JP2606023Y2 - ハイブリッド電気自動車 - Google Patents

ハイブリッド電気自動車

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JP2606023Y2
JP2606023Y2 JP1993056977U JP5697793U JP2606023Y2 JP 2606023 Y2 JP2606023 Y2 JP 2606023Y2 JP 1993056977 U JP1993056977 U JP 1993056977U JP 5697793 U JP5697793 U JP 5697793U JP 2606023 Y2 JP2606023 Y2 JP 2606023Y2
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富治 大和田
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、電動機によって車輪を
駆動し走行する電気自動車に関し、特に、発電機とこれ
を駆動する発電用内燃機関とをそなえた、ハイブリッド
電気自動車に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地球環境を保護しようとする動き
が強まっているが、特に、化石燃料を大量消費すること
による大気の汚染は深刻な問題となっており、大気汚染
の防止は、地球環境を保護する上で極めて重要な課題で
ある。自動車においても、現在はガソリンや軽油等の化
石燃料によるエンジンが主流となっており、この自動車
の排気ガスによる大気汚染は極めて深刻な問題となって
いる。このため、排出ガスを出さない電気自動車が見直
されてきている。
【0003】この電気自動車は、現時点では、実用上種
々の課題が残されており、一部の分野で実用化されてい
るものの一般に普及するまでには至っていない。そこ
で、電気自動車をより実用的なものにすべく、現在、電
気自動車に関して、様々な技術が提案されている。例え
ば、バッテリの性能に限界があるため、現在の電気自動
車では、一充電当たりの走行距離を伸ばそうとすると、
大量のバッテリを搭載することが必要になり、車両重量
が大幅に増大し、車両内のスペースも大きく占領されて
しまう。このため、車両の動力性能や居住性が悪化して
しまうという不具合がある。もちろん、バッテリの量を
減らせば、一充電当たりの走行距離を伸ばせない。
【0004】また、電気自動車では、エネルギ源である
バッテリの残存容量が減ったら充電を行なわなくてはな
らないが、このバッテリの充電はガソリン補給のように
手軽には行なえないのが現状である。このため、バッテ
リの容量不足により車両が路上で停止してしまったとき
には、これに対する処置が容易ではない。このような現
時点における電気自動車の課題を補うために、電気自動
車自体に内燃機関を搭載した、いわゆる、ハイブリッド
電気自動車が提案されている。
【0005】このようなハイブリッド電気自動車には、
いわゆるシリーズ式ハイブリッド車があるが、このシリ
ーズ式ハイブリッド車は、例えば図3に示すように構成
されている。図3において、1はバッテリであり、2は
バッテリ1から電力を供給されて作動するモータ(走行
用電動機)であり、このモータ2により自動車の駆動輪
3A,3Bが駆動される。モータ2の出力は、モータコ
ントローラ(電動機制御手段)4により制御されるが、
モータコントローラ4では、ドライバの出力要求操作
(即ち、図示しないアクセルペダルの踏込み状態)やモ
ータ2の作動状態等に基づいて、モータ2の出力を制御
する。また、モータコントローラ4では、図示しないブ
レーキペダルの踏込み等から制動指令を検出すると、モ
ータ2を発電機に切り換えて、駆動輪3A,3Bからの
回転エネルギで発電を行ないながら制動力を与える回生
制動を行なえる。
【0006】また、6は発電機であり、この発電機6
は、発電用内燃機関(以下、エンジンという)7により
駆動されるようになっており、また、この発電機6で発
電された電力でバッテリ1を充電しうるようにバッテリ
1に接続されている。発電機6及びエンジン7は、発電
系コントローラ(発電系制御手段)8により作動を制御
されるようになっている。即ち、発電系コントローラ8
は、発電機6を、励磁オンにした発電状態と励磁オフに
した発電停止状態とのいずれかに切り替えるとともに、
エンジン7の始動や停止及びスロットル開度を制御す
る。
【0007】この発電系コントローラ8では、残存容量
系計9で検出したバッテリ1の残存容量情報に基づい
て、バッテリの残存容量が一定レベル(設定下限容量
