JP2006103536A - 冷却システム - Google Patents
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Abstract
【課題】部品点数の削減、構成の簡略化及び小型化が図れるとともに、低コストの冷却システムを提供する。
【解決手段】この冷却システムでは、ラジエータ31を介して冷却水が循環される流路33に、水冷エンジン41、駆動モータ43、ジェネレータ45及びインバータユニット47が直列的に介挿され、これによってエンジン冷却系統とハイブリッドシステム冷却系統とが統合されている。インバータユニット47のスイッチング素子がSiC半導体装置により構成されている。
【選択図】図1
【解決手段】この冷却システムでは、ラジエータ31を介して冷却水が循環される流路33に、水冷エンジン41、駆動モータ43、ジェネレータ45及びインバータユニット47が直列的に介挿され、これによってエンジン冷却系統とハイブリッドシステム冷却系統とが統合されている。インバータユニット47のスイッチング素子がSiC半導体装置により構成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、ハイブリッド自動車の冷却システムに関する。
図3は従来のハイブリッド自動車の冷却システムの模式図である。従来の冷却システムでは、図3に示すように、水冷エンジンを冷却するエンジン冷却系統と、ハイブリッドシステムを冷却するハイブリッドシステム冷却系統とが互いに分断されて別個に設けられた構成となっている。
すなわち、エンジン冷却系統では、冷却水を循環させる流路1にラジエータ3、シリンダヘッド5及びシリンダブロック7がウォータポンプ9とともに介挿され、ウォータポンプ9により矢印A1で示すように流路1を循環される冷却水によってシリンダヘッド5及びシリンダブロック7が冷却される。また、流路1のシリンダヘッド5の部分から流路11が分岐され、シリンダヘッド5を通過した冷却水の一部が、矢印A2で示すように流路11を介してスロットルボデー13及びヒータ15に供給される。また、流路1に付属してバイパス流路17が設けられており、冷間時は矢印A3で示すようにバイパス流路17を循環される冷却水によりシリンダヘッド5及びシリンダブロック7の冷却が行われる。流路1及びバイパス流路17の切り替えは、サーモスタット19により行われる。
ハイブリッドシステム冷却系統では、冷却水を循環させる流路21にラジエータ22、駆動モータ23、ジェネレータ25、インバータユニット27が電動ポンプ29及びリザーバタンク30とともに介挿されている。そして、電動ポンプ29により矢印A4で示すように流路21を循環される冷却水によって、駆動モータ23、ジェネレータ25及びインバータユニット27が冷却される。
駆動モータ23を駆動する回路ユニットであるインバータユニット27に備えられる電力変換用のスイッチング素子は、Si半導体を用いて構成されている。
しかしながら、上述の冷却システムでは、エンジン冷却系とハイブリッドシステム冷却系統とが独立して設けられているため、部品点数の増大、構成の複雑化及び大型化を招くとともに、高コストである。
そこで、本発明の解決すべき第1の課題は、部品点数の削減、構成の簡略化及び小型化が図れるとともに、低コストの冷却システムを提供することである。
また、本発明の解決すべき第2の課題は、回路ユニットの信頼性の低下を防止しつつ、エンジン冷却系統とハイブリッドシステム冷却系統の統合が図れる冷却システムを提供することである。
上記の課題を解決するため、請求項1の発明では、ハイブリッド自動車の冷却システムであって、ラジエータと、前記ラジエータ、水冷エンジン、及び駆動モータを駆動する回路ユニットが直列的に介挿され、前記水冷エンジン及び前記回路ユニットを冷却する冷却水が循環される流路とを備える。
また、請求項2の発明では、請求項1の発明に係る冷却システムにおいて、前記回路ユニットを構成するスイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体を用いる。
また、請求項3の発明では、請求項2の発明に係る冷却システムにおいて、前記ワイドバンドギャップ半導体としてSiCが用いられている。
また、請求項4の発明では、請求項1ないし3のいずれかの発明に係る冷却システムにおいて、前記流路には前記駆動モータが介挿され、前記流路を循環する冷却水によって前記駆動モータの冷却が行われる。
また、請求項5の発明では、請求項1ないし4のいずれかの発明に係る冷却システムにおいて、前記流路にはジェネレータが介挿され、前記流路を循環する冷却水によって前記ジェネレータの冷却が行われ、前記回路ユニットは、前記ジェネレータが生成した電力の変換も行う。
請求項1に記載の発明によれば、ラジエータを介して冷却水が循環される流路に、水冷エンジンと駆動モータを駆動する回路ユニットが直列的に介挿され、これによってエンジン冷却系統とハイブリッドシステム冷却系統とが統合されているため、部品点数の削減、構成の簡略化及び小型化が図れるとともに、システムの低コスト化が図れる。
請求項2に記載の発明によれば、回路ユニットを構成するスイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体が用いられているため、スイッチング素子の耐熱性を向上させることができ、水冷エンジンの冷却水を回路ユニットの冷却に共用することにより、回路ユニットの動作温度が上昇しても、回路ユニットを安定して動作させることができる。その結果、回路ユニットの信頼性の低下を防止しつつ、エンジン冷却系統とハイブリッドシステム冷却系統の統合が図れる。
