JP5348063B2 - ハイブリッド自動車用冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関による動力及びモータによる動力を用いて走行するハイブリッド自動車の機器を冷却するハイブリッド自動車用冷却装置に関する。

従来のハイブリッド自動車の冷却装置は、エンジンを冷却するために冷却水が循環するエンジン冷却水回路と、インバータ、モータ等のハイブリッド機器を冷却するために冷却水が循環するハイブリッド機器冷却水回路と、を有し、それぞれの回路には個別にラジエータが設けられている（例えば特許文献１参照）。

国際公開第２００８／０９５６３８号

特許文献１に係る従来技術では、上記の各冷却水回路には専用のラジエータが設けられているため、各ラジエータの放熱能力及び体格は対応するそれぞれの冷却水回路における最大負荷、例えばエンジンの最大発熱量及びハイブリッド機器の最大発熱量に対応できる設計を行う必要がある。

実使用においてエンジンの最大負荷時とハイブリッド機器の最大負荷時とが同時に起こるならば、上記の設計思想で問題はない。しかしながら、実際には両方の最大負荷時は同時に起こり難い。例えば、エンジンが最大負荷になるのは、最高速度での巡航運転時であって、このときのハイブリッド機器の発熱量はあまり大きくないのである。ハイブリッド機器の発熱量が最大になるのは低速での登坂走行時であり、このときのエンジンの発熱量はあまり大きくないのである。

以上のように、エンジン冷却水回路及びハイブリッド機器冷却水回路の各ラジエータについて最大負荷に合わせた設計を行った場合には、それぞれのラジエータが大型化してしまうという問題がある。そして、両方のラジエータの大型化によって、車両への搭載性の低下やコストアップにつながるのである。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジン冷却水回路及びハイブリッド機器冷却水回路の各ラジエータの体格を抑制できるハイブリッド自動車用冷却装置を提供することである。

本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲および下記各手段に記載の括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す。

請求項１は、エンジン（１１）による動力及びモータジェネレータ（２２）による動力を用いて走行するハイブリッド自動車の機器を冷却するハイブリッド自動車用冷却装置に係る発明であり、
エンジンに接続されてエンジンを冷却する冷却水が流通する第１冷却水回路（１０）と、第１冷却水回路に設けられ、第１冷却水回路を流通する冷却水と空気との間で熱交換を行って当該冷却水を冷却する第１熱交換部（１３）と、自動車の駆動に用いられるハイブリッド機器（２１，２２）を冷却する冷却水が流通する第２冷却水回路（２０，２０Ａ）と、第２冷却水回路に設けられ、第２冷却水回路を流通する冷却水と空気との間で熱交換を行って当該冷却水を冷却する第２熱交換部（２３）と、冷却水の流路が切り換えられることにより、第１冷却水回路と第２冷却水回路の両方に接続可能に設けられ、流通する冷却水と空気との間で熱交換を行って当該冷却水を冷却する第３熱交換部（３３）と、第１熱交換部及び第３熱交換部のそれぞれで冷却水を冷却し当該冷却された両方の冷却水をエンジンを冷却するために第１冷却水回路に流すように流路を切り換える場合と、第２熱交換部及び第３熱交換部のそれぞれで冷却水を冷却し当該冷却された両方の冷却水をハイブリッド機器を冷却するために第２冷却水回路に流すように流路を切り換える場合の両方を行える流路切換装置（３０，３４）と、を備え、
ハイブリッド機器は複数の機器であり、
流路切換装置によって流路が切り換えられて、第２熱交換部及び第３熱交換部のそれぞれで冷却した両方の冷却水をハイブリッド機器を冷却するために第２冷却水回路に流す場合には、第２冷却水回路を流通する冷却水の流量を減少させることを特徴とする。

この発明によれば、当該流路切換装置によって、第３熱交換部で冷却した冷却水を冷却が必要な機器が設けられる回路の方に流すように、流路を切り替えることにより、当該冷却が必要な機器を含む回路における熱交換部の冷却能力が足りないときでも、第３熱交換部による冷却能力が加わるため、当該冷却が必要な機器を冷やすことができる。これにより、第１冷却水回路に相当するエンジン冷却水回路のエンジンの方を優先して冷却する必要のある場合には、第３熱交換部で冷却された冷却水をエンジン冷却水回路に流すようにし、第２冷却水回路に相当するハイブリッド機器冷却水回路のハイブリッド機器の方を優先して冷却する必要のある場合には、第３熱交換部で冷却された冷却水をハイブリッド機器冷却水回路に流すようにすることができる。したがって、エンジン冷却水回路及びハイブリッド機器冷却水回路の各熱交換部の最大冷却能力を補うことができるので、エンジン冷却水回路及びハイブリッド機器冷却水回路の熱交換部である各ラジエータ（第１熱交換部と第２熱交換部）の体格を抑制できるハイブリッド自動車用冷却装置が得られる。
さらに、この発明によれば、ハイブリッド機器を冷却するための冷却水の流量を減少させることにより、ハイブリッド機器を構成する複数の機器のうち、より上流側に位置する機器と下流側に位置する機器とを冷却する能力に差をつけやすくなる。したがって、当該複数の機器における耐温度性の差が大きい場合、当該上流側に耐温度性の低い方の機器を配置するようにすれば、より効率的な冷却性能を有する冷却装置を提供できる。

