JPH09200908A - 高温ナトリウム二次電池を用いたハイブリッド自動車用駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高温ナトリウム二次電池と内燃機関等とを併用
したハイブリッド自動車用駆動装置において、排気ガス
量を少なくすると共に、一般の内燃機関を用いた自動車
と比べても遜色のない、優れた運転性能を備えた駆動装
置を提供する。 【解決手段】二次電池、前記二次電池の電力で動く駆動
用電動モ−タ、内燃機関もしくは大容量コンデンサ、制
御装置、及び、前記二次電池の温度と電圧及び前記モ−
タの負荷もしくはアクセルペタルの踏込み量又は踏み込
み圧力を検出するための各センサとを備えた自動車用駆
動装置であって、前記二次電池の電力で該二次電池を保
温する手段、及び、前記制御装置が前記二次電池の温度
または電圧の検出値がそれぞれ所定の値以下となった
時、あるいは、前記モ−タの負荷もしくは前記アクセル
ペタルの踏込み量又は踏込み圧力が所定の値以上となっ
た時に前記内燃機関を駆動させるかもしくは前記大容量
コンデンサの放電電流で前記モータを駆動させる手段を
備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温ナトリウム二
次電池と他の原動機又は大容量コンデンサとを駆動源と
して併設したハイブリッド自動車用駆動装置に関し、特
に、駆動源としての内燃機関から排出される排気ガスの
放出量を少なくし、かつ、運転性能の優れたハイブリッ
ド自動車用駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】負極にナトリウム、正極に硫黄やハロゲ
ン化物などを用いた高温ナトリウム二次電池、及び、リ
チウム電池等の二次電池は、長寿命で、その効率、エネ
ルギ−密度が大きいことから最近注目されており、電力
貯蔵装置、及び、電気自動車等への利用が期待されてい
る。

【０００３】一方、排気ガス等の環境対策の観点から電
気自動車が注目され、本格的実用化に向けて種々検討さ
れている。しかし、該電気自動車は、現状では運転性能
が劣ることから現在の内燃機関の自動車に代わって広く
用いられるためには、使用される電池の容量、出力、寿
命などの制約が大きく、改良すべき問題点が多い。該問
題に対処するための一手法として、電池によるモ−タの
駆動と内燃機関による駆動とを組み合わせたハイブリッ
ド自動車が注目されてきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のハイ
ブリッド自動車においては、使用する電池として、主に
鉛蓄電池を想定しているために、その容量、寿命などの
制約から、その自動車の主な駆動源としては内燃機関を
用い、該駆動の出力不足分を電池で補うシステムが採用
されている。このようなシステムのハイブリッド自動車
用駆動装置において使用電池として二次電池、特に、高
温ナトリウム二次電池の使用が考慮されたとしても、前
記システムの構成では、二次電池、特に、高温ナトリウ
ム二次電池の優れた前記特性を十分に活かすことができ
ない。

【０００５】一方、特開平７ー２６４７１４号公報とし
て、ナトリウム硫黄電池を用いたハイブリッド自動車用
駆動装置が提案されており、該提案の自動車用駆動装置
は内燃機関を動力源として発電機を駆動して発電して電
力を発生させ、該電力を前記ナトリウム硫黄電池と駆動
電動モータに供給すると共に、前記ナトリウム硫黄電池
からの電力も前記電動モータに供給して該電動モータを
両方の駆動源で駆動するものである。このように前記電
動モータは前記発電機と内燃機関との両方から電力を供
給されることになるので、大電流による駆動が可能とな
っている。

【０００６】しかしながら、前記提案の自動車は、内燃
機関で発電機を駆動し、該発電機によって、駆動電動モ
ータを回転させる構成としており、通常、内燃機関が常
時駆動される状態となっているので、排気ガス等の環境
対策の観点からは好ましい状態ではない。また、内燃機
関に取付けられる発電機は小型で、一般の発電機に比べ
て効率が低いため、全体としての効率が高くできない欠
点もある。

