JPH08289406A - シリーズハイブリッド車の補機バッテリ充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン側から見た補機バッテリの充電効率
を改善する。エンジンの回転数によらず補機バッテリを
充電可能にする。エンジンの始動性を高める。要求され
る発電出力が大きい場合にエンジンの負荷を軽減する。 【構成】 エンジン２６によって駆動される発電機２０
Ａに主巻線と補機巻線を設ける。主巻線は発電用インバ
ータ１８Ａを介して主バッテリ１６及び車両走行用モー
タ１０に、補機巻線はＡＣ／ＤＣコンバータ３０を介し
て補機バッテリ３６にそれぞれ接続する。モータ１０を
二重巻線構造とする場合に比べエンジン２６と補機バッ
テリ３６の間に介在するコンポーネントの個数が少なく
なるためエンジン２６から見た補機バッテリ３６の充電
効率が改善される。発電用インバータ１８Ａを用いて発
電機２０Ａの電流をベクトル制御すると共にスイッチン
グ信号ＳＷ３によりＡＣ／ＤＣコンバータ３０をＯＮ／
ＯＦＦさせることによりＡＣ／ＤＣコンバータ３０の動
作を確保し、エンジン２６の始動性を高め、状況に応じ
てエンジン２６の負荷を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリーズハイブリッド
車（ＳＨＶ）に搭載された補機バッテリを充電する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】

（１）ＳＨＶの一例構成 ＳＨＶは、エンジンの出力により発電機を駆動し、バッ
テリの出力と共に発電機の出力を利用して車両走行用の
モータを駆動する電気自動車である。図１１には、ＳＨ
Ｖの一例構成が示されている。

【０００３】この図においては、車両走行用モータ１０
として三相交流モータが使用されている。モータ１０の
出力軸は駆動輪１２に連結されているから、モータ１０
に駆動電力を供給することにより車両を走行させること
ができる。この駆動電力は、一方ではインバータ１４を
介して主バッテリ１６から、他方では整流器１８及びイ
ンバータ１４を介して発電機２０から、モータ１０に供
給される。

【０００４】インバータ１４は、コントローラ２２の制
御の下、主バッテリ１６の放電出力や整流器１８の整流
出力を直流から三相交流に変換する。コントローラ２２
は、回転センサ２４により検出されるモータ１０の回転
数（モータ回転数Ｎ_Ｍ）を参照しながら、アクセルペダ
ルやブレーキペダルの踏込み量に応じスイッチング信号
ＳＷを生成し、このスイッチング信号ＳＷにてインバー
タ１４による電力変換動作を制御する。このようにし
て、モータ１０から、アクセルペダルやブレーキペダル
の踏込み量に応じた出力が得られる。

【０００５】発電機２０はこの図では三相交流発電機で
あり、エンジン２６により回転駆動される。エンジン２
６により回転駆動されている状態で発電機２０の電流Ｉ
（トルク電流Ｉ_ｑ）を制御すると、これに応じた電力が
発電機２０から得られる。この電力は、整流器１８によ
り整流された上で、前述のようにモータ１０に駆動電力
として供給される。さらに、発電機２０の発電出力がモ
ータ１０の駆動電力に対して余剰している場合は当該剰
余分は主バッテリ１６の充電に回り、逆に発電機２０の
発電出力がモータ１０の駆動電力に対して不足している
場合は当該不足分が主バッテリ１６の放電により補われ
る。

【０００６】コントローラ２２は、アクセルペダルやブ
レーキペダルの踏込み量からみてモータ１０に対する要
求出力が変化している場合や、ＳＯＣセンサ２８の出力
から見て主バッテリ１６の充電状態（ＳＯＣ）が目標範
囲から外れつつあると認められる場合等に、電流Ｉを変
化させることにより発電機２０の発電出力を変化させ
る。その際には、コントローラ２２は、エンジン２６の
回転数（エンジン回転数Ｎ_Ｅ）を検出し、電流Ｉの制御
にフィードバックさせる。すなわち、エンジン２６の負
荷は発電機２０の電流Ｉにより定まるから、発電出力の
みならずエンジン回転数Ｎ_Ｅをも、電流Ｉにより目標制
御することができる。

