JP2014204576A - 車両駆動用電気機器の冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両駆動用電気機器の冷却システムにおいて、車両の衝突により冷媒循環路の構成部品が破損した場合に車両駆動用電気機器を冷却する冷却性能の低下を抑制することができることである。
【解決手段】冷却システム１０は、冷媒が循環する冷媒循環路１２と、冷媒循環路１２に設けられて車両駆動用電気機器１４を冷却する冷却器２２と、冷媒循環路１２において、冷却器２２の直近上流側及び直近下流側に設けられた第１バルブ３４及び第２バルブ３８と、車両の衝突が検出された場合に第１バルブ３４及び第２バルブ３８を閉弁させる制御装置８０とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される車両駆動用電気機器の冷却システムであって、特に車両衝突時の車両駆動用電気機器の冷却性能低下の抑制に関する。

特許文献１には、車両駆動用電気機器の冷却システムにおいて、インバータの冷却液入口付近に設けられた液温センサの検出温度に基づいて、冷却液を循環させる冷媒循環路の異常の発生の有無を判断することが記載されている。

特許文献２には、車両駆動用電気機器の冷却システムにおいて、空調装置用コンデンサの冷媒出口と膨張弁の冷媒入口との間に電気機器の冷却器を組み込むことが記載されている。

特許文献３には、車両空調装置用のエバポレータ、第１コンデンサ及び第２コンデンサを備える冷却装置において、第１コンデンサの冷媒出口と第２コンデンサの冷媒入口との間に車両駆動用のモータジェネレータ及びインバータを含む冷却部を組み込むことが記載されている。

特開２００８−２５６３１３号公報 特開２０１１−１１０９６１号公報 特開２０１２−１４００６０号公報

特許文献１に記載された冷却システムでは冷媒の温度変化で冷媒循環路の異常を判断するが、車両の軽衝突時に冷媒循環路の構成部品に破損が生じても冷媒の温度変化が生じるまではその破損を含めて異常を判断できない。このため、異常検出に時間がかかり、異常検出よりも先に、冷媒が破損個所から漏れ出るおそれがある。例えば、冷媒として揮発性の高い冷媒が用いられる場合に冷媒循環路の構成部品の異常検出よりも先に冷媒循環路内の冷媒が蒸発により失われる場合がある。冷媒循環路から冷媒が漏れ出る場合、車両駆動用電気機器を冷却する冷却性能が低下する。この冷却性能が低下した場合、車両走行性能が低下するおそれがある。特許文献１から特許文献３にこのような不都合を解消する手段は開示されていない。

本発明の目的は、車両の衝突により冷媒循環路の構成部品が破損した場合に車両駆動用電気機器を冷却する冷却性能の低下を抑制することができる車両駆動用電気機器の冷却システムを実現することである。

本発明に係る車両駆動用電気機器の冷却システムは、車両に搭載される車両駆動用電気機器の冷却システムであって、冷媒が循環する冷媒循環路と、前記冷媒循環路に設けられて前記車両駆動用電気機器を冷却する冷却器と、前記冷媒循環路において、前記冷却器の直近上流側及び直近下流側に設けられた２つのバルブと、車両の衝突が検出された場合に、前記２つのバルブを閉弁させる制御装置とを備えることを特徴とする。なお、「直近上流側」及び「直近下流側」は、冷却器の上流側または下流側とバルブとの間に、別のバルブ及び分岐流路のいずれも配置されないことを意味する。

上記構成によれば、車両の衝突が検出された場合に車両駆動用電気機器の冷却器の両側のバルブが閉弁されるので、冷却器内の冷媒量を維持しやすい。このため、車両の衝突で冷媒循環路の構成部品が破損した場合に車両駆動用電気機器の冷却性能の低下を抑制することができる。

本発明に係る車両駆動用電気機器の冷却システムにおいて、好ましくは、前記冷媒循環路に設けられた第１コンデンサ及び第２コンデンサを備え、前記２つのバルブは、前記第１コンデンサの出口と前記冷却器との間の冷媒流路に設けられた第１バルブと、前記冷却器と前記第２コンデンサの入口との間の冷媒流路に設けられた第２バルブとである。

上記構成によれば、冷媒循環路に２つのコンデンサが設けられるので冷却器に加えて冷却器以外の部品を冷却する場合でも冷却器の冷却性能低下を抑制でき、しかも衝突により２つのコンデンサのいずれで破損が生じた場合でも２つのバルブ閉鎖によって冷却器内の冷媒量を維持できる。

本発明に係る車両駆動用電気機器の冷却システムにおいて、好ましくは、前記第１バルブは、第１ポート（１）、第２ポート（２）、第３ポート（３）、及び第４ポート（４）を有する四方弁であり、前記冷媒循環路は、前記冷却器、前記第２バルブ、前記第２コンデンサ、前記第３ポート（３）、前記第４ポート（４）、前記第１コンデンサ、前記第１ポート（１）、及び前記第２ポート（２）の経路を含む。

上記構成によれば、第１バルブの第１ポート（１）と第２ポート（２）の内部結合、そして第３ポート（３）と第４ポート（４）の内部結合の場合に、冷却器、第２バルブ、第２コンデンサ、第３ポート（３）、第４ポート（４）、第１コンデンサ、第１ポート（１）、第２ポート（２）、冷却器の順に冷媒が循環する冷媒循環路が形成され、第１バルブの第１ポート（１）と第４ポート（４）の内部結合、そして第２ポート（２）と第３ポート（３）の内部結合の場合に、冷却器、第２バルブ、第２コンデンサ、第３ポート（３）、第２ポート（２）、冷却器の順に冷媒が循環する第１冷媒循環路と、第１コンデンサ、第１ポート（１）、第４ポート（４）、第１コンデンサの順に冷媒が循環する第２冷媒循環路とが形成される。

