(57)【要約】  【課題】ハイブリッド移動体システムの小型軽量化、低コスト化を実現する。  【解決手段】  内燃機関１と、高電圧および低電圧の少なくとも２種類の電圧を発生する発電機として動作するとともに、少なくとも最も高い前記高電圧にて駆動する電動機として動作する発電電動機３と、内燃機関１と発電電動機３とを接続し、一方の動力を他方に伝達するとともに、それぞれの動力を移動体の駆動力として伝達させる動力伝達機構２と、前記高電圧の充放電が行われる第１の電力変換装置４および高電圧バッテリ６と、前記低電圧の少なくとも充電が行われる第２の電力変換装置５および補機７バッテリとを備えたハイブリッド移動体システム。  【選択図】  図１
2005073467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
高電圧および低電圧の少なくとも２種類の電圧を発生する発電機として動作するとともに、少なくとも最も高い前記高電圧にて駆動する電動機として動作する発電電動機と、
前記エンジンと前記発電電動機とを接続し、一方の動力を他方に伝達するとともに、それぞれの動力を移動体の駆動力として伝達させる動力伝達機構と、
前記高電圧の充放電が行われる第１の蓄電手段と、
前記低電圧の少なくとも充電が行われる第２の蓄電手段とを備えたハイブリッド移動体システム。
【請求項２】
前記発電電動機は、前記高電圧および低電圧にて駆動する電動機としても動作し、
前記第２の蓄電手段には前記発電電動機に対する放電も行われる請求項１に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項３】
前記発電電動機は交流電圧にて動作し、
前記第１の蓄電手段は、前記発電電動機を前記電動機として機能させる場合は前記交流電圧を印加するインバータとして動作し、前記発電機として機能させる場合は電力を整流するコンバータとして動作する第１の電力変換装置と、前記第２の電力変換装置により充放電される第１の蓄電装置とを有し、
前記第２の蓄電手段は、前記発電電動機を前記発電機として機能させる場合は電力を整流するコンバータとして動作する第２の電力変換装置と、前記第２の電力変換装置により充電される第２の蓄電装置とを有する請求項１または２に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項４】
前記第２の電力変換手段は、前記発電電動機を前記電動機として機能させる場合は前記交流電圧を印加するインバータとして動作し、
前記第２の蓄電装置は前記第２の電力変換装置により前記発電電動機に対する放電が行われる請求項４に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項５】
前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置の蓄電量に基づいて、前記エンジン、前記動力伝達機構、前記第１の電力変換装置および前記第２の電力変換装置の動作を制御する制御部を備えた請求項３または４に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記第１の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以下の場合、前記エンジンの動力を前記動力伝達機構を介して前記発電電動機に伝達し、前記発電電動機は発電機として機能し、前記第１の電力変換装置が前記第１の蓄電装置を充電する制御を行う請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項７】
前記制御部は、
前記第２の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以下の場合、前記エンジンの動力を前記動力伝達機構を介して前記発電電動機に伝達し、前記発電電動機は発電機として機能し、前記第２の電力変換装置が前記第２の蓄電装置を充電する制御を行う請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項８】
前記制御部は、
前記第１の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以下の場合、前記第２の電力変換装置により前記第２の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動させ、これにより発電される電力を前記第１の電力変換装置により第１の蓄電装置に充電する制御を行う請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項９】
前記制御部は、
前記第２の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以下の場合、前記第１の電力変換装置により前記第１の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動させ、これにより発電される電力を前記第２の電力変換装置により第２の蓄電装置に充電する制御を行う請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記第１の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以上の場合、前記第１の電力変換装置により前記第１の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を前記電動機として動作させ、これにより得られた駆動力を前記動力伝達機構を介して、前記移動体の駆動力の全部または一部として伝達させる制御を行う請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記第２の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以上の場合、前記第２の電力変換装置により前記第２の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を前記電動機として動作させ、これにより得られた駆動力を前記動力伝達機構を介して、前記移動体の駆動力の全部または一部として伝達させる制御を行う請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項１２】
前記制御部は、
前記第１および第２の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以上の場合、前記第１および第２の電力変換装置により前記第１および第２の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、これにより得られた駆動力を前記動力伝達機構を介して、前記移動体の駆動力の全部または一部として伝達させる制御を行う請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項１３】
前記制御部は、
前記移動体の減速時には、前記動力伝達機構を介して前記発電電動機に駆動力を伝達させ、前記発電電動機を前記発電機として動作させ、前記高電圧および低電圧の少なくとも２種類の電圧の全部または一部の電力を発電させ、前記第１および／または前記第２の電力変換装置により、それぞれ直流に変換し、前記第１および／または前記第２の蓄電装置に充電させる制御を行う請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項１４】
前記制御部は、
前記第１の蓄電装置装置の蓄電量が第２の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第１の蓄電装置への充電量を減少させるように前記動力伝達機構を制御する請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項１５】
前記制御部は、
前記第２の蓄電装置の蓄電量が第２の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第２の蓄電装置への充電量を減少させるように前記動力伝達機構を制御する請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項１６】
前記制御部は、
前記第１の蓄電装置装置の蓄電量が第２の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第１の蓄電装置への充電量を減少させるように前記第１の電力変換装置を制御する請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項１７】
