JPH11178111A - ハイブリット電気車 - Google Patents
ハイブリット電気車Info
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- JPH11178111A JPH11178111A JP34755397A JP34755397A JPH11178111A JP H11178111 A JPH11178111 A JP H11178111A JP 34755397 A JP34755397 A JP 34755397A JP 34755397 A JP34755397 A JP 34755397A JP H11178111 A JPH11178111 A JP H11178111A
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Classifications
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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-
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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-
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-
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- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】エミッション対策のため、複雑なエンジンシス
テムとなっている。車両システムが複雑なハイブリット
電気車を軽量かつ安価，省エネルギー化にする必要があ
る。 【解決手段】エンジン４の軸出力は通常発電機５を負荷
とする。車両駆動負荷が大きくなるにつれて発電機５の
負荷を減らし車両駆動用に無段変速機１３へ軸出力を分
配する。バッテリー３が満充電のときや触媒７が非作動
状態のときや車両が電動機２による低速・低トルク駆動
のときは、エンジン４を停止させる。
テムとなっている。車両システムが複雑なハイブリット
電気車を軽量かつ安価，省エネルギー化にする必要があ
る。 【解決手段】エンジン４の軸出力は通常発電機５を負荷
とする。車両駆動負荷が大きくなるにつれて発電機５の
負荷を減らし車両駆動用に無段変速機１３へ軸出力を分
配する。バッテリー３が満充電のときや触媒７が非作動
状態のときや車両が電動機２による低速・低トルク駆動
のときは、エンジン４を停止させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料消費量３０km
／ｌで走行可能なレシプロエンジン（以下、エンジンと
略す）駆動の車両よりも、有害な排出ガスの抑制や燃料
消費を抑えた自動車を目的としたハイブリット電気車に
係わり、特に発電機を駆動するエンジンの高効率運転方
式に関する。
／ｌで走行可能なレシプロエンジン（以下、エンジンと
略す）駆動の車両よりも、有害な排出ガスの抑制や燃料
消費を抑えた自動車を目的としたハイブリット電気車に
係わり、特に発電機を駆動するエンジンの高効率運転方
式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、エンジン自身が軸回転数を制御
して発電量を決めていた。バッテリーがほぼ満充電のと
きは、エンジンの軸出力を低減して充電量を抑えてい
た。また特開平9−224304 号公報では、前後の車両駆動
輪の一方を電動機で駆動し、他方をエンジンで駆動し、
走行時の要求負荷の大きさに応じて電動機とエンジンの
同時運転とを適時に選択する方法が上げられている。
して発電量を決めていた。バッテリーがほぼ満充電のと
きは、エンジンの軸出力を低減して充電量を抑えてい
た。また特開平9−224304 号公報では、前後の車両駆動
輪の一方を電動機で駆動し、他方をエンジンで駆動し、
走行時の要求負荷の大きさに応じて電動機とエンジンの
同時運転とを適時に選択する方法が上げられている。
【０００３】本発明の目的は、特にエンジンのスロット
ルバルブの開度制御を行わず、エンジンの回転数を発電
機で制御することにある。それにより車両システムの軽
量化と低コスト化が可能なハイブリット電気車を提供す
ることにある。
ルバルブの開度制御を行わず、エンジンの回転数を発電
機で制御することにある。それにより車両システムの軽
量化と低コスト化が可能なハイブリット電気車を提供す
ることにある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】エンジンは負荷の変動
