JP2001071777A - 車両用補助駆動装置 - Google Patents

車両用補助駆動装置

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JP2001071777A
JP2001071777A JP24951899A JP24951899A JP2001071777A JP 2001071777 A JP2001071777 A JP 2001071777A JP 24951899 A JP24951899 A JP 24951899A JP 24951899 A JP24951899 A JP 24951899A JP 2001071777 A JP2001071777 A JP 2001071777A
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Japan
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motor
low
torque
speed
current
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JP24951899A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Tsuchiya
清 土屋
Wataru Mochizuki
亘 望月
Kazuhiko Maruta
一彦 丸田
Yoichi Shindo
洋一 新藤
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Mitsuba Corp
Original Assignee
Mitsuba Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

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  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 坂道発進及び低μ路発進を好適に行い得る車
両用補助駆動装置を提供する。 【解決手段】 エンジン非駆動輪である後輪3に界磁制
御型モータ4を連結し、その界磁コイル4aをH型ブリ
ッジ接続された4つのスイッチング素子Q1〜Q4にて
制御して、正逆回転かつモータトルクの増減制御を行
う。また、アーマチュアコイル4bに電流を流すための
スイッチング素子Q5を別個に設ける。 【効果】 モータ界磁電流を、比較的低速時のみ大電流
を流し、比較的高速時には小電流を流すように制御する
ことから、低速時において高トルクを必要とする坂道発
進に対応できると共に、高速時に低トルクを発生すると
良い低μ路発進にも対応でき、各発進状況に応じた好適
な制御を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用補助駆動装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、乾いた平坦路で発進する場合には
何ら問題がない自動車にあって、坂道(上り坂)で発進
がもたついたり、低μ路(アイスバーンなど)で発進が
円滑に行われない場合がある。また、四輪を駆動するよ
うにした車両であっても、エンジンを単一の駆動源とし
て構成した場合には、動力伝達機構が複雑化したり、好
適な駆動力分配制御が困難である。
【0003】例えば特開平7−186748号公報に開
示されているように、エンジンにより駆動される車輪と
は異なるエンジン非駆動輪をモータにより駆動可能にし
たものがあり、そのようなモータ駆動輪を有する車両に
あって、モータ駆動制御を適切化することにより、上記
したような場面でモータによる好適な補助駆動を行うこ
とができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図4に示されるよう
に、坂道発進の場合には比較的低速(モータ回転数N
L)で比較的高トルクTHを発生させると良く、低μ路発
進の場合には比較的高速(モータ回転数NH)でも低ト
ルクTLを発生させると良い。したがって、上記両条件
を満足させるようなモータ特性は図の実線で示されるよ
うになる。なお、図4は発進時を対象として示してお
り、上記高速NHは車速で10km/h程度である。
【0005】また、モータにDCモータとしてPM(永
久磁石)型モータを用いた場合の回路としては、図5に
示されるように構成することが考えられる。図5に示さ
れる回路にあっては、車輪(エンジン非駆動輪)3に連
結されたモータ11にバッテリ7からの電流を流すスイ
ッチング素子Q6・Q7・Q8・Q9をH型ブリッジ接
続で構成してモータを正逆転可能にすると共に、正逆転
用にそれぞれ対をなすものの各一方のスイッチング素子
Q8・Q9に制御回路12からPWM信号を出力して、
モータ11の駆動トルクを制御するようにしている。
【0006】しかしながら、上記PM型モータを用いて
図4の実線に示される特性を実現しようとすると、低ト
ルク高回転型モータの特性曲線を示す波線のものでは低
回転時に高トルクを発生できないため、想像線で示され
るような高トルク高回転型の大出力モータを必要とする
(想像線の特性でも十分な低速時高トルクの実現は困
難)。そのような高トルク高回転型モータにあっては、
アーマチュアに大電流が流れるため、各スイッチング素
子Q6〜Q9に大電流型を用いることになり、高価な大
電流型素子の数が多い(4個)ばかりでなく、放熱性を
確保する上からも素子のサイズが大きくなってしまい、
