JPH11220801A - ハイブリッド電気自動車用給熱システム - Google Patents

ハイブリッド電気自動車用給熱システム

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JPH11220801A
JPH11220801A JP10330815A JP33081598A JPH11220801A JP H11220801 A JPH11220801 A JP H11220801A JP 10330815 A JP10330815 A JP 10330815A JP 33081598 A JP33081598 A JP 33081598A JP H11220801 A JPH11220801 A JP H11220801A
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JP
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traction motor
heat
motor
vehicle
voltage
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Arthur Paull Lyons
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Lockheed Corp
Lockheed Martin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電気モータと燃料使用発電機を有するハイブリ
ッド電気自動車において、乗員の快適度を高めるための
ヒータを備え、低燃費であり操作が容易でかつ効率の高
い給熱システムを提供する。 【解決手段】ハイブリッド電気自動車はトラクション電
池とトラクション電池を充電する補助または二次電源に
より駆動されるトラクション・モータを有する。寒冷な
天候の時に乗員室を暖房するために、トラクション・モ
ータと二次電源から給熱する。条件によっては、乗員室
を適度に暖房するには熱が不十分なこともある。その場
合、不足分を補うためにトラクション・モータの効率を
低下し、より多くの熱を発生させる。トラクション・モ
ータが交流モータである実施例においては、モータに直
流電圧を印加することで効率を低下させる。交流モータ
が誘導モータである実施例においては、平均スリップ周
波数を増大させることで、効率を低下させている。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気モータと燃料
使用発電機を有するハイブリッド電気自動車に関し、特
に乗員の快適度を高めるためのヒータを備えたハイブリ
ッド電気自動車に関する。
【従来の技術】ハイブリッド電気自動車は、低公害自動
車の中ではもっとも実用的なものとして広く研究されて
いる。ハイブリッド電気自動車は、また、自動車の車輪
を駆動する、電気トラクションモータに電力を供給する
電気「トラクション」（traction）電池を備える。ハイ
ブリッド電気自動車の「ハイブリッド」(hybrid)な面
は、自動車の駆動中にトラクション電池を再充電するた
めに、電気エネルギーの二次もしくは補助電源を使用す
る点にある。この電気エネルギーの二次電源は太陽電池
パネル、燃料電池、内燃機関・発電機、または一般的な
その他の電気エネルギー源でもよい。内燃機関を電気エ
ネルギーの二次電源として使用する場合は、少量の燃料
を使用し低公害である比較的小型の機関（エンジン）を
使用するのが一般的である。それに伴う利点は、このよ
うな小型内燃機関は限られたＲＰＭ（毎分回転数）の範
囲で駆動できるので、エンジンの公害（汚染）防止効果
が最適化されることである。「一次」および「二次」の
用語は、電気エネルギー源を説明するのに使用される場
合には、単に駆動中に配分されるエネルギーのルートに
関するだけで、本発明における基礎的な重要性を意味す
るものではない。電池のみを動力源とする純粋な電気駆
動自動車では、自動車が電池充電ステーション（batter
y charging station）から遠く離れている時に電池が消
耗してしまうかもしれず、一日中使用したあとで無事に
デポ（depot ：駐車場）に戻ることができた場合でも、
電池を再充電しなくてはならないという欠点がある。ハ
イブリッド電気自動車は純粋な電気駆動自動車に対して
大きな利点がある。すなわち、ハイブリッド電気自動車
は駆動中に電池を再充電するので、通常は外部からの電
