JPH11210512A - 複合電気自動車用補助動力装置の制御システム - Google Patents

複合電気自動車用補助動力装置の制御システム

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JPH11210512A
JPH11210512A JP30389098A JP30389098A JPH11210512A JP H11210512 A JPH11210512 A JP H11210512A JP 30389098 A JP30389098 A JP 30389098A JP 30389098 A JP30389098 A JP 30389098A JP H11210512 A JPH11210512 A JP H11210512A
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control
battery
signal
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Seung-Myun Chung
勝 勉 鄭
Ho-Kyoung Kim
鎬 卿 金
Jae-Ho Na
載 皓 羅
Juhn-Sub Whang
竣 燮 黄
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 補助動力装置制御システムの回路がディジタ
ル方式で構成されており、バッテリ充電監視機能とエン
ジン定速制御機能を備えることにある。 【解決手段】 補助動力装置はエンジン１００、発電機
２００、制御システム３００およびバッテリ６００を含
む。前記制御システム３００は整流部３２０、第１分類
回路３４０、平滑回路３６０、接触器３８０、主制御部
４２０、エンジン定速制御部４４０、補助バッテリ４６
０、直流電圧変換部４８０、バッテリ充電監視部５２
０、制御状態表示部５４０、第２分類回路５６０を含
む。前記制御システム３００の主制御部４２０は、制御
システム３００の各部から入力された信号を判断して各
部に制御信号を伝送して全体のシステムを制御する。前
記エンジン定速制御部４４０はエンジンの回転速度を検
出してエンジンの定速制御を行い、主制御部４２０から
制御信号を伝達されエンジンのオンオフを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複合電気自動車用補
助動力装置の制御システムに係り、さらに詳しくは、補
助動力装置の制御システムの回路がディジタル方式で構
成されて、バッテリ充電監視機能とエンジン定速制御機
能を備えた複合電気自動車用補助動力装置の制御システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球の環境汚染問題が深刻にな
り、無公害エネルギーの使用は日々重要性が高まりつつ
ある。特に、都会の大気汚染問題は日々深刻になってい
るが、自動車の排ガスはその主な原因の一つである。
【０００３】このような状況で電気自動車は、大気汚染
問題を解決できる良好な解決手段である。しかし、純粋
な電気自動車はこれに使われるバッテリの容積と重量に
より車両内部の有効空間が狭くなり車両の重量が増加し
て、発進から正常速度または最高速度に達するまでの加
速時間が長くなる。また、電気自動車は、バッテリによ
り電気自動車を走行させる走行距離が短いので、バッテ
リを頻繁に充電しなければならない短所を有している。
更に、バッテリ充電時間もガソリン自動車の注油時間と
比較して長すぎるという短所を有している。
【０００４】前記電気自動車の走行性能および走行距離
に対する短所を補うために、小排気量内燃機関を搭載し
た複合電気自動車が用いられている。前記複合電気自動
車はエネルギー駆動方式により直列式と並列式とに分類
される。前記直列方式はエンジンの動力を発電機を通し
て電力に変換し、これを電池に充電した後、電池に充電
された電力で電動機を駆動させる。前記並列方式はエン
ジン、発電機、駆動系が機械的に直結され、エンジン走
行時には余裕分の動力を電池に充電し、電池による走行
時にはエンジンが発電機に動力を供給して電池に電力を
供給する。
【０００５】現在、バッテリを用いた電気自動車が実用
化できない状態において、電気自動車の性能を向上させ
ることは実用化につながるので、これにかかわる技術的
な向上は微少なことであっても極めて大事であると言え
る。前記電気自動車の性能の決め手はバッテリなので、
複合電気自動車の性能もバッテリの性能に多くの比重を
占めていると言える。しかし、バッテリの性能が同等な
状態で、複合電気自動車の性能は補助動力装置、さらに
詳しくは補助動力装置の制御システムに依存するところ
が多い。
【０００６】前述した背景下において、補助動力装置を
効率よく制御するために性能が優秀な制御システムを開
発するための競争が極めて激しく、これに関連した技術
も日々向上しつつある。
【０００７】次に、図１３は従来の複合電気自動車用補
助動力装置の構成を示したブロック図である。図１３に
示したように、従来の補助動力装置およびその制御シス
テムは、エンジンにより駆動される永久磁石型発電機９
１０と、前記発電機９１０から出力される交流電圧を直
流電圧に整流させる整流部９２０と、整流された直流出
力波形の電圧サージを取り除く平滑回路部９３０と、前
記整流部９２０のサイリスタゲートを制御する制御回路
部９４０と、発電出力電流を感知する電流感知部９５０
と、発電出力電圧を感知する電圧感知部９６０と、発電
電圧を制御回路部９４０および各種の信号処理部の電源
に適宜な電圧を変換させる直流／直流コンバータ部９７
０と、前記発電機９１０から供給され整流された直流電
力に充電されるバッテリ９８０と、前記発電機９１０お
よびバッテリ９８０から供給された電力で駆動される負
荷９９０と、そして、平滑回路部９３０とバッテリ９８
