JP5108333B2 - 車両用冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車や電気自動車に搭載されたインバータやモータ等の発熱体を冷却する装置に関し、特に、リザーバータンクを有する冷却装置であって、効率的な冷却を実現する装置に関する。

通常の自動車においては、エンジンを冷却するために、エンジンのシリンダブロックに冷却媒体の通路を設けて、冷却媒体であるＬＬＣ（Long Life Coolant）をウォーターポンプで循環させる。エンジンから発生した熱は、ＬＬＣを介してラジエーターで放熱される。また、このようなエンジンに加えて走行用モータを搭載したハイブリッド自動車においては、エンジンの冷却系統に加えて、モータ（以下、モータにはモータジェネレータを含む）や、インバータやＤＣ／ＤＣコンバータを含むＰＣＵ（Power Control Unit）等を冷却する冷却系統を有する。さらに、電気自動車であれば、エンジンの冷却系統に代えて、モータやＰＣＵ等を冷却する冷却系統を有する。

モータの冷却については、たとえば、モータのステータ部分を覆うようにウォータジャケットを設けて、ウォーターポンプにより冷却媒体であるＬＬＣを、このウォータジャケットに供給するとともに、このウォータジャケットで吸収した熱をラジエーターで放熱する。また、ＰＣＵの冷却についても、最も発熱するＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の近傍にウォータジャケットが設けられる。モータやＰＣＵで吸熱して温度が上昇したＬＬＣは、ラジエーターにおいて走行風により温度が低下されて、再びモータやＰＣＵを冷却する。

特開２００４−２７８５２２号公報（特許文献１）は、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、内燃機関およびモータ駆動によるハイブリッド車両の冷却装置を開示する。この冷却装置は、内燃機関とともに車両の駆動源とされるモータと、このモータの作動状態を制御するモータ制御部と、内燃機関およびモータ制御部を共通の冷却水により冷却する冷却回路と、内燃機関を冷却する冷却水に対して設定される管理温度と、モータ制御手段を冷却する冷却水に対して設定される管理温度とを、互いに異なる温度に設定する温度設定部とを備える。

このハイブリッド車両の冷却装置によると、内燃機関およびモータ制御部に共通の冷却水を流通させて温度状態を制御する際に、内燃機関およびモータ制御部に対して設定される所望の温度状態つまり管理温度を互いに異なる温度に設定することで、装置構成が複雑化することを防止しつつ、各内燃機関およびモータ制御部毎に適切な温度管理を行なうことができる。
特開２００４−２７８５２２号公報（特許第３７５６５０２号公報）

上述した特許文献１に開示されたハイブリッド車両の冷却装置においては、エンジン冷却系とモータ・インバータ冷却系とをそれぞれ設ける（２系統）とともに、ラジエーターは共用している。冷却水温が低下した場合には、ラジエータータンクをモータ・インバータ冷却系から切り離して独立させて、冷却水温が高い場合には、ラジエータータンクをモータ・インバータ冷却系に含まれるように、温度調整弁が動作する。

しかしながら、高速走行中においては、ラジエーターが十分に走行風を受けて冷却水温が低下していることがあっても、高速走行後の車両停止時においては、ラジエーターが十分に走行風を受けないので冷却水温が低下しにくく、かつ、インバータもモータも高温であるので、冷却水温が上昇する傾向にある。すなわち、このような傾向の元では、比較的温度の高い冷却水が、モータ・インバータ冷却系に流れて、高温のモータやインバータを十分に冷却することができないという問題がある。特許文献１には、このような問題自体もこのような問題の解決手段も開示していない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷媒を貯留できるタンクを有する冷却装置であって、効率的な冷却を実現し、温度上昇を未然に回避することができる、車両用冷却装置を提供することである。

第１の発明に係る車両用冷却装置は、車両に搭載された電気機器を冷却する。この車両用冷却装置は、電気機器を冷却する冷媒が循環される冷却通路と、冷却通路に設けられ、冷却通路内で冷媒を循環するための循環手段と、冷却通路に設けられ、冷媒を貯留するための貯留手段と、冷媒を走行風にて冷却する放熱器と、冷却通路に設けられ、貯留手段を冷却通路の中に含めて冷媒を循環手段により循環させる第１の状態と、貯留手段を冷却通路の中に含めないで冷媒を循環手段により循環させる第２の状態とのいずれかの状態になるように、冷却通路を切替える切替弁と、車両の車速を検出するための検出手段と、検出された車速に基づいて、切替弁を制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、第２の状態であるときには、貯留手段を冷却通路の中に含めないで冷媒を循環手段により循環させているので、貯留手段の中の冷媒を低温に維持できる。一方。第１の状態であるときには、低温に維持された貯留手段に貯留された冷媒を冷却通路の中に含めて循環されるので、循環されている冷媒の温度を下げることができるとともに循環される冷媒の量が増加するので、電気機器を効率的に冷却することができる。たとえば、車速が低下すると、放熱器への走行風が弱まるので放熱効率が低下して、冷媒の温度が高温になると予測される。このため、第１の状態に切り替えて冷媒が貯留手段を経由するように、切替弁を切り替える。これにより、放熱器への走行風の風量が低下する低車速時に、低温に維持された貯留手段内の冷媒を用いて冷却通路内の冷媒の温度を低下させることができ、効率的に電気機器を冷却できる。その結果、冷媒を貯留できる貯留手段（タンク）を有する冷却装置であって、効率的な冷却を実現し、温度上昇を未然に回避することができる、車両用冷却装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両用冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、車速が低下すると、第１の状態になるように、切替弁を制御するための手段を含む。

