(57)【要約】【課題】車両ユニットで発生した熱を冷却する車両冷却システムにおいて、熱交換器における熱衝撃の発生を防止する。【解決手段】本発明の車両冷却システム１は、発熱源である車両ユニット２で暖められた冷却水を冷却する熱交換器４と、熱交換器４に冷却風を送風する冷却ファン５と、熱交換器４への冷却経路と熱交換器４をバイパスする冷却経路とを切り替える三方弁８と、冷却経路に冷却水を循環させる冷却水ポンプ３とを備え、コントローラ１２が、熱交換器４における冷却水温度と車両ユニット２の冷却水出口温度とに基づいて、冷却ファン５、冷却水ポンプ３、三方弁８のうちの少なくとも１つを制御して熱衝撃の発生を防止するようにした。【選択図】      図１
2006224879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ユニットで暖められた冷却水を冷却する熱交換器と、
前記熱交換器に冷却風を送風する冷却ファンと、
循環する冷却水を前記熱交換器へ流す冷却経路と前記熱交換器へ流さずにバイパスする冷却経路とを切り替える三方弁と、
前記冷却経路に冷却水を循環させる冷却水ポンプと、
前記熱交換器における冷却水温度および前記車両ユニットにおける冷却水出口温度に基づいて、前記冷却ファン、前記冷却水ポンプ、前記三方弁のうちの少なくとも１つを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする車両冷却システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記熱交換器における冷却水温度および前記車両ユニットにおける冷却水出口温度に基づいて、前記熱交換器に流入する冷却水の流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両冷却システム。
【請求項３】
前記三方弁は冷却経路の切り替えと開速度とが電子制御可能に構成され、
前記制御手段は、前記熱交換器における冷却水温度および前記車両ユニットにおける冷却水出口温度に基づいて、前記三方弁を前記熱交換器側の冷却経路へ切り替える際の開速度を制御することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の車両冷却システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記熱交換器における冷却水温度と前記車両ユニットにおける冷却水出口温度との温度差が大きくなるにしたがって、前記三方弁を前記熱交換器側の冷却経路へ切り替える際の開速度を遅くすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両冷却システム。
【請求項５】
前記冷却水ポンプは回転数が電子制御可能に構成され、
前記制御手段は、前記冷却水ポンプの回転数を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両冷却システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記冷却水ポンプの回転数と前記冷却ファンの回転数を同時に制御することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両冷却システム。
【請求項７】
前記制御手段は、前記熱交換器を通過する冷却風の風量を制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両冷却システム。
【請求項８】
前記制御手段は、前記三方弁が前記熱交換器側に開くよりも先に前記冷却ファンの回転数を上昇させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両冷却システム。
【請求項９】
前記制御手段は、当該車両冷却システムが搭載された車両の車速に基づいて前記冷却ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の車両冷却システム。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記熱交換器に流入する冷却水の流量と前記熱交換器を通過する冷却風の風量とを同時に制御することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の車両冷却システム。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記熱交換器の冷却水温度の代わりに外気温に基づいて制御することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の車両冷却システム。
【請求項１２】
前記熱交換器は複数の熱交換器を一体にした熱交換器であり、
