JPH04271209A - 車両用電源調整回路 - Google Patents

車両用電源調整回路

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JPH04271209A
JPH04271209A JP3030094A JP3009491A JPH04271209A JP H04271209 A JPH04271209 A JP H04271209A JP 3030094 A JP3030094 A JP 3030094A JP 3009491 A JP3009491 A JP 3009491A JP H04271209 A JPH04271209 A JP H04271209A
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JP
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capacitor
storage battery
power
power supply
vehicle
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JP3030094A
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Atsumi Obata
篤臣 小幡
Takayuki Suzuki
孝幸 鈴木
Tetsuo Koike
哲夫 小池
Ryoichiro Miyashita
宮下　良一郎
Satoshi Segawa
瀬川　敏
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Hino Motors Ltd
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Hino Motors Ltd
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  • Auxiliary Drives, Propulsion Controls, And Safety Devices (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の主軸に連結
された回転機と蓄電池との間をインバータ回路を介して
接続して電力の授受を行う内燃機関−電気ハイブリッド
システムに関する。
【０００２】
【従来技術】従来、本出願人により提案された内燃機関
−電気ハイブリッドシステムが知られている。この装置
を図４について簡単に説明する。図４において、三相交
流誘導回転機１は、車両の大型デイーゼルエンジンのフ
ライホイールハウジング内に内蔵されてその主軸に連結
されている。この誘導回転機１の固定子の三相巻線はイ
ンバータ回路２の負荷として接続され、そしてインバー
タ回路２の直流電源側端子には電力消費回路３、整流用
コンデンサ４、蓄電池５及びＤＣ／ＤＣコンバータ６が
それぞれ並列に接続されている。図１の回路において、
車両の始動時または加速時には蓄電池５からインバータ
回路２を介して誘導回転機１に電力を供給し該誘導回転
機１を誘導電動機として回転してデイーゼルエンジンの
トルクアシスト用モータとして使用する。また、車両の
制動時（リターダ時）には三相誘導回転機１は誘導発電
機として動作し、その発電電力はインバータ回路２を介
して蓄電池５に回生している。なお、蓄電池５に充電さ
れた直流電力は交流電力に変換されて前記三相誘導回転
機１の電動機駆動に使用されるほか、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ６を介して降圧されて一般の自動車が使用する２４
Ｖの電源としても利用される。
【０００３】
【この発明が解決しようとする課題】前記図４の回路に
おいて、車両を減速または停止させる場合には三相誘導
回転機１は制動されて電気ブレーキとして機能し、この
結果発電された電力はインバータ回路２を経て蓄電池５
に回生されている。この回生される電力が過剰になった
場合には電力消費回路３に備えられたスイッチング素子
３ａを閉成して過剰電力を電力消費回路３に導き、該電
力消費回路に備えられた抵抗３ｂに供給して熱として消
費させている。しかし、回生されるべき過剰電力を熱と
して無駄に消費することは燃料の有効利用が図れず、車
両の燃費経済上から好ましくない。
【０００４】本発明の主要な目的は、車両のリターダ時
に生じる過剰電力を蓄積できる車両用電源調整回路を提
供することである。
【０００５】また、本発明の他の目的は、車両の発進を
速やかに行うことができさらに回生された蓄積電力に調
整機能を与えて融通性をもたせた車両用電源調整回路を
