JP5082577B2 - ハイブリッドシステムの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばモータ及びエンジンを駆動源とするハイブリッドシステムを制御するための制御装置に関する。

この種のハイブリッドシステムは、周知のように、エンジン，車両駆動用モータ，該車両駆動用モータに給電するための蓄電装置（以下、単に「バッテリ」と言うこともある）を搭載している。これらは、いずれも温度が上昇すると動作に支障を来すので、適宜なる方法にて冷却される。その一方で、バッテリの温度が或る所定温度（例えば、９０℃）より低いとバッテリの動作効率が悪くなる。即ち、バッテリは、適切に使用可能な固有の駆動温度帯域を有するといえる。

このような不具合に対処するため、即ち、低温時にも好適な動作を確保するため、低温時には、バッテリを加熱する技術、あるいは、低温時には、バッテリ以外の動力源を使用する技術が提案されている。例えば以下の特許文献１から７に開示されている技術が提案されている。具体的には、バッテリが低温の場合には熱媒体（例えば、冷却水流路）の流路を替えて、この熱媒体でバッテリを直接的に加熱する技術が提案されている（特許文献１参照）。バッテリの電極群に隣接して設けた熱媒介部により、バッテリを加熱する技術が提案されている（特許文献２参照）。バッテリの温度を検知して低温時にはバッテリからキャパシタへ切り替えることで、低温時にも高出力を得る技術が提案されている（特許文献３参照）。エンジンと燃料電池とを夫々の燃費効率の良い領域で切り替える技術が提案されている（特許文献４参照）。バッテリの正負極を短絡させてバッテリを加熱する技術が提案されている（特許文献５参照）。バッテリにキャパシタとインダクタと交流電源とを直列接続し、交流電流での内部抵抗による発熱で、バッテリを加熱する技術が提案されている（特許文献６参照）。燃料電池内部に熱媒体が通るラインを設けて内部から加熱する技術が提案されている（特許文献７参照）。

特開２０００−２７４２４０号公報 特開２００３−１７１２７号公報 特開２００６−１８７１６０号公報 特開２００３−１０２１０７号公報 特開２００４−６３３９７号公報 特開平１１−３２９５１６号公報 特開２０００−３２４６１７号公報

しかしながら、例えば前述の特許文献１から７に開示されている技術には、以下のような問題が生じ得る。即ち、特許文献１及び特許文献２によると、熱媒体の方がバッテリよりも低温の場合には熱媒体側への不要な放熱が生じるおそれがある。特許文献３によると、キャパシタは、放電時間が比較的短いという欠点がある。特許文献４によると、バッテリが低温時にエンジンに切り替えられるもののバッテリ自体が加熱されるわけではないので、本質的解決に至っていない。特許文献２及び特許文献５によると、絶縁体であるバッテリケースを介して加熱すると加熱時間が長期化する上、周囲の部材を劣化させ得る。特許文献６によると、バッテリの充放電を利用するので、抵抗の影響や劣化を生じるおそれがある。特許文献７によると、バッテリ内に熱媒体を通すラインには、相応のスペースが必要となる。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、いうなれば、バッテリの温度を駆動温度帯域内に好適に収めることが可能なハイブリッドシステムの制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置は、
モータ及びエンジンを駆動源とするハイブリッドシステムを制御するための制御装置であって、
前記モータの電源であるバッテリと前記エンジンとを熱的に接続する接続手段と、
前記１又は複数の端子の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出される前記バッテリに備わる１又は複数の端子の温度に応じて、前記接続手段による、前記バッテリと前記エンジンとの熱的な接続状態を切替る切替手段と
を備える。

本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置によれば、例えば熱伝導体を有する接続手段によって、モータの電源であるバッテリとエンジン（広義には当該ハイブリッドシステムに備わる熱源全般を示し、例えばエンジンと熱的に接続された冷却水のような熱媒も含む）とが熱的に接続される。「熱的に接続する」とは、例えば金属や冷却水のような熱伝導性のある材料により、２物体の熱の授受が可能な状態をつくる、という意味である。熱的に接続された２物体間では、熱平衡に達するまで、高温の物体から低温の物体に熱が流れる。なお、接続手段は、バッテリとの接続相手を、エンジンに代えて、他の熱源としてもよい。

当該ハイブリッドシステムの作動時には、温度検出手段によって、定期に又は不定期に、バッテリに備わる１又は複数の端子の温度が検出される。「バッテリに備わる１又は複数の端子」は、バッテリの温度が駆動温度帯域内にあるか否かを判断するのにふさわしい位置であればよく、例えば、電極体と熱的に接続された１又は複数の端子のうち少なくとも１つの端子、あるいはそれ以外にも、バッテリの電極体そのものであってもよい。温度検出手段は、単独の温度センサであってもよいし、温度変化に応じて可逆的に変形する形状記憶合金のように接続手段と温度検出手段と切替手段とを兼用できるような材料であってもよい。