【０００７】このように、ＳＨＶにおいては、従来のエ
ンジン車両やパラレルハイブリッド車（ＰＨＶ）と異な
り、エンジン２６が駆動輪１２から機械的に切り離され
ている。従って、エンジン２６を高効率領域で一定回転
運転することができるから、燃費やエミッションを改善
できる。また、エンジン２６を搭載しない純粋な電気自
動車（ＰＥＶ）と異なり、モータ１０の駆動電力の一部
を発電機２０の発電出力により賄うことができまた発電
機２０の発電出力をモータ１０に対する要求出力に応じ
て変化させることができるから、主バッテリ１６をより
容量が小さい小形のバッテリとすることができ、また主
バッテリ１６のＳＯＣを所定の目標範囲内、例えば主バ
ッテリ１６の寿命が長くなるようなＳＯＣ領域内に保つ
ことができる。

【０００８】（２）バッテリの充電方法 ところで、ＳＨＶに限らず、車両には各種の補機が搭載
される。例えば、図１１に示されるコントローラ２２等
の制御回路や、図示しないワイパ、ランプ等の回路乃至
装置を動作させるためには、これらの補機に電源を供給
しなければならない。補機への電源供給を実現するため
には、車両にそのためのバッテリ（補機バッテリ）を搭
載しなければならない。更に、先に例示したＳＨＶを含
め、電気自動車には車両走行用モータへの駆動電力供給
のため主バッテリが搭載される。車両走行用モータと車
載の補機は著しく相違する電圧・電流で駆動しなければ
ならないのが普通であるから、結局、電気自動車には主
バッテリ及び補機バッテリを共に搭載しなければならな
い。

【０００９】これらのバッテリは、いずれも、車両外部
の電源を利用して充電することができる。主バッテリに
関してはモータからの回生電力も利用でき、搭載に係る
車両がＳＨＶである場合にはさらに発電機の発電出力を
利用することもできる。一方、補機バッテリは、同じ車
両に搭載されているより大きな容量を有する他のバッテ
リ、すなわち主バッテリからの電力を利用して充電する
ことができる。主バッテリによる補機バッテリの充電に
際しては、主バッテリの出力を補機バッテリに適する電
圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを用いてもよいが、
ＤＣ／ＤＣコンバータの使用は装置構成の肥大・複雑化
につながる。

【００１０】ＤＣ／ＤＣコンバータを用いることなく主
バッテリにより補機バッテリを充電する装置としては、
ＰＥＶに関して本願出願人が先に提案した装置がある
（特開平３−７８４０４号）。図１２には、その概略が
示されている。

【００１１】この図においては、車両走行用モータ１０
Ａとして、二組の三相巻線をそのステータ１０ａに配設
した三相誘導モータが使用されている。三相巻線のうち
Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の巻線はインバータ１４の出力端に接続
されており、ｕ，ｖ，ｗ各相の巻線はＡＣ／ＤＣコンバ
ータ３０の入力端に接続されている。これら、Ｕ，Ｖ，
Ｗ各相の巻線とｕ，ｖ，ｗ各相の巻線は、３相トランス
を構成するよう、互いに近接して（例えば同一スロット
内に）配設されている。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ３
０は、ｕ，ｖ，ｗ各相の出力を整流する整流器３２及び
整流器３２の出力をチョッピングして降圧する降圧チョ
ッパ回路３４から構成されており、降圧チョッパ回路３
４の出力は補機バッテリ３６やこれに接続される図示し
ない補機に供給されている。

【００１２】従って、この図の回路によれば、例えば１
２Ｖ定格の補機バッテリ３６を充電しまた図示しない補
機を駆動する際に、モータ１０の巻線を利用することが
できるため、装置構成が小形・簡素で済む。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ＳＨＶに搭載される補
機バッテリを充電する場合には、図１２に示される先提
案の構成を応用すればよい。図１３には、図１１に示さ
れるＳＨＶに図１２に示される構成を適用した場合に得
られるシステム構成が示されている。このようなシステ
ム構成とすることにより、小形・簡素な装置にて補機バ
ッテリ３６を充電することができる。

【００１４】しかしながら、このように単純に組み合わ
せるのみだと、また新たな問題が発生する。第１に発生
するのは、システム全体でみた場合補機バッテリ３６の
充電効率が低いという問題である。すなわち、エンジン
２６の機械出力のうち実際に補機バッテリ３６の充電に
つながるのは、発電機２０からＡＣ／ＤＣコンバータ３
０に至る多数のコンポーネントにおいて損失とならなか
った部分のみである。第２に発生する問題は、車両停止
時に補機バッテリ３６を充電するために複雑なモータ制
御が必要になるという問題である。すなわち、車両停止
時に補機バッテリ３６を充電する際には、モータ１０Ａ
が回転しないようＵ，Ｖ，Ｗ各相巻線に通電しなければ
ならない。その方法としては、Ｕ，Ｖ，Ｗの三相のうち
二相のみに通電する方法や、モータ電流ベクトルの成分
のうちモータ１０Ａにトルクを発生させる成分（トルク
電流成分）を０とする方法があるが、これらはいずれも
モータ制御の複雑化を招く。

