JP2013095409A - バッテリ暖機装置およびバッテリ暖機方法 - Google Patents

バッテリ暖機装置およびバッテリ暖機方法 Download PDF

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Abstract

【課題】バッテリへの負担の少ない小型で低コストのバッテリ暖機装置およびバッテリへの負担の少ないバッテリ暖機方法の提供。
【解決手段】車両Ｖは、駆動輪１ＦＲ，１ＦＬを駆動するモータジェネレータ２、車載バッテリ４、発電用モータ６および駆動輪１ＦＲ，１ＦＬは駆動せずに発電用モータ６を駆動するエンジン７を備えている。エンジン７内を通過する冷却管路８ａは閉回路を形成し、内部にクーラント液が流通している。冷却管路８ａからはヒートブランチ８ｂが分岐し、ヒートブランチ８ｂは車載バッテリ４を通過した後、再び冷却管路８ａ上に接続されている。冷却管路８ａ上のヒートブランチ８ｂが分岐される部位には第１三方弁１３が設けられ、ヒートブランチ８ｂを冷却管路８ａに対して断続している。車載バッテリ４の温度がバッテリ動作下限温度Tsc2未満の時、第１三方弁１３が作動して、ヒートブランチ８ｂにクーラント液が流通し、車載バッテリ４が暖機される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載バッテリの暖機作動を行うバッテリ暖機装置およびバッテリ暖機方法に関する。
ハイブリッド車両の低温時におけるエンジンおよびバッテリの加熱装置に関する従来技術として、エンジン温度とバッテリ温度が所定温度よりも低い場合、エンジンおよびバッテリを加熱するための熱源を備えたものがあった（例えば、特許文献１参照）。この従来技術は、熱源において燃料を燃焼させ、加熱した熱媒体をエンジンまたはバッテリへと供給している。これにより、ハイブリッド車両においてエンジンおよびバッテリの温度を上昇させ、始動用のスタータを用いることなく低温時の始動性を向上させている。
また、特許文献２には、ハイブリッド車両用のバッテリ暖機装置に関する従来技術が記載されている。これは、エンジン始動後、発電機の出力電圧をバッテリの許容充電電圧まで上昇させている。バッテリの充電電圧が上昇すると、充電抵抗による発熱が増大してバッテリの暖機が促進される。
さらに、特許文献３には、低温時にエンジンの廃熱に代えて、温水ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータを使用して加熱した温度媒体を循環させる車両暖房に関する従来技術が記載されている。当該従来技術によれば、バッテリの電圧変動にもかかわらず、一定の暖房能力を発揮することができる。したがって、このような温水ＰＴＣヒータを、低温始動時のバッテリの加熱用にも使用することが考えられる。
特開２００１−２３４８４０号公報 特開平７−７９５０３号公報 「安全性・搭載性に優れた温水ＰＴＣヒータの開発−電気自動車やプラグインハイブリッド車に適用−」三菱重工技報Ｖｏｌ．４７Ｎｏ．４（２０１０）自動車関連技術特集、ｐ．２９−３１
ところが、上述した特許文献１に開示された従来技術によれば、車両駆動用のエンジンとは別に熱源としての燃焼装置を必要とし、装置の大型化を招くとともに、発熱効率の悪化およびコストの増大が避けられない。
また、特許文献２に開示された従来技術のように、低温時において、長時間バッテリの充放電を継続すると、バッテリにおいて劣化が発生しバッテリの低寿命化へとつながる。
さらに、特許文献３に記載された温水ＰＴＣヒータを、低温始動時のバッテリの暖機用として使用した場合、ヒータにおいて大きな電力を消費するため、バッテリへの負担が増大し、ハイブリッド車やＥＶ（Electric Vehicle）においては車両の航続距離の減少へとつながる虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリへの負担の少ない小型で低コストのバッテリ暖機装置およびバッテリへの負担の少ないバッテリ暖機方法を提供することにある。
上述した課題を解決するために、請求項１に係るバッテリ暖機装置の発明は、車輪駆動用の電動モータと、電動モータに電力を供給するバッテリと、バッテリに充電するための発電機と、車輪は駆動せずに、発電機を駆動するためのエンジンと、エンジン内を通過するとともに閉回路を形成し、内部に温度媒体が流通する冷却循環路と、冷却循環路上に設けられた熱交換器と、冷却循環路から分岐し、バッテリを通過した後、再び冷却循環路上に接続されるバッテリ加熱路と、冷却循環路上において、バッテリ加熱路が分岐される部位に設けられ、バッテリ加熱路を冷却循環路に対して断続する第１切換弁と、バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、検出されたバッテリの温度に基づいて第１切換弁を作動させ、バッテリ加熱路に温度媒体を流通させるコントローラと、を備えたことである。
