JP7017119B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

ここに開示される技術は、車両に搭載された走行用モータやその関連機器のいずれかを冷却する冷却装置に関する。

従来から、車両に搭載された走行用モータやインバータ装置等の発熱機器を冷却する冷却装置がある。このような装置において、発熱機器の廃熱を車室内の暖房に有効利用するものが知られている。このような装置は、例えば、下記特許文献１に開示されている。

特開２０１３－２８３２８号公報

しかしながら、上記特許文献１には、車室内を冷房することに関して何ら記載されていない。発熱機器を冷却する冷却装置を搭載する車両においても、車室内を効率よく冷房することが望まれる。

ここに開示される技術は、車室内の冷房効率を向上することが可能な冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、開示される冷却装置では、
走行用モータ（１２０）を走行用の駆動源とする車両に搭載される冷却装置であって、
走行用モータ及び走行用モータに関連する関連機器（１３０、１４０）のうち、少なくとも１つの発熱機器（１２０）を冷却するための冷却媒体が循環可能な循環流路（１１０）と、
循環流路の途中に設けられ、冷却媒体の熱を外気に放出するためのラジエータ（１１２）と、
ラジエータを通過する冷却媒体の通過流量を調節可能な流量調節装置（１１１）と、
流量調節装置の動作を制御する制御装置（１０２）と、を備え、
ラジエータが、冷媒を循環して車両の室内を空調するヒートポンプ装置（１０）の室外熱交換器（１３）に対し、外気の流通方向に並設されており、
制御装置は、
発熱機器の温度が高くなるに従って通過流量が増大するように流量調節装置を制御する通常冷却運転モード（２２０）と、
室外熱交換器が冷媒から外気へ放熱する放熱器として機能しているときに、発熱機器の温度が、現時点から所定時間経過後まで管理温度の上限を超えないと予測した場合には、通常冷却運転モードのときよりも通過流量が減少するように流量調節装置を制御する流量抑制運転モード（２５０）と、を設定切り替え可能である。

これによると、所定時間経過後まで発熱機器の温度が管理温度上限を超えないと予測され流量抑制モードが設定されたときには、ラジエータを通過する冷却媒体の流量が通常冷却運転時よりも減少される。したがって、ヒートポンプ装置が冷房運転を行い室外熱交換器が放熱器として機能しているときに、ラジエータからの放熱量を低下させて、並設された室外熱交換器の放熱性能を向上させることができる。このようにして、車室内を冷房する際の冷房効率を向上することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示技術の範囲を限定するものではない。

第１実施形態に係る冷却装置を空調装置とともに示す概略構成図である。 空調装置の暖房運転状態を示す構成図である。 空調装置の冷房運転状態を示す構成図である。 冷却装置の制御装置が行なう概略制御動作を示すフローチャートである。 空調装置が冷房運転時の冷却装置の作動例を示すタイムチャートである。 空調装置が暖房運転時の冷却装置の作動例を示すタイムチャートである。

以下に、図面を参照しながら開示技術を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
開示技術を適用した第１実施形態について、図１～図６を参照して説明する。

図１に示すように、冷却装置１００は、走行用モータとして機能するモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１２０を走行用の駆動源として備える例えば電気自動車（ＥＶ）に搭載される装置である。以下、モータジェネレータ１２０を、走行用モータ１２０、又は、単にモータ１２０と呼ぶ場合がある。

冷却装置１００は、循環流路１１０、ポンプ１１１、ラジエータ１１２、室外ファン１１３、温度センサ１２１、及びモータジェネレータ制御装置（Ｍ／ＧＥＣＵ）１０２を備えている。本実施形態における制御装置に相当するモータジェネレータ制御装置（Ｍ／ＧＥＣＵ）１０２を、以下、ＭＧＥＣＵ１０２と呼ぶ場合がある。

循環流路１１０は、発熱機器であるモータ１２０を冷却するための冷却媒体としての冷却水をモータ１２０の外部に循環する流路である。ラジエータ１１２は、循環流路１１０の途中に設けられ、例えば車両前方のグリルの後方に配置されている。ラジエータ１１２は、冷却水の熱を外気に放出して、モータ１２０を流通して温度上昇した冷却水を冷却する放熱用熱交換器である。

ポンプ１１１は、循環流路１１０のうち、ラジエータ１１２冷却水出口とモータ１２０冷却水入口と間に設けられている。ポンプ１１１は、循環流路１１０に冷却水を循環するポンプ装置である。ポンプ１１１は、例えば回転数を変更することで、循環流路１１０を循環する冷却水流量を調節可能となっている。ポンプ１１１は、本実施形態において、ラジエータ１１２を通過する冷却媒体の通過流量を調節可能な流量調節装置に相当する。

室外ファン１１３は、ラジエータ１１２の車両後方側に配設されている。室外ファン１１３は、例えば軸流式ファンであり、ラジエータ１１２及び後述する室外熱交換器１３に対して外気を車両前方側から後方側に供給する吸い込み式の空気供給装置である。室外ファン１１３は、制御電圧によって回転数が制御される電動式送風機である。室外ファン１１３は、回転数を変更することで、ラジエータ１１２と室外熱交換器１３とに流通する外気の風量を調節可能となっている。室外ファン１１３は、本実施形態におけるファンに相当する。以下、室外ファン１１３を、単にファン１１３と呼ぶ場合がある。