０および負荷９９０との間に介して、補助動力装置の不
正常な動作時に前記制御回路部９４０の指示により電源
供給側とバッテリ９８０および負荷９９０との電気的な
連結を断続する接触器９９５とから構成されている。
【０００８】前記電圧感知部９６０は負荷９９０および
バッテリ９８０に印加される電圧を感知する。感知され
た電圧が調整しようとする電圧より低ければ制御回路部
９４０は整流部９２０の制御素子にゲートターンオン信
号を印加して負荷９９０に伝達される発電電力の電圧を
上昇させ、感知電圧が調整しようとする電圧より高けれ
ばゲートターンオン信号を取り除いて発電出力の電圧を
下げる。前記動作の繰り返しにより電圧調整機能を行
う。
【０００９】前記電流感知部９５０は発電機９１０の出
力電流を感知し、発電機９１０の出力電流が制限値に達
した時、制御回路部９４０でゲートターンオン信号を制
御して電流クランピングを行う。前記発電機９１０の出
力が過電圧または過電流に達した時、制御回路部９４０
は接触器９９５にターンオフ信号を伝送して発電機９１
０からバッテリ９８０および負荷９９０に供給される電
力を遮断させる。前記直流／直流コンバータ部９７０
は、発電機９１０から供給された出力調整電圧を制御回
路部９４０および各種の信号処理部の電源に適宜な電圧
に変換する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した構成
を有して動作する従来の複合電気自動車用補助動力装置
の制御システムは、全体の回路がアナログ信号に応じて
制御されるので、機能追加により複雑になり、かつ修正
および補完が難しい。すなわち、回路の機能の柔軟性に
劣り、回路保護機能に限界があった。また、複合電気自
動車用補助動力装置の制御システムは、エンジンの正常
速度制御機能が必要であり、図１３に示した前記の従来
の技術には、かかるエンジンの正常速度の制御機能を備
えていない。
【００１１】更に、複合電気自動車の電源システムに関
する発明として、特開平５ー１６８１０５号がある。前
記特開平５ー１６８１０５号は、エンジンにより駆動さ
れる発電機の発電電力でバッテリを充電し、発電電力と
バッテリを併用して電動機を可変速駆動することにより
走行する複合電気自動車の電源装置において、発電機の
界磁電流を調節して直流電圧を制御する電圧制御手段
と、該直流電圧を電源にして電動機を可変速制御する電
動機制御手段と、直流電圧から制御用電源を得ると共
に、その直流電圧に比例した電圧検出信号を絶縁してと
り出す直流／直流コンバータと、上記発電機の出力電流
が所定電流を越えるとき、上記界磁電流を調節して該所
定電流に抑制する電流制限手段を備える。
【００１２】しかし、前述した特開平５ー１６８１０５
号の複合電気自動車用の電源システムはアナログ方式で
回路を制御するので、回路の構成が複雑であり、それに
より機能追加による回路の修正が難しい。
【００１３】本発明は前述した目的を解決するために案
出されたもので、本発明の目的は、複合電気自動車用補
助動力装置の制御システムの回路をディジタル方式で構
成することにより、機能追加による構成の複雑さを単純
化させる複合電気自動車用補助動力装置の制御システム
を提供することにある。
【００１４】本発明の他の目的は、発電機の相電圧周波
数を感知してエンジンの回転速度を制御することによ
り、運転の効率性を高める複合電気自動車用補助動力装
置の制御システムを提供することにある。
【００１５】本発明のさらに他の目的は、発電機の出力
電流およびバッテリの充電状態を把握することにより、
補助動力装置の制御システムの回路を保護し、ひいては
最適化された効率運転が行えるようにする複合電気自動
車用補助動力装置の制御システムを提供することにあ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、請求項１記載の第１の発明は、エンジンと、前
記エンジンを駆動させる電力を供給する発電機と、前記
発電機の出力電力を充電するバッテリと、前記発電機の
出力電力と当該発電機により駆動される負荷を含む複合
電気自動車用補助動力装置の制御システムにおいて、前
記発電機から出力される３相交流電力を直流電力に変換
させる整流部と、前記整流部から整流された発電機の出
力波形を平滑させる平滑回路部と、前記平滑回路部と前
記バッテリおよび負荷との間に介して当該バッテリおよ
び当該負荷に供給される電力を断続する接触器と、前記
エンジンおよび発電機を含めた補助動力装置を制御する
制御システムの各部から入力された信号を判断して当該
各部に制御信号を伝送して当該補助動力装置および当該
制御システムの各部を制御する主制御部と、前記エンジ
ンからスロットル位置信号とエンジンの回転速度信号を
検出してエンジン定速制御を行い、前記主制御部の信号
交信によりエンジンの回転速度およびエンジンのオンオ
フを制御するエンジン定速制御部とを備えたことを要旨
とする。従って、複合電気自動車用補助動力装置の制御
システムの回路をディジタル方式で構成することによ
り、機能追加による構成の複雑さを単純化させる。
【００１７】また、本発明は、前記主制御部は発電機出
力電流感知部と、バッテリ充電電圧感知部と、バッテリ
充電電流感知部および第１マイクロコントローラと、前
記発電機出力電流感知部と前記バッテリ充電電圧感知部
と前記バッテリ充電電流感知部との出力信号を前記第１
マイクロコントローラが判断して供給する制御信号に応
じて駆動させるＡＮＤゲート論理回路と、前記ＡＮＤゲ
ート論理回路の出力により駆動されるＳＣＲゲート駆動
部と、前記ＳＣＲゲート駆動部を駆動させる矩形波を前
記ＡＮＤゲート論理回路に出力させる矩形波発振器とを
備えたことを要旨とする。前記主制御部は燃料の量を感
知して信号変換し、当該変換された信号を前記第１マイ
クロコントローラに出力する燃料残存量感知部をさらに
