| 【発明の名称】 |
シリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】山田 良昭
【氏名】木下 繁則
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| 【要約】 |
【課題】エンジンの作動状態に関わらず、主要な補機を安定して作動させる。
【解決手段】補機としてのエアコンプレッサ１１を駆動するエアコンプレッサ駆動装置１０を、エアを加圧供給するエアコンプレッサ１１と、エアコンプレッサ１１を駆動する電動モータ１２と、エアコンプレッサ１１を空転させてエアの供給を停止させる空転装置１３と、エアコンプレッサ１１から供給されるエアを貯溜するエアリザーバ１４と、エアリザーバ１４の内圧に応じて空転装置１３の作動制御を行うプレッシャガバナ１５と、電動モータ１２が所定回転速度で作動するように制御を行うコントローラ１６と、コントローラ１６へ電力を供給する電源１７と、を含んで構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンで発電機を駆動し、発電された電力によってモータが車輪を駆動するシリーズ型ハイブリッド方式車両において、補機と、該補機を駆動する補機用電動モータと、該補機用電動モータの回転速度を制御する電動モータ制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とするシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置。
【請求項２】前記電動モータ制御手段は、前記補機用電動モータが所定回転速度になるように補機用電動モータを制御することを特徴とする請求項１記載のシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置。
【請求項３】前記補機は、エアコンプレッサ、エアコンディショナ用コンプレッサ及びパワーステアリング用オイルポンプの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置。
【請求項４】前記補機が、エアコンプレッサである場合において、前記エアコンプレッサにより圧縮されたエアを貯溜するエアリザーバと、該エアリザーバに貯溜されるエアが略所定圧力になるようにエアコンプレッサの作動を制御する圧力制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とする請求項３記載のシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置。
【請求項５】前記エアコンプレッサを空転させる空転手段を備え、前記圧力制御手段は、前記エアリザーバに貯溜されるエアが所定圧力以上になったときに、前記空転手段を作動させる制御を行うことを特徴とする請求項４記載のシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置。
【請求項６】前記エアリザーバに貯溜されるエアの圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記圧力制御手段は、検出されたエアの圧力が所定圧力以上になったときに、前記補機用電動モータを停止させる制御を行うことを特徴とする請求項４記載のシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置。
【請求項７】前記エアリザーバには、前記エンジンの出力により駆動されるエアコンプレッサと、前記補機用電動モータの出力により駆動されるエアコンプレッサと、の２系統から圧縮されたエアが供給される構成であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載のシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置。
【請求項８】前記補機がエアコンディショナ用コンプレッサである場合において、前記補機用電動モータとエアコンディショナ用コンプレッサとの間に介装され、該補機用電動モータの出力の伝達を断続する断続手段と、エアコンディショナの作動状態に応じて前記断続手段の作動を制御する断続制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とする請求項３記載のシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置。