前記制御部は、
前記第２の蓄電装置装置の蓄電量が第２の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第２の蓄電装置への充電量を減少させるように前記第２の電力変換装置を制御する請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項１８】
前記制御部は、
前記第１の蓄電装置の蓄電量が前記第１の所定の蓄電量以上で、かつ前記第２の所定の蓄電量以下である場合には、前記第１の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記動力伝達機構の伝達量を制御する請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項１９】
前記制御部は、
前記第２の蓄電装置の蓄電量が前記第１の所定の蓄電量以上で、かつ前記第２の所定の蓄電量以下である場合には、前記第２の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記動力伝達機構の伝達量を制御する請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項２０】
前記制御部は、
前記第１の蓄電装置の蓄電量が前記第１の所定の蓄電量以上で、かつ前記第２の所定の蓄電量以下である場合には、前記第１の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記第１の電力変換装置を制御する請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【請求項２１】
前記制御部は、
前記第２の蓄電装置の蓄電量が前記第１の所定の蓄電量以上で、かつ前記第２の所定の蓄電量以下である場合には、前記第２の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記第２の電力変換装置を制御する請求項５に記載のハイブリッド移動体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動力としてエンジンと発電電動機を備えるハイブリッド移動体システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
第１の従来技術として、従来のハイブリッド自動車は、ガソリン車と同様にワイパや各種ランプ、オーディオ、パワーウィンドウあるいは各種コントロール装置などの補機類の電源となる補機バッテリを搭載している。図４にその構成例を示す。図４において、１０１は内燃機関、１０２は動力伝達機構、１０３は発電電動機、１０４は電力変換装置、１０５は第１の蓄電装置（高電圧バッテリと称す）、１０６は第２の蓄電装置（補機バッテリと称す）、１１１は発電機（オルタネータと称す）である。
【０００３】
補機バッテリ１０６は、内燃機関１０１によりベルト駆動されるオルタネータ１１１により充電されるよう構成されている。このような構成は、従来のガソリン車と同じ構成であるため、従来技術がそのまま流用できる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
第２の従来技術として、前述の補機バッテリは、車両の駆動力となる発電電動機の電源である主バッテリの高電圧直流源からＤＣ−ＤＣコンバータを介して充電されるように構成されているものがある。図５にその構成例を示す。
【０００５】
図５において、内燃機関１０１、動力伝達機構１０２、発電電動機１０３、電力変換装置１０４、第１の蓄電装置１０５、第２の蓄電装置１０６は第１の従来技術と同様である。コンバータ１０８と高周波トランス１０９とインバータ１１０で構成される絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７が高電圧バッテリ１０５と補機バッテリ１０６の間に備わっている点が第１の従来技術と異なる。
【０００６】
このような構成にすることにより、補機バッテリ１０６の蓄電量が少なくなった場合、高電圧バッテリ１０５から絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７を介して充電することができるため、内燃機関１０１の始動回数が少なくなり低燃料消費および低公害が実現できる。また、このような構成による充電は、オルタネータによる発電・充電よりもエネルギー効率が高い（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−７９９１５号公報
【特許文献２】特公平７−５７０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
第１の従来技術では、高電圧バッテリ１０５だけでなく補機バッテリ１０６の蓄電量が少なくなった場合でも内燃機関を駆動する必要があるため、内燃機関始動回数が増え、燃料の消費量が増加し、排出ガスの量も増加する。また、オルタネータ１１１の発電制御は界磁電流により行なわれるが、内燃機関１０１とベルトで直結されているため、発電する必要がない場合でも内燃機関はオルタネータ１１１を駆動しなければならない。従って、発電する必要がない場合でもオルタネータ１１１による内燃機関駆動力の損失が発生していた。
【０００８】
第２の従来技術では、第１の従来技術の問題点は解決できるものの以下のような問題がある。補機バッテリ１０６の充電用のＤＣ−ＤＣコンバータ１０７は、高電圧バッテリ１０５に接続されるため、スイッチング素子の耐電圧が高いものが必要となる。一般にスイッチング素子の抵抗成分は耐電圧に比例して大きくなるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０７における損失が大きくなり効率低下を招く。またその損失による発熱量も大きくなるため、冷却系統も大型になる。また、このような高電圧系と低電圧系の電気系統が混在するハイブリッド自動車システムにおいては、低電圧系で使用される機器の過電圧レベルを超えないようにするためや感電の危険性を最小限にする必要があるため、高電圧系と低電圧系は電気的に絶縁する必要がある。従って、従来のハイブリッド自動車におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１０７は上記目的を達成するため、サイズ、重量が大きな高周波トランス１０９によって高電圧系と低電圧系を絶縁している。このため、高電圧バッテリの高電圧直流源から直接低電圧直流源に変換できず、その間に一端高周波電圧源に変換する必要があるため、その段階における変換損失も存在する。
【０００９】
以上のように、第２の従来技術におけるハイブリッド自動車においては、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ１０７が必要となるため、損失が大きくなり、装置全体としてサイズ、重量が大きくなるだけでなく、価格も高価になる。ハイブリッド自動車は搭載スペースが限られるだけでなく、コストダウン要求が非常に強いため、このような絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの搭載は不利となる。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、小型、軽量、安価なハイブリッド移動体システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、第１の本発明は、エンジンと、
高電圧および低電圧の少なくとも２種類の電圧を発生する発電機として動作するとともに、少なくとも最も高い前記高電圧にて駆動する電動機として動作する発電電動機と、
前記エンジンと前記発電電動機とを接続し、一方の動力を他方に伝達するとともに、それぞれの動力を移動体の駆動力として伝達させる動力伝達機構と、
前記高電圧の充放電が行われる第１の蓄電手段と、
前記低電圧の少なくとも充電が行われる第２の蓄電手段とを備えたハイブリッド移動体システムである。
【００１２】
また、第２の本発明は、前記発電電動機は、前記高電圧および低電圧にて駆動する電動機としても動作し、
前記第２の蓄電手段には前記発電電動機に対する放電も行われる第１の本発明のハイブリッド移動体システムである。
【００１３】
また、第３の本発明は、前記発電電動機は交流電圧にて動作し、
