JP7314223B2 - 車両用温調システム - Google Patents
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Description
本発明は、車両用温調システムに関する。
近年、地球の気候変動に対する具体的な対策として、低炭素社会又は脱炭素社会の実現に向けた取り組みが活発化している。車両においても、CO2排出量の削減が強く要求され、駆動源の電動化が急速に進んでいる。具体的には、電気自動車あるいはハイブリッド電気自動車といった、駆動源としての電動機(以下「回転電機」ともいう)と、この電動機に電力を供給可能な二次電池としてのバッテリと、を備える車両(以下「電動車両」ともいう)の開発が進められている。また、このような電動車両は、電力の変換を行う電力変換装置、変速装置を構成するギヤボックス等も備える。さらに、このような電動車両には、回転電機や電力変換装置等の温調を行う車両用温調システムが搭載される。
例えば、特許文献1には、オイルが循環して電動機Mを冷却する循環路Lと、冷却水が循環してインバータUを冷却する循環路Fと、循環路Fを流れる冷却水と循環路Lを流れるオイルとの間で熱交換を行う熱交換部(オイルクーラC)と、を備える車両用温調システムが開示されている。また、特許文献2には、オイルの温度が所定値未満の場合には、オイルの温度が上がるよう電動ウォータポンプの吐出量を減らす一方、オイルの温度が所定値以上の場合には、オイルの温度が下がるよう電動ウォータポンプの吐出量を車速に比例して変化させる制御を行うようにした技術が開示されている。
回転電機及びギヤボックスの潤滑を行うオイルの温度が低いと、これらのフリクションロスが増大する。したがって、回転電機及びギヤボックスの潤滑を行うオイルの温度が比較的低いときには、なるべく早期にこのオイルを昇温することが望まれるが、従来技術にあってはこの点に改善の余地があった。
本発明は、回転電機及びギヤボックスのフリクションロスの増加を抑制可能な車両用温調システムを提供する。
本発明は、
車両が備える回転電機及びギヤボックスの温調を行う、第1ポンプが設けられた第1温調回路と、
前記車両が備える電力変換装置の温調を行う、第2ポンプが設けられた第2温調回路と、
前記第1温調回路を循環する第1温調媒体と前記第2温調回路を循環する第2温調媒体との間の熱交換を行う熱交換器と、
制御装置と、
を備える車両用温調システムであって、
前記第1温調回路は、前記第1温調媒体の温度を検出する第1温度センサを備え、
前記第2温調回路は、
前記第2温調媒体と外気との間の熱交換を行うラジエータと、
前記熱交換器を迂回する前記第2温調媒体の第1分岐流路と、
前記熱交換器を通る前記第2温調媒体の第2分岐流路と、
前記第2温調媒体の前記第2分岐流路への流量を調整する流量調整弁と、
を備え、
前記電力変換装置は、前記回転電機へ電力を供給するインバータを含んで構成されるとともに、前記制御装置の制御にしたがって前記インバータのキャリア周波数を変更可能に構成され、
前記制御装置は、
前記第1温度センサにより検出された前記第1温調媒体の温度に基づいて、前記キャリア周波数及び前記流量調整弁を制御可能に構成され、
前記第1温調媒体の温度が所定値未満である場合には、前記第1温調媒体の温度が前記所定値以上である場合に比べて、前記キャリア周波数を低くするとともに、前記第2分岐流路への流量が少なくなるように前記流量調整弁を制御する、
車両用温調システムである。
車両が備える回転電機及びギヤボックスの温調を行う、第1ポンプが設けられた第1温調回路と、
前記車両が備える電力変換装置の温調を行う、第2ポンプが設けられた第2温調回路と、
前記第1温調回路を循環する第1温調媒体と前記第2温調回路を循環する第2温調媒体との間の熱交換を行う熱交換器と、
制御装置と、
を備える車両用温調システムであって、
前記第1温調回路は、前記第1温調媒体の温度を検出する第1温度センサを備え、
前記第2温調回路は、
前記第2温調媒体と外気との間の熱交換を行うラジエータと、
前記熱交換器を迂回する前記第2温調媒体の第1分岐流路と、
前記熱交換器を通る前記第2温調媒体の第2分岐流路と、
前記第2温調媒体の前記第2分岐流路への流量を調整する流量調整弁と、
を備え、
前記電力変換装置は、前記回転電機へ電力を供給するインバータを含んで構成されるとともに、前記制御装置の制御にしたがって前記インバータのキャリア周波数を変更可能に構成され、
前記制御装置は、
前記第1温度センサにより検出された前記第1温調媒体の温度に基づいて、前記キャリア周波数及び前記流量調整弁を制御可能に構成され、
前記第1温調媒体の温度が所定値未満である場合には、前記第1温調媒体の温度が前記所定値以上である場合に比べて、前記キャリア周波数を低くするとともに、前記第2分岐流路への流量が少なくなるように前記流量調整弁を制御する、
車両用温調システムである。
本発明によれば、回転電機及びギヤボックスのフリクションロスの増加を抑制することができる。
以下、本発明の車両用温調システムが搭載された車両の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は、符号の向きに見るものとする。
[車両]
