(57)【要約】【課題】  負荷駆動装置の冷却にエンジンの冷却水を用いた冷却システムを提供する。【解決手段】  インバータ装置１５０は、エンジンを冷却する際の冷却水温度に対して耐熱性を有する、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）からなるＳｉＣパワー素子で構成される。そして、冷却系統において、インバータ装置１５０は、エンジン１１４と直列に配設され、インバータ装置１５０の冷却にエンジン１１４の冷却水が用いられる。【選択図】        図３
2005199986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気負荷に対応して設けられる負荷駆動装置と、
エンジンを冷却する冷媒を用いて前記負荷駆動装置を冷却する冷却装置とを備え、
前記負荷駆動装置は、前記エンジンを冷却する際の冷媒温度に対して耐熱性を有する少なくとも１つのパワー素子を含み、
前記冷却装置は、
前記冷媒を通流する冷媒路と、
前記冷媒路に配設され、前記冷媒を冷却するラジエータと、
前記冷媒路に前記冷媒を循環させるポンプとを含み、
前記負荷駆動装置は、前記冷媒路において前記エンジンと直列に配設される、冷却システム。
【請求項２】
前記負荷駆動装置は、前記ラジエータからみて前記エンジンの上流側に配設される、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記負荷駆動装置は、前記少なくとも１つのパワー素子よりも耐熱性の低いコンデンサをさらに含み、
前記コンデンサは、前記ラジエータからみて前記少なくとも１つのパワー素子のさらに上流側に配設される、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項４】
電気負荷に対応して設けられる負荷駆動装置と、
エンジンを冷却する冷媒を用いて前記負荷駆動装置を冷却する冷却装置とを備え、
前記負荷駆動装置は、前記エンジンを冷却する際の冷媒温度に対して耐熱性を有する少なくとも１つのパワー素子を含み、
前記冷却装置は、
前記冷媒を通流する冷媒路と、
前記冷媒路に配設され、前記冷媒を冷却するラジエータと、
前記冷媒路に前記冷媒を循環させるポンプとを含み、
前記負荷駆動装置は、前記冷媒路において前記エンジンと並列に配設される、冷却システム。
【請求項５】
前記冷却装置は、
前記負荷駆動装置を経由する第１の分岐路と、
前記エンジンを経由する第２の分岐路とをさらに含み、
前記第１および第２の分岐路における圧力損失と前記負荷駆動装置および前記エンジンの発熱量とに基づいて、前記第１および第２の分岐路に流される冷媒の流量比が決定される、請求項４に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのパワー素子の各々は、シリコンカーバイドからなるパワー素子である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのパワー素子の各々は、窒化ガリウム系のパワー素子である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのパワー素子の各々は、ダイヤモンド系のパワー素子である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項９】
前記負荷駆動装置および前記冷却装置の動作を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記エンジンの始動前に前記負荷駆動装置および前記冷却装置を動作させる始動前制御を実行する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項１０】
前記電気負荷は、回転電機であり、
前記制御装置は、前記始動前制御の実行時、前記負荷駆動装置から前記回転電機への出力電圧が前記回転電機に対してｄ軸電流のみを発生させる電圧パターンとなるように前記負荷駆動装置を制御する、請求項９に記載の冷却システム。
【請求項１１】
前記制御装置に所定のタイミングを通知するタイマをさらに備え、
前記制御装置は、前記エンジンの始動前に前記タイマから前記通知を受けたとき、前記始動前制御を実行する、請求項９または請求項１０に記載の冷却システム。
【請求項１２】
外気温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記タイマから前記通知を受け、かつ、前記温度センサによって検出された前記外気温度が所定の温度以下であるとき、前記始動前制御を実行する、請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１３】
前記エンジンの温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記タイマから前記通知を受け、かつ、前記温度センサによって検出される前記エンジン温度が所定の温度以下であるとき、前記始動前制御を実行する、請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１４】
前記冷媒の温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記タイマから前記通知を受け、かつ、前記温度センサによって検出される前記冷媒温度が所定の温度以下であるとき、前記始動前制御を実行する、請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１５】
外部無線装置からの無線信号を受信する受信部をさらに備え、
前記制御装置は、前記外部無線装置から前記受信部を介して受信する前記無線信号に応じて前記始動前制御を実行する、請求項９または請求項１０に記載の冷却システム。
【請求項１６】
前記制御装置は、前記始動前制御の実行時、前記少なくとも１つのパワー素子のスイッチング周波数が通常制御時よりも高くなるように前記負荷駆動装置を制御する、請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項１７】
前記制御装置は、前記始動前制御の実行時、前記少なくとも１つのパワー素子のターンオン時間およびターンオフ時間が通常制御時よりも長くなるように前記負荷駆動装置を制御する、請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項１８】
前記制御装置は、前記始動前制御の実行時、前記少なくとも１つのパワー素子のオン電圧が通常制御時よりも高くなるように前記負荷駆動装置を制御する、請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項１９】
前記冷却装置は、
前記ラジエータのバイパス路と、
前記ラジエータおよび前記バイパス路のいずれかに前記冷媒を通流させるための切替弁とをさらに含み、
前記制御装置は、前記始動前制御の実行時、前記冷媒が前記バイパスを通流するように前記切替弁の動作を制御する、請求項９から請求項１８のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項２０】
車室内を空調するエアコンに対応して設けられ、前記負荷駆動装置とともに前記冷却装置によって冷却されるもう１つの負荷駆動装置をさらに備え、
前記もう１つの負荷駆動装置は、前記エンジンを冷却する際の前記冷媒温度に対して耐熱性を有する少なくとも１つのもう１つのパワー素子を含み、
前記制御装置は、前記始動前制御の実行時、前記もう１つの負荷駆動装置をさらに動作させる、請求項９から請求項１９のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項２１】
前記負荷駆動装置に電力を供給する直流電源をさらに備え、
前記制御装置は、前記直流電源の容量が所定量以下であるとき、前記始動前制御の実行を中止する、請求項９から請求項２０のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項２２】
前記負荷駆動装置に電力を供給する直流電源と、
前記制御装置を動作させるための電力を供給する補機電源と、
前記直流電源と前記補機電源との間に設けられ、前記直流電源からの第１の電圧を第２の電圧に変換して前記補機電源を充電する電圧変換装置とをさらに備え、
前記制御装置は、前記始動前制御の実行時、前記電圧変換装置をさらに動作させる、請求項９から請求項２０のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項２３】
外部から受ける第１の電力を第２の電力に変換して前記負荷駆動装置に供給可能な電力変換装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記始動前制御の実行時、前記電力変換装置をさらに動作させる、請求項９から請求項２２のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項２４】
前記第１の電力は、商用交流電力である、請求項２３に記載の冷却システム。
【請求項２５】
請求項１から請求項２４のいずれか１項に記載の冷却システムを備えるハイブリッド自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷却システムおよびハイブリッド自動車に関し、特に、負荷駆動装置の冷却システムおよびその冷却システムを搭載したハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年ますます高まりつつある省エネ・環境問題を背景に、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）および電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）が大きく注目されている。そして、ハイブリッド自動車は、既に実用化されている。
【０００３】
ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。すなわち、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換された交流電圧によりモータを回転させることによってさらに動力源を得るものである。
【０００４】
このようなハイブリッド自動車においては、エンジンのほか、パワー素子を含むインバータなどの負荷駆動装置の冷却も行なわれる。そして、従来、ハイブリッド自動車における冷却システムにおいては、負荷駆動装置の冷却系統は、エンジンの冷却系統と独立して設けられていた（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
一方、特開２０００−２９７６４１号公報では、エンジンと、モータジェネレータと、モータジェネレータに対して電気的入出力を制御するインバータとを備えた車両駆動システムにおいて、エンジン、モータジェネレータおよびインバータの冷却系統が共通化された冷却装置の構成が開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２３５０５号公報
