JP3620137B2

JP3620137B2 - 電気自動車の補機駆動装置及び補機駆動方法

Info

Publication number: JP3620137B2
Application number: JP01689496A
Authority: JP
Inventors: 雄太郎金子; 弘之平野; 剛麻生; 眞一郎北田; 俊雄菊池
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2016-02-01
Also published as: JPH09215101A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車の補機駆動装置及び補機駆動方法に関し、特に、電気自動車の駆動輪用電動機で補機を駆動可能とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気自動車では、パワーステアリングポンプ、ブレーキの操作力を倍力するために用いられる負圧ポンプ、エアコンディショナ用コンプレッサ等の補機は、それぞれ専用のモータで駆動されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の電気自動車の補機駆動装置では、補機駆動のために各々に小型の補機駆動専用電動機が用いられているため、高価なシステムとなるという問題がある。
そこで、駆動輪用電動機で補機を駆動することが考えられるが、従来のガソリン等で走行する自動車の構成のまま補機を駆動しようとすると、停車時には駆動輪用電動機が停止するため、補機の作動も停止してしまうという問題がある。
【０００４】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたものであって、補機を駆動輪用電動機で駆動することでコストを低減することが可能であり、しかも、車両停止中でも補機を駆動することが可能な電気自動車の補機駆動装置及び補機駆動方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明にかかる装置は、図１に示すように、駆動輪Ａへ動力を伝達する電動機Ｂを備えた電気自動車において、前記電動機Ｂの動力で駆動される補機Ｃと、前記電動機Ｂの動力を駆動輪Ａに伝達する動力伝達経路に設けられるクラッチＤ１及び流体継手Ｄ２を備えて前記電動機Ｂから駆動輪Ａへの動力の伝達・切離し及び動力の伝達力調整が可能な伝達動力調整手段Ｄと、車両の走行状態を判定する車両走行状態判定手段Ｅと、該車両走行状態判定手段Ｅが車両の停車状態と判定したとき、前記伝達動力調整手段ＤのクラッチＤ１を断制御して前記電動機Ｂの動力を駆動輪Ａから切離し且つ補機Ｃの要求出力に対して前記電動機Ｂの最も良い効率の回転数で当該電動機Ｂを駆動制御する停車時制御手段Ｆと、前記車両走行状態判定手段Ｅが車両の発進状態と判定したとき、前記伝達動力調整手段ＤのクラッチＤ１を接続制御して電動機Ｂの動力を駆動輪Ａに接続し且つ当該伝達動力調整手段Ｄの伝達力を急発進しないよう制御する発進時制御手段Ｇとを備えて構成した。
【０００６】
かかる構成によれば、車両走行状態判定手段Ｅにより車両の停止状態と判定されたときは、伝達動力調整手段Ｄが停止時制御手段Ｆにより制御されて電動機Ｂの動力が駆動輪Ａから切り離され電動機Ｂが補機の要求出力に対して最良の効率の回転数に駆動制御される。また、発進状態と判定されたときは、伝達動力調整手段Ｄが発進時制御手段Ｇにより制御されて電動機Ｂの動力が駆動輪Ａに接続され、且つ、その動力伝達力が急発進しない程度に調整される。この際、電動機Ｂ側と駆動輪Ａ側との接続初期の回転差は流体継手Ｄ２で吸収される。これにより、車両停止時にも電動機Ｂにより補機Ｃを駆動することが可能となると共に、電動機Ｂの効率を高めることができる。また、停止時の電動機回転数が高くとも円滑な発進が可能となる。そして、停止時の電動機回転数が高く、この回転数に合わせた補機とすることで、補機の小型化、効率化が可能となる。
【０００７】