請求項２は、請求項１に記載の発明において、第１冷却水回路（１０）と第２冷却水回路（２０）はそれぞれ独立した別個の回路を構成し、
流路切換装置（３０，３４）は、第３熱交換部に流入させる冷却水を第１冷却水回路または第２冷却水回路のいずれかから引き込むように流路を切り換える第１の流路切換装置（３０）と、第３熱交換部から流出した冷却水を第１冷却水回路または第２冷却水回路のいずれかに引き込むように流路を切り換える第２の流路切換装置（３４）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、第１冷却水回路と第２冷却水回路がそれぞれ独立した別個の回路を構成することにより、各回路を流通する冷却水が混合する流れを形成しないため、各回路の冷却水の温度範囲を維持しやすく、各回路における冷却対象機器の温度制御性に優れた冷却装置が得られる。

請求項３は、請求項１に記載の発明において、第１冷却水回路（１０）と第２冷却水回路（２０Ａ）は、一部に共通する流路を有する接続された回路を構成し、
流路切換装置（３４）は、第１熱交換部、第２熱交換部及び第３熱交換部のすべてに流入した冷却水のうち、第３熱交換部から流出した冷却水を第１冷却水回路または第２冷却水回路のいずれかに引き込むように流路を切り換える下流側流路切換装置（３４）を備えることを特徴とする。

この発明によれば、第１冷却水回路と第２冷却水回路が一部に共通する流路を有することにより、冷却水が流通する回路構成を簡単化できる。これにより、部品点数の低減が図れ、車両搭載性にも優れた冷却装置が得られる。

請求項４は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、第１熱交換部、第２熱交換部及び第３熱交換部は、一体に積層されたラジエータを構成することを特徴とする。この発明によれば、第１熱交換部及び第２熱交換部の冷却能力を第３熱交換部により補って各熱交換部が備える熱交換コア部の大きさをそれぞれ小型化し、各熱交換部を積層一体構造にするため、一体構造のラジエータの体格を抑えることができ、車両搭載性に優れた冷却装置を提供できる。

本発明を適用した第１実施形態に係るハイブリッド自動車用冷却装置を模式的に示す構成図である。 第１実施形態のハイブリッド自動車用冷却装置における機器冷却の制御を示すフローチャートである。 本発明を適用した第２実施形態のハイブリッド自動車用冷却装置における機器冷却の制御を示すフローチャートである。 本発明を適用した第３実施形態に係るハイブリッド自動車用冷却装置を模式的に示す構成図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。

（第１実施形態）
本発明を適用した第１実施形態に係るハイブリッド自動車用冷却装置について図１及び図２を用いて説明する。図１は第１実施形態に係る冷却装置を模式的に示す構成図である。

図１に示すように、ハイブリッド自動車用冷却装置は、エンジン１１を流れる通路を含むエンジン冷却水回路１０と、インバータ２１、走行用のモータジェネレータ２２等で構成されるハイブリッド機器を流れる通路を含むハイブリッド機器冷却水回路２０とを含み、これらの回路に関係する各機器の作動を制御して、車両で発生する熱の移動を制御する。インバータ２１はＤＣ／ＤＣコンバータやパワー素子装置と一体となった状態で配置されている。

エンジン冷却水回路１０は、内燃系のエンジン１１によって駆動される自動車に搭載される冷却装置の一例であり、エンジン１１を冷却する冷却水（例えば、エチレングリコールを含有する冷却水）が流通する第１冷却水回路である。エンジン冷却水回路１０は、冷却水が流れる冷却水通路と空気が通過する空気通路とを有する第１熱交換部１３と、エンジン１１に接続されるヒータコア（図示せず）と、冷却水を強制的に循環させる駆動力を提供するウォータポンプ１２（以下、単にポンプ１２ともいう）と、を備えている。

エンジン１１は、水冷式の内燃機関であり、ポンプ１２によってエンジン１１内部のウォータジャケットへ送られる冷却水によって冷却される。エンジン冷却水回路１０は、エンジン１１のウォータジャケットを流れる高温の冷却水が循環する回路である。エンジン冷却水回路１０の冷却水通路において、第１熱交換部１３、エンジン１１及びポンプ１２は直列に接続されている。第１熱交換部１３は、冷却水通路を構成する複数本のチューブと、空気通路を構成するチューブ間に配された伝熱フィンとを有し、高温の冷却水を冷却する熱交換器であり、ポンプ１２によってチューブ内を流れる冷却水を外気（空気）との熱交換により冷却する。エンジン１１を流出した冷却水は、第１熱交換部１３で冷却されてから再びエンジン１１に戻ってくるようになっている。

