(57)【要約】【課題】主機電池を好適に暖機する電池暖機システムを提供する。【解決手段】電池暖機システム７０１は、ハイブリッド自動車等の車両に搭載され車両を駆動するための電力を供給可能であり、電力の入出力に伴う内部抵抗発熱によって暖機される主機電池１５と、主機電池１５から供給される電力によって発熱し車室５０を暖房する電気暖房手段（ヒートポンプシステム３０、電気ヒータ４８、シートヒータ５１）と、主機電池１５から電気暖房手段への電力供給を制御することで主機電池１５の電池温度を制御する制御装置６００とを備える。主機電池１５から電気暖房手段への電力供給を増加させることで、主機電池１５の出力を増やし、主機電池１５を好適に暖機することができる。電池温度が上昇するため、主機電池１５の内部抵抗の低減により電力損失が低減し、また、電池出力の不足を回避し、車両の駆動力を適切に確保することができる。【選択図】図２
2015080284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され車両を駆動するための電力を供給可能であり、電力の入出力に伴う内部抵抗発熱によって暖機される主機電池（１５）と、
前記主機電池から供給される電力によって発熱し車室を暖房する電気暖房手段（３０、４８、５１）と、
前記主機電池から前記電気暖房手段への電力供給を制御することで前記主機電池の電池温度を制御する制御装置（６００）と、
を備えることを特徴とする電池暖機システム（７０１）。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電気暖房手段に要求される暖房要求出力を上回る電力を前記電気暖房手段に供給することを特徴とする請求項１に記載の電池暖機システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記主機電池の電池温度に応じて前記電気暖房手段へ供給する電力を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の電池暖機システム。
【請求項４】
前記制御装置は、車室温度に応じて前記電気暖房手段へ供給する電力を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池暖機システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記主機電池の電池残量に応じて前記電気暖房手段へ供給する電力を調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池暖機システム。
【請求項６】
前記電気暖房手段は、ヒートポンプシステム（３０）、電気ヒータ（４８）、シートヒータ（５１）のいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池暖機システム。
【請求項７】
前記電気暖房手段は、ブロワ（４５）によって送風される冷気及び暖気の混合比率をエアミックスダンパ（４７）で調整し車室に供給する空調装置（４０）において暖気を生成する通路に設けられる前記電気ヒータ又は前記ヒートポンプシステムであり、
前記制御装置は、前記ブロワの送風量、及び前記エアミックスダンパの開度を制御し、車室に供給される熱量を調整することを特徴とする請求項６に記載の電池暖機システム。
【請求項８】
前記制御装置は、暖房要求が無いとき、前記ブロワの送風を停止するか、又は、前記エアミックスダンパを冷気側に開くように制御することを特徴とする請求項７に記載の電池暖機システム。
【請求項９】
車両に搭載され車両を駆動するための電力を供給可能であり、電力の入出力に伴う内部抵抗発熱によって暖機される主機電池（１５）と、
前記主機電池から直接に、又は、直流電力の電圧を変換するＤＣＤＣコンバータ（１７）を経由して供給される電力によって充電される補機電池（１６）と、
前記補機電池から供給される電力によって動作する補機（２５、３５、４５）と、
前記主機電池から前記補機電池への電力供給を制御することで前記主機電池の電池温度を制御する制御装置（６００）と、
を備えることを特徴とする電池暖機システム（７０２）。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記補機電池の電池残量に応じて充電可能な電力を前記主機電池から前記補機電池に供給させることを特徴とする請求項９に記載の電池暖機システム。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記補機の電力消費量を増加させることで前記補機電池の電池残量を低下させることを特徴とする請求項９または１０に記載の電池暖機システム。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記主機電池の電池温度に応じて前記補機電池へ供給する電力、又は、前記補機の電力消費量を調整することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の電池暖機システム。