ＭＧＥＣＵ１０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される制御装置である。ＭＧＥＣＵ１０２は、モータ１２０の温度を検出する温度センサ１２１からの温度情報を含め、モータ１２０の状態情報を入力する。また、ＭＧＥＣＵ１０２は、モータ１２０を駆動するインバータ装置１３０からの電流情報や電圧情報等を入力するとともに、蓄電池１４０の蓄電情報等を入力する。

ＭＧＥＣＵ１０２は、後述する車両用空調装置１の制御装置であるエアコンＥＣＵ（Ａ／ＣＥＣＵ）２からの情報や、運転者サポートシステムの制御装置であるＤＳＳＥＣＵ１５０からの情報も入力する。以下、エアコンＥＣＵ２を、Ａ／ＣＥＣＵ２またはＡＣＥＣＵ２と呼ぶ場合がある。ＡＣＥＣＵ２からは、例えば、室外熱交換器１３内部の冷媒状態情報の一例として冷媒圧力を入力する。室外熱交換器１３内部の冷媒状態情報は冷媒圧力に限定されず、冷媒温度等の他の情報であってもよい。ＤＳＳＥＣＵ１５０からは、例えば、ナビ装置等が取得した車両の位置情報や、渋滞情報等の交通情報が入力される。

ＭＧＥＣＵ１０２は、これらの入力情報に基づいて、インバータ装置１３０のスイッチング素子に動作信号を出力し、モータ１２０を駆動制御する。また、車両が回生制動等を行ないモータジェネレータ１２０が発電機として機能する場合には、回生エネルギを電気エネルギとして蓄電池１４０等に供給する。

ＭＧＥＣＵ１０２は、温度センサ１２１からの入力情報等に基づいて、ポンプ１１１、室外ファン１１３、グリルシャッタ１１４等の動作を制御する。グリルシャッタ１１４は、車両前面部に設けられ、モータ１２０等が配置されたモータルーム内への外気の流入を許可する状態と禁止する状態とを切り替え可能な開閉装置である。

図１に示すように、冷却装置１００が搭載された車両には、車両用空調装置１も搭載されている。車両用空調装置１は、ヒートポンプサイクル１０、空調ユニット３０、および、制御手段であるＡＣＥＣＵ２等を備えている。ヒートポンプ装置とも呼ばれるヒートポンプサイクル１０は、車室内への送風空気の温度を調整する蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルである。空調ユニット３０は、ヒートポンプサイクル１０によって温度調整された送風空気を車室内へ吹き出す。ＡＣＥＣＵ２は、車両用空調装置１の各種構成機器の作動を制御する。

ヒートポンプサイクル１０は、送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房モード（冷房運転）の冷媒回路と、送風空気を加熱して車室を暖房する暖房モード（暖房運転）の冷媒回路とを切替え可能に構成されている。図２では、暖房モードにおける冷媒の流通部分を実線で示し、冷媒の流通が中止された部分を破線で示している。また、図３では、冷房モードにおける冷媒の流通部分を実線で示し、冷媒の流通が中止された部分を破線で示している。

ヒートポンプサイクル１０は、圧縮機１１、室内凝縮器１２、室外熱交換器１３、室内蒸発器１４、アキュムレータ１５、暖房用膨張弁２１、冷房用膨張弁２２、電磁弁２３、および逆止弁２４等を備えている。

圧縮機１１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する流体機械である。室内凝縮器１２は、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。室内蒸発器１４は、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。暖房用膨張弁２１および冷房用膨張弁２２は、冷媒を減圧膨張させる減圧装置である。電磁弁２３は、冷房モードの冷媒回路と、暖房モードの冷媒回路とを切り替える冷媒回路切替手段である。

ヒートポンプサイクル１０では、例えば、冷媒としてＨＦＣ系冷媒を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。

圧縮機１１は、例えば車室外となる車両のモータルームに配置され、ヒートポンプサイクル１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出し、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて駆動する電動圧縮機として構成されている。固定容量型の圧縮機構としては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。

電動モータは、例えばインバータから出力される交流電圧によって、その回転数が制御される交流モータである。インバータは、ＡＣＥＣＵ２から出力される制御信号に応じた周波数の交流電圧を出力する。この回転数制御出力によって、圧縮機１１の冷媒吐出能力が変更される。

圧縮機１１の吐出口側には、室内凝縮器１２の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器１２は、空調ユニット３０において車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成する空調ケース３１内に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させることで送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。なお、空調ケースは空調ダクトと呼ばれることもある。

室内凝縮器１２の冷媒出口側には、暖房モード時に冷媒を減圧させる暖房用膨張弁２１を介して室外熱交換器１３の冷媒入口側が接続されている。暖房用膨張弁２１は、例えば、全開機能付き電気式膨張弁である。暖房用膨張弁２１は、全開機能付き電気式膨張弁に限定されるものではない。暖房用膨張弁２１として、例えば、全開機能のない電気式膨張弁と、この電機式膨張弁と並列に設けられた開閉弁とで構成してもかまわない。

室外熱交換器１３は、モータルームに配置されて、内部を流通する冷媒と室外ファン１１３から送風された車室外の空気（外気）とを熱交換させる。室外熱交換器１３は、暖房運転時には、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮する蒸発器（吸熱器）として機能する。室外熱交換器１３は、冷房運転時には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する。

室外熱交換器１３は、ラジエータ１１２に対して外気流通方向に並設されている。室外熱交換器１３は、ラジエータ１１２に対して車両前方側に並設されている。すなわち、室外熱交換器１３はグリルシャッタ１１４とラジエータ１１２との間に配置され、車両前方側から後方側に供給される外気が、室外熱交換器１３、ラジエータ１１２の順に通過するようになっている。

