JPS6216722Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はハイブリツド車の発電制御装置に関
するものであり、特にモータと他の動力駆動源と
を備えた電気車の制御装置に関する。

電気駆動源とエンジン動力源との両者を備えた
車輛（以下ハイブリツド車と称す）が実用に供さ
れている。このハイブリツド車の概略的な構成が
第１図に示される。エンジン走行の場合、エンジ
ン動力は、エンジンＥ−ワンウエイクラツチ
OCL−モータＭ−クラツチCL−トランスミツシ
ヨンTM−プロペラシヤフトPL−デフアレンシヤ
ルDFへと伝達される。このとき、モータＭは発
電機として機能し、発電出力は制御装置Ｃを介し
て蓄電池Ｂを充電する。また、モータ走行の場
合、エンジンＥはワンウエイクラツチOCLによ
り遮断される。ワンウエイクラツチOCLとはこ
のようにエンジンからモータへは伝達可能としモ
ータからエンジンへの伝達は不可能とするような
クラツチである。従つてモータ走行の場合は、モ
ータＭはバツテリＢから電源を供給されて駆動さ
れ、その動力をクラツチCL、トランスミツシヨ
ンTM、プロペラシヤフトPLおよびデフアレンシ
ヤルDFへのみ伝達する。

前記モータＭとして直流複巻モータを用いる
と、前述したエンジン走行においてモータは他励
発電機として機能する。他励発電機は、周知のよ
うに、エンジンの回転数により発電特性が異な
る。発電出力はバツテリＢを充電するが、車の走
行性能とのかねあいからエンジン回転数に対して
充電電流は一定に保たれている。すなわち、エン
ジン回転数が大きくなり高速状態に移行すればそ
れに応じてモータの負荷が大きくなり高速走行を
妨げることを防止している。

しかしながら、上述のごとく定電流により充電
を行なうものにおいては、蓄電池が満充電状態に
なつた後も定電流にて充電を続けるため、蓄電池
が過充電になりやすくその寿命にも悪影響を及ぼ
すことがあつた。この不具合を防止する目的で、
蓄電池の満充電状態をその端子電圧により検出し
て充電を中止させることが従来より行なわれてい
る。

一方、ハイブリツド車においては、制動時にエ
ンジンブレーキに相当する制動力を回生制動によ
つて得ることが省エネルギの面から望ましい。特
に、第１図に示したごとくワンウエイクラツチを
使用したものにおいては、エンジンブレーキによ
る制動力を全く得ることができないため、それに
代わるものとして直流モータによる回生制動の必
要性が特に強くなる。

従来のハイブリツド車においては、エンジンに
よる通常走行時に、蓄電池をほぼ満充電状態にし
てしまうため、回生制動による発電電力を吸収す
るだけの余裕がなく、発電制動に切り換えたりす
ることによつて熱エネルギとして無駄に放出する
かあるいは無理に蓄電池へ回生して過充電状態に
していた。

それゆえに、この考案の主たる目的は、前述の
欠点を解消し、通常走行や回生走行時において、
常に最適かつ有効な制御を行なうことのできるハ
イブリツド車の発電制御装置を提供することであ
る。

この考案のその他の目的および特徴は図面を参
照して行なう以下の詳細な説明からより一層明ら
かとなろう。

概説すればこの考案は、蓄電池と、この蓄電池
によつて付勢される直流モータと、他の原動機駆
動源とを含む電気車において、前記他の原動機駆
動源が能動化されているときは前記直流モータは
発電機として機能してその発電出力は前記蓄電池
を充電し、かつさらに前記蓄電池の端子電圧を検
出する端子電圧検出手段と、この端子電圧検出手
段出力に応答して前記モータの発電出力の回生を
停止制御する手段と、前記電気車の速度を制御す
る速度制御手段と、前記速度制御手段に応答して
前記モータの発電出力で蓄電池に充電することに
より回生制御を能動化する手段とを備えたハイブ
リツド車の発電制御装置である。