【００１５】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、特開平３−７８４
０４号の構成をＳＨＶに適用する際にシステム構成にさ
らに変形を施すことにより、システム全体でみた場合の
補機バッテリ充電効率を改善すると共に、車両が停止し
ている場合であっても複雑な制御なしにかつエンジンを
停止させることなしに補機バッテリを充電可能にするこ
とを目的とする。本発明は、さらに、発電機の制御によ
り、構成の肥大複雑化やコストアップを引き起こすこと
なしにかつ主バッテリの充電や車両走行用モータの制御
に影響を与えることなしに補機バッテリを充電可能にす
ることを目的とする。本発明は、また、補機バッテリの
充電動作を所定条件下で制限乃至禁止することにより、
エンジンやエンジンにより駆動される発電機の負担を軽
減し、エンジンの始動性を改善し、さらに補機バッテリ
の充電管理を実現することを目的とする。

【００１６】

【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の構成は、エンジンの出力軸上
に設けられ主巻線及び補機巻線を有する回転電機と、回
転電機をエンジンによって回転駆動することにより車両
走行用モータの駆動電力及び／又は主バッテリの充電電
力を主巻線にて発生させる発電制御手段と、回転電機が
回転駆動しているときに補機巻線に誘起される電圧を利
用して補機バッテリを充電する補機充電制御手段と、を
備えることを特徴とする。

【００１７】本発明の第２の構成は、第１の構成におい
て、上記回転電機が、励磁束を提供する永久磁石を有
し、上記補機充電制御手段が、補機巻線に誘起された電
圧を降圧チョッピングすることにより補機バッテリの充
電を発生させる降圧チョッパ回路と、回転電機の回転数
が所定値以下である場合に、降圧チョッパ回路の動作可
能電圧以上の電圧が補機巻線に誘起されるよう、主巻線
に励磁電流を供給することにより上記励磁束を強調する
手段と、を有することを特徴とする。

【００１８】本発明の第３の構成は、第１の構成におい
て、発電制御手段が、車両走行用モータの駆動電力及び
／又は主バッテリの充電電力が所定の大電力領域にある
場合に、補機バッテリの充電を制限する手段を有するこ
とを特徴とする。

【００１９】本発明の第４の構成は、エンジンの出力軸
上に設けられ主巻線及び補機巻線を有する回転電機と、
回転電機が回転駆動しているときに補機巻線に誘起され
た電圧を利用して補機バッテリを充電する補機充電制御
手段と、エンジンを始動させる際、補機バッテリの充電
を制限しながら、主バッテリから主巻線に電力を供給す
ることにより回転電機をモータとして動作させるエンジ
ン始動手段と、を備えることを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明の第１の構成においては、主巻線及び補
機巻線を有する回転電機がエンジンの出力軸上に設けら
れる。車両走行用モータの駆動電力や主バッテリの充電
電力は、この回転電機をエンジンによって回転駆動する
ことにより、すなわち回転電機のうち少なくとも主巻線
を発電機として動作させることにより、主巻線から得る
ことができる。一方、補機バッテリの充電電力は、回転
電機が回転駆動している際に（例えば回転電機がエンジ
ンによって回転駆動されているときに、あるいはエンジ
ンが回転電機により始動乃至アシストされているとき
に）、補機巻線から得ることができる。従って、本構成
においては、補機バッテリの充電の際エンジンと補機バ
ッテリの間に介在するコンポーネントが例えば図１３の
構成に比べ少なくなるため、システム全体でみた場合の
補機バッテリ充電効率が改善される。さらに、ＳＨＶで
はエンジンと駆動輪の間に機械的な連結がないから、こ
の構成においては、車両が停止している場合であって
も、複雑な制御なしにかつエンジンを停止させることな
しに補機バッテリを充電できる。