備えたことを要旨とする。また、主制御部は前記第１マ
イクロコントローラの制御信号に応じて前記接触器をオ
ンオフさせる接触器オン／オフ制御駆動部をさらに備え
たことを要旨とする。前記ＡＮＤゲート論理回路は前記
第１マイクロコントローラで判断して出力される発電機
出力電流信号、バッテリ充電電圧信号、バッテリ充電電
流信号が全てハイの時のみ前記矩形波発振器から出力さ
れる矩形波が前記ＳＣＲゲート駆動部に入力させること
を要旨とする。前記ＳＣＲゲート駆動部は前記整流部と
前記主制御部の接地を絶縁分離させるようにパルストラ
ンスフォーマを備えたことを要旨とする。前記発電機出
力電流制御部、前記バッテリ充電電圧感知部および前記
バッテリ充電電流感知部の接地は前記第１マイクロコン
トローラの接地と絶縁分離させる接地絶縁分離手段をさ
らに備えたことを要旨とする。前記接地絶縁分離手段は
ホトカプラであることを要旨とする。
【００１８】更に、本発明は、前記エンジン定速制御部
はエンジンの定速制御のためにスロットルバルブを駆動
させる直流モータを制御するスロットルバルブ駆動制御
部と、前記スロットルバルブ駆動制御部のスイッチング
動作のための配電圧回路とを備えたことを要旨とする。
また、エンジン定速制御部はエンジンの回転速度を感知
する発電機相電圧周波数感知部と、前記感知されたエン
ジンの回転速度に関する周波数信号を電圧信号に変換す
る周波数／電圧変換部とをさらに備えたことを要旨とす
る。前記エンジンと、前記第１および第２マイクロプロ
セッサと信号処理部の電源として使われる補助バッテリ
とをさらに備えたことを要旨とする。前記補助バッテリ
の電圧を第１マイクロプロセッサ、第２マイクロプロセ
ッサおよび信号処理部に必要な電圧に変換する直流／直
流電圧変換部をさらに備えたことを要旨とする。
【００１９】また、本発明は、前記バッテリの充電状態
をチェックし、当該バッテリの正常動作を判別するバッ
テリ充電監視部をさらに備えたことを要旨とする。前記
バッテリ充電監視部からバッテリ充電状態を感知し、前
記バッテリの充電状態により前記エンジンをオンオフ制
御して、当該エンジンをオンに設定し続け、バッテリの
充電状態にかかわらず当該エンジンを続けてオンさせう
るように制御することを要旨とする。前記主制御部の制
御信号に応じて全体システムの動作および制御状態をユ
ーザーが認知できるように制御状態を表示する制御状態
表示部をさらに備えたことを要旨とする。前記整流部か
ら出力される電流を検出して当該検出された電流に関す
る信号を前記主制御部に出力し、当該整流部を通過して
前記発電機の出力電力は前記平滑回路を経て前記負荷側
に送信し続けるようにする第１分類回路をさらに備えた
ことを要旨とする。前記接触器を通過した電流を前記バ
ッテリに充電させ、当該バッテリに充電される電流の量
を検出して前記主制御部に出力する第２分類回路をさら
に備えたことを要旨とする。感知された前記バッテリの
電圧を認識した前記主制御部が前記整流部を制御して電
圧を調整することにより当該バッテリの過電圧を防止
し、前記発電機の出力電流をクランピングすることによ
り過電流が前記負荷に印加されることを防ぎ、かつ当該
バッテリに充電される電流をクランピングすることによ
り当該バッテリに過電流が充電されることを防ぐことを
要旨とする。前記エンジン定速制御部が前記エンジンか
らスロットル位置信号と当該エンジンの回転速度信号を
入力して当該エンジンの定速制御を行い、前記主制御部
と交信して当該エンジンの回転速度と当該エンジンのオ
ンオフを制御し、当該エンジンがソフトスタートまたは
停止されるように制御することを要旨とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の望ましい実施の形態を詳述する。
【００２１】図１は本発明による複合電気自動車用補助
動力装置の制御システムの構成を示すブロック図であ
る。前記補助動力装置はエンジン１００と、エンジン１
００により駆動される発電機２００と、前記エンジン１
００および発電機２００を含めた補助動力装置を制御す
る制御システム３００と、前記発電機２００から出力さ
れる電力を充電するバッテリ６００と、前記発電機２０
０の出力電力およびバッテリ６００の充電電力により駆
動される負荷７００とを備えたものである。
【００２２】前記エンジン１００は制御システム３００
の信号に応じてエンジンのオンオフを制御するエンジン
制御部１２０を含む。前記発電機２００は永久磁石型発
電機であって、エンジン１００の駆動により３相交流電
力を発生させる。
【００２３】前記制御システム３００は補助動力装置を
制御し、エンジン１００により駆動される発電機２００
から発生された電力がバッテリ６００及び負荷７００に
有効に伝達するようにし、装置のエネルギー効率を最適
化させる。また、制御システム３００はＳＣＲ整流部３
２０と、第１分類回路３４０と、平滑回路３６０と、接
触器３８０と、主制御部４２０と、エンジン定速制御部
４４０と、補助バッテリ４６０と、直流／直流電圧変換
部４８０と、バッテリ充電監視部５２０と、制御状態表
示部５４０と、第２分類回路５６０とを備えたものであ
る。
【００２４】前記ＳＣＲ整流部３２０は発電機２００の
３相交流電力を直流に変換させ、ＳＣＲのスイッチング
制御が可能である。前記第１分類回路３４０は分類抵抗
を通して発電機２００の出力電流を検出する。前記平滑
回路３６０は整流部３２０を通して直流に整流された電
圧波形の多いリップルを含んでいるので、安定した電圧
供給のために経た電圧波形を平滑させる。前記接触器３
８０は補助動力装置の動作に異常がある時、主制御部４
２０から制御信号を受けてバッテリ６００および負荷７
００に供給される電力を断続する。
【００２５】前記主制御部４２０は補助動力装置および
制御システムの各部を制御する。前記エンジン定速制御
部４４０はエンジン１００の回転速度を感知し、主制御
