JP2016196265A - Pressure accumulating device for vehicular regeneration system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オイルポンプ及び油圧モータのいずれか一方として機能するオイルポンプモータを介して接続され、加圧下でオイルを貯留する高圧蓄圧器及び低圧リザーバを備えた車両用回生システムの蓄圧装置に関するものである。 The present invention relates to a pressure accumulating device for a regenerative system for a vehicle, which is connected via an oil pump motor functioning as one of an oil pump and a hydraulic motor, and includes a high pressure accumulator that stores oil under pressure and a low pressure reservoir. It is.
図1を用いて、この種の回生システムの基本構造を説明する。 The basic structure of this type of regeneration system will be described with reference to FIG.
図1は、回生システムERSを備えた自動車の駆動システムを簡略化したものであり、エンジン1を動力源として走行している状態を表している(動力源はモータであってもよい)。エンジン1の出力軸は、エンジンクラッチ2、トランスミッション3、ディファレンシャルギア4を介して駆動輪5に連結されており、駆動輪5は、エンジン1によって回転駆動されている。
FIG. 1 is a simplified drive system for an automobile equipped with a regenerative system ERS, and shows a state where the vehicle is running with the
回生システムERSは、連結機構11、モータクラッチ12、オイルポンプモータ13、高圧蓄圧器14、低圧リザーバ15などで構成されている。オイルポンプモータ13の回転軸は、モータクラッチ12及び連結機構11を介して、駆動輪5への出力軸に連結されている。モータクラッチ12は切られた状態となっている。
The regenerative system ERS includes a
オイルポンプモータ13は、互いに連通した状態でオイルを貯留する高圧蓄圧器14と低圧リザーバ15との間に接続されている。オイルポンプモータ13は、オイルポンプ及び油圧モータの両機能を有し、いずれか一方の装置として利用できる。高圧蓄圧器14には、数100気圧レベルの高圧のオイルが貯留され、低圧リザーバ15には、数気圧から数10気圧レベルの低圧のオイルが貯留される。
The
図2の(a)に示すように、下り坂走行などの制動時には、エンジンクラッチ2が切られてモータクラッチ12が繋げられることで、駆動輪5の動力がオイルポンプモータ13に入力される。
As shown in FIG. 2A, during braking such as downhill traveling, the
それにより、オイルポンプモータ13はオイルポンプとして駆動され、低圧リザーバ15のオイルが高圧蓄圧器14へ送り込まれる。その結果、高圧蓄圧器14の内圧が上昇し、より高圧なオイルが蓄積される(回生)。
Thereby, the
図2の(b)に示すように、自動車の発進時などには、モータクラッチ12が繋げられた状態で、高圧蓄圧器14のオイルが低圧リザーバ15に向けて流出される。そのオイルの吐出圧により、オイルポンプモータ13は油圧モータとして駆動され、その動力が駆動輪5に出力される(力行補助)。
As shown in FIG. 2 (b), when the vehicle starts, the oil in the
このような回生システムの一例は、例えば特許文献1に開示されている。
An example of such a regeneration system is disclosed in
しかしながら、図1に示した自動車では、高圧蓄圧器に異常が発生した場合に、高い安全性を確保することができないという課題がある。 However, the automobile shown in FIG. 1 has a problem that high safety cannot be ensured when an abnormality occurs in the high-pressure accumulator.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、高圧蓄圧器に異常が発生した場合に、高い安全性を確保することにある。 This invention is made | formed in view of this point, The place made into the subject is to ensure high safety | security when abnormality generate | occur | produces in a high voltage | pressure accumulator.
前記の課題を解決するため、本発明は、高圧蓄圧器を低圧リザーバに内設したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is characterized in that a high pressure accumulator is provided in a low pressure reservoir.
具体的には、本発明は、オイルポンプ及び油圧モータのいずれか一方として機能するオイルポンプモータを介して接続され、加圧下でオイルを貯留する高圧蓄圧器及び低圧リザーバを備えた車両用回生システムの蓄圧装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。 Specifically, the present invention relates to a vehicle regenerative system including a high-pressure accumulator and a low-pressure reservoir that are connected via an oil pump motor that functions as one of an oil pump and a hydraulic motor and stores oil under pressure. The following solution was taken for the pressure accumulators.
すなわち、第1の発明は、前記高圧蓄圧器及び前記低圧リザーバは、当該高圧蓄圧器が当該低圧リザーバ内に設けられた二重構造となっていることを特徴とするものである。 That is, the first invention is characterized in that the high pressure accumulator and the low pressure reservoir have a double structure in which the high pressure accumulator is provided in the low pressure reservoir.
これによれば、高圧蓄圧器及び低圧リザーバが、当該高圧蓄圧器が当該低圧リザーバ内に設けられた二重構造となっているので、高圧蓄圧器に異常が発生した場合に、低圧リザーバが緩衝材となり、高い安全性を確保することができる。 According to this, since the high pressure accumulator and the low pressure reservoir have a double structure in which the high pressure accumulator is provided in the low pressure reservoir, the low pressure reservoir is buffered when an abnormality occurs in the high pressure accumulator. It becomes a material and can ensure high safety.
