JPH04322105A - 回生エネルギー吸収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は回生エネルギー吸収装
置に係り、特にエンジンとモータを組み合わせて駆動さ
れるハイブリッド自動車において、回生時に発生する回
生エネルギーの吸収装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境改善や騒音低減の観点から、
電気自動車が注目されている。しかし、電気自動車にお
いては、そのエネルギー源として、搭載するバッテリは
その充電に長時間を要し、また容量から１充電当たりの
走行可能距離を大幅に伸ばすことができないという問題
点がある。これに対して、近年、内燃機関自動車の排気
ガスや騒音の問題を低減しながら、電気自動車の持つ欠
点を補うことができるハイブリッド自動車が注目されつ
つある。

【０００３】このハイブリッド自動車には、シリーズ方
式およびパラレル方式の２通りの駆動方式が知られてい
る。シリーズ方式は内燃機関は発電にのみ利用し、発電
した電力をバッテリの充電およびモータに利用する方式
であり、パラレル方式は内燃機関を発電のみならず自動
車の直接駆動にも利用する方式である。

【０００４】そして、いずれの方式でもエンジンブレー
キ相当の制動力を得るためにモータを発電機として動作
させる回生制動が利用される。そして、この回生制動に
よって得られたエネルギーは放電抵抗によって消費する
のが最も簡単である。

【０００５】しかし、エネルギーを単に熱として消費し
てしまうのは無駄であり、特に電気自動車においては１
充電当たりの走行距離をのばしたいという要求があるた
め、回生エネルギーをバッテリの充電に利用することが
行われている。ところが、この回生エネルギーは、走行
に応じて必要となる制動力によって発生するものであり
、発生量を制御することはできない。そこで、回生エネ
ルギーをバッテリに直接戻すとバッテリが過充電となっ
てしまう場合が発生する。そして、能力以上の充電では
電解液の分解、ガス発生、加熱等の問題が発生して、寿
命を極端に短くすることが知られている。そこで、余分
の回生エネルギーの吸収のために、放電抵抗を設け、こ
の放電抵抗において、回生エネルギーを消費することが
行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、放電抵
抗を利用する回生エネルギーの吸収においては、放電抵
抗がかなり大型となるため、重量増加やスペース効率の
悪化を招くという問題点があった。一方、大きな回生エ
ネルギーが出ないように、制動力のほとんどを機械的な
ブレーキに頼る方式も考えられるが、回生エネルギーの
効率的な利用ができないという別の問題を生じる。

【０００７】そこで、本発明は装置の大型化を招くこと
なく、回生エネルギーを能率よく吸収できる回生エネル
ギー吸収装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、燃料を供給
され駆動されるエンジンと、このエンジンの駆動力によ
り電力を発生すると共に、モータとしても動作可能なジ
ェネレータと、このジェネレータからの電力を所定の直
流電力として出力すると共に、直流電力を交流電力に変
換することも可能な第１のインバータと、この第１のイ
ンバータからの直流電力の供給を受けると共に、直流電
力を出力するバッテリと、このバッテリから出力される
直流電力を交流電力として出力すると共に、回生時には
交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給する
第２のインバータと、この第２のインバータからの電力
により駆動されると共に、回生時には電力を発生して前
記第２のインバータに供給するモータと、前記バッテリ
の電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段に
よって検出したバッテリ電圧を所定の設定値と比較し、
前記バッテリ電圧が設定値以上の場合に、前記第２のイ
ンバータから出力される回生電力を前記第１のインバー
タを介し前記ジェネレータに供給し、このジェネレータ
を前記エンジンを負荷とするモータとして駆動する制御
手段と、を備え、回生時に発生するエネルギーの一部を
エンジンを負荷とするジェネレータのモータ駆動によっ
て吸収することを特徴とする。

【０００９】

【作用】この発明の回生エネルギー吸収装置は、通常運
転時は、燃料を供給され駆動されるエンジンの駆動力に
よりジェネレータで電力を発生し、この電力をバッテリ
に供給し、充電を行うと共に、この電力を第２のインバ
ータを通じてモータに電力を供給して電気自動車を駆動
している。一方、回生制動時はモータにおいて発生する
電力を第２のインバータを介しバッテリの充電に用いて
いる。そして、回生制動時においては、バッテリ電圧を
検出し、これが設定値以上の場合には第２のインバータ
からの電力を前記第１のインバータを介しジェネレータ
に供給し、エンジンを負荷としてモータ駆動することに
より回生エネルギーを吸収する。なお、回生エネルギー
吸収時、フューエルカットしておけば、吸収効率を更に
上げることができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながら、この発明の実施
例を説明する。

【００１１】図１はこの発明の一実施例に係る回生エネ
ルギー吸収装置のブロック図である。図において、エン
ジン１は、燃料タンク１０から燃料弁１１を介して燃料
の供給を受け駆動され、回転力を出力する内燃機関であ
る。ジェネレータ２は、エンジン１によって駆動され、
交流電力を発生する。インバータ３は、ジェネレータ２
によって発生される交流電力を直流電力に変換すると共
に、回生エネルギーの吸収時にはジェネレータ２をモー
タとして駆動させる。バッテリ５は、インバータ３およ
びインバータ６からの直流電力によって充電され、所望
の直流電力を出力する。インバータ６は、バッテリ５か
らの直流電力を所望の交流電流に変換し、駆動用モータ
７に供給する。駆動用モータ７、交流駆動の誘導モータ
が利用されており、この駆動用モータ７によって、ハイ
ブリッド自動車のタイヤ８を回転する。なお、インバー
タ６のスイッチング制御は、通常トルク指令に応じたベ
クトル制御が利用される。また、駆動用モータ７とタイ
ヤ８は図示しない歯車等の駆動機構を介して機械的に接
続されている。そして、インバータ６は回生制動時には
、駆動用モータ７において発生する交流電力を直流電力
に変換し、バッテリ５に供給する。