前記第１の蓄電手段は、前記発電電動機を前記電動機として機能させる場合は前記交流電圧を印加するインバータとして動作し、前記発電機として機能させる場合は電力を整流するコンバータとして動作する第１の電力変換装置と、前記第２の電力変換装置により充放電される第１の蓄電装置とを有し、
前記第２の蓄電手段は、前記発電電動機を前記発電機として機能させる場合は電力を整流するコンバータとして動作する第２の電力変換装置と、前記第２の電力変換装置により充電される第２の蓄電装置とを有する第１または第２の本発明のハイブリッド移動体システムである。
【００１４】
また、第４の本発明は、前記第２の電力変換手段は、前記発電電動機を前記電動機として機能させる場合は前記交流電圧を印加するインバータとして動作し、
前記第２の蓄電装置は前記第２の電力変換装置により前記発電電動機に対する放電が行われる第４の本発明のハイブリッド移動体システムである。
【００１５】
また、第５の本発明は、前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置の蓄電量に基づいて、前記エンジン、前記動力伝達機構、前記第１の電力変換装置および前記第２の電力変換装置の動作を制御する制御部を備えた第３または第４の本発明のハイブリッド移動体システムである。
【００１６】
また、第６の本発明は、前記制御部は、
前記第１の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以下の場合、前記エンジンの動力を前記動力伝達機構を介して前記発電電動機に伝達し、前記発電電動機は発電機として機能し、前記第１の電力変換装置が前記第１の蓄電装置を充電する制御を行う第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。
【００１７】
また、第７の本発明は、前記制御部は、
前記第２の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以下の場合、前記エンジンの動力を前記動力伝達機構を介して前記発電電動機に伝達し、前記発電電動機は発電機として機能し、前記第２の電力変換装置が前記第２の蓄電装置を充電する制御を行う第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。
【００１８】
また、第８の本発明は、前記制御部は、
前記第１の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以下の場合、前記第２の電力変換装置により前記第２の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動させ、これにより発電される電力を前記第１の電力変換装置により第１の蓄電装置に充電する制御を行う第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。
【００１９】
また、第９の本発明は、前記制御部は、
前記第２の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以下の場合、前記第１の電力変換装置により前記第１の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動させ、これにより発電される電力を前記第２の電力変換装置により第２の蓄電装置に充電する制御を行う第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。
【００２０】
また、第１０の本発明は、前記制御部は、
前記第１の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以上の場合、前記第１の電力変換装置により前記第１の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を前記電動機として動作させ、これにより得られた駆動力を前記動力伝達機構を介して、前記移動体の駆動力の全部または一部として伝達させる制御を行う第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。  
【００２１】
また、第１１の本発明は、前記制御部は、
前記第２の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以上の場合、前記第２の電力変換装置により前記第２の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を前記電動機として動作させ、これにより得られた駆動力を前記動力伝達機構を介して、前記移動体の駆動力の全部または一部として伝達させる制御を行う第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。  
【００２２】
また、第１２の本発明は、前記制御部は、
前記第１および第２の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以上の場合、前記第１および第２の電力変換装置により前記第１および第２の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、これにより得られた駆動力を前記動力伝達機構を介して、前記移動体の駆動力の全部または一部として伝達させる制御を行う第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。  
【００２３】
また、第１３の本発明は、前記制御部は、
前記移動体の減速時には、前記動力伝達機構を介して前記発電電動機に駆動力を伝達させ、前記発電電動機を前記発電機として動作させ、前記高電圧および低電圧の少なくとも２種類の電圧の全部または一部の電力を発電させ、前記第１および／または前記第２の電力変換装置により、それぞれ直流に変換し、前記第１および／または前記第２の蓄電装置に充電させる制御を行う第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。  
【００２４】
また、第１４の本発明は、前記制御部は、
前記第１の蓄電装置装置の蓄電量が第２の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第１の蓄電装置への充電量を減少させるように前記動力伝達機構を制御する第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。  
【００２５】
また、第１５の本発明は、前記制御部は、
前記第２の蓄電装置の蓄電量が第２の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第２の蓄電装置への充電量を減少させるように前記動力伝達機構を制御する第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。  
【００２６】
また、第１６の本発明は、前記制御部は、
前記第１の蓄電装置装置の蓄電量が第２の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第１の蓄電装置への充電量を減少させるように前記第１の電力変換装置を制御する第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。  
【００２７】
また、第１７の本発明は、前記制御部は、
前記第２の蓄電装置装置の蓄電量が第２の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第２の蓄電装置への充電量を減少させるように前記第２の電力変換装置を制御する第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。  
【００２８】
また、第１８の本発明は、前記制御部は、
前記第１の蓄電装置の蓄電量が前記第１の所定の蓄電量以上で、かつ前記第２の所定の蓄電量以下である場合には、前記第１の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記動力伝達機構の伝達量を制御する第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。  
【００２９】
また、第１９の本発明は、前記制御部は、
前記第２の蓄電装置の蓄電量が前記第１の所定の蓄電量以上で、かつ前記第２の所定の蓄電量以下である場合には、前記第２の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記動力伝達機構の伝達量を制御する第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。  
