JP2790256B2 - 電気自動車の自動充電装置 - Google Patents

電気自動車の自動充電装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車輌に、電動機の補助電源となるジェネレ
ータを駆動するエンジンを搭載し、このエンジンの始
動、停止をバッテリの端子電圧、および、照度から判別
する電気自動者の自動充電装置に関する。
［従来の技術と考案が解決しようとする課題］ 一般に、電気自動車は無公害、低騒音の新交通システ
ムとして注目されている反面、充電時間が長く、かつ、
一充電走行距離が短いという問題があり、また、充電走
行距離を延ばすために、大容量のバッテリを搭載すれ
ば、車輌重量が著しく増加するばかりか、バッテリの空
間占有率が大きくなってしまうなどの問題もある。
そのため、最近では、車輌にエンジンとバッテリとを
搭載したハイブリッドシステムが多く採用されている。
このハイブリッドシステムには、例えば、特開昭55−15
7901号公報に開示されているように、エンジンの出力を
一旦電気エネルギに変換して電動機を駆動するシリアル
ハイブリッド方式と、例えば、特開昭59−63901号公報
に開示されているように、エンジンの出力軸を電動機と
駆動系とに接触し、エンジン、電動機のいずれでも駆動
可能なパラレルハイブリッド方式とがある。
この両方式は一長一短があるが、シリアルハイブリッ
ド方式は、負荷変動に関係なく常に最適状態で定速運動
できるため、燃費制、低公害性に優れている。
従来、このシリアルハイブリッド方式の電気自動車に
よる自動充電制御は、上述した公報にも見られるよう
に、バッテリの端子電圧のみを検出し、この端子電圧が
一定値以下になった場合、エンジンを始動させ、上記端
子電圧が所定値まで上昇したらエンジンを自動的に停止
させて行っている。
しかし、上述したように、電気自動車は無公害、低騒
音を特徴としており、屋内の移送手段として採用される
ことも多く、屋内でエンジンが運転されることは、排気
ガスにより屋内雰囲気を汚染するばかりか、騒音対策上
好ましくない。そのため、屋内作業に際しては作業者が
周囲の状況を判断して、適宜エンジンを停止していた
が、この停止、および、再始動操作が煩雑なばかりか、
電気自動車をエンジン運転状態のまま屋内へ誤って侵入
させてしまい易い問題もある。
［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、周囲の
状況を判断してエンジンの始動、停止を自動的に行い、
操作性がよく、かつ、屋内での静粛性、清潔性に優れた
電気自動車の自動充電装置を提供することを目的として
いる。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明による電気自動車の自
動充電装置は、バッテリの端子電圧を算出する端子電圧
算出手段と、ルックスセンサの出力信号と予め設定した
屋内外判別用基準照度とを比較して屋内か屋外かを判別
する屋内外判別手段と、上記端子電圧算出手段で算出し
た端子電圧と、予め設定した電圧下限値判別用基準電圧
および電圧上限値判別用基準電圧とを比較し、上記端子
電圧が上記電圧下限値判別用基準電圧より低く、かつ上
記屋内外判別手段で屋外と判別した場合はエンジン始動
条件成立と判別し、また上記屋内外判別手段で屋内と判
別した場合、あるいは、上記端子電圧が上記電圧上限値
判別用基準電圧より高い場合はエンジン停止条件成立と
判別するエンジン始動停止条件判別手段と、上記エンジ
ン始動停止条件判別手段でエンジン始動条件成立と判別
した場合はジェネレータに連設するエンジンを始動さ
せ、また上記エンジン始動停止条件判別手段でエンジン
停止条件成立と判別した場合は上記エンジンを停止させ
るエンジン駆動停止手段とを具備するものである。
［作 用］ 上記構成において、まず、バッテリの端子電圧を算出
し、また、ルックスセンサの出力信号と予め設定した屋
内外判別用基準照度とを比較して屋内か屋外かを判別す