まず、本実施形態の車両について図1を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態の車両Vは、内燃機関ICEと、制御装置ECUと、車両用温調システム10と、電動機20と、発電機30と、変速装置40と、電力変換装置50と、温調回路60と、を備える。
まず、本実施形態の車両について図1を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態の車両Vは、内燃機関ICEと、制御装置ECUと、車両用温調システム10と、電動機20と、発電機30と、変速装置40と、電力変換装置50と、温調回路60と、を備える。
電動機20は、車両Vに搭載された不図示の蓄電装置に蓄電されている電力、又は、発電機30によって発電された電力によって、車両Vを駆動する動力を出力する回転電機である。電動機20は、車両Vの制動時に、車両Vの駆動輪の運動エネルギーによって発電し、前述の蓄電装置を充電してもよい。電動機20には、電動機20の温度を検出する第3温度センサ20aが設けられている。第3温度センサ20aは、電動機20の温度の検出値を制御装置ECUに出力する。
発電機30は、内燃機関ICEの動力によって発電し、前述の蓄電装置を充電し、又は、電動機20に電力を供給する回転電機である。
変速装置40は、電動機20と車両Vの駆動輪との間に設けられ、電動機20と駆動輪との間における動力伝達が可能に構成された動力伝達装置である。例えば、変速装置40は、電動機20から出力された動力を減速して駆動輪に伝達する歯車式の動力伝達装置である。
電力変換装置50は、前述した蓄電装置から出力された電力を直流から交流へと変換するとともに電動機20及び発電機30の入出力電力を制御するPDU(Power Drive Unit)51と、必要に応じて前述した蓄電装置から出力された電力を昇圧する不図示のVCU(Voltage Control Unit)と、を備える。具体的に説明すると、PDU51は、蓄電装置から出力された直流を交流に変換して電動機20へ供給可能なインバータである。制御装置ECUによるPDU51の制御には、PWM(Pulse Width Modulation)制御が用いられる。
電力変換装置50は、制御装置ECUの制御にしたがってPDU51(すなわちインバータ)のキャリア周波数を変更可能に構成される。また、VCUは、車両Vの制動時に電動機20が発電した場合、電動機20が発電した電力を降圧してもよい。電力変換装置50には、電力変換装置50の温度を検出する第4温度センサ50aが設けられている。第4温度センサ50aは、電力変換装置50の温度の検出値を制御装置ECUに出力する。
温調回路60は、非導電性の第1温調媒体TCM1が循環し、電動機20、発電機30、及び変速装置40の温調を行う第1温調回路61と、導電性の第2温調媒体TCM2が循環し、電力変換装置50の温調を行う第2温調回路62と、第1温調媒体TCM1と第2温調媒体TCM2との間で熱交換を行う熱交換器63と、を有する。非導電性の第1温調媒体TCM1は、例えば、ATF(Automatic Transmission Fluid)と呼ばれる、電動機20、発電機30、及び変速装置40の潤滑及び温調を行うことが可能なオイルである。導電性の第2温調媒体TCM2は、例えば、LLC(Long Life Coolant)と呼ばれる、冷却水である。
第1温調回路61には、第1ポンプ611と、貯留部612と、が設けられている。第1ポンプ611は、内燃機関ICEの動力と、車両Vの不図示の車軸の回転力と、によって駆動する機械式ポンプである。貯留部612は、第1温調回路61を循環する第1温調媒体TCM1を貯留する。貯留部612は、例えば、電動機20、発電機30、及び変速装置40を収容する不図示のハウジングの底部に設けられたオイルパンである。
また、第1温調回路61は、第1ポンプ611が設けられた圧送流路610aと、電動機20及び発電機30が設けられた第1分岐流路610b1と、変速装置40が設けられた第2分岐流路610b2と、第1分岐流路610b1又は第2分岐流路610b2に分岐する分岐部613と、を有する。
圧送流路610aは、上流側の端部が貯留部612に接続され、第1ポンプ611を通って、下流側の端部が分岐部613に接続される。第1分岐流路610b1は、上流側の端部が分岐部613に接続され、電動機20及び発電機30を通って、下流側の端部が貯留部612に接続される。第2分岐流路610b2は、上流側の端部が分岐部613に接続され、変速装置40を通って、下流側の端部が貯留部612に接続される。
第1温調回路61において、熱交換器63は、第1分岐流路610b1における電動機20及び発電機30よりも上流に配置されている。したがって、第1温調回路61には、第1ポンプ611から圧送された第1温調媒体TCM1が、分岐部613から第1分岐流路610b1を通って、熱交換器63で第2温調媒体TCM2と熱交換することによって冷却され、電動機20及び発電機30に供給されて電動機20及び発電機30を潤滑及び温調した後、貯留部612に貯留する第1の流路と、第1ポンプ611から圧送された第1温調媒体TCM1が、分岐部613から第2分岐流路610b2を通って、変速装置40に供給されて変速装置40を潤滑及び温調した後、貯留部612に貯留する第2の流路と、が並列に形成され、貯留部612に貯留した第1温調媒体TCM1が圧送流路610aを流れて第1ポンプ611に供給されて、第1温調媒体TCM1が第1温調回路61を循環する。