第２の発明によると、車速が低下したときには（車両が停止した場合も含まれる）、放熱器への走行風が弱まるので放熱効率が低下して、冷媒の温度が高温になると予測される。この場合には、第１の状態に切り替えて冷媒が貯留手段を経由するように、切替弁を切り替え、低温に維持された貯留手段内の冷媒を用いて冷却通路内の冷媒の温度を低下させることができ、低速時においても効率的に電気機器を冷却できる。

第３の発明に係る車両用冷却装置は、車両に搭載された電気機器を冷却する。この車両用冷却装置は、電気機器を冷却する冷媒が循環される冷却通路と、冷却通路に設けられ、冷却通路内で冷媒を循環するための循環手段と、冷却通路に設けられ、冷媒を貯留するための貯留手段と、冷媒を走行風にて冷却する放熱器と、冷却通路に設けられ、貯留手段を冷却通路の中に含めて冷媒を循環手段により循環させる第１の状態と、貯留手段を冷却通路の中に含めないで冷媒を循環手段により循環させる第２の状態とのいずれかの状態になるように、冷却通路を切替える切替弁と、電気機器の負荷を検出するための検出手段と、 検出された負荷に基づいて、切替弁を制御するための制御手段とを含む。

第３の発明によると、たとえば、電気機器（ここで、電気機器とは車両の走行源となるモータジェネレータやモータジェネレータへ電力を供給するインバータ等であるとする）への負荷が上昇すると、電気機器での発熱量が増加するので、冷媒の温度が高温になると予測される。このため、第１の状態に切り替えて冷媒が貯留手段を経由するように、切替弁を切り替える。これにより、車両が登坂路を走行し始めて電気機器の負荷が上昇する時に、低温に維持された貯留手段内の冷媒を用いて冷却通路内の冷媒の温度を低下させることができ、効率的に電気機器を冷却できる。その結果、冷媒を貯留できる貯留手段（タンク）を有する冷却装置であって、効率的な冷却を実現し、未然に温度上昇を回避することができる、車両用冷却装置を提供することができる。

第４の発明に係る車両用冷却装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、負荷が上昇すると、第１の状態になるように、切替弁を制御するための手段を含む。

第４の発明によると、電気機器への負荷が上昇したときには、電気機器での発熱量が増加するので、冷媒の温度が高温になると予測される。この場合には、第１の状態に切り替えて冷媒が貯留手段を経由するように、切替弁を切り替え、低温に維持された貯留手段内の冷媒を用いて冷却通路内の冷媒の温度を低下させることができ、電気機器の負荷増加時においても効率的に電気機器を冷却できる。

第５の発明に係る車両用冷却装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、貯留手段は、車両の走行により車両が受ける走行風により冷却されるものである。

第５の発明によると、第２の状態であるときに、貯留手段内の冷媒を走行風で冷却できるので、より低温を維持できる。

第６の発明に係る車両用冷却装置においては、第５の発明の構成に加えて、貯留手段は、冷却フィンを有するリザーバータンクである。

第６の発明によると、第２の状態であるときに、リザーバータンクの冷却フィンから走行風が熱を奪って冷媒を冷却できるので、より低温を維持できる。

第７の発明に係る車両用冷却装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、冷却通路は、貯留手段から下流に向けて、放熱器、電気機器の順で冷媒が循環するように形成されるものである。

第７の発明によると、貯留手段から下流に向かって、放熱器、電気機器の順で冷媒が流れるように構成されている。これにより、貯留手段内で低温に維持された冷却水が、温度がより高い電気機器よりも先に放熱器に流れるので、熱による歪の影響を放熱器が受け難くできる。特に、デッドソーク中において最も冷却が必要（最も高温）である電気機器よりも先に放熱器に流されるので、放熱器に電気機器から排出された直後の高温の冷媒が流れ込まないので、熱による歪の影響を放熱器が受け難くできる。

第８の発明に係る車両用冷却装置は、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、電気機器の作動停止指令を検出するための手段と、作動停止指令を検出すると、第１の状態になるように切替弁を制御するとともに、冷却通路内で冷媒を循環するように循環手段を制御するための手段とをさらに含む。

第８の発明によると、電気機器が作動停止された後に、冷媒が貯留手段を経由する第１の状態になるように、切替弁が切り替えられて、循環手段により冷媒を循環させる。このため、デッドソーク後の再始動時による、熱による歪の影響を放熱器が受け難くできる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。なお、以下の説明では、本発明の実施の形態に係る冷却装置の冷却対象は、インバータ回路を形成する発熱素子であるＩＧＢＴやＩＰＭ（Intelligent Power Module）を収納するＰＣＵ（さらにＤＣ／ＤＣコンバータを含んでいても構わない）およびモータジェネレータであって、このＰＣＵは、ハイブリッド車両に搭載されるものとして説明する。なお、本発明に係る冷却装置は、このようなハイブリッド車両に適用されるものに限定されないで、電気自動車、燃料電池車であっても構わない。さらに、冷媒は、冷却水（たとえば、この冷却水をＬＬＣ）であるとして説明するが、冷媒は冷却水に限定されるものではない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る冷却装置である冷却システムの全体構成について説明する。図１に示すように、この冷却システムは、冷媒である冷却水を、ＨＶウォーターポンプ３１０により、ＰＣＵ２００およびモータジェネレータ４００と、ＨＶラジエーター３３０との間を循環させて、ＰＣＵ２００およびモータジェネレータ４００を冷却するシステムである。なお、走行風の方向は、図１における矢示Ａ方向であると想定する。さらに、ラジエーター３３０に強制的に冷却風を送り込むラジエーター用のクリーングファンについての図示は省略している。

この冷却システムは、上述した、ＨＶウォーターポンプ３１０、ＨＶラジエーター３３０に加えて、ＰＣＵ２００で吸熱した高温の冷却水をＨＶラジエーター３３０へ送る配管であるＨＶラジエーター行き配管３２０、ＨＶラジエーター３３０にて熱交換されて水温が下げられた冷却水をＨＶラジエーター３３０から戻す配管であるＨＶラジエーター戻り配管３４０およびリザーバータンク３００を含む。

