JP4054776B2 - Hybrid system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybrid system in which electric double layer capacitors are employed as power storage units in addition to a battery, where torque assist performance by a motor and power regeneration performance by a generator are enhanced by using these capacitor power storage units and the battery depending on the traveling conditions or working conditions, and long time torque assist by the motor can be ensured. <P>SOLUTION: When the quantity of power stored in a capacitor power storage unit 21 exceeds a specified level, a first change-over switch 30a is turned on while a second change-over switch 30b is turned off and the capacitor power storage unit 21 stores power generated from a motor/generator 11 and supplies power to the motor/generator 11. When the quantity of power stored in the capacitor power storage unit 21 drops below the specified level, the first change-over switch 30a is turned off while the second change-over switch 30b is turned on and power is supplied from a battery 28 to the motor/generator 11. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&amp;NCIPI

Description

本発明は、エンジンから少なくとも機械的駆動力と電力を取り出すハイブリッドシステムに関し、特に、このハイブリッドシステムにおける蓄電システムに関する。   The present invention relates to a hybrid system that extracts at least a mechanical driving force and electric power from an engine, and more particularly to a power storage system in the hybrid system.

近年、自動車や、建設機械などの作業機などにおいては、エンジンを駆動源とする発電機と、この発電機による発電電力を蓄電する蓄電装置としてのバッテリ（二次電池）と、このバッテリから供給される電力が用いられて駆動するモータ（電動機）とを備え、発電機によるバッテリの蓄電と、モータによるエンジンのトルクアシストとを行うことで、省エネルギー化を図りつつ、エンジンを有効に使用することによって効率的な運転を可能とする、いわゆるハイブリッドシステムが採用されており、このような技術が今後の主流となりつつある。   In recent years, in working machines such as automobiles and construction machines, a generator using an engine as a drive source, a battery (secondary battery) as a power storage device that stores electric power generated by the generator, and supply from this battery A motor (electric motor) that is driven using the generated electric power, and the battery is stored by the generator and the engine is torque-assisted by the motor, so that the engine can be used effectively while saving energy. So-called hybrid systems that enable efficient operation are adopted, and such technology is becoming the mainstream in the future.

そして、前述のようなハイブリッドシステムにおいては、自動車の加速時や作業機において急激に大きな作業負荷がかかったとき等、エンジンをアシストするモータへの短時間での大電力の供給を可能とするためや、発電機による蓄電装置への電力回生効率を向上させるため、蓄電装置として、バッテリと比べて内部抵抗が低く出力密度が高く、充放電効率の高い電気二重層キャパシタを使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。   In the hybrid system as described above, in order to enable a large amount of power to be supplied to the motor that assists the engine in a short time, such as when an automobile is accelerated or when a heavy work load is applied to the work machine. In addition, in order to improve the power regeneration efficiency of the power storage device by the generator, it is proposed to use an electric double layer capacitor having a low internal resistance, a high output density, and a high charge / discharge efficiency as a power storage device. (For example, refer to Patent Document 1).

特開２００２−１２０６０２号公報JP 2002-120602 A

しかし、蓄電装置として使用される電気二重層キャパシタは、前述したような性質を有するため、短時間での充放電には適しているが、長時間にわたって電力を供給することが難しい。つまり、電気二重層キャパシタはバッテリと比較してエネルギー密度が低いため、モータによるアシストが長時間に及んだ場合、モータへの電力の供給ができなくなってしまうという問題がある。そこで、本発明においては、ハイブリッドシステムにおける蓄電装置として、電気二重層キャパシタを用いると共にバッテリを併設し、これらキャパシタ蓄電装置及びバッテリを、走行状況や作業状況に応じて使用することにより、モータによるトルクアシスト性能及び発電機による電力回生性能を向上するとともに、モータによる長時間のトルクアシストを可能とするハイブリッドシステムを提供する。   However, since the electric double layer capacitor used as a power storage device has the properties as described above, it is suitable for charging and discharging in a short time, but it is difficult to supply power for a long time. In other words, since the electric double layer capacitor has a lower energy density than the battery, there is a problem that it is impossible to supply power to the motor when the motor assists for a long time. Therefore, in the present invention, an electric double layer capacitor is used as a power storage device in the hybrid system, and a battery is provided side by side, and the capacitor power storage device and the battery are used in accordance with a traveling situation and a work situation, thereby generating torque generated by the motor. Provided is a hybrid system that improves assist performance and power regeneration performance by a generator, and enables long-time torque assist by a motor.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

請求項１においては、エンジン（２）と、該エンジン（２）をアシストするモータと、これらを制御する制御手段と、前記エンジンを駆動源とする発電機とを備えるハイブリッドシステムにおいて、前記発電機からの発電電力の蓄電、及び前記モータへの電力の供給を行うキャパシタ蓄電装置（２１）と、前記発電機から前記キャパシタ蓄電装置（２１）への充電電流の定電流制御を行う第１定電流制御回路（１００）と、前記モータへの電力の供給を行うバッテリ（２８）と、前記制御手段により制御され前記キャパシタ蓄電装置（２１）への通電の入切を行う第１切換スイッチ（３０ａ）と、前記制御手段により制御され前記バッテリへの通電の入切を行う第２切換スイッチ（３０ｂ）とを備え、前記キャパシタ蓄電装置（２１）の蓄電量が、予め設定される規定値を上回っている場合は、前記第１切換スイッチ（３０ａ）を入状態とするとともに前記第２切換スイッチ（３０ｂ）を切状態とし、該キャパシタ蓄電装置（２１）によって前記発電機からの発電電力の蓄電及び前記モータへの電力の供給を行い、前記キャパシタ蓄電装置（２１）の蓄電量が、予め設定される規定値を下回った場合は、前記第１切換スイッチ（３０ａ）を切状態とするとともに前記第２切換スイッチ（３０ｂ）を入状態とし、前記バッテリ（２８）から前記モータへの電力の供給を行い、該状態において、前記バッテリ（２８）のバッテリ電圧が、予め設定される規定値を上回っている場合は、前記第１切換スイッチ（３０ａ）を切状態とするとともに、前記第２切換スイッチ（３０ｂ）を入状態とし、そのまま該バッテリ（２８）によって前記発電機からの発電電力の蓄電及び前記モータへの電力の供給を行い、前記バッテリ（２８）のバッテリ電圧が、予め設定される規定値を下回り、かつ、単位時間当たりの電圧低下率が、予め設定される規定値よりも大きくなった場合は、前記第１切換スイッチ（３０ａ）を入状態とし、前記キャパシタ蓄電装置（２１）から前記モータへの電力の供給を行うものである。 The hybrid generator according to claim 1, comprising: an engine (2); a motor that assists the engine (2); a control unit that controls the motor; and a generator that uses the engine as a drive source. A capacitor power storage device (21) that stores power generated from the motor and supplies power to the motor, and a first constant current that performs constant current control of charging current from the generator to the capacitor power storage device (21). A control circuit (100), a battery (28) that supplies power to the motor, and a first changeover switch (30a) that is controlled by the control means to turn on and off the capacitor power storage device (21). And a second changeover switch (30b) that is controlled by the control means to turn on / off the power supply to the battery. However, if the value exceeds a preset value, the first changeover switch (30a) is turned on and the second changeover switch (30b) is turned off, and the capacitor power storage device (21) When the electric power is stored from the generator and the electric power is supplied to the motor, and the amount of power stored in the capacitor power storage device (21) falls below a predetermined value, the first changeover switch ( 30a) is turned off and the second changeover switch (30b) is turned on to supply power from the battery (28) to the motor. In this state, the battery voltage of the battery (28) is When the value exceeds a preset value, the first changeover switch (30a) is turned off and the second changeover switch (30b) is turned on. Then, the battery (28) directly stores the generated power from the generator and supplies power to the motor, and the battery voltage of the battery (28) is lower than a preset specified value, and When the voltage drop rate per unit time becomes larger than a preset specified value, the first changeover switch (30a) is turned on, and the electric power from the capacitor power storage device (21) to the motor is turned on. Supply .

請求項２においては、請求項１記載のハイブリッドシステムにおいて、前記発電機からの発電電力の蓄電、及び前記モータへの電力の供給を行うキャパシタ蓄電装置（２１）と、前記発電機から前記キャパシタ蓄電装置（２１）への充電電流の定電流制御を行う第１定電流制御回路（１００）を設けるとともに、前記キャパシタ蓄電装置（２１）のキャパシタ電圧が、前記バッテリ（２８）のバッテリ電圧より低下した場合は、該バッテリ（２８）によって前記キャパシタ蓄電装置（２１）の充電を可能とし、該バッテリ（２８）から前記キャパシタ蓄電装置（２１）への充電電流の定電流制御を行う第２定電流制御回路（１００ａ）とを設けたものである。 According to claim 2, in the hybrid system according to claim 1, a capacitor power storage device (21) that stores power generated from the generator and supplies power to the motor, and the capacitor power storage from the generator. A first constant current control circuit (100) for performing constant current control of charging current to the device (21) is provided, and the capacitor voltage of the capacitor power storage device (21) is lower than the battery voltage of the battery (28). In this case, the battery (28) allows the capacitor power storage device (21) to be charged, and the second constant current control performs constant current control of the charging current from the battery (28) to the capacitor power storage device (21). A circuit (100a) is provided .

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項１においては、通常は、バッテリと比較して出力密度の高いキャパシタ蓄電装置によって、発電機からの発電電力の蓄電及びモータへの電力の供給を行うことで、モータによるトルクアシスト性能及び発電機の電力回生性能を向上させることができ、エンジンの急激な負荷変動に対応することが可能となる。そして、キャパシタ蓄電装置の蓄電量が低下した場合には、モータへの電力の供給は、モータへの瞬時の大電流の供給が可能なバッテリ容量を有するバッテリによって行われるので、モータによるトルクアシストが長時間に及んだ場合など、バッテリと比較してエネルギー密度の低いキャパシタ蓄電装置の電力不足を補うことができる。
また、第１切換スイッチ及び第２切換スイッチ設け、これらを所定に制御することにより、バッテリからモータへの電力の供給を行う際に、バッテリからキャパシタ蓄電装置に瞬時に過大な電流が流れ込むのを防ぐことができるので、内部抵抗が低いキャパシタ蓄電装置の破壊・故障を防止して保護することができる。そして、キャパシタ蓄電装置の再充電を行う際には、発電機からの発電電力がバッテリへ供給されることがないので、キャパシタ蓄電装置の充電を効率良く行うことが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, normally, the capacitor power storage device having a higher output density than the battery stores the generated power from the generator and supplies the power to the motor, so that the torque assist performance and power generation by the motor can be achieved. The power regeneration performance of the machine can be improved, and it is possible to cope with sudden load fluctuations of the engine. When the amount of power stored in the capacitor power storage device decreases, power is supplied to the motor by a battery having a battery capacity capable of supplying an instantaneous large current to the motor. For example, when the power is extended for a long time, the power shortage of the capacitor power storage device having a lower energy density than that of the battery can be compensated.
Also, by providing a first changeover switch and a second changeover switch and controlling them to a predetermined level, when supplying power from the battery to the motor, an excessive current instantaneously flows from the battery to the capacitor power storage device. Therefore, the capacitor power storage device having a low internal resistance can be protected from being destroyed or broken. When the capacitor power storage device is recharged, the generated power from the generator is not supplied to the battery, so that the capacitor power storage device can be charged efficiently.

請求項２においては、通常は、バッテリによってモータへの電力の供給を行い、エンジンに急激に高い負荷がかかったとき等、必要な場合にだけ、モータへの電力の供給を行う蓄電装置がキャパシタ蓄電装置に切り換わるので、電圧ドロップ（急激な負荷変動に対するバッテリの瞬時の放電によって生じる急激な電圧の低下）を防いでシステムの誤作動を防止することができるとともに、モータへの長時間の電力の供給が可能となる。つまり、トルクアシストを行うモータに対して電力の供給を行う蓄電装置として、持続的な負荷に対してはバッテリを用い、瞬時の急激な高い負荷にはキャパシタ蓄電装置を用いることができるので、バッテリの有する高いエネルギー密度及びキャパシタ蓄電装置の有する高い出力密度を適切に用いることが可能となる。これにより、急激な負荷変動が生じる作業などにおいても、モータによる長時間のトルクアシストが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, the power storage device that normally supplies power to the motor by a battery and supplies power to the motor only when necessary, such as when the engine is suddenly subjected to a high load, is a capacitor. Since it switches to the power storage device, it can prevent voltage drop (abrupt voltage drop caused by instantaneous battery discharge due to sudden load fluctuation) and prevent malfunction of the system, and long-time power to the motor Can be supplied. In other words, as a power storage device that supplies power to a motor that performs torque assist, a battery can be used for a continuous load, and a capacitor power storage device can be used for an instantaneous and suddenly high load. Thus, it is possible to appropriately use the high energy density of the capacitor and the high output density of the capacitor power storage device. As a result, a long-time torque assist by the motor is possible even in an operation where a sudden load fluctuation occurs.

請求項３においては、バッテリによって随時充電されるキャパシタ蓄電装置によって、発電機からの発電電力の蓄電及びモータへの電力の供給を行うことができるので、モータによるトルクアシスト性能及び発電機の電力回生性能を向上させることができ、長時間にわたってエンジンの急激な負荷変動に対応することが可能となる。   According to the third aspect of the present invention, since the capacitor power storage device charged at any time by the battery can store the generated power from the generator and supply the power to the motor, the torque assist performance by the motor and the power regeneration of the generator can be achieved. The performance can be improved, and it is possible to cope with a rapid load fluctuation of the engine for a long time.

