JP2001238307A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

ハイブリッド自動車

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JP2001238307A
JP2001238307A JP2000051244A JP2000051244A JP2001238307A JP 2001238307 A JP2001238307 A JP 2001238307A JP 2000051244 A JP2000051244 A JP 2000051244A JP 2000051244 A JP2000051244 A JP 2000051244A JP 2001238307 A JP2001238307 A JP 2001238307A
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battery
hybrid vehicle
internal combustion
combustion engine
vehicle according
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Yoshiaki Kumashiro
祥晃 熊代
Masahiro Kasai
昌弘 葛西
Masahiko Amano
雅彦 天野
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド自動車用のバッテリを小型軽量
化するために、電圧Vbが低い(24V<Vb≦50V)
バッテリによる駆動用電動機の駆動を可能にする。 【解決手段】 駆動用電動機2の近くにバッテリ1を置
くことで駆動用電動機2とバッテリ1との間の配線を短
くするとともに、内燃機関3の熱がバッテリ1に伝わり
難いように断熱板11を用いて内燃機関3とバッテリ1
とを分離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関と、バッ
テリにより駆動される電動機とを備えたハイブリッド自
動車に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、モータとエンジンとを組み合わせ
たハイブリッド車が実用化されている。従来のハイブリ
ッド車は、モータを駆動するバッテリの電圧が200〜
300V程度と高く、このようなバッテリは、大型で、
重量も重たかった。そのため、従来のハイブリッド車で
は、内燃機関(エンジン)及び電動機(モータ)を車両
前部に配し、電動機駆動用のバッテリは、車両後部や車
両中央(床下)に配することで、バッテリを設置するス
ペース、重量バランスなどを確保していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バッテ
リが大型で、重量が重くなると、その分、車体の重量も
重くなるため、燃費が悪化してしまう。また、バッテリ
設置スペースを大きくとられるため、車内空間も狭くな
る。
【0004】そこで、バッテリの電圧を低くし、バッテ
リを構成する単電池の数を少なくすることでバッテリを
小型化することが考えられる。しかし、電池電圧Vbを
低く(例えば、36Vや42V程度に)した場合、従来
の200V〜300V程度のバッテリと同じ出力を得る
ためには、より大きな電流を流す必要が生じる。ところ
が、前述したように、従来のハイブリッド自動車では、
電動機とバッテリとは離れて配置されているので、電動
機とバッテリとの間の配線が長く、配線抵抗による損失
が大きくなり、駆動用電動機を駆動するのに十分な出力
を得られない。
【0005】なお、従来のハイブリッド車では、電池電
圧が200V〜300V程度と高かったので、配線抵抗
による損失に関わらず、所定の出力を得ることが可能で
あった。
【0006】また、バッテリの小型軽量化を図るため
に、エネルギー密度が高いリチウム(イオン)二次電池
やニッケル水素電池の使用が考えられるが、これらのバ
ッテリは熱に弱く、内燃機関の近傍など温度が60℃〜
70℃まで上昇するような場所に設置するのは困難であ
る。
【0007】本発明の目的は、バッテリの小型軽量化を
図れるハイブリッド自動車を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るハイブリッ
ド自動車は、内燃機関と、バッテリで駆動される電動機
との二系統の動力源を有するハイブリッド自動車であっ
て、前記バッテリは、リチウム二次電池によって構成さ
れ、電圧Vbが24V<Vb≦50Vであり、前記電動機
と前記バッテリとは、近くに設置してあることを特徴と
する。
【0009】この場合において、前記電動機及び前記バ
ッテリは、隔壁によって前記内燃機関から分離された収
納空間内に設置するようにしてもよい。更に、前記内燃
機関と前記バッテリとは、熱を遮蔽する手段を用いて分
離されていてもよい。
【0010】また、前記電動機、前記バッテリ及び前記
内燃機関は、隔壁によって他の空間から分離された同一
の収納空間内に設置してあり、当該収納空間内におい
て、前記内燃機関と前記バッテリとは、熱を遮蔽する手
段を用いて分離されていてもよい。
【0011】なお、前記熱を遮蔽する手段としては、空
冷、水冷、断熱材による遮蔽が考えられ、例えば、Al
