JP2001090572A - シリーズハイブリッド式電動車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型のバッテリーを搭載できるシリーズハイ
ブリッド式電動車両を提供する。 【解決手段】 バッテリー４の残存容量を検出するバッ
テリー残量検出部２０（残存容量検出手段）を備える。
モータ３の要求電力を検出する出力計算部１２（要求電
力検出手段）を備える。前記両検出手段の検出結果に基
づいてエンジン７の回転数を制御する出力要求生成部１
１（エンジン制御手段）を備える。この出力要求生成部
１１は、バッテリー４の残存容量が少なくなるほどエン
ジン回転数を増大させるとともに、モータ３の要求電力
が大きくなるほどエンジン回転数を増大させる構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン駆動力を
発電機により電力に変換し、この電力とバッテリー電力
のうち少なくともバッテリー電力をモータに供給可能と
し、モータにより車輪を駆動するとともに、エンジン駆
動力に基づく電力によりバッテリを充電するようにした
電気装置を備えたシリーズハイブリッド式電動車両に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電動車両の電気装置は、
モータに給電するバッテリーの残存容量が低下したとき
にエンジンを始動し、このエンジンが駆動する発電機の
発電電力でバッテリーを充電している。前記発電電力の
制御は、バッテリーの残存容量の不足分を補うように実
施している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように構成し
た従来のシリーズハイブリッド式電動車両においては、
例えば急峻な上り坂を上り始めたときなどモータへの外
部負荷が急激に増大し車両速度が急激に低下するとき、
車両の急減速を防止すべく、あるいは運転者がアクセル
位置を急激に増大させた（運転者による要求負荷が急激
に増大した）とき、車両を急加速させようと、モータの
出力を短時間に増大すべくモータには大きな電流が供給
される。このため、バッテリーの残存容量が短時間に著
しく低下してしまう一方、エンジンによる発電電力はこ
の残存容量の不足分を補うように実施するのみであるた
め、バッテリーの残存容量の下限値を下回る可能性が出
てバッテリーを傷めてしまう。あるいはバッテリーの残
存容量の下限値を下回らないようにモータへの電流を制
限し、結果として外部負荷の増大に対して対応がとれず
に車両速度が急低下したり、加速性が不足してしまう問
題があった。一方、この問題を解決するためには、大型
で容量が大きいバッテリーを搭載しなければならず、コ
ストアップになるとともに車重が重くなってしまう。

【０００４】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、小型のバッテリーを搭載しながら、
バッテリーの残存容量が下限値を下回らないようにする
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明に係るシリーズハイブリッド式電動車両は、
バッテリーの残存容量を検出する残存容量検出手段と、
モータの要求電力を検出する要求電力検出手段と、前記
両検出手段の検出結果に基づいて発電電力を制御するエ
ンジン制御手段とを備え、このエンジン制御手段は、バ
ッテリーの残存容量が少なくなるほど発電電力を増大さ
せるとともに、モータの要求電力が大きくなるほど発電
電力を増大させる構成としたものである。本発明によれ
ば、バッテリーの充電や走行のために必要な電力に対応
して発電機の発電電力が増大する。

【０００６】請求項２に記載した発明に係るシリーズハ
イブリッド式電動車両は、請求項１に記載した発明に係
るシリーズハイブリッド式電動車両において、バッテリ
ーの出力電力に基づいてモータの要求電力を検出する構
造としたものである。この発明によれば、バッテリーの
残存容量が減少する元になる現象、すなわち放電を検出
して発電機の発電電力が増大するから、応答性よくバッ
テリーを充電することができる。

【０００７】請求項３に記載した発明に係るシリーズハ
イブリッド式電動車両は、請求項１に記載した発明に係
るシリーズハイブリッド式電動車両において、モータ用
コントローラでのモータ出力に基づいてモータの要求電
力を検出する構造としたものである。この発明によれ
ば、モータ用コントローラからモータに制御信号が送出
されるとき、すなわちモータの負荷が増大する以前に発
電機の発電電力を増大させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るシリーズハイ
ブリッド式電動車両の一実施の形態を図１ないし図６に
よって詳細に説明する。ここでは、モータの動力で人力
を助勢する電動補助自転車に本発明を適用した場合の例
について説明する。図１は本発明に係るシリーズハイブ
リッド式電動車両の充電系の構成を示すブロック図、図
２は充電時の動作を説明するためのフローチャート、図
３はモード判定時の動作を説明するためのフローチャー
ト、図４は出力要求生成部の動作を説明するためのフロ
ーチャート、図５はスロットル弁を制御するときの動作
を説明するためのフローチャート、図６はバッテリーの
残存容量から最大発電電力を求めるためのマップになる
グラフである。

