JP2020111246A - ハイブリッド車両の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプの仕事量を増やすことなく、駆動ユニットと発電ユニットとで冷却機構を共有せずに駆動ユニット及び発電ユニットを冷却可能なハイブリッド車両の冷却装置を提供すること。【解決手段】本発明に係るハイブリッド車両の冷却装置は、駆動ユニットとエンジン、発電機としてのモータ、及び発電制御部を含む発電ユニットとを備えるハイブリッド車両の冷却装置であって、駆動ユニットの冷却機構と発電ユニットの冷却機構とを別々に備え、発電ユニットの冷却機構は、モータの出力軸に接続された機械式ポンプを備え、機械式ポンプは、エンジン及びモータの回転と同期して駆動され、エンジン、モータ、及び発電制御部に冷媒を同時に供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、走行用モータ等の駆動ユニットと発電機等の発電ユニットとを備えるハイブリッド車両の冷却装置に関する。

特許文献１には、走行用モータの出力軸に直結された機械式の第１オイルポンプに加えて、エンジンによって駆動される発電機の出力軸に機械式の第２オイルポンプを直結し、両オイルポンプから吐出されるオイルによって走行用モータ及び発電機を冷却するハイブリッド車両の冷却装置が記載されている。この冷却装置は、坂道発進時のように走行用モータの回転速度が低くて第１オイルポンプのオイル吐出量が激減しているときには、冷却不足の判定に基づき発電機をモータ作動させて第２オイルポンプを駆動する。

特開２０１８−１３８４０９号公報

走行用モータ等の駆動ユニットと発電機等の発電ユニットとが車体前後方向に分けて搭載されているハイブリッド車両に特許文献１に記載の冷却装置を適用した場合、駆動ユニットと発電ユニットとを繋ぐオイル配管が長くなり、圧損や冷媒容量が増加するためにオイルポンプの仕事量が増大する。また、駆動ユニットの駆動時期と発電ユニットの駆動時期とが異なるのにも関わらず同じ冷却装置を共有すると、冷却の過不足が発生する可能性がある。また、冷却の過不足が発生した場合には、冷却の過不足を解消するために冷却装置にオイルの供給先の切替機能を設ける必要があるので、冷却装置の構成が複雑になって高コストとなる可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ポンプの仕事量を増やすことなく、駆動ユニットと発電ユニットとで冷却機構を共有せずに駆動ユニット及び発電ユニットを冷却可能なハイブリッド車両の冷却装置を提供することにある。

本発明に係るハイブリッド車両の冷却装置は、駆動ユニットとエンジン、発電機としてのモータ、及び発電制御部を含む発電ユニットとを備えるハイブリッド車両の冷却装置であって、前記駆動ユニットの冷却機構と前記発電ユニットの冷却機構とを別々に備え、前記発電ユニットの冷却機構は、前記モータの出力軸に接続された機械式ポンプを備え、前記機械式ポンプは、前記エンジン及び前記モータの回転と同期して駆動され、前記エンジン、前記モータ、及び前記発電制御部に冷媒を同時に供給することを特徴とする。

本発明に係るハイブリッド車両の冷却装置によれば、ポンプの仕事量を増やすことなく、駆動ユニットと発電ユニットとで冷却機構を共有せずに駆動ユニット及び発電ユニットを冷却することができる。

図１は、本発明の一実施形態であるハイブリッド車両の冷却装置が適用されるハイブリッド車両の構成を示す模式図である。 図２は、本発明の一実施形態である発電ユニット稼働制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるハイブリッド車両の冷却装置について説明する。

〔構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態であるハイブリッド車両の冷却装置が適用されるハイブリッド車両の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態であるハイブリッド車両の冷却装置が適用されるハイブリッド車両の構成を示す模式図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態であるハイブリッド車両の冷却装置が適用されるハイブリッド車両１は、シリーズハイブリッド車両（Series-HV）やレンジエクステンダ電気自動車（RE-EV）等の車両により構成され、車体前後方向に配置された駆動ユニット２及び発電ユニット３を備えている。なお、本実施形態では、駆動ユニット２はハイブリッド車両１の前方側に配置され、発電ユニット３はハイブリッド車両１の後方側に配置されている。

駆動ユニット２は、ハイブリッド車両１の駆動輪４ａ，４ｂの駆動を制御する装置であり、モータ２１及び駆動用ＰＣＵ（Power Control Unit）２２を備えている。

モータ２１は、駆動用ＰＣＵ２２からの制御信号に従って、ハイブリッド車両１に搭載されているバッテリー５の電力を利用して駆動輪４ａ，４ｂを駆動する。

駆動用ＰＣＵ２２は、バッテリー５の電力により駆動され、モータ２１の動作を制御する。

駆動ユニット２は、冷却機構として、電動ポンプ２３、低温（LT）ラジエータ２４、オイルクーラ２５、及び機械式ポンプ（MP）２６を備えている。

電動ポンプ２３は、駆動用ＰＣＵ２２から排出された冷媒を低温ラジエータ２４に圧送する。

低温ラジエータ２４は、電動ポンプ２３から圧送された低温冷媒（LT-LLC）を目標温度６５℃以下の温度に冷却した後にオイルクーラ２５に供給する。

オイルクーラ２５は、低温ラジエータ２４から供給された冷媒によって機械式ポンプ２６から排出されたオイル（OIL）を冷却した後に冷媒を駆動用ＰＣＵ２２に供給して駆動用ＰＣＵ２２を冷却する。

