KR20030046481A - 하이브리드 차량 - Google Patents

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KR20030046481A
KR20030046481A KR10-2003-7004686A KR20037004686A KR20030046481A KR 20030046481 A KR20030046481 A KR 20030046481A KR 20037004686 A KR20037004686 A KR 20037004686A KR 20030046481 A KR20030046481 A KR 20030046481A
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KR
South Korea
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power
internal combustion
combustion engine
vehicle
driving
Prior art date
Application number
KR10-2003-7004686A
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English (en)
Inventor
이바라키시게루
Original Assignee
혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Publication date
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Application filed by 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 filed Critical 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

주행용 구동원으로서의 내연기관(1) 및 발전 전동기(2)를 구비한 하이브리드 차량에, 배기 가스의 열 에너지를 회수하는 랭킨 사이클 장치(9)를 설치한다. 랭킨 사이클 장치(9)의 출력은 변속기(4)에 입력되어서 내연기관(1)의 구동력의 보조에 사용되고, 또는 전력으로 변환되어서 배터리(8)의 충전에 사용된다. 차량의 가속시 및 주행시에는 랭킨 사이클 장치(9)로써 배기 가스의 열 에너지를 회수하고, 또한 차량의 감속시에는 차체의 운동 에너지를 발전 전동기(2)의 회생 전력으로서 회수함으로써, 내연기관(1)의 연료 소비량을 절감한다. 이에 따라서, 차량이 어떠한 운전 상태에 있어도, 에너지 회수 효율을 최대한으로 높여서 내연기관의 연료 소비량을 절감할 수 있다.

Description

하이브리드 차량{HYBRID VEHICLE}
랭킨 사이클 장치로써 내연기관의 배기 가스의 열 에너지를 기계 에너지로 변환하고, 그 기계 에너지로써 차량의 구동력을 보조(assist)하거나, 또는 발전기를 구동시켜서 전력을 얻는 것이, 일본 특개평5-340241호 공보, 일본 특개소56-101012호 공보에 의해서 공지되어 있다.
또한, 내연기관 및 발전 전동기를 구비하고, 가속시나 주행(cruise)시에 발전 전동기의 구동력으로써 내연기관의 구동력을 보조하고, 감속시에 발전 전동기의 회생(回生) 전력으로써 배터리를 충전하는 하이브리드 차량도 공지되어 있다.
그런데, 랭킨 사이클 장치를 차량에 탑재한 경우, 차량의 가속시나 주행시에 내연기관의 배기 가스의 열 에너지를 회수하는 것은 가능하지만, 랭킨 사이클 장치로써는 차량의 감속시에 차체의 운동 에너지를 회수할 수 없는 문제가 있다. 또한, 하이브리드 차량에서는, 차량의 감속시에 차체의 운동 에너지를 발전 전동기의 회생 전력으로서 회수하는 것은 가능하지만, 차량의 가속시나 주행시에 내연기관의 배기 가스의 열 에너지를 회수할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은, 내연기관, 발전 전동기 및 랭킨 사이클(Rankine cycle) 장치를 구비한 하이브리드 차량에 관한 것이다.
도 1∼도 13은 본 발명의 제1실시예를 나타내는 것으로서,
도 1은 하이브리드 차량의 전체 구성을 나타내는 도면.
도 2는 랭킨 사이클 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 주요 처리 루틴의 플로차트.
도 4는 정지시 처리 루틴의 플로차트.
도 5는 가속시 처리 루틴의 플로차트.
도 6은 주행시 처리 루틴의 플로차트.
도 7은 감속시 처리 루틴의 플로차트.
도 8은 정지, 가속, 주행 및 감속을 판정하는 맵(map)을 나타내는 도면.
도 9는 전동기 보조(assist) 영역, 내연기관 주행 영역 및 충전 영역을 판정하는 맵을 나타내는 도면.
도 10은 배터리의 충전 상태의 각 임계치를 나타내는 도면.
