WO2020152734A1 - ハイブリッド車両の冷却装置 - Google Patents

Abstract

関冷却回路の冷却水と電気系冷却回路の冷媒との間で効果的に熱交換することができ、内燃機関及び電気系デバイスの冷却及び昇温を適切かつ迅速に行うことができるハイブリッド車両の冷却装置を提供する。冷却水を循環させる機関冷却回路３と、冷媒を循環させる電気系冷却回路６と、冷却水と冷媒との間で熱交換する熱交換器７とを備えたハイブリッド車両の冷却装置１であって、機関冷却回路３は、冷却水が常時、循環可能な主回路１１と、内燃機関２とラジエータ８との間で冷却水を循環させるラジエータ回路１２と、冷却水が通流可能に構成され、熱交換器７を通って流出した冷却水を主回路１１に戻すための熱交換用冷却水通流部１３と、その上流端部に設けられ、内燃機関２及びラジエータ８の一方から流出した冷却水が熱交換器７に流入するのを許可するよう、冷却水の流路を切り換え可能な三方弁１４と、を備えている。

Description

ハイブリッド車両の冷却装置

　本発明は、駆動源として内燃機関及びモータを搭載したハイブリッド車両において、内燃機関を冷却するための機関冷却回路と、モータやジェネレータ、バッテリなどの電気系デバイスを冷却するための電気系冷却回路との間で熱交換可能なハイブリッド車両の冷却装置に関する。

　従来、この種の冷却装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この冷却装置は、内燃機関を冷却するための冷却水を循環させる機関冷却回路と、モータなどの電気系デバイスを冷却するためのオイルを循環させる電気系冷却回路と、両回路の冷却水と冷媒と間で熱交換を行う熱交換器などを備えている。機関冷却回路では、内燃機関の下流側にウォータポンプ及びラジエータが順に配置され、そのラジエータの下流側でかつ内燃機関の上流側に熱交換器が配置されている。したがって、ウォータポンプが作動することにより、内燃機関から流出した冷却水は、ラジエータ及び熱交換器を順に通り、内燃機関に流入して循環するようになっている。

　一方、電気系冷却回路では、モータの下流側にオイルポンプ及び発電機が順に配置され、オイルポンプと発電機の間に設けられたバイパス通路が上記の熱交換器内を通るように配置されている。また、電気系冷却回路には、バイパス通路の上流端部に、熱交換器側に流れるオイルの流量を調整するための流量調整弁が設けられている。

　上記のように構成された冷却装置では、電気系冷却回路のオイルを冷却する場合、流量調整弁の開度を大きくし、バイパス通路を通って熱交換器に流れるオイルの流量を多くする。これにより、熱交換器において、オイルの熱量が機関冷却回路の冷却水に多く奪われ、その結果、オイルが冷却されるとともに、冷却水の温度が上昇する。一方、機関冷却回路の冷却水を冷却する場合には、流量調整弁の開度を小さくし、バイパス通路を通って熱交換器に流れるオイルの流量を少なくする。これにより、冷却水がオイルから受け取る熱量が少なくなり、その結果、ラジエータで冷却された冷却水の温度上昇が抑制されることで、冷却水の冷却が確保されている。

特開２００７－６９８２９号公報

　上述した冷却装置を備えた車両では、以下のような問題がある。すなわち、例えばモータが駆動しかつ内燃機関が停止しているハイブリッド車両の走行中において、車両の制御装置の駆動指令により、内燃機関を駆動する場合、その内燃機関が暖機前において高負荷運転されると、燃費が低下するとともに排気特性が悪化するおそれがある。これを回避するためには、内燃機関を早期に暖機する必要がある。前述したように、上記の冷却装置において、機関冷却回路の冷却水の温度を上昇させる場合、電気系冷却回路のバイパス通路を通って熱交換器に流れるオイルの流量を多くし、それにより、オイルの熱量を機関冷却回路の冷却水に移動させている。しかし、上記の熱交換器は、ラジエータの下流側に配置されているため、バイパス通路を流れるオイルの流量を多くしても、内燃機関を暖機させるのに時間がかかってしまう。

　また、モータや発電機には一般に、効率良く作動する温度範囲がある。このため、モータや発電機を作動させる場合において、それらの温度が上記温度範囲よりも低いときには、早期に昇温させるのが好ましい。上述した冷却装置において、モータや発電機の温度を上昇させるためには、電気系冷却回路において、流量調整弁の開度を小さくすることで、オイルの温度低下を抑制したり、流量調整弁を閉鎖して、オイルの流れを停止させたりすることなどによって、モータや発電機を昇温させることが可能である。しかし、モータや発電機の温度が上記範囲よりも大幅に低い状態において、それらを作動させる必要がある場合には、それらの温度を上昇させるのに時間がかかり、その間、モータや発電機を非効率な状態で作動させることになってしまう。

　本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、機関冷却回路の冷却水と電気系冷却回路の冷媒との間で効果的に熱交換することができ、内燃機関及び電気系デバイスの冷却及び昇温を適切かつ迅速に行うことができるハイブリッド車両の冷却装置を提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関２を冷却するための冷却水を循環させる機関冷却回路３と、電気系デバイス（実施形態における（以下、本項において同じ）モータ４及びジェネレータ５）を冷却するための冷媒を循環させる電気系冷却回路６と、冷却水及び冷媒が通流し、冷却水と冷媒との間で熱交換する熱交換器７とを備えたハイブリッド車両の冷却装置１であって、機関冷却回路は、冷却水が常時、循環可能な主回路１１と、冷却水を冷却するためのラジエータ８を有し、内燃機関とラジエータとの間で冷却水を循環させるラジエータ回路１２と、熱交換器を有するとともに冷却水が通流可能に構成され、熱交換器を通って流出した冷却水を主回路に戻すための熱交換用冷却水通流部１３と、熱交換用冷却水通流部の上流端部に設けられ、内燃機関及びラジエータの一方から流出した冷却水が熱交換器に流入するのを許可するよう、冷却水の流路を切り換え可能な流路切換部（三方弁１４）と、を備えていることを特徴とする。

