(57)【要約】【課題】エンジンとモータの出力により走行するハイブリッド車両に搭載され、冷却液を介して電気機器を冷却するハイブリッド車両用電気機器の冷却装置において、簡易な構造により、効率よく電気機器を冷却することができるようにする。【解決手段】冷却装置６０は、ラジエータ６６からインバータ５４へ冷却液が流れる第一流路６８ａを有する。この第一流路６８ａの少なくとも一部に、第一流路６８ａを流れる冷却液に伝わる外部からの熱をさえぎる断熱部材が設けられている。これにより、冷却装置６０は、冷却液を温度上昇させることなくインバータ５４に供給するので、効率よく電気機器を冷却することができる。【選択図】図２
2008120323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとモータの出力により走行するハイブリッド車両に搭載され、冷却液を介して電気機器を冷却するハイブリッド車両用電気機器の冷却装置であって、
冷却液を冷却するラジエータと、
前記ラジエータと前記電気機器を接続し、冷却液が循環する循環流路と、
を有し、
前記循環流路は、前記ラジエータから前記電気機器へ冷却液が流れる第一流路を含み、
エンジンを収容するエンジンルームに、前記第一流路の少なくとも一部の区間が設けられ、
前記区間の少なくとも一部に、前記第一流路を流れる冷却液に伝わる外部からの熱をさえぎる断熱部材が設けられている、
ことを特徴とするハイブリッド車両用電気機器の冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車両用電気機器の冷却装置であって、
前記循環流路は、さらに前記電気機器から前記ラジエータへ冷却液が流れる第二流路を含み、
前記第二流路の少なくとも一部に、前記第二流路を流れる冷却液の熱を放熱する放熱部材が設けられている、
ことを特徴とするハイブリッド車両用電気機器の冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のハイブリッド車両用電気機器の冷却装置であって、
前記電気機器は、直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータと、前記モータとの少なくとも一方である、
ことを特徴とするハイブリッド車両用電気機器の冷却装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１に記載のハイブリッド車両用電気機器の冷却装置であって、
前記電気機器は、前記インバータと前記モータを含み、
前記循環流路は、前記ラジエータ、前記インバータ及び前記モータの順に冷却液を循環させる、
ことを特徴とするハイブリッド車両用電気機器の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンとモータの出力により走行するハイブリッド車両に搭載され、冷却液を介して電気機器を冷却するハイブリッド車両用電気機器の冷却装置に関し、特に冷却液が流れる流路の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両は、原動機としてエンジンとモータを搭載し、これらの原動機の出力により走行する車両であり、この車両に搭載され、原動機としてのモータを含む電気機器を冷却する装置として、ハイブリッド車両用電気機器の冷却装置が知られている。
【０００３】
下記特許文献１には、原動機としてのモータと、このモータに、直流電力を交流電力に変換して供給するインバータとを含む電気機器を冷却液により冷却する冷却装置がハイブリッド車両に搭載されていることが記載されている。この冷却装置は、冷却液を冷却するラジエータと冷却液が流れる流路とを有し、この流路が外気と触れる部分に冷却液を冷却する構造を備えていることが示されている。下記特許文献１の冷却装置は、ラジエータで冷却された冷却液をさらに流路で冷却して電気機器に送ることにより、冷却性能を高めている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０４４０４号公報