室外熱交換器１３の熱交換部であるコア部と、ラジエータ１１２の熱交換部であるコア部とは、それぞれが車両幅方向および車両前後方向に拡がり、車両前方側から見たときに両者が重なるように配置されている。室外ファン１１３は、室外熱交換器１３のコア部とラジエータ１１２のコア部とに外気を流通するための共通のファンとして設けられている。

室外熱交換器１３の冷媒出口側には、冷房モード時に冷媒を減圧させる冷房用膨張弁２２を介して室内蒸発器１４の冷媒入口側が接続されている。冷房用膨張弁２２としては、例えば、全閉機能付き電気式膨張弁等の可変絞り機構を用いることができる。また、冷房用膨張弁２２は、冷房モード時に冷媒を減圧させる機能を発揮できれば、これに限定されるものではない。冷房用膨張弁２２は、全閉機能のない電気式膨張弁であってもよい。また、冷房用膨張弁２２は、可変絞りに限定されることなく、オリフィス、キャピラリチューブ等の固定絞りを採用することもできる。

室外熱交換器１３の冷媒出口側と室内蒸発器１４の冷媒入口側とを繋ぐ冷媒通路には、逆止弁２４が設けられている。逆止弁２４は、室外熱交換器１３の冷媒出口から室内蒸発器１４の冷媒入口への冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を禁止する。

室外熱交換器１３の冷媒出口側には、逆止弁２４、冷房用膨張弁２２および室内蒸発器１４をバイパスする通路に電磁弁２３が設けられている。電磁弁２３は、冷房モードにおける冷媒回路、暖房モードにおける冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段を構成し、ＡＣＥＣＵ２から出力される制御信号によって、その作動が制御される開閉弁である。具体的には、電磁弁２３は、冷房モード時に閉じられ、暖房モード時に開放される。

なお、電磁弁２３が開いた状態で冷媒が電磁弁２３を通過する際に生じる圧力損失は、電磁弁２３が閉じた状態で冷媒が冷房用膨張弁２２を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。したがって、冷房用膨張弁２２が全閉機能を有していなくても、電磁弁２３が開いた状態では、室外熱交換器１３から流出した冷媒のほぼ全流量が電磁弁２３を通過してアキュムレータ１５側へ流れる。

室内蒸発器１４は、空調ケース３１内のうち、室内凝縮器１２の送風空気流れの上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させて送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。室内蒸発器１４の冷媒出口側には、アキュムレータ１５の入口側が接続されている。アキュムレータ１５は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。さらに、アキュムレータ１５の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

次に、空調ユニット３０について説明する。空調ユニット３０は、例えば、車室内最前部のインストルメントパネルの内側に配置されている。空調ユニット３０は、その外殻を形成する空調ケース３１内に、送風機３２、室内蒸発器１４、室内凝縮器１２、エアミックスドア３４等を収容する。空調ケース３１は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂にて成形されており、その内部に車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成している。空調ケース３１の送風空気流れ最上流側には、ケース内へ車室内の空気（内気）と外気とを切替導入する内外気切替装置３３が配置されている。

内外気切替装置３３は、空調ケース３１内へ内気を導入させる内気導入口及び外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させる。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、ＡＣＥＣＵ２から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機３２が配置されている。送風手段である送風機３２は、例えば、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機であって、ＡＣＥＣＵ２から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。

送風機３２の空気流れ下流側には、室内蒸発器１４および室内凝縮器１２が、送風空気の流れに対して、室内蒸発器１４、室内凝縮器１２の順に配置されている。空調ケース３１内には、室内蒸発器１４を通過後の送風空気のうち、室内凝縮器１２を通過させる風量と室内凝縮器１２を通過させない風量との風量割合を調整するエアミックスドア３４が配置されている。エアミックスドア３４は、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、ＡＣＥＣＵ２から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

本実施形態では、暖房モード時には、図２に示すように、室内蒸発器１４を通過後の送風空気の全風量を室内凝縮器１２へ流入させる暖房位置に、エアミックスドア３４を変位させる。したがって、室内蒸発器１４を通過後の送風空気は、室内凝縮器１２を通過して温風通路を流れ、複数の吹出用の開口部の上流側に形成されたエアミックス部３５に至る。冷房モード時には、図３に示すように、室内蒸発器１４を通過後の送風空気の全風量を室内凝縮器１２を迂回させる冷房位置に、エアミックスドア３４を変位させる。したがって、室内蒸発器１４を通過後の送風空気は、冷風通路を流れ、複数の吹出用の開口部の上流側に形成されたエアミックス部３５に至る。

空調ケース３１の空気流れ最下流部には、室内凝縮器１２を通過した送風空気あるいは室内凝縮器１２を迂回した送風空気を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための開口が設けられている。この開口としては、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口部、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口部、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口部が設けられている。これらの開口部の空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたセンターフェイス吹出口、サイドフェイス吹出口等からなるフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口に接続されている。

したがって、冷房モード時に、エアミックスドア３４の開度を調整して、室内蒸発器１４にて冷却された送風空気の一部を室内凝縮器１２で再加熱することで、吹出口から車室内へ吹き出される送風空気の温度を調整するようにしてもよい。

また、デフロスタ開口部、フェイス開口部およびフット開口部の空気流れ上流側には、それぞれ、開口面積を調整するドアが設けられている。デフロスタ開口部の開口面積を調整するデフロスタドア、フェイス開口部の開口面積を調整するフェイスドア、フット開口部の開口面積を調整するフットドアが配置されている。