　この構成によれば、内燃機関を冷却するために機関冷却回路を循環する冷却水、及び電気系デバイスを冷却するために電気系冷却回路を循環する冷媒が、熱交換器を通流し、それらの冷却水と冷媒との間で熱交換が行われる。

　例えば、内燃機関及び冷却水の温度が低いのに対し、電気系デバイス及び冷媒の温度が高い場合において、内燃機関の温度を上昇させる必要があるときには、熱交換用冷却水通流部の上流端部に設けられた流路切換部により、内燃機関から流出した冷却水が熱交換器に流入するのを許可するよう、冷却水の流路を切り換える。これにより、熱交換器において、温度の高い冷媒の熱が冷却水に移動し、その冷却水が、熱交換用冷却水通流部によって主回路に戻り、内燃機関に流入して循環することにより、内燃機関の温度を迅速に上昇させることができる。

　また、上記と逆の場合、すなわち内燃機関及び冷却水の温度が高いのに対し、電気系デバイス及び冷媒の温度が低い場合において、電気系デバイスの温度を上昇させる必要があるときには、流路切換部により、冷却水の流路を上記と同様に切り換える。すなわち、内燃機関から流出した冷却水が熱交換器に流入するのを許可するよう、冷却水の流路を切り換える。これにより、熱交換器において、温度の高い冷却水の熱が冷媒に移動し、その冷媒が電気系冷却回路を循環することにより、電気系デバイスの温度を迅速に上昇させることができる。

　さらに、電気系デバイス及び冷媒の温度が非常に高い場合において、電気系デバイスを冷却する必要があるときには、流路切換部により、ラジエータから流出した冷却水が熱交換器に流入するのを許可するよう、冷却水の流路を切り換える。これにより、熱交換器において、ラジエータで冷却された温度の低い冷却水に冷媒の熱が奪われ、その冷媒が電気系冷却回路を循環することにより、電気系デバイスを迅速に冷却することができる。

　以上のように本発明によれば、流路切換部により、内燃機関及びラジエータの一方から流出した冷却水を、熱交換器に流入させることにより、機関冷却回路の冷却水と電気系冷却回路の冷媒との間で効果的に熱交換することができ、内燃機関及び電気系デバイスの冷却及び昇温を適切かつ迅速に行うことができる。

　請求項２に係る発明は、請求項１に記載のハイブリッド車両の冷却装置において、流路切換部は、内燃機関及びラジエータから流出する冷却水が熱交換器に流入するのを阻止するよう、冷却水の流路を切り換え可能に構成されていることを特徴とする。

　この構成によれば、流路切換部によって冷却水の流路が切り換えられることにより、内燃機関及びラジエータから流出する冷却水が熱交換器に流入するのを阻止された場合には、機関冷却回路の冷却水と、電気系冷却回路の冷媒との間における熱交換は行われない。例えば、冷媒の温度が、電気系デバイスを効率良く作動させる温度範囲内の下限以上であり、電気系デバイスを積極的に昇温するほどの状態でない場合には、冷媒を、冷却水との間で熱交換させることなく、電気系冷却回路において循環させる。これにより、電気系デバイスが作動しているときには、その電気系デバイスを、自身の発熱によって、循環する冷媒とともに昇温させることができる。

　請求項３に係る発明は、請求項２に記載のハイブリッド車両の冷却装置において、流路切換部は、内燃機関から流出した冷却水が通流する第１流路（機関冷却水流路２ａ）の下流端部と、ラジエータから流出した冷却水が通流する第２流路（ラジエータ回路１２の第４流路１２ｄ）の下流端部と、熱交換用冷却水通流部（熱交換用冷却水通流部１３の第１流路１３ａ）の上流端部のうち、いずれか２つの端部を選択的に接続可能な三方弁１４で構成されていることを特徴とする。

　この構成によれば、流路切換部が三方弁で構成され、この三方弁が、上記の第１流路の下流端部と、第２流路の下流端部と、熱交換用冷却水通流部の上流端部のうち、いずれか２つの端部を選択的に接続することができる。例えば、第１流路又は第２流路の下流端部と熱交換用冷却水通流部の上流端部とを接続した場合には、前述した請求項１による作用、効果を容易に実現することができる。また、第１流路と第２流路の下流端部同士を接続した場合には、前述した請求項２による作用、効果を容易に実現することができる。

　請求項４に係る発明は、請求項３に記載のハイブリッド車両の冷却装置において、電気系冷却回路の冷媒の温度（オイル温ＴＡＴＦ）を検出する冷媒温度検出手段（オイル温センサ２７）と、三方弁を制御する三方弁制御手段（ＥＣＵ１０ａ）と、をさらに備え、三方弁制御手段は、検出された冷媒の温度が所定の第１しきい値ＴＲＥＦ１よりも高いときに（ＴＡＴＦ＞ＴＲＥＦ１）、第２流路（ラジエータ回路１２の第４流路１２ｄ）の下流端部と熱交換用冷却水通流部（熱交換用冷却水通流部１３の第１流路１３ａ）の上流端部とを接続するように、三方弁を制御する（ステップ２：Ｂモード切換）ことを特徴とする。