【００２１】本発明の第２の構成においては、さらに、
上述の回転電機として永久磁石励磁型の回転電機が使用
され、また、補機バッテリの充電の際に降圧チョッピン
グが実行される。この構成においては、回転電機の回転
数が所定値以下である場合に、永久磁石による励磁束を
強調するよう、主巻線に励磁電流が供給される。これに
より、回転電機の回転数が低くても、降圧チョッパ回路
の動作可能電圧以上の電圧が補機巻線に誘起されるか
ら、本構成においては、回転電機の回転数如何によらず
補機バッテリを充電できる。その際、構成の肥大複雑化
やコストアップも生ずることがなく、また、併せてトル
ク電流成分の制御を実行すれば主巻線の発電出力も維持
することができる。

【００２２】本発明の第３の構成においては、車両走行
用モータの駆動電力や主バッテリの充電電力が所定の大
電力領域にある場合に、補機バッテリの充電が制限され
る。従って、主巻線に要求されている発電出力と補機バ
ッテリの充電とが競合している場合に、主巻線の発電出
力を優先的に獲得できるから、エンジンや回転電機の負
担を増大させずに、主巻線の発電出力を維持できる。さ
らに、補機バッテリの充電の制限によって、補機バッテ
リが無秩序に充電される事態は生じなくなる。

【００２３】本発明の第４の構成においては、主バッテ
リから主巻線に電力を供給することにより回転電機をモ
ータとして動作させ、これによりエンジンを始動させ
る。本構成においては、その際補機バッテリの充電が制
限される。従って、エンジン始動時にエンジンや回転電
機の負担を増大させずに始動性を改善できる。さらに、
補機バッテリの充電の制限によって、補機バッテリが無
秩序に充電される事態は生じなくなる。

【００２４】

【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。なお、図１１〜図１３に示される従来
例及びその変形例と同様の構成には同一の符号を付し説
明を省略する。

【００２５】図１には、本発明の一実施例に係るＳＨＶ
のシステム構成が示されている。この実施例において
は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線（主巻線）及びｕ，ｖ，ｗ相巻線
（補機巻線）を有する二重巻線構造の永久磁石励磁型三
相同期発電機が、エンジン２６により駆動される発電機
２０Ａとして使用されている。図２に示されるように、
発電機２０Ａのステータ２０ａには主巻線及び補機巻線
が配設されており、ロータ２０ｂには励磁束φ_ｍを発生
させる永久磁石が配設されている。主巻線及び補機巻線
は、三相トランスを構成するよう近接して、例えば同一
スロット内に、配設される。ただし、本発明において
は、ロータの回転により補機巻線に電圧が誘起すれば足
りるから、主巻線と補機巻線の近接配置は必須ではな
い。また、主巻線の巻数はｎ_１であり、補機巻線の巻数
はｎ_２である。従って、発電機２０Ａが角周波数ωで回
転すると、補機巻線には

【数１】 Ｖ_２＝ｎ_２ωφ_ｍ …（１） で表される電圧が誘起される。

【００２６】これら２種類の巻線のうち主巻線は、図１
に示されるように発電用インバータ１８Ａに接続されて
おり、発電用インバータ１８Ａはさらに走行用インバー
タ１４及び主バッテリ１６に接続されている。一方で、
補機巻線は整流器３２及び降圧チョッパ回路３４から構
成されるＡＣ／ＤＣコンバータ３０に接続されており、
ＡＣ／ＤＣコンバータ３０はさらに補機バッテリ３６に
接続されている。なお、ここにいう走行用インバータは
図１１及び図１３にいうインバータと同様の構成である
ため同一の符号１４を付しているが、発電用インバータ
１８Ａとの区別のため「走行用」と冠することとする。
また、発電用インバータ１８Ａと走行用インバータ１４
は同様の構成を有しており、スイッチング信号の供給に
応じインバータ（ＤＣ／ＡＣコンバータ）として機能す
る一方で、スイッチング信号のシャットダウンに応じ整
流器として機能する。

【００２７】コントローラ２２Ｂは、モータ１０の出力
トルクを制御する機能を有している。すなわち、モータ
回転数Ｎ_Ｍを参照しながらアクセル又はブレーキペダル
の踏込み量に応じてスイッチング信号ＳＷ１を発生さ
せ、走行用モータ１４に供給する。これにより、図１１
の従来例と同様、モータ１０の出力が制御される。

