JPH1016677A - 自動車の電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車載の作業用動力装置あるいは外部電力供給
装置が電力を必要とするときに、ただちに安定した状態
で所要時間にわたり電力を供給できるようにする。 【解決手段】 電池の充放電電流を検出する電流センサ
の出力を取込み、その出力値を時間積分することにより
電池の現在の充電量に相当する値を演算し記憶する。こ
の記憶した値にしたがって発電モードおよび電動モード
の設定を行うとともに、その二つのモードにおける充電
電流の大きさおよび放電電流の大きさを制御する。 【効果】 内燃機関の運転および停止を合理的に行うこ
とができ、内燃機関の出力パワーを合理的に制御するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クレーン車、ミキ
サ車、パワーショベル、照明車、電力供給車、マラソン
中継車その他車両の走行用動力装置の他に作業用動力装
置あるいは外部電力供給装置を備えた特殊車両に搭載す
る装置の改良に関する。

【０００２】本発明は、内燃機関を制動するときに発生
する機械的エネルギを電気的エネルギに変換して蓄積
し、内燃機関を加速するときに蓄積された電気的エネル
ギを補助加速装置に供給して機械的エネルギを発生させ
るハイブリッド自動車のために開発された装置である
が、内燃機関を動力源とする発電機を備えた車両に広く
利用することができる。

【０００３】本発明は、国際公開公報ＷＯ８８／０６１
０７（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ８８／００１５７）に
開示された自動車の電気制動および補助加速装置の改良
に関する。本発明は、ＨＩＭＲの名称で本願出願人が製
造販売している補助加速および補助制動装置を備えた自
動車に搭載するに適する装置である。

【０００４】

【従来の技術】上記ハイブリッド自動車（ＨＩＭＲ）
は、主に路線バス用に利用され好評を得ているが、作業
用車両として使用したい旨の要望があり、本願出願人は
作業用動力として交流電動機を搭載した車両を開発し
た。この主要な構造は、特許第１８９０２７５号（特公
平６−２０３２１号公報参照）に開示されている。これ
は、内燃機関に連結されたかご形誘導機と、このかご形
誘導機に回転磁界を与えるインバータ回路と、このイン
バータ回路の直流側に接続された電池と、前記回転磁界
の回転速度を制御する制御回路と、前記電池にその直流
側回路が接続されその交流側回路が外部電源供給端子に
接続されたコンバータ回路とを備え、このコンバータ回
路から三相交流を取り出すものである。

【０００５】上記ハイブリッド自動車は、実用化されて
いる装置では端子電圧３００Ｖの電池を搭載し、走行時
に、アクセル・ペダルが踏まれて加速状態になるとかご
形誘導機が電動機となって電池からエネルギが取り出さ
れ内燃機関の動力を補助する。これにより、排気ガスが
抑制され環境汚染が小さくなる。また、ブレーキ・ペダ
ルが踏まれて減速状態になると、かご形誘導機が発電機
となって車両を減速させるとともに、その発電により生
じた電気エネルギは電池に回生充電される。これによ
り、内燃機関の燃料消費が小さくなる。このような自動
車に、クレーンその他作業用の外部動力装置が必要とな
るときに、搭載された電池から電気エネルギを取出し、
これをコンバータにより交流に変換して供給するように
構成されたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例装置では、
運転および制御は運転者の操作により行われた。電池の
状態についてはその端子電圧あるいは充放電電流の表示
のみであった。したがって、外部電力供給端子に電力が
供給されている状態では、原則的に内燃機関を運転して
電池を補充するように操作された。外部電力が使用され
なくなった状態でも、運転者は電池がどのていど充電さ
れているかがはっきり分からないから、ねんのために電
池をさらに充電させておくように、内燃機関の運転を継
続するなど、内燃機関を過剰に運転する操作が行われる
ことになる。また、外部電力が使用されなくなった状態
で、ただちに内燃機関を停止させてしまうと、次に外部
端子から電力を取り出そうとしても、すぐに利用できな
いなどの不都合が発生することもあった。

【０００７】このように従来例装置がさまざまに使用さ
れたところ、外部電力供給端子にさらに安定な電力を供
給するとともに、外部電力供給端子に電力を供給してい
るときに、できるだけ内燃機関の運転を抑制して、騒音
を小さくし環境を保全することができるように運転する
ことができる装置が望まれることになった。