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に係るハイブリッドシステムの構成の一例を示す図、図２は定電流制御回路の構成を示す図、図３は定電流制御回路による定電流制御の制御フローを示す図、図４は均等制御回路の構成を示す図、図５はバッテリ電圧の変化を示す図、図６は蓄電システム部の他の構成を示す図、図７はバッテリとキャパシタ蓄電装置それぞれの充放電特性を示す図である。   Next, embodiments of the invention will be described. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a hybrid system according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a constant current control circuit, FIG. 3 is a diagram showing a control flow of constant current control by the constant current control circuit, and FIG. Is a diagram showing the configuration of the equalization control circuit, FIG. 5 is a diagram showing changes in the battery voltage, FIG. 6 is a diagram showing another configuration of the power storage system unit, and FIG. FIG.

まず、ハイブリッドシステムの構成について図１を用いて説明する。なお、本実施例においては、モータ及び発電機の機能を兼ね備えたモータジェネレータ１１を有するハイブリッドシステムを用いて説明するが、これに限定されず、モータと発電機とを別々に備えた構成のハイブリッドシステム等においても本発明の効果を得ることができる。つまり、本発明は、エンジンにかかる負荷に応じて、エンジンをアシストするモータへのバッテリからの電力の供給、及び発電機によるバッテリの蓄電を行うことを可能とするハイブリッドシステムにおいて適用可能である。本ハイブリッドシステムは、エンジン２の出力軸部の駆動を、エンジン２とモータとして機能するモータジェネレータ１１との両方により可能としている。前記出力軸部から取り出された駆動力は、クラッチ部や動力伝達装置などを介して、自動車や作業機などにおける走行部や各種作業部などの負荷７に伝達される。   First, the configuration of the hybrid system will be described with reference to FIG. In this embodiment, a hybrid system having a motor generator 11 having both functions of a motor and a generator will be described. However, the present invention is not limited to this, and a hybrid having a configuration in which a motor and a generator are separately provided. The effects of the present invention can also be obtained in a system or the like. That is, the present invention can be applied to a hybrid system that can supply power from a battery to a motor that assists the engine and store the battery by a generator in accordance with a load on the engine. In this hybrid system, the output shaft of the engine 2 can be driven by both the engine 2 and the motor generator 11 that functions as a motor. The driving force extracted from the output shaft portion is transmitted to a load 7 such as a traveling portion or various working portions in an automobile or a work machine via a clutch portion or a power transmission device.

モータジェネレータ１１は、エンジン２のクランク軸にその駆動軸が連結された状態で付設されており、インバータコンバータ１２を介して蓄電システム部２０と電気的に接続されている。また、モータジェネレータ１１は、モータまたは発電機として機能するものであり、モータとして機能することによって負荷７を駆動するエンジン２のトルクアシストを行い、発電機として機能することによってその発電電力及び負荷７側の慣性力などによる回生発電を蓄電装置へと蓄電する。前記インバータコンバータ１２は、インバータまたはコンバータとして機能するものであり、入力される電力を直流または交流に変換するとともに、所定の電圧及び周波数に変換するものである。前記蓄電システム部２０は、昇降圧チョッパ２２、キャパシタ蓄電装置２１、及びバッテリ２８を備えており、後述するように、蓄電システム部２０が有する各作動態様に応じて作動する。以上のエンジン２、インバータコンバータ１２、及び昇降圧チョッパ２２は、制御手段としてのシステムコントローラ１と通信接続されており、該システムコントローラ１によって本ハイブリッドシステムが制御される構成となっている。   The motor generator 11 is attached with the drive shaft connected to the crankshaft of the engine 2, and is electrically connected to the power storage system unit 20 via the inverter converter 12. Further, the motor generator 11 functions as a motor or a generator, performs torque assist of the engine 2 that drives the load 7 by functioning as a motor, and functions as a generator to generate the generated power and the load 7. The regenerative power generated by the inertial force on the side is stored in the power storage device. The inverter converter 12 functions as an inverter or a converter, and converts input power into direct current or alternating current and also converts it into a predetermined voltage and frequency. The power storage system unit 20 includes a step-up / step-down chopper 22, a capacitor power storage device 21, and a battery 28, and operates according to each operation mode of the power storage system unit 20, as will be described later. The engine 2, the inverter converter 12, and the step-up / down chopper 22 are connected in communication with the system controller 1 as control means, and the hybrid system is controlled by the system controller 1.

このような構成のハイブリッドシステムにおいて、前述したようにモータ及び発電機としての機能を有するモータジェネレータ１１は、作業状況などに応じて各機能を発揮する。モータジェネレータ１１をモータとして作動させる場合には、キャパシタ蓄電装置２１またはバッテリ２８から電力が供給される。キャパシタ蓄電装置２１またはバッテリ２８から供給される電力は、昇降圧チョッパ２２を介してインバータコンバータ１２に入力される。この際、昇降圧チョッパ２２は昇圧チョッパとして機能し、キャパシタ蓄電装置２１またはバッテリ２８から供給される電力の電圧を所定の電圧に昇圧してインバータコンバータ１２に出力する。このとき、インバータコンバータ１２はインバータとして機能して、入力された電力を所定に変換し、この変換された電力をモータジェネレータ１１に供給する。このように、モータジェネレータ１１がモータとして作動することにより、その駆動力が、エンジン２のクランク軸と連結しているモータジェネレータ１１の駆動軸からエンジン２に伝達されトルクアシストが行われる。   In the hybrid system having such a configuration, as described above, the motor generator 11 having functions as a motor and a generator exhibits each function in accordance with a work situation or the like. When the motor generator 11 is operated as a motor, electric power is supplied from the capacitor power storage device 21 or the battery 28. Electric power supplied from the capacitor power storage device 21 or the battery 28 is input to the inverter converter 12 via the step-up / step-down chopper 22. At this time, the step-up / step-down chopper 22 functions as a step-up chopper, boosts the voltage of power supplied from the capacitor power storage device 21 or the battery 28 to a predetermined voltage, and outputs it to the inverter converter 12. At this time, the inverter converter 12 functions as an inverter, converts the input power into a predetermined value, and supplies the converted power to the motor generator 11. Thus, when the motor generator 11 operates as a motor, the driving force is transmitted from the driving shaft of the motor generator 11 connected to the crankshaft of the engine 2 to the engine 2 to perform torque assist.

一方、モータジェネレータ１１を発電機として作動させる場合には、エンジン２の駆動力によりモータジェネレータ１１が作動して発電が行われる。モータジェネレータ１１で発電される電力は、インバータコンバータ１２に入力される。この際、インバータコンバータ１２はコンバータとして機能する。そして、インバータコンバータ１２によって所定の変換が行われた電力は、昇降圧チョッパ２２を介してキャパシタ蓄電装置２１またはバッテリ２８に入力され蓄電される。このとき、昇降圧チョッパ２２は降圧チョッパとして機能し、インバータコンバータ１２から出力される電力を所定の電圧に降圧してキャパシタ蓄電装置２１に蓄電する。   On the other hand, when the motor generator 11 is operated as a generator, the motor generator 11 is operated by the driving force of the engine 2 to generate power. The electric power generated by the motor generator 11 is input to the inverter converter 12. At this time, the inverter converter 12 functions as a converter. Then, the electric power subjected to the predetermined conversion by the inverter converter 12 is input to the capacitor power storage device 21 or the battery 28 via the step-up / step-down chopper 22 and stored. At this time, the step-up / step-down chopper 22 functions as a step-down chopper and steps down the electric power output from the inverter converter 12 to a predetermined voltage and stores it in the capacitor power storage device 21.

このようなモータジェネレータ１１によるトルクアシスト及び発電は、システムコントローラ１からインバータコンバータ１２へ送信される速度指令（モータ指令）及びエンジン２の燃料噴射量や機関回転数などを基準にして、エンジン２にかかる負荷に応じて行われる。つまり、エンジン２にかかる負荷が一定値より高くなった場合にモータジェネレータ１１をモータとして作動させ、エンジン２のトルクアシストを行い、エンジン２にかかる負荷が一定値より低くなった場合にモータジェネレータ１１を発電機として作動させ、該モータジェネレータ１１による発電電力をキャパシタ蓄電装置２１またはバッテリ２８へと蓄電するように制御されている。   Such torque assist and power generation by the motor generator 11 are applied to the engine 2 on the basis of the speed command (motor command) transmitted from the system controller 1 to the inverter converter 12, the fuel injection amount of the engine 2, the engine speed, and the like. This is performed according to the load. That is, when the load applied to the engine 2 becomes higher than a certain value, the motor generator 11 is operated as a motor, torque assist of the engine 2 is performed, and when the load applied to the engine 2 becomes lower than a certain value, the motor generator 11 is operated. Is operated as a generator, and the power generated by the motor generator 11 is controlled to be stored in the capacitor power storage device 21 or the battery 28.

また、このような構成のハイブリッドシステムを小型の作業機などに適用する場合は、前記昇降圧チョッパ２２を使用しない構成とすることもできる。つまり、小型の作業機などのように、モータとして作動するモータジェネレータ１１の出力が比較的小さくてもその作動に影響がないような場合、モータジェネレータ１１のモータ機能を発揮するためには高い電圧は必要ないので、昇降圧チョッパ２２を使用しない構成とすることができる。この場合、キャパシタ蓄電装置２１及びバッテリ２８は、昇降圧チョッパ２２を介することなくインバータコンバータ１２に接続され、キャパシタ蓄電装置２１及びバッテリ２８の蓄電容量はモータとして作動するモータジェネレータ１１のモータ出力に対応したものとなる。   Moreover, when applying the hybrid system of such a structure to a small working machine etc., it can also be set as the structure which does not use the said raising / lowering chopper 22. That is, when the output of the motor generator 11 that operates as a motor is relatively small and does not affect the operation, such as a small working machine, a high voltage is required to exert the motor function of the motor generator 11. Therefore, the step-up / step-down chopper 22 may not be used. In this case, the capacitor power storage device 21 and the battery 28 are connected to the inverter converter 12 without going through the step-up / down chopper 22, and the power storage capacities of the capacitor power storage device 21 and the battery 28 correspond to the motor output of the motor generator 11 that operates as a motor. Will be.

次に、蓄電システム部２０について詳細に説明する。蓄電システム部２０は、発電機として作動するモータジェネレータ１１からの発電電力の蓄電及びモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給を行うキャパシタ蓄電装置２１と、インバータコンバータ１２への直流電圧供給及びキャパシタ蓄電装置２１に対する充放電制御を行う昇降圧チョッパ２２と、モータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給を行うバッテリ２８とを備えている。なお、前述したように、ハイブリッドシステムにおいて昇降圧チョッパ２２を用いない構成とする場合、この蓄電システム部２０においては、昇降圧チョッパ２２によるキャパシタ蓄電装置２１の制御機能と同様の機能を有する制御手段を別途設けるか、または、システムコントローラ１に、昇降圧チョッパ２２によるキャパシタ蓄電装置２１の制御機能を備える構成とする。   Next, the power storage system unit 20 will be described in detail. The power storage system unit 20 stores the generated power from the motor generator 11 that operates as a generator and supplies the DC power to the inverter converter 12 and the capacitor power storage device 21 that supplies power to the motor generator 11 that operates as a motor. A step-up / down chopper 22 that performs charge / discharge control on the capacitor power storage device 21 and a battery 28 that supplies power to the motor generator 11 that operates as a motor are provided. As described above, when the hybrid system does not use the step-up / step-down chopper 22, the power storage system unit 20 has a control unit having the same function as the control function of the capacitor power storage device 21 by the step-up / step-down chopper 22. Is provided separately, or the system controller 1 is provided with a control function of the capacitor power storage device 21 by the step-up / step-down chopper 22.

また、蓄電システム部２０は、キャパシタ蓄電装置２１の充放電電流の検出及びキャパシタ蓄電装置２１のキャパシタ電圧やバッテリ２８のバッテリ電圧の検出を行う電流・電圧センサ２５と、発電機として作動するモータジェネレータ１１からキャパシタ蓄電装置への充電電流の定電流制御を行う定電流制御回路１００と、均等制御回路２００とを備え、第１切換スイッチ３０ａと第２切換スイッチ３０ｂが設けられている。第１切換スイッチ３０ａ及び第２切換スイッチ３０ｂは、機械式スイッチ、またはパワートランジスタ等の半導体素子から構成されるものであり、システムコントローラによってその入切が制御される。第１切換スイッチ３０ａは、キャパシタ蓄電装置２１への通電の入切を行うためのスイッチであり、第２切換スイッチ３０ｂは、バッテリ２８への通電の入切を行うためのスイッチである。   The power storage system unit 20 includes a current / voltage sensor 25 that detects charge / discharge current of the capacitor power storage device 21 and a capacitor voltage of the capacitor power storage device 21 and a battery voltage of the battery 28, and a motor generator that operates as a generator. 11 includes a constant current control circuit 100 that performs constant current control of charging current from 11 to the capacitor power storage device, and an equalization control circuit 200, and a first changeover switch 30a and a second changeover switch 30b are provided. The first change-over switch 30a and the second change-over switch 30b are composed of a mechanical switch or a semiconductor element such as a power transistor, and the system controller controls the turning on / off thereof. The first changeover switch 30 a is a switch for turning on / off the energization of the capacitor power storage device 21, and the second changeover switch 30 b is a switch for turning on / off the energization of the battery 28.

