JP2023002336A - 電気自動車用冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転可能な電気自動車において、パワーユニットを冷却しつつ自動運転制御機器を冷却することができる電気自動車用冷却システムを得る。【解決手段】電気自動車用冷却システム１０は、第１ラジエータ３４を備えており、熱を帯びたパワーユニット４６を、第１ラジエータ３４で冷却することができる。また、電気自動車用冷却システム１０は、第２ラジエータ３６を備えており、作動することで熱を帯びた自動運転制御機器５０を第２ラジエータ３６で冷却することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車用冷却システムに関する。

下記特許文献１には、ハイブリッド自動車に関する発明が開示されている。このハイブリッド自動車は、エンジン用ラジエータと、ハイブリッド用ラジエータとを備えている。このため、エンジン用ラジエータでエンジンを冷却し、ハイブリッド用ラジエータでインバータ装置及びモータを冷却することができる。

特開２０１０－１８０５７号公報

ところで、上記先行技術を電気自動車に適用する場合、電気自動車には、エンジンが搭載されていないため、エンジン用ラジエータが不要となる。一方で、上記先行技術におけるエンジン用ラジエータ及びハイブリッド用ラジエータは、車両のパワーユニットを冷却するという点において同じものであり、上記先行技術を自動運転車両に適用する場合、自動運転制御機器を冷却するためのラジエータが別途必要となる。

しかしながら、上記特許文献では、自動運転制御機器の冷却について言及されていないため、上記先行技術は、自動運転可能な電気自動車において、パワーユニットを冷却しつつ自動運転制御機器を冷却するという点において改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、自動運転可能な電気自動車において、パワーユニットを冷却しつつ自動運転制御機器を冷却することができる電気自動車用冷却システムを得ることが目的である。

請求項１に記載の本発明に係る車両用冷却システムは、車両に搭載されると共に、電力で駆動されるパワーユニットを冷却可能な第１ラジエータと、前記車両に搭載されると共に前記第１ラジエータの車両前方側に配置され、当該車両の自動運転を制御する自動運転制御機器を冷却可能な第２ラジエータと、を有している。

請求項１に記載の本発明によれば、車両に第１ラジエータが搭載されており、車両のパワーユニットが電力で駆動されることで当該パワーユニットが熱を帯びても、当該第１ラジエータによって、当該パワーユニットを冷却することができる。

ところで、車両の自動運転を制御する自動運転制御機器を当該車両に搭載する場合、当該自動運転制御機器を冷却できることが好ましい。この点、第１ラジエータで自動運転制御機器を冷却することも考えられるが、自動運転制御機器の作動時の温度や必要な放熱量が、パワーユニットの作動時の温度や必要な放熱量と異なる場合には、別途ラジエータを車両に搭載することが好ましい。

ここで、本発明では、第２ラジエータを備えており、作動することで熱を帯びた自動運転制御機器を第２ラジエータで冷却することができる。また、第２ラジエータの仕様を自動運転制御機器の作動時の温度や必要な放熱量に対して適切に設定することができる。

さらに、本発明では、第２ラジエータが第１ラジエータの車両前方側に配置されているため、第１ラジエータ及び第２ラジエータを一つの冷却ファンで冷却することができる。

請求項２に記載の本発明に係る電気自動車用冷却システムは、請求項１に記載の発明において、前記第１ラジエータと前記第２ラジエータとが共通の支持部材を介して前記車両のフレームに支持されている。

請求項２に記載の本発明によれば、第１ラジエータ及び第２ラジエータを共通の支持部材を介して車両のフレームに支持することができる。このため、パワーユニットや自動運転制御機器の仕様に応じて、第１ラジエータ及び第２ラジエータの大きさ等を変更しても、設計変更が必要な箇所を支持部材及びその周辺部のみに留めることができる。

請求項３に記載の本発明に係る電気自動車用冷却システムは、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第２ラジエータは、車両幅方向から見て前記第１ラジエータとの間隔が車両下方側から車両上方側に向かうに従って広がるように傾斜して配置されている。

請求項３に記載の本発明によれば、第２ラジエータが、車両幅方向から見て当該第２ラジエータと第１ラジエータとの間隔が車両下方側から車両上方側に向かうに従って広がるように傾斜して配置されている。このため、第２ラジエータを車両前方下側から吹き込んでくる気流に対して有効に機能させることができる。

請求項４に記載の本発明に係る電気自動車用冷却システムは、請求項１～請求項３の何れか１項に記載の発明において、前記第１ラジエータには、当該第１ラジエータで冷却された冷却水を前記パワーユニット側に流出させる第１流出配管と、当該パワーユニット側から流れてきた当該冷却水を当該第１ラジエータに流入させる第１流入配管と、が接続され、前記第２ラジエータには、当該第２ラジエータで冷却された前記冷却水を前記自動運転制御機器側に流出させる第２流出配管と、当該自動運転制御機器側から流れてきた当該冷却水を当該第２ラジエータに流入させる第２流入配管と、が接続されると共に、前記第１流出配管と前記第２流出配管との間に介在する第１バイパス配管と、前記第２流入配管と前記第２流入配管との間に介在する第２バイパス配管と、前記第１ラジエータと前記パワーユニットとの間での第１熱交換と、前記第２ラジエータと前記自動運転制御機器側との間での第２熱交換と、が許容された状態において、前記第１流出配管と前記第２流出配管との前記第１バイパス配管を介した第１接続と、前記第１流入配管と前記第２流入配管との前記第２バイパス配管を介した第２接続と、を制限し、当該第１熱交換及び当該第２熱交換の何れか一方が制限された状態において、当該第１接続と当該第２接続と、を許容する流路切替部と、をさらに有している。