【請求項１３】
前記制御装置は、車室温度に応じて前記補機電池へ供給する電力、又は、前記補機の電力消費量を調整することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の電池暖機システム。
【請求項１４】
前記制御装置は、前記主機電池の電池残量に応じて前記補機電池へ供給する電力、又は、前記補機の電力消費量を調整することを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の電池暖機システム。
【請求項１５】
前記補機は、ポンプ（２５）、ファン（３５）、ブロワ（４５）のいずれかを含むことを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一項に記載の電池暖機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された主機電池を暖機する電池暖機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載され車両の駆動のための電力を供給する主機電池は、電池温度が低下すると出力が不足し、車両の駆動力低下を招くおそれがある。
これを回避するため、従来、主機電池を暖機する技術が知られている。例えば特許文献１には、電池温度が所定温度以下のとき、エンジンの稼動時間を短くして電池からの出力を増加させ、電池内部の発熱により電池を暖機する発電機制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６８７２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の従来技術では、エンジンの暖機時や電池の強制充電時等、エンジンを停止又は稼動を抑制することができない場合には、電池の入出力を増加させることができず、電池を暖機することができない。電池温度が低下すると内部抵抗の増大により電力損失が増大し、また、電池出力の不足により、車両の駆動力が低下するという問題がある。さらに、電池の低温時に回生制限を設定した場合には、回生電力が減少することとなる。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、エンジンの稼動抑制可否等の条件による制約を受けることなく、主機電池を好適に暖機する電池暖機システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様の電池暖機システムは、車両に搭載され車両を駆動するための電力を供給可能であり、電力の入出力に伴う内部抵抗発熱によって暖機される主機電池と、主機電池から供給される電力によって発熱し車室を暖房する電気暖房手段と、主機電池から電気暖房手段への電力供給を制御することで主機電池の電池温度を制御する制御装置とを備える。
電気暖房手段は、例えばヒートポンプシステム、電気ヒータ、シートヒータのいずれかを含む。
【０００７】
主機電池から電気暖房手段への電力供給を増加させることで、主機電池の出力を増やし、主機電池を好適に暖機することができる。電池温度が上昇するため、主機電池の内部抵抗の低減により電力損失が低減し、また、電池出力の不足を回避し、駆動力を適切に確保することができる。
この場合、制御装置は、電気暖房手段に要求される暖房要求出力を上回る電力を電気暖房手段に供給すること、言い換えれば、暖房要求出力に所定の「増加量」を加算した値を電気暖房指令値とすることが好ましい
【０００８】
電気暖房手段の具体例として、ブロワによって送風される冷気及び暖気の混合比率をエアミックスダンパで調整し車室に供給する空調装置において暖気を生成する通路に設けられる電気ヒータが挙げられる。この例では、制御装置は、ブロワの送風量、及びエアミックスダンパの開度を制御し、車室に供給する熱量を調整する。また、暖房要求が無いときには、ブロワの送風を停止するか、又は、エアミックスダンパを冷気側に開くように制御してもよい。
【０００９】
また、本発明の第２の態様の電池暖機システムは、車両に搭載され車両を駆動するための電力を供給可能であり、電力の入出力に伴う内部抵抗発熱によって暖機される主機電池と、主機電池から直接に、又は、直流電力の電圧を変換するＤＣＤＣコンバータを経由して供給される電力によって充電される補機電池と、補機電池から供給される電力によって動作する補機と、主機電池から補機電池への電力供給を制御することで主機電池の電池温度を制御する制御装置とを備える。
補機は、例えばポンプ、ファン、ブロワのいずれかを含む。
【００１０】
