JP3756502B2 - ハイブリッド車両の冷却装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関及びモータ駆動によるハイブリッド車両の冷却装置に関する。

従来、例えば、エンジンを冷却する冷却水を流通させる冷却回路に具備されるラジエータに対し、このラジエータ内を流通した冷却水の一部が分流されて再度ラジエータ内を流通するようにして、ラジエータ内の主流路に加えて付加的な流路を設け、この付加的な流路を流通した冷却水、つまり主流路を流通する冷却水に比べてラジエータ内での流通経路が長くなることで相対的に低温となった冷却水によって、例えばＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）等の作動油の温度を制御する装置（例えば、特許文献１参照）が知られている。
米国特許第ＵＳ６１９６１６８号明細書

ところで、従来、内燃機関と共に車両の駆動源とされるモータを備えたハイブリッド車両では、内燃機関の冷却に加えて、モータやモータに電力を供給するインバータ等からなる高圧系の電気機器の冷却が必要となる。
しかしながら、内燃機関と高圧系の電気機器とでは互いに管理温度が異なる場合があり、例えば上述したような従来技術に係るラジエータによって複数の異なる温度の冷却水を排出させる場合であっても、これらの複数の冷却水毎に独立した冷却回路系を設けると、装置構成が複雑化すると共に車両への搭載性が損なわれるという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、装置構成が複雑化することを防止しつつ管理温度が異なる複数の機器の温度状態を適切に制御することが可能なハイブリッド車両の冷却装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置は、内燃機関と共に車両の駆動源とされ、前記内燃機関の出力軸と機械的に連結された出力軸を有するモータと、該モータの作動状態を制御するモータ制御手段（例えば、実施の形態でのＰＤＵ１４）と、前記内燃機関および前記モータ制御手段を共通の冷却水により冷却する冷却回路（例えば、実施の形態での各流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，３０ｈ）と、前記内燃機関により駆動されて前記冷却水を前記冷却回路内にて循環させるウォータポンプ（例えば、実施の形態でのウォータポンプ２１）とを備えるハイブリッド車両の冷却装置であって、前記冷却水を放熱させるラジエータを成し前記冷却水の流通経路が異なる複数の流路（例えば、実施の形態での主流路２２ａおよび副流路２２ｂ）と、各前記複数の流路に前記冷却水を流通させることにより、前記内燃機関を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度と、前記モータ制御手段を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度とを、互いに異なる温度に設定する温度設定手段（例えば、実施の形態でのラジエータ２２および第１サーモスタット２３および第２サーモスタット２４）とを備え、前記複数の流路は、前記内燃機関を冷却する前記冷却水が流通する第１流路（例えば、実施の形態での主流路２２ａ）と、該第１流路を流通した前記冷却水の一部が分流して形成された分流冷却水が流通する第２流路（例えば、実施の形態での副流路２２ｂ）とを備え、前記第１流路は前記内燃機関の前記冷却回路（例えば、実施の形態での流路３０ｇ）に接続され、前記第１流路のみを流通した前記冷却水は、直接に前記内燃機関の前記冷却回路へ供給され、前記第２流路は前記モータ制御手段の前記冷却回路（例えば、実施の形態での流路３０ｈ）に接続され、前記第２流路を流通した前記分流冷却水は、前記モータ制御手段の前記冷却回路を流通した後に、前記ウォータポンプの上流側の位置で、前記第１流路のみを流通した前記冷却水に合流することを特徴とする

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、内燃機関およびモータ制御手段に共通の冷却水を流通させて温度状態を制御する際に、内燃機関およびモータ制御手段に対して設定される所望の温度状態つまり管理温度を互いに異なる温度に設定することで、装置構成が複雑化することを防止しつつ、各内燃機関およびモータ制御手段毎に適切な温度管理を行うことができる。

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、ラジエータを成す冷却水の流通経路が異なる複数の流路を設けることにより、例えば流通経路の経路長が長くなるほど冷却水の温度が低下し、ラジエータから排出される冷却水の温度を所望の温度に設定することができる。これにより、例えば独立した複数のラジエータや冷却回路系を備える必要無しに、単一のラジエータによって複数の冷却対象、例えば内燃機関およびモータ制御手段の温度状態を所望の管理温度で容易に制御することができる。

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、冷却回路に冷却水を循環させるウォータポンプを機械的に連結された内燃機関およびモータの駆動力により駆動させることができ、いわば内燃機関とモータ制御手段とに対して共通のウォータポンプにより冷却水を循環させることができ、装置構成を簡略化することができる。

さらに、請求項２に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置は、互いに感応温度が異なる複数のサーモスタット（例えば、実施の形態での第１サーモスタット２３および第２サーモスタット２４）を備え、該複数のサーモスタットにより前記管理温度を互いに異なる温度に設定することを特徴とする。

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、互いに感応温度が異なる複数のサーモスタットを冷却回路の所定位置に配置することにより、所望の温度の冷却水を所望の流路に流通させることができ、内燃機関およびモータ制御手段を所望の各管理温度でいわば独立に制御することができる。