池充電を必要としない点である。したがって、ハイブリ
ッド電気自動車は、燃料の補給を必要とする、内燃機関
を動力源とする通常の自動車と同様に使用できる。ハイ
ブリッド電気自動車のもう１つの主な利点は、燃費が良
いことである。この燃費における利点は、少なくとも制
動の一部で運動の機械的エネルギーを電気に変換し電池
にエネルギーを戻す、回生発電制動（regenerative dyn
amic braking：ダイナミック・ブレーキ）を使用してい
ることによる。都市輸送という条件下で自動車における
全摩擦損失のほぼ半分にあたるのが制動損失であるとい
うことは既に知られている。この５０％のエネルギーを
復元し、再使用のために電池に戻すことによって、回生
発電制動を使用しない場合に比べ、はるかに小型の「二
次」燃料使用発電機を使用することが可能になる。ま
た、より小型の二次電源を使用することで単位時間毎ま
たはマイル毎の使用燃料を少なくできる。さらにハイブ
リッド電気自動車の他の１つの利点は、多くの条件下
で、自動車を加速するために使用できる動力が、電池が
供給する最大出力と二次発電機が発生する最大出力の合
計である点である。発電機がディーゼル内燃機関である
場合、電池の出力とディーゼル出力を組み合わせること
で、非常に大きな総出力が得られるにも関わらず低燃費
である。
【発明が解決しようとする課題】ハイブリッド電気自動
車は経済的にも環境的にも利点が多い一方で、広く受け
入れられるためには、その運転および運転者の入力に対
する反応の両方が、従来の内燃機関動力自動車と同様に
「誰でもできるほど簡単」（foolproof ）でなければな
らない。
【課題を解決するための手段】そこで、本発明によるハ
イブリッド電気自動車は、機械的運転に応じて前記自動
車を動作させる機械運転装置を有する。電気トラクショ
ン・モータ（tractionmotor）は前記機械運転装置に結
合され、付勢されたときに前記機械運転装置を機械的に
運転し、それにより前記自動車を運転する。ハイブリッ
ド電気自動車はさらに電気エネルギー蓄電部（トラクシ
ョン電池であってもよい）と、前記電気エネルギー蓄電
部および前記トラクション・モータに結合され前記トラ
クション・モータを制御可能に付勢する制御部を有す
る。前記トラクション・モータに付勢することで前記機
械運転装置の前記機械的運転が行われる。ハイブリッド
電気自動車は、燃料をたとえばタンクに入れて運搬す
る。制御可能な電気エネルギー源、たとえば燃料電池や
内燃機関・発電機、は前記燃料源および少なくとも前記
制御部に結合され、前記燃料を使用して、前記トラクシ
ョン・モータの駆動または前記電気エネルギー蓄電部へ
の蓄電、またはその両方を行うために、電気エネルギー
を発生させる。前記電気エネルギー源と前記トラクショ
ン・モータを作動させることにより、不可避的に熱が発
生する。ハイブリッド電気自動車は、乗員室と、前記乗
員室、前記電気エネルギー源および前記トラクション・
モータに結合され、前記乗員室を適温に維持するため、
前記熱を前記乗員室に制御可能に結合する熱交換手段を
有する。寒冷な天候のときは、前記電気エネルギー源と
前記トラクション・モータにより発生した前記熱では前
記乗員室の適温を維持するのには不十分なことがある。
制御装置が前記制御部に連結され、第１の効率範囲を画
定する第１の状態で前記トラクション・モータを駆動
し、前記乗員室の適温を維持するのに必要な場合には、
前記第１の状態の前記効率範囲よりも低い効率範囲を有
する第２の状態で前記トラクション・モータを作動し、
より多くの熱を前記トラクション・モータから発生さ
せ、この追加熱は前記乗員室に使用することができる。
本発明の１つの実施例によれば、前記トラクション・
モータは交流モータであって、前記制御部は、前記電池
と前記交流モータに結合され、前記直流電圧を前記交流
モータのための交流電流に制御可能に変換する、直流−
交流インバータを含む。本実施例の前記制御装置は前記
第２の状態で前記交流モータに流す大量の直流電流を発
生させる直流電流制御装置を含む。本発明の他の１つの
実施例によれば、前記電気エネルギー蓄電部は直流電圧
を発生させる電池を含み、前記トラクション・モータは
交流誘導モータである。本実施例において、前記制御部
は、前記電池と前記交流モータに結合され、前記直流電
圧を前記交流モータのための可変周波数交流電流に制御
可能に変換し、それにより前記第１の作動状態で前記誘
導モータを、スリップ周波数の第１の範囲分だけ交流電
流ドライブの周波数より少ない周波数で回転させる、直
流−交流インバータを含む。本実施例において、前記制