により軸出力の大きさを変えなければならないので、ス
ロットルバルブをはじめスロットルセンサや吸気センサ
等複雑なシステムの構成を採らざるを得ない。
により軸出力の大きさを変えなければならないので、ス
ロットルバルブをはじめスロットルセンサや吸気センサ
等複雑なシステムの構成を採らざるを得ない。
【０００５】エミッション対策において、スロットル開
度の変化に対する過渡域での対応が難しい。また、触媒
が完全に作動するまで時間がかかり、環境保全のための
排気ガス対策が困難である。
度の変化に対する過渡域での対応が難しい。また、触媒
が完全に作動するまで時間がかかり、環境保全のための
排気ガス対策が困難である。
【０００６】電動機のみによる駆動の場合、加速時にバ
ッテリーから大電流を放電しなければならない。そのた
め、バッテリーの寿命を早めることになる。
ッテリーから大電流を放電しなければならない。そのた
め、バッテリーの寿命を早めることになる。
【０００７】車両の発進時や登り坂走行時は、電動機の
負荷が大きくなる。そのため、電動機は大型化する。
負荷が大きくなる。そのため、電動機は大型化する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は車両走行に必要なバッテリーと電動機を搭
載し、前記バッテリーの充電に必要なエンジンと発電機
を備えた電気車において、エンジンによる軸出力は発電
機駆動のみと限定せず、車両駆動要求負荷が大きい時に
前記発電機による負荷を減らしてその分車両駆動負荷に
まわし、車両駆動要求負荷が小さくなり次第車両駆動負
荷を低減し低減した分発電機による負荷を大きくする。
以上のように、前記エンジンの軸出力いわゆる回転数
は、エンジンが起動している場合、一定となるようにす
る。なお、車両負荷が低減し、電動機のみで運転した方
が総合エネルギー効率が良い場合、エンジンの軸負荷は
発電機のみとする。
め、本発明は車両走行に必要なバッテリーと電動機を搭
載し、前記バッテリーの充電に必要なエンジンと発電機
を備えた電気車において、エンジンによる軸出力は発電
機駆動のみと限定せず、車両駆動要求負荷が大きい時に
前記発電機による負荷を減らしてその分車両駆動負荷に
まわし、車両駆動要求負荷が小さくなり次第車両駆動負
荷を低減し低減した分発電機による負荷を大きくする。
以上のように、前記エンジンの軸出力いわゆる回転数
は、エンジンが起動している場合、一定となるようにす
る。なお、車両負荷が低減し、電動機のみで運転した方
が総合エネルギー効率が良い場合、エンジンの軸負荷は
発電機のみとする。
【０００９】前記エンジンはスロットル開度の制御を行
わない。そのため、エンジンの回転数は、軸が無負荷の
場合エンジンにとって燃料消費率の低い回転数域より高
くする。
わない。そのため、エンジンの回転数は、軸が無負荷の
場合エンジンにとって燃料消費率の低い回転数域より高
くする。
【００１０】触媒が完全に作動できる温度になるまで
と、バッテリーが満充電状態等で充電不要時は、エンジ
ンを停止させる。この時は、エンジンの軸出力による車
両駆動は行わない。
と、バッテリーが満充電状態等で充電不要時は、エンジ
ンを停止させる。この時は、エンジンの軸出力による車
両駆動は行わない。
【００１１】エンジンから車両駆動輪へのトルクの伝達
は無段変速機を用いる。
は無段変速機を用いる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を説明す
る。図１に今回開発したハイブリット電気車１を示す。
車両駆動輪１５（前輪）を駆動する電動機２で走行する
ハイブリット電気車１は、バッテリー３のエネルギー密
度の低下を補うためにエンジン４と発電機５を搭載す
る。今回、実施例として燃料をガソリンとしたエンジン
とする。なお、エンジンは、ガスエンジンやガソリンエ
ンジン，ディーゼルエンジンのいずれでもよい。エンジ
ン４の軸出力で発電機５を駆動する。発電機５は、メン
テナンス性や電力変換効率の優れた誘導電動機や永久磁
石を用いた同期電動機が好ましい。
る。図１に今回開発したハイブリット電気車１を示す。
車両駆動輪１５（前輪）を駆動する電動機２で走行する
ハイブリット電気車１は、バッテリー３のエネルギー密
度の低下を補うためにエンジン４と発電機５を搭載す
る。今回、実施例として燃料をガソリンとしたエンジン
とする。なお、エンジンは、ガスエンジンやガソリンエ
ンジン，ディーゼルエンジンのいずれでもよい。エンジ
ン４の軸出力で発電機５を駆動する。発電機５は、メン
テナンス性や電力変換効率の優れた誘導電動機や永久磁
石を用いた同期電動機が好ましい。
【００１３】エンジン４は軽量化を図るため、電動ファ
ン６による強制空冷による冷却構造とする。エンジン４
の負荷は一定のため、強制空冷で十分である。電動ファ
ン６はエンジン４より車両前方方向に配置し、エンジン