【特許文献２】特開２００５−２９１４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の冷却装置は、上述のように流路において冷却液を冷却する構造を有している。この構造によれば、流路を流れる冷却液の温度が周囲の温度より高い場合、冷却液の熱が周囲に移動し、冷却液を冷却することができる。しかしながら、冷却液の温度が周囲の温度より低い場合、逆に周囲から冷却液に熱が伝達され、冷却液の温度が上昇してしまう。流路において冷却液の温度が上昇することにより、冷却効率が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、簡易な構造により、効率よく電気機器を冷却することができるハイブリッド車両用電気機器の冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、エンジンとモータの出力により走行するハイブリッド車両に搭載され、冷却液を介して電気機器を冷却するハイブリッド車両用電気機器の冷却装置であって、冷却液を冷却するラジエータと、前記ラジエータと前記電気機器を接続し、冷却液が循環する循環流路とを有し、前記循環流路は、前記ラジエータから前記電気機器へ冷却液が流れる第一流路を含み、エンジンを収容するエンジンルームに、前記第一流路の少なくとも一部の区間が設けられ、前記区間の少なくとも一部に、前記第一流路を流れる冷却液に伝わる外部からの熱をさえぎる断熱部材が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、前記循環流路は、さらに前記電気機器から前記ラジエータへ冷却液が流れる第二流路を含み、前記第二流路の少なくとも一部に、前記第二流路を流れる冷却液の熱を放熱する放熱部材が設けられているとすることもできる。
【０００９】
また、前記電気機器は、直流電力を交流電力に変換して前記モータに供給するインバータと、前記モータとの少なくとも一方であるとすることもできる。
【００１０】
さらに、前記電気機器は、前記インバータと前記モータを含み、前記循環流路は、前記ラジエータ、前記インバータ及び前記モータの順に冷却液を循環させることもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のハイブリッド車両用電気機器の冷却装置によれば、簡易な構造により、効率よく電気機器を冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るハイブリッド車両用電気機器の冷却装置の実施形態について、図面に従って説明する。なお、本実施形態では、一例として、車両の前部にエンジンを搭載し、後部車輪を駆動する車両、すなわちＦＲ車両を挙げ、これに搭載される冷却装置について説明する。
【００１３】
まず、本実施形態の冷却装置６０が適用されるハイブリッド車両１０の動力伝達系について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両１０の概略構成を示す図である。
【００１４】
ハイブリッド車両１０は、原動機としてエンジン１２と、第一モータジェネレータ１４と、第二モータジェネレータ１６とを搭載し、これらの原動機１２，１４，１６の出力を後部駆動輪４４へ向けて送り出して走行する車両である。また、原動機としての第一及び第二モータジェネレータ１４，１６は、発電機として機能することも可能である。
【００１５】
エンジン１２は、ハイブリッド車両１０の前部のエンジンルーム４８に搭載される。さらに、エンジンルーム４８には、第一及び第二モータジェネレータ１４，１６と、原動機１２，１４，１６の動力を後部駆動輪４４へ向けて送り出す動力伝達機構とを収容するケース４６が搭載される。
【００１６】
動力伝達機構は、エンジン１２と第一モータジェネレータ１４の動力を分配、統合する動力分配統合機構１８と、これにエンジン１２の動力を伝達するダンパ３４及びインプットシャフト３６とを含む。さらに、動力伝達機構は、動力分配統合機構１８からの動力を車両１０後部の終減速機構４０に伝達するアウトプットシャフト３８と、これに第２モータジェネレータ１６の動力を伝達する減速機構２６を含む。
【００１７】
動力分配統合機構１８は遊星歯車機構により構成され、この遊星歯車機構の３要素のうち２要素に、エンジン１２と第一モータジェネレータ１４がそれぞれ接続されている。すなわち、エンジン１２の出力軸がダンパ３４及びインプットシャフト３６を介して遊星歯車機構のプラネタリキャリア２２に、第一モータジェネレータ１４の出力軸が遊星歯車機構のサンギア２０に接続されている。また、遊星歯車機構の残りの１要素には、後部駆動輪４４が接続されている。すなわち、遊星歯車機構のリングギア２４には、アウトプットシャフト３８が接続され、これに終減速機構４０及びドライブシャフト４２を介して後部駆動輪４４が接続されている。終減速機構４０は、アウトプットシャフト３８から伝達された動力を、左右の後部駆動輪４４に分配して伝達する機構であり、左右の後部駆動輪４４の回転差を吸収する差動機構を含む。