フェイスドア、デフロスタドアおよびフットドアは、吹出口モードを切替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。なお、この吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータも、ＡＣＥＣＵ２から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

また、吹出口モード切替手段によって切り替えられる吹出口モードとしては、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、およびフットデフロスタモードがある。フェイスモードは、センターフェイス吹出口等から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す。バイレベルモードは、センターフェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す。フットモードは、フット吹出口を全開するとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す。フットデフロスタモードは、フット吹出口及びデフロスタ吹出口を同程度開口して、フット吹出口及びデフロスタ吹出口の双方から空気を吹き出す。さらに、乗員が図示を省略した操作パネルに設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタ吹出口を全開してデフロスタ吹出口からフロント窓ガラス内面に空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。

ＡＣＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータとその周辺回路とから構成されている。そして、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された圧縮機１１、暖房用膨張弁２１、冷房用膨張弁２２、電磁弁２３、送風機３２、上記した各種電動アクチュエータ等の作動を制御する。

ＡＣＥＣＵ２は、暖房運転時には、電磁弁２３を開き、冷房用膨張弁２２を閉じて、図２に示すようにヒートポンプサイクル１０に冷媒を循環する。また、ＡＣＥＣＵ２は、冷房運転時には、電磁弁２３を閉じ、暖房用膨張弁２１を全開として、図３に示すようにヒートポンプサイクル１０に冷媒を循環する。

ＡＣＥＣＵ２の入力側には、冷媒温度圧力センサ６１、冷媒温度センサ６２、吹出温度センサ６３、室内温度センサ６４等の空調制御用のセンサ群の検出信号が入力される。さらに、ＡＣＥＣＵ２の入力側には、車室内前部の計器盤付近の図示を省略した操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。

冷媒温度圧力センサ６１は、室内凝縮器１２から流出し暖房用膨張弁２１へ流入する前の冷媒の温度および圧力を検出する。冷媒温度センサ６２は、室外熱交換器１３から流出する室外熱交換器出口における冷媒温度を検出する。吹出温度センサ６３は、室内凝縮器１２を通過直後の車室内へ吹き出される空気温度を検出する。室内温度センサ６４は、車室内の空気温度を検出する。

ＡＣＥＣＵ２は、その出力側に接続された各種空調用構成機器を制御する制御手段が一体に構成された制御装置である。ＡＣＥＣＵ２は、室内蒸発器１４で送風空気を冷却する冷房運転と、室内凝縮器１２で送風空気を加熱する暖房運転とを制御することができる。

本実施形態では、室外ファン１１３は、車両用空調装置１の室外熱交換器１３と冷却装置１００のラジエータ１１２とに流通する外気の風量を調節可能な、両熱交換器に共通のファンである。室外ファン１１３は、ＭＧＥＣＵ１０２により回転数制御される。ＭＧＥＣＵ１０２は、ＡＣＥＣＵ２から入力した室外熱交換器１３の冷媒の状態情報と、温度センサ１２１から取得したモータ１２０の温度情報に基づいて、室外ファン１１３の回転数制御を行なう。ＭＧＥＣＵ１０２は、これらの入力情報と、例えば予め設定され記憶しているファン制御マップ情報とから、両熱交換器において所望の熱交換が可能となるように室外ファン１１３の回転数制御を行なう。

次に、上記構成に基づき冷却装置１００の作動について説明する。図４は、ＭＧＥＣＵ１０２による冷却装置１００の概略制御動作を示すフローチャートである。

図４に示すように、ＭＧＥＣＵ１０２は、まず、ステップ２００において、ＡＣＥＣＵ２からの入力情報に基づき車両用空調装置１が冷房運転を行っているか否か判断する。冷房運転を行っていないと判断した場合には、ステップ２１０へ進む。ステップ２１０では、ＡＣＥＣＵ２からの入力情報に基づき車両用空調装置１が暖房運転を行っているか否か判断する。暖房運転を行っていないと判断した場合には、ステップ２２０へ進む。

ステップ２２０では、冷却装置１００が通常冷却運転を行う通常冷却運転モードが設定される。すなわち、車両用空調装置１が冷房運転も暖房運転も行なっていないときには、冷却装置１００の通常冷却運転を行う。通常冷却運転時には、ＭＧＥＣＵ１０２は、温度センサ１２１の検出温度が高くなるに従って循環流路１１０の冷却水循環流量が増大するようにポンプ１１１を制御する。ポンプ１１１の回転数制御は、モータ温度が高くなるに従って、連続的に回転数を上昇するものであってもよいし、段階的に回転数を上昇するものであってもよい。

ステップ２２０における通常冷却運転時には、前述したように、室外熱交換器１３およびラジエータ１１２の両熱交換器において好適な熱交換が行なわれるように、ＭＧＥＣＵ１０２により室外ファン１１３も回転数制御される。ステップ２２０を実行したら、ステップ２００へリターンする。

ステップ２００において、冷房運転を行っていると判断した場合には、ステップ２３０へ進む。ステップ２３０では、温度センサ１２１が検出する現時点のモータ１２０の温度が管理温度の上限を超えているか否か判断する。ステップ２３０において現時点のモータ１２０の温度が管理温度の上限を超えていると判断した場合には、ステップ２２０へ進み、通常運転冷却モードを設定する。

