JP2561554B2 - 自動車の電気制動および補助加速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車の走行時における電気エネルギの回生
に利用する。本発明はリターダ装置が使用されないとき
に電気エネルギの回生効率を高めることができる装置に
関する。

〔概要〕

本発明は内燃機関の主軸に直結されたかご形誘導機を
発電機として動作させ、その発電エネルギを回生すると
ともに、熱エネルギに変換して制動力を得る自動車の電
気制動および補助加速装置において、 内燃機関の主軸と自動車の車軸との間に挿入されたト
ランスミッションの減速歯車の比が小さくなるほど回生
するエネルギが大きくなるようにかご形誘導機の回転磁
界のすべり量を制御することにより、 走行時の電気エネルギの回生効率を向上させるように
したものである。

従来の技術 出願人は本発明に係わる装置として第３図に示すリタ
ーダ装置を特開昭63−314101（特願昭62−36278）、特
開昭63−206103（特願昭62−36279）、特開昭63−26552
7（特願昭62−36280）、特開昭63−206101（特願昭62−
36281）により提案した。

この装置は、内燃機関１に直結したかご形誘導機２
と、直流電源３と、この直流電源３の直流電圧をかご形
誘導機２の軸回転速度より低い回転速度の回転磁界を誘
起するに適合した周波数の交流電圧に変換してかご形誘
導機２に与え、またかご形誘導機２からの交流電力を直
流電力に変換するインバータ装置４と、このインバータ
装置４の交流側電圧の周波数を設定する制御手段６とを
備える。

また、かご形誘導機２には回転センサ５が取付けら
れ、この回転センサ５からの信号は制御手段６に与えら
れる。さらに、インバータ装置４の出力にはコンデンサ
７およびスイッチ回路９を介して抵抗器８が接続され
る。

このように構成されたリターダ装置の動作は、自動車
に搭載された内燃機関１の主軸に直結してかご形誘導機
２の回転子部が回転駆動される。この回転系の有する機
械運動エネルギを吸収して車両の走行を制動するときに
は、かご形誘導機２の固定子巻線に回転子部の回転速度
により低い回転速度の回転磁界をインバータ装置４から
与える。すなわち、直流電源３からインバータ装置４を
経由してかご形誘導機２の固定子巻線に交流が印加さ
れ、これにより回転系の有する機械運動エネルギが電気
エネルギに変換され、この電気エネルギが直流電源３に
回生充電される。

また、制御手段６はインバータ装置４に自動車の運転
に応じて制動の制度を制御する装置が含まれ、自動車の
運転に伴い一時的に大きいブレーキトルクを発生させる
ときには、かご形誘導機２から発生する電気エネルギを
すべて直流電源３に回生させることは困難であるため
に、スイッチ回路９を介して抵抗器８により熱エネルギ
として放散させ大きいブレーキトルクを得る。

従来、上述したリターダ装置は、リターダ調整レバー
14を操作しない場合には車両走行時にアクセルペダル12
が戻されたことをアクセルセンサ13が検出すると、車両
惰行時の運動エネルギが内燃機関１の回転速度に応じて
一定に定められた回生率で電気エネルギとして回収され
ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したようにリターダ装置が使用されないときの電
気エネルギの回生率は内燃機関の回転速度に応じてトラ
ンスミッションの減速歯車の位置にかかわらず一定に設
定されている。

したがってトランスミッションが高段になるほどエネ
ルギ回生に伴って発生する車両を止めようとするブレー
キ力は小さくなる。そこでトランスミッションが高段に
なるにしたがってエネルギ回生率を上げる（車両を止め
るブレーキ力は一定にして）ことで効率よく回生できる
余地が残されている。