請求項２に係る発明は、請求項１のバッテリ暖機装置において、バッテリ加熱路上には、車室内ヒータ用のヒータコアが設けられていることである。
請求項３に係る発明は、請求項１または２のバッテリ暖機装置において、エンジンにはエンジン温度センサが設けられ、冷却循環路には熱交換器を迂回するようにバイパス路が接続されるとともに、冷却循環路上においてバイパス路が分岐される部位には、熱交換器およびバイパス路に対する温度媒体の流入を選択的に行う第２切換弁が設けられ、コントローラは、検出されたバッテリまたはエンジンの温度に基づいて第２切換弁を作動させ、温度媒体の熱交換器への流通を停止させることである。
請求項４に係る発明は、請求項３のバッテリ暖機装置において、コントローラは、検出されたエンジンの温度が、所定の第１閾値温度未満または第１閾値温度以下である場合、エンジンを作動させ、第１切換弁によりバッテリ加熱路を冷却循環路から遮断するとともに、第２切換弁により熱交換器を冷却循環路から遮断し、温度媒体を冷却循環路およびバイパス路内を循環させ、検出されたエンジンの温度が、第１閾値温度に到達するまたは第１閾値温度を超えるとともに、バッテリの温度が第１閾値温度よりも高い第２閾値温度未満または第２閾値温度以下である場合、エンジンを作動させるとともに、第１切換弁を作動させて、バッテリ加熱路を冷却循環路に接続させ、温度媒体を冷却循環路、バッテリ加熱路およびバイパス路内を循環させてバッテリに供給し、検出されたバッテリの温度が、第２閾値温度に到達するまたは第２閾値温度を超えた場合、エンジンを作動させるとともに、第２切換弁を作動させて、バイパス路を冷却循環路から遮断し、温度媒体を冷却循環路およびバッテリ加熱路内を循環させて、バッテリおよび熱交換器に供給することである。
請求項５に係るバッテリ暖機方法の発明は、車両には、車輪駆動用の電動モータと、電動モータに電力を供給するバッテリと、バッテリに充電するための発電機と、車輪は駆動せずに、発電機を駆動するためのエンジンと、エンジン内を通過するとともに閉回路を形成し、内部に温度媒体が流通する冷却循環路と、冷却循環路上に設けられた熱交換器と、冷却循環路から分岐し、バッテリを通過した後、再び冷却循環路上に接続されるバッテリ加熱路と、冷却循環路上においてバッテリ加熱路が分岐される部位に設けられ、バッテリ加熱路を冷却循環路に対して断続する第１切換弁と、バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、が設けられており、検出されたバッテリの温度に基づいて第１切換弁を作動させ、バッテリ加熱路に温度媒体を流通させることである。
請求項１に係るバッテリ暖機装置によれば、検出されたバッテリの温度に基づいて第１切換弁を作動させ、バッテリ加熱路に温度媒体を流通させるコントローラを備えたことにより、発電用のエンジンによって発生した熱を使用してバッテリを暖機できるため、バッテリの電力使用を増大させることなくバッテリの暖機を行うことができ、バッテリへの負担の少ないバッテリ暖機装置にすることができる。
また、発電機を駆動するためのエンジンは小型にすることが可能であるため、バッテリ暖機装置を小型で低コストにすることができる。
尚、本出願においてバッテリの暖機とは、バッテリの低温時にバッテリを加熱して、充放電可能な温度に上昇させることをいう。
請求項２に係るバッテリ暖機装置によれば、バッテリ加熱路上には、車室内ヒータ用のヒータコアが設けられていることにより、発電用のエンジンによって発生した熱を使用して、車室内の暖房も行うことができる。
請求項３に係るバッテリ暖機装置によれば、コントローラは、検出されたバッテリまたはエンジンの温度に基づいて第２切換弁を作動させ、温度媒体の熱交換器への流通を停止させることにより、バッテリまたはエンジンの温度に基づいて、温度媒体の温度調節をすることが可能になる。
請求項４に係るバッテリ暖機装置によれば、エンジンの温度が、所定の第１閾値温度未満または第１閾値温度以下である場合、エンジンを作動させ、第１切換弁によりバッテリ加熱路を冷却循環路から遮断するとともに、第２切換弁により熱交換器を冷却循環路から遮断し、温度媒体を冷却循環路およびバイパス路内を循環させることにより、エンジンの低温始動時に、エンジンおよび温度媒体を早期に加熱することができる。
