JPH10309002A

JPH10309002A - ハイブリッド車のエネルギ回生装置

Info

Publication number: JPH10309002A
Application number: JP11132397A
Authority: JP
Inventors: Fujio Matsui; 冨士夫松井
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】減速時の制動エネルギを効率よく回収する。【解決手段】減速時、電動機１１の回生制動により発電
された負荷変動の大きい電力を電気二重コンデンサ１４
に充電し、この充電された電力を充電器１３を介して所
定に昇圧した後、リチュームイオン電池からなるバッテ
リ１２に再充電する。バッテリ１２には電気二重層コン
デンサから安定した電力が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制動時などの運動
エネルギを効率よく回生させることのできるハイブリッ
ド車のエネルギ回生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高負荷運転領域ではエンジンを動
力源として走行し、低中負荷運転領域では電動機を駆動
源として走行することで、市街地走行などにおける低騒
音化、低公害化を実現することのできるハイブリッド車
が種々提案されている。

【０００３】又、この種のハイブリッド車には、電動機
を駆動させるための電源が搭載されており、例えば、本
出願人が先に提出した特願平７−２５３９８３号には、
バッテリと急速充電可能な電気二重層コンデンサとを併
設し、電気二重層コンデンサには減速時の制動エネルギ
を電気エネルギに変換して充電し、又、バッテリに充電
が必要なときはエンジンにより電動機を発電機として駆
動させて充電し、或いは外部電源から充電する技術が開
示されている。尚、この先行技術では車両の冷暖房、電
装負荷等に必要な電力はエンジンを駆動源として発電し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記先行技術
に開示されているハイブリッド車には以下に示す課題が
ある。

【０００５】（１）電気自動車として走行する場合に使
用するバッテリは比較的大きな容量を必要とし、その
分、バッテリの重量が増加するため、エンジン主体で走
行する場合の燃費悪化の要因となる。

【０００６】（２）減速エネルギにより発電した電力を
電気二重層コンデンサに充電する場合、電気二重層コン
デンサが満充電になれば、それ以上の減速エネルギを回
収することができないため減速エネルギの回収効率が悪
い。

【０００７】（３）加減速運転が頻繁に繰返される走行
モードでは、減速時に制動エネルギを回収し、定速走行
時に限り電動機による走行を繰り返すと余剰電力が発生
する。ところが、電気二重層コンデンサに充電するエネ
ルギには限界があるため、最も効率的な回生を行うこと
のできる走行モードでの回生効率が低下する。

【０００８】（４）減速エネルギにより発電した電力を
バッテリに充電しようとしても、バッテリの電圧が高い
ので回収効率が低く、例えば、バッテリの電圧が１２０
Ｖである場合、１２０Ｖ以上の電圧を発電しない限り減
速エネルギが回生されず、従って、低車速領域での減速
エネルギは殆ど回生されず、実走行時の減速エネルギの
回収効率は数％程度にしかならない。

【０００９】（５）ひとつの車両に電気的性能の異なる
電気二重層コンデンサとバッテリとを併設し、運転モー
ドに応じて切換えるようにしているため、電圧変動が大
きくなるとインバータや電動機の性能低下を招き、シス
テム全体の最適な運用効率を阻害する要因となる。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑み、バッテリ容量
を大型化することなく、減速時の制動エネルギを低速領
域であっても効率よく回生させることができ、システム
全体の最適な運用効率の向上を図ることのできるハイブ
リッド車のエネルギ回生装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置は、エンジン
と電動機と該電動機で発電した電力を充電すると共に上
記電動機に対して駆動用電力を供給するバッテリと車両
の走行条件に応じて上記エンジン及び駆動系及び上記電
動機を制御する集中制御装置とを備えるものにおいて、
上記バッテリに電気二重層コンデンサを充電器を介して
接続し、上記電気二重層コンデンサを上記電動機に接続
し、上記集中制御装置では上記電動機の回生制動によっ
て発電された電力を上記電気二重層コンデンサに充電さ
せることを特徴とする。

【００１２】第２のハイブリッド車のエネルギ回生装置
は、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記電気二重層コンデンサの充電開始電圧が前記バ
ッテリの定格電圧よりも低く設定されていることを特徴
とする。

【００１３】第３のハイブリッド車のエネルギ回生装置
は、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置、或いは
第２のハイブリッド車のエネルギ回生装置において、前
記バッテリがリチュームイオン電池であることを特徴と
する。

【００１４】第４のハイブリッド車のエネルギ回生装置
は、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記バッテリを電気二重層コンデンサとし、前記充
電器を廃止したことを特徴とする。

【００１５】第５のハイブリッド車のエネルギ回生装置
は、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記集中制御装置では、バッテリの残存容量を計測
し該残存容量が所定値以上のときは前記電動機に該バッ
テリの電力を駆動用として供給すると共にエンジン出力
を上記電動機の駆動によるトルク増加分減少させること
を特徴とする。

【００１６】第６のハイブリッド車のエネルギ回生装置
は、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記集中制御装置ではバッテリの基準残存容量と実
際の残存容量とを比較し、該残存容量が上記基準残存容
量に対して設定範囲内に収まるように上記バッテリの充
放電を制御することを特徴とする。

【００１７】第７のハイブリッド車のエネルギ回生装置
は、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記電気二重層コンデンサに車両に固設した太陽電
池が接続されていることを特徴とする。

【００１８】第８のハイブリッド車のエネルギ回生装置
は、第７のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記太陽電池の出力電圧が前記電気二重層コンデン
サの充電開始電圧よりも高く設定されていることを特徴
とする。

【００１９】第９のハイブリッド車のエネルギ回生装置
は、第６のハイブリッド車のエネルギ回生装置、或いは
第７のハイブリッド車のエネルギ回生装置において、前
記電気二重層コンデンサの電力をイグニッションスイッ
チオフ時の前記充電器の駆動用電源として供給する回路
に電圧制御回路を介装し、前記太陽電池により充電され
た上記電気二重層コンデンサの電圧が設定値以上になっ
たとき上記充電器に駆動用電源を供給することを特徴と
する。

【００２０】第１０のハイブリッド車のエネルギ回生装
置は、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記電気二重層コンデンサに熱エネルギを電気エネ
ルギに変換する熱発電素子を接続したことを特徴とす
る。

【００２１】第１１のハイブリッド車のエネルギ回生装
置は、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記集中制御装置では電動機を回生制動させるとき
にエンジン制御装置に対して出力する燃料カット信号を
エンジン回転数が所定の低回転域に達するまで継続さ
せ、又燃料カットリカバ時には前記エンジンと上記電動
機との双方を駆動させることを特徴とする。

【００２２】第１２のハイブリッド車のエネルギ回生装
置は、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記集中制御装置ではエンジン停止時のバッテリの
残存容量と始動時のバッテリの残存容量との差に基づき
電動機による一定車速運転時の最高速度を設定すること
を特徴とする。

【００２３】第１３のハイブリッド車のエネルギ回生装
置は、エンジンと電動機と該電動機で発電した電力を充
電すると共に上記電動機に対して駆動用電力を供給する
バッテリと車両の走行条件に応じて上記エンジン及び駆
動系及び上記電動機を制御する集中制御装置とを備える
ものにおいて、上記集中制御装置では加速運転を上記バ
ッテリから供給する電力にて駆動する上記電動機により
行い、又該バッテリの消費電力は定常運転時のエンジン
出力の一部を利用して動作する上記電動機の発電電力で
補充電することを特徴とする。

【００２４】すなわち、第１のハイブリッド車のエネル
ギ回生装置では、電動機の回生制動により発電された電
力をパワー密度の高い電気二重層コンデンサに充電し、
この充填された電力を充電器を介してエネルギ密度の高
いバッテリに再充電させる。

