JP2006320128A - モータ駆動系の制動方法および制動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回生エネルギーの回収先が存在しなくても、回生制動と同様な制動が可能となるようなモータ駆動系の制動装置を提案する。
【解決手段】エンジン(2)駆動される発電機8からの電力を受けて後輪3L,3Rを駆動するモータ4を共通出力軸13に結合した第1および第2モータ11,12で構成し、個々のインバータ18,19により制御する。モータ11,12は、ロータの永久磁石が軸線方向に正対するもの同士磁極の異なるものとし、ステータに設ける界磁コイルの巻線方向を同相同士同じとする。U相、V相、W相用の電力線20u,21u,20v,21v,20w,21wに、制動時に開くスイッチ22u,23u, 22v,23v, 22w,23wを挿置し、同相間接続回路回路24u, 24v, 24wに、制動時に閉じるスイッチ25u, 25v, 25wを挿置する。制動時は、モータ11,12が後輪により逆駆動されて発電を行うが、モータ11,12の界磁コイル内を駆動時と同じ方向に流れながら循環することにより、制動エネルギーを界磁コイルから熱として廃棄しつつモータ駆動系を制動することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動式4輪駆動車両などに用いられているモータ駆動系の制動方法、および制動装置に関するものである。

電動モータ式4輪駆動車両としては従来、例えば特許文献１に記載されたごときものがある。
この車両は、エンジンからの動力により駆動される主駆動輪のほかに、モータからの動力により駆動されるモータ駆動車輪を具え、
例えば、前２輪（または後２輪）をエンジン駆動し、後２輪（または前２輪）をモータにより駆動とし、エンジンに駆動結合した４輪駆動用発電機からの電力によりモータを直接駆動する。

概略説明すると、エンジン駆動車輪が駆動スリップしそうな、若しくは駆動スリップした時におけるエンジンの余剰トルク分だけ発電機に負荷をかけて発電させ、この発電した電力でモータを駆動して得られるモータ動力をモータ駆動車輪に伝達することにより４輪駆動を可能にする。

電動式4輪駆動車両などに用いられているモータ駆動系を、車両の減速などに当たって制動するに際しては、最も一般的なものとして所謂回生制動を利用することが考えられる。
この回生制動は、車両減速などでモータ駆動車輪などによりモータが逆駆動される時にモータに発電を行わせ、この時の電力をバッテリなどに蓄電することで制動力を発揮させると共にエネルギーの回収により燃費効率の向上を狙ったものである。

なおモータ駆動系の制動装置としては、その他に、インバータによりモータを駆動制御するものを前提とするが、モータ駆動系の制動に際し該インバータのスイッチング素子を短絡させ、スイッチング素子の電圧降下によりモータのエネルギーを消費させて制動を行わせる手法も知られている。
特開２００２−２１８６０５号公報

ところで、上記したごとく電動式4輪駆動車両にあっては、モータをバッテリからの電力によらず、適宜エンジン駆動される４輪駆動用発電機からの電力により直接駆動するため、
車両の減速時にモータ駆動系を制動するに当たって、モータ駆動車輪によりモータが逆駆動されて発電する時の電力をバッテリに蓄電することができず、上記したごとき最も一般的な所謂回生制動を利用したモータ駆動系の制動を望み得ない。

これがため、運転者がブレーキペダルを操作して行うサービスブレーキへの依存度が高まるという問題を避けられない。
かといって、モータ駆動車輪によりモータが逆駆動されて発電する時の電力を回生させるための手段（バッテリ等）を付加するのでは、重量増やコスト高を招き得策ではない。
そして回生制動は、回生エネルギーを蓄えておくバッテリ等が不可欠であることから、当該バッテリ等をもともと必要としない、上記した電動式4輪駆動車両におけるようなモータ駆動系の制動装置には適用することができない。

