WO2010064509A1 - 蓄電器加温装置 - Google Patents

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WO2010064509A1
WO2010064509A1 PCT/JP2009/068623 JP2009068623W WO2010064509A1 WO 2010064509 A1 WO2010064509 A1 WO 2010064509A1 JP 2009068623 W JP2009068623 W JP 2009068623W WO 2010064509 A1 WO2010064509 A1 WO 2010064509A1
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vehicle
capacitor
mode
internal combustion
combustion engine
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PCT/JP2009/068623
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English (en)
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義久 上遠野
崇 大金
裕二 藤田
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本田技研工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a capacitor heating device that performs heating control of a capacitor included in a vehicle according to a mode set in the vehicle on which an electric motor and an internal combustion engine are mounted.
  • Vehicles such as EVs (Electric Vehicles) and HEVs (Hybrid Vehicles: Hybrid Electric Vehicles) are equipped with a battery that supplies electric power to a motor as a drive source.
  • the power storage device includes a plurality of power storage cells connected in series.
  • Secondary batteries such as a nickel metal hydride battery and a lithium ion battery, are used for an electrical storage cell.
  • the output performance of these secondary batteries depends on temperature, and decreases at high temperatures and low temperatures. For example, when a vehicle such as an EV or HEV equipped with a capacitor composed of a secondary battery is used in a cold region, particularly in winter, a sufficient output cannot be obtained from the capacitor because the power is not supplied to the motor. Can be considered. Therefore, it is desirable that a device for cooling or heating the battery is mounted on the vehicle.
  • the heating and cooling device for a vehicle electrical unit disclosed in Patent Document 1 includes a vehicle electrical unit 10 in which a battery 21 and an inverter unit 22 are housed in a main air passage 14, and main air. Connected to and shut off from the intake port 44 through which the air in the vehicle compartment 6 can be introduced into the passage 14, the exhaust port 46 that allows the air flowing through the main air passage 14 to be discharged out of the electrical unit 10, The auxiliary air passage 30 that constitutes the closed circuit 60 when connected to the main air passage 14 and the fan 40 that generates an air flow in the main air passage 14 are provided.
  • the battery 21 is cooled, as shown in FIG.
  • the air in the vehicle compartment 6 is introduced from the intake port 44 into the main air passage 14 and flows from the battery 21 toward the inverter unit 22, and then the exhaust port. 46 is discharged.
  • air is circulated in a closed circuit 60 configured by connecting the sub air passage 30 to the main air passage 14 as shown in FIG.
  • the first shutter 51 is closed and the second shutter 52 is opened.
  • an air volume smaller than a predetermined flow rate flows through the main air passage 14
  • the first shutter 51 is opened and the second shutter 52 is closed.
  • the first shutter 51 and the second shutter 52 are opened and closed by the force based on the flow of air flowing through the main air passage 14 and the weight of each shutter or the elastic force of the elastic body.
  • the EV drive source is only an electric motor, but the HEV is equipped with two drive sources, an electric motor and an internal combustion engine. Therefore, in HEV, energy required for traveling can be obtained by driving at least one drive source in accordance with the traveling state and mode. For example, both the electric motor and the internal combustion engine are driven at the time of starting or sudden acceleration, and only the electric motor is driven during low-speed cruise and only the internal combustion engine is driven during high-speed cruise to obtain necessary energy.
  • an HEV that changes the drive ratio of the electric motor and the internal combustion engine in accordance with a mode selected from a plurality of modes is also considered.
  • One of a plurality of modes is a fuel efficiency priority mode in which an electric motor is more actively used than an internal combustion engine. In terms of fuel consumption, an electric motor is generally better than an internal combustion engine. Therefore, the HEV set in the fuel consumption priority mode can travel with low fuel consumption.
  • the output performance of the capacitor that supplies power to the electric motor depends on the temperature. For this reason, even if it sets to fuel consumption priority mode in the state where the temperature of a battery is low, the situation where the desired energy required for driving
  • the heating and cooling device of Patent Document 1 determines whether or not it is necessary to heat the battery 21 based on the temperature of the battery 21, and if it is determined that heating is necessary, the fan 40 is rotated at a low speed. Drive by number. At this time, since air circulates through the closed circuit 60 in which no air enters and leaves the vehicle compartment 6, the heat generated in the inverter unit 22 warms the battery 21 through the air.
  • the heating / cooling device does not control the fan 40 according to the mode set to HEV. That is, even if this heating / cooling device is mounted on an HEV that can be set to a plurality of modes, the heating / cooling device is based on the temperature of the battery 21 without distinguishing between the fuel efficiency priority mode described above and other modes. The battery 21 is heated. For this reason, the apparatus which performs the heating control of a capacitor
  • the heat source when the battery 21 is heated is the inverter unit 22. It is considered that it takes a considerable amount of time for the heat generated in the inverter unit 22 to warm the air, and for the warmed air to raise the battery 21 to a predetermined temperature.
  • An object of the present invention is to provide a capacitor heating device that performs heating control of a capacitor included in a vehicle according to a mode set in the vehicle on which an electric motor and an internal combustion engine are mounted.
  • a capacitor warming device includes an internal combustion engine (for example, the internal combustion engine E in the embodiment) and a capacitor (for example, the embodiment).
  • an internal combustion engine for example, the internal combustion engine E in the embodiment
  • a capacitor for example, the embodiment.
  • the battery that can be driven by power from at least one of the electric motors (for example, the electric motor M in the embodiment) that is driven by the electric power as the power source.
  • An intake section for example, intake fan 115 in the embodiment
  • a temperature of the battery for example, battery temperature Tb in the embodiment
  • a first predetermined value for example, When the vehicle is less than the second threshold value Th2
  • the electric motor is more actively used than the internal combustion engine in two modes in which the drive ratios of the internal combustion engine and the electric motor are different when the vehicle is traveling.
