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公開番号2021048758
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210325
出願番号2019171804
出願日20190920
発明の名称車両
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人特許業務法人深見特許事務所
主分類B60L 53/20 20190101AFI20210226BHJP(車両一般)
要約【課題】駆動装置と充電器とを備えた車両において、駆動装置および充電器を効果的に冷却する。
【解決手段】車両1は、モータジェネレータ41,42と、モータジェネレータ41,42を駆動するPCU18と、メインバッテリ15と、メインバッテリ15を充電する充電器12と、PCU18を冷却するための冷却水が流通する冷却水路71と、充電器12を冷却するための冷却水が流通する冷却水路72と、切替弁61と、切替弁61を制御するECU10とを備える。切替弁61は、冷却水路71と冷却水路72とに接続され、冷却水が冷却水路71を流通するか冷却水路72を流通するかを切り替え可能に構成されている。ECU10は、車両1がReadyON状態である場合に冷却水が冷却水路71を流通し、車両1が充電器による蓄電装置の充電可能な状態である場合に冷却水が冷却水路72を流通するように、切替弁61を制御する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
車両であって、
回転電機と、
前記回転電機を駆動する駆動装置と、
蓄電装置と、
前記蓄電装置を充電する充電器と、
前記駆動装置を冷却するための冷却水が流通する第1の冷却水路と、
前記充電器を冷却するための冷却水が流通する第2の冷却水路と、
前記第1の冷却水路と前記第2の冷却水路とに接続され、前記冷却水が前記第1の冷却水路を流通するか前記第2の冷却水路を流通するかを切り替え可能に構成された切替弁と、
前記切替弁を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記車両が走行可能な状態である場合に前記冷却水が前記第1の冷却水路を流通し、前記車両が前記充電器による前記蓄電装置の充電可能な状態である場合に前記冷却水が前記第2の冷却水路を流通するように、前記切替弁を制御する、車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、車両に関し、より特定的には、車両に搭載された機器の冷却技術に関する。
続きを表示(約 5,300 文字)【背景技術】
【0002】
近年、モータジェネレータと、モータジェネレータを駆動する電力変換装置(インバータなど)とが搭載された車両の普及が進んでいる。車載の電力変換装置を冷却する冷却システムが提案されている。
【0003】
たとえば特開2015−209055号公報(特許文献1)は、外部電力を車載充電器で整流して走行用バッテリを充電可能なハイブリッド車両(プラグインハイブリッド車両)を開示する。特許文献1に開示のハイブリット車両は、内燃機関の回転により発電して走行用バッテリを充電するジェネレータと、ジェネレータを駆動するインバータと、インバータを冷却媒体により冷却する冷却機構とをさらに備える。この冷却機構は、車載充電器を冷却することも可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2015−209055号公報
特開平6−328930号公報
特開2017−136934号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に開示された冷却機構では、車載充電器とインバータとを直列に接続するように冷却配管が設けられている。そのため、冷却配管内を流れる冷却媒体は車載充電器およびインバータの両方を通過する。本発明者らは、このような冷却機構の構成では、ハイブリッド車両の使用態様によっては冷却が効果的でない場合があり得る点に着目した。
【0006】
本開示は、かかる課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、駆動装置(インバータ等)と充電器とを備えた車両において、駆動装置および充電器を効果的に冷却することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示のある局面に従う車両は、回転電機と、回転電機を駆動する駆動装置と、蓄電装置と、蓄電装置を充電する充電器と、駆動装置を冷却するための冷却水が流通する第1の冷却水路と、充電器を冷却するための冷却水が流通する第2の冷却水路と、切替弁と、切替弁を制御する制御装置とを備える。切替弁は、第1の冷却水路と第2の冷却水路とに接続され、冷却水が第1の冷却水路を流通するか第2の冷却水路を流通するかを切り替え可能に構成されている。制御装置は、車両が走行可能な状態である場合に冷却水が第1の冷却水路を流通し、車両が充電器による蓄電装置の充電可能な状態である場合に冷却水が第2の冷却水路を流通するように、切替弁を制御する。