【００３０】
また、第２０の本発明は、前記制御部は、
前記第１の蓄電装置の蓄電量が前記第１の所定の蓄電量以上で、かつ前記第２の所定の蓄電量以下である場合には、前記第１の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記第１の電力変換装置を制御する第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。  
【００３１】
また、第２１の本発明は、前記制御部は、
前記第２の蓄電装置の蓄電量が前記第１の所定の蓄電量以上で、かつ前記第２の所定の蓄電量以下である場合には、前記第２の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記第２の電力変換装置を制御する第５の本発明のハイブリッド移動体システムである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、小型、軽量、安価なハイブリッド移動体システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における、ハイブリッド自動車システムの構成を示すブロック図である。図１において、１は車両の内燃機関、２は動力伝達機構、３は発電電動機、４は第１の電力変換装置、５は第２の電力変換装置、６は第１の蓄電装置（以下、高電圧バッテリと称す）、７は第２の蓄電装置（以下、補機バッテリと称す）、８は制御部である。尚、例えば第１の蓄電装置には電動エアコンや電動パワーステアリング等、第２の蓄電装置にはオーディオ、各種ランプ等の負荷（図示しない）が接続されている。
【００３５】
発電電動機３の好適な構造例を図６および図７を用いて説明する。図６はモータ主要部を説明するための回転中心軸に垂直な面で断面にした主要部断面図である。図６において、電磁鋼板を積層して構成したステータコア２０１は、第1の巻線群２０４を卷回したティース２と第２の巻線群２０５を卷回したティース２０３とを具備している。一方、電磁鋼板を積層して構成したロータコア２０６に永久磁石２０７が埋め込まれており、ロータを構成しており、回転中心Ｏの周りに自由に回転可能な状態で第１および第２のティース２０２，２０３と僅かなギャップを介して配置されている。このとき、永久磁石２０７の向きは、それぞれ隣り合うものと異なる磁界方向を向くようにそれぞれ配置されている。そして、第1の巻線群２０４を卷回した第１のティース２０２は全部で９個あるが、Ｕ相の電圧が印加されるグループＩ、Ｖ相の電圧が印加されるグループII、Ｗ相の電圧が印加されるグループIIIに分けられており、各グループＩ，II，IIIにはそれぞれ３個の第１のティース２０２が設けられている。また、各グループＩ，II，IIIの間には、第２の巻線群２０５を卷回した第２のティース２０３が設けられている。第２の巻線群２０５は、第1の巻線群２０４の各相の間に電気角で１２０度の位相差で配置され、スター結線がなされており、第1の巻線群２０４とは独立した状態で、こちらも３相巻線を形成している。その巻線仕様は第1の巻線群２０４とは相違なる仕様とし、ターン数を第1の巻線群２０４よりも少なくする。例えば、第1の巻線群２０４のターン数を２００ターン、第２の巻線群２０５のターン数を１２ターンとすれば、第１の巻線群２０４からは２００Ｖが、第２の巻線群２０５からは１２Ｖが出力される。
【００３６】
第１の巻線群２０４および第２の巻線群２０５の結線状態を図７に示す。図７において、１５ｕ・１５ｖ・１５ｗはそれぞれ第１の巻線群２０４のＵ・Ｖ・Ｗ相の各出力点であり、１５ｒ・１５ｓ・１５ｔはそれぞれ第２の巻線群２０５のＵ・Ｖ・Ｗ相の各出力点である。第１の巻線群２０４は、第１の巻線群２０４同士が配線１７ａで接続され、第２の巻線群２０５は、第２の巻線群２０５同士が配線１７ｂで接続されていることにより、第１の巻線群２０４と第２の巻線群２０５はそれぞれ機械的にも電気的にも独立した構成となる。本実施例では第１の巻線群２０４が高電圧系統に接続される入出力端子、第２の巻線群２０５が低電圧系統に接続される入出力端子に該当する。
【００３７】
従って、それぞれの端子（単独または両方）に交流電圧を印加すると、発電電動機３は電動機として機能し、その軸が回転し駆動力を発生させる。逆に、発電電動機３の軸を動力伝達機構２からの動力により回転させると、発電機として機能し、それぞれの端子（単独または両方）に電力を発生させる。また、高電圧端子に交流電圧を印加し発電電動機３を駆動し、低電圧端子に電力を発生させることも可能であり、その逆も可能である。
【００３８】
第１の電力変換装置４は、発電電動機３の高電圧端子に接続され、この高電圧端子により発電電動機３を電動機として機能させる場合は、高電圧バッテリ６の直流電圧を交流電圧に変換し高電圧端子に印加する。逆に、この高電圧端子により発電電動機３を発電機として機能させる場合は、高電圧端子に発生する交流電圧を直流電圧に変換し高電圧バッテリ６を充電する。
【００３９】
第２の電力変換装置５は、発電電動機３の低電圧端子に接続され、この低電圧端子により発電電動機３を電動機として機能させる場合は、補機バッテリ７の直流電圧を交流電圧に変換し低電圧端子に印加する。逆に、この低電圧端子により発電電動機３を発電機として機能させる場合は、低電圧端子に発生する交流電圧を直流電圧に変換し補機バッテリ７を充電する。
【００４０】
動力伝達機構２には、内燃機関１と発電電動機３のそれぞれの軸と、自動車の車軸が接続され、内燃機関１と発電電動機３の動力を車軸に伝達したり、車軸からの動力を内燃機関１と発電電動機３に伝達する機能を有する。また、内燃機関１の動力を発電電動機３に伝達したり、発電電動機３の動力を内燃機関１に伝達する機能も有する。
【００４１】
以上のように、高電圧、低電圧をそれぞれ独立して印加または発生可能であり、系統が内部で絶縁された発電電動機３を用い、それぞれの電圧に応じて独立して電力変換装置を備えるようにしたことにより、高電圧系と低電圧系とをそれぞれ絶縁して各系統を構成することができる。第１の電力変換装置４，第２の電力変換装置５はいずれも従来例のような高周波トランスを有したりする必要はなく、また第２の電力変換装置５は耐電圧の高いスイッチング素子を用いる必要が無いため、システム全体の小型化、軽量化、および低価格化を実現することができる。
【００４２】
図２は、高電圧バッテリ６と補機バッテリ７の蓄電状態について所望の値を示した図である。図２において、ＳＯＣ１は望ましい蓄電状態の最小値であり、ＳＯＣ２は望ましい蓄電状態の最大値である。従って、蓄電状態がＳＯＣ１とＳＯＣ２の間にあれば、所望の蓄電状態、ＳＯＣ１以下であれば蓄電量が不足した状態、ＳＯＣ２以上であれば満充電状態と判定される。
【００４３】
以下、内燃機関１と動力伝達機構２と第１の電力変換装置４と第２の電力変換装置５の動作を決める制御部１０の動作を中心に、本発明の実施の形態１のハイブリッド自動車システムの動作について説明する。
【００４４】
まず、車両の停止時における動作について説明する。制御部８は、高電圧バッテリ６と補機バッテリ７の蓄電状態がＳＯＣ１以上でかつ車両が停止中の場合、アイドルストップが可能であると判断し、内燃機関を停止する。この間、高電圧バッテリおよび低電圧バッテリに接続されているエアコン、オーディオ、各種ランプ、各種コントロール装置等の負荷（図示しない）は、高電圧バッテリ６と補機バッテリ７に蓄電されている電力で駆動するため、それぞれのバッテリの蓄電量は徐々に減少していく。
【００４５】
ここでまず、高電圧バッテリ６の蓄電状態がＳＯＣ１を下回ったとする。この時、制御部８は高電圧バッテリ６の蓄電状態を充電不足であると判断し、内燃機関１を始動し、その動力により発電電動機３を駆動し、高電圧端子に発生した交流電圧を第１の電力変換装置４により直流電圧に変換し高電圧バッテリ６を充電する。この時、動力伝達機構２は、蓄電状態がＳＯＣ１に近いほど内燃機関１から発電電動機３への動力の伝達量を大きくするよう制御し、充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第１の電力変換装置４が行なうことも可能であり、動力伝達機構２と協調して行なうことも可能である。
【００４６】