値)Q1まで低下したら、エンジン7を始動させて、発
電機6を励磁オンにして、発電状態とし、バッテリの残
存容量が一定レベル(設定上限容量値)Q2 (Q2 >Q
1)まで復帰したら、エンジン7を停止させて、発電を
停止するようになっている。
【0008】なお、残存容量系計9では、電流センサ1
0で検出された電流からバッテリ1の放電電流及び充電
電流を積算するとともに、温度センサ14で検出された
バッテリ1の温度から自己放電量を求めることでバッテ
リの残存容量を推定する。このようにして、ハイブリッ
ド電気自動車では、内燃機関を補助的に作動させること
で、排気ガスを低減させ大気の汚染の抑制効果を得なが
ら、自動車の走行距離を伸ばすことができるのである。
【0009】
【考案が解決しようとする課題】ところで、シリーズ式
のハイブリッド電気自動車では、発電中に回生制動を行
なおうとすると、モータからの回生電流によりバッテリ
の端子電圧が上昇して、このバッテリ端子電圧が発電機
の発電電圧を越えるようになることがある。この場合に
は、発電機の発電出力が0の状態になり、発電機を駆動
するエンジンの負荷が突然無負荷状態になってしまい、
エンジンが急激に吹き上がって、エンジンの損傷を招く
おそれもある。そこで、これを回避したい。
【0010】このハイブリッド電気自動車において発電
中に回生制動を行なう場合の課題及びその解決手段は、
特公昭57−31364号公報にも開示されているが、
この公報における課題は、「発電機により充電を行なう
と回生制動を行なえるモータの回転範囲が狭くなってし
まう」という点であり、その解決手段は、「回生制動時
には充電を停止させる」ことである。このように、課題
の点でも本願とは異なり、また、その解決手段では、発
電機を駆動するエンジンについては何ら制御を行なわな
いので、エンジンの損傷を回避できるには至らない。
【0011】本考案は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、シリーズ式のハイブリッド電気自動車において、
発電走行中に回生制動が行なわれてもエンジンが急激に
吹き上がらないようにして、エンジンの損傷を回避でき
るようにした、ハイブリッド電気自動車を提供すること
を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
本考案のハイブリッド電気自動車は、バッテリと、該
バッテリから電力を供給され車輪を駆動する走行用電動
機と、ドライバの出力要求操作に応じて該電動機へ供給
される電力を調整しながら該電動機の作動を制御する電
動機制御手段と、該バッテリを充電しうるように該バッ
テリに接続された発電機と、該発電機を駆動する発電用
内燃機関と、該発電機及び該内燃機関の作動を制御する
発電系制御手段とをそなえたハイブリッド電気自動車に
おいて、該電動機制御手段が、制動信号を受けると該電
動機を該車輪により駆動される発電機として作動させる
回生制動状態に切り換えるように構成されるとともに、
該発電系制御手段が、該回生制動時には、該内燃機関の
スロットルを全閉に制御するとともに該発電機の電気的
作動を停止状態に制御することを特徴としている。
た、請求項2記載の本考案のハイブリッド電気自動車
は、請求項1記載のものにおいて、上記発電系制御手段
は、上記発電機の励磁電流をオフにすることにより該発
電機の電気的作動を停止状態に制御することを特徴とし
ている。
【0013】
【作用】上述の請求項1にかかる本考案のハイブリッド
電気自動車では、電動機制御手段が、ドライバの出力要
求操作に応じて、バッテリから電動機へ供給される電力
を調整しながら走行用電動機の作動を制御する。また、
発電系制御手段により、発電機及び発電用内燃機関の作
動が制御され、これにより、内燃機関で発電機を駆動し
て発電が行なわれる。この発電した電力により、バッテ
リへの充電が行なわれる。
【0014】電動機制御手段では、制動信号を受けると
電動機を車輪により駆動される発電機として作動させる
回生制動状態に切り換え、発電系制御手段では、この回
生制動時には、内燃機関のスロットルを全閉に制御する
とともに発電機の電気的作動を停止状態に制御する。
た、上述の請求項2にかかる本考案のハイブリッド電気
自動車では、上記発電系制御手段は、回生制動時には、
発電機の励磁電流をオフにすることにより上記の発電機
の電気的作動の停止状態への制御を行なう。
【0015】
【実施例】以下、図面により、本考案の一実施例として
のハイブリッド電気自動車について説明すると、図1は
その構成を示す模式図、図2はその発電系の制御手順を
示すフローチャートである。このハイブリッド電気自動