さらに、請求項３に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置は、内燃機関と共に車両の駆動源とされるモータと、該モータの作動状態を制御するモータ制御手段（例えば、実施の形態でのＰＤＵ１４）と、前記内燃機関および前記モータ制御手段を共通の冷却水により冷却する冷却回路（例えば、実施の形態での各流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，３０ｈ）とを備えるハイブリッド車両の冷却装置であって、前記内燃機関を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度と、前記モータ制御手段を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度とを、互いに異なる温度に設定する温度設定手段（例えば、実施の形態でのラジエータ２２および第１サーモスタット２３および第２サーモスタット２４）と、前記内燃機関の内部に設けられたウォータジャケットと、該ウォータジャケットへ前記冷却水を循環させるウォータポンプとを具備する循環流路（例えば、実施の形態での各流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｆ）と、前記冷却水の流通経路が異なる複数の流路（例えば、実施の形態での主流路２２ａおよび副流路２２ｂ）を具備するラジエータと、前記ウォータジャケットの下流側の位置で前記循環流路から分岐し、前記冷却水を前記ラジエータへ流通させる供給流路（例えば、実施の形態での第５流路３０ｅ）と、相対的に感応温度が高く設定された第１サーモスタットを介して前記ラジエータから前記循環流路へ前記冷却水を流通させる第１流路（例えば、実施の形態での第７流路３０ｇ）と、相対的に感応温度が低く設定された第２サーモスタットを介して前記ラジエータから前記循環流路へ前記冷却水を流通させると共に、前記モータ制御手段に前記冷却水を供給する第２流路（例えば、実施の形態での第８流路３０ｈ）と、前記供給流路と前記第２流路の前記第２サーモスタットの下流側の位置とを接続するバイパス流路（例えば、実施の形態でのバイパス流路３０ｊ）とを備えることを特徴とする。

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、例えば内燃機関の暖機運転時等においては、第１サーモスタットおよび第２サーモスタットが閉状態となるように設定することで冷却水がラジエータを迂回して循環し、内燃機関を所望の温度まで上昇させる際に要する時間を短縮することができる。
そして、循環流路を流通する冷却水の温度が上昇することに伴い、供給流路からバイパス流路を介して第２サーモスタットの下流側に供給される冷却水の温度が所定の感応温度よりも高くなると第２サーモスタットが開状態になり、冷却水が第２流路によってラジエータからモータ制御手段へ流通する。ここで、第２流路を流通する冷却水を、ラジエータを成す複数の流路のうち、相対的に流通経路が長い流路から排出されるように設定することで、例えばモータ制御手段を内燃機関よりも低い所望の温度状態に制御することができる。
さらに、循環流路を流通する冷却水の温度が上昇すると、第１サーモスタットが開状態になり、冷却水が第１流路によってラジエータから循環流路へ流通する。ここで、第１流路を流通する冷却水を、ラジエータを成す複数の流路のうち、相対的に流通経路が短い流路から排出されるように設定することで、例えば内燃機関をモータ制御手段よりも高い所望の温度状態に制御することができる。

さらに、請求項４に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置は、前記第２サーモスタットを、前記モータ制御手段の下流側の位置に配置することを特徴とする。

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、例えば内燃機関の暖機運転時等において、第１サーモスタットおよび第２サーモスタットが閉状態となることで、冷却水がラジエータおよびモータ制御手段を迂回して循環することから、冷却水が流通する系における熱容量が増大することを抑制し、内燃機関を所望の温度まで上昇させる際に要する時間を、より一層、短縮することができる。

さらに、請求項５に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置は、前記第２流路において前記モータ制御手段の下流側の位置に前記モータを配置し、前記モータ制御手段と前記モータとの間の位置に前記第２サーモスタットを配置すると共に前記バイパス流路を接続することを特徴とする。

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、第２サーモスタットが閉状態であっても、バイパス流路を流通する冷却水はモータへ供給された後に循環流路へ流通する。このため、例えば内燃機関の暖機運転時等において、運転中のモータとの熱交換で相対的に高温となった冷却水が内燃機関に供給されることで、内燃機関を所望の温度までより早期に昇温させることができる。
しかも、第２サーモスタットをモータ制御手段の近傍の下流側の位置に配置した場合には、モータ制御手段の温度管理を精度よく行うことができ、例えば過熱状態等が生じてしまうことを確実に防止することができる。

さらに、請求項６に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置は、前記第２サーモスタットを、前記モータ制御手段の上流側の位置に配置することを特徴とする。

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、第２サーモスタットが閉状態であっても、バイパス流路を流通する冷却水はモータ制御手段およびモータへ供給された後に循環流路へ流通する。このため、例えば内燃機関の暖機運転時等において、運転中のモータ制御手段およびモータとの熱交換で相対的に高温となった冷却水が内燃機関に供給されることで、内燃機関を所望の温度までより早期に昇温させることができる。
しかも、例えば第２サーモスタットでの流量制限等によって、モータ制御手段やモータの内部に局所的な過熱領域が生じる場合であっても、バイパス流路を流通する冷却水の流量を増大させることで、モータ制御手段およびモータの内部の各温度分布を平滑化することができる。