やがて、蓄電状態がＳＯＣ２に達すると制御部８は満充電と判断するとともに、動力伝達機構２による動力の伝達量を減少させ過充電にならないよう充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第１の電力変換装置４が行なうことも可能であり、動力伝達機構２と協調して行なうことも可能である。その後、制御部８が高電圧バッテリ６と補機バッテリ７ともに所望の蓄電状態であると判断すると、内燃機関１を停止し再びアイドリングストップ状態に移行する。
【００４７】
次に、補機バッテリ７の蓄電状態がＳＯＣ１を下回ったとする。この時、制御部８は補機バッテリ７の蓄電状態を充電不足であると判断し、内燃機関１を始動し、その動力により発電電動機３を駆動し、低電圧端子に発生した交流電圧を第２の電力変換装置５により直流電圧に変換し補機バッテリ７を充電する。この時、動力伝達機構２は、蓄電状態がＳＯＣ１に近いほど内燃機関１から発電電動機３への動力の伝達量を大きくするよう制御し、充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第２の電力変換装置５が行なうことも可能であり、動力伝達機構２と協調して行なうことも可能である。やがて、蓄電状態がＳＯＣ２に達すると制御部８は満充電と判断するとともに、動力伝達機構２による動力の伝達量を減少させ過充電にならないよう充電量を制御する。また、そのような充電量の制御は第２の電力変換装置５が行なうことも可能であり、動力伝達機構２と協調して行なうことも可能である。
【００４８】
その後、制御部８が高電圧バッテリ６と補機バッテリ７ともに所望の蓄電状態であると判断すると、内燃機関１を停止し再びアイドリングストップ状態に移行する。
【００４９】
次に、高電圧バッテリ６充電中に補機バッテリ７の蓄電状態がＳＯＣ１以下になったとする。このような場合は、低電圧端子に発生している交流電圧を第２の電力変換装置５により直流電圧に変換し補機バッテリ７を充電する。すなわち、この時発電電動機３は高電圧端子および低電圧端子両方で発電し、それぞれ第１の電力変換装置４および第２の電力変換装置５を介して高電圧バッテリ６と補機バッテリ７を充電する。このときの充電量の制御は主に第１の電力変換装置４および第２の電力変換装置５により前述のように行なう。
【００５０】
逆に、補機バッテリ７充電中に高電圧バッテリ６の蓄電状態がＳＯＣ１以下になったとする。このような場合は、高電圧端子に発生している交流電圧を第１の電力変換装置４により直流電圧に変換し高電圧バッテリ６を充電する。すなわち、この時発電電動機３は高電圧端子および低電圧端子両方で発電し、それぞれ第１の電力変換装置４および第２の電力変換装置５を介して高電圧バッテリ６と補機バッテリ７を充電する。このときの充電量の制御は主に第１の電力変換装置４および第２の電力変換装置５により前述のように行なう。
【００５１】
次に、高電圧バッテリ６の蓄電状態がＳＯＣ１以上かつ、補機バッテリ７がＳＯＣ１を下回った場合、第１の電力変換装置４により高電圧バッテリ６の直流電圧を交流電圧に変換し、発電電動機３の高電圧端子に印加することにより発電電動機３を駆動し、低電圧端子に発生する交流電圧を第２の電力変換装置５により直流電圧に変換し補機バッテリ７に充電することもできる。すなわち、高電圧バッテリ６の電力を発電電動機３を介して補機バッテリ７に送電することができる。逆に、補機バッテリ７がＳＯＣ１以上かつ、高電圧バッテリ６がＳＯＣ１を下回った場合、第２の電力変換装置５により補機バッテリ７の直流電圧を交流電圧に変換し、発電電動機３の低電圧端子に印加することにより発電電動機３を駆動し、高電圧端子に発生する交流電圧を第１の電力変換装置４により直流電圧に変換し高電圧バッテリ６に充電することもできる。すなわち、補機バッテリ７の電力を発電電動機３を介して高電圧バッテリ６に送電することができる。
【００５２】
車両走行中に高電圧バッテリ６の蓄電状態がＳＯＣ１以下になった場合は、動力伝達機構２により内燃機関１の動力を車軸を回す動力と発電電動機３を回す動力に分配し、その分配された動力により発電電動機３を駆動し、高電圧端子に交流電圧を発生させ、第１の電力変換装置４により直流電圧に変換し、高電圧バッテリ６を充電する。
【００５３】
また、車両走行中に補機バッテリ７の蓄電状態がＳＯＣ１以下になった場合は、動力伝達機構２により内燃機関１の動力を車軸を回す動力と発電電動機３を回す動力に分配し、その分配された動力により発電電動機３を駆動し、低電圧端子に交流電圧を発生させ、第２の電力変換装置５により直流電圧に変換し、補機バッテリ７を充電する。また、車両走行中に高電圧バッテリ６と補機バッテリ７の蓄電状態がそれぞれＳＯＣ１以下になるような場合は、分配された動力により発電電動機３を駆動し高電圧端子と低電圧端子両方に発生する交流電圧をそれぞれ、第１の電力変換装置４と第２の電力変換装置５により直流電圧に変換し、高電圧バッテリ６と補機バッテリ７両方を充電する。充電量の制御は前述したように、動力伝達機構２および第１の電力変換装置４と第２の電力変換装置５を制御することにより行なう。
【００５４】
次に、車両の始動時の動作を説明する。始動時のような低回転領域では、内燃機関１のエネルギー効率は極端に低いため、内燃機関１による始動は燃料消費量が増加するだけでなく、排出ガスの量も増加する。従って、始動時はエネルギー効率のいい発電電動機３により始動する。
【００５５】
始動時において、制御部８は高電圧バッテリ６の蓄電状態がＳＯＣ１以上であると判別した場合、動力伝達機構２により内燃機関１を切り離し、高電圧バッテリ６の直流電圧を第１の電力変換装置４により交流電圧に変換し発電電動機３の高電圧端子に印加することにより発電電動機３を電動機として機能させ、車両を始動させる。また、補機バッテリ７の蓄電状態がＳＯＣ１以上であれば、補機バッテリ７の直流電圧を第２の電力変換装置５により交流電圧に変換し、発電電動機３の低電圧端子に印加することによっても発電電動機３を電動機として機能させ、車両を始動させることもできる。また、高電圧バッテリ６および補機バッテリ７の蓄電状態がＳＯＣ１以上であれば、それぞれの直流電圧を第１の電力変換装置５および第２の電力変換装置６により交流電圧に変換し、発電電動機３の高電圧端子および低電圧端子にそれぞれ印加することによりさらに大きな始動力が得られる。すなわち、始動時のような大きな駆動力が必要な場合、高電圧バッテリ６または補機バッテリ７またはその両方のバッテリからの電力により発電電動機３を駆動することができる。発電電動機３の駆動力はそれぞれの蓄電状態により、第１の電力変換装置４および第２の電力変換装置５が高電圧端子および低電圧端子に印加する交流電圧を制御することにより調整する。
【００５６】
次に、車両の減速時の動作を説明する。減速時において、制御部８が高電圧バッテリ６の蓄電状態がＳＯＣ２以下と判定した場合、動力伝達機構２を介して車軸からの動力が発電電動機３に伝達され、高電圧端子に発生する交流電圧を第１の電力変換装置４により直流電圧に変換し、高電圧バッテリ６に充電することにより運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。また、制御部８が補機バッテリ７の蓄電状態がＳＯＣ２以下と判定した場合、動力伝達機構２を介して車軸からの動力が発電電動機３に伝達され、低電圧端子に発生する交流電圧を第２の電力変換装置５により直流電圧に変換し、補機バッテリ７に充電することにより運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。また、制御部８が両バッテリともにＳＯＣ２以下と判定した場合、動力伝達機構２を介して車軸からの動力が発電電動機３に伝達され、高電圧端子および低電圧端子に発生する交流電圧をそれぞれ第１の電力変換装置４および第２の電力変換装置５によりそれぞれ直流電圧に変換し、高電圧バッテリ６および補機バッテリ７それぞれに充電することにより運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。また、それぞれのバッテリの蓄電状態がＳＯＣ２に達した場合は、動力伝達機構２、第１の電力変換装置４、第２の電力変換装置５によりそれぞれの充電量を減少させるように制御する。
【００５７】
尚、本実施例では、上記複数の電圧を車両駆動用の高電圧と補機類駆動用の低電圧の２つの電圧により電動機および発電機として機能できるとしたが、いうまでもなく２つ以上の電圧系統にも適用可能であり、例えば車両駆動用の高電圧と、重負荷用の４２Ｖと補機類駆動用の１４Ｖといった複数の電圧系統にも適用できる。
【００５８】
また、第１の蓄電装置は電気２重層キャパシタのような大容量のコンデンサであってもよい。
【００５９】
また、第１の電力変換装置４には、発電電動機３および高電圧バッテリ６とを接続・切断するためのリレーが備わっていてもよい。