本実施形態では、第1分岐流路610b1及び第2分岐流路610b2は、第1分岐流路610b1を流れる第1温調媒体TCM1の流量が、第2分岐流路610b2を流れる第1温調媒体TCM1の流量よりも大きくなるように形成されている。
第1温調回路61には、第1温調回路61を循環する第1温調媒体TCM1の温度を検出する第1温度センサ61aが設けられている。本実施形態では、第1温度センサ61aは、オイルパンである貯留部612に設けられており、貯留部612に貯留する第1温調媒体TCM1の温度を検出する。第1温度センサ61aは、貯留部612に貯留する第1温調媒体TCM1の温度の検出値を制御装置ECUに出力する。
また、第1温調回路61は、調圧バルブ619が設けられた調圧回路610cをさらに有する。調圧回路610cは、上流側の端部が貯留部612に接続され、下流側の端部が第1ポンプ611より下流側で圧送流路610aに接続される。調圧バルブ619は、逆止弁であってもよいし、ソレノイドバルブ等の電磁弁であってもよい。第1ポンプ611から圧送される第1温調媒体TCM1の液圧が所定圧以上となると調圧バルブ619は開状態となり、第1ポンプ611から圧送される第1温調媒体TCM1の一部が貯留部612に戻される。これにより、第1分岐流路610b1及び第2分岐流路610b2を流れる第1温調媒体TCM1の液圧は、所定圧以下に保持される。
第2温調回路62には、第2ポンプ621と、ラジエータ622と、貯留タンク623と、が設けられている。第2ポンプ621は、例えば、前述した蓄電装置に蓄電された電力によって駆動する電動式ポンプである。また、第2ポンプ621には、第2ポンプ621の回転速度を検出する回転速度センサ621aが取り付けられている。回転速度センサ621aは、第2ポンプ621の回転速度の検出値を制御装置ECUに出力する。
ラジエータ622は、車両Vの前部に配置されており、車両Vの走行時における走行風によって、第2温調媒体TCM2を冷却する放熱装置である。貯留タンク623は、第2温調回路62を循環する第2温調媒体TCM2を一時的に貯留するタンクである。第2温調回路62を循環する第2温調媒体TCM2にキャビテーションが発生した場合でも、第2温調回路62を循環する第2温調媒体TCM2が貯留タンク623で一時的に貯留されることによって、第2温調媒体TCM2に発生したキャビテーションは消滅する。
第2温調回路62は、分岐部624及び合流部625を有する。第2温調回路62は、貯留タンク623、第2ポンプ621、及びラジエータ622が、上流側からこの順に設けられている。また、第2温調回路62は、圧送流路620aをさらに有する。圧送流路620aは、上流側の端部が合流部625に接続され、貯留タンク623、第2ポンプ621、及びラジエータ622を通って、下流側の端部が分岐部624に接続される。貯留タンク623に貯留された第2温調媒体TCM2は、圧送流路620aを通って第2ポンプ621で圧送され、ラジエータ622で冷却される。
また、第2温調回路62は、電力変換装置50が設けられた第1分岐流路620b1と、熱交換器63が設けられた第2分岐流路620b2と、をさらに有する。第1分岐流路620b1は、上流側の端部が分岐部624に接続され、電力変換装置50を通って、下流側の端部が合流部625に接続される。第2分岐流路620b2は、上流側の端部が分岐部624に接続され、熱交換器63を通って、下流側の端部が合流部625に接続される。
本実施形態では、第2分岐流路620b2における熱交換器63よりも上流部分に、流量調整弁としてのバルブ装置626が設けられている。バルブ装置626は、第2分岐流路620b2を全開状態と全閉状態とのいずれかの状態に切り替えるON-OFFバルブであってもよいし、第2分岐流路620b2を流れる第2温調媒体TCM2の流量を調節可能な可変流量バルブであってもよい。バルブ装置626は、制御装置ECUによって制御される。
圧送流路620aにおいて第2ポンプ621で圧送されてラジエータ622で冷却された第2温調媒体TCM2は、分岐部624で第1分岐流路620b1と第2分岐流路620b2とに分岐する。第1分岐流路620b1を流れる第2温調媒体TCM2は、電力変換装置50を冷却して合流部625で第2分岐流路620b2及び圧送流路620aと合流する。第2分岐流路620b2を流れる第2温調媒体TCM2は、熱交換器63で第1温調媒体TCM1と熱交換することによって第1温調媒体TCM1を冷却し、合流部625で第1分岐流路620b1及び圧送流路620aと合流する。第1分岐流路620b1を流れた第2温調媒体TCM2と第2分岐流路620b2を流れた第2温調媒体TCM2とは、合流部625で合流して圧送流路620aを流れて貯留タンク623に一時的に貯留される。そして、貯留タンク623に貯留された第2温調媒体TCM2が圧送流路620aを通って第2ポンプ621に再び供給されて、第2温調媒体TCM2が第2温調回路62を循環する。
本実施形態では、第1分岐流路620b1及び第2分岐流路620b2は、第1分岐流路620b1を流れる第2温調媒体TCM2の流量が、第2分岐流路620b2を流れる第2温調媒体TCM2の流量よりも大きくなるように形成されている。
