JPH09327103A - ハイブリット車の制御装置 - Google Patents

ハイブリット車の制御装置

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JPH09327103A
JPH09327103A JP16510996A JP16510996A JPH09327103A JP H09327103 A JPH09327103 A JP H09327103A JP 16510996 A JP16510996 A JP 16510996A JP 16510996 A JP16510996 A JP 16510996A JP H09327103 A JPH09327103 A JP H09327103A
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JP
Japan
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battery
engine
vehicle
generator
hybrid vehicle
Prior art date
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Pending
Application number
JP16510996A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd filed Critical Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Priority to EP97303635A priority patent/EP0811523A1/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、エンジンで駆動される発電機とバ
ッテリとを備え、騒音やＮＯX の発生の規制に適合でき
るハイブリット車の制御装置を提供する。 【解決手段】 このハイブリット車の制御装置は、エン
ジン１の駆動によって発電機２を発電してその電力で車
両を運転するか、又はバッテリ６の電力で車両を運転す
るかを選択する。バッテリ６の充電量が所定値以下では
エンジン１をＮＯX の発生が少なく且つ燃費が悪化しな
い駆動条件で運転し、排気ガスの放出の許されるエリア
を選んでエンジン１を駆動して電力を発生させてバッテ
リ６へ充電する。動力源としてエンジン１又はバッテリ
６に選択する切換タイミングを路上に設けた信号機１５
から発せられる信号を受信し、動力源の切換制御を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンの駆動
力で発電する発電機又はバッテリのいずれか一方で選択
的に駆動されるハイブリット車の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気自動車として、車両に搭載し
たバッテリの電力で運転されるものは知られている。電
気自動車では、動力源としてバッテリに充電された電気
量であり、軽油を燃料とするディーゼルエンジンやガソ
リンを燃料とするガソリンエンジンのように、排気ガス
を放出しないので、市街地等の排気ガスの放出が好まれ
ないエリヤで使用されるようになった。しかしながら、
バッテリを搭載した電気自動車では、バッテリを充電す
るために、長時間を要すると共に、バッテリの容量に応
じた距離のみの運転となり、長距離を連続して運転がで
きないという問題がある。
【０００３】そこで、近年、エンジンとバッテリとを車
両に搭載したハイブリット車が注目を集めるようになっ
た。ハイブリット車は、ガソリン、軽油、アルコール或
いは天然ガス等を燃料とするエンジンを搭載し、エンジ
ンによって発電機を駆動して車両に搭載したバッテリの
電気エネルギを充電し、バッテリの電力を用いて運転さ
れている。ハイブリット車としては、例えば、特開平３
−２７０６０３号公報、特開平７−３１７５８１号公
報、特開平７−２３５０４号公報等に開示されたものが
ある。
【０００４】例えば、特開平３−２７０６０３号公報に
開示された電気自動車は、蓄電池からの電力で駆動され
る電動機により駆動輪を回転するものであり、蓄電池は
充電器を介して発電機に接続され、発電機は発電機駆動