【０００８】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、必要なときに直ちに、外部電力供給端子に安定
な電力を供給することができる装置を提供することを目
的とする。本発明は外部電力供給端子に安定な電力を長
時間供給することができる装置を提供することを目的と
する。本発明は内燃機関の運転および停止を合理的に行
う装置を提供することを目的とする。本発明は、内燃機
関の出力パワーを合理的に制御する装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ハイブリッド
自動車に装備された作業用動力装置あるいは外部電力供
給装置に電池に蓄積された電力またはかご形誘導機が発
生した電力を安定した状態で供給することを特徴とす
る。

【００１０】すなわち、本発明は、内燃機関に連結され
たかご形誘導機と、このかご形誘導機に回転磁界を与え
るインバータ回路と、このインバータ回路の直流側に接
続された電池と、前記回転磁界の回転速度を制御する制
御回路と、前記電池にその直流側回路が接続されその交
流側回路が外部電源供給端子に接続されたコンバータ回
路とを備え、前記制御回路は、前記かご形誘導機が発電
機となる発電モードと前記かご形誘導機が電動機となる
電動モードとを含む自動車の電源装置において、前記電
池の充放電電流を検出する電流センサを設け、前記制御
回路は、その電流センサ出力を取込み、その電流センサ
出力値を時間積分することにより前記電池の現在の充電
量に相当する値を演算し記憶する演算記憶手段と、この
手段に記憶されている前記値にしたがって前記二つのモ
ードの設定を行うとともにその二つのモードにおける充
電電流の大きさおよび放電電流の大きさを制御する充放
電制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】発電モードおよび電動モードにおける充電
電流の大きさおよび放電電流の大きさを制御するための
目標値として、前記電池の最大充電容量に対して比較的
大きい第一の目標値（Ｃ₁ ）および比較的小さい第二の
目標値（Ｃ₂ ）を設定する。前記充放電制御手段は現在
の充電量がこの第一の目標値（Ｃ₁ ）になるように制御
し充電を行う。前記外部電源供給端子に負荷が接続され
ている状態ではこの第二の目標値（Ｃ₂ ）に達するまで
優先的に前記コンバータ回路を介して前記外部電源供給
端子に電流を供給し放電を行う。

【００１２】また、前記制御回路は、現在の充電量が前
記第一の目標値（Ｃ₁ ）を上回るときに自動的に前記内
燃機関の回転を停止させ、同じく下回るときに自動的に
前記内燃機関を起動させる。

【００１３】前記電池の現在の充電量に相当する値を表
示する手段を備えれば、運転者は常に電池の充電状態を
知ることができる。

【００１４】前記発電モードには、車両が停止状態であ
り前記かご形誘導機で発電された電気エネルギのほとん
どが前記外部電源供給端子に供給される給電モードと、
車両が走行状態であり前記かご形誘導機で発電された電
気エネルギのほとんどが前記電池に回生充電される充電
モードとが含まれ、前記電動モードには、車両が走行状
態であり前記かご形誘導機で走行動力を発生する補助動
力モードと、車両が停止状態であり内燃機関の始動を行
う始動モードとが含まれる。

【００１５】外部電力供給端子は単相三線交流（１００
／２００Ｖ）または三相交流を接続できる端子であり、
この外部電力供給端子が使用されていない状態で、かつ
車両が走行状態にあるときにも、現在の電池の充電量に
相当する値にしたがって、回生制動あるいは補助加速の
制御を行う。つまり、電池が空腹のときには回生制動の
頻度および回生制動の電流値を大きく制御する。電池が
満腹のときには補助加速の頻度をおよび補助加速の電流
値を大きく制御する。

【００１６】

【発明の実施の形態】

【００１７】

【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明実施例の要部の構成を示すブロック図
である。

【００１８】本発明実施例は、内燃機関１に連結された
かご形誘導機２と、このかご形誘導機２に回転磁界を与
えるインバータ回路３と、このインバータ回路３の直流
側に接続された電池４と、回転磁界の回転速度を制御す
る制御回路５と、電池４にその直流側回路が接続されそ
の交流側回路が外部電源供給端子６に接続されたコンバ
ータ回路７とが備えられる。制御回路５には、かご形誘
導機２が発電機となる発電モードとかご形誘導機２が電
動機となる電動モードとが含まれる。

【００１９】さらに、本発明の特徴として、電池４の充
放電電流を検出する電流センサ８が設けられ、制御回路
５には、その電流センサ８の出力を取込み、その出力値
を時間積分することにより電池４の現在の充電量に相当
する値を演算し記憶する演算記憶手段と、この手段に記
憶されている前記値にしたがって前記二つのモードの設
定を行うとともにその二つのモードにおける充電電流の
大きさおよび放電電流の大きさを制御する充放電制御手
段とが備えられる。