【０００７】さらに、ナトリウム硫黄二次電池は、該二
次電池を適正な高い温度に保持する必要があるが、前記
提案の自動車用駆動装置はこのための適切な対応策が講
じられていない。本発明は、このような問題に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、高温ナ
トリウム二次電池と内燃機関等を併用したハイブリッド
駆動装置において、内燃機関の排気ガスの量を少なくす
ると共に、一般の内燃機関を用いた自動車と比べても遜
色のない、優れた運転性能を備えたハイブリッド自動車
用駆動装置を提供することであり、かつ、高温ナトリウ
ム二次電池等の二次電池の使用に適した効率の高いハイ
ブリッド自動車用駆動装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明のハイブリッド自動車用駆動装置は、二次電池、
前記二次電池の電力で動く駆動用電動モ−タ、内燃機関
もしくは大容量コンデンサ、制御装置、及び、前記二次
電池の温度と電圧及び前記モ−タの負荷もしくはアクセ
ルペタルの踏込み量又は踏み込み圧力を検出するための
各センサとを備えたものであって、前記二次電池の電力
で該二次電池を保温する手段、及び、前記制御装置が前
記二次電池の温度または電圧の検出値がそれぞれ所定の
値以下となった時、あるいは、前記モ−タの負荷もしく
は前記アクセルペタルの踏込み量又は踏込み圧力が所定
の値以上となった時に前記内燃機関を駆動させるかもし
くは前記大容量コンデンサの放電電流で前記モータを駆
動させる制御手段を備えたことを特徴とし、あるいは、
前記制御装置が、通常運転時には前記自動車を前記二次
電池により電動モ−タで駆動すると共に前記内燃機関を
所定の速度で空運転しておき、前記電池の温度又は電圧
の検出値が所定の値以下となった時、あるいは、前記モ
−タの負荷もしくは前記アクセルペタルの踏込み量又は
踏み込み圧力が所定の値以上となった時に前記内燃機関
を自動車の駆動系へ接続する制御手段を備えたことを特
徴としている。

【０００９】そして、本発明のハイブリッド自動車用駆
動装置は、前記二次電池が断熱容器内に収納された高温
ナトリウム二次電池であること、前記二次電池の温度と
電圧がそれぞれ前記所定の値以下となった時に、該温度
と電圧とをそれぞれ別の信号として出力する手段と前記
駆動装置の駆動状態を表示する手段とを備えたこと、前
記二次電池の温度が所定の値以下となった時に前記内燃
機関の排気ガスを用いて前記二次電池を加熱保温する手
段を備えたこと、及び、前記二次電池の電圧の前記所定
の値が、前記内燃機関を起動もしくは制御するに必要な
約１日分の残存電池容量に対応する電圧値であることを
特徴としている。

【００１０】更に、本発明のハイブリッド自動車用駆動
装置は、前記内燃機関の回転数を検出して表示する手段
を備えたこと、断熱容器に前記電池を加熱・保温するた
めの電気ヒ−タを設置し、さらに該断熱容器に前記内燃
機関の排気ガスのバイパス管を接続すると共に前記高温
ナトリウム二次電池の温度と電圧とを検出するためのセ
ンサを設けたことを特徴とし、かつ、前記制御装置が、
前記高温ナトリウム二次電池の温度もしくは電圧がそれ
ぞれ所定の値以下となった時に前記内燃機関を動作させ
ると共に、前記高温ナトリウム二次電池を加熱・保温す
るべく前記バイパス管を流れる排気ガスを調整する制御
手段を備えたこと、及び、前記制御装置が、前記電池の
温度が所定の温度以上となった時に前記バイパス管に空
気を流して前記高温ナトリウム二次電池を冷却するべく
制御する手段を備えたことを特徴としている。

【００１１】前述の如く構成された本発明に係るハイブ
リッド自動車用駆動装置は、スタート時、高温ＮａＳ電
池等の二次電池の電力により、駆動モータが回転駆動さ
れると共に、前記二次電池の温度がフィードバック制御
される。前記二次電池の電圧と温度の検出に基づいて該
二次電池の電池容量もしくは駆動状態を演算し、前記二
次電池の電圧、あるいは、温度に応じて駆動装置の駆動
状態が表示される。前記二次電池の電圧や温度が低い場
合には、、前記二次電池に基づく前記電動モータの駆動
をやめて前記内燃機関により自動車の駆動装置を駆動す
ると共に、前記二次電池による該二次電池の温度保持を
中止し、前記内燃機関の排気ガスによって該二次電池の
温度保持を行い、運転の継続をするか否かを判断し、運
転を継続しない場合は前記内燃機関を停止すると共に、
充電要の表示を行い前記二次電池の電力によって該二次
電池の温度保持を行う。

