(57)【要約】【課題】コンプレッサ所要動力および車両への搭載性を悪化させることなく、電気機器を冷却する。【解決手段】ＥＣＵは、冷房が行なわれる場合に（Ｓ１００にてＹＥＳ）、ポンプを作動させるステップ（Ｓ１０２）と、冷房が行なわれない場合に（Ｓ１００にてＮＯ）、コンプレッサを作動させるとともに（Ｓ１０４）、ポンプを作動させるステップ（Ｓ１０６）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】図３
2012081777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された電気機器を冷却するための冷却装置であって、
冷媒を循環させるためのコンプレッサと、
前記冷媒を凝縮するためのコンデンサと、
前記コンデンサによって凝縮された前記冷媒を用いて前記車両の室内の冷房を行なうためのエバポレータと、
前記コンデンサの出口部の前記冷媒を流通させるための第１通路と、
前記第１通路に接続され、前記第１通路を流通する前記冷媒を用いて前記電気機器を冷却するための冷却部と、
前記冷却部を通過した前記冷媒を前記コンデンサの前記出口部に循環させるための第２通路と、
前記コンデンサの前記出口部の前記冷媒を前記冷却部に供給するためのポンプとを含む、冷却装置。
【請求項２】
前記出口部は、前記冷媒を貯留するためのレシーバを含み、
前記第１通路および前記第２通路の一方端は、前記冷却部に接続され、
前記第１通路および前記第２通路の他方端は、前記レシーバに接続される、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記冷却装置は、
前記レシーバにおける前記冷媒の液量を検出するための検出部と、
前記コンプレッサと前記コンデンサとの間に設けられ、前記コンプレッサから前記コンデンサへの前記冷媒の流通を許容する一方で、前記コンデンサから前記コンプレッサへの前記冷媒の流通を遮断する逆止弁と、
前記レシーバと前記エバポレータとの間に設けられる電磁弁と、
前記冷房が行なわれない場合に、前記液量が目標値よりも小さいときに前記電磁弁が開状態となり、前記液量が前記目標値よりも大きいときに前記電磁弁が閉状態となるように前記電磁弁を制御するための制御部とをさらに含む、請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記冷房が行なわれる場合に前記電磁弁が前記開状態となるように前記電磁弁を制御する、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記冷房が行なわれない場合に、前記液量が前記目標値よりも大きいときに前記コンプレッサを停止させ、かつ、前記ポンプを作動させ、前記液量が前記目標値よりも小さいときに前記コンプレッサおよび前記ポンプを作動させる、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記冷却装置は、前記冷房が行なわれない場合に、前記電気機器の冷却要求があるときに前記ポンプを作動させて、前記電気機器の冷却要求がないときに前記ポンプを停止させるための制御部をさらに含む、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記コンプレッサは、前記エバポレータから流通する前記冷媒を圧縮し、
前記コンデンサは、前記コンプレッサによって圧縮された前記冷媒を凝縮する、請求項１〜６のいずれかに記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機を駆動源とする車両に搭載された電気機器の冷却装置であって、特に、空調用冷凍サイクルシステムを利用して電気機器を冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題対策の１つとして、モータの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。
【０００３】
このような車両においては、モータ、ジェネレータ、インバータ、コンバータあるいはバッテリ等の電気機器は電力の授受によって発熱するためこれらの電気機器を冷却する必要がある。この場合、エンジンのみを使用する通常の車両のごとく、電気機器とラジエータとの間で冷却水を循環させるという冷却システムを新たに設けることが考えられるが、このような冷却システムを新たに設ける場合には、専用のラジエータを設ける必要があるため、車両搭載性が低くなる場合がある。
【０００４】
このような問題に鑑みて、特開２００６−２９０２５４号公報（特許文献１）は、構成部品の共用化による組み付け性向上、原価低減そして小型化を図ることができるハイブリッド車の冷却システムを開示する。この冷却システムは、ガス冷媒を吸入圧縮可能なコンプレッサと、高圧のガス冷媒を凝縮させるための周囲空気で冷却可能なるメインコンデンサと、低温の液冷媒を蒸発させて被冷媒物を冷却可能なるエバポレータと、減圧手段とを含み、減圧手段とエバポレータとに、モータから吸熱可能なる熱交換器及び第２減圧手段を並列に接続してなることを特徴とする。
【０００５】
