JP7043251B2 - ハイブリッド車 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンおよびモータを走行用の駆動源として搭載したハイブリッド車に関する。

従来、エンジンおよびモータジェネレータを走行用の駆動源として搭載したハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）が知られている。

たとえば、スプリット方式（シリーズ・パラレル方式）のハイブリッド車では、エンジンおよびモータジェネレータが遊星歯車機構に接続されており、エンジンからの動力を分割してモータジェネレータおよび駆動輪に振り分けることができ、エンジンからの動力およびモータジェネレータからの動力を合成して駆動輪に伝達することができる。また、エンジンを停止して、モータジェネレータからの動力のみによるＥＶ走行が可能である。

このようなハイブリッド車には、モータジェネレータが遊星歯車機構およびデファレンシャルギヤとともにケース内に収容されて、それらが駆動輪に動力を伝達するトランスアクスルを構成しているものがある。トランスアクスルは、たとえば、車両の前部に設けられたエンジンルーム（エンジンコンパートメント）に、エンジンと並べて配置される。

また、エンジンルームには、エンジンを冷却するエンジン冷却系が配置されている。エンジン冷却系は、ウォータポンプの作動により、冷却水をエンジンとラジエータとの間で循環させる。冷却水がエンジンを流通することにより、冷却水とエンジンとの間で熱交換が行われ、エンジンが冷却され、冷却水が熱せられる。そして、エンジンを流通した冷却水がラジエータを流通することにより、冷却水とラジエータとの間で熱交換が行われ、冷却水が冷却される。

特開平１０－２３８３４５号公報

かかる構成のハイブリッド車では、夏場の高速走行や登坂走行などの高負荷走行の直後におけるホットソーク状態（アイドル運転状態）において、エンジンおよびラジエータなどから放出される熱により、エンジンルームが高温になり、エンジンルームに配設された部品などの熱劣化が進行するという問題がある。

また、車両停止中におけるエアコンディショナの稼働時に、ラジエータおよびエアコンディショナの冷却系に含まれるコンデンサを通過した熱風がラジエータの後側に配置された電動ファンを通過した後にその前方へ回り込み、ラジエータおよびコンデンサを再び通過する再循環により、エアコンディショナの性能が低下するという問題もある。

本発明の目的は、熱環境の改善を図ることができる、ハイブリッド車を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド車は、エンジンおよびモータを走行用の駆動源として搭載したハイブリッド車であって、第１ラジエータおよび第１ラジエータに送風を供給する第１電動ファンを備え、エンジンを冷却する第１冷却系と、第２ラジエータおよび第２ラジエータに送風を供給する第２電動ファンを備え、モータの動力を伝達する動力伝達機構を冷却する第２冷却系とを含み、第２電動ファンは、第２冷却系の冷媒の温度が所定温度以上である場合に駆動され、第２冷却系の冷媒の温度が所定温度未満であっても所定条件が成立した場合に駆動される。

この構成によれば、エンジンを冷却する第１冷却系と、モータの動力を伝達する動力伝達機構を冷却する第２冷却系とが設けられている。そのため、エンジンと動力伝達機構とを個別に冷却することができる。

第２電動ファンは、第２冷却系の冷媒の温度が所定温度以上である場合に駆動される。これにより、ラジエータ内を流通する冷媒を第２電動ファンからの送風により冷却して、その冷媒の温度を低下させることができる。

また、第２冷却系の冷媒の温度が所定温度未満であっても所定条件が成立した場合には、第２電動ファンが駆動される。第２電動ファンを第２冷却系の冷媒の冷却以外にも使用することにより、ハイブリッド車における熱環境を改善することができる。

たとえば、第１冷却系および第２冷却系がエンジンおよびモータとともにエンジンルーム（エンジンコンパートメント）に収容される構成では、エンジンルームの温度が一定温度以上であることを所定条件とすれば、所定条件が成立した場合に第２電動ファンを駆動させることにより、第２電動ファンからの送風により、エンジンルームを冷却することができる。その結果、エンジンルームの熱環境を改善することができ、エンジンルームに配設された部品などの熱劣化を抑制できる。また、エンジンルームに配設される部品に耐熱性の低い部品を採用することが可能となり、コストの低減を図ることができる。

