JPH061925B2 - 補助加速機能を有する車両用リターダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車に利用する。本発明は内燃機関と電動
機を併用する自動車に利用する。

本発明は自動車の内燃機関の回転軸に連結して電気制動
装置および補助加速装置として利用する。本発明はかご
形多相誘導機およびその制御に関する。

本発明は電気制動により発生した電気エネルギを蓄積
し、この電気エネルギを補助加速に利用する装置に関す
る。

〔従来の技術〕

セラミックその他の耐熱材料の開発実用化により、内燃
機関が小型化されている。内燃機関が小型化されると、
排気ブレーキまたはエンジンブレーキの効力が小さくな
り電気的リターダの併用が必要になっている。このため
に、渦電流発生構造あるいは誘導子型構造の発電機によ
るリターダが研究されいくつかの技術が提案された。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の渦電流発生構造のものは最も歴史が古く、その構
造が堅牢であるが、制動時に発生するエネルギはすべて
熱エネルギとして放散するので、熱容量の大きい機械装
置が必要になるとともに、エネルギが効率的に利用でき
ないから必ずしも燃料を節約することにはならない。

誘導子型構造の発電機により、エネルギを二次電池に回
生させる方法が考えられたが、誘導子型構造の発電機は
電力発生時に生じる磁気音が大きく、自動車に搭載して
使用しても利用者が満足できる実用的な構造のものがな
かなか得られない。またこの型では回転部分の工作が複
雑であるとともに、大きい制動力を得るためには回転子
と固定子との間の間隙を小さくして磁気抵抗の小さい装
置を製造することが必要であり、その工作精度が高くな
って量産に適さない装置になってしまう欠点がある。

一方、内燃機関は環境汚染の原因となることから実用的
な電気自動車の開発が望まれているものの、電動機およ
び電池を搭載した電気自動車では、保守充電や加速性能
の上で内燃機関を搭載した自動車ほど便利なものはでき
ていない。

本発明はこのような背景に行われたものであって、制動
により生じる電力を回生することができ、この電力を内
燃機関の補助動力として還元利用できる燃料消費の小さ
い装置を提供することを目的とする。本発明は小型であ
り、堅牢であり、騒音が低く、回転部分に精度の高い工
作を必要としない、実用的な装置を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の最大の特徴とするところは、自動車の車軸を駆
動する内燃機関（Ｅｎ）の主軸に直結されたかご形多相
誘導機（Ｉ）を備えたところにある。本発明の装置は、
二次電池を含む直流電源（Ｅ）と、この二次電池から供
給される直流を多相交流に変換してかご形多相誘導機の
巻線に与えるインバータ手段（Ｉｎ）と、このインバー
タ手段に制御信号を与え上記多相交流の周波数を制御す
る制御回路（ＣＯＮＴ）と、かご形多相誘導機（Ｉ）の
回転速度を電気信号に変換して上記制御回路（ＣＯＮ
Ｔ）に与える回転センサ（ＳＳ）とを備えたことを特徴
とする。

上記制御回路（ＣＯＮＴ）は、その制動モードとしてか
ご形多相誘導機を発電機とする制動モード、およびかご
形多相誘導機を電動機とする補助加速モードを有する。

上記制御回路（ＣＯＮＴ）は、上記制動モードでは、上
記多相交流により上記かご形多相誘導機（Ｉ）の巻線に
発生する回転磁界の回転速度が上記回転センサ（ＳＳ）
に検出される回転速度以下になるように上記周波数を変
更制御し、上記補助加速モードでは上記多相交流により
上記かご形多相誘導機（Ｉ）の巻線に発生する回転磁界
の回転速度が回転センサ（ＳＳ）に検出される回転速度
以上になるように上記周波数を変更制御する手段を備え
る。

上記インバータ手段（Ｉｎ）には、上記制動モードのと
きに、上記かご形多相誘導機（Ｉ）の巻線に発生する交
流電力を直流電力に変換して上記二次電池に回生させる
手段を含むことを特徴とする。

