JP6344556B2 - ハイブリッド車両のバッテリ暖房装置 - Google Patents
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Description
ところで、車両に搭載のバッテリパックは、低温時、出力が低下することは知られている。そのため、ハイブリッド車両では、低温時、ヒータ素子で加温された空気をバッテリパックの内部へ供給して、内部のバッテリモジュールを暖めるようにしている。
そこで、本発明の目的は、エンジン周囲を通過した空気で、効率良くバッテリが暖められるハイブリッド車両のバッテリ暖房装置を提供する。
それ故、バッテリは、バッテリ周囲を通過した空気の再循環により、効率良く加温できる。特に、戻り路を車両前方に設けられたエンジンから車両後方へ延びる排気管に沿わせたことにより、エンジン前方に戻るまでの経路を利用して、戻る空気をエンジン廃熱で車両後方から前方に亘って加熱することができ、エンジンの廃熱を十分に活用したバッテリパックの暖房を行うことができる。
図1は、本発明を適用したハイブリッド車両を示している。ハイブリッド車両は、前部にエンジンルーム3を有し、中央部に車室5を有した車体1を備える。エンジンルーム3内には、エンジン7や、図示はしないが同エンジン7で駆動される発電機などが収められている。むろん、エンジン7には、インテークマニホルド(図示しない)やエキゾーストマニホルド(図示しない)やエキゾーストマニホルドから車両後方へ延びる排気管7aや触媒(図示しない)などが付いている。
またハイブリッド車両には、例えばマイクロコンピュータで構成された制御部19が搭載されている。制御部19には、車両の運転状態を代表するエンジン回転数およびスロットル開度、さらにはバッテリ電力量などに基づき、例えばEV走行モード、シリーズ走行モード、パラレル走行モードといった各種走行モードを実行する制御が設定されている。ちなみに、ここでのEV走行モードは、例えば低負荷走行のとき、バッテリパック13に蓄えられた電力でモータ15を駆動して走行する走行モードで、シリーズ走行モードは、バッテリパック13の電力量の低下あるいは高電力が求められるとき、エンジン7で発電機(図示しない)を駆動し、発生する電力でモータ15を駆動して走行する走行モードで、パラレル走行モードは、例えば高負荷走行のとき、エンジン7の駆動力で走行し、そのエンジン走行をモータ15の駆動力でアシストする走行モードをいう。
図1および図3を参照してバッテリ暖房装置21の主要な構成を説明すると、23aは、バッテリパック13を取り囲むフロア5a下面とアンダカバー13aの周縁部とを固定している固定部分のうち、例えば車両前部に設けられた廃熱導入口、23bは、同じく例えば車両後部に設けられた廃熱導出口を示す。
詳しくはバッテリ暖房モードでは、廃熱導入口23aを開(切換口35:閉)、廃熱導出口23bと戻り路27の後端部とを連通する側に切換えるモードにする。またグリルシャッタ31は閉にし、閉空間下で、エンジンルーム3内の空気がバッテリパック13の周囲を循環するようにしている。ちなみに、暖房許可温度値を、複数段階に設定し、さらに開度が複数段で設定可能なグリルシャッタ31を用いて、しきい値たる複数段階の暖房許可温度値に応じて、グリルシャッタ31の開度を可変することも考えられる。また、外気温がバッテリ温度よりも高い場合は、グリルシャッタ31を開、廃熱導入口23aを開(切換口35:閉)、廃熱導出口23bと戻り路27の後端部とを連通する側に切換えるモードとして、外気温を取り込むようにしてもよい。
図2を参照して同制御を詳細に説明すると、ステップS1においては、バッテリ温度センサ39からバッテリ温度(バッテリモジュール温度)Tbを検出し、続くステップS3においては、導入空気温度センサ41からエンジンルーム3内の空気温度Tinを検出する。
このときは、バッテリ温度は上昇しているので(外気温を上回る)、エンジン7の廃熱によるバッテリパック13の暖房は必要でない。
極低温下で高速走行中のハイブリッド車両は、バッテリ温度Tbの適切な温度での維持が困難な状況にある。このため、通常時とは異なり、バッテリ温度Tbは、外気温やバッテリ暖房許可温度Thより低くなる。そのため、ステップS5からステップS9へ進む。
この制御に伴い、図3に示されるようにエンジンルーム3、廃熱導入路25、バッテリパック13周囲の間隙、戻り路27は、外部と断たれた閉空間になる。この閉空間下において、ラジエータファン9aの作動により、図3中の矢印に示されるようにエンジン周囲を通過した空気は、廃熱導入路25を通じて、廃熱導入口23aからバッテリパック13の周囲へ導かれる。この空気が、バッテリケース14aとフロア5aやアンダカバー13aとの間隙を通過する間に熱交換が行われ、エンジン廃熱でバッテリケース14a内のバッテリモジュール14bを暖める。