第１冷却系および第２冷却系がエンジンおよびモータとともにエンジンルームに収容される構成において、停車中におけるエアコンディショナの稼働を所定条件とすれば、所定条件が成立した場合に第２電動ファンを駆動させることにより、第２電動ファンからの送風により、第１冷却系を通過した熱風が第１電動ファンを通過した後に第１冷却系の前方に回り込むことを抑制できる。その結果、エアコンディショナの性能の向上を図ることができ、車室の熱環境を改善することができる。

本発明によれば、熱環境の改善を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る車両の構成を一部図解的に示す平面図である。 図１に示される冷却系の左後方から見た斜視図である。 第２ラジエータファンの駆動を制御するための処理の流れを示すフローチャートである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜ハイブリッド車の冷却系＞
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る車両１の冷却系の構成を図解的に示す図である。

車両１は、たとえば、スプリット方式（シリーズ・パラレル方式）のハイブリッド車であり、エンジン（Ｅ／Ｇ）１１およびモータジェネレータ（ＭＧ）１２を走行用の駆動源として搭載している。

エンジン１１は、たとえば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンである。

モータジェネレータ１２は、ＤＣブラシレスモータからなり、モータとしての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを有している。モータジェネレータ１２は、たとえば、遊星歯車機構およびデファレンシャルギヤとともにケース内に収容されて、駆動輪に動力を伝達するトランスアクスル（Ｔ／Ａ）１３を構成している。トランスアクスル１３には、トランスアクスル１３で使用されるオイルを冷却（または加温）するためのオイルクーラが設けられている。また、車両１には、モータジェネレータ１２を駆動するためのインバータやマイコン（マイクロコントローラユニット）などを内蔵するＰＣＵ（Power Control Unit：パワーコントロールユニット）１４が設けられている。

車両１では、たとえば、エンジン１１およびモータジェネレータ１２が遊星歯車機構に接続されており、エンジン１１からの動力を分割してモータジェネレータ１２および駆動輪に振り分けることができる。また、エンジン１１からの動力およびモータジェネレータ１２からの動力を合成して駆動輪に伝達することができる。また、エンジン１１を停止して、モータジェネレータ１２からの動力のみによるＥＶ走行が可能である。

なお、ここでは、スプリット方式（シリーズ・パラレル方式）のハイブリッドシステムの構成を例にとって説明したが、ハイブリッドシステムの方式は、スプリット方式に限らず、たとえば、シリーズ方式であってもよいし、パラレル方式であってもよい。シリーズ方式では、エンジンの動力が発電機で電力に変換され、発電機で発生する電力が駆動モータの駆動に使用されて、駆動モータの動力が駆動輪に伝達される。パラレル方式では、遊星歯車機構からなる動力分割機構を備え、エンジンの動力とモータ（モータジェネレータ）の動力とが駆動輪に伝達される。

また、車両１では、エンジン１１を冷却するエンジン冷却系１５と、トランスアクスル１３およびＰＣＵ１４を冷却するＨＶ冷却系１６とが別個に設けられている。

＜エンジン冷却系＞
エンジン冷却系１５は、第１ラジエータ２１および第１ラジエータファン２２を備えている。

第１ラジエータ２１は、四角板状の外形を有しており、車両１の前部のエンジンルーム（エンジンコンパートメント）の前端部の左寄りの位置に、上下方向および左右方向（縦横）に延びるように配置されている。

第１ラジエータファン２２は、電動ファンであり、ファンモータ２３の回転軸２４が前後に延びる向きで、第１ラジエータ２１に後側から対向して配置されている。

エンジン冷却系１５では、第１ウォータポンプ（図示せず）の作動により、冷却水（水を含む液体）をエンジン１１と第１ラジエータ２１の間で循環させる。具体的には、ウォータポンプが駆動されると、エンジン１１のウォータジャケットに冷却水が流入し、ウォータジャケットを流通した冷却水がエンジン１１から流出する。冷却水がウォータジャケットを流通することにより、冷却水とエンジン１１との間で熱交換が行われて、エンジン１１が冷却または加温され、冷却水が昇温または降温する。

