(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジン冷却ループ及び電力用電子装置冷却ループを統合することによって、重量、容積及びコストの節約を実現する【解決手段】本システムは、車両のエンジンに循環させるように構成された第１の流体を持つエンジン冷却ループと、車両の少なくとも１つの電力用電子装置部品に循環させるように構成された第２の流体を持つ電力用電子装置冷却ループとを含む。前記エンジン冷却ループは、前記電力用電子装置冷却ループから流体隔離されているが、前記電力用電子装置冷却ループと熱的に連通する。【選択図】図１
2014092160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン作動型ユニット用の冷却システムであって、
エンジン作動型ユニットのエンジンに循環させるように構成された第１の流体を持つエンジン冷却ループと、
前記エンジン作動型ユニットの少なくとも１つの電力用電子装置部品に循環させるように構成された第２の流体を持つ電力用電子装置冷却ループと、を有し、
前記エンジン冷却ループが、前記電力用電子装置冷却ループから流体隔離されているが、前記電力用電子装置冷却ループと熱的に連通していること、
を特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記エンジン冷却ループはサブクーラーを含んでいる、請求項１記載の冷却システム。
【請求項３】
更に、前記エンジン冷却ループ全体にわたって前記第１の冷却流体を循環させるように構成された第１のポンプと、
前記電力用電子装置冷却ループ全体にわたって前記第２の冷却流体を循環させるように構成された第２のポンプと
を有している請求項１記載の冷却システム。
【請求項４】
更に、電力用電子装置冷却ループ中の前記第２の流体を加熱するように構成された補助ヒータを有している請求項１記載の冷却システム。
【請求項５】
前記エンジン冷却ループは、前記第１の流体から熱を散逸させるように構成されたラジエータ及び冷却ファンを含んでいる、請求項１記載の冷却システム。
【請求項６】
前記エンジン冷却ループは、前記エンジン作動型ユニットの前記エンジンに付設されたターボチャージャからの圧縮燃焼空気を冷却するように構成された中間冷却器を含んでいる、請求項５記載の冷却システム。
【請求項７】
前記エンジン冷却ループ及び前記電力用電子装置冷却ループは、熱交換器を介して互いと熱的に連通している、請求項５記載の冷却システム。
【請求項８】
前記熱交換器は液体−液体熱交換器であり、これにより、前記第１の流体及び前記第２の流体の内の一方から前記第１の流体及び前記第２の流体の内の他方へ熱が伝達される、請求項７記載の冷却システム。
【請求項９】
前記冷却システムは更に、前記ラジエータと前記熱交換器との間で前記エンジン冷却ループ中に第１の弁を有し、該第１の弁は、前記エンジンから前記ラジエータを通った後の前記熱交換器への前記第１の流体の流れを制御するように構成されている、請求項７記載の冷却システム。
【請求項１０】
前記冷却システムは更に、前記エンジン冷却ループ中に第２の弁を有し、該第２の弁は、前記熱交換器へ直接に前記エンジンからの前記第１の流体の流れを制御するように構成されている、請求項９記載の冷却システム。
【請求項１１】
エンジン作動型ユニットのエンジン及び電力用電子装置を冷却するための方法であって、
前記エンジンから熱を除去するためにエンジン冷却ループに第１の流体を循環させる段階と、
前記電力用電子装置から熱を除去するために電力用電子装置冷却ループに第２の流体を循環させる段階と、
前記第２の流体から前記第１の流体へ熱を伝達することによって前記第２の流体を冷却する段階と、
を有する方法。
【請求項１２】
更に、電力用電子装置から散逸された熱を利用して、燃料、オイル及び水の内の少なくとも１つを含むエンジン用液体を加熱する段階を有する請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
更に、電力用電子装置の一部品及び前記第２の流体の内の少なくとも一方の温度を検知する段階、及び
前記部品又は前記第２の流体の温度が所定の下側閾値よりも低くなったときに前記第２の流体を加熱するように補助ヒータを作動する段階
を有している請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記エンジン冷却ループ及び前記電力用電子装置冷却ループは、互いから流体隔離されている、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記エンジン冷却ループ及び前記電力用電子装置冷却ループは互いと流体連通する、請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の流体を冷却する前記段階は、前記第１の流体及び前記第２の流体を液体−液体熱交換器に通す段階を含んでいる、請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