機械式ポンプ２６は、オイルクーラ２５によって冷却されたオイルをモータ２１に供給することによってモータ２１を圧送する。

発電ユニット３は、バッテリー５の充電容量（ＳＯＣ）が低い時等の所定条件において、エンジン３１の駆動力を利用して発電する共に、発電された電力をバッテリー５や駆動ユニット２に供給する装置である。発電ユニット３は、エンジン３１、発電機としてのモータ３２、及び発電制御部としての発電用ＰＣＵ３３を備えている。

エンジン３１は、ハイブリッド車両１の駆動源として機能する。

モータ３２は、エンジン３１の出力軸に接続され、エンジン３１が発生する動力により駆動されて発電を行う。

発電用ＰＣＵ３３は、モータ３２と電気的に接続されていると共に、高圧ケーブル６を介してバッテリー５及び駆動用ＰＣＵ２２と電気的に接続されている。発電用ＰＣＵ３３は、モータ３２の動作を制御すると共に、モータ３２で発電された電力をバッテリー５や駆動ユニット２に供給するために適した状態に変換する。

発電ユニット３は、冷却機構として、機械式ポンプ（MP）３４、低温（LT）ラジエータ３５、高温（HT）ラジエータ３６、及びオイルクーラ３７を備えている。

機械式ポンプ３４は、シャフトを介してエンジン３１及びモータ３２と直列に接続され、エンジン３１、モータ３２、発電用ＰＣＵ３３、及び機械式ポンプ３４の稼働／停止は同期する。機械式ポンプ３４は、モータ３２によって回転される１本のシャフトに３個のドライブギヤが付いた構成を有し、エンジン３１、モータ３２、及び発電用ＰＣＵ３３にそれぞれ冷媒を圧送する。

機械式ポンプ３４は、エンジン３１から排出された冷媒、オイルクーラ３７から圧送されたオイル、及び発電用ＰＣＵ３３から排出された冷媒をそれぞれ、高温ラジエータ３６、モータ３２、及び低温ラジエータ３５に排出する。

低温ラジエータ３５は、機械式ポンプ３４から供給された低温冷媒を目標温度６５℃以下の温度に冷却した後にオイルクーラ３７に供給する。

高温ラジエータ３６は、機械式ポンプ３４から供給された高温冷媒（HT-LLC）を目標温度９０℃前後の温度に冷却した後にエンジン３１に供給する。

オイルクーラ３７は、低温ラジエータ３５から供給された冷媒を利用してモータ３２から供給されたオイルを目標温度７０℃前後の温度に冷却する。オイルクーラ３７は、冷却したオイルを機械式ポンプ３４に供給し、オイルの冷却に私用した冷媒を発電用ＰＣＵ３３に供給する。

このような構成を有するハイブリッド車両１では、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の制御装置が、以下に示す発電ユニット稼働制御処理を実行することにより、電力消費量を低減させる。以下、図２を参照して、発電ユニット稼働制御処理を実行する際の発電用ＰＣＵ３３の動作について説明する。

〔発電ユニット稼働制御処理〕
図２は、本発明の一実施形態である発電ユニット稼働制御処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、ハイブリッド車両１のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、発電ユニット稼働制御処理はステップＳ１の処理に進む。発電ユニット稼働制御処理は、ハイブリッド車両１のイグニッションスイッチがオン状態である間、前回の発電ユニット稼働制御処理が終了してから所定時間経過する度毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１の処理では、制御装置が、バッテリー５のＳＯＣが所定値以下であるか否かを判別する。判別の結果、バッテリー５のＳＯＣが所定値未満である場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御装置は、発電ユニット稼働制御処理をステップＳ２の処理に進める。一方、バッテリー５のＳＯＣが所定値以上である場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）、制御装置は、一連の発電ユニット稼働制御処理を終了する。

ステップＳ２の処理では、制御装置が、エンジン３１、モータ３２、及び発電用ＰＣＵ３３を始動させて発電ユニット３の稼働を開始する。発電ユニット３が稼働することによって、モータ３２に直結した機械式ポンプ３４が、自動的に稼働を開始し、エンジン３１、モータ３２、及び発電用ＰＣＵ３３を冷却するための冷媒（低温冷媒、高温冷媒、及びオイル）の供給を開始する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、発電ユニット稼働制御処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、制御装置が、図示しない温度センサによって検出されたエンジン３１、モータ３２、及び発電用ＰＣＵ３３の温度が予めそれぞれに設定された上限温度以上であるか否かを判別する。判別の結果、エンジン３１、モータ３２、及び発電用ＰＣＵ３３の温度のうちの少なくとも一つが上限温度以上である場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、制御装置は、発電ユニット稼働制御処理をステップＳ４の処理に進める。一方、エンジン３１、モータ３２、及び発電用ＰＣＵ３３の温度の全てが上限温度未満である場合には（ステップＳ３：Ｎｏ）、制御装置は、発電ユニット稼働制御処理をステップＳ５の処理に進める。