さらに、請求項７に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置は、内燃機関と共に車両の駆動源とされるモータと、該モータの作動状態を制御するモータ制御手段（例えば、実施の形態でのＰＤＵ１４）と、前記内燃機関および前記モータ制御手段を共通の冷却水により冷却する冷却回路（例えば、実施の形態での各流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，３０ｈ）とを備えるハイブリッド車両の冷却装置であって、前記内燃機関を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度と、前記モータ制御手段を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度とを、互いに異なる温度に設定する温度設定手段（例えば、実施の形態でのラジエータ２２および第１サーモスタット２３および第２サーモスタット２４）と、前記内燃機関の内部に設けられたウォータジャケットと、該ウォータジャケットへ前記冷却水を循環させるウォータポンプとを具備する循環流路（例えば、実施の形態での各流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｆ）と、前記冷却水の流通経路が異なる複数の流路（例えば、実施の形態での主流路２２ａおよび副流路２２ｂ）を具備するラジエータと、前記ウォータジャケットの下流側の位置で前記循環流路から分岐し、前記冷却水を前記ラジエータへ流通させる供給流路（例えば、実施の形態での第５流路３０ｅ）と、相対的に感応温度が高く設定された第１のサーモスタットを介して前記ラジエータから前記循環流路へ前記冷却水を流通させる第１流路（例えば、実施の形態での第７流路３０ｇ）と、相対的に感応温度が低く設定された第２のサーモスタットを介して前記ラジエータから前記循環流路へ前記冷却水を流通させると共に、前記モータ制御手段に前記冷却水を供給する第２流路（例えば、実施の形態での第８流路３０ｈ）と、前記循環流路の前記ウォータジャケットの上流側で前記ウォータポンプと前記ウォータジャケットとの間の位置と、前記第２流路の前記第２サーモスタットの下流側の位置とを接続するバイパス流路（例えば、実施の形態でのバイパス流路３０ｋ）とを備えることを特徴とする。

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、バイパス流路を介して第２サーモスタットの下流側の位置に供給される冷却水は、ウォータジャケットの手前で分流された冷却水であり、第２サーモスタットの動作状態に対する内燃機関の温度状態の影響が抑制される。
これにより、例えば、内燃機関の負荷変動に応じてウォータジャケットを通過した後の冷却水の温度が変動する場合であっても、例えば第２サーモスタットが過剰に早期のタイミングで開状態なってしまう等の不具合の発生を防止することができ、適切なタイミングで第２サーモスタットの開閉状態を制御することができる。

さらに、請求項８に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置は、内燃機関と共に車両の駆動源とされるモータと、該モータの作動状態を制御するモータ制御手段（例えば、実施の形態でのＰＤＵ１４）と、前記内燃機関および前記モータ制御手段を共通の冷却水により冷却する冷却回路（例えば、実施の形態での各流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，３０ｈ）とを備えるハイブリッド車両の冷却装置であって、前記内燃機関を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度と、前記モータ制御手段を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度とを、互いに異なる温度に設定する温度設定手段（例えば、実施の形態でのラジエータ２２および第１サーモスタット２３および第２サーモスタット２４）と、前記内燃機関の内部に設けられたウォータジャケットと、該ウォータジャケットへ前記冷却水を循環させるウォータポンプとを具備する循環流路（例えば、実施の形態での各流路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｆ）と、前記冷却水の流通経路が異なる複数の流路（例えば、実施の形態での主流路２２ａおよび副流路２２ｂ）を具備するラジエータと、前記ウォータジャケットの下流側の位置で前記循環流路から分岐し、前記冷却水を前記ラジエータへ流通させる供給流路（例えば、実施の形態での第５流路３０ｅ）と、相対的に感応温度が高く設定された第１サーモスタットを介して前記ラジエータから前記循環流路へ前記冷却水を流通させる第１流路（例えば、実施の形態での第７流路３０ｇ）と、相対的に感応温度が低く設定された第２サーモスタットを介して前記ラジエータから前記循環流路へ前記冷却水を流通させると共に、前記モータ制御手段に前記冷却水を供給する第２流路（例えば、実施の形態での第８流路３０ｈ）とを備え、前記第２サーモスタットを前記循環流路に配置することを特徴とする。

上記構成のハイブリッド車両の冷却装置によれば、例えば供給流路と第２流路とを接続するバイパス流路等を設ける必要なしに、装置構成を簡略化することができる。

本発明のハイブリッド車両の冷却装置によれば、内燃機関およびモータ制御手段に共通の冷却水を流通させて温度状態を制御する際に、内燃機関およびモータ制御手段に対して設定される管理温度を温度設定手段によって互いに異なる温度に設定することで、装置構成が複雑化することを防止しつつ、各内燃機関およびモータ制御手段毎に適切な温度管理を行うことができる。

さらに、請求項１に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置によれば、単一のラジエータによって複数の冷却対象、例えば内燃機関およびモータ制御手段の温度状態を所望の管理温度で容易に制御することができる。
さらに、請求項１に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置によれば、内燃機関とモータ制御手段とに対して共通のウォータポンプにより冷却水を循環させることができ、装置構成を簡略化することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置によれば、互いに感応温度が異なる複数のサーモスタットを冷却回路の所定位置に配置することにより、所望の温度の冷却水を所望の流路に流通させることができ、内燃機関およびモータ制御手段を所望の各管理温度でいわば独立に制御することができる。

さらに、請求項３に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置によれば、例えば内燃機関の暖機運転時等においては、第１サーモスタットおよび第２サーモスタットが閉状態となるように設定することで冷却水がラジエータを迂回して循環し、内燃機関を所望の温度まで上昇させる際に要する時間を短縮することができる。
さらに、請求項４に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置によれば、例えば内燃機関の暖機運転時等において、第１サーモスタットおよび第２サーモスタットが閉状態となることで、冷却水がラジエータおよびモータ制御手段を迂回して循環することから、冷却水が流通する系における熱容量が増大することを抑制し、内燃機関を所望の温度まで上昇させる際に要する時間を、より一層、短縮することができる。

