JP2008259281A - Electric vehicle and its current feeder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行車輪を駆動する走行用電動機を、蓄電手段を介してエンジンによって駆動するようにした電気車両と、その給電装置に関するものである。 The present invention relates to an electric vehicle in which a traveling motor that drives traveling wheels is driven by an engine via a power storage unit, and a power supply apparatus for the electric vehicle.
従来から、発電用エンジンによって駆動される発電機の電力を一旦蓄電池に蓄え、その電力によって駆動車輪を駆動する形式の車両、いわゆる、直列形ハイブリット式の給電装置を備えた電気自動車が知られている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a vehicle of a type in which electric power of a generator driven by a power generation engine is temporarily stored in a storage battery, and driving wheels are driven by the electric power, that is, an electric vehicle equipped with a so-called series-type hybrid power feeding device. (See Patent Document 1).
この形式の電気自動車では、走行用電動機の消費した電力を絶えず補充するように構成されており、走行時には常に発電用エンジンが運転されている。他方、発電用エンジンは蓄電池が放電してしまったときのことを考慮して、発電用エンジンで生じている電力だけで走行可能にするため、比較的大きな排気量をもつ発電用エンジンが搭載されている。 This type of electric vehicle is configured to constantly replenish the electric power consumed by the electric motor for traveling, and the generator engine is always operated during traveling. On the other hand, the power generation engine is equipped with a power generation engine with a relatively large displacement so that it can run only with the power generated by the power generation engine in consideration of when the storage battery has been discharged. ing.
そのため、発電用エンジンは通常の走行時における余力が大きいため、絶えず低負荷で運転される。換言すれば、図4で示す等燃料消費率曲線から明らかなように、正味有効圧力の低い状態で運転されるので、燃料のエネルギーが非常に低い変換効率(熱効率)で電気エネルギーに変換されている。よって、ハイブリット化による燃料消費の削減が減殺されてしまう不具合がある。
解決しようとする問題点は、発電用エンジンの負荷を上げて運転することであり、出力の大きい発電用エンジンを熱効率のよい負荷状態で運転するとき生じる過大な発電量を、無駄を生じることなく処理すること、およびその装置が簡単で廉価にできることである。 The problem to be solved is to increase the load of the power generation engine and to operate it. The excessive power generation generated when operating the power generation engine with a large output in a load state with high thermal efficiency without causing waste. Processing and the equipment can be simple and inexpensive.
本発明は、電気自動車として、発電用エンジンによって充電される蓄電手段を、車速制御手段を介して走行車輪を駆動する走行用電動機へ連結し、前記発電用エンジンを熱効率の高い定負荷の一定回転速度で運転可能に設定し、前記発電用エンジンを前記蓄電手段の充電量の下限と上限において始動および停止を行わせるための電気制御手段とを設けることを、最も主要な特徴とする。 According to the present invention, as an electric vehicle, power storage means charged by a power generation engine is connected to a travel motor driving a travel wheel via a vehicle speed control means, and the power generation engine is rotated at a constant load with high thermal efficiency and constant load. The most main feature is that electric control means for setting the engine to be operable at a speed and starting and stopping the power generation engine at the lower limit and the upper limit of the charge amount of the power storage means is provided.
また、給電装置として、発電用エンジンによって充電される蓄電手段を、車速制御手段を介して走行車輪を駆動する走行用電動機へ連結し、前記発電用エンジンを熱効率の高い定負荷の一定回転速度で運転可能に設定し、前記蓄電手段を発電用エンジンから走行用電動機へ向けて、逆流を阻止する電流調整手段を介して順次に接続される鉛蓄電池と、リチウム蓄電池、およびキャパシタとで構成し、前記鉛蓄電池の充電量を検知して、その充電量が少なくなったとき発電用エンジンを始動させ、充足したとき停止させる制御手段を設けることを最も主要な特徴とする。 Further, as a power feeding device, the power storage means charged by the power generation engine is connected to a travel motor that drives the travel wheels via the vehicle speed control means, and the power generation engine is operated at a constant rotational speed with a constant load with high thermal efficiency. It is set to be operable, and the storage means is composed of a lead storage battery, a lithium storage battery, and a capacitor that are sequentially connected through a current adjusting means that prevents backflow from the power generation engine to the traveling motor, The main feature is to provide a control means for detecting the amount of charge of the lead storage battery and starting the power generation engine when the amount of charge decreases, and stopping when it is satisfied.
本発明に係る電気自動車は、充電の必要なときには、発電用のエンジンが熱効率の高い定負荷の一定回転速度で運転可能に設定してあるから、エネルギー変換効率のいい平均有効圧の高い負荷状態で継続的に運転され、燃料消費の多い平均有効圧の低い状態で運転が行われることがない。よって、発電用エンジンによる無駄な燃料消費がないから、電気自動車の経済的な運転が可能となる。また、蓄電手段が十分に充電され、車両が蓄電手段からの放電によって走行している間は、発電用エンジンは停止しており、無用に燃料を消費することがない。 In the electric vehicle according to the present invention, when charging is required, the power generation engine is set to be operable at a constant rotation speed with a constant load with high thermal efficiency. The operation is not continued in a state where the average effective pressure is low and the average effective pressure is high. Therefore, since there is no useless fuel consumption by the power generation engine, the electric vehicle can be economically operated. Further, while the power storage means is sufficiently charged and the vehicle is traveling by discharging from the power storage means, the power generation engine is stopped and fuel is not consumed unnecessarily.
