JP4333691B2

JP4333691B2 - 車両用冷却装置

Info

Publication number: JP4333691B2
Application number: JP2006135485A
Authority: JP
Inventors: 利彦小島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2026-05-15
Also published as: JP2007302207A

Description

本発明は、エンジンラジエータ、コンデンサなどの冷却用熱交換器を用いて冷媒を冷却する車両用冷却装置に関する。

近年、燃費効率の向上、エミッションや騒音の低減などを目的として、走行用の駆動源としてエンジンに加えた電気モータが設けられたハイブリッド車などで、車両停止時などの予め設定しているエンジン停止条件が成立することによりエンジンを停止するアイドルストップ制御などが行われる車両が普及している。

一般に、エンジンを走行用の駆動源とする車両には、冷却用熱交換器としてエンジンラジエータが設けられており、冷却ファンが駆動されることにより車両前方の空気を冷却風として導風し、この冷却風がエンジンラジエータを通過することにより、エンジン冷却水との間で熱交換が行われて冷却されるようにしているが、冷却ファンが、エンジンによって駆動されるメカニカルファンであると、エンジンが停止することにより冷却風の導風が停止してしまい、熱交換器による冷媒の冷却も停止してしまう。

ここから、特許文献１では、連続高速走行を行なった後、エンジン停止条件が成立したときには、エンジン停止を禁止することにより、エンジン冷却水の温度が上昇してしまうのを防止するように提案している。

また、特許文献２では、エンジン冷却水を循環するウォータポンプと冷却ファンを一つの電気モータを用いて同時に駆動するように提案しており、この構成を用いることにより、エンジンを停止したときにも、冷却ファンを駆動してエンジンの冷却を行うことができる。

一方、車両には、車室内を快適な空調状態とするための空調装置（車両用空調装置、以下、エアコンとする）が設けられており、アイドルストップ制御を行う車両においても、エアコンのコンデンサを用いた冷媒の冷却が必要となっており、ここから、例えば、特許文献３に示されるように、コンデンサの冷却用として、電気モータによって駆動する電動ファンを設ける方法がある。

このように、エンジン停止中に、エンジンラジエータとコンデンサなどの複数の熱交換器を冷却する方法としては、電動ファンを用いるのが一般的に考えられる。

ところで、近年では、エンジン排気量の大きい車両においても、アイドルストップ制御が行われるようになっている。エンジン排気量の大きい車両において、メカニカルファンと同等の冷却能力を得るための電動ファンは、数ｋｗ程度の大型の電気モータを必要とするが、エンジンルームのスペース、コスト、バッテリ等の容量などの観点から、このような電動ファンを設置することは実質的に困難となる。

また、メカニカルファンに加えて小型の電動ファンを用いることが考えられるが、二つの冷却ファンの何れを作動させたときにも、エンジンラジエータとコンデンサなどの複数の熱交換器を同時に冷却することは、これらを車両の前後方向に並べて配置する必要があり、エンジンルームのスペースから困難となる。

ここから、例えば、特許文献４に示されるように、一つの冷却ファンの駆動を、エンジンと電気モータで切り換える方法が考えられる。このときに、例えば、非特許文献１に示されるファンカップリング機能を備えた電気モータを用いる方法もある。

しかしながら、単に、一つの冷却ファンを、エンジンと電気モータのそれぞれで駆動可能としても、効率的な冷却を行うためには、適正な切換制御が必要となる。
特開２００３−２０１８８２号公報特開平８−９３４７３号公報特開２００２−３１６５２９号公報特開２００３−２３９７４１号公報発明協会公開技法公技番号２００１−４３号

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、自動アイドリングストップ制御などのエンジン停止制御が行われる車両において、エンジン及び電気モータの駆動によって冷却用熱交換器を用いた冷媒の冷却を行うときに、エンジンの停止効率が低下するのを防止しながら、的確な冷却能力が得られる車両用冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、予め設定されているエンジン停止条件が成立することによりエンジンが停止されると共に、エンジン始動条件が成立することによりエンジンが再始動されるエンジン制御が行われる車両に設けられる車両用冷却装置であって、冷却風が導風されることにより冷媒との間で熱交換が行なわれる冷却用熱交換器と、回転駆動されることにより作動して前記冷却風を前記冷却用熱交換器へ導風する単一の冷却ファンと、前記エンジンの駆動力によって前記冷却ファンを作動可能とする第１の駆動手段と、電気モータの駆動力によって前記冷却ファンを作動可能とする第２の駆動手段と、前記冷却用熱交換器に対する冷却負荷を検出する検出手段と、車両の走行速度を検出する速度検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記冷却負荷に対する前記冷却用熱交換器の冷却能力を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づいて前記第１の駆動手段又は前記第２の駆動手段のいずれか一方を選択して前記冷却ファンを作動させ、さらに、前記冷却負荷に対して前記冷却能力が低いと判定され、かつ、前記第２の駆動手段が選択されているか又は前記速度検出手段によって検出される走行速度が所定速度以上であるときに前記第１の駆動手段を選択して前記冷却ファンを作動させる冷却制御手段と、を含む。