【特許文献２】特開２０００−２９７６４１号公報
【特許文献３】特開２００２−２２７６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ハイブリッド自動車においては、特に装置の小型化および低コスト化が要求され、エンジンの冷却系統とインバータなどの負荷駆動装置の冷却系統とを共通化できれば、冷却システムの小型化および低コスト化を図ることができる。
【０００７】
特開２０００−２９７６４１号公報では、少なくともエンジンおよびインバータが共通の冷却系統によって冷却される構成が開示されているが、どのようにしてこれらの冷却系統を共通化できたのかが開示されていない。
【０００８】
すなわち、インバータを冷却する際の冷却水の温度は、パワー素子の熱損失、およびパワー素子と冷却水との間の熱抵抗を主要因として決定されるところ、動作温度上限が１５０℃程度のシリコン（Ｓｉ）系のパワー素子が銅やアルミなどからなる伝熱性材料上に搭載される従来の一般的な装置構成の場合、冷却水の温度をたとえば６５℃程度までに抑える必要がある。
【０００９】
しかしながら、内燃機関であるエンジンの発熱量は大きく、エンジン用の冷却系統における冷却水の温度は１１０℃程度まで上昇するため、従来のＳｉ系パワー素子の耐熱性を考慮すると、単純にインバータの冷却にエンジン用の冷却水を用いることはできず、上述した特開２０００−２９７６４１号公報は、このような課題に対する解決手段を開示していない。
【００１０】
一方、エンジンは、低温状態では、オイル粘度の上昇によってクランキングの動力抵抗が大きくなり、クランキング速度が低下するため、その始動性が悪化する。そこで、極寒冷地では、ブロックヒータなどを用いてエンジン始動前にエンジンを暖めることによってエンジンの始動性を確保している。
【００１１】
ここで、上記のように、インバータとエンジンとの冷却系が共通化される場合には、逆にインバータからの発熱を利用してエンジンを始動前に暖めることができれば、ブロックヒータなどを別途設けることなく、エンジンの始動性を向上させることができる。
【００１２】
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、負荷駆動装置の冷却にエンジンの冷却水を用いた冷却システムを提供することである。
【００１３】
また、この発明の別の目的は、低温時におけるエンジンの始動性を向上させる冷却システムを提供することである。
【００１４】
また、この発明の別の目的は、負荷駆動装置の冷却にエンジンの冷却水を用いたハイブリッド自動車を提供することである。
【００１５】
また、この発明の別の目的は、低温時におけるエンジンの始動性を向上させるハイブリッド自動車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明によれば、冷却システムは、電気負荷に対応して設けられる負荷駆動装置と、エンジンを冷却する冷媒を用いて負荷駆動装置を冷却する冷却装置とを備え、負荷駆動装置は、エンジンを冷却する際の冷媒温度に対して耐熱性を有する少なくとも１つのパワー素子を含み、冷却装置は、冷媒を通流する冷媒路と、冷媒路に配設され、冷媒を冷却するラジエータと、冷媒路に冷媒を循環させるポンプとを含み、負荷駆動装置は、冷媒路においてエンジンと直列に配設される。
【００１７】
好ましくは、負荷駆動装置は、ラジエータからみてエンジンの上流側に配設される。
【００１８】
好ましくは、負荷駆動装置は、少なくとも１つのパワー素子よりも耐熱性の低いコンデンサをさらに含み、コンデンサは、ラジエータからみて少なくとも１つのパワー素子のさらに上流側に配設される。
【００１９】
また、この発明によれば、冷却システムは、電気負荷に対応して設けられる負荷駆動装置と、エンジンを冷却する冷媒を用いて負荷駆動装置を冷却する冷却装置とを備え、負荷駆動装置は、エンジンを冷却する際の冷媒温度に対して耐熱性を有する少なくとも１つのパワー素子を含み、冷却装置は、冷媒を通流する冷媒路と、冷媒路に配設され、冷媒を冷却するラジエータと、冷媒路に冷媒を循環させるポンプとを含み、負荷駆動装置は、冷媒路においてエンジンと並列に配設される。
【００２０】
好ましくは、冷却装置は、負荷駆動装置を経由する第１の分岐路と、エンジンを経由する第２の分岐路とをさらに含み、第１および第２の分岐路における圧力損失と負荷駆動装置およびエンジンの発熱量とに基づいて、第１および第２の分岐路に流される冷媒の流量比が決定される。
【００２１】
好ましくは、少なくとも１つのパワー素子の各々は、シリコンカーバイドからなるパワー素子である。
【００２２】
好ましくは、少なくとも１つのパワー素子の各々は、窒化ガリウム系のパワー素子である。
【００２３】
好ましくは、少なくとも１つのパワー素子の各々は、ダイヤモンド系のパワー素子である。
【００２４】
好ましくは、冷却システムは、負荷駆動装置および冷却装置の動作を制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、エンジンの始動前に負荷駆動装置および冷却装置を動作させる始動前制御を実行する。
【００２５】
好ましくは、電気負荷は、回転電機であり、制御装置は、始動前制御の実行時、負荷駆動装置から回転電機への出力電圧が回転電機に対してｄ軸電流のみを発生させる電圧パターンとなるように負荷駆動装置を制御する。
【００２６】
好ましくは、冷却システムは、制御装置に所定のタイミングを通知するタイマをさらに備え、制御装置は、エンジンの始動前にタイマから通知を受けたとき、始動前制御を実行する。
【００２７】
好ましくは、冷却システムは、外気温度を検出する温度センサをさらに備え、制御装置は、タイマから通知を受け、かつ、温度センサによって検出された外気温度が所定の温度以下であるとき、始動前制御を実行する。
【００２８】
好ましくは、冷却システムは、エンジンの温度を検出する温度センサをさらに備え、制御装置は、タイマから通知を受け、かつ、温度センサによって検出されるエンジン温度が所定の温度以下であるとき、始動前制御を実行する。
【００２９】
好ましくは、冷却システムは、冷媒の温度を検出する温度センサをさらに備え、制御装置は、タイマから通知を受け、かつ、温度センサによって検出される冷媒温度が所定の温度以下であるとき、始動前制御を実行する。
【００３０】
好ましくは、冷却システムは、外部無線装置からの無線信号を受信する受信部をさらに備え、制御装置は、外部無線装置から受信部を介して受信する無線信号に応じて始動前制御を実行する。
【００３１】
好ましくは、制御装置は、始動前制御の実行時、少なくとも１つのパワー素子のスイッチング周波数が通常制御時よりも高くなるように負荷駆動装置を制御する。
【００３２】
好ましくは、制御装置は、始動前制御の実行時、少なくとも１つのパワー素子のターンオン時間およびターンオフ時間が通常制御時よりも長くなるように負荷駆動装置を制御する。
【００３３】
好ましくは、制御装置は、始動前制御の実行時、少なくとも１つのパワー素子のオン電圧が通常制御時よりも高くなるように負荷駆動装置を制御する。
【００３４】
好ましくは、冷却装置は、ラジエータのバイパス路と、ラジエータおよびバイパス路のいずれかに冷媒を通流させるための切替弁とをさらに含み、制御装置は、始動前制御の実行時、冷媒がバイパスを通流するように切替弁の動作を制御する。
【００３５】
好ましくは、冷却システムは、車室内を空調するエアコンに対応して設けられ、負荷駆動装置とともに冷却装置によって冷却されるもう１つの負荷駆動装置をさらに備え、もう１つの負荷駆動装置は、エンジンを冷却する際の冷媒温度に対して耐熱性を有する少なくとも１つのもう１つのパワー素子を含み、制御装置は、始動前制御の実行時、もう１つの負荷駆動装置をさらに動作させる。
【００３６】
好ましくは、冷却システムは、負荷駆動装置に電力を供給する直流電源をさらに備え、制御装置は、直流電源の容量が所定量以下であるとき、始動前制御の実行を中止する。
【００３７】
好ましくは、冷却システムは、負荷駆動装置に電力を供給する直流電源と、制御装置を動作させるための電力を供給する補機電源と、直流電源と補機電源との間に設けられ、直流電源からの第１の電圧を第２の電圧に変換して補機電源を充電する電圧変換装置とをさらに備え、制御装置は、始動前制御の実行時、電圧変換装置をさらに動作させる。
【００３８】
好ましくは、冷却システムは、外部から受ける第１の電力を第２の電力に変換して負荷駆動装置に供給可能な電力変換装置をさらに備え、制御装置は、始動前制御の実行時、電力変換装置をさらに動作させる。
【００３９】
好ましくは、第１の電力は、商用交流電力である。
【００４０】
また、この発明によれば、ハイブリッド自動車は、上述したいずれかの冷却システムを備える。
【発明の効果】
【００４１】
この発明による冷却システムにおいては、エンジンを冷却する際の冷媒温度に対して耐熱性を有するパワー素子を負荷駆動装置に用いることによって、負荷駆動装置の冷却にエンジン冷却水が用いられ、冷媒路において負荷駆動装置がエンジンと直列に配設される。
【００４２】
したがって、この発明によれば、負荷駆動装置の冷却系統をエンジンの冷却系統と共通化することができ、冷却システムの小型化およびトータルでの低コスト化が図られる。また、負荷駆動装置において高耐熱性のパワー素子が用いられることによって、負荷駆動装置が搭載されるシステムの信頼性が向上する。さらに、冷却フィンの小型化や冷媒水路の小径化などにより負荷駆動装置自体を小型化でき、冷却系統の共通化によりラジエータ自体もトータルで小型化できるため、負荷駆動装置やラジエータのレイアウト設計の自由度が向上し、設計自由度の向上による低コスト化も実現できる。また、さらに、高耐熱性のパワー素子を用いることによりエンジンおよび負荷駆動装置の冷却系統が共通化されるので、冷却システムが軽量化される。
【００４３】
また、この発明による冷却システムにおいては、ラジエータからみて負荷駆動装置をエンジンの上流側に配設することによって、発熱量が大きいエンジンの冷却前に負荷駆動装置が冷却される。
【００４４】
したがって、この発明によれば、負荷駆動装置の動作信頼性をより高めることができる。
【００４５】
また、この発明による冷却システムにおいては、ラジエータからみて負荷駆動装置のコンデンサをパワー素子のさらに上流側に配設することによって、パワー素子よりも耐熱性の低いコンデンサが優先して冷却される。
【００４６】
したがって、この発明によれば、コンデンサを含む負荷駆動装置の動作信頼性をより高めることができる。
【００４７】
また、この発明による冷却システムにおいては、エンジンを冷却する際の冷媒温度に対して耐熱性を有するパワー素子を負荷駆動装置に用いることによって、負荷駆動装置の冷却にエンジン冷却水が用いられ、冷媒路において負荷駆動装置とエンジンとが並設されることによって、負荷駆動装置およびエンジンのいずれも他方の下流側に配設されない。
【００４８】
したがって、この発明によれば、負荷駆動装置の冷却系統をエンジンの冷却系統と共通化することができ、冷却システムの小型化および低コスト化が図られるうえ、負荷駆動装置およびエンジンをより効率的に冷却することができる。
【００４９】
