JP7094907B2 - バッテリ昇温装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関とともに車両に搭載されたモータの電源であるバッテリを昇温するバッテリ昇温装置に関し、特にバッテリの充電中に昇温を行うバッテリ昇温装置に関する。
ハイブリッド車両や電気自動車などに用いられるバッテリは、低温状態において性能が低下することが知られている。例えば、低温状態で充電を行うと、充電効率が低下することによって、充電時間が増加するとともに充電量が低下し、ひいてはモータによる走行距離の減少や電費の悪化の原因になる。このため、従来、充電中にバッテリを昇温するバッテリ昇温装置が知られており、例えば特許文献１に記載されている。
このバッテリ昇温装置は、モータ及びエンジンを搭載したプラグイン式のハイブリッド車両に適用されており、電動の第１ポンプの運転により、エンジンを冷却する冷却水が循環する第１冷却水回路と、第１冷却水回路に第１切替弁を介して並列に接続された第２冷却水回路を備えている。第２冷却水回路には、上流側から順に、電動の第２ポンプと、冷却水を加熱する電気ヒータと、冷却水との熱交換によって車両の暖房用の空気を加温するヒータコアが設けられている。また、第２冷却水回路のヒータコアよりも下流側には、第２切替弁を介してバッテリ暖機回路が並列に接続され、このバッテリ暖機回路はバッテリに通されている。
このバッテリ昇温装置では、エンジンを停止した状態で、外部電源によりバッテリを充電する場合、検出されたバッテリの温度が所定温度以下のときには、バッテリを昇温するために次の制御が行われる。すなわち、第１及び第２切替弁を制御することによって、第１冷却水回路、第２冷却水回路及びバッテリ暖機回路を互いに接続し、第２冷却水回路の電気ヒータを作動させるとともに、第１及び第２ポンプの運転を開始する。これにより、電気ヒータで加熱された冷却水が、第２冷却水回路からバッテリ暖機回路に流入し、バッテリを通って流れることにより、バッテリが昇温（暖機）される。
特開２００９－２２４２５６号公報
上述したように、従来のバッテリ昇温装置では、バッテリの充電中、バッテリ温度が所定温度以下のときに、電気ヒータを駆動し、冷却水を加熱することによって、バッテリが昇温される。すなわち、バッテリ温度が所定温度以下である限り、他のデバイスの温度状況などにかかわらず、電気ヒータが駆動されるため、電力が余分に消費されてしまい、電費の悪化を招く。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、充電中のバッテリの昇温を、電気ヒータ以外の熱を可能な限り利用しながら有効に行い、電費を向上させることができるバッテリ昇温装置を提供することを目的とする。
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関２と充電可能なバッテリ３１を電源とするモータ４を搭載した車両において、内燃機関２を停止した状態でのバッテリ３１の充電中、バッテリ３１を昇温するバッテリ昇温装置であって、ウォータポンプ（実施形態における（以下、本項において同じ）第１ウォータポンプ１６）の運転により冷却水が内燃機関２を通って循環する冷却水回路（主回路１１）と、冷却水回路に並列に接続され、冷却水がバッテリ３１を通って流れる第１バッテリ回路４１と、冷却水回路及び第１バッテリ回路４１を互いに接続する接続位置と、遮断する遮断位置とに切り替えられる第１切替手段（第２流量制御弁４４）と、バッテリ３１の温度（バッテリ温度ＴＢＡＴ）を検出するバッテリ温度センサ５３と、内燃機関２の冷却水の温度を、機関冷却水温度（エンジン水温ＴＷＥ）として検出する機関冷却水温度センサ（エンジン水温センサ５１）と、バッテリ３１の充電中、検出されたバッテリ温度ＴＢＡＴが所定温度ＴＲＥＦ以下で、かつ検出された機関冷却水温度がバッテリ温度ＴＢＡＴよりも高いときに、第１切替手段を接続位置に制御し、冷却水回路内の冷却水を第１バッテリ回路４１に導入することによって、バッテリ３１を昇温する第１昇温制御を実行する昇温制御手段（ＥＣＵ１０、図３のステップ２～４）と、冷却水回路に並列に接続され、内燃機関２から流出した冷却水が循環する蓄熱器回路３４と、蓄熱器回路３４に設けられ、冷却水を貯留することにより