JPH04128003U - 車両の制動および補助駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トラック等の車両に搭載された制動および補
助駆動装置のバッテリに車両の始動発進に十分な電力量
を充電しておけるようにしてバッテリからの電力により
車両の始動発進を常に可能にする。 【構成】 従来の車両の制動および補助駆動装置に排気
ガスエネルギを電気エネルギに変換してバッテリに供給
する発電機を付加することにより、前記バッテリに、車
両走行時に誘導機からと前記発電機からとの両者から電
力が供給されるようにする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両の制動および補助駆動装置に関し、詳細には、制動および補助 駆動装置のバッテリに、誘導機を車両の始動発進のために駆動するのに十分な充 電電力量を確保しておくことができる車両の制動および補助駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、パワラインに誘導機を取り付け、車両の制動時にこの誘導機により 生成された交流電力を直流電力に変換してバッテリに供給するとともに車両の発 進または加速時にこのバッテリに蓄積された電気エネルギーを取り出し交流に変 換して上記誘導機に供給して車輪駆動の補助を行わせるように構成した車両の電 気制動および補助駆動装置が本出願人より提案されている（例えば特開昭６３− ２０６１０１号公報参照）。

【０００３】 図３はこのような車両の制動および補助駆動装置を示す図である。

【０００４】 図３において、大型ディーゼルエンジン３１は、フライホイールハウジング３ ２内に薄型の三相交流回転機３３を内蔵させている。このフライホイールハウジ ング３２の後段には、通常、トランスミッション３４が設けられている。ディー ゼルエンジン３１の回転軸には、回転センサ３５が設けてある。前記三相交流回 転機３３の交流端子は、インバータ装置３６の交流端子に接続されている。イン バータ装置３６は余分な電力が発生したときには、抵抗３７でその電力を消費で きるようにしてある。また、インバータ装置３６の直流端子には、バッテリ３８ 及びＤＣ−ＤＣコンバータ３９が接続されている。また、インバータ装置３６に は、回転センサ３５からの回転検出信号、スタータスイッチ４０からの信号、リ ターダ調整レバー４１（運転者により操作される）からの信号、及びアクセルセ ンサ４２からのアクセル開度信号がそれぞれ入力されるようにしてある。なお、 アクセルセンサ４２のアクセル開度信号は、電子ガバナ用コンピュータ４３に入 力されており、これにより燃料噴射ポンプ４４が駆動制御されるようになってい る。

【０００５】 このようなシステムを車両に適用すると、前記誘導機３３は、エンジン始動時 には、スタータスイッチ４０からの信号を受けたインバータ装置３６によってス タータモータとして動作し、また車両の加速時には、アクセルセンサ４２からの 信号を受けたインバータ装置３６によって、トルクアシスト用モータとして作動 する。また、車両の制動時には、前記誘導機３３は、リターダ調整レバー４１か らの信号を受けたインバータ装置３６によって、リターダ（電気ブレーキ）とし て作動し、さらにインバータ装置３６がこのとき発生した交流電力を直流電力に 変換してバッテリ３８に供給することによってブレーキエネルギの回生が行われ る。なお、前記誘導機３３は、ブレーキエネルギの回生だけでは電気が不足する 場合にはオルタネータとして作動し、バッテリに充電することもできる（このた め、現行のスタータおよびオルタネータは不要となる）。また前記バッテリ３８ の電圧は９６Ｖであるため、２４Ｖの電圧で作動する（トラックの場合）車載機 器類への電源供給は９６Ｖを２４Ｖに変換するためのＤＣ−ＤＣコンバータ３９ を介して行っている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

このように、従来の車両の制動および補助駆動装置においては前記誘導機３３ をスタータモータとして使用することになるが、そのためには車両走行中のリタ ーダ作動時に前記誘導機３３に電力を供給する前記バッテリ３８への充電電力量 を車両の始動発進に十分な量まで確保しておく必要がある。

