冷却システム
【課題】車両の状態に応じてより適切に複数の電力変換回路を冷却する。
【解決手段】車両の状態に応じてモータＭＧ１を駆動するインバータやモータＭＧ２を駆動するインバータ，昇圧コンバータのいずれかを他に比して優先して冷却する必要があるか否かを判断し（Ｓ１１０〜Ｓ１５０）、この判断に基づいてモータＭＧ１用のインバータを冷却する第１熱交換部の第１バルブ，モータＭＧ２用のインバータを冷却する第２熱交換部の第２バルブ，昇圧コンバータを冷却する第３熱交換部の第３バルブの開閉状態を設定する（Ｓ１６０〜Ｓ１９０）。これにより、車両の状態に応じて発熱が予測される二つのインバータや昇圧コンバータのいずれかの温度上昇に先立ってその冷却に用いる熱交換部における冷却媒体の流量を大きくし、その温度上昇を抑制することができる。
【解決手段】車両の状態に応じてモータＭＧ１を駆動するインバータやモータＭＧ２を駆動するインバータ，昇圧コンバータのいずれかを他に比して優先して冷却する必要があるか否かを判断し（Ｓ１１０〜Ｓ１５０）、この判断に基づいてモータＭＧ１用のインバータを冷却する第１熱交換部の第１バルブ，モータＭＧ２用のインバータを冷却する第２熱交換部の第２バルブ，昇圧コンバータを冷却する第３熱交換部の第３バルブの開閉状態を設定する（Ｓ１６０〜Ｓ１９０）。これにより、車両の状態に応じて発熱が予測される二つのインバータや昇圧コンバータのいずれかの温度上昇に先立ってその冷却に用いる熱交換部における冷却媒体の流量を大きくし、その温度上昇を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システムに関し、詳しくは、車載された走行用の電動機を駆動するために電力変換するインバータを含む複数の電力変換回路を冷却する冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷却システムとしては、車両のアクセル開度から決定された交流モータの要求出力に基づいて電流指令を生成し、実際のモータ電流が電流指令と一致するようにインバータのスイッチング素子をスイッチングするインバータを冷却する冷却システムにおいて、アクセル開度に基づいてインバータに発生する損失を推定し、この推定した損失に基づいて冷却水の目標流量を設定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この冷却システムでは、上述のように冷却水の目標流量を設定して冷却水の循環ポンプを駆動制御することにより、インバータの熱的保護と冷却システムの省電力化とを両立している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５３０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のモータを駆動するために複数のインバータを備える車両における冷却システムでは、アクセル開度に対して全てのモータを駆動するインバータに発生する損失が一様に変化するものではなく、加速時や減速時、高速巡航時などの走行状態によって各モータを駆動するインバータに発生する損失は異なるものとなるから、アクセル開度だけに基づいて冷却水の目標流量を設定することができない。また、複数のインバータに対してどのように冷却水の流路を設定するかによっても冷却水の目標流量は異なるものとなる。
【０００５】
本発明の冷却システムは、車両の状態に応じてより適切に複数の電力変換回路を冷却することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の冷却システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の冷却システムは、
車載された走行用の電動機を駆動するために電力変換するインバータを含む複数の電力変換回路を冷却する冷却システムであって、
冷却媒体の循環流路において並列に配置され、前記複数の電力変換回路の各々を冷却媒体との熱交換により冷却する複数の熱交換部と、
前記複数の熱交換部の各々の冷却媒体の流量を調節する複数の流量調節弁と、
車両の状態と前記複数の流量調節弁の開閉状態との関係を予め定めて弁開閉状態設定用関係として記憶する関係記憶手段と、
車両の状態に対して前記関係記憶手段に記憶された前記弁開閉状態設定用関係を適用して得られる前記複数の流量調節弁の開閉状態となるよう前記複数の流量調節弁を開閉制御する弁開閉制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の冷却システムでは、複数の電力変換回路の各々を冷却媒体との熱交換により冷却する複数の熱交換部を冷却媒体の循環流路において並列に配置し、複数の熱交換部の各々の冷却媒体の流量を調節する複数の流量調節弁を設ける。そして、車両の状態と複数の流量調節弁の開閉状態との関係を予め定めて弁開閉状態設定用関係として記憶しておき、車両の状態に対して記憶しておいた弁開閉状態設定用関係を適用して得られる複数の流量調節弁の開閉状態となるよう複数の流量調節弁を開閉制御する。これにより、車両の状態に応じて複数の流量調節弁をより適切な開閉状態とすることができる。この結果、車両の状態に応じてより適切に複数の電力変換回路を冷却することができる。
【０００９】
こうした本発明の冷却システムにおいて、前記車両は、内燃機関と、発電機としても駆動可能な第１の電動機と、前記第１の電動機を駆動するための第１のインバータと、前記内燃機関の出力軸と前記第１の電動機の回転軸と車軸に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を出力する発電機としても駆動可能な第２の電動機と、前記第２の電動機を駆動するための第２のインバータと、バッテリと、前記バッテリの電力を昇圧して前記第１のインバータおよび第２のインバータに供給する昇圧コンバータと、を備え、前記複数の電力変換回路は前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記昇圧コンバータであり、前記弁開閉状態設定用関係は、車両の状態が前記内燃機関を始動するためにクランキングするクランキング時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第２のインバータと前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記第１のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が高車速で巡航している高速巡航時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第２のインバータと前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記第１のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が低車速で加速している低車速加速時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第１のインバータと前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記第２のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が中車速以上で加速している中高車速加速時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第１のインバータと前記第２のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が減速している減速時