JP4497113B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンおよび電動機を備えるハイブリッド車両に関し、特に電動機および電動機を駆動するための電力変換部を冷却可能に構成されたハイブリッド車両に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド車両（Hybrid Vehicle）が大きく注目されている。ハイブリッド車両は、従来のエンジンに加え、二次電池からなる蓄電部と、蓄電部からの電力により作動する電動機とをさらに駆動源とする自動車である。

ハイブリッド車両では、電動機のトルクおよび回転数を最適に制御することで、エンジンの燃焼効率を高めている。このような電動機制御を実現するために、ハイブリッド車両は、インバータなどの電力変換部を備えている。電力変換部は、蓄電部から直流電力を受け、所定の電圧、周波数および位相などをもつ交流電力に変換して電動機へ与える。

ところで、電動機は、コイルの抵抗成分に起因する銅損や鉄心を通過する交流磁束に起因する鉄損などにより発熱を生じる。また、電力変換部は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子におけるスイッチング損失により発熱を生じる。ここで、電動機における発熱の主たるものは銅損であり、この銅損は、電動機の出力に伴って増大する。一方、電力変換部におけるスイッチング損失は、スイッチング周波数が同一であれば、電力によらず略一定である。すなわち、発生する車両駆動力に応じて電動機における発熱量は変化するが、電力変換部における発熱量はほとんど変化しない。

このように、ハイブリッド車両においては、エンジンに加えて、電動機および電力変換部を冷却する必要がある。そこで、たとえば特開２００４−１１２８５５号公報（特許文献１）には、冷媒圧送用ポンプの駆動用電動機を廃してコストを削減するとともに、車両重量が増大しないようにしたシリーズ式のハイブリッド車両が開示されている。このハイブリッド車両によれば、エンジンの出力軸に連結される発電機と、発電機の軸に連結され冷媒を圧送する第１冷媒圧送用ポンプと、発電機の軸に連結され冷媒を圧送する第２冷媒圧送用ポンプとを備え、第１冷媒圧送用ポンプにより圧送される冷媒による冷却対象を電動機とする一方、第２冷媒圧送用ポンプにより圧送される冷媒による冷却対象をインバータとする。

なお、シリーズ式ハイブリッド車両とは、エンジンの出力軸に連結された発電機から電力を受ける電動機のみが車両駆動力を発生し、エンジンは車両駆動力を発生しないハイブリッド車両である。
特開２００４−１１２８５５号公報

特許文献１に開示される構成は、シリーズ式ハイブリッド車両、すなわち走行中は常にエンジンおよび発電機が作動することを前提としている。しかしながら、実用化されている多くのハイブリッド車両は、より高い燃焼効率（燃費）を実現するために、エンジンおよび電動機のいずれからも車両駆動力を発生可能に構成されたパラレル式、もしくはパラレル式の構成にシリーズ式の要素をさらに加えたパラレル／シリーズ式を採用している。このようなパラレル式およびパラレル／シリアル式ハイブリッド車両においては、走行状況に応じてエンジンは間欠的に停止する。そのため、特許文献１に開示される構成をパラレル式およびパラレル／シリアル式ハイブリッド車両に適用することはできなかった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンおよび電動機の各々が車両駆動力を発生可能に構成されたハイブリッド車両において、電動機および電力変換部を安定して冷却できるハイブリッド車両を提供することである。

この発明によれば、各々が車両駆動力を発生可能に構成されたエンジンおよび電動機と、充放電可能に構成された蓄電部と、蓄電部から受けた電力を電動機を駆動するために変換する電力変換部と、第１の冷却媒体を介して電動機を冷却する第１の冷却機構と、第２の冷却媒体を介して電力変換部を冷却する第２の冷却機構とを備えたハイブリッド車両である。そして、第１の冷却機構は、第１の冷却媒体を熱交換して冷却する第１の熱交換部と、電動機および第１の熱交換部を含んで形成される第１の循環経路に第１の冷却媒体を循環させるための第１の送出機構とを含み、第２の冷却機構は、第２の冷却媒体を熱交換して冷却する第２の熱交換部と、電力変換部および第２の熱交換部を含んで形成される第２の循環経路に第２の冷却媒体を流動させる第２の送出機構とを含み、エンジンは、走行状況に応じて間欠的に停止し、第１および第２の送出機構は、エンジン停止中であっても作動可能に構成される。

