JPH0727203U - 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、充電走行時にド
ライバにモータ駆動力の変動による違和感を与えないよ
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、電動機２の最大出力を、例えば発電走行開始時
の残存容量値におけるバッテリの最大出力に応じた大き
さに制限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、内燃機関（以下、エンジンという ）と、このエンジンにより駆動される発電機とを搭載しており、バッテリの容量 が不足したら、エンジンを作動させて発電機で発電を行ない、この発電電力でバ ッテリを充電しながら走行することで、バッテリの容量が不足した場合でも、バ ッテリの容量を回復させながらモータ（電動機）駆動による電気自動車の走行が 可能となる。

【０００６】 すなわち、例えば残存容量計で検出したバッテリ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 ジンを始動させて発電機を励磁オンにして、発電を行いながらこの発電電力をバ ッテリ１に充電する。また、この充電により、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、エンジンを停止させて 、発電を停止する。

【０００７】

【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、バッテリを充電しなが ら走行すると、バッテリの残存容量（バッテリ充電率）が回復していき、バッテ リの残存容量が所容量まで回復して発電を停止すると、充電も行なわれななくな るのでバッテリの残存容量が減少する。したがって、例えば、図３の（Ｂ）に示 すように、断続的に発電が行なわれることが考えられ、この場合には、図３の（ Ａ）に示すように、バッテリの残存容量（バッテリ充電率）が変化する。

【０００８】 一方、一般に、バッテリの残存容量（バッテリ充電率）が変化するとバッテリ の最大出力も変動する。 したがって、シリーズ式のハイブリッド電気自動車において、バッテリを充電 しながら走行する場合、バッテリの残存容量（バッテリ充電率）の変化〔図３（ Ａ）参照〕に伴ってバッテリの最大出力が変動し〔図３（Ｃ）参照〕、モータへ の入力電力のポテンシャル（発電出力＋バッテリの最大出力）も変動する〔図３ （Ｄ）参照〕。この結果、モータからの出力ポテンシャルもこの入力電力ポテン シャルと同様に変動してしまうことになり、これでは、アクセル操作に対してリ ニアなモータ駆動力が得られず、ドライバに違和感を与える場合がある。

【０００９】 このような電気自動車にけるバッテリの出力変動に対応した制御として、特開 昭６１−２６２００６号公報に開示された提案があるが、この制御は、バッテリ 電圧が低下すると、バッテリ電圧が高い場合や正常な場合に比べてアクセル感覚 が著しく異なるので、これを回避するように、バッテリ電圧が所定値よりも低い 場合には指令信号が高くなるように補正するというものである。

【００１０】 しかしながら、このような公報に記載の制御では、充電時のようにバッテリ電 圧が所定値よりも高くなるときには何ら補正を行なわないので、充電走行時には 、依然としてアクセル操作に対してリニアなモータ駆動力が得られず、ドライバ に違和感を与える場合がある。 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、充電走行時にアクセル操作に対して比較的リニアなモータ駆 動力が得られるようにしてドライバにモータ駆動力の変動による違和感を与えな いようにした、ハイブリッド電気自動車を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

このため、請求項１記載の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、該電動機の最大出力を、該バッテリの満充電容量値よりも 所定量だけ低い残存容量値における該バッテリの最大出力に応じた大きさに制限 することを特徴としている。

【００１２】 また、請求項２記載の本考案のハイブリッド電気自動車は、請求項１記載の構 成において、該バッテリの残存容量を検出する残存容量検出手段をそなえ、該発 電系制御手段が、該残存容量検出手段からの検出情報を受けて、該バッテリの残 存容量が予め設定された設定下限容量値まで低下すると該内燃機関を作動させ、 該バッテリの残存容量が予め設定された設定上限容量値まで上昇すると該内燃機 関の作動を停止させるように設定設定されるとともに、該設定下限容量値が、上 記の満充電容量値よりも所定量だけ低い残存容量値と略等しい値に設定されてい ることを特徴としている。

【００１３】

【作用】

上述の請求項１記載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、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、電動機の最大出力を、バッテリの満充電容量値よりも所 定量だけ低い残存容量値における該バッテリの最大出力に応じた大きさに制限す る 上述の請求項２記載の本考案のハイブリッド電気自動車では、残存容量検出手 段がバッテリの残存容量を検出し、発電系制御手段が、この残存容量検出手段か らの検出情報を受けて、バッテリの残存容量が予め設定された設定下限容量値ま で低下すると該内燃機関を作動させ、バッテリの残存容量が予め設定された、上 記の満充電容量値よりも所定量だけ低い残存容量値と略等しい値の、設定上限容 量値まで上昇すると該内燃機関の作動を停止させる。

【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、図３はその電動機の出力特性の制御例を示す図である。 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、図示しないブレーキペダルに付設されたブ 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からブレー キペダルの踏込み情報（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には、残存容量計９としての機能が付設されており 、発電系コントローラ８では、この残存容量計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】 ところで、モータコントローラ４では、モータ２の最大出力（最大駆動電流） を、充電開始時（即ち、発電走行開始時出あって、残存容量の増加前に相当する ）におけるバッテリ１の最大出力に応じた大きさに制限するようになっている。 つまり、発電走行に切り替えられると、モータコントローラ４では、充電開始時 のバッテリの残存容量（発電走行開始充電率）を入力されて記憶し、これ以後、 発電系コントローラ８の残存容量計９を通じて時々入力されるバッテリの残存容 量（バッテリ充電率）を発電走行開始充電率と比較する。そして、バッテリの残 存容量が充電開始時容量よりも大きければ、モータ２の最大出力を、充電開始時 （発電走行開始時）におけるバッテリ１の最大出力に応じた大きさに制限するの である。