本発明はこの点を解決するもので、自動車の走行時に
リターダ装置が使用されないときの電気エネルギの回生
効率を高めることができる装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、自動車の車軸を駆動する内燃機関の主軸に
直結されたかご形誘導機と、二次電池を含む直流電源
と、この直流電源出力により前記かご形誘導機の界磁に
回転磁界を与えるとともにその界磁に発生する電気エネ
ルギを前記二次電池に回生するインバータ装置と、前記
主軸の回転情報を入力し、前記界磁に与える回転磁界す
べり量を制御する制御手段とを備えた自動車の電気制動
および補助加速装置において、前記制御手段は、前記主
軸と前記車軸との間に挿入されるトランスミッションの
減速歯車の比が小さいほど回生するエネルギが大きくな
るように前記すべり量を制御する手段を含むことを特徴
とする。

〔作用〕

内燃機関の主軸と車軸との間に挿入された減速歯車の
比の変化を常時検出し、車両が高速走行状態に入りその
減速歯車の比が小さくなったときにアクセルペダルが踏
み込まれていることを検出すると、かご形誘導機に与え
る回転磁界のすべり量を回生されるエネルギが大きくな
るように制御する。

これにより、トランスミッションが高段にシフトされ
減速比が小さくなるほど電気エネルギの回生率を高める
ことができる。すなわち、トランスミッションの位置が
第４速、あるいは第５速のように高段にシフトされたと
きには、車両は定常走行状態となって内燃機関出力に余
裕を生じる。このような状態のときに多くのエネルギを
回生することにより、単に主軸回転速度に応じたエネル
ギの一定比率の回生よりも合理的に回生率を高めること
ができる。

〔実施例〕

次に、本発明実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明実施例の構成を示す図である。

本発明実施例は、自動車の車軸を駆動する内燃機関１
の主軸に直結されたかご形誘導機２と、二次電池を含む
直流電源３と、この直流電源３の出力によりかご形誘導
機２の界磁に回転磁界を与えるとともにその界磁に発生
する電気エネルギを直流電源３に回生するインバータ装
置４と、主軸の回転速度を検出する回転センサ５と、こ
の回転センサ５が検出した回転情報を入力し、界磁に与
える回転磁界すべり量を制御する制御手段６と、インバ
ータ装置４の出力に接続されるコンデンサ７と、インバ
ータ装置４を介してかご形誘導機２の界磁巻線に発生す
る電流が供給される抵抗器８と、この抵抗器８およびイ
ンバータ装置４との間に接続され回路の開閉を行うスイ
ッチ回路９と、抵抗器８にインバータ装置４から印加さ
れる電圧を検出する電圧検出回路10と、この電圧検出回
路10の検出出力が大きくなるにしたがって抵抗器８の実
効的な値を大きい値に制御するスイッチ制御回路11と、
アクセルペダル12の移動量を検出するアクセルセンサ13
と、インバータ装置４に接続されたリターダ調整レバー
14と、プロペラシャフト15の回転速度を検出するプロペ
ラシャフト回転センサ16とを備え、さらに制御手段６
に、本発明の特徴とするところの内燃機関１の主軸と車
軸との間に挿入されるトランスミッション17の減速歯車
の比が小さいほど回生するエネルギが大きくなるように
界磁に与える回転磁界のすべり量を制御する手段を含
む。

次に、このように構成された本発明実施例の動作につ
いて説明する。

電気制動装置として制動力を回転系に発生させる動作
が行われるが、この場合は制御手段６は回転センサ５で
検出されたかご形誘導機２の回転子部の回転速度により
小さい速度の回転磁界をかご形誘導機２の固定子部に与
えるように制御信号を発生する。

このとき、かご形誘導機２は発電機として動作し、発
電された電気エネルギはインバータ装置４により直流エ
ネルギに変換され、直流電源３に充電電流として供給さ
れる。ブレーキトルクが大きく、直流電源３がこの直流
エネルギを吸収しきれないときには、直流端子電圧が所
定値を超えて上昇し、この値を電圧検出回路10が検出
し、この検出出力によりスイッチ制御回路11がスイッチ
回路９を制御して直流電源３の端子に抵抗器８を接続す
るように閉成させる。これにより電気エネルギは抵抗器
８で熱エネルギに変換されて大気中に放出され回転系に
制動力が与えられる。

