイス冷却水をHVラジエータ43のみによって冷却していると、バッテリ温度Tbat及びデバイス温度Tdevをそれぞれ所定の温度範囲WTbat及び所定の温度範囲WTdev内の温度に維持できない可能性がある。
従って、外気温Tairが高い場合、モータ出力PMtotalが大きい場合、バッテリ温度Tbatが高い場合及びモータ発熱量HMが大きい場合、バッテリ冷却水をヒートポンプ70によって冷却し、デバイス冷却水をHVラジエータ43によって冷却することが好ましい。
そこで、実施装置は、バッテリ冷却要求及びデバイス冷却要求の両方が発生しているときにヒートポンプ作動条件が成立しているか否かを判断する。ヒートポンプ作動条件は、以下に述べるように成立する4つの要求条件CHP1乃至CHP4の少なくとも1つが成立した場合に成立する。
(1)要求条件CHP1は、外気温Tairが所定温度Tair_thよりも高い場合に成立する。
(2)要求条件CHP2は、モータ出力PMtotalが水冷上限出力PMupperよりも大きい場合に成立する。実施装置は、目標第1MG出力PM1tgtと目標第2MG出力PM2tgtとの合計値をモータ出力PMtotalとして用いる。
(3)要求条件CHP3は、バッテリ水温TWbatが水冷上限水温TWbat_upperよりも高い場合に成立する。本例においては、バッテリ温度Tbat(特に、バッテリ120のセルの温度)を代表するパラメータとして、バッテリ水温TWbatを用いている。
(4)要求条件CHP4は、モータ発熱量HMが水冷上限発熱量HMupperよりも大きい場合に成立する。実施装置は、目標第1MG出力PM1tgt及び目標第2MG出力PM2tgt等に基づいてモータ発熱量HMを取得する。
本例において、所定温度Tair_thは、バッテリ冷却水及びデバイス冷却水をHVラジエータ43のみによって冷却していてもバッテリ温度Tbat及びデバイス温度Tdevをそれぞれ所定の温度範囲WTbat及びWTdev内の温度に維持できる外気温Tairの上限値であり、実験等に基づいて予め設定され、例えば、35℃である。
更に、本例において、水冷上限出力PMupperは、バッテリ冷却水及びデバイス冷却水をHVラジエータ43のみによって冷却していてもバッテリ温度Tbat及びデバイス温度Tdevをそれぞれ所定の温度範囲WTbat及びWTdev内の温度に維持できるモータ出力PMtotalの上限値であり、実験等に基づいて予め設定される。
更に、本例において、水冷上限水温TWbat_upperは、バッテリ冷却水及びデバイス冷却水をHVラジエータ43のみによって冷却していてもバッテリ温度Tbat及びデバイス温度Tdevをそれぞれ所定の温度範囲WTbat及びWTdev内の温度に維持できるバッテリ水温TWbatの上限値であり、実験等に基づいて予め設定され、例えば、45℃である。本例において、水冷上限水温TWbat_upperは、少なくとも、バッテリ暖機水温TWbat_dan以上の温度に設定され、例えば、バッテリ温度Tbatが所定の温度範囲WTbatの上限温度Tbat_upperであるときのバッテリ水温TWbatに設定される。
更に、本例において、水冷上限発熱量HMupperは、バッテリ冷却水及びデバイス冷却水をHVラジエータ43のみによって冷却していてもバッテリ温度Tbat及びデバイス温度Tdevをそれぞれ所定の温度範囲WTbat及びWTdev内の温度に維持できるモータ発熱量HMの上限値であり、実験等に基づいて予め設定される。
<第1HV循環制御及びHP循環停止制御>
バッテリ冷却要求及びデバイス冷却要求の両方が発生しているときにヒートポンプ作動条件が成立していない場合、実施装置は、図5に矢印で示したようにHV循環水路50において冷却水を循環させる第1HV循環制御を行うと共に、ヒートポンプ70の作動を停止させるHP循環停止制御を行う。
実施装置は、第1HV循環制御を行う場合、HV流量制御弁46を第4位置に設定し、第1HV水路遮断弁44を閉弁位置に設定し、第2HV水路遮断弁45を開弁位置に設定し、バッテリポンプ41、デバイスポンプ42及び熱交換ファン79を作動させる。
これにより、デバイスポンプ42から吐出された冷却水は、第4HV水路64を介してデバイス水路53に流入する。その冷却水は、デバイス水路53を流れた後、第5HV水路65を介してHVラジエータ水路54に流入する。一方、バッテリポンプ41から吐出された冷却水は、第1HV水路61、第9HV水路69及び第5HV水路65を介してHVラジエータ水路54に流入する。
HVラジエータ水路54に流入した冷却水は、HVラジエータ水路54を流れた後、第6HV水路66を介してHV流量制御弁46の内部水路に流入する。HV流量制御弁46の内部水路に流入した冷却水の一部は、第7HV水路67を介してデバイスポンプ42に取り込まれる。一方、HV流量制御弁46の内部水路に流入した冷却水の残りは、第8HV水路68及び第2HV水路62を介してバッテリ水路51に流入する。その冷却水は、バッテリ水路51を流れた後、第3HV水路63を介してバッテリポンプ41に取り込まれる。
第1HV循環制御が行われることにより、冷却水がHVラジエータ水路54を流れる間に冷却される。その冷却された冷却水がデバイス水路53及びバッテリ水路51に供給される。これにより、デバイス180及びバッテリ120が冷却される。
<第2HV循環制御及び第1HP循環制御>
一方、バッテリ冷却要求及びデバイス冷却要求の両方が発生しているときにヒートポンプ作動条件が成立している場合、実施装置は、図6に矢印で示したようにHV循環水路50において冷却水を循環させる第2HV循環制御を行うと共に、図6に矢印で示したように冷媒循環通路80において冷媒を循環させる第1HP循環制御を行う。
実施装置は、第2HV循環制御を行う場合、HV流量制御弁46を第2位置に設定し、第1HV水路遮断弁44を開弁位置に設定し、第2HV水路遮断弁45を閉弁位置に設定し、バッテリポンプ41、デバイスポンプ42及び熱交換ファン79を作動させる。
更に、実施装置は、第1HP循環制御を行う場合、第1膨張弁75aを非減圧位置に設定し、第2膨張弁75bを減圧位置に設定し、HPバイパス弁77を閉弁位置に設定し、第1冷媒通路遮断弁78aを開弁位置に設定し、第2冷媒通路遮断弁78bを閉弁位置に設定し、コンプレッサ74を作動させる。このとき、第3膨張弁75cは、減圧位置に設定されていても非減圧位置に設定されていてもよい。
第2HV循環制御が行われると、デバイスポンプ42から吐出された冷却水は、第4HV水路64を介してデバイス水路53に流入する。その冷却水は、デバイス水路53を流れた後、第5HV水路65を介してHVラジエータ水路54に流入する。その冷却水は、HVラジエータ水路54を流れた後、第6HV水路66、HV流量制御弁46の内部水路及び第7HV水路67を介してデバイスポンプ42に取り込まれる。これによれば、冷却水は、HVラジエータ水路54を流れる間に冷却される。その冷却された冷却水がデバイス水路53に供給される。その冷却水によってデバイス180が冷却される。
一方、バッテリポンプ41から吐出された冷却水は、第1HV水路61を介して蒸発器水路52に流入する。その冷却水は、蒸発器水路52を流れた後、第2HV水路62を介してバッテリ水路51に流入する。その冷却水は、バッテリ水路51を流れた後、第3HV水路63を介してバッテリポンプ41に取り込まれる。
第1HP循環制御が行われると、コンプレッサ74から吐出された冷媒は、第1冷媒通路81を介して凝縮器73に流入する。その冷媒は、凝縮器73内を流れた後、第2冷媒通路82を介して外気熱交換器72に流入する。その冷媒は、外気熱交換器72内を流れた後、第3冷媒通路83を介して第1蒸発器71aに流入する。その冷媒は、第1蒸発器71a内を流れた後、第4冷媒通路84を介してコンプレッサ74に取り込まれる。
第1HP循環制御によれば、第1膨張弁75aは、非減圧位置に設定され、第2膨張弁75bは、減圧位置に設定されている。従って、コンプレッサ74によって加圧されて温度の高くなった冷媒は、外気熱交換器72を通過するときにその熱を外気に放出する。これにより、その冷媒の温度が低下する。
その温度の低下した冷媒は、第2膨張弁75bを通過する。その冷媒の圧力は、その冷媒が第2膨張弁75bを通過することにより低下する。その圧力の低下した温度の低い冷媒は、第1蒸発器71aを通過する。その冷媒は、第1蒸発器71aを通過するときにHV循環水路50の蒸発器水路52を流れる冷却水から熱を吸収して蒸発する。これにより、バッテリ冷却水が冷却される。
第1HV循環制御及びHP循環停止制御が行われた場合、バッテリ冷却水もデバイス冷却水も、HVラジエータ43によって冷却される。一方、第2HV循環制御及び第1HP循環制御が行われた場合、バッテリ冷却水は、ヒートポンプ70の第1蒸発器71aによって冷却され、デバイス冷却水は、HVラジエータ43によって冷却される。従って、第2HV循環制御及び第1HP循環制御が行われた場合、第1HV循環制御及びHP循環停止制御が行われた場合に比べて、バッテリ冷却水及びデバイス冷却水の温度が低くなる。
このため、外気温Tairが所定温度Tair_thよりも高い場合、モータ出力PMtotalが水冷上限出力PMupperよりも大きい場合、バッテリ水温TWbatが水冷上限水温TWbat_upperよりも高い場合及びモータ発熱量HMが水冷上限発熱量HMupperよりも大きい場合でも、バッテリ温度Tbat及びデバイス温度Tdevをそれぞれ所定の温度範囲WTbat及びWtdev内の温度に維持できる可能性が大きくなる。
<機関温度制御装置の作動>
機関110が運転されている場合、機関110は熱を発する。機関110は、その温度Tengが零度よりも高い所定の温度範囲WTeng内の温度に維持されているとき、機関110から排出される排ガス中のエミッションの量が少なくなる等、好ましい状態で作動する。そこで、実施装置は、機関運転中、機関水温TWengが機関暖機水温TWeng_dan以上である場合、機関110を冷却する要求(以下、「機関冷却要求」と称呼する。)が発生していると判断する。本例において、機関暖機水温TWeng_danは、機関温度Tengが所定の温度範囲WTengの下限温度Teng_lowerであるときの機関水温TWengであり、実験等に基づいて予め設定される。
一方、機関運転中、機関水温TWengが機関暖機水温TWeng_danよりも低い場合、実施装置は、機関冷却要求が発生していないと判断する。更に、実施装置は、機関110の運転が停止されている場合にも、機関冷却要求が発生していないと判断する。
更に、先に述べたように、実施装置は、システム起動スイッチ91がオン位置に設定されているときに冷暖房スイッチ92がオン位置に設定された場合、車両100の室内を暖房する要求が発生していると判断する。このとき、実施装置は、ヒータコア14の温度を上昇させるためにヒータコア14を加熱する要求(以下、「ヒータコア加熱要求」と称呼する。)が発生していると判断する。
<第1機関循環制御>
実施装置は、機関冷却要求が発生しており且つヒータコア加熱要求が発生していない場合、図5に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第1機関循環制御を行う。実施装置は、第1機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を閉弁位置に設定し、機関水路遮断弁16を開弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させ、熱交換ファン79を作動させる。
第1機関循環制御が行われた場合、機関ポンプ11から吐出された冷却水は、第1機関水路31を介して機関内部水路21に流入する。その冷却水は、機関内部水路21を流れた後、第2機関水路32を介して機関ラジエータ水路22に流入する。その冷却水は、機関ラジエータ水路22を流れた後、第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。
この場合、冷却水は、機関内部水路21を流れる間に加熱される。その冷却水は、機関ラジエータ水路22を流れる間に機関ラジエータ13によって冷却される。その冷却水は、機関内部水路21に供給される。これにより、機関110が冷却される。
<第2機関循環制御>
これに対し、機関冷却要求が発生しており且つヒータコア加熱要求が発生している場合、実施装置は、図6に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第2機関循環制御を行う。実施装置は、第2機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第3位置に設定し、機関水路遮断弁16を開弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させ、熱交換ファン79を作動させる。
