JP3685246B2

JP3685246B2 - 電気自動車の補機駆動装置

Info

Publication number: JP3685246B2
Application number: JP2000010455A
Authority: JP
Inventors: 尚志梁▲瀬▼
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2000-01-19
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2020-01-19
Also published as: JP2001204104A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車の補機駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車は、内燃機関を駆動源とする自動車と同様にオルタネータ、パワーステアリングのオイルポンプ、エアコンのコンプレッサ、エアブレーキ・エアササスペンションのエアーコンプレッサ等の補機類を駆動することが必要である。車両に搭載される全ての補機は、エンジン駆動方式、モータ駆動方式、減速機駆動方式の何れかの方式により駆動されるが、補機により駆動方式を変えたり、或いは、複数個の同一機能の補機を搭載して前記２つ或いは３つの方式により駆動するようにしている。
【０００３】
補機の駆動装置として例えば、特開平９−１８２２１０号公報に開示されているものがある。この駆動装置は、走行駆動用モータと補機駆動用モータとを同軸に配設し、補機駆動用モータにより全ての補機を駆動し、走行駆動用モータの回転数が補機駆動用モータの回転数を上回ると、ワンウェイクラッチにより走行駆動用モータの動力を補機駆動用モータへ伝達させ、補機駆動用モータを停止させて負荷を軽減するように構成したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車両の停車中に上記駆動装置を適用しても、補機駆動用モータにより駆動される補機は、全ての補機となる。このため、車両の停車中には不要の補機も駆動することとなり、電力を無駄に消費するばかりでなく、補機駆動用モータが大型化し、車両重量の増大を来す。
【０００５】
モータにより補機を駆動する場合、エンジン作動状態に拘わらず補機を駆動するためには、各補機毎にモータを必要とし補機駆動装置が大型化し、重量も増加する。また、モータ駆動補機以外の補機を車両走行用モータに電力を供給する発電エンジンで駆動する場合、発電エンジンの作動要求が無くても補機駆動要求から発電エンジンを運転しなければならない場合があり、発電エンジン作動要求がない場合における発電エンジン運転は、バッテリ状態により発電量等を抑えた効率の悪い発電となり、また、他のエンジン停止要求のある制御が成立しなくなる等の問題がある。
【０００６】
このため、本発明では、車両停車状態であっても使用したい補機のみを補機駆動用モータで駆動するようにしてモータの小型軽量化を図るようにした電気自動車の補機駆動装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１における発明では、車両は走行用モータに電力が供給されて走行し、車両の走行中は、走行用モータにより走行中に作動が必要となる第１補機群の補機が駆動される。このとき、補機駆動用モータは停止しており、第１の補機群と別体に装備されている第２補機群の補機が不作動状態となっている。車両が停止状態のときは補機駆動用モータが駆動されて当該車両の停車状態であっても作動が必要となる第２の補機群の補機を駆動する。これにより、車両停車状態であっても使用したい補機のみを補機駆動用モータで駆動することで、駆動用モータの小型軽量化が図られる。
【０００８】
また、車速検出手段の検出値が所定値以下のとき車両が停車状態であると判断して、走行用モータの停止に先立って補機駆動用モータを作動させるので、走行中及び停車状態であっても、補機による出力がある一定以上必要な機器に対してこれらの機器への入力低下を防止し、走行・停車に拘わらず機器能力を維持することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な第１の実施例を例示的に詳しく説明する。
