JP2016025789A

JP2016025789A - 補助動力システム

Info

Publication number: JP2016025789A
Application number: JP2014149673A
Authority: JP
Inventors: 荘田　隆博; Takahiro Shoda; 隆博荘田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2016-02-08

Abstract

【課題】複雑な制御を行うことなくエネルギー効率をより改善できる補助動力システムを提供する。
【解決手段】車両１に搭載された補助動力システム２０は、電動発電機２２が、主動力システム１０によって駆動されない後輪ＲＷとの間でのみ動力を伝達可能に設けられており、電源装置２４が、電動発電機２２にのみ駆動電力を供給しかつ電動発電機２２からの回生電力のみ蓄えるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される補助動力システムに関する。

ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等の車両には、モーター、バッテリー及びエンジンを備えた動力システムが搭載されている。このようなモーターを備えた動力システムにおいては、車両制動時に回生電力を生成することにより、制動（回生ブレーキ）とともにバッテリーに電力を蓄えることができ、エネルギー効率の改善に寄与している。

このような車両では、一般的に、エンジンとモーターとの協調制御を行うため、エンジンによって駆動される駆動輪にモーターが設けられており、例えば、ハイブリッド自動車において主流である前輪駆動車では、前輪を駆動可能なようにエンジン及びモーターが設けられている。そして、前輪駆動車では、制動時に前輪からモーターに伝達される動力により回生電力を生成するが、例えば、制動時の姿勢を維持したり大きな制動力を得たりするためには、非駆動輪である後輪もブレーキをかける必要があるところ、後輪については機械式ブレーキであるため制動時のエネルギーを回収できず、エネルギー効率の点で改善の余地があった。このことは、ハイブリッド自動車に限らず、非駆動輪に機械式ブレーキを採用している車両であれば同様であった。

そして、例えば、特許文献１に記載された車両用駆動装置では、車両の前輪及び後輪の一方と機械的に接続される第１電動発電機と、他方と機械的に接続される第２電動発電機と、を備え、これら第１電動発電機と第２電動発電機とバッテリーとが制御装置を介して電気的に接続されているので、これらの間で相互にエネルギーの受け渡しが可能となっており、前輪及び後輪から制動時のエネルギーを回収することができ、そのため、エネルギー効率の改善が期待できる。

特開２０１３−１８７９４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された構成では、例えば、車両の制動時に第１電動発電機と第２電動発電機とによって回生電力を発生させるところ、車両が異常な挙動を起こさず姿勢を安定させるために前後の回生ブレーキによる制動量を調整するので、制動中にそれぞれの回生電力が変動し、このような変動する回生電力を共通のバッテリーに蓄えるためには、制御が非常に複雑になってしまうという問題があった。

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、複雑な制御を行うことなくエネルギー効率をより改善できる補助動力システムを提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、主動力システムによって前輪又は後輪が駆動される車両に搭載される補助動力システムであって、前記主動力システムによって駆動されない車輪との間でのみ動力を伝達可能に設けられた電動発電機と、前記電動発電機にのみ駆動電力を供給しかつ前記電動発電機からの回生電力のみ蓄える電源装置と、とを備えていることを特徴とする補助動力システムである。

本発明によれば、電動発電機が、主動力システムによって駆動されない車輪との間でのみ動力を伝達可能に設けられており、電源装置が、電動発電機にのみ駆動電力を供給しかつ電動発電機からの回生電力のみ蓄えるように構成されている。このようにしたことから、電動発電機によって主動力システムによって駆動されない車輪に回生ブレーキをかけて制動時のエネルギーを回収できる。さらに、主動力システムと動力的にかつ電力的に切り離されているので、電動発電機による回生ブレーキ量の調整により回生電力が変動した場合でも、電源装置がこの電動発電機からの回生電力のみ蓄えるので、他の電動発電機との回生電力量の関係等を考慮することなく蓄電制御を行うことができる。そのため、複雑な制御を行うことなくエネルギー効率をより改善できる。