　この構成によれば、電気系冷却回路の冷媒の温度が所定の第１しきい値よりも高いときに、三方弁により、第２流路の下流端部と熱交換用冷却水通流部の上流端部とが接続される。この場合、ラジエータから流出した冷却水、すなわち機関冷却回路において最も温度の低い冷却水が熱交換器に導入される。これにより、比較的高い温度を有する冷媒の熱が、冷却水に移動し、その冷却水が機関冷却回路のラジエータに流れることで冷却される。つまり、作動することによって発熱する電気系デバイスの熱を、機関冷却回路のラジエータを介して外部に廃棄することができる。また、電気系冷却回路の冷媒の冷却を、機関冷却回路のラジエータを利用して行えるので、電気系冷却回路において冷媒を冷却するための専用のラジエータなどを省略することができる。

　請求項５に係る発明は、請求項４に記載のハイブリッド車両の冷却装置において、機関冷却回路の冷却水の温度（エンジン水温ＴＷ）を検出する冷却水温度検出手段（エンジン水温センサ１７）を、さらに備え、三方弁制御手段は、検出された冷却水の温度が検出された冷媒の温度よりも低いとき（ＴＷ＜ＴＡＴＦ）、又は冷媒の温度が冷却水の温度以下でかつ第１しきい値よりも小さい所定の第２しきい値ＴＲＥＦ２よりも低いときに（ＴＡＴＦ≦ＴＷ、ＴＡＴＦ＜ＴＲＥＦ２）、第１流路（機関冷却水流路２ａ）の下流端部と熱交換用冷却水通流部（熱交換用冷却水通流部１３の第１流路１３ａ）の上流端部とを接続するように、三方弁を制御する（ステップ４：Ａモード切換）ことを特徴とする。

　この構成によれば、機関冷却回路の冷却水の温度が電気系冷却回路の冷媒の温度よりも低いとき（以下、本欄において「第１温度状態」という）、又は上記冷媒の温度が冷却水の温度以下でかつ第１しきい値よりも小さい所定の第２しきい値よりも低いとき（以下、本欄において「第２温度状態」という）に、三方弁により、第１流路の下流端部と熱交換用冷却水通流部の上流端部とが接続される。この場合、内燃機関から流出した冷却水、すなわち機関冷却回路において最も温度の高い冷却水が熱交換器に導入される。

　上記の第１温度状態では、電気系冷却回路の冷媒の温度が機関冷却回路の冷却水の温度よりも高く、したがって、熱交換器において、冷媒の熱が冷却水に移動する。これにより、冷却水の温度が上昇し、その冷却水が機関冷却回路において循環することにより、内燃機関を昇温させることができる。したがって、例えば内燃機関が暖機前であるときには、その内燃機関を迅速に暖機することができる。一方、上記の第２温度状態では、電気系冷却回路の冷媒の温度が第２しきい値よりも低く、機関冷却回路の冷却水の温度が電気系冷却回路の冷媒の温度よりも高いときには、熱交換器において、冷却水の熱が冷媒に移動する。これにより、冷媒の温度が上昇し、その冷媒が電気系冷却回路において循環することにより、電気系デバイスを昇温させることができる。したがって、例えば電気系デバイスの温度が効率良く作動する温度範囲よりも低いときには、その電気系デバイスを迅速に昇温し、効率良く作動させることができる。

　請求項６に係る発明は、請求項５に記載のハイブリッド車両の冷却装置において、三方弁制御手段は、検出された冷媒の温度が第２しきい値以上のときに（ＴＡＴＦ≧ＴＲＥＦ２）、第１流路（機関冷却水流路２ａ）の下流端部と第２流路（ラジエータ回路１２の第４流路１２ｄ）の下流端部とを接続するように、三方弁を制御する（ステップ６：Ｃモード切換）ことを特徴とする。

　この構成によれば、電気系冷却回路の冷媒の温度が第２しきい値以上のとき（以下、本欄において「第３温度状態」という）に、三方弁により、第１流路と第２流路の下流端部同士が接続される。つまり、熱交換器には、内燃機関及びラジエータから流出した冷却水がいずれも導入されず、冷媒との間で熱交換が行われない。上記の第３温度状態では、冷媒の温度が、第２しきい値以上であることで、電気系デバイスを積極的に昇温するほどの状態でない場合には、前述した請求項２と同様、冷媒を、冷却水と熱交換させることなく、電気系冷却回路において循環させることにより、電気系デバイスを、自身の発熱によって、循環する冷媒とともに昇温させることができる。

　請求項７に係る発明は、請求項１から６のいずれかに記載のハイブリッド車両の冷却装置において、電気系デバイスは、モータ４及び／又はジェネレータ５であることを特徴とする。

　この構成によれば、電気系デバイスとしてのモータ及び／又はジェネレータを、電気系冷却回路を循環する冷媒によって冷却できるとともに、必要に応じて、昇温させることができる。したがって、モータ及びジェネレータの温度を、所定の温度範囲に維持することにより、それらを効率良く作動させることができる。

本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の冷却装置を模式的に示す図である。 図１の冷却装置における制御部を示すブロック図である。 三方弁による冷却水の流路の切換状態を説明するための説明図である。 三方弁による冷却水の流路切換制御を示すフローチャートである。 ハイブリッド車両の冷却装置において、機関冷却回路の冷却水及び電気系冷却回路のオイルの流れを説明するための説明図であり、冷却水の流れが停止し、オイルのみが流れている状態を示している。 図５と同様の説明図であり、三方弁がＢモードに切り換えられ、ラジエータからの冷却水が熱交換器に導入される状態を示す。 図６の状態において、サーモスタットが開いたときの冷却水の流れを示す。 図５と同様の説明図であり、三方弁がＡモードに切り換えられ、エンジンからの冷却水が熱交換器に導入される状態を示す。 図８の状態において、サーモスタットが開いたときの冷却水の流れを示す。 図５と同様の説明図であり、三方弁がＣモードに切り換えられ、熱交換器への冷却水の導入が阻止されている状態を示す。 図１０の状態において、サーモスタットが開いたときの冷却水の流れを示す。

