(57)【要約】【課題】車室内に伝わるノイズや振動を低減しつつ、電動ポンプ及び弾性体の信頼性の低下を抑制することができる冷却システムを提供する。【解決手段】本明細書で開示する冷却システム１０は、車体が走行する走行面の凹凸を検知するセンサと、車体に搭載される熱交換器と、熱交換器に弾性体を介して支持される電動ポンプと、電動ポンプに接続され、電動ポンプから吐出される冷媒が流れる冷却ホースと、センサで検知される走行面の凹凸からその走行面が悪路であると判定される場合に、センサで検知される走行面の凹凸からその走行面が悪路でないと判定される場合と比較して、冷却ホースを流れる冷媒の流量が多くなるように電動ポンプを駆動する制御装置と、を備える。【選択図】図１
2016118144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体が走行する走行面の凹凸を検知するセンサと、
前記車体に搭載される熱交換器と、
前記熱交換器に弾性体を介して支持される電動ポンプと、
前記電動ポンプに接続され、前記電動ポンプから吐出される冷媒が流れる冷却ホースと、
前記センサで検知される走行面の凹凸からその走行面が悪路であると判定される場合に、前記センサで検知される走行面の凹凸からその走行面が悪路でないと判定される場合と比較して、前記冷却ホースを流れる冷媒の流量が多くなるように前記電動ポンプを駆動する制御装置と、を備える冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、車両に搭載される冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される冷却システムの一例が特許文献１に開示されている。この冷却システムでは、車体に熱交換器が搭載され、その熱交換器に電動ポンプが支持される。熱交換器と電動ポンプの間には弾性体が配置される。熱交換器と電動ポンプの間に配置された弾性体によって、電動ポンプの振動が熱交換器に伝達されることが抑制され、また、車体の振動が熱交換器を介して電動ポンプに伝達されることが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１４−０４１９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の冷却システムにおいては、熱交換器と電動ポンプの間に配置された弾性体によって、電動ポンプが熱交換器に支持されている。このため、弾性体の剛性を高くすると、電動ポンプの振動が熱交換器を介して車体に伝わりやすくなり、車室内に伝わるノイズや振動が大きくなる。これに対して、弾性体の剛性を低くすると、車体から熱交換器を介して電動ポンプに伝えられる振動が大きくなり、電動ポンプの変位が大きくなる。その結果、電動ポンプ及び弾性体の信頼性が低下するという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、車室内に伝わるノイズや振動を低減しつつ、電動ポンプ及び弾性体の信頼性の低下を抑制することができる冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する冷却システムは、車体が走行する走行面の凹凸を検知するセンサと、車体に搭載される熱交換器と、熱交換器に弾性体を介して支持される電動ポンプと、電動ポンプに接続され、電動ポンプから吐出される冷媒が流れる冷却ホースと、センサで検知される走行面の凹凸からその走行面が悪路であると判定される場合に、センサで検知される走行面の凹凸からその走行面が悪路でないと判定される場合と比較して、冷却ホースを流れる冷媒の流量が多くなるように電動ポンプを駆動する制御装置と、を備える。
【０００７】
上記の冷却システムでは、車体が走行する走行面の凹凸から走行面が悪路と判定されるときは、走行面が悪路でないと判定されるときと比較して、冷却ホースを流れる冷媒の流量が増加する。その結果、冷却ホースのばね定数（剛性）が増加する。電動ポンプは、弾性体及び冷却ホースによって車体等に支持されるため、冷却ホースのばね定数が増加すると、車体等に対する電動ポンプの支持剛性が高くなる。このため、車体からポンプに伝わる振動が抑制され、電動ポンプ及び弾性体の信頼性の低下を抑制することができる。一方、車体が走行する走行面が悪路でないと判定されるときは、車体等に対する電動ポンプの支持剛性が低くされるため、電動ポンプから車室内に伝わるノイズや振動を低減することができる。