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第１のインバータと前記第２のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となる関係である、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としての冷却システムを搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】熱交換部６４の概略の構成を模式的に示す模式的構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるバルブ開閉制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としての冷却システムを搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、バッテリ５０と、バッテリ５０からの電力を昇圧してインバータ４１，４２に供給したりモータＭＧ１，ＭＧ２を回生制御することによって得られる電力を降圧してバッテリ５０を充電する昇圧コンバータ４６と、昇圧コンバータ４６の図示しないスイッチング素子やインバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという。）４０と、インバータ４１，４２，昇圧コンバータ４６を冷却する冷却システム６０と、シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションやアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジション，車速センサ８８からの車速を入力すると共にエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。
【００１３】
冷却システム６０は、水などの冷却媒体を循環させる循環流路６１と、循環流路６１に冷却媒体を循環させるためのポンプ６２と、循環流路６１に組み込まれて外気により冷却媒体を冷却する熱交換器６３と、循環流路６１に組み込まれインバータ４１，４２および昇圧コンバータ４６の基盤に取り付けられて伝熱により冷却媒体によってインバータ４１，４２および昇圧コンバータ４６を冷却する熱交換部６４と、を備える。熱交換部６４は、図２に示すように、循環流路６１から冷却媒体を流入する流入流路６５と、インバータ４１を冷却するための第１熱交換部６６ａと、インバータ４２を冷却するための第２熱交換部６６ｂと、昇圧コンバータ４６を冷却するための第３熱交換部６６ｃと、第１熱交換部６６ａ，第２熱交換部６６ｂ，第３熱交換部６６ｃに通流する冷却媒体の流量を調節する３つの電磁流量調節弁としての第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃと、これら第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃから流出した冷却媒体を循環流路６１に送り出す流出流路６８と、から構成されている。冷却システム６０のポンプ６２や第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃは、信号ラインによってハイブリッド用電子制御ユニット７０に接続されており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０による駆動制御を受けている。
【００１４】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３６に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
【００１５】
エンジン運転モードでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比で除して得られる回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｒ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｒ＊からバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定し、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。そして、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００１６】
モータ運転モードでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００１７】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された冷却システム６０の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるバルブ開閉制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００１８】
バルブ開閉制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、まず、車両の状態を入力する（ステップＳ１００）。ここで、車両の状態としては、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰやアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，図示しない加速度演算ルーチンにより車速Ｖから演算される加速度α，モータＥＣＵ４０から通信により入力するモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，エンジンＥＣＵ２４から通信により入力するエンジン２２の回転数Ｎｅ，図示しない駆動制御ルーチンからの要求トルクＴｒ＊，要求パワーＰｅ＊，エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，エンジン２２の始動指示，停止指示などが該当する。
【００１９】
続いて、入力した車両の状態が、エンジン２２を始動するためにクランキングしているクランキング時であるか否か（ステップＳ１１０）、比較的高車速で巡航している高速巡航時であるか否か（ステップＳ１２０）、比較低車速で加速している低速加速時であるか否か（ステップＳ１３０）、中車速や高車速で加速している中高速加速時であるか否か（ステップＳ１４０）、減速している減速時であるか否か（ステップＳ１５０）、を判定する。クランキング時であるか否かについては、エンジン２２の始動指示がなされいる状態でモータＭＧ１によりトルク出力しているか否かにより判定することができる。高速巡航時であるか否かについては、車速Ｖが高速であると判定するために予め定められた高速判定用車速（例えば、８０ｋｍ／ｈや９０ｋｍ／ｈなど）以上の状態で加速度αが値０を含んで比較的小さな範囲として予め設定された巡航判定用加速度範囲以内であるか否か、これに加えてアクセル開度Ａｃｃの変化やブレーキポジションＢＰの変化が値０を含んで比較的小さな変化量として予め定められた巡航判定用変化量以下であるか否か、により判定することができる。低速加速時であるか否かについては、車速Ｖが低車速であると判定するために予め定められた低車速判定用車速（例えば、２０ｋｍ／ｈや３０ｋｍ／ｈなど）以下の状態でアクセル開度Ａｃｃが加速時であると判定するために予め定められた加速時判定用開度（例えば、４０％や５０％など）以上であるか否か、或いは、車速Ｖが低車速判定用車速以下の状態で加速度αが加速時であると判定するために予め定められた加速時判定用加速度であるか否かにより判定することができる。中高速加速時であるか否かについては、車速Ｖが低車速判定用車速より大きい状態でアクセル開度Ａｃｃが加速時判定用開度以上であるか否か、或いは、車速Ｖが低車速判定用車速より大きい状態で加速度αが加速時判定用加速度であるか否かにより判定することができる。減速時であるか否かについては、車速Ｖが値０でない状態でブレーキポジションＢＰが減速時であると判定するために予め定められた減速時判定用ポジション以上であるか否か、或いは、車速Ｖが値０でない状態で加速度αが減速時であると判定するために予め定められた減速時判定用加速度以下であるか否かにより判定することができる。
