JPH0779523B2 - 自動車のリターダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関により駆動される自動車の電気的制御
装置として利用する。

〔概要〕

本発明は内燃機関の主軸にかご形多相誘導機の回転軸が
結合され、このかご形多相誘導機が発電機として作動す
るようにその固定子巻線に回転磁界を与え、その発電エ
ネルギを抵抗器により消散させてブレーキトルクを与え
るリターダ装置において、 抵抗器の消散電力が大きく抵抗器の温度が上昇してその
抵抗値が増大するときには、抵抗器の抵抗値を実効的に
小さい値に変更制御することにより、 長時間にわたりブレーキトルクを維持させるものであ
る。

〔従来の技術〕

出願人はリターダ装置として第６図に示すものを特願昭
62−36278、特願昭62−36279、特願昭62−36280、特願
昭62−36281により提案した。これは内燃機関１に直結
したかご形多相誘導機２と、二次電池回路３と、この二
次電池回路３の直流電圧をかご形多相誘導機２の軸回転
速度より低い回転速度の回転磁界を誘起するのに適合し
た周波数の交流電圧に変換してこれをかご形多相誘導機
２に与え、またかご形多相誘導機２から交流電力を直流
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インバータ制御回
路５とを備える。

また、かご形多相誘導機２には回転センサ６が取付けら
れていて、この回転センサ６からの信号はインバータ制
御回路５に与えられる。さらに、インバータ回路４の出
力にはコンデンサ７およびスイッチ回路８を介して抵抗
器９が接続される。

二次電池回路３には、二次電池31と、この二次電池31に
接続されたリアクトル32と、このリアクトル32に入力側
が接続された半導体スイッチ33と、この半導体スイッチ
33のベースおよびインバータ回路４の出力に接続された
制御回路34が含まれる。

このように構成された従来のリターダ装置の動作は、自
動車に搭載された内燃機関１の主軸に直結してかご形多
相誘導機２の回転子部が回転駆動される。この回転系の
有する機械エネルギを吸収し車両の走行を制動するとき
には、かご形多相誘導機２の固定子巻線に回転子部の回
転速度より低い回転速度の回転磁界をインバータ回路４
から与える。すなわち、二次電池回路３からインバータ
回路４を経由してかご形多相誘導機２の固定子巻線に交
流が印加され、これにより回転系の有する機械エネルギ
が電気エネルギに変換され、この電気エネルギが二次電
池回路３に回生充電される。

インバータ制御回路５はインバータ回路４に自動車の運
転に応じて制動の程度を制御する装置が含まれる。自動
車の運転に伴い一時的に大きいブレーキトルクを発生さ
せるときには、かご形多相誘導機２から発生する電気エ
ネルギをすべて二次電池回路３に回生させることは困難
であるために、スイッチ回路８を介して抵抗器９により
熱エネルギとして放散させ大きいブレーキトルクを得
る。

インバータ回路４の出力に接続された二次電池回路３の
制御回路34は、インバータ回路４の出力にしたがって半
導体スイッチ33の開閉を行い、リアクトル32により二次
電池に回生充電する量を常に適切になるように制御す
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

発明者らはこの装置について各種の試験を行ったとこ
ろ、連続的に大きいブレーキトルクを発生させるため、
抵抗器９に大電流を与えつづけると、ブレーキトルクが
低下する現象が観測された。これは抵抗器９が赤熱しそ
の抵抗値が上昇するため消散する電気エネルギが小さく
なるためと考えられる。

このために、抵抗器９としてはじめから小さい抵抗値を
選ぶと、大きいブレーキトルクが発生するときに固定子
巻線が発熱してしまうことになる。

本発明はこれを解決するもので、長時間にわたり大きい
ブレーキトルクを発生させることができ自動車のリター
ダ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〕

第一の発明は、内燃機関の主軸に回転軸が結合されたか
ご形多相誘導機と、このかご形多相誘導機の固定子巻線
にこのかご形多相誘導機が発電機となる回転速度の回転
磁界を与える手段と、このかご形多相誘導機の固定子巻
線に発生する電流が供給される値の小さい抵抗器とを備
えた自動車のリターダ装置において、上記抵抗器の温度
に相当する電気信号を検出する検出回路と、この検出回
路検出出力にしたがって上記抵抗器の温度が高くなると
上記抵抗器の実効的な値を発熱の影響を打消すように小
さい値に制御する制御回路とを備えたことを特徴とす
る。

