JPH0686407A - ハイブリッド電源電気自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 充電ステーションで走行用電源であるコンデ
ンサへの充電を随時行うことにより長距離走行を可能に
した電気自動車において、交通渋滞等があって次の充電
ステーションに着く前にコンデンサの残存電荷量が無く
なっても、走行を続けることができるようにすること。 【構成】 電気二重層コンデンサ１は、走行路上に所定
間隔毎に設けた充電ステーションから随時充電を受けな
がら走行用電動・発電機１３へ給電する。一方、予め充
電しておいた鉛蓄電池２からも電動・発電機１３への給
電ができるようにする。そして、常時は上記電気二重層
コンデンサ１から給電して走行させ、該電気二重層コン
デンサ１の残存電荷量が所定値以下になった時は、上記
鉛蓄電池２から給電して走行を継続させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大容量コンデンサと二
次電池のハイブリッド電源を搭載したハイブリッド電源
電気自動車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気自動車として鉛蓄電池やニッ
ケル・カドミウム電池等の二次電池を搭載し、該二次電
池によって電動機を駆動し、車両を走行させるようにし
たものがある。しかしながら、そのような電気自動車に
おいては、二次電池の充電時間が長く必要なため、通常
は夜間等にまとめて充電し、電池の電気容量の範囲内で
走行するが、電池の電気容量には限界があって、あまり
長距離の走行はできないという欠点がある。

【０００３】また、電源として大容量の電気二重層コン
デンサを搭載し、該電気二重層コンデンサに充電された
電力で車両を走行させるようにした電気自動車がある
（例、実開平３−１０４００２公報）。このタイプの電
気自動車においては、電気二重層コンデンサの充電時間
は非常に短くてすむため、走行路中に所定の間隔毎に充
電ステーションを設けておき、そこで随時充電を受ける
ことにより、長距離の走行を可能にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、常に走
行条件が一定であればよいが、実際の路上では交通渋滞
等があって走行条件が、日により、あるいは時間により
著しく異なり、充電すべきタイミングが一律には定まら
ない。そのため、前記した従来の技術には、通常の走行
条件に基づいて充電ステーションの間隔を定めると、交
通渋滞等の時、充電ステーションに着く前にコンデンサ
の電荷が無くなってしまい、途中で走行不能に陥ってし
まうことがあるという問題点があった。また、それを防
ぐために、最悪の条件を考えて充電ステーションを設け
ると、充電ステーションの設置数が多くなって、コスト
が上昇してしまうという問題点があった。本発明は、そ
のような問題点を解決することを課題とするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のハイブリッド電源電気自動車では、走行用
電源として、走行路中に設けた充電ステーションで随時
充電を受けながら給電を行う大容量コンデンサと、予め
充電した二次電池とを有し、常時は上記コンデンサから
の給電により走行し、該コンデンサの残存電荷量が所定
値以下になった時は、上記二次電池からの給電により走
行することとした。

【０００６】

【作 用】常時は、充電ステーションでコンデンサに
充電しながら走行し、交通渋滞等のため次の充電ステー
ションに着く前にコンデンサの残存電荷量が無くなった
時は、二次電池から給電して走行を続ける。その結果、
長距離の走行が可能になると共に、交通渋滞等で走行条
件が悪くなっても、途中で走行不能に陥ることはなくな
る。そのため、充電ステーションの設置間隔は、通常の
走行条件に基づいて定めればよくなり、充電ステーショ
ンの設置数を減らすことができてコストを低減すること
ができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明のハイブリッド電源電気自
動車の概要を示すブロック図である。図１において、１
は電気二重層コンデンサ、２は鉛蓄電池、３，４は充電
端子、５は電圧検出センサ、６は制御装置、７はコント
ローラ、８はアクセルペダルセンサ、９はブレーキペダ
ルセンサ、１０は前後進切換スイッチ、１１はその他の
センサ、１２は電流検出センサ、１３は電動・発電機、
１４は回転検出センサ、１５は差動装置、１６は駆動輪
である。

【０００８】本実施例では、本発明を都市交通バスに適
用した場合で説明する。駆動輪１６は、電動・発電機１
３によって駆動される。電動・発電機１３の電源とし
て、電気二重層コンデンサ１と鉛蓄電池２とが用いられ
る。電気二重層コンデンサ１と鉛蓄電池２は、予め満充
電されており、常時は電気二重層コンデンサ１から制御
装置６を介して電動・発電機１３に給電する。電気二重
層コンデンサ１は、通常の走行状態で少なくとも１バス
停区間を走行させるだけの容量を有している。１バス停
区間走行して次のバス停に着いたら、そこに設置されて
いる充電ステーションから、充電端子３を介して充電を
受ける。なお、充電ステーションの構造については後で
説明する。

