JP2001080375A - 自動車駆動システム - Google Patents
自動車駆動システムInfo
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- JP2001080375A JP2001080375A JP25680199A JP25680199A JP2001080375A JP 2001080375 A JP2001080375 A JP 2001080375A JP 25680199 A JP25680199 A JP 25680199A JP 25680199 A JP25680199 A JP 25680199A JP 2001080375 A JP2001080375 A JP 2001080375A
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- engine
- generator
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- motor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
- F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
- H02K1/246—Variable reluctance rotors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
- H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/006—Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジンの動力と、エンジンから発電動機を
介し蓄電された車載蓄電池からの電力トルクとにより自
動車を走行させる自動車駆動システムにおいて、エンジ
ンと発電動機とを一体化させたエンジンユニットの小型
化を図る。 【解決手段】 固定子巻線が集中巻きのスイッチトリラ
クタンス型モータを用いて、コイルエンド長を短くし、
エンジンユニットの軸方向長を短くする。
介し蓄電された車載蓄電池からの電力トルクとにより自
動車を走行させる自動車駆動システムにおいて、エンジ
ンと発電動機とを一体化させたエンジンユニットの小型
化を図る。 【解決手段】 固定子巻線が集中巻きのスイッチトリラ
クタンス型モータを用いて、コイルエンド長を短くし、
エンジンユニットの軸方向長を短くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンの動力
と、エンジンに連結された発電動機の出力により自動車
を走行させる自動車駆動システムに関する。
と、エンジンに連結された発電動機の出力により自動車
を走行させる自動車駆動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図７に次世代エンジン自動車として提案
されている自動車の駆動システムを示す。図７におい
て、１はエンジン、２はエンジン１の出力軸、３は発電
動機、４はクラッチ、５は変速機、６はデフギア、７は
発電動機３と電池８との間に挿入される半導体電力変換
器である。９は電池８を電源とする補機であり、例えば
クーラコンプレッサ駆動装置、パワーステアリング駆動
装置など容量の大きい補機がこれにあたる。１０はエン
ジン１、発電動機３を含むエンジンユニットである。１
１は補助電池であり、ラジオ、照明などの負荷１２の電
源である。１３は補助電池１１を電池から充電するため
のＤＣ―ＤＣコンバータである。
されている自動車の駆動システムを示す。図７におい
て、１はエンジン、２はエンジン１の出力軸、３は発電
動機、４はクラッチ、５は変速機、６はデフギア、７は
発電動機３と電池８との間に挿入される半導体電力変換
器である。９は電池８を電源とする補機であり、例えば
クーラコンプレッサ駆動装置、パワーステアリング駆動
装置など容量の大きい補機がこれにあたる。１０はエン
ジン１、発電動機３を含むエンジンユニットである。１
１は補助電池であり、ラジオ、照明などの負荷１２の電
源である。１３は補助電池１１を電池から充電するため
のＤＣ―ＤＣコンバータである。
【０００３】図８は図７の加速時の動作説明図である。
同図において実線矢印に示すように、エンジン１の動力
を変速機５を介して車両に伝え、車両を加速する。一
方、破線矢印で示すように、電池８の電力により半導体
電力変換器７を介して発電動機３を電動機運転し、発電
動機３のトルクでエンジントルクをアシストする。
同図において実線矢印に示すように、エンジン１の動力
を変速機５を介して車両に伝え、車両を加速する。一
方、破線矢印で示すように、電池８の電力により半導体
電力変換器７を介して発電動機３を電動機運転し、発電
動機３のトルクでエンジントルクをアシストする。