前記制御手段は、前記複数の熱交換器のうちのいずれか１つの熱交換器の冷却水温度と前記車両ユニットにおける冷却水出口温度に基づいて、前記冷却ファン、前記冷却水ポンプ、前記三方弁のうちの少なくとも１つを制御することを特徴とする車両冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両ユニットで発生した熱を冷却する車両冷却システムに係り、特に熱交換器における熱衝撃を防止する車両冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、開発が行われている燃料電池車では高効率の運転が行われ、ガソリン車に比べて水放熱量が多いため大型の熱交換器が用いられている。
【０００３】
このような燃料電池車の冷却システムでは、燃料電池などの車両ユニットに冷却水を循環させて冷却しており、この冷却水は冷却水ポンプによって冷却水経路を循環し、車両ユニットで温度上昇した冷却水が熱交換器に送られて放熱されるように構成されている。このとき、車両ユニットにおける冷却水出口温度を検出して、この出口温度が規定値以上のときには冷却水経路に設けられた三方弁を熱交換器側に切り替えて冷却水を冷却するようにしている。また、冷却水の出口温度が規定値未満のときには三方弁をバイパス側に切り替えて冷却水が熱交換器をバイパスするようにしている。
【０００４】
上記のような車両の冷却システムの従来例として、例えば特開２００３−２３９７４５号公報（特許文献１）が開示されている。
【０００５】
この従来例では、エンジン冷却水の温度変化によって自動的に開閉するサーモスタットを備え、このサーモスタットの開閉によってラジエータに流れる冷却水の流量を調節し、エンジン温度を制御している。
【０００６】
また、上述したような車両の冷却システムで利用される熱交換器の従来例として、例えば特開２００４−２９３９８２号公報（特許文献２）が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２３９７４５号公報
【特許文献２】特開２００４−２９３９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような車両の冷却システムでは、電子制御可能な三方弁や冷却水ポンプ、冷却ファンなどを用いており、水温を一定に保つためにそれぞれの回転数や開閉度を精度よく制御している。
【０００８】
ところが、車両ユニットの冷却水出口温度が高くなった場合には三方弁は瞬時に熱交換器側に開くので、熱交換器内の冷却水温度と車両ユニットの冷却水出口温度の温度差が大きい場合には熱交換器に熱衝撃が発生してしまうという問題点があった。
【０００９】
とくに、燃料電池車のように高効率の運転が行われると熱交換器が大型になるので、熱交換器内に温度差が発生しやすくなり、熱衝撃性が悪くなる。また、横流れ型の熱交換器では一般に熱交換器チューブ部分の長さが長くなるので、チューブの伸び量が大きくなり熱衝撃性が悪くなる。さらに、燃料電池車やハイブリット車では複数の冷却経路を持っているので、複数の熱交換器を一体にした熱交換器を用いる場合があり、この場合にはそれぞれの熱交換器を溶接した部分の熱衝撃性が悪くなってしまう。
【００１０】
これに対して、上述した特許文献１に開示された従来例のシステムは、冷却効率を向上させることを目的としており、熱衝撃の影響を考慮していないので、熱衝撃性に対する熱交換器単体の耐熱温度差を超えるような温度差（例えば４０°以上）の冷却水がラジエータに流れ込んでしまうおそれがあった。
【００１１】
また、特許文献２に開示された従来例では、熱衝撃に耐えられるようにするために熱交換器の構造を強固にする必要があり、コスト高や重量増加などの別の問題が発生することになる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するために、本発明の車両冷却システムは、車両ユニットで暖められた冷却水を冷却する熱交換器と、前記熱交換器に冷却風を送風する冷却ファンと、循環する冷却水を前記熱交換器へ流す冷却経路と前記熱交換器へ流さずにバイパスする冷却経路とを切り替える三方弁と、前記冷却経路に冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記熱交換器における冷却水温度および前記車両ユニットにおける冷却水出口温度に基づいて、前記冷却ファン、前記冷却水ポンプ、前記三方弁のうちの少なくとも１つを制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る車両冷却システムでは、熱交換器における冷却水温度と車両ユニットの冷却水出口温度に基づいて、冷却ファン、冷却水ポンプ、三方弁のうちの少なくとも１つを制御するようにしたので、熱交換器の冷却水温度と車両ユニットの出口温度との温度差が大きく、熱交換器に熱衝撃が発生する可能性が高いときには冷却水の流量と冷却風の風量を制御することができ、これによって熱交換器内に急激な温度差を発生させずに熱衝撃による熱交換器の破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係わる車両冷却システムの実施例を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、実施例１に係る車両冷却システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施例の車両冷却システム１は、発熱源となる燃料電池やモータなどの車両ユニット２と、冷却水を循環させる冷却水ポンプ３と、冷却水の熱を放熱する熱交換器４と、熱交換器４に冷却風を送風する冷却ファン５と、冷却配管６を循環してきた冷却水の冷却経路を熱交換器４側とバイパス経路７側に切り替える三方弁８と、車両ユニット２の冷却水出口温度を検出する出口温度センサ９と、車両ユニット２の冷却水入口温度を検出する入口温度センサ１０と、熱交換器４の冷却水温度を検出する熱交換器温度センサ１１と、各温度センサによって検出された冷却水温度に基づいて冷却水ポンプ３や冷却ファン５、三方弁８を制御するコントローラ１２とから構成されている。