部４２０から制御信号が供給されてエンジン１００の定
速運転を制御する。前記補助バッテリ４６０はエンジン
の点火のために使われるか、または直流／直流変換部４
８０を経て制御システムの各信号処理部の電源として使
われる。
【００２６】前記直流／直流電圧変換部４８０は補助バ
ッテリ４６０の出力電圧を信号処理部用に適宜に変換さ
せる。前記バッテリ充電監視部５２０は、バッテリ６０
０の出力電流および充電状態を点検し、これに対する信
号を主制御部４２０に出力する。前記制御状態表示部５
４０は主制御部４２０から信号が供給され補助動力装置
の制御状態を表示する。前記第２分類回路５６０はバッ
テリ６００の充電電圧および充電電流を検出して主制御
部４２０に供給する。
【００２７】図２は主制御部４２０の構成を示したブロ
ック図であり、図３、図４および図５は主制御部４２０
の各構成部の詳細回路図である。前記主制御部４２０は
第１マイクロコントローラ４３０と、バッテリ充電電圧
感知部４２２と、発電機出力電流感知部４２４と、バッ
テリ充電電流感知部４２６と、ＡＮＤゲート論理回路４
２８と、ＳＣＲゲート駆動部４３２と、矩形波発振器４
３４と、接触器オン／オフ制御駆動部４３６と、燃料残
存量感知部４３８とを備えている。
【００２８】前記第１マイクロコントローラ４３０は主
制御部４２０の各部から信号を受信し、その信号を基準
値と比較する。また、第１マイクロコントローラ４３０
は前記比較結果から各部の状態を判断し、その結果によ
り制御システム３００の各部に制御信号を出力する。特
に、第１マイクロコントローラ４３０は、バッテリ充電
監視部５２０からバッテリ６００（図外）の異常と充電
状態信号を受信し、第２マイクロコントローラ４５０か
らリセット信号を受信し、運転者の操作により制御され
る外部スイッチからエンジン継続オン信号を受信する。
【００２９】図３に示す如く、バッテリ充電電圧感知部
４２２は、バッテリ６００（図外）に入力されるバッテ
リの充電電圧を抵抗Ｒ１とＲ２を通して感知し、これに
対する信号を演算増幅器(ＯＰ ＡＭＰ）ＩＣ１および低
域通過フィルタＩＣ２を通して増幅及び低域通過フィル
タリングし、この信号をホトカプラを含めているＩＣ３
を通して第１マイクロコントローラ４３０に出力する。
前記発電機出力電流感知部４２４は、第１分類回路３４
０を通して検出された発電機の出力電流を感知して演算
増幅器(ＯＰ ＡＭＰ）ＩＣ４を通して信号を増幅し、
増幅された信号を低域通過フィルタＩＣ５でフィルタリ
ングし、この信号をホトカプラＩＣ６を通して第１マイ
クロコントローラ４３０に出力する。
【００３０】図４に示す如く、バッテリ充電電流感知部
４２６は第２分類回路５６０を通して検出されたバッテ
リの出力電流を感知し、演算増幅器(ＯＰ ＡＭＰ）Ｉ
Ｃ７、低域通過フィルタＩＣ８およびホトカプラＩＣ９
を通して増幅および濾波し、この増幅および濾波された
信号を第１マイクロコントローラ４３０に出力する。燃
料残存量感知部４３８は燃料タンク(図示せず）の燃料
の量を感知してＩＣ１０を通して信号を第１マイクロコ
ントローラ４３０に出力する。前記バッテリ充電電圧感
知部４２２、発電機出力電流感知部４２４およびバッテ
リ充電電流感知部４２６で使用されたホトカプラＩＣ
３、ＩＣ６、ＩＣ９は各感知部と第１マイクロコントロ
ーラ４３０との接地を絶縁分離させる。
【００３１】図５に示す如く、前記ＡＮＤゲート論理回
路４２８は発電機出力電流感知部４２２、バッテリ充電
電圧感知部４２４、バッテリ充電電流感知部４２６から
第１マイクロコントローラ４３０に出力された信号によ
り駆動され、前記信号が全てハイ状態の時のみ矩形波発
振器４３４から出力される矩形波がＳＣＲゲート駆動部
４３２のトランジスタＱ１のベース端子に入力されるよ
うにする。
【００３２】前記ＳＣＲゲート駆動部４３２はＡＮＤゲ
ート論理回路４２８を通して入力された矩形波発振器４
３４の出力波形をパルストランスフォーマを通してＳＣ
Ｒ整流部３２０の各整流素子に制御信号を送る。この制
御信号に応じてＳＣＲ整流部３２０の各ＳＣＲのスイッ
チングが制御される。前記パルストランスフォーマは、
第１マイクロコントローラ４３０側とＳＣＲゲート駆動
部４３２を含めた当該ＳＣＲ整流部３２０側との接地を
絶縁分離して、回路および素子を保護する。
【００３３】前記矩形波発振器４３４は、ＳＣＲゲート
駆動部４３２に印加させるための波形を発振してＡＮＤ
ゲート論理回路４２８に出力させる。また、矩形波発振
器４３４はＳＣＲをオンさせるに適した周波数とデュー
ティサイクルの矩形波を発振出力する。
【００３４】前記接触器オン／オフ制御駆動部４３６
は、第１マイクロコントローラ４３０から印加される制
御信号に応じて接触器３８０をオンまたはオフさせる。
すなわち、第１マイクロコントローラ４３０が制御シス
テム３００の各部で受信した信号を判断して補助動力装
置の動作状態に異常がある時、制御信号を接触器オン／
オフ制御駆動部４３６に出力し、当該接触器オン/オフ
制御駆動部４３６はこの信号に応じて接触器３８０をオ
フさせ、バッテリ６００および負荷７００に印加される
電力の供給を断絶させる。一方、補助動力装置の動作異
常などが解決された時、第１マイクロコントローラ４３
０から出力された制御信号が接触器オン／オフ制御駆動
部４３６を制御して、当該接触器３８０をオンさせた
り、あるいは手動操作で接触器４３６をオンさせるよう
にする。
【００３５】図６は制御システム３００のエンジン定速
制御部の構成を示すブロック図であり、図７および図８
はその回路図である。前記エンジン定速制御部４４０は
スロットルバルブ制御駆動部４４２と、配電圧回路４４
４と、発電機相電圧周波数感知部４４６と、周波数／電
圧変換部４４８とを備えている。また、エンジン定速制
御部４４０は、エンジン１００から直接に回転速度信号
を検出する手段と発電機相電圧周波数感知部４４６およ