【０００７】 しかしながら、バス等の走行中に頻繁に制動を繰り返す大型車両では車両走行 時に誘導機３３からバッテリ３８へ前記の十分な電力量を充電することができる が、通常のトラック等の車両では前記誘導機３３からのみでは前記バッテリ３８ に十分な電力量を充電することができず、結局トラック等に前記の制動および補 助駆動装置を実用性がある形で搭載することができない、という問題があった。

【０００８】 本考案は、このような従来技術の課題に着目してなされたもので、トラック等 の車両に搭載された制動および補助駆動装置のバッテリに車両の始動発進に十分 な電力量を充電しておけるようにしてバッテリからの電力により車両の始動発進 を常に可能にすることができる車両の制動および補助駆動装置を提供することを 目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案の車両の制動および補助駆動装置は、パワラ インに取り付けられた誘導機と、この誘導機により回生された電気エネルギーを 蓄えるバッテリと、前記バッテリに蓄積された電気エネルギーを交流電力に変換 して前記誘導機に供給するとともに前記誘導機により生成された交流電力を直流 電力に変換して前記バッテリに供給するインバータ回路と、排気ガスエネルギを 電気エネルギに変換して前記バッテリに供給する発電機とを備えたことを特徴と する。

【００１０】 また本考案では、前記の制動および補助駆動装置において、さらに、前記発電 に使用した排気ガスを燃焼させるアフタバーナを備えることも出来る。

【００１１】

【作用】

本考案では、従来の車両の制動および補助駆動装置に排気ガスエネルギを電気 エネルギに変換してバッテリに供給する発電機を付加したので、前記バッテリに は、車両走行時に誘導機からと前記発電機からとの両者から電力が供給されるよ うになる。したがって、前記バッテリには常に車両の始動発進に十分な電力量を 確保しておくことができるようになる。

【００１２】 また請求項２の考案によれば、エンジンからの排気ガスがアフタバーナで再燃 焼されるので、排気ガスのハイドロカーボンを減少させて低公害の車両を提供で きる。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づき説明する。

【００１４】 図１は本考案の一実施例の概略構成を示すブロック図、図２は本実施例に使用 される制動および補助駆動装置の電気的構成を示すブロック図である。

【００１５】 図２に示す電気制動および補助駆動装置には、前記エンジン１の主軸にその回 転子部が固定されかつエンジンのフライホイール内に装着された誘導機（例えば ３相のかご形多相誘導機）２と、バッテリー３と、このバッテリー３の直流電圧 を所定の周波数の交流電圧に変換して誘導機２に与え、また誘導機２からの交流 電力を直流電力に変換するインバータ回路４と、このインバータ回路４の交流側 電圧の周波数を設定する制御信号を生成するインバータ制御回路５とが備えられ ている。

【００１６】 前記インバータ制御回路５には、自動車の運転に応じて運転者が制御指令を発 生するためのリターダ調整スイッチ１６が接続されている。すなわち、運転者が スイッチ１６の操作レバー１６ａを図２に示すＯＦＦの位置から上に移動させる とスイッチＳ₁がオンし、ＯＦＦの位置から下に移動させるとその各位置により ４段に設けられたスイッチＳ₂の各接点が順次オンする。

【００１７】 ここでスイッチＳ₁は、車両の発進時または加速時に用いるものである。発進 時または加速時に運転者がこの操作レバー１６ａをスイッチＳ₁の位置にセット することにより誘導機２が電動機として作動され、バッテリー３に蓄積された電 気エネルギーが車輪の駆動力の補助として用いられる。またスイッチＳ₂は、車 両の制動時に用いられるものである。制動時に操作レバー１６ａを図の下方向に 下げるほど強い制動力が得られるような制御指令がインバータ制御回路５に入力 され、誘導機２が発電機として作動され、ブレーキトルクが発生する。

【００１８】 また、図２に示すように、エンジン１にはエンジン回転センサ６が取付けられ ており、この回転センサ６からのエンジン回転速度を示す信号がインバータ制御 回路５に与えられるようになっている。またインバータ回路４の出力側にはコン デンサ７および半導体スイッチ回路１２が接続され、さらにこの半導体スイッチ 回路１２を介して抵抗器１１が接続されている。