【００１６】
冷却水ポンプ３は、冷却水を循環させるウォーターポンプであり、コントローラ１２によって回転数が電子制御されている。
【００１７】
熱交換器４は、ラジエータなどの通常の放熱装置であって、冷却ファン５から送風される冷却風によって冷却水の熱を放熱させて温度を下げている。
【００１８】
冷却ファン５は、コントローラ１２によって回転数が電子制御され、熱交換器４に冷却風を送風している。
【００１９】
三方弁８は、冷却配管６を循環してきた冷却水の冷却経路を熱交換器４側とバイパス経路７側とに切り替えており、コントローラ１２によって弁の切り替え方向、及び弁の開速度が電子制御されている。この三方弁８は、内部の弁をいずれか一方の冷却経路側に開く（これと連動して他方の冷却経路側を閉じる）ことで経路の切り替えを行っており、とくに弁を熱交換器４側の冷却経路へ切り替える際の開速度は無段階に制御されている。
【００２０】
出口温度センサ９は、車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯを検出し、検出信号をコントローラ１２に出力している。
【００２１】
入口温度センサ１０は、車両ユニット２の冷却水入口温度ＴＷＩを検出し、検出信号をコントローラ１２に出力している。
【００２２】
熱交換器温度センサ１１は、熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷを検出し、検出信号をコントローラ１２に出力している。
【００２３】
コントローラ１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータにより構成され、出口温度センサ９、入口温度センサ１０、熱交換器温度センサ１１、外気温度センサ９２（図９）、および図示しない車速計などで検出された値に基づいて、冷却水ポンプ３の回転数、冷却ファン５の回転数、三方弁８の開閉／開速度のうちの少なくとも１つを制御している。
【００２４】
なお、コントローラ１２は通常の制御として、車両ユニット２における冷却水出口温度を検出して、この出口温度が規定値以上のときには冷却水経路に設けられた三方弁８を熱交換器４側に切り替えて冷却水を冷却するようにし、また、冷却水出口温度が規定値未満のときには三方弁８をバイパス側に切り替えて冷却水が熱交換器４へ流れないようにしている。
【００２５】
次に、本実施例に係る車両冷却システム１による熱衝撃の発生防止処理を図２のフローチャート及び図３に基づいて説明する。
【００２６】
図２に示すように、まずコントローラ１２は熱交換器温度センサ１１で検出された熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷを読み込む（Ｓ２０１）。次に、出口温度センサ９で検出された車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯを読み込む（Ｓ２０２）。
【００２７】
そして、コントローラ１２は、車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯが所定値以上で、なお且つ冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が４０℃より大きいか否かを判定する（Ｓ２０３）。
【００２８】
ここで、ステップＳ２０３の条件を満たさないときには、冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が２０℃未満の場合には熱衝撃への対策は不要と判断し、また冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が２０℃よりも大きく４０℃未満の場合には熱交換器４での対策で対応可能と判断して（Ｓ２０４）、本実施例の車両冷却システム１による熱衝撃の発生防止処理を終了する。
【００２９】
一方、ステップＳ２０３において、車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯが所定値以上で、なお且つ冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が４０℃より大きいときには、コントローラ１２は三方弁８を熱交換器４側の冷却経路に切り替える際の開速度（％／ｓ）を制限する（Ｓ２０５）。
【００３０】