また、この発明による冷却システムにおいては、第１および第２の分岐路における圧力損失と負荷駆動装置およびエンジンの発熱量とに基づいて第１および第２の分岐路に流される冷媒の流量比を決定することによって、第１および第２の分岐路に適切な流量の冷媒が供給される。
【００５０】
したがって、この発明によれば、負荷駆動装置およびエンジンをさらに効率的に冷却することができる。
【００５１】
また、この発明による冷却システムにおいては、制御装置は、エンジンの始動前に負荷駆動装置および冷却装置を動作させる始動前制御を実行するので、動作することにより発熱した負荷駆動装置と熱交換を行なった冷媒によって、負荷駆動装置と冷却系統を共有するエンジンが暖められる。
【００５２】
したがって、この発明によれば、エンジンの始動性が悪化する低温環境下においてもエンジンの始動性を確保することができる。また、負荷駆動装置に電力を供給する直流電源も自己発熱により暖まるので、低温時に発生する直流電源の容量低下が回復し、エンジンの始動性が向上する。
【００５３】
また、この発明による冷却システムにおいては、制御装置は、始動前制御の実行時、回転電機に対してｄ軸電流のみを発生させる電圧パターンとなるように負荷駆動装置を制御するので、始動前制御の実行時に回転電機に回転トルクは発生しない。
【００５４】
したがって、この発明によれば、安全性に配慮した冷却システムが実現される。
【００５５】
また、この発明による冷却システムにおいては、制御装置は、タイマから通知を受け、かつ、温度センサによって検出された外気温度、エンジン温度あるいは冷媒温度が所定の温度以下であるとき、始動前制御を実行するので、不必要な始動前制御の実行が防止される。
【００５６】
したがって、この発明によれば、始動前制御による無駄な電力消費が防止される。
【００５７】
また、この発明による冷却システムにおいては、車室内を空調するエアコンに対応して設けられ、かつ、負荷駆動装置とともに冷却装置によって冷却されるもう１つの負荷駆動装置をさらに備え、制御装置は、始動前制御の実行時、もう１つの負荷駆動装置をさらに動作させるので、もう１つの負荷駆動装置からの熱によってより効果的にエンジンが暖められるほか、エンジン始動前に車室内も暖められる。
【００５８】
したがって、この発明によれば、エンジンの始動性が向上するほか、車室内の快適性も向上する。
【００５９】
また、この発明による冷却システムにおいては、制御装置は、直流電源の容量が所定量以下であるとき、始動前制御の実行を中止するので、始動前制御の実行による直流電源の著しい容量低下が防止される。
【００６０】
したがって、この発明によれば、始動前制御の実行によってエンジンの始動が不可能になるという事態を回避することができる。
【００６１】
また、この発明による冷却システムにおいては、制御装置は、始動前制御の実行時、直流電源と補機電源との間に設けられ、かつ、直流電源からの第１の電圧を第２の電圧に変換して補機電源を充電する電圧変換装置をさらに動作させるので、始動前制御の実行による補機電源の著しい容量低下が防止される。
【００６２】
したがって、この発明によれば、始動前制御の実行によって補機類が動作しなくなるという事態を回避することができる。
【００６３】
また、この発明による冷却システムにおいては、始動前制御の実行時、外部から受ける第１の電力を第２の電力に変換して負荷駆動装置に供給可能な電力変換装置をさらに動作させるので、始動前制御は、外部電源を用いて実行される。
【００６４】
したがって、この発明によれば、始動前制御の実行による直流電源の容量低下を防止できる。
【００６５】
また、この発明によるハイブリッド自動車は、上述した冷却システムを備える。
【００６６】
したがって、この発明によれば、負荷駆動装置の冷却系統をエンジンの冷却系統と共通化することができ、ハイブリッド自動車における冷却システムの小型化およびトータルでの低コスト化が図られる。また、負荷駆動装置において高耐熱性のパワー素子が用いられることによって、ハイブリッド自動車の信頼性が向上する。さらに、冷却フィンの小型化や冷媒水路の小径化などにより負荷駆動装置自体を小型化でき、冷却系統の共通化によりラジエータ自体もトータルで小型化できるため、ハイブリッド自動車における負荷駆動装置やラジエータのレイアウト設計の自由度が向上し、設計自由度の向上によるハイブリッド自動車の低コスト化も実現できる。また、さらに、高耐熱性のパワー素子を用いることによりエンジンおよび負荷駆動装置の冷却系統が共通化されるので、冷却システムが軽量化され、これによってハイブリッド自動車が軽量化され、その結果、ハイブリッド自動車の燃費が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００６８】
［実施の形態１］
図１は、この発明による冷却システムが搭載されたハイブリッド自動車の構成を示す概略ブロック図である。なお、図１では、ハイブリッド自動車における動力出力機構の部分が代表的に示されている。
【００６９】
図１を参照して、ハイブリッド自動車１００は、動力伝達ギア１０２と、ディファレンシャルギア１０４と、駆動輪１０６Ｒ，１０６Ｌと、プラネタリギア１０８と、動力取出ギア１１０と、チェーンベルト１１２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン１１４と、レゾルバ１１６〜１１８と、ダンパ１２０と、バッテリ１２２と、インバータ１２４，１２６と、制御装置１２８とを備える。
【００７０】
エンジン１１４のクランクシャフト１１５は、ダンパ１２０を介してプラネタリギア１０８およびモータジェネレータＭＧ１に接続される。なお、ダンパ１２０は、クランクシャフト１１５のねじり振動の振幅を抑制する。
【００７１】
動力取出ギア１１０は、チェーンベルト１１２を介して動力伝達ギア１０２に接続される。そして、動力取出ギア１１０は、プラネタリギア１０８のリングギア１３４と結合され、リングギア１３４から受ける動力をチェーンベルト１１２を介して動力伝達ギア１０２に伝達する。動力伝達ギア１０２は、ディファレンシャルギア１０４を介して駆動輪１０６Ｒ，１０６Ｌに動力を伝達する。
【００７２】
プラネタリギア１０８は、クランクシャフト１１５と同軸のキャリア軸１４４に軸中心を貫通された中空のサンギア軸１４０に結合されたサンギア１３２と、キャリア軸１４４と同軸のリングギア軸１４２に結合されたリングギア１３４と、サンギア１３２とリングギア１３４との間に配置され、サンギア１３２の外周を自転しながら公転する複数のプラネタリピニオンギア１３６と、キャリア軸１４４の端部に結合され、各プラネタリピニオンギア１３６の回転軸を軸支するプラネタリキャリア１３８とから構成される。
【００７３】
このプラネタリギア１０８では、サンギア１３２、リングギア１３４およびプラネタリキャリア１３８にそれぞれ結合されたサンギア軸１４０、リングギア軸１４２およびキャリア軸１４４の３軸が動力の入出力軸とされ、３軸のいずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、残りの１軸に入出力される動力は、決定された２軸へ入出力される動力に基づいて定まる。
【００７４】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、３相交流同期電動発電機であり、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する３相コイルが回巻されたステータとを含む。モータジェネレータＭＧ１のロータは、サンギア軸１４０に結合され、モータジェネレータＭＧ２のロータは、リングギア軸１４２に結合されている。この各モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、永久磁石による磁界と３相コイルによって形成される磁界との相互作用によりロータを回転駆動する電動機として動作するとともに、永久磁石による磁界とロータの回転との相互作用により３相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機として動作する。
【００７５】
バッテリ１２２は、たとえば、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池からなり、直流電圧をインバータ１２４，１２６へ供給するとともに、インバータ１２４，１２６からの直流電圧によって充電される。
【００７６】
インバータ１２４，１２６は、バッテリ１２２から直流電圧を受け、その受けた直流電圧を交流電圧に変換してそれぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ出力する。また、インバータ１２４，１２６は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１２２を充電する。インバータ１２４，１２６は、後述するように、高耐熱性のＳｉＣ（シリコンカーバイド）系パワー素子によって構成され、制御装置１２８から受ける制御信号に基づいてパワートランジスタがスイッチング動作することにより上述した電圧変換を行なう。
【００７７】
制御装置１２８は、レゾルバ１１６〜１１８からそれぞれキャリア軸１４４、サンギア軸１４０およびリングギア軸１４２の回転角度の検出値を受け、図示されない電流センサからモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のモータ電流の検出値を受ける。そして、制御装置１２８は、アクセルペダルの開度等と上記各検出値に基づいて、インバータ１２４，１２６における各パワートランジスタをオン／オフする制御信号を生成し、その生成した制御信号をインバータ１２４，１２６へ出力する。
【００７８】
図２は、図１に示されるハイブリッド自動車１００における電気システムの主要部の構成を示す電気回路図である。
【００７９】
図２を参照して、ハイブリッド自動車１００は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ装置１５０と、バッテリ１２２と、制御装置１２８とを備える。インバータ装置１５０は、インバータ１２４，１２６と、コンデンサＣと、電源ラインＬ１と、接地ラインＬ２とを含む。そして、インバータ１２４は、ＳｉＣトランジスタＱ１１〜Ｑ１６と、ＳｉＣダイオードＤ１１〜Ｄ１６とを含み、インバータ１２６は、ＳｉＣトランジスタＱ２１〜Ｑ２６と、ＳｉＣダイオードＤ２１〜Ｄ２６とを含む。
【００８０】
インバータ１２４を構成するＳｉＣトランジスタＱ１１〜Ｑ１６およびＳｉＣダイオードＤ１１〜Ｄ１６、ならびにインバータ１２６を構成するＳｉＣトランジスタＱ２１〜Ｑ２６およびＳｉＣダイオードＤ２１〜Ｄ２６は、高耐熱性のパワー素子であって、たとえば、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）からなるＳｉＣパワー素子である。ＳｉＣパワー素子は、近年注目を浴びているパワー半導体素子であって、従来のＳｉ系パワー素子と比較して禁制帯幅や熱伝導度が大きく、高耐電圧、高耐熱性、低損失、低オン抵抗などの特性を備えており、自動車エレクトロニクスに要求される多くの特性を備えている。後述するように、この発明においては、ＳｉＣパワー素子が有する諸特性のうち、その高耐熱性に着目している。
