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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024174528
(43)【公開日】2024-12-17
(54)【発明の名称】車載機器の温度調整装置
(51)【国際特許分類】
B60H 1/08 20060101AFI20241210BHJP
B60H 1/22 20060101ALI20241210BHJP
B60H 1/03 20060101ALI20241210BHJP
B60H 1/06 20060101ALI20241210BHJP
B60W 10/30 20060101ALI20241210BHJP
B60W 20/00 20160101ALI20241210BHJP
B60L 3/00 20190101ALI20241210BHJP
B60L 58/26 20190101ALI20241210BHJP
B60L 50/60 20190101ALI20241210BHJP
【ＦＩ】
B60H1/08 621B
B60H1/22 671
B60H1/03 Z
B60H1/06
B60H1/08 621C
B60W10/30 900
B60W20/00 ZHV
B60L3/00 N
B60L58/26
B60L50/60
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023092398
(22)【出願日】2023-06-05
(71)【出願人】
【識別番号】000177612
【氏名又は名称】株式会社ミクニ
(74)【代理人】
【識別番号】110002664
【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所
(72)【発明者】
【氏名】菅原 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 竜大
【テーマコード（参考）】
3D202
3L211
5H125
【Ｆターム（参考）】
3D202BB43
3D202BB58
3D202CC61
3D202DD46
3D202EE00
3L211AA10
3L211BA34
3L211DA26
3L211DA28
3L211EA50
3L211EA76
3L211EA83
3L211FB05
3L211GA26
3L211GA43
3L211GA47
5H125AA01
5H125AC08
5H125AC12
5H125CD06
5H125CD08
5H125FF22
5H125FF23
5H125FF24
(57)【要約】
【課題】第１及び第２温調回路を循環する熱媒体を混合弁で混合して機器の温度調整に利用できる温度調整装置を提供する。
【解決手段】第１熱媒体を循環させて第１機器４を温度調整する第１温調回路２と、第２熱媒体を循環させて第２機器５を温度調整する第２温調回路３との間に、第１及び第２熱媒体を混合して混合熱媒体として各温調回路２，３に流出させる混合弁１６を介装する。第２温調回路３へと流出する混合熱媒体の目標流出温度tgtＴoutを算出し、第１及び第２熱媒体の流入温度Ｔin1,Ｔin2及び混合熱媒体の流出温度Ｔoutに基づき、混合熱媒体に含まれる第１熱媒体の割合を流量比Ｒとして算出し、流量比Ｒ及び混合弁１６の開度θから開度補正係数Ｋを算出し、流入温度Ｔin1,Ｔin2及び目標流出温度tgtＴoutから目標流量比tgtＲを算出し、開度補正係数Ｋ及び目標流量比tgtＲから混合弁１６の目標開度tgtθを算出して開度制御する。
【選択図】図１
【解決手段】第１熱媒体を循環させて第１機器４を温度調整する第１温調回路２と、第２熱媒体を循環させて第２機器５を温度調整する第２温調回路３との間に、第１及び第２熱媒体を混合して混合熱媒体として各温調回路２，３に流出させる混合弁１６を介装する。第２温調回路３へと流出する混合熱媒体の目標流出温度tgtＴoutを算出し、第１及び第２熱媒体の流入温度Ｔin1,Ｔin2及び混合熱媒体の流出温度Ｔoutに基づき、混合熱媒体に含まれる第１熱媒体の割合を流量比Ｒとして算出し、流量比Ｒ及び混合弁１６の開度θから開度補正係数Ｋを算出し、流入温度Ｔin1,Ｔin2及び目標流出温度tgtＴoutから目標流量比tgtＲを算出し、開度補正係数Ｋ及び目標流量比tgtＲから混合弁１６の目標開度tgtθを算出して開度制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱媒体を第１熱媒体として循環させて第１車載機器の温度を調整する第１温調回路と、
前記熱媒体を第２熱媒体として循環させて第２車載機器の温度を調整する第２温調回路と、
前記第１温調回路から流入した前記第１熱媒体と前記第２温調回路から流入した前記第２熱媒体とを開度に応じた割合で混合し、混合熱媒体として前記第１温調回路と前記第２温調回路とにそれぞれ流出させる混合弁と、
前記混合弁の開度を検出する弁開度検出部と、
前記第１温調回路から前記混合弁に流入する前記第１熱媒体の温度を第１流入温度として検出する第１流入温度検出部と、
前記第２温調回路から前記混合弁に流入する前記第２熱媒体の温度を第２流入温度として検出する第２流入温度検出部と、
前記混合弁から前記第２温調回路に流出する前記混合熱媒体の温度を流出温度として検出する流出温度検出部と、
前記第２車載機器の温度調整を要する場合に、前記混合弁を開度制御して前記第１熱媒体と前記第２熱媒体とを混合させる混合制御部と、
を備え、
前記混合制御部は、
少なくとも前記第２車載機器の温度に基づき、前記流出温度の目標値を目標流出温度として算出する目標流出温度算出部と、
前記第１流入温度、前記第２流入温度及び前記流出温度に基づき、前記混合弁から前記第２温調回路に流出する前記混合熱媒体に含まれる前記第１熱媒体の割合を流量比として算出する流量比算出部と、
前記流量比及び前記混合弁の開度に基づき、前記流量比と前記開度との関係を規定する開度補正係数を算出する開度補正係数算出部と、
前記第１流入温度、前記第２流入温度及び前記目標流出温度に基づき、前記流量比の目標値を目標流量比として算出する目標流量比算出部と、
前記開度補正係数及び前記目標流量比に基づき、前記混合弁の目標開度を算出する目標開度算出部と、
前記目標開度に基づき前記混合弁を開度制御する弁駆動部と、
を有することを特徴とする車載機器の温度調整装置。
前記熱媒体を第２熱媒体として循環させて第２車載機器の温度を調整する第２温調回路と、
前記第１温調回路から流入した前記第１熱媒体と前記第２温調回路から流入した前記第２熱媒体とを開度に応じた割合で混合し、混合熱媒体として前記第１温調回路と前記第２温調回路とにそれぞれ流出させる混合弁と、
前記混合弁の開度を検出する弁開度検出部と、
前記第１温調回路から前記混合弁に流入する前記第１熱媒体の温度を第１流入温度として検出する第１流入温度検出部と、
前記第２温調回路から前記混合弁に流入する前記第２熱媒体の温度を第２流入温度として検出する第２流入温度検出部と、
前記混合弁から前記第２温調回路に流出する前記混合熱媒体の温度を流出温度として検出する流出温度検出部と、
前記第２車載機器の温度調整を要する場合に、前記混合弁を開度制御して前記第１熱媒体と前記第２熱媒体とを混合させる混合制御部と、
を備え、
前記混合制御部は、
少なくとも前記第２車載機器の温度に基づき、前記流出温度の目標値を目標流出温度として算出する目標流出温度算出部と、
前記第１流入温度、前記第２流入温度及び前記流出温度に基づき、前記混合弁から前記第２温調回路に流出する前記混合熱媒体に含まれる前記第１熱媒体の割合を流量比として算出する流量比算出部と、
前記流量比及び前記混合弁の開度に基づき、前記流量比と前記開度との関係を規定する開度補正係数を算出する開度補正係数算出部と、
前記第１流入温度、前記第２流入温度及び前記目標流出温度に基づき、前記流量比の目標値を目標流量比として算出する目標流量比算出部と、
前記開度補正係数及び前記目標流量比に基づき、前記混合弁の目標開度を算出する目標開度算出部と、
前記目標開度に基づき前記混合弁を開度制御する弁駆動部と、
を有することを特徴とする車載機器の温度調整装置。
【請求項2】
前記目標流出温度算出部、前記流量比算出部、前記開度補正係数算出部、前記目標流量比算出部、前記目標開度算出部、及び前記弁駆動部は、所定の制御インターバルでそれぞれの処理を繰り返す
ことを特徴とする請求項１に記載の車載機器の温度調整装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の車載機器の温度調整装置。
【請求項3】
前記混合制御部は、