　以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による冷却装置を模式的に示している。この冷却装置１は、駆動源として内燃機関２及びモータ４を搭載したハイブリッド車両に適用されるものである。

　図１に示すように、冷却装置１は、内燃機関２（以下「エンジン」という）を冷却するための冷却水（例えばＬＬＣ(Long Life Coolant)）を循環させる機関冷却回路３と、電気系デバイスとしてのモータ４及びジェネレータ５を冷却するための冷媒としてのオイル（例えばＡＴＦ(Automatic Transmission fluid)）を循環させる電気系冷却回路６と、上記の冷却水とオイルとの間で熱交換するための熱交換器７などを備えている。

　機関冷却回路３は、冷却水が常時、循環可能な主回路１１と、外部への放熱によって冷却水を冷却するためのラジエータ８を有し、エンジン２とラジエータ８との間で冷却水を循環させるラジエータ回路１２と、前記熱交換器７を有し、その熱交換器７を通って流出した冷却水を主回路１１に戻すための熱交換用冷却水通流部１３と、その上流端部に設けられ、後述するように冷却水の流路を切り換える三方弁１４（流路切換部）と、エンジン２とサーモスタット９をつなぐように設けられたバイパス流路１５などを備えている。

　主回路１１は、冷却水が流れる流路として、第１流路１１ａ、第２流路１１ｂ及び第３流路１１ｃを有している。具体的には、第１流路１１ａは、エンジン２の図示しないウォータジャケットの冷却水流出口に接続されており、第２流路１１ｂは、サーモスタット９とウォータポンプ１６をつなぐように設けられ、第３流路１１ｃは、ウォータポンプ１６と上記ウォータジャケットの冷却水流入口とをつなぐように設けられている。また、第１流路１１ａは、第２流路１１ｂの途中の所定位置（以下「接続位置Ｐ」という）に接続されている。さらに、バイパス流路１５は、エンジン２のウォータジャケットの冷却水流出口に接続されている。サーモスタット９は、エンジン２から流出し、バイパス流路１５を介してサーモスタット９に達した冷却水の温度に応じて、開閉するように構成されている。具体的には、冷却水が所定温度（例えば９０℃）よりも低いことで、サーモスタット９が閉じているときには、第２流路１１ｂはバイパス流路１５に連通する（図６等参照）一方、冷却水が所定温度以上で、サーモスタット９が開いているときには、第２流路１１ｂは後述するラジエータ回路１２の第３流路１２ｃに連通する（図７等参照）。なお、図示は省略するが、主回路１１の第１流路１１ａには、車両内の暖房に利用されるヒータコアなどが設けられている。

　このように構成された主回路１１では、ウォータポンプ１６が駆動されると、エンジン２から流出した冷却水は、第１流路１１ａ、第２流路１１ｂ及び第３流路１１ｃを順に流れ、エンジン２に流入するように循環する。またこの場合、冷却水が所定温度よりも低いことで、サーモスタット９が閉じているときには、エンジン２からバイパス流路１５にも冷却水が流れ、その冷却水は、第２流路１１ｂ及び第３流路１１ｃを順に流れ、エンジン２に流入するように循環する。

　ラジエータ回路１２は、冷却水が流れる流路として、第１流路１２ａ、第２流路１２ｂ、第３流路１２ｃ及び第４流路１２ｄを有するとともに、前記主回路１１の第２流路１１ｂ及び第３流路１１ｃを共用している。具体的には、第１流路１２ａは、エンジン２のウォータジャケットの冷却水流出口とラジエータ８をつなぐように設けられ、第２流路１２ｂ及び第３流路１２ｃは、互いに一端部同士が所定位置（以下「接続位置Ｑ」という）で接続されるとともに、前者１２ｂの他端部（上流端部）がラジエータ８に、後者１２ｃの他端部（下流端部）がサーモスタット９に接続されている。また、第４流路１２ｄは、その一端部が前記接続位置Ｑにおいて第２流路１２ｂ及び第３流路１２ｃに接続されるとともに、他端部が前記三方弁１４に接続されている。

　このように構成されたラジエータ回路１２では、ウォータポンプ１６が駆動されるとともにサーモスタット９が開くと、エンジン２から流出した冷却水は、第１流路１２ａ、ラジエータ８、第２流路１２ｂ、第３流路１２ｃ、サーモスタット９、並びに主回路１１の第２流路１１ｂ及び第３流路１１ｃを順に流れ、エンジン２に流入するように循環する。この場合、サーモスタット９が開くことで、ラジエータ回路１２の第３流路１２ｃと主回路１１の第２流路１１ｂが連通する一方、バイパス流路１５と主回路１１の第２流路１１ｂとの連通が遮断され、エンジン２からバイパス流路１５には冷却水が流れないようになっている。なお、ラジエータ回路１２の第４流路１２ｄにおける冷却水の流れについては後述する。

　熱交換用冷却水通流部１３は、冷却水が流れる流路として、第１流路１３ａ及び第２流路１３ｂを有している。具体的には、第１流路１３ａは、三方弁１４と熱交換器７をつなぐように設けられ、一端部が三方弁１４に、他端部が熱交換器７内の冷却水流路７ａに接続されている。一方、第２流路１３ｂは、熱交換器７と主回路１１の第１流路１１ａとをつなぐように設けられ、一端部が熱交換器７内の冷却水流路７ａに、他端部が上記第１流路１１ａの所定位置（以下「接続位置Ｒ」という）に接続されている。