【請求項９】請求項８記載の構成に加えて、エアコンディショナの作動状態に応じて前記補機用電動モータを稼動或いは停止させる制御を行う作動制御手段を備えた構成であることを特徴とする請求項８記載のシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置に関し、特に、エンジンの作動状態に関わらず主要な補機を安定して作動させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球温暖化防止のために、車両から排出されるＣＯ2 を低減する必要が叫ばれており、これを実現する手段として、エンジンと電気モータとを組み合わせたハイブリッドシステムが開発されている。ハイブリッドシステムには、エンジンで発電機を駆動し、発電した電力によってモータが車輪を駆動するシリーズ型ハイブリッド方式と、エンジンとモータとが協働して車輪を駆動するパラレル型ハイブリッド方式とがある。シリーズ型ハイブリッド方式は、小さな出力のエンジンを効率のよい領域で準定常的に運転し、バッテリを効率よく充電しながら走行する方式であり、例えば、特開平５−１９１９０１号公報に開示されるように、車両の運転状態に応じて発電制御が行われるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エアコンプレッサ、エアコンディショナ用コンプレッサ及びパワーステアリング用オイルポンプ等の主要な補機は、図８〜図１０に示すように、エンジン１の出力によってエアコンプレッサ２、エアコンディショナ用コンプレッサ３、パワーステアリング用オイルポンプ４が、夫々駆動されるのが一般的である。
【０００４】しかしながら、シリーズ型ハイブリッド方式では、バッテリの充電状態に応じてエンジンが間欠運転されるため、エンジン出力によって駆動される補機の機能を常時確保することができない。即ち、車両走行中であっても、エンジンが運転中であるとは限らないので、例えば、エアコンディショナ用コンプレッサが作動せず、エアコンディショナの機能が充分奏されないという問題点があった。
【０００５】そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、補機の駆動機構を見直すことによって、エンジンの作動状態に関わらず、主要な補機を安定して作動させることができるシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載の発明は、エンジンで発電機を駆動し、発電された電力によってモータが車輪を駆動するシリーズ型ハイブリッド方式車両において、補機と、該補機を駆動する補機用電動モータと、該補機用電動モータの回転速度を制御する電動モータ制御手段と、を含んで構成した。
【０００７】かかる構成によれば、補機は、補機用電動モータによって駆動されるので、バッテリの充電状態に応じてエンジンが間欠運転されても、補機の作動は影響を受けず、補機が安定して作動する。請求項２記載の発明は、前記電動モータ制御手段は、前記補機用電動モータが所定回転速度になるように補機用電動モータを制御する構成とした。
【０００８】かかる構成によれば、補機を駆動する補機用電動モータは、常に所定回転速度になるようにその作動が制御されるので、車両の走行状態、例えば、加減速状態に関わらず、補機が略一定の条件下で作動される。請求項３記載の発明は、前記補機は、エアコンプレッサ、エアコンディショナ用コンプレッサ及びパワーステアリング用オイルポンプの少なくともいずれかである構成とした。
【０００９】かかる構成によれば、補機は、エアコンプレッサ、エアコンディショナ用コンプレッサ及びパワーステアリング用オイルポンプの少なくともいずれかであるので、エンジンの作動状態に関わらず、補機がエアコンプレッサである場合には、車両の各種エア機器の機能が確保され、補機がエアコンディショナ用コンプレッサである場合には、エアコンディショナの機能が確保され、また、補機がパワーステアリング用オイルポンプである場合には、パワーステアリングの機能が確保される。
【００１０】請求項４記載の発明は、前記補機が、エアコンプレッサである場合において、前記エアコンプレッサにより圧縮されたエアを貯溜するエアリザーバと、該エアリザーバに貯溜されるエアが所定圧力になるようにエアコンプレッサの作動を制御する圧力制御手段と、を含んで構成した。かかる構成によれば、エンジンの作動状態に関わらず、エアリザーバの内圧が所定圧力になるようにエアコンプレッサが制御されるので、エアリザーバに貯溜されたエアを利用する各種エア機器が安定して作動する。
【００１１】請求項５記載の発明は、前記エアコンプレッサを空転させる空転手段を備え、前記圧力制御手段は、前記エアリザーバに貯溜されるエアが所定圧力以上になったときに、前記空転手段を作動させる制御を行う構成とした。かかる構成によれば、エアリザーバの内圧に応じて空転手段が作動制御されるので、簡単な構成でエアリザーバの内圧が所定圧力になるように制御される。
【００１２】請求項６記載の発明は、前記エアリザーバに貯溜されるエアの圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記圧力制御手段は、検出されたエアの圧力が所定圧力以上になったときに、前記補機用電動モータを停止させる制御を行う構成とした。かかる構成によれば、エアリザーバの内圧が所定圧力に達すると、エアコンプレッサを駆動する補機用電動モータを停止させる制御が行われるので、補機用電動モータの稼動時間を短縮することができ、バッテリの消耗が極力抑制される。
【００１３】請求項７記載の発明は、前記エアリザーバには、前記エンジンの出力により駆動されるエアコンプレッサと、前記補機用電動モータの出力により駆動されるエアコンプレッサと、の２系統から圧縮されたエアが供給される構成とした。かかる構成によれば、エンジンの稼動中には、主としてエンジン駆動のエアコンプレッサからエアリザーバにエアが供給され、補助的に補機用電動モータ駆動のエアコンプレッサからエアリザーバにエアが供給される。一方、エンジンの停止中には、補機用電動モータ駆動のエアコンプレッサのみからエアリザーバにエアが供給される。