도 11은 내연기관 주행 영역, 전동기 주행 영역 및 충전 영역을 판정하는 맵을 나타내는 도면.
도 12는 차량의 주행 패턴의 일례를 나타내는 타임 차트.
도 13은 차량의 주행 패턴의 다른 일례를 나타내는 타임 차트.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 의한 하이브리드 차량의 전체 구성을 나타내는 도면.
본 발명은 상기의 사정을 감안해서 이루어진 것으로서, 차량이 어떠한 운전 상태에 있어도, 에너지 회수 효율을 최대한으로 높여서 내연기관의 연료 소비량을 절감하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1특징에 의하면, 주행용 구동력을 발생하는 내연기관과, 축전(蓄電)수단으로부터의 전력으로써 주행용 구동력을 발생하는 동시에 상기 축전수단을 충전하는 전력을 발생하는 발전 전동기와, 내연기관의 운전시에 그 폐열로써 작동하여 주행용 구동력을 발생하는 랭킨 사이클 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량이 제안되어 있다.
상기 구성에 의하면, 내연기관 및 발전 전동기를 구비한 하이브리드 차량에 있어서, 내연기관의 운전시에 그 폐열로써 작동하여 주행용 구동력을 발생하는 랭킨 사이클 장치를 설치했으므로, 차량의 감속시에 발전 전동기의 회생 제동에 의해서 회수한 에너지로써 축전수단을 충전할 수 있는 것은 물론이고, 회생 제동을 실행할 수 없는 차량의 가속시나 주행시에도 랭킨 사이클 장치로써 에너지 회수를 실행하는 것이 가능하게 되어서, 축전수단의 전력에 의해서 작동하는 발전 전동기의 구동력 및 랭킨 사이클 장치의 구동력으로써, 내연기관의 구동력을 보조해서 연료 소비량을 절감할 수 있다.
또한 본 발명의 제2특징에 의하면, 주행용 구동력을 발생하는 내연기관과, 축전수단으로부터의 전력으로써 주행용 구동력을 발생하는 동시에 상기 축전수단을 충전하는 전력을 발생하는 발전 전동기와, 내연기관의 운전시에 그 폐열로써 작동하여 축전수단을 충전하는 전력을 발생하는 랭킨 사이클 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량이 제안되어 있다.
상기 구성에 의하면, 내연기관 및 발전 전동기를 구비한 하이브리드 차량에 있어서, 내연기관의 운전시에 그 폐열로써 작동하여 축전수단을 충전하는 전력을 발생하는 랭킨 사이클 장치를 설치했으므로, 차량의 감속시에 발전 전동기의 회생 제동에 의해서 회수한 에너지로써 축전수단을 충전할 수 있는 것은 물론이고, 회생 제동을 실행할 수 없는 차량의 가속시나 주행시에도 랭킨 사이클 장치로써 회수한 에너지로써 축전수단을 충전할 수 있게 되어서, 축전수단의 전력에 의해서 작동하는 발전 전동기의 구동력으로써 내연기관의 구동력을 보조해서 연료 소비량을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3특징에 의하면, 상기 제2특징에 추가하여, 발전 전동기가 전력을 발생하지 않고 있을 때에, 랭킨 사이클 장치는 축전수단을 충전하는 전력을 발생하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량이 제안되어 있다.
상기 구성에 의하면, 발전 전동기가 회생 전력을 발생할 수 없는 차량의 가속시나 주행시에 랭킨 사이클 장치가 축전수단을 충전하는 전력을 발생하므로, 차량의 가속시, 주행시 및 감속시의 모든 상태에서 축전수단을 충전하는 것이 가능하게 되어서 발전 전동기의 성능을 충분히 활용할 수 있다.
또한, 각 실시예의 배터리(8)는 본 발명의 축전수단에 대응하고, 제1실시예의 발전 전동기(2) 및 제2실시예의 제1발전 전동기(2a)는 본 발명의 발전 전동기에 대응한다.
우선, 도 1∼도 13에 따라서 본 발명의 제1실시예를 설명한다.