そして、例えばＥＣＵ及びスイッチ等を有する切替手段によって、検出される１又は複数の端子の温度に応じて、接続手段による、バッテリとエンジンとの熱的な接続状態が切替られる。「熱的な接続状態を切替る」とは、熱的な接続状態のオン（接続）／オフ（遮断）を切替ることであり、接続手段とバッテリとの接触／非接触を切替ることと略同義である。ただし、熱的な接続状態は、オン／オフのような２値で切替られる必要はなく、接触面積を多段階で変えることにより、２値以上の多段階で切替られてもよい。

このように、本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置によれば、いわば温度調整機構によって、熱的な接続状態を切替可能である。したがって、バッテリに対して選択的に加熱を行うとともに、例えばエンジンの温度がバッテリに比べて低いような場合には、熱的な接続状態をオフにすることで不要な放熱を回避できる。これにより、バッテリの温度を駆動温度帯域内に好適に収めることが可能となり、上記課題の解決に至る。

本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置の一の態様では、
前記バッテリは、バッテリケースと、該バッテリケースに収容された電極体と、該電極体に直結するとともにバッテリケースの外側へ露出している前記１又は複数の端子とを備え、
前記接続手段による前記バッテリ側での接続位置は、前記１又は複数の端子のうちの少なくとも一つである。

この態様によれば、１又は複数の端子を介して、バッテリとエンジンとが熱的に接続されるので、熱媒をバッテリ外部に配置可能である。従って、バッテリに余分なスペースを設ける必要がない。加えて、端子は伝熱性が比較的高いので、この端子を介して電極体が直接的に加熱される。従って、絶縁体であるバッテリケースを介して加熱する場合に比べて加熱時間を短縮できる上、バッテリ周囲の部材の熱劣化も極力回避できる。

この態様では、前記バッテリの外側を覆う断熱材を更に備えてもよい。

この態様によれば、バッテリ周囲の部材の熱劣化を一層回避できる。

本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置の他の態様では、
前記温度検出手段は、前記接続手段による前記バッテリ側での接続位置近傍の第２温度（Ｔ２）及び前記エンジン側での接続位置近傍の第３温度（Ｔ３）を夫々検出し、
前記検出される第２温度（Ｔ２）が、前記検出される第３温度（Ｔ３）を超える場合に、前記切替手段は、前記熱的な接続状態をオフにする。

この態様によれば、バッテリ側の第２温度（Ｔ２）がエンジン側の第３温度（Ｔ３）を超える場合には、バッテリとエンジンとの熱的な接続が遮断される。これにより、バッテリからの不要な放熱が防止され、保温効果が高まる。

本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置の他の態様では、
前記温度検出手段は、前記接続手段による前記バッテリ側での接続位置近傍の第２温度（Ｔ２）を検出し、
前記検出される第２温度（Ｔ２）が、前記バッテリの駆動温度帯域の上限値（Ｔｂ）を超える場合に、前記切替手段は、前記熱的な接続状態をオフにする。

この態様によれば、バッテリの温度（Ｔ２）が駆動温度帯域の上限値（Ｔｂ）を超える場合には、これ以上の加熱は好ましくないので、バッテリとエンジンとの熱的な接続が遮断される。「駆動温度帯域」は、バッテリを適切に使用可能な固有の温度帯域として、例えば、数十℃〜百数十℃のように、予め実験乃至シミュレーションによって定められる。

本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置の他の態様では、
当該ハイブリッドシステムの走行モードを制御する走行制御手段を更に備え、
前記温度検出手段は、前記１又は複数の端子の温度を夫々検出し、
前記１又は複数の端子のうち何れか１つの温度（Ｔ１又はＴ２）が、前記バッテリの駆動温度帯域の下限値（Ｔａ）に満たない場合に、前記走行制御手段は、前記走行モードを、前記モータがオフでありかつ前記エンジンがオンであるエンジン走行モードにする。

この態様によれば、１又は複数の端子のうち何れか１つの温度（Ｔ１又はＴ２）が、バッテリの駆動温度帯域の下限値（Ｔａ）に満たない場合には、バッテリを使用するのは好ましくないので、モータがオフのエンジン走行モードにされる。これにより、駆動温度帯域外でのバッテリの使用が回避できる。なお、上記「何れか１つの温度」は、１又は複数の端子のうち最も低い温度でもあり、典型的には熱源たるエンジンから最も遠い端子の温度だが、エンジンの方が低温である場合にはこの高低関係が逆転しうるので、あえてそのような限定はしていない。なお、モータやエンジンのオン／オフは、熱的な接続状態のオン（接続）／オフ（遮断）とは意味合いが異なり、運転／停止を示す。