び周波数／電圧変換部４４８を通して回転速度信号を検
出する手段を切り換えるためのスイッチＳ／Ｗを含む。
【００３６】第２マイクロコントローラ４５０は、エン
ジン定速制御のためにエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
からエンジン速度信号とスロットル位置信号を受信す
る。また、第２マイクロコントローラ４５０はエンジン
制御のため、主制御部４２０の第１マイクロコントロー
ラ４３０からリピート信号とオン信号を受信し、エンジ
ンのオンオフ制御のためにスタータモータリレー(図示
せず）とエンジン電源リレー(図示せず）に信号を供給
する。更に、第２マイクロコントローラ４５０は、エン
ジン１００の回転速度感知手段(図示せず）および発電
機相電圧周波数感知部４４６を通してエンジンの回転速
度を受信し、この回転速度信号を判断してスロットルバ
ルブ制御駆動部４４２に制御信号を出力する。
【００３７】前記エンジンの回転速度を検出および変化
させるための手段として、前記発電機相電圧周波数感知
部４４６の他にホールセンサ、エンコーダおよび分解器
が用いられる。図７に示す如く、前記スロットルバルブ
制御駆動部４４２は、第２マイクロコントローラ４５０
の制御信号に応じてスロットルバルブ（図示せず）を制
御する直流モータ(図示せず）を駆動させる。また、ス
ロットルバルブ制御駆動部４４２はトランジスタでＨー
ブリッジを構成して直流モータを駆動させる。この直流
モータの駆動でスロットルバルブの角度が制御され、こ
れにより、エンジン１００の回転速度が調節される。
【００３８】図８に示す如く、前記配電圧回路４４４は
ＶＣＣ５がＶＣＣ１の二倍になるように動作し、ＶＣＣ
５はＱ２とＱ４のゲート端子に印加され、スロットルバ
ルブ制御駆動部４４２のＨーブリッジ回路のスイッチン
グ動作がなされるようにする。
【００３９】図９は補助バッテリの電圧を各信号処理部
の電源電圧に変換させる直流／直流電圧変換器４８０の
構成を示す回路図である。前記直流／直流電圧変換器４
８０は補助バッテリ４６０（図外）の電圧を第１マイク
ロコントローラ４３０、第２マイクロコントローラ４５
０および各信号処理部の電源に適した電圧に変換する。
前記変換はパルストランスフォーマを使用して電圧に変
換させるので、トランスフォーマの一次側と二次側の接
地が絶縁分離される。また、パルストランスフォーマの
二次側の各電圧出力部は独立的に接地されているので、
いずれか一つの電圧を使用する部分に異常があっても他
の電圧を使用する回路および素子を保護する。
【００４０】前述したような構成を有する本発明の補助
動力装置および制御システムの制御方法、更に詳細な動
作を図１から図９および本発明の制御の流れを示す図１
０から図１２を参照して説明すれば以下の通りである。
【００４１】本発明の補助動力装置の制御動作は、初期
システムの状態を点検する初期点検モード（図１０）
と、発電機の出力およびバッテリの充電状態を制御する
ための発電機制御モード(図１１）と、エンジンを定速
制御するためのエンジン定速制御モード（図１２）を含
む。
【００４２】図１０に示した通り、初期点検モードは以
下の通りである。まず、バッテリ充電監視部５２０と、
負荷である走行駆動モータ７００および制御システム３
００をオンさせる（Ｓ１）。前述したように制御システ
ム３００および負荷７００がオンされれば、補助動力装
置の制御システムの初期システム点検が始まる。前記制
御システム３００は、発電機２００の電圧および電流が
正常範囲内にあるかを、第１分類回路３４０および主制
御部４２０の発電機出力電流感知部４２２を通して感知
する。主制御部４２０の第１マイクロコントローラ４３
０は、感知された電圧および電流が正常範囲内にないと
判断すると制御状態表示部５４０に信号を出力して制御
状態表示部５４０のシステムチェックランプとＺＥＶ(Z
ero Emission Vehicle)ランプを点灯させ、システム
が安定するまで次の段階に進まない（Ｓ２）。
【００４３】前記制御システム３００は、システム安定
判別段階においてシステムが安定したと判断すると燃料
点検を始める。制御システム３００の主制御部４２０の
第１マイクロコントローラ４３０は、燃料点検モードで
燃料残存量感知部４３８を通して感知された燃料残存量
が設定された設定下限値を超えるかを判断して、下限値
より少ないと判断すると制御状態表示部５４０のシステ
ムチェックランプとＺＥＶランプを点灯させ、燃料残存
量が設定下限値より多いと判断すると次の段階に進む
（Ｓ３）。
【００４４】前記制御システム３００は、バッテリ６０
０の充電状態を点検して充電状態が設定された条件を満
たさなければＺＥＶランプを点灯させて、充電状態が設
定条件を満たすまで次の段階に進まない（Ｓ４）。
【００４５】前述したように初期システム点検が完了さ
れれば、ＨＥＶランプが点灯され（Ｓ５）、発電機制御
モードとエンジン定速制御モードが同時に始まる。前記
発電機制御モードにおいては、第１マイクロコントロー
ラ４３０により発電機出力電圧および電流、そしてバッ
テリ６００の充電状態などが制御されることによりシス
テムの保護機能が行われる。
【００４６】図１１に示す如く発電機制御モードは、前
記初期点検モードが完了された後、主制御部４２０の第
１マイクロコントローラ４３０が発電機電圧および電
流、バッテリの充電状態、そして発電機の固定子温度に
よる信号を受信することにより始まる（Ｓ６）。
【００４７】前記制御システム３００の主制御器４２０
は、前記初期システム点検が完了された後、整流部３２
０のゲート端子を制御することにより、発電機２００の
出力電圧の調整を行う。図２〜図５を参照して電圧調整
が行われる動作および過程を具体的に説明すれば以下の
通りである。
【００４８】発電機２００の出力電圧がバッテリ充電電
圧感知部４２４の抵抗Ｒ１およびＲ２を用いた電圧分配
