JP6721007B2 - 冷却システム - Google Patents

Description

本開示は、車両に搭載される冷却システムに関する。

車両の前方側部分に設けられたエンジンルームには、冷却システムが搭載される。冷却システムは、空気との熱交換によって各種の熱媒体（例えば冷却水やエアコン用の冷媒等）を冷却するためのものである。冷却システムは、例えば、単一又は複数の熱交換器に、シャッター及びファン等を組み合わせてモジュール化したもの、として構成される。

下記特許文献１には、冷却システム（前部モジュール）に設けられた熱交換器を、冷媒を冷却し凝縮させるための凝縮器として動作させることについて記載されている。冷媒を冷却する際には、シャッターが開かれた状態となり、必要に応じてファンが駆動される。これにより、車両の前方側から導入された外気が熱交換器に供給される。

特開２０１５−１０１３３３号公報

ところで、シャッターが開かれた状態においては、走行中の車両が受ける空気抵抗が増加し、燃費性能が低下してしまうことが知られている。しかしながら、下記特許文献１に記載されているような従来の冷却システムにおいては、熱交換器での冷却が必要となった場合には、常にシャッターが開かれた状態とされていた。その結果、上記のような燃費性能の低下が生じていた。

空気抵抗の増加を抑制するためには、シャッターの開度を必要最低限の大きさに絞ることも考えられる。しかしながら、シャッターが僅かでも開かれた状態になると、空気抵抗の増加に伴う燃費性能の低下は無視することができない程度に生じてしまう。一方、シャッターを完全に閉じられた状態としてしまうと、熱交換器における冷却が行われなくなってしまう。

本開示は、シャッターが開かれる頻度を低減することのできる冷却システム、を提供することを目的とする。

本開示に係る冷却システムは、車両（ＭＶ）に搭載される冷却システム（１０）であって、空気との熱交換によって熱媒体を冷却する熱交換部（２００）と、熱交換部を流れるように空気を送り出すファン（４００）と、車両の外部から熱交換部に向けて空気が流入する経路、の開閉を切り換えるシャッター（３００）と、ファン及びシャッターの動作を制御する制御部（１１０）と、熱交換部における必要放熱量の大きさを示す指標、である放熱指標を取得する指標取得部（１２０）と、を備える。放熱指標が所定の閾値（Ｔ４）以下であるときにおいて、制御部は、シャッターを閉じた状態でファンを駆動させる制御、である内気冷却制御を行う。この冷却システムは、シャッターにおいて閉固着が生じているか否かを判定する固着判定部（１３０）を更に備え、閉固着が生じていると固着判定部により判定された場合には、制御部は内気冷却制御を行う。

このような構成の冷却システムでは、放熱指標が閾値以下であるとき、すなわち、熱交換部における必要放熱量がある程度小さいときには、制御部が内気冷却制御を行う。内気冷却制御では、シャッターが閉じられた状態のままでファンが駆動される。このため、熱交換器には車両外部からの空気が供給されないのであるが、熱交換器を通過する空気の流れがファンによって作り出されるので、熱交換器における熱媒体の冷却が行われる。また、シャッターは閉じられているので、車両が受ける空気抵抗が増加してしまうことはない。

このように、上記冷却システムでは、シャッターが閉じられた状態のままでも熱交換部における熱媒体の冷却（つまり放熱）を行うことができるので、シャッターが開かれる頻度を従来に比べて低減することができる。その結果、車両の燃費性能を向上させることができる。

本開示によれば、シャッターが開かれる頻度を低減することのできる冷却システム、が提供される。

図１は、第１実施形態に係る冷却システムの全体構成を模式的に示す図である。 図２は、冷却システムが備える制御装置の構成を示すブロック図である。 図３は、冷却システムの動作中における空気の流れを示す図である。 図４は、冷却システムの動作中における空気の流れを示す図である。 図５は、冷却システムの動作中における空気の流れを示す図である。 図６は、シャッター及びファンの動作条件を説明するための図である。 図７は、制御装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図８は、制御装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、内気冷却制御を行うことによる燃費改善効果について説明するための図である。 図１０は、第２実施形態に係る冷却システムが備える、制御装置により実行される処理の流れを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１を参照しながら、第１実施形態に係る冷却システム１０の構成について説明する。冷却システム１０は、車両ＭＶの前方側部分（図１では左側部分）に設けられたエンジンルームＥＲのうち、エンジンＥＧよりも前方側となる位置に搭載されている。冷却システム１０は、熱交換部２００と、シャッター３００と、ファン４００と、制御装置１００と、を備えており、これらの全体が一つのモジュールとして構成されたものとなっている。尚、制御装置１００は、上記モジュールとは離れた位置に配置されていてもよい。

熱交換部２００は、空気との熱交換によって熱媒体を冷却する部分である。本実施形態における熱交換部２００には、コンデンサ２１０と、ラジエータ２２０とが含まれており、これらが車両ＭＶの前後方向に沿って並ぶように配置されている。

コンデンサ２１０は、車両ＭＶに設けられた空調装置（不図示）の一部であって、空気との熱交換によって空調用の冷媒を冷却するための熱交換器である。コンデンサ２１０は、冷凍サイクルを循環する冷媒を空気との熱交換によって冷却し、当該冷媒を凝縮させる凝縮器である。つまり、コンデンサ２１０においては、空調用の冷媒が「熱媒体」として用いられる。

ラジエータ２２０は、空気との熱交換によってエンジンＥＧの冷却水を冷却するための熱交換器である。ラジエータ２２０は、エンジンＥＧを通り高温となった冷却水を、空気との熱交換によって冷却するものである。つまり、ラジエータ２２０においては、冷却水が「熱媒体」として用いられる。ラジエータ２２０は、コンデンサ２１０よりも車両ＭＶの後方側となる位置に配置されている。これとは逆に、ラジエータ２２０が、コンデンサ２１０よりも車両ＭＶの前方側となる位置に配置されている態様であってもよい。