【０００９】これらの図において、符号１で示すもの
は、この実施の形態による電動補助自転車である。この
電動補助自転車１は、ペダル２を踏込む力（踏力）と、
モータ３の動力の合力を図示していない動力伝達装置に
よって後輪に伝え、この後輪を駆動して走行するもので
ある。モータ３の動力は、踏力に比例して増減させてい
る。踏力による人力を１とするときモータ３の動力は
２，３あるいは０．７，０．５等と自由に設定可能であ
るが、ここでは１に設定してある。すなわち、モータ３
の要求電力は、踏力による人力に対応して増減する。ま
た、この電動補助自転車１は、前記モータ３に給電する
バッテリー４をエンジン駆動式のモータ発電機５によっ
て充電するとともにモータ３にも給電可能とする充電装
置６を装備し、シリーズハイブリッド式の構造を採って
いる。前記モータ３と、モータ発電機５と、エンジン７
は、動力ユニットとして一つのユニットをなすように形
成している。

【００１０】前記モータ発電機５は、エンジン７に連結
されており（ここでは直結であるが、減速装置あるいは
増速装置を介在させてもよい）、モータと発電機の両方
の機能を有している。このモータ発電機５は、エンジン
７を始動するときにスターターモータとして使用し、バ
ッテリー４を充電するときやモータ３に給電するときに
発電機として使用する。このモータ発電機５とバッテリ
ー４との間にインバータ・コンバータ８を介装し、この
インバータ・コンバータ８に電流制御アンプ９と発電量
制御アンプ１０とを接続しており、後述する出力要求生
成部１１から前記発電量制御アンプ１０に送出された出
力要求値（目標充電電力）に基づいてモータ発電機５の
使用形態を切替えるとともに、発電電力を制御するよう
にしている。バッテリー４にモータ３とモータ発電機５
を並列に接続し、モータ発電機５が発電した電力をモー
タ３に給電できるようにしている。

【００１１】前記電流制御アンプ９には、モータ発電機
５を流れる電流値（電流フィードバック値）が入力さ
れ、発電量制御アンプ１０には、出力計算部１２からバ
ッテリー出力フィードバック値が入力される。前記出力
計算部１２は、バッテリー４の端子間電圧と充放電電流
とを乗算することによってバッテリー４の入出力電力
（充電電力）を求め、発電量制御アンプ１０に前記バッ
テリー出力フィードバック値信号を送出するとともに、
出力要求生成部１１にバッテリーの放電電力（モータの
要求電力）を示す信号を送出する回路を採っている。こ
の出力計算部１２が本発明に係る要求電力検出手段を構
成している。前記発電量制御アンプ１０は、出力要求生
成部１１から送出された出力要求値と前記バッテリー出
力フィードバック値との差がなくなるように、ＰＩ制御
を実施する。

【００１２】前記エンジン７は、燃料供給弁とスロット
ル弁を電動式のアクチュエータ１３，１４によって駆動
する構造を採っている。これらのアクチュエータ１３，
１４とエンジン７の点火装置（図示せず）の制御は、前
記出力要求生成部１１から送出された指令値と、図１に
おいて符号１５で示すモード判定部から送出された指令
値に基づいてスロットル開度制御アンプ１６とアクチュ
エータ駆動部１７が実施する。このエンジン７の制御
は、前記発電量制御アンプ１０での発電電力の制御と同
時に進行するようにしている。スロットル開度制御アン
プ１６は、モータ発電機５の回転数（エンジン回転数）
を検出する回転数検出器１８と、モード判定部１５と、
前記出力要求生成部１１と、アクチュエータ駆動部１７
とを接続し、出力要求生成部１１から送出されたスロッ
トル開度増減指令値やモード判定部１５から送出された
指令値に対応するスロットル弁開度に制御されるよう
に、スロットル弁制御用の制御信号をアクチュエータ駆
動部１７に送出する。このスロットル開度制御アンプ１
６と、充電電力を制御する前記発電量制御アンプ１０
と、後述する出力要求生成部１１が本発明に係るエンジ
ン制御手段を構成している。前記アクチュエータ駆動部
１７は、前記制御信号に従って前記スロットル弁用アク
チュエータ１３を駆動する。また、このアクチュエータ
駆動部１７は、モード判定部１５から送出された燃料供
給弁用のＯＮ，ＯＦＦ制御信号と、点火装置用のＯＮ，
ＯＦＦ制御信号とに従って燃料供給弁と点火装置を駆動
する。

