JP2000110602A - ハイブリッド自動車 - Google Patents
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Abstract
に行ない、部品コストも低減する。 【解決手段】メインバッテリ3のバッテリ上がり時に
は、先ず他車両のバッテリ等の外部電源18に外部接続
端子16を接続させ、外部接続端子16を介して外部電
源18から電力を供給してサブバッテリ17を充電す
る。そして、サブバッテリ16が発電機4を駆動するの
に十分に充電されると、サブバッテリ17から発電機4
に電力が供給されて、発電機4がエンジン1をクランキ
ングする。
Description
車に関する。
ン車等に搭載されるエンジン始動用モータ(セルモー
タ)が搭載されておらず、その代わりに発電機を駆動し
てエンジンを始動させている。この発電機(メイン発電
機)はエンジンにより駆動されて駆動用モータを駆動す
るためのバッテリ(メインバッテリ)を充電する。
きな電力を供給するため構造上数ヶ月程度放置すると蓄
電量が低下しやすいという特徴を持つ。一方でハイブリ
ッド自動車では特に走行時にエンジンを瞬時に始動させ
る必要があるので、エンジン始動のためには大きなトル
クが必要となり、従ってメインバッテリに大きな電力を
供給する必要がある。このため、従来では瞬時に大きな
トルクを発生できるメイン発電機を駆動することにより
エンジンを始動させている。また、メインバッテリの蓄
電量が少なくメイン発電機がエンジンをクランキングで
きない状況を防止するために、トランクルーム等にエン
ジン始動用のサブバッテリとこのサブバッテリを充電す
るためのサブ発電機を設け、このサブ発電機で所定時間
サブバッテリを充電し、サブバッテリの電力でメイン発
電機を駆動させてエンジンを始動できるようになってい
る。
では、サブバッテリがサブ発電機により充電されるまで
約10分ほど待つ必要があるのでドライバが煩わしさを
感じる。また、別途サブバッテリやサブ発電機が必要な
ためコストが高くなるという問題がある。
の目的は、バッテリの蓄電量が少なく発電機を駆動でき
ない場合でも、バッテリの充電が完了するまで待つこと
なくエンジンを短時間で始動でき、部品コストも低減で
きるハイブリッド自動車を提供することである。
を達成するために、本発明のハイブリッド自動車は、以
下の構成を備える。即ち、バッテリの電力により駆動力
を発生する駆動用モータと内燃機関により駆動力を発生
するエンジンを併用して走行するハブリッド自動車にお
いて、前記エンジンにより駆動されてバッテリを充電す
る第1充電手段と、外部から電力供給を受けるために車
両に設けられた接続端子からバッテリを充電する第2充
電手段とを具備する。
駆動力を発生する駆動用モータと内燃機関により駆動力
を発生するエンジンを併用して走行するハブリッド自動
車において、前記エンジンにより駆動される発電機によ
りエンジンを始動する第1始動手段と、外部から電力供
給を受けるために車両に設けられた接続端子からの電力
により駆動される発電機によりエンジンを始動する第2
始動手段とを具備する。
部から供給される電圧を所定電圧に昇圧する昇圧回路を
介してバッテリを充電する。
部から供給される電圧を所定電圧に昇圧する昇圧回路を
介して発電機を駆動する。
記発電機の駆動専用バッテリが設けられ、該バッテリを
充電する。
が軽減される方向にエンジン制御を補正する。
て、前記発電機には前記第1始動手段と第2始動手段と
を合せた電力が供給される。
ンルーム内に配設され、外部への露出を禁止するカバー
により保護されている。
発電機若しくは駆動専用バッテリへ一方向に電流を流す
逆流防止回路を更に備える。
ば、外部から電力供給を受けるために車両に設けられた
接続端子からバッテリを充電するので、バッテリの蓄電
量が少なく発電機を駆動できない場合でもエンジンを確
実に始動でき、部品コストも低減できる。
給を受けるために車両に設けられた接続端子からの電力
により駆動される発電機によりエンジンを始動するの
で、バッテリの蓄電量が少なく発電機を駆動できない場
合でも、バッテリの充電が完了するまで待つことなくエ
ンジンを短時間で始動でき、部品コストも低減できる。
外部から供給される電圧を所定電圧に昇圧する昇圧回路
を介してバッテリを充電することにより、大きな電圧を
供給してバッテリの充電を急速に行ない、エンジンを始
動しやすくする。
外部から供給される電圧を所定電圧に昇圧する昇圧回路
を介して発電機を駆動することにより、外部電源電圧を
バッテリの充電に必要な電圧に変圧して充電できる。
発電機の駆動専用バッテリが設けられ、このバッテリを
充電することにより、小型で急速な充電が可能となる。
