ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構
【課題】 信頼性に優れるとともに、小さい消費電力での冷却が可能なハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構を提供する。
【解決手段】 ハイブリッド自動車１０の電源冷却機構は、経路上に電池１６が配置された冷却風通路１１と、冷却風通路１１の経路上に配置され、電池１６に冷却風を供給する電動冷却ファン１５と、エンジン５０の吸気管５１に接続された一方端３２と、冷却風通路１１に接続された他方端３３とを有する気体通路３１とを備える。その気体通路３１では、エンジン５０の吸気管５１に生じる負圧によって、他方端３３から一方端３２に向けて気体が流動する。
【解決手段】 ハイブリッド自動車１０の電源冷却機構は、経路上に電池１６が配置された冷却風通路１１と、冷却風通路１１の経路上に配置され、電池１６に冷却風を供給する電動冷却ファン１５と、エンジン５０の吸気管５１に接続された一方端３２と、冷却風通路１１に接続された他方端３３とを有する気体通路３１とを備える。その気体通路３１では、エンジン５０の吸気管５１に生じる負圧によって、他方端３３から一方端３２に向けて気体が流動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構に関し、より特定的には、駆動源として内燃機関と電源とを備えるハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構に関する従来の技術として、たとえば、特開平１１−１０７８７８号公報には、無駄な電力消費とエバポエミッションの発生とを抑制することを目的した燃料供給装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された燃料供給装置を備えるハイブリッド車両には、燃料タンクで発生したエバポエミッションを吸着するためのチャコールキャニスターが設けられている。
【０００３】
また、特開平９−１３０９１７号公報には、エンジンおよび電池への温度の影響を排除し、常に最適な状態で走行することを目的としたハイブリッド自動車が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたハイブリッド自動車は、電池収納体と、配管により電池収納体に接続されたエンジン収納体とを備える。寒冷地等で電池の温度が低い場合、エンジン収納体に取り付けられたファンを回転させることによって、エンジンの排熱を電池収納体に収納された電池に伝える。
【０００４】
さらに、特開２００３−１７８８１４号公報には、低コストかつ効果的に、バッテリー延命を図ることを目的としたバッテリー冷却装置が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示されたバッテリー冷却装置は、エンジンに接続され、外気をエンジンのインテークマニホールドに導入するフレッシュエアダクトと、収容箱に収められたバッテリーとを備える。収容箱は、連通管を介してフレッシュエアダクトに接続されている。このバッテリー冷却装置では、フレッシュエアダクトで発生する負圧を利用して、収容箱に形成された開口部からバッテリーに向けた外気の流れを形成する。
【０００５】
さらに、特開２００１−１０６１４９号公報には、バッテリーと内燃機関とを１つの冷却ファンにより冷却する簡易な冷却構造を備えたハイブリッド小型車両が開示されている（特許文献４）。
【特許文献１】特開平１１−１０７８７８号公報
【特許文献２】特開平９−１３０９１７号公報
【特許文献３】特開２００３−１７８８１４号公報
【特許文献４】特開２００１−１０６１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関と、電源としての電池とが設けられたハイブリッド動力出力装置において、電池に電流が入出力するシーンでは、発熱が伴う。この発熱を放置すると、電池の性能が低下するおそれが生じるため、電池を冷却する必要がある。電池を冷却する手段としては、電動式の冷却ファンを設けることが考えられる。しかしこの場合、消費電力が増大するため、内燃機関の燃費が悪化するという問題が発生する。
【０００７】
また、特許文献３に開示されたバッテリー冷却装置では、エンジンの吸気系で生じる負圧を利用してバッテリーに外気を導いている。しかし、エンジンの運転状態は、刻々と変化するため、十分な量の外気を常にバッテリーに導入することはできない。したがって、この方法では、一時的であるにしてもバッテリーが高温に達するおそれがあり、冷却手段としての信頼性に乏しい。また加えて、バッテリー側とエンジン側とを接続するため、新たに連通管を設置する必要が生じ、大幅な設計変更とコストの増大とを招く。
【０００８】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、信頼性に優れるとともに、小さい消費電力での冷却が可能なハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に従ったハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構は、内燃機関と電源とが設けられたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構である。その電源冷却機構は、経路上に電源が配置された電源冷却用通路と、電源冷却用通路の経路上に配置され、電源に冷却風を供給する電動ファンと、内燃機関の吸気系管路に接続された一方端と、電源冷却用通路に接続された他方端とを有する気体通路とを備える。その気体流路では、内燃機関の吸気系管路に生じる負圧によって、他方端から一方端に向けて気体が流動する。
【００１０】
このように構成されたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構によれば、気体流路の他方端から一方端に向けて気体が流動することによって、その他方端が接続された電源冷却用通路に、電源を冷却するための気体の流れを形成する。これにより、電動ファンによる冷却に加えて、吸気系管路の負圧を利用した冷却を行なうことができるため、電動ファンの消費電力を抑制できる。また、吸気系管路の負圧を利用した冷却状況にかかわらず、電動ファンにより、電源の冷却を常時、行なうことができる。このため、電源の温度上昇が確実に防止された信頼性の高い冷却機構を実現することができる。