本発明の一実施形態の補助動力システムを搭載した車両の概略構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態の補助動力システムを搭載した車両について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態の補助動力システムを搭載した車両の概略構成を示す図である。

本実施形態の補助動力システムは、例えば、ハイブリッド自動車などの車両に搭載され、エンジンとモーターとを組み合わせた主動力システムによって駆動される駆動輪とは別の車輪（即ち、主動力システムによって駆動されない車輪）に接続可能に設けられている。本発明は、ハイブリッド自動車以外にも、電気自動車や内燃機関（エンジン）のみによって駆動される自動車などの前輪駆動又は後輪駆動の車両などに適用してもよい。

本実施形態の車両１は、主動力システム１０と、補助動力システム２０と、を備えている。

図１に示すように、主動力システム１０は、エンジン１１と、電動発電機１２と、動力分割機構１３と、インバータ１４ａ、バッテリー１４ｂ及び発電機１４ｃを有する電源装置１４と、を備えている。バッテリー１４ｂには、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池を採用している。主動力システム１０は、前輪ＦＷの動力系として設けられている。

エンジン１１及び電動発電機１２は、車両１の前輪ＦＷとの間で動力を伝達可能なように機械的に接続されている。動力分割機構１３は、エンジン１１の動力を分割して、電動発電機１２と電源装置の発電機１４ｃとに配分する。動力分割機構１３における動力の配分割合は、エネルギー効率が最適になるように、図示しない制御装置によって決定・制御される。電源装置１４は、電動発電機１２に電気的に接続されており、インバータ１４ａのスイッチング制御によってバッテリー１４ｂから電動発電機１２に駆動電力を供給し、電動発電機１２からの回生電力をバッテリー１４ｂに蓄える。また、電源装置１４の発電機は、動力分割機構１３によって配分されたエンジン１１の動力により発電し、この発電した電力は、インバータ１４ａを介して電動発電機１２の駆動電力として用いられたり、バッテリー１４ｂに蓄えられたりする。

主動力システム１０は、図示しない制御装置によって制御され、例えば、電源装置１４のバッテリー１４ｂに蓄えられている電力量等に応じてエンジン１１が間欠動作され、また、電動発電機１２が電源装置１４からの電力を用いて走行用の動力を出力したり、車両１の制動時には電源装置１４のバッテリー１４ｂが充電されるよう走行用の動力を電力として回生したりする。

補助動力システム２０は、電動発電機２２と、インバータ２４ａ及びバッテリー２４ｂを有する電源装置２４と、を備えている。補助動力システム２０は、後輪ＲＷの動力系として主動力システム１０とは別に独立して設けられており、補助動力システム２０だけで動力の出力及び回生が完結している。

電動発電機２２は、車両１の後輪ＲＷとの間で動力を伝達可能なように機械的に接続されている。本実施形態において、電動発電機２２は、動力の接続・切断が可能なように図示しないクラッチを介して後輪ＲＷと接続されている。電動発電機２２は、主動力システム１０によって駆動されない後輪ＲＷとの間でのみ動力を伝達可能に設けられている。電源装置２４は、電動発電機２２に電気的に接続されており、インバータ２４ａのスイッチング制御によってバッテリー２４ｂから電動発電機２２に駆動電力を供給し、電動発電機２２からの回生電力をバッテリー２４ｂに蓄える。電源装置２４は、電動発電機２２にのみ駆動電力を供給しかつ電動発電機２２からの回生電力のみ蓄えるように構成されている。

補助動力システム２０は、図示しない制御装置によって制御され、例えば、電動発電機２２が電源装置２４からの電力を用いて走行用の動力を出力したり、車両１の制動時には電源装置２４のバッテリー２４ｂが充電されるよう走行用の動力を電力として回生したりする。補助動力システム２０において、バッテリー２４ｂには、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池を採用している。また、このバッテリー２４ｂに代えて、大容量のキャパシタを設けた構成としてもよい。