キャパシタ蓄電装置２１は、所定に接続される複数（本実施例では直列接続される２個）の電気二重層キャパシタ（以下、「キャパシタモジュール」という。）２１ａ・２１ｂを有している。すなわち、前記均等制御回路２００は、キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂ毎の電圧を均等化するためのものである。そのため、キャパシタ蓄電装置２１が複数のキャパシタモジュールを有する場合に用いられるものであり、キャパシタ蓄電装置２１が単数のキャパシタモジュールによって構成される場合は、蓄電システム部２０を均等制御回路２００を用いない構成とすることもできる。   The capacitor power storage device 21 includes a plurality of (two connected in series in this embodiment) electric double layer capacitors (hereinafter referred to as “capacitor modules”) 21 a and 21 b that are connected in a predetermined manner. That is, the equalization control circuit 200 is for equalizing the voltages of the capacitor modules 21a and 21b. Therefore, it is used when the capacitor power storage device 21 has a plurality of capacitor modules, and when the capacitor power storage device 21 is configured by a single capacitor module, the power storage system unit 20 does not use the equalization control circuit 200. It can also be.

昇降圧チョッパ２２は前述したように、モータジェネレータ１１がモータとして作動する場合には、キャパシタ蓄電装置２１からモータジェネレータ１１へ供給される電力を昇圧し、モータジェネレータ１１が発電機として作動する場合には、モータジェネレータ１１による発電電力を降圧してキャパシタ蓄電装置２１へと蓄電するものであり、この昇降圧チョッパ２２には、システムコントローラ１から充電リミッタ、電圧リミッタ、充電開始指令、及び充電停止指令などの信号が入力される。電流・電圧センサ２５は、昇降圧チョッパ２２とキャパシタ蓄電装置２１との間の電流の検出、及びキャパシタ蓄電装置２１のキャパシタ電圧やバッテリ２８のバッテリ電圧の検出をするものであり、この電流・電圧センサ２５によって検出された電流値・電圧値は、昇降圧チョッパ２２に入力される。   As described above, when the motor generator 11 operates as a motor, the step-up / step-down chopper 22 boosts the electric power supplied from the capacitor power storage device 21 to the motor generator 11 and the motor generator 11 operates as a generator. Is for stepping down the electric power generated by the motor generator 11 and storing it in the capacitor power storage device 21. The step-up / step-down chopper 22 receives a charge limiter, a voltage limiter, a charge start command, and a charge stop command from the system controller 1. Such a signal is input. The current / voltage sensor 25 detects the current between the step-up / step-down chopper 22 and the capacitor power storage device 21 and detects the capacitor voltage of the capacitor power storage device 21 and the battery voltage of the battery 28. The current value / voltage value detected by the sensor 25 is input to the step-up / step-down chopper 22.

続いて、定電流制御回路１００及び均等制御回路２００について詳細に説明する。   Next, the constant current control circuit 100 and the equalization control circuit 200 will be described in detail.

＜定電流制御回路１００＞
定電流制御回路１００について説明する。定電流制御回路１００は、キャパシタに通電される電流値を常に規定値に制御するための制御回路である。そして、このように、キャパシタ蓄電装置２１に通電される電流値を常に規定値に設定することで、過大な電流がキャパシタ蓄電装置２１に流れ込み、キャパシタが破壊されることを防止しようとするものである。 <Constant current control circuit 100>
The constant current control circuit 100 will be described. The constant current control circuit 100 is a control circuit for always controlling a current value supplied to the capacitor to a specified value. Thus, by always setting the current value supplied to the capacitor power storage device 21 to a specified value, an excessive current flows into the capacitor power storage device 21 to prevent the capacitor from being destroyed. is there.

図２に、定電流制御回路１００の構成について示す。定電流制御回路１００は、複数のキャパシタモジュール２１ａ・２１ｂによって構成されるキャパシタ蓄電装置２１に並列に接続されており、これにより、負荷側に配される昇降圧チョッパ２２の入出力端子に対し、キャパシタ蓄電装置２１と、定電流制御回路１００とが並列接続されている。図２において、昇降圧チョッパ２２からは、電流値ＩＭＡＸの電流が出力され、端子１１０ａにて分流されて、電流値Ｉｏの電流がキャパシタ蓄電装置２１へ供給され、電流値ＩＤＳの電流が定電流制御回路１００に供給される（ＩＭＡＸ≒Ｉｏ＋ＩＤＳ）。また、１０１は電流制御素子としてのＭＯＳＦＥＴであり、端子１１０ａにおいて分流される電流の電流値ＩＤＳが、ＭＯＳＦＥＴ１０１の制御入力電圧としてのゲートソース電圧ＶＧＳの値に応じて変更設定されるようになっている。なお、端子１１０ａは、昇降圧チョッパ２２のプラス端子と、キャパシタ蓄電装置２１のプラス端子との間に配される端子である。また、前記システムコントローラ１（図１参照）より、制御電圧ＳＶが入力されるようになっている。また、１０２は第一反転増幅器であり、該第一反転増幅器１０２には、制御電圧ＳＶの分圧Ｖａと、端子１１０ｂにおける電圧Ｖｂが入力される。なお、端子１１０ｂは、昇降圧チョッパ２２のマイナス端子と、キャパシタ蓄電装置２１のマイナス端子との間に配される端子である。また、１０３はキャパシタ蓄電装置２１に直列接続される定電圧素子としてのシャント抵抗であり、該シャント抵抗１０３と、キャパシタ蓄電装置２１に流れる電流の電流値Ｉｏによって、電圧Ｖｂが決定されることになる。ここで、シャント抵抗１０３（抵抗値ｒ）を用いているのは、電流値Ｉｏのバラツキを少なくするためである。また、１０４は第二反転増幅器であり、該第二反転増幅器１０４には、第一反転増幅器１０２の出力電圧ＶＯＰと、グランド電圧が入力される。そして、以上の第一反転増幅器１０２、第二反転増幅器１０４により、該シャント抵抗１０３の電圧Ｖｂと制御電圧ＳＶ（の分圧Ｖａ）の電圧比較回路を構成することとし、第二反転増幅器１０４の出力を、前記ＭＯＳＦＥＴ１０１の制御入力電圧となるゲートソース電圧ＶＧＳとすることとしている。 FIG. 2 shows the configuration of the constant current control circuit 100. The constant current control circuit 100 is connected in parallel to a capacitor power storage device 21 composed of a plurality of capacitor modules 21a and 21b, whereby the input / output terminal of the step-up / down chopper 22 arranged on the load side is Capacitor power storage device 21 and constant current control circuit 100 are connected in parallel. In FIG. 2, the current of the current value IMAX is output from the step-up / step-down chopper 22, is shunted at the terminal 110a, the current of the current value Io is supplied to the capacitor power storage device 21, and the current of the current value IDS is a constant current. It is supplied to the control circuit 100 (IMAX≈Io + IDS). Reference numeral 101 denotes a MOSFET as a current control element, and the current value IDS of the current shunted at the terminal 110a is changed and set in accordance with the value of the gate source voltage VGS as the control input voltage of the MOSFET 101. Yes. The terminal 110 a is a terminal arranged between the plus terminal of the step-up / down chopper 22 and the plus terminal of the capacitor power storage device 21. A control voltage SV is input from the system controller 1 (see FIG. 1). Reference numeral 102 denotes a first inverting amplifier. The first inverting amplifier 102 receives the divided voltage Va of the control voltage SV and the voltage Vb at the terminal 110b. The terminal 110b is a terminal arranged between the minus terminal of the step-up / down chopper 22 and the minus terminal of the capacitor power storage device 21. Reference numeral 103 denotes a shunt resistor as a constant voltage element connected in series to the capacitor power storage device 21. The voltage Vb is determined by the shunt resistor 103 and the current value Io of the current flowing through the capacitor power storage device 21. Become. Here, the reason why the shunt resistor 103 (resistance value r) is used is to reduce variation in the current value Io. Reference numeral 104 denotes a second inverting amplifier. The output voltage VOP of the first inverting amplifier 102 and the ground voltage are input to the second inverting amplifier 104. The first inverting amplifier 102 and the second inverting amplifier 104 constitute a voltage comparison circuit between the voltage Vb of the shunt resistor 103 and the control voltage SV (a divided voltage Va). The output is a gate-source voltage VGS that is a control input voltage of the MOSFET 101.

以上の定電流制御回路１００により、図３の制御フローに示されるごとくの定電流制御が行われる。このフローでは、システムコントローラ１から定電流制御回路１００に入力する制御電圧ＳＶを設定する（低下させる、又は、上昇させる）ことにより、電圧Ｖｂを設定し、この電圧Ｖｂと、シャント抵抗１０３によって決定される電流値Ｉｏが規定値に設定されることを示している。まず、電流値Ｉｏが規定値よりも増加した場合において、該電流値Ｉｏが規定値に補正されるフローについて説明する。電流値Ｉｏが規定値よりも増加し、電圧Ｖｂが設定された制御電圧ＳＶの分圧Ｖａよりも大きくなると（ステップ４０１）、第一反転増幅器１０２における出力電圧ＶＯＰが低下し（ステップ４０２）、第二反転増幅器１０４の出力であるゲートソース電圧ＶＧＳが上昇される（ステップ４０３）。そして、このゲートソース電圧ＶＧＳの上昇により、ＭＯＳＦＥＴ１０１を通過する電流の電流値ＩＤＳが増加され（ステップ４０４）、この電流値ＩＤＳの増加によって、キャパシタ蓄電装置２１に流れる電流の電流値Ｉｏが減少する（ステップ４０５）。そして、電流値Ｉｏが減少すると、シャント抵抗１０３の抵抗値によって定まる電圧Ｖｂの値が低下し（ステップ４０６）、制御電圧ＳＶによって決定される分圧Ｖａと電圧Ｖｂが略同一に設定される（ステップ４０７）。以上のようにして、電流値Ｉｏが規定値よりも増加した場合においては、電圧Ｖｂは分圧Ｖａと略同一になるまで低下され、結果として、電流値Ｉｏが規定値に補正されることになる。つまり、電流値Ｉｏが規定値に設定されることになる。   The constant current control circuit 100 performs the constant current control as shown in the control flow of FIG. In this flow, the voltage Vb is set by setting (decreasing or increasing) the control voltage SV input from the system controller 1 to the constant current control circuit 100, and determined by the voltage Vb and the shunt resistor 103. It shows that the current value Io to be set is set to a specified value. First, the flow in which the current value Io is corrected to the specified value when the current value Io increases from the specified value will be described. When the current value Io increases from the specified value and the voltage Vb becomes larger than the divided voltage Va of the set control voltage SV (step 401), the output voltage VOP in the first inverting amplifier 102 decreases (step 402). The gate source voltage VGS that is the output of the second inverting amplifier 104 is increased (step 403). As the gate source voltage VGS increases, the current value IDS of the current passing through the MOSFET 101 increases (step 404), and as the current value IDS increases, the current value Io of the current flowing through the capacitor power storage device 21 decreases. (Step 405). When the current value Io decreases, the value of the voltage Vb determined by the resistance value of the shunt resistor 103 decreases (step 406), and the divided voltage Va and the voltage Vb determined by the control voltage SV are set to be substantially the same ( Step 407). As described above, when the current value Io increases from the specified value, the voltage Vb is decreased until it becomes substantially the same as the divided voltage Va, and as a result, the current value Io is corrected to the specified value. Become. That is, the current value Io is set to a specified value.

同様に、電流値Ｉｏが規定値よりも減少した場合について説明すると、この場合、電圧Ｖｂは設定された制御電圧ＳＶの分圧Ｖａよりも小さくなることになる（ステップ４１１）。これにより、第一反転増幅器１０２における出力電圧ＶＯＰが上昇し（ステップ４１２）、第二反転増幅器１０４の出力であるゲートソース電圧ＶＧＳが低下される（ステップ４１３）。そして、このゲートソース電圧ＶＧＳの低下により、ＭＯＳＦＥＴ１０１を通過する電流の電流値ＩＤＳが減少され（ステップ４１４）、この電流値ＩＤＳの減少によって、キャパシタ蓄電装置２１に流れる電流の電流値Ｉｏが増加する（ステップ４１５）。そして、電流値Ｉｏが増加すると、シャント抵抗１０３の抵抗値によって定まる電圧Ｖｂの値が上昇し（ステップ４１６）、制御電圧ＳＶによって決定される分圧Ｖａと電圧Ｖｂが略同一に設定される（ステップ４０７）。以上のようにして、電流値Ｉｏが規定値よりも減少した場合においては、電圧Ｖｂは分圧Ｖａと略同一になるまで上昇され、結果として、電流値Ｉｏが規定値に補正されることになる。つまり、電流値Ｉｏが規定値に設定されることになる。   Similarly, the case where the current value Io is reduced from the specified value will be described. In this case, the voltage Vb is smaller than the divided voltage Va of the set control voltage SV (step 411). As a result, the output voltage VOP in the first inverting amplifier 102 increases (step 412), and the gate-source voltage VGS that is the output of the second inverting amplifier 104 decreases (step 413). Then, the current value IDS of the current passing through the MOSFET 101 is decreased by the decrease of the gate source voltage VGS (step 414), and the current value Io of the current flowing through the capacitor power storage device 21 is increased by the decrease of the current value IDS. (Step 415). When the current value Io increases, the value of the voltage Vb determined by the resistance value of the shunt resistor 103 increases (step 416), and the divided voltage Va and the voltage Vb determined by the control voltage SV are set to be approximately the same ( Step 407). As described above, when the current value Io decreases from the specified value, the voltage Vb is increased until it becomes substantially the same as the divided voltage Va. As a result, the current value Io is corrected to the specified value. Become. That is, the current value Io is set to a specified value.