これにより、第１の態様と同様に、主機電池を好適に暖機することができる。したがって、電池温度の上昇による主機電池の内部抵抗の低減により電力損失を低減し、また、電池出力の不足を回避し、駆動力を適切に確保することができる。
この場合、制御装置は、補機電池からの充電要求に関わらず、補機電池の電池残量に応じて充電可能な電力を主機電池から補機電池に供給させることが好ましい。
また、制御装置は、補機の電力消費量を増加させることで補機電池の電池残量を低下させてもよい。
【００１１】
さらに制御装置は、第１の態様において電気暖房手段へ供給する電力、又は、第２の態様において補機電池へ供給する電力若しくは補機の電力消費量を、主機電池の電池温度、車室温度、主機電池の電池残量に応じて調節する。この調節は、予め記憶したマップに基づいて行う。これにより、その時の車両の状況に応じた適切な制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の電池暖機システムが適用される車両制御システムの全体構成図。
【図２】本発明の第１実施形態の電池暖機システムの概略ブロック図。
【図３】本発明の第１実施形態の電池暖機システムが適用される車両用空調装置の概略構成図。
【図４】本発明の第１実施形態の電池暖機システムによる「電気暖房を利用した電池出力増加制御」のフローチャート。
【図５】（ａ）電池温度、（ｂ）車室温度、（ｃ）電池残量と電気暖房出力増加量との関係を表すマップ。
【図６】本発明の第１実施形態の効果を説明するタイムチャート。
【図７】本発明の第２実施形態の電池暖機システムの概略ブロック図。
【図８】本発明の第２実施形態の電池暖機システムによる「補機及び補機電池を利用した電池出力増加制御」のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による電池暖気システムを図面に基づいて説明する。
（共通の構成）
本発明の各実施形態による電池暖気システムが共通に適用される車両制御システムの全体構成を図１に例示する。車両制御システム１は、エンジン１０、第１モータジェネレータ１１、第２モータジェネレータ１２（以下、モータジェネレータを「ＭＧ」という。）、主機電池１５、補機電池１６、各種補機、ヒートポンプシステム３０、制御装置６００等を備える。
【００１４】
図１に示す車両９０は、駆動力源として、エンジン１０、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２を備えるハイブリッド自動車である。主機電池１５は、車両９０に搭載され、車両９０を駆動するための電力を供給可能である。
第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２は、例えば永久磁石式同期型の３相交流電動機であり、主機電池１５の電力を消費して力行動作しトルクを発生する電動機としての機能、及び、エンジン１０による駆動又は車両９０の制動により回生動作し発電する発電機としての機能を有する。
【００１５】
第１ＭＧ１１は、エンジン１０の動力によって駆動され、主に発電機として機能する。第１ＭＧ１１により発電された電力は、インバータ１３を経由して主機電池１５へ回生される。
第２ＭＧ１２は、主に、主機電池１５からインバータ１４を経由して電力が供給され、電動機として機能する。また、第２ＭＧ１２は、車両９０の制動時には、回生動作により発電する。発電した電力は、インバータ１４を経由して主機電池１５に充電される。
エンジン１０及び第２ＭＧ１２の駆動力は、駆動軸９２、変速機９３、デファレンシャルギア９４等を介して駆動輪９５に伝達され、駆動輪９５を回転させる。
【００１６】
主機電池１５は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池、又は、電気二重層キャパシタ等により構成される充放電可能な蓄電装置である。主機電池１５は、電池残量すなわちＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が所定の範囲内となるように充放電量が制御される。主機電池１５の直流電力は、インバータ１３、１４によって交流電力に変換され、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２と授受される。
【００１７】
補機電池１６は、車両９０を直接駆動するため以外の用途として各種補機の動作電力を供給可能である。補機電池１６は、ＤＣＤＣコンバータ１７を介して主機電池１５と接続されており、主機電池１５の高圧の直流電力が降圧されて供給される。
補機電池１６の低圧電力は、後述するウォータポンプ２５、ラジエータファン３５、ブロワ４５等の補機や、その他の電気負荷１９に供給される。
【００１８】
