JP2005045911A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で、発進性能等の向上、燃費の向上を図ることを可能とする。
【解決手段】 エンジン２１により駆動される前輪３，５と、走行用モータ３１により駆動される後輪７，９と、発電器１１と、キャパシタ１３と、発電器１１の発電電力及びキャパシタ１３の充電電力を走行用モータ３１に給電する状態と発電器１１の発電電力をキャパシタ１３に充電させる状態とに切り替え可能な切替回路１５と、前後輪３，５，７，９の一定以上の駆動力の必要性の有無を検出するアクセル開度センサ１７と、アクセル開度センサ１７が、前後輪３，５，７，９の一定以上の駆動力の必要性無しと検出したとき発電器１１の発電電力をキャパシタ１３に充電させ、前後輪３，５，７，９の一定以上の駆動力の必要性有りと検出したとき発電器１１の発電電力及びキャパシタ１３の充電電力を走行用モータ３１に給電するように制御するコントローラ１９とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。

従来のハイブリッド自動車としては、例えば図２に示すようなものがある。この図２のハイブリッド自動車１０１は、エンジン１０３、クラッチ１０５、第１発電電動機１０７、第２発電電動機１０９，１１１、コントローラ１１３、及びバッテリ１１５を備えている。

そして、例えば急発進時などには、クラッチ１０５の締結により、エンジン１０３を介して前輪１１７，１１９を駆動すると共に、コントローラ１１３の制御によってバッテリ１１５から左右の第２発電電動機１０９，１１１へ給電して、左右の後輪１２１，１２３を駆動し、急発進性能等の向上を図ることができる。

また、制動時には、エンジン１０３をフュエルカットして無負荷状態にした上でクラッチ１０５を締結し、左右の前輪１１７，１１９から第１発電電動機１０７に回生制動力を発生させ、バッテリ１１５を充電することができる。

さらに、後輪１２１，１２３の回転を左右の第２発電電動機１０９，１１１に伝達して、回生制動力を発生させ、発生した回生電力でバッテリ１１５を充電することができる。

従って、回生制動によるバッテリ１１５の充電と、該バッテリ１１５の電力を用いた第２発電電動機１０９，１１１の駆動による急発進等のアシストの双方を行うことができる。

また、図３に示すようなものもある。この図３のハイブリッド自動車１０１Ａは、図２のハイブリッド自動車１０１に比較してより簡易に構成できるものとして本願出願人が提案したものである。ハイブリッド自動車１０１Ａは、エンジン１０３の出力により前輪１１７，１１９を駆動し、電動モータ１２５により後輪１２１，１２３を駆動するようにした。

前記電動モータ１２５への給電は、前記エンジン１０３の回転によるジェネレータの発電電力で行っている。

しかしながら、図２のハイブリッド自動車１０１では、前輪１１７，１１９による第１発電電動機１０７の回生制動、後輪１２１，１２３による第２発電電動機１０９，１１１の回生制動によりバッテリ１１５を充電する構成であるため、第１発電電動機１０７及び第２発電電動機１０９，１１１は、電動機及び発電機の双方の機能を持つものでなければならず、重量が大きく、また高価になるという問題があり、軽自動車など小型車には不向きであった。

これに対し、本願出願人が提案した図３のハイブリッド自動車１０１Ａでは、回生制動を行うことがなく、電動モータ１２５も発電機能を不要として小型、軽量、安価に形成することができる。また、ジェネレータの発電量を制御するだけで良いため、制御エネルギーが小さく、制御システムを簡単、安価にすることができる。

しかし、一方でエンジン１０３は前輪１１７，１１９を駆動すると共に、後輪駆動用の電動モータ１２５に給電するため、発進性能、加速性能向上には限界があった。すなわち、電気駆動系（ジェネレータ、電動モータ１２５）の効率は、機械駆動系よりも劣り、この効率低下に応じてエネルギー損失が発生し、発進性能、加速性能に影響するからである。