図示しないヒータコアは、車室内（エンジンルームを除く）に配置される車両用空調装置の空調ユニットケース（図示せず）の内部であって、冷凍サイクルの構成部品である蒸発器（図示せず）よりも空気流れの下流に配され、送風機（図示せず）によって送風される空調空気を冷却水との熱交換により加熱する。

ハイブリッド機器冷却水回路２０は、回路中にインバータ２１、走行用のモータジェネレータ２２等の自動車の駆動に用いられるハイブリッド機器が配置され、インバータ２１から発生する熱と冷却水との間で熱交換が行われるようにインバータ２１を通る通路と、モータジェネレータ２２から発生する熱と冷却水との間で熱交換が行われるようにモータジェネレータ２２を通る通路と、を含んで構成される。ハイブリッド機器冷却水回路２０は、インバータ２１やモータジェネレータ２２の温度調節を行う冷却水（例えば、エチレングリコールを含有する冷却水）が流通する第２冷却水回路である。ハイブリッド機器冷却水回路２０は、インバータ２１、モータジェネレータ２２の順に流れた後の冷却水が流通する冷却水通路と空気が通過する空気通路とを有する第２熱交換部２３と、冷却水を強制的に循環させる駆動力を提供するウォータポンプ２４（以下、単にポンプ２４ともいう）と、を備えている。

ハイブリッド機器冷却水回路２０の冷却水通路において、冷却水の流れる方向に、第２熱交換部２３、インバータ２１、モータジェネレータ２２の順に配置されて、これらの機器は直列に接続されている。第２熱交換部２３は、冷却水通路を構成する複数本のチューブと、空気通路を構成するチューブ間に配された伝熱フィンとを有し、流通する冷却水を冷却する熱交換器であり、ポンプ２４によってチューブ内を流れる冷却水を外気（空気）との熱交換により冷却する。インバータ２１、モータジェネレータ２２の順に流出した冷却水は、第２熱交換部２３で冷却されてから再びインバータ２１に戻ってくるようになっている。

ハイブリッド自動車用冷却装置には、第３熱交換部３３に流入させる冷却水をエンジン冷却水回路１０またはハイブリッド機器冷却水回路２０のいずれかから引き込むように流路を切り換える上流側切換弁３０と、第３熱交換部３３から流出した冷却水をエンジン冷却水回路１０またはハイブリッド機器冷却水回路２０のいずれかに引き込むように流路を切り換える下流側切換弁３４と、を備えている。

上流側切換弁３０は、エンジン１１を流出した冷却水が第１熱交換部１３に流入する前に第１分岐通路３１に分流して第３熱交換部３３にも流入するように流路を切り換え可能で、かつモータジェネレータ２２を流出した冷却水が第２熱交換部２３に流入する前に第２分岐通路３２に分流して第３熱交換部３３にも流入するように流路を切り換え可能な第１の流路切換装置である。すなわち、第１熱交換部１３の入口側でエンジン冷却水回路１０から分岐する第１分岐通路３１は、上流側切換弁３０によって、第３熱交換部３３の入口通路に接続することが可能である。第２熱交換部２３の入口側でハイブリッド機器冷却水回路２０から分岐する第２分岐通路３２は、上流側切換弁３０によって、第３熱交換部３３の入口通路に接続することが可能である。換言すれば、上流側切換弁３０は、第３熱交換部３３の入口側通路をエンジン冷却水回路１０側またはハイブリッド機器冷却水回路２０側に切り替えることが可能である。

下流側切換弁３４は、第３熱交換部３３を流出した冷却水が第１合流通路３５を流通して第１熱交換部１３を流出した冷却水と合流するように流路を切り換え可能で、かつ第３熱交換部３３を流出した冷却水が第２合流通路３６を流通して第２熱交換部２３を流出した冷却水と合流するように流路を切り換え可能な第２の流路切換装置である。すなわち、エンジン冷却水回路１０における第１熱交換部１３の出口通路に接続されている第１合流通路３５は、下流側切換弁３４によって、第３熱交換部３３の出口通路に接続することが可能である。ハイブリッド機器冷却水回路２０における第２熱交換部２３の出口通路に接続されている第２合流通路３６は、下流側切換弁３４によって、第３熱交換部３３の出口通路に接続することが可能である。換言すれば、下流側切換弁３４は、第３熱交換部３３の出口側通路をエンジン冷却水回路１０側またはハイブリッド機器冷却水回路２０側に切り替えることが可能である。

このように、流路切換装置である上流側切換弁３０と下流側切換弁３４は、第１熱交換部１３及び第３熱交換部３３のそれぞれで冷却水を冷却し当該冷却された両方の冷却水をエンジン１１を冷却するためにエンジン冷却水回路１０に流すように流路を切り換える場合と、第２熱交換部２３及び第３熱交換部３３のそれぞれで冷却水を冷却し当該冷却された両方の冷却水をインバータ２１等のハイブリッド機器を冷却するためにハイブリッド機器冷却水回路２０に流すように流路を切り換える場合の両方を行うことができるのである。