請求項２の発明にかかる装置では、前記発進時制御手段Ｇは、前記車両走行状態判定手段Ｅが車両の発進状態と判定したとき前記電動機Ｂの回転数を制御して伝達力の調整を行う構成とした。
かかる構成では、電動機の回転数を下げて動力伝達力を低下させることで、円滑な発進が実現できる。
【０００８】
請求項３の発明では、請求項２の構成において、前記発進時制御手段Ｇは、発進時の前記電動機Ｂの回転数を５００〜１０００ｒｐｍの範囲に設定する構成とした。
かかる構成では、発進時の電動機回転数が従来のガソリン車のアイドリング回転数と略同じ範囲であるので、大きな変更を伴わずに従来のガソリン車用の補機を使用することができる。
【０００９】
請求項４の発明では、前記電動機Ｂの最も良い効率の回転数として、電動機Ｂの最高回転数の１／４〜１／２の範囲に設定する構成とした。
かかる構成では、電動機Ｂの回転数の制御範囲が少なくて済む利点がある。
請求項５の発明では、駆動輪へ動力を伝達する電動機を備えた電気自動車において、前記電動機の動力で補機を駆動する一方、駆動輪に対して前記電動機の動力を伝達・切離し及び動力伝達力調整を可能にし、車両が停止状態の時、前記電動機の動力を駆動輪から切離し且つ補機の要求出力に対して前記電動機の最も良い効率の回転数で電動機を駆動制御し、車両が発進状態の時、電動機の動力を駆動輪に接続し且つ動力伝達力を急発進しないように調整するようにした。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる装置によれば、停止時、発進時に、伝達動力調整手段を制御して駆動輪用の電動機により補機を作動させると共に停止時の電動機回転数を補機の要求出力に対して電動機の最も効率の良い回転数に設定したので、補機専用の電動機が不要となりコストが低減できると共に、電動機の損失を低減でき電気自動車の航続距離の増大が可能となる。また、電動機の停止時のアイドリング回転数が高くこの回転数に合わせた補機とすれば、補機の小型化及び効率化を図ることができる。更に、発進時に電動機と駆動輪側の回転差を流体継手で吸収できるので、電動機の回転を停止せずに円滑な発進が可能であり、補機が停止されずに済む利点がある。
【００１１】
請求項２の発明にかかる装置によれば、上記請求項１の効果に加えて、電動機の回転数制御よって円滑な発進ができる。
請求項３の発明にかかる装置によれば、上記請求項１の効果に加えて、大きな変更を伴うことなく従来のガソリン車用の補機を使用することができ、補機を電気自動車専用の新設部品にしなくて済み、更にコストを低減できる。
【００１２】
請求項４の発明にかかる装置によれば、上記請求項１〜３の効果に加えて、電動機の回転数制御範囲が少なくできる利点がある。
請求項５の発明にかかる方法によれば、停止時、発進時に、駆動輪用の電動機により補機を作動させると共に停止時の電動機回転数を補機の要求出力に対して電動機の最も効率の良い回転数に設定したので、補機専用の電動機が不要となりコストが低減できると共に、電動機の損失を低減でき電気自動車の航続距離の増大が可能となる。更に、発進時に電動機の動力伝達力を急発進しないように調整して駆動輪に接続するので、電動機の回転を停止せずに円滑な発進が可能であり、補機が停止されずに済む利点がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図２〜図７に基づいて説明する。
本発明の第１実施形態の構成を示す図２において、車両１は電気自動車を示す。駆動輪用電動機２（以下、電動機２とする）は電気自動車の車輪３の駆動輪に動力を供給するものであり、電動機２と駆動輪の車軸４との間には、流体継手５、クラッチ６及び前後ギヤ等のギヤ群を収納したギヤボックス７が電動機２側から順次介装されている。前記クラッチ６及び流体継手５は、後述するコントローラ16からの制御信号により図示しないそれぞれの油圧アクチュエータ等を介して駆動制御され、電動機２の動力の伝達・切り離し及び動力の伝達力の調整を行う。ここで、前記クラッチ６、流体継手５及びギヤボックス７によって伝達動力調整手段が構成される。