  • suction when the vehicle is set in the other mode for example, the normal mode in the embodiment
  • an intake control unit for example, the control unit 125 in the embodiment that controls the intake unit so as to generate a suction force larger than the force.
  • the temperature of the capacitor is not less than a second predetermined value (for example, the first threshold Th1 in the embodiment) higher than the first predetermined value.
  • the intake control unit controls the intake unit so as not to suck in air for heating the battery.
  • the intake control unit when the temperature of the capacitor is equal to or higher than the first predetermined value and lower than the second predetermined value, the intake control unit is set to the one mode. Even in the set state, the intake section is controlled so as to generate the same suction force as the suction force when the other mode is set.
  • a vehicle compartment warming section (for example, the air conditioner 109 in the embodiment) that warms the interior space of the vehicle by heat generated by the internal combustion engine is provided.
  • the air intake section sucks air for heating the battery from the indoor space of the vehicle.
  • a cooling water temperature detection unit (for example, the cooling water temperature sensor 121 in the embodiment) that detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine, and the traveling of the vehicle
  • a vehicle speed detection unit (for example, a vehicle speed sensor 119 in the embodiment) for detecting the speed, and the temperature of the cooling water of the internal combustion engine detected by the cooling water temperature detection unit (for example, cooling in the embodiment)
  • the intake control unit determines whether the vehicle travel speed is set to any of the two modes.
  • the suction force corresponding to the traveling speed of the vehicle detected by the vehicle speed detection unit is derived, and the intake air is generated so as to generate the derived suction force. It is characterized by controlling the.
  • the electric storage device heating apparatus further includes a vehicle speed detection unit (for example, a vehicle speed sensor 119 in the embodiment) that detects a traveling speed of the vehicle, and the intake control unit includes the vehicle Corresponds to the traveling speed of the vehicle detected by the vehicle speed detection unit based on a map in which different suction force is set according to the traveling speed of the vehicle, regardless of which of the two modes is set. A suction force is derived, and the intake unit is controlled to generate a suction force equal to or less than the derived suction force.
  • a vehicle speed detection unit for example, a vehicle speed sensor 119 in the embodiment
  • the one mode or the other mode is set by an operation of a driver of the vehicle.
  • the vehicle includes an internal combustion engine having a drive shaft directly connected to the drive shaft of the electric motor.
  • the capacitor warming device of the invention when the temperature of the capacitor is less than the first predetermined value and is set to a mode in which the electric motor is more actively used than the internal combustion engine.
  • the air sucked by the air intake unit is heated to a desired temperature (second predetermined value) in a shorter time than in the other normal mode.
  • the heating control of the battery can be performed according to the mode set for the vehicle.
  • the block diagram which shows an example of the internal structure of the vehicle containing the condenser heating device of one Embodiment which concerns on this invention
  • a capacitor heating device is mounted on a HEV (Hybrid Electrical ⁇ Vehicle) in which an electric motor that drives an internal combustion engine and a capacitor as a power source is provided as a drive source.
  • HEV Hybrid Electrical ⁇ Vehicle
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an internal configuration of a vehicle including a capacitor heating device according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine E, an electric motor M, a transmission mechanism T, drive wheels W, a capacitor 101, an inverter (INV) 103, a battery temperature sensor (Sb) 105, and an intake duct 107.
  • Air conditioner 109, DC-DC converter 111, auxiliary power storage device 113, intake fan 115, command unit 117, vehicle speed sensor 119, cooling water temperature sensor (Sc) 121, storage unit 123, and control unit 125 is mainly provided.
  • the output voltage of the battery 101 is a high voltage (for example, 100 to 200 V), and the output voltage of the auxiliary battery 113 is a low voltage (for example, 12 V).
  • the vehicle shown in FIG. 1 is a parallel hybrid vehicle (hereinafter simply referred to as “vehicle”) having a structure in which an internal combustion engine E, an electric motor M, and a transmission mechanism T are directly connected in series.
  • vehicle a parallel hybrid vehicle
  • the driving forces of both the internal combustion engine E and the electric motor M are transmitted to the drive wheels W via the transmission mechanism T.
  • the electric motor M is driven by the electric power supplied from the battery 101 through the inverter 103.
  • the storage battery 101 is composed of a plurality of storage cells connected in series. Secondary batteries, such as a nickel metal hydride battery and a lithium ion battery, are used for an electrical storage cell.
  • Inverter 103 converts a DC voltage from battery 101 into an AC voltage and supplies a three-phase current to electric motor M.
  • the battery temperature sensor 105 detects the temperature (hereinafter referred to as “battery temperature”) Tb of the battery 101.
  • a signal indicating the battery temperature Tb detected by the battery temperature sensor 105 is input to the control unit 125.
  • the battery 101, the inverter 103, the battery temperature sensor 105, and the DC-DC converter 111 are integrated into one unit 151.
  • the intake duct 107 forms a ventilation path for air sucked from the intake port 153.
  • the intake port 153 is provided on the side of the rear seat of the vehicle as shown in FIGS. Therefore, the air in the passenger compartment is sucked into the intake duct 107.
  • the temperature of the vehicle interior space 155 is adjusted by an air conditioner 109 provided in the vehicle. Therefore, when the outside air temperature is low, the indoor space 155 is warmed by the air conditioner 109.
  • the warm air output from the air conditioner 109 uses the cooling water of the internal combustion engine E as a heat source. Therefore, idling stop is prohibited in this embodiment.
  • a unit 151 composed of a capacitor 101, an inverter 103, and a battery temperature sensor 105 is provided in the middle of the intake duct 107.
  • the air sucked from the intake port 153 flows to the exhaust port of the intake duct 107 through the internal space of the unit 151.
  • the air flow in the intake duct 107 and the unit 151 is generated by driving an intake fan 115 described later.
  • the DC-DC converter 111 steps down the output voltage of the capacitor 101 and charges the auxiliary capacitor 113.
