JPH04201657A - リターダ装置の制動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車等の車両に装備され、制動時に電気制
動すると共に機械的エネルギを電気エネルギに変換して
バッテリに回生し、発進や加速時にそのバッテリ電源で
補助加速するように制御するリターダ装置において、電
気制動時に車輪のスキッドを回避するように制御する制
動制御装置に関する。

［従来の技術］ 近年、本件出願人より既に自動車等の車両の駆動系に、
発電と電動が可能なかご形多相誘導機を設け、電気的に
制動及び加速するリターダ装置が提案されている。この
リターダ装置は、特に大型車両のエンジンの小型化によ
るエンジンブレーキの効果の低下を補い、且つ発進、加
速時に燃料、排気ガスを低減することを目指している。

即ち、車両の駆動系に装着されている誘導機を、制動時
には発電機として作動して電気制動し、このとき誘導機
に発生する電気エネルギをバッテリに回生ずる。また、
発進や加速時には誘導機をバッテリ電源により電動機と
して作動して補助加速するのである。

こうして機械的エネルギを電気エネルギに変換して回生
じ、この電気エネルギを燃費、排気ガスの点で有効利用
するものである。そして、このようなエネルギの変換に
よる回生と有効利用を効果的に達成するように、制御系
が新たに開発され、これに適した制御系が提案されてい
る。車両におけるこのようなエネルギの回生サイクルの
制御は、未だ開発の途上にあり、更に一層発展すること
が望まれている。

そこで従来、上記リターダ装置においては運転席に電気
制動スイッチが設置されており、走行状態に応じ運転者
が任意に電気制動スイッチを操作することが可能になっ
ている。

そして、所定量スイッチ操作すると、その操作量に対応
した制動トルクを設定して誘導機を発電機作動し、所定
の制動力を生じるように構成されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の電気制動の制御系にあっては
、運転者の判断で制動力を走行状態に適応して調整する
ことができるが、その反面路面状態、荷物の積載量等に
対して制動力過多の場合も起こり得る。特に、雨や雪の
スリップを生じ易い路面状態において制動力が多過ぎる
と、車輪がロックしてスキッドを生じ、操縦性等を損う
ことがある。このため、この電気制動の制御系には、車
両の操安性を確保するため、スキッド防止の対策も施す
ことが望まれる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであ
ってその目的は、電気制動時の車輪スキッドを常時確実
に防止することができるリターダ装置の制動制御装置を
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するため、本発明は、エンジン駆動系に
発電と電動が可能なかご形多相の誘導機を装着し、この
誘導機の固定子部側をインバータ回路を介して発電電力
を回生するバッテリ、過剰な電力を消費する抵抗器に接
続し、運転者の操作によるスイッチ信号が入力するイン
バータ制御回路から誘導機の回転磁界を所定量遅らせ、
または進ませる制御信号をインバータ回路に出力して、
エンジン駆動系を電気制動または補助加速別間するリタ
ーダ装置において、電気制動の際にスイッチ操作量に応
じた制動トルクを定める制動トルク算出手段と、この電
気制動の際に車輪のスキッドの有無を判断する車輪スキ
ッド判定手段と、スキッド発生時に制動トルクの値を減
少するように補正する制動トルク補正手段と、を備える
リターダ装置の制動制御装置を提案するものである。

［作　　用］ 上述した本発明の構成によると、車両走行中にエンジン
駆動系に装着されたリターダ装置の誘導機が、降板時等
において運転者のスイッチ操作で発電機として作動して
電気制動し、加速時等には電動機として作動して補助加
速する。そして、この電気制動の際には車輪スキッドの
有無が常に判断されており、スリップを生じ易い路面状
態でスキッドを生じると、運転者により設定された制動
トルクが減少補正されることで、そのスキッドを適確に
防止することが可能になる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明のリターダ装置とその充電状態表示装置
の実施例を示すブロック図であり、リターダ装置１０は
エンジン駆動系に装着されるかご形多相−の誘導機２０
と、その電気制御装置３０から構成される装置 即ち、エンジンｌのクランク軸２のフライホイール３に
かご形多相話導機２０が装着され、フライホイール３は
クラッチ４、入力軸５を介して変速機６に伝動構成され
ている。

