JP2004218600A - ハイブリッド車両の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータのみで走行するモードと、エンジンを用いて走行するモードとを備えたハイブリッド車両において、エンジンの暖機を促進させる。
【解決手段】エンジン１を冷却する冷媒循環系１３とモータ５を冷却する冷媒循環系５３とを備える一方、冷媒循環系１３の冷却水をモータ５に供給するためのバイパス供給路３３と、モータ５を通過した冷却水を冷媒循環系１３側に戻すバイパス排出路３４とを設け、前記バイパス路３３，３４を介した冷却水の循環と、モータ５側の冷媒循環系５３による冷却水の循環とを切り換える３方弁３１，３２を設ける。そして、エンジン１側の冷却水温度が低いときには、前記３方弁３１，３２によってモータ５を冷媒循環系１３に組み入れ、モータ５の熱を奪った冷却水でエンジン１の暖機を促進させる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源としてエンジンとモータを有し、これらの作動状態が異なる複数のモードで走行する構成のハイブリッド車両の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、駆動源としてエンジンとモータを有するハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。
【０００３】
前記ハイブリッド車両では、例えば、発進及び軽負荷時には、モータのみで走行し、通常走行時には、主としてエンジンを駆動源として用い、加速時や全開時にはモータ駆動力を付加する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２８８０２８号公報
【非特許文献１】
岡澤正之編集，「自動車工学 １９９７年６月号」，株式会社鉄道日本社，１９９７年６月１日，ｐ３８−ｐ５２
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンを低温条件で運転すると、燃焼安定性が悪く、また、排気を浄化する触媒の転換効率が悪いため、排気エミションが悪化することが知られている。
【０００６】
一方、上記のように、モータのみで走行するモードと、エンジンを主に用いて走行するモードとを有するハイブリッド車両においては、走行中にエンジンが停止されて、一旦暖機されたエンジンの温度が低下してしまうことがある。
【０００７】
このように、エンジン温度が低下してしまうと、暖機されるまでの間排気エミッションが悪化するため、走行中にエンジンの始動・停止が繰り返されるハイブリッド車両においては、走行中におけるエンジン温度の低下が排気エミッションに大きく影響するという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、モータのみで走行するモードと、エンジンを主に用いて走行するモードとを有するハイブリッド車両において、エンジンの暖機を促進させることができ、以って、排気エミッションの悪化を防止できる冷却装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、エンジンの温度が高いときには、エンジンとモータとを相互に独立した冷媒循環系で冷却させると共に、エンジンの温度が低いときには、エンジン及びモータを共通の冷媒循環系で冷却させる構成とした。
【００１０】
かかる構成によると、エンジンの温度が高く暖機の必要がないときには、エンジン・モータがそれぞれの冷媒循環系で冷却されるが、エンジンの温度が低く暖機が必要であるときには、エンジン及びモータを共通の冷媒循環系で冷却させ、モータの熱を奪った冷媒によってエンジンが暖機されるようにする。
【００１１】
従って、エンジン暖機後は、モータを別の冷媒循環系で冷却させることで、エンジンを必要充分に冷却させつつ、冷機時には、モータの熱でエンジンの暖機を促進させることができ、冷機状態での運転による排気エミションの悪化を抑止できる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、エンジン温度の判定に基づく冷媒循環系の切り換えにヒステリシスをもたせる構成とした。
かかる構成によると、エンジン温度の上昇に伴って共通の冷媒循環系から別々の冷媒循環系での冷却に切り換えるエンジン温度と、エンジン温度の減少に伴って別々の冷媒循環系から共通の冷媒循環系での冷却に切り換えるエンジン温度とを異ならせる。
【００１３】
従って、エンジン温度の変動によって冷媒循環系の切り換えがハンチングすることを抑止できる。
請求項３記載の発明では、エンジン側の冷媒循環系内の冷媒温度が低いときに、モータをエンジン用の冷媒循環系内に組み入れる構成とした。
【００１４】