【００１２】更に、自動車の駆動システムの状態が正常
と判断された場合は、駆動モータの負荷が大きいか、あ
るいは、アクセルペタルの踏込みが大きいかを判断し、
駆動モータの負荷もしくはアクセルペタルの踏み込みが
それぞれ所定値よりも大きい場合には、前記内燃機関も
しくは大容量コンデンサによって自動車用駆動装置の付
加駆動が行われる。前記電動モータの負荷もしくはアク
セルペタルの踏み込みが小さい場合には、内燃機関の運
転が必要か否かを判断すると共に、自動車用駆動装置の
運転を継続するか否かを判断し、内燃機関もしくは自動
車用駆動装置の運転を必要としない、又は、継続しない
場合には内燃機関もしくは内燃機関と電動モータを停止
し、運転を継続する場合は、制御を継続する。

【００１３】電池として高効率でエネルギ−密度の高い
高温ナトリウム二次電池やリチウム電池などの二次電池
を用いるために、ハイブリッド自動車用駆動装置の効率
が高くできる。 また、高温ナトリウム二次電池は充電
時の分極が小さいという優れた充電特性を持っているた
めに、回生ブレ−キを用いて減速時にエネルギ−が有効
に回収でき、ハイブリッド自動車用駆動装置の効率をさ
らに高められる。

【００１４】更に、ナトリウム硫黄電池は、充電末期に
電圧が上昇するため、該電池の電圧を測定することによ
って充電状態を知ることができ、電池の過充電が容易に
防止できる。更にまた、高温ナトリウム二次電池は、動
作時に約３００℃程度の高温に加熱・保温しておく必要
があり、該ナトリウム二次電池用の断熱容器を加熱・保
温するためのヒ−タ電力は、好ましくは、少なくとも電
池の電力で自動車用電動モ−タを動かしている時には、
電池から供給される。こうすれば、常に内燃機関を動作
させて電池を加熱する場合に比べて、内燃機関の動作時
間が短くできて、排気ガス量の低減に有効である。

【００１５】更にまた、高温ナトリウム二次電池などの
二次電池では一般に放電の進行と共に起電力が低下する
ため、電池の電圧をモニタすることで放電の進行状況、
すなわち残存容量を知ることができる。したがって、電
池の電圧を検出し、その値が所定の値以下になった時は
内燃機関を動作させて、自動車を駆動することにより、
電池容量の不足によるトラブルを防ぐことができる。ま
たこの方法により、電池容量が所定の値以下となった時
にも、自動車を停めて充電することなく自動車はそのま
ま運転でき、自動車を長期間運転しない例えば夜間のみ
に、電池の充電を限定できるために、ハイブリッド自動
車用駆動装置の使い勝手や運転性能が大幅に向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施の形態の
ハイブリッド自動車用駆動装置の全体概念図を示したも
のであって、高温ナトリウム二次電池１は、高効率でエ
ネルギ−密度が高いことから、普通、負極にナトリウ
ム、正極に硫黄を用いている。前記高温ナトリウム硫黄
電池１の効率は、その充放電方法に依存するが、普通８
５％以上を保つことは容易である。前記高温ナトリウム
二次電池１は断熱容器２に収納されており、通常、該断
熱容器２は断熱性能の優れた真空断熱容器が用いられ、
前記高温ナトリウム二次電池１の電力によって、図示さ
れていない電気ヒ−タで加熱できる構成にされている。
前記高温ナトリウム電池１の温度は、ナトリウム硫黄電
池の場合には、通常３３０℃程度に設定されている。イ
ンバ−タ３は、前記二次電池１の直流電力を交流電力に
変換して、自動車用の電動モ−タ４に伝達して該電動モ
ータ４を作動させたり、回生ブレ−キ等を用いて電動モ
−タ４で発電される交流電力を直流に変換して、前記二
次電池１を充電する機能を持っている。 また、自動車
の停車時に、外部電力によって電池を充電する場合に
も、インバ−タ３を用いることができる。抵抗器５は、
回生ブレ−キで発生する電力が大き過ぎる場合、一部電
力を熱として消費するためのものである。ガソリンエン
ジン等の内燃機関６は前記電動モ−タ４に代わって、ま
たは、該電動モ−タ４と共に自動車の駆動源となり、該
自動車を駆動する。内燃機関６の点火、あるいは、制御
を行うための電力も、前記二次電池１から供給されてい
るが、場合によっては、鉛電池等を別に設置することも
できる。電装品７は、前記二次電池１の電力で駆動さ
れ、該二次電池１からの電力で内燃機関６、及び、電装
品７を動かす場合、前記二次電池１の電圧を必要に応じ
てＤＣ−ＤＣコンバ−タなどで所定の電圧に変換して供
給される。