この三方弁８の開速度の制限方法としては、図３に示すように冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が４０℃より大きい場合は、その値が大きくなるにしたがって、三方弁８を熱交換器４側の冷却経路へ切り替える際の開速度を遅くするように制御する。なお、三方弁８の開速度とは単位時間（ｓ）当たりに開く弁の割合（％）であり、温度差が４０℃に満たない場合は三方弁８を熱交換器４側の冷却経路へ切り替える際の開速度を制限せず、通常の開速度とする。
【００３１】
こうして三方弁８の開速度を温度差に応じて制御することにより、本実施例の車両冷却システム１による熱衝撃の発生防止処理は終了する。
【００３２】
このように、本実施例に係る車両冷却システム１では、熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷと車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯとに基づいて熱交換器４に流入する冷却水の流量を制御するようにしたので、熱交換器４内に急激な温度差を発生させずに熱衝撃による熱交換器４の破損を防止することができる。
【００３３】
また、本実施例に係る車両冷却システム１では、電子制御可能な三方弁８を用いているため、この三方弁８を熱交換器４側の冷却経路に切り替える際の開速度を制御することで熱交換器４に流入する冷却水の流量を制御することができ、熱交換器４内に急激な温度差を発生させずに熱衝撃による熱交換器４の破損を防止することができる。
【００３４】
また、本実施例に係る車両冷却システム１では、熱交換器４における冷却水温度と車両ユニット２の冷却水出口温度との温度差が大きくなるにしたがって、三方弁８を熱交換器４側の冷却経路へ切り替える際の開速度を遅くするようにしたので、熱交換器４へ流入する冷却水の流量の低下を最低限に抑えつつ熱交換器４の熱衝撃による破損を防止することができる。
【実施例２】
【００３５】
図４は、実施例２に係る車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を示すフローチャートである。ただし、図４は図２のフローチャートにおけるステップＳ２０５以降の処理を示すフローチャートであり、ステップＳ２０５以前の処理については説明を省略する。また、本実施例に係る車両冷却システムの構成は、実施例１と同様なので詳しい説明は省略する。
【００３６】
本実施例による熱衝撃の発生防止処理では、まず図２のフローチャートで説明した処理が行われ、ステップＳ２０５において熱交換器４へ流れ込む冷却水の流量の制御が開始されると、続いて冷却水ポンプ３の回転数が制御される（Ｓ４０１）。
【００３７】
このステップＳ４０１における冷却水ポンプ３の制御において、コントローラ１２は、温度差のある冷却水が熱交換器４に流れ込んで熱衝撃が発生することがないように、冷却水ポンプ３の回転数を下げるように制御する。
【００３８】
ここで、冷却水ポンプ３の回転数を下げると冷却水の流量が減るので、熱交換器４の放熱量が減少して車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯが上昇してしまう場合がある。そこで、冷却水出口温度ＴＷＯが上昇し続けるか否かを判定する（Ｓ４０２）。この判定方法としては、冷却水出口温度ＴＷＯに所定の閾値を設定しておき、この閾値を越えたか否かで判断する。また、冷却水出口温度ＴＷＯの変化率（℃／ｓ）を監視して、この値が所定の変化率を上回るか否かによって判定してもよい。
【００３９】
そしてコントローラ１２は、ステップＳ４０２において、冷却水出口温度ＴＷＯが上昇していないと判定した場合には特別な対策は不要と判断して（Ｓ４０３）、本実施例の車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を終了する。
【００４０】
また、冷却水出口温度ＴＷＯが上昇し続けていると判定した場合には、冷却ファン５を回転させ、入口温度センサ１０で検出される車両ユニット２の冷却水入口温度ＴＷＩを低くする（Ｓ４０４）。
【００４１】
ここで、ステップＳ４０４における冷却ファン５の駆動方法としては、図５に示すように、冷却水出口温度ＴＷＯが規定温度以上になったときに、冷却ファン５の駆動を開始し、この後は冷却水出口温度ＴＷＯが上昇するにしたがって冷却ファン５の回転数も上昇させる。
【００４２】
これにより、冷却水入口温度ＴＷＩが、設定値に下がるまで冷却ファン５が駆動され、熱交換器４が過冷却となるので冷却液の温度上昇を抑制することができる。
【００４３】
こうして冷却水入口温度ＴＷＩが設定値まで下がると、本実施例の車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理は終了する。また、本実施例では上述したように冷却ファン５によって冷却液の温度を調整できるので、三方弁８は電子制御式でなくワックス式であってもよい。
【００４４】
