シリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置

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【発明の名称】	シリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置
【発明者】	【氏名】菊池俊雄【氏名】北田眞一郎【氏名】平野弘之【氏名】稲田英二【氏名】麻生剛【氏名】井戸口隆一【氏名】金子雄太郎
【要約】	【課題】従来から使用されているエンジン駆動式の補機を用い、エンジン停止中でも補機の作動を確保する。【解決手段】シリーズ・ハイブリッド車にエンジン２により駆動される補機１３～１６を備え、エンジン２による発電機１の駆動が不要な時にエンジン２への燃料供給を停止したまま発電機１によりエンジン２を駆動する。これにより、従来から使用されているエンジン駆動式の補機をそのまま用いることができ、エンジン停止中でもそれらの補機の作動を確保することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】走行駆動源に電動モーターを用い、バッテリーの残容量が低下するとエンジンにより発電機を駆動して前記バッテリーおよび前記モーターに電力を供給するシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置において、前記エンジンにより駆動される補機を備え、前記エンジンによる前記発電機の駆動が不要な時に、前記エンジンへの燃料供給を停止したまま前記発電機により前記エンジンを駆動することを特徴とするシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置。
【請求項２】請求項１に記載のシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置において、前記エンジンのクランク軸とクランクプーリーとの間にクラッチを設け、前記エンジンによる前記発電機の駆動が不要な時は前記クラッチを釈放することを特徴とするシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置。
【請求項３】請求項２に記載のシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置において、前記エンジンにより駆動される負圧ポンプを備えることを特徴とするシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置。
【請求項４】請求項１～３のいずれかの項に記載のシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置において、前記補機にはパワーステアリングポンプ、１２Ｖ電源用発電機、空調装置用コンプレッサーが含まれることを特徴とするシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリーズ・ハイブリッド車の発電機を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】走行駆動源に電動モーターを用い、バッテリーの残容量が低下するとエンジンにより発電機を駆動してバッテリーおよび電動モーターに電力を供給するシリーズ・ハイブリッド車が知られている。この種のシリーズ・ハイブリッド車においては、バッテリーの残容量を検出し、残容量が所定量以下に低下したらエンジンを駆動して発電を開始する。そして、バッテリーの残容量が所定量まで回復した時やバッテリーの温度が所定値以上になった時にエンジンの駆動を停止する。
【０００３】このようなシリーズ・ハイブリッド車ではエンジンが常に作動しないため、従来エンジンの駆動力を利用していた補機、すなわちパワーステアリングポンプ、空調装置用コンプレッサー、ウオーターポンプおよびブレーキ倍力装置に負圧を供給する装置などは電動式となり、電動駆動装置を新たに設置する必要がある。また、エンジン駆動を利用した従来の１２Ｖ電源用発電機は、主バッテリーの高電圧を１２Ｖの低電圧に変換するコンバーターに置き換えて新たに設置する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような電動式ポンプやコンバーターは新たに開発する必要があり、生産台数が少ない現状ではこれらの部品が高価になり、シリーズ・ハイブリッド車がコストアップする。
【０００５】さらに、シリーズ・ハイブリッド車では、電気自動車の装備品に加え、エンジン、燃料系統部品、排気系統部品などを新たに設置しなければならないので、装備品のレイアウトが難しくなる上に、電動式ポンプやコンバーターのような従来の装備品よりも大きなものや、負圧ポンプやウオーターポンプのようなエンジンが常に作動しないために新たに搭載しなければならないものもあり、装備品のレイアウトをさらに難しくしている。