【００２０】また、制御回路５には、電池４の最大充電
容量に対して比較的大きい第一の目標値（Ｃ₁ ）および
比較的小さい第二の目標値（Ｃ₂ ）が設定され、前記充
放電制御手段は現在の充電量がこの第一の目標値
（Ｃ₁ ）になるように制御する手段と、前記外部電源供
給端子６に負荷が接続されている状態ではこの第二の目
標値（Ｃ₂ ）に達するまで優先的にコンバータ回路７を
介して外部電源供給端子６に電流を供給するように制御
する手段と、現在の充電量が第一の目標値（Ｃ₁ ）を上
回るときに自動的に内燃機関１の回転を停止させ、同じ
く下回るときに自動的に内燃機関１を起動させる制御手
段とが含まれる。

【００２１】運転席には電池４の現在の充電量に相当す
る値を表示する表示手段９が備えられる。この表示手段
９、回転センサ１０、速度センサ１１、インバータ回路
３の出力電圧を検出する電圧センサ１２、その他各種制
御に必要とされる検出出力がインタフェース回路１３を
介して制御回路５に接続される。インバータ回路３の出
力側にはコンデンサ１４が接続される。

【００２２】次に、このように構成された本発明実施例
の動作について説明する。図２は本発明実施例の動作の
流れを示すフローチャートである。

【００２３】制御回路５は、電流センサ８が検出した電
池４の充放電電流（ｉ）を取込むとともに、電圧センサ
１２が検出した電池４の充電電圧（ｖ）を取込む。充電
電圧（ｖ）が所定範囲内にあるか否かを判定し、所定範
囲にない場合は故障を含む異常状態にあるので警報を発
生して通報する。

【００２４】充電電圧（ｖ）が所定範囲内にあれば、取
込んだ充放電電流（ｉ）の時間積分（∫ｉｄｔ）を行い
電池４の現在の充電量に相当する値（Ｃ）を演算しメモ
リに記憶する。次いで、あらかじめ定められた電池４の
最大充電容量に対して比較的大きい第一の目標値
（Ｃ₁ ）および比較的小さい第二の目標値（Ｃ₂ ）と演
算値（Ｃ）とを比較する。

【００２５】充電量に相当する値（Ｃ）が第一の目標値
（Ｃ₁ ）よりも大きい場合（Ｃ₁ ＜Ｃ）は、電池４の充
電量が十分にあるので、電池４の電力をすべて使用する
給電モードを設定する。この給電モードでは、制御回路
５は、速度センサ１１の検出出力を取込み、車両が走行
しているか否かを判定する。車両が走行状態になければ
回転センサ１０の検出出力を取込み、内燃機関１が駆動
状態にあって作業用動力装置あるいは外部電力供給装置
に電力の供給が行われている状態にあれば、内燃機関１
の駆動を停止し、電池４に蓄積された直流電力をコンバ
ータ回路７により交流電力に変換して外部電源供給端子
６から単相三線接続の交流、または三相交流として作業
用動力装置あるいは外部電源供給装置に供給する。

【００２６】車両が走行中であれば、補助動力モードを
設定してかご形誘導機２を電動機とし、図外のアクセル
センサが検出したアクセル開度を取込むとともに、回転
センサ１０が検出した内燃機関１の回転速度を取込み、
補助加速に必要な電力量を決定し、電池４に蓄積された
直流電力をインバータ回路３により交流電力に変換して
かご形誘導機２に供給する。この電力供給によりかご形
誘導機２は電動機として内燃機関１に対して加速補助を
行う。

【００２７】図３は電池４の充電量が十分にあるときの
電力供給経路を説明する図である。

【００２８】充電量に相当する値（Ｃ）が第一の目標値
（Ｃ₁ ）よりは小さく、第二の目標値（Ｃ₂ ）よりは大
きい場合（Ｃ₁ ＞Ｃ＞Ｃ₂ ）は、電池４の充電量が目標
値の範囲内にある適正な状態にあるので、電池４の電力
とかご形誘導機２が発電する電力とを併用する制御モー
ドを設定する。この制御モードでは、制御回路５は、速
度センサ１１の出力を取込み、車両が走行状態にあるか
否かを判定する。車両が走行状態になければ回転センサ
１０の検出出力を取込み、内燃機関１が駆動状態にあっ
て作業用動力装置あるいは外部電力供給装置に電力の供
給が行われていれば、内燃機関１の駆動を継続するとと
もに発電モードを設定し、かご形誘導機２を発電機とし
て駆動する。