更に、前記電力用電子装置の一部品の温度が所定の下側閾値に達したときに、前記液体−液体熱交換器へ直接に前記エンジンからの前記第１の流体の流れを制御する段階、及び
前記第１の流体から前記第２の流体へ熱を伝達する段階
有している請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
更に、１つ以上の制御弁を介して前記熱交換器への前記第１の流体の流れを選択的に制御することによって、前記電力用電子装置冷却ループ中の前記第２の流体の温度を制御する段階を有している請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
第１の部品に循環させるように構成された第１の流体を持つ第１のループと、
第２の部品に循環させるように構成された第２の流体を持つ第２のループであって、前記第２の流体が前記第１の流体から流体隔離されている、第２のループと、
前記第１の流体及び前記第２の流体の内の一方から前記第１の流体及び前記第２の流体の内の他方へ熱を伝達するように構成された熱交換器と、
有する冷却システム。
【請求項２０】
前記第１の部品は車両のエンジンであり、また前記第２の部品は該車両の電力用電子装置部品である、請求項１９記載の冷却システム。
【請求項２１】
複数の第１の冷却通路を持つエンジンと、
複数の第２の冷却通路を持つ少なくとも１つの電力用電子装置部品と、
前記エンジン及び前記少なくとも１つの電力用電子装置部品と流体連通する熱交換器と、
前記エンジン及び前記少なくとも１つの電力用電子装置部品から熱を除去するために、前記エンジン、前記少なくとも１つの電力用電子装置部品及び前記熱交換器に冷却流体を循環させるように構成されたポンプと、
を有する冷却システム。
【請求項２２】
前記熱交換器が、前記エンジンと前記少なくとも１つの電力用電子装置部品との間の冷却流体流路に沿って配置されている、請求項２１記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般的に云えば、冷却システムに関するものである。他の実施形態は、内燃機関及び電力用電子装置のための冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
殆どの現代の鉄道用機関車はディーゼル電気機関車であり、その中の内燃機関（内燃エンジン）は、殆どの場合、ディーセル・エンジンであって、発電機を駆動し、その発電機の出力が牽引電動機に電力を供給して、機関車の車輪を回転させて動きを生じさせる。ディーセル・エンジンは、典型的には、ターボチャージャ付きディーセル・エンジンであって、様々なエンジン部品の温度を制限するために冷却システムを必要としている。従って、内燃機関は、エンジン部品から熱を除去するため、及び摩擦を減らすためにエンジン全体にわたって循環される潤滑油から熱を除去するために、冷却剤を循環させるための内部冷却通路を持つように設計されることが知られている。
【０００３】
同様に、鉱業などで用いられているような他のオフ・ハイウェー車両（ＯＨＶ）は、車両を推進し制動するために電動車輪を採用することがある。例えば、採鉱用ダンプ・トラックは、典型的には、大馬力のディーセル・エンジン（又は他のエンジン）と共に、交流発電機、主牽引用インバータ、及び車両の後輪内に収容された一対の車輪駆動装置を含んでいる。そのディーセル・エンジンは、交流発電機を駆動するために該交流発電機に直接結合される。交流発電機は主牽引用インバータに電力を供給し、該インバータ内では、電力用半導体スイッチが交流発電機出力電流を転流して、２つの車輪駆動装置の電動機に電力を供給する。
【０００４】
そこで、鉄道車両及び他のＯＨＶは、機械エネルギから電気エネルギへの変換を制御し管理するために、且つ機関車又は他の鉄道車両又は他のＯＨＶの牽引電動機への電力の供給を制御するために利用される電力用電子装置(power electronics) を含むことができる。これらの電力用電子装置もまた、寿命を最大にするために且つその適正な動作を保証するために冷却システムを必要とする。
【０００５】
従って、既存の機関車及び他のＯＨＶには、典型的には、エンジン冷却システムが装備されており、該エンジン冷却システムは、エンジン専用の液体−空気熱交換器、例えば、冷却ファンを備えた主ラジエータと、エンジン及び主ラジエータに冷却流体を循環させるポンプとを持つ。更に、電力用電子装置のために別個の冷却システムが利用される。この別個の冷却システムは、電力用電子装置専用の液体−空気熱交換器、例えば、冷却ファンを備えたラジエータと、電力用電子装置及びラジエータに冷却流体を循環させるポンプとを含む。
【０００６】
