(57)【要約】【課題】発熱体の冷却性能を確保しつつ、冷却液と空調用冷媒との熱交換を行う頻度を減らす。【解決手段】流路切替装置２４，２５は、発熱体側流路１２を熱交換器側流路２０に接続するとともにラジエータ側流路１６を循環用流路２２に接続する第１冷却モードと、発熱体側流路１２をラジエータ側流路１６に接続する第２冷却モードとに切り替え可能である。発熱体１０の温度Ｔ１が設定温度以上である場合は、流路切替装置２４，２５により第１冷却モードが選択され、第１冷却モードを選択しているときに、ラジエータ１４を通過する冷却水の温度Ｔ２が基準温度Ｔｒｅｆ以下に低下した場合は、流路切替装置２４，２５により第２冷却モードに切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液を流すことで発熱体の冷却を行うための発熱体側経路と、
冷却液の熱を放出するためのラジエータと、
前記ラジエータを通過させて冷却液を流すためのラジエータ側経路と、
冷却液と空調用冷媒との熱交換を行うための熱交換器と、
前記熱交換器を通過させて冷却液を流すための熱交換器側経路と、
前記発熱体側経路及び前記熱交換器側経路を通過させずに前記ラジエータ側経路を流れる冷却液を循環させるための循環用経路と、
前記発熱体側経路を前記熱交換器側経路に接続するとともに前記ラジエータ側経路を前記循環用経路に接続する第１状態と、前記発熱体側経路を前記ラジエータ側経路に接続する第２状態とに切り替え可能な経路切替手段と、
を有し、
前記経路切替手段は、
前記発熱体または前記発熱体の冷却を行う冷却液の温度が設定温度以上である場合は、前記第１状態を選択し、
前記第１状態を選択しているときに、前記ラジエータを通過する冷却液の温度が基準温度以下になった場合は、前記第２状態に切り替える、冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却液により発熱体の冷却を行う冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１による冷却装置は、ラジエータと発熱部位が閉回路内に構成されている冷却液循環回路と、空調装置用エバポレータとコンプレッサを有する空調用冷媒循環回路と、冷却液循環回路と空調用冷媒循環回路との間で熱交換を行う熱交換器と、を備える。発熱部位の冷却要求が高い状況になった場合には、空調用冷媒循環回路の空調用冷媒の経路を熱交換器が存在する経路に切り替えることで、発熱部位の冷却性能の確保を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５２８６６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０５１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、発熱部位の冷却要求が高い場合には、常に空調用冷媒循環回路のコンプレッサを作動させて空調用冷媒と冷却液との熱交換を熱交換器で行う必要がある。その結果、空調用冷媒循環回路のコンプレッサの作動による消費電力が増大する。
【０００５】
本発明は、発熱体の冷却を行う冷却液の熱をラジエータまたは空調用冷媒との熱交換によって放出する冷却装置において、発熱体の冷却性能を確保しつつ、冷却液と空調用冷媒との熱交換を行う頻度を減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る冷却装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る冷却装置は、冷却液を流すことで発熱体の冷却を行うための発熱体側経路と、冷却液の熱を放出するためのラジエータと、前記ラジエータを通過させて冷却液を流すためのラジエータ側経路と、冷却液と空調用冷媒との熱交換を行うための熱交換器と、前記熱交換器を通過させて冷却液を流すための熱交換器側経路と、前記発熱体側経路及び前記熱交換器側経路を通過させずに前記ラジエータ側経路を流れる冷却液を循環させるための循環用経路と、前記発熱体側経路を前記熱交換器側経路に接続するとともに前記ラジエータ側経路を前記循環用経路に接続する第１状態と、前記発熱体側経路を前記ラジエータ側経路に接続する第２状態とに切り替え可能な経路切替手段と、を有し、前記経路切替手段は、前記発熱体または前記発熱体の冷却を行う冷却液の温度が設定温度以上である場合は、前記第１状態を選択し、前記第１状態を選択しているときに、前記ラジエータを通過する冷却液の温度が基準温度以下になった場合は、前記第２状態に切り替えることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１状態の選択時に、ラジエータとラジエータ側経路と循環用経路による閉回路内を循環する冷却水の熱をラジエータで放出して温度低下を促進させることができる。そして、ラジエータを通過する冷却液の温度が基準温度以下になった場合は、第２状態に切り替えることで、発熱体の冷却性能を確保しつつ、冷却液と空調用冷媒との熱交換を行う頻度を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る冷却装置の第１冷却モードを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る冷却装置の第２冷却モードを示す図である。