23、SiC、Si34のうちの少なくとも一種を含有
する成型体を用いたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0013】《第1実施形態》図1は、本発明によるハ
イブリッド自動車の構成を示す図である。同図に示すよ
うに、本ハイブリッド自動車は、バッテリ1a、1b
と、駆動用電動機2a、2bと、内燃機関3と、インバ
ータ4a、4bと、駆動軸5と、差動ギア6と、駆動輪
7a、7bと、クラッチ8a、8bと、歯車9とを備え
る。
【0014】バッテリ1a、1bは、リチウム二次電池
の単電池を複数個直並列に接続して構成される。バッテ
リ1a、1bの電圧Vbは、24V<Vb≦50V(例え
ば、36V)であり、従来のハイブリッド自動車より低
いので、単電池の直列接続数を減らすことができ、バッ
テリの小型軽量化が図れる。
【0015】なお、リチウム二次電池は、リチウムを電
気化学的に吸蔵・放出可能な遷移金属複合酸化物正極
と、リチウムを電気化学的に吸蔵・放出可能な負極と、
セパレータと、電解液とを備える。
【0016】また、同図に示すように、バッテリ1a、
駆動用電動機2a及びインバータ4aは、車両の前部に
配置され、内燃機関3は、車両の中央部に配置され、バ
ッテリ1b、駆動用電動機2b及びインバータ4bは、
車両の後部に設置されており、これらは、3つの空間に
完全にわけられている。
【0017】つまり、本ハイブリッド自動車では、従来
のハイブリッド自動車とは異なり、バッテリ1aと駆動
用電動機2aは共に、車両の前部に近づけて設置してあ
り、同様に、バッテリ1bと駆動用電動機2bは共に、
車両の後部に近づけて設置してある。
【0018】このように、本実施形態では、バッテリ1
a、1bと駆動用電動機2a、2bとを近くに配置して
いるので、バッテリ1a、1bの電圧が低く(24V<
Vb≦50V)ても、必要な出力を得ることが可能にな
る。
【0019】駆動用電動機2a、2bとバッテリ1a、
1bとの間の配線抵抗による電圧降下は、駆動用電動機
2a、2bの最大負荷時において、例えば、2V以下で
あるようにする。
【0020】次に、本ハイブリッド自動車の動作につい
て説明する。
【0021】車両発進時、バッテリ1aの電力は、イン
バータ4aを介して駆動用電動機2aに供給され、駆動
用電動機2aを駆動する。同様に、バッテリ1bの電力
は、インバータ4bを介して駆動用電動機2bに供給さ
れ、駆動用電動機2bを駆動する。
【0022】バッテリ1a、1bにより駆動された駆動
用電動機2a、2bは、それぞれ、駆動輪7a及び駆動
輪7bを回転させ、車両を動かす。そして、駆動用電動
機2a、2bでの走行開始後、クラッチ8a、8bを接
続して、駆動輪7a、7bからの回転エネルギーを用い
て内燃機関3をクランキングさせる。以後、内燃機関3
による動力と、駆動用電動機2a、2bによる動力を適
宜利用することで、走行する。また、減速時に駆動用電
動機2a、2bにより生成される回生エネルギーは、そ
れぞれインバータ4a、4bを介してバッテリ1a、1
bに送られ、貯蔵される。
【0023】以上説明したように、本ハイブリッド自動
車では、バッテリ1a、1bと駆動用電動機2a、2b
とを近くに配置しているので、低い電圧のバッテリ1
a、1bでも駆動用電動機2a、2bの駆動が可能にな
り、バッテリを構成する単電池の数を減らすことによっ
て、バッテリの小型軽量化が図れる。
【0024】なお、図1では、バッテリによる駆動系を
2系統(図1のA、B)有していたが、どちらか一方の
みを設けるようにしてもよい。
【0025】《第2実施形態》図2は、本発明による第
2のハイブリッド自動車の構成を示す図である。
【0026】同図に示すように、本ハイブリッド自動車
は、図1に示したハイブリッド自動車に、断熱板11を
加えた構成になっている。
【0027】本ハイブリッド自動車では、断熱板11に
より、内燃機関3を収納する空間とバッテリ1a、1b
を収納する空間との間の熱伝達を少なくし、内燃機関3
の熱がバッテリ1a、1bに伝わるのを抑えている。こ
れにより、バッテリ1a、1bの寿命を長くすることが
可能となる。
【0028】断熱板11は、例えば、熱伝達率kが、1
<k<21であるAl23、SiC、Si34などを含
むセラミックスなどで構成される。
【0029】《第3実施形態》図3は、本発明による第
3のハイブリッド自動車の構成を示す図である。本ハイ
ブリッド自動車は、バッテリと内燃機関とを同じ空間に
配置したものである。
【0030】同図に示すように、本ハイブリッド自動車
は、リチウム二次電池の単電池を複数個直並列に接続し
たバッテリ1と、駆動用電動機2と、内燃機関3と、イ
ンバータ4と、駆動軸5と、差動ギア6と、駆動輪7
と、クラッチ8と、歯車9と、制御装置10と、断熱板
11とを備える。
【0031】駆動用電動機2は、インバータ4を介して
供給されるバッテリ1の電力により駆動される。バッテ
リ1により駆動された駆動用電動機2は、駆動輪7を回
転させ、車両を動かす。なお、駆動用電動機2は、車両
駆動用としてだけではなく、内燃機関3の始動のために
クランキングを行うスタータモーターとしての機能や、
内燃機関3により駆動される発電機としての機能も有す
る。駆動用電動機2を発電機として機能させたときに得
られる電力は、インバータ4を介してバッテリ1に貯え