御装置は、最高周波数が前記第１の範囲の最高周波数よ
り高い第２の範囲を、前記スリップ周波数がしめる、前
記第２の作動状態で作動する装置を含む。 本発明の他
の１つの実施例によれば、電気自動車は、付勢されたと
きに、自動車を運転する電気トラクション・モータと、
直流電圧蓄電部、たとえば電池、を有する。制御部は前
記直流電圧蓄電部および前記トラクション・モータに結
合されている。前記制御部は、前記トラクション・モー
タを駆動する交流電圧を制御可能に発生させる直流−交
流インバータを含む。前記直流−交流インバータは運転
中に熱を発生させる。電気自動車は、乗員室と、前記乗
員室および前記インバータに結合され、前記インバータ
の熱の少なくともいくらかを前記乗員室に結合する流体
熱伝導手段を有する。
【０００１】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について、添付の
図面を参照して詳細に説明する。図１において、ハイブ
リッド電気自動車１０は、ギアボックス（変則装置）４
０ｄを介して交流電圧電気トラクション・モータ４０、
本発明の１つの実施例では３位相交流モータ（three-ph
ase alternating current motor ）、に接続された少な
くとも１つの車輪１２を有する。モータ４０は公知のモ
ータ発電機であり、発電制動中、運動の機械的エネルギ
ーを電気エネルギーに変換する。動力制御部１４は、動
力ハンドリング（power handling）パスを介してトラク
ション・モータ４０、トラクション電池２０、ブロック
１６で示される補助または二次電源に接続される。ブロ
ック１６に示されるように、補助電源は、発電機２２を
駆動させるディーゼルエンジン１８等の内燃機関、また
は燃料電池２４を備えてもよい。両方ともタンク１８ｔ
の燃料を使用する。ブロック５０で示されるコマンド
（指令）制御部は、コマンド制御部５０にプログラムさ
れた適切な制御法則にしたがって、動力制御部１４、補
助電源１６、およびトラクション・モータ４０の動作を
制御するために、情報パスを介して動力制御部１４、補
助電源１６、およびトラクション・モータ４０に接続さ
れる。比較的高出力を蓄電できる最も一般的で安価なタ
イプの電池は、一般的な鉛蓄電池（lead/H2SO4 batter
y）からなるものである。電池が最大容量まで充電され
ているときに充電電流を印加しないように注意すれば、
また電解質のガス化と望ましくない熱の発生を防止する
ようにすれば、さらに硫酸化を避けることができれば、
安全性のためにゲルタイプの電解質を使用する、このタ
イプの電池は電気自動車での使用に適している。図１に
おいて、自動車１０の表示部と運転者制御部はブロック
３０で示されている。運転コマンドをコマンド制御部５
０に与えるため、ブロック３０が双方向データパス３１
を介してコマンド制御ブロック５０に接続されているこ
とが示されている。コマンド制御部５０は、運転コマン
ドを動力制御部１４、補助電源１６、およびトラクショ
ン・モータ４０等の電力装置に対する適切なコマンドに
変換する。さらに、ブレーキペダル３０ａに接続された
従来のハイドリック・ブレーキ（液圧ブレーキ）システ
ムによるフリクション・ブレーキ（摩擦制動）の直接制
御を行うため、ブロック３０がパス３４を介してフリク
ション・ブレーキ３６ａ，３６ｂに接続されていること
が示されている。図２は図１の動力制御部１４の要素と
図１の他の要素との相互接続を示すものである。特に、
（もし必要であれば）補助電源１６の交流電流出力を直
流電圧に変換するために、動力制御部１４は補助電源１
６に接続された整流装置２６を有する。動力制御部１４
はさらに、電池２０、整流装置２６、およびトラクショ
ン・モータ４０に電力接続で結合された双方向直流−交
流インバータ２８を有する。信頼性を維持するためにス
イッチから熱を逃がすため、少なくともインバータ２８
の電力スイッチは蓄熱槽２８ｈに接続される。上記のよ
うに、インバータ２８、補助電源１６、トラクション・
モータ４０の動作はコマンド制御部５０により制御され
る。図１および図２の装置の基本的動作は、以下の通り
である。コマンド制御部（５０）がインバータ２８の各
スイッチ（図示せず）を切り替えパルス幅コマンド（sw
itched pulse-width command）により制御し、その結
果、トラクション・モータ４０に結合されたインバータ
２８のポート２８ｍで、選択された周波数と大きさを有
する交流電圧に、量的に近似する電圧が発生する。トラ
クション・モータ４０によりコマンド（指令）された交