도 1에 있어서, 하이브리드 차량은 주행용 구동력을 발생하는 내연기관(1)을 구비하고 있고, 내연기관(1) 및 발전 전동기(2)는 클러치(3)를 통해서 직렬로 접속되고, 또한 발전 전동기(2)는 변속기(4), 클러치(5) 및 차동장치(6)를 통해서 구동륜(7)에 접속된다. 따라서, 클러치(3)를 체결한 상태에서 내연기관(1)을 구동하면, 그 구동력이 클러치(3), 발전 전동기(2), 변속기(4), 클러치(5) 및 차동장치(6)를 통해서 구동륜(7)에 전달되어서 차량을 주행시킨다. 이 때, 발전 전동기(2)는 공전시켜도 좋지만, 배터리(8)로부터의 전력으로써 발전 전동기(2)를 구동하면 내연기관(1)의 구동력을 발전 전동기(2)의 구동력으로써 보조할 수 있고, 또는 발전 전동기(2)를 내연기관(1)의 구동력으로써 구동하여 발전기로서 기능시키면 배터리(8)를 충전할 수 있다. 또한 차량의 감속시에, 클러치(3)를 체결 해제해서 구동륜(7)으로부터 역전달되는 구동력으로써 발전 전동기(2)를 구동하면, 그 발전 전동기(2)가 발생하는 회생 전력으로써 배터리(8)를 충전할 수 있다.
차량은 내연기관(1)의 폐열로써 작동하는 랭킨 사이클 장치(9)를 구비하고 있어서, 랭킨 사이클 장치(9)가 출력하는 구동력은 변속기(4)에 입력된다(화살표 a 참조). 변속기(4)는, 랭킨 사이클 장치(9)가 발생한 구동력과, 내연기관(1) 또는 발전 전동기(2)가 발생한 구동력을, 예를 들면 유성 기어 기구를 이용하여 통합해서 구동륜(7)에 전달한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 랭킨 사이클 장치(9)는 공지된 구조를 갖는 것으로서, 내연기관(1)의 폐열, 예를 들면 배기 가스를 열원으로 하여 고온 고압 증기를 발생하는 증발기(10)와, 그 고온 고압 증기의 팽창에 의해서 축(軸) 출력을 발생하는 팽창기(11)와, 팽창기(11)로부터 배출되는 강온 강압 증기를 응축시켜서 물로 되돌리는 응축기(12)와, 응축기(12)로부터의 물을 증발기(10)에 공급하는 급수 펌프(13)를 구비하고 있다.
이어서, 내연기관(1), 발전 전동기(2) 및 랭킨 사이클 장치(9)의 제어를 플로차트를 참조하면서 설명한다. 내연기관(1), 발전 전동기(2) 및 랭킨 사이클 장치 (9)는, 차속 센서, 차체 가속도 센서, 스로틀 개도 센서, 배터리 전압 센서, 배터리 전류 센서 등의 출력에 따라서 전자제어 유닛에 의해서 제어된다.
우선, 도 3의 주요 처리 루틴의 단계 Sl에서 차속 및 차속의 변화(차체 가속도 및 차체 감속도)를 검출하고, 단계 S2에서 스로틀 개도(開度)를 검출하고, 단계 S3에서 차속 및 스로틀 개도로부터 차량의 요구 출력을 산출한다. 후속하는 단계 S4에서 차량이 정지 상태에 있으면, 단계 S5에서 이후에 설명하는 정지시 처리를 실행하고, 단계 S6에서 차량이 가속 상태에 있으면, 단계 S7에서 이후에 설명하는 가속시 처리를 실행하고, 단계 S8에서 차량이 주행 상태에 있으면, 단계 S9에서 이후에 설명하는 주행시 처리를 실행하고, 단계 Sl0에서 차량이 감속 상태에 있으면, 단계 Sll에서 이후에 설명하는 감속시 처리를 실행한다. 그리고 단계 S12에서, 상기 정지시 처리, 가속시 처리, 주행시 처리 및 감속시 처리에 따른 내연기관(1), 발전 전동기(2) 및 랭킨 사이클 장치(9)의 구동력 제어를 실행한다.