【０００４】図９は図７の制動時の動作説明図である。
同図において破線矢印に示すように、発電動機３に発生
する電力は半導体電力変換器７を介して電池８に回生さ
れる。電池８への回生制動では、制動力不足の場合は図
示しないが、機械制動を付加してするか、又は同図実線
に示すようなエンジン制動を作用させる。
同図において破線矢印に示すように、発電動機３に発生
する電力は半導体電力変換器７を介して電池８に回生さ
れる。電池８への回生制動では、制動力不足の場合は図
示しないが、機械制動を付加してするか、又は同図実線
に示すようなエンジン制動を作用させる。
【０００５】図１０は図７のエンジンユニット１０の構
成例を示す。図１０において、図７と同一の構成要素は
同一番号を付してある。図１０において、３１は発電動
機の固定子、３２は回転子、３３は発電動機のエンジン
１側の取付フレーム、３４は発電動機の変速機５側の取
付フレーム、３５は駆動軸、３１０は固定子巻線のコイ
ルエンド部、３６ａ、３６ｂは軸受けである。
成例を示す。図１０において、図７と同一の構成要素は
同一番号を付してある。図１０において、３１は発電動
機の固定子、３２は回転子、３３は発電動機のエンジン
１側の取付フレーム、３４は発電動機の変速機５側の取
付フレーム、３５は駆動軸、３１０は固定子巻線のコイ
ルエンド部、３６ａ、３６ｂは軸受けである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図７に図示したシステ
ムにおける発電動機の目的は、補機動力分の電力を発電
することと、制動時に回生制動を作用させることにあ
る。このため，発電動機の特性としては、エンジンのい
かなる運転回転数においても問題なく作動することと、
通常の運転回転数範囲において充分な性能が得られなけ
ればならない。具体的な性能を示すと次の通りである。
ムにおける発電動機の目的は、補機動力分の電力を発電
することと、制動時に回生制動を作用させることにあ
る。このため，発電動機の特性としては、エンジンのい
かなる運転回転数においても問題なく作動することと、
通常の運転回転数範囲において充分な性能が得られなけ
ればならない。具体的な性能を示すと次の通りである。
【０００７】１）アイドリング時の低回転数運転におい
ても充分な電力が発生出来ること。
ても充分な電力が発生出来ること。
【０００８】２）エンジンの通常の運転範囲において充
分なエンジン発電と回生発電が出来ること。
分なエンジン発電と回生発電が出来ること。
【０００９】３）エンジンの最高回転数においても作動
可能であること。
可能であること。
【００１０】上記の性能の発電動機の運転回転数の一例
を示すと表１のようになる。
を示すと表１のようになる。
【００１１】
【表１】 表１から回転機の重要な特性の一つは、最高運転回転数
がアイドリング回転数の約１０倍と非常に高く、且つ運
転回転数範囲が非常に広いことである。
がアイドリング回転数の約１０倍と非常に高く、且つ運
転回転数範囲が非常に広いことである。
【００１２】次に動作環境について述べる。発電動機軸
はエンジン軸と直結され、エンジンフレームに取り付け
られているため、発電動機の回転子の最高作動温度は約
１２０℃程度となる。
はエンジン軸と直結され、エンジンフレームに取り付け
られているため、発電動機の回転子の最高作動温度は約
１２０℃程度となる。
【００１３】更に、エンジンと一体構造にする必要があ
ることから小型・軽量化も必須の要件である。
ることから小型・軽量化も必須の要件である。
【００１４】この種の電動機としては誘導電動機（Ｉ
Ｍ）と永久磁石型同期電動機（ＰＭ）が使用されてい
る。このＩＭとＰＭの特徴を示すと表２ようになり、そ
れぞれ一長一短がある。
Ｍ）と永久磁石型同期電動機（ＰＭ）が使用されてい
る。このＩＭとＰＭの特徴を示すと表２ようになり、そ
れぞれ一長一短がある。
【００１５】この種の電動機としては表２に示すような
特性に合った電動発電機が望まれていた。
特性に合った電動発電機が望まれていた。
【００１６】
【表２】 図１１は図１０の発電の固定子巻線について示したもの
で、固定子巻線は３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線を順
次、固定子の巻線溝に埋め込む分布巻方式で、この方式
は一般にシンクロナスリラクタンス型と呼ばれ、ここで
は溝ピッチが一般的な３の場合を示す。
で、固定子巻線は３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線を順
次、固定子の巻線溝に埋め込む分布巻方式で、この方式
は一般にシンクロナスリラクタンス型と呼ばれ、ここで
は溝ピッチが一般的な３の場合を示す。
【００１７】図１２は図１１の巻線のコイルエンド部を
示したもので、コイルエンド部は同図に示すように３相
分が重なる。このため、図１２に示すようなシンクロナ