第2機関循環制御が行われた場合、機関ポンプ11から吐出された冷却水は、第1機関水路31を介して機関内部水路21に流入する。その冷却水は、機関内部水路21を流れた後、第2機関水路32に流出する。その冷却水の一部は、第2機関水路32を介して機関ラジエータ水路22に流入する。その冷却水は、機関ラジエータ水路22を流れた後、第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。一方、第2機関水路32に流出した冷却水の残りは、第2機関水路32、第8機関水路38及び第6機関水路36を介してコア水路23に流入する。その冷却水は、コア水路23を流れた後、第7機関水路37、第9機関水路39及び第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。
この場合、機関内部水路21から第2機関水路32に流出した冷却水の一部は、機関ラジエータ13によって冷却されて機関内部水路21に供給され、機関内部水路21から第2機関水路32に流出した冷却水の残りは、機関ラジエータ13によって冷却されずにコア水路23に供給される。従って、機関110は、機関ラジエータ13によって冷却された冷却水によって冷却され、ヒータコア14は、機関ラジエータ13によって冷却されていない冷却水によって加熱される。
<機関冷却要求が発生していない場合の機関循環制御>
ところで、第2HV循環制御及び第1HP循環制御が行われている場合(図6を参照。)において、バッテリ120の発熱量が非常に大きかったり外気の温度が非常に高かったりすると、ヒートポンプ70によるバッテリ冷却水の冷却が十分ではなく、その結果、バッテリ温度Tbatを所定の温度範囲WTbat内の温度に維持できない可能性がある。
一方、機関冷却要求が発生していない場合、機関温度Tengは比較的低い。従って、凝縮器水路24及び機関内部水路21を流れるように冷却水を機関循環水路20において循環させれば、凝縮器73において凝縮器水路24を流れる冷却水に冷媒の熱を放出させ、冷却水が機関内部水路21を流れる間に冷却水の熱を機関110に放出させることができる。これによれば、冷媒は、外気熱交換器72によってだけでなく、凝縮器73によっても冷却される。このため、バッテリ120の発熱量が非常に大きかったり外気の温度が非常に高かったりする場合でも、バッテリ温度Tbatを所定の温度範囲WTbat内の温度に維持できる可能性が大きくなる。
そこで、実施装置は、上記第1HP循環制御を行っているときに機関冷却要求が発生していない場合、冷媒の熱を機関110に放出させるために機関ポンプ11を作動させる条件(以下、「機関ポンプ作動条件」と称呼する。)が成立しているか否かを判断する。機関ポンプ作動条件は、以下に述べるように成立する許可条件CPが成立しており且つ以下に述べるように成立する2つの要求条件CEP1及びCEP2の少なくとも1つが成立している場合に成立する。
(1)許可条件CPは、機関水温TWengが凝縮器73に流入する冷媒の温度よりも低い場合に成立する。
(2)要求条件CEP1は、冷媒温度TCが上限冷媒温度TCupperよりも大きい場合に成立する。尚、要求条件CEP1は、第1蒸発器71aから流出する冷媒が持つ熱エネルギ量EH(以下、「冷媒熱エネルギ量EH」と称呼する。)が上限熱エネルギ量EHupperよりも大きい場合に成立するようになっていてもよい。
(3)要求条件CEP2は、機関水温TWengが機関暖機水温TWeng_danよりも低い場合に成立する。
本例において、上限冷媒温度TCupperは、冷媒を外気熱交換器72のみを用いて冷却していても要求温度TCreq以下の冷媒を第1蒸発器71aに供給できる冷媒温度TCの上限値であり、実験等に基づいて予め設定される。本例において、上記要求温度TCreqは、バッテリ温度Tbatを所定の温度範囲WTbat内の温度に維持するために第1蒸発器71aに供給される冷媒の温度として要求される温度である。
又、上限熱エネルギ量EHupperは、冷媒を外気熱交換器72のみを用いて冷却していても要求温度TCreq以下の冷媒を第1蒸発器71aに供給できる冷媒熱エネルギ量EHの上限値であり、実験等に基づいて予め設定される。冷媒熱エネルギ量EHは、冷媒温度TC等を用いて取得可能である。尚、上限熱エネルギ量EHupperを外気温Tair等に応じた値に設定するようにしてもよい。
機関ポンプ作動条件が成立している場合、実施装置は、機関ポンプ11の作動が許可されており且つ機関ポンプ11の作動が要求されていると判断する。
更に、冷媒温度TCが非常に高い場合、凝縮器水路24から流出する冷却水を機関ラジエータ13を用いずに機関110のみを用いて冷却していると、機関循環水路20を循環する冷却水の冷却が十分ではない可能性がある。又、冷却水を機関ラジエータ13を用いずに機関110のみを用いて冷却しているときに機関水温TWengが非常に高い場合にも、機関循環水路20を循環する冷却水の冷却が十分ではない可能性がある。冷却水の冷却が十分ではない場合、凝縮器73における冷媒の冷却も十分ではなく、その結果、要求温度TCreq以下の冷媒を第1蒸発器71aに供給できない可能性がある。
そこで、機関ポンプ作動条件が成立している場合、実施装置は、冷却水を機関ラジエータ13によって冷却する条件(以下、「ラジエータ冷却条件」と称呼する。)が成立しているか否かを判断する。ラジエータ冷却条件は、以下に述べるように成立する2つの要求条件CRC1及びCRC2の少なくとも1つが成立している場合に成立する。
(1)要求条件CRC1は、冷媒温度TCが所定冷媒温度TCthよりも高い場合に成立する。要求条件CRC1は、冷媒熱エネルギ量EHが所定の熱エネルギ量EHthよりも大きい場合に成立するようにされてもよい。
(2)要求条件CRC2は、機関水温TWengが所定の機関水温TWeng_thよりも高い場合に成立する。
本例において、上記所定冷媒温度TCthは、上限冷媒温度TCupper以上であって、機関ラジエータ13を用いずに機関110のみを用いて冷却した冷却水によって冷媒を冷却していても要求温度TCreq以下の冷媒を第1蒸発器71aに供給できる冷媒温度TCの上限値であり、実験等に基づいて予め設定される。
又、上記所定の熱エネルギ量EHthは、上限熱エネルギ量EHupper以上の値であって、機関ラジエータ13を用いずに機関110のみを用いて冷却した冷却水によって冷媒を冷却していても要求温度TCreq以下の冷媒を第1蒸発器71aに供給できる冷媒熱エネルギ量EHの上限値であり、実験等に基づいて予め設定される。
更に、本例において、上記所定の機関水温TWeng_thは、機関ラジエータ13を用いずに機関110のみを用いて冷却した冷却水によって冷媒を冷却していても要求温度TCreq以下の冷媒を第1蒸発器71aに供給できる機関水温TWengの上限値であり、実験等に基づいて予め設定される。
<第3機関循環制御>
機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立していない場合、実施装置は、ヒータコア加熱要求がなければ、図7に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第3機関循環制御を行う。実施装置は、第3機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第1位置に設定し、機関水路遮断弁16を閉弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させる。尚、このとき、第2HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
この場合、機関ポンプ11から吐出された冷却水は、第1機関水路31を介して機関内部水路21に流入する。その冷却水は、機関内部水路21を流れた後、第2機関水路32及び第8機関水路38を介して機関流量制御弁17の内部水路に流入する。その冷却水は、機関流量制御弁17の内部水路及び第5機関水路35を介して凝縮器水路24に流入する。その冷却水は、凝縮器水路24を流れた後、第4機関水路34、第7機関水路37、第9機関水路39及び第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。
第3機関循環制御が行われるときには機関冷却要求が発生していないので、機関温度Tengは比較的低い。従って、冷却水は、それが持つ熱を機関110に放出することができる。これにより、冷却水が冷却される。その冷却水は、凝縮器水路24に供給される。第3機関循環制御が行われるときには、第2HV循環制御及び第1HP循環制御が行われている。従って、図7に矢印で示したように、HV循環水路50において冷却水が循環し、冷媒循環通路80において冷媒が循環している。このため、冷媒は、凝縮器73において凝縮器水路24を流れる冷却水によって冷却される。その冷媒は、外気熱交換器72において更に冷却される。即ち、冷媒は、凝縮器73と外気熱交換器72との両方によって冷却される。その冷媒は、第1蒸発器71aに供給される。このため、要求温度TCreq以下の冷媒を第1蒸発器71aに供給できる可能性が大きくなる。その冷媒によって、バッテリ冷却水が蒸発器水路52を流れる間に冷却される。このため、バッテリ温度Tbatを所定の温度範囲WTbat内の温度に維持できる可能性が大きくなる。
更に、第3機関循環制御が行われると、冷却水から放出される熱によって機関110が加熱されるので、機関温度Tengが上昇する。従って、後に機関運転が開始された場合、機関運転の開始時の機関温度Tengが比較的高い。このため、機関運転の開始時に機関110から排出される排ガス中のエミッション量を少なくすることができる。又、機関運転の開始時、機関110を潤滑する潤滑油の温度も比較的高い。このため、機関110の可動部品の摩擦抵抗が小さく、その結果、機関110を効率良く運転させることができる。
<第4機関循環制御>
これに対し、機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立している場合、実施装置は、ヒータコア加熱要求がなければ、図8に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第4機関循環制御を行う。実施装置は、第4機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第1位置に設定し、機関水路遮断弁16を開弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させる。尚、このとき、第2HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
この場合、機関ポンプ11から吐出された冷却水は、第1機関水路31を介して機関内部水路21に流入する。その冷却水は、機関内部水路21を流れた後、第2機関水路32に流出する。その冷却水の一部は、第2機関水路32を介して機関ラジエータ水路22に流入する。その冷却水は、機関ラジエータ水路22を流れた後、第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。一方、第2機関水路32に流出した冷却水の残りは、第2機関水路32及び第8機関水路38を介して機関流量制御弁17の内部水路に流入する。その冷却水は、機関流量制御弁17の内部水路から第5機関水路35に流出する。その冷却水は、第5機関水路35を介して凝縮器水路24に流入する。その冷却水は、凝縮器水路24を流れた後、第4機関水路34、第7機関水路37、第9機関水路39及び第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。
第4機関循環制御が行われるときにも機関冷却要求が発生していないので、機関温度Tengは比較的低い。従って、冷却水は、それが持つ熱を機関110に放出することにより冷却されると共に、機関ラジエータ13によっても冷却される。その冷却水は、凝縮器水路24に供給される。そして、第4機関循環制御が行われるときにも、第2HV循環制御及び第1HP循環制御が行われている。従って、図8に矢印で示したように、HV循環水路50において冷却水が循環し、冷媒循環通路80において冷媒が循環している。このため、第3機関循環制御が行われた場合と同様に、バッテリ温度Tbatを所定の温度範囲WTbat内の温度に維持できる可能性が大きくなる。更に、後に機関運転が開始された場合、機関運転の開始時の機関温度Tengが比較的高いため、機関運転の開始時の排ガス中のエミッション量を少なくすることができる。加えて、機関運転の開始時、機関110を潤滑する潤滑油の温度も比較的高いため、機関110を効率良く運転させることができる。
更に、第4機関循環制御が行われると、凝縮器水路24を流れる間に加熱された冷却水の一部は、機関ラジエータ水路22に供給される。その冷却水は、機関ラジエータ13によって冷却される。このため、冷媒熱エネルギ量EHが所定の熱エネルギ量EHthよりも大きい場合(即ち、要求条件CRC1が成立している場合)でも、機関温度Tengが過剰に高くなることを防止できる可能性が大きくなる。或いは、機関水温TWengが所定の機関水温TWeng_thよりも高い場合(即ち、要求条件CRC2が成立している場合)でも、機関温度Tengが過剰に高くなることを防止できる可能性が大きくなる。
<第5機関循環制御>
