JPH11164494A - ハイブリッド電気自動車 - Google Patents
ハイブリッド電気自動車Info
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Abstract
有の特徴を損なうことなく、その電池の性能の向上及び
寿命延長を実現したハイブリッド自動車を提供するこ
と。 【解決手段】走行モ−タ駆動用の主バッテリ1と補機駆
動用の補機バッテリ3を搭載する二電池形式が採用さ
れ、その一方の均等充電、特に好ましくは主バッテリ1
の均等充電において、その他方、特に好ましくは補機バ
ッテリ3の蓄電電力がDC−DCコンバータ5である均等充
電電力送電手段を通じて送電される。このようにすれ
ば、均等充電による電池性能の向上及び寿命延長を実現
できるとともに、電気自動車内部において均等充電時の
回路構成が完結するので、外部充電装置を設置する費用
とスペ−スとを節約でき、均等充電に当たって配線接続
したり、それを取り外したりする煩雑な作業も省略で
き、結局、簡便で簡素であるというハイブリッド自動車
特有の特徴を損なうことなく、その電池の性能の向上及
び寿命延長を実現することができる。
Description
自動車の充電装置に関する。
改良と実用化が強く要求されている。現在、検討されて
いる電気自動車としては、電池のみで走行する純電気自
動車と、内燃機関との併用を行うハイブリッド自動車と
の両方が研究されている。ハイブリッド自動車は、純電
気自動車に比較して、毎日のように固定充電装置に電線
を接続して電池充電を行い、その完了後、それを取り外
すという面倒な作業が不必要であり、固定充電装置設置
に要するコスト及びスペ−スも節約でき、簡便性、燃費
経済性及び環境保護性に優れる。
自動車の走行モ−タ−給電用の主バッテリから補機給電
用のDC/DCコンバ−タ(以下、DC/DCコンバ−
タともいう)を介して補機駆動専用の補機バッテリに給
電することを提案している。電気自動車の一例として、
走行モ−タ及び各種補機の両方へ一電池で給電する一電
池形式のものと、走行モ−タ駆動用の主バッテリと補機
給電用の補機バッテリとを分離する二電池形式のものと
が提案されている。
(単電池)すべてを定期的に完全な満充電レベルまで充
電することがその性能劣化の抑止及び寿命向上に有効で
あることが知られている。
車では、重要な構成要素をなす大容量電池の特性劣化の
抑止及び寿命延長が望まれる。均等充電の採用により電
池性能の回復及び寿命延長を期待できるが、そのために
は均等充電装置を用いて商用交流電力を整流して所定の
均等充電モ−ドで電気自動車の電池に給電せねばなら
ず、その設置費用及び設置スペ−スの増加を負担せねば
ならないという不具合、更には均等充電のたびに均等充
電装置と電気自動車の電池の充電端子とを接続したり、
取外したりするという煩雑な作業が必要となった。
る内燃機関駆動の発電機により充電されるので商用電源
からの充電を行う外部充電装置は設置されていない。し
たがって、単に均等充電だけのために外部充電装置や接
続ケーブルを設置することはコスト、スペースの負担が
大きい。また、ハイブリッド自動車では充電のために車
両と外部充電装置とを接続したりそれをとり外したりす
る作業が不要であるので、単に均等充電だけのためにそ
のような煩雑な作業を行うことは運転者にとって大きな
不快感を与え、ハイブリッド車の利便性を著しく損な
う。特に、均等充電は長時間を要するので、急に車両の
運転が必要となる場合などにおいては、均等充電を中止
して外部電源との接続を外したり、その後、再び接続し
たりせねばならないので、一層の不快感が生じてしま
う。
りに、ハイブリッド自動車をサービスステーションに持
っていって均等充電してもらうことも可能であるが、サ
ービスステーションまでの往復及びそこでの長時間の均
等充電中の待機が一層の苦痛となってしまい、更に各サ
ービスステーションに均等充電装置を多数設けるのも費
用などの点で無視できないコストを生じる。
ジンの駆動により発電機を駆動して主バッテリを均等充
電することも考えられるが、長時間の連続充電を必要と
する均等充電中ずっとエンジンを運転することは、現実
的でなく、非経済的であった。本発明は上記問題点に鑑
みなされたものであり、簡便で簡素であるというハイブ
リッド自動車特有の特徴を損なうことなく、その電池の
性能の向上及び寿命延長を実現したハイブリッド自動車
を提供することを、その解決すべき課題としている。
ッド電気自動車の充電装置によれば、走行モ−タ駆動用
の主バッテリと補機駆動用の補機バッテリを搭載する二
電池形式が採用され、その一方の均等充電、特に好まし
くは主バッテリの均等充電において、その他方、特に好