【００２８】コントローラ２２Ｂは、さらに、エンジン
２６を始動させる際に発電機２０Ａをモータとして動作
させる機能を有している。図３に示されるように、コン
トローラ２２Ｂは、操縦者のスイッチ操作等によってス
タータ信号がオンすると（１００）、回転センサ４０に
より検出される発電機２２Ａの回転数（発電機回転数）
Ｎ_Ｇ又は角周波数ωを参照しながらかつ所定のトルクマ
ップに従い、モータとして動作する発電機２０Ａにより
どの程度のアシストトルクを発生させたらよいかを決定
し、その結果に応じてスイッチング信号ＳＷ２を発生さ
せる。その際、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０はスイッチン
グ信号ＳＷ３により強制的にオフさせておく。発電用イ
ンバータ１８Ａは、スイッチング信号ＳＷ２に応じ主バ
ッテリ１６の放電電力を三相交流に変換した上で発電機
２０Ａの主巻線に供給する（１０２）。この結果生じる
トルクによってエンジン２６がアシストされている状態
で、コントローラ２２Ｂは、エンジン回転数Ｎ_Ｅに基づ
き、エンジン２６が始動したか否かを判定する（１０
４）。エンジン２６が始動すると、コントローラ２２Ｂ
は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０の動作を許可する（１０
６）。

【００２９】従って、本実施例においては、図６の上半
分（“アシスト側”）に示されるように、発電機２０Ａ
によりエンジン２６がトルクアシストされている状態で
は補機巻線側回路がエンジン２６の負荷にならないか
ら、常に良好な始動性を得ることができる。

【００３０】コントローラ２２Ｂは、その後、発電機２
０Ａの電流制御及びＡＣ／ＤＣコンバータ３０の出力制
御を実行する。その際、コントローラ２２Ｂは、まず図
４に示されるように発電機２０Ａに対するトルク指令値
Ｔ_ｃ ^＊を演算する（２００）。例えば、アクセル又はブ
レーキペダルの踏込み量や主バッテリ１６のＳＯＣに基
づき、発電機２０Ａに対して要求されている電流Ｉ（電
流指令）の励磁電流成分Ｉ_ｄとトルク電流成分Ｉ_ｑに分
解する。コントローラ２２Ｂは、これらに基づきトルク
指令値Ｔ_ｃ ^＊を演算する。発電機２０Ａが非突極型発電
機である場合にはＴ_ｃ ^＊と電流指令（Ｉｄ，Ｉ_ｑ）の関
係は次の式

【数２】 Ｔ_ｃ ^＊＝φ_ｍＩ_ｑ、Ｉ_ｄ＝０ …（２） の関係となり、突極型発電機である場合には次の式

【数３】 Ｔ_ｃ ^＊＝φ_ｍＩ_ｑ−Ｋ_ｒＩ_ｄＩ_ｑ（Ｉ_ｄ、Ｋ_ｒは共に定数） …（３） の関係となる。コントローラ２２Ｂは、その結果に基づ
き発電用インバータ１８Ａに対しスイッチング信号ＳＷ
２を与え、発電機２０Ａを発電機として動作させる。

【００３１】コントローラ２２Ｂは、トルク指令値Ｔ_ｃ
^＊をしきい値Ｔ_ｃ０ ^＊と比較する（２０２）。Ｔ_ｃ０ ^＊
＞Ｔ_ｃ ^＊が成立している場合、コントローラ２２Ｂは、
主巻線の発電出力との関係においてはＡＣ／ＤＣコンバ
ータ３０の出力に制限を施す必要はないと判断する。こ
の場合、コントローラ２２Ｂは、ＡＣ／ＤＣコンバータ
３０の装置構成や補機バッテリ３６の特性により定まる
最大出力Ｐｍａｘに基づき、次の式

【数４】 Ｐ_０ ^＊＝Ｐｍａｘ …（４） により、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０の出力上限値Ｐ_０ ^＊
を制限する（２０４）。言い換えれば、トルク指令値Ｔ
_ｃ ^＊が十分小さくエンジン２６や発電機２０Ａの負担が
さほど大きくないと見なせる場合には、ＡＣ／ＤＣコン
バータ３０の出力に主巻線の発電出力との関係では制限
を施さない。逆に、Ｔ_ｃ０ ^＊≦Ｔ_ｃ ^＊が成立している場
合、コントローラ２２Ｂは、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０
の出力に主巻線の発電出力との関係における制限を施す
必要があると判断する。すなわち、ＡＣ／ＤＣコンバー
タ３０の出力に上限制限を施さなければエンジン２６及
び発電機２０Ａに負担が加わり好ましくない、と見な
す。この場合、コントローラ２２Ｂは、次の式