【００１４】請求項８記載の発明は、前記補機がエアコンディショナ用コンプレッサである場合において、前記補機用電動モータとエアコンディショナ用コンプレッサとの間に介装され、該補機用電動モータの出力の伝達を断続する断続手段と、エアコンディショナの作動状態に応じて前記断続手段の作動を制御する断続制御手段と、を含んで構成した。
【００１５】かかる構成によれば、エアコンディショナ用コンプレッサは、常に所定回転速度で作動する補機用電動モータによって駆動されるので、エンジンの作動状態に関わらず、エアコンディショナが安定して作動する。請求項９記載の発明は、請求項８記載の構成に加えて、エアコンディショナの作動状態に応じて前記補機用電動モータを稼動或いは停止させる制御を行う作動制御手段を備えた構成とした。
【００１６】かかる構成によれば、エアコンディショナが作動しないときには、補機用電動モータを停止させる制御が行われるので、補機用電動モータの稼動時間を短縮することができ、バッテリの消耗がより低減する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。図１は、本発明に係るシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置の第１実施形態として、エアコンプレッサ駆動装置の一例を示す。エアコンプレッサ駆動装置１０は、エアを加圧供給するエアコンプレッサ１１と、エアコンプレッサ１１を駆動する電動モータ１２と、エアコンプレッサ１１を空転させてエアの供給を停止させる空転装置１３（空転手段）と、エアコンプレッサ１１から供給されるエアを貯溜するエアリザーバ１４と、エアリザーバ１４の内圧に応じて空転装置１３の作動制御を行うプレッシャガバナ１５（圧力制御手段）と、電動モータ１２の作動制御を行うコントローラ１６（電動モータ制御手段）と、コントローラ１６へ電力を供給する電源１７と、を含んで構成される。
【００１８】電動モータ１２とエアコンプレッサ１１とは、プーリー１８及びベルト１９を介して連結され、電動モータ１２と連動してエアコンプレッサ１１が作動する。プレッシャガバナ１５は、エアリザーバ１４の内圧が所定圧に達するとエア信号を出力し、空転装置１３は、プレッシャガバナ１４からエア信号を受け取ると、エアコンプレッサ１１を空転させてエアの供給を停止させる。コントローラ１６は、エアコンプレッサ１１の負荷、即ち、エアコンプレッサ１１の空転状態に関わらず、エアコンプレッサ１１が所定回転速度で作動するように、電動モータ１２へ供給する電流を制御する。
【００１９】かかる構成によれば、エアコンプレッサ１１は、常に所定回転速度で作動する電動モータ１２によって駆動され、かつ、エアリザーバ１４の内圧が所定圧になるように空転装置１３が作動制御されるので、エンジンの作動状態に関わらず、車両の各種エア機器を安定して作動させることができる。例えば、エアハイドロブレーキを備える車両においては、制動力はエアリザーバ１４の内圧に左右されるが、本実施形態によれば、エンジンの作動状態に関わらず、エアリザーバ１４の内圧が略一定に保たれるので、充分な制動力を確保することができる。
【００２０】また、電動モータ１２が常に所定回転速度で作動するので、エンジン出力で駆動されるエアコンプレッサのように、車両の走行状態に応じてエアコンプレッサの供給エアが増減することがなく、最適なエアコンプレッサの容量を選択することができ、エアコンプレッサの小型化が可能となる。図２は、本発明に係るシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置の第２実施形態として、エアコンプレッサ駆動装置の他の一例を示す。なお、先の第１実施形態（図１参照）と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２１】即ち、先の第１実施形態のプレッシャガバナ１５及び空転装置１３に代えて、エアリザーバ１４の内圧が所定圧以上になるとＯＮになるプレッシャスイッチ２０（圧力検出手段）を設け、プレッシャスイッチ２０からの信号に基づき、コントローラ１６が電動モータ１２の作動制御を行う。具体的には、プレッシャスイッチ２０からの信号がＯＦＦのときには、エアリザーバ１４の内圧が所定圧未満であるので、電動モータ１２を作動させてエアコンプレッサ１１を作動させる。そして、プレッシャスイッチ２０からの信号がＯＮのときには、エアリザーバ１４の内圧が所定圧に達したので、電動モータ１２を停止させてエアコンプレッサ１１を停止させる。
【００２２】なお、第２実施形態におけるコントローラ１６は、圧力制御手段としての機能を備えている。かかる構成によれば、先の第１実施形態の作用及び効果に加え、エアリザーバ１４の内圧が所定圧以上のときには、電動モータ１２が停止するので、バッテリの消耗がより低減する。従って、バッテリを充電するエンジンの稼動時間が低減し、より燃費を向上することができる。