エンジンルーム3に戻った空気は、エンジン7の周囲を通過する際に、再び加熱される。そして、再びバッテリパック13へ導かれて、バッテリパック13の周囲を循環するという、サイクルが繰り返される。
それ故、ハイブリッド車両の極低温環境下におけるバッテリ出力の低下を抑えることができ、車両の走行性能の低下を抑えることができる。特に、バッテリ暖房が要求されるとき(外気温がバッテリ温度以下のとき)、グリルシャッタ31を用いて、エンジンルーム3、廃熱導入路25、バッテリパック13周囲の間隙、戻り路27を閉空間としたことにより、エンジン7の廃熱を最も有効にバッテリパック13に伝えることができる。
そのうえ、バッテリパック13の暖房の要求がないとき、エンジンルーム3内のエンジン廃熱を外部(大気)へ導出させるようにしたことにより、バッテリパック暖房の必要がない通常時は、バッテリパック13の温度上昇が抑えられる。そのため、バッテリ暖房は、通常時と両立できる。特にエンジンルーム3と戻り路27の出口側を連通する廃熱導入ダンパー37と、戻り路27の車両後方側を大気に開放する排気ダンパー29とを用いて、戻り路27を逆方向から流通させるという手法でエンジンの廃熱を外部へ導出させたので、エンジン7からの廃熱をバッテリパック13に当てることなく車外へ排出することができる。
例えば一実施形態では、バッテリ暖房(加温)が要求されるときとして、極低温時の高速走行を一例に挙げたが、これに限らず、他のバッテリ暖房と必要するときでも構わない。また一実施形態では、ヒータ素子を用いてバッテリパック内部を暖める装置を有するハイブリッド車両を挙げたが、同装置の無いハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。
7 エンジン
7a 排気管
9a,11 ラジエータファン,グリル(送風部)
11a 開口部
13 バッテリパック(バッテリ)
15 モータ(走行用モータ)
19 制御部
25 廃熱導入路
27 戻り路
29 排気ダンパー(第2ダンパー部)
31 グリルシャッタ(開閉シャッタ部)
37 廃熱導入ダンパー(第1ダンパー部)
41 導入空気温度センサ(バッテリ温度検出部)
42 外気温センサ(外気温検出部)
Claims (4)
- 車両前方に設けられたエンジン、前記エンジンへ送風する送風部および走行用モータを駆動するバッテリが設けられたハイブリッド車両のバッテリ暖房装置において、
前記送風部によって送風され前記エンジンの周囲を通過した空気を前記バッテリの周囲へ導く廃熱導入路と、
前記バッテリの周囲を通過した空気を前記エンジンの送風方向風上側へ戻す戻り路と、
前記エンジンから車両後方へ延びる排気管と、
を具備し、
前記戻り路は、車両後方から車両前方に亘って前記排気管に沿って隣接される
ことを特徴するハイブリッド車両のバッテリ暖房装置。 - 外気温を検出する外気温検出部と、
前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出部とを更に具備し、
前記送風部は、
前記エンジンへ走行風を導く走行風導入部と、
前記外気温が前記バッテリの温度以下のとき、前記走行風導入部を閉じる開閉シャッタと、
を有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バッテリ暖房装置。 - 前記廃熱導入路に設けられ、前記エンジンの周囲を通過した空気の流れる方向を切り換える第1ダンパー部と、
前記第1ダンパー部を制御する制御部と、を更に具備し、
前記制御部は、
前記バッテリの温度が所定温度未満のとき、前記エンジンの周囲を通過した空気を前記バッテリの周囲へ導くように前記第1ダンパー部を制御し、
前記バッテリの温度が所定温度以上のとき、前記エンジンの周囲を通過した空気を前記戻り路へ導くように前記第1ダンパー部を制御することを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車両のバッテリ暖房装置。 - 前記戻り路の車両後方側に設けられ、前記戻り路と大気との間を開閉する第2ダンパー部を更に具備し、
前記制御部は、
前記バッテリの温度が所定温度未満のとき、前記第2ダンパー部を閉じるよう制御し、
前記バッテリの温度が所定温度以上のとき、前記第2ダンパー部を開放するよう制御する
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バッテリ暖房装置。
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