JP2006187160A - ハイブリッドカー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハイブリッドカーは、モーター2と、二次電池5を内蔵する電源装置1と、電源装置1の二次電池5を充電するゼネレータ3とを備える。電源装置1は、モーター2に電力を供給して車両を加速できる容量のキャパシター6と、キャパシター6からモーター2への電力供給を制御するキャパシタースイッチ8と、二次電池5からモーター2への電力供給を制御する電池スイッチ9と、電池スイッチ9とキャパシタースイッチ8とを制御する制御部10と、温度を検出する温度検出部11とを備える。制御部10は、温度検出部11で検出する温度が設定温度よりも低いときに、電池スイッチ9をオフにして二次電池5からモーター2への電力供給を遮断し、キャパシタースイッチ8をオンにしてキャパシター6からモーター2に電力を供給して車両を加速する。
【選択図】図1
Description
E=CV2/2
この式において、Cは静電容量、Vはキャパシターの電圧である。
この式から、キャパシターは、電圧の自乗と、静電容量の積の1/2のエネルギーが蓄えられる。ただ、キャパシターが蓄えているエネルギーを全て出力するには、電圧が0Vになるまで放電する必要がある。
ハイブリッドカーは、車両を走行させるモーター2と、このモーター2に電力を供給する二次電池5を内蔵する電源装置1と、電源装置1の二次電池5を充電するゼネレータ3とを備える。電源装置1は、モーター2に電力を供給して車両を加速できる容量のキャパシター6と、このキャパシター6からモーター2への電力供給を制御するキャパシタースイッチ8と、二次電池5からモーター2への電力供給を制御する電池スイッチ9と、電池スイッチ9とキャパシタースイッチ8とを制御する制御部10と、温度を検出する温度検出部11とを備えている。制御部10は、温度検出部11で検出する温度が設定温度よりも低いときに、電池スイッチ9をオフにして二次電池5からモーター2への電力供給を遮断し、キャパシタースイッチ8をオンにしてキャパシター6からモーター2に電力を供給して車両を加速する。
電池温度が設定温度よりも低いとき、制御部10は、充電スイッチ12と電池スイッチ9をオフとして、キャパシタースイッチ8とメインスイッチ14をオンに切り換える。キャパシター6が、キャパシタースイッチ8とメインスイッチ14を介してインバータ7に接続されて、モーターゼネレータに電力を供給し、モーターゼネレータがモーター2として回転されてエンジン4を始動する。この工程に先だって、イグニッションスイッチをオンにしたときに、二次電池5がキャパシター6を充電する。二次電池5からはインバータ7を介してモーターゼネレータに電力が供給されず、二次電池5は放電されない。インバータ7を介してモーターゼネレータに電力を供給するキャパシター6は、二次電池5を並列に接続していないので、最低電圧が二次電池5の電圧に制限されず、放電されるにしたがって電圧が低下して、蓄えるエネルギーを出力する。インバータ7は、キャパシター6からの入力電圧が低下しても、モーターゼネレータへの供給電圧が低下しないように電圧を調整する。インバータ7は、入力電圧が低下しても出力電圧が低下しないように安定化させ、あるいは入力電圧の低下に対して、出力電圧の低下を少なくするようにモーターゼネレータへの出力電圧を調整する。このように、出力電圧を調整して、キャパシター6に蓄えるエネルギーを有効にモーターゼネレータに供給する。電池電圧が設定温度よりも高いときは、キャパシター6と二次電池5の両方からインバータ7を介してモーターゼネレータに電力を供給する。
エンジン4が始動されると、制御部10は、メインスイッチ14とキャパシタースイッチ8をオフに切り換える。
電池温度が設定温度よりも低いとき、放電されたキャパシター6を二次電池5で充電する。このため、制御部10は、メインスイッチ14と電池スイッチ9とキャパシタースイッチ8をオフとして、充電スイッチ12をオンに切り換える。二次電池5は、電流制限抵抗13で充電電流を制限しながら、キャパシター6を充電する。このとき、二次電池5は、大電流で瞬間的にはキャパシター6を充電しないので、二次電池5が過大電流でダメージを受けることはない。キャパシター6が二次電池5の電圧まで充電されると、充電スイッチ12をオフに切り換える。
