電力回生システム
【課題】車両の前輪および後輪にそれぞれ接続された複数の発電機を有する構成において、特別な絶縁対策を不要にすることができる、電力回生システムを提供する。
【解決手段】モータジェネレータ３に付随したインバータ７およびオルタネータ９Ｌ，９Ｒと低圧バッテリ２３との間に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が介在されている。モータジェネレータ３およびオルタネータ９Ｌ，９Ｒから出力される電力により、低圧バッテリ２３および高圧バッテリ２５が充電される。インバータ７、オルタネータ９Ｌ，９Ｒ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、低圧バッテリ２３および高圧バッテリ２５は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【解決手段】モータジェネレータ３に付随したインバータ７およびオルタネータ９Ｌ，９Ｒと低圧バッテリ２３との間に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２が介在されている。モータジェネレータ３およびオルタネータ９Ｌ，９Ｒから出力される電力により、低圧バッテリ２３および高圧バッテリ２５が充電される。インバータ７、オルタネータ９Ｌ，９Ｒ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、低圧バッテリ２３および高圧バッテリ２５は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッドカーなどの車両に備えられる電力回生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドカーには、エンジンおよびモータジェネレータを駆動源として搭載したものがある。また、ハイブリッドカーには、モータジェネレータの駆動に必要な電力を蓄えておくための高圧バッテリと、補機などの電気負荷の駆動に必要な電力を蓄えておくための低圧バッテリとが備えられている。
【０００３】
ハイブリッドカーの加速時には、モータジェネレータが走行用モータとして機能し、高圧バッテリから供給される電力でモータジェネレータが駆動されて、エンジンの出力とともに、モータジェネレータの出力が車輪に伝達される。一方、ハイブリッドカーの減速時には、モータジェネレータが発電機として機能し、車輪からモータジェネレータに伝達される動力が電力に回生されて、その電力で高圧バッテリが充電される。これにより、車輪の運動エネルギーが無駄に消費されることを防止でき、燃費の向上を図ることができる。
【０００４】
また、エンジンおよびモータジェネレータを駆動源として搭載したハイブリッドカーにおいて、エンジンの出力軸にオルタネータを接続した構成のものが提案されている。この提案に係る構成では、モータジェネレータから出力される電力に加えて、オルタネータから出力される電力により、高圧バッテリが充電される。そして、高圧バッテリから出力される電圧がＤＣ／ＤＣコンバータで降圧され、その降圧された電圧により、低圧バッテリが充電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３９５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高圧バッテリの出力電圧は、約２００〜３５０Ｖであり、モータジェネレータ、オルタネータ、高圧バッテリおよびＤＣ／ＤＣコンバータの高圧側回路では、６０Ｖを超える高電圧が使用される。高電圧による乗車人員の感電を防止するため、６０Ｖ以上の高電圧が使用される部分は、保安上、ボディから完全に絶縁されることが要求される。そのため、高圧バッテリなどのプラス端子およびマイナス端子の両方に高電圧ケーブルを接続しなければならないなど、特別な絶縁対策を施す必要がある。
【０００７】
一方、高電圧バッテリの電圧を保安上絶縁を要求される電圧（６０Ｖ）以下とした場合、高電圧バッテリに流出入する電流が通常の４倍以上となり、高電圧ケーブルをよほど太くしないと、ケーブル通電損の増加およびＧＮＤ電位変動による制御不安定を引き起こす。とくに、モータ駆動時と異なり、回生時は、短時間に大きい制動力を発生させる必要があることから、回生電流を大きく設定する必要があり、ＧＮＤ電位が変動しやすい。
【０００８】
また、車両の前後左右の各車輪に発電機を接続して、それらの発電機を互いに１ｍ以上離して配置し、各発電機が高電圧ケーブルを介して高圧バッテリに接続されたシステムでは、ＧＮＤラインが長くなることと回生電流が大きいこととが相まって、電位変動が大きくなり、制御安定性が著しく低下し、発電電流変動による交流損失成分の増加などの問題を引き起こす。
【０００９】
本発明の目的は、車両の前輪および後輪にそれぞれ接続された複数の発電機を有する構成において、特別な絶縁対策を不要にすることができる、電力回生システムを提供することである。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、車両の前輪および後輪にそれぞれ接続された複数の発電機を有する構成において、ＧＮＤ電位変動を抑制しつつ、高電圧バッテリの電圧を低く設定することにより、特別な絶縁対策を不要にすることができる、電力回生システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電力回生システムは、前輪および後輪の一方をモータからの駆動力が伝達される駆動輪とし、その他方を駆動力が伝達されない従動輪とする車両に備えられる電力回生システムであって、前記前輪の回転が伝達され、その回転による運動エネルギーを電力に回生する前輪用発電機と、前記後輪の回転が回転速度を高めて伝達され、その回転による運動エネルギーを電力に回生する後輪用発電機と、前記前輪用発電機および前記後輪用発電機から出力される電力によって充電され、前記モータに供給される電力を蓄積するための高圧バッテリと、前記前輪用発電機および前記後輪用発電機から出力される電力によって充電され、前記高圧バッテリよりも出力電圧が低い低圧バッテリと、前記前輪用発電機および前記後輪用発電機と前記低圧バッテリとの間に介在され、前記前輪用発電機および前記後輪用発電機から前記低圧バッテリに供給される電圧を降圧するＤＣ−ＤＣコンバータとを含む。そして、前記前輪用発電機、前記後輪用発電機、前記高圧バッテリ、前記低圧バッテリおよび前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記車両のボディと電気的に接続されている。
【００１２】
車両の前輪および後輪の一方は、モータからの駆動力が伝達される駆動輪である。前輪および後輪の他方は、駆動力が伝達されず、車両の走行に伴って回転する従動輪である。
【００１３】
前輪用発電機および後輪用発電機には、それぞれ前輪および後輪の回転が伝達される。これにより、前輪用発電機および後輪用発電機の回転子が回転すると、前輪用発電機および後輪用発電機から電力が出力される。前輪用発電機および後輪用発電機から出力される電力により、高圧バッテリおよび低圧バッテリが充電される。前輪用発電機および後輪用発電機と低圧バッテリとの間には、ＤＣ−ＤＣコンバータが介在されている。前輪用発電機および後輪用発電機の発電電圧がＤＣ−ＤＣコンバータで降圧されて、低圧バッテリは、その降圧された電圧で充電される。高圧バッテリは、モータに供給される電力を蓄積するために設けられている。低圧バッテリは、高圧バッテリよりも出力電圧が低く、たとえば、車両に備えられるモータ以外の電気負荷に供給される電力を蓄積するために設けられている。
【００１４】
そして、前輪用発電機、後輪用発電機、高圧バッテリ、低圧バッテリおよびＤＣ−ＤＣコンバータは、車両のボディと電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００１５】