リザーバータンク３００は、冷却水の予備タンクとして機能するものであって、この冷却システムの配管内の冷却水の温度や冷却水が循環されることによる冷却配管の容積の変化に対応するために設けられる。さらに、具体的には、リザーバータンク３１０がない場合において冷却配管の容積に対して冷却水の容量が不足すると、冷却配管にエアが噛み込む。このような場合には、この冷却システムの配管にエアが入り込むことになり、このエアがＨＶウォーターポンプ３１０に入り込み、ＨＶウォーターポンプ３１０がエアロックしてしまい、冷却水を循環させることができなくなる。このような事態を回避すべく、リザーバータンク３１０が設けられる。なお、走行風の方向は、図１における矢示Ａ方向であると想定したので、リザーバータンク３００にも走行風が流れてくることになる。

図１に示す冷却システムにおいては、冷却水は、ＨＶラジエーター３３０からＨＶラジエーター戻り配管３４０を経由してＰＣＵ２００へ、ＰＣＵ２００からリザーバータンク導入側配管５１０およびリザーバータンク導入側配管５２０を経由してリザーバータンク３００へ、リザーバータンク３００からＨＶウォーターポンプ導入側配管５４０を経由してＨＶウォーターポンプ３１０へ、ＨＶウォーターポンプ３１０からモータジェネレータ導入側配管５００を経由してフロントのモータジェネレータ４００へ、モータジェネレータ４００からＨＶラジエーター行き配管３２０を経由してＨＶラジエーター３３０へ循環される。なお、図１に示すように、このＰＣＵ２００はフロントのモータジェネレータ４００を駆動するためのＩＰＭを収納しており、そのため、フロントのモータジェネレータ４００近傍に設けられている。その結果、この車両がフロントにエンジン１００を搭載し、そのエンジン１００をモータジェネレータ４００によりアシストするので、ＰＣＵ２００はエンジン１００の近傍に設けられる。この車両においては、このようなフロントのモータジェネレータ４００に加えてリヤのモータジェネレータも搭載してもよいが、本発明の要旨との関連は低いので、リヤのモータジェネレータについての説明は省略する。

このような順で冷却水が循環されるが、この冷却装置は、特徴的なバイパス配管５３０を備える。このバイパス配管５３０は、リザーバータンク３００を経由させることなく冷却水を循環させることができる。詳しくは、このバイパス配管５３０は、ＰＣＵ２００の冷却水排出口に接続されたリザーバータンク導入側配管５１０とリザーバータンク導入側配管５２０との間と、ＨＶウォーターポンプ導入側配管５４０とを連結している。したがって、ＰＣＵ２００から排出された冷却水は、後述する切替バルブにより、リザーバータンク導入側配管５２０を経由してリザーバータンク３００へ導入されるか、リザーバータンク３００を経由することなくバイパス配管５３０およびＨＶウォーターポンプ導入側配管５４０を経由してＨＶウォーターポンプ３１０に導入される。

なお、ＰＣＵ２００の位置は、このような位置に限定されるものではない。さらに、冷却システムは、エンジン１００の冷却システムとは別系統の冷却システムであるとして説明するが、本発明に係る冷却装置は、このような場合に限定されるものではない。すなわち、エンジン１００の冷却システムと共用の冷却配管を用いるものであっても、配管は別に設けてラジエーターを共用するもの（すなわち、エンジン１００のラジエーターとＨＶラジエーターとを共用）であっても、その他の共用の形態（ラジエーターのクリーングファンのみ共用する等々）であっても、後述する本発明の作用効果を発現できるものであれば構わない。

図２に示すＰＣＵ２００の斜視図を用いて、ＰＣＵ２００について説明する。図２に示すように、ＰＣＵ２００を収納した筐体は、その外観上３つの部分から構成される。第１の部分である、ＰＣＵ２００の筐体の主要部を構成するＰＣＵ箱体２２０、第２の部分である、ＰＣＵ箱体２２０の上部にカバー取付けボルト２１２で取り付けられたＰＣＵカバー２１０、第３の部分である、ＰＣＵ箱体２２０の底部に底面カバー取付けボルト２３２で取り付けられた底面カバー２３０の３つである。

ＰＣＵカバー２１０には、インターロック機能が設けられる。たとえば、ＰＣＵカバー取付けボルト２１２を外すと、インターロックスイッチがＯＦＦになりＳＭＲ（System Main Relay）を遮断する。

また、ＰＣＵ箱体２２０の側面には、ＰＣＵ取付けステー２２２が設けられ、エンジンルーム内の所定の位置に固定される。この所定の位置の一例としては、ＰＣＵ２００の近傍に設けられるリザーバータンク３００が走行風を受け易い位置である。後述するように、リザーバータンク３００には冷却フィンが設けられ、この冷却フィンを用いてリザーバータンク３００内の冷却水を冷却するためである。また、空冷という観点からも、ＰＣＵ２００自体が走行風を受け易い位置に固定されることが好ましい。なお、ＰＣＵ取付けステー２２２は、複数設けられている。

図２に示すように、リザーバータンク３００は、冷却フィン３０２および／または冷却フィン３０４を備える。これらの冷却フィン３０２や冷却フィン３０４は、リザーバータンク３００と一体的に設けられる。冷却フィン３０２や冷却フィン３０４には、リザーバータンク３００内の冷却水の熱が伝達されて、その熱は走行風（図２の矢示Ａ方向の送風）により放熱される。このような作用を有する冷却フィンであれば、図示した冷却フィン３０２や冷却フィン３０４の形状や取付け位置に限定されるものではなく、冷却フィン３０２や冷却フィン３０４は一例でしかない。すなわち、リザーバータンクへの冷却風の流れ方に応じて、最も効率的にリザーバータンク内の冷却水の温度を低下させるために、冷却フィンから放熱できるように、適宜、形状や取付け位置（および材質、なお材質の一例としてはアルミニウム）が決定される。特に、この冷却システムは、エンジンルーム内に収められ、エンジンルーム内の冷却風の流れは複雑であり、図示した冷却フィンは最も簡単な構成を示すものに過ぎない。