また、エンジンの温度が、第１閾値温度に到達するまたは第１閾値温度を超えるとともに、バッテリの温度が第１閾値温度よりも高い第２閾値温度未満または第２閾値温度以下である場合、エンジンを作動させるとともに、第１切換弁を作動させて、バッテリ加熱路を冷却循環路に接続させ、温度媒体を冷却循環路、バッテリ加熱路およびバイパス路内を循環させて、バッテリに供給することにより、エンジンの始動後にバッテリの温度が低い場合、温度媒体をバッテリに供給して暖機することができる。
また、バッテリの温度が、第２閾値温度に到達するまたは第２閾値温度を超えた場合、エンジンを作動させるとともに、第２切換弁を作動させて、バイパス路を冷却循環路から遮断し、温度媒体を冷却循環路およびバッテリ加熱路内を循環させて、バッテリおよび熱交換器に供給することにより、暖機によりバッテリの温度が第２閾値温度まで上昇した場合、温度媒体を熱交換器に通過させて、バッテリおよびエンジンの過度の加熱を抑制することができる。
請求項５に係るバッテリ暖機方法によれば、検出されたバッテリの温度に基づいて第１切換弁を作動させ、バッテリ加熱路に温度媒体を流通させることにより、発電用のエンジンによって発生した熱を使用してバッテリを暖機できるため、バッテリの電力使用を増大させることなくバッテリの暖機を行うことができ、バッテリへの負担の少ないバッテリ暖機方法にすることができる。
また、発電機を駆動するためのエンジンは小型にすることが可能であるため、バッテリ暖機装置を小型で低コストにすることができる。
本発明の一実施形態によるバッテリ暖機装置を搭載したハイブリッド車両の走行システムを簡略的に示したブロック図 図１に示したバッテリ暖機装置における、エンジンおよびバッテリの温度と各作動モードとの関係を示した簡略図 図２に示した各作動モードにおける、エンジンおよび各々の三方弁の作動状態を示した表を表した図 図１に示したコントローラによるバッテリ暖機装置の制御方法を示したフローチャートを表した図 エンジン暖機モードにおける、クーラント液の流通状態を示したブロック図 バッテリ暖機モード１における、クーラント液の流通状態を示したブロック図 バッテリ暖機モード２における、クーラント液の流通状態を示したブロック図 通常作動モードにおける、クーラント液の流通状態を示したブロック図
図１乃至図８に基づき、本発明の一実施形態によるバッテリ暖機装置について説明する。図１は、本実施形態によるバッテリ暖機装置を搭載したハイブリッド車両のパワートレーンの概略を示している。図１に示した車両は前輪駆動車両であって、図の左方が車両前方に該当している。しかしながら、本発明の適用車両は、前輪駆動車両のみに限定されるべきものではなく、後輪駆動車両または四輪駆動車両にも適用可能である。また、図１において、太線は電力の供給線を表し、ハッチングを付した通路はクーラント液の流通路を示している。さらに、図５乃至図８においてハッチングを付した通路は、各モードにおいて実際にクーラント液が流通している管路を示している。
図１に示したように、車両Ｖは右駆動輪１ＦＲおよび左駆動輪１ＦＬ（ともに、本発明の車輪に該当する）と、右従動輪１ＲＲおよび左従動輪１ＲＬを備えている。以下、右駆動輪１ＦＲおよび左駆動輪１ＦＬを包括して駆動輪１ＦＲ、１ＦＬという。
車両Ｖのモータジェネレータ２（電動モータに該当する）は同期機であり、駆動輪１ＦＲ、１ＦＬを駆動するために、駆動輪１ＦＲ、１ＦＬに対し機械的に接続されている。また、モータジェネレータ２は、インバータ３を介して車載バッテリ４（バッテリに該当する）に対し電気的に接続されている。上述したモータジェネレータ２、インバータ３および車載バッテリ４により、車両Ｖの駆動ユニットＤが形成されている。
車載バッテリ４（リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、空気電池、ナトリウム硫黄電池等）には、ＡＣ−ＤＣコンバータ５が接続されている。また、ＡＣ−ＤＣコンバータ５には、発電用モータ６（発電機に該当する）が電気的に接続されており、さらに、発電用モータ６にはエンジン７が機械的に連結されている。エンジン７は発電用モータ６を駆動するために設けられたもので、駆動輪１ＦＲ、１ＦＬを駆動することはない。エンジン７は発電用モータ６を駆動するためにのみ使用されるため、小排気量（小出力）の内燃機関によって形成されている。上述したＡＣ−ＤＣコンバータ５、発電用モータ６およびエンジン７により、車両Ｖの発電ユニットＰが形成されている。
