JP7010724B2

JP7010724B2 - 車両用冷却装置

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Publication number: JP7010724B2
Application number: JP2018026628A
Authority: JP
Inventors: 哲也池田; 光志 ▲乗▼貞; 雅弘野口; 将孝南川; 真志柴田; 純一末松
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2022-01-26
Anticipated expiration: 2038-02-19
Also published as: CN110171282B; JP2019142299A; DE102019201876A1; US10744855B2; DE102019201876B4; CN110171282A; US20190255914A1

Description

本発明は、車両用冷却装置に関し、特に、ハイブリッド車両に搭載される車両用冷却装置に関するものである。

エンジンと電動機とを備え、所定の運転条件に応じてエンジンおよび電動機の一方または双方の駆動力により走行する所謂ハイブリッド車両が従来から知られている。

かかるハイブリッド車両に搭載される冷却装置では、エンジンを冷却するための冷却回路に加えて、電動機やインバータ等（電気系）の発熱に対応するために、電気系を冷却するための冷却回路を設けることが多い。

例えば特許文献１には、エンジン冷却用のラジエータと、エアコンディショナのコンデンサと、モータ冷却用のラジエータとを、モータの出力およびエンジンの運転状態に基づいて駆動制御される電動ファンによって冷却するようにしたハイブリッド車両の冷却装置が開示されている。

特開平１１－２８５１０６号公報

ところで、上記特許文献１のものでは、熱交換器（ラジエータやコンデンサ等）の冷却を電動ファンで行うようにしているが、エンジン駆動中の消費電力の低減や、バッテリ等の大型化抑制などの観点から、機械式（エンジン駆動式）ファンと電動ファンとを組み合わせて熱交換器の冷却を行うことが考えられる。

具体的には、車両前部のエンジンルーム内に配置されるエンジンの前端部に、当該エンジンの駆動力がカップリングを介して伝達されることで回転する機械式ファンを設けるとともに、かかる機械式ファンの前方に熱交換器を配置する構成を採用することが考えられる。この構成によれば、エンジン駆動中に機械式ファンが駆動することで、走行中のみならず停車中も、フロントグリルから外気を導入して熱交換器を冷却することが可能となる。

ここで、エンジンの冷却性能に対する要求は一般的に高いことに鑑みれば、上記構成において、機械式ファンの前方にエンジン冷却用熱交換器を配置するとともに、かかるエンジン冷却用熱交換器を相対的に大きくすることが好ましい。もっとも、エンジンルーム内という限られたスペースで、エンジン冷却用熱交換器を相対的に大きくすると、電気系冷却用の複数の熱交換器をエンジン冷却用熱交換器の上下や左右に並べて配置することが困難となるという問題がある。

また、電動ファンはその中心部にモータを有することが多いが、機械式ファンに対する電動ファンの配置位置によっては、前方衝突時に、機械式ファン側の剛なカップリングと、電動ファン側の剛なモータとが当接してしまうため、衝突エネルギー吸収ストロークを確保することが困難になるケースも想定される。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ハイブリッド車両に搭載される車両用冷却装置において、要求される冷却性能を満たしつつ、機械式ファンと複数の電動ファンとを不具合なく組み合わせたシステムを実現することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る車両用冷却装置では、エンジン冷却用熱交換器と電気系冷却用の複数の熱交換器とを前後に並べて配置するとともに、前方衝突時に、機械式ファン側のカップリングと電動ファン側のモータとが干渉しない態様で、電気系冷却用の複数の熱交換器の前方に複数の電動ファンを配置するようにしている。

具体的には、本発明は、車両前部に配置されるエンジンと、発電機としても機能する電動機と、を備え、所定の運転条件に応じて当該エンジンおよび電動機の一方または双方の駆動力により走行する車両に搭載される車両用冷却装置を対象としている。

そして、この車両用冷却装置は、上記エンジンの前端部に設けられ、当該エンジンの駆動力がカップリングを介して伝達されることで駆動する機械式ファンと、上記機械式ファンの前側に配置されるエンジン冷却用熱交換器と、上記エンジン冷却用熱交換器の前側に、上下または左右に並べて配置される、エンジン以外の発熱体冷却用の第１および第２熱交換器と、各々中心部にモータを有し、上記第１および第２熱交換器をそれぞれ冷却する第１および第２電動ファンと、を備え、上記機械式ファン並びに上記第１および第２電動ファンは、外気を車両前後方向後方へ流すように設けられており、上記第１および第２電動ファンは、車両前後方向に見て、各々のモータが上記カップリングと重ならないように、上記第１および第２熱交換器の前側にそれぞれ配置されていることを特徴とするものである。

