JPH08151941A - ハイブリッド電気自動車 - Google Patents

ハイブリッド電気自動車

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JPH08151941A
JPH08151941A JP29437694A JP29437694A JPH08151941A JP H08151941 A JPH08151941 A JP H08151941A JP 29437694 A JP29437694 A JP 29437694A JP 29437694 A JP29437694 A JP 29437694A JP H08151941 A JPH08151941 A JP H08151941A
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信也 古川
Masao Kato
正朗 加藤
Nobuyuki Kawamura
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    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、発電用エンジンをそなえて発電走
行のできるハイブリッド電気自動車に関し、車両の低速
走行時や停止時に発電用エンジンによる騒音や排気ガス
を十分に低減でき、しかも、長時間アンドリングによる
バッテリ上がりを防止できるようにすることを目的とす
る。 【構成】 バッテリ1と、該バッテリ1への充電を行な
う発電機6と、該発電機6を駆動するエンジン7と、上
記バッテリ1により駆動される走行用モータ2と、車速
を検出する車速検出手段10と、該車速検出手段10で
検出された車速が所定車速以下であることが検知される
と上記エンジン7の回転速度を低下させるとともに上記
発電機6の発電率を低下させるように構成された制御手
段9とをそなえるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電動モータによって車
輪を駆動し走行する電気自動車に関し、特に、自ら電気
エネルギを発生させながら走行することができるように
発電機とこの発電機を駆動するエンジンとをそなえた、
ハイブリッド電気自動車に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地球環境を保護しようとする動き
が強まっているが、特に、化石燃料を大量消費すること
による大気の汚染は深刻な問題となっており、大気汚染
の防止は、地球環境を保護する上で極めて重要な課題で
ある。自動車においても、現在はガソリンや軽油等の化
石燃料によるエンジンが主流となっており、これらのエ
ンジンの排出ガスの浄化が推進されている。この一方
で、直接には排出ガスを出さないので、いわゆる電気自
動車が注目されつつある。
【0003】このような電気自動車は、現時点では、実
用上種々の課題が残されており、一部の分野で実用化さ
れているものの一般に普及するまでには至っていない。
そこで、電気自動車をより実用的なものにすべく、現
在、電気自動車に関して、様々な技術が提案されてい
る。ところで、電気自動車では、ガソリン自動車におけ
るガソリン補給に相当するように、エネルギ源であるバ
ッテリの残存容量が減ったら充電を行なわなくてはなら
ないが、このバッテリの充電はガソリン補給のように手
軽には行なえないのが現状である。このため、バッテリ
の容量不足により車両が路上で停止してしまったときに
は、これに対する処置が容易ではない。
【0004】そこで、電気自動車自体に発電機を搭載し
た、いわゆるシリーズ式ハイブリッド電気自動車(以
下、ハイブリッド電気自動車と省略する)についても種
々の技術が提案されている。なお、このようなハイブリ
ッド電気自動車に搭載される発電機は、内燃機関(以
下、エンジンという)により駆動される。
【0005】ところで、上述のハイブリッド電気自動車
では、例えば車両の低速走行時や停止時には、発電機を
駆動するエンジンの騒音や排出ガスが問題になる。つま
り、走行中は走行音によって発電用エンジンの騒音が相
対的に低く許容しやすいが、例えば車両の低速走行時や
停止時には、発電機を駆動するエンジンの騒音が相対的
に高くなり問題になりやすい。また、低速走行時や停止