しかしながら、容易に理解されるように、それぞれ専用のラジエータ及び冷却ファンを持つ２つの別々の冷却ループを備えることは、全体として、冷却システムの重量、容積及びコストをかなり増大させることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７３３４４２２号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一実施形態は、エンジン作動型ユニット用の統合冷却システムに関する。このシステムは、エンジン作動型ユニットのエンジンに循環させるように構成された第１の流体を持つエンジン冷却ループと、前記エンジン作動型ユニットの少なくとも１つの電力用電子装置部品に循環させるように構成された第２の流体を持つ電力用電子装置冷却ループとを含む。前記エンジン冷却ループは、前記電力用電子装置冷却ループから流体隔離される（すなわち、それと流体が連通していない）が、前記電力用電子装置冷却ループと熱的に連通する。エンジン作動型ユニットは、機関車、他の鉄道車両、他のＯＨＶ、他の車両、又は発電するために原動力を供給するエンジンを持つ他のシステム（例えば、発電機システムなど）、並びに／或いは同様なものを表す。
【０００９】
別の実施形態では、エンジン作動型ユニットのエンジン及び電力用電子装置を冷却するための方法が提供される。本方法は、エンジンから熱を除去するためにエンジン冷却ループに第１の流体を循環させる段階と、電力用電子装置から熱を除去するために電力用電子装置冷却ループに第２の流体を循環させる段階と、前記第２の流体から前記第１の流体へ熱を伝達することによって前記第２の流体を冷却する段階とを含む。
【００１０】
別の実施形態では、冷却システムが提供される。本冷却システムは、第１の部品に循環させるように構成された第１の流体を持つ第１のループと、第２の部品に循環させるように構成された第２の流体を持つ第２のループと、前記第１の流体及び前記第２の流体の内の一方から前記第１の流体及び前記第２の流体の内の他方へ熱を伝達するように構成された熱交換器とを含む。前記第１の流体及び前記第２の流体は互いから流体隔離されている（すなわち、互いと流体が連通していない）。
【００１１】
更に別の実施形態では、冷却システムが提供される。本冷却システムは、複数の第１の冷却通路を持つエンジンと、複数の第２の冷却通路を持つ少なくとも１つの電力用電子装置部品と、前記エンジン及び前記少なくとも１つの電力用電子装置部品と流体連通する熱交換器と、前記エンジン及び前記少なくとも１つの電力用電子装置部品から熱を除去するために、前記エンジン、前記少なくとも１つの電力用電子装置部品及び前記熱交換器に冷却流体を循環させるように構成されたポンプとを含む。
【００１２】
添付の図面を参照した、下記の限定ではない様々な実施形態の説明からより良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従った冷却システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に従った、エンジン作動型ユニットのエンジン及び電力用電子装置を冷却するための方法を例示する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の模範的な実施形態について詳しく説明するが、その例を添付の図面に示す。可能な限り、同じ又は同様な要素を表すために図面全体を通じて同じ参照数字が用いられている。本発明の模範的な実施形態を鉄道車両及び他のＯＨＶに関して記述するが、本発明の実施形態はまた、一般的に、車両に用いるために適用可能である。更に、本発明の実施形態は、冷却を必要とする内燃機関及び任意の他の補助部品（例えば、関連した電力用電子装置）を含む任意の種類の機械（動力用又は非動力用）に等しく適用可能である。（前に述べたように、このような車両及び他の機械は、エンジン作動型ユニットと呼ぶ）。例えば、本発明の実施形態は、専用の電力用電子装置を持つ採鉱事業に利用される坑内機械、並びに掘削事業に利用される発電設備（例えば、据え付け発電機）、油圧破砕リグなどに適用可能である。しかしながら、以下に記載の模範的な実施形態では、本発明は、エンジンへの燃焼空気を圧縮するためのターボ過給機又は圧縮機を持っていて、圧縮された燃焼空気が中間冷却器によって冷却されるようなディーセル・エンジンのような内燃機関を持つ車両に利用する場合について記述される。
【００１５】
図１について説明すると、本発明は、エンジン及び電力用電子装置のための機能的に別々の冷却システムを設ける必要性を無くした統合冷却システム１００を提供する。本書で用いられる用語「電力用電子装置(power electronics) 」とは、電力を変換し制御するために用いられる電子装置を意味する。図１に示されているように、冷却システム１００は、エンジン冷却ループ１０２及び電力用電子装置冷却ループ１０４を含み、これらは液体−液体熱交換器１０６を介して熱的に相互接続される。本書で用いられる用語「熱的に接続される」、「熱的に相互接続される」及び「熱的に連通する」とは、２つの物理的システム又は構成部品が、このようなシステム又は構成部品の間で熱エネルギ及び熱を伝達するような態様で関連付けられていることを意味する。
