車両の補機への電力供給装置
【課題】 特装車など、大電力を補機にて消費する車両に、ハイブリッド技術を適用するにあたり、生産コストを低下させるとともに、長期間にわたりハイブリッドシステムを構成する部品の部品調達と保全サービスを確実に提供できるようにする。
【解決手段】 発電インバータＩＮＶ１には、第１の電力線２０が電気的に接続されている。また、出力変換部１１には、第２の電力線２１が電気的に接続されている。第１の電力線２０と第２の電力線２１は、蓄電部Ｃ１１の端子２２に電気的に接続されている。そして、蓄電部Ｃ１１の端子は、第１および第２の電力線２０、２１よりも耐電流が高く構成されている。
【解決手段】 発電インバータＩＮＶ１には、第１の電力線２０が電気的に接続されている。また、出力変換部１１には、第２の電力線２１が電気的に接続されている。第１の電力線２０と第２の電力線２１は、蓄電部Ｃ１１の端子２２に電気的に接続されている。そして、蓄電部Ｃ１１の端子は、第１および第２の電力線２０、２１よりも耐電流が高く構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大電力を消費する補機（電源負荷）を搭載した車両に関し、特に、その補機へ電力を供給する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に車両には、エンジンを駆動源として作動する空調機などの補機が電源負荷として搭載されている。なお、この明細書において「補機」とは、車両の走行機能以外の機能を実現する補助的な機器であって電力を供給することで作動する機器をいう。補機は、たとえば高速バスにおける空調機器、路外地形（オフロード）を走行可能な特装車における照明灯、通信装置、計算機、レーダなどの車載品である。
【０００３】
補機の電力需要がエンジンの軸出力に比較して小さい乗用車などの一般車両の場合には車両の本来的な機能である走行には特に影響は及ばさない。例えば走行用の２００〜３００ｋｗの主エンジンからベルト駆動で５〜１０ｋｗの交流オルタネータや直流ゼネレータなどの発電体にエンジンの回転動力を供給し発電を行い、この発電体で発電した電力を、補機に供給する場合を想定する。この場合、例え走行中に補機の電力の需要が急増したとしても、発電体で消費するエンジンの回転動力は、最大でもエンジン軸出力の３％以下と小さいため、オペレータは車両が急減速したと感じることはない。
【０００４】
ところが補機の電力需要がエンジンの軸出力に比較して大きい場合には車両の本来的な機能である走行に影響を及ばす。例えば６０ｋｗの発電体で電力を補機に供給する場合に、車両走行中に補機の電力需要が１０ｋｗから６０ｋｗに急増すると、電力需要が急増した瞬間に、エンジンの軸出力の約２０％が走行以外に電力として消費される。このため車両にエンジンブレーキがかかったように急減速する感覚をオペレータは受ける。
【０００５】
一般的にエンジンの軸出力の５〜２０％以上の摩擦損失によってエンジンブレーキが働くということが知られており、エンジン軸出力に比して消費電力が大きい補機の電力需要が増大するときにオペレータが受ける感覚は、これによって説明される。
【０００６】
そこで、特許文献１に記載された発明では、エンジン出力をアシストするために、発電インバータと、蓄電部と、出力変換部を直流電源線によって接続して、エンジンと補機の負荷状況に応じて、発電インバータと蓄電部を制御して、発電インバータおよび／または蓄電部から出力変換部を介して補機へ電力を供給するとともに、発電電動機を電動作用させてエンジンをアシストするようにして、上述した車両が急減速するときの違和感をなくすとともに補機の電力需要を満たすようにしている。
【特許文献１】特開２００３-３１４３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、一般自動車などの分野では、燃費向上、排ガス清浄化、加速性向上、凍結路での起動性向上、車両搭載機器への電力供給などの多用なメリットを得るために、エンジンアシスト型のハイブリッド自動車が既に実用化されている。たとえばパラレルハイブリッド型の自動車は、エンジンとトランスミッションの間の駆動軸に発電電動機が設けられた構成であり、この発電電動機を力行動作（電動作用）させて上記駆動軸に回転トルクを供給したり、発電電動機を回生動作（発電作用）させて上記駆動軸の回転トルクを吸収させるようにしている。
【０００８】
物資輸送のためのトラックや人員輸送のためのバスであっても、一般自動車の場合には、同一仕様の車両を大量生産できるため、量産効果によって生産コストを下げることができる。このため車種、仕様に合わせて発電電動機、インバータを設計したとしても、ある程度の生産台数が見込まれるため、量産効果によりハイブリッド車の生産コストを下げることができる。
【０００９】
一方、上述の特装車は、極端な少量多品種生産の車両であり、このような量産効果は全く期待できない。特に、災害現場等で特殊な作業を行う特殊大型装輪車（以下、特装車という）の場合には、同一車種、同一仕様の生産台数が極端に少ない。このため、足回りや駆動機構などのシャシ部分は全ての車種、仕様で共通化を図り、車種、仕様（用途）ごとにシャシ以外の搭載物や架装部分を設計することで特装車全車種の生産コストを下げる努力が試みられている。
【００１０】
このような特装車をハイブリッド化するにあたり、すべての車種、仕様（用途）にも使用できる大出力の発電電動機を共通のシャシに搭載することが考えられる。しかし、このようにすると、本来、出力容量が少なくて済む用途の車両では、過剰仕様となってしまい、特装車全車種の生産コストを押し上げることになる。逆に、車種、仕様ごとに最適な出力容量の発電電動機を設計したとすると、様々な用途ごとに個別の発電電動機を開発し、極少量づつ製造しなければならないため、開発費用、製造費用が膨大なものとなり、特装車全車種の生産コストを押し上げることになる。
【００１１】
このように、特殊大型装輪車にハイブリッド技術を適用したとすると、生産コストが大幅に増加してしまうという問題がある。
【００１２】
更に、特殊大型装輪車にあっては、量産車１号車の生産開始から最終号機の生産終了するまでの生産期間、これら全車両の運用期間、ならびにこれら全車両が廃棄完了に至るまでの期間は、きわめて長期間（たとえば２０年）に及ぶ。車両製造メーカ側としては、こうした長期間にわたり、ハイブリッドシステムを構成する部品についても、部品調達と保全サービスを確実に提供し続けなければならない。
【００１３】
しかし、上述の補機にてエンジン軸出力に比して大電力を消費する特装車などの車両の場合には、装備される補機の種類によって、消費電力の大きさが異なるため、ハイブリッドシステムを構成する部品自体が極端な多品種少量生産品である。このため、この種の車両をハイブリッド化するにあたり、将来の部品供給の安定が損なわれることが予測される。すなわち、保全サービスを提供すべき長期間の間にハイブリッドシステムを構成する部品が陳腐化したり、半導体デバイスのメーカの段階で次々と生産中止になり、車両メーカとしての部品調達や保全サービスが行き詰まることが予測される。特に、特殊大型装輪車の場合には、大馬力に見合った特殊な大電力部品を使ってハイブリッドシステムが構築されているため、陳腐化や生産中止の可能性が非常に高く、長期間にわたる部品調達と保全サービスを保証できない可能性が高い。
【００１４】
こうした補機で消費される電力が高く、また消費電力の大きさが車種ごとに異なることに起因する問題点について、図６を参照して説明する。
【００１５】
図６は、特許文献１に記載された発明の構成図の一部を取り出した図であって、発電インバータ８と、蓄電部９と、出力変換部１１を直流電源線１４によって接続した構成を示している。直流電源線１４は、各電力線１４ａ、１４ｂ、１４ｃを介して発電インバータ８、蓄電部９、出力変換部１１の各端子にそれぞれ電気的に接続されている。
【００１６】
ここで、エンジン２と補機１２の負荷が同時に増大し、蓄電部９から発電インバータ８と出力変換部１１の両方へ同時に電力を供給する必要が生じた場合、蓄電部９から電力線１４ｂに大電流が流れてしまう。例えば、蓄電部９から発電インバータ８へ６０ｋＶＡ（３００Ｖ、２００Ａ）の電力を供給すると同時に、蓄電部９から出力変換部１１へ同じ６０ｋＶＡ（３００Ｖ、２００Ａ）の電力を供給しようとすると、蓄電部９から４００Ａの電流を放電する必要がある。このため電力線１４ｂには、４００Ａもの大電流が流れる。
【００１７】
しかしながら、ハイブリッド車両用に開発され量産されている市販のケーブルの耐電流は、上限が２００Ａ程度である。このため、電力線１４ｂには市販のケーブルを使用できなくなり、専用のケーブルを新たに開発せざるを得なくなり、高コストを招く。また、車種が異なり補機が異なれば、電力線１４ｂに流れる電流の上限も異なり、車種、補機の種類に応じてケーブルを新たに開発せざるを得なくなり、更なる高コストを招く。
【００１８】
また、たとえ大電流に耐えられるケーブルを電力線１４ｂに使用できたとしても、大電流をケーブルに通過する際に大きなノイズが発生して他の電子機器に悪影響を与えるおそれがある。
【００１９】
また、大電流を蓄電部９から放電中に異常が発生して、蓄電部９から放電される大電流（たとえば４００Ａ）を遮断しようとしても、そのような大電流を安全に緊急遮断できる遮断器は、ハイブリッド車両用の遮断器として市販されておらず、同様に車種毎、補機の種類毎に、専用の遮断器を開発せざるを得なく、高コストを招くおそれがある。
