JP3558839B2 - シリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置に関し、特に、エンジンの作動状態に関わらず主要な補機を安定して作動させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、地球温暖化防止のために、車両から排出されるCO2 を低減する必要が叫ばれており、これを実現する手段として、エンジンと電気モータとを組み合わせたハイブリッドシステムが開発されている。ハイブリッドシステムには、エンジンで発電機を駆動し、発電した電力によってモータが車輪を駆動するシリーズ型ハイブリッド方式と、エンジンとモータとが協働して車輪を駆動するパラレル型ハイブリッド方式とがある。シリーズ型ハイブリッド方式は、小さな出力のエンジンを効率のよい領域で準定常的に運転し、バッテリを効率よく充電しながら走行する方式であり、例えば、特開平5−191901号公報に開示されるように、車両の運転状態に応じて発電制御が行われるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エアコンプレッサ、エアコンディショナ用コンプレッサ及びパワーステアリング用オイルポンプ等の主要な補機は、図8〜図10に示すように、エンジン1の出力によってエアコンプレッサ2、エアコンディショナ用コンプレッサ3、パワーステアリング用オイルポンプ4が、夫々駆動されるのが一般的である。
【0004】
しかしながら、シリーズ型ハイブリッド方式では、バッテリの充電状態に応じてエンジンが間欠運転されるため、エンジン出力によって駆動される補機の機能を常時確保することができない。即ち、車両走行中であっても、エンジンが運転中であるとは限らないので、例えば、エアコンディショナ用コンプレッサが作動せず、エアコンディショナの機能が充分奏されないという問題点があった。
【0005】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、補機の駆動機構を見直すことによって、エンジンの作動状態に関わらず、主要な補機を安定して作動させることができるシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1記載の発明は、エンジンで発電機を駆動し、発電された電力によってモータが車輪を駆動するシリーズ型ハイブリッド方式車両において、第1のエアコンプレッサと、該第1のエアコンプレッサを駆動する補機用電動モータと、該補機用電動モータが所定回転速度になるように補機用電動モータを制御する電動モータ制御手段と、前記エンジンの出力により駆動される第2のエアコンプレッサと、前記第1のエアコンプレッサ又は第2のコンプレッサにより圧縮されたエアを貯溜するエアリザーバと、該エアリザーバに貯溜されるエアが略所定圧力になるように、少なくとも第1のエアコンプレッサの作動を制御する圧力制御手段と、を含んで構成され、前記エアリザーバには、前記第1のエアコンプレッサ及び第2のエアコンプレッサにより圧縮されたエアのうち高圧のものが選択的に供給される構成とした。
【0007】
かかる構成によれば、第1のエアコンプレッサは、補機用電動モータによって駆動されるので、バッテリの充電状態に応じてエンジンが間欠運転されても、第1のエアコンプレッサの作動は影響を受けず、第1のエアコンプレッサが安定して作動する。また、補機用電動モータは、常に所定回転速度になるようにその作動が制御されるので、車両の走行状態、例えば、加減速状態に関わらず、第1のエアコンプレッサが略一定の条件下で作動される。
【0010】
このとき、エンジンの作動状態に関わらず、エアリザーバの内圧が所定圧力になるように、少なくとも第1のエアコンプレッサが制御されるので、エアリザーバに貯溜されたエアを利用する各種エア機器が安定して作動する。また、エンジンの稼動中には、主としてエンジン駆動の第2のエアコンプレッサからエアリザーバにエアが供給され、補助的に補機用電動モータ駆動の第1のエアコンプレッサからエアリザーバにエアが供給される。一方、エンジンの停止中には、補機用電動モータ駆動の第1のエアコンプレッサのみからエアリザーバにエアが供給される。
【0011】
請求項2記載の発明は、前記第1のエアコンプレッサ及び第2のエアコンプレッサを夫々空転させる空転手段を備え、前記圧力制御手段は、前記エアリザーバに貯溜されるエアが所定圧力以上になったときに、前記空転手段を作動させる制御を行う構成とした。
かかる構成によれば、エアリザーバの内圧に応じて空転手段が作動制御されるので、簡単な構成でエアリザーバの内圧が所定圧力になるように制御される。
【0012】
請求項3記載の発明は、前記エアリザーバに貯溜されるエアの圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記圧力制御手段は、検出されたエアの圧力が所定圧力以上になったときに、前記補機用電動モータを停止させる制御を行う構成とした。
かかる構成によれば、エアリザーバの内圧が所定圧力に達すると、第1のエアコンプレッサを駆動する補機用電動モータを停止させる制御が行われるので、補機用電動モータの稼動時間を短縮することができ、バッテリの消耗が極力抑制される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図1は、本発明に係るシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置の第1実施形態として、エアコンプレッサ駆動装置の一例を示す。