発電用モータ６により発生された電力は、ＡＣ−ＤＣコンバータ５により直流に変換された後、車載バッテリ４に充電される。車載バッテリ４に充電された電力は、インバータ３により再び交流に変換され、モータジェネレータ２を駆動する。また、車両Ｖにおいてブレーキ操作が行われると、モータジェネレータ２において回生が実行され、車載バッテリ４に充電される。
エンジン７内に形成されたウォータジャケット（図示せず）には、流体管路である冷却管路８ａ（冷却循環路に該当する）が接続されている。エンジン７内を通過した冷却管路８ａは、ラジエータ９（熱交換器に該当する）に接続されることにより閉回路を形成している。冷却管路８ａ上には、リザーバタンク１０および電動ウォータポンプ１１が設けられている。
冷却管路８ａ内には、冷却水であるクーラント液（温度媒体に該当する）が充填されており、電動ウォータポンプ１１は、リザーバタンク１０内に貯蔵されたクーラント液をエンジン７に向けて圧送することが可能に形成されている。冷却管路８ａは、上述したＡＣ−ＤＣコンバータ５を通過しており、クーラント液がＡＣ−ＤＣコンバータ５を冷却可能に形成されている。
冷却管路８ａと同様の流体管路であるヒートブランチ８ｂ（バッテリ加熱路に該当する）は、冷却管路８ａから分岐した後、再び、冷却管路８ａに接続されるように形成されている。ヒートブランチ８ｂ内には、クーラント液が流通可能となっている。ヒートブランチ８ｂは、上述した車載バッテリ４を通過しており、クーラント液が車載バッテリ４に対して熱を供与するように形成されている。
ヒートブランチ８ｂ上には、室内ヒータ１２（車室内ヒータに該当する）のヒータコア１２ａが設けられている。ヒータコア１２ａは熱交換器であり、その内部にはクーラント液が流通して、クーラント液から空気に放熱させることが可能に形成されている。また、室内ヒータ１２内には、車載バッテリ４から供給される電力によって加熱される電熱ヒータ１２ｂが収容されている。電熱ヒータ１２ｂは、ヒータコア１２ａ内にクーラント液が流通していない状態において、室内ヒータ１２の起動スイッチがオンされた場合に機能する。室内ヒータ１２は図示しないブロアを備えており、ヒータコア１２ａおよび電熱ヒータ１２ｂに対して送風し、車室内を暖房している。
さらに、冷却管路８ａには、前述したラジエータ９を迂回するように、流体管路であるショートカット８ｃ（バイパス路に該当する）が接続されている。ショートカット８ｃ内には、クーラント液が流通可能となっている。
図１に示したように、冷却管路８ａ上において、ヒートブランチ８ｂが分岐される部位には第１三方弁１３（第１切換弁に該当する）が設けられている。第１三方弁１３は、３ポートの電磁弁によって形成されている。第１三方弁１３は、冷却管路８ａ上のエンジン７からの流入口１３ａを、ラジエータ９へとつながる流出口１３ｂと、ヒートブランチ８ｂへの排出口１３ｃとに対し選択的に接続させる。すなわち、第１三方弁１３は、ヒートブランチ８ｂを冷却管路８ａに対して断続するように作動する。
また、冷却管路８ａ上において、ショートカット８ｃが分岐される部位には第２三方弁１４（第２切換弁に該当する）が設けられている。第２三方弁１４も第１三方弁１３と同様に、３ポートの電磁弁によって形成されている。第２三方弁１４は、冷却管路８ａにより第１三方弁１３の流出口１３ｂとつながった流入口１４ａを、ラジエータ９へとつながる流出口１４ｂと、ショートカット８ｃへの排出口１４ｃとに対し選択的に接続させる。すなわち、第２三方弁１４は、ラジエータ９およびショートカット８ｃに対するクーラント液の流入を選択的に行う。
上述した駆動ユニットＤ、発電ユニットＰ、室内ヒータ１２、電動ウォータポンプ１１、第１三方弁１３および第２三方弁１４にはコントローラ１５が接続され、コントローラ１５によって制御可能に形成されている。さらにコントローラ１５には、それぞれエンジン７および車載バッテリ４に設けられたエンジン温度センサ７ａとバッテリ温度センサ４ａが接続されている。
これまで説明したモータジェネレータ２、車載バッテリ４、発電用モータ６、エンジン７、冷却管路８ａ、ヒートブランチ８ｂ、ショートカット８ｃ、ラジエータ９、ヒータコア１２ａ、第１三方弁１３、第２三方弁１４、コントローラ１５、バッテリ温度センサ４ａおよびエンジン温度センサ７ａにより、本実施形態によるバッテリ暖機装置が形成されている。
以下、車両Ｖの状態に基づいて、コントローラ１５によって実行されるバッテリ暖機装置の制御方法について説明する。
図２は、車両Ｖを使用可能な温度範囲を表し、図２において、上方に行くにつれ温度が上昇している。図２において、エンジン７は、主にエンジン動作下限温度Tsc1以上で正常に動作する。また、図２において、車載バッテリ４は、主にバッテリ動作下限温度Tsc2以上で正常に動作する。
