(57)【要約】【課題】車両駆動用装置冷却システムにおいて、車両駆動用装置に過大な冷媒圧力がかかることを抑制することである。【解決手段】車両駆動用装置冷却システム１０は、車両のエンジンルーム１４に、エンジン２２、回転電機２４と共に配置される車両駆動用装置であるインバータ２６と、ラジエータ２８と、冷却流路３０と、温度センサ３２と、電動ウォータポンプ３４とを含む冷却システム本体２０と冷却制御装置４０を備える。冷却制御装置４０は、温度センサ３２の検出データを処理する冷媒温度検出処理部４２と、ハイブリッド車両８またはインバータ２６の作動の停止起動を検出する作動停止起動検出処理部４４と、所定の条件のときに電動ウォータポンプ３４の冷媒供給量を制限する冷媒供給量制限処理部４６を含んで構成される。【選択図】図１
2011226423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用装置に冷却用の冷媒を供給する冷媒供給手段と、
冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、
車両駆動用装置が作動停止後の期間において、冷媒温度が予め設定された高温閾値範囲内にあることが検出された場合に、その冷媒温度に応じて通常供給される通常冷媒供給量に比べ、冷媒供給手段の冷媒供給量を制限する冷媒供給量制限制御を予め設定された設定制限期間の間実行する冷却制御部と、
を備えることを特徴とする車両駆動用装置冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の車両駆動用装置冷却システムにおいて、
冷却制御部は、車両起動時の冷媒温度に応じて冷媒供給量制限制御を実行することを特徴とする車両用駆動装置冷却システム。
【請求項３】
請求項１に記載の車両駆動用装置冷却システムにおいて、
冷却制御部は、
冷媒温度に応じて設定制限期間の長さを設定することを特徴とする車両駆動用装置冷却システム。
【請求項４】
請求項１に記載の車両駆動用装置冷却システムにおいて、
冷媒供給手段は、電動ウォータポンプであることを特徴とする車両駆動用装置冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動用装置冷却システムに係り、特に、車両駆動用装置に冷媒を供給して冷却する車両駆動用装置冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両や電気自動車には、インバータや回転電機等が搭載され、これらの車両駆動用装置が作動すると発熱するために、これらを冷却するために冷媒を循環させる冷却システムが設けられる。冷媒循環のためには電動ウォータポンプが用いられ、冷媒の温度が高いほど冷媒循環量を増やして効率的な冷却を図っている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、内燃機関の制御装置として、運転中であった内燃機関が停止した場合、その再始動に備えるために停止中に電動ウォータポンプで冷却水路に冷却水を流しラジエータで熱交換することが述べられている。そして、水温が所定以上のときにサーモスタットが開弁されると、電動ウォータポンプを駆動するための駆動デューティを水温が高いほど大きな値として吐出量を増やし、循環冷却水の流量を大きくすることが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、エンジンの冷却装置の電動ポンプの使い方として、エンジン冷機時にウォータジャケットの冷却水の流れを止めると、シリンダ周辺の温度が上昇し冷却水の部分沸騰等が生じるので、冷却水の温度が余り高くならないうちに電動ポンプを作動させる必要があり、また、電動ポンプを作動させると、ラジエータ内の低温の冷却水が流れ込むので折角温まっているウォータジャケットの冷却水温度が急速に低下して、エンジンの暖機が遅れまた一時的な燃焼悪化を招く虞れがあると指摘している。そこで、ここでは、エンジンの冷間始動時には、ウォータポンプをパルス制御モードで駆動し、ウォータジャケットに冷却水を間欠的に流通させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３２００４号公報