請求項１に記載の発明によれば、第１又は第２の駆動手段を用いて冷却ファンを作動させて、車両前方側の空気を冷却風として導風して、冷却用熱交換器を用いた冷媒の冷却を行う。

ここで、判定手段は、検出手段によって検出される冷却負荷に対する冷却用熱交換器の冷却能力を判定し、冷却負荷に対して冷却能力が低いと判定されたときに、冷却制御手段は、冷却風の導風能力に基づいて第１又は第２の駆動手段の何れか一方を選択して、冷却ファンを作動させる。また、冷却制御手段は、冷却負荷に対する冷却用熱交換器の冷却能力が低いと判定された場合に、第２の駆動手段を用いた冷却ファンの作動中または、車両の走行速度が所定速度以上であるときに、第１の駆動手段を選択して冷却ファンを作動させる。
すなわち、冷却制御手段は、車両が停止しているときに、冷却負荷に対して冷却能力が低いと判定されたときには、第２の駆動手段を選択して冷却ファンを作動させる。また、第２の駆動手段を用いて冷却ファンを作動させているとき、または、車両の走行速度が所定速度以上であるときに、冷却負荷に対する冷却能力が低いと判定されたときにのみ、第１の駆動手段を選択して冷却ファンを作動させる。

これにより、冷却用熱交換器の冷却能力を、冷却負荷に対して適切な能力となるようにして冷却を行うことができ、かつ、冷却能力を確保するためにエンジンを始動させるのを抑えることができ、エンジン停止効率を低下させることなく、冷却用熱交換器を用いた適切な冷却を行うことができる。

このような本発明においては、請求項２に記載するように、前記冷却用熱交換器がエンジン冷却液水を冷却するラジエータを含み、前記検出手段が前記エンジン冷却水の温度を検出する水温検出手段を含むことができる。また、本発明においては、請求項３に記載するように、前記冷却用熱交換器が、空調装置の冷媒を冷却するコンデンサを含み、前記検出手段が前記冷媒の圧力を検出する圧力検出手段を含むことができる。

さらに、請求項４に係る発明は、前記第１の駆動手段に、前記エンジンの駆動力を前記冷却ファンに伝達する伝達手段としてファンカップリングを含み、前記ファンカップリングの雰囲気温度が所定温度以上であり、かつ、前記エンジン停止条件が成立しているときには、前記冷却制御手段が、前記判定手段の判定結果にかかわらず、前記第２の駆動手段を選択して前記冷却ファンを作動する。

一般に、ファンカップリングには、粘性流体が用いられており、この粘性流体の温度が高いと、エンジンを停止したときに、冷却ファンのつれ回りが生じ、騒音を発生させてしまう。

ここから、請求項４に記載の発明では、ファンカップリングの雰囲気温度が高いときには、エンジンを停止するときに、第２の駆動手段によって冷却ファンを作動させて、冷却ファンの作動が継続されるようにする。

これにより、冷却ファンにつれ回りが生じるのを防止し、騒音の発生を抑えることができる。

以上説明したように本発明によれば、冷却負荷に対する冷却能力が低いと判定されたときに、第１又は第２の駆動手段を選択して、冷却ファンを作動させる。このときに、第２の駆動手段を用いた冷却ファンの作動中、又は、車両の走行速度が所定以上であるときに、冷却能力を大きくする必要があれば、第１の駆動手段を選択する。

これにより、冷却負荷に応じた冷却能力が得られるように冷却ファンを作動することができるので、エンジン停止効率を低下させることなく、効率的な冷却を行うことができるという優れた効果が得られる。

また、本発明では、エンジンを停止するときに、ファンカップリングの雰囲気温度が高ければ、第２の駆動手段を選択して冷却ファンを作動させる。これにより、冷却ファンのつれ回りによる騒音の発生を確実に防止することができる。

以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１には、本発明の第１の実施の形態に適用した車両１０の要部の概略構成を示している。なお、図１では、矢印ＦＲ方向で車両前後方向の前方側を示し、矢印ＵＰ方向で車両上下方向の上方側を示している。

この車両１０の前部のエンジンルーム１２内には、走行用の駆動源となるエンジン１４が設けられており、車両１０は、このエンジン１４の駆動力によって走行可能となっている。また、この車両１０には、走行用の駆動源として図示しない電気モータが設けられており、車両１０は、エンジン１２を停止している状態で電気モータを駆動することにより、電気モータの駆動力によって走行可能な所謂ハイブリッド車となっている。

なお、本実施の形態では、ハイブリッド車である車両１０を例に説明するが、本発明はこれに限らず、停車時などにエンジン１２の駆動を停止する自動アイドリングストップ制御が行われる任意の構成の車両に適用可能である。