電池温度が設定温度よりも低いとき、この工程で、二次電池5からキャパシター6を充電しない。
電池温度が設定温度よりも低いときに、車両を加速するときは、充電されたキャパシター6がインバータ7を介してモーターゼネレータに電力を供給する。このため、制御部10は、キャパシタースイッチ8とメインスイッチ14をオン、電池スイッチ9と充電スイッチ12をオフとする。車両を加速するとき、インバータ7を介してモーターゼネレータには大きな電流が流れるが、この電流をキャパシター6が供給する。このため、温度の低い二次電池5からはモーターゼネレータに大電流が供給されず、二次電池5の大電流放電によるダメージを防止できる。
放電されるキャパシター6は、二次電池5を並列に接続していないので、最低電圧が二次電池5の電圧に制限されることなく低下して、蓄えているエネルギーを放出する。このときも、インバータ7は、モーターゼネレータへの供給電圧が低下しないように出力電圧を調整し、入力電圧が低下しても出力電圧を一定電圧に安定化させ、あるいは入力電圧の低下に対して、出力電圧の低下を少なくするようにする。インバータ7が出力電圧を調整して、キャパシター6に蓄えるエネルギーを有効にモーターゼネレータに供給する。
電池温度が設定温度よりも高いときは、キャパシタースイッチ8と充電スイッチ12をオフ、電池スイッチ9とメインスイッチ14をオンに切り換えて、鎖線で示すように、二次電池5からインバータ7を介してモーターゼネレータに電力を供給する。
平地を一定の速度で走行するとき、あるいは緩やかな上りのとき、モーターゼネレータは大電流では放電されない。このため、キャパシタースイッチ8と充電スイッチ12をオフ、電池スイッチ9とメインスイッチ14をオンとして、二次電池5がモーターゼネレータに電力を供給する。この工程において、パラレル方式のハイブリッドカーは、エンジン4のみで走行し、あるいはエンジン4とモーターゼネレータの両方で走行することができる。この工程で、二次電池5の残容量が設定容量よりも小さくなると、モーターゼネレータをゼネレータ3として使用して、二次電池5を設定容量まで充電する。キャパシタースイッチ8と充電スイッチ12をオフ、メインスイッチ14と電池スイッチ9をオンとし、モーターゼネレータはエンジン4で駆動して二次電池5を充電する。制御部10は、二次電池5の残容量を検出しており、残容量が設定容量よりも小さくなると、以上の制御をして二次電池5を充電する。二次電池5を充電するとき、モーターゼネレータはゼネレータとして使用される。このため、モーターゼネレータをモーターとして、車両を走行させることはない。モーターゼネレータが車両を走行させない全ての工程で、モーターゼネレータをゼネレータとして使用して、二次電池5を充電できる。モーターゼネレータをエンジン4で駆動して、ゼネレータとして二次電池5を充電するとき、電池スイッチ9をオンとして二次電池5を充電し、あるいは電池スイッチ9及びキャパシタースイッチ8をオンにしてキャパシター6を二次電池5と並列に接続して、キャパシター6と二次電池5の両方を充電する。
車両が急な上りを走行するとき、モーターゼネレータの出力が大きく、負荷電流は大きくなる。このとき、キャパシター6からモーターゼネレータに電力を供給して、二次電池5からは電力を供給しない。二次電池5に代わってキャパシター6から電力を供給する。キャパシター6は、大電流の放電に適しているからである。キャパシター6からモーターゼネレータに電力を供給するように、制御部10は、キャパシタースイッチ8とメインスイッチ14をオン、充電スイッチ12と電池スイッチ9をオフとする。
この工程で、モーターゼネレータは回生制動して車両を制動する。急な坂道を下るので、モーターゼネレータの回生制動の制動力は大きく、インバータ7を介して大きな充電電流を出力する。大電流の充電はキャパシター6が適しているので、二次電池5を充電することなく、回生制動の電力でキャパシター6を充電する。
この状態を実現するために、制御部10はメインスイッチ14とキャパシタースイッチ8をオン、電池スイッチ9と充電スイッチ12をオフとする。
この工程でキャパシター6が設定電圧まで充電され、キャパシター6の電圧が二次電池5の電圧よりも高い場合は、充電スイッチ12をオンにして、キャパシター6で二次電池5を充電することができる。
