(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成により、小型化、低コスト化を可能にした車載バッテリーの充電装置を提供する。【解決手段】車両駆動用のモータ１０４の電源である車載バッテリー１０２を充電する充電装置において、充電用外部駆動部１２０による回転力を、外部駆動軸１２１及びクラッチ１０５ｂを介してモータ１０４に伝達して発電機動作させ、モータ１０４から発生する回生電力をインバータ１０３により直流電力に変換してバッテリー１０２を充電する。または、充電用外部駆動部１２０による回転力を、遊星歯車機構１２２を介してモータ１０４の駆動軸１１０ａに伝達する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用のモータの電源である車載バッテリーを充電する充電装置において、
充電用外部駆動部による回転力を、第１のクラッチを介して前記モータの駆動軸に伝達して前記モータを発電機動作させ、前記モータから発生する回生電力を用いて前記バッテリーを充電することを特徴とする車載バッテリーの充電装置。
【請求項２】
請求項１に記載した車載バッテリーの充電装置において、
前記モータの駆動軸と車両の駆動輪とを連結する第２のクラッチを備え、前記第１のクラッチをつないで前記バッテリーを充電する際に前記第２のクラッチを切り離すことを特徴とする車載バッテリーの充電装置。
【請求項３】
車両駆動用のモータの電源である車載バッテリーを充電する充電装置において、
充電用外部駆動部による回転力を、遊星歯車機構を介して前記モータの駆動軸に伝達して前記モータを発電機動作させ、前記モータから発生する回生電力を用いて前記バッテリーを充電することを特徴とする車載バッテリーの充電装置。
【請求項４】
請求項３に記載した車載バッテリーの充電装置において、
前記遊星歯車機構を構成する各要素を、前記モータ側の駆動軸と、車両の駆動輪側の駆動軸と、前記充電用外部駆動部側の駆動軸とにそれぞれ連結し、前記遊星歯車機構を構成する各要素のうち何れかを固定することにより、前記遊星歯車機構を介して、前記モータ側の駆動軸と前記駆動輪側の駆動軸とを切り離した状態で前記充電用外部駆動部による回転力を前記モータの駆動軸に伝達することを特徴とする車載バッテリーの充電装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載した車載バッテリーの充電装置において、
前記モータの発電機動作により発生させた交流電力を、インバータの回生動作により直流電力に変換して前記バッテリーを充電することを特徴とする車載バッテリーの充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車等の車両に搭載されたバッテリーを充電する充電装置に関し、詳しくは、電力回生機能を有する車両に搭載されたバッテリーの充電装置に関するものである。なお、以下において、電気自動車とはバッテリーを電源とするモータのみを駆動源とする電気自動車だけでなく、駆動源としてモータ及び内燃機関を備えたハイブリッド自動車も含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの電力回生機能を利用したバッテリーの充電装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。
この従来技術では、地上に設置された駆動ローラ及び従動ローラの相互間に車両の駆動輪をセットし、外部に設けた駆動輪回転装置のモータにより駆動ローラを回転させて摩擦力により車両の駆動輪を強制的に回転させる。これにより、駆動輪に回転子が連結された車両駆動用モータを発電機動作させ、このモータの固定子巻線から交流電力を出力させてインバータの回生動作により直流電力に変換して車載のバッテリーを充電するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５７２８６号公報（段落［００１４］〜［００２６］、図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された従来技術によると、駆動輪回転装置のモータにより回転させた駆動ローラの回転力を、駆動輪を介して車両駆動用モータに伝達する原理であるため、駆動輪回転装置のモータには比較的大きな出力トルクが要求される。従って、このモータを内蔵する駆動輪回転装置が大型化すると共に、駆動ローラ及び従動ローラを含む装置全体の構成が複雑化し、コストの上昇や設置スペースの増大を招くという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の解決課題は、比較的簡単な構成により小型化、低コスト化を可能にした車載バッテリーの充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、車両駆動用のモータの電源である車載バッテリーを充電する充電装置において、