【００２９】さらに、制御回路５は、このかご形誘導機
２が発生する交流電力を電池４に供給する量と作業用動
力装置あるいは外部電力供給装置に供給する量とがほぼ
等しくなるように制御する。かご形誘導機２が発生した
交流電力はインバータ回路３で直流電力に変換され電池
４およびコンバータ回路７に供給される。電池４はこの
直流電力を蓄積し、コンバータ回路７は交流電力に変換
して外部電源供給端子６から作業用動力装置あるいは外
部電源供給装置に供給する。

【００３０】図４は電池４の充電量が適正範囲にあると
きの電力の供給経路を説明する図である。

【００３１】車両が走行中であれば、補助動力モードを
設定してかご形誘導機２を電動機とし、図外のアクセル
センサが検出したアクセル開度を取込むとともに、回転
センサ１０が検出した内燃機関１の回転速度を取込み、
補助加速のために供給できる電力量を決定し、電池４の
直流電力をインバータ回路３により交流電力に変換して
かご形誘導機２に供給する。かご形誘導機２は供給され
た電力により電動機として内燃機関１の補助加速を行
う。

【００３２】充電量に相当する値（Ｃ）が第二の目標値
（Ｃ₂ ）より小さい場合（Ｃ₂ ＞Ｃ）は、電池４の充電
量が限界を下回って空腹状態にあるので、充電モードを
設定して電池４および作業用動力装置あるいは外部電力
供給装置への電源供給を停止し、かご形誘導機２を発電
機として発生した電力のすべてをインバータ回路から電
池４に供給する。

【００３３】電池４の充電量は運転席に設けられた表示
手段９に表示され、運転者はこの表示を見ることによっ
て充電状態を常時知ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
載の作業用動力装置あるいは外部電力供給装置が電力を
必要とするときに、ただちに安定した状態で所要時間に
わたり電力を供給することができる。さらに、内燃機関
の運転および停止を合理的に行うことができるととも
に、内燃機関の出力パワーを合理的に制御することがで
きる。このような制御により内燃機関の排気ガスあるい
は黒煙を少なくすることができる。マラソン中継車に実
施して好評を得た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の要部の構成を示すブロック図。

【図２】本発明実施例の動作の流れを示すフローチャー
ト。

【図３】本発明実施例における電池の充電量が十分にあ
るときの電力供給経路を説明する図。

【図４】本発明実施例における電池の充電量が適正範囲
にあるときの電力の供給経路を説明する図。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ かご形誘導機 ３ インバータ回路 ４ 電池 ５ 制御回路 ６ 外部電源供給端子 ７ コンバータ回路 ８ 電流センサ ９ 表示手段 １０ 回転センサ １１ 速度センサ １２ 電圧センサ １３ インタフェース回路 １４ コンデンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関に連結されたかご形誘導機と、
   このかご形誘導機に回転磁界を与えるインバータ回路
   と、このインバータ回路の直流側に接続された電池と、
   前記回転磁界の回転速度を制御する制御回路と、前記電
   池にその直流側回路が接続されその交流側回路が外部電
   源供給端子に接続されたコンバータ回路とを備え、前記
   制御回路は、前記かご形誘導機が発電機となる発電モー
   ドと前記かご形誘導機が電動機となる電動モードとを含
   む自動車の電源装置において、 前記電池の充放電電流を検出する電流センサを設け、前
   記制御回路は、その電流センサ出力を取込み、その電流
   センサ出力値を時間積分することにより前記電池の現在
   の充電量に相当する値を演算し記憶する演算記憶手段
   と、この手段に記憶されている前記値にしたがって前記
   二つのモードの設定を行うとともにその二つのモードに
   おける充電電流の大きさおよび放電電流の大きさを制御
   する充放電制御手段とを備えたことを特徴とする自動車
   の電源装置。
2. 【請求項２】 前記制御回路には、前記電池の最大充電
   容量に対して比較的大きい第一の目標値（Ｃ₁ ）および
   比較的小さい第二の目標値（Ｃ₂ ）が設定され、前記充
   放電制御手段は現在の充電量がこの第一の目標値
   （Ｃ₁ ）になるように制御する手段と、前記外部電源供
   給端子に負荷が接続されている状態ではこの第二の目標
   値（Ｃ₂ ）に達するまで優先的に前記コンバータ回路を
   介して前記外部電源供給端子に電流を供給するように制
   御する手段とを含む請求項１記載の自動車の電源装置。
3. 【請求項３】 前記制御回路には、現在の充電量が前記
   第一の目標値（Ｃ₁ ）を上回るときに自動的に前記内燃
   機関の回転を停止させ、同じく下回るときに自動的に前
   記内燃機関を起動させる制御手段を含む請求項２記載の
   自動車の電源装置。
4. 【請求項４】 前記電池の現在の充電量に相当する値を
   表示する手段を備えた請求項１記載の自動車の電源装
   置。