　このように構成された熱交換用冷却水通流部１３では、三方弁１４を介して第１流路１３ａに流入した冷却水は、熱交換器７及び第２流路１３ｂを順に流れ、接続位置Ｒにおいて、主回路１１の第１流路に流入する。また、冷却水が熱交換器７内の冷却水流路７ａを流れる際に、オイル流路７ｂを流れるオイルとの間で熱交換が行われる。

　また、三方弁１４には、上述したラジエータ回路１２の第４流路１２ｄ及び熱交換用冷却水通流部１３の第１流路１３ａに加えて、エンジン２との間をつなぐように設けられた機関冷却水流路２ａも接続されている。この機関冷却水流路２ａのエンジン２側の端部は、前述した主回路１１及びラジエータ回路１２の第１流路１１ａ及び１２ａ、並びにバイパス流路１５と同様、エンジン２のウォータジャケットの冷却水流出口に接続されている。

　上記のように、三方弁１４は、それ自体に端部が接続された３つの流路、すなわち機関冷却水流路２ａ、ラジエータ回路１２の第４流路１２ｄ及び熱交換用冷却水通流部１３の第１流路１３ａのうち、いずれか２つの流路の端部を選択的に接続するように構成されている。

　また、エンジン２には、ウォータジャケットから流出する冷却水の温度（以下「エンジン水温ＴＷ」という）を検出するエンジン水温センサ１７が設けられている。また、ラジエータ８には、それによって冷却され、ラジエータ８から流出する冷却水の温度（以下「ラジエータ水温ＴＷＲ」という）を検出するラジエータ水温センサ１８が設けられている。なお、ウォータポンプ１６は、電動ポンプで構成されており、上記のエンジン水温ＴＷやラジエータ水温ＴＷＲなどに応じて、冷却水の流量を調整するようになっている。

　一方、電気系冷却回路６は、オイルが流れる流路として、モータ用流路２１、ジェネレータ用流路２２、送り流路２３及び戻り流路２４を有しており、モータ用オイルポンプ２５が駆動されることによって、モータ４にオイルが供給されるとともに、ジェネレータ用オイルポンプ２６が駆動されることによって、ジェネレータ５にオイルが供給される。

　モータ用流路２１は、第１流路２１ａ、第２流路２１ｂ及び第３流路２１ｃを有している。第１流路２１ａは、一端部が接続位置Ｓにおいて送り流路２３に接続され、他端部がモータ４のオイル流出口に接続されている。また、第２流路２１ｂは、一端部がモータ４のオイル流入口に接続され、他端部がモータ用オイルポンプ２５のオイル吐出口に接続されている。さらに、第３流路２１ｃは、一端部がモータ用オイルポンプ２５のオイル吸引口に接続され、他端部が接続位置Ｔにおいて戻り流路２４に接続されている。

　一方、ジェネレータ用流路２２は、第１流路２２ａ、第２流路２２ｂ及び第３流路２２ｃを有している。第１流路２２ａは、一端部が前記接続位置Ｓにおいて送り流路２３に接続され、他端部がジェネレータ５のオイル流出口に接続されている。また、第２流路２２ｂは、一端部がジェネレータ５のオイル流入口に接続され、他端部がジェネレータ用オイルポンプ２６のオイル吐出口に接続されている。さらに、第３流路２２ｃは、一端部がジェネレータ用オイルポンプ２６のオイル吸引口に接続され、他端部が前記接続位置Ｔにおいて戻り流路２４に接続されている。

　送り流路２３は、モータ４及びジェネレータ５から流出したオイルを熱交換器７に送るための流路であり、一端部が前記接続位置Ｓにおいて、モータ用流路２１及びジェネレータ用流路２２の第１流路２１ａ及び２２ａに接続され、他端部が熱交換器７のオイル流路７ｂの流入口に接続されている。一方、戻り流路２４は、熱交換器７から流出したオイルをモータ４及びジェネレータ５に戻すための流路であり、一端部が熱交換器７のオイル流路７ｂの流出口に接続され、他端部が前記接続位置Ｔにおいて、モータ用流路２１及びジェネレータ用流路２２の第３流路２１ｃ及び２２ｃに接続されている。

　上記のように構成された電気系冷却回路６では、モータ用オイルポンプ２５及び／又はジェネレータ用オイルポンプ２６が駆動されることにより、モータ４及び／又はジェネレータ５から流出したオイルは、モータ用流路２１の第１流路２１ａ及び／又はジェネレータ用流路２２の第１流路２２ａを通って、接続位置Ｓに流れる。この接続位置Ｓに達したオイルは、送り流路２３、熱交換器７のオイル流路７ｂ及び戻り流路２４を順に通って、接続位置Ｔに流れる。この接続位置Ｔに達したオイルは、モータ用流路２１の第３流路２１ｃ及び／又はジェネレータ用流路２２の第３流路２２ｃを介して、モータ用オイルポンプ２５及び／又はジェネレータ用オイルポンプ２６に吸引される。そして、吸引されたオイルは、上記ポンプ２５、２６から吐出され、モータ用流路２１の第２流路２１ｂ及び／又はジェネレータ用流路２２の第２流路２２ｂを介して、モータ４及び／又はジェネレータ５に供給される。以上のようにして、電気系冷却回路６において循環するオイルは、熱交換器７内のオイル流路７ｂを流れる際に、冷却水流路７ａを流れる冷却水との間で熱交換が行われる。

　また、電気系冷却回路６の送り流路２３の所定位置には、接続位置Ｓを通過したオイルの温度（以下「オイル温ＴＡＴＦ」という）を検出するオイル温センサ２７が設けられている。なお、モータ用オイルポンプ２５及びジェネレータ用オイルポンプ２６は、電動ポンプで構成されており、上記のオイル温ＴＡＴＦなどに応じて、オイルの流量を調整するようになっている。