【０００６】本発明の目的は、従来から使用されているエンジン駆動式の補機を用い、エンジン停止中でも補機の作動を確保するようにしたシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明は、走行駆動源に電動モーターを用い、バッテリーの残容量が低下するとエンジンにより発電機を駆動してバッテリーおよびモーターに電力を供給するシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置に適用され、エンジンにより駆動される補機を備え、エンジンによる発電機の駆動が不要な時にエンジンへの燃料供給を停止したまま発電機によりエンジンを駆動する。
（２）請求項２のシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置は、エンジンのクランク軸とクランクプーリーとの間にクラッチを設け、エンジンによる発電機の駆動が不要な時はクラッチを釈放するようにしたものである。
（３）請求項３のシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置は、エンジンにより駆動される負圧ポンプを備える。
（４）請求項４のシリーズ・ハイブリッド車の発電機制御装置は、補機にはパワーステアリングポンプ、１２Ｖ電源用発電機、空調装置用コンプレッサーが含まれる。
【０００８】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、シリーズ・ハイブリッド車にエンジンにより駆動される補機を備え、エンジンによる発電機の駆動が不要な時にエンジンへの燃料供給を停止したまま発電機によりエンジンを駆動するようにしたので、従来から使用されているエンジン駆動式の補機をそのまま用いることができ、電動式補機の開発費が不要となり、コストを低減できる。また、エンジン停止中でもそれらの補機の作動を確保することができる。さらに、小型で必要最小限の装備品でシリーズ・ハイブリッド車を構成でき、装備品のレイアウトが容易になる。
（２）請求項２の発明によれば、エンジンのクランク軸とクランクプーリーとの間にクラッチを設け、エンジンによる発電機の駆動が不要な時はクラッチを釈放するようにしたので、発電機をエンジン駆動用モーターとして運転した時に、エンジンを駆動する動力が不要となり、発電機負荷が軽減されてバッテリーの電力消費を節約できる。
（３）請求項３の発明によれば、エンジンにより駆動される負圧ポンプを備えるようにしたので、エンジンのクランク軸とクランクプーリーとの間にクラッチを設け、エンジンによる発電機の駆動が不要な時はクラッチを釈放してエンジンを停止しても、負圧ポンプが発電機により駆動され続け、ウオーターポンプやブレーキ倍力装置に対する負圧の供給を確保できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は一実施の形態の構成図であり、図２はエンジンの正面図である。図１において、発電機１はエンジン２により駆動され、駆動用モーター４の電源となる主バッテリー６を充電する。エンジン２は発電機１を駆動するためにのみ使用される。減速機３は駆動用モーター４の回転を減速し、ドライブシャフト８を介して車輪９に駆動力を伝達する。制御装置５は、ケーブル１１ａ、１１ｂ、１１ｃを介して発電機１、駆動用モーター４および主バッテリー６間の電力の流れを制御し、駆動用モーター４を駆動制御するとともに、発電機１により主バッテリー６の充電を行なう。負圧倍力装置７は、負圧ホース１０を介してエンジン２の負圧を利用し、ブレーキペダルの踏力をアシストする装置である。
【００１０】図２に示すように、エンジン２のクランクプーリー１２は発電機１、１２Ｖ電源用発電機１３、空調装置用コンプレッサー１４、パワーステアリングポンプ１５およびウオーターポンプ１６とベルトを介して接続され、エンジン２の駆動力によりそれらの装置を駆動する。
【００１１】主バッテリー６の容量が十分ある時はバッテリー６から駆動用モーター４に電力を供給し、モーター４により減速機３およびドライブシャフト８を介してタイヤ９を駆動する。この時、制御装置５は、主バッテリー６の容量が十分あると判断すると、発電機１をエンジン駆動用モーターとして運転する。エンジン２には、図２に示すように、１２Ｖ電源用発電機１３や空調装置用コンプレッサー１４などの上述した補機がマウントされており、発電機１をエンジン駆動用モーターとして運転することによってエンジン２が回り、補機が作動する。この時、エンジン２は発電機１の電動運転のみにより回転するため、エンジン２に燃料を供給する必要はない。
【００１２】一般に、エンジンで補機を駆動する場合、１２Ｖ電源用発電機、空調装置用コンプレッサー、パワーステアリングポンプ、ウオーターポンプは、エンジン回転が２０００～３０００ｒｐｍで回っていれば補機性能が十分に満足される。したがって、この実施の形態では発電機１によりエンジン２を２０００～３０００ｒｐｍで回すように制御する。