次に、車室５０（図２、図３参照）の暖房に関する排熱ヒータ２１、及び、「電気暖房手段」の一つであるヒートポンプシステム３０の構成について説明する。
排熱ヒータ２１は、ヒータコア２２、循環経路２４、及び、電動ウォータポンプ２５等から構成され、エンジン１０の排熱を利用して熱を生成するシステムである。
【００１９】
エンジン１０のシリンダブロックやシリンダヘッドの内部には、ウォータジャケットが形成されており、このウォータジャケットに冷却水が循環供給されることでエンジン１０の冷却が行われる。ウォータジャケットには、冷却水配管等からなる循環経路２４が接続される。補機の一種であるウォータポンプ２５は、循環経路２４に設けられ、冷却水を循環させる。ウォータポンプ２５の吐出量を変更することにより、循環経路２４を循環する冷却水の流量が調整される。
循環経路２４は、エンジン１０の出口側においてヒータコア２２にむけて延び、ヒータコア２２を経由して再びエンジン１０に戻るように設けられる。また、循環経路２４のエンジン１０の出口側には、冷却水の温度を検出する水温センサ２９が設けられる。
【００２０】
ヒータコア２２は、循環経路２４の冷却水から熱を取り出す。補機の一種であるブロワ４５は、空調装置４０（図３参照）においてヒータコア２２の上流側に設けられ、ヒータコア２２に向けて空気を送風する。ブロワ４５から送風された空気は、ヒータコア２２を通過することで冷却水との熱交換により加熱されて温風となり、温風が吹出口から車室５０に供給される。このような構成において、ウォータポンプ２５の吐出量、及び、ブロワ４５の送風状態が制御されることにより、冷却水からヒータコア２２を介して車室５０へ供給される熱量が制御される。
【００２１】
「電気暖房手段」の一つであるヒートポンプシステム３０は、電力を用いて室内外の熱を移動させる熱交換システムであり、電動コンプレッサ３１、室内熱交換器（エバポレータ）３２、膨張弁３３、室外熱交換器（コンデンサ）３４、アキュムレータ３６、及び、これらを接続する冷媒配管等からなる冷媒循環経路３９等を備える。
コンプレッサ３１は、主機電池１５からコンプレッサ用インバータ３７を経由して供給される電力によってコンプレッサモータが回転することにより、冷媒を圧縮する。コンプレッサ３１は、圧縮した冷媒を室内熱交換器３２に向けて送出する。
【００２２】
室内熱交換器３２は、コンプレッサ３１により送出された加熱された冷媒と、ブロワ４５から送出され車室に向かう送風空気とを熱交換する熱交換器である。ブロワ４５から送風された空気は、室内熱交換器３２の付近を通過することで、加熱された冷媒との熱交換により加熱されて温風となり、吹出口から車室内に供給される。このとき、冷媒は、空気との熱交換により冷却される。室内熱交換器３２通過後の冷媒は、膨張弁３３によって減圧され、室外熱交換器３４へ送出される。
【００２３】
室外熱交換器３４は、車室外に配置され、冷媒と外気とを熱交換する熱交換器である。補機の一種であるラジエータファン３５は、室外熱交換器３４に向けて外気を送風する。膨張弁３３による減圧後の冷媒は、室外熱交換器３４において外気との熱交換により加熱される。室外熱交換器３４により加熱された冷媒は、アキュムレータ３６を経由し、コンプレッサ３１に送出される。
【００２４】
次に、車両制御システム１の制御装置６００について説明する。制御装置６００は、特許請求の範囲に記載の「制御装置」に相当する。
制御装置６００は、ハイブリッド制御装置６０、電池制御装置６１、ＭＧ制御装置６２、エンジン制御装置６３、エアコン制御装置６４等の複数の個別制御装置から構成され、ハイブリッド制御装置６０を中心として、相互に情報を通信しつつ役割を分担している。これらの個別制御装置６０〜６４は、それぞれＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することで各種制御演算を実施する。
【００２５】
ハイブリッド制御装置６０は、アクセルセンサ６６、シフトスイッチ６７、ブレーキスイッチ６８、車速センサ６９、及び、水温センサ２９等から信号が入力され、取得されたこれらの信号等に基づき、エンジン１０、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２の駆動力を調停し、車両９０全体を統括的に制御する。
電池制御装置６１は、主機電池１５の電池残量、電池温度等の情報を検出手段によって検出し、或いは、推定手段によって推定することにより取得する。また、電池残量が所定の範囲内となるように監視する。
【００２６】
ＭＧ制御装置６２は、ハイブリッド制御装置６０からの指令等に基づき、インバータ１３、１４のスイッチング動作を制御することで、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２の駆動を制御する。