図１は、本発明に係る補機駆動装置を適用した電気自動車の概略構成を示すブロック図、図２は、図１の減速機の詳細図である。
【００１０】
図１及び図２に示すように電気自動車１は、走行装置２、第１補機群３、第２補機群４、発電装置５、電池６、及び制御装置７等により構成されている。走行装置２は、例えば、２台の走行用モータ１１、１２を備えており、これらの走行用モータ１１、１２の駆動力は、減速機１３のギヤ１４、デファレンシャルギヤ１５を介して駆動輪としての後輪１６、１６に伝達される。走行用モータ１１、１２は、インバータ５１、リレー＆フューズ５０を介して電池６に接続される。そして、補機駆動装置は、第１補機群３と第２補機群４と、第１補機群３を駆動する減速機１３（走行用モータ１１、１２）と、第２補機群４を駆動する補機駆動用モータ２８とにより構成されている。
【００１１】
第１補機群３は、２４Ｖオルタネータ２１、エアーコンプレッサ２２、エアコンコンプレッサ２３、パワステポンプ２４等からなる。２４Ｖオルタネータ２１は、ヘッドランプ等のランプ類やワイパ装置等の電源としてのバッテリを充電する発電機、エアーコンプレッサ２２は、エアブレーキやエアサスペンション等に供給するエアー圧を発生させるコンプレッサ、エアコンコンプレッサ２３は、エアコンのコンプレッサ、パワステポンプ２４は、パワステアリング用のオイルポンプである。そして、２４Ｖオルタネータ２１、エアーコンプレッサ２２は、減速機１３の駆動ギヤ１７により駆動され、エアコンコンプレッサ２３、パワステポンプ２４は、減速機１３の駆動ギヤ１８により駆動される。即ち、第１補機群３の各補機２１〜２４は、車両の走行中に作動が必要となる補機であり、減速機１３により駆動される。
【００１２】
第２補機群４は、エアーコンプレッサ２６、パワステポンプ２７により構成されており、補機駆動用モータ２８により駆動される。エアーコンプレッサ２６、パワステポンプ２７は、車両の停車状態であっても作動が必要となる補機であり、専用のモータ２８により駆動される。この第２補機群のエアーコンプレッサ２６、パワステポンプ２７は、第１補機群のエアーコンプレッサ２２、パワステポンプ２４と同一機能を有する補機である。停車状態であっても機器として作動が必要なパワーステアリング若しくはエアブレーキ並びにエアサスペンションに、停車状態であっても十分な入力を行う。即ち、補機駆動装置は、車両の走行中に作動が必要となる第１補機群の補機の中で車両の停車中であっても作動が必要となる補機については、当該補機と同一機能を有する補機を別途に第２補機群として備えている。そして、停車中に使用したい補機のみをモータ駆動とすることで、補機駆動用モータ２８の負荷を小さくすることができ、これに伴い小型化、軽量化を図ることができる。尚、車両の停車状態は、減速機１３の回転数を検出する減速機回転センサ１３ａに基づき検出する。
【００１３】
図３は、前記第１補機群３と第２補機群４の２台のエアーコンプレッサ２２と２６との空圧回路例を示し、エアクリーナ３０を通して吸入された大気は、エアーコンプレッサ２２又は２６により圧縮され、チェックバルブ３１、３２、アンロードバルブ３３を介してエアタンクに供給される。図４は、前記第１補機群３と第２補機群４の２台のパワステポンプ２４と２７との油圧回路例を示し、リザーバタンク３５の作動油は、パワステポンプ２４又は２７により加圧され、フローコントロールバルブ３６を介してパワーステアリング３７に供給される。
【００１４】
発電装置５は、発電用エンジン４０と、この発電用エンジン４０により駆動されて電池６を充電する発電機４１とにより構成されている。発電機４０、及び前記補機駆動用モータ２８は、インバータ５２、リレー＆フューズ５０を介して電池６に接続される。制御装置７は、メインコントローラでシフトレバー位置センサ、減速機回転センサ、エアータンク内のエアー圧を検出するエアー圧センサ（何れも図示せず）からの信号によりエンジンコントローラ５３を介して発電用エンジン４０を制御し、インバータ５１を介して走行用モータ１１、１２を制御し、インバータ５２を介して発電機４０から電池６への充電を制御し、及び補機駆動用モータ２８を制御し、電池コントローラ５４を介して電池６の充電を制御する。尚、制御装置７には、前記シフトレバー位置センサ、減速機回転センサ１３ａ、エアー圧センサ等からの信号の他に、ブレーキ制御系の各種センサ及びアクチュエータからの信号や、信号制御系の各種センサ及びアクチュエータ（何れも図示せず）からの種々の信号が入力される。