【００１３】前記モード判定部１５は、電動補助自転車
１の運転状態を複数の運転モードに分けてモード毎に前
記スロットル開度制御アンプ１６とアクチュエータ駆動
部１７に各種の指令値を送出する。この指令値は、エン
ジン始動時や停止時と、定常運転時とにそれぞれ送出さ
れる。エンジン始動用の指令値がスロットル開度制御ア
ンプ１６とアクチュエータ駆動部１７に入力されると、
エンジン７のアクチュエータ類がエンジン始動用の動作
を開始するとともに、スロットル開度制御アンプ１６か
ら出力要求生成部１１にスロットル開度データとして始
動指令が送出され、インバータ・コンバータ８がモータ
発電機５に電力を供給してモータ発電機５をスターター
モータとして機能させる。このとき、電流制御アンプ９
はモータ発電機５に流れる電流をフィードバック制御に
よって制御する。エンジン停止用の指令値がモード判定
部１５から入力されたときには、エンジンの点火系が点
火カットさせられる。点火カットによりエンジン回転数
が低下し、設定エンジン回転数以下になったところでイ
ンバータ・コンバータ８を流れる電流を再びエンジン始
動用の指令値が発電量制御アンプ１０に入力されるまで
遮断し、バッテリー電力でモータ発電機５が回転するの
を阻止する。また、定常運転用の指令値が入力されたと
きには、モータ３の要求電力に対応するようにエンジン
回転数を制御する。

【００１４】モード判定部１５に入力されるデータは、
車速を検出する車速センサ１９が検出した車速データ
と、バッテリー残量検出部２０が検出したバッテリー４
の残存容量（ＳＯＣ）と、モータ発電機５の回転数検出
器１８が検出した回転数データと、スタンドセンサ２１
が検出したスタンド位置データなどである。前記バッテ
リー残量検出部２０は、バッテリー４の端子間電圧と、
充放電電流と、バッテリー温度とに基づいてバッテリー
４の残存容量を求め、この残存容量を示す値を残存容量
データとしてモード判定部１５と出力要求生成部１１に
送出する。このバッテリー残量検出部２０が本発明に係
る残存容量検出手段を構成している。前記スタンドセン
サ２１は、スタンド２２を使用している状態であるか否
かを検出する。

【００１５】前記出力要求生成部１１は、前記出力計算
部１２と、前記回転検出器１８と、前記バッテリー残量
検出部２０と、前記スロットル開度制御アンプ１６とを
接続し、出力計算部１２から送出されたモータ３の要求
電力データと、バッテリー残量検出部２０から送出され
た残存容量データとに基づいてエンジン７の目標回転数
を求め、実際のエンジン回転数が前記目標エンジン回転
数に一致するようなスロットル開度増減指令値をスロッ
トル開度制御アンプ１６に送出する。すなわち、エンジ
ン７については、スロットル開度とエンジン回転数の二
つを変数とするエンジン出力特性、あるいはエンジン回
転数と出力トルクを変数とするエンジン出力特性が分か
っており、かつモータ発電機５については、モータ発電
機回転数と電機子回転力の二つを変数とする発電電流特
性、電機子回転力と発電電圧の相関関係が分かってお
り、発電電圧の制御を通して電機子回転力を所定値に維
持することによって、目標発電電力（目標発電電流量）
を達成する目標モータ発電機回転数が定まる。エンジン
７とモータ発電機５は変速機を介していないので、目標
モータ発電機回転数は、すなわち目標エンジン回転数と
なる。電機子回転力はエンジン７の出力トルクと一致す
る一方、エネルギー変換効率を１とすると、目標発電電
力は、すなわち目標エンジン出力と一致することにな
る。目標回転数を求めて、目標回転数を維持するように
スロットル開度のフィードバック制御するとは、実際の
エンジン出力あるいは発電電力を目標エンジン出力ある
いは目標発電電力と一致させるようにスロットル開度に
よりフィードバック制御することと同じことになる。な
お、下記するように発電可能な電力をエンジン回転数と
スロットル弁の開度とに割り付けるようにする場合と
は、エネルギー変換効率を１とすると、目標発電電力
（目標発電電流量）は目標エンジン出力と一致するの
で、エンジン出力の小から大にわたって与えるべきスロ
ットル開度を小から大に予め割り振っておき、目標エン
ジン出力に対応するスロットル開度を先ず決め、このス
ロットル開度と目標エンジン出力から目標回転数を決定
し、この目標回転数となるようにスロットル開度を微調
整制御することを意味する。