【0008】
車両が走行可能な状態(ReadyON状態)である場合には充電器は使用されないため、充電器の冷却は不要である。一方、充電器による蓄電装置の充電可能な状態である場合には駆動装置は使用されないため、駆動装置の冷却は不要である。したがって、車両の状態に応じて冷却不要な機器に冷却水が流通しないようにすることで、不要な機器の冷却により生じる損失を低減できる。よって、上記構成によれば、駆動装置と充電器とを効果的に冷却できる。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、駆動装置と充電器とを備えた車両において、駆動装置と充電器とを効果的に冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本実施の形態に係る車両の充電を説明するための図である。
車両の構成を概略的に示すブロック図である。
冷却システムの構成の一例を模式的に示す図である。
本実施の形態における冷却制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【0012】
[実施の形態]
本開示の実施の形態に係る車両は、車両外部から供給される電力により車載のバッテリを充電することが可能に構成されている。
【0013】
<車両構成>
図1は、本実施の形態に係る車両の充電を説明するための図である。図1には、充電設備2から供給される電力による充電(外部充電)が車両1に対して実施中の状況が示されている。外部充電時には、車両1と充電設備2とが充電ケーブル3により電気的に接続される。
【0014】
車両1は、本実施の形態ではプラグインハイブリッド車両である。しかし、車両1は、外部充電が可能に構成された車両であれば、たとえば電気自動車であってもよい。充電設備2は、ユーザの自宅または公共の充電スタンド等に設置されている。充電設備2は、系統電源からの交流電力を供給する、いわゆる普通充電器である。
【0015】
図2は、車両1の構成を概略的に示すブロック図である。図2を参照して、車両1は、充電インレット11と、充電器12と、サブDC/DCコンバータ13と、充電リレー141と、メインバッテリ15と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)142と、メインDC/DCコンバータ16と、補機バッテリ17と、PCU(Power Control Unit)18と、冷却システム19と、モータジェネレータ41,42と、エンジン43と、動力分割装置44と、駆動輪45と、ECU(Electronic Control Unit)10と、イグニッションスイッチ5とを備える。
【0016】
充電インレット11は、嵌合等の機械的な連結を伴って充電ケーブル3の充電コネクタ31を挿入することが可能に構成されている。充電インレット11への充電コネクタ31の挿入に伴い、車両1と充電設備2との間の電気的な接続が確保される。
【0017】
充電器12は、充電インレット11と充電リレー141との間に電気的に接続されたAC/DCコンバータ(インバータ)である。充電器12は、充電設備2から充電インレット11を介して供給された交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を充電リレー141に出力する。ただし、充電器12がAC/DC変換動作を行うことは必須ではない。充電器12から直流電力が供給される場合には、充電器12がDC/DCコンバータであってもよい。
【0018】
サブDC/DCコンバータ13は、充電器12と補機バッテリ17との間に電気的に接続されている。サブDC/DCコンバータ13は、ECU10からの指令に従って、充電器12からの電力により補機バッテリ17を充電する。
【0019】
充電リレー141は、充電器12とSMR142との間に電気的に接続されている。充電リレー141は、ECU10からの指令に応じて、充電器12とSMR142との間を接続状態(閉成状態)と遮断状態(開放状態)とのうちのいずれか一方から他方に切り替え可能に構成されている。たとえば、充電リレー141は、充電器12によるメインバッテリ15の充電が要求される場合に閉成状態になるように制御される。また、充電リレー141は、充電器12によるメインバッテリ15の充電が要求されていない場合に開放状態になるように制御される。
【0020】
メインバッテリ15は組電池を含む。組電池を構成する各セルは、リチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池等の二次電池である。メインバッテリ15は、車両1の駆動力を発生させるための電力をモータジェネレータ42に供給する。また、メインバッテリ15は、モータジェネレータ41により発電された電力を蓄える。なお、メインバッテリ15は、本開示に係る「蓄電装置」に相当する。メインバッテリ15に代えて、電気二重層キャパシタなどのキャパシタを採用してもよい。