【特許文献２】特開２００６−２１４２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、車両駆動用装置に冷媒を供給するために電動ウォータポンプが用いられるが、電動ウォータポンプの作動を止めると、冷媒循環路の冷媒の流れが止まるので、冷媒温度が上昇する。このように冷媒温度が高い状態で電動ウォータポンプを起動させると、冷却システムは、冷媒温度を低下させようと電動ウォータポンプの冷媒供給量を増加させようとする。これにより、冷媒流路の圧力が上昇し、これが供給される車両駆動用装置に過大な冷媒圧力がかかり、場合によっては車両駆動用装置を損傷するおそれが生じる。
【０００７】
本発明の目的は、車両駆動用装置に過大な冷媒圧力がかかることを抑制できる車両駆動用装置冷却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】
【０００８】
本発明に係る車両駆動用装置冷却システムは、車両駆動用装置に冷却用の冷媒を供給する冷媒供給手段と、冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、車両駆動用装置が作動停止後の期間において、冷媒温度が予め設定された高温閾値範囲内にあることが検出された場合に、その冷媒温度に応じて通常供給される通常冷媒供給量に比べ、冷媒供給手段の冷媒供給量を制限する冷媒供給量制限制御を予め設定された設定制限期間の間実行する冷却制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る車両駆動用装置冷却システムにおいて、冷却制御部は、車両起動時の冷媒温度に応じて冷媒供給量制限制御を実行することが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る車両駆動用装置冷却システムにおいて、冷却制御部は、冷媒温度に応じて設定制限期間の長さを設定することが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る車両駆動用装置冷却システムにおいて、冷媒供給手段は、電動ウォータポンプであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成により、車両駆動用装置冷却システムは、車両駆動用装置が作動停止後の期間において、冷媒温度が予め設定された高温閾値範囲内にあることが検出された場合に、その冷媒温度に応じて通常は供給される通常冷媒供給量に比べ、冷媒供給手段の冷媒供給量を制限する冷媒供給量制限制御を予め設定された設定制限期間の間実行する。
【００１３】
車両駆動用装置が停止した後において、冷媒温度が高い状態のときは、冷媒温度のみで冷媒供給量を決めると、急激に冷媒供給量が増大する。上記構成によれば、そのような場合には、冷媒温度に応じた通常冷媒供給量に比べて冷媒供給量を制限するので、車両駆動用装置に供給される冷媒供給量が急に増大することを防止できる。これによって、車両駆動用装置に過大な冷媒圧力がかかることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施の形態の車両駆動用装置冷却システムの構成を説明する図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、車両駆動用装置冷却の手順を説明するフローチャートである。
【図３】本発明に係る実施の形態の車両駆動用装置冷却システムの各要素の状態の時間変化を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、車両駆動用冷却システムが適用される車両として、エンジンと回転電機とを搭載するハイブリッド車両を説明するが、電気自動車であっても構わない。
【００１６】
また、車両駆動用冷却システムの構成として、車両駆動用装置であるインバータ、ラジエータ、電動ウォータポンプ、冷却流路を説明するが、車両駆動用装置は、電動ウォータポンプで循環される冷媒で冷却できる要素であれば、インバータ以外であってもよく、インバータの他の要素を含んでいても構わない。例えば、昇圧コンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、電気制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）等を含んでいてもよい。車両駆動用冷却システムの構成要素ではないが、車両駆動用冷却システムが配置されるエンジンルームには、エンジンと回転電機が配置される。回転電機は２台であってもよい。なお、車両が電気自動車の場合は、エンジンの代わりに燃料電池を含むものとしてもよい。また、車両駆動用装置に冷媒を供給する手段として、電動ウォータポンプを説明するが、電動式でなくても冷媒を冷却流路に流すことができる手段であればよい。例えば、機械式のポンプであってもよい。