方式で感知され、ＩＣ１とＩＣ２を通して増幅および低
域通過フィルタリングされる。ＩＣ３はホトカプラを用
いてバッテリ充電電圧感知部４２４と第１マイクロコン
トローラ４３０との間を絶縁接地させながらアナログ信
号を第１マイクロコントローラのアナログーディジタル
コンバータの入力側に伝達する。第１マイクロコントロ
ーラ４３０は受信されたアナログ入力を予め設定してお
いた基準値と比較して出力ポートを通してハイまたはロ
ー出力することにより、矩形波発振器４３４の入力と共
にＡＮＤゲート論理回路４２８を通過させる。ＳＣＲゲ
ート駆動部４３２のトランジスタＱ１はＡＮＤゲート論
理回路４２８の出力によりスイッチング状態が決定さ
れ、これによりパルストランスフォーマを通してＳＣＲ
カソード端子とゲート端子に対するパルスの印加の有無
が決定される。ＳＣＲはゲート端子に適当な大きさの電
圧、電流と時間幅（デューティサイクル）のみ提供され
ればターンオンされる。前記ゲート端子にパルスが印加
され、ＳＣＲが導通されれば発電出力がバッテリ６００
に伝達されるので、バッテリパックの電圧が上昇され、
ゲート端子にパルスが印加されなければバッテリ６００
の電圧が下降される。このような過程を経て出力電圧の
調整が行われる。
【００４９】前記ＳＣＲゲート駆動部４３２のパルスト
ランスフォーマは、制御部と整流素子の接地を分離さ
せ、整流素子ＳＣＲを制御させるために使用されてい
る。また、矩形波発振器４３４の周波数は常にＳＣＲを
導通させうる同一な周波数に選定され、デューティサイ
クルはＳＣＲが導通可能な最小幅に選定される。
【００５０】ここで、第１マイクロコントローラ４３０
はバッテリパックが正常動作状態にあるか（Ｓ７）、ま
たは設定された正常動作電圧範囲にあるかチェックする
（Ｓ８、Ｓ９）。チェックの結果、バッテリパックが不
正常動作をしたり不正常動作の電圧範囲にあれば、制御
状態表示部５４０のシステムチェックランプを点灯させ
（Ｓ１３）、第２マイクロコントローラ４５０にリピー
ト信号を伝送してエンジン回転数を減らす（Ｓ１２）。
段階Ｓ１２の後、低い回転数でシステムが正常に動作す
れば前記Ｓ６に復帰し、依然として不正常動作なら第２
マイクロコントローラ４５０に信号を伝送して（Ｓ１
８）、エンジンをオフさせる（Ｓ１９）。
【００５１】また、第１マイクロコントローラ４３０
は、発電機２００の出力電流および当該発電機２００の
固定子温度が設定範囲内にあるかを点検して（Ｓ１０、
Ｓ１１）、点検結果が正常なら段階Ｓ１４に進み、点検
結果が不正常なら前述したＳ１２およびＳ１８、Ｓ１９
を行う。
【００５２】前記段階Ｓ７ーＳ１１の後、Ｓ１２、Ｓ１
８を行いつつ第１マイクロコントローラ４３０が整流部
３２０のゲート端子を制御することによりバッテリ６０
０の充電電流制限、発電機２００の出力電流制限機能を
行う（Ｓ１４）。
【００５３】前記段階Ｓ１４の後、エンジン継続モード
であるかを第１マイクロコントローラ４３０は点検し
て、エンジン継続モードならＳ１７の燃料点検を行い、
エンジン継続モードでなければＳ１６のバッテリ充電状
態を点検する（Ｓ１５）。
【００５４】前記段階Ｓ１５の後、第１マイクロコント
ローラ４３０は、バッテリ６００の充電状態をチェック
して充電状態が上限値より大きければ、第２マイクロコ
ントローラ４５０に信号を伝送してエンジンをオフさせ
る（Ｓ１６、Ｓ１９）。一方、手動操作により制御シス
テムがエンジン継続モードなら、第１マイクロコントロ
ーラ４３０は充電状態を問わずにエンジン１００を継続
オンさせ、制御状態表示部５４０のエンジン継続オンラ
ンプを点灯させる（Ｓ１５）。
【００５５】前記段階Ｓ１５において第１マイクロコン
トローラ４３０は、システムがエンジン継続モードなら
燃料残存量感知部４３８を通して検出された燃料量をチ
ェックし、燃料量が下限値より小さい時は第２マイクロ
コントローラ４５０に信号を伝送してエンジンをオフさ
せ（Ｓ１７、Ｓ１９）、制御状態表示部のシステムチェ
ックランプを点灯させる（Ｓ２０）。
【００５６】図１２に示すごとくエンジン定速制御モー
ドは、発電機制御モードと同時に接触器３８０とエンジ
ン１００およびエンジン制御ユニット１２０がオンされ
つつ開始される（Ｓ２１）。前記段階Ｓ６ーＳ２０の発
電機制御モードが行われながら、エンジン１００がソフ
トスタートする（Ｓ２２）。第２マイクロコントローラ
４５０はＳ２２の後、エンジン１００の回転速度を発電
機相電圧周波数感知部４４６を通して検出し、周波数／
電圧変換器４４８を通して変換されたエンジンの速度信
号を受信して基準値と比較する（Ｓ２３）。比較の結
果、エンジンのエンジン速度が基準値より小さければＳ
２２に復帰し、基準値より大きければエンジンの定速制
御を行う（Ｓ２４）。前記エンジン定速制御はスロット
ルバルブの制御を通してなされる。
【００５７】すなわち、前記第２マイクロコントローラ
４５０が第１マイクロコントローラ４３０からオフ信号
を受ければ、エンジンをアイドリング速度までソフトス
トップさせ（Ｓ２５、Ｓ２７、Ｓ２８）、第１マイクロ
コントローラ４３０をリセットさせて接触器３８０、エ
ンジン制御ユニット１２０をオフさせることによりエン
ジン１００をオフさせる（Ｓ３３）。
【００５８】前記第２マイクロコントローラ４５０は、
第１マイクロコントローラ４３０からリピート信号を受
ければエンジンをアイドリングまでソフトストップさ
せ、所定の遅延時間を与える（Ｓ２５、Ｓ２６、Ｓ２
９、Ｓ３０、Ｓ３１）。この遅延時間中、システムが正
常状態に還元されればエンジン１００をソフトスタート
させてＳ２２に復帰し、正常状態に還元されなければ第
１マイクロコントローラ４２０をリセットさせて、接触
器３８０およびエンジン１００をオフさせる（Ｓ３２、
Ｓ３３）。前記リピート信号が繰り返し続ける場合、や
はり、第１マイクロコントローラ４３０をリセットさせ
て接触器３８０およびエンジン１００をオフさせる。