次に、上述した車両１の動力系の動作について説明する。

車両１は、主動力システム１０の動力により前輪ＦＷを駆動して走行する。このとき、主動力システム１０の駆動力が余剰状態にあるとき、つまり、例えば主動力システム１０のバッテリー１４ｂの充電率が高く、車両１の走行に必要な駆動力とエンジンが最適効率になる駆動力との関係でエンジン出力が余剰状態にあるとき、補助動力システム２０において、クラッチをつないで後輪ＲＷと電動発電機２２とを接続する。これにより、後輪ＲＷの動力が電動発電機２２に伝達されて発電が行われ、この発電により生じた電力が電源装置２４のバッテリー２４ｂに蓄えられる（即ち、充電される）。つまり、走行する路面を介して、主動力システム１０の動力を補助動力システム２０に伝えている。そして、バッテリー２４ｂが満充電になるとクラッチを切って後輪ＲＷと電動発電機２２とを切り離し、バッテリー２４ｂの充電を停止する。電力回生（即ち、回生ブレーキ）の余地を残すため、バッテリー２４ｂが満充電になる前にクラッチを切るようにしてもよい。

また、車両１は、発進時にアクセルが大きく踏み込まれた場合などにおいて、反応のよい発進をするために、主動力システム１０によって前輪ＦＷを駆動するとともに、補助動力システム２０において電源装置２４のバッテリー１４ｂから電動発電機２２に電力を供給して当該電動発電機２２によって後輪ＲＷを駆動する。

また、車両１は、カーブ走行時に横滑りなどによる車両の姿勢の乱れが予測された場合に、補助動力システム２０において、クラッチをつないで後輪ＲＷと電動発電機２２とを接続して、後輪ＲＷに回生ブレーキをかけたり、後輪ＲＷを駆動したりして、姿勢制御を行う。

また、車両１は、制動時に主動力システム１０において前輪ＦＷに回生ブレーキをかける。同時に、補助動力システム２０において、クラッチをつないで後輪ＲＷと電動発電機２２とを接続して後輪ＲＷに回生ブレーキをかける。このとき、主動力システム１０において、前輪ＦＷの動力が電動発電機１２に伝達されて発電が行われ、この発電された電力がバッテリー１４ｂに充電される。そして、この充電動作とは独立して、補助動力システム２０において、後輪ＲＷの動力が電動発電機２２に伝達されて発電がおこなわれ、この発電された電力がバッテリー２４ｂに充電される。

以上より、本実施形態によれば、補助動力システム２０の電動発電機２２が、主動力システム１０によって駆動されない後輪ＲＷとの間でのみ動力を伝達可能に設けられている。補助動力システム２０の電源装置２４が、電動発電機２２にのみ駆動電力を供給しかつ電動発電機２２からの回生電力のみ蓄えるように構成されている。このようにしたことから、電動発電機２２によって主動力システム１０によって駆動されない後輪ＲＷに回生ブレーキをかけて制動時のエネルギーを回収できる。さらに、主動力システム１０と動力的にかつ電力的に切り離されているので、電動発電機２２による回生ブレーキ量の調整により回生電力が変動した場合でも、電源装置２４がこの電動発電機２２からの回生電力のみ蓄えるので、主動力システム１０の電動発電機２２との回生電力量の関係等を考慮することなく蓄電制御を行うことができる。そのため、複雑な制御を行うことなくエネルギー効率をより改善できる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の補助動力システムはこれらの実施形態の構成に限定されるものではない。上述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の補助動力システムの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１車両
１０主動力システム
２０補助動力システム
２２電動発電機
２４電源装置
ＦＷ前輪
ＲＷ後輪

Claims

主動力システムによって前輪又は後輪が駆動される車両に搭載される補助動力システムであって、
前記主動力システムによって駆動されない車輪との間でのみ動力を伝達可能に設けられた電動発電機と、前記電動発電機にのみ駆動電力を供給しかつ前記電動発電機からの回生電力のみ蓄える電源装置と、とを備えていることを特徴とする補助動力システム。