また、以上のフローからもわかるように、電流値Ｉｏは、制御電圧ＳＶの設定（分圧Ｖａ）電圧によって決定されるものであり、この電圧Ｖｂを検知して制御電圧ＳＶを変更することにより電流値Ｉｏを制御することができる。つまり、図２の定電流制御回路１００によれば、制御電圧ＳＶの設定によってキャパシタ蓄電装置２１に流れる電流値Ｉｏを規定値として設定することが可能となり、また、該規定値に電流値Ｉｏを制御する（定電流に制御する）ことが可能となるものである。   As can be seen from the above flow, the current value Io is determined by the set voltage (divided voltage Va) of the control voltage SV. By detecting this voltage Vb and changing the control voltage SV, the current value Io is determined. The current value Io can be controlled. That is, according to the constant current control circuit 100 of FIG. 2, it is possible to set the current value Io flowing through the capacitor power storage device 21 as a specified value by setting the control voltage SV, and the current value Io is set to the specified value. It is possible to control (control to a constant current).

以上のように、定電流制御回路１００は、キャパシタ蓄電装置２１の充電経路１１０Ａとグランド端子の間に直列接続される電流制御素子（ＭＯＳＦＥＴ１０１）と、キャパシタ蓄電装置２１と直列接続される電流安定素子（シャント抵抗１０３）と、該シャント抵抗１０３の電圧と制御電圧ＳＶ（の分圧Ｖａ）の電圧比較回路と、を具備し、電圧比較回路の出力を前記ＭＯＳＦＥＴ１０１の制御入力電圧（ゲートソース電圧ＶＧＳ）として印加する構成とし、これにより、制御電圧ＳＶの設定によってキャパシタ蓄電装置２１に流れる電流値Ｉｏを規定値として設定することが可能となり、また、該規定値に電流値Ｉｏを制御する（定電流に制御する）ことが可能となるものである。そして、キャパシタ蓄電装置２１に通電される電流値が常に規定値となるよう制御されることによれば、各キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂに過大な電流が流れ込み、キャパシタ蓄電装置２１が破壊することを防止できる。また、昇降圧チョッパ２２より過充電となった場合においても、端子１１０ａにおいて、電流値ＩＤＳの電流を定電流制御回路１００に逃がすことができ、キャパシタ蓄電装置２１の故障を防止できる。   As described above, the constant current control circuit 100 includes the current control element (MOSFET 101) connected in series between the charging path 110A of the capacitor power storage device 21 and the ground terminal, and the current stabilization element connected in series with the capacitor power storage device 21. (Shunt resistor 103), and a voltage comparison circuit for the voltage of the shunt resistor 103 and the control voltage SV (a divided voltage Va), and the output of the voltage comparison circuit is used as the control input voltage (gate source voltage VGS) of the MOSFET 101. Thus, the current value Io flowing through the capacitor power storage device 21 can be set as a specified value by setting the control voltage SV, and the current value Io is controlled to the specified value (constant). It is possible to control the current). Then, by controlling the value of the current supplied to the capacitor power storage device 21 to always be a specified value, an excessive current flows into each of the capacitor modules 21a and 21b, thereby preventing the capacitor power storage device 21 from being destroyed. it can. Further, even when overcharge is caused by the step-up / step-down chopper 22, the current of the current value IDS can be released to the constant current control circuit 100 at the terminal 110a, and the failure of the capacitor power storage device 21 can be prevented.

＜均等制御回路２００＞
次に、均等制御回路２００について説明する。均等制御回路は、キャパシタ蓄電装置２１において直列接続される各キャパシタモジュールの端子間電圧を均等にするための制御回路である。そして、このように、直列接続される各キャパシタモジュールの端子間電圧を均等にすることで、特定のキャパシタモジュールの端子間電圧を高くし、充電効率を低下させてしまうといった不具合を防ごうとするものである。また、これにより、充放電を繰り返しても、特定のキャパシタモジュールの端子間電圧が耐電圧を超えてしまうといった不具合の発生を防ごうとするものである。 <Equal control circuit 200>
Next, the equalization control circuit 200 will be described. The equal control circuit is a control circuit for equalizing the inter-terminal voltages of the capacitor modules connected in series in the capacitor power storage device 21. And, in this way, the voltage between terminals of each capacitor module connected in series is equalized, thereby increasing the voltage between terminals of a specific capacitor module and trying to prevent such a problem that the charging efficiency is lowered. Is. This also prevents the occurrence of a problem that the voltage between the terminals of a specific capacitor module exceeds the withstand voltage even when charging and discharging are repeated.

図４に、均等制御回路２００の構成について示す。均等制御回路２００は、キャパシタ蓄電装置２１において互いに直列接続されるキャパシタモジュール２１ａ・２１ｂに対し、それぞれ、分流回路２００ａ・２００ｂを設けることで構成されるものである。この分流回路２００ａ・２００ｂは、電流値Ｉｔの電流をそれぞれ端子１２０ａ・１２０ｂにおいて分流することにより、キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂに入力される電流の電流値Ｉｏｕｔの大小を制御しようとするものである。図４に示すごとく、キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂは、キャパシタ蓄電装置２１として昇降圧チョッパ２２に並列接続されるものであり、昇降圧チョッパ２２の端子間電圧が充電電圧ＶＭＡＸとして設定され、各キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂの端子間電圧の合計が、充電電圧ＶＭＡＸに相当するものとなっている。なお、各キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂの端子間電圧が均一になるものが望ましい状態である。   FIG. 4 shows the configuration of the equalization control circuit 200. The equalization control circuit 200 is configured by providing shunt circuits 200 a and 200 b for the capacitor modules 21 a and 21 b connected in series in the capacitor power storage device 21, respectively. The shunt circuits 200a and 200b attempt to control the magnitude of the current value Iout of the current input to the capacitor modules 21a and 21b by shunting the current of the current value It at the terminals 120a and 120b, respectively. As shown in FIG. 4, the capacitor modules 21a and 21b are connected in parallel to the step-up / step-down chopper 22 as the capacitor power storage device 21, and the terminal voltage of the step-up / step-down chopper 22 is set as the charging voltage VMAX. The sum of the inter-terminal voltages 21a and 21b corresponds to the charging voltage VMAX. In addition, it is a desirable state that the voltage between terminals of each capacitor module 21a and 21b becomes uniform.

図４において、１３１ａ・１３１ｂは、抵抗値の等しい抵抗であり、これにより、端子１２０ａ・１２０ｂへ向かって、等しい電流値Ｉｉｎの電流がそれぞれ供給されるようになっている。端子１２０ａ・１２０ｂにおいて分流される電流のうち、電流値Ｉｏｕｔの電流がキャパシタモジュール２１ａ・２１ｂに供給され、電流値Ｉｔの電流が分流回路２００ａ・２００ｂに分流されるものとしている。ここで、１３２ａ・１３２ｂは、電流制御素子としてのＭＯＳＦＥＴであり、該ＭＯＳＦＥＴ１３２ａ・１３２ｂにより電流値Ｉｏｕｔの大きさが決定されるようになっている。このＭＯＳＦＥＴ１３２ａ・１３２ｂは、各キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂに対して並列に接続される。また、ＭＯＳＦＥＴ１３２ａ・１３２ｂへの制御入力電圧としてのゲートソース電圧ＶＧＳは、電圧比較回路となる誤差増幅器１３３ａ・１３３ｂの出力電圧であり、該ゲートソース電圧ＶＧＳは基準電圧ＶＲＥＦと、検出抵抗１３４ａ・１３５ａ・１３４ｂ・１３５ｂの分圧ＶＲとの比較によって決定される。また、１３６ａ・１３６ｂは、定電圧素子としてのツェナダイオードであり、各キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂに対して並列に接続される。このツェナダイオード１３６ａ・１３６ｂによって、キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂの自己放電が回避されるとともに、各キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂの過充電（過電圧）が回避されるようになっている。つまり、該ツェナダイオード１３６ａ・１３６ｂは、設定電圧よりも高くなると導通する性質を有するため、自己放電防止と、過電圧防止の機能を果たすこととなっている。   In FIG. 4, reference numerals 131a and 131b denote resistors having the same resistance value, whereby currents having the same current value Iin are supplied to the terminals 120a and 120b, respectively. Of the currents shunted at the terminals 120a and 120b, the current of the current value Iout is supplied to the capacitor modules 21a and 21b, and the current of the current value It is shunted to the shunt circuits 200a and 200b. Here, 132a and 132b are MOSFETs as current control elements, and the magnitude of the current value Iout is determined by the MOSFETs 132a and 132b. The MOSFETs 132a and 132b are connected in parallel to the capacitor modules 21a and 21b. The gate source voltage VGS as a control input voltage to the MOSFETs 132a and 132b is an output voltage of the error amplifiers 133a and 133b serving as a voltage comparison circuit. The gate source voltage VGS includes the reference voltage VREF and the detection resistors 134a and 135a. It is determined by comparison with the partial pressure VR of 134b and 135b. Reference numerals 136a and 136b denote Zener diodes as constant voltage elements, which are connected in parallel to the capacitor modules 21a and 21b. The zener diodes 136a and 136b avoid self-discharge of the capacitor modules 21a and 21b, and avoid overcharging (overvoltage) of the capacitor modules 21a and 21b. In other words, the Zener diodes 136a and 136b have the property of conducting when the voltage is higher than the set voltage, and thus perform the functions of self-discharge prevention and overvoltage prevention.

以上の構成の分流回路２００ａ・２００ｂは同一の構成とするものである。このうち、まず、分流回路２００ａの動作について説明すると、キャパシタモジュール２１ａの充電が進行し、キャパシタ電圧が増加すると、分圧ＶＲが増加することになる。そして、これにより、誤差増幅器１３３ａの出力、即ち、ゲートソース電圧ＶＧＳが大きくなり、ＭＯＳＦＥＴ１３２ａを流れる電流の電流値Ｉｔが増加する。そして、電流値Ｉｔが増加すると、端子１２０ａにおいて、キャパシタモジュール２１ａ側に分流される電流の電流値Ｉｏｕｔが減少されることになる。このようにキャパシタ電圧によって、電流値Ｉｏｕｔの増減が制御されるものであり、キャパシタ電圧が低い場合、つまり、充電量が少ない場合には、電流値Ｉｏｕｔが増加されてすばやく充電され、満充電に近づくにつれキャパシタ電圧が高くなると、電流値Ｉｏｕｔが減少されて、過充電が行われないようになる。そして、キャパシタモジュール２１ａが最終的に満充電となった場合には、キャパシタモジュール２１ａへの電流供給が終了されることになる。このようにして、キャパシタ電圧が常に一定に保持されることとなる。また、以上は、キャパシタモジュール２１ｂにおける分流回路２００ｂの動作についても同様である。つまり、キャパシタ蓄電装置２１が２個以上のキャパシタモジュールを有する場合、各キャパシタモジュールにおいて同様の分流回路が設けられるものである。   The shunt circuits 200a and 200b having the above configuration have the same configuration. Among these, first, the operation of the shunt circuit 200a will be described. When the charging of the capacitor module 21a proceeds and the capacitor voltage increases, the divided voltage VR increases. As a result, the output of the error amplifier 133a, that is, the gate source voltage VGS increases, and the current value It of the current flowing through the MOSFET 132a increases. When the current value It increases, the current value Iout of the current shunted to the capacitor module 21a side at the terminal 120a is decreased. In this way, the increase / decrease of the current value Iout is controlled by the capacitor voltage. When the capacitor voltage is low, that is, when the amount of charge is small, the current value Iout is increased and the battery is quickly charged, so that full charge is achieved. As the capacitor voltage increases as it approaches, the current value Iout decreases, and overcharging is not performed. When the capacitor module 21a is finally fully charged, the current supply to the capacitor module 21a is terminated. In this way, the capacitor voltage is always kept constant. The above also applies to the operation of the shunt circuit 200b in the capacitor module 21b. That is, when the capacitor power storage device 21 has two or more capacitor modules, a similar shunt circuit is provided in each capacitor module.

さらに、以上の充電において、特に急速充電がされるような場合には、各キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂの電圧に差が生じることになり、例えば、キャパシタモジュール２１ａが先に満充電の状態となる場合がある。この場合では、分流回路２００ａの制御によって、キャパシタモジュール２１ａへの電流供給が行われることがないため、キャパシタモジュール２１ａにて過充電がされることがない。他方、この分流回路２００ａによる制御の間、キャパシタモジュール２１ｂへの充電が行われることになり、キャパシタモジュール２１ｂが満充電の状態に到達されることになる。尚、図４に示すように、ダイオード２２０を設けることにより、キャパシタモジュール２１ｂが先に満充電となった場合において、該キャパシタモジュール２１ｂ側に流れる電流を、キャパシタモジュール２１ａに供給させる構成してもよい。   Further, in the above charging, particularly when rapid charging is performed, a difference occurs in the voltages of the capacitor modules 21a and 21b. For example, when the capacitor module 21a is fully charged first. There is. In this case, since current supply to the capacitor module 21a is not performed by the control of the shunt circuit 200a, the capacitor module 21a is not overcharged. On the other hand, during the control by the shunt circuit 200a, the capacitor module 21b is charged, and the capacitor module 21b reaches a fully charged state. In addition, as shown in FIG. 4, by providing the diode 220, when the capacitor module 21b is fully charged first, the current flowing to the capacitor module 21b side may be supplied to the capacitor module 21a. Good.