請求項４に記載の本発明によれば、第１ラジエータに第１流出配管と、第１流入配管とが接続されている。そして、第１流出配管を介して第１ラジエータで冷却された冷却水がパワーユニット側に流出し、当該冷却水で当該パワーユニットを冷却することができる。また、第１流入配管を介してパワーユニット側から流れてきた冷却水が、第１ラジエータに流入し、当該冷却水が当該第１ラジエータによって冷却される。

一方、第２ラジエータには、第２流出配管と、第２流入配管とが接続されている。そして、第２流出配管を介して第２ラジエータで冷却された冷却水が自動運転制御機器側に流出し、当該冷却水で当該自動運転制御機器を冷却することができる。また、第２流入配管を介して自動運転制御機器側から流れてきた冷却水が、第２ラジエータに流入し、当該冷却水が当該第２ラジエータによって冷却される。

ところで、車両の走行中において、第１ラジエータ又は第２ラジエータに不具合が生じると、車両の走行や自動運転に支障が出ることが考えられる。このような場合には、車両が安全な場所に退避するまでの間、第１ラジエータ及び第２ラジエータのうち、不具合が生じていない一方が、不具合が生じた他方の機能を代替できることが好ましい。

ここで、本発明では、第１バイパス配管と、第２バイパス配管と、流路切替部とを備えており、第１ラジエータ又は第２ラジエータに不具合が生じたときに、冷却水の流路を通常の状態から変更することが可能となっている。

詳しくは、第１バイパス配管は、第１流出配管と第２流出配管との間に介在しており、第２バイパス配管は、第１流入配管と第２流入配管との間に介在している。そして、流路切替部は、第１ラジエータとパワーユニットとの間での第１熱交換と、第２ラジエータと自動運転制御機器側との間での第２熱交換とが許容された状態、すなわち第１ラジエータ及び第２ラジエータが機能している通常状態において、第１流出配管と第２流出配管との第１バイパス配管を介した第１接続と、第１流入配管と第２流入配管との第２バイパス配管を介した第２接続とを制限するようになっている。

つまり、本発明では、通常状態において、第１ラジエータ、第１流出配管、第１流入配管及びパワーユニットを含む冷却水の第１冷却回路と、第２ラジエータ、第２流出配管、第２流入配管及び自動運転制御機器を含む冷却水の第２冷却回路とが、独立した状態となっている。

一方、第１熱交換及び第２熱交換の何れか一方が制限された状態、すなわち第１ラジエータ又は第２ラジエータが機能していない異常状態において、流路切替部は、第１接続と第２接続とを許容するようになっている。

つまり、本発明では、異常状態において、第１冷却回路と第２冷却回路とが接続され、第１ラジエータ及び第２ラジエータのうち機能している一方によって、パワーユニット及び自動運転制御機器に対する一定の冷却性能の確保を図ることができる。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る電気自動車用冷却システムは、自動運転可能な電気自動車において、パワーユニットを冷却しつつ自動運転制御機器を冷却することができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載の本発明に係る電気自動車用冷却システムは、パワーユニット及び自動運転制御機器の仕様変更等に伴う設計変更箇所の増加を抑制することができるという優れた効果を有する。

請求項３に記載の本発明に係る電気自動車用冷却システムは、車両の車体における車両前方下側に設けられた開口部を利用して、自動運転制御機器の冷却効率を確保することができるという優れた効果を有する。

請求項４に記載の本発明に係る電気自動車用冷却システムは、パワーユニット及び自動運転制御機器の冷却性能を十分に確保できない異常状態において、車両の一定の走行性能の確保を図ることができるという優れた効果を有する。

本実施形態に係る電気自動車用冷却システムの通常時の状態を模式的に示す回路図である。 本実施形態に係る電気自動車に搭載された自動運転ＥＣＵ及びその周辺の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る電気自動車に搭載された自動運転ＥＣＵの機能構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る電気自動車用冷却システムの異常時の状態を模式的に示す回路図である。 本実施形態に係る電気自動車に搭載されたメインＥＣＵの機能構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る電気自動車に搭載されたメインＥＣＵ及びその周辺の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る電気自動車用冷却システムの第１ラジエータ及び第２ラジエータのフレームへの取付状態を示す車両前方側から見た正面図である。 本実施形態に係る電気自動車用冷却システムの第１ラジエータ及び第２ラジエータのフレームへの取付状態を示す車両幅方向から見た側面図である。 本実施形態に係る電気自動車用冷却システムが搭載された車両の構成を模式的に示す側面図である。