【数５】 Ｐ_０ ^＊＝Ｐｍａｘ｛１−ｋ（Ｔ_ｃ ^＊−_ｃ０ ^＊）｝ …（５） により、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０の出力上限値Ｐ_０ ^＊
を制限する（２０６）。ステップ２０４又は２０６実行
後、コントローラ２２Ｂは、決定された出力上限値Ｐ_０
^＊より小さい出力となるよう、ＡＣ／ＤＣコンバータ３
０に対するスイッチング信号ＳＷ３を生成する（２０
８）。

【００３２】従って、本実施例においては、図６下半分
（“発電側”）のハッチング部分に示されるようにトル
ク指令値Ｔ_ｃ ^＊が大きい領域にて、図７のハッチング部
分に示されるように出力上限値Ｐ_０ ^＊が制限される結
果、エンジン２６や発電機２０Ａの負担を増大させるこ
となく、主バッテリ１６の充電電力やモータ１０の駆動
電力を賄うことが可能になる。さらに、図４に示される
出力上限値Ｐ_０ ^＊の制限は、図３に示される始動時制御
と併せ、補機バッテリ３６の充電に対する制限を提供し
ているため、本実施例においては、補機バッテリ３６の
無秩序な充電は生じない。さらに、これらの制御は、Ａ
Ｃ／ＤＣコンバータ３０の回路構成に変更を施すことな
く、コントローラ２２Ｂのソフトウエアの変更のみで実
現できる。

【００３３】コントローラ２２Ｂは、エンジン２６が自
力運転している間は、図４に示される制御を繰り返し実
行する。その間、コントローラ２２Ｂは、図５に示され
るようにＡＣ／ＤＣコンバータ３０がオンしているか否
か（３００）及び回転センサ４０により検出される発電
機回転数Ｎ_Ｇ又は角周波数ωが所定の下限値ω_０を下回
っているか否か（３０２，３０４）を監視する。その結
果、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０がオンしておりかつ発電
機回転数Ｎ_Ｇ又は角周波数ωが下限値ω_０を下回ってい
る状態を検出した場合、コントローラ２２Ｂは、発電機
２０Ａに与えるべき電流指令Ｉを補正する（３０６〜３
１０）。

【００３４】ステップ３０４において比較の対象となる
下限値ω_０は、発電機２０Ａが発電機として動作してい
るときに補機巻線に誘起される電圧Ｖ_２＝ｎ_２ωφ
_ｍ（厳密にはこの電圧Ｖ_２を整流器３２により整流した
値）が降圧チョッパ回路３４の最低動作電圧と等しくな
る角周波数ωに相当している。すなわち、コントローラ
２２Ｂは、現在の回転数（Ｎ_Ｇ又はω）にて降圧チョッ
パ回路３４を引き続き動作させることができるか否かを
検出するステップである。本実施例においては、ステッ
プ３０４にて降圧チョッパ回路３４を引き続き動作させ
ることができない程エンジン回転数が低下していると判
定された場合、続くステップ３０６において磁束増加量
φ´が次の式

【数６】 φ´＝（ω_０−ω）Ｋ_φ（Ｋ_φは定数） …（６） により計算され、その次のステップ３０８において次の
式

【数７】 Ｉ_ｄ´＝φ´／Ｍ（Ｍはインダクタンス定数） …（７） により励磁電流成分Ｉ_ｄがＩ_ｄ´に補正される。

【００３５】この補正の結果発電機２０Ａ内に生じる励
磁束φは、永久磁石による励磁束φ_ｍと磁束増加量（す
なわち主巻線による励磁束）φ´の合計となる。また、
磁束増加量φ´はω_０−ωに比例しているから、比例定
数Ｋ_φを適宜設定することにより、角周波数ωの低下に
よる電圧Ｖ_２の低下を補償しＡＣ／ＤＣコンバータ３０
の降圧チョッパ回路３４を引き続き動作させることが可
能になる。降圧チョッパ回路３４は一般に安価であるた
め、これは、装置構成の安価化につながる。

【００３６】また、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０の動作を
確保する他の方法としては、巻数ｎ_２を多めにする方法
もあるが、この方法では、反面で、角周波数ωが上昇す
ると電圧Ｖ_２が高くなり、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０の
構成部品の耐圧を高めなければならないとかそのリプル
低減用コイルを大きくしなければならないといった問題
を呈する。本実施例においては、コントローラ２２Ｂの
ソフトウエアの改善により上述の効果を実現しているか
ら、これら部品コストの上昇や装置の大型化につながる
問題は生じない。

【００３７】ところで、このように励磁を強める制御を
行うのみでは、発電機２０Ａのトルクが変化してしま
う。すなわち、式（２）及び（３）から明らかなよう
に、発電機２０Ａとして非突極型を用いた場合そのトル
クＴは