このように、本実施例に係る車両冷却システムでは、冷却水ポンプ３が電子制御可能に構成され、熱交換器４の冷却水温度と車両ユニット２の冷却水出口温度に基づいて冷却水ポンプ３の回転数を制御するようにしたので、熱交換器４に流入する冷却水の流量を制御することができ、熱交換器４における急激な温度差の発生を防止し、熱衝撃による熱交換器４の破損を防止することができる。
【００４５】
また、本実施例に係る車両冷却システム１では、冷却水ポンプ３の回転数と冷却ファン５の回転数を同時に制御するようにしたので、熱交換器４における放熱不足が発生する可能性が高い場合に冷却ファン５の回転数を制御して熱交換器４を過冷却にできるので、熱交換器４における急激な温度差の発生を防止し、熱衝撃による熱交換器４の破損を防止することができる。
【実施例３】
【００４６】
図６は、実施例３に係る車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を示すフローチャートである。本実施例に係る車両冷却システムの構成は、実施例１と同様なので詳しい説明は省略する。
【００４７】
図６に示すように、まずコントローラ１２は熱交換器温度センサ１１で検出された熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷを読み込む（Ｓ６０１）。次に、出口温度センサ９で検出された車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯを読み込む（Ｓ６０２）。
【００４８】
そして、コントローラ１２は、車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯが所定値以上で、なお且つ冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が４０℃より大きいか否かを判定し（Ｓ６０３）、この条件を満たさないときには次にステップＳ６０４へ進む。
【００４９】
そして、ステップＳ６０４では、冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が２０℃未満の場合には熱衝撃への対策は不要と判断し、また冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が２０℃よりも大きく４０℃未満の場合には熱交換器４での対策で対応可能と判断して（Ｓ６０４）、本実施例の車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を終了する。
【００５０】
一方、ステップＳ６０３において、車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯが所定値以上で、なお且つ冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が４０℃より大きいときには、コントローラ１２は本システムが搭載された車両の車速を車速計で検出し、この車速が規定値より低いか否かを判定する（Ｓ６０５）。ここで、車速が規定値以上の場合には熱交換器４に必要な風量が供給されているので特別な制御は必要ないので、本実施例の車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を終了する。
【００５１】
また、ステップＳ６０５において、車速が規定値より低い場合には、通常の制御が実施されている三方弁８が熱交換器４側に開き始めるより先に、冷却ファン５の回転数を上昇させる（Ｓ６０６）。これにより、冷却経路が熱交換器４側に切り替えられて熱交換器４に温度差のある熱い冷却水が流れ込む前に冷却ファン５の回転数を上昇させておくことができる。
【００５２】
こうして、ステップＳ６０８において冷却ファン５の回転数が上昇されると、本実施例の車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理は終了する。また、本実施例では上述したように冷却ファン５によって冷却水の温度を調整できるので、三方弁８は電子制御式ではなくワックス式であってもよい。
【００５３】
このように、本実施例に係る車両冷却システムでは、熱交換器４の冷却水温度と車両ユニット２の冷却水出口温度に基づいて熱交換器４を通過する冷却風の風量を制御するようにしているため、熱交換器４に供給される冷却風量が多くなればなるほど熱交換器４の効率が上がり、熱交換器４内における急激な温度差の発生を防止し、熱衝撃による熱交換器４の破損を防止することができる。
【００５４】
また、本実施例に係る車両冷却システムでは、三方弁８が熱交換器４側に開くよりも先に冷却ファン５の回転数を上昇させるので、冷却水の流量が増加する前に予め熱交換器４の放熱効率を高めることができ、これによって熱交換器４内における急激な温度差の発生を防止し、熱衝撃による熱交換器４の破損を防止することができる。
【００５５】
さらに、本実施例に係る車両冷却システムでは、当該車両冷却システムが搭載された車両の車速に基づいて冷却ファン５の回転数を制御するようにしているため、車速に応じて熱交換器４に必要な冷却風量が与えられているかどうかを判断することができ、これによって熱交換器４内に急激な温度差が発生する可能性がある場合にのみ冷却ファン５を駆動すればよいので、電力の消費を低下させつつ熱衝撃による熱交換器４の破損を防止することができる。