機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立していないときにヒータコア加熱要求が発生している場合、実施装置は、図9に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第5機関循環制御を行う。実施装置は、第5機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第4位置に設定し、機関水路遮断弁16を閉弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させる。尚、このとき、第2HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
この場合、機関ポンプ11から吐出された冷却水は、第1機関水路31を介して機関内部水路21に流入する。その冷却水は、機関内部水路21を流れた後、第2機関水路32及び第8機関水路38を介して機関流量制御弁17の内部水路に流入する。その冷却水の一部は、機関流量制御弁17の内部水路から第5機関水路35に流出する。その冷却水は、第5機関水路35を介して凝縮器水路24に流入する。その冷却水は、凝縮器水路24を流れた後、第4機関水路34、第7機関水路37、第9機関水路39及び第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。一方、機関流量制御弁17の内部水路に流入した冷却水の残りは、機関流量制御弁17の内部水路から第6機関水路36に流出する。その冷却水は、第6機関水路36を介してコア水路23に流入する。その冷却水は、コア水路23を流れた後、第7機関水路37、第9機関水路39及び第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。
第5機関循環制御が行われるときにも機関冷却要求が発生していないので、機関温度Tengは比較的低い。従って、冷却水は、それが持つ熱を機関110に放出することができる。これにより、冷却水が冷却される。その冷却水は、凝縮器水路24に供給される。そして、第5機関循環制御が行われるときには、第2HV循環制御及び第1HP循環制御が行われている。従って、図9に矢印で示したように、HV循環水路50において冷却水が循環し、冷媒循環通路80において冷媒が循環している。このため、第3機関循環制御が行われた場合と同様に、バッテリ温度Tbatを所定の温度範囲WTbat内の温度に維持できる可能性が大きくなる。更に、後に機関運転が開始された場合、機関運転の開始時の機関温度Tengが比較的高いため、機関運転の開始時の排ガス中のエミッション量を少なくすることができる。加えて、機関運転の開始時、機関110を潤滑する潤滑油の温度も比較的高いため、機関110を効率良く運転させることができる。
更に、凝縮器水路24を流れる間に加熱された冷却水がコア水路23に供給されるので、ヒータコア14が加熱される。これにより、ヒータコア加熱要求に応えることもできる。
<第6機関循環制御>
これに対し、機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立しているときにヒータコア加熱要求が発生している場合、実施装置は、図10に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第6機関循環制御を行う。実施装置は、第6機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第4位置に設定し、機関水路遮断弁16を開弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11、暖房ポンプ12の作動を停止させる。尚、このとき、第2HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
この場合、機関ポンプ11から吐出された冷却水は、第1機関水路31を介して機関内部水路21に流入する。その冷却水は、機関内部水路21を流れた後、第2機関水路32に流出する。その冷却水の一部は、第2機関水路32を介して機関ラジエータ水路22に流入する。その冷却水は、機関ラジエータ水路22を流れた後、第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。
一方、第2機関水路32に流出した冷却水の残りは、第2機関水路32及び第8機関水路38を介して機関流量制御弁17の内部水路に流入する。その冷却水の一部は、機関流量制御弁17の内部水路から第5機関水路35に流出する。その冷却水は、第5機関水路35を介して凝縮器水路24に流入する。その冷却水は、凝縮器水路24を流れた後、第4機関水路34、第7機関水路37、第9機関水路39及び第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。一方、機関流量制御弁17の内部水路に流入した冷却水の残りは、機関流量制御弁17の内部水路から第6機関水路36に流出する。その冷却水は、第6機関水路36を介してコア水路23に流入する。その冷却水は、コア水路23を流れた後、第7機関水路37、第9機関水路39及び第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。
第6機関循環制御が行われるときにも機関冷却要求が発生していないので、機関温度Tengは比較的低い。従って、冷却水は、それが持つ熱を機関110に放出することにより冷却されると共に、機関ラジエータ13によっても冷却される。その冷却水は、凝縮器水路24に供給される。そして、第6機関循環制御が行われるときにも、第2HV循環制御及び第1HP循環制御が行われている。従って、図10に矢印で示したように、HV循環水路50において冷却水が循環し、冷媒循環通路80において冷媒が循環している。このため、第3機関循環制御が行われた場合と同様に、バッテリ温度Tbatを所定の温度範囲WTbat内の温度に維持できる可能性が大きくなる。更に、後に機関運転が開始された場合、機関運転の開始時の機関温度Tengが比較的高いため、機関運転の開始時の排ガス中のエミッション量を少なくすることができる。加えて、機関運転の開始時、機関110を潤滑する潤滑油の温度も比較的高いため、機関110を効率良く運転させることができる。
更に、第6機関循環制御が行われると、凝縮器水路24を流れる間に加熱された冷却水の一部は、機関ラジエータ水路22に供給される。その冷却水は、機関ラジエータ13によって冷却される。従って、第4機関循環制御が行われた場合と同様に、機関温度Tengが過剰に高くなることを防止できる可能性が大きくなる。
更に、凝縮器水路24を流れる間に加熱された冷却水の一部がコア水路23に供給される。その冷却水によってヒータコア14が加熱される。これにより、ヒータコア加熱要求に応えることもできる。
以上が実施装置の作動の概要である。実施装置が第2HV循環制御及び第1HP循環制御を行っているときに第3機関循環制御乃至第6機関循環制御の何れかを行うことにより、冷媒を外気熱交換器72によってのみ冷却しているとバッテリ温度Tbatを所定の温度範囲WTbat内の温度に維持できない可能性がある場合において、バッテリ温度Tbatを所定の温度範囲WTbat内の温度に維持できる可能性が大きくなる。
<実施装置の具体的な作動>
次に、実施装置の具体的な作動について説明する。実施装置のECU90のCPU(以下、単に「CPU」と称呼する。)は、システム起動スイッチ91がオン位置に設定されているとき、図11にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。
従って、所定のタイミングになると、CPUは、図11のステップ1100から処理を開始してステップ1110に進み、機関冷却要求フラグXeng_coolの値が「1」であるか否かを判定する。フラグXeng_coolの値は、機関冷却要求が発生している場合に「1」に設定され、機関冷却要求が発生していない場合に「0」に設定される。
機関冷却要求フラグXeng_coolの値が「1」である場合、CPUは、ステップ1110にて「Yes」と判定してステップ1120に進み、コア加熱要求フラグXhc_heatの値が「1」であるか否かを判定する。フラグXhc_heatの値は、ヒータコア加熱要求が発生している場合に「1」に設定され、ヒータコア加熱要求が発生していない場合に「0」に設定される。
コア加熱要求フラグXhc_heatの値が「1」である場合、CPUは、ステップ1120にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ1140の処理を行う。その後、CPUは、ステップ1195に進み、本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1140:CPUは、上記第2機関循環制御を実行する。この場合、冷却水は、図6に矢印で示したように機関循環水路20を循環する。
これに対し、コア加熱要求フラグXhc_heatの値が「0」である場合、CPUは、ステップ1120にて「No」と判定し、以下に述べるステップ1150の処理を行う。その後、CPUはステップ1195に進み、本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1150:CPUは、上記第1機関循環制御を実行する。この場合、冷却水は、図5に矢印で示したように機関循環水路20を循環する。
CPUがステップ1110の処理を実行する時点において機関冷却要求フラグXeng_coolの値が「0」である場合、CPUは、ステップ1110にて「No」と判定してステップ1170に進み、ヒートポンプ作動フラグXhp_actの値が「1」であるか否かを判定する。フラグXhp_actの値は、ヒートポンプ70のコンプレッサ74が作動されている場合に「1」に設定され、コンプレッサ74が作動されていない場合に「0」に設定される。
ヒートポンプ作動フラグXhp_actの値が「1」である場合、CPUは、ステップ1170にて「Yes」と判定してステップ1180に進み、図12にフローチャートにより示したルーチンを実行する。
従って、CPUは、ステップ1180に進むと、図12のステップ1200から処理を開始してステップ1210に進み、機関ポンプ作動条件フラグXepの値が「1」であるか否かを判定する。フラグXepの値は、上記機関ポンプ作動条件が成立している場合に「1」に設定され、機関ポンプ作動条件が成立していない場合に「0」に設定される。
機関ポンプ作動条件フラグXepの値が「1」である場合、CPUは、ステップ1210にて「Yes」と判定してステップ1220に進み、コア加熱要求フラグXhc_heatの値が「1」であるか否かを判定する。
コア加熱要求フラグXhc_heatの値が「1」である場合、CPUは、ステップ1220にて「Yes」と判定してステップ1230に進み、ラジエータ冷却条件フラグXradの値が「1」であるか否かを判定する。フラグXradの値は、上記ラジエータ冷却条件が成立している場合に「1」に設定され、ラジエータ冷却条件が成立していない場合に「0」に設定される。
ラジエータ冷却条件フラグXradの値が「1」である場合、CPUは、ステップ1230にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ1240の処理を行う。その後、CPUは、ステップ1295を経由して図11のステップ1195に進む。
ステップ1240:CPUは、上記第6機関循環制御を実行する。この場合、冷却水は、図10に矢印で示したように機関循環水路20を循環する。
これに対し、ラジエータ冷却条件フラグXradの値が「0」である場合、CPUは、ステップ1230にて「No」と判定し、以下に述べるステップ1250の処理を行う。その後、CPUは、ステップ1295を経由して図11のステップ1195に進む。
ステップ1250:CPUは、上記第5機関循環制御を実行する。この場合、冷却水は、図9に矢印で示したように機関循環水路20を循環する。
CPUがステップ1220の処理を実行する時点においてコア加熱要求フラグXhc_heatの値が「0」である場合、CPUは、ステップ1220にて「No」と判定してステップ1260に進み、ラジエータ冷却条件フラグXradの値が「1」であるか否かを判定する。
ラジエータ冷却条件フラグXradの値が「1」である場合、CPUは、ステップ1260にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ1270の処理を行う。その後、CPUは、ステップ1295を経由して図11のステップ1195に進む。
ステップ1270:CPUは、上記第4機関循環制御を行う。この場合、冷却水は、図8に矢印で示したように機関循環水路20を循環する。
これに対し、ラジエータ冷却条件フラグXradの値が「0」である場合、CPUは、ステップ1260にて「No」と判定し、以下に述べるステップ1280の処理を行う。その後、CPUは、ステップ1295を経由して図11のステップ1195に進む。
ステップ1280:CPUは、上記第3機関循環制御を行う。この場合、冷却水は、図7に矢印で示したように機関循環水路20を循環する。
