JP2006166535A

JP2006166535A - ハイブリッド自動車

Info

Publication number: JP2006166535A
Application number: JP2004352161A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimizu; 浩清水
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】発電専用の発電機を備えることなく、発電機能を有する駆動用の発電電動機を、その発電電動機に電力を供給する電池の充電用の発電機として使用するようにした、構造が簡単なハイブリッド自動車を提供する。
【解決手段】発電機能を有し車輪を駆動する発電電動機４と、この発電電動機４により充電されると共にこの発電電動機４に電力を供給する電池９と、クラッチ２を介して車輪６を駆動可能なエンジン１とを備え、前記電池９の容量が所定値以下になった時、前記エンジン１で車輪６を駆動すると共に、前記発電電動機４を発電モードにして駆動し、前記電池９の容量を回復するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンと駆動用電動機を備えたハイブリッド自動車に関するものである。

自動車の動力源としてエンジンと駆動用電動機を備えたハイブリッド自動車は、例えば、下記特許文献１などで知られている。

しかし、従来のハイブリッド自動車では、駆動用電動機に発電機能を持たせているが、駆動用電動機を駆動するための電力は、エンジンで駆動される発電機より得るようにしており、駆動用電動機の発電作動は、専ら回生ブレーキ時に使用されていた。
特開平５−８６３９号公報

本発明は、上記状況に鑑みて、発電専用の発電機を備えることなく、発電機能を有する駆動用の発電電動機を、その発電電動機に電力を供給する電池の充電用の発電機として使用するようにした、構造が簡単なハイブリッド自動車を提供することを目的とする。

また、自動車には、照明灯などの電気機器或いは補機などを作動させるために、一定容量以上の電力を確保する必要があるが、本発明では、電池の容量が所定値以下となった場合、走行しながら、電池の容量を回復させることができるハイブリッド自動車を供給することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕ハイブリッド自動車において、発電機能を有し車輪を駆動する発電電動機と、この発電電動機により充電されると共にこの発電電動機に電力を供給する電池と、クラッチを介して車輪を駆動可能なエンジンとを備え、前記電池の容量が所定値以下になった時、前記エンジンで車輪を駆動すると共に、前記発電電動機を発電モードにして駆動し、前記電池の容量を回復するようにしたことを特徴とする。

〔２〕請求項１記載のハイブリッド自動車において、前記エンジンはクラッチを介して前記発電電動機に連結し、この発電電動機は差動歯車装置を介して車輪に連結されていることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕記載のハイブリッド自動車において、前記発電電動機をインホイールモータとし、このインホイールモータをクラッチおよび差動歯車装置を介して前記エンジンで駆動できるようにしたことを特徴とする。

〔４〕上記〔１〕記載のハイブリッド自動車において、前記エンジンで前後輪の一方を駆動し、前記発電電動機で前後輪の他方を駆動し、前記エンジンの駆動力で車輪と路面の摩擦力を利用して、前記発電電動機を駆動するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、発電専用の発電機を備えることなく、発電機能を有する駆動用の発電電動機を、その発電電動機に電力を供給する電池の充電用の発電機として使用することができ、しかもその構造が簡単である。

また、電池の容量が所定値以下となった場合、走行しながら、電池の容量を回復させることができる。

本発明のハイブリッド自動車は、発電機能を有し車輪を駆動する発電電動機と、この発電電動機により充電されると共にこの発電電動機に電力を供給する電池と、クラッチを介して車輪を駆動可能なエンジンとを備え、前記電池の容量が所定値以下になった時、前記エンジンで車輪を駆動すると共に、前記発電電動機を発電モードにして駆動し、前記電池の容量を回復するようにした。それにより、発電専用の発電機を備えることなく、発電機能を有する駆動用の発電電動機を、その発電電動機に電力を供給する電池の充電用の発電機として使用することができる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施例を示すハイブリッド自動車の全体構成を示す模式図である。なお、ここでは、それぞれの部品間を連結する回転軸は自明であるのでそれらの回転軸についての説明は省略している。

この図において、１はエンジン、２はエンジン１からの動力を断続するクラッチ、３はクラッチ２に連結される変速機、４は変速機３に連結される発電電動機（ｇｅｎｅｒａｔｏｒｍｏｔｏｒ：発電機能と電動機能とを併せ持つ一体の機器：ＪＩＳ０１１９の５５２）、５は発電電動機４に連結されるデファレンシャル（差動歯車装置）、６はデファレンシャル５に連結される後輪、７は前輪、８は発電電動機４からの電力を変換するインバータ（電動機を駆動させる時には直流を可変交流に変換、また、バッテリの充電時には交流を直流に変換）、９はインバータ８からの直流電力が接続されるバッテリ、１０はバッテリ９に接続されるバッテリ９の電力量の残量を示す残量計、１１はバッテリ９からの出力電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータ（ここでは、例えば、直流２４０Ｖを直流１２Ｖに変換する装置）、１２は照明灯などの電気機器、１３はコントローラであり、このコントローラ１３は、（１）エンジン１からの情報を入力するとともに、エンジン１へ信号を送信する。（２）クラッチ２の断続制御を行うための信号を送信する。（３）インバータ８へ信号を送信する。（４）残量計１０からの情報を取り込む、ように構成されている。