この構成では、エンジン以外の発熱体冷却用の第１および第２熱交換器とエンジン冷却用熱交換器とが前後に並んで配置されることから、換言すると、第１および第２熱交換器がエンジン冷却用熱交換器と上下または左右に並ばないことから、冷却性能に対する要求が高いエンジン冷却用熱交換器を、第１および第２熱交換器の配置に制限されることなく、相対的に大きくすることができる。

そうして、エンジンとフロントグリルとの間において、機械式ファン、エンジン冷却用熱交換器、第１および第２熱交換器、並びに、第１および第２電動ファンが、後側から前側にこの順で配置されることから、エンジン駆動中は、機械式ファンが駆動することでフロントグリルから導入されて後方へ吸い込まれる外気によって、第１および第２熱交換器並びにエンジン冷却用熱交換器を冷却することができる。一方、エンジン停止中は、第１および／または第２電動ファンが駆動することでフロントグリルから導入されて後方へ押し出される外気によって、第１および／または第２熱交換器を冷却することができる。

さらに、第１および第２電動ファンは、車両前後方向に見て、各々の中心部に設けられたモータがカップリングと重ならないように、第１および第２熱交換器の前側に配置されていることから、前方衝突時に、機械式ファン側の剛なカップリングと、第１および第２電動ファン側の剛なモータとが干渉するのを抑えることができる。このように、剛なカップリングと剛なモータとの干渉が抑えられることにより、エンジンの車室側への後退を伴うことなく、第１および第２電動ファンを後退させることができるので、衝突エネルギー吸収ストロークを確保することが可能になる。

このように、上記構成によれば、要求される冷却性能を満たしつつ、構造上の不具合を回避することができるが、第１および第２熱交換器の冷却対象によっては、以下のような制御上の不具合が生じる場合がある。

すなわち、ハイブリッド車両では、電動ファンのみによってエンジン以外の発熱体の発熱を抑えることが可能な目標時間を設定し、その目標時間内はエンジン（機械式ファン）を停止することで燃費の向上を図ることが多く、また、ハイブリッド車両に備えられる複数の電動ファンは、相互に独立して制御可能であることが多い。しかしながら、上記構成におけるエンジン停止中に、例えば、第１熱交換器のみを冷却する必要があるからといって、第１電動ファンを単独駆動させると、第１熱交換器およびエンジン冷却用熱交換器を通過したことによって昇温した熱風が逆流することで、第２熱交換器の熱交換効率が低下する場合がある。同様に、第２熱交換器のみを冷却する必要があるからといって、第２電動ファンを単独駆動させると、第２熱交換器およびエンジン冷却用熱交換器を通過した熱風が逆流することで、第１熱交換器の熱交換効率が低下する場合がある。そうして、このような熱交換効率の低下が生じると、第１および第２熱交換器の冷却対象によっては、目標時間経過前にエンジンを始動しなければならなくなり、燃費の向上が図れない場合がある。

そこで、上記車両用冷却装置では、上記第１電動ファンと上記第２電動ファンとを独立して制御可能な制御装置をさらに備えており、上記制御装置は、上記エンジンが停止している状態で、上記第１および第２熱交換器の少なくとも一方を冷却する必要があると判断した場合には、上記第１電動ファンと上記第２電動ファンとを同時に駆動させるように構成されていることが好ましい。

この構成によれば、例えば、第１熱交換器のみを冷却する必要がある場合にも、第１電動ファンと第２電動ファンとを同時に駆動させることから、第１熱交換器およびエンジン冷却用熱交換器を通過した熱風が逆流しようとしても、第２電動ファンによって熱風が後方へ押し返されるので、第２熱交換器の熱交換効率が低下するのを抑えることができる。同様に、第２熱交換器のみを冷却する必要がある場合にも、第２電動ファンと第１電動ファンとを同時に駆動させることから、第２熱交換器およびエンジン冷却用熱交換器を通過した熱風が、第１電動ファンによって押し返されるので、第１熱交換器の熱交換効率が低下するのを抑えることができる。これにより、目標時間が経過するまでエンジンを停止させて燃費の向上を図ることができる。

さらに、上記車両用冷却装置では、上記第１熱交換器は、上記電動機のインバータを冷却するラジエータであり、上記第２熱交換器は、エアコンディショナのコンデンサであり、上記制御装置は、上記エンジンが停止している状態で、上記コンデンサを冷却する必要があると判定した場合には、上記第１電動ファンと上記第２電動ファンとを同時に駆動させる一方、上記ラジエータを冷却する必要があると判定した場合には、上記コンデンサを冷却する必要があると判定したときに、上記第１電動ファンと上記第２電動ファンとを同時に駆動させるように構成されていることが好ましい。

