JP3657095B2 - Engine starter for hybrid electric vehicle - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッド電気自動車のエンジンの始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から排気エミッションを改善するため、エンジンと電動モータを組み合わせたハイブリッド電気自動車がある。
【０００３】
このようなハイブリッド電気自動車は、エンジンにより駆動される発電機と、発電された電力を蓄える主電池とを備え、これらを電源にインバータを介して走行用の電動モータを駆動して走行する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなハイブリッド電気自動車にあっては、エンジンを始動する場合、主電池の電力を発電機に供給して、発電機を電動モータとして駆動して、エンジンを回し始動するようになっている（特開平８ー２３２８１７号、９ー１１７０１２号公報等）。
【０００５】
一方、通常のディーゼル車両等の場合は、エンジンに始動モータ（スタータ）を備え、始動モータを駆動してエンジンを始動する。
【０００６】
しかし、このハイブリッド電気自動車のように発電機を用いてエンジンを始動する場合、主電池が放電していたり、発電機または発電機と主電池との間に設けるコンバータ（発電機の駆動時はインバータを兼ねる）が故障していた場合には、エンジンを始動できなくなる。
【０００７】
特に、コンバータは、通常の始動回路と異なって構造が複雑な分、故障すると、エンジンの始動が不可能になってしまう。さらには、コンバータを制御するビークルコントローラが何らかの理由で働かない場合も、エンジンの始動が不可能になってしまうのである。
【０００８】
なお、特開平８ー２１６７００号、９ー１０９７０６号公報に、出力軸にエンジンおよび走行用モータを連結する構造にて、走行用モータあるいは出力軸の回転によってエンジンを始動するものがある。
【０００９】
この発明は、エンジンを確実に始動できるハイブリッド電気自動車のエンジン始動装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンと、エンジンに連結され駆動される発電機と、発電された電力を蓄える主電池と、これら発電機と主電池とを電源として駆動される走行用電動モータとを備えるハイブリッド電気自動車において、前記発電機を電動モータとして駆動してエンジンを始動する第１のエンジン始動回路を設けると共に、前記発電機とは別に設けた始動モータを駆動してエンジンを始動する第２のエンジン始動回路を備え、第１のエンジン始動回路と第２のエンジン始動回路とを切替える切替えスイッチを設け、前記主電池とは別に始動モータを駆動するための補助電池を備えると共に、補助電池の電力量が所定値に低下したときに、主電池の電力によって補助電池を充電するＤＣ／ＤＣコンバータを設け、かつ前記切替えスイッチは、運転室にて操作可能に設けたスイッチである。
【００１２】
【発明の効果】
第１の発明によれば、主電池が放電していたり、発電機または主電池の電力を交流電力に変換して発電機に送るコンバータ等に動作不良があったり、故障していても、始動モータを用いてエンジンを確実に始動することが可能であり、走行によって主電池の電力がなくなった場合等、エンジンの始動を行えることによって、発電を行え、走行が可能になり、ハイブリッド電気自動車の信頼性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１はハイブリッド電気自動車のエンジン１、発電機２および始動回路部分を示す。エンジン１の出力軸端にフライホイール（フライホイールハウジング３内に設けられる）が取付けられ、フライホイールに継手を介して発電機２の駆動軸が連結される。
【００１５】
発電機２のコンバータ４は、各インバータを制御するためのビークルコントローラ５により発電モードと電動モードとに運転モードが切替えられる。
【００１６】
エンジン１が駆動され発電機２が駆動される発電モード時には、発電された交流電力をコンバータ４がビークルコントローラ５からの信号により所定の直流電力に変換する。この直流電力は、主電池６に充電され、また図示しないインバータを介して走行用電動モータ等に供給される。
【００１７】
また、電動モード時には、コンバータ４は切替えスイッチ７が発電機２側に入れられた状態で始動スイッチ８がオンされると、主電池６の直流電力を所定の交流電力に変換して、発電機２に供給する。これによって、発電機２を電動モータとして駆動して、エンジン１を回しエンジン１が始動される。
【００１８】
なお、ビークルコントローラ５は、発電機２の状態、エンジン１の状態等によってコンバータ４の運転モードを切替える。
【００１９】
一方、エンジン１には、フライホイールに形成されたリングギヤに電磁クラッチ９を介してピニオンがかみ合う電磁クラッチ付きの始動モータ（スタータ）１０が設置される。
【００２０】
始動モータ１０、電磁クラッチ９は、切替えスイッチ７が始動モータ１０側に入れられた状態で始動スイッチ８がオンされると、補助電池１１の直流電力により駆動する。この電磁クラッチ９の駆動によってフライホイールのリングギヤに始動モータ１０のピニオンがかみ合い、始動モータ１０の駆動によってエンジン１を回しエンジン１が始動される。
【００２１】
即ち、コンバータ４、主電池６、および発電機２を始動するための始動スイッチ８とにより第１の始動回路が、補助電池１１、および始動モータ１０、電磁クラッチ９を始動するための始動スイッチ８とにより第２の始動回路が構成されると共に、これらの間に設けられた切替えスイッチ７により始動切替手段が構成される。
【００２２】
また、主電池６と補助電池１１との間には、ビークルコントローラ５により制御されて、補助電池１１の電力量が所定値に低下したときに、主電池６の電力によって補助電池１１を充電するＤＣ／ＤＣコンバータ１２が設けられる。
【００２３】
なお、始動スイッチ８、切替えスイッチ７は運転室に設ける。また、エンジン１に増速機を介して発電機２を連結しても良い。
【００２４】
このように構成したため、発電機２によりエンジン１を始動するときは、切替えスイッチ７を発電機２側に入れて始動スイッチ８をオンすれば良い。
【００２５】
また、始動モータ１０によりエンジン１を始動するときは、切替えスイッチ７を始動モータ１０側に入れて始動スイッチ８をオンすれば、エンジン１を始動できる。
【００２６】
なお、切替えスイッチ７を設けているので、高い安全性を確保できる。
【００２７】
このため、主電池６が放電していたり、発電機２またはコンバータ４に動作不良があったり、故障していても、さらにはビークルコントローラ５が何らかの理由で働かない場合にも、エンジン１を始動できなくなるといったことはなく、始動モータ１０を用いてエンジン１を容易に始動することが可能である。
【００２８】
特に、走行によって主電池６の電力がなくなった場合、あるいはコンバータ４の電動モード側への切替えのみが行えない場合等、エンジンの始動を行えることによって、発電を行え、走行が可能になる。したがって、ハイブリッド電気自動車の信頼性が向上する。
【００２９】
なお、走行条件等によってエンジン１の始動を自動的に行う場合は、始動スイッチ８、切替えスイッチ７として、ビークルコントローラ５によって制御されるスイッチを用いても良い。また、エンジン１に増速機を介して発電機２を連結すれば、発電機２の回転を高めて発電効率を高められる一方、発電機２によるエンジン１の始動時の電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 発電機
４ コンバータ
５ ビークルコントローラ
６ 主電池
７ 切替えスイッチ
８ 始動スイッチ
９ 電磁クラッチ
１０ 始動モータ（スタータ）
１１ 補助電池
１２ ＤＣ／ＤＣコンバータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine starter for a hybrid electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is a hybrid electric vehicle combining an engine and an electric motor in order to improve exhaust emission.
[0003]