流電流の周波数と大きさは、選択されたモータ速度で選
択されたトラクション電流によって、モータを駆動する
するように選択されている。通常、トラクション・モー
タ４０は、モータ速度が上がるにしたがって増大する逆
起電力（back EMF）を発生させるので、インバータは
（コマンド制御部５０の制御下では）同様のトラクショ
ン・モータ駆動電流を維持するためにより高い周波数で
より多くの交流電圧を発生させなければならない。モー
タはインバータ出力のコマンド（指令）周波数に一致し
た周波数で回転する。また、図１および図２の電気自動
車の基本的動作においては、発電制動ブレーキ（ダイナ
ミック・ブレーキ）と摩擦制動ブレーキ（friction bra
ke：フリクション・ブレーキ）の両方が作動される。発
電機として機能しているトラクション・モータにより、
自動車が速度を落としたときに運動の機械的エネルギー
を取り戻せるので、発電制動ブレーキがより望ましい。
発電制動ブレーキが作動する時には、図２の直流−交流
インバータ２８は、第２の、または回生的方向で作動し
ており、トラクション・モータ４０で発電した交流電流
をトラクション電池２０充電のための直流電圧に変換す
る。さらに、電気自動車が補助電源１６を有するハイブ
リッド電気自動車である時は、コマンド制御部５０のコ
マンドにしたがって、電池を再充電するため、および／
またはトラクション・エネルギーのいくらかを供給する
ために、自動車運転中に補助電源が作動する。図１およ
び図２の制御部５０は、自動車１０の運転に適切なその
他の多くの制御機能を行うことも注目されるべきであ
る。これらの制御機能の中で、インバータ２８により生
成したパルス幅変調された電力スイッチ波形の周波数を
微調整する機能がある。上記のように、インバータ２８
は、生成した波形の周波数よりはるかに高いリカレンス
（recurrence：再帰）率を有し、生成した波形の瞬間的
な大きさを確定するために、幅および時間が制御され
た、リカレント（recurrent：再帰）駆動パルスにより
制御される。トラクション・モータの駆動効率を最大限
にするために、制御部５０は駆動パルスのリカレンス率
をかく乱し、その結果、波形生成のサイクルの間、整数
の駆動パルスが生成される。また、整数のサイクルは、
トラクション・モータの効率を低減させがちな、直流電
圧成分を有する出力電圧波形の生成を防ぐのに役立つ。
図３は、図１に示す自動車１０の熱伝導システムの簡略
化したブロック図である。図３において、トラクション
・モータは、第１の熱交換器３１０に熱的に結合され、
補助電源１６も第１の熱交換器３１０に結合されてい
る。高温の位置によって、熱は双方向的にこれらのパス
を流れるので、トラクション・モータ４０と補助電源１
６が第１の熱交換器３１０によって熱的に結合されてい
るのは明らかである。同時に、補助電源１６は、第２の
熱交換器３１２を介して、ブロック３１６で示される乗
員室に熱的に結合されている。またはブロック３１８で
示される、図１のコマンド制御部５０により制御される
制御弁を介することも可能である。さらに、図１のトラ
クション・モータ４０に付随するギアボックスが図３の
３４０として示されている。ギアボックス３４０は第１
の熱交換器１３０に結合されていることが示されてい
る。ハイブリッド電気自動車の他の熱源は、図２の交流
−直流インバータ２８であり、その蓄熱槽２８ｈは第２
の熱交換器３１２に熱的に結合されていることが図３に
示されている。図３の要素１６、２８ｈ、４０、３１
０、３１２および３４０は熱的に結合され、もしさまざ
まなパスに熱が十分に流れれば、同じ温度になるはずで
ある。同時に、図３の要素１６、２８ｈ、４０、３１
０、３１２および３４０は乗員室３１６に結合しうる熱
源を形成する。選択された温度を維持するために、コマ
ンド制御部５０は乗員室の温度を（図示されない手段に
よって）検出し、弁３１８を公知の帰還（feedback）方
式で制御する。本発明の実施例においては、少なくとも
１つの熱交換器が循環性の熱伝導流体として油を使用し
ていることに注目すべきである。図３のシステムはシス
テム全体から放熱するために熱交換器３１０に結合され
たラジエータ（放熱器）を備える。ハイブリッド電気自
動車の効率が比較的高いために、特に寒冷な天候のとき
乗員室を十分に熱するには、補助電源１６、トラクショ
ン・モータ４０、およびギアボックス３４０の組み合わ
せで発生した熱では不十分な場合がある。かかる条件の
ときには別の燃料燃焼ヒータを備えることも可能である
が、一時的に使用されるだけの追加設備が必要になり、