以下、図１～図９を用いて、本発明に係る電気自動車用冷却システムの実施形態の一例について説明する。なお、各図に適宜示される矢印ＦＲは、本実施形態に係る「電気自動車用冷却システム１０（以下、冷却システム１０と称する）」が搭載された電気自動車である「車両１２」の車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＲＨは車両幅方向右側を示している。

図９に示されるように、車両１２は、鋼製の車体１４と、車体１４を支持する鋼製の「フレーム１６」とを備えており、所謂フレーム構造とされている。

フレーム１６は、図７及び図８にも示されるように、互いに対して車両幅方向に間隔をあけて配置された一対のサイドフレーム１８、サイドフレーム１８間に架け渡された複数のクロス部２０、支持部材としての「ラジエータマウント２２」及びパワーユニットマウント２４を備えている。なお、フレーム１６は、基本的に車両前後方向及び車両幅方向において対称な構成とされているため、以下では、フレーム１６の構成についての説明を適宜省略することとする。

サイドフレーム１８は、全体的には車両前後方向に延在しており、フロントフレーム部１８Ａ、メインフレーム部１８Ｂ、キック部１８Ｃを含んで構成されると共に、車両前後方向から見た断面が閉断面とされた閉断面構造とされている。

より詳しくは、フロントフレーム部１８Ａは、サイドフレーム１８の車両前方側の部分を構成すると共に、車両前後方向に直線的に延在している。このフロントフレーム部１８Ａの車両前方側の端部には、取付板部１８Ｄが設けられており、この取付板部１８Ｄには、図示しないフロントバンパリインフォースメントが取り付けられている。

また、フロントフレーム部１８Ａには、車体１４の車両前方側の部分を支持する一対のマウント部１８Ｅが車両前後方向に間隔をあけて設けられており、マウント部１８Ｅ間には、サスペンションタワー２６が設けられている。

メインフレーム部１８Ｂは、サイドフレーム１８の車両前後方向中央側の部分を構成しており、フロントフレーム部１８Ａの車両幅方向外側でかつ車両下方側に配置されると共に、車両前後方向に直線的に延在している。このメインフレーム部１８Ｂには、車両前後方向に間隔をあけて車体１４の車両前後方向中央側の部分を支持する図示しない複数のマウント部が設けられている。

キック部１８Ｃは、フロントフレーム部１８Ａとメインフレーム部１８Ｂとの間に介在している。このキック部１８Ｃは、車両上下方向から見てフロントフレーム部１８Ａから車両後方側でかつ車両幅方向外側に延出されると共に、車両幅方向から見てフロントフレーム部１８Ａから車両後方側でかつ車両下方側に延出されている。

ラジエータマウント２２は、固定部２８と、ラジエータ支持部３２とを含んで構成されており、固定部２８は、一対のサイドフレーム１８のそれぞれに対して設けられている。この固定部２８は、その車両前方側の部分を構成する前側部材３０と、その車両後方側の部分を構成する図示しない後側部材とを含んで、車両前後方向から見て車両上方側から車両下方側に向かうに従って拡幅された台形状の箱状とされている。そして、固定部２８は、サイドフレーム１８に車両下方側から溶接等による図示しない接合部で接合されている。

一方、ラジエータ支持部３２は、車両幅方向に延在すると共に車両幅方向から見た断面が車両下方側に開放されたＵ字状とされた溝形鋼で構成されており、その端部が固定部２８に車両下方側から溶接等による図示しない接合部で接合されている。

このラジエータ支持部３２には、車両上下方向に貫通された図示しない一対の被挿通部が、車両幅方向に間隔をあけて設けられており、当該被挿通部を介して、冷却システム１０の一部を構成する「第１ラジエータ３４」が取り付けられている。

詳しくは、第１ラジエータ３４は、第１ラジエータ３４の車両幅方向一方側と他方側とのそれぞれに配置されると共に冷却水が貯留可能とされた一対のタンク部３４Ａと、タンク部３４Ａ間に配置されると共に当該冷却水の冷却に用いられるコア部３４Ｂとを含んで構成されている。

また、タンク部３４Ａの車両下方側の端部には、当該端部から車両下方側に突出すると共に、図示しない雌ねじ部が設けられた円筒状の突起部３４Ｃが設けられている。そして、突起部３４Ｃに、ゴムブッシュ４２が取り付けられると共に、ラジエータ支持部３２の被挿通部にゴムブッシュ４２の一部が挿入された状態で、突起部３４Ｃに当該被挿通部に挿通されたボルト４４が締結されることで、第１ラジエータ３４は、ラジエータ支持部３２に固定されている。

また、それぞれのタンク部３４Ａの車両前方側の部分には、第１ラジエータ３４と同様に冷却システム１０の一部を構成する「第２ラジエータ３６」が、連結部材３８を介して固定されている。詳しくは、第２ラジエータ３６は、基本的に第１ラジエータ３４と同様に一対のタンク部３６Ａと、コア部３６Ｂとを含んで構成されているものの、その車両上下方向の長さが第１ラジエータ３４の車両上下方向の長さの３分の１程度の長さに設定されている。