エアコンプレッサ駆動装置10は、エアを加圧供給するエアコンプレッサ11と、エアコンプレッサ11を駆動する電動モータ12と、エアコンプレッサ11を空転させてエアの供給を停止させる空転装置13(空転手段)と、エアコンプレッサ11から供給されるエアを貯溜するエアリザーバ14と、エアリザーバ14の内圧に応じて空転装置13の作動制御を行うプレッシャガバナ15(圧力制御手段)と、電動モータ12の作動制御を行うコントローラ16(電動モータ制御手段)と、コントローラ16へ電力を供給する電源17と、を含んで構成される。
【0018】
電動モータ12とエアコンプレッサ11とは、プーリー18及びベルト19を介して連結され、電動モータ12と連動してエアコンプレッサ11が作動する。プレッシャガバナ15は、エアリザーバ14の内圧が所定圧に達するとエア信号を出力し、空転装置13は、プレッシャガバナ14からエア信号を受け取ると、エアコンプレッサ11を空転させてエアの供給を停止させる。コントローラ16は、エアコンプレッサ11の負荷、即ち、エアコンプレッサ11の空転状態に関わらず、エアコンプレッサ11が所定回転速度で作動するように、電動モータ12へ供給する電流を制御する。
【0019】
かかる構成によれば、エアコンプレッサ11は、常に所定回転速度で作動する電動モータ12によって駆動され、かつ、エアリザーバ14の内圧が所定圧になるように空転装置13が作動制御されるので、エンジンの作動状態に関わらず、車両の各種エア機器を安定して作動させることができる。例えば、エアハイドロブレーキを備える車両においては、制動力はエアリザーバ14の内圧に左右されるが、本実施形態によれば、エンジンの作動状態に関わらず、エアリザーバ14の内圧が略一定に保たれるので、充分な制動力を確保することができる。
【0020】
また、電動モータ12が常に所定回転速度で作動するので、エンジン出力で駆動されるエアコンプレッサのように、車両の走行状態に応じてエアコンプレッサの供給エアが増減することがなく、最適なエアコンプレッサの容量を選択することができ、エアコンプレッサの小型化が可能となる。
図2は、本発明に係るシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置の第2実施形態として、エアコンプレッサ駆動装置の他の一例を示す。なお、先の第1実施形態(図1参照)と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
【0021】
即ち、先の第1実施形態のプレッシャガバナ15及び空転装置13に代えて、エアリザーバ14の内圧が所定圧以上になるとONになるプレッシャスイッチ20(圧力検出手段)を設け、プレッシャスイッチ20からの信号に基づき、コントローラ16が電動モータ12の作動制御を行う。具体的には、プレッシャスイッチ20からの信号がOFFのときには、エアリザーバ14の内圧が所定圧未満であるので、電動モータ12を作動させてエアコンプレッサ11を作動させる。そして、プレッシャスイッチ20からの信号がONのときには、エアリザーバ14の内圧が所定圧に達したので、電動モータ12を停止させてエアコンプレッサ11を停止させる。
【0022】
なお、第2実施形態におけるコントローラ16は、圧力制御手段としての機能を備えている。
かかる構成によれば、先の第1実施形態の作用及び効果に加え、エアリザーバ14の内圧が所定圧以上のときには、電動モータ12が停止するので、バッテリの消耗がより低減する。従って、バッテリを充電するエンジンの稼動時間が低減し、より燃費を向上することができる。
【0023】
図3は、本発明に係るシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置の第3実施形態として、エンジン出力及び電動モータ出力によって駆動されるエアコンプレッサ駆動装置の一例を示す。なお、先の第1実施形態(図1参照)と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
即ち、エアリザーバ14には、電動モータ12の出力によって駆動されるエアコンプレッサ11(第1のエアコンプレッサ)と、エンジン21の出力によって駆動されるエアコンプレッサ22(第2のエアコンプレッサ)と、の2系統からエアが供給される。エンジン出力により駆動されるエアコンプレッサ22には、電動モータ駆動のエアコンプレッサ11と同様に、エアコンプレッサ22を空転させる空転装置23が設けられており、エアリザーバ14に取り付けられたプレッシャガバナ15により、その作動制御が行われる。また、エンジン駆動のエアコンプレッサ22及び電動モータ駆動のエアコンプレッサ11とエアリザーバ14とを夫々連通する配管24,25には、エアリザーバ14にエアを供給する方向にのみ開弁するチェック弁26が夫々介装され、例えば、エンジン駆動のエアコンプレッサ22から供給されるエアが、電動モータ駆動のエアコンプレッサ11の方向に逆流しないようになっている。なお、エンジン21とエアコンプレッサ22とは、プーリー18及びベルト19を介して連結され、エンジン21と連動してエアコンプレッサ22が作動する。
