JP2013203150A - Plug-in hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はプラグインハイブリッド(以下、PHVと略す)自動車に関し、より詳しくは、駐停車中に外部電源によりバッテリーを充電している状態において、PHV自動車に搭載された内燃機関の冷却水又は潤滑油を加熱できるようにしたPHV自動車に関する。 The present invention relates to a plug-in hybrid (hereinafter abbreviated as PHV) automobile, and more particularly, to a cooling water or lubricating oil for an internal combustion engine mounted on a PHV automobile in a state where a battery is charged by an external power source during parking and stopping. The present invention relates to a PHV automobile that can heat the vehicle.
自動車の燃費改善を目的として内燃機関とモータを動力源としたハイブリッド自動車が提案されている。また、最近では、自宅あるいは所定の充電ステーションにおいて、車外の外部電源を自動車側のバッテリーに電気的に接続して該バッテリーを充電できるようにしたPHV自動車も提案されている。
こうしたPHV自動車をも含めて、内燃機関を動力源とする自動車においては、冬季、内燃機関の潤滑油の粘性が高くなる。そして、従来、内燃機関の内部にヒータを追加して、内燃機関の始動時に上記ヒータによってオイルパン内の潤滑油を加熱する提案もなされている(例えば特許文献1)。この特許文献1の内燃機関においては、上記ヒータによって潤滑油を加熱することにより、該潤滑油の粘性を低下させてフリクションロスを低減させることが可能である。
Hybrid cars using an internal combustion engine and a motor as power sources have been proposed for the purpose of improving the fuel efficiency of automobiles. Recently, a PHV vehicle has also been proposed in which an external power source outside the vehicle is electrically connected to a battery on the vehicle side so that the battery can be charged at home or at a predetermined charging station.
In automobiles that use an internal combustion engine as a power source, including such PHV automobiles, the viscosity of the lubricating oil of the internal combustion engine increases in winter. Conventionally, a proposal has been made to add a heater inside the internal combustion engine and heat the lubricating oil in the oil pan with the heater when the internal combustion engine is started (for example, Patent Document 1). In the internal combustion engine of
ところで、従来のPHV自動車として、走行開始時及び走行開始後の初期においてモータのみ、又はモータと内燃機関とを動力源として走行する方式のものが公知である。また、この方式のPHV自動車においては、車内を暖めるエアコンの熱源として内燃機関の昇温された冷却水が一般的に利用されている。
こうした従来のPHV自動車においては、走行開始直後に車内暖房のために運転者がエアコンのスイッチを入れると、内燃機関が始動される。つまり、車内暖房用の熱源として内燃機関の昇温された冷却水を利用するためである。しかしながら、特に冬季のように内燃機関の冷却水と潤滑油が冷えきっている場合には、内燃機関の始動後の暖機運転時間が長くなる。そのように内燃機関の暖機運転時間が長くなると燃料消費量が増加するので、PHV自動車であっても所期の燃費改善効果を期待できないという問題があった。
なお、PHV自動車における内燃機関の潤滑油を加熱するために、上記特許文献1に開示されたヒータを採用することが可能である。しかしながら、潤滑油加熱用のヒータに通電されるのは、運転者が自動車のキーを鍵穴に差し込んでから内燃機関が始動されるまでの数秒間に過ぎないので、冬季においてはヒータによって潤滑油を十分に加熱するのは極めて困難である。
また、従来、極寒地において内燃機関の冷却水を一定温度に維持するために、上記特許文献1のものと同様のヒータによってエンジンブロック内の冷却水を加熱することが行われている。この場合、ヒータによって内燃機関の冷却水を加熱するには、自動車を駐停車させてからヒータ用の接続コードを運転者が自動車から引き出し、それを車外の外部電源と接続する必要があり、走行開始に当たっては外部電源と接続したコードを自動車に格納する必要があり、煩雑であった。
By the way, as a conventional PHV vehicle, there is known a vehicle that travels using only a motor or a motor and an internal combustion engine as a power source at the start of travel and at the initial stage after travel. Further, in this type of PHV automobile, cooling water whose temperature has been raised in an internal combustion engine is generally used as a heat source for an air conditioner that warms the interior of the vehicle.
In such a conventional PHV automobile, the internal combustion engine is started when the driver switches on the air conditioner for heating the interior immediately after the start of traveling. That is, it is for using the cooling water whose temperature of the internal combustion engine is raised as a heat source for heating the vehicle interior. However, particularly when the cooling water and the lubricating oil of the internal combustion engine are cold, such as in winter, the warm-up operation time after starting the internal combustion engine becomes longer. As the warm-up operation time of the internal combustion engine becomes longer in this way, the fuel consumption increases, so that there is a problem that the expected fuel efficiency improvement effect cannot be expected even for PHV automobiles.