【００２０】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、特装車など、大電力を補機にて消費する車両に、ハイブリッド技術を適用するにあたり、生産コストを低下させるとともに、長期間にわたりハイブリッドシステムを構成する部品の部品調達と保全サービスを確実に提供できるようにすることを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
そこで、第１発明は、
車両の補機に出力変換部を介して電力を供給する車両の補機への電力供給装置であって、
蓄電部および／または出力変換部に電力を供給するとともに、蓄電部から電力が供給される発電インバータと、
発電インバータおよび／または出力変換部に電力を供給するとともに、発電インバータから電力が供給される蓄電部と、
発電部および／または蓄電部から電力が供給される出力変換部と、
発電インバータに電気的に接続される第１の電力線と、
出力変換部に電気的に接続される第２の電力線と
が備えられ、
第１の電力線と第２の電力線は、蓄電部の端子に電気的に接続され、
蓄電部の端子は、第１および第２の電力線よりも耐電流が高く構成されていること
を特徴とする。
【００２２】
第２発明は、第１発明において、
蓄電部は、複数の蓄電部からなり、そのうちの１つの蓄電部の端子に第１および第２の電力線が電気的に接続され、当該蓄電部の端子に電力線を介して他の蓄電部の端子が電気的に接続されていること
を特徴とする。
【００２３】
第３発明は、
車両の補機に出力変換部を介して電力を供給する車両の補機への電力供給装置であって、
蓄電部および／または出力変換部に電力を供給するとともに、蓄電部から電力が供給される発電インバータと、
発電インバータおよび／または出力変換部に電力を供給するとともに、発電インバータから電力が供給される蓄電部と、
発電部および／または蓄電部から電力が供給される出力変換部と、
発電インバータに電気的に接続される第１の電力線と、
出力変換部に電気的に接続される第２の電力線と
が備えられ、
第１の電力線と第２の電力線は、中継端子に電気的に接続され、
当該中継端子は、第３の電力線を介して蓄電部の端子に電気的に接続され、
第３の電力線は、第１および第２の電力線よりも短く、かつ第３の電力線、中継端子および蓄電部の端子は、第１および第２の電力線よりも耐電流が高く構成されていること
を特徴とする。
【００２４】
第４発明は、第１発明において、
蓄電部は、複数の蓄電部からなり、そのうちの１つの蓄電部の端子に第３の電力線、中継端子を介して第１および第２の電力線が電気的に接続され、当該蓄電部の端子に電力線を介して他の蓄電部の端子が電気的に接続されていること
を特徴とする。
【００２５】
第１発明は、図５（ａ）に示すごとく、蓄電部Ｃを１つとした構成を含む発明である。
【００２６】
すなわち、発電インバータＩＮＶと、蓄電部Ｃと、出力変換部１１からなる構成によって補機Ｌに電力が供給される。発電インバータＩＮＶには、第１の電力線２０が電気的に接続されている。また、出力変換部１１には、第２の電力線２１が電気的に接続されている。第１の電力線２０、第２の電力線２１は、蓄電部Ｃの端子２２に電気的に接続されている。そして、蓄電部Ｃの端子は、第１および第２の電力線２０、２１よりも耐電流が高く構成されている。
【００２７】
第２発明は、図２に示すごとく、蓄電部Ｃを複数の蓄電部Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３で構成した発明である。
【００２８】
同図２に示すように、発電インバータＩＮＶ１には、第１の電力線２０が電気的に接続されている。また、出力変換部１１には、第２の電力線２１が電気的に接続されている。
【００２９】
蓄電部Ｃ１は、複数の蓄電部Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３からなり、そのうちの１つの蓄電部Ｃ１１の端子２２に第１の電力線２０および第２の電力線２１が電気的に接続されている。そして、蓄電部Ｃ１１の端子は、第１および第２の電力線よりも耐電流が高く構成されている。この蓄電部Ｃ１１の端子２２に電力線２３、２４を介してそれぞれ他の蓄電部Ｃ１２、Ｃ１３の端子２５、２６が電気的に接続されている。
【００３０】
第３発明では、図５（ｂ）に示すごとく、図５（ａ）の端子２２の代わりに、中継端子２７と、極く短い電力線２８と、端子２２´で構成される。第３発明は、蓄電部Ｃを１つとした構成を含む発明である。第３発明では、第１の電力線２０、第２の電力線２１が中継端子２７、第３の電力線２８、端子２２´を介して蓄電部Ｃに電気的に接続されるように構成されている。ここで、第３の電力線２８は、第１および第２の電力線２０、２１に比して極く短く、かつ第３の電力線２８、中継端子２７および蓄電部Ｃの端子２２´は、第１発明と同様に、第１および第２の電力線２０、２１よりも耐電流が高く構成されている。
【００３１】
第４発明では、図３に示すように、図２の端子２２の代わりに、中継端子２７と、極く短い電力線２８と、端子２２´で構成される。第４発明は、蓄電部Ｃを複数の蓄電部Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３で構成した発明である。すなわち、この発明では、図３に示すように、第１の電力線２０と第２の電力線２１は、中継端子２７に電気的に接続されている。この中継端子２７は、第３の電力線２８を介して蓄電部Ｃ１１の端子２２´に電気的に接続されている。ここで、第３の電力線２８は、第１および第２の電力線２０、２１に比して極く短く、かつ第３の電力線２８、中継端子２７および蓄電部Ｃ１１の端子２２´は、第２発明と同様に、第１および第２の電力線２０、２１よりも耐電流が高く構成されている。また、蓄電部Ｃ１１の端子２２´には、電力線２３、２４を介して他の蓄電部Ｃ１２、Ｃ１３の端子２５、２６が電気的に接続されている。
【発明の効果】
【００３２】
つぎに第１発明の作用効果について説明する。
【００３３】
蓄電部Ｃには、たとえば耐電流が４００Ａの端子２２が用いられる。このため、たとえば、蓄電部Ｃから４００Ａの電流を放電して発電インバータＩＮＶに対して電流が２００Ａとなる電力を供給し補機Ｌにも電流が２００Ａとなる電力を供給することが必要な状況であったとしても、そのような合計４００Ａの大電流を安全に供給することができる。また、本発明によれば、たとえば２００Ａを超える大電流が流れる部分のみを端子２２で構成し、その他の２００Ａ以下の電流が流れる部分については市販のケーブルを使用することができる。また、端子２２は、ケーブルと異なり、大電流（２００Ａを超えるもの）に耐えられるものを低コストで製造することが可能であり、またそのような大電流に耐えられるものが市販されている。このため本発明によれば、市販のケーブルを利用することができ、コスト的に有益である。また端子２２は、ケーブルと異なり、大電流が通過する際にノイズが問題となることはない。このため大きなノイズによる他の電子機器への悪影響を回避することができる。また、各電力線２０、２１は、市販のケーブルが用いられ、２００Ａを超える大電流が流れることはないため、市販の遮断器を用いることができる。このため更にコストを抑えることができる。
【００３４】
さらに、第２発明、第４発明によれば、エンジン２の種類によってアシスト力が異なったり、補機Ｌの種類によって補機Ｌの消費電力が異なっている場合であっても、蓄電部の数を増減することで、蓄電部の規格、ケーブルの規格、端子の規格は変更することなく、需要電力に対処することが可能である。
【００３５】
第３発明、第４発明においても、第１発明、第２発明と同様に、蓄電部Ｃあるいは蓄電部Ｃ１１の端子２２´、この端子２２´に接続される第３の電力線２８、この第３の電力線２８に接続される中継端子２７は、大電流に耐えられるように構成されているため、前述の第１発明、第２発明と同様の効果が得られる。なお第３の電力線２８は、第１および第２の電力線２０、２１に比して極く短いため、コスト的に大きく上昇することはない。また第３の電力線２８は極く短いケーブルで構成されているため、ノイズ源となって他の電子機器に与える影響を極力回避することができる。
【発明の実施の形態】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明に係る車両の補機への供給電力制御装置の実施の形態について説明する。
【００３７】
図１は、実施形態の車両１の内部の構成を示している。この車両は、エンジン２の出力軸１７が、動力分配機構（たとえば分配ギア）３を介して動力伝達機構４の入力軸１９に連結されるとともに、発電電動機MG1、MG2の入力軸２２、２２に連結された構成のエンジンアシスト型のパラレルハイブリッド車である。本実施例では、発電電動機MGは、複数（図示する実施例では、２つ）の発電電動機MG１、MG２に分割されて設けられている。
【００３８】
エンジン２の出力トルクは、駆動力制御装置１６によって制御される。駆動力制御装置１６は、エンジン制御指令（アクセル開度指令）をエンジン２に出力して、エンジン２の出力トルクを制御する。