上記制御回路は、上記抵抗器に直列に接続された半導体
スイッチ回路と、この半導体スイッチ回路に周期的な開
閉制御信号を与えるスイッチ制御回路とを備え、このス
イッチ制御回路は上記検出出力にしたがってこの開閉制
御信号のデューティ比を変化させる回路とを含む構成と
することが望ましい。

この場合に上記検出回路は、上記抵抗器の温度に相当す
る電気信号として、上記抵抗器を通過する電流値を検出
する回路を含む構成とすることができる。また、上記ス
イッチ制御回路は、上記検出回路の検出出力が所定の値
を越えたときに限り上記抵抗器の実効的な値を制御する
手段を含むことができる。

第二の発明は、内燃機関の主軸に回転軸が結合されたか
ご形多相誘導機と、このかご形多相誘導機の固定子巻線
にこのかご形多相誘導機が発電機となる回転速度の回転
磁界を与える手段と、このかご形多相誘導機の固定子巻
線に発生する電流が供給される値の小さい抵抗器とを備
えた自動車のリターダ装置において、上記抵抗器の温度
に相当する電気信号を検出する検出回路と、この検出回
路の検出出力にしたがってインバータ回路の直流電圧が
大きくなるように制御する制御回路とを備えたことを特
徴とする。

直流電圧が大きくなるように制御する制御手段は、かご
形多相誘導機に与える電流のパルス幅を制御する手段を
含むことが望ましい。また、直流電圧が大きくなるよう
に制御する制御手段は、かご形多相誘導機に与える回転
磁界の回転速度を制御する手段を含むことができる。

〔作用〕

抵抗器の抵抗値をＲ、この抵抗器に印加される直流電圧
をＶとすると、この抵抗器で消散する電力Ｐは である。

電力の消散が長時間にわたり、この抵抗器の温度が上昇
すると、抵抗値Ｒが大きくなる。

第一の発明は、この抵抗器Ｒが大きくなったときに、こ
の値を熱による影響を打消すように実効的に小さい値に
制御して大きい消散電力を維持するものである。

第二の発明は、この抵抗値Ｒが大きくなったときに、電
圧Ｖを上昇させて大きい消散電力を維持するものであ
る。

抵抗器の温度が上昇したことは抵抗器に流れる電流値を
検出していて、この電流値が小さくなったことにより検
出する構成が最も簡単である。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第一発明実施例装置の全体構成を示す
ブロック図である。

本第一発明実施例装置は、内燃機関１の主軸に直結され
たかご形多相誘導機２と、二次電池回路３と、この二次
電池回路３の直流電圧をかご形多相誘導機２の軸回転速
度より低い回転速度の回転磁界を誘起するのに適合した
周波数の交流電圧に交換してこれをかご形多相誘導機２
に与え、またかご形多相誘導機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、内燃機関１の主軸
の回転速度を検出する回転センサ６と、この回転センサ
６の出力によりインバータ回路４を制御するインバータ
制御回路５と、インバータ回路４の出力に接続されるコ
ンデンサ７と、インバータ回路４を介してかご形多相誘
導機２の固定子巻線に発生する電流が供給される値の小
さい抵抗器11と、この抵抗器11およびインバータ回路４
との間に接続され回路の開閉を行う半導体スイッチ回路
12と、この抵抗器11に設けられ温度に相当する電気信号
として抵抗器11を通過する電流値を検出する電流検出器
13と、この電流検出器13からの検出出力にしたがって抵
抗器11の抵抗値を実効的な値に制御するスイッチ制御回
路14とを備える。

第２図は本発明第一実施例装置のさらに詳しい一例を示
す電気回路図である。

この実施例ではかご形多相誘導機２は３相であり、二次
電池回路３とこのかご形多相誘導機２との間はインバー
タ回路４により結合される。二次電池回路３の負端子E₂
はこの自動車の共通電位に接続される。