ステップ２３０において、現時点のモータ１２０の温度が管理温度の上限を超えていないと判断した場合には、ステップ２４０へ進む。ステップ２４０では、ＤＳＳＥＣＵ１５０からの入力情報に基づいて、昇温を伴うモータ出力が所定時間後までないか否か判断する。具体的には、ＤＳＳＥＣＵ１５０から取得した現在の車両の位置情報および進行経路方向の地図情報や当該経路の交通情報等から予測される車両走行状態を算出する。そして、算出した予測走行状態から、昇温を伴うモータ出力が行なわれて管理温度の上限を超える状態が発生しないか否か予測する。

すなわち、ステップ２４０では、所定時間経過後までモータ温度が管理温度の上限を超えないか否か判断する。ステップ２４０において、所定時間経過後までにモータ温度が管理温度の上限を超えると予測した場合には、ステップ２２０へ進み、通常運転冷却モードを設定する。

ステップ２４０において、所定時間経過後までモータ温度が管理温度の上限を超えないと予測した場合には、ステップ２５０へ進む。ステップ２５０では、冷却装置１００が冷却水の循環流量を抑制する運転を行う流量抑制運転モードが設定される。ステップ２５０では、ＭＧＥＣＵ１０２は、通常冷却運転時よりもポンプ１１１の回転数が低下するように制御する。

すなわち、ステップ２５０が実行されて流量抑制運転モードが設定されたときには、ステップ２２０が実行されて通常冷却運転モードが設定されたときよりも、ラジエータ１１２を通過する冷却水通過流量が減少するようにポンプ１１１を制御する。これにより、ラジエータ１１２の周囲の外気温度を低下できるとともに、ラジエータ１１２外表面からの放射熱量も減少できる。したがって、ラジエータ１１２から放熱器として機能する室外熱交換器１３への熱移動が抑制される。

なお、ステップ２５０で流量抑制運転モードを設定したときには、室外ファン１１３を、通常冷却運転モード時の両熱交換器における熱交換を考慮した制御ではなく、放熱器として機能している室外熱交換器１３の冷却を優先した回転制御を行なう。ステップ２５０では、通常冷却運転モード時よりも室外ファン１１３の回転数を増大させて送風量を増加させることができる。ステップ２５０を実行したら、ステップ２００へリターンする。

ステップ２１０において、暖房運転を行っていると判断した場合には、ステップ２６０へ進む。ステップ２６０では、温度センサ１２１が検出する現時点のモータ１２０の温度が管理温度の上限を超えているか否か判断する。ステップ２６０において現時点のモータ１２０の温度が管理温度の上限を超えていると判断した場合には、ステップ２２０へ進み、通常運転冷却モードを設定する。

ステップ２６０において、現時点のモータ１２０の温度が管理温度の上限を超えていないと判断した場合には、ステップ２７０へ進む。ステップ２７０では、ＤＳＳＥＣＵ１５０からの入力情報に基づいて、昇温を伴うモータ出力が所定時間後までないか否か判断する。具体的には、ステップ２４０と同様に、ＤＳＳＥＣＵ１５０から取得した現在の車両の位置情報および進行経路方向の地図情報や当該経路の交通情報等から予測される車両走行状態を算出する。そして、算出した予測走行状態から、昇温を伴うモータ出力が行なわれて管理温度の上限を超える状態が発生しないか否か予測する。すなわち、ステップ２７０では、所定時間経過後までモータ温度が管理温度の上限を超えないか否か判断する。ステップ２７０において、所定時間経過後までにモータ温度が管理温度の上限を超えると予測した場合には、ステップ２２０へ進み、通常運転冷却モードを設定する。

ステップ２７０において、所定時間経過後までモータ温度が管理温度の上限を超えないと予測した場合には、ステップ２８０へ進む。ステップ２８０では、冷却装置１００がラジエータ１１２から蒸発器として機能している室外熱交換器１３への熱移動を促進する運転を行う熱移動促進運転モードが設定される。ステップ２８０では、ＭＧＥＣＵ１０２は、通常冷却運転時よりも室外ファン１１３の回転数が低下するように制御する。すなわち、ステップ２８０が実行されて熱移動促進運転モードが設定されたときには、ステップ２２０で通常冷却運転モードが設定されたときよりも、室外熱交換器１３からラジエータ１１２へ向かう外気の風量が減少するように室外ファン１１３を制御する。これにより、通常冷却運転時の空気流れ下流側に配置されたラジエータ１１２から空気流れ上流側に配置された吸熱器（蒸発器）として機能する室外熱交換器１３への熱移動が促進される。

室外熱交換器１３からラジエータ１１２へ向かう外気の風量を減少する室外ファン１１３の制御は、室外ファン１１３の回転数を低下する制御だけに限定されない。ステップ２８０では、室外ファン１１３を停止してもよい。これにより、ラジエータ１１２から吸熱器として機能する室外熱交換器１３への熱移動を一層促進できる。また、ステップ２８０では、室外ファン１１３を逆回転させてもよい。これにより、ラジエータ１１２から吸熱器として機能する室外熱交換器１３への熱移動をより一層促進できる。

なお、ステップ２８０で熱移動促進運転モードを設定したときには、ＭＧＥＣＵ１０２は、ポンプ１１１を、通常冷却運転モード時よりも回転数が増加するように制御する。これにより、ラジエータ１１２からの放熱量が増大し、ラジエータ１１２から室外熱交換器１３への熱移動の促進に寄与する。ステップ２８０を実行したら、ステップ２００へリターンする。ＭＧＥＣＵ１０２は、図４に示すフローに従い、上述した制御動作を所定周期で繰り返し実行する。ＭＧＥＣＵ１０２は、ステップ２２０、２５０、２８０を実行するときには、グリルシャッタ１１４を開状態としている。