この発明によれば、電動機を冷却する第１の冷却機構と、電力変換部を冷却する第２の冷却機構とを備え、第１および第２の冷却機構は、それぞれエンジン停止中であっても作動可能に構成された第１および第２の送出機構を含む。これにより、エンジン停止中であっても第１および第２の冷却媒体が循環されて冷却能力を発揮できる。

また、この発明によれば、互いに冷却要求の異なる電動機および電力変換部のそれぞれに対応して第１および第２の熱交換部が備えられる。これにより、電動機および電力変換部における冷却要求をそれぞれ満足させるように第１および第２の熱交換部の冷却性能（たとえば、大きさなど）を効率的に設計することができる。

したがって、走行状況に応じてエンジンが間欠的に停止するハイブリッド車両において、電動機および電力変換部を安定して冷却することができる。

好ましくは、第１および第２の送出機構は、電気的に作動する。
好ましくは、第１の冷却機構は、第１の冷却媒体を電動機を構成するコイルに直接接触させて冷却する経路を含んで構成される。

好ましくは、第２の冷却機構は、両端が第２の循環経路と接続され、電力変換部を含み、かつ第２の熱交換部を含まない経路に第２の冷却媒体を循環可能なように形成されたバイパス経路と、電力変換部から出力された第２の冷却媒体が第２の熱交換部およびバイパス経路のいずれか一方を流れるように切換え可能に構成された経路切換部と、第２の冷却媒体の温度に基づいて経路切換部を制御する制御部とをさらに含む。

好ましくは、制御部は、第２の冷却媒体の温度が所定値以上であるときに、電力変換部および第２の熱交換部を含む経路に第２の冷却媒体を循環させるように経路切換部を制御する一方、第２の冷却媒体の温度が所定値以上でないときに、電力変換部を含み、かつ第２の熱交換部を含まない経路に第２の冷却媒体を循環させるように経路切換部を制御する。

好ましくは、第１の冷却媒体は、油からなる。
好ましくは、第２の冷却媒体は、水からなる。

この発明によれば、エンジンおよび電動機の各々が車両駆動力を発生可能に構成されたハイブリッド車両において、電動機および電力変換部を安定して冷却できるハイブリッド車両を実現できる。

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従うハイブリッド車両１００の概略構成図である。
図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、エンジン２と、蓄電部１６と、トランスアクスル１と、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）８とを備える。

エンジン２は、ガソリン等の燃料の燃焼による熱エネルギを源として駆動軸１０を回転駆動させ、駆動輪１４の駆動力を発生する。

蓄電部１６は、ＰＣＵ８と電気的に接続されて充放電可能に構成され、一例として、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの充放電可能な二次電池、もしくは電気二重層キャパシタなどの大容量キャパシタで構成される。そして、蓄電部１６は、ＰＣＵ８から供給される直流電力を受けて電気エネルギーを蓄える一方、蓄えた電気エネルギーを直流電力としてＰＣＵ８へ供給する。

トランスアクスル１は、トランスミッションとアクスル（車軸）とが一体構造として構成されており、電動機６と、発電機７と、動力伝達機構４とを有する。そして、トランスアクスル１は、同一の駆動軸１０を介して機械的に結合可能なエンジン２および電動機６から回転駆動力を受け、車輪軸１２へ伝達可能に構成される。すなわち、トランスアクスル１は、エンジン２および電動機６の少なくとも一方からの回転駆動力を受けて、車輪軸１２を介して駆動輪１４の車両駆動力を発生する。

電動機６は、ＰＣＵ８と電気的に接続され、ＰＣＵ８から受けた交流電力に応じて、所定トルクの回転駆動力を発生する。そして、電動機６が発生した回転駆動力は、駆動軸１０を介してエンジン２の回転駆動力とともに動力伝達機構４へ伝達可能に構成される。また、電動機６は、ハイブリッド車両１００の回生制動時において、駆動輪１４を介して与えられる運動エネルギーから電気エネルギー（交流電力）を発生し、その発生した交流電力をＰＣＵ８へ供給する。発電機７は、駆動軸１０の回転駆動力の一部を受けて、交流電力を発生し、ＰＣＵ８へ供給する。一例として、電動機６および発電機７は、三相交流電力に同期して回転する同期電動機であり、特に永久磁石が埋め込まれたロータを有する永久磁石型同期電動機からなる。