コンデンサ２１０及びラジエータ２２０は、いずれも、熱媒体が通る複数本のチューブを、間にフィンを挟んだ状態で積層した構成となっている。それぞれのチューブ間を空気が通過する方向は、車両ＭＶの前後方向に沿っている。尚、このような熱交換器の構成としては公知のものを採用し得るので、その具体的な図示や説明については省略する。

シャッター３００は、車両ＭＶの外部から熱交換部２００に向けて空気が流入する経路、具体的には、フロントグリルに形成された開口ＯＰを通った空気が熱交換部２００に到達する経路、の開閉を切り換える装置である。本実施形態におけるシャッター３００は、熱交換部２００よりも車両ＭＶの前方側となる位置（具体的には、コンデンサ２１０よりも車両ＭＶの前方側となる位置）に設けられているのであるが、コンデンサ２１０とラジエータ２２０との間となる位置に設けられていてもよい。

シャッター３００は、板状の部材であるブレード３１０を複数枚有しており、これらが上下方向に沿って並んでいる。それぞれのブレード３１０は、不図示のアクチュエータからの駆動力により、左右方向（図１では紙面奥行方向）に沿った回転軸の周りに回転することができる。これにより、図１のようにシャッター３００が閉じられている状態（つまり、開度が０％の状態）と、図３のようにシャッター３００が開かれている状態（つまり、開度が１００％の状態）と、を切り換えることができる。シャッター３００の動作は、後述の制御装置１００によって制御される。尚、シャッター３００の開度は、０％から１００％の範囲で自由に設定することが可能である。

シャッター３００が閉じられている状態（図１）においては、それぞれのブレード３１０が互いに当接しており、ブレード３１０間に隙間が形成されていない状態となる。このとき、開口ＯＰからの空気はシャッター３００によって遮られるため、熱交換部２００には到達しない。

シャッター３００が開かれている状態（図３）においては、それぞれのブレード３１０が互いに離間しており、ブレード３１０間に隙間が形成されている状態となる。このとき、開口ＯＰからの空気はシャッター３００間の上記隙間を通過し、熱交換部２００に到達する。

ファン４００は、熱交換部２００を流れるように空気を送り出すための送風機である。ファン４００は、熱交換部２００よりも車両ＭＶの後方側となる位置に設けられている。ファン４００は、後方側にあるエンジンＥＧに向けて空気を送り出すような正回転方向に回転すること（図３、４）、及び、前方側にある熱交換部２００に向けて空気を送り出すような逆回転方向に回転すること（図５）、のいずれを行うことも可能となっている。ファン４００の動作は制御装置１００によって制御される。

以上のように、本実施形態における冷却システム１０では、シャッター３００、コンデンサ２１０、ラジエータ２２０、及びファン４００が、車両ＭＶの前方側から後方側に向けてこの順に並ぶように配置されている。

車両ＭＶのうち冷却システム１０の下方側となる位置には、アンダーダクト５００が設けられている。アンダーダクト５００は、エンジンルームＥＲのうち冷却システム１０が配置されている空間と、エンジンＥＧよりも後方側の空間と、の間を繋ぐ流路として設けられたものである。

アンダーダクト５００のうち前方側の端部に形成された開口５１０は、閉じられた状態のシャッター３００と、コンデンサ２１０（つまり熱交換部２００）との間となる位置に向けられている。また、アンダーダクト５００のうち後方側の端部に形成された開口５２０は、エンジンルームＥＲのうちエンジンＥＧよりも後方側の空間に向けられている。このようなアンダーダクト５００が設けられていることのメリットについては後に説明する。

制御装置１００は、冷却システム１０の全体の動作を制御するための装置である。制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムとして構成されている。制御装置１００は、システム化された熱交換部２００等と隣接する位置に配置されていてもよいが、それとは離れた位置に配置されていてもよい。また、制御装置１００は、シャッター３００やファン４００等の動作を制御するための専用の装置として構成されていてもよく、車両ＭＶに搭載された他のＥＣＵの一部として構成されていてもよい。

制御装置１００の構成について、図２を参照しながら説明する。制御装置１００は、機能的な制御ブロックとして、制御部１１０と、指標取得部１２０と、固着判定部１３０と、を有している。

制御部１１０は、ファン４００及びシャッター３００の動作を制御する部分である。既に述べたように、ファン４００は、正回転方向及び逆回転方向のいずれにも回転することが可能となっている。制御部１１０は、ファン４００から車両ＭＶの後方側に向かって空気が送り出されるように（つまり正回転方向に）ファン４００を回転させる正回転モードと、ファン４００から車両ＭＶの前方側に向かって空気が送り出されるようにファン４００を回転させる逆回転モードと、を実行し得るように構成されている。

指標取得部１２０は、熱交換部２００における必要放熱量の大きさを示す指標（以下、「放熱指標」とも称する）を取得する部分である。よく知られているように、エンジンＥＧの負荷が大きくなり、冷却水の温度が上昇しているときには、熱交換部２００における必要放熱量も大きくなる。そこで、本実施形態における指標取得部１２０は、エンジンＥＧを流れる冷却水の温度を、そのまま上記の放熱指標として取得する。このような態様に換えて、エンジンＥＧを流れる潤滑油の温度を、指標取得部１２０が放熱指標として取得するような態様としてもよい。また、冷却水の温度及び潤滑油の温度の両方を、指標取得部１２０が放熱指標として取得するような態様としてもよい。更に、トランスミッションオイルやモータ冷却オイル等の温度を、指標取得部１２０が放熱指標として取得するような態様としてもよい。