例えば、インバータを積極的に冷却する必要はないものの、エアコンディショナを用いて車内の冷房を行う等、コンデンサを冷却する必要がある場合に、仮に第２電動ファンを単独駆動させると、上述の如く、インバータを冷却するラジエータの熱交換効率が低下して、インバータによる発電量が低下し、エアコンディショナを含む電気系を駆動させることが困難となる場合がある。この点、本発明では、コンデンサのみを冷却する必要がある場合にも、第１電動ファンと第２電動ファンとを同時に駆動させることから、インバータの温度を所定温度以下に維持して、発電量の低下を抑えることができる。

これに対し、インバータを冷却する必要がある場合に、第１電動ファンを単独駆動させると、上述の如く、コンデンサの熱交換効率が低下するが、冬場など車内の冷房を行う必要が無い場合には不都合はない。この点、本発明では、インバータを冷却する必要がある場合には、例えば車内の冷房を行う等、コンデンサを冷却する必要があると判断したときに、第１電動ファンと第２電動ファンとを同時に駆動させることから、無駄な消費電力を抑えることができる。

したがって、この構成によれば、一般的に高い冷却性能が要求されるエンジンの冷却性能を満たしつつ、機械式ファンと複数の電動ファンとを、構造上および制御上の不具合なく組み合わせることができる。

以上説明したように、本発明に係る車両用冷却装置によれば、要求される冷却性能を満たしつつ、機械式ファンと複数の電動ファンとを不具合なく組み合わせたシステムを実現することができる。

本発明の実施形態に係る車両用冷却装置が搭載される車両を模式的に示す図である。冷却装置の要部を模式的に示す、車幅方向左側から見た側面図である。電動ファンの構造を模式的に示す図である。冷却装置の要部を模式的に示す正面図である。第１電動ファンを単独駆動した場合における空気の流れを模式的に説明する側面図である。第１および第２電動ファンを同時駆動した場合における空気の流れを模式的に説明する側面図である。電動ファン駆動制御の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、図中における、矢印Ｕｐは上方を、矢印Ｆｒは前側（車両前後方向前側）を、矢印Ｒｈは右側（車幅方向右側）をそれぞれ示している。

－ハイブリッド車両－
図１は、本実施形態に係る車両用冷却装置２０が搭載される車両１を模式的に示す図であり、図２は、冷却装置２０の要部を模式的に示す、車幅方向左側から見た側面図である。この車両１は、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車両であり、クランク軸２ａが車両前後方向に延びるように、車両前部１ａのエンジンルームに配置される縦置き式のエンジン２と、エンジン２と左右一対の駆動輪（後輪）８との間に設けられた動力伝達装置３と、エアコンディショナ（図示せず）と、ＥＣＵ１０と、冷却装置２０と、を備えている。

動力伝達装置３は、エンジン２の回転駆動力が入力される入力軸（図示せず）と、入力軸に連結された電気式差動部４と、電気式差動部４に連結された変速部５と、変速部５に連結された出力軸６とを、有していて、エンジン２の回転駆動力は、これら入力軸、電気式差動部４，変速部５および出力軸６を介して差動歯車装置７に伝達された後、一対の駆動輪８へ伝達されるようになっている。

電気式差動部４は、第１電動機および第２電動機（図１では１つの電動機１１に簡略化して表示）を備えている。例えば第１電動機は、エンジン２の動力を用いて発電してバッテリ（図示せず）を充電する発電機（ジェネレータ）としての機能と、クランク軸２ａを回転させてエンジン２を始動させるスタータとしての機能と、を有している。また、例えば第２電動機は、変速部５を経由して駆動輪８に駆動力を与える走行用駆動源（モータ）としての機能と、回生制動によって発電してバッテリを充電するジェネレータとして機能と、を有している。つまり、本実施形態の車両１は、エンジン２と、発電機としても機能する電動機１１と、を備え、所定の運転条件に応じてエンジン２および電動機１１の一方または双方の駆動力により走行する所謂ハイブリッド車両として構成されている。

エアコンディショナは、図示省略するが、コンプレッサやコンデンサ２５等との間で冷凍サイクルを形成することで、通過する空気を冷却するエバポレータと、エンジン冷却水が循環することで、通過する空気を加熱するヒータコアと、エアミックスダンパと、を備えている。このエアコンディショナでは、エアミックスダンパの開度に応じて、エバポレータを通過した空気が、ヒータコアへ送られる空気とヒータコアをバイパスする空気とに分けられることで、車室内への吹出温度（車室内へ吹出される空気の温度）が定まるようになっている。なお、車室内への吹出温度は吹出温度センサ（図示せず）によって検出されるようになっている。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や内部メモリ等を含んでおり、各センサからの情報およびメモリに記憶された情報に基づいて所定の演算処理を実行し、演算結果に基づいて車両１の各機器を制御するように構成されている。なお、車両１には、エンジン２を制御するエンジンＥＣＵや、電動機１１を制御するモータＥＣＵや、ハイブリッド走行を制御するＨＶ－ＥＣＵや、エアコンディショナを制御するエアコンＥＣＵ等が搭載されているが、図１では、図を見易くするために、これらを１つのＥＣＵ１０に簡略化して表示している。