スリラクタンス型の発電動機の例では、固定子巻線のコ
イルエンド長は長く、発電動機の軸方向寸法（同図寸法
a）が短く出来ないという大きな問題があった。この種
の発電動機は低価格、小型・軽量化は勿論のこと、自動
車用エンジン直結型構造であるため、軸方向寸法が短い
ことが特に強く求められていた。
示したもので、コイルエンド部は同図に示すように３相
分が重なる。このため、図１２に示すようなシンクロナ
スリラクタンス型の発電動機の例では、固定子巻線のコ
イルエンド長は長く、発電動機の軸方向寸法（同図寸法
a）が短く出来ないという大きな問題があった。この種
の発電動機は低価格、小型・軽量化は勿論のこと、自動
車用エンジン直結型構造であるため、軸方向寸法が短い
ことが特に強く求められていた。
【００１８】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の第１
の発明では、エンジンと、該エンジンに連結された発電
動機と、一方の入出力端子が該発電動機の巻線に接続さ
れ、他方の入出力端子が車載電池の入出力端子に接続さ
れた電力変換装置とを備え、力行時には前記エンジンの
動力を変速機を介して車両に伝え、該車両を加速及び走
行させると同時に、前記車載電池の電力により前記半導
体電力変換器を介して前記発電動機を電動機運転させ、
該発電動機のトルクで前記エンジンの動力をアシストさ
せる自動車駆動システムにおいて、該発電動機をスイッ
チトリラクタンス型モータとし、また、本発明の第２の
発明では、第１の発明において、前記エンジンと、前記
発電動機とをエンジンユニット内に収納して一体化させ
た。
の発明では、エンジンと、該エンジンに連結された発電
動機と、一方の入出力端子が該発電動機の巻線に接続さ
れ、他方の入出力端子が車載電池の入出力端子に接続さ
れた電力変換装置とを備え、力行時には前記エンジンの
動力を変速機を介して車両に伝え、該車両を加速及び走
行させると同時に、前記車載電池の電力により前記半導
体電力変換器を介して前記発電動機を電動機運転させ、
該発電動機のトルクで前記エンジンの動力をアシストさ
せる自動車駆動システムにおいて、該発電動機をスイッ
チトリラクタンス型モータとし、また、本発明の第２の
発明では、第１の発明において、前記エンジンと、前記
発電動機とをエンジンユニット内に収納して一体化させ
た。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１に本発明の第１の実施形態の
システム構成図を示す。図１０と同一の構成要素は同一
番号で示してある。３ａはスイッチトリラクタンス型の
発電動機で図１０の３に対応する。３１ａは３ａの固定
子で、図１０の３１に対応する。３２ａは３ａの回転子
で図１０の３２に対応する。３１０ａは３ａの固定子巻
線で図１０の３１０に対応する。３３ａは３ａのエンジ
ン側の取付フレームで、図１０の３３に対応する。
システム構成図を示す。図１０と同一の構成要素は同一
番号で示してある。３ａはスイッチトリラクタンス型の
発電動機で図１０の３に対応する。３１ａは３ａの固定
子で、図１０の３１に対応する。３２ａは３ａの回転子
で図１０の３２に対応する。３１０ａは３ａの固定子巻
線で図１０の３１０に対応する。３３ａは３ａのエンジ
ン側の取付フレームで、図１０の３３に対応する。
【００２０】図２は図１のスイッチトリラクタンス型モ
ータ３ａの詳細を示した図で、図1におけるＡ−Ａ'の断
面図である。図１と同一の構成要素は同一番号で示して
ある。図２の例では、一例として、３相モータで固定子
歯数／回転子歯数比が６／４の場合を示してある。
ータ３ａの詳細を示した図で、図1におけるＡ−Ａ'の断
面図である。図１と同一の構成要素は同一番号で示して
ある。図２の例では、一例として、３相モータで固定子
歯数／回転子歯数比が６／４の場合を示してある。
【００２１】図３は図２の発電動機の駆動インバータの
回路構成を示す。図３において、図１と同一の構成要素
は同一番号で示してある。同図でサフィックスＵ、Ｖ、
Ｗは３相のＵ、Ｖ、Ｗの各相用を示している。図３にお
いて、７ａは図７の７に対応する３相の駆動インバータ
である。７０ｐＵ…７０ｎＷは半導体スイッチ、７１ｐ
Ｕ…７１ｎＷはダイオードである。
回路構成を示す。図３において、図１と同一の構成要素
は同一番号で示してある。同図でサフィックスＵ、Ｖ、
Ｗは３相のＵ、Ｖ、Ｗの各相用を示している。図３にお
いて、７ａは図７の７に対応する３相の駆動インバータ
である。７０ｐＵ…７０ｎＷは半導体スイッチ、７１ｐ
Ｕ…７１ｎＷはダイオードである。
【００２２】ここで、各半導体スイッチと各ダイオード
との接続点からなる入出力端子にスイッチトリラクタン
ス型モータ３ａの各相固定子巻線が接続され、入出力端
子Ａ、Ｂ間に車載電池８の入出力端子が接続される。
との接続点からなる入出力端子にスイッチトリラクタン
ス型モータ３ａの各相固定子巻線が接続され、入出力端