【００８１】
インバータ１２４において、ＳｉＣトランジスタＱ１１，Ｑ１２は、Ｕ相アーム１５２を構成し、ＳｉＣトランジスタＱ１３，Ｑ１４は、Ｖ相アーム１５４を構成し、ＳｉＣトランジスタＱ１５，Ｑ１６は、Ｗ相アーム１５６を構成し、Ｕ相アーム１５２、Ｖ相アーム１５４およびＷ相アーム１５６は、電源ラインＬ１と接地ラインＬ２との間に並列に接続される。また、各ＳｉＣトランジスタＱ１１〜Ｑ１６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すＳｉＣダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続されている。
【００８２】
そして、各相アームにおける各ＳｉＣトランジスタの接続点は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成され、ＳｉＣトランジスタＱ１１，Ｑ１２の接続点にＵ相コイルの他端が接続され、ＳｉＣトランジスタＱ１３，Ｑ１４の接続点にＶ相コイルの他端が接続され、ＳｉＣトランジスタＱ１５，Ｑ１６の接続点にＷ相コイルの他端が接続されている。
【００８３】
インバータ１２６においても同様に、ＳｉＣトランジスタＱ２１，Ｑ２２は、Ｕ相アーム１６２を構成し、ＳｉＣトランジスタＱ２３，Ｑ２４は、Ｖ相アーム１６４を構成し、ＳｉＣトランジスタＱ２５，Ｑ２６は、Ｗ相アーム１６６を構成し、Ｕ相アーム１６２、Ｖ相アーム１６４およびＷ相アーム１６６は、電源ラインＬ１と接地ラインＬ２との間に並列に接続される。また、各ＳｉＣトランジスタＱ２１〜Ｑ２６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すＳｉＣダイオードＤ２１〜Ｄ２６がそれぞれ接続されている。
【００８４】
そして、インバータ１２６においても、各相アームにおける各ＳｉＣトランジスタの接続点は、モータジェネレータＭＧ２の各相コイルの各相端に接続されている。
【００８５】
コンデンサＣは、電源ラインＬ１と接地ラインＬ２との間に接続され、電圧変動に起因するインバータ１２４，１２６に対しての影響を低減する。
【００８６】
制御装置１２８は、インバータ１２４におけるＳｉＣトランジスタＱ１１〜Ｑ１６のスイッチング動作を制御し、バッテリ１２２から供給される電力に基づいてモータトルク指令に応じたトルクをモータジェネレータＭＧ１に発生させるため、または、モータジェネレータＭＧ１によって発生された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２２を充電するため、インバータ１２４を制御する。また、制御装置１２８は、インバータ１２６におけるＳｉＣトランジスタＱ２１〜Ｑ２６のスイッチング動作を制御し、バッテリ１２２から供給される電力に基づいてモータトルク指令に応じたトルクをモータジェネレータＭＧ２に発生させるため、または、モータジェネレータＭＧ２によって発生された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２２を充電するため、インバータ１２６を制御する。
【００８７】
なお、上記において、インバータ１２４，１２６およびコンデンサＣを含むインバータ装置１５０は、「負荷駆動装置」を構成する。
【００８８】
このハイブリッド自動車１００においては、インバータ１２４，１２６は、バッテリ１２２から電源ラインＬ１および接地ラインＬ２を介して直流電力を受け、その受けた直流電力を交流電力に変換してそれぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２へ出力する。また、インバータ１２４，１２６は、それぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換し、電源ラインＬ１および接地ラインＬ２を介してバッテリ１２２を充電する。
【００８９】
このように、ハイブリッド自動車１００は、バッテリ１２２からの直流電力に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するとともに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力をバッテリ１２２へ供給する。
【００９０】
ここで、この発明による実施の形態１においては、上述したＳｉＣパワー素子が有する諸特性のうち、その高耐熱性に着目する。すなわち、背景技術において述べたように、従来のＳｉ系パワー素子は、その動作温度上限が１５０℃程度であったところ、ＳｉＣパワー素子は、４００℃程度まで動作可能である。そこで、このハイブリッド自動車１００においては、インバータ装置１５０の冷却にエンジン１１４（図示せず）の冷却水を利用する。
【００９１】
図３は、図１に示されるハイブリッド自動車１００の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【００９２】
図３を参照して、この実施の形態１によるハイブリッド自動車１００は、インバータ装置１５０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン１１４と、ラジエータ１７０と、ウォータポンプ１７２と、冷媒路１７４〜１８２とを備える。
【００９３】
ラジエータ１７０の第１のポートとインバータ装置１５０との間に冷媒路１７４が設けられ、インバータ装置１５０とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間に冷媒路１７６が設けられる。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とエンジン１１４との間に冷媒路１７８が設けられ、エンジン１１４とポンプ１７２との間に冷媒路１８０が設けられる。そして、さらに、ポンプ１７２とラジエータ１７０の第２のポートとの間に冷媒路１８２が設けられる。すなわち、インバータ装置１５０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、エンジン１１４およびウォータポンプ１７２は、冷媒路１７４〜１８２によって直列に接続される。
【００９４】
ウォーターポンプ１７２は、不凍液などの冷却水を循環させるためのポンプであって、図に示される矢印の方向に冷却水を循環させる。ラジエータ１７０は、インバータ装置１５０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１１４を循環してきた冷却水を冷却する。
【００９５】
内燃機関であるエンジン１１４は、発熱量が大きく、エンジン１１４を冷却する際の冷却水温度は、１１０℃程度まで上昇し得る。そして、従来のＳｉ系パワー素子は、動作温度上限が１５０℃程度であり、たとえば冷却水の温度を６５℃程度に抑える必要があったため、インバータ装置の冷却にエンジンの冷却水を用いることはできず、個別に冷却系統が設けられていた。
【００９６】
しかしながら、このハイブリッド自動車１００においては、上述したように動作温度上限が４００℃程度の高温動作可能なＳｉＣパワー素子がインバータ装置１５０に用いられるので、インバータ装置１５０を冷却する際の冷却水の温度上限がエンジン冷却水の温度よりも高い温度まで緩和される。したがって、従来不可能であったエンジン冷却水のインバータ装置への利用が可能となり、このハイブリッド自動車１００においては、インバータ装置１５０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１１４が単一の冷却系統によって冷却される。
【００９７】
なお、上記においては、ラジエータ１７０からみて上流側からインバータ装置１５０、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２、エンジン１１４およびウォータポンプ１７２の順に配置されるものとしたが、各装置の配置順は、上記の順に限定されるものではない。しかしながら、エンジンの発熱量は非常に大きく、エンジン１１４の下流側では、冷却水の温度が予想以上に高く可能性があることを考慮して、図に示したように、インバータ装置１５０をエンジン１１４の上流側に配設する方が好ましい。
【００９８】
以上のように、この発明による実施の形態１によれば、動作温度上限が４００℃程度の高耐熱性のＳｉＣパワー素子をインバータ装置１５０に用いたので、インバータ装置１５０の冷却にエンジン１１４の冷却水を用いることができる。したがって、インバータ装置１５０の冷却系統をエンジン１１４の冷却系統と共通化することができ、ハイブリッド自動車１００における冷却システムの小型化およびトータルでの低コスト化が図られる。
【００９９】
また、ハイブリッド自動車１００のような車両システムにおいては、小型化および低コスト化のほか、さらに、高信頼性および低燃費も要求されるところ、このインバータ装置１５０においては、高耐熱性のＳｉＣパワー素子が用いられることによって、ハイブリッド自動車１００のトータルの信頼性が向上する。
【０１００】
また、高耐熱性のＳｉＣパワー素子を用いることによりエンジン１１４およびインバータ装置１５０の冷却系統が共通化されるので、冷却システムが軽量化され、これによってハイブリッド自動車１００が軽量化され、その結果、ハイブリッド自動車１００の燃費が向上する。
【０１０１】
さらに、冷却フィンの小型化や冷媒水路の小径化などによりインバータ装置１５０自体を小型化でき、冷却系統の共通化によりラジエータ１７０自体もトータルで小型化できるため、ハイブリッド自動車１００におけるインバータ装置１５０やラジエータ１７０のレイアウト設計の自由度が向上し、設計自由度の向上によるハイブリッド自動車１００の低コスト化も実現できる。
【０１０２】
また、この発明による実施の形態１によれば、ラジエータ１７０からみてインバータ装置１５０をエンジン１１４の上流側に配設したので、発熱量が大きいエンジン１１４の冷却前にインバータ装置１５０が冷却される。したがって、インバータ装置１５０の動作信頼性をより高めることができる。
【０１０３】
［実施の形態２］
実施の形態２によるハイブリッド自動車の構成および電気回路の構成は、実施の形態１によるハイブリッド自動車１００と同じであり、インバータ装置１５０には、高耐熱性のＳｉＣパワー素子が用いられる。
【０１０４】
図４は、この発明の実施の形態２によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【０１０５】
図４を参照して、実施の形態２によるハイブリッド自動車１００Ａにおいては、図３に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の冷却構造において、さらに、インバータ装置１５０に含まれるコンデンサＣがインバータ１２４，１２６の上流側に配置される。すなわち、インバータ装置１５０に含まれるコンデンサＣは、インバータ装置１５０の構成部品として最も熱的に弱いため、ラジエータ１７０からみてコンデンサＣが最上流に配置される。なお、インバータ１２４，１２６と冷媒路との間には、冷却効率向上のための放熱フィン１８４が設けられている。
【０１０６】