上述の構成を有し作動を行なう冷却装置１００によれば、以下に述べる効果を得ることができる。

冷却装置１００は、走行用モータ１２０を走行用の駆動源とする車両に搭載される冷却装置であり、循環流路１１０と、ラジエータ１１２と、流量調節装置としてのポンプ１１１と、制御装置としてのＭＧＥＣＵ１０２とを備えている。循環流路１１０は、発熱機器である走行用モータ１２０を冷却するための冷却媒体が循環可能となっている。ラジエータ１１２は、循環流路１１０の途中に設けられ、冷却媒体の熱を外気に放出するために設けられている。流量調節装置としてのポンプ１１１は、ラジエータ１１２を通過する冷却媒体の通過流量を調節可能となっている。制御装置としてのＭＧＥＣＵ１０２は、流量調節装置の動作を制御する。そして、ラジエータ１１２が、冷媒を循環して車両の室内を空調するヒートポンプサイクル１０の室外熱交換器１３に対し、外気の流通方向に並設されている。

制御装置であるＭＧＥＣＵ１０２は、通常冷却運転モードと流量抑制運転モードとを設定切り替え可能である。ＭＧＥＣＵ１０２は、通常冷却運転モード時には、モータ１２０の温度が高くなるに従ってラジエータ１１２冷却水通過流量が増大するように流量調節装置を制御する。ＭＧＥＣＵ１０２は、室外熱交換器１３が冷媒から外気へ放熱する放熱器として機能しているときに、モータ１２０の温度が、現時点から所定時間経過後まで管理温度の上限を超えないと予測した場合には、流量抑制運転モードを設定する。流量抑制運転モード設定時には、通常冷却運転モード時よりもラジエータ１１２冷却水通過流量が減少するように流量調節装置を制御する。

これによると、所定時間経過後までモータ１２０の温度が管理温度上限を超えないと予測され流量抑制モードが設定されたときには、ラジエータ１１２を通過する冷却媒体の流量が通常冷却運転時よりも減少される。したがって、ヒートポンプ装置が冷房運転を行い室外熱交換器１３が放熱器として機能しているときに、ラジエータ１１２からの放熱量を低下させて、並設された室外熱交換器１３の放熱性能を向上させることができる。このようにして、車室内を冷房する際の冷房効率を向上することができる。

また、流量調節装置は、循環流路１１０の途中に設けられて、循環流路１１０における冷却媒体の循環流量を変更可能なポンプ装置としてのポンプ１１１である。これによると、ポンプ装置によりラジエータ１１２を通過する冷却媒体の流量を容易に変更することができる。

また、ラジエータ１１２は、通常冷却運転モードが設定されたときの外気の流通方向において、室外熱交換器１３よりも下流側に並設されている。これによると、ラジエータ１１２からの放熱量を低下させた際に、放熱器として機能する室外熱交換器１３への熱影響を容易に低減でき、確実に放熱性能を向上させることができる。

また、制御装置であるＭＧＥＣＵ１０２は、熱移動促進運転モードを設定可能である。ＭＧＥＣＵ１０２は、室外熱交換器１３が外気から冷媒へ吸熱する吸熱器として機能しているときに、発熱機器の温度が、現時点から所定時間経過後まで管理温度の上限を超えないと予測した場合に、熱移動促進運転モードを設定する。熱移動促進運転モード設定時には、通常冷却運転モード時よりも、ラジエータ１１２から室外熱交換器１３への熱移動を促進する。

これによると、所定時間経過後までモータ１２０の温度が管理温度上限を超えないと予測され熱移動促進モードが設定されたときには、ラジエータ１１２から室外熱交換器１３への熱移動が促進される。したがって、ヒートポンプ装置が暖房運転を行い室外熱交換器１３が吸熱器として機能しているときに、ラジエータ１１２からの移動熱量を増大させて、並設された室外熱交換器１３の吸熱性能を向上させることができる。このようにして、車室内を暖房する際の暖房効率を向上することができる。

また、冷却装置１００は、ラジエータ１１２と室外熱交換器１３とに流通する外気の風量を調節可能なファン１１３を備えている。そして、制御装置であるＭＧＥＣＵ１０２は、通常冷却運転モードを設定したときには、モータ１２０の温度及び室外熱交換器１３の冷媒の状態に応じて外気の風量を調節するようにファン１１３を制御する。また、熱移動促進運転モードを設定したときには、通常冷却運転モードのときよりも、室外熱交換器１３からラジエータ１１２へ向かう外気の風量が減少するようにファン１１３を制御する。

これによると、ファン１１３を制御することで室外熱交換器１３からラジエータ１１２へ向かう外気の風量を容易に減少でき、室外熱交換器１３が吸熱器として機能しているときにラジエータ１１２から室外熱交換器１３への移動熱量を増大させることが容易である。

また、制御装置であるＭＧＥＣＵ１０２は、熱移動促進運転モードを設定したときには、ファン１１３を停止させることができる。これによると、熱移動促進運転モードを設定したときには、ファン１１３を停止させて、室外熱交換器１３からラジエータ１１２へ向かう外気の風量を確実に減少できる。したがって、ラジエータ１１２から吸熱器として機能する室外熱交換器１３への移動熱量を確実に増大させることができる。