【００６０】
また、第２の電力変換装置５には、発電電動機３および補機バッテリ７とを接続・切断するためのリレーが備わっていてもよい。
【００６１】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における、ハイブリッド自動車システムの構成を示すブロック図である。図３において、内燃機関１、動力伝達機構２、発電電動機３、第１の電力変換装置４、第１の蓄電装置６（以下、高電圧バッテリと称す）、第２の蓄電装置７（以下、補機バッテリと称す）、制御部８は実施の形態１と同様である。第２の電力変換装置９がダイオード整流回路で構成され、電力の流れが発電電動機３から補機バッテリへの単方向である点が実施の形態１と異なる。尚、例えば第１の蓄電装置には電動エアコンや電動パワーステアリング等、第２の蓄電装置にはオーディオ、各種ランプ等の負荷（図示しない）が接続されている。
【００６２】
第２の電力変換装置９は、発電電動機３の低電圧端子に接続され、この低電圧端子に発生する交流電圧を直流電圧に変換し補機バッテリ７を充電する。
【００６３】
まず、車両の停止時における動作について説明する。制御部８は、高電圧バッテリ６と補機バッテリ７の蓄電状態がＳＯＣ１以上でかつ車両が停止中の場合、アイドルストップが可能であると判断し、内燃機関１を停止する。この間、高電圧バッテリ６および補機バッテリ７に接続されているエアコン、オーディオ、各種ランプ、各種コントロール装置等の負荷（図示しない）は、高電圧バッテリ６と補機バッテリ７に蓄電されている電力で駆動するため、それぞれのバッテリの蓄電量は徐々に減少していく。
【００６４】
ここでまず、高電圧バッテリ６の蓄電状態がＳＯＣ１を下回ったとする。この場合は実施の形態１で説明した動作となる。
【００６５】
次に、補機バッテリ７の蓄電状態がＳＯＣ１を下回ったとする。この時、制御部８は補機バッテリ７の蓄電状態を充電不足であると判断し、内燃機関１を始動し、その動力により発電電動機３を駆動し、低電圧端子に発生した交流電圧を第２の電力変換装置５により直流電圧に変換し補機バッテリ７を充電する。この時、動力伝達機構２は、蓄電状態が、ＳＯＣ２側から見てＳＯＣ１に近いほど内燃機関１から発電電動機３への動力の伝達量を大きくするよう制御し、充電量を制御する。やがて、蓄電状態がＳＯＣ２に達すると制御部８は満充電と判断するとともに、動力伝達機構２による動力の伝達量を減少させ過充電にならないよう充電量を制御する。その後、制御部８が高電圧バッテリ６と補機バッテリ７ともに所望の蓄電状態であると判断すると、内燃機関１を停止し再びアイドリングストップ状態に移行する。
【００６６】
次に、高電圧バッテリ６の充電中に補機バッテリ７の蓄電状態がＳＯＣ１以下になったとする。このような場合は、低電圧端子に発生している交流電圧を第２の電力変換装置９により直流電圧に変換し補機バッテリ７を充電する。すなわち、この時発電電動機３は高電圧端子および低電圧端子両方で発電し、それぞれ第１の電力変換装置４および第２の電力変換装置９を介して高電圧バッテリ６と補機バッテリ７を充電する。このとき、第２の電力変換装置９は充電量の制御はできないため補機バッテリ７の充電量の制御は、動力伝達機構２によって前述のように行なう。高電圧バッテリ６への充電量の制御は第１の電力変換装置４により行なう。
【００６７】
逆に、補機バッテリ７充電中に高電圧バッテリ６の蓄電状態がＳＯＣ１以下になったとする。このような場合は、高電圧端子に発生している交流電圧を第１の電力変換装置４により直流電圧に変換し高電圧バッテリ６を充電する。すなわち、この時発電電動機３は高電圧端子および低電圧端子両方で発電し、それぞれ第１の電力変換装置４および第２の電力変換装置５を介して高電圧バッテリ６と補機バッテリ７を充電する。このとき、第２の電力変換装置５は充電量の制御はできないため補機バッテリ７の充電量の制御は、動力伝達機構２によって前述のように行なう。高電圧バッテリ６への充電量の制御は第１の電力変換装置４により行なう。
【００６８】
次に、高電圧バッテリ６の蓄電状態がＳＯＣ１以上かつ、補機バッテリ７がＳＯＣ１を下回った場合、第１の電力変換装置４により高電圧バッテリ６の直流電圧を交流電圧に変換し、発電電動機の高電圧端子に印加することにより発電電動機を駆動し、低電圧端子に発生する交流電圧を第２の電力変換装置９により直流電圧に変換し補機バッテリ７に充電することもできる。すなわち、高電圧バッテリ６の電力を発電電動機３を介して補機バッテリ７に送電することができる。
【００６９】
車両走行中に高電圧バッテリ６の蓄電状態がＳＯＣ１以下になった場合またはその逆の場合については実施の形態１と同様である。
【００７０】
次に、車両の始動時の動作を説明する。始動時のような低回転領域では、内燃機関１のエネルギー効率は極端に低いため、内燃機関１による始動は燃料消費量が増加するだけでなく、排出ガスの量も増加する。従って、始動時はエネルギー効率のいい発電電動機３により始動する。
【００７１】
始動時において、制御部は高電圧バッテリ６の蓄電状態がＳＯＣ１以上であると判別した場合、動力伝達機構２により内燃機関１を切り離し、高電圧バッテリ６の直流電圧を第１の電力変換装置４により交流電圧に変換し発電電動機３の高電圧端子に印加することにより発電電動機を電動機として機能させ、車両を始動させる。
【００７２】
車両の減速時の動作は、実施の形態１と同様である。
【００７３】
尚、本実施例では、上記複数の電圧を車両駆動用の高電圧と補機類駆動用の低電圧の２つの電圧により電動機および発電機として機能できるとしたが、いうまでもなく２つ以上の電圧系統にも適用可能であり、例えば車両駆動用の高電圧と、重負荷用の４２Ｖと補機類駆動用の１４Ｖといった複数の電圧系統にも適用できる。特にこの場合、少なくとも車両駆動用の高電圧のみ電力変換装置４と対応したバッテリを備え、重負荷用の４２Ｖに対しては電力変換装置４と同等の電力変換装置を用意してもよいし、電力変換装置９と同等の電力変換装置を用意してもよい。要するに、高電圧の系統のうち、もっとも高い電圧のものさえ充放電制御可能な構成とすれば、後は充電のみの制御であってもよいし、任意に充放電制御を交えた構成とすればよい。
【００７４】
また、第１の蓄電装置は電気２重層キャパシタのような大容量のコンデンサであってもよい。
【００７５】
また、第１の電力変換装置４には、発電電動機３および高電圧バッテリ６とを接続・切断するためのリレーが備わっていてもよい。
【００７６】
また、第２の電力変換装置９には、発電電動機３および補機バッテリ７とを接続・切断するためのリレーが備わっていてもよい。
【００７７】
なお、上記の各実施の形態において、ハイブリッド自動車システムは本発明のハイブリッド移動体システムに相当し、内燃機関１は本発明のエンジンに相当し、動力伝達機構２は本発明の動力伝達機構に相当し、第１の電力変換装置４および高電圧バッテリ６は本発明の第１の蓄電手段に相当し、第２の電力変換装置５および補機バッテリ７は本発明の第２の蓄電手段に相当し、また第２の電力変換装置９および補機バッテリ７も本発明の第２の蓄電手段に相当する。また第１の電力変換装置４は本発明の第１の電力変換装置に相当し、第２の電力変換装置７，９は本発明の第２の電力変換装置に相当する。
【００７８】
また高電圧バッテリ６は本発明の第１の蓄電装置に相当し、補機バッテリ７は本発明の第２の蓄電装置に相当する。また制御部８は本発明の制御部に相当する。
【００７９】
またＳＯＣ１は本発明の第１の所定の蓄電量に相当し、ＳＯＣ２は本発明の第２の所定の蓄電量に相当する。また自動車の車両は本発明の移動体に相当する。
【００８０】
ただし本発明は上記の構成に限定されるものではない。本発明は制御部８を省いて、外部制御により動作させる構成としてもよい。
【００８１】
また上記各実施の形態においては、発電電動機６は交流電圧で動作するものとして説明を行ったが、直流電圧で動作するものとしてもよい。この場合、本発明の第１の蓄電手段、第２の蓄電手段は、直流電圧の充放電のみを行う機能を有するものとすることができる。
【００８２】
また、内燃機関１の代わりに本発明のエンジンとしては、スターリングエンジン等の外燃機関を用いてもよい。この場合、外燃機関を用いた自動車にも本発明を適用することができる。
【００８３】
また、上記各実施の形態においては、本発明はハイブリッド自動車を例として説明を行ったが、本発明の移動体は、自動車の他、船舶、機関車等のエンジンを用いて駆動する移動体を含み、これら移動体において実施するものとしてもよい。
【００８４】