【数８】 Ｔ＝（φ_ｍ＋φ´）Ｉ_ｑ …（８） となり、突極型を用いた場合そのトルクＴは

【数９】 Ｔ＝（φ_ｍ＋φ´）Ｉ_ｑ−Ｋ_ｒＩ_ｄ´Ｉ_ｑ …（９） となるから、いずれにしてもトルクＴが式（２）又は
（３）の右辺の値と異なる値になる。

【００３８】そこで、続くステップ３１０においては、
コントローラ２２Ｂは、トルク電流成分Ｉ_ｑの調整によ
りこの変化を相殺している。すなわち、非突極型の場合
には次の式

【数１０】 （φ_ｍ＋φ´）Ｉ_ｑ´＝φ_ｍＩ_ｑ …（１０） を解いて得られる次の式

【数１１】 Ｉ_ｑ´＝φ_ｍ／（φ_ｍ＋φ´）・Ｉ_ｑ …（１１） によりＩ_ｑ´を求め、突極型の場合には次の式

【数１２】 （φ_ｍ＋φ´）Ｉ_ｑ´−Ｋ_ｒＩ_ｄ´Ｉ_ｑ´＝φ_ｍＩ_ｑ−Ｋ_ｒＩ_ｄＩ_ｑ …（１２） を解いて得られる次の式

【数１３】 Ｉ_ｑ´＝（φ_ｍ−Ｋ_ｒＩ_ｄ）／（φ_ｍ＋φ´−Ｋ_ｒＩ_ｄ´）・Ｉ_ｑ …（１３） によりＩ_ｑ´を求める。このようにして求めた補正後の
電流指令Ｉ＝（Ｉ_ｄ ^´，Ｉ_ｑ´）を発電用インバータ１
８Ａに与えることにより、効率上の若干の変化はあるも
のの、図８及び図９に示されるように、主バッテリ１６
やモータ１０から要求される発電出力を実現することが
できる。

【００３９】以上のようにして行われる補機バッテリ３
６の充電には、従来にない利点として、充電効率の改善
という利点がある。具体的には、図１０に示されるよう
に、図１３の構成ではエンジン２６〜補機バッテリ３６
間に多数のコンポーネントが存在しているため充電効率
が低かったのに対し、本実施例では少数のコンポーネン
トしか介在しないため充電効率がよくなる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の構
成によれば、主巻線及び補機巻線を有する回転電機をエ
ンジンの出力軸上に設け、この回転電機をエンジンによ
って回転駆動することにより車両走行用モータの駆動電
力や主バッテリの充電電力を主巻線から得る一方で、回
転電機が回転駆動しているときに補機バッテリの充電電
圧を補機巻線から得るようにしたため、補機バッテリの
充電の際エンジンと補機バッテリの間に介在するコンポ
ーネントが少なくなる結果システム全体でみた場合の補
機バッテリ充電効率が向上する。さらに、ＳＨＶではエ
ンジンと駆動輪の間に機械的な連結がないため、車両が
停止している場合であっても、複雑な制御なしにかつエ
ンジンを停止させることなしに補機バッテリを充電でき
る。

【００４１】本発明の第２の構成によれば、回転電機と
して永久磁石励磁型の回転電機を使用し補機バッテリの
充電の際に降圧チョッピングを実行する構成において、
回転電機の回転数が所定値以下である場合に主巻線に励
磁電流を流し永久磁石による励磁束を強調するようにし
たため、回転電機の回転数如何によらず降圧チョッパ回
路を動作させることができ従って補機バッテリを充電で
きる。その際、構成の肥大複雑化やコストアップも生ず
ることがなく、また、併せてトルク電流成分の制御を実
行すれば主巻線の発電出力も維持することができる。

【００４２】本発明の第３の構成によれば、車両走行用
モータの駆動電力や主バッテリの充電電力が所定の大電
力領域にある場合に補機バッテリの充電を制限するよう
にしたため、主巻線の発電出力を優先的に獲得でき、エ
ンジンや回転電機の負担を増大させずに主巻線の発電出
力を維持できる。さらに、補機バッテリの充電の制限に
よって、補機バッテリが無秩序に充電される事態は生じ
なくなる。

