(57)【要約】【課題】  ハイブリッド車両において低コストな構成にてバッテリの冷却を可能とする。【解決手段】  エンジン１０及びモータ群２０の両方又はいずれか一方により車輪４１を駆動して走行するハイブリッド車両の冷却構造であって、エンジン１０の吸気経路としての吸気配管１０ｂ及び１０ｃ上に配設されている、モータ群２０を動作させるバッテリ２１と、バッテリ２１の温度を検出する温度センサ７１と、温度センサ７１の検出結果に基づきエンジン１０、モータ群２０、並びにエンジン１０及びモータ群２０による車輪４１の駆動の制御を行うモータＥＣＵ７０、エンジンＥＣＵ８０及び動力分割機構３０とを備えた、ハイブリッド車両の冷却構造。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関及び電動機の両方又はいずれか一方により車輪を駆動して走行するハイブリッド車両の冷却構造であって、
前記内燃機関の吸気経路上に配設されている、前記電動機を動作させるバッテリと、
前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出結果に基づき前記内燃機関、前記電動機、並びに前記内燃機関及び前記電動機による前記車輪の駆動の制御を行う制御手段とを備えた、
ハイブリッド車両の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両のバッテリ冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に、自動車を例にとり、従来のハイブリッド車両の概略構成図を示す。図６に示すように、ハイブリッド自動車１００において、車体５０の内部は座席５１が配設され、乗員及び積荷を収容する車室５０ａと、エンジン１０及び走行用のモータを駆動するバッテリ２１が配設されるエンジンコンパートメントその他の車室外空間５０ｂとに区画される。
【０００３】
エンジン１０の冷却は車体５０の前方に設けられたラジエータグリル５０ｂ１から外気を取り入れることにより行われ、バッテリ２１の冷却は、バッテリ２１に隣接するとともに電力の供給を受けて動作する空冷ファン２２により行われる（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１３２２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術においては、以下のような課題があった。すなわち、特許文献１に記載の技術は、バッテリ２１の冷却のために独立した空冷ファン２２を設けることで、高コストな構成となっていた。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、低コストな構成にてバッテリの冷却を可能とする、ハイブリッド車両のバッテリ冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の側面は、内燃機関及び電動機の両方又はいずれか一方により車輪を駆動して走行するハイブリッド車両の冷却構造であって、前記内燃機関の吸気経路上に配設されている、前記電動機を動作させるバッテリと、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づき前記内燃機関、前記電動機、並びに前記内燃機関及び前記電動機による前記車輪の駆動の制御を行う制御手段とを備えた、ハイブリッド車両の冷却構造である。
【０００８】
なお、本発明は他の側面として、前記制御手段は、前記温度検出手段が前記バッテリが所定温度以上となった場合、前記内燃機関が動作した状態で前記電動機のみが前記車輪を駆動している状態となる制御を行うものであってもよい。
【０００９】
更に、本発明は他の側面として、前記制御手段の制御による前記内燃機関の動作に応じて動作する発電機を備え、前記発電機は前記ハイブリッド車両内の機器の充電に用いられるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
以上のような本発明は、ハイブリッド車両において低コストな構成にてバッテリの冷却が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両のバッテリ冷却構造が組み込まれたハイブリッド車両の構成を示す側面図
【図３】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両のバッテリ冷却構造の制御システムの構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両のバッテリ冷却構造の制御動作のフローチャート
【図５】本発明の他の実施の形態に係るハイブリッド車両のバッテリ冷却構造が組み込まれたハイブリッド車両の構成を示す側面図
