JP3889396B2 - ハイブリッド車両の冷却装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、内燃機関と高圧系の電気機器とでは互いに管理温度が異なる場合があり、例えば上述したような従来技術に係るラジエータによって複数の異なる温度の冷却水を排出させる場合であっても、これらの複数の冷却水毎に独立した冷却回路系を設けると、装置構成が複雑化すると共に車両への搭載性が損なわれるという問題が生じる。
また、内燃機関の運転停止に伴って冷却回路内での冷却水の循環が停止したり、内燃機関のアイドル運転時に冷却水の循環流量が相対的に低下すると、作動継続中の高圧系の電気機器の温度が所定の管理温度を超えて上昇してしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、装置構成が複雑化することを防止しつつ管理温度が異なる複数の機器の温度状態を適切に制御することが可能なハイブリッド車両の冷却装置を提供することを目的とする。
この第1の参考技術に係るハイブリッド車両の冷却装置10は、例えば図1に示すように、内燃機関11とモータ12と変速機(T/M)13とを直列に直結した構造のハイブリッド車両1に搭載されており、このハイブリッド車両1では、例えば内燃機関11および走行用のモータ12の両方の駆動力は、CVTやマニュアルトランスミッション等の変速機(T/M)13を介して駆動輪Wに伝達される。
そして、モータ12はハイブリッド車両1の運転状態に応じて内燃機関11の駆動力を補助する補助駆動力を発生するようになっている。また、ハイブリッド車両1の減速時に車輪W側からモータ12側に駆動力が伝達されると、モータ12は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
また、この高圧系の蓄電装置には、ハイブリッド車両1の各種補機類を駆動するための12ボルトの補助バッテリ(図示略)が、DC−DCコンバータからなるダウンバータ(D/V)15を介して接続されており、ダウンバータ15は蓄電装置の電圧を降圧して補助バッテリを充電するようになっている。
なお、このハイブリッド車両1において、PDU14およびダウンバータ15は、例えば内燃機関11が収容されるエンジンルーム内において変速機13の近傍に配置されている。
第1流路30aには適宜のバルブ26aを介してヒータコア26が接続され、このヒータコア26は相対的に高温の冷却水を熱源として空気を加熱しており、このヒータコア26で熱交換された冷却水は第3流路30cによってウォータポンプ21へ還流する。
そして、第2流路30bは、ラジエータ22に冷却水を流通させるための第5流路30eと、例えばこの第5流路30eよりも内径が小さく形成され、第3流路30cに接続される第6流路30fとに分岐するようになっている。
なお、第2流路30bには、ウォータジャケット25から排出される冷却水の温度を検出する第1温度センサ27が備えられている。
そして、第5流路30eからラジエータ22の入口側タンク22Aに導入された冷却水は、先ず、ラジエータ22内部の主流路22aを流通し、適宜の第1温度(例えば、約80℃程度等)まで冷却される。
次に、主流路22aを流通して出口側タンク22Bに導入された冷却水のうち少なくとも一部は、ラジエータ22内部の副流路22bを流通し、ラジエータ22内部での流通経路が相対的に長くなることで第1温度よりも低い適宜の第2温度(例えば、約60℃程度等)まで冷却可能とされている。
なお、第8流路30hにおける、モータ12の下流側の位置には、モータ12の冷却流路12aから排出される冷却水の温度を検出する第2温度センサ28が備えられ、この第2温度センサ28から出力される検出結果が所定温度を超える場合には、制御装置(図示略)の制御により、ラジエータ22を冷却する冷却ファン29が作動するように設定されている。
すなわち、ウォータジャケット25から排出される冷却水は、順次、第1流路30a、ヒータコア26または第4流路30d、第3流路30cを流通して、または、第2流路30b、第6流路30f、第3流路30cを流通して、ウォータポンプ21へ還流する。
すなわち、ウォータジャケット25から排出される冷却水は、順次、第1流路30a、第5流路30e、ラジエータ22の主流路22a、副流路22b、第8流路30h、第2サーモスタット24、第3流路30cを流通して、ウォータポンプ21へ還流する。
先ず、例えば図3に示すステップS01においては、ダウンバータ15の温度T_DVまたはPDU14の温度T_PDUが、所定の温度#T(例えば、#T=80℃等)よりも高いか否かを判定する。
なお、ダウンバータ15の温度T_DVおよびPDU14の温度T_PDUは、例えば、モータ12の冷却流路12aから排出される冷却水の温度を検出する第2温度センサ28の検出結果に基づき推定されてもよいし、各温度T_DV,T_PDUを検出する温度センサ(図示略)の検出結果であってもよい。
この判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、冷却ファン29の作動を開始し、一連の処理を終了する。