In addition, in order to heat the lubricating oil of the internal combustion engine in a PHV vehicle, it is possible to employ the heater disclosed in
Conventionally, in order to maintain the cooling water of the internal combustion engine at a constant temperature in a very cold region, the cooling water in the engine block is heated by a heater similar to that described in
上述した事情に鑑み、本発明は、内燃機関と、バッテリーを電源として回転されるモータと、上記バッテリーを車外の外部電源に電気的に接続させる外部電源接続用回路とを備え、上記内燃機関およびモータを停止させて駐停車している際に、上記外部電源接続用回路を介して上記車外の外部電源と上記バッテリーとを電気的に接続して、該バッテリーを充電するようにしたPHV自動車において、
上記内燃機関の冷却水を加熱する冷却水加熱装置又は上記内燃機関の潤滑油を加熱する潤滑油加熱装置の少なくともいずれかを設けるとともに、上記外部電源接続用回路から分岐して上記冷却水加熱装置又は潤滑油加熱装置に接続される分岐接続回路を設けて、上記外部電源接続用回路を介して上記バッテリーを車外の外部電源によって充電中に、上記車外の外部電源から上記分岐接続回路を介して上記加熱装置に通電して、内燃機関の冷却水又は潤滑油を加熱するようにしたものである。
In view of the circumstances described above, the present invention includes an internal combustion engine, a motor that is rotated using a battery as a power source, and an external power supply connection circuit that electrically connects the battery to an external power supply outside the vehicle. In a PHV automobile in which the battery is charged by electrically connecting the external power supply outside the vehicle and the battery via the external power supply connection circuit when the motor is stopped and parked. ,
At least one of a cooling water heating device for heating the cooling water of the internal combustion engine or a lubricating oil heating device for heating the lubricating oil of the internal combustion engine is provided, and the cooling water heating device is branched from the external power supply connection circuit. Alternatively, a branch connection circuit connected to the lubricating oil heating device is provided, and the battery is being charged by the external power source outside the vehicle via the external power source connection circuit, and from the external power source outside the vehicle via the branch connection circuit. The heating device is energized to heat the cooling water or lubricating oil of the internal combustion engine.
上述した構成によれば、駐停車中において外部電源と外部電源接続用回路とを接続してバッテリーを充電している状態では、上記分岐接続回路を介して冷却水加熱装置または潤滑油加熱装置に通電される。それにより、冷却水加熱装置により内燃機関の冷却水が加熱されるか、又は潤滑油加熱装置により潤滑油が加熱される。そのため、内燃機関の始動時と始動直後において内燃機関の潤滑油の粘性は低くなっており、したがって、内燃機関始動のフリクションロスが減少する他、暖機運転時間が画期的に短縮されて燃料消費量を抑制することができる。また、内燃機関の冷却水は昇温されているので、車内暖房用のエアコンのスイッチが入れられた際には迅速に暖房効果を得ることができる。 According to the above-described configuration, when the battery is charged by connecting the external power supply and the external power supply connection circuit while parking and stopping, the cooling water heating device or the lubricating oil heating device is connected via the branch connection circuit. Energized. Thereby, the cooling water of the internal combustion engine is heated by the cooling water heating device, or the lubricating oil is heated by the lubricating oil heating device. For this reason, the viscosity of the lubricating oil of the internal combustion engine is low at the time of starting the internal combustion engine and immediately after the start. Consumption can be reduced. In addition, since the cooling water of the internal combustion engine is heated, the heating effect can be quickly obtained when the air conditioner for heating the vehicle is turned on.