前記混合弁の開度制御に応じた前記第１熱媒体と前記第２熱媒体との混合状態が安定したか否かを判定する安定化判定部と、
前記流出温度と前記目標流出温度との偏差から求めた積分項と微分項との少なくとも何れか一方を含むフィードバック制御を実行するフィードバック制御部と、をさらに有し、
前記フィードバック制御部は、前記混合弁の開度制御を開始した後に前記安定化判定部により前記流出温度が安定した旨の判定が下されると、前記フィードバック制御を開始する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車載機器の温度調整装置。
前記混合弁の開度制御に応じた前記第１熱媒体と前記第２熱媒体との混合状態が安定したか否かを判定する安定化判定部と、
前記流出温度と前記目標流出温度との偏差から求めた積分項と微分項との少なくとも何れか一方を含むフィードバック制御を実行するフィードバック制御部と、をさらに有し、
前記フィードバック制御部は、前記混合弁の開度制御を開始した後に前記安定化判定部により前記流出温度が安定した旨の判定が下されると、前記フィードバック制御を開始する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車載機器の温度調整装置。
【請求項4】
前記混合制御部は、前記流出温度が前記目標流出温度未満であり、且つ前記第１流入温度が前記目標流出温度以上である場合に、前記第２車載機器を暖機すべく前記混合弁を開度制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の車載機器の温度調整装置。
ことを特徴とする請求項３に記載の車載機器の温度調整装置。
【請求項5】
前記混合制御部は、前記流出温度が前記目標流出温度以上であり、且つ前記第１流入温度が前記目標流出温度未満である場合に、前記第２車載機器を冷却すべく前記混合弁を開度制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の車載機器の温度調整装置。
ことを特徴とする請求項３に記載の車載機器の温度調整装置。
【請求項6】
前記第１温調回路と前記第２温調回路との何れか一方は、車両を走行させるためのパワートレインの温度を調整するパワートレイン冷却水回路であり、
前記第１温調回路と前記第２温調回路との何れか他方は、走行用電池の温度を調整する電池冷却水回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の車載機器の温度調整装置。
前記第１温調回路と前記第２温調回路との何れか他方は、走行用電池の温度を調整する電池冷却水回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の車載機器の温度調整装置。
【請求項7】
前記第１温調回路と前記第２温調回路との何れか一方は、車両の空調コアの温度を調整する空調コア冷却水回路であり、
前記第１温調回路と前記第２温調回路との何れか他方は、走行用電池の温度を調整する電池冷却水回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の車載機器の温度調整装置。
前記第１温調回路と前記第２温調回路との何れか他方は、走行用電池の温度を調整する電池冷却水回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の車載機器の温度調整装置。
【請求項8】
前記第１温調回路と前記第２温調回路との何れか一方は、車両の空調コアの温度を調整する空調コア冷却水回路であり、
前記第１温調回路と前記第２温調回路との何れか他方は、車両を走行させるためのパワートレインの温度を調整するパワートレイン冷却水回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の車載機器の温度調整装置。
前記第１温調回路と前記第２温調回路との何れか他方は、車両を走行させるためのパワートレインの温度を調整するパワートレイン冷却水回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の車載機器の温度調整装置。
【請求項9】
前記パワートレインは、前記車両に走行用動力源として搭載されたエンジンである
ことを特徴とする請求項６または８に記載の車載機器の温度調整装置。
ことを特徴とする請求項６または８に記載の車載機器の温度調整装置。
【請求項10】
前記パワートレインは、前記車両に走行用動力源として搭載された走行用モータ、前記走行用モータを駆動するためのインバータ及びDC-DCコンバータである
ことを特徴とする請求項６または８に記載の車載機器の温度調整装置。
ことを特徴とする請求項６または８に記載の車載機器の温度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車載機器の温度調整装置に関する。
【背景技術】
【0002】
車載機器の温度調整装置として、例えば特許文献１には、エンジン及びモータを走行用動力源としたハイブリッド車両が開示されており、エンジンの停止中において、モータを駆動する走行用電池の暖機のためにエンジン冷却水の熱を利用している。
【0003】
温度調整装置は、エンジンの冷却水回路と走行用電池の冷却水回路との間に切替弁を介装してなり、切替弁の切替に応じて互いの冷却水をやり取り可能としている。例えば電池温度が暖機開始温度よりも低くて暖機を要し、エンジン冷却水温度が下限温度以上且つ上限温度以下のときには、切替弁を開いて双方の冷却水回路を連通させている。これによりエンジン冷却水が走行用電池まで導かれ、その熱により走行用電池が暖機される。
【0004】
また、エンジン冷却水温度が上限温度よりも高いときには、エンジン冷却水回路に備えられたラジエータで放熱させることも可能ではあるが、エンジン冷却水の熱を無駄にしてしまう。そこで、この場合には、エンジン冷却水と電池冷却水とを所定の割合で混合するように切替弁を切替制御する。電池冷却水との混合により温度低下したエンジン冷却水が走行用電池に導かれ、その暖機に供される。このときには切替弁の開度のみならず、各冷却水回路で冷却水を循環させるポンプの回転速度等も制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第６０７９４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１には、エンジン冷却水と電池冷却水とを混合する際の具体的な制御内容、即ち、切替弁の開度制御やポンプの回転制御等の内容が記載されていないため実施不能であった。
【0007】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、第１温調回路と第２温調回路とをそれぞれ循環する熱媒体を混合弁により適切に混合して車載機器の温度調整に有効利用することができる車載機器の温度調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の目的を達成するため、本発明の車載機器の温度調整装置は、熱媒体を第１熱媒体として循環させて第１車載機器の温度を調整する第１温調回路と、熱媒体を第２熱媒体として循環させて第２車載機器の温度を調整する第２温調回路と、第１温調回路から流入した第１熱媒体と第２温調回路から流入した第２熱媒体とを開度に応じた割合で混合し、混合熱媒体として第１温調回路と第２温調回路とにそれぞれ流出させる混合弁と、混合弁の開度を検出する弁開度検出部と、第１温調回路から混合弁に流入する第１熱媒体の温度を第１流入温度として検出する第１流入温度検出部と、第２温調回路から混合弁に流入する第２熱媒体の温度を第２流入温度として検出する第２流入温度検出部と、混合弁から第２温調回路に流出する混合熱媒体の温度を流出温度として検出する流出温度検出部と、第２車載機器の温度調整を要する場合に、混合弁を開度制御して第１熱媒体と第２熱媒体とを混合させる混合制御部と、を備え、混合制御部が、少なくとも第２車載機器の温度に基づき、流出温度の目標値を目標流出温度として算出する目標流出温度算出部と、第１流入温度、第２流入温度及び流出温度に基づき、混合弁から第２温調回路に流出する混合熱媒体に含まれる第１熱媒体の割合を流量比として算出する流量比算出部と、流量比及び混合弁の開度に基づき、流量比と開度との関係を規定する開度補正係数を算出する開度補正係数算出部と、第１流入温度、第２流入温度及び目標流出温度に基づき、流量比の目標値を目標流量比として算出する目標流量比算出部と、開度補正係数及び目標流量比に基づき、混合弁の目標開度を算出する目標開度算出部と、目標開度に基づき混合弁を開度制御する弁駆動部と、を有することを特徴とする。
【0009】