【００１７】また、電池の温度を測定するためのセンサ
８、前記モ−タ４の負荷を測定するためのセンサ９、及
び、内燃機関６の回転数を測定するためのセンサ１０か
らの検出測定した測定デ−タは、計測線１１を介して供
給される前記二次電池１の電圧と共に制御装置であるコ
ントロ−ラ１２ヘ取り込まれ、ハイブリッド自動車用の
駆動装置が運転制御される。制御のための信号線１３も
電送品７、インバータ３，内燃機関６と前記コントロー
ラ１２とを接続している。前記内燃機関６に接続された
排気ガス管１４にバイパス管１４ａ、１４ｂ、１４ｃが
接続され、該バイパス管１４ｂ、１４ｃは前記断熱容器
２に接続されている。前記バイパス管１４ａ、１４ｂ、
１４ｃには調整弁１５、１６、１７が配備され、該調整
弁１５、１６を調整することによって前記内燃機関６か
ら前記断熱容器２への排気ガス量を調節して前記二次電
池１の保温状態を調整することができる。

【００１８】また、高出力運転を継続して前記二次電池
１の温度が、例えば４００℃程度と高くなり過ぎたよう
な場合には、前記調整弁１７を開いて外気を導入するこ
とにより、前記二次電池１を冷却することもできる。図
２は、図１の実施の形態の内燃機関６に替えて大容量コ
ンデンサ２０を用いたハイブリッド自動車用駆動装置の
他の実施の形態を示したものであり、図１と同一の部材
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００１９】図２において、大容量コンデンサ２０は、
普段は高温ナトリウム二次電池１で充電されており、該
二次電池１の出力不足が問題になる場合に、放電電流が
インバータ３を介して前記電動モータ４に供給される。
電動モータ４の回生エネルギーを大容量コンデンサ２０
へ貯えることもできる。図３は、前記２つの実施の形態
のハイブリッド自動車用駆動装置の制御装置の制御フロ
ーの概念を示している。

【００２０】自動車は、スタート時、ステップ１００で
高温ＮａＳ電池等の二次電池１の電力により、電動モー
タ４が回転駆動されると共に、前記二次電池１の保温の
ために該二次電池１の温度がフィードバック制御がされ
る。ステップ１０１〜１０６では、前記二次電池１の電
圧と温度の検出に基づいて該二次電池１の電池容量もし
くは駆動状態を演算し、前記二次電池１の電圧あるいは
温度に応じて駆動装置（システム）の駆動状態が表示さ
れる。

【００２１】内燃機関６を搭載している場合（ステップ
１０７）で前記二次電池１の電圧や温度が低いときに
は、ステップ１１０で、前記二次電池１に基づく前記電
動モータ４の駆動をやめて前記内燃機関６により自動車
の駆動装置を駆動すると共に、前記二次電池１による該
二次電池１の温度保持を中止し、前記内燃機関６の排気
ガスによって該二次電池１の温度保持を行う。ステップ
１１１で運転の継続をするか否かを判断し、運転を継続
しない場合はステップ１１２に進み、前記内燃機関６を
停止すると共に、充電要の表示を行い、前記二次電池１
の電力によって該二次電池の温度保持を行う。

【００２２】更に、ステップ１１３で、自動車の駆動装
置（システム）の状態が正常と判断された場合は、ステ
ップ１１４で、電動モータ４の負荷が大きいか、あるい
は、アクセルペタルの踏込みが大きいかを判断し、電動
モータ４の負荷もしくはアクセルペタルの踏み込みがそ
れぞれ所定値より大きい場合には、ステップ１１５に進
み、前記内燃機関６もしくは大容量コンデンサ２０によ
って自動車用駆動装置の付加駆動が行われる。前記電動
モータ３の負荷もしくはアクセルペタルの踏み込みが小
さい場合には、ステップ１１６〜１１９に進み、大容量
コンデンサ２０を設置のときは該大容量コンデンサ２０
からの前記電動モータ４への放電を停止し、前記内燃機
関６を搭載した場合には、ステップ１１７〜１２０で内
燃機関６の運転を必要とするか否かを判断すると共に、
自動車用駆動装置の運転を継続するか否かを判断し、内
燃機関６もしくは自動車用駆動装置の運転を必要としな
い、又は、継続しない場合にはステップ１１８もしくは
ステップ１２０で内燃機関６もしくは内燃機関６と電動
モータ４を停止し、運転を継続する場合は、ステップ１
００に戻り、制御フローを継続する。制御の仕方として
は、前記内燃機関６を常時稼働して置き、必要時のみ自
動車駆動系と接続することもできる。自動車停止時に
は、充電を促す表示がなされ、前記二次電池１の電力に
より前記二次電池１の温度が保持される。