　図２は、冷却装置１における制御部１０を示している。制御部１０は、ＥＣＵ１０ａを備えており、このＥＣＵ１０ａは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。前述したエンジン水温センサ１７で検出されたエンジン水温ＴＷ、ラジエータ水温センサ１８で検出されたラジエータ水温ＴＷＲ、及びオイル温センサ２７で検出されたオイル温ＴＡＴＦの検出信号がＥＣＵ１０ａに出力される。そして、ＥＣＵ１０ａは、それらの検出信号などに応じて、前述した三方弁１４、ウォータポンプ１６、モータ用オイルポンプ２５及びジェネレータ用オイルポンプ２６などを制御する。

　図３は、三方弁１４による冷却水の流路の切換状態を示している。同図（ａ）は、機関冷却水流路２ａと熱交換用冷却水通流部１３の第１流路１３ａとを接続した状態を示している。また、同図（ｂ）は、ラジエータ回路１２の第４流路１２ｄと熱交換用冷却水通流部１３の第１流路１３ａとを接続した状態を示している。さらに、同図（ｃ）は、機関冷却水流路２ａとラジエータ回路１２の第４流路１２ｄとを接続した状態を示している。なお、以下の説明では、上述した図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す流路の切換状態をそれぞれ適宜、「Ａモード」、「Ｂモード」及び「Ｃモード」というものとする。

　次に、図４～図１１を参照して、三方弁１４による冷却水の流路切換制御について説明する。図４は、流路切換制御処理を示すフローチャートであり、ＥＣＵ１０ａにおいて所定時間ごとに実行される。また、図５は、機関冷却回路３における冷却水の流れが停止し、電気系冷却回路６におけるオイルのみが流れている状態を示している。なお、以下に説明する図６～図１１の冷却回路図では、図５と同様、オイル及び冷却水の流れている方向を矢印で示すとともに、オイル及び冷却水が流れている流路を太線で表し、流れていない流路を細線で表すものとする。

　図４に示すように、この流路切換制御処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、オイル温ＴＡＴＦが第１しきい値ＴＲＥＦ１よりも大きいか否かを判別する。上記の第１しきい値ＴＲＥＦ１は、モータ４及び／又はジェネレータ５の温度が高くなるのに伴い、オイル温ＴＡＴＦも高くなり、電気系冷却回路６の熱を外部に排出すべき状態であることを判定するためのしきい値として、比較的高い値（例えば１００℃）に設定されている。ステップ１の判別結果がＹＥＳのときには、ステップ２に進み、三方弁１４をＢモードに切り換えて（Ｂモードの維持を含む）、本処理を終了する。

　図６は、三方弁１４をＢモードに切り換えた状態、すなわち、ラジエータ回路１２の第４流路１２ｄと熱交換用冷却水通流部１３の第１流路１３ａとを接続するとともに、ウォータポンプ１６が駆動されている状態を示している。また、同図では、エンジン２が暖機前で、冷却水の温度が低く、サーモスタット９が閉じている状態を示している。図６に示すように、この場合、機関冷却回路３では、主回路１１において同図の時計方向に冷却水が流れて循環するとともに、バイパス流路１５にも冷却水が流れて循環し、さらに、ラジエータ回路１２において、冷却水が以下のように流れて循環する。

　すなわち、エンジン２から流出した冷却水はまず、ラジエータ回路１２の第１流路１２ａ、ラジエータ８、ラジエータ回路１２の第２流路１２ｂ及び第４流路１２ｄを順に流れ、三方弁１４に達する。次いで、その三方弁１４に達した冷却水は、熱交換用冷却水通流部１３の第１流路１３ａ、熱交換器７の冷却水通路７ａ、熱交換用冷却水通流部１３の第２流路１３ｂを順に流れ、主回路１１の第１流路１１ａとの接続位置Ｒに達する。そして、その接続位置Ｒに達した冷却水は、主回路１１を循環する冷却水に合流し、主回路１１の第２流路１１ｂ及び第３流路１１ｃを順に流れて、エンジン２に流入する。

　上記のようにして、ラジエータ回路１２において冷却水が循環する場合、ラジエータ８から流出した最も温度の低い冷却水が熱交換器７に導入される。これにより、比較的高い温度を有するオイルの熱が冷却水に移動し、その冷却水がラジエータ８に流れて放熱されることにより冷却される。つまり、作動することによって発熱したモータ４及び／又はジェネレータ５の熱を、ラジエータ８を介して外部に廃棄することができる。なお、図４のステップ２のかっこ内には、上記のモータ４及びジェネレータ５を「ＭＧ」と表記するとともに、ラジエータ８を「ＲＡＤ」と表記し、熱の移動方向を矢印で示している（ＭＧ熱→ＲＡＤ）。

　なお、図７は、上述した図６の状態において、サーモスタット９が開いたときの冷却水の流れを示している。図７に示すように、サーモスタット９が開くと、ラジエータ８から流出した冷却水は、接続位置Ｑにおいて分岐し、ラジエータ回路１２の第３流路１２ｃをメインの流路として流れ、冷却水の一部が第４流路１２ｄに流れる。そして、第３流路１２ｃに流れた冷却水は、サーモスタット９、主回路１１の第２流路１１ｂ及び第３流路１１ｃを介して、エンジン２に流入する。一方、第４流路１２ｄに流れた冷却水は、熱交換用冷却水通流部１３を通り、接続位置Ｒにおいて主回路１１の第１流路１１ａを流れる冷却水と合流し、さらに、接続位置Ｐにおいて前記接続位置Ｑで分岐した冷却水と合流する。

　図４に戻り、前記ステップ１の判別結果がＮＯで、ＴＡＴＦ≦ＴＲＥＦ１のときには、エンジン水温ＴＷがオイル温ＴＡＴＦよりも低いか否かを判別し（ステップ３）、その判別結果がＹＥＳのときには、ステップ４に進み、三方弁１４をＡモードに切り換えて（Ａモードの維持を含む）、本処理を終了する。