CPUがステップ1210の処理を実行する時点において機関ポンプ作動条件フラグXepの値が「0」である場合、CPUは、ステップ1210にて「No」と判定し、以下に述べるステップ1290の処理を行う。その後、CPUは、ステップ1295を経由して図11のステップ1195に進む。
ステップ1290:CPUは、機関ポンプ11の作動を停止させる機関循環停止制御を行う。この場合、機関循環水路20における冷却水の循環が停止する。
更に、CPUが図11のステップ1170の処理を実行する時点においてヒートポンプ作動フラグXhp_actの値が「0」である場合、CPUは、ステップ1170にて「No」と判定し、以下に述べるステップ1190の処理を行う。その後、CPUは、ステップ1195に進み、本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1190:CPUは、上記機関循環停止制御を実行する。この場合、機関循環水路20における冷却水の循環が停止する。
更に、CPUは、図13にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPUは、図13のステップ1300から処理を開始してステップ1310に進み、バッテリ冷却要求フラグXbat_coolの値が「1」であるか否かを判定する。フラグXbat_coolの値は、バッテリ冷却要求が発生している場合に「1」に設定され、バッテリ冷却要求が発生していない場合に「0」に設定される。
バッテリ冷却要求フラグXbat_coolの値が「1」である場合、CPUは、ステップ1310にて「Yes」と判定してステップ1320に進み、デバイス冷却要求フラグXdev_coolの値が「1」であるか否かを判定する。フラグXbat_coolの値は、デバイス冷却要求が発生している場合に「1」に設定され、デバイス冷却要求が発生していない場合に「0」に設定される。
デバイス冷却要求フラグXdev_coolの値が「1」である場合、CPUは、ステップ1320にて「Yes」と判定してステップ1330に進み、ヒートポンプ作動条件フラグXhpの値が「1」であるか否かを判定する。フラグXhpの値は、上記ヒートポンプ作動条件が成立している場合に「1」に設定され、ヒートポンプ作動条件が成立していない場合に「0」に設定される。
ヒートポンプ作動条件フラグXhpの値が「1」である場合、CPUは、ステップ1330にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ1340の処理を行う。その後、CPUは、ステップ1395に進み、本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1340:CPUは、上記第2HV循環制御及び上記第1HP循環制御を実行する。この場合、冷却水及び冷媒は、それぞれ、図6に矢印で示したようにHV循環水路50及び冷媒循環通路80を循環する。
これに対し、ヒートポンプ作動条件フラグXhpの値が「0」である場合、CPUは、ステップ1330にて「No」と判定し、以下に述べるステップ1350の処理を実行する。その後、CPUは、ステップ1395に進み、本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1350:CPUは、上記第1HV循環制御及び上記HP循環停止制御を実行する。この場合、冷却水は、図5に矢印で示したようにHV循環水路50を循環する。冷媒循環通路80における冷媒の循環は停止する。
CPUがステップ1320の処理を実行する時点においてデバイス冷却要求フラグXdev_coolの値が「0」である場合、CPUは、ステップ1320にて「No」と判定してステップ1360に進み、図14にフローチャートにより示したルーチンを実行する。従って、従っては、ステップ1360に進むと、図14のステップ1400から処理を開始してステップ1410に進み、ヒートポンプ作動条件フラグXhpの値が「1」であるか否かを判定する。
ヒートポンプ作動条件フラグXhpの値が「1」である場合、CPUは、ステップ1410にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ1420の処理を行う。その後、CPUは、ステップ1495を経由して図13のステップ1395に進み、本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1420:CPUは、図16に矢印で示したようにHV循環水路50において冷却水を循環させる第3HV循環制御及び上記第1HP循環制御を実行する。CPUは、第3HV循環制御を実行する場合、HV流量制御弁46を閉弁位置に設定し、第1HV水路遮断弁44を開弁位置に設定し、第2HV水路遮断弁45を閉弁位置に設定し、バッテリポンプ41を作動させ、デバイスポンプ42の作動を停止させる。
第3HV循環制御が実行された場合、バッテリポンプ41から吐出された冷却水は、第1HV水路61を介して蒸発器水路52に流入する。その冷却水は、蒸発器水路52を流れた後、第2HV水路62を介してバッテリ水路51に流入する。その冷却水は、バッテリ水路51を流れた後、第3HV水路63を介してバッテリポンプ41に取り込まれる。これにより、ヒートポンプ70によって冷却された冷却水がバッテリ水路51に供給され、その冷却水によってバッテリ120が冷却される。
これに対し、ヒートポンプ作動条件フラグXhpの値が「0」である場合、CPUは、ステップ1410にて「No」と判定し、以下に述べるステップ1430の処理を行う。その後、CPUは、ステップ1495を経由してステップ1395に進み、本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1430:CPUは、図17に矢印で示したようにHV循環水路50において冷却水を循環させる第4HV循環制御及び上記HP循環停止制御を実行する。CPUは、第4HV循環制御を実行する場合、HV流量制御弁46を第1位置に設定し、第1HV水路遮断弁44を閉弁位置に設定し、第2HV水路遮断弁45を開弁位置に設定し、バッテリポンプ41を作動させ、デバイスポンプ42の作動を停止させ、熱交換ファン79を作動させる。
第4HV循環制御が実行された場合、バッテリポンプ41から吐出された冷却水は、第1HV水路61、第9HV水路69及び第5HV水路65を介してHVラジエータ水路54に流入する。その冷却水は、HVラジエータ水路54を流れた後、第6HV水路66、HV流量制御弁46、第8HV水路68及び第2HV水路62を介してバッテリ水路51に流入する。その冷却水は、バッテリ水路51を流れた後、第3HV水路63を介してバッテリポンプ41に取り込まれる。これにより、HVラジエータ43によって冷却された冷却水がバッテリ水路51に供給され、その冷却水によってバッテリ120が冷却される。
HP循環停止制御が実行された場合、冷媒循環通路80における冷媒の循環は停止する。
CPUが図13のステップ1310の処理を実行する時点においてバッテリ冷却要求フラグXbat_coolの値が「0」である場合、CPUは、ステップ1310にて「No」と判定してステップ1370に進み、図15にフローチャートにより示したルーチンを実行する。従って、CPUは、ステップ1370に進むと、図15のステップ1500から処理を開始してステップ1510に進み、デバイス冷却要求フラグXdev_coolの値が「1」であるか否かを判定する。
デバイス冷却要求フラグXdev_coolの値が「1」である場合、CPUは、ステップ1510にて「Yes」と判定し、以下に述べるステップ1520の処理を行う。その後、CPUは、ステップ1595を経由してステップ1395に進み、本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1520:CPUは、図18に矢印で示したようにHV循環水路50において冷却水を循環させる第5HV循環制御及び上記HP循環停止制御を実行する。CPUは、第5HV循環制御を実行する場合、HV流量制御弁46を第2位置に設定し、第1HV水路遮断弁44を閉弁位置に設定し、第2HV水路遮断弁45を閉弁位置に設定し、バッテリポンプ41の作動を停止させ、デバイスポンプ42を作動させ、熱交換ファン79を作動させる。
第5HV循環制御が実行された場合、デバイスポンプ42から吐出された冷却水は、第4HV水路64を介してデバイス水路53に流入する。その冷却水は、デバイス水路53を流れた後、第5HV水路65を介してHVラジエータ水路54に流入する。その冷却水は、HVラジエータ水路54を流れた後、第6HV水路66、HV流量制御弁46の内部水路及び第7HV水路67を介してデバイスポンプ42に取り込まれる。これにより、HVラジエータ43によって冷却された冷却水がデバイス水路53に供給され、その冷却水によってデバイス180が冷却される。
HP循環停止制御が実行された場合、冷媒循環通路80における冷媒の循環は停止する。
これに対し、デバイス冷却要求フラグXdev_coolの値が「0」である場合、CPUは、ステップ1510にて「No」と判定し、以下に述べるステップ1530の処理を行う。その後、CPUは、ステップ1495を経由してステップ1395に進み、本ルーチンを一旦終了する。
ステップ1530:CPUは、「HV循環水路50における冷却水の循環を停止させるHV循環停止制御」及び「冷媒循環通路80における冷媒の循環を停止させる上記HP循環停止制御」を実行する。CPUは、HV循環停止制御を実行する場合、バッテリポンプ41及びデバイスポンプ42の作動を停止させる。
以上が実施装置の具体的な作動である。実施装置は、機関ポンプ作動条件が成立しているとき(図12のステップ1210にて「Yes」と判定されたとき)に第3機関循環制御乃至第6機関循環制御(図12のステップ1240、ステップ1250、ステップ1270及びステップ1280の処理)の何れかを実行する。これにより、冷媒を外気熱交換器72によってのみ冷却しているとバッテリ温度Tbatを所定の温度範囲WTbat内の温度に維持できない可能性がある場合において、バッテリ温度Tbatを所定の温度範囲WTbat内の温度に維持できる可能性が大きくなる。
<第2HP循環制御>
更に、実施装置は、例えば、上記ヒートポンプ作動条件が成立しておらず且つ暖房要求が発生していないときに冷房要求が発生した場合、第2蒸発器71bによって冷却された空気を車両100の室内に供給するためにヒートポンプ70を作動させるように構成されている。即ち、上記ヒートポンプ作動条件が成立しておらず且つ暖房要求が発生していないときに冷房要求が発生した場合、実施装置は、図19に矢印で示したように冷媒を冷媒循環通路80において循環させる第2HP循環制御を行う。実施装置は、第2HP循環制御を行う場合、第1膨張弁75aを非減圧位置に設定し、第3膨張弁75cを減圧位置に設定し、第1冷媒通路遮断弁78aを閉弁位置に設定し、第2冷媒通路遮断弁78bを開弁位置に設定し、HPバイパス弁77を閉弁位置に設定し、コンプレッサ74を作動させ、熱交換ファン79を作動させる。
この場合、コンプレッサ74から吐出された冷媒は、第1冷媒通路81を介して凝縮器73に流入する。その冷媒は、凝縮器73を流れた後、第2冷媒通路82を介して外気熱交換器72に流入する。その冷媒は、外気熱交換器72を流れた後、第3冷媒通路83及び第5冷媒通路85を介して第2蒸発器71bに流入する。その冷媒は、第2蒸発器71bを流れた後、第6冷媒通路86及び第4冷媒通路84を介してコンプレッサ74に取り込まれる。
これによれば、コンプレッサ74によって加圧されて温度の高くなった冷媒は、外気熱交換器72においてその熱を外気に放出する。これにより、冷媒が冷却される。その冷媒は、第3冷媒通路83及び第5冷媒通路85を介して第2蒸発器71bに流入する。冷媒は、第5冷媒通路85を流れる間に第3膨張弁75cを通過する。そのときに冷媒が減圧されて蒸発しやすい状態となる。従って、第2蒸発器71bに流入した冷媒は、その第2蒸発器71bにファンによって当てられる空気から熱を吸収して蒸発する。これにより、第2蒸発器71bにファンによって当てられる空気の温度が低下する。その温度の低下した空気は、車両100の室内に供給される。尚、第2蒸発器71bにおいて蒸発して温度の上昇した冷媒は、第6冷媒通路86及び第4冷媒通路84を介してコンプレッサ74に取り込まれる。そして、その冷媒の温度は、コンプレッサ74によって加圧されることにより更に上昇する。
<第7機関循環制御>
更に、実施装置は、例えば、機関運転の停止中にヒートポンプ作動条件が成立しておらず且つ冷房要求が発生していないときに暖房要求が発生した場合、ヒータコア14を加熱するためにヒートポンプ70を作動させるように構成されている。即ち、機関運転の停止中に暖房要求が発生しており且つヒートポンプ作動条件が成立していない場合、実施装置は、図20に矢印で示したように冷却水を機関循環水路20において循環させる第7機関循環制御及び図20に矢印で示したように冷媒を冷媒循環通路80において循環させる第3HP循環制御を行う。実施装置は、第7機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第2位置に設定し、暖房ポンプ12を作動させる。更に、実施装置は、第3HP循環制御を行う場合、第1膨張弁75aを減圧位置に設定し、第1冷媒通路遮断弁78aを閉弁位置に設定し、第2冷媒通路遮断弁78bを閉弁位置に設定し、HPバイパス弁77を開弁位置に設定し、コンプレッサ74を作動させ、熱交換ファン79を作動させる。
