JP2019064566A - バッテリー加温システム - Google Patents

Abstract

【課題】効率よくバッテリーの暖機を行うことができるバッテリー加温システムを提供する。【解決手段】バッテリー加温システム３は、内燃機関１０１ａと、電力を蓄電可能なバッテリー１０３と、を備えたハイブリッド車両のバッテリー加温システム３であって、内燃機関１０１ａの排気ガスが通流する排気ガス流路３０と、内燃機関１０１ａを冷却するための第一冷媒が循環する第一冷媒流路１０と、バッテリー１０３を冷却するための第二冷媒が循環する第二冷媒流路２０と、排気ガス流路３０を通流する排気ガスの熱、および第一冷媒流路１０を通流する第一冷媒の熱の少なくとも一方の熱を、バッテリー１０３に伝熱して加温可能な加温手段５０と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリー加温システムに関する。

従来、例えば内燃機関と、バッテリーと、バッテリーから給電される電力により駆動されるモータとを備えたハイブリッド自動車が知られている。
ところで、例えば氷点下の低温環境下では、バッテリーの温度が低下している場合、充放電特性が悪化することが知られている。そこで、低温環境下において、早期にバッテリーの温度を上昇させて暖機を行うために、バッテリーを加熱するためのヒータを設けることがある（例えば特許文献１参照。）。

特開２０１６−０５１５９０号公報

しかしながら、ヒータによりバッテリーを加熱する場合には、本来走行で消費すべき電力をヒータで消費することとなり、エネルギー効率の観点から好ましくない。
このように、従来技術にあっては、効率よくバッテリーの暖機を行うという点で改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、効率よくバッテリーの暖機を行うことができるバッテリー加温システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載のバッテリー加温システム（例えば後述の実施形態のバッテリー加温システム３）は、内燃機関（例えば後述の実施形態の内燃機関１０１ａ）と、電力を蓄電可能なバッテリー（例えば後述の実施形態のバッテリー１０３）と、を備えたハイブリッド車両（例えば後述の実施形態のハイブリッド車両１）のバッテリー加温システムであって、前記内燃機関の排気ガスが通流する排気ガス流路（例えば後述の実施形態の排気ガス流路３０）と、前記内燃機関を冷却するための第一冷媒が循環する第一冷媒流路（例えば後述の実施形態の第一冷媒流路１０）と、少なくとも前記バッテリーを冷却するための第二冷媒が循環する第二冷媒流路（例えば後述の実施形態の第二冷媒流路２０）と、前記排気ガス流路を通流する前記排気ガスの熱、および前記第一冷媒流路を通流する前記第一冷媒の熱の少なくとも一方の熱を、前記バッテリーに伝熱して加温可能な加温手段（例えば後述の実施形態の加温手段５０）と、を備えたことを特徴としている。

また、本発明の請求項２に記載のバッテリー加温システムは、前記第一冷媒流路は、前記内燃機関から排出された前記第一冷媒を放熱器に導入する第一導入路（例えば後述の実施形態の第一導入路１１）と、前記第一導入路から分岐され、前記第一冷媒を前記加温手段に導入する加温手段導入路（例えば後述の実施形態の加温手段導入路１３）と、前記第一導入路と前記加温手段導入路との分岐部に設けられ、前記放熱器と前記加温手段とに流入する前記第一冷媒の流量を調整する第一バルブ（例えば後述の実施形態の第一バルブ１７）と、を含み、前記第二冷媒流路は、前記加温手段から排出された前記第二冷媒を前記バッテリーに導入する第二導入路（例えば後述の実施形態の第二導入路２１）と、前記バッテリーから排出された前記第二冷媒を前記加温手段に導入する第二排出路（例えば後述の実施形態の第二排出路２３）と、を含み、前記加温手段は、前記第一冷媒の熱を回収して前記第二冷媒に伝熱可能な熱交換器（例えば後述の実施形態の熱交換器５０Ａ）であることを特徴としている。

また、本発明の請求項３に記載のバッテリー加温システムは、前記加温手段として、前記排気ガス流路および前記第一冷媒流路に接続され、前記排気ガスの熱を回収して前記第一冷媒に伝熱可能な排熱回収器（例えば後述の実施形態の排熱回収器５０Ｂ）をさらに備え、前記排熱回収器は、前記内燃機関と前記第一バルブとの間で前記第一冷媒流路に接続されていることを特徴としている。

また、本発明の請求項４に記載のバッテリー加温システムは、前記排気ガス流路は、前記加温手段に接続され、前記第二冷媒流路は、前記加温手段から排出された前記第二冷媒を前記バッテリーに導入する第二導入路（例えば後述の実施形態の第二導入路２１）と、前記バッテリーから排出された前記第二冷媒を前記加温手段に導入する第二排出路（例えば後述の実施形態の第二排出路２３）と、を含み、前記加温手段は、前記排気ガスの熱を回収して前記第二冷媒に伝熱可能な排熱回収器（例えば後述の実施形態の排熱回収器５０Ｃ）であることを特徴としている。