その他の態様として、目標流出温度算出部、流量比算出部、開度補正係数算出部、目標流量比算出部、目標開度算出部、及び弁駆動部が、所定の制御インターバルでそれぞれの処理を繰り返すようにしてもよい。
【0010】
その他の態様として、混合制御部が、混合弁の開度制御に応じた第１熱媒体と第２熱媒体との混合状態が安定したか否かを判定する安定化判定部と、流出温度と目標流出温度との偏差から求めた積分項と微分項との少なくとも何れか一方を含むフィードバック制御を実行するフィードバック制御部と、をさらに有し、フィードバック制御部が、混合弁の開度制御を開始した後に安定化判定部により流出温度が安定した旨の判定が下されると、フィードバック制御を開始するようにしてもよい。
【0011】
その他の態様として、混合制御部が、流出温度が目標流出温度未満であり、且つ第１流入温度が目標流出温度以上である場合に、第２車載機器を暖機すべく混合弁を開度制御するようにしてもよい。
【0012】
その他の態様として、混合制御部が、流出温度が目標流出温度以上であり、且つ第１流入温度が目標流出温度未満である場合に、第２車載機器を冷却すべく混合弁を開度制御するようにしてもよい。
【0013】
その他の態様として、第１温調回路と第２温調回路との何れか一方が、車両を走行させるためのパワートレインの温度を調整するパワートレイン冷却水回路であり、第１温調回路と第２温調回路との何れか他方が、走行用電池の温度を調整する電池冷却水回路であってもよい。
【0014】
その他の態様として、第１温調回路と第２温調回路との何れか一方が、車両の空調コアの温度を調整する空調コア冷却水回路であり、第１温調回路と第２温調回路との何れか他方が、走行用電池の温度を調整する電池冷却水回路であってもよい。
その他の態様として、第１温調回路と第２温調回路との何れか一方が、車両の空調コアの温度を調整する空調コア冷却水回路であり、第１温調回路と第２温調回路との何れか他方が、車両を走行させるためのパワートレインの温度を調整するパワートレイン冷却水回路であってもよい。
その他の態様として、第１温調回路と第２温調回路との何れか一方が、車両の空調コアの温度を調整する空調コア冷却水回路であり、第１温調回路と第２温調回路との何れか他方が、車両を走行させるためのパワートレインの温度を調整するパワートレイン冷却水回路であってもよい。
【0015】
その他の態様として、パワートレインが、車両に走行用動力源として搭載されたエンジンであってもよい。
【0016】
その他の態様として、パワートレインが、車両に走行用動力源として搭載された走行用モータ、走行用モータを駆動するためのインバータ及びDC-DCコンバータであってもよい。
【発明の効果】
【0017】
本発明の車載機器の温度調整装置によれば、第１温調回路と第２温調回路とをそれぞれ循環する熱媒体を混合弁により適切に混合して車載機器の温度調整に有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】第１実施形態の温度調整装置を示す回路図である。
【図2】コントローラのエンジン温度制御部が実行するバイパス弁切換ルーチンを示すフローチャートである。
【図3】コントローラの機能的な構成を示すブロック図である。
【図4】コントローラの混合制御部が実行する混合弁開度制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図5】コントローラの混合制御部が実行する流量比制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図6】流量比制御を単独で実行したときの流出温度の制御状況を示す試験結果である。
【図7】流量比制御と並行してPID制御を実行したときの流出温度の制御状況を示す試験結果である。
【図8】エンジン側流入温度及び電池側流入温度に関する試験条件を示すタイムチャートである。
【図9】冷却水ポンプの回転速度に関する試験条件を示すタイムチャートである。
【図10】一般的なPID制御による流出温度の制御状況を示す試験結果である。
【図11】第２実施形態の温度調整装置を示す回路図である。
【図12】第３実施形態の温度調整装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
［第１実施形態］
以下、本発明をハイブリッド車両に搭載された車載機器の温度調整装置に具体化した第１実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の温度調整装置を示す回路図である。
図示しないハイブリッド車両（以下、単に車両と称する場合もある）は、走行用動力源としてエンジン及びモータを搭載している。ハイブリッド車両の基本的な構成は周知のため詳細は説明しないが、運転者のアクセル操作や車両の走行状態等に応じて走行用動力源を適宜切り換えながら走行する。エンジンは運転に伴って発熱すると共に、良好な排ガス性能及び燃費性能が得られる温度領域に保つ必要がある。また、モータを駆動する走行用電池も充放電に伴って発熱すると共に、良好な充放電性能が得られる温度領域に保つ必要がある。このため車両には図１に示す温度調整装置１が搭載され、そのエンジン冷却水回路２によりエンジン４が温度調整され、電池冷却水回路３により走行用電池５が温度調整される。
以下、本発明をハイブリッド車両に搭載された車載機器の温度調整装置に具体化した第１実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の温度調整装置を示す回路図である。
図示しないハイブリッド車両（以下、単に車両と称する場合もある）は、走行用動力源としてエンジン及びモータを搭載している。ハイブリッド車両の基本的な構成は周知のため詳細は説明しないが、運転者のアクセル操作や車両の走行状態等に応じて走行用動力源を適宜切り換えながら走行する。エンジンは運転に伴って発熱すると共に、良好な排ガス性能及び燃費性能が得られる温度領域に保つ必要がある。また、モータを駆動する走行用電池も充放電に伴って発熱すると共に、良好な充放電性能が得られる温度領域に保つ必要がある。このため車両には図１に示す温度調整装置１が搭載され、そのエンジン冷却水回路２によりエンジン４が温度調整され、電池冷却水回路３により走行用電池５が温度調整される。
【0020】
以下に詳述すると、エンジン冷却水回路２の環状をなす流路６には、エンジン４、冷却水ポンプ７及びラジエータ８が介装され、冷却水ポンプ７から吐出された冷却水がエンジン冷却水として流路６を循環する。流路６にはラジエータ８を迂回するようにバイパス路９が形成され、バイパス路９の一端にはバイパス弁１０が介装されている。バイパス弁１０の切換に応じて冷却水はラジエータ８を流通または迂回し、流通時にはラジエータ８により冷却水が放熱される。このようなバイパス弁１０の切換によりエンジン冷却水、ひいてはエンジン４が適切な温度領域に保たれる。
【0021】
また、電池冷却水回路３の環状をなす流路１１には、走行用電池５に内蔵された電池用熱交換器１２、冷却水ポンプ１３及びPTCヒータ１４が介装され、冷却水ポンプ１３から吐出された冷却水が電池冷却水として流路１１を循環する。PTCヒータ１４の作動時には電池冷却水が適宜昇温され、このような電池冷却水が電池用熱交換器１２を介して走行用電池５との間で熱交換されることにより、走行用電池５が適切な温度領域に保たれる。
【0022】
本実施形態においてエンジン冷却水回路２は、本発明の「第１温調回路」及び「パワートレイン冷却水回路」に相当し、電池冷却水回路３は、本発明の「第２温調回路」に相当し、エンジン４は、本発明の「第１車載機器」及び「パワートレイン」に相当し、走行用電池５は、本発明の「第２車載機器」に相当する。また、冷却水は、本発明の「熱媒体」に相当し、エンジン冷却水は、本発明の「第１熱媒体」に相当し、電池冷却水は、本発明の「第２熱媒体」に相当する。
【0023】
エンジン冷却水回路２と電池冷却水回路３とは混合弁１６を介して接続され、これにより温度調整装置１が構成されている。エンジン冷却水回路２を循環するエンジン冷却水、及び電池冷却水回路３を循環する電池冷却水はそれぞれ混合弁１６に流入し、その後に混合弁１６からエンジン冷却水回路２及び電池冷却水回路３へと流出する。混合弁１６の全閉時には、エンジン冷却水及び電池冷却水が混合することなく元の冷却水回路２，３へと流出し、混合弁１６の全開時には、エンジン冷却水及び電池冷却水が混合することなく相手側の冷却水回路２，３へと流出する。そして、混合弁１６が全閉と全開との間にある場合には、その開度に応じた割合でエンジン冷却水及び電池冷却水が混合した後、混合冷却水として各冷却水回路２，３へと流出する。但し、混合弁１６の構成は上記に限るものではなく、開度に応じて冷却水を混合する機能を有するものであればよい。