【００３９】
動力伝達機構４は、エンジン２の出力トルク（走行動力）を駆動輪２７に伝達し車両１を走行させるものであり、エンジン２の出力トルクが動力分配機構３、トルクコンバータ２３、トランスミッション（多段の自動変速機）２４、減速装置２５を介して駆動輪２７に伝達されて車両１が走行する。
【００４０】
複数の発電電動機MG１、MG２は、動力分配機構３を介して結合している。発電電動機MG１、MG２は、発電作用（回生動作）と電動作用（力行動作）を行う。つまり複数の発電電動機MG１、MG２は、電動機（モータ）として作動し、また発電機としても作動する。電動作用が行われると、発電電動機MG１、MG２で発生したトルクが各回転軸からエンジン出力軸１７に供給される。また、エンジン出力軸１７からトルクが発電電動機MG１、MG２の各回転軸に供給されて、発電作用が行なわれる。
【００４１】
電源系統Ａ、Ｂはそれぞれ、発電電動機MG１、MG２を電気的に駆動するものである。電源系統Ａは、発電電動機MG１と、発電インバータＩＮＶ１と、蓄電部Ｃ１とからなる。蓄電部Ｃ１は、更に複数（図示する実施例では、３つ）の蓄電部Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３とからなる。電源系統Ｂは、発電電動機MG２と、発電インバータＩＮＶ２と、蓄電部Ｃ２とからなる。蓄電部Ｃ２は、蓄電部Ｃ１と同じく、更に３つの蓄電部Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３とからなる。なお、以下では、蓄電部Ｃ１とＣ２を総称するときは、蓄電部Ｃというものとする。また、発電インバータＩＮＶ１とＩＮＶ２を総称するときは、発電インバータＩＮＶというものとする。
【００４２】
電源系統Ａの発電インバータＩＮＶ１と、蓄電部Ｃ１と、出力変換部１１とは、互いに電気的に接続されている。同様に電源系統Ｂの発電インバータＩＮＶ２と、蓄電部Ｃ２と、出力変換部１１とは、互いに電気的に接続されている。
【００４３】
車両１には、電源負荷としての補機Ｌが搭載されている。補機Ｌは、たとえば高速バスにおける空調機器、路外地形（オフロード）を走行可能な特装車における照明灯、通信装置、計算機、レーダなどの車載品である。
【００４４】
複数の発電電動機MG１、MG２はそれぞれ、発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２によってトルク制御される。
【００４５】
蓄電部Ｃ１、Ｃ２は、キャパシタや電池などによって構成され、それぞれ発電電動機MG１、MG２が発電作用した場合に発電した電力を蓄積するとともに、自己の蓄電部Ｃ１、Ｃ２に蓄積された電力をそれぞれ発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２または出力変換部１１に供給する。
【００４６】
出力変換部１１は、発電電動機MG１、MG２が発電作用した場合に発電した電力の供給を受けて、あるいは蓄電部Ｃ１、Ｃ２に蓄積された電力の供給を受けて、補機Ｌに適合する所望の電圧、周波数、相数の電力に変換して補機Ｌに供給する。
電源制御装置１５は、複数の発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２に対して発電電動機制御指令（トルク指令）を出力して、複数の発電電動機MG１、MG２をトルク制御する。
【００４７】
電源制御装置１５から発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２に対して負（−）極性のトルク指令が与えられると、発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２は複数の発電電動機MG１、MG２が発電機として作動するように制御する。すなわちエンジン２で発生した出力トルクの一部は、エンジン出力軸１７を介して複数の発電電動機MG１、MG２の回転軸に伝達されてエンジン２のトルクを吸収して発電が行われる。そして発電電動機MG１、MG２で発生した交流電力はそれぞれ発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２で直流電力に変換される。
【００４８】
また、電源制御装置１５から発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２に対して正（＋）極性のトルク指令が与えられると、発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２は複数の発電電動機MG１、MG２が電動機として作動するように制御する。すなわち蓄電部Ｃ１に蓄積された直流電力は発電インバータＩＮＶ１で交流電力に変換されて発電電動機MG１に供給され、発電電動機MG１の回転軸を回転作動させる。これにより発電電動機MG１でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機MG１の回転軸を介してエンジン出力軸１７に伝達されて、エンジン２の出力トルクに加算される。この加算した出力トルク（走行動力）は、動力伝達機構４に入力される。同様に、蓄電部Ｃ２に蓄積された直流電力は発電インバータＩＮＶ２で交流電力に変換されて発電電動機MG２に供給され、発電電動機MG２の回転軸を回転作動させる。これにより発電電動機MG２でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機MG２の回転軸を介してエンジン出力軸１７に伝達されて、エンジン２の出力トルクに加算される。この加算した出力トルク（走行動力）は、動力伝達機構４に入力される。
【００４９】
複数の発電電動機MG１、MG２の発電量（吸収トルク量）、電動量（アシスト量；発生トルク量）は、上記トルク指令の内容に応じて変化する。
【００５０】
蓄電部Ｃ１は、発電電動機MG１が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する。また蓄電部Ｃ１は、蓄電部Ｃ１に蓄積された電力を発電インバータＩＮＶ１または出力変換部１１に供給する。同様に、蓄電部Ｃ２は、発電電動機MG２が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する。また蓄電部Ｃ２は、蓄電部Ｃ２に蓄積された電力を発電インバータＩＮＶ２または出力変換部１１に供給する。
【００５１】
図２は、図１の構成図から、発電電動機ＭＧ、発電インバータＩＮＶ、蓄電部Ｃ、出力変換部１１、補機Ｌの部分のみ取り出した構成を示している。
【００５２】
同図２に示すように、電源系統Ａの発電インバータＩＮＶ１には、第１の電力線２０が電気的に接続されている。また、出力変換部１１には、第２の電力線２１が電気的に接続されている。
【００５３】
蓄電部Ｃ１は、上述したように、複数の蓄電部Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３からなり、そのうちの１つの蓄電部Ｃ１１の端子２２に第１の電力線２０および第２の電力線２１が電気的に接続されている。蓄電部Ｃ１１の端子２２は、第１および第２の電力線２０、２１よりも耐電流が高く構成されている。
【００５４】
この蓄電部Ｃ１１の端子２２に電力線２３、２４を介してそれぞれ他の蓄電部Ｃ１２、Ｃ１３の端子２５、２６が電気的に接続されている。
【００５５】
電源系統Ｂの発電インバータＩＮＶ２と、蓄電部Ｃ２（Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３）と、出力変換部１１との電気接続の構成についても図２と同様であり、蓄電部Ｃ２１の端子２２に第１の電力線２０および第２の電力線２１が電気的に接続されており、この蓄電部Ｃ２１の端子２２に電力線２３、２４を介してそれぞれ他の蓄電部Ｃ２２、Ｃ２３の端子２５、２６が電気的に接続されている。
【００５６】
本実施例では、端子２２が設けられた蓄電部Ｃ１１、Ｃ２１で充放電される電流の最大値は、４００Ａであるものとする。これに応じて、蓄電部Ｃ１１、Ｃ２１の端子２２は、４００Ａの電流に耐えられるように構成されている。他の蓄電部Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２２、Ｃ２３で充放電される電流の最大値はそれぞれ、２００Ａであるものとする。これに応じて蓄電部Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２２、Ｃ２３に接続される電力線２３、２４は、耐電流が２００Ａ程度の市販のケーブルで構成されている。同様に第１の電力線２０、第２の電力線２１についても、耐電流が２００Ａ程度の市販のケーブルで構成されている。
【００５７】
なお、図示する各電力線は、直流の電力線であればプラスとマイナスのケーブル、交流の電力線であれば全相のケーブルを一括した表記したものである。
【００５８】
以下、図６で説明した従来の構成と対比しつつ本実施例の作用、効果について説明する。
【００５９】