【００１７】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００１８】
図１は、ハイブリッド車両８に搭載される車両駆動用装置冷却システム１０の構成を説明する図である。車両駆動用装置冷却システム１０は、ハイブリッド車両８の車両駆動用装置に冷媒を供給して冷却するシステムで、冷却システム本体２０と、冷却制御装置４０を含んで構成される。
【００１９】
冷却システム本体２０は、ハイブリッド車両のエンジンルーム１４に、車両駆動源であるエンジン２２、回転電機２４と共に配置される。冷却システム本体２０は、車両駆動用装置であるインバータ２６と、外気との熱交換器であるラジエータ２８と、これらを接続し冷媒が流れる流路である冷却流路３０と、冷媒温度を検出する温度センサ３２と、冷却流路３０の途中に設けられ、冷却流路３０の冷媒を循環させ、車両駆動用装置であるインバータに冷媒を供給する電動ウォータポンプ３４とを含んで構成される。
【００２０】
エンジン２２は、ハイブリッド車両８のエンジンルーム１４の中に搭載される内燃機関で、回転電機２４とともに車両の駆動源を構成する。エンジン２２は、車両の車軸を駆動しタイヤを回転して走行を行わせる機能と共に、回転電機２４を発電機として用いて図示されていない蓄電装置を充電する機能を有する。
【００２１】
回転電機２４は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）であって、インバータ２６を含む電源回路から電力が供給されるときはモータとして機能し、エンジン２２による駆動時、あるいはハイブリッド車両８の制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。
【００２２】
インバータ２６は、回転電機２４に接続される高電圧高電力回路で、複数のスイッチング素子を含んで構成され、交流電力と直流電力との間の電力変換を行う機能を有する。ここでは、インバータ２６が車両駆動用装置の代表として示されている。
【００２３】
ラジエータ２８は、循環してくる冷媒の熱をファンによる風によって冷却する空冷式の熱交換器である。車両走行中は、車両の走行風を利用することもできる。
【００２４】
冷却流路３０は、車両駆動用装置であるラジエータ２８との間で冷媒を循環させるための循環冷媒流路である。冷媒としては、水を主成分とするＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）を用いることができる。したがって、以下では、冷媒を冷却水として説明する。冷却流路は、適当な管路で構成することができる。
【００２５】
温度センサ３２は、冷却流路３０を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段である。具体的には、冷却水の水温を検出するサーミスタ等を用いることができる。温度センサ３２の検出データは、適当な信号線で冷却制御装置４０に伝送される。
【００２６】
電動ウォータポンプ３４は、冷却流路３０の途中に設けられ、冷却流路３０の冷媒を循環させ、車両駆動用装置に冷媒を供給する冷媒供給手段である。電動ウォータポンプ３４は、電気信号で制御され、電力で駆動されるポンプである。電動ウォータポンプ３４は、冷却制御装置４０によってその作動が制御される。具体的には、温度センサ３２によって検出される冷媒温度に応じて、冷媒供給量を変化させるように、その駆動が制御される。
【００２７】
例えば、パルスデューティ駆動方式を用いる場合には、冷媒温度が高いほど、デューティを大きくしてポンプの回転数を上げ、冷媒の送り出し量である冷媒供給量を増やす。冷媒温度と冷媒供給量の関係は、オープンループ制御の場合は予めルックアップテーブル等でマップ化し、その内容にしたがって、冷媒温度に対応する冷媒供給量を送り出すように、電動ウォータポンプ３４の駆動が制御される。フィードバック制御の場合は、冷媒温度の目標値が入力され、温度センサ３２の検出値と比較されて、その間の偏差をゼロとするように、例えばＰＩＤ制御等が行われる。
【００２８】
冷却制御装置４０は、冷却システム本体２０と交信し、車両駆動用装置であるインバータ２６等の温度が適切になるように、電動ウォータポンプ３４の作動を制御する機能を有し、特にここでは、車両が停止後の期間において、冷媒温度が高いときに、車両駆動用装置に過大な冷媒圧力が掛からない制御を行う機能を有する。かかる冷却制御装置４０は、車両搭載に適したコンピュータで構成できる。冷却制御装置４０を、他の車両搭載制御装置の機能の一部とすることもできる。例えば、ハイブリッドＥＣＵの機能の一部に、冷却制御装置４０の機能を持たせることもできる。