【図６】従来の技術によるハイブリッド車両の構成を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る、ハイブリッド車両のバッテリ冷却構造が組み込まれる、シリーズパラレル方式によるハイブリッド車両のパワートレインの構成を模式的に示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、ハイブリッド車両のパワートレイン１は、従来例と同様、内燃機関であるエンジン１０、バッテリ２１により動作する、主にモータ駆動による単独走行及び回生発電用のモータ２０ａ並びにエンジン１０による発電及びエンジン１０の補助駆動用のモータ２０ｂを含むモータ群２０を動力源とし、遊星歯車機構を用いた動力分割機構３０の制御によりエンジン１０及びモータ群２０の駆動力のいずれか一方又は両方を車軸４０に伝達することにより車輪４１を駆動させる。さらに、動力分割機構３０は、エンジン１０、モータ群２０及び車軸４０の間で相互に動力の伝達を行う第１の動力伝達系３０ａと、エンジン１０とエンジン１０の駆動力により動作する、電装品の電力源となるオルタネータ１１との動力の伝達を制御する第２の動力伝達系３０ｂとを含んでいる。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両のバッテリ冷却構造の実装状態を示す図である。ただし、図６に示す従来例と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。図２に示すように、ハイブリッド自動車２において、エンジン１０のスロットルバルブ１０ａの上流に位置して図視しない燃焼室に空気を導入するための吸気配管１０ｂは、車室外空間５０ｂ内であって座席５１の直下に配置されたバッテリ２１を通過して吸気配管１０ｃに接続される。吸気配管１０ｃの端部はエアクリーナ１０ｘを間に介して車室５０ａ内に達して延出し吸気口Ｏとして開口される。これにより、バッテリ２１は、エンジン１０の吸気配管１０ｂ及び１０ｃにより形成される、車室５０ａ内の空気が導入されてなる雰囲気内に曝露される。
【００１５】
図３は、本実施の形態のハイブリッド車両のバッテリ冷却構造の制御システムの構成を示すブロック図である。図３に示すように、バッテリ冷却構造の制御システム３において、モータＥＣＵ７０は、ＣＰＵ、メモリ、通信バス６０を介してエンジンＥＣＵ８０その他のＥＣＵと通信する通信装置等を有し、温度センサ７１が検出した諸量に基づき、動力分割機構３０の動作を制御する手段である。温度センサ７１はバッテリ２１の温度を検出する手段である。
【００１６】
エンジンＥＣＵ８０はモータＥＣＵ７０と同様のハードウェア構成を有し、モータＥＣＵ７０と協働して、エンジン１０のクランク角を検出するクランク角センサ８１から情報を取得するとともに、エンジン１０の点火バルブ、インジェクタ等を含む点火装置８２及びスロットルバルブ１０ａ等を含むスロットルシステム８３の動作を制御する手段である。
【００１７】
以上の構成において、エンジン１０は本発明の内燃機関に相当し、モータ群２０は本発明の電動機に相当し、吸気配管１０ｂ及び１０ｃは本発明の吸気経路に相当し、バッテリ２１は本発明のバッテリに相当し、オルタネータ１１は本発明の発電機に相当する。また、温度センサ７１は本発明の温度検出手段に相当し、モータＥＣＵ７０、エンジンＥＣＵ８０及び動力分割機構３０の組み合わせは本発明の制御手段に相当する。
【００１８】
本実施の形態のハイブリッド車両のバッテリ冷却構造は、上記の構成を備えたことにより、エンジン１０の燃焼に用いる吸気により形成される雰囲気内にバッテリ２１を曝露して、バッテリ２１を吸気により冷却させる。これにより、冷却ファン等の独立した構成を設けることなく、低コストな構成にてバッテリの冷却を可能とする。更に、エアクリーナ１０ｘをエンジン１０とバッテリ２１とで共用できるため、低コストなハイブリッド車両を得ることが可能となる。
【００１９】
更に、吸気配管１０ｃの吸気口Ｏを車室５０ａ内に設けたことにより、エンジン１０の吸気温がエンジンコンパートメントを含む車室外空間５０ｂよりも安定した状態に保たれる。これにより、エンジン１０の点火タイミングや燃料噴射量の変化を抑制して燃焼状態を安定に保ち、エンジン１０を安定的、低燃費にて動作させることが可能となる。
【００２０】
次に、図４のフローチャートを参照して、モータＥＣＵ７０及びエンジンＥＣＵ８０の制御によるハイブリッド車両のバッテリ冷却構造の制御システム３の動作を詳しく説明する。
【００２１】
はじめに、ハイブリッド自動車２がエンジン１０のみによる走行、モータ群２０のみによる走行、又はエンジン１０及びモータ群２０の両方を組み合わせて走行しているいずれの状態においても、温度センサ７１はバッテリ２１の温度を検出し、モータＥＣＵ７０はこれを情報としてモニタする（Ｓ１０）。次いで、モータＥＣＵ７０は、温度センサ７１が検出する温度が、自らに予め設定した所定温度以上であるかどうかを判断し（Ｓ１１）、所定温度以上と判断すれば、エンジンＥＣＵ８０と協働して、エンジン１０を駆動状態に保つとともに、動力分割機構３０を制御してハイブリッド自動車２をモータ群２０のモータ２０ａのみによる走行へ切り替える（Ｓ１２）。なお、Ｓ１２の実行前においてエンジン１０が停止していれば駆動を開始する制御を行い、エンジン１０が駆動中であっても出力が低い場合は、スロットルシステム８３を制御してスロットルバルブ１０ａの開度を大きくして吸気量を増加させる等の制御を併せて実行する。
【００２２】