の負荷が軽減される方向にエンジン制御を補正すること
により、エンジンの始動性を高めることができる。
において、発電機には第1始動手段と第2始動手段とを
合せた電力が供給されることにより、僅かでも供給電力
量を大きくしてエンジンを始動しやすくできる。
ジンルーム内に配設され、外部への露出を禁止するカバ
ーにより保護されていることにより、感電等を防止でき
る。
電機若しくは駆動専用バッテリへ一方向に電流を流す逆
流防止回路を更に備えることにより、メインバッテリ等
から外部電源への電流の逆流を防止して、バッテリの放
電等を抑えることができる。
いて添付図面を参照して詳細に説明する。[ハイブリッ
ド自動車の機械的構成]図1は、本実施形態のハイブリ
ッド自動車の機械的構成を示すブロック図である。
ッド自動車は、駆動力を発生するためのパワーユニット
として、メインメインバッテリ3から供給される電力に
より駆動される走行用走行用モータ2とガソリン等の液
体燃料の爆発力により駆動されるエンジン1とを併用し
て走行し、後述する車両の走行状態に応じて、走行用走
行用モータ2のみによる走行、エンジンのみによる走
行、或いは走行用走行用モータ2とエンジン1の双方に
よる走行とが実現される。
クラッチ6の締結により自動変速機7に駆動力を伝達す
る。自動変速機7は、エンジン1から入力された駆動力
を走行状態に応じて(或いは運転者の操作により)所定
のトルク及び回転数に変換して、ギヤトレイン11及び
差動機構8を介して駆動輪9、10に伝達する。また、
エンジン1はメインバッテリ3を充電するために発電機
4を駆動する。
から供給される電力により駆動され、ギアトレイン11
を介して駆動輪9、10に駆動力を伝達する。
弁タイミングを遅延させるタイプのものが搭載され、走
行用走行用モータ2は例えば最大出力20KWのIPM同
期式モータが使用され、発電機4は例えば最大出力10
KWのものが使用され、メインバッテリ3は例えば最大出
力30KWのニッケル水素電池が搭載される。
RAM、インターフェース回路及びインバータ回路等か
らなり、エンジン1の点火時期や燃料噴射量等をコント
ロールすると共に、走行用モータ2の出力トルクや回転
数等をエンジン1のトルク変動や自動変速機7の変速シ
ョックを吸収するようにコントロールする。また、統括
制御ECU100は、エンジン1の作動時に発電機4に
て発電された電力を、走行用モータ2に供給したり、バ
ッテリに充電させるように制御する。更に、統括制御E
CU100は、空調制御ECU200から空調装置50
の作動信号及び停止信号を受け取り、後述するようにメ
インバッテリ3の電力や走行用モータ2から回収した電
力をインバータ12で所定電圧(例えば、100V)に
整えた後にコンプレッサ用モータ51や補機類用モータ
61に供給する。
スイッチ42がオンされると空調装置50の作動信号を
統括制御ECU100に出力すると共に、設定温度を維
持するように空調装置50及びコンプレッサ用モータ5
1を制御する。また、空調制御ECU200は、乗員に
より空調スイッチ42がオフされると空調装置50の停
止信号を統括制御ECU100に出力すると共に、空調
装置50及びコンプレッサ用モータ51の制御を停止す
る。
にメインバッテリ3から電力が供給されてエンジンをク
ランキングさせる。
12Vを24Vの電圧に昇圧する昇圧回路15を介して
外部接続端子16が接続されている。この外部接続端子
16は、例えばガソリン車等の他、ハイブリッド自動車
や電気自動車等のような他車両の12Vバッテリに接続
できるようになっている。そして、外部接続端子16は
エンジンルーム内に配設され、感電などを防止するため
に外部への露出を禁止するカバー16aにより保護され
ている。統括制御ECU100と昇圧回路15との間に
は、外部接続端子16から統括制御ECU100へ一方
向に電流を流す逆流防止回路14が設けられている。こ
れにより、メインバッテリ等から外部電源への電流の逆
流を防止して、バッテリの放電等を抑えることができ
る。尚、他のハイブリッド自動車に電力を供給するため
に、メインバッテリ3から外部接続端子16へも電流が
流れるように双方向の流れを可能としてもよい。また、
カバー若しくは逆流防止回路のいずれかを設けてもよ
い。
接続端子16を介して外部車両等から電力供給を受けて
充電されるサブバッテリ17が接続される。サブバッテ
リ16は、メインバッテリ3より小型でメインバッテリ
3の蓄電量が少なくエンジンが始動できない時に発電機
4を駆動する。これにより、小型のサブバッテリを充電
するので急速な充電が可能となる。尚、エンジン始動時
においては、発電機4にはメインバッテリ3とサブバッ
テリ17とを加えた電力を供給してもよいし、サブバッ
