JPH06319204A - 電動車両装置 - Google Patents
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- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
負荷の変動等の影響を受けることなく発電および充電効
率を改善することができるようにする。 【構成】 モータ走行は最初にバッテリスタック12の
出力電力により行われる。車両システムコントローラ1
4は、バッテリスタック12が予め設定された放電深度
に達した時には、バッテリスタック12を発電・充電装
置21側へ接続させるとともに、バッテリスタック11
を電動装置20側へ切り換える。これによりモータ23
はバッテリスタック11から出力される電力により駆動
される。発電・充電装置21へ接続されたバッテリスタ
ック12はエンジン26を始動させる。これにより発電
機25が交流電力を出力し、この交流電力がAC/DC
コンバータ24により直流電力に変換された後バッテリ
スタック12へ供給される。
Description
動車両装置に係り、特に複数のバッテリスタック、およ
び充電電力を発生してこれらバッテリの充電を行う発電
・充電手段を搭載した電動車両装置に関する。
ータにより走行する電気自動車が注目されているが、こ
の電気自動車においては、エネルギ源として搭載するバ
ッテリはその充電に長時間を要し、またその容量から1
充電当たりの走行可能距離を大幅に延ばすことができな
い。そのため、従来では、複数個のバッテリを搭載し、
これらを直列に接続して使用して走行距離を延ばすこと
としている。
気自動車では、複数個のバッテリが直列に接続されてい
るため、1箇所のバッテリが故障すると全てが出力でき
なくなり、走行に支障をきたすという問題があった。
騒音の問題を最小限に抑制するとともに上述の電気自動
車の限界を補うため、モータとエンジンを併用したいわ
ゆるハイブリッド自動車が提案されている。このハイブ
リッド自動車では、エンジンで車両を駆動したり、また
は発電機(ジェネレータ)を回転させ、モータへの電力
供給を行うとともに、バッテリへの充電を行うようにな
っている。このようなエンジンと発電機とモータとを直
列に接続した方式(直列方式)のハイブリッド車両で
は、走行負荷の変動に応じて発電機の負荷が変動する。
そのため従来のハイブリッド自動車では必ずしも常時エ
ンジンを定常的に運転することができないという問題が
あった。
ので、その目的は、走行負荷の変動等の影響を受けるこ
となく発電および充電効率を改善することができる電動
車両装置を提供することにある。
置は、複数の蓄電手段と、これら蓄電手段各々の残存容
量を検出する検出手段と、前記複数の蓄電手段の少なく
とも1つから出力された電力により車両を駆動する電動
手段と、充電電力を発生し前記複数の蓄電手段各々に対
して充電を行う発電・充電手段と、前記電動手段および
発電・充電手段それぞれと複数の蓄電手段各々との接続
状態を切り換える切換手段と、前記検出手段により検出
された前記蓄電手段各々の残存容量に応じて前記切換手
段による切換動作を制御し、前記蓄電手段各々を充電、
放電および解放のうちのいずれかの状態に設定する車両
システムコントローラとを具備したものである。
トローラは、蓄電手段(バッテリ)各々の残存容量に応
じて切換手段による切換動作を制御し、蓄電手段各々を
充電、放電および解放のうちのいずれかの状態に設定す
る。すなわち、切換手段は、複数の蓄電手段のいずれか
1つを電動手段へ接続して放電させることにより車両を
駆動するとともに、他を発電・充電手段へ接続して充電
させるモード、複数の蓄電手段の全てを同時に電動手段
または発電・充電手段へ接続して放電または充電させる
モード、全ての蓄電手段を解放するモード等の各種モー
ドに応じて切換動作を行う。
する。
置の概略構成図である。この車両装置は、蓄電手段とし
て複数組たとえば2組のバッテリスタック11およびバ
ッテリスタック12を備えている。これらバッテリスタ
ック11、12は各々たとえば20個のバッテリ(たと
えば容量12V,35Ah)を有するものであり、総容
量は240V、35Ahとなっている。バッテリスタッ
ク11、12各々の残存容量は残存容量計13により検
出され、その検出結果は車両システムコントローラ14
へ送られるようになっている。
換手段としてのスイッチアレー装置15を介して電動装
置20または発電・充電装置21と接続されるようにな
っている。スイッチアレー装置15は4個の切換スイッ
チ16〜19を備えている。切換スイッチ16の固定接
点16aはバッテリスタック11の正端子、切換スイッ
チ17の固定接点17aはバッテリスタック11の負端
子、切換スイッチ18の固定接点18aはバッテリスタ
ック12の正端子、切換スイッチ19の固定接点19a
はバッテリスタック12の負端子に各々接続されてい
る。
3とにより構成されている。モータ23は交流駆動のモ
ータであり、図示しない歯車等の駆動機構を介して車両
(タイヤ)と機械的に連結されている。インバータ22
はバッテリスタック11、12から出力される直流電力
を交流電力に変換してモータ23へ供給し、あるいは回
生制動時にはモータ23において発生した交流電力を直
流電力に変換してバッテリスタック11、12へ供給す
るものである。このインバータ22の正端子は、切換ス
イッチ16の一方の可動接点16bおよび切換スイッチ
18の一方の可動接点18bに接続され、負端子は切換
スイッチ17の一方の可動接点17bおよび切換スイッ
チ19の一方の可動接点19bに接続されている。