【００１９】 前記インバータ回路４の出力電圧を検出する検出回路１３の出力および前記抵 抗器１１の電流の変化を検出する電流検出器１５の出力は、スイッチ制御回路１ ４に入力される。スイッチ制御回路１４は、これらの検出回路１３および電流検 出器１５からの出力に基づいて、半導体スイッチ回路１２の周期的な開閉のデュ ーティー比を変更させることにより、抵抗器１１の実効的な抵抗値を制御する。 すなわち、スイッチ制御回路１４は、インバータ回路４の出力電圧が大きくなり 抵抗器１１に流れる電流がそれに比例して多くなるときには抵抗器３１の実効的 な抵抗値が大きくなるように半導体スイッチ回路１２を制御する。またスイッチ 制御回路１４は、インバータ回路４の出力電圧が変化しないのに拘わらず抵抗器 １１を流れる電流値が低下するとき（抵抗器１１の抵抗値がその発熱により上昇 するとき）は、抵抗器１１の実効的な抵抗値が小さくなるように制御して抵抗器 １１により消散できる電力を大きな値に維持するようにしている。

【００２０】 なお本実施例では、前記電流検出器１５からの出力は前記インバータ制御回路 １５にも入力されるようになっている。また前記バッテリー３からの直流電圧は 、ＤＣ−ＤＣコンバータ１７により所定の電圧に変換されて各種の車両電装品に 供給されるようになっている。

【００２１】 次に、この制動および補助駆動装置の動作を図２に基づき説明する。

【００２２】 まず自動車の制動時の動作を説明する。

【００２３】 前記操作レバー１６ａがスイッチＳ₂の位置にあるとき（すなわち自動車の制 動時）には、インバータ制御回路５は、前記エンジン回転センサ６からの信号に 基づいて、前記バッテリー３からの直流電圧が前記自動車のエンジンの回転速度 （すなわち回転子の回転速度）よりも小さい回転速度の回転磁界が前記誘導機の 固定子に形成されるような周波数の交流電力に変換されるように、前記インバー タ回路４を制御する。これにより、前記誘導機２は車輪の回転エネルギーを電気 エネルギーに変換する交流発電機として動作し、自動車の車輪にブレーキトルク を発生させる。このとき発電された電気エネルギーは、前記インバータ回路４に より直流電力に変換されて前記バッテリー３に充電される。

【００２４】 なおこのとき、自動車の運転に伴い一時的に過大なブレーキトルクが発生する 場合には、誘導機２から発生する電気エネルギーをすべてバッテリー３に回生さ せることは困難である。そこで本実施例では、インバータ回路４の直流端子電圧 が所定値を越えたときは、前記スイッチ制御回路１４は、前記インバータ回路４ の直流端子電圧を検出する検出回路１３からの出力に基づいて、前記半導体スイ ッチ回路１２をＯＮにして抵抗器１１を前記バッテリー３の両端に接続するよう にしている。これにより、前記過大な電気エネルギーが抵抗器１１に供給されそ こから熱エネルギーとして放散されるようになる。

【００２５】 次に自動車の発進または加速時の動作を説明する。

【００２６】 前記操作レバー１６ａがスイッチＳ_１の位置に移動されると、インバータ制御 回路５は、前記バッテリー３からの直流電圧を、自動車の発進または加速時に適 した周波数の交流電力、すなわち、前記自動車のエンジンの回転速度（すなわち 回転子の回転速度）よりも大きい回転速度の回転磁界が前記誘導機の固定子に形 成されるような周波数の交流電力に変換するように、前記インバータ回路４を制 御する。これにより誘導機２が交流電動機として動作し、バッテリー３に蓄積さ れた電気エネルギーが、自動車のエンジンの駆動力の補助として用いられる。

