| 【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】ハイブリッド車両としてのレイアウトの自由度が高く、モータの駆動電圧を高電圧にすることで配線を太くする必要もないハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】前輪を駆動するエンジンと、エンジンによって駆動され、４２Ｖで発電する発電機６と、発電機６の発電電力によって充電されるバッテリ１１と、発電機６の発電電力によって後輪を駆動するモータ８と、発電電圧を１２Ｖに降圧する直流電圧変換器１２と、直流電圧変換器１２により降圧された電圧により電力が供給される補器用バッテリ１３および電気負荷１４を備えたことを特徴とする。 |
【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充電される第１のバッテリと、前記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より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ことを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】 前記モータの異常を検出した場合に発電機の発電によるモータの駆動を停止することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
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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。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いハイブリッド車両を提供するものである。
【０００５】
【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、前記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より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）を備えたことを特徴とする。
【０００６】このように構成することで、エンジンが駆動すると発電機によって第２の電圧よりも高い第１の電圧でモータが第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、発電機の発電電力は直流電圧変換器によって第２の電圧に降圧されて第２のバッテリに供給され各種電気負荷に供給することができる。請求項２に記載した発明は、前記モータの異常を検出した場合に発電機の発電によるモータの駆動を停止することを特徴とする。このように構成することで、モータ異常時においても、第２のバッテリおよび電気負荷には直流電圧変換器を介して通常通り電力が供給される。
【０００７】
【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。
【０００８】図２に示すのは、上記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、レギュレータ調整器９により出力電圧を第１の電圧、例えば、４２Ｖ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。そして、直流電圧変換器１２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。また、１５はコントロールユニットを示し、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、これらスイッチ１０とレギュレータ調整器９を制御するものである。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。
【０００９】したがって、アシストが必要である場合には、スイッチ１０がＯＮとなりエンジン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。
【００１０】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。
【００１１】したがって、この実施形態によれば、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。
【００１２】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、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ないため、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。更に、発電機６の発電電圧を補機類の電圧１２Ｖよりも高い４２Ｖとしたため、発電機６の占有スペースとしての大きさに対する発電電力が大きく確保できる分だけ、小型軽量化および低コスト化を図ることができる。すなわち、従来の発電機６は車載電気負荷が１２Ｖで統一されていたため発電電圧も１２Ｖに調整されているが、発電機６の軸回転数（エンジンの回転数に比例）が十分にあれば、発電電圧を高くしても発電電流が低下しないため、発電電圧を高くすることによって発電電力を大きく取れる。したがって、同じ大きさ（発電容量）の発電機６を使ってより大きな発電電力がとれるため、十分に後輪７からアシスト／回生電力を確保できる。
【００１３】次に、上記ハイブリッド車両の各種制御の一例を図３〜図５に示すフローチャートに基づいて説明する。図３のフローチャートによってスリップ時のアシスト制御について説明する。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、次のステップＳ１１において、車輪速、エンジン回転数Ｎｅ、ギア位置が比較され、ステップＳ１２において車両がスリップしているか否かが判定される。車両がスリップしていない場合にはリターンする。ステップＳ１２において、車両がスリップしてい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がＯＮとなり、ステップＳ１４でスリップ量に応じて発電機６の出力増大、または、モータ８の入力が増大され、ステップＳ１５において車両のスリップが終わったか否かが判定される。
【００１４】ステップＳ１５において車両のスリップが終わったと判定された場合には、ステップＳ１６において発電機６の出力を低減、または、モータ８の入力を減少させ、ステップＳ１７においてスイッチ１０をＯＦＦにしてリターンする。ステップＳ１５において車両のスリップが終わっていないと判定された場合には、ステップＳ１４に進み、前述と同様の操作を繰り返す。したがって、前輪１がスリップしている場合には、モータ８を駆動して４ＷＤに切り替えて、車両のスリップ状態から速やかに脱却することができる。
【００１５】次に、図４のフローチャートによって加速時のアシスト制御について説明する。同図のステップＳ２０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Ｓ２１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Ｓ２２において急加速か否かが判定される。ステップＳ２２において急加速であると判定された場合には、ステップＳ２３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Ｓ２４に進む。そして、ステップＳ２４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Ｓ２５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Ｓ２２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Ｓ２４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に切り替えて速やかな加速が実現できる。
【００１６】次に、図５のフローチャートによって回生制御について説明する。同図のステップＳ３０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Ｓ３１において減速中か否かが図示しない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Ｓ３１において減速中と判定された場合には、ステップＳ３２においてモータ８が発電機として機能し、ステップＳ３３において４２Ｖのバッテリ１１と１２Ｖの補器用バッテリ１３が受け入れ可能であると判定された場合に限り、スイッチ１０がＯＮとなっていることを前提として回生エネルギーが４２Ｖのバッテリ１１および直流電圧変換器１２を介して補器用バッテリ１３に供給される。尚、ここで受け入れ可能とは、バッテリ１１、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。
【００１７】ステップＳ３１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Ｓ３３においてバッテリ１１あるいは補器用バッテリ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Ｓ３４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】次に、この発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は図２に鎖線で示すように、モータ８のアース側に電流計１６と電圧計１７を設け、これら電流計１６と電圧計１７をコントロールユニット１５に接続したものである。この電流計１６と電圧計１７の出力信号に基づいて、モータ８に異常があるか否かを判定し、異常があった場合にはコントロールユニット１５によりスイッチ１０がＯＦＦとなりモータ８を停止して保護する。
【００１９】したがって、この実施形態によればモータ８の異常を検出したらモータ８を停止することができるため、モータ８の損傷を最小限に食い止めることができる。この場合、補器用バッテリ１３および電気負荷１４には、発電機６による出力電圧を１２Ｖに降圧した電力が供給されるため、これら補器用バッテリ１３および電気負荷１４は通常通り機能できる。したがって、モータ８を停止しても通常の走行を支障なく行うことができる。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、図３〜図５に示した制御フローチャートは一例として開示したに過ぎず、各種制御のためのフローチャートはこれに限定されるものではない。
【００２０】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１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。
【００２１】また、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。そして、発電機の発電電力でモータを駆動するため、第１のバッテリからの持ち出し電流が少なくなり、第１のバッテリの劣化が少なくなるという効果がある。さらに、発電機の発電電圧である第１の電圧を第２の電圧よりも高くしたため同じ大きさの発電機でより大きな発電電力を取り出すことができる分だけ、発電機の小型軽量化および低コスト化を図ることができる効果がある。請求項２に記載した発明によれば、モータ異常時においても直流電圧変換器を介して通常通り電力が供給されるため、通常通り電気負荷の機能が維持されるという効果がある。
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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２０００−２４５００９（Ｐ２０００−２４５００９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月８日（２０００．９．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−４７２４５ |
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