動力伝達機構４は、駆動軸１０と車輪軸１２との間に配置され、駆動軸１０を介して入力される回転駆動力を車輪軸１２へ伝達する一方、その一部の回転駆動力を発電機７へ伝達する。具体的には、動力伝達機構４は、プラネタリギアなどの変速機構を兼ねた動力分割機構を含み、図示しない外部ＥＣＵ（Electrical Control Unit）などからの変速指令に応じて、駆動軸１０からの入力回転数に対する車輪軸１２への出力回転数の比率（変速比）を変化させる。

ＰＣＵ８は、蓄電部１６から供給される直流電力を、図示しない外部ＥＣＵなどからのトルク指令および回転数指令などに従い、所定の電圧、周波数および位相をもつ電動機６を駆動するための交流電力に変換して、トランスアクスル１の電動機６へ供給する。また、回生制動時に電動機６が発生する交流電力を変換して蓄電部１６を充電する。さらに、ＰＣＵ８は、発電機７から供給される交流電力を受けて、電動機６および蓄電部１６の少なくとも一方へ供給する。そして、ＰＣＵ８は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などのスイッチング素子を含む三相ブリッジ回路などからなる。

上述したハイブリッド車両１００は、走行状況に応じてエンジン２を間欠的に停止する。具体的には、図示しないＥＣＵが、運転者の操作によるアクセルペダルの踏込量、ブレーキペダルの踏込量およびシフトレバーの選択ポジションなどに応じて、エンジン２および電動機６に要求する車両駆動力を決定し、エンジン２に対する車両駆動力の要求がゼロになる場合には、エンジン２を停止する。そして、車速が所定値以上となった場合や急加速が要求された場合には、エンジン２を始動して、エンジン２から車両駆動力を発生する。

ハイブリッド車両１００は、エンジンラジエタ２０と、ラジエタファン２４と、冷却水循環経路２２と、電動機ラジエタ３４と、冷却油循環経路３２と、送出機構３０と、ＰＣＵラジエタ４４と、冷却水循環経路４２と、バイパス経路４８と、切換弁４６と、送出機構４０と、温度検出部５２と、制御装置５０とをさらに備える。

エンジンラジエタ２０は、ハイブリッド車両１００の前方側に配置された熱交換部であり、冷却水循環経路２２を介してエンジン２との間で循環経路を形成する。この循環経路には、アルコール（エチレングリコールなど）や防錆剤を含有するエンジン冷却水が循環する。そして、エンジンラジエタ２０は、車両走行に伴い生じる気流を受けて、内部を流動するエンジン冷却水と大気との間で熱交換を行ない、エンジン冷却水を冷却（放熱）する。すなわち、このエンジン冷却水は、エンジン２の熱を吸収（エンジン２を冷却）する一方、当該吸収した熱をエンジンラジエタ２０から放熱する。このような過程によりエンジン２が冷却される。

ラジエタファン２４は、一例として、エンジンラジエタ２０の車両後方側に配置され、車両の後方側からエンジンラジエタ２０に対する気流を発生させて、エンジンラジエタ２０における熱交換効率を高める。

電動機ラジエタ３４、送出機構３０および冷却油循環経路３２は、冷却媒体である電動機冷却油を介して電動機６を冷却する電動機６の冷却機構を構成する。

電動機ラジエタ３４は、一例として、エンジンラジエタ２０のさらに車両前方側に配置された熱交換部である。そして、電動機ラジエタ３４は、冷却油循環経路３２を介して電動機６との間で循環経路を形成する。この循環経路には、電動機冷却油が循環する。そして、電動機ラジエタ３４は、車両走行に伴い生じる気流を受けて、内部を流動する電動機冷却油と大気との間で熱交換を行ない、電動機冷却油を冷却（放熱）する。すなわち、この電動機冷却油は、電動機６が生じる熱を吸収（電動機６を冷却）する一方、当該吸収した熱を電動機ラジエタ３４から放熱する。送出機構３０は、冷却油循環経路３２に介挿され、電動機冷却油が冷却油循環経路３２を流動するように、一方から受けた電動機冷却油に圧力を与えて他方から送出する。なお、送出機構３０の詳細な構成については後述する。

