(57)【要約】【課題】車両に備わる蓄電手段の温度を迅速且つ精細に制御する。【解決手段】バッテリ５００を備えたハイブリッド車両１０において、ＥＣＵ１００は、バッテリ暖機制御を実行する。この際、エンジン冷却水温Ｔｗがバッテリ温度Ｔｂａｔｔより高く、且つバッテリ温度Ｔｂａｔｔが予めバッテリ５００の動作適温範囲に基づいて設定される判断基準値Ｔｂａｔｔｔｈ未満である場合には、バッテリ暖機装置７００の三方弁７７０の弁体位置が第１の弁体位置に制御され、蓄熱容器７３０への冷却水の供給が開始される。蓄熱容器７３０は、内圧に応じて膨張する構造を有しており、冷却水量が増量されることにより膨張し、対向する電池セル５２０に接触した状態で熱を供与する。バッテリ暖機が不要な場合には、蓄熱容器７３０への冷却水の供給が停止され、蓄熱容器７３０は電池セル５２０から離間して不要な熱供与が防止される。【選択図】図４
2009298190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関及び蓄電手段を有する車両に備わり、
前記蓄電手段に対向して配置される熱源と、
該熱源と前記蓄電手段との接触状態を、該熱源と前記蓄電手段とが接触してなる第１の接触状態と、該熱源と前記蓄電手段とが離間してなる第２の接触状態との間で切り替え可能な切り替え手段と
を具備することを特徴とする蓄電手段の暖機装置。
【請求項２】
前記熱源は、熱媒体として前記内燃機関の冷却水を収容可能な収容手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電手段の暖機装置。
【請求項３】
前記収容手段は、内圧に応じて容積が変化する容積可変構造を有しており、
前記切り替え手段は、前記内圧を変化させることにより前記接触状態を切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の蓄電手段の暖機装置。
【請求項４】
前記蓄電手段の温度を特定する特定手段と、
該特定された温度に応じて前記接触状態が切り替わるように前記切り替え手段を制御する制御手段と
を更に具備する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の蓄電手段の暖機装置。
【請求項５】
前記車両は、動力源として、前記内燃機関に加え、前記蓄電手段を電源とする電動機を備えたハイブリッド車両である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の蓄電手段の暖機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ等の蓄電手段を暖機可能な蓄電手段の暖機装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、冷媒により二次電池を加熱するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された車両用動力源（以下、「従来の技術」と称する）によれば、エンジン近傍及び二次電池近傍に冷媒を循環する循環通路を有することにより、二次電池の暖機時間を短縮することが可能であるとされている。また、二次電池をバイパスするバイパス通路を設け、冷媒を、二次電池の温度に応じて適宜このバイパス通路に導くことにより、エンジンが異常に昇温した場合等に冷媒により過度に二次電池が加熱されることを防止することも可能であるとされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５１０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、二次電池の非冷却時に冷媒がバイパス通路に導かれるが、このようにして冷媒の供給が停止されたとしても、冷媒の循環通路と二次電池との位置関係は変化することがない。このため、例えば当該循環通路と二次電池とが物理的に接触している場合には、冷媒の供給が停止されても循環通路に残留する熱により暫時二時電池の加熱は継続されてしまい、二次電池の迅速且つ精細な温度制御が難しくなる。一方、予めこれらが物理的に接触していない場合、元来の目的である二次電池の暖機が効率的に行われ難い。即ち、従来の技術には、ここで言う二次電池等を含む概念としての蓄電手段の温度を迅速且つ精細に制御することが困難であるという技術的な問題点がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、車両に備わる蓄電手段の温度を迅速且つ精細に制御し得る蓄電手段の暖機装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る蓄電手段の暖機装置は、内燃機関及び蓄電手段を有する車両に備わり、前記蓄電手段に対向して配置される熱源と、該熱源と前記蓄電手段との接触状態を、該熱源と前記蓄電手段とが接触してなる第１の接触状態と、該熱源と前記蓄電手段とが離間してなる第２の接触状態との間で切り替え可能な切り替え手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明における「蓄電手段」とは、然るべき発電手段により生成される電力又は外部電源から供給される電力を所定の充電経路を介して蓄積する（即ち、蓄電する）ことが可能に構成され、車両における各種の用途（例えばエアコン、照明装置、パワーステアリング等の電装補機類の駆動、例えばＡＢＳ（Antilock Braking System）、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）又はＰＣＳ（Pre Crush Safety system）等の各種挙動制御装置の駆動、例えばセルモータの駆動、或いは例えば動力源としてのモータの駆動等）に応じた電力の供給源として機能する手段であり、例えばニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリ等の各種バッテリ等を指す（尚、電池セル単体であっても、それらが要求出力に応じて複数個連結されてなるバッテリパック等であってもよい）。例えば、蓄電手段は、主として車両の補機類を駆動する所謂車載用バッテリ（例えば、１２Ｖ）であってもよいし、車両がハイブリッド車両であれば、大出力モータを駆動する例えば出力数百Ｖの所謂ハイブリッドバッテリであってもよく、その適用範囲は何ら限定されない趣旨である。