上記制御回路（ＣＯＮＴ）にはインタフェース回路（Ｉ
Ｏ）を含み、このインタフェース回路を介して、上記補
助加速モードを指示する第一スイッチ（Ｓ_１）と、上記
制動モードを指示する第二スイッチ（Ｓ_２）とが接続さ
れ、上記制御回路（ＣＯＮＴ）はその制御モードを上記
第一スイッチおよび上記第二スイッチの操作にしたがっ
て転換する手段を含む構成とすることができる。

上記インタフェース回路には、内燃機関の始動キースイ
ッチ（ＫＳ）の操作情報を入力する回路を備え、制御回
路（ＣＯＮＴ）は、上記二つのモードの他の制御モード
として、始動モードを有し、上記キースイッチ（ＫＳ）
の操作情報により前記かご形多相誘導機に内燃機関の始
動に適する回転速度の回転磁界を与える手段を含む構成
とすることができる。

上記直流電源（Ｅ）の端子には、スイッチ回路（Ｑ_１）
および低い抵抗値の抵抗器（Ｒ_１）の直列回路が接続さ
れ、上記直流電源（Ｅ）の端子電圧が所定値を越えたと
きに自動的にこのスイッチ回路（Ｑ_１）を閉成させる回
路手段（ＣＴ_１）を備えることができる。

〔作用〕

かご形多相誘導機を内燃機関に連結して用い、このかご
形多相誘導機に与える回転磁界を電子的に制御する。か
ご形多相誘導機はその回転子部分は単純な構造のかご
（ｃａｇｅ）であり、その構造は単純であり信頼性がき
わめて高い。

かご形多相誘導機は、その回転磁界の回転速度を回転子
の回転速度に対して負方向のすべりを与えるように制御
すると発電機として働き制動装置として利用でき、正方
向のすべりを与えるように制御すると電動機となって補
助動力装置として利用できる。かご形多相誘導機には、
回転子部分には巻線はなく、整流子もなく、巻線は固定
子部分に限られている。

インバータ手段にトランジスタおよびダイオードの並列
接続回路を含む複合形のスイッチ素子を用いることによ
り、発電機として利用するときにはかご形多相誘導機の
巻線に生じる多相交流を直流電流に整流して取出し、電
動機として利用するときには回転磁界の電流を直流電源
から多相交流に変換して供給することができる。インバ
ータ手段を制御してかご形多相誘導機に所望の回転磁界
を与えるために、このかご形多相誘導機の回転速度情報
を電気信号として検出し、この回転速度情報により負帰
還サーボ制御を行う。これにより、安定度および制御精
度の高い制御を行うことができる。さらにこのサーボ制
御に与える制御基準を運転操作に基づいて発生して、従
来の自動車の運転操作に整合させることができる。

かご形多相誘導機が発電機として作用するときに、この
発電エネルギを直流電源内の二次電池に回生させること
ができる。しかし、制動状態は自動車の運転に伴い随時
発生し、しかもその制動力は大きく変動するものである
から、制動により発生する電気エネルギをすべて回生さ
せることは困難である。したがって回生不能の過大な発
電エネルギが発生するときのために放電抵抗器を設け、
これをスイッチ回路で発電機出力に接続することによ
り、一時に発生する大きい電気エネルギを熱エネルギに
して放散させて大きい制動力を発生させることができ
る。

上記放電抵抗はこの直流電源の端子電圧がその定格端子
電圧を越える所定電圧（例えば120％）に達するときに
自動的に閉成するようにして、放電抵抗による制動エネ
ルギの放散を上記サーボ制御の系統から独立させること
ができる。

運転者により操作される第一スイッチおよび第二スイッ
チを設ける場合には、この操作に応じてかご形多相誘導
機に正負の異なる滑りを与えて適正な運転操作を行うこ
とができる。