、冷却水の熱を蓄える蓄熱器３３と、蓄熱器回路３４の蓄熱器３３よりも下流側に並列に接続され、冷却水がバッテリ３１を通って流れる第２バッテリ回路４２と、蓄熱器回路３４及び第２バッテリ回路４２を互いに接続する接続位置と、遮断する遮断位置とに切り替えられる第２切替手段（第３三方弁４０）と、蓄熱器３３の冷却水の温度を、蓄熱器冷却水温度（蓄熱器水温ＴＷＥＳＴ）として検出する蓄熱器冷却水温度センサ（蓄熱器水温センサ５２）と、を備え、昇温制御手段は、バッテリ３１の充電中、バッテリ温度ＴＢＡＴが所定温度ＴＲＥＦ以下で、かつ検出された蓄熱器冷却水温度がバッテリ温度ＴＢＡＴよりも高いときに、第２切替手段を接続位置に制御し、蓄熱器３３内の冷却水を第２バッテリ回路４２に導入することによって、バッテリ３１を昇温する第２昇温制御を実行する（図３のステップ２、５、６）とともに、第１昇温制御を第２昇温制御に優先して実行する（図３のステップ２～６）ことを特徴とする。
この車両には、内燃機関と、充電可能なバッテリを電源とするモータが搭載されている。また、本発明のバッテリ昇温装置は、ウォータポンプの運転により冷却水が内燃機関を通って循環する冷却水回路と、冷却水回路に並列に接続され、冷却水がバッテリを通って流れる第１バッテリ回路を備えており、冷却水回路と第１バッテリ回路との接続／遮断が第１切替手段によって切り替えられる。
このバッテリ昇温装置によれば、内燃機関を停止した状態でのバッテリの充電中、検出されたバッテリ温度が所定温度以下で、かつ検出された機関冷却水温度（内燃機関の冷却水温度）がバッテリ温度よりも高いときに、第１昇温制御が実行される。この第１昇温制御では、第１切替手段を接続位置に制御し、冷却水回路内の冷却水を第１バッテリ回路に導入することによって、バッテリを昇温する。これにより、前述した従来の装置と異なり、充電中のバッテリの昇温を、電気ヒータを用いることなく内燃機関の冷却水の熱を利用しながら、有効に行うことができ、電費を向上させることができる。
なお、上述した、バッテリ温度が所定温度以下で、かつ機関冷却水温度がバッテリ温度よりも高いという第１昇温制御の実行条件は、例えば、バッテリの充電の直前まで、内燃機関の動力による車両の走行（エンジン走行）が行われたような場合に成立する。また、内燃機関の冷却水は全体としての熱容量が大きいので、機関冷却水温度とバッテリ温度との差が比較的小さい場合でも、バッテリの昇温を有効に行うことができる。
また、この構成によれば、バッテリ昇温装置は、冷却水回路に並列に接続され、内燃機関から流出した冷却水が循環する蓄熱器回路と、蓄熱器回路に設けられ、冷却水を貯留し、その熱を蓄える蓄熱器と、蓄熱器回路に並列に接続され、冷却水がバッテリを通って流れる第２バッテリ回路をさらに備えており、蓄熱器回路と第２バッテリ回路との接続／遮断が第２切替手段によって切り替えられる。
このバッテリ昇温装置によれば、バッテリの充電中、検出されたバッテリ温度が所定温度以下で、かつ検出された蓄熱器冷却水温度（蓄熱器の冷却水温度）がバッテリ温度よりも高いときに、第２昇温制御が実行される。この第２昇温制御では、第２切替手段を接続位置に制御し、蓄熱器内の冷却水を第２バッテリ回路に導入することによって、バッテリを昇温する。これにより、第２昇温制御においても、充電中のバッテリの昇温を、電気ヒータを用いることなく蓄熱器内の冷却水の熱を利用しながら、有効に行うことができ、電費を向上させることができる。
また、前述したように、本発明では、内燃機関を停止した状態でバッテリの充電が行われるため、充電の開始時に、第１昇温制御の実行条件が成立した場合でも、内燃機関の冷却水の温度が低下する結果、第１昇温制御によるバッテリ昇温が不可能になるおそれがある。一方、蓄熱器内の冷却水は、保温されているため、バッテリの充電中に大きな温度低下が生じるおそれがない。
以上のような観点に基づき、この構成によれば、第１昇温制御を第２昇温制御に優先して実行するので、第１昇温制御により、冷却水回路内の冷却水の熱を最大限、有効に利用し、バッテリ昇温を行うことができる。また、第１昇温制御によってバッテリ温度が所定温度を超え、バッテリ昇温が達成された場合には、第２昇温制御は実行されないので、使用されなかった蓄熱器内の冷却水を、その後の内燃機関の冷間始動時などに供給し、暖機の促進に有効に用いることができる。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のバッテリ昇温装置において、昇温制御手段は、第１昇温制御において、ウォータポンプによる冷却水の流量を所定の最大流量に制御することを特徴とする。