  • the intake fan 115 is provided at the exhaust port of the intake duct 107.
  • the intake fan 115 includes a fan 161 and a motor 163 for driving the fan 161 to rotate.
  • the intake fan 115 is driven when electric power is supplied from the auxiliary battery 113 to the motor 163.
  • When the intake fan 115 is driven air in the vehicle compartment is sucked into the intake duct 107, and an air flow is generated in the intake duct 107 and the unit 151.
  • the motor 163 of the intake fan 115 is PWM (Pulse Width Modulation) controlled by the control unit 125. That is, the control unit 125 controls the rotation speed of the motor 163 by adjusting the duty ratio. If the rotation speed of the motor 163 increases, the suction force of the intake fan 115 also increases. For this reason, the control unit 125 can adjust the air flow rate in the intake duct 107 and the unit 151 by controlling the suction force of the intake fan 115 by changing the duty ratio.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the command unit 117 outputs to the control unit 125 a signal related to the setting of the mode selected by the driver of the vehicle, out of two modes in which the drive ratios of the internal combustion engine E and the electric motor M are different when the vehicle is accelerating or cruising.
  • the driver can select either “fuel efficiency priority mode” in which the electric motor M is actively used than the internal combustion engine E or “normal mode” in which the drive rate of the motor M is lower than that in the fuel efficiency priority mode. It is.
  • the vehicle speed sensor 119 detects the traveling speed (vehicle speed) of the vehicle. A signal indicating the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 119 is input to the control unit 125.
  • the cooling water temperature sensor 121 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine E (hereinafter referred to as “cooling water temperature”) Tc. A signal indicating the coolant temperature Tc detected by the vehicle speed sensor 119 is input to the control unit 125.
  • the storage unit 123 stores a map (hereinafter referred to as “vehicle speed / duty ratio map”) indicating the duty ratio with respect to the vehicle speed.
  • vehicle speed / duty ratio map (hereinafter referred to as “limit duty ratio”) is to satisfy NV (Noise Vibration) performance, which is an evaluation standard of vehicle comfort for the driver and passengers, at a predetermined level.
  • NV Noise Vibration
  • Is set to the value of FIG. 5 shows an example of the relationship between the vehicle speed and the limit duty ratio based on the vehicle speed / duty ratio map.
  • the wind noise of the fan 161 and the driving sound of the motor 163 of the intake fan 115 can contribute to a decrease in the NV performance of the vehicle. However, noise increases as the vehicle speed increases. For this reason, as shown in FIG. 5, the duty ratio is set higher as the vehicle speed increases.
  • the storage unit 123 stores a duty ratio (hereinafter referred to as “heating requirement duty ratio”) according to the magnitude relationship between the battery temperature Tb and the first threshold Th1.
  • FIG. 6 shows an example of the required heating duty ratio according to the magnitude relationship between the battery temperature Tb and the first threshold Th1.
  • the relationship between the heating request duty ratios Da and Db is “Da> Db”. Further, the heating request duty ratio does not change depending on the mode.
  • the storage unit 123 stores a duty ratio (hereinafter referred to as “duty ratio for each mode”) according to the cooling water temperature Tc and the battery temperature Tb for each mode of the fuel efficiency priority mode and the normal mode.
  • FIG. 7 shows an example of the duty ratio for each mode according to the cooling water temperature Tc and the battery temperature Tb.
  • the duty ratio by mode is (C) Dc% when the cooling water temperature Tc is less than a predetermined value Th0 (Tc ⁇ Th0) in the normal mode, and (D) The cooling water temperature Tc is in the fuel efficiency priority mode.
  • the coolant temperature Tc is the predetermined value in the fuel economy priority mode.
  • the cooling water temperature Tc is equal to or higher than the predetermined value Th0 in the fuel consumption priority mode.
  • Df% Df> Dd
  • the second threshold Th2 is lower than the first threshold Th1 (Th2 ⁇ Th1).
  • the mode-specific duty ratio is set according to the cooling water temperature Tc for the normal mode, and the mode-specific duty ratio according to both the cooling water temperature Tc and the battery temperature Tb is set for the fuel efficiency priority mode. Is set.
  • the control unit 125 derives a limit duty ratio corresponding to the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 119 based on the vehicle speed / duty ratio map stored in the storage unit 123. Further, the control unit 125 sends a signal regarding the mode setting sent from the command unit 117, a signal showing the battery temperature Tb sent from the battery temperature sensor 105, and a signal showing the cooling water temperature Tc sent from the cooling water temperature sensor 121. Based on the above, the heating request duty ratio and the mode-specific duty ratio are determined. Based on the derived three duty ratios, that is, the limit duty ratio, the required heating duty ratio, and the duty ratio for each mode, the control unit 125 controls the motor of the intake fan 115 from the auxiliary capacitor 113. The power supplied to 163 is controlled.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the control unit provided in the vehicle of this embodiment.
  • the control unit 125 derives a limit duty ratio corresponding to the vehicle speed based on the vehicle speed / duty ratio map (step S101).
  • the control unit 125 determines a heating request duty ratio from the battery temperature Tb (step S103).
  • the control unit 125 determines whether or not the mode set for the vehicle is the fuel efficiency priority mode (step S105). If the fuel efficiency priority mode is selected, the process proceeds to step S107. If the mode is normal mode, the process proceeds to step S109. .
  • step S107 the control unit 125 determines the duty ratio for each mode from the coolant temperature Tc and the battery temperature Tb.
  • step S109 the control unit 125 determines the mode-specific duty ratio from the coolant temperature Tc.
  • the control unit 125 After performing step S107 or step S109, the control unit 125 includes the limit duty ratio derived in step S101, the heating request duty ratio determined in step S103, and the mode-specific duty ratio determined in step S107 or step S109.
  • the intake fan 115 is controlled based on the lowest duty ratio. (Step S111).