また、本発明の請求項５に記載のバッテリー加温システムは、前記排熱回収器は、前記第一冷媒流路に接続され、前記排気ガスの熱を回収して前記第一冷媒に伝熱可能となっていることを特徴としている。

また、本発明の請求項６に記載のバッテリー加温システムは、前記加温手段は、前記排気ガス流路から分岐され、前記バッテリーに前記排気ガスを導入し、前記排気ガスの熱を前記バッテリーに伝熱して加温可能な排気ガス導入路（例えば後述の実施形態の排気ガス導入路５０Ｅ）であることを特徴としている。

本発明の請求項１に記載のバッテリー加温システムでは、排気ガス流路を通流する排気ガスの熱、および第一冷媒流路を通流する内燃機関を冷却するための第一冷媒の熱の少なくとも一方の熱を、バッテリーに伝熱して加温可能な加温手段を備えているので、従来技術では放熱されて損失となっていた排気ガスの熱および内燃機関が発する熱の少なくとも一方の熱を、バッテリーに伝熱して加温することができる。したがって、排気ガスの熱および内燃機関が発する熱を利用してバッテリーを加温できるので、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失を低減しつつ、効率よくバッテリーの暖機を行うことができる。

本発明の請求項２に記載のバッテリー加温システムでは、内燃機関から排出された第一冷媒を加温手段に導入する加温手段導入路を備え、加温手段は、第一冷媒の熱を回収して第二冷媒に伝熱可能な熱交換器であるので、従来技術では放熱されて損失となっていた内燃機関が発する熱を、バッテリーに伝熱して加温することができる。したがって、内燃機関が発する熱を利用してバッテリーを加温できるので、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失を低減しつつ、効率よくバッテリーの暖機を行うことができる。

本発明の請求項３に記載のバッテリー加温システムでは、加温手段として、排気ガス流路および第一冷媒流路に接続され、排気ガスの熱を回収して第一冷媒に伝熱可能な排熱回収器をさらに備えるので、排気ガスの熱および内燃機関が発する熱の両方の熱を利用してバッテリーを加温できる。したがって、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失をさらに低減しつつ、早期に効率よくバッテリーの暖機を行うことができる。

本発明の請求項４に記載のバッテリー加温システムでは、排気ガス流路は、加温手段に接続され、加温手段は、排気ガスの熱を回収して第二冷媒に伝熱可能な排熱回収器であるので、排気ガスの熱により早期にバッテリーに伝熱して加温することができる。したがって、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失を低減しつつ、早期に効率よくバッテリーの暖機を行うことができる。

本発明の請求項５に記載のバッテリー加温システムでは、排熱回収器は、第二冷媒流路に加えて第一冷媒流路に接続され、排気ガスの熱を回収して内燃機関を冷却するための第一冷媒に伝熱可能となっているので、排気ガスの熱を利用して内燃機関およびバッテリーを加温できる。したがって、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失をさらに低減しつつ、早期に効率よく内燃機関およびバッテリーの暖機を行うことができる。

本発明の請求項６に記載のバッテリー加温システムでは、加温手段は、排気ガス流路から分岐され、バッテリーに排気ガスを導入し、排気ガスの熱をバッテリーに伝熱して加温可能な排気ガス導入路であるので、排気ガスの熱を直接的にバッテリーに伝熱して加温することができる。したがって、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失を低減しつつ、早期に効率よくバッテリーの暖機を行うことができる。

本発明のバッテリー加温システムを備えるハイブリッド車両を示す模式図である。 第一実施形態に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。 第一実施形態の変形例に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。 第二実施形態のバッテリー加温システムの概略構成図である。 第二実施形態の変形例に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。 第三実施形態のバッテリー加温システムの概略構成図である。 第三実施形態の第一変形例に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。 第三実施形態の第二変形例に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。 第三実施形態の第三変形例に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
一般に、ハイブリッド車両は、電動機および内燃機関を備え、走行状態に応じて電動機および内燃機関の少なくともいずれか一方の駆動力によって走行する。ハイブリッド車両には、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。
シリーズ方式のハイブリッド車両は、電動機の動力によって走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられる。内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は、バッテリーに充電される。
パラレル方式のハイブリッド車両は、電動機および内燃機関のいずれか一方または双方の動力によって走行する。シリーズ方式とパラレル方式とを複合したシリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両も知られている。シリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両では、走行状態に応じてクラッチを切断または接続する（断接する）ことによって、駆動力の伝達系統をシリーズ方式およびパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。

図１は、本発明のバッテリー加温システムを備えるハイブリッド車両を示す模式図である。なお、以下の説明において、前後左右上下の方向は、特に記載が無ければハイブリッド車両における前後左右上下の方向と同一とする。
図１に示すように、本発明のハイブリッド車両１は、いわゆるシリーズ方式が採用されている。ハイブリッド車両１は、発電ユニット１０１と、バッテリー１０３（Ｂａｔｔ）と、駆動ユニット１０５と、充電装置１０７（ＣＨＧ）と、制御部１０９（ＥＣＵ）と、バッテリー加温システム３と、を備えている。