車両１０のエンジンルーム１２には、エンジン１４の車両前方側に冷却装置１６が配設されている。冷却装置１６は、冷却用熱交換器として、車両前方側に配設されたコンデンサ１８及び、コンデンサ１８とエンジン１４の間に配設されたエンジンラジエータ２０を備え、また、エンジンラジエータ２０とエンジン１４の間に配設された冷却ファン２２を備えている。

車両１０では、前進走行することにより、ラジエタグリル及びバンパグリル（何れも図示省略）から、車両前方側の空気が冷却風として導風され、この冷却風がコンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０を通過することにより、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０内を循環される冷媒が冷却されるようになっている。

また、冷却装置１６では、冷却ファン２２が作動されることにより、車両前方側の空気を冷却風として導風し、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０を通過した冷却風を車両後方側へ排出するようになっている。

エンジンラジエータ２０には、冷媒としてエンジン冷却水が用いられ、エンジンラジエータ２０では、エンジン１４との間で循環されるエンジン冷却水と冷却風との間で熱交換が行われることにより、エンジン冷却水が冷却される。

また、車両１０には、車室内を空調する空調装置（以下、エアコン２６とする。図２参照）が設けられている。このエアコン２６には、コンデンサ１８と共に、コンプレッサ、膨張弁及びエバポレータ（何れも図示省略）によって冷媒が循環される冷凍サイクルが形成されており、コンプレッサによって圧縮された冷媒がコンデンサ１８を通過することにより冷却される。この冷媒がエバポレータを通過するときに、車室内へ吹き出される空調風を冷却する一般的構成となっている。

なお、冷却装置１６は、エンジンラジエータ２０のエンジン１４側を覆うファンシュラウド２８を備え、このファンシュラウド２８に形成されたファン開口部２８Ａ内に冷却ファン２２が配置されている。これにより、冷却ファン２２の周囲から冷却風を車両後方側に排出可能となっていると共に、エンジン１４によって加熱されたエンジンルーム１２内の空気が、コンデンサ１８ないしエンジンラジエータ２０の前方側へ廻り込んで、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０の冷却効率を低下させてしまうのを防止するようにしている。

ところで、冷却ファン２２の回転軸３０は、エンジン１４の駆動によって回転する回転軸３２とファンカップリング３４を介して連結されている。これにより、エンジン１４が駆動されることにより、このエンジン１４の駆動力が冷却ファン２２に伝達されて、冷却ファン２２が回転駆動されるようになっている。

このファンカップリング３４は、シリコンオイルなどの剪弾力を発生可能な粘性流体が封入され、また、ハウジング内に一方が回転軸３０に連結され、他方が回転軸３２に連結されたプレートが対で配置されている。なお、このプレートは、一対であっても良く、複数対であっても良い。

このようなファンカップリング３４では、回転軸３２の回転速度（回転数）が低いときには、回転軸３０が回転軸３２と略同速で回転駆動するが、回転軸３２の回転速度が高くなることにより粘性流体に剪弾力が発生し、回転軸３２の回転速度に対して、回転軸３０の回転速度が低くなる。

これにより、冷却装置１６では、エンジン１４の回転数が低いときには、エンジン１４の回転数と略同じ回転数で冷却ファン１６が回転されるが、エンジン１４の回転速度が高くなったときに、冷却ファン１６の回転数が上昇してしまうのを防止できるようになっている。また、ファンカップリング３４は、エンジン１４が始動したときに、粘性流体に剪弾力が発生することにより、冷却ファン２２の円滑な始動が可能となるようにしている。

このようなファンカップリング３４としては、一般的構成の流体継手を用いることができ、基本的機能が同じであれば、任意の機能を含む公知の流体継手を適用することができる。

冷却ファン２２の回転軸３０には、プーリ３６が配設されている。また、エンジンルーム１２内には、ファンモータ３８が配設されており、このファンモータ３８の駆動軸４０に設けられたプーリ４２と、プーリ３８の間に無端の駆動ベルト４４が掛け渡されている。

また、ファンモータ３８が連結されるプーリ３６には、ワンウェイクラッチ機構が設けられており、ファンモータ３８が停止された状態でエンジン１４が駆動されているときには、回転軸３０とプーリ３６が相対回転するが、エンジン１４が停止した状態で、ファンモータ３８が作動して回転駆動されるときに、回転軸３０と一体回転して、ファンモータ３８の駆動力による冷却ファン２２の作動が可能となるようにしている。

なお、このようなプーリ３６のワンウェイクラッチ機構は、公知の任意の構成を適用することができる。また、ワンウェイクラッチ機構に換えて、電磁クラッチ機構を設け、ファンモータ３８が作動したときに、プーリ３６と回転軸３０が一体回転可能するようにしても良く、さらに、ファンモータ３８の駆動軸４０のプーリ４２にワンウェイクラッチ機構を設けるようにしても良い。