４の発熱を車両後方に逃がすようにする。エンジン４の
軸出力は、燃焼消費率［kg／ｋＷｈ］の低い点とする。
排気ガスの量はほぼ一定に保たれるため、触媒７や消音
器８が従来のガソリン自動車より小さくてよい。
ン６による強制空冷による冷却構造とする。エンジン４
の負荷は一定のため、強制空冷で十分である。電動ファ
ン６はエンジン４より車両前方方向に配置し、エンジン
４の発熱を車両後方に逃がすようにする。エンジン４の
軸出力は、燃焼消費率［kg／ｋＷｈ］の低い点とする。
排気ガスの量はほぼ一定に保たれるため、触媒７や消音
器８が従来のガソリン自動車より小さくてよい。
【００１４】従来の搭載していたスロットルバルブやス
ロットルセンサ，吸気センサは、一定スロットル開度と
するため不要である。エンジン４の排気量は５００〜８
００cc程度とする。燃料タンク９は、ガソリン１リット
ル当たりの走行距離を４０kmとすれば、１２リットル程
度で十分である。
ロットルセンサ，吸気センサは、一定スロットル開度と
するため不要である。エンジン４の排気量は５００〜８
００cc程度とする。燃料タンク９は、ガソリン１リット
ル当たりの走行距離を４０kmとすれば、１２リットル程
度で十分である。
【００１５】エンジン４を始動するにはスタータが必要
であるが、発電機５で賄う。発電機５の制御は、コンバ
ータ１０で発電機５の１次巻線の電流制御を行う。エン
ジン４を始動するとき、発電機５は力行駆動する。エン
ジン４が燃焼効率の良い点の回転数になるまで、発電機
５の負荷は徐々に増やすようにする。エンジン４の回転
数が燃焼効率の良い点よりオーバーシュートしないよう
に、発電機５の負荷はコンバータ１０で調整する。な
お、エンジン４が無負荷の場合、軸回転数は燃焼効率の
良い点よりも高い状態になる。
であるが、発電機５で賄う。発電機５の制御は、コンバ
ータ１０で発電機５の１次巻線の電流制御を行う。エン
ジン４を始動するとき、発電機５は力行駆動する。エン
ジン４が燃焼効率の良い点の回転数になるまで、発電機
５の負荷は徐々に増やすようにする。エンジン４の回転
数が燃焼効率の良い点よりオーバーシュートしないよう
に、発電機５の負荷はコンバータ１０で調整する。な
お、エンジン４が無負荷の場合、軸回転数は燃焼効率の
良い点よりも高い状態になる。
【００１６】エンジン４の軸回転がゼロのときは、発電
機５の負荷もゼロである。エンジン４の回転数の変動が
なく、車両が低速・低トルク駆動のとき、発電機５によ
る発電電力値は最大とする。
機５の負荷もゼロである。エンジン４の回転数の変動が
なく、車両が低速・低トルク駆動のとき、発電機５によ
る発電電力値は最大とする。
【００１７】発電機５は小型にするために水冷方式と
し、エンジン４から熱をなるべく遮熱させる。エンジン
４はエキゾーストパイプを車両後方へ向けた横置き型と
し、軸出力の延長上に発電機５を設置する。発電機５へ
の熱伝達を緩和させるためオイルの潤滑をよくし、冷却
用にオイルクーラを装着する。
し、エンジン４から熱をなるべく遮熱させる。エンジン
４はエキゾーストパイプを車両後方へ向けた横置き型と
し、軸出力の延長上に発電機５を設置する。発電機５へ
の熱伝達を緩和させるためオイルの潤滑をよくし、冷却
用にオイルクーラを装着する。
【００１８】車両を走行駆動する電動機２はアクセルに
応じて回転し、回転軸はギヤ１６で連結され車輪を駆動
する。電動機２は交流機とし、バッテリー３の直流電源
をインバータ１１で交流電力変換することで駆動する。
電動機２とインバータ１１の冷却は、十分な駆動を得る
ことと、小型化を図るため水冷構造とする。車両前方に
ラジエータ１２を備え、循環ポンプ１４で電動機２とイ
ンバータ１１を冷却する。同時に、発電機５の方に水路
を設け、電動機２と同時に冷却する。
応じて回転し、回転軸はギヤ１６で連結され車輪を駆動
する。電動機２は交流機とし、バッテリー３の直流電源
をインバータ１１で交流電力変換することで駆動する。
電動機２とインバータ１１の冷却は、十分な駆動を得る
ことと、小型化を図るため水冷構造とする。車両前方に
ラジエータ１２を備え、循環ポンプ１４で電動機２とイ
ンバータ１１を冷却する。同時に、発電機５の方に水路
を設け、電動機２と同時に冷却する。
【００１９】次に、エンジン４の運転方法について説明
する。エンジン４は、省力化のため必要以上に運転させ
ないようにする。エンジン４は、バッテリー３が満充電
状態の時や、触媒７が作動状態になるまで、電動機２が
低速・低トルクで車両を駆動しているとき停止させる。
バッテリー３のエネルギー密度がある値以下、あるいは
車両速度あるいは車両が走行負荷がある一定値以上とな
った場合、エンジン４を始動して発電機５とコンバータ
１０でバッテリー３に充電させる。このときエンジン４
が頻繁に停止，運転を繰り返さないようにする。
する。エンジン４は、省力化のため必要以上に運転させ