なお、走行面の凹凸を検知するセンサとしては、例えば、車体の加速度を検知する加速度センサや、走行面を撮影するカメラ等を用いることができる。加速度センサを用いる場合は、検知した車体の加速度が予め定められた閾値を超えたとき（すなわち、車体の振動が大きいとき）に悪路であると判定し、検知した車体の加速度が閾値以下となるときに悪路でないと判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例に係る冷却システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施例の冷却システムに装備されるラジエータと電動ウォータポンプの支持構造を模式的に示す図である。
【図３】コントローラの処理の流れ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】
【実施例１】
【０００９】
図面を参照して第１実施例の冷却システム１０を説明する。本実施例の冷却システム１０は、ハイブリッド車に搭載され、走行用モータ１２及びＰＣＵ（Power Control Unit）１１を冷却する。すなわち、ＰＣＵ１１は、図示しないバッテリから供給される直流電力を交流電力に変換し、走行用モータ１２に供給する。走行用モータ１２は、ＰＣＵ１１から供給される交流電力によって車輪を駆動する。ＰＣＵ１１は、直流電力を交流電力に変換するインバータ等の電力変換回路を備え、電力変換回路にはパワー半導体素子が用いられる。冷却システム１１は、ＰＣＵ１１に用いられるパワー半導体素子や、走行用モータ１２を冷却する。
【００１０】
図１に示すように冷却システム１０は、電動ウォータポンプ１６と、ラジエータ２０と、リザーブタンク２２と、これらを連結する冷却水流路１４ａ〜１４ｅと、加速度センサ３８と、コントローラ３６を有している。
【００１１】
電動ウォータポンプ１６は、図示しない外部電源から供給される電力によって駆動される。電動ウォータポンプ１６が駆動されると、リザーブタンク２２内の冷却水（冷媒の一例）が冷却システム１０内で循環（冷却水流路１４を循環）する。電動ウォータポンプ１６に供給される電力は、コントローラ３６によって制御される。電動ウォータポンプ１６に供給される電力が制御されることで、電動ウォータポンプ１６から吐出される冷却水の流量（すなわち、冷却システム１０内を循環する冷却水の流量）が変化する。
【００１２】
ラジエータ２０は、冷却システム１０内を循環する冷却水を冷却する熱交換器である。すなわち、ラジエータ２０には、電動ウォータポンプ１６から吐出される冷却水が供給される。また、ラジエータ２０の近傍には電動ファン２１が設置されている。電動ファン２１が駆動されると、ラジエータ２０には冷却空気が供給される。ラジエータ２０では、電動ウォータポンプ１６から吐出される冷却水と、電動ファン２１から供給される冷却空気とが熱交換し、冷却水が冷却される。ラジエータ２０で冷却された冷却水は、冷却水流路１４ｂ、１４ｃを通ってＰＣＵ１１及び走行用モータ１２に供給される。これによって、ＰＣＵ１１及び走行用モータ１２が冷却される。なお、ラジエータ２０及び電動ファン２１は、ファンシュラウド２４（図２に図示）の内部に収容されている。
【００１３】
リザーブタンク２２は、冷却システム１０内を循環する冷却水を貯留するタンクであり、走行用モータ１２と電動ウォータポンプ１６の間に配置されている。このため、ＰＣＵ１１及び走行用モータ１２を冷却した冷却水が、冷却水通路１４ｄを通ってリザーブタンク２２に戻される。リザーブタンク２２内に戻された冷却水は、電動ウォータポンプ１６によって吸引及び昇圧され、冷却水流路１４ａに吐出される。
【００１４】
冷却水流路１４ａ〜１４ｅは、電動ウォータポンプ１６とラジエータ２０との間、ラジエータ２０とＰＣＵ１１の間、ＰＣＵ１１と走行用モータ１２との間、走行用モータ１２とリザーブタンク２２の間、及び、リザーブタンク２２と電動ウォータポンプ１６との間を連結する冷却水流路である。冷却水流路１４ａ〜１４ｅには、可撓性を有する冷却水ホースが用いられる。冷却水流路１４ａ〜１４ｅの一端は、当該冷却水流路が連結する一方の機器に接続され、冷却水流路１４ａ〜１４ｅの他端は、当該冷却水流路が連結する他方の機器に接続される。冷却水流路１４ａ〜１４ｅの中間は、エンジンルーム内の適宜の位置に取付けられる。なお、冷却水流路１４ａ〜１４ｅの剛性は、冷却水流路１４ａ〜１４ｅを流れる冷却水の流量によって変化する。すなわち、冷却水流路１４ａ〜１４ｅを流れる冷却水の流量が多くなると、冷却水流路１４ａ〜１４ｅの剛性は大きくなる。一方、冷却水流路１４ａ〜１４ｅを流れる冷却水の流量が少なくなると、冷却水流路１４ａ〜１４ｅの剛性は小さくなる。