【００１５】
以下に作用を説明する。
図１において、車両は、電池６から走行用モータ１１、１２に電力が供給されて走行する。制御装置７は、電池コントローラ５４からの信号により電池６の状態を検出し、充電が要求される（発電要求される）とエンジンコントローラ５３により発電エンジン４０を制御して発電機４１を駆動し、電池６を充電する。或いは、走行中にあっては走行用モータ１１、１２に電力を供給しながら電池６を充電する。
【００１６】
車両の走行中は、減速機１３により第１補機群３の２４Ｖオルタネータ２１、エアーコンプレッサ２２、エアコンコンプレッサ２３、パワステポンプ２４等の走行中に作動が必要となる補機が駆動される。このとき、補機駆動用モータ２８は停止しており、第２補機群のエアコンプレッサ２６、パワステポンプ２７が不作動状態となっている。車両が停車状態であるときは制御装置７が前記エアー圧センサ、シフトレバー位置センサ等からの信号により補機駆動用モータ２８を電池６から電力を供給して駆動し、第２補機群４のエアーコンプレッサ２６、パワステポンプ２７を作動させる。これにより、車両停止中でもエアー圧や、パワステ用の油圧が確保される。そして、第１補機群のエアーコンプレッサ２２、パワステポンプ２４と第２補機群のエアーコンプレッサ２６、パワステポンプ２７とを同一機能の補機とすることで、車両走行中と車両停止中とで同じ作動を得ることができる。
【００１７】
車両の全運行時間に占める車両走行時間、車両停止時間、発電エンジン４０の運転時間を比較すると、車両走行時間が最大で、発電エンジン４０の運転時間が最小であり、車両走行時にオルタネータ２１、エアーコンプレッサ２２、エアコンコンプレッサ２３、パワステポンプ２４等の補機を駆動することにより、これらの補機作動時間が最大となる。従って、車両走行時に作動している減速機１３により前記補機を駆動することにより、車両走行時に補機を駆動する、或いは、補機の作動が走行に直接関係あるものを減速機駆動とし、直接は関係の無いもの又は補機駆動要求時間の多いエアーコンコンプレッサ、パワステポンプの補機を別に１台づつ備えて第２補機群とし、この第２補機群のエアーコンプレッサ２６、パワステポンプ２７をモータ２８により駆動する。
【００１８】
これにより、補機駆動用モータ２８の作動頻度を減少させて電池６の電力消費量を抑制し、発電要求のない場合の発電を回避することにより低効率発電を抑制する。更に、補機駆動に係わらない発電エンジン運転とすることで、発電エンジン４０の制御の自由度が拡大される。
次に、図５に示すフローチャートにより第２補機群４の作動を説明する。本制御は、図示しないハイブリッド電気自動車のメインスイッチがオンされている間はスタートからリターンを繰り返す。制御装置７は、シフトレバー位置がパーキング位置にあるか否かを判別し（ステップＳ１）、パーキング位置にないときには減速機１３の回転数が所定値以下であるか否かを判別する（ステップＳ２）。所定値は、略車両が停車状態である車速４〜５ｋｍ／ｈの回転数が好ましい。減速機１３の回転数が所定値以下のときには当該車両が停車状態であると判断して補機駆動用モータ２８を駆動し（ステップＳ４）、エアコンプレッサ２６、パワステポンプ２７を駆動して必要なエアー圧及びパワーステアリング圧を確保する。
【００１９】
これにより、車両が完全に停車となる前にモータ運転を開始するため、エアブレーキ又はエアサスペンションのエア圧又は、パワーステアリング油圧が過度に低下することがない。
ステップＳ１においてシフトレバー位置がパーキング位置にあると判別されたときには、エアータンクの空気圧が所定圧よりも低下しているか否かを判別し（ステップＳ３）、低下しているときには補機駆動用モータ２８を駆動し（ステップＳ４）、エアーコンプレッサ２６、パワーステポンプ２７を駆動して必要なエアー圧、パワステアリング油圧を確保する。これにより、ブレーキ力が確保される。また、ステップＳ２において減速機１３の回転数が０でないと判別されたときには、エアータンクの空気圧が所定圧よりも低下しているか否かを判別し（ステップＳ３）、低下しているときには補機駆動用モータ２８を駆動し（ステップＳ４）、エアーコンプレッサ２６、パワステポンプ２７を駆動して必要なエアー圧及びパワステアリングの油圧を確保する。これにより、車庫入れ操作等におけるステアリング操作力やブレーキ力を確保することができる。ステップＳ３においてエアー圧が低下していないと判別されたときには補機駆動用モータ２８を停止させたままの状態に保持する（ステップＳ５）。このように車両停止時に作動要求がある場合は、補機駆動用モータ２８によりエアーコンプレッサ２６、パワステポンプ２７等の補機を駆動する。