温暖な天候で自動車を運転するときまでもこのような設
備の追加的重量を運搬すると、燃費を悪くなる。本発明
の１つの特徴によれば、コマンド制御部は通常の運転条
件の下で上記のように第１の作動状態を仮定する。天候
が寒冷で、さまざまな動力装置から発生する熱量では不
十分であるときは、コマンド制御部は追加の熱が必要で
あることを判断し、システムは第２の作動状態に入る。
第２の作動状態において、追加の熱を発生させるため
に、コマンド制御部はこのような間トラクション・モー
タの効率を減少させる。いかなるトラクション・モータ
の作動状態においても、その効率は周囲の条件、速度、
および負荷によって変わるものと予想される。高効率作
動状態における効率範囲は、より高い効率値にまで至る
もの予想され、低効率条件での作動に期待される効率範
囲は、高効率条件の最低効率より低い効率値でなければ
ならない。しかし、効率範囲の重複する状態もありう
る。特に、本発明の１つの実施例では、図１および図２
のコマンド制御部５０は、追加熱を発生させる必要があ
ることを判断して、（ａ）交流電圧出力波形の各半サイ
クルで整数の駆動波形を生成するために、インバータス
イッチ駆動周波数の調整を減少または排除することで、
インバータ２８の駆動を調整する、または（ｂ）出力電
圧波形の各半サイクルでの駆動波形の数を非整数の値に
確実に再調整する。この結果、第２の作動状態では、こ
の非整数の出力電圧波形の各半サイクルでの駆動波形の
数は、モータの平均直流電流を生成する。直流電界と交
流電界の間の相互作用により、全モータ電流のうちの直
流電流成分は効率を低減し、それにより熱がより多く発
生する。要するに、第２の低効率状態では、コマンド
（指令）された動力を供給するために必要とされる交流
電流から、モータがさらに交流電流を引き出し、この追
加電流が熱に変換され、最終的には乗員室にとって使用
可能となる。本発明の他の実施例においては、図１、図
２および図３のトラクション・モータ４０は交流誘導モ
ータである。かかる誘導モータが、「スリップ」（sli
p）周波数として知られる差分周波数（difference freq
uency）の分だけ固定子の磁界の回転周波数より少な
い、回転周波数または速度を有することは当業者にとっ
て公知である。スリップ周波数は誘導モータに対する負
荷により決定される。スリップは負荷が減少するにした
がい減少する。これは、単にモータ固定子に印加される
交流電圧ドライブの周波数を増大することで、実現でき
る。スリップ周波数を増大することはモータ効率を低減
することになるので、スリップ周波数が小さいときより
多くの熱を発生させることになる。図４は、第１の高モ
ータ効率モードでの作動が必要か、第２の低モータ効率
モードでの作動が必要かを決定する、コマンド制御部で
の論理フローを示す簡略化したフローチャートである。
図４において、論理は開始（START ）ブロック５１０か
ら開始し、冷却システム温度の検出を示す、次の論理ブ
ロック５１２に進む。論理はブロック５１２から、追加
の熱が要求されているかを決定する、決定ブロック５１
４へと進む。もし追加の熱が要求されていなければ、論
理は決定ブロック５１４からＮＯ出力へと進み、論理パ
ス５１４Ｎを通ってブロック５１２へと進む。自動車の
発進時、または寒冷な条件下では追加熱が要求されるこ
とがあり、そのとき論理は決定ブロックからＹＥＳ出力
へ進み、トラクション・モータの効率を低減することを
示す、次のブロック５１６へと達する。ブロック５１６
から、論理は冷却システム温度の検出を示すブロック５
１７を通って、自動車の運転者により変えられるあらか
じめセットされた基準と冷却システムの温度を比較す
る、次の決定ブロック５１８に達する。冷却システムの
温度が通常の作動温度でないときは、論理は決定ブロッ
ク５１８からＮＯ出力を通って、ブロック５１６へと戻
り、低効率作動を続ける。一方、決定ブロック５１８が
冷却システムが通常の作動温度であることを発見した場
合には、論理はＹＥＳ出力から、冷却システムの通常ま
たは高効率作動状態を維持することを示す、ブロック５
２０へと進む。 本発明の他の実施例は当業者にとって
明らかである。たとえば、弁３１８が乗員室３１６への
熱の流れを制御するために使用されることが示されてい
るが、調流器（flow diverter ）やその他の装置を使用
することもできる。温度は帰還（feedback）型システム
で制御していると説明されているが、例えば図３の弁３
１８が自動車の運転者により制御される今日の自動車に
一般的に使用されているオープン・ループ（open-loop
