(57)【要約】【課題】モータ駆動中のバッテリ放電量を抑えることができ、バッテリの寿命を延ばすことができる車両の電力供給装置を提供する。【解決手段】エンジンにより駆動される発電機で電装系およびモータに電力を供給する車両の電力供給装置において、モータの下流に直列に電装系を接続するとともに、電装系と並列に電流のバイパス回路を設け、バイパス回路を通る電流をコントロールすることにより電装系に供給される電圧を調整するよう構成する。【選択図】図４
2008183923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される発電機で電装系およびモータに電力を供給する車両の電力供給装置において、モータの下流に直列に電装系を接続するとともに、電装系と並列に電流のバイパス回路を設け、バイパス回路を通る電流をコントロールすることにより電装系に供給される電圧を調整するよう構成したことを特徴とする車両の電力供給装置。
【請求項２】
発電機の発電能力が低くモータ駆動に必要な電力が供給できない場合は、バイパス回路を通る電流の量を増やすよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の車両の電力供給装置。
【請求項３】
モータと並列にリレー回路を設け、モータが要求する電圧が低く、電装系のうち車両電装が要求する電圧で十分である場合は、リレー回路をＯＮにすることでモータと電装系とが並列接続となるようにし、車両電装の要求する電圧を発電し、発電した電力をモータと電装系との両者に同時に供給するよう構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の電力供給装置。
【請求項４】
モータがＡＣモータの場合は、インバータでモータ出力をコントロールすることを特徴とする請求項３に記載の車両の電力供給装置。
【請求項５】
モータがＤＣモータの場合は、バイパス回路を流れる電流でモータ出力をコントロールすることを特徴とする請求項３に記載の電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにより駆動される発電機で電装系およびモータに電力を供給する車両の電力供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンにより駆動される発電機で電装系およびモータに電力を供給する車両の電力供給装置は種々の構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。図１０は上述した従来の車両の電力供給装置における基本的構成を説明するための図である。図１０に示す例において、１０１はエンジン（図示せず）により駆動される発電機、１０２はリレー回路、１０３はインバータ、１０４はモータ、１０５は車両電装、１０６はバッテリであり、車両電装１０５とバッテリ１０６とが電装系を構成している。
【特許文献１】特開２００４−２２２４４３号公報
【０００３】
図１０に示す例では、エンジンにより駆動されるひとつの発電機１０１で電装系（車両電装１０５およびバッテリ１０６）とモータ１０４とに電力を供給している。その際、リレー回路１０２のＯＮ／ＯＦＦ駆動により、電装系に電力を供給する場合とモータ１０６に電力を供給する場合とを、切り替えている。すなわち、モータ１０６を駆動するときは、リレー回路１０２をＯＦＦ、インバータ１０３をＯＮとし、電装系を駆動するときは、リレー回路１０２をＯＮ、インバータ１０３をＯＦＦとしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の車両の電力供給装置では、ひとつの発電機１０１で、モータ１０４の駆動と電装系（車両電装１０５およびバッテリ１０６）の駆動という必要とされる電圧が異なる２つの系に電力を供給するという構造になっている。そのため、リレー回路１０２により、モータ１０４の駆動と電装系の駆動とを択一的に選択して電力を供給しており、その結果、モータ１０４に電力を供給して駆動している間には同時にバッテリ１０６へ電力を供給できず、バッテリ１０６の放電量が増加してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、モータ駆動中のバッテリ放電量を抑えることができ、バッテリの寿命を延ばすことができる車両の電力供給装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両の電力供給装置は、エンジンにより駆動される発電機で電装系およびモータに電力を供給する車両の電力供給装置において、モータの下流に直列に電装系を接続するとともに、電装系と並列に電流のバイパス回路を設け、バイパス回路を通る電流をコントロールすることにより電装系に供給される電圧を調整するよう構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車両の電力供給装置では、モータの下流に直列に電装系を接続するとともに、電装系と並列に電流のバイパス回路を設け、バイパス回路を通る電流をコントロールすることにより電装系に供給される電圧を調整するよう構成したことで、要求電圧の異なるモータと電装系の両方に同時に電力を供給できるとともに、それによりモータ駆動中のバッテリ放電量を抑えることができ、バッテリの寿命を延ばすことができる。