発電ユニット１０１は、内燃機関１０１ａと（ＥＮＧ）、発電機１０１ｂ（ＧＥＮ）と、インバータ１０１ｃ（ＩＮＶ）と、を備えている。
内燃機関１０１ａは、いわゆるエンジンであり、ガソリン等の燃料をシリンダー内で燃焼させ、気体の熱膨張を利用してシリンダー内のピストンを往復運動させることにより駆動する。内燃機関１０１ａの出力軸は、発電機１０１ｂの回転シャフトに接続されており、発電機１０１ｂを駆動する。内燃機関１０１ａには、吸気路４０を通じて空気が導入される（図２参照）。また、内燃機関１０１ａは排気ガス流路３０を通じて排気ガスを放出する（図２参照）。

発電機１０１ｂは、例えば三相ブラシレスモータが採用される。発電機１０１ｂは、内燃機関１０１ａの動力によって駆動され、三相交流電圧（すなわち電力）を発生する。
インバータ１０１ｃは、発電機１０１ｂが発生した三相交流電圧を直流電圧に変換する。インバータ１０１ｃによって変換された直流電圧は、電力としてバッテリー１０３に充電される。なお、インバータ１０５ｂは、電動機１０５ａ近傍に配置されていてもよいし、バッテリー１０３を収納するＩＰＵボックス１１０内に配置されていてもよい。

バッテリー１０３は、ＩＰＵボックス１１０内に収納されており、複数のセルを有している。複数のセルは、直列と並列とを組み合わせて構成されており、例えば２００〜３００Ｖ程度の電圧を供給する。セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池が採用される。
ＩＰＵボックス１１０の外方には、ウォータージャケット１０４が設けられている。ウォータージャケット１０４は、ＩＰＵボックス１１０の外方であって、複数のセルよりも例えば下方に配置されている。ウォータージャケット１０４の内部は、複数のセルが並ぶ方向に沿って冷媒が通流可能となっている。

駆動ユニット１０５は、電動機１０５ａ（ＭＯＴ）と、インバータ１０５ｂ（ＩＮＶ）と、ギアボックス１０５ｃ（Ｇ／Ｂ）と、を備えている。
電動機１０５ａは、例えば三相ブラシレスモータが採用される。電動機１０５ａは、ハイブリッド車両１が走行するための動力を発生する。電動機１０５ａで発生したトルクは、ギアボックス１０５ｃを介して駆動軸に伝達される。

インバータ１０５ｂは、バッテリー１０３からの直流電圧を三相交流電圧に変換し、電動機１０５ａに供給する。また、インバータ１０５ｂは、電動機１０５ａの回生ブレーキ時に電動機１０５ａで発生する三相交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリー１０３に充電する。なお、インバータ１０５ｂは、電動機１０５ａ近傍に配置されていてもよいし、ＩＰＵボックス１１０内に配置されていてもよい。

ギアボックス１０５ｃは、電動機１０５ａからの駆動力を、特定の変速比での回転数およびトルクに変換して、駆動軸に伝達する。

充電装置１０７は、外部装置からの給電を受けてバッテリー１０３を充電する。充電装置１０７は、例えば外部の給電装置のコネクタが接続されるコネクタ接続部と、供給された電力を直流電力に変換する変換部とを備える。充電装置１０７による充電は、例えば高速道路のサービスエリアや観光地、商業施設等に設けられた充電スタンドの外部電源に接続して行う。

制御部１０９は、いわゆるマネージメントＥＣＵと呼ばれる電子制御機器であって、バッテリー１０３の残容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）や、後述の発電ユニット１０１の状態の取得、駆動ユニット１０５の状態の取得、ハイブリッド車両１の運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダル開度および車速に基づく要求出力の算出、駆動ユニット１０５の制御、発電ユニット１０１の制御、後述するバッテリー加温システム３の制御等を行う。

（第一実施形態）
続いて、第一実施形態のバッテリー加温システムについて説明する。
図２は、第一実施形態に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。
図２に示すように、第一実施形態のバッテリー加温システム３は、内燃機関１０１ａを冷却するための第一冷媒流路１０と、ＩＰＵボックス１１０に収納されたバッテリー１０３や充電装置１０７等の高圧電装部品を冷却するための第二冷媒流路２０と、加温手段５０としての熱交換器５０Ａ（ＥＨＤ）と、を備えている。第一実施形態のバッテリー加温システム３は、内燃機関１０１ａを冷却する通常モードと、バッテリー１０３を加温するためのバッテリー加温モードと、を実行可能である。

第一冷媒流路１０は、内燃機関１０１ａを冷却するために冷却水等の第一冷媒が循環する。第一冷媒流路１０は、ラジエータ４５（ＲＡＤ）（請求項の「放熱器」に相当）と、第一導入路１１と、加温手段導入路１３と、加温手段排出路１４と、第一排出路１５と、バイパス路１６と、第一バルブ１７（Ｖ１）と、第二バルブ１９（Ｖ２）と、を備えている。
ラジエータ４５の内部は、第一冷媒流路１０を循環する第一冷媒が通流可能となっている。ラジエータ４５は、例えばハイブリッド車両１の走行時に発生する走行風との熱交換によって第一冷媒流路１０を通流する第一冷媒を冷却する。