る。
次いで、上記端子電圧と、予め制定した電圧下限値判
別用基準電圧および電圧上限値判別用基準電圧とを比較
し、上記端子電圧が上記電圧下限値判別用基準電圧より
低く、かつ上記屋内外判別手段で屋外と判別した場合は
エンジン始動条件成立と判別し、また上記屋内外判別手
段で屋内と判別した場合、あるいは、上記端子電圧が上
記電圧上限値判別用基準電圧より高い場合はエンジン停
止条件成立と判別する。
そして、エンジン始動条件成立と判別した場合はジェ
ネレータに連設するエンジンを自動的に始動させ、また
エンジン停止条件成立と判別した場合は上記エンジンを
自動的に停止させる。
［発明の実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は自動充電装
置の機能ブロック図、第２図は自動充電装置の制御系の
全体概略図、第３図はエンジン始動／停止の制御手順を
示すフローチャートである。
なお、図においてはシリアルハイブリッド方式を示
す。
（構 成） 図中の符号１はエンジン、２はジェネレータ、３は電
動機で、このエンジン１、ジェネレータ２、電動機３が
図示しない電気自動車のフレームに載置されている。
上記エンジン１の出力軸1aに軸着したドライブプーリ
４と、上記ジェネレータ２の電機子2a（第１図参照）に
連設する入力軸2bに軸着したドリブンプーリ５とがベル
ト６を介して連設されている。
また、上記エンジン１の吸気管1bに介装したスロット
ルバルブ1cにロータリアクチュエータ７が連設されてい
る。さらに、上記ドライブプーリ４に、このドライブプ
ーリ４に形成した点火時期を示す突起4aを検出するクラ
ンク角センサ８が対設され、また、上記ドリブンプーリ
５に、このドリブンプーリ５の外周に形成した突起（あ
るいはスリット）5aからジェネレータ回転数を検出する
ジェネレータ回転数センサ９が対設されている。
また、上記電動機３の出力軸3aに軸着したドライブギ
ヤ10がアイドラギヤ11を介して、上記電気自動車（図示
せず）の駆動軸12に軸着したドリブンギヤ13に連設され
ている。
また、上記エンジン１に設けた点火回路14が、第１図
に示すように、点火コイル14aと、この点火コイル14aの
二次側に接続する点火プラグ14bとで構成され、また、
上記点火コイル14aの一時側が制御リレーRE1の常開接点
を介してバッテリ17の＋端子に接続され、さらに、この
制御リレーRE1の励磁コイルにキースイッチ15を介して
バッテリ17の＋端子接続されている。
さらに、上記ジェネレータ２に設けたジェネレータ制
御回路16の第１リレーRE2の常開接点が上記ジェネレー
タ２の電機子2aに接続され、さらに、このジェネレータ
２の界磁巻線2cが互いに並列接続する抵抗R1と切換えリ
レーRE3の常開接点を介して第２リレーRE4の常開接点に
接続され、この第２リレーRE4が上記第１リレーRE2に接
続されている。
また、上記切換えリレーRE3の励磁コイルにダイオー
ドD1のアノード側が接続され、このダイオードD1のカソ
ード側が他のダイオードD2のアノード側に接続され、こ
のダイオードD2のカソード側が上記切換えリレーRE3の
励磁コイルに接続されている。
さらに、上記ダイオードD1のカソード側とダイオード
D2のアノード側の間と、上記ジェネレータ２の電機子2a
と界磁巻線2cの間とが接続され、また、上記ダイオード
D2のカソード側と切換えリレーRE3の励磁コイルとの間
がバッテリ17の＋端子に接続されている。
さらに、上記第１リレーRE2の常開接点と第２リレーR
E4の常開接点との接続点がバッテリ17の一端子に接続さ
れている。
（制御装置の回路構成） また、第２図の符号18はマイクロコンピュータなどか
らなる制御装置で、この制御装置18のCPU18a、ROM18b、
RAM18c、I/0インターフェイス18dがバスライン18eを介
して互いに接続され、上記I/0インターフェイス18dの入
力ポートに、上記クランク角センサ８、ジェネレータ回