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図1ないし図2において、1はPHV自動車であり、このPHV自動車1は、内燃機関2とモータ3の駆動力を動力源として走行するようになっている。
PHV自動車1は、走行用の動力源となる内燃機関2およびモータ3と、内燃機関2及びモータ3の駆動力を車軸4に伝達する図示しない動力伝達機構と、上記モータ3に接続コード5を介して接続された電源としてのバッテリー6と、バッテリー6に一方の端部11Aが接続されるとともに他方の端部11Bに外部電源接続部12に連結された外部電源接続用回路11とを備えている。また、PHV自動車1は、内燃機関2の作動中に駆動される図示しない発電機を備えるとともに、上記冷却水加熱装置16および潤滑油加熱装置17の作動を制御する制御部Cを備えている。
このPHV自動車1を自宅あるいは充電ステーションに駐停車して、それらの駐停車場所における外部電源14の接続部14A(差込みプラグ)をPHV自動車1の外部電源接続部12を介して外部電源接続回路11に電気的に接続することにより、外部電源14からバッテリー6に充電できるようになっている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the illustrated embodiments. In FIGS. 1 and 2,
The
The
内燃機関2は、従来周知のものと同様にエンジン本体2A内に図示しない複数の燃焼室とピストンおよびクランク軸とを備えている。この内燃機関2が作動されると、回転中のクランク軸のトルクが上記図示しない動力伝達機構を介して車軸4に伝達されるようになっている。また、このPHV自動車1は、冷却水を貯溜するラジエータ15およびエンジン本体2A内に形成された図示しない冷却水通路を備えている。内燃機関2が作動中においては図示しないウォータポンプが回転されるので、ラジエータ15とエンジン本体2Aの冷却水通路とにわたって冷却水が循環するようになっている。本実施例においては、昇温された冷却水により空気を加熱させ、その加熱された空気を車内に取り込むことで車内を暖房するようになっている。
また、エンジン本体2Aの図示しないオイルパン内に潤滑油が貯溜されており、エンジン本体2A内には潤滑油を流通させるための図示しない潤滑油通路およびオイルポンプが配置されている。そして、内燃機関2の作動中においてはオイルポンプが回転されるので、オイルパンの潤滑油がエンジン本体2A内の潤滑油通路を介して上記クランク軸の摺動部分等に供給されるようになっている。それにより、エンジン本体2A内の主要な摺動部分に潤滑油が供給されるようになっている。以上の内燃機関2の構成は従来公知のものである。
The
Lubricating oil is stored in an oil pan (not shown) of the engine
上記モータ3の電源であるバッテリー6は、PHV自動車1の駐停車中に充電できるように、外部電源接続用回路11が車体に設けられている。前述したように、外部電源接続用回路11の他端11Bには、差込み口である外部電源接続部12が取り付けられている。そこで、バッテリー6の、外部電源による充電が必要な場合には、運転者はPHV自動車1を自宅の車庫或いは所定の充電ステーションに駐車又は停車させる。そして、モータ3及び内燃機関2の作動が停止している状態において、運転者は外部電源14の接続部14A(差込みプラグ)をPHV自動車1側の外部電源接続用回路11の外部電源接続部12に差し込んで接続する。これにより、外部電源接続用回路11を介して外部電源14とバッテリー6が電気的に接続されるので、外部電源14によりバッテリー6が充電されるようになっている。なお、充電開始後にバッテリー6が予め定めた規定電圧まで充電されたら、バッテリー6の充電状態を感知して、バッテリー6の充電を停止させるようになっている。
An external power
しかして、本実施例は上述した構成を前提として、内燃機関2に冷却水加熱装置16および潤滑油加熱装置17を設けるとともに、上記外部電源14によりバッテリー6を充電している際に冷却水加熱装置16により冷却水を加熱し、かつ潤滑油加熱装置17により潤滑油も同時に加熱するようにしたものである。
本実施例の冷却水加熱装置16は上記特許文献1に開示されたようなヒータからなり、通電されると発熱するようになっている。このヒータからなる冷却水加熱装置16は、エンジン本体2Aのウォータジャケット(冷却水通路)内に突き出して配置されている。そのため、冷却水加熱装置16に通電されて発熱すると、冷却水通路であるウォータジャケット内の冷却水が加熱されるようになっている。
Therefore, in this embodiment, on the premise of the above-described configuration, the cooling
The cooling
冷却水加熱装置16は、上記外部電源接続用回路11から分岐させた第1分岐接続回路21に接続されている。つまり、上記外部電源14の接続部14Aを外部電源接続用回路11の外部電源接続部12に接続してバッテリー6に充電している時には、第1分岐接続回路21を介して冷却水加熱装置16にも通電できるようになっている。
第1分岐接続回路21の途中には、冷却水加熱装置16に通電ON、OFF切り換えスイッチS1が設けられており、この切り換えスイッチS1は、制御部Cによって切り換え制御されるようになっている。また、エンジン本体2Aには、冷却水の温度を検出する水温センサ22が設けられていて、水温センサ22が検出した冷却水の温度は上記制御部Cに常時入力されるようになっている。
制御部Cは、水温センサ22が検出した冷却水の温度を基にしてPHV自動車1が駐停車中において、切り換えスイッチS1の通電ON,OFFを制御している。その際には、外部電源14から外部電源接続用回路11を介してバッテリー6に充電されると同時に、第1分岐接続回路21を介して冷却水加熱装置16にも通電ON、OFF制御されるので、冷却水加熱装置16によってエンジン本体2Aの冷却水通路内の冷却水が所定温度(例えば80℃)に保持される。
The cooling
In the middle of the first
The controller C controls energization ON / OFF of the changeover switch S1 while the
一方、潤滑油加熱装置17も上記冷却水加熱装置16と同様のヒータからなり、通電されると発熱するようになっている。このヒータからなる潤滑油加熱装置17は、エンジン本体2Aのオイルパンの底部に取り付けられている。そのため、潤滑油加熱装置17が通電されて発熱すると、オイルパン内の潤滑油が潤滑油加熱装置17により加熱されるようになっている。