ましくは補機バッテリの蓄電電力がDC−DCコンバータで
ある均等充電電力送電手段を通じて送電される。
能の向上及び寿命延長を実現できるとともに、電気自動
車内部において均等充電時の回路構成が完結するので、
外部充電装置を設置する費用とスペ−スとを節約でき、
均等充電に当たって配線接続したり、それを取り外した
りする煩雑な作業も省略でき、結局、簡便で簡素である
というハイブリッド自動車特有の特徴を損なうことな
く、その電池の性能の向上及び寿命延長を実現すること
ができる。
の構成において更に、主バッテリのエンジン始動電力不
足を検出した場合に補機バッテリから主バッテリへエン
ジン始動電力を送電する送電手段を用いて、補機バッテ
リから主バッテリへ均等充電電力を送電する。このよう
にすれば、回路構成の複雑化を回避しつつエンジン始動
性の向上を図ることができる。
の構成において更に、補機バッテリの蓄電電力不足を検
出した場合に主バッテリから補機バッテリへ補充電力を
送電する送電手段を用いて、主バッテリから補機バッテ
リへ均等充電電力を送電する。このようにすれば、回路
構成の複雑化を回避しつつ補機バッテリの充電不足を解
消することができる。
3記載のハイブリッド自動車において更に、両バッテリ
間の双方向の送電を行う送電手段が採用されるので、重
量、スペースが大きくなるトランスやコンデンサの個数
を共用化により減らすことができ、装置全体を小型化す
ることができる。また、配線を簡素化できる。請求項5
記載の構成によれば請求項1乃至4のいずれか記載のハ
イブリッド自動車において更に、均等充電されるべきバ
ッテリ及び均等充電電力を送り出すバッテリの蓄電状態
を検出して、それらがある程度以上蓄電されている場合
に均等充電を許可する。
ッテリがある程度以上蓄電されているので、均等充電前
にそれを満充電まで充電する時間とそのための送電が不
必要となり、その結果として蓄電電力の送電による損失
を減らし、均等充電必要時間の短縮により速やかに車両
を運行可能状態へ復帰させることができる。また、送電
する側のバッテリがこの均等充電電力の送電により充電
不足となることを防止することができる。
実施例を参照して説明する。なお、エンジン始動モータ
は走行モータと別に配設されてもよく、走行モータがそ
れを兼ねてもよい。
置の一実施例を図面を参照して説明する。 (回路構成)この実施例のハイブリッド電気自動車の回
路を図1に示すブロック図により説明する。
動モ−タを兼ねる発電電動機機2に電力授受可能に接続
されている。低圧(約12V)の補機バッテリ3は、補
機4に給電している。主バッテリ1と補機バッテリ3と
はDC−DCコンバータ5、6を通じて相互に電力授受可能
となっている。DC−DCコンバータ5は補機バッテリ3か
ら主バッテリ1へ送電し、DC−DCコンバータ6は主バッ
テリ1から補機バッテリ3へ送電する。
ある。なお、ハイブリッド自動車の動力装置構成には各
種形式が知られており、これ以外のパワ−トレイン構成
も可能である。8はコントロ−ラ(電子制御装置)であ
り、主バッテリ1及び補機バッテリ3の電流を検出する
電流センサ9、10と両バッテリ1、3の電圧とに基づ
いて発電電動機機2、DC−DCコンバータ5、6及び内燃
機関7を制御する。
を図2に示す。DC−DCコンバータ5は、パワーMOSト
ランジスタ51、52、昇圧トランス53、全波整流器
54、リアクトル55、平滑コンデンサ56からなる。
次に、DC−DCコンバ−タ5の基本動作を説明する。
コントローラ8がパワーMOSトランジスタ51、52
を周期的かつ交互に断続することにより昇圧トランス5
3に交番磁束が形成され、その二次コイルに高圧の高周
波電圧が誘起され、この高周波電圧はブリッジ式全波整
流器54で整流され、リアクトル55及びコンデンサ5
6からなる平滑回路で平滑されて主バッテリ1を充電す
る。充電電流は電流センサ9により検出され、コントロ
ーラ8は電流センサ9で検出した充電電流、及び、主バ
ッテリ電圧に基づいてパワーMOSトランジスタ51、
52を制御し、充電電流を目標レベルに制御する。
を図3に示す。DC−DCコンバータ6は、パワーMOSト
ランジスタT1〜T4からなるHブリッジ回路61、降
圧トランス63、全波整流器64、リアクトル65、平
滑コンデンサ66からなる。次に、DC−DCコンバ−
タ6の基本動作を説明する。
タT1〜T4のうち、ペアT1、T4と、ペアT2、T
3とが交互に断続されて降圧トランス63に交番磁束が
形成され、その二次コイルに低圧の高周波電圧が誘起さ
れ、この高周波電圧は全波整流器64で整流され、リア
クトル65及びコンデンサ66からなる平滑回路で平滑
されて補機バッテリ3を充電する。充電電流は電流セン