【００１１】
また好ましくは、気体通路に、他方端から一方端に向けて気体が流動している場合には、電動ファンの回転が抑制される。なお、電動ファンの回転が抑制されるとは、電動ファンの回転速度が減じられる場合や回転が停止される場合を指す。このように構成されたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構によれば、この場合には吸気系管路の負圧を利用した冷却が実施されているため、電動ファンの回転を抑制しても電源を十分に冷却することができる。これにより、電動ファンで消費する電力を効果的に抑えることができる。
【００１２】
また好ましくは、ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構は、電源の温度を検出する温度検出部と、温度検出部で検出された温度データに基づいて、電動ファンの回転を制御する制御部とをさらに備える。このように構成されたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構によれば、たとえば、電源が吸気系管路の負圧を利用した冷却で十分に冷却されているにもかかわらず、電動ファンを高速回転させているという事態を回避できる。このため、電源の冷却と電動ファンにおける消費電力の抑制との両方を、効率的に達成することができる。
【００１３】
また好ましくは、ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構は、気体通路の経路上に設けられたチャコールキャニスターと、チャコールキャニスターに接続された燃料タンクとをさらに備える。このように構成されたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構によれば、燃料タンクで発生した燃料蒸発ガスを蓄え、その燃料蒸発ガスを内燃機関の吸気系管路に戻す装置を、内燃機関の吸気系管路と電源冷却用通路とを接続する気体通路に利用することができる。これにより、本発明による電源冷却機構を、簡易かつ低コストで設けることができる。
【００１４】
また好ましくは、ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構は、他方端とチャコールキャニスターとの間に設けられた流路切り換え弁をさらに備える。気体通路に、他方端から一方端に向けて気体が流動している場合、流路切り換え弁は、気体通路を電源冷却用通路に連通させ、気体通路に、他方端から一方端に向けて気体が流動していない場合、流路切り換え弁は、気体通路を外気に連通させる。このように構成されたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構によれば、チャコールキャニスターに蓄えられた燃料蒸発ガスが、気体通路を通って電源冷却用通路に流入することを防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、この発明に従えば、信頼性に優れるとともに、小さい消費電力での冷却が可能なハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における電源冷却機構を搭載したハイブリッド自動車を示す模式図である。本実施の形態における電源冷却機構は、電池と、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とを動力源として駆動するハイブリッド自動車に搭載されている。
【００１８】
図１を参照して、ハイブリッド自動車１０は、車両前方に設置されたエンジン５０と、エンジン５０に供給するガソリン２４が蓄えられた燃料タンク２３と、電池１６および電池１６に冷却風を供給するための電動冷却ファン１５が設けられ、リアシート後方に搭載されたＨＶ（high voltage）バッテリパック４１とを備える。ＨＶバッテリパック４１内には、冷却風が流れる冷却風通路１１が形成されており、その冷却風通路１１の経路上に、電池１６と電動冷却ファン１５とが配置されている。ハイブリッド自動車１０は、さらに、経路上にチャコールキャニスター２６が設けられ、エンジン５０と冷却風通路１１との間を接続する気体通路３１を備える。
【００１９】
図２は、図１中のＨＶバッテリパックを示す斜視図である。図１および図２を参照して、ＨＶバッテリパック４１は、電池１６が収容されたバッテリカバー１３と、吸気口１２ｍを有し、電動冷却ファン１５を介してバッテリカバー１３に接続された吸気ダクト１２と、排気口１９ｎを有し、吸気ダクト１２とは異なる位置でバッテリカバー１３に接続された排気ダクト１９とを備える。電池１６とバッテリカバー１３との間には、電池１６の周りに冷却風が流れるように空間が規定されている。吸気ダクト１２、バッテリカバー１３および排気ダクト１９によって、上述の冷却風通路１１が構成されている。
【００２０】
吸気口１２ｍは、車両室内に通じており、排気口１９ｎは、車外に通じている。排気ダクト１９には、排気ダクト１９がバッテリカバー１３に接続された位置と排気口１９ｎが設けられた位置との間に位置して、開口部１９ｍが形成されている。開口部１９ｍには、気体通路３１の他方端３３が接続される。
【００２１】
エンジン５０は、燃焼室５４に接続された吸気管５１を備える。吸気管５１が燃焼室５４に接続された位置には、吸気管５１と燃焼室５４との間の開閉を行なう吸気バルブ５３が設けられている。吸気管５１には、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ５２と、スロットルバルブ５２と吸気バルブ５３との間に位置して、ガソリンを霧状に噴射するインジェクタ５５とが設けられている。吸気管５１に吸入された空気と、インジェクタ５５から噴射されたガソリンとの混合ガスが、吸気管５１から燃焼室５４に向けて供給される。
【００２２】
燃料タンク２３には、ガソリン２４が蓄えられている。ガソリン２４は、図示しない燃料ポンプによってインジェクタ５５に圧送される。燃料タンク２３とチャコールキャニスター２６とは、チャージパイプ３６によって接続されている。チャコールキャニスター２６とエンジン５０の吸気管５１とは、パージパイプ３１ａによって接続されている。パージパイプ３１ａは、吸気管５１に設けられたインジェクタ５５とスロットルバルブ５２との間に位置して、吸気管５１に接続されている。パージパイプ３１ａには、チャコールキャニスター２６と吸気管５１との間に位置して、パージ流量調整弁２７が設けられている。チャコールキャニスター２６には、さらに、車外へと通じるドレインパイプ３１ｂが接続されている。