そのため、前輪用発電機、後輪用発電機、高圧バッテリ、低圧バッテリおよびＤＣ−ＤＣコンバータのマイナス端子間を高電圧ケーブルで接続する必要がなく、前輪用発電機、後輪用発電機、高圧バッテリ、低圧バッテリおよびＤＣ−ＤＣコンバータのプラス端子間をケーブル（配線）で接続することにより、前輪用発電機、後輪用発電機、高圧バッテリ、低圧バッテリおよびＤＣ−ＤＣコンバータを含む回路を形成することができる。
【００１６】
よって、前輪用発電機、後輪用発電機、高圧バッテリ、低圧バッテリおよびＤＣ−ＤＣコンバータを含む回路に特別な絶縁対策が不要であり、その回路構成の簡素化を図ることができる。
【００１７】
前輪用発電機は、ボディにおける高圧バッテリよりも前方に配置された部分と電気的に接続され、後輪用発電機は、ボディにおける高圧バッテリよりも後方に配置された部分と電気的に接続されていることが好ましい。
【００１８】
前輪用発電機は、前輪との機械的な接続のために、前輪に近い位置に配置される。前輪用発電機がボディにおける高圧バッテリよりも前方に配置される部分と電気的に接続される構成では、前輪用発電機と高圧バッテリとは、前輪用発電機とボディとを接続する配線およびボディを介して電気的に接続される。そのため、前輪用発電機と高圧バッテリとが配線で直接に接続される構成では、配線が長くなるのに対し、前輪用発電機とボディとを接続する配線は短くすむ。
【００１９】
また、後輪用発電機は、後輪との機械的な接続のために、後輪に近い位置に配置される。後輪用発電機がボディにおける高圧バッテリよりも後方に配置される部分と電気的に接続される構成では、後輪用発電機と高圧バッテリとは、後輪用発電機とボディとを接続する配線およびボディを介して電気的に接続される。そのため、後輪用発電機と高圧バッテリとが配線で直接に接続される構成では、配線が長くなるのに対し、後輪用発電機とボディとを接続する配線は短くすむ。
【００２０】
そして、車両のボディを構成するフレームは、高電圧ケーブルの１０〜数１０倍の断面積を有する金属材料からなり、高電圧ケーブルよりもはるかに電気抵抗が小さい。
【００２１】
よって、高圧バッテリの電圧が低く設定されて、前輪用発電機および後輪用発電機から出力される電流（回生電流）が大きくても、ＧＮＤラインが長くなることに起因するＧＮＤ電位変動を抑制することができる。
【００２２】
そして、高圧バッテリの電圧を低く設定することにより、特別な絶縁対策を不要にすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、モータを駆動源とする車両において、高圧バッテリの電圧を低く設定することにより、モータに供給される電力を蓄積するための高圧バッテリを含む回路の特別な絶縁対策を不要にすることができる。また、高圧バッテリの電圧が低く設定されて、前輪用発電機および後輪用発電機から出力される電流（回生電流）が大きくても、ＧＮＤラインが長くなることに起因するＧＮＤ電位変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電力回生システムが備えられた車両の要部の構成を図解的に示す図である。
【図２】図２は、モータジェネレータ、インバータ、オルタネータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、低圧バッテリおよび高圧バッテリを含む回路の回路図である。
【図３】図３は、モータジェネレータ、インバータ、オルタネータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、低圧バッテリおよび高圧バッテリとボディ（ボディフレーム）との接続状態を図解的に示す図である。
【図４】図４は、図１に示される構成の変形例として、オルタネータと高圧バッテリのプラス端子とが電気的に接続された構成を図解的に示す図である。
【図５】図５は、図２に示される構成の変形例として、オルタネータのロータコイルの一端と高圧バッテリのプラス端子とが電気的に接続された構成の回路図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態に係る前輪駆動方式の車両（ハイブリッドカー）の要部の構成を図解的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係る電力回生システムが備えられた車両の要部の構成を図解的に示す図である。
【００２７】
車両１は、エンジン２およびモータジェネレータ３を駆動源として搭載したハイブリッドカーである。
【００２８】
エンジン２は、たとえば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンであり、車両１の走行に必要な駆動力を発生する。
【００２９】
モータジェネレータ３は、たとえば、三相ＤＣブラシレスモータからなり、モータとしての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを有している。
【００３０】
車両１の左右の後輪４Ｌ，４Ｒは、後輪シャフト５によって連結されている。
【００３１】
たとえば、エンジン２の出力軸とモータジェネレータ３の出力軸とが連結され、モータジェネレータ３の出力軸が変速機６を介して後輪シャフト５に連結されている。
【００３２】
エンジン２が発生する駆動力（エンジン出力）およびモータジェネレータ３が発生する駆動力（モータ出力）は、変速機６を介して、後輪シャフト５に伝達される。また、車両１の制動時には、後輪４Ｌ，４Ｒの回転がモータジェネレータ３の出力軸に伝達され、モータジェネレータ３において、出力軸の回転（運動エネルギー）が電力に回生される。
【００３３】
モータジェネレータ３には、インバータ７が接続されている。
【００３４】
また、車両１の左右の前輪８Ｌ，８Ｒに関連して、それぞれオルタネータ９Ｌ，９Ｒが設けられている。
【００３５】
具体的には、車両１の左右前部には、それぞれ前輪（ホイール）８Ｌ，８Ｒが取り付けられるハブ１１Ｌ，１１Ｒが設けられている。ハブ１１Ｌ，１１Ｒの中心から車幅方向の内側に向けて、それぞれ前輪シャフト１２Ｌ，１２Ｒが延びている。オルタネータ９Ｌ，９Ｒと前輪シャフト１２Ｌ，１２Ｒとの間には、ギヤボックス１３Ｌ，１３Ｒが設けられている。オルタネータ９Ｌの回転軸１４Ｌは、ギヤボックス１３Ｌを介して、前輪シャフト１２Ｌと接続されている。また、オルタネータ９Ｒの回転軸１４Ｒは、ギヤボックス１３Ｒを介して、前輪シャフト１２Ｒと接続されている。これにより、前輪８Ｌ，８Ｒの回転は、それぞれ回転軸１４Ｌ，１４Ｒに伝達され、回転軸１４Ｌ，１４Ｒは、前輪８Ｌ，８Ｒの回転速度の約１０〜２０倍の回転速度で回転する。
【００３６】
車両１の制動時には、前輪８Ｌ，８Ｒの回転がそれぞれオルタネータ９Ｌの回転軸１４Ｌおよびオルタネータ９Ｒの回転軸１４Ｒに伝達され、オルタネータ９Ｌ，９Ｒにおいて、それぞれ回転軸１４Ｌ，１４Ｒの回転（運動エネルギー）が電力に回生される。
【００３７】
インバータ７とオルタネータ９Ｌ，９Ｒとは、プラス配線２１を介して電気的に接続されている。プラス配線２１は、一端がインバータ７に接続され、途中部で２本に分岐して、２つの他端がそれぞれオルタネータ９Ｌ，９Ｒに接続されている。
【００３８】
プラス配線２１の途中部には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の入力側が電気的に接続されている。
【００３９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力側には、低圧バッテリ２３のプラス端子が電気的に接続されている。低圧バッテリ２３は、車両１に備えられている補機やヘッドライトなどの電気負荷に供給される電力を蓄えるために設けられている。低圧バッテリ２３の出力電圧は、約１２Ｖである。低圧バッテリ２３のマイナス端子は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００４０】