サ10により検出され、コントローラ8は電流センサ1
0で検出した充電電流、及び、補機バッテリ電圧に基づ
いてパワーMOSトランジスタT1〜T4を制御し、充
電電流を目標レベルに制御する。 (動作説明)次に、マイコン内蔵のコントローラ8の主
要な制御動作をフローチャートを参照して説明する。
へのエンジン始動電力の送電動作を図4のフロ−チャ−
トを参照して説明する。まず、公知の方法、簡単には補
機バッテリ3の推定開放端子電圧に基づいて、補機バッ
テリ3の容量が主バッテリ1へエンジン起動電力を送電
するのに十分であるかどうかを判別し(S100)、そ
うでなければルーチンを終了し、そうであれば、公知の
方法、簡単には主バッテリ1の推定開放端子電圧に基づ
いて、主バッテリ1の容量がエンジン起動に十分である
かどうかを判別し(S102)、そうであればルーチン
を終了し、そうでなければ所定時間だけDC−DCコンバー
タ5を運転して、補機バッテリ3から主バッテリ1へエ
ンジン始動を1回行うに十分な電力を送電して(S10
4)、それからルーチンを終了する。
る主バッテリ1から補機バッテリ3への補充送電動作を
図5のフロ−チャ−トを参照して説明する。まず、公知
の方法、簡単には主バッテリ1の推定開放端子電圧に基
づいて、主バッテリ1の容量が補機バッテリ3の充電に
十分であるかどうかを判別し(S200)、そうでなけ
ればルーチンを終了し、そうであれば、公知の方法、簡
単には補機バッテリ3の推定開放端子電圧に基づいて、
補機バッテリ3の容量が緊急の補充充電を必要とするか
どうかを判別し(S202)、そうでなければルーチン
を終了し、そうであれば所定時間だけDC−DCコンバータ
6を運転して、主バッテリ1から補機バッテリ3へ所定
量だけ電力を送電して(S204)、それからルーチン
を終了する。
1の均等充電動作を図6及び図7のフロ−チャ−トを参
照して以下に説明する。図6のフロ−チャ−トは、均等
充電前に主バッテリ1を満充電レベルまで充電し、補機
バッテリ3を必要十分なレベルまで充電する充電動作を
示し、図7は均等充電動作を示す。図6において、まず
主バッテリ1が均等充電を必要とするかどうかを判別し
(S300)、必要でないならルーチンを終了する。な
お、この実施例では前回の均等充電実施から所定時間経
過したことにより均等充電の必要性を判別しているが、
前回の均等充電実施からの累積充電量または累積放電量
に応じてそれを判別してもよく、たとえば主バッテリ1
の各部分電圧のばらつきをモニタしてそれがあるレベル
以上となった場合に均等充電必要と判別してもよい。
(S302)、運転中であれば発電機2の発電電流で主
バッテリ1が満充電となるレベルまで充電を行う(S3
04、S306)。なお、S306における主バッテリ
1の満充電レベルは主バッテリ1の電流及び電圧に基づ
いてあらかじめ記憶するマップに基づいて判定するもの
とする。
主バッテリ1の均等充電に対して十分であるかどうか、
具体的には所定値以上かどうかを判別し(S308)、
そうでなければDC−DCコンバータ6を用いて主バッテリ
1から補機バッテリ3への充電を行って(S310)、
S304へリタ−ンし、S308において補機バッテリ
3の容量が十分であれば均等充電許可フラグを立てて
(S312)、この均等充電前の予備充電ルーチンを終
了する。
かを判別し(S400)、そうでなければルーチンを終
了する。次に、S312で均等充電許可フラグが立てら
れたかどうかを調べ、そうでなければルーチンを終了す
る。次に、DC−DCコンバータ5を制御して補機バッテリ
3の電力により主バッテリ1を均等充電を行う(S40
4)。なお、均等充電の方式としては各種知られている
公知の方式の一つを採用すればよい。たとえば、小定電
流で端子電圧が所定値に達するまで充電してもよく、端
子電圧の増大とともに充電電流を低減していってもよ
い。
電圧に基づいてその容量が所定値以下に低下したかどう
かを調べ(S406)、低下した場合にはル−チンを終
了して均等充電を中止する。次に、イグニッションスイ
ッチがタ−ンオンされたかどうかを調べ(S408)、
されたならル−チンを終了して均等充電を中止する。次
に、均等充電が十分に行われたかどうかを主バッテリ1
の充電電流、電圧に基づいて判別し、されていなければ
S404へリタ−ンし、されたなら主バッテリ1から補
機バッテリ3へ充電を行って、補機バッテリ3の充電不
足を解消し(S412)、均等充電許可フラグをおろし
(S414)、ル−チンを終了する。
の均等充電も上記説明した図6及び図7の均等充電動作
と本質的に同じであるので、説明を省略する。次に、DC
−DCコンバータ5、6の代わりをなす双方向性DC−DCコ
ンバータ11について、図8を参照して説明する。コン