一方、図２に示されるように、車両１０には、エアコン２６の作動を制御するエアコンＥＣＵ５０及び、エンジン１４の作動を制御するエンジンＥＣＵ５２が設けられている。なお、ハイブリッド車である車両１０には、電気モータの作動を制御するハイブリッドＥＣＵが設けられるが、この図示は省略する。

エンジンＥＣＵ５２と図示しないハイブリッドＥＣＵは、各種のセンサによって運転者による車両１０の運転操作状態、走行状態等を検出し、エンジン１４及び電気モータの駆動を制御し、車両１０が運転操作に応じた走行が可能となるようにしている。

このとき、エンジンＥＣＵ５２は、車両の走行状態、運転車による運転操作状態を検出し、検出結果が予め設定されているエンジン停止条件を満たすとき（エンジン停止条件が成立したとき）にエンジン１４の駆動を停止し、エンジン再始動条件が成立することによりエンジン１４の再始動（駆動）を行なう。

すなわち、エンジンＥＣＵ５２では、車速センサ５４によって検出する車両１０の走行速度ｖがｖ＝０となる車両停止状態を検出すると、エンジン１４を停止するアイドルストップ制御を行い、車両１０の燃費向上、エミッション抑制、騒音抑制などを図るようにしている。

また、ハイブリッドＥＣＵ５２とハイブリッドＥＣＵは、車両１０の走行中にエンジン停止条件が成立してエンジン１４が停止されるときや、車両１０の走行状態からエンジン１４の負荷が大きくなっているときなどの予め設定しているモータ駆動条件が成立することにより、電気モータを駆動する（エコラン制御）。なお、このような、エンジンＥＣＵ５２による走行制御は、公知の制御方法を適用でき、ここでは詳細な説明を省略する。

一方、エアコンＥＣＵ５０には、例えばインストルメントパネルに設けられてエアコン１０の運転／停止と共に運転モード、温度設定等の各種の設定操作が行われる操作パネル５６が接続されており、エアコンＥＣＵ５０では、この操作パネル５６の操作に基づいた空調運転が行われる。

また、エアコンＥＣＵ５０には、図示しないコンプレッサを駆動するコンプレッサモータ５８、内気循環モードと外気導入モードを切換るモード切換ダンパを駆動するサーボモータ６０、ブロワファンを駆動するブロワモータ６２、エンジン冷却水によって空調風を加熱するヒータコアを通過する空調風の風量とバイパスする空調風の風量を制御することにより吹き出し風の温度を制御するエアミックスダンパを作動するサーボモータ６４、空調風が吹き出される吹き出し口を切り換える切換ダンパを作動するサーボモータ６６等と共に、車室内の温度を検出する室温センサ６８、エバポレータを通過した空調風の温度を検出するエバポレータ後温度センサ７０、外気温度を検出する外気温センサ７２、日射量を検出する日射センサ７４等が接続されている。

ここから、エアコンＥＣＵ５０では、各種のセンサの検出結果と設定温度に基づいて、室内を設定温度とする目標吹き出し温度を設定し、設定した目標吹き出し温度が得られるように、コンプレッサの回転数、エアミックスダンパの開度、吹出し風の風量等を設定し、設定結果に基づいて各機器の作動を制御する。

また、エアコン２６には、コンプレッサで圧縮した冷媒の圧力を検出する圧力センサ７６が設けられており、この圧力センサ７６がエアコンＥＣＵ５０に接続している。エアコンＥＣＵ５０では、この圧力センサ７６によって検出する冷媒圧力が、所定値以下となるように、コンプレッサモータ５８の回転速度等を制御する。

これにより、エアコン１０では、車室内が設定温度となるように空調すると共に、車室内が設定温度に達すると、設定温度を維持するように空調運転を行う。なお、このようなエアコンＥＣＵ５０の作動制御は、公知の一般的構成を適用できる。

一方、冷却装置１６は、冷却コントローラ７８を備えている。なお、以下では、エアコンＥＣＵ５０及びエンジンＥＣＵ５２と別に、冷却コントローラ７８を設けて説明するが、この冷却コントローラ７８の機能をエアコンＥＣＵ５０又はエンジンＥＣＵ５２に持たせるものであっても良い。

この冷却コントローラ７８には、エアコンＥＣＵ５０及びエンジンＥＣＵ５２が接続していると共に、ファンモータ３８が接続されている。

エンジンＥＣＵ５２には、車両１０の走行速度を検出する車速センサ５４と共に、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ８０が設けられており、冷却コントローラ７８は、エンジンＥＣＵ５２からエンジン１４の運転／停止状態、冷却能力のパラメータとなる車両１０の走行速度と共に、エンジンラジエータ２０に対する冷却負荷のパラメータとなるエンジン冷却水の水温を取得する。また、冷却コントローラ７８は、エアコンＥＣＵ５０からコンデンサ１８に対する冷却負荷のパラメータとなる冷媒圧力を取得する。