例えば、ＥＣＵ１０は、エンジン２の運転状態に基づいて、燃料噴射制御、点火制御、吸入空気量制御などのエンジン制御を実行するように構成されている（エンジンＥＣＵ）。また、ＥＣＵ１０は、インバータ１２を制御して、バッテリ側からの直流電力を交流電力に変換して電動機１１に印加したり、電動機１１からの交流電力を直流電力に変換してバッテリ側に供給したりするように構成されているとともに、後述する第１電動ファン２６を駆動させてインバータ冷却水の温度を所定温度以下に維持して、インバータ１２による発電量（発電効率）を増加させるように構成されている（モータＥＣＵ）。さらに、ＥＣＵ１０は、バッテリのＳＯＣ（State Of Charge）が十分高い場合における、低車速時にはモータ走行モードを選択し、高車速時にはハイブリッド走行モードまたはエンジン走行モードを選択する一方、ＳＯＣが低い場合には、ハイブリッド走行モードまたはエンジン走行モードを選択するように構成されている（ＨＶ－ＥＣＵ）。また、ＥＣＵ１０は、冷房時には、後述する第２電動ファン２７を駆動させてコンデンサ２５を冷却することで、コンプレッサで圧縮された冷媒の液化を促進して、エバポレータの温度を低下させるように構成されている（エアコンＥＣＵ）。

－冷却装置－
以上のように構成されたハイブリッド車両１に搭載される本実施形態の車両用冷却装置２０は、エンジン冷却回路１５、インバータ冷却回路１６およびコンデンサ冷却回路の３つの冷却回路を有している。具体的には、冷却装置２０は、機械式ファン２１と、エンジン冷却用ラジエータ２３と、インバータ冷却用ラジエータ２４と、コンデンサ２５と、第１電動ファン２６と、第２電動ファン２７と、を備えている。

機械式ファン２１は、エンジン２の駆動力がカップリング２２を介して伝達されることで回転するように、エンジン２の前端部に設けられている。カップリング２２は、公知のものであり、例えば、金属ケースとしての作動部（図示せず）と、エンジン２のクランク軸２ａに連結される駆動軸（図示せず）と、駆動軸に連結され且つ作動部に回転自在に保持されるプレート（図示せず）と、作動部とプレートとの間に介在するシリコンオイルと、を有していて、プレートの回転力がシリコンオイルの粘性抵抗を介して作動部に伝わるように構成されている。機械式ファン２１は、円筒状のボス部２１ａと、ボス部２１ａの外周面に突設された複数の翼部２１ｂとを有していて、ボス部２１ａが作動部に取り付けられることで、カップリング２２を介してクランク軸２ａに取り付けられている。このような構成により、機械式ファン２１は、エンジン２の駆動に伴って回転し、フロントグリル１ｂから吸い込んだ外気をエンジン２の後方に吹き流すようになっている。この機械式ファン２１は、図２に示すように、エンジン冷却用ラジエータ２３を覆うカバーであるファンシュラウド３０によって全周に亘って覆われており、これにより、翼部２１ｂの先端からの気流の巻き返しが抑えられるようになっている。

エンジン冷却用ラジエータ（エンジン冷却用熱交換器）２３は、図１および図２に示すように、機械式ファン２１の前側、且つ、インバータ冷却用ラジエータ２４およびコンデンサ２５の後側に配置されている。本実施形態の車両１では、インバータ冷却用ラジエータ２４およびコンデンサ２５とエンジン冷却用ラジエータ２３とが車両前後方向に並んで配置されることから、換言すると、インバータ冷却用ラジエータ２４およびコンデンサ２５がエンジン冷却用ラジエータ２３と上下または左右に並ばないことから、エンジンルーム内という限られたスペースにおいても、冷却性能に対する要求が高いエンジン冷却用ラジエータ２３を相対的に大きくすることが可能になっている。