請求項3に記載の発明によれば、回路ユニットを構成するスイッチング素子にSiCが用いられているため、スイッチング素子の耐熱性を向上させることができる。
請求項4に記載の発明によれば、水冷エンジンの冷却水により駆動モータの冷却も行うことができるため、構成の煩雑化を抑制しつつ、駆動モータの冷却水による冷却を実現することができる。
請求項5に記載の発明によれば、水冷エンジンの冷却水によりジェネレータの冷却も行うことができるため、構成の煩雑化を抑制しつつ、ジェネレータの冷却水による冷却を実現することができる。
また、回路ユニットにジェネレータが生成した電力の変換を行わせる構成であるため、ジェネレータが生成した電力の変換を行うための専用の回路ユニット及びその冷却手段を設ける必要がない。
図1は、本発明の一実施形態に係る冷却システムの模式図である。この冷却システムは、ハイブリッド自動車に搭載され、その水冷エンジン及びハイブリッドシステムの冷却に用いられる。冷却システムは、図1に示すように、ラジエータ31と、流路33,35と、電動ポンプ(上位概念の用語では、ポンプ手段(電動に限らない))37とを備えて構成されている。
流路33は、ラジエータ31及び電動ポンプ37が介挿された環状経路を構成しており、その経路上に水冷エンジン41、駆動モータ43、ジェネレータ45及びインバータユニット(回路ユニット)47が直列的に介挿されている。本実施形態では、ラジエータ31を基準として冷却水の通流方向下流側に向けて、ラジエータ31、電動ポンプ37、インバータユニット47、ジェネレータ47、駆動モータ43及び水冷エンジン41がこの記載の順序で直列的に流路33に介挿されている。なお、この介挿順序は一例であり、他の順序を採用することもできる。
電動ポンプ37が駆動されると、冷却水が流路33中を矢印A5で示すように循環され、冷却水によってインバータユニット47、ジェネレータ45、駆動モータ43及び水冷エンジン41が冷却される。水冷エンジン41では、シリンダブロック41a及びシリンダヘッド41bの順に冷却水が導かれ、これらの冷却が行われる。
流路35は、流路33のシリンダヘッド41bの部分から分岐され、シリンダヘッド41bを通された冷却水が、矢印A6で示すようにこの流路35によってスロットルボデー51及びヒータ53に供給されるようになっている。スロットルボデー51及びヒータ53を通過した冷却水は、流路35によって流路33に戻される。
図2は、インバータユニット47の回路構成を示す図である。インバータユニット47は、駆動モータ43を駆動するための電力変換、及びジェネレータ45が発電した電力の変換等を行うためのものであり、図2に示すように、コンバータ部55及びインバータ部57を備えて構成されている。
コンバータ部55は、駆動モータ43の駆動のためにバッテリ59から与えられる電圧を昇圧してインバータ部57に与える機能と、駆動モータ43からインバータ部57を介して与えられる回生電流を降圧してバッテリ59に与える機能と、ジェネレータ45で生成されインバータ部57で直流変換された電流を降圧してバッテリ59に与える機能とを有している。このため、コンバータ部55には、リアクトルLと、そのリアクトルLに供給される電流をチョップすることにより昇圧又は降圧を行うスイッチング素子S1,S2とが備えられている。
インバータ部57は、第1及び第2変換部57a,57bを備えている。第1変換部57aは、コンバータ部55で昇圧されたバッテリ59からの直流電圧を交流電圧に変換して駆動モータ43に与える機能と、駆動モータ43から与えられる回生電流を直流変換してコンバータ部55側に与える機能とを有し、電力変換用の複数のスイッチング素子S3を備えている。また、第2変換部57bは、ジェネレータ45で生成された電流を直流変換してコンバータ部55側に与える機能を有し、電力変換用の複数のスイッチング素子S4を備えている。
そして、コンバータ部55及びインバータ部57に備えられるスイッチング素子S1〜S4は、SiC(炭化珪素)等のワイドバンドギャップ半導体(ここでは、SiC半導体)を用いて構成された素子が用いられ、高温(例えば、250℃以上)で動作が可能となっている。このため、例えば水冷エンジン41の冷却水の温度を90℃程度に安定させる構成とした場合であっても、その冷却水温度下においてインバータユニット47のスイッチング素子S1〜S4を安定して動作させることができる。
以上のように、本実施形態によれば、ラジエータ31を介して冷却水が循環される流路33に、水冷エンジン41、駆動モータ43、ジェネレータ45及びインバータユニット47が直列的に介挿され、これによってエンジン冷却系統とハイブリッドシステム冷却系統とが統合されているため、部品点数の削減、構成の簡略化及び小型化が図れるとともに、システムの低コスト化が図れる。例えば、ラジエータ個数の削減、流路の簡略化、ポンプ個数の削減(例えば、水冷エンジン41のウォータポンプ9(図3参照)を削減できる)等が図れる。また、駆動モータ43を駆動した際のインバータユニット47、駆動モータ43、ジェネレータ45の発熱により、自動的に水冷エンジン41の暖気を行うことができるため、バイパス流路17(図3参照)を省略できる。