【００２３】
このチャコールキャニスター２６、チャージパイプ３６、パージパイプ３１ａ、ドレインパイプ３１ｂおよびパージ流量調整弁２７によって、燃料蒸発ガスの排出抑止装置４２が構成されている。燃料タンク２３内には、蓄えられたガソリン２４が蒸発することによって、ＨＣ（炭化水素）を含む燃料蒸発ガスが充満する。排出抑止装置４２は、この燃料蒸発ガスを大気中に開放させないために、一時貯蔵しておき、エンジンの稼動中に燃焼室に導き、燃焼させる役割を果たす。
【００２４】
具体的に説明すると、燃料タンク２３内の燃料蒸発ガスは、タンクの内圧が所定値以上になると、燃料タンク２３に設けられたチェックバルブを開き、チャージパイプ３６を通ってチャコールキャニスター２６へと移動する。チャコールキャニスター２６には、活性炭が内蔵されており、ＨＣがその活性炭に吸着されることによって、燃料蒸発ガスがＨＣと空気とに分離される。分離された空気は、ドレインパイプ３１ｂを通って大気に開放される。一方、エンジン５０が稼動すると、吸気管５１に負圧が発生する。活性炭に吸着されたＨＣは、この負圧を利用して流動する空気の流れに沿って、パージパイプ３１ａから吸気管５１、吸気管５１から燃焼室５４へと導かれる。
【００２５】
ドレインパイプ３１ｂには、その経路上の途中に位置して、ドレインパイプ３１ｂと排気ダクト１９との間を連結する接続パイプ３１ｃが接続されている。パージパイプ３１ａ、ドレインパイプ３１ｂおよび接続パイプ３１ｃによって、上述の気体通路３１が構成されている。気体通路３１の一方端３２は、エンジン５０の吸気管５１に接続されており、気体通路３１の他方端３３は、冷却風通路１１を構成する排気ダクト１９に接続されている。
【００２６】
ドレインパイプ３１ｂの接続パイプ３１ｃが接続された位置には、ダイヤフラム式の流路切り換え弁２１が設けられている。流路切り換え弁２１は、チャコールキャニスター２６を上流とする空気の流れを、チャコールキャニスター２６からドレインパイプ３１ｂ、ドレインパイプ３１ｂから車外へと向かう経路に規制し、チャコールキャニスター２６を下流とする空気の流れを、接続パイプ３１ｃからドレインパイプ３１ｂ、ドレインパイプ３１ｂからチャコールキャニスター２６へと向かう経路に規制する。
【００２７】
続いて、本実施の形態における電源冷却機構の作動状態について説明を行なう。図３は、図１中の電源冷却機構の作動状態をまとめた表である。図１および図３を参照して、エンジン５０が稼動している状態では、図示しないエンジンＥＣＵ（electronic control unit）が、エンジン５０の稼動状態に応じてパージ流量調整弁２７の開閉を制御する。このとき、パージ流量調整弁２７が開かれると、吸気ダクト１２の吸気口１２ｍから吸入され、接続パイプ３１ｃからドレインパイプ３１ｂ、チャコールキャニスター２６へと向かう空気の流れが、吸気管５１で発生する吸気負圧によって形成される（矢印Ｐに示す方向から矢印Ｂに示す方向に向かう流れ）。
【００２８】
このとき、電動冷却ファン１５の回転を停止し、吸気口１２ｍから吸入され、バッテリカバー１３内を流れる空気によって、電池１６を冷却する。また、チャコールキャニスター２６に流れ込んだ空気は、チャコールキャニスター２６に貯蔵されたＨＣを伴ってパージパイプ３１ａを流れ、さらに吸気管５１から燃焼室５４へと流れる。
【００２９】
パージ流量調整弁２７が閉じられている場合やエンジン５０が稼動していない場合には、気体通路３１に、他方端３３から一方端３２に向けた空気の流れが形成されない。このとき、電動冷却ファン１５に通電され、電動冷却ファン１５の回転によって、吸気ダクト１２の吸気口１２ｍからバッテリカバー１３内へ空気が導入される。その空気は、電池１６を冷却した後、排気ダクト１９から車外へと排出される（矢印Ｐに示す方向から矢印Ａに示す方向に向かう流れ）。
【００３０】
一方、燃料タンク２３で発生した燃料蒸発ガスは、チャージパイプ３６を通ってチャコールキャニスター２６へと導かれる。チャコールキャニスター２６によって燃料蒸発ガスからＨＣが分離され、残った空気は、ドレインパイプ３１ｂを通って車外へと排出される（矢印Ｃに示す方向の流れ）。この際、ドレインパイプ３１ｂの経路上には流路切り換え弁２１が設けられているため、チャコールキャニスター２６からの空気が、接続パイプ３１ｃを通って冷却風通路１１に流れ込むということがない。これにより、チャコールキャニスター２６から排出される空気に、ＨＣ成分が多少でも含まれている場合があっても、そのＨＣ成分が車両の室内に流入することを防止できる。
【００３１】
この発明の実施の形態１におけるハイブリッド動力出力装置としてのハイブリッド自動車１０の電源冷却機構は、内燃機関としてのエンジン５０と電源としての電池１６とが設けられたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構である。その電源冷却機構は、経路上に電池１６が配置された電源冷却用通路としての冷却風通路１１と、冷却風通路１１の経路上に配置され、電池１６に冷却風を供給する電動ファンとしての電動冷却ファン１５と、エンジン５０の吸気系管路としての吸気管５１に接続された一方端３２と、冷却風通路１１に接続された他方端３３とを有する気体通路３１とを備える。その気体通路３１では、エンジン５０の吸気管５１に生じる負圧によって、他方端３３から一方端３２に向けて気体が流動する。
【００３２】
気体通路３１に、他方端３３から一方端３２に向けて気体が流動している場合には、電動冷却ファン１５の回転が抑制される。ハイブリッド自動車１０の電源冷却機構は、気体通路３１の経路上に設けられたチャコールキャニスター２６と、チャコールキャニスター２６に接続された燃料タンク２３とをさらに備える。
【００３３】
なお、本実施の形態では、吸気管５１の吸気負圧を利用して電池１６を冷却している場合、電動冷却ファン１５の回転を停止させることとしたが、電動冷却ファン１５の回転速度を遅くしても良い。また、電池１６の温度上昇が大きい場合には、吸気管５１の吸気負圧を利用した冷却と、電動冷却ファン１５による冷却とを、同時に実行しても良い。また、本実施の形態では、冷却風通路１１と吸気管５１とを接続する気体通路として、燃料蒸発ガスの排出抑止装置４２を構成する部品を利用したが、本発明はこれに限定されない。つまり、排出抑止装置４２の有無にかかわらず、冷却風通路１１と吸気管５１とを接続する気体通路を別途設けても良い。但し、排出抑止装置４２を利用した場合、接続パイプ３１ｃを加えるのみで本実施の形態における電源冷却機構を構成できる。このため、コストの増大を抑えることができる。