）型システムで制御してもよい。図３の装置は、熱的
に結合した２つの分離した熱交換器３１０および３１２
を使用するが、それが適切であれば、単一の装置に統合
したり、または必要であれば２つ以上の熱交換器を使用
してもよいことは明らかである。 そこで、本発明によ
るハイブリッド電気自動車（１０）は、機械的運転に応
じて前記自動車（１０）を動作させる機械運転装置（４
０ｄ、１２）を有する。電気トラクション・モータ（４
０）は前記機械運転装置（４０ｄ、１２）に結合され、
付勢されたときに前記機械運転装置（４０ｄ、１２）を
機械的に運転し、それにより前記自動車（１０）を運転
する。ハイブリッド電気自動車はさらに電気エネルギー
蓄電部（２０）（トラクション電池であってもよい）
と、前記電気エネルギー蓄電部（２０）および前記トラ
クション・モータ（４０）に結合され前記トラクション
・モータ（４０）を制御可能に付勢する制御部（１４、
５０）を有する。前記トラクション・モータ（４０）に
付勢することで前記機械運転装置（４０ｄ、１２）の前
記機械的運転が行われる。ハイブリッド電気自動車（１
０）は、燃料をたとえばタンク（１８ｔ）に入れて運搬
する。制御可能な電気エネルギー源（１６）、たとえば
燃料電池（２４）や内燃機関・発電機（１８、２２）、
は前記燃料源（１８ｔ）および少なくとも前記制御部
（１４、５０）に結合され、前記燃料を使用して、前記
トラクション・モータ（４０）の駆動または前記電気エ
ネルギー蓄電部（２０）への蓄電、またはその両方を行
うために、電気エネルギーを発生させる。前記電気エネ
ルギー源（２０）と前記トラクション・モータ（４０）
を作動させることにより、不可避的に熱が発生する。ハ
イブリッド電気自動車（１０）は、乗員室（３１６）
と、前記乗員室（３１６）、前記電気エネルギー源（２
０）および前記トラクション・モータ（４０）に結合さ
れ、前記乗員室（３１６）を適温に維持するため、前記
熱を前記乗員室（３１６）に制御可能に結合する熱交換
手段（３１０、３１２）を有する。寒冷な天候のとき
は、前記電気エネルギー源（２０）と前記トラクション
・モータ（４０）により発生した前記熱では前記乗員室
（３１６）の適温を維持するのには不十分なことがあ
る。制御装置（４００）が前記制御部（１４、５０）に
連結され、第１の効率範囲を画定する第１の状態で前記
トラクション・モータ（４０）を駆動し、前記乗員室
（３１６）の適温を維持するのに必要な場合には、前記
第１の状態の前記効率範囲よりも低い効率範囲を有する
第２の状態で前記トラクション・モータ（４０）を作動
し、より多くの熱を前記トラクション・モータ（４０）
から発生させ、この追加熱は前記乗員室（３１６）に使
用することができる。本発明の１つの実施例によれば、
前記トラクション・モータ（４０）は交流モータであっ
て、前記制御部（１４、５０）は、前記電池（２０）と
前記交流モータ（４０）に結合され、前記直流電圧を前
記交流モータ（４０）のための交流電流に制御可能に変
換する、直流−交流インバータ（２８）を含む。本実施
例の前記制御装置（１４、５０）は前記第２の状態で前
記交流モータに流す大量の直流電流を発生させる直流電
流制御装置を含む。本発明の他の１つの実施例によれ
ば、前記電気エネルギー蓄電部（２０）は直流電圧を発
生させる電池を含み、前記トラクション・モータ（４
０）は交流誘導モータである。本実施例において、前記
制御部（１４、５０）は、前記電池（２０）と前記交流
モータ（４０）に結合され、前記直流電圧を前記交流モ
ータのための可変周波数交流電流に制御可能に変換し、
それにより前記第１の作動状態で前記誘導モータ（４
０）を、スリップ周波数の第１の範囲分だけ交流電流ド
ライブの周波数より少ない周波数で回転させる、直流−
交流インバータ（２８）を含む。本実施例において、前
記制御装置（１４、５０）は、最高周波数が前記第１の
範囲の最高周波数より高い第２の範囲を、前記スリップ
周波数がしめる、前記第２の作動状態で作動する装置
（４００）を含む。本発明の他の１つの実施例によれ
ば、電気自動車（１０）は、付勢されたときに、自動車
を運転する電気トラクション・モータ（４０）と、直流
電圧蓄電部（２０）、たとえば電池、を有する。制御部
（１４、５０）は前記直流電圧蓄電部（２０）および前
記トラクション・モータ（４０）に結合されている。前
記制御部（１４、５０）は、前記トラクション・モータ
（４０）を駆動する交流電圧を制御可能に発生させる直
流−交流インバータ（２８）を含む。前記直流−交流イ
ンバータ（２８）は運転中に熱を発生させる。電気自動