従来の構成にあっては、図６で説明したように、エンジン２と補機１２の負荷が同時に増大し、蓄電部９から発電インバータ８と出力変換部１１の両方へ同時に電力を供給する必要が生じたとすると、蓄電部９から発電インバータ８へ６０ｋＶＡ（３００Ｖ、２００Ａ）の電力を供給すると同時に、蓄電部９から出力変換部１１へ同じ６０ｋＶＡ（３００Ｖ、２００Ａ）の電力を供給しようとすると、蓄電部９から４００Ａの電流を放電する必要があった。このため電力線１４ｂには、４００Ａもの大電流が流れることになっていた。
【００６０】
これに対して、本実施例の構成では、蓄電部Ｃ１１、Ｃ２１には、耐電流が４００Ａの端子２２が用いられ、端子２２を介して電流が充放電される。このため、たとえ一方の電源系統（たとえば電源系統Ａ）の蓄電部Ｃ１１から４００Ａの電流を放電して発電インバータＩＮＶ１に電流が２００Ａとなる電力を供給し補機Ｌにも電流が２００Ａとなる電力を供給することが必要な状況であったとしても、その大電流を安全に供給することができる。また、本実施例では、２００Ａを超える大電流が流れる部分のみに端子２２が用いられ、その他の２００Ａ以下の電流が流れる部分については市販のケーブルを使用することができる。また、端子２２は、ケーブルと異なり、大電流（２００Ａを超えるもの）に耐えられるものを低コストで製造することが可能であり、またそのような大電流に耐えられるものが市販されている。このため本実施例によれば、市販のケーブルを利用することができ、コスト的に有益である。端子２２は、ケーブルと異なり、大電流が通過する際にノイズが問題となることはない。このため大きなノイズによる他の電子機器への悪影響を回避することができる。また、各電力線２０、２１、２３、２４には、市販のケーブルが用いられ、２００Ａを超える大電流が流れることはないため、市販の遮断器を用いることができる。このため更にコストを抑えることができる。
【００６１】
さらに本実施例では、電源系統がＡ、Ｂの２つに分けられ、一方の電源系統の蓄電部が複数（３つ）のものから構成されている。このため、電源制御装置１５によって各蓄電部で充放電される電流が分散されるように制御すれば、１つの蓄電部当りで充放電される電流の上限値が小さくなり、各電力線２０、２１、２３、２４に、より耐電流の低い市販のケーブルを使用することができ、また、より耐電流の低い端子２２を使用することができ、更にコストを低減させることができる。
【００６２】
また、本実施例によれば、エンジン２の種類によってアシスト力が異なったり、補機Ｌの種類によって補機Ｌの消費電力が異なっている場合であっても、蓄電部の規格、ケーブルの規格、端子の規格を変更することなく対処することが可能となる。すなわち、エンジン２の種類や補機Ｌの種類によって、エンジン２や出力変換部１１に供給される電力（最大電力）が異なったとしても、電源系統の数を変更したり、あるいは１つの電源系統あたりの蓄電部の個数を変更したりすることで、各蓄電部の規格、各ケーブルの規格、各端子の規格は同一のままで異なる需用電力に対処することができ、電子部品の共通化を図ることができる。
【００６３】
以上の説明では、蓄電部Ｃ１１、Ｃ２１の端子２２を大電流に耐えられるように構成しているが、図３に示すように、端子２２の代わりに、中継端子２７と極く短い電力線２８と蓄電部Ｃ１１、Ｃ２１の端子２２´で構成する実施も可能である。
【００６４】
すなわち、この実施例では、同図３に示すように、電源系統Ａの第１の電力線２０と第２の電力線２１は、中継端子２７に電気的に接続されている。この中継端子２７は、第３の電力線２８を介して蓄電部Ｃ１１の端子２２´に電気的に接続されている。ここで、第３の電力線２８は、第１および第２の電力線２０、２１に比して極く短く、かつ第３の電力線２８、中継端子２７および蓄電部Ｃ１１の端子２２´は、図２の実施例と同様に、第１および第２の電力線２０、２１よりも耐電流が高く構成されている。また、蓄電部Ｃ１１の端子２２´には、電力線２３、２４を介して他の蓄電部Ｃ１２、Ｃ１３の端子２５、２６が電気的に接続されている。電源系統Ｂについても同様である。
【００６５】
図３に示す実施例においても、図２で説明した実施例と同様に、蓄電部Ｃ１１、Ｃ２１の端子２２´、この端子２２´に接続される第３の電力線２８、この第３の電力線２８に接続される中継端子２７は、大電流に耐えられるように構成されているため、前述の図２で説明した実施例と同様の効果が得られる。なお第３の電力線２８は、第１および第２の電力線２０、２１に比して極く短いため、コスト的に大きく上昇することはない。また第３の電力線２８は極く短いケーブルで構成されているため、ノイズ源となって他の電子機器に与える影響を極力回避することができる。
【００６６】
また、図２の実施例では、複数の電源系統Ａ、Ｂを介して１つの補機Ｌに電力を供給する場合を想定した。しかし、本発明は、この構成に限定されるわけではなく、図４に示すように、複数の補機Ｌ１、Ｌ２が備えられた車両１にも適用可能である。すなわち、補機Ｌ１、Ｌ２、これら補機Ｌ１、Ｌ２に対応する出力変換部１１Ａ、１１Ｂを設けるとともに、これら補機Ｌ１、Ｌ２毎に、出力変換部１１Ａ、１１Ｂ毎に、それぞれ電源系統Ａ、Ｂを設け、各電源系統Ａ、Ｂからそれぞれ出力変換部１１Ａ、１１Ｂを介して補機Ｌ１、Ｌ２に対して電力を供給する実施も可能である。図３の実施例についても同様である。
【００６７】
以上の説明では、電源系統がＡ、Ｂの２つに分けられ、一方の電源系統の蓄電部が複数（３つ）のものから構成されていることを前提としている。
【００６８】
しかし、本発明は、これに限定されるわけでなく、図５（ａ）、（ｂ）に示すごとく、図６に示す従来技術と同様に、発電インバータＩＮＶと、蓄電部Ｃと、出力変換部１１がそれぞれ１つである構成に対しても適用可能である。この場合において図５（ａ）に示すように、図２と同じく、第１の電力線２０、第２の電力線２１を端子２２を介して蓄電部Ｃに電気的に接続するように構成すれば、図２に示す実施例と同様の効果が得られる。また、図５（ｂ）に示すごとく、図３と同じく、第１の電力線２０、第２の電力線２１を中継端子２７、第３の電力線２８、端子２２´を介して蓄電部Ｃに電気的に接続するように構成すれば、図４に示す実施例と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、実施形態の車両の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の構成図から、発電電動機、発電インバータ、蓄電部、出力変換部、補機の部分のみ取り出した構成を示した図である。
【図３】図３は、図２の変形構成例を示した図である。
【図４】図４は、図２と異なる実施例の構成図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図２、図３とは異なる他の構成例を示した図である。
【図６】図６は、従来の電力供給装置の構成例を示した図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 車両、 ２ エンジン、 ４ 動力伝達機構 MG（MG１、MG２）、 発電電動機、 ＩＮＶ（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２、ＩＮＶ３） 発電インバータ、 Ｃ（Ｃ１、Ｃ２） 蓄電部
２０ 第１の電力線、２１ 第２の電力線、２２ 端子、２７ 中継端子、２８ 第３の電力線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大電力を消費する補機（電源負荷）を搭載した車両に関し、特に、その補機へ電力を供給する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に車両には、エンジンを駆動源として作動する空調機などの補機が電源負荷として搭載されている。なお、この明細書において「補機」とは、車両の走行機能以外の機能を実現する補助的な機器であって電力を供給することで作動する機器をいう。補機は、たとえば高速バスにおける空調機器、路外地形（オフロード）を走行可能な特装車における照明灯、通信装置、計算機、レーダなどの車載品である。
【０００３】
補機の電力需要がエンジンの軸出力に比較して小さい乗用車などの一般車両の場合には車両の本来的な機能である走行には特に影響は及ばさない。例えば走行用の２００〜３００ｋｗの主エンジンからベルト駆動で５〜１０ｋｗの交流オルタネータや直流ゼネレータなどの発電体にエンジンの回転動力を供給し発電を行い、この発電体で発電した電力を、補機に供給する場合を想定する。この場合、例え走行中に補機の電力の需要が急増したとしても、発電体で消費するエンジンの回転動力は、最大でもエンジン軸出力の３％以下と小さいため、オペレータは車両が急減速したと感じることはない。
【０００４】
ところが補機の電力需要がエンジンの軸出力に比較して大きい場合には車両の本来的な機能である走行に影響を及ばす。例えば６０ｋｗの発電体で電力を補機に供給する場合に、車両走行中に補機の電力需要が１０ｋｗから６０ｋｗに急増すると、電力需要が急増した瞬間に、エンジンの軸出力の約２０％が走行以外に電力として消費される。このため車両にエンジンブレーキがかかったように急減速する感覚をオペレータは受ける。
【０００５】
一般的にエンジンの軸出力の５〜２０％以上の摩擦損失によってエンジンブレーキが働くということが知られており、エンジン軸出力に比して消費電力が大きい補機の電力需要が増大するときにオペレータが受ける感覚は、これによって説明される。
【０００６】
