JPH10252464A - ハイブリッド電気自動車の動力装置冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関冷却装置と電動機冷却装置各々に必
要とされる冷却能力の低減をはかること。 【解決手段】 内燃機関３と、内燃機関冷却装置と、電
動機４と、電動機冷却装置と、内燃機関３および電動機
４が各々の冷却装置のみで冷却されているとき必要な冷
却能力が各々の冷却装置の冷却能力を越えるか否かを判
断する判断手段１０１、１０２と、判断手段が越えると
判断した場合はもう一方の冷却装置も追加使用する追加
使用手段１０３、１０４と、を備えたハイブリッド電気
自動車の動力装置冷却装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド電気
自動車の動力装置冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動力装置として内燃機関と電動機／発電
機をもつハイブリッド電気自動車では、目標とする制御
水温が大きく異なるため、通常は、特開平７−３１０６
３７号公報に開示されているように、内燃機関と電動機
／発電機にそれぞれ専用の独立した冷却装置を具備せし
め、内燃機関と電動機／発電機をそれぞれの専用の冷却
装置でのみ冷却している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のハイブリッド電
気自動車の動力装置冷却装置では、急加速、長い上り
坂、過積載走行時や過発電時には、内燃機関、電動機
に、高負荷がかかり、発熱量も多くなるが、このような
状況は稀で、これにそなえて、内燃機関および電動機各
々に高い冷却能力の冷却装置を装備すると、コストが増
加したり、車体重量が大きくなり燃費が悪化する。本発
明の課題は、ハイブリッド電気自動車の内燃機関、電動
機の各々の冷却装置に必要とされる冷却能力の低減をは
かり、その結果各々の冷却装置のコスト、重量低減をは
かることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のハイブリッド電気自動車の動力装置冷却装置は、内
燃機関と、該内燃機関を冷却する内燃機関冷却装置と、
電動機と、該電動機を冷却する電動機冷却装置と、前記
内燃機関および前記電動機が各々の冷却装置のみで冷却
されているとき必要な冷却能力が各々の冷却装置の冷却
能力を越えるか否かを判断する判断手段と、該判断手段
が必要な冷却能力が各々の冷却装置の冷却能力を越える
と判断した場合はもう一方の冷却装置も追加使用する追
加使用手段と、を備えている。

【０００５】上記本発明のハイブリッド電気自動車の動
力装置冷却装置では、内燃機関および電動機が、各々の
冷却装置のみでは冷却能力が不足するときには、もう一
方の冷却装置を追加使用することで冷却能力の増強がで
きる。これにより、稀に発生する高発熱時にそなえて、
各冷却装置の冷却能力をあげておく必要がなくなり、実
質的に内燃機関、電動機の各々の冷却装置に必要とされ
る冷却能力の低減をはかり、その結果各々の冷却装置の
コスト、重量低減をはかることができる。内燃機関およ
び電動機が、対応する冷却装置のみで冷却され得るとき
は、もう一方の冷却装置とは独立して冷却され、互いに
冷却状態の影響を受けない。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の何れの実施例にも
適用されるハイブリッド車用冷却制御フローを示してお
り、図２は本発明の第１実施例のハイブリッド電気自動
車の動力装置冷却装置の系統とそのバルブ開閉を示し、
図３は本発明の第２実施例のハイブリッド電気自動車の
動力装置冷却装置の系統とそのバルブ開閉を示してい
る。本発明の第１、第２実施例にわたって共通する部分
には、第１、第２実施例にわたって同じ符号を付してあ
る。

【０００７】まず、本発明の第１、第２実施例に共通な
部分を、たとえば図１、図２を参照して説明する。本発
明のハイブリッド電気自動車の動力装置冷却装置は、内
燃機関（エンジン）３と、内燃機関３を冷却する内燃機
関冷却装置と、電動機（モーター）４と、電動機４を冷
却する電動機冷却装置と、内燃機関３および電動機４が
各々の冷却装置のみで冷却されているとき必要な冷却能
力が各々の冷却装置の冷却能力を越えるか否かを判断す
る判断手段１０１、１０２と、判断手段１０１、１０２
が必要な冷却能力が各々の冷却装置の冷却能力を越える
と判断した場合はもう一方の冷却装置も追加使用する追
加使用手段１０３、１０４と、判断手段１０１、１０２
が必要な冷却能力が各々の冷却装置の冷却能力内にある
と判断した場合は、各々の冷却装置に互いに独立に通常
の冷却を行わせる通常冷却手段１０５と、を備えてい
る。