【０００８】
このような蓄電手段は、その温度によって大なり小なり出力特性（例えば、電圧や電流の立ち上がり特性や最大値、或いは放電特性等）が変化することが知られており、少なくとも実践上不足無い電力供給が可能となる温度範囲として定められる動作適温範囲が、例えば蓄電手段の物理的構成、機械的構成、電気的構成又は化学的構成等に応じて適宜に定まり得る。従って、蓄電手段から少なくとも実践上不足ない電力供給を受けるためには、望ましくは蓄電手段の温度が係る動作適温範囲内にある必要があり（但し、好適には、この種の動作適温範囲外にある場合であっても幾らかなりの電力供給は可能である）、蓄電手段の温度が動作適温範囲以下であれば迅速に動作適温範囲まで昇温させ、また蓄電手段の温度が動作適温範囲にあれば、その状態を維持することが求められる。或いは蓄電手段の温度が動作適温範囲以上であれば、迅速に動作適温範囲に相当する温度まで冷却する必要が生じ得る。
【０００９】
本発明に係る蓄電手段の暖機装置には、蓄電手段に対向配置された熱源が備わる。ここで、「熱源」とは、蓄電手段に対し供与すべき熱の供給源であり、その物理的、機械的、電気的又は化学的構成は特段に限定されない趣旨であるが、好適な一形態として、例えば少なくとも幾らかなりの熱伝導性を有する（言い換えれば、少なくとも断熱性を有しない）ケース（筐体又は外郭材料）内部に、例えば流体又は液体等の各種熱媒体が封入された、又は当該ケース内部を、然るべき経路を介して供給される熱媒体が通過する構成等を採ってもよい。或いは、熱源は物理的、電気的又は化学的に発熱可能な固体熱源であってもよい。
【００１０】
また、本発明に係る蓄電手段の暖機装置には、相互に対向配置された熱源と蓄電手段との接触状態を、第１の接触状態と第２の接触状態との間で切り替え可能な物理的、機械的、電気的、磁気的又は化学的手段を包括する概念としての切り替え手段が備わる。ここで、「第１の接触状態」とは、蓄電手段と熱源との接触状態の一であり、蓄電手段と熱源とが接触した状態、好適な一形態としては、各々相対する面部分の少なくとも一部において接触した状態を指す。一方、「第２の接触状態」とは、蓄電手段と熱源とが離間した状態、好適な一形態としては、熱源が有する熱により蓄電手段が少なくとも昇温しない程度の間隙を隔てて双方が対向した状態を指す。尚、第１及び第２の接触状態とは、夫々一義的な状態でなくてもよく、例えば第１の接触状態が、接触の度合いが異なる複数の状態を採ってもよいし、第２の接触状態が、間隙の厚さを異にする複数の状態を採ってもよい。
【００１１】
ここで、熱源の有する熱が有限である点に鑑みれば、蓄電手段は、熱源よりも温度が低い限りにおいて、熱源と第１の接触状態にある場合に最も効率良く暖機され、その昇温が促進される。一方、蓄電手段には、先に述べたように動作適温範囲が存在するから、例えば、蓄電手段が、この昇温の過程において動作適温範囲を超えた温度領域に突入した場合には、或いは例えば蓄電手段の温度を動作適温範囲内に維持しようとした場合には、蓄電手段を冷却する必要が生じ得る。特にこの種の高温領域では、同種の概念により規定される低温領域と較べて、電力供給に係る性能低下に加えて熱負荷による蓄電手段の劣化が進行し易いから、冷却は迅速に行われる必要がある。
【００１２】
他方、このような冷却要求に対し、積極的な冷却（即ち、熱源から蓄電手段へ供与される熱量を幾らかなり減少側へ変化させることによってもたらされる相対的な冷却と異なる意味での冷却）を行うためには、例えばクーラ、チラー又は冷却ファン等、然るべき冷却手段が必要となり、システム構成の複雑化或いはコストの増加等を招き、搭載性、信頼性、メンテナンス性或いは経済性を低下させ易い。従って、現実的な制約の下でこの種の冷却を実現しようとする場合、熱源から蓄電手段へ供与される熱量を低減する、上述した相対的な冷却が必要となる。
【００１３】
ここで特に、熱源から蓄電手段へ供与される熱量を低減するに際しては、例えば先に述べたような熱媒体の供給を停止、禁止又は制限すること等により熱源自体が有する熱量を低減させてもよいが、蓄電手段と熱源との位置関係が不変であると、熱源は、自然に進行する温度低下により蓄電手段を暖機し得ない状態となるまでの相応の期間について、蓄電手段に対する熱供与を継続し得る。従って、例え迅速に冷却が開始される必要性があるとしたところで、それに反して蓄電手段の冷却は緩慢にしか進行しない。これでは、暖機は好適に行い得ても、蓄電手段の温度を動作適温範囲に制御することに実践上の困難が伴う。
【００１４】
その点、本発明に係る蓄電手段の暖機装置によれば、熱源と蓄電手段との接触状態が、第１の接触状態と第２の接触状態との間で二値的に、段階的に又は連続的に切り替えられる。このように物理的な位置関係が変化すれば、少なくとも熱源と蓄電手段との間に例えば空気等が介在することとなり、熱源自体が有する熱量が変化するにせよしないにせよ、蓄電手段に供与される熱量は、少なくとも係る位置関係が不変である場合と較べて迅速に低減される。特に、第２の接触状態において、熱源の有する熱が蓄電手段の温度に影響を与えない程度の間隙を隔てて双方が離間するならば、その効果はより顕著となる。また、この際、先に述べたように熱源自体の熱量が低減されれば、更に大きな効果を得ることができる。
【００１５】
このように、本発明に係る蓄電手段の暖機装置によれば、熱源と蓄電手段との接触状態が切り替え可能であるため、第１の接触状態において熱源からの直接的な熱伝達により蓄電手段を効率的に暖機可能であると共に、第２の接触状態において蓄電手段の冷却を促進することが可能となる。従って、蓄電手段の温度制御を迅速且つ精細に実行することが可能となるのである。
【００１６】
本発明に係る蓄電手段の暖機装置の一の態様では、前記熱源は、熱媒体として前記内燃機関の冷却水を収容可能な収容手段を備える。