また、流路切換装置である上流側切換弁３０または下流側切換弁３４は、切換弁の他、流量調整バルブ、サーモスタット等で構成してもよい。

エンジン冷却水回路１０にはエンジンヘッドの温度を検出するエンジン温度センサ１４が設けられている。ハイブリッド機器冷却水回路２０には、インバータ２１の温度を検出するインバータ温度センサ２５と、モータジェネレータ２２のコイル温度を検出するコイル温度センサ２６と、が設けられている。

制御装置５０は、エンジン冷却水回路１０、ハイブリッド機器冷却水回路２０等の構成部品の作動を制御する電子制御ユニットである。制御装置５０は、例えば車室内の空調を制御するエアコン電子制御装置や、エンジン１１、モータジェネレータ２２の作動を制御するハイブリッド電子制御装置等に当該制御を担当させる構成としてもよい。

制御装置５０は、マイクロコンピュータと、エンジン１１の起動信号、上記の各種センサ等からの信号が入力される入力回路と、各種アクチュエータ（ポンプ１２、ポンプ２４、上流側切換弁３０、下流側切換弁３４）、インバータ２１、昇圧コンバータ（図示せず）、及びＤＣ／ＤＣコンバータ等に制御用の出力信号を送る出力回路と、を備えている。

マイクロコンピュータは、ＲＯＭ（読み込み専用記憶装置）、ＲＡＭ（読み込み書き込み可能記憶装置）等のメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）等から構成されており、各種演算に使用される各種プログラムを有している。制御装置５０は、各種プログラムにより演算された結果に基づいて、上記の各種アクチュエータ、インバータ２１、昇圧コンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の各作動を制御する。制御装置５０には、イグニッションスイッチがオンして補機バッテリの電力が供給されることにより電源が入るようになっている。また、制御装置５０は、通信コネクタに接続される通信線を介して車両の各種制御装置（例えば車両ＥＣＵ）と通信可能に構成されている。

インバータ２１は、モータジェネレータ２２に電力を供給する電子部品であり、この電力をパワー素子（スイッチング電源装置の一例）によって調整するように構成されている。昇圧コンバータは、インバータ２１に昇圧した電圧を供給する（例えば３００Ｖを６００Ｖに昇圧する）電子部品であり、この電圧はパワー素子（スイッチング電源装置の一例）によって調整される。ＤＣ／ＤＣコンバータは、電池モジュールの充放電を制御するために用いられる場合には、ハイブリッド自動車の発電用およびモータジェネレータ２２等の高圧負荷に電力授受可能に接続された電池パックを含む高圧電源系と、低圧負荷に電力を供給する補機バッテリを含む低圧電源系と、の間に設けられる。ＤＣ／ＤＣコンバータは、モータジェネレータ２２等の高負荷に対する電力変換や低負荷に供給する電力変換を、パワー素子（スイッチング電源装置の一例）によって調整するように構成されている。パワー素子は、例えば、トランジスタとダイオードからなり、電力を変換、調整するために電気回路の一部をオン・オフできるスイッチング素子である。

図２はハイブリッド自動車用冷却装置における機器冷却の制御を示したフローチャートである。イグニッションスイッチがオンすると、制御装置５０は、図２のフローチャートを開始する。制御装置５０は、まずステップ１０で、ポンプ１２、ポンプ２４、上流側切換弁３０及び下流側切換弁３４の初期設定を実行する。具体的には、ポンプ１２及びポンプ２４は最低流量となるように、例えば回転数等を最低出力レベルに制御し、上流側切換弁３０及び下流側切換弁３４は、ハイブリッド機器冷却水回路２０の冷却水を第３熱交換部３３に流入するように分流し、再びハイブリッド機器冷却水回路２０に合流させるハイブリッド機器冷却水回路側に設定する。

次に、ステップ２０で、上記の各種センサによってエンジン温度、インバータ温度、モータ温度が測定されて制御装置５０に入力される。そして、ステップ３０で、測定されたエンジン温度が予め定められた所定温度Ｔｅよりも高いか否かを判定する。ステップ３０でＹＥＳと判定された場合はエンジン温度が高温であり、次にステップ３５で、エンジン冷却水回路１０のポンプ１２について流量が増加するように回転数等の出力値を増加する制御を実行し、さらに上流側切換弁３０及び下流側切換弁３４を、エンジン冷却水回路１０の冷却水を第３熱交換部３３に流入するように分流し、再びエンジン冷却水回路１０に合流させるエンジン冷却水回路側に設定して、流路を切り換える制御を実行する。この処理により、エンジン冷却水回路１０のエンジン１１を冷却する冷却能力を増加させるのである。次にステップ６０に進む。