時には走行地域や停止地域に排出ガスが溜まりやすく問
題になる。
【0006】そこで、このような騒音や排気ガス対策の
ためには、車両の停止時にはエンジンの回転速度を低速
にするいという技術が提案されている。例えば、実公昭
55−52031号公報のハイブリッド式電気車両にお
ける発電エンジンの回転制御装置は、発電エンジンへの
供給燃料を走行時には通常供給して発電エンジンが高速
回転するように制御し、停車時には供給削減して発電エ
ンジンが低速回転するように制御する技術である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように、車両の低速走行時や停止時に、単にエンジン回
転速度を低下させようとするだけでは、騒音低減や排気
ガス低減の効果は不十分である。これは、従来のハイブ
リッド電気自動車では、エンジンが稼働しているときに
はバッテリを充電を行なうために発電機は必ず発電状態
とされるため、エンジンに加わる負担が大きくなり、発
電負荷に耐えながらエンジンの最低回転速度、即ちアイ
ドリング回転速度を維持するには、アイドリング状態と
はいってもスロットルをある程度開放しなければなら
ず、このため、単にエンジン回転速度を低下させただけ
では、騒音低減や排気ガス低減の効果は不十分となるの
である。
【0008】なお、図5は従来より行なわれているハイ
ブリッド電気自動車における発電機の発電特性を示すグ
ラフであり、エンジン回転速度に応じた発電機回転速度
に対応して図示するような発電出力が得られるように発
電機が作動する。発電出力は発電エンジンの負荷に相当
するので、例えば図5中に示す回転速度N0 のような低
速回転時にも、大きな発電負荷が加わることがわかる。
【0009】また、エンジン回転速度を抑えたアンドリ
ングを長時間行なうと、バッテリ上がりを生じるおそれ
もある。本発明は、このような課題に鑑み創案されたも
ので、車両の低速走行時や停止時にエンジンによる騒音
や排気ガスを十分に低減でき、しかも、長時間アンドリ
ングによるバッテリ上がりを防止しうるようにした、ハ
イブリッド電気自動車を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の本発明のハイブリッド電気自動車は、バッテリと、該
バッテリへの充電を行なう発電機と、該発電機を駆動す
るエンジンと、上記バッテリにより駆動される走行用モ
ータと、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出手
段で検出された車速が所定車速以下であることが検知さ
れると上記エンジンの回転速度を低下させるとともに上
記発電機の発電率を低下させるように構成された制御手
段とをそなえていることを特徴としている。
【0011】また、請求項2記載の本発明のハイブリッ
ド電気自動車は、請求項1記載の構成において、上記バ
ッテリの充電率を検出する充電率検出手段を有し、上記
制御手段が、該充電率検出手段で検出された充電率が所
定の充電率よりも大きく且つ上記車速検出手段で検出さ
れた車速が所定車速以下であることが検知されると上記
エンジンの回転速度を低下させるとともに上記発電機の
発電率を低下させ、該充電率が所定の充電率以下で且つ
該車速が所定車速以下であることが検知されると該エン
ジンの回転速度のみを低下させるように構成されている
ことを特徴としている。
【0012】また、請求項3記載の本発明のハイブリッ
ド電気自動車は、請求項1記載の構成において、上記バ
ッテリの充電率を検出する充電率検出手段を有し、上記
制御手段が、該充電率検出手段で検出された充電率が所
定の充電率よりも大きく且つ上記車速検出手段で検出さ
れた車速が所定車速以下であることが検知される時の
み、上記エンジンの回転速度を低下させるとともに上記
発電機の発電率を低下させるように構成されていること
を特徴としている。
【0013】
【作用】上述の請求項1記載の本発明のハイブリッド電
気自動車では、制御手段が、車速検出手段で検出された
車速が所定車速以下であることが検知されるとエンジン
の回転速度を低下させるとともに発電機の発電率を低下
させるように制御を行なう。発電機の発電率を低下させ
ると発電によりエンジンに加わる負荷が減少するので、
これとともにエンジンの回転速度を低下させることで、