　また、ステップ３の判別結果がＮＯで、ＴＡＴＦ≦ＴＷのときには、オイル温ＴＡＴＦが第２しきい値ＴＲＥＦ２よりも低いか否かを判別する（ステップ５）。上記の第２しきい値ＴＲＥＦ２は、モータ４及び／又はジェネレータ５の温度が低くなるのに伴い、オイル温ＴＡＴＦも低くなり、モータ４及びジェネレータ５を効率良く作動させるためにそれらを昇温させるべき状態であることを判定するためのしきい値として、比較的低い値（例えば５０℃）に設定されている。ステップ５の判別結果がＹＥＳのときには、前記ステップ４に進み、三方弁１４をＡモードに切り換えて（Ａモードの維持を含む）、本処理を終了する。

　図８は、三方弁１４をＡモードに切り換えた状態、すなわち、機関冷却水流路２ａと熱交換用冷却水通流部１３の第１流路１３ａとを接続するとともに、ウォータポンプ１６が駆動されかつサーモスタット９が閉じている状態を示している。同図に示すように、この場合、前述した図６の場合と同様、機関冷却回路３では、主回路１１及びバイパス流路１５において冷却水が流れて循環する。また、エンジン２から流出し、機関冷却水流路２ａを介して三方弁１４に達した冷却水は、前述した図６の場合と同様、熱交換用冷却水通流部１３を流れ、熱交換器７に導入される。なお、接続位置Ｒに達した冷却水は、前述したように、主回路１１を循環する冷却水に合流し、第２流路１１ｂ及び第３流路１１ｃを順に流れて、エンジン２に流入する。

　上記のように、機関冷却水流路２ａを介して三方弁１４に冷却水が達する場合、エンジン２から流出した最も温度の高い冷却水が熱交換器７に導入される。図４の前記ステップ３の判別結果がＹＥＳのとき、すなわちエンジン水温ＴＷがオイル温ＴＡＴＦよりも低いことで、三方弁１４がＡモードに切り換えられている場合には、熱交換器７において、比較的高い温度を有するオイルの熱が冷却水に移動し、その冷却水がエンジン２に流入することで、エンジン２が昇温される。つまり、モータ４及び／又はジェネレータ５の熱を、エンジン２に与えることができ、エンジン２が暖機前であるときに、そのエンジン２を迅速に暖機することができる。なお、図４のステップ４のかっこ内には、エンジン２を「ＥＮＧ」と表記し、モータ４及びジェネレータ５との熱の移動を矢印で示している（ＭＧ熱→ＥＮＧ）。

　また、前記ステップ３の判別結果がＮＯでかつステップ５の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち、オイル温ＴＡＴＦがエンジン水温ＴＷ以下で（ＴＡＴＦ≦ＴＷ）かつ第２しきい値ＴＲＥＦ２よりも低いことで（ＴＡＴＦ＜ＴＲＥＦ２）、三方弁１４がＡモードに切り換えられている場合、エンジン水温ＴＷがオイル温ＴＡＴＦよりも高いときには、熱交換器７において、比較的高い温度を有する冷却水の熱がオイルに移動し、そのオイルがモータ４及びジェネレータ５に流入することで、モータ４及びジェネレータ５が昇温される。つまり、エンジン２の熱を、モータ４及びジェネレータ５に与えることができ（ＭＧ←ＥＮＧ熱）、それらの温度が効率良く作動する温度範囲よりも低いときに、モータ４及びジェネレータ５を迅速に昇温させ、効率良く作動させることができる。

　なお、図９は、上述した図８の状態において、サーモスタット９が開いたときの冷却水の流れを示している。図９に示すように、ラジエータ回路１２において、サーモスタット９が開くと、エンジン２から流出した冷却水の一部は、ラジエータ８に流れて放熱されることにより冷却され、その冷却水は、ラジエータ回路１２の第２流路１２ｂ及び第３流路１２ｃ、サーモスタット９を順に通り、接続位置Ｐにおいて、主回路１１の第１流路１１ａを流れてきた冷却水と合流し、主回路１１の第２流路１１ｂ及び第３流路１１ｃを介して、エンジン２に流入する。

　図４に戻り、前記ステップ５の判別結果がＮＯのとき、すなわち、オイル温ＴＡＴＦが、第２しきい値ＴＲＥＦ２以上で、モータ４及びジェネレータ５を効率良く作動させる温度範囲内の下限以上であり、それらを積極的に昇温させるほどの状態でない場合には、三方弁１４をＣモードに切り換えて（Ｃモードの維持を含む）、本処理を終了する。

　図１０は、三方弁１４をＣモードに切り換えた状態、すなわち、機関冷却水通路２ａとラジエータ回路１２の第４流路１２ｄとを接続するとともに、ウォータポンプ１６が駆動されかつサーモスタット９が閉じている状態を示している。同図に示すように、この場合、機関冷却回路３では、主回路１１及びバイパス流路１５において、冷却水が流れて循環する。すなわち、ラジエータ回路１２及び機関冷却水流路２ａにおいて冷却水が流れることがなく、したがって、冷却水が、熱交換用冷却水通流部１３に流れることもなく、熱交換器７に導入されることもない。その結果、電気系冷却回路６のオイルは、熱交換されることなく循環するので、モータ４及びジェネレータ５が作動しているときには、それらは、自身の発熱によって、循環するオイルとともに昇温する（ＭＧ自己昇温）。