【００１４】
電動機２の動力は、ベルト８を介して各補機９Ａ〜９Ｄに伝達される。
これら補機９Ａ〜９Ｄは、例えばオルタネータ９Ａ、パワーステアリングポンプ９Ｂ、負圧ポンプ９Ｃ及びエアコン用コンプレッサ９Ｄ等である。前記オルタネータ９Ａには補助バッテリ１０が接続されて充電される。
アクセルペダルが踏み込まれているか否かを検出するアクセルセンサ１１、ブレーキペダルが踏み込まれているか否かを検出するブレーキセンサ１２、シフト位置を検出するシフトセンサ１３、車軸４に取付けられる車速センサ１４及び電動機２の回転数を検出する回転センサ１５が設けられ、これら各センサ１１〜１５の検出信号が前述のコントローラ１６に入力する。尚、アクセルセンサ１１及びブレーキセンサ１２は、ペダルが踏み込まれている時をＯＮ、踏み込まれていない時をＯＦＦとする。アクセルセンサ１１は、アクセルペダル開度も検出する。
【００１５】
前記コントローラ16は、マイクロコンピュータを内蔵し、これらの各センサ信号に基づいて車両の走行状態を判定し、車両が停止状態の時は、クラッチ６を断として車輪３への動力を遮断し、電動機２の回転数を、補機９Ａ〜９Ｄの要求出力に対して最も効率の良い回転数Ｎに制御して補機９Ａ〜９Ｄが駆動されるようにする。また、発進状態では、クラッチ６を接続して車輪３への動力伝達を可能な状態とし、急発進しないよう電動機の回転を下げて伝達動力を調整するようにする。従って、アクセルセンサ11、ブレーキセンサ12、シフトセンサ13、車速センサ14及びコントローラ16により車両走行状態判定手段が構成され、コントローラ16及び回転センサ15により停止時制御手段及び発進時制御手段が構成される。
【００１６】
車両停止時において設定される電動機２のアイドリング回転数Ｎは、図３に示す電動機の総合効率マップから最も効率の良い９０％以上の範囲である最高回転数の１／４〜１／２の範囲に設定するのがよい。例えば、補機９Ａ〜９Ｄの総合出力を５ＫＷと仮定した場合、電動機最高回転数が８０００とすると、回転数Ｎを約２５００〜３５００ｒｐｍの範囲に設定するとよい。
【００１７】
次に、図４のフローチャートに基づいて本実施形態の補機駆動制御について説明する。
ステップ１（図中、Ｓ１と記し、以下同様とする）では、シフトセンサ１３からの検出信号によりギヤレンジが、ドライブ（Ｄ）、リバース（Ｒ）、パーキング（Ｐ）、ニュートラル（Ｎ）のいずれかかを判定する。パーキング（Ｐ）或いはニュートラル（Ｎ）の場合は、停車モードとして、ステップ２に進み、クラッチ６を断とし、ステップ３で電動機２をアイドリング回転数Ｎに制御する。一方、ドライブ（Ｄ）或いはリバース（Ｒ）の場合は、ステップ４に進む。
【００１８】
ステップ４では、車速センサ14の検出信号により車速Ｖが零か否を判定し、車速Ｖ＝０の場合は、ステップ５に進み、車速Ｖ≠０の場合はステップ８に進む。
ステップ５では、ブレーキセンサ12からの検出信号に基づいてブレーキがＯＮ（ペダルが踏み込まれている）か否かを判定する。ブレーキがＯＮ（判定がＹＥＳ）の場合は、前述のステップ２に進み停車モードとなる。また、ブレーキがＯＦＦの場合は、ステップ６で、電動機２の回転数を急発進せずにクラッチ６が接続できる回転数まで低下させ、ステップ７で、クラッチ６をＯＮ（クラッチ接続）として発進モードとなる。
【００１９】
一方、ステップ４で、車速Ｖ≠０でステップ８に進んだ場合は、ステップ８においてブレーキセンサ１２によりブレーキがＯＮか否かの判定が行われる。ステップ８で、ブレーキがＯＦＦの場合は、ステップ９に進み、ブレーキがＯＮの場合はステップ１１に進む。
ステップ９では、アクセルセンサ１１の検出信号に基づいてアクセルがＯＮ（ペダルが踏み込まれている）か否かを判定する。アクセルがＯＮの場合は、通常の一定走行或いは加速走行であり、ステップ１０でクラッチ６をＯＮ状態に維持し、アクセルペダルの開度に応じた回転数で電動機２を駆動制御する。
【００２０】