なお、以上のような本発明は、その一例として、第１の従来技術に対して、以下の効果を有する。本発明の発電電動機はそれぞれが絶縁された２つ以上の異なる電圧により、電動機および発電機として機能することができるため、例えば前記電圧が車両駆動用の高電圧と車両の補機駆動用の１２Ｖの低電圧の２電圧とした場合、この発電電動機１つでオルタネータとして機能することができるため、第１の従来技術では必要であったオルタネータを搭載する必要がなくなり、ハイブリッド自動車の限られたスペースを有効に利用できる。またこのオルタネータはエンジンにより常にベルト駆動されているため、定常的にエンジン駆動力の損失となっていたが、これを省略できるため、より効率的なエンジン駆動力の利用が図れる。
【００８５】
次に、以上のような本発明は、その一例として、第２の従来技術に対して、本発明は以下の効果を有する。例えばこの従来技術のように車両駆動用の高電圧と車両の補機駆動用の１２Ｖの低電圧が混在するハイブリッド自動車であれば、それぞれの電圧系統を絶縁するためにサイズ、重量が大きく、価格も高価な絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを搭載する必要があったが、前述したように本発明の発電電動機は高電圧と低電圧の２つの電圧を絶縁処理し入出力できるため、その搭載が不要となり、ハイブリッド自動車の限られたスペースを有効に利用できる。
【００８６】
また、本発明の発電電動機の入出力電圧が前述のような高電圧と低電圧の２電圧とすると、低電圧側は前述したように発電電動機内で絶縁処理されるため、この端子に接続される電力変換装置はサイズ、重量が小さく、価格も安価な非絶縁型のＡＣ−ＤＣコンバータが使用できる。そのため、それに使用されるスイッチング素子の耐電圧も小さなものを使用できるため、電力損失を低く抑えることができ、それに伴う発熱も抑えることができるため、冷却系統の小型化も可能であり、全体としてのサイズ、重量を小さくできる。
【００８７】
以上のように、本発明に係るハイブリッド自動車システムによれば、その一例として、内燃機関と、それぞれが絶縁された２つ以上の異なる電圧により、電動機および発電機として機能する発電電動機と、前記内燃機関と前記発電電動機との間に接続され、それぞれの動力を伝達する動力伝達機構と、前記発電電動機の第１の端子に接続され、前記発電電動機を電動機として機能させる場合は第１の端子に交流電圧を印加するインバータ、発電機として機能させる場合は第１の端子から発電された電力を整流するコンバータとして動作する第１の電力変換装置と、前記発電電動機の第２の端子に接続され、前記発電電動機を電動機として機能させる場合は第２の端子に交流電圧を印加するインバータ、発電機として機能させる場合は第２の端子から発電された電力を整流するコンバータとして動作する第２の電力変換装置と、前記第１の電力変換装置に接続される第１の蓄電装置と、前記第２の電力変換装置に接続される第２の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置の蓄電量に基づいて前記内燃機関と前記動力伝達機構と前記第１の電力変換装置と前記第２の電力変換装置を制御する制御部とを備えた、ことを特徴とするので、従来必要であったオルタネータや絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータが不要となり、ハイブリッド自動車システムの簡略化、小型軽量化、低コスト化が実現できる。
【００８８】
また、本発明によれば、その一例として、内燃機関と、それぞれが絶縁された２つ以上の異なる電圧により、電動機および発電機として機能する発電電動機と、前記内燃機関と前記発電電動機との間に接続され、それぞれの動力を伝達する動力伝達機構と、前記発電電動機の第１の端子に接続され、前記発電電動機を電動機として機能させる場合は第１の端子に交流電圧を印加するインバータ、発電機として機能させる場合は第１の端子から発電された電力を整流するコンバータとして動作する第１の電力変換装置と、前記発電電動機の第２の端子に接続され、前記発電電動機を発電機として機能させる場合は第２の端子から発電された電力を整流するコンバータとしてのみ動作する第２の電力変換装置と、前記第１の電力変換装置に接続される第１の蓄電装置と、前記第２の電力変換装置に接続される第２の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置の蓄電量に基づいて前記内燃機関と前記動力伝達機構と前記第１の電力変換装置を制御する制御部とを備えた、ことを特徴とするので、前記第２の電力変換装置は、複雑な制御を必要とせず、非常に簡単な回路となるため、ハイブリッド自動車システムの簡略化、小型軽量化、低コスト化が実現できる。
【００８９】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、前記第１の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以下の場合、前記内燃機関の動力を前記動力伝達機構を介して前記発電電動機に伝達し、前記発電電動機は発電機として機能し、第１の端子から発電される電力が前記第１の電力変換装置により直流に変換され、第１の蓄電装置を充電する、ことを特徴とするので、第１の蓄電装置の蓄電量は常に所定の範囲に維持されるため、始動時等の発電電動機のトルクアシストに必要な電力を常に確保することができる。
【００９０】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、前記第２の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以下の場合、前記内燃機関の動力を前記動力伝達機構を介して前記発電電動機に伝達し、前記発電電動機は発電機として機能し、第２の端子から発電される電力が前記第２の電力変換装置により直流に変換され、第２の蓄電装置を充電する、ことを特徴とするので、第２の蓄電装置の蓄電量は常に所定の範囲に維持されるため、各種ランプ、オーディオ等の補機類を駆動するために必要な電力を常に確保することができる。
【００９１】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、前記第１の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以下の場合、前記第２の電力変換装置により前記第２の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、第１の端子から発電される電力が前記第１の電力変換装置により直流に変換され、第１の蓄電装置を充電する、ことを特徴とするので、内燃機関を始動することなく第１の蓄電装置の蓄電量を調節できるため、燃料消費量、排出ガスを抑えることができる。また、内燃機関を駆動して発電・充電を行なうよりもエネルギー効率の高い充電が可能となる。
【００９２】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、前記第２の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以下の場合、前記第１の電力変換装置により前記第１の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、第２の端子から発電される電力が前記第２の電力変換装置により直流に変換され、第２の蓄電装置を充電する、ことを特徴とするので、内燃機関を始動することなく第２の蓄電装置の蓄電量を調節できるため、燃料消費量、排出ガスをおさえることができる。また、内燃機関を駆動して発電・充電を行なうよりもエネルギー効率の高い充電が可能となる。
【００９３】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、前記第１の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以上の場合、前記第１の電力変換装置により前記第１の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするまたは前記内燃機関の駆動力を補助する、ことを特徴としているので、始動時等の大きな駆動力を必要とする場合に、第１の蓄電装置の電力により発電電動機で走行または内燃機関のトルクアシストが行なえるため、内燃機関効率の悪い低回転域での使用を極力避けることができるため、燃料消費量、排出ガスを抑えることができるだけでなく、トルク不足によるドライバーの不快感をなくすことができる。
【００９４】