図２に示すように、エンジン７の温度がエンジン動作下限温度Tsc1（第１閾値温度に該当する）未満（エンジン動作下限温度Tsc1以下でもよい）の時、バッテリ暖機装置はエンジン暖機モードに設定される。また、エンジン７の温度が、エンジン動作下限温度Tsc1に到達する（エンジン動作下限温度Tsc1を超えてもよい）とともに、車載バッテリ４の温度がエンジン動作下限温度Tsc1よりも高いバッテリ動作下限温度Tsc2（第２閾値温度に該当する）未満（バッテリ動作下限温度Tsc2以下でもよい）である時、バッテリ暖機装置はバッテリ暖機モード１に設定される。また、車載バッテリ４の温度が、バッテリ動作下限温度Tsc2に到達した（バッテリ動作下限温度Tsc2を超えてもよい）時、バッテリ暖機装置はバッテリ暖機モード２に設定される。さらに、車載バッテリ４の温度が、基準上限温度Tshに到達した（基準上限温度Tshを超えてもよい）時、バッテリ暖機装置は通常作動モードに設定される。
図３に示したように、上述したエンジン暖機モードにおいて、エンジン７は常時駆動されている。また、エンジン暖機モードにおいて、第１三方弁１３の流入口１３ａは流出口１３ｂと連通し、ヒートブランチ８ｂを冷却管路８ａから遮断している。さらに、エンジン暖機モードにおいて、第２三方弁１４の流入口１４ａは排出口１４ｃと連通し、ラジエータ９を冷却管路８ａから遮断している。尚、エンジン暖機モードにおいて、ＡＣ−ＤＣコンバータ５から車載バッテリ４へ電流は流れず、車載バッテリ４への充電は停止されている。
また、図３に示したように、上述したバッテリ暖機モード１において、エンジン７は常時駆動されている。また、バッテリ暖機モード１において、第１三方弁１３の流入口１３ａは排出口１３ｃと連通し、ヒートブランチ８ｂを冷却管路８ａに接続させている。さらに、バッテリ暖機モード１において、第２三方弁１４の流入口１４ａは排出口１４ｃと連通し、ラジエータ９を冷却管路８ａから遮断している。尚、バッテリ暖機モード１において、原則としてＡＣ−ＤＣコンバータ５から車載バッテリ４へ電流は流れず、車載バッテリ４への充電は停止されているが、車載バッテリ４への充電を開始するようにしてもよい。
また、図３に示したように、上述したバッテリ暖機モード２において、エンジン７は常時駆動されている。また、バッテリ暖機モード２において、第１三方弁１３の流入口１３ａは排出口１３ｃと連通し、ヒートブランチ８ｂを冷却管路８ａに接続させている。さらに、バッテリ暖機モード２において、第２三方弁１４の流入口１４ａは流出口１４ｂと連通し、ショートカット８ｃを冷却管路８ａから遮断している。尚、バッテリ暖機モード２においては、ＡＣ−ＤＣコンバータ５から車載バッテリ４へ電流が流れ、車載バッテリ４への充電が正常に行われる。
また、図３に示したように、上述した通常作動モードにおいて、エンジン７は車両Ｖにおける発電要求に応じて駆動される。また、通常作動モードにおいて、第１三方弁１３の流入口１３ａは流出口１３ｂと連通し、ヒートブランチ８ｂを冷却管路８ａから遮断している。さらに、通常作動モードにおいて、第２三方弁１４の流入口１４ａは流出口１４ｂと連通し、ショートカット８ｃを冷却管路８ａから遮断している。尚、通常作動モードにおいては、ＡＣ−ＤＣコンバータ５から車載バッテリ４へ電流が流れ、車載バッテリ４への充電が正常に行われる。
図４にあるフローチャートに示すように、車両Ｖにおいてイグニションスイッチ（図示せず）が作動されると（ステップＳ４０１）、バッテリ暖機装置の電動ウォータポンプ１１が駆動される（ステップＳ４０２）。エンジン温度センサ７ａおよびバッテリ温度センサ４ａによって、それぞれ検出されたエンジン温度TEとバッテリ温度TBが、コントローラ１５に入力されると（ステップＳ４０３）、エンジン温度TEがエンジン動作下限温度Tsc1未満であるか否かが判定される（ステップＳ４０４）。
車両Ｖの低温始動時等において、エンジン温度TEがエンジン動作下限温度Tsc1未満である場合、エンジン７の暖機が必要と判断し、上述したエンジン暖機モードが設定される（ステップＳ４０５）。したがって、暖機のためにエンジン７が常時駆動されるとともに、第１三方弁１３の流入口１３ａを流出口１３ｂと連通させ、第２三方弁１４の流入口１４ａを排出口１４ｃと連通させる。これにより、冷却管路８ａおよびショートカット８ｃ内に、電動ウォータポンプ１１によって圧送されたクーラント液が循環する（図５示）。クーラント液は、電動ウォータポンプ１１、エンジン７、ＡＣ−ＤＣコンバータ５、第１三方弁１３、第２三方弁１４、リザーバタンク１０の順に循環する。クーラント液はラジエータ９をバイパスしているため、エンジン７およびクーラント液は急激に加熱される。