【００２２】 即ち、図３（Ｅ）に実線で示すように、充電開始時におけるバッテリ１の最大 出力に応じた大きさＰ１に制限するのである。なお、図３（Ｄ），（Ｅ）におけ る破線は上記出力ポテンシャルＰ１のレベルを示す。 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、適当な制御周期で、現在のバッテリ充電率が発電走行開始充電率より も大きいか否かを判断する（ステップＳ１）。バッテリ充電率が発電走行開始充 電率よりも大きくなければ何ら制御は行なわないが、バッテリ充電率が発電走行 開始充電率よりも大きければ、ステップＳ２に進んで、発電走行の制御を開始す る。即ち、モータ２の最大出力（最大駆動電流）を、充電開始時（発電走行開始 時）におけるバッテリ１の最大出力に応じた大きさに制限する。

【００２４】 つまり、バッテリ１を充電しながらの充電走行と、発電を停止した非充電走行 とを繰り返すと、例えば、図３の（Ｂ）に示すように、断続的に発電が行なわれ ることになり、この場合には、図３の（Ａ）に示すように、バッテリ１の残存容 量（バッテリ充電率）が変化し、これに伴って、バッテリ１の最大出力が図３（ Ｃ）に示すように変動し、モータへの入力電力のポテンシャル（発電出力＋バッ テリの最大出力）も図３（Ｄ）に実線で示すように変動する。このままであれば 、モータからの出力ポテンシャルもこの入力電力ポテンシャルと同様に変動して しまうところであるが、本モータコントローラ４では、図３（Ｅ）に実線で示す ように、充電開始時におけるバッテリ１の最大出力に応じた大きさＰ１に制限す るのである。なお、この図３では、各特性を大幅に模式化して示している。

【００２５】 これにより、充電走行時には、モータ出力が制限されるものの、アクセル操作 に対して比較的リニアなモータ駆動力が得られるようになり、ドライバにモータ 駆動力の変動による違和感を与えないようになり、ハイブリッド電気自動車とし ての運転フィーリングが向上する。 また、充電走行時には、モータ出力が制限されることは、ドライバにバッテリ 容量の減った特殊な運転状態であり、速やかに、外部発電ステーション等に戻っ て、車両停止させての外部発電手段による通常充電を行なうように、促す効果も 期待できる。

【００２６】 なお、本実施例では、発電走行時についてモータ出力を規制しているが、非発 電走行時においてもモータ出力をＰ１に制限してもよく、この場合には、非発電 走行，発電走行共に同じ運転フィーリングが得られるようになる。

【００２７】

【考案の効果】

以上詳述したように、請求項１記載の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、該電動機の最大出力を、該バッテリの満 充電容量値よりも所定量だけ低い残存容量値における該バッテリの最大出力に応 じた大きさに制限するするように構成されていることにより、発電走行時にアク セル操作に対して比較的リニアなモータ駆動力が得られるようになり、ドライバ にモータ駆動力の変動による違和感を与えないようになり、ハイブリッド電気自 動車としての運転フィーリングが向上する。

【００２８】 また、請求項２記載の本考案のハイブリッド電気自動車によれば、請求項１記 載の構成において、該バッテリの残存容量を検出する残存容量検出手段をそなえ 、該発電系制御手段が、該残存容量検出手段からの検出情報を受けて、該バッテ リの残存容量が予め設定された設定下限容量値まで低下すると該内燃機関を作動 させ、該バッテリの残存容量が予め設定された設定上限容量値まで上昇すると該 内燃機関の作動を停止させるように設定されるとともに、該設定下限容量値が、 上記の満充電容量値よりも所定量だけ低い残存容量値と略等しい値に設定される という構成により、上述のようにドライバにモータ駆動力の変動による違和感を 与えなくなり運転フィーリングが向上する効果に加えて、必要に応じて内燃機関 を作動させることができ、ハイブリッド電気自動車として有効な走向距離の確保 と、排気ガスの低減とを、バランスさせることができる利点も得られる。

【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】本考案の一実施例としてのハイブリッド電気自
動車の電動機の出力特性の制御例を示す図である。

【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 残存容量計 １０ 電流センサ 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 (2)

【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、該電動機の最大出力を、該バッテ
   リの満充電容量値よりも所定量だけ低い残存容量値にお
   ける該バッテリの最大出力に応じた大きさに制限するこ
   とを特徴とする、ハイブリッド電気自動車。
2. 【請求項２】 該バッテリの残存容量を検出する残存容
   量検出手段をそなえ、 該発電系制御手段が、 該残存容量検出手段からの検出情報を受けて、該バッテ
   リの残存容量が予め設定された設定下限容量値まで低下
   すると該内燃機関を作動させ、該バッテリの残存容量が
   予め設定された設定上限容量値まで上昇すると該内燃機
   関の作動を停止させるように設定されるとともに、 該設定下限容量値が、上記の満充電容量値よりも所定量
   だけ低い残存容量値と略等しい値に設定されていること
   を特徴とする、請求項１記載のハイブリッド電気自動
   車。