【００２０】
車両の状態がクランキング時であると判定されたときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は小さいがモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には大きな値が設定されるためにモータＭＧ１を駆動するインバータ４１に発熱が生じることが予想され、インバータ４１をインバータ４２や昇圧コンバータ４６に優先して冷却すべきと判断し、インバータ４１を冷却するための第１熱交換部６６ａにおける冷却媒体の流量を大きくするために第１バルブ６７ａを開状態とすると共に第２バルブ６７ｂおよび第３バルブ６７ｃを閉状態として（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。こうしたバルブ操作により、インバータ４１の温度上昇に先立ってインバータ４１を冷却する第１熱交換部６６ａにおける冷却媒体の流量を迅速に大きくすることができるから、インバータ４１の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００２１】
車両の状態が高速巡航時であると判定されたときには、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には小さな値が設定されるがモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が大きいためにモータＭＧ１を駆動するインバータ４１に発熱が生じることが予想され、インバータ４１をインバータ４２や昇圧コンバータ４６に優先して冷却すべきと判断し、インバータ４１を冷却するための第１熱交換部６６ａにおける冷却媒体の流量を大きくするために第１バルブ６７ａを開状態とすると共に第２バルブ６７ｂおよび第３バルブ６７ｃを閉状態として（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。こうしたバルブ操作により、インバータ４１の温度上昇に先立ってインバータ４１を冷却する第１熱交換部６６ａにおける冷却媒体の流量を大きくすることができるから、インバータ４１の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００２２】
車両の状態が低速加速時であると判定されたときには、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は小さいがモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊には大きな値が設定されるためにモータＭＧ２を駆動するインバータ４２に発熱が生じることが予想され、インバータ４２をインバータ４１や昇圧コンバータ４６に優先して冷却すべきと判断し、インバータ４２を冷却するための第２熱交換部６６ｂにおける冷却媒体の流量を大きくするために第２バルブ６７ｂを開状態とすると共に第１バルブ６７ａおよび第３バルブ６７ｃを閉状態として（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。こうしたバルブ操作により、インバータ４２の温度上昇に先立ってインバータ４２を冷却する第２熱交換部６６ｂにおける冷却媒体の流量を大きくすることができるから、インバータ４２の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００２３】
車両の状態が中高速加速時であると判定されたときには、バッテリ５０から出力される電流ＩＢが大きくなるために昇圧コンバータ４６に発熱が生じることが予想され、昇圧コンバータ４６をインバータ４１，４２に優先して冷却すべきと判断し、昇圧コンバータ４６を冷却するための第３熱交換部６６ｃにおける冷却媒体の流量を大きくするために第３バルブ６７ｃを開状態とすると共に第１バルブ６７ａおよび第２バルブ６７ｂを閉状態として（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。こうしたバルブ操作により、昇圧コンバータ４６の温度上昇に先立って昇圧コンバータ４６を冷却する第３熱交換部６６ｃにおける冷却媒体の流量を大きくすることができるから、昇圧コンバータ４６の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００２４】
車両の状態が減速時であると判定されたときには、バッテリ５０を充電する電流ＩＢが大きくなるために昇圧コンバータ４６に発熱が生じることが予想され、昇圧コンバータ４６をインバータ４１，４２に優先して冷却すべきと判断し、昇圧コンバータ４６を冷却するための第３熱交換部６６ｃにおける冷却媒体の流量を大きくするために第３バルブ６７ｃを開状態とすると共に第１バルブ６７ａおよび第２バルブ６７ｂを閉状態として（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。こうしたバルブ操作により、昇圧コンバータ４６の温度上昇に先立って昇圧コンバータ４６を冷却する第３熱交換部６６ｃにおける冷却媒体の流量を大きくすることができるから、昇圧コンバータ４６の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００２５】
車両の状態がクランキング時や高速巡航時，低速加速時，中高速加速時，減速時のいずれでもないとき、即ち、低車速や中車速での巡航時あるいは停車時には、インバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６のいずれかを他に比して優先して冷却する必要はないと判断し、第１熱交換部６６ａ，第２熱交換部６６ｂ，第３熱交換部６６ｃに冷却媒体が通流するように第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃの全てを開状態として（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。
【００２６】
以上説明した実施例の冷却システムによれば、車両の状態に応じてインバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６のいずれかを他に比して優先して冷却する必要があるか否かを判断し、この判断に基づいて第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃの開閉状態を決定して操作することにより、インバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６の温度上昇に先立ってインバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６を冷却する第１熱交換部６６ａ，第２熱交換部６６ｂ，第３熱交換部６６ｃにおける冷却媒体の流量を大きくすることができる。したがって、インバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６の温度上昇を検出してからバルブ操作するものに比して、インバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００２７】