以上のように、キャパシタ蓄電装置２１内で互いに直列接続されるキャパシタモジュール２１ａ・２１ｂに対し、充電電流を均等に分流して供給する構成とするとともに、前記各キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂに対し、前記均等に分流された電流の一部を分流させる分流回路２００ａ・２００ｂが設けられ、前記各分流回路２００ａ・２００ｂは、キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂに並列接続される電流制御素子（ＭＯＳＦＥＴ１３２ａ・１３２ｂ）と、キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂの電圧（分圧ＶＲ）と、基準電圧ＶＲＥＦとを比較する電圧比較回路（誤差増幅器１３３ａ・１３３ｂ）と、キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂに並列接続される定電圧素子（ツェナダイオード１３６ａ・１３６ｂ）と、を具備し、電圧比較回路（誤差増幅器１３３ａ・１３３ｂ）の出力を前記ＭＯＳＦＥＴ１３２ａ・１３２ｂの制御入力電圧（ゲートソース電圧ＶＧＳ）として印加する構成とし、これにより、充電経路１２０Ａ・１２０Ｂの電流（電流値Ｉｔ）を放電経路１２０Ｃに分流させることで、各キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂのキャパシタ電圧を一定に保ちつつ、過充電を防止することとするものである。そして、過充電が防止される、つまりは、キャパシタ電圧が、耐電圧よりも低く維持されることにより、キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂの加熱・破損・故障を防止することができるようになる（過充電保護）。また、最終的には、両キャパシタモジュール２１ａ・２１ｂが均等に満充電されるので、充放電を繰り返した場合においても、キャパシタ蓄電装置２１全体として高い出力密度（規定の出力密度）を維持することができ、即応性が高いといったキャパシタ特有のメリットを十分に生かすことができる。   As described above, the capacitor modules 21a and 21b that are connected in series in the capacitor power storage device 21 are configured to supply the charge current evenly and to the capacitor modules 21a and 21b. The shunt circuits 200a and 200b for shunting a part of the evenly shunted current are provided, and each of the shunt circuits 200a and 200b includes current control elements (MOSFETs 132a and 132b) connected in parallel to the capacitor modules 21a and 21b. A voltage comparison circuit (error amplifiers 133a and 133b) for comparing the voltage (divided voltage VR) of the capacitor modules 21a and 21b and the reference voltage VREF, and a constant voltage element (zener diode 136a) connected in parallel to the capacitor modules 21a and 21b 136b), and voltage The output of the comparison circuit (error amplifiers 133a and 133b) is applied as the control input voltage (gate source voltage VGS) of the MOSFETs 132a and 132b, whereby the current (current value It) of the charging paths 120A and 120B is discharged. By dividing the current to 120C, overcharge is prevented while keeping the capacitor voltage of each of the capacitor modules 21a and 21b constant. Then, overcharging is prevented, that is, the capacitor voltage is kept lower than the withstand voltage, so that heating, breakage, and failure of the capacitor modules 21a and 21b can be prevented (overcharge). protection). In addition, since both capacitor modules 21a and 21b are finally fully charged, the capacitor power storage device 21 as a whole maintains a high output density (specified output density) even when charging and discharging are repeated. And can take full advantage of the merits of capacitors, such as high responsiveness.

このような構成の蓄電システム部２０においては、以下に示すような作動態様を有している。以下、各作動態様について説明する。   The power storage system unit 20 having such a configuration has the following operation mode. Hereinafter, each operation mode will be described.

まず、第１の作動態様について説明する。本作動態様においては、トルクアシストを行うモータジェネレータ１１への電力の供給は、主としてキャパシタ蓄電装置２１によって行われる。そして、このキャパシタ蓄電装置２１の蓄電量が、予め設定される規定値を下回った場合は、キャパシタ蓄電装置２１からモータジェネレータ１１への電力の供給を停止し、バッテリ２８によってモータジェネレータ１１への電力の供給を行う。   First, the first operation mode will be described. In this operation mode, power is supplied to motor generator 11 that performs torque assist mainly by capacitor power storage device 21. When the amount of power stored in capacitor power storage device 21 falls below a preset specified value, supply of power from capacitor power storage device 21 to motor generator 11 is stopped, and power to motor generator 11 is supplied by battery 28. Supply.

つまり、本作動態様においては、キャパシタ蓄電装置２１の蓄電量Ｑが、予め設定される規定値ＱＮを上回っている場合は、前記第１切換スイッチ３０ａを入状態とするとともに前記第２切換スイッチ３０ｂを切状態とし、キャパシタ蓄電装置２１によって、発電機として作動するモータジェネレータ１１からの発電電力の蓄電及びモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給を行う。そして、キャパシタ蓄電装置２１の蓄電量Ｑが、予め設定される規定値ＱＮを下回った場合は、第１切換スイッチ３０ａを切状態とするとともに第２切換スイッチ３０ｂを入状態とし、バッテリ２８からモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給を行うことを特徴としている。   That is, in this operation mode, when the charged amount Q of the capacitor power storage device 21 exceeds the preset specified value QN, the first changeover switch 30a is turned on and the second changeover switch 30b. The capacitor power storage device 21 stores the generated power from the motor generator 11 that operates as a generator and supplies the power to the motor generator 11 that operates as a motor. When the charged amount Q of the capacitor power storage device 21 falls below a preset specified value QN, the first changeover switch 30a is turned off and the second changeover switch 30b is turned on, so that the battery 28 and the motor are turned on. It is characterized in that power is supplied to the motor generator 11 that operates as follows.

前記キャパシタ蓄電装置２１の蓄電量（残存容量）Ｑは、該キャパシタ蓄電装置２１の電荷を蓄える能力を示す静電容量をＣ、キャパシタ蓄電装置２１のキャパシタ電圧をＶＣとすると、キャパシタ蓄電装置２１の蓄電量Ｑは次式（１）により表される。
Ｑ＝ＣＶＣ２／２ ・・・（１）
つまり、キャパシタ蓄電装置２１の蓄電量Ｑはキャパシタ蓄電装置のキャパシタ電圧ＶＣから把握することができ、キャパシタ電圧ＶＣがキャパシタ蓄電装置２１の耐電圧である場合に、キャパシタ蓄電装置２１の満充電状態を示すこととなる。この式（１）に基づき、キャパシタ蓄電装置２１の蓄電量Ｑは、前記電流・電圧センサ２５によって検出されるキャパシタ電圧ＶＣと、キャパシタ蓄電装置２１の静電容量Ｃとから算出される。前記規定値ＱＮは、例えば、キャパシタ電圧ＶＣがキャパシタ蓄電装置２１の耐電圧の１／２の時の蓄電量に設定される。 The amount of electricity stored (remaining capacity) Q of the capacitor power storage device 21 is defined as follows. The capacitance indicating the ability of the capacitor power storage device 21 to store charges is C, and the capacitor voltage of the capacitor power storage device 21 is VC. The storage amount Q is expressed by the following equation (1).
Q = CVC2 / 2 (1)
That is, the storage amount Q of the capacitor power storage device 21 can be grasped from the capacitor voltage VC of the capacitor power storage device. When the capacitor voltage VC is the withstand voltage of the capacitor power storage device 21, the fully charged state of the capacitor power storage device 21 is determined. Will be shown. Based on this equation (1), the charged amount Q of the capacitor power storage device 21 is calculated from the capacitor voltage VC detected by the current / voltage sensor 25 and the capacitance C of the capacitor power storage device 21. The specified value QN is set to, for example, the amount of electricity stored when the capacitor voltage VC is ½ of the withstand voltage of the capacitor electricity storage device 21.

このようにして算出されるキャパシタ蓄電装置２１の蓄電量Ｑは、システムコントローラ１にて、予め設定されている規定値ＱＮを上回っているか下回っているかが判断される。つまり、システムコントローラ１には予め規定値ＱＮが設定されており、このシステムコントローラ１において、前述のようにして算出されるキャパシタ蓄電装置２１の蓄電量Ｑと規定値ＱＮとが比較され、キャパシタ蓄電装置２１の蓄電量Ｑが規定値ＱＮを上回っているか下回っているかが常に判断されている。   The amount Q stored in the capacitor power storage device 21 calculated in this way is determined by the system controller 1 whether it exceeds or falls below a preset specified value QN. That is, a prescribed value QN is set in advance in the system controller 1, and in this system controller 1, the stored amount Q of the capacitor power storage device 21 calculated as described above is compared with the prescribed value QN, and the capacitor charge is stored. It is always determined whether the storage amount Q of the device 21 is above or below the specified value QN.

こうした判断の下、キャパシタ蓄電装置２１の蓄電量Ｑが規定値ＱＮを上回っている状態では、トルクアシスト時におけるモータジェネレータ１１への電力の供給は、キャパシタ蓄電装置２１によって行われる。すなわち、この場合、キャパシタ蓄電装置２１への通電の入切を行う第１切換スイッチ３０ａは入状態となり、バッテリ２８への通電の入切を行う第２切換スイッチ３０ｂは切状態となっており、エンジン２が高負荷状態となってトルクアシストを行うモータジェネレータ１１への電力の供給は、キャパシタ蓄電装置２１により行われる。また、この場合、エンジン２が低負荷状態となった際の、発電機として作動するモータジェネレータ１１からの発電電力の蓄電もキャパシタ蓄電装置２１によって行われる。   Under such a determination, in the state where the charged amount Q of the capacitor power storage device 21 exceeds the specified value QN, the power supply to the motor generator 11 at the time of torque assist is performed by the capacitor power storage device 21. That is, in this case, the first changeover switch 30a for turning on / off the energization of the capacitor power storage device 21 is in the on state, and the second changeover switch 30b for turning on / off the energization of the battery 28 is in the off state, Supply of electric power to the motor generator 11 that performs torque assist when the engine 2 is in a high load state is performed by the capacitor power storage device 21. In this case, the capacitor power storage device 21 also stores the generated power from the motor generator 11 that operates as a generator when the engine 2 is in a low load state.

そして、エンジン２の高負荷状態が長時間続いたり連続したりして、キャパシタ蓄電装置２１の蓄電量Ｑが低下し、この蓄電量Ｑが規定値ＱＮを下回った場合、キャパシタ蓄電装置２１によるモータジェネレータ１１への電力の供給は停止し、代わりにバッテリ２８によって行われる。すなわち、この場合、前記第１切換スイッチ３０ａは切状態となり、前記第２切換スイッチ３０ｂは入状態となって、モータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給がバッテリ２８により行われることとなる。そして、このようにキャパシタ蓄電装置２１の蓄電量が低下した場合は、バッテリ２８によってモータジェネレータ１１への電力が供給されるため、バッテリ２８は、エンジン２に急激に高い負荷がかかった場合などモータジェネレータ１１に対して瞬時に大電流を供給することができるバッテリ容量を有するものとする。また、ここで第１切換スイッチ３０ａを切状態とするのは、バッテリ２８からモータジェネレータ１１への電力の供給を行うために、第２切換スイッチ３０ｂを入り状態とすることにより、バッテリ２８からキャパシタ蓄電装置２１へ瞬時に過大な電流が流れ込むのを防止するためである。   Then, when the engine 2 is in a high load state or continues for a long time, the amount of charge Q of the capacitor power storage device 21 decreases, and when the amount of power storage Q falls below a specified value QN, the motor by the capacitor power storage device 21 The supply of power to the generator 11 is stopped and is performed by the battery 28 instead. That is, in this case, the first changeover switch 30a is turned off, the second changeover switch 30b is turned on, and the battery 28 supplies power to the motor generator 11 that operates as a motor. . When the amount of power stored in the capacitor power storage device 21 decreases in this way, the battery 28 supplies power to the motor generator 11, so that the battery 28 is a motor when the engine 2 is suddenly subjected to a high load. It is assumed that the battery capacity is such that a large current can be instantaneously supplied to the generator 11. Here, the first changeover switch 30a is turned off when the second changeover switch 30b is turned on in order to supply power from the battery 28 to the motor generator 11. This is to prevent an excessive current from flowing into the power storage device 21 instantaneously.

このように、キャパシタ蓄電装置２１の蓄電量Ｑが低下することにより、バッテリ２８によるモータジェネレータ１１への電力の供給が行われる状態となった場合、その後のキャパシタ蓄電装置２１の再充電は、エンジン２の負荷が定常状態となった際に行われる。つまり、エンジン２にかかる負荷が下がり、モータジェネレータ１１によるトルクアシストが必要なくなった状態で、エンジン２の余剰出力によって発電機として作動するモータジェネレータ１１の発電電力がキャパシタ蓄電装置２１に蓄電される。この際、モータジェネレータ１１による発電電力がキャパシタ蓄電装置２１のみに蓄電されるようにするため、第１切換スイッチ３０ａは入状態とし、第２切換スイッチ３０ｂは切状態とする。このようにして、本作動態様において主たる蓄電装置としてのキャパシタ蓄電装置２１によって、発電機として作動するモータジェネレータ１１からの発電電力の蓄電及びモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給を行う状態に戻る。   As described above, when the storage amount Q of the capacitor power storage device 21 decreases and the power supply to the motor generator 11 by the battery 28 is performed, the subsequent recharging of the capacitor power storage device 21 is performed by the engine. This is performed when the load 2 is in a steady state. That is, in the state where the load on the engine 2 is reduced and the torque assist by the motor generator 11 is no longer necessary, the generated power of the motor generator 11 that operates as a generator by the surplus output of the engine 2 is stored in the capacitor power storage device 21. At this time, the first changeover switch 30a is turned on and the second changeover switch 30b is turned off so that the electric power generated by the motor generator 11 is stored only in the capacitor power storage device 21. In this manner, the capacitor power storage device 21 as the main power storage device in this operation mode stores power generated from the motor generator 11 that operates as a generator and supplies power to the motor generator 11 that operates as a motor. Return to.

