JPH07111709A - ハイブリッド電気自動車の空調制御方法 - Google Patents

ハイブリッド電気自動車の空調制御方法

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JPH07111709A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 空調装置をエンジンに接続する場合等にエン
ジンが停止しあるいはエミッションや燃費が悪化するの
を防止する。 【構成】 空調装置を接続する際に、エンジン回転数Ｎ
ｅを維持しながら発電出力を空調装置の消費電力Ａ−Ｂ
だけ低減してエンジン出力ＰｅをＡに維持する。発電出
力を監視しながら、発電機の界磁電流を調整してＮｅを
徐々に増大させる。この制御によってＰｅがＡ−Ｂだけ
増加した時点で、動作点Ｐにおける一定回転・一定出力
運転に移行する。エンジン負荷の急増に伴うエンジン停
止が防止されると共に、緩やかな出力変化であるためエ
ミッションが良好となり、スロットル全開（ＷＯＴ）時
のエンジン出力線から外れないため燃費も良好である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンによって発電
機を駆動することにより走行用モータの駆動電力を発電
すると共に、エンジンの出力によって空調装置を駆動す
るハイブリッド電気自動車に関し、特に、空調装置の始
動又は停止に当たっての空調制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車としては、走行用モータの他
にエンジンを搭載した構成、すなわちハイブリッド電気
自動車が知られている。例えばシリーズハイブリッド車
では、エンジンによって発電機が駆動され、発電機の発
電出力によりモータが駆動される。モータは、この発電
出力のほか車載の電池の放電出力によっても駆動され、
この電池は外部電力や回生電力のほか発電出力によって
も充電される。従って、この種の車両は、搭載する電池
を小形化したり、その外部電力による充電の頻度を抑制
する等の利点を有しているといえる。
【０００３】このような車両を実際に使用する際には、
車両に空調装置を搭載するのが好ましい。空調装置を搭
載するためには、その駆動のためのパワーを何らかの方
法によって車両上で発生させる必要がある。その方法と
しては、発電機の発電出力あるいはバッテリからの電力
を利用する方法もあるが、コンプレッサ駆動用のモータ
等が必要となるため、コスト的に不利である。従来の車
両用空調装置が流用でき、よりコスト的に有利な方法と
して、エンジンの機械出力を空調用コンプレッサに連結
・供給する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ン出力で空調用コンプレッサを駆動する方法において
は、空調をオンさせる際にエンジンの負荷が急増するこ
ととなるため、エンジン回転数の急速な低下等が生じ、
顕著な場合にはエンジンが停止する。また、エンジン停
止を防止するためには、空調オン時に空調消費相当分だ
けエンジン出力を増大させればよいが、このようなエン
ジン出力急増は、エンジンのエミッションの増加を招
く。これは、公害の防止という電気自動車の本来目的に
背反することとなり、好ましくない。さらに、通常運転
時におけるエミッションや燃費を良好な値にすべく、ス
ロットル全開（ＷＯＴ：Wide Open Throttle）でエンジ
ンを高効率運転する場合には、ＷＯＴのエンジン出力線
から外れることになり、エミッションや燃費の劣化が生
じＷＯＴによる利点を損なうことになる。
【０００５】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、空調装置をエンジ
ンによって駆動する場合に、エンジン及び発電機の制御
を実行することによって、当該空調装置の入切に伴うエ
ンジンの停止、エミッションの増大、燃費の低下等の不
具合を好適に防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の第１の空調制御方法は、（Ａ）空調
装置を始動する際、発電機の界磁電流を変更することに
より、エンジンの回転数を維持しつつ発電機の発電出力
をエンジンから空調装置への出力相当分低減させ、その
上で発電機の発電出力を目標値と比較しながら発電機の
界磁電流を変更してエンジンの回転数を漸次増大させ、
発電機の発電出力が目標値に至った時点でエンジンを定
回転数・定出力での運転に移行させ、（Ｂ）空調装置を
停止する際、発電機の界磁電流を変更することにより、