冷却コントローラ７８では、水温センサ８０によって検出するエンジン冷却水の水温からエンジンラジエータ２０の冷却負荷に対する冷却能力を判断すると共に、圧力センサ７６によって検出する冷媒圧力からコンデンサ１８の冷却負荷に対する冷却能力を判断するようになっている。

また、冷却コントローラ７８は、車速センサ５４によって検出する車両１０の走行速度と、エンジンＥＣＵ５２から入力されるエンジン１４の運転／停止信号から、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０の冷却能力の増減が可能か否かを判断するようになっている。

すなわち、エンジン冷却水の水温は、エンジンラジエータ２０の冷却能力に対して、エンジン１４の発する熱が高いと上昇され、冷房負荷がエンジンラジエータ２０の冷却能力より低くなることにより低下される。また、エアコン２６では、コンデンサ１８の冷却能力に対して、コンデンサ１８の冷却負荷が大きくなることにより冷媒圧力が上昇する。

一方、冷却装置１６では、車両１０の停止状態でファンモータ３８を駆動することにより、ファンモータ３８の非駆動状態よりもコンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０の冷却能力が高くなる。

また、冷却装置１６では、ファンモータ３８として、例えば、２００ｗ〜３００ｗの小型の電気モータを用い、冷却ファン２２が５００ｒｐｍ〜８００ｒｐｍで作動するようにしている。これにより、車両１０が前進走行を開始したときに、走行速度が所定速度（例えば、約５ｋｍ／ｈ）以上となると、停止中にファンモータ３８を駆動したときより大きな冷却能力が得られる。

さらに、冷却装置１６では、エンジン１４が駆動され、このエンジン１４の駆動力によって冷却ファン２２が作動される。このときに、冷却ファン２２は、例えば、約１０００ｒｐｍ以上の速度で作動され、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０の冷却能力が大きくなる。

ここから、冷却コントローラ７８では、コンデンサ１８又はエンジンラジエータ２０の何れかで冷却能力に対して冷却負荷が大きくなると、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０の冷却能力を大きくするように、ファンモータ３８を駆動するか、エンジンＥＣＵ５２に対してエンジン１４の始動要求を行うようにしている。

一方、冷却コントローラ７８には、温度センサ８２が接続されている。図１に示されるように、この温度センサ８２は、ファンカップリング３４の近傍に配置されて、ファンカップリング３４の周囲温度（雰囲気温度）を検出することにより、ファンカップリグ３４に用いている粘性流体の温度を検出する。

一般に、ファンカップリング３４に用いる粘性流体は、温度が上昇することにより流動性が高くなる。このために、粘性流体の温度が高いと、流動性が高くなる。

このために、ファンカップリング３４の雰囲気温度が高い状態で、駆動中のエンジン１４を停止すると、冷却ファン２２につれ回りが生じ、騒音を発生してしまう。

ここから、冷却コントローラ７８では、温度センサ８２の検出温度が予め設定している温度を超えている状態で、駆動中のエンジン１４が停止されたときには、ファンモータ３８を駆動して、冷却ファン２２の作動を継続させるようにしている。これにより、ファンカップリング３４の冷却を図ると共に、冷却ファンのつれ回りを抑えて、つれ回りによる騒音の発生を防止するようにしている。

このように構成されている冷却装置１６が設けられた車両１０は、予めエンジン停止条件及びエンジン再始動条件が設定されており、エンジンＥＣＵ５２は、車両走行状態及び運転操作状態等を検出して、エンジン停止条件が成立することによりエンジン１４を停止する。また、エンジンＥＣＵ５２は、エンジン１４を停止した状態で、エンジン再始動条件が成立すると、エンジン１４の駆動を開始する。

ところで、車両１０では、エンジン１４を駆動することにより、エンジン１４の駆動力によって冷却ファン２２が作動して、冷却ファン２２によって導風された冷却風によってコンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０の冷却が行われるが、エンジン１４が停止して、冷却ファン２２の作動も停止することにより、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０の冷却能力も低下する。

ここで、エアコン２６による車室内の空調を行っているときに、コンデンサ１８の冷却能力が低下すると、エアコン２６の空調能力も低下する。これにより、車室内を所望の空調状態に維持できなくなったり、乗員に不快感を生じさせてしまう。

また、例えば、エンジン１４の高回転駆動が連続した後に、エンジン１４が停止されたときに、冷却ファン２２の作動も停止してエンジンラジエータ２０の冷却能力が低下すると、エンジン冷却水の温度上昇が生じてしまう。

ここで、冷却装置１６では、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０に対する冷却負荷に基づいて、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０の冷却能力を制御することにより、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０を用いた効率的な冷却が可能となるようにしている。

図３には、このときに冷却装置１６に設けた冷却コントローラ７８による冷却制御の概略を示している。

このフローチャートは、図示しないイグニッションスイッチがオンされることにより実行され、最初のステップ１００では、エンジン１４が停止中か否かを確認する。ここで、エンジン停止条件が成立してエンジン１４が停止されていると、ステップ１００で肯定判定してステップ１０２へ移行する。