【００２３】具体的には、２０００ｃｃクラスの乗用車
に３７.５ｋＡｈのＮａＳ電池（電池本体重量約４００
ｋｇ）と１０００ｃｃのガソリンエンジンとを搭載した
本実施の形態のハイブリッド自動車の駆動装置により、
１充電当りの１０モ−ドでの走行距離は約２５０ｋｍ、
加速性は２０００ｃｃのガソリンエンジン並、排気ガス
量は１／１０以下の特性が実現される。また、前記二次
電池１の保温や充放電時の変換効率を考えた電池効率は
約７５％以上にでき、１０モ−ドでの走行効率は約４ｋ
ｍ／ｋＷｈとなる。この値は普通のガソリンエンジン自
動車と比べてあまり遜色ない値である。

【００２４】前記ナトリウム硫黄二次電池１の起電力
は、正極の組成がＮａ₂Ｓ₅の状態であるまでは一定であ
り、それより放電が進んで正極の組成がＮａ₂Ｓ₄、Ｎａ
₂Ｓ₃と変化するにつれて、起電力は低下する。放電につ
れて起電力が低下するのは、他の高温ナトリウム電池も
同様であり、このため、電池の起電力あるいは電流と電
圧を測定することにより、前記二次電池１の残存容量を
知ることが可能である。該性質を利用して、前記二次電
池１の電圧もしくは温度がそれぞれ所定の値を下回った
場合には、内燃機関６を動作させ、前記電動モ−タ４に
代わって自動車を駆動する。例えば、前記二次電池１の
最適温度としては、ナトリウム硫黄電池の効率があまり
低下しない範囲が望ましく、約３００℃程度が限界値で
ある。また、前記二次電池１の起電力の限界値は、自動
車に搭載する前記二次電池１の全容量にも関係するが、
ナトリウム硫黄電池の場合、電池当り約１.８Ｖ程度で
ある。こうすることによって１充電当りの運転可能距離
の不足を恐れて、必要以上の電池を搭載する必要がなく
なる。このことにより、一般に内燃機関自動車と比較し
て電気自動車の欠点とされている、走行距離の不足の問
題をカバ−できる。

【００２５】また、前記内燃機関６が動作している時に
は、その排気ガスを用いて前記二次電池１を加熱・保温
することにより、自動車の駆動装置の効率が向上する。
特に、前記二次電池１の電圧が所定の電圧を下回った場
合には、前記断熱容器２に配置した電気ヒ−タ（図示省
略）による該二次電池１の加熱を中止することが望まし
い。本実施の形態の自動車用駆動装置は、前記二次電池
１の電圧が所定の値を下回った場合と温度が所定の値を
下回った場合とで、別々の信号を出力することによっ
て、前記駆動装置の状態を正確に判断することができ
る。そして、前記電動モ−タ４の負荷やアクセルペタル
の踏み込みがそれぞれ所定の値を上回った場合には、内
燃機関６もしくは大容量コンデンサ２０を動作させて、
動力を補うことにより、電気自動車の欠点であるパワ−
の不足をカバ−できる。更に、内燃機関６の回転数を測
定することにより、排気ガス量を知ることができ、排気
ガス量の低減のための警告、あるいは、内燃機関６の運
転制限などの対策を打つことができる。

【００２６】前記排気ガス量の低減の観点からは、でき
るだけ前記二次電池１の電圧が所定の値を下回らないよ
うにすることが大切であり、該二次電池１の電圧が所定
値を下回った場合だけでなく、夜間のように自動車の長
期停止時には必ず充電することが望ましい。ナトリウム
硫黄電池は、充電末に正極に硫黄が析出して充電電圧が
上昇するため、充電電圧を制御することにより充電が自
然に停止すること、過充電の恐れがないことから、自動
車の長期停止時の充電に、特に、適している。例えば、
前記二次電池１の充電電圧の上限は、ナトリウム硫黄電
池の場合電池当り約２.５Ｖ程度とすればよい。