エンジンの回転数を維持しつつ発電機の発電出力をエン
ジンから空調装置への出力相当分増大させ、その上で発
電機の発電出力を目標値と比較しながら発電機の界磁電
流を変更してエンジンの回転数を漸次低下させ、発電機
の発電出力が目標値に至った時点でエンジンを定回転数
・定出力での運転に移行させることを特徴とする。
【０００７】また、本発明の第２の空調制御方法は、
（Ａ）空調装置を始動する際、発電機の界磁電流を変更
することにより、エンジンの回転数を維持しつつ発電機
の発電出力をエンジンから空調装置への出力相当分低減
させ、その上で発電機の発電出力を目標値と比較しなが
らエンジンの回転数を維持しつつエンジンの出力を漸次
増大させ、発電機の発電出力が目標値に至った時点でエ
ンジンを定回転数・定出力での運転に移行させ、（Ｂ）
空調装置を停止する際、発電機の界磁電流を変更するこ
とにより、エンジンの回転数を維持しつつ発電機の発電
出力をエンジンから空調装置への出力相当分増大させ、
その上で発電機の発電出力を目標値と比較しながらエン
ジンの回転数を維持しつつエンジンの出力を漸次低減さ
せ、発電機の発電出力が目標値に至った時点でエンジン
を定回転数・定出力での運転に移行させることを特徴と
する。
【０００８】
【作用】本発明の第１の空調制御方法においては、空調
装置を始動する際、発電機の界磁電流が変更され、エン
ジンの回転数を維持しながら、発電機の発電出力が低減
される。この低減量はエンジンから空調装置への出力相
当分であるから、エンジンの負荷は、空調装置分の負荷
増大にもかかわらず、増大しない。この状態で、発電機
の発電出力が目標値に至るまで、発電機の界磁電流の漸
次変更制御によるエンジン回転数の漸次増大制御が行わ
れる。この制御によって発電機の発電出力が目標値に至
ると、エンジンが定回転数・定出力での運転に移行す
る。空調装置を停止する際には逆に、発電出力の一旦増
大制御、エンジン回転数の漸次低減制御、定回転数・定
出力運転への移行、といった手順で制御が行われる。
【０００９】従って、空調装置の始動及び停止の際に、
エンジン出力が急変しないため、エンジン回転数の低
下、エンジン停止等が生じることがない。また、空調装
置の始動及び停止の際にエンジン出力を急変させる構成
と異なり、エンジンのエミッションが増大したり、燃費
が低下することがない。
【００１０】また、本発明の第２の空調制御方法におい
ては、空調装置を始動する際、発電機の界磁電流が変更
され、エンジンの回転数を維持しつつ発電機の発電出力
が低減される。この低減量は、やはりエンジンから空調
装置への出力相当分であるから、エンジンの負荷は増大
しない。この状態で、発電機の発電出力が目標値に至る
まで、エンジンの回転数を維持しつつエンジンの出力を
漸次増大させる。この制御によって発電機の発電出力が
目標値に至ると、エンジンが定回転数・定出力での運転
に移行する。空調装置を停止する際には逆に、発電出力
の一旦増大制御、エンジン出力の漸次低減、定回転数・
定出力運転への移行、といった手順で制御が行われる。
【００１１】従って、空調装置の始動及び停止の際に、
エンジン出力が急変しないため、エンジン回転数の低
下、エンジン停止等が生じることがない。また、空調装
置の始動及び停止の際にエンジン出力を急変させる構成
と異なり、エンジンのエミッションが増大することがな
い。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。
【００１３】図１には、本発明を実施するのに適する装
置の構成が示されている。この図に示される装置はシリ
ーズハイブリッド車の駆動系統である。
【００１４】この図に示される車両は、走行用モータ１
０を駆動源としている。すなわち、モータ１０の回転駆
動により駆動輪１２が回転し、車両が走行する。モータ
１０は三相交流モータであり、その駆動電力は、車載の
電池１４からインバータ１６を介して供給される。イン
バータ１６は、電池１４の放電電力を、図示しない装置
による制御の下に、必要な出力トルクに対応した電流に
変換してモータ１０に供給する。
【００１５】インバータ１６には、電池１４の放電電力
のみならず、発電機１８の発電出力も供給される。すな
わち、交流発電機１８の発電出力は整流器２０によって
整流され、インバータ１６に供給される。従って、モー
タ１０は、発電機１８の発電出力によっても駆動され
る。さらに、インバータ１６からみて電池１４と発電機
１８は並列に接続されているから、電池１４は図示しな
い外部充電装置やモータ１０の回生電力のほかに、発電
機１８の発電出力によっても充電される。