【実施例４】
【００５６】
図７は、実施例４に係る車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を示すフローチャートである。本実施例に係る車両冷却システムの構成は、実施例１と同様なので詳しい説明は省略する。
【００５７】
図７に示すように、まずコントローラ１２は熱交換器温度センサ１１で検出された熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷを読み込む（Ｓ７０１）。次に、出口温度センサ９で検出された車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯを読み込む（Ｓ７０２）。
【００５８】
そして、コントローラ１２は、車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯが所定値以上で、なお且つ冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が４０℃より大きいか否かを判定し（Ｓ７０３）、この条件を満たさないときには次にステップＳ７０４へ進む。
【００５９】
そして、ステップＳ７０４では、冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が２０℃未満の場合には熱衝撃への対策は不要と判断し、また冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が２０℃よりも大きく４０℃未満の場合には熱交換器４での対策で対応可能と判断して（Ｓ７０４）、本実施例の車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を終了する。
【００６０】
一方、ステップＳ７０３において、車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯが所定値以上で、なお且つ冷却水出口温度ＴＷＯと熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとの温度差が４０℃より大きいときには、本システムが搭載されている車両の車速が規定値より低いか否かを判定する（Ｓ７０５）。そして、車速が規定値以上の場合には熱交換器４に流入する冷却水の流量を制御する（Ｓ７０６）。この冷却水の流量の制御としては、三方弁８を熱交換器４側の冷却経路へ切り替える際の開速度が遅くなるように制御するか、あるいは冷却水ポンプ３の回転数が低くなるように制御する。
【００６１】
そして、コントローラ１２は、この制御によって冷却水出口温度ＴＷＯが所定値以上に上昇したか否かを判定し（Ｓ７０７）、冷却水出口温度ＴＷＯが所定値以上に上昇していないときには特別な対策は必要ないので、本実施例の車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を終了する。
【００６２】
また、ステップＳ７０７において、冷却水出口温度ＴＷＯが所定値以上に上昇しているときには、冷却ファン５を回転させる（Ｓ７０８）。このとき、冷却ファン５がまだ回転していない場合には冷却ファン５の駆動を開始し、後述するステップＳ７１１で冷却ファン５がすでに回転している場合には、回転数を上昇させて本実施例の車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を終了する。
【００６３】
一方、ステップＳ７０５において、車速が規定値より低い場合には、コントローラ１２は冷却水出口温度ＴＷＯの上昇率（℃／ｓ）が所定値よりも大きいか否かを判定し（Ｓ７０９）、所定値よりも大きい場合には三方弁８が熱交換器４側に開き始めるよりも先に冷却ファン５の回転数を多く回転させ（Ｓ７１０）、冷却水出口温度ＴＷＯの上昇率（℃／ｓ）が所定値以下の場合には三方弁８が熱交換器４側に開き始めるよりも先に冷却ファン５を少し回転させる（Ｓ７１１）。これにより、冷却経路が熱交換器４側に切り替えられて熱交換器４に温度差のある熱い冷却水が流れ込む前に冷却ファン５の回転数を上昇させておくことができる。
【００６４】
ここで、ステップＳ７１１及びＳ７１２における冷却ファン５の回転方法としては、図８に示すように、車両ユニット２の冷却水出口温度ＴＷＯの上昇率が所定値Ａより大きい場合には冷却ファン５を最高回転数で回転させ、所定値Ａ以下で且つ規定値以上の場合には冷却ファン５を最高回転数の６０％程度の回転数で回転させる。ただし、この回転数は条件に応じて変更されるものである。
【００６５】
こうしてステップＳ７１１において冷却ファン５が少し回転した場合には、ステップＳ７０６へ進んで上述したステップＳ７０６〜Ｓ７０８の処理を行う。また、ステップＳ７１０において冷却ファン５が多く回転した場合には熱交換器４の効率を最大限高めて熱交換器４内の冷却水温度の変化を少なくして（Ｓ７１２）本実施例の車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理は終了する。
【００６６】