テリ17を搭載せずに外部接続端子16から発電機4に
直接電力を供給してもよい。
おけるエンジン、発電機、走行用モータ及びバッテリの
制御について説明する。尚、表1において「力行」とは
駆動トルクを出力している状態を意味する。
は、エンジン1、発電機4、走行用モータ2は停止され
る。但し、エンジンは冷間時とバッテリ蓄電量低下時に
運転され、発電機4はエンジン運転中は発電するために
駆動されてバッテリ3を充電する。 [緩発進時]表1に示すように、緩発進時では、エンジ
ン1、発電機4は停止され、走行用モータ2が駆動トル
クを出力する。 [急発進時]表1に示すように、急発進時では、発電機
4と走行用モータ2が駆動トルクを出力し、エンジン1
は始動後高出力で運転される。バッテリ3は発電機4と
走行用モータ2とに放電する。 [エンジン始動時]表1に示すように、エンジン始動時
では、発電機4がエンジン1をクランキングするために
駆動トルクを出力してエンジン1が起動される。バッテ
リ3は発電機4に放電する。 [定常低負荷走行時]表1に示すように、定常低負荷走
行時では、エンジン1、発電機4は停止され、走行用モ
ータ2が駆動トルクを出力する。バッテリ3は走行用モ
ータ2に放電する。但し、エンジン1は冷間時とバッテ
リ蓄電量低下時に運転され、発電機4はエンジン運転中
は発電するために駆動されてバッテリ3を充電する。 [定常中負荷走行時]表1に示すように、定常中負荷走
行時では、走行用モータ2は無出力とされ、エンジン1
は高効率領域で運転され、バッテリ3は走行用モータ2
には放電せず、発電機4はバッテリ3を充電する。 [定常高負荷走行時]表1に示すように、定常高負荷走
行時では、エンジン1は高出力運転され、発電機4と走
行用モータ2が駆動トルクを出力する。バッテリ3は発
電機4と走行用モータ2に放電する。但し、発電機4は
バッテリ蓄電量低下時はバッテリ3を充電する。 [急加速時]表1に示すように、急加速時では、エンジ
ン1は高出力運転され、発電機4と走行用モータ2が走
行のために駆動トルクを出力する。バッテリ3は発電機
4と走行用モータ2に放電する。 [減速時(回生制動時)]表1に示すように、減速時で
は、エンジン1及び発電機4は停止され、走行用モータ
2は発電機として電力を回生してバッテリ3を充電す
る。
イブリッド自動車の走行状態に応じた駆動力の伝達形態
について説明する。 [発進&低速走行時]図2に示すように、発進及び低速
走行時には、エンジン&モータ制御ECU100は走行
用モータ2のみを駆動させ、この走行用モータ2による
駆動力をギアトレイン11を介して駆動輪9、10に伝
達する。また、発進後の低速走行時も走行用モータ2に
よる走行となる。 [加速時]図3に示すように、加速時には、エンジン&
モータ制御ECU100はエンジン1と走行用モータ2
の双方を駆動させ、エンジン1と走行用モータ2による
駆動力を併せて駆動輪9、10に伝達する。 [定常走行時]図4に示すように、定常走行時には、エ
ンジン&モータ制御ECU100は、エンジン1のみを
駆動させ、エンジン1からギアトレイン11を介して駆
動輪9、10に駆動力を伝達する。定常走行時とは、エ
ンジン回転数が2000〜3000rpm程度の最も高
燃費となる領域での走行である。 [減速時]図5に示すように、減速時には、クラッチ6
を解放して、駆動輪9、10の駆動力がギアトレイン1
1を介して走行用モータ2に回生され、走行用モータ2
が駆動源となってメインバッテリ3が充電される。 [定常走行時&充電時]図6に示すように、定常走行&
充電時には、クラッチ6を締結して、エンジン1からギ
アトレイン11を介して駆動輪9、10に駆動力が伝達
されると共に、エンジン1は発電機4を駆動してメイン
バッテリ3を充電する。 [充電時]図7に示すように、充電時には、クラッチ6
を解放してエンジン1から自動変速機7に駆動力が伝達
されないようにし、エンジン1は発電機4を駆動してメ
インバッテリ3を充電する。
始動時の駆動力の伝達形態について説明する。 [通常時]図8に示すように、通常時、即ちメインバッ
テリ3が発電機4を駆動するのに十分な蓄電量を有する
時には、統括制御ECU100はメインバッテリ3から
発電機4へ電力を供給し、発電機4がエンジン1をクラ
ンキングする。 [メインバッテリの蓄電量が少ない時]図9に示すよう
に、メインバッテリ3が発電機4を駆動するのに十分な
蓄電量を有さない時(バッテリ上がり時)には、先ず他
車両のバッテリ等の外部電源18に外部接続端子16を
接続させ、統括制御ECU100は、外部接続端子16
を介して外部電源18から電力を供給してサブバッテリ
17を充電する。そして、サブバッテリ16が発電機4
を駆動するのに十分に充電されると、サブバッテリ17