このインバータ回路４は、かご形多相誘導機２の各相端
子と上記二次電池回路３の正および負の端子の間に接続
されたスイッチ素子Qa、Qb、Qc、Qd、Qe、Qf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、このインバータ回路４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。

このインバータ回路４は本発明の試験をするために自動
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。すなわちかご形多相誘導機の回転磁界を
その回転子の回転に応じて制御する技術は、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
術の応用である。

かご形多相誘導機２（または内燃機関１）には回転セン
サ６が取付けられてその主軸の回転を電気的に検出す
る。この回転センサ６の出力するパルス信号はディジタ
ル・アナログ変換回路DA₁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演算増幅器AMPの一
方の入力に接続され、ディジタル・アナログ変換回路DA
₂から発生されるすべり量に対応する制御基準とその極
性に応じて加算もしくは減算される。この演算増幅器AM
Pの出力は上述の開閉制御信号発生回路PWMにインバータ
回路４の出力周波数制御信号として与えられる。すなわ
ち、かご形多相誘導機２、回転センサ６、ディジタル・
アナログ変換回路DA₁、演算増幅器AMPおよびインバータ
回路４により負帰還サーボ制御ループが形成される。

この負帰還サーボ制御ループにすべり量に対応する制御
基準が加算されるが、このすべり量を発生する制御手段
に必要とする信号について説明する。この制御手段は第
２図の下部に位置する各回路から構成され、マイクロプ
ロセッサCPU、インターフェース回路IO、トルク制御回
路Tq、自動車のアクセルペダルに連動するスイッチA₁お
よびA₂、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N₁およびN₂、同じくクラッチペダルに連動す
るスイッチCl₁およびCl₂、運転者により操作される第一
スイッチS₁、運転者により操作される第二スイッチS₂、
内燃機関１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DA₂を含む。スイ
ッチS₃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S₁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S₂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S₁および第二スイッチS₂は、
この実施例では、ハンドルの軸に設けられた一つの操作
レバーで操作できるように設計されている。この操作レ
バーはOFFの位置でスイッチS₁およびS₂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S₁が閉じ
る。さらに制動の位置には４つの位置があり、それぞれ
スイッチS₂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端子T₁に与え
て、トルク制御回路TqからインターフェースIOに信号を
送出するように構成されている。

二次電池回路３の正および負の端子E₁およびE₂には、か
ご形多相誘導機２の固定子巻線に発生する電流がインバ
ータ回路４を介して供給される。このインバータ回路４
の直流側にはコンデンサ７と、電気エネルギを熱エネル
ギに変換して放熱する値の小さい抵抗器11とが接続さ
れ、この抵抗器11に直列に接続された半導体スイッチ回
路12と、この半導体スイッチ回路12に接続されたスイッ
チ制御回路14と、抵抗器11に設けられ温度に相当する電
気信号として抵抗器11を通過する電流値を検出する電流
検出器13とを備える。

二次電池回路３は、従来例同様二次電池31と、この二次
電池31に接続されたリアクトル32と、このリアクトル32
に入力側が接続された半導体スイッチ33のベースおよび
インバータ回路４の出力に接続された制御回路34を含む 次に、このように構成された本発明実施例装置の動作に
ついて説明する。

内燃機関１の主軸に回転軸が結合されたかご形多相誘導
機２の固定子巻線に発電機となる回転速度の回転磁界が
与えられると、固定子巻線に交流電流が発生する。イン
バータ回路４によりこの交流電流が直流電流に変換され
て抵抗器11に印加される電力が消散される、。これによ
りブレーキトルクが発生する。

ブレーキが継続され、この電力の消散が長時間にわたる
と、抵抗器11の温度が上昇する。電流検出器13がこの抵
抗器11の温度上昇を電流値として検出し、この検出出力
をスイッチ制御回路14に送出する。スイッチ制御回路14
はこの検出出力にしたがって半導体スイッチ回路12にデ
ューティ比（スイッチのオンおよびオフの周期に対する
オンの時間の比）を変化させた開閉制御信号を与え、抵
抗器11の実効的な値が小さくなるように制御する。