【００１６】発電機１８は、エンジン２２の出力によっ
て回転駆動される。すなわち、エンジン２２の出力は、
増速機２４によって適当な回転数まで高められた上で、
発電機１８に供給されているから、界磁巻線２６に適当
な値の界磁電流Ｉｆを供給することにより、発電機１８
から必要な発電出力を得ることができる。
【００１７】エンジン２２には、クラッチ２７を介して
エアコン用コンプレッサ２８が連結されている。従っ
て、クラッチ２７が閉結している状態では、エンジン２
２は、発電機１８の他にエアコン用コンプレッサ２８を
負荷としている。
【００１８】コントローラ３０は、エンジン２２、発電
機１８及びクラッチ２７を制御する手段である。すなわ
ち、エンジン２２のスロットル開度、燃料噴射量等を必
要に応じて制御し、また発電機１８の界磁電流Ｉｆを制
御する。また、コントローラ３０は、エンジン回転数Ｎ
ｅの検出値を入力する他に、電流センサ３２によって整
流器２０の出力電流（発電電流）ＩＧを、電圧センサ３
４によって出力電圧（発電電圧）ＶＧを、それぞれ検出
している。コントローラ３０は、さらに、操縦者等によ
って操作されるエアコンＳＷ３６の状態を入力してお
り、エアコンＳＷ３６がオンされた場合にはクラッチ２
７を閉結させ、オフされた場合には開離させる。
【００１９】第１実施例 図２には、本発明の第１実施例におけるコントローラ３
０の制御動作が示されている。この図に示される制御
は、エアコンＳＷ３６のオン／オフをトリガとして（１
００）実行される制御である。この図に示されるよう
に、エアコンＳＷ３６がオフからオンに転じた場合に
は、発電機１８の発電出力ＰＧがエアコンＳＷ３６操作
前のエンジン出力（目標値）Ａに至るまで（１０４）、
エンジン制御における目標回転数Ｎｒｅｆが所定量増大
され（１０２）、発電出力ＰＧが目標値Ａに至ると通常
制御に移行する。逆に、エアコンＳＷ３６がオンからオ
フに転じた場合には、発電機１８の発電出力ＰＧが目標
値Ａに至るまで（１０８）、目標回転数Ｎｒｅｆが所定
量増大され（１０６）、発電出力ＰＧがＡに至ると通常
制御に移行する。
【００２０】図３には、この実施例におけるコントロー
ラ３０の界磁電流出力部の構成が示されている。この図
に示されるように、ステップ１０２又は１０６において
漸次増減制御される目標回転数Ｎｒｅｆと、エンジン２
２の実際の回転数Ｎｅとの差が、減算器３８により求め
られ、その差に基づきＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）
がＰＷＭ回路４０によって生成される。ＰＷＭ回路４０
から出力される信号は、界磁電流制御用のトランジスタ
４２のベースに印加され、このトランジスタ４２がオン
すると、制御用電源４４から界磁巻線２６に界磁電流Ｉ
ｆが供給される。従って、この実施例では、ステップ１
０２又は１０６において目標回転数Ｎｒ ｅｆを変更する
ことにより、同時に、界磁電流Ｉｆのデューティ（従っ
て実効値）が変更される。なお、図中４６は転流ダイオ
ードである。
【００２１】図４には、この実施例における発電出力制
御原理が示されている。この図に示されるように、エン
ジン２２をＷＯＴで運転する場合、エンジン回転数Ｎｅ
とエンジン出力Ｐｅが１対１で対応している。
【００２２】ここで、ある時点においてエアコンＳＷ３
６がオフされていたとする。この時点では、従って、エ
ンジン２２の負荷は発電機１８のみである。さらに、そ
の時点での発電出力ＰＧがＡであり、従ってエンジン出
力ＰｅがＡであったとする。この時点でのエンジン回転
数Ｎｅを“イ”と表すこととすると、動作点は図中のＯ
点となる。なお、図中の実線はＷＯＴ時のエンジン出力
線である。
【００２３】この状態からクラッチ２７を閉結させる
と、無制御の場合、負荷の急増によってエンジン回転数
Ｎｅが低下しようとする。本実施例の場合、界磁電流Ｉ
ｆの制御によって発電出力ＰＧ、すなわちエンジン２２
の負荷のうち発電機１８の分の負荷がいったん低減され
る。すなわち、界磁電流Ｉｆの制御によってエンジン回
転数Ｎｅが目標制御され、エンジン回転数Ｎｅは一定値
に保たれる（イ）。このときの発電出力ＰＧの減少分は
エンジン２２からエアコン用コンプレッサ２８への出力
に相当しており、減少後の発電出力ＰＧをＢと表すこと
とすると、当該減少分はＡ−Ｂと表される。すなわち、
本実施例においては、界磁電流Ｉｆの制御によってエン
ジン回転数Ｎｅを目標制御しているため、エアコン用コ
ンプレッサ２８接続に伴うエンジン回転数Ｎｅの低下
や、エンジン２２の停止等が生じない。また、エンジン
出力Ｐｅの急増が生じないため、エミッションも悪化し