Such a hybrid electric vehicle includes a generator driven by an engine and a main battery that stores the generated electric power, and travels by driving an electric motor for traveling via an inverter using these as a power source.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In such a hybrid electric vehicle, when starting the engine, the electric power of the main battery is supplied to the generator, the generator is driven as an electric motor, and the engine is started by starting ( JP-A-8-232817, 9-117012, etc.).
[0005]
On the other hand, in the case of a normal diesel vehicle or the like, the engine is provided with a start motor (starter), and the engine is started by driving the start motor.
[0006]
However, when the engine is started using a generator as in this hybrid electric vehicle, the main battery is discharged, or a converter provided between the generator or the generator and the main battery (inverter when driving the generator) The engine cannot be started.
[0007]
In particular, if the converter has a complicated structure, unlike a normal start circuit, the engine cannot be started if it fails. Furthermore, if the vehicle controller that controls the converter does not work for some reason, the engine cannot be started.
[0008]
JP-A-8-216700 and 9-109706 disclose a structure in which an engine and a traveling motor are connected to an output shaft, and the engine is started by rotation of the traveling motor or the output shaft.
[0009]
An object of the present invention is to provide an engine starter for a hybrid electric vehicle that can reliably start the engine.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A first invention includes an engine, a generator connected to the engine and driven, a main battery for storing the generated power, and a traveling electric motor driven by using the generator and the main battery as a power source. In the hybrid electric vehicle, a first engine start circuit for starting the engine by driving the generator as an electric motor is provided, and a second engine for starting the engine by driving a start motor provided separately from the generator. An engine starting circuit is provided , a changeover switch for switching between the first engine starting circuit and the second engine starting circuit is provided, an auxiliary battery for driving the starting motor is provided separately from the main battery, and the power of the auxiliary battery A DC / DC converter is provided for charging the auxiliary battery with the power of the main battery when the amount drops to a predetermined value, and the changeover switch is operated. A switch which is provided to be capable of operation at room.
[0012]
【The invention's effect】
According to the first invention, even if the main battery is discharged, the converter or the converter that converts the power of the main battery into AC power and sends it to the generator has a malfunction, or is out of order It is possible to start the engine reliably using a motor, and when the power of the main battery is lost due to traveling, the engine can be started, so that power generation is possible and traveling is possible. Reliability is improved.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 shows an engine 1, a generator 2 and a starting circuit portion of a hybrid electric vehicle. A flywheel (provided in the flywheel housing 3) is attached to the output shaft end of the engine 1, and the drive shaft of the generator 2 is connected to the flywheel via a joint.
[0015]
The operation mode of the converter 4 of the generator 2 is switched between a power generation mode and an electric mode by a vehicle controller 5 for controlling each inverter.