転数センサ９、バッテリ17の＋端子が接続されていると
ともに、図示しない電気自動車の上部に設け、周囲の紫
外線量、あるいは、光度などの照度を検出するルックス
センサ19が接続されている。
さらに、上記I/0インターフェイス18dの出力ポート
に、発光ダイオードなどの警報手段20、上記点火回路14
を構成する点火コイル14aの一次側、上記ロータリアク
チュエータ７、および、ジェネレータ制御回路16を構成
する第１リレーRE2、第２リレーRE4の励磁コイルが接続
されている。
上記ROM18bには、制御プログラム、各種比較基準値な
どの固定データが記憶されており、また、RAM18cには上
記各センサなどからの出力信号を処理したデータが格納
されている。また、上記CPU18aでは上記ROM18bに記憶さ
れている各種データに基づきロータリアクチュエータ７
の動作量演算、点火時期設定、点火系カットなどの判断
を行う。
（制御装置18の機能構成） 第１図に示すように、上記制御装置18が、端子電圧算
出手段21、屋内外判別手段22、ジェネレータ回転数算出
手段23、エンジン始動停止条件判別手段24、ロータリア
クチュエータ作動量設定手段25、ロータリアクチュエー
タ駆動手段26、エンジン駆動停止手段27、警報駆動手段
28で構成されており、さらに、上記エンジン駆動停止手
段27が、点火駆動手段27a、第1,第２リレー駆動手段27b
で構成されている。
端子電圧算出手段21では、バッテリ17の電圧を取入れ
て、このバッテリ17の端子電圧ＶTを算出する。
屋内外判別手段22では、ルックスセンサ19で検出した
照度Ｌと、予め設定した屋内外判別用基準照度Lsとを比
較し、Ｌ＜Lsの場合、屋内と判別し、Ｌ≧Lsの場合、屋
外と判別する。
ジェネレータ回転数演算手段23では、ジェネレータ回
転数センサ９の出力信号に基づき、ジェネレータの回転
数ＮGEを算出する。
始動停止条件判別手段24では、上記端子電圧算出手段
21で算出した端子電圧ＶTと、予め設定した電圧下限値
判別用基準電圧ＶL（例えば、11V）、および、電圧上限
値判別用基準電圧ＶH（例えば、15V）とを比較し、ＶT
＜ＶLで、かつ、上記屋内外判別手段22で屋外（Ｌ≧L
s）と判別した場合、エンジン始動条件成立と判別す
る。
また、屋内（Ｌ＜Ls）と判別した場合、あるいは、Ｖ
T≧ＶHと判別した場合、エンジン停止条件成立と判別す
る。
ロータリアクチュエータ作動量設定手段25では、上記
エンジン始動停止条件判別手段24でエンジン始動条件成
立と判別した場合、ジェネレータ回転数算出手段23で算
出したジェネレータ回転数ＮGEと、予め設定した設定ジ
ェネレータ回転数ＮGEOとの偏差からロータリアクチュ
エータ７の作動量を、演算、あるいは、マップ検索によ
り設定する。
また、上記エンジン始動停止条件判別手段24でエンジ
ン停止条件成立と判別した場合、ロータリアクチュエー
タ７の動作を停止する。
ロータリアクチュエータ駆動手段26では、上記ロータ
リアクチュエータ作動量設定手段25で設定したロータリ
アクチュエータ作動量に応じた動作信号をロータリアク
チュエータ７へ出力する。
すると、このロータリアクチュエータ７がスロットル
バルブ1cを開閉動作させて、エンジン回転数を微量調整
し、エンジンの負荷に伴う回転変動、あるいは、ドライ
ブプーリ４のスリップなどよるジェネレータ２の回転数
変動を修正する。
エンジン駆動停止手段27の点火駆動手段27aでは、上
記エンジン始動停止条件判別手段24でエンジン始動条件
成立と判別した場合、クランク角センサ８の突起4aを検
出した信号をトリガとして点火回路14を構成する点火コ
イル14aの一次側を遮断する。すると、点火コイル14aの
二次側に高圧が発生し、点火プラグ14bをスパークさせ
る。
一方、上記エンジン始動停止条件判別手段24で、エン
ジン停止条件成立と判別した場合、点火駆動手段27aで
は、上記クランク角センサ８からのトリガ信号の有無に
かかわりなく、点火コイル14aの一次側の遮断を中止す
る。