第2の発明は、前記第1の発明において、前記高圧蓄圧器は、容器と、当該容器の内部にスライド自在に配置され、スライドする方向に前記容器の内部をオイル室とガス室とに区画するピストンとを有し、前記低圧リザーバは、容器と、当該容器の内部に前記高圧蓄圧器の容器に沿ってスライド自在に配置され、スライドする方向に前記低圧リザーバの容器の内部をオイル室とガス室とに区画するピストンとを有し、前記高圧蓄圧器のガス室と前記低圧リザーバのガス室との境界部位に、温度差を利用して発電する熱電素子が設置されていることを特徴とするものである。 In a second aspect based on the first aspect, the high pressure accumulator is slidably disposed inside the container, and the interior of the container is divided into an oil chamber and a gas chamber in a sliding direction. The low pressure reservoir is slidably disposed along the container of the high pressure accumulator inside the container, and the oil chamber is disposed inside the container of the low pressure reservoir in a sliding direction. And a thermoelectric element that generates power using a temperature difference at a boundary portion between the gas chamber of the high-pressure accumulator and the gas chamber of the low-pressure reservoir. It is what.
ところで、図1に示した自動車では、回生時には、高圧蓄圧器の温度変化によってエネルギーロスが発生する。 By the way, in the automobile shown in FIG. 1, energy loss occurs due to a temperature change of the high-pressure accumulator during regeneration.
図3に、回生時の高圧蓄圧器での温度変化の一例を示す。破線が車速の変化を、実線が高圧蓄圧器の温度変化を表している。 In FIG. 3, an example of the temperature change in the high voltage | pressure accumulator at the time of regeneration is shown. The broken line represents the change in vehicle speed, and the solid line represents the temperature change in the high pressure accumulator.
車速が急激に減速して高圧蓄圧器にオイルが一気に送り込まれると、それに伴ってピストンがガス室側にスライドし、ガス室のガスが圧縮される(断熱圧縮)。それにより、ガスの圧力及び温度が上昇し、その熱が伝わることで高圧蓄圧器の温度が一気に上昇する。 When the vehicle speed is rapidly decelerated and oil is sent to the high pressure accumulator at once, the piston slides to the gas chamber side and the gas in the gas chamber is compressed (adiabatic compression). Thereby, the pressure and temperature of the gas rise, and the temperature of the high-pressure accumulator rises at a stretch by transferring the heat.
その後は、放熱によって次第に高圧蓄圧器の温度が低下し、常温に戻る。その結果、放熱によって消失する熱エネルギーの分だけ高圧蓄圧器に蓄積されるエネルギーが、回生前よりも減少する。 Thereafter, the temperature of the high pressure accumulator gradually decreases due to heat dissipation and returns to room temperature. As a result, the energy stored in the high-pressure accumulator is reduced by the amount of heat energy that is lost due to heat dissipation than before the regeneration.
例えば、車速が急激に60km/h減速した場合には、高圧蓄圧器は80℃近くまで温度上昇する。 For example, when the vehicle speed is suddenly reduced by 60 km / h, the temperature of the high pressure accumulator rises to near 80 ° C.
また、力行時には、高圧蓄圧器からオイルが流出するため、その際にも高圧蓄圧器の温度変化が発生する。 Further, since oil flows out from the high pressure accumulator during power running, the temperature change of the high pressure accumulator also occurs at that time.
すなわち、高圧蓄圧器からオイルが一気に流出すると、それに伴ってピストンがオイル室側にスライドし、ガス室のガスが膨張する(断熱膨張)。それにより、ガスの圧力及び温度が低下するため、高圧蓄圧器が冷却される。例えば、常温から−20℃まで、高圧蓄圧器の温度は低下し得る。 That is, when oil flows out from the high-pressure accumulator at once, the piston slides to the oil chamber side and the gas in the gas chamber expands (adiabatic expansion). Thereby, since the pressure and temperature of gas fall, a high pressure accumulator is cooled. For example, the temperature of the high pressure accumulator can decrease from room temperature to −20 ° C.
ここで、第2の発明によれば、高圧蓄圧器及び低圧リザーバのオイル室におけるオイルの貯留量の変化に伴ってピストンがスライドし、ガス室の容量が大小に変化する。ガス室に密閉されているガスが一気に圧縮又は膨張すると、ガス室の温度が変化する。具体的に、回生時には高圧蓄圧器のガス室の温度は環境温度よりも上昇し、低圧リザーバのガス室の温度は環境温度よりも低下する。力行時には高圧蓄圧器のガス室の温度は環境温度よりも低下し、低圧リザーバのガス室の温度は環境温度よりも上昇する。従って、回生時及び力行時には、高圧蓄圧器及び低圧リザーバのガス室の温度変化に伴う両者の温度差が大きくなる。 Here, according to the second aspect of the invention, the piston slides with the change in the amount of oil stored in the oil chambers of the high pressure accumulator and the low pressure reservoir, and the capacity of the gas chamber changes to large or small. When the gas sealed in the gas chamber is compressed or expanded all at once, the temperature of the gas chamber changes. Specifically, during regeneration, the temperature of the gas chamber of the high pressure accumulator rises above the environmental temperature, and the temperature of the gas chamber of the low pressure reservoir falls below the environmental temperature. During power running, the temperature of the gas chamber of the high pressure accumulator decreases below the ambient temperature, and the temperature of the gas chamber of the low pressure reservoir rises above the ambient temperature. Therefore, during regeneration and power running, the temperature difference between the high pressure accumulator and the gas chamber of the low pressure reservoir increases with temperature change.
そして、高圧蓄圧器のガス室と低圧リザーバのガス室との境界部位には、温度差を利用して発電する熱電素子が設置されているので、高圧蓄圧器及び低圧リザーバのガスの温度変化に伴う熱エネルギーを電気エネルギーに高効率で変換して回収することができる。 A thermoelectric element that generates power using a temperature difference is installed at the boundary between the gas chamber of the high pressure accumulator and the gas chamber of the low pressure reservoir. The accompanying thermal energy can be converted to electrical energy with high efficiency and recovered.