第一導入路１１は、内燃機関１０１ａとラジエータ４５とを接続している。第一導入路１１は、内燃機関１０１ａから排出された第一冷媒をラジエータ４５に導入する。
加温手段導入路１３は、第一導入路１１から分岐されており、第一導入路１１と、後述する熱交換器５０Ａとを接続している。加温手段導入路１３は、第一冷媒流路１０を循環する第一冷媒の一部を、熱交換器５０Ａに導入している。
加温手段排出路１４は、後述する熱交換器５０Ａと、第一導入路１１とを接続している。加温手段排出路１４は、熱交換器５０Ａから排出された第一冷媒を、第一導入路１１における加温手段導入路１３との分岐部よりもラジエータ４５側に導入している。

第一排出路１５は、ラジエータ４５と内燃機関１０１ａとを接続している。第一排出路１５は、ラジエータ４５から排出された第一冷媒を内燃機関１０１ａに導入する。
バイパス路１６は、第一導入路１１における加温手段導入路１３との分岐部よりもラジエータ４５側において、第一導入路１１と第一排出路１５とを接続している。バイパス路１６は、第一冷媒が規定温度（例えば８５℃程度）未満となったときに、ラジエータ４５を迂回して第一冷媒が通流する。

第一バルブ１７は、第一導入路１１と加温手段導入路１３との分岐部に設けられている。第一バルブ１７は、いわゆる三方弁であって、例えば所定の温度になったときに弁が動作するサーモアクチュエータや、電磁石（ソレノイド）の磁力を用いて弁を動作させるソレノイドバルブが採用される。第一バルブ１７は、内燃機関１０１ａから排出された第一冷媒が、通常モードにおいてラジエータ４５に導入され、バッテリー加温モードにおいて加温手段導入路１３を通流して熱交換器５０Ａに導入されるように、第一導入路１１と加温手段導入路１３とを切り替えている。

第二バルブ１９は、第一導入路１１とバイパス路１６との分岐部に設けられている。第二バルブ１９は、いわゆるサーモスタットと呼ばれる既存の切換弁である。
第二バルブ１９は、第一冷媒が適温とされる所定温度となるように、第一冷媒が通流する第一導入路１１とバイパス路１６とを切り替えている。具体的に、第二バルブ１９は、内燃機関１０１ａから排出された第一冷媒が、規定温度（例えば８５℃程度）以上のときにラジエータ４５に導入され、規定温度未満のときにバイパス路１６に導入されるように、第一導入路１１とバイパス路１６とを切り替えている。第一冷媒は、第二バルブ１９により適温となるように制御される。また、第二バルブ１９は、第一冷媒がラジエータ４５を迂回してバイパス路１６に導入されるように、第一導入路１１とバイパス路１６とを切り替えることで、早期に第一冷媒の温度を上昇させる。

第二冷媒流路２０は、バッテリー１０３や充電装置１０７等の高圧電装部品を冷却するために、冷却水等の第二冷媒が循環する。第二冷媒流路２０は、第二導入路２１と、第二排出路２３と、バイパス路２５と、第三バルブ２７と、を備えている。
第二導入路２１は、熱交換器５０Ａとバッテリー１０３とを接続している。第二導入路２１は、熱交換器５０Ａから排出された第二冷媒をバッテリー１０３のウォータージャケット１０４に導入する。
第二排出路２３は、熱交換器５０Ａとバッテリー１０３とを接続している。第二排出路２３は、バッテリー１０３のウォータージャケット１０４から排出された第二冷媒を熱交換器５０Ａに導入する。
バイパス路２５は、熱交換器５０Ａよりもバッテリー１０３側において、第二導入路２１と第二排出路２３とを接続している。バイパス路２５は、第二冷媒の過熱防止のために設けられている。バイパス路２５は、第二冷媒が上限温度となったときに、熱交換器５０Ａを迂回して第二冷媒が通流する。

第三バルブ２７は、第二排出路２３における第二排出路２３とバイパス路２５との分岐部に設けられている。第三バルブ２７は、第一バルブ１７と同様のいわゆる三方弁であって、例えば所定の温度になったときに弁が動作するサーモアクチュエータや、電磁石（ソレノイド）の磁力を用いて弁を動作させるソレノイドバルブが採用される。第三バルブ２７は、熱交換器５０Ａから排出されてバッテリー１０３に導入される第二冷媒が上限温度となったときに、第二冷媒が熱交換器５０Ａを迂回してバッテリー１０３に導入されるように、第二排出路２３とバイパス路２５とを切り替える。

熱交換器５０Ａは、内部に周知のインタークーラーを有している。熱交換器５０Ａは、第一冷媒流路１０を通流する第一冷媒と、第二冷媒流路２０を通流する第二冷媒と、がそれぞれ別系統で導入および排出されるように構成される。熱交換器５０Ａは、第一冷媒流路１０を通流する第一冷媒と、第二冷媒流路２０を通流する第二冷媒との間で伝熱することで熱交換が可能となっている。後述するバッテリー加温モードでは、熱交換器５０Ａは、第一冷媒を介して回収される内燃機関１０１ａの排熱を第二冷媒に伝熱することで、第二冷媒およびバッテリー１０３を加温している。