したがって、この発明による実施の形態２によれば、ラジエータ１７０からみてインバータ装置１５０のコンデンサＣをインバータ１２４，１２６のさらに上流側に配設したので、ＳｉＣパワー素子よりも耐熱性の低いコンデンサＣが優先して冷却される。したがって、コンデンサＣを含むインバータ装置１５０の動作信頼性をより高めることができる。
【０１０７】
なお、この実施の形態２においても、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１１４の配置順は、上記の順に限定されるものではない。また、ウォータポンプ１７２も、上記の配置場所に限定されるものではない。
【０１０８】
［実施の形態３］
実施の形態３によるハイブリッド自動車の構成および電気回路の構成も、実施の形態１によるハイブリッド自動車１００と同じであり、インバータ装置１５０には、高耐熱性のＳｉＣパワー素子が用いられる。
【０１０９】
図５は、この発明の実施の形態３によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【０１１０】
図５を参照して、この実施の形態３によるハイブリッド自動車１００Ｂは、インバータ装置１５０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン１１４と、ラジエータ１７０と、ウォータポンプ１７２と、冷媒路１９２〜１９８とを備える。
【０１１１】
冷媒路１９２は、途中で分岐しており、ラジエータ１７０の第１のポートとインバータ装置１５０およびエンジン１１４との間に冷媒路１９２が設けられる。インバータ装置１５０とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間には冷媒路１９４が設けられる。冷媒路１９６は、途中で合流しており、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１１４とウォータポンプ１７２との間に冷媒路１９６が設けられる。そして、ポンプ１７２とラジエータ１７０の第２のポートとの間に冷媒路１９８が設けられる。
【０１１２】
すなわち、インバータ装置１５０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が直列に設けられ、インバータ装置１５０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とエンジン１１４とは、冷却系統において並列に設けられる。
【０１１３】
この実施の形態３においては、インバータ装置１５０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を冷却水が経由する流路における圧力損失、エンジン１１４を冷却水が経由する流路における圧力損失、インバータ装置１５０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２における発熱量、ならびにエンジン１１４における発熱量などを考慮して各流路の流量比を適切に設定することによって、より効率的に各装置が冷却される。
【０１１４】
なお、この実施の形態３においても、インバータ装置１５０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の配置順は、上記の順に限定されるものではないが、熱的に弱いコンデンサＣを含むインバータ装置１５０をモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の上流側に配置するのが好ましい。
【０１１５】
以上のように、この発明による実施の形態３によれば、冷媒路においてインバータ装置１５０とエンジン１１４とを並設したので、インバータ装置１５０およびエンジン１１４のいずれも他方の下流側に配設されることはない。したがって、インバータ装置１５０およびエンジン１１４をより効率的に冷却することができる。
【０１１６】
また、この発明による実施の形態３によれば、インバータ装置１５０側およびエンジン１１４側の各流路における圧力損失とインバータ装置１５０およびエンジン１１４の発熱量とに基づいて各流路の流量比を決定するようにしたので、各流路に適切な流量の冷却水が供給される。したがって、インバータ装置１５０およびエンジン１１４をさらに効率的に冷却することができる。
【０１１７】
［実施の形態４］
実施の形態４以下では、エンジン１１４の冷却水とインバータ装置１５０の冷却水とが共有されることを利用して、低温環境下におけるエンジン１１４の始動性が改善される。すなわち、インバータ装置１５０から発生する熱を冷却水を用いてエンジン１１４へ輸送し、その熱を用いてエンジン１１４を始動前に暖めることにより、低温環境下におけるエンジン１１４の始動性が確保される。
【０１１８】
図６は、この発明の実施の形態４によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【０１１９】
図６を参照して、この実施の形態４によるハイブリッド自動車１００Ｃは、図３に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の構成において、タイマスイッチ２００と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２０２とをさらに備える。
【０１２０】
タイマスイッチ２００は、利用者によって設定された所定時刻になると、ＥＣＵ２０２へ通知を出力する。ＥＣＵ２０２は、図２に示した制御装置１２８を含む電子制御装置であって、インバータ装置１５０の動作を制御するとともに、冷却水を循環させるためのウォーターポンプ１７２を駆動制御する。そして、ＥＣＵ２０２は、ハイブリッド自動車１００Ｃの始動前すなわちエンジン１１４の始動前にタイマスイッチ２００から通知を受けると、インバータ装置１５０からの発熱を利用してエンジン１１４を事前に暖めるため、インバータ装置１５０およびウォーターポンプ１７２を動作させる。
【０１２１】
ここで、インバータ装置１５０は、エンジン１１４を暖めるために動作するのであって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するために動作するのではないので、ＥＣＵ２０２は、インバータ装置１５０をゼロトルクで制御する。具体的には、ＥＣＵ２０２は、図示されない回転位置センサから受けるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の電気角を用いて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対してｄ軸電流（回転トルクに寄与しない電流成分）のみを発生させる電圧パターンが生成されるように、インバータ装置１５０を制御する。
【０１２２】
このハイブリッド自動車１００Ｃにおいては、たとえば、明朝ハイブリッド自動車１００Ｃを使用する前の所定時刻にタイマスイッチ２００が利用者によって設定される。そして、その所定時刻になると、タイマスイッチ２００がＥＣＵ２０２へ通知を出力し、ＥＣＵ２０２は、タイマスイッチ２００からの通知に応じてインバータ装置１５０およびウォーターポンプ１７２を動作させる（以下では、エンジン始動前にＥＣＵ２０２がインバータ装置１５０およびウォーターポンプ１７２を動作させるこの制御を「始動前制御」とも称する。）。
【０１２３】
そうすると、インバータ装置１５０がその動作によって発熱し、インバータ装置１５０と熱交換を行なった冷却水をウォーターポンプ１７２が循環させるので、インバータ装置１５０からの熱によって暖められた冷却水がエンジン１１４に供給されることによってエンジン１１４が暖められる。したがって、低温環境下においても、エンジン１１４の始動性が確保される。
【０１２４】
また、低温環境下では、バッテリ１２２も低温に晒されるところ、バッテリの容量は、一般に温度の低下とともに低下する。
【０１２５】
図７は、バッテリ容量と温度の関係を示す図である。
【０１２６】
図７を参照して、縦軸は、バッテリ容量を示し、横軸は、温度を示す。図に示されるように、バッテリ容量は、温度の低下とともに低下し、低温になるほど容量の低下の程度が大きくなる。このため、低温時にエンジンの始動性が悪化するのは、オイル粘度の上昇によるクランキングの動力抵抗の上昇に加え、低温によるバッテリ容量の低下によるクランキング速度の低下も大きな要因となる。
【０１２７】
しかしながら、このハイブリッド自動車１００Ｃにおいては、エンジン１１４の始動前にバッテリ１２２からインバータ装置１５０へ電力の供給がなされるため、エンジン１１４の始動前にバッテリ１２２の温度が自己発熱によって上昇する。したがって、この温度上昇によりバッテリ１２２の容量が回復し、エンジン１１４の始動性は、さらに改善される。
【０１２８】
以上のように、この実施の形態４によれば、タイマスイッチ２００からの通知に応じて、エンジン１１４の始動前の設定時刻にインバータ装置１５０およびウォーターポンプ１７２を事前に動作させ、インバータ装置１５０からの発熱を冷却水を用いてエンジン１１４に輸送することによってエンジン１１４を始動前に暖めることができるので、低温環境下においても、エンジン１１４の始動性を確保することができる。
【０１２９】
また、インバータ装置１５０の動作に伴ない、バッテリ１２２も自己発熱によりエンジン始動前に暖まるので、バッテリ容量が回復し、エンジン１１４の始動性をさらに改善することができる。
【０１３０】
［実施の形態５］
実施の形態５では、実際に低温環境下にあるときにのみ、ＥＣＵ２０２による始動前制御が実行される。
【０１３１】
図８は、この発明の実施の形態５によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【０１３２】
図８を参照して、この実施の形態５によるハイブリッド自動車１００Ｄは、図６に示した実施の形態４によるハイブリッド自動車１００Ｃの構成において、温度センサ２０４をさらに備える。温度センサ２０４は、外気温度を検出する外気温センサである。ＥＣＵ２０２は、温度センサ２０４から温度検出値を受け、エンジン１１４の始動前にタイマスイッチ２００から通知を受けたときに温度センサ２０４からの温度検出値が所定の温度以下であれば、インバータ装置１５０およびウォーターポンプ１７２の始動前制御を実行する。
【０１３３】
なお、上記においては、温度センサ２０４は、外気温センサとしたが、温度センサ２０４に代えて、エンジン１１４の温度を検出する温度センサ２０４Ａや、冷却水の温度を検出する温度センサ２０４Ｂを用いてもよい。
【０１３４】
以上のように、この実施の形態５によれば、温度センサ２０４（２０４Ａ，２０４Ｂ）を備え、実際に低温環境下である場合にのみ、インバータ装置１５０およびウォーターポンプ１７２の始動前制御を実行するようにしたので、インバータ装置１５０およびウォーターポンプ１７２が不必要に動作することはなく、無駄な電力消費を防止できる。
【０１３５】
［実施の形態６］
実施の形態６では、無線装置を用いて、ＥＣＵ２０２による始動前制御の実行開始を外部から指示することができる。
【０１３６】
図９は、この発明の実施の形態６によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【０１３７】