一方、ステップ３０でＮＯと判定された場合は、次にステップ４０で、測定されたモータ温度が予め定められた所定温度Ｔｍよりも高いか否か、測定されたインバータ温度が予め定められた所定温度Ｔｉよりも高いか否か、の両方を判定する。そして、両方の判定のうち、いずれかの判定がＹＥＳであれば、ステップ４５に進む。

ステップ４５では、ハイブリッド機器冷却水回路２０のポンプ２４について流量が増加するように回転数等の出力値を増加する制御を実行し、さらに上流側切換弁３０及び下流側切換弁３４を、ハイブリッド機器冷却水回路２０の冷却水を第３熱交換部３３に流入するように分流し再びハイブリッド機器冷却水回路２０に合流させるハイブリッド機器冷却水回路側に設定して、流路を切り換える制御を実行する。この処理により、ハイブリッド機器冷却水回路２０のインバータ２１、モータジェネレータ２２等のハイブリッド機器を冷却する冷却能力を増加させるのである。次にステップ６０に進む。

このようにステップ３５またはステップ４５を実行した後、あるいはステップ４０がＮＯである場合には、次にステップ５０で両方の冷却水回路１０，２０のポンプ１２，２４について回転数等の出力値を低下させる制御を実行し、両方の回路において冷却水の流量を減少させる。この処理では、エンジン及びハイブリッド機器の温度が冷却を要するほど高くない場合、流量増加処理によってエンジンやハイブリッド機器の温度が低下した場合
であるため、冷却水の流量を絞るのである。

次に、ステップ６０で、測定されたインバータ温度が予め定められた限界温度レベルＴＵｉよりも高いか否か、測定されたモータ温度が予め定められた限界温度レベルＴＵｍよりも高いか否か、の両方を判定する。なお、限界温度レベルＴＵｉは所定温度Ｔｉよりも高い温度に、限界温度レベルＴＵｍは所定温度Ｔｍよりも高い温度に設定されている。そして、両方の判定のうち、いずれか判定がＹＥＳであれば、インバータ２１の耐久性を考慮して温度をこれ以上上昇させないため、ステップ６５に進み、インバータ２１の出力を低下させて制限する処理を実行する。

ステップ６０でいずれの判定もＮＯであれば、次にステップ７０でイグニッションスイッチがオフ状態であるか否かを判定する。ステップ７０でオフ状態でないと判定された場合はステップ２０に戻り、以降のステップを実行していき、オフ状態であると判定された場合は図２に示すフローチャートを終了する。

本実施形態のハイブリッド自動車用冷却装置がもたらす作用効果について述べる。ハイブリッド自動車用冷却装置は、第１熱交換部１３及び第３熱交換部３３のそれぞれで冷却水を冷却し、当該冷却された両方の冷却水をエンジン１１に流すように流路を切り換える場合と、第２熱交換部２３及び第３熱交換部３３のそれぞれで冷却水を冷却し、当該冷却された両方の冷却水をインバータ２１及びモータジェネレータ２２に流すように流路を切り換える場合との両方を行える上流側切換弁３０及び下流側切換弁３４を備える。

この構成によれば、上流側切換弁３０及び下流側切換弁３４によって、第３熱交換部３３で冷却した冷却水を冷却が必要な機器が設けられる回路側に流すように、流路を切り替えることにより、当該冷却が必要な機器を含む回路における熱交換部（第１熱交換部１３または第２熱交換部２３）の冷却能力が足りないときでも、第３熱交換部３３による冷却能力を補完するため、当該冷却が必要な機器に与えるレキャク能力を向上することができる。これにより、エンジン温度が高温で即時に冷却を要する場合、ハイブリッド機器よりもエンジン１１の方を優先して冷却する必要のある場合等には、第３熱交換部３３で冷却された冷却水をエンジン冷却水回路１０に流すようにし、エンジン温度は問題ないが、耐温度の低いハイブリッド機器の方を優先して冷却する必要のある場合には、第３熱交換部３３で冷却された冷却水をハイブリッド機器冷却水回路２０に流すように流路切換装置を切り換える制御を実施すればよい。したがって、エンジン冷却水回路１０及びハイブリッド機器冷却水回路２０の各熱交換部の最大冷却能力をいずれも補うことができるので、エンジン冷却水回路１０及びハイブリッド機器冷却水回路２０の熱交換部である各ラジエータ（第１熱交換部１３及び第２熱交換部２３）の体格を抑え、冷却装置の小型化が図れる。

また、ハイブリッド自動車用冷却装置において、エンジン冷却水回路１０とハイブリッド機器冷却水回路２０はそれぞれ独立した別個の回路を構成する。さらに流路切換装置として、第３熱交換部３３に流入させる冷却水をエンジン冷却水回路１０またはハイブリッド機器冷却水回路２０から引き込むように流路を切り換える上流側切換弁３０と、第３熱交換部３３から流出した冷却水をエンジン冷却水回路１０またはハイブリッド機器冷却水回路２０に引き込むように流路を切り換える下流側切換弁３４と、を備える。