一方、連結部材３８は、その車両前方側の部分を構成する前壁部３８Ａと、その車両後方側の部分を構成する後壁部３８Ｂと、その車両幅方向外側の部分を構成する側壁部３８Ｃとを含んで構成されている。詳しくは、前壁部３８Ａは、板厚方向を車両前後方向とされると共に、車両幅方向から見てラジエータ支持部３２側から車両前方上側に延びる板状とされている。また、後壁部３８Ｂは、板厚方向を車両前後方向とされると共に、車両幅方向から見て車両上下方向に延びる板状とされている。そして、側壁部３８Ｃは、板厚方向を車両幅方向とされると共に、車両幅方向から見て車両上方側に向かうに従って拡幅された三角形の板状とされている。

上記のように構成された連結部材３８では、前壁部３８Ａが図示しない取付部材を介して第２ラジエータ３６のタンク部３６Ａに取り付けられており、後壁部３８Ｂが図示しない取付部材を介して第１ラジエータ３４のタンク部３４Ａに取り付けられている。

つまり、本実施形態では、第１ラジエータ３４及び第２ラジエータ３６が連結部材３８を介して一体化された状態となっており、ラジエータマウント２２は、第１ラジエータ３４及び第２ラジエータ３６を支持していると見なすことができる。また、第２ラジエータ３６は、連結部材３８を介して第１ラジエータ３４に取り付けられることで、車両幅方向から見て第２ラジエータ３６と第１ラジエータ３４との間隔が車両下方側から車両上方側に向かうに従って広がるように傾斜して配置された状態となっている。

一方、それぞれのタンク部３４Ａの車両後方側の部分には、図示しない取付部材を介して冷却システム１０の一部を構成する冷却ファン４０が取り付けられている。そして、冷却ファン４０によって第１ラジエータ３４のコア部３４Ｂ及び第２ラジエータ３６のコア部３６Ｂが冷却されるようになっている。

パワーユニットマウント２４は、車両幅方向に延在すると共に、サスペンションタワー２６の車両下方側において、フロントフレーム部１８Ａ同士を車両幅方向に繋いでいる。そして、パワーユニットマウント２４には、走行制御機器４８の一部を構成すると共に、電力で駆動される「パワーユニット４６」が取り付けられている。

また、フレーム１６のメインフレーム部１８Ｂ間には、バッテリ８６（図６参照）が配置されており、パワーユニット４６には、バッテリ８６から電力が供給されるようになっている。そして、パワーユニット４６及びバッテリ８６は、車両１２の走行を制御する走行制御機器４８の一部を構成している。

詳しくは、走行制御機器４８は、図６に示されるように、上述したパワーユニット４６、バッテリ８６及びこれらを制御するメインＥＣＵ８４を備えている。詳しくは、メインＥＣＵ８４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８４Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８４Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８４Ｃ、ストレージ８４Ｄ、通信Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒ Ｆａｃｅ）８４Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ８４Ｆを含んで構成されている。そして、ＣＰＵ８４Ａ、ＲＯＭ８４Ｂ、ＲＡＭ８４Ｃ、ストレージ８４Ｄ、通信Ｉ／Ｆ８４Ｅ及び入出力Ｉ／Ｆ８４Ｆは、バス８４Ｇを介して相互に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ８４Ａは、中央演算処理ユニットとされており、各種プログラムの実行によって各種機器の制御が可能とされている。具体的には、ＣＰＵ８４Ａは、ＲＯＭ８４Ｂからプログラムを読み出し、ＲＡＭ８４Ｃを作業領域としてプログラムを実行可能とされている。そして、ＲＯＭ８４Ｂに記憶された実行プログラムが、ＣＰＵ８４Ａで読み出されて実行されることで、メインＥＣＵ８４は、後述するように、種々の機能を発揮することが可能となっている。

より詳しくは、ＲＯＭ８４Ｂには、パワーユニット４６及びバッテリ８６の制御等に関する各種プログラム及び各種データが記憶されている。一方、ＲＡＭ８４Ｃは、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶することが可能となっている。

ストレージ８４Ｄは、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）を含んで構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラムを記憶可能とされている。

通信Ｉ／Ｆ８４Ｅは、メインＥＣＵ８４と種々のネットワークとの接続に用いられるインターフェースとされており、後述する自動運転ＥＣＵ７２等と通信することが可能とされている。このインターフェースには、例えば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の通信規格が用いられる。また、通信Ｉ／Ｆ８４Ｅは、無線装置を備えていてもよい。

入出力Ｉ／Ｆ８４Ｆは、メインＥＣＵ８４が車両１２に搭載された各種機器と通信するためのインターフェースとされている。そして、メインＥＣＵ８４は、入出力Ｉ／Ｆ８４Ｆを介してパワーユニット４６及びバッテリ８６のそれぞれに相互に通信可能に接続されている。

次に、図６を用いてメインＥＣＵ８４の機能構成について説明する。メインＥＣＵ８４は、ＣＰＵ８４ＡがＲＯＭ８４Ｂに記憶された実行プログラムを読み出し、これを実行することによって、パワーユニット制御部８８及びバッテリ制御部９０の集合体として機能する。

詳しくは、パワーユニット制御部８８は、図示しない操作装置から入力される運転者の操作に基づく操作信号や後述する自動運転ＥＣＵ７２から入力される制御信号に基づき、パワーユニット４６を制御する。