本発明では、内燃機関を停止した状態でバッテリの充電を行うことが前提になっている。このため、充電の開始時に、機関冷却水温度がバッテリ温度よりも高いという条件が成立した場合でも、その後、時間が経過するにつれて、内燃機関の冷却水の温度が低下する結果、この条件が成立しなくなり、冷却水の熱を利用したバッテリ昇温が不可能になるおそれがある。このような観点に基づき、この構成によれば、第１昇温制御において、ウォータポンプによる冷却水の流量を所定の最大流量に制御することで、バッテリの昇温が促進されるので、冷却水の熱を最大限、有効に利用しながら、バッテリ昇温を行うことができる。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のバッテリ昇温装置において、昇温制御手段は、第２昇温制御において、バッテリ温度ＴＢＡＴが機関冷却水温度になるように、ウォータポンプによる冷却水の流量を制御することを特徴とする。
上記のように第１昇温制御を第２昇温制御に優先して実行する場合、第１昇温制御の終了時には、機関冷却水温度がバッテリ温度にほぼ一致した状態になっている。この構成によれば、そのように両温度がほぼ一致した状態から、第２昇温制御が開始されるとともに、第２昇温制御において、バッテリ温度が機関冷却水温度になるように、ウォータポンプによる冷却水の流量が制御される。すなわち、それまでに一致していたバッテリ温度と機関冷却水温度との関係が保たれるように、冷却水の流量が制御される。これにより、例えば、蓄熱器内の冷却水が内燃機関に急速に供給されることがなくなり、バッテリにおける冷却水との熱交換が十分に行われるので、蓄熱器内の冷却水の熱を効率良く利用しながら、バッテリ昇温を良好に行うことができる。
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載のバッテリ昇温装置において、冷却水回路の第１バッテリ回路４１との接続部よりも上流側に設けられ、冷却水回路内の冷却水を加熱するための電気ヒータ３７をさらに備え、昇温制御手段は、第１昇温制御及び／又は第２昇温制御を実行した後、バッテリ温度ＴＢＡＴが所定温度ＴＲＥＦを超えていないときに、電気ヒータ３７を作動させるとともに第１切替手段を接続位置に制御することにより、電気ヒータ３７で加熱された冷却水回路内の冷却水を第１バッテリ回路４１に導入することによって、バッテリ３１を昇温する第３昇温制御を実行すること（図３のステップ２～７）を特徴とする。
この構成によれば、バッテリ昇温装置は、冷却水回路の第１バッテリ回路との接続部よりも上流側に設けられ、冷却水回路内の冷却水を加熱するための電気ヒータをさらに備える。このバッテリ昇温装置によれば、第１昇温制御及び／又は第２昇温制御を実行した後、バッテリ温度が所定温度を超えていないときに、第３昇温制御が実行される。この第３昇温制御では、電気ヒータを作動させるとともに第１切替手段を接続位置に制御することにより、電気ヒータで加熱された冷却水回路内の冷却水を第１バッテリ回路に導入することによって、バッテリを昇温する。これにより、第１昇温制御及び／又は第２昇温制御によってバッテリ昇温が達成されない場合に限り、電気ヒータを用いてバッテリ昇温を確実に達成することができる。
本発明の一実施形態によるバッテリ昇温装置を含むハイブリッド車両の冷却昇温装置を模式的に示す図である。 図１の冷却昇温装置における制御装置を示すブロック図である。 図２の制御装置で実行されるバッテリ昇温制御処理を示すフローチャートである。 第１昇温制御における冷却昇温装置内での冷却水の流れを説明するための図である。 第２昇温制御における冷却昇温装置内での冷却水の流れを説明するための図である。 第３昇温制御における冷却昇温装置内での冷却水の流れを説明するための図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態によるバッテリ昇温装置を含むハイブリッド車両の冷却昇温装置を模式的に示している。