一方、ＰＣＵラジエタ４４、送出機構４０および冷却水循環経路４２は、冷却媒体であるＰＣＵ冷却水を介してＰＣＵ８を冷却するＰＣＵ８の冷却機構を構成する。

ＰＣＵラジエタ４４は、一例として、エンジンラジエタ２０のさらに車両前方側に配置された熱交換部である。そして、ＰＣＵラジエタ４４は、冷却水循環経路４２を介してＰＣＵ８との間で循環経路を形成する。この循環経路には、上述したエンジン冷却水と同様のアルコール（エチレングリコールなど）や防錆剤を含有するＰＣＵ冷却水が循環する。そして、ＰＣＵラジエタ４４は、車両走行に伴い生じる気流を受けて、内部を流動するＰＣＵ冷却水と大気との間で熱交換を行ない、ＰＣＵ冷却水を冷却（放熱）する。すなわち、このＰＣＵ冷却水は、ＰＣＵ８が生じる熱を吸収（ＰＣＵ８を冷却）する一方、当該吸収した熱をＰＣＵラジエタ４４から放熱する。送出機構４０は、冷却水循環経路４２に介挿され、ＰＣＵ冷却水が冷却水循環経路４２を流動するように、一方から受けたＰＣＵ冷却水に圧力を与えて他方から送出する。なお、送出機構４０の詳細な構成については後述する。

ＰＣＵ８の冷却機構は、さらにバイパス経路４８、切換弁４６、温度検出部５２および制御装置５０を含む。

バイパス経路４８は、その両端が冷却水循環経路４２と接続され、ＰＣＵ冷却水がＰＣＵ８を含み、かつＰＣＵラジエタ４４を含まない経路に循環可能なように形成する。切換弁４６は、冷却水循環経路４２とバイパス経路４８との接続部に介挿される。そして、切換弁４６は、制御装置５０からの制御指令に応じて、ＰＣＵ８から出力されたＰＣＵ冷却水が、ＰＣＵラジエタ４４およびバイパス経路４８の一方を流れるように経路を切換える。すなわち、切換弁４６がＰＣＵラジエタ４４の経路を選択している時には、ＰＣＵ８から出力されたＰＣＵ冷却水は、送出機構４０により送出され、ＰＣＵラジエタ４４で冷却される。一方、切換弁４６がバイパス経路４８の経路を選択している時には、ＰＣＵ８から出力されたＰＣＵ冷却水は、ＰＣＵ８およびバイパス経路４８を含む経路で循環されるため冷却されない。

温度検出部５２は、送出機構４０と切換弁４６との間に配置され、当該個所を流れるＰＣＵ冷却水の温度を検出し、その検出結果を制御装置５０へ出力する。制御装置５０は、ＰＣＵ８を効率的に冷却するために、後述する制御構造に従い、温度検出部５２からの検出結果に基づいて切換弁４６へ制御指令を与える。制御装置５０は、一例としてＥＣＵなどからなる。

図２は、送出機構３０および４０のより詳細な概略構成図である。
図２を参照して、送出機構３０は、送出ポンプ３１と、ポンプ駆動電動機３３と、ドライバ３５とからなる。

送出ポンプ３１は、ポンプ駆動電動機３３と機械的に結合され、ポンプ駆動電動機３３の回転駆動力により一方のポートから受けた電動機冷却油に圧力を与えて、他方のポートから送出する。一例として、送出ポンプ３１は、インペラおよびベーンなどがポンプ駆動電動機３３により回転されることで圧力を発生する。

ポンプ駆動電動機３３は、制御装置５０からの指令ＤＲＶ１に従い、ドライバ３５から供給される電力を受けて回転する。一例として、ポンプ駆動電動機３３は、ＤＣセンサレスブラシレスモータである。

ドライバ３５は、蓄電部１６（図１）から受けた直流電力を所定の電圧に変換して、ポンプ駆動電動機３３へ供給する。

また、送出機構４０は、送出機構３０と略同一の構成で実現され、送出機構３０において、送出ポンプ３１、ポンプ駆動電動機３３およびドライバ３５に代えて、送出ポンプ４１、ポンプ駆動電動機４３およびドライバ４５を配置し、かつ、指令ＤＲＶ１に代えて指令ＤＲＶ２を用いる構成と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

上述したように、この発明の実施の形態に従うハイブリッド車両１００においては、電動機６の冷却機構（電動機ラジエタ３４、送出機構３０および冷却油循環経路３２）と、ＰＣＵ８の冷却機構（ＰＣＵラジエタ４４、送出機構４０および冷却水循環経路４２）とは互いに独立に構成される。そのため、ハイブリッド車両１００によれば、発生する車両駆動力（消費する電力）が大きくなるほど発熱量の増加する電動機６に対する冷却要求と、電動機６へ供給する電力にかかわらず発熱量が変化しないＰＣＵ８に対する冷却要求とをそれぞれ効率的に満足させることができる。