また、モータ駆動系の制動に際し、前記したごとくモータの駆動制御に用いるインバータのスイッチング素子を短絡させ、スイッチング素子の電圧降下によりモータのエネルギーを消費させて制動を行わせる手法では、
半導体のスイッチング素子に過大電流が流れて素子の発熱による破壊や寿命低下を生じ、耐久性の点で大いに問題となって好ましい解決策とは言えない。

本発明は、制動エネルギーをモータのステータ界磁コイルから熱として放出することによりモータ駆動系の制動を行い得るようにすることで、上記の諸問題を解消しつつ、また、サービスブレーキの依存度を高めることなく、要求通りの制動力を発生させることができるようにしたモータ駆動系の制動方法および制動装置を提案することを目的とする。

この目的のため、本発明によるモータ駆動系の制動方法は、請求項１に記載のごとく、
電力を制御器による制御下に供給されて駆動されるモータを具えたモータ駆動系を制動するに際し、
前記モータを一対1組として両モータのロータを相互に結合することにより、これらモータの協働によりモータ駆動を行うよう構成し、
前記制動に際しては、両モータのステータ界磁コイルおよび制御器間を遮断すると共に、両モータのステータ界磁コイルに流れる発電電流の向きが前記モータ駆動時における電流の向きと同じになるよう両モータのステータ界磁コイル間を接続することにより、制動エネルギーをステータ界磁コイルから熱として廃棄するものである。

また前記した目的のため、本発明によるモータ駆動系の制動装置は、請求項１に記載のごとく、
電力を制御器による制御下に供給されて駆動されるモータを具えたモータ駆動系において、
前記モータを一対1組として設け、両モータのロータを相互に結合して、これらモータの協働によりモータ駆動を行うよう構成し、
前記モータ駆動時は閉じているが、前記モータ駆動系の制動時に開いて前記両モータのステータ界磁コイルおよび制御器間を遮断する電源スイッチを設け、
前記モータ駆動系の制動時に前記両モータのステータ界磁コイルに流れる発電電流の向きが前記モータ駆動時における電流の向きと同じになるよう両モータのステータ界磁コイル間を接続すると共に、該接続のための回路中に、前記モータ駆動時は開いているが、前記モータ駆動系の制動時に閉じる界磁コイル間スイッチを設けたことを特徴とするものである。

本発明の方法によれば、電力を制御器による制御下に供給されて駆動されるモータを具えたモータ駆動系を制動するに際し、
モータを一対1組として両モータのロータを相互に結合した構成となし、制動時に両モータのステータ界磁コイルおよび制御器間を遮断すると共に、両モータのステータ界磁コイルに流れる発電電流の向きがモータ駆動時における電流の向きと同じになるよう両モータのステータ界磁コイル間を接続することにより、制動エネルギーをステータ界磁コイルから熱として廃棄するから、
制動時にモータが発電した電力の回生先がないシステムにおいても、また、発電電力の回生先であるバッテリ等を追加することなく、回生制動と同じような制動力を発生させることができ、サービスブレーキなど機械式ブレーキへの依存度を高めることなく要求通りの制動力を得ることができる。

また、モータ駆動系の制動に際し、モータの駆動制御に用いる制御器（インバータ等）のスイッチング素子を短絡させ、スイッチング素子の電圧降下によりモータのエネルギーを消費させて制動を行わせる前記した従来の手法では、半導体のスイッチング素子に過大電流が流れて素子の発熱による破壊や寿命低下を生じ、耐久性の点で大いに問題となるが、
このような問題も生ずることなしに上記の作用効果を達成することができる。