発生し、この直流電力をバッテリスタック11、12へ
供給して充電するものであり、AC/DCコンバータ2
4、発電機(ジェネレータ)25およびエンジン26に
より構成されている。エンジン26は図示しない燃料タ
ンクから燃料の供給を受けて駆動され、クラッチ27お
よびモータ23を介して車両に対して所定の回転力を出
力すると同時に、発電機25を駆動する。発電機25は
このエンジン26により駆動され交流電力を発生するも
のである。AC/DCコンバータ24は発電機25にお
いて発生した交流電力を直流電力に変換した後、バッテ
リスタック11、12へ供給するようになっている。A
C/DCコンバータ24の正端子は、切換スイッチ16
の他方の可動接点16cおよび切換スイッチ18の他方
の可動接点18cに接続され、負端子は切換スイッチ1
7の他方の可動接点17cおよび切換スイッチ19の他
方の可動接点19cに接続されている。
計13の検出信号、図示しない車速センサから出力され
る車速信号等の各種信号を受けて、図示しないメモリに
格納された制御プログラムに基づきインバータ22、A
C/DCコンバータ24、エンジン26およびクラッチ
27の各動作を制御するとともに、スイッチアレー装置
15における切換スイッチ16〜19の切換動作を制御
するようになっている。すなわちスイッチアレー装置1
5は、車両システムコントローラ14の制御により、2
組のバッテリスタック11、12のいずれか一方を電動
装置20へ接続して放電させることにより車両を駆動す
るとともに、他方を発電・充電装置21へ接続して充電
させるモード、バッテリスタック11、12の双方を同
時に電動装置20または発電・充電装置21へ接続して
放電または充電させるモード、バッテリスタック11、
12の双方を解放するモード、等の各種モードに応じて
切換スイッチ16〜19の切換動作を行うようになって
いる。
動作について説明する。
よび図3を参照して説明する。なお、このときクラッチ
27はオフしており、エンジン26とモータ23との間
は非連結状態となっている。モータ走行は基本的にはバ
ッテリスタック11、12のうちの一方、たとえばバッ
テリスタック12から出力される電力により行う。図2
はこのときの各部の接続状態を表すもので、スイッチア
レー装置15における切換スイッチ16の可動接点16
cが固定接点16aに、切換スイッチ17の可動接点1
7cが固定接点17aに、切換スイッチ18の可動接点
18bが固定接点18aに、切換スイッチ19の可動接
点19bが固定接点19aに各々接続される。
スタック12が予め設定された放電深度に達した時(バ
ッテリのサイクル寿命を損なわない深度、たとえば80
〜60%)には、車両システムコントローラ14はバッ
テリスタック11を電動装置20側へ切り換えるととも
に、バッテリスタック12を発電・充電装置21側へ切
り換えて充電させる。すなわちスイッチアレー装置15
は図3に示したように、切換スイッチ16の可動接点1
6bが固定接点16aに、スイッチ17の可動接点17
bが固定接点17aに、スイッチ18の可動接点18c
が固定接点18aに、スイッチ19の可動接点19cが
固定接点19aに各々接続されるように接続関係を切り
換える。これによりモータ23はバッテリスタック11
から出力される電力により駆動され、本車両は引き続き
モータ走行を行う。
ッテリスタック12は発電機25を介してエンジン26
を始動させる。これにより発電機25が交流電力を出力
し、この交流電力がAC/DCコンバータ24により直
流電力に変換された後バッテリスタック12へ供給され
る。これによりバッテリスタック12が充電される。こ
のバッテリスタック12の充電が終了し、バッテリスタ
ック11の方が予め設定された放電深度に達した時に
は、車両システムコントローラ14は再びスイッチアレ
ー装置15を制御し、接続状態を図2に示した状態に戻
す。このような切換動作をバッテリスタック11とバッ
テリスタック12との間で繰り返し行うことにより、モ
ータ走行を続行することができ、航続距離を延ばすこと
ができる。
各々との関係を表すものである。ここで車両システムコ
ントローラ14はバッテリスタック11、12それぞれ
の充電は、充電効率の高い領域まで(充電電圧が急激に
立ち上がるまで)しか行わない。この領域では比較的大
きな充電電流を流すことが可能であるため、エンジン2
6を最大効率領域で定常的に運転することができる。こ
のため充電効率、エンジン効率によるエネルギ損失を最
小限に抑えることができる。
ルクとの関係(エンジン効率マップ)を表すもので、図
に実線Aで示す領域が最大効率領域である。なお、破線
Bで示す領域は発電機25の負荷が小さいときのエンジ
ン作動領域、また破線Cで示す領域が発電機25の負荷
が大きいときのエンジン作動領域を示している。
は、車両システムコントローラ14はクラッチ27をオ
ンし、エンジン26とモータ23との間を連結状態とす
るとともに、スイッチアレー装置15の切換スイッチ1
6〜19の接続状態を切り換えて、バッテリスタック1
1、12の双方を発電・充電装置21側へ接続させる。
また、このとき車両システムコントローラ14はエンジ
ン26を図5で示したエンジン効率マップの最大効率領
域Aで運転できるように、モータ23の回生、発電機2
5の発電強さを制御し、車両の駆動と同時にバッテリス
タック11、12への充電を行う。なお、バッテリスタ
ック11、12の充電は高充電効率領域まで行うことは
前述の場合と同様である。
は、モータ23が定格回転以上の高速で回転した場合、
発電機25では高い逆起電圧が発生する。そのためバッ
テリスタック11、12が過電圧充電されることとな