【００１７】
この態様によれば、熱源が、熱媒体として内燃機関の冷却水を収容可能な、例えば金属、樹脂、或いはセラミック等により構成される収容手段を有するため、収容手段を介した冷却水と蓄電手段との間の熱交換により蓄電手段を効率的に暖機することが可能となる。
【００１８】
ここで、「冷却水を収容」とは、冷却水を貯留すること及び冷却水が流通することを含む概念である。後者の場合、例えば内燃機関の冷却系統（例えば、ウォータポンプ、冷却水配管及びラジエータ等を含む冷却水の循環供給システム）における冷却水の供給経路上に収容手段を配置すること等により、蓄電手段の暖機が簡便にして可能となる。
【００１９】
尚、この態様では、前記収容手段は、内圧に応じて容積が変化する容積可変構造を有しており、前記切り替え手段は、前記内圧を変化させることにより前記接触状態を切り替えてもよい。
【００２０】
この場合、収容手段の容積可変構造により、収容手段の内圧に応じて収容手段の容積が変化し、この容積の変化に伴って、第１の接触状態と第２の接触状態との間の接触状態の切り替えが実現される。この内圧の変化は、結局は収容手段が収容する冷却水の量と一義的であり、切り替え手段は、収容手段に対する冷却水の供給量を可変とする物理的、機械的、電気的又は磁気的構成を有すればよい。従って、この場合、切り替え手段を比較的簡素に構成することが可能となる。
【００２１】
例えば、切り替え手段は、収容手段に冷却水を供給するための供給路と、当該供給路における冷却水の供給量（流量）を二値的、段階的又は連続的に変化させることが可能な、例えば電磁弁、バタフライ弁又は三方弁等の各種弁装置等の形態を採り得る流量可変手段を備えていてもよい。或いは、切り替え手段は更に、内燃機関に冷却水を循環供給する冷却装置に備わる電気駆動式又は機械駆動式のポンプを含んでもよい。
【００２２】
尚、「容積可変構造」とは、内圧に応じて当該容積が可変となる構造である限りにおいて、如何なる構造であってもよいが、好適な一形態として、内圧に応じて伸縮可能、好適な一形態としては、蓄電手段の方向により志向的に伸縮可能な構造又は構成を有していてもよい。
【００２３】
本発明に係る蓄電手段の暖機装置の他の態様では、前記蓄電手段の温度を特定する特定手段と、該特定された温度に応じて前記接触状態が変化するように前記切り替え手段を制御する制御手段とを更に具備する。
【００２４】
この態様によれば、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得特定手段により、蓄電手段の温度が特定される。ここで、本発明に係る「特定」とは、特定対象（ここでは、温度）又は特定対象と相関する物理量、制御量又は指標値等を所定の検出手段を介して直接的に又は間接的に検出すること、当該検出手段を介して直接的に又は間接的に検出された特定対象と相関する物理量、制御量又は指標値に基づいて予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当値を選択すること、この種の特定対象と相関する物理量、制御量若しくは指標値又は該当値等から、予め設定されたアルゴリズムや計算式に従って導出又は推定すること、或いはこのように検出、選択、導出又は推定された各種の値を、例えば電気信号等の形で単に取得すること等を包括する広い概念である。
【００２５】
また、この態様によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段が、この特定された温度に応じて、例えば二値的に、段階的に又は連続的に冷却水の供給量が変化するように（収容手段を備える場合）切り替え手段を制御すること等により、蓄電手段と熱源との接触状態を変化させる。
【００２６】
このため、例えば、蓄電手段の温度が動作適温範囲未満である場合には第１の接触状態が得られるように、また動作適温範囲よりも高い場合には第２の接触状態が得られるように、或いは動作適温範囲内であれば一定周期又は不定期に接触状態を切り替えて可及的にその状態が維持されるように、夫々切り替え手段を制御する等の措置を講じることが可能となり、蓄電手段の暖機及び温度状態の維持管理が極めて好適に行われ得る。
【００２７】
本発明に係る蓄電手段の暖機装置の他の態様では、前記車両は、動力源として、前記内燃機関に加え、前記蓄電手段を電源とする電動機を備えたハイブリッド車両である。
【００２８】
この態様によれば、車両が、内燃機関に加え、例えばモータ又はモータジェネレータ等の形態を採り得る少なくとも一の電動機を備えたハイブリッド車両として構成される。この電動機は、本発明に係る蓄電手段を電源としており、電源には通常の車載用バッテリと較べて大出力のハイブリッドバッテリが採用される。このような大出力のバッテリは、複数の電池セルからなるのが一般的であり、単一の電池セルと較べれば、暖機に要する熱負荷も高く、また暖機後の温度制御がより繊細になり易い。また、この場合、蓄電手段の出力特性（放電特性）は、車両の走行性能に影響を与えることとなり、蓄電手段の温度を動作適温範囲に維持する必要性がより高くなり易い。従って、本発明に係る蓄電手段の暖機装置により、より高い実践上の利益が享受される。
【００２９】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
【００３１】
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３２】
図１において、ハイブリッド車両１０は、減速機構１１及び車輪１２、並びにＥＣＵ１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、動力分割機構３００、ＰＣＵ４００、バッテリ５００、冷却装置６００及びバッテリ暖機装置７００を備えた、本発明に係る「ハイブリッド車両」の一例である。
【００３３】