ここで、上述したステップS01〜ステップS02に示すように、ダウンバータ15の温度T_DVまたはPDU14の温度T_PDUが、所定の温度#Tよりも高くなった場合(あるいは、所定の温度#T以上となった場合)には、先ず、冷却ファン29を作動させることで、エンジンルーム内の換気やラジエータ22からの放熱を促進させ、流通路内の冷却水の温度が過剰に上昇することを抑制し、PDU14およびダウンバータ15が所定の管理温度を超えて過熱状態となることを防止することができる。
また、単一のラジエータ22の内部に主流路22aと、この主流路22aに連通する副流路22bとを設け、いわば2段階で冷却水の温度を低下可能とすることにより、装置構成や冷却水の流通流路が複雑化することを抑制しつつ、管理温度の異なる複数の系、例えば内燃機関11と、内燃機関11に比べて相対的に低温状態に設定される高圧系(例えば、PDU14およびダウンバータ15およびモータ12等)とに対して、共通の冷却水によって適切な温度管理を行うことができる。
しかも、管理温度の異なる複数の系から排出される冷却水を単一のウォータポンプ21の上流側で合流させることにより、装置構成を簡略化しつつ、各系の温度状態が所望の状態から逸脱してしまうことを容易に抑制することができる。
また、第1サーモスタット23および第2サーモスタット24を具備し、例えば内燃機関11の暖機運転時等において、冷却水がラジエータ22および高圧系を迂回して流通するように設定されていることから、系の温度を所望の温度まで上昇させる際の昇温特性を向上させることができる。
例えば図4に示すステップS11においては、ダウンバータ15の温度T_DVまたはPDU14の温度T_PDUが、所定の第1温度#T1(例えば、#T1=80℃等)よりも高いか否かを判定する。
なお、この所定の第1温度#T1はヒステリシスを有する値である。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS12に進み、作動中の冷却ファン29を停止し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS13に進む。
なお、この所定の第2温度#T2はヒステリシスを有する値である。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS14に進み、冷却ファン29を所定の第1特性(特性1)にて作動させ、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS15に進み、冷却ファン29を所定の第2特性(特性2)にて作動させ、一連の処理を終了する。
なお、冷却ファン29の作動状態に対する所定の第1特性および第2特性は、例えば図5に示すように、内燃機関11の回転数(エンジン回転数)の増大に応じた冷却ファン29の回転数(RADFAN回転数)の所定の変化として設定され、例えば第1特性では、エンジン回転数が相対的に小さい領域にてエンジン回転数の増大に伴いRADFAN回転数が急増するように設定され、エンジン回転数が相対的に大きい領域ではエンジン回転数の増大に伴いRADFAN回転数が一定あるいは緩やかに増大するように設定されている。これに対して、第2特性では、エンジン回転数が相対的に小さい領域にてエンジン回転数の増大に伴いRADFAN回転数が緩やかに増大するように設定され、エンジン回転数が相対的に大きい領域ではエンジン回転数の増大に伴いRADFAN回転数が急増するように設定されている。
つまり、第1特性では、流通路内の冷却水を、いわば強制的に急速冷却することができ、第2特性では、内燃機関11の運転に伴い発生する騒音に比べて、冷却ファン29の運転に伴い発生する騒音が過剰に大きくなることを防止しつつ、流通路内の冷却水を冷却することができる。
例えば図7に示すステップS21においては、ダウンバータ15の温度T_DVまたはPDU14の温度T_PDUが、所定の第1温度#T1(例えば、#T1=80℃等)よりも高いか否かを判定する。
なお、この所定の第1温度#T1はヒステリシスを有する値である。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS22に進み、作動中の各冷却ファン29a,29bを停止し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS23に進む。
なお、この所定の第2温度#T2はヒステリシスを有する値である。
この判定結果が「YES」の場合には、ステップS24に進み、第1および第2冷却ファン29a,29bを作動させ、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「NO」の場合には、ステップS25に進み、第2冷却ファン29bのみ作動させ、一連の処理を終了する。
これにより、過剰なエネルギー消費を防止しつつ、所望の冷却性能を確保することができる。