用のエンジンに連結されているものであり、充電器は外
部の電源からも充電可能に構成されている。
【０００５】また、特開平７−３１７５８１号公報に開
示されたハイブリット型電気自動車は、走行用モータが
必要とする電力に等しい電力を発電機により発電するこ
とにより、バッテリの充放電の機会を減少させ、充放電
による効率低下を防止するものである。要求モータ出力
手段により走行用モータが必要な電力を求め、それに見
合う発電量を算出手段で求める。モータの要求電力が低
い場合は、エンジンの負荷も小さくなり、この時のスロ
ットル損失を低減させるために、一部の気筒のみを作動
させる運転を行う。算出された発電量に基づき、エンジ
ンの回転数を算出手段で求め、回転数が現在の作動モー
ドの運転域内であるか否かを運転域判定手段で判定し、
運転域内でない場合にはモード変更手段で作動気筒数の
変更を行うものである。
【０００６】また、特開平７−２３５０４号公報に開示
されたハイブリット車の電源回路は、エンジンを最高効
率点近傍で駆動して排気ガスを低下すると共に、バッテ
リの劣化を防止するものである。制御部は、センサ部か
ら供給される車速信号やシフトポジション信号から、車
両の走行停止状態を検出する。バッテリ充電量が所定値
以下であれば、エンジンを最高効率点近傍で駆動させて
発電装置で発電し、電力をキャパシタの容量が所定値に
なるまで充電する。キャパシタの容量が所定値以上まで
充電されると、制御部は、エンジンの駆動を停止し、次
いで、スイッチを接続することでキャパシタからバッテ
リへの充電を行い、充電が終了すると、スイッチを元の
状態に戻す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなハイブリ
ット車は、エンジンによって発電機を駆動し、発電機で
得られた電力で駆動車軸を駆動させて走行している。即
ち、前掲特開平３−２７０６０３号公報に開示された電
気自動車は、エンジンを常に駆動して車両を走行させる
ものであり、エンジンを排気ガスの発生や燃費に対する
最適条件で駆動し、駆動輪の回転、走行速度や負荷の変
動にかかわらず、バッテリに充電された電力で車両を運
転し、エンジンを停止させた状態でバッテリのみで車両
を運転する場合はなく、エンジンを駆動している以上、
排気ガス中のＮＯX の発生を低減するというものではな
い。
【０００８】また、前掲特開平７−３１７５８１号公報
に開示されたハイブリット型電気自動車についても、同
様であり、車両の走行時にはエンジンは常に駆動されて
おり、モータで消費する電力に等しい電力を発生させる
ためエンジンが駆動されている。更に、前掲特開平７−
２３５０４号公報に開示されたハイブリット車の電源回
路は、バッテリの充電量が所定値以下の場合にエンジン
を最高効率点近傍で駆動し、バッテリの充電量が所定値
以上の場合にエンジンを停止するものであり、車両はバ
ッテリの電力で運転されているものである。
【０００９】しかしながら、ハイブリット車としては、
ガソリン、軽油、アルコール或いは天然ガス等を燃料と
するエンジンを搭載してエンジンを駆動すると共に、車
両に搭載したバッテリの電気エネルギで運転し、エンジ
ンからの排気ガス等を放出することが好まれない場所、
例えば、トンネル、市街地、都市等ではバッテリの電気
エネルギで走行し、その他のエリアではエンジンで走行
するように構成することが望ましいことが考えられる。
その場合には、ハイブリット車については、動力源とし
て、エンジン又はバッテリのいずれかを選択する必要が
あるが、その切換時期、切換領域をいかにして選択する
かが問題であり、エンジン又はバッテリの動力源の切換
タイミングを如何に行うかの課題が有る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記
のことを考慮して、エンジンの駆動によって発電機を発
電し、発電機の電力で車両を運転するか、又はエンジン
を駆動することなくバッテリの電力で車両を運転するか
を選択し、バッテリの充電量が所定値以下ではエンジン
をＮＯX の発生が少なく且つ燃費が悪化しない駆動条件
で運転し、排気ガスの放出の許されるエリアを選んでエ
ンジンを駆動して電力を発生させてバッテリへ充電し、
更に、動力源としてエンジン又はバッテリに選択する切
換タイミングを路上に設けた信号機、人工衛星等からの