本発明に係る車両駆動用電気機器の冷却システムにおいて、好ましくは、前記第４ポート（４）と第１ポート（１）とに接続された前記第１コンデンサ側の冷媒流路に設けられた圧力センサと、前記第２ポート（２）と前記第３ポート（３）とに接続された前記冷却器側の冷媒流路に設けられた温度センサとを備え、前記冷媒は蒸気圧縮冷凍サイクル型の空調用冷媒であり、前記制御装置は、車両の衝突が検出され、前記第１バルブ及び前記第２バルブが閉弁された後において、前記圧力センサの検出圧力が所定圧力よりも低下し、かつ、前記温度センサの検出温度が所定温度以上の場合に、前記第２バルブを開弁させ、前記第１バルブを、前記第１ポート（１）と前記第４ポート（４）の内部結合、そして前記第２ポート（２）と前記第３ポート（３）の内部結合に切り替えて、前記冷却器、前記第２バルブ、前記第２コンデンサ、前記第３ポート（３）、前記第２ポート（２）、前記冷却器の順に冷媒が循環し、前記第１コンデンサから遮断される第１冷媒循環路を形成する。

上記構成によれば、車両衝突により第１コンデンサ側の流路構成部品で異常があるが、冷却器側の流路構成部品で異常がない場合に、異常個所を冷却器側の第１冷媒循環路から分離したままで第１冷媒循環路に冷媒を循環させて車両駆動用電気機器の冷却を促進できる。

本発明の車両駆動用電気機器の冷却システムによれば、車両の衝突により冷媒循環路の構成部品が破損した場合に車両駆動用電気機器を冷却する冷却性能の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態の車両駆動用電気機器の冷却システムにおいて、冷媒循環路及び制御装置を示す図である。 図１の冷媒循環路において、四方弁の各ポートの内部結合を含んで形成される冷媒循環路の模式図である。 図１の冷媒循環路を、酷暑判定によって２つの冷媒循環路に分離する様子を示す図である。 図１の冷却システムにおいて、通常時制御と衝突時制御とを示すフローチャートである。 図１の冷媒循環路において、衝突時に第２コンデンサが破損した場合のバルブ閉鎖状態を示す図である。 本発明の実施形態の別例において、通常時制御、衝突時制御及び衝突後復帰制御とを示すフローチャートである。 図５の構成で、第１コンデンサ側の流路と第２コンデンサ側の流路とのそれぞれにおいて、衝突時に冷媒漏れが生じた場合において、衝撃加速度、冷媒圧力及び冷媒温度の検出値の時間変化を示す図である。 図６の別例において、衝突時に第１コンデンサが破損した場合のバルブ閉鎖状態を示す図である。 図８において、衝突後復帰制御によって、第１コンデンサ側から遮断される第１冷媒循環路が形成される様子を示す図である。 本発明の実施形態の別例の第２例において、通常時制御、衝突時制御、及び衝突後復帰制御とを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。以下では、車両駆動用電気機器を搭載する車両が、エンジン及び走行用モータを搭載するハイブリッド車両の場合を説明するが、これは例示であって、走行用モータを駆動源とする車両であればよい。例えば燃料電池車または電気自動車であってもよい。なお、走行用モータとして、モータ及び発電機の両方の機能を有するモータジェネレータを用いてもよい。また、以下ではすべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。

図１は、本実施形態の車両駆動用電気機器１４の冷却システム１０において、冷媒循環路１２と制御装置８０とを示している。冷却システム１０は、ハイブリッド車両に搭載されＰＣＵと呼ばれる車両駆動用電気機器１４の冷却と車室内の空調とを行えるように、蒸気圧縮冷凍サイクル型の空調用冷媒で車両駆動用電気機器１４を冷却する。冷媒は、代替フロンを用いることができる。なお、図１では後述する図８から図１０の別例で用いられる圧力センサ７２及び冷媒温度センサ７４を破線で示している。以下、車両駆動用電気機器１４は「ＰＣＵ１４」という。まず、ＰＣＵ１４について説明する。

ＰＣＵ１４は、車両駆動用の図示しない走行用モータを駆動させるためのインバータ１６、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８及びモータ制御装置２０を含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、図示しないバッテリとインバータ１６との間に接続され、バッテリの直流電圧を昇圧してインバータ１６に供給する。インバータ１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８から供給された直流電圧を３相交流電圧に変換して走行用モータに供給して駆動する。モータ制御装置２０は、後述する制御装置８０により制御され、インバータ１６及びＤＣ／ＤＣコンバータ１８を介して走行用モータの駆動を制御する。インバータ１６及びＤＣ／ＤＣコンバータ１８は使用時に発熱するので、ＰＣＵ１４は後述する冷却器２２によって冷却される。ＰＣＵ１４は、走行用モータを含む図示しないトランスアクスルと一体に設けられてもよい。

第１バルブ３４は、第１ポート１、第２ポート２、第３ポート３及び第４ポート４を有する電磁切替式の四方弁である。第２バルブ３８は電磁切替式の開閉弁である。冷媒循環路１２は、冷却器２２、第２バルブ３８、第２コンデンサ２８、第３ポート３、第４ポート４、第１コンデンサ２６、第１ポート１及び第２ポート２の経路を含む。第１コンデンサ２６は空調用コンデンサと呼ばれ、第２コンデンサ２８は冷却器用コンデンサと呼ばれる。

第１バルブ３４及び第２バルブ３８は、冷媒循環路１２において冷却器２２の直近上流側と直近下流側とに設けられる。第１バルブ３４は、第１コンデンサ２６の出口Ｐ１ａと冷却器２２との間の第１冷媒流路３０と、第２コンデンサ２８の出口Ｐ２ａと第１コンデンサ２６の入口Ｐ１ｂとの間の第２冷媒流路３２とに共用して設けられる。

第１冷媒流路３０は配管４０ａ，４０ｂを含む。第２冷媒流路３２は、配管４２ａ、貯液タンク４８、冷媒ポンプ５０、配管４２ｂ，４２ｃ、膨張弁５６、配管４２ｄ、エバポレータ６０、配管４２ｅ、コンプレッサ５８、及び配管４２ｆを含む。

