| 【発明の名称】 |
ハイブリッド車両 |
| 【発明者】 |
【氏名】島崎 勇一
【氏名】稲垣 裕巳
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| 【要約】 |
【課題】効率よく回生エネルギーを回収できるハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】モータ８によるアシスト、回生が不要なときは、発電機６の発電電圧をレギュレータ調整器９によって１２Ｖに調整すると共に３端子スイッチ１７をバッテリ側端子ｂに切り換え、スイッチ１０をＯＦＦにしてモータ８を停止して補器用バッテリ１３に充電を行い、電気負荷１４に電力を供給し、アシストが必要なときは発電機６の発電電圧をレギュレータ調整器９によって４２Ｖに調整すると共に３端子スイッチ１７をモータ側端子ｍに切り換えて後輪７を駆動し、回生が必要なときは発電機６による発電を停止し、モータ８の発電電力を回生用直流電圧変換器１６によって１２Ｖに降圧して補器用バッテリ１３を充電する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１の駆動輪を駆動するエンジンと、該エンジンによって駆動され、第１の電圧で発電する発電機と、該発電機の発電電力によって第２の駆動輪を駆動するモータと、該発電機の発電電圧で充電され電気負荷に電力を供給するバッテリと、前記発電機の発電電圧の供給を前記モータと前記バッテリとで切り換える切換スイッチと、前記発電機の発電電圧を可変の電圧に調整する発電電圧調整手段を備えたハイブリッド車両であって、前記モータによるアシスト、回生が不要なときは、前記発電機の発電電圧を第１の電圧よりも低い第２の電圧に調整すると共に切換スイッチをバッテリ側に切り換えてバッテリに充電を行い、アシストが必要なときは前記発電機の発電電圧を第１の電圧に調整すると共に切換スイッチをモータ側に切り換えて第２の駆動輪を駆動し、回生が必要なときは前記発電機による発電を停止し、上記モータの発電電力を電圧調整手段によって第２の電圧に降圧してバッテリを充電することを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】 第１の駆動輪を駆動するエンジンと、該エンジンによって駆動され、第１の電圧で発電する発電機と、該発電機の発電電力によって充電される第１のバッテリと、該発電機の発電電力によって第２の駆動輪を駆動するモータと、前記発電機による発電電圧を第１の電圧より低い第２の電圧に降圧する直流電圧変換器と、該直流電圧変換器に接続されて前記降圧された電圧により電力が供給される第２のバッテリおよび電気負荷を備えたハイブリッド車両であって、前記モータによるアシスト、回生が不要なときは前記発電機の発電電力によって少なくとも第２のバッテリを充電し、アシストが必要なときは前記発電機の発電電力によって上記モータを駆動し、回生が必要なときは前記発電機による発電を停止し、上記モータの発電電力によって少なくとも上記第２のバッテリを充電することを特徴とするハイブリッド車両。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ハイブリッド車両に係るものであり、特に、前輪をエンジンで駆動し、後輪はモータで駆動する４ＷＤタイプのハイブリッド車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、エンジンの駆動力をモータによりアシストするハイブリッド車両が知られている。この種のハイブリッド車両の中には、エンジンにモータ／ジェネレータを並列に設け、加速時にはモータ／ジェネレータをモータとして作動させてエンジンをアシストし、減速時にはモータ／ジェネレータをジェネレータとして作動させ、バッテリに充電を行うパラレルハイブリッド車両がある（例えば、類似技術として、特開平９−１４０００６号公報参照）。また、量産タイプのガソリン車に対して若干の改良を施し、従来の１２Ｖバッテリによりモータで後輪をアシストする簡易的なハイブリッド車両も検討されている。
【０００３】そして、特開平８−２３７８１１号公報に示されているように、エンジンで発電機を駆動して得られた電力で１２Ｖのバッテリを充電し、このバッテリ電力で後輪モータを駆動するものであって、前記バッテリを２個配置して、通常走行時は２つのバッテリを並列（１２Ｖ）にして使用し、モータ高回転時は２つのバッテリを直列（２４Ｖ）にして駆動電圧を高くするものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の従来技術のモータ／ジェネレータを設けたものにあっては、モータ／ジェネレータは、モータあるいはジェネレータとして選択して使用されるため、発電と同時に駆動させることはできないという問題がある。また、例えば、フロントエンジン車ではフロントエンジンに連結したモータ／ジェネレータはフロント側に配置せざるを得ない等、レイアウトの自由度が低いという問題がある。