この実施例では、下記のモード１〜４が実施可能である。

（１）モード１は、通常のモードであり、クラッチ２をＯＦＦ（切離）にして、発電電動機４の電動駆動力のみにより駆動するモードである。つまり、発電電動機４の電動駆動力のみによって自動車を走行させる。

（２）モード２は、大きい駆動力を必要とする場合のモードである。発電電動機４の電動駆動力に加えて、クラッチ２をＯＮ（接続）とすることにより、エンジン１によるエンジン駆動力も用いて、自動車を走行させる。

（３）モード３は、バッテリ容量が低下時のモードであり、発電電動機４により発電を行いながら、エンジン１の駆動により走行するモードである。ここでは、発電電動機４が発電した電力は、インバータ８を介してバッテリ９を充電する。一方、エンジン１の駆動力により、自動車は走行する〔クラッチ２をＯＮ（接続）〕。その際には、発電電動機４はエンジン１の負荷となる。

（４）モード４は、自動車にブレーキをかける場合のモードである。発電電動機４によるモータ回生を行い、〔クラッチ２はＯＦＦ（切離）〕回生ブレーキにより、回生を行うことができる。

図２は本発明の第２実施例を示すハイブリッド自動車の全体構成を示す模式図である。なお、ここでは、それぞれの部品間を連結する回転軸は自明であるのでそれらの回転軸についての説明は省略している。

この図において、２１はエンジン、２２はエンジン２１からの動力を断続するクラッチ、２３はクラッチ２２からの動力により作動されるデファレンシャル（差動歯車装置）、２４はデファレンシャル２３に連結される発電機能と電動機能を有するインホイールモータ、２５はインホイールモータ２４が装着される後輪、２６は前輪、２７はインバータであって、駆動時には、バッテリ２８の電力をインホイールモータ２４に供給するため、直流を交流に変換し、また、回生時には、インホイールモータ２４で発電した電力をバッテリ２８に還流するため、インホイールモータ２４で発電した交流を直流に変換する働きをする。２９はバッテリ２８に接続されるバッテリの電力量の残量を示す残量計、３０はバッテリ２８からの出力電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータ（ここでは、例えば、直流２４０Ｖを直流１２Ｖに変換する装置）、３１は照明灯などの電気機器、３２はコントローラであり、このコントローラ３２は、（１）エンジン２１からの情報を入力するとともに、エンジン２１へ信号を送信する。（２）クラッチ２２の断続制御を行うための信号を送信する。（３）インバータ２７へ信号を送信する。（４）残量計２９からの情報を取り込む、ように構成されている。

この実施例では、下記モード１〜４が実施可能である。

（１）モード１は、通常のモードであり、クラッチ２２をＯＦＦ（切離）にしてインホイールモータ２４の電動駆動力のみにより駆動するモードである。つまり、インバータ２７を介したバッテリ２８からの電力供給によるインホイールモータ２４の電動駆動力のみによって自動車を走行させる。

（２）モード２は、大きい駆動力を必要とする場合のモードである。インホイールモータ２４の電動駆動力に加えて、クラッチ２２をＯＮ（接続）とすることにより、エンジン２１によるエンジン駆動力も用いて自動車を走行させる。

（３）モード３は、バッテリ容量が低下時のモードであり、エンジン２１による〔クラッチ２２はＯＮ（接続）〕駆動力により、発電モードに切り替えられたインホイールモータ２４を駆動して、インバータ２７を介してバッテリ２８を充電しながら自動車を走行させる。エンジン２１の駆動力によりインホイールモータ２４が駆動されるため、当然、エンジン２１にとってはインホイールモータ２４は負荷となる。

（４）モード４は、自動車にブレーキをかける場合のモードであり、インホイールモータ２４によるモータ回生を行い、〔クラッチ２２はＯＦＦ（切離）〕回生ブレーキをかけることができる。

図３は本発明の第３実施例を示すハイブリッド自動車の全体構成を示す模式図である。なお、ここでは、それぞれの部品間を連結する回転軸は自明であるのでそれらの回転軸についての説明は省略している。