차량이 정지 상태, 가속 상태, 주행 상태 및 감속 상태의 어느 것에 있는가는, 도 8에 나타내는 맵(map)에 따라서 결정된다. 도 8에 나타내는 맵은 가로축을차속으로 하고, 세로축을 요구 출력으로 한 것으로서, 여기에 포물선상의 주행 저항 라인이 설정된다. 차속 및 요구 출력이 모두 0이면 차량이 정지 상태인 것으로 판정하고, 차속 및 요구 출력이 주행 저항 라인의 근방의 사선(斜線) 영역에 있으면 차량이 주행 상태인 것으로 판정하고, 차속 및 요구 출력이 상기 사선 영역의 상측에 있으면 차량이 가속 상태인 것으로 판정하고, 차속 및 요구 출력이 상기 사선 영역의 하측에 있으면 차량이 감속 상태인 것으로 판정한다. 또한, 상기 맵 이외에, 예를 들면 등판로(登坂路)에 있어서 차속이 대략 일정하면 가속 상태인 것으로 간주되고, 강판로(降坂路)에 있어서 차속이 대략 일정하면 감속 상태인 것으로 간주되고, 차체 가속도 또는 차체 감속도의 절대치가 소정치 이하인 경우에는 주행 상태인 것으로 간주된다.
이어서, 도 4의 플로차트에 따라서 상기 단계 S5(정지시 제어)의 서브루틴을 설명한다.
우선, 단계 S21에서 내연기관(1)의 출력을 0으로 설정(정지)하고, 단계 S22에서 발전 전동기(2)의 출력을 0으로 설정하고, 단계 S23에서 랭킨 사이클 장치(9)의 출력을 0으로 설정함으로써, 단계 S24에서 내연기관(1), 발전 전동기(2) 및 랭킨 사이클 장치(9)의 총합 출력을 0으로 설정한다. 이와 같이 차량의 정지시에 내연기관(1), 발전 전동기(2) 및 랭킨 사이클 장치(9)를 모두 정지시킴으로써, 연료 소비량을 절감할 수 있다. 또한, 정지한 내연기관(1)을 시동할 때, 발전 전동기(2)가 시동 모터로서 사용된다.
이어서, 도 5의 플로차트에 따라서 상기 단계 S7(가속시 제어)의 서브루틴을설명한다.
우선, 단계 S31에서 차속 및 스로틀 개도로부터 차량의 요구 구동력 Ftr을 산출하고, 단계 S32에서 배터리 전압 및 배터리 전류로부터 배터리 잔용량(殘容量) Esoc를 산출한다. 후속하는 단계 S33에서 요구 구동력 Ftr을 도 9의 맵에 적용하고, 현재의 운전 상태가 전동기 보조 영역에 있는가, 내연기관 주행 영역에 있는가, 충전 영역에 있는가를 판정한다. 도 9의 맵은 가로축을 차속 Vcar로 하고, 세로축을 요구 구동력 Ftr로 한 것으로서, 여기에 우하측의 제1임계치 F1(Vcar) 및 제2임계치 F2(Vcar)가 설정된다. 그리고, 상기 단계 S33에서 요구 구동력 Ftr이 제1임계치 Fl(Vcar) 이상이면 전동기 보조 영역에 있는 것으로 판정하고, 단계 S34에서 보조 허가 플래그 AST_FLG를 「1」에 설정한다.