同図に示すように、このハイブリッド車両（以下「車両」という）は、動力源である内燃機関２及びモータ４や、車両の機械動力を電力に変換し、発電を行うジェネレータ５、モータ４の電源である充放電可能なバッテリ３１などを備えている。
冷却昇温装置１は、車両の上記のデバイスなどを状況に応じて冷却又は昇温するものである（以下、この「冷却又は昇温」を適宜「冷却など」という）。冷却昇温装置１は、内燃機関（以下「エンジン」という）２を冷却などするための冷却水（例えばＬＬＣ (Long Life Coolant)）が循環する機関冷却回路３と、モータ４及びジェネレータ５を冷却などするための冷媒としてのオイル（例えばＡＴＦ(Automatic Transmission fluid)）が循環するＭＧ（モータジェネレータ）冷却回路６と、これらの冷却水とオイルとの間で熱交換を行うための熱交換器７と、バッテリ３１を冷却などするための冷却水が循環するバッテリ冷却回路３２などを備えている。
機関冷却回路３は、冷却水が常時、循環する主回路１１と、ラジエータ８を有し、エンジン２とラジエータ８の間で冷却水を循環させるラジエータ回路１２と、熱交換器７を有し、エンジン２から熱交換器７に流出した冷却水を主回路１１に戻すための熱交換器用流路１３と、熱交換器用流路１３に設けられ、冷却水の流路を切り換えるための第１三方弁１４と、蓄熱器３３を有し、蓄熱器３３に蓄えられた高温の冷却水をエンジン２に供給するための蓄熱器回路３４などを備えている。
主回路１１の一端部は、エンジン２のウォータジャケット（図示せず）の冷却水出口に接続され、他端部は冷却水入口に接続されている。主回路１１の下流部には、下流側（エンジン２側）から順に、電動の第１ウォータポンプ１６と開閉弁１７が設けられている。第１ウォータポンプ１６は、流量が可変に構成されている。
また、主回路１１には、上流側から順に、第２三方弁３５、電動の第２ウォータポンプ３６、電気ヒータ３７及びヒータコア３８などが設けられている。第２三方弁３５は、主回路１１の上流部を、主回路１１の下流部と、主回路１１をバイパスするバイパス流路１８とに、切り替えて接続するように構成されている。第２ウォータポンプ３６は、第１ウォータポンプ１６と同様、流量が可変に構成されている。
ヒータコア３８は、主回路１１内の冷却水との熱交換によって、車両の暖房用の空気を加熱するためのものである。電気ヒータ３７は、冷却水の温度が低いためにヒータコア３８による空気の加熱不足が生じる場合に、冷却水を加熱する。また、電気ヒータ３７は、本実施形態では、充電中のバッテリ３１を昇温するのに用いられる。
ラジエータ回路１２は、上流部１２ａ及び下流部１２ｂなどを有する。上流部１２ａの一端部はエンジン２の冷却水出口に接続され、他端部は主回路１１の開閉弁１７の上流側に接続されており、下流部１２ｂは、主回路１１の下流部と共用されている。
上流部１２ａには、上流側から順に、ラジエータ８とサーモスタット９が配置されている。サーモスタット９は、サーモ流路１２ｃを介してエンジン２の冷却水出口に接続されており、冷却水の温度が上昇し、所定温度（例えば９０℃）に達したときに、ラジエータ回路１２を開くように構成されている。これに伴い、エンジン２の冷却水出口から流出した高温の冷却水は、ラジエータ回路１２の上流部１２ａ、ラジエータ８、サーモスタット９及び下流部１２ｂを順に流れ、冷却水入口を介してエンジン２に戻り、ラジエータ８を流れる際、冷却水の熱がラジエータ８から外部に放熱される。
熱交換器用流路１３は、一端部が第１三方弁１４に接続され、熱交換器７内を通って延びるとともに、他端部が主回路１１のヒータコア３８と開閉弁１７の間に接続されている。この構成では、エンジン２から第１三方弁１４を介して熱交換器用流路１３に流入した冷却水は、熱交換器７を通って主回路１１に流入する。
また、蓄熱器回路３４は、主回路１１に並列に接続されており、主回路１１の第２三方弁３５よりも上流側から分岐するとともに、主回路１１の第１ウォータポンプ１６と開閉弁１７の間に合流している。蓄熱器回路３４には、上流側から順に、冷却水の流量を調整するための第１流量制御弁３９、蓄熱器３３及び第３三方弁４０が設けられている。蓄熱器３３は、内外の二重構造を有し、エンジン２の運転時に昇温された冷却水を断熱状態で貯留し、保温するとともに、暖機運転時にエンジン２に供給し、暖機を促進する。また、蓄熱器３３は、本実施形態では、充電中のバッテリ３１を昇温するのに用いられる。