【００２９】
冷却制御装置４０は、温度センサ３２の検出データを処理する冷媒温度検出処理部４２と、ハイブリッド車両８または車両駆動用装置であるインバータ２６の作動の停止起動を検出する作動停止起動検出処理部４４と、所定の条件のときに電動ウォータポンプ３４の冷媒供給量を制限する冷媒供給量制限処理部４６を含んで構成される。かかる機能は、ソフトウェアを実行することで実現でき、具体的には、対応する冷却制御プログラムを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。
【００３０】
図１に示すように、車両駆動用装置であるインバータ２６は、エンジンルーム１４の中にエンジン２２と回転電機２４と共に配置される。ここで、ハイブリッド車両８が走行を停止し、インバータ２６もその作動を停止すると、電動ウォータポンプ３４もラジエータ２８のファンも作動を停止すると、エンジンルーム１４の中において熱こもり状態となる。これによって冷媒の温度が上昇することがある。ここで車両が起動すると、車両駆動用装置であるインバータ２６も起動し、電動ウォータポンプ３４もラジエータ２８のファンも起動する。
【００３１】
このとき、冷媒の温度が高いと、冷却制御装置４０は、この温度を適切なレベルまで下げようとして、電動ウォータポンプ３４の駆動デューティをあげて作動させる。これによって、冷却流路３０の中の冷媒圧力が上昇し、インバータ２６に循環する冷媒の圧力も高くなる。この冷媒圧力が過度になると、インバータ２６の損傷を招くおそれが生じ得る。他に、車両起動のときでなくても、冷媒温度が高い状態で、電動ウォータポンプ３４を始動させるときも同様な問題が生じ得る。これが本発明の解決しようとする課題である。
【００３２】
上記構成の作用、特に冷却制御装置４０の各機能について、図２、図３を用いて詳細に説明する。図２は、車両駆動用装置冷却の手順を説明するフローチャートである。図３は、車両駆動用装置冷却システム１０の各要素の状態の時間変化を説明するタイムチャートである。
【００３３】
図２は、上記の通り、車両駆動用装置冷却の手順を説明するフローチャートで、各手順は、冷却制御プログラムの各処理手順にそれぞれ対応する。冷却制御プログラムが立上ると、ハイブリッド車両８が停止状態（Ｓ１０）から起動状態になったか否かが判断される（Ｓ１２）。この手順は、冷却制御装置４０の作動停止起動検出処理部４４の機能によって実行される。
【００３４】
具体的には、エンジン２２と回転電機２４の駆動状態を示す信号を取得して、これに基いて判断してもよく、車両駆動用装置であるインバータ２６の作動状態を示す信号に基いて判断してもよい。例えば、インバータ２６から回転電機２４への駆動信号が出力されるときを車両が停止状態から起動状態になったと判断してもよい。その意味では、車両起動したか否かの判断は、車両駆動用装置が起動したか否かの判断に置き換えることができる。
【００３５】
Ｓ１２の判断が肯定されると、つぎに、冷媒温度θが、予め設定された高温閾値θ0を超えるか否かが判断される（Ｓ１４）。この手順は、冷却制御装置４０の冷媒温度検出処理部４２の機能によって実行される。具体的には、温度センサ３２の検出温度が高温閾値を超えるか否かが判断される。
【００３６】
Ｓ１４の判断が否定されると、Ｓ２０に進み、冷媒供給量が通常冷媒供給量となるように、電動ウォータポンプ３４の作動が制御される。通常冷媒供給量とは、上記のように、温度センサ３２によって検出される冷媒温度に応じて、冷媒供給量を変化させるように、その駆動が制御されるときの冷媒供給量である。上記の例で、オープンループ制御の場合には、冷媒温度と冷媒供給量との間を関連付けるルックアップテーブルに従い、温度センサ３２の検出値である冷媒温度θに対応する冷媒供給量が通常冷媒供給量となる。また、フィードバック制御の場合には、冷媒温度の目標値と温度センサ３２によって検出される冷媒温度θとの間の偏差に対応する冷媒供給量が通常冷媒供給量である。
【００３７】
Ｓ１４の判断が肯定されると、冷媒供給量の制限が実行される（Ｓ１６）。この手順は、冷却制御装置４０の冷媒供給量制限処理部４６の機能によって実行される。冷媒供給量の制限とは、Ｓ２０で実行される通常冷媒供給量に比べ、冷媒供給手段である電動ウォータポンプ３４の送り出し冷媒量である冷媒供給量を少なく制限することである。この冷媒供給量の制限は、温度センサ３２が検出する冷媒温度θに応じてその制限の程度を定めるものとできる。例えば、冷媒温度θが高いほど、制限の程度を高くして、冷媒供給量をより少なくするものとできる。