【００２５】第２のハイブリッド車のエネルギ回生装置
では、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記電気二重層コンデンサの充電開始電圧を前記バ
ッテリの定格電圧よりも低く設定し、バッテリの定格電
力よりも低い電圧も回収可能とする。

【００２６】第３のハイブリッド車のエネルギ回生装置
では、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置、或い
は第２のハイブリッド車のエネルギ回生装置において、
前記バッテリをリチュームイオン電池とすることで、充
電効率が良くなる。

【００２７】第４のハイブリッド車のエネルギ回生装置
では、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記バッテリを電気二重層コンデンサとし、前記充
電器を廃止することで、構造の簡素化が図れる。

【００２８】第５のハイブリッド車のエネルギ回生装置
では、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記バッテリの残存容量が所定値以上のときは該バ
ッテリの電力を前記電動機に駆動用として供給すると共
にエンジン出力を上記電動機の駆動によるトルク増加分
だけ減少させる。

【００２９】第６のハイブリッド車のエネルギ回生装置
では、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記バッテリの基準残存容量と実際の残存容量とを
比較し、該残存容量が上記基準残存容量に対して設定範
囲内に収まるように該バッテリの充放電を制御する。

【００３０】第７のハイブリッド車のエネルギ回生装置
では、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記電気二重層コンデンサに、車両に固設した太陽
電池を接続し、太陽電池により発電された電力を上記電
気二重層コンデンサに充電する。

【００３１】第８のハイブリッド車のエネルギ回生装置
では、第７のハイブリッド車のエネルギ回生装置におい
て、前記太陽電池の出力電圧を前記電気二重層コンデン
サの充電開始電圧よりも高く設定することで、太陽エネ
ルギの回収効率を良くする。

【００３２】第９のハイブリッド車のエネルギ回生装置
では、第６のハイブリッド車のエネルギ回生装置、或い
は第７のハイブリッド車のエネルギ回生装置において、
前記電気二重層コンデンサの電力をイグニッションスイ
ッチオフ時の前記充電器の駆動用電源として供給する回
路に電圧制御回路を介装し、前記太陽電池により充電さ
れた上記電気二重層コンデンサの電圧が設定値以上にな
ったとき上記充電器に駆動用電源を供給することで、イ
グニッションスイッチがオフのときであっても太陽電池
による発電電力を効率よく回収することができる。

【００３３】第１０のハイブリッド車のエネルギ回生装
置では、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置にお
いて、前記電気二重層コンデンサに熱エネルギを電気エ
ネルギに変換する熱発電素子を接続し、排気熱等のエネ
ルギをも電気エネルギとして有効に回収する。

【００３４】第１１のハイブリッド車のエネルギ回生装
置では、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置にお
いて、前記電動機を回生制動させるときにエンジン制御
装置に対して出力する燃料カット信号をエンジン回転数
が所定の低回転域に達するまで継続させ、又燃料カット
リカバ時には前記エンジンと上記電動機との双方を駆動
させることで、燃費の向上を図る。

【００３５】第１２のハイブリッド車のエネルギ回生装
置では、第１のハイブリッド車のエネルギ回生装置にお
いて、前記集中制御装置ではエンジン停止時のバッテリ
の残存容量と始動時のバッテリの残存容量との差に基づ
き電動機による一定車速運転時の最高速度をバッテリの
残存容量に応じて設定することができる。

【００３６】第１３のハイブリッド車のエネルギ回生装
置では、加速運転を上記バッテリから供給する電力にて
駆動する上記電動機により行い、又該バッテリの消費電
力は定常運転時のエンジン出力の一部を利用して動作す
る上記電動機の発電電力で補充電することで、燃費の向
上を図る。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施の形態を説明する。図１〜図９に本発明の第１実施
の形態を示す。図１において、符号１はハイブリッド車
であり、車体前部のエンジンルームにはエンジン２が搭
載され、このエンジン２に発進デバイスとしの電磁クラ
ッチ３を介して無段変速機（ＣＶＴ）４が連結され、こ
のＣＶＴ４の出力軸が前差動歯車５を介して前輪駆動軸
６とトランスファ７とに分岐接続され、このトランスフ
ァ７がプロペラシャフト８を介して後差動歯車９に連結
され、この後差動歯車９に後輪駆動軸１０が連結されて
いる。更に、上記プロペラシャフト８に減速機１１ａを
介して回生による発電と駆動とを選択可能な電動機１１
が介装され、更に、この電動機１１を挟む両側にバッテ
リ１２と充電器１３と電気二重層コンデンサ１４とが配
設され、この電気二重層コンデンサ１４の出力端子が上
記充電器１３の入力端子に接続され、この充電器１３の
出力端子が上記バッテリ１２の入力端子に接続されてい
る。尚、上記電気二重層コンデンサ１４の充電開始電圧
はバッテリ１２の定格電圧より低く設定されている。
又、本実施の形態では、バッテリ１２としてリチューム
イオン電池が採用されている。

【００３８】又、上記電動機１１がインバータ回路等か
らなる電動機制御装置１５に接続されており、この電動
機制御装置１５が第１リレースイッチ１６と第２リレー
スイッチ１７とに並列接続されている。この第１リレー
スイッチ１６が上記電気二重層コンデンサ１４の入力端
子に接続され、一方、上記第２リレースイッチ１７が上
記バッテリ１２の入出力端子に接続されている。

【００３９】上記電動機制御装置１５は後述する集中制
御装置２１から出力される回生指令信号或いは駆動指令
信号に従い、上記電動機１１の動作を回生動作と駆動動
作とに選択的に切換える。尚、回生動作時、上記第１リ
レースイッチ１６がＯＮ動作し、第２リレースイッチ１
７がＯＦＦ動作され、上記電動機１１にて発生した電力
が電気二重層コンデンサ１４へ充電される。一方、減速
運転時の回生制動以外の回生動作時或いは駆動時には、
第２リレースイッチ１７がＯＮ動作し、第１リレースイ
ッチ１６がＯＦＦ動作され、上記電動機１１で発電され
た電力はバッテリ１２へ電動機制御装置１５を介して充
電され、或いは上記電動機１１へ上記バッテリ１２から
必要な電力が供給される。

【００４０】又、エンジン２の吸気通路に介装したスロ
ットル弁２２は電子制御式であり、後述するエンジン制
御装置２３からのスロットル開度信号に基づき弁開度が
設定される。又、アクセルペダルに該アクセルペダルの
開度を検出するアクセルセンサ２４が併設され、ブレー
キペダルに該ブレーキペダル踏込み量を検出するブレー
キスイッチ２５が併設されている。尚、符号２６は運転
者が通常の経済性主体の変速モードとスポーツ性の高い
トルク主体の変速モードとの何れかを選択的に切換える
走行モード切換スイッチである。更に、ハイブリッド車
１のルーフ等の太陽光を受けやすい部分に太陽電池２７
が配設されており、この太陽電池２７が上記電気二重層
コンデンサ１４に接続されている。

【００４１】図３に集中制御装置２１の回路構成を示
す。この集中制御装置２１はマイクロコンピュータユニ
ット（ＭＣＵ）２９と周辺機器とを中心に構成されてお
り、このＭＣＵ２９は、互いにバスラインを介して接続
するＣＰＵ３０、ＲＯＭ３１、ＲＡＭ３２、Ａ／Ｄ変換
器３３、入力検出回路３４、及び出力回路３５等で構成
されており、又、上記周辺機器としてＤ／Ａ変換器３
６、スイッチ切換回路３７、電圧制御回路としての太陽
電池充電制御回路３８等が備えられている。