本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置の他の態様では、
前記１又は複数の端子のうち前記接続手段による前記バッテリ側での接続位置から最も遠い端子の温度（Ｔ１）が、前記バッテリの駆動温度帯域の下限値（Ｔａ）を越える場合に、前記走行制御手段は、前記走行モードを、前記モータがオンである何れかの走行モードにする。

この態様によれば、接続手段によるバッテリ側での接続位置から最も遠い端子の温度（Ｔ１）を、全端子の中での最低温度であると推定し、この最低温度さえ下限値（Ｔａ）を越えている場合には、バッテリを使用してもよいと考えて、モータがオンである何れかの走行モードにされる。ここで、モータがオンである何れかのモードとは、例えば「ハイブリッド走行モード」あるいは「ＥＶ（Electric Vehicle：ＥＶ）走行モード」である。

本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置の他の態様では、
前記１又は複数の端子の温度の何れもが前記バッテリの駆動温度帯域に属する場合に、前記走行制御手段は、前記走行モードを、前記モータがオンである何れかの走行モードにする。

この態様によれば、バッテリの温度分布は不均一であるものの、１又は複数の端子の温度の何れもがバッテリの駆動温度帯域に属することを確認するので、バッテリを使用してもよいか否かを正しく判断できる。

本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置の他の態様では、
前記バッテリは、全固体電池である。

この態様によれば、バッテリとして、より高温で性能が高く、また電池内の温度分布が大きい全固体電池を用いるので、より大きな性能向上効果が期待される。

本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置の他の態様では、
前記接続手段は、前記バッテリと前記エンジンとの接続方向に沿って伸縮可能な圧電素子を含む。

この態様によれば、切替手段が、圧電素子に対して電圧を印加することによって、接続手段による、バッテリとエンジンとの熱的な接続状態を切替可能となる。

本発明に係るハイブリッドシステムの制御装置の他の態様では、
前記接続手段は、前記バッテリと前記エンジンとの接続方向に沿って伸縮可能な形状記憶合金を含む。

この態様によれば、形状記憶合金それ自身が、温度検出手段と切替手段とを兼用できるので、当該装置の構成を簡素化できる。

本発明の作用及び他の利得は、次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。

以下、発明を実施するための最良の形態として本発明の一実施形態を、図面に基いて詳細に説明する。

（実施形態）
実施形態に係るハイブリッドシステムの制御装置の基本的な構成及び動作を、図１から図５を参照して説明する。

（１）構成
先ず、本実施形態に係るハイブリッドシステムの制御装置の構成について、図１から図５を参照して説明する。

（１−１）ハイブリッドシステムの基本構成
図１のブロック図を参照して、本発明の実施形態に係るハイブリッドシステムの制御装置及びその制御対象であるハイブリッドシステムについて説明をする。

図１において、ハイブリッドシステム１０は、ＥＣＵ１００，エンジン２００，モータＭＧ１，モータＭＧ２，動力分割機構３００，インバータ４００，バッテリ５００，及びバッテリセンサ５０１，バッテリ５００を備え、伝達機構２１を介してハイブリッド車両２０の車輪２２を駆動させるシステムである。

ＥＣＵ１００は、本発明に係る「切替手段」の一部の一具体例、あるいは「走行モード制御手段」の一具体例であり、ハイブリッドシステム１０の動作全体を制御する電子制御ユニットとして機能するよう構成されている。具体的には、ＥＣＵ１００は、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＯＭ）及び各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）等を中心とした論理演算回路として構成されている。そして、各種センサから入力信号を受ける入力ポートと、エンジン２００，インバータ４００，モータＭＧ１，ＭＧ２等に備わる各種アクチュエータに制御信号を送る出力ポートとに、電気的に接続されている。

エンジン２００は、ガソリンなどの燃料の燃焼により動力を出力する内燃機関であり、運転状態を検出する各種センサから信号を入力するＥＣＵ１００により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。

モータＭＧ１及びモータＭＧ２は、ＥＣＵ１００による制御下で動作する周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４００を介してバッテリ５００と電力のやりとりを行なう。インバータ４００とバッテリ５００とを接続する電力ラインは、インバータ４００が共用する正極母線及び負極母線として構成されており、モータＭＧ１，モータＭＧ２のうち少なくとも一方で発電される電力を何れかのモータで消費可能となっている。したがって、バッテリ５００は、モータＭＧ１，モータＭＧ２から生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。

動力分割機構３００は、例えば遊星歯車（プラネタリーギヤ）を採用している。歯車機構内部のプラネタリーキャリアの回転軸は、エンジン２００と連結し、ピニオンギヤを通じて外周のリングギヤ及び内側のサンギヤに動力を伝達する。リングギヤ回転軸はモータＭＧ２に直結し、ハイブリッド車両２０に駆動力を伝え、サンギヤ回転軸はモータＭＧ１に連結している。