【００１６】
図１に示されているように、エンジン冷却ループ１０２は、鉄道車両又は他のエンジン作動型ユニットのエンジン１０８と、エンジン冷却ループ１０２全体にわたって第１の冷却流体を循環させるためのポンプ１１０と、冷却ファン１１６が付設されているラジエータ１１２（例えば、第１の液体−空気熱交換器）及びサブクーラー１１４（例えば、第２の液体−空気熱交換器）と、中間冷却器１１８（例えば、第３の液体−空気熱交換器）と、液体−液体熱交換器１０６とを含む。一実施形態では、第１の冷却流体は水である。他の実施形態では、第１の冷却流体は、本発明のより広範な面から逸脱せずに、当該分野で知られている他の種類の流体にすることができる。一実施形態では、ポンプ１１０は、遠心ポンプとすることがができるが、本発明のより広範な面から逸脱せずに、当該分野で知られている他の種類のポンプも利用することができる。
【００１７】
一実施形態では、エンジン冷却ループ１０２は、多数のサブループ又は流路を含む。例えば、第１の、すなわち、主サブループＡが、エンジン１０８からラジエータ１１２を通ってエンジン１０８へ戻る冷却流体の流れによって規定される。動作について説明すると、ポンプ１１０が冷却流体をエンジン１０８に循環させて、エンジン・シリンダによって発生された熱を除去する（すなわち、エンジン・シリンダによって発生された熱が冷却流体へ伝達される）。次いで、冷却流体はラジエータ１１２の中を通り、これによって、吸収した熱を、冷却ファン１１６によって発生された空気の流れによって大気へ散逸させる。次いで、冷却された流体がエンジン１０８に再循環されて、再び発生された熱を除去する。
【００１８】
第２の、すなわち、チャージ空気冷却サブループＢが、エンジン１０８から順に、ラジエータ１１２、サブクーラー１１４及び中間冷却器１１８を通って、最終的にエンジン１０８へ戻る冷却流体の流れによって規定される。動作について説明すると、ポンプ１１０が、上述した態様で、冷却流体をエンジン１０８に循環させて、エンジン１０８内の過大な熱を冷却流体へ伝達させ、次いでラジエータ１１２に通して冷却流体を冷却する。しかしながら、エンジン１０８へ戻る経路を辿る代わりに、冷却流体の幾分かはサブクーラー１１４に導かれて、該冷却流体から更に多くの熱を除去する。冷却流体がサブクーラー１１４を出た後、該冷却流体は中間冷却器１１８に通され、これによって、中間冷却器１１８はターボチャージャを出た圧縮燃焼空気を冷却し、その後、このような空気は燃焼に用いられる場合にエンジン・シリンダに注入される。中間冷却器１１８を出た後、冷却流体は、エンジン１０８を出たときよりも遙かに低い温度になっていて、再びエンジン１０８を通る経路を辿り、熱伝達プロセスを繰り返す。
【００１９】
第３のサブループＣが、エンジン１０８から順に、ラジエータ１１２、サブクーラー１１４及び液体−液体熱交換器１０６を通って、エンジン１０８へ戻る冷却流体の流れによって規定される。動作について説明すると、ポンプ１１０が、上述した態様で、冷却流体をエンジン１０８に循環させて、エンジン１０８内の過大な熱を冷却流体へ伝達させ、次いでラジエータ１１２及びサブクーラー１１４に通して冷却流体を冷却する。しかしながら、第２のサブループＢによって規定された流路に従う代わりに、冷却された冷却流体の幾分かは、液体−液体熱交換器１０６へ選択的に送られて該熱交換器１０６を通り、その後にエンジン１０８へ戻ることができる。一実施形態では、サブクーラー１１４から液体−液体熱交換器１０６への冷却流体の流れは、後で述べるように、第１の制御弁１２０の選択的作動によって調整することができる。以下に述べるように、熱を、電力用電子装置冷却ループ１０４から液体−液体熱交換器１０６内のエンジン冷却ループ１０２の冷却流体へ伝達することができる。これに関して、エンジン冷却ループ１０２及び電力用電子装置冷却ループ１０４は互いと熱的に連通している。
【００２０】
更に図１に示されているように、エンジン冷却ループ１０２の第４の、すなわち、電子装置部品加熱サブループＤが、前に述べたように、エンジン１０８からラジエータ１１２を通る冷却流体の流れによって規定される。主サブループＡの流路に従ってエンジン１０８へ戻る経路、又はサブクーラー１１４を通る経路を辿る代わりに、冷却流体の一部分が、第２の制御弁１２２を開くことによって、液体−液体熱交換器１０６へ直接送られる。液体−液体熱交換器１０６を通った後、冷却流体は第３の冷却ループからの（熱交換器１０６を出た後の）冷却流体の流れと合流して、エンジン１０８へ戻る経路を辿る。一実施形態では、第４のサブループＤは、以下に述べるように、低温の気候での車両の運転時に電力用電子装置を加熱するために利用することができる。
【００２１】