上述した公報に開示された冷却システムによると、構成部品の共用化による組み付け性が向上することで、製造原価が低減できる。また、小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９０２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された冷却システムのように、エバポレータとモータから吸熱可能なる熱交換器とを並列に接続する場合には、エバポレータおよび熱交換器のそれぞれに冷媒を供給し、かつ、完全気体まで減圧する必要があるため、冷却に用いられるコンプレッサに要求される動力性能が高くなるという問題がある。また、コンプレッサが大型化すれば燃費が悪化し、更にコンプレッサ動力改善のためにコンデンサを大型化すれば車両への搭載性が悪化するという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コンプレッサ所要動力および車両への搭載性を悪化させることなく、電気機器を冷却する冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のある局面に係る冷却装置は、車両に搭載された電気機器を冷却するための冷却装置である。この冷却装置は、冷媒を循環させるためのコンプレッサと、冷媒を凝縮するためのコンデンサと、コンデンサによって凝縮された冷媒を用いて車両の室内の冷房を行なうためのエバポレータと、コンデンサの出口部の冷媒を流通させるための第１通路と、第１通路に接続され、第１通路を流通する冷媒を用いて電気機器を冷却するための冷却部と、冷却部を通過した冷媒をコンデンサの出口部に循環させるための第２通路と、コンデンサの出口部の冷媒を冷却部に供給するためのポンプとを含む。
【００１０】
好ましくは、出口部は、冷媒を貯留するためのレシーバを含む。第１通路および第２通路の一方端は、冷却部に接続される。第１通路および第２通路の他方端は、レシーバに接続される。
【００１１】
さらに好ましくは、冷却装置は、レシーバにおける冷媒の液量を検出するための検出部と、コンプレッサとコンデンサとの間に設けられ、コンプレッサからコンデンサへの冷媒の流通を許容する一方で、コンデンサからコンプレッサへの冷媒の流通を遮断する逆止弁と、レシーバとエバポレータとの間に設けられる電磁弁と、冷房が行なわれない場合に、液量が目標値よりも小さいときに電磁弁が開状態となり、液量が目標値よりも大きいときに電磁弁が閉状態となるように電磁弁を制御するための制御部とをさらに含む。
【００１２】
さらに好ましくは、制御部は、冷房が行なわれる場合に電磁弁が開状態となるように電磁弁を制御する。
【００１３】
さらに好ましくは、制御部は、冷房が行なわれない場合に、液量が目標値よりも大きいときにコンプレッサを停止させ、かつ、ポンプを作動させ、液量が目標値よりも小さいときにコンプレッサおよびポンプを作動させる。
【００１４】
さらに好ましくは、冷却装置は、冷房が行なわれない場合に、電気機器の冷却要求があるときにポンプを作動させて、電気機器の冷却要求がないときにポンプを停止させるための制御部をさらに含む。
【００１５】
さらに好ましくは、コンプレッサは、エバポレータから流通する前記冷媒を圧縮する。コンデンサは、コンプレッサによって圧縮された冷媒を凝縮する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、液体の状態の冷媒を冷却部に供給して電気機器を冷却することができるため、ポンプの前後における冷媒の圧力差を冷却部で冷媒を気化させる場合よりも低くすることができる。そのため、ポンプは、コンプレッサのような動力性能を必要とされない。その結果、冷却装置の大型化を抑制することができる。また、冷却装置の搭載性の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係る冷却装置の全体構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る冷却装置のＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】第１の実施の形態に係る冷却装置のＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態に係る冷却装置の全体構成を示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る冷却装置のＥＣＵの機能ブロック図である。
【図６】第２の実施の形態に係る冷却装置のＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
図１に示す、本実施の形態に係る冷却装置１０は、回転電機を駆動源とする車両に搭載された電気機器を冷却する。回転電機を駆動源とする車両としては、たとえば、電気自動車、燃料電池車、ハイブリッド車両である。本実施の形態において、「電気機器」は、たとえば、直流電力を交流電力に変換するためのインバータ１２２と、回転電機であるモータジェネレータ１２４とを一例として説明するが、特にこれらに限定されるものではない。たとえば、「電気機器」は、インバータ１２２およびモータジェネレータ１２４に代えてまたは加えて蓄電装置であるバッテリと、バッテリの電圧を昇圧させるためのコンバータと、バッテリの電圧を降圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを含むようにしてもよい。なお、バッテリは、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池等の二次電池である。バッテリに代えてキャパシタを用いてもよい。また、車両に搭載された電気機器としては、少なくとも作動によって熱を発生させる電気機器であれば、特に上記した電気機器に限定されるものではない。
【００２０】
さらに、冷却の対象となる電気機器が複数個ある場合においては、複数の電気機器は、冷却の目標となる温度範囲が共通していることが望ましい。冷却の目標となる温度範囲は、電気機器を作動させる温度環境として適切な温度範囲である。
【００２１】
本実施の形態に係る冷却装置１０は、車両の室内の冷房を行なうための空調用冷凍サイクルシステム１２と、冷却部１２０と、第１循環通路２０２と、第２循環通路２０４と、ＥＣＵ４００とを含む。