伝達機構２１は、動力分割機構３００のリングギヤの回転軸に連結されており、車輪２２に駆動力を伝達可能に構成されている。

インバータ４００は、電力を交流−直流変換するよう構成され、バッテリ５００とモータジェネレータＭＧ１及びモータＭＧ２との間で電力の授受を媒介する。

バッテリ５００は駆動時にはモータジェネレータＭＧ１及びモータＭＧ２を駆動することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。

バッテリセンサ５０１は、バッテリ５００を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）を演算している。その他、バッテリ５００には各種センサが設けられており（図２参照）、必要に応じてバッテリ５００の状態に関するデータを通信によりＥＣＵ１００に出力する。

（１−２）ハイブリッドシステムの温度調整機構の構成
続いて、実施形態に係るハイブリッドシステム１０の温度調整機構について、図２の模式図を参照して説明する。図２は、図１に示すハイブリッドシステム１０のうち、特にバッテリ５００及びエンジン２００について詳述するための図である。なお、図２において、図１と同様の構成には同一の参照符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。

図２に示すように、実施形態に係るハイブリッドシステム１０の温度調整機構は、バッテリ５００、エンジン２００、熱媒７３０、温度検知部６１０，６２０，６３０、選択的熱伝導機構、ＥＣＵ１００を含んでなる。

バッテリ５００は、バッテリケース５３０に収容された電極体５４０と、この電極体５４０と接合されておりバッテリケース５３０の内外に亘って延びている正極接続端子５１０，負極接続端子５２０とを含んでなる。

電極体５４０は、その動作効率を一定以上に維持可能な固有の温度帯域（言い換えれば、「駆動温度帯域」）を有する。電極体５４０は、所定の電力を貯蔵及び放出しできる蓄電素子であれば特に限定されないが、電極体の形状やサイズには特に制限はなく、所望の形態、サイズに構成することができる。典型的例としては、周知の全固体電池、種々の形態の一次電池（例えばリチウム一次電池、マンガン電池）、二次電池（例えばリチウム二次電池、ニッケル水素電池）、或いはキャパシタ（例えば電気二重層キャパシタ）を挙げることができる。中でも、固体電解質を用いた全固体電池が、熱伝導性が良好であること、高温度域における出力特性が良好であること、項温度域における耐劣化特性が良好であること等の理由により、特に好ましい。

バッテリケース５３０は、例えば熱可塑性樹脂であるポリプロピレン樹脂から構成された直方体状の平箱構造であり、内部に電極体５４０の収容部を有する。これにより、電極体５４０が物理的に保護され、外側からの応力による変形や破損を防止することができる。ポリプロピレン樹脂は、電池を密封するために利用するラミネートフィルムとの接着性に優れ、剛性があるため、この種の電池に好ましく適用される。この他、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂などを使用することもできる。

正極接続端子５１０は、例えばアルミニウム製の薄い長板形状の部材である。負極接続端子５２０は、例えば銅製の薄い長板形状の部材である。両極接続端子は、バッテリケース５３０を射出成形する際にインサート成形することによって、バッテリケース５３０に固定されている。

熱媒７３０は、例えば冷却水であり、エンジン２００と熱的に接続されている。そして、例えば燃焼に際して高温となったエンジン２００の内部を熱媒７３０が循環することにより、エンジン２００の冷却を行う。エンジン２００により昇温された熱媒７３０は、ラジエータ（不図示）に供給されて冷却され、冷却された熱媒７３０は再びエンジン２００に送られる。

温度検知部６１０，６２０，６３０は、本発明に係る「温度検出手段」の一具体例であり、例えば白金測温抵抗体，サーミスタ，熱電対式の温度センサである。温度検知部６１０は熱媒７３０の温度Ｔ３を、温度検知部６２０は正極接続端子５１０の温度Ｔ２を、温度検知部６３０は負極接続端子５２０の温度Ｔ１を夫々検出して、その結果をＥＣＵ１００に夫々送信するように構成されている。

熱媒７３０とバッテリ５００とは、選択的熱伝導機構によって、互いの熱の授受が選択的に可能となっている。選択的熱伝導機構は、本発明に係る「接続手段」の一具体例である熱伝導体７２０と、本発明に係る「切替手段」の一部の一具体例であるスイッチ７１０とを含んでなる。熱伝導体７２０は、例えば金属のような熱伝性材料からなり、一端が熱媒７３０に接し他端が正極接続端子５１０（又は負極接続端子５２０）に選択的に接するように構成されており、両者の熱的接続状態をスイッチ７１０のＯＮ（接続）／OFF（遮断）により調整可能である。以下に、図３から図５を参照して、選択的熱伝導機構の具体例を示す。