この場合、暖房ポンプ12から吐出された冷却水は、第4機関水路34を介して凝縮器水路24に流入する。その冷却水は、凝縮器水路24を流れた後、第5機関水路35及び第6機関水路36を介してコア水路23に流入する。その冷却水は、コア水路23を流れた後、第7機関水路37を介して暖房ポンプ12に取り込まれる。
一方、コンプレッサ74から吐出された冷媒は、第1冷媒通路81を介して凝縮器73に流入する。その冷媒は、凝縮器73を流れた後、第2冷媒通路82を介して外気熱交換器72に流入する。その冷媒は、外気熱交換器72を流れた後、第3冷媒通路83、バイパス通路87及び第4冷媒通路84を介してコンプレッサ74に取り込まれる。
これによれば、コンプレッサ74によって加圧されて温度の高くなった冷媒は、凝縮器73においてその熱を、凝縮器水路24を流れる冷却水に放出する。これにより、冷却水が加熱される。その冷却水は、第5機関水路35及び第6機関水路36を介してコア水路23に流入する。その冷却水は、コア水路23を流れる間にヒータコア14を加熱する。
凝縮器73において冷却水に熱を放出した冷媒は、第2冷媒通路82を介して外気熱交換器72に流入する。冷媒は、第2冷媒通路82を流れる間に第1膨張弁75aを通過する。そのときに冷媒が減圧されて蒸発しやすい状態となる。従って、外気熱交換器72に流入した冷媒は、外気の熱を吸収して蒸発する。これにより、冷媒の温度が上昇する。その温度の上昇した冷媒は、第3冷媒通路83、バイパス通路87及び第4冷媒通路84を介してコンプレッサ74に取り込まれる。そして、その冷媒の温度は、コンプレッサ74によって加圧されることにより更に上昇する。
<第1変形装置による第5機関循環制御>
更に、実施装置は、機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立していないときにヒータコア加熱要求が発生している場合、実施装置は、図21に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第5機関循環制御を行うように構成され得る。このように構成された実施装置(以下、「第1変形装置」と称呼する。)は、第5機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第4位置に設定し、機関水路遮断弁16を閉弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11及び暖房ポンプ12を作動させる。尚、このとき、第2HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
第1変形装置が第5機関循環制御を行った場合、機関ポンプ11から吐出された冷却水は、第1機関水路31を介して機関内部水路21に流入する。その冷却水は、機関内部水路21を流れた後、第2機関水路32及び第8機関水路38を介して機関流量制御弁17の内部水路に流入する。一方、暖房ポンプ12から吐出された冷却水は、第4機関水路34を介して凝縮器水路24に流入する。その冷却水は、凝縮器水路24を流れた後、第5機関水路35を介して機関流量制御弁17の内部水路に流入する。
機関流量制御弁17の内部水路に流入した冷却水は、機関流量制御弁17の内部水路から第6機関水路36に流出する。その冷却水は、第6機関水路36を介してコア水路23に流入する。その冷却水は、コア水路23を流れた後、第7機関水路37に流出する。その冷却水の一部は、第7機関水路37、第9機関水路39及び第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。第7機関水路37に流出した冷却水の残りは、第7機関水路37を介して暖房ポンプ12に取り込まれる。
これにより、実施装置が第5機関循環制御を行った場合と同様の効果が得られる。
<機関暖機制御>
更に、実施装置は、機関運転中に機関冷却要求が発生していない場合、機関温度Tengを機関暖機温度Teng_danまで上昇させる機関暖機制御を行う。即ち、機関運転中に機関冷却要求が発生していない場合、実施装置は、図22に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる機関暖機制御を行う。実施装置は、機関暖機制御を行う場合、機関流量制御弁17を閉弁位置又は第2位置に設定し、機関水路遮断弁16を閉弁位置に設定し、機関バイパス弁18を開弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させる。
この場合、機関ポンプ11から吐出された冷却水は、第1機関水路31を介して機関内部水路21に流入する。その冷却水は、機関内部水路21を流れた後、第2機関水路32、機関バイパス水路25及び第3機関水路33を介して機関ポンプ11に取り込まれる。
これにより、機関内部水路21を流れる間に機関110の熱によって加熱された冷却水が機関ラジエータ13等によって冷却されずに機関内部水路21に供給される。このため、機関温度Tengをより早く機関暖機温度Teng_danに到達させることができる。
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
例えば、実施装置は、上記許可条件CP、上記要求条件CEP1及び上記要求条件CEP2の少なくとも1つ、少なくとも2つ又は全てが成立している場合に機関ポンプ作動条件が成立していると判断するようにも構成され得る。
更に、実施装置は、上記要求条件CRC1及びCRC2の両方が成立している場合にラジエータ冷却条件が成立していると判断するようにも構成され得る。
更に、実施装置は、上記要求条件CHP1乃至CHP4の少なくとも2つ、少なくとも3つ又は全てが成立している場合にヒートポンプ作動条件が成立していると判断するようにも構成され得る。
更に、実施装置は、ヒートポンプ作動条件が成立した場合にバッテリ120をヒートポンプ70によって冷却しているが、ヒートポンプ作動条件とは無関係にバッテリ冷却要求が発生している場合にバッテリ120をヒートポンプ70によって冷却するようにも構成され得る。
更に、実施装置は、バッテリ120を冷却するためにヒートポンプ70を使用するのではなく、デバイス180を冷却するため或いはバッテリ120及びデバイス180を含むハイブリッドシステムを冷却するためにヒートポンプ70を使用するようにも構成され得る。
更に、本発明は、図23に示したように構成された車両駆動システムの冷却装置(以下、「第2変形装置」と称呼する。)にも適用可能である。第2変形装置は、HV温度制御装置40及びヒートポンプ70の構成が実施装置のものとは異なることを除き、実施装置の構成と同じ構成を有する。
第2変形装置のHV温度制御装置40は、バッテリポンプ41、デバイスポンプ42、HVラジエータ43、第2HV水路遮断弁45、HV流量制御弁46及びHV循環水路50を備える。第2変形装置のHV流量制御弁46は、実施装置のHV流量制御弁46と同じである。
第2変形装置のHV循環水路50は、バッテリ水路51、デバイス水路53、HVラジエータ水路54、第1HV水路61乃至第9HV水路69、バッテリポンプ41の内部水路(図示略)、デバイスポンプ42の内部水路(図示略)及びHV流量制御弁46の内部水路(図示略)によって形成されている。
第2変形装置のバッテリ水路51、蒸発器水路52、デバイス水路53及びHVラジエータ水路54は、それぞれ、実施装置のバッテリ水路51、蒸発器水路52、デバイス水路53及びHVラジエータ水路54と同じである。
第2変形装置の第1HV水路61は、バッテリポンプ41の吐出口を第9HV水路69に接続する冷却水の通路である。第2変形装置の第2HV水路62は、第8HV水路68をバッテリ水路51の入口に接続する冷却水の通路である。第2変形装置の第3HV水路63乃至第7HV水路67は、それぞれ、実施装置の第3HV水路63乃至第7HV水路67と同じである。
第2変形装置の第8HV水路68の一端は、先に述べたように、第2HV水路62に接続され、第8HV水路68の他端は、HV流量制御弁46の第3HVポート46cに接続されている。第2変形装置の第9HV水路69の一端は、第5HV水路65に接続され、第9HV水路69の他端は、先に述べたように、第1HV水路61に接続されている。
第2変形装置の第2HV水路遮断弁45及びHV流量制御弁46は、それぞれ、実施装置の第2HV水路遮断弁45及びHV流量制御弁46と同じである。第2変形装置のバッテリポンプ41及びデバイスポンプ42は、それぞれ、実施装置のバッテリポンプ41及びデバイスポンプ42と同じである。
<ヒートポンプ>
第2変形装置のヒートポンプ70は、第2蒸発器71b、外気熱交換器72、凝縮器73、コンプレッサ74、第1膨張弁75a、第2膨張弁75b、第3膨張弁75c、HPバイパス弁77、第1冷媒通路遮断弁78a、第2冷媒通路遮断弁78b及び冷媒循環通路80を備える。
第2変形装置の冷媒循環通路80は、バッテリ120の内部に設けられたバッテリ冷媒通路88、外気熱交換器72の内部水路(図示略)、凝縮器73の内部水路(図示略)、第1冷媒通路81乃至第6冷媒通路86及びバイパス通路87によって形成されている。
第2変形装置の第1冷媒通路81及び第2冷媒通路82は、それぞれ、実施装置の第1冷媒通路81及び第2冷媒通路82と同じである。第2変形装置の第3冷媒通路83は、外気熱交換器72の冷媒出口をバッテリ冷媒通路88の冷媒入口に接続する冷媒の通路である。第2変形装置の第4冷媒通路84は、バッテリ冷媒通路88の冷媒出口をコンプレッサ74の冷媒取込口に接続する冷媒の通路である。第2変形装置の第5冷媒通路85及び第6冷媒通路86は、それぞれ、実施装置の第5冷媒通路85及び第6冷媒通路86と同じである。第2変形装置のバイパス通路87は、「第5冷媒通路85と第3冷媒通路83との接続部分P3」と「バッテリ冷媒通路88の冷媒入口」との間の第3冷媒通路83を、「第6冷媒通路86と第4冷媒通路84との接続部分P4」と「バッテリ冷媒通路88の冷媒出口」との間の第4冷媒通路84に接続する冷媒の通路である。
第2変形装置の第1膨張弁75a、第2膨張弁75b、第3膨張弁75c、第1冷媒通路遮断弁78a、第2冷媒通路遮断弁78b、HPバイパス弁77及びコンプレッサ74は、それぞれ、実施装置の第1膨張弁75a、第2膨張弁75b、第3膨張弁75c、第1冷媒通路遮断弁78a、第2冷媒通路遮断弁78b、HPバイパス弁77及びコンプレッサ74と同じである。
第2変形装置のヒートポンプ70は、実施装置のヒートポンプ70とは異なり、第1蒸発器71aを備えておらず、冷媒がバッテリ120を直接冷却するように構成されている。このため、第2変形装置のHV温度制御装置40は、実施装置のHV温度制御装置40とは異なり、蒸発器水路52に冷却水を供給するための水路を備えていない。従って、第2変形装置のヒートポンプ70及びHV温度制御装置40の構成は、実施装置のヒートポンプ70及びHV温度制御装置40の構成に比べ、簡素化されている。
<第1HV循環制御及びHP循環停止制御>
バッテリ冷却要求とデバイス冷却要求との両方が発生しているときにヒートポンプ作動条件が成立していない場合、第2変形装置は、図24に矢印で示したようにHV循環水路50において冷却水を循環させる第1HV循環制御を行うと共に、ヒートポンプ70の作動を停止させるHP循環停止制御を行う。
第2変形装置は、第1HV循環制御を行う場合、HV流量制御弁46を第4位置に設定し、第2HV水路遮断弁45を開弁位置に設定し、バッテリポンプ41、デバイスポンプ42及び熱交換ファン79を作動させる。
第2変形装置が第1HV循環制御を行ったときのHV循環水路50における冷却水の流れは、実施装置が第1HV循環制御を行ったときのHV循環水路50における冷却水の流れと同じである。
第1HV循環制御が行われることにより、冷却水がHVラジエータ水路54を流れる間に冷却される。その冷却された冷却水がデバイス水路53及びバッテリ水路51に供給される。これにより、デバイス180及びバッテリ120が冷却される。
<第1HV循環制御及び第1HP循環制御>
一方、バッテリ冷却要求及びデバイス冷却要求の両方が発生しているときにヒートポンプ作動条件が成立している場合、第2変形装置は、図25に矢印で示したようにHV循環水路50において冷却水を循環させる上記第1HV循環制御を行うと共に、図25に矢印で示したように冷媒循環通路80において冷媒を循環させる第1HP循環制御を行う。
第2変形装置は、第1HP循環制御を行う場合、第1膨張弁75aを非減圧位置に設定し、第2膨張弁75bを減圧位置に設定し、HPバイパス弁77を閉弁位置に設定し、第1冷媒通路遮断弁78aを開弁位置に設定し、第2冷媒通路遮断弁78bを閉弁位置に設定し、コンプレッサ74を作動させる。このとき、第3膨張弁75cは、減圧位置に設定されていても非減圧位置に設定されていてもよい。