かかる構成によると、エンジン側の冷媒循環系内の冷媒温度が低く、エンジン温度が低いときには、エンジン側の冷媒循環系にモータを組み入れることで、エンジンの冷却に用いられる冷媒をモータの熱で暖め、モータの冷却を専用の冷媒循環系による冷却に切り換えた後も、エンジン側ではモータの熱で暖められた冷媒がそのまま使用されることになる。
【００１５】
従って、モータの熱を有効利用してエンジンの暖機を効率良く進めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施形態におけるハイブリッドシステムの概略図である。
【００１７】
この図１において、ガソリンエンジン１の駆動力は、動力分割機構２によって駆動輪３の駆動力とジェネレータ４の駆動力とに分割される。
前記動力分割機構２としては、遊星歯車が用いられており、エンジン１の動力は、直結するプラネタリキャリアに伝達され、ピニオンギヤを通じてリングギヤとサンギヤとに分配される。
【００１８】
前記リングギヤの回転軸はモータ５と直結されており、減速機８を通じて駆動輪３に駆動力が伝達される一方、サンギヤの回転軸は、ジェネレータ４に直結している。
【００１９】
前記ジェネレータ４で発電された電力は、モータ５の駆動に直接利用されると共に、インバータ６で直流に変換されてバッテリ７に蓄えられる。
マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット９には、アクセルペダルの踏み込み量，車速，バッテリ電圧，シフト位置などの情報が入力され、これらの情報に基づいてエンジン１に備えられる電子スロットルの開度，ジェネレータ４の回転，モータ５のトルクを制御する。
【００２０】
具体的には、停車時には、エンジン１，ジェネレータ４，モータ５が共に停止していて、発進時及び軽負荷時には、モータ５のみで走行させる。
前記エンジン１は、発進後にジェネレータ４をスタータとして用いて速やかに始動され、通常走行時には、エンジン１を主な駆動源として用い、加速する場合には、エンジン１の駆動力にモータ５の駆動力を加えて加速させる。
【００２１】
減速時には、駆動輪３がモータ５を駆動することで、モータ５が発電機として機能し、回生発電が行われ、回生したエネルギーはバッテリ７に蓄えられる。
更に、バッテリ７の充電量が少なくなると、エンジン１によりジェネレータ４を駆動させて発電を行わせる。
【００２２】
ここで、前記エンジン１及びモータ５の冷却系は、図２に示すように構成される。
エンジン１側には、エンジン１を冷却した冷却水（冷媒）がラジエーター１１（サーモスタット１２）を介して再度エンジン１に供給される冷媒循環系１３が備えられ、同様に、モータ５側には、モータ５を冷却した冷却水（冷媒）がラジエーター５１を介して再度モータ５に供給される冷媒循環系５３が備えられる。
【００２３】
そして、通常は、前記冷媒循環系１３と冷媒循環系５３とは、相互に独立してエンジン１，モータ４をそれぞれに冷却する。
ここで、モータ５の冷却水入口側に３方弁３１が介装され、更に、モータ５の冷却水出口側に３方弁３２が介装されており、前記３方弁３１には、エンジン１の冷却水入口側から分岐されるバイパス供給路３３が接続され、前記３方弁３２には、エンジン１の冷却水出口側に合流するバイパス排出路３４が接続される。
【００２４】
そして、前記３方弁３１は、ラジエーター５１からの冷却水を前記モータ５に供給する冷媒循環系５３の経路と、冷媒循環系１３における冷却水をモータ５に分配供給する経路とに切り換える。
【００２５】
また、前記３方弁３２は、モータ５を通過した冷却水を、冷媒循環系５３によってラジエーター５１に戻す経路と、モータ５を通過した冷却水を、冷媒循環系１３のエンジン１の冷却水出口側に合流させる経路とに切り換える。
【００２６】
尚、前記３方弁３１，３２の初期状態は、エンジン１側とは独立に冷媒循環系５３でモータ５に対して冷却水を循環させる側になっているものとする。
前記３方弁３１，３方弁３２は、前記コントロールユニット９によって制御され、コントロールユニット９には、エンジン１における冷却水の温度を検出する水温センサ４１からの検出信号が入力される。
【００２７】
そして、図３のフローチャートに示すようにして、前記３方弁３１，３方弁３２を制御する。
ステップＳ１では、エンジン１の運転領域であるか否かを判別し、エンジン１の運転領域であれば、ステップＳ２へ進む。
【００２８】
ステップＳ２では、水温センサ４１で検出されるエンジン１側の冷却水温度が所定温度（１）よりも低いか否かを判別する。
ここで、エンジン１側の冷却水温度が所定温度（１）よりも低いと判別されると、ステップＳ３へ進み、前記３方弁３１，３２を、バイパス供給路３３，バイパス排出路３４を介してモータ５に冷却水が循環される側に切り換える。
【００２９】
上記状態では、冷却循環系１３において、冷却水がエンジン１とモータ５とに分配供給され、エンジン１及びモータ５を通過した冷却水は、合流した後再度エンジン１及びモータ５に分配供給される。
【００３０】
本実施形態のハイブリッド車両は、モータ５で発進するので、モータ５の温度がエンジン１の温度に比べて早く上昇する。
