JP3164540B2 - ハイブリッド自動車 - Google Patents
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
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- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関と電気駆
動手段とを備えたハイブリッド自動車に関する。
動手段とを備えたハイブリッド自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のハイブリッド自動車としてパラレ
ルハイブリッド車とシリーズハイブリッド車とが知られ
ている。パラレルハイブリッド車とは、内燃機関でも電
気駆動でも走行可能な自動車であり、二つの駆動力を状
況に応じて使い分ける。また、内燃機関で発電してバッ
テリを充電しながら走行することも可能である。シリー
ズハイブリッド車とは、内燃機関で発電機を駆動し、発
電した電気エネルギによる電動駆動のみで走行する自動
車である。
ルハイブリッド車とシリーズハイブリッド車とが知られ
ている。パラレルハイブリッド車とは、内燃機関でも電
気駆動でも走行可能な自動車であり、二つの駆動力を状
況に応じて使い分ける。また、内燃機関で発電してバッ
テリを充電しながら走行することも可能である。シリー
ズハイブリッド車とは、内燃機関で発電機を駆動し、発
電した電気エネルギによる電動駆動のみで走行する自動
車である。
【０００３】特に、パラレルハイブリッド車において、
前後駆動輪を電動機とエンジンとでそれぞれ駆動する
等、様々な方式が提案されている。
前後駆動輪を電動機とエンジンとでそれぞれ駆動する
等、様々な方式が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自動車
が本来備えるべき軽量、コンパクト、低コストといった
要件を満たすハイブリッド自動車、特にパラレルハイブ
リッド車の提案が未だなされていない。従来のハイブリ
ッド自動車には、大型バッテリ、スタータ電動機、交流
発電機を備えた通常の自動車と同様のエンジンに電気動
力手段を付け加え、エンジンと電気動力手段とから走行
駆動力を得るようにしているため、重量の増加及びコス
トの上昇を招くという問題がある。
が本来備えるべき軽量、コンパクト、低コストといった
要件を満たすハイブリッド自動車、特にパラレルハイブ
リッド車の提案が未だなされていない。従来のハイブリ
ッド自動車には、大型バッテリ、スタータ電動機、交流
発電機を備えた通常の自動車と同様のエンジンに電気動
力手段を付け加え、エンジンと電気動力手段とから走行
駆動力を得るようにしているため、重量の増加及びコス
トの上昇を招くという問題がある。
【０００５】本発明は、上記した従来技術の課題を解決
するためになされたものであって、その目的は、電動駆
動制御手段に複数の電気二重層コンデンサ、セル電圧平
滑化手段、補助用バッテリを備え、電気二重層コンデン
サを主電源とし、大型バッテリ、スタータ電動機、交流
発電機を必要としない小型軽量で低コストなハイブリッ
ド自動車を提供することにある。
するためになされたものであって、その目的は、電動駆
動制御手段に複数の電気二重層コンデンサ、セル電圧平
滑化手段、補助用バッテリを備え、電気二重層コンデン
サを主電源とし、大型バッテリ、スタータ電動機、交流
発電機を必要としない小型軽量で低コストなハイブリッ
ド自動車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項１に係るハイブリッド自動車は、次の
ように構成される。 内燃機関と、この記内燃機関のクラ
ンク軸または駆動輪に直結された発電電動機と、発電電
動機を駆動または回生制御する電動駆動制御手段とを備
え、内燃機関の駆動力と発電電動機の駆動力のうちのい
ずれか一方または両方で走行するハイブリッド自動車に
おいて、上記の電動駆動制御手段は、 発電電動機の駆動
用電源としての電気エネルギ貯蔵用の複数のコンデンサ
セルを備えて成る電気二重層コンデンサと、 発電電動機
を駆動、または発電電動機からの発電エネルギを電気二
重層コンデンサに回生を行なう駆動／回生手段と、 電気
二重層コンデンサの複数のコンデンサセルから電圧の高
い順にコンデンサセルを選択し、高い電圧のコンデンサ
セルと補正用コンデンサと並列接続し、電荷を移動させ
て低い電圧のコンデンサセルを充電し、複数のコンデン
サセルの電圧を均一化し、車両の運転状態によって変動
する複数のコンデンサセルの電圧を平均化するセル電圧
平滑化手段と、 電気二重層コンデンサの複数のコンデン
サセルを充電するのための補助用バッテリとを備え、そ
して 発電電動機でスタータ電動機および交流発電機を兼
ねるとともに、補助用バッテリによって電気二重層コン
デンサの自己放電分を補償する。 本発明の請求項２に係
るハイブリッド自動車は、上記の構成において、補助用
バッテリから駆動／回生手段を切り離し、補助用バッテ
リから昇圧充電手段を介して電気二重層コンデンサを充
電して電気二重層コンデンサの自己放電分を補償するこ
とを特徴とする。
に本発明の請求項１に係るハイブリッド自動車は、次の
ように構成される。 内燃機関と、この記内燃機関のクラ
ンク軸または駆動輪に直結された発電電動機と、発電電