穏やかな坂道を下るとき、回生制動の制動力は小さい。このため、モーターゼネレータから出力される充電電流は小さくなる。小さい充電電流は二次電池5を充電する。このことを実現するために、キャパシタースイッチ8と充電スイッチ12をオフ、メインスイッチ14と電池スイッチ9をオンにして、インバータ7の出力で二次電池5を充電する。このとき、充電スイッチ12をオンとし、あるいはキャパシタースイッチ8をオンにして、二次電池5と一緒にキャパシター6も充電することもできる。キャパシター6と二次電池5の電圧差が設定電圧よりも大きいとき、充電スイッチ12をオンにして、スイッチオンのときに瞬間的に大電流が流れるのを防止する。キャパシター6と二次電池5の電圧差が設定電圧よりも小さくなり、あるいは小さいときは、電池スイッチ9をオンにして、キャパシター6と二次電池5を一緒に充電する。
この工程は、前述の工程と同じように、キャパシター6から放電することなく、二次電池5をからモーターゼネレータに電力を供給する。したがって、制御部10は、電池スイッチ9とメインスイッチ14をオン、キャパシタースイッチ8と充電スイッチ12をオフとする。
二次電池5を充電することなく、キャパシター6を充電する。したがって、制御部10は、キャパシタースイッチ8とメインスイッチ14をオン、電池スイッチ9と充電スイッチ12をオフにする。キャパシター6を充電するので、急ブレーキで回生制動しても、電力を有効にキャパシター6に回収できる。
イグニッションスイッチをオフにしてエンジン4のアイドリングを停止させる。このとき、キャパシター6で二次電池5を充電する。キャパシター6は、二次電池5に比較して自己放電が大きいので、イグニッションスイッチをオフにすると、蓄えている電荷を自己放電して消失する。このキャパシター6のエネルギーを無駄にしないために、二次電池5を充電して回収する。二次電池5は、キャパシター6に比較して自己放電が少なく、回収したエネルギーを保存する。
2…モーター
3…ゼネレータ
4…エンジン
5…二次電池
6…キャパシター
7…インバータ
8…キャパシタースイッチ
9…電池スイッチ
10…制御部
11…温度検出部
12…充電スイッチ
13…電流制限抵抗
14…メインスイッチ
15…電圧電流検出部
Claims (6)
- 車両を走行させるモーター(2)と、このモーター(2)に電力を供給する二次電池(5)を内蔵する電源装置(1)と、電源装置(1)の二次電池(5)を充電するゼネレータ(3)とを備えるハイブリッドカーであって、
電源装置(1)が、モーター(2)に電力を供給して車両を加速できる容量のキャパシター(6)と、このキャパシター(6)からモーター(2)への電力供給を制御するキャパシタースイッチ(8)と、二次電池(5)からモーター(2)への電力供給を制御する電池スイッチ(9)と、電池スイッチ(9)とキャパシタースイッチ(8)とを制御する制御部(10)と、温度を検出する温度検出部(11)とを備えており、
制御部(10)は、温度検出部(11)で検出する温度が設定温度よりも低いときに、電池スイッチ(9)をオフにして二次電池(5)からモーター(2)への電力供給を遮断し、キャパシタースイッチ(8)をオンにしてキャパシター(6)からモーター(2)に電力を供給して車両を加速するようにしてなるハイブリッドカー。 - キャパシター(6)が電気二重層キャパシターである請求項1に記載されるハイブリッドカー。
- 二次電池(5)がニッケル水素電池である請求項1に記載されるハイブリッドカー。
- キャパシター(6)の容量が1F以上である請求項1に記載されるハイブリッドカー。
- モーター(2)がゼネレータ(3)に併用されるモーターゼネレータである請求項1に記載されるハイブリッドカー。
- 制御部(10)は、電池の残容量を検出し、残容量が設定容量よりも小さいときに、電池スイッチ(9)をオフにして二次電池(5)からモーター(2)への電力供給を遮断し、キャパシタースイッチ(8)をオンにしてキャパシター(6)からモーター(2)に電力を供給して車両を加速するようにしてなる請求項1に記載されるハイブリッドカー。
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