【0021】
SMR142は、充電リレー141とメインバッテリ15との間に電気的に接続されているとともに、PCU18とメインバッテリ15との間に電気的に接続されている。SMR142は、ECU10からの指令に応じて、充電リレー141とメインバッテリ15との間およびPCU18とメインバッテリ15との間を、接続状態と遮断状態とのうちのいずれか一方から他方に切り替え可能に構成されている。充電リレー141が閉成され、かつSMR142が閉成されると、充電器12から供給される電力によりメインバッテリ15を充電することが可能となる。また、SMR142が閉成されると、PCU18とメインバッテリ15との間での電力伝送が可能となる。これにより、車両1がモータジェネレータ41,42を用いて走行することが可能となる。
【0022】
メインDC/DCコンバータ16は、PCU18と補機バッテリ17との間に電気的に接続されている。メインDC/DCコンバータ16は、ECU10からの指令に従って補機バッテリ17を充電する。
【0023】
補機バッテリ17は、車両1に備えられた各種補機(図示せず)を動作させるための二次電池である。補機バッテリ17は、たとえば鉛蓄電池である。
【0024】
PCU18は、ECU10からの指令に従って、メインバッテリ15とモータジェネレータ41,42との間で双方向の電力変換を実行する。PCU18は、モータジェネレータ41,42の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されている。そのため、PCU18は、たとえば、モータジェネレータ41を回生状態(発電状態)にしつつ、モータジェネレータ42を力行状態にすることができる。PCU18は、たとえば、モータジェネレータ41,42に対応して設けられる2つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧をメインバッテリ15の出力電圧以上に昇圧するコンバータ(いずれも図示せず)とを含んで構成されている。なお、PCU18は、本開示に係る「駆動装置」に相当する。
【0025】
冷却システム19は、ECU10からの指令に従って、PCU18を冷却したり充電器12を冷却したりすることが可能に構成されている。冷却システム19の詳細な構成については図3にて説明する。
【0026】
モータジェネレータ41,42の各々は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。モータジェネレータ41は、主として、動力分割装置44を経由してエンジン43により駆動される発電機として用いられる。モータジェネレータ41が発電した電力は、PCU18を介してモータジェネレータ42またはメインバッテリ15に供給される。また、モータジェネレータ41は、エンジン43のクランキングを行うことも可能である。
【0027】
モータジェネレータ42は、主として電動機として動作し、駆動輪45を駆動する。モータジェネレータ42は、メインバッテリ15からの電力およびモータジェネレータ41の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動される。モータジェネレータ42の駆動力は駆動軸に伝達される。一方、車両1の制動時または下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータ42は、発電機として動作して回生発電を行う。モータジェネレータ42が発電した電力は、PCU18を介してメインバッテリ15に供給される。なお、モータジェネレータ41,42のうちの少なくとも一方は、本開示に係る「回転電機」に相当する。
【0028】
エンジン43は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換することによって動力を出力する。
【0029】
動力分割装置44は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構(図示せず)を含む。動力分割装置44は、エンジン43から出力される動力を、モータジェネレータ41を駆動する動力と、駆動輪45を駆動する動力とに分割する。
【0030】
ECU10は、CPUと、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)などのメモリと、入出力ポート(いずれも図示せず)とを含む。ECU10は、各センサ等からの信号に応じて、車両1が所望の状態となるように機器類を制御する。本実施の形態においてECU10により実行される主要な制御として、冷却システム19による「冷却制御」が挙げられる。冷却制御については後に詳細に説明する。
(【0031】以降は省略されています)

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