JPH04207911A - 電気制動制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、トラクタにト１ノーラを連結した牽引車両に
リターダを装備したシステムにおいて、トラクタとトレ
ーラの電気制動を制御する電気制動制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来、トラクタにトレーラを連結した大型の牽引車両に
おいて、制動性能を向上するため、車輪を含む駆動系に
リターダを装備する。そして、リターダの電磁話導作用
により、電気制動することが知られている。

このような電気制動システムは、主として堅牢な渦流型
のリターダ構造になっている。

即ち、駆動系の回転円板に磁界により渦電流を発生し、
この渦電流による電磁力で車輪を制動するように構成し
た渦電流型の回転機を有する。そして、制動時にトラク
タ側の発電機から回転機に磁界を与えて制動力を生し、
電気制動に伴い発生する電気エネルギはそのまま放出す
るように制御している。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、上記従来のトラクタとトレ′−ラの電気
制動の制御系にあっては、渦電流型の回転機により構造
、制御が容易であるが、発電機により印加される磁界が
制動の過程で減少するように変化するため、大きい電気
制動力を長く維持することができず、このため制動効果
が低い。また、電気制動の際に多量の電気エネルギを生
じるが、これが放出消費されているので、エネルギの回
主による有効利用を図ることができない。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであ
りてその目的は、トラクタとトレーラを連結した牽引車
両において、リターダによる電気制動の性能を向上し、
更にエネルギを回生じて有効利用することができる電気
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、トラクタにトレー
ラを連結した牽引車両において、上記トラクタに、エン
ジン駆動系に装着されて発電と電動が可能な誘導機、こ
の誘導機を少なくとも電気制動制御する電気制御装置、
誘導機で発生した電気エネルギを充電するバッテリを有
するリターダ装置を装備し、トレーラの従動輪側に、電
気制動作用する渦電流型回転機を装着し、トラクタ側の
電気制動時に、上記トラクタ側のリターダ装置のバッテ
リから上記トレーラ側の渦流型回転機に、一定の電圧を
印加するように接続する電気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、車両走行中にトラクタ
側で電気制動操作すると、その誘導機が発電機として作
動して電気制動し、この電気制動の際に誘導機で発生し
た電気エネルギがバッテリに充電して回生される。この
とき、トレーラ側の渦流型回転機にはバッテリから電圧
が印加されて同時に電気制動するようになり、この場合
の電圧の印加がトラクタ側で回生されたエネルギを利用
して充分に行われ、トレーラ側に強力な制動力を発生且
つ維持して制動性能を向上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図は本発明のトラクタにトレーラを連結した牽引車
両における電気制動制御装置の実施例を示す構成図であ
り、符号１ａは牽引車両１のトラクタ、ｌｂはトレーラ
である。トラクタ１ａは自走可能な駆動系を有し、エン
ジン２から出力するクランク軸３のフライホイール４が
クラッチ５、λ刃軸６を介して変速機７に連結し、変速
機７の出力軸８がディファレンシャル装置９、車軸１０
を介して左右の駆動輪１１に連結される。また、トラク
タ１ａに牽引されるトレーラｌｂは、車軸１２で連結さ
れる左右の従動輪１３を有するだけである。そして、上
記自走可能なトラクタ１ａにトレーラｌｂが連結した場
合に、トラクタｌａ側のエンジン動力による駆動力で両
者が一緒に走行することが可能になっている。尚、サー
ビスブレーキのブレーキ装置は、トラクタ１ａの駆動輪
１１とトレーラ１ｂの従動輪１３の両者に装着されてい
る。

上述の牽引車両１の電気制動制御系について説明すると
、トラクタ１ａにはエネルギ回生して電気制動と補助加
速可能な゛リターダ装置２１が装着され、トレーラｌｂ
には電気制動のみ可能なリターダ装置２２が装着される
。トラクタ側ＩＪターダ装・置２１は、エンジン側のフ
ライホイール４に、ロータコイルの回転千部２０ｂとス
テータコイルの固定千部２０ａを有し、発電機と電動機
の作動が可能なかご形多相の誘導機２ａが装着されてお
り、この誘導機２０が電気制御装置３０を介してバッテ
リ３３にエネルギ回生可能に接続されている。トレーラ
側リターダ装置２２は、従動輪１３の車軸１２に回転円
板２５ｂと界磁コイル２５ａを有する渦電流型の回転機
２５が装着されている。そして、上記トラクタ側リター
ダ装置２１のバッテリ３３から電圧印加回路２６、結線
２７を介して界磁コイル２５ａに接続され、電気制動時
にバッテリ３３の電源を用いて界磁コイル２５ａに電圧
を印加するようになフている。

第２図はトラクタ１ａとトレーラ１ｂの電気制御系のブ
ロック図である。先ず、トラクタｌａ側の電気制御装置
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３５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１１２０の回転子部２０
ｂ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Ｅν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
５２、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がそれぞれ設けられている。

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，ｓｒを与えることで、誘
導機２０の回転磁界のすべり方向、すへり量を変化し、
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、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ｒｔｔを定める。この
制動トルクＴＢと軸回転速度Ｎの信号は回転磁界遅れ制
御回路４３に入力し、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ＳＲ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。