【０００５】一方、第２の従来技術の後輪をアシストする簡易的なハイブリッド車両においては、１２Ｖでモータを駆動するためモータ電流が大きく、配線での電力損失が大きいため、配線を太くせざるを得ないという問題がある。そして、第３の従来技術である後輪アシスト式ハイブリッド車両にあっては、モータ駆動電圧は高くできるが、ジェネレータは依然として低電圧であるため、上述した配線における電力損失が大きいという問題がある。そこで、この発明は、ハイブリッド車両としてのレイアウトの自由度が高く、高電圧にすることで配線を太くする必要もなく、回生時において効率よく回生エネルギーを回収できるハイブリッド車両を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、第１の駆動輪（例えば、実施形態における前輪１）を駆動するエンジン（例えば、実施形態におけるエンジン２）と、該エンジンによって駆動され、第１の電圧（例えば、実施形態における４２Ｖ）で発電する発電機（例えば、実施形態における発電機６）と、該発電機の発電電力によって第２の駆動輪（例えば、実施形態における後輪７）を駆動するモータ（例えば、実施形態におけるモータ８）と、該発電機の発電電圧で充電され電気負荷（例えば、実施形態における電気負荷１４）に電力を供給するバッテリ（例えば、実施形態における補器用バッテリ１３）と、前記発電機の発電電圧の供給を前記モータと前記バッテリとで切り換える切換スイッチ（例えば、実施形態における３端子スイッチ１７）と、前記発電機の発電電圧を可変の電圧に調整する発電電圧調整手段（例えば、実施形態におけるレギュレータ調整器９）を備えたハイブリッド車両であって、前記モータによるアシスト、回生が不要なときは、前記発電機の発電電圧を第１の電圧よりも低い第２の電圧（例えば、実施形態における１２Ｖ）に調整すると共に切換スイッチをバッテリ側（例えば、実施形態におけるバッテリ側端子ｂ）に切り換えてバッテリに充電を行い、電気負荷に電力を供給し、アシストが必要なときは前記発電機の発電電圧を第１の電圧に調整すると共に切換スイッチをモータ側（例えば、実施形態におけるモータ側端子ｍ）に切り換えて第２の駆動輪を駆動し、回生が必要なときは前記発電機による発電を停止し、上記モータの発電電力を電圧調整手段（例えば、実施形態における回生用直流電圧変換器１６）によって第２の電圧に降圧してバッテリを充電することを特徴とする。
【０００７】このように構成することで、前記モータによるアシスト、回生が不要なときは、前記発電機の発電電圧を第１の電圧よりも低い第２の電圧に調整すると共に切換スイッチをバッテリ側に切り換えてバッテリに充電を行い、電気負荷に電力を供給することができる。また、アシストが必要なときは前記発電機の発電電圧を第１の電圧に調整すると共に切換スイッチをモータ側に切り換えて第２の駆動輪を駆動して、エンジンをアシストすることができる。そして、回生が必要なときは前記発電機による発電を停止し、動力伝達の点で機械的なロスの少ない第２の駆動輪によって駆動するモータにより発電をし、上記モータの発電電力を電圧調整手段によって第２の電圧に降圧してバッテリを充電することができる。
【０００８】請求項２に記載した発明は、第１の駆動輪（例えば、実施形態における前輪１）を駆動するエンジン（例えば、実施形態におけるエンジン２）と、該エンジンによって駆動され、第１の電圧（例えば、実施形態における４２Ｖ）で発電する発電機（例えば、実施形態における発電機６）と、該発電機の発電電力によって充電される第１のバッテリ（例えば、実施形態におけるバッテリ１１）と、該発電機の発電電力によって第２の駆動輪（例えば、実施形態における後輪７）を駆動するモータ（例えば、実施形態におけるモータ８）と、前記発電機による発電電圧を第１の電圧より低い第２の電圧（例えば、実施形態における１２Ｖ）に降圧する直流電圧変換器（例えば、実施形態における直流電圧変換器１２）と、該直流電圧変換器に接続されて前記降圧された電圧により電力が供給される第２のバッテリ（例えば、実施形態における補器用バッテリ１３）および電気負荷（例えば、実施形態における電気負荷１４）を備えたハイブリッド車両であって、前記モータによるアシスト、回生が不要なときは前記発電機の発電電力によって少なくとも第２のバッテリを充電し、アシストが必要なときは前記発電機の発電電力によって上記モータを駆動し、回生が必要なときは前記発電機による発電を停止し、上記モータの発電電力によって少なくとも上記第２のバッテリを充電することを特徴とする。