第３図は温度に対する抵抗値の関係、（ｂ）は温度に対
するデューティ比の関係、（ｃ）はデューティ比に対す
る実効抵抗の関係を示した図である。

抵抗器11の温度が上昇すると第３図（ａ）の破線で示す
ように抵抗値は上昇し抵抗器11から熱エネルギとして消
散させる電力量は低下する。一方、同図（ｂ）に示すよ
うに温度の上昇に伴ってデューティ比は大きくなるよう
に制御される。これにより、同図（ｃ）に示すようにデ
ューティ比が増加すれば実効抵抗は低下する。

そこで抵抗器11の温度上昇をそれに相当する電気信号と
して電流検出器13により検出し、スイッチ制御14にその
検出信号を送出してこの検出出力にしたがって半導体ス
イッチ回路12にデューティ比を増大させる開閉制御信号
を与え第３図（ａ）の実線で示すように抵抗値を実効的
に小さな値になるように制御する。これにより大きい消
散電力を長時間維持させてブレーキトルクを持続するこ
とができる。

次に、本発明の第二発明について説明する。第４図は第
二発明実施例装置の構成を示すブロック図である。

本第二発明実施例装置は、内燃機関１の主軸に直結され
たかご形多相誘導機２と、二次電池回路３と、この二次
電池回路３の直流電圧をかご形多相誘導機２の軸回転速
度より低い回転速度の回転磁界を誘起するのに適合した
周波数の交流電圧に変換してこれをかご形多相誘導機２
に与え、またかご形多相誘導機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、内燃機関１の主軸
の回転速度を検出する回転センサ６と、この回転センサ
６の出力によりインバータ回路４を制御するインバータ
制御回路５と、インバータ回路４の出力に接続されるコ
ンデンサ７と、インバータ回路４を介してかご形多相誘
導機２の固定子巻線に発生する電流が供給される値の小
さい抵抗器11と、この抵抗器11に設けられ温度に相当す
る電気信号として抵抗器11を通過する電流値を検出し、
その検出信号をインバータ制御回路５に送出する電流検
出器13とを備える。

内燃機関１の主軸に回転軸が結合されたかご形多相誘導
機２の固定子巻線に発電機となる回転速度の回転磁界が
与えられると、固定子巻線に交流電流が発生し、インバ
ータ回路４によりこの交流電流が直流電流に変換されて
抵抗器11に印加され、電力が消散される。

この電力の消散が長時間にわたると抵抗器11の温度が上
昇する。電流検出器13がこの抵抗器11の温度上昇を電流
値として検出し、この検出出力をインバータ制御回路５
に送出する。インバータ制御回路５はこの検出出力にし
たがって、かご形多相誘導機２に与える電流のパルス幅
を制御するか、または回転磁界の回転速度を制御するか
により回転磁界をインバータ回路の直流電圧が大きくな
るように制御する。

第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は抵抗器11の温度上昇に
対する抵抗値（Ｒ）、消散電力（Ｐ）、発生電圧（Ｖ）
との関係を示したものである。

第５図（ａ）のように抵抗器11の温度が上昇すると、抵
抗値（Ｒ）は増加し、消散電力（Ｐ）は同図（ｂ）に破
線で示すように低下する。そこで抵抗器11の温度上昇を
これに相当する電気信号として電流検出器13が検出し、
インバータ制御回路５によりインバータ回路４の発生電
圧を同図（ｃ）に示すように温度に相応して上昇させる
ことにより同図（ｂ）の実線で示すように大きい消散電
力を維持することができる。