尚、熱交換部２００における「必要放熱量」とは、コンデンサ２１０に求められる放熱量と、ラジエータ２２０に求められる放熱量と、を合計した放熱量のことである。

固着判定部１３０は、シャッター３００において閉固着が生じているか否かを判定する部分である。シャッター３００では、例えば凍結や、機構部分への異物の咬み込み等により、ブレード３１０間が固着して動作し得ない状態となってしまうことがある。「閉固着」とは、シャッター３００が閉じられた状態のまま上記のように固着してしまうことをいう。固着判定部１３０は、後述のトルクセンサ１４３からの信号に基づいて、閉固着が生じているか否かを判定する。尚、シャッター３００のアクチュエータを流れる電流の値に基づいて、閉固着が生じているか否かを固着判定部１３０が判定することとしてもよい。

制御装置１００には、車両ＭＶの各部に設けられた複数のセンサからの信号が入力される。図２には、これらのセンサのうち、冷却水温度センサ１４１と、潤滑油温度センサ１４２と、トルクセンサ１４３と、冷媒圧センサ１４４と、車速センサ１４５と、が示されている。

冷却水温度センサ１４１は、エンジンＥＧを流れる冷却水の温度を測定するための温度センサである。冷却水温度センサ１４１で測定された冷却水の温度は、既に述べたように、指標取得部１２０により放熱指標として取得される。

潤滑油温度センサ１４２は、エンジンＥＧを流れる潤滑油の温度を測定するための温度センサである。潤滑油温度センサ１４２で測定された潤滑油の温度は、既に述べたように放熱指標として用いることができる。

トルクセンサ１４３は、シャッター３００のアクチュエータにより生じたトルクの大きさを測定するためのセンサである。シャッター３００が駆動される際に、トルクセンサ１４３によって測定されたトルクが所定値よりも大きくなると、固着判定部１３０は、シャッター３００において閉固着が生じていると判定する。トルクセンサ１４３としては、シャッター３００のアクチュエータに内蔵されたものが用いられてもよい。

冷媒圧センサ１４４は、コンデンサ２１０を通る冷媒の圧力を測定するためのセンサである。車速センサ１４５は、車両ＭＶの走行速度（つまり車速）を測定するためのセンサである。冷媒圧センサ１４４で測定された圧力、及び、車速センサ１４５で測定された車速は、後に説明するように、いずれも制御装置１００が行う判定処理のために用いられる。

制御装置１００が行う制御の概要について説明する。図３には、熱交換部２００の必要放熱量が比較的大きい状況で冷却システム１０が動作しているときの、空気の流れが示されている。図３の状態においては、シャッター３００は開かれた状態となっており、且つ、ファン４００は正回転モードで動作している。このため、エンジンルームには開口ＯＰから流入した外気が、前方側から後方側に向かって流れている。当該外気は熱交換部２００を通ることにより、熱媒体の冷却に供される。

図３の状態においては、シャッター３００が開かれているので、車両ＭＶが受ける空気抵抗が大きくなっている。一方、低温の外気によって熱媒体の冷却が効率的に行われるので、熱交換部２００の必要放熱量が比較的大きい状況であっても、熱交換部２００における放熱を十分に行うことができる。

図４には、熱交換部２００の必要放熱量が比較的小さい状況で冷却システム１０が動作しているときの、空気の流れが示されている。図４の状態においては、シャッター３００は閉じられた状態となっており、且つ、ファン４００は正回転モードで動作している。このため、熱交換部２００には、開口ＯＰから流入した外気は到達しない。

ファン４００から後方側に送り出された空気は、エンジンＥＧの周囲を通過した後、開口５２０からアンダーダクト５００に流入し、開口５１０から排出される。当該空気は、コンデンサ２１０及びラジエータ２２０を順に通った後、再びファン４００によって後方側に送り出される。

このように、図４の状態ではシャッター３００が閉じられているにも拘らず、熱交換部２００を通るような空気の流れが生じている。このため、熱交換部２００では熱媒体の冷却が行われる。このような状態となるように制御部１１０が実行する制御、すなわち、シャッター３００を閉じた状態でファン４００を駆動させる制御のことを、以下では「内気冷却制御」とも称する。内気冷却制御が行われているときには、シャッター３００が閉じられているので、車両ＭＶが受ける空気抵抗が小さくなる。

図４の状態では、アンダーダクト５００を通る経路で空気が循環するので、熱交換部２００を通過したばかりの空気が、渦を巻いて再び熱交換部２００を通ってしまう現象（ショートサーキット）を防止することができる。このため、アンダーダクト５００が設けられていない場合に比べて、内気冷却制御が行われている際の熱交換部２００からの放熱が、より効率的に行われる。

尚、図４の状態における熱交換部２００からの放熱量は、図３の状態における放熱量よりも低下する。しかしながら、熱交換部２００の必要放熱量が比較的小さい状況においては、放熱量の低下は問題とはならない。

熱交換部２００の必要放熱量が比較的小さい状況においては、図４の状態に換えて、図５の状態とされることもある。図５の状態においては、シャッター３００は閉じられた状態となっており、且つ、ファン４００は逆回転モードで動作している。この状態においても、熱交換部２００には、開口ＯＰから流入した外気は到達しない。

図５においてファン４００から前方側に送り出された空気は、ラジエータ２２０及びコンデンサ２１０を順に通った後、開口５１０からアンダーダクト５００に流入し、開口５２０からエンジンＥＧの後方側に排出される。当該空気は、エンジンＥＧの周囲を前方側に向けて通過した後、再びファン４００によって前方側に送り出される。

つまり、逆回転モードで内気冷却制御が行われているときにおいては、熱交換部２００を通過した空気が、アンダーダクト５００を通ってエンジンＥＧ側に供給される。換言すれば、このような空気の循環が生じるように、熱交換部２００、ファン４００、及びシャッター３００のそれぞれが配置されている。アンダーダクト５００は、逆回転モードにおいて熱交換部２００を通過した空気をエンジンＥＧ側（具体的にはエンジンＥＧの後方側）に案内するもの、ということもできる。