更に図１について説明すると、電力用電子装置冷却ループ１０４は、該電力用電子装置冷却ループ１０４中の第２の冷却流体を、ヒータ１２６、電力用電子装置（例えば、電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２）及び液体−液体熱交換器１０６に循環させるための第２のポンプ１２４を含む。一実施形態では、第２の冷却流体は水である。他の実施形態では、第２の冷却流体は、本発明のより広範な面から逸脱せずに、当該分野で知られている他の種類の流体にすることができる。一実施形態では、ポンプ１２４は、遠心ポンプとすることがができるが、本発明のより広範な面から逸脱せずに、当該分野で知られている他の種類のポンプも利用することができる。
【００２２】
動作について説明すると、第２のポンプ１２４は第２の冷却流体を電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２に循環させて、それらから熱を除去する。このように電子装置部品１２８，１３０，１３２から熱が伝達された冷却流体は、次いで、液体−液体熱交換器１０６を通る。この態様では、電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２から取り去られた熱は、熱交換器１０６を介して、エンジン冷却ループ１０２中の第１の冷却流体へ伝達される。電力用電子装置冷却ループ１０４中のこのようにして冷却された第２の流体は、次いで、電子装置部品１２８，１３０，１３２に再循環されて、熱伝達冷却プロセスが繰り返される。
【００２３】
前に述べたように、エンジン冷却ループ１０２及び電力用電子装置冷却ループ１０４は熱交換器１０６を介して統合される。容易に理解されるように、熱交換器１０６は、各冷却ループ１０２、１０４中の冷却流体を互いから物理的に分離した状態に留めることができるが、それぞれの冷却流体を熱的に接続して、電力用電子装置からの熱を散逸させることができる。その上、エンジン冷却ループ１０２及び電力用電子装置冷却ループ１０４を統合することによって、重量、容積及びコストのかなりの節約を実現することができる。詳しく述べると、２つの冷却ループを統合することによって、（典型的には、既存の電力用電子装置冷却システム内に存在する）電力用電子装置を冷却するための専用のラジエータ及びファン集成装置を省略することができる。
【００２４】
容易に理解されるように、非常に低温の環境では、電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２は、動作中に発生する熱よりも遙かに速く熱を失うことがある。電力用電子装置は低い温度では効率よく又は全く動作できないので、 このような電力用電子装置を最小の動作温度に維持することが必要である。この問題に対する既存の解決策は、低温の気候では電力用電子装置を加熱するために専用の燃料作動型ヒータを使用することであった。しかしながら、本発明では、何らの余分な燃料を使用することなくこの問題を解決して、コストを更に削減する。図１を参照して、詳しく述べると、エンジン冷却ループ１０２の冷却流体が、電力用電子装置冷却ループ１０４から余分な熱を取り去るのに加えて、低温環境において電力用電子装置を加熱するためにも利用できることである。
【００２５】
一実施形態では、第３のサブループＣを利用することにより、低温環境において電力用電子装置１２８，１３０，１３２に必要な熱を供給することができる。詳しく述べると、弁１２０をその開放位置へ制御することにより、エンジン１０８からの幾分かの熱を未だ運んでいる（サブクーラー１１４を出る）エンジン冷却ループ１０２中の冷却流体が、熱交換器１０６に入って、エンジンから運ばれた熱を電力用電子装置冷却ループ１０４中の相対的に低い温度の流体へ伝達するようにすることができる。この流体は、次いで、電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２に循環されて、これらの部品を最小動作温度よりも高い温度に維持する。
【００２６】
別の実施形態では、第４のサブループＤを利用することにより、電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２に追加の熱を供給することができる。詳しく述べると、弁１２０の代わりに又は弁１２０に加えて、弁１２２をその開放位置へ制御することにより、エンジン１０８から熱を吸収した冷却流体が、熱交換器１０６に入ることができ、これによって、エンジン冷却ループ１０２中の流体によって運ばれる該吸収した熱が電力用電子装置冷却ループ１０４中の相対的に低い温度の流体へ伝達される。電力用電子装置冷却ループ１０４中の流体によって吸収された熱は、次いで、電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２へ運ばれて伝達されて、これらの部品を最適な動作温度に維持することができる。容易に理解されるように、第３のサブループＣ中の流体が熱交換器１０６に入る前にサブクーラー１１４を通るので、第４のサブループＤ中の流体は第３のサブループＣ中の流体よりも高い温度である。このような場合、第３のサブループＣは、電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２の温度の僅かな増加が望ましいときのみ利用することができ、また第４のサブループＤは、温度のより大幅な増加が必要なときに利用することができる。