후속하는 단계 S35에서 상기 보조 허가 플래그 AST_FLG가「1」에 설정되어 있을 때, 즉 내연기관(1)으로만은 요구 구동력 Ftr을 만족시킬 수 없을 때, 단계 S36에서 배터리 잔용량 Esoc가 도 10의 제2임계치 E2 이상으로서 발전 전동기(2)에 의한 구동력의 보조가 가능한 경우에는, 단계 S37에서 발전 전동기(2)로써 발생시켜야 하는 보조량 Pm을 요구 구동력 Ftr 및 차속 Vcar에 따라서 맵 검색에 의하여 결정한다. 또한 단계 S38에서 배터리 잔용량 Esoc가 도 10의 제1임계치 El 이하로서 발전 전동기(2)에 의한 구동력의 보조가 불능인 경우에는, 단계 S39에서 발전 전동기(2)로써 발생시켜야 하는 보조량 Pm을 0으로 설정하는 동시에, 보조 허가 플래그 AST_FLG를 「0」에 재설정한다.
후속하는 단계 S40에서 요구 구동력 Ftr이 도 9에 나타내는 제2임계치F2(Vcar) 이하이면 충전 영역에 있는 것으로 판정하고, 단계 S41에서 발전 허가 플래그 REG_FLG를 「1」에 설정한다.
후속하는 단계 S42에서 상기 발전 허가 플래그 REG_FLG가 「1」에 설정되어 있을 때, 단계 S43에서 배터리 잔용량 Esoc가 도 10의 제2임계치 E2 이상으로서 배터리(8)의 충전이 불필요한 경우에는, 단계 S44에서 발전 전동기(2)로써 발생시켜야 하는 발전량 Pm을 0으로 설정하는 동시에, 발전 허가 플래그 REG_FLG를 「0」에 재설정한다. 또한 단계 S45에서 배터리 잔용량 Esoc가 도 10의 제1임계치 El 이하로서 배터리(8)의 충전이 필요한 경우에는, 단계 S46에서 발전 전동기(2)로써 발생시켜야 하는 발전량 Pm을 요구 구동력 Ftr 및 차속 Vcar에 따라서 맵 검색에 의해서 결정한다.
후속하는 단계 S47에서 랭킨 사이클 장치(9)의 출력인 랭킨 사이클 출력 Prc를 내연기관(1)의 운전 상태로부터 산출하고, 단계 S48에서 요구 구동력 Ftr로부터 발전 전동기(2)의 보조량 Pm(또는 부(負)의 값인 발전 전동기(2)의 발전량 Pm)과, 랭킨 사이클 출력 Prc를 감산해서 목표 내연기관 출력 Pe를 산출하고, 단계 S49에서 최소의 연료 소비량으로써 상기 목표 내연기관 출력 Pe를 취득하기 위한 내연기관(1)의 회전수 Ne를 산출한다.
이와 같이, 차량의 가속시에 요구 구동력 Ftr이 큰 경우에는, 배터리 잔용량 Esoc가 충분한 것을 조건으로 발전 전동기(2)의 구동력으로써 내연기관(1)의 구동력을 보조하고, 또한 차량의 가속시에 요구 구동력 Ftr이 작은 경우에는, 배터리 (8)가 과충전이 되지 않는 것을 조건으로 내연기관(1)의 구동력으로써 발전 전동기(2)를 구동해서 배터리(8)를 충전하므로, 차량의 가속 성능을 높이는 동시에, 가속에 이어지는 주행에 대비해서 배터리(8)를 충전할 수 있다.
이어서, 도 6의 플로차트에 따라서 상기 단계 S9(주행시 제어)의 서브루틴을 설명한다.
우선, 단계 S51에서 차속 및 스로틀 개도로부터 차량의 요구 출력 Ptr을 산출하고, 단계 S52에서 배터리 전압 및 배터리 전류로부터 배터리 잔용량 Esoc를 산출한다. 후속하는 단계 S53에서 배터리 잔용량 Esoc가 도 10의 제2임계치 E2 이상이면 발전 전동기(2)에 의한 주행이 가능한 것으로 판정하고, 단계 S54에서 방전 허가 플래그 DCH_FLG를 「1」에 설정한다.