実施例の冷却システムでは、車両の状態に応じてインバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６のいずれかを他に比して優先して冷却する必要があると判断したときには、優先して冷却する必要があると判定された熱交換部に取り付けられたバルブを開状態とすると共に他のバルブを閉状態としたが、優先して冷却する必要があると判定された熱交換部への冷却媒体の流量を他の熱交換部への流量より大きくすればよいから、優先して冷却する必要があると判定された熱交換部に取り付けられたバルブを全開状態とすると共に他のバルブを１／３の開度や１／４の開度あるいは１／５の開度の状態とするものとしてもよい。
【００２８】
実施例の冷却システムでは、第１熱交換部６６ａ，第２熱交換部６６ｂ，第３熱交換部６６ｃの流出側に第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃを取り付けるものとしたが、第１熱交換部６６ａ，第２熱交換部６６ｂ，第３熱交換部６６ｃの流入側に第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃを取り付けるものとしてもよい。
【００２９】
実施例の冷却システムでは、エンジン２２と、モータＭＧ１と、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸と駆動軸３６と３つの回転要素であるキャリアとサンギヤとリングギヤとが接続されたプラネタリギヤ３０と、駆動軸３６に取り付けられたモータＭＧ２と、バッテリ５０と、バッテリ５０の電力を昇圧してモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２に供給する昇圧コンバータ４６と、を備えるハイブリッド自動車２０に搭載するものとしたが、インバータや昇圧コンバータなどの電力変換回路を複数搭載する車両であれば、如何なる構成の車両に搭載されるものとしてもよい。この場合、車両の状態から搭載したインバータや昇圧コンバータなどの複数の電力変換回路の発熱状態を想定し、発熱が生じると予測される電力変換回路の冷却が優先して行なわれるよう熱交換部のバルブ操作を行なえばよい。
【００３０】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、インバータ４１，４２と昇圧コンバータ４６とが「複数の電力変換回路」に相当し、第１熱交換部６６ａ，第２熱交換部６６ｂ，第３熱交換部６６ｃが「複数の熱交換部」に相当し、第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃが「複数の流量調節弁」に相当し、図３のバルブ開閉制御ルーチンを記憶するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「関係記憶手段」に相当し、図３のバルブ開閉制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「弁開閉制御手段」に相当する。
【００３１】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３２】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、車載用の冷却システムの製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４６ 昇圧コンバータ、５０ バッテリ、６０ 冷却システム、６１ 循環流路、６２ ポンプ、６３ 熱交換器、６４ 熱交換部、６５ 流入流路、６６ａ 第１熱交換部、６６ｂ 第２熱交換部、６６ｃ 第３熱交換部、６７ａ 第１バルブ、６７ｂ 第２バルブ、６７ｃ 第３バルブ、６８ 流出流路、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、８２ シフトポジションセンサ、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システムに関し、詳しくは、車載された走行用の電動機を駆動するために電力変換するインバータを含む複数の電力変換回路を冷却する冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷却システムとしては、車両のアクセル開度から決定された交流モータの要求出力に基づいて電流指令を生成し、実際のモータ電流が電流指令と一致するようにインバータのスイッチング素子をスイッチングするインバータを冷却する冷却システムにおいて、アクセル開度に基づいてインバータに発生する損失を推定し、この推定した損失に基づいて冷却水の目標流量を設定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この冷却システムでは、上述のように冷却水の目標流量を設定して冷却水の循環ポンプを駆動制御することにより、インバータの熱的保護と冷却システムの省電力化とを両立している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５３０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のモータを駆動するために複数のインバータを備える車両における冷却システムでは、アクセル開度に対して全てのモータを駆動するインバータに発生する損失が一様に変化するものではなく、加速時や減速時、高速巡航時などの走行状態によって各モータを駆動するインバータに発生する損失は異なるものとなるから、アクセル開度だけに基づいて冷却水の目標流量を設定することができない。また、複数のインバータに対してどのように冷却水の流路を設定するかによっても冷却水の目標流量は異なるものとなる。
【０００５】
本発明の冷却システムは、車両の状態に応じてより適切に複数の電力変換回路を冷却することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の冷却システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の冷却システムは、
車載された走行用の電動機を駆動するために電力変換するインバータを含む複数の電力変換回路を冷却する冷却システムであって、
冷却媒体の循環流路において並列に配置され、前記複数の電力変換回路の各々を冷却媒体との熱交換により冷却する複数の熱交換部と、
前記複数の熱交換部の各々の冷却媒体の流量を調節する複数の流量調節弁と、
車両の状態と前記複数の流量調節弁の開閉状態との関係を予め定めて弁開閉状態設定用関係として記憶する関係記憶手段と、
車両の状態に対して前記関係記憶手段に記憶された前記弁開閉状態設定用関係を適用して得られる前記複数の流量調節弁の開閉状態となるよう前記複数の流量調節弁を開閉制御する弁開閉制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の冷却システムでは、複数の電力変換回路の各々を冷却媒体との熱交換により冷却する複数の熱交換部を冷却媒体の循環流路において並列に配置し、複数の熱交換部の各々の冷却媒体の流量を調節する複数の流量調節弁を設ける。そして、車両の状態と複数の流量調節弁の開閉状態との関係を予め定めて弁開閉状態設定用関係として記憶しておき、車両の状態に対して記憶しておいた弁開閉状態設定用関係を適用して得られる複数の流量調節弁の開閉状態となるよう複数の流量調節弁を開閉制御する。これにより、車両の状態に応じて複数の流量調節弁をより適切な開閉状態とすることができる。この結果、車両の状態に応じてより適切に複数の電力変換回路を冷却することができる。