【0024】
車両にはコントローラ１７が搭載され、このコントローラ１７はエンジン温度制御部１８及び電池温度制御部１９を備えている。エンジン温度制御部１８は、バイパス弁１０及び冷却水ポンプ７を制御してエンジン４を温度調整する機能を奏し、電池温度制御部１９は、PTCヒータ１４及び冷却水ポンプ１３を制御して走行用電池５を温度調整する機能を奏する。何れの制御部１８，１９も周知の構成のため、詳細は説明しないが、エンジン温度制御部１８によるバイパス弁１０の制御の一例を説明する。
【0025】
エンジン温度制御部１８は、図２に示すバイパス弁切換ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。なお、ルーチンの開始当初には、バイパス弁１０がバイパス路側に切り換えられているものとする。まず、エンジン温度制御部１８はステップＳ１で、車両のイグニションスイッチがON操作されているか否を判定し、Ｎo（否定）の判定を下したときにはルーチンを終了する。ステップＳ１の判定がＹes（肯定）になるとステップＳ２に移行し、エンジン冷却水温が予め設定された上限温度以上であるか否かを判定する。なお、エンジン冷却水温としては、後述するエンジン側流入温度Ｔin1を適用してもよい。判定がＮoのときにはステップＳ１に戻り、ステップＳ１，２の処理を繰り返す。従って、バイパス弁１０がバイパス路９側に保持されることにより、エンジン冷却水はラジエータ８で冷却されることなくエンジン冷却水回路２を循環する。
【0026】
エンジン４からの受熱によりエンジン冷却水温が次第に上昇し、エンジン温度制御部１８はステップＳ２の判定がＹesになると、ステップＳ３に移行してバイパス弁１０をラジエータ８側に開度制御する。このときのバイパス弁１０は、例えば、エンジン冷却水温と上限温度との偏差が大であるほど、バイパス弁１０のラジエータ８側の開口面積を増加させるように制御される。そして、ラジエータ８による放熱でエンジン冷却水温が次第に低下すると、それに応じてステップＳ３の処理によりバイパス弁１０のラジエータ８側の開口面積が次第に減少し、ステップＳ２の判定がＹesからＮoに転じた時点では、バイパス弁１０が当初のバイパス路９側への切換状態に戻される。このルーチンが繰り返されることで、エンジン４が適切な温度領域に保たれる。
【0027】
以上の制御に加えて、本実施形態のコントローラ１７は混合弁１６の開度を制御することにより、エンジン冷却水が有する熱を走行用電池５の暖機に利用している。以下、当該制御を混合弁１６の開度制御と称し、当該制御はコントローラ１７に備えられた混合制御部２０により実行される。
【0028】
図３は、コントローラ１７の機能的な構成を示すブロック図である。
図１，３に示すように、コントローラ１７の入力側には、混合弁１６の開度θを検出する弁開度センサ２１、エンジン冷却水回路２から混合弁１６に流入するエンジン冷却水の温度をエンジン側流入温度Ｔin1として検出するエンジン側流入温度センサ２２、電池冷却水回路３から混合弁１６に流入する電池冷却水の温度を電池側流入温度Ｔin2として検出する電池側流入温度センサ２３、混合弁１６から電池冷却水回路３へと流出する混合冷却水の温度を流出温度Ｔoutとして検出する流出温度センサ２４、外気温度Ｔaを検出する外気温度センサ２５、走行用電池５の温度Ｔbを検出する電池温度センサ２６等の各種センサ類が接続されている。
図１，３に示すように、コントローラ１７の入力側には、混合弁１６の開度θを検出する弁開度センサ２１、エンジン冷却水回路２から混合弁１６に流入するエンジン冷却水の温度をエンジン側流入温度Ｔin1として検出するエンジン側流入温度センサ２２、電池冷却水回路３から混合弁１６に流入する電池冷却水の温度を電池側流入温度Ｔin2として検出する電池側流入温度センサ２３、混合弁１６から電池冷却水回路３へと流出する混合冷却水の温度を流出温度Ｔoutとして検出する流出温度センサ２４、外気温度Ｔaを検出する外気温度センサ２５、走行用電池５の温度Ｔbを検出する電池温度センサ２６等の各種センサ類が接続されている。
【0029】
本実施形態において弁開度センサ２１は、本発明の「弁開度検出部」に相当し、エンジン側流入温度Ｔin1を検出するエンジン側流入温度センサ２２は、本発明の「第１流入温度を検出する第１流入温度検出部」に相当し、電池側流入温度Ｔin2を検出する電池側流入温度センサ２３は、本発明の「第２流入温度を検出する第２流入温度検出部」に相当する。また、電池冷却水回路３へと流出する混合冷却水の流出温度Ｔoutを検出する流出温度センサ２４は、本発明の「混合熱媒体の流出温度を検出する流出温度検出部」に相当する。
【0030】
また、コントローラ１７の出力側には、混合弁１６、エンジン冷却水回路２の冷却水ポンプ７及びバイパス弁１０、電池冷却水回路３の冷却水ポンプ１３及びPTCヒータ１４等の各種デバイス類が接続されている。上記したように冷却水ポンプ７及びバイパス弁１０はエンジン温度制御部１８により制御され、冷却水ポンプ１３及びPTCヒータ１４は電池温度制御部１９により制御される。
【0031】
また、コントローラ１７の混合制御部２０は、目標流出温度算出部２０ａ、流量比算出部２０ｂ、開度補正係数算出部２０ｃ、目標流量比算出部２０ｄ、基本目標開度算出部２０ｅ、安定化判定部２０ｆ、PID制御部２０ｇ、目標開度算出部２０ｉ、及び弁駆動部２０ｊを有する。PID制御部２０ｇは、本発明のフィードバック制御部に相当する。
【0032】
目標流出温度算出部２０ａは、外気温度センサ２５により検出された外気温度Ｔa、及び電池温度センサ２６により検出された電池温度Ｔbに基づき、走行用電池５を適切な温度領域に保持可能な流出温度Ｔoutの目標値として目標流出温度tgtＴoutを算出する。この算出処理は、例えば、外気温度Ｔa及び電池温度Ｔbと目標流出温度tgtＴoutとの関係を規定した制御マップに基づき行われる。なお、必ずしも外気温度Ｔa及び電池温度Ｔbに基づく必要はなく、例えば、電池温度Ｔbに基づき目標流出温度tgtＴoutを算出してもよい。
流量比算出部２０ｂは、エンジン側流入温度センサ２２により検出されたエンジン側流入温度Ｔin1、電池側流入温度センサ２３により検出された電池側流入温度Ｔin2、及び流出温度センサ２４により検出された流出温度Ｔoutに基づき、次式(1)により、混合弁１６から電池冷却水回路３へと流出する混合冷却水に含まれるエンジン冷却水の割合として流量比Ｒを算出する。
流量比算出部２０ｂは、エンジン側流入温度センサ２２により検出されたエンジン側流入温度Ｔin1、電池側流入温度センサ２３により検出された電池側流入温度Ｔin2、及び流出温度センサ２４により検出された流出温度Ｔoutに基づき、次式(1)により、混合弁１６から電池冷却水回路３へと流出する混合冷却水に含まれるエンジン冷却水の割合として流量比Ｒを算出する。
【数1】
【0033】
開度補正係数算出部２０ｃは、流量比算出部２０ｂにより算出された流量比Ｒ、及び弁開度センサ２１により検出された混合弁１６の開度θに基づき、次式(2)により、流量比Ｒと混合弁１６の開度θとの関係を規定する開度補正係数Ｋを算出する。
【数2】
【0034】
目標流量比算出部２０ｄは、エンジン側流入温度Ｔin1、電池側流入温度Ｔin2、及び目標流出温度算出部２０ａにより算出された目標流出温度tgtＴoutに基づき、次式(3)により、目標流出温度tgtＴoutを達成するための流量比Ｒの目標値として目標流量比tgtＲを算出する。
【数3】
【0035】
基本目標開度算出部２０ｅは、開度補正係数算出部２０ｃにより算出された開度補正係数Ｋ、及び目標流量比tgtＲに基づき、次式(4)により、目標流出温度tgtＴoutを達成するための混合弁１６の開度θの目標値として基本目標開度tgtθbaseを算出する。
tgtθbase＝Ｋ×tgtＲ ……(4)
tgtθbase＝Ｋ×tgtＲ ……(4)
【0036】
安定化判定部２０ｆは、混合弁１６の開度θに応じたエンジン冷却水と電池冷却水との混合状態が安定したか否かを判定する。詳しくは、安定化判定部２０ｆは、エンジン側流入温度Ｔin1、電池側流入温度Ｔin2及び流出温度Ｔoutがそれぞれ所定時間に亘って所定の変動幅内に収まったときに、混合状態が安定化した旨の判定を下す。なお、必ずしも各温度Ｔin1，Ｔin2，Ｔoutに基づく必要はなく、例えば、流出温度Ｔoutの変動状態が所定時間に亘って所定の変動幅内に収まったときに、混合状態が安定化した旨の判定を下してもよい。
【0037】
PID制御部２０ｇは、安定化判定部２０ｆにより各温度Ｔin1，Ｔin2，Ｔoutが安定した旨の判定が下されると、流出温度Ｔoutと目標流出温度tgtＴoutとの偏差として基本水温偏差を算出する。そして、基本水温偏差から求めた比例項Ｐ、積分項Ｉ及び微分項Ｄに基づき開度補正量Δθを算出する。