先に説明した図４の状態と同様に、図５の状態でもアンダーダクト５００を通る経路で空気が循環する。このため、アンダーダクト５００が設けられていない場合に比べて、循環する空気の流量が大きくなっている。

このように、シャッター３００を閉じた状態でファン４００を駆動させる内気冷却制御は、正回転モード（図４）及び逆回転モード（図５）のいずれにおいても行うことが可能となっている。

シャッター３００及びファン４００の動作条件について、図６を参照しながら説明する。図６（Ａ）に示されるのは、内気冷却制御が行われない従来の構成（比較例）における、シャッター３００及びファン４００の動作条件を示すものである。この比較例では、必要放熱量がＱ１０よりも小さいときにはシャッター３００が閉じられた状態となり、必要放熱量がＱ１０よりも大きいときにはシャッター３００が開かれた状態となる。また、必要放熱量が更に大きくなってＱ２０よりも大きくなると、ファン４００の動作が開始される。

図６（Ｂ）に示されるのは、本実施形態におけるシャッター３００及びファン４００の動作条件を示すものである。本実施形態に係る冷却システム１０では、必要放熱量がＱ１０よりも小さいときには、上記比較例と同様に、シャッター３００が閉じられた状態となる。ただし、必要放熱量がＱ１０を超えても、シャッター３００が閉じられた状態が維持される。このとき、シャッター３００が閉じられた状態のままでファン４００が駆動され、既に述べた内気冷却制御が行われる。

必要放熱量がＱ１５を超えると、シャッター３００が開かれた状態となると共に、ファン４００の動作が停止される。その後、必要放熱量が更に大きくなってＱ２０よりも大きくなると、本実施形態でもファン４００の動作が開始される。

図６に示されるように、本実施形態においてシャッター３００が閉じられているような必要放熱量の範囲（＜Ｑ１５）は、比較例においてシャッター３００が閉じられているような必要放熱量の範囲（＜Ｑ１０）に比べて広くなっている。その結果、冷却システム１０では、熱交換部２００において必要な放熱を行いながらも、シャッター３００が開かれる頻度を従来に比べて低減することが可能となっている。また、その結果として車両ＭＶの燃費性能を向上させている。

以上に説明したような制御を実現するために、制御装置１００によって行われる処理の具体的な内容について、図７を参照しながら説明する。図７に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に、制御装置１００によって繰り返し実行されるものである。尚、当該処理は主に制御部１１０によって行われる。

最初のステップＳ０１では、シャッター３００において閉固着が生じているか否かが判定される。当該判定は、既に述べたように固着判定部１３０によって行われる。シャッター３００において閉固着が生じていると判定された場合、すなわち、シャッター３００が閉じられたままの状態になっていると判定された場合には、ステップＳ０２に移行する。

ステップＳ０２では、冷却水温度センサ１４１で測定された冷却水の温度が、所定の閾値Ｔ１以上となっているか否かが判定される。閾値Ｔ１は、ラジエータ２２０による放熱が必要になる冷却水の温度として、予め設定された温度である。冷却水の温度が閾値Ｔ１未満であれば、ステップＳ０２の処理が繰り返し実行される。冷却水の温度が閾値Ｔ１以上となっていれば、ステップＳ０３に移行する。

ステップＳ０３では、ファン４００を駆動させる処理が行われる。当該処理により、以降は熱交換部２００を空気が通過するようになり、ラジエータ２２０において冷却水からの放熱が行われるようになる。このステップＳ０３以降では、シャッター３００を閉じた状態でファン４００を駆動させる制御、すなわち内気冷却制御が行われている状態となる。

ステップＳ０３に続くステップＳ０４では、車両ＭＶに設けられた空調装置の動作を停止する処理が行われる。これにより、コンデンサ２１０を通る冷媒からの放熱が停止された状態となるため、ラジエータ２２０からの放熱がより効率的に行われるようになる。尚、ステップＳ０４が先に行われ、これに続いてステップＳ０３が実行されることとしてもよい。

ステップＳ０４に続くステップＳ０５では、冷却水温度センサ１４１で測定された冷却水の温度が、所定の上限温度Ｔ２以上となっているか否かが判定される。上限温度Ｔ２は、上記の閾値Ｔ１よりも更に高い温度であり、所謂オーバーヒートと判定される温度として予め設定された温度である。冷却水の温度が上限温度Ｔ２未満であれば、ステップＳ０２以降の処理が再度実行され、車両ＭＶの走行が継続される。冷却水の温度が上限温度Ｔ２以上となっていればステップＳ０６に移行する。

ステップＳ０６に移行した場合には、内気冷却制御によって冷却水の冷却を試みたにも拘らず、冷却水の温度が上昇してオーバーヒートとなってしまったということである。このため、ステップＳ０６では、車両ＭＶを退避走行させ、安全に停止させるために必要な処理が行われる。具体的には、エンジンＥＧの出力を強制的に低下させ、車室内の警告灯（ＭＩＬ）を点灯させる処理が行われる。その後、図７に示される一連の処理を終了する。

以上のように、閉固着が生じていると固着判定部１３０により判定された場合には、本実施形態に係る制御部１１０は内気冷却制御を行う（ステップＳ０３）。これにより、エンジンルームＥＲ内に外気を導入し得ない状態となった後も、しばらくの間は車両ＭＶを走行させ続けることができる。

ステップＳ０１において、シャッター３００において閉固着が生じていないと判定された場合には、ステップＳ０７に移行する。ステップＳ０７では、車速センサ１４５で測定された車速が、所定の上限速度Ｖ２以下であるか否かが判定される。上限速度Ｖ２とは、車両ＭＶがシャッター３００を閉じた状態で走行しても、風圧によってシャッター３００（例えばブレード３１０等）の破損が生じることの無い速度として、予め設定された速度である。車速が上限速度Ｖ２以下であればステップＳ０８に移行する。