【００２７】また、前記駆動装置の運転中に、前記二次
電池１の電圧が所定の値以下となっても、内燃機関６に
よって自動車の運転を継続する必要のある場合には、該
内燃機関６を点火したり、制御したりするための電力を
確保する必要がある。この際の運転期間は約１日程度と
想定でき、このために必要な残存電力量に対応する前記
二次電池１の起電力は、自動車の排気量、運転モ−ド、
自動車へ搭載する電池容量によって異なるが、ナトリウ
ム硫黄電池の場合電池当り約１.８Ｖ程度である。この
方法によれば、内燃機関６に通常のように鉛電池や発電
機を設置する必要がない。

【００２８】更に、発進、停車を頻繁に繰り返す必要の
あるケ−スでは、前記内燃機関６を適当な速度で空運転
しておき、前記電動モ−タ４の負荷やアクセルペタルの
踏み込みがそれぞれ所定量より大きくなった時、前記内
燃機関６を駆動系へ接続して、前記電動モ−タ４と前記
内燃機関６とを併用して、自動車を駆動することもでき
る。この方法によっても内燃機関６の回転数を増減させ
て発進、停止を繰り返す時よりも排気ガス量は低減され
る。但し、排気ガス量の抜本的低減のためには、このモ
−ドでの運転は必要最小限に留め、出来るだけモ−タの
負荷、又はアクセルペタルの踏込み量や踏込み圧力が大
きくなった時点で内燃機関６を動作させるモ−ドで運転
することが望ましい。

【００２９】前記と同様なことは、内燃機関の代わりに
高温ナトリウム電池などの二次電池と大容量コンデンサ
とを組合わせたシステムでも達成でき、モータの負荷、
又は、アクセルペタルの踏込みがそれぞれ所定値以上と
なったとき、大容量コンデンサを放電して、放電電流で
モータを駆動することにより、時間遅れがなく、加速、
発進に対処できる。なお、大容量コンデンサとしては、
活性炭電極と電解液とを組合わせた電気二重層コンデン
サが使用できる。

【００３０】電池電圧が低下した時にはその旨表示する
ことにより、ドライバに充電の必要性を知らせる必要が
ある。この場合、夜間のみ充電するためには、電池電圧
低下後の運転中にも内燃機関６の起動、制御などに必要
な電力を二次電池１から供給できるように、残存容量が
内燃機関６の起動、制御などに必要な約１日分の電力以
下となった時点で、内燃機関６の動作と電池電圧の低下
表示を行なえばよい。また、自動車を長時間停止してお
く場合、二次電池１の保温は高温ナトリウム二次電池な
どの二次電池自身の電力で賄う必要があること、出来る
だけ内燃機関６は使用しないほうが排気ガス対策上好ま
しいことから、電池の充電をドライバに促す表示をする
ことが望ましい。ナトリウム硫黄電池の場合、前述のよ
うに充電末で電池電圧が上昇するため、充電電圧を所定
の値以下に制御することにより、独りでに充電末で充電
が停止し、過充電の心配がないという利点がある。

【００３１】更に、二次電池１は通常運転時にはそれ自
身の電力によって温度保持されることが望ましいが、二
次電池１の残存容量が低下したり、断熱容器２に異常を
生じたりした場合には温度が低下する。したがって、電
池温度を検出して、その値が所定の値以下になった時に
は内燃機関６を動作させて、二次電池１を加熱する必要
がある。この際、断熱容器２に排気ガスのバイパス管１
４ａ、１４ｂを接続して、内燃機関６の動力で自動車を
駆動すると共に、排気ガスによって二次電池１を加熱す
ることが、システムの効率を高める上で特に好ましい。
また、前記の電池電圧が低下した場合にも、二次電池１
による加熱・保温を止め、排気ガスによって該二次電池
１を加熱する方式ヘ切り替えることが望ましい。排気ガ
スによって二次電池１を加熱する方法を用いた場合、内
燃機関６に接続した発電機を動かして発電し、その電力
を用いて加熱する場合よりもシステムの効率が高くなる
こと、内燃機関６に接続する発電機が不要となり、シス
テム構成が簡単になることの利点がある。前記断熱容器
２に排気ガスのバイパス管を接続した構成では、二次電
池１の高出力放電時などの様に該二次電池１の温度が所
定温度以上となった時、バイパス管１４ｂに空気を流し
て、前記二次電池１を冷却することができ、前記二次電
池１の温度制御が容易になるという利点もある。