エンジン騒音を低下させることができエンジンからの排
出ガスも減少させることができる。
【0014】上述の請求項2記載の本発明のハイブリッ
ド電気自動車では、上記制御手段が、該充電率検出手段
で検出された充電率が所定の充電率よりも大きく且つ上
記車速検出手段で検出された車速が所定車速以下である
ことが検知されると上記エンジンの回転速度を低下させ
るとともに上記発電機の発電率を低下させ、該充電率が
所定の充電率以下で且つ該車速が所定車速以下であるこ
とが検知されると該エンジンの回転速度のみを低下させ
るように制御を行なう。
【0015】充電率が大きければ、発電機の発電率を低
下させても支承がないため、上述のように、充電率が大
きい低車速時には、発電機の発電率を低下させてエンジ
ンの回転速度を低下させることで、エンジン騒音を十分
に低下させることができ、エンジンからの排出ガスも十
分に減少させることができる。充電率が小さければ、発
電機の発電率を低下させると支承があるが、充電率の小
さい低車速時に、該エンジンの回転速度のみを低下させ
るように制御を行なうことで、一定の発電量を得てバッ
テリ上がりを回避しながら、エンジン騒音がある程度ま
で低下し、エンジンからの排出ガスもある程度まで減少
させることができる。
【0016】上述の請求項3記載の本発明のハイブリッ
ド電気自動車では、上記制御手段が、該充電率検出手段
で検出された充電率が所定の充電率よりも大きく且つ上
記車速検出手段で検出された車速が所定車速以下である
ことが検知される時のみ、上記エンジンの回転速度を低
下させるとともに上記発電機の発電率を低下させるよう
に制御を行なう。
【0017】充電率が大きく発電機の発電率を低下させ
ても支承がない場合のみ、発電機の発電率を低下させて
エンジンの回転速度を低下させながら、エンジン騒音を
十分に低下させ、エンジンからの排出ガスを十分に減少
させることができる。逆に、充電率が小さければ、発電
機の発電率の低下もエンジンの回転速度の低下も行なわ
ないので、発電能力が確保され、バッテリ上がりを回避
できる。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。まず、第1実施例について説明すると、図
1〜図3は本発明の第1実施例としてのハイブリッド電
気自動車を示すもので、図1はその模式的な構成図、図
2はその発電機の発電特性を示すグラフ、図3はその発
電制御内容を示すフローチャートである。
【0019】図1において、1はバッテリであり、この
バッテリ1は車両に装備されない外部充電器により繰り
返し充電することができる。2はバッテリ1から電力を
供給されるモータであり、このモータ2により自動車の
駆動輪3,3が駆動される。モータ2の出力は、モータ
コントローラ4により制御されるが、モータコントロー
ラ4では、ドライバが出力要求操作を行なう図示しない
アクセルペダル(手動操作手段)5の踏込み状態(操作
状態)やモータ2の現作動状態等に基づいて、モータ2
の出力を制御する。
【0020】そして、この自動車には、発電機6が設置
されており、この発電機6はバッテリ1を充電しうるよ
うにバッテリ1に接続されている。また、この発電機6
は、内燃機関(以下、エンジンという)7により、駆動
されるようになっている。そして、発電機6は励磁状態
をオン・オフするスイッチ等(図示省略)により、駆動
/非駆動の切換を制御されるようになっている。
【0021】また、エンジン7はスロットル開度調整等
(図示省略)により出力を制御されるようになってい
る。このようなエンジン7及び発電機6の制御は、制御
手段としての発電制御コントローラ9により行なわれる
ようになっている。また、10は車速又は車速対応量を
検出する車速検出手段としての電流センサであり、11
はバッテリの残存容量(=充電率)を検出する充電率検
出手段としてのバッテリ残存容量計である。
【0022】電流センサ10は、モータコントローラ4
を通じて制御されるモータ2への入力電流(したがっ
て、モータコントローラ4への入力電流でもある)を検
出するものであり、モータ2への入力電流は、一般に
は、アクセルペダル(図示略)の踏込量が増加すると車
速Vの増大とともに増大し、逆に踏込量が減少すると車
速Vの減少とともに減少する傾向になり、踏込量がほぼ
一定であれば車速Vが一定となるように入力電流も適当