【００１６】出力要求生成部１１は、上述したようにス
ロットル開度増減指令値をスロットル開度制御アンプ１
６に送出するとともに、モータ発電機５の出力電力が全
てバッテリー４やモータ３に給電されるように発電量制
御アンプ１０に出力要求値を送出する。また、前記目標
エンジン回転数は、バッテリー４の残存容量が少なくな
るほど増大し、モータの要求電力が大きくなるほど増大
するようにしている。バッテリー４の残存容量が予め定
めた下限値を下回っている状態でモータの要求電力が大
きくなるときには、増大量をさらに増加させている。

【００１７】この出力要求生成部１１が出力要求値を生
成するときには、この実施の形態では、エンジン７が過
負荷になって停止してしまうのを阻止するために、現在
の運転状態で発電が可能な最大電力を要求しないように
している。また、バッテリー４が過充電になるのを阻止
するために、バッテリー４の残存容量が７０％を越えな
いようにするとともに、バッテリー温度が予め定めた上
限温度を上回っているときには、温度超過分に対応させ
て出力要求値を低減させる。前記現在の最大発電可能電
力は、図示していない回転数−発電電力マップによって
求める。このマップは、発電可能な電力をエンジン回転
数とスロットル弁の開度とに割り付けることによって形
成し、出力要求生成部１１に接続したメモリ１１ａに予
め記憶させておく。バッテリー４の残存容量が７０％に
満たない場合には、図６に示すバッテリー残存容量−発
電出力指令リミット値マップに基づいて出力要求値を設
定する。このマップは、残存容量に対する最大充電電力
量を示すもので、前記メモリ１１ａに予め記憶させてお
く。また、温度超過分に対応する減算値は、図示してい
ない温度補正マップによって求める。このマップは、温
度超過分が増大するにしたがって減算値が増大するよう
に設定してあり、前記メモリ１１ａに予め記憶させてお
く。

【００１８】次に、上述したように構成した電動補助自
転車１の動作を前記出力要求生成部１１やモード判定部
１５のさらに詳細な構成の説明と合わせて図２ないし図
５に示すフローチャートによって説明する。この電動補
助自転車１の図示していないメインスイッチ（電源スイ
ッチ）がＯＮ操作されると、先ず、図２に示すフローチ
ャートのステップＳ１で初期設定を実施し、ステップＳ
２で５ｍｓ待機した後にステップＳ３でモード判定部１
５がモード判定を実施する。モード判定は、図３のフロ
ーチャートに示すように実施する。先ず、同図のステッ
プ１００で示すように、スタンド２２が使用状態である
か否かと、バッテリー４の残存容量が８０％を越えてい
るか否かを判定する。これらの条件が何れか一方でも満
たされている場合には、ＹＥＳと判定されてステップ１
０１に進む。ステップ１０１では、モータ発電機５の回
転速度（回転数）を０に設定し、エンジン７の燃料供給
弁とスロットル弁の開度を全閉に設定するとともに、点
火装置をＯＦＦに設定する。そして、ステップ１０２に
進んで現在のモードをエンジン停止モードに設定する。
前記ステップ１００でＮＯと判定された場合には、ステ
ップ１０３で現在のモードがエンジン停止モードか否か
を判定し、ＹＥＳと判定された場合にはステップ１０４
に進み、ＮＯと判定された場合にはステップ１０５へ進
む。ステップ１０４では、モータ発電機５の回転速度を
０に設定し、エンジン７の燃料供給弁とスロットル弁の
開度を全閉に設定するとともに、点火装置をＯＦＦに設
定する。そして、ステップ１０６で現在の車速がエンジ
ン始動車速を上回っているか否かを判定する。ここでＹ
ＥＳと判定された場合にはステップ１０７へ進み、ＮＯ
と判定された場合にはステップ１０２に進む。前記ステ
ップ１０５では、現在のモードがエンジン始動中モード
であるか否かを判定する。ステップ１０５でＹＥＳと判
定された場合にはステップ１０７へ進み、ＮＯと判定さ
れた場合にはステップ１０８に進む。ステップ１０７で
は、モータ発電機５の回転数をエンジン始動時の回転数
に設定し、エンジン７の燃料供給弁と点火装置をＯＮ状
態に設定するとともに、スロットル弁の開度を始動時の
開度に設定する。その後、ステップ１０９に進み、モー
タ発電機５を流れる電流を検出して発電しているか否か
を判定する。モータ発電機５が発電している場合にはス
テップ１１０に進み、モータ発電機５がスターターモー
タとして機能している場合には、ステップ１１１に進ん
で現在のモードをエンジン始動中モードに設定する。