さらに、請求項５に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置によれば、例えば内燃機関の暖機運転時等において、運転中のモータとの熱交換で相対的に高温となった冷却水が内燃機関に供給されることで、内燃機関を所望の温度までより早期に昇温させることができる。しかも、モータ制御手段の温度管理を精度よく行うことができ、例えば過熱状態等が生じてしまうことを確実に防止することができる。
さらに、請求項６に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置によれば、例えば内燃機関の暖機運転時等において、運転中のモータ制御手段およびモータとの熱交換で相対的に高温となった冷却水が内燃機関に供給されることで、内燃機関を所望の温度までより早期に昇温させることができる。しかも、例えば第２サーモスタットでの流量制限等によって、モータ制御手段やモータの内部に局所的な過熱領域が生じる場合であっても、バイパス流路を流通する冷却水の流量を増大させることで、モータ制御手段およびモータの内部の各温度分布を平滑化することができる。

さらに、請求項７に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置によれば、第２サーモスタットの動作状態に対する内燃機関の温度状態の影響を抑制することができ、適切なタイミングで第２サーモスタットの開閉状態を制御することができる。
さらに、請求項８に記載の本発明のハイブリッド車両の冷却装置によれば、例えば供給流路と第２流路とを接続するバイパス流路等を設ける必要なしに、装置構成を簡略化することができる。

以下、本発明のハイブリッド車両の冷却装置の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の冷却装置１０は、例えば図１に示すように、内燃機関１１とモータ１２と変速機（Ｔ／Ｍ）１３とを直列に直結した構造のハイブリッド車両１に搭載されており、このハイブリッド車両１では、例えば内燃機関１１および走行用のモータ１２の両方の駆動力は、ＣＶＴやマニュアルトランスミッション等の変速機（Ｔ／Ｍ）１３を介して駆動輪Ｗに伝達される。
そして、モータ１２はハイブリッド車両１の運転状態に応じて内燃機関１１の駆動力を補助する補助駆動力を発生するようになっている。また、ハイブリッド車両１の減速時に車輪Ｗ側からモータ１２側に駆動力が伝達されると、モータ１２は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。

モータ１２の回生作動及び駆動は、モータ制御装置（図示略）からの制御指令を受けてＰＤＵ（パワードライブユニット）１４により行われる。ＰＤＵ１４は、例えば複数のトランジスタからなるスイッチング素子をブリッジ接続してなるインバータを備えて構成され、モータ１２と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ等を具備する蓄電装置（図示略）が接続されている。
また、この高圧系の蓄電装置には、ハイブリッド車両１の各種補機類を駆動するための１２ボルトの補助バッテリ（図示略）が、ＤＣ−ＤＣコンバータからなるダウンバータ（Ｄ／Ｖ）１５を介して接続されており、ダウンバータ１５は蓄電装置の電圧を降圧して補助バッテリを充電するようになっている。
なお、このハイブリッド車両１において、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５は、例えば変速機１３の近傍に配置されている。

本実施の形態によるハイブリッド車両の冷却装置１０は、例えば図２に示すように、内燃機関１１により駆動されるウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）２１と、ラジエータ２２と、第１サーモスタット２３と、第２サーモスタット２４と、内燃機関１１内部のウォータジャケット２５と、ヒータコア２６と、第１および第２温度センサ２７，２８とを備えて構成されている。

このハイブリッド車両の冷却装置１０では、例えば、ウォータポンプ２１の下流側にウォータジャケット２５が配置され、このウォータジャケット２５を流通して相対的に高温となった冷却水は２つの第１および第２流路３０ａ，３０ｂに流通するようになっている。
第１流路３０ａには適宜のバルブ２６ａを介してヒータコア２６が接続され、このヒータコア２６は相対的に高温の冷却水を熱源として空気を加熱しており、このヒータコア２６で熱交換された冷却水は第３流路３０ｃによってウォータポンプ２１へ還流する。

また、第１流路３０ａにはバルブ２６ａおよびヒータコア２６を迂回して第３流路３０ｃに接続されると共に、スロットルボディ３１および換気装置をなすブリーザ３２に冷却水を供給する第４流路３０ｄが設けられている。
そして、第２流路３０ｂは、ラジエータ２２に冷却水を流通させるための第５流路３０ｅと、例えばこの第５流路３０ｅよりも内径が小さく形成され、第３流路３０ｃに接続される第６流路３０ｆとに分岐するようになっている。
なお、第２流路３０ｂには、ウォータジャケット２５から排出される冷却水の温度を検出する第１温度センサ２７が備えられている。

ラジエータ２２は、例えば第５流路３０ｅに接続された入口側タンク２２Ａと、第１サーモスタット２３を介して第３流路３０ｃに接続された第７流路３０ｇに接続される出口側タンク２２Ｂと、入口側タンク２２Ａと出口側タンク２２Ｂとを接続するラジエータ内部の主流路２２ａと、出口側タンク２２Ｂに接続されたラジエータ内部の副流路２２ｂとを備えて構成されている。そして、副流路２２ｂには、例えば対向配置されたＰＤＵ１４およびダウンバータ１５の各ヒートシンク部１４ａ，１５ａと、モータ１２の冷却流路１２ａとへ冷却水を供給する第８流路３０ｈが接続され、この第８流路３０ｈは第２サーモスタット２４を介して第３流路３０ｃに接続されている。