　なお、図１１は、上述した図１０の状態において、サーモスタット９が開いたときの冷却水の流れを示している。図１１に示すように、ラジエータ回路１２において、サーモスタット９が開くと、エンジン２から流出した冷却水の一部は、ラジエータ８に流れて放熱されることで冷却され、ラジエータ回路１２の第２流路１２ｂを通って接続位置Ｑに達する。また、エンジン２から流出した冷却水の一部は、機関冷却水流路２ａ、三方弁１４及びラジエータ回路１２の第４流路１２ｄを通って接続位置Ｑに達する。そして、接続位置Ｑに達したこれらの冷却水は、合流して、ラジエータ回路１２の第３流路１２ｃ、サーモスタット９を通り、接続位置Ｐにおいて、主回路１１を循環する冷却水に合流し、主回路１１の第２流路１１ｂ及び第３流路１１ｃを介して、エンジン２に流入する。

　以上詳述したように、本実施形態によれば、エンジン水温ＴＷ及びオイル温ＴＡＴＦに応じて、三方弁１４で冷却水の流路を切り換えることにより、機関冷却回路３の冷却水と電気系冷却回路６のオイルとの間で効果的に熱交換することができ、エンジン２、モータ４及びジェネレータ５の冷却及び昇温を適切かつ迅速に行うことができる。

　なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、電気系冷却回路６において冷却すべき電気系デバイスとして、モータ４及びジェネレータ５を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、比較的高い熱を有することがある種々のデバイス（例えばバッテリ）を、上記の電気系デバイスとすることができる。また、実施形態では、本発明の流路切換部として三方弁１４を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、流路を適切に切換可能な種々の切換弁を採用することができる。さらに、実施形態で示した冷却装置１、機関冷却回路３及び電気系冷却回路６の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。

　１　　冷却装置
　２　　内燃機関
　２ａ　機関冷却水流路（第１流路）
　３　　機関冷却回路
　４　　モータ（電気系デバイス）
　５　　ジェネレータ（電気系デバイス）
　６　　電気系冷却回路
　７　　熱交換器
　７ａ　熱交換器内の冷却水流路
　７ｂ　熱交換器内のオイル流路
　８　　ラジエータ
　９　　サーモスタット
１０　　制御部
１０ａ　ＥＣＵ（三方弁制御手段）
１１　　主回路
１２　　ラジエータ回路
１２ｄ　ラジエータ回路の第４流路（第２流路）
１３　　熱交換用冷却水通流部
１４　　三方弁（流路切換部）
１６　　ウォータポンプ
１７　　エンジン水温センサ（冷却水温度検出手段）
１８　　ラジエータ水温センサ
２１　　電気系冷却回路のモータ用流路
２２　　電気系冷却回路のジェネレータ用流路
２３　　送り流路
２４　　戻り流路
２５　　モータ用オイルポンプ
２６　　ジェネレータ用オイルポンプ
２７　　オイル温センサ（冷媒温度検出手段）
ＴＷ　　　　エンジン水温
ＴＡＴＦ　　オイル温
ＴＲＥＦ１　第１しきい値
ＴＲＥＦ２　第２しきい値

Claims (7)

1. 　内燃機関を冷却するための冷却水を循環させる機関冷却回路と、電気系デバイスを冷却するための冷媒を循環させる電気系冷却回路と、前記冷却水及び前記冷媒が通流し、当該冷却水と当該冷媒との間で熱交換する熱交換器とを備えたハイブリッド車両の冷却装置であって、
   　前記機関冷却回路は、
   　前記冷却水が常時、循環可能な主回路と、
   　冷却水を冷却するためのラジエータを有し、前記内燃機関と前記ラジエータとの間で前記冷却水を循環させるラジエータ回路と、
   　前記熱交換器を有するとともに冷却水が通流可能に構成され、当該熱交換器を通って流出した冷却水を前記主回路に戻すための熱交換用冷却水通流部と、
   　前記熱交換用冷却水通流部の上流端部に設けられ、前記内燃機関及び前記ラジエータの一方から流出した冷却水が前記熱交換器に流入するのを許可するよう、冷却水の流路を切り換え可能な流路切換部と、
   　を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の冷却装置。
2. 　前記流路切換部は、前記内燃機関及び前記ラジエータから流出する冷却水が前記熱交換器に流入するのを阻止するよう、冷却水の流路を切り換え可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の冷却装置。
3. 　前記流路切換部は、前記内燃機関から流出した冷却水が通流する第１流路の下流端部と、前記ラジエータから流出した冷却水が通流する第２流路の下流端部と、前記熱交換用冷却水通流部の上流端部のうち、いずれか２つの端部を選択的に接続可能な三方弁で構成されていることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の冷却装置。
4. 　前記電気系冷却回路の前記冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、
   　前記三方弁を制御する三方弁制御手段と、
   　をさらに備え、
   　前記三方弁制御手段は、前記検出された冷媒の温度が所定の第１しきい値よりも高いときに、前記第２流路の下流端部と前記熱交換用冷却水通流部の上流端部とを接続するように、前記三方弁を制御することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の冷却装置。
5. 　前記機関冷却回路の前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段を、さらに備え、
   　前記三方弁制御手段は、前記検出された冷却水の温度が前記検出された冷媒の温度よりも低いとき、又は前記冷媒の温度が前記冷却水の温度以下でかつ前記第１しきい値よりも小さい所定の第２しきい値よりも低いときに、前記第１流路の下流端部と前記熱交換用冷却水通流部の上流端部とを接続するように、前記三方弁を制御することを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の冷却装置。
6. 　前記三方弁制御手段は、前記検出された冷媒の温度が前記第２しきい値以上のときに、前記第１流路の下流端部と前記第２流路の下流端部とを接続するように、前記三方弁を制御することを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の冷却装置。
7. 　前記電気系デバイスは、モータ及び／又はジェネレータであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のハイブリッド車両の冷却装置。

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