動機を駆動または回生制御する電動駆動制御手段とを備
え、内燃機関の駆動力と発電電動機の駆動力のうちのい
ずれか一方または両方で走行するハイブリッド自動車に
おいて、上記の電動駆動制御手段は、 発電電動機の駆動
用電源としての電気エネルギ貯蔵用の複数のコンデンサ
セルを備えて成る電気二重層コンデンサと、 発電電動機
を駆動、または発電電動機からの発電エネルギを電気二
重層コンデンサに回生を行なう駆動／回生手段と、 電気
二重層コンデンサの複数のコンデンサセルから電圧の高
い順にコンデンサセルを選択し、高い電圧のコンデンサ
セルと補正用コンデンサと並列接続し、電荷を移動させ
て低い電圧のコンデンサセルを充電し、複数のコンデン
サセルの電圧を均一化し、車両の運転状態によって変動
する複数のコンデンサセルの電圧を平均化するセル電圧
平滑化手段と、 電気二重層コンデンサの複数のコンデン
サセルを充電するのための補助用バッテリとを備え、そ
して 発電電動機でスタータ電動機および交流発電機を兼
ねるとともに、補助用バッテリによって電気二重層コン
デンサの自己放電分を補償する。 本発明の請求項２に係
るハイブリッド自動車は、上記の構成において、補助用
バッテリから駆動／回生手段を切り離し、補助用バッテ
リから昇圧充電手段を介して電気二重層コンデンサを充
電して電気二重層コンデンサの自己放電分を補償するこ
とを特徴とする。
【０００７】本発明の請求項１に係るハイブリッド自動
車によれば、発電電動機が回生制動として機能して発電
し、電気二重層コンデンサを充電することができる。ま
た、エンジン始動時に電気二重層コンデンサが主電源と
して発電電動機でエンジンのフライホイールを回転させ
ることができる。さらに、電気二重層コンデンサの耐電
圧のごく近傍まで充電できるともに、電気二重層コンデ
ンサの自己放電分を補償することができる。
車によれば、発電電動機が回生制動として機能して発電
し、電気二重層コンデンサを充電することができる。ま
た、エンジン始動時に電気二重層コンデンサが主電源と
して発電電動機でエンジンのフライホイールを回転させ
ることができる。さらに、電気二重層コンデンサの耐電
圧のごく近傍まで充電できるともに、電気二重層コンデ
ンサの自己放電分を補償することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて以下に説明する。図１は本発明に係るハイブリ
ッド自動車の実施形態全体ブロック構成図を示す。図１
において、ハイブリッド自動車１は、電動駆動制御手段
２、発電電動機３、エンジン４、変速機５、駆動輪６、
エンジン制御手段７、変速機制御手段８を備える。
基づいて以下に説明する。図１は本発明に係るハイブリ
ッド自動車の実施形態全体ブロック構成図を示す。図１
において、ハイブリッド自動車１は、電動駆動制御手段
２、発電電動機３、エンジン４、変速機５、駆動輪６、
エンジン制御手段７、変速機制御手段８を備える。
【０００９】基本の動力源はエンジン４であり、発電電
動機３は駆動力の補助用として使用される。エンジン始
動時は、エンジン４のクランク軸、または駆動輪６に直
結された発電電動機３を電動駆動制御手段２から出力さ
れる電動機駆動電圧ＶMによって駆動し、スタータ電動
機に代わって変速機５を介してエンジン４のフライホイ
ールを回転させる。
動機３は駆動力の補助用として使用される。エンジン始
動時は、エンジン４のクランク軸、または駆動輪６に直
結された発電電動機３を電動駆動制御手段２から出力さ
れる電動機駆動電圧ＶMによって駆動し、スタータ電動
機に代わって変速機５を介してエンジン４のフライホイ
ールを回転させる。
【００１０】また、極低速走行時はエンジン４の効率が
悪くなるので、エンジン４を空回しするか、場合によっ
ては燃料をカットして発電電動機３からの駆動力のみで
走行する。さらに、車両の全開加速時にはエンジン４に
よる通常走行状態に加えて変速機５を介して発電電動機
３の駆動力を駆動輪６に作用させる。
悪くなるので、エンジン４を空回しするか、場合によっ
ては燃料をカットして発電電動機３からの駆動力のみで
走行する。さらに、車両の全開加速時にはエンジン４に
よる通常走行状態に加えて変速機５を介して発電電動機
３の駆動力を駆動輪６に作用させる。
【００１１】また、発電電動機３は、エンジン４の走行
駆動力に余剰が生じた場合（減速時）や制動時には回生
制動として機能し、発電した電力（発電電圧ＶGO）を電
動駆動制御手段２に出力して電力回生を行なう。
駆動力に余剰が生じた場合（減速時）や制動時には回生
制動として機能し、発電した電力（発電電圧ＶGO）を電
動駆動制御手段２に出力して電力回生を行なう。
【００１２】エンジン制御手段７は、電動駆動制御手段
２からの制御信号Ｓ10ｂに基づいてエンジン４にエンジ
ン制御信号Ｓ7を出力し、エンジン４の駆動出力を制御
する。エンジン４の燃費率はスロットル開度の小さな低
トルク域で悪く、高トルク域の方が良くなるので、走行
状況に応じて駆動力を補助する発電電動機３を制御する
ことによってエンジン４を高トルク域で使用して燃費率
を良くしている。
２からの制御信号Ｓ10ｂに基づいてエンジン４にエンジ
ン制御信号Ｓ7を出力し、エンジン４の駆動出力を制御
する。エンジン４の燃費率はスロットル開度の小さな低
トルク域で悪く、高トルク域の方が良くなるので、走行
状況に応じて駆動力を補助する発電電動機３を制御する
ことによってエンジン４を高トルク域で使用して燃費率