（１−２−１）具体例１
図３に示す選択的熱伝導機構の第１具体例では、熱伝導体７２０として圧電素子７２１が用いられている。圧電素子７２１は、一端には熱媒７３０に固定された金属板７２１１を、他端には金属板７２１２を備える。圧電素子７２１の両端と電気的に接続された導線７２１３は更にスイッチ７１０に接続されている。スイッチ７１０がＯＮにされて電圧が印可された圧電素子７２１が所定量伸びることによって、熱媒７３０と正極接続端子５１０（又は負極接続端子５２０）とが熱的に接続される。他方で、スイッチ７１０がＯＦＦにされて圧電素子７２１が所定量縮むことによって、熱媒７３０と正極接続端子５１０（又は負極接続端子５２０）とが熱的に遮断される。加えて、図３に示す選択的熱伝導機構の第１具体例では、バッテリケース５３０が断熱材５５０によって収納されている。これにより、電極体５４０からの無駄な放熱が抑制され、保温効果とともに、外部の部材の熱劣化を防止できる。

（１−２−２）具体例２
図４に示す選択的熱伝導機構の第２具体例では、熱伝導体７２０として形状記憶合金バネ７２１が用いられている。形状記憶合金バネ７２１は、例えばＴｉＮｉ合金を含み、環境温度の変化で作動させることにより、温度センサ兼熱伝導体として機能する。例えば、所定の第１変態温度よりも低温に冷却されると、形状記憶合金バネ７２１が所定量縮むことによって、熱媒７３０と正極接続端子５１０（又は負極接続端子５２０）とが熱的に遮断される。他方で、熱媒７３０からの熱を受けて、所定の第１変態温度（好ましくは、バッテリ５００の駆動温度帯域の下限値Ｔａに相当する温度）以上の高温に加熱されると、形状記憶合金バネ７２１が所定量伸びることによって、熱媒７３０と正極接続端子５１０（又は負極接続端子５２０）とが熱的に接続される。このように伸縮すれば、熱媒７３０がバッテリ５００の駆動温度帯域の下限値Ｔａを下回る場合に、電極体５４０から熱媒７３０への放熱を回避できる。更に、熱媒７３０の温度がバッテリ５００の駆動温度帯域の上限値に相当する温度を超える場合に電極体５４０が熱劣化することを回避するために、次のような構成としてもよい。即ち、形状記憶合金バネ７２１を２つの形状記憶合金バネから構成し、そのうち一方のコイルは上述のように所定の第１変態温度を基準に伸縮するように生成し、他方のコイルは所定の第２変態温度（好ましくは、バッテリ５００の駆動温度帯域の上限値Ｔｂに相当する温度）を基準に伸縮する（但し、伸縮方向は上記片方のコイルとは反対）ように生成する。そうすると、熱媒７３０からの熱を受けて、所定の第２変態温度（好ましくは、バッテリ５００の駆動温度帯域の上限値Ｔｂに相当する温度）以上の高温に加熱されると、形状記憶合金バネ７２１のうち前記他方のコイルが所定量縮むことによって、熱媒７３０と正極接続端子５１０（又は負極接続端子５２０）とが熱的に遮断される。これにより、電極体５４０が熱劣化することを回避できる。なお、Ｎｉ濃度が５０．３原子パーセントを越えるＴｉＮｉ合金が温度変化に対し自発的な形状変化を可逆的に示すことは特開昭５８−１５１４４５号公報によって明らかにされている。また、前記Ｎｉ濃度範囲のＴｉＮｉ合金が熱処理条件によって変態温度を任意に変えることができることも知られている。

（１−２−３）具体例３
図５に示す選択的熱伝導機構の第３具体例では、熱伝導体７２０として形状記憶合金コイル７２２が用いられている。この場合も、形状記憶合金コイル７２２の伸縮に関する基本的な考え方は、上記具体例２における形状記憶合金バネ７２１と同様でよく、詳細は割愛する。

再び図２に戻り、本実施形態に係るハイブリッドシステム１０の温度調整機構によれば、上述のように構成された選択的熱伝導機構を有するので、ＥＣＵ１００による制御に応じて（具体例１を参照）、あるいは、環境温度の変化に応じて（具体例２，３を参照）、バッテリ５００を好適に動作させることが可能となる。