上記以外の構成および動作については第一発明実施例で
説明したものと同じであるので繰り返して説明すること
を省く。

〔発明の効果〕

以上述べしたように本発明によれば、リターダ装置の電
力の消散が長時間にわたり、抵抗器の温度が上昇したと
きに、抵抗値を実効的に小さい値に制御し、あるいはイ
ンバータ回路の出力電圧を上昇させて大きい消散電力を
維持しブレーキトルクを長時間にわたり大きい値に保つ
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一発明実施例装置の全体構成を示す
ブロック図。 第２図は本発明の第一発明実施例装置の電気回路図。 第３図（ａ）は本発明の第一発明実施例装置の温度に対
する抵抗値との関係、（ｂ）は温度に対するデューティ
比との関係、（ｃ）はデューティ比に対する実効抵抗と
の関係を示す図。 第４図は本発明の第二発明実施例装置の全体構成を示す
ブロック図。 第５図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第二発明実施
例装置の温度に対する抵抗値、消散電力、発生電圧との
関係を示す図。 第６図は従来例装置の構成を示すブロック図。 １…内燃機関、２…かご形多相誘導機、３…二次電池回
路、４…インバータ回路、５…インバータ制御回路、６
…回転センサ、７…コンデンサ、８…スイッチ回路、
９、11、抵抗器、12…半導体スイッチ回路、13…電流検
出器、14…スイッチ制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 哲夫 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 茂森 政 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 (72)発明者 河田 耕三 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関（１）の主軸に回転軸が結合され
   たかご形多相誘導機（２）と、 このかご形多相誘導機（２）の回転速度を検出する回転
   センサ（６）と、 充電可能な直流電源（３）と、 前記回転センサ（６）の検出した回転速度に基づいて前
   記直流電源の直流電流を交流電流に変換して前記かご形
   多相誘導機を交流励磁するとともに制動エネルギの回生
   により前記かご形多相誘導機に発生する交流電流を直流
   電流に変換して前記直流電源を充電するインバータ回路
   （４）と、 スイッチ制御信号に基づいて開閉されるスイッチ（12）
   と、 前記スイッチ（12）を介して前記直流電源（３）の正負
   間に接続される抵抗器（11）と、 この抵抗器の温度に相当する検出信号を出力する検出器
   （13）と、 この検出器（13）の検出出力に基づいて前記スイッチ
   （12）を制御する制御信号を出力するスイッチ制御回路
   （14）と を備え、 前記スイッチ制御回路（14）は、前記検出器（13）の検
   出した抵抗器の温度が高くなるにしたがって前記直流電
   源（３）の正負間に接続される抵抗値を小さい値に制御
   する制御信号を出力する手段を含む ことを特徴とする自動車のリターダ装置。
2. 【請求項２】前記スイッチは半導体スイッチ回路であ
   り、前記スイッチ制御回路（14）は、抵抗器の温度が高
   くなるにしたがって前記直流電源（３）の正負間に接続
   される抵抗値が小さい値になるように前記スイッチ（1
   2）を開閉させるデューティ比を変化させる手段を含む
   請求項１記載の自動車のリターダ装置。
3. 【請求項３】前記スイッチ制御回路は、前記検出回路の
   検出出力が所定の値を越えたときに限り前記直流電源の
   正負間に接続される抵抗値を小さい値に制御する制御信
   号を出力する手段を含む請求項１または２記載の自動車
   のリターダ装置。
4. 【請求項４】内燃機関（１）の主軸に回転軸が結合され
   たかご形多相誘導機（２）と、 このかご形多相誘導機（２）の回転速度を検出する回転
   センサ（６）と、 充電可能な直流電源（３）と、 前記回転センサ（６）の検出した回転速度に基づいて前
   記直流電源の直流電流を交流電流に変換して前記かご形
   多相誘導機を交流励磁するとともに制動エネルギの回生
   により前記かご形多相誘導機に発生する交流電流を直流
   電流に変換して前記直流電源を充電するインバータ回路
   （４）と、 前記直流電源（３）の正負間に接続される抵抗器（11）
   と、 この抵抗器の温度に相当する検出信号を出力する検出器
   （13）と、 前記検出器（13）の検出した抵抗器の温度が高くなるに
   したがって前記インバータ回路の出力直流電圧を大きく
   する制御手段と を備えたことを特徴とする自動車のリターダ装置。
5. 【請求項５】出力直流電圧を大きくする制御手段は、か
   ご形多相誘導機に与える電流のパルス幅を制御する手段
   を含む請求項４記載の自動車のリターダ装置。
6. 【請求項６】出力直流電圧を大きくする制御手段は、か
   ご形多相誘導機に与える回転磁界の回転速度を制御する
   手段を含む請求項４記載の自動車のリターダ装置。