車は、いわゆるシリーズ式のハイブリッド電気自動車で
あり、図1に示すように、バッテリ1と、このバッテリ
1から電力を供給されて作動するモータ(走行用電動
機)2とをそなえ、このモータ2により自動車の駆動輪
3A,3Bが駆動されるようになっている。
【0016】モータ2の出力は、モータコントローラ
(電動機制御手段)4により制御されるが、モータコン
トローラ4では、ドライバの出力要求操作(即ち、図示
しないアクセルペダルの踏込み状態)やモータ2のその
ときの作動状態等に基づいて、モータ2の出力を制御す
るようになっている。また、モータコントローラ4で
は、ブレーキペダル11に付設されたブレーキストロー
クセンサ又はブレーキスイッチ等の制動操作検出手段1
1Aからブレーキペダル11の踏込み情報(即ち、回生
制動指令オン信号)を受けると、モータ2を発電機に切
り換えて、駆動輪3A,3Bからの回転エネルギで発電
を行ないながら制動力を与える回生制動を行なうように
なっている。
【0017】一方、バッテリ1を充電しうるように、発
電機6と、この発電機6を駆動する発電用内燃機関(以
下、エンジンという)7とが設けられている。なお、符
号5はバッテリ1とモータコントローラ4と発電機6と
の間に設けられた電流回路である。発電機6及びエンジ
ン7は、発電系コントローラ(発電系制御手段)8によ
り作動を制御されるようになっている。即ち、発電系コ
ントローラ8は、発電機6を、励磁オンの発電状態と励
磁オフの発電停止状態とのいずれかに切り替えるととも
に、エンジン7の始動や停止及びスロットル開度を制御
するようになっている。
【0018】この発電系コントローラ8では、残存容量
系計9で検出したバッテリ1の残存容量情報に基づい
て、バッテリの残存容量が予め設定された設定値(設定
下限容量値)Q1 まで低下したら、エンジン7を始動さ
せて、発電機6を励磁オンにして、発電状態とし、バッ
テリの残存容量が予め設定された他の設定値(設定上限
容量値)Q2 (Q2 >Q1 )まで復帰したら、エンジン
7を停止させて、発電を停止するようになっている。
【0019】ここで、設定下限容量値Q1 には、バッテ
リ1の電流でモータ2に所定の(車両を駆動させるに十
分な)出力を得られる最低限の容量Q′、又は、この最
低限の容量Q′よりも適当に大きい値(=Q′+α,α
は微小)が与えられ、設定上限容量値Q2 には、充電が
不要な容量値、例えば満充電時の容量QF に近い値(=
F −β,βは微小)が与えられる。
【0020】また、通常の発電時には、エンジン7を最
も発電効率のよい回転速度で定速回転させて、一定の発
電量を得るように設定されている。なお、残存容量系計
9では、電流センサ10で検出された電流からバッテリ
1の放電電流及び充電電流を積算するとともに、温度セ
ンサ14で検出されたバッテリ1の温度から自己放電量
を求めることでバッテリの残存容量を推定するようにな
っている。
【0021】そして、この発電系コントローラ8は、モ
ータコントローラ4から回生制動指令の情報を入力され
るように接続されており、発電系コントローラ8では、
発電走行中に回生制動指令の情報を受けると、発電機6
の励磁をオフにして発電停止状態(即ち、電気的作動が
停止した状態)に制御するとともに、エンジン7のスロ
ットルを全閉に急激に移行するように制御するようにな
っている。
【0022】なお、図1に示す例では、モータコントロ
ーラ4を介して、回生制動指令の情報を入力されるが、
制動操作検出手段11Aから、モータコントローラ4と
ともに発電系コントローラ8にも直接的に回生制動指令
オン信号を送るように構成してもよい。本考案の一実施
例としてのハイブリッド電気自動車は、上述のように構
成されているので、例えば、図2に示すような手順で、
発電系の制御を行なうことができる。
【0023】つまり、車両の走行とともに、適当な制御
周期で、現在の走行状態が発電走行制御中であるか否か
を判断し(ステップS1)、発電走行制御中でなければ
何ら制御は行なわないが、発電走行制御中であれば、ス
テップS2へ進み、現在、回生制動指令がオンか否かを
判断する。回生制動指令がオンでなければ、ステップS
4へ進み、通常の発電量一定の発電走行を継続するが、
回生制動指令がオンであれば、ステップS3へ進み、発
電を停止する。即ち、エンジン7のスロットルを全閉に
急激に移行するように制御するとともに、即座に、発電
機6の励磁をオフにして発電停止状態(電気的作動が停
止した状態)に制御する。
【0024】このように、本ハイブリッド電気自動車で
は、発電中に回生制動を行なおうとすると、モータ2か
らの回生電流によりバッテリ1の端子電圧が上昇して、
