(57)【要約】【課題】内燃機関の燃費の悪化を防ぐこと。【解決手段】流体温度制御システム１は、冷却水を車両内に循環させる冷却水ポンプ１３と、オイルを車両内に循環させるオイルポンプ１４と、冷却水とオイルとの熱交換を行う熱交換器２０と、を備える。車両の内燃機関が作動している場合、冷却水ポンプおよびオイルポンプが、内燃機関の作動により発生した第１電力の供給を受けて動作する。さらに、流体温度制御システム１は、冷却水を加熱させる加熱装置１５と、内燃機関が停止した場合、第１電力とは異なる電源から供給された第２電力を、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５に供給する電源制御装置１０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体を車両内に循環させる第１流体ポンプと、第２流体を前記車両内に循環させる第２流体ポンプと、前記第１流体と前記第２流体との間で熱交換を行う熱交換器と、を備え、前記車両の内燃機関が作動している場合、前記第１流体ポンプおよび前記第２流体ポンプが、前記内燃機関の作動により発生した第１電力の供給を受けて動作する流体温度制御システムであって、
前記第１流体を加熱させる加熱装置と、
前記内燃機関が停止した場合、前記第１電力とは異なる電源から供給された第２電力を、前記第１流体ポンプ、前記第２流体ポンプ、および前記加熱装置に供給する電源制御装置と、を有する、
流体温度制御システム。
【請求項２】
前記車両は、前記内燃機関の作動による走行と、前記第２電力により動作するモータの作動による走行とを切り替え可能な車両であり、
前記電源制御装置は、
前記内燃機関の作動による走行が実行されている場合、前記第１電力を前記第１流体ポンプおよび前記第２流体ポンプに供給し、
前記内燃機関の作動による走行から前記モータの作動による走行へ切り替えられた場合、前記第２電力を前記第１流体ポンプ、前記第２流体ポンプ、および前記加熱装置に供給する、
請求項１に記載の流体温度制御システム。
【請求項３】
前記電源制御装置は、
前記第２流体の温度が予め定められた温度以上である場合、前記第２電力の供給を停止する、
請求項１または２に記載の流体温度制御システム。
【請求項４】
前記電源制御装置は、
前記第１流体ポンプ、前記第２流体ポンプ、または前記加熱装置のいずれかに異常が発生した場合、前記第２電力の供給を停止する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の流体温度制御システム。
【請求項５】
前記第２電力は、
前記車両の外部から供給される電力である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の流体温度制御システム。
【請求項６】
前記第１流体は、冷却水であり、
前記第２流体は、オイルである、
請求項１から５のいずれか１項に記載の流体温度制御システム。
【請求項７】
前記加熱装置は、ブロックヒータである、
請求項６に記載の流体温度制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、流体温度制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の作動による走行と、モータの作動による走行とを切り替え可能な車両が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５４１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した車両がモータの作動によって走行する場合、内燃機関は停止またはアイドル状態となるため、冷却水およびオイルの温度が低下する。モータの作動による走行の時間が長くなるほど、冷却水の温度およびオイルの温度の低下量は増加する。
【０００５】
冷却水の温度およびオイルの温度が低下した状態で、内燃機関の作動による走行へ移行した場合、内燃機関の燃費が悪化する。
【０００６】
本開示の目的は、内燃機関の燃費の悪化を防ぐことができる流体温度制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る流体温度制御システムは、第１流体を車両内に循環させる第１流体ポンプと、第２流体を前記車両内に循環させる第２流体ポンプと、前記第１流体と前記第２流体との熱交換を行う熱交換器と、を備え、前記車両の内燃機関が作動している場合、前記第１流体ポンプおよび前記第２流体ポンプが、前記内燃機関の作動により発生した第１電力の供給を受けて動作する流体温度制御システムであって、前記第１流体を加熱させる加熱装置と、前記内燃機関が停止した場合、前記第１電力とは異なる電源から供給された第２電力を、前記第１流体ポンプ、前記第２流体ポンプ、および前記加熱装置に供給する電源制御装置と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、内燃機関の燃費の悪化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施の形態に係る流体温度制御システムの構成を示す模式図