  • FIG. 9 shows an example of the state of the vehicle and the change with time of each duty ratio of the present embodiment described above.
  • the example shown in FIG. 9 includes a period in which the ignition is OFF (period 0), a period from when the ignition is turned on (IG ON) to when the vehicle starts to travel (period 1), The period from the start until the mode is switched from the normal mode to the fuel efficiency priority mode (period 2), the period until the battery temperature Tb reaches the second threshold Th2 (period 3), and the cooling water temperature Tc at the predetermined value Th0.
  • a period until reaching (period 4), a period until the battery temperature Tb reaches the first threshold Th1 (period 5), and a subsequent period (period 6) are shown.
  • the vehicle is set to the normal mode, and the intake fan 115 is controlled based on the minimum mode-specific duty ratio among the three modes.
  • the vehicle is set to the fuel efficiency priority mode.
  • intake fan 115 is controlled based on the minimum limit duty ratio among the three modes. If the vehicle is set to the normal mode in period 3, the minimum duty ratio is the duty ratio for each mode.
  • the intake fan 115 is controlled based on the minimum mode duty ratio among the three modes.
  • the intake fan 115 is controlled based on the minimum limit duty ratio among the three modes.
  • the intake fan 115 is controlled based on the minimum required heating duty ratio among the three modes.
  • the upward arrow in FIG. As shown, the duty ratio is increased more than when the normal mode is set. If the duty ratio is increased, the suction force of the intake fan 115 is also increased. Therefore, a large amount of air in the indoor space 155 heated by the air conditioner 109 is sucked into the intake duct 107 and the unit 151 including the battery 101. Therefore, the battery 101 is warmed to a desired temperature by the sucked air in a shorter time than in the normal mode. As a result, the battery can supply electric power necessary for traveling of the vehicle in the fuel efficiency priority mode to the electric motor.

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Abstract

　内燃機関及び蓄電器を電源として駆動する電動機の少なくとも一方からの動力によって走行可能な車両に搭載される蓄電器加温装置は、蓄電器を加温するための空気を吸引する吸気部と、蓄電器の温度が第１の所定値未満のとき、車両の走行時における内燃機関と電動機の駆動比率が異なる２つのモードの内、内燃機関よりも電動機を積極的に利用する一方のモードに車両が設定された状態では、他方のモードに車両が設定されているときの吸引力よりも大きな吸引力を発生するよう吸気部を制御する吸気制御部とを備える。したがって、電動機及び内燃機関を搭載した車両に設定されたモードに応じて、当該車両が有する蓄電器の加温制御を行うことができる。

Description

蓄電器加温装置
　本発明は、電動機及び内燃機関を搭載した車両に設定されたモードに応じて、当該車両が有する蓄電器の加温制御を行う蓄電器加温装置に関する。
　ＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）やＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）等の車両には、駆動源としての電動機等に電力を供給する蓄電器が搭載される。蓄電器には、直列に接続された複数の蓄電セルによって構成されている。蓄電セルには、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の２次電池が用いられる。これらの２次電池の出力性能は温度に依存し、高温時及び低温時には低下する。例えば、２次電池によって構成される蓄電器を搭載したＥＶやＨＥＶ等の車両が寒冷地で特に冬季に用いられる場合、蓄電器から十分な電力が電動機に供給されないために所望の出力が得られない場合が考えられる。したがって、蓄電器を冷却又は加温する装置が車両に搭載されることが望ましい。
　特許文献１に開示された車両用電装ユニットの加温冷却装置は、図１０に示すように、主空気通路１４にバッテリ２１とインバータユニット２２を収容してなる車両用電装ユニット１０と、主空気通路１４に車室６内の空気を導入可能な吸気口４４と、主空気通路１４を流通する空気を電装ユニット１０の外へ排出可能にする排気口４６と、主空気通路１４に接続・遮断可能で、主空気通路１４に接続されたときに閉回路６０を構成する副空気通路３０と、主空気通路１４に空気の流れを生じさせるファン４０と備える。バッテリ２１の冷却時には、図１０（ａ）に示すように、吸気口４４から車室６内の空気が主空気通路１４に導入され、バッテリ２１からインバータユニット２２に向けて流した後、排気口４６から排出される。一方、バッテリ２１の加温時には、図１０（ｂ）に示すように、副空気通路３０を主空気通路１４に接続して構成される閉回路６０で空気を循環させる。
　当該加温冷却装置では、主空気通路１４に所定流量以上の風量が流れたときには、第１シャッタ５１が閉じ、第２シャッタ５２は開く。一方、主空気通路１４に所定流量よりも少ない風量が流れたときには、第１シャッタ５１が開き、第２シャッタ５２は閉じる。このように、主空気通路１４を流通する空気の流れに基づく力と、各シャッタの自重又は弾性体の弾性力により、第１シャッタ５１及び第２シャッタ５２は開閉する。
日本国特開２００５－４７４８９号公報
　ＥＶの駆動源は電動機のみであるが、ＨＥＶには電動機及び内燃機関の２つの駆動源が搭載されている。したがって、ＨＥＶでは、走行状態やモードに応じて少なくとも１つの駆動源を駆動することによって、走行に必要なエネルギーが得られる。例えば、発進時や急加速には電動機と内燃機関の双方を駆動し、低速クルーズ時には電動機のみ、高速クルーズ時には内燃機関のみを駆動して、必要なエネルギーを得ている。
　また、複数のモードの中から選択されたモードに応じて電動機と内燃機関の駆動比率を変えるＨＥＶも考えられている。複数のモードの一つに、内燃機関よりも電動機を積極的に利用する燃費優先モードが考えられる。燃費に関しては、内燃機関よりも電動機の方が一般的には良い。したがって、燃費優先モードに設定されたＨＥＶは低燃費で走行可能である。
　但し、上述したように、電動機に電力を供給する蓄電器の出力性能は温度に依存する。このため、蓄電器の温度が低い状態で燃費優先モードに設定しても、走行に必要な所望のエネルギーを電動機から得られない状況が生じ得る。この場合、蓄電器を加温する必要がある。特許文献１の加温冷却装置は、バッテリ２１の温度に基づいて、バッテリ２１を加温する必要があるか否かを判定し、加温が必要と判定した場合には、ファン４０を低回転数で運転する。このとき、車室６に対する空気の出入りがない閉回路６０を空気が循環するため、インバータユニット２２で発生した熱が空気を介してバッテリ２１を暖める。
　当該加温冷却装置は、ＨＥＶに設定されたモードに応じたファン４０の制御を行っていない。すなわち、複数のモードに設定可能なＨＥＶにこの加温冷却装置を搭載したとしても、当該加温冷却装置は、上記説明した燃費優先モードと他のモードの区別なく、バッテリ２１の温度に基づいてバッテリ２１を加温する。このため、ＨＥＶに設定されたモードに応じて蓄電器の加温制御を行う装置が望まれる。
　また、特許文献１の加温冷却装置では、バッテリ２１の加温時の熱源はインバータユニット２２である。インバータユニット２２で発生した熱が空気を暖め、暖められた空気によってバッテリ２１を所定の温度まで上げるには、相当の時間を要すると考えられる。
　本発明の目的は、電動機及び内燃機関を搭載した車両に設定されたモードに応じて、当該車両が有する蓄電器の加温制御を行う蓄電器加温装置を提供することである。
　上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の蓄電器加温装置は、内燃機関（例えば、実施の形態での内燃機関Ｅ）及び蓄電器（例えば、実施の形態での蓄電器１０１）を電源として駆動する電動機（例えば、実施の形態での電動機Ｍ）の少なくとも一方からの動力によって走行可能な車両に搭載される蓄電器加温装置であって、前記蓄電器を加温するための空気を吸引する吸気部（例えば、実施の形態での吸気ファン１１５）と、前記蓄電器の温度（例えば、実施の形態でのバッテリ温度Ｔｂ）が第１の所定値（例えば、実施の形態での第２閾値Ｔｈ２）未満のとき、前記車両の走行時における前記内燃機関と前記電動機の駆動比率が異なる２つのモードの内、前記内燃機関よりも前記電動機を積極的に利用する一方のモード（例えば、実施の形態での燃費優先モード）に前記車両が設定された状態では、他方のモード（例えば、実施の形態での通常モード）に前記車両が設定されているときの吸引力よりも大きな吸引力を発生するよう前記吸気部を制御する吸気制御部（例えば、実施の形態での制御部１２５）と、を備えたことを特徴としている。
　さらに、請求項２に記載の発明の蓄電器加温装置では、前記蓄電器の温度が前記第１の所定値よりも高い第２の所定値（例えば、実施の形態での第１閾値Ｔｈ１）以上のとき、前記吸気制御部は、前記蓄電器を加温するための空気を吸引しないよう前記吸気部を制御することを特徴としている。
　さらに、請求項３に記載の発明の蓄電器加温装置では、前記蓄電器の温度が前記第１の所定値以上かつ前記第２の所定値未満のとき、前記吸気制御部は、前記一方のモードに設定された状態であっても、前記他方のモードに設定されているときの吸引力と同じ吸引力を発生するよう前記吸気部を制御することを特徴としている。
　さらに、請求項４に記載の発明の蓄電器加温装置では、前記内燃機関で発生した熱によって前記車内の室内空間を加温する車室加温部（例えば、実施の形態でのエアコン１０９）を備え、前記吸気部は、前記蓄電器を加温するための空気を前記車両の室内空間から吸引することを特徴としている。