エンジン制御装置６３は、ハイブリッド制御装置６０からの指令等に基づき、燃料噴射制御、点火時期制御、バルブタイミング制御、吸気量制御等によって、エンジン１０の運転を制御する。
エアコン制御装置６４は、ハイブリッド制御装置６０からの指令等に基づき、ウォータポンプ２５、コンプレッサ３１、ブロワ４５等の動作を制御する。
【００２７】
ここで、制御装置６００は、上記の個別制御装置のうち一部が機能的に併合又は分割されたり、上記以外の個別制御装置が含まれたりする形態もある。また、図１に破線矢印で示す個別制御装置から制御対象への信号線パターンは代表例であって、すべてを図示しているわけではない。例えば、ハイブリッド制御装置６０から補機電池１６に直接つながるように破線矢印を示しているが、別の個別制御装置を介在させてもよい。
【００２８】
本発明では、どの個別制御装置がどの制御を担当するかという点は重要でなく、制御装置６００全体として、主な制御対象である主機電池１５、補機電池１６、電気暖房手段に対して行う制御に特徴を有している。つまり、実際的には電池制御装置６１及びエアコン制御装置６４が担当する部分の制御が特に重要である。しかし、以下では、制御の主体を包括的に制御装置６００として説明し、詳しくはどの個別制御装置の作用であるかという点については言及しない。
【００２９】
上述の共通構成を基本とし、以下、実施形態毎の構成及び作用効果を説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電池暖気システムについて、図２〜図６を参照して説明する。図２は、第１実施形態の電池暖気システム７０１を構成する最低限の要素を抽出して簡易的に示した図である。図２においてエンジン１０を破線で示しているのは、車両９０は、エンジンを備えない電気自動車でもよいことを意味する。また、ＭＧ１１、１２及びインバータ１３、１４を各１つ示しているのは、主機電池１５の電力によって駆動されるＭＧを少なくとも１つ有していればよいことを意味している。駆動軸９２、変速機９３、デファレンシャルギア９４、駆動輪９５については図１のとおりである。
【００３０】
図２の下部に示すように、電池暖気システム７０１は、制御部１５、「電気暖房手段」及び制御装置６００を含む。電気暖房手段は、電気エネルギーを利用して車室５０を暖房するものを総称し、具体的にはヒートポンプシステム３０、電気ヒータ４８、シートヒータ５１等を含む。
図１にも示したヒートポンプシステム３０、並びに、図１には示していない電気ヒータ４８、シートヒータ５１について、次に図３を参照して説明する。
【００３１】
図３に示すように、空調装置４０は、ヒートポンプシステム３０、排熱ヒータ２１及び電気ヒータ４８等と組み合わされ、これらが発生する熱によって暖められた空気をブロワ４５で送風することにより、車室５０を空調する。
ヒートポンプシステム３０及び電気ヒータ４８は「電気暖房手段」に相当する。また、ヒートポンプシステム３０及び排熱ヒータ２１の構成は、図１を参照して上述したとおりであるので説明を省略する。
【００３２】
空調装置４０は、車室５０内の前方に配置され、内部を送風空気が通過する空調ケース４１を備えている。空調ケース４１は、一方側に空気取入口を有し、他方側に車室５０に向かう空気が通過する複数の吹出口を有している。空気取入口と吹出口との間には、送風空気が通過する通風路４６が形成されている。
【００３３】
空調ケース４１の上流側（図３の左側）には、内外気切替ドア４４及びブロワ４５が設けられている。内外気切替ドア４４は、サーボモータ等のアクチュエータによって駆動され、空気取入口である内気吸込口４２と外気吸込口４３との開度を変更する。
ブロワ４５は、ブロワモータ４５１により回転駆動される遠心式送風機であり、空調ケース４１内において、車室５０に向かう空気流Ｗを発生させる。ブロワ４５は、各吹出口から車室５０に向けて吹き出される暖気又は冷気の吹出風量を調整する。
【００３４】
空調ケース４１には、ブロワ４５から送風された空気を加熱または冷却する室内熱交換器３２、ヒータコア２２及び電気ヒータ４８が設けられている。
ヒートポンプシステム３０の室内熱交換器３２は、空調ケース４１内のブロワ４５のすぐ下流側において、通風路４６の大部分を占めるように配設されている。ヒータコア２２は、通風路４６を部分的に塞ぐように、空調ケース４１内において室内熱交換器３２よりも下流側に配設されている。
【００３５】
ヒータコア２２の下流側には、エンジン１０の排熱以外の熱源を用いて空気を加熱する電気ヒータ４８が設けられている。電気ヒータ４８は、例えば電熱線ヒータの一種であるＰＴＣヒータによって構成され、ヒータコア２２を通過した温風をさらに加熱する。
また、別の実施形態では、図３の電気ヒータ４８の部位に別のヒートポンプシステムの室内熱交換器を設置してもよい。
【００３６】