この構成によれば、各冷却水回路がそれぞれ独立した別個の回路を構成することにより、各冷却水回路を流通する冷却水が混合する流れを形成しないため、各冷却水回路の冷却水の温度範囲を維持しやすく、各冷却水回路において冷却を必要とする機器の温度制御性に優れた冷却装置を構築できる。

また、第１熱交換部１３、第２熱交換部２３及び第３熱交換部３３は、一体に積層されたラジエータを構成する。この構成によれば、第１熱交換部１３及び第２熱交換部２３の冷却能力を第３熱交換部３３により補って各熱交換部が備える熱交換コア部の大きさをそれぞれ小型化することができる。さらに各熱交換部を積層一体構造にするため、一体構造のラジエータの体格を抑えることができ、車両搭載性に優れた冷却装置を提供できる。

また、制御装置５０は、上流側切換弁３０、下流側切換弁３４によって流路が切り換えられる場合に、エンジン冷却水回路１０及びハイブリッド機器冷却水回路２０のうち第３熱交換部３３を流出した冷却水が流れる方の回路について、当該回路を流通する冷却水の流量を増加させる制御を実行する（ステップ３５，４５）。この制御によれば、冷却能力が補われる方の回路について冷却水の流量を増加させるため、冷却を要する機器の放熱性能を上げて、機器冷却の促進することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態で説明した図２のフローチャートに対する他の実施形態を以下に説明する。図３は、第２実施形態のハイブリッド自動車用冷却装置における機器冷却の制御を示すフローチャートである。

図３に示すフローチャートにおいて、ステップ１００、ステップ１１０、ステップ１２０、ステップ１２５、ステップ１３５、ステップ１５０、ステップ１６０、ステップ１６５、ステップ１７０の各処理は、それぞれ図２のステップ１０、ステップ２０、ステップ３０、ステップ３５、ステップ４５、ステップ５０、ステップ６０、ステップ６５、ステップ７０と同一の処理である。以下の第１実施形態と異なるステップについて説明する。

制御装置５０は、ステップ１３０でＮＯと判定すると、次にステップ１４０で、測定された測定されたインバータ温度が予め定められた所定温度Ｔｉよりも高いか否かを判定する。そして、その判定がＹＥＳの場合、ステップ１４２に進み、ハイブリッド機器冷却水回路２０のポンプ２４について流量が低下するように回転数等の出力値を低下させる制御を実行し、さらに上流側切換弁３０及び下流側切換弁３４を、ハイブリッド機器冷却水回路２０の冷却水を第３熱交換部３３に流入するように分流し再びハイブリッド機器冷却水回路２０に合流させるハイブリッド機器冷却水回路側に設定して、流路を切り換える制御を実行する。この処理により、ハイブリッド機器冷却水回路２０のインバータ２１、モータジェネレータ２２等を流通する冷却水の流量が絞られ、適正流量にすることができる。

これは、上流側切換弁３０及び下流側切換弁３４が上記のようにハイブリッド機器冷却水回路側に設定されると、第２熱交換部２３と第３熱交換部３３とが並列に接続されて通路断面積が増加するため、回路内の圧力損失が低減してポンプ２４による流量が増加するようになる。そこで、ステップ１４２では、ハイブリッド機器冷却水回路２０を流通する冷却水の流量を適正値に調整するため、ポンプ２４の回転数等の出力値を低下させる制御を実行するのである。

なお、ステップ１４２の処理は、他の方法として、ポンプ２４の回転数を予め定めた回転数に制御するようにしてもよいし、ハイブリッド機器の負荷や温度を監視しながらこれらのデータをフィードバックしてポンプ２４の回転数を制御するようにしてもよい。

ステップ１４２の次に、ステップ１４４ではポンプ２４による流量が予め定めた所定流量以下であるか否かを判定する。ステップ１４４の判定がＮＯである場合は、次にステップ１６０に進む。ステップ１４４の判定がＹＥＳである場合は、次にステップ１４６でハイブリッド機器冷却水回路２０の冷却水流量がステップ１４４の所定流量になるようにポンプ２４の回転数を制御する。そして、次にステップ１６０に進む。そして、ステップ１７０でイグニッションスイッチがオフ状態であると判定するまで、本フローチャートを繰り返し実行する。ステップ１４６の処理により、ハイブリッド機器冷却水回路２０の冷却水流量が下がり過ぎないように流量を所定流量に維持し、ハイブリッド機器を冷却する能力を一定以上に確保するのである。

本実施形態によれば、ハイブリッド機器を冷却するための冷却水の流量を減少させること（ステップ１４２）により、ハイブリッド機器を構成する複数の機器（インバータ２１、モータジェネレータ２２）のうち、より上流側に位置する機器（インバータ２１）と下流側に位置する機器（モータジェネレータ２２）とを冷却する能力に差をつけやすくなる。したがって、当該複数の機器における耐温度性の差が大きい場合には、当該上流側に耐温度性の低い方の機器を配置するようにすれば、より効率的な冷却性能を発揮することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態に係るハイブリッド自動車用冷却装置の他の形態について図４を用いて説明する。図４は第３実施形態に係るハイブリッド自動車用冷却装置を模式的に示す構成図である。図４において前述の第１実施形態で説明した図１と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作動をし、同様の作用効果を奏するものである。