そこで、特許文献１に記載された発明では、エンジン出力をアシストするために、発電インバータと、蓄電部と、出力変換部を直流電源線によって接続して、エンジンと補機の負荷状況に応じて、発電インバータと蓄電部を制御して、発電インバータおよび／または蓄電部から出力変換部を介して補機へ電力を供給するとともに、発電電動機を電動作用させてエンジンをアシストするようにして、上述した車両が急減速するときの違和感をなくすとともに補機の電力需要を満たすようにしている。
【特許文献１】特開２００３-３１４３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、一般自動車などの分野では、燃費向上、排ガス清浄化、加速性向上、凍結路での起動性向上、車両搭載機器への電力供給などの多用なメリットを得るために、エンジンアシスト型のハイブリッド自動車が既に実用化されている。たとえばパラレルハイブリッド型の自動車は、エンジンとトランスミッションの間の駆動軸に発電電動機が設けられた構成であり、この発電電動機を力行動作（電動作用）させて上記駆動軸に回転トルクを供給したり、発電電動機を回生動作（発電作用）させて上記駆動軸の回転トルクを吸収させるようにしている。
【０００８】
物資輸送のためのトラックや人員輸送のためのバスであっても、一般自動車の場合には、同一仕様の車両を大量生産できるため、量産効果によって生産コストを下げることができる。このため車種、仕様に合わせて発電電動機、インバータを設計したとしても、ある程度の生産台数が見込まれるため、量産効果によりハイブリッド車の生産コストを下げることができる。
【０００９】
一方、上述の特装車は、極端な少量多品種生産の車両であり、このような量産効果は全く期待できない。特に、災害現場等で特殊な作業を行う特殊大型装輪車（以下、特装車という）の場合には、同一車種、同一仕様の生産台数が極端に少ない。このため、足回りや駆動機構などのシャシ部分は全ての車種、仕様で共通化を図り、車種、仕様（用途）ごとにシャシ以外の搭載物や架装部分を設計することで特装車全車種の生産コストを下げる努力が試みられている。
【００１０】
このような特装車をハイブリッド化するにあたり、すべての車種、仕様（用途）にも使用できる大出力の発電電動機を共通のシャシに搭載することが考えられる。しかし、このようにすると、本来、出力容量が少なくて済む用途の車両では、過剰仕様となってしまい、特装車全車種の生産コストを押し上げることになる。逆に、車種、仕様ごとに最適な出力容量の発電電動機を設計したとすると、様々な用途ごとに個別の発電電動機を開発し、極少量づつ製造しなければならないため、開発費用、製造費用が膨大なものとなり、特装車全車種の生産コストを押し上げることになる。
【００１１】
このように、特殊大型装輪車にハイブリッド技術を適用したとすると、生産コストが大幅に増加してしまうという問題がある。
【００１２】
更に、特殊大型装輪車にあっては、量産車１号車の生産開始から最終号機の生産終了するまでの生産期間、これら全車両の運用期間、ならびにこれら全車両が廃棄完了に至るまでの期間は、きわめて長期間（たとえば２０年）に及ぶ。車両製造メーカ側としては、こうした長期間にわたり、ハイブリッドシステムを構成する部品についても、部品調達と保全サービスを確実に提供し続けなければならない。
【００１３】
しかし、上述の補機にてエンジン軸出力に比して大電力を消費する特装車などの車両の場合には、装備される補機の種類によって、消費電力の大きさが異なるため、ハイブリッドシステムを構成する部品自体が極端な多品種少量生産品である。このため、この種の車両をハイブリッド化するにあたり、将来の部品供給の安定が損なわれることが予測される。すなわち、保全サービスを提供すべき長期間の間にハイブリッドシステムを構成する部品が陳腐化したり、半導体デバイスのメーカの段階で次々と生産中止になり、車両メーカとしての部品調達や保全サービスが行き詰まることが予測される。特に、特殊大型装輪車の場合には、大馬力に見合った特殊な大電力部品を使ってハイブリッドシステムが構築されているため、陳腐化や生産中止の可能性が非常に高く、長期間にわたる部品調達と保全サービスを保証できない可能性が高い。
【００１４】
こうした補機で消費される電力が高く、また消費電力の大きさが車種ごとに異なることに起因する問題点について、図６を参照して説明する。
【００１５】
図６は、特許文献１に記載された発明の構成図の一部を取り出した図であって、発電インバータ８と、蓄電部９と、出力変換部１１を直流電源線１４によって接続した構成を示している。直流電源線１４は、各電力線１４ａ、１４ｂ、１４ｃを介して発電インバータ８、蓄電部９、出力変換部１１の各端子にそれぞれ電気的に接続されている。
【００１６】
ここで、エンジン２と補機１２の負荷が同時に増大し、蓄電部９から発電インバータ８と出力変換部１１の両方へ同時に電力を供給する必要が生じた場合、蓄電部９から電力線１４ｂに大電流が流れてしまう。例えば、蓄電部９から発電インバータ８へ６０ｋＶＡ（３００Ｖ、２００Ａ）の電力を供給すると同時に、蓄電部９から出力変換部１１へ同じ６０ｋＶＡ（３００Ｖ、２００Ａ）の電力を供給しようとすると、蓄電部９から４００Ａの電流を放電する必要がある。このため電力線１４ｂには、４００Ａもの大電流が流れる。
【００１７】
しかしながら、ハイブリッド車両用に開発され量産されている市販のケーブルの耐電流は、上限が２００Ａ程度である。このため、電力線１４ｂには市販のケーブルを使用できなくなり、専用のケーブルを新たに開発せざるを得なくなり、高コストを招く。また、車種が異なり補機が異なれば、電力線１４ｂに流れる電流の上限も異なり、車種、補機の種類に応じてケーブルを新たに開発せざるを得なくなり、更なる高コストを招く。
【００１８】
また、たとえ大電流に耐えられるケーブルを電力線１４ｂに使用できたとしても、大電流をケーブルに通過する際に大きなノイズが発生して他の電子機器に悪影響を与えるおそれがある。
【００１９】
また、大電流を蓄電部９から放電中に異常が発生して、蓄電部９から放電される大電流（たとえば４００Ａ）を遮断しようとしても、そのような大電流を安全に緊急遮断できる遮断器は、ハイブリッド車両用の遮断器として市販されておらず、同様に車種毎、補機の種類毎に、専用の遮断器を開発せざるを得なく、高コストを招くおそれがある。
【００２０】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、特装車など、大電力を補機にて消費する車両に、ハイブリッド技術を適用するにあたり、生産コストを低下させるとともに、長期間にわたりハイブリッドシステムを構成する部品の部品調達と保全サービスを確実に提供できるようにすることを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
そこで、第１発明は、
車両の補機に出力変換部を介して電力を供給する車両の補機への電力供給装置であって、
蓄電部および／または出力変換部に電力を供給するとともに、蓄電部から電力が供給される発電インバータと、
発電インバータおよび／または出力変換部に電力を供給するとともに、発電インバータから電力が供給される蓄電部と、
発電部および／または蓄電部から電力が供給される出力変換部と、
発電インバータに電気的に接続される第１の電力線と、
出力変換部に電気的に接続される第２の電力線と
が備えられ、
第１の電力線と第２の電力線は、蓄電部の端子に電気的に接続され、
蓄電部の端子は、第１および第２の電力線よりも耐電流が高く構成されていること
を特徴とする。
【００２２】
第２発明は、第１発明において、
蓄電部は、複数の蓄電部からなり、そのうちの１つの蓄電部の端子に第１および第２の電力線が電気的に接続され、当該蓄電部の端子に電力線を介して他の蓄電部の端子が電気的に接続されていること
を特徴とする。
【００２３】
第３発明は、
車両の補機に出力変換部を介して電力を供給する車両の補機への電力供給装置であって、
蓄電部および／または出力変換部に電力を供給するとともに、蓄電部から電力が供給される発電インバータと、
発電インバータおよび／または出力変換部に電力を供給するとともに、発電インバータから電力が供給される蓄電部と、
発電部および／または蓄電部から電力が供給される出力変換部と、
発電インバータに電気的に接続される第１の電力線と、
出力変換部に電気的に接続される第２の電力線と
が備えられ、
第１の電力線と第２の電力線は、中継端子に電気的に接続され、
当該中継端子は、第３の電力線を介して蓄電部の端子に電気的に接続され、
第３の電力線は、第１および第２の電力線よりも短く、かつ第３の電力線、中継端子および蓄電部の端子は、第１および第２の電力線よりも耐電流が高く構成されていること
を特徴とする。
【００２４】
第４発明は、第１発明において、
蓄電部は、複数の蓄電部からなり、そのうちの１つの蓄電部の端子に第３の電力線、中継端子を介して第１および第２の電力線が電気的に接続され、当該蓄電部の端子に電力線を介して他の蓄電部の端子が電気的に接続されていること
を特徴とする。
【００２５】
第１発明は、図５（ａ）に示すごとく、蓄電部Ｃを１つとした構成を含む発明である。
【００２６】