また、制御装置であるＭＧＥＣＵ１０２は、熱移動促進運転モードを設定したときには、通常冷却運転モードを設定したときとは逆方向にファン１１３を回転させることができる。これによると、熱移動促進運転モードを設定したときには、ファン１１３を逆回転させて、室外熱交換器１３からラジエータ１１２へ向かう外気の風量を一層確実に減少できる。したがって、ラジエータ１１２から吸熱器として機能する室外熱交換器１３への移動熱量を、一層確実に増大させることができる。

ここで、図５を参照して、車両用空調装置１が冷房運転を行っているときの冷却装置１００の作動例について説明する。図５に示すように、エアコンスイッチがオンされて空調装置が冷房運転を行っているとき、例えば車両が渋滞路等を走行しており低車速である場合には、モータ１２０は低出力でありモータ温度は管理温度内に維持される。このような条件下では、ＭＧＥＣＵ１０２は、冷却装置１００を流量抑制運転モードに設定する。

流量抑制運転モード設定時には、ポンプ１１１の回転数が通常冷却運転モード設定時よりも低く抑制され、冷却水循環量が抑制される。これにより、ラジエータ１１２からの放熱が抑制され、放熱器として機能している室外熱交換器１３への熱影響が抑制される。これにより、空調装置の冷房効率が向上する。流量抑制運転モード設定時には、室外ファン１１３の回転数制御は、室外熱交換器１３からの放熱を優先するモードで行われる。

流量抑制運転モード設定時に、ＤＳＳＥＣＵ１５０からの入力情報により、例えばこの先で渋滞が解消して平均車速が上昇すると予測される場合、ＭＧＥＣＵ１０２は、冷却装置１００の運転モードを、通常冷却運転モードに切り替える。具体的には、平均車速が上昇すると予測されて、モータ出力の高い状態が継続して所定時間後にモータ温度が管理温度の上限に到達する恐れがあると判断した、図５に○印で示すタイミングで、流量抑制運転モードから通常冷却運転モードに切り替える。これにより、冷却装置１００による冷却が確実に行われ、モータ温度は安定した状態を維持する。

次に、図６を参照して、車両用空調装置１が暖房運転を行っているときの冷却装置１００の作動例について説明する。図６に示すように、エアコンスイッチがオンされて空調装置が暖房運転を行っているとき、例えば車両が渋滞路等を走行しており低車速である場合には、モータ１２０は低出力でありモータ温度は管理温度内に維持される。このような条件下では、ＭＧＥＣＵ１０２は、冷却装置１００を熱移動促進運転モードに設定する。

熱移動促進運転モード設定時には、室外ファン１１３の回転数が通常冷却運転モード設定時よりも低く抑制される。これにより、ラジエータ１１２から室外熱交換器１３への熱の移動が促進され、吸熱器として機能している室外熱交換器１３の熱交換効率が上昇する。これにより、空調装置の暖房効率が向上する。熱移動促進運転モード設定時には、ポンプ１１１の回転数は、ラジエータ１１２からの放熱量を多くするように高く制御される。

熱移動促進運転モード設定時に、ＤＳＳＥＣＵ１５０からの入力情報により、例えばこの先で渋滞が解消して平均車速が上昇すると予測される場合、ＭＧＥＣＵ１０２は、冷却装置１００の運転モードを、通常冷却運転モードに切り替える。具体的には、平均車速が上昇すると予測されて、モータ出力の高い状態が継続して所定時間後にモータ温度が管理温度の上限に到達する恐れがあると判断した、図６に○印で示すタイミングで、熱移動促進運転モードから通常冷却運転モードに切り替える。これにより、冷却装置１００による冷却が確実に行われ、モータ温度は安定した状態を維持する。

このように、本実施形態の冷却装置１００によれば、モータ温度が管理温度範囲内にある状態が維持されると予測される場合には、モータ温度が比較的高い状態であっても空調装置をアシストする運転を行うことができる。そして、モータ温度が管理温度を超える状態になると予測した場合には、通常の冷却運転を行い、モータの過熱を防止することができる。

（他の実施形態）
この明細書に開示される技術は、その開示技術を実施するための実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。開示される技術は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。実施形態は追加的な部分をもつことができる。実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。開示技術の技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示技術のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

上記実施形態では、冷却装置が冷却する発熱機器は走行用モータ１２０であったが、これに限定されるものではない。冷却装置が冷却する発熱機器は、走行用モータ及び走行用モータに関連する関連機器のうち少なくとも１つの発熱機器であればよい。走行用モータに関連する関連機器として、例えば、インバータ装置１３０や蓄電池１４０等が挙げられる。複数の発熱機器を冷却する場合には、複数の発熱機器は、冷却媒体の循環流路に対し、直列または並列に配設することが可能である。

また、上記実施形態では、冷却装置は電気自動車（ＥＶ）に搭載されていたが、これに限定されるものではない。例えば、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、あるいはプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等に搭載されるものであってもよい。

また、上記実施形態では、発熱機器の一例であるモータ１２０の温度を、モータ１２０に取り付けられた温度センサ１２１で検出していたが、発熱機器の温度検出手段はこれに限定されるものではない。例えば、発熱機器から循環流路に流れ出す冷却媒体の温度を検出するセンサを温度検出手段としてもよい。