本発明に係る電気自動車の給電装置は、蓄電手段は一時的に生じる過大な充放電に対してキャパシタが機能し、電気エネルギー密度を大きくするために軽量なリチウム蓄電池が機能し、充電量の検出容易のため鉛蓄電池が機能する。よって、一群として有機的に機能し、外形や重量が小さく取り扱いの容易な蓄電装置群(複合蓄電池)が得られる。 In the electric vehicle power supply device according to the present invention, the power storage means functions as a capacitor for excessive charging / discharging that occurs temporarily, a lightweight lithium storage battery functions to increase the electrical energy density, and detects the amount of charge. Lead storage battery works for ease. Therefore, a power storage device group (composite storage battery) that functions organically as a group and has a small outer shape and weight and is easy to handle can be obtained.
以下、本発明の一実施例を図面によって説明する。図1は電気自動車の給電装置10の要部を示すもので、図中、12は走行車輪16を駆動する走行用電動機、20は前記走行用電動機12へ給電する蓄電手段であり、両者は加速ペダル19によって操作される車速制御手段18を介して接続されている。よって、加速ペダル19を操作することによって蓄電手段20から走行用電動機12へ制御された電流が流れ、それに応じた速度で走行車輪16が駆動される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a main part of a
30は発電用エンジンであり交流式の充電用発電機32を駆動する。充電用発電機32は整流器、昇圧手段(DC/DCコンバータ)などの電流調整手段22を介して前記蓄電手段20へ接続されており、充電するための電力を給電する。前記蓄電手段20は発電用エンジン30側から走行用電動機12側へ鉛蓄電池25、リチウム蓄電池(リチウムイオンなどの総称)24、およびキャパシタ23が順次に接続されており、それらの間にはそれぞれ前記電流調整手段22が介装されている。
蓄電手段20をなす前記蓄電池類25,24,23は、電力を保持する機能において若干の相違がある。図5で示すように、キャパシタ23は重量が大きい半面、大電力を瞬時に充放電する能力があり、発電用エンジン30から供給される大電力を一旦、蓄えるのに適している。リチウム蓄電池24は充放電特性はやや劣るものの、軽量で大電力を蓄える能力が優れており、キャパシタ23の特性を補完する。鉛蓄電池25は重量、充電能力ともに劣るが長寿命であり、充電量を計測できる特性があり、この点がキャパシタ23、リチウム蓄電池24にない点であるため、蓄電手段20の中に取り入れられている。
The
この実施例において、車速制御手段18を経て走行電動機12へ送られる電力の電圧は通常336ボルトであり、充電用発電機32の出力電圧がそれより低いときは、電流調整手段22として、例えばDC/DCコンバータのような直流電圧を昇圧する手段によって、所定の電圧まで昇圧させることがある。
In this embodiment, the voltage of the electric power sent to the traveling
前記発電用エンジン30は充電用発電機32が前記蓄電手段20へ給電する電力が負荷となる。負荷としての蓄電手段20の大きさに関係なく熱効率の高い状態で勝手に運転し、蓄電手段20に設けた充電量センサー34aの発する情報を基に、エンジンは自動スタートし、自動ストップする。
The
もっとも、実用的にはガソリンエンジンの排気容量であるが、コンパクトカークラスの発電用エンジン30は400cc、軽自動車クラスは250cc程度のものが適当している。
Of course, although it is practically the exhaust capacity of a gasoline engine, a compact car class
34は蓄電手段20の充電量によって発電用エンジンを始動させ、あるいは停止させるための電気制御手段である。電気制御手段34は鉛蓄電池25に取付けられた充電量センサー34aと通常の自動車におけるスターター点火スイッチキーと同様の機能を有するエンジンスイッチ34bとを包含する。
前記充電量センサー34aは、鉛蓄電池25によって代表される蓄電手段20の充電量を検出し充電量が下限まで降下したとき、エンジンスイッチ34bへ向けて信号を発し、エンジンスイッチ34bは点火コイルへ通電するとともに、始動用電動機へ短時間給電して発電用エンジン30を起動させ、蓄電手段20へ電力を給電する。
The
次に、本実施例に係る電気自動車10の給電装置の作動を、図2によって説明する。電気自動車10に走行の準備ができると、給電装置12のシステムがスタートする。まず、蓄電手段20の充電量がチェックされ、充電量が設定された下限以下のときはエンジンスイッチ34bが動作して、発電用エンジン30が始動する。下限以上のときは停止状態が維持される。発電用エンジン30が運転され、充電量が予定された上限を超えるとエンジンが停止する。
Next, operation | movement of the electric power feeder of the
この動作は、図3で示すように、充電量が下限まで降下し、あるいは既に下限以下まで、過放電した状態で発電用エンジン30が始動すると、発電用エンジン30は等燃料消費率曲線上の燃料消費の少ない領域で一定の速度で運転される。所定時間が経過して充電量が上限に達すると、発電用エンジンが停止し、電気自動車の走行によって電力が消費され、充電量が下限に低下するまで、停止状態が保持される。
As shown in FIG. 3, when the
上述の蓄電量の上限は、下限からの一定時間経過(タイマー)を用いて代用する事が出来る。また、蓄電手段20において鉛蓄電池25は、蓄電量が液比重や電圧に顕著に表現されるから、代表電池として記述したが、蓄電量下限は例えばリチウムイオン電池の電圧でも充電量センサー34aとして作用しうるから、それらの機能を有する電池を含む概念である。
The upper limit of the above-mentioned amount of stored electricity can be substituted by using a certain time (timer) from the lower limit. Further, in the power storage means 20, the
10 電気自動車
12 給電装置
14 走行用電動機
16 走行車輪
18 車速制御手段
19 加速ペダル
20 蓄電手段
22 電流調整手段
23 キャパシタ
24 リチウム蓄電池
25 鉛蓄電池
30 発電用エンジン
32 充電用発電機
34 電気制御手段
34a 充電量センサー
34b エンジンスイッチ
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