子Ａ、Ｂ間に車載電池８の入出力端子が接続される。
【００２３】スイッチトリラクタンス型モータの駆動方
法およびその制御方法そのものについては既に公知であ
るので、ここでの詳述は省略する。
法およびその制御方法そのものについては既に公知であ
るので、ここでの詳述は省略する。
【００２４】図４は図２の発電動機のコイルエンド部を
図１２に対応して示したものである。図４に示すよう
に、スイッチトリラクタンス型モータの固定子巻線は図
１２に示すような分布巻き構成に対して集中巻き構成と
なる。このため、コイルエンド長ａは短くなる。
図１２に対応して示したものである。図４に示すよう
に、スイッチトリラクタンス型モータの固定子巻線は図
１２に示すような分布巻き構成に対して集中巻き構成と
なる。このため、コイルエンド長ａは短くなる。
【００２５】図１の例ではスイッチトリラクタンス型モ
ータ３ａを変速機側に一体取り付けした場合を示した
が、図５に示すようにエンジン側に一体取り付けしても
良い。図５において、図１と同一構成要素は同一番号を
付してある。図５において、３４ａは変速機側の取付け
フレームで図１０の３４に相当する。更に図６に示すよ
うに、エンジンと変速機との間に個別に設置しても良
い。図６において、１ａはエンジン、２ａはエンジン出
力軸、３ｂはスイッチトリラクタンス型モータ、４ａは
クラッチ、５ａは変速機である。また、２１，２２は軸
カップリングである。
ータ３ａを変速機側に一体取り付けした場合を示した
が、図５に示すようにエンジン側に一体取り付けしても
良い。図５において、図１と同一構成要素は同一番号を
付してある。図５において、３４ａは変速機側の取付け
フレームで図１０の３４に相当する。更に図６に示すよ
うに、エンジンと変速機との間に個別に設置しても良
い。図６において、１ａはエンジン、２ａはエンジン出
力軸、３ｂはスイッチトリラクタンス型モータ、４ａは
クラッチ、５ａは変速機である。また、２１，２２は軸
カップリングである。
【００２６】また、図１０のように構成出来る事は勿論
である。この場合についての説明は省略する。
である。この場合についての説明は省略する。
【００２７】
【発明の効果】本発明は構造が堅牢、耐熱性、低コス
ト、可変速運転範囲が広く且つ大量生産に向いているス
イッチトリラクタンス型モータを適用した次世代エンジ
ン自動車としたので、分布巻線型の発電動機を適用した
場合と比べ、発電動機の軸方向寸法を短くすることがで
きる。
ト、可変速運転範囲が広く且つ大量生産に向いているス
イッチトリラクタンス型モータを適用した次世代エンジ
ン自動車としたので、分布巻線型の発電動機を適用した
場合と比べ、発電動機の軸方向寸法を短くすることがで
きる。
【００２８】また、本発明のように、発電動機の巻線を
集中巻きとすることで、鉄心への組み込みを分布巻線に
比べて格段に容易となり、この点で巻線制作費の低廉が
図れることになる。さらに、回転子に磁石を取り付ける
永久磁石形同期電動機（ＰＭ）、回転子バーを回転子に
埋め込む誘導電動機（ＩＭ）と比べて、本発明の発電動
機（スイッチトリラクタンス型モータ）の回転子は図１
に示すように鉄材から簡単な構造であるため、非常に堅
牢になる。
集中巻きとすることで、鉄心への組み込みを分布巻線に
比べて格段に容易となり、この点で巻線制作費の低廉が
図れることになる。さらに、回転子に磁石を取り付ける
永久磁石形同期電動機（ＰＭ）、回転子バーを回転子に
埋め込む誘導電動機（ＩＭ）と比べて、本発明の発電動
機（スイッチトリラクタンス型モータ）の回転子は図１
に示すように鉄材から簡単な構造であるため、非常に堅
牢になる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図である。
【図２】図１の発電動機の断面図である。
【図３】図１の発電動機を駆動する半導体電力変換器の
回路図である。
回路図である。
【図４】図１の発電動機のコイルエンド部を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明の第２の実施例を示す構成図である。
【図６】本発明の第３の実施例を示す構成図である。
【図７】従来のエンジン自動車の駆動システムの構成図
である。
である。
【図８】図７の動作説明図である。
【図９】図７の動作説明図である。
【図１０】図７の駆動システムの発電動機の構成図であ
る。
る。
【図１１】図１０の発電動機のコイルエンド部を説明す
る図である。
る図である。
【図１２】図１０の発電動機のコイルエンド部を説明す
る図である。
る図である。
１、１ａ…エンジン、２、２ａ…エンジン出力軸、３、
３ａ、３ｂ…発電動機、４、４ａ…クラッチ、５、５ａ
…変速機、６…テフギア、７、７ａ…半導体電力変換
器、８、１１…電池、９、１２…補機、１０…エンジン
ユニット、１３…ＤＣ−ＤＣコンバータ、２１、２２…
軸カップリング、３１、３１ａ…固定子、３２、３２ａ