充電用外部駆動部による回転力を、第１のクラッチを介して前記モータの駆動軸に伝達して前記モータを発電機動作させ、前記モータから発生する回生電力を用いて前記バッテリーを充電するものである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載した車載バッテリーの充電装置において、前記モータの駆動軸と車両の駆動輪とを連結する第２のクラッチを備え、前記第１のクラッチをつないで前記バッテリーを充電する際に前記第２のクラッチを切り離すものである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、車両駆動用のモータの電源である車載バッテリーを充電する充電装置において、
充電用外部駆動部による回転力を、遊星歯車機構を介して前記モータの駆動軸に伝達して前記モータを発電機動作させ、前記モータから発生する回生電力を用いて前記バッテリーを充電するものである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載した車載バッテリーの充電装置において、前記遊星歯車機構を構成する各要素を、前記モータ側の駆動軸と、車両の駆動輪側の駆動軸と、前記充電用外部駆動部側の駆動軸とにそれぞれ連結し、前記遊星歯車機構を構成する各要素のうち何れかを固定することにより、前記遊星歯車機構を介して、前記モータ側の駆動軸と前記駆動輪側の駆動軸とを切り離した状態で前記充電用外部駆動部による回転力を前記モータの駆動軸に伝達するものである。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載した車載バッテリーの充電装置において、前記モータの発電機動作により発生させた交流電力を、インバータの回生動作により直流電力に変換して前記バッテリーを充電するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、充電用外部駆動部によりクラッチまたは遊星歯車機構を介して車両駆動用モータの回転子を駆動することにより回生電力を発生させるため、ギアボックスでの損失や駆動輪での損失、及び外部駆動部における機械的損失が少なくて済み、従来技術のように車両の駆動輪を駆動する場合に比べて充電用外部駆動部の出力も小さくてよい。従って、充電用外部駆動部を含む充電装置の簡略化、小型化が可能であり、低コストにて実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両駆動制御装置の構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る車両駆動制御装置の構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態における遊星歯車機構の概略的な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両駆動制御装置の構成図である。図１において、１００Ａは電気自動車の車両であり、その車台１０１には、車軸１０７に取り付けられた一対の駆動輪１０８と一対の従動輪１０９とが設けられている。
【００１４】
また、１０２は充電対象である車載のバッテリーである。バッテリー１０２には、その直流電力を交流電力に変換するインバータ１０３が接続され、インバータ１０３の交流出力側には、永久磁石同期モータ等のモータ１０４が接続されている。
ここで、インバータ１０３は、モータ１０４の固定子巻線から出力される交流電力を直流電力に変換してバッテリー１０２を充電する回生機能を備えている。
【００１５】
モータ１０４の駆動軸１１０は、クラッチ１０５ａを介してギアボックス１０６に連結されている。ギアボックス１０６は、駆動軸１１０の回転数を所定の回転数に変換して車軸１０７に伝達するものである。
一方、１２０は、車台１０１の外部に配置される充電用外部駆動部である。この充電用外部駆動部１２０は、バッテリー１０２を充電する際に、その外部駆動軸１２１をクラッチ１０５ｂを介してモータ１０４の駆動軸１１０に連結し、回転子を外部から強制的に回転させるためのものである。
ここで、便宜的にクラッチ１０５ｂを第１のクラッチ、クラッチ１０５ａを第２のクラッチという。
【００１６】
充電用外部駆動部１２０としては、モータ１０４の回転子を回転させるために必要かつ十分なトルクを発生可能な小型モータを用いることができる。なお、充電用外部駆動部１２０は、例えば車庫や車両のトランク内に備えておき、バッテリー１０２の充電時に所定位置に配置してクラッチ１０５ｂの一端に連結すればよい。充電用外部駆動部１２０の電源には、例えば商用電源を用いればよい。