ステップ８で、ブレーキＯＮと判定されステップ１１に進んだ場合は、減速走行であり、電動機２の回転数を監視する。ここで、電動機２の回転数がＮより高い状態では、ステップ１０に進み、そのままクラッチ６をＯＮ状態に維持するが、回転数がＮ以下になった時は、ステップ２に進み、クラッチ６をＯＦＦ（断）として電動機２の動力を車輪３から切り離し、電動機２の回転数をＮに制御して補機９Ａ〜９Ｄのみを駆動する。
【００２１】
また、ステップ９において、アクセルＯＦＦと判定された場合はクリープ走行モードとなり、クラッチ６をＯＮ状態に維持したままで、ステップ１２で電動機２の回転数をＮ以下に制御する。このクリープ走行モードにあっては、補機９Ａ〜９Ｄの能力が弱まった時には、クラッチ６を数秒間断状態にし、電動機２の回転数をＮにして補機９Ａ〜９Ｄの要求値を満たすように制御する。
【００２２】
図５に、本実施形態における、車速、クラッチ、ブレーキ、アクセル及び電動機の動作タイミングチャートを示す。
以上のように、本実施形態の構成によれば、車両が停止している時でも、電動機２により補機９Ａ〜９Ｄを駆動することができるので、補機駆動専用の電動機を設ける必要がなく、コストを削減できる。また、車両停止時に補機の要求出力に対して電動機の最も効率の良い回転数で電動機２を駆動するので、電動機２の損失を低減でき、航続距離の増大が可能となる。そして、この回転数Ｎを、最高回転数の１／４〜１／２の範囲に設定すれば、電動機２の回転数の制御範囲を少なくできる利点がある。更に、補機９Ａ〜９Ｄを、電動機２の回転数Ｎで能力を満たすように設計すれば、従来の補機より小型、低出力の補機とすることができ、より一層電気自動車の航続距離増大が図れる。また、発進時には、電動機２の回転数を低下させてクラッチ６を接続すると共に、電動機２側と車輪３側の回転差を流体継手によって吸収するので、急発進を防止でき円滑な発進ができる。また、クリープ走行時に、クラッチ６を操作することで、補機９Ａ〜９Ｄの能力に応じたアイドリング回転数を任意に設定することができる利点がある。
【００２３】
尚、発進時に、電動機２の回転数を低下させる代わりに、流体継手５の流体量或いは流体圧を調整して動力の伝達力を低下させてクラッチ６を接続するようにしてもよい。また、ギヤボックス７内に、ギヤ比が４．５程度の発進用ギヤを設け、発進時にはこの発進用ギヤを選択し、電動機２側と車輪３側の回転差がなくなった時にギヤを通常のギヤに変更するようにしてもよく、この際のクラッチ接続初期の回転差は流体継手５によって吸収できるので、急発進を防止できる。
【００２４】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、電動機２が、アイドリング回転数として補機９Ａ〜９Ｄの要求出力に対して最も効率の良い回転数Ｎ１とクラッチ６を接続するための回転数Ｎ２の２種類を持っていることを除いて、図２に示す第１実施形態と同様の構成であるので、説明を省略する。ここでは、補機駆動制御動作について説明する。
【００２５】
図６に本実施形態の補機駆動制御動作のフローチャートを示し、以下に説明する。
ステップ２１では、シフトセンサ１３からの検出信号によりギヤレンジが、ドライブ（Ｄ）、リバース（Ｒ）、パーキング（Ｐ）、ニュートラル（Ｎ）のいずれかかを判定する。パーキング（Ｐ）或いはニュートラル（Ｎ）の場合は、停車モードとしてステップ２２に進み、クラッチ６を断とし、ステップ２３で電動機２をアイドリング回転数Ｎ１に制御する。ここで、回転数Ｎ１としては、電動機２の最高回転数の１／４〜１／２の範囲の回転数としている。一方、ドライブ（Ｄ）或いはリバース（Ｒ）の場合は、ステップ２４に進む。
【００２６】
ステップ24では、車速センサ14の検出信号により車速Ｖが零か否を判定し、車速Ｖ＝０の場合は、ステップ25に進み、車速Ｖ≠０の場合はステップ31に進む。
ステップ25では、ブレーキセンサ12からの検出信号に基づいてブレーキがＯＮか否かを判定する。ブレーキがＯＮの場合は、発進待機モードとして、電動機２をクラッチ接続のため、ステップ 26 でアイドリング回転数をＮ２に下げ、ステップ27でクラッチ６を接続した後、ステップ28で電動機２のアイドリング回転数をＮ１に復帰する。