られる。これらの機能は、制御装置10により制御さ
れ、適宜使い分けられる。
【0032】本実施形態では、バッテリ1は、内燃機関
3と同じ空間に配置されるが、バッテリ1は、断熱板1
1により覆われており、内燃機関3の熱が伝わらないよ
うに分離されている。これにより、バッテリ1の熱によ
る劣化を抑えることが可能になる。
【0033】《第4実施形態》図4は、本発明による第
4のハイブリッド自動車の構成を示す図である。
【0034】本実施形態では、薄型のバッテリを利用
し、バッテリを車体の側面部に取り付ける。すなわち、
同図に示すように、本ハイブリッド自動車は、バッテリ
1を収納したバッテリ収納ケース12が、車体の側面部
に取り付けられている。これにより、バッテリ1を外気
で空冷することが可能になる。
【0035】また、バッテリ収納ケース12には、温度
センサ13と、ヒータ14とが取り付けてある。そし
て、温度センサ13により温度を計測し、必要であれ
ば、バッテリ1の電力を用いて、ヒータ14でバッテリ
1を暖める。これにより、冬季など外気温の低いときで
もバッテリ収納ケース12内の温度をリチウム二次電池
の劣化が小さくなる20℃から40℃の範囲になるよう
に制御する。
【0036】また、図4では、バッテリ収納ケース12
を車体の側面部に取り付けているが、図5に示すように
バッテリ収納ケース12を車体の下部に取り付けるよう
にしてもよい。この場合、夏季炎天下の屋外に車両を放
置したような場合においても、バッテリ1が車体の陰に
入っているため、バッテリ1の温度が上がるのを回避で
き、バッテリ1の劣化を抑えることが可能になる。
【0037】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、電圧Vbが低い(24V<Vb≦50V)バッテリ
による電動機の駆動が可能になるので、バッテリの小型
軽量化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるハイブリッド自動車の構成を示
す図である。
【図2】 本発明による第2のハイブリッド自動車の構
成を示す図である。
【図3】 本発明による第3のハイブリッド自動車の構
成を示す図である。
【図4】 本発明による第4のハイブリッド自動車の構
成を示す図である。
【図5】 バッテリ収納ケース12を車体の下部に取り
付けた場合を示す図である。
【符号の説明】
1,1a,1b…バッテリ、2,2a,2b…駆動用電動
機、3…内燃機関、4,4a,4b…インバータ、5…駆
動軸、6…差動ギア、7,7a,7b…駆動輪、8…ク
ラッチ、9…歯車、10…制御装置、11…断熱板、1
2…バッテリ収納ケース、13…温度センサ、14…ヒ
ータ
フロントページの続き (72)発明者 天野 雅彦 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 5H031 AA09 EE03 KK02 5H040 AA28 AS07 CC33 LL04 5H115 PA12 PG04 PU25 SE06 UI35

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関と、バッテリで駆動される電動
    機との二系統の動力源を有するハイブリッド自動車であ
    って、 前記バッテリは、 リチウム二次電池によって構成され、電圧Vbが24V
    <Vb≦50Vであり、 前記電動機と前記バッテリとは、近くに設置してあるこ
    とを特徴とするハイブリッド自動車。
  2. 【請求項2】 前記電動機及び前記バッテリは、隔壁に
    よって前記内燃機関から分離された収納空間内に設置し
    てあることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド
    自動車。
  3. 【請求項3】 前記内燃機関と前記バッテリとは、熱を
    遮蔽する手段を用いて分離されていることを特徴とする
    請求項1又は請求項2に記載のハイブリッド自動車。
  4. 【請求項4】 前記電動機、前記バッテリ及び前記内燃
    機関は、隔壁によって他の空間から分離された同一の収
    納空間内に設置してあり、 当該収納空間内において、前記内燃機関と前記バッテリ
    とは、熱を遮蔽する手段を用いて分離されていることを
    特徴とする請求項1に記載のハイブリッド自動車。
  5. 【請求項5】 前記熱を遮蔽する手段は、Al23、S
    iC、Si34のうちの少なくとも一種を含有する成型
    体を用いたものであることを特徴とする請求項3又は請
    求項4に記載のハイブリッド自動車。
  6. 【請求項6】 前記リチウム二次電池は、 リチウムを電気化学的に吸蔵・放出可能な遷移金属複合
    酸化物正極と、 リチウムを電気化学的に吸蔵・放出可能な負極と、 セパレータと、 電解液とを備えたことを特徴とする請求項1〜5のいず
    れか一項に記載のハイブリッド自動車。
  7. 【請求項7】 前記バッテリは、前記リチウム二次電池
    の単電池を複数個接続したものから構成されることを特
    徴とする請求項6に記載のハイブリッド自動車。
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