潤滑油加熱装置17は、上記外部電源接続用回路11から分岐させた第2分岐接続回路23に接続されている。つまり、外部電源14の接続部14Aを外部電源接続用回路11の外部電源接続部12に接続してバッテリー6に充電している時には、第2分岐接続回路23を介して潤滑油加熱装置17にも通電できるようになっている。
第2分岐接続回路23の途中にも、潤滑油加熱装置17に通電ON、OFF切り換えスイッチS2が設けられており、この切り換えスイッチS2は、制御部Cによって切り換え作動を制御されるようになっている。また、エンジン本体2Aには、オイルパン内の潤滑油の温度を検出する油温センサ24が設けられており、この油温センサ24が検出した潤滑油の温度は制御部Cに常時入力されるようになっている。
On the other hand, the lubricating
The lubricating
In the middle of the second
制御部Cは、油温センサ24が検出した潤滑油の温度を基にしてPHV自動車1を駐停車中において、かつ、外部電源14の接続部14Aが外部電源接続用回路11の外部電源接続部12に接続されている状態において、切り換えスイッチS2の通電ON,OFFを制御している。その際には、外部電源14から外部電源接続用回路11を介してバッテリー6に充電されると同時に、第2分岐接続回路23を介して潤滑油加熱装置17にも通電されるので、該潤滑油加熱装置17によってオイルパン内の潤滑油が所定温度(例えば80℃)に保持される。
The control unit C is configured to park and stop the
以上のように構成された本実施例のPHV自動車1においては、運転者が自宅の車庫等にPHV自動車1を駐停車させて、外部電源14を外部電源接続用回路11に接続すると、冷却水加熱装置16および潤滑油加熱装置17にも通電される。そのため、冷却水加熱装置16により内燃機関2の冷却水が加熱されて所定温度に維持されるとともに、潤滑油加熱装置17により潤滑油が加熱されて所定温度に維持される。
このように、本実施例においては、通常であれば内燃機関2の冷却水や潤滑油が冷え切るような冬季においても、PHV自動車1を駐停車中に外部電源14によりバッテリー6を充電する際には、内燃機関2の冷却水および潤滑油の温度を加熱して所定温度に維持することができる。
そのため、駐停車した後に、運転者がPHV自動車1を走行させて、その走行開始直後に車内のエアコンスイッチを入れて内燃機関2が始動されると、その始動時点において内燃機関2の冷却水と潤滑油は昇温されている。そのため、始動後の内燃機関2の暖機運転時間を画期的に短縮することができ、その分だけ燃料の消費量を抑制することができる。従って、PHV自動車1の燃費を改善することができる。しかも、内燃機関2の冷却水は所定温度まで昇温されているので、厳冬期であっても速やかに車内のエアコンが効き始めるという効果を得ることができる。
In the
Thus, in the present embodiment, when the
Therefore, after the vehicle is parked and stopped, when the driver causes the
なお、上記実施例における切り換えスイッチS1、S2と制御部Cおよび両センサ22、24を省略しても良い。それらを省略した構成においても、PHV自動車1の駐停車時に外部電源14からバッテリー6に充電する際には、第1分岐接続回路21を介して冷却水加熱装置16に通電されるとともに、第2分岐接続回路23を介して潤滑油加熱装置17に通電することができる。つまり、PHV自動車1の駐停車中において、冷却水加熱装置16によって冷却水通路内の冷却水が加熱されるとともに、オイルパン内の潤滑油が潤滑油加熱装置17によって加熱される。このように両センサ23、24及び切り換えスイッチS1,S2を省略する場合には、図2に想像線で示したタイマー30を設置しても良い。それにより、PHV自動車1の使用開始前に予め設定された所定時間が経過するとタイマー30のスイッチがONして、冷却水加熱装置16と潤滑油加熱装置17への通電が阻止される。
In addition, you may abbreviate | omit the changeover switches S1 and S2, the control part C, and both the
また、上述した実施例においては、冷却水加熱装置16および潤滑油加熱装置17を併設しているが、少なくともそれらのいずれか一方を設けても良い。
さらに、上述した実施例においては、外部電源14の外部電源接続部12である差込みプラグを、PHV自動車1における外部電源接続用回路11の接続部12に差し込んで接続する構成となっていたが、次のような構成を用いても良い。すなわち、PHV自動車1の外部電源接続用回路11として引き出し可能な長いコードを採用して、その端部11Bに外部電源接続部12としての差込みプラグを取り付け、それを外部電源14における接続部14Aとしての差込み口に差し込むようにしても良い。
In the above-described embodiment, the cooling
Furthermore, in the above-described embodiment, the plug that is the external power
1‥プラグインハイブリッド(PHV)自動車
2‥内燃機関 3‥モータ
6‥バッテリー 11‥外部電源接続用回路
14‥外部電源 16‥冷却水加熱装置
17‥潤滑油加熱装置 21‥第1分岐接続回路
23‥第2分岐接続回路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記内燃機関およびモータを停止させて駐停車している際に、上記外部電源接続用回路を介して上記車外の外部電源と上記バッテリーとを電気的に接続して、該バッテリーを充電するようにしたプラグインハイブリッド自動車において、
上記内燃機関の冷却水を加熱する冷却水加熱装置又は上記内燃機関の潤滑油を加熱する潤滑油加熱装置の少なくともいずれかを設けるとともに、上記外部電源接続用回路から分岐して上記冷却水加熱装置又は潤滑油加熱装置に接続される分岐接続回路を設けて、
上記外部電源接続用回路を介して上記バッテリーを車外の外部電源によって充電中に、上記車外の外部電源から上記分岐接続回路を介して上記加熱装置に通電して、内燃機関の冷却水又は潤滑油を加熱することを特徴とするプラグインハイブリッド自動車。 An internal combustion engine, a motor rotated with a battery as a power source, and an external power connection circuit for electrically connecting the battery to an external power source outside the vehicle,