【００２７】
また、ブレーキがＯＦＦの場合は、発進モードとして、急発進を防止するためステップ２９で電動機２を回転数Ｎ２に下げ、ステップ３０でクラッチ６をＯＮ状態に維持する。ここで、アクセルペダルがＯＮであれば、電動機はアクセル開度に応じた回転数で駆動される。アクセルペダルがＯＦＦの場合は、クリープ走行となり、電動機回転数はＮ２のままとなる。
【００２８】
一方、ステップ２４で車速Ｖ≠０でステップ３１に進んだ場合は、ステップ３１においてクラッチ６をＯＮ状態に維持する。ここで、アクセルペダルがＯＮで一定走行或いは加速走行の時は、電動機はアクセル開度に応じた回転数で駆動される。また、ブレーキがＯＮの時は減速走行となり、そのまま電動機回転数がＮ２まで低下すると、回転数Ｎ２に維持され、車両が停止するとアイドリング回転数をＮ１にする。
【００２９】
図７に、第２実施形態の車速、クラッチ、ブレーキ、アクセル及び電動機の動作タイミングチャートを示す。この第２実施形態では、シフトレンジがパーキング或いはニュートラル以外では、クラッチ６は常時ＯＮ状態にあり、通常の自動変速車と同等の操作性を有するものである。
以上のように本実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様の効果に加えて、大きな変更を伴うことなく従来車両の補機を使用することができ、より一層のコスト低減ができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す構成図
【図２】本発明の第１実施形態の構成を示すブロック構成図
【図３】電動機の走行効率マップ図
【図４】第１実施形態の制御を示すフローチャート
【図５】第１実施形態の動作タイミングチャート
【図６】本発明の第２実施形態の制御を示すフローチャート
【図７】第２実施形態の動作タイミングチャートト
【符号の説明】
１車両
２電動機
３車輪
５流体継手
６クラッチ
９Ａ〜９Ｄ補機
１１アクセルセンサ
１２ブレーキセンサ
１３シフトセンサ
１４車速センサ
１５回転センサ
１６コントローラ

Claims

駆動輪へ動力を伝達する電動機を備えた電気自動車において、前記電動機の動力で駆動される補機と、前記電動機の動力を駆動輪に伝達する動力伝達経路に設けられクラッチ及び流体継手を備えて前記電動機から駆動輪への動力の伝達・切離し及び動力の伝達力調整が可能な伝達動力調整手段と、車両の走行状態を判定する車両走行状態判定手段と、該車両走行状態判定手段が車両の停車状態と判定したとき、前記伝達動力調整手段のクラッチを断制御して前記電動機の動力を駆動輪から切離し且つ補機の要求出力に対して前記電動機の最も良い効率の回転数で当該電動機を駆動制御する停車時制御手段と、前記車両走行状態判定手段が車両の発進状態と判定したとき、前記伝達動力調整手段のクラッチを接続制御して電動機の動力を駆動輪に接続し且つ当該伝達動力調整手段の伝達力を急発進しないよう制御する発進時制御手段とを備えたことを特徴とする電気自動車の補機駆動装置。
前記発進時制御手段は、前記車両走行状態判定手段が車両の発進状態と判定したとき前記電動機の回転数を制御して伝達力の調整を行う構成である請求項１記載の電気自動車の補機駆動装置。
前記発進時制御手段は、発進時の前記電動機の回転数を５００〜１０００ｒｐｍの範囲に設定する構成である請求項２記載の電気自動車の補機駆動装置。
前記電動機の最も良い効率の回転数として、電動機の最高回転数の１／４〜１／２の範囲に設定する請求項１〜３のいずれか１つに記載の電気自動車の補機駆動装置。
駆動輪へ動力を伝達する電動機を備えた電気自動車において、前記電動機の動力で補機を駆動する一方、駆動輪に対して前記電動機の動力を伝達・切離し及び動力伝達力調整を可能にし、車両が停止状態の時、前記電動機の動力を駆動輪から切離し且つ補機の要求出力に対して前記電動機の最も良い効率の回転数で電動機を駆動制御し、車両が発進状態の時、電動機の動力を駆動輪に接続し且つ動力伝達力を急発進しないように調整するようにしたことを特徴とする電気自動車の補機駆動方法。