図９を参照して、この実施の形態６によるハイブリッド自動車１００Ｅは、図６に示した実施の形態４によるハイブリッド自動車１００Ｃの構成において、タイマスイッチ２００に代えて受信部２０６を備える。受信部２０６は、外部の無線装置２０８からの無線信号を受信し、その受信した信号をＥＣＵ２０２へ出力する。無線装置２０８は、ハイブリッド自動車１００Ｅの外部から始動前制御の実行開始を指示するための遠隔装置である。そして、ＥＣＵ２０２は、無線装置２０８からの無線信号を受信部２０６から受けると、インバータ装置１５０およびウォーターポンプ１７２の始動前制御を実行する。
【０１３８】
以上のように、この実施の形態６によれば、無線装置２０８を用いて始動前制御の実行開始の指示を遠隔操作できるようにしたので、ハイブリッド自動車の利便性が向上する。
【０１３９】
［実施の形態７］
実施の形態７では、ＥＣＵ２０２による始動前制御の実行時、インバータ装置１５０からの発熱量の増加が図られる。
【０１４０】
この実施の形態７によるハイブリッド自動車の冷却構造は、図６に示した実施の形態４によるハイブリッド自動車１００Ｃと同じである。
【０１４１】
図１０は、図６に示した実施の形態４における始動前制御時のインバータ装置１５０のスイッチング動作を説明するための図である。なお、この図１０から以下の図１７までにおいては、インバータ装置１５０のインバータ１２４におけるパワートランジスタＱ１１について代表的に説明するが、インバータ装置１５０におけるその他のパワートランジスタについても同様である。
【０１４２】
図１０を参照して、縦軸は、パワートランジスタＱ１１における電圧Ｖ、電流Ｉ、およびスイッチング動作時の損失Ｐｌｏｓｓを示し、横軸は、時間を示す。時刻ｔ１において、パワートランジスタＱ１１のターンオン動作が開始され、時刻ｔ２において、その動作が終了する。また、時刻ｔ３において、パワートランジスタＱ１１のターンオフ動作が開始され、時刻ｔ４において、その動作が終了する。
【０１４３】
時間ｔａ１は、パワートランジスタＱ１１のスイッチング周期を表し、時間ｔｂ１は、パワートランジスタＱ１１のターンオン時間またはターンオフ時間を表す。すなわち、時間ｔａ１は、パワートランジスタＱ１１のスイッチング周波数を示すものであり、時間ｔｂ１は、パワートランジスタＱ１１のスイッチング速度を示すものである。また、電圧Ｖｏｎ１は、パワートランジスタＱ１１のオン電圧を表す。
【０１４４】
パワートランジスタＱ１１の損失Ｐｌｏｓｓは、パワートランジスタＱ１１における電圧Ｖと電流Ｉとの積で決まるので、図に示されるように、パワートランジスタＱ１１がターンオンまたはターンオフするときに大きな損失Ｐｌｏｓｓが発生する。また、パワートランジスタＱ１１がオンしている間も、オン電圧Ｖｏｎ１が０でない以上、損失Ｐｌｏｓｓが発生している。
【０１４５】
図１１は、この発明の実施の形態７における始動前制御時のインバータ装置１５０のスイッチング動作を説明するための図である。
【０１４６】
図１１を参照して、縦軸は、パワートランジスタＱ１１における電圧Ｖ、電流Ｉ、およびスイッチング動作時の損失Ｐｌｏｓｓを示し、横軸は、時間を示す。時刻ｔ１，ｔ２において、パワートランジスタＱ１１がそれぞれターンオン，ターンオフする。また、時刻ｔ３，ｔ４において、パワートランジスタＱ１１がそれぞれターンオン，ターンオフする。
【０１４７】
時間ｔａ２は、この実施の形態７におけるパワートランジスタＱ１１のスイッチング周期を表す。この実施の形態７では、この時間ｔａ２が図１０に示した実施の形態４におけるスイッチング周期ｔａ１よりも短くなるように、ＥＣＵ２０２がインバータ装置１５０のスイッチング動作を制御する。したがって、この実施の形態７におけるインバータ装置１５０は、パワートランジスタＱ１１のスイッチング周期が短くなった分、すなわちパワートランジスタＱ１１のスイッチング周波数が高くなった分、実施の形態４と比べて損失Ｐｌｏｓｓが大きい。その結果、インバータ装置１５０からの発熱量が増加し、より効果的にエンジン１１４が暖められる。
【０１４８】
以上のように、この実施の形態７によれば、ＥＣＵ２０２による始動前制御時にインバータ装置１５０のスイッチング周波数を高くするようにしたので、インバータ装置１５０からの発熱量が増加することによって効果的にエンジン１１４を暖めることができ、その結果、エンジンの始動性がさらに改善される。
【０１４９】
［実施の形態７の変形例１］
図１２は、この発明の実施の形態７の変形例１における始動前制御時のインバータ装置１５０のスイッチング動作を説明するための図である。
【０１５０】
図１２を参照して、縦軸は、パワートランジスタＱ１１における電圧Ｖ、電流Ｉ、およびスイッチング動作時の損失Ｐｌｏｓｓを示し、横軸は、時間を示す。時刻ｔ１において、パワートランジスタＱ１１のターンオン動作が開始され、時刻ｔ２において、その動作が終了する。また、時刻ｔ３において、パワートランジスタＱ１１のターンオフ動作が開始され、時刻ｔ４において、その動作が終了する。
【０１５１】
時間ｔｂ２は、この実施の形態７の変形例１におけるパワートランジスタＱ１１のターンオン時間またはターンオフ時間を表す。この実施の形態７の変形例１では、この時間ｔｂ２が図１０に示した実施の形態４における時間ｔｂ１よりも長くなるように、ＥＣＵ２０２がインバータ装置１５０のスイッチング動作を制御する。したがって、この実施の形態７の変形例１におけるインバータ装置１５０は、パワートランジスタＱ１１のターンオン時間およびターンオフ時間が長くなった分、実施の形態４と比べて損失Ｐｌｏｓｓが大きい。その結果、インバータ装置１５０からの発熱量が増加し、より効果的にエンジン１１４が暖められる。
【０１５２】
図１３は、インバータ装置１５０におけるパワートランジスタのターンオン時間およびターンオフ時間を可変にする回路の一例を示す電気回路図である。
【０１５３】
図１３を参照して、この回路は、抵抗ＲＧ１〜ＲＧ３と、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３と、電流供給ラインＢＬとを含む。抵抗ＲＧ１〜ＲＧ３は、パワートランジスタＱ１１のベースに一端が接続され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のエミッタにそれぞれ他端が接続される。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３は、電流供給ラインＢＬにコレクタが接続され、抵抗ＲＧ１〜ＲＧ３にそれぞれエミッタが接続され、ＥＣＵ２０２（図示せず、以下同じ。）からの制御信号をそれぞれベースに受ける。
【０１５４】
抵抗ＲＧ１〜ＲＧ３については、抵抗ＲＧ１の抵抗値が最も小さく、抵抗ＲＧ３の抵抗値が最も大きい。そして、パワートランジスタＱ１１のターンオン時間およびターンオフ時間は、これらの抵抗ＲＧ１〜ＲＧ３の抵抗値に依存し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３を選択的にオンさせることによってパワートランジスタＱ１１のターンオン時間およびターンオフ時間を可変にすることができる。
【０１５５】
図１４は、図１３に示したパワートランジスタＱ１１のベースに接続される抵抗値とパワートランジスタＱ１１のターンオン時間（ターンオフ時間）との関係を示す図である。
【０１５６】
図１４を参照して、縦軸は、パワートランジスタＱ１１のターンオン時間（ターンオフ時間）を示し、横軸は、パワートランジスタＱ１１のベースに接続される抵抗の大きさを示す。図に示されるように、パワートランジスタＱ１１のベースに接続される抵抗の値が大きいほど、パワートランジスタＱ１１のターンオン時間（ターンオフ時間）は長くなる。すなわち、図１３において、抵抗値Ｒ１の抵抗ＲＧ１が選択されると、ターンオン時間（ターンオフ時間）は最も短いΔｔ１となり、抵抗値Ｒ３の抵抗ＲＧ３が選択されると、ターンオン時間（ターンオフ時間）は最も長いΔｔ３となる。
【０１５７】
したがって、インバータ装置１５０からの発熱量を増加させたいときは、抵抗値の大きい抵抗ＲＧ３を選択することにより、インバータ装置１５０におけるパワートランジスタのターンオン時間およびターンオフ時間を長くし、パワートランジスタにおける損失Ｐｌｏｓｓを増加させればよい。これによって、エンジン１１４をより効果的に暖めることが可能となる。
【０１５８】
以上のように、この実施の形態７の変形例１によれば、インバータ装置１５０のターンオン時間およびターンオフ時間を可変としたので、ＥＣＵ２０２による始動前制御時にインバータ装置１５０のターンオン時間およびターンオフ時間を遅くすることによってインバータ装置１５０からの発熱量を増加させ、より効果的にエンジン１１４を暖めることができる。
【０１５９】
なお、図１３に示される回路は、インバータ装置１５０内に組込んでもよいし、ＥＣＵ２０２内に組込んでもよい。
【０１６０】
［実施の形態７の変形例２］
図１５は、この発明の実施の形態７の変形例２における始動前制御時のインバータ装置１５０のスイッチング動作を説明するための図である。
【０１６１】
図１５を参照して、縦軸は、パワートランジスタＱ１１における電圧Ｖ、電流Ｉ、およびスイッチング動作時の損失Ｐｌｏｓｓを示し、横軸は、時間を示す。時刻ｔ１において、パワートランジスタＱ１１のターンオン動作が開始され、時刻ｔ２において、その動作が終了する。また、時刻ｔ３において、パワートランジスタＱ１１のターンオフ動作が開始され、時刻ｔ４において、その動作が終了する。
【０１６２】
電圧Ｖｏｎ２は、この実施の形態７の変形例２におけるパワートランジスタＱ１１のオン電圧を表す。この実施の形態７の変形例２では、このオン電圧Ｖｏｎ２が図１０に示した実施の形態４におけるオン電圧Ｖｏｎ１よりも高くなるように、ＥＣＵ２０２がインバータ装置１５０のスイッチング動作を制御する。したがって、この実施の形態７の変形例２におけるインバータ装置１５０は、パワートランジスタＱ１１のオン電圧が高くなった分、実施の形態４と比べて損失Ｐｌｏｓｓが大きい。その結果、インバータ装置１５０からの発熱量が増加し、より効果的にエンジン１１４が暖められる。
【０１６３】
図１６は、インバータ装置１５０におけるパワートランジスタのオン電圧を可変にする回路の一例を示す電気回路図である。
【０１６４】
図１６を参照して、この回路は、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５と、電圧Ｖｂが印加される電源ノード２２２と、接地電圧ＧＮＤが印加される接地ノード２２４と、抵抗ＲＧとを含む。スイッチング素子Ｑ４は、コレクタおよびエミッタがそれぞれ電源ノード２２２およびスイッチング素子Ｑ５のコレクタに接続され、ＥＣＵ２０２（図示せず、以下同じ。）からの制御信号をベースに受ける。スイッチング素子Ｑ５は、コレクタおよびエミッタがそれぞれスイッチング素子Ｑ４のエミッタおよび接地ノード２２４に接続され、ＥＣＵ２０２からの制御信号をベースに受ける。抵抗ＲＧは、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の接続点に一端が接続され、パワートランジスタＱ１１のベースに他端が接続される。
【０１６５】