【００３２】更にまた、電池温度が所定値以下となった
場合、電池電圧低下とは別の信号を出すことにより、駆
動装置（システム）の状態を正確に表示でき、状態に応
じた正確な対応が可能となる。即ち、電池電圧低下＋電
池温度正常の表示は電池容量不足を意味し、電池電圧低
下＋電池温度低下の表示は電池容量の大幅低下を意味す
る。電池電圧正常＋電池温度正常の表示はシステムが正
常なことを示し、電池電圧正常＋電池温度低下の表示は
断熱容器故障などのシステム異常を示す。このように駆
動装置（システム）の状態を正確に表示することによ
り、ハイブリッド自動車用駆動装置の使い勝手が向上す
る。

【００３３】更にまた、二次電池１で駆動する電動モ−
タ４の負荷、又はアクセルペタルの踏込みを検出して、
所定値以上の負荷、又はアクセルペタルの踏込み量や踏
み込み圧力となった時に内燃機関６を動作させたり、大
容量コンデンサ２０を放電させることにより、自動車の
起動時や急な坂道の登坂時、高速走行時などでの電池出
力の不足に基づくトラブルを回避でき、ハイブリッド自
動車用駆動装置の運転性能を高めることができる。

【００３４】更にまた、内燃機関の回転数を検出するこ
とにより排気ガスの排出量を知ることができるため、こ
れを表示してドライバに警告すると共に、必要に応じて
内燃機関の運転を制限することにより、排気ガス量の低
減が可能となる。なお、排気ガス対策のバリエ−ション
として、例えば郊外と都市のように、場所によって排気
ガスの規制量が異なるケ−スも考えられる。このような
場合には、電池駆動と内燃機関駆動とを手動で切り替え
るシステムが好ましい。

【００３５】このように、ＮａＳ電池をその代表とする
高温ナトリウム二次電池は、鉛電池に比べて、エネルギ
−密度が大きいために高容量にできること、長寿命で深
い充放電を繰り返しても容量が低下しないことのため
に、電気自動車へ適用したときに１充電当りの走行距離
が比較的大きく出来る長所のある反面、内部抵抗が比較
的高いために高出力動作に難があり、該高温ナトリウム
二次電池のみで電動モータ付電気自動車を駆動するに
は、加速性や高速走行性の面で難があるが、本発明のハ
イブリッド自動車用駆動装置においては、起動時、加速
時、高速走行時、登坂時などのように電動モ−タに大き
な負荷が加わる場合には、内燃機関や大容量コンデンサ
が自動的に動作して不足した動力を補うことができるた
めに、運転性能に優れ、かつ、１充電当りの走行距離の
長いハイブリッド自動車用駆動装置が実現できる。

【００３６】以上、本発明の二つの実施の形態について
詳説したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の精神を
逸脱することなく、設計において種々の変更を行うこと
ができる。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明のハイブリッド自動車用駆動装置は、高温ナトリウム
二次電池と内燃機関又は大容量コンデンサとを併用し、
通常時は、高温ナトリウム二次電池により自動車を駆動
し、特定時のみ内燃機関又は大容量コンデンサと併用駆
動する構成としたことによって、自動車の運転性能を向
上させることができると共に、高温ナトリウム二次電池
の使用に好適な効率の高いハイブリッド自動車用駆動装
置を実現できる。また、排気ガス対策に有効なハイブリ
ッド自動車が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のハイブリッド自動車用
駆動装置（高温ナトリウム二次電池と内燃機関との併
用）の全体概念図。