信号を利用し、信号機や人工衛星に切換指令する短波や
ミリ波を発信させるように組み込み、その信号を受信し
て動力源のバッテリ又はエンジンの切換制御を行い、ま
た、車両のブレーキ時にはそのブレーキ力を電力に回生
して蓄電することができるハイブリット車の制御装置を
提供することである。
【００１１】この発明は、路上を走行する車両に搭載さ
れたエンジン、前記車両が備えた駆動輪を回転させる駆
動車軸、前記駆動車軸に駆動力を伝達する電動機、前記
エンジンの出力軸の回転によって発電する発電機、前記
発電機と前記電動機との結線部に並列に接続したキャパ
シタ、前記結線部に並列に接続したバッテリ、前記電動
機に交流電力を供給するため前記発電機又は前記バッテ
リからの直流電力を交流電力に変換するインバータ、出
力電流を直流にする変換器、及び駆動源として前記バッ
テリ又は前記発電機のいずれかを選択して前記駆動車軸
を駆動する制御を行うコントローラ、から構成したハイ
ブリット車の制御装置に関する。
【００１２】また、前記コントローラは、前記車両の走
行条件信号を受信するセンサからの受信信号に応答して
前記駆動源として前記バッテリ又は前記発電機のいずれ
かを選択する制御を行うものである。更に、前記センサ
は、前記路上に設けた信号機から発せられる信号を受信
して前記車両の走行条件信号とするものである。
【００１３】また、前記コントローラは、前記バッテリ
又は前記キャパシタの充電状態に応答して前記バッテリ
又は前記発電機で前記駆動車軸を駆動する制御を行うこ
とができる。
【００１４】また、前記バッテリは前記発電機で発電さ
れた電力又は外部の電源からの電力で充電される。
【００１５】また、前記コントローラは、前記エンジン
の駆動時には前記エンジンから排出される排気ガスに含
まれるＮＯX の発生が最も少ない運転条件領域で運転す
る制御を行うことができるものである。
【００１６】更に、前記コントローラは、前記電動機を
車両ブレーキ時に発電機として発電させ、その電力を前
記キャパシタ及び前記バッテリに充電させる制御を行う
ものである。
【００１７】このハイブリット車の制御装置は、上記の
ように構成したので、エンジンの駆動によって発電機で
発電し、該発電機の電力を使用して車両を運転するか、
又はエンジンを駆動することなく、車両に搭載したバッ
テリの電力を使用して車両を運転することができる。駆
動源として、エンジン又はバッテリを選択する切換装置
は、路上に設置した信号機や人工衛星からの信号、或い
は登坂道やバッテリの充電量によってコントローラによ
って自動的に制御させることができる。また、登坂道や
バッテリの充電量が十分でない時には、エンジンを用い
て車両を駆動することができるが、その場合には、コン
トローラはエンジンから排出される排気ガス中のＮＯX
の発生が最も少ない領域を選んで運転するように制御で
きる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
によるハイブリット車の制御装置の実施例を説明する。
図１はこの発明によるハイブリット車が路上を走行する
時の信号機からの指令を受信する場合の一実施例を示す
概略説明図、及び図２はこの発明によるハイブリット車
の制御装置の一実施例を示す説明図である。
【００１９】この実施例のハイブリット車は、エンジン
１又は蓄電池即ちバッテリ６のいずれかで駆動される車
両である。この実施例のハイブリット車は、エンジン１
の出力軸（図示せず）に発電機２が取り付けられ、車両
１４の前輪８を取り付けた前輪用駆動車軸９に電動機７
が取り付けられると共に、後輪１２を取り付けた後輪用
駆動車軸１１に電動機７が取り付けられている。この実
施例では、車両１４の前輪８と後輪１２が駆動輪として
構成されているが、勿論、前輪８又は後輪１２の何れか
一方を駆動輪に構成することもできる。発電機２の発電
エネルギを、インバータ４を通じて前輪用駆動車軸９の
電動機７と後輪用駆動車軸１１の電動機７にそれぞれ供
給して車両１４を駆動する。インバータ４は、電動機７
に交流電力を供給するため、発電機２又はバッテリ６か
らの直流電力を交流電力に変換するものである。また、
インバータ４は、出力電流を直流にする変換器１７を備
えている。発電機２とインバータ４との間には、インバ
ータ４と並列に結線されたキャパシタ５及びバッテリ６