第1,第２リレー駆動手段27bでは、上記始動停止条件
判別手段24で、エンジン運転条件成立と判別した場合、
ジェネレータ制御回路16に設けた第１リレーRE2、第２
リレーRE4の励磁コイルへ通電する。
すると、この第１リレーRE2、第２リレーRE4がONし、
バッテリ17の放電電流が、第１図の実線で示す矢印のよ
うに、切換えリレーRE3の励磁コイルからダイオードD1
を流れ、この切換えリレーRE3がONして常開接点が閉じ
てスタータ回路を形成し、ジェネレータ２の電機子2a
と、抵抗R1を介さずに界磁巻線2cとに電流が流れる。そ
の結果、ジェネレータ２は、上記界磁巻線2cを流れる電
流により回転させられ、ベルト６を介してエンジン１を
始動する。
そして、上記エンジン１が始動し、回転数が上昇する
と、スタータ回路の電流が次第に減少し、ついには０に
なり、上記切換えリレーRE3がOFFする。
次いで、上記エンジン１の回転数がさらに上昇する
と、上記ジェネレータ２の電機子2aから起電力が発生
し、その電流が、図の一点鎖線で示すように、一方が界
磁巻線2cを励磁し、また、地方がダイオードD2を通り、
バッテリ17を充電する。
一方、上記第1,第２リレー駆動手段27bでは、上記始
動停止条件判別手段24でエンジン停止条件成立と判別し
た場合、上記ジェネレータ制御回路16の第１リレーRE
2、第２リレーRE4をOFFし、ジェネレータ２に対するバ
ッテリ17の充放電を停止する。
（作 用） 次に、上記構成による自動充電装置の制御手順を第３
図のフローチャートに従って説明する。
まず、ステップs101で、エンジン状態判別用フラグが
FLAG＝１かどうかを判別する。FLAG＝１の場合、エンジ
ン運転中（充電中）であるため、ステップs104へジャン
プする。また、FLAG＝φの場合、エンジンが停止してい
るため、ステップs102へ進み、バッテリ17の端子電圧Ｖ
Tを読込む。
そして、ステップs103で、上記ステップs102で読込ん
だ端子電圧ＶTと、予め設定した電圧下限値判別用基準
電圧ＶL（例えば、11V）とを比較して、ＶT≧ＶLの場
合、バッテリ17の充電量が充分であると判断し、ステッ
プs112へジャンプする。
一方、ＶT＜ＶLの場合、バッテリ17の充電量が許容値
以下であると判断し、ステップs104へ進み、ルックスセ
ンサ19の出力値Ｌを読込み、ステップs105で、上記ステ
ップs104で読込んだ出力値Ｌと、予め設定した屋内外判
別用基準照度Lsとを比較し、Ｌ≧Lsの場合、屋外と判断
して、ステップs106へ進み、また、Ｌ＜Lsの場合、屋内
と判断してステップs107へ進む。
ステップs106では、エンジン状態判別用フラグがFLAG
＝１かどうかを判別し、FLAG＝１の場合、エンジン運転
中（充電中）であるため、ステップs108へ進み、また、
FLAG＝φの場合、ステップS109へ進む。
ステップS108では、バッテリ17の端子電圧ＶTを読込
み、ステップs110で、この端子電圧ＶTと、予め設定し
た電圧上限値判別用基準電圧ＶH（例えば、15V）とを比
較し、ＶT＜ＶHの場合、充電が不充分であるため、ステ
ップs111へ進み、エンジン状態判別用フラグをFLAG＝１
にセットした後（FLAG←１）、ルーチンを外れる。
また、上記ステップs110で、ＶT≧ＶH、すなわち、充
電量が充分であると判断した場合、ステップs112へジャ
ンプする。
一方、上記ステップs106で、エンジン状態判別用フラ
グがFLAG＝φ、すなわち、エンジン停止中と判断して、
ステップs109へ進むと、エンジンを始動すべく、点火駆
動させ、さらに、ロータリアクチュエータ７を動作させ
てスロットルバルブ1cの開度を調整するとともに、ジェ
ネレータ制御回路16の第1,第２のリレーRE2,RE4をONさ
せ、上記ステップs111へ進む。
一方、上記ステップs105で、Ｌ＜Ls、すなわち、屋内
と判断して、ステップs107へ進むと、バッテリ17の充電
量が少ないにもかかわらず、屋内であるためにエンジン