【００５９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による制御シ
ステムは、発電機２００の出力電圧を調整して過電圧お
よび低電圧状態を防ぎ、発電機の出力電流をクランピン
グして過電流防止機能を行い、かつバッテリ６００の過
充電電流をクランピングできる。エンジンのソフトスタ
ートおよびソフトストップが可能であり、時間調節も可
能であり、定速制御時発電機相電圧周波数を感知して制
御することにより効率よく制御がされるようにする。ま
た、燃料残存量をチェックして燃料残存量が基準値に足
りない時はエンジンをオンさせないことにより、エンジ
ンを保護できる。発電機のステータ温度をチェックし
て、過温による発電機永久磁石の減磁現象を防止するこ
とにより、発電機および全体システムの効率を高められ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合電気自動車用補助動力装置の
制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による制御システムの主制御部の構成を
示すブロック図である。
【図３】本発明による制御システムの主制御部の構成部
に対する詳細回路図である。
【図４】本発明による制御システムの主制御部の構成部
に対する詳細回路図である。
【図５】本発明による制御システムの主制御部の構成部
に対する詳細回路図である。
【図６】本発明による制御システムのエンジン定速制御
部の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明による制御システムのエンジン定速制御
部の構成部のスロットルバルブ制御駆動部および配電圧
回路に対する詳細回路図である。
【図８】本発明による制御システムのエンジン定速制御
部の構成部のスロットルバルブ制御駆動部および配電圧
回路に対する詳細回路図である。
【図９】本発明による制御システムの直流／直流変換器
の回路図である。
【図１０】本発明による補助動力装置の制御の流れを示
すフローチャートである。
【図１１】本発明による補助動力装置の制御の流れを示
すフローチャートである。
【図１２】本発明による補助動力装置の制御の流れを示
すフローチャートである。
【図１３】従来の複合電気自動車用補助動力装置の制御
システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００ エンジン １２０ エンジン制御部 ２００ 発電機 ３００ 制御システム ３２０ ＳＣＲ整流部 ３４０ 第１分類回路 ３６０ 平滑回路 ３８０ 接触器 ４２０ 主制御部 ４６０ 補助バッテリ ４８０ 直流／直流電圧変換部 ５２０ バッテリ充電監視部 ５４０ 制御状態表示部 ５６０ 第２分類回路 ６００ バッテリ ７００ 負荷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３２０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３２０Ｄ Ｆ０２Ｎ 11/04 Ｆ０２Ｎ 11/04 Ｄ Ｈ０２Ｊ 7/14 Ｈ０２Ｊ 7/14 Ｃ

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンと、前記エンジンを駆動させる
    電力を供給する発電機と、前記発電機の出力電力を充電
    するバッテリと、前記発電機の出力電力と当該発電機に
    より駆動される負荷を含む複合電気自動車用補助動力装
    置の制御システムにおいて、 前記発電機から出力される３相交流電力を直流電力に変
    換させる整流部と、 前記整流部から整流された発電機の出力波形を平滑させ
    る平滑回路部と、 前記平滑回路部と前記バッテリおよび負荷との間に介し
    て当該バッテリおよび当該負荷に供給される電力を断続
    する接触器と、 前記エンジンおよび発電機を含めた補助動力装置を制御
    する制御システムの各部から入力された信号を判断して
    当該各部に制御信号を伝送して当該補助動力装置および
    当該制御システムの各部を制御する主制御部と、 前記エンジンからスロットル位置信号とエンジンの回転
    速度信号を検出してエンジン定速制御を行い、前記主制
    御部の信号交信によりエンジンの回転速度およびエンジ
    ンのオンオフを制御するエンジン定速制御部と、 を備えたことを特徴とする複合電気自動車用補助動力装
    置の制御システム。
  2. 【請求項２】 前記主制御部は発電機出力電流感知部
    と、バッテリ充電電圧感知部と、バッテリ充電電流感知
    部および第１マイクロコントローラと、前記発電機出力
    電流感知部と前記バッテリ充電電圧感知部と前記バッテ
    リ充電電流感知部との出力信号を前記第１マイクロコン
    トローラが判断して供給する制御信号に応じて駆動させ
    るＡＮＤゲート論理回路と、前記ＡＮＤゲート論理回路
    の出力により駆動されるＳＣＲゲート駆動部と、前記Ｓ
    ＣＲゲート駆動部を駆動させる矩形波を前記ＡＮＤゲー
    ト論理回路に出力させる矩形波発振器と、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載の複合電気自
    動車用補助動力装置の制御システム。
  3. 【請求項３】 前記主制御部は燃料の量を感知して信号
    変換し、当該変換された信号を前記第１マイクロコント
    ローラに出力する燃料残存量感知部をさらに備えたこと
    を特徴とする請求項２に記載の複合電気自動車用補助動
    力装置の制御システム。
  4. 【請求項４】 前記主制御部は前記第１マイクロコント
    ローラの制御信号に応じて前記接触器をオンオフさせる