【０００９】
こうした本発明の冷却システムにおいて、前記車両は、内燃機関と、発電機としても駆動可能な第１の電動機と、前記第１の電動機を駆動するための第１のインバータと、前記内燃機関の出力軸と前記第１の電動機の回転軸と車軸に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を出力する発電機としても駆動可能な第２の電動機と、前記第２の電動機を駆動するための第２のインバータと、バッテリと、前記バッテリの電力を昇圧して前記第１のインバータおよび第２のインバータに供給する昇圧コンバータと、を備え、前記複数の電力変換回路は前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記昇圧コンバータであり、前記弁開閉状態設定用関係は、車両の状態が前記内燃機関を始動するためにクランキングするクランキング時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第２のインバータと前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記第１のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が高車速で巡航している高速巡航時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第２のインバータと前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記第１のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が低車速で加速している低車速加速時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第１のインバータと前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記第２のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が中車速以上で加速している中高車速加速時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第１のインバータと前記第２のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が減速している減速時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第１のインバータと前記第２のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となる関係である、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例としての冷却システムを搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】熱交換部６４の概略の構成を模式的に示す模式的構成図である。
【図３】ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるバルブ開閉制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例としての冷却システムを搭載するハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、エンジン２２を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという。）２４と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、バッテリ５０と、バッテリ５０からの電力を昇圧してインバータ４１，４２に供給したりモータＭＧ１，ＭＧ２を回生制御することによって得られる電力を降圧してバッテリ５０を充電する昇圧コンバータ４６と、昇圧コンバータ４６の図示しないスイッチング素子やインバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという。）４０と、インバータ４１，４２，昇圧コンバータ４６を冷却する冷却システム６０と、シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションやアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度，ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジション，車速センサ８８からの車速を入力すると共にエンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット７０と、を備える。
【００１３】
冷却システム６０は、水などの冷却媒体を循環させる循環流路６１と、循環流路６１に冷却媒体を循環させるためのポンプ６２と、循環流路６１に組み込まれて外気により冷却媒体を冷却する熱交換器６３と、循環流路６１に組み込まれインバータ４１，４２および昇圧コンバータ４６の基盤に取り付けられて伝熱により冷却媒体によってインバータ４１，４２および昇圧コンバータ４６を冷却する熱交換部６４と、を備える。熱交換部６４は、図２に示すように、循環流路６１から冷却媒体を流入する流入流路６５と、インバータ４１を冷却するための第１熱交換部６６ａと、インバータ４２を冷却するための第２熱交換部６６ｂと、昇圧コンバータ４６を冷却するための第３熱交換部６６ｃと、第１熱交換部６６ａ，第２熱交換部６６ｂ，第３熱交換部６６ｃに通流する冷却媒体の流量を調節する３つの電磁流量調節弁としての第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃと、これら第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃから流出した冷却媒体を循環流路６１に送り出す流出流路６８と、から構成されている。冷却システム６０のポンプ６２や第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃは、信号ラインによってハイブリッド用電子制御ユニット７０に接続されており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０による駆動制御を受けている。
【００１４】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力を駆動軸３６に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
【００１５】
エンジン運転モードでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比で除して得られる回転数や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｒ＊を計算すると共に計算した走行用パワーＰｒ＊からバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定し、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。そして、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行なう。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００１６】