続いて、第一実施形態のバッテリー加温システム３で実行される、内燃機関１０１ａを冷却する通常モードと、バッテリー１０３を加温するためのバッテリー加温モードと、について説明する。
（通常モード）
通常モードにおいては、第一バルブ１７は、内燃機関１０１ａから排出された第一冷媒が、ラジエータ４５に導入されるように、第一導入路１１を開放するとともに、加温手段導入路１３への第一冷媒の通流を遮断する。これにより、第一冷媒は、ラジエータ４５により冷却され、内燃機関１０１ａの不図示のウォータージャケットに導入されるので、内燃機関１０１ａを冷却することができる。また、第一冷媒から第二冷媒への伝熱を遮断するので、高外気温度環境下において、第一冷媒から第二冷媒への伝熱によって、バッテリー温度が許容温度を超えることを防ぐことができる。なお、内燃機関１０１ａを冷却する通常モードは、周知技術であるため詳細な説明を省略する。

（バッテリー加温モード）
バッテリー加温モードは、例えば摂氏０℃以下の低温環境下において、バッテリー１０３の温度を所定の暖機目標温度まで上昇させるように暖機運転を行う。
バッテリー加温モードにおいては、第一バルブ１７は、内燃機関１０１ａから排出された第一冷媒が、加温手段導入路１３に導入されるように、加温手段導入路１３を開放するとともに、第一導入路１１への第一冷媒の通流を分流または遮断する。これにより、熱交換器５０Ａには、内燃機関１０１ａから排出されて加温された第一冷媒と、バッテリー１０３のウォータージャケット１０４を通流する第二冷媒と、が導入される。
熱交換器５０Ａは、第一冷媒と第二冷媒との間で熱交換を行う。第二冷媒は、第一冷媒で回収した内燃機関１０１ａの熱が伝熱されることで加温される。第二冷媒は、第二冷媒流路２０を循環することにより、第一冷媒および熱交換器５０Ａを介して伝熱された内燃機関１０１ａの熱をバッテリー１０３に伝熱する。これにより、バッテリー１０３は、所定の暖機目標温度まで上昇することができる。

また、上述の第一実施形態のバッテリー加温システム３によれば、内燃機関１０１ａから排出された第一冷媒を加温手段５０に導入する加温手段導入路１３を備え、加温手段５０は、第一冷媒の熱を回収して第二冷媒に伝熱可能な熱交換器５０Ａであるので、従来技術では放熱されて損失となっていた内燃機関１０１ａが発する熱を、バッテリー１０３に伝熱して加温することができる。したがって、内燃機関１０１ａが発する熱を利用してバッテリー１０３を加温できるので、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失を低減しつつ、効率よくバッテリー１０３の暖機を行うことができる。

（第一実施形態の変形例）
図３は、第一実施形態の変形例に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。
図３に示す第一実施形態の変形例に係るバッテリー加温システム３Ａのように、第一実施形態における第一バルブ１７、加温手段導入路１３および加温手段排出路１４（いずれも図２参照）を廃止するとともに、バイパス路１６を熱交換器５０Ａに接続してもよい。なお、第一実施形態の変形例における第二バルブ１９は、第一導入路１１およびバイパス路１６を通流する第一冷媒の通流量を調整可能なように、電磁バルブ等の開度調整が可能なバルブが採用される。これにより、内燃機関１０１ａから排出された第一冷媒の一部は、バイパス路１６を通じて熱交換器５０Ａに導入された後、熱交換器５０Ａから排出され、第一排出路１５を通流して再び内燃機関１０１ａに導入される。
第一実施形態の変形例によれば、第一実施形態と比較して、第一バルブ１７、加温手段導入路１３および加温手段排出路１４（図２参照）を削減することができる。したがって、バッテリー加温システム３Ａの省スペース化が実現できる。

（第二実施形態）
続いて、第二実施形態に係るバッテリー加温システムについて説明する。
図４は、第二実施形態に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。
第一実施形態のバッテリー加温システム３は、加温手段５０として、熱交換器５０Ａを備えていた（図２参照）。
これに対して、図４に示すように、第二実施形態のバッテリー加温システム３Ｂは、加温手段５０として、熱交換器５０Ａに加えて、排熱回収器５０Ｂ（ＥＨＲ）を備えている点で、第一実施形態のバッテリー加温システム３（図２参照）とは異なっている。なお、以下では、第一実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。

図４に示すように、第二実施形態のバッテリー加温システム３Ｂは、加温手段５０として、熱交換器５０Ａに加えて、排熱回収器５０Ｂを備えている。
排熱回収器５０Ｂは、内燃機関１０１ａから排出される排気ガスの排熱を回収して第一冷媒に排熱を伝熱する。排熱回収器５０Ｂは、排気ガス流路３０と第一冷媒流路１０とに跨るように配置されている。排熱回収器５０Ｂは、排気ガス流路３０および第一冷媒流路１０に接続されており、内部を排気ガス流路３０の排気ガスと第一冷媒流路１０の第一冷媒とが、それぞれ別系統で通流する。