また、プラス配線２１には、オルタネータ９Ｌ，９ＲとＤＣ−ＤＣコンバータ２２の接続点との間において、高圧バッテリ２５のプラス端子が電気的に接続されている。高圧バッテリ２５は、モータジェネレータ３に供給される電力を蓄えるために設けられている。高圧バッテリ２５の出力電圧は、約４２Ｖである。高圧バッテリ２５のマイナス端子は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００４１】
また、オルタネータ９Ｌ，９Ｒと低圧バッテリ２３のプラス端子とは、プラス配線２６を介して電気的に接続されている。プラス配線２６は、一端が低圧バッテリ２３のプラス端子に接続され、途中部で２本に分岐して、２つの他端がそれぞれオルタネータ９Ｌ，９Ｒに接続されている。
【００４２】
モータジェネレータ３から出力される電力は、高圧バッテリ２５に供給されるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２で降圧されて、低圧バッテリ２３に供給される。オルタネータ９Ｌ，９Ｒから出力される電力は、高圧バッテリ２５に供給されるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２で降圧されて、低圧バッテリ２３に供給される。これにより、低圧バッテリ２３および高圧バッテリ２５が充電される。
【００４３】
そして、車両１には、各部の制御のために、車両ＥＣＵ３１、回生ＥＣＵ３２、モータＥＣＵ３４、ブレーキＥＣＵ３５およびバッテリＥＣＵ３６が備えられている。車両ＥＣＵ３１、回生ＥＣＵ３２、エンジンＥＣＵ３３、モータＥＣＵ３４、ブレーキＥＣＵ３５およびバッテリＥＣＵ３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを含む。
【００４４】
車両ＥＣＵ３１は、車両１の全体を制御する。車両ＥＣＵ３１には、シフトレバーの位置を検出するシフトセンサ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサおよび車速を検出する車速センサなどの各種センサの検出信号が入力される。車両ＥＣＵ３１は、その各種センサから入力される検出信号に基づいて、車両１の各部の制御に必要な指令を回生ＥＣＵ３２、モータＥＣＵ３４、ブレーキＥＣＵ３５およびバッテリＥＣＵ３６に与える。
【００４５】
回生ＥＣＵ３２は、車両ＥＣＵ３１から与えられる指令に基づいて、オルタネータ９Ｌ，９ＲおよびＤＣ−ＤＣコンバータ２２を制御する。
【００４６】
エンジンＥＣＵ３３は、車両ＥＣＵ３１から与えられる指令に基づいて、エンジン２を制御する。
【００４７】
モータＥＣＵ３４は、車両ＥＣＵ３１から与えられる指令に基づいて、インバータ７を制御し、モータジェネレータ３に供給される電力を制御する。
【００４８】
ブレーキＥＣＵ３５は、車両ＥＣＵ３１から与えられる指令に基づいて、ブレーキアクチュエータ３７を制御する。ブレーキアクチュエータ３７の制御により、前輪ブレーキ３８Ｌ，３８Ｒから前輪８Ｌ，８Ｒに制動トルクが作用するとともに、後輪ブレーキ３９Ｌ，３９Ｒから後輪４Ｌ，４Ｒに制動トルクが作用する。
【００４９】
バッテリＥＣＵ３６は、高圧バッテリ２５の充放電量を監視しており、車両ＥＣＵ３１から与えられる指令に基づいて、高圧バッテリ２５に充電可能な電力量を車両ＥＣＵ３１に送信する。
【００５０】
図２は、モータジェネレータ、インバータ、オルタネータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、低圧バッテリおよび高圧バッテリを含む回路の回路図である。
【００５１】
モータジェネレータ３は、Ｙ結線された３個のステータコイル５１と、永久磁石を含むロータ（図示せず）とを備えている。
【００５２】
インバータ７は、２個のＭＯＳＦＥＴ５２の直列回路がステータコイル５１の各相に対応して設けられ、それらの直列回路が互いに並列に接続されることによって構成されている。各直列回路は、２個のＭＯＳＦＥＴ５２の接続点でそれぞれ対応するステータコイル５１に接続されている。インバータ７の低圧側は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００５３】
オルタネータ９Ｌ，９Ｒは、Ｙ結線された３個のステータコイル４１と、ロータコイル４２と、三相全波整流ブリッジ回路４３とを備えている。
【００５４】
ロータコイル４２の一端は、低圧バッテリ２３のプラス端子と電気的に接続されている。ロータコイル４２の他端は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００５５】
三相全波整流ブリッジ回路４３は、２個のダイオード４４の直列回路がステータコイル４１の各相に対応して設けられ、それらの直列回路が互いに並列に接続されることによって構成されている。各直列回路は、２個のダイオード４４の接続点でそれぞれ対応するステータコイル４１に接続されている。また、各直列回路の一端は、高圧バッテリ２５のプラス端子と電気的に接続されている。各直列回路の他端は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００５６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、たとえば、非絶縁型降圧チョークコンバータであり、直列接続されたＭＯＳＦＥＴ４５およびコイル４６などを含む。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の高圧側の一端（ＭＯＳＦＥＴ４５側の一端）は、高圧バッテリ２５のプラス端子と電気的に接続されている。一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の低圧側の一端（コイル４６側の一端）は、低圧バッテリ２３のプラス端子と電気的に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ４５とコイル４６との接続点は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００５７】
このように、モータジェネレータ３に付随するインバータ７、オルタネータ９Ｌ，９Ｒ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、低圧バッテリ２３および高圧バッテリ２５は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００５８】
図３は、モータジェネレータ、インバータ、オルタネータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、低圧バッテリおよび高圧バッテリとボディ（ボディフレーム）との接続状態を図解的に示す図である。
【００５９】
車両１のボディ（ボディフレーム）２４には、それぞれ前後方向に延びる１対の左サイドメンバ２４１および右サイドメンバ２４２が含まれる。また、ボディ２４には、フロントクロスメンバ２４３、第１センタクロスメンバ２４４、第２センタクロスメンバ２４５、第３センタクロスメンバ２４６およびリアクロスメンバ２４７が含まれる。フロントクロスメンバ２４３、第１センタクロスメンバ２４４、第２センタクロスメンバ２４５、第３センタクロスメンバ２４６およびリアクロスメンバ２４７は、左サイドメンバ２４１および右サイドメンバ２４２間に架設されて、前後方向に間隔を空けて、前側からこの順に配置されている。
【００６０】