また、上記実施形態では、ラジエータを通過する冷却媒体の通過流量を調節する流量調節装置は、回転数を変更して流量を調節するポンプ１１１であったが、これに限定されるものではない。流量調節装置は、例えばオン状態とオフ状態とを切り替えるポンプ装置であり、オンオフ状態の切り替えによりラジエータを通過する冷却媒体の通過流量を調節するものであってもよい。また、循環流路にラジエータをバイパスする流路を設け、ラジエータ通過流量とバイパス通過流量との比を変更可能な流量比調節弁を流量調節装置としてもよい。

また、上記実施形態では、室外ファン１１３は、室外熱交換器１３およびラジエータ１１２の車両後方側に設けた吸い込み式のファン装置であったが、これに限定されるものではない。例えば、室外熱交換器１３およびラジエータ１１２の車両前方側に設けた押し込み式のファン装置であってもよい。

また、上記実施形態では、ラジエータ１１２は、通常冷却運転モードが設定されたときの外気の流通方向において、室外熱交換器１３よりも下流側に並設されていたが、これに限定されるものではない。ラジエータを、通常冷却運転モードが設定されたときの外気の流通方向において、室外熱交換器よりも上流側に並設してもよい。すなわち、ラジエータを室外熱交換器よりも車両前方側に配置してもよい。

この場合には、ラジエータから吸熱器として機能する室外熱交換器への熱移動を促進する熱移動促進運転モードを設定したときには、通常冷却運転モードのときよりも、ラジエータから室外熱交換器へ向かう外気の風量が増大するようにファンを制御すればよい。

また、上記実施形態の説明では、制御装置が、通常冷却運転モード、流量抑制運転モード、および熱移動促進運転モードを選択的に切り替える場合について説明したが、これに限定されるものではない。制御装置が通常冷却運転モードと流量抑制運転モードとを選択的に切り替えるものであってもよい。これによれば、空調装置の冷房効率を向上することが可能である。また、制御装置が通常冷却運転モードと熱移動促進運転モードとを選択的に切り替えるものであってもよい。これによれば、空調装置の暖房効率を向上することが可能である。

１ 車両用空調装置
１０ ヒートポンプサイクル（ヒートポンプ装置）
１３ 室外熱交換器
１００ 冷却装置
１０２ モータジェネレータ制御装置（Ｍ／ＧＥＣＵ、ＭＧＥＣＵ、制御装置）
１１０ 循環流路
１１１ ポンプ（流量調節装置）
１１２ ラジエータ
１２０ モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ、走行用モータ、モータ）
１３０ インバータ装置（関連機器）
１４０ 蓄電池（関連機器）

Claims (7)

1. 走行用モータ（１２０）を走行用の駆動源とする車両に搭載される冷却装置であって、
   前記走行用モータ及び前記走行用モータに関連する関連機器（１３０、１４０）のうち、少なくとも１つの発熱機器（１２０）を冷却するための冷却媒体が循環可能な循環流路（１１０）と、
   前記循環流路の途中に設けられ、前記冷却媒体の熱を外気に放出するためのラジエータ（１１２）と、
   前記ラジエータを通過する前記冷却媒体の通過流量を調節可能な流量調節装置（１１１）と、
   前記流量調節装置の動作を制御する制御装置（１０２）と、を備え、
   前記ラジエータが、冷媒を循環して前記車両の室内を空調するヒートポンプ装置（１０）の室外熱交換器（１３）に対し、前記外気の流通方向に並設されており、
   前記制御装置は、
   前記発熱機器の温度が高くなるに従って前記通過流量が増大するように前記流量調節装置を制御する通常冷却運転モード（２２０）と、
   前記室外熱交換器が前記冷媒から前記外気へ放熱する放熱器として機能しているときに、前記発熱機器の温度が、現時点から所定時間経過後まで管理温度の上限を超えないと予測した場合には、前記通常冷却運転モードのときよりも前記通過流量が減少するように前記流量調節装置を制御する流量抑制運転モード（２５０）と、を設定切り替え可能である、冷却装置。
2. 前記流量調節装置は、前記循環流路の途中に設けられて、前記循環流路における前記冷却媒体の循環流量を変更可能なポンプ装置である、請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記ラジエータは、前記通常冷却運転モードが設定されたときの前記外気の流通方向において、前記室外熱交換器よりも下流側に並設されている、請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記制御装置は、
   前記室外熱交換器が前記外気から前記冷媒へ吸熱する吸熱器として機能しているときに、前記発熱機器の温度が、現時点から所定時間経過後まで管理温度の上限を超えないと予測した場合に、前記通常冷却運転モードのときよりも、前記ラジエータから前記室外熱交換器への熱移動を促進する熱移動促進運転モード（２８０）を設定可能である、請求項３に記載の冷却装置。
5. 前記ラジエータと前記室外熱交換器とに流通する前記外気の風量を調節可能なファン（１１３）を備え、
   前記制御装置は、
   前記通常冷却運転モードを設定したときには、前記発熱機器の温度及び前記室外熱交換器の前記冷媒の状態に応じて前記外気の風量を調節するように前記ファンを制御しており、
   前記熱移動促進運転モードを設定したときには、前記通常冷却運転モードのときよりも、前記室外熱交換器から前記ラジエータへ向かう前記外気の風量が減少するように前記ファンを制御する、請求項４に記載の冷却装置。
6. 前記制御装置は、
   前記熱移動促進運転モードを設定したときには、前記ファンを停止させる、請求項５に記載の冷却装置。
7. 前記制御装置は、
   前記熱移動促進運転モードを設定したときには、前記通常冷却運転モードを設定したときとは逆方向に前記ファンを回転させる、請求項５に記載の冷却装置。

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