バッテリ制御部９０は、パワーユニット制御部８８の制御によってパワーユニット４６が駆動するのに必要な電力が、バッテリ８６からパワーユニット４６に供給されるように、バッテリ８６を制御する。また、パワーユニット制御部８８及びバッテリ制御部９０は、後述する自動運転ＥＣＵ７２から「自動運転制御機器５０」の不調を示す信号が入力されると、パワーユニット４６及びバッテリ８６を制御してパワーユニット４６の出力を低下させることで、車両１２の所定速度以上での走行を制限するようになっている。

一方、車体１４は、外形が車両前後方向に延びる略直方体状とされた箱状とされる共に、乗員の居住スペースである車室の主な部分を構成している。この車体１４は、基本的には、車両前後方向及び車両幅方向において対称な構成とされている。

ここで、本実施形態に係る冷却システム１０は、図１に示されるように、第１冷却回路１０Ａと第２冷却回路１０Ｂとを含んで構成されており、第１冷却回路１０Ａと第２冷却回路１０Ｂとが、所定の場合において、「第１バイパス配管６８」及び「第２バイパス配管７０」によって接続可能とされている点に特徴がある。以下、冷却システム１０の詳細な構成について説明していくこととする。

第１冷却回路１０Ａは、通常時において、走行制御機器４８の冷却に用いられるようになっており、「第１流出配管５２」と、「第１流入配管５４」と、三方弁６０と、三方弁６２とを備えている。

第１流出配管５２は、配管５２Ａと、配管５２Ｂとを含んで構成されている。そして、配管５２Ａの一方側は、走行制御機器４８に接続されており、配管５２Ａの他方側は、三方弁６０に接続されている。一方、配管５２Ｂの一方側は、第１ラジエータ３４に設けられると共に第１ラジエータ３４で冷却された冷却水が流出する図示しない流出口部に接続されており、配管５２Ｂの他方側は、三方弁６０に接続されている。

第１流入配管５４は、配管５４Ａと、配管５４Ｂとを含んで構成されている。そして、配管５４Ａの一方側は、走行制御機器４８に接続されており、配管５４Ａの他方側は、三方弁６２に接続されている。一方、配管５４Ｂの一方側は、第１ラジエータ３４に設けられると共に走行制御機器４８の冷却に用いられた冷却水が流入する図示しない流入口部に接続されており、配管５４Ｂの他方側は、三方弁６２に接続されている。

三方弁６０は、ボディ６０Ａと、ボール部６０Ｂとを備えている。詳しくは、ボディ６０Ａは、配管５２Ａに接続された第１ポート６０Ａ１と、配管５２Ｂに接続された第２ポート６０Ａ２と、第１バイパス配管６８に接続された第３ポート６０Ａ３とを備えている。

一方、ボール部６０Ｂは、ボディ６０Ａに内蔵されており、図示しないアクチュエータで駆動されることで、第１ポート６０Ａ１、第２ポート６０Ａ２及び第３ポート６０Ａ３の接続状態を切り替えることが可能とされている。

三方弁６２は、ボディ６２Ａと、ボール部６２Ｂとを含んで、三方弁６０と同様の構成とされている。そして、ボディ６２Ａの第１ポート６２Ａ１には、配管５４Ａが接続されており、第２ポート６２Ａ２には、配管５４Ｂが接続されており、第３ポート６２Ａ３には、第２バイパス配管７０が接続されている。

一方、第２冷却回路１０Ｂは、通常時において、自動運転制御機器５０の冷却に用いられるようになっており、「第２流出配管５６」と、「第２流入配管５８」と、三方弁６４と、三方弁６６とを備えている。なお、自動運転制御機器５０の詳細な説明については、後述することとする。

第２流出配管５６は、配管５６Ａと、配管５６Ｂとを含んで構成されている。そして、配管５６Ａの一方側は、自動運転制御機器５０に接続されており、配管５６Ａの他方側は、三方弁６４に接続されている。一方、配管５６Ｂの一方側は、第２ラジエータ３６に設けられると共に第２ラジエータ３６で冷却された冷却水が流出する図示しない流出口部に接続されており、配管５６Ｂの他方側は、三方弁６４に接続されている。

第２流入配管５８は、配管５８Ａと、配管５８Ｂとを含んで構成されている。そして、配管５８Ａの一方側は、自動運転制御機器５０に接続されており、配管５８Ａの他方側は、三方弁６６に接続されている。一方、配管５８Ｂの一方側は、第２ラジエータ３６に設けられると共に自動運転制御機器５０の冷却に用いられた冷却水が流入する図示しない流入口部に接続されており、配管５８Ｂの他方側は、三方弁６６に接続されている。

三方弁６４は、ボディ６４Ａと、ボール部６４Ｂとを含んで、三方弁６０と同様の構成とされている。そして、ボディ６４Ａの第１ポート６４Ａ１には、配管５６Ａが接続されており、第２ポート６４Ａ２には、配管５６Ｂが接続されており、第３ポート６４Ａ３には、第１バイパス配管６８が接続されている。