車両１の衝突安全性および強度の観点から、左サイドメンバ２４１、右サイドメンバ２４２、フロントクロスメンバ２４３、第１センタクロスメンバ２４４、第２センタクロスメンバ２４５、第３センタクロスメンバ２４６およびリアクロスメンバ２４７は、高電圧ケーブルと比較して１０〜数１０倍の断面積を有する金属材料からなる。そのため、左サイドメンバ２４１、右サイドメンバ２４２、フロントクロスメンバ２４３、第１センタクロスメンバ２４４、第２センタクロスメンバ２４５、第３センタクロスメンバ２４６およびリアクロスメンバ２４７は、電気抵抗が小さい。
【００６１】
左サイドメンバ２４１および右サイドメンバ２４２の前端部は、それぞれオルタネータ９Ｌ，９Ｒの近傍に配置されている。そして、オルタネータ９Ｌ，９Ｒは、それぞれ近傍の左サイドメンバ２４１の前端部２４ａおよび右サイドメンバ２４２の前端部２４ｂに電気的に接続されている。
【００６２】
また、第３センタクロスメンバ２４６は、モータジェネレータ３の近傍に配置されている。そして、モータジェネレータ３に付随したインバータ７は、第３センタクロスメンバ２４６の途中部２４ｃと電気的に接続されている。
【００６３】
高圧バッテリ２５は、衝突時の安全および感電防止の観点から、ボディ２４の中央の床下付近に配置されている。高圧バッテリ２５は、その近傍に配置された第２センタクロスメンバ２４５の途中部２４ｄと電気的に接続されている。
【００６４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２２および低圧バッテリ２３は、それぞれ近傍に配置された第１センタクロスメンバ２４４の途中部２４ｆ，２４ｇと電気的に接続されている。
【００６５】
モータジェネレータ３は、後輪４Ｌ，４Ｒとの機械的な接続のために、後輪４Ｌ，４Ｒに近い位置に配置される。そのため、モータジェネレータ３は、高圧バッテリ２５から離れている。モータジェネレータ３に付随したインバータ７と高圧バッテリ２５とは、配線で直接に接続されるのではなく、インバータ７と第３センタクロスメンバ２４６とを電気的に接続する配線およびボディ２４を介して電気的に接続される。インバータ７と高圧バッテリ２５とが配線で直接に接続される構成では、配線が長くなるのに対し、インバータ７と第３センタクロスメンバ２４６とが近くに配置されているので、インバータ７と第３センタクロスメンバ２４６とを接続する配線は短くすむ。
【００６６】
オルタネータ９Ｌ，９Ｒは、後輪４Ｌ，４Ｒとの機械的な接続のために、それぞれ後輪４Ｌ，４Ｒに近い位置に配置される。そのため、オルタネータ９Ｌ，９Ｒは、高圧バッテリ２５から離れている。オルタネータ９Ｌ，９Ｒと高圧バッテリ２５とは、配線で直接に接続されるのではなく、オルタネータ９Ｌ，９Ｒとそれぞれ左サイドメンバ２４１および右サイドメンバ２４２とを電気的に接続する配線およびボディ２４を介して電気的に接続される。オルタネータ９Ｌ，９Ｒと高圧バッテリ２５とが配線で直接に接続される構成では、配線が長くなるのに対し、オルタネータ９Ｌと左サイドメンバ２４１の前端部とが近くに配置され、オルタネータ９Ｒと右サイドメンバ２４２の前端部とが近くに配置されているので、オルタネータ９Ｌ，９Ｒとそれぞれ左サイドメンバ２４１および右サイドメンバ２４２とを接続する配線は短くすむ。
【００６７】
よって、高圧バッテリ２５の電圧が低く設定されて、モータジェネレータ３およびオルタネータ９Ｌ，９Ｒからから出力される電流（回生電流）が大きくても、ＧＮＤラインが長くなることに起因するＧＮＤ電位変動を抑制することができる。
【００６８】
そして、高圧バッテリ２５の電圧を低く設定することにより、モータジェネレータ３、インバータ７、オルタネータ９Ｌ，９Ｒ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、低圧バッテリ２３および高圧バッテリ２５を含む回路に特別な絶縁対策を不要にすることができ、
その回路構成の簡素化を図ることができる。
【００６９】
オルタネータ９Ｌ，９Ｒには、従動輪である前輪８Ｌ，８Ｒの回転が回転速度を高めて伝達される。
【００７０】
これにより、前輪８Ｌ，８Ｒの回転による運動エネルギーが無駄に消費されることを防止できる。その結果、車両１の燃費を向上させることができる。
【００７１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００７２】
たとえば、図１，２に示されるように、前述の実施形態では、オルタネータ９Ｌ，９Ｒのロータコイル４２の一端と低圧バッテリ２３のプラス端子とが電気的に接続された構成を取り上げた。これに代えて、図４，５に示されるように、オルタネータ９Ｌ，９Ｒのロータコイル４２の一端と高圧バッテリ２５のプラス端子とが電気的に接続されてもよい。この場合、オルタネータ９Ｌ，９Ｒのロータコイル４２の巻数が適宜変更されるとよい。
【００７３】
また、左サイドメンバ２４１、右サイドメンバ２４２、フロントクロスメンバ２４３、第１センタクロスメンバ２４４、第２センタクロスメンバ２４５、第３センタクロスメンバ２４６およびリアクロスメンバ２４７を備えるボディ２４を取り上げたが、外板に必要な加工を施すことによって強度を確保したモノコック構造のボディを電気配線として利用してもよい。この場合においても、モータジェネレータ３に付随するインバータ７、オルタネータ９Ｌ，９Ｒ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、低圧バッテリ２３および高圧バッテリ２５は、ボディ２４のそれぞれの近傍の部分と電気的に接続されるとよい。
【００７４】
また、本発明に係る電力回生システムは、後輪４Ｌ，４Ｒを駆動輪とする車両１に限らず、図６に示されるように、前輪８Ｌ，８Ｒを駆動輪とする車両６１に備えられてもよい。この場合、前輪８Ｌ，８Ｒが前輪シャフト６２で連結されて、モータジェネレータ３の回転軸は、減速機６３を介して、前輪シャフト６２と連結される。また、後輪４Ｌ，４Ｒに関連して、１個のオルタネータ６４が設けられて、後輪４Ｌ，４Ｒが後輪シャフト６５で連結されて、オルタネータ６４の回転軸は、ギヤボックス６６に収容されたギヤ列を介して、後輪シャフト６５と連結される。
【００７５】
さらに、本発明に係る電力回生システムが搭載される車両は、ハイブリッドカーに限らず、モータを駆動源とする電気自動車であってもよい。
【００７６】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 車両
３ モータジェネレータ（モータ、後輪用発電機、前輪用発電機）
４Ｌ 後輪
４Ｒ 後輪
８Ｌ 前輪
８Ｒ 前輪
９Ｌ オルタネータ（前輪用発電機）
９Ｒ オルタネータ（前輪用発電機）
２２ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２３ 低圧バッテリ
２４ ボディ
２５ 高圧バッテリ
８１ 車両
６４ オルタネータ（後輪用発電機）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッドカーなどの車両に備えられる電力回生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドカーには、エンジンおよびモータジェネレータを駆動源として搭載したものがある。また、ハイブリッドカーには、モータジェネレータの駆動に必要な電力を蓄えておくための高圧バッテリと、補機などの電気負荷の駆動に必要な電力を蓄えておくための低圧バッテリとが備えられている。
【０００３】
ハイブリッドカーの加速時には、モータジェネレータが走行用モータとして機能し、高圧バッテリから供給される電力でモータジェネレータが駆動されて、エンジンの出力とともに、モータジェネレータの出力が車輪に伝達される。一方、ハイブリッドカーの減速時には、モータジェネレータが発電機として機能し、車輪からモータジェネレータに伝達される動力が電力に回生されて、その電力で高圧バッテリが充電される。これにより、車輪の運動エネルギーが無駄に消費されることを防止でき、燃費の向上を図ることができる。