（２）動作
続いて、上述の如く構成された本実施形態に係るハイブリッドシステム１０の制御装置の基本動作について、図６及び図７を参照して説明する。

（２−１）ハイブリッドシステム１０の制御装置の基本動作
図６のフローチャートは、実施形態に係るハイブリッドシステム１０の制御装置の基本動作を示す。

図６において、ハイブリッドシステム１０の始動にあたり、先ず、ＥＣＵ１００がスイッチ７１０をＯＮにする（ステップS101）。これにより、熱媒７３０と正極接続端子５１０とが熱伝導体７２０を介して熱的に接続される。続いて、熱伝導体７２０から遠いがゆえに正極接続端子５１０よりも低温であると考えられる負極接続端子５２０の温度Ｔ１が、温度検知部６３０によって検出される（ステップS102）。その結果を受けて、ＥＣＵ１００はＴ１＜Ｔａであるか否かを判定する（ステップS103）。Ｔ１＜Ｔａであると判定される場合（ステップS103：Yes）、即ち、未だバッテリ５００全体が駆動温度帯域に到達していない場合、バッテリ５００を加熱するべく、ハイブリッドシステム１０の動作モードが「エンジン走行モード」に切り替えられる（ステップS120）。これにより、エンジン２００が燃焼により昇温し、熱伝導体７２０を介して、バッテリ５００の電極体５４０が加熱される。他方で、Ｔ１＜Ｔａでないと判定される場合、あるいは、上述のように加熱された結果Ｔ１≧Ｔａであると判定されるまで電極体５４０が加熱されると（ステップS103：No）、バッテリ５００全体が駆動温度帯域に到達しているので、ハイブリッドシステム１０の動作モードが「ハイブリッド走行モード」に切り替えられる（ステップS104）。即ち、エンジン２００及びモータＭＧ２により、ハイブリッド車両２０の車輪２２が駆動させられる。その後、温度検知部６１０によって熱媒７３０の流路の温度Ｔ３が、温度検知部６２０によって正極接続端子５１０の温度Ｔ２が夫々検出される（ステップS108）。その結果を受けて、ＥＣＵ１００はＴ２＞Ｔ３であるか否かを判定する（ステップS109）。Ｔ２＞Ｔ３であると判定される場合（ステップS109：Yes）、加熱された電極体５４０から低温側の熱媒７３０へ放熱してしまう。そこで、熱的接続を遮断すべく、ＥＣＵ１００はスイッチ７１０をＯＦＦにする（ステップS110）。そして、引き続き「ハイブリッド走行モード」が維持される（ステップS104）。他方で、Ｔ２＞Ｔ３でないと判定される場合（ステップS109：No）、加熱された電極体５４０から高温側の熱媒７３０へ放熱してしまうことはない。そこで、スイッチ７１０がＯＮに維持されたまま（ステップS101）、上記処理を繰り返す。

以上説明した基本動作によれば、バッテリ５００を駆動温度帯域に到達するまで好適に加熱し、加熱した熱は今度は好適に保持可能となる。

（２−２）ハイブリッドシステム１０の制御装置の基本動作の一具体例
図７は、実施形態に係るハイブリッドシステム１０の制御装置の基本動作の一具体例を示すフローチャートである。なお、図７において、図６と同様のステップには同一の参照符号を付し、その説明は適宜省略する。