このかご形多相話導機２０は３相であり、第２図に示す
ようにエンジンｌと変速機６との間に設けられるフライ
ホイール装置７の内部に装着される。即ち、フライホイ
ール装置７のフライホイールハウジング７ａ、７ｂの間
に固定されるステータリング２１にステータ鉄心２２が
取付けられ、ステータ鉄心２２にステータ巻線２３が装
着され、このステータ巻線２３から出口線２４が取出さ
れて固定子部２０ａを成す。また、フライホイール３の
外周部にはステータ鉄心２２と近接対向してロータ鉄心
２５が取付けられ、ロータ鉄心２５にかご形巻線２６が
保持環２７、エンドリング２８と共に装着されて回転子
部２０ｂを成す。そこで、エンジンｌの停止または走行
中に回転子部２０ｂが停止または回転駆動しており、こ
の回転子部２０ｂに対して固定子部２０ａに所定の周波
数電圧を印加して回転磁界を与え、電気制動または補助
加速するようになっている。

第１図において電気制御装置３０について説明すると、
かご形誘導機２０の固定子部２Ｏａ側がインバータ回路
３１、コンデンサ３２を介しバッテリ３３に接続され、
インバータ回路３１は周波数電圧の制御信号を生成する
インバータ制御回路４０を有する。インバータ回路３１
の出力側には半導体スイッチ回路３４を介して抵抗器３
５が接続され、半導体スイッチ回路３４にスイッチ制御
回路３６が接続される。

また各種入力情報として、誘導機２０の回転子部２０ｂ
の軸回転速度Ｎを検出する回転センサ５０、インバータ
回路３１の出力電圧Ｅｖを検出する電圧検出回路５１、
抵抗器３５の電流により温度ｔを検出する温度センサ５
２、アクセルペダル１１に連動してアクセル踏込み量θ
を検出するアクセルセンサ５３を有する。更に、運転席
には減速、制動時に運転者により操作される電気制動ス
イッチ５４、加速時に同様に操作される補助加速スイッ
チ５５が設けられているインバータ回路３１は、誘導機
２０の各相端子とバッテリ３３の正及び負の端子との間
に接続される複数のスイッチ素子を有する。スイッチ素
子はトランジスタ、このトランジスタの逆方向に並列接
続されるダイオードから成り、インバータ制御回路４０
からトランジスタに所定の周波数の開閉制御信号ＳＲ，
ＳＦを与えることで、誘導機２０の回転磁界のすべり方
向、すべり量を変化し、所定の能力の発電機または電動
機として作動する。

インバータ制御回路４０は、電気制動スイッチ５４と補
助加速スイッチ５５、軸回転速度Ｎの信号が入力する動
作モード設定回路４１を有し、スイッチ信号の入力状態
と軸回転速度Ｎの関係により発電モード、電動モード、
停止モードを設定する。そこで、発電制御系として、こ
の動作モード設定回路４１の発電モード信号と電気制動
スイッチ５４の操作量αに応した信号が入力する制動ト
ルク算出回路４２を有し、発電モードの各モードとスイ
ッチ操作量αに応じて制動トルクＴＢを定める。この制
動トルクＴ、と軸回転速度Ｎの信号は回転磁界遅れ制御
回路４３に人力し、制動トルクＴＢに応じた負のすべり
量−ｅＲを求め、軸回転速度Ｎに対しこのすべり量−ｅ
Ｒだけ遅延した周波数の制御信号Ｓ、に変換する。そし
て、この制御信号ＳＲをインバータ回路３１に出力し、
誘導機２０を所定の発電能力の発電機として作動し、且
つ誘導機２０で発生した交流電圧を直流電圧に変換して
バッテリ３３に回生ずるのである。この場合に、制動ト
ルクＴ、に対して負のすべり量−ｅ、が比例的に設定さ
れて、制動トルクＴＩＳをその設定値に追従制御する。