また、補助加速装置として駆動力を回転系に付与する
動作が行われるが、この場合は制御手段６は回転センサ
５が検出されたかご形誘導機２の回転子部の回転速度よ
り大きい速度の回転磁界をかご形誘導機２の固定子部に
与えるように制御信号を発生する。

このときには、直流電源３から直流電流が取り出さ
れ、インバータ装置４により回転磁界に相応の多相交流
に交換されて、かご形誘導機２に供給される。回転磁界
の回転速度と軸回転速度との差が大きいほど大きい駆動
力が与えられる。

直流電源３への充電は、インバータ装置４に対しかご
形誘導機２の固定子にその回転子の回転に対応する回転
磁界を与えるための制御信号が制御手段６から供給され
ることにより行われる。

自動車が高速走行状態に入ると、上述した補助加速と
しての動作が行われなくなり内燃機関１の出力には余裕
を生じる。

本発明の特徴とするところは、内燃機関の回転速度に
応じてエネルギ回生率が一定に設定されているトランス
ミッションの位置が高段になる（減速歯車比が小さくな
る）に従って回生効率を高めるようにすることにある。

第２図は本発明実施例の動作の流れを示すフローチャ
ートである。

アクセルペダル12の位置、リターダ調整レバー14の位
置、内燃機関１の主軸の回転速度、およびプロペラシャ
フト15の回転速度がアクセルセンサ13、リターダ調整レ
バー14の設定位置、回転センサ５、およびプロペラシャ
フト回転センサ16によりそれぞれ検出される。

制御手段６はこれらの検出信号を受け、アクセルペダ
ル12が踏まれているか否かを判断し、踏まれていなけれ
ばリターダとして使用されているか否かを判断する。リ
ターダとして使用されていなければ内燃機関１の主軸の
回転速度v₁およびプロペラシャフト15の回転速度v₂から
ギヤ比ｒを演算する（ｒ＝v₁/v₂）。

次いで、内燃機関１の主軸の回転速度v₁およびギヤ比
ｒからすべり量Ｓを算出し、この算出値によりかご形誘
導機２の界磁に与える回転磁界のすべり量Ｓを制御す
る。その後電圧検出回路10によりインバータ装置４に発
生する電圧を検出して所定値でなければすべり量の制御
を繰り返す。

このようにしてトランスミッション17の減速歯車の位
置に対応した回生率で電気エネルギを回収し回生効率を
高める制御を行う。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、減速歯車の比が
小さいほど回生するエネルギが大きくなるようにするこ
とにより、トランスミッションの減速歯車が高段に位置
しているときの内燃機関の余裕を合理的に利用して電気
エネルギの回生率を高め、回収エネルギを大きくするこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成を示すブロック図。 第２図は本発明実施例の動作の流れを示すフローチャー
ト。 第３図は従来例の構成を示すブロック図。 １……内燃機関、２……かご形誘導機、３……直流電
源、４……インバータ装置、５……回転センサ、６……
制御手段、７……コンデンサ、８……抵抗器、９……ス
イッチ回路、10……電圧検出回路、11……スイッチ制御
回路、12……アクセルペダル、13……アクセルセンサ、
14……リターダ調整レバー、15……プロペラシャフト、
16……プロペラシャフト回転センサ、17……トランスミ
ッション。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車の車軸を駆動する内燃機関の主軸に
   直結されたかご形誘導機と、 二次電池を含む直流電源と、 この直流電源出力により前記かご形誘導機の界磁に回転
   磁界を与えるとともにその界磁に発生する電気エネルギ
   を前記二次電池に回生するインバータ装置と、 前記主軸の回転情報を入力し、前記界磁に与える回転磁
   界すべり量を制御する制御手段と を備えた自動車の電気制動および補助加速装置におい
   て、 前記制御手段は、前記主軸と前記車軸との間に挿入され
   るトランスミッションの減速歯車の比が小さいほど回生
   するエネルギが大きくなるように前記すべり量を制御す
   る手段を含む ことを特徴とする自動車の電気制動および補助加速装
   置。