エンジン１１から流出した冷却水は、第１ラジエータ２１内に流入し、第１ラジエータ２１内を流通する。第１ラジエータファン２２の駆動時には、第１ラジエータ２１内を流通する冷却水が第１ラジエータファン２２からの送風により冷却される。車両１の走行時は、第１ラジエータファン２２が作動していなくても、第１ラジエータ２１内を流通する冷却水が走行風により冷却される。第１ラジエータ２１で冷却された冷却水は、第１ラジエータ２１から流出して、エンジン１１に向けて流れる。

＜ＨＶ冷却系＞
ＨＶ冷却系１６は、第２ラジエータ３１、第２ラジエータファン３２、第２ウォータポンプ３３および密閉型のリザーブタンク３４を備えている。

第２ラジエータ３１は、四角板状の外形を有しており、車両１の前部のエンジンルームの前端部であって、第１ラジエータ２１の右側に横並びで、上下方向および左右方向（縦横）に延びるように配置されている。第２ラジエータ３１は、第１ラジエータ２１よりも幅狭であり、左右方向の寸法が上下方向の寸法よりも小さい縦長に形成されている。

第２ラジエータファン３２は、電動ファンであり、ファンモータ３５の回転軸３６が前後に延びる向きで、第２ラジエータ３１に後側から対向して配置されている。

第２ウォータポンプ３３は、第２ラジエータ３１の後側に配置されている。

リザーブタンク３４は、第２ラジエータ３１の上側に配置されている。

ＨＶ冷却系１６では、第２ウォータポンプ３３の作動により、冷却水をトランスアクスル１３およびＰＣＵ１４と第２ラジエータ３１との間で循環させる。具体的には、第２ウォータポンプ３３が駆動されると、リザーブタンク３４から冷却水が吸い出されて、その冷却水がゴムホース３７を流通する。冷却水は、ゴムホース３７から第２ウォータポンプ３３に吸い込まれ、第２ウォータポンプ３３からゴムホース３８を通して第２ラジエータ３１に流入し、第２ラジエータ３１内を流通する。第２ラジエータファン３２の駆動時には、第２ラジエータ３１内を流通する冷却水が第２ラジエータファン３２からの送風により冷却される。車両１の走行時は、第２ラジエータファン３２が作動していなくても、第２ラジエータ３１内を流通する冷却水が走行風により冷却される。

第２ラジエータ３１で冷却された冷却水は、第２ラジエータ３１から流出して、トランスアクスル１３のオイルクーラおよびＰＣＵ１４に向けて流れる。そして、冷却水がトランスアクスル１３のオイルクーラおよびＰＣＵ１４を経由するときに、オイルクーラおよびＰＣＵ１４との間で熱交換を行う。この熱交換により、オイルクーラおよびＰＣＵ１４が冷却され、冷却水が昇温する。オイルクーラおよびＰＣＵ１４を経由した冷却水は、リザーブタンク３４に流入する。

ＨＶ冷却系１６を循環する冷却水の温度は、エンジン冷却系１５を循環する冷却水の温度よりも低い。すなわち、ＰＣＵ１４は、エンジン１１およびトランスアクスル１３よりも熱に弱いため、エンジン冷却系１５は、エンジン１１を通過後の冷却水の温度が所定の第１温度（たとえば、約１０５℃）になるように設計され、ＨＶ冷却系１６は、ＰＣＵ１４を通過後の冷却水の温度が第１温度よりも低い第２温度（たとえば、６５℃）になるように設計されている。

＜第２ラジエータファン制御＞
図３は、第２ラジエータファン３２の駆動を制御するための処理の流れを示すフローチャートである。

第２ラジエータファン３２は、たとえば、ＰＣＵ１４により、その駆動が制御される。

第２ラジエータファン３２の駆動制御のための処理では、ＨＶ冷却系１６の冷却水の温度が第２温度以上であるか否かが判別される（ステップＳ１）。

ＨＶ冷却系１６の冷却水の温度が第２温度以上である場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、第２ラジエータファン３２が駆動される（ステップＳ２）。

ＨＶ冷却系１６の冷却水の温度が第２温度未満である場合には（ステップＳ１のＮＯ）、続いて、所定条件が成立しているか否かが判別される（ステップＳ３）。

所定条件は、たとえば、エンジンルーム内の温度が一定温度以上であるという条件を含む。エンジンルーム内の温度は、エンジンルーム内に配設された温度センサにより検出されてもよいが、車両１が停止している時のエンジン冷却系１５の冷却水の温度から推定されてもよいし、外気温センサにより検出される温度から推定されてもよい。