ステップＳ４の処理では、制御装置が、発電ユニット３の冷却を促進する制御を実行する。具体的には、制御装置は、発電量を維持しつつ、エンジン３１の回転数を増加させてエンジン３１の出力トルクを減少させる。エンジン３１の回転数を増加させることによりモータ３２の回転数が増加するので、機械式ポンプ３４の回転数が増加して冷媒の流量が増加する。エンジン３１の出力トルクを減少させることによりエンジン３１の発熱量が減少するので、モータ３２の出力トルクが減少する。モータ３２の出力トルクが減少することによりモータ３２の電流が減少し、モータ３２の発熱量が減少する。モータ３２の出力電流が減少することにより発電用ＰＣＵ３３の電流が減少し、発電用ＰＣＵ３３の発熱量が減少する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、発電ユニット稼働制御処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、制御装置が、図示しない温度センサによって検出された低温冷媒、高温冷媒、及びオイルの温度が予めそれぞれに設定された上限温度以上であるか否かを判別する。判別の結果、低温冷媒、高温冷媒、及びオイルの温度のうちの少なくとも一つが上限温度以上である場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、制御装置は、発電ユニット稼働制御処理をステップＳ６の処理に進める。一方、低温冷媒、高温冷媒、及びオイルの温度の全てが上限温度未満である場合には（ステップＳ５：Ｎｏ）、制御装置は、発電ユニット稼働制御処理をステップＳ７の処理に進める。

ステップＳ６の処理では、制御装置が、冷媒の冷却を促進する制御を実行する。具体的には、制御装置は、発電量を低下させつつ、エンジン３１の回転数を増加させる、及び／又は、エンジン３１の出力トルクを減少させる。エンジン３１の回転数を減少させることによりモータ３２の回転数が減少するので、機械式ポンプ３４の回転数が減少して冷媒の流速が低下する。結果、低温ラジエータ３５、高温ラジエータ３６、及びオイルクーラ３７での熱交換量が増加する。エンジン３１の出力トルクを減少させることによる効果は上述の通り。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、発電ユニット稼働制御処理はステップＳ７の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、制御装置が、バッテリー５のＳＯＣが所定値以上であるか否かを判別する。判別の結果、バッテリー５のＳＯＣが所定値以上である場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、制御装置は、発電ユニット稼働制御処理をステップＳ８の処理に進める。一方、バッテリー５のＳＯＣが所定値未満である場合には（ステップＳ７：Ｎｏ）、制御装置は、発電ユニット稼働制御処理をステップＳ３の処理に戻す。

ステップＳ８の処理では、制御装置が、エンジン３１、モータ３２、及び発電用ＰＣＵ３３を停止させて発電ユニット３の稼働を停止する。発電ユニット３が停止することによって、モータ３２に直結した機械式ポンプ３４は、自動的に稼働を停止する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、一連の発電ユニット稼働制御処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態であるハイブリッド車両１では、駆動ユニット２の冷却機構と発電ユニット３の冷却機構とが別々に設けられ、発電ユニット３の冷却機構は、モータ３２の出力軸に接続された機械式ポンプ３４を備え、機械式ポンプ３４は、エンジン３１及びモータ３２の回転と同期して駆動され、エンジン３１、モータ３２、及び発電用ＰＣＵ３３に冷媒を同時に供給するので、機械式ポンプ３４の仕事量を増やすことなく、駆動ユニット２と発電ユニット３とで冷却機構を共有せずに駆動ユニット２及び発電ユニット３を冷却することができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ ハイブリッド車両
２ 駆動ユニット
３ 発電ユニット
４ａ，４ｂ 駆動輪
５ バッテリー
６ 高圧ケーブル
２１ モータ
２２ 駆動用ＰＣＵ
２３ 電動ポンプ
２４，３５ 低温（LT）ラジエータ
２５，３７ オイルクーラ
２６，３４ 機械式ポンプ
３１ エンジン
３２ モータ
３３ 発電用ＰＣＵ
３６ 高温（HT）ラジエータ

Claims (1)

1. 駆動ユニットとエンジン、モータ、及び発電制御部を含む発電ユニットとを備えるハイブリッド車両の冷却装置であって、
   前記駆動ユニットの冷却機構と前記発電ユニットの冷却機構とを別々に備え、前記発電ユニットの冷却機構は、前記モータの出力軸に接続された機械式ポンプを備え、前記機械式ポンプは、前記エンジン及び前記モータの回転と同期して駆動され、前記エンジン、前記モータ、及び前記発電制御部に冷媒を同時に供給する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の冷却装置。

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