第1HP循環制御が行われると、コンプレッサ74から吐出された冷媒は、第1冷媒通路81を介して凝縮器73に流入する。その冷媒は、凝縮器73内を流れた後、第2冷媒通路82を介して外気熱交換器72に流入する。その冷媒は、外気熱交換器72内を流れた後、第3冷媒通路83を介してバッテリ冷媒通路88に流入する。その冷媒は、バッテリ冷媒通路88を流れた後、第4冷媒通路84を介してコンプレッサ74に取り込まれる。
第1HP循環制御によれば、第1膨張弁75aは、非減圧位置に設定され、第2膨張弁75bは、減圧位置に設定されている。従って、コンプレッサ74によって加圧されて温度の高くなった冷媒は、外気熱交換器72を通過するときにその熱を外気に放出する。これにより、その冷媒の温度が低下する。
その温度の低下した冷媒は、第2膨張弁75bを通過する。その冷媒の圧力は、その冷媒が第2膨張弁75bを通過することにより低下する。その圧力の低下した温度の低い冷媒は、バッテリ冷媒通路88を通過する。その冷媒は、バッテリ冷媒通路88を流れる間にバッテリ120から熱を吸収して蒸発する。これにより、バッテリ120が冷却される。
第1HV循環制御及びHP循環停止制御が行われた場合、バッテリ冷却水もデバイス冷却水も、HVラジエータ43によって冷却される。一方、第2HV循環制御及び第1HP循環制御が行われた場合、バッテリ冷却水及びデバイス冷却水は、ヒートポンプ70及びHVラジエータ43によって冷却される。従って、第2HV循環制御及び第1HP循環制御が行われた場合、第1HV循環制御及びHP循環停止制御が行われた場合に比べて、バッテリ冷却水及びデバイス冷却水の温度が低くなる。
このため、外気温Tairが所定温度Tair_thよりも高い場合、モータ出力PMtotalが水冷上限出力PMupperよりも大きい場合、バッテリ水温TWbatが水冷上限水温TWbat_upperよりも高い場合及びモータ発熱量HMが水冷上限発熱量HMupperよりも大きい場合でも、バッテリ温度Tbat及びデバイス温度Tdevをそれぞれ所定の温度範囲WTbat及びWtdev内の温度に維持できる可能性が大きくなる。
<第1機関循環制御>
更に、第2変形装置は、機関冷却要求が発生しており且つヒータコア加熱要求が発生していない場合、図24に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第1機関循環制御を行う。第2変形装置は、第1機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を閉弁位置に設定し、機関水路遮断弁16を開弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させ、熱交換ファン79を作動させる。
第2変形装置が第1機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れは、実施装置が第1機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れと同じである。第2変形装置が第1機関循環制御を行った場合、実施装置が第1機関循環制御を行った場合と同じ効果が得られる。
<第2機関循環制御>
機関冷却要求及びヒータコア加熱要求の両方が発生している場合、第2変形装置は、図25に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第2機関循環制御を行う。第2変形装置は、第2機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第3位置に設定し、機関水路遮断弁16を開弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させ、熱交換ファン79を作動させる。
第2変形装置が第2機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れは、実施装置が第2機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れと同じである。第2変形装置が第2機関循環制御を行った場合、実施装置が第2機関循環制御を行った場合と同じ効果が得られる。
<第3機関循環制御>
機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立していない場合、第2変形装置は、ヒータコア加熱要求がなければ、図26に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第3機関循環制御を行う。第2変形装置は、第3機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第1位置に設定し、機関水路遮断弁16を閉弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させる。尚、このとき、第1HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
第2変形装置が第3機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れは、実施装置が第3機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れと同じである。第2変形装置が第3機関循環制御を行った場合、実施装置が第3機関循環制御を行った場合と同様の効果が得られる。
<第4機関循環制御>
これに対し、機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立している場合、第2変形装置は、ヒータコア加熱要求がなければ、図27に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第4機関循環制御を行う。第2変形装置は、第4機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第1位置に設定し、機関水路遮断弁16を開弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させる。尚、このとき、第1HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
第2変形装置が第4機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れは、実施装置が第4機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れと同じである。第2変形装置が第3機関循環制御を行った場合、実施装置が第3機関循環制御を行った場合と同様の効果が得られる。
<第5機関循環制御>
更に、機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立していないときにヒータコア加熱要求が発生している場合、第2変形装置は、図28に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第5機関循環制御を行う。第2変形装置は、第5機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第4位置に設定し、機関水路遮断弁16を閉弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させる。尚、このとき、第1HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
第2変形装置が第5機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れは、実施装置が第5機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れと同じである。第2変形装置が第5機関循環制御を行った場合、実施装置が第5機関循環制御を行った場合と同様の効果が得られる。
<第6機関循環制御>
これに対し、機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立しているときにヒータコア加熱要求が発生している場合、第2変形装置は、図29に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第6機関循環制御を行う。第2変形装置は、第6機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第4位置に設定し、機関水路遮断弁16を開弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11、暖房ポンプ12の作動を停止させる。尚、このとき、第1HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
第2変形装置が第6機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れは、実施装置が第6機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れと同じである。第2変形装置が第6機関循環制御を行った場合、実施装置が第6機関循環制御を行った場合と同様の効果が得られる。
更に、本発明は、図30に示したように構成された車両駆動システムの冷却装置(以下、「第3変形装置」と称呼する。)にも適用可能である。第3変形装置は、HV温度制御装置40の構成が実施装置のものとは異なることを除き、実施装置の構成と同じ構成を有する。
第3変形装置のHV温度制御装置40は、HVポンプ47、HVラジエータ43、第2HV水路遮断弁45、HV流量制御弁46及びHV循環水路50を備える。第3変形装置のHV流量制御弁46は、実施装置のHV流量制御弁46と同じである。
第3変形装置のHV循環水路50は、バッテリ水路51、蒸発器水路52、デバイス水路53、HVラジエータ水路54、第4HV水路64乃至第10HV水路64a、HVポンプ47の内部水路(図示略)及びHV流量制御弁46の内部水路(図示略)によって形成されている。
第3変形装置のバッテリ水路51、蒸発器水路52、デバイス水路53及びHVラジエータ水路54は、それぞれ、実施装置のバッテリ水路51、蒸発器水路52、デバイス水路53及びHVラジエータ水路54と同じである。
第3変形装置の第4HV水路64は、HVポンプ47の吐出口をバッテリ水路51の入口に接続する冷却水の通路である。第3変形装置の第5HV水路65は、デバイス水路53の出口をHVラジエータ水路54の入口に接続する冷却水の通路である。
第3変形装置の第6HV水路66は、HVラジエータ水路54の出口をHV流量制御弁46の第1HVポート46aに接続する冷却水の通路である。第3変形装置の第7HV水路67は、HV流量制御弁46の第2HVポート46bをHVポンプ47の取込口に接続する冷却水の通路である。
第3変形装置の第8HV水路68は、蒸発器水路52の出口をHV流量制御弁46の第3HVポート46cに接続する冷却水の通路である。第3変形装置の第9HV水路69は、第5HV水路65を蒸発器水路52の冷媒入口に接続する冷却水の通路である。第10HV水路64aは、バッテリ水路51の出口をデバイス水路53の入口に接続する冷却水の通路である。
第3変形装置の第2HV水路遮断弁45は、第9HV水路69に配設されていることを除き、実施装置の第2HV水路遮断弁45と同じである。第3変形装置のHV流量制御弁46は、実施装置のHV流量制御弁46と同じである。
HVポンプ47は、ECU90に電気的に接続されている。HVポンプ47の作動は、ECU90によって制御される。
<第1HV循環制御及びHP循環停止制御>
バッテリ冷却要求及びデバイス冷却要求の少なくとも一方が発生しているときにヒートポンプ作動条件が成立していない場合、第3変形装置は、図31に矢印で示したようにHV循環水路50において冷却水を循環させる第1HV循環制御を行うと共に、ヒートポンプ70の作動を停止させるHP循環停止制御を行う。
第3変形装置は、第1HV循環制御を行う場合、HV流量制御弁46を第2位置に設定し、第2HV水路遮断弁45を閉弁位置に設定し、HVポンプ47及び熱交換ファン79を作動させる。
これにより、HVポンプ47から吐出された冷却水は、第4HV水路64を介してバッテリ水路51に流入する。その冷却水は、バッテリ水路51を流れた後、第10HV水路64aを介してデバイス水路53に流入する。その冷却水は、デバイス水路53を流れた後、第5HV水路65を介してHVラジエータ水路54に流入する。その冷却水は、HVラジエータ水路54を流れた後、第6HV水路66を介してHV流量制御弁46の内部水路に流入する。HV流量制御弁46の内部水路に流入した冷却水は、第7HV水路67を介してHVポンプ47に取り込まれる。
第1HV循環制御が行われることにより、冷却水がHVラジエータ水路54を流れる間に冷却される。その冷却された冷却水がデバイス水路53及びバッテリ水路51に供給される。これにより、デバイス180及びバッテリ120が冷却される。
<第1HV循環制御及び第1HP循環制御>