【0024】
かかる構成によれば、エアリザーバ14には、エンジン駆動のエアコンプレッサ22と、電動モータ駆動のエアコンプレッサ11と、の2系統からエアが供給されるので、エンジン21の稼動中には、主としてエンジン駆動のエアコンプレッサ22からエアリザーバ14にエアが供給され、補助的に電動モータ駆動のエアコンプレッサ11からエアリザーバ14にエアが供給される。一方、エンジン21の停止中には、電動モータ駆動のエアコンプレッサ11のみからエアリザーバ14にエアが供給される。従って、先の第1実施形態の作用及び効果に加えて、電動モータ12及び電動モータ駆動のエアコンプレッサ11を小型化することができ、車両重量の低減を図ることができる。
【0025】
なお、先の第2実施形態(図2参照)のように、エアリザーバ14の内圧に応じて電動モータ12を作動制御するようにしてもよい。
図4は、本発明に係るシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置の第4実施形態として、エアコンディショナ(以下「エアコン」という)用コンプレッサ駆動装置の一例を示す。
【0026】
エアコン用コンプレッサ駆動装置30は、エアコンの冷媒を圧縮するエアコン用コンプレッサ31と、エアコン用コンプレッサ31を駆動する電動モータ32と、電動モータ32とエアコン用コンプレッサ31との間、即ち、エアコン用コンプレッサ31の入力軸に介装され、電動モータ32の出力の伝達を断続する電磁クラッチ33(断続手段)と、エアコンの作動制御を行うべく、電磁クラッチ33の断続制御を行うエアコンコントローラ34(断続制御手段)と、電動モータ32の作動制御を行うコントローラ35と、コントローラ35へ電力を供給する電源36と、を含んで構成される。
【0027】
電動モータ32とエアコン用コンプレッサ31とは、プーリー37及びベルト38を介して連結され、電動モータ32と連動すると共に、電磁クラッチ33の接続によりエアコン用コンプレッサ31が作動する。エアコンコントローラ34は、設定温度、車室内温度等に基づいてエアコンを制御し、具体的には、エアコンを作動させるときに電磁クラッチ33を接続し、エアコンを停止させるときに電磁クラッチ33を切断して、エアコン用コンプレッサ31の作動制御を行う。コントローラ35は、エアコン用コンプレッサ31の負荷、即ち、電磁クラッチ33の断続状態に関わらず、エアコン用コンプレッサ31が所定回転速度で作動するように、電動モータ32へ供給する電流を制御する。
【0028】
かかる構成によれば、エアコン用コンプレッサ31は、常に所定回転速度で作動する電動モータ32によって駆動されるので、エンジンの作動状態に関わらず、エアコンを安定して作動させることができ、車室内の空調性能を確保することができる。
また、電動モータ32が常に所定回転速度で作動するので、エンジン出力で駆動されるエアコン用コンプレッサのように、車両の走行状態に応じてエアコン用コンプレッサの能力が増減することがなく、最適なエアコン用コンプレッサの容量を選択することができ、エアコン用コンプレッサの小型化が可能となる。
【0029】
図5は、本発明に係るシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置の第5実施形態として、エアコン用コンプレッサ駆動装置の他の一例を示す。なお、先の第4実施形態(図4参照)と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
即ち、先の第4実施形態の構成に加え、エアコンコントローラ34と電磁クラッチ33との信号線の間にタイマリレー39を介装すると共に、コントローラ35は、タイマリレー39からの出力に応じて電動モータ32の作動制御を行うようにしたものである。タイマリレー39は、図6に示すように、エアコンの作動信号がONになったときに、所定時間t1 経過後に電磁クラッチ33を接続する一方、エアコンの作動信号がOFFになったときに、所定時間t2 経過後に電磁クラッチ33を切断するもので、いわゆるディレイを行うものである。このように、タイマリレー39を追加した理由は、電動モータ32は瞬時に始動及び停止するのではなく、図6に示すように、徐々にその回転速度が変化するためである。
【0030】
なお、第5実施形態におけるコントローラ35は、作動制御手段としての機能を備えている。
かかる構成によれば、先の第4実施形態(図4参照)の作用及び効果に加え、電動モータ32の特性を考慮した作動制御が行われるので、エアコンが作動しないときには、電動モータ32が作動せず、バッテリの消耗がより低減する。従って、バッテリを充電するエンジンの稼動時間が低減し、より燃費を向上することができる。
【0031】
図7は、本発明に係るシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置の第6実施形態として、パワーステアリング(以下「パワステ」という)用オイルポンプ駆動装置の一例を示す。
パワステ用オイルポンプ駆動装置40は、パワステを駆動するオイルを加圧供給するパワステ用オイルポンプ41と、パワステ用オイルポンプ41を駆動する電動モータ42と、電動モータ42の作動制御を行うコントローラ43と、コントローラ43へ電力を供給する電源44と、を含んで構成される。