また、電動制御系として、上記動作モード設定回路４１
の電動モード、アクセル踏込み量θ、軸回転速度Ｎの信
号が人力する駆動トルク算出回路４４を有し、アクセル
踏込み量θと軸回転速度Ｎによるトルク特性を用いて発
生エンジントルクＴＰを求め、これに対して電動機か分
担する駆動トルクＴ。を定める。この駆動トルクＴＤ、
軸回転速度Ｎの信号は回転磁界進み制御回路４５に人力
し、駆動トルクＴＤに応じた正のすへり量＋ｅ、を求め
、軸回転速度Ｎに対しこのすべり量＋ｅ、たけ進んだ周
波数の制御信号ＳＰに変換する。そして、この制御信号
ＳＦを同様にインバータ回路３１に出力し、誘導機２０
を所定の電動能力の電動機として作動し、エンジンｌの
駆動系に駆動力を補助的に与えるのである。この場合に
、アクセル踏込み量θと共に発生エンジントルクＴＰが
大きい程、電動機で分担する駆動トルクＴＯが大きく制
御される。

バッテリ３３は、電気制動時に発電された電気エネルギ
を回生じて貯えるものであり、容量Ｖは短時間で定格充
電容量に充電することができ、繰り返し放電する場合も
過放電するおそれの無いものに設定される。

次に、バッテリ３３の充電、放電制御系について説明す
ると、バッテリ３３に対して充電制御回路３７と放電制
御回路３８が接続される。充電制御回路３７は上記動作
モード設定回路４１の発電モード信号が入力すると、バ
ッテリ３３の端子電圧Ｅ０を充電可能な電圧に調整する
ものであり、このバッテリ３３端子電圧Ｅ０より大きい
インバータ出力電圧Ｅｖが発生する際に、バッテリ３３
に電流を供給して充電する。放電制御回路３８は電動モ
ード信号が入力すると、誘導機２０を電動機動作するの
に必要な直流電源電圧Ｅ工を発生し、始動及び加速時に
この電圧ＥＭを誘導機２０に印加する。

抵抗器３５は発電による電気エネルギが回生ずることが
できない程過剰な場合に、これを消費するもので、所定
の抵抗値ｒに設定されている。

ここで、抵抗器３５の抵抗値ｒが一定であると、所定の
回転速度以上においては抵抗器３５の消費電力Ｐが発電
機出力Ｗを越えてしまい、インバータ出力電圧ＥＶが低
下して制動トルクＴ、を低下することが、試験により確
認された。上述の半導体スイッチ回路３４、スイッチ制
御回路３６、電圧検出回路５１は、下記制動トルクＴ、
の低下を防止する抵抗値制御系の回路である。

そこで、電圧検出回路５１で検出されるインバータ出力
電圧Ｅｖが設定値以上になると、スイッチ制御回路３６
で軸回転速度Ｎに応じたデユーティ比りの開閉制御信号
を半導体スイッチ回路３４に出力する。そして、半導体
スイッチ回路３４により抵抗器３５の回路を開閉制御し
、軸回転速度Ｎの上昇に対し抵抗器３５の実効抵抗値ｒ
、を増大してインバータ出力電圧Ｅｖを略一定に保ち、
制動トルクＴ６の大きい制動可能領域を拡大するように
なっている。こうして、抵抗器３５を含む回路の実効抵
抗値ｒ、が半導体スイッチ回路３４の開閉により制御さ
れることで、抵抗器３５自体の値ｒは小さいものに設定
されている。

更に試験の結果、電気制動を長時間継続すると、抵抗器
３５の温度ｔが上昇して抵抗値ｒが増大し、これに伴い
制動トルクｒｅの低下を生じることが確認された。そこ
でこれを防止するため、抵抗器３５に設けられている温
度センサ５２の信号がスイッチ制御回路３６に入力し、
温度ｔの上昇により半導体スイッチ回路３４への信号の
デユーティ比りを変化して、抵抗器３５の実効抵抗値「
５を減少制御するようになっている。