ないようにする。エンジン４は、バッテリー３が満充電
状態の時や、触媒７が作動状態になるまで、電動機２が
低速・低トルクで車両を駆動しているとき停止させる。
バッテリー３のエネルギー密度がある値以下、あるいは
車両速度あるいは車両が走行負荷がある一定値以上とな
った場合、エンジン４を始動して発電機５とコンバータ
１０でバッテリー３に充電させる。このときエンジン４
が頻繁に停止，運転を繰り返さないようにする。
【００２０】電動機２による車両負荷駆動が大きくなっ
た場合、エンジン４の軸出力の一部をクラッチ１７と無
段変速機１３に伝達して車両駆動させる。車両駆動への
軸出力は大小に関わらず、エンジン４の軸出力は一定と
する。関係式は次のようである。
た場合、エンジン４の軸出力の一部をクラッチ１７と無
段変速機１３に伝達して車両駆動させる。車両駆動への
軸出力は大小に関わらず、エンジン４の軸出力は一定と
する。関係式は次のようである。
【００２１】 発電機の負荷＋車両駆動用負荷＝エンジン軸出力＝一定 前記発電機５の負荷との関係図を、図２に示す。
【００２２】この実施例では、車両要求負荷の大きさが
最大可能出力値：Ｆｍａｘの５０％までならば電動機２
のみによる車両駆動を行う。エンジン４は、バッテリー
３のエネルギー密度が最大の９０％以下まで低下してい
る状態に駆動し、発電機５を１００％負荷とする。車両
要求負荷の大きさが最大可能出力値：Ｆｍａｘの５０％
を超えたら、徐々に車両駆動負荷に分配する。１００％
になったら、エンジン４の軸出力は車両駆動負荷に９０
％を分配し、発電機５への負荷は残りの１０％を分配す
る。
最大可能出力値：Ｆｍａｘの５０％までならば電動機２
のみによる車両駆動を行う。エンジン４は、バッテリー
３のエネルギー密度が最大の９０％以下まで低下してい
る状態に駆動し、発電機５を１００％負荷とする。車両
要求負荷の大きさが最大可能出力値：Ｆｍａｘの５０％
を超えたら、徐々に車両駆動負荷に分配する。１００％
になったら、エンジン４の軸出力は車両駆動負荷に９０
％を分配し、発電機５への負荷は残りの１０％を分配す
る。
【００２３】前にも記述したがエンジン４の冷却は、電
動ファン６による冷却とする。エンジン４の温度管理を
するために温度検出器を付ける。ある温度以上の場合に
電動ファン６が回転し、ある温度以下の場合は停止させ
る。エンジン４が低温状態で運転する時間を短縮化し、
触媒７の始動時間の短縮で有害な排気ガスを出さないよ
うにする。
動ファン６による冷却とする。エンジン４の温度管理を
するために温度検出器を付ける。ある温度以上の場合に
電動ファン６が回転し、ある温度以下の場合は停止させ
る。エンジン４が低温状態で運転する時間を短縮化し、
触媒７の始動時間の短縮で有害な排気ガスを出さないよ
うにする。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明にかかるハイ
ブリット電気車によれば、エンジンの軸駆動の負荷は発
電機と車両を駆動することができる。その負荷を一定と
することでエミッション対策が容易にでき、スロットル
バルブやスロットルセンサ，吸気センサを用いないため
安価で軽量なエンジンとなる。さらに、燃料消費率の低
い点の運転で省エネルギー化に有効な手段である。
ブリット電気車によれば、エンジンの軸駆動の負荷は発
電機と車両を駆動することができる。その負荷を一定と
することでエミッション対策が容易にでき、スロットル
バルブやスロットルセンサ，吸気センサを用いないため
安価で軽量なエンジンとなる。さらに、燃料消費率の低
い点の運転で省エネルギー化に有効な手段である。
【図１】本発明の実施例であるハイブリット電気車の構
成図である。
成図である。
【図２】エンジン負荷分配値と車両要求負荷との関係を
示す特性図である。
示す特性図である。
１…車両、２…電動機、３…バッテリー、４…レシプロ
エンジン、５…発電機、６…電動ファン、７…触媒、８
…消音器、９…燃料タンク、１０…コンバータ、１１…
インバータ、１２…ラジエータ、１３…無段変速機、１
４…循環ポンプ、１５…車両駆動輪、１６…ギヤ、１７
…クラッチ。
エンジン、５…発電機、６…電動ファン、７…触媒、８
…消音器、９…燃料タンク、１０…コンバータ、１１…
インバータ、１２…ラジエータ、１３…無段変速機、１
４…循環ポンプ、１５…車両駆動輪、１６…ギヤ、１７
…クラッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３１０Ｇ Ｆ０２Ｎ 11/04 Ｆ０２Ｎ 11/04 Ｄ
Claims (3)
- 【請求項１】バッテリーのエネルギーを電力変換するイ
ンバータを備え、前記インバータの電気出力で運動エネ
ルギーに変換する電動機を備え、前記電動機は車両の駆
動輪を回転させることができ、レシプロエンジンと発電
機を備え、前記レシプロエンジンの出力軸と前記発電機