る。このようなときには車両システムコントローラ14
はスイッチアレー装置15の各切換スイッチ15〜19
を図1に示したように解放(オープン)状態とし、バッ
テリスタック11、12を電動装置20および発電・充
電装置21から切り離す。これにより本実施例ではバッ
テリスタック11、12における過電圧充電を防止する
ことができる。
ては、バッテリスタック11、12を並列の接続状態と
しているため、各々独立に放電および充電動作を行うこ
とができる。したがって一方のバッテリスタックが故障
しても他方はそのまま動作するため、従来のように全く
出力しなくなるというようなことがなくなり、安定して
走行する。
の変動や、残量容量の多い領域における充電許容電流の
低下による発電機負荷の変動等、による影響を全く受け
ることなく、常に一定状態で発電機25を作動させ充電
を行うことができる。したがってエンジン26を最大効
率点において運転(ピンポイント運転)でき、エネルギ
効率が向上するとともに、航続距離を拡大することがで
きる。
行時においてバッテリスタック11、12における過電
圧充電を防止することができ、電解液の分解等の障害が
発生することがなくなる。また、本実施例では、エンジ
ン26を発電機25とモータ20との間に設置し、エン
ジン走行を発電機25を介することなくエンジン26の
運転により直接行う構成となっているため、発電機25
の容量は、従来の直列接続方式のハイブリッド車両のそ
れよりも小さくて済む。
本発明は上記実施例に限定するものではなく、その要旨
を変更しない範囲で種々変形可能である。たとえば上記
実施例においては、発電・充電手段として、AC/DC
コンバータ24、発電機25およびエンジン26による
構成を用いて説明したが、これの代わりに図6に表すよ
うな燃料電池30および、この燃料電池30の出力電圧
(直流電圧)を昇圧するための昇圧装置31を用いるよ
うにしてもよい。この燃料電池30は、燃料として水
素、酸化剤として酸素を用いることにより直流電力を得
ることができる。燃料電池30は使用する電解質の種類
により燐酸型、溶融炭酸塩型および固体電解質型に分け
られるが、本実施例ではいずれも使用できる。なお、本
実施例の充電動作については、上記実施例と同様である
ので、その説明は省略する。
して2組のバッテリスタック11、12を用いて説明し
たが、バッテリの数は複数であればその数は任意であ
る。
置によれば、複数の蓄電手段(バッテリ)を互いに並列
に配設するとともに、これら蓄電手段各々と電動手段お
よび発電・充電手段それぞれとの接続状態を蓄電手段の
残存容量に応じて切り換えるようにしたので、1つの蓄
電手段が故障しても走行に支障を起こすことがないとと
もに、走行負荷の変動等の影響を受けることなく発電お
よび充電効率を改善することができるという効果を奏す
る。
成を表すブロック図である。
ロック図である。
ロック図である。
表す特性図である。
構成を表すブロック図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 複数の蓄電手段と、 これら蓄電手段各々の残存容量を検出する検出手段と、 前記複数の蓄電手段の少なくとも1つから出力された電
力により車両を駆動する電動手段と、 充電電力を発生し前記複数の蓄電手段各々に対して充電
を行う発電・充電手段と、 前記電動手段および発電・充電手段それぞれと複数の蓄
電手段各々との接続状態を切り換える切換手段と、 前記検出手段により検出された前記蓄電手段各々の残存
容量に応じて前記切換手段による切換動作を制御し、前
記蓄電手段各々を充電、放電および解放のうちのいずれ
かの状態に設定する車両システムコントローラとを具備
したことを特徴とする電動車両装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10408093A JP3171218B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 電動車両装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP10408093A JP3171218B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 電動車両装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06319204A true JPH06319204A (ja) | 1994-11-15 |
JP3171218B2 JP3171218B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=14371171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10408093A Expired - Lifetime JP3171218B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 電動車両装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3171218B2 (ja) |
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- 1993-04-30 JP JP10408093A patent/JP3171218B2/ja not_active Expired - Lifetime
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