第3の発明は、前記第1の発明において、前記高圧蓄圧器は、容器と、当該容器の内部にスライド自在に配置され、スライドする方向に前記容器の内部をオイル室とガス室とに区画するピストンとを有し、前記低圧リザーバは、容器と、当該容器の内部に前記高圧蓄圧器の容器に沿ってスライド自在に配置され、スライドする方向に前記低圧リザーバの容器の内部をオイル室とガス室とに区画するピストンとを有し、前記低圧リザーバのガス室に、相変化物質が貯留され、前記高圧蓄圧器のガス室と前記低圧リザーバのガス室との境界部位に、熱交換器が設置されていることを特徴とするものである。 According to a third invention, in the first invention, the high pressure accumulator is slidably disposed inside the container, and the interior of the container is divided into an oil chamber and a gas chamber in a sliding direction. The low pressure reservoir is slidably disposed along the container of the high pressure accumulator inside the container, and the oil chamber is disposed inside the container of the low pressure reservoir in a sliding direction. A piston partitioned into a gas chamber, a phase change material is stored in the gas chamber of the low pressure reservoir, and a heat exchanger at a boundary portion between the gas chamber of the high pressure accumulator and the gas chamber of the low pressure reservoir Is installed.
ところで、図1に示した自動車では、低圧リザーバのガス室に相変化物質が貯留されると、加圧下で相変化物質が液相へと相変化することで低圧リザーバのガス室の容積が低減し、低圧リザーバのコンパクト化が図れる。 By the way, in the automobile shown in FIG. 1, when the phase change material is stored in the gas chamber of the low pressure reservoir, the volume of the gas chamber of the low pressure reservoir is reduced by changing the phase change material to the liquid phase under pressure. In addition, the low pressure reservoir can be made compact.
このとき、図1に示した自動車では、オイルポンプモータの効率が悪化する。 At this time, in the automobile shown in FIG. 1, the efficiency of the oil pump motor deteriorates.
図4に、低圧リザーバのガス室に貯留された相変化物質のモリエル線図の一例を示す。 FIG. 4 shows an example of a Mollier diagram of the phase change substance stored in the gas chamber of the low pressure reservoir.
車速が急激に減速して低圧リザーバからオイルが一気に流出すると、それに伴ってピストンがオイル室側にスライドし、ガス室の相変化物質が膨張する(断熱膨張。図4に示したモリエル線図では、点1→2)。それにより、相変化物質の圧力及び温度が低下し、その熱が伝わることで低圧リザーバが冷却される。
When the vehicle speed is suddenly reduced and oil flows out from the low pressure reservoir at once, the piston slides to the oil chamber side and the phase change material in the gas chamber expands (adiabatic expansion. In the Mollier diagram shown in FIG. 4) ,
その後は、低圧リザーバへその周辺部材から熱が移動する。その結果、ガス室の相変化物質が、等温で液相から気相へと相変化する(図4に示したモリエル線図では、点2→3)。この相変化は、その熱移動量に応じたものとなる。
Thereafter, heat is transferred from the peripheral members to the low pressure reservoir. As a result, the phase change material in the gas chamber changes from the liquid phase to the gas phase at the same temperature (
車速が急激に加速して低圧リザーバにオイルが一気に送り込まれると、それに伴ってピストンがガス室側にスライドし、ガス室の相変化物質が圧縮される(断熱圧縮。図4に示したモリエル線図では、点3→4)。それにより、ガスの圧力及び温度が上昇するため、低圧リザーバの温度が一気に上昇する。なお、点3→4は、等エントロピー線と平行に延びている。
When the vehicle speed accelerates rapidly and oil is sent to the low pressure reservoir all at once, the piston slides to the gas chamber side and the phase change material in the gas chamber is compressed (adiabatic compression. Mollier wire shown in FIG. 4). In the figure,
その後は、低圧リザーバからその周辺部材へ熱が移動する。その結果、ガス室の相変化物質が、等温で気相から液相へと相変化する(図4に示したモリエル線図では、点4→5)。この相変化は、その熱移動量に応じたものとなる。この熱移動量は、点2→3と点4→5とでは環境温度との温度差がほぼ同じであるため、点2→3の熱移動量とほぼ同じとなる。そのため、ガス室の相変化物質は、点1の状態に戻らない。
Thereafter, heat is transferred from the low pressure reservoir to its peripheral members. As a result, the phase change material in the gas chamber changes from the gas phase to the liquid phase at the same temperature (
従って、回生及び力行が繰り返されると、加圧下でガス室の相変化物質が液相へと相変化しにくくなり、オイルの高圧蓄圧器及び低圧リザーバへの流出入が妨げられ、オイルポンプモータの効率が悪化する。 Therefore, when regeneration and power running are repeated, the phase change material in the gas chamber is less likely to change into a liquid phase under pressure, preventing oil from flowing into and out of the high pressure accumulator and low pressure reservoir, Efficiency deteriorates.