【０００９】交通渋滞等、何らかの事情で次のバス停に
着く前に電気二重層コンデンサ１の電荷が無くなってし
まった時は、鉛蓄電池２から電動・発電機１３に給電し
て次のバス停まで走行させる。なお、各センサ等からの
車両情報は、コントローラ７に与えられ、制御装置６に
より電動・発電機１３を制御するために使われる。

【００１０】図２は、制御装置及びコントローラの概要
を示すブロック図である。符号は、図１のものに対応
し、６１はインバータ、６２は昇降圧コンバータ、７１
はインバータ制御回路、７２はコンバータ制御回路であ
る。制御装置６は、インバータ６１と昇降圧コンバータ
６２とを内蔵しており、コントローラ７は、インバータ
制御回路７１とコンバータ制御回路７２とを内蔵してい
る。

【００１１】常時は、電気二重層コンデンサ１から昇降
圧コンバータ６２によって鉛蓄電池２の電圧より高い電
圧に昇圧された電圧がインバータ６１に与えられ、電動
・発電機１３を駆動する。また、電気二重層コンデンサ
１の電荷が残り少なくなって、昇降圧コンバータ６２で
所定の電圧まで昇圧できなくなった時は、鉛蓄電池２か
ら給電して、電動・発電機１３を駆動する。一方、車両
の減速時には、電動・発電機１３が発電機として作用
し、そこで発電された交流電力は、回生エネルギーとし
てインバータ６１内の整流器（図示せず）により直流に
変換された後、昇降圧コンバータ６２によって降圧され
て電気二重層コンデンサ１に充電されると共に、鉛蓄電
池２にも充電される。なお、インバータ６１と昇降圧コ
ンバータ６２は、コントローラ７におけるインバータ制
御回路７１及びコンバータ制御回路７２によってそれぞ
れ制御される。

【００１２】次に、充電ステーションについて説明す
る。図３は、充電ステーションの一例を示す図である。
図３（イ）は、充電ステーションを上から見た図であ
り、図３（ロ）は、横から見た図である。図３におい
て、３は電気二重層コンデンサ用の充電端子、４は鉛蓄
電池用の充電端子、２０はバス、３０は充電ステーショ
ン、３１，３２は充電用電極、３３は屋根部、３４は案
内部、３５は支柱である。

【００１３】充電ステーション３０の屋根部３３の前方
には、バスの屋根に設けられている充電端子３を、充電
用電極３１，３２に案内するための案内部３４が設けら
れている。このような充電ステーション３０が、各バス
停毎に設けられ、バスがそこに停車した時、バス２０に
設けられた各充電端子３，３が、それぞれ充電ステーシ
ョン３０の正負の充電用電極３１，３２に接触すること
により、電気二重層コンデンサ１への充電が行われる。

【００１４】次に、この実施例の電源部分の動作を説明
する。図４は、電源部分の各部の電圧の変化を示す図で
ある。時点Ｔ₀ で電気二重層コンデンサ１及び鉛蓄電池
２は満充電の状態にある。電気二重層コンデンサ１の電
圧は、走行時間の経過と共に充電された電荷が消費され
ていって徐々に低下していく。この時、単に電気二重層
コンデンサ１と鉛蓄電池２とを並列接続しただけでは、
電気二重層コンデンサ１の電圧と鉛蓄電池２の電圧とが
等しくなった時点Ｔ₁ で、鉛蓄電池２から電力が供給さ
れ出すことになる。しかしながら、本実施例では、昇降
圧コンバータ６２（図２参照）によって、コンデンサ電
圧を鉛蓄電池２の電圧より高い電圧に変換するので、そ
の時点ではまだ鉛蓄電池２から電流が流れず、電気二重
層コンデンサ１のみから給電される。

【００１５】そのまま給電を続けると、電気二重層コン
デンサ１の電荷が減少し、それに応じてコンデンサ電圧
が所定値以下になる。そうなると、昇降圧コンバータ６
２は当初の出力電圧を維持できなくなり、コンバータ出
力電圧が下がり始める（時点Ｔ₂ ）。コンバータ出力電
圧が、鉛蓄電池２の電圧と同じレベルまで低下すると
（時点Ｔ₃ ）、鉛蓄電池２からも給電が始まる。そし
て、コンバータ出力電圧がさらに低下すると、鉛蓄電池
２のみから給電されるようになる。