【００４３】本発明の第４の構成によれば、主バッテリ
から主巻線に電力を供給することにより回転電機をモー
タとして動作させこれによりエンジンを始動させる際、
補機バッテリの充電を制限するようにしたため、エンジ
ン始動時にエンジンや回転電機の負担を増大させずに始
動性を改善できる。さらに、補機バッテリの充電の制限
によって、補機バッテリが無秩序に充電される事態は生
じなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係るＳＨＶのシステム構
成を示すブロック図である。

【図２】 この実施例において使用され二重巻線構造を
有する永久磁石励磁型三相同期発電機（非突極機）の概
略構成を示す図である。

【図３】 この実施例におけるコントローラの動作のう
ち、エンジン始動時のＡＣ／ＤＣコンバータ制御に係る
制御の流れを示すフローチャートである。

【図４】 この実施例におけるコントローラの動作のう
ち、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力制限動作の流れを示す
フローチャートである。

【図５】 この実施例におけるコントローラの動作のう
ち、発電機電流の制御の流れを示すフローチャートであ
る。

【図６】 この実施例においてＡＣ／ＤＣコンバータの
出力が制限を受けあるいは停止されている領域を示すエ
ンジン回転数対トルク指令値特性図である。

【図７】 この実施例においてＡＣ／ＤＣコンバータの
出力指令上限値に施されている制限を示すトルク指令値
対出力指令上限値特性図である。

【図８】 この実施例においてエンジン回転数が十分高
い場合に現れる電流ベクトルを（ａ）非突極機の場合及
び（ｂ）突極機の場合のそれぞれについて表すベクトル
図である。

【図９】 この実施例においてエンジン回転数が低い場
合に現れる電流ベクトルを（ａ）非突極機の場合及び
（ｂ）突極機の場合のそれぞれについて表すベクトル図
である。

【図１０】 （Ａ）図１３に示されるシステム構成にお
ける補機バッテリの充電効率と（Ｂ）この実施例におけ
る補機バッテリの充電効率とを比較するための図であ
る。

【図１１】 一従来例に係るＳＨＶのシステム構成を示
すブロック図である。

【図１２】 本願出願人が先に提案しているＰＥＶの一
例構成を示すブロック図である。

【図１３】 図１１に示されるシステムを図１２に示さ
れるシステムを利用して変形することにより得られるＳ
ＨＶのシステム構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ モータ、１２ 駆動輪、１４ 走行用インバー
タ、１６ 主バッテリ、１８Ａ 発電用インバータ、２
０Ａ 発電機、２２Ｂ コントローラ、２６ エンジ
ン、３０ ＡＣ／ＤＣコンバータ、３２ 整流器、３４
降圧チョッパ回路、３６ 補機バッテリ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの出力軸上に設けられ主巻線及
   び補機巻線を有する回転電機と、 回転電機をエンジンによって回転駆動することにより車
   両走行用モータの駆動電力及び／又は主バッテリの充電
   電力を主巻線にて発生させる発電制御手段と、 回転電機が回転駆動しているときに補機巻線に誘起され
   る電圧を利用して補機バッテリを充電する補機充電制御
   手段と、 を備えることを特徴とするシリーズハイブリッド車の補
   機バッテリ充電装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の補機バッテリ充電装置に
   おいて、 上記回転電機が、励磁束を提供する永久磁石を有し、 上記補機充電制御手段が、 補機巻線に誘起された電圧を降圧チョッピングすること
   により補機バッテリの充電電圧を発生させる降圧チョッ
   パ回路と、 回転電機の回転数が所定値以下である場合に、降圧チョ
   ッパ回路の動作可能電圧以上の電圧が補機巻線に誘起さ
   れるよう、主巻線に励磁電流を供給することにより上記
   励磁束を強調する手段と、 を有することを特徴とするシリーズハイブリッド車の補
   機バッテリ充電装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の補機バッテリ充電装置に
   おいて、 発電制御手段が、車両走行用モータの駆動電力及び／又
   は主バッテリの充電電力が所定の大電力領域にある場合
   に、補機バッテリの充電を制限する手段を有することを
   特徴とするシリーズハイブリッド車の補機バッテリ充電
   装置。
4. 【請求項４】 エンジンの出力軸上に設けられ主巻線及
   び補機巻線を有する回転電機と、 回転電機が回転駆動しているときに補機巻線に誘起され
   る電圧を利用して補機バッテリを充電する補機充電制御
   手段と、 エンジンを始動させる際、補機バッテリの充電を制限し
   ながら、主バッテリから主巻線に電力を供給することに
   より回転電機をモータとして動作させるエンジン始動手
   段と、 を備えることを特徴とするシリーズハイブリッド車の補
   機バッテリ充電装置。