ヒータコア２２の空気上流側には、車室内の温度調節を行うためのエアミックスダンパ４７が設けられている。エアミックスダンパ４７は、サーボモータ等のアクチュエータにより駆動され、開度が調整される。これにより、エアミックスダンパ４７は、ヒータコア２２及び電気ヒータ４８をバイパスする冷気側通路Ｃを流れる冷気と、ヒータコア２２及び電気ヒータ４８を通過する暖気側通路Ｈを流れる暖気との混合比率を調整することで、空調ケース４１の各吹出口から車室５０に供給される熱量を調整する。
暖房をしない場合は、ブロワ４５の送風を停止するか、又は、エアミックスダンパ４７を冷気側に開く。すなわち、冷気側通路Ｃを開放し、暖気側通路Ｈを塞ぐように、エアミックスダンパ４７の開度を調整すればよい。
【００３７】
空調ケース４１の最も下流側には、吹出口切替部を構成するデフロスタ開口部５２、フェイス開口部５３及びフット開口部５４がそれぞれ形成されている。
デフロスタ開口部５２接続されたデフロスタダクト５７の最下流端には、車両のフロント窓ガラス４９の内面に向かって主に温風を吹き出すデフロスタ吹出口が開口している。
フェイス開口部５３に接続されたフェイスダクト５８の最下流端には、乗員の頭胸部に向かって主に冷風を吹き出すフェイス吹出口が開口している。
フット開口部５４に接続されたフットダクト５９の最下流端には、乗員の足元部に向かって主に温風を吹き出すフット吹出口が開口している。
【００３８】
各吹出口の内側には、２組の吹出口切替ドア５５、５６が回動自在に取り付けられている。吹出口切替ドア５５、５６は、サーボモータ等のアクチュエータによって駆動され、吹出口モードを周知のフェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモードまたはデフロスタモードのいずれに切り替えることが可能である。
【００３９】
さらに、車室５０に設置された乗員の座席には、座面と背もたれにシートヒータ５１が内蔵されていてもよい。電気暖房手段の一種であるシートヒータ５１は、ヒートポンプシステム３０や電気ヒータ４８と同様、主機電池１５の電力を消費して暖房熱を発生する。
【００４０】
ところで、車両制御システム１において主機電池１５の電池温度が低下すると、電池出力が不足し車両９０の駆動力低下を招くおそれがある。また、電池内部抵抗の増大に伴い電池入出力損失が増大することから、過剰充電による弊害を防止するため回生制限を設ける必要が生じ、回生電力が減少する。
これを回避するため、特許文献１（特許第３６８７２７０号公報）には、エンジンの稼働時間を短くすることで電池からの出力を増加させ、内部抵抗発熱によって電池を暖機する技術が開示されている。しかし、この技術は、エンジンを停止又は稼働を抑制することができない場合には適用することができない。
【００４１】
また、特開平７−７９５０３号公報には、エンジン稼動時に目標充電電圧を高め、余分に発電することで電池暖機する第１の技術、及び、電気加熱触媒に電力を供給して電池暖機する第２の技術が開示されている。しかし、第１の技術については、走行負荷が高い状態でエンジン動力により余分に発電すると、エンジン効率が悪化する。また、第２の技術については、電気加熱触媒が使用できない場合には電池暖機できないという問題がある。
【００４２】
そこで本実施形態の電池暖気システム７０１は、電気暖房手段を有する車両９０において、制御装置６００が以下に説明する特徴的な制御により電池出力を増加させることで、エンジン１０の稼動抑制可否等の条件による制約を受けることなく、主機電池１５を好適に暖機する。
【００４３】
次に、第１実施形態の電池暖機システム７０１の制御装置６００が実行する「電気暖房を利用した電池出力増加制御」について、図４−図６を参照して説明する。
まず、図４のフローチャート、及び図５のマップを参照する。フローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。以下の制御ルーチンは、イグニションスイッチがオンの間、所定の周期で繰り返し実行される。或いは、主機電池１５の暖機ニーズの可能性が有るとき、例えば電池温度が所定温度以下のときにのみ実行するようにしてもよい。
【００４４】
上述のヒートポンプシステム３０、電気ヒータ４８、シートヒータ５１等の電気暖房手段に関し、Ｓ１１では、これらに対する暖房要求に応じて、必要な電池出力を算出する。この暖房要求出力は、指令値の基礎となる。
Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４では、それぞれ、主機電池１５の電池温度、車室５０の温度、主機電池１５の電池残量（ＳＯＣ）を取得する。Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４の実行順はいずれが先でもよく、場合によっては、３つのうち１つ又は２つの項目を省略してもよい。また、これらの物理量の値は、温度センサ等の検出手段による検出値でもよく、或いは、相関する他の物理量に基づき数式やマップにより算出された推定値でもよい。