車（１０）は、乗員室（３１６）と、前記乗員室（３１
６）および前記インバータ（２８）に結合され、前記イ
ンバータ（２８）の熱の少なくともいくらかを前記乗員
室（３１６）に結合する流体熱伝導手段（３１０、３１
２）を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による制御を実行するコマンド
制御部と動力制御部を備えた、本発明の１つの特徴によ
るハイブリッド電気自動車の簡略化したブロック図であ
る。
【図２】図２は、図１の動力制御部の詳細を示す簡略化
したブロック図である。
【図３】図３は本発明の１つの特徴による温度制御シス
テムの簡略化したブロック図である。
【図４】図４は、適正な作動モードを決定し、モータ効
率を設定するため、図１および図２のコマンド制御部に
より実行される論理を示す簡略化したフローチャートで
ある。
【符号の説明】
１０ハイブリッド電気自動車（電気自動車） １２車輪 １４動力制御部 １６補助電源 １８ディーゼル・エンジン １８ｔタンク ２０電池 ２２発電機 ２４燃料電池 ２６整流装置 ２８インバータ ２８ｈ蓄熱槽 ２８ｍポート ３０表示部および運転者制御部 ３０ａブレーキペダル ３１双方向データパス ３４パス ３６ａ，３６ｂ（摩擦制動）フリクション・ブレーキ ４０トラクション・モータ ４０ｄギアボックス ５０コマンド制御部 ３１０、３１２熱交換器 ３１６乗員室 ３１８制御弁 ３４０ギアボックス
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年２月２３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】乗員室（passenger compartment:パッセン
    ジャー・コンパートメント）と、 機械的運転に応じて前記自動車を動作させる機械運転装
    置と、 前記機械運転装置に結合され、付勢されたときに、前記
    機械運転装置を機械的に運転し、それにより前記自動車
    を運転する電気トラクション・モータ（traction moto
    r）と、 電気エネルギー蓄電部と、 前記電気エネルギー蓄電部および前記トラクション・モ
    ータに結合され、前記トラクション・モータを制御可能
    に付勢し、それにより前記機械運転装置の前記機械的運
    転を行う制御部と、 燃料源と、 前記燃料源および少なくとも前記制御部に結合され、前
    記燃料を使用して、前記トラクション・モータの駆動お
    よび前記電気エネルギー蓄電部への蓄電のうち少なくと
    も１つを行うために、電気エネルギーを発生させる、制
    御可能な電気エネルギー源と、 前記電気エネルギー源と前記トラクション・モータを作
    動させることにより不可避的に熱が発生し、 前記乗員室、前記電気エネルギー源および前記トラクシ
    ョン・モータに結合され、前記熱を前記乗員室に制御可
    能に結合する熱交換手段と、 寒冷な天候で前記電気エネルギー源と前記トラクション
    ・モータにより発生した前記熱では前記乗員室の適温を
    維持するのに不十分であるときに、 前記制御部に連結され、第１の効率範囲を画定する第１
    の状態で前記トラクション・モータを駆動し、前記乗員
    室の前記温度を検出し、前記適温を維持するのに必要な
    場合には、前記第１の状態の前記効率範囲よりも低い効
    率範囲を有する第２の状態で前記トラクション・モータ
    を作動し、それにより、前記乗員室に使用することがで
    きる、より多くの熱を前記トラクション・モータから発
    生させる制御手段を有することを特徴とするハイブリッ
    ド電気自動車。
  2. 【請求項２】前記電気エネルギー蓄電部は直流電圧を発
    生させる電池を含み、 前記トラクション・モータは交流モータであって、 前記制御部は直流−交流インバータを含み、前記直流−
    交流インバータは前記電池と前記交流モータに結合さ
    れ、前記直流電圧を前記交流モータのための交流電流に
    制御可能に変換し、 前記制御手段は前記第２の状態で
    前記交流モータに流す大量の直流電流を発生させる手段
    を含むことを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド
    電気自動車。
  3. 【請求項３】前記電気エネルギー蓄電部は直流電圧を発
    生させる電池を含み、 前記トラクション・モータは交流誘導モータであって、 前記制御部は直流−交流インバータを含み、前記直流−