三方弁６６は、ボディ６６Ａと、ボール部６６Ｂとを含んで、三方弁６０と同様の構成とされている。そして、ボディ６６Ａの第１ポート６６Ａ１には、配管５８Ａが接続されており、第２ポート６６Ａ２には、配管５８Ｂが接続されており、第３ポート６６Ａ３には、第２バイパス配管７０が接続されている。

次に、図２を用いて、自動運転制御機器５０の構成について説明する。自動運転制御機器５０は、自動運転ＥＣＵ７２及び自動運転アクチュエータ７６を含んで構成されている。

自動運転ＥＣＵ７２は、基本的に上述したメインＥＣＵ８４と同様の構成とされており、ＣＰＵ７２Ａ、ＲＯＭ７２Ｂ、ＲＡＭ７２Ｃ、ストレージ７２Ｄ、通信Ｉ／Ｆ７２Ｅ、入出力Ｉ／Ｆ７２Ｆ及びバス７２Ｇを含んで構成されている。なお、ＲＯＭ７２Ｂには、車両１２の自動運転に関するプログラムと、三方弁６０、三方弁６２、三方弁６４及び三方弁６６の制御に関するプログラムとが記憶されており、ストレージ７２Ｄは、車両１２の自動運転に必要な各種データを記憶可能とされている。

また、自動運転ＥＣＵ７２は、入出力Ｉ／Ｆ７２Ｆを介して、三方弁６０、三方弁６２、三方弁６４、三方弁６６、水温センサ７４及び自動運転アクチュエータ７６と通信可能に接続されている。詳しくは、水温センサ７４は、第２冷却回路１０Ｂを流れる冷却水の温度に基づく信号を自動運転ＥＣＵ７２に出力するようになっている。

自動運転アクチュエータ７６は、図示しないスロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ及び操舵アクチュエータを含んで構成されている。そして、自動運転アクチュエータ７６は、車両１２の自動運転時において、自動運転ＥＣＵ７２から出力された制御信号に基づいて、アクセル装置、ブレーキ装置及び操舵装置を含む図示しない駆動装置を制御可能とされている。

次に、図３を用いて、自動運転ＥＣＵ７２の機能構成について説明する。自動運転ＥＣＵ７２は、ＣＰＵ７２ＡがＲＯＭ７２Ｂに記憶された実行プログラムを読み出し、これを実行することによって、駆動制御部７８、水温検出部８０及び三方弁制御部８２の集合体として機能する。

駆動制御部７８は、車両１２の自動運転時において、ＲＯＭ７２Ｂに記憶されたプログラム及びストレージ７２Ｄに記憶された各種データに基づいて自動運転アクチュエータ７６を制御し、車両１２の駆動装置を駆動させる。

水温検出部８０は、水温センサ７４から入力された信号に基づき、第２冷却回路１０Ｂを流れる冷却水の温度を検出すると共に、当該温度が、自動運転ＥＣＵ７２が正常に動作可能な温度以上であるか否かを判定する。そして、水温検出部８０は、第２冷却回路１０Ｂを流れる冷却水の温度が、自動運転ＥＣＵ７２が正常に動作する上限温度以上である場合に、異常信号を駆動制御部７８に出力するようになっている。

なお、駆動制御部７８は、水温検出部８０から異常信号が入力されると、自動運転アクチュエータ７６を制御し、車両１２を安全地帯に退避させるようになっている。また、水温検出部８０は、冷却水の温度が上限温度以上である場合に、自動運転制御機器５０の不調を示す信号をメインＥＣＵ８４に出力するようになっている。

三方弁制御部８２は、ボール部６０Ｂを駆動させるアクチュエータ、ボール部６２Ｂを駆動させるアクチュエータ、ボール部６４Ｂを駆動させるアクチュエータ及びボール部６６Ｂを駆動させるアクチュエータを制御することで、冷却システム１０の冷却水の流路を変更可能とされている。

詳しくは、本実施形態では、第２ラジエータ３６が正常に機能する通常状態において、図１に示されるように、三方弁制御部８２は、三方弁６０の第１ポート６０Ａ１と第２ポート６０Ａ２とを連通させると共に、三方弁６２の第１ポート６２Ａ１と第２ポート６２Ａ２とを連通させ、走行制御機器４８に流れる冷却水が第１ラジエータ３４のみで冷却されるようになっている。

また、この状態において、三方弁制御部８２は、三方弁６４の第１ポート６４Ａ１と第２ポート６４Ａ２とを連通させると共に、三方弁６６の第１ポート６６Ａ１と第２ポート６６Ａ２とを連通させ、自動運転制御機器５０に流れる冷却水が第２ラジエータ３６のみで冷却されるようになっている。

一方、水温検出部８０から三方弁制御部８２に異常信号が出力された異常状態において、三方弁制御部８２は、図４に示されるように、三方弁６０の第１ポート６０Ａ１、第２ポート６０Ａ２及び第３ポート６０Ａ３を連通させると共に、三方弁６２の第１ポート６２Ａ１、第２ポート６２Ａ２及び第３ポート６２Ａ３を連通させるようになっている。つまり、異常状態において、第１ラジエータ３４から流出する冷却水が、走行制御機器４８のみでなく第１バイパス配管６８を介して三方弁６４側に流れると共に、第２冷却回路１０Ｂ側からの冷却水が第２バイパス配管７０及び三方弁６２を介して第１ラジエータ３４に流入するようになっている。

