JP2021172151A - ハイブリッド車両の冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】インタークーラ内での凝縮水の凍結を抑制するハイブリッド車両の冷却システムを提供する。【解決手段】ハイブリッド車両の冷却システムにおいて、ラジエータとエンジンに関する部品との間で冷却水が循環するエンジン冷却経路と、エンジン冷却経路から分岐して再びエンジン冷却経路に接続され、ラジエータとハイブリッド車両の専用の部品との間で冷却水が循環するハイブリッド冷却経路と、ハイブリッド冷却経路上に設けられたインタークーラと、インタークーラをバイパスしたバイパス通路と、インタークーラを流れる冷却水の流量とバイパス通路を流れる冷却水の流量とを調整可能な弁機構と、冷却水の温度が所定値以下の場合には、冷却水の温度が前記所定値よりも高い場合よりも、インタークーラを流れる冷却水の流量が低下しバイパス通路を流れる冷却水の流量が増大するように弁機構を制御する制御装置と、を備えたハイブリッド車両の冷却システム。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両の冷却システムに関する。

ハイブリッド車両の冷却システムとして、エンジン系冷却回路とハイブリッド系冷却回路とが一体化されたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−０８５０２４号公報

このような構成においては、例えばハイブリッド系冷却回路側からの要求によりハイブリッド系冷却回路に冷却水を循環させる必要がある場合には、エンジン系冷却回路にも冷却水が循環する。ここで、エンジン系冷却回路には、冷却水とエンジンへの吸気との熱交換を行うインタークーラが含まれる場合がある。インタークーラには、吸気中に含まれる水蒸気から発生した凝縮水が流れ込む場合がある。

例えば冷却水が過度に低温である場合においても、ハイブリッド系冷却回路側からの要求により、この冷却水がインタークーラにも流れる場合がある。この場合、インタークーラの温度が過度に低下して、インタークーラ内で凝縮水が凍結する可能性がある。

そこで本発明は、インタークーラ内での凝縮水の凍結を抑制するハイブリッド車両の冷却システムを提供することを目的とする。

上記目的は、ハイブリッド車両の冷却システムにおいて、ラジエータとエンジンに関する部品との間で冷却水が循環するエンジン冷却経路と、前記エンジン冷却経路から分岐して再び前記エンジン冷却経路に接続され、前記ラジエータとハイブリッド車両の専用の部品との間で冷却水が循環するハイブリッド冷却経路と、前記ハイブリッド冷却経路上に設けられたインタークーラと、前記インタークーラをバイパスしたバイパス通路と、前記インタークーラを流れる冷却水の流量と前記バイパス通路を流れる冷却水の流量とを調整可能な弁機構と、前記冷却水の温度が所定値以下の場合には、前記冷却水の温度が前記所定値よりも高い場合よりも、前記インタークーラを流れる冷却水の流量が低下し前記バイパス通路を流れる冷却水の流量が増大するように前記弁機構を制御する制御装置と、を備えたハイブリッド車両の冷却システムによって達成できる。

本発明によれば、インタークーラ内での凝縮水の凍結を抑制するハイブリッド車両の冷却システムを提供できる。

図１は、冷却システムの概略説明図である。 図２は、ＥＣＵが実行する制御の一例である。 図３は、変形例の冷却システムの概略説明図である。

図１は、冷却システム１の概略説明図である。冷却システム１は、ハイブリッド車両に適用される。冷却システム１は、エンジン系冷却回路１０、ハイブリッド系冷却回路２０、バイパス経路３０、及びＥＣＵ１００を有している。エンジン系冷却回路１０、ハイブリッド系冷却回路２０、及びバイパス経路３０は、例えば配管やホースで形成される。エンジン系冷却回路１０には、ラジエータ１１、電動ウォータポンプ１２、及び過給機１３が設けられている。

ラジエータ１１では冷却水の放熱が促進される。電動ウォータポンプ１２は、冷却水をエンジン系冷却回路１０及びハイブリッド系冷却回路２０で循環させる。過給機１３は、エンジンに関する部品の一例であるターボチャージャーである。過給機１３は、エンジンの排気通路に設置されたタービンが排気ガスにより回転して吸気通路に設置されたターボコンプレッサを回転させて吸気通路の吸気を過給する。ラジエータ１１の上流側には、冷却水の温度を検出する水温センサＳが設けられている。尚、エンジンは例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、ハイブリッド車両の走行の駆動源として用いられる。