    交流インバータは前記電池と前記交流モータに結合さ
    れ、前記直流電圧を前記交流モータのための可変周波数
    交流電流に制御可能に変換し、それにより前記第１の作
    動状態で前記誘導モータが、スリップ（slip）周波数の
    第１の範囲分だけ交流電流ドライブ（drive ）の周波数
    より少ない周波数で回転し、 前記制御手段は、最高周波数が前記第１の範囲の最高周
    波数より高い第２の範囲を、前記スリップ周波数がしめ
    る、前記第２の作動状態で作動する手段を含むことを特
    徴とする、請求項１記載のハイブリッド電気自動車。
  4. 【請求項４】付勢されたときに、自動車を運転する電気
    トラクション・モータと、 直流電圧蓄電部と、 前記直流電圧蓄電部および前記トラクション・モータに
    結合された制御部と、前記制御部は、運転中に熱を発生
    させる直流−交流インバータを含み、前記トラクション
    ・モータを駆動する交流電圧を制御可能に発生させ、 乗員室と、 前記乗員室および前記インバータに結合され、前記イン
    バータからの熱の少なくともいくらかを前記乗員室に結
    合する流体熱伝導手段を有することを特徴とする電気自
    動車。
  5. 【請求項５】乗員室を有するハイブリッド電気自動車を
    駆動する方法において、 前記方法は、 前記自動車に電池を備える工程と、 前記自動車に燃料コンテナを備える工程と、 前記自動車において、燃料電池の１つと、前記燃料コン
    テナの燃料を使用する内燃機関発電機を作動させて、そ
    れにより前記電池を充電するために電気を発生させる工
    程と、 前記自動車において、交流電圧を交流電圧周波数におい
    てトラクション・モータに印加し、それにより機械的エ
    ネルギーを発生させ、前記トラクション・モータが前記
    トラクション・モータの効率に依存する量の余剰熱を発
    生させる工程と、 前記機械的エネルギーを前記自動車の運転に使用する工
    程と、 少なくとも前記トラクション・モータからの熱を前記乗
    員室に伝導する工程と、 前記自動車において、前記交流電圧周波数より高いパル
    ス幅周波数に複数の電力スイッチをパルス幅制御するこ
    とにより、前記電池からの直流電圧を前記交流電圧に制
    御可能に変換する工程と、および、 前記乗員室を熱するためにより多くの熱を前記トラクシ
    ョン・モータから必要とする場合に、前記トラクション
    ・モータを流れる直流電流が、前記トラクション・モー
    タの熱出力を増大するために、前記トラクション・モー
    タの前記効率を減少するように、前記交流電圧周波数に
    比例した前記パルス幅周波数を調整する工程からなる、
    ハイブリッド電気自動車の駆動方法。
  6. 【請求項６】乗員室を有するハイブリッド電気自動車を
    駆動する方法において、 前記方法は、 前記自動車に電池を備える工程と、 前記自動車に燃料コンテナを備える工程と、 前記自動車において、燃料電池の１つと、前記燃料コン
    テナの燃料を使用する内燃機関発電機を作動させて、そ
    れにより前記電池を充電するために電気を発生させる工
    程と、 前記自動車において、交流電圧を交流電圧周波数で交流
    誘導モータに印加し、それにより機械的エネルギーを発
    生させ、前記交流誘導トラクション・モータが前記交流
    誘導トラクション・モータの効率に依存する量の余剰熱
    を発生させる工程と、 前記機械的エネルギーを前記自動車の運転に使用する工
    程と、 少なくとも前記交流誘導トラクション・モータからの熱
    を前記乗員室に伝導する工程と、 前記自動車におい
    て、前記電池からの直流電圧を前記交流電圧に制御可能
    に変換する工程と、および、 前記乗員室を熱するためにより多くの熱を前記交流誘導
    トラクション・モータから必要とする場合に、前記交流
    誘導トラクション・モータの回転周波数と前記交流電圧
    周波数の間のスリップ（slip: 差）が、前記交流誘導ト
    ラクション・モータの熱出力を増大するために、前記交
    流誘導トラクション・モータの前記効率を減少するよう
    に、前記交流電圧周波数を調整する工程からなる、ハイ
    ブリッド電気自動車の駆動方法。
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