ステップ１０２では、圧力センサ７６によって検出する冷媒圧力Ｐｒを読み込んで、次のステップ１０４では、冷媒圧力Ｐｒが予め設定した設定値（設定圧力Ｐｓ）を超えているか否かを確認する。また、ステップ１０６では、水温センサ８０によって検出されるエンジン冷却水の水温Ｔｈを読み込み、ステップ１０８では、水温Tｈが予め設定されている設定温度Ｔｈｓを超えているか否かを確認する。

すなわち、ステップ１０２及びステップ１０４では、コンデンサ１８の冷却負荷に対して、コンデンサ１８の冷却能力が低くなっているか否かを確認し、ステップ１０６及びステップ１０８では、エンジンラジエータ２０の冷却負荷に対して、エンジンラジエータ２０の冷却能力が低くなっているか否かを確認している。

ここで、冷媒圧力Ｐｒが設定圧力Ｐｓより低く（Ｐｒ≦Ｐｓ）、かつ、エンジン冷却水の水温Ｔｈが設定温度Ｔｈｓより低いとき（Ｔｈ≦Ｔｈｓ）には、ステップ１０４及びステップ１０８で否定判定されてステップ１１０へ移行する。すなわち、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０のそれぞれの冷却負荷に対して、冷却能力が高いと判断されるときには、ステップ１１０へ移行する。

このステップ１１０では、ファンモータ３８が駆動されているか否かを確認し、ファンモータ３８が駆動されていれば、ステップ１１０で肯定判定してステップ１１２へ移行し、ファンモータ３８を停止する。

これに対して、冷媒圧力Ｐｒが設定圧力Ｐｓよりも高く（Ｐｒ＞Ｐｓ）、コンデンサ１８の冷却能力に対して冷却負荷が大きいと判断されるとき（ステップ１０４で肯定判定）、又は、エンジン冷却水の水温Ｔｈが設定温度Ｔｈｓよりも高く（Ｔｈ＞Ｔｈｓ）、エンジンラジエータ２０の冷却能力に対して、冷却負荷が大きいと判断されるとき（ステップ１０８で肯定判定）には、ステップ１１４へ移行する。

このステップ１１４では、車速センサ５４によって検出される車両１０の走行速度ｖを読み込み、ステップ１１６では、読み込んだ走行速度ｖが予め設定している設定速度ｖｓよりも高いか否かを確認する。また、ステップ１１８では、ファンモータ３８が駆動されているか否かを確認する。

ここで、車両１０が停止しているか、走行中であっても、走行速度ｖが設定速度ｖｓ以下（ｖ≦ｖｓ）であり、また、ファンモータ３８も作動されていないときには、ステップ１１６及びステップ１１８で否定判定されてステップ１２０へ移行し、ファンモータ３８を作動させる。

すなわち、車両１０が略停止状態であるときに、ファンモータ３８が停止していれば、ファンモータ３８を作動させて、ファンモータ３８を用いて冷却能力を大きくする。

一方、走行速度ｖが設定速度ｖｓよりも高くなっている（ｖ＞ｖｓ）か、既にファンモータ３８が作動しているときには、ステップ１１６又はステップ１１８で肯定判定されてステップ１２２へ移行する。

このステップ１２２では、エンジンＥＣＵ５２へエンジン１４の始動要求を行う。これと共に、ステップ１２４では、ファンモータ３８を停止状態とする。これにより、エンジン１４の始動要求に基づいてエンジンＥＣＵ５２がエンジン１４を再始動すると、エンジン１４の駆動力によって作動される冷却ファン２２により冷却風の導風が行なわれ、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０の冷却能力が増加される。

この後、ステップ１２６では、圧力センサ７６によって検出される冷媒圧力Ｐｒを読み込み、冷媒圧力Ｐｒが設定圧力Ｐｓよりも低くなっているか否かを確認する（ステップ１２８）。また、ステップ１３０では、水温センサ８０によって検出されるエンジン冷却水の水温Ｔｈを読み込み、水温Ｔｈが設定温度Ｔｈｓよりも下がっているか否かを確認する（ステップ１３２）。

ここで、冷媒圧力Ｐｒが設定圧力Ｐｓより下がり（Ｐｒ＜Ｐｓ）、かつ、エンジン冷却水の水温Ｔｈが設定温度Ｔｈｓより下がって（Ｔｈ＜Ｔｈｓ）、ステップ１２８及びステップ１３２で肯定判定されるとステップ１３４へ移行して、エンジン１４の始動要求を解除する。

このように、冷却装置１６では、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０のそれぞれの冷却能力に対して、冷却負荷が大きくなっているか否かを確認し、冷却能力に対して冷却負荷が大きくなっているときには、段階的にコンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０の冷却能力が大きくなるようにする。

これにより、冷却能力が低くなることによるエンジン１４の始動を抑えながら、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０を用いた適正な冷却が可能となる。