ＥＣＵ２０２は、パワートランジスタＱ１１をターンオンさせるとき、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５をそれぞれオン，オフする。そうすると、電源ノード２２２から電圧Ｖｂに応じたベース電流が抵抗ＲＧを介してパワートランジスタＱ１１のベースに流れ、パワートランジスタＱ１１がターンオンする。一方、ＥＣＵ２０２は、パワートランジスタＱ１１をターンオフさせるとき、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５をそれぞれオフ，オンする。そうすると、パワートランジスタＱ１１のベースにはベース電流が供給されず、パワートランジスタＱ１１がターンオフする。
【０１６６】
ここで、ＥＣＵ２０２は、電源ノード２２２に印加される電圧Ｖｂを変化させることによって、パワートランジスタＱ１１のオン電圧を変化させる。
【０１６７】
図１７は、図１６に示した電源ノード２２２に印加される電圧ＶｂとパワートランジスタＱ１１のオン電圧との関係を示す図である。
【０１６８】
図１７を参照して、縦軸は、パワートランジスタＱ１１のオン電圧を示し、横軸は、電源ノード２２２に印加される電圧Ｖｂを示す。図に示されるように、電圧Ｖｂが小さいほどパワートランジスタＱ１１のオン電圧を高くすることができる。そして、通常制御時は、損失Ｐｌｏｓｓを小さくするために電源ノード２２２には電圧Ｖｂ１が印加され、パワートランジスタＱ１１のオン電圧はＶｏｎ１であるところ、始動前制御時は、電源ノード２２２に電圧Ｖｂ２が印加され、パワートランジスタＱ１１のオン電圧は、通常制御時のオン電圧Ｖｏｎ１よりも大きいオン電圧Ｖｏｎ２となる。これにより、インバータ装置１５０における損失Ｐｌｏｓｓを大きくすることができ、その結果、インバータ装置１５０からの発熱を増加させることができる。
【０１６９】
以上のように、この実施の形態７の変形例２によれば、ＥＣＵ２０２による始動前制御時にインバータ装置１５０におけるパワートランジスタのオン電圧を高くするようにしたので、始動前制御時にインバータ装置１５０からの発熱量を増加させることができ、より効果的にエンジン１１４を暖めることができる。
【０１７０】
なお、図１６に示される回路は、インバータ装置１５０内に組込んでもよいし、ＥＣＵ２０２内に組込んでもよい。
【０１７１】
［実施の形態８］
実施の形態８では、ＥＣＵ２０２による始動前制御の実行時、インバータ装置１５０によって暖められた冷却水がラジエータ１７０によって冷却されてしまわないように、ラジエータ１７０のバイパスが設けられる。
【０１７２】
図１８は、この発明の実施の形態８によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【０１７３】
図１８を参照して、この実施の形態８によるハイブリッド自動車１００Ｆは、図３に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の構成において、切替弁２１２と、バイパス路２１４と、ＥＣＵ２０２とをさらに備える。
【０１７４】
切替弁２１２は、冷媒路１８２に設けられ、ＥＣＵ２０２からの指令に応じて、ウォーターポンプ１７２から供給される冷却水の出力先をラジエータ１７０およびバイパス路２１４のいずれかに切替える。バイパス路２１４は、ラジエータ１７０のバイパスであって、冷媒路１７４と切替弁２１２との間に設けられる。ＥＣＵ２０２は、始動前制御でない通常制御時、冷媒路１８２からの冷却水がラジエータ１７０へ出力されるように切替弁２１２の動作を制御する。一方、ＥＣＵ２０２は、始動前制御の実行時、冷媒路１８２からの冷却水がバイパス路２１４へ出力されるように切替弁２１２の動作を制御する。
【０１７５】
このハイブリッド自動車１００Ｆにおいては、始動前制御の実行時、冷却水は、ラジエータ１７０を介することなく循環するので、インバータ装置１５０の発熱によって暖められた冷却水がラジエータ１７０によって冷却されることが防止される。その結果、より効率的にエンジン１１４が暖められる。
【０１７６】
以上のように、この実施の形態８によれば、始動前制御に冷却水をバイパス路２１４へ流す切替弁２１２を備えるので、エンジン１１４を暖めるためにインバータ装置１５０によって暖められた冷却水がラジエータ１７０によって冷却されることがなく、始動前制御の実行時におけるエネルギー利用効率が向上する。
【０１７７】
［実施の形態９］
実施の形態９では、始動前制御の実行時、インバータ装置１５０だけでなく、インバータ装置１５０と冷却系統を共有する車室内エアコン用のインバータも動作させる。これによって、エンジン１１４がより効果的に暖められるとともに、車室内エアコンによって車室内も事前に暖められ、ハイブリッド自動車の車室内快適性が向上する。
【０１７８】
図１９は、この発明の実施の形態９によるハイブリッド自動車における電気システムの主要部の構成を示す電気回路図である。
【０１７９】
図１９を参照して、このハイブリッド自動車１００Ｇは、図２に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の構成において、エアコンインバータ２３２と、コンプレッサモータ２３４とをさらに備える。
【０１８０】
エアコンインバータ２３２は、バッテリ１２２ならびに電源ラインＬ１および接地ラインＬ２に接続され、制御装置１２８からの制御信号に基づいて、バッテリ１２２または電源ラインＬ１および接地ラインＬ２から受ける直流電力を交流電力に変換してコンプレッサモータ２３４へ出力する。ここで、エアコンインバータ２３２は、高耐熱性を有するＳｉＣパワー素子によって構成される。そこで、後述するように、エアコンインバータ２３２は、インバータ装置１５０と冷却系を共有し、インバータ装置１５０とともにエンジン１１４（図示せず）の冷却水を利用して冷却される。
【０１８１】
コンプレッサモータ２３４は、車室内エアコンのコンプレッサを駆動するための交流モータであって、エアコンインバータ２３２から交流電力の供給を受けて動作する。制御装置１２８は、インバータ装置１５０におけるインバータ１２４，１２６の動作を制御するほか、エアコンインバータ２３２の動作も制御する。
【０１８２】
なお、上記において、エアコンインバータ２３２は、「もう１つの負荷駆動装置」を構成する。
【０１８３】
このハイブリッド自動車１００Ｇにおいては、エアコンインバータ２３２は、始動前制御でない通常制御時、モータジェネレータＭＧ１もしくはモータジェネレータＭＧ２からの発電電力またはバッテリ１２２からの出力電力を所定の交流電力に変換してコンプレッサモータ２３４へ出力する。また、エアコンインバータ２３２は、制御装置１２８からの動作指令に応じて始動前制御時にも動作し、バッテリ１２２からの出力電力を所定の交流電力に変換してコンプレッサモータ２３４へ出力する。
【０１８４】
なお、ハイブリッド自動車１００Ｇにおける電気システムのその他の動作は、図２に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の電気システムと同じである。
【０１８５】
図２０は、この発明の実施の形態９によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【０１８６】
図２０を参照して、このハイブリッド自動車１００Ｇは、図６に示した実施の形態４によるハイブリッド自動車１００Ｃの構成において、冷媒路１７４，１７６の間にインバータ装置１５０に加えてエアコンインバータ２３２をさらに備える。ハイブリッド自動車１００Ｇの冷却構造のその他の構成は、ハイブリッド自動車１００Ｃと同じである。
【０１８７】
このハイブリッド自動車１００Ｇにおいては、ＥＣＵ２０２は、タイマスイッチ２００からの通知を受けると、インバータ装置１５０およびエアコンインバータ２３２ならびにウォーターポンプ１７２を動作させる。
【０１８８】
そうすると、インバータ装置１５０およびエアコンインバータ２３２がその動作によって発熱し、インバータ装置１５０およびエアコンインバータ２３２と熱交換を行なった冷却水をウォーターポンプ１７２が循環させるので、インバータ装置１５０およびエアコンインバータ２３２からの熱が冷却水によってエンジン１１４に輸送され、エンジン１１４が暖められる。
【０１８９】
また、この始動前制御の実行時、エアコンインバータ２３２は、コンプレッサモータ２３４を回転駆動する。したがって、エンジン１１４の始動前に車室内エアコンを作動させ、ハイブリッド自動車１００Ｇの使用前に車室内を暖めておくことができる。
【０１９０】
以上のように、この実施の形態９によれば、始動前制御の実行時にエアコンインバータ２３２も動作させるようにしたので、始動前制御の実行時におけるトータルの発熱量が増加し、エンジン１１４をより効果的に暖めることができる。また、エアコンインバータ２３２をエンジン始動前に事前に動作させることによって、ハイブリッド自動車１００Ｇの使用前に車室内エアコンによって車室内を暖めておくことができ、ハイブリッド自動車１００Ｇにおける車室内の快適性が向上する。
【０１９１】
［実施の形態１０］
実施の形態１０では、エンジン１１４の始動性向上を目的としてインバータ装置１５０を動作させたためにバッテリ１２２の容量が低下してエンジン１１４を始動できなくなるという事態にならないように、バッテリ１２２の状態が監視される。
【０１９２】
図２１は、この発明の実施の形態１０によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【０１９３】
図２１を参照して、この実施の形態１０によるハイブリッド自動車１００Ｈは、図６に示した実施の形態４によるハイブリッド自動車１００Ｃの構成と基本的に同じであり、ＥＣＵ２０２によってバッテリ１２２の状態が監視される。
【０１９４】
ＥＣＵ２０２は、始動前制御の実行時、インバータ装置１５０およびウォーターポンプ１７２の動作を制御するとともに、バッテリ１２２のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を監視する。そして、ＥＣＵ２０２は、エンジン１１４の始動に必要な所定値をバッテリ１２２のＳＯＣが下回ると、インバータ装置１５０およびウォーターポンプ１７２を停止させ、始動前制御の実行を中止する。
【０１９５】
以上のように、この実施の形態１０によれば、始動前制御の実行時にバッテリ１２２のＳＯＣを監視するようにしたので、始動前制御を行なったためにバッテリ１２２のＳＯＣが低下してエンジン１１４を駆動できなくなるという事態が回避される。
【０１９６】
［実施の形態１１］
実施の形態１１では、外部からの給電機能が備えられ、外部から供給される電力を用いて始動前制御が実行される。
【０１９７】
図２２は、この発明の実施の形態１１によるハイブリッド自動車における電気システムの主要部の構成を示す電気回路図である。
【０１９８】
図２２を参照して、このハイブリッド自動車１００Ｉは、図２に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の構成において、ＡＣ／ＤＣ変換装置２４２と、外部コンセント２４４とをさらに備える。
【０１９９】