【００２２】
空調用冷凍サイクルシステム１２を用いた冷房は、たとえば、冷房を行なうためのスイッチがオンされた場合あるいは自動的に車両の室内の温度を設定温度になるように調整する自動制御モードが選択されている場合であって、かつ、車室内の温度が設定温度よりも高い場合に行なわれる。
【００２３】
空調用冷凍サイクルシステム１２は、コンプレッサ２０と、コンデンサ４０と、エバポレータ８０と、エキスパンションバルブ１５０とを含む。
【００２４】
第１循環通路２０２は、コンデンサ４０の出口から流通する冷媒を冷却部１２０に流通させるための通路である。第２循環通路２０４は、冷却部１２０を通過した冷媒をコンデンサの出口に循環させるための通路である。冷却部１２０は、第１循環通路２０２および第２循環通路の各々の一方端に接続され、第１循環通路２０２を流通する冷媒を用いて電気機器を冷却する。
【００２５】
なお、本実施の形態においては、レシーバ６０がコンデンサ４０の出口部に含まれるとして、第１循環通路２０２および第２循環通路２０４の各々の他方端は、レシーバ６０に接続されるとして説明するが、レシーバ６０の有無については特に限定されるものではない。したがって、第１循環通路２０２および第２循環通路２０４の各々の他方端は、レシーバ６０を有しない場合において、コンデンサ４０の出口部に直接接続されるようにしてもよい。
【００２６】
また、コンデンサ４０とエバポレータ８０とは、第１接続通路３０２によって接続される。エバポレータ８０とコンプレッサ２０とは、第２接続通路３０４によって接続される。さらに、コンプレッサ２０とコンデンサ４０とは、第３接続通路３０６によって接続される。
【００２７】
コンプレッサ２０は、車両に搭載されたモータを動力源として作動し、作動時にエバポレータ８０から第２接続通路３０４を経由して流通する気相冷媒を吸入圧縮して第３接続通路３０６に吐出する。コンプレッサ２０は、第２接続通路３０６に冷媒を吐出することによって冷媒を循環させる。コンプレッサ２０は、ＥＣＵ４００からの制御信号Ｃ１に基づいて作動する。なお、コンプレッサ２０は、エンジンを動力源とするものであってもよい。
【００２８】
コンデンサ４０は、コンプレッサ２０において圧縮された冷媒を放熱することによって冷媒を凝縮（液化）する。コンデンサ４０は、冷媒を流通するチューブと、チューブ内を流通する冷媒とコンデンサ４０の周囲の空気との間で熱交換するためのフィンとを含む。コンデンサ４０は、たとえば、車両に搭載されたエンジン冷却用ラジエータに隣接して設けられ、車両の走行風あるいは冷却ファンによって供給された冷却風と冷媒との間で熱交換を行なう。コンデンサ４０における熱交換によって冷媒の温度は低下し冷媒は液化する。
【００２９】
コンデンサ４０の仕様（すなわち、サイズあるいは放熱性能）は、少なくともコンデンサ４０を通過した後の液相冷媒の温度が電気機器を冷却するために必要とされる温度よりも低下するように定められることが望ましい。電気機器を冷却するために必要される温度は、少なくとも電気機器の温度範囲として目標となる温度範囲の上限値よりも低い温度であることが望ましい。好ましくは、コンデンサ４０は、冷却部１２０を有しない場合の空調用冷凍サイクルシステム１２のコンデンサ４０よりも冷却部１２０において受けることが想定される熱量分だけ大きい放熱量を有するような仕様であることが望ましい。このようにすると、冷房性能を維持しつつ、コンプレッサ２０の動力性能を増加させることなく、電気機器を適切に冷却することができる。
【００３０】
レシーバ６０は、コンデンサ４０の出口に設けられ、コンデンサ４０から流通する冷媒を気相冷媒と液相冷媒に分離し、分離した冷媒のうちの液相冷媒を貯留する。レシーバ６０内に貯留される液相冷媒は、第１接続通路３０２を流通してエキスパンションバルブ１５０に供給される。
【００３１】
エキスパンションバルブ１５０は、第１接続通路３０２を流通する高温・高圧の液相冷媒を小さな孔から噴射させることにより膨張させて、低温・低圧の霧状冷媒に変化させるための弁である。エキスパンションバルブ１５０は、エバポレータ８０よりも上流の位置に設けられるバルブ本体１５２と、エバポレータ８０よりも下流の位置に設けられる感温部材１５４とを含む。
【００３２】
エキスパンションバルブ１５０においては、感温部材１５４における冷媒の温度に応じてバルブ本体１５２における冷媒の流量が定まる。この冷媒の流量は、霧状に変化した冷媒の全てがエバポレータ８０において完全に気化されるように定められる。
【００３３】
エキスパンションバルブ１５０においては、たとえば、容器内部にガスが封入された感温部材１５４における冷媒の温度に応じたガスの圧力の変化を利用してバルブ本体１５２の弁体を移動させることによって冷媒の流量が定まる。なお、冷媒の温度と弁体の移動量との関係は容器の大きさあるいはガス量等によって予め調整される。
【００３４】
エバポレータ８０は、内部を流通する霧状冷媒が気化することによってエバポレータ８０に接触するように導入された車両の室内の空気の熱を吸収する。熱がエバポレータに吸収させることによって温度が低下した空気は、車両の室内に再び戻されることによって車両の室内の冷房が行なわれる。
【００３５】
エバポレータ８０は、冷媒を流通するチューブと、チューブ内を流通する冷媒とエバポレータ８０の周囲の空気との間で熱交換するためのフィンとを含む。チューブ内には、霧状の冷媒が流通する。チューブ内の流通する冷媒が蒸発することによって車両の室内の空気の熱をフィンを経由して吸収する。気化した冷媒は、第３接続通路３０６を経由してコンプレッサ２０に流通する。コンプレッサ２０は、エバポレータ８０から流通する冷媒を圧縮する。
【００３６】