一方、エンジン再始動条件が成立したときや、冷却コントローラ７８からエンジン１４の始動要求がなされると、エンジンＥＣＵ５２は、エンジン１４を駆動する。

前記したステップ１００では、エンジン１４が停止中か否かを確認しており、エンジン１４が始動されていると、ステップ１００で否定判定されてステップ１３６へ移行する。このステップ１３６では、ファンモータ３８が駆動されているときにファンモータ３８を停止し、次のステップ１３８では、エンジン始動要求が解除され、さらに、エンジン停止条件が成立してエンジン１４が停止されたか否かを確認する。

ここで、エンジン停止条件が成立してエンジン１４が停止されるとステップ１３８で肯定判定してステップ１４０へ移行する。このステップ１４０では、温度センサ８２によって検出するファンカップリング３４の周囲温度Ｔｃを読み込み、次のステップ１４２では、周囲温度Ｔｃが予め設定している設定温度Ｔｃｓを超えているか否かを確認する。

このときに、ファンカップリング３４の周囲温度Ｔｃが設定温度Ｔｃｓを超えている（Ｔｃ＞Ｔｃｓ）と、ステップ１４２で肯定判定してステップ１４４へ移行し、所定時間の間、ファンモータ３８を駆動する。

これにより、エンジン１４の駆動力によって作動していた冷却ファン２２は、エンジン１４が停止したときに、ファンモータ３８の駆動が開始されることにより、引き続きファンモータ３８の駆動力によって作動し続け、エンジン１４が停止したときに、冷却ファン２２につれ回りが生じるのが防止される。

すなわち、粘性流体が用いられているファンカップリング３４は、周囲温度が上昇することにより粘性流体の温度も高くなり、流動性が高くなる。このときに、エンジン１４が停止すると、冷却ファン２２につれ回りが生じ、このつれ回りに伴って騒音が発生してしまう。

ここで、エンジン１４が停止したときに、ファンモータ３８を駆動することにより、冷却ファン２２は、つれ回りするのではなく、モータ３８の駆動力によって回転することになる。したがって、冷却ファン２２のつれ回りによる騒音の発生を防止することができる。

また、冷却装置１６では、排気量の大きいエンジン１４が設けられた車両１０であっても、出力の小さいファンモータを用いて、コンデンサ１８及びエンジンラジエータ２０を用いた適切で効率的な冷却が可能となる。
〔第２の実施の形態〕
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、第２の実施の形態の基本的構成は、前記した第１の実施の形態と同じであり、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の部品には同一の符号を付与してその説明を省略する。

図４には、第２の実施の形態に係る車両１０Ａの要部の概略構成を示している。この車両１０Ａのエンジンルーム１２内に設けられている冷却装置１６Ａは、冷却ファン２２の回転軸３０に、ファンモータ８４が設けられている。

図５には、このファンモータ８４の一例を示している。ファンモータ８４は、ハウジング８６を備え、このハウジング８６の軸心部に軸受部８８が設けられている。軸受部８８には、ベアリング９０が設けられており、回転軸３０は、軸受部８８に挿通されてベアリング９０を介して軸支されている。これにより、ファンモータ８４に対して回転軸３０が相対回転可能となっている。

ハウジング８６内には、ハウジング８６と、ハウジング８６内に挿入された回転軸３０の間に、略円筒状のモータ駆動軸９２が配置されている。また、モータ駆動軸９２と回転軸３０の間には、冷却ファン２２のファン回転軸２２Ａが配置されている。すなわち、回転軸３０は、モータ駆動軸９２に挿入され、さらに先端部が、ファン回転軸２２Ａに挿入されている。

一方、ファン回転軸２２Ａと回転軸３０の間には、ワンウェイクラッチ９４が設けられている。このファンウェイクラッチ９４は、エンジン１４の駆動によって回転軸３０が回転されたときに、この回転軸３０とファン回転軸２２Ａが一体に所定方向へ回転するように連結する。また、ワンウェイクラッチ９４は、回転軸３０の回転が停止したときに、ファン回転軸２２Ａが前記所定方向へ相対回転可能となるようにしている。

また、ファンモータ８４には、ハウジング８６内にステータ９６Ａが設けられ、モータ駆動軸９２には、ステータ９６Ａに対向するロータ９６Ｂが設けられている。これにより、ファンモータ８４は、冷却コントローラ７８から所定電圧の電力が供給されることにより、モータ駆動軸９２が回転駆動するようになっている。

このモータ駆動軸９２とファン回転軸２２Ａとの間に、ワンウェイクラッチ９８が設けられている。ファンモータ８４は、モータ駆動軸９２を、エンジン１４によって回転される回転軸３０と同一方向へ回転駆動するようになっており、ワンウェイクラッチ９８は、このときに、モータ駆動軸９２とファン回転軸２２Ａを一体に回転可能となるようにしている。