なお、前述のようにしてバッテリ２８によってモータジェネレータ１１への電力の供給を行うことで、バッテリ２８の蓄電量が低下した場合のバッテリ２８の充電は、モータジェネレータ１１からの発電電力によってキャパシタ蓄電装置２１の充電が終了した後、このモータジェネレータ１１からの発電電力をバッテリ２８に蓄電することによって行う。つまり、前述したようにキャパシタ蓄電装置２１の再充電が行われ、キャパシタ蓄電装置２１がモータジェネレータ１１からの発電電力によって満充電状態となった後に、第１切換スイッチ３０ａを切状態とし、第２切換スイッチ３０ｂを入状態にすることによって、モータジェネレータ１１からの発電電力がバッテリ２８に蓄電されるようにして行う。また、このバッテリ２８の充電は、別途充電器などを用いて外部充電を行うこともできる。   The battery 28 is charged by the generated power from the motor generator 11 when the amount of power stored in the battery 28 is reduced by supplying power to the motor generator 11 by the battery 28 as described above. After the charging of 21 is completed, the generated power from the motor generator 11 is stored in the battery 28. That is, as described above, after the capacitor power storage device 21 is recharged and the capacitor power storage device 21 is fully charged by the generated power from the motor generator 11, the first changeover switch 30a is turned off, and the second By setting the changeover switch 30b to the on state, the generated power from the motor generator 11 is stored in the battery 28. The battery 28 can be charged by external charging using a separate charger or the like.

この蓄電システム部２０の第１の作動態様においては、通常は、バッテリと比較して出力密度の高いキャパシタ蓄電装置２１によって、発電機として作動するモータジェネレータ１１からの発電電力の蓄電及びモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給を行うことで、モータジェネレータ１１によるトルクアシスト性能及び電力回生性能を向上させることができ、エンジン２の急激な負荷変動に対応することが可能となる。そして、キャパシタ蓄電装置２１の蓄電量が低下した場合には、モータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給は、モータジェネレータ１１への瞬時の大電流の供給が可能なバッテリ容量を有するバッテリ２８によって行われるので、モータジェネレータ１１によるトルクアシストが長時間に及んだ場合など、バッテリと比較してエネルギー密度の低いキャパシタ蓄電装置２１の電力不足を補うことができる。   In the first operation mode of the power storage system unit 20, normally, the capacitor power storage device 21 having a higher output density than the battery is used to store the generated power from the motor generator 11 that operates as a generator and to operate as a motor. By supplying electric power to the motor generator 11, torque assist performance and power regeneration performance by the motor generator 11 can be improved, and sudden load fluctuations of the engine 2 can be dealt with. When the amount of power stored in the capacitor power storage device 21 decreases, the power supply to the motor generator 11 that operates as a motor is a battery 28 having a battery capacity capable of instantaneously supplying a large current to the motor generator 11. Therefore, the shortage of electric power of the capacitor power storage device 21 having a lower energy density than that of the battery can be compensated, for example, when the torque assist by the motor generator 11 takes a long time.

また、前述したように第１切換スイッチ３０ａ及び第２切換スイッチ３０ｂを制御することにより、バッテリ２８からモータジェネレータ１１への電力の供給を行う際に、バッテリ２８からキャパシタ蓄電装置２１に瞬時に過大な電流が流れ込むのを防ぐことができるので、内部抵抗が低いキャパシタ蓄電装置２１の破壊・故障を防止して保護することができる。そして、キャパシタ蓄電装置２１の再充電を行う際には、モータジェネレータ１１からの発電電力がバッテリ２８へ供給されることがないので、キャパシタ蓄電装置２１の充電を効率良く行うことが可能となる。   Further, as described above, by controlling the first changeover switch 30a and the second changeover switch 30b, when power is supplied from the battery 28 to the motor generator 11, it is instantaneously excessive from the battery 28 to the capacitor power storage device 21. Therefore, it is possible to prevent and protect the capacitor power storage device 21 having a low internal resistance from being destroyed or failed. When the capacitor power storage device 21 is recharged, the generated power from the motor generator 11 is not supplied to the battery 28, so that the capacitor power storage device 21 can be charged efficiently.

次に、蓄電システム部２０における第２の作動態様について説明する。本作動態様においては、トルクアシストを行うモータジェネレータ１１への電力の供給は、主としてバッテリ２８によって行われる。そして、バッテリ２８のバッテリ電圧が、予め設定される規定値を一定以上の変化率で下回った場合は、キャパシタ蓄電装置２１によってモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給を行う。   Next, a second operation mode in the power storage system unit 20 will be described. In this operation mode, power is supplied to the motor generator 11 that performs torque assist mainly by the battery 28. Then, when the battery voltage of the battery 28 falls below a predetermined value set in advance at a certain rate of change, the capacitor power storage device 21 supplies power to the motor generator 11 that operates as a motor.

つまり、本作動態様においては、バッテリ２８のバッテリ電圧ＶＢＡＴが、予め設定される規定値ＶＮを上回っている場合は、第１切換スイッチ３０ａを切状態にするとともに第２切換スイッチ３０ｂを入状態とし、バッテリ２８によって、発電機として作動するモータジェネレータ１１からの発電電力の蓄電及びモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給を行う。そして、バッテリ２８のバッテリ電圧ＶＢＡＴが、予め設定される規定値ＶＮを下回り、かつ、その単位時間当たりの電圧低下率が、予め設定される規定値よりも大きくなった場合、言い換えると、電圧が低下する際の勾配（変化率）Ｓ（＝ｄＶＢＡＴ／ｄｔ）が予め設定される規定値ＳＮを下回った場合（勾配が急になった場合、低下率が大きくなった場合）は、第１切換スイッチ３０ａを入状態とし、キャパシタ蓄電装置２１からモータジェネレータ１１への電力の供給を行うことを特徴としている。   That is, in this operation mode, when the battery voltage VBAT of the battery 28 exceeds the preset specified value VN, the first changeover switch 30a is turned off and the second changeover switch 30b is turned on. The battery 28 stores the generated power from the motor generator 11 that operates as a generator and supplies power to the motor generator 11 that operates as a motor. When the battery voltage VBAT of the battery 28 is lower than the preset specified value VN and the voltage drop rate per unit time is larger than the preset specified value, in other words, the voltage is When the gradient (rate of change) S (= dVBAT / dt) at the time of decrease falls below a preset specified value SN (when the gradient becomes steep or the rate of decrease increases), the first switching is performed. The switch 30a is turned on to supply electric power from the capacitor power storage device 21 to the motor generator 11.

バッテリ２８のバッテリ電圧ＶＢＡＴは、前述したように電流・電圧センサ２５によって検出され、バッテリ電圧ＶＢＡＴが低下する際の勾配Ｓは、システムコントローラ１において一定時間（例えば、１秒）毎にサンプリングされ算出される。これらバッテリ電圧ＶＢＡＴ及びその勾配Ｓは、システムコントローラ１にて、予め設定されている規定値ＶＮ（例えば、４５Ｖ）及びＳＮ（例えば、１０Ｖ）を上回っているか下回っているかがそれぞれ判断される。つまり、システムコントローラ１には予め規定値ＶＮ及びＳＮが設定されており、システムコントローラ１において、電流・電圧センサ２５によって検出されるバッテリ２８のバッテリ電圧ＶＢＡＴと前記規定値ＶＮとが比較され、バッテリ２８のバッテリ電圧ＶＢＡＴが規定値ＶＮを上回っているか下回っているかが常に判断されている。また、前述のようにして一定時間毎に算出されるバッテリ電圧ＶＢＡＴの勾配Ｓと前記規定値ＳＮとが比較され、勾配Ｓが規定値ＳＮを上回っているか下回っているかが一定時間毎に判断されている。   The battery voltage VBAT of the battery 28 is detected by the current / voltage sensor 25 as described above, and the slope S when the battery voltage VBAT decreases is sampled and calculated every certain time (for example, 1 second) in the system controller 1. Is done. The battery voltage VBAT and the gradient S thereof are respectively determined by the system controller 1 whether they are above or below a predetermined value VN (for example, 45 V) and SN (for example, 10 V) set in advance. That is, specified values VN and SN are set in advance in the system controller 1, and the system controller 1 compares the battery voltage VBAT of the battery 28 detected by the current / voltage sensor 25 with the specified value VN. It is always determined whether the battery voltage VBAT 28 is above or below the specified value VN. Further, the gradient S of the battery voltage VBAT calculated at regular intervals as described above is compared with the specified value SN, and it is determined at regular intervals whether the gradient S is above or below the defined value SN. ing.

こうした判断の下、バッテリ２８のバッテリ電圧ＶＢＡＴが規定値ＶＮを上回っている状態では、トルクアシスト時におけるモータジェネレータ１１への電力の供給は、バッテリ２８によって行われる。すなわち、この場合、キャパシタ蓄電装置２１への通電の入切を行う第１切換スイッチ３０ａは切状態となり、バッテリ２８への通電の入切を行う第２切換スイッチ３０ｂは入状態となっており、エンジン２が高負荷状態となってトルクアシストを行うモータジェネレータ１１への電力の供給は、バッテリ２８により行われる。また、この場合、エンジン２が低負荷状態となった際の、発電機として作動するモータジェネレータ１１からの発電電力の蓄電もバッテリ２８によって行われる。   Under such a determination, in a state where the battery voltage VBAT of the battery 28 exceeds the specified value VN, the battery 28 supplies power to the motor generator 11 at the time of torque assist. That is, in this case, the first changeover switch 30a for turning on / off the energization of the capacitor power storage device 21 is turned off, and the second changeover switch 30b for turning on / off the energization of the battery 28 is turned on. The battery 28 supplies power to the motor generator 11 that performs torque assist when the engine 2 is in a high load state. In this case, the battery 28 also stores the generated power from the motor generator 11 that operates as a generator when the engine 2 is in a low load state.

そして、エンジン２に急激に高い負荷がかかり、バッテリ２８のバッテリ電圧ＶＢＡＴの急激な低下が生じると、モータジェネレータ１１への電力の供給をキャパシタ蓄電装置２１から行うようにする。すなわち、急激にエンジン２に対して高い負荷がかかった場合、この負荷に応じてモータジェネレータ１１はトルクアシストを行うため、バッテリ２８からモータジェネレータ１１へ大電流を瞬時に供給する必要があり、バッテリ２８では瞬時の放電を行う必要がある。しかし、バッテリ２８はこのような瞬時の大電流の供給を行う際、その出力の限界に達すると、図５に示すように、バッテリ電圧ＶＢＡＴの急激な降下（電圧ドロップ）を引き起こす。そして、このバッテリ２８の電圧ドロップは、システムの誤作動や停止の原因となる。そこで、バッテリ２８の電圧ドロップを防止するため、エンジン２に急激に高い負荷がかかった場合は、モータジェネレータ１１への電力の供給をキャパシタ蓄電装置２１により行うのである。   Then, when a high load is suddenly applied to the engine 2 and the battery voltage VBAT of the battery 28 is suddenly reduced, power is supplied to the motor generator 11 from the capacitor power storage device 21. That is, when a high load is suddenly applied to the engine 2, the motor generator 11 performs torque assist in accordance with this load. Therefore, it is necessary to instantaneously supply a large current from the battery 28 to the motor generator 11. In 28, instantaneous discharge needs to be performed. However, when the battery 28 supplies such an instantaneous large current and reaches the limit of its output, as shown in FIG. 5, it causes a sudden drop (voltage drop) of the battery voltage VBAT. The voltage drop of the battery 28 causes malfunction or stop of the system. Therefore, in order to prevent a voltage drop of the battery 28, when the engine 2 is suddenly subjected to a high load, the capacitor power storage device 21 supplies power to the motor generator 11.

具体的には、バッテリ２８のバッテリ電圧ＶＢＡＴが規定値ＶＮを下回った状態で、かつ、その勾配Ｓが規定値ＳＮを下回った場合、すなわち、バッテリ電圧ＶＢＡＴが規定値ＶＮを下回った状態で、エンジン２に急激に高い負荷がかかりバッテリ電圧ＶＢＡＴが急激に低下した場合、第１切換スイッチ３０ａが入状態となり、モータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給がキャパシタ蓄電装置２１によって行われることとなる。つまり、前記規定値ＳＮは、エンジン２に急激に高い負荷がかかる場合のその負荷の基準となるものである。ここで、第２切換スイッチ３０ｂは、入状態のままでも切状態としてもよい。つまり、エンジン２に急激に高い負荷がかかりバッテリ２８の電圧が低下することによってキャパシタ蓄電装置２１によるモータジェネレータ１１への電力の供給が行われるので、バッテリ２８側の電圧の方がキャパシタ蓄電装置２１側よりも電圧が低くなり、バッテリ２８からキャパシタ蓄電装置２１への電流の流れ込みが生じないからでる。しかし、キャパシタ蓄電装置２１の安全をより確実なものとするためには、第２切換スイッチ３０ｂは切状態とする方が望ましい。   Specifically, in a state where the battery voltage VBAT of the battery 28 is lower than the specified value VN and the gradient S thereof is lower than the specified value SN, that is, in a state where the battery voltage VBAT is lower than the specified value VN, When the engine 2 is suddenly subjected to a high load and the battery voltage VBAT is suddenly lowered, the first changeover switch 30a is turned on, and the power supply to the motor generator 11 operating as a motor is performed by the capacitor power storage device 21. It becomes. That is, the specified value SN is a reference for the load when the engine 2 is suddenly subjected to a high load. Here, the second changeover switch 30b may be in the on state or in the off state. That is, when the engine 2 is suddenly subjected to a high load and the voltage of the battery 28 decreases, the power is supplied to the motor generator 11 by the capacitor power storage device 21, so the voltage on the battery 28 side is the capacitor power storage device 21. This is because the voltage is lower than that of the battery and current does not flow from the battery 28 to the capacitor power storage device 21. However, in order to further ensure the safety of the capacitor power storage device 21, it is desirable to turn off the second changeover switch 30b.