【0032】
電動モータ42とパワステ用オイルポンプ41とは、プーリー45及びベルト46を介して連結され、電動モータ42に連動してパワステ用オイルポンプ41が作動する。コントローラ43は、パワステ用オイルポンプ41の負荷、即ち、パワステの作動状態に関わらず、パワステ用オイルポンプ41が所定回転速度で作動するように、電動モータ42へ供給する電流を制御する。
【0033】
かかる構成によれば、パワステ用オイルポンプ41は、常に所定回転速度で作動する電動モータ42によって駆動されるので、エンジンの作動状態に関わらず、車両の操舵力を低減することができる。
以上説明した第1〜第6実施形態では、補機として、エアコンプレッサ、エアコン用コンプレッサ及びパワステ用オイルポンプについて説明したが、その他の補機を電動モータによって駆動するようにしてもよい。この場合にも、エンジンの作動状態に関わらず、補機が確実に作動するという効果がある。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明によれば、第1のエアコンプレッサは補機用電動モータによって駆動されるので、第1のエアコンプレッサを安定して作動させることができ、第1のエアコンプレッサによって作動される各種機器の機能を確保することができる。また、第1のエアコンプレッサを駆動する補機用電動モータは、常に所定回転速度になるようにその作動が制御されるので、最も効率の良い条件下で第1のエアコンプレッサを作動させることができ、第1のエアコンプレッサの小型化を促進することができる。
【0036】
このとき、エアリザーバの内圧が所定圧力になるように、少なくとも第1のエアコンプレッサが制御されるので、エアリザーバに貯溜されたエアを利用する各種エア機器を安定して作動させることができる。また、エンジンの稼動中には、補機用電動モータ駆動の第1のエアコンプレッサは、エンジン駆動の第2のエアコンプレッサを補助するように作動するので、補機用電動モータ及び第1のエアコンプレッサを小型化することができ、車体重量を低減することができる。
請求項2記載の発明によれば、簡単な構成でエアリザーバの内圧が所定圧力になるように制御されるので、信頼性を低下させずに、コスト上昇を抑制することができる。
【0037】
請求項3記載の発明によれば、補機用電動モータの稼働時間を短縮することができるので、バッテリの消耗が極力抑制され、燃費を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す構成図
【図2】本発明の第2実施形態を示す構成図
【図3】本発明の第3実施形態を示す構成図
【図4】本発明の第4実施形態を示す構成図
【図5】本発明の第5実施形態を示す構成図
【図6】同上のタイマリレーの作動を説明する線図
【図7】本発明の第6実施形態を示す構成図
【図8】従来のエアコンプレッサ駆動装置の一例を示す構成図
【図9】従来のエアコンディショナ用コンプレッサ駆動装置の一例を示す構成図
【図10】従来のパワーステアリング用オイルポンプ駆動装置の一例を示す構成図
【符号の説明】
10 エアコンプレッサ駆動装置
11 エアコンプレッサ
12 電動モータ
13 空転装置
14 エアリザーバ
15 プレッシャガバナ
16 コントローラ
20 プレッシャスイッチ
21 エンジン
22 エアコンプレッサ
23 空転装置
Claims (3)
- エンジンで発電機を駆動し、発電された電力によってモータが車輪を駆動するシリーズ型ハイブリッド方式車両において、
第1のエアコンプレッサと、該第1のエアコンプレッサを駆動する補機用電動モータと、該補機用電動モータが所定回転速度になるように補機用電動モータを制御する電動モータ制御手段と、前記エンジンの出力により駆動される第2のエアコンプレッサと、前記第1のエアコンプレッサ又は第2のコンプレッサにより圧縮されたエアを貯溜するエアリザーバと、該エアリザーバに貯溜されるエアが略所定圧力になるように、少なくとも第1のエアコンプレッサの作動を制御する圧力制御手段と、を含んで構成され、
前記エアリザーバには、前記第1のエアコンプレッサ及び第2のエアコンプレッサにより圧縮されたエアのうち高圧のものが選択的に供給されることを特徴とするシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置。 - 前記第1のエアコンプレッサ及び第2のエアコンプレッサを夫々空転させる空転手段を備え、
前記圧力制御手段は、前記エアリザーバに貯溜されるエアが所定圧力以上になったときに、前記空転手段を作動させる制御を行うことを特徴とする請求項1記載のシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置。 - 前記エアリザーバに貯溜されるエアの圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記圧力制御手段は、検出されたエアの圧力が所定圧力以上になったときに、前記補機用電動モータを停止させる制御を行うことを特徴とする請求項1記載のシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置。
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