    接触器オン／オフ制御駆動部をさらに備えたことを特徴
    とする請求項２に記載の複合電気自動車用補助動力装置
    の制御システム。
  5. 【請求項５】 前記ＡＮＤゲート論理回路は前記第１マ
    イクロコントローラで判断して出力される発電機出力電
    流信号、バッテリ充電電圧信号、バッテリ充電電流信号
    が全てハイの時のみ前記矩形波発振器から出力される矩
    形波が前記ＳＣＲゲート駆動部に入力させることを特徴
    とする請求項２に記載の複合電気自動車用補助動力装置
    の制御システム。
  6. 【請求項６】 前記ＳＣＲゲート駆動部は前記整流部と
    前記主制御部の接地を絶縁分離させるようにパルストラ
    ンスフォーマを備えたことを特徴とする請求項２に記載
    の複合電気自動車用補助動力装置の制御システム。
  7. 【請求項７】 前記発電機出力電流制御部、前記バッテ
    リ充電電圧感知部および前記バッテリ充電電流感知部の
    接地は前記第１マイクロコントローラの接地と絶縁分離
    させる接地絶縁分離手段をさらに備えたことを特徴とす
    る請求項２に記載の複合電気自動車用補助動力装置の制
    御システム。
  8. 【請求項８】 前記接地絶縁分離手段はホトカプラであ
    ることを特徴とする請求項７に記載の複合電気自動車用
    補助動力装置の制御システム。
  9. 【請求項９】 前記エンジン定速制御部は、エンジンの
    定速制御のためにスロットルバルブを駆動させる直流モ
    ータを制御するスロットルバルブ駆動制御部と、前記ス
    ロットルバルブ駆動制御部のスイッチング動作のための
    配電圧回路とを備えたことを特徴とする請求項１に記載
    の複合電気自動車用補助動力装置の制御システム。
  10. 【請求項１０】 前記エンジン定速制御部はエンジンの
    回転速度を感知する発電機相電圧周波数感知部と、前記
    感知されたエンジンの回転速度に関する周波数信号を電
    圧信号に変換する周波数／電圧変換部とをさらに備えた
    ことを特徴とする請求項９に記載の複合電気自動車用補
    助動力装置の制御システム。
  11. 【請求項１１】 前記エンジンと、前記第１および第２
    マイクロプロセッサと信号処理部の電源として使われる
    補助バッテリとをさらに備えたことを特徴とする請求項
    １に記載の複合電気自動車用補助動力装置の制御システ
    ム。
  12. 【請求項１２】 前記補助バッテリの電圧を第１マイク
    ロプロセッサ、第２マイクロプロセッサおよび信号処理
    部に必要な電圧に変換する直流／直流電圧変換部をさら
    に備えたことを特徴とする請求項１に記載の複合電気自
    動車用補助動力装置の制御システム。
  13. 【請求項１３】 前記バッテリの充電状態をチェック
    し、当該バッテリの正常動作を判別するバッテリ充電監
    視部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の
    複合電気自動車用補助動力装置の制御システム。
  14. 【請求項１４】 前記バッテリ充電監視部からバッテリ
    充電状態を感知し、前記バッテリの充電状態により前記
    エンジンをオンオフ制御して、当該エンジンをオンに設
    定し続け、バッテリの充電状態にかかわらず当該エンジ
    ンを続けてオンさせうるように制御することを特徴とす
    る請求項１３に記載の複合電気自動車用補助動力装置の
    制御システム。
  15. 【請求項１５】 前記主制御部の制御信号に応じて全体
    システムの動作および制御状態をユーザーが認知できる
    ように制御状態を表示する制御状態表示部をさらに備え
    たことを特徴とする請求項１に記載の複合電気自動車用
    補助動力装置の制御システム。
  16. 【請求項１６】 前記整流部から出力される電流を検出
    して当該検出された電流に関する信号を前記主制御部に
    出力し、当該整流部を通過して前記発電機の出力電力は
    前記平滑回路を経て前記負荷側に送信し続けるようにす
    る第１分類回路をさらに備えたことを特徴とする請求項
    １に記載の複合電気自動車用補助動力装置の制御システ
    ム。
  17. 【請求項１７】 前記接触器を通過した電流を前記バッ
    テリに充電させ、当該バッテリに充電される電流の量を
    検出して前記主制御部に出力する第２分類回路をさらに
    備えたことを特徴とする請求項１に記載の複合電気自動
    車用補助動力装置の制御システム。
  18. 【請求項１８】 感知された前記バッテリの電圧を認識
    した前記主制御部が前記整流部を制御して電圧を調整す
    ることにより当該バッテリの過電圧を防止し、前記発電
    機の出力電流をクランピングすることにより過電流が前
    記負荷に印加されることを防ぎ、かつ当該バッテリに充
    電される電流をクランピングすることにより当該バッテ
    リに過電流が充電されることを防ぐことを特徴とする請
    求項１に記載の複合電気自動車用補助動力装置の制御シ
    ステム。
  19. 【請求項１９】 前記エンジン定速制御部が前記エンジ
    ンからスロットル位置信号と当該エンジンの回転速度信
    号を入力して当該エンジンの定速制御を行い、前記主制
    御部と交信して当該エンジンの回転速度と当該エンジン
    のオンオフを制御し、当該エンジンがソフトスタートま
    たは停止されるように制御することを特徴とする請求項
    １に記載の複合電気自動車用補助動力装置の制御システ
    ム。
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