【００４２】上記入力検出回路３４にはアクセルセンサ
２４、ブレーキセンサ２５、走行モード切換スイッチ２
６、電気二重層コンデンサ１４の端子電圧、バッテリ１
２の端子電圧が接続されていると共に、エンジン制御装
置２３で演算されたスロットル弁下流の負圧データ、エ
ンジン回転数データ、車速データ、及び電動機回転数デ
ータが入力される。

【００４３】一方、上記出力回路３５から延出するクラ
ッチ動作指令信号線及び上記Ｄ／Ａ変換器３６を介して
延出する変速比動作指令信号線が上記ＣＶＴ制御装置２
８に接続され、又、このＤ／Ａ変換器を介してスロット
ル開度信号線がスロットル弁２２に接続され、更に電動
機制御装置１５に対してサーボ指令信号線、回生指令信
号線、及び上記Ｄ／Ａ変換器３６を介して延出する駆動
指令信号線が接続され、又、燃料カット信号線がエンジ
ン制御装置２３に接続されている。更に、上記スイッチ
切換回路３７に両リレースイッチ１６，１７が接続され
ている。又、上記出力回路３５の出力端子が上記太陽電
池充電制御回路３８に設けたリレースイッチ３８ａのリ
レーコイルに接続され、このリレースイッチ３８ａのリ
レー接点が充電器１３の駆動用入力端子に接続されてい
る。

【００４４】又、上記スイッチ切換回路３７は、上記各
リレースイッチ１６，１７に接続するトランジスタ３７
ａ，３７ｂと、この各トランジスタ３７ａ，３７ｂのベ
ースに反転出力端子を接続するＮＡＮＤ回路３７ｃ，３
７ｄと、この各ＮＡＮＤ回路３７ｃ，３７ｄの一方の入
力端子に接続するＥＸＯＲ回路３７ｅとを備えており、
このＥＸＯＲ回路３７ｅの両入力端子、及び上記ＮＡＮ
Ｄ回路３７ｃ，３７ｄの他方の入力端子が上記出力回路
から延出する第１、第２の両スイッチ切換信号線に各々
接続されている。

【００４５】上記スイッチ切換回路３７は両リレースイ
ッチ１６，１７が同時にＯＮ動作するのを防止するため
に設けられている。すなわち、上記電気二重層コンデン
サ１４は内部抵抗が小さく、この電気二重層コンデンサ
１４に接続する第１リレースイッチ１６とバッテリ１２
に接続する第２リレースイッチ１７とが同時にＯＮ動作
すると、この電気二重層コンデンサ１４から大電流が流
れ、各リレースイッチ１６，１７の接点を破損したり、
システム故障の原因になる。そのため、ＭＣＵ２９から
上記各リレースイッチ１６，１７に対する両スイッチ切
換信号が各々出力されると、この両スイッチ切換信号が
ＥＸＯＲ回路３７ｅの両入力端子と、各ＮＡＮＤ回路３
７ｃ，３７ｄの一方の入力端子に入力される。

【００４６】このとき、上記両スイッチ切換信号が同じ
ときはＥＸＯＲ回路３７ｅの出力端子から上記各ＮＡＮ
Ｄ回路３７ｃ，３７ｄの他方の入力端子にＬ信号が出力
されるため、各ＮＡＮＤ回路３７ｃ，３７ｄの出力端子
からトランジスタ３７ａ，３７ｂのベースに対してＨ信
号が出力され、従って、この両トランジスタ３７ａ，３
７ｂがＯＮ動作し、上記両リレースイッチ１６，１７は
ＯＦＦ動作する。一方、上記両スイッチ切換信号の一方
のみがＯＮ信号のとき、ＯＦＦ信号が出力された側のト
ランジスタのみがＯＮ動作する。その結果、両リレース
イッチ１６，１７が同時にＯＮ動作することはない。
又、このとき各リレースイッチ１６，１７をＯＮからＯ
ＦＦ、ＯＦＦからＯＮへ切換動作させる際に、両リレー
スイッチ１６，１７を一旦ＯＦＦ動作させることで、両
リレースイッチ１６，１７が瞬間的に短絡状態を形成す
ることも防止できる。尚、以下においては上記スイッチ
切換回路３７の動作説明を省略する。

【００４７】又、上記太陽電池充電制御回路３８に設け
た上記リレースイッチ３８ａのリレーコイルがツェナダ
イオード３８ｂを介して電圧制御リレー３９のリレー接
点に接続され、この電圧制御リレー３９のリレーコイル
がイグニッションスイッチ（図示せず）に接続され、又
上記リレー接点が上記電気二重層コンデンサ１４の出力
端子に接続されている。上記電圧制御リレー３９はイグ
ニッションスイッチＯＮ時にＯＦＦ動作し、イグニッシ
ョンスイッチＯＦＦ時にＯＮ動作する。

【００４８】次に、上記構成による本実施の形態の作用
について説明する。集中制御装置２１では、車両の運転
状態に応じて制御モードを、エンジン運転モード、回生
制動モード、電動機駆動モード、及びエンジン運転モー
ドと電動機駆動モードとの共働によるアシストモードに
設定する。

【００４９】エンジン運転モード時、エンジン制御装置
２３ではアクセルセンサ２４からの出力信号などに基づ
きスロットル弁２２の弁開度を設定する。このとき、集
中制御装置２１からＣＶＴ制御装置２８に対してクラッ
チ動作信号、及び変速比動作信号は出力されず、電磁ク
ラッチ３及びＣＶＴ４は上記ＣＶＴ制御装置２８によっ
て通常のＣＶＴ制御が行われる。同時に、上記集中制御
装置２１から上記電動機制御装置１５に対して出力され
るサーボ信号がＯＦＦ状態にあるため、電動機１１は空
転状態にあり、更に、第１リレースイッチ１６、第２リ
レースイッチ１７の何れもＯＦＦ動作しており、両リレ
ースイッチ１６，１７のリレー接点は開放状態にある。

【００５０】そして、通常運転からアクセルペダルの踏
込み量が所定量以下になり、且つブレーキペダルが踏み
込まれると、アクセルセンサ２４、ブレーキセンサ２５
の出力値に基づき、現運転状態が回生制動モードへ移行
したと判定し、ＣＶＴ制御装置２８に対して電磁クラッ
チ２３をＯＦＦ動作させるクラッチ動作信号を出力する
と共に、第１リレースイッチ１６に対してＯＮ動作信号
を出力する。尚、このとき第２リレースイッチ１７はＯ
ＦＦ状態を維持している。

【００５１】その結果、エンジン２は駆動系から切り離
され、同時にエンジン２はアイドル運転、或いは燃料カ
ット信号を出力することで停止状態となり、又、第１リ
レースイッチ１６がＯＮ動作することで、電気二重層コ
ンデンサ１４が電動機制御装置１５に接続される。

【００５２】尚、スロットル弁下流の負圧を表す負圧デ
ータが高い負圧を示しており、上記電動機１１による回
生制動ではエンジンブレーキ相当の負荷が十分に発生し
ていないと判定したときは、上記電磁クラッチ３を接続
し、電動機１１による回生制動とエンジンブレーキとを
併用する。このときのエンジンブレーキはＣＶＴ４の変
速比によって決定する。又、このときの燃料カット状態
を通常の燃料カットがリカバーされる領域よりも低いエ
ンジン回転領域まで継続させることで、燃費を向上させ
ることができる。そして、燃料カットリカバー後は、エ
ンジン２のトルクを電動機１１の駆動によりアシストす
ることでエンジン２のトルク不足を補完する。

【００５３】次いで、上記集中制御装置２１から上記電
動機制御装置１５に対し、電動機１１を作動させるため
のサーボ指令信号（ＯＮ信号）を出力し、回生制動を行
うための回生指令信号を出力し、更に、ブレーキセンサ
２５で検出したブレーキペダル踏込み量に相応する回生
制動量を得るためのトルク指令信号を出力する。