な値にほぼ一定になる。
【0023】このように、このモータ2への入力電流は
車速Vに対応するのである。このように、モータ2への
入力電流は、車速に対して完全に比例関係にあるわけで
はないが、一般的な傾向として、モータ2への入力電流
の小さい領域は車速の低い領域(低車速領域)に相当
し、モータ2への入力電流の大きい領域は車速の高い領
域(高車速領域)に相当する。もちろん、モータ2への
入力電流が中ぐらいの領域は車速が中程度の領域(中車
速領域)に相当するといえる。そこで、モータ2への入
力電流を車速(又は車速対応量)Vとして扱っている。
【0024】発電制御コントローラ9を中心として行な
われる発電制御について説明すると、この発電制御で
は、車速Vとバッテリの残存容量(充電率)Cとに基づ
いて行なわれ、低速走行時または停車時には、バッテリ
の残存容量(充電率)Cが十分にあれば、エンジン7を
アイドル回転速度N0 に制御し且つ発電機6を発電率の
小さな状態即ち発電励磁電流Iが基準値I0 以下になる
ように制御を行なうようになっている。一方、低速走行
時または停車時でないとき(一般的な走行時)や、低速
走行時または停車時であってもバッテリの残存容量(充
電率)Cが少ないと、通常の発電(定格発電)を行なう
ように制御する。
【0025】例えば、車速検出手段(電流センサ)10
により検出された車速(又は車速対応量)Vが基準値V
0 未満であるか否かを判定する。車速Vが基準値V0
満である場合には、バッテリ残存容量計(充電率検出手
段)で検出されたバッテリの残存容量(充電率)Cが基
準値C0 よりも大であるか否かを判定する。ここで、残
存容量(充電率)Cが基準値C0 よりも大であれば、エ
ンジン7をアイドル回転速度N0 に制御し、且つ、発電
機6の発電励磁電流Iを基準値I0 以下になるように制
御を行なうのである。
【0026】このような制御による発電特性は、図2に
示すようになる。図示するように、残存容量(充電率)
Cが十分(基準値C0 よりも大)であれば、車速Vが基
準値V0 以上であると曲線aで示すように通常の発電
(定格発電)を行ない、車速Vが基準値V0 未満である
と曲線bで示すように発電率を低くするか0にしてエン
ジン7への負荷を低下し軽減できるように制限した発電
を行なう。
【0027】なお、定格発電では、発電機6における発
電効率が高く且つエンジン7の排出ガス浄化にも有利な
ようなエンジン回転速度(これを定格回転速度という)
Tでエンジン7を作動させ、また、発電機6の励磁電
流も発電効率の高いレベル(これを定格発電機励磁電流
という)IT に制御するようになっている。本発明の第
1実施例としてのハイブリッド電気自動車は上述のよう
構成されるので、その発電制御については、例えば図3
に示すように行なわれる。
【0028】つまり、まず、車速検出手段(電流セン
サ)10により検出された車速(又は車速対応量)Vが
基準値V0 未満であるか否かを判定する(ステップS1
0)。車速Vが基準値V0 未満である場合には、バッテ
リ残存容量計(充電率検出手段)で検出されたバッテリ
の残存容量(充電率)Cが基準値C0 よりも大であるか
否かを判定する(ステップS20)。残存容量(充電
率)Cが基準値C0 よりも大であれば、ステップS30
で、エンジン7の回転速度Nがアイドル回転速度N 0
なるように制御し、ステップS40で、電機6の発電励
磁電流Iを基準値I 0 以下になるように制御を行なう。
【0029】一方、車速Vが基準値V0 以上である場合
や、バッテリの残存容量(充電率)Cが基準値C0 以下
の場合には、ステップS50に進んで、通常の発電(定
格発電)、つまり、エンジン7の回転速度Nを定格回転
速度NT とし、発電機6の励磁電流Iを定格発電機励磁
電流IT とするように制御を行なう。このように、発電
を制御することにより、充電率Cが大きく発電機6の発
電率を低下させても支承がない場合には、発電機6の発
電率が低下され且つエンジンの回転速度が低下されるこ
とになる。この結果、自動車の低速走行時や停車時に、
エンジン7の負荷を軽減させてアイドル運転を行なうこ
とができ、エンジン7による騒音やエンジンからの排出
ガスを十分に減少させることができる。
【0030】これにより、走行地域における騒音を防止
でき、また、空気汚染等の環境悪化を防止できる。ま