車載が困難になるという問題がある。また、高トルク高
回転型の大出力モータは、モータが大型化してしまい、
車輪(エンジン非駆動輪)を駆動するためのレイアウト
性に欠けるものであり、車体の下部にレイアウトする場
合にはモータのスペースを大きくとる必要があった。
【0007】また、乾いた平坦路にあっては補助駆動を
行う必要が無く、そのような場合には、車輪側から強制
的に回されてモータアーマチュアが空転することになる
ため、PM型モータにあっては、アーマチュア界磁によ
り鉄損や循環電流が発生し、車両に対する負荷となり、
燃費が低減したり走行性が悪化するという問題がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て、坂道発進及び低μ路発進を好適に行い得ると共に小
型化を向上し得る車両用補助駆動装置を実現するため
に、本発明に於いては、エンジンにより駆動される車輪
とは異なるエンジン非駆動車輪に連結された界磁制御型
モータと、車両の発進状態における前記モータの低速回
転域では前記モータに高トルクを発生させるべく高トル
ク発生用界磁電流を流し、前記発進状態における前記モ
ータの高速回転域では前記モータに高速回転させるべく
高速回転用界磁電流を流す制御を行うモータ駆動制御回
路とを有するものとした。
【0009】これによれば、エンジン非駆動輪に界磁制
御型モータを連結したことから、その界磁電流の大小に
よりモータのトルクを高低制御できるため、坂道発進時
に必要な比較的高トルクを発生させるための大電流の界
磁電流を比較的低速時のみ流すようにし、低μ路発進時
に対応可能にする低トルクを発生させるための小電流の
界磁電流を比較的高速時にも流すようにすることができ
ると共に、低速回転時にのみ大電流を流すようにすれば
良いため、モータを小型化し得る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。
【0011】図1は、本発明が適用された車両用補助駆
動装置のシステム概要を示す図である。図の車両にあっ
ては、エンジン1により前輪2が駆動され、エンジン非
駆動輪としての後輪3には左右別々のモータ4が連結さ
れていると共に、モータ4を駆動するためのドライブユ
ニット5と、エンジン1からの運転状況信号の入力に応
じてドライブユニット5に制御信号を出力する制御回路
6とが設けられている。なお、ドライブユニット5(モ
ータ電流)の電源用と制御回路6の電源用とにバッテリ
7・8がそれぞれ設けられている。
【0012】本発明によるモータ4にあっては、界磁制
御型モータであり、その制御要領について、上記ドライ
ブユニット5の回路構成を示す図2及びモータ4の特性
を示す図3を参照して以下に示す。なお、図2において
左右のモータ4(後輪3)の一方について示すが、他方
については、同様であるため、その詳しい説明を省略す
る。
【0013】図2に示されるように、バッテリ7の正負
の端子間に、正転用の一対のスイッチング素子Q1・Q
2と逆転用の一対のスイッチング素子Q3・Q4とが互
いに並列に接続されていると共に、一方の対をなすスイ
ッチング素子Q1・Q2のノードと他方の対をなすスイ
ッチング素子Q3・Q4のノードとの間に、本モータ4
の界磁コイル4aが接続されている。
【0014】また、モータ4のアーマチュアコイル4b
とアーマチュア電流制御用スイッチング素子Q5とが、
互いに直列に接続されかつ上記各スイッチング素子Q1
〜Q4と並列にバッテリ7の正負端子間に接続されてい
る。そして、それら各スイッチング素子Q1〜Q5を制
御するための制御回路6には、上記バッテリ7とは別個
の制御用バッテリ8が電源として接続されている。な
お、各バッテリ7・8を分けているのは、電圧の違い
(例えば12Vと24V)によるものであり、1個のバ
ッテリとレギュレータとを設けるようにしても良い。
【0015】制御回路6からは、正転・逆転信号が各ス
イッチング素子Q1〜Q4に出力されると共に、正逆転
用の各一方のスイッチング素子Q2・Q4に駆動力制御
のためのPWM信号が出力されるようになっている。ま
た、アーマチュア電流制御用スイッチング素子Q5にも
PWM信号が出力されるようになっている。なお、正転
時には例えば一方の対をなすスイッチング素子Q1・Q
4のみをオン状態にし、逆転時には他方の対をなすスイ
ッチング素子Q2・Q3のみをオン状態にする。
【0016】このようにして構成されたモータ駆動制御
回路における制御要領について図3を参照して以下に示
す。なお、図3にあっては、従来例の図4と同様に、横
軸がモータ4の回転数であり、縦軸がそのトルクである
が、車両の発進時を対象としており、例えば車速で0〜
10km/h程度について示している。
【0017】発進時における比較的低速域では、従来例
で示した坂道発進時に望ましい低回転NL時における高
トルクTHを発生させるためには高トルク発生用界磁電
流としての比較的高い界磁電流I1を流せば良く、それ
による回転数−トルク特性は図3の想像線I1に示され
るようになり、0〜低速NLまで実線で示される高トル
クTHを発生させることができる。また、従来例で示し
た低μ路発進時に望ましい高回転NH時における低トル
クTLを発生させるためには、高速回転用界磁電流とし
ての比較的低い界磁電流I2を流せば良く、その界磁電
流I2による回転数−トルク特性は図3の想像線I2に
示されるようになる。
【0018】したがって、低回転NLと高回転NHとの中
間の回転NCで低回転領域LNと高回転領域HNとに分
け、低回転領域LNでは高界磁電流I1を流す制御を行
い、高回転領域HNでは低界磁電流I2を流すように、