第2温調回路62には、第2温調回路62を循環する第2温調媒体TCM2の温度を検出する第2温度センサ62aが設けられている。本実施形態では、第2温度センサ62aは、ラジエータ622と分岐部624との間の圧送流路620aに設けられており、貯留タンク623に貯留する第2温調媒体TCM2の温度を検出する。第2温度センサ62aは、ラジエータ622から排出された第2温調媒体TCM2の温度の検出値を制御装置ECUに出力する。
第1温調回路61において、電動機20、発電機30、及び変速装置40を冷却した後に貯留部612に貯留した第1温調媒体TCM1の温度が約100[℃]であるとすると、熱交換器63には、約100[℃]の第1温調媒体TCM1が供給される。
一方、第2温調回路62において、ラジエータ622で冷却された第2温調媒体TCM2の温度が約40[℃]であるとすると、熱交換器63に供給される第2温調媒体TCM2は、被温調装置である電力変換装置50を通らないため、熱交換器63には、約40[℃]の第2温調媒体TCM2が供給される。
この場合、熱交換器63は、熱交換器63に供給された約100[℃]の第1温調媒体TCM1と約40[℃]の第2温調媒体TCM2との間で、熱交換を行う。そして、熱交換器63からは、約80[℃]の第1温調媒体TCM1が、第1温調回路61の第1分岐流路610b1の下流側に排出され、約70[℃]の第2温調媒体TCM2が、第2温調回路62の第2分岐流路620b2の下流側に排出される。
このようにして、第1温調媒体TCM1は、熱交換器63で冷却されるので、温調回路60は、第1温調媒体TCM1を冷却するためのラジエータを設けることなく、第1温調媒体TCM1を冷却することができる。したがって、温調回路60は、1つのラジエータ622で、第1温調回路61を流れる第1温調媒体TCM1と第2温調回路62を流れる第2温調媒体TCM2とを冷却することができるので、温調回路60を小型化できる。
制御装置ECUは、例えば、各種演算を行うプロセッサ、各種情報を記憶する記憶装置、制御装置ECUの内部と外部とのデータの入出力を制御する入出力装置などを備えるECU(Electronic Control Unit)によって実現され、車両V全体を統括制御する。制御装置ECUは、1つのECUによって実現されてもよいし、複数のECUによって実現されてもよい。制御装置ECUは、例えば、内燃機関ICE、電力変換装置50、第2ポンプ621、バルブ装置626等を制御する。
一般的に、第1温調媒体TCM1は、温度が低くなると粘度が高くなる。そして、第1温調媒体TCM1の粘度が高くなると、電動機20及び変速装置40で生じるフリクションロスが増大し、電動機20及び変速装置40の出力効率が低下する。したがって、例えば電動機20及び発電機30の始動直後等、第1温調媒体TCM1が低温(例えば第1温調媒体TCM1の温度が所定値未満)である場合には、第1温調媒体TCM1は冷却されない方(すなわち昇温される方)が好ましい。
そこで、制御装置ECUは、第1温度センサ61aにより検出される第1温調媒体TCM1の温度に基づいて、バルブ装置626を制御する。制御装置ECUは、熱交換器63が設けられた第2分岐流路620b2への第2温調媒体TCM2の流量をバルブ装置626により調整し、熱交換器を63介した第1温調媒体TCM1と第2温調媒体TCM2との熱交換を制御できる。
具体的に説明すると、制御装置ECUは、第1温調媒体TCM1の温度が所定値(例えば50[℃])未満である場合には、第1温調媒体TCM1の温度が所定値以上である場合に比べて、第2分岐流路620b2への第2温調媒体TCM2の流量が少なくなるようにバルブ装置626を制御する。換言すると、制御装置ECUは、第1温調媒体TCM1の温度が所定値未満である場合には、第1温調媒体TCM1の温度が所定値以上である場合に比べて、第1分岐流路620b1への第2温調媒体TCM2の流量が多くなるようにバルブ装置626を制御する。なお、ここで、所定値は、例えば、制御装置ECUの製造者等によりあらかじめ設定される。
このように、第1温調媒体TCM1の温度が所定値未満である場合には、熱交換器63が設けられた第2分岐流路620b2への第2温調媒体TCM2の流量を少なくすることで、熱交換器を63介した第1温調媒体TCM1と第2温調媒体TCM2との熱交換を抑制できる。これにより、第1温調媒体TCM1の熱が第2温調媒体TCM2に伝達されるのを回避して、第1温調媒体TCM1の温度低下を抑制できる。したがって、第1温調媒体TCM1の温度が低いことに起因した電動機20及び変速装置40のフリクションロスの増加を抑制できる。
さらに、制御装置ECUは、第1温度センサ61aにより検出される第1温調媒体TCM1の温度に基づいて、PDU51(すなわちインバータ)のキャリア周波数を制御する。具体的に説明すると、制御装置ECUは、第1温調媒体TCM1の温度が所定値未満である場合には、第1温調媒体TCM1の温度が所定値以上である場合に比べて、PDU51のキャリア周波数を低くする。