【００４５】
Ｓ１５では、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４で取得した電池温度、車室温度、電池残量の情報に基づいて電気暖房出力増加量を算出する。ここでは、制御装置６００が予め記憶しているマップを参照して増加量を算出する例について説明する。
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すマップには、電池温度、車室温度、電池残量について、それぞれ増加量との関係が規定されている。（ａ）電池温度が低いほど、主機電池１５を暖機するニーズが高いため増加量を大きく設定する。（ｂ）車室温度が低いほど、暖房出力を大きくすることは乗員の快適感に適合するため増加量を大きく設定する。（ｃ）電池残量が多いほど、放電可能量が多いため増加量を大きく設定する。
なお、制御装置６００は、マップを用いる方法に限らず、所定の数式により電池温度、車室温度、電池残量から増加量を演算するようにしてもよい。
【００４６】
Ｓ１６では、Ｓ１１で算出した暖房要求出力に、Ｓ１５で算出した増加量を加算して、電気暖房指令値を算出する。そして、制御装置６００は、指令値に基づき、ヒートポンプシステム３０、電気ヒータ４８、シートヒータ５１等を発熱させ、車室５０を暖房する。
図３に示す空調装置４０では、制御装置６００は、ブロワ４５の送風量、及びエアミックスダンパ４７の開度を制御し、車室５０に供給する熱量を調整する。なお、暖房要求が無いとき、制御装置６００は、ブロワ４５の送風を停止するか、又は、エアミックスダンパ４７を冷気側に開くように制御する。
このように電気暖房手段に主機電池１５の電力を供給することにより、内部抵抗発熱によって主機電池１５を暖機することができる。
【００４７】
続いて、上記の電気出力増加制御によって得られる効果について、図６のタイムチャートを参照して説明する。図６（ａ）−（ｄ）に示すタイムチャートは、共通の時間軸を横軸とし、（ａ）車速、（ｂ）電池温度、（ｃ）電池出力、（ｄ）電気暖房出力をそれぞれ縦軸とする。各図において、実線は上記の電気出力増加制御を実施する本実施形態の特性線を示し、破線は当該制御を実施しない比較例の特性線を示している。
【００４８】
（ａ）に示すように、車両は、加速、定速走行、減速、停止のサイクルを３回繰り返している。例えば第１サイクルでは、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の間で加速し、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３の間で定速走行し、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の間で減速し、時刻ｔ１４から２サイクル目の加速開始時刻ｔ２１まで停止している。第２サイクル、第３サイクルも同様である。なお、第３サイクルは、第１、第２サイクルに比べて到達速度が高い。
【００４９】
（ｂ）に示すように、比較例では、車両が１回目の加速をする時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の間で初めて電池温度が上昇している。それに対し、本実施形態では、時刻ｔ１１以前の車両が停止している時刻ｔ０から、（ｄ）、（ｃ）に示すように電気暖房出力を増加させ電池出力を発生（放電）させることで、早期に暖機を開始している。
【００５０】
（ｃ）に示すように、比較例及び本実施形態とも、主機電池１５は、加速中は放電し、制動による減速中はＭＧ１１、１２の回生動作によって充電される。定速走行中及び停止中は、電池出力はほぼ一定で推移する点も共通である。
ただし、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の加速時において、本実施形態は、（ｄ）電気暖房出力を増加させている分、（ｃ）比較例よりも電池出力が増加し、（ｂ）電池温度の上昇勾配が大きくなっている。よって、特に時刻ｔ０から時刻ｔ１２までの電池出力の差によって、（ｂ）本実施形態は、比較例に対して全体的に高い水準で電池温度が推移している。
【００５１】
また、時刻ｔ３３から時刻ｔ３４の制動減速時において、（ｂ）電池温度が低い比較例では、主機電池１５の内部抵抗が高いため、（ｃ）過剰充電による弊害を防止するための回生制限がかけられており、回生電力が減少する。
それに対し本実施形態では、電池温度を上昇させ内部抵抗を低下させることができる。したがって、電力入力の損失が低減し、回生制限を設ける必要がなくなるため、回生制限による回生電力の減少を回避することができる。
【００５２】
