JP2973797B2 - ハイブリッド電気自動車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータ及びエンジン駆
動発電機を搭載するハイブリッド電気自動車に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車はモータを駆動源とする車両
であり、その低公害性が社会的に注目されている。モー
タの駆動電力は、車載の主電池（例えば鉛電池のように
充放電可能な電池）から供給される。また、電気自動車
としては、モータの電力源として主電池の他にエンジン
駆動発電機を搭載した構成、すなわちハイブリッド電気
自動車が知られている。

【０００３】ハイブリッド電気自動車のうちシリーズハ
イブリッド電気自動車と呼ばれる構成においては、エン
ジン駆動発電機の発電出力がモータの駆動及び主電池の
充電に用いられる。エンジン駆動発電機はエンジン及び
発電機から構成される装置であり、エンジンによって発
電機が駆動されるとこの発電機から発電出力が得られ、
この発電出力によってモータが駆動され、あるいは主電
池が充電される。

【０００４】特開平４−２９５０４号公報には、主電池
の充電状態（ＳＯＣ）に応じてエンジン駆動発電機を制
御する構成が示されている。上述のように、エンジン駆
動発電機の発電出力はモータの駆動の他主電池の充電に
も用いることができるから、主電池のＳＯＣに応じて例
えばエンジンのオン／オフ制御を行うことにより、主電
池のＳＯＣを好適な値に管理することができる。これ
は、主電池の過充電や充電不足の防止、ひいてはその長
寿命化に寄与する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、ハイブリ
ッド電気自動車においては、モータの出力に係る制御
（車両制御）の他、エンジンや発電機の制御を行うコン
トローラが必要である。この種のコントローラに対して
は、上述の主電池ではなく補機電池から電源供給が行わ
れる。すなわち、例えば１２Ｖ程度の低い電圧を供給す
る補機電池が車両に搭載されており、この補機電池から
供給される電源電圧によって各コントローラが動作す
る。また、この補機電池は、コントローラの他に、車載
の各種補機や、エンジンのスタータにも電源を供給して
いる。

【０００６】このような構成において、車両制御が行わ
れている状態でエンジンを始動しようとすると、スター
タ負荷によって補機電池の電圧が低下し、各コントロー
ラの電源電圧が低下することがある。このような電源電
圧低下が顕著になると、各コントローラの誤動作を起こ
し、制御不安定となってモータ回転数が変動するおそれ
がある。

【０００７】このような不具合を防止するためには、各
コントローラの電源とスタータの電源とを別体構成すれ
ば良いが、このような構成とするとスタータ電源の付加
が必要となり、コストの増大、重量の増大等の不都合が
発生する。

【０００８】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、単一の補機電池か
ら各制御部材及びエンジン始動用モータに電源供給を行
う構成において、エンジンの始動に伴う制御部材の電源
電圧の低下を防止し、これにより誤動作によるモータ回
転数変動等の不具合の発生可能性を低減し、またコスト
や重量の面でも好適なハイブリッド電気自動車を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の第１の構成に係るハイブリッド電気
自動車は、車両の駆動源たるモータと、車両の駆動電力
を発生させる発電機と、付設された始動用モータによっ
て始動され発電機を駆動するエンジンと、発電要求に応
じ始動用モータを動作させエンジンを始動する一方で、
モータに対する電力供給を制御する制御部材と、少なく
とも制御部材及び始動用モータに電源を供給する補機電
池と、を備えるハイブリッド自動車において、発電要求
が発生した時点で制御部材がモータに対する電力供給を
制御している状態である場合に、始動用モータによるエ
ンジンの始動を禁止することを特徴とする。

【００１０】また、本発明の第２の構成に係るハイブリ
ッド電気自動車は、発電要求の発生に伴いモータに対す
る電力供給の制御を停止させ、エンジン始動後に再開さ
せることを特徴とする。

【００１１】そして、本発明の第３の構成に係るハイブ
リッド電気自動車は、第２の構成におけるモータに対す
る電力供給の制御及び再開が、制御部材の少なくとも一
部に対する電源遮断及び供給により実行されることを特
徴とする。