【００１９】前記ステップ１０８では、現在のモードが
エンジン定常モードであるか否かを判定し、ＹＥＳと判
定された場合にはステップ１１０に進み、ＮＯと判定さ
れた場合にはステップ１１２に進む。ステップ１１０で
は、モータ発電機５の回転数を図６に示す車速−モータ
回転数マップに基づく回転数に設定し、エンジン７の燃
料供給弁と点火装置をＯＮ状態に設定するとともに、ス
ロットル弁の開度を出力要求値に対応する開度に設定す
る。その後、ステップ１１３で現在の車速がエンジン停
止車速を下回っているか否かを判定する。ステップ１１
３でＹＥＳと判定された場合にはステップ１１４に進
み、ＮＯと判定された場合にはステップ１１５に進んで
現在のモードを定常モードに設定する。前記ステップ１
１２では、現在のモードがエンジン停止中モードである
か否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合にはス
テップ１１４に進み、ＮＯの場合にはステップ１１６に
進む。ステップ１１４では、モータ発電機５の回転数を
０に設定し、燃料供給弁とスロットル弁の開度を全閉に
設定するとともに点火装置をＯＦＦに設定する。そし
て、ステップ１１７に進んで現在のモードをエンジン停
止中モードに設定する。前記ステップ１１６では異常処
理を実施する。この異常処理は、充電装置６の全てのア
クチュエータ１３，１４と点火装置をＯＦＦにするとと
もに、車体に設けたアラームランプ（図示せず）を点灯
させる。このように異常処理制御を実施した後、ステッ
プ１１８で現在のモードを異常モードに設定する。

【００２０】図３のフローチャートのステップ１０２，
１１１，１１５，１１７，１１８においてそれぞれ現在
のモードを設定した後、図２のフローチャートのステッ
プＳ４で出力要求生成部１１が出力要求値を設定すると
ともにスロットル開度増減指令値を出力し、ステップＳ
５において、前記出力要求値とモータ発電機５の出力
（発電電力）とが一致するように発電量制御アンプ１０
がモータ発電機５を制御する。そして、ステップＳ６で
スロットル開度制御アンプ１６がスロットル開度増減指
令値とモード判定部１５からの指令値とに基づいてエン
ジン７の燃料供給弁、スロットル弁の開度と、点火装置
での点火時期などの制御値を求め、ステップＳ７でアク
チュエータ駆動部１７がアクチュエータ１３，１４およ
び点火装置を駆動する。そして、ステップＳ２に戻り、
上述した制御を繰返す。

【００２１】前記ステップＳ４で出力要求生成部１１が
出力要求値を生成するときには、先ず、図４のフローチ
ャートのステップ２００に示すように、現在のエンジン
回転数と、スロットル開度制御アンプ１６でのスロット
ル開度指令値とを検出する。エンジン回転数は、モータ
発電機５に接続した回転検出器１８によって検出する。
そして、ステップ２０１で前記検出データを回転数−発
電電力マップに当てはめて現在発電可能な電力を求め
る。このように現在発電可能な電力を求めた後、ステッ
プ２０２でバッテリー４の残存容量を検出し、発電電力
の上限値を図６に示したバッテリー残存容量−発電出力
指令リミット値マップによって求める。次いで、ステッ
プ２０３でバッテリー温度が予め定めた温度を上回って
いるか否かを判定する。判定結果がＹＥＳの場合、すな
わちバッテリー温度が設定温度より高い場合には、ステ
ップ２０４からステップ２０５に進み、判定結果がＮＯ
の場合にはステップ２０６に進む。

【００２２】ステップ２０４では、温度補正マップによ
ってバッテリー温度の温度超過分に対応する減算値を求
め、ステップ２０５では、前記ステップ２０２で求めた
発電電力の上限値から前記減算値を減算した値を真の出
力上限値として設定する。ステップ２０６では、前記ス
テップ２０２で求めた発電電力の上限値を真の出力リミ
ット値として設定する。このように真の出力リミット値
を設定した後、ステップ２０７で前記ステップ２０１で
求めた現在発電可能な電力が前記ステップ２０５，２０
６で設定した真の出力リミット値を上回っているかを判
定する。判定結果がＹＥＳである場合には、ステップ２
０８からステップ２０９に進み、ＮＯである場合には、
ステップ２１０からステップ２１１に進む。ステップ２
０８では、真の出力リミット値を出力リミット値として
設定し、ステップ２０９では、スロットル開度増減指令
値をスロットル弁の開度が減少する値（負の設定値）に
設定し、この値をスロットル開度制御アンプ１６に出力
する。一方、ステップ２１０では、現在発電可能な電力
を出力リミット値として設定し、ステップ２１１では、
スロットル開度増減指令値をスロットル弁の開度が増大
する値（正の設定値）に設定し、この値をスロットル開
度制御アンプ１６に出力する。