【0038】
目標開度算出部２０ｉは、基本目標開度算出部２０ｅにより算出された基本目標開度tgtθbaseに対し、PID制御部２０ｇにより算出された開度補正量Δθを加算して目標開度tgtθを算出する。安定化判定部２０ｆにより混合状態が安定した旨の判定が下されない場合には、PID制御部２０ｇは水温偏差ΔＴを算出せず、目標開度算出部２０ｉは基本目標開度tgtθbaseを目標開度tgtθとする。従って、この場合には、水温偏差ΔＴに基づくPID制御が中止される。
【0039】
弁駆動部２０ｊは、目標開度tgtθと混合弁１６の開度θとの偏差に基づき、開度θが目標開度tgtθとなるように混合弁１６を駆動制御する。
なお、混合弁１６の開度制御の他に、混合制御部２０は、例えば特許文献１の技術と同じく混合弁１６を全開に保持することで、エンジン冷却水を電池冷却水回路３へと流出させて走行用電池５を昇温する制御等も実行するが、本発明の要旨とは直接関係がないため、詳細な説明は省略する。
なお、混合弁１６の開度制御の他に、混合制御部２０は、例えば特許文献１の技術と同じく混合弁１６を全開に保持することで、エンジン冷却水を電池冷却水回路３へと流出させて走行用電池５を昇温する制御等も実行するが、本発明の要旨とは直接関係がないため、詳細な説明は省略する。
【0040】
以上のように構成されたコントローラ１７の混合制御部２０は、図４に示す混合弁開度制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。当該ルーチンは、エンジン４の運転及び停止に関わらず実行され、エンジン運転中の場合にはエンジン温度制御部１８による制御と並行して実行される。また、当該ルーチンは、電池温度制御部１９による制御と並行して実行される場合もある。なお、説明の便宜上、当該ルーチンを開始した当初の混合弁１６は全閉状態に保たれているものとする。
【0041】
まず、混合制御部２０はステップＳ１１で、車両のイグニションスイッチがON操作されているか否を判定し、Ｎoの判定を下したときにはルーチンを終了する。ステップＳ１１の判定がＹesになるとステップＳ１２に移行し、流出温度Ｔoutが目標流出温度tgtＴout未満であるか否かを判定し、Ｎoの判定を下したときには、走行用電池５の暖機が不要と見なしてステップＳ１１に戻る。ステップＳ１２の判定がＹesになると、走行用電池５の暖機を要するとしてステップＳ１３に移行し、エンジン側流入温度Ｔin1が目標流出温度tgtＴout以上であるか否か、換言すると、走行用電池５を暖機可能な熱をエンジン冷却水が有しているか否かを判定する。判定がＮoのときにはステップＳ１４で流量比制御をOFFし、続くステップＳ１５でPID制御をOFFしてステップＳ１１に戻る。
【0042】
流量比制御は、主として目標流出温度算出部２０ａ、流量比算出部２０ｂ、開度補正係数算出部２０ｃ、目標流量比算出部２０ｄ、基本目標開度算出部２０ｅ及び弁駆動部２０ｊにより実行され、算出した基本目標開度tgtθbaseに基づき混合弁１６を開度制御する処理であり、その詳細は後述する。また、PID制御は、主としてPID制御部２０ｇにより実行され、水温偏差ΔＴに基づくPID制御の処理である。従って、ステップＳ１３の判定がＮoの場合には、流量比制御及びPID制御が共に実行されず、混合弁１６が全閉状態に保たれることにより、エンジン冷却水回路２及び電池冷却水回路３ではそれぞれ個別に冷却水が循環している。
【0043】
ステップＳ１３の判定がＹesになると、ステップＳ１６に移行してPID制御がOFFになっているか否かを判定する。ルーチンの開始当初はステップＳ１５でPID制御がOFFにされていることから、Ｙesの判定を下してステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７では流量比制御がOFFになっているか否かを判定し、ステップＳ１４で流量比制御がOFFにされていることから、Ｙesの判定を下してステップＳ１８に移行して流量比制御をONにし、その後にステップＳ１１に戻る。
【0044】
再びステップＳ１７に移行すると、流量比制御がONされていることからＮoの判定を下し、ステップＳ１９でエンジン冷却水と電池冷却水との混合状態が安定したか否かを判定する。このステップＳ１９の処理は、図３中の安定化判定部２０ｆにより実行される。流量比制御が開始されると、混合弁１６の開度θに応じてエンジン冷却水と電池冷却水との混合が開始され、開始当初は変動していた混合状態、換言すると流量比Ｒが次第に安定する。従って、流量比制御の開始当初で混合状態が安定する以前には、ステップＳ１９でのＮoの判定に基づき、ステップＳ１１～１３，１６，１７，１９の処理を繰り返す。既に流量比制御はステップＳ１８でONされているため、このときには流量比制御だけが継続して実行される。
【0045】
そして、エンジン冷却水と電池冷却水との混合状態が安定した時点で、ステップＳ１９の判定がＹesに転じてステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０ではPID制御をONし、その後にステップＳ１１に戻る。再びステップＳ１６に移行すると、PID制御がONされていることからＮoの判定を下し、ステップＳ１１－１３，１６の処理を繰り返す。従って、混合状態が安定した以降は、流量比制御と並行してPID制御が継続して実行される。
【0046】
一方、ステップＳ１８で流量比制御がONされている期間中には、混合制御部２０は、図５に示す流量比制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
まず、混合制御部２０はステップＳ２１で、図示しない制御マップにより、外気温度Ｔa及び電池温度Ｔbに基づき目標流出温度tgtＴoutを算出する。次いでステップＳ２２で、エンジン側流入温度Ｔin1、電池側流入温度Ｔin2及び流出温度Ｔoutに基づき、上式(1)により流量比Ｒを算出する。さらにステップＳ２３で、流量比Ｒ及び混合弁１６の開度θに基づき、上式(2)により開度補正係数Ｋを算出する。ステップＳ２４では、エンジン側流入温度Ｔin1、電池側流入温度Ｔin2及び目標流出温度tgtＴoutに基づき、上式(3)により、目標流量比tgtＲを算出する。ステップＳ２５では、開度補正係数Ｋ及び目標流量比tgtＲに基づき、上式(4)により、基本目標開度tgtθbaseを算出し、続くステップＳ２６では、目標開度tgtθに基づき混合弁１６を開度制御する。
まず、混合制御部２０はステップＳ２１で、図示しない制御マップにより、外気温度Ｔa及び電池温度Ｔbに基づき目標流出温度tgtＴoutを算出する。次いでステップＳ２２で、エンジン側流入温度Ｔin1、電池側流入温度Ｔin2及び流出温度Ｔoutに基づき、上式(1)により流量比Ｒを算出する。さらにステップＳ２３で、流量比Ｒ及び混合弁１６の開度θに基づき、上式(2)により開度補正係数Ｋを算出する。ステップＳ２４では、エンジン側流入温度Ｔin1、電池側流入温度Ｔin2及び目標流出温度tgtＴoutに基づき、上式(3)により、目標流量比tgtＲを算出する。ステップＳ２５では、開度補正係数Ｋ及び目標流量比tgtＲに基づき、上式(4)により、基本目標開度tgtθbaseを算出し、続くステップＳ２６では、目標開度tgtθに基づき混合弁１６を開度制御する。
【0047】
ステップＳ２１の処理は、図３中の目標流出温度算出部２０ａにより実行され、ステップＳ２２の処理は、図３中の流量比算出部２０ｂにより実行され、ステップＳ２３の処理は、図３中の開度補正係数算出部２０ｃにより実行される。また、ステップＳ２４の処理は、図３中の目標流量比算出部２０ｄにより実行され、ステップＳ２５の処理は、図３中の基本目標開度算出部２０ｅにより実行され、ステップＳ２６の処理は、図３中の弁駆動部２０ｊにより実行される。
【0048】
エンジン冷却水と電池冷却水との混合状態が安定する以前には、PID制御がOFFされているため、ステップＳ２５で算出された基本目標開度tgtθbaseが目標開度tgtθとされて、ステップＳ２６の混合弁１６の開度制御に適用される。混合状態が安定する以前にPID制御を開始すると、相互の制御の干渉により肝心の流量比制御が適切に実行されない可能性が生じる。このような事態を防止すべく、混合状態が安定するまでPID制御を待機させているのである。混合状態が安定した以降は、流量比制御と並行してPID制御が実行され、ステップＳ２６では、基本目標開度tgtθbaseに対してPID制御に基づく開度補正量Δθを加算した目標開度tgtθが混合弁１６の開度制御に適用される。
【0049】