減速機構１１は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力に応じて回転可能に構成された、デファレンシャルギア（不図示）等を含んでなるギア機構であり、これら動力源の回転速度を所定の減速比に従って減速可能に構成されている。減速機構１１の出力軸は、ハイブリッド車両１０の車軸（符号省略）に連結されており、これら動力源の動力は、回転速度が減速された状態で当該車軸及び当該車軸に連結された、駆動輪としての車輪１２に伝達されるように構成されている。
【００３４】
尚、減速機構１１の構成は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から供給される動力を、その動力に基づいた軸体の回転速度を減速しつつ車軸に伝達可能である限りにおいて何ら限定されず、単にデファレンシャルギア等を含んでなる構成を有していてもよいし、複数のクラッチ及びブレーキ並びに遊星歯車機構により構成される所謂リダクション機構として複数の変速比を得ることが可能に構成されていてもよい。
【００３５】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「特定手段」及び「制御手段」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するバッテリ暖機制御を実行することが可能に構成されている。
【００３６】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「特定手段」及び「制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００３７】
エンジン２００は、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能するように構成された、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ガソリンエンジンである。尚、エンジン２００は、公知の各種態様を有していてよく、ここではその詳細な構成については省略することとする。補足すると、本発明に係る「内燃機関」とは、一又は複数の気筒を有し、当該気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いは各種アルコール等の燃料と吸入空気との混合体である混合気が燃焼した際に発生する爆発力たる動力を、例えばピストン及びコネクティングロッド等の機械的な伝達経路を経て、例えばクランク軸等の出力軸を介して動力として出力可能な機関を包括する概念であり、係る概念の範囲内において、その構成や構造は多種多様である。
【００３８】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「電動機」の一例たる電動発電機であり、バッテリ６００を充電するための或いはモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機として、更にはエンジン２００の動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。
【００３９】
モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「電動機」の一例たる電動発電機であり、エンジン２００の動力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能するように構成されている。
【００４０】
尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。
【００４１】
動力分割機構３００は、エンジン２００の動力をＭＧ１及び車軸へ分配することが可能に構成された遊星歯車機構である。尚、動力分割機構３００の構成は公知の各種態様を採り得るため、ここではその詳細な説明を省略するが、簡略的に説明すると、動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギアと、サンギアの外周に同心円状に設けられたリングギアと、サンギアとリングギアとの間に配置されてサンギアの外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアと、クランクシャフト２０５の端部に結合され、各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアとを備える。
【００４２】
このサンギアは、サンギア軸を介してＭＧ１のロータ（符合は省略）に結合され、リングギアは、リングギア軸を介してＭＧ２の不図示のロータに結合されている。リングギア軸は、車軸と連結されており、ＭＧ２が発する動力は、リングギア軸を介して車軸へと伝達され、同様に車軸を介して伝達される車輪１２からの駆動力は、リングギア軸を介してＭＧ２に入力される。係る構成の下、動力分割機構３００により、エンジン２００が発する動力は、プラネタリキャリアとピニオンギアとによってサンギア及びリングギアに伝達され、エンジン２００の動力が２系統に分割される。
【００４３】
ＰＣＵ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給することが可能に構成された不図示のインバータ等を含み、バッテリ５００と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ５００を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御することが可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ４００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
【００４４】
バッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池であり、本発明に係る「蓄電手段」の一例である。尚、バッテリ５００の詳細な構成については後述する。
【００４５】