を良くしている。
【００１３】変速機制御手段８は、電動駆動制御手段２
からの制御信号Ｓ10ａに基づいて変速機７に変速機制御
信号Ｓ8を出力し、変速機７のギア比を制御する。
からの制御信号Ｓ10ａに基づいて変速機７に変速機制御
信号Ｓ8を出力し、変速機７のギア比を制御する。
【００１４】電動駆動制御手段２は、システム制御手段
１０、発電電動機制御手段１１、駆動／回生手段１２、
電気二重層コンデンサ１３、セル電圧平滑化手段１４、
降圧充電手段１５、補助用バッテリ１６、昇圧充電手段
１７を備える。
１０、発電電動機制御手段１１、駆動／回生手段１２、
電気二重層コンデンサ１３、セル電圧平滑化手段１４、
降圧充電手段１５、補助用バッテリ１６、昇圧充電手段
１７を備える。
【００１５】システム制御手段１０は、ＲＡＭ、ＲＯ
Ｍ、Ｉ／Ｏポート、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）等
を中心とした電子制御手段で構成されており、エンジン
４、発電電動機３、変速機５の状態を確認し、図示しな
いメインスイッチ、アクセルセンサ、車速センサ等から
の出力信号に基づいて制御信号をリアルタイムで演算
し、各部に制御信号を出力してシステム全体を制御す
る。
Ｍ、Ｉ／Ｏポート、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）等
を中心とした電子制御手段で構成されており、エンジン
４、発電電動機３、変速機５の状態を確認し、図示しな
いメインスイッチ、アクセルセンサ、車速センサ等から
の出力信号に基づいて制御信号をリアルタイムで演算
し、各部に制御信号を出力してシステム全体を制御す
る。
【００１６】発電電動機制御手段１１は、システム制御
手段１０からの制御信号Ｓ10ｃに基づいて駆動／回生制
御信号Ｓ11を駆動／回生手段１２に出力して駆動／回生
手段１２を駆動モード、回生モード、またはオープンモ
ードの何れかに制御する。
手段１０からの制御信号Ｓ10ｃに基づいて駆動／回生制
御信号Ｓ11を駆動／回生手段１２に出力して駆動／回生
手段１２を駆動モード、回生モード、またはオープンモ
ードの何れかに制御する。
【００１７】駆動／回生手段１２は、駆動モード時には
電気二重層コンデンサ１３から出力される直流電圧ＶD
（例えば２００Ｖ）を主電源として電動機駆動電圧ＶM
を発電電動機３に出力して発電電動機３を駆動し、また
回生モード時には発電電動機３が回生制動として機能し
て発電した発電電圧ＶG0を直流に変換して得られる回生
電圧ＶG1（例えば直流電圧２００Ｖ）を電気二重層コン
デンサ１３と降圧充電手段１５とに出力する。
電気二重層コンデンサ１３から出力される直流電圧ＶD
（例えば２００Ｖ）を主電源として電動機駆動電圧ＶM
を発電電動機３に出力して発電電動機３を駆動し、また
回生モード時には発電電動機３が回生制動として機能し
て発電した発電電圧ＶG0を直流に変換して得られる回生
電圧ＶG1（例えば直流電圧２００Ｖ）を電気二重層コン
デンサ１３と降圧充電手段１５とに出力する。
【００１８】エンジンブレーキ時やフットブレーキによ
る制動時は、発電電動機３を発電機として作動させ、車
両の運動エネルギを電気エネルギに変換して電気二重層
コンデンサ１３に蓄えることでエネルギ回収を行なって
いる。
る制動時は、発電電動機３を発電機として作動させ、車
両の運動エネルギを電気エネルギに変換して電気二重層
コンデンサ１３に蓄えることでエネルギ回収を行なって
いる。
【００１９】電気二重層コンデンサ１３は、回生電圧Ｖ
G1によって各セルに充電されセル電圧をセル電圧平滑化
手段１４からのセル電圧平滑化信号Ｓ14に基づいて均一
化する。
G1によって各セルに充電されセル電圧をセル電圧平滑化
手段１４からのセル電圧平滑化信号Ｓ14に基づいて均一
化する。
【００２０】降圧充電手段１５は、ＤＣ／ＤＣコンバー
タからなり、システム制御手段１０からの制御信号Ｓ10
ｄに基づいて充電モード、またはオープンモードの何れ
かに制御され、充電モードにおいて回生電圧ＶG1を降圧
して得られる降圧電圧ＶC1（直流電圧１２Ｖ）を補助用
バッテリ１６に出力して補助用バッテリ１６を充電し、
オープンモードにおいて出力を開放状態にする。
タからなり、システム制御手段１０からの制御信号Ｓ10
ｄに基づいて充電モード、またはオープンモードの何れ
かに制御され、充電モードにおいて回生電圧ＶG1を降圧
して得られる降圧電圧ＶC1（直流電圧１２Ｖ）を補助用
バッテリ１６に出力して補助用バッテリ１６を充電し、
オープンモードにおいて出力を開放状態にする。
【００２１】補助用バッテリ１６は、バッテリ電圧ＶB
（直流電圧１２Ｖ）を昇圧充電手段１７に出力する。
（直流電圧１２Ｖ）を昇圧充電手段１７に出力する。
【００２２】昇圧充電手段１７は、ＤＣ／ＤＣコンバー
タからなり、システム制御手段１０からの制御信号Ｓ10
ｅに基づいてバッテリ電圧ＶBを昇圧して得られる昇圧
電圧ＶC2（例えば直流電圧２００Ｖ）を電気二重層コン
デンサ１３に出力し、電気二重層コンデンサ１３を充電
する。この時、駆動／回生手段１２と降圧充電手段のと
はオープンモードになっており、昇圧充電手段１７の出
力から切離された状態となっている。
タからなり、システム制御手段１０からの制御信号Ｓ10
ｅに基づいてバッテリ電圧ＶBを昇圧して得られる昇圧
電圧ＶC2（例えば直流電圧２００Ｖ）を電気二重層コン