【００２３】このようにスロットル開度増減指令値を送
出した後、ステップ２１２で現在のバッテリー４の出力
電力（モータ３の要求電力）に予め定めた一定値を加算
する。この加算した値を出力Ｑとして設定し、ステップ
２１３に進み、前記ステップ２０８とステップ２１０で
設定した出力リミット値が前記出力Ｑより大きいか否か
を判定する。判定結果がＹＥＳの場合には、ステップ２
１４に進み、前記出力Ｑを出力要求値として発電量制御
アンプ１０に送出する。判定結果がＮＯの場合には、ス
テップ２１５において出力リミット値を出力要求値とし
て発電量制御アンプ１０に送出する。すなわち、バッテ
リー４の残存容量が少なくなるほどエンジン７の回転数
が増大し、モータ３の要求電力が大きくなるほどエンジ
ン７の回転数が増大するように出力要求値が設定され
る。ステップ２１４，２１５で出力要求値を送出した
後、図２に示すフローチャートのステップＳ５に進む。

【００２４】図２に示すフローチャートのステップＳ６
でスロットル開度制御アンプ１６がスロットル弁の開度
を設定するときには、先ず、図５のフローチャートのス
テップ３００に示すように、出力要求生成部１１から送
出されたスロットル開度増減指令値を読込み、ステップ
３０１で前記指令値がスロットル弁の開度を増大させる
値であるか否かを判定する。前記指令値がスロットル弁
の開度を減少させる値の場合には、ステップ３０２に進
み、現在のスロットル弁の開度から予め定めた値を減算
して新たにスロットル弁の開度を設定し、このスロット
ル弁開度に対応する制御信号をアクチュエータ駆動部１
７に送出する。また、前記指令値がスロットル弁の開度
を増大させる値の場合には、ステップ３０３で現在のス
ロットル弁の開度に予め定めた値を加算して新たにスロ
ットル弁の開度を設定し、このスロットル弁開度に対応
する制御信号をアクチュエータ駆動部１７に送出する。
次に、ステップ３０４でモード判定部１５からエンジン
停止指令が送出されているか否かを判定し、エンジン停
止指令が送出されている場合には、ステップ３０５でス
ロットル弁が全閉になるようにアクチュエータ駆動部１
７に制御信号を送出し、図２に示すフローチャートのス
テップＳ７に進む。エンジン停止指令が送出されていな
い場合には、スロットル弁開度を変更することなく前記
ステップＳ７に進む。

【００２５】したがって、この電動補助自転車１は、モ
ータ３の負荷（外部負荷あるいは踏力に基づく要求負
荷）に対応する目標発電電力と発電電力とが一致するよ
うに充電装置６を制御するから、モータ３の負荷の増大
に対応して充電装置６の充電電力が増大する。このた
め、バッテリー４の容量が少なくても負荷の変動に追従
させてモータ３に電力を供給することができる。また、
バッテリー４の出力電力に基づいてモータ３の負荷を検
出しているから、バッテリー４の残存容量が減少する元
になる現象、すなわち放電を検出して充電電力を増大さ
せることができ、応答性よくバッテリー４を充電するこ
とができる。なお、人力に比例する要求負荷に対応する
出力をモータ３に発揮させるよう、モータ３を制御する
モータ用コントローラ３ａが配置されている。不図示の
センサーにより検知される人力データがモータ用コント
ローラ３ａに入力され、モータ用コントローラ３ａは要
求負荷を算出するとともに、バッテリー４とモータ３を
結ぶモータ電流供給路１００の途中に配置される不図示
のインバータに、要求負荷に対応するモータ電流量を、
インバータ・コンバータ８とバッテリー４とを結ぶ充放
電路１０１と、モータ電流供給路１００との連結部１０
２から導くように指令する。

【００２６】要求負荷データはモータ用コントローラ３
ａから出力計算部１２に与えるようにするか、不図示の
モータ電流量センサを配置してこのモータ電流量検知デ
ータを出力計算部１２に与えて要求負荷値を算出する。
さらに、出力要求生成部１１自身が出力する要求出力値
に基づく発電量から充放電路１０１のうち連結部１０２
とバッテリー部の間の放電電流ｆｂ′を加えるか充放電
路１０１のうち連結部１０２とバッテリー部の間の充電
電流ｆｂを差し引いて要求負荷値を算出する。すなわ
ち、要求負荷値は、放電電流ｆｂ′あるいは充電電流ｆ
ｂを検知するのみでも算出することができる。なお、連
結部１０２をバッテリー４のターミナル電極としてもよ
い。