ここで、第3の発明によれば、高圧蓄圧器及び低圧リザーバのオイル室におけるオイルの貯留量の変化に伴ってピストンがスライドし、ガス室の容量が大小に変化する。低圧リザーバのガス室に密閉されている相変化物質が一気に圧縮又は膨張すると、ガス室の温度が変化する。具体的に、回生時には高圧蓄圧器のガス室の温度は環境温度よりも上昇し、低圧リザーバのガス室の温度は環境温度よりも低下する。力行時には高圧蓄圧器のガス室の温度は環境温度よりも低下し、低圧リザーバのガス室の温度は環境温度よりも上昇する。従って、回生時及び力行時には、高圧蓄圧器及び低圧リザーバのガス室の温度変化に伴う両者の温度差が大きくなる。 Here, according to the third aspect of the invention, the piston slides with the change in the amount of oil stored in the oil chambers of the high pressure accumulator and the low pressure reservoir, and the capacity of the gas chamber changes accordingly. When the phase change material sealed in the gas chamber of the low-pressure reservoir is compressed or expanded at once, the temperature of the gas chamber changes. Specifically, during regeneration, the temperature of the gas chamber of the high pressure accumulator rises above the environmental temperature, and the temperature of the gas chamber of the low pressure reservoir falls below the environmental temperature. During power running, the temperature of the gas chamber of the high pressure accumulator decreases below the ambient temperature, and the temperature of the gas chamber of the low pressure reservoir rises above the ambient temperature. Therefore, during regeneration and power running, the temperature difference between the high pressure accumulator and the gas chamber of the low pressure reservoir increases with temperature change.
そして、高圧蓄圧器のガス室と低圧リザーバのガス室との境界部位には、熱交換器が設置されているので、熱交換器を介して高圧蓄圧器のガス室のガスと低圧リザーバのガス室の相変化物質との間で熱が移動しやすくなり、相変化物質の相変化が促進される。そのため、オイルの高圧蓄圧器及び低圧リザーバへの流出入が妨げられることを抑制することができ、オイルポンプモータの効率を向上させることができる。 Since a heat exchanger is installed at the boundary between the gas chamber of the high pressure accumulator and the gas chamber of the low pressure reservoir, the gas in the gas chamber of the high pressure accumulator and the gas in the low pressure reservoir are passed through the heat exchanger. Heat is easily transferred between the phase change material of the chamber and the phase change of the phase change material is promoted. Therefore, it can suppress that the oil flows in and out of the high pressure accumulator and the low pressure reservoir, and the efficiency of the oil pump motor can be improved.
第4の発明は、前記第3の発明において、前記相変化物質は、使用環境温度下における前記低圧リザーバの上限圧力で、略全部が液相状態であることを特徴とするものである。 A fourth invention is characterized in that, in the third invention, the phase change substance is substantially in a liquid phase state at an upper limit pressure of the low pressure reservoir under a use environment temperature.
これによれば、相変化物質が、使用環境温度下における低圧リザーバの上限圧力で、略全部が液相状態であるので、使用環境温度下における低圧リザーバの上限圧力で、低圧リザーバのガス室の容積が十分に低減する。そのため、低圧リザーバのコンパクト化を十分に図ることができる。 According to this, since the phase change substance is almost in the liquid phase state at the upper pressure limit of the low pressure reservoir under the use environment temperature, the gas chamber of the low pressure reservoir is used at the upper pressure limit of the low pressure reservoir under the use environment temperature. The volume is sufficiently reduced. Therefore, the low pressure reservoir can be sufficiently downsized.
本発明によれば、高圧蓄圧器に異常が発生した場合に、高い安全性を確保することができる。 According to the present invention, when an abnormality occurs in the high pressure accumulator, high safety can be ensured.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.
(実施形態1)
(回生システムの構成)
図5に、本実施形態の回生システムERSを実装した自動車Cの概要を示す。なお、基本的構成は、図1に示した自動車と同じであるため、同じ機能の構成には同じ符号を用いてその説明は省略する。
(Embodiment 1)
(Configuration of regenerative system)
In FIG. 5, the outline | summary of the motor vehicle C which mounted the regeneration system ERS of this embodiment is shown. Since the basic configuration is the same as that of the automobile shown in FIG. 1, the same reference numerals are used for the configurations having the same functions, and the description thereof is omitted.