ない。
【００２４】しかし、この状態では、発電出力ＰＧが目
標値Ａに対して不足している。そこで、この実施例で
は、発電出力ＰＧをモニタしながら界磁電流Ｉｆを調整
し、発電出力ＰＧが目標値Ａに至るまで、目標回転数Ｎ
ｒｅｆをわずかづつ増大させている。なお、発電出力Ｐ
Ｇは、センサ３２及び３４によって検出される発電電流
ＩＧ及び発電電圧ＶＧに基づき、求めることができる。
【００２５】すなわち、目標回転数Ｎｒｅｆが漸次増大
していくと、この増大に応じて実際のエンジン回転数Ｎ
ｅとの差が生じ、この差が打ち消されるよう、図３の回
路によって界磁電流Ｉｆが変更される。これによって、
エンジン２２の負荷のうち発電機１８による負荷が変化
し、エンジン出力Ｐｅが漸次増大していく。この後、Ｐ
Ｇ≧Ａに至ると、エンジン出力Ｐｅは発電出力ＰＧ＝Ａ
にエアコン用コンプレッサ２８の消費Ａ−Ｂを加算した
値Ｃ＝２Ａ−Ｂとなる。この時点で通常制御に移行する
と、エンジン２２は、図中Ｐで示される動作点（出力
Ｃ、回転数“ロ”）での低出力・定回転動作に移行す
る。このような手順で制御を行うと、エンジン出力Ｐｅ
がＷＯＴに係る出力線上を移動することになるため、エ
ミッションに加え、燃費も良好になる。なお、エアコン
用コンプレッサ２８の接続に伴う諸量の変化は、本実施
例では図５のような傾向となる。ただし、後述するよう
に、界磁電流Ｉｆは減少するとは限らない。
【００２６】従って、本実施例によれば、エアコン用コ
ンプレッサ２８の接続に伴うエンジン２２の停止やエミ
ッションの増大、燃費の低下が生じることがない。同様
の効果は、エアコン用コンプレッサ２８をエンジン２２
から切り離す際にも得られる。なお、エアコン用コンプ
レッサ２８の接続に伴いエンジン伴い回転数Ｎｅの変動
がわずかに増大するが、これは問題とならない程度であ
る。これは、界磁電流Ｉｆの制御に対する発電出力ＰＧ
の応答が極めて早いためである。
【００２７】第２実施例 図６には、本発明の第２実施例におけるコントローラ３
０の制御動作が示されている。この実施例においては、
図３に示されるような出力部は用いられていない。この
図に示される制御は、ステップ１０２の後にステップ１
１０を、ステップ１０６の後にステップ１１２を、それ
ぞれ付加した動作である。ステップ１１０及び１１２で
は、目標回転数Ｎｒｅｆに基づき図７に示されるような
マップを参照しながら、界磁電流Ｉｆの値を演算設定し
ている。なお、図７は回転数一定のマップであるから、
回転数Ｎｅ毎に複数枚のマップが必要となる。従って、
この実施例においても、第１実施例と同様の効果を実現
できる。しかし、図７に示されるように、発電出力ＰＧ
一定の曲線及び界磁電流Ｉｆ一定の曲線は互いに異なる
傾向を有しており、目標回転数Ｎｒｅｆの増大が界磁電
流Ｉｆの減少に結び付くとは限らないという複雑な関係
であるから、制御演算はやや複雑になる。
【００２８】第３実施例 図８には、本発明の第３実施例におけるコントローラ３
０の制御動作が示されている。この図に示される制御に
おいては、エアコンＳＷ３６がオフからオンに転じた場
合に、発電機１８の発電出力ＰＧが目標値Ａに至るまで
（１０４）、エンジン出力Ｐｅが漸次増大され（１１
４）、発電出力ＰＧがＡに至ると通常制御に移行する。
逆に、エアコンＳＷ３６がオンからオフに転じた場合に
は、発電機１８の発電出力ＰＧが目標値Ａに至るまで
（１０８）、エンジン出力Ｐｅが漸次増大され（１１
６）、発電出力ＰＧがＡに至ると通常制御に移行する。
なお、この実施例における諸量の変化態様は図９に示さ
れるようなものとなる。
【００２９】この実施例の場合、エアコン用コンプレッ
サ２８をエンジン２２に接続する際に、エンジン回転数
Ｎｅが一定に保たれるよう発電機１８の界磁電流Ｉｆを
制御してエンジン出力ＰｅをいったんＡ−Ｂだけ低減さ
せ、その後エンジン２２のスロットル開度や燃料噴射量
を徐々に増大させてエンジン出力ＰｅをＡ−Ｂだけ増大
させる。これにより、動作点はＯからＱに移る。従っ
て、この実施例においては、第１及び第２実施例に比
べ、ＷＯＴ時の出力線から外れたところでエンジン２２
が運転されるため、やや燃費が不利となる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の空
調制御方法によれば、空調装置を始動する際、空調装置
消費相当分だけ発電機の発電出力を低減させ、発電機の
発電出力が目標値に至るまで発電機の界磁電流の漸次変
更制御によるエンジン回転数の漸次増大制御を行うよう
にしたため、空調装置の始動に伴うエンジン負荷の急増
による回転数の低下や、エンジン停止を確実に防ぐこと