デンサ１３に出力し、電気二重層コンデンサ１３を充電
する。この時、駆動／回生手段１２と降圧充電手段のと
はオープンモードになっており、昇圧充電手段１７の出
力から切離された状態となっている。
【００２３】このように、本発明に係るハイブリッド自
動車１は、電動駆動制御手段２、発電電動機３、エンジ
ン４、変速機５、駆動輪６、エンジン制御手段７、変速
機制御手段８を備え、発電電動機が回生制動として機能
して発電し、電気二重層コンデンサを充電するので、従
来のハイブリッド自動車に装備されていた交流発電機を
廃止することができる。
動車１は、電動駆動制御手段２、発電電動機３、エンジ
ン４、変速機５、駆動輪６、エンジン制御手段７、変速
機制御手段８を備え、発電電動機が回生制動として機能
して発電し、電気二重層コンデンサを充電するので、従
来のハイブリッド自動車に装備されていた交流発電機を
廃止することができる。
【００２４】また、本発明に係るハイブリッド自動車１
は、減速時や制動時には回生制動として機能し、発電し
た電力を電動駆動制御手段２に出力して電力回生を行な
うので、ブレーキ装置に対する負荷を小さくできる。
は、減速時や制動時には回生制動として機能し、発電し
た電力を電動駆動制御手段２に出力して電力回生を行な
うので、ブレーキ装置に対する負荷を小さくできる。
【００２５】さらに、本発明に係るハイブリッド自動車
１は、エンジン始動時に電気二重層コンデンサが主電源
として発電電動機でエンジンのフライホイールを回転さ
せることができるので、従来のハイブリッド自動車に装
備されていた大型バッテリとスタータ電動機とを廃止す
ることができる。
１は、エンジン始動時に電気二重層コンデンサが主電源
として発電電動機でエンジンのフライホイールを回転さ
せることができるので、従来のハイブリッド自動車に装
備されていた大型バッテリとスタータ電動機とを廃止す
ることができる。
【００２６】また、本発明に係るハイブリッド自動車１
は、複数の電気二重層コンデンサ充電のための補助用バ
ッテリを備えたので、電気二重層コンデンサの自己放電
分を補償することができる。
は、複数の電気二重層コンデンサ充電のための補助用バ
ッテリを備えたので、電気二重層コンデンサの自己放電
分を補償することができる。
【００２７】図２は本発明の請求項２に係る電気二重層
コンデンサとセル電圧平滑化手段の実施の形態要部ブロ
ック構成図を示す。図２において、電気二重層コンデン
サ１３は、コンデンサセル（１３-1〜１３-ｎ）を備え
る。
コンデンサとセル電圧平滑化手段の実施の形態要部ブロ
ック構成図を示す。図２において、電気二重層コンデン
サ１３は、コンデンサセル（１３-1〜１３-ｎ）を備え
る。
【００２８】電気二重層コンデンサ１３は、同一のコン
デンサセル（１３-1〜１３-ｎ）を直列に接続したもの
であり、各コンデンサセル（１３-1〜１３-ｎ）の静電
容量は例えば１６００（Ｆ）に設定する。また、図２に
おいて、セル電圧平滑化手段１４は、スイッチ手段２
４、セル電圧補正用コンデンサ２５、電圧検出手段２
６、コンデンサセル選択手段２７、接続時間／周期決定
手段２８、スイッチ駆動手段２９を備える。
デンサセル（１３-1〜１３-ｎ）を直列に接続したもの
であり、各コンデンサセル（１３-1〜１３-ｎ）の静電
容量は例えば１６００（Ｆ）に設定する。また、図２に
おいて、セル電圧平滑化手段１４は、スイッチ手段２
４、セル電圧補正用コンデンサ２５、電圧検出手段２
６、コンデンサセル選択手段２７、接続時間／周期決定
手段２８、スイッチ駆動手段２９を備える。
【００２９】セル電圧補正用コンデンサ２５の静電容量
は、コンデンサセル（１３-1〜１３-ｎ）の静電容量
（例えば１６００Ｆ）の１０％以下の値（例えば１００
Ｆ）に設定する。
は、コンデンサセル（１３-1〜１３-ｎ）の静電容量
（例えば１６００Ｆ）の１０％以下の値（例えば１００
Ｆ）に設定する。
【００３０】電圧検出手段２６は、セル電圧補正用コン
デンサ２５の電圧と、ｎ個のコンデンサセル（１３-1〜
１３-ｎ）の電圧とをサンプリングし、検出して得られ
るセル電圧信号Ｓ26ａをコンデンサセル選択手段２７
に、補正用コンデンサ電圧信号Ｓ26ｂを接続時間／周期
決定手段２８に出力する。
デンサ２５の電圧と、ｎ個のコンデンサセル（１３-1〜
１３-ｎ）の電圧とをサンプリングし、検出して得られ
るセル電圧信号Ｓ26ａをコンデンサセル選択手段２７
に、補正用コンデンサ電圧信号Ｓ26ｂを接続時間／周期
決定手段２８に出力する。
【００３１】コンデンサセル選択手段２７は、セル電圧
信号Ｓ26ａに基づいてｎ個のコンデンサセル（１３-1〜
１３-ｎ）を電圧の高い順に選択するセル選択順序信号
Ｓ27をスイッチ駆動手段２９に出力する。
信号Ｓ26ａに基づいてｎ個のコンデンサセル（１３-1〜
１３-ｎ）を電圧の高い順に選択するセル選択順序信号
Ｓ27をスイッチ駆動手段２９に出力する。
【００３２】接続時間／周期決定手段２８は、補正用コ
ンデンサ電圧信号Ｓ26ｂに基づいてコンデンサセル（１
３-1〜１３-ｎ）とセル電圧補正用コンデンサ２５との
並列接続時間及び周期を決定して得られる接続時間／周
期信号Ｓ28をスイッチ駆動手段２９に出力する。
ンデンサ電圧信号Ｓ26ｂに基づいてコンデンサセル（１
３-1〜１３-ｎ）とセル電圧補正用コンデンサ２５との
並列接続時間及び周期を決定して得られる接続時間／周