なお、この第1の実施形態によるハイブリッド車両の冷却装置10は、上述した第1の参考技術によるハイブリッド車両の冷却装置10と同等の構成を備えており、以下には、この第1の実施形態によるハイブリッド車両の冷却装置10の動作について説明する。
このハイブリッド車両の冷却装置10では、例えばアイドル停止時等の内燃機関11の運転停止状態において、ダウンバータ15の温度T_DVまたはPDU14の温度T_PDUに応じて、ラジエータ22を冷却する冷却ファン29の作動および冷却水を循環させるウォータポンプ21の作動を制御するようになっている。
例えば図8に示すステップS31においては、ダウンバータ15の温度T_DVまたはPDU14の温度T_PDUが、所定の第1の温度#Ta(例えば、#Ta=80℃等)よりも高いか否かを判定する。
なお、この所定の第1の温度#Taはヒステリシスを有する値である。
この判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS32に進み、冷却ファン29を作動させ、ステップS33に進む。
なお、この所定の第2の温度#Tbはヒステリシスを有する値である。
この判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS34に進む。
そして、ステップS34においては、蓄電装置の残容量SOCが所定の下限残容量#S(例えば、#S=40%等)よりも高いか否かを判定する。
ステップS34の判定結果が「NO」の場合には、蓄電装置からの電力供給によりモータ12を駆動することは好ましくないと判断して、ステップS35に進み、停止状態の内燃機関11を始動し、この内燃機関11の駆動力によりウォータポンプ21を作動させ、冷却水を循環させる。
一方、ステップS34の判定結果が「YES」の場合には、ステップS36に進む。
そして、ステップS36においては、ダウンバータ15の温度T_DVまたはPDU14の温度T_PDUが、所定の第2の温度#Tbよりも高い所定の第3の温度#Tc(例えば、#Tc=90℃等)よりも高いか否かを判定する。
なお、この所定の第3の温度#Tcはヒステリシスを有する値である。
ステップS36の判定結果が「YES」の場合には、ウォータポンプ21を相対的に大きな出力で作動させる必要があると判断して、上述したステップS35に進む。
一方、ステップS36の判定結果が「NO」の場合には、ステップS37に進み、蓄電装置からの電力供給によりモータ12を駆動し、モータ12の駆動力によりウォータポンプ21を作動させ、冷却水を循環させ、一連の処理を終了する。
なお、このステップS37において、内燃機関11が少なくとも一部の休筒を休止して運転可能な内燃機関である場合には、気筒を休止することによってエンジンフリクションを低減し、効率よくウォータポンプ21を作動させることができる。
なお、ステップS34における所定の下限残容量#Sはヒステリシス(例えば、ハイ側40%、ロー側30%)を有する値である。つまり、残容量SOCが下限残容量#Sのハイ側(例えば40%)を超えている場合には、モータ空転を許可し、一方、残容量SOCが下限残容量#Sのロー側(例えば30%)未満である場合には、内燃機関11を始動させる。
なお、この第2の参考技術によるハイブリッド車両の冷却装置10は、上述した第1の参考技術によるハイブリッド車両の冷却装置10と同等の構成を備えており、以下には、この第2の参考技術によるハイブリッド車両の冷却装置10の動作について説明する。
この判定結果が「NO」の場合、つまり車両走行時には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合、つまり車両停車時には、ステップS42に進む。
ステップS42においては、ダウンバータ15の温度T_DVまたはPDU14の温度T_PDUが、所定の温度#THNE(例えば、#THNE=70℃等)よりも高いか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS43に進み、エンジン回転数を所定上限回転数(例えば、3000rpm等)以下に制限し、一連の処理を終了する。
この場合には、先ず、例えば図11に示すステップS51において、車両の速度(車速)Vがゼロか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合、つまり車両走行時には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合、つまり車両停車時には、ステップS52に進む。
ステップS52においては、ダウンバータ15の温度T_DVまたはPDU14の温度T_PDUが、所定の温度#THNE(例えば、#THNE=70℃等)よりも高いか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS53に進む。
ステップS53においては、例えば図12に示すような、ダウンバータ15の温度T_DVまたはPDU14の温度T_PDUに応じたエンジン回転数の所定上限回転数の変化を示すマップ等のデータを検索し、所定上限回転数を設定する。