【０００９】このように構成することで、前記モータによるアシスト、回生が不要なときは、発電機の発電電力を直流電圧変換器によって第２の電圧に降圧された状態で第２のバッテリに供給し、この第２のバッテリから各種電気負荷に供給することができる。また、アシストが必要なときは前記発電機の発電電力によって駆動するモータにより第２の駆動輪を駆動して、エンジンをアシストすることができる。ここで、回生が必要なときには、前記発電機による発電を停止し、動力伝達の点で機械的なロスの少ない第２の駆動輪によって駆動するモータにより発電をし、モータの発電電力によって少なくとも上記第２のバッテリを充電する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１はこの発明の第１実施形態のハイブリッド車両のレイアウトを示す平面説明図である。同図において１は前輪を示し、この前輪１はエンジン２にディファレンシャルギア３およびトランスミッション４を介して駆動される。エンジン２にはベルト５を介して発電機６が連結されている。一方、７は後輪を示し、この後輪７は、左右の後輪７に連結されたモータ８によって駆動するもので、前記発電機６によって発電された発電電力によって、モータ８を駆動し後輪７を駆動するようになっている。
【００１１】図２に示すのは、第１実施形態のハイブリッド車両の電気配線図である。同図において、発電機６は通常の車両に搭載されるオルタネータと同様の構成のもので、エンジン２によって駆動し、この発電機６はレギュレータ調整器９により出力電圧を可変（少なくとも０Ｖ、１２Ｖ、４２Ｖ）に調整できるようになっている。発電機６の出力側には３端子スイッチ１７が接続され、この３端子スイッチ１７によって発電機６の発電電圧をモータ８と補器用バッテリ１３とで切り換えるようになっている。
【００１２】３端子スイッチ１７のバッテリ側端子ｂには１２Ｖの補器用バッテリ１３が接続され、更に、この補器用バッテリ１３から電力を供給されるヘッドランプ、エンジン補器等の電気負荷１４が接続されている。３端子スイッチ１７のモータ側端子ｍにはスイッチ１０を介してモータ８が接続されている。尚、Ｇはモータ８、補器用バッテリ１３および電気負荷１４のアースを示す。また、１５はコントロールユニットを示し、このコントロールユニット１５は、３端子スイッチ１７、スイッチ１０、および、レギュレータ調整器９に接続されている。上記３端子スイッチ１７のモータ側端子ｍには補器用バッテリ１３の入力側との間に回生用直流電圧変換器１６が接続されている。
【００１３】したがって、モータ８によるアシストが必要な場合には、スイッチ１０がＯＮとなり、コントロールユニット１５によってレギュレータ調整器９で発電機６の出力電圧を４２Ｖに調整すると共に３端子スイッチ１７をモータ側端子ｍに切り換えて、発電機６からの出力電圧によりモータ８を駆動して後輪７を駆動する。よって、前輪１がスリップした場合や、急加速したい場合に速やかに対応できる。尚、ここでモータ８の駆動電力はスイッチ１０をトランジスタ等で構成してスイッチング制御することで調整できるが、他にモータ８への調整信号（他励モータの場合は界磁電流、交流モータの場合にはインバータのスイッチング制御等）によって制御できる。
【００１４】そして、回生が必要な場合には、スイッチ１０はＯＮのままで、発電機６を補器用バッテリ１３を充電しない低電圧（例えば、０Ｖ）に調整すれば、モータ８による回生エネルギーが回生用直流電圧変換器１６を介して降圧され、上記補器用バッテリ１３を充電できる。ここで、上記モータ８は動力伝達の点で機械的なロスの少ない後輪７によって駆動するため、回生エネルギーを効率よく回収できる。尚、モータ８の発電電力はモータ８への調整信号（他励モータの場合は界磁電流、交流モータの場合にはインバータのスイッチング制御等）によって制御できる。また、アシストも回生も必要ない通常走行の場合には、スイッチ１０をＯＦＦにしてモータ８を停止し、コントロールユニット１５によってレギュレータ調整器９で発電機６の出力電圧を１２Ｖに調整すると共に３端子スイッチ１７をバッテリ側端子ｂに切り換えて、発電機６からの出力電圧による電力を補器用バッテリ１３に供給し、上記補器用バッテリ１３を介して電気負荷１４に電力を供給できる。