このエンジン冷却用ラジエータ２３は、エンジン２の駆動力により作動するウォーターポンプ１３や、エンジン冷却水の温度変化に伴う体積変化を吸収するリザーブタンク（図示せず）等と共に、エンジン冷却回路１５を構成している。このエンジン冷却回路１５では、エンジン２が駆動することでウォーターポンプ１３が作動すると、エンジン冷却水が、エンジン２のウォータジャケット（図示せず）内を流れることでエンジン２の熱を回収し、リザーブタンクを通過することで気液分離が行われた後、機械式ファン２１によって冷却されるエンジン冷却用ラジエータ２３内を流れることで、エンジン２から回収した熱が大気に放出されるようになっている。

インバータ冷却用ラジエータ（第１熱交換器）２４は、図２に示すように、エンジン冷却用ラジエータ２３の前側で、コンデンサ２５の上側に配置されている。また、第１電動ファン２６は、インバータ冷却用ラジエータ２４の前側に配置されていて、ＥＣＵ１０からの指令に基づいて駆動するようになっている。

図３は、電動ファン２６，２７の構造を模式的に示す図である。なお、第１電動ファン２６と第２電動ファン２７とは同様の構成ゆえ、説明の繰り返しを避けるべく、以下では第１電動ファン２６について説明する。第１電動ファン２６は、図示しない固定部材によって固定されたファンシュラウド３１を介して、インバータ冷却用ラジエータ２４の前側に配置されている。ファンシュラウド３１は、円盤状の本体部３１ａと、本体部３１ａの外周縁部から後方に延びて、第１電動ファン２６を全周に亘って覆う円筒状のカバー部３１ｂと、を有している。本体部３１ａには、複数の通風孔３１ｃが形成されているとともに、その中央部に、第１電動ファン２６のモータ２８が取り付けられている。電動ファン２６は、モータ２８と、モータ２８に取り付けられる円柱状の取付け部２６ａと、取付け部２６ａの外周面に突設された複数の翼部２６ｂとを有している。このような構成により、ＥＣＵ１０からの指令に基づくモータ２８の駆動に伴って第１電動ファン２６が駆動すると、フロントグリル１ｂから導入された外気が通風孔３１ｃを通って後方へ押し出されてインバータ冷却用ラジエータ２４を冷却するようになっている。

インバータ冷却用ラジエータ２４は、電動のウォーターポンプ１４や、インバータ冷却水の温度変化に伴う体積変化を吸収するリザーブタンク（図示せず）等と共に、インバータ冷却回路１６を構成している。このインバータ冷却回路１６では、ウォーターポンプ１４が作動すると、インバータ冷却水が、インバータ１２や電動機１１の熱を回収し、リザーブタンクを通過した後、インバータ冷却用ラジエータ２４内を流れることで、インバータ１２や電動機１１から回収した熱が大気に放出されるようになっている。インバータ冷却用ラジエータ２４は、エンジン駆動中は、機械式ファン２１（機械式ファン２１のみでは風量が不足する場合には機械式ファン２１および第１電動ファン２６）によって、また、エンジン停止中は、第１電動ファン２６によって冷却されるようになっている。

なお、インバータ冷却水の温度は温度センサ（図示せず）によって検出されるようになっており、ＥＣＵ１０は、温度センサの検出結果に基づいて第１電動ファン２６を駆動させることで、インバータ冷却水の温度を所定温度以下に維持するように構成されている。

他方、コンデンサ（第２熱交換器）２５は、図２に示すように、エンジン冷却用ラジエータ２３の前側で、インバータ冷却用ラジエータ２４の下側に配置されている。また、第２電動ファン２７は、ファンシュラウド３２を介して、コンデンサ２５の前側に配置されている。このような構成により、ＥＣＵ１０からの指令に基づくモータ２９の駆動に伴って第２電動ファン２７が駆動すると、フロントグリル１ｂから導入された外気が後方へ押し出されてコンデンサ２５が冷却され、エアコンディショナにおけるエバポレータの温度が低下するようになっている。

かかるコンデンサ２５を含むコンデンサ冷却回路では、エンジン駆動中は、機械式ファン２１（機械式ファン２１のみでは風量が不足する場合には機械式ファン２１および第２電動ファン２７）によって、また、エンジン停止中は、第２電動ファン２７によって、コンデンサ２５が冷却されるようになっている。なお、ＥＣＵ１０は、第１電動ファン２６の駆動とは独立して第２電動ファン２７を駆動可能に構成されており、吹出温度センサの検出結果や設定温度等に基づいて第２電動ファン２７を駆動させる。