すなわち、ラジエータ２２の内部は仕切り板等によって主流路２２ａと副流路２２ｂとに仕切られており、出口側タンク２２Ｂにおいて主流路２２ａと副流路２２ｂとが連通するように構成されている。
そして、第５流路３０ｅからラジエータ２２の入口側タンク２２Ａに導入された冷却水は、先ず、ラジエータ２２内部の主流路２２ａを流通し、適宜の第１温度（例えば、約８０℃程度等）まで冷却される。
次に、主流路２２ａを流通して出口側タンク２２Ｂに導入された冷却水のうち少なくとも一部は、ラジエータ２２内部の副流路２２ｂを流通し、ラジエータ２２内部での流通経路が相対的に長くなることで第１温度よりも低い適宜の第２温度（例えば、約６０℃程度等）まで冷却可能とされている。
なお、第８流路３０ｈにおける、モータ１２の下流側の位置には、モータ１２の冷却流路１２ａから排出される冷却水の温度を検出する第２温度センサ２８が備えられ、この第２温度センサ２８から出力される検出結果が所定温度を超える場合には、ラジエータ２２を冷却する冷却ファン２９が作動するように設定されている。

さらに、第５流路３０ｅには、例えばこの第５流路３０ｅよりも内径が小さく形成され、第８流路３０ｈに接続されるバイパス流路３０ｊが設けられている。このバイパス流路３０ｊは、第２サーモスタット２４の近傍にて第８流路３０ｈに接続され、このバイパス流路３０ｊを流通する冷却水の温度によって第２サーモスタット２４の開閉状態が制御されると共に、第２サーモスタット２４の開閉状態に関わらず第５流路３０ｅからバイパス流路３０ｊへと冷却水を流通させることができるようになっている。

第１および第２サーモスタット２３，２４は、冷却水の温度が各所定温度を超える高温状態であるときに閉状態から開状態へと変化するように設定されており、主に内燃機関１１の温度調節を行う第１サーモスタット２３が開状態となる所定の第１設定温度（例えば、約８２℃程度）に比べて、主に高圧系の温度調節を行う第２サーモスタット２４が開状態となる所定の第２設定温度（例えば、約６５℃程度）の方がより低い温度に設定されている。

本実施の形態によるハイブリッド車両の冷却装置１０は上記構成を備えており、次に、ハイブリッド車両の冷却装置１０の動作について説明する。

このハイブリッド車両の冷却装置１０では、例えば内燃機関１１の始動時等のように冷却水の温度が相対的に低い場合には、第１サーモスタット２３および第２サーモスタット２４が閉状態となり、例えば図２に示す流通経路Ｆａ（例えば、図２の破線矢印Ｆａ）のように、ウォータジャケット２５から排出される冷却水は、ラジエータ２２を迂回するようにしてウォータポンプ２１へ還流するようになっている。
すなわち、ウォータジャケット２５から排出される冷却水は、順次、第１流路３０ａ、ヒータコア２６または第４流路３０ｄ、第３流路３０ｃを流通して、または、第２流路３０ｂ、第６流路３０ｆまたは第５流路３０ｅおよびバイパス流路３０ｊ、第３流路３０ｃを流通して、ウォータポンプ２１へ還流する。

そして、冷却水の温度が所定の第２設定温度（例えば、約６５℃程度）よりも高くなると第２サーモスタット２４が開状態となり、例えば図２に示す流通経路Ｆｂ（例えば、図２の実線矢印Ｆｂ）のように、ウォータジャケット２５から排出される冷却水は、さらに、ラジエータ２２へ流通するようになり、ラジエータ２２の主流路２２ａおよび副流路２２ｂを流通する過程でいわば２段階的に冷却された後にＰＤＵ１４およびダウンバータ１５およびモータ１２へ供給される。
すなわち、ウォータジャケット２５から排出される冷却水は、順次、第１流路３０ａ、第５流路３０ｅ、ラジエータ２２の主流路２２ａ、副流路２２ｂ、第８流路３０ｈ、第２サーモスタット２４、第３流路３０ｃを流通して、ウォータポンプ２１へ還流する。

そして、冷却水の温度が所定の第１設定温度（例えば、約８２℃程度）よりも高くなると第１サーモスタット２３が開状態となり、ラジエータ２２の主流路２２ａを流通した冷却水は、さらに、第７流路３０ｇから第１サーモスタット２３を介して第３流路３０ｃを流通し、ウォータポンプ２１へ還流するようになる。

本実施の形態によるハイブリッド車両の冷却装置１０によれば、単一のラジエータ２２の内部に主流路２２ａと、この主流路２２ａに連通する副流路２２ｂとを設け、いわば２段階で冷却水の温度を低下可能とすることにより、装置構成や冷却水の流通流路が複雑化することを抑制しつつ、管理温度の異なる複数の系、例えば内燃機関１１と、内燃機関１１に比べて相対的に低温状態に設定される高圧系（例えば、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５およびモータ１２等）とに対して、共通の冷却水によって適切な温度管理を行うことができる。
しかも、管理温度の異なる複数の系から排出される冷却水を単一のウォータポンプ２１の上流側で合流させることにより、装置構成を簡略化しつつ、各系の温度状態が所望の状態から逸脱してしまうことを容易に抑制することができる。
また、第１サーモスタット２３および第２サーモスタット２４を具備し、例えば内燃機関１１の暖機運転時等において、冷却水がラジエータ２２および高圧系を迂回して流通するように設定されていることから、系の温度を所望の温度まで上昇させる際の昇温特性を向上させることができる。