すなわち、発電インバータＩＮＶと、蓄電部Ｃと、出力変換部１１からなる構成によって補機Ｌに電力が供給される。発電インバータＩＮＶには、第１の電力線２０が電気的に接続されている。また、出力変換部１１には、第２の電力線２１が電気的に接続されている。第１の電力線２０、第２の電力線２１は、蓄電部Ｃの端子２２に電気的に接続されている。そして、蓄電部Ｃの端子は、第１および第２の電力線２０、２１よりも耐電流が高く構成されている。
【００２７】
第２発明は、図２に示すごとく、蓄電部Ｃを複数の蓄電部Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３で構成した発明である。
【００２８】
同図２に示すように、発電インバータＩＮＶ１には、第１の電力線２０が電気的に接続されている。また、出力変換部１１には、第２の電力線２１が電気的に接続されている。
【００２９】
蓄電部Ｃ１は、複数の蓄電部Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３からなり、そのうちの１つの蓄電部Ｃ１１の端子２２に第１の電力線２０および第２の電力線２１が電気的に接続されている。そして、蓄電部Ｃ１１の端子は、第１および第２の電力線よりも耐電流が高く構成されている。この蓄電部Ｃ１１の端子２２に電力線２３、２４を介してそれぞれ他の蓄電部Ｃ１２、Ｃ１３の端子２５、２６が電気的に接続されている。
【００３０】
第３発明では、図５（ｂ）に示すごとく、図５（ａ）の端子２２の代わりに、中継端子２７と、極く短い電力線２８と、端子２２´で構成される。第３発明は、蓄電部Ｃを１つとした構成を含む発明である。第３発明では、第１の電力線２０、第２の電力線２１が中継端子２７、第３の電力線２８、端子２２´を介して蓄電部Ｃに電気的に接続されるように構成されている。ここで、第３の電力線２８は、第１および第２の電力線２０、２１に比して極く短く、かつ第３の電力線２８、中継端子２７および蓄電部Ｃの端子２２´は、第１発明と同様に、第１および第２の電力線２０、２１よりも耐電流が高く構成されている。
【００３１】
第４発明では、図３に示すように、図２の端子２２の代わりに、中継端子２７と、極く短い電力線２８と、端子２２´で構成される。第４発明は、蓄電部Ｃを複数の蓄電部Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３で構成した発明である。すなわち、この発明では、図３に示すように、第１の電力線２０と第２の電力線２１は、中継端子２７に電気的に接続されている。この中継端子２７は、第３の電力線２８を介して蓄電部Ｃ１１の端子２２´に電気的に接続されている。ここで、第３の電力線２８は、第１および第２の電力線２０、２１に比して極く短く、かつ第３の電力線２８、中継端子２７および蓄電部Ｃ１１の端子２２´は、第２発明と同様に、第１および第２の電力線２０、２１よりも耐電流が高く構成されている。また、蓄電部Ｃ１１の端子２２´には、電力線２３、２４を介して他の蓄電部Ｃ１２、Ｃ１３の端子２５、２６が電気的に接続されている。
【発明の効果】
【００３２】
つぎに第１発明の作用効果について説明する。
【００３３】
蓄電部Ｃには、たとえば耐電流が４００Ａの端子２２が用いられる。このため、たとえば、蓄電部Ｃから４００Ａの電流を放電して発電インバータＩＮＶに対して電流が２００Ａとなる電力を供給し補機Ｌにも電流が２００Ａとなる電力を供給することが必要な状況であったとしても、そのような合計４００Ａの大電流を安全に供給することができる。また、本発明によれば、たとえば２００Ａを超える大電流が流れる部分のみを端子２２で構成し、その他の２００Ａ以下の電流が流れる部分については市販のケーブルを使用することができる。また、端子２２は、ケーブルと異なり、大電流（２００Ａを超えるもの）に耐えられるものを低コストで製造することが可能であり、またそのような大電流に耐えられるものが市販されている。このため本発明によれば、市販のケーブルを利用することができ、コスト的に有益である。また端子２２は、ケーブルと異なり、大電流が通過する際にノイズが問題となることはない。このため大きなノイズによる他の電子機器への悪影響を回避することができる。また、各電力線２０、２１は、市販のケーブルが用いられ、２００Ａを超える大電流が流れることはないため、市販の遮断器を用いることができる。このため更にコストを抑えることができる。
【００３４】
さらに、第２発明、第４発明によれば、エンジン２の種類によってアシスト力が異なったり、補機Ｌの種類によって補機Ｌの消費電力が異なっている場合であっても、蓄電部の数を増減することで、蓄電部の規格、ケーブルの規格、端子の規格は変更することなく、需要電力に対処することが可能である。
【００３５】
第３発明、第４発明においても、第１発明、第２発明と同様に、蓄電部Ｃあるいは蓄電部Ｃ１１の端子２２´、この端子２２´に接続される第３の電力線２８、この第３の電力線２８に接続される中継端子２７は、大電流に耐えられるように構成されているため、前述の第１発明、第２発明と同様の効果が得られる。なお第３の電力線２８は、第１および第２の電力線２０、２１に比して極く短いため、コスト的に大きく上昇することはない。また第３の電力線２８は極く短いケーブルで構成されているため、ノイズ源となって他の電子機器に与える影響を極力回避することができる。
【発明の実施の形態】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明に係る車両の補機への供給電力制御装置の実施の形態について説明する。
【００３７】
図１は、実施形態の車両１の内部の構成を示している。この車両は、エンジン２の出力軸１７が、動力分配機構（たとえば分配ギア）３を介して動力伝達機構４の入力軸１９に連結されるとともに、発電電動機MG1、MG2の入力軸２２、２２に連結された構成のエンジンアシスト型のパラレルハイブリッド車である。本実施例では、発電電動機MGは、複数（図示する実施例では、２つ）の発電電動機MG１、MG２に分割されて設けられている。
【００３８】
エンジン２の出力トルクは、駆動力制御装置１６によって制御される。駆動力制御装置１６は、エンジン制御指令（アクセル開度指令）をエンジン２に出力して、エンジン２の出力トルクを制御する。
【００３９】
動力伝達機構４は、エンジン２の出力トルク（走行動力）を駆動輪２７に伝達し車両１を走行させるものであり、エンジン２の出力トルクが動力分配機構３、トルクコンバータ２３、トランスミッション（多段の自動変速機）２４、減速装置２５を介して駆動輪２７に伝達されて車両１が走行する。
【００４０】
複数の発電電動機MG１、MG２は、動力分配機構３を介して結合している。発電電動機MG１、MG２は、発電作用（回生動作）と電動作用（力行動作）を行う。つまり複数の発電電動機MG１、MG２は、電動機（モータ）として作動し、また発電機としても作動する。電動作用が行われると、発電電動機MG１、MG２で発生したトルクが各回転軸からエンジン出力軸１７に供給される。また、エンジン出力軸１７からトルクが発電電動機MG１、MG２の各回転軸に供給されて、発電作用が行なわれる。
【００４１】
電源系統Ａ、Ｂはそれぞれ、発電電動機MG１、MG２を電気的に駆動するものである。電源系統Ａは、発電電動機MG１と、発電インバータＩＮＶ１と、蓄電部Ｃ１とからなる。蓄電部Ｃ１は、更に複数（図示する実施例では、３つ）の蓄電部Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３とからなる。電源系統Ｂは、発電電動機MG２と、発電インバータＩＮＶ２と、蓄電部Ｃ２とからなる。蓄電部Ｃ２は、蓄電部Ｃ１と同じく、更に３つの蓄電部Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３とからなる。なお、以下では、蓄電部Ｃ１とＣ２を総称するときは、蓄電部Ｃというものとする。また、発電インバータＩＮＶ１とＩＮＶ２を総称するときは、発電インバータＩＮＶというものとする。
【００４２】
電源系統Ａの発電インバータＩＮＶ１と、蓄電部Ｃ１と、出力変換部１１とは、互いに電気的に接続されている。同様に電源系統Ｂの発電インバータＩＮＶ２と、蓄電部Ｃ２と、出力変換部１１とは、互いに電気的に接続されている。
【００４３】
車両１には、電源負荷としての補機Ｌが搭載されている。補機Ｌは、たとえば高速バスにおける空調機器、路外地形（オフロード）を走行可能な特装車における照明灯、通信装置、計算機、レーダなどの車載品である。
【００４４】
複数の発電電動機MG１、MG２はそれぞれ、発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２によってトルク制御される。
【００４５】
蓄電部Ｃ１、Ｃ２は、キャパシタや電池などによって構成され、それぞれ発電電動機MG１、MG２が発電作用した場合に発電した電力を蓄積するとともに、自己の蓄電部Ｃ１、Ｃ２に蓄積された電力をそれぞれ発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２または出力変換部１１に供給する。
【００４６】
出力変換部１１は、発電電動機MG１、MG２が発電作用した場合に発電した電力の供給を受けて、あるいは蓄電部Ｃ１、Ｃ２に蓄積された電力の供給を受けて、補機Ｌに適合する所望の電圧、周波数、相数の電力に変換して補機Ｌに供給する。