【０００４】
また、エンジンおよびモータジェネレータを駆動源として搭載したハイブリッドカーにおいて、エンジンの出力軸にオルタネータを接続した構成のものが提案されている。この提案に係る構成では、モータジェネレータから出力される電力に加えて、オルタネータから出力される電力により、高圧バッテリが充電される。そして、高圧バッテリから出力される電圧がＤＣ／ＤＣコンバータで降圧され、その降圧された電圧により、低圧バッテリが充電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３９５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高圧バッテリの出力電圧は、約２００〜３５０Ｖであり、モータジェネレータ、オルタネータ、高圧バッテリおよびＤＣ／ＤＣコンバータの高圧側回路では、６０Ｖを超える高電圧が使用される。高電圧による乗車人員の感電を防止するため、６０Ｖ以上の高電圧が使用される部分は、保安上、ボディから完全に絶縁されることが要求される。そのため、高圧バッテリなどのプラス端子およびマイナス端子の両方に高電圧ケーブルを接続しなければならないなど、特別な絶縁対策を施す必要がある。
【０００７】
一方、高電圧バッテリの電圧を保安上絶縁を要求される電圧（６０Ｖ）以下とした場合、高電圧バッテリに流出入する電流が通常の４倍以上となり、高電圧ケーブルをよほど太くしないと、ケーブル通電損の増加およびＧＮＤ電位変動による制御不安定を引き起こす。とくに、モータ駆動時と異なり、回生時は、短時間に大きい制動力を発生させる必要があることから、回生電流を大きく設定する必要があり、ＧＮＤ電位が変動しやすい。
【０００８】
また、車両の前後左右の各車輪に発電機を接続して、それらの発電機を互いに１ｍ以上離して配置し、各発電機が高電圧ケーブルを介して高圧バッテリに接続されたシステムでは、ＧＮＤラインが長くなることと回生電流が大きいこととが相まって、電位変動が大きくなり、制御安定性が著しく低下し、発電電流変動による交流損失成分の増加などの問題を引き起こす。
【０００９】
本発明の目的は、車両の前輪および後輪にそれぞれ接続された複数の発電機を有する構成において、特別な絶縁対策を不要にすることができる、電力回生システムを提供することである。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、車両の前輪および後輪にそれぞれ接続された複数の発電機を有する構成において、ＧＮＤ電位変動を抑制しつつ、高電圧バッテリの電圧を低く設定することにより、特別な絶縁対策を不要にすることができる、電力回生システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するため、本発明に係る電力回生システムは、前輪および後輪の一方をモータからの駆動力が伝達される駆動輪とし、その他方を駆動力が伝達されない従動輪とする車両に備えられる電力回生システムであって、前記前輪の回転が伝達され、その回転による運動エネルギーを電力に回生する前輪用発電機と、前記後輪の回転が回転速度を高めて伝達され、その回転による運動エネルギーを電力に回生する後輪用発電機と、前記前輪用発電機および前記後輪用発電機から出力される電力によって充電され、前記モータに供給される電力を蓄積するための高圧バッテリと、前記前輪用発電機および前記後輪用発電機から出力される電力によって充電され、前記高圧バッテリよりも出力電圧が低い低圧バッテリと、前記前輪用発電機および前記後輪用発電機と前記低圧バッテリとの間に介在され、前記前輪用発電機および前記後輪用発電機から前記低圧バッテリに供給される電圧を降圧するＤＣ−ＤＣコンバータとを含む。そして、前記前輪用発電機、前記後輪用発電機、前記高圧バッテリ、前記低圧バッテリおよび前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記車両のボディと電気的に接続されている。
【００１２】
車両の前輪および後輪の一方は、モータからの駆動力が伝達される駆動輪である。前輪および後輪の他方は、駆動力が伝達されず、車両の走行に伴って回転する従動輪である。
【００１３】
前輪用発電機および後輪用発電機には、それぞれ前輪および後輪の回転が伝達される。これにより、前輪用発電機および後輪用発電機の回転子が回転すると、前輪用発電機および後輪用発電機から電力が出力される。前輪用発電機および後輪用発電機から出力される電力により、高圧バッテリおよび低圧バッテリが充電される。前輪用発電機および後輪用発電機と低圧バッテリとの間には、ＤＣ−ＤＣコンバータが介在されている。前輪用発電機および後輪用発電機の発電電圧がＤＣ−ＤＣコンバータで降圧されて、低圧バッテリは、その降圧された電圧で充電される。高圧バッテリは、モータに供給される電力を蓄積するために設けられている。低圧バッテリは、高圧バッテリよりも出力電圧が低く、たとえば、車両に備えられるモータ以外の電気負荷に供給される電力を蓄積するために設けられている。
【００１４】
そして、前輪用発電機、後輪用発電機、高圧バッテリ、低圧バッテリおよびＤＣ−ＤＣコンバータは、車両のボディと電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００１５】
そのため、前輪用発電機、後輪用発電機、高圧バッテリ、低圧バッテリおよびＤＣ−ＤＣコンバータのマイナス端子間を高電圧ケーブルで接続する必要がなく、前輪用発電機、後輪用発電機、高圧バッテリ、低圧バッテリおよびＤＣ−ＤＣコンバータのプラス端子間をケーブル（配線）で接続することにより、前輪用発電機、後輪用発電機、高圧バッテリ、低圧バッテリおよびＤＣ−ＤＣコンバータを含む回路を形成することができる。
【００１６】
よって、前輪用発電機、後輪用発電機、高圧バッテリ、低圧バッテリおよびＤＣ−ＤＣコンバータを含む回路に特別な絶縁対策が不要であり、その回路構成の簡素化を図ることができる。
【００１７】
前輪用発電機は、ボディにおける高圧バッテリよりも前方に配置された部分と電気的に接続され、後輪用発電機は、ボディにおける高圧バッテリよりも後方に配置された部分と電気的に接続されていることが好ましい。
【００１８】
前輪用発電機は、前輪との機械的な接続のために、前輪に近い位置に配置される。前輪用発電機がボディにおける高圧バッテリよりも前方に配置される部分と電気的に接続される構成では、前輪用発電機と高圧バッテリとは、前輪用発電機とボディとを接続する配線およびボディを介して電気的に接続される。そのため、前輪用発電機と高圧バッテリとが配線で直接に接続される構成では、配線が長くなるのに対し、前輪用発電機とボディとを接続する配線は短くすむ。
【００１９】
また、後輪用発電機は、後輪との機械的な接続のために、後輪に近い位置に配置される。後輪用発電機がボディにおける高圧バッテリよりも後方に配置される部分と電気的に接続される構成では、後輪用発電機と高圧バッテリとは、後輪用発電機とボディとを接続する配線およびボディを介して電気的に接続される。そのため、後輪用発電機と高圧バッテリとが配線で直接に接続される構成では、配線が長くなるのに対し、後輪用発電機とボディとを接続する配線は短くすむ。
【００２０】
そして、車両のボディを構成するフレームは、高電圧ケーブルの１０〜数１０倍の断面積を有する金属材料からなり、高電圧ケーブルよりもはるかに電気抵抗が小さい。
【００２１】
よって、高圧バッテリの電圧が低く設定されて、前輪用発電機および後輪用発電機から出力される電流（回生電流）が大きくても、ＧＮＤラインが長くなることに起因するＧＮＤ電位変動を抑制することができる。
【００２２】