【００２７】上述したように出力要求生成部１１とモー
ド判定部１５が動作することによって、この電動補助自
転車１は、バッテリー４の残存容量と、モータ３の要求
負荷量によって、下記の（１）〜（４）の走行形態を採
ることができる。 （１）モータ発電機５の発電電力でバッテリー４を充電
するとともにモータ３を回転させて走行する。 （２）モータ発電機５の発電電力のみでモータ３を回転
させて走行する。このときにはバッテリー４は充電しな
い。 （３）モータ発電機５の発電電力とバッテリー４の電力
でモータ３を回転させて走行する。 （４）バッテリー４の電力のみでモータ３を回転させて
走行する。このときにはエンジン７を停止させる。 （４）の走行形態は、車両速度が所定値、例えば５ｋｍ
／ｈ以下等の走行開始動作あるいは走行停止動作中の低
速走行時に実施される。（１）〜（３）の走行形態は、
電動自転車においてモータ４の要求負荷一定の定常走行
の場合と、モータ４の要求負荷が変化する加減速走行時
の過渡走行の場合で異なり、電動補助自転車のように踏
力が絶えず変化するものにおいても異なる。

【００２８】定常走行においては、（１）の走行状態は
バッテリー４の残存容量が下限値に近い側の所定値以下
において実施される。モータ発電機５の目標発電電力は
モータ３の要求負荷にバッテリー４への設定充電電流量
の和として決定され、モータ３の要求負荷が大となる程
大きくされる。さらに、バッテリー４の残存容量が小さ
くなる程バッテリー４への設定充電電流量が多くされる
ので、結果としてモータ発電機５の目標発電電力は大き
くされる。この目標発電電力が大きくされる場合には、
割り振られるスロットル弁開度が大きくされるか、所定
のスロットル弁開度においてエンジン回転数が大きくさ
れる。あるいは発電電圧を略所定値とすべく電機子反力
すなわちエンジン出力トルクが設定され、この出力トル
クと目標発電電力すなわちエンジン出力とから目標エン
ジン回転数を設定するので、結果としてモータ３の要求
負荷が大となる程、バッテリー４の残存容量が少なくな
る程、目標エンジン回転数が大きくされる。

【００２９】定常走行においては、（２）の走行形態は
バッテリー４の残存容量が上限値に近い側の所定値以上
において実施され、バッテリー４に充電の必要のない場
合である。モータ発電機５の目標発電電力はモータ３の
要求負荷により決定される。モータ３の要求負荷が大な
る程、割り振られるスロットル弁開度が大きくされる
か、所定のスロットル弁開度においてエンジン回転数が
大きくされるか、目標エンジン回転数が大きくされつ
つ、スロットル弁開度によるフィードバック制御がなさ
れる。

【００３０】定常走行においては、（３）の走行状態は
バッテリー４の残存容量が下限値と上限値の中間領域に
ある場合において実施される。この場合にもモータ３の
要求負荷が大となる程、バッテリー４の残存容量が小さ
くなる程、モータ発電機５の目標発電電力は大きくされ
る。過渡状態においては、急加速する場合にはモータ３
の要求負荷は急激に増大し、モータ発電機５の目標発電
電力を増大させても、実際の発電出力の増加は遅れてし
まう。要求負荷に対応するモータ電流量は急激に増大
し、バッテリー４からの放電電流がモータ電流路に流入
するので、定常状態における（２）あるいは（３）の走
行状態から、過渡状態において（３）の走行状態とな
る。なお、定常状態における（１）の走行状態、すなわ
ちバッテリー４の残存容量が下限値に近い側の所定値以
下の状態からバッテリー４を急放電することは望ましく
ないので、急加速に対応するモータ３の要求負荷データ
があってもモータ電流が急増しないように不図示のイン
バータを制御し、急加速ができないようにする。ブレー
キを掛ける等急減速する場合にはモータ３の要求負荷は
急激に減少され、モータ発電機５の目標発電電力を減少
させても、実際の発電出力の減少は僅かに遅れてしま
う。このため、定常状態における（１）あるいは（３）
の走行状態から、過渡状態において（２）の走行状態と
なる。定常状態における（２）の走行状態、すなわちバ
ッテリー４の残存容量が上限値に近い側の所定値以上で
バッテリー４に充電の必要のない状態から、バッテリー
４の過充電は望ましくないので、急減速においても
（２）の走行状態を維持すべく、エンジン７を失火ある
いはスロットル弁の急閉をするようにする。