【００１８】
アウトプットシャフト３８には、さらに第二モータジェネレータ１６が減速機構２６を介して接続されている。減速機構２６は、遊星歯車機構により構成され、サンギア２８に第二モータジェネレータ１６の出力軸が接続され、プラネタリキャリア３０にアウトプットシャフト３２が接続される。また、プラネタリキャリア３０及びリングギア３２はブレーキを介しケース４６に固定され、これにより第二モータジェネレータ１６の回転は減速して、アウトプットシャフト３８に伝達される。
【００１９】
以上に説明したようなハイブリッド車両１０の動力伝達系を構成することで、動力分配統合機構１８により統合されたエンジン１２及び第一モータジェネレータ１４の動力が、アウトプットシャフト３８で第二モータジェネレータ１６の動力と統合し、終減速機構４０及びドライブシャフト４２を介して後部駆動輪４４に伝達され、ハイブリッド車両１０が走行する。
【００２０】
また、ハイブリッド車両１０は、走行状態に応じてエンジン１２と第一及び第二モータジェネレータ１４，１６の出力を制御することにより、各種モードによる走行を行うことができる。このモードは、例えば、エンジン１２または第二モータジェネレータ１６のどちらか一方で走行するモード、エンジン１２と第二モータジェネレータ１６を協調して走行するモード、またエンジン１２の出力の一部により第一モータジェネレータ１４で発電を行うモードなどである。さらに、減速時において、後部駆動輪４４から入力されるハイブリッド車両１０の運動エネルギにより第二モータジェネレータ１６で回生発電を行うことを許容するモードも含まれる。
【００２１】
次に、原動機及び発電機として機能する第一及び第二モータジェネレータ１４，１６に供給される駆動電源系の電気回路５０について、図１を用いて説明する。
【００２２】
電気回路５０は、第一及び第二モータジェネレータ１４，１６と、電力を蓄えるバッテリ５２と、直流電力と交流電力を変換するインバータ５４を有している。第一及び第二モータジェネレータ１４，１６は、それぞれに対応するインバータ５４を介してバッテリ５２に接続されている。
【００２３】
インバータ５４は、６個の半導体スイッチング素子を含む三相ブリッジ回路（図示せず）を有しており、それらの半導体スイッチング素子が動作（オン／オフ）することにより、バッテリ５２からの直流電力を三相交流電力に変換し、第一及び第二モータジェネレータ１４，１６にそれぞれ供給する。一方、第一及び第二モータジェネレータ１４，１６により発電された三相交流電力を直流電力に変換し、バッテリ５２に供給する。
【００２４】
以上に説明したような電気回路５０を構成することで、バッテリ５２からの電力がインバータ５４を介して第一及び第二モータジェネレータ１４，１６に供給され、供給された電力により第一及び第二モータジェネレータ１４，１６が駆動され、これによりハイブリッド車両１０が走行する。
【００２５】
第一及び第二モータジェネレータ１４，１６には、ハイブリッド車両１０を走行させる高い出力が要求されるので、第一及び第二モータジェネレータ１４，１６に供給される電力は、高電圧、大電流である。電気回路５０は、ハイブリッド車両１０の限られた設置スペースで構成されており、電気回路５０に設けられる各電気機器は小型化及び高密度化されている。電気回路５０に設けられる電気機器に高電圧、大電流の電力が供給されると、それらの電気機器において、大量の熱が発生する。さらに、上記のように電気機器が小型化及び高密度化されているため、発生した大量の熱を外部に放熱し難く、それらの電気機器内部において、著しく温度が上昇してしまう。この温度上昇を防止するため、ハイブリッド車両１０には電気機器を冷却する冷却装置６０（図２参照）が搭載されている。
【００２６】
以下、冷却装置６０について図に従って説明する。本実施形態では、インバータ５４が例えばエンジンルーム４８に設けられ、このエンジンルーム４８に設けられる冷却装置６０について説明する。図２は、本実施形態に係る冷却装置６０の概略構成を示す図である。
【００２７】
エンジンルーム４８には、冷却液を介して電気機器を冷却する冷却装置６０が設けられている。冷却装置６０は、冷却液を冷却するラジエータ６６と、このラジエータ６６と電気機器を接続し、冷却液が循環する循環流路６８とを有する。
【００２８】
本実施形態における電気機器は、インバータ５４と、ケース４６に収容された第一及び第二モータジェネレータ１４，１６であり、これらの電気機器１４，１６，５４の外側に設けられる冷却ジャケット（図示せず）に循環流路６８が接続される。循環流路６８から供給される冷却液が電気機器１４，１６，５４のそれぞれにおいて発生する熱を除去し、電気機器１４，１６，５４が冷却される。