これに対して、電動機６およびＰＣＵ８を同一の冷却機構で冷却する構成においては、走行状況に応じて発熱量が変動する電動機６を十分冷却できるように、冷却能力を決定する必要がある。このように決定された冷却能力は、発熱量がほぼ同一のＰＣＵ８にとって過剰な冷却能力となることが多い。すなわち、電動機６およびＰＣＵ８が要求する冷却要求は互いに一致しないので、電動機６の冷却要求に合わせて過剰な冷却性能を発揮するように構成せざるを得なかった。その結果、ラジエタ、送出機構および循環経路が大型化するという問題があった。

そこで、この発明の実施の形態に従うハイブリッド車両１００においては、電動機６およびＰＣＵ８の冷却機構が独立に構成されるので、それぞれの発熱量に応じて適切に設計することができ、ラジエタ、送出機構および循環経路の大きさなどを効率化できる。

以下、それぞれ電動機６およびＰＣＵ８の冷却機構における特徴的な構成について詳述する。

（電動機６に対する冷却）
図３は、電動機６の冷却機構の一部である電動機冷却油の経路を示す部分断面図である。

図３を参照して、電動機６を収納する収容室と減速ギアおよび車輪軸１２を収容する各ケースの部分断面が示されている。

図４は、図３のＩＶ−ＩＶにおける部分断面図である。
図３および図４を参照して、電動機６は隔壁６０により形成された収容室に配置される。そして、隔壁６０の上部には、電動機冷却油の通路６４が設けられ、この通路６４は、オイル溜り７０および電動機６の収容室と連通している。

電動機冷却油は、オイルレベルＯＬまで貯蔵されている。したがって、この収容室の底部はオイルパンとして機能する。そして、駆動軸１０と機械的に連結された電動機６のロータ６３の回転などに伴い、カウンタドリブンギア７８が回転され、カウンタドリブンギア７８の回転に伴い車輪軸１２と機械的に連結されたディファレンシャルギア７６が回転する。すると、図３の矢印に示すように、ディファレンシャルギア７６が電動機冷却油を跳ね上げる。ケースの上部にはオイルキャッチ板７２が設けられおり、ディファレンシャルギア７６により跳ね上げられた電動機冷却油は、オイルキャッチ板７２を通じてオイル溜り７０に溜められる。オイル溜り７０にはオイル出口７４が設けられており、図４に示すように、オイル出口７４は、オイル入口６６．１，６６．２，６６．３と通じている。

そして、通路６４に到達した電動機冷却油は、隔壁６０に設けられたオイル出口６８．１，６８．２，６８．３を通りステータコイル６２の上部に注がれる。ステータコイル６２の上部に注がれた電動機冷却油は、ステータコイル６２と熱交換をしながらその外周面を流動し、収容室の底部に戻される。すなわち、電動機冷却油は、ステータコイル６２と直接接触してステータコイル６２を冷却する。

さらに、収容室の底部には、冷却油循環経路３２と通じるための開口部が２箇所設けられており、貯蔵される電動機冷却油の一部が電動機ラジエタ３４と間で循環されて電動機６の冷却が行なわれる。一例として、電動機６の直下に位置する開口部から電動機６の熱を吸収した比較的高温の電動機冷却油が抽出され、電動機ラジエタ３４により冷却された後の電動機冷却油がディファレンシャルギア７６の底部付近から戻される。

このように、電動機６の上部から電動機冷却油をステータコイル６２を注いで直接接触させるので、電動機６の発熱源であるステータコイル６２を効率的に冷却することができる。そのため、電動機６により発生される車両駆動力が大きく、発熱量が多い場合であっても、電動機６を安定して冷却することができる。

（ＰＣＵ８に対する冷却）
再度、図１を参照して、電動機６およびＰＣＵ８の冷却機構が互いに独立に構成されるため、ＰＣＵラジエタ４４の小型化などを実現できる一方で、ＰＣＵラジエタ４４の小型化に伴い通水抵抗が増大する。この結果、送出機構４０における消費電力が相対的に増加する。そこで、制御装置５０は、ＰＣＵ冷却水がＰＣＵ８とＰＣＵラジエタ４４との間で循環させる時間を短縮することにより、送出機構４０における消費電力を抑制する。具体的には、制御装置５０は、ＰＣＵ８から出力されるＰＣＵ冷却水の温度が所定値以上であれば、切換弁４６へ制御指令を与えて、ＰＣＵ冷却水をＰＣＵラジエタ４４へ導いて冷却を行なう一方、ＰＣＵ８から出力されるＰＣＵ冷却水の温度が所定値未満であれば、切換弁４６へ制御指令を与えて、ＰＣＵ冷却水をＰＣＵ８とバイパス経路４８との間で循環させる。