When the internal combustion engine and the motor are stopped and parked, the external power supply outside the vehicle and the battery are electrically connected via the external power supply connection circuit to charge the battery. Plug-in hybrid vehicle,
At least one of a cooling water heating device for heating the cooling water of the internal combustion engine or a lubricating oil heating device for heating the lubricating oil of the internal combustion engine is provided, and the cooling water heating device is branched from the external power supply connection circuit. Or provide a branch connection circuit connected to the lubricating oil heating device,
While the battery is being charged by the external power supply outside the vehicle via the external power supply connection circuit, the heating device is energized from the external power supply outside the vehicle via the branch connection circuit, thereby cooling water or lubricating oil of the internal combustion engine. Plug-in hybrid vehicle characterized by heating.
上記制御部は、水温センサが検出した冷却水の温度が所定温度に保持するために、上記分岐接続回路を介して上記冷却水加熱装置の通電ON、OFF制御させることを特徴とする請求項1に記載のプラグインハイブリッド自動車。 The internal combustion engine includes a cooling water heating device that heats the cooling water and a water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water, and the branch connection circuit can be energized and cannot be energized to the cooling water heating device. A switching switch for switching to the state, and a control unit for switching the switching switch based on the temperature of the cooling water detected by the water temperature sensor,
2. The control unit performs energization ON / OFF control of the cooling water heating device via the branch connection circuit in order to maintain the temperature of the cooling water detected by the water temperature sensor at a predetermined temperature. Plug-in hybrid vehicle described in 1.
上記制御部は、油温センサが検出した潤滑油の温度が所定温度に保持するために、上記分岐接続回路を介して上記潤滑油加熱装置の通電ON、OFF制御させることを特徴とする請求項1に記載のプラグインハイブリッド自動車。 The internal combustion engine includes a lubricating oil heating device that heats the lubricating oil, and an oil temperature sensor that detects the temperature of the lubricating oil, and a changeover switch that switches the branch connection circuit between an energized state and a non-energized state. And a control unit that controls the changeover switch based on the temperature of the lubricating oil detected by the oil temperature sensor.
The control unit performs energization ON / OFF control of the lubricating oil heating device via the branch connection circuit in order to maintain the temperature of the lubricating oil detected by the oil temperature sensor at a predetermined temperature. The plug-in hybrid vehicle according to 1.
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