特開平１１−２０８２９７号公報

特開２００１−２８７５５０号公報

解決しようとする問題点は、電気駆動系の効率は、機械駆動系よりも劣り、この効率低下に応じてエネルギー損失が発生し、発進性能、加速性能に影響するてんである。

請求項１の発明は、エンジンにより駆動される第１駆動輪と、走行用モータにより駆動される第２駆動輪と、前記エンジンの回転により発電する発電器と、前記発電器の発電により充電可能な蓄電装置と、前記発電器の発電電力及び前記蓄電装置の充電電力を前記モータに給電する状態と前記発電器の発電電力を前記蓄電装置に充電させる状態とに切り替え可能な切替回路と、前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性の有無を検出する走行状態検出手段と、前記走行状態検出手段が、前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性無しと検出したとき前記発電器の発電電力を前記蓄電装置に充電させ、前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性有りと検出したとき前記発電器の発電電力及び前記蓄電装置の充電電力を前記モータに給電するように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のハイブリッド自動車であって、前記走行状態検出手段は、前記自動車の発進走行を前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性有と検出し、前記自動車の減速走行を前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性無しと検出することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、エンジンにより駆動される第１駆動輪と、走行用モータにより駆動される第２駆動輪と、前記エンジンの回転により発電する発電器と、前記発電器の発電により充電可能な蓄電装置と、前記発電器の発電電力及び前記蓄電装置の充電電力を前記走行用モータに給電する状態と、前記発電器の発電電力を前記蓄電装置に充電させる状態とに切り替え可能な切替回路と、前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性の有無を検出する走行状態検出手段と、前記走行状態検出手段が前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性無しと検出したとき前記発電器の発電電力を前記蓄電装置に充電させ、前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性有りと検出したとき前記発電器の発電電力及び前記蓄電装置の充電電力を前記モータに給電するように制御手段により制御することができる。

従って、急発進等のアシストを行う走行用モータは、発電器としての機能を持つ必要がなく、構造が簡単で安価に製造することができ、軽量化を図ることができる。

しかも、蓄電装置に充電された電力を走行用モータに給電することで、急発進など第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性が有るときは走行用モータの駆動によってこれをアシストすることができ、発進性能等を向上することができる。

また、蓄電装置への充電は、第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性無しと検出されたときに行うと共に、走行用のモータの軽量化により燃費向上を図ることが可能となる。

請求項２の発明では、請求項１の発明の効果に加え、前記走行状態検出手段は、前記自動車の発進走行を前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性有りと検出し、前記自動車の減速走行を前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性無しと検出するため、自動車の発進走行時に走行用モータにより第２駆動輪を駆動することにより、発進走行を確実にアシストすることができ、発進性能向上を確実に図ることができる。また、自動車の減速走行時に、蓄電装置に充電することができ、燃費向上を確実に図ることができる。

発進性能等の向上を図りながら、構造が簡単で、燃費向上も可能とする目的を、発電電動機を用いずに実現した。

図１は、本発明の実施例１に係るハイブリッド自動車の概略構成図である。図１のように、ハイブリッド自動車１は、第１駆動輪としての前輪３，５と、第２駆動輪としての後輪７，９と、発電器１１と、蓄電装置としてのキャパシタ１３と、切替回路１５と、走行状態検出手段としてのアクセル開度センサ１７と、制御手段としてのコントローラ１９とを備えている。

前記前輪３，５は、エンジン２１によりトランスミッション２３、フロントデフ２５、左右のアクスルシャフト２７，２９を介して駆動されるようになっている。

前記後輪７，９は、走行用モータ３１により、減速機３２、リヤデファレンシャル３３、左右のアクスルシャフト３５，３７を介して駆動されるようになっている。

前記発電器１１は、エンジン２１のクランクシャフトにベルト機構３９を介して連動構成され、エンジン２１の回転により発電する構成となっている。

前記キャパシタ１３は、前記発電器１１の発電により充電可能となっている。 前記切替回路１５は、前記発電器１１の発電電力及び前記キャパシタ１３の充電電力を前記走行用モータ３１に給電する状態と、前記発電器１１の発電電力を前記キャパシタ１３に充電させる状態とに切り替え可能となっている。

前記アクセル開度センサ１７は、前後輪３，５，７，９の一定以上の駆動力の必要性の有無を検出する。本実施形態ではアクセル開度を検出することによって自動車の発進走行、加速走行を前後輪３，５，７，９の一定以上の駆動力の必要性有りと検出する。アクセル開度が一定以下になることによる自動車の減速走行を前後輪３，５，７，９の一定以上の駆動力の必要性無しと検出する。