第２バルブ３８は、冷却器２２と第２コンデンサ２８の入口Ｐ２ｂとの間の第３冷媒流路３３に設けられる。第３冷媒流路３３は、配管４３ａ，４３ｂを含む。この構成により、車両衝突検出時に第１バルブ３４及び第２バルブ３８を閉弁することによって、冷却器２２内部の冷媒量の低下を抑制することができる。これについては、後で詳しく説明する。

第１バルブ３４では、後述する制御装置８０によって各ポート１，２，３，４の内部結合の切替が制御される。より具体的には、図２に示すように、第１バルブ３４は、弁体９４の実線位置で示す正規位置と、弁体９４の破線位置で示す流路分離位置との間で切替可能である。

第１バルブ３４の正規位置では、図１、図２に示すように、第１ポート１と第２ポート２の内部結合、そして第３ポート３と第４ポート４の内部結合となる。一方、図２の弁体９４が破線位置となる第１バルブ３４の流路分離位置では、第１ポート１と第４ポート４の内部結合、そして第２ポート２と第３ポート３の内部結合となる。制御装置８０から図示しないアクチュエータに制御信号が送信されることでアクチュエータが駆動され、そのアクチュエータにより弁体９４が回転することにより、第１バルブ３４の切替が行われる。第１バルブ３４の正規位置では通常時の冷媒循環路１２（図１）が形成され、第１バルブ３４の流路分離位置では、図３に示すように、互いの流通が遮断される第１冷媒循環路４４と第２冷媒循環路４６とが形成される。これについては後で詳しく説明する。

第１バルブ３４は、制御装置８０（図１）により制御されて、図２に一点鎖線で示すように、各ポート１，２，３，４が内部で別のいずれのポートに対しても遮断される閉弁状態にも切替可能である。図５において、第１バルブ３４で丸の内部にＸを示す状態は、閉弁状態である。なお、第１バルブ３４は、図２のように弁体９４の回転によりポートの内部結合を切り替えるロータリ式の四方弁に限定するものではなく、各ポートが内部で別のいずれのポートに対しても遮断される閉弁状態に切替可能な構造を有するものであれば、スプールの移動によりポートの内部結合を切り替えるスプール式の四方弁としてもよい。

貯液タンク４８は、第２コンデンサ２８の出口Ｐ２ａに配管４２ａで接続され、第２コンデンサ２８から流入した液状冷媒を貯留する。冷媒ポンプ５０は、貯液タンク４８の出口に一体に接続され、図示しないモータまたはエンジンを動力源として駆動され、その駆動は後述する制御装置８０によって制御される。冷媒ポンプ５０は、駆動時に貯液タンク４８から吸引した液状冷媒を膨張弁５６に送り出す。冷媒ポンプ５０は、貯液タンク４８と配管を介して接続してもよい。膨張弁５６は、減圧した液状冷媒をエバポレータ６０に送り出す。

エバポレータ６０は、複数のチューブと、チューブ間に設けられたフィンとを含み、膨張弁５６から流入した低温の液状冷媒をチューブ内部の内部流路に通過させる。エバポレータ６０が配置される空調ダクト内に空調用ブロア６２が設けられ、空調用ブロア６２の駆動により、エバポレータ６０の外側に空気が通過する。エバポレータ６０は、外側を通過する空気と内部流路を流れる液状冷媒との間で熱交換を行わせる。エバポレータ６０の外側を通過した空気は冷却風として車室内に吹き出され車室内を冷却する。エバポレータ６０内部を流れる液状冷媒は、熱交換によって気化されてガス状冷媒となる。エバポレータ６０及び膨張弁５６により空調ユニット５４が形成される。

コンプレッサ５８は、図示しないモータまたはエンジンを動力源として駆動され、その駆動は後述する制御装置８０によって制御される。コンプレッサ５８は、駆動時にエバポレータ６０から流入したガス状冷媒を吸入圧縮し、ガス状冷媒を吐出する。

第１コンデンサ２６は、車両の前側に走行風の取り込みを可能に配置され、複数のチューブと、チューブ間に設けられたフィンとを有するコンデンサ本体６４及び過冷却部６６と、コンデンサ本体６４及び過冷却部６６に取り付けられたレシーバ６８及び液面計７０とを含む。コンデンサ本体６４は、コンプレッサ５８から吐出され、入口Ｐ１ｂから送り込まれた高温のガス状冷媒をチューブ内部の内部流路に通過させ、ガス状冷媒と外側を通過する空気との間で熱交換を行わせる。この場合、コンデンサ本体６４内を流れるガス状冷媒は、外側を流れる空気と熱交換を行うことで凝縮して低温の液状冷媒となる。コンデンサ本体６４の出口から流出した液状冷媒は、レシーバ６８で液状冷媒とガス冷媒とに分離され、液状冷媒のみが過冷却部６６に通過する。

過冷却部６６は、液状冷媒をチューブ内部の内部流路に通過させ、液状冷媒と外側を通過する空気との間での熱交換を行わせる。この場合、液状冷媒はさらに温度低下する。過冷却部６６の出口Ｐ１ａは、第１バルブ３４の第１ポート１に配管４０ａで接続される。過冷却部６６の出口Ｐ１ａから流出した液状冷媒は、第１バルブ３４に流出される。液面計７０は、液状冷媒量を目視で確認可能な確認部を有する。第１バルブ３４の第２ポート２は、冷却器２２に配管４０ｂで接続される。

冷却器２２は、内部流路を流れる低温の液状冷媒で冷却器２２全体を冷却し、冷却器２２に隣接するＰＣＵ１４を冷却する。冷却器２２は、ＰＣＵ１４を収容するケース内部を通過するように設けられた内部流路を有し、内部流路を流れる冷媒によってＰＣＵ１４の構成部品を冷却するように形成してもよい。なお、冷却器２２は、ＰＣＵ１４だけでなく、ＰＣＵ１４の近傍に配置される走行用モータを冷却するように形成されてもよい。