デンサ111、112、リアクトル113は高圧側平滑
回路をなし、コンデンサ114、115、リアクトル1
16は低圧側平滑回路をなし、117は逆並列接続ダイ
オ−ドD付きの周知のIGBT式Hブリッジ回路からな
る高圧側インバ−タ回路であり、118は逆並列接続ダ
イオ−ドD付きの周知のIGBT式Hブリッジ回路から
なる低圧側インバ−タ回路であり、119はトランスで
ある。
においては、高圧側インバ−タ回路117をインバ−タ
動作させ、低圧側インバ−タ回路118の各IGBTを
オフしてそれを整流器として用いる。逆に、補機バッテ
リ3から主バッテリ1への送電においては、高圧側イン
バ−タ回路117の各IGBTをオフしてそれを整流器
として整流動作させ、低圧側インバ−タ回路118をイ
ンバ−タ動作させる。
ンサやトランスやリアクトルを共用化でき、全体として
高性能、小型軽量とすることができる。
の一実施例を示すブロック回路図である。
る。
る。
−トである。
−トである。
−トである。
−トである。
る。
Cコンバータ(均等充電電力送電手段、補充電力送電手
段)、8はコントローラ(均等充電制御手段、蓄電電力
不足検出手段、均等充電許可手段)。
Claims (5)
- 【請求項1】エンジン始動モータ及び走行動力発生用の
走行モータに給電する高圧で駆動される主バッテリ、低
圧で駆動される補機に給電する補機バッテリとを備える
ハイブリッド自動車において、 前記両バッテリ間の少なくとも一方向への送電を実現す
る均等充電電力送電手段と、前記均等充電電力送電手段
を制御して前記両バッテリの一方の蓄電電力により前記
両バッテリの他方の均等充電を行う均等充電制御手段と
を備えることを特徴とするハイブリッド自動車。 - 【請求項2】請求項1記載のハイブリッド自動車におい
て、 前記主バッテリのエンジン始動電力不足を検出する蓄電
電力不足検出手段と、 前記蓄電電力不足の検出時に前記補機バッテリから前記
主バッテリへ前記エンジン始動電力を送電する補充電力
送電手段を備え、前記補充電力送電手段は前記均等充電
電力送電手段を兼用することを特徴とするハイブリッド
自動車。 - 【請求項3】請求項1記載のハイブリッド自動車におい
て、 前記補機バッテリの蓄電電力不足を検出する蓄電電力不
足検出手段と、 前記蓄電電力不足の検出時に前記主バッテリから前記補
機バッテリへ前記送電する補充電力送電手段を備え、前
記補充電力送電手段は前記均等充電電力送電手段を兼用
することを特徴とするハイブリッド自動車。 - 【請求項4】請求項2及び3記載のハイブリッド自動車
において、 前記補充電力送電手段は、前記両バッテリ間の双方向の
送電を行うことを特徴とするハイブリッド自動車。 - 【請求項5】請求項1乃至4のいずれか記載のハイブリ
ッド自動車において、 均等充電されるべき前記バッテリ及び均等充電電力を送
り出す前記バッテリの蓄電状態を検出してそれらがある
程度以上蓄電されている場合に前記均等充電を許可する
均等充電許可手段を有することを特徴とするハイブリッ
ド自動車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32818197A JP3711720B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | ハイブリッド電気自動車 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32818197A JP3711720B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | ハイブリッド電気自動車 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11164494A true JPH11164494A (ja) | 1999-06-18 |
JP3711720B2 JP3711720B2 (ja) | 2005-11-02 |
Family
ID=18207386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32818197A Expired - Fee Related JP3711720B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | ハイブリッド電気自動車 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3711720B2 (ja) |
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