そして、高圧バッテリの電圧を低く設定することにより、特別な絶縁対策を不要にすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、モータを駆動源とする車両において、高圧バッテリの電圧を低く設定することにより、モータに供給される電力を蓄積するための高圧バッテリを含む回路の特別な絶縁対策を不要にすることができる。また、高圧バッテリの電圧が低く設定されて、前輪用発電機および後輪用発電機から出力される電流（回生電流）が大きくても、ＧＮＤラインが長くなることに起因するＧＮＤ電位変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電力回生システムが備えられた車両の要部の構成を図解的に示す図である。
【図２】図２は、モータジェネレータ、インバータ、オルタネータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、低圧バッテリおよび高圧バッテリを含む回路の回路図である。
【図３】図３は、モータジェネレータ、インバータ、オルタネータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、低圧バッテリおよび高圧バッテリとボディ（ボディフレーム）との接続状態を図解的に示す図である。
【図４】図４は、図１に示される構成の変形例として、オルタネータと高圧バッテリのプラス端子とが電気的に接続された構成を図解的に示す図である。
【図５】図５は、図２に示される構成の変形例として、オルタネータのロータコイルの一端と高圧バッテリのプラス端子とが電気的に接続された構成の回路図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態に係る前輪駆動方式の車両（ハイブリッドカー）の要部の構成を図解的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係る電力回生システムが備えられた車両の要部の構成を図解的に示す図である。
【００２７】
車両１は、エンジン２およびモータジェネレータ３を駆動源として搭載したハイブリッドカーである。
【００２８】
エンジン２は、たとえば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンであり、車両１の走行に必要な駆動力を発生する。
【００２９】
モータジェネレータ３は、たとえば、三相ＤＣブラシレスモータからなり、モータとしての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを有している。
【００３０】
車両１の左右の後輪４Ｌ，４Ｒは、後輪シャフト５によって連結されている。
【００３１】
たとえば、エンジン２の出力軸とモータジェネレータ３の出力軸とが連結され、モータジェネレータ３の出力軸が変速機６を介して後輪シャフト５に連結されている。
【００３２】
エンジン２が発生する駆動力（エンジン出力）およびモータジェネレータ３が発生する駆動力（モータ出力）は、変速機６を介して、後輪シャフト５に伝達される。また、車両１の制動時には、後輪４Ｌ，４Ｒの回転がモータジェネレータ３の出力軸に伝達され、モータジェネレータ３において、出力軸の回転（運動エネルギー）が電力に回生される。
【００３３】
モータジェネレータ３には、インバータ７が接続されている。
【００３４】
また、車両１の左右の前輪８Ｌ，８Ｒに関連して、それぞれオルタネータ９Ｌ，９Ｒが設けられている。
【００３５】
具体的には、車両１の左右前部には、それぞれ前輪（ホイール）８Ｌ，８Ｒが取り付けられるハブ１１Ｌ，１１Ｒが設けられている。ハブ１１Ｌ，１１Ｒの中心から車幅方向の内側に向けて、それぞれ前輪シャフト１２Ｌ，１２Ｒが延びている。オルタネータ９Ｌ，９Ｒと前輪シャフト１２Ｌ，１２Ｒとの間には、ギヤボックス１３Ｌ，１３Ｒが設けられている。オルタネータ９Ｌの回転軸１４Ｌは、ギヤボックス１３Ｌを介して、前輪シャフト１２Ｌと接続されている。また、オルタネータ９Ｒの回転軸１４Ｒは、ギヤボックス１３Ｒを介して、前輪シャフト１２Ｒと接続されている。これにより、前輪８Ｌ，８Ｒの回転は、それぞれ回転軸１４Ｌ，１４Ｒに伝達され、回転軸１４Ｌ，１４Ｒは、前輪８Ｌ，８Ｒの回転速度の約１０〜２０倍の回転速度で回転する。
【００３６】
車両１の制動時には、前輪８Ｌ，８Ｒの回転がそれぞれオルタネータ９Ｌの回転軸１４Ｌおよびオルタネータ９Ｒの回転軸１４Ｒに伝達され、オルタネータ９Ｌ，９Ｒにおいて、それぞれ回転軸１４Ｌ，１４Ｒの回転（運動エネルギー）が電力に回生される。
【００３７】
インバータ７とオルタネータ９Ｌ，９Ｒとは、プラス配線２１を介して電気的に接続されている。プラス配線２１は、一端がインバータ７に接続され、途中部で２本に分岐して、２つの他端がそれぞれオルタネータ９Ｌ，９Ｒに接続されている。
【００３８】
プラス配線２１の途中部には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の入力側が電気的に接続されている。
【００３９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力側には、低圧バッテリ２３のプラス端子が電気的に接続されている。低圧バッテリ２３は、車両１に備えられている補機やヘッドライトなどの電気負荷に供給される電力を蓄えるために設けられている。低圧バッテリ２３の出力電圧は、約１２Ｖである。低圧バッテリ２３のマイナス端子は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００４０】
また、プラス配線２１には、オルタネータ９Ｌ，９ＲとＤＣ−ＤＣコンバータ２２の接続点との間において、高圧バッテリ２５のプラス端子が電気的に接続されている。高圧バッテリ２５は、モータジェネレータ３に供給される電力を蓄えるために設けられている。高圧バッテリ２５の出力電圧は、約４２Ｖである。高圧バッテリ２５のマイナス端子は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００４１】
また、オルタネータ９Ｌ，９Ｒと低圧バッテリ２３のプラス端子とは、プラス配線２６を介して電気的に接続されている。プラス配線２６は、一端が低圧バッテリ２３のプラス端子に接続され、途中部で２本に分岐して、２つの他端がそれぞれオルタネータ９Ｌ，９Ｒに接続されている。
【００４２】
モータジェネレータ３から出力される電力は、高圧バッテリ２５に供給されるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２で降圧されて、低圧バッテリ２３に供給される。オルタネータ９Ｌ，９Ｒから出力される電力は、高圧バッテリ２５に供給されるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２で降圧されて、低圧バッテリ２３に供給される。これにより、低圧バッテリ２３および高圧バッテリ２５が充電される。
【００４３】
そして、車両１には、各部の制御のために、車両ＥＣＵ３１、回生ＥＣＵ３２、モータＥＣＵ３４、ブレーキＥＣＵ３５およびバッテリＥＣＵ３６が備えられている。車両ＥＣＵ３１、回生ＥＣＵ３２、エンジンＥＣＵ３３、モータＥＣＵ３４、ブレーキＥＣＵ３５およびバッテリＥＣＵ３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを含む。
【００４４】
車両ＥＣＵ３１は、車両１の全体を制御する。車両ＥＣＵ３１には、シフトレバーの位置を検出するシフトセンサ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサおよび車速を検出する車速センサなどの各種センサの検出信号が入力される。車両ＥＣＵ３１は、その各種センサから入力される検出信号に基づいて、車両１の各部の制御に必要な指令を回生ＥＣＵ３２、モータＥＣＵ３４、ブレーキＥＣＵ３５およびバッテリＥＣＵ３６に与える。
【００４５】