この回生システムERSには、更に、極性切替回路20や電流調整回路21、バッテリ22(蓄電池の一例)などが設けられている。この回生システムERSの高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24は、高圧蓄圧器14及び低圧リザーバ15と構造の一部が異なっている。
The regenerative system ERS is further provided with a
高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24は、高圧蓄圧器23が低圧リザーバ24内に設けられた一体型の二重構造となっている(以下、この構造を発電型蓄圧装置25と称する)。
The
高圧蓄圧器23には、耐圧性を有する円筒状の相対的に小型の容器23aと、その内部を自在にスライドする円盤状のピストン23bとが備えられている。高圧蓄圧器23の内部は、ピストン23bによってオイル室23cとガス室23dとに区画されている。
The
低圧リザーバ24には、耐圧性を有する円筒状の相対的に大型の容器24aと、その内部を高圧蓄圧器23の容器23aの外周に沿って自在にスライドする円環状のピストン24bとが備えられている。低圧リザーバ24の内部は、ピストン24bによってオイル室24cとガス室24dとに区画されている。
The low-
高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24のピストン23b,24bのスライドにより、オイル室23c,24cの容量が大きくなればそれだけガス室23d,24dの容量は小さくなり、オイル室23c,24cの容量が小さくなればそれだけガス室23d,24dの容量は大きくなる。
As the capacity of the
高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24のオイル室23c,24cは、オイルポンプモータ13と連通しており、高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24のオイル室23c,24cの間を行き来するオイルが貯留されている。そのため、オイル室23c,24cのオイルの貯留量は、オイルポンプモータ13の作動に応じて変化する。
The
対して、高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24のガス室23d,24dは、密閉されていて、その内部に一定量のガスが貯留されている。
On the other hand, the
発電型蓄圧装置25は、バッテリ22及びACC(アクセサリ電源)と電気的に接続されている。極性切替回路20及び電流調整回路21は、発電型蓄圧装置25とバッテリ22及びACCとの間に電気的に接続され、発電型蓄圧装置25の側からこの順に直列に接続されている。
The power
図6に、発電型蓄圧装置25を示す。この発電型蓄圧装置25では、高圧蓄圧器23の容器23aの端面部23e(高圧蓄圧器23のガス室23dと低圧リザーバ24のガス室24dとの境界部位)に熱電素子26が設置されている。
FIG. 6 shows a power generation
熱電素子26は、温度差を利用して発電する機能を有している。すなわち、温度差を与えることで電位差を生じる熱電素子材料を用いることにより、いわゆるゼーベック効果によって起電力を発生させる。
The
熱電素子26それ自体の構造は公知であるため、ここでは詳しい説明は省略する。ただし、本回生システムERSの場合、熱電素子材料としては、元素としてビスマス及びテルルを含むビスマス・テルル系の材料が好ましい。
Since the structure of the
後述するように、熱電素子26は、−20℃や80℃等、マイナス温度域及びプラス温度域の双方にわたって常温近くで用いられる。それに対し、ビスマス・テルル系の熱電素子材料は、この温度域に適しているため、優れた発電性能を発揮させることができる。
As will be described later, the
熱電素子26は、その温度差を受容する一対の作用面の一方を高圧蓄圧器23のガス室23dに向けて、作用面の他方を低圧リザーバ24のガス室24dに向けて設置されている。ガス室23d,24dに向く作用面は、ガス室23d,24dに露出していなくてもよいが、その場合は、ガス室23d,24dの近傍に配置するのが好ましい。
The
熱電素子26で発生する起電力を出力する一対の導出配線p1,p2は、低圧リザーバ24の容器24aの端面部24eに開口する貫通孔(図示せず)を通じて、発電型蓄圧装置25の外部に導出されている。導出配線p1,p2が挿通された貫通孔は、封止部材(図示せず)によって密閉されている。なお、導出配線p1,p2は、中継端子を介して発電型蓄圧装置25の外部と電気的に接続してもよい。
The pair of lead-out wirings p1 and p2 that output the electromotive force generated in the
図7に示すように、発電型蓄圧装置25から引き出された各導出配線p1,p2は、極性切替回路20に接続されている。
As shown in FIG. 7, the lead-out wirings p <b> 1 and p <b> 2 drawn from the power generation
詳しくは、導出配線p1,p2の各々は、極性切替回路20で、一対の中継配線h1,h2と交互に切り替え可能に接続されている。
Specifically, each of the lead-out wirings p1 and p2 is connected to the pair of relay wirings h1 and h2 by the
本実施形態の極性切替回路20では、回生側端子20aと力行側端子20bとからなる切替端子が2つ設けられていて、各導出配線p1,p2は、分岐して、一方の切替端子の回生側端子20aと、他方の切替端子の力行側端子20bとに接続されている。各中継配線h1,h2は、各切替端子のスイッチ端子20cに接続されていて、各スイッチ端子20cは、各切替端子の回生側端子20aと力行側端子20bとの間で電気的接続を切り替える。
In the
図7の(a)は、回生時の接続状態を表しており、各スイッチ端子20cは各回生側端子20aに接続される。図7の(b)は力行時の接続状態を表しており、各スイッチ端子20cは各力行側端子20bに接続される。
(A) of FIG. 7 represents the connection state at the time of regeneration, and each
このように、極性切替回路20が、回生時と力行時とで、一対の導出配線p1,p2と一対の中継配線h1,h2との接続を交互に切り替えるため、熱電素子26から出力される起電力の極性は、回生時と力行時とで反転する。
In this way, the
一対の中継配線h1,h2は、電流調整回路21に接続されている。電流調整回路21は、最大電力点追従制御を行う機能を有している。最大電力点追従制御は、変動する熱電素子26の起電力に対して最大の発電量が得られるように、電気的動作点を調整する。
The pair of relay wirings h <b> 1 and h <b> 2 are connected to the
図8に、熱電素子26で得られる電力と電流との関係を示す。熱電素子26では、熱電素子材料を流れる電流の増加に伴って電気抵抗が増加するため、得られる電力にはピークが存在する。そこで、この電流調整回路21において、そのピークを示す最大電力点で熱電素子26が動作するように、最大電力点追従制御が行われる。
FIG. 8 shows a relationship between electric power and current obtained by the
電流調整回路21は、送電線kを通じてバッテリ22及びACCと接続されている。電流調整回路21で出力調整が行われた起電力は、この送電線kを通じてバッテリ22やACCに送電される。
The
(回生システムERSの動作)
図9に、自動車Cの走行パターンに対応した発電型蓄圧装置25の高圧蓄圧器23の温度変化の一例を示す。破線が車速の変化を、実線が高圧蓄圧器23の温度変化を表している。
(Operation of regenerative system ERS)
FIG. 9 shows an example of a temperature change of the high-
車速が急激に減速して回生が行われると、オイルが高圧蓄圧器23へ一気に送り込まれるため、高圧蓄圧器23のオイル室23cの圧力が急上昇してピストン23bがガス室23dの側にスライドし、ガス室23dのガスが断熱圧縮される。ガス室23dのガスが断熱圧縮されると、ガス室23dの温度が常温(平常時の温度)から一気に上昇し、それに伴って高圧蓄圧器23の温度も上昇する。
