JP4715567B2

JP4715567B2 - 自動車

Info

Publication number: JP4715567B2
Application number: JP2006064403A
Authority: JP
Inventors: 知成田口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2026-03-09
Also published as: JP2007239657A

Description

本発明は、駆動装置を備え前記駆動装置の通常駆動時には熱交換媒体を用いて該駆動装置を冷却する自動車に関する。

従来、この種の自動車としては、エンジンを冷却する冷却水を蓄えると共に蓄えた冷却水を太陽熱を用いて加温して保温する保温容器を、車両のルーフ上に配置したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、エンジン停止時には冷却水をエンジンから保温容器に導いて蓄えると共に太陽熱を用いて冷却水を加温し、エンジンを始動する際には保温容器に蓄えられた冷却水をエンジンに供給することにより、エンジンの予熱を行なっている。
実開昭６１−５１４３６号公報

上述の自動車では、車両のルーフ上に保温容器を配置していることから、容器内に蓄えられる冷却水は外気温の影響を受けやすい。このため、外気温によっては冷却水を十分に加温することができずに、保温容器に蓄えた冷却水をエンジンに供給しても十分な暖機の効果を得ることができない場合がある。保温容器に保温性の優れたものを採用することも考えられるが、容器の大型化や高コスト化を招きやすい。

本発明の自動車は、車両が備える駆動装置の暖機をより確実に行なうことを目的の一つとする。また、本発明の自動車は、車両が備える内燃機関の暖機をより確実に行なうことを目的の一つとする。

本発明の自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
駆動装置を備え、前記駆動装置の通常駆動時には熱交換媒体を用いて該駆動装置を冷却する自動車であって、
前記駆動装置との熱交換により加温された熱交換媒体を外気を用いて冷却する熱交換手段と、
前記熱交換手段と前記駆動装置とを含む循環流路内の熱交換媒体を循環させる媒体循環手段と、
車室内に配置され、前記熱交換媒体を前記循環流路から導いて蓄えると共に該蓄えた熱交換媒体を太陽熱を用いて加温する蓄媒体加温手段と、
前記蓄媒体加温手段に蓄えられた熱交換媒体を前記循環流路を介して前記駆動装置に供給する媒体供給手段と、
前記駆動装置の駆動停止時に所定の暖機条件が成立したときには前記蓄媒体加温手段により加温された熱交換媒体が前記駆動装置に供給されるよう前記媒体供給手段を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の自動車では、熱交換媒体を循環流路から導いて蓄えると共に蓄えた熱交換媒体を太陽熱を用いて加温する蓄媒体加温手段を車室内に配置し、駆動装置の駆動停止時に所定の暖機条件が成立したときには蓄媒体加温手段により加温された熱交換媒体が駆動装置に供給されるよう媒体供給手段を制御する。これにより、蓄媒体加温手段を車室外に配置するものに比して蓄媒体加温手段における熱交換媒体の保温性を向上させることができるから、駆動装置の暖機をより確実に行なうことができる。

こうした本発明の自動車において、前記蓄媒体加温手段は、車室内におけるダッシュボード上および／またはアッパバック上に配置されてなるものとすることもできる。こうすれば、蓄媒体加温手段を容易に配置することができる。

また、本発明の自動車において、前記駆動装置の温度を検出または推定する温度検出推定手段を備え、前記制御手段は、前記所定の暖機条件として前記検出または推定された駆動装置の温度が所定温度未満のときに前記蓄媒体加温手段により加温された熱交換媒体が前記駆動装置に供給されるよう前記媒体供給手段を制御する手段であるものとすることもできる。

さらに、本発明の自動車において、前記駆動装置は、内燃機関であるものとすることもできる。この場合、前記内燃機関の自動停止と自動始動とが可能な自動停止始動手段と、前記内燃機関の温度を検出または推定する機関温度検出推定手段と、を備え、前記制御手段は、前記所定の暖機条件として前記検出または推定された内燃機関の温度が所定温度未満のときに前記蓄媒体加温手段により加温された熱交換媒体が前記駆動装置に供給されるよう前記媒体供給手段を制御し、前記加温された熱交換媒体を前記内燃機関に供給したにも拘わらず前記検出または推定される内燃機関の温度が前記所定温度以上とならなかったときには該内燃機関が始動されるよう前記自動停止始動手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の暖機をより確実に行なうことができると共に暖機のための自動始動の頻度を少なくできる。

また、本発明の自動車において、前記駆動装置は、走行用の動力を出力可能な電動機を含む電気駆動系であるものとすることもできる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての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、エンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト２４にキャリアが接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８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遊星歯車機構２６と、遊星歯車機構２６のサンギヤに接続されたモータ２８と、駆動軸３６に動力を入出力可能なモータ３０と、インバータ３１，３２を介して二つのモータ２８，３０と電力をやりとり可能なバッテリ３４と、エンジン２２に形成された冷却水流路２３に冷却媒体としての冷却水を供給してエンジン２２を冷却する冷却システム４０と、温水器５４ａ，５４ｂによって加温された温水によりエンジン２２を暖機する暖機システム５０と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット７０とを備える。