冷却装置６００は、冷却水（ＬＬＣ）を循環供給することによりエンジン２００の冷却対象部位（例えば、シリンダヘッドやシリンダブロック等）を冷却可能に構成されている。尚、冷却装置６００の詳細な構成については後述する。
【００４６】
バッテリ暖機装置７００は、上述の冷却水を使用してバッテリ５００を暖機することが可能に構成された、ＥＣＵ１００と共に本発明に係る「蓄電手段の暖機装置」の一例をなす装置である。尚、バッテリ暖機装置７００の詳細な構成については後述する。
【００４７】
ここで、図２を参照し、バッテリ５００、冷却装置６００及びバッテリ暖機装置７００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、バッテリ５００、冷却装置６００及びバッテリ暖機装置７００の構成及びこれら相互間の位置関係を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００４８】
図２において、冷却装置６００は、電動ウォータポンプ（以下、適宜「電動Ｗ／Ｐ」と称する）６１０、冷却水循環路６２０、サーモスタット６３０、ラジエータ６４０及び水温センサ６５０を備える。
【００４９】
電動Ｗ／Ｐ６１０は、電動Ｗ／Ｐ６１０は、不図示モータの回転力によって冷却水を吸引し、モータの回転数に応じた量の冷却水を吐出することが可能に構成された渦巻き式の電動ポンプである。尚、冷却装置６００は、電動Ｗ／Ｐ６１０に替えて、例えばエンジン２００のクランクシャフトと連結され、クランクシャフトの回転駆動力の一部を利用して回転可能であると共に、当該回転に係る回転数を、例えば物理的な係合手段における係合力を二値的に、段階的に又は連続的に可変に制御することにより夫々二値的に、段階的に又は連続的に制御することが可能に構成された機械式のポンプを備えていてもよい。
【００５０】
電動Ｗ／Ｐ６１０において、モータは、ＰＣＵ４００を介してバッテリ５００からの電力供給を受け（バッテリ５００から直接供給されてもよい）、不図示のモータ駆動系を介して供給される制御電圧（又は電流）のデューティ比に応じて、その回転数が増減制御される構成となっている。また、このモータ駆動系は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された状態にあり、ＥＣＵ１００によって上述したデューティ比を含む動作状態が制御される構成となっている。即ち、電動Ｗ／Ｐ６１０は、ＥＣＵ１００によってその動作状態が制御される構成となっている。
【００５１】
冷却水循環路６２０は、エンジン２００のシリンダブロック周囲に張り巡らされたウォータジャケット等を含み、電動Ｗ／Ｐ６１０によって吐出される冷却水の供給経路を規定する、例えば金属製或いは樹脂製の管状部材である。また、冷却装置６００において、冷却水循環路６２０は、サーモスタット６３０においてラジエータ６４０へと分岐する放熱用管路６２１と、係る放熱用管路６２１からラジエータ６４０を経由してサーモスタット６３０へ戻り管路６２２を含んで構成される。
【００５２】
サーモスタット６３０は、冷却水の温度たる冷却水温Ｔｗを安定せしめるために設けられた、温度調節手段である。サーモスタット６３０の内部には、ラジエータ６４０に連通する前述した放熱用管路６２１及び戻り管路６２２と冷却水循環路６２０の本管との間の連通状態を制御するための制御弁が設けられており、サーモスタット６３０は、係る制御弁の開閉状態の制御により、ラジエータ６４０に流入する冷却水の流量を調節することが可能に構成される。尚、サーモスタット６３０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、その動作がＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。この際、係る制御弁は、冷却水温Ｔｗが所定値（概ね、８０〜９０℃）未満である場合に全閉状態となるように（即ち、冷却水がラジエータ６４０を経由しないように）、また冷却水温が当該所定値以上である場合には全開状態となるように（即ち、冷却水が全てラジエータ６４０を経由するように）制御される構成となっている。このため、冷却水温Ｔｗは、基本的には係る所定値を大きく逸脱することはなく、概ね係る所定値近傍の値を上限として維持される。
【００５３】
ラジエータ６４０は、放熱用管路６２１及び戻り管路６２２と連通してなる複数のウォータパイプが配列してなると共に、当該ウォータパイプの外周に多数の波板状のフィンを備え、当該ウォータパイプ内を冷却水が流れる際に、当該フィンを介した大気との熱交換により、即ち冷却水の有する熱を外界に放熱することにより、冷却水を冷却することが可能に構成されている。
【００５４】
水温センサ６５０は、冷却水循環路６２０内部に検出端子の一部が露出してなる、冷却水温Ｔｗを検出可能なセンサである。水温センサ６５０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却水温Ｔｗは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００５５】
一方、図２において、バッテリ５００は、バッテリケース５１０、電池セル５２０及び温度センサ５３０を備える。
【００５６】
バッテリケース５１０は、電池セル５２０及び後述する蓄熱容器７３０を収容する金属製の筐体である。
【００５７】
電池セル５２０は、正極に水酸化ニッケル、負極に水素吸蔵合金を配し、これらが不織布のセパレータにより絶縁されつつアルカリ性電解液に浸潤されてなるニッケル水素型の化学電池である。単一の電池セル５２０の出力は約１．２Ｖ程度であり、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の電源として不足の生じない出力（例えば、２００〜３００Ｖ）を得るために、電池セル５２０は、数百個電気的に直列に接続された状態でバッテリケース５１０内部に収容されている。尚、図示されるのはそのうちの一電池セルである。
【００５８】