図４に示すように、第３実施形態のハイブリッド自動車用冷却装置は、エンジン冷却水回路１０と、エンジン冷却水回路１０と一部に共通する流路を有するハイブリッド機器冷却水回路２０Ａと、を備えている。エンジン冷却水回路１０は、エンジン１１、ポンプ１２、第１熱交換部１３を環状に連絡する回路である。ハイブリッド機器冷却水回路２０Ａは、インバータ２１、モータジェネレータ２２、ポンプ１２、第２熱交換部２３を環状に連絡する回路である。上記の共通する流路は、エンジン１１よりも下流側の合流部位から、ポンプ１２を介して第１熱交換部１よりも上流側の分岐部位に至る流路である。

エンジン冷却水回路１０における第１熱交換部１３の入口部よりも上流部位には、エンジン冷却水回路１０の冷却水通路から分岐する第２分岐通路４１と第３分岐通路４０とが設けられている。第２分岐通路４１は、エンジン冷却水回路１０における第１熱交換部１３よりも上流部位と第２熱交換部２３の入口部とを接続する通路である。第３分岐通路４０は、エンジン冷却水回路１０における第１熱交換部１３よりも上流部位と第３熱交換部３３の入口部とを接続する通路である。

さらにハイブリッド自動車用冷却装置は、第１熱交換部１３、第２熱交換部２３及び第３熱交換部３３のすべてに流入した冷却水のうち、第３熱交換部３３から流出した冷却水をエンジン冷却水回路１０またはハイブリッド機器冷却水回路２０Ａのいずれかに引き込むように流路を切り換える下流側切換弁３４を備えている。下流側切換弁３４は、第３熱交換部３３の出口側に設けられた下流側流路切換装置である。

本実施形態のハイブリッド自動車用冷却装置において、測定されたエンジン温度に基づいて、エンジン冷却水回路１０側のエンジン１１を優先的に冷却する場合には、下流側切換弁３４は第３熱交換部３３出口部の冷却水通路と第１合流通路３５とを接続するように流路を切り換える。この場合、エンジン１１を流出した冷却水は、ポンプ１２の駆動力によって第１熱交換部１３に流入して冷却される流れと、第３分岐通路４０に分流して第３熱交換部３３に流入し冷却される流れと、第２分岐通路４１に分流して第２熱交換部２３に流入し冷却される流れと、を形成する。第１熱交換部１３から流出した冷却水と第３熱交換部３３から流出した冷却水とはエンジン冷却水回路１０におけるエンジン１１よりも上流部位で合流しエンジン１１に流入する。これにより、第３熱交換部３３の冷却能力が第１熱交換部１３の冷却能力を補うので、エンジン１１を冷却する能力が向上するのである。第２熱交換部２３から流出した冷却水は、インバータ２１、モータジェネレータ２２を流れてエンジン１１よりも下流側の合流部位でエンジン１１から流出した冷却水と合流する。

一方、測定されたインバータ温度等に基づいて、ハイブリッド機器冷却水回路２０Ａ側のハイブリッド機器を優先的に冷却する場合には、下流側切換弁３４は第３熱交換部３３出口部の冷却水通路と第２合流通路３６とを接続するように流路を切り換える。この場合、モータジェネレータ２２を流出した冷却水は、ポンプ１２の駆動力によって第１熱交換部１３に流入して冷却される流れと、第２分岐通路４１に分流して第２熱交換部２３に流入し冷却される流れと、第３分岐通路４０に分流して第３熱交換部３３に流入し冷却される流れと、を形成する。第２熱交換部２３から流出した冷却水と第３熱交換部３３から流出した冷却水とはハイブリッド機器冷却水回路２０Ａにおけるインバータ２１よりも上流部位で合流しインバータ２１に流入する。これにより、第３熱交換部３３の冷却能力が第２熱交換部２３の冷却能力を補うので、ハイブリッド機器を冷却する能力が向上するのである。第１熱交換部１３から流出した冷却水は、エンジン１１を流れてエンジン１１よりも下流側の合流部位でハイブリッド機器から流出した冷却水と合流する。

本実施形態のハイブリッド自動車用冷却装置によれば、エンジン冷却水回路１０とハイブリッド機器冷却水回路２０Ａが一部に共通する流路を有することにより、冷却水が流通する回路構成を簡単化でき、冷却装置の小型化にも寄与し得る。これにより、部品点数の低減が図れ、車両搭載性にも優れた冷却装置を提供できる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

本発明が適用されるハイブリッド自動車は、内燃機関及びモータが走行用の駆動力を提供する形態の自動車、内燃機関が発電機と組み合わされて発電用に使用されてモータが走行用の駆動力を提供する形態の自動車等を含むものである。したがって、本発明が適用されるハイブリッド自動車は、内燃機関による動力及びモータによる動力を用いて走行するハイブリッド自動車である。