ハイブリッド系冷却回路２０は、電動ウォータポンプ１２と過給機１３との間から分岐し、過給機１３とラジエータ１１との間に再び合流している。ハイブリッド系冷却回路２０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、フロントパワーコントロールユニット２２、及びリアパワーコントロールユニット２３、リアモータジェネレータ２４、及びインタークーラ１４が設けられている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、インバータを構成するリアパワーコントロールユニット２３を介してリアモータジェネレータ２４に電気的に接続されており、またバッテリにも電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、いわゆる昇降圧コンバータ（双方向コンバータ）である。フロントパワーコントロールユニット２２は、フロントモータジェネレータに接続される。リアモータジェネレータ２４は、車両の駆動後輪に走行のための駆動力を供給するとともに回生制動により発電を行うことができる走行用のモータである。フロントモータジェネレータは、車両の駆動前輪に走行のための駆動力を供給するとともに回生制動により発電を行うことができる走行用のモータである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、フロントパワーコントロールユニット２２、リアパワーコントロールユニット２３、及びリアモータジェネレータ２４は、ハイブリッド車両用に設けられた部品の一例である。これに対して、インタークーラ１４は、エンジンに関する部品であり、過給機１３で圧縮されて高温高圧となった吸入空気を、冷却水と熱交換することにより冷却する。冷却システム１では、エンジン系冷却回路１０及びハイブリッド系冷却回路２０が一体化されており、ラジエータ１１や電動ウォータポンプ１２が共用されているため、部品点数が削減されシステム全体の配置スペースも削減されている。

バイパス経路３０は、ハイブリッド系冷却回路２０のリアモータジェネレータ２４とインタークーラ１４との間と、エンジン系冷却回路１０の過給機１３とラジエータ１１との間を接続して、インタークーラ１４をバイパスする。また、バイパス経路３０とハイブリッド系冷却回路２０との接続地点には三方弁３１が設けられている。三方弁３１は、インタークーラ１４を流れる冷却水の流量とバイパス経路３０を流れる冷却水の流量とを制御できる。三方弁３１は、弁機構の一例である。

ＥＣＵ１００は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＣＰＵから構成され、ハイブリッド車両全体を制御する。ＥＣＵ１００は、電動ウォータポンプ１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、フロントパワーコントロールユニット２２、リアパワーコントロールユニット２３、三方弁３１、及び水温センサＳと電気的に接続されている。

次に、ＥＣＵ１００が実行する制御について説明する。図２は、ＥＣＵ１００が実行する制御の一例である。ＥＣＵ１００は、水温センサＳの検出結果に基づいて冷却水の温度が所定温度Ｔ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１）。所定温度Ｔは、この温度の冷却水がインタークーラ１４を流れることにより、インタークーラ１４内の温度が氷点下以下となってインタークーラ１４内に凝縮水が存在していた場合にその凝縮水が凍結する可能性のある温度である。

ステップＳ１でＹｅｓの場合、ＥＣＵ１００は、エンジンが非過給状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２）。エンジンが非過給状態であるか否かは、エアフロメータの検出結果等に基づいてエンジンの出力トルクが所定値以下と判定できる場合に、非過給状態にあると判定される。非過給状態とは、過給機１３によって過給が行われていない状態であり自然吸気状態でエンジンの運転が行われている場合である。自然吸気状態では、エンジンの吸気通路を流れる空気は過給機１３によって加圧されないため、吸気通路におけるスロットルバルブよりも下流側の部分に負圧が発生する。一方、過給状態でエンジンの運転が行われている場合、吸気通路を流れる空気が過給機１３によって加圧される。そのため、吸気通路におけるスロットルバルブよりも下流側の部分が正圧になる。非過給状態では、吸気は過給機１３によって高温、高圧には圧縮されることはないため、冷却水により過給機１３を冷却しなくてもよい状態にある。

ステップＳ２でＹｅｓの場合、ＥＣＵ１００は冷却水がインタークーラ１４をバイパスしてバイパス経路３０を流れるように三方弁３１を制御する（ステップＳ３）。このように冷却水が低温の場合に冷却水をインタークーラ１４からバイパスさせることにより、インタークーラ１４内で凝縮水が凍結することを抑制できる。また、非過給状態では吸気は過給されないため、吸気をインタークーラ１４で十分に冷却する必要性に乏しく、冷却水をインタークーラ１４からバイパスさせても問題とならない。また、冷却水自体はインタークーラ１４をバイパスするが、ハイブリッド系冷却回路２０を流れるため、上述したＤＣ／ＤＣコンバータ２１等のハイブリッド用の部品を冷却することができる。