【００２０】
本実施例では、減速機１３を介して伝達される走行用モータ１１、１２の駆動力と補機駆動用モータ２８の駆動力とをオーバーラップさせるために、停車判定を極低車速としたが、本発明は、これに限ることなく、車速ゼロとしても、停車状態に第２補機群を駆動することによる効果は奏される。
一方、車両の発進時においては、シフトレバーポジションＰ以外で（ステップＳ１）、減速機回転数が所定値より大きくなるまで（ステップＳ２）、補機駆動用モータ２８によるモータ運転を行い、走行用モータ１１、１２により第１補機群がある程度駆動されるまで、両モータによりパワーステアリング、エアブレーキ、エアサスペンション、エアコン等の作動が良好に行われる。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図６は、図３におけるエアコンプレッサ２６を第１の補機群と第２の補機群とで兼用させる構成であり、既に第１の実施例で説明した構成については同じ符号を付して説明を省略する。
エアーコンプレッサ２６は、ギヤ５３によって補機駆動用モータ２８及び走行用モータ１１、１２により駆動される減速機１３からの動力が伝達され、車両の走行中はクラッチ５１が接、クラッチ５２が断となり、車両の停車中は、クラッチ５１が断、クラッチ５２が接となる。
【００２２】
クラッチ５１、５２は、図示しないアクチュエータが制御装置７からの信号により制御され、クラッチ５１と５２の切り換えは両方とも接状態を持つことで動力の非伝達状態を回避できる。
本発明の第２の実施例によれば、第１群と第２群の補機を兼用できるため、補機の配置スペースの節減が図られる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、車両が停止しているときには作動が必要な補機を専用の補機駆動用モータで駆動することで、停車状態であっても必要な補機を駆動することができ、且つ補機駆動用モータは、停車状態にあるときに作動するのでモータの出力を小さくすることができ、小型化、重量の軽減、コストの低減等が図られる。
【００２４】
また、走行用モータによる補機駆動と補機駆動用モータによる補機駆動とをオーバーラップさせることで、補機の出力を必要とする機器への入力低下を防止し、走行、停車状態の違いに拘わらず、十分な機器能力を生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る補機駆動装置を適用した電気自動車の第１の実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】図１の減速機により駆動される第１補機群の構成図である。
【図３】本発明の補機駆動装置における第１、第２補機群の２台の補機（エアーコンプレッサ）の空圧回路図である。
【図４】本発明の補機駆動装置における第１、第２補機群の２台の補機（パワステポンプ）の油圧回路図である。
【図５】図１の補機駆動装置の作動を示すフローチャートである。
【図６】本発明の補機駆動装置における第１、第２補機群の駆動機構の第２の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１電気自動車
２走行装置
３第１補機群
４第２補機群
５発電装置
６電池
７制御装置
１１、１２走行用モータ（駆動用モータ）
１３減速機

Claims

駆動輪への動力を発生する走行用モータと、
前記走行用モータの動力により駆動され、車両が走行中に作動が必要となる補機から成る第１の補機群と、
前記車両が停車状態であるときに作動が必要となる補機から成る第２の補機群と、
前記車両が停車状態であるとき前記第２の補機群のみを駆動する補機駆動用モータと、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記車速検出手段の検出値が所定値以下のとき前記車両が停車状態にあることを検出するとともに、前記停車状態が検出されると前記走行用モータの停止に先立って前記補機駆動用モータを作動させる制御手段と、
を有し、
前記第１の補機群と前記第２の補機群とは別体で構成されている
ことを特徴とする電気自動車の補機駆動装置。