【図２】本開示の実施の形態に係る電源制御装置の構成を示すブロック図
【図３】本開示の実施の形態に係る電源制御装置の動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
まず、本開示の実施の形態に係る流体温度制御システム１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本開示の流体温度制御システム１の構成を示す模式図である。図１において、破線の矢印は電力の流れを示しており、それ以外の矢印は流体（冷却水またはオイル）の流れを示している。
【００１２】
流体温度制御システム１は、内燃機関（図示略）およびモータ（図示略）を搭載し、内燃機関の作動による走行（以下、内燃機関走行という）と、モータの作動による走行（以下、モータ走行という）とを切り替え可能な車両に搭載される。本実施の形態では、モータ走行が実行されている場合、内燃機関は停止するとする。また、本実施の形態では、架線からパンタグラフ（図示略）を介して電力を受け取ることができる車両（例えばトロリーバスまたはトロリートラック）を例に挙げて説明する。モータは、架線からの電力により動作する。
【００１３】
流体温度制御システム１は、主要な構成要素として、電源制御装置１０、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、加熱装置１５、および熱交換器２０を有する。
【００１４】
ＡＣＧ（Alternating Current Generator）１１は、内燃機関走行が実行されている場合、内燃機関の作動力によって交流電力を発生させ、電源制御装置１０へ出力する。一方、モータ走行が実行されている場合、内燃機関は停止するので、ＡＣＧ１１は、電力を発生させない。以下では、ＡＣＧ１１から電源制御装置１０へ出力される電力を「第１電力」という。
【００１５】
インバータ１２は、モータ走行が実行されている場合、架線からパンタグラフを介して供給された直流電力を交流電力に変換し、電源制御装置１０へ出力する。以下では、インバータ１２から電源制御装置１０へ出力される電力を「第２電力」という。
【００１６】
電源制御装置１０は、内燃機関走行が実行されている場合、第１電力を冷却水ポンプ１３およびオイルポンプ１４へ供給する。一方、電源制御装置１０は、内燃機関走行からモータ走行へ切り替えられた場合、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５へ第２電力の供給を開始する。電源制御装置１０の構成および動作の詳細については、図２、図３を用いて後述する。
【００１７】
冷却水ポンプ１３は、電源制御装置１０から供給される電力により作動し、冷却水回路３０において冷却水を循環させる。冷却水回路３０は、冷却水が流れる回路であり、例えば、冷却水ポンプ１３、加熱装置１５、ラジエータ１６、装置群１７、暖房装置１８、および熱交換器２０を含むが、これらに限定されない。冷却水回路３０における冷却水の流れの詳細については後述する。冷却水の供給対象である装置は、例えば、内燃機関、加熱装置１５、ラジエータ１６、装置群１７、暖房装置１８、および熱交換器２０である。なお、冷却水は「第１流体」の一例に相当し、冷却水ポンプ１３は「第１流体ポンプ」の一例に相当する。
【００１８】
加熱装置１５は、暖房装置１８よりも上流側に設けられている。加熱装置１５は、電源制御装置１０から供給される電力により作動し、冷却水を加熱する。加熱装置１５は、例えば、シリンダブロックに設けられるブロックヒータであるが、それに限定されない。
【００１９】
ラジエータ１６は、車両外の空気と冷却水との熱交換を行う。装置群１７は、例えば、ＥＧＲクーラ、トランスミッション、リザーバタンクなどであるが、それらに限定されない。暖房装置１８は、例えば車室内に暖風を送出し、車室内を暖める装置である。
【００２０】
オイルポンプ１４は、電源制御装置１０から供給される電力により作動し、オイル回路４０においてオイルを循環させる。オイル回路４０は、オイルが流れる回路であり、例えば、オイルパン２１、オイルポンプ１４、熱交換器２０、および装置群１９を含むが、これらに限定されない。オイル回路４０におけるオイルの流れの詳細については後述する。オイルの供給対象である装置は、例えば、内燃機関、装置群１９、および熱交換器２０である。なお、オイルは「第２流体」の一例に相当し、オイルポンプ１４は「第２流体ポンプ」の一例に相当する。
【００２１】
装置群１９は、例えば、カムシャフトベアリング、ロッカーアーム、タイミングチェーン、ターボチャージャ、油圧作動インジェクタ、チェックバルブ、ピストンクーリングジェット、アイドルギヤシャフト、バキュームポンプ、チェーンテンショナなどであるが、それらに限定されない。
【００２２】
熱交換器２０は、冷却水とオイルとの熱交換を行う。熱交換器２０は、例えば、オイルクーラである。
【００２３】
以上、流体温度制御システム１の構成について説明した。
【００２４】