また、インバータユニット47のスイッチング素子S1〜S4がSiC半導体装置により構成されているため、スイッチング素子S1〜S4の耐熱性を向上させることができ、水冷エンジン41の冷却水をインバータユニット47の冷却に共用することにより、インバータユニット47の動作温度が上昇しても、インバータユニット47を安定して動作させることができる。その結果、インバータユニット47の信頼性の低下を防止しつつ、エンジン冷却系統とハイブリッドシステム冷却系統の統合が図れる。
また、水冷エンジン41の冷却水により駆動モータ43及びジェネレータ45の冷却も行うことができるため、構成の煩雑化を抑制しつつ、駆動モータ43及びジェネレータ45の冷却水による冷却を実現することができる。
また、インバータユニット47にジェネレータ45が生成した電力の変換を行わせる構成であるため、ジェネレータ45が生成した電力の変換を行うための専用の回路ユニット及びその冷却手段を設ける必要がない。
31 ラジエータ
33,35 流路
37 電動ポンプ
41 水冷エンジン
43 駆動モータ
45 ジェネレータ
47 インバータユニット
S1〜S4 スイッチング素子
33,35 流路
37 電動ポンプ
41 水冷エンジン
43 駆動モータ
45 ジェネレータ
47 インバータユニット
S1〜S4 スイッチング素子
Claims (5)
- ハイブリッド自動車の冷却システムであって、
ラジエータと、
前記ラジエータ、水冷エンジン、及び駆動モータを駆動する回路ユニットが直列的に介挿され、前記水冷エンジン及び前記回路ユニットを冷却する冷却水が循環される流路と、
を備えることを特徴とする冷却システム。 - 請求項1に記載の冷却システムにおいて、
前記回路ユニットを構成するスイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体を用いることを特徴とする冷却システム。 - 請求項2に記載の冷却システムにおいて、
前記ワイドバンドギャップ半導体としてSiCが用いられていることを特徴とする冷却システム。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の冷却システムにおいて、
前記流路には前記駆動モータが介挿され、前記流路を循環する冷却水によって前記駆動モータの冷却が行われることを特徴とする冷却システム。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の冷却システムにおいて、
前記流路にはジェネレータが介挿され、前記流路を循環する冷却水によって前記ジェネレータの冷却が行われ、
前記回路ユニットは、前記ジェネレータが生成した電力の変換も行うことを特徴とする冷却システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004293689A JP2006103536A (ja) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | 冷却システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004293689A JP2006103536A (ja) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | 冷却システム |
Publications (1)
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JP2006103536A true JP2006103536A (ja) | 2006-04-20 |
Family
ID=36373725
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2004293689A Pending JP2006103536A (ja) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | 冷却システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006103536A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010106561A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ハイブリッド型建設機械 |
JP2012166709A (ja) * | 2011-02-15 | 2012-09-06 | Toyota Motor Corp | ハイブリッド自動車用冷却システム |
CN109050237A (zh) * | 2018-09-25 | 2018-12-21 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 电动汽车冷却***及电动汽车 |
US11267351B2 (en) | 2016-09-21 | 2022-03-08 | Mitsubishi Electric Cornoration | Power conversion device |
-
2004
- 2004-10-06 JP JP2004293689A patent/JP2006103536A/ja active Pending
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