また、本発明によれば、その一例として、記制御部は、前記第２の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以上の場合、前記第２の電力変換装置により前記第２の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするまたは前記内燃機関の駆動力を補助する、ことを特徴としているので、始動時等の大きな駆動力を必要とする場合に、第２の蓄電装置の電力により発電電動機で走行または内燃機関のトルクアシストが行なえるため、内燃機関効率の悪い低回転域での使用を極力避けることができるため、燃料消費量、排出ガスを抑えることができるだけでなく、トルク不足によるドライバーの不快感をなくすことができる。
【００９５】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、前記第１および第２の蓄電装置の蓄電量が第１の所定の蓄電量以上の場合、前記第１および第２の電力変換装置により前記第１および第２の蓄電装置の直流電圧を交流電圧に変換し、前記発電電動機を駆動し、前記動力伝達機構を介して車両の駆動力とするまたは前記内燃機関の駆動力を補助する、ことを特徴としているので、始動時等の大きな駆動力を必要とする場合に、第１と第２の蓄電装置両方の電力によって発電電動機で走行または内燃機関のトルクアシストが行なえるため、内燃機関効率の悪い低回転域での使用を極力避けることができるため、燃料消費量、排出ガスを抑えることができるだけでなく、トルク不足によるドライバーの不快感をなくすことができる。
【００９６】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、減速時には、前記動力伝達機構を介して前記発電電動機に駆動力が伝達され、前記発電電動機により前記第１か第２またはその両方の電力を発電し、前記第１か第２またはその両方の電力変換装置によりそれぞれ直流に変換し、前記第１か第２またはその両方の蓄電装置に充電する、ことを特徴としているので、減速時の運動エネルギーを電気エネルギーとして第１または第２またはその両方の蓄電装置に回収できるため、車両全体のエネルギー効率を高めることができる。
【００９７】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、前記第１の蓄電装置装置の蓄電量が第２の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第１の蓄電装置への充電量を減少させるように前記動力伝達機構を制御する、ことを特徴としているので、第１の蓄電装置の過充電を防止することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。
【００９８】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、前記第２の蓄電装置の蓄電量が第２の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第２の蓄電装置への充電量を減少させるように前記動力伝達機構を制御する、ことを特徴としているので、第２の蓄電装置の過充電を防止することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。
【００９９】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、前記第１の蓄電装置装置の蓄電量が第２の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第１の蓄電装置への充電量を減少させるように前記第１の電力変換装置を制御する、ことを特徴としているので、第１の蓄電装置の過充電を防止することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。
【０１００】
また、本発明によれば、その一例として、前記第２の電力変換装置は、前記発電電動機が発電機として機能させる場合は前記第２の端子から発電された電力を整流するコンバータとしてのみ動作するものであって、前記制御部は、前記第２の蓄電装置装置の蓄電量が第２の所定の蓄電量以上と判定した場合、前記第２の蓄電装置への充電量を減少させるように前記第２の電力変換装置を制御する、ことを特徴としているので、第２の蓄電装置の過充電を防止することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。
【０１０１】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、前記第１の蓄電装置の蓄電量が前記第１の所定の蓄電量以上で、かつ前記第２の所定の蓄電量以下である場合には、前記第１の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記動力伝達機構の伝達量を制御する、ことを特徴としているので、第１の蓄電装置において、過充電・放電することなく所定範囲の蓄電状態を維持することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。
【０１０２】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、前記第２の蓄電装置の蓄電量が前記第１の所定の蓄電量以上で、かつ前記第２の所定の蓄電量以下である場合には、前記第２の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記動力伝達機構の伝達量を制御する、ことを特徴としているので、第２の蓄電装置において、過充電・放電することなく所定範囲の蓄電状態を維持することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。
【０１０３】
また、本発明によれば、その一例として、前記制御部は、前記第１の蓄電装置の蓄電量が前記第１の所定の蓄電量以上で、かつ前記第２の所定の蓄電量以下である場合には、前記第１の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記第１の電力変換装置を制御する、ことを特徴としているので、第１の蓄電装置において、過充電・放電することなく所定範囲の蓄電状態を維持することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。
【０１０４】
また、本発明によれば、その一例として、前記第２の電力変換装置は、前記発電電動機が発電機として機能させる場合は前記第２の端子から発電された電力を整流するコンバータとしてのみ動作するものであって、前記制御部は、前記第２の蓄電装置の蓄電量が前記第１の所定の蓄電量以上で、かつ前記第２の所定の蓄電量以下である場合には、前記第２の蓄電装置への充電量が、前記蓄電量が小さいときほど多く、大きいときほど小さくするように前記第２の電力変換装置を制御する、ことを特徴としているので、第２の蓄電装置において、過充電・放電することなく所定範囲の蓄電状態を維持することができるため、蓄電装置の劣化を抑え、寿命を長くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明にかかるハイブリッド移動体システムは、小型、軽量、安価という効果を有し、動力としてエンジンと発電電動機を備えるハイブリッド移動体システム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるハイブリッド自動車システムの構成図。
【図２】本発明の実施の形態１および２における蓄電装置の蓄電状態を示す図。
【図３】本発明の実施の形態２におけるハイブリッド自動車システムの構成図。
【図４】従来技術１におけるハイブリッド自動車システムの構成図。
【図５】従来技術２におけるハイブリッド自動車システムの構成図。
【図６】発電電動機３の好適な例において、回転中心軸に垂直な面で断面にした主要部断面図。
【図７】図６に示す発電電動機３における結線状態を示す図。
【符号の説明】
【０１０７】
１  内燃機関
２  動力伝達機構
３  発電電動機
４  第１の電力変換装置
５、９  第２の電力変換装置
６  第１の蓄電装置
７  第２の蓄電装置
８  制御部
【図１】
2005073467.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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