When the vehicle speed is suddenly reduced and regeneration is performed, oil is sent to the
一方、回生が行われると、オイルが低圧リザーバ24から一気に流出するため、低圧リザーバ24のオイル室24cの圧力が急低下してピストン24bがオイル室24cの側にスライドし、ガス室24dのガスが断熱膨張する。ガス室24dのガスが断熱膨張すると、ガス室24dの温度が常温から一気に低下し、それに伴って低圧リザーバ24の温度も低下する
高圧蓄圧器23のガス室23dと低圧リザーバ24のガス室24dとの境界部位には、熱電素子26がその作用面の一方を高圧蓄圧器23のガス室23dに向けて、作用面の他方を低圧リザーバ24のガス室24dに向けて設置されているため、これらの作用面の温度差により、熱電素子26で起電力が発生する。
On the other hand, when the regeneration is performed, the oil flows out from the
従って、放熱によって失われる熱エネルギーを、熱電素子26によって回収できるため、エネルギー回収効率を向上させることができる。
Therefore, since the thermal energy lost by heat radiation can be recovered by the
熱電素子26で発生した起電力は、発電型蓄圧装置25から出力され、電流調整回路21で調整された後、バッテリ22及びACCに送電される。
The electromotive force generated in the
熱電素子26の温度変化は大きいが、電流調整回路21で最大電力点追従制御が行われるため、発電時のエネルギーロスも効果的に抑制できる。
Although the temperature change of the
車速が急激に加速して力行が行われると、オイルが高圧蓄圧器23から一気に流出するため、高圧蓄圧器23のオイル室23cの圧力が急低下してピストン23bがオイル室23cの側にスライドし、ガス室23dのガスが断熱膨張する。ガス室23dのガスが断熱膨張すると、ガス室23dの温度が常温から一気に低下し、それに伴って高圧蓄圧器23の温度も低下する。
When the vehicle speed is suddenly accelerated and powering is performed, the oil flows out from the
一方、力行が行われると、オイルが低圧リザーバ24へ一気に送り込まれるため、低圧リザーバ24のオイル室24cの圧力が急上昇してピストン24bがガス室24dの側にスライドし、ガス室24dのガスが断熱圧縮される。ガス室24dのガスが断熱圧縮されると、ガス室24dの温度が常温から一気に上昇し、それに伴って低圧リザーバ24の温度も上昇する。
On the other hand, when power running is performed, the oil is sent to the
高圧蓄圧器23のガス室23dと低圧リザーバ24のガス室24dとの境界部位には、熱電素子26がその作用面の一方を高圧蓄圧器23のガス室23dに向けて、作用面の他方を低圧リザーバ24のガス室24dに向けて設置されているため、これらの作用面の温度差により、熱電素子26で起電力が発生する。
At the boundary between the
このとき、熱電素子26の作用面に作用する温度は、回生時とは逆になるため、熱電素子26で発生する起電力の極性も逆になる。
At this time, since the temperature acting on the working surface of the
それに対し、この回生システムERSでは、極性切替回路20により、一対の導出配線p1,p2と一対の中継配線h1,h2との接続状態が切り替えられ、熱電素子26から出力される起電力の極性が、回生時と力行時とで反転するように制御される。
In contrast, in the regenerative system ERS, the
それにより、電流調整回路21へ出力される起電力の極性は、常に一定となる。従って、力行時及び回生時の双方において、発電型蓄圧装置25で生じる温度変化を利用してエネルギーが回収できるので、エネルギー回収効率を向上させることができる。
Thereby, the polarity of the electromotive force output to the
−効果−
以上より、本実施形態によれば、高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24が、当該高圧蓄圧器23が当該低圧リザーバ24内に設けられた二重構造となっているので、高圧蓄圧器23に異常が発生した場合に、低圧リザーバ24が緩衝材となり、高い安全性を確保することができる。
-Effect-
As described above, according to the present embodiment, the
また、高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24のオイル室23c,24cにおけるオイルの貯留量の変化に伴ってピストン23b,24bがスライドし、ガス室23d,24dの容量が大小に変化する。ガス室23d,24dに密閉されているガスが一気に圧縮又は膨張すると、ガス室23d,24dの温度が変化する。具体的に、回生時には高圧蓄圧器23のガス室23dの温度は環境温度よりも上昇し、低圧リザーバ24のガス室24dの温度は環境温度よりも低下する。力行時には高圧蓄圧器23のガス室23dの温度は環境温度よりも低下し、低圧リザーバ24のガス室24dの温度は環境温度よりも上昇する。従って、回生時及び力行時には、高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24のガス室23d,24dの温度変化に伴う両者の温度差が大きくなる。
Further, the
そして、高圧蓄圧器23のガス室23dと低圧リザーバ24のガス室24dとの境界部位には、温度差を利用して発電する熱電素子26が設置されているので、高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24のガスの温度変化に伴う熱エネルギーを電気エネルギーに高効率で変換して回収することができる。
Since a
なお、発電型蓄圧装置25は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
The power generation
例えば、発電は、回生時又は力行時のいずれか一方の時だけに行ってもよい。その場合には、極性切替回路20が省略できるため、システムが簡略化できる利点がある。
For example, power generation may be performed only during either regeneration or power running. In that case, since the
(実施形態2)
本実施形態は、蓄圧装置等が実施形態1と異なっているが、その他の点については、実施形態1と同様の構成である。そこで、以下の説明では、実施形態1の構成要素と同様の構成要素については、重複説明を省略する場合がある。
(Embodiment 2)
Although this embodiment differs from
(回生システムの構成)
図10に、本実施形態の回生システムERSを実装した自動車Cの概要を示す。なお、基本的構成は、図1に示した自動車と同じであるため、同じ機能の構成には同じ符号を用いてその説明は省略する。
(Configuration of regenerative system)
In FIG. 10, the outline | summary of the motor vehicle C which mounted the regeneration system ERS of this embodiment is shown. Since the basic configuration is the same as that of the automobile shown in FIG. 1, the same reference numerals are used for the configurations having the same functions, and the description thereof is omitted.