このように、第1温調媒体TCM1の温度が所定値未満である場合には、PDU51のキャリア周波数を低くすることで、電動機20の損失を大きくして、この損失に伴う電動機20の発熱量を増加させることができる。したがって、電動機20の熱により、第1温調媒体TCM1を速やかに昇温でき、第1温調媒体TCM1の温度が低いことに起因した電動機20及び変速装置40のフリクションロスの増加を抑制できる。
さらに、制御装置ECUは、第1温度センサ61aにより検出される第1温調媒体TCM1の温度に基づいて、第2ポンプ621を制御してもよい。具体的に説明すると、制御装置ECUは、第1温調媒体TCM1の温度が所定値未満である場合には、第1温調媒体TCM1の温度が所定値以上である場合に比べて、第2ポンプ621の流量を少なくするようにしてもよい。
すなわち、PDU51のキャリア周波数が低いときには、PDU51の発熱量も少なくなるため、第2ポンプ621の流量を少なくしても第2温調媒体TCM2の温度は上がりづらくなる。したがって、第1温調媒体TCM1の温度が所定値未満である場合には第2ポンプ621の流量を少なくすることで、第2温調媒体TCM2の温度上昇を抑制しつつ、第2ポンプ621の駆動に必要なエネルギー(例えば電力)を削減することが可能となる。
[制御装置によるバルブ装置、キャリア周波数、及び第2ポンプの制御例]
次に、図2及び図3を参照しながら、制御装置ECUによるバルブ装置626、PDU51のキャリア周波数、及び第2ポンプ621の具体的な制御例について説明する。
次に、図2及び図3を参照しながら、制御装置ECUによるバルブ装置626、PDU51のキャリア周波数、及び第2ポンプ621の具体的な制御例について説明する。
まず、制御装置ECUが設定可能なPDU51のキャリア周波数の一例について説明する。本実施形態において、制御装置ECUは、図2に示すfa[Hz]、fb[Hz]、及びfc[Hz]を、PDU51のキャリア周波数として設定可能に構成されている。これら各キャリア周波数は、fa[Hz]<fb[Hz]<fc[Hz]の順で高いものとする。
前述したように、PDU51のキャリア周波数が低くなるほど、電動機20の損失が大きくなるため、電動機20の効率は低下する。換言すると、PDU51のキャリア周波数が高くなるほど、電動機20の効率は向上する。例えば、キャリア周波数がfa[Hz]であるときの電動機20の効率をEMaとし、キャリア周波数がfb[Hz]であるときの電動機20の効率をEMbとし、キャリア周波数がfc[Hz]であるときの電動機20の効率をEMcとすると、EMa<EMb<EMcとなる。
一方、PDU51の効率は、PDU51のキャリア周波数が低くなるほど向上する。例えば、キャリア周波数がfa[Hz]であるときのPDU51の効率をEPaとし、キャリア周波数がfb[Hz]であるときのPDU51の効率をEPbとし、キャリア周波数がfc[Hz]であるときのPDU51の効率をEPcとすると、EPa>EPb>EPcとなる。
このようなPDU51のキャリア周波数に対する電動機20及びPDU51の効率の関係を利用して、本実施形態では、PDU51のキャリア周波数がfa[Hz]、fb[Hz]、及びfc[Hz]のいずれに設定された場合であっても、電動機20及びPDU51の両者によるトータルでの効率は、図2に示すように略一定となるようにしている。換言すると、電動機20及びPDU51の両者によるトータルでの効率が略一定となるようなfa[Hz]、fb[Hz]、及びfc[Hz]が制御装置ECUの設定可能なキャリア周波数として、制御装置ECUにあらかじめ記憶されている。また、制御装置ECUには、これら各キャリア周波数に対応して、当該キャリア周波数とした場合に設定する第2ポンプ621の流量をあらわす情報もあらかじめ記憶されている。
次に、制御装置ECUが実行する処理の一例について説明する。例えば、制御装置ECUは、車両Vのイグニッション電源がオンになると、fc[Hz]をキャリア周波数の初期値として設定してPDU51(すなわち電力変換装置50)の駆動を開始するとともに、第2ポンプ621の流量がfc[Hz]に対応する流量となるように第2ポンプ621の駆動を開始する。そして、制御装置ECUは、図3に示す処理を実行する。
図3において、制御装置ECUは、まず、第1温度センサ61aによって検出された第1温調媒体TCM1の温度を取得し(ステップS301)、第1温調媒体TCM1の温度が50[℃]未満であるか否か判断する(ステップS302)。制御装置ECUは、第1温調媒体TCM1の温度が50[℃]未満であると判断したならば(ステップS302:Yes)、バルブ装置626を閉じて(ステップS303)、ステップS304へ移行する。バルブ装置626を閉じることにより、熱交換器63が設けられた第2分岐流路620b2への第2温調媒体TCM2の流量を少なくでき、熱交換器を63介した第1温調媒体TCM1と第2温調媒体TCM2との熱交換を抑制できる。したがって、第1温調媒体TCM1の熱が第2温調媒体TCM2に伝達されるのを回避して、第1温調媒体TCM1の温度低下を抑制できる。
次に、制御装置ECUは、内燃機関ICEを駆動しているか否かを判断する(ステップS304)。制御装置ECUは、内燃機関ICEの駆動ありと判断したならば(ステップS304:Yes)、PDU51のキャリア周波数をfa[Hz](すなわち設定可能なキャリア周波数のうちの最小値)としてPDU51を駆動するとともに、第2ポンプ621の流量がfa[Hz]に対応する流量となるように第2ポンプ621を駆動して(ステップS305)、ステップS301に戻る。ここで、fa[Hz]に対応する第2ポンプ621の流量は、fb[Hz]及びfc[Hz]のそれぞれに対応する第2ポンプ621の流量よりも少ないものとなっている。