た、充電率が小さいと、このような発電機6の発電率の
低下もエンジン7の回転速度の低下も行なわないので、
発電能力が十分に確保され、バッテリ上がりを回避で
き、車両の走行能力を確保することができる。
【0031】次に、本発明の第2実施例のハイブリッド
電気自動車について説明すると、この実施例では、バッ
テリの残存容量(充電率)Cが基準値C0 以下で且つ車
速Vが基準値V0 未満のある場合に、エンジン7の回転
速度Nはアイドリング回転速度N0 とするが、発電機6
の励磁電流Iは、図2中に破線cで示すように、定格発
電機励磁電流IT とするよう制御を行なうようになって
いる。
【0032】このような構成により、例えば図4に示す
ように、その発電制御が行なわれる。つまり、まず、車
速Vが基準値V0 未満であるか否かを判定して(ステッ
プS10)、車速Vが基準値V0 未満なら、バッテリの
残存容量(充電率)Cが基準値C0 よりも大であるか否
かを判定する(ステップS20)。ここで、残存容量
(充電率)Cが基準値C0 よりも大であれば、ステップ
S30でエンジン7の回転速度Nがアイドル回転速度N
0 になるように制御し、ステップS40、電機6の発電
励磁電流Iを基準値I0 以下になるように制御を行な
う。
【0033】一方、車速Vが基準値V0 以上である場合
には、ステップS50に進んで通常の発電(定格発電)
を行なう。そして、車速Vが基準値V0 未満であるがバ
ッテリの残存容量(充電率)Cが基準値C0 以下の時に
は、ステップS60に進んで、エンジン7はアイドリン
グ回転速度N0 とするが、発電機6の励磁電流Iは定格
発電機励磁電流IT とするよう制御を行なうのである。
【0034】このような制御により、充電率Cが大きく
発電機6の発電率を低下させても支承がない場合には、
第1実施例と同様に、自動車の低速走行時や停車時に、
エンジン7の負荷を軽減させてアイドル運転を行なうこ
とができ、エンジン7による騒音やエンジンからの排出
ガスを十分に減少させることができる。一方、車速Vが
基準値V0 未満であってもバッテリの残存容量(充電
率)Cが基準値C0 以下の時には、エンジン7はアイド
リング回転速度N0 とすることで、エンジン7による騒
音やエンジンからの排出ガスをある程度は減少させるこ
とができ、この一方で、発電機6による発電を実施でき
るため、バッテリ上がりも回避できるようになる。
【0035】なお、上述の各実施例では、発電機6の発
電抑制(発電率の低下)を発電機6の励磁電流Iの制御
により行なっているが、このの他に、電圧制御を用いて
発電抑制を行うようにしてもよい。
【0036】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の本
発明のハイブリッド電気自動車によれば、バッテリと、
該バッテリへの充電を行なう発電機と、該発電機を駆動
するエンジンと、上記バッテリにより駆動される走行用
モータと、車速を検出する車速検出手段と、該車速検出
手段で検出された車速が所定車速以下であることが検知
されると上記エンジンの回転速度を低下させるとともに
上記発電機の発電率を低下させるように構成された制御
手段とをそなえるという構成により、車速が所定車速以
下の時、即ち、低車速時や停車時に、エンジン騒音の低
下やエンジンからの排出ガスの減少を確実に行なうこと
ができ、走行地域における騒音を防止でき空気汚染等の
環境悪化を防止できる。
【0037】また、請求項2記載の本発明のハイブリッ
ド電気自動車によれば、請求項1記載の構成において、
上記バッテリの充電率を検出する充電率検出手段を有
し、上記制御手段が、該充電率検出手段で検出された充
電率が所定の充電率よりも大きく且つ上記車速検出手段
で検出された車速が所定車速以下であることが検知され
ると上記エンジンの回転速度を低下させるとともに上記
発電機の発電率を低下させ、該充電率が所定の充電率以
下で且つ該車速が所定車速以下であることが検知される
と該エンジンの回転速度のみを低下させるように構成さ
れていることにより、バッテリ上がりのおそれがない場
合には、低車速時や停車時に、エンジン騒音の低下やエ
ンジンからの排出ガスの減少を確実に行なうことがで
き、走行地域における騒音を防止でき空気汚染等の環境
悪化を防止できる。また、バッテリ上がりのおそれがあ