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が分
担する駆動トルク丁、を定める。この駆動トルクＴＯ１
軸回転速度Ｎの信号は回転磁界進み制御回路４５に入力
し、駆動トルクＴＤに応じた正のすべり量中ｅｒを求め
、軸回転速度Ｎに対しこのすべり量＋ｅｒ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
Ｓｒ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ν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端子電圧Ｅｏ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３Ｂ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ＥＭを発生し、始動及び加速時に
この電圧ＥＭを説導機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することが
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ＴＢ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、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Ｔ＋ｔの大台い制動可能領域を拡大するよう
になフている。こうして、抵抗器３５を含む回路の実効
抵抗値「５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ＴＢ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↓すられている
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
ｒｓを減少制御するようになフている。

次に、トレーラｌｂ側の電気制御系について説明する。

先ず、上記トラクタｌａ側の電気制御装置３０によりエ
ネルギ回生及び有効利用するように制御されるバッテリ
３３に対し、電圧印加回路２６等を介して渦電流型回転
機２５の界磁コイル２５ａが接続される。電圧印加回路
２６ババツテリ３３の電源電圧を調整して、界磁コイル
２５ａに常に一定の電圧を印加するものである。そして
、動作モード設定回路４１において発電モードが設定さ
れた場合にのみ、その発電モード信号が電圧印加回路２
６に入力して、界磁コイル２５ａに電圧を印加するよう
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、トラ
クタ１ａにトレーラｌｂを連結した状態において、トラ
クタ側のエンジン２の動力がフライホイール４、クラッ
チ５、入力軸６を介し変速機７に入力し、変速動力が左
右の駆動輪１１に伝達することでトラクタＩａが走行す
る。そして、このトラクタｌａの駆動力により′トレー
ラ１ｂが、従動輪１３を回転しながら牽引されて一緒に
走行するようになる。

そこで、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、トラクタ側の電気制御装置
３０が作動する。即ち、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に応じた制動トルり
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ＴＢに応じた負のすへり量−ｅＲの周波
数制御信号ＳＲがインバータ回路３１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２
０では固定子部２０ａの回転磁界が駆動系の回転子部２
０ｂの回転を強制的に減速し、第３図のように制動トル
クＴＢを発生する。このため、この制動トルクＴＢでト
ラクタ１ａの駆動輪１１が直接制動され、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Ｔａを確保しつつ過剰
分を速やかに消散して、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ｒｇ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か補助加速
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ＴＤ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＋ｅｒの周波数制御信号Ｓ
、かインバータ回路３１に入力する。

また、この電動モート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Ｅ、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、第３図のように所定の駆動トルクＴＤを発生する。

このため、エンジン１の駆動系の動力は誘導機２０の駆
動トルクＴ、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Ｔ
Ｄ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電気制動時には、動作モード
設定回路４１からの発電モード信号が電圧印加回路２６
にも人力し、バッテリ３３の電源からトレーラ１ｂの従
動輪１３の回転機２５における界磁コイル２５ａに所定
の電圧が印加される。そこで、この回転機２５に生じた
渦電流による電磁力で従動輪１３も電気制動されること
になり、こうして牽引車両１のトラクタ　　−ｌａとト
レーラ１ｂが同時に電気制動される。この場合に渦電流
型回転機２５にはバッテリ３３から一定の電圧が印加さ
れ続けてバッテリ電源を消費するが、このときトラクタ
ｌａ側の電気制御装置３０の発電モード制御によりバッ
テリ３３には、電気エネルギが連続して回生される。こ
のため、トラクタ】ａ側の回生エネルギがトレーラｌｂ
側の電気制動に有効に利用されることになり、トレーラ
ｌｂ側の回転機には電気制動中車速低下しても充分に電
圧印加され続けて大きい制動力を維持し、強力に制動作
用するようになる。

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。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明によるとトラクタにトレ
ーラを連結した牽引車両において、トラクタ側にエネル
ギ回生するリターダ装置が装着されるので、回生された
電気エネルギを有効利用できる。トレーラ側のリターダ
装置の渦電流型回転機が、トラクタ側のエネルギ回生さ
れるバッテリに接続され、電気制動中大きい制動力を維
持することが可能になるので、トレーラ側の制動性能を
大幅に向上することができる。更に、電気制動のシステ
ムをこのような牽引車両に適応することで、その機能を
一層効果的に発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の全体の構成図、第２図は
トラクタ側とトレーラ側のりターダ装置の電気制御系の
ブロック図、第３図は制動と駆動のトルクを示す特性図
である。 １・・・牽引車両、ｌａ・・・トラクタ、ｌｂ・・・ト
レーラ、２１・・・トラクタ側リターダ装置、２０・・
・かご形多相誘導機、３０・・・電気制御装置、３３・
・・バッテリ、２５・・・渦流型回転機、２６・・・電
圧印加回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トラクタにトレーラを連結した牽引車両に おいて、 上記トラクタに、エンジン駆動系に装着さ れて発電と電動が可能な誘導機、この誘導機を少なくと
   も電気制動制御する電気制御装置、誘導機で発生した電
   気エネルギを充電するバッテリを有するリターダ装置を
   装備し、 トレーラの従動輪側に、電気制動作用する 渦電流型回転機を装着し、 トラクタ側の電気制動時に、上記トラクタ 側のリターダ装置のバッテリから上記トレーラ側の渦流
   型回転機に、一定の電圧を印加するように接続すること
   を特徴とする電気制動制御装置。