【００２７】
一実施形態では、弁１２０及び１２２は、電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２の温度（１つ又は複数）が所定の閾値（１つ又は複数）よりも下がったときに開放するように構成された（例えば、開放するように制御される）温度制御型弁とすることができる。これに関して、電力用電子装置部品に関連して１つ以上の温度センサ（図示せず）を設け、これらの温度センサは、電力用電子装置の温度を監視して、このような温度を表す信号を（マイクロプロセッサのような）制御ユニット（図示せず）へ伝送するように構成することができる。制御ユニットは、検知された温度に応じて弁１２０及び１２２をそれらのそれぞれの開放及び閉成位置へ制御するように構成することができる。
【００２８】
更に、エンジン冷却ループ１０２の流体から電力用電子装置冷却ループ１０４の流体へ伝達される熱が電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２を最小動作温度に維持するのに充分でないような極端に低い温度の環境では、電力用電子装置冷却ループ１０４はまた、管路ヒータなどのようなヒータ１２６を含むことができ、ヒータ１２６は、エンジン冷却ループ１０２の流体によって供給される熱（すなわち、第３及び第４のサブループＣ及びＤからの熱）を補うように選択的に作動することができる。詳しく述べると、ヒータ１２６は、電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２の温度を所望の動作範囲内に維持するために、電力用電子装置冷却ループ１０４中の流体を更に温めるように選択的に作動することができる。
【００２９】
容易に理解されるように、エンジン冷却ループ１０２及び電力用電子装置冷却ループ１０４中の冷却流体を互いに物理的に隔離すると共に、両者の間の熱的連通（すなわち、熱伝達）を可能にすることにより、必要なときに、電力用電子装置部品の加熱及び冷却が容易になる。更に、弁１２０及び１２２の開閉を介して熱交換器１０６への第３及び第４のサブループ中の冷却流体の通路を能動制御する能力と、電力用電子装置冷却ループ１０４中にヒータ１２６を含めたことにより、電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２の加熱及び冷却をより一層精密に制御し得る。このような能動制御は、電力用電子装置の温度を好ましい動作範囲内に維持するのを容易にし、これによって熱サイクルを最小にし且つ寿命を増加させる。実際に、この能動温度制御は、電力用電子装置の寿命を最大にするように最適化することができる。
【００３０】
一実施形態では、図１に示されているように、電力用電子装置冷却ループ１０４はまた、熱管理ユニット１３４を含むことができる。電力用電子装置部品１２８，１３０，１３２から散逸された熱は熱管理ユニット１３４に伝送することができ、熱管理ユニット１３４は、非常に低温の気候においてエンジン・オイル温度を加熱し維持するために利用することができる。更に、熱管理ユニット１３４は、必要なときに、エンジン用液体、例えば、燃料、オイル、水などを加熱するために利用することができ、これは、特に低温状態で運転するときに、燃料及びエンジン摩耗を低減する。
【００３１】
一実施形態では、統合冷却システム１００は更に、冷却性能を増大するために、電力用電子装置冷却ループ１０４中に専用の液体−空気熱交換器（図示せず）を含むことができる。
【００３２】
図１は、エンジン冷却ループ１０２から流体隔離されている（しかし、それと熱的に統合されている）電力用電子装置冷却ループ１０４を持つ統合冷却システム１００を例示しているが、一実施形態では、液体−液体熱交換器１０６は、システムから省略することができる。容易に理解されるように、このような実施形態では、電力用電子装置冷却ループ及びエンジン冷却ループは流体接続される、すなわち、もはや熱交換器１０６によって隔離されない。詳しく述べると、この実施形態では、第１の流体が１つのループ（例えば、エンジン冷却ループ１０２）に流れる流体部分であり、また第２の流体が他のループ（例えば、電力用電子装置冷却ループ１０４）に流れる流体部分であり、また、２つの流体の間の熱交換が流体の混合によって行われる。
【００３３】