が設けられている。車両１４の前輪８及び後輪１２のブ
レーキ作動時には、前輪用駆動車軸９の電動機７と後輪
用駆動車軸１１の電動機７を発電機として作動し、発生
した電流をキャパシタ５に充電させて回生するように構
成できる。また、バッテリ６は、発電機２によって発電
された電力を充電させるだけでなく、車両外部の電源に
結線して充電できるものである。
【００２０】このハイブリット車は、上記の構成によっ
て、エンジン１を駆動して発電機２で発電してその電気
エネルギで車両１４を駆動するか、又はエンジン１を駆
動せずにバッテリ６の電気エネルギで車両１４を駆動す
るか、或いはエンジン１を駆動して発電機２で発電して
バッテリ６に充電しつつ、バッテリ６の電力を消費して
車両を運転できるように構成されている。ハイブリット
車では、エンジン１で駆動するか、又はバッテリ６で駆
動するかを選択して運転する制御は、電子制御装置即ち
コントローラ３で行われる。コントローラ３は、車両１
４の走行条件信号を受信する受信手段として、アンテナ
等のセンサ１３からの受信信号に応答して駆動源として
バッテリ６又は発電機２のいずれかを選択する制御を行
うものである。センサ１３は、路上１０に設けた信号機
１５から発せられる信号を受信して車両１４の走行条件
信号とする。
【００２１】このハイブリット車の制御装置では、エン
ジン１を駆動で発生する電力をバッテリ６に充電しつ
つ、バッテリ６の電力を消費して車両を運転する場合に
は、車両速度や車両負荷に変動が生じても、バッテリ６
の電力を消費するものであるから、エンジン１の運転条
件を変える必要がないので、エンジン１をＮＯX の発生
の低い運転領域、燃費の良好な運転領域等の最適条件で
運転できる。
【００２２】このハイブリット車の制御装置は、エンジ
ン１での発電により、電流を作り、その電流を直流又は
平滑電流とし、インバータ４を経て前輪駆動車軸９の電
動機７と後輪駆動車軸１１の電動機７を駆動するので、
効率をアップできる。エンジン１は、上記のように、高
効率で、必要な電力を発電できる場所を選んで運転され
るので、燃費が良くなる。ハイブリット車は、エンジン
１を燃費の良い領域で運転している部位で、バッテリ６
の充電に必要な電力をバッテリ６に供給できれば、バッ
テリ充電によって燃費を悪化させることはない。
【００２３】この発明によるハイブリット車の制御装置
は、都市部の市街地、住宅地等の騒音の規制や排気ガス
の排出条件の規制が必要なエリア、或いは夏期のＮＯX
の発生を抑制しなければならない時期等の車両の交通規
制条件が厳しいエリア、時期等には、ハイブリット車を
バッテリ６によって駆動し、交通規制条件に適合するよ
うにコントローラ３で制御することができる。また、ハ
イブリット車の制御装置は、上記のような車両１４の交
通規制条件がないような一般道路では、エンジン１を駆
動して発電機２を作動し、その電力で車両１４を運転し
たり、或いはエンジン１を駆動して発電機２を作動し、
その電力をバッテリ６やキャパシタ５に充電する。
【００２４】このハイブリット車の制御装置では、運転
状態に切り換えを行う切換手段、該切換手段に指令を発
する手段が必要になる。そこで、切換手段に指令を発す
る手段としては、コントローラ３は、例えば、騒音の発
生を規制すべきエリア、ＮＯX やスモークの発生を抑制
しなければならないエリアでは、道路に設置した信号機
１５に切換手段を指令する短波或いはミリ波を発進させ
る手段を設け、信号機１５からの短波或いはミリ波を受
信して切換手段を作動させ、運転手段を切り換える。或
いは、切換手段に指令を発する手段としては、コントロ
ーラ３は、カーナビゲーションのように、人工衛星から
の信号で車両の走行場所を決定し、その場所が排気ガス
や騒音の規制エリヤであるか否かを予め備えているマッ
プから読み取り、その運転条件に応じて切換手段を制御
するように構成できる。
【００２５】このハイブリット車の制御装置は、車両１
４が登坂道又はバッテリ６が十分に充電されていない状
態即ち所定値以下の充電量では、エンジン１の駆動力を
必要とするので、その場合には、コントローラ３は、そ
の条件に応答してエンジン１のＮＯX やスモークの発生
の最も少ない作動領域を選択して運転するように制御を
行う。
【００２６】また、このハイブリット車の制御装置は、
エンジン１を駆動して発電機２で発電した電力で車両１