上述の如く、本実施形態の冷却装置２０では、インバータ冷却用ラジエータ２４およびコンデンサ２５とエンジン冷却用ラジエータ２３とを車両前後方向に並べて配置することで、冷却性能に対する要求が高いエンジン冷却用ラジエータ２３を相対的に大きくすることが可能になっている。もっとも、この構成では、第１および第２電動ファン２６，２７と機械式ファン２１とが車両前後方向に並ぶため、機械式ファン２１に対する第１および第２電動ファン２６，２７の配置位置によっては、前方衝突時に、機械式ファン２１側の剛なカップリング２２と、電動ファン２６，２７側の剛なモータ２８，２９とが当接してしまい、衝突エネルギー吸収ストロークを確保することが困難なケースも想定される。より詳しくは、前方衝突時には、車両前部１ａを変形させて衝突エネルギーを吸収するのが好ましいが、磁石とコイルとから成る剛なモータ２８，２９が、車両前部１ａの変形にともなって後退した際に、金属ケースを有する剛なカップリング２２に当接すると、両者２８，２９，２２が変形することなく、モータ２８，２９が後退した分だけエンジン２が車室側へ後退してしまう場合がある。

そこで、本実施形態の冷却装置２０では、図４に示すように、第１電動ファン２６を、車両前後方向に見て、そのモータ２８がカップリング２２と重ならないように、インバータ冷却用ラジエータ２４の前側に配置するとともに、第２電動ファン２７を、車両前後方向に見て、そのモータ２９がカップリング２２と重ならないように、コンデンサ２５の前側に配置するようにしている。

このような態様で第１および第２電動ファン２６，２７を配置することにより、前方衝突時に、機械式ファン２１側の剛なカップリング２２と、第１および第２電動ファン２６，２７側の剛なモータ２８，２９とが干渉しないので、エンジン２の車室側への後退を伴うことなく、車両前部１ａの変形に伴って第１および第２電動ファン２６，２７を後退させて、衝突エネルギーを吸収することができる。

以上のように構成された本実施形態の冷却装置２０によれば、要求される冷却性能を満たしつつ、構造上の不具合を回避することができるが、以下のような制御上の不具合が生じる場合がある。

すなわち、ハイブリッド車両１では、エンジン停止中でもコンデンサ２５を所定温度以下に維持することが可能なコンデンサ冷却効率維持時間（例えば１２０秒）を設定し、かかるコンデンサ冷却効率維持時間内はエンジン２（機械式ファン２１）を停止することで燃費の向上を図ることが多い。しかしながら、例えばインバータ冷却用ラジエータ２４のみを冷却する必要があるからといって、図５に示すように第１電動ファン２６を単独駆動させると、インバータ冷却用ラジエータ２４およびエンジン冷却用ラジエータ２３を通過したことによって昇温した熱風が逆流することで、コンデンサ２５の熱交換効率が低下する場合がある。このようにして熱交換効率の低下が生じると、例えば３０秒程度しかコンデンサ２５を所定温度以下に維持する（冷房を行う）ことができないため、コンデンサ冷却効率維持時間の経過前にエンジン２を始動しなければならず、燃費の向上が図れない事態が生じ得る。そうして、かかる事態は、コンデンサ２５のみを冷却する必要がある場合に、第２電動ファン２７を単独駆動させるときにも生じ得るものである。

そこで、本実施形態の冷却装置２０では、エンジン２が停止している状態で、コンデンサ２５を冷却する必要があると判断した場合には、第１電動ファン２６と第２電動ファン２７とを同時に駆動させる一方、インバータ冷却用ラジエータ２４を冷却する必要があると判断した場合には、コンデンサ２５を冷却する必要があると判断したときに、第１電動ファン２６と第２電動ファン２７とを同時に駆動させる電動ファン駆動制御を実行するようにＥＣＵ１０を構成している。

より詳しくは、ＥＣＵ１０は、例えばエンジン２の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ（図示せず）からの入力信号等に基づいて、エンジン停止中であるか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、エンジン停止中であると判定すると、例えば温度センサによって検出されたインバータ冷却水の温度に基づいて、エンジン停止中にインバータ１２（インバータ冷却用ラジエータ２４）の冷却を行う必要があるか否かを判定するとともに、例えば吹出温度センサによって検出された吹出温度やエアコンディショナの設定温度等に基づいて、エンジン停止中にコンデンサ２５の冷却を行う必要があるか否かを判定する。

そうして、ＥＣＵ１０は、（１）インバータ１２およびコンデンサ２５が共に冷却不要、（２）インバータ１２は冷却不要で且つコンデンサ２５は冷却必要、（３）インバータ１２およびコンデンサ２５が共に冷却必要、（４）インバータ１２は冷却必要で且つコンデンサ２５は冷却不要という４つの場合に応じて、第１電動ファン２６と第２電動ファン２７とを同時または単独で駆動させるように構成されている。なお、これらの場合における「冷却不要」とは、電動ファン２６，２７を積極的に駆動させなくても、コンデンサ冷却効率維持時間内はインバータ冷却水やコンデンサ２５を各々の所定温度以下に維持することが可能な状態をいう。