【００２９】
ラジエータ６６は、上記の電気機器１４，１６，５４で加熱された冷却液を、外気との熱交換により冷却する装置であり、このラジエータ６６に設けられる冷却ファン（図示せず）がラジエータ６６へ向けて外気を送り出して、冷却液を効率よく冷却する。
【００３０】
循環流路６８は、ラジエータ６６と電気機器を接続する複数の流路により構成される。すなわち、循環流路６８は、ラジエータ６６とインバータ５４を接続する第一流路６８ａと、第一及び第二モータジュネレータ１４，１６とラジエータを接続する第二流路６８ｂと、インバータ５４と第一及び第二モータジュネレータ１４，１６を接続する第三流路６８ｃとにより構成される。第三流路６８ｃには、インバータ５４側から順に、冷却液を貯留するリザーブタンク６２と、冷却液を送り出すポンプ６４が設けられている。このように循環流路６８を構成することにより、ラジエータ６６から流れ出る冷却液が第一流路６８ａを流れてインバータ５４へ流れ込み、このインバータ５４から流れ出る冷却液が第三流路６８ｃを流れて第一及び第二モータジェネレータ１４，１６へ流れ込む。そして、これらのモータジェネレータ１４，１６から流れ出た冷却液が第二流路６８ｂを流れてラジエータ６６へ流れ込み、冷却液が循環する。
【００３１】
第一及び第二流路６８ａ，６８ｂは、それらを流れる冷却液の温度と、それらの流路６８ａ，６８ｂの外部温度、すなわちエンジンルーム４８の温度との関係を考慮した構造をそれぞれ有している。以下、第一及び第二流路６８ａ，６８ｂの構造について図３及び４を用いて説明する。図３は、図２においてＡ−Ａから見たときの第一流路６８ａを示す断面図であり、図４は、図２においてＢ−Ｂから見たときの第二流路６８ｂを示す断面図である。
【００３２】
第一流路６８ａの少なくとも一部は、図３（ａ）に示すように、冷却液が流れる内管７０と、これの外周側に外管７２とが配置された二重管構造である。この二重管構造は、内管７０の外周に設けられ、外管７２を支持する支持部材７０ａを有し、この支持部材７０ａにより形成される内管７０と外管７２との隙間は、空気層７４である。空気の熱伝導率は小さいので、空気層７４が、第一流路６８ａを流れる冷却液と、第一流路６８ａの外部との熱の移動をさえぎる断熱部材として機能する。第一流路６８ａを流れる冷却液は、ラジエータ６６により冷却されており、その温度は例えば６５℃である。一方、エンジンルーム４８の温度は、エンジン１２の稼働時、例えば７０℃であり、第一流路６８ａを流れる冷却液の温度より高い。したがって、二重管構造からなる第一流路６８ａを用いることにより、この流路６８ａを流れる冷却液に伝わる外部からの熱をさえぎり、冷却液の温度上昇を防止することができる。すなわち、冷却液の熱損失を少なくすることができる。
【００３３】
また、第一流路６８ａの少なくとも一部は、図３（ｂ）に示すように、冷却液が流れる流路の外周に接するように断熱材７８が設けられた断熱構造であってもよい。断熱材７８は、熱伝導率の小さい材料からなり、例えば天然ゴム、シリコンゴムなどのゴム類、及び硬質ウレタンフォーム、グラスウールなどの断熱材である。この断熱材７８が、第一流路６８ａを流れる冷却液と、第一流路６８ａの外部との熱の移動をさえぎる断熱部材として機能する。したがって、断熱構造からなる第一流路６８ａを用いることにより、上記二重管構造のときと同様に、この流路６８ａを流れる冷却液に伝わる外部からの熱をさえぎり、冷却液の熱損失を少なくすることができる。
【００３４】
一方、第二流路６８ｂの少なくとも一部は、図４に示すように、冷却液が流れる流路の外周の表面積を広くして、冷却液の熱を放熱する放熱構造である。この放熱構造は、第二流路６８ｂの外周に設けられた例えばフィン８０である。フィン８０は、熱伝導性が良好な材質、例えば金属製からなる。この材質からなるフィン８０は、第二流路６８ｂを流れる冷却液の熱を外部に放熱する放熱部材として機能する。第二流路６８ｂを流れる冷却液は、インバータ５４と第一及び第二モータジェネレータ１４，１６により加熱されており、その温度は例えば７５℃である。一方、エンジンルーム４８の温度は、上記のように例えば７０℃であり、第二流路６８ｂを流れる冷却液の温度より低い。したがって、放熱構造からなる第二流路６８ｂを用いることにより、この流路６８ｂを流れる冷却液の熱を放熱し、冷却液を冷却することができる。なお、さらに冷却液を冷却するために、フィン８０だけでなく第二流路６８ｂ全体が、熱伝導性が良好な材質であってもよい。
【００３５】