４を運転するか、バッテリ６の電力のみで車両１４を運
転するか、或いはエンジン１を駆動しつつバッテリ６の
電力で車両１４を運転するかの選択は、運転手の選択に
より、手動ボタン、手動レバー等の手動切換手段１６で
切り換えができるように構成することもできる。
【００２７】
【発明の効果】このハイブリット車の制御装置は、上記
のように構成したので、都市部の市街地、住宅街等の騒
音や排気ガスの規制が厳しいエリア、夏場等のＮＯX の
排出を抑制しなければならない、交通の厳しいエリアで
は、エンジンを駆動することなく、車両に搭載したバッ
テリによって運転できる。また、坂道やバッテリの充電
量が十分でない時には、エンジンを用いて車両を駆動す
ることができるが、その場合にはコントローラによっ
て、エンジンから排出される排気ガス中のＮＯX の発生
が最も少ない領域を選んで運転するように制御すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるハイブリット車が路上を走行す
る時の信号機からの指令を受信する場合の一実施例を示
す概略説明図である。
【図２】この発明によるハイブリット車の制御装置の一
実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ エンジン ２ 発電機 ３ コントローラ ４ インバータ ５ キャパシタ ６ バッテリ ７ 電動機 ８ 前輪（駆動輪） ９，１１ 駆動車軸 １２ 後輪（駆動輪） １３ 受信手段 １４ 車両 １５ 信号機 １６ 手動切換手段 １７ 変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｐ 9/04 Ｈ０１Ｇ 9/00 ３０１Ｚ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 路上を走行する車両に搭載されたエンジ
    ン、前記車両が備えた駆動輪を回転させる駆動車軸、前
    記駆動車軸に駆動力を伝達する電動機、前記エンジンの
    出力軸の回転によって発電する発電機、前記発電機と前
    記電動機との結線部に並列に接続したキャパシタ、前記
    結線部に並列に接続したバッテリ、前記電動機に交流電
    力を供給するため前記発電機又は前記バッテリからの直
    流電力を交流電力に変換するインバータ、出力電流を直
    流にする変換器、及び駆動源として前記バッテリ又は前
    記発電機のいずれかを選択して前記駆動車軸を駆動する
    制御を行うコントローラ、から構成したハイブリット車
    の制御装置。
  2. 【請求項２】 前記コントローラは、前記車両の走行条
    件信号を受信するセンサからの受信信号に応答して前記
    駆動源として前記バッテリ又は前記発電機のいずれかを
    選択する制御を行う請求項１に記載のハイブリット車の
    制御装置。
  3. 【請求項３】 前記センサは前記路上に設けた信号機か
    ら発せられる信号を受信して前記車両の走行条件信号と
    する請求項２に記載のハイブリット車の制御装置。
  4. 【請求項４】 前記コントローラは前記バッテリ又は前
    記キャパシタの充電状態に応答して前記バッテリ又は前
    記発電機で前記駆動車軸を駆動する制御を行う請求項１
    〜３のいずれか１項に記載のハイブリット車の制御装
    置。
  5. 【請求項５】 前記バッテリは前記発電機で発電された
    電力又は外部の電源からの電力で充電される請求項１〜
    ４のいずれか１項に記載のハイブリット車の制御装置。
  6. 【請求項６】 前記コントローラは前記エンジンの駆動
    時には前記エンジンから排出される排気ガスに含まれる
    ＮＯX の発生が最も少ない運転条件領域で運転する制御
    を行うことができる請求項１〜５のいずれか１項に記載
    のハイブリット車の制御装置。
  7. 【請求項７】 前記コントローラは前記電動機を車両ブ
    レーキ時に発電機として発電させ、その電力を前記キャ
    パシタ及び前記バッテリに充電させる制御を行う請求項
    １〜６のいずれか１項に記載のハイブリット車の制御装
    置。
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