電源制御装置１５は、複数の発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２に対して発電電動機制御指令（トルク指令）を出力して、複数の発電電動機MG１、MG２をトルク制御する。
【００４７】
電源制御装置１５から発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２に対して負（−）極性のトルク指令が与えられると、発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２は複数の発電電動機MG１、MG２が発電機として作動するように制御する。すなわちエンジン２で発生した出力トルクの一部は、エンジン出力軸１７を介して複数の発電電動機MG１、MG２の回転軸に伝達されてエンジン２のトルクを吸収して発電が行われる。そして発電電動機MG１、MG２で発生した交流電力はそれぞれ発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２で直流電力に変換される。
【００４８】
また、電源制御装置１５から発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２に対して正（＋）極性のトルク指令が与えられると、発電インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２は複数の発電電動機MG１、MG２が電動機として作動するように制御する。すなわち蓄電部Ｃ１に蓄積された直流電力は発電インバータＩＮＶ１で交流電力に変換されて発電電動機MG１に供給され、発電電動機MG１の回転軸を回転作動させる。これにより発電電動機MG１でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機MG１の回転軸を介してエンジン出力軸１７に伝達されて、エンジン２の出力トルクに加算される。この加算した出力トルク（走行動力）は、動力伝達機構４に入力される。同様に、蓄電部Ｃ２に蓄積された直流電力は発電インバータＩＮＶ２で交流電力に変換されて発電電動機MG２に供給され、発電電動機MG２の回転軸を回転作動させる。これにより発電電動機MG２でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機MG２の回転軸を介してエンジン出力軸１７に伝達されて、エンジン２の出力トルクに加算される。この加算した出力トルク（走行動力）は、動力伝達機構４に入力される。
【００４９】
複数の発電電動機MG１、MG２の発電量（吸収トルク量）、電動量（アシスト量；発生トルク量）は、上記トルク指令の内容に応じて変化する。
【００５０】
蓄電部Ｃ１は、発電電動機MG１が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する。また蓄電部Ｃ１は、蓄電部Ｃ１に蓄積された電力を発電インバータＩＮＶ１または出力変換部１１に供給する。同様に、蓄電部Ｃ２は、発電電動機MG２が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する。また蓄電部Ｃ２は、蓄電部Ｃ２に蓄積された電力を発電インバータＩＮＶ２または出力変換部１１に供給する。
【００５１】
図２は、図１の構成図から、発電電動機ＭＧ、発電インバータＩＮＶ、蓄電部Ｃ、出力変換部１１、補機Ｌの部分のみ取り出した構成を示している。
【００５２】
同図２に示すように、電源系統Ａの発電インバータＩＮＶ１には、第１の電力線２０が電気的に接続されている。また、出力変換部１１には、第２の電力線２１が電気的に接続されている。
【００５３】
蓄電部Ｃ１は、上述したように、複数の蓄電部Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３からなり、そのうちの１つの蓄電部Ｃ１１の端子２２に第１の電力線２０および第２の電力線２１が電気的に接続されている。蓄電部Ｃ１１の端子２２は、第１および第２の電力線２０、２１よりも耐電流が高く構成されている。
【００５４】
この蓄電部Ｃ１１の端子２２に電力線２３、２４を介してそれぞれ他の蓄電部Ｃ１２、Ｃ１３の端子２５、２６が電気的に接続されている。
【００５５】
電源系統Ｂの発電インバータＩＮＶ２と、蓄電部Ｃ２（Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３）と、出力変換部１１との電気接続の構成についても図２と同様であり、蓄電部Ｃ２１の端子２２に第１の電力線２０および第２の電力線２１が電気的に接続されており、この蓄電部Ｃ２１の端子２２に電力線２３、２４を介してそれぞれ他の蓄電部Ｃ２２、Ｃ２３の端子２５、２６が電気的に接続されている。
【００５６】
本実施例では、端子２２が設けられた蓄電部Ｃ１１、Ｃ２１で充放電される電流の最大値は、４００Ａであるものとする。これに応じて、蓄電部Ｃ１１、Ｃ２１の端子２２は、４００Ａの電流に耐えられるように構成されている。他の蓄電部Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２２、Ｃ２３で充放電される電流の最大値はそれぞれ、２００Ａであるものとする。これに応じて蓄電部Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２２、Ｃ２３に接続される電力線２３、２４は、耐電流が２００Ａ程度の市販のケーブルで構成されている。同様に第１の電力線２０、第２の電力線２１についても、耐電流が２００Ａ程度の市販のケーブルで構成されている。
【００５７】
なお、図示する各電力線は、直流の電力線であればプラスとマイナスのケーブル、交流の電力線であれば全相のケーブルを一括した表記したものである。
【００５８】
以下、図６で説明した従来の構成と対比しつつ本実施例の作用、効果について説明する。
【００５９】
従来の構成にあっては、図６で説明したように、エンジン２と補機１２の負荷が同時に増大し、蓄電部９から発電インバータ８と出力変換部１１の両方へ同時に電力を供給する必要が生じたとすると、蓄電部９から発電インバータ８へ６０ｋＶＡ（３００Ｖ、２００Ａ）の電力を供給すると同時に、蓄電部９から出力変換部１１へ同じ６０ｋＶＡ（３００Ｖ、２００Ａ）の電力を供給しようとすると、蓄電部９から４００Ａの電流を放電する必要があった。このため電力線１４ｂには、４００Ａもの大電流が流れることになっていた。
【００６０】
これに対して、本実施例の構成では、蓄電部Ｃ１１、Ｃ２１には、耐電流が４００Ａの端子２２が用いられ、端子２２を介して電流が充放電される。このため、たとえ一方の電源系統（たとえば電源系統Ａ）の蓄電部Ｃ１１から４００Ａの電流を放電して発電インバータＩＮＶ１に電流が２００Ａとなる電力を供給し補機Ｌにも電流が２００Ａとなる電力を供給することが必要な状況であったとしても、その大電流を安全に供給することができる。また、本実施例では、２００Ａを超える大電流が流れる部分のみに端子２２が用いられ、その他の２００Ａ以下の電流が流れる部分については市販のケーブルを使用することができる。また、端子２２は、ケーブルと異なり、大電流（２００Ａを超えるもの）に耐えられるものを低コストで製造することが可能であり、またそのような大電流に耐えられるものが市販されている。このため本実施例によれば、市販のケーブルを利用することができ、コスト的に有益である。端子２２は、ケーブルと異なり、大電流が通過する際にノイズが問題となることはない。このため大きなノイズによる他の電子機器への悪影響を回避することができる。また、各電力線２０、２１、２３、２４には、市販のケーブルが用いられ、２００Ａを超える大電流が流れることはないため、市販の遮断器を用いることができる。このため更にコストを抑えることができる。
【００６１】
さらに本実施例では、電源系統がＡ、Ｂの２つに分けられ、一方の電源系統の蓄電部が複数（３つ）のものから構成されている。このため、電源制御装置１５によって各蓄電部で充放電される電流が分散されるように制御すれば、１つの蓄電部当りで充放電される電流の上限値が小さくなり、各電力線２０、２１、２３、２４に、より耐電流の低い市販のケーブルを使用することができ、また、より耐電流の低い端子２２を使用することができ、更にコストを低減させることができる。
【００６２】
また、本実施例によれば、エンジン２の種類によってアシスト力が異なったり、補機Ｌの種類によって補機Ｌの消費電力が異なっている場合であっても、蓄電部の規格、ケーブルの規格、端子の規格を変更することなく対処することが可能となる。すなわち、エンジン２の種類や補機Ｌの種類によって、エンジン２や出力変換部１１に供給される電力（最大電力）が異なったとしても、電源系統の数を変更したり、あるいは１つの電源系統あたりの蓄電部の個数を変更したりすることで、各蓄電部の規格、各ケーブルの規格、各端子の規格は同一のままで異なる需用電力に対処することができ、電子部品の共通化を図ることができる。
【００６３】
以上の説明では、蓄電部Ｃ１１、Ｃ２１の端子２２を大電流に耐えられるように構成しているが、図３に示すように、端子２２の代わりに、中継端子２７と極く短い電力線２８と蓄電部Ｃ１１、Ｃ２１の端子２２´で構成する実施も可能である。
【００６４】