次に、上記電気制動の制御系においてスキッド防止制御
について説明する。先ず、前輪回転Ｎ、を検出する前輪
回転センサ６０、後輪回転ＮＲを検出する後輪回転セン
サ６１を有し、これらのセンサ６０，６１の前、後輪回
転ＮＦ’＋ＮＲと電気制動スイッチ５４の信号がスキッ
ド判定回路６２に入力する。スキッド判定回路６２は電
気制動のスイッチ操作信号が入力する電気制動条件にお
いて、例えば前、後輪回転Ｎｒ、ＮＲの回転差ΔＮを算
出し、この回転差ΔＮと通常旋回時のフル転舵の場合の
限界値ΔＮ２と比較して、回転差ΔＮが限界値ΔＮ、以
上に大きくなった場合に車輪ロックによるスキッドを判
断する。このスキッド判定信号は制動トルク補正回路６
３に入力し、補正係数ｋをノンスキッドの場合に、ｋ＝
１に設定する。また、スキッドの場合は、第３図のよう
に補正係数ｋをＯ＜ｋ＜１の範囲で、回転差ΔＮに対し
て減少関数的に設定する。そして、この補正係数にの信
号を制動トルク算出回路４２に入力し、制動トルクＴＢ
と補正係数ｋを乗算して、スキッドの際に制動トルクＴ
、を所定時間減少補正するようになっている。

次に、この実施例の動作について説明する。先ず、エン
ジン１の動力がフライホイール３、クラッチ４、入力・
軸５を介し変速機６に入力し、変速動力が車輪側に伝達
することで車両走行する。この走行時の降板等の場合に
運転者が電気制動スイッチ５４を操作すると、インバー
タ制御回路４０の動作モード設定回路４１で発電モード
が選択され、制動トルク算出回路４２でスイッチ操作量
αに応じた制動トルクＴ、が設定される。そして、回転
磁界遅れ制御回路４３から制動トルクＴａに応じた負の
すべり量−ｅＲの周波数制御信号ＳＲがインバータ回路
３１に入力して、誘導機２０を発電機として作動する。

これにより、誘導機２０では固定子部２０ａの回転磁界
が駆動系の回転子部２０ｂの回転を強制的に減速し、第
４図のように制動トルクＴａを発生する。このため、こ
の制動トルクＴＢで直接制動され、またはエンジンブレ
ーキ効果が増大補正され、適切に制動または減速するこ
とが可能になる。

このとき、誘導機２０の固定子部２０ａには上記発電機
の作動に伴い電気エネルギが発生し、これがインバータ
回路３１で直流電圧に変換され、充電制御回路３７で電
圧謂整されてバッテリ３３に充電されるのであり、こう
して電気制動により発生する電気エネルギが有効に回生
される。

この電気制動時において、電気エネルギが過剰な場合は
、スイッチ制御回路３６の開閉制御信号で半導体スイッ
チ回路３４が抵抗器３５に所定の電流を流して消費する
ことになり、こうして制動トルクＴＢを確保しつつ過剰
分を速やかに消散し、失陥しないように整合制御される
。また、この抵抗器３５による過剰エネルギの消費の場
合に、温度上昇により抵抗値ｒが増大すると、スイッチ
制御回路３６により実効抵抗値「、が減少され、上記整
合制御を最適な状態に保持するように補正される。

一方、アクセル踏込みによる加速時に運転者が補助加速
スイッチ５５を操作すると、動作モード設定回路４１で
電動モードが選択される。そして、駆動トルク算出回路
４４でこの場合の走行状態に応じて電動機が分担する駆
動トルクＴＯが算出され、これに基づき回転磁界進み制
御回路４５から正のすべり量中ｅＦの周波数制御信号Ｓ
、がインバータ回路３１に入力する。

また、この電動モードにより放電制御回路３８で、バッ
テリ電源を用いて所定の直流電圧電源ＥＭが生成される
。

こうして、誘導機２０にはそれを電動するに足る電圧が
印加され、且つ固定子部２０ａには軸回転速度Ｎより進
んだ回転磁界が生じて、誘導機２０は電動機として作動
し、′￥Ｓ４図のように所定の、駆動トルクＴｏを発生
する。このため、エンジンｌの駆動系の動力は誘導機２
０の駆動トルクＴＤで増大補充されるのであり、こうし
て上述のようにバッテリ３３に回生される電気エネルギ
が車両駆動に有効に利用され、この誘導機２０の駆動ト
ルク１８分に応じ燃費、排気ガスが効果的に低減される
のである。