第２バルブ３８は、冷却器２２の直近下流側に設けられ、制御装置８０により開閉が制御される電磁弁であり、開弁と閉弁との２段階で切替可能である。図１のように第２バルブ３８を表す三角形が白である場合、第２バルブ３８は開弁状態であり、図５のように第２バルブ３８の三角形が黒である場合、第２バルブ３８は閉弁状態である。なお、第１バルブ３４及び第２バルブ３８は、冷却器２２に対し距離的にすぐ近くに配置されるのが好ましいが、冷却器２２と第１バルブ３４及び第２バルブ３８との間の配管４０ｂ、４３ａが、車両衝突時でも潰れにくい車両内空間に配置されるのであれば、冷却器２２から距離的に近い構成には限定しない。

第２コンデンサ２８は、車両の前側に走行風の取り込みを可能に配置される。例えば第２コンデンサ２８は、第１コンデンサ２６とともに、冷却器２２の前側に配置されるエンジン冷却用の図示しないラジエータのさらに前側に配置される。

第２コンデンサ２８は、複数のチューブと、チューブ間に設けられたフィンとを含むコンデンサ本体７５及び過冷却部７６と、コンデンサ本体７５及び過冷却部７６に取り付けられたレシーバ７７及び液面計７８とを含む。コンデンサ本体７５は、第２バルブ３８から流入した液状冷媒をチューブ内部の内部流路に通過させ、液状冷媒と外側を通過する空気との間で熱交換を行わせる。この場合、コンデンサ本体７５及び過冷却部７６の内部を流れる液状冷媒は、外側を流れる空気と熱交換を行うことで温度低下する。第１コンデンサ２６を通過した冷媒が冷却器２２を通過することで温度上昇した場合に、第２コンデンサ２８で再び温度低下する。レシーバ７７及び液面計７８の構成は、第１コンデンサ２６の場合と同様である。また、第１コンデンサ２６及び第２コンデンサ２８は同じ冷却性能を持つものを用いてもよい。一方、第１コンデンサ２６は、後述するように第１バルブ３４の流路分離位置への切替で、ＰＣＵ１４の冷却よりも高い冷却性能が要求される空調専用として用いられるので、第１コンデンサ２６の冷却性能を第２コンデンサ２８の冷却性能よりも高くしてもよい。

衝突加速度センサ２４は、冷却器２２に固定され、制御装置８０が有する車両衝突判定部８２とともに車両衝突検出手段を形成する。衝突加速度センサ２４は、センサ部品で発生する加速度を衝撃加速度として、その検出値を表す信号を制御装置８０に送信する。衝突加速度センサ２４は冷却器２２に固定する構成に限定するものではなく、車体に固定された部品であれば、いずれの部品に衝突加速度センサ２４が固定されてもよい。

室内温度センサ９２は、車室内の温度を検出し、その検出温度を表す信号を制御装置８０に送信する。

制御装置８０は、ＨＶコントローラとも呼ばれるもので、ＣＰＵ、メモリを有するマイクロコンピュータを含む。制御装置８０は、図示しないアクセルペダルセンサからペダル操作量を表す信号が入力され、図示しない車速センサから車速の検出値を表す信号を含む複数の信号が入力され、モータ制御装置２０及び図示しないエンジン制御装置を制御し、走行用モータ及びエンジンの動作を制御する。なお、制御装置８０は、走行用モータ及びエンジンの動作を制御する制御装置とは別の制御装置としてもよい。

制御装置８０は、車両衝突判定部８２と、バルブ制御部８４とを有する。車両衝突判定部８２は、衝突加速度センサ２４が検出した衝撃加速度が予め設定された所定値以上である場合に、車両が図示しない何らかの物体に衝突して所定以上の衝撃を受けたと判定し、車両の衝突が発生したことを検出し、衝突検出をバルブ制御部８４に出力する。

バルブ制御部８４は、車両衝突判定部８２によって車両の衝突が検出された場合に、後述する図４のように、第１バルブ３４及び第２バルブ３８を閉弁させる。

バルブ制御部８４は、室内温度センサ９２の検出温度が予め設定した所定温度以上である場合に酷暑状態であると判定して、第１バルブ３４を図３の流路分離切替位置に切り替える機能も有する。

上記の冷却システム１０によれば、図２に実線で弁体９４を示すように、第１バルブ３４は正規位置となり、コンプレッサ５８及び冷媒ポンプ５０の駆動により図１に実線矢印で示す方向に冷媒循環路１２に冷媒が循環する。この場合、冷媒が冷却器２２、第２バルブ３８、第２コンデンサ２８、貯液タンク４８、冷媒ポンプ５０、第１バルブ３４の第３ポート３、第４ポート４、膨張弁５６、エバポレータ６０、コンプレッサ５８、第１コンデンサ２６、第１バルブ３４の第１ポート１、第２ポート２、冷却器２２の順に循環する冷媒循環路１２が形成される。この場合、冷媒は、気相、または液相、または気液混合状態に相変化する。

一方、室内温度センサ９２の検出温度から酷暑と判定された場合、図２のように弁体９４が破線位置となり、第１バルブ３４は流路分離位置に切り替えられる。この場合、図３に示すように、第１冷媒循環路４４と第２冷媒循環路４６とが形成される。第１冷媒循環路４４では、図３に矢印αで示すように、冷媒が冷却器２２、第２バルブ３８、第２コンデンサ２８、貯液タンク４８、冷媒ポンプ５０、第１バルブ３４の第３ポート３、第２ポート２、冷却器２２の順に循環する。第２冷媒循環路４６では、矢印βで示すように、冷媒が第１コンデンサ２６、第１バルブ３４の第１ポート１、第４ポート４、膨張弁５６、エバポレータ６０、コンプレッサ５８、第１コンデンサ２６の順に循環する。この場合、第１冷媒循環路４４では冷媒ポンプ５０が冷媒を循環させ、第２冷媒循環路４６では、コンプレッサ５８が冷媒を循環させる。

次に、冷却システム１０を用いて通常時制御と衝突時制御とを行う方法を、図４に示すフローチャートを用いて説明する。図４に示す制御方法は制御装置８０に記憶されたプログラムで実行されてもよい。まず、ステップＳ１０（以下、ステップは単にＳという。）において、車両衝突判定部８２は、今回時点までの最大衝撃加速度を表す「最大Ｇ」に初期値０を設定する。Ｓ１２では、衝突加速度センサ２４が検出した衝撃加速度が制御装置８０に入力される。