一方、バッテリ冷却要求及びデバイス冷却要求の両方が発生しているときにヒートポンプ作動条件が成立している場合、第2変形装置は、図32に矢印で示したようにHV循環水路50において冷却水を循環させる第2HV循環制御を行うと共に、図32に矢印で示したように冷媒循環通路80において冷媒を循環させる第1HP循環制御を行う。
第3変形装置は、第2HV循環制御を行う場合、HV流量制御弁46を第4位置に設定し、第2HV水路遮断弁45を開弁位置に設定し、HVポンプ47及び熱交換ファン79を作動させる。
更に、実施装置は、第1HP循環制御を行う場合、第1膨張弁75aを非減圧位置に設定し、第2膨張弁75bを減圧位置に設定し、HPバイパス弁77を閉弁位置に設定し、第1冷媒通路遮断弁78aを開弁位置に設定し、第2冷媒通路遮断弁78bを閉弁位置に設定し、コンプレッサ74を作動させる。このとき、第3膨張弁75cは、減圧位置に設定されていても非減圧位置に設定されていてもよい。
第3変形装置が第2HV循環制御を行うと、HVポンプ47から吐出された冷却水は、第4HV水路64を介してバッテリ水路51に流入する。その冷却水は、バッテリ水路51を流れた後、第10HV水路64aを介してデバイス水路53に流入する。その冷却水は、デバイス水路53を流れた後、第5HV水路65に流出する。その冷却水の一部は、第5HV水路65を介してHVラジエータ水路54に流入する。その冷却水は、HVラジエータ水路54を流れた後、第6HV水路66、HV流量制御弁46の内部水路及び第7HV水路67を介してHVポンプ47に取り込まれる。
一方、第5HV水路65に流出した冷却水の一部は、第5HV水路65及び第9HV水路69を介して蒸発器水路52に流入する。その冷却水は、蒸発器水路52を流れた後、第8HV水路68、HV流量制御弁46の内部水路及び第7HV水路67を介してHVポンプ47に取り込まれる。
第3変形装置が第1HP循環制御を行ったときの冷媒循環通路80における冷媒の流れは、実施装置が第1HP循環制御を行ったときの冷媒循環通路80における冷媒の流れと同じである。
これによれば、冷却水は、HVラジエータ水路54を流れる間にHVラジエータ43によって冷却されると共に蒸発器水路52を流れる間に第1蒸発器71aによって冷却される。その冷却された冷却水がバッテリ水路51及びデバイス水路53に供給される。
第1HV循環制御及びHP循環停止制御が行われた場合、バッテリ冷却水もデバイス冷却水も、HVラジエータ43によって冷却される。一方、第2HV循環制御及び第1HP循環制御が行われた場合、バッテリ冷却水及びデバイス冷却水は、ヒートポンプ70の第1蒸発器71a及びHVラジエータ43によって冷却される。従って、第2HV循環制御及び第1HP循環制御が行われた場合、第1HV循環制御及びHP循環停止制御が行われた場合に比べて、バッテリ冷却水及びデバイス冷却水の温度が低くなる。
このため、外気温Tairが所定温度Tair_thよりも高い場合、モータ出力PMtotalが水冷上限出力PMupperよりも大きい場合、バッテリ水温TWbatが水冷上限水温TWbat_upperよりも高い場合及びモータ発熱量HMが水冷上限発熱量HMupperよりも大きい場合でも、バッテリ温度Tbat及びデバイス温度Tdevをそれぞれ所定の温度範囲WTbat及びWtdev内の温度に維持できる可能性が大きくなる。
<第1機関循環制御>
更に、第3変形装置は、機関冷却要求が発生しており且つヒータコア加熱要求が発生していない場合、図31に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第1機関循環制御を行う。第3変形装置は、第1機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を閉弁位置に設定し、機関水路遮断弁16を開弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させ、熱交換ファン79を作動させる。
第3変形装置が第1機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れは、実施装置が第1機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れと同じである。第3変形装置が第1機関循環制御を行った場合、実施装置が第1機関循環制御を行った場合と同様の効果が得られる。
<第2機関循環制御>
これに対し、機関冷却要求が発生しており且つヒータコア加熱要求が発生している場合、第3変形装置は、図32に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第2機関循環制御を行う。第3変形装置は、第2機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第3位置に設定し、機関水路遮断弁16を開弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させ、熱交換ファン79を作動させる。
第3変形装置が第2機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れは、実施装置が第2機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れと同じである。第3変形装置が第2機関循環制御を行った場合、実施装置が第2機関循環制御を行った場合と同様の効果が得られる。
<第3機関循環制御>
更に、機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立していない場合、第3変形装置は、ヒータコア加熱要求がなければ、図33に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第3機関循環制御を行う。第3変形装置は、第3機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第1位置に設定し、機関水路遮断弁16を閉弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させる。尚、このとき、第1HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
第3変形装置が第3機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れは、実施装置が第3機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れと同じである。第3変形装置が第3機関循環制御を行った場合、実施装置が第3機関循環制御を行った場合と同様の効果が得られる。
<第4機関循環制御>
これに対し、機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立している場合、第3変形装置は、ヒータコア加熱要求がなければ、図34に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第4機関循環制御を行う。第3変形装置は、第4機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第1位置に設定し、機関水路遮断弁16を開弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させる。尚、このとき、第1HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
第3変形装置が第4機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れは、実施装置が第4機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れと同じである。第3変形装置が第3機関循環制御を行った場合、実施装置が第3機関循環制御を行った場合と同様の効果が得られる。
<第5機関循環制御>
更に、機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立していないときにヒータコア加熱要求が発生している場合、第2変形装置は、図35に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第5機関循環制御を行う。第3変形装置、第5機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第4位置に設定し、機関水路遮断弁16を閉弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11を作動させ、暖房ポンプ12の作動を停止させる。尚、このとき、第1HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
第3変形装置が第5機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れは、実施装置が第5機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れと同じである。第3変形装置が第5機関循環制御を行った場合、実施装置が第5機関循環制御を行った場合と同様の効果が得られる。
<第6機関循環制御>
これに対し、機関ポンプ作動条件が成立しており且つラジエータ冷却条件が成立しているときにヒータコア加熱要求が発生している場合、第3変形装置は、図36に矢印で示したように機関循環水路20において冷却水を循環させる第6機関循環制御を行う。第3変形装置は、第6機関循環制御を行う場合、機関流量制御弁17を第4位置に設定し、機関水路遮断弁16を開弁位置に設定し、機関バイパス弁18を閉弁位置に設定し、機関ポンプ11、暖房ポンプ12の作動を停止させる。尚、このとき、第1HV循環制御が行われているので、熱交換ファン79は作動している。
第3変形装置が第6機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れは、実施装置が第6機関循環制御を行ったときの機関循環水路20における冷却水の流れと同じである。第3変形装置が第6機関循環制御を行った場合、実施装置が第6機関循環制御を行った場合と同様の効果が得られる。
更に、本発明は、図37に示したように構成されたHV温度制御装置40を備えた車両駆動システムの冷却装置(以下、「第4変形装置」と称呼する。)にも適用可能である。第4変形装置は、HV温度制御装置40の構成が実施装置のものとは異なることを除き、実施装置の構成を同じ構成を有する。
第4変形装置のHV温度制御装置40は、バッテリポンプ41、デバイスポンプ42、HVラジエータ43、HV水路遮断弁440、第1HV流量制御弁461、第2HV流量制御弁462、第3HV流量制御弁463及びHV循環水路50を備える。
図38に示したように、第1HV流量制御弁461は、第1HVポート461a、第2HVポート461b、第3HVポート461c及び第4HVポート461dを備える。図39に示したように、第2HV流量制御弁462は、第1HVポート462a、第2HVポート462b及び第3HVポート462cを備える。図40に示したように、第3HV流量制御弁463は、第1HVポート463a、第2HVポート463b及び第3HVポート463cを備える。
図37に示したように、第4変形装置のHV循環水路50は、バッテリ水路51、蒸発器水路52、デバイス水路53、HVラジエータ水路54、第1HV水路601乃至第12HV水路612、バッテリポンプ41の内部水路(図示略)、デバイスポンプ42の内部水路(図示略)及び第1HV流量制御弁461乃至第3HV流量制御弁463の内部水路(図示略)によって形成されている。
第4変形装置のバッテリ水路51、蒸発器水路52、デバイス水路53及びHVラジエータ水路54は、それぞれ、実施装置のバッテリ水路51、蒸発器水路52、デバイス水路53及びHVラジエータ水路54と同じである。
第1HV水路601は、バッテリポンプ41の吐出口を第3HV流量制御弁463の第2HVポート463bに接続する冷却水の通路である。第2HV水路602は、第3HV流量制御弁463の第3HVポート463cを蒸発器水路52の入口に接続する冷却水の通路である。第3HV水路603は、蒸発器水路52の出口を第1HV流量制御弁461の第3HVポート461cに接続する冷却水の通路である。第4HV水路604は、第1HV流量制御弁461の第4HVポート461dをバッテリ水路51の入口に接続する冷却水の通路である。第5HV水路605は、バッテリ水路51の出口をバッテリポンプ41の取込口に接続する冷却水の通路である。
第6HV水路606は、デバイスポンプ42の吐出口をデバイス水路53の入口に接続する冷却水の通路である。第7HV水路607は、デバイス水路53の出口をHVラジエータ水路54の入口に接続する冷却水の通路である。第8HV水路608は、HVラジエータ水路54の出口を第1HV流量制御弁461の第2HVポート461bに接続する冷却水の通路である。第9HV水路609は、第1HV流量制御弁461の第1HVポート461aを第2HV流量制御弁462の第2HVポート462bに接続する冷却水の通路である。第10HV水路610は、第2HV流量制御弁462の第1HVポート462aをデバイスポンプ42の取込口に接続する冷却水の通路である。