【００５４】すると、上記電動機制御装置１５では、上
記各指令信号に基づき電動機１１に対して回生制動トル
クに相応する界磁電流を通電し、回生制動により発電さ
れた電力を電気二重層コンデンサ１４に充電させる。

【００５５】一方、このとき集中制御装置２１から充電
器１３に対して充電器動作指令信号が出力され、上記電
気二重層コンデンサ１４に充電された電力は、該充電器
１３を介して昇圧されて、リチュームイオン電池からな
るバッテリ１２に充電される。

【００５６】このように、回生制動モードでは、負荷変
動の大きい制動エネルギをパワー密度の高い電気二重層
コンデンサ１４に一旦蓄電し、この蓄電した電力を充電
器１３を介してエネルギ密度の高いバッテリ１２に再充
電するようにしたので、電動機駆動モード時には、バッ
テリ１２から電動機１１に対して駆動用電力を安定供給
することができる。又、バッテリ１２から電動機１１に
対し電圧変動が少なく、安定した電力を供給することが
できるため、システム効率が向上し、電動機１１や電動
機制御装置１５の設計の自由度が増し、システムの小型
化、軽量化、低コスト化が実現できる。

【００５７】又、電気二重層コンデンサ１４の充電開始
電圧がバッテリ１２の電圧よりも低く設定されているた
め、電動機１１の発電電圧が上記バッテリ１２の電圧よ
り低い場合であっても、制動エネルギを効率よく回収す
ることができる。実験によれば、バッテリ１２の定格電
圧を１２０Ｖ、電気二重層コンデンサ１４の充電開始電
圧を５３Ｖ程度に設定した場合、図４に一点鎖線で示す
ように、車速が４３Km/hから回生制動モードに切換えら
れるように設定されている場合、太線で示す電圧はバッ
テリ１２の定格電圧よりも低い電圧から充電を開始させ
ることができるため、車両の運動エネルギの６０％近く
の高い回収効率が得られる。尚、同図中、細線は電流値
を示し、２点鎖線は電動機１１の回転数を示す。

【００５８】そして、上記ブレーキセンサ２５の出力値
に基づきブレーキペダルの開放状態が検出されると、制
御モードが通常のエンジン運転モードへ移行する。する
と、集中制御装置２１から電動機制御装置１５に対して
出力されているサーボ指令信号がＯＦＦし、電動機１１
が空転状態となり、又、上記ＣＶＴ制御装置２８に対し
て出力されているクラッチ動作指令信号が解除され、電
磁クラッチ２３がＯＮ動作し、エンジン２とＣＶＴ４と
が接続され、動力が伝達される。同時に、アクセルセン
サ２４で検出したアクセルペダル踏込み量に相応するス
ロットル開度信号を電子制御式スロットル弁２２へ出力
し、該スロットル弁２２の開度を制御する。

【００５９】このとき、アクセルペダルの踏込み量が所
定量以下の低速負荷走行のときは、制御モードがアシス
トモードに切換えられ、電動機１１を駆動させてエンジ
ン２のトルク不足を補完する。すなわち、集中制御装置
２１でアクセルセンサ２４の出力値から低速負荷走行を
検出したときは、先ず、第１リレースイッチ１６をＯＦ
Ｆ動作させ、又第２リレースイッチ１７をＯＮ動作させ
る。更に、電動機制御装置１５に対して、該電動機制御
装置１５を起動させるサーボ指令信号（ＯＮ信号）を出
力すると共に駆動指令信号を出力する。その結果、制御
モードが、エンジン運転モードに電動機駆動モードを加
えたアシストモードになり、バッテリ１２に充電されて
いる電力が第２リレースイッチ１７を介して電動機制御
装置１５に供給され、ここで上記集中制御装置２１から
出力されたトルク指令信号に対応する３相交流電力に変
換して電動機１１へ供給し、この電動機１１を駆動さ
せ、エンジン２の出力を電動機１１の駆動力によりアシ
ストさせる。

【００６０】一方、加速運転時、或いは定常運転時は、
制御モードが電動機駆動モードに切換えられ電動機１１
の駆動により走行される。すなわち、電動機駆動モード
へ切換えられると、集中制御装置２１では、先ず、第１
リレースイッチ１６をＯＦＦ動作させ、又第２リレース
イッチ１７をＯＮ動作させる。更に、ＣＶＴ制御装置２
８に対して電磁クラッチ２３を解除する動作信号を出力
し、エンジン２を駆動系から切り離し、更にエンジン制
御装置２３に対して燃料カット信号を出力し、エンジン
２を停止させる。

【００６１】その結果、加速走行時、或いは定常運転時
は、バッテリ１２に充電されている電力が電動機制御措
置１５を介し、アクセルセンサ２４で検出したアクセル
ペダルの踏込み量に対応する電力が電動機１１に供給さ
れ、この電動機１１の駆動のみで走行する。

【００６２】又、定常運転時における電動機１１の出力
が所定値以下、すなわち、軽負荷運転のときはそのまま
電動機１１のみの駆動により走行し、高負荷運転の場合
は電動機１１の出力が所定値を越える前に、エンジン２
を始動させ、次いで電磁クラッチ３を接続して、制御モ
ードを上記アシストモードに切換える。そして、高負荷
運転が継続しているときは、電動機１１の出力を次第に
低下させ、相対的にエンジン２の出力を増加させて、ア
シストモードにおけるエンジン駆動の割合を徐々に増加
させる。

【００６３】尚、バッテリ１２の残存容量が所定値以下
のときは、エンジン運転モード時において、第２リレー
スイッチ１７をＯＮ動作させ、且つ電動機制御装置１５
にサーボ指令信号を出力すると共に充電に必要なトルク
指令信号を出力し、上記電動機制御装置１５から上記ト
ルク指令信号に対応する界磁電流を電動機１１に通電
し、この電動機１１で発電した電力で上記バッテリ１１
を充電する。このときの電動機１１の負荷はスロットル
開度信号によりスロットル弁２２の開度を制御し、エン
ジン２の出力を増加させることで相殺する。

【００６４】逆に、エンジン運転モードが継続された高
速走行等において、バッテリ１１の残存容量が１００％
近くを示したときは、上記電動機１１を定格出力で駆動
させ、その分エンジン２の出力を低下させることで、バ
ッテリ１１の残存容量を９０％程度に調整する。

【００６５】ところで、本実施の形態では、バッテリ１
２としてリチュームイオン電池を採用している。このリ
チュームイオン電池のエネルギ密度は９０W/hrであり、
鉛蓄電池に比べて重量が１／３、容積が１／２と小さ
く、しかもバッテリ効率は９８％と高い。又、リチュー
ムイオン電池は原理的に化学反応を伴わずに９９％以上
の放電効率を確保することができるため、特別な放熱設
計が必要とせず、軽自動車のようにバッテリの積載スペ
ースを十分に確保することが困難な車両であっても、効
率よく搭載することができ、システム損失を大幅に低減
することができる。その結果、電気二重層コンデンサ１
４で回収した電力を約２％程度の損失で駆動のための安
定電源として供給することが可能となる。

【００６６】又、図５（ａ）に回生制動モードと電動機
駆動モードとが交互に繰り返されたときの電動機１１の
電流値の変化を示し、又、同図（ｂ）に、このとき電気
二重層コンデンサ１４の充電電圧の変化を示し、更に、
同図（ｃ）にバッテリ１２の充電電圧の変化を示す。