この図において、４１はエンジン、４２はエンジン４１からの動力を断続するクラッチ、４３はエンジン４１からの動力により作動されるデファレンシャル（差動歯車装置）、４４はデファレンシャル４３に連結される前輪、４５はインバータ、４６はインバータ４５に接続される発電機能と電動機能を有するインホイールモータ、４７はインホイールモータ４６が装着される後輪、４８はインバータ４５に接続されるバッテリ、４９はバッテリ４８に接続されるバッテリ４８の電力量の残量を示す残量計、５０はバッテリ４８からの出力電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータ（ここでは直流２４０Ｖを直流１２Ｖに変換する装置）、５１は照明灯などの電気機器、５２はコントローラであり、このコントローラ５２は、（１）エンジン４１からの情報を入力するとともに、エンジン４１へ信号を送信する。（２）クラッチ４２の断続制御を行う。（３）インバータ４５へ信号を送信する。（４）残量計４９からの情報を取り込むように構成されている。

この実施例では、下記モード１〜４が実施可能である。

（１）モード１は、通常のモードであり、クラッチ４２をＯＦＦ（切離）にしてインホイールモータ４６の電動駆動力のみにより駆動するモードである。つまり、インバータ４５を介したバッテリ４８からの電力供給によるインホイールモータ４６の電動駆動力のみによって自動車を走行させる。

（２）モード２は、大きい駆動力を必要とする場合のモードである。インホイールモータ４６の電動駆動力に加えて、クラッチ４２をＯＮ（接続）として、エンジン４１によるエンジン駆動力も用いて自動車を走行させる。このとき、インホイールモータ４６は、後輪４７を駆動し、エンジン４１は前輪４４を駆動する。つまり、前輪４４・後輪４７の別系統による４輪駆動の形態となる。

（３）モード３は、ハイμ路面（μは路面の摩擦抵抗であり、μが低いほど滑りやすくなる）走行時であり、かつバッテリ容量が低下時のモードであり、エンジン４１により前輪が駆動される〔クラッチ４２はＯＮ（接続）〕。すると、後輪が路面との摩擦力によって回転するため、発電モードに切り替えられているインホイールモータ４６が回転して発電し、その電力はインバータ４５により直流に変換され、その直流電力がバッテリ４８に供給される。したがって、バッテリ４８を充電しながら自動車を走行させることができる。エンジン４１の駆動力によりインホイールモータ４６が駆動されるため、当然、エンジン４１にとってはインホイールモータ４６は負荷となる。

（４）モード４は、自動車にブレーキをかける場合のモードであり、インホイールモータ４６によるモータ回生を行い〔クラッチ４２はＯＦＦ（切離）〕回生ブレーキをかけることができる。

上記実施例では、エンジン４１はクラッチ４２を介して前輪４４を駆動し、インホイールモータ４６の電動駆動力により後輪４７を駆動するようにしたが、図示しないが、これとは逆に、エンジンはクラッチを介して後輪を駆動し、インホイールモータの電動駆動力により前輪を駆動するように構成してもよい。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明のハイブリッド自動車は、発電専用の発電機を備えることなく、発電機能を有する駆動用の発電電動機を、その発電電動機に電力を供給する電池の充電用の発電機として使用することができる、構造が簡単なハイブリッド自動車として利用可能である。

本発明の第１実施例を示すハイブリッド自動車の全体構成を示す模式図である。本発明の第２実施例を示すハイブリッド自動車の全体構成を示す模式図である。本発明の第３実施例を示すハイブリッド自動車の全体構成を示す模式図である。

符号の説明

１，２１，４１エンジン
２，２２，４２クラッチ
３変速機
４発電電動機
５，２３，４３デファレンシャル（差動歯車装置）
６，２５，４７後輪
７，２６，４４前輪
８，２７，４５インバータ
９，２８，４８バッテリ
１０，２９，４９残量計
１１，３０，５０コンバータ
１２，３１，５１電気機器
１３，３２，５２コントローラ
２４，４６インホイールモータ

Claims

（ａ）発電機能を有し車輪を駆動する発電電動機と、
（ｂ）該発電電動機により充電されると共に該発電電動機に電力を供給する電池と、
（ｃ）クラッチを介して車輪を駆動可能なエンジンとを備え、
（ｄ）前記電池の容量が所定値以下になった時、前記エンジンで車輪を駆動すると共に、前記発電電動機を発電モードにして駆動し、前記電池の容量を回復するようにしたことを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１記載のハイブリッド自動車において、前記エンジンはクラッチを介して前記発電電動機に連結し、該発電電動機は差動歯車装置を介して車輪に連結されていることを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１記載のハイブリッド自動車において、前記発電電動機をインホイールモータとし、該インホイールモータをクラッチおよび差動歯車装置を介して前記エンジンで駆動できるようにしたことを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１記載のハイブリッド自動車において、前記エンジンで前後輪の一方を駆動し、前記発電電動機で前後輪の他方を駆動し、前記エンジンの駆動力で車輪と路面の摩擦力を利用して、前記発電電動機を駆動するようにしたことを特徴とするハイブリッド自動車。