ステップＳ０８では、車速センサ１４５で測定された車速が、所定の閾速度Ｖ１以下であるか否かが判定される。閾速度Ｖ１は、上記の上限速度Ｖ２よりも低い速度であり、内気冷却制御の実行に適した車速範囲の下限値として予め設定された速度である。

シャッター３００を閉じた状態とすれば、既に述べたように車両ＭＶの燃費性能を向上させることができる。ただし、その燃費向上の効果は、車速が低いときには小さくなる。一方、内気冷却制御を行う際には、ファン４００を駆動するための電力が必要になり、その分だけ車両ＭＶの燃費性能が低下する。

閾速度Ｖ１は、シャッター３００を閉じることによる燃費性能の向上分が、ファン４００の駆動による燃費性能の低下分を上回るような速度範囲の下限値として、予め算出され設定されている。

ステップＳ０８において、車速が閾速度Ｖ１を超えている場合には、ステップＳ０９に移行する。ステップＳ０９では、冷却水温度センサ１４１で測定された冷却水の温度、すなわち指標取得部１２０で取得された放熱指標が、所定の閾値Ｔ４以下であるか否かが判定される。閾値Ｔ４は、シャッター３００が閉じたままの状態でも十分に対応し得る放熱指標の上限値、として予め設定された閾値である。冷却水の温度（放熱指標）が閾値Ｔ４以下である場合には、ステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０では、シャッター３００を閉じる処理が行われる。尚、このとき既にシャッター３００が閉じられている状態である場合には、当該状態が維持される。

ステップＳ１０に続くステップＳ１１では、冷却水温度センサ１４１で測定された冷却水の温度、すなわち指標取得部１２０で取得された放熱指標が、所定の閾値Ｔ３以下であるか否かが判定される。閾値Ｔ３は、上記の閾値Ｔ４よりも更に低い値の閾値であり、内気冷却制御を行わなくても十分に対応し得るような放熱指標の範囲の上限値、として予め設定された閾値である。冷却水の温度（放熱指標）が閾値Ｔ３以下である場合には、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、ファン４００の動作を停止させる処理が行われる。このとき、既にファン４００の動作が停止している状態である場合には、当該状態が維持される。以降においては、シャッター３００が閉じられており、且つファン４００の動作が停止した状態となる。しかしながら、このときの冷却水の温度（放熱指標）は十分に低くなっているので、オーバーヒートなどの問題が生じることは無い。

ステップＳ１１において、冷却水の温度（放熱指標）が閾値Ｔ３を超えている場合には、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、ファン４００の動作を開始させる処理が行われる。このとき、既にファン４００が動作している状態である場合には、当該状態が維持される。以降においては、シャッター３００が閉じられており、且つファン４００が動作している状態、すなわち内気冷却制御が行われている状態となる。これにより、シャッター３００が閉じられた状態のまま、熱交換部２００からの放熱が行われる。

ステップＳ０９において、冷却水の温度（放熱指標）が閾値Ｔ４を超えていた場合には、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４に移行したということは、放熱指標が比較的大きくなっており、内気冷却制御では十分な放熱を行うことができないということである。そこで、ステップＳ１４ではシャッター３００を開く処理が行われる。尚、このとき既にシャッター３００が開かれている状態である場合には、当該状態が維持される。

ステップＳ１４に続くステップＳ１５では、ファン４００の回転数を調整する制御(以下では「ファン制御」とも称する）が行われる。このファン制御は、図３に示されるような正回転モードで行われる。これにより、熱交換部２００における放熱性能が十分に発揮されるようになり、熱媒体の冷却が効率的に行われる。尚、ファン制御には、ファン４００の動作を停止させ、開口ＯＰから流入する車速風のみによって熱交換部２００から放熱させることも含まれる。

ステップＳ０８において、車速が閾速度Ｖ１以下であった場合にも、ステップＳ１４に移行する。この場合には、内気冷却制御が実行されると、却って車両ＭＶの燃費性能が低下してしまうということである。そこで、内気冷却制御に換えて、既に述べたステップＳ１４及びステップＳ１５の処理が行われる。

ステップＳ０７において、車速が上限速度Ｖ２を超えていた場合にも、ステップＳ１４に移行する。この場合には、シャッター３００が閉じられていると、風圧によってブレード３１０等の破損が生じ得るということである。そこで、内気冷却制御に換えて、既に述べたステップＳ１４及びステップＳ１５の処理が行われる。このように、本実施形態に係る制御部１１０は、車速が上限速度Ｖ２を超えている場合には内気冷却制御を行わない。

ところで、ステップＳ０３、Ｓ１３においてファン４００の駆動を開始する場合には、正回転モード及び逆回転モードのいずれか一方が実行される。本実施形態では、制御部１１０が図８に示される処理を行うことにより、正回転モード及び逆回転モードのうちどちらを実行するかが決定される。

当該処理について説明する。最初のステップＳ２１では、冷媒圧センサ１４４で測定された冷媒の圧力が、所定の閾値Ｐ１よりも小さいか否かが判定される。冷媒の圧力が閾値Ｐ１よりも小さい場合には、ステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２では正回転モードが実行される。一方、ステップＳ２１において、冷媒の圧力が閾値Ｐ１以上であった場合には、ステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３では逆回転モードが実行される。

冷媒の圧力が高いときには、空調の負荷が大きくなっており、コンデンサ２１０からの放熱量が大きくなっている。このため、仮に正回転モードが実行されてしまうと、コンデンサ２１０を通過して高温となった空気が、後方側のラジエータ２２０に供給され、ラジエータ２２０からの放熱が効率的には行われなくなってしまう。そこで、この場合にはステップＳ２３に移行して、逆回転モードが実行される。