次に、流体温度制御システム１における冷却水およびオイルの流れについて、図１を用いて説明する。上述したとおり、冷却水は冷却水回路３０を流れ、オイルはオイル回路４０を流れる。すなわち、冷却水とオイルは、異なる流路を循環する。
【００２５】
まず、オイル回路４０におけるオイルの流れについて説明する。
【００２６】
図中の実線の矢印で示すように、オイルパン２１に貯留されているオイルは、オイルポンプ１４により汲み上げられた後、熱交換器２０、装置群１９の順に通過し、オイルパン２１に戻る。
【００２７】
次に、冷却水回路３０における冷却水の流れについて説明する。冷却水の流れは、内燃機関走行時とモータ走行時とで異なる。
【００２８】
内燃機関走行時における冷却水の流れは、図中の実線の矢印および一点鎖線の矢印に示すとおりである。すなわち、冷却水ポンプ１３から送出された冷却水は、非作動状態である加熱装置１５を経た後、ラジエータ１６、装置群１７、および暖房装置１８に流入する。ラジエータ１６および装置群１７を経た冷却水は、熱交換器２０の下流側へ流入し、冷却水ポンプ１３に戻る。暖房装置１８を経た冷却水は、熱交換器２０を通過し、冷却水ポンプ１３に戻る。なお、上記非作動状態とは、加熱装置１５に電力が供給されておらず、加熱装置１５が作動していない状態である。よって、加熱装置１５が非作動状態である場合、冷却水の加熱は行われない。
【００２９】
モータ走行時における冷却水の流れでは、図中の実線の矢印および二点鎖線の矢印に示すとおりである。すなわち、冷却水ポンプ１３から送出された冷却水は、作動状態である加熱装置１５を通過することで加熱される。ここで、作動状態とは、加熱装置１５に電力が供給されており、加熱装置１５が作動している状態である。よって、加熱装置１５が作動状態である場合、冷却水の加熱が行われる。加熱された冷却水は、熱交換器２０の下流側、装置群１７、および暖房装置１８に流入する。装置群１７を経た冷却水は、熱交換器２０の下流側へ流入し、冷却水ポンプ１３に戻る。暖房装置１８を経た冷却水は、熱交換器２０を通過する。このとき、冷却水とオイルとの間で熱交換が行われる。熱交換器２０を経た冷却水は、冷却水ポンプ１３に戻る。なお、加熱装置１５で加熱された冷却水は、直接、熱交換器２０へ流入してもよい。
【００３０】
このようにモータ走行時では、冷却水が加熱装置１５で加熱され、熱交換器２０において、加熱された冷却水とオイルとの熱交換が行われる。これにより、オイルの温度が上昇する。
【００３１】
以上、流体温度制御システム１における冷却水およびオイルの流れについて説明した。
【００３２】
次に、電源制御装置１０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、電源制御装置１０の構成を示すブロック図である。
【００３３】
図２に示すように、電源制御装置１０は、判定部１０１および制御部１０２を有する。
【００３４】
図示は省略するが、電源制御装置１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の作業用メモリ、および通信回路を有する。以下に説明する判定部１０１および制御部１０２の機能は、ＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
【００３５】
判定部１０１は、内燃機関走行からモータ走行へ切り替えられたか否かを判定する。
【００３６】
例えば、判定部１０１は、以下の条件１〜５が全て満たされた状態で予め定められた設定時間を経過した場合に、内燃機関走行からモータ走行へ切り替えられたと判定する。設定時間は、データハンチングによるチャタリングを防止するための時間である。
条件１：パンタグラフから入力された電圧が予め定められた設定電圧より大きい。
条件２：車両の乗員によるモータ走行の開始操作を受け付けた。
条件３：車両の各種デバイス（インバータ１２を含む）が正常に動作している。
条件４：先行車両および後続車両との車間距離が予め定められた設定距離より大きい。
条件５：自車両の走行環境がモータ走行を継続できる環境にある。
【００３７】
なお、判定部１０１は、少なくとも条件１および条件２が満たされた状態で設定時間を経過した場合に、内燃機関走行からモータ走行へ切り替えられたと判定してもよい。
【００３８】
また、判定部１０１は、内燃機関走行とモータ走行との切り替え制御を行う制御装置（図示略）から、内燃機関走行からモータ走行へ切り替えられた旨の情報を受け取った場合に、内燃機関走行からモータ走行へ切り替えられたと判定してもよい。
【００３９】
また、判定部１０１は、第２電力の供給による冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５の動作が開始された後、それらの動作を停止するか否かを判定する。
【００４０】
例えば、判定部１０１は、以下の条件６〜９が全て満たされた場合に、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５の動作を停止すると判定する。
条件６：冷却水の温度が予め定められた設定水温以上である。
条件７：オイルの温度が予め定められた設定油温以上である。