このようにして、エンジン２に急激に高い負荷がかかってバッテリ２８のバッテリ電圧ＶＢＡＴが急激に低下し、キャパシタ蓄電装置２１によるモータジェネレータ１１への電力の供給が行われる状態となった場合、ここで電力を消費するキャパシタ蓄電装置２１の充電は、エンジン２の負荷が定常状態となった際に行われる。つまり、エンジン２にかかる負荷が下がり、モータジェネレータ１１によるトルクアシストが必要なくなると、エンジン２の余剰出力によって発電機として作動するモータジェネレータ１１により発電される電力がキャパシタ蓄電装置２１に蓄電される。そして、キャパシタ蓄電装置２１が満充電状態となり、キャパシタ蓄電装置２１の充電が完了した時点で、第１切換スイッチ３０ａが切状態となり、第２切換スイッチ３０ｂが入状態となって、バッテリ２８がモータジェネレータ１１と接続された状態となる。すなわち、本作動態様において主たる蓄電装置としてのバッテリ２８によって、発電機として作動するモータジェネレータ１１からの発電電力の蓄電及びモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給を行う状態に戻る。   In this way, when the engine 2 is suddenly subjected to a high load, the battery voltage VBAT of the battery 28 is suddenly lowered, and the electric power is supplied to the motor generator 11 by the capacitor power storage device 21. The capacitor power storage device 21 that consumes power is charged when the load of the engine 2 is in a steady state. That is, when the load on the engine 2 decreases and torque assist by the motor generator 11 is no longer necessary, the electric power generated by the motor generator 11 that operates as a generator by the surplus output of the engine 2 is stored in the capacitor power storage device 21. When the capacitor power storage device 21 is fully charged and charging of the capacitor power storage device 21 is completed, the first changeover switch 30a is turned off, the second changeover switch 30b is turned on, and the battery 28 is connected to the motor. It will be in the state connected with the generator 11. FIG. That is, in this operation mode, the battery 28 as the main power storage device returns to the state in which the generated power is stored from the motor generator 11 operating as a generator and the power is supplied to the motor generator 11 operating as a motor.

この蓄電システム部２０の第２の作動態様においては、通常は、バッテリ２８によってモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給を行い、エンジン２に急激に高い負荷がかかったとき等、必要な場合にだけ、モータジェネレータ１１への電力の供給を行う蓄電装置がキャパシタ蓄電装置２１に切り換わるので、前述したようなバッテリ２８の電圧ドロップを防いでシステムの誤作動を防止することができるとともに、モータジェネレータ１１への長時間の電力の供給が可能となる。つまり、トルクアシストを行うモータジェネレータ１１に対して電力の供給を行う蓄電装置として、持続的な負荷に対してはバッテリ２８を用い、瞬時の急激な高い負荷にはキャパシタ蓄電装置２１を用いることができるので、バッテリ２８の有する高いエネルギー密度及びキャパシタ蓄電装置２１の有する高い出力密度を適切に用いることが可能となる。これにより、急激な負荷変動が生じる作業などにおいても、モータジェネレータ１１による長時間のトルクアシストが可能となる。   In the second operation mode of the power storage system unit 20, it is usually necessary when power is supplied to the motor generator 11 that operates as a motor by the battery 28 and the engine 2 is suddenly subjected to a high load. Only in this case, the power storage device that supplies power to the motor generator 11 is switched to the capacitor power storage device 21, so that the voltage drop of the battery 28 as described above can be prevented and the malfunction of the system can be prevented. It is possible to supply power to the motor generator 11 for a long time. That is, as the power storage device that supplies power to the motor generator 11 that performs torque assist, the battery 28 is used for a continuous load, and the capacitor power storage device 21 is used for an instantaneous and sudden high load. Therefore, the high energy density of the battery 28 and the high output density of the capacitor power storage device 21 can be appropriately used. As a result, the motor generator 11 can assist torque for a long time even in an operation where a sudden load fluctuation occurs.

続いて、蓄電システム部２０の別構成について説明する。なお、本構成の蓄電システム部２０は、図１に示すものと略同一であるため、図１に示すものと同一の用途及び機能を有する装置などについては、同一の符号を付してその説明を省略し、構成の異なる部分については作動態様の説明に沿って説明する。   Next, another configuration of the power storage system unit 20 will be described. Note that the power storage system unit 20 of this configuration is substantially the same as that shown in FIG. 1, and therefore, devices having the same uses and functions as those shown in FIG. Is omitted, and the different parts will be described along the description of the operation mode.

本構成の蓄電システム部２０の作動態様においては、発電機として作動するモータジェネレータ１１からの発電電力の蓄電及びモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給は、キャパシタ蓄電装置２１によって行われる。そして、このキャパシタ蓄電装置２１の蓄電量が低下すると、バッテリ２８によってキャパシタ蓄電装置２１の充電が行われる。すなわち、本作動態様においては、バッテリ２８はモータジェネレータ１１への電力の供給は行わずにキャパシタ蓄電装置２１の充電のみを行うものであり、モータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給は全てキャパシタ蓄電装置２１により行われる。   In the operation mode of the power storage system unit 20 of this configuration, the capacitor power storage device 21 performs storage of generated power from the motor generator 11 that operates as a generator and supply of power to the motor generator 11 that operates as a motor. When the amount of electricity stored in the capacitor power storage device 21 decreases, the battery 28 charges the capacitor power storage device 21. That is, in this operation mode, the battery 28 does not supply power to the motor generator 11 but only charges the capacitor power storage device 21, and all power is supplied to the motor generator 11 that operates as a motor. This is performed by the capacitor power storage device 21.

つまり、本構成における作動態様においては、キャパシタ蓄電装置２１の蓄電量が低下し、キャパシタ電圧ＶＣが、バッテリ２８のバッテリ電圧ＶＢＡＴより低下した場合は、該バッテリ２８によってキャパシタ蓄電装置２１の充電が行われることを特徴としている。そのため、本構成においては、図６に示すように、バッテリ２８からキャパシタ蓄電装置２１への充電電流の定電流制御を行う第２定電流制御回路１００ａを備えている。つまり、本構成においては、第１定電流制御回路として、発電機として作動するモータジェネレータ１１からキャパシタ蓄電装置２１への充電電流の定電流制御を行う前記定電流制御回路１００を有し、これに加え、バッテリ２８からキャパシタ蓄電装置２１への充電電流の定電流制御を行う第２定電流制御回路１００ａを備えている。そして、このように、バッテリ２８からモータジェネレータ１１への電力の供給は行わず、第２定電流制御回路１００ａは、キャパシタ蓄電装置２１及びバッテリ２８に並列に接続できるので、キャパシタ蓄電装置２１及びバッテリ２８への通電の入切を行う前記第１切換スイッチ３０ａ及び第２切換スイッチ３０ｂは設ける必要がない。なお、第２定電流制御回路１００ａの構造は前記定電流制御回路１００と略同一のため、その説明を省略する。   That is, in the operation mode in this configuration, when the amount of power stored in capacitor power storage device 21 decreases and capacitor voltage VC decreases below battery voltage VBAT of battery 28, capacitor power storage device 21 is charged by battery 28. It is characterized by being. Therefore, in this configuration, as shown in FIG. 6, a second constant current control circuit 100 a that performs constant current control of the charging current from the battery 28 to the capacitor power storage device 21 is provided. That is, in the present configuration, the first constant current control circuit includes the constant current control circuit 100 that performs constant current control of the charging current from the motor generator 11 that operates as a generator to the capacitor power storage device 21. In addition, a second constant current control circuit 100a that performs constant current control of charging current from the battery 28 to the capacitor power storage device 21 is provided. In this way, power is not supplied from the battery 28 to the motor generator 11, and the second constant current control circuit 100a can be connected in parallel to the capacitor power storage device 21 and the battery 28. Therefore, the capacitor power storage device 21 and the battery There is no need to provide the first change-over switch 30a and the second change-over switch 30b for turning on / off the power to the power supply 28. Since the structure of the second constant current control circuit 100a is substantially the same as that of the constant current control circuit 100, the description thereof is omitted.

ところで、本ハイブリッドシステムにおいては、エンジン２にかかる負荷に応じて、モータジェネレータ１１によるトルクアシスト及びキャパシタ蓄電装置２１の蓄電を行うことによるエンジン２の負荷の平準化を行うため、作業機における繰り返しの作業などが行われ、キャパシタ蓄電装置２１が充放電を繰り返すと、図７に示すように、該キャパシタ蓄電装置２１の有する特性から、キャパシタ電圧ＶＣは徐々に低下して行く。図７は、キャパシタ蓄電装置２１及びバッテリ２８において、同様の電気量の充放電を繰り返した場合のキャパシタ電圧ＶＣ及びバッテリ電圧ＶＢＡＴをそれぞれ示したグラフである。この図からわかるように、キャパシタ蓄電装置２１は充放電を繰り返す度にキャパシタ電圧ＶＣが低下して行くのに対し、バッテリ２８のバッテリ電圧ＶＢＡＴは、放電した際や充電された際には低下または上昇するが、その都度定電圧に戻り、バッテリ電圧ＶＢＡＴとしては常に定電圧を保つ。このようなキャパシタ蓄電装置２１及びバッテリ２８それぞれが有する充放電特性を利用し、バッテリ２８によってキャパシタ蓄電装置２１の充電を行う。つまり、このようなキャパシタ蓄電装置２１及びバッテリ２８それぞれの有する充放電特性により、キャパシタ蓄電装置２１及びバッテリ２８間では、キャパシタ蓄電装置２１の方が必ず電圧が低くなるため、この電圧差を利用することにより、バッテリ２８によってキャパシタ蓄電装置２１の充電を随時行うようにする。そして、このバッテリ２８からキャパシタ蓄電装置２１への充電電流を制御するために、前記第２定電流制御回路１００ａを設けるのである。   By the way, in this hybrid system, the load of the engine 2 is leveled by performing the torque assist by the motor generator 11 and the power storage of the capacitor power storage device 21 in accordance with the load on the engine 2. When work or the like is performed and the capacitor power storage device 21 repeats charging and discharging, the capacitor voltage VC gradually decreases due to the characteristics of the capacitor power storage device 21 as shown in FIG. FIG. 7 is a graph showing the capacitor voltage VC and the battery voltage VBAT when charging and discharging with the same amount of electricity are repeated in the capacitor power storage device 21 and the battery 28, respectively. As can be seen from this figure, the capacitor voltage VC decreases every time charging / discharging of the capacitor power storage device 21 is repeated, whereas the battery voltage VBAT of the battery 28 decreases or decreases when discharged or charged. Although it rises, it returns to a constant voltage each time, and always maintains a constant voltage as the battery voltage VBAT. The capacitor power storage device 21 is charged by the battery 28 using such charge / discharge characteristics of the capacitor power storage device 21 and the battery 28. In other words, due to the charge / discharge characteristics of the capacitor power storage device 21 and the battery 28, the voltage of the capacitor power storage device 21 is always lower between the capacitor power storage device 21 and the battery 28. Therefore, this voltage difference is used. Thus, the battery 28 is charged with the capacitor 28 as needed. In order to control the charging current from the battery 28 to the capacitor power storage device 21, the second constant current control circuit 100a is provided.

具体的には、通常時、即ちキャパシタ蓄電装置２１がモータジェネレータ１１への電力を供給するに十分な蓄電量を有している場合、キャパシタ蓄電装置２１によって、発電機として作動するモータジェネレータ１１からの発電電力の蓄電及びモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給がエンジン２にかかる負荷に応じて行われる。この場合、バッテリ２８からの電流は、第２定電流制御回路１００ａによってキャパシタ蓄電装置２１へと流れないように制御される。すなわち、バッテリ２８からキャパシタ蓄電装置２１への充電電流を制御する第２定電流制御回路１００a によってバッテリ２８からキャパシタ蓄電装置２１へ流れる電流をゼロとする。   Specifically, in normal times, that is, when the capacitor power storage device 21 has a sufficient power storage amount to supply power to the motor generator 11, the capacitor power storage device 21 causes the motor generator 11 that operates as a generator to The generated electric power is stored and the electric power is supplied to the motor generator 11 that operates as a motor according to the load applied to the engine 2. In this case, the current from the battery 28 is controlled by the second constant current control circuit 100a so as not to flow to the capacitor power storage device 21. That is, the second constant current control circuit 100a that controls the charging current from the battery 28 to the capacitor power storage device 21 sets the current flowing from the battery 28 to the capacitor power storage device 21 to zero.

そして、前述したように、モータジェネレータ１１による負荷平準化にともなうキャパシタ蓄電装置２１の充放電が繰り返されることにより、キャパシタ蓄電装置２１のキャパシタ電圧ＶＣが低下すると、バッテリ２８からキャパシタ蓄電装置２１へ充電電力が供給される。この際、キャパシタ蓄電装置２１への充電電流は第２定電流制御回路１００ａによって定電流制御される。このようなバッテリ２８によるキャパシタ蓄電装置２１の充電は、トルクアシストを行っているモータジェネレータ１１に対してキャパシタ蓄電装置２１が電力を供給している最中にも行うことができる。この場合、例えば、エンジン２の高負荷状態が長時間継続し、キャパシタ蓄電装置２１によるモータジェネレータ１１への電力の供給が長時間にわたるとき等において、バッテリ２８によりキャパシタ蓄電装置２１を充電しながら、キャパシタ蓄電装置２１によるモータジェネレータ１１への電力の供給を続けることが可能となる。   As described above, when the capacitor voltage VC of the capacitor power storage device 21 decreases due to repeated charge / discharge of the capacitor power storage device 21 due to load leveling by the motor generator 11, the battery 28 charges the capacitor power storage device 21. Power is supplied. At this time, the charging current to the capacitor power storage device 21 is constant current controlled by the second constant current control circuit 100a. Such charging of the capacitor power storage device 21 by the battery 28 can be performed while the capacitor power storage device 21 is supplying power to the motor generator 11 that is performing torque assist. In this case, for example, when the high load state of the engine 2 continues for a long time and the power supply to the motor generator 11 by the capacitor power storage device 21 takes a long time, the capacitor power storage device 21 is charged by the battery 28, It becomes possible to continue supplying power to the motor generator 11 by the capacitor power storage device 21.