このように、本実施例に係る車両冷却システムでは、熱交換器４における冷却水温度と車両ユニット２の冷却水出口温度に基づいて、冷却ファン５、冷却水ポンプ３、三方弁８のうちの少なくとも１つを制御するようにしたので、熱交換器４の冷却水温度と車両ユニット２の冷却水出口温度との温度差が大きく、熱交換器４に熱衝撃が発生する可能性が高いときには冷却水の流量、冷却風の風量を制御することができ、これによって熱交換器４内に急激な温度差を発生させずに熱衝撃による熱交換器４の破損を防止することができる。
【００６７】
また、本実施例に係る車両冷却システムでは、熱交換器４の冷却水温度と車両ユニット２の冷却水出口温度に基づいて熱交換器４を通過する冷却風の風量を制御するようにしているため、熱交換器４に供給される冷却風量が多くなればなるほど熱交換器４の効率が上がり、熱交換器４内における急激な温度差の発生を防止し、熱衝撃による熱交換器４の破損を防止することができる。
【００６８】
また、本実施例に係る車両冷却システムでは、三方弁８が熱交換器４側に開くよりも先に冷却ファン５の回転数を上昇させるので、冷却水の流量が増加する前に予め熱交換器４の放熱効率を高めることができ、これによって熱交換器４内における急激な温度差の発生を防止し、熱衝撃による熱交換器４の破損を防止することができる。
【００６９】
さらに、本実施例に係る車両冷却システムでは、当該車両冷却システムが搭載された車両の車速に基づいて冷却ファン５の回転数を制御するようにしているため、車速に応じて熱交換器４に必要な冷却風量が与えられているかどうかを判断することができ、これによって熱交換器４内に急激な温度差が発生する可能性がある場合にのみ冷却ファン５を駆動すればよいので、電力の消費を低下させつつ熱衝撃による熱交換器４の破損を防止することができる。
【００７０】
また、本実施例に係る車両冷却システムでは、熱交換器４に流入する冷却水流量と熱交換器４を通過する冷却風の風量とを同時に制御するようにしているため、より効果的に熱交換器４内に急激な温度差が発生することを防止し、熱衝撃による熱交換器４の破損を防止することができる。
【実施例５】
【００７１】
図９は、実施例５に係る車両冷却システムの構成を示すブロック図である。図９に示すように、本実施例の車両冷却システム９１は、外気温を検出する外気温度センサ９２を備え、熱交換器４の冷却水温度を検出する熱交換器温度センサ１１が設置されていないことが実施例１と異なっており、その他の構成については実施例１と同様なので詳しい説明は省略する。
【００７２】
ここで、外気温度センサ９２は、本車両冷却システムを制御するために特別に設置されたものでなくても、エアコンの制御等で使用される外気温センサや吸入空気量の制御に使用される吸気温センサなど、その他の制御のために予め設置されたものでよい。そして、この外気温度センサ９２で検出された外気温はコントローラ１２に出力される。
【００７３】
次に、本実施例に係る車両冷却システム９１による熱衝撃の発生防止処理を図１０に基づいて説明する。図１０は本実施例に係る車両冷却システム９１による熱衝撃の発生防止処理を示すフローチャートである。
【００７４】
図１０に示すように、まずコントローラ１２は外気温度センサ９２で検出された外気温Ｔを読み込む（Ｓ１００１）。そして、ステップＳ１００２以下の処理では、外気温Ｔ≒熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷと設定することにより、実施例４における図７のステップＳ７０２以下の処理と同様に処理する。ここでは、図７のステップＳ７０３〜Ｓ７１２が図１０のステップＳ１００３〜Ｓ１０１２に対応するため、詳しい説明は省略する。
【００７５】
また、外気温Ｔ≒熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷと設定する以外にも、例えば、外気温Ｔから変換式や変換テーブルを使って熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷを算出するようにしてもよい。
【００７６】
このように、本実施例に係る車両冷却システム９１では、熱交換器４の冷却水温度の代わりに外気温を利用して制御するようにしたので、予め車両に設置されているセンサを代用して利用することができ、これによって部品点数を削減することができる。
【実施例６】
【００７７】
図１１は、実施例６に係る車両冷却システムの構成を示すブロック図である。図１１に示す本実施例の車両冷却システム１１１では、ハイブリット車や燃料電池車のように２種類以上の異なった冷却系がある場合の車両冷却システムの構成を示している。
【００７８】
そして、本実施例の車両冷却システム１１１は、実施例１で示した車両冷却システムに車両ユニット１１２を冷却するためのシステムがさらに設置されており、発熱源である車両ユニット１１２と、車両ユニット１１２へ冷却水を循環させる冷却水ポンプ１１３と、車両ユニット１１２を循環する冷却水を冷却する熱交換器１１４と、熱交換器１１４の冷却水温度を検出する熱交換器温度センサ１１５をさらに備えている。その他の構成については実施例１と同様なので詳しい説明は省略する。