　さらに、請求項５に記載の発明の蓄電器加温装置では、前記内燃機関の冷却水の温度を検出する冷却水温検出部（例えば、実施の形態での冷却水温センサ１２１）と、前記車両の走行速度を検出する車速検出部（例えば、実施の形態での車速センサ１１９）と、を備え、前記冷却水温検出部によって検出された前記内燃機関の冷却水の温度（例えば、実施の形態での冷却水温センサ１２１）が所定値（例えば、実施の形態での所定値Ｔｈ０）以上のとき、前記吸気制御部は、前記車両が前記２つのモードのいずれに設定されていても、前記車両の走行速度に応じて異なる吸引力が設定されたマップに基づいて、前記車速検出部によって検出された前記車両の走行速度に対応する吸引力を導出し、当該導出した吸引力を発生するよう前記吸気部を制御することを特徴としている。
　さらに、請求項６に記載の発明の蓄電器加温装置では、前記車両の走行速度を検出する車速検出部（例えば、実施の形態での車速センサ１１９）を備え、前記吸気制御部は、前記車両が前記２つのモードのいずれに設定されていても、前記車両の走行速度に応じて異なる吸引力が設定されたマップに基づいて、前記車速検出部によって検出された前記車両の走行速度に対応する吸引力を導出し、当該導出した吸引力以下の吸引力を発生するよう前記吸気部を制御することを特徴としている。
　さらに、請求項７に記載の発明の蓄電器加温装置では、前記一方のモード又は前記他方のモードは、前記車両の運転者の操作によって設定されることを特徴としている。
　さらに、請求項８に記載の発明の蓄電器加温装置では、前記車両は、前記電動機の駆動軸と直結した駆動軸を有する内燃機関を備えたことを特徴としている。
　請求項１～８に記載の発明の蓄電器加温装置によれば、蓄電器の温度が第１の所定値未満であって、内燃機関よりも電動機を積極的に利用するモードに設定されているときには、吸気部によって吸引された空気によって、他の通常モード時よりも短い時間で所望の温度（第２の所定値）に暖められる。このように、車両に設定されたモードに応じて蓄電器の加温制御を行うことができる。
本発明に係る一実施形態の蓄電器加温装置を含む車両の内部構成の一例を示すブロック図 吸気ダクト及びユニットの車両内の配置を示す図 吸気ダクト及びユニットの車両内の配置を示す図 吸気ダクト及びユニットの車両内の配置を示す図 車速／デューティ比マップによる車速とデューティ比の関係の一例を示す図 バッテリ温度Ｔｂと第１の閾値Ｔｈ１の大小関係に応じた加温要求デューティ比の一例を示す図 冷却水温Ｔｃ及びバッテリ温度Ｔｂに応じたモード別デューティ比の一例を示す図 一実施形態の車両が備える制御部の動作を示すフローチャート 一実施形態の車両の状態及び各デューティ比の経時変化の一例を示す図 特許文献１に開示された車両用電装ユニットの加温冷却装置の冷却時（ａ）及び加温時（ｂ）の横断面図
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。以下説明する実施形態の蓄電器加温装置は、内燃機関及び蓄電器を電源として駆動する電動機が駆動源として設けられたＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）に搭載されている。
　図１は、本発明に係る一実施形態の蓄電器加温装置を含む車両の内部構成の一例を示すブロック図である。図１に示す車両は、内燃機関Ｅと、電動機Ｍと、変速機構Ｔと、駆動輪Ｗと、蓄電器１０１と、インバータ（ＩＮＶ）１０３と、バッテリ温度センサ（Ｓｂ）１０５と、吸気ダクト１０７と、エアコン１０９と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１１１と、補機用蓄電器１１３と、吸気ファン１１５と、指令部１１７と、車速センサ１１９と、冷却水温センサ（Ｓｃ）１２１と、記憶部１２３と、制御部１２５とを主に備える。なお、蓄電器１０１の出力電圧は高電圧（例えば１００～２００Ｖ）であり、補機用蓄電器１１３の出力電圧は低電圧（例えば１２Ｖ）である。
　図１に示す車両は、内燃機関Ｅと電動機Ｍと変速機構Ｔとを直列に直結した構造のパラレル式ハイブリッド車両（以下、単に「車両」という）である。この種の車両では、内燃機関Ｅ及び電動機Ｍの両方の駆動力は変速機構Ｔを介して駆動輪Ｗに伝達される。なお、電動機Ｍは、インバータ１０３を介して蓄電器１０１から供給された電力によって駆動する。
　蓄電器１０１は、直列に接続された複数の蓄電セルによって構成されている。蓄電セルには、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の２次電池が用いられている。インバータ１０３は、蓄電器１０１からの直流電圧を交流電圧に変換して、３相電流を電動機Ｍに供給する。バッテリ温度センサ１０５は、蓄電器１０１の温度（以下「バッテリ温度」という）Ｔｂを検出する。バッテリ温度センサ１０５によって検出されたバッテリ温度Ｔｂを示す信号は、制御部１２５に入力される。蓄電器１０１、インバータ１０３、バッテリ温度センサ１０５及びＤＣ－ＤＣコンバータ１１１は、１つのユニット１５１に一体化されている。
　吸気ダクト１０７は、吸気口１５３から吸入された空気の通気路を形成している。吸気口１５３は、図２～図４に示すように、車両のリアシートの脇に設けられている。したがって、吸気ダクト１０７には車室内の空気が吸入される。なお、車両の室内空間１５５の温度は、車両に設けられたエアコン１０９によって調整されている。したがって、外気温が低いときは、エアコン１０９によって室内空間１５５が暖められる。なお、エアコン１０９から出力される温風は、内燃機関Ｅの冷却水を熱源としている。したがって、本実施形態ではアイドリングストップが禁止されている。