후속하는 단계 S55에서 상기 방전 허가 플래그 DCH_FLG가 「1」로 설정되어 있을 때, 단계 S56에서 요구 출력 Ptr이 도 11의 임계치 Pl 이하로서 발전 전동기 (2)의 출력만으로 주행 가능한 경우에는, 단계 S57에서 발전 전동기(2)로써 발생시켜야 하는 전동기 출력 Pm을 요구 출력 Ptr로 한다. 또한, 단계 S58에서 요구 출력 Ptr이 도 11의 임계치 Pl을 초과하고 있어서 발전 전동기(2)의 출력만으로는 주행할 수 없는 경우에는, 단계 S59에서 발전 전동기(2)로써 발생시켜야 하는 전동기 출력 Pm을 차속 Vcar 및 요구 출력 Ptr에 따라서 설정하는 동시에, 요구 출력 Ptr로부터 상기 전동기 출력 Pm을 감산한 것을 목표 내연기관 출력 Pe로 한다.
후속하는 단계 S60에서 배터리 잔용량 Esoc가 도 10의 제1임계치 El 미만이면, 내연기관(1)에 의한 발전이 필요한 것으로 판정하고, 단계 S61에서 발전 허가 플래그 REG_FLG를「1」에 설정하는 동시에, 방전 허가 플래그 DCH_FLG를「0」으로재설정한다.
후속하는 단계 S62에서 상기 발전 허가 플래그 REG_FLG가「1」로 설정되어 있을 때, 단계 S63에서 요구 출력 Ptr이 도 11의 설정치 Pbsfc(내연기관(1)의 효율이 최대가 되는 출력) 미만인 경우에는, 단계 S64에서 발전 전동기(2)로써 발생시켜야 하는 발전량 Pm을, 설정치 Pbsfc로부터 요구 출력 Ptr을 감산한 값으로 설정하고, 내연기관(1)의 출력이 되는 설정치 Pbsfc의 일부인 발전량 Pm으로써 발전 전동기(2)를 구동해서 배터리(8)를 충전한다. 또한 단계 S65에서 배터리 잔용량 Esoc가 도 10의 제2임계치 E2 이상으로서 배터리(8)의 충전이 불필요한 경우에는, 단계 S66에서 발전 전동기(2)로써 발생시켜야 하는 발전량 Pm을 0에 설정하는 동시에, 발전 허가 플래그 REG_FLG를「0」으로 재설정한다.
후속하는 단계 S67에서 랭킨 사이클 장치(9)의 출력인 랭킨 사이클 출력 Prc를 내연기관(1)의 운전 상태로부터 산출하고, 단계 S68에서 요구 구동력 Ftr로부터 발전 전동기(2)의 전동기 출력 Pm(또는 부의 값인 발전 전동기(2)의 발전량 Pm)과, 랭킨 사이클 출력 Prc를 감산해서 목표 내연기관 출력 Pe를 산출하고, 단계 S69에서 최소의 연료 소비량으로써 상기 목표 내연기관 출력 Pe를 취득하기 위한 내연기관(1)의 회전수 Ne를 산출한다.
이와 같이, 차량 주행시에 배터리 잔용량 Esoc가 충분할 때, 요구 출력 Ptr이 크면 내연기관(1)의 구동력 및 발전 전동기(2)의 구동력을 병용해서 주행하고, 요구 출력 Ptr이 작으면 내연기관(1)을 정지해서 발전 전동기(2)의 구동력만으로 주행하므로 연료의 소비량을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한 차량 주행시에 배터리 잔용량 Esoc가 부족할 때에는, 내연기관(1)의 구동력으로써 발전 전동기(2)를 구동해서 배터리(8)를 충전할 수 있다.
이어서, 도 7의 플로차트에 따라서 상기 단계 Sll(감속시 제어)의 서브루틴을 설명한다.
우선, 단계 S71에서 차속 및 스로틀 개도로부터 차량의 요구 출력, 즉 요구 회생(回生) 출력 Ptr을 산출하고, 단계 S72에서 배터리 전압 및 배터리 전류로부터 배터리 잔용량 Esoc를 산출한다. 후속하는 단계 S73에서 배터리 잔용량 Esoc가 도 10의 제3임계치 E3 이하이면 회생 전력에 의한 배터리(8)의 충전이 가능한 것으로 판정하고, 단계 S74에서 충전 허가 플래그 CHA_FLG를「1」로 설정한다.