制御回路6により制御を行う。このようにすることによ
り、図3の実線で示される回転数−トルク特性を得るこ
とができ、坂道発進時のように低回転高トルクを必要と
する場合や、低μ路発進時のように高回転低トルクを必
要とする場合に、それぞれ好適に対応し得る。
【0019】また、界磁コイル4aに流す電流は比較的
小電流で良く、各スイッチング素子Q1〜Q4には比較
的小型のものを使用することができる。したがって、ア
ーマチュア電流を流すためのアーマチュア電流制御用ス
イッチング素子Q5のみを大容量のものとすれば良く、
本モータ駆動制御回路を構成するための大電流素子は1
個で済み、低発熱による放熱板の減少によりサイズの大
幅な小型化を達成できると共に、低コスト化及び高効率
化を実現し得る。
【0020】なお、エンジン1からの走行情報(エンジ
ン回転速度・スロットル開度・ミッション位置・吸気負
圧・車速など)に応じて、発進時において高速NH回転
数に至るまでは、図3の実線に囲われた範囲内で状況に
応じたトルクを発生させる制御を行うことができ、必ず
しも最大電流を流す必要はない。
【0021】図3に示されるように回転−トルク特性を
2段階に分けることにより、低速NL時に必要な高トル
クを確保しつつ高回転も可能にするべく大型モータを用
いるという無駄を解消することができる。低速NL時高
トルクTHを発生させる大電流I1を高速NH時まで流す
必要が無く、図3において中間回転NCまで回転し得る
ものであれば良く、モータ4を小型化し得る。
【0022】さらに、例えば補助駆動を必要としない場
合には、モータ4に電流を流さないが、本モータによれ
ば、スイッチング素子Q5をオフ状態にしてアーマチュ
ア電流を流さないようにすることができる。そうするこ
とにより、モータ4のアーマチュアは機械的に空転する
のみで、従来例のPM型モータの場合のようにマグネッ
ト界磁による鉄損や循環電流の発生がなく、電気的損失
が発生することがないめ、燃費低減を向上し得る。
【0023】
【発明の効果】このように本発明によれば、エンジン非
駆動輪に界磁制御型モータを連結し、その界磁電流を、
比較的低速時のみ大電流を流し、比較的高速時には小電
流を流すように制御することから、低速時において高ト
ルクを必要とする坂道発進に対応できると共に、高速時
に低トルクを発生すると良い低μ路発進にも対応でき、
各発進状況に応じた好適な制御を行うことができると共
に、低速回転時にのみ大電流を流すようにすれば良いた
め、モータを小型化し得る。また、界磁制御型モータを
用いることから、補助駆動を必要としないときにアーマ
チュアが空転しても、アーマチュアコイルに電流を流さ
ないようにすることで、PM型モータのようにマグネッ
ト界磁による鉄損や循環電流が発生することが無く、補
助駆動を必要としない場合の負荷増大を防止することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された車両用補助駆動装置のシス
テム概要を示す図。
【図2】モータの駆動制御を行う回路構成を示す図。
【図3】モータの回転−トルク特性を示す図。
【図4】発進時の望ましいモータの回転−トルク特性を
示す図。
【図5】従来のモータの駆動制御を行う回路構成を示す
図。
【符号の説明】
1 エンジン 2 前輪 3 後輪 4 モータ、4a 界磁コイル、4b アーマチュアコ
イル 5 ドライブユニット 6 制御回路 7・8 バッテリ 11 モータ 12 制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸田 一彦 群馬県桐生市広沢町1丁目2681番地 株式 会社ミツバ内 (72)発明者 新藤 洋一 群馬県桐生市広沢町1丁目2681番地 株式 会社ミツバ内 Fターム(参考) 3D043 AA01 AA05 AA06 AB01 AB17 EA02 EA05 EA11 EA41 EB03 EB07 EB12 EE06 EF02 EF09 EF12 EF21 5H115 PG04 PI14 PU04 PU25 QE01 QE04 QE15 RB14 RB19 RB20 SE03 SE05 TB01 TE02 TE03 TE06

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンにより駆動される車輪とは異な
    るエンジン非駆動車輪に連結された界磁制御型モータ
    と、 車両の発進状態における前記モータの低速回転域では前
    記モータに高トルクを発生させるべく高トルク発生用界
    磁電流を流し、前記発進状態における前記モータの高速
    回転域では前記モータに高速回転させるべく高速回転用
    界磁電流を流す制御を行うモータ駆動制御回路とを有す
    ることを特徴とする車両用補助駆動装置。
JP24951899A 1999-09-03 1999-09-03 車両用補助駆動装置 Pending JP2001071777A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7004018B2 (en) 2002-08-27 2006-02-28 Nissan Motor Co., Ltd. Vehicle driving force control apparatus
KR20200093269A (ko) * 2019-01-28 2020-08-05 (주)세자에너지 모터 정역 회전용 배터리 및 이의 충전 시스템

Cited By (3)

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