JP2009142058A - 車両用電力回生システム及びこれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比して構成を簡素化する。
【解決手段】車両用電力回生システム１０は、動力伝達状態と動力非伝達状態とに切替可能なクラッチ１２を介して車軸２６に連結され、クラッチ１２が動力伝達状態とされた場合に発電機として作動されて回生電力を発生する空調用モータ１４と、空調用モータ１４で発生した回生電力により充電されるバッテリ１６と、を備える。駆動源である車軸２６からの回転駆動力を空調用モータ１４に伝達するためにベルト等の駆動力伝達装置を用いる必要が無いので、従来に比して構成を簡素化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電力回生システム及びこれを備えた車両に係り、特に空調用モータで回生電力を発生させ、これによってバッテリを充電させるように構成された車両用電力回生システム及びこれを備えた車両に関する。

従来、この種の車両用電力回生システムとしては、次のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、特許文献１に記載の例では、空調用モータとしてのハイブリッド式モータジェネレータが備えられており、このハイブリッド式モータジェネレータは、クラッチ機構及びベルトを介してエンジンの駆動軸に連結されている。

そして、車両の減速時には、エンジンの回転駆動力がクラッチ機構及びベルトを介してハイブリッド式モータジェネレータに伝達されてハイブリッド式モータジェネレータが発電機として作動され、このハイブリッド式モータジェネレータにて発生された回生電力によりバッテリが充電されるようになっている。
特開２００４−９８８７号公報 特開２００２−９５１０１号公報 特開２００７−１５５２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の例では、エンジンの回転駆動力をハイブリッド式モータジェネレータに伝達するためにベルトが必要であり構成が複雑である。また、ベルトを用いた場合には、ベルトとプーリとの間にすべり等が生じる虞があり、このすべり等が生じた場合には、回生効率が低下することになる。また、電力を利用して走行する車両では、回生効率が低下すると航続距離が短くなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来に比して構成を簡素化することができる車両用電力回生システムを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、従来に比して回生効率を向上させることができる車両用電力回生システムを提供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、航続距離を伸ばすことができる車両を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の車両用電力回生システムは、動力伝達状態と動力非伝達状態とに切替可能なクラッチを介して車軸に連結され、前記クラッチが動力伝達状態とされた場合に発電機として作動されて回生電力を発生する空調用モータと、前記空調用モータで発生した回生電力により充電されるバッテリと、を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の車両用電力回生システムでは、空調用モータが動力伝達状態と動力非伝達状態とに切替可能なクラッチを介して車軸に連結されている。そして、このクラッチが動力伝達状態とされた場合には、車軸の回転駆動力がクラッチを介して空調用モータに伝達されて空調用モータが発電機として作動され、この空調用モータにて発生された回生電力によりバッテリが充電される。

ここで、請求項１に記載の車両用電力回生システムにおいて、空調用モータは、上述のように、クラッチを介して車軸に連結されている。従って、駆動源である車軸からの回転駆動力を空調用モータに伝達するためにベルト等の駆動力伝達装置を用いる必要が無いので、従来に比して構成を簡素化することができる。

しかも、ベルト等の駆動力伝達装置を用いずに空調用モータを車軸に連結することができるので、駆動源である車軸からの回転駆動力を空調用モータに効率良く伝達することができる。これにより、従来に比して回生効率を向上させることができる。

請求項２に記載の車両用電力回生システムは、請求項１に記載の車両用電力回生システムにおいて、前記空調用モータが電動機として非作動状態で且つ車両が減速状態にあるときに前記クラッチを動力伝達状態とさせる制御手段を備えた、ことを特徴とする。

請求項２に記載の車両用電力回生システムによれば、空調用モータが電動機として非作動状態で且つ車両が減速状態にあるときには、制御手段によってクラッチが自動的に動力伝達状態とされるので、空調用モータを発電機として作動させることができる。

請求項３に記載の車両用電力回生システムは、請求項１又は請求項２に記載の車両用電力回生システムにおいて、前記空調用モータは、左右一対の前記車軸に前記クラッチを介して連結されている、ことを特徴とする。

請求項３に記載の車両用電力回生システムによれば、空調用モータは、左右一対の車軸のそれぞれにクラッチを介して連結されているので、左右一対の車軸からの回転駆動力を空調用モータにそれぞれ伝達することができる。これにより、回生効率をより一層向上させることができる。

また、前記課題を解決するために、請求項４に記載の車両は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用電力回生システムを備え、前記車両用電力回生システムによって回生した電力を利用して走行することを特徴とする。

請求項４に記載の車両によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用電力回生システムを備え、この車両用電力回生システムによって回生した電力を利用して走行するので、航続距離を伸ばすことができる。

以上詳述したように、本発明の車両用電力回生システムによれば、駆動源である車軸からの回転駆動力を空調用モータに伝達するためにベルト等の駆動力伝達装置を用いる必要が無いので、従来に比して構成を簡素化することができる。

また、本発明の車両用電力回生システムによれば、駆動源である車軸からの回転駆動力を空調用モータに効率良く伝達することができるので、従来に比して回生効率を向上させることができる。