후속하는 단계 S75에서 상기 충전 허가 플래그 CHA_FLG가「1」에 설정되어 있을 때, 단계 S76에서 요구 회생 출력 Ptr의 절대치가 도 11의 임계치 P2의 절대치 이하인 경우에는, 단계 S77에서 상기 요구 회생 출력의 Ptr을 그대로 발전 전동기(2)의 회생 출력 Pm으로 한다. 또한, 단계 S78에서 요구 회생 출력 Ptr의 절대치가 도 11의 임계치 P2의 절대치를 초과하는 경우에는, 단계 S79에서 발전 전동기 (2)의 회생 출력 Pm을 상기 임계치 P2로 설정한다.
후속하는 단계 S80에서 배터리 잔용량 Esoc가 도 10의 제3임계치 E3을 초과하면, 배터리(8)가 그 이상 충전할 수 없는 상태에 있는 것으로 판정하고, 단계 S81에서 충전 허가 플래그 CHA_FLG를 「0」으로 재설정한다.
후속하는 단계 S82에서 상기 충전 허가 플래그 CHA_FLG가 「0」에 재설정되어 있을 때, 단계 S83에서 내연기관(1)이 운전중인 경우에는, 단계 S84에서 회생제동을 실행하지 않고 엔진 브레이크 및 기계식 브레이크로써 차량을 감속한다. 또한 단계 S85에서 내연기관(1)이 정지중이면, 단계 S86에서 기계식 브레이크로써 차량을 감속한다.
이와 같이, 차량의 감속시에 배터리(8)가 과충전이 될 염려가 없는 것을 조건으로, 발전 전동기(2)로써 회생 제동을 실행해서 회생 전력으로써 배터리(8)를 충전하고, 또한 배터리(8)가 과충전이 될 염려가 있을 경우에는 회생 제동을 금지하여 엔진 브레이크 및 기계식 브레이크로 차량을 감속하므로, 연료의 소비량을 최소한으로 억제하면서 배터리 잔용량 Esoc를 최대한으로 확보할 수 있다.
도 12는 차량의 주행 패턴의 일례를 나타내는 것으로서, 가속시에는 내연기관(1)의 구동력 및 발전 전동기(2)의 구동력을 병용해서 주행하고, 주행시에는 내연기관(1)의 구동력으로써 주행하고, 감속시에는 내연기관(1)을 정지시켜서 발전 전동기(2)의 회생 전력으로써 배터리(8)를 충전한다. 그리고, 내연기관(1)의 운전시에는 랭킨 사이클 장치(9)의 출력에 의해서 내연기관(1)의 구동력이 보조된다.
도 13은 차량의 주행 패턴의 다른 일례를 나타내는 것으로서, 차량의 발진 시에는 큰 저속 토크를 출력 가능한 발전 전동기(2)를 사용하고, 가속시에는 내연기관(1)의 구동력으로써 주행하고, 주행시에는 발전 전동기(2)의 구동력으로써 주행하고, 감속시에는 내연기관(1)을 정지시켜서 발전 전동기(2)의 회생 전력으로써 배터리(8)를 충전한다. 그리고, 내연기관(1)의 운전시에는 랭킨 사이클 장치(9)의 출력에 의해서 내연기관(1)의 구동력이 보조된다.
이어서, 도 14에 따라서 본 발명의 제2실시예를 설명한다.