【００１７】
次に、この実施形態の動作を説明する。
バッテリー１０２の直流電力により車両１００Ａの走行が可能な通常時には、クラッチ１０５ａをつないで、モータ１０４の駆動力を駆動軸１１０からギアボックス１０６を介して車軸１０７及び駆動輪１０８に伝達する。勿論、このとき、充電用外部駆動部１２０は使用しない。
【００１８】
バッテリー１０２を充電する際には、充電用外部駆動部１２０を車両１００Ａの外部に設置し、駆動軸１１０とギアボックス１０６との間のクラッチ１０５ａを切り離すと共に、充電用外部駆動部１２０の外部駆動軸１２１とモータ１０４との間のクラッチ１０５ｂをつなぐ。
この状態で、車両１００Ａ内の制御回路（図示せず）からインバータ１０３に電力回生指令を送ると共に、充電用外部駆動部１２０を駆動することによりモータ１０４の回転子を外部から強制的に回転させてモータ１０４を発電機動作させ、その固定子巻線から発生させた交流電力をインバータ１０３により直流電力に変換してバッテリー１０２を充電すればよい。
【００１９】
この実施形態によれば、モータ１０４の回転子を外部から回転させるトルクを発生可能な充電用外部駆動部１２０を用意するだけで、バッテリー１０２を充電することができる。従って、特許文献１等の従来技術に比べて充電設備の構成の簡略化、小型化、低コスト化が可能になる。
【００２０】
次に、本発明の第２実施形態を図２に沿って説明する。なお、図１と同一の構成要素には同一の番号を付して説明を省略し、以下では異なる部分を中心に説明する。
図２に示す車両１００Ｂにおいて、モータ１０４の駆動軸１１０ａには、遊星歯車機構１２２を介して駆動軸１１０ｂが連結され、更に差動ギア１１１を介して車軸１０７が連結されている。
【００２１】
ここで、図３は遊星歯車機構１２２の概略的な説明図である。
周知のように、遊星歯車機構１２２は、太陽歯車Ａ、遊星歯車Ｂ、内歯車Ｃ、キャリアＤからなる要素のうち、どの要素を固定するかによって回転力の伝達方向を任意に選択可能である。
【００２２】
従って、例えば、内歯車Ｃにモータ１０４側の駆動軸１１０ａを連結し、キャリアＤに差動ギア１１１側の駆動軸１１０ｂを連結すると共に、太陽歯車Ａに充電用外部駆動部１２０側の外部駆動軸１２１を連結しておく。
この状態で、太陽歯車Ａを固定すれば、モータ１０４側の駆動軸１１０ａの回転力を内歯車Ｃから遊星歯車Ｂ、キャリアＤを介して差動ギア１１１側の駆動軸１１０ｂに伝達することができ、これによって車両１００Ｂを走行させることができる。また、キャリアＤを固定すれば、充電用外部駆動部１２０側の外部駆動軸１２１の回転力を太陽歯車Ａから遊星歯車Ｂ、内歯車Ｃを介してモータ１０４側の駆動軸１１０ａに伝達することができ（このとき、遊星歯車Ｂは自転のみで公転しない）、これによってモータ１０４を発電機動作させてインバータ１０３の回生運転によりバッテリー１０２を充電することが可能である。
【００２３】
なお、遊星歯車機構１２２の各要素（太陽歯車Ａ、遊星歯車Ｂ、内歯車Ｃ、キャリアＤ）の使用方法は、上記の例に何ら限定されるものではなく、バッテリー１０２の充電時には、充電用外部駆動部１２０側の外部駆動軸１２１の回転力をモータ１０４側の駆動軸１１０ａに伝達すると共に差動ギア１１１側の駆動軸１１０ｂを切り離し、車両１００Ｂの走行時には、モータ１０４側の駆動軸１１０ａを外部駆動軸１２１から切り離して駆動軸１１０ａの回転力を駆動軸１１０ｂに伝達すればよい。
【００２４】
この実施形態においては、モータ１０４の回転子を外部から回転させるトルクを発生可能な充電用外部駆動部１２０と、前記クラッチ１０５ａ，１０５ｂに代わる遊星歯車機構１２２とを用意するだけで、バッテリー１０２を充電することができる。よって、第１実施形態と同様に充電設備の構成の簡略化、小型化、低コスト化が可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１００Ａ，１００Ｂ：車両
１０１：車台
１０２：バッテリー
１０３：インバータ
１０４：モータ
１０５ａ，１０５ｂ：クラッチ
１０６：ギアボックス
１０７：車軸
１０８：駆動輪
１０９：従動輪
１１０，１１０ａ，１１０ｂ：駆動軸
１１１：差動ギア
１２０：充電用外部駆動部
１２１：外部駆動軸
１２２：遊星歯車機構
Ａ：太陽歯車
Ｂ：遊星歯車
Ｃ：内歯車
Ｄ：キャリア
【図１】
2012249465.tif 000003
【図２】
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【図３】
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