このバッテリ端子電圧が発電機6の発電電圧を越えるよ
うになって、発電機6を駆動するエンジン7の負荷が突
然無負荷状態になってしまっても、この時には、既に、
発電機6の励磁がオフに且つエンジン7のスロットルが
全閉に移行しているので、エンジン7が急激に吹き上が
るような不具合は完全に解消され、エンジン7の損傷の
おそれも回避できるようになるのである。
【0025】本実施例では、エンジン7のスロットルの
全閉と発電機6の励磁オフとを略同時に行なっている
が、エンジン7のスロットルの全閉を発電機6の励磁オ
フよりもやや早めに行なうことにより、エンジン7の吹
き上がりをより確実に防止することができる。
【0026】
【考案の効果】以上詳述したように、請求項1,2にか
かる本考案のハイブリッド電気自動車によれば、バッテ
リと、該バッテリから電力を供給され車輪を駆動する
用電動機と、ドライバの出力要求操作に応じて該電動
機へ供給される電力を調整しながら該電動機の作動を制
御する電動機制御手段と、該バッテリを充電しうるよう
に該バッテリに接続された発電機と、該発電機を駆動す
る発電用内燃機関と、該発電機及び該内燃機関の作動を
制御する発電系制御手段とをそなえたハイブリッド電気
自動車において、該電動機制御手段が、制動信号を受け
ると該電動機を該車輪により駆動される発電機として作
動させる回生制動状態に切り換えるように構成されると
ともに、該発電系制御手段が、該回生制動時には、該内
燃機関のスロットルを全閉に制御するとともに該発電機
の電気的作動を停止状態に制御するように構成されてい
ることにより、発電中に回生制動を行なう際に、回生電
流によるバッテリ端子電圧の上昇で生じやすい、エンジ
ンの急激な吹き上がりを、確実に防止できるようにな
り、エンジン損傷のおそれを回避できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例としてのハイブリッド電気自
動車の構成を示す模式図である。
【図2】本考案の一実施例としてのハイブリッド電気自
動車の発電系の制御手順を示すフローチャートである。
【図3】従来のハイブリッド電気自動車の構成を示す模
式図である。
【符号の説明】
1 バッテリ 2 モータ(走行用電動機) 3A,3B 駆動輪 4 モータコントローラ(電動機制御手段) 5 電流回路 6 発電機 7 発電用内燃機関(エンジン) 8 発電系コントローラ(発電系制御手段) 9 残存容量系計 10 電流センサ 11 ブレーキペダル 11A 制動操作検出手段 14 温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 川村 伸之 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)考案者 加藤 正朗 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−322105(JP,A) 特開 昭62−68004(JP,A) 実開 昭48−6508(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 7/20 B60K 6/02 B60L 11/12 B60L 11/18

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリと、該バッテリから電力を供給
    され車輪を駆動する走行用電動機と、ドライバの出力要
    求操作に応じて該電動機へ供給される電力を調整しなが
    ら該電動機の作動を制御する電動機制御手段と、該バッ
    テリを充電しうるように該バッテリに接続された発電機
    と、該発電機を駆動する発電用内燃機関と、該発電機及
    び該内燃機関の作動を制御する発電系制御手段とをそな
    えたハイブリッド電気自動車において、 該電動機制御手段が、制動信号を受けると該電動機を該
    車輪により駆動される発電機として作動させる回生制動
    状態に切り換えるように構成されるとともに、 該発電系制御手段が、該回生制動時には、該内燃機関の
    スロットルを全閉に制御するとともに該発電機の電気的
    作動を停止状態に制御することを特徴とする、ハイブリ
    ッド電気自動車。
  2. 【請求項2】 上記発電系制御手段は、上記発電機の励
    磁電流をオフにすることにより該発電機の電気的作動を
    停止状態に制御することを特徴とする、請求項1記載の
    ハイブリッド電気自動車。
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