上記実施形態のハイブリッド自動車用冷却装置は、第１熱交換部１３、第２熱交換部２３及び第３熱交換部３３のみで構成されているが、少なくともこの３個の熱交換部を有していればよい。

上記実施形態において、第１熱交換部１３、第２熱交換部２３及び第３熱交換部３３は、図１及び図４に示すように、積層配置され、かつ一体に構成されているが、これらは互いに離間して配置するようにしてもよい。また、熱交換する各コア部が積層されない構造であってもよい。

上記実施形態において、ハイブリッド機器はインバータ２１、モータジェネレータ２２を例にあげて説明しているが、このような機器に限定するものではない。ハイブリッド機器は、ハイブリッド自動車の走行のために用いられる機器であればよく、例えば、インタークーラー、ＥＧＲクーラー（排出ガス再循環装置のクーラー）、水冷コンデンサ、走行駆動源であるモータジェネレータ２２に対して電力を供給する複数の電池セルの集合体である電池パック等であってもよい。

１０…エンジン冷却水回路（第１冷却水回路）
１１…エンジン
１３…第１熱交換部
２０，２０Ａ…ハイブリッド機器冷却水回路（第２冷却水回路）
２１…インバータ（ハイブリッド機器）
２２…モータジェネレータ（ハイブリッド機器）
２３…第２熱交換部
３０…上流側切換弁（流路切換装置、第１の流路切換装置）
３３…第３熱交換部
３４…下流側切換弁（流路切換装置、第２の流路切換装置、下流側流路切換装置）
５０…制御装置

Claims (4)

1. エンジン（１１）による動力及びモータジェネレータ（２２）による動力を用いて走行するハイブリッド自動車の機器を冷却するハイブリッド自動車用冷却装置であって、
   前記エンジンに接続されて前記エンジンを冷却する冷却水が流通する第１冷却水回路（１０）と、
   前記第１冷却水回路に設けられ、前記第１冷却水回路を流通する冷却水と空気との間で熱交換を行って当該冷却水を冷却する第１熱交換部（１３）と、
   前記自動車の駆動に用いられるハイブリッド機器（２１，２２）を冷却する冷却水が流通する第２冷却水回路（２０，２０Ａ）と、
   前記第２冷却水回路に設けられ、前記第２冷却水回路を流通する冷却水と空気との間で熱交換を行って当該冷却水を冷却する第２熱交換部（２３）と、
   冷却水の流路が切り換えられることにより、前記第１冷却水回路と前記第２冷却水回路の両方に接続可能に設けられ、流通する冷却水と空気との間で熱交換を行って当該冷却水を冷却する第３熱交換部（３３）と、
   前記第１熱交換部及び前記第３熱交換部のそれぞれで冷却水を冷却し当該冷却された両方の冷却水を前記エンジンを冷却するために前記第１冷却水回路に流すように前記流路を切り換える場合と、前記第２熱交換部及び前記第３熱交換部のそれぞれで冷却水を冷却し当該冷却された両方の冷却水を前記ハイブリッド機器を冷却するために前記第２冷却水回路に流すように前記流路を切り換える場合の両方を行える流路切換装置（３０，３４）と、
   を備え、
   前記ハイブリッド機器は複数の機器であり、
   前記流路切換装置によって前記流路が切り換えられて、前記第２熱交換部及び前記第３熱交換部のそれぞれで冷却した両方の冷却水を前記ハイブリッド機器を冷却するために前記第２冷却水回路に流す場合には、前記第２冷却水回路を流通する冷却水の流量を減少させることを特徴とするハイブリッド自動車用冷却装置。
2. 前記第１冷却水回路（１０）と前記第２冷却水回路（２０）は、それぞれ独立した別個の回路を構成し、
   前記流路切換装置（３０，３４）は、
   前記第３熱交換部に流入させる冷却水を前記第１冷却水回路または前記第２冷却水回路のいずれかから引き込むように流路を切り換える第１の流路切換装置（３０）と、前記第３熱交換部から流出した冷却水を前記第１冷却水回路または前記第２冷却水回路のいずれかに引き込むように流路を切り換える第２の流路切換装置（３４）と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車用冷却装置。
3. 前記第１冷却水回路（１０）と前記第２冷却水回路（２０Ａ）は、一部に共通する流路を有する接続された回路を構成し、
   前記流路切換装置（３４）は、
   前記第１熱交換部、前記第２熱交換部及び前記第３熱交換部のすべてに流入した冷却水のうち、前記第３熱交換部から流出した冷却水を前記第１冷却水回路または前記第２冷却水回路のいずれかに引き込むように流路を切り換える下流側流路切換装置（３４）を備えることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車用冷却装置。
4. 前記第１熱交換部、前記第２熱交換部及び前記第３熱交換部は、一体に積層されたラジエータを構成することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車用冷却装置。

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