また、電装負荷の急減などにより電圧が上昇した際は、バイパス回路に電流を流すことにより、すぐに電装系への電力供給をカットできるので、遅れのある発電機の界磁を現象させて電圧を下げるより素早く電圧をコントロールできる。
【０００８】
また、本発明の車両の電力供給装置の好適例としては、発電機の発電能力が低くモータ駆動に必要な電力が供給できない場合は、バイパス回路を通る電流の量を増やすよう構成することができる。このように構成することで、電装系に供給していた電力が減り、その分をモータ駆動に用いることができる。その結果、従来と比較して駆動力が増加する。また、すでに発電し電装系に供給している電力をモータに供給することになるので、モータの要求電力が急上昇した際は、応答に遅れのある発電機の操作よりも速く電力を供給できる。
【０００９】
さらに、本発明の車両の電力供給装置の好適例としては、モータと並列にリレー回路を設け、モータが要求する電圧が低く、電装系のうち車両電装が要求する電圧で十分である場合は、リレー回路をＯＮにすることでモータと電装系とが並列接続となるようにし、車両電装の要求する電圧を発電し、発電した電力をモータと電装系との両者に同時に供給するよう構成したこと、モータがＡＣモータの場合は、インバータでモータ出力をコントロールすること、モータがＤＣモータの場合は、バイパス回路を流れる電流でモータ出力をコントロールすること、がある。このように構成することで、直列に接続したのではモータの要求電力が小さいときに電流があまり流れないため、電装系に供給する電流も少なくなってしまうが、並列にすることにより要求電力が小さいときも電装系に十分に電力供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の車両の電力供給装置の実施態様を説明する。
【００１１】
＜本発明の車両の電力供給装置を好適に適用できる四輪駆動車両について＞
図１は本発明の車両の電力供給装置を好適に適用できる四輪駆動車両の一例を説明するための図である。図１に示す例において、左右前輪１Ｌ、１Ｒが、内燃機関であるエンジン２によって駆動させる主駆動輪であり、左右後輪３Ｌ、３Ｒが、モータ４によって駆動可能な従駆動輪である。
【００１２】
エンジン２の出力トルクＴｅは、トランスミッション及びデファレンスギヤ５を通じて左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される。また、エンジン２の出力トルクＴｅの一部は、無端ベルト６を介して発電機７に伝達されることで、発電機７は、エンジン２の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｇで回転する。発電機７は、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ｉｆｇに応じてエンジン２に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた発電をする。この発電機７の発電電力の大きさは、回転数Ｎｇと界磁電流Ｉｆｇとの大きさにより決定される。なお、発電機７の回転数Ｎｇは、エンジン２の回転数Ｎｅからプーリ比に基づき演算することができる。発電機７が発電した電力は、インバータ９を介してモータ４に供給可能となっている。モータ４の駆動軸は、減速機１１及びクラッチ１２を介して後輪３Ｌ、３Ｒに接続可能となっている。なお、本例のモータ４は交流モータである。また、図中の符号１３はデファレンスギヤを示す。
【００１３】
各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒには、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲが設けられている。各車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲは、対応する車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として４ＷＤコントローラ８に出力する。４ＷＤコントローラ８は、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成され、各車輪速センサ２７ＦＬ〜２７ＲＲで検出される車輪速度信号、モータ４に連結されたレゾルバの出力信号、アクセルペダルの踏み込み量に相当するアクセル開度等の情報が入力される。
