JPH04207908A - リターダ装置の放電制御装置 - 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、自動車等の車両で、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、補助加速時
の放電の際に、バッテリの電圧低下を防止するように放
電制御する放電制御装置に関する。

［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１．
加速時に燃料、排気ガスを低減することを１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。

ここで、このようなエネルギ回生サイクルでは、電気制
動によるバッテリの充電制御と、補助加速の際のバッテ
リの放電制御とが重要な要素になっている。

そこで従来、上記補助加速の際の放電制御系は、運転者
のスイッチ操作で誘導機に回転磁界進みの制御信号を供
給する回路と、バッテリ電源を用いて電動機作動するに
必要な交流電圧を作る回路と、バッテリの端子電圧を検
出して表示する手段とを有する。そして、加速時には運
転者が表示手段でバッテリ充電状態を確認してスイッチ
操作し、これに伴い誘導機に所定の高電圧を印加すると
共に制御信号を出力して電動機として作動し、エンジン
駆動系の動力を補うように構成することが提案されてい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の放電制御系にあっては、バッ
テリの電圧のチエツクが運転者に全て委されている。こ
こで、この補助加速の際にはバッテリ電源が比較的多く
使用されるため、バッテリの充電状態が浅いと、その電
圧が早期に低下することがある。このような場合は、バ
ッテリの寿命の点で直ちに補助加速を減少または解除す
る必要があるが、この操作を運転者が適確に行うことは
雌しい。

従って、この放電制御系においてはバッテリの電圧を電
気的に監視し、バッテリの失陥を防止する手段を付加す
ることが望まれる。

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、補助加速の放電制御においてバッテリ
電圧に対し適切に補助加速を調整し、バッテリの失陥を
防止することができるリターダ装置の放電制御装置を提
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
を回生ずるバッテリ、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操作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
は進むように制御す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、補助加速の際に走行状態に応
じた駆動トルクを定める駆動トルク算出手段と、この補
助加速の際にバッテリ電源により所定の直流電圧を発生
して誘導機に印加する放電手段と、バッテリの端子電圧
を検出する手段と、、バッテリの端子電圧が定格電圧以
下に低下すると、駆動トルクの値を減少するように補正
する駆動トルク補正手段と、を備えるリターダ装置の放
電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、この補助加速の際にバッテリ電源が所
定の直流電圧に変換して誘導機に印加使用されるが、こ
のときバッテリの端子電圧が定格電圧以下に低下すると
、駆動トルクの値を減少補正して制御される。このため
、バッテリ電源の電気使用量が減じて誘導機の電動機能
力を自動的に低下するようになり、これによりバッテリ
の端子電圧の低下が抑制されて、その失陥を確実に防止
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から構成されている。

即ち、エンジン１のクランク軸２のフライホイール３に
かご形多相誘導機２０か装置され、フライホイール３は
クラッチ４、人力軸５を介して変速機６に伝動構成され
ている。

このかご形多相誂導機２０は３相であり、第２図に示す
ようにエンジン１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か装
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。そこて、エンジン１の停止または走行
中に回転子部２０ｂか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。

また各種人力情報として、誘導機２０の回転゛　子部２
０ｂ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５
１、抵抗器３５の電流により温度ｔを検出する温度セン
サ５２、アクセルへタル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か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Ｓ
Ｒ，Ｓｒを与えることで、誘導機２０の回転磁界のすへ
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の信号が人力する動
作モード設定回路４１を有し、操作信号の人力状態と軸
回転速度Ｎの関係により発電モード、電動モード、停止
モートを設定する。そこで、発電制御系として、この動
作モード設定回路４１の発電モート信号と電気制動スイ
ッチ５４の操作量αに応じ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Ｔａと軸回転速度Ｈ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−
輸を求め、軸回転速度Ｎに対しこのすべり量−輸だけ遅
延した周波数の制御信号Ｓ、Ｉ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
Ｂに対して負のすべり量−輸が比例的に設定されて、制
動トルクＴｅｌをその設定値に追従制御するようになっ
ている。

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
号が入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が分
担する駆動トルクＴＤを定める。この駆動トルクＴ。、
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ＴＯに応じた正のすべり量中〇ｒを求め
、軸回転速度Ｎに対しこのすべり量中ｅｆだけ進んだ周
波数の制御信号Ｓ、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１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Ｔ。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、容量りは短時間で定格充
電容量に充電することができ、繰り返し放電する場合も
失陥するおそれが無いものに設定される。

次に、バッテリ３３の充電、放電制御系にっいて説明す
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Ｅ。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＃子電圧Ｅσ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―を発生し、始動及び加速時に
この電圧Ｅ、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
の甑抗値「に設定されている。