【００３４】
このように構成された、この発明の実施の形態１におけるハイブリッド自動車１０の電源冷却機構によれば、電動冷却ファン１５に加えて、吸気管５１の吸気負圧を利用して冷却風通路１１に空気を流すことによって、電池１６を冷却している。このため、この吸気管５１の吸気負圧を利用した冷却を実施している間、電動冷却ファン１５の回転を停止したり、回転速度を遅くすることができる。これにより、電動冷却ファン１５で消費される電力を低減させ、延いては、ハイブリッド自動車１０の燃費を向上させることができる。一方、吸気管５１の吸気負圧を利用した冷却を行なえない場合には、電動冷却ファン１５を回転させて電池１６を冷却すれば良い。このため、エンジン５０の運転状態にかかわらず、電池１６を確実に冷却することができる。
【００３５】
（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２における電源冷却機構の制御系を示すブロック図である。図５は、図４中の制御系で実施する処理を示すフローチャート図である。本実施の形態におけるハイブリッド自動車の電源冷却機構は、実施の形態１におけるハイブリッド自動車１０の電源冷却機構と比較して、基本的には同様の構造を備えるが、その制御に電池１６の温度データが利用される。以下、重複する構造については説明を繰りかえさない。
【００３６】
図４および図５を参照して、図１中に示すバッテリカバー１３には、電池１６の温度を検出するための電池温度検出センサ６３と、電池温度検出センサ６３が電気的に接続された電池ＥＣＵ６１とが収容されている。電池温度検出センサ６３で検出された電池１６の温度データは、電池ＥＣＵ６１に送られる。電池ＥＣＵ６１では、その温度データに基づいて電池１６の温度が許容温度以上か否かを判断する（Ｓ１０１）。
【００３７】
結果、許容温度以上と判断された場合には、電池ＥＣＵ６１に予め記憶されたマップを用いて、所定の演算処理が行なわれる（Ｓ１０３）。具体的には、パージ流量調整弁２７の開度から、吸気管５１の吸気負圧によって冷却風通路１１に流れる空気量が算出され、その算出された空気量と、電池温度検出センサ６３で検出された電池１６の温度データとから、不足する空気量が導き出される。そして、その不足する空気量を供給するために必要な回転速度が、ファンデュティーとして電動冷却ファン１５のファンコントローラ６２に送られる（Ｓ１０４）。これにより、電動冷却ファン１５は、電池１６の温度が許容温度以下となるように回転制御される。また、電池１６の温度が許容温度より低いと判断された場合には、ファンコントローラ６２に回転停止の指令が出される（Ｓ１０２）。
【００３８】
この発明の実施の形態２におけるハイブリッド自動車の電源冷却機構は、電池１６の温度を検出する温度検出部としての電池温度検出センサ６３と、電池温度検出センサ６３で検出された温度データに基づいて、電動冷却ファン１５の回転を制御する制御部としての電池ＥＣＵ６１とをさらに備える。
【００３９】
このように構成された、この発明の実施の形態２におけるハイブリッド自動車の電源冷却機構によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、電池温度検出センサ６３で検出された電池１６の温度データに基づいて、電動冷却ファン１５の回転制御を行なっているため、電池１６の冷却を確実に行なった上で、電動冷却ファン１５での消費電力の低減を図ることができる。
【００４０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施の形態１における電源冷却機構を搭載したハイブリッド自動車を示す模式図である。
【図２】図１中のＨＶバッテリパックを示す斜視図である。
【図３】図１中の電源冷却機構の作動状態をまとめた表である。
【図４】この発明の実施の形態２における電源冷却機構の制御系を示すブロック図である。
【図５】図４中の制御系で実施する処理を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ ハイブリッド自動車、１１ 冷却風通路、１５ 電動冷却ファン、１６ 電池、２３ 燃料タンク、２６ チャコールキャニスター、３１ 気体通路、３２ 一方端、３３ 他方端、５０ エンジン、５１ 吸気管、６１ 電池ＥＣＵ、６３ 電池温度検出センサ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構に関し、より特定的には、駆動源として内燃機関と電源とを備えるハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構に関する従来の技術として、たとえば、特開平１１−１０７８７８号公報には、無駄な電力消費とエバポエミッションの発生とを抑制することを目的した燃料供給装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された燃料供給装置を備えるハイブリッド車両には、燃料タンクで発生したエバポエミッションを吸着するためのチャコールキャニスターが設けられている。
【０００３】
また、特開平９−１３０９１７号公報には、エンジンおよび電池への温度の影響を排除し、常に最適な状態で走行することを目的としたハイブリッド自動車が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示されたハイブリッド自動車は、電池収納体と、配管により電池収納体に接続されたエンジン収納体とを備える。寒冷地等で電池の温度が低い場合、エンジン収納体に取り付けられたファンを回転させることによって、エンジンの排熱を電池収納体に収納された電池に伝える。
【０００４】
さらに、特開２００３−１７８８１４号公報には、低コストかつ効果的に、バッテリー延命を図ることを目的としたバッテリー冷却装置が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示されたバッテリー冷却装置は、エンジンに接続され、外気をエンジンのインテークマニホールドに導入するフレッシュエアダクトと、収容箱に収められたバッテリーとを備える。収容箱は、連通管を介してフレッシュエアダクトに接続されている。このバッテリー冷却装置では、フレッシュエアダクトで発生する負圧を利用して、収容箱に形成された開口部からバッテリーに向けた外気の流れを形成する。