また、この状態において、三方弁制御部８２は、三方弁６４の第１ポート６４Ａ１と第３ポート６４Ａ３とを連通させると共に、三方弁６６の第１ポート６６Ａ１と第３ポート６６Ａ３と連通させるようになっている。つまり、異常状態において、第１ラジエータ３４側から第１バイパス配管６８を介して流れてくる冷却水が、自動運転制御機器５０に流れると共に、自動運転制御機器５０から三方弁６２に第２バイパス配管７０を介して流れ込む冷却水が、第１ラジエータ３４に流入するようになっている。

すなわち、本実施形態では、異常状態において、三方弁６０、三方弁６２、三方弁６４、三方弁６６及び自動運転ＥＣＵ７２によって、第２ラジエータ３６が第２冷却回路１０Ｂから切り離されると共に、第１ラジエータ３４によって、走行制御機器４８及び自動運転制御機器５０が冷却されるようになっている。つまり、三方弁６０、三方弁６２、三方弁６４、三方弁６６及び自動運転ＥＣＵ７２は、冷却システム１０の流路の切り替えを行っており、以下では、これらの集合体を「流路切替部９２」と称することとする。

（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。

本実施形態では、図１に示されるように、車両１２に第１ラジエータ３４が搭載されており、車両１２のパワーユニット４６が電力で駆動されることでパワーユニット４６が熱を帯びても、第１ラジエータ３４によって、パワーユニット４６を冷却することができる。

ところで、車両１２の自動運転を制御する自動運転制御機器５０を車両１２に搭載する場合、自動運転制御機器５０を冷却できることが好ましい。この点、第１ラジエータ３４で自動運転制御機器５０を冷却することも考えられるが、自動運転制御機器５０の作動時の温度や必要な放熱量が、パワーユニット４６の作動時の温度や必要な放熱量と異なる場合には、別途ラジエータを車両１２に搭載することが好ましい。

ここで、本実施形態では、第２ラジエータ３６を備えており、作動することで熱を帯びた自動運転制御機器５０を第２ラジエータ３６で冷却することができる。また、第２ラジエータ３６の仕様を自動運転制御機器５０の作動時の温度や必要な放熱量に対して適切に設定することができる。

したがって、本実施形態では、自動運転可能な電気自動車である車両１２において、パワーユニット４６を冷却しつつ自動運転制御機器５０を冷却することができる。

また、本実施形態では、図８に示されるように、第１ラジエータ３４及び第２ラジエータ３６を共通の支持部材すなわちラジエータマウント２２を介して車両１２のフレーム１６に支持することができる。このため、パワーユニット４６や自動運転制御機器５０の仕様に応じて、第１ラジエータ３４及び第２ラジエータ３６の大きさ等を変更しても、設計変更が必要な箇所をラジエータマウント２２及びその周辺部のみに留めることができる。

したがって、本実施形態では、パワーユニット４６及び自動運転制御機器５０の仕様変更等に伴う設計変更箇所の増加を抑制することができる。

また、本実施形態では、第２ラジエータ３６が、車両幅方向から見て第２ラジエータ３６と第１ラジエータ３４との間隔が車両下方側から車両上方側に向かうに従って広がるように傾斜して配置されている。このため、第２ラジエータ３６を車両前方下側から吹き込んでくる気流に対して有効に機能させることができる。

したがって、本実施形態では、車両１２の車体１４における車両前方下側に設けられた開口部を利用して、自動運転制御機器５０の冷却効率を確保することができる。

加えて、本実施形態では、図１に示されるように、第１ラジエータ３４に第１流出配管５２と、第１流入配管５４とが接続されている。そして、第１流出配管５２を介して第１ラジエータ３４で冷却された冷却水がパワーユニット４６側に流出し、当該冷却水でパワーユニット４６を冷却することができる。また、第１流入配管５４を介してパワーユニット４６側から流れてきた冷却水が、第１ラジエータ３４に流入し、当該冷却水が第１ラジエータ３４によって冷却される。

一方、第２ラジエータ３６には、第２流出配管５６と、第２流入配管５８とが接続されている。そして、第２流出配管５６を介して第２ラジエータ３６で冷却された冷却水が自動運転制御機器５０側に流出し、当該冷却水で自動運転制御機器５０を冷却することができる。また、第２流入配管５８を介して自動運転制御機器５０側から流れてきた冷却水が、第２ラジエータ３６に流入し、当該冷却水が第２ラジエータ３６によって冷却される。

ところで、車両１２の走行中において、第２ラジエータ３６に不具合が生じると、車両１２の自動運転に支障が出ることが考えられる。このような場合には、車両１２が安全な場所に退避するまでの間、第１ラジエータ３４が、不具合が生じた第２ラジエータ３６の機能を代替できることが好ましい。

ここで、本実施形態では、第１バイパス配管６８、第２バイパス配管７０及び流路切替部９２を備えており、第２ラジエータ３６に不具合が生じたときに、冷却水の流路を通常の状態から変更することが可能となっている。