そして、以上の制御により混合弁１６の開度θが目標開度tgtθに調整され、電池冷却水回路３を循環する電池冷却水はエンジン冷却水と混合されて目標流出温度tgtＴoutに調整される。
【0050】
次いで、本実施形態の温度調整装置１による作用効果を説明する。
図６は、流量比制御を単独で実行したときの流出温度Ｔoutの制御状況を示し、図７は、流量比制御と並行してPID制御を実行したときの流出温度Ｔoutの制御状況を示している。試験条件としては、図８に示すように、エンジン側流入温度Ｔin1及び電池側流入温度Ｔin2をランダムに変動させた。また、図９に示すように、エンジン側及び電池側の冷却水ポンプ７，１３の回転速度を互いに逆方向に周期的に変動させ、これによりエンジン冷却水及び電池冷却水の流量をそれぞれ変動させた。このような試験条件の下で、目標流出温度tgtＴoutを50℃に設定した上で、実際の流出温度Ｔoutを計測した。
図６は、流量比制御を単独で実行したときの流出温度Ｔoutの制御状況を示し、図７は、流量比制御と並行してPID制御を実行したときの流出温度Ｔoutの制御状況を示している。試験条件としては、図８に示すように、エンジン側流入温度Ｔin1及び電池側流入温度Ｔin2をランダムに変動させた。また、図９に示すように、エンジン側及び電池側の冷却水ポンプ７，１３の回転速度を互いに逆方向に周期的に変動させ、これによりエンジン冷却水及び電池冷却水の流量をそれぞれ変動させた。このような試験条件の下で、目標流出温度tgtＴoutを50℃に設定した上で、実際の流出温度Ｔoutを計測した。
【0051】
図６及び図７では、流出温度Ｔoutが50±2℃程度の範囲内にほぼ保持されており、高い精度で流出温度Ｔoutを制御できることが分かる。また、図６では、流出温度Ｔoutにハンチングが発生しているが、図７では抑制されていることが分かり、この試験結果は、主としてD制御による効果と見なせる。しかし、冷却水回路を含めた温度調整装置１の仕様によっては、流出温度Ｔoutに定常偏差が発生することもあり、その場合にはI制御が定常偏差の抑制に効果的に機能する。このように温度調整装置１の仕様によっては、PID制御に代えてPD制御やPI制御を実行した場合でも十分な効果が得られるため、本発明の「フィードバック制御」はPID制御に限るものではなく、PD制御またはPI制御であってもよい。
【0052】
また、図１０は、流量比制御を実行することなく、目標流出温度tgtＴoutと流出温度Ｔoutとの偏差ΔＴに基づき混合弁１６の開度θをフィードバックする一般的なPID制御による流出温度Ｔoutの制御状況を示しており、図６，７と同じく図８，９を試験条件としている。この場合には流出温度Ｔoutに顕著なハンチングが生じており、流量変動に対するロバスト性が悪いことが分かる。そして、図１０に示されたハンチングは、流量比制御のみを実行した図６のハンチングと比較しても顕著であることから、流量比制御を単独で実行した場合でも、一般的なPID制御に比較すれば良好な制御を実現できることが分かる。従って、PID制御を並行して実行することなく流量比制御のみを単独で実行してもよく、このような態様も本発明に含むものとする。
【0053】
流量比制御と並行してエンジン温度制御部１８及び電池温度制御部１９の制御が実行されると、エンジン冷却水と電池冷却水との温度が絶えず変動すると共に、それぞれの流量が冷却水ポンプ７，１３の回転速度と共に絶えず変動する。図６，７の試験結果は、このような状況でも適切に流出温度Ｔoutを制御できることの証左と見なせる。
【0054】
そして、特許文献１では、エンジン冷却水と電池冷却水とを混合する際の切替弁の開度制御やポンプの回転制御等の内容が不明であった。これに対して本実施形態では、以上の説明により混合弁１６の開度制御の内容が明らかであると共に、例えば冷却水ポンプ７，１３の回転制御をどのような内容とした場合でも、混合弁１６の開度制御により適切に流出温度Ｔoutを制御できることが分かる。結果として本実施形態の流量比制御によれば、エンジン冷却水と電池冷却水とを混合弁１６で適切に混合して走行用電池５の暖機に有効利用することができる。
【0055】
一方、本実施形態の流量比制御の特徴を端的に表現すると、エンジン側流入温度Ｔin1、電池側流入温度Ｔin2及び流出温度Ｔoutを検出して流量比Ｒを算出し、この流量比Ｒと混合弁１６の開度θとに基づき開度補正係数Ｋを算出し、開度補正係数Ｋを指標として混合弁１６を開度制御することにある。
【0056】
例えば、混合弁１６を開度制御するための手法として、混合弁１６に流入するエンジン冷却水、混合弁１６に流入する電池冷却水、及び混合弁１６から電池冷却水回路３へと流出する混合冷却水の各流量を検出し、これらの流量と混合弁１６の開度θとの関係を指標として混合弁１６を開度制御することが考えられる。しかしながら、温度センサ２２～２４に比較して流量センサは、重量が重い上にスペースを要することから車両への搭載性が悪く、しかも製造コストが高いため温度調整装置１のコストアップの要因になる。本実施形態によれば、流量センサに比較して軽量且つ小型の温度センサ２２～２４で検出した各温度Ｔin1，Ｔin2，Ｔoutに基づき混合弁１６を開度制御できることから、流量センサを用いた場合に比較して、車両への搭載性を向上できると共に、製造コストを低減することができる。
【0057】
また、例えばエンジン温度制御部１８及び電池温度制御部１９の制御に利用すべく、既に温度センサ２２～２４が車両に備えられていることもある。その場合には、既存の温度センサ２２～２４からの検出情報を利用することで、さらなるコスト低減を達成することができる。
【0058】
また、上記のように図１０で例示した一般的なPID制御では、流量変動に対するロバスト性が悪いばかりでなく、エンジン冷却水や電池冷却水の流量変動等に応じてPID制御のゲインを切り換える必要がある。このため、多数のゲインを設定するための事前のキャリブレーションに膨大な手間を要するという問題がある。
【0059】
この問題点は、例えば、予め設定した制御マップに基づき混合弁１６の目標開度tgtθを算出する手法でも同様に発生する。このような制御を成立させるには、例えば、エンジン冷却水、電池冷却水及び混合冷却水の各流量等の種々の要因を考慮した多数の制御マップを要するため、一般的なPID制御の場合と同じく事前のキャリブレーションに膨大な手間を要してしまう。
【0060】
これに対して本実施形態の流量比制御では、温度調整装置１を構成する冷却水回路２，３や混合弁１６等の仕様を反映した値として各冷却水の温度Ｔin1，Ｔin2，Ｔoutや開度θが検出され、それらの値から算出した開度補正係数Ｋに基づき混合弁１６を開度制御している。従って、PID制御のゲインや制御マップを設定する必要がないことから事前のキャリブレーションも不要となり、さらに、温度調整装置１の仕様を変更した場合でも、ゲインや制御マップの再設定のためのキャリブレーションを必要としない。また、同一仕様の温度調整装置１の場合でも各部の製造誤差等による個体差が存在するが、開度補正係数Ｋには個体差も反映されるため、個体差に影響されずに混合弁１６をより適切に開度制御できるという効果も得られる。
【0061】
一方、本実施形態の流量比制御はコントローラ１７の制御インターバル毎に繰り返されるため、高い制御応答性を実現できる。上記のように流量比制御と並行してエンジン温度制御部１８及び電池温度制御部１９の制御が実行されると、これらの制御が実行されていない場合に比較して、エンジン冷却水と電池冷却水との温度及び流量の変動が著しくなる。しかし、図６，７の試験結果に基づき既述したように、このような状況でも各冷却水の温度や流量の変動に追従して適切に流出温度Ｔoutを制御できる。制御インターバル毎の流量比制御により、各冷却水の温度や流量の変動に応じた流量比Ｒ、ひいては開度補正係数Ｋがリアルタイムで逐次算出されて、遅滞なく混合弁１６の開度制御に反映されるためである。
【0062】
結果として、エンジン温度制御部１８及び電池温度制御部１９による制御の中止時のみならず、それぞれの制御の実行に伴って各冷却水の温度及び流量が変動している場合でも的確に流量比制御を実行することができる。この点は、エンジン冷却水が有する熱を走行用電池５の暖機に有効利用できる機会が増加することを意味する。これにより、例えばエンジン冷却水の熱の利用分だけPTCヒータ１４の作動時間を短縮でき、電力源である車載バッテリの電力消費を節減することができる。
【0063】
但し、本発明は上記に限るものではなく、例えば、流量比制御を所定の時間をおいて定期的に実行してもよい。或いは、走行用電池５の暖機が要求される場合に、まず流量比制御を１回実行し、その後は流出温度Ｔoutと目標流出温度tgtＴoutとの偏差が増加した場合に、必要に応じて流量比制御を実行するようしてもよい。これらの態様も本発明に含まれるものとする。