【００１６】しかし、時点Ｔ₃ になる前に次の充電ステ
ーションに着けば、電気二重層コンデンサ１は再び満充
電されて、時点Ｔ₀ の状態になるので、その後も電気二
重層コンデンサ１のみで走行が続けられる。その場合、
バッテリーの電荷は消費されることなく温存される。

【００１７】次に、本実施例の動作を、フローチャート
を参照しながら説明する。図５は、実施例の動作を説明
するためのフローチャートである。 ステップ１…アクセルペダルが踏み込まれたか否かを判
別する。 ステップ２…アクセルペダルが踏み込まれたら、先ず電
気二重層コンデンサ１から電動・発電機１３への給電を
開始する。 ステップ３…昇降圧コンバータ６２の出力電圧が鉛蓄電
池２の電圧と同レベルまで低下したか否かを判別する。 ステップ４…同レベルまで低下していなければ、アクセ
ルペダルが戻されたか否かを判別し、戻されていれば動
作を終了するが、戻されていなければ、引き続き電気二
重層コンデンサ１から給電する。 ステップ５…ステップ３で同レベルまで低下していた
ら、電気二重層コンデンサ１と鉛蓄電池２の両者から給
電する。 ステップ６…昇降圧コンバータ６２の出力電圧が、鉛蓄
電池２の電圧以下にまで低下したか否かを判別する。 ステップ７…鉛蓄電池２の電圧以下にまで低下していな
ければ、アクセルペダルが戻されたか否かを判別し、戻
されていれば動作を終了するが、戻されていなければ、
引き続き電気二重層コンデンサ１と鉛蓄電池２の両者か
ら給電する。 ステップ８…ステップ６で鉛蓄電池２の電圧以下にまで
低下していたら、鉛蓄電池２から給電する。 ステップ９…アクセルペダルが戻されたか否かを判別
し、戻されていれば動作を終了する。

【００１８】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明のハイブリッド
電源電気自動車によれば、次のような効果を奏する。常
時は、走行路中に適当な間隔をおいて設けられた充電ス
テーションでコンデンサに充電しながら走行するので長
距離走行が可能である。その上、コンデンサの他に二次
電池を搭載し、コンデンサの電荷が無くなった時は、二
次電池から給電して走行を続けられるようにしたので、
交通渋滞等があって次の充電ステーションに着く前にコ
ンデンサの残存電荷量が無くなるようなことがあって
も、走行不能に陥る恐れはない。そのため、充電ステー
ションの設置間隔は、通常の走行条件に基づいて定めれ
ばよくなり、充電ステーションの設置数を減らすことが
できてコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のハイブリッド電源電気自動車の概要
を示すブロック図

【図２】 制御装置及びコントローラの概要を示すブロ
ック図

【図３】 充電ステーションの一例を示す図

【図４】 電源部分の各部の電圧の変化を示す図

【図５】 実施例の動作を説明するためのフローチャー
ト

【図６】 従来のハイブリッド電源電気自動車を示す図

【符号の説明】

１…電気二重層コンデンサ、２…鉛蓄電池、３，４…充
電端子、５…電圧検出センサ、６…制御装置、７…コン
トローラ、８…アクセルペダルセンサ、９…ブレーキペ
ダルセンサ、１０…前後進切換スイッチ、１１…その他
のセンサ、１２…電流検出センサ、１３…電動・発電
機、１４…回転検出センサ、１５…差動装置、１６…駆
動輪、２０…電気自動車、３０…充電ステーション、３
１，３２…充電用電極、３３…屋根部、３４…案内部、
３５…支柱、６１…インバータ、６２…昇降圧コンバー
タ、７１…インバータ制御回路、７２…コンバータ制御
回路

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【手続補正書】

【提出日】平成５年３月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図６

【補正方法】削除

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行用電源として、走行路中に設けた充
   電ステーションで随時充電を受けながら給電を行う大容
   量コンデンサと、予め充電した二次電池とを有し、常時
   は上記コンデンサからの給電により走行し、該コンデン
   サの残存電荷量が所定値以下になった時は、上記二次電
   池からの給電により走行するようにしたことを特徴とす
   るハイブリッド電源電気自動車。