(57)【要約】【課題】搭載バッテリの容量増大を伴わずに、必要に応じて容易に航続距離の調整を可能とする車載用発電装置を提供する。【解決手段】内燃機関２０と、内燃機関２０により駆動する発電機２１と、内燃機関２０からの排気を浄化する排気浄化装置２２と、少なくとも内燃機関２０を冷却する冷却手段３０と、これらのうち少なくとも１つが取り付けられるベース部材４０ａと、を備えて一体に構成する。【選択図】図２
2011163180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
前記内燃機関により駆動する発電機と、
前記内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置と、
少なくとも前記内燃機関を冷却する冷却手段と、
これらのうち少なくとも１つが取り付けられるベース部材と、を備えて一体に構成されている車載用発電装置。
【請求項２】
前記冷却手段が冷媒を循環させる冷却回路を有し、前記冷却回路は前記排気浄化装置を冷却可能に構成されている請求項１に記載の車載用発電装置。
【請求項３】
前記冷却回路上において、前記内燃機関は前記排気浄化装置の下流側に配設され、前記排気浄化装置と前記内燃機関との間に前記冷媒の放熱を行う熱交換器を備えている請求項２に記載の車載用発電装置。
【請求項４】
前記内燃機関、前記発電機及び前記排気浄化装置を収納する筐体を備えるとともに、前記冷却回路の一部が前記筐体の外面に配設され、この外面に配設された冷却回路の少なくとも一部に放熱フィンが設けられている請求項２又は３に記載の車載用発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関により駆動する発電機を備えた車載用発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境問題の高まりを受け、燃料の消費量や排気ガスの排出量を低減可能な車両の開発が進んでいる。このような車両として、内燃機関と電動モータの両方を駆動源とするハイブリッド車両や、電動モータのみを駆動源として利用する電気自動車などがあり、これらについては種々の改良を加えたものが知られている。
【０００３】
ハイブリッド車両の一例としては、特許文献１に示されたものがある。このハイブリッド車両は、モータ駆動の冷却水循環用ポンプを備えており、内燃機関を駆動させなくても冷却水が循環できるよう構成されている。その結果、内燃機関を停止させて走行できる領域が拡大され、燃費向上を図ることが可能とされている。
【０００４】
電気自動車の一例としては、特許文献２に示されたものがある。この電気自動車は、空調装置駆動用の小型エンジンを有しており、空調のためにバッテリが消費されないように構成されている。このように、バッテリよりも安価な小型エンジンにより空調を行うことにより、電気自動車の駆動系の低廉化を図りつつ、走行可能距離の延長が可能なものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６９９８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ハイブリッド車両の一般的性質として、内燃機関が車両の駆動源として利用される場合には、ある程度の排気量を備えた内燃機関が必要となるため、排気ガスの抑制にも限界がある。これは、特許文献１に開示されているハイブリッド車両においても言えることである。この点においては、電気自動車は車両を駆動させるための内燃機関が不要であるので、排気ガス抑制という観点からは好ましい。特許文献２の電気自動車のように、空調装置駆動用の内燃機関を搭載していたとしても、その排気量は車両駆動用のものと比較すると小さい。
【０００７】
ところが、電気自動車は内燃機関の代わりにバッテリを搭載する必要がある。バッテリは価格や重量の面において、電気自動車全体の相当部分を占めることになるため、その搭載可能容量は限られている。その結果、電気自動車は航続距離がハイブリッド車両よりも短くなるのが一般的であり、航続距離を延ばしつつ、価格や重量を抑えることが課題となっている。特許文献２に記載の電気自動車に搭載されている小型エンジンは、空調装置駆動用であり走行用ではないので、空調を使用しない場合にはこの小型エンジンを搭載することの効果を享受できず、航続距離の延長を図ることはできない。