なお、上述した実施の形態において、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５を冷却した後の冷却水はモータ１２の冷却流路１２ａへ供給されるとしたが、これに限定されず、例えば冷却水をモータ１２の冷却流路１２ａを迂回して第２サーモスタット２４へ流通させ、モータ１２を空冷するように構成してもよい。

また、上述した実施の形態においては、第２サーモスタット２４を第８流路３０ｈにおいてモータ１２の下流側の位置に配置したが、これに限定されず、例えば図３に示す本実施の形態の第１変形例のように、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５の各ヒートシンク部１４ａ，１５ａの下流側の位置に配置してもよい。
この場合には、第２サーモスタット２４が閉状態であっても、バイパス流路３０ｊを流通する冷却水がモータ１２の冷却流路１２ａを流通した後にウォータジャケット２５へ導入される。このため、例えばハイブリッド車両１の始動時等において、運転中のモータ１２の冷却流路１２ａを流通する過程で相対的に高温となった冷却水が内燃機関１１に供給されることで、内燃機関１１を所望の温度までより早期に昇温させることができ、内燃機関１１の暖機運転に要する時間を短縮することができる。
しかも、第２サーモスタット２４がＰＤＵ１４およびダウンバータ１５の近傍の下流側の位置に配置されることで、例えばＰＤＵ１４およびダウンバータ１５の温度管理を精度よく行うことができ、例えば過熱状態等が生じてしまうことを確実に防止することができる。

さらに、例えば図４に示す本実施の形態の第２変形例のように、第２サーモスタット２４を第８流路３０ｈにおいてＰＤＵ１４およびダウンバータ１５の各ヒートシンク部１４ａ，１５ａの上流側の位置に配置してもよい。
この場合には、第２サーモスタット２４が閉状態であっても、バイパス流路３０ｊを流通する冷却水がＰＤＵ１４およびダウンバータ１５の各ヒートシンク部１４ａ，１５ａと、モータ１２の冷却流路１２ａとを流通した後にウォータジャケット２５へ導入される。このため、例えばハイブリッド車両１の始動時等において、作動中のＰＤＵ１４およびダウンバータ１５の各ヒートシンク部１４ａ，１５ａとモータ１２の冷却流路１２ａとを流通する過程で相対的に高温となった冷却水が内燃機関１１に供給されることで、内燃機関１１を所望の温度まで、より早期に昇温させることができ、内燃機関１１の暖機運転に要する時間を、より一層、短縮することができる。
しかも、例えば第２サーモスタット２４での流量制限等によって、ＰＤＵ１４やダウンバータ１５やモータ１２の内部に局所的な過熱領域が生じる場合であっても、バイパス流路３０ｊを流通する冷却水の流量を増大させることで、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５およびモータ１２内部の各温度分布を平滑化することができる。

また、上述した実施の形態においては、第５流路３０ｅと第８流路３０ｈとを接続するバイパス流路３０ｊを備えたが、これに限定されず、例えば図５に示す本実施の形態の第３変形例のように、ウォータジャケット２５の上流側の位置と第８流路３０ｈとを接続するバイパス流路３０ｋを備えてもよい。
この場合、バイパス流路３０ｋを介して第２サーモスタット２４に供給される冷却水は、ウォータジャケット２５の手前で分流された冷却水であり、第２サーモスタット２４の動作状態に対する内燃機関１１の温度状態の影響が抑制される。例えば、内燃機関１１の負荷変動に応じてウォータジャケット２５を通過した後の冷却水の温度が変動する場合であっても、例えば第２サーモスタット２４が過剰に早期のタイミングで開状態なってしまう等の不具合の発生を防止することができ、適切なタイミングで第２サーモスタット２４の開閉状態を制御することができる。

また、上述した実施の形態においては、第５流路３０ｅと第８流路３０ｈとを接続するバイパス流路３０ｊを備えたが、これに限定されず、例えば図６に示す本実施の形態の第４変形例のように、バイパス流路３０ｊの代わりに、第４流路３０ｄを第８流路３０ｈに接続してもよい。
この場合には、バイパス流路３０ｊを省略して、装置構成を簡略化することができる。