エンジン暖機モード中、所定の時間間隔によってエンジン温度TEとバッテリ温度TBが常に検出され（ステップＳ４０３）、エンジン温度TEがエンジン動作下限温度Tsc1と比較される（ステップＳ４０４）。エンジン暖機モードが継続され、エンジン温度TEがエンジン動作下限温度Tsc1に到達すると、バッテリ温度TBがバッテリ動作下限温度Tsc2未満であるか否かが判定される（ステップＳ４０６）。
バッテリ温度TBがバッテリ動作下限温度Tsc2未満である場合、車載バッテリ４の暖機が必要と判断し、上述したバッテリ暖機モード１が設定される（ステップＳ４０７）。すなわち、エンジン７が常時駆動されるとともに、第１三方弁１３の流入口１３ａを排出口１３ｃと連通させ、第２三方弁１４の流入口１４ａを排出口１４ｃと連通させる。これにより、ヒートブランチ８ｂを冷却管路８ａに接続させるとともに、ラジエータ９を冷却管路８ａから遮断する。したがって、冷却管路８ａ、ヒートブランチ８ｂおよびショートカット８ｃ内にクーラント液が循環する（図６示）。クーラント液は、電動ウォータポンプ１１、エンジン７、ＡＣ−ＤＣコンバータ５、第１三方弁１３、車載バッテリ４、ヒータコア１２ａ、第２三方弁１４、リザーバタンク１０の順に循環する。
エンジン７により加熱されたクーラント液は、ヒートブランチ８ｂを流通して車載バッテリ４を暖機する。また、ヒートブランチ８ｂを通過するクーラント液は、室内ヒータ１２のヒータコア１２ａにて放熱する。この時、室内ヒータ１２の起動スイッチがオンされていれば、クーラント液による放熱が車室内の暖房に使用される。
バッテリ暖機モード１中、所定の時間間隔によってエンジン温度TEとバッテリ温度TBが常に検出され（ステップＳ４０３）、エンジン温度TEがエンジン動作下限温度Tsc1と比較された（ステップＳ４０４）後、バッテリ温度TBがバッテリ動作下限温度Tsc2と比較される（ステップＳ４０６）。バッテリ暖機モード１が継続され、バッテリ温度TBがバッテリ動作下限温度Tsc2に到達すると、バッテリ温度TBが基準上限温度Tsh未満であるか否かが判定される（ステップＳ４０８）。
バッテリ温度TBがバッテリ動作下限温度Tsc2に到達するとともに、基準上限温度Tsh未満である場合、クーラント液を冷却する必要があると判断し、上述したバッテリ暖機モード２が設定される（ステップＳ４０９）。すなわち、エンジン７が常時駆動されるとともに、第１三方弁１３の流入口１３ａを排出口１３ｃと連通させ、第２三方弁１４の流入口１４ａを流出口１４ｂと連通させる。これにより、ヒートブランチ８ｂを冷却管路８ａに接続させるとともに、ショートカット８ｃを冷却管路８ａから遮断し、ラジエータ９を冷却管路８ａに接続する。したがって、冷却管路８ａ、ヒートブランチ８ｂおよびラジエータ９内にクーラント液が循環する（図７示）。クーラント液は、電動ウォータポンプ１１、エンジン７、ＡＣ−ＤＣコンバータ５、第１三方弁１３、車載バッテリ４、ヒータコア１２ａ、第２三方弁１４、ラジエータ９、リザーバタンク１０の順に循環する。
エンジン７により加熱されたクーラント液は、ヒートブランチ８ｂを流通して車載バッテリ４を暖機した後、ラジエータ９において空気に対して放熱することにより冷却される。バッテリ暖機モード１の場合と同様に、この時にも、室内ヒータ１２の起動スイッチがオンされていれば、クーラント液による放熱が車室内の暖房に使用される。
バッテリ暖機モード２中、所定の時間間隔によってエンジン温度TEとバッテリ温度TBが常に検出され（ステップＳ４０３）、エンジン温度TEがエンジン動作下限温度Tsc1と比較され（ステップＳ４０４）、さらに、バッテリ温度TBがバッテリ動作下限温度Tsc2と比較された（ステップＳ４０６）後、バッテリ温度TBが基準上限温度Tshと比較される（ステップＳ４０８）。
バッテリ暖機モード２が継続され、バッテリ温度TBが基準上限温度Tshに到達すると、車載バッテリ４の暖機が完了したと判断し、上述した通常作動モードが設定される（ステップＳ４１０）。すなわち、エンジン７が車両Ｖにおける発電要求に応じて駆動されるとともに、第１三方弁１３の流入口１３ａを流出口１３ｂと連通させ、第２三方弁１４の流入口１４ａを流出口１４ｂと連通させる。これにより、ヒートブランチ８ｂを冷却管路８ａから遮断するとともに、ラジエータ９を冷却管路８ａに接続する。したがって、冷却管路８ａおよびラジエータ９内にクーラント液が循環する（図８示）。クーラント液は、電動ウォータポンプ１１、エンジン７、ＡＣ−ＤＣコンバータ５、第１三方弁１３、第２三方弁１４、ラジエータ９、リザーバタンク１０の順に循環する。