【０００８】
本発明は以上の課題に鑑みてなされたもので、搭載バッテリの容量増大を伴わずに、必要に応じて容易に航続距離の調整を可能とする車載用発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る車載用発電装置の第１特徴構成は、内燃機関と、前記内燃機関により駆動する発電機と、前記内燃機関からの排気を浄化する排気浄化装置と、少なくとも前記内燃機関を冷却する冷却手段と、これらのうち少なくとも１つが取り付けられるベース部材と、を備えて一体に構成されている点にある。
【００１０】
本特徴構成によれば、内燃機関により駆動する発電機を備えた車載用発電装置が、内燃機関、排気浄化装置及び冷却手段とともに一体に構成されているので、バッテリとの電気配線以外に他部品との配線や配管が不要となり、容易に車体への取り付け・取り外しが可能となる。したがって、走行予定距離やバッテリ残量等に応じて本車載用発電装置を搭載するか否かを決めることができる。
【００１１】
例えば、走行予定距離が短い場合やバッテリ残量が十分な場合には、車載用発電装置を取り外して車体を軽量化することにより、省電力化を図ることができる。また、走行予定距離が長い場合やバッテリ残量が少ない場合には、本車載用発電装置を搭載すれば、バッテリ容量を増大させることなく、航続距離の延長を図ることができる。また、車載用発電装置を複数搭載可能に構成すれば、さらなる航続距離の延長を容易に実現できる。
【００１２】
第２特徴構成は、前記冷却手段が冷媒を循環させる冷却回路を有し、前記冷却回路は前記排気浄化装置を冷却可能に構成されている点にある。
【００１３】
本車載用発電装置は構成部品が一体に構成されているので、内燃機関と排気浄化装置との間の排気管の長さが短くなる。すると、内燃機関から排出された高温の排気ガスが十分に冷却されない状態で排気浄化装置に流入するおそれがある。このような場合に、本特徴構成によれば、水冷式の冷却手段が排気浄化装置を冷却可能に構成されているので、排気浄化装置が高温となること、ひいては車載用発電装置が高温となることを防止することができる。
【００１４】
また、発電が断続的に行われる場合には、先の発電により冷媒に蓄えられた熱が、次の発電時に内燃機関を暖めることができるので暖機運転の時間を短縮し、効率的に発電を行うことができる。同様に、排気浄化装置内の触媒についても、次の発電時に前回発電時に冷媒に蓄えられた熱により、速やかに触媒の昇温を図り、排気浄化を速やかに行うことが可能となる。
【００１５】
第３特徴構成は、前記冷却回路上において、前記内燃機関は前記排気浄化装置の下流側に配設され、前記排気浄化装置と前記内燃機関との間に前記冷媒の放熱を行う熱交換器を備えている点にある。
【００１６】
第３特徴構成によれば、排気浄化装置を冷却する際に温度が上昇した冷媒の放熱を熱交換器で行ってから、冷媒が内燃機関内を循環することになる。したがって、排気浄化装置を冷却しつつ、内燃機関も確実に冷却することができ、本車載用発電装置全体として温度が上昇することを抑制することができる。
【００１７】
第４特徴構成は、前記内燃機関、前記発電機及び前記排気浄化装置を収納する筐体を備えるとともに、前記冷却回路の一部が前記筐体の外面に配設され、この外面に配設された冷却回路の少なくとも一部に放熱フィンが設けられている点にある。
【００１８】
第４特徴構成によれば、冷却回路内の冷媒が走行風により効率的に冷却されるので、冷却手段の冷却機能が一層強化される。また、筐体の外側にある冷却回路は筐体の外面に配設されるので、他部品で支持する必要はなく、本車載用発電装置を一体化したことによる独立性を損なうことはない。なお、前述のベース部材は筐体の一部として構成してもよいし、ベース部材と筐体とが別部材となるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る車載用発電装置を備えた電気自動車の平面模式図である。
【図２】車載用発電装置の内部構成を示す斜視図である。