ステップＳ１及びＳ２の一方でＮｏの場合には、ＥＣＵ１００は冷却水がバイパス経路３０を流れずにインタークーラ１４を流れるように三方弁３１を制御する（ステップＳ４）。ステップＳ１でＮｏの場合には、冷却水をインタークーラ１４に流してもインタークーラ１４内で凝縮水が凍結する恐れはない。また、ステップＳ２でＮｏの場合には、エンジンは過給状態であり、過給機１３によって高温、高圧となった吸気を冷却することにより吸気の充填効率が向上する。尚、ステップＳ１及びＳ２の判定の結果に関わらずにＤＣ／ＤＣコンバータ２１、フロントパワーコントロールユニット２２、リアパワーコントロールユニット２３、及びリアリアモータジェネレータ２４については常に冷却することができる。

図３は、変形例の冷却システム１ａの概略説明図である。尚、上述した実施例と同一の構成については同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。冷却システム１ａでは、三方弁３１の代わりに水止弁３１ａ及び３１ｂが設けられている。水止弁３１ｂは、ハイブリッド系冷却回路２０のインタークーラ１４とリアモータジェネレータ２４との間に設けられている。水止弁３１ａは、バイパス経路３０ａに設けられている。水止弁３１ａ及び３１ｂは弁機構の一例である。

本変形例では、上述したステップＳ３の処理として、ＥＣＵ１００は水止弁３１ｂを全閉に制御し水止弁３１ａを全開に制御する。また、ステップＳ４の処理としてＥＣＵ１００は水止弁３１ｂを全開に制御し水止弁３１ａを全閉に制御する。これにより、インタークーラ１４内での凝縮水の凍結を抑制できる。

上記実施例及び変形例では、冷却水がインタークーラ１４をバイパスする場合には、インタークーラ１４を流れる冷却水をゼロにしたが必ずしもこれに限定されない。例えば、水止弁３１ａ及び３１ｂの代わりにそれぞれ開度を調整可能なバルブを設けて、上述したステップＳ１及びＳ２でＹｅｓの場合に、ステップＳ１及びＳ２の少なくとも一方がＮｏの場合よりも、インタークーラ１４を流れる冷却水の流量をわずかに低下させバイパス経路３０又は３０ａを流れる冷却水の流量を僅かに増大するように流量調整バルブを制御してもよい。インタークーラ１４に僅かに冷却水が流れる場合であっても、インタークーラ１４内での凝縮水の凍結を抑制できるからである。また、この場合、例えば、図３に示したように２つのバルブを設けて、少なくとも一方が開度調整可能であり、この一方のバルブの開度のみを調整することにより、結果的にインタークーラ１４に流れる冷却水の流量を低下させてもよい。

また、冷却水の温度が所定温度Ｔ以下であって、冷却水の温度が低いほど、インタークーラ１４を流れる冷却水の流量が大きく低下するようにバルブの開度を調整してもよい。冷却水の温度が低いほど、冷却水をインタークーラ１４に流した場合にインタークーラ１４内で凝縮水が凍結する可能性が高まるからである。

上記実施例及び変形例では、ステップＳ２の処理を採用したが、ステップＳ２を採用せずにステップＳ１のみを採用してもよい。この場合でもインタークーラ１４内での凝縮水の凍結を抑制できるからである。

外気温を考慮して上述した所定温度Ｔを設定してもよい。例えば、外気温が低いほど、上述した所定温度Ｔを高く設定してもよい。外気温が低いほど、インタークーラ１４内で凝縮水が凍結する可能性が高くなるからである。また、外気圧を考慮して上述した所定温度Ｔを設定してもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 冷却システム
１０ エンジン系冷却回路
１１ ラジエータ
１２ 電動ウォータポンプ
１３ 過給機
１４ インタークーラ
２０ ハイブリッド系冷却回路
２１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２２ フロントパワーコントロールユニット
２３ リアパワーコントロールユニット
２４ リアモータジェネレータ
３１ 三方弁（弁機構）
３１ａ、３１ｂ 水止弁（弁機構）
１００ ＥＣＵ（制御装置）
Ｓ 水温センサ

Claims (1)

1. ハイブリッド車両の冷却システムにおいて、
   ラジエータとエンジンに関する部品との間で冷却水が循環するエンジン冷却経路と、
   前記エンジン冷却経路から分岐して再び前記エンジン冷却経路に接続され、前記ラジエータとハイブリッド車両の専用の部品との間で冷却水が循環するハイブリッド冷却経路と、
   前記ハイブリッド冷却経路上に設けられたインタークーラと、
   前記インタークーラをバイパスしたバイパス通路と、
   前記インタークーラを流れる冷却水の流量と前記バイパス通路を流れる冷却水の流量とを調整可能な弁機構と、
   前記冷却水の温度が所定値以下の場合には、前記冷却水の温度が前記所定値よりも高い場合よりも、前記インタークーラを流れる冷却水の流量が低下し前記バイパス通路を流れる冷却水の流量が増大するように前記弁機構を制御する制御装置と、
   を備えたハイブリッド車両の冷却システム。
   

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