更に、エンジンＥＣＵ８０は動力分割機構３０を制御して、オルタネータ１１とエンジン１０とを接続して、エンジン１０の駆動力にてオルタネータ１１を動作させる（Ｓ１３）。オルタネータ１１により発電された電力はバッテリ２１又は図視しない電装品その他ハイブリッド自動車２内の機器用のバッテリの充電に用いられる。なお、オルタネータ１１により発電された電力は、バッテリ２１の充電に用いるようにしてもよい。更に、オルタネータ１１に代えてモータ２０ｂを動作させてバッテリ２１の充電に用いるようにしてもよい。
【００２３】
更に、モータＥＣＵ７０は温度センサ７１によるバッテリ２１の温度のモニタを継続し、温度が所定温度未満に達したかどうかを判断し（Ｓ１４）、所定温度未満に達したと判断すれば、エンジンＥＣＵ８０と協働して、エンジン１０及びモータ群２０の駆動状態をＳ１２より前の状態に戻して、ハイブリッド自動車２の走行状態を従前に復帰させ、Ｓ１１のモニタ動作へ復帰する。
【００２４】
次に、本発明の他の実施の形態に係るハイブリッド車両のバッテリ冷却構造の実装状態を図５に示す。図５に示すように、ハイブリッド自動車４において、エンジン１０は燃焼室からの燃焼ガスを排気する排気配管１０ｄがターボチャージャー１０ｅの排気タービン１０ｅ１に接続され、吸気配管１０ｂは排気タービン１０ｅ１に連動されたターボチャージャー１０ｅのコンプレッサ１０ｅ２を介してスロットルバルブ１０ａに接続されてなるターボエンジンであって、吸気配管１０ｂ上のコンプレッサ１０ｅ２とスロットルバルブ１０ａとの間には、エンジンＥＣＵ８０の制御により外気に対して開閉されるバイパスバルブ１０ｆが設けられる。
【００２５】
本実施の形態によれば、上述した制御工程のＳ１２以降において、バイパスバルブ１０ｆを適宜開放することにより、エンジンへの吸気が過剰となることを抑制して、燃焼品質の低下を防ぐとともに、燃費を向上させることが可能となる。
【００２６】
このように、本発明の実施の形態のハイブリッド車両のバッテリ冷却構造の制御によれば、温度センサ７１により検出されるバッテリ２１の温度に基づいて適宜エンジン１０を駆動させることにより、バッテリ２１の温度上昇を確実に抑制することが可能となる。更に、エンジン１０の駆動により生ずる余剰出力を電力として回収することにより、バッテリ２１の冷却に要するエネルギー消費を軽減させることが可能となる。
【００２７】
以上のように、本発明の実施の形態のハイブリッド車両のバッテリ冷却構造によれば、低コストな構成にてバッテリの冷却が可能になるという効果を奏する。
【００２８】
しかしながら、本発明は、上記の実施の形態により限定されるものではない。
【００２９】
上記の説明においては、本発明の制御手段はモータＥＣＵ７０及びエンジンＥＣＵ８０の組合せによるものとしたが、ハイブリッド自動車を構成するＨＥＶＥＣＵその他任意のＥＣＵにより実現するものとしてもよい。
【００３０】
更に、バッテリ２１の配置位置は座席５１の直下であるとしたが、ハイブリッド車両の車室５０ａ、車室外空間５０ｂの任意の箇所であるとしてもよい。更に、排気配管１０ｄの吸気口Ｃは車室外空間５０ｂであってもよい。
【００３１】
更に、上記の説明においては、本発明のハイブリッド車両の例として四輪自動車を挙げたが、本発明のハイブリッド車両は、内燃機関及び電動機の両方又はいずれか一方により車輪を駆動して走行するものであればよく、その他の具体的構成に限定されない。したがって、本発明は、二輪車、列車、その他の車両において実施してもよい。
【００３２】
以上のように、本発明は、内燃機関及び電動機の両方又はいずれか一方により車輪を駆動して走行するハイブリッド車両の冷却構造であって、前記内燃機関の吸気経路上に配設されている、前記電動機を動作させるバッテリと、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づき前記内燃機関、前記電動機、並びに前記内燃機関及び前記電動機による前記車輪の駆動の制御を行う制御手段とを備えたものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。
【００３３】
したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のような本発明は、ハイブリッド車両において低コストな構成にてバッテリの冷却が可能になるという効果を奏し、例えばハイブリッド四輪自動車等の車両への適用において有用である。
【符号の説明】
【００３５】
１  パワートレイン
２、４  ハイブリッド自動車
３  制御システム
１０  エンジン
１０ａ  スロットルバルブ
１０ｂ、１０ｃ  吸気配管
１０ｄ  排気配管
１０ｅ  ターボチャージャー
１０ｅ１  排気タービン
１０ｅ２  コンプレッサ
１０ｆ  バイパスバルブ
１０ｘ  エアクリーナ
１１  オルタネータ
２０  モータ群
２０ａ、２０ｂ  モータ
２１  バッテリ
３０  動力分割機構
３０ａ  第１の動力伝達系
３０ｂ  第２の動力伝達系
４０  車軸
４１  車輪
５０ａ  車室
５０ｂ  車室外空間
５１  座席
６０  通信バス
７０  モータＥＣＵ
７１  温度センサ
８０  エンジンＥＣＵ
８１  クランク角センサ
８２  点火装置
８３  スロットルシステム
Ｏ  吸気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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