冷却システム４０は、エンジン２２の冷却水流路２３に冷却水を循環させる循環流路４２に設けられたラジエータ４４と、エンジン２２のクランクシャフト２４に接続され冷却水を循環させる循環用ポンプ４６とを備え、エンジン２２からの動力を用いて循環用ポンプ４６を駆動することにより、エンジン２２により加温された冷却水をラジエータ４４で冷却してエンジン２２に供給する。

暖機システム５０は、エンジン２２の冷却水流路２３に接続された分岐管５２に切替弁５１を介して接続され冷却水流路２３から冷却水を導いて蓄えると共に蓄えた冷却水を太陽熱を用いて加温する二つの温水器５４ａ，５４ｂと、切替弁５１と二つの温水器５４ａ，５４ｂとの間に設けられ二つの温水器５４ａ，５４ｂに蓄えられた冷却水をエンジン２２側に圧送する電動ポンプ５６とを備え、切替弁５１を駆動して分岐管５２とエンジン２２の冷却水流路２３とを接続すると共に電動ポンプ５６を駆動することにより、二つの温水器５４ａ，５４ｂに蓄えられ加温された冷却水をエンジン２２側に供給してエンジン２２を暖機する。

二つの温水器５４ａ，５４ｂは、車室内における太陽光が入射可能な範囲内に配置されている。図２および図３に、二つの温水器５４ａ，５４ｂの配置の様子を示す。温水器５４ａは、図２に示すように、車両のダッシュボード６２上に配置され、温水器５４ｂは、図３に示すように、車両のアッパバック６４上に配置されており、いずれも太陽熱を集熱して温水器５４ａ，５４ｂ内に蓄えられている冷却水を加温する。車室内の温度は外気温に比して高いから、太陽熱によって加温された二つの温水器５４ａ，５４ｂ内の冷却水は良好な保温性をもって保温されることになる。

電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。電子制御ユニット７０には、エンジン２２の冷却水流路２３内の冷却水の温度を検出する温度センサ４８からのエンジン部水温Ｔｗ１や温水器５４ａ内の温水の温度を検出する温度センサ５８からの温水器部水温Ｔｗ２やイグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置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ＳＰ，アクセルペダル８３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Ａｃｃ，ブレーキペダル８５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からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット７０からは、エンジン２２への制御信号やインバータ３１，３２への制御信号，電動ポンプ５６への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、二つの温水器５４ａ，５４ｂに蓄えられた冷却水を用いてエンジン２２を暖機する際の動作について説明する。図４は、実施例の電子制御ユニット７０により実行される暖機処理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、エンジン２２の運転停止時にその暖機が要求されたときに実行される。ここで、エンジン２２の暖機の要求は、例えば、温度センサ４８からのエンジン部水温Ｔｗ１がエンジン２２の暖機が必要な温度として定められている閾値Ｔ１未満のときになされる。

暖機処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、温水器５４ａ，５４ｂとエンジン２２の冷却水流路２３とが接続されるよう切替弁５１を駆動制御すると共に（ステップＳ１００）、温水器５４ａ，５４ｂ内の冷却水がエンジン２２側に供給されるよう電動ポンプ５６を駆動制御してエンジン２２側への温水の供給を開始する（ステップＳ１１０）。

そして、エンジン部水温Ｔｗ１を入力し（ステップＳ１２０）、所定時間が経過していないことを条件に入力したエンジン部水温Ｔｗ１が上述した閾値Ｔ１以上となるのを待って（ステップＳ１３０，Ｓ１４０）、電動ポンプ５６を駆動停止すると共に（ステップＳ１６０）、温水器５４ａ，５４ｂとエンジン２２の冷却水流路２３とが接続解除されるよう切替弁５１を駆動制御して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。一方、所定時間が経過するまでに入力したエンジン部水温Ｔｗ１が閾値Ｔ１以上とならなかったときには、温水器５４ａ，５４ｂからの温水だけではエンジン２２を十分に暖機できないと判断し、エンジン２２を始動し（ステップＳ１５０）、電動ポンプ５６を駆動停止すると共に（ステップＳ１６０）、温水器５４ａ，５４ｂとエンジン２２の冷却水流路２３とが接続解除されるよう切替弁５１を駆動制御して（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。なお、エンジン２２の始動は、モータ２８によりエンジン２２をモータリングすると共にモータ２８から出力されるトルクが遊星歯車機構３０を介して駆動軸３６側に作用するトルクをモータ３０によりキャンセルするようインバータ３１，３２のスイッチング素子をスイッチング制御することにより行なう。また、エンジン２２を始動した後、温度センサ４８からのエンジン部水温Ｔｗ１が閾値Ｔ１以上となってエンジン２２の暖機が完了すると、エンジン２２の運転を継続すべき他の条件が成立していなければ、エンジン２２は自動停止される。