第11HV水路611の一端は、第4HV水路604に接続され、第11HV水路611の他端は、第2HV流量制御弁462の第3HVポート462cに接続されている。第12HV水路612の一端は、第7HV水路607に接続され、第12HV水路612の他端は、第3HV流量制御弁463の第1HVポート463aに接続されている。
HV水路遮断弁440は、第1HV水路601に配設されている。HV水路遮断弁440は、ECU90に電気的に接続されている。HV水路遮断弁440の設定位置は、ECU90によって制御される。HV水路遮断弁440が開弁位置に設定されている場合、冷却水は、HV水路遮断弁440を通過することができる。一方、HV水路遮断弁440が閉弁位置に設定されている場合、冷却水は、HV水路遮断弁440を通過することができない。
第1HV流量制御弁461は、ECU90に電気的に接続されている。第1HV流量制御弁461の設定位置は、ECU90によって制御される。第1HV流量制御弁461が第1位置に設定されている場合、図38の(A)に示したように、第1HV流量制御弁461は、第3HV水路603と第4HV水路604との間の冷却水の通流及び第8HV水路608と第9HV水路609との間の冷却水の通流を許容する。第1HV流量制御弁461が第2位置に設定されている場合、図38の(B)に示したように、第1HV流量制御弁461は、第3HV水路603と第8HV水路608との間の冷却水の通流及び第4HV水路604と第9HV水路609との間の冷却水の通流を許容する。
第2HV流量制御弁462は、ECU90に電気的に接続されている。第2HV流量制御弁462の設定位置は、ECU90によって制御される。第2HV流量制御弁462が第1位置に設定されている場合、図39の(A)に示したように、第2HV流量制御弁462は、第10HV水路610と第11HV水路611との間の冷却水の通流のみを許容する。第2HV流量制御弁462が第2位置に設定されている場合、図39の(B)に示したように、第2HV流量制御弁462は、第9HV水路609と第10HV水路610との間の冷却水の通流のみを許容する。第2HV流量制御弁462が第3位置に設定されている場合、図39の(C)に示したように、第2HV流量制御弁462は、第9HV水路609と第11HV水路611との間の冷却水の通流のみを許容する。第2HV流量制御弁462が第4位置に設定されている場合、図39の(D)に示したように、第2HV流量制御弁462は、第9HV水路609と第10HV水路610との間の冷却水の通流及び第9HV水路609と第11HV水路611との間の冷却水の通流を許容する。
第3HV流量制御弁463は、ECU90に電気的に接続されている。第3HV流量制御弁463の設定位置は、ECU90によって制御される。第3HV流量制御弁463が第1位置に設定されている場合、図40の(A)に示したように、第3HV流量制御弁463は、第2HV水路602と第12HV水路612との間の冷却水の通流のみを許容する。第3HV流量制御弁463が第2位置に設定されている場合、図40の(B)に示したように、第3HV流量制御弁463は、第1HV水路601と第12HV水路612との間の冷却水の通流のみを許容する。第3HV流量制御弁463が第3位置に設定されている場合、図40の(C)に示したように、第3HV流量制御弁463は、第1HV水路601と第2HV水路602との間の冷却水の通流のみを許容する。第3HV流量制御弁463が第4位置に設定されている場合、図40の(D)に示したように、第3HV流量制御弁463は、第1HV水路601と第2HV水路602との間の冷却水の通流及び第1HV水路601と第12HV水路612との間の冷却水の通流を許容する。
バッテリポンプ41は、ECU90に電気的に接続されている。バッテリポンプ41の作動は、ECU90によって制御される。デバイスポンプ42も、ECU90に電気的に接続されている。デバイスポンプ42の作動も、ECU90によって制御される。
第4変形装置は、例えば、第1HV循環制御を行う場合、第1HV流量制御弁461を第1位置に設定し、第2HV流量制御弁462を第4位置に設定し、第3HV流量制御弁463を第2位置に設定し、HV水路遮断弁440を開弁位置に設定し、バッテリポンプ41、デバイスポンプ42及び熱交換ファン79を作動させる。
これにより、図41に示したように冷却水がHV循環水路50を循環する。即ち、デバイスポンプ42から吐出された冷却水は、第6HV水路606を介してデバイス水路53に流入する。その冷却水は、デバイス水路53を流れた後、第7HV水路607を介してHVラジエータ水路54に流入する。一方、バッテリポンプ41から吐出された冷却水は、第1HV水路601、第3HV流量制御弁463の内部水路、第12HV水路612及び第7HV水路607を介してHVラジエータ水路54に流入する。
HVラジエータ水路54に流入した冷却水は、HVラジエータ水路54を流れた後、第8HV水路608、第1HV流量制御弁461の内部水路、第9HV水路609を介して第2HV流量制御弁462の内部水路に流入する。第2HV流量制御弁462の内部水路に流入した冷却水の一部は、第10HV水路610を介してデバイスポンプ42に取り込まれる。一方、第2HV流量制御弁462の内部水路に流入した冷却水の残りは、第11HV水路611及び第4HV水路604を介してバッテリ水路51に流入する。その冷却水は、バッテリ水路51を流れた後、第5HV水路605を介してバッテリポンプ41に取り込まれる。
第4変形装置は、例えば、第2HV循環制御を行う場合、第1HV流量制御弁461を第1位置に設定し、第2HV流量制御弁462を第2位置に設定し、第3HV流量制御弁463を第3位置に設定し、HV水路遮断弁440を開弁位置に設定し、バッテリポンプ41、デバイスポンプ42及び熱交換ファン79を作動させる。
これにより、図42に示したように冷却水がHV循環水路50を循環する。即ち、デバイスポンプ42から吐出された冷却水は、第6HV水路606を介してデバイス水路53に流入する。その冷却水は、デバイス水路53を流れた後、第7HV水路607を介してHVラジエータ水路54に流入する。その冷却水は、HVラジエータ水路54を流れた後、第8HV水路608、第1HV流量制御弁461の内部水路、第9HV水路609、第2HV流量制御弁462の内部水路及び第10HV水路610を介してデバイスポンプ42に取り込まれる。
一方、バッテリポンプ41から吐出された冷却水は、第1HV水路601、第3HV流量制御弁463の内部水路及び第2HV水路602を介して蒸発器水路52に流入する。その冷却水は、蒸発器水路52を流れた後、第3HV水路603、第1HV流量制御弁461の内部水路及び第4HV水路604を介してバッテリ水路51に流入する。その冷却水は、バッテリ水路51を流れた後、第5HV水路605を介してバッテリポンプ41に取り込まれる。
尚、第4変形装置が行う第1機関循環制御乃至第7機関循環制御、機関暖機制御、機関循環停止制御、第1HP循環制御乃至第3HP循環制御及びHV循環停止制御は、それぞれ、実施装置が行う第1機関循環制御乃至第7機関循環制御、機関暖機制御、機関循環停止制御、第1HP循環制御乃至第3HP循環制御及びHV循環停止制御と同じである。
更に、第1HV循環制御を行うときに第3機関循環制御乃至第6機関循環制御の何れかを必ず行うようにするのであれば、本発明は、図43に示したように外気熱交換器72を備えていない車両駆動システムの冷却装置にも適用可能である。この冷却装置に本発明を適用した場合、外気熱交換器72を車両100のエンジンコンパートメント内に配置する必要がないので、より大きな機関ラジエータ13及びHVラジエータ43を採用しても、これら機関ラジエータ13及びHVラジエータ43をエンジンコンパートメント内に配置することができる。このため、冷却装置全体の冷却能力が大きくなる可能性が大きい。尚、図43に示したヒートポンプ70は、第1膨張弁75aも備えていない。
尚、図43に示した冷却装置においては、第2冷媒通路82は、第3冷媒通路83に直接接続されている。
13…機関ラジエータ、20…機関循環水路、43…ハイブリッドシステムラジエータ、50…ハイブリッドシステム循環水路、70…ヒートポンプ、71a…第1蒸発器、72…外気熱交換器、73…凝縮器、90…ECU、110…車両、111…第1モータジェネレータ、112…第2モータジェネレータ、120…バッテリ、200…車両駆動システム

Claims (8)

  1. 車両を駆動させる車両駆動システムの内燃機関を冷却するための第1冷却水を循環させることが可能な機関循環水路、前記第1冷却水を外気によって冷却することが可能な機関ラジエータ、前記車両駆動システムのバッテリ及びモータの少なくとも1つを含むハイブリッドシステムを冷却するための第2冷却水を循環させることが可能なハイブリッドシステム循環水路、前記第2冷却水を外気によって冷却することが可能なハイブリッドシステムラジエータ、前記ハイブリッドシステムを冷媒を用いて冷却することが可能なヒートポンプ、並びに、制御装置を備え、
    前記ヒートポンプは、前記冷媒及び前記第1冷却水が通過させられたときに前記冷媒の熱を前記第1冷却水に放出させることが可能な凝縮器を含み、
    前記制御装置は、
    前記内燃機関を冷却する要求である機関冷却要求が発生している場合、前記第1冷却水を前記機関ラジエータにより冷却しながら前記機関循環水路において循環させることにより前記内燃機関を前記第1冷却水によって冷却し、
    前記ハイブリッドシステムを冷却する要求であるハイブリッドシステム冷却要求が発生しており、更に、前記ヒートポンプを用いて前記ハイブリッドシステムを冷却させることが必要であるときに成立するヒートポンプ作動条件が成立している状態である特定状態が発生した場合、前記ハイブリッドシステムを前記ヒートポンプによって冷却する、
    ように構成された、
    車両駆動システムの冷却装置において、
    前記制御装置は、前記特定状態が発生しているとの条件、及び、前記機関冷却要求が発生していないとの条件を含む機関循環条件が成立している場合、前記機関循環水路において前記第1冷却水を循環させ且つ前記凝縮器に前記第1冷却水を通過させるように構成された、
    車両駆動システムの冷却装置。
  2. 請求項1に記載の車両駆動システムの冷却装置において、
    前記機関循環条件が成立している場合でも前記凝縮器に流入する前記第1冷却水の温度が前記凝縮器に流入する前記冷媒の温度以上であるときには、前記機関循環水路における前記第1冷却水の循環を停止するように構成された、
    車両駆動システムの冷却装置。
  3. 請求項1又は請求項2の何れか一項に記載の車両駆動システムの冷却装置において、
    前記機関循環条件は、前記凝縮器に流入する前記冷媒の温度が所定冷媒温度よりも高いとの条件を更に含む、
    車両駆動システムの冷却装置。
  4. 請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の車両駆動システムの冷却装置において、
    前記機関循環条件は、前記内燃機関の温度が機関暖機温度よりも低いとの条件を更に含む、
    車両駆動システムの冷却装置。
  5. 請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の車両駆動システムの冷却装置において、
    前記ヒートポンプ作動条件は、前記ハイブリッドシステムを冷却した後の前記第2冷却水を前記ヒートポンプを用いずに前記ハイブリッドシステムラジエータを用いて冷却したときの前記第2冷却水の温度が所定水温以上であるとの条件を含む、
    車両駆動システムの冷却装置。
  6. 請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の車両駆動システムの冷却装置において、
    前記ヒートポンプは、前記冷媒及び前記第2冷却水が通過させられたときに前記第2冷却水の熱を前記冷媒に吸収させることが可能な蒸発器を更に含み、
    前記制御装置は、前記特定状態が発生した場合、前記第2冷却水を前記ヒートポンプにより冷却しながら前記ハイブリッド循環水路において循環させることにより前記ハイブリッドシステムを冷却するように構成された、
    車両駆動システムの冷却装置。
  7. 請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の車両駆動システムの冷却装置において、
    前記ヒートポンプは、前記ハイブリッドシステムを前記冷媒によって直接冷却するように構成された、
    車両駆動システムの冷却装置。
  8. 請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載の車両駆動システムの冷却装置において、
    前記ヒートポンプは、前記冷媒が通過させられたときに前記冷媒の熱を外気に放出させることが可能な外気熱交換器を含む、
    車両駆動システムの冷却装置。
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