図３および図４を参照して、冷却システムの制御ブロック図について説明する。図３は切替バルブ５５０がリザーバータンク３００を経由しないで、冷却水が循環されている状態を示し、図４は切替バルブ５５０がリザーバータンク３００を経由して、冷却水が循環されている状態を示す。

図３に示すように、冷却水は、ＨＶラジエーター３３０からＨＶラジエーター戻り配管３４０を経由してＰＣＵ２００へ、ＰＣＵ２００からリザーバータンク導入側配管５１０とリザーバータンク導入側配管５２０との間に設けられた切替バルブ５５０でリザーバータンク３００を経由しないように流路が切り替えられて、ＨＶウォーターポンプ導入側配管５４０を経由してＨＶウォーターポンプ３１０へ、ＨＶウォーターポンプ３１０からモータジェネレータ導入側配管５００を経由してフロントのモータジェネレータ４００へ、モータジェネレータ４００からＨＶラジエーター行き配管３２０を経由してＨＶラジエーター３３０へ循環される。

図４に示すように、冷却水は、ＨＶラジエーター３３０からＨＶラジエーター戻り配管３４０を経由してＰＣＵ２００へ、ＰＣＵ２００からリザーバータンク導入側配管５１０とリザーバータンク導入側配管５２０との間に設けられた切替バルブ５５０でリザーバータンク３００を経由するように流路が切り替えられて、リザーバータンク３００へ、リザーバータンク３００からＨＶウォーターポンプ導入側配管５４０を経由してＨＶウォーターポンプ３１０へ、ＨＶウォーターポンプ３１０からモータジェネレータ導入側配管５００を経由してフロントのモータジェネレータ４００へ、モータジェネレータ４００からＨＶラジエーター行き配管３２０を経由してＨＶラジエーター３３０へ循環される。

このような冷却システムの切替バルブ５５０は、ＨＶ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６００により制御されて、冷却水の循環経路が切り替えられる。このＨＶ−ＥＣＵ６００には、たとえば、モータジェネレータ４００とＨＶラジエータ３３０とを接続するＨＶラジエーター行き配管３２０に設けられた水温センサ６１０から冷却水の温度を示す冷却水温ＴＨＷ信号が入力される。なお、水温センサ６１０は、ＨＶラジエーター行き配管３２０に設けられるものに限定されない。ＨＶラジエーター行き配管３２０に水温センサ６１０を設けると、この冷却システムにおける冷却水の最高温度を検出できる点で好ましい。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ６００には、イグニッションスイッチ信号（以下、ＩＧ信号と記載する場合があり、このイグニッションスイッチ信号の代わりにシステム起動信号（ＲＥＡＤＹ信号）であってもよい）、モータジェネレータ４００の要求出力信号、車速Ｖ信号が入力される。ここで、モータジェネレータ４００の要求出力信号は、たとえば、ＨＶ−ＥＣＵ６００やエンジンＥＣＵを統合的に管理するＥＣＵにより、このハイブリッド車両に要求される駆動力が演算されて、その駆動力を実現するためにエンジン１００をアシストするためにモータジェネレータ４００から出力される駆動力が算出されて、ＨＶ−ＥＣＵ６００に入力される。なお、このような算出処理自体をＨＶ−ＥＣＵ６００で行なうようにしても構わない。

これら入力された信号に基づいて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、切替バルブ５５０に切替信号（リザーバータンク３００を経由する流路およびリザーバータンク３００を経由しない流路のいずれかに切替えるための信号）を出力して切替バルブ５５０を制御するとともに、ＨＶウォーターポンプ３１０に作動信号（この作動信号が出力されているとＨＶウォーターポンプ３１０が作動）を出力してＨＶウォーターポンプ３１０を制御する。

このような本実施の形態に係る冷却装置である冷却システムの制御は、デジタル回路やアナログ回路の構成を主体としたハードウェアでも、ＨＶ−ＥＣＵ６００に含まれるＣＰＵ（Central Processing Unit)およびメモリとメモリから読み出されてＣＰＵで実行されるプログラムとを主体としたソフトウェアでも実現することが可能である。一般的に、ハードウェアで実現した場合には動作速度の点で有利で、ソフトウェアで実現した場合には設計変更の点で有利であると言われている。以下においては、ソフトウェアとして制御装置を実現した場合を説明する。なお、このようなプログラムを記録した記録媒体についても本発明の一態様である。

図５を参照して、本実施の形態に係る冷却システムの制御を実現するために、ＨＶ−ＥＣＵ６００が実行する、システム起動処理プログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、サブルーチンであって、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。また、このプログラムの実行開始時においては、切替バルブ５５０は、リザーバータンク３００を経由しない側に冷却水が流れるように保持されている。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１０００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替えられたか否か（ハイブリッドシステムの起動要求があったか否か）を判断する。なお、イグニッションスイッチには、ＯＦＦ（オフ）位置と、ＡＣＣ位置、ＯＮ（オン）位置およびＳＴＡ（スタート）位置とがあり、イグニッションスイッチのポジションが、ＯＦＦ位置→ＡＣＣ位置→ＯＮ位置→ＳＴＡ位置の順に切り換えられ、ＳＴＡ位置からＯＮ位置へは自動的に戻るものとする。なお、このようなスイッチに、本発明の適用が限定されるものではない。ＨＶ−ＥＣＵ６００は、ＯＮ位置まで切り替えられると、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替えられたと判断する。なお、このようなイグニッションスイッチではなく、プッシュボタン式のシステム起動スイッチ（たとえば、ＲＥＡＤＹスイッチやＳＴＡＲＴスイッチと呼ばれる）が押されたことによりＨＶ−ＥＣＵ６００は、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替えられたと判断するものでもよい。イグニッションスイッチがオフからオンに切り替えられると（ハイブリッドシステムの起動要求があると）、処理はＳ１１００に移される。もしそうでないと（Ｓ１０００にてＮＯ）、処理はＳ１０００へ戻され、イグニッションスイッチがオフからオンに切り替えられるまで（ハイブリッドシステムの起動要求があるまで）待つ。なお、Ｓ１０００にてＮＯの場合、この処理（サブルーチン）を終了するようにしても構わない。