車両衝突判定部８２によって、Ｓ１４で最大Ｇが今回Ｇ未満であるか否かが判定される。「今回Ｇ」は、今回の制御周期で検出された衝撃加速度である。Ｓ１４の判定結果が否定である場合にはＳ１８に移行する。一方、Ｓ１４の判定結果が肯定である場合、今回Ｇが最大Ｇを超えているので、最大Ｇがより大きい今回Ｇで更新される。一方、Ｓ１４の判定結果が否定の場合、今回Ｇが最大Ｇ以下であるので最大Ｇが維持される。このため、今回までで最大の衝撃加速度が最大Ｇとして設定される。

Ｓ１８では車両衝突判定部８２によって、最大Ｇが所定値Ａ未満か否かが判定され、その判定結果が肯定の場合には、車両衝突がない通常時と判定され（Ｓ１９）、Ｓ２０からＳ２６の通常時制御を行う。Ｓ２０では第２バルブ３８が開弁され、Ｓ２２では第１バルブ３４が正規位置となる。続いて、コンプレッサ５８が駆動され（Ｓ２４）、冷媒ポンプ５０が駆動される（Ｓ２６）。

一方、Ｓ１８の判定結果が否定の場合には、最大Ｇが所定値Ａ以上であり、車両の衝突が検出されたと判定され（Ｓ２７）、Ｓ２８からＳ３４の衝突時制御を行う。Ｓ２８では第２バルブ３８が閉弁され、Ｓ３０では第１バルブ３４が閉弁される。次に、コンプレッサが駆動停止され（Ｓ３２）、冷媒ポンプの駆動も停止される（Ｓ３４）。Ｓ２６またはＳ３４の処理後では、Ｓ１２に戻って、上記の処理が繰り返される。

上記の冷却システム１０によれば、車両衝突検出手段によって車両の衝突が検出された場合にＰＣＵ１４を冷却する冷却器２２の両側の第１バルブ３４及び第２バルブ３８が閉弁されるので、冷却器２２内の冷媒量を維持しやすい。このため、車両の衝突で冷媒循環路１２の構成部品が破損した場合にＰＣＵ１４を冷却する冷却性能の低下を抑制することができる。このため、車両走行性能の低下を抑制できる。一方、ＰＣＵ１４が所望状態に冷却されない場合に制御装置８０で部品の保護のために出力制限を行うこともできるが、この場合には車両の走行性能が大きく低下する場合がある。本発明では、ＰＣＵ１４の冷却性能の低下を抑制することができるので、車両の加速性能を含む走行性能の低下を抑制できる。

図５は、冷媒循環路１２において、車両衝突時に第２コンデンサ２８が破損した場合のバルブ閉鎖状態を示している。この場合、車両衝突の検出により迅速に、冷却器２２の両側の第１バルブ３４及び第２バルブ３８が閉弁されるので、第２コンデンサ２８が破損しているのにもかかわらず、冷却器２２内から破損個所を通じて冷媒が漏れ出ることが抑制され、冷却器２２内の冷媒量を維持しやすい。車両衝突時に、図５の場合以外に、後述の図８のように第１コンデンサ２６で破損が生じた場合、または冷却器２２を挟んで第１バルブ３４と第２バルブ３８との間以外の配管で破損が生じる場合もあるが、この場合でも、冷却器２２内の冷媒量を維持しやすい。

また、冷媒状態として冷媒温度を検出する温度センサの検出値から、冷媒循環路１２の構成部品の異常を判断し、その異常が判断された場合に冷却器２２両側の弁を閉弁する構成の場合と異なり、本発明では冷媒状態の異常をセンサで検出するよりも先に、第１バルブ３４及び第２バルブ３８を閉弁できる。このため、車両の衝突で冷媒循環路１２の構成部品が破損した場合にＰＣＵ１４の冷却性能の低下を迅速に抑制できる。したがって、車両が軽度の衝突でエンジン及び走行用モータを含む動力源と、動力源の動力を車輪に伝達する動力伝達部と、車輪の支持部とを含めて走行用の部品に問題がない場合に、車両の自力走行を行える可能性が高くなる。また、冷却器２２内部からの冷媒の外部放出を抑制できるので、冷媒が地球温暖化効果ガスである場合にそのガスの大気への悪影響を抑制できる。

また、冷媒循環路１２に第１コンデンサ２６及び第２コンデンサ２８が設けられるので、冷却器２２に加えて冷却器２２以外の部品としてエバポレータ６０を冷却し、エバポレータ６０を通過する空気を冷却する場合でも冷却器２２の冷却性能低下を抑制できる。しかも衝突により２つのコンデンサ２６，２８のいずれで破損が生じた場合でも第１バルブ３４及び第２バルブ３８の閉鎖によって冷却器２２内の冷媒量を維持できる。

また、図４のフローチャートで説明した制御方法によれば、衝突加速度センサ２４で今回検出された衝撃加速度が前回以前の最大Ｇを越える場合にだけ最大Ｇが今回Ｇに更新されるので、一度最大Ｇが衝突検出のための所定値Ａを超えた場合には、冷却器２２両側の第１バルブ３４及び第２バルブ３８の閉弁が維持されたままとなる。このため、衝撃加速度が低下した後でも冷却器２２の内部の冷媒を維持できる。なお、最大Ｇの初期設定を、車両に設けられた図示しないリセットスイッチを含むリセット手段で行えるようにしてもよい。この場合、修理工場で冷媒循環路１２の構成部品の破損が修理された後に、リセット手段の操作により最大Ｇの初期設定を行うことが可能になる。後述する最小Ｔ、最小Ｐ、最大ΔＴ、最大ΔＰの場合も同様である。