図５は、ＰＣＵ８の冷却機構におけるＰＣＵ冷却水の経路を示す概略図である。
図５（ａ）は、ＰＣＵ冷却水の温度が所定値以上である場合を示す。

図５（ｂ）は、ＰＣＵ冷却水の温度が所定値未満である場合を示す。
図５（ａ）を参照して、ＰＣＵ冷却水の温度が所定値以上である場合には、制御装置５０は、切換弁４６がＰＣＵラジエタ４４側を選択するように制御指令を与える。すると、ＰＣＵ冷却水は、ＰＣＵ８とＰＣＵラジエタ４４との間を循環する。そのため、ＰＣＵ８の熱を吸収（ＰＣＵ８を冷却）したＰＣＵ冷却水は、ＰＣＵラジエタ４４で熱交換されて冷却される。

一方、図５（ｂ）を参照して、ＰＣＵ冷却水の温度が所定値未満である場合には、制御装置５０は、切換弁４６がバイパス経路４８を選択するように制御指令を与える。すると、ＰＣＵ冷却水は、ＰＣＵ８とバイパス経路４８との間を循環する。そのため、ＰＣＵ８の熱を吸収（ＰＣＵ８を冷却）したＰＣＵ冷却水は、冷却されないままＰＣＵ８の熱を再度吸収する。したがって、ＰＣＵ冷却水は、ＰＣＵ８とバイパス経路４８との間を繰返し循環することによって、温度が徐々に高まっていく。

このように、制御装置５０は、ＰＣＵ冷却水の温度が所定値以上となった場合にのみＰＣＵラジエタ４４にＰＣＵ冷却水を流し、それ以外の期間においてはＰＣＵラジエタ４４にＰＣＵ冷却水が流れないようにＰＣＵ冷却水をＰＣＵ８との間で循環させることで、送出機構４０（ポンプ駆動電動機３３）における消費電力を抑制する。

以下、制御装置５０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
図６は、制御装置５０で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。制御装置５０は、図６に示すフローチャートを所定周期（たとえば１００ｍｓｅｃ）で繰返し実行する。

図６を参照して、制御装置５０は、温度検出部５２からＰＣＵ冷却水の温度を取得する（ステップＳ１００）。そして、制御装置５０は、ＰＣＵ冷却水の温度が所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

ＰＣＵ冷却水の温度が所定値以上である場合（ステップＳ１０２においてＹＥＳの場合）には、制御装置５０は、ＰＣＵラジエタ４４側を選択するように切換弁４６に制御指令を与える（ステップＳ１０４）。

ＰＣＵ冷却水の温度が所定値未満である場合（ステップＳ１０２においてＮＯの場合）には、制御装置５０は、バイパス経路４８を選択するように切換弁４６に制御指令を与える（ステップＳ１０６）。

以下、制御装置５０は、最初の処理に戻る。
この発明の実施の形態においては、電動機ラジエタ３４、送出機構３０および冷却油循環経路３２が「第１の冷却機構」に相当し、冷却油循環経路３２が「第１の循環経路」に相当し、電動機ラジエタ３４が「第１の熱交換部」に相当し、送出機構３０が「第１の送出機構」に相当する。また、ＰＣＵラジエタ４４、送出機構４０、冷却水循環経路４２、バイパス経路４８および切換弁４６が「第２の冷却機構」に相当し、冷却水循環経路４２が「第２の循環経路」に相当し、ＰＣＵラジエタ４４が「第２の熱交換部」に相当し、送出機構４０が「第２の送出機構」に相当し、切換弁４６が「経路切換部」に相当する。さらに、制御装置５０が「制御部」に相当する。

なお、上述のこの発明の実施の形態においては、冷却媒体である電動機冷却油およびＰＣＵ冷却水の温度などの状態に応じて、ポンプ駆動電動機３３および４３の駆動タイミングや速度をさらに制御するように構成してもよい。このような構成によると、より効率的に電動機およびＰＣＵを冷却できる。