また、バッテリ２８によるキャパシタ蓄電装置２１の充電は次のようにして行うこともできる。すなわち、図６に示すように、キャパシタ蓄電装置２１とバッテリ２８との通電を保持した状態でキャパシタ蓄電装置２１のモータジェネレータ１１側との通電の入切を行える位置に第３切換スイッチ３０ｃを設ける。そして、バッテリ２８によってキャパシタ蓄電装置２１の充電を行う際にはこの第３切換スイッチ３０ｃを切状態とする。なお、この第３切換スイッチ３０ｃは、機械式スイッチ、またはパワートランジスタ等の半導体素子から構成されるものであり、システムコントローラによってその入切が制御される。こうすることにより、バッテリ２８によるキャパシタ蓄電装置２１の充電が行われている間は、キャパシタ蓄電装置２１のモータジェネレータ１１との通電を断つのである。つまり、キャパシタ蓄電装置２１は充電効率が高いという特性を有しているため、バッテリ２８による充電を短時間に行うことができるので、バッテリ２８によるキャパシタ蓄電装置２１の充電が行われる際、第３切換スイッチ３０ｃを一旦切状態とし、キャパシタ蓄電装置２１の充電が完了した時点で、再び第３切換スイッチ３０ｃを入状態に戻してキャパシタ蓄電装置２１のモータジェネレータ１１側とを通電させるようにする。   The charging of the capacitor power storage device 21 by the battery 28 can also be performed as follows. That is, as shown in FIG. 6, the third changeover switch 30c is provided at a position where the energization between the capacitor power storage device 21 and the motor generator 11 side can be turned on and off while the power supply between the capacitor power storage device 21 and the battery 28 is maintained. . When charging the capacitor power storage device 21 with the battery 28, the third changeover switch 30c is turned off. The third changeover switch 30c is composed of a mechanical switch or a semiconductor element such as a power transistor, and its on / off is controlled by the system controller. By doing so, while the capacitor 28 is charged by the battery 28, the energization of the capacitor power storage device 21 to the motor generator 11 is cut off. That is, since the capacitor power storage device 21 has a characteristic of high charging efficiency, the battery 28 can be charged in a short time. Therefore, when the capacitor power storage device 21 is charged by the battery 28, the third The changeover switch 30c is once turned off, and when charging of the capacitor power storage device 21 is completed, the third changeover switch 30c is returned to the on state again so that the motor generator 11 side of the capacitor power storage device 21 is energized.

例えば、キャパシタ蓄電装置２１によってモータジェネレータ１１への電力の供給が行われている間に、キャパシタ蓄電装置２１のキャパシタ電圧ＶＣが低下すると、第３切換スイッチ３０ｃを一瞬切状態にし、バッテリ２８によるキャパシタ蓄電装置２１の充電を瞬時に行い、キャパシタ蓄電装置２１が満充電状態または、蓄電量が一定量以上となった時点で、再び第３切換スイッチ３０ｃを入状態とする。こうすることにより、バッテリ２８から供給される充電電力がモータジェネレータ１１側へ流れるのを防止することができる。このように、第３切換スイッチ３０ｃを設け、この第３切換スイッチ３０ｃの入切を前述したように制御することにより、バッテリ２８によるキャパシタ蓄電装置２１の充電が効率の良いものとなる。   For example, if the capacitor voltage VC of the capacitor power storage device 21 decreases while the power is being supplied to the motor generator 11 by the capacitor power storage device 21, the third changeover switch 30c is momentarily turned off, and the capacitor by the battery 28 is turned off. The power storage device 21 is charged instantaneously, and when the capacitor power storage device 21 is in a fully charged state or when the amount of stored power reaches a certain amount or more, the third changeover switch 30c is turned on again. By doing so, it is possible to prevent the charging power supplied from the battery 28 from flowing to the motor generator 11 side. Thus, by providing the third changeover switch 30c and controlling the turning on / off of the third changeover switch 30c as described above, the charging of the capacitor power storage device 21 by the battery 28 becomes efficient.

なお、このようにして、バッテリ２８によってキャパシタ蓄電装置２１の充電を行うことで、蓄電量が低下した場合のバッテリ２８の充電は、モータジェネレータ１１からの発電電力またはバッテリ２８からの充電電力によってキャパシタ蓄電装置２１が満充電状態にある場合に、モータジェネレータ１１からの発電電力をバッテリ２８に蓄電することによって行う。この場合、定電流制御回路１００は、キャパシタ蓄電装置２１への充電電流を制御するとともに、バッテリ２８への充電電流の制御を行うこととなる。また、このバッテリ２８の充電は、別途充電器などを用いて外部充電を行うこともできる。   It should be noted that charging of capacitor power storage device 21 with battery 28 in this way causes charging of battery 28 when the amount of power storage is reduced by the generated power from motor generator 11 or the charged power from battery 28. This is performed by storing the generated power from the motor generator 11 in the battery 28 when the power storage device 21 is in a fully charged state. In this case, constant current control circuit 100 controls the charging current to capacitor power storage device 21 and also controls the charging current to battery 28. The battery 28 can be charged by external charging using a separate charger or the like.

このような図６に示す構成の蓄電システム部２０における作動態様においては、バッテリ２８によって随時充電されるキャパシタ蓄電装置２１によって、発電機として作動するモータジェネレータ１１からの発電電力の蓄電及びモータとして作動するモータジェネレータ１１への電力の供給を行うことができるので、モータジェネレータ１１によるトルクアシスト性能及び電力回生性能を向上させることができ、長時間にわたってエンジン２の急激な負荷変動に対応することが可能となる。   In the operation mode in the power storage system unit 20 configured as shown in FIG. 6, the capacitor power storage device 21 charged as needed by the battery 28 operates to store the generated power from the motor generator 11 that operates as a generator and to operate as a motor. Therefore, it is possible to improve the torque assist performance and power regeneration performance of the motor generator 11, and to cope with a sudden load fluctuation of the engine 2 over a long period of time. It becomes.

なお、以上説明した図１及び図６に示すそれぞれの蓄電システム部２０の構成は、同一の蓄電システム部において兼ねた構成とすることもできる。つまり、図１に示す蓄電システム部２０に、図６に示す第３切換スイッチ３０ｃ及び第２定電流制御回路１００ａを設けることにより、同一の蓄電システム部において前述した各作動態様を実施することができる構成とすることもできる。   1 and 6 described above can also be configured to serve as the same power storage system unit. That is, by providing the power storage system unit 20 shown in FIG. 1 with the third changeover switch 30c and the second constant current control circuit 100a shown in FIG. 6, the above-described operation modes can be implemented in the same power storage system unit. It can also be set as the structure which can be performed.

本発明に係るハイブリッドシステムの構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a structure of the hybrid system which concerns on this invention. 定電流制御回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of a constant current control circuit. 定電流制御回路による定電流制御の制御フローを示す図。The figure which shows the control flow of the constant current control by a constant current control circuit. 均等制御回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of a uniform control circuit. バッテリ電圧の変化を示す図。The figure which shows the change of a battery voltage. 蓄電システム部の他の構成を示す図。The figure which shows the other structure of an electrical storage system part. バッテリとキャパシタ蓄電装置それぞれの充放電特性を示す図。The figure which shows the charging / discharging characteristic of a battery and a capacitor electrical storage apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ システムコントローラ
２ エンジン
１１ モータジェネレータ
２１ キャパシタ蓄電装置
２８ バッテリ
３０ａ 第１切換スイッチ
３０ｂ 第２切換スイッチ
３０ｃ 第３切換スイッチ
１００ 定電流制御回路（第１定電流制御回路）
１００ａ 第２定電流制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 System controller 2 Engine 11 Motor generator 21 Capacitor electrical storage apparatus 28 Battery 30a 1st changeover switch 30b 2nd changeover switch 30c 3rd changeover switch 100 Constant current control circuit (1st constant current control circuit)
100a Second constant current control circuit

Claims (2)

エンジン（２）と、該エンジン（２）をアシストするモータと、これらを制御する制御手段と、前記エンジンを駆動源とする発電機とを備えるハイブリッドシステムにおいて、前記発電機からの発電電力の蓄電、及び前記モータへの電力の供給を行うキャパシタ蓄電装置（２１）と、前記発電機から前記キャパシタ蓄電装置（２１）への充電電流の定電流制御を行う第１定電流制御回路（１００）と、前記モータへの電力の供給を行うバッテリ（２８）と、前記制御手段により制御され前記キャパシタ蓄電装置（２１）への通電の入切を行う第１切換スイッチ（３０ａ）と、前記制御手段により制御され前記バッテリへの通電の入切を行う第２切換スイッチ（３０ｂ）とを備え、前記キャパシタ蓄電装置（２１）の蓄電量が、予め設定される規定値を上回っている場合は、前記第１切換スイッチ（３０ａ）を入状態とするとともに前記第２切換スイッチ（３０ｂ）を切状態とし、該キャパシタ蓄電装置（２１）によって前記発電機からの発電電力の蓄電及び前記モータへの電力の供給を行い、前記キャパシタ蓄電装置（２１）の蓄電量が、予め設定される規定値を下回った場合は、前記第１切換スイッチ（３０ａ）を切状態とするとともに前記第２切換スイッチ（３０ｂ）を入状態とし、前記バッテリ（２８）から前記モータへの電力の供給を行い、該状態において、前記バッテリ（２８）のバッテリ電圧が、予め設定される規定値を上回っている場合は、前記第１切換スイッチ（３０ａ）を切状態とするとともに、前記第２切換スイッチ（３０ｂ）を入状態とし、そのまま該バッテリ（２８）によって前記発電機からの発電電力の蓄電及び前記モータへの電力の供給を行い、前記バッテリ（２８）のバッテリ電圧が、予め設定される規定値を下回り、かつ、単位時間当たりの電圧低下率が、予め設定される規定値よりも大きくなった場合は、前記第１切換スイッチ（３０ａ）を入状態とし、前記キャパシタ蓄電装置（２１）から前記モータへの電力の供給を行うことを特徴とするハイブリッドシステム。 In a hybrid system comprising an engine (2), a motor that assists the engine (2), a control means that controls these, and a generator that uses the engine as a drive source, storage of generated power from the generator And a capacitor power storage device (21) that supplies power to the motor, and a first constant current control circuit (100) that performs constant current control of charging current from the generator to the capacitor power storage device (21); A battery (28) for supplying electric power to the motor, a first changeover switch (30a) controlled by the control means to turn on and off the capacitor power storage device (21), and the control means And a second changeover switch (30b) that is controlled to turn on / off the power supply to the battery, and the amount of electricity stored in the capacitor power storage device (21) is preset. When the value exceeds a certain value, the first changeover switch (30a) is turned on and the second changeover switch (30b) is turned off, and the generated power from the generator by the capacitor power storage device (21). When the amount of power stored in the capacitor power storage device (21) falls below a preset specified value, the first changeover switch (30a) is turned off. At the same time, the second changeover switch (30b) is turned on, and power is supplied from the battery (28) to the motor. In this state, the battery voltage of the battery (28) is set to a preset value. If it exceeds the upper limit, the first changeover switch (30a) is turned off, and the second changeover switch (30b) is turned on. (28) to store the generated power from the generator and supply the power to the motor, the battery voltage of the battery (28) is lower than a preset specified value, and per unit time When the voltage drop rate becomes larger than a predetermined value set in advance, the first changeover switch (30a) is turned on, and power is supplied from the capacitor power storage device (21) to the motor. A hybrid system characterized by 請求項１記載のハイブリッドシステムにおいて、前記発電機からの発電電力の蓄電、及び前記モータへの電力の供給を行うキャパシタ蓄電装置（２１）と、前記発電機から前記キャパシタ蓄電装置（２１）への充電電流の定電流制御を行う第１定電流制御回路（１００）を設けるとともに、前記キャパシタ蓄電装置（２１）のキャパシタ電圧が、前記バッテリ（２８）のバッテリ電圧より低下した場合は、該バッテリ（２８）によって前記キャパシタ蓄電装置（２１）の充電を可能とし、該バッテリ（２８）から前記キャパシタ蓄電装置（２１）への充電電流の定電流制御を行う第２定電流制御回路（１００ａ）とを設けたことを特徴とするハイブリッドシステム。 The hybrid system according to claim 1, wherein a capacitor power storage device (21) that stores power generated by the generator and supplies power to the motor, and a power storage device from the generator to the capacitor power storage device (21). A first constant current control circuit (100) for performing constant current control of charging current is provided, and when the capacitor voltage of the capacitor power storage device (21) is lower than the battery voltage of the battery (28), the battery ( And 28) a second constant current control circuit (100a) that enables charging of the capacitor power storage device (21) and performs constant current control of charging current from the battery (28) to the capacitor power storage device (21). A hybrid system characterized by being provided .
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