これにより、冷却ファン２２は、ファンモータ８４が停止した状態で、エンジン１４の駆動力によって回転軸３０が回転されると、この回転軸３０と一体に回転する。また、冷却ファン２２は、回転軸３０の回転が停止しているときに、ファンモータ８４が駆動されることにより、モータ駆動軸９２と一体で回転するようになっている。

このようなファンモータ８４を用いた冷却装置１６Ａにおいても、前記した冷却装置１６と同様の冷却制御を行うことができる。

なお、以上説明した本実施の形態は本発明の構成を限定するものではない。例えば、本実施の形態では、エンジン１４に換えて冷却ファン２２を駆動するときに、冷却ファン２２の駆動専用とするファンモータを設けたが、本発明は、これに限るものではなく、例えば、エアコン２６が空調運転を行うときに駆動されるコンプレッサモータ５８の駆動力を用いて、冷却ファン２２を駆動するようにしても良い。

このときには、コンプレッサモータ５８の駆動軸の回転を回転軸３０に伝達する駆動ベルトとプーリなどの伝達機構を設けると共に、この伝達機能内に、電磁クラッチなどの断続機構を設け、ファンモータ３８のオン／オフ（運転／停止）に換えて、断続機構のオン／オフを行うようにすれば良い。

また、本実施の形態では、回転軸３０、３２の間にファンカップリング３４を設けたが、このファンカップリング３４に換えて、エンジン１４の駆動／停止に合わせてオン／オフされる電磁クラッチなどを設けてもよく、このときには、エンジン１４を停止したときの冷却ファン２２のつれ回りを防止するためのファンモータ３８の駆動を省略することができる。

さらに、本実施の形態では、自動アイドルストップ制御とエコラン制御を行うハイブリッド車である車両１０、１０Ａを例に説明したが、本発明は、これに限らず、自動アイドルストップ制御を行う任意の構成の車両に適用することができる。

第１の実施の形態に係る車両の要部の概略構成図である。エアコンＥＣＵ及びエンジンＥＣＵと冷却コントローラの接続を示す概略構成図である。本実施の形態に係る冷却制御の概略を示す流れ図である。第２の実施の形態に係る車両の要部の概略構成図である。第２の実施の形態に係るファンモータの概略構成図である。

符号の説明

１０、１０Ａ車両
１４エンジン（第１の駆動手段）
１６、１６Ａ冷却装置
１８コンデンサ（冷却用熱交換器）
２０エンジンラジエータ（冷却用熱交換器）
２２冷却ファン
２６エアコン
３４ファンカップリング（第１の駆動手段、伝達手段）
３８、８４ファンモータ（第２の駆動手段）
５０エアコンＥＣＵ
５２エンジンＥＣＵ
５４車速センサ（検出手段、速度検出手段）
７６圧力センサ（検出手段、圧力検出手段）
７８冷却コントローラ（判定手段、冷却制御手段）
８０水温センサ（水温検出手段）
８２温度センサ

Claims

予め設定されているエンジン停止条件が成立することによりエンジンが停止されると共に、エンジン始動条件が成立することによりエンジンが再始動されるエンジン制御が行われる車両に設けられる車両用冷却装置であって、
冷却風が導風されることにより冷媒との間で熱交換が行なわれる冷却用熱交換器と、
回転駆動されることにより作動して前記冷却風を前記冷却用熱交換器へ導風する単一の冷却ファンと、
前記エンジンの駆動力によって前記冷却ファンを作動可能とする第１の駆動手段と、
電気モータの駆動力によって前記冷却ファンを作動可能とする第２の駆動手段と、
前記冷却用熱交換器に対する冷却負荷を検出する検出手段と、
車両の走行速度を検出する速度検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記冷却負荷に対する前記冷却用熱交換器の冷却能力を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて前記第１の駆動手段又は前記第２の駆動手段のいずれか一方を選択して前記冷却ファンを作動させ、さらに、前記冷却負荷に対して前記冷却能力が低いと判定され、かつ、前記第２の駆動手段が選択されているか又は前記速度検出手段によって検出される走行速度が所定速度以上であるときに前記第１の駆動手段を選択して前記冷却ファンを作動させる冷却制御手段と、
を含む車両用冷却装置。
前記冷却用熱交換器がエンジン冷却液水を冷却するラジエータを含み、前記検出手段が前記エンジン冷却水の温度を検出する水温検出手段を含む請求項１に記載の車両用冷却装置。
前記冷却用熱交換器が、空調装置の冷媒を冷却するコンデンサを含み、前記検出手段が前記冷媒の圧力を検出する圧力検出手段を含む請求項１又は請求項２に記載の車両用冷却装置。
前記第１の駆動手段に、前記エンジンの駆動力を前記冷却ファンに伝達する伝達手段としてファンカップリングを含み、
前記ファンカップリングの雰囲気温度が所定温度以上であり、かつ、前記エンジン停止条件が成立しているときには、
前記冷却制御手段が、前記判定手段の判定結果にかかわらず、前記第２の駆動手段を選択して前記冷却ファンを作動する、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両用冷却装置。