冷却部１２０は、インバータ１２２およびモータジェネレータ１２４（以下の説明においては、これらの電気機器を単に「電気機器」と記載する場合がある）と冷媒との間で熱交換が可能なように設けられる。本実施の形態においては、冷却部１２０は、たとえば、電気機器の筐体に冷媒が接触するように形成された冷却通路１２６によって電気機器と冷媒との間で熱交換が可能な構造を有するとして説明するが、冷却部１２０は、電気機器とヒートパイプ等の熱伝達手段を経由して熱交換器とが接続されている場合に熱交換器と冷媒とが接触可能に設けられる構造を有していてもよい。
【００３７】
本実施の形態において、冷却部１２０は、インバータ１２２を冷却した後にモータジェネレータ１２４を冷却するように冷却通路１２６を形成するようにしてもよいし、あるいは、モータジェネレータ１２４を冷却した後にモータジェネレータ１２４を冷却するように冷却通路１２６を形成するようにしてもよいし、あるいは、インバータ１２２とモータジェネレータ１２４とを並行して冷却するように冷却通路１２６を形成するようにしてもよい。好ましくは、冷却部１２０は、冷却の対象となる電気機器のうちの目標となる温度範囲の上限値が低い方の電気機器を冷却した後に目標となる温度範囲の上限値が高い方の電気機器を冷却するように設けられることが望ましい。
【００３８】
冷却通路１２６は、インバータ１２２およびモータジェネレータ１２４のそれぞれの筐体と隣接する部分を有する。当該部分において冷却通路１２６を流通する冷媒とインバータ１２２およびモータジェネレータ１２４との間で熱交換が可能となる。冷却通路１２６は、たとえば、パイプ形状である。
【００３９】
第１循環通路２０２の途中には、ポンプ１００が設けられる。ポンプ１００は、車両に搭載されたモータを動力源として作動する。ポンプ１００は、作動時にレシーバ６０内の冷媒を吸入し、第１循環通路２０２に吐出する。ポンプ１００は、ＥＣＵ４００からの制御信号Ｐ１に基づいて作動する。なお、ポンプ１００が設けられる位置は、特に、第１循環通路２０２の途中に限定されるものではない。ポンプ１００は、たとえば、第１循環通路２０２とレシーバ６０あるいは冷却部１２０との接続部分に設けられてもよいし、第２循環通路２０４の途中に設けられてもよいし、第２循環通路２０４とレシーバ６０あるいは冷却部１２０との接続部分に設けられてもよいし、冷却部１２０の内部に設けられてもよい。
【００４０】
ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれる場合および冷却部１２０によって電気機器が冷却される場合にコンプレッサ２０を作動させるために制御信号Ｃ１を生成することによってコンプレッサ２０を制御する。さらに、ＥＣＵ４００は、冷却部１２０によって電気機器が冷却される場合にポンプ１００を作動させるために制御信号Ｐ１を生成することによってポンプ１００を制御する。
【００４１】
以上のような構成を有する本実施の形態に係る冷却装置１０のＥＣＵ４００は、冷房が行なわれる場合においては、ポンプ１００を作動させる。さらに、ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれない場合においては、コンプレッサ２０とポンプ１００とを作動させる。
【００４２】
図２に、本実施の形態に係る冷却装置１０のＥＣＵ４００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ４００は、作動判定部４０２と、ポンプ制御部４０４と、コンプレッサ制御部４０６とを含む。
【００４３】
作動判定部４０２は、冷房が行なわれるか否かを判定する。作動判定部４０２は、たとえば、冷房を行なうためのスイッチがオンされた場合あるいは自動的に車両の室内の温度を設定温度になるように調整する自動制御モードが選択されている場合であって、かつ、車両の室内の温度が設定温度よりも高い場合に冷房が行なわれると判定する。なお、作動判定部４０２は、たとえば、冷房が行なわれると判定された場合に作動判定フラグをオンするようにしてもよい。
【００４４】
ポンプ制御部４０４は、作動判定部４０２において冷房が行なわれると判定された場合および冷房が行なわれないと判定された場合にポンプ１００を作動させる。あるいは、ポンプ制御部４０４は、たとえば、コンプレッサ２０の作動とともにポンプ１００を作動させるようにしてもよい。
【００４５】
コンプレッサ制御部４０６は、冷房が行なわれない場合にコンプレッサ２０が作動するように制御信号Ｃ１を生成することによって、コンプレッサ２０を制御する。あるいは、コンプレッサ制御部４０６は、冷房が行なわれる場合に、コンプレッサ２０が作動中であれば作動状態を維持するように制御信号Ｃ１を生成することによって、コンプレッサ２０を制御する。コンプレッサ制御部４０６は、たとえば、冷房が行なわれない場合にコンプレッサ２０の作動量が予め定められた作動量になるようにコンプレッサ２０を制御する。なお、コンプレッサ制御部４０６は、たとえば、作動判定フラグがオフである場合にコンプレッサ２０を作動させるようにしてもよい。
【００４６】
また、コンプレッサ制御部４０６は、冷房が行なわれない場合のコンプレッサ２０の作動量を冷房が行なわれる場合よりも低下させてもよい。このようにすると、電気機器の過冷却を防止し、適切に電気機器を冷却することができる。
【００４７】
本実施の形態において、作動判定部４０２と、ポンプ制御部４０４と、コンプレッサ制御部４０６とは、いずれもＥＣＵ４００のＣＰＵ（Central  Processing  Unit）がメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。
【００４８】