次いで、本発明によるモータ駆動系の制動装置によれば、
電力を制御器による制御下に供給されて駆動されるモータを一対1組とし、両モータのロータを相互に結合した構成とし、
モータ駆動時は閉じているが、モータ駆動系の制動時に開いて両モータのステータ界磁コイルおよび制御器間を遮断する電源スイッチを設け、
モータ駆動系の制動時に両モータのステータ界磁コイルに流れる発電電流の向きがモータ駆動時における電流の向きと同じになるよう両モータのステータ界磁コイル間を接続すると共に、該接続のための回路中に、モータ駆動時は開いているが、モータ駆動系の制動時に閉じる界磁コイル間スイッチを設けたから、
モータ駆動系の制動時は、電源スイッチが開いて両モータのステータ界磁コイルおよび制御器間を遮断すると共に、界磁コイル間スイッチが閉じて両モータのステータ界磁コイル間を、ステータ界磁コイルに流れる発電電流の向きがモータ駆動時における電流の向きと同じになるよう接続することとなる。

従って、モータ駆動系の制動時にモータが発電した電力の回生先がないシステムにおいても、また、発電電力の回生先であるバッテリ等を追加することなく、回生制動と同じような制動力を発生させることができ、サービスブレーキなど機械式ブレーキへの依存度を高めることなく要求通りの制動力を得ることができる。
また、制動時は電源スイッチの開により両モータのステータ界磁コイルおよび制御器間が遮断されていることから、制御器（インバータ等）のスイッチング素子に過大電流が流れることがなく、素子の発熱による破壊や寿命低下、従って耐久性の悪化を生ずることなしに上記の作用効果を達成することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例になるモータ駆動系の制動装置を具えた電動式4輪駆動車両の駆動系を略示し、
本実施例においてはこの車両を、左右前輪1L,1Rをエンジン2によって駆動するフロントエンジン・フロントホイールドライブ車（F/F車）をベース車両とし、左右後輪3L,3Rを必要に応じ電動モータである後輪駆動モータ4によって駆動可能とした、所謂電動式4輪駆動車両とする。

エンジン2は、自動変速機（ここでは無段変速機とする）5およびディファレンシャルギヤ装置6を一体ユニットに構成したトランスアクスルを介し左右前輪1L、1Rに駆動結合し、エンジン2の出力トルクが自動変速機5およびディファレンシャルギヤ装置6を経て左右前輪1L,1Rに伝達されて車両の走行に供されるものとする。

次にモータ4による後輪駆動系（モータ駆動系）を説明するに、これを基本的には前記の特許文献1に記載された電動式4輪駆動車両におけると同様なものとする。
つまり、エンジン2の出力トルクの一部により無端ベルト７を介して駆動される4輪駆動用発電機8を具え、この発電機8は、エンジン2の回転数にベルトプーリ比を乗じた回転数で回転されており、界磁電流に応じた発電負荷をエンジン2にかけて負荷トルクに応じた直流電力を発電する。

発電機8が発電した電力により駆動されるモータ4を本実施例では特に、2個1組の第1モータ11および第2モータ12により構成し、図2に明示するごとく、これら第1モータ11および第2モータ12のロータ11aおよび12aをそれぞれ共通なモータ出力軸13に結着して相互に結合する。

そして、第1モータ11および第2モータ12をそれぞれ3相交流同期モータとするが、上記のごとく相互に結合したロータ11aおよび12aに円周方向へ配列して設ける永久磁石は、図2に明示するごとく軸線方向に正対するもの同士磁極の異なるものとする。
また、第1モータ11および第2モータ12のステータ11bおよび12bにはそれぞれ、U相用のステータ界磁コイル11u,12u、V相用のステータ界磁コイル11v,12v、およびW相用のステータ界磁コイル11w,12wが巻き付けられており、これらステータ界磁コイルの巻線方向を同相同士同じ巻線方向とする。

後輪駆動モータ4（第1モータ11および第2モータ12）の出力軸13は図1に示すごとく、減速機14およびこれに内蔵されたクラッチ15を介して左右後輪3L,3Rのディファレンシャルギヤ装置16に結合し、モータ11,12の出力トルクが減速機14によりギヤ比分で増大され、クラッチ15が締結状態であれば、この増大されたトルクがディファレンシャルギヤ装置16により左右後輪3L,3Rに分配出力されるようになす。