【００１２】

【作用】本発明の第１の構成に係るハイブリッド電気自
動車においては、制御部材がモータに対する電力供給を
制御している状態で発電要求が発生すると、発電要求が
発生しているにもかかわらず、始動用モータに対するエ
ンジンの始動が禁止される。従って、始動用モータを動
作させることによる制御部材の電源電圧の低下が車両出
力の制御に影響を与えることが防止されるため、当該電
源電圧の低下による制御部材の誤動作が防止される。ま
た、別体の電源を付加する構成と異なり、重量の増加や
コストの増加は生じない。

【００１３】また、本発明の第２の構成に係るハイブリ
ッド電気自動車においては、発電要求が発生するとモー
タに対する電力供給の制御が停止され、エンジン始動後
に再開される。従って、制御部材が始動用モータを動作
させエンジンを始動する時点では、当該制御部材による
モータに対する電力供給の制御が行われていないため、
仮に制御部材の電源電圧が低下したとしても、モータに
対する電力供給の制御の内容は誤った内容とはならな
い。従って、この構成においても、第１の構成と同様の
作用が生じる。

【００１４】そして、本発明の第３の構成に係るハイブ
リッド電気自動車においては、第２の構成におけるモー
タに対する電力供給の制御及び再開が、制御部材の少な
くとも一部に対する電源遮断及び供給により実行され
る。従って、この構成においても、第２の構成と同様の
作用が生じる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。

【００１６】図１には、本発明の一実施例に係るハイブ
リッド電気自動車のシステム構成が示されている。この
図に示される電気自動車は、例えば三相交流誘導モータ
として構成されるモータ１０を駆動源としている。すな
わち、モータ１０が駆動されるとその出力は駆動輪１２
に伝達され、車両の駆動力となる。

【００１７】また、モータ１０の電力源としては、後述
するエンジン駆動発電機の他に、例えば鉛電池等として
構成される主電池１４が搭載されている。主電池１４は
メインリレー１６を介してインバータ１８の入力側に接
続されており、インバータ１８の出力側はモータ１０に
接続されている。インバータ１８は、後述する車両コン
トローラ２０の制御の下に主電池１４の放電電力を三相
交流電力に変換し、モータ１０に供給する。

【００１８】モータ１０のもう一方の駆動電力源たるエ
ンジン駆動発電機は、エンジン２２及び発電機２４から
構成されている。エンジン２２の機械出力は増速機２６
によって発電機２４の駆動に適する回転数まで高めら
れ、発電機２４は増速機２６の出力によって回転駆動さ
れる。従って、エンジン２２が運転されている状態で発
電機２４に界磁電流が供給されると、この発電機２４か
ら発電出力が得られる。この図においては、発電機２４
は三相交流発電機として構成されており、その発電出力
は後段の整流器２８によって整流され、インバータ１８
に供給される。従って、発電機２４の発電出力は、主電
池１４の放電電力と同様にインバータ１８を介してモー
タ１０の駆動に使用される他、主電池１４の充電等にも
用いることができる。

【００１９】このような駆動機構を制御する手段として
は、この図においては、車両コントローラ２０、発電機
コントローラ３０及びエンジンコントローラ３２が設け
られている。車両コントローラ２０は、車両信号、例え
ば車両操縦者のアクセル操作を示すアクセル信号、ブレ
ーキ操作を示すブレーキ信号、イグニッションスイッチ
（ＩＧ）の状態を示すＩＧ信号及び車速を示す車速信号
等を入力し、その一方でモータ１０に付設された回転数
センサ３４からモータ回転数を入力する。車両コントロ
ーラ２０は、これらの情報、例えばアクセル信号やモー
タ回転数に基づき、インバータ１８を制御することによ
り、車両操縦者のアクセル操作等に相応した出力が得ら
れるよう、モータ１０を制御する（車両制御）。

【００２０】車両コントローラ２０は、エンジンコント
ローラ３２及び発電機コントローラ３０に指令を与え、
あるいは情報を授受しつつ、エンジン駆動発電機の動作
を制御する。すなわち、エンジンコントローラ３２及び
発電機コントローラ３０は、車両コントローラ２０との
間で信号を授受しながら、対応するエンジン２２又は発
電機２４を制御する。