エンジン７内を通過したクーラント液は、ラジエータ９において放熱することにより、エンジン７を冷却する。通常作動モードにおいては、車室内温度が十分に上昇している場合が多いため、クーラント液がヒータコア１２ａに流通していなくても支障はない。
本実施形態によれば、検出された車載バッテリ４の温度に基づいて第１三方弁１３を作動させ、ヒートブランチ８ｂにクーラント液を流通させるコントローラ１５を備えたことにより、発電用のエンジン７によって発生した熱を使用して車載バッテリ４を暖機できるため、車載バッテリ４の電力使用を増大させることなく暖機を行うことができ、車載バッテリ４への負担の少ないバッテリ暖機装置にすることができる。
特に、車載バッテリ４からの電力の持ち出しは、エンジン７の始動時のわずかな電力であるため、車載バッテリ４の負担を極力低減することができ、車両の航続距離を増大させることができる。
また、発電用モータ６を駆動するためのエンジン７は、駆動輪１ＦＲ、１ＦＬを駆動しないため小型にすることが可能であり、バッテリ暖機装置を小型で低コストにすることができる。
また、ヒートブランチ８ｂ上には、車室ヒータ１２用のヒータコア１２ａが設けられていることにより、発電用のエンジン７によって発生した熱を使用して、車室内の暖房も行うことができ、車室ヒータ１２の使用が航続距離に与える影響を低減することができる。
また、車載バッテリ４の暖機後、車載バッテリ４への充電が可能となるため、車室ヒータ１２を使用しても、暖房使用分のエネルギーは発電用モータ６で賄うことができ、また、車室ヒータ１２の使用分を差し引いた熱量で車載バッテリ４への充電が可能となる。
また、コントローラ１５は、検出された車載バッテリ４またはエンジン７の温度に基づいて第２三方弁１４を作動させ、クーラント液のラジエータ９への流通を停止させることにより、車載バッテリ４またはエンジン７の温度に基づいて、クーラント液の温度調節をすることが可能になる。
また、エンジンの７の温度が、所定のエンジン動作下限温度Tsc1未満またはエンジン動作下限温度Tsc1以下である場合、エンジン７を作動させ、第１三方弁１３によりヒートブランチ８ｂを冷却管路８ａから遮断するとともに、第２三方弁１４によりラジエータ９を冷却管路８ａから遮断し、クーラント液を冷却管路８ａおよびショートカット８ｃ内を循環させることにより、エンジン７の低温始動時に、エンジン７およびクーラント液を早期に加熱することができる。
また、エンジン７の温度が、エンジン動作下限温度Tsc1に到達するまたはエンジン動作下限温度Tsc1を超えるとともに、車載バッテリ４の温度がエンジン動作下限温度Tsc1よりも高いバッテリ動作下限温度Tsc2未満またはバッテリ動作下限温度Tsc2以下である場合、エンジン７を作動させるとともに、第１三方弁１３を作動させて、ヒートブランチ８ｂを冷却管路８ａに接続させ、クーラント液を冷却管路８ａ、ヒートブランチ８ｂおよびショートカット８ｃ内を循環させて車載バッテリ４に供給することにより、エンジン７の始動後に車載バッテリ４の温度が低い場合、クーラント液を車載バッテリ４に供給して暖機することができる。
また、車載バッテリ４の温度が、バッテリ動作下限温度Tsc2に到達するまたはバッテリ動作下限温度Tsc2を超えた場合、エンジン７を作動させるとともに、第２三方弁１４を作動させて、ショートカット８ｃを冷却管路８ａから遮断し、クーラント液を冷却管路８ａおよびヒートブランチ８ｂ内を循環させて、車載バッテリ４およびラジエータ９に供給することにより、暖機により車載バッテリ４の温度がバッテリ動作下限温度Tsc2まで上昇した場合、クーラント液をラジエータ９に通過させて、車載バッテリ４およびエンジン７の過度の加熱を抑制することができる。
また、冷却管路８ａに対して、ヒートブランチ８ｂおよびラジエータ９を接続するか遮断するかを、電磁弁により形成された第１三方弁１３および第２三方弁１４にて切り換えているため、車両Ｖの各構成の温度状態を正確に制御することができる。
＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
エンジン暖機モードにおいて、室内ヒータ１２の起動スイッチがオンされた場合、第１三方弁１３を切り換えて、ヒートブランチ８ｂ上のヒータコア１２ａにクーラント液を流通させてもよい。
バッテリ暖機モード１中において、エンジン７の温度が所定温度に達した場合に、バッテリ暖機モード２に移行するようにしてもよい。