条件８：外気の温度が予め定められた設定気温以上である。
条件９：大気圧が予め定められた設定気圧以上である。
【００４１】
上述した冷却水、オイル、および外気の温度および大気圧の値は、それぞれ、図示しないセンサにより検出され、電源制御装置１０へ入力される。また、上述した設定水温、設定油温、設定気温、および設定気圧は、それぞれ、モータ走行から内燃機関走行に移行した場合に、内燃機関の燃費の悪化を防止でき、排ガスの排出量を低減できる値である。これらの設定値は、予め実施された実験やシミュレーションに基づいて定められる。
【００４２】
なお、判定部１０１は、少なくとも条件７が満たされた場合に、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５の動作を停止すると判定してもよい。
【００４３】
制御部１０２は、判定部１０１が内燃機関走行からモータ走行へ切り替えられたと判定した場合、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５への第２電力の供給を開始する。これにより、加熱装置１５は、加熱動作を開始する。また、第１電力により動作していた冷却水ポンプ１３およびオイルポンプ１４は、第２電力により動作する。
【００４４】
また、制御部１０２は、判定部１０１が冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５の動作を停止すると判定した場合、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５への第２電力の供給を停止する。これにより、加熱装置１５、冷却水ポンプ１３、およびオイルポンプ１４は、動作を停止する。
【００４５】
以上、電源制御装置１０の構成について説明した。
【００４６】
次に、電源制御装置１０の動作について、図３を用いて説明する。図３は、電源制御装置１０の動作を示すフローチャートである。図３のフローは、内燃機関走行の実行時に開始される。
【００４７】
判定部１０１は、内燃機関走行からモータ走行へ切り替えられたか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００４８】
判定部１０１が内燃機関走行からモータ走行へ切り替えられていないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、フローはステップＳ１へ戻る。
【００４９】
一方、判定部１０１が内燃機関走行からモータ走行へ切り替えられたと判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部１０２は、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５への第２電力の供給を開始する（ステップＳ２）。
【００５０】
次に、判定部１０１は、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５の動作を停止するか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００５１】
判定部１０１が冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５の動作を停止しないと判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、フローはステップＳ３へ戻る。この場合、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５は、動作を継続する。
【００５２】
一方、判定部１０１が冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５の動作を停止すると判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御部１０２は、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５への第２電力の供給を停止する。
【００５３】
なお、制御部１０２は、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５に第２電力の供給を停止した後に、内燃機関が再始動した場合（例えば、モータ走行から内燃機関走行へ切り替えられた場合）、冷却水ポンプ１３およびオイルポンプ１４へ第１電力を供給する。これにより、冷却水ポンプ１３およびオイルポンプ１４が動作する。
【００５４】
以上、電源制御装置１０の動作について説明した。
【００５５】
ここまで詳述したように、本実施の形態の流体温度制御システム１は、内燃機関が停止した場合（例えば、内燃機関走行からモータ走行へ切り替えられた場合）、第２電力の供給により加熱装置１５、冷却水ポンプ１３、およびオイルポンプ１４を動作させ、加熱された冷却水とオイルとの熱交換を行うことを特徴とする。
【００５６】