なお、エンジン２２が始動されると、温度センサ４８からのエンジン部水温Ｔｗ１が閾値Ｔ２以上となったときには温度センサ５８からの温水器部水温Ｔｗ２が閾値Ｔ３以上となるまで温水器５４ａ，５４ｂとエンジン２２の冷却水流路２３とが接続されるよう切替弁５１を駆動制御すると共に電動ポンプ５６を駆動制御し、エンジン２２により加温された冷却水を二つの温水器５４ａ，５４ｂに回収する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の冷却水流路２３から導いて冷却水を蓄えると共に蓄えた冷却水を太陽熱を用いて加温する温水器５４ａ，５４ｂを車室内に配置したから、温水器５４ａ，５４ｂを車室外に配置するものに比して温水器５４ａ，５４ｂ内の冷却水の保温性を向上させることができる。この結果、温水器５４ａ，５４ｂにより加温された冷却水を用いてエンジン２２の暖機をより確実に行なうことができる。また、暖機のためにエンジン２２を始動する頻度を少なくすることができるから、燃費や排気エミッションをより向上させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、温水器５４ａ，５４ｂを車両のダッシュボード６２上とアッパバック６４上とに配置するものとしたが、ダッシュボード６２とアッパバック６４のいずれか一方だけに配置するものとしてもよいし、例えば真上から車両を見たときにウインドウ越しに車室内を視認できる範囲内であればダッシュボード６２やアッパバック６４に限られず如何なる部位に配置するものとしても構わない。

実施例では、車室内に配置した温水器５４ａ，５４ｂをエンジン２２と遊星歯車機構２６とモータ２８，３０とを備えるハイブリッド自動車２０におけるエンジン２２の暖機に用いるものとしたが、エンジンの自動始動と自動停止とが可能な自動車におけるエンジンの暖機に用いたりするものとしてもよいし、図５の変形例の自動車１２０に例示するように、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して接続された駆動軸３８に動力を入出力可能なモータ１３０とインバータ１３２を介してモータ１３０と電力のやりとりが可能なバッテリ１３４とを備える電気自動車におけるモータ１３０やインバータ１３２の暖機に用いるものとしてもよい。なお、変形例の自動車１２０では、図１のハイブリッド自動車２０における循環用ポンプ４６に代えて電動の循環用ポンプ１４６が用いられる。

以上、本発明を実施するための最良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。

本発明は、車両の製造産業に利用可能である。

本発明の一実施例としての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。温水器５４ａの配置例を示す説明図である。温水器５４ｂの配置例を示す説明図である。実施例の電子制御ユニット７０により実行される暖機処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例の自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０自動車、２２エンジン、２３冷却水流路、２４クランクシャフト、２６遊星歯車機構、２８，３０，１３０モータ、３１，３２，１３２インバータ、３４，１３４バッテリ、３６駆動軸、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、４０冷却システム、４２循環流路、４４ラジエータ、４６循環用ポンプ、４８温度センサ、５０暖機システム、５１切替弁、５２分岐管、５４ａ，５４ｂ温水器、５６電動ポンプ、５８温度センサ、６２ダッシュボード、６４アッパバック、７０電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ。

Claims

内燃機関と走行用の動力を出力可能な電動機とを備え、前記内燃機関の通常運転時には熱交換媒体を用いて該内燃機関を冷却する自動車であって、
前記内燃機関との熱交換により加温された熱交換媒体を外気を用いて冷却する熱交換手段と、
前記熱交換手段と前記内燃機関とを含む循環流路内の熱交換媒体を循環させる媒体循環手段と、
車室内に配置され、前記熱交換媒体を前記循環流路から導いて蓄えると共に該蓄えた熱交換媒体を太陽熱を用いて加温する蓄媒体加温手段と、
前記蓄媒体加温手段に蓄えられた熱交換媒体を前記循環流路を介して前記内燃機関に供給する媒体供給手段と、
前記内燃機関の自動停止と自動始動とが可能な自動停止始動手段と、
前記内燃機関の温度を検出または推定する機関温度検出推定手段と、
前記内燃機関の運転停止時に前記検出または推定された内燃機関の温度が第１の閾値未満のときに前記蓄媒体加温手段により加温された熱交換媒体が前記内燃機関に供給されるよう前記媒体供給手段を制御し、前記加温された熱交換媒体を前記内燃機関に供給したにも拘わらず前記検出または推定される内燃機関の温度が前記第１の閾値以上とならなかったときには該内燃機関が始動されるよう前記自動停止始動手段を制御する制御手段と、
を備える自動車。
前記蓄媒体加温手段は、車室内におけるダッシュボード上および／またはアッパバック上に配置されてなる請求項１記載の自動車。
請求項１または２記載の自動車であって、
前記内燃機関と前記蓄媒体加温手段との熱交換媒体の流路間の接続と該接続の解除とを切り替える切替弁と、
前記蓄媒体加温手段に蓄えられている熱交換媒体の温度を検出する蓄媒体温度検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関が始動されたときに、前記検出または推定された内燃機関の温度が第２の閾値以上となったときには前記検出された熱交換媒体の温度が第３の閾値以上となるまで前記内燃機関と前記蓄媒体加温手段との流路間を接続するよう前記切替弁を制御する手段である
自動車。