도 1에 나타내는 제1실시예에서는 발전 전동기(2)가 내연기관(1) 및 변속기 (4)의 사이에 설치되어 있지만, 제2실시예는 배터리(8)에 의해서 구동되는 제1발전 전동기(2a)가 차동장치(6)에 접속되고, 또한 배터리(8)에 의해서 구동되는 제2발전 전동기(2b)가 내연기관(1)에 접속된다. 제1발전 전동기(2a)는, 이 제1발전 전동기 (2a)만의 구동력에 의한 주행과, 내연기관(1)의 구동력의 보조와, 회생 전력의 발생에 사용되고, 제2발전 전동기(2b)는, 내연기관(1)의 시동과, 내연기관(1)의 구동력에 의한 발전에 사용된다. 본 실시예에서도, 상기한 제1실시예와 마찬가지로 랭킨 사이클 장치(9)가 출력하는 구동력은, 유성 기어 기구등의 구동력 통합 수단을 통해서 변속기(4)에 입력된다(화살표 a 참조).
이상, 본 발명의 실시예를 상세히 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 여러가지 설계 변경을 실행하는 것이 가능하다.
예를 들면, 이미 설명한 실시예에서는, 도 1 및 도 14에 화살표 a로 나타내는 바와 같이 랭킨 사이클 장치(9)의 축(軸) 출력을 차량의 주행용 구동원으로서 직접 사용하고 있지만, 랭킨 사이클 장치(9)의 축 출력으로써, 도시하지 않은 발전기를 구동할 수 있다. 화살표 b로써 나타내는 바와 같이 발전기에서 발전한 전력은 배터리(8)에 충전되어, 발전 전동기(2, 2a, 2b)의 구동에 사용된다. 차량의 가속시나 주행시에는 발전 전동기(2, 2a)에 의한 회생 전력을 취득할 수 없지만, 이 때 랭킨 사이클 장치(9)로써 발전한 전력으로써 배터리(8)를 충전함으로써, 내연기관 (1)의 구동력을 사용하지 않고, 가속시, 주행시 및 감속시의 모든 경우에 있어서, 랭킨 사이클 장치(9)의 발전 전력 또는 발전 전동기(2, 2a)의 회생 전력으로써 배터리(8)를 충전할 수 있고, 발전 전동기(2, 2a, 2b)의 성능을 충분히 활용할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 제1, 제2실시예에 있어서의 랭킨 사이클 출력 Prc에 대응하는 출력을, 발전 전동기(2)가 전동기 출력 Pm으로서 출력하게 된다.
또한, 도 5에 나타내는 가속시의 처리에 대신해서, 도 6에 나타내는 주행시의 처리를 채용할 수 있다.
또한, 실시예에서는 축전수단으로서 배터리(8)를 예시했지만, 배터리(8)에 대신해서 커패시터를 이용하는 것도 가능하다.
이상과 같이, 본 발명은 내연기관 및 발전 전동기를 구비한 기존의 하이브리드 차량에 적용하는 것이 가능하고, 이 하이브리드 차량에 랭킨 사이클 장치를 부가함으로써, 추가로 에너지 회수 효율의 향상 및 연료 소비량의 절감을 가능하게 하는 것이다.

Claims (3)

  1. 주행용 구동력을 발생하는 내연기관(1)과,
    축전수단(8)으로부터의 전력으로써 주행용 구동력을 발생하는 동시에 상기 축전수단(8)을 충전하는 전력을 발생하는 발전 전동기(2, 2a)와,
    내연기관(1)의 운전시에 그 폐열로써 작동하여 주행용 구동력을 발생하는 랭킨 사이클 장치(9)를 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  2. 주행용 구동력을 발생하는 내연기관(1)과,
    축전수단(8)으로부터의 전력으로써 주행용 구동력을 발생하는 동시에 상기 축전수단(8)을 충전하는 전력을 발생하는 발전 전동기(2, 2a)와,
    내연기관(1)의 운전시에 그 폐열로써 작동하여 축전수단(8)을 충전하는 전력을 발생하는 랭킨 사이클 장치(9)를 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  3. 제2항에 있어서, 발전 전동기(2, 2a)가 전력을 발생하지 않고 있을 때에, 랭킨 사이클 장치(9)는 축전수단(8)을 충전하는 전력을 발생하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
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