【００２３】図３は、本発明に係るシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置の第３実施形態として、エンジン出力及び電動モータ出力によって駆動されるエアコンプレッサ駆動装置の一例を示す。なお、先の第１実施形態（図１参照）と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。即ち、エアリザーバ１４には、電動モータ１２の出力によって駆動されるエアコンプレッサ１１と、エンジン２１の出力によって駆動されるエアコンプレッサ２２と、の２系統からエアが供給される。エンジン出力により駆動されるエアコンプレッサ２２には、電動モータ駆動のエアコンプレッサ１１と同様に、エアコンプレッサ２２を空転させる空転装置２３が設けられており、エアリザーバ１４に取り付けられたプレッシャガバナ１５により、その作動制御が行われる。また、エンジン駆動のエアコンプレッサ２２及び電動モータ駆動のエアコンプレッサ１１とエアリザーバ１４とを夫々連通する配管２４，２５には、エアリザーバ１４にエアを供給する方向にのみ開弁するチェック弁２６が夫々介装され、例えば、エンジン駆動のエアコンプレッサ２２から供給されるエアが、電動モータ駆動のエアコンプレッサ１１の方向に逆流しないようになっている。なお、エンジン２１とエアコンプレッサ２２とは、プーリー１８及びベルト１９を介して連結され、エンジン２１と連動してエアコンプレッサ２２が作動する。
【００２４】かかる構成によれば、エアリザーバ１４には、エンジン駆動のエアコンプレッサ２２と、電動モータ駆動のエアコンプレッサ１１と、の２系統からエアが供給されるので、エンジン２１の稼動中には、主としてエンジン駆動のエアコンプレッサ２２からエアリザーバ１４にエアが供給され、補助的に電動モータ駆動のエアコンプレッサ１１からエアリザーバ１４にエアが供給される。一方、エンジン２１の停止中には、電動モータ駆動のエアコンプレッサ１１のみからエアリザーバ１４にエアが供給される。従って、先の第１実施形態の作用及び効果に加えて、電動モータ１２及び電動モータ駆動のエアコンプレッサ１１を小型化することができ、車両重量の低減を図ることができる。
【００２５】なお、先の第２実施形態（図２参照）のように、エアリザーバ１４の内圧に応じて電動モータ１２を作動制御するようにしてもよい。図４は、本発明に係るシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置の第４実施形態として、エアコンディショナ（以下「エアコン」という）用コンプレッサ駆動装置の一例を示す。
【００２６】エアコン用コンプレッサ駆動装置３０は、エアコンの冷媒を圧縮するエアコン用コンプレッサ３１と、エアコン用コンプレッサ３１を駆動する電動モータ３２と、電動モータ３２とエアコン用コンプレッサ３１との間、即ち、エアコン用コンプレッサ３１の入力軸に介装され、電動モータ３２の出力の伝達を断続する電磁クラッチ３３（断続手段）と、エアコンの作動制御を行うべく、電磁クラッチ３３の断続制御を行うエアコンコントローラ３４（断続制御手段）と、電動モータ３２の作動制御を行うコントローラ３５と、コントローラ３５へ電力を供給する電源３６と、を含んで構成される。
【００２７】電動モータ３２とエアコン用コンプレッサ３１とは、プーリー３７及びベルト３８を介して連結され、電動モータ３２と連動すると共に、電磁クラッチ３３の接続によりエアコン用コンプレッサ３１が作動する。エアコンコントローラ３４は、設定温度、車室内温度等に基づいてエアコンを制御し、具体的には、エアコンを作動させるときに電磁クラッチ３３を接続し、エアコンを停止させるときに電磁クラッチ３３を切断して、エアコン用コンプレッサ３１の作動制御を行う。コントローラ３５は、エアコン用コンプレッサ３１の負荷、即ち、電磁クラッチ３３の断続状態に関わらず、エアコン用コンプレッサ３１が所定回転速度で作動するように、電動モータ３２へ供給する電流を制御する。
【００２８】かかる構成によれば、エアコン用コンプレッサ３１は、常に所定回転速度で作動する電動モータ３２によって駆動されるので、エンジンの作動状態に関わらず、エアコンを安定して作動させることができ、車室内の空調性能を確保することができる。また、電動モータ３２が常に所定回転速度で作動するので、エンジン出力で駆動されるエアコン用コンプレッサのように、車両の走行状態に応じてエアコン用コンプレッサの能力が増減することがなく、最適なエアコン用コンプレッサの容量を選択することができ、エアコン用コンプレッサの小型化が可能となる。
【００２９】図５は、本発明に係るシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置の第５実施形態として、エアコン用コンプレッサ駆動装置の他の一例を示す。なお、先の第４実施形態（図４参照）と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。即ち、先の第４実施形態の構成に加え、エアコンコントローラ３４と電磁クラッチ３３との信号線の間にタイマリレー３９を介装すると共に、コントローラ３５は、タイマリレー３９からの出力に応じて電動モータ３２の作動制御を行うようにしたものである。タイマリレー３９は、図６に示すように、エアコンの作動信号がＯＮになったときに、所定時間ｔ1 経過後に電磁クラッチ３３を接続する一方、エアコンの作動信号がＯＦＦになったときに、所定時間ｔ2 経過後に電磁クラッチ３３を切断するもので、いわゆるディレイを行うものである。このように、タイマリレー３９を追加した理由は、電動モータ３２は瞬時に始動及び停止するのではなく、図６に示すように、徐々にその回転速度が変化するためである。