期信号Ｓ28をスイッチ駆動手段２９に出力する。
【００３３】スイッチ駆動手段２９は、セル選択順序信
号Ｓ27及び接続時間／周期信号Ｓ28に基づいてスイッチ
手段２４の開閉駆動をする。
号Ｓ27及び接続時間／周期信号Ｓ28に基づいてスイッチ
手段２４の開閉駆動をする。
【００３４】スイッチ手段２４は、セル選択スイッチ
（２０-0〜２０-ｎ）、接続反転スイッチ（２２ａ，２
２ｂ、２３ａ、２３ｂ）、電流制限用抵抗Ｒを備える。
セル選択スイッチ（２０-0〜２０-ｎ）の内の所定の２
個と、４個の接続反転スイッチ（２２ａ，２２ｂ、２３
ａ、２３ｂ）の内の所定の２個とのを閉成すると、所定
のコンデンサセル（１３-i）にセル電圧補正用コンデン
サ２５が並列接続（図３参照）される。
（２０-0〜２０-ｎ）、接続反転スイッチ（２２ａ，２
２ｂ、２３ａ、２３ｂ）、電流制限用抵抗Ｒを備える。
セル選択スイッチ（２０-0〜２０-ｎ）の内の所定の２
個と、４個の接続反転スイッチ（２２ａ，２２ｂ、２３
ａ、２３ｂ）の内の所定の２個とのを閉成すると、所定
のコンデンサセル（１３-i）にセル電圧補正用コンデン
サ２５が並列接続（図３参照）される。
【００３５】図３はスイッチ手段の動作説明図を示す。
図３（Ａ）に示すように、例えば２個のセル選択スイッ
チ２０-0、２０-1と、２個の接続反転スイッチ２２ａ、
２３ａとが閉成すると、コンデンサセル１３-1の（＋）
極とセル電圧補正用コンデンサ２５の（＋）極とが接続
されると共に、コンデンサセル１３-1の（−）極とセル
電圧補正用コンデンサ２５の（−）極とが電流制限用抵
抗Ｒを介して接続される。
図３（Ａ）に示すように、例えば２個のセル選択スイッ
チ２０-0、２０-1と、２個の接続反転スイッチ２２ａ、
２３ａとが閉成すると、コンデンサセル１３-1の（＋）
極とセル電圧補正用コンデンサ２５の（＋）極とが接続
されると共に、コンデンサセル１３-1の（−）極とセル
電圧補正用コンデンサ２５の（−）極とが電流制限用抵
抗Ｒを介して接続される。
【００３６】また、図３（Ｂ）に示すように、２個のセ
ル選択スイッチ２０-1、２０-2と、２個の接続反転スイ
ッチ２２ｂ、２３ｂとが閉成すると、コンデンサセル１
３-2の（＋）極とセル電圧補正用コンデンサ２５の
（＋）極とが電流制限用抵抗Ｒを介して接続されると共
に、コンデンサセル１３-2の（−）極とセル電圧補正用
コンデンサ２５の（−）極とが接続される。
ル選択スイッチ２０-1、２０-2と、２個の接続反転スイ
ッチ２２ｂ、２３ｂとが閉成すると、コンデンサセル１
３-2の（＋）極とセル電圧補正用コンデンサ２５の
（＋）極とが電流制限用抵抗Ｒを介して接続されると共
に、コンデンサセル１３-2の（−）極とセル電圧補正用
コンデンサ２５の（−）極とが接続される。
【００３７】図４はセル電圧平滑化手段の動作フローチ
ャートを示す。ステップＰ１は、電圧検出手段２６でｎ
個のコンデンサセル（１３-1〜１３-ｎ）の電圧をサン
プリングして検出し、ステップＰ２に遷移する。ステッ
プＰ２は、コンデンサセル選択手段２７において、検出
されたｎ個のコンデンサセル（１３-1〜１３-ｎ）の電
圧に基づいて高い電圧順にＵ＝１からＵ＝Ｎまでコンデ
ンサセルに番号付けを行なってステップＰ３に遷移す
る。
ャートを示す。ステップＰ１は、電圧検出手段２６でｎ
個のコンデンサセル（１３-1〜１３-ｎ）の電圧をサン
プリングして検出し、ステップＰ２に遷移する。ステッ
プＰ２は、コンデンサセル選択手段２７において、検出
されたｎ個のコンデンサセル（１３-1〜１３-ｎ）の電
圧に基づいて高い電圧順にＵ＝１からＵ＝Ｎまでコンデ
ンサセルに番号付けを行なってステップＰ３に遷移す
る。
【００３８】ステップＰ３は、コンデンサセル選択手段
２７において、最大電圧のコンデンサセルの番号Ｕを１
にセット（Ｕ＝１）してステップＰ４に遷移する。ステ
ップＰ４は、スイッチ駆動手段２９でコンデンサセルの
番号（Ｕ）を選択するようにスイッチ手段２４を駆動し
てステップＰ５に遷移する。
２７において、最大電圧のコンデンサセルの番号Ｕを１
にセット（Ｕ＝１）してステップＰ４に遷移する。ステ
ップＰ４は、スイッチ駆動手段２９でコンデンサセルの
番号（Ｕ）を選択するようにスイッチ手段２４を駆動し
てステップＰ５に遷移する。
【００３９】ステップＰ５は、スイッチ手段２４がスイ
ッチ駆動手段２９からのコンデンサセルの番号（Ｕ）に
対応するコンデンサセル（１３-ｉ）とセル電圧補正用
コンデンサ２５とを並列接続するようにセル選択スイッ
チと接続反転スイッチとの開閉制御する。
ッチ駆動手段２９からのコンデンサセルの番号（Ｕ）に
対応するコンデンサセル（１３-ｉ）とセル電圧補正用
コンデンサ２５とを並列接続するようにセル選択スイッ
チと接続反転スイッチとの開閉制御する。
【００４０】その結果、コンデンサセル（１３-ｉ）か
ら電流制限用抵抗Ｒを介してセル電圧補正用コンデンサ
２５に電荷が移動し、放電したコンデンサセル（１３-
ｉ）の電圧は低下し、充電されたセル電圧補正用コンデ
ンサ２５の電圧は上昇する。なお、セル電圧補正用コン
デンサ２５の静電容量（例えば１００Ｆ）はコンデンサ
セル（１３-ｉ）の静電容量（例えば１６００Ｆ）に比
べて小く、充電によるセル電圧補正用コンデンサ２５の
電圧は速やかに上昇するので、各コンデンサセル（１３
-1〜１３-ｎ）の電圧の均一化を短時間で行なうことが
できる。
ら電流制限用抵抗Ｒを介してセル電圧補正用コンデンサ