詳しくは、第１バイパス配管６８は、第１流出配管５２と第２流出配管５６との間に介在しており、第２バイパス配管７０は、第１流入配管５４と第２流入配管５８との間に介在している。そして、流路切替部９２は、第１ラジエータ３４とパワーユニット４６との間での第１熱交換と、第２ラジエータ３６と自動運転制御機器５０側との間での第２熱交換とが許容された状態、すなわち第１ラジエータ３４及び第２ラジエータ３６が機能している通常状態において、第１流出配管５２と第２流出配管５６との第１バイパス配管６８を介した第１接続と、第１流入配管５４と第２流入配管５８との第２バイパス配管７０を介した第２接続とを制限するようになっている。

つまり、本実施形態では、通常状態において、第１ラジエータ３４、第１流出配管５２、第１流入配管５４及びパワーユニット４６を含む冷却水の第１冷却回路１０Ａと、第２ラジエータ３６、第２流出配管５６、第２流入配管５８及び自動運転制御機器５０を含む冷却水の第２冷却回路１０Ｂとが、独立した状態となっている。

一方、第２熱交換が制限された状態、すなわち第２ラジエータ３６が機能していない異常状態において、流路切替部９２は、図４に示されるように、第１接続と第２接続とを許容するようになっている。

つまり、本実施形態では、異常状態において、第１冷却回路１０Ａと第２冷却回路１０Ｂとが接続され、第１ラジエータ３４によって、パワーユニット４６及び自動運転制御機器５０に対する一定の冷却性能の確保を図ることができる。したがって、本実施形態では、パワーユニット４６及び自動運転制御機器５０の冷却性能を十分に確保できない異常状態において、車両１２の一定の走行性能の確保を図ることができる。

＜上記実施形態の補足説明＞
（１） 上述した実施形態では、第２ラジエータ３６が機能していない状態において、第１ラジエータ３４によって、パワーユニット４６及び自動運転制御機器５０を冷却していたが、これに限らない。すなわち、第２ラジエータ３６の仕様等に応じて、第１ラジエータ３４が機能していない状態において、第２ラジエータ３６でパワーユニット４６及び自動運転制御機器５０を冷却するようにしてもよい。

（２） また、上述した実施形態では、冷却システム１０の流路の切り替えに複数の三方弁を用いていたが、これに限らない。例えば、第１流出配管５２、第１流入配管５４、第２流出配管５６及び第２流入配管５８を複数のポートを備えたソレノイドバルブに接続し、当該ソレノイドバルブを自動運転ＥＣＵ７２で制御することで、冷却システム１０の流路を切り替えるような構成としてもよい。

１０ 電気自動車用冷却システム
１２ 車両
１６ フレーム
２２ ラジエータマウント（支持部材）
３４ 第１ラジエータ
３６ 第２ラジエータ
５０ 自動運転制御機器
４６ パワーユニット
５２ 第１流出配管
５４ 第１流入配管
５６ 第２流出配管
５８ 第２流入配管
６８ 第１バイパス配管
７０ 第２バイパス配管
９２ 流路切替部

Claims (4)

1. 車両に搭載されると共に、電力で駆動されるパワーユニットを冷却可能な第１ラジエータと、
   前記車両に搭載されると共に前記第１ラジエータの車両前方側に配置され、当該車両の自動運転を制御する自動運転制御機器を冷却可能な第２ラジエータと、
   を有する電気自動車用冷却システム。
2. 前記第１ラジエータと前記第２ラジエータとが共通の支持部材を介して前記車両のフレームに支持されている、
   請求項１に記載の電気自動車用冷却システム。
3. 前記第２ラジエータは、車両幅方向から見て前記第１ラジエータとの間隔が車両下方側から車両上方側に向かうに従って広がるように傾斜して配置されている、
   請求項１又は請求項２に記載の電気自動車用冷却システム。
4. 前記第１ラジエータには、当該第１ラジエータで冷却された冷却水を前記パワーユニット側に流出させる第１流出配管と、当該パワーユニット側から流れてきた当該冷却水を当該第１ラジエータに流入させる第１流入配管と、が接続され、
   前記第２ラジエータには、当該第２ラジエータで冷却された前記冷却水を前記自動運転制御機器側に流出させる第２流出配管と、当該自動運転制御機器側から流れてきた当該冷却水を当該第２ラジエータに流入させる第２流入配管と、が接続されると共に、
   前記第１流出配管と前記第２流出配管との間に介在する第１バイパス配管と、
   前記第２流入配管と前記第２流入配管との間に介在する第２バイパス配管と、
   前記第１ラジエータと前記パワーユニットとの間での第１熱交換と、前記第２ラジエータと前記自動運転制御機器側との間での第２熱交換と、が許容された状態において、前記第１流出配管と前記第２流出配管との前記第１バイパス配管を介した第１接続と、前記第１流入配管と前記第２流入配管との前記第２バイパス配管を介した第２接続と、を制限し、当該第１熱交換及び当該第２熱交換の何れか一方が制限された状態において、当該第１接続と当該第２接続と、を許容する流路切替部と、
   をさらに有する、
   請求項１～請求項３の何れか１項に記載の電気自動車用冷却システム。

Images