【００６７】電気二重層コンデンサ１４の残存容量は電
荷量に比例するため端子電圧で代表することができ、
又、バッテリ１２として採用したリチュームイオン電池
の残存容量は、このリチュームイオン電池が化学変化を
伴わずに充放電が可能であるため端子電圧で代用するこ
とができる。このリチュームイオン電池の残存容量と端
子電圧とは比例関係にあり、バッテリ１２の端子電圧を
計測するだけでシステム全体に残存する電力を把握する
ことが可能となる。従って、一回の回生制動で回収した
制動エネルギは電気二重層コンデンサ１４の端子電圧で
定量化し、充放電が繰り返されるシステム全体のエネル
ギ状態の計測はバッテリ１２の端子電圧で定量化する。
又、電気二重層コンデンサ１４の端子電圧に基づいて検
出した制動エネルギの回収率とバッテリ１２の端子電圧
に基づいて検出した制動エネルギの回収率とを比較する
ことで、バッテリ１２の性能のばらつき、劣化検出が可
能になるばかりか、バッテリ１２の放電量に対してフェ
ールセーフ機能を持たせることができる。

【００６８】図５に示すように、回生制動モード時に充
電した電流により電気二重層コンデンサ１４の電圧は充
電初期の段階では急激に上昇するが、その後、充電器１
３を介してバッテリ１４に放電されるため一定の傾きで
低下する。一方、回生制動モード時のバッテリ１２には
電気二重層コンデンサ１４からの放電電流が充電される
ため電圧が上昇するが、電動機駆動モードに切換えられ
たときの放電により電圧は次第に低下する。回生制動モ
ードと電動機駆動モードとがバランス良く切換えられて
いる走行モード（バランス走行）に対し、回生制動モー
ドの割合が高くなる走行モード（再配分走行）では、余
剰電力が発生し電気二重層コンデンサ１４の電圧が高く
なるが、この余剰電力をバッテリ１２に充電すること
で、必要なときに再配分させることが可能となる。

【００６９】この場合、図６に示すように、バッテリ１
２の基準残存容量を７５％に設定し、±２０％の容量範
囲で充放電を繰り返し、充電器１３からの充電電流、駆
動のための放電電流をバッテリ容量の１クーロン以下で
行うように制御すれば、バッテリ１２の過充電、過放電
が防止され長寿命化を実現させることができる。又、バ
ッテリ１２の残存容量から電動機１１による一定車速運
転時の最高速度が決定される場合、エンジン停止時の残
存容量と始動時の残存容量との差がマイナスのときはバ
ッテリ１２の残存容量が増加していることになり、今回
の最高速度をその分増加させ、又、プラスのときは残存
容量が減少しているので今回の最高速度を減少させる。

【００７０】更に、図５に示すように、電動機１１の駆
動電流ｉと駆動時間ｔとの積から放電容量Ａｈを算出
し、この放電容量Ａｈに電圧Ｖを乗算することで電動機
１１の駆動電力Ｗｈを算出する。一方、電気二重層コン
デンサ１４に一回の回生制動により充電した電力は、上
記電気二重層コンデンサ１４の端子電圧Ｖｃから計測す
ることができ、この端子電圧Ｖｃに所定の効率係数Ｋを
乗算することで、電動機１１を駆動することで消費され
得る回収電力Ｗｃを算出する。そして、上記回収電力Ｗ
ｃに対する駆動電力Ｗｈの比率（駆動比率）Wc/Whが１
より小さいときは、エンジン２により電動機１１を発電
動作させバッテリ１２に充電し、上記駆動比率Wc/Whが
１より大きいときは、電動機駆動モードにより放電させ
ることでバッテリ１２の容量変化をより一層抑制し、バ
ッテリ１２の長寿命化を向上させることができる。

【００７１】又、図７に示すように、上記駆動比率Wc/W
hをバッテリ１２の放電深度に応じて可変設定すること
で、基準残存容量を変化させた場合であっても、常に基
準残存容量を中心に駆動比率Wc/Whの増減を設定するこ
とかできる。すなわち、バッテリ１２の放電深度が深い
ときは駆動比率Wc/Whを小さい値に設定し、放電深度が
浅いときは駆動比率Wc/Whを大きな値に設定する。そし
て、この駆動比率Wc/Whの増減を、駆動比率Wc/Whが１と
なる残存容量を中心に設定することで、常に、バッテリ
１２の残存容量が基準残存容量を中心として設定され
る。その結果、基準残存容量を最適な値に設定すること
が可能となる。

【００７２】この場合、図８に示すように、上記駆動比
率Wc/Whの変化に対して基準残存容量を中心に設定幅の
ヒステリシスを設け、残存容量が浅い方向から基準残存
容量を越え深い設定容量Ｃ2に達したとき駆動比率Wc/Wh
を１以上に設定し、又、残存容量が深い方向から基準残
存容量を越えて浅い設定容量Ｃ1に達したとき上記駆動
比率Wc/Whを１以下に設定する。このように、駆動比率W
c/Whを設定する際にヒステリシスを設けることで、電動
機１１の回生動作と駆動動作とが頻繁に切換わることが
なくなりシステムの安定化が図れる。

【００７３】尚、駆動比率Wc/Whを１以上に設定すると
基準残存容量を、例えば図６に示すように７５％として
も、走行条件によっては残存容量が５５％以下に落ち込
む場合があり、このようなときは、電動機駆動モードを
中止し回生制動モードを優先させ、残存容量が基準残存
容量に達した時点で、駆動比率Wc/Whを１以下として通
常の運転を継続させる。

【００７４】又、運転者が走行モード切換スイッチ２６
を操作して、経済性主体の変速モードを選択したとき
は、上記駆動比率Wc/Whを１以上に設定し、基準残存容
量を低い値に設定することで、バッテリ１２は放電ぎみ
になるが基準残存容量を規定することで、経済性主体の
変速モードでは電動機駆動モードによる走行時間が長く
なり、その分、燃費を向上させることができる。

【００７５】ところで、長い降坂路走行などのように回
生制動モードが比較的長時間持続され、電気二重層コン
デンサ１４の電圧が定格電圧になったときは、電動機制
御装置１５に対して出力するトルク指令信号を一時的に
０とし電動機１１を空転状態とし、又第１リレースイッ
チ１６をＯＦＦ動作させ、次いで所定時間経過後、第２
リレースイッチ１７をＯＮ動作させ、バッテリ１２の充
電電流が１クーロン以上にならないようなトルク指令信
号を上記電動機制御装置１５へ出力する。その結果、上
記電動機１１の回生制動により発電された電力はバッテ
リ１２に直接充電され、その分、制動エネルギの回収効
率が向上する。

【００７６】尚、この場合、上記電動機１１の回生制動
では十分なエンジンブレーキ相当の負荷が得られない場
合は、ＣＶＴ制御装置２８に電磁クラッチ３をＯＮ動作
させるクラッチ動作指令信号を出力し、エンジン２を駆
動系に接続することでエンジンブレーキを作動させる。

【００７７】又、本実施の形態では、上記電気二重層コ
ンデンサ１４に太陽電池２７が接続されているため、こ
の太陽電池２７で発電した電力がイグニッションスイッ
チのＯＮ−ＯＦＦに拘わらず上記電気二重層コンデンサ
１４に充電される。この場合、電気二重層コンデンサ１
４の内部抵抗は太陽電池２７の出力抵抗よりも極端に小
さいため、太陽電池２７の出力電圧を、例えば無負荷出
力８０Ｖに設定した場合には、電気二重層コンデンサ１
４の電圧を６０〜７５Ｖの範囲で設定することで、上記
電気二重層コンデンサ１４に対する充電効率の低下を防
止することができる。