Ｓ１１００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、ＨＶウォーターポンプ３１０を作動させる。すなわち、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、ＨＶウォーターポンプ３１０のモータに作動指令信号を出力する。

Ｓ１２００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、この冷却システムの冷却水の温度である冷却水温ＴＨＷを検出する。このとき、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、水温センサ６１０から入力された信号に基づいて、冷却水温ＴＨＷを検出する。

Ｓ１３００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、冷却水温ＴＨＷがしきい値水温ＴＨＷ（ＴＨ）以上であるか否かを判断する。しきい値水温ＴＨＷ（ＴＨ）は、たとえば、後述するリザーバータンク３００内の冷却水を用いて冷却システムの循環経路内の冷却水に冷却が必要な温度（冷却要求温度）や、この冷却要求温度よりも低めの温度が設定される。冷却水温ＴＨＷ≧しきい値水温ＴＨＷ（ＴＨ）であると（Ｓ１３００にてＹＥＳ）、処理はＳ１９００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３００にてＮＯ）、処理はＳ１４００へ移される。

このように、冷却要求温度よりも冷却水温ＴＨＷが高くなると、リザーバータンク３００内の冷却水を用いて冷却システムの循環経路内の冷却水を冷却することができて、冷却システムの循環経路内の冷却水の温度が実際に上昇したときに冷却水の温度を低下させることができる。さらに、冷却要求温度よりも低くしきい値水温ＴＨＷ（ＴＨ）を設定すると、冷却システムの循環経路内の冷却水の温度上昇があってからではなく、温度上昇が見込まれると、リザーバータンク３００内の冷却水を用いて冷却システムの循環経路内の冷却水を冷却することができて、冷却水の温度上昇を未然に回避できる。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、冷却水温ＴＨＷとしきい値水温ＴＨＷ（ＴＨ）とを単に比較するのではなく、冷却水温ＴＨＷの上昇変化の度合い（冷却水温ＴＨＷの時間微分値）としきい値とを比較しても構わない。これによっても、冷却水の温度上昇を未然に回避できる。このように、冷却システムの循環経路内の冷却水に冷却が必要なときのみリザーバータンク３００内の冷却水を用いて冷却システムの循環経路内の冷却水を冷却するので、リザーバータンク３００内の低温の冷却水を無駄に使用することを回避することが可能となる。

Ｓ１４００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、このハイブリッド車両の車速Ｖを検出する。 Ｓ１５００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、車速Ｖがしきい値車速Ｖ（ＴＨ）以下であるか否かを判断する。しきい値車速Ｖ（ＴＨ）は、走行風によるＨＶラジエーター３３０の冷却効率が低下する車速（冷却要求車速）が設定される。車速Ｖ≦しきい値車速Ｖ（ＴＨ）であると（Ｓ１５００にてＹＥＳ）、処理はＳ１９００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１５００にてＮＯ）、処理はＳ１６００へ移される。

このように、冷却要求車速よりも車速Ｖが低下すると、リザーバータンク３００内の冷却水を用いて冷却システムの循環経路内の冷却水を冷却することができて、ＨＶラジエーター３３０の冷却効率が低下したときに冷却水の温度上昇を回避できる。さらに、ＨＶラジエーター３３０を必要以上に大容量にする必要がなくなり、ラジエーター用のクリーングファンの小型化、ラジエーター用のクリーングファンの消費電力の低減も可能となる。

Ｓ１６００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、このモータジェネレータ４００に要求される出力である要求出力Ｌを検出する。

Ｓ１７００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、要求出力Ｌがしきい値出力Ｌ（ＴＨ）以上であるか否かを判断する。しきい値出力Ｌ（ＴＨ）は、要求出力の上昇によりモータジェネレータ４００に電力を供給するインバータ等の温度上昇が見込まれ、ＩＧＢＴやＩＰＭの作動が制限される出力（冷却要求出力）が設定される。要求出力Ｌ≧しきい値出力Ｌ（ＴＨ）であると（Ｓ１７００にてＹＥＳ）、処理はＳ１９００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１７００にてＮＯ）、処理はＳ１８００へ移される。

このように、冷却要求出力よりも要求出力Ｌが上昇すると、リザーバータンク３００内の冷却水を用いて冷却システムの循環経路内の冷却水を冷却することができ、ＰＣＵ２００を効率的に冷却できる。このため、インバータ等のモータジェネレータ駆動回路の温度制限を解除できるので、モータジェネレータ４００の出力を上昇させることが可能となり、さらに、この冷却システムの循環経路内の冷却水の総循環量が増加するので、モータジェネレータ４００の出力制限を回避し易くすることが可能になる。

Ｓ１８００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、リザーバータンク３００を経由しない側に冷却水が流れる切替信号を切替バルブ５５０に出力する。この切替信号を受けた切替バルブ５５０は、冷却水がリザーバータンク３００を経由しないように（図３に示すように、ＰＣＵ２００から直接ＨＶウォーターポンプ３１０に流れるように、すなわち冷却水をバイパス配管５３０に流すように）、弁体をモータ等のアクチュエータで作動させる。なお、切替バルブ５５０がリザーバータンク３００を経由しない側に冷却水が流れる状態であるときに、リザーバータンク３００を経由しない側に冷却水が流れる切替信号を受けた時には、切替バルブ５５０はその状態を維持する。その後、この処理は終了する。