また、内燃機関の始動キースイッチの操作情報を入力す
る回路を備え、プログラム回路はこの操作情報によりか
ご形多相誘導機に内燃機関の始動に適するきわめて速度
の小さい回転磁界を与える制御基準を発生することによ
り、このかご形多相誘導機を内燃機関の始動電動機とし
ても利用することができる。

かご形多相誘導機およびインバータ手段は、その多相交
流の電流を小さくするためにその電圧を高く設定するこ
とがよいが、従来から自動車に搭載されている直流電源
はかなり低い電圧のものである。これを整合させるため
に、直流電源には従来から用いられている電圧の比較的
低い二次電池と、インバータ手段の直流側の端子電圧と
を変換するリアクトル形の昇圧回路および降圧回路を設
けることがよい。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例装置の電気回路図である。かご形
多相誘導機Ｉは自動車の内燃機関回転軸に直結されてい
る。さらに詳しくは内燃機関のフライホイールにかご形
回転子を組み込み、フライホイールハウジングに固定子
を取付けた構造である。この詳しい構造については本出
願と同一の出願人から別に特許出願される。直流電源Ｅ
とこのかご形多相誘導機Ｉとの間はインバータ手段Ｉｎ
により結合される。直流電源Ｅの負端子（Ｅ_２）はこの
自動車の共通電位に接続される。

インバータ手段Ｉｎは、この二次電池から供給される直
流を多相交流に変換して上記かご形多相誘導機Ｉの巻線
に与える。このインバータ手段Ｉｎに制御信号を与え上
記多相交流の周波数を制御する制御回路ＣＯＮＴを備え
る。一点鎖線で囲む部分が制御回路ＣＯＮＴであり、マ
イクロプロセッサＣＰＵ、インタフェース回路ＩＯ、デ
ィジタル・アナログ変換回路ＤＡ_１、同ＤＡ_２その他を
含む。

かご形多相誘導機Ｉの回転速度を電気信号に変換して制
御回路ＣＯＮＴに与える回転センサＳＳを備え、この制
御回路ＣＯＮＴはサーボ制御を行うことができる。

制御回路ＣＯＮＴは、その制御モードとして制動モード
（かご形多相誘導機が発電機となる）および補助加速モ
ード（かご形多相誘導機が電動機となる）を有し、制御
回路ＣＯＮＴは、上記制動モードでは、多相交流により
かご形多相誘導機Ｉの巻線に発生する回転磁界の回転速
度が上記回転センサＳＳに検出される回転速度以下にな
るように上記周波数を変更制御し、補助加速モードでは
多相交流によりかご形多相誘導機Ｉの巻線に発生する回
転磁界の回転速度が回転センサＳＳに検出される回転速
度以上になるように上記周波数を変更制御する手段を備
える。

インバータ手段Ｉｎには、制動モードのときに、かご形
多相誘導機Ｉの巻線に発生する交流電力を直流電力に変
換して上記二次電池に回生させる手段を含む。

制御回路ＣＯＮＴのインタフェース回路ＩＯを介して、
上記補助加速モードを指示する第一スイッチＳ_１と、上
記制動モードを指示する第二スイッチＳ_２とが接続さ
れ、制御回路ＣＯＮＴはその制御モードを上記第一スイ
ッチおよび上記第二スイッチの操作にしたがって転換す
る構成になっている。

インタフェース回路ＩＯには、内燃機関の始動キースイ
ッチＫＳの操作情報を入力する回路を備え、制御回路Ｃ
ＯＮＴは、前記制御モードの他に内燃機関を始動させる
ための始動モードを有し、上記キースイッチＫＳの操作
情報によりかご形多相誘導機Ｉに内燃機関の始動に適す
る回転速度の回転磁界を与える。

直流電源Ｅの端子には、スイッチ回路Ｑ_１および低い抵
抗値の抵抗器Ｒ_１の直列回路が接続され、直流電源Ｅの
端子電圧が所定値を越えたときに自動的にこのスイッチ
回路Ｑ_１を閉成させる回路手段ＣＴ_１を備える。