一方、冷媒の圧力が低いときには、空調の負荷が小さくなっており、コンデンサ２１０からの放熱量も小さくなっている。このため、上記のような問題が生じることは無い。そこで、このような場合にはステップＳ２２に移行して、正回転モードが実行される。正回転モードでは、ファン４００から送り出される空気の流量が大きくなるので、熱交換部２００における放熱をより効率的に行うことができる。

尚、コンデンサ２１０とラジエータ２２０との間にシャッター３００が配置されているような構成においては、内気冷却制御が行われているときに、コンデンサ２１０を通過して高温となった空気がラジエータ２２０に到達してしまうことは無い。このため、そのような構成の場合には、常に正回転モードで内気冷却制御が実行されることとすればよい。

以上のように、本実施形態に係る冷却システム１０では、指標取得部１２０で取得された放熱指標が所定の閾値Ｔ４以下であるときにおいて、シャッター３００を閉じた状態でファン４００を駆動させる制御、である内気冷却制御が制御部１１０によって実行される。これにより、熱交換部２００において必要な放熱を行いながらも、シャッター３００が開かれる頻度を従来に比べて低減することが可能となっている。

内気冷却制御が実行されることにより、特にエンジンＥＧへの負荷が小さい時(例えば高速巡航走行時や、長距離の下り坂を走行する時）に、車両ＭＶの燃費性能を向上させることができる。

また、内気冷却制御を行う際において、制御部１１０は、コンデンサ２１０を通る冷媒の圧力が閾値Ｐ１よりも低い場合には、正回転モードでファン４００を動作させ、当該冷媒の圧力が閾値Ｐ１よりも高い場合には、逆回転モードでファン４００を動作させる。これにより、コンデンサ２１０からの熱害をラジエータ２２０が受けてしまうことを防止することができ、熱交換部２００における放熱を更に効率的に行うことができる。

制御部１１０は、車両ＭＶの車速が閾速度Ｖ１以下である場合には内気冷却制御を行わない。これにより、内気冷却制御を行うことによって却って車両ＭＶの燃費性能が低下してしまうような事態を防止することができる。

以上の説明においては、ステップＳ０９やステップＳ１１の判定において、冷却水の温度が放熱指標として用いられる例について説明した。ステップＳ０９等の判定では、潤滑油温度センサ１４２で取得された潤滑油の温度が、放熱指標として用いられてもよい。また、冷却水の温度及び潤滑油の温度の両方が、ステップＳ０９等の判定における放熱指標として用いられてもよい。

本実施形態では、熱交換部２００が２つの熱交換器を有している例について説明したが、熱交換部２００が有する熱交換器は一つだけであってもよく、３つ以上であってもよい。

本実施形態では、図７のステップＳ１１において、放熱指標である冷却水の温度が閾値Ｔ３を超えると、ステップＳ１３に移行してファン４００の駆動が行われる。このような閾値Ｔ３としては、ラジエータ２２０への冷却水の供給を開始させるサーモスタットが、開状態となる温度が設定されてもよい。また、所謂オーバーヒートを防ぐために維持すべき冷却水の温度範囲の上限温度よりも、僅かに低い温度が閾値Ｔ３として設定されてもよい。

また、コンデンサ２１０を通る冷媒の圧力が放熱指標として用いられる場合には、コンデンサ２１０の冷却のためにファン４００を駆動させる必要が生じるような冷媒の圧力が、閾値Ｔ３として設定されてもよい。

第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態では、制御部１１０が行う制御の態様においてのみ第１実施形態と異なっている。当該制御について説明する前に、制御部１１０が内気冷却制御を行うことによる車両ＭＶの燃費改善効果について、図９を参照しながら説明する。

よく知られているように、シャッター３００が閉じられた状態においては、車両ＭＶが受ける空気抵抗が低下するので、シャッター３００が開かれた状態に比べると車両ＭＶの燃費が向上する。図９の線Ｌ１１に示されるのは、車両ＭＶの車速（横軸）と、シャッター３００が閉じられている（つまり開度が０％である）ことによる燃費改善効果（縦軸）との関係である。尚、線Ｌ１１においては、ファン４００の駆動に伴う燃費性能の低下は考慮されていない。線Ｌ１１に示されるように、車速が大きくなる程、シャッター３００が閉じられていることによる燃費改善効果は大きくなる。

線Ｌ１２に示されるのは、線Ｌ１１と同様に、車両ＭＶの車速（横軸）と、シャッター３００が閉じられていることによる燃費改善効果（縦軸）との関係なのであるが、線Ｌ１２は、ファン４００の駆動に伴う燃費性能の低下を考慮したものとなっている。つまり、線Ｌ１２に示されるのは、制御部１１０が内気冷却制御を行っているときにおける、車速と実際の燃費改善効果との関係、ということができる。

線Ｌ１１と線Ｌ１２とを対比すると明らかなように、線Ｌ１２ではファン４００で消費される電力の分、燃費改善効果が低下している。図９では、この低下分が矢印ＡＲ１で示されている。尚、線Ｌ１２で示される燃費改善効果が０となるときの車速が、先に述べた閾速度Ｖ１に該当する。

線Ｌ２１に示されるのは、車両ＭＶの車速（横軸）と、シャッター３００が僅かに開かれた状態となっていることによる燃費改善効果（縦軸）との関係である。この例では、シャッター３００の開度は３０％となっている。線Ｌ１１と同様に、線Ｌ２１においては、ファン４００の駆動に伴う燃費性能の低下は考慮されていない。

シャッター３００の開度が３０％となっているときには、開度が１００％となっているときに比べれば、車両ＭＶの空気抵抗は低下し燃費は向上する。ただし、開度が０％となっているとき（線Ｌ１１）に比べれば、燃費改善効果は小さくなっている。