【００２１】車両コントローラ２０は、これら車両制御
並びにエンジン２２及び発電機２４に係る制御の他、メ
インリレー１６やスタータ３６の動作を制御する。すな
わち、メインリレーコイル３８を励磁することによって
メインリレー１６を開閉し、これにより、主電池１４と
インバータ１８及び整流器２８との接続を開閉する。ま
た、車両コントローラ２０は、スタータコイル４０を励
磁することにより、スタータリレー４２をオン／オフさ
せ、補機電池４４からスタータ３６への電源電圧供給を
オン／オフする。補機電池４４は車載の電池であり、こ
の図に示される車両コントローラ２０、発電機コントロ
ーラ３０、エンジンコントローラ３２、スタータ３６及
びインバータ１８の他、図示しない車載の電気的補機に
対しても電源電圧供給を行っている。

【００２２】図２には、この実施例における車両コント
ローラ２０の動作の流れが示されている。この図に示さ
れる動作は、車両コントローラ２０によって所定の頻度
で実行されるルーチンであり、特にスタータ３６の制御
に係るルーチンである。

【００２３】この図においては、車両コントローラ２０
は、まず発電要求が発生したか否かを判定する（１０
０）。すなわち、エンジン駆動発電機に対して発電が要
求されているか否かを判定する。この要求は、例えば、
車両操縦者がＩＧをスタートに投入した場合や、あるい
は主電池１４のＳＯＣが低下した場合に発生する。

【００２４】発電要求が発生したと判定した場合には、
車両コントローラ２０は続いて車両が走行中か否かを判
定する（１０２）。この判定は、例えば回転数センサ３
４によって検出されるモータ回転数や車両信号として入
力される車速信号の値が所定値以上であるか否かの判定
として実行される。この判定の結果、車両走行中でない
とされた場合には、車両コントローラ２０は、スタータ
コイル４０を励磁してスタータ３６をＯＮさせる（１０
４）。これに対し、走行中でないと判定した場合にはス
テップ１００に戻る。

【００２５】ステップ１００において発電要求が発生し
ていないと判定した場合には、車両コントローラ２０は
スタータリレー４２の制御によってスタータ３６をオフ
させる（１０６）。その後、車両コントローラ２０は、
車両各部に異常が発生しているか否かの判定（ダイアグ
チェック）を行い（１０８）、その結果何らかの異常が
発生している場合には所定のエラー処理を実行し、何も
異常が発生していないとされた場合にはメインルーチン
に戻る。

【００２６】従って、車両が停止している状態で車両操
縦者がＩＧをスタートに入れると、ステップ１０４が実
行されスタータ３６がオンされる。スタータ３６がオン
されると、これによってエンジン２２が始動し、エンジ
ン駆動発電機による発電が開始される。

【００２７】また、車両走行中に燃料切れ等のアクシデ
ントによってエンジン２２が停止した場合、アクシデン
ト解消後車両操縦者がＩＧをスタートに入れたとして
も、車両走行中であるためスタータ３６はオンされな
い。その後、車両が停止すると（モータ１０の回転数が
顕著に低下しあるいは車速が顕著に低下すると）、その
時点で初めてスタータ３６がオンされる。従って、車両
コントローラ２０がインバータ１８の制御（車両制御）
を行っている状態でスタータ３６がオンされることがな
いため、スタータ３６への電源供給に伴う補機電池４４
の電池低下が、車両コントローラ２０の誤動作等を招く
ことがない。また、スタータ３６専用の電源を設ける必
要がないため、車両重量やコストの増大等も生じない。

【００２８】図３には、本発明の第２実施例に係るハイ
ブリッド電気自動車の流れが示されている。この実施例
は、図１に示されるシステムで実行することができる。

【００２９】この実施例においては、まず、ステップ１
００が実行された後、車両コントローラ２０によってエ
ンジン２２が停止中であるか否かの判定が行われる（１
１０）。この判定は、例えば、エンジン回転数がスター
タ３６駆動回転数以下であるか否かの判定として実行さ
れる。この判定に用いるエンジンの回転数は、発電出力
の目標値等から決定される。この判定の結果、エンジン
２２が停止しているとされた場合には、車両コントロー
ラ２０は車両制御、すなわちインバータ１８によるモー
タ１０の出力制御を停止させる（１１２）。車両コント
ローラー２０は、この後、ステップ１０４を実行した上
でステップ１００に戻る。ステップ１００及び１１０に
おける判定条件が成立しなかった場合には、車両コント
ローラ２０はステップ１０６及び１０８を実行した上
で、続くステップ１１４において車両制御を再起動さ
せ、その後メインルーチンに戻る。