以下に、上述した実施の形態の第５変形例について図７および図８を参照して説明する。
この第５変形例に係るハイブリッド車両の冷却装置１０において、上述した実施の形態と異なる主要な点は、第８流路３０ｈのＰＤＵ１４およびダウンバータ１５から上流側にずれた位置と、第８流路３０ｈの第２サーモスタット２４から下流側にずれた位置とに、２つのＵ字配管３０ｋ，３０ｋを設けた点である。なお、この第５変形例において、第５流路３０ｅと第８流路３０ｈとを接続するバイパス流路３０ｊは省略されている。
そして、各Ｕ字配管３０ｋは、Ｕ字状の屈曲部が第８流路３０ｈとの接続部よりも鉛直方向（例えば、図７に示すＶ方向）下方（つまり、図７に示す−Ｖ方向）の位置に配置されている。
この第５変形例に係るハイブリッド車両の冷却装置１０によれば、アイドル停止時等の内燃機関１１の運転停止に伴って各流路内での冷却水の循環が停止すると、運転停止直後等において相対的に高温状態の内燃機関１１のウォータジャケット２５内の冷却水の温度が上昇し、冷却水の流路内に冷却水の温度差に起因した対流（つまり、熱の伝達）が生じる。そして、この対流によって相対的に高温の冷却水が内燃機関１１側から各Ｕ字配管３０ｋ，３０ｋ近傍に到達した場合であっても、高温の冷却水が鉛直方向下方に向かい対流すること（つまり、熱が鉛直方向下方に向かい伝達すること）は抑制されることから、これら２つのＵ字配管３０ｋ，３０ｋによって挟み込まれたＰＤＵ１４およびダウンバータ１５に対して、内燃機関１１の熱が伝達してしまうことを抑制することができ、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５が所定の管理温度を超えて温度上昇してしまうことを防止することができる。
なお、この第５変形例においては、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５から上流側にずれた位置と、第２サーモスタット２４から下流側にずれた位置とに、２つのＵ字配管３０ｋ，３０ｋを設けたが、これに限定されず、少なくとも、ＰＤＵ１４およびダウンバータ１５から上流側にずれた位置または第２サーモスタット２４から下流側にずれた位置の何れか一方にＵ字配管３０ｋが設けられていればよい。

また、この第５変形例に係るハイブリッド車両の冷却装置１０において、各サーモスタット２３，２４は、いわゆるワックスタイプのサーモスタットであって、例えば図８に示すように、冷却水が流入する流入流路４１と、冷却水が排出される排出流路４２と、流入流路４１と排出流路４２との間における冷却水の流通を遮断可能な弁体４３と、スプリング４４と、軸線Ｑ方向に移動可能に支持されたペレット４５と、ペレット４５内に収容されたワックス（作動体）４６と、冷却水の流通遮断時に弁体４３が当接する当接部４７と、弁体４３の移動を規制する規制部材４８とを備えて構成されている。
弁体４３はワックス４６が収容されたペレット４５に対して一体に接続され、スプリング４４はペレット４５を軸線Ｑ方向に沿った閉弁方向（つまり、弁体４３が当接部４７に近接するようにして移動する方向）へ付勢しており、ワックス（作動体）４６は、冷却水の温度に応じて体積膨張および体積収縮するようになっている。
そして、ワックス４６が体積収縮状態であると、スプリング４４の付勢力によって弁体４３が当接部４７に当接して閉弁状態となる。一方、ワックス４６が体積膨張すると、スプリング４４の付勢力に抗してペレット４５を軸線Ｑ方向に沿った開弁方向（つまり、弁体４３が当接部４７から離間するようにして移動する方向）に移動させるようになっている。
これにより、冷却水の温度が相対的に低い状態では各サーモスタット２３，２４は閉弁状態となり、例えば内燃機関１１の始動時等においては、冷却水が循環せずに内燃機関１１の暖機が行われるようになっている。
なお、各サーモスタット２３，２４の軸線Ｑ方向は、水平面に対して所定角度θだけ傾斜するように配置され、流入流路４１が排出流路４２よりも鉛直方向下方の位置に配置されるようになっている。
これにより、例えば冷却水に空気等の気体が混入している場合であっても、この気体が各サーモスタット２３，２４内に停滞せずに排出流路４２から外部に排出されるようになっている。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の冷却装置の模式図である。 本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の冷却装置の構成図である。 本実施形態の第１変形例によるハイブリッド車両の冷却装置の構成図である。 本実施形態の第２変形例によるハイブリッド車両の冷却装置の構成図である。 本実施形態の第３変形例によるハイブリッド車両の冷却装置の構成図である。 本実施形態の第４変形例によるハイブリッド車両の冷却装置の構成図である。 本実施形態の第５変形例によるハイブリッド車両の冷却装置の構成図である。 本実施形態の第５変形例によるハイブリッド車両の冷却装置のサーモスタットの断面図である。

符号の説明

１０ ハイブリッド車両の冷却装置
１４ ＰＤＵ（モータ制御手段）
２２ ラジエータ（温度設定手段、ラジエータ）
２２ａ 主流路（流路）
２２ｂ 副流路（流路）
２３ 第１サーモスタット（温度設定手段、サーモスタット）
２４ 第２サーモスタット（温度設定手段、サーモスタット）
３０ａ 第１流路（冷却回路、循環流路）
３０ｂ 第２流路（冷却回路、循環流路）
３０ｃ 第３流路（冷却回路、循環流路）
３０ｄ 第４流路（冷却回路、循環流路）
３０ｅ 第５流路（冷却回路、供給流路）
３０ｆ 第６流路（冷却回路、循環流路）
３０ｇ 第７流路（冷却回路、第１流路）
３０ｈ 第８流路（冷却回路、第２流路）
３０ｊ バイパス流路
３０ｋ バイパス流路

Claims (8)