【０００８】上記ハイブリッド電気自動車の動力装置冷
却装置では、内燃機関３および電動機４が、各々の冷却
装置のみでは冷却能力が不足するときには、追加使用手
段１０３、１０４によりもう一方の冷却装置を追加使用
することで冷却能力の増強ができる。これにより、稀に
発生する高発熱時にそなえて、各冷却装置の冷却能力を
あげておく必要がなくなり、実質的に内燃機関３、電動
機４の各々の冷却装置に必要とされる冷却能力の低減を
はかり、その結果各々の冷却装置のコスト、重量低減を
はかることができる。内燃機関３および電動機４が、対
応する冷却装置のみで冷却され得るときは、もう一方の
冷却装置とは独立して冷却され、互いに冷却状態の影響
を受けない。

【０００９】つぎに、本発明の各実施例に特有な部分を
説明する。本発明の第１実施例では、図２に示すよう
に、内燃機関３には、発電機５、電動機４が結合されて
いる。内燃機関３には内燃機関冷却装置が接続されてい
る。内燃機関冷却装置は、エンジン冷却水路１９、熱放
出用ラジエーター１、温度調節用のサーモスタット９、
エンジンバイパス水路１２、ウォーターポンプ７から構
成されている。ウォーターポンプ７は内燃機関３で駆動
されており、電磁クラッチプーリー１１でエンジンの駆
動伝達を停止することができる。電動機４、発電機５、
インバーター６には、モーター系冷却水路２０が接続さ
れている。モーター系冷却水路２０は、熱放出用ラジエ
ーター２、電動ウォーターポンプ８、で構成されてい
る。熱放出用ラジエーター１は熱放出用ラジエーター２
の後方にタンデム式に配置され、熱放出用ラジエーター
１と熱放出用ラジエーター２は冷却ファン１０によって
吸引される風によって冷却される。それぞれの冷却水路
１９、２０には、水温センサー２３および水温センサー
２２があり、それぞれの冷却水路１９、２０の温度を検
知する。

【００１０】エンジン冷却水路１９とモーター系冷却水
路２０は連絡水路２１で接続されており、通常冷却時に
は水流制御弁１３、１６、１７、１８で遮断されてい
る。エンジン冷却水路１９には、ラジエーター１への水
流を遮断する水流制御弁１４、１５があり、通常冷却時
には開いてラジエーター１の水路がつながっている。モ
ーター系冷却水路２０は、電動機４、発電機５、インバ
ーター６に樹脂部品が使われており部品保護のために設
定温度がエンジン冷却水路１９に比べて低く設定される
（たとえば、エンジン冷却水路１９の目標水温が８０〜
９０℃に対し、モーター系冷却水路２０の目標水温が６
０〜７０℃）。

【００１１】図１の制御フローをもつ制御ルーチンが水
温制御ＥＣＵ（ＥＣＵは電子制御ユニットの略で、エン
ジンコントロールコンピューターの一部からなる）２４
に格納されている。水温センサー２３および水温センサ
ー２２の出力信号は水温制御ＥＣＵ２４に入力される。
また、動力装置運転状態、たとえば負荷信号、回転数信
号もＥＣＵ２４に入力される。図２では、負荷信号とし
てアクセルセンサー２５信号をＥＣＵ２４に入力した場
合を示す。水流制御弁１３、１６、１７、１８、および
水流制御弁１４、１５は、水温制御ＥＣＵ２４の制御信
号によって作動が制御される。

【００１２】図１の制御ルーチンにおいて、ステップ１
０１でエンジン水温（水温センサー２３で検出したも
の）が予め設定した目標エンジン水温より高いか否かを
判定し、高い場合はステップ１０３に進んでエンジン優
先冷却を実行し、低い場合はステップ１０２に進む。ス
テップ１０２でモーター水温（水温センサー２２で検出
したもの）が予め設定した目標モーター水温より高いか
否かを判定し、高い場合はステップ１０４に進んでモー
ター系優先冷却を実行し、低い場合はステップ１０５に
進んで通常冷却を実行する。ステップ１０５から再びス
テップ１０１に戻り、上記サイクルを繰り返す。

【００１３】ステップ１０３のエンジン優先冷却では、
水流制御弁１３、１６、１７、１８を開とするととも
に、水流制御弁１４、１５を閉とする。ステップ１０４
のモーター系優先冷却では、水流制御弁１３、１６、１
４、１５を開とするとともに、水流制御弁１７、１８を
閉とする。ステップ１０５の通常冷却では、水流制御弁
１４、１５を開とするとともに、水流制御弁１３、１
６、１７、１８を閉とする。上記において、水温制御Ｅ
ＣＵ２４のステップ１０１、１０２が判断手段を構成
し、水温制御ＥＣＵ２４のステップ１０３、１０４が追
加使用手段を構成している。