電池セル５２０は、バッテリケース５１０内部に形成された枠状の支持部により、その底面の一部が支持される形で収容されている。一方、係る底面のうち当該支持部により支持されない面部分は、当該支持部下方に開口した空間内に露出し、後述する蓄熱容器７３０と対向している。
【００５９】
温度センサ５３０は、バッテリ５００の温度たるバッテリ温度Ｔｂａｔｔを検出可能なセンサである。温度センサ５３０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたバッテリ温度Ｔｂａｔｔは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。尚、バッテリ温度Ｔｂａｔｔは、バッテリ５００に備わる複数の電池セル５２０のうち少なくとも一部（全部であってもよいし、予め選択された複数であってもよい）の温度の平均値であってもよいし、代表値であってもよい。或いは、予め温度検出対象として設定された単一の電池セルの温度であってもよい。
【００６０】
他方、図２において、バッテリ暖機装置７００は、メインパイプ７１０、インレットパイプ７２０、蓄熱容器７３０、アウトレットパイプ７４０、逆流防止弁７５０、バイパスパイプ７６０及び三方弁７７０を備える。
【００６１】
メインパイプ７１０は、冷却装置６００の冷却水循環路６２０における、サーモスタット６３０上流側から分岐する冷却水導入用の配管である。
【００６２】
インレットパイプ７２０は、両端部が夫々メインパイプ７１０及び蓄熱容器７３０の冷却水導入口に連通する配管である。
【００６３】
蓄熱容器７３０は、内部に冷却水を貯留可能且つ蓄熱可能な容器であり、本発明に係る「熱源」及び「収容手段」の一例である。蓄熱容器７３０は、内圧の大小に応じてその容積が可変となる容積可変構造を有している。より具体的には、蓄熱容器７３０は、良好な熱伝導特性を有し、且つ伸縮可能な樹脂性材料（例えば、耐熱性の強化ゴム等）で構成されており、内圧の上昇（一義的に、冷却水の供給量の増加）に応じて膨張する構成となっている。この際、蓄熱容器７３０の図示下方はバッテリケース５１０と接触しており、また図示側方にも十分な膨張シロは存在しないため、蓄熱容器７３０は主として図示上方に膨張する構成となっている。尚、蓄熱容器７３０は、蓄熱機能を有しており、冷却水が供給された場合には、冷却水が有する熱を蓄積することが可能に構成される。
【００６４】
アウトレットパイプ７４０は、蓄熱容器７３０の冷却水排出口に連通する配管である。
【００６５】
逆流防止弁７５０は、アウトレットパイプ７４０に設置された弁装置である。逆流防止弁７５０は、蓄熱容器７３０からアウトレットパイプ７４０を経由して逆流防止弁７５０に流れる冷却水については、実質的に無抵抗に通過させ、逆方向からの冷却水の流入については遮断する構成を有している。
【００６６】
バイパスパイプ７６０は、一端部がメインパイプ７１０とインレットパイプ７２０とに連通し、また他端部がアウトレットパイプ７４０の逆流防止弁７５０下流側と連通する配管である。
【００６７】
三方弁７７０は、三個の弁口を有し、各弁口が夫々メインパイプ７１０、インレットパイプ７２０及びバイパスパイプ７６０に接続されると共に、内部に回転可能な弁体を有する、本発明に係る「切り替え手段」の一例たる弁装置である。三方弁７７０の弁体は、ＥＣＵ１００と電気的に接続された図示せぬ駆動装置により駆動され、その回転位置として、メインパイプ７１０とインレットパイプ７２０とを連通させ、且つこれらとバイパスパイプ７６０との連通を遮断する第１の弁体位置と、メインパイプ７１０とバイパスパイプ７６０とを連通させ、且つこれらとインレットパイプ７２０との連通を遮断する第２の弁体位置とを採ることが可能に構成されている。
【００６８】
従って、三方弁７７０の弁体位置が第１の弁体位置に制御された場合、冷却水の一部は、冷却水循環路６２０からメインパイプ７１０へ導かれ、更にインレットパイプ７２０、蓄熱容器７３０及びアウトレットパイプ７４０を経由して、メインパイプ７１０への分岐位置下流側且つサーモスタット６３０上流側の合流位置において冷却水循環路６２０に合流する。また、三方弁７７０の弁体位置が第２の弁体位置に制御された場合、冷却水の一部は、冷却水循環路６２０からメインパイプ７１０を介してバイパスパイプ７６０に導かれ、逆流防止弁７５０下流側のアウトレットパイプ７４０を経由して、上記合流位置において冷却水循環路６２０に合流する。即ち、端的には、第２の弁体位置が選択された場合、冷却水は蓄熱容器７３０に導かれることなく、単にバイパスパイプ７６０を経由して冷却水循環路６２０に戻る構成となっている。
＜実施形態の動作＞
ハイブリッド車両１０において、バッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の電力源となると共に、各種の補機類（エアコンやパワーステアリング等）或いは挙動制御装置（ＡＢＳ用のアクチュエータ等）に対する電力源としても機能する。この際、バッテリ５００のＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）は、図１において不図示のＳＯＣセンサの出力値等に基づいて、所定の上下限値により規定される範囲に可及的に維持される。このため、ハイブリッド車両１０において電力不足の状況が頻発するといった事態は生じ難いが、総体的にみてバッテリ５００に出力上の余裕はないから、バッテリ５００からの効率的な電力供給を必要とする。従って、バッテリ５００の温度は、絶えずその出力特性が良好となる動作適温範囲（概ね、８０〜９０℃前後）に維持されるのが望ましい。このようなバッテリ５００の温度状態は、ＥＣＵ１００により実行されるバッテリ暖機制御によって管理される。
【００６９】
ここで、図３を参照し、本実施形態の動作として、ＥＣＵ１００により実行されるバッテリ暖機制御の詳細について説明する。ここに、図３は、バッテリ暖機制御のフローチャートである。
【００７０】