このように、本実施形態では、電気暖房手段に電力を供給することで主機電池１５の出力を増加させ、主機電池１５を好適に暖機することができる。したがって、主機電池１５の内部抵抗の低減により電力損失が低減し、また、電池出力の不足を回避し、車両９０の駆動力を適切に確保することができる。さらに、回生制限による回生電力の減少を回避することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電池暖機システムについて、図７、図８を参照して説明する。図７のブロック図、図８のフローチャートは、それぞれ第１実施形態の図２、図４に対応する。図７において、第１実施形態の図２と実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図７に示すように、第２実施形態の電池暖機システム７０２は、主機電池１５、ＤＣＤＣコンバータ１７、補機電池１６、補機、及び制御装置６００を含む。ＤＣＤＣコンバータ１７には、主機電池１５の高圧の直流電力を低圧の直流電力に変換して、補機電池１６に供給する。ただし、他の形態では、ＤＣＤＣコンバータ１７を設けず、主機電池１５の直流電力をそのまま補機電池１６に供給してもよい。
本実施形態では、代表的な補機として、図１、図３に示すウォータポンプ２５、ラジエータファン３５、ブロワ４５等、暖房出力に関連する機器を例示する。
【００５５】
次に図８を参照し、第２実施形態の「補機及び補機電池を利用した電池出力増加制御」を説明する。基本的なフローは、図４に示す第１実施形態の「電気暖房を利用した電池出力増加制御」と同様であり、主機電池１５が電力を供給する対象が異なる。
Ｓ２１では補機電池１６の電池残量を取得し、要求出力として充電要求量を算出する。Ｓ２２では補機の稼動状況に基づき電力消費量を算出し、補機の電力消費に伴う補機電池１６の電池残量の低下を推定する。
【００５６】
Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５は、図４のＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４に相当する。Ｓ２６では、取得した主機電池温度、車室温度、主機電池残量の情報に基づき、補機電池充電量の増加量、又は補機電力消費量の増加量を算出する。補機電池１６の充電可能量の余裕が無い場合には、補機の稼動を促進し電力をより多く消費させることで補機電池１６の電池残量を減らし、主機電池１５から補機電池１６への充電量を確保する。Ｓ２７では、要求出力に増加量を加算した値を補機電池充電量又は補機電力消費量の指令値とする。
この制御で増加量を算出するマップは、第１実施形態の図５のマップと同様のものを援用することができる。
【００５７】
第２実施形態では、「補機及び補機電池を利用した電池出力増加制御」により、第１実施形態と同様の効果を奏する。また、第１実施形態と第２実施形態とを併用し、主機電池１５の電力供給対象の範囲を電気暖房手段及び補機電池１６の両方に拡大すれば、状況に応じて電力供給対象を広範囲に選択することができ、上記の効果がより顕著になる。
【００５８】
（その他の実施形態）
（ア）本発明の電池暖機システムが適用される車両制御システムは、図１に記載された構成をすべて備える必要はない。少なくとも、主機電池１５及び制御装置６００と、主機電池１５から電力を供給される電気暖房手段の一種、又は、補機電池１６及び補機の一種のいずれか一方を備えていればよい。
（イ）電気暖房手段は、ヒートポンプシステム３０、電気ヒータ４８、シートヒータ５１に限らず、電気エネルギーを用いて熱を発生可能なものであれば何でもよい。
【００５９】
（ウ）補機としてのポンプは、冷却水用のウォータポンプ２５の他、車両において各種流体を圧送する燃料ポンプ、オイルポンプ等を含む。また、ファンは、ラジエータファン３５の他、車両における各種空冷用その他のファンを含む。さらに、ポンプ、ファン、ブロワ以外に、車両において電力を消費し何らかの出力をする機器類は、すべて補機として機能し得る。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１５  ・・・主機電池、
１６  ・・・補機電池、
１７  ・・・ＤＣＤＣコンバータ、
２５、３５、４５・・・補機、
３０、４８、５１・・・電気暖房手段、
６００・・・制御装置、
７０１、７０２・・・電池暖機システム。
【図１】
2015080284.tif 000003
【図２】
2015080284.tif 000004
【図３】
2015080284.tif 000005
【図４】
2015080284.tif 000006
【図５】
2015080284.tif 000007
【図６】
2015080284.tif 000008
【図７】
2015080284.tif 000009
【図８】
2015080284.tif 000010