図３を参照して、本実施の形態に係る冷却装置１０のＥＣＵ４００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００４９】
ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣ４００は、冷房がオンであるか否か（すなわち、冷房が行なわれているか否か）を判定する。冷房がオンである場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。
【００５０】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ４００は、ポンプ１００を作動させる。Ｓ１０４にて、ＥＣＵ４００は、コンプレッサ２０を作動させる。Ｓ１０６にてＥＣＵ４００は、ポンプ１００を作動させる。
【００５１】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る冷却装置１０の動作について説明する。
【００５２】
たとえば、冷房が行なわれる場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、ポンプ１００が作動させられる（Ｓ１０２）。冷房が行なわれることによって、コンプレッサ２０からコンデンサ４０に圧送された冷媒は、放熱し液化する。液化した冷媒は、レシーバ６０において貯留される。また、レシーバ６０において貯留された冷媒は、ポンプ１００の作動によって第１循環通路２０２に導入される。第１循環通路２０２に導入された液相冷媒は、冷却部１２０に供給される。
【００５３】
冷却部１２０に供給された液相冷媒は、インバータ１２２とモータジェネレータ１２４とを冷却した後に第２循環通路２０４を経由してレシーバ６０に戻る。
【００５４】
また、レシーバ６０に貯留された冷媒は、第１接続通路３０２に供給される。第１接続通路３０２を流通した冷媒は、エキスパンションバルブ１５０に流通する。エキスパンションバルブ１５０によって液相の冷媒は霧状冷媒に変化させられてエバポレータ８０に供給される。エバポレータ８０において霧状冷媒は、蒸発によって車両の室内の空気の熱を吸収する。蒸発によって気化された気相冷媒が第２接続通路３０４を流通してコンプレッサ２０に流通する。コンプレッサ２０において圧縮された気相冷媒は、コンデンサ４０において放熱されることによって再び液化する。このようにして冷媒が空調用冷凍サイクルシステム１２を循環する。
【００５５】
一方、冷房が行なわれない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、ＥＣＵ４００は、コンプレッサ２０を作動させるとともに（Ｓ１０４）、ポンプ１００を作動させる（Ｓ１０６）。なお、ポンプ１００およびコンプレッサ２０の作動順序は、特に限定されるものではない。そのため、冷媒は、上述の冷房が行なわれる場合と同様に空調用冷凍サイクルシステム１２を循環する。さらに、冷媒は、第１循環通路２０２と冷却部１２０と第２循環通路２０４とレシーバ６０との順序で循環する。冷却部１２０に液相冷媒が流通することによって、インバータ１２２およびモータジェネレータ１２４が冷却される。
【００５６】
以上のようにして、本実施の形態に係る冷却装置によると、液体の状態の冷媒を冷却部１２０に供給して電気機器を冷却することができるため、ポンプ１００の前後における冷媒の圧力差を冷却部１２０で冷媒を気化させる場合よりも低くすることができる。そのため、ポンプ１００は、コンプレッサ２０のような動力性能を必要とされない。その結果、冷却装置の大型化を抑制することができる。また、冷却装置の搭載性の悪化を抑制することができる。したがって、コンプレッサ所要動力および車両への搭載性を悪化させることなく、電気機器を冷却する冷却装置を提供することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれない場合にコンプレッサ２０およびポンプ１００を作動させるとして説明したが、たとえば、ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれない場合であって、かつ、電気機器の冷却要求がある場合にコンプレッサ２０およびポンプ１００を作動させてもよい。また、ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれない場合であって、かつ、電気機器の冷却要求がない場合にコンプレッサ２０を作動させない状態としてもよい。
【００５８】
ＥＣＵ４００は、電気機器の冷却要求の有無を電気機器の温度に基づいて判定する。たとえば、ＥＣＵ４００は、電気機器の温度を機器温度センサを用いて検出する。
【００５９】
機器温度センサは、インバータ１２２およびモータジェネレータ１２４の各々に設けられるようにしてもよいし、あるいは、インバータ１２２およびモータジェネレータ１２４のうちのいずれか一方に設けられるようにしてもよい。好ましくは、機器温度センサは、インバータ１２２およびモータジェネレータ１２４のうちの発熱量が大きい一方、温度が高い傾向を示す一方あるいは温度の上昇量が大きい一方に設けられることが望ましい。このようにすると、電気機器の冷却要求があるか否かを精度高く判定することができる。
【００６０】
ＥＣＵ４００は、機器温度センサから電気機器の温度を示す信号を受信する。また、機器温度センサに代えて、第１循環通路２０２あるいは第２循環通路２０４を流通する冷媒の温度を検出するための温度センサがが用いられてもよい。
【００６１】
ＥＣＵ４００は、電気機器の温度がしきい値以上である場合に、電気機器の冷却要求があると判定するようにしてもよい。ＥＣＵ４００は、電気機器の温度がしきい値よりも低い場合に、電気機器の冷却要求がないと判定するようにしてもよい。
【００６２】