【００１４】第１実施例における上記水流制御の具体例
とその作用、効果はつぎの通りである。 条件1-1. エンジンのみ駆動時、電動ウォーターポンプ
８を停止し使用していないモーター系冷却水路２０の水
流を停止し、電動ウォーターポンプ８の電力を削減す
る。 条件1-2. エンジン駆動時、エンジンの負荷が急激に増
えた場合（急加速時等）、水流制御弁１７、１８を開
け、水温の低いモーター系冷却水路２０の冷却水を導入
しエンジンを急冷しノッキング限界を上げ、点火時期を
進角させ、燃費を低減するとともに出力を向上させる。 条件1-3. エンジン駆動時、エンジンの負荷が定常的に
増えた場合（長い上り等）、水流制御弁１３、１６、１
７、１８を開け水流制御弁１４、１５を閉じて、モータ
ー系冷却水路２０のラジエーター２を使い冷却能力を増
大し、エンジン冷却水温を下げノッキング限界を上げ、
点火時期を進角させ、燃費を低減するとともに出力を向
上させる。

【００１５】条件2-1. モーターのみの動力で走行時、
たとえばエンジンとモーターの出力軸が直結されている
場合、ウォーターポンプ７はエンジンの回転により駆動
されてしまうが、電磁クラッチプーリー１１オフにより
エンジン冷却水路の水流を止める。これによりラジエー
タ１への水流が止まりエンジンの熱放出が抑えられ、ウ
ォーターポンプ７の駆動損失も無くなる。ウォーターポ
ンプ７を電動に置き換え駆動電力損失を削減することも
可能である。このようにエンジン冷却水路を停止し冷却
しない場合、エンジンの空回りによる摩擦熱でエンジン
水温は保たれ再始動を容易にし有害な排気ガス成分の排
出を抑制する。また、エンジン水温上昇時は、水温セン
サ２２で検知しもとの水路系に戻す。 条件2-2. モーターのみの動力で走行時、モーターの負
荷が増えた場合、水流制御弁１３、１６を開き、水流制
御弁１４、１５を閉じ、エンジンラジエーター１を使
い、モーター系冷却水路の冷却能力を向上させることが
できる。

【００１６】条件3-1. 通常冷却時でエンジンにより発
電時、発電機５を冷却する場合は、それぞれの冷却系を
独立させ、モーターの冷却増減分、電動ウォーターポン
プ８の回転数を制御し冷却水量で冷却能力を調整する。 条件3-2. エンジンのみの動力で走行時で発電する場合
は、水流制御弁１３、１６、１７、１８を開き、水流制
御弁１４、１５を閉じて、使用していないモーターの冷
却能力分、エンジン冷却水路に冷えた冷却水を供給す
る。

【００１７】その他の作用、効果として、内燃機関用の
ラジエーター１をモーター系ラジエーター２と冷却ファ
ン１０の間に配置することにより、エンジンが停止して
いても、モーター系ラジエーター２の放熱を受けてエン
ジンラジエーター１は冷えない。また、片方のラジエー
ターに飛び石などにより孔があくなどの故障が発生して
も、その故障を検知する装置（ラジエーターの水位計な
ど）があれば、片方のラジエーターを使い走行できる。
さらに、両方の冷却水路がつながっているので、冷却水
リザーブタンクを１つにできる。

【００１８】本発明の第２実施例では、図３に示すよう
に、内燃機関３には、発電機５、電動機４が結合されて
いる。内燃機関３には内燃機関冷却装置が接続されてい
る。内燃機関冷却装置は、エンジン冷却水路１９、熱放
出用ラジエーター１、エンジンバイパス水路１２、ウォ
ーターポンプ（図示略）から構成されている。電動機
４、発電機（図示略）、インバーター（図示略）には、
モーター系冷却水路２０が接続されている。モーター系
冷却水路２０は、熱放出用ラジエーター２、電動ウォー
ターポンプ（図示略）、で構成されている。

【００１９】内燃機関３、熱放出用ラジエーター１、熱
放出用ラジエーター２、電動機４を直列に接続する冷却
水路３０がさらに設けられており、冷却水路３０には、
電動機４と内燃機関の間に水流制御弁３１が、熱放出用
ラジエーター１と熱放出用ラジエーター２の間に水流制
御弁３２が、それぞれ、設けられている。それぞれの冷
却水路１９、２０には、水温センサー２３および水温セ
ンサー２２があり、それぞれの冷却水路１９、２０の温
度を検知する。水温センサー２３および水温センサー２
２の出力信号は水温制御ＥＣＵ２４に入力される。ま
た、動力装置運転状態、たとえば負荷信号、回転数信号
もＥＣＵ２４に入力される。エンジン冷却水路１９の目
標水温はたとえば９０℃であり、モーター系冷却水路２
０の目標水温はたとえば６０℃である。