から発電機4に電力が供給されて、発電機4がエンジン
1をクランキングする。
動でその電力をほとんど放電してしまうが、充電したが
不使用だった時等の何らかの理由でサブバッテリ17の
蓄電量が十分なときには(サブバッテリ17は1回のエ
ンジン始動で)、外部電源に接続せずに直接サブバッテ
リ17から発電機4に電力が供給される。
バッテリ3に残された僅かな電力ととサブバッテリ17
の電力とを加えて発電機4に供給してもよい。これによ
り、僅かでも供給電力量を大きくしてエンジンを始動し
やすくできる。 [回生始動モード]図10に示すように、エンジンを始
動させるための他の方法として、メインバッテリ3に残
された僅かな電力で走行用モータ2を駆動して車両を走
行させ、所定車速以上になったところでブレーキ回生を
行ない、この回生された電力を発電機4に供給すること
により発電機4を駆動してエンジン1をクランキングさ
せることもできる。 [ハイブリッド自動車の電気的構成]図11は、本実施
形態のハイブリッド電気自動車の電気的構成を示すブロ
ック図である。
0には、車速を検出する車速センサ101からの信号、
エンジン1の回転数を検出するエンジン回転数センサ1
02からの信号、エンジン1に供給される電圧センサ1
03からの信号、エンジン1のスロットルバルブの開度
を検出するスロットル開度センサ104からの信号、ガ
ソリン残量センサ105からの信号、メインバッテリ3
の蓄電残量を検出する蓄電残量センサ106からの信
号、セレクトレバーによるシフトレンジを検出するシフ
トレンジセンサ107からの信号、運転者によるアクセ
ルペダルの踏込量を検出するためのペダル踏込量センサ
108からの信号、その他センサ109として、自動変
速機4の作動油温度を検出する油温センサからの信号等
を入力してエンジン1に対して点火時期や燃料噴射量の
制御等を行うと共に、走行用モータ2への電力供給量の
制御等を行う。また、統括制御ECU100は、上記各
種センサ信号から車両の運転状態に関するデータ、車
速、エンジン回転数、電圧、ガソリン残量、バッテリの
蓄電残量、シフトレンジ、電力供給系統等をLCD等の
表示部13を介して表示させる。 [エンジン始動時の制御]次に、本実施形態のハイブリ
ッド自動車のエンジン始動時の統括制御ECUの動作つ
いて説明する。
統括制御ECU及び空調制御ECUの動作を示すフロー
チャートである。
統括制御ECU100は、イグニッションスイッチがオ
ンされたか否か判定する。ステップS2でイグニッショ
ンスイッチがオンされたならば(ステップS2でYE
S)、ステップS4でメインバッテリ3の蓄電量が所定
値以上、即ちメインバッテリ3が発電機4を駆動するの
に十分な蓄電量を有するか否かを判定する。ステップS
4で蓄電量が十分な場合(ステップS4でYES)、ス
テップS5で通常時のエンジン始動を行う。
合(ステップS4でNO)、ステップS6で、メインバ
ッテリ3の蓄電量が不十分でエンジンが始動できないこ
とを乗員にメッセージやランプ等で表示する。
が軽減される方向、例えば点火時期を遅延させたり、オ
ーバーラップを停止させたり、圧縮比を低減させたりし
てエンジン制御内容を補正する。これにより、エンジン
始動時の騒音や振動の低減よりもエンジン始動を優先さ
せ、始動性を高めることができる。ステップS10で
は、外部接続端子16に接続されたか否かを判定する。
ステップS10で外部接続端子16に接続されたならば
(ステップS10でYES)、ステップS12でサブバ
ッテリ17を充電する。尚、このサブバッテリ17は数
秒から数分で充電できるものを使用しているが、メイン
バッテリ3の蓄電量が少ない時でもエンジン始動時や走
行中にサブバッテリ17を常時充電させるようにしても
よい。
蓄電量が所定値以上、即ちサブバッテリ17が発電機4
を駆動するのに十分な蓄電量まで充電されたか否かを判
定する。ステップS14で蓄電量が十分な場合(ステッ
プS14でYES)、ステップS16でエンジン始動が
可能であることを乗員にメッセージやランプ等で表示す
る。
場合(ステップS14でNO)、ステップS18で図1
0で説明した回生始動モードに移行して、回生始動モー
ドによりエンジンを始動させる、即ち車両が走行するこ
とを乗員にメッセージやランプ等で表示する。
を図9で説明した外部電源に接続せずに直接サブバッテ
リ17から発電機4に電力を供給させる処理に置き換え
てもよい。
によれば、メインバッテリ3の蓄電量が少なく発電機を
駆動できない場合でも、エンジンを短時間で始動でき、
部品コストも低減できる。
で上記実施形態を修正又は変形したものに適用可能であ
る。
を示すブロック図である。
走行時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