ＥＣＵ４００が、電気機器の冷却要求の有無に応じて、コンプレッサ２０およびポンプ１００を作動させるようにすることにより、コンプレッサ２０を必要に応じて作動させることができる。そのため、冷房が行なわれるか否かにかかわらずコンプレッサ２０の作動を継続するよりも燃費を改善することができる。
【００６３】
＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態に係る冷却装置について説明する。本実施の形態に係る冷却装置１０は、上述の第１の実施の形態に係る冷却装置１０の構成と比較して、逆止弁２２、液量センサ６２および電磁弁１１６をさらに含む点が異なる。それ以外の構成については、上述の第１の実施の形態に係る冷却装置１０の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００６４】
図４に示すように、冷却装置１０は、逆止弁２２と、液量センサ６２と、電磁弁１１６とをさらに含む。逆止弁２２は、コンプレッサ２０とコンデンサ４０とを接続する第３接続通路３０６に設けられる。逆止弁２２は、コンプレッサ２０からコンデンサ４０への冷媒の流通を許容し、コンデンサ４０からコンプレッサ２０への冷媒を遮断する。なお、逆止弁２２に代えて、コンプレッサ２０が停止した場合に冷媒の流通を遮断し、コンプレッサ２０が作動した場合に冷媒の流通を許容する電磁弁を用いてもよい。
【００６５】
液量センサ６２は、レシーバ６０内に貯留される冷媒の液量ＬＡを検出する。液量センサ６２は、検出された冷媒の液量ＬＡを示す信号をＥＣＵ４００に送信する。本実施の形態においては、液量センサ６２は、レシーバ６０内の液面の高さを検出して、検出された液面の高さを示す信号をＥＣＵ４００に送信する。
【００６６】
電磁弁１１６は、第１接続通路３０２の途中に設けられる。電磁弁１１６は、エキスパンションバルブ１５０よりも上流側に設けられる。電磁弁１１６は、ＥＣＵ４００によって全開状態と全閉状態との間で開度が制御される。すなわち、電磁弁１１６は、ＥＣＵ４００から受信する制御信号Ｓ１に基づいて開度を低下させることによって閉状態となり、開度を増加させることによって開状態となる。
【００６７】
以上のような構成を有する本実施の形態に係る冷却装置１０において、ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれる場合においては、ポンプ１００を作動させて、電磁弁１１６を全開状態とする。さらに、ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれない場合であって、かつ、レシーバ６０内の冷媒の液量が目標値よりも小さい場合にコンプレッサ２０とポンプ１００とを作動させて、電磁弁１１６が全開状態となるように電磁弁１１６を制御する。
【００６８】
さらに、ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれない場合であって、かつ、レシーバ６０内の冷媒の液量が目標値よりも大きい場合にコンプレッサ２０を停止状態ととするとともに電磁弁１１６が全閉状態となるように電磁弁１１６を制御する。
【００６９】
図５に、本実施の形態に係る冷却装置１０のＥＣＵ４００の機能ブロック図を示す。なお、図５に示すＥＣＵ４００の機能ブロック図は、図２に示したＥＣＵ４００の機能ブロック図と比較して、液量判定部４０８と、電磁弁制御部４１０をさらに含む点が異なる。それ以外の構成は、図２に示したＥＣＵ４００の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も特に以下に示されない限り同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００７０】
液量判定部４０８は、作動判定部４０２において冷房が行なわれないと判定された場合に、液量センサ６２によって検出されたレシーバ６０内の冷媒の液量が目標値よりも大きいか否かを判定する。
【００７１】
目標値は、たとえば、ポンプ１００を作動させて第１循環通路２０２、冷却部１２０および第２循環通路２０４を循環させるために必要な流量が確保される液量のしきい値である。
【００７２】
なお、液量判定部４０８は、たとえば、冷媒の液量が目標値よりも大きいと判定する場合に液量判定フラグをオンするようにしてもよい。また、液量判定部４０８は、たとえば、冷媒の液量が目標値以下であると判定する場合に液量判定フラグをオフするようにしてもよい。
【００７３】
液量判定部４０８は、たとえば、液量センサ６２から受信する液面の高さから冷媒の液量ＬＡを算出して、算出された液量ＬＡが目標値よりも大きいか否かを判定する。なお、液量判定部４０８は、たとえば、液量センサ６２から受信する液面の高さが液量の目標値から換算された液面高さの目標値よりも大きいか否かを判定するようにしてもよい。
【００７４】
電磁弁制御部４１０は、作動判定部４０２において冷房が行なわれていると判定された場合に電磁弁１１６が全開状態になるように電磁弁１１６を制御する。さらに、電磁弁制御部４１０は、作動判定部４０２において冷房が行なわれていないと判定された場合であって、かつ、液量が目標値以下であると判定された場合に電磁弁１１６が全開状態になるように電磁弁１１６を制御する。さらに、電磁弁制御部４１０は、作動判定部４０２において冷房が行なわれていないと判定された場合であって、かつ、液量が目標値よりも大きいと判定された場合に電磁弁１１６が全閉状態になるように電磁弁１１６を制御する。
【００７５】
コンプレッサ制御部４０６は、冷房が行なわれない場合であって、かつ、液量が目標値以下である場合にコンプレッサ２０が作動するように制御信号Ｃ１を生成することによって、コンプレッサ２０を制御する。