【図２】本発明の他の実施の形態のハイブリッド自動車
用駆動装置（高温ナトリウム二次電池と大容量コンデン
サとの併用）の全体概念図。

【図３】図１と図２のハイブリッド自動車用駆動装置の
制御フロー図。

【符号の説明】

１：高温ナトリウム二次電池、３：インバータ、４：モ
ータ、６：内燃機関、８：温度センサ、９：モータの負
荷センサ、２０：大容量コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 洋 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二次電池、前記二次電池の電力で動く駆
   動用電動モ−タ、内燃機関もしくは大容量コンデンサ、
   制御装置、及び、前記二次電池の温度と電圧及び前記電
   動モ−タの負荷もしくはアクセルペタルの踏込み量又は
   踏み込み圧力を検出するための各センサとを備えたハイ
   ブリッド自動車用駆動装置において、 前記二次電池の電力で該二次電池を保温する手段、及
   び、前記二次電池の温度又は電圧の検出値がそれぞれ所
   定の値以下となった時、あるいは、前記モ−タの負荷も
   しくは前記アクセルペタルの踏込み量又は踏込み圧力が
   所定の値以上となった時に、前記制御装置が前記内燃機
   関を駆動させるかもしくは前記大容量コンデンサの放電
   電流で前記電動モータを駆動させる制御手段を備えてい
   ることを特徴とするハイブリッド自動車用駆動装置。
2. 【請求項２】 二次電池、前記二次電池の電力で動く駆
   動用電動モ−タ、内燃機関、制御装置、及び、前記二次
   電池の温度と電圧及び前記モ−タの負荷もしくはアクセ
   ルペタルの踏込み量又は踏込み圧力を検出するための各
   センサとを備えたハイブリッド自動車用駆動装置におい
   て、 前記制御装置は、通常運転時には前記自動車を前記二次
   電池により電動モ−タで駆動すると共に前記内燃機関を
   所定の速度で空運転しておき、前記電池の温度又は電圧
   の検出値が所定の値以下となった時、あるいは、前記モ
   −タの負荷もしくは前記アクセルペタルの踏込み量又は
   踏み込み圧力が所定の値以上となった時に前記内燃機関
   を自動車の駆動系へ接続する手段を備えていることを特
   徴とするハイブリッド自動車用駆動装置。
3. 【請求項３】 前記二次電池が断熱容器内に収納された
   高温ナトリウム二次電池であることを特徴とする請求項
   １又は２に記載のハイブリッド自動車駆動装置。
4. 【請求項４】 前記制御装置は、前記二次電池の温度と
   電圧がそれぞれ前記所定の値以下となった時に、該温度
   と電圧とをそれぞれ別の信号として出力する手段と前記
   駆動装置の駆動状態を表示する手段とを備えていること
   を特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド自動
   車駆動装置。
5. 【請求項５】 前記二次電池の温度が所定の値以下とな
   った時に前記内燃機関の排気ガスを用いて前記二次電池
   を加熱保温する手段を備えたことを特徴とする請求項１
   又は２記載のハイブリッド自動車用駆動装置。
6. 【請求項６】 前記二次電池の電圧の前記所定の値が、
   前記内燃機関を起動もしくは制御するに必要な約１日分
   の残存電池容量に対応する電圧値であることを特徴とす
   る請求項４に記載のハイブリッド自動車用制御装置。
7. 【請求項７】 前記内燃機関の回転数を検出して表示す
   る手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至６の
   いずれか一項に記載のハイブリッド自動車用駆動装置。
8. 【請求項８】 断熱容器へ収納した高温ナトリウム二次
   電池と、前記電池の電力で動く電動モ−タと、内燃機関
   と、制御装置とを備えているハイブリッド自動車用駆動
   装置において、 断熱容器に前記電池を加熱・保温するための電気ヒ−タ
   を設置すると共に、前記内燃機関の排気ガスのバイパス
   管を接続し、前記高温ナトリウム二次電池の温度と電圧
   とを検出するためのセンサを設けていることを特徴とす
   るハイブリッド自動車駆動装置。
9. 【請求項９】 前記制御装置は、前記高温ナトリウム二
   次電池の温度もしくは電圧がそれぞれ所定の値以下とな
   った時に前記内燃機関を動作させると共に、前記高温ナ
   トリウム二次電池を加熱・保温するべく前記バイパス管
   を流れる排気ガスを調整する制御手段を備えていること
   を特徴とする請求項８に記載のハイブリッド自動車用駆
   動装置。
10. 【請求項１０】 前記制御装置が、前記電池の温度が所
    定の温度以上となった時に前記バイパス管に空気を流し
    て前記高温ナトリウム二次電池を冷却するべく制御する
    手段を備えていることを特徴とする請求項８に記載のハ
    イブリッド自動車用駆動装置。