このインバータ手段Ｉｎは、かご形多相誘導機Ｉの各相
端子と上記直流電源Ｅの正および負の端子との間に接続
されたスイッチ素子Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄ、Ｑｅ、Ｑ
ｆを含む。このスイッチ素子Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄ、
Ｑｅ、Ｑｆはそれぞれトランジスタと、そのトランジス
タのコレクタ・エミッタ間に逆方向に並列接続されたダ
イオードとから構成されている。さらに、このインバー
タ手段Ｉｎには、上記スイッチ素子Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、
Ｑｄ、Ｑｅ、Ｑｆの制御電極に開閉制御信号を与える開
閉制御信号発生回路ＰＷＭを含む。

この第１図に開示するインバータ手段Ｉｎは本発明の自
動車用に特別に設計されたものであるが、この基本的な
技術は公知である。この基本的な技術はたとえば交流エ
レベータあるいはクレーンなどに適応されている技術で
ある。

かご形多相誘導機Ｉには回転センサＳＳが機械的に取付
けられ、この回転センサの出力するパルス信号はディジ
タル・アナログ変換回路ＤＡ_１により回転速度を表すア
ナログ信号となる。このアナログ信号は加算制御回路で
ある演算増幅器ＡＭＰの一方の入力に接続される。この
演算増幅器ＡＭＰの他方の入力には、ディジタル・アナ
ログ変換回路ＤＡ_２からかご形多相誘導機Ｉのすべりに
相当する正または負のアナログ信号が入力する。この演
算増幅器ＡＭＰで回転速度を表すアナログ信号に、すべ
りに相当するアナログ信号がその極性に応じて加算また
は減算される。この演算増幅器ＡＭＰの出力は上述の開
閉制御信号発生回路ＰＷＭにインバータ手段Ｉｎが発生
する周波数の基準として与えられる。すなわち、かご形
多相誘導機Ｉ、回転センサＳＳ、ディジタル・アナログ
変換回路ＤＡ_１、演算増幅器ＡＭＰおよびインバータ手
段Ｉｎにより負帰還サーボ制御ループが形成される。

このすべりに相当するアナログ信号を発生する制御回路
ＣＯＮＴについて説明する。この制御回路ＣＯＮＴは、
マイクロプロセッサＣＰＵ、インターフェース回路Ｉ
Ｏ、トルク制御回路Ｔｑを含む。このインタフェース回
路ＩＯには、自動車のアクセルペダルに連動するスイッ
チＡ_１およびＡ_２、同じくトランスミッションのニュー
トラルを示すスイッチＮ_１およびＮ_２、同じくクラッチ
ペダルに連動するスイッチＣｌ_１およびＣｌ_２、運転者
により操作される第一スイッチＳ_１、運転者により操作
される第二スイッチＳ_２、内燃機関の始動キースイッチ
と連動するスイッチＫＳ、およびディジタル・アナログ
変換回路ＤＡ_２が接続されている。スイッチＳ_３は従来
から設けられている排気ブレーキスイッチであり、排気
ブレーキ回路Ｅｘに接続されている。

第一スイッチＳ_１は補助加速を操作指示するスイッチで
あり、第二スイッチＳ_２は電気制動を操作指示するスイ
ッチである。この第一スイッチＳ_１および第二スイッチ
Ｓ_２は、この実施例では、第３図に示すようにハンドル
の軸に設けた一つの操作レバーｌで操作できるように設
計された。この操作レバーｌはＯＦＦの位置でスイッチ
Ｓ_１およびＳ_２がともに開いた状態であり、加速の位置
に入れるとスイッチＳ_１が閉じ、制動の位置には４つの
位置があり、それぞれスイッチＳ_２に示す複数の接点が
順に閉じるように構成されている。制動の４つの位置で
は運転者が電気制動の程度を調節することができる。

この操作レバーｌを加速の位置に入れたときには、その
加速の程度はアクセルペダルの踏み込み量により決まる
ように、アクセルペダルの踏み込み情報を第１図の端子
Ｔ_１に与えて、トルク制御回路Ｔｑからインタフェース
回路ＩＯに信号を送出するように構成した。