図６は、本発明の実施形態の別例において、通常時制御、衝突時制御及び衝突後復帰制御とを示すフローチャートである。本例では、上記の図１から図３で示した構成において、冷媒循環路１２に圧力センサ７２と冷媒温度センサ７４とが設けられる。

圧力センサ７２は、第１バルブ３４の第４ポート４と第１ポート１とに接続された第１コンデンサ２６側の冷媒流路において、第２冷媒流路３２の配管４２ｃに設けられる。圧力センサ７２は、配管４２ｃ内の冷媒圧力を検出し、その検出圧力を表す信号を制御装置８０に送信する。圧力センサ７２は、配管４２ｃ以外で、第２冷媒流路３２の第１バルブ３４よりも第１コンデンサ２６側の配管４２ｄ，４２ｅ，４２ｆのいずれかか、または第１冷媒流路３０の配管４０ａに設けてもよい。

冷媒温度センサ７４は、第１バルブ３４の第２ポート２と第３ポート３とに接続された冷却器２２側の冷媒流路において、第２冷媒流路３２の配管４２ａに設けられる。冷媒温度センサ７４は、配管４２ａ内の冷媒温度を検出し、その検出温度を表す信号を制御装置８０に送信する。冷媒温度センサ７４は、配管４２ａ以外で、第１冷媒流路３０の配管４０ｂか、または第２冷媒流路３２の配管４２ｂか、または第３冷媒流路３３の配管４３ａまたは配管４３ｂに設けてもよい。

制御装置８０は、車両の衝突が検出され、第１バルブ３４及び第２バルブ３８が閉弁された後において、圧力センサ７２の検出圧力Ｐが所定圧力Ｃよりも低下し（Ｐ＜Ｃ）、かつ、冷媒温度センサ７４の検出温度Ｔが所定温度Ｂ以上（Ｔ≧Ｂ）の場合に「衝突後復帰制御」を実行する。「衝突後復帰制御」は、第１コンデンサ２６側の流路構成部品で異常が生じているが、冷却器２２側の流路構成部品で異常が生じていない場合の制御であり、制御装置８０が第２バルブ３８を開弁させ、第１バルブ３４を図９の流路分離切替位置に切り替える。

このような構成により、後で詳しく説明するように車両衝突により第１コンデンサ２６側の流路構成部品で異常が生じているが、冷却器２２側の流路構成部品で異常が生じていない場合に、異常発生個所を冷却器２２側と分離したままで第１冷媒循環路４４に冷媒を循環させてＰＣＵ１４の冷却を促進することが可能となる。

次に、図６に示すフローチャートを用いて、通常時制御、衝突時制御及び衝突後復帰制御を説明する。まず、Ｓ４０において、車両衝突判定部８２は、今回時点までの最大Ｇと、今回時点までの最小Ｔと、今回時点までの最小Ｐとに初期値０を設定する。「最小Ｔ」は、冷媒温度センサ７４の検出温度Ｔの最低値である。「最小Ｐ」は、圧力センサ７２の検出圧力Ｐの最小値である。

Ｓ４２では、制御装置８０で、衝突加速度センサ２４、冷媒温度センサ７４、圧力センサ７２から加速度、冷媒温度、冷媒圧力が取得される。冷媒温度及び冷媒圧力の検出値は、予め設定された期間として数秒間連続して制御装置８０で取得して、冷媒温度及び冷媒圧力のそれぞれを平均化して求めてもよい。Ｓ４４からＳ４８の処理は、図４のＳ１４からＳ１８の処理と同様である。Ｓ４８において、判定結果が否定であり、最大Ｇが所定値Ａ以上の場合には車両の衝突が検出された場合であるので、衝突時制御が行われる（Ｓ５０）。この衝突時制御の処理は、図４のＳ２８からＳ３４の処理と同様である。一方、Ｓ４４の判定結果が肯定の場合、Ｓ５８に移行する。

Ｓ５０の処理後では、Ｓ５２において、最小Ｔが今回Ｔよりも大きいか否かが判定される。「今回Ｔ」は、今回の制御周期で検出された冷媒温度である。Ｓ５２の判定結果が否定である場合にはＳ５６に移行する。一方、Ｓ５２の判定結果が肯定である場合、今回Ｔが最小Ｔ未満であるので、最小Ｔがより小さい今回Ｔで更新される。一方、Ｓ５２の判定結果が否定の場合、今回Ｔが最小Ｔ以上であるので最小Ｔが維持される。

Ｓ５６ではバルブ制御部８４によって、最小Ｔが所定値Ｂ以上か否かが判定され、その判定結果が否定の場合には、上記の図５の場合と同様に、第２コンデンサ２８側の流路構成部品で破損が生じていると判断され、第１バルブ３４及び第２バルブ３８の閉弁が維持された状態でＳ４２に戻る。

Ｓ５６の判定でこのように判断される理由を説明する。図７は、図５の構成で、第２コンデンサ２８側の流路と、第１コンデンサ２６側の流路とに衝突時に冷媒漏れが生じた場合において、衝撃加速度、冷媒圧力及び冷媒温度の検出値の時間変化を示している。この場合、時間ｔ１で衝撃加速度の急上昇が生じているので衝突が発生したと判断される。

また、時間ｔ２で冷媒温度が急激に減少している。この理由は、揮発性の高い空調用冷媒が流路から外部に漏れると冷媒の気化が促進されるので気化熱の吸収で周囲が冷却されて検出温度が短時間で低下するためである。このため、温度低下によって冷媒温度センサ７４が配置される第２コンデンサ２８側の流路構成部品で破損が生じて冷媒漏れが発生していると判断される。この場合、冷媒温度が予め任意に設定した所定値Ｂ未満で冷媒漏れが生じたと判断することが可能であり、図６のＳ５６の判定結果が否定となり、最小Ｔが所定値Ｂ未満となる（最小Ｔ＜Ｂ）ことで、第２コンデンサ２８側で破損が生じていると判断でき、第１バルブ３４及び第２バルブ３８の閉弁を維持する。