【００３０】なお、第５実施形態におけるコントローラ３５は、作動制御手段としての機能を備えている。かかる構成によれば、先の第４実施形態（図４参照）の作用及び効果に加え、電動モータ３２の特性を考慮した作動制御が行われるので、エアコンが作動しないときには、電動モータ３２が作動せず、バッテリの消耗がより低減する。従って、バッテリを充電するエンジンの稼動時間が低減し、より燃費を向上することができる。
【００３１】図７は、本発明に係るシリーズ型ハイブリッド方式車両の補機駆動装置の第６実施形態として、パワーステアリング（以下「パワステ」という）用オイルポンプ駆動装置の一例を示す。パワステ用オイルポンプ駆動装置４０は、パワステを駆動するオイルを加圧供給するパワステ用オイルポンプ４１と、パワステ用オイルポンプ４１を駆動する電動モータ４２と、電動モータ４２の作動制御を行うコントローラ４３と、コントローラ４３へ電力を供給する電源４４と、を含んで構成される。
【００３２】電動モータ４２とパワステ用オイルポンプ４１とは、プーリー４５及びベルト４６を介して連結され、電動モータ４２に連動してパワステ用オイルポンプ４１が作動する。コントローラ４３は、パワステ用オイルポンプ４１の負荷、即ち、パワステの作動状態に関わらず、パワステ用オイルポンプ４１が所定回転速度で作動するように、電動モータ４２へ供給する電流を制御する。
【００３３】かかる構成によれば、パワステ用オイルポンプ４１は、常に所定回転速度で作動する電動モータ４２によって駆動されるので、エンジンの作動状態に関わらず、車両の操舵力を低減することができる。以上説明した第１〜第６実施形態では、補機として、エアコンプレッサ、エアコン用コンプレッサ及びパワステ用オイルポンプについて説明したが、その他の補機を電動モータによって駆動するようにしてもよい。この場合にも、エンジンの作動状態に関わらず、補機が確実に作動するという効果がある。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、補機は補機用電動モータによって駆動されるので、補機を安定して作動させることができ、補機によって作動される各種機器の機能を確保することができる。請求項２記載の発明によれば、補機を駆動する補機用電動モータは、常に所定回転速度になるようにその作動が制御されるので、最も効率の良い条件下で補機を作動させることができ、補機の小型化を促進することができる。
【００３５】請求項３記載の発明によれば、補機がエアコンプレッサである場合には、車両の各種エア機器の機能を確保し、補機がエアコンディショナ用コンプレッサである場合には、エアコンディショナの機能を確保し、また、補機がパワーステアリング用オイルポンプである場合には、パワーステアリングの機能を確保することができる。
【００３６】請求項４記載の発明によれば、エアリザーバの内圧が所定圧力になるようにエアコンプレッサが制御されるので、エアリザーバに貯溜されたエアを利用する各種エア機器を安定して作動させることができる。請求項５記載の発明によれば、簡単な構成でエアリザーバの内圧が所定圧力になるように制御されるので、信頼性を低下させずに、コスト上昇を抑制することができる。
【００３７】請求項６又は請求項９記載の発明によれば、補機用電動モータの稼動時間を短縮することができるので、バッテリの消耗が極力抑制され、燃費を向上することができる。請求項７記載の発明によれば、エンジンの稼動中には、補機用電動モータ駆動のエアコンプレッサは、エンジン駆動のエアコンプレッサを補助するように作動するので、補機用電動モータ及び補機用電動モータ駆動のエアコンプレッサを小型化することができ、車体重量を低減することができる。
【００３８】請求項８記載の発明によれば、エアコンディショナ用コンプレッサは、常に所定回転速度で作動する補機用電動モータによって駆動されるので、エアコンディショナの機能を確保することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９０８
【氏名又は名称】日産ディーゼル工業株式会社
【識別番号】０００００５２３４
【氏名又は名称】富士電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）９月１９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】笹島 富二雄
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| 【公開番号】 |
特開平１１−９８６０１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２５５１０７ |
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