【００１２】ブレーキスイッチ９は、ハイブリッド自動
車に制動がかかった時にオンするブレーキスイッチであ
り、このブレーキスイッチのオンオフについての信号は
電子制御ユニット４に供給される。ここで、この電子制
御ユニット４には、バッテリ５の電圧を検出する電圧計
１２からの出力も供給されており、これらの入力信号に
応じ、ジェネレータ２、駆動用モータ７、燃料弁１１を
制御する。ここで、インバータ３およびインバータ６は
直接接続されるため、バッテリ５はジェネレータ２と駆
動用モータ７の間のエネルギー差を吸収し調整するため
のバッファとしての役割を持つこととなる。

【００１３】以上述べたような構成において、次にその
動作を図２のフローチャートに従って説明する。

【００１４】力行時は、エンジン１には燃料弁１１を介
して燃料タンク１０から燃料が供給され、エンジン１は
ジェネレータ２を発電機として動作する。ジェネレータ
２からの電力はインバータ３、バッテリ５及びインバー
タ６を介して駆動用モータ７に与えられ、駆動用モータ
７が駆動され、ハイブリッド自動車が走行する。

【００１５】一方、電子制御ユニット４がブレーキスイ
ッチ９の状態を監視している（Ｓ１）。ブレーキスイッ
チ９のオンが検出されると、電子制御ユニット４からイ
ンバータ６に回生指令が出される（Ｓ２）。その結果、
タイヤ８から駆動用モータ７に伝達された回転力によっ
て駆動用モータ７はジェネレータとして作用し、駆動用
モータ７で得られた交流電力がインバータ６において直
流電力に変換され出力される。ここで、電子制御ユニッ
ト４は電圧計１２からのバッテリ５の電圧が設定値以上
かを検出し（Ｓ３）、設定値以下であればインバータ６
の出力をそのまままバッテリ５の充電に用いる。これに
対して、バッテリ５の電圧が設定値以上の場合は、燃料
弁１１をオフし、燃料タンク１０からエンジン１へのフ
ューエルカットする（Ｓ５）。なお、エネルギー吸収効
率は落ちるがフューエルカットしなくてもよい。次に、
インバータ３に対してジェネレータ２をモータとして駆
動するよう指令する（Ｓ５）。その結果、ジェネレータ
２はインバータ３から供給される電力によってモータ駆
動され、エンジン１を負荷として回転する。そして、エ
ンジン１はフューエルカットにより一種の空気圧縮機と
して作用するため回生エネルギーの吸収が可能である。 そこで、過大な回生エネルギーが発生した場合にバッテ
リ５の電圧をその許容設定値を超えない範囲に抑制する
ことができる。　　なお、一般的なバッテリの電圧−電
流特性は図３に示すように、充電時の端子電圧が上昇す
る特性を有している。従って、電圧計１２によりバッテ
リ５の端子電圧を監視することにより、バッテリ５にお
いて充電（回生エネルギーの吸収）が可能であるかを判
定することができる。

【００１６】以上のように、エンジン１を回生制動時の
負荷として用いることができるので、過大な回生エネル
ギーによるバッテリ５の過充電を防止することができる
。更に、インバータ３によりジェネレータ２をスタータ
モータとして用いれば、エンジン１に必要なスタータモ
ータを別に設ける必要がなくなり、コストや重量を低減
できる。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の回生エネ
ルギー吸収装置は、回生エネルギーをエンジンを負荷と
したジェネレータの駆動により吸収するように構成した
ので、放電用の抵抗器を搭載することなく、バッテリの
過充電防止を図ることができる。このため、重量低減と
効果的な制動力の確保を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る回生エネルギー吸収
装置のブロック図である。

【図２】図１の構成の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図３】一般的なバッテリの電圧−電流特性図である。

【符号の説明】

１　　エンジン ２　　ジェネレータ ３　　インバータ ４　　電子制御ユニット ５　　バッテリ ６　　インバータ ７　　駆動用モータ ８　　タイヤ ９　　ブレーキスイッチ １０　　燃料タンク １１　　燃料弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料を供給され駆動されるエンジンと、こ
   のエンジンの駆動力により電力を発生すると共に、モー
   タとしても動作可能なジェネレータと、このジェネレー
   タからの電力を所定の直流電力として出力すると共に、
   直流電力を交流電力に変換することも可能な第１のイン
   バータと、この第１のインバータからの直流電力の供給
   を受けると共に、直流電力を出力するバッテリと、この
   バッテリから出力される直流電力を交流電力として出力
   すると共に、回生時には交流電力を直流電力に変換して
   前記バッテリに供給する第２のインバータと、この第２
   のインバータからの電力により駆動されると共に、回生
   時には電力を発生して前記第２のインバータに供給する
   モータと、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段
   と、この電圧検出手段によって検出したバッテリ電圧を
   所定の設定値と比較し、前記バッテリ電圧が設定値以上
   の場合に、前記第２のインバータから出力される回生電
   力を前記第の１インバータを介し前記ジェネレータに供
   給し、このジェネレータを前記エンジンを負荷とするモ
   ータとして駆動する制御手段と、を備え、回生時に発生
   するエネルギーの一部をエンジンを負荷とするジェネレ
   ータのモータ駆動によって吸収することを特徴とする回
   生エネルギー吸収装置。