第２図はこの考案の一実施例の一部の概略的な
電気回路図である。蓄電池Ｂからの電源はチヨツ
パ回路CHを介して直巻界磁コイルＦ１およびア
マチユアＡに与えられる。周知のようにチヨツパ
回路CHはモータ走行の場合に、ゲート信号発生
回路Ｇからのゲート信号に応答して蓄電池Ｂ出力
を断続制御する。さらに蓄電池Ｂは走行モード切
換スイツチMDSWと、分巻界磁コイルＦと、こ
の分巻界磁コイルＦに流過する電流量を制御する
電流量制御回路CTRとで直列回路を構成する。
走行モード切換スイツチMDSWはモータ走行の
場合は開成され、エンジン走行の場合に閉成され
る。従つてエンジン走行の場合には界磁コイルＦ
が付勢されて前記アマチユアＡとともに他励発電
機として動作し、その発電出力をダイオードＤを
介して蓄電池Ｂへ回生する。前述したようにこの
考案の目的の一つはエンジン走行の場合の高速走
行を可能にすることであるので、この考案におい
ては前記制御回路CTRを付加することにより第
３図Ａに示すようにエンジン回転数が一定回転数
Ｎ１以上に達すれば以下の充電電流が一定になる
ように制限特性を持たせたものである。ところが
エンジン回転数Ｎ１以上では常時定電流充電とな
るので、このような条件で充電が進行すると蓄電
池Ｂの端子電圧が第３図Ｂに示すように時間とと
もに上昇する。領域ｒ１においては端子電圧は時
間とともに比例して上昇するが、領域ｒ２（通常
は充電量が80％を超えた領域）においては端子電
圧は急上昇する。従つてこの場合には領域ｒ２に
達した時点で充電を停止するように制御すればよ
い。これらの要求を満足するために、蓄電池Ｂの
端子電圧を検出して前記制御回路CTRを制御す
るように構成される。これらの概説したエンジン
走行の場合のより詳細な説明は第４図を参照して
行なわれる。

第４図はこの考案の一実施例の詳細な電気回路
図である。この実施例はエンジン走行の場合の他
励発電を制御するための制御回路を示す。従つて
モータは発電機として機能する。先ず、第４図の
構成および動作について概説しよう。モータが発
電機として機能した結果、アマチユアＡからのア
マチユア電流は蓄電池Ｂへ回生される。このアマ
チユア電流が電流検出装置DTにより検出され
て、しきい値弁別回路LDで或る回転数（たとえ
ばＮ１）に相関する電流量でしきい値弁別され
て、それにより界磁コイルＦの流過電流制御回路
CTRを制御して界磁コイルの流過電流を制御し
てアマチユア電流、換言すれば蓄電池Ｂを充電す
る充電電流を第３図Ａのように一定になるように
制御し、かつさらに蓄電池Ｂの端子電圧検出回路
VDTによつて電圧検出して一定電圧以上に達す
ると、前記制御回路CTRを付勢する電源の供給
を遮断してアマチユアＡの発電機能を停止させて
第３図Ｂの領域ｒ２における充電を停止するもの
である。以下より詳細に説明しよう。

前述したアマチユア電流が電流検出装置DTに
より検出され、その検出出力が差動増幅器DF１
により反転差動増幅される。この増幅出力はさら
に差動増幅器DF２により反転されてしきい値弁
別される。この増幅器DF２出力は、後述するト
ランジスタTR７のベース電極に与えられ、トラ
ンジスタTR７をオン−オフ制御する。増幅器DF
２から出力が与えられると、トランジススタTR
７は導通するが、このトランジスタTR７の機能
については後述する。なお、前記差動増幅器DF
２でしきい値弁別されるしきい値は、前述したよ
うに或る回転数、たとえばＮ１に相関する電流量
に設定される。

他方、界磁コイルＦの流過電流量制御回路
CTRは三角波発生回路TWGと、この三角波をし
きい値弁別する回路TLDとを含む。蓄電池Ｂの
端子電圧が一定電圧以下の場合は常閉リレー接点
RYbを介して制御回路CTRに付勢電源が供給さ
れているので、三角波発生回路TWGにおいてト
ランジスタTR３およびTR４がオン状態となり、
プログラマブルユニジヤンクシヨントランジスタ
PUT２と協働してトランジスタTR４のエミツタ
出力（点ａに導出される出力）は第５図のａに示
されるように予め定める周波数の三角波になる。
この三角波出力はしきい値弁別回路TLDでしき
い値弁別される。このしきい値弁別回路TLDは
トランジスタTR５およびTR６と、プログラマブ
ルユニジヤンクシヨントランジスタPUT３とを
含み、このユニジヤンクシヨントランジスタ
PUT３のゲート電圧（固定バイアス）を予め設
定することにより予め定めたしきい値でしきい値
弁別を行なう。トランジスタTR６のコレクタ側
の点ｂに導出された弁別出力は第５図ｂに示され
る。この弁別出力は、エンジン回転数がＮ１（第
３図Ａ参照）に達していない場合は、すなわち充
電電流がＩ_CHに達していない場合は、そのままト
ランジスタTR８およびTR９で増幅され、さらに
この増幅出力に基づきトランジスタTR１０およ
びTR１１で界磁コイルＦの流過電流Ｉ_Fを断続制
御する。断続制御された流過電流Ｉ_Fは第５図Ｃ
に示される。もし、前記充電電流が一定値Ｉ_CHに
達していると、前述したようにトランジスタTR
７がオン状態となるので弁別回路TLDの前記弁
別出力はこのトランジスタTR７によつて変調さ
れる。換言すれば、第５図ｂの斜線で示す部分が
トランジスタTR７によつてカツトされる。この
カツトされた出力がトランジスタTR８およびTR
９で増幅されかつこの増幅出力に基づきトランジ
スタTR１０およびTR１１で界磁コイルＦの流過
電流Ｉ_Fを断続制御する。断続制御された結果、
流過電流Ｉ_Fは第５図Ｃに点線で示されるように
減少していき、かつ従つてアマチユア電流の比例
的増加を抑制して第３図Ａに示すように一定の充
電電流Ｉ_CHになるように制御されていくことが理
解されよう。