【００１５】上記アシストの一例として、加速時におけるアシストの制御を図３のフローチャートによって説明する。同図のステップＳ１０において、エンジン２が始動して、モータ８、および、発電機６に異常がないことが確認され作動条件が成立すると、ステップＳ１１においてスロットル開度の変化量Δと車速が検出され、ステップＳ１２において急加速か否かが判定される。ステップＳ１２において急加速であると判定された場合には、ステップＳ１３においてスイッチ１０をＯＮにしてモータ８を作動させてステップＳ１４に進む。そして、ステップＳ１４において車速が車速Ａよりも大きか否かが判定され、車速が一定車速Ａより大きいと判定された場合には、ステップＳ１５においてスイッチ１０をＯＦＦにしモータ８を停止してリターンする。ステップＳ１２において急加速ではないと判定された場合、あるいは、ステップＳ１４において車速が一定車速Ａ以下の場合には各々リターンする。したがって、運転者の加速意思に対応して４ＷＤに切り替えて後輪をアシストして速やかな加速が実現できる。
【００１６】次に、モータ８により回生が必要な場合の一例として、減速時の回生制御を図４のフローチャートによって説明する。同図のステップＳ２０においてシステムに異常がないことが確認され作動条件が成立すると、次のステップＳ２１において減速中か否かがブレーキセンサやスロットルセンサ等により判定される。ステップＳ２１において減速中と判定された場合には、ステップＳ２２において発電機６が停止し、次いで、ステップＳ２３においてモータ８が発電機として機能し、ステップＳ２４において補器用バッテリ１３が受け入れ可能であると判定された場合に限り、回生エネルギーが回生用直流電圧変換器１６を介して補器用バッテリ１３に供給される。尚、受け入れ可能とは、補器用バッテリ１３が残容量からみて充電可能であること等を意味する。ここで、上記回生時においては３端子スイッチ１７はバッテリ側端子ｂに切り換わっている。
【００１７】ステップＳ２１において減速中でないと判定された場合にはリターンする。ステップＳ２４において補器用バッテリ１３が受け入れ可能ではないと判定された場合にはステップＳ２５で回生が停止されリターンする。したがって、エンジン２と連結されていないモータ８により、エンジン２に連結されていた場合に比較して複数の伝達手段を経ないで効率よく後輪７側から回生エネルギーを回収することができる。
【００１８】上記第１実施形態によれば、エンジン２を駆動することにより発電機６を駆動して発電を行うと同時に、この発電機６の発電電力によって後輪７を駆動することができるため、発電機６により発電をしている場合にも、モータ８によるエンジン２のアシストを行うことができる。また、フロント側にはエンジン２と発電機６を設け、リア側にはモータ８を配置できるため、フロント側にエンジン２と発電機６とモータ８を設けた場合に比較してレイアウトの自由度が高まる。
【００１９】また、４２Ｖで発電してモータ８を作動させることができるため、配線を細くでき電力損失を低減することができる。そして、回生が必要なときには、動力伝達の点で機械的なロスの少ない後輪７によって駆動するモータ８により発電をしているため、例えば、エンジンに接続したジェネレータ／モータで回生を行った場合に比較して回生エネルギーの回収効率を高めることができる。
【００２０】次に、この発明の第２実施形態を図５によって説明する。尚、前記第１実形態と同一部分には同一符号を付して説明する。図５に示すのは、上記ハイブリッド車両の他の電気配線図である。同図において、発電機６はレギュレータ調整器９により出力電圧を第１の電圧として、例えば、４２Ｖ（または０Ｖ）に調整できるようになっている。発電機６にはスイッチ１０を介して接続されたモータ８と、４２Ｖのバッテリ１１と、直流電圧変換器１２とが各々接続されている。また、直流電圧変換器１２（前記回生用直流電圧変換器１６と同じ構成のもの）には１２Ｖの補器用バッテリ１３と、例えば、ヘッドランプ、エンジン補器等の電気負荷１４が各々接続されている。
【００２１】また、１５はコントロールユニットを示し、このコントロールユニット１５はスイッチ１０とレギュレータ調整器９に接続されている。尚、Ｇはモータ８、バッテリ１１、補器用バッテリ１３および電気負荷１４のアースを示す。したがって、アシストが必要である場合には、スイッチ１０をＯＮにしエンジン２が駆動すると、発電機６によって４２Ｖの電圧で発電がなされモータ８が駆動する。これによってエンジン２は後輪７の駆動によってアシストされる。このとき発電機６に余裕があれば、発電機６の発電電力によって４２Ｖのバッテリ１１が充電され、１２Ｖの補器用バッテリ１３には直流電圧変換器１２により降圧された電圧で充電がなされる。また、１２Ｖの補器用バッテリ１３を介して電気負荷１４に電力が供給される。尚、発電機６に余裕がなければバッテリ１１の電力を一部使用してモータ８を駆動する。ここで、モータ８の駆動電力はスイッチ１０をトランジスタ等で構成してスイッチング制御することで調整できるが、他にモータ８への調整信号（他励モータの場合は界磁電流、交流モータの場合にはインバータのスイッチング制御等）によって制御できる。