また、ＭＧ冷却回路６は、モータ用流路２１、ジェネレータ用流路２２、送り流路２３及び戻り流路２４を有する。モータ用流路２１は、モータ４に通され、モータ用オイルポンプ２５を有し、両端部において、送り流路２３及び戻り流路２４に接続されている。ジェネレータ用流路２２は、ジェネレータ５に通され、ジェネレータ用オイルポンプ２６を有し、両端部において、送り流路２３及び戻り流路２４に、モータ用流路２１と並列に接続されている。送り流路２３は、熱交換器７のオイル入口に接続され、戻り流路２４は、熱交換器７のオイル出口に接続されている。
以上の構成のＭＧ冷却回路６では、モータ用オイルポンプ２５が駆動されると、モータ４から流出したオイルは、モータ用流路２１及び送り流路２３を介して熱交換器７に流入し、その内部を通って流出した後、戻り流路２４及びモータ用流路２１を介して、モータ用オイルポンプ２５に戻る。同様に、ジェネレータ用オイルポンプ２６が駆動されると、ジェネレータ５から流出したオイルは、ジェネレータ用流路２２及び送り流路２３を介して、熱交換器７に流入し、その内部を通って流出した後、戻り流路２４及びジェネレータ用流路２２を介して、ジェネレータ用オイルポンプ２６に戻る。そして、このようにオイルが循環する際、熱交換器７において、オイルと、熱交換器用流路１３を介して流入する冷却水との間で、熱交換が行われる。
バッテリ冷却回路３２は、第１バッテリ回路４１、第２バッテリ回路４２、及びバッテリ用のラジエータ回路４３を有する。第１バッテリ回路４１は、主回路１１に並列に接続されており、主回路１１のヒータコア３８の下流側から分岐し、バッテリ３１に通されるとともに、主回路１１の上記分岐部の下流側に合流している。第１バッテリ回路４１には、冷却水の流量を調整するための第２流量制御弁４４が設けられている。
第２バッテリ回路４２は、蓄熱器回路３４に並列に接続されており、第３三方弁４０に接続され、バッテリ３１に通されるとともに、その下流側の部分は、第１バッテリ回路４１の下流部と共用されている。第３三方弁４０は、蓄熱器回路３４の上流部を、蓄熱器回路３４の下流部と第２バッテリ回路４２に、切り替えて接続するように構成されている。
ラジエータ回路４３は、第１バッテリ回路４１に、バッテリ３１をバイパスするように並列に接続されている。ラジエータ回路４３には、上流側から順に、第４三方弁４５、電動の第３ウォータポンプ４６、バッテリ用のラジエータ４７、ＤＣ／ＤＣコンバータ４８及び充電器４９が設けられている。第４三方弁４５は、ラジエータ回路４３の充電器４９の下流側に接続されている。
以上のように構成されたバッテリ冷却回路３２では、第２流量制御弁４４が開弁すると、その開度に応じて、主回路１１から第１バッテリ回路４１に冷却水が導入され、バッテリ３１を通って循環する。これにより、冷却水とバッテリ３１との温度関係に応じて、バッテリ３１が冷却水によって昇温又は冷却される。また、第３三方弁４０が第２バッテリ主回路４２側に切り替えられると、蓄熱器３３内の高温の冷却水が蓄熱器回路３４から第２バッテリ回路４２に導入されることによって、バッテリ３１が昇温される。
さらに、第４三方弁４５がラジエータ４７側に切り替えられ、第３ウォータポンプ４６が駆動されると、バッテリ冷却回路３２内の冷却水がラジエータ回路４３に送出される。これにより、冷却水の熱がラジエータ４７から外部に放熱されるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ４８及び充電器４９が冷却される。
また、この冷却昇温装置１では、各種のデバイスの温度状態を検出するためのセンサが、次のように設けられている。具体的には、エンジン２には、その冷却水出口付近における冷却水の温度（以下「エンジン水温ＴＷＥ」という）を検出するエンジン水温センサ５１が設けられ、蓄熱器３３には、その出口付近における冷却水の温度（以下「蓄熱器水温ＴＷＥＳＴ」という）を検出する蓄熱器水温センサ５２が設けられ、バッテリ３１には、その出口付近における冷却水の温度を、バッテリ温度ＴＢＡＴとして検出するバッテリ温度センサ５３が設けられている。それらの検出信号は、ＥＣＵ１０（電子制御ユニット）に出力される（図２参照）。
ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ１０は、上述した各種の温度センサ５１～５３の検出信号などに応じて、上述した冷却昇温装置１の各種のデバイス（第１～第３ウォータポンプ１６、３６、４６、第１及び第２流量制御弁３９、４４、開閉弁１７、第１～第４三方弁１４、３５、４０、４５、モータ用及びジェネレータ用オイルポンプ２５、２６など）を制御することによって、冷却昇温装置１を制御する。
また、ＥＣＵ１０は、本実施形態では特に、バッテリ３１の充電中、図２に示すデバイスなどを制御することによってバッテリ３１の昇温を制御するバッテリ昇温制御処理を実行する。
図３は、このバッテリ昇温制御処理を示す。本処理は、例えば所定の周期で繰り返し実行される。まず、そのステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、バッテリ充電フラグＦ＿ＣＨＧが「１」であるか否かを判別する。このバッテリ充電フラグＦ＿ＣＨＧは、エンジン２を停止した状態で、外部電源によるバッテリ３１の充電を実行しているときに、「１」にセットされるものである。このステップ１の答えがＮＯで、そのようなバッテリ３１の充電中でないときには、そのまま本処理を終了する。
ステップ１の答えがＹＥＳで、バッテリ３１の充電中のときには、検出されたバッテリ温度ＴＢＡＴが所定温度ＴＲＥＦよりも高いか否かを判別する（ステップ２）。この所定温度ＴＲＥＦは、バッテリ３１の所要の充電性能を確保することが可能なバッテリ３１の温度の下限値（例えば－１０℃）に設定されている。この答えがＹＥＳのときには、バッテリ３１の所要の充電性能が確保されており、バッテリ３１を昇温する必要がないとして、そのまま本処理を終了する。
一方、ステップ２の答えがＮＯで、バッテリ温度ＴＢＡＴが所定温度ＴＲＥＦ以下のときには、検出されたエンジン水温ＴＷＥがバッテリ温度ＴＢＡＴよりも高いか否かを判別する（ステップ３）。この答えがＹＥＳで、エンジン水温ＴＷＥ＞バッテリ温度ＴＢＡＴが成立しているときには、主回路１１内の冷却水によってバッテリ３１を昇温するものとして、ステップ４において第１昇温制御を実行し、本処理を終了する。
この第１昇温制御では、例えば、第１ウォータポンプ１６による冷却水の流量（第１ウォータポンプ１６の制御入力）を所定の最大流量に制御し、第１流量制御弁３９を閉弁し、第２流量制御弁４４を最大開度に制御するとともに、第２三方弁３５を主回路１１の下流側に切り替える。図４は、この第１昇温制御によって得られる冷却水の流れを示す。なお、図４及び後述する図５～図６では、冷却水が流れている流路を太線で表し、その流れの向きを矢印で示すとともに、流れていない流路を細線で表している。
図４に示すように、上述した第１昇温制御によれば、第１ウォータポンプ１６が作動していることで、エンジン２から流出した冷却水は、主回路１１を流れた後、第１バッテリ回路４１に導入され、バッテリ３１を通って流出し、さらに主回路１１を介してエンジン２に戻る。このように冷却水がバッテリ３１を通る際、冷却水との熱交換によってバッテリ３１が昇温される。
以上のように、第１昇温制御では、充電中のバッテリ３１の昇温を、電気ヒータ３７を用いることなくエンジン２の冷却水の熱を利用しながら、有効に行うことができ、電費を向上させることができる。また、第１ウォータポンプ１６による冷却水の流量を所定の最大流量に制御することによって、バッテリ３１の昇温が促進されるので、冷却水の温度が低下しないうちに、冷却水の熱を最大限、有効に利用しながら、バッテリ昇温を行うことができる。
図３に戻り、前記ステップ３の答えがＮＯのとき、すなわち、エンジン水温ＴＷＥがもともとバッテリ温度ＴＢＡＴ以下であるか、又は上記第１昇温制御の実行に伴い、エンジン水温ＴＷＥがバッテリ温度ＴＢＡＴ以下になったときには、検出された蓄熱器水温ＴＷＥＳＴがバッテリ温度ＴＢＡＴよりも高いか否かを判別する（ステップ５）。この答えがＹＥＳで、蓄熱器水温ＴＷＥＳＴ＞バッテリ温度ＴＢＡＴが成立しているときには、蓄熱器３３内の冷却水によってバッテリ３１を昇温するものとして、ステップ６において第２昇温制御を実行し、本処理を終了する。