尚、上述以外にエンジン始動時には誘導機２０が電動機
として作動される。また、定常走行時には誘導機２０が
例えば発電能力の小さい発電機として作動されて緩やか
にバッテリ充電され、エネルギ回生重視で制御される。

以上説明した電気制動と補助加速の作用が、エンジン駆
動系のエネルギの回生により、バッテリ３３の寿命の続
く限り、走行中の減速、加速、定常の際に繰り返して反
永久的に継続されるのである。

一方、上述の車両走行中に前、後輪回転Ｎ。

、ＮＲが各センサ６０，６１により検出されており、電
気制動を操作する際にスキッド判定回路６２で、両者の
回転差ΔＮに基づいてスキッドの有無が判断される。そ
こで、比較的大きい制動トルクを設定して急激に電気制
動操作し、前、後輪を急制動する際に、このとき雨等の
スリップを生じ易い路面状態で且つ荷物の積載量が少な
く極度にタイヤのグリップ力が低下するような条件では
、前、後輪の主として非駆動で制動力の大きい前輪が制
動過多でロックしてスキッドを生じることがある。

するとこの場合に、前、後輪の回転差ΔＮが急増するこ
とで上記スキッドが判断され、このスキッド信号により
制動トルク補正回路６３で回転差ΔＮに応じた補正係数
ｋが設定される。そして、運転者の操作で設定された制
動トルクＴ、がこの補正係数にで強制的に減少補正され
るのであり、これにより前、後輪の制動力がスキッドの
状態に応じ低下し、こむに伴いタイヤのグリップ力が回
復してスキ・ノドを生じなくなる。こうして、運転者の
操作で所定の制動トルクを設定して電気制動する際に、
路面状態等に対し制動過多でスキッドを生じるおそれが
ある場合にそれが自動的に回避され、車体方向性、操安
性、制動性が確保されることになる。

以上、本発明の実施例について説明したが、これのみに
限定されない。例えば、スキッド発生時に制動トルクを
、ＡＢＳ制御の場合と同様に細かく制御しても良い。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明によるリターダ装置の電
気制動の制御系には、スキッド防止対策が施されている
ので、電気制動の操作時のスキッドが確実に防止されて
、操安性等が確保され、安全性が向上する。前、後輪の
回転差等によりスキッドを判断して制動トルクを減少補
正する構成であるから、スキッド状態に応じ制動緩和し
て適切にスキッド防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例のブロック図、＊２図はか
ご形多相誘導機の機械的構成の断面図、第３図は制動ト
ルクの補正係数を示す図、′ｔＳ４図は制動と駆動のト
ルクを示す特性図である。 ｌＯ・・・リターダ装置、２０・・・かご形多相誘導機
、３０・・・電気制御装置、３１・・・インバータ回路
、３３・・・バッテリ、３５・・・抵抗器、４０・・・
インバータ制御回路、５４・・・電気制動スイッチ、５
５・・・補助加速スイッチ、４２・・・制動トルク算出
回路、６２・・・スキッド判定回路、６３・・・制動ト
ルク補正回路。 特許出願人　　日野自動車工業株式会社第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジン駆動系に発電と電動が可能なかご 形多相の誘導機を装着し、この誘導機の固定子部側をイ
   ンバータ回路を介して発電電力を回生するバッテリ、過
   剰な電力を消費する抵抗器に接続し、運転者の操作によ
   るスイッチ信号が入力するインバータ制御回路から誘導
   機の回転磁界を所定量遅らせ、または進ませる制御信号
   をインバータ回路に出力して、エンジン駆動系を電気制
   動または補助加速制御するリターダ装置において、 電気制動の際にスイッチ操作量に応じた制 動トルクを定める制動トルク算出手段と、この電気制動
   の際に車輪のスキッドの有無を判断する車輪スキッド判
   定手段と、スキッド発生時に制動トルクの値を減少する
   ように補正する制動トルク補正手段と、を備えることを
   特徴とするリターダ装置の制動制御装置。