図面中、１ＦＲは右駆動輪（車輪）、１ＦＬは左駆動輪（車輪）、２はモータジェネレータ（電動モータ）、４は車載バッテリ（バッテリ）、４ａはバッテリ温度センサ、６は発電用モータ（発電機）、７はエンジン、７ａはエンジン温度センサ、８ａは冷却管路（冷却循環路）、８ｂはヒートブランチ（バッテリ加熱路）、８ｃはショートカット（バイパス路）、９はラジエータ（熱交換器）、１２は室内ヒータ（車室内ヒータ）、１２ａはヒータコア、１３は第１三方弁（第１切換弁）、１４は第２三方弁（第２切換弁）、１５はコントローラ、Ｖは車両、Tsc1はエンジン動作下限温度（第１閾値温度）、Tsc2はバッテリ動作下限温度（第２閾値温度）を示している。

Claims (5)

  1. 車輪駆動用の電動モータと、
    前記電動モータに電力を供給するバッテリと、
    前記バッテリに充電するための発電機と、
    前記車輪は駆動せずに、前記発電機を駆動するためのエンジンと、
    前記エンジン内を通過するとともに閉回路を形成し、内部に温度媒体が流通する冷却循環路と、
    前記冷却循環路上に設けられた熱交換器と、
    前記冷却循環路から分岐し、前記バッテリを通過した後、再び前記冷却循環路上に接続されるバッテリ加熱路と、
    前記冷却循環路上において、前記バッテリ加熱路が分岐される部位に設けられ、前記バッテリ加熱路を前記冷却循環路に対して断続する第１切換弁と、
    前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、
    検出された前記バッテリの温度に基づいて前記第１切換弁を作動させ、前記バッテリ加熱路に前記温度媒体を流通させるコントローラと、
    を備えたバッテリ暖機装置。
  2. 前記バッテリ加熱路上には、車室内ヒータ用のヒータコアが設けられている請求項１記載のバッテリ暖機装置。
  3. 前記エンジンにはエンジン温度センサが設けられ、
    前記冷却循環路には、前記熱交換器を迂回するようにバイパス路が接続されるとともに、前記冷却循環路上において、前記バイパス路が分岐される部位には、前記熱交換器および前記バイパス路に対する前記温度媒体の流入を選択的に行う第２切換弁が設けられ、
    前記コントローラは、検出された前記バッテリまたは前記エンジンの温度に基づいて前記第２切換弁を作動させ、前記温度媒体の前記熱交換器への流通を停止させる請求項１または２に記載のバッテリ暖機装置。
  4. 前記コントローラは、
    検出された前記エンジンの温度が、所定の第１閾値温度未満または前記第１閾値温度以下である場合、前記エンジンを作動させ、前記第１切換弁により前記バッテリ加熱路を前記冷却循環路から遮断するとともに、前記第２切換弁により前記熱交換器を前記冷却循環路から遮断し、前記温度媒体を前記冷却循環路および前記バイパス路内を循環させ、
    検出された前記エンジンの温度が、前記第１閾値温度に到達するまたは前記第１閾値温度を超えるとともに、前記バッテリの温度が前記第１閾値温度よりも高い第２閾値温度未満または前記第２閾値温度以下である場合、前記エンジンを作動させるとともに、前記第１切換弁を作動させて、前記バッテリ加熱路を前記冷却循環路に接続させ、前記温度媒体を前記冷却循環路、前記バッテリ加熱路および前記バイパス路内を循環させて前記バッテリに供給し、
    検出された前記バッテリの温度が、前記第２閾値温度に到達するまたは前記第２閾値温度を超えた場合、前記エンジンを作動させるとともに、前記第２切換弁を作動させて、前記バイパス路を前記冷却循環路から遮断し、前記温度媒体を前記冷却循環路および前記バッテリ加熱路内を循環させて、前記バッテリおよび前記熱交換器に供給する請求項３記載のバッテリ暖機装置。
  5. 車両には、
    車輪駆動用の電動モータと、
    前記電動モータに電力を供給するバッテリと、
    前記バッテリに充電するための発電機と、
    前記車輪は駆動せずに、前記発電機を駆動するためのエンジンと、
    前記エンジン内を通過するとともに閉回路を形成し、内部に温度媒体が流通する冷却循環路と、
    前記冷却循環路上に設けられた熱交換器と、
    前記冷却循環路から分岐し、前記バッテリを通過した後、再び前記冷却循環路上に接続されるバッテリ加熱路と、
    前記冷却循環路上において、前記バッテリ加熱路が分岐される部位に設けられ、前記バッテリ加熱路を前記冷却循環路に対して断続する第１切換弁と、
    前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、
    が設けられており、
    検出された前記バッテリの温度に基づいて前記第１切換弁を作動させ、前記バッテリ加熱路に前記温度媒体を流通させるバッテリ暖機方法。
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