1. 内燃機関と共に車両の駆動源とされ、前記内燃機関の出力軸と機械的に連結された出力軸を有するモータと、該モータの作動状態を制御するモータ制御手段と、前記内燃機関および前記モータ制御手段を共通の冷却水により冷却する冷却回路と、前記内燃機関により駆動されて前記冷却水を前記冷却回路内にて循環させるウォータポンプとを備えるハイブリッド車両の冷却装置であって、
   前記冷却水を放熱させるラジエータを成し前記冷却水の流通経路が異なる複数の流路と、
   各前記複数の流路に前記冷却水を流通させることにより、前記内燃機関を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度と、前記モータ制御手段を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度とを、互いに異なる温度に設定する温度設定手段とを備え、
   前記複数の流路は、前記内燃機関を冷却する前記冷却水が流通する第１流路と、該第１流路を流通した前記冷却水の一部が分流して形成された分流冷却水が流通する第２流路とを備え、
   前記第１流路は前記内燃機関の前記冷却回路に接続され、前記第１流路のみを流通した前記冷却水は、直接に前記内燃機関の前記冷却回路へ供給され、
   前記第２流路は前記モータ制御手段の前記冷却回路に接続され、前記第２流路を流通した前記分流冷却水は、前記モータ制御手段の前記冷却回路を流通した後に、前記ウォータポンプの上流側の位置で、前記第１流路のみを流通した前記冷却水に合流する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の冷却装置。
2. 互いに感応温度が異なる複数のサーモスタットを備え、
   該複数のサーモスタットにより前記管理温度を互いに異なる温度に設定することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の冷却装置。
3. 内燃機関と共に車両の駆動源とされるモータと、該モータの作動状態を制御するモータ制御手段と、
   前記内燃機関および前記モータ制御手段を共通の冷却水により冷却する冷却回路とを備えるハイブリッド車両の冷却装置であって、
   前記内燃機関を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度と、前記モータ制御手段を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度とを、互いに異なる温度に設定する温度設定手段と、
   前記内燃機関の内部に設けられたウォータジャケットと、該ウォータジャケットへ前記冷却水を循環させるウォータポンプとを具備する循環流路と、
   前記冷却水の流通経路が異なる複数の流路を具備するラジエータと、
   前記ウォータジャケットの下流側の位置で前記循環流路から分岐し、前記冷却水を前記ラジエータへ流通させる供給流路と、
   相対的に感応温度が高く設定された第１サーモスタットを介して前記ラジエータから前記循環流路へ前記冷却水を流通させる第１流路と、
   相対的に感応温度が低く設定された第２サーモスタットを介して前記ラジエータから前記循環流路へ前記冷却水を流通させると共に、前記モータ制御手段に前記冷却水を供給する第２流路と、
   前記供給流路と前記第２流路の前記第２サーモスタットの下流側の位置とを接続するバイパス流路と
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の冷却装置。
4. 前記第２サーモスタットを、前記モータ制御手段の下流側の位置に配置することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の冷却装置。
5. 前記第２流路において前記モータ制御手段の下流側の位置に前記モータを配置し、
   前記モータ制御手段と前記モータとの間の位置に前記第２サーモスタットを配置すると共に前記バイパス流路を接続することを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の冷却装置。
6. 前記第２サーモスタットを、前記モータ制御手段の上流側の位置に配置することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の冷却装置。
7. 内燃機関と共に車両の駆動源とされるモータと、該モータの作動状態を制御するモータ制御手段と、
   前記内燃機関および前記モータ制御手段を共通の冷却水により冷却する冷却回路とを備えるハイブリッド車両の冷却装置であって、
   前記内燃機関を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度と、前記モータ制御手段を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度とを、互いに異なる温度に設定する温度設定手段と、
   前記内燃機関の内部に設けられたウォータジャケットと、該ウォータジャケットへ前記冷却水を循環させるウォータポンプとを具備する循環流路と、
   前記冷却水の流通経路が異なる複数の流路を具備するラジエータと、
   前記ウォータジャケットの下流側の位置で前記循環流路から分岐し、前記冷却水を前記ラジエータへ流通させる供給流路と、
   相対的に感応温度が高く設定された第１サーモスタットを介して前記ラジエータから前記循環流路へ前記冷却水を流通させる第１流路と、
   相対的に感応温度が低く設定された第２サーモスタットを介して前記ラジエータから前記循環流路へ前記冷却水を流通させると共に、前記モータ制御手段に前記冷却水を供給する第２流路と、
   前記循環流路の前記ウォータジャケットの上流側で前記ウォータポンプと前記ウォータジャケットとの間の位置と、前記第２流路の前記第２サーモスタットの下流側の位置とを接続するバイパス流路と
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の冷却装置。
8. 内燃機関と共に車両の駆動源とされるモータと、該モータの作動状態を制御するモータ制御手段と、
   前記内燃機関および前記モータ制御手段を共通の冷却水により冷却する冷却回路とを備えるハイブリッド車両の冷却装置であって、
   前記内燃機関を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度と、前記モータ制御手段を冷却する前記冷却水に対して設定される管理温度とを、互いに異なる温度に設定する温度設定手段と、
   前記内燃機関の内部に設けられたウォータジャケットと、該ウォータジャケットへ前記冷却水を循環させるウォータポンプとを具備する循環流路と、
   前記冷却水の流通経路が異なる複数の流路を具備するラジエータと、
   前記ウォータジャケットの下流側の位置で前記循環流路から分岐し、前記冷却水を前記ラジエータへ流通させる供給流路と、
   相対的に感応温度が高く設定された第１サーモスタットを介して前記ラジエータから前記循環流路へ前記冷却水を流通させる第１流路と、
   相対的に感応温度が低く設定された第２サーモスタットを介して前記ラジエータから前記循環流路へ前記冷却水を流通させると共に、前記モータ制御手段に前記冷却水を供給する第２流路とを備え、
   前記第２サーモスタットを前記循環流路に配置することを特徴とするハイブリッド車両の冷却装置。

Images