排熱回収器５０Ｂの内部には、排気ガスが通流可能なメイン流路および伝熱用流路と、排気ガスが通流する流路をメイン流路と伝熱用流路とを切り替えるための切替弁と、が設けられている。
メイン流路は、通常モードにおいて、内燃機関１０１ａから排出された排気ガスが通流する。通常モードにおいて、排気ガスは、メイン流路を通流した後、ハイブリッド車両１の外部に放出される。
伝熱用流路は、バッテリー加温モードにおいて、内燃機関１０１ａから排出された排気ガスが通流する。伝熱用流路には、熱交換コアが設けられている。第一冷媒流路１０の第一冷媒は、熱交換コアの内部を通流している。排熱回収器５０Ｂは、バッテリー加温モードにおいて、熱交換コアを介して第一冷媒に排気ガスの熱を伝熱する。バッテリー加温モードにおいて、排気ガスは、伝熱用流路を通流した後、ハイブリッド車両１の外部に放出される。

排熱回収器５０Ｂの切替弁は、例えば所定の温度になったときに動作するサーモアクチュエータや、電磁石（ソレノイド）の磁力を用いて動作するソレノイドバルブが採用される。切替弁は、内燃機関１０１ａから排出された排気ガスが、通常モードにおいてメイン流路を通流し、バッテリー加温モードにおいて伝熱用流路を通流するように、メイン流路と伝熱用流路とを切り替えている。

（バッテリー加温モード）
バッテリー加温モードにおいては、排熱回収器５０Ｂは、伝熱用流路を排気ガスが通流するように切替弁が切り替わる。これにより、内燃機関１０１ａから排出された排気ガスの熱は、第一冷媒流路１０を通流する第一冷媒に伝熱される。これにより、第一冷媒流路１０を通流する第一冷媒は、加温される。
さらに、バッテリー加温モードにおいては、第一バルブ１７により、排熱回収器５０Ｂにおいて加温された第一冷媒が、熱交換器５０Ａに導入される。
熱交換器５０Ａは、第一冷媒と第二冷媒との間で熱交換を行う。第二冷媒は、第一冷媒で回収した内燃機関１０１ａの熱が伝熱されることで加温される。第二冷媒は、第二冷媒流路２０を循環することにより、排熱回収器５０Ｂ、第一冷媒および熱交換器５０Ａを介して伝熱された内燃機関１０１ａの熱をバッテリー１０３に伝熱する。これにより、バッテリー１０３は、所定の暖機目標温度まで上昇することができる。

第二実施形態のバッテリー加温システム３Ｂでは、加温手段５０として、熱交換器５０Ａに加えて、排気ガス流路３０および第一冷媒流路１０に接続され、排気ガスの熱を回収して第一冷媒に伝熱可能な排熱回収器５０Ｂをさらに備えるので、排気ガスの熱および内燃機関１０１ａが発する熱の両方の熱を利用してバッテリー１０３を加温できる。したがって、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失をさらに低減しつつ、早期に効率よくバッテリー１０３の暖機を行うことができる。

（第二実施形態の変形例）
図５は、第二実施形態の変形例に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。
図５に示す第二実施形態の変形例に係るバッテリー加温システム３Ｂ１のように、加温手段５０として、第二実施形態における第一バルブ１７、加温手段導入路１３および加温手段排出路１４（いずれも図４参照）を廃止するとともに、バイパス路１６を熱交換器５０Ａに接続してもよい。この場合においても、同様の効果を得ることができる。すなわち、加温手段５０として、熱交換器５０Ａに加えて排熱回収器５０Ｂをさらに備えるので、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失をさらに低減しつつ、早期に効率よくバッテリー１０３の暖機を行うことができる。

（第三実施形態）
続いて、第三実施形態に係るバッテリー加温システムについて説明する。
図６は、第三実施形態に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。
第一実施形態のバッテリー加温システム３は、加温手段５０として、第一冷媒流路１０を通流する第一冷媒と、第二冷媒流路２０を通流する第二冷媒との間で伝熱することで熱交換が可能な熱交換器５０Ａを備えていた（図２参照）。
また、第二実施形態のバッテリー加温システム３Ｂは、加温手段５０として、熱交換器５０Ａに加えて、内燃機関１０１ａから排出される排気ガスの排熱を回収して第一冷媒に排熱を伝熱する排熱回収器５０Ｂを備えていた（図４参照）。
これに対して、図６に示すように、第三実施形態のバッテリー加温システム３Ｃは、加温手段５０として、内燃機関１０１ａから排出される排気ガスの排熱を回収して第二冷媒に排熱を伝熱する排熱回収器５０Ｃを備えている点で、第一実施形態および第二実施形態とは構成が異なっている。
なお、以下では、第一実施形態および第二実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。

図６に示すように、第三実施形態のバッテリー加温システム３Ｃは、加温手段５０として排熱回収器５０Ｃを備えている。
排熱回収器５０Ｃは、排気ガス流路３０と第二冷媒流路２０とに跨るように配置されている。排熱回収器５０Ｃは、排気ガス流路３０および第二冷媒流路２０に接続されており、内部を排気ガス流路３０の排気ガスと第二冷媒流路２０の第二冷媒とが、それぞれ別系統で通流する。