例えば寒冷地や真冬などインバータ冷却水の温度が十分に低く且つ冷房の必要がない場合、すなわち（１）インバータ１２およびコンデンサ２５が共に冷却不要の場合には、ＥＣＵ１０は、当然に、第１電動ファン２６も第２電動ファン２７も駆動させない。

また、インバータ１２を積極的に冷却する必要はないものの、例えばエアコンディショナを用いて車内の冷房を行う等、コンデンサ２５を冷却する必要がある場合に、仮に第２電動ファン２７を単独駆動させると、上述の如く、インバータ冷却用ラジエータ２４の熱交換効率が低下して、インバータ１２による発電量が低下し、エアコンディショナを含む電気系機器を駆動させることが困難となるケースがある。この点、本実施形態では、（２）インバータ１２は冷却不要で且つコンデンサ２５は冷却必要な場合にも、図６に示すように、第１電動ファン２６と第２電動ファン２７とを同時に駆動させることから、第２電動ファン２７によってコンデンサ２５が冷却されるとともに、コンデンサ２５およびエンジン冷却用ラジエータ２３を通過した熱風が逆流しようとしても、第１電動ファン２６によって熱風が後方へ押し返されるので、インバータ冷却用ラジエータ２４の熱交換効率が低下するのを抑えることができる。

さらに、インバータ１２を冷却する必要がある場合に、例えば車内の冷房を行う等、コンデンサ２５を冷却する必要がある場合、換言すると、（２）インバータ１２およびコンデンサ２５が共に冷却必要な場合には、ＥＣＵ１０は、当然に、第１電動ファン２６と第２電動ファン２７とを同時に駆動させる。

これに対し、インバータ１２を冷却する必要がある場合に、第１電動ファン２６を単独駆動させると、上述の如く、コンデンサ２５の熱交換効率が低下するが、冬場など車内の冷房を行う必要が無い場合には不都合はない。それ故、本実施形態では、（４）インバータ１２は冷却必要で且つコンデンサ２５は冷却不要の場合には、ＥＣＵ１０は、第１電動ファン２６を単独駆動させるように構成されており、これにより、必要のない第２電動ファン２７を駆動させることによる無駄な消費電力を抑えることができる。

なお、条件にもよるが、第１電動ファン２６と第２電動ファン２７とを同時に駆動させることで、エンジン停止中でも例えば１７０秒間コンデンサ２５を所定温度以下に維持可能であることが、換言すると、コンデンサ冷却効率維持時間を超えてエンジン２を停止可能であることが確認されている。

－電動ファン駆動制御－
次に、ＥＣＵ１０が実行する上記電動ファン駆動制御の一例を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。

先ず、ステップＳ１では、ＥＣＵ１０が、エンジン停止中か否かを判定する。このステップＳ１での判定がＮＯの場合、すなわち、エンジン２が駆動している場合には、機械式ファン２１が駆動しているので、そのままＥＮＤする。なお、ＥＣＵ１０は、エンジン２が駆動している場合には、通常の制御（機械式ファン２１のみでは風量が不足する場合に第１または第２電動ファン２６，２７によるアシスト）を行うが、この場合には機械式ファン２１が駆動しているので、第１電動ファン２６または第２電動ファン２７を単独駆動させても、熱風が逆流することはない。

一方、ステップＳ１での判定がＹＥＳの場合、すなわち、エンジン２が停止している場合には、ステップＳ２に進む。次のステップＳ２では、ＥＣＵ１０が、エンジン停止中にインバータ１２（インバータ冷却用ラジエータ２４）の冷却が必要か否かを判定する。このステップＳ２での判定がＮＯの場合、すなわち、インバータ１２の冷却が不要な場合には、ステップＳ４に進む。

次のステップＳ４では、ＥＣＵ１０が、コンデンサ２５の冷却が必要か否かを判定する。このステップＳ４での判定がＮＯの場合、すなわち、インバータ１２の冷却もコンデンサ２５の冷却も不要な場合には、そのままＥＮＤし、例えばコンデンサ冷却効率維持時間経過後にエンジン２を始動させる。

一方、ステップＳ４での判定がＹＥＳの場合、すなわち、インバータ１２の冷却は不要であるが、コンデンサ２５を冷却する必要がある場合には、ステップＳ５に進み、ＥＣＵ１０が第１電動ファン２６と第２電動ファン２７とを同時に駆動させ、その後ＥＮＤする。これにより、第２電動ファン２７によってコンデンサ２５が冷却されるとともに、コンデンサ２５およびエンジン冷却用ラジエータ２３を通過した熱風が逆流しようとしても、第１電動ファン２６によって熱風が後方へ押し返されるので、インバータ冷却用ラジエータ２４の熱交換効率が低下するのを抑えることができる。