【００２０】水流制御弁３１、３２は、水流制御ＥＣＵ
２４（図２の水流制御ＥＣＵ２４に準じるもので、図１
と同様の制御ルーチンを格納している）によって開閉を
制御される。図１の制御ルーチンにおいて、ステップ１
０１でエンジン水温（水温センサー２３で検出したも
の）が予め設定した目標エンジン水温より高いか否かを
判定し、高い場合はステップ１０３に進んでエンジン優
先冷却を実行し、低い場合はステップ１０２に進む。ス
テップ１０２でモーター水温（水温センサー２２で検出
したもの）が予め設定した目標モーター水温より高いか
否かを判定し、高い場合はステップ１０４に進んでモー
ター系優先冷却を実行し、低い場合はステップ１０５に
進んで通常冷却を実行する。ステップ１０５から再びス
テップ１０１に戻り、上記サイクルを繰り返す。

【００２１】ステップ１０３のエンジン優先冷却では水
流制御弁３１、３２を開とする。ステップ１０４のモー
ター系優先冷却でも、水流制御弁３１、３２を開とす
る。ステップ１０５の通常冷却では、水流制御弁３１、
３２を閉とする。上記において、水温制御ＥＣＵ２４の
ステップ１０１、１０２が判断手段を構成し、水温制御
ＥＣＵ２４のステップ１０３、１０４が追加使用手段を
構成している。

【００２２】第２実施例における上記水流制御の具体例
とその作用、効果はつぎの通りである。 条件1-1. エンジン高回転、高負荷運転時は、水温セン
サ２３がエンジン水温高を検知し、水流制御弁３１、３
２を開として、エンジン優先冷却を実行する。従来エン
ジン冷却水温（高温）では、ノッキングによる点火時期
遅角により燃費が悪化するが、モーター系冷却水（低
温）を導入することにより、燃費が向上する。 条件2-1. モーターのみの動力で走行時、高回転、高負
荷時は、水温センサ２２がモーター系水温高を検知し、
水流制御弁３１、３２を開として、モーター系優先冷却
を実行する。この時はエンジンからの放熱が減るので、
モーター４は２つのラジエーター１、２で冷却されるこ
とになる。

【００２３】条件3-1. エンジンのみの動力で走行時、
低回転、低負荷時は、水温センサ２３、２２とも低温を
検知し、水流制御弁３１、３２を閉として、通常の独立
冷却を実行する。低回転、低負荷時は、モーター系冷却
水（低温）を導入すると冷却損失が増えかえって燃費が
悪化するので、水流制御弁３１、３２を閉として、従来
エンジン冷却水をエンジン３に導入する。また、始動時
は冷却水温が高いほど着火性、燃焼安定性、排気エミッ
ションが向上するためラジエータ１を通さない（バイパ
ス通路１２を通す）。

【００２４】

【発明の効果】本発明のハイブリッド電気自動車の動力
装置冷却装置によれば、内燃機関および電動機が、各々
の冷却装置のみでは冷却能力が不足するときには、もう
一方の冷却装置を追加使用することで冷却能力の増強が
できる。これにより、稀に発生する高発熱時にそなえ
て、各冷却装置の冷却能力をあげておく必要がなくな
り、実質的に内燃機関、電動機の各々の冷却装置に必要
とされる冷却能力の低減をはかり、その結果各々の冷却
装置のコスト、重量低減をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の何れの実施例にも適用可能なハイブリ
ッド電気自動車冷却制御フローである。

【図２】本発明の第１実施例のハイブリッド電気自動車
の動力装置冷却装置の系統図とその水流制御弁の開閉表
示図である。

【図３】本発明の第２実施例のハイブリッド電気自動車
の動力装置冷却装置の系統図とその水流制御弁の開閉表
示図である。

【符号の説明】

１ エンジン系の熱放出用ラジエータ ２ モータ系の熱放出用ラジエータ ３ 内燃機関（エンジン） ４ 電動機（モーター） ５ 発電機 ６ インバーター ７ ウォータポンプ ８ 電動ウォータポンプ ９ サーモスタット １０ 冷却ファン １１ 電磁クラッチプーリー １２ エンジンバイパス水路 １３、１４、１５、１６、１７、１８、３１、３２ 水
流制御弁 １９ エンジン冷却水路 ２０ モーター系冷却水路 ２１ エンジン×モーター連絡水路 ２２、２３ 水温センサ ２４ 水温制御ＥＣＵ ３０ 冷却水路 １０１、１０２ 判断手段 １０３、１０４ 追加使用手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関と、 該内燃機関を冷却する内燃機関冷却装置と、 電動機と、 該電動機を冷却する電動機冷却装置と、 前記内燃機関および前記電動機が各々の冷却装置のみで
   冷却されているとき必要な冷却能力が各々の冷却装置の
   冷却能力を越えるか否かを判断する判断手段と、 該判断手段が必要な冷却能力が各々の冷却装置の冷却能
   力を越えると判断した場合はもう一方の冷却装置も追加
   使用する追加使用手段と、を備えたことを特徴とするハ
   イブリッド電気自動車の動力装置冷却装置。