図６に戻って、Ｓ５６で判定結果が肯定の場合、最小Ｐが今回検出された冷媒圧力である今回Ｐよりも大きいか否かが判定され（Ｓ５８）、判定結果が否定である場合にはＳ６０に移行する。一方、Ｓ５８の判定結果が肯定である場合、Ｓ５９で今回Ｐが最小Ｐ未満であるので、最小Ｐがより小さい今回Ｐで更新される。一方、今回Ｐが最小Ｐ以上の場合には最小Ｐが維持される。

Ｓ６０ではバルブ制御部８４によって、最小Ｐが所定値Ｃ未満か否かが判定され、その判定結果が肯定の場合には、Ｓ６１からＳ６３の衝突後復帰制御を行う。この場合、図８で示すように、第２コンデンサ２８側の流路構成部品で破損はないが、第１コンデンサ２６側の流路構成部品で破損が生じて冷媒漏れが発生していると判断される。衝突後復帰制御では、図６のＳ６１で第２バルブ３８が開放され、Ｓ６２で第１バルブ３４が分離モードとして、図９の流路分離位置に切り替えられる。この場合、冷媒循環路１２（図１）が第１バルブ３４で第１コンデンサ２６側の流路と、第１冷媒循環路４４とに分離される。次に、図６のＳ６３で冷媒ポンプが駆動され、図９の実線矢印のように第１冷媒循環路４４に冷媒を循環させる。

Ｓ６０の判定で第１コンデンサ２６側の流路構成部品で破損が生じていると判断される理由を図７で説明する。図７では、時間ｔ１で衝撃加速度の急上昇が生じた後、時間ｔＡで冷媒圧力が急激に減少している。この理由は、圧力センサ７２が配置される第１コンデンサ２６側の流路構成部品で破損が生じて冷媒漏れが発生しているためである。この場合、冷媒圧力が予め任意に設定した所定値Ｃ未満で冷媒漏れが生じたと判断することが可能であり、図６のＳ６０の判定で最小Ｐが所定値Ｃ未満となる（最小Ｐ＜Ｃ）ことで、第１コンデンサ２６側で破損が生じていると判断できる。ｋのＳ６０では、Ｓ５６の冷媒温度センサ７４の検出温度を用いた判定で第２コンデンサ２８側で冷媒漏れが生じていないと判断された場合か、Ｓ４８で衝突検出がされない場合である。このため、図９のように第１バルブ３４の冷媒流路分離位置で、第１冷媒循環路４４に冷媒を循環させる。

一方、図６のＳ６０の判定結果が否定の場合には、冷媒循環路１２のいずれにも冷媒漏れが発生していないと判断されるので、Ｓ６４からＳ７０の通常時制御を行う。この通常時制御は、Ｓ２０からＳ２６と同様であるが、Ｓ６６では「第１バルブ任意モード」として、室内温度センサ９２（図１）の検出温度を制御装置８０で取得し、その検出温度に応じて第１バルブ３４を正規位置（図１）と流路分離位置（図３）との間で切り替える。図６のＳ６３、Ｓ７０の処理後ではＳ４２に戻って上記の処理を繰り返す。

上記の冷却システム１０によれば、図９のように車両衝突により第１バルブ３４よりも第１コンデンサ２６側の流路構成部品で異常があるが、冷却器２２側の流路構成部品で異常がない場合に、冷却器２２側の第１冷媒循環路４４を異常が生じた第１コンデンサ２６側から遮断できる。このため、異常個所を第１冷媒循環路４４から分離したままで第１冷媒循環路４４に冷媒を循環させてＰＣＵ１４の冷却を促進できる。その他の構成及び作用は、上記の図１から図５の構成と同様である。

図１０は、本発明の実施形態の別例の第２例において、通常時制御、衝突時制御、及び衝突後復帰制御とを示すフローチャートである。本例の制御装置８０は、車両の衝突が検出され、第１バルブ３４及び第２バルブ３８が閉弁された後において、圧力センサ７２の検出圧力低下の時間変化率が所定値よりも増大し、かつ、冷媒温度センサ７４の検出温度低下の時間変化率が所定値以下の場合に「衝突後復帰制御」を実行する。このような構成の場合も上記の図６から図９の構成と同様に、車両衝突により異常が生じた異常発生個所を、異常がない第１冷媒循環路４４から分離した状態で、第１冷媒循環路４４に冷媒を循環させることが可能となる。

次に、図１０に示すフローチャートを用いて、通常時制御、衝突時制御及び衝突後復帰制御を説明する。本例では、温度、圧力の検出値自体を用いた判定ではなく、温度、圧力低下の時間変化率を用いて冷媒漏れを判断する。上記の図７で示すように冷媒流路で冷媒漏れが生じた場合、冷媒温度、冷媒圧力のそれぞれの低下の時間変化率が大きくなる。本例ではこの時間変化率の増大で冷媒漏れを判断し、冷媒漏れが生じたと判断した場合に衝突時制御または衝突後復帰制御を行う。

まず、図１０のＳ８０において、車両衝突判定部８２は、今回時点までの最大Ｇと、今回時点までの最大ΔＴと、今回時点までの最大ΔＰとに初期値０を設定する。「最大ΔＴ」は、冷媒温度センサ７４の検出温度低下の時間変化率における最大値である。「最大ΔＰ」は、圧力センサ７２の検出圧力低下の時間変化率における最大値である。

図１０のＳ８２からＳ９０は、図６のＳ４２からＳ５０と同様である。Ｓ９２では予め設定した所定期間での検出温度Ｔの変化から、冷媒温度センサ７４の検出温度低下の時間変化率であるΔＴを算出する。Ｓ９２では、制御装置８０の算出部で検出温度Ｔを予め設定された期間として数秒間連続して取得して、検出温度Ｔの低下の時間変化率の平均化したものをΔＴとして求めてもよい。Ｓ９４からＳ９６の処理は、図６の最小Ｔを最大ΔＴに置き換えて、今回Ｔを今回ΔＴに置き換えて大小関係を逆にした処理と同様である。Ｓ９８では、最大ΔＴが所定値Ｂａ以下か否かが判定され、その判定結果が否定の場合には、温度低下の時間変化率の最大値が過大であるので、第２コンデンサ２８側の流路構成部品で破損が生じていると判断され、第１バルブ３４及び第２バルブ３８の閉弁が維持された状態でＳ８２に戻る。