モータ運転モードでは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００１７】
次に、実施例のハイブリッド自動車２０に搭載された冷却システム６０の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行されるバルブ開閉制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００１８】
バルブ開閉制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、まず、車両の状態を入力する（ステップＳ１００）。ここで、車両の状態としては、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰやアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，図示しない加速度演算ルーチンにより車速Ｖから演算される加速度α，モータＥＣＵ４０から通信により入力するモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，エンジンＥＣＵ２４から通信により入力するエンジン２２の回転数Ｎｅ，図示しない駆動制御ルーチンからの要求トルクＴｒ＊，要求パワーＰｅ＊，エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，エンジン２２の始動指示，停止指示などが該当する。
【００１９】
続いて、入力した車両の状態が、エンジン２２を始動するためにクランキングしているクランキング時であるか否か（ステップＳ１１０）、比較的高車速で巡航している高速巡航時であるか否か（ステップＳ１２０）、比較低車速で加速している低速加速時であるか否か（ステップＳ１３０）、中車速や高車速で加速している中高速加速時であるか否か（ステップＳ１４０）、減速している減速時であるか否か（ステップＳ１５０）、を判定する。クランキング時であるか否かについては、エンジン２２の始動指示がなされいる状態でモータＭＧ１によりトルク出力しているか否かにより判定することができる。高速巡航時であるか否かについては、車速Ｖが高速であると判定するために予め定められた高速判定用車速（例えば、８０ｋｍ／ｈや９０ｋｍ／ｈなど）以上の状態で加速度αが値０を含んで比較的小さな範囲として予め設定された巡航判定用加速度範囲以内であるか否か、これに加えてアクセル開度Ａｃｃの変化やブレーキポジションＢＰの変化が値０を含んで比較的小さな変化量として予め定められた巡航判定用変化量以下であるか否か、により判定することができる。低速加速時であるか否かについては、車速Ｖが低車速であると判定するために予め定められた低車速判定用車速（例えば、２０ｋｍ／ｈや３０ｋｍ／ｈなど）以下の状態でアクセル開度Ａｃｃが加速時であると判定するために予め定められた加速時判定用開度（例えば、４０％や５０％など）以上であるか否か、或いは、車速Ｖが低車速判定用車速以下の状態で加速度αが加速時であると判定するために予め定められた加速時判定用加速度であるか否かにより判定することができる。中高速加速時であるか否かについては、車速Ｖが低車速判定用車速より大きい状態でアクセル開度Ａｃｃが加速時判定用開度以上であるか否か、或いは、車速Ｖが低車速判定用車速より大きい状態で加速度αが加速時判定用加速度であるか否かにより判定することができる。減速時であるか否かについては、車速Ｖが値０でない状態でブレーキポジションＢＰが減速時であると判定するために予め定められた減速時判定用ポジション以上であるか否か、或いは、車速Ｖが値０でない状態で加速度αが減速時であると判定するために予め定められた減速時判定用加速度以下であるか否かにより判定することができる。
【００２０】
車両の状態がクランキング時であると判定されたときには、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１は小さいがモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には大きな値が設定されるためにモータＭＧ１を駆動するインバータ４１に発熱が生じることが予想され、インバータ４１をインバータ４２や昇圧コンバータ４６に優先して冷却すべきと判断し、インバータ４１を冷却するための第１熱交換部６６ａにおける冷却媒体の流量を大きくするために第１バルブ６７ａを開状態とすると共に第２バルブ６７ｂおよび第３バルブ６７ｃを閉状態として（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。こうしたバルブ操作により、インバータ４１の温度上昇に先立ってインバータ４１を冷却する第１熱交換部６６ａにおける冷却媒体の流量を迅速に大きくすることができるから、インバータ４１の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００２１】
車両の状態が高速巡航時であると判定されたときには、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には小さな値が設定されるがモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が大きいためにモータＭＧ１を駆動するインバータ４１に発熱が生じることが予想され、インバータ４１をインバータ４２や昇圧コンバータ４６に優先して冷却すべきと判断し、インバータ４１を冷却するための第１熱交換部６６ａにおける冷却媒体の流量を大きくするために第１バルブ６７ａを開状態とすると共に第２バルブ６７ｂおよび第３バルブ６７ｃを閉状態として（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。こうしたバルブ操作により、インバータ４１の温度上昇に先立ってインバータ４１を冷却する第１熱交換部６６ａにおける冷却媒体の流量を大きくすることができるから、インバータ４１の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００２２】
車両の状態が低速加速時であると判定されたときには、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は小さいがモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊には大きな値が設定されるためにモータＭＧ２を駆動するインバータ４２に発熱が生じることが予想され、インバータ４２をインバータ４１や昇圧コンバータ４６に優先して冷却すべきと判断し、インバータ４２を冷却するための第２熱交換部６６ｂにおける冷却媒体の流量を大きくするために第２バルブ６７ｂを開状態とすると共に第１バルブ６７ａおよび第３バルブ６７ｃを閉状態として（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。こうしたバルブ操作により、インバータ４２の温度上昇に先立ってインバータ４２を冷却する第２熱交換部６６ｂにおける冷却媒体の流量を大きくすることができるから、インバータ４２の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００２３】