提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の車両用電源調整
回路は、車両の車軸を駆動する内燃機関の主軸に連結さ
れた回転機と、蓄電池と、前記蓄電池と並列に接続され
た電源用のコンデンサと、前記回転機と前記蓄電池及び
／または前記コンデンサとの間で電力の変換を行うイン
バータ回路と、前記蓄電池に直列に接続された第１の双
方向スイッチング手段と、前記コンデンサに直列に接続
された第２の双方向スイッチング手段と、前記第１の双
方向スイッチング手段と前記第２の双方向スイッチング
手段の開閉を制御して前記蓄電池およびコンデンサの充
放電を制御する制御手段とを備えて構成されている。
【０００７】
【作用】本発明は蓄電池と並列に電源用のコンデンサを
備えたから余剰の回生電力をコンデンサにも蓄積でき、
また第１および第２の双方向スイッチング手段の開閉を
制御することにより、蓄電池とコンデンサの間で電力の
授受を自由に行うことができて車両用電源としての目的
に応じた融通性をもたせることができる。
【０００８】
【実施例】図１はこの発明の一実施例を示し、同図中、
図４と同一符号は同一の構成要素を示すものとしてその
説明は省略する。図１において、インバータ回路２の直
流電源側端子には、整流用コンデンサ４、第２の直流電
源回路１２および第１の直流電源回路１１がそれぞれ並
列に接続されている。第１の直流電源回路１１は第１の
双方向性のスイッチング回路１３と蓄電池５とが直列に
接続されて構成されている。また、第２の直流電源回路
１２は第２の双方向性のスイッチング回路１４と電源用
の大容量のコンデンサ１５が直列に接続されて構成され
ている。スイッチング回路１３は２つのサイリスタ１３
ａと１３ｂが逆並列に接続され、サイリスタ１３ａをオ
ンすると蓄電池５側へ充電電流が、サイリスタ１３ｂを
オンすると蓄電池５から放電電流が流れるようになって
いる。同様に、スイッチング回路１４は２つのサイリス
タ１４ａと１４ｂが逆並列に接続され、サイリスタ１４
ａをオンするとコンデンサ１５へ充電電流が、サイリス
タ１４ｂをオンするとコンデンサ１５から放電電流が流
れるようになっている。サイリスタ１３ａ、１３ｂ、１
４ａ、１４ｂの各ゲートは電源制御回路１６によってそ
のオン、オフが制御される。さらに、電源制御回路１６
には蓄電池５の現在の電圧を表す電圧信号ＶＢと、コン
デンサ１５の現在の電圧を表す電圧信号ＶＣが常時供給
され、該電圧信号により蓄電池５及びコンデンサ１５の
充電電圧レベルが判断されるように構成されている。前
記蓄電池５の電圧は前記ＤＣ／ＤＣコンバータ６に供給
されている。なお、前記スイッチング回路１３および１
４を構成するスイッチング素子はサイリスタに限定され
ず、トランジスタ等の同等のスイッチング機能を有する
素子を使用しても良い。
【０００９】次に上述のように構成された本発明の車両
用電源調整回路の動作について説明する。車両のリター
ダ時、即ち三相交流誘導回転機１が発電機として動作し
、回生電力がインバータ回路２を介して直流電源側に充
電される場合には、電源制御回路１６はサイリスタ１３
ａおよび１４ａをオンして回生電力を蓄電池５およびコ
ンデンサ１５へ充電する。この場合、電源制御回路１６
はサイリスタ１３ａのみをオンして蓄電池５のみに電力
を充電しても良く、またサイリスタ１４ｂのみをオンし
てコンデンサ１５のみを充電しても良く、現在の蓄電池
５およびコンデンサ１５の充電状態を示す電圧信号ＶＢ
およびＶＣの監視により任意に定めることができる。な
お、回生電力が大量に発生した場合にも、従来の蓄電池
５のみでは余剰の電力を蓄積できなかったが、本構成で
は大容量のコンデンサ１５を備えているので全体の電力
蓄積容量は大幅に増大し、発生した回生電力をすべて蓄
電池５とコンデンサ１５で蓄積することができる。
【００１０】図２は蓄電池５およびコンデンサ１５の充
放電特性の一例を示し、同図において符号Ａは蓄電池５
の充電特性を、符号Ｂは蓄電池５の放電特性を、符号Ｃ
はコンデンサ１５の充放電特性をそれぞれ示している。 電源制御回路１６は監視した電圧信号ＶＢおよびＶＣを
得て、図２の充放電特性に従った充電量を蓄積する制御
を継続して行う。一般には、コンデンサ１５を優先して
充電し、所定の電圧ＶＣに達するとコンデンサ１５の充
電を停止して蓄電池５への充電に切り替えるようにする
。
【００１１】前記回生動作が終了し、直流電源側からイ
ンバータ回路２を介して交流電力を供給し、三相誘導回
転機１を電動機として回転する場合にはコンデンサ１５
に蓄積された電力を優先して使用する。即ち、電源制御
回路１６はサイリスタ１４ｂをオンしてコンデンサ１５
に蓄積された電力をインバータ回路２に供給する。この