【0064】
また、制御インターバル毎の流量比制御により、直前の各冷却水の温度及び流量に基づき混合弁１６の開度が逐次制御される。このため、混合弁１６は必ずしも線形の開度特性を有する必要はなく、非線形の開度特性の混合弁１６であっても良好な流出温度Ｔoutの制御を達成でき、多くの形式の混合弁１６を使用可能になるという効果も得られる。
【0065】
ところで、本実施形態では、本発明の「パワートレイン」をエンジン４とし、本発明の「パワートレイン冷却水回路」をエンジン冷却水回路２としたが、これに限るものではない。例えば本発明を、走行用動力源としてモータを搭載した電気自動車に適用した場合には、走行用モータ、インバータ及びDC-DCコンバータ等のような作動に伴って発熱する車載機器を本発明の「パワートレイン」とし、これらの車載機器を温度調整する冷却水回路として「パワートレイン冷却水回路」を構成してもよい。重複する説明はしないが、その場合でも本実施形態と同様に、パワートレイン冷却水が有する熱を走行用電池５の暖機に有効利用することができる。
【0066】
また、本実施形態では、エンジン冷却水が有する熱を利用して走行用電池５を暖機したが、これとは逆に、電池冷却水が有する熱を利用してエンジン４を暖機してもよい。この別例１の場合には、制御対象となる冷却水がエンジン冷却水になるため、流出温度センサ２４をエンジン冷却水回路２側に移設して、混合弁１６からエンジン冷却水回路２へと流出する混合冷却水の温度を流出温度Ｔoutとして検出する。また、図５のステップＳ２１では、エンジン温度等に基づき、エンジン４を適切な温度領域に保持可能な流出温度Ｔoutの目標値として目標流出温度tgtＴoutを算出する。また、図４，５のフローチャートでは、エンジン側流入温度Ｔin1と電池側流入温度Ｔin2とを置き換える。例えば、図４のステップＳ１３では、電池側流入温度Ｔin2が目標流出温度tgtＴout以上であるか否かを判定する。これにより、電池冷却水が有する熱をエンジン４の暖機に有効利用することができる。
【0067】
この別例１においてエンジン冷却水回路２は、本発明の「第２温調回路」及び「パワートレイン冷却水回路」に相当し、電池冷却水回路３は、本発明の「第１温調回路」に相当し、エンジン４は、本発明の「第２車載機器」及び「パワートレイン」に相当し、走行用電池５は、本発明の「第１車載機器」に相当する。また、冷却水は、本発明の「熱媒体」に相当し、エンジン冷却水は、本発明の「第２熱媒体」に相当し、電池冷却水は、本発明の「第１熱媒体」に相当する。
【0068】
また、エンジン側流入温度Ｔin1を検出するエンジン側流入温度センサ２２は、本発明の「第２流入温度を検出する第２流入温度検出部」に相当し、電池側流入温度Ｔin2を検出する電池側流入温度センサ２３は、本発明の「第１流入温度を検出する第１流入温度検出部」に相当する。また、エンジン冷却水回路２へと流出する混合冷却水の流出温度Ｔoutを検出する流出温度センサ２４は、本発明の「混合熱媒体の流出温度を検出する流出温度検出部」に相当する。
【0069】
さらに、本実施形態及び別例１の制御を組み合わせることで、エンジン冷却水及び電池冷却水の熱を相互利用して走行用電池５及びエンジン４をそれぞれ暖機できるように構成してもよい。
【0070】
また、本実施形態では、エンジン冷却水が有する熱を利用して走行用電池５を昇温したが、走行用電池５は冷却を要することもあり、その場合にはエンジン冷却水が有する冷熱を利用して冷却してもよい。この別例２の場合には、図４のステップＳ１２で流出温度Ｔoutが目標流出温度tgtＴout以上であるか否かを判定し、Ｙesのときには走行用電池５の冷却を要するとしてステップＳ１３に移行し、エンジン側流入温度Ｔin1が目標流出温度tgtＴout未満であるか否かを判定する。判定がＹesの場合には、走行用電池５を冷却可能な冷熱をエンジン冷却水が有していると見なし、ステップＳ１６以降の処理を実行して走行用電池５を冷却すればよい。なお、図５のフローチャート等は実施形態と同一である。また、別例２とは逆に、電池冷却水が有する冷熱を利用してエンジン４を冷却してもよい。
【0071】
［第２実施形態］
次いで、本発明を電気自動車に搭載された車載機器の温度調整装置３１に具体化した第２実施形態を説明する。第１実施形態との主たる相違点は、エンジン冷却水回路２に代えて、車室内の温度調整用の空調コア冷却水回路３２が備えられ、その冷却水が有する熱を利用して走行用電池５を暖機及び冷却することにある。そこで、第１実施形態と構成が共通する箇所には同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。以下の説明では、走行用電池５を暖機する際の熱を温熱と称し、冷却する際の熱を冷熱と称する。
次いで、本発明を電気自動車に搭載された車載機器の温度調整装置３１に具体化した第２実施形態を説明する。第１実施形態との主たる相違点は、エンジン冷却水回路２に代えて、車室内の温度調整用の空調コア冷却水回路３２が備えられ、その冷却水が有する熱を利用して走行用電池５を暖機及び冷却することにある。そこで、第１実施形態と構成が共通する箇所には同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。以下の説明では、走行用電池５を暖機する際の熱を温熱と称し、冷却する際の熱を冷熱と称する。
【0072】
図１１は、本実施形態の温度調整装置３１を示す回路図である。
電池冷却水回路３の構成は第１実施形態と同一であるため、重複する説明は省略する。環状をなす空調コア冷却水回路３２には、昇温用熱交換器３３、冷却用熱交換器３４、冷却水ポンプ３５及び空調コア３６が介装され、冷却水ポンプ３５から吐出された冷却水が空調コア冷却水として空調コア冷却水回路３２を循環する。図示はしないが、車両には空調用のヒートポンプシステムが搭載され、このヒートポンプシステムからの冷媒を利用して空調コア冷却水回路３２を循環する空調コア冷却水を昇温または冷却し、空調コア３６を介して車室内を暖房または冷房している。例えば暖房を要する場合には、断熱圧縮により温度上昇した冷媒を昇温用熱交換器３３に流通させることで空調コア冷却水を昇温し、高温の空調コア３６に車室内の空気を流通させて昇温する。また、冷房を要する場合には、断熱膨張により温度低下した冷媒を冷却用熱交換器３４に流通させることで空調コア冷却水を冷却し、低温の空調コア３６に車室内の空気を流通させて冷却する。
電池冷却水回路３の構成は第１実施形態と同一であるため、重複する説明は省略する。環状をなす空調コア冷却水回路３２には、昇温用熱交換器３３、冷却用熱交換器３４、冷却水ポンプ３５及び空調コア３６が介装され、冷却水ポンプ３５から吐出された冷却水が空調コア冷却水として空調コア冷却水回路３２を循環する。図示はしないが、車両には空調用のヒートポンプシステムが搭載され、このヒートポンプシステムからの冷媒を利用して空調コア冷却水回路３２を循環する空調コア冷却水を昇温または冷却し、空調コア３６を介して車室内を暖房または冷房している。例えば暖房を要する場合には、断熱圧縮により温度上昇した冷媒を昇温用熱交換器３３に流通させることで空調コア冷却水を昇温し、高温の空調コア３６に車室内の空気を流通させて昇温する。また、冷房を要する場合には、断熱膨張により温度低下した冷媒を冷却用熱交換器３４に流通させることで空調コア冷却水を冷却し、低温の空調コア３６に車室内の空気を流通させて冷却する。
【0073】
このように構成された空調コア冷却水回路３２が混合弁１６を介して電池冷却水回路３と接続され、これにより温度調整装置３１が構成されている。本実施形態において空調コア冷却水回路３２は、本発明の「第１温調回路」に相当し、電池冷却水回路３は、本発明の「第２温調回路」に相当し、空調コア３６は、本発明の「第１車載機器」に相当し、走行用電池５は、本発明の「第２車載機器」に相当する。また、冷却水は、本発明の「熱媒体」に相当し、空調コア冷却水は、本発明の「第１熱媒体」に相当し、電池冷却水は、本発明の「第２熱媒体」に相当する。
【0074】
また、第１実施形態のエンジン側流入温度センサ２２に代えて空調コア側流入温度センサ３７が設けられており、空調コア冷却水回路３２から混合弁１６に流入する空調コア冷却水の温度が空調コア側流入温度Ｔin3として検出される。従って、空調コア側流入温度センサ３７は、本発明の「第１流入温度を検出する第１流入温度検出部」に相当し、電池側流入温度Ｔin2を検出する電池側流入温度センサ２３は、本発明の「第２流入温度を検出する第２流入温度検出部」に相当する。また、電池冷却水回路３へと流出する混合冷却水の流出温度Ｔoutを検出する流出温度センサ２４は、本発明の「混合熱媒体の流出温度を検出する流出温度検出部」に相当する。