図２について説明すると、エンジン作動型ユニットのエンジン及び電力用電子装置を冷却するための方法２００が例示されている。段階２０２に示されているように、第１の流体をエンジン作動型ユニットのエンジン冷却ループに循環させる。段階２０４において、第２の流体をエンジン作動型ユニットの電力用電子装置冷却ループに循環させる。次いで、段階２０６において、前に述べたように、熱を第２の流体から第１の流体へ伝達する。容易に理解されるように、第２の流体から第１の流体へ熱を伝達することにより、第２の流体を実効的に冷却する。
【００３４】
本発明の一実施形態は、車両又はエンジン作動型ユニットのための冷却システムに関する。このシステムは、エンジン作動型ユニットのエンジンに循環させるように構成された第１の流体を持つエンジン冷却ループと、前記エンジン作動型ユニットの少なくとも１つの電力用電子装置部品に循環させるように構成された第２の流体を持つ電力用電子装置冷却ループとを含む。前記エンジン冷却ループは、前記電力用電子装置冷却ループから流体隔離されているが、前記電力用電子装置冷却ループと熱的に連通する。
【００３５】
一実施形態では、前記エンジン冷却ループは、前記第１の流体から熱を散逸させるように構成されたラジエータ及び冷却ファンを含む。
【００３６】
一実施形態では、前記エンジン冷却ループは、車両又は他のエンジン作動型ユニットの前記エンジンに付設されたターボチャージャからの圧縮燃焼空気を冷却するように構成された中間冷却器を含むことができる。
【００３７】
一実施形態では、前記エンジン冷却ループ及び前記電力用電子装置冷却ループは熱交換器を介して互いと熱的に連通する。一実施形態では、前記熱交換器は液体−液体熱交換器とすることができ、これによって、前記第１の流体及び前記第２の流体の内の一方から前記第１の流体及び前記第２の流体の内の他方へ熱が伝達される。
【００３８】
一実施形態では、前記システムは、前記ラジエータと前記熱交換器との間で前記エンジン冷却ループ中に第１の弁を含むことができる。この弁は、前記エンジンから前記ラジエータを通った後の前記熱交換器への前記第１の流体の流れを制御するように構成することができる。
【００３９】
更に別の実施形態では、前記システムは、前記エンジン冷却ループ中に第２の弁を含むことができ、この第２の弁は、前記熱交換器へ直接に前記エンジンからの前記第１の流体の流れを制御するように構成される。
【００４０】
前記システムの別の実施形態では、前記エンジン冷却ループはサブクーラーを含む。
【００４１】
一実施形態では、前記システムはまた、前記エンジン冷却ループ全体にわたって前記第１の冷却流体を循環させるように構成された第１のポンプと、前記電力用電子装置冷却ループ全体にわたって前記第２の冷却流体を循環させるように構成された第２のポンプとを含む。
【００４２】
別の実施形態では、電力用電子装置冷却ループ中の前記第２の流体を加熱するように構成された補助ヒータを設けることができる。
【００４３】
別の実施形態では、エンジン作動型ユニットのエンジン及び電力用電子装置を冷却するための方法が提供される。本方法は、エンジンから熱を除去するためにエンジン冷却ループに第１の流体を循環させる段階と、電力用電子装置から熱を除去するために電力用電子装置冷却ループに第２の流体を循環させる段階と、前記第２の流体から前記第１の流体へ熱を伝達することによって前記第２の流体を冷却する段階とを含む。
【００４４】
一実施形態では、前記第２の流体を冷却する前記段階は、前記第１の流体及び前記第２の流体を液体−液体熱交換器に通す段階を含む。
【００４５】
一実施形態では、前記エンジン冷却ループ及び前記電力用電子装置冷却ループは、互いから流体隔離されている。
【００４６】
別の実施形態では、前記エンジン冷却ループ及び前記電力用電子装置冷却ループは、互いと流体連通する。
【００４７】
一実施形態では、前記方法は更に、電力用電子装置から散逸された熱を利用して、燃料、オイル及び水の内の少なくとも１つを含むエンジン用液体を加熱する段階を含むことができる。
【００４８】
別の実施形態では、前記方法は、電力用電子装置の一部品及び前記第２の流体の内の一方の温度を検知する段階、及び前記部品又は前記第２の流体の温度が所定の下側閾値よりも低くなったときに前記第２の流体を加熱するように補助ヒータを作動する段階を含むことができる。
【００４９】
更に別の実施形態では、前記方法は、前記電力用電子装置の一部品の温度が所定の下側閾値に達したときに、前記液体−液体熱交換器へ直接に前記エンジンからの前記第１の流体の流れを制御する段階、及び前記第１の流体から前記第２の流体へ熱を伝達する段階を含むことができる。
【００５０】
別の実施形態では、前記方法は更に、１つ以上の制御弁を介して前記熱交換器への前記第１の流体を選択的に制御することによって、前記電力用電子装置冷却ループ中の前記第２の流体の温度を制御する段階を含むことができる。
【００５１】
別の実施形態では、冷却システムが提供される。本冷却システムは、第１の部品に循環させるように構成された第１の流体を持つ第１のループと、第２の部品に循環させるように構成された第２の流体を持つ第２のループと、前記第１の流体及び前記第２の流体の内の一方から前記第１の流体及び前記第２の流体の内の他方へ熱を伝達するように構成された熱交換器とを含む。前記第１の流体及び前記第２の流体は互いから流体隔離されている。