すなわち、制御装置ECUは、第1温調媒体TCM1の温度が50[℃]未満であり、且つ内燃機関ICEの駆動中には、PDU51のキャリア周波数をできるだけ低くして、PCU50を高効率運転する一方、電動機20を非効率運転する。これにより、電動機20及びPDU51の両者によるトータルでの効率の低下を抑制しつつ、電動機20の損失(すなわち電動機20の発熱)を増大させ、電動機20の熱により第1温調媒体TCM1を昇温できる。また、制御装置ECUは、このようにPDU51のキャリア周波数を下げてPCU50を高効率運転しているとき、すなわちPCU50の発熱が少ないときには、第2ポンプ621の流量を少なくすることで、第2温調媒体TCM2の温度上昇を抑制しつつ、第2ポンプ621の駆動に必要なエネルギー(例えば電力)を削減できる。
一方、ステップS304において、制御装置ECUは、内燃機関ICEの駆動なしと判断したならば(ステップS304:No)、PDU51のキャリア周波数をfb[Hz](すなわち設定可能なキャリア周波数のうちの中間値)としてPDU51を駆動するとともに、第2ポンプ621の流量がfb[Hz]に対応する流量となるように第2ポンプ621を駆動して(ステップS306)、ステップS301に戻る。ここで、fb[Hz]に対応する第2ポンプ621の流量は、fa[Hz]に対応する第2ポンプ621の流量よりも多く、且つfc[Hz]に対応する第2ポンプ621の流量よりも少ないものとなっている。
すなわち、制御装置ECUは、第1温調媒体TCM1の温度が50[℃]未満であり、且つ内燃機関ICEが非駆動である場合(例えば車両VのEV走行中)には、電動機20のみで車両Vの駆動力を確保する必要があることから、PDU51のキャリア周波数を下げるものの、ステップS305の処理の実行時ほどは下げないようにする。
また、一般的に、PDU51のキャリア周波数を下げて電動機20を駆動すると、電動機20の駆動音が大きくなる。このため、仮に、内燃機関ICEが非駆動である場合(例えば車両VのEV走行中)に、PDU51のキャリア周波数をfa[Hz]まで低くすると、電動機20の駆動音によって車両VのNV(Noise,Vibration)特性が悪化し、車両Vの商品性が低下し得る。そこで、本実施形態では、前述したように、第1温調媒体TCM1の温度が50[℃]未満であり、且つ内燃機関ICEが駆動中である場合には、第1温調媒体TCM1の温度が50[℃]未満であり、且つ内燃機関ICEが停止中(すなわち非駆動)である場合に比べてPDU51のキャリア周波数を低くするとともに、第2ポンプ621の流量を少なくするようにしている。これにより、電動機20の駆動音による車両VのNV特性の悪化を抑制しながら、電動機20の熱による第1温調媒体TCM1の昇温を促進できる。
また、制御装置ECUは、ステップS302において、第1温調媒体TCM1の温度が50[℃]未満でないと判断したならば(ステップS302:No)、バルブ装置626を開く(ステップS307)。そして、制御装置ECUは、PDU51のキャリア周波数をfc[Hz](すなわち設定可能なキャリア周波数のうちの最大値)としてPDU51を駆動するとともに、第2ポンプ621の流量がfc[Hz]に対応する流量となるように第2ポンプ621を駆動して(ステップS308)、ステップS301に戻る。
すなわち、制御装置ECUは、第1温調媒体TCM1の温度が50[℃]以上のときには、バルブ装置626を開くことで、熱交換器63が設けられた第2分岐流路620b2への第2温調媒体TCM2の流量を多くする。これにより、熱交換器を63介した第1温調媒体TCM1と第2温調媒体TCM2との熱交換が促進され、第1温調媒体TCM1の温度上昇を抑制できる。さらに、制御装置ECUは、PDU51のキャリア周波数を上げて電動機20を高効率運転することで、電動機20の発熱量を削減できる。これにより、第1温調媒体TCM1の温度上昇を抑制できる。また、PDU51のキャリア周波数を上げることによりPDU51の発熱量は増加し得るが、制御装置ECUは、このようなときには第2ポンプ621の流量を多くすることで、第2温調媒体TCM2の温度上昇を抑制できる。
以上に説明したように、本実施形態によれば、第1温調媒体TCM1の温度が所定値未満である場合には、PDU51のキャリア周波数を低くするとともに、熱交換器63が設けられた第2分岐流路620b2への第2温調媒体TCM2の流量が少なくなるようにバルブ装置626を制御することで、第1温調媒体TCM1を速やかに昇温でき、第1温調媒体TCM1の温度が低いことに起因した電動機20及び変速装置40のフリクションロスの増加を抑制できる。
以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
例えば、車両Vが内燃機関ICEを備える構成について説明したが、車両Vは内燃機関ICEを備えない電気自動車であってもよい。