…回転子、３３、３３ａ…エンジン側取り付けフレー
ム、３４、３４ａ…変速機側取り付けフレーム、３５…
駆動軸、３６ａ、３６ｂ…軸受け、７０ｐＵ〜７０ｎＷ
…半導体スイッチ、７１ｐＵ〜７１ｎＷ…ダイオード、
３１０ａ、３１０ａＵ〜３１０ａＷ…発電動機巻線
３ａ、３ｂ…発電動機、４、４ａ…クラッチ、５、５ａ
…変速機、６…テフギア、７、７ａ…半導体電力変換
器、８、１１…電池、９、１２…補機、１０…エンジン
ユニット、１３…ＤＣ−ＤＣコンバータ、２１、２２…
軸カップリング、３１、３１ａ…固定子、３２、３２ａ
…回転子、３３、３３ａ…エンジン側取り付けフレー
ム、３４、３４ａ…変速機側取り付けフレーム、３５…
駆動軸、３６ａ、３６ｂ…軸受け、７０ｐＵ〜７０ｎＷ
…半導体スイッチ、７１ｐＵ〜７１ｎＷ…ダイオード、
３１０ａ、３１０ａＵ〜３１０ａＷ…発電動機巻線
Claims (2)
- 【請求項１】エンジンと、該エンジンに連結された発電
動機と、一方の入出力端子が該発電動機の巻線に接続さ
れ、他方の入出力端子が車載電池の入出力端子に接続さ
れた電力変換装置とを備え、 力行時には前記エンジンの動力を変速機を介して車両に
伝え、該車両を加速及び走行させると同時に、前記車載
電池の電力により前記半導体電力変換器を介して前記発
電動機を電動機運転させ、該発電動機の発生トルクによ
り前記エンジンの動力をアシストさせる自動車駆動シス
テムにおいて、 該発電動機をスイッチトリラクタンス型モータとしたこ
とを特徴とする自動車駆動システム。 - 【請求項２】前記エンジンと、前記発電動機とをエンジ
ンユニット内に収納して一体化させたことを特徴とする
請求項1記載の自動車駆動システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25680199A JP2001080375A (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 自動車駆動システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25680199A JP2001080375A (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 自動車駆動システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001080375A true JP2001080375A (ja) | 2001-03-27 |
Family
ID=17297639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25680199A Pending JP2001080375A (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 自動車駆動システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001080375A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006314172A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Komatsu Ltd | モータ駆動装置 |
| JP2010167956A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | Fuji Heavy Ind Ltd | ハイブリッド車両の駆動装置 |
| US8120215B2 (en) | 2005-05-17 | 2012-02-21 | Denso Corporation | Motor and control unit thereof |
| KR101302046B1 (ko) * | 2012-02-17 | 2013-09-05 | 이승환 | 회생제동형 구동휠 |
-
1999
- 1999-09-10 JP JP25680199A patent/JP2001080375A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4671336B2 (ja) * | 2005-05-09 | 2011-04-13 | 株式会社小松製作所 | モータ駆動装置 |
| US8120215B2 (en) | 2005-05-17 | 2012-02-21 | Denso Corporation | Motor and control unit thereof |
| JP5125506B2 (ja) * | 2005-05-17 | 2013-01-23 | 株式会社デンソー | モータとその制御装置 |
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