【図３】車載用発電装置における冷却水及び空気の流れを示す側面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る車載用発電装置の実施形態について図１〜図３を用いて説明する。
【００２１】
図１に基づいて、車載用発電装置（以下、発電装置と称す）１０を搭載した電気自動車の車両１の全体構成を説明する。車両１の前後には、図示されないサスペンションを介して組み付けられた前輪２と後輪３とが、それぞれ左右一対配設されている。ここでは前輪２が駆動輪であり、モータ１３が駆動すると、その動力がドライブシャフト４を介して前輪２に伝達される。なお、車両１は前輪駆動車に限らず、後輪駆動車や四輪駆動車であっても構わない。
【００２２】
車両１の下部にはモータ１３の電源となるバッテリ１１が搭載され、その後方に充電器１４が備わっている。充電器１４は、例えば一般家庭用のコンセントと接続できるように構成されており、充電器１４を介してバッテリ１１が充電される。なお、充電器１４の接続先は一般家庭用のコンセントに限られるものではなく、高速充電用の専用装置等に接続する形態としてもよい。
【００２３】
バッテリ１１とモータ１３との間には、インバータや昇圧回路を備えたパワーコントロールユニット（以下、ＰＣＵと称す）１２が電気的に接続される。バッテリ１１からの直流電流は、ＰＣＵ１２で昇圧され交流電流に変換されることにより、モータ１３を駆動できるように構成されている。車両１の減速時に、モータ１３が発電機として機能し、モータ１３で発電された電気によりＰＣＵ１２を介してバッテリ１１への回生充電が行われるように構成すると好ましい。
【００２４】
発電装置１０は、バッテリ１１と電気的に接続された状態で設置される。バッテリ１１の蓄電量が一定量まで減少すると、図示しないＥＣＵが発電装置１０による発電を開始するよう指令を発し、バッテリ１１への充電が行われる。発電装置１０で発電している間は、発電装置１０からＰＣＵ１２経由で直接モータ１３に電気を供給してもよいし、バッテリ１１に一旦蓄電するようにしてもよい。さらには、発電装置１０から直接モータ１３に電気を供給しつつ、発電された電気の一部をバッテリ１１に蓄電するように構成することも可能である。発電装置１０による発電は、バッテリ１１が満充電になったとＥＣＵが認識したら終了する。
【００２５】
図２に基づいて、発電装置１０の構成について説明する。発電装置１０の主な構成部品として、エンジン（内燃機関）２０、発電機２１、排気浄化装置２２及び冷却回路３０が挙げられる。エンジン２０は、図示しない燃料タンクから供給される燃料を燃焼させて動力を取り出す。この燃料タンクは、後述の筐体４０に収納してもよいし、筐体４０に外付けしてもよい。発電機２１は、エンジン２０で取り出された動力を電気エネルギーに変換して、モータ１３の駆動に必要な電気を供給する。排気浄化装置２２は、排気ガスを浄化するための触媒を備えており、エンジン２０からの排気ガスを浄化する。
【００２６】
これらの構成部品は、箱型に構成された筐体４０に収納され、発電装置１０が一体的に扱えるように構成されている。筐体４０は、ベース部（ベース部材）４０ａ、側面部４０ｂ及び上面部からなり、各構成部品はベース部４０ａに固定されている。図２においては、発電装置１０の内部構成を明確にするため、側面部４０ｂの一部と上面部の全部を非表示としている。なお、本実施形態では各構成部品を筐体４０の一部であるベース部４０ａに固定する構成としたが、筐体４０とは別の部材に固定し、その部材が筐体４０に対して固定されるようにしてもよい。
【００２７】
側面部４０ｂの外側に配置されたコンバータ２３は、発電機２１で発生した交流電流を、バッテリ１１で蓄電可能な直流電流に変換する。コンバータ２３は空冷構造としており、走行風を受けて冷却されやすいように側面部４０ｂの外側に配置されている。ただし、コンバータ２３を筐体４０に収納するよう構成してもよいし、水冷構造により冷却するようにしてもよい。
【００２８】
冷却回路３０は冷却水（冷媒）を内部に有し、冷却水がリザーバタンク３１、冷却ポンプ３２、排気浄化装置２２、熱交換器３３、エンジン２０の順に循環するよう構成されている。冷却回路３０のうち、エンジン２０とリザーバタンク３１との間に亘る外部冷却回路３０ａは、筐体４０の下方に配設されている。外部冷却回路３０ａはつづら折状に形成されるとともに、放熱フィン３４を備えている。