また、所定条件は、別の条件として、たとえば、車両１の停止中にエアコンディショナが稼働しているという条件を含む。

所定条件のいずれか１つが成立している場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、第２ラジエータファン３２が駆動される（ステップＳ２）。

ＨＶ冷却系１６の冷却水の温度が第２温度未満であり（ステップＳ１のＮＯ）、かつ、いずれの所定条件も成立していない場合には（ステップＳ３のＮＯ）、第２ラジエータファン３２の駆動が停止される（ステップＳ４）。

＜作用効果＞
以上のように、エンジン１１を冷却するエンジン冷却系１５と、モータジェネレータ１２を含むトランスアクスル１３およびＰＣＵ１４を冷却するＨＶ冷却系１６とが設けられている。そのため、エンジン１１とトランスアクスル１３およびＰＣＵ１４とを別々に冷却することができる。

第２ラジエータファン３２は、ＨＶ冷却系１６の冷媒の温度が第２温度以上である場合に駆動される。これにより、第２ラジエータ３１内を流通する冷媒を第２ラジエータファン３２からの送風により冷却して、その冷媒の温度を低下させることができる。

また、ＨＶ冷却系１６の冷媒の温度が第２温度未満であっても所定条件が成立した場合には、第２ラジエータファン３２が駆動される。第２ラジエータファン３２をＨＶ冷却系１６の冷媒の冷却以外にも使用することにより、ハイブリッド車における熱環境を改善することができる。

エンジンルームの温度が一定温度以上であるという条件が所定条件に含まれる。この条件が成立した場合に第２ラジエータファン３２が駆動されることにより、第２ラジエータファン３２からの送風により、エンジンルームを冷却することができる。その結果、エンジンルームの熱環境を改善することができ、エンジンルームに配設された部品などの熱劣化を抑制できる。また、エンジンルームに配設される部品に耐熱性の低い部品を採用することが可能となり、コストの低減を図ることができる。

車両１の停止中にエアコンディショナが稼働しているという条件が所定条件に含まれる。この条件が成立した場合に第２ラジエータファン３２が駆動されることにより、第２ラジエータファン３２からの送風により、エンジン冷却系１５を通過した熱風が第１ラジエータファン２２を通過した後にエンジン冷却系１５の前方に回り込むことを抑制できる。また、図１に示されるように、トランスアクスル１３の後方にエアコンディショナの電動コンプレッサ４１が配置された構成では、その電動コンプレッサ４１を第２ラジエータファン３２からの送風により冷却することができる。その結果、エアコンディショナの性能の向上を図ることができ、車室の熱環境を改善することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、トランスアクスル１３に搭載されるモータジェネレータの個数は、１個であってもよいし、２個以上であってもよい。また、トランスアクスル１３に含まれる駆動源は、モータジェネレータに限らず、単なるモータであってもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両（ハイブリッド車）
１１：エンジン
１２：モータジェネレータ（モータ）
１３：トランスアクスル（動力伝達機構）
１５：エンジン冷却系（第１冷却系）
１６：ＨＶ冷却系（第２冷却系）
２１：第１ラジエータ
２２：第１ラジエータファン（第１電動ファン）
３１：第２ラジエータ
３２：第２ラジエータファン（第２電動ファン）

Claims (2)

1. エンジンおよびモータを走行用の駆動源として搭載し、かつエアコンディショナを搭載したハイブリッド車であって、
   第１ラジエータおよび前記第１ラジエータに送風を供給する第１電動ファンを備え、前記エンジンを冷却する第１冷却系と、
   第２ラジエータおよび前記第２ラジエータに送風を供給する第２電動ファンを備え、前記モータの動力を伝達する動力伝達機構を冷却する第２冷却系とを含み、
   前記第２電動ファンは、前記第２冷却系の冷媒の温度が所定温度以上である場合に駆動され、前記第２冷却系の冷媒の温度が所定温度未満であっても所定条件が成立した場合に駆動され、
   前記所定条件は、前記ハイブリッド車の停車中に前記エアコンディショナが稼動しているという条件を含む、ハイブリッド車。
2. 前記所定条件は、エンジンルーム内の温度が一定温度以上であるという条件を含む、請求項１に記載のハイブリッド車。

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