ここで、抵抗器３５の抵抗値「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ＴＩＳを低下することｐ（、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、上記制動トルク
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Ｈの上昇に対し抵抗器３５の実効抵抗値「
Ｓ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Ｔ！ｌ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ｒｓ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「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Ｔ！ｌの低下を生し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に人力し
、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
ｒｓを減少制御するようになっている。

次に、上記放電制御系において更に、補助加速時のバッ
テリ電圧の低下を防止する放電補正制御について説明す
る。　この補正制御ではバッテリ端子電圧ＥＯを常時監
視する必要があるため、バッテリ３３に対して電圧セン
サ５６が接続される。このバッテリ端子電圧Ｅ。の信号
は運転席の表示器５７に入力して、バッテリ３３の充電
状態を表示するのに用いられ、更に駆動トルク補正回路
４６に入力する。この駆動トルク補正回路４６は第３図
のように、バッテリ端子電圧Ｅ０が定格電圧ＥＬより低
下すると、１．０から時間の経過に応じ所定量づつ減少
するような補正係数ｋを設定する。そして、この補正係
数にの信号を駆動トルク算出回路４４に入力し、駆動ト
ルクＴＤと補正係数ｋを乗算して駆動トルクＴｏの値を
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に人力し、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で発電モートが
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Ｔ８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Ｔ６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３
１に人力して、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するよう
に制動トルクＴＢを発生することになり、この制動トル
クＴ、でエンジンブレーキ効果が所定量増大補正され、
減速走行を安全に行うことが可能になる。

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
圧調整されてバッテリ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
分を速やかに消散する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３
６により実効抵抗値ｒ。

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、表示器
５７のバッテリ充電状態を確認して補助加速スイッチ５
５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８回路４４でこの場合の走行状態
に応して電動機が分担する駆動トルクＴ。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＋ｅ、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３
８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、所定の駆動トルクＴＤ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２ｏ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７０
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、上述の車両走行中の補助加速時には、電圧センサ
５６でバッテリ３３の端子電圧ＥＯが常時電気的に検出
されている。そこで、補助加速によりバッテリ電源の電
気量が使用されて徐々に減少し、第４甲（ａ）のように
バッテリ端子電圧Ｅ。がついに定格電圧ＥＬ以下に低下
すると、駆動トルク補正回路４６からの補正係数ｋが駆
動トルク算出回路４４に入力して、駆動トルクＴｏを（
ｂ）のように時間の経過に応じて強制的に減少するよう
に補正される。このため、回転磁界進み制御回路４５か
らの制御信号ｓｒの正のすべり量◆ｅｆも減少して、電
動機作動する誘導機２０の電動能力が低下し、これに伴
いバッテリ３３の電気使用量が（Ｃ）のように自動的に
減少することになって、バッテリ端子電圧ＥＯの回復を
促す。このようなフィードバック補正制御により、バッ
テリ３３の端子電圧Ｅ０は（ａ）のように常に略定格電
圧ＥＬに保持されて、バッテリ３３の電圧低下による失
陥が防止されるのである。

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。

［発明の効果コ 以上に説明したように、本発明によるリターダ装置は一
補助加速の放電制御系にバッテリ端子電圧を電気的に監
視して、電圧低下すると自動的に補助加速を減少補正、
端子電圧を略定格電圧に保持する手段が付加されるので
、この補助加速減少制御を常に適正に行うことがで幹、
運転者の負担も軽減される。また、この補正制御により
バッテリの電圧低下が確実に防止されて、バラ、テリの
失陥が回避され、エネルギ回生サイクルを常時正常に運
転することが可能になる。更に、バッテリ端子電圧の低
下の際に駆動トルクの設定値を徐々に減少するので、補
助加速の効果もｌｌ続して生じることができる。

【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、第２図はか
ご形多相誘導機の機械的構成の断面図、第３図は駆動ト
ルクの補正係数を示す図、第４図は補助加速の際のバッ
テリ電圧一定制御の動作状態の特性図である。 １０・・・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、４４・・・駆動トルク算出
回路、４５・・・回転磁界進み制御回路、４６・・・駆
動トルク補正回路、５６・・・電圧センサ。 特許出願人　　日野自動車工業株式会社’、！ｔｓ　２
図 第３図 第４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
   る操作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、または進むように制御する制
   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
   、 補助加速の際に走行状態に応じた駆動トル クを定める駆動トルク算出手段と、この補助加速の際に
   バッテリ電源により所定の直流電圧を発生して誘導機に
   印加する放電手段と、バッテリの端子電圧を検出する手
   段と、バッテリの端子電圧が定格電圧以下に低下すると
   、駆動トルクの値を減少するように補正する駆動トルク
   補正手段と、を備えることを特徴とするリターダ装置の
   放電制御装置。