【０００５】
さらに、特開２００１−１０６１４９号公報には、バッテリーと内燃機関とを１つの冷却ファンにより冷却する簡易な冷却構造を備えたハイブリッド小型車両が開示されている（特許文献４）。
【特許文献１】特開平１１−１０７８７８号公報
【特許文献２】特開平９−１３０９１７号公報
【特許文献３】特開２００３−１７８８１４号公報
【特許文献４】特開２００１−１０６１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関と、電源としての電池とが設けられたハイブリッド動力出力装置において、電池に電流が入出力するシーンでは、発熱が伴う。この発熱を放置すると、電池の性能が低下するおそれが生じるため、電池を冷却する必要がある。電池を冷却する手段としては、電動式の冷却ファンを設けることが考えられる。しかしこの場合、消費電力が増大するため、内燃機関の燃費が悪化するという問題が発生する。
【０００７】
また、特許文献３に開示されたバッテリー冷却装置では、エンジンの吸気系で生じる負圧を利用してバッテリーに外気を導いている。しかし、エンジンの運転状態は、刻々と変化するため、十分な量の外気を常にバッテリーに導入することはできない。したがって、この方法では、一時的であるにしてもバッテリーが高温に達するおそれがあり、冷却手段としての信頼性に乏しい。また加えて、バッテリー側とエンジン側とを接続するため、新たに連通管を設置する必要が生じ、大幅な設計変更とコストの増大とを招く。
【０００８】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、信頼性に優れるとともに、小さい消費電力での冷却が可能なハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に従ったハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構は、内燃機関と電源とが設けられたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構である。その電源冷却機構は、経路上に電源が配置された電源冷却用通路と、電源冷却用通路の経路上に配置され、電源に冷却風を供給する電動ファンと、内燃機関の吸気系管路に接続された一方端と、電源冷却用通路に接続された他方端とを有する気体通路とを備える。その気体流路では、内燃機関の吸気系管路に生じる負圧によって、他方端から一方端に向けて気体が流動する。
【００１０】
このように構成されたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構によれば、気体流路の他方端から一方端に向けて気体が流動することによって、その他方端が接続された電源冷却用通路に、電源を冷却するための気体の流れを形成する。これにより、電動ファンによる冷却に加えて、吸気系管路の負圧を利用した冷却を行なうことができるため、電動ファンの消費電力を抑制できる。また、吸気系管路の負圧を利用した冷却状況にかかわらず、電動ファンにより、電源の冷却を常時、行なうことができる。このため、電源の温度上昇が確実に防止された信頼性の高い冷却機構を実現することができる。
【００１１】
また好ましくは、気体通路に、他方端から一方端に向けて気体が流動している場合には、電動ファンの回転が抑制される。なお、電動ファンの回転が抑制されるとは、電動ファンの回転速度が減じられる場合や回転が停止される場合を指す。このように構成されたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構によれば、この場合には吸気系管路の負圧を利用した冷却が実施されているため、電動ファンの回転を抑制しても電源を十分に冷却することができる。これにより、電動ファンで消費する電力を効果的に抑えることができる。
【００１２】
また好ましくは、ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構は、電源の温度を検出する温度検出部と、温度検出部で検出された温度データに基づいて、電動ファンの回転を制御する制御部とをさらに備える。このように構成されたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構によれば、たとえば、電源が吸気系管路の負圧を利用した冷却で十分に冷却されているにもかかわらず、電動ファンを高速回転させているという事態を回避できる。このため、電源の冷却と電動ファンにおける消費電力の抑制との両方を、効率的に達成することができる。
【００１３】
また好ましくは、ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構は、気体通路の経路上に設けられたチャコールキャニスターと、チャコールキャニスターに接続された燃料タンクとをさらに備える。このように構成されたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構によれば、燃料タンクで発生した燃料蒸発ガスを蓄え、その燃料蒸発ガスを内燃機関の吸気系管路に戻す装置を、内燃機関の吸気系管路と電源冷却用通路とを接続する気体通路に利用することができる。これにより、本発明による電源冷却機構を、簡易かつ低コストで設けることができる。
【００１４】
また好ましくは、ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構は、他方端とチャコールキャニスターとの間に設けられた流路切り換え弁をさらに備える。気体通路に、他方端から一方端に向けて気体が流動している場合、流路切り換え弁は、気体通路を電源冷却用通路に連通させ、気体通路に、他方端から一方端に向けて気体が流動していない場合、流路切り換え弁は、気体通路を外気に連通させる。このように構成されたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構によれば、チャコールキャニスターに蓄えられた燃料蒸発ガスが、気体通路を通って電源冷却用通路に流入することを防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、この発明に従えば、信頼性に優れるとともに、小さい消費電力での冷却が可能なハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における電源冷却機構を搭載したハイブリッド自動車を示す模式図である。本実施の形態における電源冷却機構は、電池と、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とを動力源として駆動するハイブリッド自動車に搭載されている。