２５に電荷が移動し、放電したコンデンサセル（１３-
ｉ）の電圧は低下し、充電されたセル電圧補正用コンデ
ンサ２５の電圧は上昇する。なお、セル電圧補正用コン
デンサ２５の静電容量（例えば１００Ｆ）はコンデンサ
セル（１３-ｉ）の静電容量（例えば１６００Ｆ）に比
べて小く、充電によるセル電圧補正用コンデンサ２５の
電圧は速やかに上昇するので、各コンデンサセル（１３
-1〜１３-ｎ）の電圧の均一化を短時間で行なうことが
できる。
【００４１】ステップＰ６は、接続時間／周期決定手段
２８で決定した接続時間／周期信号Ｓ28に基づいて設定
された接続時間ｔ（Ｕ）を経過した（ＹＥＳ）か、否
（ＮＯ）かを判定し、ＹＥＳであればステップＰ７に遷
移し、ＮＯであればステップＰ５に遷移する。
２８で決定した接続時間／周期信号Ｓ28に基づいて設定
された接続時間ｔ（Ｕ）を経過した（ＹＥＳ）か、否
（ＮＯ）かを判定し、ＹＥＳであればステップＰ７に遷
移し、ＮＯであればステップＰ５に遷移する。
【００４２】ステップＰ７は、スイッチ駆動手段２９に
よってセル選択スイッチ及び接続反転スイッチを開成に
し、コンデンサセル（１３-ｉ）とセル電圧補正用コン
デンサ２５との接続を切離してステップＰ８に遷移す
る。ステップＰ８は、コンデンサセル選択手段２７でコ
ンデンサセルの番号ＵをＵ＋１にセット（Ｕ＝Ｕ＋１）
してステップＰ９に遷移する。
よってセル選択スイッチ及び接続反転スイッチを開成に
し、コンデンサセル（１３-ｉ）とセル電圧補正用コン
デンサ２５との接続を切離してステップＰ８に遷移す
る。ステップＰ８は、コンデンサセル選択手段２７でコ
ンデンサセルの番号ＵをＵ＋１にセット（Ｕ＝Ｕ＋１）
してステップＰ９に遷移する。
【００４３】ステップＰ９は、コンデンサセル選択手段
２７でコンデンサセルの番号Ｕが最下位の番号Ｎ以上
（ＹＥＳ）か、否（ＮＯ）かを判定し、ＹＥＳであれば
ステップＰ１に遷移し、ＮＯであればステップＰ４に遷
移する。
２７でコンデンサセルの番号Ｕが最下位の番号Ｎ以上
（ＹＥＳ）か、否（ＮＯ）かを判定し、ＹＥＳであれば
ステップＰ１に遷移し、ＮＯであればステップＰ４に遷
移する。
【００４４】ステップＰ９でＮＯと判定された場合は、
ステップＰ４に遷移し、次に高い電位の番号（Ｕ＝Ｕ＋
１）のコンデンサセルとセル電圧補正用コンデンサ２５
とが接続時間ｔ（Ｕ＋１）だけ接続され、セル電圧補正
用コンデンサ２５の電荷が電流制限用抵抗Ｒを介して番
号（Ｕ＝Ｕ＋１）のコンデンサセルに移動して番号（Ｕ
＝Ｕ＋１）のコンデンサセルの電圧が上昇する。
ステップＰ４に遷移し、次に高い電位の番号（Ｕ＝Ｕ＋
１）のコンデンサセルとセル電圧補正用コンデンサ２５
とが接続時間ｔ（Ｕ＋１）だけ接続され、セル電圧補正
用コンデンサ２５の電荷が電流制限用抵抗Ｒを介して番
号（Ｕ＝Ｕ＋１）のコンデンサセルに移動して番号（Ｕ
＝Ｕ＋１）のコンデンサセルの電圧が上昇する。
【００４５】このように、セル電圧平滑化手段１４は、
セル電圧補正用コンデンサ２５を媒介にして電圧の高い
番号Ｕのコンデンサセルから低い電圧の番号（Ｕ＝Ｕ＋
１）のコンデンサセルに電荷を移動させることにより、
コンデンサセル１３-1〜コンデンサセル１３-ｎまでの
電圧を均一化することができる。
セル電圧補正用コンデンサ２５を媒介にして電圧の高い
番号Ｕのコンデンサセルから低い電圧の番号（Ｕ＝Ｕ＋
１）のコンデンサセルに電荷を移動させることにより、
コンデンサセル１３-1〜コンデンサセル１３-ｎまでの
電圧を均一化することができる。
【００４６】また、セル電圧平滑化手段１４は、電流制
限用抵抗Ｒを小さくして接続時間ｔ（Ｕ）を短くし、コ
ンデンサセル１３-1〜コンデンサセル１３-ｎまでの電
圧を均一化する周期Ｔ（Ｓ28）を高めることにより、電
気二重層コンデンサ１３が充放電を行なっても許容でき
る電圧範囲内でコンデンサセル１３-1〜コンデンサセル
１３-ｎまでの電圧を均一化することができる。
限用抵抗Ｒを小さくして接続時間ｔ（Ｕ）を短くし、コ
ンデンサセル１３-1〜コンデンサセル１３-ｎまでの電
圧を均一化する周期Ｔ（Ｓ28）を高めることにより、電
気二重層コンデンサ１３が充放電を行なっても許容でき
る電圧範囲内でコンデンサセル１３-1〜コンデンサセル
１３-ｎまでの電圧を均一化することができる。
【００４７】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。本発明の請求項１に係るハイブリッド自動車によ
れば、発電電動機が回生制動として機能して発電し、電
気二重層コンデンサを充電する。このため、従来のハイ
ブリッド自動車に装備されていた交流発電機と、さらに
大型バッテリとを廃止することができ、車両の小型軽量
化と低コスト化を実現することができる。また、エンジ
ン始動時に電気二重層コンデンサが主電源として発電電
動機でエンジンのフライホイールを回転させる。このた
め、従来のハイブリッド自動車に装備されていたスター
タ電動機を廃止することができるので、小型車両の軽量
化と低コスト化を実現することができる。
する。本発明の請求項１に係るハイブリッド自動車によ
れば、発電電動機が回生制動として機能して発電し、電
気二重層コンデンサを充電する。このため、従来のハイ
ブリッド自動車に装備されていた交流発電機と、さらに
大型バッテリとを廃止することができ、車両の小型軽量
化と低コスト化を実現することができる。また、エンジ