【００２９】
以上のように、発電装置１０の構成部品が筐体４０と一体的に構成されているので、バッテリ１１との電気配線以外に他部品との配線や配管が不要となり、容易に車両１への取り付け・取り外しが可能となる。したがって、走行予定距離やバッテリ残量等に応じて発電装置１を搭載するか否かを決めることができる。また、発電装置１を複数搭載可能に構成すれば、さらなる航続距離の延長を容易に実現できる。
【００３０】
一方、発電装置１０の構成部品を筐体４０の内部に収納したために、大量の熱を発生させるエンジン２０を効率的に冷却することが不可欠となる。そこで、本発電装置１０は水冷方式を採用している。図３に基づいて、冷却水の流れ（実線の矢印）について説明する。
【００３１】
リザーバタンク３１は、冷却回路３０の内部圧力が一定となるように、冷却水の循環量を調整する。リザーバタンク３１の冷却水は、冷却ポンプ３２が駆動することにより冷却回路３０を循環する。冷却ポンプ３２を経た冷却水は、排気浄化装置２２に形成された回路を流れ、排気浄化装置２２を冷却する。このように排気浄化装置２２を冷却することにより、エンジン２０と排気浄化装置２２との間の排気管の長さが短いために排気ガスが高温状態のまま排気浄化装置２２に流入する場合でも、排気浄化装置２２が高温となることを防止することができる。
【００３２】
排気浄化装置２２の後、冷却水は熱交換器３３を経由してからエンジン２０に送られる。このように、排気浄化装置２２の直後に冷却水が熱交換器３３を経由することにより、排気浄化装置２２で昇温した冷却水を熱交換器３３で冷却してからエンジン２０に送ることになるため、エンジン２０の冷却効率が向上する。エンジン２０を冷却した冷却水は、筐体４０の下方に配設された外部冷却回路３０ａに送られる。外部冷却回路３０ａはつづら折状に形成され、回路延長により冷却効果を高めるとともにとともに、放熱フィン３４を備えてさらなる冷却効率の向上が図られている。
【００３３】
次に、空気の流れについて説明する。図３における破線のブロック矢印が空気の流れを示す。発電機２１はファン２１ａを有しており、発電機２１の駆動時にはファン２１ａが回転して、筐体４０に形成された吸入口４１から空気を取り込むように構成されている。ファン２１ａにより取り込まれた空気は、発電機２１、エンジン２０、排気浄化装置２２、熱交換器３３を空冷しつつ、排出口４２から筐体４０の外部へ排気される。このように、発電装置１０での発電時に駆動するファン２１ａを空冷式の冷却手段として用いることにより、筐体４０の内部で熱がこもり、発電装置１０の温度が上昇することを抑制できる。
【００３４】
本発明に係る発電装置１０は、以上説明してきた実施形態に限らず他の形態をとってもよい。例えば、熱交換器３３を筐体４０の外部に配設して、走行時の空冷効果の向上を図ってもよい。また、発電機２１を空冷に頼るだけでなく、冷却回路３０により冷却するように構成してもよい。
【００３５】
また、上述の実施形態では発電装置１０及びバッテリ１１を車両１の下部に設置したが、これらをエンジンルームやトランクルームにしても設置するようにしてもよい。また、発電装置１０を設置する向きは、空冷効果や設置スペースを考慮して適宜決定すればよく、上述の実施形態に示したような横置き状態に限らない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、内燃機関により駆動する発電機を備えた車載用発電装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１      車両
１０    発電装置
１１    バッテリ
１２    ＰＣＵ
１３    モータ
２０    エンジン（内燃機関）
２１    発電機
２２    排気浄化装置
２３    コンバータ
３０    冷却回路（冷却手段）
３０ａ  外部冷却回路（冷却手段）
３３    熱交換器
３４    放熱フィン
４０    筐体
４０ａ  ベース部（ベース部材）
【図１】
2011163180.tif 000003
【図２】
2011163180.tif 000004
【図３】
2011163180.tif 000005