排熱回収器５０Ｃのメイン流路は、通常モードにおいて、内燃機関１０１ａから排出された排気ガスが通流する。
排熱回収器５０Ｃの伝熱用流路は、バッテリー加温モードにおいて、内燃機関１０１ａから排出された排気ガスが通流する。伝熱用流路には、熱交換コアが設けられている。第二冷媒流路２０の第二冷媒は、熱交換コアの内部を通流している。排熱回収器５０Ｃは、バッテリー加温モードにおいて、熱交換コアを介して第二冷媒に排気ガスの熱を伝熱する。バッテリー加温モードにおいて、排気ガスは、伝熱用流路を通流した後、ハイブリッド車両１の外部に放出される。

（バッテリー加温モード）
バッテリー加温モードにおいては、排熱回収器５０Ｃは、伝熱用流路を排気ガスが通流するように切替弁が切り替わる。これにより、内燃機関１０１ａから排出された排気ガスの熱は、第二冷媒流路２０を通流する第二冷媒に伝熱される。これにより、第二冷媒流路２０を通流する第二冷媒は、加温される。第二冷媒は、第二冷媒流路２０を循環することにより、排熱回収器５０Ｃを介して伝熱された内燃機関１０１ａの熱をバッテリー１０３に伝熱する。これにより、バッテリー１０３は、所定の暖機目標温度まで上昇することができる。

第三実施形態のバッテリー加温システム３Ｃでは、排気ガス流路３０は、加温手段５０に接続され、加温手段５０は、排気ガスの熱を回収して第二冷媒に伝熱可能な排熱回収器５０Ｃであるので、排気ガスの熱により早期にバッテリー１０３に伝熱して加温することができる。したがって、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失を低減しつつ、早期に効率よくバッテリー１０３の暖機を行うことができる。

（第三実施形態の第一変形例）
図７は、第三実施形態の第一変形例に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。
図７に示す第三実施形態の第一変形例に係るバッテリー加温システム３Ｃ１のように、加温手段５０である排熱回収器５０Ｃは、上述の第三実施形態と同様に排気ガス流路３０および第二冷媒流路２０に接続され、さらに第一冷媒流路１０に接続されていてもよい。
排熱回収器５０Ｃは、排気ガス流路３０と、第二冷媒流路２０と、第一冷媒流路１０とに跨るように配置されている。排熱回収器５０Ｃは、排気ガス流路３０、第二冷媒流路２０および第一冷媒流路１０に接続されており、内部を排気ガス流路３０の排気ガスと、第二冷媒流路２０の第二冷媒と、第一冷媒流路１０の第一冷媒とが、それぞれ別系統で通流する。

伝熱用流路には、二つの熱交換コア（第一の熱交換コアおよび第二の熱交換コア）が設けられている。第一冷媒流路１０の第一冷媒は、第一の熱交換コアの内部を通流している。第二冷媒流路２０の第二冷媒は、第二の熱交換コアの内部を通流している。排熱回収器５０Ｃは、バッテリー加温モードにおいて、第一の熱交換コアを介して第一冷媒に排気ガスの熱を伝熱し、第二の熱交換コアを介して第二冷媒に排気ガスの熱を伝熱する。

第三実施形態の第一変形例に係るバッテリー加温システム３Ｃ１では、排熱回収器５０Ｃは、第二冷媒流路２０に加えて第一冷媒流路１０に接続され、排気ガスの熱を回収して内燃機関１０１ａを冷却するための第一冷媒に伝熱可能となっているので、排気ガスの熱を利用して内燃機関１０１ａおよびバッテリー１０３を加温できる。したがって、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失をさらに低減しつつ、早期に効率よく内燃機関１０１ａおよびバッテリー１０３の暖機を行うことができる。

図８は、第三実施形態の第二変形例に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。
図８に示す第三実施形態の第二変形例に係るバッテリー加温システム３Ｃ２のように、第三実施形態における排気ガス流路３０および第二冷媒流路２０に接続された加温手段５０としての排熱回収器５０Ｃ（図６参照）に加えて、排気ガス流路３０および第一冷媒流路１０に接続された排熱回収器５０Ｄを備えていてもよい。この場合においても、第三実施形態の第一変形例に係るバッテリー加温システム３Ｃ１と同様に、排気ガスの熱を利用して内燃機関１０１ａおよびバッテリー１０３を加温できる。したがって、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失をさらに低減しつつ、早期に効率よく内燃機関１０１ａおよびバッテリー１０３の暖機を行うことができる。

図９は、第三実施形態の第三変形例に係るバッテリー加温システムの概略構成図である。
図９に示す第三実施形態の第三変形例に係るバッテリー加温システム３Ｃ３のように、第三実施形態における排気ガス流路３０および第二冷媒流路２０に接続された加温手段５０としての排熱回収器５０Ｃ（図６参照）に替えて、排気ガス流路３０に第四バルブ３４（Ｖ４）を設けるとともに、排気ガス流路３０から分岐されてＩＰＵボックス１１０に導入される排気ガス導入路５０Ｅを設けてもよい。すなわち、バッテリー１０３を加温する加温手段５０は、排気ガス流路３０から分岐され、バッテリー１０３に排気ガスを導入し、排気ガスの熱をバッテリー１０３に伝熱して加温可能な排気ガス導入路５０Ｅであってもよい。