ン始動時に電気二重層コンデンサが主電源として発電電
動機でエンジンのフライホイールを回転させる。このた
め、従来のハイブリッド自動車に装備されていたスター
タ電動機を廃止することができるので、小型車両の軽量
化と低コスト化を実現することができる。
【００４８】さらに、電気二重層コンデンサの耐電圧の
ごく近傍まで充電できるため、減速時に小型軽量な電気
二重層コンデンサに充分な電力回生をして加速時に発電
電動機によって走行駆動力を駆動輪に付加することがで
き、エンジンの効率及び燃費を向上させることができ
る。また、電気二重層コンデンサの自己放電分を補償す
るため、出力密度が大きく、小型軽量で、温度特性及び
耐久性に優れた電気二重層コンデンサを大型バッテリの
代わりに車両に装備することができる。よって、小型軽
量化を図るとともに、経済的なハイブリッド自動車を提
供することができる。
ごく近傍まで充電できるため、減速時に小型軽量な電気
二重層コンデンサに充分な電力回生をして加速時に発電
電動機によって走行駆動力を駆動輪に付加することがで
き、エンジンの効率及び燃費を向上させることができ
る。また、電気二重層コンデンサの自己放電分を補償す
るため、出力密度が大きく、小型軽量で、温度特性及び
耐久性に優れた電気二重層コンデンサを大型バッテリの
代わりに車両に装備することができる。よって、小型軽
量化を図るとともに、経済的なハイブリッド自動車を提
供することができる。
【図１】本発明に係るハイブリッド自動車の実施形態全
体ブロック構成図
体ブロック構成図
【図２】本発明の請求項２に係る電気二重層コンデンサ
とセル電圧平滑化手段の実施の形態要部ブロック構成図
とセル電圧平滑化手段の実施の形態要部ブロック構成図
【図３】スイッチ手段の動作説明図
【図４】セル電圧平滑化手段の動作フローチャート
１…ハイブリッド自動車、２…電動駆動制御手段、３…
発電電動機、４…エンジン、５…変速機、６…駆動輪、
７…エンジン制御手段、８…変速機制御手段、１０…シ
ステム制御手段、１１…発電電動機制御手段、１２…駆
動／回生手段、１３…電気二重層コンデンサ、１３-1〜
１３-ｎ…コンデンサセル、１３-i…所定のコンデンサ
セル、１４…セル電圧平滑化手段、１５…降圧充電手
段、１６…補助用バッテリ、１７…昇圧充電手段、２０
-0〜２０-ｎ…セル選択スイッチ、２２ａ，２２ｂ、２
３ａ、２３ｂ…接続反転スイッチ、２４…スイッチ手
段、２５…セル電圧補正用コンデンサ、２６…電圧検出
手段、２７…コンデンサセル選択手段、２８…接続時間
／周期決定手段、２９…スイッチ駆動手段、ＣＰＵ…マ
イクロコンピュータ、Ｒ…電流制限用抵抗、Ｓ7…エン
ジン制御信号、Ｓ8…変速機制御信号、Ｓ10ａ，Ｓ10
ｂ，Ｓ10ｃ，Ｓ10ｄ，Ｓ10ｅ…制御信号、Ｓ11…駆動／
回生制御信号、Ｓ26ａ…セル電圧信号、Ｓ26ｂ…補正用
コンデンサ電圧信号、Ｓ27…セル選択順序信号、Ｓ28…
接続時間／周期信号、ＶB…バッテリ電圧、ＶC1…降圧
電圧、ＶC2…昇圧電圧、ＶD…直流電圧、ＶG1…回生電
圧、ＶGO…発電電圧、ＶM…電動機駆動電圧。
発電電動機、４…エンジン、５…変速機、６…駆動輪、
７…エンジン制御手段、８…変速機制御手段、１０…シ
ステム制御手段、１１…発電電動機制御手段、１２…駆
動／回生手段、１３…電気二重層コンデンサ、１３-1〜
１３-ｎ…コンデンサセル、１３-i…所定のコンデンサ
セル、１４…セル電圧平滑化手段、１５…降圧充電手
段、１６…補助用バッテリ、１７…昇圧充電手段、２０
-0〜２０-ｎ…セル選択スイッチ、２２ａ，２２ｂ、２
３ａ、２３ｂ…接続反転スイッチ、２４…スイッチ手
段、２５…セル電圧補正用コンデンサ、２６…電圧検出
手段、２７…コンデンサセル選択手段、２８…接続時間
／周期決定手段、２９…スイッチ駆動手段、ＣＰＵ…マ
イクロコンピュータ、Ｒ…電流制限用抵抗、Ｓ7…エン
ジン制御信号、Ｓ8…変速機制御信号、Ｓ10ａ，Ｓ10
ｂ，Ｓ10ｃ，Ｓ10ｄ，Ｓ10ｅ…制御信号、Ｓ11…駆動／
回生制御信号、Ｓ26ａ…セル電圧信号、Ｓ26ｂ…補正用
コンデンサ電圧信号、Ｓ27…セル選択順序信号、Ｓ28…
接続時間／周期信号、ＶB…バッテリ電圧、ＶC1…降圧
電圧、ＶC2…昇圧電圧、ＶD…直流電圧、ＶG1…回生電
圧、ＶGO…発電電圧、ＶM…電動機駆動電圧。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02N 11/04,11/08 B60K 6/02 B60L 11/14 F02D 29/02
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関と、前記内燃機関のクランク軸
または駆動輪に直結された発電電動機と、前記発電電動
機を駆動または回生制御する電動駆動制御手段とを備
え、前記内燃機関の駆動力と前記発電電動機の駆動力の
うちのいずれか一方または両方で走行するハイブリッド
自動車において、 前記電動駆動制御手段は、 前記発電電動機の駆動用電源としての電気エネルギ貯蔵
用の複数のコンデンサセルを備えて成る電気二重層コン
デンサと、 前記発電電動機を駆動、または前記発電電動機からの発
電エネルギを前記電気二重層コンデンサに回生を行なう
駆動／回生手段と、前記電気二重層コンデンサの前記複数のコンデンサセル
から電圧の高い順に前記コンデンサセルを選択し、高電
圧の前記コンデンサセルと補正用コンデンサと並列接続