第１図にもどり、インバータ手段Ｉｎの直流側端子Ｅ_１
およびＥ_２には直流電源Ｅ、放電抵抗Ｒ_１およびスイッ
チ回路Ｑ_１の直列回路が接続される。このスイッチ回路
Ｑ_１の制御電極にはスイッチ制御用の回路手段ＣＴ_１が
接続される。

この回路手段ＣＴ_１はこの実施例では上述のマイクロプ
ロセッサＣＰＵを含む制御系とは独立させて、端子Ｅ_１
およびＥ_２の間の電圧がその定格電圧（ここでは160
Ｖ）を越える所定電圧（ここでは200Ｖ）になるとスイ
ッチ回路Ｑ_１を導通状態に転換する構成となっている。
このスイッチ回路Ｑ_１に直列に接続された抵抗Ｒ_１には
温度センサＨが配置されていて、そのセンサ出力はイン
タフェース回路ＩＯに入力される。すなわち、その温度
が設定値を越えるときには、回転磁界のスリップ量を小
さくして制動力を弱くするように制御される。

直流電源Ｅは定格電圧が160Ｖの二次電池としてこの第
１図に示す回路を理解してよい。しかし、この実施例で
は二次電池の電圧を従来から大型自動車に用いられてい
る24Ｖとするために、第２図に示す回路を用いた。第２
図で端子Ｅ_１およびＥ_２は第１図の端子Ｅ_１およびＥ_２
に接続される。この端子Ｅ_１およびＥ_２の両端にはコン
デンサＣ_１が接続される。二次電池Ｂはその定格電圧が
24Ｖである。この二次電池Ｂの両端にはコンデンサＣ_２
が接続される。二次電池Ｂの正端子と端子Ｅ_１との間に
はリアクトルＬおよび逆流防止用ダイオードＤ_２の直列
回路が接続される。このリアクトルＬとダイオードＤ_２
の接続点と端子Ｅ_２との間にトランジスタＱ_２のコレク
タ・エミッタ回路が接続される。またダイオードＤ_２と
並列にトランジスタＱ_３のコレクタ・エミッタ回路が接
続される。

第２図の下半分に示すようにこの直流電源Ｅには二つの
比較回路ＣＰ_１、ＣＰ_２、および制御回路ＣＴ_２を備
え、トランジスタＱ_２およびＱ_３に制御パルスを供給す
る。トランジスタＱ_２はかご形多相誘導機Ｉが電動機と
して動作するときに用いる。トランジスタＱ_３はかご形
多相誘導機Ｉが発電機として動作するときに用いる。制
御回路ＣＴ_２には第１図で説明した第一スイッチＳ_１お
よび第二スイッチＳ_２の動作情報が入力する。すなわち
第一スイッチＳ_１および第二スイッチＳ_２は運転者によ
り操作され、補助加速のときには第一スイッチＳ_１が閉
成し、電気制動のときには第二スイッチＳ_２が閉成す
る。

第一スイッチＳ_１が操作されかご形多相誘導機Ｉが電動
機となるときには、制御回路ＣＴ_２は端子Ｄｒを選択す
る。トランジスタＱ_２の制御入力端子Ｄｒに、繰り返し
周期に対してきわめて短いパルスを与えることにより、
リアクトルＬの両端には二次電池Ｂの電圧が短く印加さ
れつづいて高い電圧が発生する。このリアクトルＬの両
端電圧と二次電池の端子電圧との加算電圧が、ダイオー
ドＤ_２を介してコンデンサＣ_１の両端に充電される。こ
のコンデンサＣ_１の両端電圧がかご形多相誘導機Ｉが電
動機として動作するときの直流電源電圧となる。この直
流電源電圧は比較回路ＣＰ_２により基準電圧Ｅｒ_２と比
較され、規定の電圧になるようにそのパルス幅および繰
り返し周期が調節される。