第三実施形態の第三変形例に係るバッテリー加温システム３Ｃ３によれば、加温手段５０は、排気ガス流路３０から分岐され、バッテリー１０３に排気ガスを導入し、排気ガスの熱をバッテリー１０３に伝熱して加温可能な排気ガス導入路５０Ｅであるので、排気ガスの熱を直接的にバッテリー１０３に伝熱して加温することができる。したがって、従来技術と比較して、熱によるエネルギー損失を低減しつつ、早期に効率よくバッテリー１０３の暖機を行うことができる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。

上述の各実施形態では、いわゆるシリーズ方式が採用されたハイブリッド車両１を例に説明をしたが、これに限定されることはなく、内燃機関１０１ａと、発電機１０１ｂや駆動用モータ等の回転電機、およびバッテリー１０３を備えたハイブリッド車両であれば本発明を適用することができる。したがって、いわゆるパラレル方式のハイブリッド車両や、シリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ ハイブリッド車両
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｂ１，３Ｃ，３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｃ３ バッテリー加温システム
１０ 第一冷媒流路
１１ 第一導入路
１３ 加温手段導入路
１７ 第一バルブ
２０ 第二冷媒流路
２１ 第二導入路
２３ 第二排出路
３０ 排気ガス流路
４５ ラジエータ（放熱器）
５０ 加温手段
５０Ａ 熱交換器（加温手段）
５０Ｂ，５０Ｃ 排熱回収器（加温手段）
５０Ｄ 排熱回収器
５０Ｅ 排気ガス導入路（加温手段）
１０１ａ 内燃機関
１０３ バッテリー

Claims (6)

1. 内燃機関と、電力を蓄電可能なバッテリーと、を備えたハイブリッド車両のバッテリー加温システムであって、
   前記内燃機関の排気ガスが通流する排気ガス流路と、
   前記内燃機関を冷却するための第一冷媒が循環する第一冷媒流路と、
   少なくとも前記バッテリーを冷却するための第二冷媒が循環する第二冷媒流路と、
   前記排気ガス流路を通流する前記排気ガスの熱、および前記第一冷媒流路を通流する前記第一冷媒の熱の少なくとも一方の熱を、前記バッテリーに伝熱して加温可能な加温手段と、
   を備えたことを特徴とするバッテリー加温システム。
2. 請求項１に記載のバッテリー加温システムであって、
   前記第一冷媒流路は、
   前記内燃機関から排出された前記第一冷媒を放熱器に導入する第一導入路と、
   前記第一導入路から分岐され、前記第一冷媒を前記加温手段に導入する加温手段導入路と、
   前記第一導入路と前記加温手段導入路との分岐部に設けられ、前記放熱器と前記加温手段とに流入する前記第一冷媒の流量を調整する第一バルブと、
   を含み、
   前記第二冷媒流路は、
   前記加温手段から排出された前記第二冷媒を前記バッテリーに導入する第二導入路と、
   前記バッテリーから排出された前記第二冷媒を前記加温手段に導入する第二排出路と、
   を含み、
   前記加温手段は、前記第一冷媒の熱を回収して前記第二冷媒に伝熱可能な熱交換器であることを特徴とするバッテリー加温システム。
3. 請求項２に記載のバッテリー加温システムであって、
   前記加温手段として、前記排気ガス流路および前記第一冷媒流路に接続され、前記排気ガスの熱を回収して前記第一冷媒に伝熱可能な排熱回収器をさらに備え、
   前記排熱回収器は、前記内燃機関と前記第一バルブとの間で前記第一冷媒流路に接続されていることを特徴とするバッテリー加温システム。
4. 請求項１に記載のバッテリー加温システムであって、
   前記排気ガス流路は、前記加温手段に接続され、
   前記第二冷媒流路は、
   前記加温手段から排出された前記第二冷媒を前記バッテリーに導入する第二導入路と、
   前記バッテリーから排出された前記第二冷媒を前記加温手段に導入する第二排出路と、
   を含み、
   前記加温手段は、前記排気ガスの熱を回収して前記第二冷媒に伝熱可能な排熱回収器であることを特徴とするバッテリー加温システム。
5. 請求項４に記載のバッテリー加温システムであって、
   前記排熱回収器は、前記第一冷媒流路に接続され、前記排気ガスの熱を回収して前記第一冷媒に伝熱可能となっていることを特徴とするバッテリー加温システム。
6. 請求項１に記載のバッテリー加温システムであって、
   前記加温手段は、前記排気ガス流路から分岐され、前記バッテリーに前記排気ガスを導入し、前記排気ガスの熱を前記バッテリーに伝熱して加温可能な排気ガス導入路であることを特徴とするバッテリー加温システム。

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