この回生システムERSの高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24は、高圧蓄圧器14及び低圧リザーバ15と構造の一部が異なっている。
The
高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24は、高圧蓄圧器23が低圧リザーバ24内に設けられた一体型の二重構造となっている(以下、この構造を熱交換型蓄圧装置27と称する)。
The
低圧リザーバ24のガス室24dは、その内部に気液相変化物質が貯留されている。
The
気液相変化物質は、使用環境温度(例えば、30℃)下における低圧リザーバ24の上限圧力(例えば、10MPa)で、略全部が液相状態である。例えば、気液相変化物質は、R134a冷媒である。
The gas-liquid phase change substance is substantially in the liquid phase state at the upper limit pressure (for example, 10 MPa) of the
図11に、熱交換型蓄圧装置27を示す。この熱交換型蓄圧装置27では、高圧蓄圧器23の容器23aの端面部23e(高圧蓄圧器23のガス室23dと低圧リザーバ24のガス室24dとの境界部位)に熱交換器28が設置されている。
FIG. 11 shows a heat exchange
熱交換器28は、高圧蓄圧器23のガス室23dに貯留されたガスと低圧リザーバ24のガス室24dに貯留された気液相変化物質との間で熱交換する機能を有している。
The
熱交換器28それ自体の構造は公知であるため、ここでは詳しい説明は省略する。
Since the structure of the
熱交換器28は、その一方の面を高圧蓄圧器23のガス室23dに向けて、他方の面を低圧リザーバ24のガス室24dに向けて設置されている。
The
(回生システムERSの動作)
図9に示すように、車速が急激に減速して回生が行われると、実施形態1の場合と同様に、高圧蓄圧器23のガス室23dの温度が常温から一気に上昇し、それに伴って高圧蓄圧器23の温度も上昇する。
(Operation of regenerative system ERS)
As shown in FIG. 9, when the vehicle speed is rapidly decelerated and regeneration is performed, the temperature of the
一方、回生が行われると、実施形態1の場合と同様に、低圧リザーバ24のガス室24dの温度が常温から一気に低下し、それに伴って低圧リザーバ24の温度も低下する。
On the other hand, when regeneration is performed, as in the case of the first embodiment, the temperature of the
高圧蓄圧器23のガス室23dと低圧リザーバ24のガス室24dとの境界部位には、熱交換器28が設置されているため、熱交換器28で高圧蓄圧器23のガス室23dに貯留された高温のガスと低圧リザーバ24のガス室24dに貯留された低温(液相状態)の気液相変化物質とが熱交換する。
Since the
従って、高圧蓄圧器23のガス室23dに貯留された高温のガスから低圧リザーバ24のガス室24dに貯留された低温の気液相変化物質へ熱を移動させることができるため、低圧リザーバ24のガス室24dに貯留された気液相変化物質の、液相から気相への相変化を促進させることができる。
Accordingly, heat can be transferred from the high-temperature gas stored in the
車速が急激に加速して力行が行われると、実施形態1の場合と同様に、高圧蓄圧器23のガス室23dの温度が常温から一気に低下し、それに伴って高圧蓄圧器23の温度も低下する。
When the vehicle speed is accelerated and powering is performed, the temperature of the
一方、力行が行われると、実施形態1の場合と同様に、低圧リザーバ24のガス室24dの温度が常温から一気に上昇し、それに伴って低圧リザーバ24の温度も上昇する。
On the other hand, when power running is performed, the temperature of the
高圧蓄圧器23のガス室23dと低圧リザーバ24のガス室24dとの境界部位には、熱交換器28が設置されているため、熱交換器28で高圧蓄圧器23のガス室23dに貯留された低温のガスと低圧リザーバ24のガス室24dに貯留された高温(気相状態)の気液相変化物質とが熱交換する。
Since the
従って、低圧リザーバ24のガス室24dに貯留された高温の気液相変化物質から高圧蓄圧器23のガス室23dに貯留された低温の気液相変化物質へ熱を移動させることができるため、低圧リザーバ24のガス室24dに貯留された気液相変化物質の、気相から液相への相変化を促進させることができる。
Accordingly, heat can be transferred from the high-temperature gas-liquid phase change substance stored in the
−効果−
以上により、本実施形態によれば、高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24が、当該高圧蓄圧器23が当該低圧リザーバ24内に設けられた二重構造となっているので、高圧蓄圧器23に異常が発生した場合に、低圧リザーバ24が緩衝材となり、高い安全性を確保することができる。
-Effect-
As described above, according to the present embodiment, the
また、高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24のオイル室23c,24cにおけるオイルの貯留量の変化に伴ってピストン23b,24bがスライドし、ガス室23d,24dの容量が大小に変化する。低圧リザーバ24のガス室24dに密閉されている気液相変化物質が一気に圧縮又は膨張すると、ガス室23d,24dの温度が変化する。具体的に、回生時には高圧蓄圧器23のガス室23dの温度は環境温度よりも上昇し、低圧リザーバ24のガス室24dの温度は環境温度よりも低下する。力行時には高圧蓄圧器23のガス室23dの温度は環境温度よりも低下し、低圧リザーバ24のガス室24dの温度は環境温度よりも上昇する。従って、回生時及び力行時には、高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24のガス室23d,24dの温度変化に伴う両者の温度差が大きくなる。
Further, the
そして、高圧蓄圧器23のガス室23dと低圧リザーバ24のガス室24dとの境界部位には、熱交換器28が設置されているので、熱交換器28を介して高圧蓄圧器23のガス室23dのガスと低圧リザーバ24のガス室24dの気液相変化物質との間で熱が移動しやすくなり、気液相変化物質の相変化が促進される。そのため、オイルの高圧蓄圧器23及び低圧リザーバ24への流出入が妨げられることを抑制することができ、オイルポンプモータ13の効率を向上させることができる。
And since the
また、気液相変化物質が、使用環境温度下における低圧リザーバ24の上限圧力で、略全部が液相状態であるので、使用環境温度下における低圧リザーバ24の上限圧力で、低圧リザーバ24のガス室24dの容積が十分に低減する。そのため、低圧リザーバ24のコンパクト化を十分に図ることができる。
In addition, since the gas-liquid phase change material is at the upper limit pressure of the
(その他の実施形態)
蓄圧装置は、上述した各実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
(Other embodiments)
The pressure accumulator is not limited to the above-described embodiments, and includes various other configurations.