また、上述のこの発明の実施の形態においては、電動機６を冷却する構成について詳述したが、電動機６の冷却構成と同様の構成により、発電機７を冷却するように構成してもよい。

また、上述のこの発明の実施の形態においては、本発明をパラレル／シリーズ式ハイブリッド車両に適用した場合の一例について説明したが、パラレル式ハイブリッド車両にも適用できることは言うまでもない。すなわち、図１において、図示しない他方の車輪を駆動するための電動機をさらに備えるようなパラレル／シリーズ式ハイブリッド車両に対しても本発明は適用可能である。

この発明の実施の形態によれば、電動機６を冷却する冷却機構と、ＰＣＵ８を冷却する冷却機構とを備えており、かつそれぞれの冷却機構は、蓄電部１６から受けた電力により作動（冷却媒体の送出）を行なう。これにより、エンジン停止中であってもそれぞれの冷却機構により冷却媒体である電動機冷却油およびＰＣＵ冷却水が循環されて、電動機６およびＰＣＵ８を継続的に冷却できる。したがって、エンジンが間欠的に停止されるハイブリッド車両においても電動機および電力変換部を安定して冷却できる。

また、この発明の実施の形態によれば、電動機６を冷却する冷却機構と、ＰＣＵ８を冷却する冷却機構とは独立に配置されるので、それぞれの発熱量に応じて、ラジエタ、送出機構および循環経路などを適切に設計することができる。これにより、電動機６およびＰＣＵ８を共通の冷却機構で実現する場合のように、ラジエタ、送出機構および循環経路などを大型化して、過剰な冷却性能を発揮するように構成する必要がない。このため、各ポンプの総吐出量も抑制できるため、ポンプ駆動電動機３３および４３が消費する電力を低減できる。また、小型化された電動機ラジエタ３４からの放熱量が低減されるので、電動機ラジエタ３４を通過後の気流の温度上昇が抑制される。このため、その後方側に配置されるエンジンラジエタ２０の雰囲気温度も低減されるので、エンジンラジエタ２０の放熱効率を高めることができ、エンジンラジエタ２０についてもより小型化することができる。

さらに、この発明の実施の形態によれば、電動機６のステータコイル６２の上部に電動機冷却油を注ぎ、当該電動機冷却油がステータコイル６２の外周面を直接接触しながら流動することで、電動機６を冷却する。これにより、電動機６の発熱源であるステータコイル６２を効率的に冷却できるため、急加速時や登坂走行時などの高負荷運転時において、電動機６の発熱量が多い場合であっても、電動機６を安定して冷却することができる。

さらに、この発明の実施の形態によれば、ＰＣＵ冷却水の温度に応じて、ＰＣＵ８およびＰＣＵラジエタ４４を含む経路、またはＰＣＵ８を含み、かつＰＣＵラジエタ４４を含まない経路を選択して、ＰＣＵ冷却水を循環させることができる。これにより、ＰＣＵラジエタ４４の小型化に伴って通水抵抗が増大し、送出機構４０（実質的には、ポンプ駆動電動機４３）における消費が増大する場合であっても、ＰＣＵ冷却水をＰＣＵ８およびＰＣＵラジエタ４４を含む経路で循環させる時間比率を抑制できるので、総合的な消費電力を抑制できる。また、ＰＣＵ冷却水をＰＣＵ８およびバイパス経路４８を含む経路で循環させる期間においては、ＰＣＵ８と接するＰＣＵ冷却水の流速を高めることで、ＰＣＵ８に対する冷却効率を向上できる。すなわち、通水抵抗の増大に伴う消費電力の増加を抑制しつつ、ＰＣＵ８に対する冷却効率の向上を同時に実現できる。

