JPH0727202U - ハイブリッド電気自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、内燃機関で駆動される発電機をそ
なえたハイブリッド電気自動車に関し、発電走行中に回
生制動が行なわれてもエンジンが急激に吹き上がらない
ようにすることを目的とする。 【構成】 バッテリ１と、バッテリ１から電力供給され
車輪３Ａ，３Ｂを駆動する電動機２と、ドライバの出力
要求操作に応じて電動機２への供給電力を調整して電動
機２の作動を制御する電動機制御手段４と、バッテリ１
を充電しうるように接続された発電機６と、発電機６を
駆動する内燃機関７と、発電機６及び内燃機関７の作動
を制御する発電系制御手段８とをそなえ、電動機制御手
段４が、制動信号を受けると電動機２を発電機として作
動させる回生制動状態に切り換え、発電系制御手段８
が、該回生制動時には、内燃機関７のスロットルを全閉
に制御して発電機６を発電停止状態に制御するように構
成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電動機によって車輪を駆動し走行する電気自動車に関し、特に、発 電機とこれを駆動する発電用内燃機関とをそなえた、ハイブリッド電気自動車に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、地球環境を保護しようとする動きが強まっているが、特に、化石燃料を 大量消費することによる大気の汚染は深刻な問題となっており、大気汚染の防止 は、地球環境を保護する上で極めて重要な課題である。 自動車においても、現在はガソリンや軽油等の化石燃料によるエンジンが主流 となっており、この自動車の排気ガスによる大気汚染は極めて深刻な問題となっ ている。このため、排出ガスを出さない電気自動車が見直されてきている。

【０００３】 この電気自動車は、現時点では、実用上種々の課題が残されており、一部の分 野で実用化されているものの一般に普及するまでには至っていない。そこで、電 気自動車をより実用的なものにすべく、現在、電気自動車に関して、様々な技術 が提案されている。 例えば、バッテリの性能に限界があるため、現在の電気自動車では、一充電当 たりの走行距離を伸ばそうとすると、大量のバッテリを搭載することが必要にな り、車両重量が大幅に増大し、車両内のスペースも大きく占領されてしまう。こ のため、車両の動力性能や居住性が悪化してしまうという不具合がある。もちろ ん、バッテリの量を減らせば、一充電当たりの走行距離を伸ばせない。

【０００４】 また、電気自動車では、エネルギ源であるバッテリの残存容量が減ったら充電 を行なわなくてはならないが、このバッテリの充電はガソリン補給のように手軽 には行なえないのが現状である。このため、バッテリの容量不足により車両が路 上で停止してしまったときには、これに対する処置が容易ではない。 このような現時点における電気自動車の課題を補うために、電気自動車自体に 内燃機関を搭載した、いわゆる、ハイブリッド電気自動車が提案されている。

【０００５】 このようなハイブリッド電気自動車には、いわゆるシリーズ式ハイブリッド車 があるが、このシリーズ式ハイブリッド車は、例えば図３に示すように構成され ている。 図３において、１はバッテリであり、２はバッテリ１から電力を供給されて作 動するモータ（走行用電動機）であり、このモータ２により自動車の駆動輪３Ａ ，３Ｂが駆動される。モータ２の出力は、モータコントローラ（電動機制御手段 ）４により制御されるが、モータコントローラ４では、ドライバの出力要求操作 （即ち、図示しないアクセルペダルの踏込み状態）やモータ２の作動状態等に基 づいて、モータ２の出力を制御する。また、モータコントローラ４では、図示し ないブレーキペダルの踏込み等から制動指令を検出すると、モータ２を発電機に 切り換えて、駆動輪３Ａ，３Ｂからの回転エネルギで発電を行ないながら制動力 を与える回生制動を行なえる。

【０００６】 また、６は発電機であり、この発電機６は、発電用内燃機関（以下、エンジン という）７により駆動されるようになっており、また、この発電機６で発電され た電力でバッテリ１を充電しうるようにバッテリ１に接続されている。 発電機６及びエンジン７は、発電系コントローラ（発電系制御手段）８により 作動を制御されるようになっている。即ち、発電系コントローラ８は、発電機６ を、励磁オンにした発電状態と励磁オフにした発電停止状態とのいずれかに切り 替えるとともに、エンジン７の始動や停止及びスロットル開度を制御する。