車両の状態が中高速加速時であると判定されたときには、バッテリ５０から出力される電流ＩＢが大きくなるために昇圧コンバータ４６に発熱が生じることが予想され、昇圧コンバータ４６をインバータ４１，４２に優先して冷却すべきと判断し、昇圧コンバータ４６を冷却するための第３熱交換部６６ｃにおける冷却媒体の流量を大きくするために第３バルブ６７ｃを開状態とすると共に第１バルブ６７ａおよび第２バルブ６７ｂを閉状態として（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。こうしたバルブ操作により、昇圧コンバータ４６の温度上昇に先立って昇圧コンバータ４６を冷却する第３熱交換部６６ｃにおける冷却媒体の流量を大きくすることができるから、昇圧コンバータ４６の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００２４】
車両の状態が減速時であると判定されたときには、バッテリ５０を充電する電流ＩＢが大きくなるために昇圧コンバータ４６に発熱が生じることが予想され、昇圧コンバータ４６をインバータ４１，４２に優先して冷却すべきと判断し、昇圧コンバータ４６を冷却するための第３熱交換部６６ｃにおける冷却媒体の流量を大きくするために第３バルブ６７ｃを開状態とすると共に第１バルブ６７ａおよび第２バルブ６７ｂを閉状態として（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。こうしたバルブ操作により、昇圧コンバータ４６の温度上昇に先立って昇圧コンバータ４６を冷却する第３熱交換部６６ｃにおける冷却媒体の流量を大きくすることができるから、昇圧コンバータ４６の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００２５】
車両の状態がクランキング時や高速巡航時，低速加速時，中高速加速時，減速時のいずれでもないとき、即ち、低車速や中車速での巡航時あるいは停車時には、インバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６のいずれかを他に比して優先して冷却する必要はないと判断し、第１熱交換部６６ａ，第２熱交換部６６ｂ，第３熱交換部６６ｃに冷却媒体が通流するように第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃの全てを開状態として（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。
【００２６】
以上説明した実施例の冷却システムによれば、車両の状態に応じてインバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６のいずれかを他に比して優先して冷却する必要があるか否かを判断し、この判断に基づいて第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃの開閉状態を決定して操作することにより、インバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６の温度上昇に先立ってインバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６を冷却する第１熱交換部６６ａ，第２熱交換部６６ｂ，第３熱交換部６６ｃにおける冷却媒体の流量を大きくすることができる。したがって、インバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６の温度上昇を検出してからバルブ操作するものに比して、インバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００２７】
実施例の冷却システムでは、車両の状態に応じてインバータ４１，４２や昇圧コンバータ４６のいずれかを他に比して優先して冷却する必要があると判断したときには、優先して冷却する必要があると判定された熱交換部に取り付けられたバルブを開状態とすると共に他のバルブを閉状態としたが、優先して冷却する必要があると判定された熱交換部への冷却媒体の流量を他の熱交換部への流量より大きくすればよいから、優先して冷却する必要があると判定された熱交換部に取り付けられたバルブを全開状態とすると共に他のバルブを１／３の開度や１／４の開度あるいは１／５の開度の状態とするものとしてもよい。
【００２８】
実施例の冷却システムでは、第１熱交換部６６ａ，第２熱交換部６６ｂ，第３熱交換部６６ｃの流出側に第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃを取り付けるものとしたが、第１熱交換部６６ａ，第２熱交換部６６ｂ，第３熱交換部６６ｃの流入側に第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃを取り付けるものとしてもよい。
【００２９】
実施例の冷却システムでは、エンジン２２と、モータＭＧ１と、エンジン２２のクランクシャフト２６とモータＭＧ１の回転軸と駆動軸３６と３つの回転要素であるキャリアとサンギヤとリングギヤとが接続されたプラネタリギヤ３０と、駆動軸３６に取り付けられたモータＭＧ２と、バッテリ５０と、バッテリ５０の電力を昇圧してモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２に供給する昇圧コンバータ４６と、を備えるハイブリッド自動車２０に搭載するものとしたが、インバータや昇圧コンバータなどの電力変換回路を複数搭載する車両であれば、如何なる構成の車両に搭載されるものとしてもよい。この場合、車両の状態から搭載したインバータや昇圧コンバータなどの複数の電力変換回路の発熱状態を想定し、発熱が生じると予測される電力変換回路の冷却が優先して行なわれるよう熱交換部のバルブ操作を行なえばよい。
【００３０】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、インバータ４１，４２と昇圧コンバータ４６とが「複数の電力変換回路」に相当し、第１熱交換部６６ａ，第２熱交換部６６ｂ，第３熱交換部６６ｃが「複数の熱交換部」に相当し、第１バルブ６７ａ，第２バルブ６７ｂ，第３バルブ６７ｃが「複数の流量調節弁」に相当し、図３のバルブ開閉制御ルーチンを記憶するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「関係記憶手段」に相当し、図３のバルブ開閉制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「弁開閉制御手段」に相当する。
【００３１】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３２】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、車載用の冷却システムの製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３７ デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４６ 昇圧コンバータ、５０ バッテリ、６０ 冷却システム、６１ 循環流路、６２ ポンプ、６３ 熱交換器、６４ 熱交換部、６５ 流入流路、６６ａ 第１熱交換部、６６ｂ 第２熱交換部、６６ｃ 第３熱交換部、６７ａ 第１バルブ、６７ｂ 第２バルブ、６７ｃ 第３バルブ、６８ 流出流路、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、８２ シフトポジションセンサ、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載された走行用の電動機を駆動するために電力変換するインバータを含む複数の電力変換回路を冷却する冷却システムであって、
冷却媒体の循環流路において並列に配置され、前記複数の電力変換回路の各々を冷却媒体との熱交換により冷却する複数の熱交換部と、