【００３１】電動補助自転車のように踏力が絶えず変化
するものにおいては、モータ３の要求負荷は変動するの
で、バッテリー４の残存容量が上限値に近い側の所定値
以上の場合においては、変動幅の中央値より山側に、バ
ッテリー４の残存容量が下限値に近い側の所定値以下の
場合においては、変動幅の中央値より谷側に、バッテリ
ー４の残存容量が下限値と上限値の中間領域にある場合
においては変動幅の中央値となるように、モータ発電機
５の目標発電電力を設定する。モータ発電機５の目標発
電電力よりモータ３の要求負荷が大きい変動の山の部分
となると、（３）の走行状態となり、モータ発電機５の
目標発電電力よりモータ３の要求負荷が小さい変動の谷
の部分となると、（１）の走行状態となる。すなわち、
電動補助自転車の場合であっても、バッテリー４の残存
容量が少なくなる程モータ発電機５の発電電力が大き
く、すなわちエンジン回転数が増大し、モータの要求電
力の平均値が大きくなる程、モータ発電機５の発電電力
が大きく、すなわちエンジン回転数が増大する。

【００３２】したがって、上述した電動補助自転車１
は、バッテリー４の残存容量が少なくなるほど、モータ
発電機５の発電電力を増大させるとともに、モータの要
求電力が大きくなるほどモータ発電機５の発電電力を増
大させる構成を採っている。このため、バッテリー４の
容量が少なくてもモータ３の負荷の変動に追従させてモ
ータ３に電力を供給することができる。

【００３３】上述した実施の形態では本発明を電動補助
自転車１に適用する例を示したが、本発明は、モータを
動力源とするシリーズハイブリッド式電動車両であれ
ば、電動自動二輪車や電動自動車など、どのような車両
にも適用することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
ッテリーの充電や走行のために必要な電力に対応してモ
ータ発電機の発電電力が増大するから、バッテリーの容
量が少なくても負荷の変動に追従させてモータに電力を
供給することができる。したがって、小型のバッテリー
を搭載できるシリーズハイブリッド式電動車両を提供す
ることができる。請求項２記載の発明によれば、バッテ
リーの放電を検出して発電電力が増大するから、応答性
よくバッテリーを充電することができ、小容量のバッテ
リーでも残存容量を多く保ちながら走行することができ
る。請求項３記載の発明によれば、モータ用コントロー
ラからモータに制御信号が送出されるとき、すなわちモ
ータの負荷が増大する以前に発電電力を増大させること
ができるから、バッテリーの充電をより一層応答性よく
実施することができる。このため、小容量のバッテリー
でも残存容量を多く保ちながら走行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るシリーズハイブリッド式電動車
両の充電系の構成を示すブロック図である。

【図２】 充電時の動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図３】 モード判定時の動作を説明するためのフロー
チャートである。

【図４】 出力要求生成部の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図５】 スロットル弁を制御するときの動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図６】 バッテリーの残存容量から最大発電電力を求
めるためのマップになるグラフである。

【符号の説明】

１…電動補助自転車、３…モータ、３ａ…モータ用コン
トローラ、４…バッテリー、５…モータ発電機、６…充
電装置、１０…発電量制御アンプ、１１…出力要求生成
部。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G093 AA07 AA16 DA01 DB00 DB01 DB09 EA09 EB08 FA04 FA10 FA11 FA14 FB01 5H115 PG04 PG10 PI16 PI22 PU01 PU26 QN03 QN06 QN09 QN12 RE01 RE20 SE05 SJ12 TB01 TE02 TE03 TI02 TI10 TO12 TO14 TO21 TU16

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータによって車輪を駆動し、モータ駆
   動電源としてエンジン駆動力を受けて電力を出力する発
   電機とバッテリーとを有するシリーズハイブリッド式電
   動車両において、バッテリーの残存容量を検出する残存
   容量検出手段と、モータの要求電力を検出する要求電力
   検出手段と、前記両検出手段の検出結果に基づいて発電
   電力を制御するエンジン制御手段とを備え、このエンジ
   ン制御手段は、バッテリーの残存容量が少なくなるほど
   発電電力を増大させるとともに、モータの要求電力が大
   きくなるほど発電電力を増大させる構成としたことを特
   徴とするシリーズハイブリッド式電動車両。
2. 【請求項２】 請求項１記載のシリーズハイブリッド式
   電動車両において、バッテリーの出力電力に基づいてモ
   ータの要求電力を検出することを特徴とするシリーズハ
   イブリッド式電動車両。
3. 【請求項３】 請求項１記載のシリーズハイブリッド式
   電動車両において、モータ用コントローラでのモータ出
   力に基づいてモータの要求電力を検出することを特徴と
   するシリーズハイブリッド式電動車両。