【０００７】 この発電系コントローラ８では、残存容量系計９で検出したバッテリ１の残存 容量情報に基づいて、バッテリの残存容量が一定レベル（設定下限容量値）Ｑ₁ まで低下したら、エンジン７を始動させて、発電機６を励磁オンにして、発電状 態とし、バッテリの残存容量が一定レベル（設定上限容量値）Ｑ₂ （Ｑ₂ ＞Ｑ₁ ）まで復帰したら、エンジン７を停止させて、発電を停止するようになっている 。

【０００８】 なお、残存容量系計９では、電流センサ１０で検出された電流からバッテリ１ の放電電流及び充電電流を積算するとともに、温度センサ１４で検出されたバッ テリ１の温度から自己放電量を求めることでバッテリの残存容量を推定する。 このようにして、ハイブリッド電気自動車では、内燃機関を補助的に作動させ ることで、排気ガスを低減させ大気の汚染の抑制効果を得ながら、自動車の走行 距離を伸ばすことができるのである。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、シリーズ式のハイブリッド電気自動車では、発電中に回生制動を行 なおうとすると、モータからの回生電流によりバッテリの端子電圧が上昇して、 このバッテリ端子電圧が発電機の発電電圧を越えるようになることがある。この 場合には、発電機の発電出力が０の状態になり、発電機を駆動するエンジンの負 荷が突然無負荷状態になってしまい、エンジンが急激に吹き上がって、エンジン の損傷を招くおそれもある。そこで、これを回避したい。

【００１０】 このハイブリッド電気自動車において発電中に回生制動を行なう場合の課題及 びその解決手段は、特公昭５７−３１３６４号公報にも開示されているが、この 公報における課題は、「発電機により充電を行なうと回生制動を行なえるモータ の回転範囲が狭くなってしまう」という点であり、その解決手段は、「回生制動 時には充電を停止させる」ことである。このように、課題の点でも本願とは異な り、また、その解決手段では、発電機を駆動するエンジンについては何ら制御を 行なわないので、エンジンの損傷を回避できるには至らない。

【００１１】 本考案は、上述の課題に鑑み創案されたもので、シリーズ式のハイブリッド電 気自動車において、発電走行中に回生制動が行なわれてもエンジンが急激に吹き 上がらないようにして、エンジンの損傷を回避できるようにした、ハイブリッド 電気自動車を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案のハイブリッド電気自動車は、バッテリと、該バッテリから 電力を供給され車輪を駆動する駆動用電動機と、ドライバの出力要求操作に応じ て該電動機へ供給される電力を調整しながら該電動機の作動を制御する電動機制 御手段と、該バッテリを充電しうるように該バッテリに接続された発電機と、該 発電機を駆動する発電用内燃機関と、該発電機及び該内燃機関の作動を制御する 発電系制御手段とをそなえたハイブリッド電気自動車において、該電動機制御手 段が、制動信号を受けると該電動機を該車輪により駆動される発電機として作動 させる回生制動状態に切り換えるように構成されるとともに、該発電系制御手段 が、該回生制動時には、該内燃機関のスロットルを全閉に制御して該発電機を発 電停止状態に制御することを特徴としている。

【００１３】

【作用】

上述の本考案のハイブリッド電気自動車では、電動機制御手段が、ドライバの 出力要求操作に応じて、バッテリから電動機へ供給される電力を調整しながら電 動機の作動を制御する。また、発電系制御手段により、発電機及び発電用内燃機 関の作動が制御され、これにより、内燃機関で発電機を駆動して発電が行なわれ る。この発電した電力により、バッテリへの充電が行なわれる。

【００１４】 電動機制御手段では、制動信号を受けると電動機を車輪により駆動される発電 機として作動させる回生制動状態に切り換え、発電系制御手段では、この回生制 動時には、内燃機関のスロットルを全閉に制御して発電機を発電停止状態に制御 する。