【００１８】
図１を参照して、ハイブリッド自動車１０は、車両前方に設置されたエンジン５０と、エンジン５０に供給するガソリン２４が蓄えられた燃料タンク２３と、電池１６および電池１６に冷却風を供給するための電動冷却ファン１５が設けられ、リアシート後方に搭載されたＨＶ（high voltage）バッテリパック４１とを備える。ＨＶバッテリパック４１内には、冷却風が流れる冷却風通路１１が形成されており、その冷却風通路１１の経路上に、電池１６と電動冷却ファン１５とが配置されている。ハイブリッド自動車１０は、さらに、経路上にチャコールキャニスター２６が設けられ、エンジン５０と冷却風通路１１との間を接続する気体通路３１を備える。
【００１９】
図２は、図１中のＨＶバッテリパックを示す斜視図である。図１および図２を参照して、ＨＶバッテリパック４１は、電池１６が収容されたバッテリカバー１３と、吸気口１２ｍを有し、電動冷却ファン１５を介してバッテリカバー１３に接続された吸気ダクト１２と、排気口１９ｎを有し、吸気ダクト１２とは異なる位置でバッテリカバー１３に接続された排気ダクト１９とを備える。電池１６とバッテリカバー１３との間には、電池１６の周りに冷却風が流れるように空間が規定されている。吸気ダクト１２、バッテリカバー１３および排気ダクト１９によって、上述の冷却風通路１１が構成されている。
【００２０】
吸気口１２ｍは、車両室内に通じており、排気口１９ｎは、車外に通じている。排気ダクト１９には、排気ダクト１９がバッテリカバー１３に接続された位置と排気口１９ｎが設けられた位置との間に位置して、開口部１９ｍが形成されている。開口部１９ｍには、気体通路３１の他方端３３が接続される。
【００２１】
エンジン５０は、燃焼室５４に接続された吸気管５１を備える。吸気管５１が燃焼室５４に接続された位置には、吸気管５１と燃焼室５４との間の開閉を行なう吸気バルブ５３が設けられている。吸気管５１には、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ５２と、スロットルバルブ５２と吸気バルブ５３との間に位置して、ガソリンを霧状に噴射するインジェクタ５５とが設けられている。吸気管５１に吸入された空気と、インジェクタ５５から噴射されたガソリンとの混合ガスが、吸気管５１から燃焼室５４に向けて供給される。
【００２２】
燃料タンク２３には、ガソリン２４が蓄えられている。ガソリン２４は、図示しない燃料ポンプによってインジェクタ５５に圧送される。燃料タンク２３とチャコールキャニスター２６とは、チャージパイプ３６によって接続されている。チャコールキャニスター２６とエンジン５０の吸気管５１とは、パージパイプ３１ａによって接続されている。パージパイプ３１ａは、吸気管５１に設けられたインジェクタ５５とスロットルバルブ５２との間に位置して、吸気管５１に接続されている。パージパイプ３１ａには、チャコールキャニスター２６と吸気管５１との間に位置して、パージ流量調整弁２７が設けられている。チャコールキャニスター２６には、さらに、車外へと通じるドレインパイプ３１ｂが接続されている。
【００２３】
このチャコールキャニスター２６、チャージパイプ３６、パージパイプ３１ａ、ドレインパイプ３１ｂおよびパージ流量調整弁２７によって、燃料蒸発ガスの排出抑止装置４２が構成されている。燃料タンク２３内には、蓄えられたガソリン２４が蒸発することによって、ＨＣ（炭化水素）を含む燃料蒸発ガスが充満する。排出抑止装置４２は、この燃料蒸発ガスを大気中に開放させないために、一時貯蔵しておき、エンジンの稼動中に燃焼室に導き、燃焼させる役割を果たす。
【００２４】
具体的に説明すると、燃料タンク２３内の燃料蒸発ガスは、タンクの内圧が所定値以上になると、燃料タンク２３に設けられたチェックバルブを開き、チャージパイプ３６を通ってチャコールキャニスター２６へと移動する。チャコールキャニスター２６には、活性炭が内蔵されており、ＨＣがその活性炭に吸着されることによって、燃料蒸発ガスがＨＣと空気とに分離される。分離された空気は、ドレインパイプ３１ｂを通って大気に開放される。一方、エンジン５０が稼動すると、吸気管５１に負圧が発生する。活性炭に吸着されたＨＣは、この負圧を利用して流動する空気の流れに沿って、パージパイプ３１ａから吸気管５１、吸気管５１から燃焼室５４へと導かれる。
【００２５】
ドレインパイプ３１ｂには、その経路上の途中に位置して、ドレインパイプ３１ｂと排気ダクト１９との間を連結する接続パイプ３１ｃが接続されている。パージパイプ３１ａ、ドレインパイプ３１ｂおよび接続パイプ３１ｃによって、上述の気体通路３１が構成されている。気体通路３１の一方端３２は、エンジン５０の吸気管５１に接続されており、気体通路３１の他方端３３は、冷却風通路１１を構成する排気ダクト１９に接続されている。
【００２６】
ドレインパイプ３１ｂの接続パイプ３１ｃが接続された位置には、ダイヤフラム式の流路切り換え弁２１が設けられている。流路切り換え弁２１は、チャコールキャニスター２６を上流とする空気の流れを、チャコールキャニスター２６からドレインパイプ３１ｂ、ドレインパイプ３１ｂから車外へと向かう経路に規制し、チャコールキャニスター２６を下流とする空気の流れを、接続パイプ３１ｃからドレインパイプ３１ｂ、ドレインパイプ３１ｂからチャコールキャニスター２６へと向かう経路に規制する。
【００２７】
続いて、本実施の形態における電源冷却機構の作動状態について説明を行なう。図３は、図１中の電源冷却機構の作動状態をまとめた表である。図１および図３を参照して、エンジン５０が稼動している状態では、図示しないエンジンＥＣＵ（electronic control unit）が、エンジン５０の稼動状態に応じてパージ流量調整弁２７の開閉を制御する。このとき、パージ流量調整弁２７が開かれると、吸気ダクト１２の吸気口１２ｍから吸入され、接続パイプ３１ｃからドレインパイプ３１ｂ、チャコールキャニスター２６へと向かう空気の流れが、吸気管５１で発生する吸気負圧によって形成される（矢印Ｐに示す方向から矢印Ｂに示す方向に向かう流れ）。
【００２８】