【００７９】
ここで、車両ユニット２と車両ユニット１１２は、例えば燃料電池車の場合には燃料電池とモータなどにそれぞれ相当し、ハイブリット車の場合にはエンジンとモータなどにそれぞれ相当する。
【００８０】
冷却水ポンプ１１３は、車両ユニット１１２に冷却水を循環させるウォーターポンプであり、コントローラ１２によって回転数が制御されている。
【００８１】
熱交換器１１４は、熱交換器４と一体化された熱交換器であり、熱交換器４と熱交換器１１４にそれぞれ流れる冷却水の温度はほぼ近い温度となる。
【００８２】
熱交換器温度センサ１１５は、熱交換器１１４の冷却水温度Ｔｒｗを検出し、検出信号をコントローラ１２に出力している。本実施例において、一体化された他方の熱交換器４には温度センサは設置されていない。
【００８３】
次に、本実施例に係る車両冷却システム１１１による熱衝撃の発生防止処理を図１２に基づいて説明する。図１２は実施例６に係る車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を示すフローチャートである。
【００８４】
図１２に示すように、まずコントローラ１２は熱交換器温度センサ１１５で検出された熱交換器１１４の冷却水温度Ｔｒｗを読み込む（Ｓ１２０１）。そして、ステップＳ１２０２以下の処理では、熱交換器１１４の冷却水温度Ｔｒｗ≒熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとすることにより、実施例４における図７のステップＳ７０２以下の処理と同様に処理する。ここでは、図７のステップＳ７０３〜Ｓ７１２が図１２のステップＳ１２０３〜Ｓ１２１２に対応するため、詳しい説明は省略する。
【００８５】
また、熱交換器１１４の冷却水温度Ｔｒｗ≒熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷとする以外にも、熱交換器１１４の冷却水温度Ｔｒｗから変換式や変換テーブルを使って熱交換器４の冷却水温度ＴＲＷを算出するようにしてもよい。
【００８６】
このように、本実施例に係る車両冷却システム１１１では、複数の熱交換器４、１１４を一体にした熱交換器の場合であっても、複数の熱交換器のうちのいずれか１つの熱交換器の冷却水温度と車両ユニット２の冷却水出口温度に基づいて、冷却ファン５、冷却水ポンプ３、１１３、三方弁８のうちの少なくとも１つを制御するようにしているため、いずれか１つの熱交換器の冷却水温度を利用して復数の熱交換器における熱衝撃の発生を防止でき、これによって部品点数を削減しつつ熱衝撃による熱交換器の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施例１に係る車両冷却システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施例１に係る車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を示すフローチャートである。
【図３】実施例１に係る車両冷却システムによる三方弁の開速度の制限方法を説明するための図である。
【図４】実施例２に係る車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を示すフローチャートである。
【図５】実施例２に係る車両冷却システムによる冷却ファンの回転方法を説明するための図である。
【図６】実施例３に係る車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を示すフローチャートである。
【図７】実施例４に係る車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を示すフローチャートである。
【図８】実施例４に係る車両冷却システムによる冷却ファンの回転方法を説明するための図である。
【図９】実施例５に係る車両冷却システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】実施例５に係る車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を示すフローチャートである。
【図１１】実施例６に係る車両冷却システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】実施例６に係る車両冷却システムによる熱衝撃の発生防止処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
１、１１１…車両冷却システム
２、１１２…車両ユニット
３、１１３…冷却水ポンプ
４、１１４…熱交換器
５…冷却ファン
６…冷却配管
７…バイパス経路
８…三方弁
９…出口温度センサ
１０…入口温度センサ
１１、１１５…熱交換器温度センサ
１２…コントローラ（制御手段）
９２…外気温度センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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