【図４】電子制御装置が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
【図５】電子制御装置が実行する処理の他の例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。発熱体側流路１２にはウォーターポンプ１１が設けられており、ウォーターポンプ１１を駆動することで、発熱体側流路１２に冷却水（冷却液）を流すことが可能である。発熱体側流路１２を流れる冷却水によって、冷却対象である発熱体１０の冷却を行うことができる。ここでの発熱体１０の種類は特に限定されるものではないが、具体例としては、パワー素子を有するハイブリッド車両用パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）や、ハイブリッド車両用バッテリ等が挙げられる。
【００１２】
熱交換器１８は、内部を流れる冷却水と空調装置２６の冷媒（空調用冷媒）との熱交換を行うことで、冷却水の熱を放出する。熱交換器側流路２０は、熱交換器１８に対し冷却水の供給及び排出を行い、熱交換器１８を通過させて冷却液を流すための流路である。熱交換器１８で冷却水と空調用冷媒との熱交換を行う場合は、空調装置２６の圧縮機（コンプレッサ）を作動させて空調用冷媒を熱交換器１８へ供給する。一方、熱交換器１８で冷却水と空調用冷媒との熱交換を行わない場合は、空調装置２６の圧縮機を停止させて空調用冷媒を熱交換器１８へ供給しない。
【００１３】
ラジエータ１４は、内部を流れる冷却水と外気との熱交換を行うことで、冷却水の熱を外部へ放出する。ラジエータ側流路１６は、ラジエータ１４に対し冷却水の供給及び排出を行い、ラジエータ１４を通過させて冷却液を流すための流路である。ラジエータ側流路１６には、冷却水を貯留する冷却水タンク１７及びウォーターポンプ１５が設けられており、ウォーターポンプ１５を駆動することで、冷却水タンク１７内の冷却水をラジエータ側流路１６へ流すことが可能である。循環用流路２２は、発熱体側流路１２及び熱交換器側流路２０を通過させずにラジエータ側流路１６を流れる冷却水を循環させるための流路である。
【００１４】
流路切替装置２４，２５は、発熱体側流路１２を熱交換器側流路２０（熱交換器１８）に接続するとともにラジエータ側流路１６を循環用流路２２に接続する第１冷却モード（第１状態）と、発熱体側流路１２をラジエータ側流路１６に接続する第２冷却モード（第２状態）とに切り替え可能である。流路切替装置２４は開閉弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃを含み、流路切替装置２５は開閉弁２５ａ，２５ｂ，２５ｃを含む。開閉弁２４ａ，２４ｃ，２５ａ，２５ｃを開けるとともに開閉弁２４ｂ，２５ｂを閉じることで第１冷却モードが選択される。第１冷却モードにおいては、図２に示すように、発熱体側流路１２と熱交換器１８との間で冷却水を循環させるための冷却回路が形成されるとともに、ラジエータ１４（ラジエータ側流路１６）を流れる冷却水を発熱体側流路１２及び熱交換器側流路２０を通過させずに循環用流路２２を通過させて循環させるための閉回路が形成される。一方、開閉弁２４ｂ，２５ｂを開けるとともに開閉弁２４ａ，２４ｃ，２５ａ，２５ｃを閉じることで第２冷却モードが選択される。第２冷却モードにおいては、図３に示すように、発熱体側流路１２とラジエータ１４との間で冷却水を循環させるための冷却回路が形成される。第２冷却モードにおいては、熱交換器側流路２０と他の流路との接続は断たれ、循環用流路２２と他の流路との接続も断たれる。
【００１５】
流路切替装置２４，２５により第１冷却モードが選択されている場合は、ウォーターポンプ１１を駆動して発熱体側流路１２と熱交換器１８との間で冷却水を循環させることで、発熱体１０の冷却を行うことができる。その場合は、空調装置２６の圧縮機を作動させて空調用冷媒を熱交換器１８へ供給して冷却水との熱交換を行うことで、発熱体１０の冷却を行う冷却水の熱を放出する。さらに、ウォーターポンプ１５を駆動することで、冷却水を発熱体側流路１２及び熱交換器側流路２０を通過させずにラジエータ１４と循環用流路２２との間で循環させることができ、循環する冷却水の熱をラジエータ１４で放出することができる。
【００１６】