【００１５】
加速度センサ３８は、車体５０（図２に図示）に取付けられ、車体５０の加速度を検出する。加速度センサ３８は、コントローラ３６に接続されている。加速度センサ３８で検出された加速度は、コントローラ３６に入力される。加速度センサ３８には、ＭＥＭＳセンサを用いることができる。
【００１６】
コントローラ３６は、加速度センサ３８及び温度センサ３０，３２，３４に接続されており、加速度センサ３８で検出された車体５０の加速度と、温度センサ３０，３２，３４で検出された各部位の温度とに基づいて、電動ウォータポンプ１６に供給する電力量を制御する。すなわち、本実施例の冷却システム１０では、ラジエータ２０に温度センサ３０が設置され、ＰＣＵ１１に温度センサ３２が設置され、走行用モータ１２に温度センサ３４が設置される。温度センサ３０，３２，３４で検出された各温度はコントローラ３６に入力される。コントローラ３６は、温度センサ３０，３２，３４で検出される温度が高くなるに従って、電動ウォータポンプ１６に供給する電力を増加させる。これによって、冷却システム１０を循環する冷却水の流量が増加し、ＰＣＵ１１及び走行用モータ１２が適切に冷却される。また、後で詳述するように、本実施例の冷却システム１０では、加速度センサ３８で検出される車体５０の加速度に応じて、電動ウォータポンプ１６に供給する電力を変化させる。すなわち、加速度センサ３８で検知される車体５０の加速度が大きくなるほど、電動ウォータポンプ１６に供給する電力が大きくされ、冷却システム１０を循環する冷却水の流量が増加するようになっている。したがって、温度センサ３０，３２，３４で検出される温度が同一の場合、加速度センサ３８で検知される車体５０の加速度が大きくなるほど、冷却システム１０を循環する冷却水の流量が増加する。
【００１７】
ここで、上述した冷却システム１０に用いられるラジエータ２０及び電動ウォータポンプ１６の車体５０への取付構造（支持構造）について、図２を参照して説明する。図２に示すように、ラジエータ２０及びファンシュラウド２４は、ラジエタサポート２６、２８を介して車体５０に取付けられている。ラジエータ２０及びファンシュラウド２４とラジエタサポート２６，２８の間にはゴム部材２７，２９が配置されている。ゴム部材２７，２９は、弾性材料であるゴムにより形成されており、ばね特性及び粘性特性を備えている。このため、ゴム部材２７，２９によって、車体５０の振動がラジエータ２０及びファンシュラウド２４に伝達されることが抑制される。なお、上述したように、車体５０の加速度は、車体５０に取付けられた加速度センサ３８で検出される。
【００１８】
電動ウォータポンプ１６は、２つのゴム部材２５ａ，２５ｂと、冷却水流路（冷却水ホース）１４ａを介してファンシュラウド２４に取付けられている。上述したようにファンシュラウド２４は、電動ファン２１及びラジエータ１０を収容している。したがって、電動ウォータポンプ１６は、２つのゴム部材２５ａ，２５ｂと冷却水流路１４ａを介してラジエータ２０に支持されている。ゴム部材２５ａ，２５ｂは、弾性材料であるゴムにより形成されており、ばね特性及び粘性特性を備えている。また、冷却水流路１４ａは、弾性材料により形成された冷却水ホースであり、ゴム部材２５ａ，２５ｂと同様にばね特性及び粘性特性を備えている。すなわち、電動ウォータポンプ１６は、ラジエータ１０に対して、ゴム部材２５ａ，２５ｂと冷却水流路１４ａにより３点で弾性支持されている。ゴム部材２５ａ，２５ｂと冷却水流路１４ａのそれぞれがばね特性及び粘性特性を有するため、電動ウォータポンプ１６の振動がラジエータ２０に伝達されることが抑制される。
【００１９】
上述した冷却システム１０の動作について説明する。電動ウォータポンプ１６が駆動されると、リザーブタンク２２内の冷却水が冷却水流路１４ｅを通って電動ウォータポンプ１６内に吸引されて昇圧され、電動ウォータポンプ１６より冷却水流路１４ａに吐出される。電動ウォータポンプ１６から冷却水流路１４ａに吐出される冷却水は、ラジエータ２０に供給される。ラジエータ２０では、電動ウォータポンプ１６からの冷却水と電動ファン２１からの冷却空気が熱交換し、これによって冷却水が冷却される。冷却された冷却水は、冷却水流路１４ｂ、１４ｃを通って、ＰＣＵ１１及び走行用モータ１２に供給される。これによって、ＰＣＵ１１及び走行用モータ１２が冷却される。その後、冷却水は、冷却流水路１４ｄを通って、リザーブタンク２２内に戻される。