例えば、熱電素子26や熱交換器28は、必ずしも蓄圧装置に設置する必要はない。
For example, the
以上説明したように、本発明に係る車両用回生システムの蓄圧装置は、高圧蓄圧器に異常が発生した場合に、高い安全性を確保することが必要な用途等に適用することができる。 As described above, the accumulator of the vehicle regenerative system according to the present invention can be applied to uses and the like that need to ensure high safety when an abnormality occurs in the high-pressure accumulator.
13 オイルポンプモータ
23 高圧蓄圧器
23a 容器
23b ピストン
23c オイル室
23d ガス室
23e 端面部(高圧蓄圧器のガス室と低圧リザーバのガス室との境界部位)
24 低圧リザーバ
24a 容器
24b ピストン
24c オイル室
24d ガス室
25 発電型蓄圧装置
26 熱電素子
27 熱交換型蓄圧装置
28 熱交換器
13
24
Claims (4)
前記高圧蓄圧器及び前記低圧リザーバは、当該高圧蓄圧器が当該低圧リザーバ内に設けられた二重構造となっていることを特徴とする蓄圧装置。 A pressure accumulator for a vehicle regenerative system that is connected via an oil pump motor that functions as one of an oil pump and a hydraulic motor, and that includes a high pressure accumulator that stores oil under pressure and a low pressure reservoir,
The high pressure accumulator and the low pressure reservoir have a double structure in which the high pressure accumulator is provided in the low pressure reservoir.
前記高圧蓄圧器は、容器と、当該容器の内部にスライド自在に配置され、スライドする方向に前記容器の内部をオイル室とガス室とに区画するピストンとを有し、
前記低圧リザーバは、容器と、当該容器の内部に前記高圧蓄圧器の容器に沿ってスライド自在に配置され、スライドする方向に前記低圧リザーバの容器の内部をオイル室とガス室とに区画するピストンとを有し、
前記高圧蓄圧器のガス室と前記低圧リザーバのガス室との境界部位に、温度差を利用して発電する熱電素子が設置されていることを特徴とする蓄圧装置。 The pressure accumulator according to claim 1, wherein
The high-pressure accumulator has a container and a piston that is slidably disposed inside the container and divides the interior of the container into an oil chamber and a gas chamber in a sliding direction.
The low-pressure reservoir is slidably disposed along the container of the high-pressure accumulator inside the container, and a piston that divides the inside of the container of the low-pressure reservoir into an oil chamber and a gas chamber in a sliding direction. And
A pressure accumulating apparatus, wherein a thermoelectric element that generates power using a temperature difference is installed at a boundary portion between the gas chamber of the high pressure accumulator and the gas chamber of the low pressure reservoir.
前記高圧蓄圧器は、容器と、当該容器の内部にスライド自在に配置され、スライドする方向に前記容器の内部をオイル室とガス室とに区画するピストンとを有し、
前記低圧リザーバは、容器と、当該容器の内部に前記高圧蓄圧器の容器に沿ってスライド自在に配置され、スライドする方向に前記低圧リザーバの容器の内部をオイル室とガス室とに区画するピストンとを有し、
前記低圧リザーバのガス室に、相変化物質が貯留され、
前記高圧蓄圧器のガス室と前記低圧リザーバのガス室との境界部位に、熱交換器が設置されていることを特徴とする蓄圧装置。 The pressure accumulator according to claim 1, wherein
The high-pressure accumulator has a container and a piston that is slidably disposed inside the container and divides the interior of the container into an oil chamber and a gas chamber in a sliding direction.
The low-pressure reservoir is slidably disposed along the container of the high-pressure accumulator inside the container, and a piston that divides the inside of the container of the low-pressure reservoir into an oil chamber and a gas chamber in a sliding direction. And
Phase change material is stored in the gas chamber of the low pressure reservoir,
A pressure accumulator characterized in that a heat exchanger is installed at a boundary portion between the gas chamber of the high pressure accumulator and the gas chamber of the low pressure reservoir.
前記相変化物質は、使用環境温度下における前記低圧リザーバの上限圧力で、略全部が液相状態であることを特徴とする蓄圧装置。 The pressure accumulator according to claim 3,
The pressure-accumulation apparatus according to claim 1, wherein the phase-change substance is substantially in a liquid phase state at an upper limit pressure of the low-pressure reservoir at a use environment temperature.
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