このとき、電動冷却ファン１５の回転を停止し、吸気口１２ｍから吸入され、バッテリカバー１３内を流れる空気によって、電池１６を冷却する。また、チャコールキャニスター２６に流れ込んだ空気は、チャコールキャニスター２６に貯蔵されたＨＣを伴ってパージパイプ３１ａを流れ、さらに吸気管５１から燃焼室５４へと流れる。
【００２９】
パージ流量調整弁２７が閉じられている場合やエンジン５０が稼動していない場合には、気体通路３１に、他方端３３から一方端３２に向けた空気の流れが形成されない。このとき、電動冷却ファン１５に通電され、電動冷却ファン１５の回転によって、吸気ダクト１２の吸気口１２ｍからバッテリカバー１３内へ空気が導入される。その空気は、電池１６を冷却した後、排気ダクト１９から車外へと排出される（矢印Ｐに示す方向から矢印Ａに示す方向に向かう流れ）。
【００３０】
一方、燃料タンク２３で発生した燃料蒸発ガスは、チャージパイプ３６を通ってチャコールキャニスター２６へと導かれる。チャコールキャニスター２６によって燃料蒸発ガスからＨＣが分離され、残った空気は、ドレインパイプ３１ｂを通って車外へと排出される（矢印Ｃに示す方向の流れ）。この際、ドレインパイプ３１ｂの経路上には流路切り換え弁２１が設けられているため、チャコールキャニスター２６からの空気が、接続パイプ３１ｃを通って冷却風通路１１に流れ込むということがない。これにより、チャコールキャニスター２６から排出される空気に、ＨＣ成分が多少でも含まれている場合があっても、そのＨＣ成分が車両の室内に流入することを防止できる。
【００３１】
この発明の実施の形態１におけるハイブリッド動力出力装置としてのハイブリッド自動車１０の電源冷却機構は、内燃機関としてのエンジン５０と電源としての電池１６とが設けられたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構である。その電源冷却機構は、経路上に電池１６が配置された電源冷却用通路としての冷却風通路１１と、冷却風通路１１の経路上に配置され、電池１６に冷却風を供給する電動ファンとしての電動冷却ファン１５と、エンジン５０の吸気系管路としての吸気管５１に接続された一方端３２と、冷却風通路１１に接続された他方端３３とを有する気体通路３１とを備える。その気体通路３１では、エンジン５０の吸気管５１に生じる負圧によって、他方端３３から一方端３２に向けて気体が流動する。
【００３２】
気体通路３１に、他方端３３から一方端３２に向けて気体が流動している場合には、電動冷却ファン１５の回転が抑制される。ハイブリッド自動車１０の電源冷却機構は、気体通路３１の経路上に設けられたチャコールキャニスター２６と、チャコールキャニスター２６に接続された燃料タンク２３とをさらに備える。
【００３３】
なお、本実施の形態では、吸気管５１の吸気負圧を利用して電池１６を冷却している場合、電動冷却ファン１５の回転を停止させることとしたが、電動冷却ファン１５の回転速度を遅くしても良い。また、電池１６の温度上昇が大きい場合には、吸気管５１の吸気負圧を利用した冷却と、電動冷却ファン１５による冷却とを、同時に実行しても良い。また、本実施の形態では、冷却風通路１１と吸気管５１とを接続する気体通路として、燃料蒸発ガスの排出抑止装置４２を構成する部品を利用したが、本発明はこれに限定されない。つまり、排出抑止装置４２の有無にかかわらず、冷却風通路１１と吸気管５１とを接続する気体通路を別途設けても良い。但し、排出抑止装置４２を利用した場合、接続パイプ３１ｃを加えるのみで本実施の形態における電源冷却機構を構成できる。このため、コストの増大を抑えることができる。
【００３４】
このように構成された、この発明の実施の形態１におけるハイブリッド自動車１０の電源冷却機構によれば、電動冷却ファン１５に加えて、吸気管５１の吸気負圧を利用して冷却風通路１１に空気を流すことによって、電池１６を冷却している。このため、この吸気管５１の吸気負圧を利用した冷却を実施している間、電動冷却ファン１５の回転を停止したり、回転速度を遅くすることができる。これにより、電動冷却ファン１５で消費される電力を低減させ、延いては、ハイブリッド自動車１０の燃費を向上させることができる。一方、吸気管５１の吸気負圧を利用した冷却を行なえない場合には、電動冷却ファン１５を回転させて電池１６を冷却すれば良い。このため、エンジン５０の運転状態にかかわらず、電池１６を確実に冷却することができる。
【００３５】
（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２における電源冷却機構の制御系を示すブロック図である。図５は、図４中の制御系で実施する処理を示すフローチャート図である。本実施の形態におけるハイブリッド自動車の電源冷却機構は、実施の形態１におけるハイブリッド自動車１０の電源冷却機構と比較して、基本的には同様の構造を備えるが、その制御に電池１６の温度データが利用される。以下、重複する構造については説明を繰りかえさない。
【００３６】
図４および図５を参照して、図１中に示すバッテリカバー１３には、電池１６の温度を検出するための電池温度検出センサ６３と、電池温度検出センサ６３が電気的に接続された電池ＥＣＵ６１とが収容されている。電池温度検出センサ６３で検出された電池１６の温度データは、電池ＥＣＵ６１に送られる。電池ＥＣＵ６１では、その温度データに基づいて電池１６の温度が許容温度以上か否かを判断する（Ｓ１０１）。
【００３７】
結果、許容温度以上と判断された場合には、電池ＥＣＵ６１に予め記憶されたマップを用いて、所定の演算処理が行なわれる（Ｓ１０３）。具体的には、パージ流量調整弁２７の開度から、吸気管５１の吸気負圧によって冷却風通路１１に流れる空気量が算出され、その算出された空気量と、電池温度検出センサ６３で検出された電池１６の温度データとから、不足する空気量が導き出される。そして、その不足する空気量を供給するために必要な回転速度が、ファンデュティーとして電動冷却ファン１５のファンコントローラ６２に送られる（Ｓ１０４）。これにより、電動冷却ファン１５は、電池１６の温度が許容温度以下となるように回転制御される。また、電池１６の温度が許容温度より低いと判断された場合には、ファンコントローラ６２に回転停止の指令が出される（Ｓ１０２）。
【００３８】
この発明の実施の形態２におけるハイブリッド自動車の電源冷却機構は、電池１６の温度を検出する温度検出部としての電池温度検出センサ６３と、電池温度検出センサ６３で検出された温度データに基づいて、電動冷却ファン１５の回転を制御する制御部としての電池ＥＣＵ６１とをさらに備える。