線Ｌ２２に示されるのは、線Ｌ２１と同様に、車両ＭＶの車速（横軸）と、シャッター３００が僅かに開かれた状態となっていることによる燃費改善効果（縦軸）との関係なのであるが、線Ｌ２２は、ファン４００の駆動に伴う燃費性能の低下を考慮したものとなっている。つまり、線Ｌ２２に示されるのは、シャッター３００の開度が３０％となっているときにおける、車速と実際の燃費改善効果との関係、ということができる。

線Ｌ２１と線Ｌ２２とを対比すると明らかなように、線Ｌ２２ではファン４００で消費される電力の分、燃費改善効果が低下している。図９では、この低下分が矢印ＡＲ２で示されている。

シャッター３００が僅かに開いている状態においては、シャッター３００から導入された空気がファン４００に到達する。このため、シャッター３００の開度が０％のときに比べると、ファン４００の負荷は小さくなっている。このような理由により、矢印ＡＲ２で示される低下分は、矢印ＡＲ１で示される低下分に比べると小さくなっている。

シャッター３００の開度が０％のときにおける実際の燃費改善効果（線Ｌ１２）と、シャッター３００の開度が３０％のときにおける実際の燃費改善効果（線Ｌ２２）と、の差は、車両ＭＶの速度が低下する程小さくなる。図９に示されるように、車速がＶ３を下回ると、シャッター３００の開度が３０％のときにおける実際の燃費改善効果（線Ｌ２２）の方が、シャッター３００の開度が０％のときにおける実際の燃費改善効果（線Ｌ１２）よりも大きくなる。図９に示されるように、上記のＶ３は閾速度Ｖ１よりも高い速度である。

そこで、本実施形態に係る制御部１１０は、車両ＭＶの車速が、図９に示されるＶ３を下回っている場合には、シャッター３００の開度を３０％とした状態とする。これにより、車両ＭＶの燃費をさらに向上させることができる。

このような制御を実現するために、本実施形態に係る制御装置１００によって行われる処理の具体的な内容について、図１０を参照しながら説明する。図１０に示される一連の処理は、図７に示される一連の処理に替えて実行されるものである。当該処理は、ステップＳ０９の判定がＹｅｓであった場合に行われる処理について、第１実施形態（図７）と異なっている。

ステップＳ０９において、冷却水の温度（放熱指標）が閾値Ｔ４以下である場合には、本実施形態ではステップＳ３１に移行する。ステップＳ３１では、車速センサ１４５で測定された車速が、所定の下限速度Ｖ３を下回っているか否かが判定される。この下限速度Ｖ３は、図９に示されるＶ３に等しい。つまり、下限速度Ｖ３とは、シャッター３００を僅かに開くよりも閉じたままとした方が、燃費改善効果が大きくなるような速度範囲の下限として、予め設定されたものである。下限速度Ｖ３は、閾速度Ｖ１よりも高い値として設定されている。尚、このような下限速度Ｖ３は、シャッター３００を僅かに開く場合の開度（この例では３０％）に対応して、適宜設定されるものである。

車速が下限速度Ｖ３を下回っている場合には、ステップＳ３２に移行する。この場合は、シャッター３００を閉じて内気冷却制御を行うよりも、シャッター３００を僅かに開いた状態とした方が、燃費が向上するということである。そこで、ステップＳ３２では、シャッター３００を僅かに開く処理（具体的には開度を３０％とする処理）が行われる。その後、ステップＳ１１に移行する。

ステップＳ３１において、車速がＶ３以上であった場合には、ステップＳ１０に移行する。この場合、図７のステップＳ１０と同様に、シャッター３００を閉じる処理が行われる。その後、ステップＳ１１に移行する。

以上のように、本実施形態に係る制御部１１０は、車両ＭＶの車速が、閾速度Ｖ１よりも高い場合（ステップＳ０８の判定がＮｏの場合）であっても、車両ＭＶの車速が、閾速度Ｖ１よりも高い値として設定された所定の下限速度Ｖ３を下回っている場合には、シャッター３００の開度を１００％よりも低い開度（本実施形態では３０％）とした上でファン４００を駆動させる。これにより、低速走行時の燃費をさらに向上させることができる。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

ＭＶ：車両
１０：冷却システム
１１０：制御部
１２０：指標取得部
２００：熱交換部
３００：シャッター
４００：ファン

Claims (9)