理由は、コンデンサ１５は蓄電池５に比較して放電性能
が優れているため、車両の発進時には誘導回転機１への
電力の供給が速やかにおこなわれトルクアシストを迅速
におこなうことができるからである。
【００１２】また、蓄電池５が十分に充電されてないこ
とを電源制御回路１６が検知した場合にはサイリスタ１
３ａおよび１４ｂをオンしてコンデンサ１５に蓄積され
た電力を蓄電池５へと充電する、電力の転送動作を行う
。この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ６を介して常時、車
両に必要な２４Ｖ電圧を供給できる。
【００１３】また、冬期等には特に蓄電池５の放電性能
は悪化しており、この場合は交流誘導回転機１からイン
バータ回路２を介した回生電力は通常の場合よりも高い
電圧までサイリスタ１４ａを介してコンデンサ１５に充
電される。しかして、車両の発進時にはサイリスタ１４
ｂをオンして放電特性の優れかつ高い電圧で充電された
コンデンサ１５から放電電圧がインバータ回路２へ供給
され、誘導回転機１の駆動、即ち車両発進時の所要トル
クアシストに充分な電力を供給するができる。
【００１４】図３はコンデンサおよび蓄電池の別の充放
電特性例を示し、この例では蓄電池５とコンデンサ１５
は常に同じ端子電圧で充電されるように制御される。こ
の例においても冬期のエンジン始動の場合にはあらかじ
めコンデンサ１５に所定電力を充電した後、該コンデン
サ１５側からインバータ回路２へ電力を供給することに
より短時間に電力を供給し、始動を容易にすることがで
きる。また、加速時のトルクアシストにおいてもコンデ
ンサ１５の優れた放電特性を活用してトルクアシストを
可能にできる。図２と図３に使用されるコンデンサの相
違は、図２のコンデンサは容量を小さくすることができ
るものの、耐圧を高くする必要がありかつ制御が複雑に
なる。これに対し、図３のコンデンサは容量を大きくす
る必要はあるものの耐圧は低くできかつ制御も容易とな
る。
【００１５】なお、本発明は上述の使用態様に限定され
るものでなく、目的に応じて種々の動作態様が可能であ
り、要は第１の直流電源回路１１と第２の直流電源回路
１２相互間、第１の直流電源回路とインバータ回路２の
相互間、第２の直流電源回路１２とインバータ回路２の
相互間において電力の授受を自由に行うことができる。
【００１６】
【効果】この発明は内燃機関−電機ハイブリッドシステ
ムにおいて車両のリターダ時に誘導回転機に発生する余
剰の回生電力を無駄に消費させることなくコンデンサに
蓄積できるので電力の有効利用が図られ、車両の燃費経
済を向上することができる。
【００１７】さらにこの発明は、蓄電池、電源用のコン
デンサ、インバータ回路との３者の間で自由に電力の交
換ができ、例えば車両の発進時のトルクアシストを強化
できる等従来の電源を蓄電池のみに頼っていた場合に低
温時の充放電特性の低下に伴う制約を解消し、その使用
目的に適した直流電力の充放電制御が可能になり、直流
電源側の制御に多大な融通性を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図２】蓄電池およびコンデンサの充放電特性の一例を
示す図である。
【図３】蓄電池およびコンデンサの充放電特性の他の例
を示す図である。
【図４】従来の車両用電源回路の一例を示す図である。
【符号の説明】
１　　三相誘導回転機 ２　　インバータ回路 ５　　蓄電池 １１　　第１の直流電源回路 １２　　第２の直流電源回路 １３　　第１の双方向性のスイッチング回路１４　　第
２の双方向性のスイッチング回路１５　　電源用のコン
デンサ １６　　電源制御回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　車両の車軸を駆動する内燃機関の主軸
    に連結された回転機と、蓄電池と、前記蓄電池と並列に
    接続された電源用のコンデンサと、前記回転機と前記蓄
    電池及び／または前記コンデンサとの間で電力の変換を
    行うインバータ回路と、前記蓄電池に直列に接続された
    第１の双方向スイッチング手段と、前記コンデンサに直
    列に接続された第２の双方向スイッチング手段と、前記
    第１の双方向スイッチング手段と前記第２の双方向スイ
    ッチング手段の開閉を制御して前記蓄電池およびコンデ
    ンサの充放電を制御する制御手段と、を備えてなる車両
    用電源調整回路。
JP3030094A 1991-02-25 1991-02-25 車両用電源調整回路 Pending JPH04271209A (ja)

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