Ｓ９８での判定結果が肯定の場合、Ｓ１００で予め設定した所定期間での検出圧力Ｐの変化から、圧力センサ７２の検出圧力低下の時間変化率であるΔＰを算出する。Ｓ１００では、制御装置８０の算出部で検出圧力Ｐを予め設定された期間として数秒間連続して取得して、検出圧力Ｐの低下の時間変化率の平均化したものをΔＰとして求めてもよい。Ｓ１０２からＳ１０４の処理は、図６の最小Ｐを最大ΔＰに置き換えて、今回Ｐを今回ΔＰに置き換えて大小関係を逆にした処理と同様である。Ｓ１０６では、最大ΔＰが所定値Ｃａを上回るか否かが判定され、その判定結果が肯定の場合には、図８で示したように、第２コンデンサ２８側の流路構成部品で破損はないが、第１コンデンサ２６側の流路構成部品で破損が生じて冷媒漏れが発生していると判断される。この場合、Ｓ１０８からＳ１１２の衝突後復帰制御を行う。

一方、Ｓ１０６の判定結果が否定の場合には、Ｓ１１４からＳ１２０の通常時制御を行う。その他の構成及び作用は、上記の図６から図９の構成と同様である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。例えば第１バルブとして単なる電磁切替式の開閉弁を用いて、衝突検出により制御装置８０により閉鎖されるように構成してもよい。

また、上記では、衝突検出手段を衝突加速度センサ２４と車両衝突判定部８２とにより形成しているが、衝突検出手段は、検出した衝撃加速度が所定値以上の場合に衝突発生を検出する機能を持つセンサにより形成してもよい。この場合、センサの検出信号が制御装置に入力され、制御装置がその衝突発生の検出に応じて第１バルブ３４及び第２バルブ３８を閉弁する。

１ 第１ポート、２ 第２ポート、３ 第３ポート、４ 第４ポート、１０ 冷却システム、１２ 冷媒循環路、１４ 車両駆動用電気機器（ＰＣＵ）、１６ インバータ、１８ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２０ モータ制御装置、２２ 冷却器、２４ 衝突加速度センサ、２６ 第１コンデンサ、２８ 第２コンデンサ、３０ 第１冷媒流路、３２ 第２冷媒流路、３３ 第３冷媒流路、３４ 第１バルブ、３８ 第２バルブ、４０ａ，４０ｂ 配管、４２ａ〜４２ｆ 配管、４３ａ，４３ｂ 配管、４４ 第１冷媒循環路、４６ 第２冷媒循環路、４８ 貯液タンク、５０ 冷媒ポンプ、５４ 空調ユニット、５６ 膨張弁、５８ コンプレッサ、６０ エバポレータ、６２ 空調用ブロア、６４ コンデンサ本体、６６ 過冷却部、６８ レシーバ、７０ 液面計、７２ 圧力センサ、７４ 冷媒温度センサ、７５ コンデンサ本体、７６ 過冷却部、７７ レシーバ、７８ 液面計、８０ 制御装置、８２ 車両衝突判定部、８４ バルブ制御部、９２ 室内温度センサ、９４ 弁体。

Claims (4)

1. 車両に搭載される車両駆動用電気機器の冷却システムであって、
   冷媒が循環する冷媒循環路と、
   前記冷媒循環路に設けられて前記車両駆動用電気機器を冷却する冷却器と、
   前記冷媒循環路において、前記冷却器の直近上流側及び直近下流側に設けられた２つのバルブと、
   車両の衝突が検出された場合に、前記２つのバルブを閉弁させる制御装置とを備えることを特徴とする車両駆動用電気機器の冷却システム。
2. 請求項１に記載の車両駆動用電気機器の冷却システムにおいて、
   前記冷媒循環路に設けられた第１コンデンサ及び第２コンデンサを備え、
   前記２つのバルブは、前記第１コンデンサの出口と前記冷却器との間の冷媒流路に設けられた第１バルブと、前記冷却器と前記第２コンデンサの入口との間の冷媒流路に設けられた第２バルブとであることを特徴とする車両駆動用電気機器の冷却システム。
3. 請求項２に記載の車両駆動用電気機器の冷却システムにおいて、
   前記第１バルブは、第１ポート（１）、第２ポート（２）、第３ポート（３）、及び第４ポート（４）を有する四方弁であり、
   前記冷媒循環路は、前記冷却器、前記第２バルブ、前記第２コンデンサ、前記第３ポート（３）、前記第４ポート（４）、前記第１コンデンサ、前記第１ポート（１）、及び前記第２ポート（２）の経路を含むことを特徴とする車両駆動用電気機器の冷却システム。
4. 請求項３に記載の車両駆動用電気機器の冷却システムにおいて、
   前記第４ポート（４）と前記第１ポート（１）とに接続された前記第１コンデンサ側の冷媒流路に設けられた圧力センサと、
   前記第２ポート（２）と前記第３ポート（３）とに接続された前記冷却器側の冷媒流路に設けられた温度センサとを備え、
   前記冷媒は蒸気圧縮冷凍サイクル型の空調用冷媒であり、
   前記制御装置は、車両の衝突が検出され、前記第１バルブ及び前記第２バルブが閉弁された後において、前記圧力センサの検出圧力が所定圧力よりも低下し、かつ、前記温度センサの検出温度が所定温度以上の場合に、前記第２バルブを開弁させ、前記第１バルブを、前記第１ポート（１）と前記第４ポート（４）の内部結合、そして前記第２ポート（２）と前記第３ポート（３）の内部結合に切り替えて、前記冷却器、前記第２バルブ、前記第２コンデンサ、前記第３ポート（３）、前記第２ポート（２）、前記冷却器の順に冷媒が循環し、前記第１コンデンサから遮断される第１冷媒循環路を形成することを特徴とする車両駆動用電気機器の冷却システム。

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