【００７８】又、イグニッションスイッチをＯＦＦする
と電圧制御リレー３９がＯＮ動作し、上記電気二重層コ
ンデンサ１４の端子電圧が、太陽電池充電制御回路３８
に設けたツェナダイオード３８ｂにバイアスされる。イ
グニッションスイッチをＯＦＦした状態でも、上記電気
二重層コンデンサ１４には太陽電池２７で発電した電力
が充電されており、上記端子電圧が上昇する。そして、
この端子電圧が上記ツェナダイオード３８ｂの降伏電圧
を超えるとリレースイッチ３８ａのリレーコイルに通電
され、このリレースイッチ３８ａがオンされ、充電器１
３に対して充電器動作指令信号が出力され、上記電気二
重層コンデンサ１４に充電されている電力がバッテリ１
２へ再充電される。従って、イグニッションスイッチが
ＯＦＦ状態にあり、集中制御装置２１が非動作状態にあ
っても上記電気二重層コンデンサ１４が上記太陽電池２
７の充電により満充電になることはなく、太陽エネルギ
を有効に回収することができると共に、ツェナダイオー
ド３８ｂの降伏電圧以下では充電器１３が非動作状態に
あるため、回路で消費される電力は最小限に抑えられ、
エネルギの有効利用が図られる。その結果、車両を長時
間放置した状態であっても、バッテリ１２は太陽電池２
７により補充電されるため、いわゆるバッテリ上がりを
回避することができる。又、太陽電池２７により電気二
重層コンデンサ１４を介してバッテリ１２が充電される
ため、停車中に太陽電池２７によりバッテリ１２が充電
されると、始動時のバッテリ１２の残存容量が増加する
ため、エンジン停止時の残存容量と始動時の残存容量と
の差から一定車速運転時の最高速度が決定される場合、
最高車速を増加させることができる。

【００７９】又、上記バッテリ１１は外部電源を用いて
充電することも可能である。この場合、図９に示すよう
に、外部電源４１を整流器４２を介して電気二重層コン
デンサ１４に接続し、この電気二重層コンデンサ１４に
充電する。そして、この電気二重層コンデンサ１４に充
電された電力を充電器１３を介して上記バッテリ１１に
充電させる。電気二重層コンデンサ１４に外部電源４１
を接続するようにしたので、充電用アダプタの構成を簡
素化することができる。

【００８０】又、図１０以下に本発明の第２実施の形態
を示す。本実施の形態では、原則的に発進を含む加速運
転時は電動機１１の駆動により走行させ、このときに消
費したバッテリ１１の放電電力を、定常運転時のエンジ
ン２の出力の一部にて電動機１１を回生動作させること
で補うことで、燃費を向上させるようにしたものであ
る。

【００８１】すなわち、加速運転時の燃料消費量を低減
させると燃費が向上することが知られており、本実施の
形態では、集中制御装置２１（図２参照）がアクセルセ
ンサ２４の変化を計測して加速と判定したときは、バッ
テリ１２の残存容量を検出し、所定値以上確保されてい
る場合は、エンジン制御装置２３に燃料カット信号、或
いはエンジン停止指令信号を出力してエンジンを停止さ
せる。或いは電子制御式スロットル弁２２にスロットル
閉弁信号を出力し、アイドル運転させ、同時にＣＶＴ制
御装置２８に対して電磁クラッチ３を開放するクラッチ
動作信号を出力し、エンジン２と駆動系とを切り離す。

【００８２】一方、第２リレースイッチ１７をＯＮ動作
させ、又、電動機制御装置１５に対し駆動指令信号を出
力し、電動機１１を駆動させ、更に上記アクセルセンサ
２４の出力値に対応する駆動指令信号を出力する。する
と、上記バッテリ１２から上記電動機制御装置１５に対
して電力が供給され、ここで上記集中制御装置２１から
出力される駆動指令信号に相応する３相交流電力に変換
し、この３相交流電力で電動機１１を駆動させる（電動
機駆動モード）。

【００８３】そして、スロットルセンサ２４、及び車速
データに基づき加速から定速走行へ移行したと判定した
ときは、上記電動制御装置１５に対して電動機１１の発
電、駆動を停止させるサーボ指令信号（ＯＦＦ）を出力
し、電動機１１を空転させると共に、両リレースイッチ
１６，１７をＯＦＦ動作させる。一方、上記エンジン２
に対してはエンジン再始動信号を出力してエンジンを始
動させる。或いは電子制御式スロットル弁２２に対して
アクセルセンサ２４で検出したアクセルペダル踏込み量
に応じたスロットル開度信号を出力し、制御モードをエ
ンジン運転モードに切換える。

【００８４】ところで、上記バッテリ１２の充電電力は
原則的に回生制動時の発電電力にて補充されるが、加速
運転により残存容量が所定値以下になったときは、定常
運転時のエンジン出力の一部で電動機１１を回生動作さ
せて発電し、この発電電力を上記バッテリ１２に充電す
る。

【００８５】すなわち、スロットルセンサ２４、車速デ
ータ等に基づき車両が定常運転にあると判定したとき、
バッテリ１２の残存容量を計測し、所定値以下のときは
電動機制御装置１５に対して中央制御装置２１から回生
指令信号を出力して電動機１１を発電動作させ、更にト
ルク指令信号に相応する界磁電流を電動機１１に通電す
る。そして、第２リレースイッチ１７をＯＮ動作させ、
上記電動機１１で発電した電力を上記バッテリ１１に充
電させ、制動エネルギの不足分を補う。尚、このときの
電動機１１の負荷はスロットル開度信号により電子制御
式スロットル弁２２の開度を制御し、エンジン２の出力
を増加させることで相殺する。

【００８６】定常運転時、エンジン出力の一部で電動機
１１を回生動作させると、エンジン２の総出力Ｐｅは、
定常運転可能なエンジン出力Ｐｓ（ｋＷ）と電動機１１
の負荷を相殺する出力Ｐｇ（ｋＷ）との和であり、Ｐｅ＝Ｐｓ＋Ｐｇ総出力Ｐｅ時の燃料消費率をＥｅ（ｇ／ｋＷ・ｈｒ）と
すれば、所定時間での燃料消費量Ｇｅは、Ｇｅ＝Σ（Ｐｅ・Ｅｅ）・Δｔ（ｇ）となり、又、、エンジン出力Ｐｓ時の燃焼比率をＥｓ
（ｇ／ｋＷ・ｈｒ）とすれば、所定時間での燃料消費量
Ｇｓは、Ｇｓ＝Σ（Ｐｅ・Ｅｓ）・Δｔ（ｇ）となる。通常のエンジン出力で加速するときの平均エン
ジン出力をＰａ（ｋＷ）とし、このときの平均燃料消費
量をＥａ（ｇ／ｋＷ・ｈｒ）とすれば、加速時平均燃料
消費量Ｇａは、Ｇａ＝Σ（Ｐａ・Ｅａ）・Δｔとなる。従って、Ｇｅ／（Ｇｓ＋Ｇａ）を求めることで、電動機１１を駆動させて加速運転した
ときの燃料消費の減少割合を求めることができる。

【００８７】例えば、同一エンジン回転数での燃料消費
率がエンジン出力トルクに比例して増大すると仮定する
と、Ｐｅ＝２Ｐｓ、Ｐａ＝７Ｐｓであれば、Ｅｅ＝２Ｅ
ｓ、Ｅａ＝７Ｅｓとなり、Ｇｅ／（Ｇｓ＋Ｇａ）＝２Ｇｅ／（Ｇｓ＋７Ｇａ）＝Σ（２Ｐｓ・２Ｅｓ）・Δｔ／（Σ（Ｐｓ・Ｅｓ）Δ ｔ＋Σ（７Ｐｓ・７Ｅｓ）Δｔ＝２ΣΔｔ／（ΣΔｔ＋７ΣΔｔ）となる。