【００７６】
あるいは、コンプレッサ制御部４０６は、冷房が行なわれる場合に、コンプレッサ２０が作動中であれば作動状態を維持するように制御信号Ｃ１を生成することによって、コンプレッサ２０を制御する。
【００７７】
さらに、コンプレッサ制御部４０６は、冷房が行なわれない場合であって、かつ、液量が目標値よりも大きい場合にコンプレッサ２０が停止するようにコンプレッサ２０を制御する。なお、コンプレッサ制御部４０６は、コンプレッサ２０が停止状態である場合には、停止状態を維持する。
【００７８】
コンプレッサ制御部４０６は、たとえば、冷房が行なわれない場合であって、かつ、液量が目標値以下である場合にコンプレッサ２０の作動量が予め定められた作動量になるようにコンプレッサ２０を制御する。
【００７９】
なお、コンプレッサ制御部４０６は、たとえば、作動判定フラグがオフである場合であって、かつ、液量判定フラグがオフである場合にコンプレッサ２０を作動させてもよい。また、コンプレッサ制御部４０６は、たとえば、作動判定フラグがオフである場合であって、かつ、液量判定フラグがオンである場合にコンプレッサ２０を停止させてもよい。
【００８０】
また、コンプレッサ制御部４０６は、冷房が行なわれない場合であって、かつ、作動判定フラグがオフである場合のコンプレッサ２０の作動量を冷房が行なわれる場合よりも低下させてもよい。このようにすると、電気機器の過冷却を防止し、適切に電気機器を冷却することができる。
【００８１】
本実施の形態において、作動判定部４０２と、ポンプ制御部４０４と、コンプレッサ制御部４０６と、液量判定部４０８と、電磁弁制御部４１０とは、いずれもＥＣＵ４００のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。
【００８２】
図６を参照して、本実施の形態に係る冷却装置１０のＥＣＵ４００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００８３】
なお、図６に示したフローチャートの中で、前述の図３に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについての処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００８４】
ＥＣＵ４００は、Ｓ１０２にてポンプ１００を作動させた場合に、Ｓ２００にて、電磁弁１１６が全開状態になるように電磁弁１１６の開度を制御する。
【００８５】
Ｓ２０２にて、ＥＣＵ４００は、レシーバ６０内の冷媒の液量が目標値よりも大きいか否かを判定する。レシーバ６０内の冷媒の液量が目標値よりも大きい場合（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、処理はＳ２０６に移される。もしそうでない場合（Ｓ２０２にてＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。
【００８６】
ＥＣＵ４００は、Ｓ１０６にてポンプ１００を作動させた場合に、Ｓ２０４にて、電磁弁１１６が全開状態になるように電磁弁１１６の開度を制御する。
【００８７】
Ｓ２０６にて、ＥＣＵ４００は、コンプレッサ２０を停止させる。Ｓ２０８にて、ＥＣう４００は、ポンプ１００を作動させる。Ｓ２１０にて、ＥＣＵ４００は、電磁弁１１６が全閉状態になるように電磁弁１１６の開度を制御する。
【００８８】
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る冷却装置１０の動作について説明する。
【００８９】
たとえば、冷房が行なわれる場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、ポンプ１００が作動させられる（Ｓ１０２）。このとき、電磁弁１１６は、全開状態になるように制御される（Ｓ２００）。冷房が行なわれることによって、コンプレッサ２０からコンデンサ４０に圧送された冷媒は、放熱し液化する。液化した冷媒は、レシーバ６０において貯留される。また、レシーバ６０において貯留された冷媒はポンプ１００の作動によって第１循環通路２０２に導入される。第１循環通路２０２に導入された液相冷媒は、冷却部１２０に供給される。
【００９０】
冷却部１２０に供給された液相冷媒は、インバータ１２２とモータジェネレータ１２４とを冷却した後に第２循環通路２０４を経由してレシーバ６０に戻る。
【００９１】
また、レシーバ６０に貯留された冷媒は、第１接続通路３０２に供給される。第１接続通路３０２を流通した冷媒は、エキスパンションバルブ１５０に流通する。エキスパンションバルブ１５０によって液相の冷媒は霧状冷媒に変化させられてエバポレータ８０に供給される。エバポレータ８０において霧状冷媒は、蒸発によって車両の室内の空気の熱を吸収する。蒸発によって気化された気相冷媒が第２接続通路３０４を流通してコンプレッサ２０に流通する。コンプレッサ２０において圧縮された気相冷媒は、コンデンサ４０において放熱されることによって再び液化する。このようにして冷媒が空調用冷凍サイクルシステム１２を循環する。
【００９２】
一方、冷房が行なわれない場合であって（Ｓ１００にてＮＯ）、かつ、液量が目標値以下である場合（Ｓ２０２にてＮＯ）、ＥＣＵ４００は、コンプレッサ２０を作動させるとともに（Ｓ１０４）、ポンプ１００を作動させる（Ｓ１０６）。このとき、電磁弁１１６は、全開状態になるように制御される（Ｓ２０４）。なお、ポンプ１００およびコンプレッサ２０の作動順序は、特に限定されるものではない。そのため、冷媒は、上述の冷房が行なわれる場合と同様に空調用冷凍サイクルシステム１２を循環する。さらに、冷媒は、第１循環通路２０２と冷却部１２０と第２循環通路２０４とレシーバ６０との順序で循環する。冷却部１２０に液相冷媒が通過することによって、インバータ１２２およびモータジェネレータ１２４が冷却される。