図７において、ハイブリッドシステム１０の始動にあたり、エンジン２００がＯＮになる（ステップS100）。ＥＣＵ１００がスイッチ７１０をＯＮにする（ステップS101）。負極接続端子５２０の温度Ｔ１が、温度検知部６３０によって検出される（ステップS102）。その結果を受けて、ＥＣＵ１００はＴ１＜Ｔａであるか否かを判定する（ステップS103）。Ｔ１＜Ｔａであると判定される場合（ステップS103：Yes）、ハイブリッドシステム１０の動作モードが「エンジン走行モード」に切り替えられる（ステップS120）。他方で、Ｔ１＜Ｔａでないと判定される場合、あるいは、上述のように加熱された結果Ｔ１≧Ｔａであると判定されるまで電極体５４０が加熱されると（ステップS103：No）、ハイブリッドシステム１０の動作モードが「ハイブリッド走行モード」に切り替えられる（ステップS104）。続いて、高負荷走行であるか否かが、例えばエンジン２００の吸入空気量を検出することによって判定される（ステップS105）。ここで、高負荷走行であると判定されない場合（ステップS105: No）、即ち低負荷走行である場合、ハイブリッドシステム１０の動作モードがモータＭＧ２のみによる「ＥＶ走行モード」に切り替えられる（ステップS106）。それに伴い、エンジン２００がＯＦＦにされる（ステップS107）。その後、温度検知部６１０によって熱媒７３０の流路の温度Ｔ３が、温度検知部６２０によって正極接続端子５１０の温度Ｔ２が夫々検出される（ステップS108）。その結果を受けて、ＥＣＵ１００はＴ２＞Ｔ３であるか否かを判定する（ステップS109）。Ｔ２＞Ｔ３であると判定されない場合（ステップS109:No）、加熱された電極体５４０から高温側の熱媒７３０へ放熱してしまうことはないので、熱的接続を維持したまま、「ＥＶ走行モード」が維持される。Ｔ２＞Ｔ３であると判定される場合（ステップS109：Yes）、加熱された電極体５４０から低温側の熱媒７３０へ放熱してしまう。そこで、熱的接続を遮断すべく、ＥＣＵ１００はスイッチ７１０をＯＦＦにする（ステップS110）。その後、ＥＣＵ１００はＴ１≦Ｔａ又はＴ２≦Ｔａであるか否かを判定する（ステップS111）。言い換えれば、バッテリ５００が駆動温度帯域よりも冷えてしまっていないかが判定される。Ｔ１≦Ｔａ又はＴ２≦Ｔａであると判定される場合（ステップS111:Yes）、バッテリ５００の温度が駆動温度帯域よりも冷えてしまっているので、「ＥＶ走行モード」は好ましくない。そこで、最初のステップに戻り（RETURN）、エンジン２００をＯＮにする（ステップS100）。他方で、Ｔ１≦Ｔａ又はＴ２≦Ｔａであると判定されない場合（ステップS111:No）、バッテリ５００の温度が駆動温度帯域内であると考えられるので、引き続き「ＥＶ走行モード」が維持され、高負荷走行であるか否かが再度判定される（ステップS105）。他方で、高負荷走行であると判定される場合（ステップS105: Yes）、モータＭＧ２のみではなくエンジン２００も利用した、「ハイブリッド走行モード」が維持される、又は「ハイブリッド走行モード」に切り替えられる（ステップS130）。それゆえ、エンジン２００がＯＦＦであればＯＮにされる（ステップS131）。温度検知部６２０によって正極接続端子５１０の温度Ｔ２が検出される（ステップS132）。その結果を受けて、ＥＣＵ１００はＴ２≧Ｔｂであるか否かを判定する（ステップS133）。ここで、Ｔ２≧Ｔｂであると判定されない場合（ステップS133:No）、バッテリ５００の温度が駆動温度帯域に達していないかその内であると考えられるので、熱的接続を維持したまま、高負荷走行であるか否かが再度判定される（ステップS105）。他方で、Ｔ２≧Ｔｂであると判定される場合（ステップS133:Yes）、バッテリ５００の温度が駆動温度帯域を超えていると考えられるので、これ以上の加熱はバッテリ５００を熱劣化させてしまう。そこで、熱的接続を遮断すべく、ＥＣＵ１００はスイッチ７１０をＯＦＦにする（ステップS134）。続いて、高負荷走行であるか否かが判定される（ステップS135）。ここで、高負荷走行であると判定される場合（ステップS135:Yes）、「ハイブリッド走行モード」が維持される（ステップS136）。ＥＣＵ１００はＴ１≦Ｔａ又はＴ２≦Ｔａであるか否かを判定する（ステップS137）。Ｔ１≦Ｔａ又はＴ２≦Ｔａであると判定されない場合（ステップS137:No）、バッテリ５００の温度が駆動温度帯域内であると考えられるので、引き続き「ハイブリッド走行モード」が維持され、高負荷走行であるか否かが再度判定される（ステップS135）。他方で、Ｔ１≦Ｔａ又はＴ２≦Ｔａであると判定される場合（ステップS137:Yes）、バッテリ５００の温度が駆動温度帯域よりも冷えてしまっているので、スイッチ７１０をＯＮにして、エンジン２００によってバッテリ５００を加熱する（ステップS138）。他方で、高負荷走行であると判定されない場合（ステップS135:No）、即ち低負荷走行である場合、ハイブリッドシステム１０の動作モードがモータＭＧ２のみによる「ＥＶ走行モード」に切り替えられる（ステップS140）。それに伴い、エンジン２００がＯＦＦにされる（ステップS141）。その後は、上述したステップS111以降の処理行われる。

以上みてきたように、本実施形態に係るハイブリッドシステム１０の制御装置によれば、低温であったバッテリ５００の温度を駆動温度帯域内に好適に収めることが可能となる。より詳しくは、バッテリ５００が低温の際に、放電時間を長期化させるべくキャパシタに頼らずにバッテリ５００を利用する。この際、熱媒７３０はバッテリ５００の外部に配置されるので、内部に専用のスペースを設ける必要がない。伝熱性の高い正極接続端子５１０を介して電極体５４０自体を好適に加熱できる。そして、熱媒７３０が比較的冷たい場合にはＥＣＵ１００及びスイッチ７１０によって熱伝導体７２０を介した熱的接続を断つことで、加熱後の不要な放熱を回避する。加えて、正極接続端子５１０及び負極接続端子５２０以外は断熱材５５０で覆えるので、放熱を避けるとともに、周囲の部材の熱劣化を回避できる。このように、本発明の実施形態に係るハイブリッドシステム１０の制御装置は、実践上非常に有効である。

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、ある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ハイブリッドシステムの制御装置も又、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

なお、特許請求の範囲及び明細書中において、構成要素等の後に「（符号）」と記載してあるのは、図面との対応を分かり易くするためのものであり、その構成要素等が図面に表された実施形態に限定されることはない。