以上のように定電流充電が達成されて蓄電池の
端子電圧が比例的に上昇していくが、第３図Ｂに
示す電圧VOに達すると以後は急激に電圧が上昇
するのでこの電圧VOを検出すると充電を停止し
なければならない。以下この様な場合の構成およ
び動作を説明する。蓄電池Ｂが前記電圧VOに達
すると、プログラマブルユニジヤンクシヨントラ
ンジスタPUT１が導通するように、そのゲート
の固定バイアスが選ばれている。このトランジス
タPUT１の導通に応答して、トランジスタTR１
およびTR２も導通し、リレーRYが付勢される。
応じてリレー接点RYbが開成され、制御回路
CTRへの電源供給が遮断される。しかしながら
このような場合であつても、速度制御手段、たと
えばブレーキを踏むとこのブレーキに連動するブ
レーキスイツチBSWが閉成され制御回路CTRに
電源が供給されて回生制動を能動化する。

以上のように、この考案によれば、定電流充電
を達成しつつも過充電を防止する目的で蓄電池の
端子電圧が一定電圧以上に達すれば、充電を停止
し、かつさらにこの充電を停止している場合にお
いても速度制御手段、たとえばブレーキを踏むこ
とによつてまたはアクセルペダルの踏み込みを離
すことによつて回制制動が能動化されて速度抑制
に寄与することができるので非常に合理的な制御
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はハイブリツド車の概略的な構成図であ
る。第２図はこの考案の一実施例の一部の概略的
な電気回路図である。第３図Ａはエンジン回転数
と充電電流との特性図であり、第３図Ｂは蓄電池
の端子電圧の時間特性を示す。第４図はこの考案
の一実施例の詳細な電気回路図である。第５図は
第４図の動作を説明するための波形図である。 図において、Ｂは蓄電池、Ｅはエンジン、Ｍは
モータ、Ａはアマチユア、Ｆは分巻界磁コイル、
VDTは蓄電池の端子電圧検出手段、RYはリレ
ー、RYbは常閉リレー接点、BSWはブレーキス
イツチ、CTRは界磁コイルの流過電流制御回路
を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 原動機駆動源と、蓄電池と、アマチユアおよび
   界磁巻線を含み前記蓄電池によつて付勢される直
   流モータと、前記原動機駆動源および前記直流モ
   ータの間に配置されて前記原動機駆動源からの回
   転力を前記直流モータに与えるとともに走行駆動
   輪に与え、前記直流モータの回転力が前記原動機
   駆動源に与えられるのを阻止する回転力選択手段
   とを含み、前記原動機と前記直流モータとを選択
   的に結合して駆動源とし、 前記直流モータは、電気走行を選択したとき直
   流モータとして前記走行駆動輪を駆動し、かつ前
   記原動機駆動源を選択的に結合して駆動源とする
   ようにされたとき直流発電機として用いるように
   切換可能に構成されたハイブリツド車において、 前記蓄電池の充電電圧を検出することによつ
   て、前記蓄電池の充電状態が満充電状態のレベル
   よりも低くかつ相対的に高い或るレベルを検出す
   る電圧検出手段、 前記原動機による走行時に、前記電圧検出手段
   出力のないことに応じて、前記直流モータを発電
   機として作動させて蓄電池への充電を行ない、か
   つ該電圧検出手段出力のあることに応じて蓄電池
   への充電を停止させるモード選択手段、および 前記ハイブリツド車に制動指令が出されたこと
   に基づいて、前記電圧検出手段の出力とは無関係
   に前記蓄電池への充電を行なうことにより回制制
   動状態に切換える手段を備えた、ハイブリツド車
   の発電制御装置。