一方、流路切替装置２４，２５により第２冷却モードが選択されている場合は、ウォーターポンプ１１またはウォーターポンプ１５を駆動して発熱体側流路１２とラジエータ１４との間で冷却水を循環させることで、発熱体１０の冷却を行うことができる。その場合は、発熱体１０の冷却を行う冷却水の熱はラジエータ１４で放出されるため、空調装置２６の圧縮機を停止させて空調用冷媒を熱交換器１８へ供給しない。
【００１７】
温度センサ２７は、発熱体１０の温度Ｔ１を検出する。温度センサ２８は、ラジエータ１４を通過する冷却水の温度Ｔ２を検出する。温度センサ２７，２８で検出された温度Ｔ１，Ｔ２は、電子制御装置（ＥＣＵ）３０に入力される。電子制御装置３０は、流路切替装置２４，２５による第１冷却モードと第２冷却モードの切り替え制御を行う。以下、電子制御装置３０が実行する処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。図４のフローチャートは、所定時間毎に繰り返し実行され、初期状態では、第２冷却モードが選択されているものとする。
【００１８】
図４のフローチャートでは、ステップＳ１０１において、流路切替装置２４，２５により第２冷却モードが選択されているか否かが判定される。第１冷却モードが選択されている場合（ステップＳ１０１の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０２に進み、第２冷却モードが選択されている場合（ステップＳ１０１の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０４に進む。
【００１９】
ステップＳ１０２では、温度センサ２８で検出された冷却水の温度（ラジエータ１４を通過する冷却水の温度）Ｔ２が基準温度Ｔｒｅｆ以下であるか否かが判定される。冷却水温度Ｔ２が基準温度Ｔｒｅｆよりも高い場合（ステップＳ１０２の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０３に進み、冷却水温度Ｔ２が基準温度Ｔｒｅｆ以下である場合（ステップＳ１０２の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０６に進む。
【００２０】
ステップＳ１０３では、温度センサ２７で検出された発熱体１０の温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔ１以上であるか否かが判定される。発熱体１０の温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔ１以上である場合（ステップＳ１０３の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０５に進み、発熱体１０の温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔ１よりも低い場合（ステップＳ１０３の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０６に進む。
【００２１】
ステップＳ１０４では、温度センサ２７で検出された発熱体１０の温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔ２以上（Ｔｓｅｔ２＞Ｔｓｅｔ１、Ｔｓｅｔ２＞Ｔｒｅｆ）であるか否かが判定される。発熱体１０の温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔ２以上である場合（ステップＳ１０４の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ１０５に進み、発熱体１０の温度Ｔ１が設定温度Ｔｓｅｔ２よりも低い場合（ステップＳ１０４の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ１０６に進む。
【００２２】
ステップＳ１０５では、流路切替装置２４，２５により第１冷却モードが選択される。既に第１冷却モードが選択されている場合は、第１冷却モードが維持され、第２冷却モードが選択されている場合は、流路切替装置２４，２５により第２冷却モードから第１冷却モードに切り替えられる。
【００２３】
ステップＳ１０６では、流路切替装置２４，２５により第２冷却モードが選択される。既に第２冷却モードが選択されている場合は、第２冷却モードが維持され、第１冷却モードが選択されている場合は、流路切替装置２４，２５により第１冷却モードから第２冷却モードに切り替えられる。
【００２４】
なお、ステップＳ１０２では、基準温度Ｔｒｅｆとして、発熱体１０の温度Ｔ１、あるいは熱交換器１８を通過する冷却水の温度（例えば温度センサにより検出）を用いることも可能である。また、ステップＳ１０３，Ｓ１０４では、発熱体１０の温度Ｔ１に代えて、発熱体１０の冷却を行う冷却水の温度（例えば温度センサにより検出）を用いることも可能である。
【００２５】