動力の伝達形態を説明する図である。
の駆動力の伝達形態を説明する図である。
動力の伝達形態を説明する図である。
充電時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
動力の伝達形態を説明する図である。
動時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
動時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
始動時の駆動力の伝達形態を説明する図である。
成を示すブロック図である。
始動時の制御方法を示すフローチャートである。
Claims (9)
- 【請求項1】 バッテリの電力により駆動力を発生する
駆動用モータと内燃機関により駆動力を発生するエンジ
ンを併用して走行するハブリッド自動車において、 前記エンジンにより駆動されてバッテリを充電する第1
充電手段と、 外部から電力供給を受けるために車両に設けられた接続
端子からバッテリを充電する第2充電手段とを具備する
ことを特徴とするハイブリッド自動車。 - 【請求項2】 バッテリの電力により駆動力を発生する
駆動用モータと内燃機関により駆動力を発生するエンジ
ンを併用して走行するハブリッド自動車において、 前記エンジンにより駆動される発電機によりエンジンを
始動する第1始動手段と、 外部から電力供給を受けるために車両に設けられた接続
端子からの電力により駆動される発電機によりエンジン
を始動する第2始動手段とを具備することを特徴とする
ハイブリッド自動車。 - 【請求項3】 前記第2充電手段は外部から供給される
電圧を所定電圧に昇圧する昇圧回路を介してバッテリを
充電することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッ
ド自動車。 - 【請求項4】 前記第2始動手段は外部から供給される
電圧を所定電圧に昇圧する昇圧回路を介して発電機を駆
動することを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド
自動車。 - 【請求項5】 前記第2充電手段は前記発電機の駆動専
用バッテリが設けられ、該バッテリを充電することを特
徴とする請求項1に記載のハイブリッド自動車。 - 【請求項6】 エンジン始動時の負荷が軽減される方向
にエンジン制御を補正することを特徴とする請求項2に
記載のハイブリッド自動車。 - 【請求項7】 エンジン始動時において、前記発電機に
は前記第1始動手段と第2始動手段とを合せた電力が供
給されることを特徴とする請求項2に記載のハイブリッ
ド自動車。 - 【請求項8】 前記接続端子はエンジンルーム内に配設
され、外部への露出を禁止するカバーにより保護されて
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。 - 【請求項9】 前記接続端子から前記発電機若しくは駆
動専用バッテリへ一方向に電流を流す逆流防止回路を更
に備え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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10278809A JP2000110602A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | ハイブリッド自動車 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10278809A JP2000110602A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | ハイブリッド自動車 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000110602A true JP2000110602A (ja) | 2000-04-18 |
Family
ID=17602476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10278809A Pending JP2000110602A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | ハイブリッド自動車 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000110602A (ja) |
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