さらに、この発明の実施の形態によれば、電動機６の冷却に対して、油からなる冷却媒体（電動機冷却油）を用いることにより、絶縁性の低下および腐食を防止しつつ、電動機６のステータ上部に直接冷却媒体を注ぐことができる。そのため、電動機６の効率的な冷却を実現できる。一方、ＰＣＵ８の冷却に対して、水からなる冷却媒体（ＰＣＵ冷却水）を用いることにより、ＰＣＵ８の温度上昇をＰＣＵ冷却水の沸点までに制限できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態に従うハイブリッド車両の概略構成図である。 送出機構のより詳細な概略構成図である。 電動機の冷却機構の一部である電動機冷却油の経路を示す部分断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶにおける部分断面図である。 ＰＣＵの冷却機構におけるＰＣＵ冷却水の経路を示す概略図である。 制御装置で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１ トランスアクスル、２ エンジン、４ 動力伝達機構、６ 電動機、７ 発電機、８ ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）、１０ 駆動軸、１２ 車輪軸、１４ 駆動輪、１６ 蓄電部、２０ エンジンラジエタ、２２ 冷却水循環経路、２４ ラジエタファン、３０，４０ 送出機構、３１，４１ 送出ポンプ、３２ 冷却油循環経路、３３，４３ ポンプ駆動電動機、３４ 電動機ラジエタ、３５，４５ ドライバ、４２ 冷却水循環経路、４４ ＰＣＵラジエタ、４６ 切換弁、４８ バイパス経路、５０ 制御装置、５２ 温度検出部、６０ 隔壁、６２ ステータコイル、６３ ロータ、６４ 通路、６６ オイル入口、６８，７４ オイル出口、７２ オイルキャッチ板、７６ ディファレンシャルギア、７８ カウンタドリブンギア、１００ ハイブリッド車両、ＤＲＶ１，ＤＲＶ２ 指令、ＯＬ オイルレベル。

Claims (3)

1. 各々が車両駆動力を発生可能に構成されたエンジンおよび電動機と、
   充放電可能に構成された蓄電部と、
   前記蓄電部から受けた電力を前記電動機を駆動するために変換する電力変換部と、
   第１の冷却媒体を介して前記電動機を冷却する第１の冷却機構と、
   第２の冷却媒体を介して前記電力変換部を冷却する第２の冷却機構とを備え、
   前記第１の冷却機構は、
   前記第１の冷却媒体を熱交換して冷却する第１の熱交換部と、
   前記電動機および前記第１の熱交換部を含んで形成される第１の循環経路に前記第１の冷却媒体を循環させるための第１の送出機構とを含み、
   前記第２の冷却機構は、
   前記第２の冷却媒体を熱交換して冷却する第２の熱交換部と、
   前記電力変換部および前記第２の熱交換部を含んで形成される第２の循環経路に前記第２の冷却媒体を流動させる第２の送出機構と、
   両端が前記第２の循環経路と接続され、前記電力変換部を含み、かつ前記第２の熱交換部を含まない経路に前記第２の冷却媒体を循環可能なように形成されたバイパス経路と、
   前記電力変換部から出力された前記第２の冷却媒体が前記第２の熱交換部および前記バイパス経路のいずれか一方を流れるように切換え可能に構成された経路切換部と、
   前記第２の冷却媒体の温度に基づいて前記経路切換部を制御する制御部とを含み、
   前記エンジンは、走行状況に応じて間欠的に停止し、
   前記第１および第２の送出機構は、電気的に作動することで前記エンジン停止中であっても作動可能に構成され、
   前記電動機は、水平方向に回転軸を有するロータと、前記ロータの外周に配置されるステータコイルとを含み、
   前記第１の冷却機構は、前記第１の冷却媒体を前記ステータコイルの重力上方位置より注ぐことで、前記ステータコイルに前記第１の冷却媒体を直接接触させて冷却する経路を含んで構成され、
   前記制御部は、
   前記第２の冷却媒体の温度が所定値以上であるときに、前記電力変換部および前記第２の熱交換部を含む経路に前記第２の冷却媒体を循環させるように前記経路切換部を制御し、
   前記第２の冷却媒体の温度が所定値以上でないときに、前記バイパス経路に前記第２の冷却媒体を循環させるように前記経路切換部を制御するとともに、前記第２の冷却媒体が、前記第２の冷却媒体の温度が所定値以上である場合に比較してより高い流速で循環するように前記第２の送出機構を制御する、ハイブリッド車両。
2. 前記ステータコイルの重力上方に連通する通路と、
   前記電動機の駆動軸と機械的に連結されたギアと、
   前記ギアを収容するとともに、その内部に前記第１の熱交換部によって冷却された後の前記第１の冷却媒体を前記ギアの一部と接するレベルまで溜めることのできるケースと、
   前記ギアの回転により跳ね上げられる前記第１の冷却媒体を前記通路に導くキャッチ板とをさらに備える、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記第１の冷却媒体は、油からなり、
   前記第２の冷却媒体は、水からなる、請求項１または２に記載のハイブリッド車両。

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