ＡＣ／ＤＣ変換装置２４２は、電源ラインＬ１および接地ラインＬ２に接続される。ＡＣ／ＤＣ変換装置２４２は、ＥＣＵ２０２からの指令に基づいて、外部の商用電源から外部コンセント２４４を介して受ける商用交流電力をバッテリ１２２の出力電圧と同等レベルの直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＬ１および接地ラインＬ２へ出力する。外部コンセント２４４は、外部の商用電源をＡＣ／ＤＣ変換装置２４２に供給するための電源プラグである。
【０２００】
なお、ＡＣ／ＤＣ変換装置２４２は、「電力変換装置」を構成する。また、ハイブリッド自動車１００Ｉにおける電気システムのその他の構成および動作は、図２に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の電気システムと同じである。
【０２０１】
このハイブリッド自動車１００Ｉにおいては、ＡＣ／ＤＣ変換装置２４２は、ＥＣＵ２０２からの指令に応じて始動前制御時に動作し、外部の商用電源から外部コンセント２４４を介して受ける商用交流電力をバッテリ電圧からなる直流電圧に変換して電源ラインＬ１および接地ラインＬ２へ出力する。そして、インバータ装置１５０は、始動前制御時は、ＡＣ／ＤＣ変換装置２４２から供給される電力を受けてスイッチング動作し、そのスイッチング動作によって発熱する。
【０２０２】
以上のように、この実施の形態１１によれば、始動前制御時は、外部の商用電源から電力が供給されるので、始動前制御の実行によるバッテリ１２２の容量低下が防止される。
【０２０３】
［実施の形態１２］
始動前制御の実行時は、インバータ装置１５０およびウォーターポンプ１７２の動作を制御するＥＣＵ２０２（上述のように、ＥＣＵ２０２には制御装置１２８が含まれる。）自体にも電力の供給が必要である。そこで、この実施の形態１２では、始動前制御の実行時、ＥＣＵ２０２に電力を供給する補機バッテリについて、その容量低下の防止が図られる。
【０２０４】
図２３は、この発明の実施の形態１２によるハイブリッド自動車における電気システムの主要部の構成を示す電気回路図である。
【０２０５】
図２３を参照して、このハイブリッド自動車１００Ｊは、図２に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５２と、補機バッテリ２５４とをさらに備える。
【０２０６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２５２は、バッテリ１２２ならびに電源ラインＬ１および接地ラインＬ２に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２５２は、制御装置１２８（ＥＣＵ２０２）からの指令に基づいて、バッテリ１２２からの直流電圧を補機バッテリ２５４の電圧レベルに降圧して補機バッテリ２５４を充電する。補機バッテリ２５４は、制御装置１２８（ＥＣＵ２０２）や、ランプ、小型モータなどの補機類に電力を供給するための低圧バッテリである。
【０２０７】
なお、このＤＣ／ＤＣコンバータ２５２は、「電圧変換装置」を構成する。また、ハイブリッド自動車１００Ｊにおける電気システムのその他の構成および動作は、図２に示した実施の形態１によるハイブリッド自動車１００の電気システムと同じである。
【０２０８】
このハイブリッド自動車１００Ｊにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５２は、制御装置１２８からの指令に応じて始動前制御の実行時に動作し、バッテリ１２２から受ける直流電圧を降圧して補機バッテリ２５４を充電する。そして、始動前制御の実行時、制御装置１２８は、補機バッテリ２５４から電力の供給を受けて動作し、インバータ装置１５０を駆動制御する。
【０２０９】
なお、始動前制御の実行時、補機バッテリ２５４のＳＯＣを制御装置１２８（ＥＣＵ２０２）が監視し、補機バッテリ２５４のＳＯＣが所定値を下回ったときに制御装置１２８（ＥＣＵ２０２）からＤＣ／ＤＣコンバータ２５２へ動作指令を出力するようにしてもよい。
【０２１０】
以上のように、この実施の形態１２によれば、始動前制御時にＤＣ／ＤＣコンバータ２５２を動作させるようにしたので、始動前制御実行時のＥＣＵ２０２の動作による補機バッテリ２５４の容量低下が防止される。
【０２１１】
なお、上記の各実施の形態においては、ＳｉＣパワー素子がインバータに用いられる場合について代表的に説明したが、この発明の適用範囲は、インバータに用いられるパワー素子にＳｉＣパワー素子を用いる場合に限定されるものではなく、たとえば、所定電圧の直流電源を供給するバッテリとインバータとの間に設けられるコンバータがインバータ装置（負荷駆動装置）に含まれる場合に、このコンバータにおけるパワー素子にＳｉＣパワー素子を用い、インバータ装置の冷却にエンジン冷却水を用いる構成であってもよい。あるいは、冷却水による強制冷却が必要なその他の負荷駆動装置におけるパワー素子にＳｉＣパワー素子を用い、その負荷駆動装置の冷却にエンジン冷却水を用いる構成であってもよい。
【０２１２】
また、上記の実施の形態４〜１２においては、ハイブリッド自動車における冷却構造として、図３に示した実施の形態１における冷却構造をベースに説明したが、エンジン１１４の始動前に実行される上記の始動前制御は、特に図示しないが、実施の形態２または実施の形態３における冷却構造の場合にも同様に適用することができる。
【０２１３】
また、上記の各実施の形態においては、インバータ１２４，１２６に用いるパワー素子として高耐熱性を有するＳｉＣパワー素子を用いる場合を代表的に説明したが、その他の高耐熱性のパワー素子、たとえば、窒化ガリウム（ＧａＮ）からなるＧａＮ系のパワー素子や、ダイヤモンド系のパワー素子であってもよい。これらのパワー素子もエンジンを冷却する際の冷却水温度に対して耐熱性を有するので、インバータ装置の冷却にエンジンの冷却水を用いることができる。
【０２１４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０２１５】
【図１】この発明による冷却システムが搭載されたハイブリッド自動車の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示されるハイブリッド自動車における電気システムの主要部の構成を示す電気回路図である。
【図３】図１に示されるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態４によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【図７】バッテリ容量と温度の関係を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態５によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態６によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【図１０】図６に示す実施の形態４における始動前制御時のインバータ装置のスイッチング動作を説明するための図である。
【図１１】この発明の実施の形態７における始動前制御時のインバータ装置のスイッチング動作を説明するための図である。
【図１２】この発明の実施の形態７の変形例１における始動前制御時のインバータ装置のスイッチング動作を説明するための図である。
【図１３】インバータ装置におけるパワートランジスタのターンオン時間およびターンオフ時間を可変にする回路の一例を示す電気回路図である。
【図１４】図１３に示すパワートランジスタＱ１１のベースに接続される抵抗値とパワートランジスタＱ１１のターンオン時間（ターンオフ時間）との関係を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態７の変形例２における始動前制御時のインバータ装置のスイッチング動作を説明するための図である。
【図１６】インバータ装置におけるパワートランジスタのオン電圧を可変にする回路の一例を示す電気回路図である。
【図１７】図１６に示す電源ノードに印加される電圧とパワートランジスタのオン電圧との関係を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態８によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【図１９】この発明の実施の形態９によるハイブリッド自動車における電気システムの主要部の構成を示す電気回路図である。
【図２０】この発明の実施の形態９によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【図２１】この発明の実施の形態１０によるハイブリッド自動車の冷却構造を概念的に示すブロック図である。
【図２２】この発明の実施の形態１１によるハイブリッド自動車における電気システムの主要部の構成を示す電気回路図である。
【図２３】この発明の実施の形態１２によるハイブリッド自動車における電気システムの主要部の構成を示す電気回路図である。
【符号の説明】
【０２１６】
１００，１００Ａ〜１００Ｊ  ハイブリッド自動車、１０２  動力伝達ギア、１０４  ディファレンシャルギア、１０６Ｒ，１０６Ｌ  駆動輪、１０８  プラネタリギア、１１０  動力取出ギア、１１２  チェーンベルト、１１４  エンジン、１１５  クランクシャフト、１１６〜１１８  レゾルバ、１２０  ダンパ、１２２  バッテリ、１２４，１２６  インバータ、１２８  制御装置、１３２  サンギア、１３４  リングギア、１３６  プラネタリピニオンギア、１３８  プラネタリキャリア、１４０  サンギア軸、１４２  リングギア軸、１４４  キャリア軸、１５０  インバータ装置、１５２，１６２  Ｕ相アーム、１５４，１６４  Ｖ相アーム、１５６，１６６  Ｗ相アーム、１７０  ラジエータ、１７２  ウォータポンプ、１７４〜１８２，１９２〜１９８  冷媒路、１８４  放熱フィン、２００  タイマスイッチ、２０４，２０４Ａ，２０４Ｂ  温度センサ、２０６  受信部、２０８  無線装置、２１２  切替弁、２１４  バイパス路、２２２  電源ノード、２２４  接地ノード、２３２  エアコンインバータ、２３４  コンプレッサモータ、２４２  ＡＣ／ＤＣ変換装置、２４４  外部コンセント、２５２  ＤＣ／ＤＣコンバータ、２５４  補機バッテリ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ、Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６  ＳｉＣトランジスタ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６  ＳｉＣダイオード、Ｃ  コンデンサ、Ｌ１  電源ライン、Ｌ２  接地ライン、ＲＧ，ＲＧ１〜ＲＧ３  抵抗、Ｑ１〜Ｑ５  スイッチング素子、ＢＬ  電流供給ライン。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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