【００８８】実運転状態では加速運転と定常運転との運
転時間が同一ではなく、ΣΔｔが加速時間を１０SEC、
定速走行時間を２０SECとした場合、燃料改善率Φは、 Φ＝１−（２・２０／（１・２０＋７・１０））＝０．５６となり、５６％の燃費改善が可能となる。定常運転時、
エンジン出力Ｐｓが全て制動エネルギで賄うことができ
ると仮定すれば、電動機１１で加速走行する場合の燃費
の減少率は、Ｇｅ／（Ｇｓ＋Ｇａ）＝１−（１・２０／（１・２０＋
７・１０））となり７８％の改善が可能になる。従って、所定の走行
モードでのアイドル時の燃料消費量が１８％であれば、
加速運転時にエンジンを停止することで９６％の燃費改
善が可能となる。

【００８９】尚、加速時の駆動力が電動機１１の最大駆
動力及び出力を越える場合は、エンジン２と電動機１１
の駆動とを併用し、電動機１１の不足分をエンジン出力
で補う。又、運転者が走行モードスイッチ２６を操作し
て、スポーツ性の高いトルク主体の変速モードを選択し
たときの全開加速時には、エンジンの最大出力に電動機
の最大出力を加算した出力を駆動系に供給することがで
き、加速時間を短縮することができる。

【００９０】このように本実施の形態によれば、電動機
１１の駆動により加速運転し、バッテリ１２の不足分は
定常運転時のエンジン出力の一部を回生動作させること
で賄うようにしたので、第１実施の形態のように、基準
残存容量を基準としてバッテリ１２の残存容量を管理す
る必要がなく、定常運転時の回生電力量を制御するだけ
でバッテリ１２の残存容量を管理することができ、回生
電力は平均車速を基準として、過充電、過放電を回避
し、バッテリ１２の充放電効果が最適になる範囲での充
放電深度が最適になる値を設定する。

【００９１】図１０、図１１に加減速運転が繰り返され
る場合のタイミングチャートを示す。同図（ａ）には基
準となる車速スケジュールを示し、同図（ｂ）に、この
ときの車両の加速運転、減速運転時の出力状態を示し、
同図（ｃ）に、加速運転時には電動機で駆動し、減速運
転時には回生制動により発電し、更に定常運転時にはエ
ンジン出力の一部により発電する際の電動機の出力状態
を示し、同図（ｄ）に、そのときのバッテリの残存容量
を示す。更に、図１１に図１０のタイミングチャートに
対応するエンジン及び電動機動作状態を示す。

【００９２】図１０のタイミングチャートから明らかな
ように、バッテリ１２の残存容量は、車速が遅く、定常
速度で運転する時間が加速時間に比べて比較的長いとき
は充電方向で推移し、車速が速く、充電時間が短いとき
は放電方向へ推移することが解る。

【００９３】図１０のモードＩは加速運転→定常運転→
減速運転の運転パターンを示し、モードＩＩは、モード
Ｉを繰り返したときの運転パターンを示し、モードIII
は所定車速以上で加減速運転を行ったときの運転パター
ンを示す。

【００９４】モードＩにおいて、停車状態からの発進
時、運転者がアクセルペダルを踏み込むと、集中制御装
置２１ではアクセルセンサ２４の出力値の変化から発進
加速と判定し、ＣＶＴ制御装置２８に対して電磁クラッ
チ３を開放状態にするクラッチ動作信号を出力してエン
ジン２と駆動系とを切り離し、又、電動機制御装置１５
に対して電動機１１を起動させるサーボ指令信号を出力
すると共に、上記アクセルセンサ２４の出力値に対応す
る駆動指令信号を出力する。更に、第２リレースイッチ
１７をＯＮ動作させて、バッテリ１２の電力を上記電動
機制御装置１５へ供給し、又、第１リレースイッチ１６
をＯＦＦ動作させる。

【００９５】上記電動機制御装置１５では、上記バッテ
リ１２から供給される電力を上記駆動指令信号に相応す
る３相交流電力に変換し、この３相交流電力で電動機１
１を駆動させ、車両を発進加速させる。

【００９６】又、このときエンジン２に対しては燃料カ
ット信号或いはエンジン停止信号を出力してエンジン２
を停止させる。或いは電子制御式スロットル弁２２に対
して閉弁信号を出力し、スロットル弁２２を閉弁させる
ことでアイドル状態を維持させる。

【００９７】次いで、アクセルセンサ２４及び車速デー
タに基づき定常運転へ移行したと判定したときは、エン
ジン２を始動させアクセルセンサ２４の出力値に相応す
るスロットル開度信号を上記スロットル弁２２へ出力し
エンジン駆動により走行させる。このとき、バッテリ１
２の残存容量が所定値以下のときは、エンジン出力の一
部で電動機１１を回生動作させ、発電電力によりバッテ
リ１２を充電する。この場合、図１２に示すように、エ
ンジン出力は車両駆動トルクと電動機回生トルクとを負
担する。

【００９８】図１３に示すように、時間ｔ１〜ｔ２の加
速運転から、定常運転へ移行する際には、先ず、時間ｔ
２で直ちにエンジン制御装置２３に対して燃料カットリ
カバー信号を出力し、又、ＣＶＴ制御装置２８に対しハ
イギヤードの変速比動作指令信号を出力すると共に電磁
クラッチ３をＯＮ動作させるクラッチ動作指令信号を出
力する。その結果、上記エンジン２と駆動系とが接続さ
れ、エンジン２は電動機１１の駆動力を受けて始動され
完爆される。そして、エンジン２が完爆した後、電動機
１１の出力を低下させる。

【００９９】例えば、現在の車速が、図１２のＡのと
き、時間ｔ２においてアクセルセンサ２４の出力値に対
応する開度１まで開弁させるスロットル開度信号を出力
し、エンジン出力を増加させる。一方、電動機制御装置
１５に対してはスロットル開度変化に相応するトルク上
昇分だけ駆動力を減少させる駆動信号を出力し、電動機
１１の駆動力を次第に低下させる。そして、時間ｔ４に
示すように、スロットル開度が開度１になったとき上記
電動機１１の駆動力も０とし、制御モードをエンジン運
転モードに切換える。

【０１００】そして、バッテリ１２に対して充電を必要
とするときは、スロットル開度を更に開度２まで開弁さ
せ、電動機回生トルク分のエンジントルクを発生させ、
時間ｔ５に達したとき、車両駆動トルクと電動機回生ト
ルクとを合わせたエンジン定常トルクを出力する。

【０１０１】次いで、時間ｔ６で減速のためにアクセル
ペダルを開放し、更にブレーキペダルを踏み込むと、集
中制御装置２１ではアクセルセンサ２４及びブレーキセ
ンサ２５の出力値から減速運転と判定し、スロットル弁
２２を全閉動作させると共に、エンジン制御装置２３に
対して燃料カット信号或いはエンジン停止信号等を出力
する。同時に、電動機制御装置１５に回生指令信号を出
力すると共にブレーキセンサ２５の出力値に相応するト
ルク指令信号を出力し、この電動機制御装置１５から上
記トルク指令信号に相応する界磁電流を電動機１１に通
電する。そして、電動機１１の回生制動により制動トル
クを発生させると共に、制動時の運動エネルギを電気エ
ネルギとしバッテリ１２に充電する。そして、車速が所
定車速以下になったとき、時間ｔ７に示すように回生制
動モードを終了する。

【０１０２】更に、図１２に示すように、エンジン出力
を一定に保ちながら走行したとき車速が徐々に少々して
Ｂ以上になると走行抵抗が大きくなり車両駆動トルクが
不足する。このときの車両駆動トルクの不足分を電動機
１１を駆動させることで補う。