【００３０】従って、この実施例においては、エンジン
２２が停止している状態で例えば車両操縦者によりＩＧ
がスタートに投入されると、一旦車両制御が停止された
上でスタータ３６によるエンジン２２の始動が行われ、
エンジン２２が始動されるとこれに応じて車両制御が起
動される。

【００３１】また、車両走行中にエンジンが停止し車両
操縦者がこれに応じてＩＧをスタートに投入した場合に
は、スタータ３６をオンさせるのに先立ち車両制御が停
止され、エンジン２２が始動した後に車両制御が再起動
される。従って、車両コントローラ２０により車両制御
が行われている時点でスタータ３６がオンされることが
ないため、やはり、車両制御における誤動作によるモー
タ回転数の変動等の不具合も生じない。また、スタータ
３６専用の電源を設けることによる重量増加やコスト増
加も生じない。さらには、モータ１０として誘導モータ
を使用した場合、車両制御が停止したとしても車両が惰
行状態となるため、車両制御の一時停止に伴う不具合が
ほとんど生じない。

【００３２】なお、第２実施例における車両制御の停止
は、例えば、メインリレー１６をオフさせ主電池１４を
インバータ１８から切り離す制御として、あるいはイン
バータ１８を構成する各スイッチング素子を一斉にオフ
させるシャットダウン指令を車両コントローラ２０から
インバータ１８に与える制御によって、あるいは車両コ
ントローラ２０のうちインバータ１８の制御を直接担当
している部分への電源供給を断つことによって、実行す
ることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の構
成によれば、発電要求が発生した時点で車両制御が行わ
れている場合に、始動用モータによるエンジンの始動を
禁止するようにしたため、始動用モータを作動させるこ
とによる制御部材の誤動作が生じることがなく、従って
より安定な装置を得ることができる。さらには、車両重
量の増大やコストの増大も生じない。

【００３４】本発明の第２の構成によれば、発電要求の
発生に伴い車両制御を停止させ、エンジン始動後に再開
させるようにしたため、やはり同様の効果を得ることが
できる。

【００３５】そして、本発明の第３の構成によれば、車
両制御の停止及び再開を、制御部材の少なくとも一部に
対する電源遮断及び供給により実行するようにしたた
め、上述の効果を好適に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るハイブリッド電気自動
車のシステム構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例に係るハイブリッド電気自
動車の動作の流れを示すフローチャートである。

【図３】本発明の第２実施例に係るハイブリッド電気自
動車の流れを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ モータ １４ 主電池 １６ メインリレー １８ インバータ ２０ 車両コントローラ ２２ エンジン ２４ 発電機 ３２ エンジンコントローラ ３６ スタータ ３８ メインリレーコイル ４０ スタータコイル ４２ スタータリレー ４４ 補機電池

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の駆動源たるモータと、車両の駆動
   電力を発生させる発電機と、付設された始動用モータに
   よって始動され発電機を駆動するエンジンと、発電要求
   に応じ始動用モータを動作させエンジンを始動する一方
   で、モータに対する電力供給を制御する制御部材と、少
   なくとも制御部材及び始動用モータに電源を供給する補
   機電池と、を備えるハイブリッド電気自動車において、 発電要求が発生した時点で制御部材がモータに対する電
   力供給を制御している状態である場合に、始動用モータ
   によるエンジンの始動を禁止することを特徴とするハイ
   ブリッド電気自動車。
2. 【請求項２】 車両の駆動源たるモータと、車両の駆動
   電力を発生させる発電機と、付設された始動用モータに
   よって始動され発電機を駆動するエンジンと、発電要求
   に応じ始動用モータを動作させエンジンを始動する一方
   で、モータに対する電力供給を制御する制御部材と、少
   なくとも制御部材及び始動用モータに電源を供給する補
   機電池と、を備えるハイブリッド電気自動車において、 発電要求の発生に伴いモータに対する電力供給の制御を
   停止させ、エンジン始動後に再開させることを特徴とす
   るハイブリッド電気自動車。
3. 【請求項３】 請求項２記載のハイブリッド電気自動車
   において、 モータに対する電力供給の制御の停止及び再開が、制御
   部材の少なくとも一部に対する電源遮断及び供給により
   実行されることを特徴とするハイブリッド電気自動車。