ができる。また、エンジンのエミッションの増大や燃費
の低下も生じない。空調装置を停止する際にも同様の効
果を得ることができる。
【００３１】また、本発明の第２の空調制御方法によれ
ば、空調装置を始動する際、空調装置消費相当分だけ発
電機の発電出力を低減させ、発電機の発電出力が目標値
に至るまでエンジン出力の増大制御を実行するようにし
たため、空調装置の始動に伴うエンジン停止を確実に防
ぐことができる。また、エンジン出力の急増を伴わない
ため、エミッションの増大も生じない。空調装置を停止
する際にも同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するのに適する装置構成を示すブ
ロック図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る制御動作の流れを示
すフローチャートである。
【図３】この実施例におけるコントローラの一部構成を
示すブロック図である。
【図４】エアコン入／切時の発電出力制御原理を示す図
である。
【図５】この実施例におけるエンジン及び発電機の動作
を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例に係る制御動作の流れを示
すフローチャートである。
【図７】この実施例において使用されるマップの一例を
示す図である。
【図８】本発明の第３実施例に係る制御動作の流れを示
すフローチャートである。
【図９】この実施例におけるエンジン及び発電機の動作
を示す図である。
【符号の説明】
１０ モータ １８ 発電機 ２２ エンジン ２８ エアコン用コンプレッサ ３０ コントローラ ３２ 電流センサ ３４ 電圧センサ Ｎｅ エンジン回転数 Ｎｒｅｆ エンジン回転数の目標値 Ｐｅ エンジン出力 Ｉｆ 界磁電流 ＰＧ 発電出力 Ａ 発電出力の目標値 ＶＧ 発電電圧 ＩＧ 発電電流

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両の駆動力を発生させるモータと、界
    磁電流を制御可能で発電によりモータに駆動電力を供給
    する発電機と、発電機を回転駆動すると共に空調装置を
    駆動するエンジンと、を有するハイブリッド電気自動車
    において、 空調装置を始動する際、発電機の界磁電流を変更するこ
    とにより、エンジンの回転数を維持しつつ発電機の発電
    出力をエンジンから空調装置への出力相当分低減させ、
    その上で発電機の発電出力を目標値と比較しながら発電
    機の界磁電流を変更してエンジンの回転数を漸次増大さ
    せ、発電機の発電出力が目標値に至った時点でエンジン
    を定回転数・定出力での運転に移行させ、 空調装置を停止する際、発電機の界磁電流を変更するこ
    とにより、エンジンの回転数を維持しつつ発電機の発電
    出力をエンジンから空調装置への出力相当分増大させ、
    その上で発電機の発電出力を目標値と比較しながら発電
    機の界磁電流を変更してエンジンの回転数を漸次低下さ
    せ、発電機の発電出力が目標値に至った時点でエンジン
    を定回転数・定出力での運転に移行させることを特徴と
    する空調制御方法。
  2. 【請求項２】 車両の駆動力を発生させるモータと、界
    磁電流を制御可能で発電によりモータに駆動電力を供給
    する発電機と、発電機を回転駆動すると共に空調装置を
    駆動するエンジンと、を有するハイブリッド電気自動車
    において、 空調装置を始動する際、発電機の界磁電流を変更するこ
    とにより、エンジンの回転数を維持しつつ発電機の発電
    出力をエンジンから空調装置への出力相当分低減させ、
    その上で発電機の発電出力を目標値と比較しながらエン
    ジンの回転数を維持しつつエンジンの出力を漸次増大さ
    せ、発電機の発電出力が目標値に至った時点でエンジン
    を定回転数・定出力での運転に移行させ、 空調装置を停止する際、発電機の界磁電流を変更するこ
    とにより、エンジンの回転数を維持しつつ発電機の発電
    出力をエンジンから空調装置への出力相当分増大させ、
    その上で発電機の発電出力を目標値と比較しながらエン
    ジンの回転数を維持しつつエンジンの出力を漸次低減さ
    せ、発電機の発電出力が目標値に至った時点でエンジン
    を定回転数・定出力での運転に移行させることを特徴と
    する空調制御方法。
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