　吸気ダクト１０７の途中には、蓄電器１０１、インバータ１０３及びバッテリ温度センサ１０５によって構成されたユニット１５１が設けられている。吸気口１５３から吸入された空気は、ユニット１５１の内部空間を介して、吸気ダクト１０７の排気口へと流れる。吸気ダクト１０７内及びユニット１５１の内の空気の流れは、後述する吸気ファン１１５の駆動によって発生される。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ１１１は、蓄電器１０１の出力電圧を降圧して補機用蓄電器１１３に充電する。吸気ファン１１５は、吸気ダクト１０７の排気口に設けられている。吸気ファン１１５は、ファン１６１と、ファン１６１を回転駆動するためのモータ１６３とを有する。吸気ファン１１５は、補機用蓄電器１１３からモータ１６３に電力が供給されることによって駆動する。吸気ファン１１５が駆動すると、吸気ダクト１０７に車室内の空気が吸引され、吸気ダクト１０７内及びユニット１５１内に空気の流れが発生する。
　吸気ファン１１５のモータ１６３は、制御部１２５によってＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御される。すなわち、制御部１２５は、デューティ比を調整することによってモータ１６３の回転数を制御する。モータ１６３の回転数が上がれば吸気ファン１１５の吸引力も上がる。このため、制御部１２５は、デューティ比を変えることによって吸気ファン１１５の吸引力を制御して、吸気ダクト１０７内及びユニット１５１内の空気流量を調整することができる。
　指令部１１７は、車両が加速時又はクルーズ走行時における内燃機関Ｅと電動機Ｍの駆動比率が異なる２つのモードの内、車両の運転者によって選択されたモードの設定に関する信号を制御部１２５に出力する。本実施形態では、内燃機関Ｅよりも電動機Ｍを積極的に利用する「燃費優先モード」、又は燃費優先モードよりも電動機Ｍの駆動率が低い「通常モード」のいずれかを運転者が選択可能である。
　車速センサ１１９は、車両の走行速度（車速）を検出する。車速センサ１１９によって検出された車速を示す信号は、制御部１２５に入力される。冷却水温センサ１２１は、内燃機関Ｅの冷却水の温度（以下「冷却水温」という。）Ｔｃを検出する。車速センサ１１９によって検出された冷却水温Ｔｃを示す信号は、制御部１２５に入力される。
　記憶部１２３は、車速に対するデューティ比が示されたマップ（以下「車速／デューティ比マップ」という）を記憶する。車速／デューティ比マップに設定されたデューティ比（以下「限界デューティ比」という）は、運転者及び同乗者にとっての車両の快適性の評価基準であるＮＶ（Noise Vibration）性能を所定レベルに満たすための値に設定されている。図５に、車速／デューティ比マップによる車速と限界デューティ比の関係の一例を示す。吸気ファン１１５のファン１６１の風切り音及びモータ１６３の駆動音は車両のＮＶ性能を低下させる一因となり得る。しかし、車速が上がるに連れて騒音も大きくなる。このため、図５に示すように、車速が上がるにつれてデューティ比が高く設定されている。
　また、記憶部１２３は、バッテリ温度Ｔｂと第１の閾値Ｔｈ１の大小関係に応じたデューティ比（以下「加温要求デューティ比」という）を記憶する。図６に、バッテリ温度Ｔｂと第１の閾値Ｔｈ１の大小関係に応じた加温要求デューティ比の一例を示す。図６に示すように、加温要求デューティ比は、（Ａ）第１の閾値Ｔｈ１未満（Ｔｂ＜Ｔｈ１）のときはＤａ％であり、（Ｂ）バッテリ温度Ｔｂが第１の閾値Ｔｈ１以上（Ｔｂ≧Ｔｈ１）のときはＤｂ％（＝０％）である。なお、加温要求デューティ比Ｄａ，Ｄｂの関係は「Ｄａ＞Ｄｂ」である。また、加温要求デューティ比はモードによっては変わらない。
　また、記憶部１２３は、燃費優先モード及び通常モードのモード別に、冷却水温Ｔｃ及びバッテリ温度Ｔｂに応じたデューティ比（以下「モード別デューティ比」という）を記憶する。図７に、冷却水温Ｔｃ及びバッテリ温度Ｔｂに応じたモード別デューティ比の一例を示す。図７に示すように、モード別デューティ比は、（Ｃ）通常モード時に冷却水温Ｔｃが所定値Ｔｈ０未満（Ｔｃ＜Ｔｈ０）のときＤｃ％であり、（Ｄ）燃費優先モード時に冷却水温Ｔｃが所定値Ｔｈ０未満（Ｔｃ＜Ｔｈ０）かつバッテリ温度Ｔｂが第２の閾値未満（Ｔｂ＜Ｔｈ２）のときはＤｄ％（Ｄｄ＞Ｄｃ）であり、（Ｅ）燃費優先モード時に冷却水温Ｔｃが所定値Ｔｈ０未満（Ｔｃ＜Ｔｈ０）かつバッテリ温度Ｔｂが第２の閾値以上（Ｔｂ≧Ｔｈ２）のときはＤｅ％（＝Ｄｃ％）であり、（Ｆ）燃費優先モード時に冷却水温Ｔｃが所定値Ｔｈ０以上（Ｔｃ≧Ｔｈ０）のときはＤｆ％（Ｄｆ＞Ｄｄ）である。なお、第２の閾値Ｔｈ２は、第１の閾値Ｔｈ１よりも低い（Ｔｈ２＜Ｔｈ１）。このように、通常モードに対しては冷却水温Ｔｃに応じたモード別デューティ比が設定されており、燃費優先モードに対しては冷却水温Ｔｃ及びバッテリ温度Ｔｂの双方に応じたモード別デューティ比が設定されている。
　制御部１２５は、記憶部１２３に格納された車速／デューティ比マップに基づいて、車速センサ１１９が検出した車速に対応する限界デューティ比を導出する。さらに、制御部１２５は、指令部１１７から送られたモードの設定に関する信号、バッテリ温度センサ１０５から送られたバッテリ温度Ｔｂを示す信号、及び冷却水温センサ１２１から送られた冷却水温Ｔｃを示す信号に基づいて、加温要求デューティ比及びモード別デューティ比を判別する。制御部１２５は、導出した３つのデューティ比、すなわち、限界デューティ比、加温要求デューティ比及びモード別デューティ比の内、最も低いデューティ比に基づいて、補機用蓄電器１１３から吸気ファン１１５のモータ１６３に供給される電力を制御する。
　図８は、本実施形態の車両が備える制御部の動作を示すフローチャートである。図８に示すように、制御部１２５は、車速／デューティ比マップに基づいて、車速に対応する限界デューティ比を導出する（ステップＳ１０１）。次に、制御部１２５は、バッテリ温度Ｔｂから加温要求デューティ比を判別する（ステップＳ１０３）。次に、制御部１２５は、車両に設定されているモードが燃費優先モードか否かを判別し（ステップＳ１０５）、燃費優先モードのときはステップＳ１０７に進み、通常モードのときはステップＳ１０９に進む。
　ステップＳ１０７では、制御部１２５は、冷却水温Ｔｃ及びバッテリ温度Ｔｂからモード別デューティ比を判別する。一方、ステップＳ１０９では、制御部１２５は、冷却水温Ｔｃからモード別デューティ比を判別する。ステップＳ１０７又はステップＳ１０９を行った後、制御部１２５は、ステップＳ１０１で導出した限界デューティ比、ステップＳ１０３で判別した加温要求デューティ比、及びステップＳ１０７又はステップＳ１０９で判別したモード別デューティ比の内、最も低いデューティ比に基づいて、吸気ファン１１５の制御を行う。（ステップＳ１１１）。