また、電力変換装置50と熱交換器63とが並列に配置された構成について説明したが、電力変換装置50と熱交換器63とが直列に配置された構成としてもよい。例えば、ラジエータ622と分岐部624との間に電力変換装置50を配置した構成としてもよい。
また、ラジエータ622の前方に、制御装置ECUの制御にしたがってラジエータ622に当たる外気の量を調整可能に構成されたグリルシャッタを設けてもよい。このようにすれば、グリルシャッタの開閉を介して、制御装置ECUが、ラジエータ622による第2温調媒体TCM2の冷却を制御することが可能となる。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を一例として示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 車両(車両V)が備える回転電機(電動機20)及びギヤボックス(変速装置40)の温調を行う、第1ポンプ(第1ポンプ611)が設けられた第1温調回路(第1温調回路61)と、
前記車両が備える電力変換装置(電力変換装置50)の温調を行う、第2ポンプ(第2ポンプ621)が設けられた第2温調回路(第2温調回路62)と、
前記第1温調回路を循環する第1温調媒体と前記第2温調回路を循環する第2温調媒体との間の熱交換を行う熱交換器(熱交換器63)と、
制御装置(制御装置ECU)と、
を備える車両用温調システム(車両用温調システム10)であって、
前記第1温調回路は、前記第1温調媒体の温度を検出する第1温度センサ(第1温度センサ61a)を備え、
前記第2温調回路は、
前記第2温調媒体と外気との間の熱交換を行うラジエータ(ラジエータ622)と、
前記熱交換器を迂回する前記第2温調媒体の第1分岐流路(第1分岐流路620b1)と、
前記熱交換器を通る前記第2温調媒体の第2分岐流路(第2分岐流路620b2)と、
前記第2温調媒体の前記第2分岐流路への流量を調整する流量調整弁(バルブ装置626)と、
を備え、
前記電力変換装置は、前記回転電機へ電力を供給するインバータ(PDU51)を含んで構成されるとともに、前記制御装置の制御にしたがって前記インバータのキャリア周波数を変更可能に構成され、
前記制御装置は、
前記第1温度センサにより検出された前記第1温調媒体の温度に基づいて、前記キャリア周波数及び前記流量調整弁を制御可能に構成され、
前記第1温調媒体の温度が所定値未満である場合には、前記第1温調媒体の温度が前記所定値以上である場合に比べて、前記キャリア周波数を低くするとともに、前記第2分岐流路への流量が少なくなるように前記流量調整弁を制御する、
車両用温調システム。
前記車両が備える電力変換装置(電力変換装置50)の温調を行う、第2ポンプ(第2ポンプ621)が設けられた第2温調回路(第2温調回路62)と、
前記第1温調回路を循環する第1温調媒体と前記第2温調回路を循環する第2温調媒体との間の熱交換を行う熱交換器(熱交換器63)と、
制御装置(制御装置ECU)と、
を備える車両用温調システム(車両用温調システム10)であって、
前記第1温調回路は、前記第1温調媒体の温度を検出する第1温度センサ(第1温度センサ61a)を備え、
前記第2温調回路は、
前記第2温調媒体と外気との間の熱交換を行うラジエータ(ラジエータ622)と、
前記熱交換器を迂回する前記第2温調媒体の第1分岐流路(第1分岐流路620b1)と、
前記熱交換器を通る前記第2温調媒体の第2分岐流路(第2分岐流路620b2)と、
前記第2温調媒体の前記第2分岐流路への流量を調整する流量調整弁(バルブ装置626)と、
を備え、
前記電力変換装置は、前記回転電機へ電力を供給するインバータ(PDU51)を含んで構成されるとともに、前記制御装置の制御にしたがって前記インバータのキャリア周波数を変更可能に構成され、
前記制御装置は、
前記第1温度センサにより検出された前記第1温調媒体の温度に基づいて、前記キャリア周波数及び前記流量調整弁を制御可能に構成され、
前記第1温調媒体の温度が所定値未満である場合には、前記第1温調媒体の温度が前記所定値以上である場合に比べて、前記キャリア周波数を低くするとともに、前記第2分岐流路への流量が少なくなるように前記流量調整弁を制御する、
車両用温調システム。
(1)によれば、制御装置は、第1温調媒体の温度が所定値未満の場合には、第1温調媒体の温度が所定値以上の場合に比べて、回転電機へ電力を供給するインバータのキャリア周波数を低くする。これにより、第1温調媒体の温度が所定値未満である場合の、回転電機の損失に伴う発熱量を増加させることができる。さらに、制御装置は、第1温調媒体の温度が所定値未満の場合には、第1温調媒体の温度が所定値以上の場合に比べて、熱交換器を通る第2温調媒体の第2分岐流路への流量が少なくなるように流量調整弁を制御することで、熱交換器を介した第1温調媒体と第2温調媒体との熱交換が行われること、すなわち第1温調媒体の熱が第2温調媒体に逃げてしまうことを抑制できる。したがって、回転電機の熱を利用して第1温調媒体を速やかに昇温することが可能となり、第1温調媒体の温度が低いことに起因した回転電機及びギヤボックスのフリクションロスの増加を抑制できる。
(2) (1)に記載の車両用温調システムであって、
前記第2ポンプは、前記制御装置の制御にしたがって流量を変更可能に構成され、