次に、冷却装置６０の動作について説明する。冷却装置６０は、制御部（図示せず）を有し、この制御部が冷却液の温度に基づいてポンプ６４の動作を制御する。制御部からの動作指令によりポンプ６４が動作し、このポンプ６４の動作により冷却液が循環流路６８を循環する。
【００３６】
まず、冷却液はラジエータ６６で冷却され、その温度が例えば６５℃になって第一流路６８ａに流れ出る。エンジンルーム４８の温度が例えば７０℃であり、第一流路６８ａを流れる冷却液の温度より高い。しかし、第一流路６８ａは断熱機能を有する構造であるため、そこを流れる冷却液は外部からの熱の影響を受け難く、すなわち熱損失が少ない状態でインバータ５４に流れ込む。
【００３７】
インバータ５４に流れ込んだ冷却液は、インバータ５４を冷却することで加熱される。その後、第三流路６８ｃを介し、第一及び第二モータジェネレータ１４，１６に流れ込んだ冷却液は、これらのモータジェネレータ１４，１６を冷却することでさらに加熱され、第二流路６８ｂに流れ出る。
【００３８】
第二流路６８ｂに流れ出た冷却液の温度は、例えば７５℃であり、エンジンルーム４８の温度、すなわち７０℃より高い。第二流路６８ｂは放熱機能を有する構造であるため、そこを流れる冷却液は、これの熱を外部に放熱し、冷却されてラジエータ６６に流れ込む。ラジエータ６６に流れ込んだ冷却液は、外気との熱交換により冷却され、再び第一流路６８ａに流れ出る。
【００３９】
以上に説明したような冷却装置６０の構成によれば、簡易な構造である第一及び第二流路６８ａ，ｂを設けることにより、循環流路６８における冷却液の熱損失を少なくするとともに、冷却液の熱を放熱することができる。これにより、冷却装置６０は、効率よくインバータ５４、第一及び第二モータジェネレータ１４，１６を冷却することができる。
【００４０】
上記実施形態では、冷却装置６０がエンジンルーム４８に設けられる場合について説明したが、この構成に限定されるものではない。冷却装置６０が有する第一流路６８ａの少なくとも一部の区間がエンジンルーム４８に設けられていれていてもよい。その一部の区間におけるエンジンルーム４８から冷却液へ伝わる熱をさえぎり、冷却液の熱損失を少なくすることができる。
【００４１】
上記実施形態では、ラジエータ６６により冷却された冷却液が流れる第一流路６８ａがインバータ５４に接続される場合について説明したが、他の電気機器、例えば第一及び第二モータジェネレータ１４，１６に接続されてもよい。
【００４２】
上記実施形態では、冷却対象となる電気機器がインバータ５４と第一及び第二モータジェネレータ１４，１６である場合ついて説明したが、これに限定されるものではない。第一及び第二モータジェネレータ１４，１６を駆動する駆動用電源の回路であって、高電圧、対電流の電力が流れる回路に設けられる電気機器であれば、例えば昇圧用コンバータであってもよい。
【００４３】
上記実施形態では、第一流路６８ａが熱伝導率の小さい部材を用いて断熱機能を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。第一流路６８ａがエンジン１２から第一流路６８ａに対し放射される熱を抑制する遮熱板を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る冷却装置の概略構成を示す図である。
【図３】図２においてＡ−Ａから見たときの第一流路を示す断面図である。
【図４】図２においてＢ−Ｂから見たときの第二流路を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ハイブリッド車両、１２  エンジン、１４  第一モータジェネレータ、１６  第二モータジェネレータ、１８  動力分配統合機構、２０  サンギア、２２  プラネタリキャリア、２４  リングギア、２６  減速機構、２８  サンギア、３０  プラネタリキャリア、３２  リングギア、３４  ダンパ、３６  インプットシャフト、３８  アウトプットシャフト、４０  終減速機構、４２  ドライブシャフト、４４  後部駆動輪、４６  ケース、５０  電気回路、５２  バッテリ、５４  インバータ、６０  冷却装置、６２  リザーブタンク、６４  ポンプ、６６  ラジエータ、６８  循環流路、７０  内管、７２  外管、７４  空気層、７８  断熱材、８０  フィン。
【図１】
2008120323.tif 000003
【図２】
2008120323.tif 000004
【図３】
2008120323.tif 000005
【図４】
2008120323.tif 000006