【００９３】
さらに、冷房が行なわれない場合であって（Ｓ１００にてＮＯ）、かつ、液量が目標値よりも大きい場合（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、ＥＣＵ４００は、コンプレッサ２０を停止させるとともに（Ｓ２０６）、電磁弁１１６が全閉状態になるように電磁弁１１６を制御する（Ｓ２０８）。そのため、逆止弁２２からコンデンサ４０およびレシーバ６０を経由して電磁弁１１６までの間において、冷媒の圧力は保持される。このとき、ポンプ１００の作動によって冷媒は、レシーバ６０において貯留された冷媒が第１循環通路２０２に導入される。第１循環通路２０２に導入された液相冷媒は、冷却部１２０に供給される。
【００９４】
冷却部１２０に供給された液相冷媒は、インバータ１２２とモータジェネレータ１２４とを冷却した後に第２循環通路２０４を経由してレシーバ６０に戻る。レシーバ６０に戻った冷媒は、ポンプ１００の作動によって再び第１循環通路２０２に導入される。
【００９５】
以上のようにして、本実施の形態に係る冷却装置によると、液体の状態の冷媒を冷却部１２０に供給して電気機器を冷却することができる。そのため、ポンプ１００の前後における冷媒の圧力差を冷却部１２０で冷媒を気化させる場合よりも低くすることができる。すなわち、ポンプ１００は、コンプレッサ２０のような動力性能を必要とされない。その結果、冷却装置の大型化を抑制することができる。さらに、冷却装置の搭載性の悪化を抑制することができる。したがって、コンプレッサ所要動力および車両への搭載性を悪化させることなく、電気機器を冷却する冷却装置を提供することができる。
【００９６】
また、冷房が行なわれない場合であって、かつ、液量が目標値よりも大きい場合には、コンプレッサ２０を停止させることによって電気機器の冷却が図られるとともに燃費の改善が図られる。さらに、コンプレッサ２０の停止中においても、逆止弁２２と電磁弁１１６とによって、逆止弁２２からコンデンサ４０およびレシーバ６０を経由した電磁弁１１６までの間の冷媒の圧力を保持することによってコンプレッサ２０が停止するまでにした仕事分を保持することができる。そのため、コンプレッサ２０を再始動させる場合においても保持した仕事分を有効に利用することができる。そのため、燃費の改善が図られる。
【００９７】
なお、本実施の形態においては、ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれない場合、液量に応じてコンプレッサ２０およびポンプ１００を作動させたり、あるいは、コンプレッサ２０を停止させ、ポンプ１００を作動させたりするとして説明したが、たとえば、ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれない場合、電気機器の冷却要求があるときに、液量に応じてコンプレッサ２０およびポンプ１００を制御するようにしてもよい。
【００９８】
たとえば、ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれない場合、電気機器の冷却要求があり、かつ、液量が目標値よりも大きいときにコンプレッサ２０を停止させ、ポンプ１００を作動させるようにしてもよい。また、ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれない場合、電気機器の冷却要求があり、かつ、液量が目標値よりも小さいときにコンプレッサ２０およびポンプ１００を作動させるようにしてもよい。また、ＥＣＵ４００は、冷房が行なわれない場合、電気機器の冷却要求がないときには、液量に関わらずコンプレッサ２０およびポンプ１００を停止させるようにしてもよい。このようにすると、燃費を改善することができる。
【００９９】
なお、本実施の形態においては、冷却装置１０がエキスパンションバルブ１５０と電磁弁１１６とを含むとして説明したが、たとえば、エキスパンションバルブ１５０を省略し、冷却装置１０がエバポレータ８０の下流の冷媒の温度を検出する冷媒温度センサを含むようにしてもよい。ＥＣＵ４００は、冷媒温度センサによって検出されるエバポレータ８０の下流の冷媒の温度に基づいて電磁弁１１６の開度を調整することによって、エキスパンションバルブ１５０の機能と同等の機能を冷媒温度センサと電磁弁１１６とを用いて発揮させることができる。
【０１００】
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。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  冷却装置、１２  空調用冷凍サイクルシステム、２０  コンプレッサ、２２  逆止弁、４０  コンデンサ、６０  レシーバ、６２  液量センサ、８０  エバポレータ、１００  ポンプ、１１６  電磁弁、１２０  冷却部、１２２  インバータ、１２４  モータジェネレータ、１２６  冷却通路、１５０  エキスパンションバルブ、１５２  バルブ本体、１５４  感温部材、２０２  第１循環通路、２０４  第２循環通路、３０２  第１接続通路、３０４  第２接続通路、３０６  第３接続通路、４０２  作動判定部、４０４  ポンプ制御部、４０６  コンプレッサ制御部、４０８  液量判定部、４１０  電磁弁制御部。
【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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