これらに対し、ステップＳ２での判定がＹＥＳの場合、すなわち、インバータ１２の冷却が必要な場合には、ステップＳ３に進む。次のステップＳ３では、ＥＣＵ１０が、コンデンサ２５の冷却が必要か否かを判定する。このステップＳ３での判定がＹＥＳの場合、すなわち、インバータ１２の冷却もコンデンサ２５の冷却も必要な場合には、ステップＳ５に進み、ＥＣＵ１０が第１電動ファン２６と第２電動ファン２７とを同時に駆動させ、その後ＥＮＤする。

一方、ステップＳ３での判定がＮＯの場合、すなわち、インバータ１２の冷却は必要であるが、コンデンサ２５の冷却は不要な場合には、ステップＳ６に進み、ＥＣＵ１０が第１電動ファン２６を単独駆動させ、その後ＥＮＤする。

以上のように、本実施形態の車両用冷却装置２０によれば、ハイブリッド車両１において、一般的に高い冷却性能が要求されるエンジン２の冷却性能を満たしつつ、機械式ファン２１と複数の電動ファン２６，２７とを、構造上および制御上の不具合なく組み合わせることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記実施形態では、インバータ冷却用ラジエータ２４とコンデンサ２５とを上下に並べて配置したが、これに限らず、インバータ冷却用ラジエータ２４とコンデンサ２５とを左右に並べて配置してもよい。

また、上記実施形態では、クランク軸２ａに機械式ファン２１を取り付けたが、エンジン２の駆動力がカップリング２２を介して伝達されることで回転するのであれば、これに限らず、その他の補機（例えばウォーターポンププーリ等）にカップリング２２を介して機械式ファン２１を取り付けてもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、要求される冷却性能を満たしつつ、機械式ファンと複数の電動ファンとを不具合なく組み合わせたシステムを実現することができるので、ハイブリッド車両に搭載される車両用冷却装置に適用して極めて有益である。

１車両
１ａ車両前部
２エンジン
１０ＥＣＵ（制御装置）
１１電動機
１２インバータ
２０車両用冷却装置
２１機械式ファン
２２カップリング
２３エンジン冷却用ラジエータ
２４インバータ冷却用ラジエータ（第１熱交換器）
２５コンデンサ（第２熱交換器）
２６第１電動ファン
２７第２電動ファン
２８モータ
２９モータ

Claims

車両前部に配置されるエンジンと、発電機としても機能する電動機と、を備え、所定の運転条件に応じて当該エンジンおよび電動機の一方または双方の駆動力により走行する車両に搭載される車両用冷却装置であって、
上記エンジンの前端部に設けられ、当該エンジンの駆動力がカップリングを介して伝達されることで駆動する機械式ファンと、
上記機械式ファンの前側に配置されるエンジン冷却用熱交換器と、
上記エンジン冷却用熱交換器の前側に、上下または左右に並べて配置される、エンジン以外の発熱体冷却用の第１および第２熱交換器と、
各々中心部にモータを有し、上記第１および第２熱交換器をそれぞれ冷却する第１および第２電動ファンと、を備え、
上記機械式ファン並びに上記第１および第２電動ファンは、外気を車両前後方向後方へ流すように設けられており、
上記第１および第２電動ファンは、車両前後方向に見て、各々のモータが上記カップリングと重ならないように、上記第１および第２熱交換器の前側にそれぞれ配置されていることを特徴とする車両用冷却装置。
上記請求項１に記載の車両用冷却装置において、
上記第１電動ファンと上記第２電動ファンとを独立して制御可能な制御装置をさらに備えており、
上記制御装置は、上記エンジンが停止している状態で、上記第１および第２熱交換器の少なくとも一方を冷却する必要があると判断した場合には、上記第１電動ファンと上記第２電動ファンとを同時に駆動させるように構成されていることを特徴とする車両用冷却装置。
上記請求項２に記載の車両用冷却装置において、
上記第１熱交換器は、上記電動機のインバータを冷却するラジエータであり、
上記第２熱交換器は、エアコンディショナのコンデンサであり、
上記制御装置は、上記エンジンが停止している状態で、上記コンデンサを冷却する必要があると判定した場合には、上記第１電動ファンと上記第２電動ファンとを同時に駆動させる一方、上記ラジエータを冷却する必要があると判定した場合には、上記コンデンサを冷却する必要があると判定したときに、上記第１電動ファンと上記第２電動ファンとを同時に駆動させるように構成されていることを特徴とする車両用冷却装置。