前記制御装置は、さらに、前記第1温調媒体の温度が前記所定値未満である場合には、前記第1温調媒体の温度が前記所定値以上である場合に比べて、前記第2ポンプの流量を少なくする、
車両用温調システム。
前記第2ポンプは、前記制御装置の制御にしたがって流量を変更可能に構成され、
前記制御装置は、さらに、前記第1温調媒体の温度が前記所定値未満である場合には、前記第1温調媒体の温度が前記所定値以上である場合に比べて、前記第2ポンプの流量を少なくする、
車両用温調システム。
キャリア周波数が低いときには、インバータの発熱量が減少するため、第2ポンプの流量を少なくしても第2温調媒体の温度は上がりづらくなる。(2)によれば、制御装置が、第1温調媒体の温度が所定値未満である場合には、第1温調媒体の温度が所定値以上である場合に比べて、第2ポンプの流量を少なくすることで、第2温調媒体の温度の上昇を抑制しつつ、第2ポンプを駆動するのに必要なエネルギーを削減することができる。
(3) (1)又は(2)に記載の車両用温調システムであって、
前記車両は、内燃機関(内燃機関ICE)をさらに備え、
前記制御装置は、前記第1温調媒体の温度が前記所定値未満であり、且つ前記内燃機関が駆動中の場合には、前記第1温調媒体の温度が前記所定値未満であり、且つ前記内燃機関が停止中である場合に比べて、前記キャリア周波数を低くするとともに、前記第2分岐流路への流量が少なくなるように前記流量調整弁を制御する、
車両用温調システム。
前記車両は、内燃機関(内燃機関ICE)をさらに備え、
前記制御装置は、前記第1温調媒体の温度が前記所定値未満であり、且つ前記内燃機関が駆動中の場合には、前記第1温調媒体の温度が前記所定値未満であり、且つ前記内燃機関が停止中である場合に比べて、前記キャリア周波数を低くするとともに、前記第2分岐流路への流量が少なくなるように前記流量調整弁を制御する、
車両用温調システム。
(3)によれば、回転電機の駆動音による車両のNV(Noise,Vibration)特性の悪化を抑制しながら、回転電機の熱による第1温調媒体の昇温を促進できる。
10 車両用温調システム
20 電動機(回転電機)
40 変速装置(ギヤボックス)
50 電力変換装置
51 PDU(インバータ)
61 第1温調回路
61a 第1温度センサ
611 第1ポンプ
62 第2温調回路
62a 第2温度センサ
620b1 第1分岐流路
620b2 第2分岐流路
621 第2ポンプ
622 ラジエータ
626 バルブ装置(流量調整弁)
63 熱交換器
ECU 制御装置
V 車両
20 電動機(回転電機)
40 変速装置(ギヤボックス)
50 電力変換装置
51 PDU(インバータ)
61 第1温調回路
61a 第1温度センサ
611 第1ポンプ
62 第2温調回路
62a 第2温度センサ
620b1 第1分岐流路
620b2 第2分岐流路
621 第2ポンプ
622 ラジエータ
626 バルブ装置(流量調整弁)
63 熱交換器
ECU 制御装置
V 車両
Claims (3)
- 車両が備える回転電機及びギヤボックスの温調を行う、第1ポンプが設けられた第1温調回路と、
前記車両が備える電力変換装置の温調を行う、第2ポンプが設けられた第2温調回路と、
前記第1温調回路を循環する第1温調媒体と前記第2温調回路を循環する第2温調媒体との間の熱交換を行う熱交換器と、
制御装置と、
を備える車両用温調システムであって、
前記第1温調回路は、前記第1温調媒体の温度を検出する第1温度センサを備え、
前記第2温調回路は、
前記第2温調媒体と外気との間の熱交換を行うラジエータと、
前記熱交換器を迂回する前記第2温調媒体の第1分岐流路と、
前記熱交換器を通る前記第2温調媒体の第2分岐流路と、
前記第2温調媒体の前記第2分岐流路への流量を調整する流量調整弁と、
を備え、
前記電力変換装置は、前記回転電機へ電力を供給するインバータを含んで構成されるとともに、前記制御装置の制御にしたがって前記インバータのキャリア周波数を変更可能に構成され、
前記制御装置は、
前記第1温度センサにより検出された前記第1温調媒体の温度に基づいて、前記キャリア周波数及び前記流量調整弁を制御可能に構成され、
前記第1温調媒体の温度が所定値未満である場合には、前記第1温調媒体の温度が前記所定値以上である場合に比べて、前記キャリア周波数を低くするとともに、前記第2分岐流路への流量が少なくなるように前記流量調整弁を制御する、
車両用温調システム。 - 請求項1に記載の車両用温調システムであって、
前記第2ポンプは、前記制御装置の制御にしたがって流量を変更可能に構成され、
前記制御装置は、さらに、前記第1温調媒体の温度が前記所定値未満である場合には、前記第1温調媒体の温度が前記所定値以上である場合に比べて、前記第2ポンプの流量を少なくする、
車両用温調システム。 - 請求項1又は2に記載の車両用温調システムであって、
前記車両は、内燃機関をさらに備え、
前記制御装置は、前記第1温調媒体の温度が前記所定値未満であり、且つ前記内燃機関が駆動中の場合には、前記第1温調媒体の温度が前記所定値未満であり、且つ前記内燃機関が停止中である場合に比べて、前記キャリア周波数を低くするとともに、前記第2分岐流路への流量が少なくなるように前記流量調整弁を制御する、
車両用温調システム。
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