従って、エンジン１側の冷却水温度（エンジン温度）が低いときに、前記バイパス通路３３，３４によって冷却循環系１３にモータ５を組み入れるようにすれば、冷却水がモータ５で暖められ、この暖められた冷却水がエンジン１に供給されることで、エンジン１の暖機促進が図られる。
【００３１】
これにより、エンジン１の低温条件での運転による排気エミションの悪化を抑止することができる。
一方、ステップＳ２で、エンジン１側の冷却水温度が所定温度（１）以上であると判別されると、ステップＳ４へ進む。
【００３２】
ステップＳ４では、前記エンジン１側の冷却水温度が所定温度（２）を超えているか否かを判別する。
前記所定温度（２）は、所定温度（２）＞所定温度（１）であり、かかる閾値温度の設定によって前記３方弁３１，３２による循環経路の切り換え制御にヒステリシスをもたせてある。
【００３３】
冷却水温度が所定温度（１）以上でかつ冷却水温度が所定温度（２）以下であるときには、そのまま本ルーチンを終了させることで、前記３方弁３１，３２の状態を現状のまま保持させる。
【００３４】
ステップＳ４で、冷却水温度が所定温度（２）を超えていると判別されると、ステップＳ５へ進む。
ステップＳ５では、前記３方弁３１，３２を、バイパス供給路３３，バイパス排出路３４を閉じ、冷媒循環系５３でモータ５が独立に冷却される状態に戻す。
【００３５】
これにより、エンジン１側の冷媒循環系１３によって、高温のエンジン１とモータ５との双方を冷却することが回避され、ラジエーター１１の容量を越える熱負荷が加わることがない。
【００３６】
尚、上記実施形態では、前記３方弁３１，３２が、コントロールユニット９で切り換え制御される構成としたが、前記３方弁３１，３２がエンジン１側の冷却水温度に感応して自動的に切り換え動作を行う構成とすることができる。
【００３７】
また、エンジン１側の冷媒循環系１３にモータ５を組み入れるための構成として、前記３方弁３１，３２を用いたが、開閉弁の組み合わせによっても、同様な切り換え制御を行わせることができる。
【００３８】
更に、エンジン１側の冷媒循環系１３にモータ５を組み入れたときに、エンジン１とモータ５とが冷媒経路において直列に接続される構成としても良い。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項３の記載のハイブリッド車両の冷却装置において、
前記モータのエンジン用の冷媒循環系内への組み入れが、弁による冷媒経路の切り換えによって行われる構成であり、前記弁が冷媒温度に感応して動作することを特徴とするハイブリッド車両の冷却装置。
【００３９】
かかる構成によると、弁が冷媒温度に感応して動作し、エンジン側の冷媒循環系内の冷媒温度が低いときに、前記モータをエンジン用の冷媒循環系内に組み入れるように、冷媒経路を切り換える。
【００４０】
従って、エンジン温度が低いときに、エンジン用の冷媒循環系にモータを組み入れる処理が自動的に行われ、システム構成を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態におけるハイブリッド車両のシステム構成図。
【図２】実施形態におけるハイブリッド車両の駆動源の冷却装置を示すシステム構成図。
【図３】前記冷却装置の制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン、２…動力分配機構、３…駆動輪、４…ジェネレータ、５…モータ、６…インバータ、７…バッテリ、８…減速機、９…コントロールユニット、１３…冷媒循環系（エンジン側）、１１…ラジエーター、１２…サーモスタット、３１，３２…３方弁、３３…バイパス供給路、３４…バイパス排出路、４１…水温センサ、５１…ラジエーター、５３…冷媒循環系（モータ側）

Claims (3)

1. 駆動源としてエンジン及びモータを備え、前記モータのみで走行するモードと、前記エンジンを用いて走行するモードとを備えたハイブリッド車両の冷却装置であって、
   前記エンジンの温度が高いときには、前記エンジンとモータとを相互に独立した冷媒循環系で冷却させると共に、
   前記エンジンの温度が低いときには、前記エンジン及びモータを共通の冷媒循環系で冷却させることを特徴とするハイブリッド車両の冷却装置。
2. 前記エンジン温度の判定に基づく冷媒循環系の切り換えにヒステリシスをもたせたことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の冷却装置。
3. 前記エンジン側の冷媒循環系内の冷媒温度が低いときに、前記モータをエンジン用の冷媒循環系内に組み入れることを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッド車両の冷却装置。

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