この第２昇温制御では、例えば、第１ウォータポンプ１６を駆動し、第１流量制御弁３９を開弁し、第２流量制御弁４４を閉弁するとともに、第３三方弁４０を第２バッテリ回路４２側に切り替える。また、第１ウォータポンプ１６による冷却水の流量（第１ウォータポンプ１６の制御入力）は、バッテリ温度ＴＢＡＴがエンジン水温ＴＷＥになるように例えばフィードバック制御によって、制御される。
図５に示すように、この第２昇温制御によれば、第１ウォータポンプ１６が作動していることで、エンジン２から流出した冷却水は、蓄熱器回路３４及び蓄熱器３３を流れた後、第２バッテリ回路４２に導入され、バッテリ３１を通って流出し、さらに主回路１１を介してエンジン２に戻る。このように冷却水がバッテリ３１を通る際、冷却水との熱交換によってバッテリ３１が昇温される。
以上のように、第２昇温制御においても、充電中のバッテリ３１の昇温を、電気ヒータ３７を用いることなく蓄熱器３３内の冷却水の熱を利用しながら、有効に行うことができ、電費を向上させることができる。
また、第１昇温制御を優先し、その後に第２昇温制御を実行するので、第１昇温制御により、主回路１１内の冷却水の熱を最大限、有効に利用し、バッテリ昇温を行うことができる。さらに、第１昇温制御によってバッテリ温度ＴＢＡＴが所定温度ＴＲＥＦを超え、バッテリ昇温が達成された場合には、第２昇温制御は実行されないので、使用されなかった蓄熱器内の冷却水を、その後の内燃機関の冷間始動時などに供給し、暖機の促進に有効に用いることができる。
また、第１ウォータポンプ１６による冷却水の流量を、バッテリ温度ＴＢＡＴがエンジン水温ＴＷＥになるように制御する。これにより、蓄熱器３３内の冷却水がエンジン２に急速に供給されることがなくなり、バッテリ３１における冷却水との熱交換が十分に行われるので、蓄熱器３３内の冷却水の熱を効率良く利用しながら、バッテリ昇温を良好に行うことができる。
図３に戻り、前記ステップ５の答えがＮＯのとき、すなわち、蓄熱器水温ＴＷＥＳＴがもともとバッテリ温度ＴＢＡＴ以下であるか、又は上記第２昇温制御の実行に伴い、蓄熱器水温ＴＷＥＳＴがバッテリ温度ＴＢＡＴ以下になったときには、バッテリ昇温が未だ達成されていないため、電気ヒータ３７による加熱によってバッテリ３１を昇温するものとして、ステップ７において第３昇温制御を実行し、本処理を終了する。
この第３昇温制御では、例えば、電気ヒータ３７を作動させ、第２ウォータポンプ３６を駆動し、第１流量制御弁３９を閉弁し、第２流量制御弁４４を開弁するとともに、第２三方弁３５を主回路１１の下流部とバイパス流路１８を接続する側に切り替える。
図５に示すように、この第３昇温制御によれば、主回路１１内の冷却水は、電気ヒータ３７で加熱された状態で、第２ウォータポンプ３６により、主回路１１を流れた後、第１バッテリ回路４１に導入され、バッテリ３１を通って流出し、さらに主回路１１を介してエンジン２に戻る。冷却水がバッテリ３１を通る際、冷却水との熱交換によってバッテリ３１が昇温される。
以上のように、第３昇温制御では、電気ヒータ３７で加熱された主回路１１内の冷却水を第１バッテリ回路４１に導入することによって、バッテリ３１を昇温する。これにより、第１昇温制御及び／又は第２昇温制御によってバッテリ昇温が達成されない場合に限り、電気ヒータ３７を用いてバッテリ昇温を確実に達成することができる。
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、主回路１１と第１バッテリ回路４１との接続／遮断を切り替える第１切替手段として、流量制御弁（第２流量制御弁４４）を用い、蓄熱器回路３４と第２バッテリ回路４２との接続／遮断を切り替える第２切替手段として、三方弁（第３三方弁４０）を用いているが、２つの回路間の接続／遮断の切替が可能である限り、その任意の形式のものを採用することができる。
また、実施形態では、エンジン２の冷却水温度（エンジン水温ＴＷＥ）、蓄熱器３３の冷却水温度（蓄熱器水温ＴＷＥＳＴ）や、バッテリ３１の温度（バッテリ温度ＴＢＡＴ）を代表する温度として、各デバイスの出口付近の冷却水温度を検出しているが、これに限らず、各デバイスの内部や入口付近の冷却水温度を検出してもよい。
また、図１などに示した冷却昇温装置１の構成は、あくまで例示であり、その細部の構成を、本発明の趣旨の範囲内で変更することが可能である。