Ｓ１９００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、リザーバータンク３００を経由する側に冷却水が流れる切替信号を切替バルブ５５０に出力する。この切替信号を受けた切替バルブ５５０は、冷却水がリザーバータンク３００を経由するように（図４に示すように、ＰＣＵ２００からリザーバータンク３００を経由してＨＶウォーターポンプ３１０に流れるように、すなわち冷却水をバイパス配管５３０に流さないように）、弁体をモータ等のアクチュエータで作動させる。なお、切替バルブ５５０がリザーバータンク３００を経由する側に冷却水が流れる状態であるときに、リザーバータンク３００を経由する側に冷却水が流れる切替信号を受けた時には、切替バルブ５５０はその状態を維持する。その後、この処理は終了する。

図６を参照して、本実施の形態に係る冷却システムの制御を実現するために、ＨＶ−ＥＣＵ６００が実行する、システム停止処理プログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、サブルーチンであって、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。

Ｓ２０００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替えられたか否か（ハイブリッドシステムの停止要求があったか否か）を判断する。イグニッションスイッチがオンからオフに切り替えられると（ハイブリッドシステムの停止要求があると）、処理はＳ２１００に移される。もしそうでないと（Ｓ２０００にてＮＯ）、処理はＳ２０００へ戻され、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替えられるまで（ハイブリッドシステムの停止要求があるまで）待つ。なお、Ｓ２０００にてＮＯの場合、この処理（サブルーチン）を終了するようにしても構わない。

Ｓ２１００にて、ＨＶ−ＥＣＵ２１００は、ディレータイマをスタートさせる。このディレータイマは、設定時間から単位時間（たとえば１００ｍｓｅｃ）ずつ減算して、残時間が０になるとタイムアップするものである。この設定時間としては、たとえば、リザーバータンク３００内の（温度が低い）冷却水を冷却システムの循環経路内に、ＨＶウォーターポンプ３１０が均一に流し終えるまでの時間が設定される。

Ｓ２２００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、ＨＶウォーターポンプ３１０を作動させる。すなわち、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、ＨＶウォーターポンプ３１０のモータに作動指令信号を出力する。

Ｓ２３００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、リザーバータンク３００を経由する側に冷却水が流れる切替信号を切替バルブ５５０に出力する。この切替信号を受けた切替バルブ５５０は、冷却水がリザーバータンク３００を経由するように（図４に示すように、ＰＣＵ２００からリザーバータンク３００を経由してＨＶウォーターポンプ３１０に流れるように、すなわち冷却水をバイパス配管５３０に流さないように）、弁体をモータ等のアクチュエータで作動させる。

Ｓ２４００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、ディレータイマがタイムアップしたか否かを判断する。ディレータイマがタイムアップすると（Ｓ２４００にてＹＥＳ）、処理はＳ２５００へ移される。もしそうでないと（Ｓ２４００にてＮＯ）、処理はＳ２４００へ戻されて、ディレータイマのタイムアップを待つ。

このように、システム停止要求があったときに、ＨＶウォーターポンプ３１０を作動させて、ＰＣＵ２００からリザーバータンク３００を経由してＨＶウォーターポンプ３１０に流れるように、リザーバータンク３００内の冷却水を冷却システムの循環経路内に流す。これにより、デッドソーク（高負荷運転直後のエンジン停止時であって、エンジンルーム内雰囲気が熱的に非常に厳しい状態）後のシステム再始動時におけるＨＶラジエーター３３０の熱による歪の発生を回避できる。

Ｓ２５００にて、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、ＨＶウォーターポンプ３１０を停止させる。すなわち、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、ＨＶウォーターポンプ３１０のモータに作動指令信号の出力を停止する。なお、このときに、ＨＶ−ＥＣＵ６００は、リザーバータンク３００を経由しない側に冷却水が流れる切替信号を切替バルブ５５０に出力するようにしても構わない。このようにリザーバータンク３００を経由しない側に冷却水が流れるようにしておくと、図５のフローチャートで表わされるプログラムの実行開始時と同じ状態になる。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る冷却システムの制御装置であるＨＶ−ＥＣＵ６００により制御される冷却システムの動作について、説明する。

［システム起動処理］
イグニッションスイッチがオンまたはシステム起動要求があると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、ＨＶウォーターポンプ３１０が作動を開始する（Ｓ１１００）。

冷却システムを循環している冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）が検出されて（Ｓ１２００）、冷却水温ＴＨＷ≧しきい値水温ＴＨＷ（ＴＨ）であると（Ｓ１３００にてＹＥＳ）、リザーバータンク３００を経由する側に冷却水が流れる（Ｓ１９００）。

このハイブリッド車両の車速Ｖが検出されて（Ｓ１４００）、車速Ｖ≦しきい値車速Ｖ（ＴＨ）であると（Ｓ１５００にてＹＥＳ）、リザーバータンク３００を経由する側に冷却水が流れる（Ｓ１９００）。

このハイブリッド車両のモータジェネレータ４００に要求される出力（要求出力Ｌ）が検出されて（Ｓ１６００）、要求出力Ｌ≧しきい値出力Ｌ（ＴＨ）であると（Ｓ１７００にてＹＥＳ）、リザーバータンク３００を経由する側に冷却水が流れる（Ｓ１９００）。