し、電荷を移動させて低電圧の前記コンデンサセルを充
電し、前記複数のコンデンサセルの電圧を均一化し、車
両の運転状態によって変動する前記複数のコンデンサセ
ルの電圧を平均化する セル電圧平滑化手段と、前記電気二重層コンデンサの前記複数のコンデンサセル
を充電する のための補助用バッテリとを備え、 前記発電電動機でスタータ電動機および交流発電機を兼
ねるとともに、前記補助用バッテリによって前記電気二
重層コンデンサの自己放電分を補償することを特徴とす
るハイブリッド自動車。 - 【請求項２】 前記補助用バッテリから前記駆動／回生
手段を切り離し、前記補助用バッテリから昇圧充電手段
を介して前記電気二重層コンデンサを充電して前記電気
二重層コンデンサの自己放電分を補償することを特徴と
する請求項１記載のハイブリッド自動車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24306597A JP3164540B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | ハイブリッド自動車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24306597A JP3164540B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | ハイブリッド自動車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1182258A JPH1182258A (ja) | 1999-03-26 |
| JP3164540B2 true JP3164540B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=17098283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24306597A Expired - Fee Related JP3164540B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | ハイブリッド自動車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3164540B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101973741B1 (ko) * | 2017-07-17 | 2019-04-30 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 배터리 셀 공용 트레이 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3956796B2 (ja) * | 2001-12-26 | 2007-08-08 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | ハイブリッド型車両駆動制御装置、ハイブリッド型車両駆動制御方法及びそのプログラム |
| JP4133019B2 (ja) * | 2002-06-21 | 2008-08-13 | 日産ディーゼル工業株式会社 | 車両の蓄電制御装置 |
| WO2008009045A1 (en) * | 2006-07-19 | 2008-01-24 | Australian Customs Service | Multi-purpose drive system for a combustion engine |
| US8361594B2 (en) * | 2007-11-07 | 2013-01-29 | Intel Corporation | Methods of forming magnetic vias to maximize inductance in integrated circuits and structures formed thereby |
| WO2010002051A1 (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-07 | Seoul National University Industry Foundation | Engine-generator provided with super capacitor |
| JP5895407B2 (ja) * | 2011-09-08 | 2016-03-30 | マツダ株式会社 | ハイブリッド自動車 |
-
1997
- 1997-09-08 JP JP24306597A patent/JP3164540B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101973741B1 (ko) * | 2017-07-17 | 2019-04-30 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 배터리 셀 공용 트레이 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1182258A (ja) | 1999-03-26 |
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