２ 内燃機関
４ モータ
１０ ＥＣＵ（昇温制御手段）
１１ 主回路（冷却水回路）
１６ 第１ウォータポンプ（ウォータポンプ）
３１ バッテリ
３３ 蓄熱器
３４ 蓄熱器回路
３７ 電気ヒータ
４０ 第３三方弁（第２切替手段）
４１ 第１バッテリ回路
４２ 第２バッテリ回路
４４ 第２流量制御弁（第１切替手段）
５１ エンジン水温センサ（機関冷却水温度センサ）
５２ 蓄熱器水温センサ（蓄熱器冷却水温度センサ）
５３ バッテリ温度センサ
ＴＷＢＡＴ バッテリ温度
ＴＷＥ エンジン水温（機関冷却水温度）
ＴＷＥＳＴ 蓄熱器水温（蓄熱器冷却水温度）
ＴＲＥＦ 所定温度

Claims (4)

  1. 内燃機関と充電可能なバッテリを電源とするモータを搭載した車両において、前記内燃機関を停止した状態での前記バッテリの充電中、当該バッテリを昇温するバッテリ昇温装置であって、
    ウォータポンプの運転により冷却水が前記内燃機関を通って循環する冷却水回路と、
    当該冷却水回路に並列に接続され、冷却水が前記バッテリを通って流れる第１バッテリ回路と、
    前記冷却水回路及び前記第１バッテリ回路を互いに接続する接続位置と、遮断する遮断位置とに切り替えられる第１切替手段と、
    前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、
    前記内燃機関の冷却水の温度を、機関冷却水温度として検出する機関冷却水温度センサと、
    前記バッテリの充電中、前記検出されたバッテリ温度が所定温度以下で、かつ前記検出された機関冷却水温度が前記バッテリ温度よりも高いときに、前記第１切替手段を前記接続位置に制御し、前記冷却水回路内の冷却水を前記第１バッテリ回路に導入することによって、前記バッテリを昇温する第１昇温制御を実行する昇温制御手段と、
    前記冷却水回路に並列に接続され、前記内燃機関から流出した冷却水が循環する蓄熱器回路と、
    当該蓄熱器回路に設けられ、冷却水を貯留することにより、冷却水の熱を蓄える蓄熱器と、
    前記蓄熱器回路の前記蓄熱器よりも下流側に並列に接続され、冷却水が前記バッテリを通って流れる第２バッテリ回路と、
    前記蓄熱器回路及び前記第２バッテリ回路を互いに接続する接続位置と、遮断する遮断位置とに切り替えられる第２切替手段と、
    前記蓄熱器の冷却水の温度を、蓄熱器冷却水温度として検出する蓄熱器冷却水温度センサと、を備え、
    前記昇温制御手段は、前記バッテリの充電中、前記バッテリ温度が前記所定温度以下で、かつ前記検出された蓄熱器冷却水温度が前記バッテリ温度よりも高いときに、前記第２切替手段を前記接続位置に制御し、前記蓄熱器内の冷却水を前記第２バッテリ回路に導入することによって、前記バッテリを昇温する第２昇温制御を実行するとともに、前記第１昇温制御を前記第２昇温制御に優先して実行することを特徴とするバッテリ昇温装置。
  2. 前記昇温制御手段は、前記第１昇温制御において、前記ウォータポンプによる冷却水の流量を所定の最大流量に制御することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ昇温装置。
  3. 前記昇温制御手段は、前記第２昇温制御において、前記バッテリ温度が前記機関冷却水温度になるように、前記ウォータポンプによる冷却水の流量を制御することを特徴とする、請求項１又は２に記載のバッテリ昇温装置。
  4. 前記冷却水回路の前記第１バッテリ回路との接続部よりも上流側に設けられ、前記冷却水回路内の冷却水を加熱するための電気ヒータをさらに備え、
    前記昇温制御手段は、前記第１昇温制御及び／又は前記第２昇温制御を実行した後、前記バッテリ温度が前記所定温度を超えていないときに、前記電気ヒータを作動させるとともに前記第１切替手段を前記接続位置に制御することにより、前記電気ヒータで加熱された前記冷却水回路内の冷却水を前記第１バッテリ回路に導入することによって、前記バッテリを昇温する第３昇温制御を実行することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のバッテリ昇温装置。
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