一方、冷却水温ＴＨＷ＜しきい値水温ＴＨＷ（ＴＨ）であって（Ｓ１３００にてＮＯ）、かつ、車速Ｖ＞しきい値車速Ｖ（ＴＨ）であって（Ｓ１５００にてＮＯ）、かつ、要求出力Ｌ＜しきい値出力Ｌ（ＴＨ）であると（Ｓ１７００にてＮＯ）、リザーバータンク３００を経由しない側（バイパス配管５３０側）に冷却水が流れる（Ｓ１８００）。

［システム停止処理］
イグニッションスイッチがオフまたはシステム停止要求があると（Ｓ２０００にてＹＥＳ）、ディレータイマがスタートして（Ｓ２１００）、ＨＶウォーターポンプ３１０が作動を開始する（Ｓ２２００）。リザーバータンク３００を経由する側に冷却水が流れされる状態（Ｓ２３００）が、ディレータイマがタイムアップするまで継続する（Ｓ２４００）。その後、ＨＶウォーターポンプ３１０が停止される（Ｓ２５００）。

以上のようにして、
（１）冷却システムにおいて、冷却水がリザーバータンクを経由するか経由しないのかを択一的に選択できる切替バルブを設け、リザーバータンク内の冷却水の温度を低温に維持したい場合には冷却水がリザーバータンクを経由しないように、リザーバータンクを含め冷却システムの循環経路内の冷却水の温度を一時的に低下したい場合には冷却水がリザーバータンクを経由するように、切替バルブを切り替えた。

このため、冷却水がリザーバータンクを経由しないように切替バルブが制御された場合、この冷却システムを循環する冷却水と、リザーバータンク内の冷却水が混じり合うことなく、リザーバータンク内の冷却水の温度を循環する冷却水の温度よりも低く維持できる。冷却水がリザーバータンクを経由するように切替バルブが制御された場合、リザーバータンク内の低温に維持された冷却水がこの冷却システムを循環する冷却水に流れ込むため（リザーバータンク内の冷却水が混じり合うため）、循環する冷却水の温度を一時的であっても低くすることができる。さらに、冷却水がリザーバータンクを経由しないように切替バルブが制御された場合、この冷却システムを循環する冷却水の循環経路を構成する配管の長さを短くでき配管の圧力損失を低減できて、ＨＶウォーターポンプの消費電力を低減でき、延いては燃費向上を実現できる。

（２）リザーバータンク内の冷却水の温度が低温を維持できるように、リザーバータンクが走行風を受け易い位置に搭載した。これにより、リザーバータンク内の冷却水の温度を効率的に低温に維持できる。

（３）リザーバータンク内の冷却水の温度が低温を維持できるように、リザーバータンクに放熱用の冷却フィンを設けた。これにより、リザーバータンク内の冷却水の温度をさらに効率的に低温に維持できる。

（４）冷却システムの循環経路内の冷却水の温度を検出して冷却水の温度が高温になったと（または高温になると予測されると）判断して、冷却水がリザーバータンクを経由するように、切替バルブを切り替えた。これにより、冷却システムの循環経路内の冷却水の温度が高いとき（高くなることが見込まれるとき）のみ、リザーバータンク内の低温に維持された冷却水をこの冷却システムを循環する冷却水に流れ込ませるので、リザーバータンク内の低温に維持された冷却水を無駄に消費しない。

（５）車速が低下した場合、ＨＶラジエーターの冷却効率が低下して、冷却水の温度が高温になったと（または高温になると予測されると）判断して、冷却水がリザーバータンクを経由するように、切替バルブを切り替えた。これにより、ＨＶラジエーターへの風量が低下する低車速時に、リザーバータンク３００内の冷却水を用いて冷却システムの循環経路内の冷却水を冷却することができる。このため、ＨＶラジエーター３３０の小型化、ラジエーター用のクリーングファンの小型化、ラジエーター用のクリーングファンの消費電力を低減化を実現できる。

（６）モータジェネレータの要求出力が上昇した場合、冷却対象で最も発熱量の大きなモータジェネレータの温度が上昇して、冷却水の温度が高温になったと（または高温になると予測されると）判断して、冷却水がリザーバータンクを経由するように、切替バルブを切り替えた。これにより、ＰＣＵ内のモータジェネレータのドライバ回路に含まれるＩＰＭやＩＧＢＴの温度上昇によりモータジェネレータの出力が制限される場合であっても、一時的であっても循環する冷却水の温度を下げることができ、モータジェネレータの出力を向上させることができる。さらに、一時的であっても循環する冷却水の温度を下げることに加えて循環する冷却水量が増加するので、モータジェネレータの出力が制限されるまでの時間を延ばすことができ、たとえば登坂路における出力不足を解消することができる。

（７）イグニッションスイッチがオンからオフにされた後に、冷却水がリザーバータンクを経由するように、切替バルブを切り替えるとともに、ＨＶウォーターポンプを作動させた。これにより、デッドソーク後の再始動時による、熱による歪の影響をＨＶラジエーターが受け難くでき、ＨＶラジエーターの信頼性を向上できる。

なお、上述した説明においては、リザーバータンク３００を経由しない側（バイパス配管５３０側）に冷却水が流れる条件は、冷却水温ＴＨＷ＜しきい値水温ＴＨＷ（ＴＨ）、かつ、車速Ｖ＞しきい値車速Ｖ（ＴＨ）、かつ、要求出力Ｌ＜しきい値出力Ｌ（ＴＨ）であるとしたが、本発明はこの３つの条件が成立していることに限定されない。これらの条件の中の１つであっても構わないし、任意の２つの条件であっても構わない。

＜変形例＞
図７および図８を参照して、本実施の形態に係る冷却装置の変形例について説明する。図７は前述の図３に対応し、図８は前述の図４に対応する。なお、図７および図８に示す冷却システムの構成は、図３および図４に示した冷却システムの構成と、ＨＶラジエーター３３０、ＰＣＵ２００およびモータジェネレータ４００の位置が異なる。構成要素であるＨＶラジエーター３３０、ＰＣＵ２００およびモータジェネレータ４００自体は同じである。したがって、それらの構造についての詳細な説明はここでは繰り返さない。