【００１４】
図２は発電機７における界磁制御の一例を説明するための回路図である。図２に示す例において、７ａは発電機７の電機子コイル、７ｂは界磁コイル、７ｃはスイッチング素子、７ｄはバッテリである。そして、ＰＩ制御に基づき界磁コイル７ｂを流れる界磁電流Ｉｆｇを制御することで、発電機７の発電電圧値Ｖｇが目標電圧値となるよう制御している。
【００１５】
なお、上述した例では、本発明の車両の電力供給装置を四輪駆動車両に適用する例を示したが、本発明の車両の電力供給装置は他の発電機にも適用できることはいうまでもない。
【００１６】
＜本発明の車両の電力供給装置の説明＞
以下、本発明の車両の電力供給装置の特徴部分について説明する。図３は本発明の車両の電力供給装置の一例の概念を説明するための図である。図３に示す例では、発電機相当の電源３１に対し、モータ相当の負荷３２と電装系（車両電装およびバッテリ）相当の負荷３３とが直列に接続されているとともに、バイパス回路相当の可変抵抗３４と負荷３３とを並列に接続している。このように構成することで、要求電圧の異なる負荷３２と負荷３３とを直列に接続しても、電源３１から負荷３２に必要な電圧が全体に供給された場合、可変抵抗３４をコントロールすることで負荷３３の電圧を負荷３３に必要な電圧とすることができる。そのため、要求電圧の異なる負荷３２と負荷３３の両方に同時に電力を供給できることとなる。
【００１７】
＜第１実施例の説明＞
図４は本発明の車両の電力供給装置における第１実施例を説明するための図である。図４に示す例において、４１はエンジン（図示せず）により駆動される発電機、４２はインバータ、４３はモータ、４４は車両電装、４５はバッテリであり、車両電装４４とバッテリ４５とが車両全体の電装系を構成している。図４に示す例において、本発明の車両の電力供給装置の特徴は、モータ４３の下流に直列に電装系（車両電装４４およびバッテリ４５）を接続した点、および、電装系と並列に電流のバイパス回路４６を設けた点である。図４に示す例では、バイパス回路４６をスイッチング素子とダイオードとから構成した例を示しているが、流れる電流を制御さえできればどのような回路をも用いることができる。
【００１８】
上述した第１実施例では、図５に制御の一例を示すように、モータ４３にかかる電圧（Ｖｍｏｔ）とモータ制御部５１からのモータ要求電圧とを発電機制御部５２に供給し、発電機制御部５２においてフィードバック制御を行う。そして、Ｖｍｏｔが要求電圧より低いときは発電機４１の界磁電流を増やし、Ｖｍｏｔが要求電圧より高いときは発電機４１の界磁電流を減らす、発電機界磁ＤＵＴＹを発電機４１に供給して、発電電圧を制御している。また、バッテリ４５のバッテリ電圧（Ｖｂａｔ）とバッテリ目標電圧とをバイパス制御部５３に供給し、バイパス制御部５３においてフィードバック制御を行う。そして、Ｖｂａｔがバッテリ目標電圧より高いときはバイパスする電流を増やし、Ｖｂａｔがバッテリ目標電圧より低いときはバイパスする電流を減らす、バイパス回路ＤＵＴＹをバイパス回路４６に供給して、バイパス回路４６を流れる電流を制御している。なお、以上のバッテリ４５に対する制御は、電装系を構成する他の構成部材例えば車両電装４４に対しても同じである。これによって、要求される電圧の異なるモータ４３と電装系（車両電装４４およびバッテリ４５）の両方に同時に電力を供給することができる。
【００１９】
また、本発明の第１実施例では、図６に制御の他の例を示すように、発電機４１の発電能力が不足していると判断するとき、すなわち、発電機４１の発電能力が低くモータ４３の駆動に必要な電力が供給できない場合は、バイパス回路４６を通る電流の量を増やしている。これにより、バッテリ４５への電力供給を減らし、モータ４３の駆動に利用する電力を増やすことができる。実際には、図６に示すように、発電界磁ＤＵＴＹをバッテリ目標電圧制御部５４に供給し、バッテリ目標電圧制御部５４において、発電界磁ＤＵＴＹにより発電能力の不足を判断し、発電界磁ＤＵＴＹが大きいときはバッテリ４５の目標電圧を下げるよう制御している。
【００２０】
＜第２実施例の説明＞
図７は本発明の車両の電力供給装置における第２実施例を説明するための図である。図７に示す例において、４１はエンジン（図示せず）により駆動される発電機、４２はインバータ、４３はモータ、４４は車両電装、４５はバッテリであり、車両電装４４とバッテリ４５とが車両全体の電装系を構成している。図７に示す例において、モータ４３の下流に直列に電装系（車両電装４４およびバッテリ４５）を接続した点、および、電装系と並列に電流のバイパス回路４６を設けた点、は上述した第１実施例と同様である。第２実施例において、上述した第１実施例と異なる点は、モータ４３と並列にリレー回路４７を設けた点である。