【０１０３】又、図１０のモードIIIに示すように、所
定車速以上で加減速運転を行う場合は、図１４に示すよ
うなタイミングで電動機１１を駆動させる。

【０１０４】すなわち、時間ｔ８で加速運転と判定した
ときは、車両駆動トルクが不足していることが明らかで
あるため、集中制御装置２１から電動機制御装置１５に
対してアクセルセンサ２４で検出した所定の加速に対応
するトルクを加算したトルクに対応する駆動指令信号を
出力し、電動機制御装置１５から電動機１１に対して上
記駆動指令信号に相応する３相交流電力を出力して駆動
させる。そして、時間ｔ９に示すように、加速運転が終
了し、定常運転へ移行したときも車両駆動トルクが不足
しているときは、電動機１１の駆動を継続する。

【０１０５】このように、本実施形態では、燃費率の比
較的良好な定常運転時のエンジン出力の一部で電動機１
１を発電させてバッテリ１２を充電し、高出力を必要と
する加速運転時は上記バッテリ１２の電力で電動機１１
を駆動させ、同時にエンジンを停止或いはアイドル状態
に維持するようにしたので、加速運転時のエンジンによ
る燃料消費を低減し、排気エミッションの低減を図るこ
とができる。

【０１０６】尚、本発明は上記各実施の形態に限るもの
ではなく、例えばバッテリ１１として電気二重層コンデ
ンサを採用して充電器１３を廃止すると共に、回生制動
時の運動エネルギを回収する電気二重層コンデンサ１４
と蓄電用の上記電気二重層コンデンサとを並列接続する
ことで構成の簡素化を図るようにしても良い。

【０１０７】更に、上記電気二重層コンデンサ１４に太
陽電池２７以外の他の発電素子を接続しても良い。例え
ば、この電気二重層コンデンサ１４にペルチェ効果を利
用した熱発電素子を接続し、高速走行時の排気熱と冷却
風による冷却との温度差を利用して発電したエネルギを
上記電気二重層コンデンサ１４に充電する。

【０１０８】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
回生動作時における電動機で発電した電力を電気二重層
コンデンサとバッテリとに、車両の運転状態に応じて選
択的に充電し、しかも、電気二重層コンデンサに充電し
た電力をバッテリに再充電させ、このバッテリに充電さ
れた電力で電動機を駆動させるようにしたので、エネル
ギの回収効率が良く、バッテリ容量を大型化することな
く、減速時の制動エネルギを低速領域であっても効率よ
く回生させることができ、システム全体の最適な運用効
率の向上を図ることができると共に、エンジンの燃費を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施の形態による駆動系の平面図

【図２】同、エネルギ回生装置の構成図

【図３】同、集中制御装置の回路構成図

【図４】同、電動機の発電電圧と車速と電動機回転数と
電流値を示す特性図

【図５】同、電動機の動作に関連して変化する電気二重
層コンデンサ及びバッテリの充電電圧の変化を示すタイ
ミングチャート

【図６】同、バッテリの残存容量を示す説明図

【図７】同、駆動比率とバッテリの基準残存容量との関
係を示す説明図

【図８】同、駆動比率の設定にヒステリシスを設定した
ときの説明図

【図９】同、外部電源と電気二重層コンデンサとの接続
状態を示す回路図

【図１０】第２実施の形態による加減速運転が繰り返さ
れる場合の電動機の動作及びバッテリの残存容量を示す
タイミングチャート

【図１１】同、図１０のタイミングチャートに対応する
エンジン及び電動機動作状態を示す図表

【図１２】同、定常運転時の車速に対するエンジン出力
トルクを示す特性図

【図１３】同、加速運転から定常運転へ移行する際のエ
ンジン出力トルクの変化を示す特性図

【図１４】同、所定車速以上で加減速運転を行う場合の
エンジン出力トルクの変化を示す特性図

【符号の説明】

１…ハイブリッド車２…エンジン１１…電動機１２…バッテリ１３…充電器１４…電気二重層コンデンサ２１…集中制御装置２７…太陽電池３８…電圧制御回路（太陽電池充電制御回路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 29/02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと電動機と該電動機で発電した電
力を充電すると共に上記電動機に対して駆動用電力を供
給するバッテリと車両の走行条件に応じて上記エンジン
及び駆動系及び上記電動機を制御する集中制御装置とを
備えるハイブリッド車において、上記バッテリに電気二重層コンデンサを充電器を介して
接続し、上記電気二重層コンデンサを上記電動機に接続し、上記集中制御装置では上記電動機の回生制動によって発
電された電力を上記電気二重層コンデンサに充電させる
ことを特徴とするハイブリッド車のエネルギ回生装置。
【請求項２】前記電気二重層コンデンサの充電開始電圧
が前記バッテリの定格電圧よりも低く設定されているこ
とを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車のエネル
ギ回生装置。
【請求項３】前記バッテリがリチュームイオン電池であ
ることを特徴とする請求項１或いは２記載のハイブリッ
ド車のエネルギ回生装置。
【請求項４】前記バッテリを電気二重層コンデンサと
し、前記充電器を廃止したことを特徴とする請求項１記
載のハイブリッド車のエネルギ回生装置。
【請求項５】前記集中制御装置では、バッテリの残存容
量を計測し該残存容量が所定値以上のときは前記電動機
に該バッテリの電力を駆動用として供給すると共にエン
ジン出力を上記電動機の駆動によるトルク増加分減少さ
せることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車の
エネルギ回生装置。
【請求項６】前記集中制御装置ではバッテリの基準残存
容量と実際の残存容量とを比較し、該残存容量が上記基
準残存容量に対して設定範囲内に収まるように上記バッ
テリの充放電を制御することを特徴とする請求項１記載
のハイブリッド車のエネルギ回生装置。
【請求項７】前記電気二重層コンデンサに車両に固設し
た太陽電池が接続されていることを特徴とする請求項１
記載のハイブリッド車のエネルギ回生装置。
【請求項８】前記太陽電池の出力電圧が前記電気二重層
コンデンサの充電開始電圧よりも高く設定されているこ
とを特徴とする請求項７記載のハイブリッド車のエネル
ギ回生装置。
【請求項９】前記電気二重層コンデンサの電力をイグニ
ッションスイッチオフ時の前記充電器の駆動用電源とし
て供給する回路に電圧制御回路を介装し、前記太陽電池
により充電された上記電気二重層コンデンサの電圧が設
定値以上になったとき上記充電器に駆動用電源を供給す
ることを特徴とする請求項６或いは７記載のハイブリッ
ド車のエネルギ回生装置。
【請求項１０】前記電気二重層コンデンサに熱エネルギ
を電気エネルギに変換する熱発電素子を接続したことを
特徴とする請求項１記載のハイブリッド車のエネルギ回
生装置。
【請求項１１】前記集中制御装置では電動機を回生制動
させるときにエンジン制御装置に対して出力する燃料カ
ット信号をエンジン回転数が所定の低回転域に達するま
で継続させ、又燃料カットリカバ時には前記エンジンと
上記電動機との双方を駆動させることを特徴とする請求
項１記載のハイブリッド車のエネルギ回生装置。
【請求項１２】前記集中制御装置ではエンジン停止時の
バッテリの残存容量と始動時のバッテリの残存容量との
差に基づき電動機による一定車速運転時の最高速度を設
定することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車
のエネルギ回生装置。
【請求項１３】エンジンと電動機と該電動機で発電した
電力を充電すると共に上記電動機に対して駆動用電力を
供給するバッテリと車両の走行条件に応じて上記エンジ
ン及び駆動系及び上記電動機を制御する集中制御装置と
を備えるハイブリッド車において、上記集中制御装置では加速運転を上記バッテリから供給
する電力にて駆動する上記電動機により行い、又該バッ
テリの消費電力は定常運転時のエンジン出力の一部を利
用して動作する上記電動機の発電電力で補充電すること
を特徴とするハイブリッド車のエネルギ回生装置。