また、本発明の車両によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用電力回生システムによって回生した電力を利用して走行するので、航続距離を伸ばすことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る車両用電力回生システム１０の全体構成が示されている。なお、この図において示される矢印ＲＨ、矢印ＦＲは、この車両用電力回生システム１０が搭載された車両の車両左右方向右側、車両前後方向前側をそれぞれ示している。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る車両用電力回生システム１０は、クラッチ１２と、空調用モータ１４と、バッテリ１６と、制御手段としてのＥＣＵ１８とを主要な構成として備えている。

クラッチ１２は、一対のクラッチ板１２Ａ，１２Ｂを有する電磁クラッチ等により構成されており、この一対のクラッチ板１２Ａ，１２Ｂが接離されることで動力伝達状態と動力非伝達状態とに切替可能とされている。

空調用モータ１４は、空調装置２０に備えられたブロワファン２２及びコンプレッサ２４を駆動させるためのものであり、左右の車輪２５をそれぞれ支持する左右一対の車軸２６にクラッチ１２を介して連結されている。また、この空調用モータ１４は、クラッチ１２が動力伝達状態とされた場合には、車軸２６の回転駆動力が伝達されることで電動機として作動されて回生電力を発生する構成とされている。

バッテリ１６は、インバータ２８を介して空調用モータ１４と接続されており、インバータ２８の作動に応じて空調用モータ１４に電力を供給する電力供給状態と空調用モータ１４で発生した回生電力により充電される充電状態とに切り替えられるようになっている。

ＥＣＵ１８は、空調スイッチ３０（オートエアコンスイッチ）、アクセルセンサ３２、温度設定スイッチ３４、温度センサ３６のそれぞれから出力された信号を入力し、これに応じて上述のクラッチ１２及びインバータ２８の動作を制御する構成とされている。

なお、空調装置２０には、上述の空調用モータ１４、ブロワファン２２、コンプレッサ２４の他に、エバポレータ３８、コンデンサ４０が備えられている。

図２には、上記構成からなる車両用電力回生システム１０が搭載された車両５０が示されている。

この図に示される車両５０は、例えば、走行用モータを動力源として走行する電気自動車とされている。この車両５０において、上述の車両用電力回生システム１０は、例えば、走行用モータによって前輪が駆動される場合には後輪の車軸２６に適用（つまりスペースＰ１に搭載）され、走行用モータによって後輪が駆動される場合には、前輪の車軸２６に適用（つまりスペースＰ２に搭載）される。なお、この車両５０に搭載された走行用モータは、上述のバッテリ１６から電力を供給される構成とされている。

そして、この車両５０への搭載状態において車両用電力回生システム１０は、例えば、次の如く動作される。

図３には、車両用電力回生システム１０の基本的な動作内容が示されている。

（動作１）
図３の動作１で示されるように、上述のＥＣＵ１８は、空調スイッチ３０から出力された信号に基づいて空調スイッチ３０がスイッチオフとされ且つアクセルスイッチから出力された信号に基づいてアクセルがオフとされていると判断した場合（すなわち、空調用モータ１４が電動機として非作動状態で且つ車両５０が減速状態にある場合）には、クラッチ１２にオン信号を出力してクラッチ１２を動力伝達状態とさせると共に空調用モータ１４が発電機として作動されるようにインバータ２８の動作を制御する。

そして、この場合には、車軸２６の回転駆動力がクラッチ１２を介して空調用モータ１４に伝達されて空調用モータ１４が発電機として作動されるので、この空調用モータ１４にて発生された回生電力によりバッテリ１６が充電される。

（動作２）
一方、図３の動作２で示されるように、ＥＣＵ１８は、空調スイッチ３０から出力された信号に基づいて空調スイッチ３０がスイッチオンとされ且つアクセルスイッチから出力された信号に基づいてアクセルがオンとされていると判断した場合（すなわち、空調用モータ１４が電動機として作動状態で且つ車両５０が加速状態にある場合）には、クラッチ１２にオフ信号を出力してクラッチ１２を動力非伝達状態とさせると共に空調用モータ１４が電動機として作動されるようにインバータ２８の動作を制御する。

そして、この場合には、車軸２６と空調用モータ１４とが互いに動力非伝達状態とされるので、電力回生は行われず、空調装置２０が作動された状態で車両５０が加速される。

（動作３−１）
さらに、図３の動作３−１で示されるように、ＥＣＵ１８は、空調スイッチ３０がスイッチオンとされ且つアクセルがオフとされている場合でも、温度設定スイッチ３４及び温度センサ３６のそれぞれから出力された信号に基づいて設定温度と現在の室温との温度差が小さいと判断して空調装置２０を作動させていない場合（すなわち、空調用モータ１４が電動機として非作動状態で且つ車両５０が減速状態にある場合）には、クラッチ１２にオン信号を出力してクラッチ１２を動力伝達状態とさせると共に空調用モータ１４が発電機として作動されるようにインバータ２８の動作を制御する。