図３において、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の冷却水温Ｔｗがバッテリ温度Ｔｂａｔｔよりも高いか否かを判別する（ステップＳ１０１）。冷却水温Ｔｗがバッテリ温度Ｔｂａｔｔ以下である場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、バッテリ温度Ｔｂａｔｔに関係なく、冷却水から電池セル５２０への熱供与によるバッテリ５００の暖機は不可能であるため、ＥＣＵ１００は、三方弁７７０の駆動装置を制御して、三方弁７７０の弁体位置を上述した第２の弁体位置に制御する（ステップＳ１０５）。弁体位置が第２の弁体位置に制御されると、既に述べたように冷却水は蓄熱容器７３０に導かれることなくバイパスパイプ７６０に導かれる。尚、冷却水がバイパスパイプ７６０に導かれた際のバッテリ暖機装置７００の動作状態については後述する。
【００７１】
一方、冷却水温Ｔｗがバッテリ温度Ｔｂａｔｔよりも高い場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は更に、バッテリ温度Ｔｂａｔｔが所定の判断基準値Ｔｂａｔｔｔｈ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。ここで、判断基準値Ｔｂａｔｔｔｈとは、先に述べた動作適温範囲の上限値であり、概ね９０℃前後の値である。バッテリ温度Ｔｂａｔｔが判断基準値Ｔｂａｔｔｔｈ以上である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、処理はステップＳ１０５に移行される。
【００７２】
バッテリ温度Ｔｂａｔｔが判断基準値Ｔｂａｔｔｔｈ未満である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、即ち言い換えれば、冷却水との熱交換によりバッテリ５００（より具体的には電池セル５２０）を暖機可能であり且つバッテリ５００が暖機を必要とする場合、ＥＣＵ１００は、三方弁７７０の駆動装置を制御して、三方弁７７０の弁体位置を第１の弁体位置に制御する（ステップＳ１０３）。弁体位置が第１の弁体位置に制御されると、既に述べたように冷却水はバイパスパイプ７６０に導かれること無く蓄熱容器７３０に導かれる。
【００７３】
また、弁体位置が第１の弁体位置に制御されると、ＥＣＵ１００は、電動Ｗ／Ｐ６１０の駆動制御により、蓄熱容器７３０に供給される冷却水の量を増量させる（ステップＳ１０４）。尚、冷却水が蓄熱容器７３０に導かれた際のバッテリ暖機装置７００の動作状態については後述する。ステップＳ１０４又はステップＳ１０５が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返し実行される。
【００７４】
ここで、図４を参照し、バッテリ暖機制御の実行過程におけるバッテリ暖機装置７００の動作状態について説明する。ここに、図４は、三方弁７７０の弁体位置に応じた蓄熱容器７３０の状態を例示する模式図である。尚、同図において、図２と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【００７５】
図４において、図４（ａ）には、三方弁７７０の弁体位置として第１の弁体位置が選択された状態が示されている。ここで、第１の弁体位置が選択される場合、冷却水の流れは図示破線の如くとなり、蓄熱容器７３０内部には冷却水が供給される。一方、アウトレットパイプ７４０のパイプ径は不変であり管路抵抗は不変であるため、電動Ｗ／Ｐ６１０の駆動制御により冷却水量の増量が図られると、蓄熱容器７３０の入り口側と出口側との間の冷却水の収支が変化し、蓄熱容器７３０内の冷却水量が増加する。蓄熱容器７３０内の冷却水量が増加すると、蓄熱容器７３０の内圧が上昇する。
【００７６】
ここで、先に述べたように、蓄熱容器７３０は、その内圧に応じて主として上方に膨張するが、上方には電池セル５２０の底面部分の一部が露出しており、蓄熱容器７３０は、この露出した底面部分と接触する（図４（ａ）には、この底面部分と接触した状態が示されている）。この、蓄熱容器７３０の上面部分と電池セル５２０の底面部分とが接触した状態は、本発明に係る「第１の接触状態」の一例である（これ以降、適宜「第１の接触状態」なる言葉を使用することとする）。この際、電動Ｗ／Ｐ６１０による冷却水の吐出圧（冷却水流量）は、ＥＣＵ１００によって、蓄熱容器７３０の内圧よりも無論高く（そうでないと、冷却水が逆流する）、また、蓄熱容器７３０と電池セル５２０とが接触した第１の接触状態が維持され得る値に制御される。即ち、本実施形態において、電動Ｗ／Ｐ６１０は、三方弁７７０等と共に、本発明に係る「切り替え手段」の一例として機能する。
【００７７】
この第１の接触状態においては、蓄熱容器７３０に貯留された冷却水から蓄熱容器７３０を介して電池セル５２０へ熱が供与され、電池セル５２０の昇温が促進される。この際、蓄熱容器７３０と電池セル５２０との間には間隙が介在しないため、蓄熱容器７３０から電池セル５２０へ最大効率で熱供与が行われる。即ち、高効率なバッテリ暖機が促進される。
【００７８】
一方、図４（ｂ）には、三方弁７７０の弁体位置として第２の弁体位置が選択された状態が示されている。ここで、第２の弁体位置が選択される場合、冷却水の流れは図示破線の如くとなり、蓄熱容器７３０内部には冷却水が供給されないため、蓄熱容器７３０の内圧が上昇することはなく、蓄熱容器７３０は膨張しない。或いは、先に述べたように第１の接触状態にある場合には、上流側からの冷却水の流入が停止するため、蓄熱容器７３０内の冷却水は下流方向に流れ、蓄熱容器７３０は迅速に収縮する。このため、蓄熱容器７３０の上面部分と電池セル５２０の底面部分とは相応の間隙を隔てて対向する、デフォルトの状態（即ち、本発明に係る「第２の接触状態」の一例である）に維持される。ここで、この間隙の厚さは、予め蓄熱容器７３０から電池セル５２０へ輻射熱による熱供与が生じない程度に設定されている。このため、エンジン２００の運転条件等に影響されて冷却水温Ｔｗが一時的にせよ過剰に高温となった場合であっても、バッテリ温度Ｔｂａｔｔは動作適温範囲に好適に維持される。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態に係るバッテリ暖機装置７００によれば、三方弁７７０の弁体位置の制御により、バッテリ５００の暖機が必要とされる場合には蓄熱容器７３０の内圧が上昇せしめられ、蓄熱容器７３０を膨張させることによって電池セル５２０の底面部分と蓄熱容器７３０の上面部分とを直接接触させることができる。このため、バッテリ温度Ｔｂａｔｔよりも温度の高い冷却水との熱交換が高効率に行われ、バッテリ暖機が促進される。一方で、バッテリ５００の暖機が不要な場合には、冷却水がバイパスパイプ７６０に導かれ蓄熱容器７３０への冷却水の供給が遮断されるために、蓄熱容器７３０が熱源として機能することはなく、冷却水温が過剰に高い場合等にバッテリ温度５００が不要に上昇することがない。即ち、バッテリ５００の温度を迅速且つ精細に制御することが可能となるのである。