【００５２】
一実施形態では、前記第１の部品は車両のエンジンであり、また前記第２の部品は該車両の電力用電子装置部品である。
【００５３】
更に別の実施形態では、冷却システムが提供される。本冷却システムは、複数の第１の冷却通路を持つエンジンと、複数の第２の冷却通路を持つ少なくとも１つの電力用電子装置部品と、前記エンジン及び前記少なくとも１つの電力用電子装置部品と流体連通する熱交換器と、前記エンジン及び前記少なくとも１つの電力用電子装置部品から熱を除去するために、前記エンジン、前記少なくとも１つの電力用電子装置部品及び前記熱交換器に冷却流体を循環させるように構成されたポンプとを含む。
【００５４】
一実施形態では、前記熱交換器は、前記エンジンと前記少なくとも１つの電力用電子装置部品との間の流体流路に沿って配置される。
【００５５】
ここで、上記の記載が説明のためのものであって、制限するためのものではないことを理解されたい。例えば、上述の様々な実施形態（及び／又はその様々な側面）は互いと組み合わせて用いることができる。その上、特定の状況又は構成要素を本発明の範囲から逸脱せずに本発明の教示に適合させるように多くの修正を為すことができる。本書で述べた構成要素の寸法及び種類は本発明のパラメータを規定することを意図しているが、それらは制限ではなく、模範的な実施形態である。上記の説明を検討すると、当業者には多くの他の実施形態が明らかであろう。従って、発明の範囲は、「特許請求の範囲」の記載と共に、該記載と等価な全ての範囲を参照して決定すべきである。「特許請求の範囲」の記載では、「含む」及び「その場合において」と云うような用語は「有する」及び「その場合」と云うような用語とそれぞれ等価なものとして用いられている。更に、特許請求の範囲の記載において、「第１」、「第２」、「第３」、「上側」、「下側」、「底部」、「頂部」などの用語は単にラベルとして用いられていて、それらの対象について数又は位置に関する要件を課しているものではない。更に、特許請求の範囲が「手段＋機能」形式で記載されていず、また特許請求の範囲は、構造についての記載のない機能の記述の後に用語「手段」を用いて表現していないなら、米国特許法３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．ξ１１２、第６項に基づいて解釈されるべきではない。
【００５６】
本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明の幾つかの実施形態を開示するために、また当業者が任意の装置又はシステムを作成し使用し、任意の採用した方法を遂行すること含めて、本発明の実施形態を実施できるようにするために、様々な例を使用した。本発明の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【００５７】
本書に用いられるような、単数形で表され且つ数を特記していない要素及び段階は、特に明記していない限り、複数の該要素及び段階を排除するものではないことを理解されたい。更に、本発明の「一実施形態」と云う場合、これは、そこに記載した特徴を同様に取り入れている更に別の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図してはいない。また更に、特定の特性を持つ１つ又は複数の要素を「有する」、「含む」又は「持っている」実施形態は、特に否定しない限り、その特性を持たない追加の同様な要素を含むことができる。
【００５８】
冷却システムにおいて、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに或る特定の変更を行うことができるので、上記の記載の又は添付図面に示されている内容は全て、単に発明の概念を説明する例として解釈されるべきであって、本発明を制限するものとして解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００５９】
１００  統合冷却システム
１０２  エンジン冷却ループ
１０４  電力用電子装置冷却ループ
１０６  液体−液体熱交換器
１０８  エンジン
１１０  ポンプ
１１２  ラジエータ
１１４  サブクーラー
１１６  冷却ファン
１１８  中間冷却器
１２０  第１の制御弁
１２２  第２の制御弁
１２４  第２のポンプ
１２６  ヒータ
１２８、１３０、１３２  電力用電子装置部品
１３４  熱管理ユニット
２０２  第１の流体をエンジン冷却ループに循環させる
２０４  第２の流体を電力用電子装置冷却ループに循環させる
２０６  熱を第２の流体から第１の流体へ伝達する
【図１】
2014092160.tif 000003
【図２】
2014092160.tif 000004