[0016]
In the power generation mode in which the engine 1 is driven and the generator 2 is driven, the converter 4 converts the generated AC power into predetermined DC power by a signal from the vehicle controller 5. The DC power is charged in the main battery 6 and supplied to a traveling electric motor or the like via an inverter (not shown).
[0017]
In the electric mode, the converter 4 converts the DC power of the main battery 6 into predetermined AC power when the start switch 8 is turned on while the changeover switch 7 is placed on the generator 2 side. 2 is supplied. Thus, the generator 2 is driven as an electric motor, and the engine 1 is turned to start the engine 1.
[0018]
The vehicle controller 5 switches the operation mode of the converter 4 depending on the state of the generator 2, the state of the engine 1, and the like.
[0019]
On the other hand, the engine 1 is provided with a starter motor (starter) 10 with an electromagnetic clutch in which a pinion meshes with a ring gear formed on a flywheel via an electromagnetic clutch 9.
[0020]
The starter motor 10 and the electromagnetic clutch 9 are driven by the DC power of the auxiliary battery 11 when the starter switch 8 is turned on while the changeover switch 7 is put on the starter motor 10 side. The drive of the electromagnetic clutch 9 engages the pinion of the starter motor 10 with the ring gear of the flywheel, and the engine 1 is started by turning the engine 1 by the drive of the starter motor 10.
[0021]
That is, the start switch 8 for starting the auxiliary battery 11, the starter motor 10, and the electromagnetic clutch 9 by the converter 4, the main battery 6, and the start switch 8 for starting the generator 2. And the second starter circuit and the changeover switch 7 provided between them constitutes a starter switching means.
[0022]
Further, between the main battery 6 and the auxiliary battery 11, the auxiliary battery 11 is charged by the power of the main battery 6 when controlled by the vehicle controller 5 and when the amount of power of the auxiliary battery 11 decreases to a predetermined value. A DC / DC converter 12 is provided.
[0023]
The start switch 8 and the changeover switch 7 are provided in the cab. Moreover, you may connect the generator 2 to the engine 1 via a gearbox.
[0024]
Since it comprised in this way, when starting the engine 1 with the generator 2, the changeover switch 7 should just be put in the generator 2 side, and the start switch 8 should just be turned on.
[0025]
When starting the engine 1 with the starter motor 10, the engine 1 can be started by inserting the changeover switch 7 into the starter motor 10 side and turning on the starter switch 8.
[0026]
In addition, since the changeover switch 7 is provided, high safety can be ensured.
[0027]
For this reason, the engine 1 is started even when the main battery 6 is discharged, the generator 2 or the converter 4 is malfunctioning, or even if the vehicle controller 5 does not work for some reason. The engine 1 can be easily started using the starter motor 10 without being disabled.
[0028]
In particular, when the main battery 6 is depleted due to traveling, or when the converter 4 cannot be switched to only the electric mode, the engine can be started to generate power and travel. Therefore, the reliability of the hybrid electric vehicle is improved.
[0029]
In addition, when the engine 1 is automatically started according to traveling conditions or the like, a switch controlled by the vehicle controller 5 may be used as the start switch 8 and the changeover switch 7. Further, if the generator 2 is connected to the engine 1 via a speed increaser, the generator 2 can be rotated to increase the power generation efficiency, while the power generated when the engine 1 is started by the generator 2 can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Engine 2 Generator 4 Converter 5 Vehicle Controller 6 Main Battery 7 Changeover Switch 8 Start Switch 9 Electromagnetic Clutch 10 Start Motor (Starter)
11 Auxiliary battery 12 DC / DC converter

Claims (1)

エンジンと、エンジンに連結され駆動される発電機と、発電された電力を蓄える主電池と、これら発電機と主電池とを電源として駆動される走行用電動モータとを備えるハイブリッド電気自動車において、
前記発電機を電動モータとして駆動してエンジンを始動する第１のエンジン始動回路を設けると共に、
前記発電機とは別に設けた始動モータを駆動してエンジンを始動する第２のエンジン始動回路を備え、
第１のエンジン始動回路と第２のエンジン始動回路とを切替える切替えスイッチを設け、
前記主電池とは別に始動モータを駆動するための補助電池を備えると共に、
補助電池の電力量が所定値に低下したときに、主電池の電力によって補助電池を充電するＤＣ／ＤＣコンバータを設け、
かつ前記切替えスイッチは、運転室にて操作可能に設けたスイッチであることを特徴とするハイブリッド電気自動車のエンジン始動装置。In a hybrid electric vehicle comprising an engine, a generator connected to the engine and driven, a main battery for storing the generated power, and a traveling electric motor driven by using the generator and the main battery as a power source,
Providing a first engine start circuit for starting the engine by driving the generator as an electric motor;
A second engine start circuit for starting the engine by driving a start motor provided separately from the generator ;
A changeover switch for switching between the first engine start circuit and the second engine start circuit ;
In addition to the main battery, an auxiliary battery for driving the starting motor is provided,
A DC / DC converter is provided that charges the auxiliary battery with the power of the main battery when the power amount of the auxiliary battery drops to a predetermined value.
An engine starter for a hybrid electric vehicle, wherein the change-over switch is a switch provided so as to be operable in a driver's cab .
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