1. 車両（ＭＶ）に搭載される冷却システム（１０）であって、
   空気との熱交換によって熱媒体を冷却する熱交換部（２００）と、
   前記熱交換部を流れるように空気を送り出すファン（４００）と、
   前記車両の外部から前記熱交換部に向けて空気が流入する経路、の開閉を切り換えるシャッター（３００）と、
   前記ファン及び前記シャッターの動作を制御する制御部（１１０）と、
   前記熱交換部における必要放熱量の大きさを示す指標、である放熱指標を取得する指標取得部（１２０）と、を備え、
   前記放熱指標が所定の閾値（Ｔ４）以下であるときにおいて、
   前記制御部は、
   前記シャッターを閉じた状態で前記ファンを駆動させる制御、である内気冷却制御を行い、
   前記シャッターにおいて閉固着が生じているか否かを判定する固着判定部（１３０）を更に備え、
   前記閉固着が生じていると固着判定部により判定された場合には、前記制御部は前記内気冷却制御を行う冷却システム。
2. 指標取得部は、前記車両のエンジンを流れる冷却水又は潤滑油のうち少なくとも一方の温度を、前記放熱指標として取得する、請求項１に記載の冷却システム。
3. 車両（ＭＶ）に搭載される冷却システム（１０）であって、
   空気との熱交換によって熱媒体を冷却する熱交換部（２００）と、
   前記熱交換部を流れるように空気を送り出すファン（４００）と、
   前記車両の外部から前記熱交換部に向けて空気が流入する経路、の開閉を切り換えるシャッター（３００）と、
   前記ファン及び前記シャッターの動作を制御する制御部（１１０）と、
   前記熱交換部における必要放熱量の大きさを示す指標、である放熱指標を取得する指標取得部（１２０）と、を備え、
   前記放熱指標が所定の閾値（Ｔ４）以下であるときにおいて、
   前記制御部は、
   前記シャッターを閉じた状態で前記ファンを駆動させる制御、である内気冷却制御を行い、
   前記制御部は、
   前記ファンから車両の後方側に向かって空気が送り出されるように前記ファンを回転させる正回転モードで前記内気冷却制御を行う冷却システム。
4. 前記制御部は、
   前記ファンから車両の後方側に向かって空気が送り出されるように前記ファンを回転させる正回転モードと、
   前記ファンから車両の前方側に向かって空気が送り出されるように前記ファンを回転させる逆回転モードと、を実行し得るように構成されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷却システム。
5. 車両（ＭＶ）に搭載される冷却システム（１０）であって、
   空気との熱交換によって熱媒体を冷却する熱交換部（２００）と、
   前記熱交換部を流れるように空気を送り出すファン（４００）と、
   前記車両の外部から前記熱交換部に向けて空気が流入する経路、の開閉を切り換えるシャッター（３００）と、
   前記ファン及び前記シャッターの動作を制御する制御部（１１０）と、
   前記熱交換部における必要放熱量の大きさを示す指標、である放熱指標を取得する指標取得部（１２０）と、を備え、
   前記放熱指標が所定の閾値（Ｔ４）以下であるときにおいて、
   前記制御部は、
   前記シャッターを閉じた状態で前記ファンを駆動させる制御、である内気冷却制御を行い、
   前記制御部は、
   前記ファンから車両の後方側に向かって空気が送り出されるように前記ファンを回転させる正回転モードと、
   前記ファンから車両の前方側に向かって空気が送り出されるように前記ファンを回転させる逆回転モードと、を実行し得るように構成されており、
   前記車両には、前記逆回転モードにおいて前記熱交換部を通過した空気をエンジン側に案内するアンダーダクト（５００）が設けられており、
   前記アンダーダクトのうち前方側の端部に形成された開口（５１０）は、前記シャッターと前記熱交換部との間となる位置に向けられており、
   前記逆回転モードで前記内気冷却制御が行われているときにおいては、
   前記熱交換部を通過した空気が前記アンダーダクトを通ってエンジン側に供給されるように、前記熱交換部、前記ファン、及び前記シャッターが配置されている冷却システム。
6. 車両（ＭＶ）に搭載される冷却システム（１０）であって、
   空気との熱交換によって熱媒体を冷却する熱交換部（２００）と、
   前記熱交換部を流れるように空気を送り出すファン（４００）と、
   前記車両の外部から前記熱交換部に向けて空気が流入する経路、の開閉を切り換えるシャッター（３００）と、
   前記ファン及び前記シャッターの動作を制御する制御部（１１０）と、
   前記熱交換部における必要放熱量の大きさを示す指標、である放熱指標を取得する指標取得部（１２０）と、を備え、
   前記放熱指標が所定の閾値（Ｔ４）以下であるときにおいて、
   前記制御部は、
   前記シャッターを閉じた状態で前記ファンを駆動させる制御、である内気冷却制御を行い、
   前記制御部は、
   前記車両の車速が、前記内気冷却制御の実行に適した車速範囲の下限値、として設定された所定の閾速度（Ｖ１）以下である場合には、前記内気冷却制御を行わない冷却システム。
7. 車両（ＭＶ）に搭載される冷却システム（１０）であって、
   空気との熱交換によって熱媒体を冷却する熱交換部（２００）と、
   前記熱交換部を流れるように空気を送り出すファン（４００）と、
   前記車両の外部から前記熱交換部に向けて空気が流入する経路、の開閉を切り換えるシャッター（３００）と、
   前記ファン及び前記シャッターの動作を制御する制御部（１１０）と、
   前記熱交換部における必要放熱量の大きさを示す指標、である放熱指標を取得する指標取得部（１２０）と、を備え、
   前記放熱指標が所定の閾値（Ｔ４）以下であるときにおいて、
   前記制御部は、
   前記シャッターを閉じた状態で前記ファンを駆動させる制御、である内気冷却制御を行い、
   前記制御部は、
   前記車両の車速が、前記車両が前記シャッターを閉じた状態で走行しても、風圧によって前記シャッターの破損が生じることの無い速度、として予め設定された上限速度（Ｖ２）を超えている場合には、前記内気冷却制御を行わない冷却システム。
8. 前記熱交換部には、冷媒と空気との間で熱交換を行うコンデンサ（２１０）と、冷却水と空気との間で熱交換を行うラジエータ（２２０）と、が含まれており、
   前記ラジエータは、前記コンデンサよりも前記車両の後方側となる位置に配置されており、
   前記シャッターは、前記コンデンサよりも前記車両の前方側となる位置に配置されており、
   前記制御部は、
   前記コンデンサを通る冷媒の圧力が、所定の閾値（Ｐ１）よりも低い場合には、前記正回転モードで前記内気冷却制御を行い、
   前記コンデンサを通る冷媒の圧力が、前記閾値よりも高い場合には、前記逆回転モードで前記内気冷却制御を行う、請求項４に記載の冷却システム。
9. 前記制御部は、
   前記車両の車速が、前記閾速度よりも高い場合であっても、
   前記車両の車速が、前記閾速度よりも高い値として設定された所定の下限速度（Ｖ３）を下回っている場合には、前記シャッターの開度を１００％よりも低い開度とした上で前記ファンを駆動させる、請求項６に記載の冷却システム。

Images