よって、本実施の形態の流体温度制御システム１は、内燃機関の停止時（例えば、モータ走行時）におけるオイルの温度の低下を防ぐことができる。したがって、停止していた内燃機関が始動した場合（例えば、モータ走行から内燃機関走行へ切り替えられた場合）に、内燃機関の燃費の悪化を防ぐことができる。その結果、排ガスの排出量を低減することができる。
【００５７】
また、本実施の形態の流体温度制御システム１では、加熱された冷却水が暖房装置１８に供給される。よって、内燃機関の停止時でも暖房装置１８を動作させることができる。
【００５８】
また、例えば極寒地では、内燃機関を停止してしまうと再始動できないことがあるため、長時間の間内燃機関をアイドル状態にする場合がある。これに対し、本実施の形態の流体温度制御システム１では、極寒地で内燃機関を停止しても再始動できるので、長時間、内燃機関をアイドル状態にする必要がない。よって、排ガスの排出量を低減できる。
【００５９】
また、本実施の形態の流体温度制御システム１は、オイルを直接加熱しないので、火災が発生するおそれがない。
【００６０】
以上、本開示の実施の形態について詳述したが、本開示は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。
【００６１】
［変形例１］
実施の形態では、架線から車両へ電力が供給される場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、路面や道路脇などに設置された電力供給装置から車両へ電力が供給されてもよい。また、電力の供給方法は、無線給電であってもよい。
【００６２】
［変形例２］
実施の形態では、第２電力がインバータ１２から電源制御装置１０へ出力される電力である場合（換言すれば、第２電力が車両の外部から供給された電力である）を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、第２電力は、車載バッテリに蓄積された電力であってもよい。この場合、内燃機関走行からモータ走行に切り替えられると、電源制御装置１０は、車載バッテリからの電力を冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５に供給する。また、その場合、車両は、例えばプラグインハイブリッド車両などであってもよい。
【００６３】
［変形例３］
電源制御装置１０の制御部１０２は、動作中の冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、または加熱装置１５のいずれかに異常（過負荷、漏電等）が発生した場合、第２電力の供給を停止してもよい。これにより、安全性を確保できる。
【００６４】
［変形例４］
電源制御装置１０の制御部１０２は、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５に第２電力の供給を停止した時点から、モータ走行の実行が継続した状態で所定時間が経過した場合、再度、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５に第２電力の供給を開始してもよい。これにより、第２電力の供給停止後に、冷却水の温度およびオイルの温度が低下することを防止できる。
【００６５】
［変形例５］
実施の形態では、モータ走行中では内燃機関が停止する場合を例に挙げて説明したが、モータ走行中、内燃機関はアイドル状態でもよい。この場合でも、実施の形態と同様に、電源制御装置１０の制御部１０２は、冷却水ポンプ１３、オイルポンプ１４、および加熱装置１５への第２電力の供給を開始してもよい。
【００６６】
［変形例６］
実施の形態では、冷却水を用いる場合を例に挙げて説明したが、水以外の液体であってもよいし、気体であってもよい。冷却水に代えて気体を用いる場合、図１に示した冷却水ポンプ１３をバルブに代える。このバルブは、例えば車両走行時の走行風（気体の一例）を、グリルやアンダーフロア等の気体の供給口から取り入れる機能を有する。なお、気体は、車両に予め備えられた気体（例えば、圧縮空気）でもよい。熱交換器２０によりオイルとの間で熱交換された気体は、バルブにて外部に排出されてもよい。例えば、バルブは、気体の供給源、加熱装置１５の入口、および熱交換器２０の出口のいずれか２つを連通させる流路を有する。
【００６７】
以上、各変形例について説明した。なお、各変形例は、適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本開示の流体温度制御システムは、車両内を流れる流体の温度の制御に有用である。
【符号の説明】
【００６９】
１  流体温度制御システム
１０  電源制御装置
１１  ＡＣＧ
１２  インバータ
１３  冷却水ポンプ
１４  オイルポンプ
１５  加熱装置
１６  ラジエータ
１７、１９  装置群
１８  暖房装置
２０  熱交換器
２１  オイルパン
３０  冷却水回路
４０  オイル回路
１０１  判定部
１０２  制御部
【図１】
2020007993.tif 000003
【図２】
2020007993.tif 000004
【図３】
2020007993.tif 000005