【００１５】

【実施例】

以下、図面により、本考案の一実施例としてのハイブリッド電気自動車につい て説明すると、図１はその構成を示す模式図、図２はその発電系の制御手順を示 すフローチャートである。 このハイブリッド電気自動車は、いわゆるシリーズ式のハイブリッド電気自動 車であり、図１に示すように、バッテリ１と、このバッテリ１から電力を供給さ れて作動するモータ（走行用電動機）２とをそなえ、このモータ２により自動車 の駆動輪３Ａ，３Ｂが駆動されるようになっている。

【００１６】 モータ２の出力は、モータコントローラ（電動機制御手段）４により制御され るが、モータコントローラ４では、ドライバの出力要求操作（即ち、図示しない アクセルペダルの踏込み状態）やモータ２のそのときの作動状態等に基づいて、 モータ２の出力を制御するようになっている。 また、モータコントローラ４では、ブレーキペダル１１に付設されたブレーキ ストロークセンサ又はブレーキスイッチ等の制動操作検出手段１１Ａからブレー キペダル１１の踏込み情報（即ち、回生制動指令オン信号）を受けると、モータ ２を発電機に切り換えて、駆動輪３Ａ，３Ｂからの回転エネルギで発電を行ない ながら制動力を与える回生制動を行なうようになっている。

【００１７】 一方、バッテリ１を充電しうるように、発電機６と、この発電機６を駆動する 発電用内燃機関（以下、エンジンという）７とが設けられている。なお、符号５ はバッテリ１とモータコントローラ４と発電機６との間に設けられた電流回路で ある。 発電機６及びエンジン７は、発電系コントローラ（発電系制御手段）８により 作動を制御されるようになっている。即ち、発電系コントローラ８は、発電機６ を、励磁オンの発電状態と励磁オフの発電停止状態とのいずれかに切り替えると ともに、エンジン７の始動や停止及びスロットル開度を制御するようになってい る。

【００１８】 この発電系コントローラ８では、残存容量系計９で検出したバッテリ１の残存 容量情報に基づいて、バッテリの残存容量が予め設定された設定値（設定下限容 量値）Ｑ₁ まで低下したら、エンジン７を始動させて、発電機６を励磁オンにし て、発電状態とし、バッテリの残存容量が予め設定された他の設定値（設定上限 容量値）Ｑ₂ （Ｑ₂ ＞Ｑ₁ ）まで復帰したら、エンジン７を停止させて、発電を 停止するようになっている。

【００１９】 ここで、設定下限容量値Ｑ₁ には、バッテリ１の電流でモータ２に所定の（車 両を駆動させるに十分な）出力を得られる最低限の容量Ｑ′、又は、この最低限 の容量Ｑ′よりも適当に大きい値（＝Ｑ′＋α，αは微小）が与えられ、設定上 限容量値Ｑ₂ には、充電が不要な容量値、例えば満充電時の容量Ｑ_F に近い値（ ＝Ｑ_F −β，βは微小）が与えられる。

【００２０】 また、通常の発電時には、エンジン７を最も発電効率のよい回転速度で定速回 転させて、一定の発電量を得るように設定されている。 なお、残存容量系計９では、電流センサ１０で検出された電流からバッテリ１ の放電電流及び充電電流を積算するとともに、温度センサ１４で検出されたバッ テリ１の温度から自己放電量を求めることでバッテリの残存容量を推定するよう になっている。

【００２１】 そして、この発電系コントローラ８は、モータコントローラ４から回生制動指 令の情報を入力されるように接続されており、発電系コントローラ８では、発電 走行中に回生制動指令の情報を受けると、発電機６の励磁をオフにして発電停止 状態に制御するとともに、エンジン７のスロットルを全閉に急激に移行するよう に制御するようになっている。

【００２２】 なお、図１に示す例では、モータコントローラ４を介して、回生制動指令の情 報を入力されるが、制動操作検出手段１１Ａから、モータコントローラ４ととも に発電系コントローラ８にも直接的に回生制動指令オン信号を送るように構成し てもよい。 本考案の一実施例としてのハイブリッド電気自動車は、上述のように構成され ているので、例えば、図２に示すような手順で、発電系の制御を行なうことがで きる。