【００３９】
このように構成された、この発明の実施の形態２におけるハイブリッド自動車の電源冷却機構によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、電池温度検出センサ６３で検出された電池１６の温度データに基づいて、電動冷却ファン１５の回転制御を行なっているため、電池１６の冷却を確実に行なった上で、電動冷却ファン１５での消費電力の低減を図ることができる。
【００４０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施の形態１における電源冷却機構を搭載したハイブリッド自動車を示す模式図である。
【図２】図１中のＨＶバッテリパックを示す斜視図である。
【図３】図１中の電源冷却機構の作動状態をまとめた表である。
【図４】この発明の実施の形態２における電源冷却機構の制御系を示すブロック図である。
【図５】図４中の制御系で実施する処理を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ ハイブリッド自動車、１１ 冷却風通路、１５ 電動冷却ファン、１６ 電池、２３ 燃料タンク、２６ チャコールキャニスター、３１ 気体通路、３２ 一方端、３３ 他方端、５０ エンジン、５１ 吸気管、６１ 電池ＥＣＵ、６３ 電池温度検出センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と電源とが設けられたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構であって、
経路上に前記電源が配置された電源冷却用通路と、
前記電源冷却用通路の経路上に配置され、前記電源に冷却風を供給する電動ファンと、
前記内燃機関の吸気系管路に接続された一方端と、前記電源冷却用通路に接続された他方端とを有し、前記内燃機関の吸気系管路に生じる負圧によって、前記他方端から前記一方端に向けて気体が流動する気体通路とを備える、ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構。
【請求項２】
前記気体通路に、前記他方端から前記一方端に向けて気体が流動している場合には、前記電動ファンの回転が抑制される、請求項１に記載のハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構。
【請求項３】
前記電源の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部で検出された温度データに基づいて、前記電動ファンの回転を制御する制御部とをさらに備える、請求項１または２に記載のハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構。
【請求項４】
前記気体通路の経路上に設けられたチャコールキャニスターと、
前記チャコールキャニスターに接続された燃料タンクとをさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構。
【請求項５】
前記他方端と前記チャコールキャニスターとの間に設けられた流路切り換え弁をさらに備え、
前記気体通路に、前記他方端から前記一方端に向けて気体が流動している場合、前記流路切り換え弁は、前記気体通路を前記電源冷却用通路に連通させ、前記気体通路に、前記他方端から前記一方端に向けて気体が流動していない場合、前記流路切り換え弁は、前記気体通路を外気に連通させる、請求項４に記載のハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構。
【請求項１】
内燃機関と電源とが設けられたハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構であって、
経路上に前記電源が配置された電源冷却用通路と、
前記電源冷却用通路の経路上に配置され、前記電源に冷却風を供給する電動ファンと、
前記内燃機関の吸気系管路に接続された一方端と、前記電源冷却用通路に接続された他方端とを有し、前記内燃機関の吸気系管路に生じる負圧によって、前記他方端から前記一方端に向けて気体が流動する気体通路とを備える、ハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構。
【請求項２】
前記気体通路に、前記他方端から前記一方端に向けて気体が流動している場合には、前記電動ファンの回転が抑制される、請求項１に記載のハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構。
【請求項３】
前記電源の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部で検出された温度データに基づいて、前記電動ファンの回転を制御する制御部とをさらに備える、請求項１または２に記載のハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構。
【請求項４】
前記気体通路の経路上に設けられたチャコールキャニスターと、
前記チャコールキャニスターに接続された燃料タンクとをさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載のハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構。
【請求項５】
前記他方端と前記チャコールキャニスターとの間に設けられた流路切り換え弁をさらに備え、
前記気体通路に、前記他方端から前記一方端に向けて気体が流動している場合、前記流路切り換え弁は、前記気体通路を前記電源冷却用通路に連通させ、前記気体通路に、前記他方端から前記一方端に向けて気体が流動していない場合、前記流路切り換え弁は、前記気体通路を外気に連通させる、請求項４に記載のハイブリッド動力出力装置の電源冷却機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１４８９（Ｐ２００６−１４８９Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８２０６１（Ｐ２００４−１８２０６１）
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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