【００３８】
Ｓ１６で冷媒供給量の制限が行われると、その制限は、予め設定された設定制限期間Ｔ0の間実行される。すなわち、冷媒供給量の制限開始からの経過時間Ｔが、設定制限期間Ｔ0になれば（Ｓ１８）、冷媒供給量の制限が解除され、通常冷媒供給量の制御に戻る（Ｓ２０）。Ｓ２０の後は、再びＳ１０に戻り、上記の手順が繰り返される。
【００３９】
このように、車両駆動用装置であるインバータ２６の作動が停止した期間において、冷媒温度θがθ0を超える場合に、冷媒供給量の制限が行われる。すなわち、ここでは、冷媒温度のみによって定められる通常冷媒供給量よりも少ない冷媒供給量とする。このように、冷媒温度が高い場合に、冷媒温度のみによって定められる通常冷媒供給量を用いて高温冷媒の温度をラジエータ２８によって急速に低下させるのではなく、これより少ない冷媒供給量の冷媒を冷却流路３０に流す。これによって、冷却流路３０における冷媒圧力の急上昇を防止し、車両駆動用装置であるインバータ２６に過度の冷媒圧力が掛かることを防止できる。
【００４０】
図２では、車両停止後の起動について述べたが、冷媒の温度上昇は車両が停止しているときに生じ得るので、必ずしも車両が起動するとき（Ｓ１２）に限る必要はない。例えば、ハイブリッド車両８でエンジン２２が停止中で電動ウォータポンプ３４を作動させる場合でも、Ｓ１４が肯定されれば、冷媒供給制限を実行するものとできる。その意味では、Ｓ１２がない場合でも、車両駆動用装置の保護のため、Ｓ１４以下を実行するものとできる。図２において破線で示した手順は、Ｓ１２がなくてもＳ１４以下を実行する場合を示すものである。
【００４１】
図２の手順は、図３のタイムチャートを用いることでさらによく説明できる。ここでは、横軸が時間で、縦軸には、最上段側から最下段側へ順に、車両の起動状態、ＷＰとして示される電動ウォータポンプ３４の起動状態、冷媒供給量、冷媒温度、冷却流路３０内の圧力がそれぞれ取られている。
【００４２】
ここでは、時間ｔ1で車両が停止状態から起動状態となり、これからやや遅れて時間ｔ2で電動ウォータポンプ３４が停止状態から起動状態となる、そして、これからやや遅れて時間ｔ3から実際の電動ウォータポンプ３４の冷媒供給量の制御が開始する。
【００４３】
図３において、冷媒供給量、冷媒温度、冷却流路３０内の圧力は、実線と破線とが示されている。破線は、通常冷媒供給量の制御を行った場合で、従来技術に相当するものである。実線は、図１、図２で説明したように、供給量制限が実行される場合である。
【００４４】
図３に示されるように、従来技術のように、冷媒温度のみによって冷媒供給量を決める通常冷媒供給量の制御では、冷媒温度が迅速に低くできるが、時間ｔ3で示されるように、冷却流路３０内の圧力が急増する。これによって、車両駆動用装置であるインバータ２６においても冷媒圧力が過度に高くなり、場合によってはインバータ２６の損傷のおそれが生じ得る。
【００４５】
これに対し、図１、図２の供給量制限の実行が可能な場合には、時間ｔ3において冷媒温度が高温閾値範囲か否かが判断され、高温閾値範囲を超えると判断されると、冷媒供給量が通常冷媒供給量に比べ少なく設定される。そして、従来技術の方法に比べると時間がかかるが、時間ｔ4において、設定制限期間Ｔ0を経過したと判断されると、ここで、通常冷媒供給量に戻される。このような手順によれば、従来技術に比べ、冷却流路３０内の圧力の急増が効果的に抑制されることが、図３に示される。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る車両駆動用装置冷却システムは、車両に搭載される装置の冷却に利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
８  ハイブリッド車両、１０  車両駆動用装置冷却システム、１４  エンジンルーム、２０  冷却システム本体、２２  エンジン、２４  回転電機、２６  インバータ、２８  ラジエータ、３０  冷却流路、３２  温度センサ、３４  電動ウォータポンプ、４０  冷却制御装置、４２  冷媒温度検出処理部、４４  作動停止起動検出処理部、４６  冷媒供給量制限処理部。
【図１】
2011226423.tif 000003
【図２】
2011226423.tif 000004
【図３】
2011226423.tif 000005