本発明の実施形態に係るハイブリッドシステムの制御装置及びその制御対象であるハイブリッドシステムの基本的構成を示す模式図である。 実施形態に係るハイブリッドシステム１０の温度調整機構を示す模式図である。 実施形態に係るハイブリッドシステム１０の温度調整機構の第１具体例を示す模式図である。 実施形態に係るハイブリッドシステム１０の温度調整機構の第２具体例を示す模式図である。 実施形態に係るハイブリッドシステム１０の温度調整機構の第３具体例を示す模式図である。 実施形態に係るハイブリッドシステム１０の制御装置の基本動作を示すフローチャートである。 実施形態に係るハイブリッドシステム１０の制御装置の基本動作の一具体例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…ハイブリッドシステム，１００…ＥＣＵ，２００…エンジン，ＭＧ１…モータ，ＭＧ２…モータ，３００…動力分割機構，４００…インバータ，５００…バッテリ，５０１…バッテリセンサ，５００…バッテリ，２１…伝達機構，２０…ハイブリッド車両，２２…車輪，７３０…熱媒，６１０，６２０，６３０…温度検知部，５４０…電極体，５４０…電極体，５３０…バッテリケース，５１０…正極接続端子，５２０…負極接続端子，７２１…圧電素子，５５０…断熱材，７２１…形状記憶合金バネ，７２２…形状記憶合金コイル

Claims (10)

1. モータ及びエンジンを駆動源とするハイブリッドシステムを制御するための制御装置であって、
   前記モータの電源であるバッテリと前記エンジンとを熱的に接続する接続手段と、
   前記バッテリに備わる１又は複数の端子の温度を検出する温度検出手段と、
   前記検出される前記１又は複数の端子の温度に応じて、前記接続手段による、前記バッテリと前記エンジンとの熱的な接続状態を切替る切替手段と
   を備え、
   前記温度検出手段は、前記接続手段による前記バッテリ側での接続位置近傍の第２温度（Ｔ２）及び前記エンジン側での接続位置近傍の第３温度（Ｔ３）を夫々検出し、
   前記検出される第２温度（Ｔ２）が、前記検出される第３温度（Ｔ３）を超える場合に、前記切替手段は、前記熱的な接続状態をオフにする
   ことを特徴とするハイブリッドシステムの制御装置。
2. 前記バッテリは、バッテリケースと、該バッテリケースに収容された電極体と、該電極体に直結するとともにバッテリケースの外側へ露出している前記１又は複数の端子とを備え、
   前記接続手段による前記バッテリ側での接続位置は、前記１又は複数の端子のうちの少なくとも一つである
   ことを特徴とする請求項１に記載されたハイブリッドシステムの制御装置。
3. 前記バッテリの外側を覆う断熱材を更に備える
   ことを特徴とする請求項２に記載されたハイブリッドシステムの制御装置。
4. 前記温度検出手段は、前記接続手段による前記バッテリ側での接続位置近傍の第２温度（Ｔ２）を検出し、
   前記検出される第２温度（Ｔ２）が、前記バッテリの駆動温度帯域の上限値（Ｔｂ）を超える場合に、前記切替手段は、前記熱的な接続状態をオフにする
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載されたハイブリッドシステムの制御装置。
5. 当該ハイブリッドシステムの走行モードを制御する走行制御手段を更に備え、
   前記１又は複数の端子のうち何れか１つの温度が、前記バッテリの駆動温度帯域の下限値（Ｔａ）に満たない場合に、前記走行制御手段は、前記走行モードを、前記モータがオフでありかつ前記エンジンがオンであるエンジン走行モードにする
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載されたハイブリッドシステムの制御装置。
6. 当該ハイブリッドシステムの走行モードを制御する走行制御手段を更に備え、
   前記温度検出手段は、前記１又は複数の端子のうち前記接続手段による前記バッテリ側での接続位置から最も遠い端子の第１温度（Ｔ１）を検出し、
   前記検出される第１温度（Ｔ１）が、前記バッテリの駆動温度帯域の下限値（Ｔａ）を越える場合に、前記走行制御手段は、前記走行モードを、前記モータがオンである何れかの走行モードにする
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載されたハイブリッドシステムの制御装置。
7. 当該ハイブリッドシステムの走行モードを制御する走行制御手段を更に備え、
   前記１又は複数の端子の温度の何れもが前記バッテリの駆動温度帯域に属する場合に、前記走行制御手段は、前記走行モードを、前記モータがオンである何れかの走行モードにする
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載されたハイブリッドシステムの制御装置。
8. 前記バッテリは、全固体電池である
   ことを特徴とする請求項１に記載されたハイブリッドシステムの制御装置。
9. 前記接続手段は、前記バッテリと前記エンジンとの接続方向に沿って伸縮可能な圧電素子を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載されたハイブリッドシステムの制御装置。
10. 前記接続手段は、前記バッテリと前記エンジンとの接続方向に沿って伸縮可能な形状記憶合金を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載されたハイブリッドシステムの制御装置。

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