第二スイッチＳ_２が操作されかご形多相誘導機Ｉが発電
機となるときには、制御回路ＣＴ_２は端子Ｂｒを選択す
る。このときトランジスタＱ_３の制御入力端子Ｂｒに繰
り返しパルスが与えられ、トランジスタＱ_３は間欠的に
導通する。これによりコンデンサＣ_１（端子Ｅ_１および
Ｅ_２）、コンデンサＣ_２、リアクトルＬおよびトランジ
スタＱ_３の閉ループが間欠的に閉成され、リアクトルＬ
にエネルギが蓄積される。このリアクトルＬの端子電圧
が二次電池Ｂの端子電圧より大きくなると、リアクトル
Ｌ、二次電池Ｂ、およびダイオードＤ_３に閉ループがで
きて電流が流れ二次電池Ｂが充電される。この二次電池
Ｂの端子電圧すなわちコンデンサＣ_２の端子電圧は、比
較回路ＣＰ_１により基準電圧Ｅｒ_１に対して比較され、
この端子電圧が所定の範囲になるようにそのパルス幅お
よび繰り返し周期が調節される。

この装置の動作モードは大別して、 発電モード 電動モード 停止モード の３つのモードがある。発電モードではかご形多相誘
導機Ｉは発電機として動作し、このモードをさらに詳し
く、 ａ 制動モード ｂ 走行モード の２つのモードに区分できる。このうちａ制動モード
は自動車の制動時のモードであり、かご形多相誘導機Ｉ
から大きい発電エネルギが発生し、そのエネルギは二次
電池Ｂに回生されるが、大部分は放電抵抗Ｒにより消散
される。このモードではかご形多相誘導機Ｉに与える回
転磁界のすべりを負に保ち大きくするように制御する。
このモードは第二スイッチＳ_２を閉成することにより指
示される。第二スイッチＳ_２のステツプを順に閉じるこ
とにより大きい制動力を発生するように制御される。

上記ｂ走行モードは自動車の定常走行時のモードであ
り、かご形多相誘導機Ｉから比較的小さい発電エネルギ
が発生し、二次電池Ｂを連続的に緩やかに充電する。こ
のモードではかご形多相誘導機Ｉに与える回転磁界のす
べりを負に保ち小さくするように制御する。このモード
は第一スイッチおよび第二スイッチとも開放状態である
ときに、自動的にこのモードに入る。

上記モードについては、さらに、 ａ 補助駆動モード ｂ 始動モード に区分できる。このうちａ補助駆動モードは自動車の
発進時あるいは登板時など機関トルクを必要とするとき
に内燃機関に補助駆動力を与えるように、かご形多相誘
導機Ｉは電動機として動作する。これは運転者が第一ス
イッチＳ_１を操作することにより、アクセルペダルの踏
み込み量に応じてトルク制御回路Ｔｑから発生する値に
したがって、かご形多相誘導機Ｉのすべり量を制御する
ことにより行われる。

上記ｂ始動モードは、内燃機関が停止している状態か
ら始動を行う場合に、従来直流の始動電動機を用いてい
た始動のための回転力をこのかご形多相誘導機Ｉから与
えようとするものである。この場合にはかご形多相誘導
機Ｉに例えば100ｒｐｍ前後の緩やかな回転磁界を与え
る。これにより直流の始動電動機、ピニオンギヤ、マグ
ネットスイッチなど始動のためのみに設けられている装
置は不要になる。