【００８０】
尚、アウトレットパイプ７４０には、上流側の圧力が設定圧以上となった場合に開弁する圧力調整弁等が備わっていてもよい。この場合、バッテリ暖機が要求された場合に、この設定圧を上昇させ、一時的に圧力調整弁上下流の連通を遮断して、蓄熱容器７３０からの冷却水の流出を停止させてもよい。この場合、迅速に蓄熱容器７３０を膨張させることが可能となり、好適である。
【００８１】
尚、本実施形態では、バッテリ５００の暖機が不要である旨の判別がなされた場合（即ち、バッテリ温度Ｔｂａｔｔが判断基準値Ｔｂａｔｔｔｈ以上である場合）に、三方弁７７０の弁体位置の制御により蓄熱容器７３０における冷却水流量がゼロとされ、電動Ｗ／Ｐ５１０における不要な電力消費が回避されるが、冷却水流量は必ずしもゼロでなくてよく、また必ずしもこのような二値的な制御がなされる必要もない。即ち、このような場合に、蓄熱容器７３０における容積の膨張が生じない程度に蓄熱容器７３０に冷却水が供給されてもよいし、バッテリ温度Ｔｂａｔｔに応じて段階的又は連続的に冷却水流量が可変とされてもよい。この際、三方弁７７０が、インレットパイプ７２０の冷却水量とバイパスパイプ７６０の冷却水量との相互比率を段階的又は連続的に変化させることが可能に構成されていてもよいし、三方弁７７０に替えて、この種の段階的又は連続的な制御が可能な弁装置が設けられていてもよい。また、本実施形態に係る三方弁７７０の機能は、インレットパイプ７２０及びバイパスパイプ７６０各々に設けられた単一の開閉弁により代替されてもよい。
【００８２】
尚、本実施形態では、本発明に係る「切り替え手段」の一例として三方弁７７０が備わる構成としたが、蓄熱容器７３０に対する冷却水の供給量を変化させることにより、バッテリ５００の迅速且つ精細な温度制御が可能となる点に鑑みれば、バイパスパイプ７６０は必ずしも設置されている必要はなく、従って、切り替え手段も必ずしも三方弁である必要はない。即ちこの場合、メインパイプ７１０における冷却水量を蓄熱容器７３０の膨張を招かぬ程度に抑制し得る（電動Ｗ／Ｐの負荷を考えた場合には、当該流量は好適な一形態としてゼロであってもよい）流量調整弁が備わっていてもよい。或いは、バイパスパイプ７６０が設けられない場合、メインパイプ７１０と冷却水循環路６２０との分岐位置に三方弁が配置されていてもよい。
【００８３】
尚、本実施形態では、バッテリ５００の暖機の要否が、単一の判断基準値Ｔｂａｔｔｔｈにより判断されているが、この場合、バッテリ温度Ｔｂａｔｔは判断基準値Ｔｂａｔｔｔｈ付近に維持され、且つバッテリ温度Ｔｂａｔｔが判断基準値Ｔｂａｔｔｔｈを跨いで増減変化を続ける場合には、三方弁７７０の弁体位置が頻繁に切り替わることとなる。従って、そのような制御上のハンチングを回避するために、バッテリ温度Ｔｂａｔｔが一旦判断基準値Ｔｂａｔｔｔｈを超えた場合には、バッテリ温度Ｔｂａｔｔが当該判断基準値Ｔｂａｔｔｔｈ未満の第２の判断基準値以下（或いは未満）となるまで蓄熱容器７３０による電池セル５２０の暖機を待機させてもよい。この場合、バッテリ温度Ｔｂａｔｔは、係る第２の判断基準値以上且つ判断基準値Ｔｂａｔｔｔｈ未満の温度範囲（即ち、係る温度範囲を先に述べた動作適温範囲とすることもできる）に維持される。元よりバッテリ５００の動作適温範囲には幅があるから、バッテリ５００の温度制御に、このようなヒステリシス特性を設けたところで出力特性に影響はなく、先に述べた制御上のハンチングが防止される点においてより実践的である。
【００８４】
尚、本実施形態においては、本発明に係る「車両」の一例としてハイブリッド車両１０が示されるが、本発明に係る「車両」とは、必ずしもハイブリッド車両である必要はなく、従って、本発明に係る「蓄電手段」とは、本実施形態で示したような比較的高出力のバッテリと異なる、例えば車載用の１２Ｖバッテリ等であってもよい。
【００８５】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う蓄電手段の暖機装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車両における、バッテリ、冷却装置及びバッテリ暖機装置の構成及びこれら相互間の位置関係を概念的に表してなる概略構成図である。
【図３】図１のハイブリッド車両においてＥＣＵにより実行されるバッテリ暖機制御のフローチャートである。
【図４】三方弁の弁体位置に応じた蓄熱容器の状態を例示する模式図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０…ハイブリッド車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…動力分割機構、５００…バッテリ、６００…冷却装置、６１０…電動ウォータポンプ、６２０…冷却水循環路、７００…バッテリ暖機装置、７１０…メインパイプ、７２０…インレットパイプ、７３０…蓄熱容器、７４０…アウトレットパイプ、７５０…逆流防止弁、７６０…バイパスパイプ、７７０…三方弁。
【図１】
2009298190.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009298190.tif 000005
【図４】
2009298190.tif 000006