【００２０】
上述したように、コントローラ３６は、温度センサ３０，３２，３４で検出される温度と、加速度センサ３８で検出される車体５０の加速度に基づいて、電動ウォータポンプ１６に供給する電力を変化させ、冷却システム１０内を循環する冷却水の流量を変化させる。なお、温度センサ３０，３２，３４で検出される温度に基づく冷却水流量の制御は、従来公知の制御と同様に行うことができるため、ここでは、加速度３８で検出される車体５０の加速度に基づく、電動ウォータポンプ１６の制御について説明する。
【００２１】
図３に示すように、コントローラ３６は、まず、加速度センサ３８によって車体５０の加速度を検知する（Ｓ１０）。次に、Ｓ１０で検知した車体５０の加速度の絶対値が予め設定された閾値を超えるか否かを判定する（Ｓ１２）。車体５０の加速度の絶対値が閾値を超えない場合（Ｓ１２でＮＯ）は、コントローラ３６は、車両が走行する走行面が悪路ではないと判定し、そのまま処理を終了する。一方、車体５０の加速度の絶対値が閾値を超える場合（Ｓ１２でＹＥＳ）は、コントローラ３６は、車両が走行する走行面が悪路であると判定し、電動ウォータポンプ１６に供給する電力を増加させる（Ｓ１４）。これによって、電動ウォーターポンプ１６の回転数が増加し、冷却システム１０内を循環する冷却水の流量が増加する。なお、図３の処理は、車両が走行している間、所定の処理周期毎に繰り返し行われる。
【００２２】
上述したことから明らかなように、実施例１の冷却システム１０では、コントローラ３６が、車両が走行する走行面が悪路であると判断したとき（本実施例では、加速度センサ３８の検出値の絶対値が閾値を超えた場合）、電動ウォーターポンプ１６の回転数が増加し、冷却システム１０内を循環する冷却水の流量が増加する。これにより、冷却水流路１４ａのばね定数が増加し、電動ウォーターポンプ１６の支持剛性を高くすることができる。その結果、車体５０の振動が電動ウォーターポンプ１６に伝達されることを抑制し、電動ウォーターポンプ１６及びゴムマウント２５の信頼性低下を抑制することができる。一方、車両が走行する走行面が悪路でないときは、冷却システム１０内を循環する冷却水の流量は増加しない。このため、電動ウォータポンプ１６の振動が車体５０に伝達されることが抑制され、騒音・振動の低減を図ることができる。
【００２３】
なお、上記の実施例では、車体５０に取付けた加速度センサ３８の検出結果から、走路面が悪路か否かを判断したが、本発明はこのような形態に限られない。例えば、走路面をカメラで撮影し、そのカメラで撮影した画像から路面の凹凸を判定し、走路面が悪路か否かを判定してもよい。このような形態によると、車両が走行する走行面が悪路か否かを事前に予測して、冷却システム１０を循環する冷却水量を制御することができる。
【００２４】
また、上記の実施例では、加速度センサ３８で検出される加速度の絶対値が予め設定された閾値を超えたときに走路面が悪路であると判定したが、走路面が悪路か否かの判定は、このような判定手法に限られない。例えば、加速度センサ３８で検出される加速度の絶対値が予め設定された閾値を超える状態が所定時間継続したときに、走路面が悪路であると判定してもよい。
【００２５】
また、上記の実施例では、加速度センサ３８で検出される加速度の絶対値に応じて、冷却システム１０を循環する冷却水量を２段階で調整したが、本発明はこのような形態に限られない。例えば、２以上の閾値を予め設定し、加速度センサ３８で検出される加速度の絶対値と複数の閾値とを比較し、冷却システム１０を循環する冷却水量を３段階以上で調整してもよい。
【００２６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２７】
１０：冷却システム
１１：ＰＣＵ
１２：走行用モータ
１４：冷却流水路
１６：電動ウォータポンプ
２０：ラジエータ
２１：電動ファン
２２：リザーブタンク
２４：ファンシュラウド
２６：ラジエタサポート
２７：ゴム部材
２８：ラジエタサポート
２９：ゴム部材
３０：温度センサ
３２：温度センサ
３４：温度センサ
３６：コントローラ
３８：加速度センサ
５０：車体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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