この装置は上記発電モードでは、かご形多相誘導機Ｉ
に負のすべり、すなわち回転子の実際の回転速度より小
さい回転速度の回転磁界を与えるように制御する。かご
形多相誘導機Ｉは発電機として動作し、回転磁界を与え
るための電流は各スイッチ素子Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑ
ｄ、Ｑｅ、Ｑｆのトランジスタの部分を通過してかご形
多相誘導機Ｉに供給され、かご形多相誘導機Ｉで発電さ
れた電気エネルギは、各スイッチ素子Ｑａ、Ｑｂ、Ｑ
ｃ、Ｑｄ、Ｑｅ、Ｑｆのダイオードの部分を通過して直
流電源Ｅに回生される。大きい制動力を一時的に作用さ
せて、発電エネルギが回生できないほど大きいときに
は、直流電源Ｅの端子電圧が上昇し、スイッチ回路Ｑ_１
が閉成されて、放電抵抗Ｒ_１により熱エネルギとして放
散される。さらにこの放電抵抗Ｒ_１に発生する連続的に
大きい値となるときには、温度センサＨの出力により、
回転磁界のすべり量を小さくして制動力を小さくし、装
置を安全な範囲に保つ。

上記の電動モードでは、かご形多相誘導機Ｉに正のす
べり、すなわちかご形多相誘導機Ｉの回転子の回転速度
より大きい回転速度の回転磁界を与える。これによりか
ご形多相誘導機Ｉは電動機として動作し、直結された内
燃機関の主軸に対して回転力を与える。

上記装置について試験的に製作した装置では、約100馬
力の駆動力および制動力を発生することができて、十分
に実用的な装置を設計することが可能であることがわか
った。この実施例装置ではかご形多相誘導機Ｉの回転子
は内燃機関のフライホイールに装着され、そのフライホ
イールハウジングの直径は約500mmである。

上記第１図に示す実施例装置の制御系を構成する部品の
うち大型のものはインバータ手段Ｉｎおよび二次電池Ｂ
である。二次電池Ｂは従来から自動車に搭載されていた
ものと同等もしくはやや大型もので実用的に使用するこ
とができる。インバータ手段Ｉｎについては、スイッチ
素子Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄ、Ｑｅ、Ｑｆの体積が大き
いが試験的に製作された装置は、100馬力の制動力を発
生するものについて、総容積が約80リットルであり、中
型トラックの車体下部に十分に配置できた。この容積に
ついてはまだ余裕があり、その小型化については今後さ
らに研究されるであろう。たとえば、インバータ手段Ｉ
ｎは可動部分のない静的な電気部品により構成されてい
るので、複数のスイッチ素子Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄ、
Ｑｅ、Ｑｆを１台の自動車の異なる位置に分散して配置
することが可能であり、これにより各種の自動車に十分
に実用的な形態のものを設計製造することが可能であ
る。

また運転性能については、運転席の配置をとりあえず第
３図のようにして、一つの操作レバーｌにより第一スイ
ッチおよび第二スイッチを操作するようにしたが、従来
から用いられている排気ブレーキの運転操作と大きく変
わることがなく、十分に実用的な運転性能を実現するこ
とができることがわかった。

この装置はかご形多相誘導機を用いるので回転部分の構
造は本質的に簡単であり、堅牢であり、軽量であり、ブ
ラシなどの摩擦部品はいっさい使用されない。また、回
転子と固定子との間の間隙については、上記実施例では
従来の誘導子形のものの約２倍のものを製作したが、何
等問題がなく、むしろさらに大きい間隙を設定すること
が可能であることがわかった。したがって製作時の工作
精度は緩和され量産性が優れることがわかった。また、
回転子側から発生する磁気音はかご形であることからほ
とんどなく、固定子側の騒音も従来の各種リターダに比
べて著しく低いことがわかった。