すなわち、この実施例では、同図３に示すように、電源系統Ａの第１の電力線２０と第２の電力線２１は、中継端子２７に電気的に接続されている。この中継端子２７は、第３の電力線２８を介して蓄電部Ｃ１１の端子２２´に電気的に接続されている。ここで、第３の電力線２８は、第１および第２の電力線２０、２１に比して極く短く、かつ第３の電力線２８、中継端子２７および蓄電部Ｃ１１の端子２２´は、図２の実施例と同様に、第１および第２の電力線２０、２１よりも耐電流が高く構成されている。また、蓄電部Ｃ１１の端子２２´には、電力線２３、２４を介して他の蓄電部Ｃ１２、Ｃ１３の端子２５、２６が電気的に接続されている。電源系統Ｂについても同様である。
【００６５】
図３に示す実施例においても、図２で説明した実施例と同様に、蓄電部Ｃ１１、Ｃ２１の端子２２´、この端子２２´に接続される第３の電力線２８、この第３の電力線２８に接続される中継端子２７は、大電流に耐えられるように構成されているため、前述の図２で説明した実施例と同様の効果が得られる。なお第３の電力線２８は、第１および第２の電力線２０、２１に比して極く短いため、コスト的に大きく上昇することはない。また第３の電力線２８は極く短いケーブルで構成されているため、ノイズ源となって他の電子機器に与える影響を極力回避することができる。
【００６６】
また、図２の実施例では、複数の電源系統Ａ、Ｂを介して１つの補機Ｌに電力を供給する場合を想定した。しかし、本発明は、この構成に限定されるわけではなく、図４に示すように、複数の補機Ｌ１、Ｌ２が備えられた車両１にも適用可能である。すなわち、補機Ｌ１、Ｌ２、これら補機Ｌ１、Ｌ２に対応する出力変換部１１Ａ、１１Ｂを設けるとともに、これら補機Ｌ１、Ｌ２毎に、出力変換部１１Ａ、１１Ｂ毎に、それぞれ電源系統Ａ、Ｂを設け、各電源系統Ａ、Ｂからそれぞれ出力変換部１１Ａ、１１Ｂを介して補機Ｌ１、Ｌ２に対して電力を供給する実施も可能である。図３の実施例についても同様である。
【００６７】
以上の説明では、電源系統がＡ、Ｂの２つに分けられ、一方の電源系統の蓄電部が複数（３つ）のものから構成されていることを前提としている。
【００６８】
しかし、本発明は、これに限定されるわけでなく、図５（ａ）、（ｂ）に示すごとく、図６に示す従来技術と同様に、発電インバータＩＮＶと、蓄電部Ｃと、出力変換部１１がそれぞれ１つである構成に対しても適用可能である。この場合において図５（ａ）に示すように、図２と同じく、第１の電力線２０、第２の電力線２１を端子２２を介して蓄電部Ｃに電気的に接続するように構成すれば、図２に示す実施例と同様の効果が得られる。また、図５（ｂ）に示すごとく、図３と同じく、第１の電力線２０、第２の電力線２１を中継端子２７、第３の電力線２８、端子２２´を介して蓄電部Ｃに電気的に接続するように構成すれば、図４に示す実施例と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、実施形態の車両の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の構成図から、発電電動機、発電インバータ、蓄電部、出力変換部、補機の部分のみ取り出した構成を示した図である。
【図３】図３は、図２の変形構成例を示した図である。
【図４】図４は、図２と異なる実施例の構成図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図２、図３とは異なる他の構成例を示した図である。
【図６】図６は、従来の電力供給装置の構成例を示した図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 車両、 ２ エンジン、 ４ 動力伝達機構 MG（MG１、MG２）、 発電電動機、 ＩＮＶ（ＩＮＶ１、ＩＮＶ２、ＩＮＶ３） 発電インバータ、 Ｃ（Ｃ１、Ｃ２） 蓄電部
２０ 第１の電力線、２１ 第２の電力線、２２ 端子、２７ 中継端子、２８ 第３の電力線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の補機に出力変換部を介して電力を供給する車両の補機への電力供給装置であって、
蓄電部および／または出力変換部に電力を供給するとともに、蓄電部から電力が供給される発電インバータと、
発電インバータおよび／または出力変換部に電力を供給するとともに、発電インバータから電力が供給される蓄電部と、
発電部および／または蓄電部から電力が供給される出力変換部と、
発電インバータに電気的に接続される第１の電力線と、
出力変換部に電気的に接続される第２の電力線と
が備えられ、
第１の電力線と第２の電力線は、蓄電部の端子に電気的に接続され、
蓄電部の端子は、第１および第２の電力線よりも耐電流が高く構成されていること
を特徴とする車両の補機への電力供給装置。
【請求項２】
蓄電部は、複数の蓄電部からなり、そのうちの１つの蓄電部の端子に第１および第２の電力線が電気的に接続され、当該蓄電部の端子に電力線を介して他の蓄電部の端子が電気的に接続されていること
を特徴とする請求項１記載の車両の補機への電力供給装置。
【請求項３】
車両の補機に出力変換部を介して電力を供給する車両の補機への電力供給装置であって、
蓄電部および／または出力変換部に電力を供給するとともに、蓄電部から電力が供給される発電インバータと、
発電インバータおよび／または出力変換部に電力を供給するとともに、発電インバータから電力が供給される蓄電部と、
発電部および／または蓄電部から電力が供給される出力変換部と、
発電インバータに電気的に接続される第１の電力線と、
出力変換部に電気的に接続される第２の電力線と
が備えられ、
第１の電力線と第２の電力線は、中継端子に電気的に接続され、
当該中継端子は、第３の電力線を介して蓄電部の端子に電気的に接続され、
第３の電力線は、第１および第２の電力線よりも短く、かつ第３の電力線、中継端子および蓄電部の端子は、第１および第２の電力線よりも耐電流が高く構成されていること
を特徴とする車両の補機への電力供給装置。
【請求項４】
蓄電部は、複数の蓄電部からなり、そのうちの１つの蓄電部の端子に第３の電力線、中継端子を介して第１および第２の電力線が電気的に接続され、当該蓄電部の端子に電力線を介して他の蓄電部の端子が電気的に接続されていること
を特徴とする請求項１記載の車両の補機への電力供給装置。
【請求項１】
車両の補機に出力変換部を介して電力を供給する車両の補機への電力供給装置であって、
蓄電部および／または出力変換部に電力を供給するとともに、蓄電部から電力が供給される発電インバータと、
発電インバータおよび／または出力変換部に電力を供給するとともに、発電インバータから電力が供給される蓄電部と、
発電部および／または蓄電部から電力が供給される出力変換部と、
発電インバータに電気的に接続される第１の電力線と、
出力変換部に電気的に接続される第２の電力線と
が備えられ、
第１の電力線と第２の電力線は、蓄電部の端子に電気的に接続され、
蓄電部の端子は、第１および第２の電力線よりも耐電流が高く構成されていること
を特徴とする車両の補機への電力供給装置。
【請求項２】
蓄電部は、複数の蓄電部からなり、そのうちの１つの蓄電部の端子に第１および第２の電力線が電気的に接続され、当該蓄電部の端子に電力線を介して他の蓄電部の端子が電気的に接続されていること
を特徴とする請求項１記載の車両の補機への電力供給装置。
【請求項３】
車両の補機に出力変換部を介して電力を供給する車両の補機への電力供給装置であって、
蓄電部および／または出力変換部に電力を供給するとともに、蓄電部から電力が供給される発電インバータと、
発電インバータおよび／または出力変換部に電力を供給するとともに、発電インバータから電力が供給される蓄電部と、
発電部および／または蓄電部から電力が供給される出力変換部と、
発電インバータに電気的に接続される第１の電力線と、
出力変換部に電気的に接続される第２の電力線と
が備えられ、
第１の電力線と第２の電力線は、中継端子に電気的に接続され、
当該中継端子は、第３の電力線を介して蓄電部の端子に電気的に接続され、
第３の電力線は、第１および第２の電力線よりも短く、かつ第３の電力線、中継端子および蓄電部の端子は、第１および第２の電力線よりも耐電流が高く構成されていること
を特徴とする車両の補機への電力供給装置。
【請求項４】
蓄電部は、複数の蓄電部からなり、そのうちの１つの蓄電部の端子に第３の電力線、中継端子を介して第１および第２の電力線が電気的に接続され、当該蓄電部の端子に電力線を介して他の蓄電部の端子が電気的に接続されていること
を特徴とする請求項１記載の車両の補機への電力供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１６０９８７（Ｐ２００８−１６０９８７Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４７７１７（Ｐ２００６−３４７７１７）
【出願日】平成１８年１２月２５日（２００６．１２．２５）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２５日（２００６．１２．２５）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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