従って、この場合には、空調用モータ１４にて発生された回生電力によりバッテリ１６が充電される。

（動作３−２）
一方、図３の動作３−２で示されるように、ＥＣＵ１８は、空調スイッチ３０がスイッチオンとされ且つアクセルがオフとされている場合でも、温度設定スイッチ３４及び温度センサ３６のそれぞれから出力された信号に基づいて設定温度と現在の室温との温度差が大きいと判断して空調装置２０を作動させている場合（すなわち車両５０が減速状態にあるが、空調用モータ１４が電動機として作動状態している場合）には、クラッチ１２にオフ信号を出力してクラッチ１２を動力非伝達状態とさせると共に空調用モータ１４が電動機として作動されるようにインバータ２８の動作を制御する。

従って、この場合には、電力回生が行われずに空調装置２０が作動された状態で車両５０が減速される。

（動作４）
また、図３の動作４で示されるように、ＥＣＵ１８は、空調スイッチ３０から出力された信号に基づいて空調スイッチ３０がスイッチオフとされ且つアクセルスイッチから出力された信号に基づいてアクセルがオンとされていると判断した場合（すなわち、空調用モータ１４が電動機として非作動状態であるが車両５０が加速状態にある場合）には、クラッチ１２にオフ信号を出力してクラッチ１２を動力非伝達状態とさせ、空調用モータ１４が電動機又は発電機として作動しないようにインバータ２８を停止状態とさせる。

従って、この場合には、電力回生が行われず且つ空調装置２０が作動されない状態で車両５０が加速される。

そして、上述の本発明の一実施形態に係る車両用電力回生システム１０及びこれを備えた車両５０によれば、以下の特有な効果を奏する。

すなわち、本発明の一実施形態に係る車両用電力回生システム１０によれば、空調用モータ１４は、クラッチ１２を介して車軸２６に連結されている。従って、駆動源である車軸２６からの回転駆動力を空調用モータ１４に伝達するためにベルト等の駆動力伝達装置を用いる必要が無いので、従来に比して構成を簡素化することができる。

しかも、ベルト等の駆動力伝達装置を用いずに空調用モータ１４を車軸２６に連結することができるので、駆動源である車軸２６からの回転駆動力を空調用モータ１４に効率良く伝達することができる。これにより、従来に比して回生効率を向上させることができる。

また、本発明の一実施形態に係る車両用電力回生システム１０によれば、空調用モータ１４は、左右一対の車軸２６のそれぞれにクラッチ１２を介して連結されているので、左右一対の車軸２６からの回転駆動力を空調用モータ１４にそれぞれ伝達することができる。これにより、回生効率をより一層向上させることができる。

そして、本発明の一実施形態に係る車両５０によれば、上述の車両用電力回生システム１０を備え、この車両用電力回生システム１０によって回生した電力を利用して走行するので、航続距離を伸ばすことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

例えば、上記実施形態において、空調用モータ１４は、ブロワファン２２及びコンプレッサ２４を駆動させる構成とされていたが、ブロワファン２２及びコンプレッサ２４の少なくとも一方を駆動させる構成とされていても良い。

また、上記実施形態において、車両用電力回生システム１０は、電気自動車である車両５０に搭載されていたが、内燃機関及び走行モータを備えたハイブリッド自動車や、燃料電池自動車、水素エンジン自動車等の車両に搭載されても良く、また、内燃機関のみを有する車両に搭載されても良い。

また、上記実施形態では、空調スイッチ３０がスイッチオンとされている場合に、温度設定スイッチ３４によって設定された設定温度と温度センサ３６によって検出された室温との温度差に応じてクラッチ１２及び空調用モータ１４の動作状態が切り替えられていたが、その他の条件に応じてクラッチ１２及び空調用モータ１４の動作状態が切り替えられても良い。

また、上記実施形態において、バッテリ１６は、空調用モータ１４によって発生された回生電力のみによって充電される構成とされていたが、空調用モータ１４及び走行用モータによって発生された回生電力によって充電される構成とされていても良い。

本発明の一実施形態に係る車両用電力回生システムの全体構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電力回生システムが搭載された車両を示す図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電力回生システムの基本的な動作内容を説明する図である。

符号の説明

１０ 車両用電力回生システム
１２ クラッチ
１４ 空調用モータ
１６ バッテリ
１８ ＥＣＵ（制御手段）
２２ ブロワファン
２４ コンプレッサ
２６ 車軸

Claims (4)

1. 動力伝達状態と動力非伝達状態とに切替可能なクラッチを介して車軸に連結され、前記クラッチが動力伝達状態とされた場合に発電機として作動されて回生電力を発生する空調用モータと、
   前記空調用モータで発生した回生電力により充電されるバッテリと、
   を備えたことを特徴とする車両用電力回生システム。
2. 前記空調用モータが電動機として非作動状態で且つ車両が減速状態にあるときに前記クラッチを動力伝達状態とさせる制御手段を備えた、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用電力回生システム。
3. 前記空調用モータは、左右一対の前記車軸に前記クラッチを介して連結されている、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用電力回生システム。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用電力回生システムを備え、前記車両用電力回生システムによって回生した電力を利用して走行することを特徴とする車両。

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