を稼働させることができないので、警報手段20の一例と
してのLEDを点灯させる等して警報を発して作業者に充
電不足を知らせ、ステップs112で、エンジンを停止すべ
く、点火系をカットさせ、さらに、ロータリアクチュエ
ータ７の動作を停止するとともに、第１、第２リレーRE
2,RE4をOFFさせる。そして、ステップs113で、エンジン
状態判別用フラグFLAGをクリアした後（FLAG←φ）、ル
ーチンを外れる。
このように、屋内においては、エンジンを自動的に停
止させて充電を中止し、充電作業を屋外のみで行うよう
にしたので、屋内の静粛性、清潔性を保つことができ
る。また、屋内作業中の作業者には充電不足を報らせる
ので電気自動車が急に停止してしまうこともない。
［発明の効果］ 以上、説明したように本発明によれば、バッテリの端
子電圧を算出する端子電圧算出手段と、ルックスセンサ
の出力信号と予め設定した屋内外判別用基準照度とを比
較して屋内か屋外かを判別する屋内外判別手段と、上記
端子電圧算出手段で算出した端子電圧と、予め設定した
電圧下限値判別用基準電圧および電圧上限値判別用基準
電圧とを比較し、上記端子電圧が上記電圧下限値判別用
基準電圧より低く、かつ上記屋内外判別手段で屋外と判
別した場合はエンジン始動条件成立と判別し、また上記
屋内外判別手段で屋内と判別した場合、あるいは、上記
端子電圧が上記電圧上限値判別用基準電圧より高い場合
はエンジン停止条件成立と判別するエンジン始動停止条
件判別手段と、上記エンジン始動停止条件判別手段でエ
ンジン始動条件成立と判別した場合はジェネレータに連
設するエンジンを始動させ、また上記エンジン始動停止
条件判別手段でエンジン停止条件成立と判別した場合は
上記エンジンを停止させるエンジン駆動停止手段とを具
備したので、周囲の状況を判断してエンジンの始動、停
止を自動的に行うことができ、操作性がよく、かつ、屋
内での静粛性、清潔性を保つことができるなど優れた効
果が奏される。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は自動充電装置
の機能ブロック図、第２図は自動充電装置の制御系の全
体概略図、第３図はエンジン始動／停止の制御手順を示
すフローチャートである。 １……エンジン、２……ジェネレータ、17……バッテ
リ、19……ルックスセンサ、21……端子電圧算出手段、
22……屋内外判別手段、24……エンジン始動停止条件判
別手段、27……エンジン駆動停止手段、ＶH……電圧上
限値判別用基準電圧、ＶL……電圧下限値判別用基準電
圧、Ls……屋内外判別用基準照度、ＶT……端子電圧。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】バッテリの端子電圧を算出する端子電圧算
    出手段と、 ルックスセンサの出力信号と予め設定した屋内外判別用
    基準照度とを比較して屋内か屋外かを判別する屋内外判
    別手段と、 上記端子電圧算出手段で算出した端子電圧と、予め設定
    した電圧下限値判別用基準電圧および電圧上限値判別用
    基準電圧とを比較し、上記端子電圧が上記電圧下限値判
    別用基準電圧より低く、かつ上記屋内外判別手段で屋外
    と判別した場合はエンジン始動条件成立と判別し、また
    上記屋内外判別手段で屋内と判別した場合、あるいは、
    上記端子電圧が上記電圧上限値判別用基準電圧より高い
    場合はエンジン停止条件成立と判別するエンジン始動停
    止条件判別手段と、 上記エンジン始動停止条件判別手段でエンジン始動条件
    成立と判別した場合はジェネレータに連設するエンジン
    を始動させ、また上記エンジン始動停止条件判別手段で
    エンジン停止条件成立と判別した場合は上記エンジンを
    停止させるエンジン駆動停止手段とを具備することを特
    徴とする電気自動車の自動充電装置。
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