図４のフローチャートの処理によれば、発熱体１０の温度Ｔ１（または発熱体１０の冷却を行う冷却水の温度）が設定温度以上である場合は、流路切替装置２４，２５により第１冷却モードが選択される。第１冷却モードが選択され、発熱体側流路１２と熱交換器１８間を循環する冷却水によって発熱体１０の冷却を行っているときは、ラジエータ１４とラジエータ側流路１６と循環用流路２２による閉回路内で所定量の冷却水を循環させることで、閉回路内の冷却水の熱をラジエータ１４で放出して温度低下を促進させることができる。そして、ラジエータ１４を通過する冷却水の温度（閉回路内の冷却水の温度）Ｔ２が基準温度Ｔｒｅｆ以下に低下した場合は、流路切替装置２４，２５により第１冷却モードから第２冷却モードに切り替えることで、発熱体１０の冷却性能を確保しつつ、第１冷却モードの選択頻度を減らし、第２冷却モードの選択頻度を増やすことができる。第２冷却モードが選択され、発熱体側流路１２とラジエータ１４間を循環する冷却水によって発熱体１０の冷却を行っているときは、空調装置２６の圧縮機を作動させることなく発熱体１０の冷却を行うことができる。したがって、空調装置２６の圧縮機を停止させる頻度を増やす（熱交換器１８で冷却水と空調用冷媒との熱交換を行う頻度を減らす）ことができ、空調装置２６の圧縮機の作動による電気消費量を低下させることができる。
【００２６】
電子制御装置３０は、図５のフローチャートの処理に従って、流路切替装置２４，２５による第１冷却モードと第２冷却モードの切り替え制御を行うことも可能である。図５のフローチャートでは、ステップＳ２０１において、ラジエータ１４を通過する冷却水の温度Ｔ２が読み込まれ、ステップＳ２０２において、熱交換器１８を通過する冷却水の温度Ｔ３（例えば温度センサにより検出）が読み込まれる。ステップＳ２０３では、ラジエータ１４を通過する冷却水の温度Ｔ２が熱交換器１８を通過する冷却水の温度Ｔ３よりも低いか否かが判定される。Ｔ２＜Ｔ３の場合（ステップＳ２０３の判定結果がＹＥＳの場合）は、ラジエータ１４を通過する冷却水の方が熱交換器１８を通過する冷却水よりも冷却性能が高いため、ステップＳ２０４において、流路切替装置２４，２５により第２冷却モードが選択される。一方、Ｔ２≧Ｔ３の場合（ステップＳ２０３の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ２０５において、第２冷却モード選択後の冷却水温度Ｔ２が試算され、ステップＳ２０６において、この冷却水温度Ｔ２が外気温度Ｔｏｕｔ（例えば温度センサにより検出）よりも低いか否かが判定される。Ｔ２＜Ｔｏｕｔの場合（ステップＳ２０６の判定結果がＹＥＳの場合）は、ラジエータ１４を通過する冷却水が外気から吸熱して温度上昇するため、ステップＳ２０７において、流路切替装置２４，２５により第１冷却モードが選択される。一方、Ｔ２≧Ｔｏｕｔの場合（ステップＳ２０６の判定結果がＮＯの場合）は、ステップＳ２０８において、第２冷却モード選択後の冷却水温度Ｔ２が試算され、ステップＳ２０９において、この冷却水温度Ｔ２が冷却可能水温Ｔｐよりも低いか否かが判定される。発熱体１０がバッテリの場合は、例えばセル温度から冷却可能水温Ｔｐを設定し、発熱体１０がパワーコントロールユニットの場合は、冷却可能水温Ｔｐとして例えば絶対値を設定して判定する。Ｔ２≧Ｔｐの場合（ステップＳ２０９の判定結果がＮＯの場合）は、第２冷却モードでの冷却性能の確保が困難なため、ステップＳ２１０において、流路切替装置２４，２５により第１冷却モードが選択される。一方、Ｔ２＜Ｔｐ（ステップＳ２０９の判定結果がＹＥＳの場合）は、ステップＳ２１１において、流路切替装置２４，２５により第２冷却モードが選択される。
【００２７】
図５のフローチャートの処理によっても、第１冷却モードの選択時に、ラジエータ１４とラジエータ側流路１６と循環用流路２２による閉回路内で所定量の冷却水を循環させることで、閉回路内の冷却水の熱をラジエータ１４で放出して温度低下を促進させることができ、第１冷却モードの選択頻度を減らすことができる。その結果、空調装置２６の圧縮機を停止させる頻度を増やすことができる。
【００２８】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  発熱体、１１，１５  ウォーターポンプ、１２  発熱体側流路、１４  ラジエータ、１６  ラジエータ側流路、１７  冷却水タンク、１８  熱交換器、２０  熱交換器側流路、２２  循環用流路、２４，２５  流路切替装置、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ  開閉弁、２６  空調装置、２７，２８  温度センサ、３０  電子制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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