回生ＥＣＵ３２は、車両ＥＣＵ３１から与えられる指令に基づいて、オルタネータ９Ｌ，９ＲおよびＤＣ−ＤＣコンバータ２２を制御する。
【００４６】
エンジンＥＣＵ３３は、車両ＥＣＵ３１から与えられる指令に基づいて、エンジン２を制御する。
【００４７】
モータＥＣＵ３４は、車両ＥＣＵ３１から与えられる指令に基づいて、インバータ７を制御し、モータジェネレータ３に供給される電力を制御する。
【００４８】
ブレーキＥＣＵ３５は、車両ＥＣＵ３１から与えられる指令に基づいて、ブレーキアクチュエータ３７を制御する。ブレーキアクチュエータ３７の制御により、前輪ブレーキ３８Ｌ，３８Ｒから前輪８Ｌ，８Ｒに制動トルクが作用するとともに、後輪ブレーキ３９Ｌ，３９Ｒから後輪４Ｌ，４Ｒに制動トルクが作用する。
【００４９】
バッテリＥＣＵ３６は、高圧バッテリ２５の充放電量を監視しており、車両ＥＣＵ３１から与えられる指令に基づいて、高圧バッテリ２５に充電可能な電力量を車両ＥＣＵ３１に送信する。
【００５０】
図２は、モータジェネレータ、インバータ、オルタネータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、低圧バッテリおよび高圧バッテリを含む回路の回路図である。
【００５１】
モータジェネレータ３は、Ｙ結線された３個のステータコイル５１と、永久磁石を含むロータ（図示せず）とを備えている。
【００５２】
インバータ７は、２個のＭＯＳＦＥＴ５２の直列回路がステータコイル５１の各相に対応して設けられ、それらの直列回路が互いに並列に接続されることによって構成されている。各直列回路は、２個のＭＯＳＦＥＴ５２の接続点でそれぞれ対応するステータコイル５１に接続されている。インバータ７の低圧側は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００５３】
オルタネータ９Ｌ，９Ｒは、Ｙ結線された３個のステータコイル４１と、ロータコイル４２と、三相全波整流ブリッジ回路４３とを備えている。
【００５４】
ロータコイル４２の一端は、低圧バッテリ２３のプラス端子と電気的に接続されている。ロータコイル４２の他端は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００５５】
三相全波整流ブリッジ回路４３は、２個のダイオード４４の直列回路がステータコイル４１の各相に対応して設けられ、それらの直列回路が互いに並列に接続されることによって構成されている。各直列回路は、２個のダイオード４４の接続点でそれぞれ対応するステータコイル４１に接続されている。また、各直列回路の一端は、高圧バッテリ２５のプラス端子と電気的に接続されている。各直列回路の他端は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００５６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、たとえば、非絶縁型降圧チョークコンバータであり、直列接続されたＭＯＳＦＥＴ４５およびコイル４６などを含む。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の高圧側の一端（ＭＯＳＦＥＴ４５側の一端）は、高圧バッテリ２５のプラス端子と電気的に接続されている。一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２の低圧側の一端（コイル４６側の一端）は、低圧バッテリ２３のプラス端子と電気的に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ４５とコイル４６との接続点は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００５７】
このように、モータジェネレータ３に付随するインバータ７、オルタネータ９Ｌ，９Ｒ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、低圧バッテリ２３および高圧バッテリ２５は、車両１のボディ２４と電気的に接続されることによって接地（ボディアース）されている。
【００５８】
図３は、モータジェネレータ、インバータ、オルタネータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、低圧バッテリおよび高圧バッテリとボディ（ボディフレーム）との接続状態を図解的に示す図である。
【００５９】
車両１のボディ（ボディフレーム）２４には、それぞれ前後方向に延びる１対の左サイドメンバ２４１および右サイドメンバ２４２が含まれる。また、ボディ２４には、フロントクロスメンバ２４３、第１センタクロスメンバ２４４、第２センタクロスメンバ２４５、第３センタクロスメンバ２４６およびリアクロスメンバ２４７が含まれる。フロントクロスメンバ２４３、第１センタクロスメンバ２４４、第２センタクロスメンバ２４５、第３センタクロスメンバ２４６およびリアクロスメンバ２４７は、左サイドメンバ２４１および右サイドメンバ２４２間に架設されて、前後方向に間隔を空けて、前側からこの順に配置されている。
【００６０】
車両１の衝突安全性および強度の観点から、左サイドメンバ２４１、右サイドメンバ２４２、フロントクロスメンバ２４３、第１センタクロスメンバ２４４、第２センタクロスメンバ２４５、第３センタクロスメンバ２４６およびリアクロスメンバ２４７は、高電圧ケーブルと比較して１０〜数１０倍の断面積を有する金属材料からなる。そのため、左サイドメンバ２４１、右サイドメンバ２４２、フロントクロスメンバ２４３、第１センタクロスメンバ２４４、第２センタクロスメンバ２４５、第３センタクロスメンバ２４６およびリアクロスメンバ２４７は、電気抵抗が小さい。
【００６１】
左サイドメンバ２４１および右サイドメンバ２４２の前端部は、それぞれオルタネータ９Ｌ，９Ｒの近傍に配置されている。そして、オルタネータ９Ｌ，９Ｒは、それぞれ近傍の左サイドメンバ２４１の前端部２４ａおよび右サイドメンバ２４２の前端部２４ｂに電気的に接続されている。
【００６２】
また、第３センタクロスメンバ２４６は、モータジェネレータ３の近傍に配置されている。そして、モータジェネレータ３に付随したインバータ７は、第３センタクロスメンバ２４６の途中部２４ｃと電気的に接続されている。
【００６３】
高圧バッテリ２５は、衝突時の安全および感電防止の観点から、ボディ２４の中央の床下付近に配置されている。高圧バッテリ２５は、その近傍に配置された第２センタクロスメンバ２４５の途中部２４ｄと電気的に接続されている。
【００６４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２２および低圧バッテリ２３は、それぞれ近傍に配置された第１センタクロスメンバ２４４の途中部２４ｆ，２４ｇと電気的に接続されている。
【００６５】
モータジェネレータ３は、後輪４Ｌ，４Ｒとの機械的な接続のために、後輪４Ｌ，４Ｒに近い位置に配置される。そのため、モータジェネレータ３は、高圧バッテリ２５から離れている。モータジェネレータ３に付随したインバータ７と高圧バッテリ２５とは、配線で直接に接続されるのではなく、インバータ７と第３センタクロスメンバ２４６とを電気的に接続する配線およびボディ２４を介して電気的に接続される。インバータ７と高圧バッテリ２５とが配線で直接に接続される構成では、配線が長くなるのに対し、インバータ７と第３センタクロスメンバ２４６とが近くに配置されているので、インバータ７と第３センタクロスメンバ２４６とを接続する配線は短くすむ。
【００６６】