【００２２】そして、回生が必要な場合には上記スイッチ１０はＯＮのままで、発電機６をバッテリ１１と補器用バッテリ１３を充電しない低電圧（例えば、０Ｖ）に調整すればモータ８による回生エネルギーによって上記バッテリ１１と補器用バッテリ１３を充電できる。尚、モータ８の発電電力はモータ８への調整信号（他励モータの場合は界磁電流、交流モータの場合にはインバータのスイッチング制御等）によって制御できる。また、アシストも回生も必要ない通常走行の場合には、スイッチ１０をＯＦＦにしてモータ８を停止すれば、発電機６によって上記バッテリ１１と補器用バッテリ１３を充電できる。尚、上記アシストが必要な場合についての記載（００２２の記載）は、前記第１実施形態の図３に概略対応し、上記回生が必要な場合についての記載（００２３の記載）は、前記第１実施形態の図４に概略対応している。
【００２３】したがって、この第２実施形態によれば、エンジン２を駆動することにより発電機６を駆動して発電を行うと同時に、この発電機６の発電電力によって後輪７を駆動することができるため、発電機６により発電をしている場合にも、モータ８によるエンジン２のアシストを行うことができる。また、フロント側にはエンジン２と発電機６を設け、リア側にはモータ８を配置できるため、フロント側にエンジン２と発電機６とモータ８を設けた場合に比較してレイアウトの自由度が高まる。さらに、発電機６の発電電力でモータ８を駆動するため、４２Ｖのバッテリ１１には、バッファーとしての機能を持たせているに過ぎず、バッテリ１１からの持ち出し電流が少なくなり、４２Ｖのバッテリ１１の劣化が少なくなる。また、回生が必要な場合には、動力伝達の点で機械的なロスの少ない後輪７によって駆動するモータ８により発電をしているため、例えば、エンジンに接続したジェネレータ／モータで回生を行った場合に比較して回生エネルギーの回収効率を高めることができる。そして、第１実施形態のように３端子スイッチが不要である点で有利である。
【００２４】尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、後輪をエンジンで駆動し、前輪をモータで駆動する構成にしても良い。また、発電機の出力電圧は第１の電圧として、例えば、４２Ｖを例にして説明したが、モータ８をアシストできれば電圧値は４２Ｖに限られない。そして上記両実施形態とも、回生時において発電機６を停止した場合として、発電電圧を低電圧（例えば、０Ｖ）にした場合について説明したが、その他に発電機の発電を完全に停止したり、スイッチ等で発電機とバッテリを切り離すことも可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１、および、請求項２に記載した発明によれば、エンジンを駆動することにより発電機を駆動して発電を行うと同時に、この発電機の発電電力によって第２の駆動輪を駆動することができるため、発電機により発電をしている場合にも、モータによるエンジンのアシストを行うことができる効果がある。また、例えば、フロント側にはエンジンと発電機を設け、リア側にはモータを配置する等、ハイブリッド車両としてのレイアウトの自由度が高まるという効果がある。
【００２６】そして、第２の電圧よりも高い第１の電圧で発電してモータを作動させることができるため、配線を細くしても電力損失を低減することができる効果がある。更に、回生が必要なときには、動力伝達の点で機械的なロスの少ない第２の駆動輪によって駆動するモータにより発電をしているため、例えば、エンジンに接続したジェネレータ／モータで回生を行った場合に比較して回生エネルギーの回収効率を高めることができる効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年２月２４日（１９９９．２．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外８名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２４５００７（Ｐ２０００−２４５００７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月８日（２０００．９．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−４７２４２ |
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