上記実施例はかご形多相誘導機およびインバータ手段は
３相のものであるが、一般に多相のものについて同様に
本発明を実施することができる。相数を大きくすること
により、一つの相あたりの電流を小さくすることができ
るから、インバータ手段の部品を車両の各部空間に分散
配置する小型自動車への適用の場合などには有利にな
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればかご形多相誘導機
を内燃機関の主軸に連結し、この回転磁界を制御するこ
とにより、従来にない自動車の電気制動装置および補助
動力装置を提供することができる。この装置は本質的に
堅牢であり、構造が簡単であり、制御系に機械的に可動
な部分がなく、自動車に搭載して十分に実用的な装置を
提供することができる。また、回転部分について工作精
度はが緩やかで量産に適し、本質的に磁気音を発生する
要素がないから運転騒音は低い。また、運転性能につい
ても従来の排気ブレーキの操作に比べて大差なく、運転
者の慣れにより十分にその性能は発揮できるように運転
することができる。本発明によれば、制動により生じる
電力を回生することができ、この電力を内燃機関の補助
動力として還元利用できる燃料消費の小さい装置を提供
することができ、運転経費が安価であり、環境汚染に対
してもきわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例装置の電気回路図。 第２図はその直流電源の電気回路図。 第３図は運転席の操作レバー配置を示す図。 Ｉ…かご形多相誘導機、ＳＳ…回転センサ、Ｉｎ…イン
バータ手段、Ｅ…直流電源、Ｒ_１…放電抵抗。

フロントページの続き (72)発明者 小幡 篤臣 東京都日野市日野台３丁目１番地１ 日野 自動車工業株式会社内 (72)発明者 佐々木 幸治 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 内野 広 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (4)

【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（Ｅｎ）
   の主軸に直結されたかご形多相誘導機（Ｉ）と、二次電
   池を含む直流電源（Ｅ）と、この直流電源（Ｅ）から供
   給される直流を多相交流に変換してかご形多相誘導機の
   巻線に与えるインバータ手段（Ｉｎ）と、このインバー
   タ手段に制御信号を与え多相交流の周波数を制御する制
   御回路（ＣＯＮＴ）と、かご形多相誘導機（Ｉ）の回転
   速度を電気信号に変換して制御回路（ＣＯＮＴ）に与え
   る回転センサ（ＳＳ）とを備える補助加速機能を有する
   車両用リターダであって、 制御回路（ＣＯＮＴ）は、制動モードと、補助加速モー
   ドとを有し、 制動モードでは、多相交流によりかご形多相誘導機
   （Ｉ）の巻線に発生する回転磁界の回転速度が回転セン
   サ（ＳＳ）に検出される回転速度以下になるように周波
   数を制御し、 補助加速モードでは、多相交流によりかご形多相誘導機
   （Ｉ）の巻線に発生する回転磁界の回転速度が回転セン
   サ（ＳＳ）に検出される回転速度以上になるように周波
   数を制御し、 かつインバータ手段（Ｉｎ）に対し、かご形多相誘導機
   （Ｉ）の巻線に発生する交流電力を直流電力に変換して
   直流電源（Ｅ）の二次電池に回生させる 補助加速機能を有する車両用リターダ。
2. 【請求項２】制御回路（ＣＯＮＴ）は、インタフェース
   回路（ＩＯ）を有し、このインタフェース回路を介し
   て、補助加速モードを指示する第一スイッチ（Ｓ_１）
   と、制動モードを指示する第二スイッチ（Ｓ_２）とが接
   続され、 第一スイッチおよび第二スイッチの操作にしたがって制
   御モードが転換される 特許請求の範囲第(1)項に記載の補助加速機能を有する
   車両用リターダ。
3. 【請求項３】制御回路（ＣＯＮＴ）は、始動モードを有
   し、インタフェース回路が内燃機関の始動キースイッチ
   （ＫＳ）の操作情報を入力する回路を有し、そのキース
   イッチ（ＫＳ）の操作情報により前記かご形多相誘導機
   に内燃機関の始動に適する回転速度の回転磁界を与える 特許請求の範囲第(2)項に記載の補助加速機能を有する
   車両用リターダ。
4. 【請求項４】直流電源（Ｅ）は、端子を有し、その端子
   にスイッチ回路（Ｑ_１）および低い抵抗値の抵抗器（Ｒ
   _１）の直列回路が接続され、直流電源（Ｅ）の端子電圧
   が所定値を越えたときに自動的にこのスイッチ回路（Ｑ
   _１）を閉成させる回路手段（ＣＴ_１）を有する 特許請求の範囲第(1)項に記載の補助加速機能を有する
   車両用リターダ。