は連結され、前記発電機からのエネルギーを電力変換す
るコンバータを備え、前記コンバータの電気出力は前記
バッテリーに充電し、前記レシプロエンジンの軸出力は
車両駆動の変速機と発電機とに負荷を分配することがで
き、前記変速機は前記駆動輪に連結して車両を駆動でき
るハイブリット電気車において、レシプロエンジンの軸
回転数を前記発電機で一定とするように前記コンバータ
を用いて制御することを特徴とするハイブリット電気
車。 - 【請求項２】請求項１記載において、レシプロエンジン
はスロットル開度を固定とすることを特徴とするハイブ
リット電気車。 - 【請求項３】請求項１記載において、前記レシプロエン
ジンからの排気ガスを浄化する触媒を搭載し、前記触媒
はある一定の温度以上になるまで、前記レシプロエンジ
ンを起動させないことを特徴とするハイブリット電気
車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34755397A JPH11178111A (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | ハイブリット電気車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34755397A JPH11178111A (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | ハイブリット電気車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11178111A true JPH11178111A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18391015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34755397A Pending JPH11178111A (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | ハイブリット電気車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11178111A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1085644A3 (en) * | 1999-09-01 | 2001-11-28 | Hitachi, Ltd. | Hybrid car and dynamo-electric machine |
| US6581373B2 (en) | 2000-10-27 | 2003-06-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle with reduced emission of harmful component |
| US6595307B2 (en) | 2000-10-25 | 2003-07-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hybrid vehicle capable of reducing NOx emissions and method of operating same |
| JP2008054408A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Hitachi Ltd | 鉄道車両の駆動装置 |
| US8333066B2 (en) | 2007-03-29 | 2012-12-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Catalyst temperature increasing apparatus for hybrid vehicle |
| WO2013065798A1 (ja) | 2011-11-04 | 2013-05-10 | 三菱自動車工業株式会社 | ハイブリット車の排気管構造 |
| WO2016108292A1 (ja) * | 2016-01-20 | 2016-07-07 | 株式会社小松製作所 | ハイブリッド作業機械の機関制御装置、ハイブリッド作業機械及びハイブリッド作業機械の機関制御方法 |
| CN111762149A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-13 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 一种增程式混合动力燃气车启动控制方法 |
-
1997
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