　上記説明した本実施形態の車両の状態及び各デューティ比の経時変化の一例を図９に示す。図９に示した例には、イグニッションがＯＦＦの状態の期間（期間０）と、イグニッションオン（IG ON）とされた後、車両が走行開始するまでの期間（期間１）と、車両の走行開始からモードが通常モードから燃費優先モードに切り替えられるまでの期間（期間２）と、バッテリ温度Ｔｂが第２閾値Ｔｈ２に到達するまでの期間（期間３）と、冷却水温Ｔｃが所定値Ｔｈ０に到達するまでの期間（期間４）と、バッテリ温度Ｔｂが第１閾値Ｔｈ１に到達するまでの期間（期間５）と、その後の期間（期間６）とが示されている。
　期間１及び期間２では、車両が通常モードに設定されており、３つのモードの中で最小のモード別デューティ比に基づいて吸気ファン１１５が制御される。期間３以降は、車両が燃費優先モードに設定されており、期間３では、３つのモードの中で最小の限界デューティ比に基づいて吸気ファン１１５が制御される。仮に、期間３で車両が通常モードに設定されていれば、最小のデューティ比はモード別ディーティ比である。期間４では、３つのモードの中で最小のモード別デューティ比に基づいて吸気ファン１１５が制御される。期間５では、３つのモードの中で最小の限界デューティ比に基づいて吸気ファン１１５が制御される。期間６では、３つのモードの中で最小の加温要求デューティ比に基づいて吸気ファン１１５が制御される。
　以上説明したように、本実施形態の蓄電器加温装置を含む車両では、燃費優先モードが設定された状態、かつ、バッテリ温度Ｔｂが第２閾値Ｔｈ２未満のときは、図９中の上向き矢印で表したように、通常モードが設定された場合よりもデューティ比が増加される。ディーティ比が上がれば吸気ファン１１５の吸引力も上がるため、吸気ダクト１０７内及び蓄電器１０１を含むユニット１５１内には、エアコン１０９によって暖められた室内空間１５５の空気が多く吸引される。したがって、蓄電器１０１は、当該吸引された空気によって、通常モード時よりも短い時間で所望の温度に暖められる。その結果、蓄電器は、燃費優先モード下での車両の走行に必要な電力を電動機に供給することができる。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、2008年12月3日出願の日本特許出願（特願2008－308691）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Ｅ　内燃機関
Ｍ　電動機
Ｔ　変速機構
Ｗ　駆動輪
１０１　蓄電器
１０３　インバータ（ＩＮＶ）
１０５　バッテリ温度センサ
１０７　吸気ダクト
１０９　エアコン
１１１　ＤＣ－ＤＣコンバータ
１１３　補機用蓄電器
１１５　吸気ファン
１６１　ファン
１６３　モータ
１１７　指令部
１１９　車速センサ
１２１　冷却水温センサ
１２３　記憶部
１２５　制御部
１５１　ユニット

Claims (8)

  1. 　内燃機関及び蓄電器を電源として駆動する電動機の少なくとも一方からの動力によって走行可能な車両に搭載される蓄電器加温装置であって、
    　前記蓄電器を加温するための空気を吸引する吸気部と、
    　前記蓄電器の温度が第１の所定値未満のとき、前記車両の走行時における前記内燃機関と前記電動機の駆動比率が異なる２つのモードの内、前記内燃機関よりも前記電動機を積極的に利用する一方のモードに前記車両が設定された状態では、他方のモードに前記車両が設定されているときの吸引力よりも大きな吸引力を発生するよう前記吸気部を制御する吸気制御部と、
    を備えたことを特徴とする蓄電器加温装置。
  2. 　請求項１に記載の蓄電器加温装置であって、
    　前記蓄電器の温度が前記第１の所定値よりも高い第２の所定値以上のとき、前記吸気制御部は、前記蓄電器を加温するための空気を吸引しないよう前記吸気部を制御することを特徴とする蓄電器加温装置。
  3. 　請求項２に記載の蓄電器加温装置であって、
    　前記蓄電器の温度が前記第１の所定値以上かつ前記第２の所定値未満のとき、前記吸気制御部は、前記一方のモードに設定された状態であっても、前記他方のモードに設定されているときの吸引力と同じ吸引力を発生するよう前記吸気部を制御することを特徴とする蓄電器加温装置。
  4. 　請求項１に記載の蓄電器加温装置であって、
    　前記内燃機関で発生した熱によって前記車内の室内空間を加温する車室加温部を備え、
    　前記吸気部は、前記蓄電器を加温するための空気を前記車両の室内空間から吸引することを特徴とする蓄電器加温装置。
  5. 　請求項４に記載の蓄電器加温装置であって、
    　前記内燃機関の冷却水の温度を検出する冷却水温検出部と、
    　前記車両の走行速度を検出する車速検出部と、を備え、
    　前記冷却水温検出部によって検出された前記内燃機関の冷却水の温度が所定値以上のとき、前記吸気制御部は、前記車両が前記２つのモードのいずれに設定されていても、前記車両の走行速度に応じて異なる吸引力が設定されたマップに基づいて、前記車速検出部によって検出された前記車両の走行速度に対応する吸引力を導出し、当該導出した吸引力を発生するよう前記吸気部を制御することを特徴とする蓄電器加温装置。
  6. 　請求項１に記載の蓄電器加温装置であって、
    　前記車両の走行速度を検出する車速検出部を備え、
    　前記吸気制御部は、前記車両が前記２つのモードのいずれに設定されていても、前記車両の走行速度に応じて異なる吸引力が設定されたマップに基づいて、前記車速検出部によって検出された前記車両の走行速度に対応する吸引力を導出し、当該導出した吸引力以下の吸引力を発生するよう前記吸気部を制御することを特徴とする蓄電器加温装置。
  7. 　請求項１に記載の蓄電器加温装置であって、
    　前記一方のモード又は前記他方のモードは、前記車両の運転者の操作によって設定されることを特徴とする蓄電器加温装置。
  8. 　請求項１に記載の蓄電器加温装置であって、
    　前記車両は、前記電動機の駆動軸と直結した駆動軸を有する内燃機関を備えたことを特徴とする蓄電器加温装置。
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