前記コントローラ１９は、前記アクスル開度センサ１７が前後輪３，５，７，９の一定以上の駆動力の必要性無しと検出したとき、前記発電器１１の発電電力を前記キャパシタ１３に充電させ、前記前後輪３，５，７，９の一定以上の駆動力の必要性有りと検出したとき、前記発電器１１の発電電力及び前記キャパシタ１３の充電電力を前記走行用モータ３１に給電するように制御する。すなわち、アクセル開度センサ１７の信号がコントローラ１９に入力されることによって、発電器１１及び切替回路１５がコントローラ１９によって制御される。

次に作用を説明する。

通常走行時には、エンジン２１の駆動力によってトランスミッション２３、フロントデファレンシャル２５、左右のアクスルシャフト２７，２９を介して、左右の前輪３，５が駆動される。

発電器１１は、エンジン２１の駆動により発電する。この発電電力は、切替回路１５を介して走行用モータ３１へ給電される。この走行用モータ３１によってリヤデファレンシャル３３、左右のアクスルシャフト３５，３７を介して、左右の後輪７，９が駆動され、前後輪３，５，７，９による四輪駆動によって走行することができる。

急発進時や加速時には、前後輪３，５，７，９の一定以上の駆動力の必要性有りと検出され、コントローラ１９によって、切替回路１５が切り替えられる。この切り替えにより、発電器１１による発電電力及びキャパシタ１３の充電電力が共に走行用モータ３１に給電され、後輪７，９が駆動される。従って、後輪７，９は、キャパシタ１３の充電電力をも加えて駆動されることにより、急発進や急加速時のアシストを十分に行うことができ、急発進性能、急加速性能を向上することができる。

減速走行時には、前後輪３，５，７，９の一定以上の駆動力の必要性無しと検出され、コントローラ１９によって、切替回路１５が切り替えられる。この切り替えにより、発電器１１の発電電力及びキャパシタ１３の充電電力は共に走行用モータ３１には給電されることはなく、発電器１１の発電電力がキャパシタ１３に全て充電される。従って、キャパシタ１３は次の急発進走行や急加速走行に備えることができる。

このため、急発進等のアシストを行う走行用モータ３１は、発電器としての機能を持つ必要がなく、構造が簡単で安価に製造することができる。

しかも、走行用モータ３１のアシストにより発進性能等を向上することができる。

また、キャパシタ１３への充電は、減速走行時に行うことができると共に、走行用モータの軽量化により、燃費向上を確実に図ることが可能となる。

尚、キャパシタ１はバッテリ等によって構成することもできる。走行状態検出手段としては、アクセル開度センサ１７のほか、ブレーキセンサ、加速度センサ、さらにはこれらの組み合わせ等を用いることも可能である。

前輪３，５側を走行用モータ３１で駆動し、後輪７，９側をエンジン２１で駆動する構成にすることもできる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動車の概略構成図である。 従来例に係るハイブリッド自動車の概略構成図である。 他の従来例に係るハイブリッド自動車の概略構成図である。

符号の説明

１ ハイブリッド自動車
３，５ 前輪（第１駆動輪）
７，９ 後輪（第２駆動輪）
１１ 発電器
１３ キャパシタ（蓄電装置）
１５ 切替回路
１７ アクスル開度センサ（走行状態検出手段）
１９ コントローラ（制御手段）
２１ エンジン
３１ 走行用モータ

Claims (2)

1. エンジンにより駆動される第１駆動輪と、
   走行用モータにより駆動される第２駆動輪と、
   前記エンジンの回転により発電する発電器と、
   前記発電器の発電により充電可能な蓄電装置と、
   前記発電器の発電電力及び前記蓄電装置の充電電力を前記走行用モータに給電する状態と前記発電器の発電電力を前記蓄電装置に充電させる状態とに切り替え可能な切替回路と、
   前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性の有無を検出する走行状態検出手段と、
   前記走行状態検出手段が、前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性無しと検出したとき前記発電器の発電電力を前記蓄電装置に充電させ、前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性有りと検出したとき前記発電器の発電電力及び前記蓄電装置の充電電力を前記走行用モータに給電するように制御する制御手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド自動車。
2. 請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
   前記走行状態検出手段は、前記自動車の発進走行を前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性有と検出し、前記自動車の減速走行を前記第１，第２駆動輪の一定以上の駆動力の必要性無しと検出することを特徴とするハイブリッド自動車。
   

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