前記複数の熱交換部の各々の冷却媒体の流量を調節する複数の流量調節弁と、
車両の状態と前記複数の流量調節弁の開閉状態との関係を予め定めて弁開閉状態設定用関係として記憶する関係記憶手段と、
車両の状態に対して前記関係記憶手段に記憶された前記弁開閉状態設定用関係を適用して得られる前記複数の流量調節弁の開閉状態となるよう前記複数の流量調節弁を開閉制御する弁開閉制御手段と、
を備える冷却システム。
【請求項２】
請求項１記載の冷却システムであって、
前記車両は、内燃機関と、発電機としても駆動可能な第１の電動機と、前記第１の電動機を駆動するための第１のインバータと、前記内燃機関の出力軸と前記第１の電動機の回転軸と車軸に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を出力する発電機としても駆動可能な第２の電動機と、前記第２の電動機を駆動するための第２のインバータと、バッテリと、前記バッテリの電力を昇圧して前記第１のインバータおよび第２のインバータに供給する昇圧コンバータと、を備え、
前記複数の電力変換回路は、前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記昇圧コンバータであり、
前記弁開閉状態設定用関係は、車両の状態が前記内燃機関を始動するためにクランキングするクランキング時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第２のインバータと前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記第１のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が高車速で巡航している高速巡航時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第２のインバータと前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記第１のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が低車速で加速している低車速加速時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第１のインバータと前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記第２のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が中車速以上で加速している中高車速加速時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第１のインバータと前記第２のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が減速している減速時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第１のインバータと前記第２のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となる関係である、
冷却システム。
【請求項１】
車載された走行用の電動機を駆動するために電力変換するインバータを含む複数の電力変換回路を冷却する冷却システムであって、
冷却媒体の循環流路において並列に配置され、前記複数の電力変換回路の各々を冷却媒体との熱交換により冷却する複数の熱交換部と、
前記複数の熱交換部の各々の冷却媒体の流量を調節する複数の流量調節弁と、
車両の状態と前記複数の流量調節弁の開閉状態との関係を予め定めて弁開閉状態設定用関係として記憶する関係記憶手段と、
車両の状態に対して前記関係記憶手段に記憶された前記弁開閉状態設定用関係を適用して得られる前記複数の流量調節弁の開閉状態となるよう前記複数の流量調節弁を開閉制御する弁開閉制御手段と、
を備える冷却システム。
【請求項２】
請求項１記載の冷却システムであって、
前記車両は、内燃機関と、発電機としても駆動可能な第１の電動機と、前記第１の電動機を駆動するための第１のインバータと、前記内燃機関の出力軸と前記第１の電動機の回転軸と車軸に連結された駆動軸とに３つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を出力する発電機としても駆動可能な第２の電動機と、前記第２の電動機を駆動するための第２のインバータと、バッテリと、前記バッテリの電力を昇圧して前記第１のインバータおよび第２のインバータに供給する昇圧コンバータと、を備え、
前記複数の電力変換回路は、前記第１のインバータと前記第２のインバータと前記昇圧コンバータであり、
前記弁開閉状態設定用関係は、車両の状態が前記内燃機関を始動するためにクランキングするクランキング時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第２のインバータと前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記第１のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が高車速で巡航している高速巡航時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第２のインバータと前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記第１のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が低車速で加速している低車速加速時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第１のインバータと前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記第２のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が中車速以上で加速している中高車速加速時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第１のインバータと前記第２のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となり、車両の状態が減速している減速時であるときには前記複数の流量調節弁は前記第１のインバータと前記第２のインバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が小さくなり且つ前記昇圧コンバータを冷却する熱交換部への冷却媒体の流量が大きくなる開閉状態となる関係である、
冷却システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１６５５８８（Ｐ２０１２−１６５５８８Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８４２（Ｐ２０１１−２４８４２）
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【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２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【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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