図７および図８に示すように、本変形例においては、リザーバータンク３００から見て、モータジェネレータ４００よりも先にＨＶラジエーター３３０が設けられている。上述した実施の形態においては、リザーバータンク３００から見て、モータジェネレータ４００よりも後にＨＶラジエーター３３０が設けられている。

このように構成することにより、以下に示す作用効果を発現する。
（８）リザ−バータンクから下流に向かって、ＨＶラジエーター、モータジェネレータの順で冷却システムが構成されている。これにより、リザーバータンク内で低温に維持された冷却水が、温度がより高いモータジェネレータよりも先にＨＶラジエーターに流れるので、（モータジェネレータを冷却して温度が上昇した冷却水がＨＶラジエーターに流れる場合に比較して）熱による歪の影響をＨＶラジエーターが受け難くでき、ＨＶラジエーターの信頼性を向上できる。特に、デッドソーク中において最も冷却が必要（最も高温）であるのはモータジェネレータであって、冷却水が、このモータジェネレータよりも先にＨＶラジエーターに流されるので、ＨＶラジエーターにモータジェネレータから排出された直後の高温の冷却水が流れ込まないので、熱による歪の影響をＨＶラジエーターが受け難くできることになる。

なお、図７および図８に示す冷却システムの構成において、ＰＣＵ２００とモータジェネレータ４００との順序が逆であっても構わない。リザ−バータンクから下流に向かって、ＨＶラジエーター、モータジェネレータの順で構成されている範囲において本変形例をさらに変更することが可能である。

今回開示された実施の形態（変形例を含む）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て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。

本発明の実施の形態に係る冷却装置である冷却システムの全体構成図である。 ＰＣＵの斜視図である。 冷却システムの制御ブロック図（その１）である。 冷却システムの制御ブロック図（その２）である。 ＨＶ−ＥＣＵで実行されるシステム起動処理プログラムの制御構造を示すフローチャートである。 ＨＶ−ＥＣＵで実行されるシステム停止処理プログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係る冷却システムの制御ブロック図（その１）である。 本発明の変形例に係る冷却システムの制御ブロック図（その２）である。

符号の説明

１００ エンジン、２００ ＰＣＵ、２１０ ＰＣＵカバー、２１２ カバー取付けボルト、２２０ ＰＣＵ箱体、２２２ ＰＣＵ取付けステー、２２４ 冷却水入口継手、２２６ 冷却水出口継手、２３０ 底面カバー、２３２ 底面カバー取付けボルト、２３４ 入口側突起部、２３６ 出口側突起部、３００ リザーバータンク、３０２、３０４ 放熱フィン、３１０ ＨＶウォーターポンプ、３２０ ＨＶラジエーター行き配管、３３０ ＨＶラジエーター、３４０ ＨＶラジエーター戻り配管、４００ モータジェネレータ、６００ ＨＶ−ＥＣＵ。

Claims (8)

1. 車両に搭載された電気機器を冷却する車両用冷却装置であって、
   前記電気機器を冷却する冷媒が循環される冷却通路と、
   前記冷却通路に設けられ、前記冷却通路内で冷媒を循環するための循環手段と、
   前記冷却通路に設けられ、前記冷媒を貯留するための貯留手段と、
   前記冷媒を走行風にて冷却する放熱器と、
   前記冷却通路に設けられ、前記貯留手段を前記冷却通路の中に含めて前記冷媒を前記循環手段により循環させる第１の状態と、前記貯留手段を前記冷却通路の中に含めないで前記冷媒を前記循環手段により循環させる第２の状態とのいずれかの状態になるように、前記冷却通路を切替える切替弁と、
   前記車両の車速を検出するための検出手段と、
   前記検出された車速に基づいて、前記切替弁を制御するための制御手段とを含む、車両用冷却装置。
2. 前記制御手段は、前記車速が低下すると、前記第１の状態になるように、前記切替弁を制御するための手段を含む、請求項１に記載の車両用冷却装置。
3. 車両に搭載された電気機器を冷却する車両用冷却装置であって、
   前記電気機器を冷却する冷媒が循環される冷却通路と、
   前記冷却通路に設けられ、前記冷却通路内で冷媒を循環するための循環手段と、
   前記冷却通路に設けられ、前記冷媒を貯留するための貯留手段と、
   前記冷媒を走行風にて冷却する放熱器と、
   前記冷却通路に設けられ、前記貯留手段を前記冷却通路の中に含めて前記冷媒を前記循環手段により循環させる第１の状態と、前記貯留手段を前記冷却通路の中に含めないで前記冷媒を前記循環手段により循環させる第２の状態とのいずれかの状態になるように、前記冷却通路を切替える切替弁と、
   前記電気機器の負荷を検出するための検出手段と、
   前記検出された負荷に基づいて、前記切替弁を制御するための制御手段とを含む、車両用冷却装置。
4. 前記制御手段は、前記負荷が上昇すると、前記第１の状態になるように、前記切替弁を制御するための手段を含む、請求項３に記載の車両用冷却装置。
5. 前記貯留手段は、前記車両の走行により車両が受ける走行風により冷却される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用冷却装置。
6. 前記貯留手段は、冷却フィンを有するリザーバータンクである、請求項５に記載の車両用冷却装置。
7. 前記冷却通路は、前記貯留手段から下流に向けて、放熱器、電気機器の順で前記冷媒が循環するように形成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両用冷却装置。
8. 前記車両用冷却装置は、
   前記電気機器の作動停止指令を検出するための手段と、
   前記作動停止指令を検出すると、前記第１の状態になるように前記切替弁を制御するとともに、前記冷却通路内で冷媒を循環するように前記循環手段を制御するための手段とをさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両用冷却装置。

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