【００２３】 つまり、車両の走行とともに、適当な制御周期で、現在の走行状態が発電走行 制御中であるか否かを判断し（ステップＳ１）、発電走行制御中でなければ何ら 制御は行なわないが、発電走行制御中であれば、ステップＳ２へ進み、現在、回 生制動指令がオンか否かを判断する。回生制動指令がオンでなければ、ステップ Ｓ４へ進み、通常の発電量一定の発電走行を継続するが、回生制動指令がオンで あれば、ステップＳ３へ進み、発電を停止する。即ち、エンジン７のスロットル を全閉に急激に移行するように制御するとともに、即座に、発電機６の励磁をオ フにして発電停止状態に制御する。

【００２４】 このように、本ハイブリッド電気自動車では、発電中に回生制動を行なおうと すると、モータ２からの回生電流によりバッテリ１の端子電圧が上昇して、この バッテリ端子電圧が発電機６の発電電圧を越えるようになって、発電機６を駆動 するエンジン７の負荷が突然無負荷状態になってしまっても、この時には、既に 、発電機６の励磁がオフに且つエンジン７のスロットルが全閉に移行しているの で、エンジン７が急激に吹き上がるような不具合は完全に解消され、エンジン７ の損傷のおそれも回避できるようになるのである。

【００２５】 本実施例では、エンジン７のスロットルの全閉と発電機６の励磁オフとを略同 時に行なっているが、エンジン７のスロットルの全閉を発電機６の励磁オフより もやや早めに行なうことにより、エンジン７の吹き上がりをより確実に防止する ことができる。

【００２６】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案のハイブリッド電気自動車によれば、バッテリと 、該バッテリから電力を供給され車輪を駆動する駆動用電動機と、ドライバの出 力要求操作に応じて該電動機へ供給される電力を調整しながら該電動機の作動を 制御する電動機制御手段と、該バッテリを充電しうるように該バッテリに接続さ れた発電機と、該発電機を駆動する発電用内燃機関と、該発電機及び該内燃機関 の作動を制御する発電系制御手段とをそなえたハイブリッド電気自動車において 、該電動機制御手段が、制動信号を受けると該電動機を該車輪により駆動される 発電機として作動させる回生制動状態に切り換えるように構成されるとともに、 該発電系制御手段が、該回生制動時には、該内燃機関のスロットルを全閉に制御 して該発電機を発電停止状態に制御するように構成されていることにより、発電 中に回生制動を行なう際に、回生電流によるバッテリ端子電圧の上昇で生じやす い、エンジンの急激な吹き上がりを、確実に防止できるようになり、エンジン損 傷のおそれを回避できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例としてのハイブリッド電気自
動車の構成を示す模式図である。

【図２】本考案の一実施例としてのハイブリッド電気自
動車の発電系の制御手順を示すフローチャートである。

【図３】従来のハイブリッド電気自動車の構成を示す模
式図である。

【符号の説明】

１ バッテリ ２ モータ（走行用電動機） ３Ａ，３Ｂ 駆動輪 ４ モータコントローラ（電動機制御手段） ５ 電流回路 ６ 発電機 ７ 発電用内燃機関（エンジン） ８ 発電系コントローラ（発電系制御手段） ９ 残存容量系計 １０ 電流センサ １１ ブレーキペダル １１Ａ 制動操作検出手段 １４ 温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 川村 伸之 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)考案者 加藤 正朗 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリと、該バッテリから電力を供給
   され車輪を駆動する駆動用電動機と、ドライバの出力要
   求操作に応じて該電動機へ供給される電力を調整しなが
   ら該電動機の作動を制御する電動機制御手段と、該バッ
   テリを充電しうるように該バッテリに接続された発電機
   と、該発電機を駆動する発電用内燃機関と、該発電機及
   び該内燃機関の作動を制御する発電系制御手段とをそな
   えたハイブリッド電気自動車において、 該電動機制御手段が、制動信号を受けると該電動機を該
   車輪により駆動される発電機として作動させる回生制動
   状態に切り換えるように構成されるとともに、 該発電系制御手段が、該回生制動時には、該内燃機関の
   スロットルを全閉に制御して該発電機を発電停止状態に
   制御することを特徴とする、ハイブリッド電気自動車。