る場合には、低車速時や停車時に、エンジン騒音の低下
やエンジンからの排出ガスの減少をある程度行なうこと
ができ、走行地域における騒音抑制や空気汚染等の環境
悪化抑制に寄与しうる。
【0038】また、請求項3記載の本発明のハイブリッ
ド電気自動車によれば、請求項1記載の構成において、
上記バッテリの充電率を検出する充電率検出手段を有
し、上記制御手段が、該充電率検出手段で検出された充
電率が所定の充電率よりも大きく且つ上記車速検出手段
で検出された車速が所定車速以下であることが検知され
る時のみ、上記エンジンの回転速度を低下させるととも
に上記発電機の発電率を低下させるように構成されてい
ることにより、バッテリ上がりのおそれがない場合に
は、低車速時や停車時に、エンジン騒音の低下やエンジ
ンからの排出ガスの減少を確実に行なうことができ、走
行地域における騒音を防止でき空気汚染等の環境悪化を
防止できる。また、バッテリ上がりのおそれがある場合
には、十分な発電能力を確保でき、車両の走行性能が十
分に確保される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例としてのハイブリッド電気
自動車を模式的に示す構成図である。
【図2】本発明の第1実施例としてのハイブリッド電気
自動車の発電機の発電特性を示すグラフである。
【図3】本発明の第1実施例としてのハイブリッド電気
自動車の発電制御を内容を示すフローチャートである。
【図4】本発明の第2実施例としてのハイブリッド電気
自動車の発電制御を内容を示すフローチャートである。
【図5】従来のハイブリッド電気自動車の発電機の発電
特性を示すグラフである。
【符号の説明】 1 バッテリ 2 モータ 3 駆動輪 4 モータコントローラ 6 発電機 7 発電用内燃機関(エンジン) 9 制御手段としての発電制御コントローラ 10 車速検出手段としての電流センサ 11 充電率検出手段としてのバッテリ残存容量計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 29/02 D 331 Z 45/00 312 N H02P 9/04 M (72)発明者 古川 信也 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 加藤 正朗 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 川村 伸之 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリと、 該バッテリへの充電を行なう発電機と、 該発電機を駆動するエンジンと、 上記バッテリにより駆動される走行用モータと、 車速を検出する車速検出手段と、 該車速検出手段で検出された車速が所定車速以下である
    ことが検知されると上記エンジンの回転速度を低下させ
    るとともに上記発電機の発電率を低下させるように構成
    された制御手段とをそなえていることを特徴とする、ハ
    イブリッド電気自動車。
  2. 【請求項2】 上記バッテリの充電率を検出する充電率
    検出手段を有し、 上記制御手段が、該充電率検出手段で検出された充電率
    が所定の充電率よりも大きく且つ上記車速検出手段で検
    出された車速が所定車速以下であることが検知されると
    上記エンジンの回転速度を低下させるとともに上記発電
    機の発電率を低下させ、該充電率が所定の充電率以下で
    且つ該車速が所定車速以下であることが検知されると該
    エンジンの回転速度のみを低下させるように構成されて
    いることを特徴とする、請求項1記載のハイブリッド電
    気自動車。
  3. 【請求項3】 上記バッテリの充電率を検出する充電率
    検出手段を有し、 上記制御手段が、該充電率検出手段で検出された充電率
    が所定の充電率よりも大きく且つ上記車速検出手段で検
    出された車速が所定車速以下であることが検知される時
    のみ、上記エンジンの回転速度を低下させるとともに上
    記発電機の発電率を低下させるように構成されているこ
    とを特徴とする、請求項1記載のハイブリッド電気自動
    車。
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