【0075】
図４、５のルーチンでは、エンジン側流入温度Ｔin1に代えて空調コア側流入温度Ｔin3が適用される。これにより、空調コア冷却水と電池冷却水とを混合弁１６で適切に混合して、空調コア冷却水が有する温熱及び冷熱を走行用電池５の暖機及び冷却に有効利用でき、その他の作用効果についても、第１実施形態と同様に達成することができる。
【0076】
なお、本実施形態では、空調コア冷却水が有する温熱及び冷熱を利用して走行用電池５を暖機及び冷却したが、これとは逆に、電池冷却水が有する温熱及び冷熱を利用して空調コア冷却水を昇温及び冷却してもよい。この場合には、流出温度センサ２４を空調コア冷却水回路３２側に移設して、混合弁１６から空調コア冷却水回路３２へと流出する混合冷却水の温度を流出温度Ｔoutとして検出する。電池冷却水の温熱及び冷熱を利用した分だけヒートポンプシステムの負担が軽減されるため、その電力源である車載バッテリの電力消費を節減することができる。
【0077】
［第３実施形態］
次いで、本発明をハイブリッド車両に搭載された車載機器の温度調整装置４１に具体化した第３実施形態を説明する。温度調整装置４１は、第１実施形態のエンジン冷却水回路２と第２実施形態の空調コア冷却水回路３２とを組み合わせてなり、空調コア冷却水が有する熱を利用してエンジン４を暖機及び冷却する機能を奏する。そこで、構成が共通する箇所には同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。
次いで、本発明をハイブリッド車両に搭載された車載機器の温度調整装置４１に具体化した第３実施形態を説明する。温度調整装置４１は、第１実施形態のエンジン冷却水回路２と第２実施形態の空調コア冷却水回路３２とを組み合わせてなり、空調コア冷却水が有する熱を利用してエンジン４を暖機及び冷却する機能を奏する。そこで、構成が共通する箇所には同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。
【0078】
図１２は、本実施形態の温度調整装置４１を示す回路図である。
エンジン冷却水回路２及び空調コア冷却水回路３２の構成は第１及び第２実施形態と同一であるため、重複する説明は省略する。本実施形態において空調コア冷却水回路３２は、本発明の「第１温調回路」に相当し、エンジン冷却水回路２は、本発明の「第２温調回路」及び「パワートレイン冷却水回路」に相当し、空調コア３６は、本発明の「第１車載機器」に相当し、エンジン４は、本発明の「第２車載機器」及び「パワートレイン」に相当する。また、冷却水は、本発明の「熱媒体」に相当し、空調コア冷却水は、本発明の「第１熱媒体」に相当し、エンジン冷却水は、本発明の「第２熱媒体」に相当する。
エンジン冷却水回路２及び空調コア冷却水回路３２の構成は第１及び第２実施形態と同一であるため、重複する説明は省略する。本実施形態において空調コア冷却水回路３２は、本発明の「第１温調回路」に相当し、エンジン冷却水回路２は、本発明の「第２温調回路」及び「パワートレイン冷却水回路」に相当し、空調コア３６は、本発明の「第１車載機器」に相当し、エンジン４は、本発明の「第２車載機器」及び「パワートレイン」に相当する。また、冷却水は、本発明の「熱媒体」に相当し、空調コア冷却水は、本発明の「第１熱媒体」に相当し、エンジン冷却水は、本発明の「第２熱媒体」に相当する。
【0079】
なお、既述したようにエンジン４に代えて、走行用モータ、インバータ及びDC-DCコンバータ等の車載機器を本発明の「パワートレイン」とし、これらの車載機器を温度調整する冷却水回路として「パワートレイン冷却水回路」を構成してもよい。
【0080】
そして、本実施形態では、流出温度センサ２４がエンジン冷却水回路２側に設けられて、混合弁１６からエンジン冷却水回路２へと流出する混合冷却水の温度が流出温度Ｔoutとして検出される。このときの流出温度センサ２４は、本発明の「混合熱媒体の流出温度を検出する流出温度検出部」に相当し、空調コア側流入温度Ｔin3を検出する空調コア側流入温度センサ３７は、本発明の「第１流入温度を検出する第１流入温度検出部」に相当し、エンジン側流入温度Ｔin1を検出するエンジン側流入温度センサ２２は、本発明の「第２流入温度を検出する第２流入温度検出部」に相当する。
【0081】
本実施形態によれば、空調コア冷却水とエンジン冷却水とを混合弁１６で適切に混合して、空調コア冷却水が有する温熱及び冷熱をエンジン４の暖機及び冷却に有効利用でき、その他の作用効果についても、第１実施形態と同様に達成することができる。
【0082】
なお、本実施形態では、空調コア冷却水が有する温熱及び冷熱を利用してエンジン４を暖機及び冷却したが、これとは逆に、エンジン４が有する温熱及び冷熱を利用して空調コア冷却水を昇温及び冷却してもよい。この場合には、流出温度センサ２４を空調コア冷却水回路３２側に移設して、混合弁１６から空調コア冷却水回路３２へと流出する混合冷却水の温度を流出温度Ｔoutとして検出する。エンジン冷却水の温熱及び冷熱を利用した分だけヒートポンプシステムの負担が軽減されるため、その電力源である車載バッテリの電力消費を節減することができる。
【0083】
本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１実施形態では、混合弁１６を介してエンジン冷却水回路２と電池冷却水回路３とを接続し、第２実施形態では、混合弁１６を介して空調コア冷却水回路３２と電池冷却水回路３とを接続し、第３実施形態では、混合弁１６を介して空調コア冷却水回路３２とエンジン冷却水回路２とを接続したが、これに限るものではない。例えば、エンジン４、走行用電池５、空調コア３６以外の車載機器の温度を調整する冷却水回路に適用してもよいし、冷却水以外の媒体を循環させる温調回路として構成してもよい。
また、例えば、３つの冷却水回路２，３，３２を互いに混合弁１６を介して接続してもよい。一例として図１において、電池冷却水回路３の右側に混合弁１６を介して空調コア冷却水回路３２を接続し、エンジン冷却水の場合と同様に、空調コア冷却水が有する温熱及び冷熱を利用して走行用電池５を暖機及び冷却可能としてもよいし、これ以外の冷却水回路の組み合わせとしてもよい。
また、例えば、３つの冷却水回路２，３，３２を互いに混合弁１６を介して接続してもよい。一例として図１において、電池冷却水回路３の右側に混合弁１６を介して空調コア冷却水回路３２を接続し、エンジン冷却水の場合と同様に、空調コア冷却水が有する温熱及び冷熱を利用して走行用電池５を暖機及び冷却可能としてもよいし、これ以外の冷却水回路の組み合わせとしてもよい。
【符号の説明】
【0084】
１，３１，４１ 温度調整装置
２ エンジン冷却水回路（第１温調回路または第２温調回路、パワートレイン冷却水回路）
３ 電池冷却水回路（第１温調回路または第２温調回路）
４ エンジン（第１車載機器または第２車載機器、パワートレイン）
５ 走行用電池（第１載機器または第２車載機器）
１６ 混合弁
２０ 混合制御部
２０ａ 目標流出温度算出部
２０ｂ 流量比算出部
２０ｃ 開度補正係数算出部
２０ｄ 目標流量比算出部
２０ｆ 安定化判定部
２０ｇ PID制御部（フィードバック制御部）
２０ｉ 目標開度算出部
２０ｊ 弁駆動部
２１ 弁開度センサ（弁開度検出部）
２２ エンジン側流入温度センサ（第１流入温度検出部）
２３ 電池側流入温度センサ（第２流入温度検出部）
２４ 流出温度センサ（流出温度検出部）
３２ 空調コア冷却水回路（第１温調回路または第２温調回路）
３７ 空調コア側流入温度センサ（第１流入温度検出部）
２ エンジン冷却水回路（第１温調回路または第２温調回路、パワートレイン冷却水回路）
３ 電池冷却水回路（第１温調回路または第２温調回路）
４ エンジン（第１車載機器または第２車載機器、パワートレイン）
５ 走行用電池（第１載機器または第２車載機器）
１６ 混合弁
２０ 混合制御部
２０ａ 目標流出温度算出部
２０ｂ 流量比算出部
２０ｃ 開度補正係数算出部
２０ｄ 目標流量比算出部
２０ｆ 安定化判定部
２０ｇ PID制御部（フィードバック制御部）
２０ｉ 目標開度算出部
２０ｊ 弁駆動部
２１ 弁開度センサ（弁開度検出部）
２２ エンジン側流入温度センサ（第１流入温度検出部）
２３ 電池側流入温度センサ（第２流入温度検出部）
２４ 流出温度センサ（流出温度検出部）
３２ 空調コア冷却水回路（第１温調回路または第２温調回路）
３７ 空調コア側流入温度センサ（第１流入温度検出部）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