なお、ダウンバータ15の温度T_DVまたはPDU14の温度T_PDUに応じたエンジン回転数の所定上限回転数は、例えば図11に示すように、各温度T_DV,T_PDUが所定の第1温度#TH1(例えば、#TH1=70℃等)から所定の第2温度#TH2(例えば、#TH2=90℃等)まで上昇することに伴い、所定の第1上限回転数#NE1(例えば、#NE1=3000rpm等)から所定の第2上限回転数#NE2(例えば、#NE2=2500rpm等)まで減少傾向に変化し、各温度T_DV,T_PDUが所定の第2温度#TH2(例えば、#TH2=90℃等)を超えると所定の第2上限回転数#NE2(例えば、#NE2=2500rpm等)となるように設定されている。
そして、ステップS54においては、エンジン回転数が所定上限回転数以下となるようにして内燃機関11の運転を規制し、一連の処理を終了する。
この場合には、PDU14およびダウンバータ15が過熱状態となることを防止しつつ、蓄電装置を速やかに充電することができる。
なお、この第3の参考技術において、上述した第1の参考技術によるハイブリッド車両の冷却装置10と同一部分については説明を簡略または省略する。この第3の参考技術において、上述した第1の参考技術によるハイブリッド車両の冷却装置10と異なる点は、例えば図13に示すように、ラジエータ22の副流路22bに接続された第8流路30hが、ウォータポンプ21および内燃機関11のウォータジャケット25へと還流する第3流路30cに接続される接続部30kにおいて、第8流路30hと第3流路30cとの接続角θが略鋭角(θ<90°)に設定されている点である。
つまり、この第3の参考技術において、第8流路30hの流通方向は、第3流路30cの流通方向の逆方向に対して略鋭角に交差し、第8流路30hから第3流路30cへの冷却水の流入が、第3流路30cでの冷却水の流通によって抑制されるように設定されている。
例えば図14に示すように、第8流路30hと第3流路30cとの接続角θが略鈍角(θ>90°)に設定されている場合には、第8流路30hの流通方向は、第3流路30cの流通方向の順方向に対して略鋭角に交差し、第8流路30hから第3流路30cへの冷却水の流入が、第3流路30cでの冷却水の流通によって促進されることから、内燃機関11のエンジン回転数の増大に伴って、第8流路30hから第3流路30cへ流入する冷却水の流量が増大傾向に変化する。
これに対して、この第3の参考技術のように、第8流路30hと第3流路30cとの接続角θが略鋭角(θ<90°)に設定されている場合には、内燃機関11のエンジン回転数の増大に伴って、ウォータポンプ21および内燃機関11のウォータジャケット25へと還流する第3流路30cでの冷却水の流通量が増大すると、第8流路30hから第3流路30cへ冷却水が流入することが抑制される。
このため、この第3の参考技術においては、例えばPDU14およびダウンバータ15の耐熱性を向上させたり、例えば相対的に高温の冷却水がPDU14およびダウンバータ15近傍に向かい流通することを防ぐための切替弁等を設ける必要無しに、エンジン回転数が上昇した場合であっても、PDU14およびダウンバータ15が過熱状態となることを容易に防止することができる。
14 PDU(電力制御手段)
15 ダウンバータ(電力制御手段)
21 ウォータポンプ
29 冷却ファン(ラジエータ用冷却ファン)
29a 冷却ファン(ラジエータ用冷却ファン)
29b 冷却ファン(ラジエータ用冷却ファン)
ステップS01、ステップS11、ステップS21 温度検出手段
ステップS02、ステップS13、ステップS14、ステップS24、ステップS25 作動制御手段
ステップS31、ステップS33、ステップS36 温度検出手段
ステップS37 クランク軸回転駆動手段
Claims (1)
- 動力源としての内燃機関および前記内燃機関のクランク軸に接続されたモータを備え、少なくとも前記モータの駆動力により走行可能なハイブリッド車両に搭載され、前記内燃機関と、前記モータを含む車載電気機器への電力供給を制御する電力制御手段とを、共通の冷却水により冷却するハイブリッド車両の冷却装置であって、
前記電力制御手段は、前記内燃機関を冷却する冷却水の一部が分流された分流冷却水により冷却されており、
前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して駆動され、前記冷却水を流通流路内にて循環させるウォータポンプと、
前記電力制御手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記内燃機関の停止時に前記温度検出手段にて検出される前記温度が所定温度以上の場合に前記内燃機関の運転停止状態を保ちながら前記クランク軸を前記モータの駆動力により回転させるクランク軸回転駆動手段とを備え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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