【００２１】
本発明の第２実施例では、リレー回路４７をＯＦＦとした状態は図４に示す第１実施例と同じ回路構成となり、図４〜図６に示した第１実施例と同様の動作をする。一方、第２実施例では、リレー回路４７をＯＮとすることで、モータ３４と電装系とが並列接続となるよう構成することができる。
【００２２】
本発明の第２実施例では、モータ４３の要求電圧が低く、電装系要求電圧で十分であるときは、リレー回路４７をＯＮとし、モータ４３と電装系とを並列に接続した状態で両方に電力を供給する。この際、図８に制御の一例を示すように、発電機４１は、バッテリ電圧Ｖｂａｔがバッテリ目標電圧になるような、発電機界磁ＤＵＴＹにより制御される。ここで、モータ４３がＡＣモータの場合は、図８に示すように、モータ制御部５１により、バイパス回路４６を全開としてインバータ４２で制御を行う。一方、モータ４３がＤＣモータの場合は、電流をフィードバックし、バイパス回路４６を使ってモータ４３の出力を制御する。
【００２３】
図９は上述した本発明の車両の電力供給装置における第２実施例の動作を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートに従って第２実施例を説明すると、まず、モータの要求電圧の大小を判断する（ステップ１）。モータの要求電圧が小さい場合は、リレー回路４７をＯＮとし、図８で説明した制御を行う（ステップ２〜４）。一方、モータの要求電圧が大きい場合は、リレー回路４７をＯＦＦとする（ステップ５）。次に、発電能力が不足しているかどうかを判断する（ステップ６）。発電能力が十分の場合は、図５で説明した制御を行う（ステップ７〜９）。一方、発電能力が不足している場合は、図６で説明した制御を行う（ステップ１０〜１２）。以上のように、３パターンを切りかえながら運転を行う。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の車両の電力供給装置によれば、モータの下流に直列に電装系を接続するとともに、電装系と並列に電流のバイパス回路を設け、バイパス回路を通る電流をコントロールすることにより電装系に供給される電圧を調整するよう構成したことで、モータ駆動中のバッテリ放電量を抑えることができ、バッテリの寿命を延ばすことができるため、四輪駆動車両に用いられる発電機をはじめとする種々の構成の車両の電力供給装置として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の発電機制御装置を好適に適用できる四輪駆動車両の一例を説明するための図である。
【図２】発電機における界磁制御の一例を説明するための回路図である。
【図３】本発明の車両の電力供給装置の一例の概念を説明するための図である。
【図４】本発明の車両の電力供給装置における第１実施例を説明するための図である。
【図５】図４に示す第１実施例の動作の一例を説明するための図である。
【図６】図４に示す第１実施例の動作の他の例を説明するための図である。
【図７】本発明の車両の電力供給装置における第２実施例を説明するための図である。
【図８】図７に示す第２実施例の動作の一例を説明するための図である。
【図９】本発明の車両の電力供給装置における第２実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１０】従来の車両の電力供給装置における基本的構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２６】
１Ｌ、１Ｒ  前輪
２  エンジン
３Ｌ、３Ｒ  後輪
４  モータ
６  ベルト
７  発電機
８  ４ＷＤコントローラ
９  インバータ
１１  減速機
１２  クラッチ
２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲ  車輪速センサ
３１  電源
３２、３３  負荷
３４  可変抵抗
４１  エンジン
４２  インバータ
４３  モータ
４４  車両電装
４５  バッテリ
４６  バイパス回路
５１  モータ制御部
５２  発電機制御部
５３  バイパス制御部
５４  バッテリ目標電圧制御部
【図１】
2008183923.tif 000003
【図２】
2008183923.tif 000004
【図３】
2008183923.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008183923.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008183923.tif 000011
【図１０】
2008183923.tif 000012