【００１３】次に、主バッテリー６が所定量まで放電されると、制御装置５は、発電機１によるエンジン２の駆動を終了するとともに、エンジン２に燃料を供給して始動する。そして、エンジン２により発電機１を駆動して発電を行なう。この時、補機はエンジン２が回ることにより正常に作動する。
【００１４】図３は発電機制御のフローチャートである。制御装置５はこの発電機制御を繰り返し実行する。ステップ１において、主バッテリー６の残容量を検出する。この残容量の検出方法は、例えば放電電圧と放電電流に基づいて残容量を検出する方法などすでに公知の方法がある。続くステップ２で、残容量が所定量Ｋ１以上かどうかを確認する。残容量が所定量Ｋ１以上で、残容量が十分にある場合はステップ３へ進み、エンジン２への燃料供給を停止し、続くステップ４で発電機１をエンジン駆動用モーターとして駆動する。これにより、エンジン２に連れ回る補機が作動し、補機性能が確保される。
【００１５】一方、バッテリー６の残容量が所定量Ｋ１より少ない場合はステップ５へ進み、エンジン２へ燃料を供給してエンジン２を始動し、続くステップ６で発電機１により発電を行なって主バッテリー６を充電する。
【００１６】－発明の一実施の形態の変形例－図４は一実施の形態の変形例の構成図であり、図５は変形例のエンジンの正面図である。なお、図１、図２に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。この変形例では、エンジン２のクランク軸とクランクプーリー１２との間に電磁クラッチ１７を設け、制御装置５によりケーブル１１ｄを介してオン、オフする。
【００１７】主バッテリー６の容量が十分ある時は、電磁クラッチ１７を切り、エンジン２のクランクと発電機１を切り離した状態で発電機１を補機駆動用モーターとして運転する。補機と発電機１は図４に示すようにクランクプーリー１２とベルトを介してつながっており、発電機１が回転すると補機が作動する。
【００１８】電磁クラッチ１７を設けることにより、発電機１を補機駆動用モーターとして駆動した時に、エンジン２を駆動する動力が不要となり、発電機負荷が軽減されて主バッテリー６の電力消費を節約できる。
【００１９】ただし、エンジン２が回らないのでエンジン２には負圧が発生しない。そこで、エンジン２により駆動される負圧ポンプ１８を設け、クランクプーリー１２およびベルトを介してエンジン２に連れ回るようにする。負圧ポンプ１８は通常、エンジン２により駆動され負圧を発生する。一方、エンジン２の停止中には、負圧ポンプ１８が発電機１により駆動される。これにより、エンジン２による発電機１の駆動が不要な時はクラッチ１７を釈放してエンジン２を停止しても、負圧ポンプ１８が発電機１により駆動され続け、ウオーターポンプやブレーキ倍力装置に対する負圧の供給を確保できる。また、この負圧ポンプ１８は常に作動するため、電動式に比べて小さくできる。また、機械式であるため、電動式に比べ耐震性や耐熱性が高く、エンジン２にマウントしても問題はない。
【００２０】主バッテリー６が所定量まで放電されると、制御装置５は電磁クラッチ１７を接続し、発電機１をエンジン駆動用モーターとして運転するとともに、エンジン２に燃料を供給して始動する。始動後、エンジン２により発電機１を駆動して発電を行なう。この時も、補機はエンジン２により駆動されて正常に作動する。
【００２１】図６は発電機制御のフローチャートである。なお、図３と同様な処理を行なうステップに対しては同一のステップ番号を付して説明する。制御装置５はこの発電機制御を繰り返し実行する。ステップ１において、主バッテリー６の残容量を検出する。続くステップ２で、残容量が所定量Ｋ１以上かどうかを確認する。残容量が所定量Ｋ１以上で、残容量が十分にある場合はステップ３へ進み、エンジン２への燃料供給を停止し、続くステップ１０で電磁クラッチ１７を切る。さらにステップ４で、発電機１をエンジン駆動用モーターとして駆動する。これにより、エンジン２に連れ回る補機が作動し、補機性能が確保される上に、発電機１の負荷がエンジン駆動分だけ軽減される。
【００２２】一方、バッテリー６の残容量が所定量Ｋ１より少ない場合はステップ１１へ進み、電磁クラッチ１７を接続する。続くステップ５で、エンジン２へ燃料を供給してエンジン２を始動し、さらにステップ６で発電機１により発電を行なって主バッテリー６を充電する。
【００２３】以上の一実施の形態の構成において、駆動用モーター４が電動モーターを、主バッテリー６がバッテリーを、エンジン２がエンジンを、１２Ｖ電源用発電機１３、空調装置用コンプレッサー１４、パワーステアリングポンプ１５、ウオーターポンプ１６および負圧ポンプ１８が補機を、電磁クラッチ１７がクラッチをそれぞれ構成する。

【出願人】	【識別番号】０００００３９９７【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）７月４日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】永井冬紀
【公開番号】	特開平１１－２７８０３
【公開日】	平成１１年（１９９９）１月２９日
【出願番号】	特願平９－１７９９５０