【００２７】 以上のように、この第１実施例によれば、エンジンのフライホイールの位置に 装着した誘導機２を、自動車の制動時には交流発電機（エレクトリック・リター ダ）として作動させて自動車側の車輪にブレーキトルクを与えるとともに、自動 車の加速または発進時には電動機として作動させて自動車側の車輪に補助駆動力 を与えるようにしている。

【００２８】 次に図１に基づいて本実施例の構成を説明する。図１中の図２と共通する部分 には図２と同一の符号を付している。

【００２９】 図１において、誘導機２によりエンジン１の回転力を電気エネルギに変換して インバータ回路４で直流電力に変換してバッテリ３に充電する。車両の起動発進 時にはバッテリ３よりの電流により誘導機２が回転しエンジン１が起動または駆 動アシストされるようになっている。

【００３０】 本実施例ではさらに、バッテリ３に排気ガスのエネルギを電気エネルギに変換 するタービン式直流発電機（ガス流発電機）２１が接続されている。このタービ ン式発電機２１では、エンジン１からの排気ガスのエネルギによりタービン２２ を回転しこれにより排気ガスのエネルギを電気エネルギに変換し前記バッテリ３ に供給する。また前記タービン２２を回転させた排気ガスはアフタバーナ２３に 流れる。このアフタバーナ２３にはエアコンプレッサ２４により吸入されたエア が供給されており、ここで排気ガスの再燃焼が行われる。

【００３１】 以上のように本実施例によれば、排気ガスのエネルギで回転する前記タービン 式発電機２１を設けるようにしているので、前記バッテリ３には、エンジン１の 回転中は、前記誘導機２からの電力の充電に加えて、前記タービン式発電機２１ からの電力が補充的に充電されるようになり、その結果常にバッテリ３に車両の 起動または発進に必要な電力量を充電しておくことができるようになる。また本 実施例では、タービン式発電機２１のタービン２２を回転させた後の排気ガスを アフタバーナ２３で再燃焼させるようにしているので、車両外に排出される排気 ガスのハイドロカーボン（ＨＣ）を減少させることができ公害対策としても有効 である。

【００３２】

【考案の効果】

以上説明したように本考案の車両の制動および補助駆動装置によれば、従来の 車両の制動および補助駆動装置に排気ガスエネルギを電気エネルギに変換してバ ッテリに供給する発電機を付加したので、前記バッテリには、車両走行時に誘導 機からと前記発電機からとの両者から電力が供給されるようになる。したがって 、前記バッテリには常に車両の始動発進に十分な電力量を確保しておくことがで きるようになり、トラック等の車両でも制動および補助駆動装置を実用性が高い 形で搭載できるようになる。

【００３３】 また請求項２の考案によれば、エンジンからの排気ガスがアフタバーナで再燃 焼されるので、排気ガスのハイドロカーボンを減少させて低公害の車両を提供で きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の概略構成を示すブロック図
である。

【図２】本考案の一実施例に使用する制動および補助駆
動装置の構成を示すブロック図である。

【図３】従来の車両の電気制動および補助加速装置を示
す図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 誘導機 ３ バッテリ ４ インバータ回路 ２１ タービン式発電機 ２２ タービン ２３ アフタバーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 29/02 ３４１ 9248−3Ｇ 29/06 Ｅ 9248−3Ｇ Ｑ 9248−3Ｇ 45/00 ３１０ Ｓ 8109−3Ｇ ３９５ Ａ 8109−3Ｇ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】パワラインに取り付けられた誘導機と、こ
   の誘導機により回生された電気エネルギーを蓄えるバッ
   テリと、前記バッテリに蓄積された電気エネルギーを交
   流電力に変換して前記誘導機に供給するとともに前記誘
   導機により生成された交流電力を直流電力に変換して前
   記バッテリに供給するインバータ回路と、排気ガスエネ
   ルギを電気エネルギに変換して前記バッテリに供給する
   発電機とを備えたことを特徴とする車両の制動および補
   助駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１の制動および補助駆動装置におい
   て、さらに、前記発電に使用した排気ガスを燃焼させる
   アフタバーナを備えたことを特徴とする車両の制動およ
   び補助駆動装置。