オルタネータ９Ｌ，９Ｒは、後輪４Ｌ，４Ｒとの機械的な接続のために、それぞれ後輪４Ｌ，４Ｒに近い位置に配置される。そのため、オルタネータ９Ｌ，９Ｒは、高圧バッテリ２５から離れている。オルタネータ９Ｌ，９Ｒと高圧バッテリ２５とは、配線で直接に接続されるのではなく、オルタネータ９Ｌ，９Ｒとそれぞれ左サイドメンバ２４１および右サイドメンバ２４２とを電気的に接続する配線およびボディ２４を介して電気的に接続される。オルタネータ９Ｌ，９Ｒと高圧バッテリ２５とが配線で直接に接続される構成では、配線が長くなるのに対し、オルタネータ９Ｌと左サイドメンバ２４１の前端部とが近くに配置され、オルタネータ９Ｒと右サイドメンバ２４２の前端部とが近くに配置されているので、オルタネータ９Ｌ，９Ｒとそれぞれ左サイドメンバ２４１および右サイドメンバ２４２とを接続する配線は短くすむ。
【００６７】
よって、高圧バッテリ２５の電圧が低く設定されて、モータジェネレータ３およびオルタネータ９Ｌ，９Ｒからから出力される電流（回生電流）が大きくても、ＧＮＤラインが長くなることに起因するＧＮＤ電位変動を抑制することができる。
【００６８】
そして、高圧バッテリ２５の電圧を低く設定することにより、モータジェネレータ３、インバータ７、オルタネータ９Ｌ，９Ｒ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、低圧バッテリ２３および高圧バッテリ２５を含む回路に特別な絶縁対策を不要にすることができ、
その回路構成の簡素化を図ることができる。
【００６９】
オルタネータ９Ｌ，９Ｒには、従動輪である前輪８Ｌ，８Ｒの回転が回転速度を高めて伝達される。
【００７０】
これにより、前輪８Ｌ，８Ｒの回転による運動エネルギーが無駄に消費されることを防止できる。その結果、車両１の燃費を向上させることができる。
【００７１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００７２】
たとえば、図１，２に示されるように、前述の実施形態では、オルタネータ９Ｌ，９Ｒのロータコイル４２の一端と低圧バッテリ２３のプラス端子とが電気的に接続された構成を取り上げた。これに代えて、図４，５に示されるように、オルタネータ９Ｌ，９Ｒのロータコイル４２の一端と高圧バッテリ２５のプラス端子とが電気的に接続されてもよい。この場合、オルタネータ９Ｌ，９Ｒのロータコイル４２の巻数が適宜変更されるとよい。
【００７３】
また、左サイドメンバ２４１、右サイドメンバ２４２、フロントクロスメンバ２４３、第１センタクロスメンバ２４４、第２センタクロスメンバ２４５、第３センタクロスメンバ２４６およびリアクロスメンバ２４７を備えるボディ２４を取り上げたが、外板に必要な加工を施すことによって強度を確保したモノコック構造のボディを電気配線として利用してもよい。この場合においても、モータジェネレータ３に付随するインバータ７、オルタネータ９Ｌ，９Ｒ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、低圧バッテリ２３および高圧バッテリ２５は、ボディ２４のそれぞれの近傍の部分と電気的に接続されるとよい。
【００７４】
また、本発明に係る電力回生システムは、後輪４Ｌ，４Ｒを駆動輪とする車両１に限らず、図６に示されるように、前輪８Ｌ，８Ｒを駆動輪とする車両６１に備えられてもよい。この場合、前輪８Ｌ，８Ｒが前輪シャフト６２で連結されて、モータジェネレータ３の回転軸は、減速機６３を介して、前輪シャフト６２と連結される。また、後輪４Ｌ，４Ｒに関連して、１個のオルタネータ６４が設けられて、後輪４Ｌ，４Ｒが後輪シャフト６５で連結されて、オルタネータ６４の回転軸は、ギヤボックス６６に収容されたギヤ列を介して、後輪シャフト６５と連結される。
【００７５】
さらに、本発明に係る電力回生システムが搭載される車両は、ハイブリッドカーに限らず、モータを駆動源とする電気自動車であってもよい。
【００７６】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 車両
３ モータジェネレータ（モータ、後輪用発電機、前輪用発電機）
４Ｌ 後輪
４Ｒ 後輪
８Ｌ 前輪
８Ｒ 前輪
９Ｌ オルタネータ（前輪用発電機）
９Ｒ オルタネータ（前輪用発電機）
２２ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２３ 低圧バッテリ
２４ ボディ
２５ 高圧バッテリ
８１ 車両
６４ オルタネータ（後輪用発電機）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪および後輪の一方をモータからの駆動力が伝達される駆動輪とし、その他方を駆動力が伝達されない従動輪とする車両に備えられる電力回生システムであって、
前記前輪の回転が回転速度を高めて伝達され、その回転による運動エネルギーを電力に回生する前輪用発電機と、
前記後輪の回転が回転速度を高めて伝達され、その回転による運動エネルギーを電力に回生する後輪用発電機と、
前記前輪用発電機および前記後輪用発電機から出力される電力によって充電され、前記モータに供給される電力を蓄積するための高圧バッテリと、
前記前輪用発電機および前記後輪用発電機から出力される電力によって充電され、前記高圧バッテリよりも出力電圧が低い低圧バッテリと、
前記前輪用発電機および前記後輪用発電機と前記低圧バッテリとの間に介在され、前記前輪用発電機および前記後輪用発電機から前記低圧バッテリに供給される電圧を降圧するＤＣ−ＤＣコンバータとを含み、
前記前輪用発電機、前記後輪用発電機、前記高圧バッテリ、前記低圧バッテリおよび前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記車両のボディと電気的に接続されている、電力回生システム。
【請求項２】
前記前輪用発電機は、前記ボディにおける前記高圧バッテリよりも前方に配置された部分と電気的に接続され、
前記後輪用発電機は、前記ボディにおける前記高圧バッテリよりも後方に配置された部分と電気的に接続されている、請求項１に記載の電力回生システム。
【請求項１】
前輪および後輪の一方をモータからの駆動力が伝達される駆動輪とし、その他方を駆動力が伝達されない従動輪とする車両に備えられる電力回生システムであって、
前記前輪の回転が回転速度を高めて伝達され、その回転による運動エネルギーを電力に回生する前輪用発電機と、
前記後輪の回転が回転速度を高めて伝達され、その回転による運動エネルギーを電力に回生する後輪用発電機と、
前記前輪用発電機および前記後輪用発電機から出力される電力によって充電され、前記モータに供給される電力を蓄積するための高圧バッテリと、
前記前輪用発電機および前記後輪用発電機から出力される電力によって充電され、前記高圧バッテリよりも出力電圧が低い低圧バッテリと、
前記前輪用発電機および前記後輪用発電機と前記低圧バッテリとの間に介在され、前記前輪用発電機および前記後輪用発電機から前記低圧バッテリに供給される電圧を降圧するＤＣ−ＤＣコンバータとを含み、
前記前輪用発電機、前記後輪用発電機、前記高圧バッテリ、前記低圧バッテリおよび前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記車両のボディと電気的に接続されている、電力回生システム。
【請求項２】
前記前輪用発電機は、前記ボディにおける前記高圧バッテリよりも前方に配置された部分と電気的に接続され、
前記後輪用発電機は、前記ボディにおける前記高圧バッテリよりも後方に配置された部分と電気的に接続されている、請求項１に記載の電力回生システム。
【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２０１３−９９０９１（Ｐ２０１３−９９０９１Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３９２６８（Ｐ２０１１−２３９２６８）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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