前記したようにして発電機8が発電した直流電流は、電力線17（実線が正側、波線が負側）によりモータ制御器としてのインバータ18,19に向かわせ、
これらインバータ18,19はそれぞれ、入力されてくる直流電流を、第1モータ11および第2モータ12のU相用のステータ界磁コイル11u,12uに接続したU相用電力線20u,21u、V相用のステータ界磁コイル11v,12vに接続したV相用電力線20v,21v、およびW相用のステータ界磁コイル11w,12wに接続したW相用電力線20w,21wにより順次、第1モータ11および第2モータ12の対応するステータ界磁コイルへ供給することにより、第1モータ11および第2モータ12を同じ方向へ駆動するものとする。

本実施例においては更に、U相用電力線20u,21u中にそれぞれ電源スイッチ22u,23uを挿置し、V相用電力線20v,21vにもそれぞれ電源スイッチ22v,23vを挿置し、W相用電力線20w,21wにも電源スイッチ22w,23wを挿置する。
これら電源スイッチ22u,23u, 22v,23v, 22w,23wはそれぞれ、半導体スイッチング素子やリレーなど任意のもので構成することができるが、第1モータ11および第2モータ12が電力によりモータ駆動されている時は閉じているが、第1モータ11および第2モータ12を含むモータ駆動系の制動時に開いて対応する電力線を遮断するものとする。

また本実施例においては、第1モータ11および第2モータ12間で、同相同士のステータ界磁コイル相互を接続するため、U相用電力線20u,21u間を接続する回路24uと、V相用電力線20v,21v間を接続する回路24vと、W相用電力線20w,21w間を接続する回路24wとを設ける。
そして、これら接続回路回路24u, 24v, 24w中にそれぞれ界磁コイル間スイッチ25u, 25v, 25wを挿置し、これら界磁コイル間スイッチ25u, 25v, 25wはそれぞれ、半導体スイッチング素子やリレーなど任意のもので構成することができるが、第1モータ11および第2モータ12が電力によりモータ駆動されている時は開いて対応する接続回路を遮断しているが、第1モータ11および第2モータ12を含むモータ駆動系の制動時に閉じて対応する接続回路を閉成するものとする。

上記実施例の作用を以下に説明する。
エンジン駆動輪である前輪1L,1Rが駆動（加速）スリップを生じそうになったり、駆動（加速）スリップを生じると、
駆動スリップの原因となるエンジンの余剰トルク分だけ4輪駆動用発電機8に負荷をかけて発電させ、この発電した電力を電力線17によりインバータ18,19に向かわせ、他方でクラッチ15を締結する。

そして、駆動（加速）スリップを防止すべきモータ駆動時であることから、電源スイッチ22u,23u, 22v,23v, 22w,23wが図1に示すように閉じ、界磁コイル間スイッチ25u, 25v, 25wが同図に示すように開き、モータ制御回路は図3(a)に示すような結線状態となる。
この状態でインバータ18,19はそれぞれ、発電機8が発電して電力線17へ出力した直流電流を、U相用電力線20u,21uを経て第1モータ11および第2モータ12のU相用ステータ界磁コイル11u,12uや、V相用電力線20v,21v を経て第1モータ11および第2モータ12のV相用ステータ界磁コイル11v,12vや、W相用電力線20w,21w を経て第1モータ11および第2モータ12のW相用ステータ界磁コイル11w,12wへ供給することにより、第1モータ11および第2モータ12を同じ方向へ駆動させる。

これにより第1モータ11および第2モータ12は、協働してトルクをモータ出力軸13より減速機14およびクラッチ15に向かわせ、その後、当該クラッチ15が前記したとおり締結されていることから、モータ11,12の出力トルクは減速機14による増大下にディファレンシャルギヤ装置16を経て左右後輪3L,3Rに分配出力され、エンジン駆動される左右前輪1L,1Rの他に、左右後輪3L,3Rも駆動される4輪駆動により車両を走行させることができる。

ところで、第1モータ11および第2モータ12をそれぞれ、ロータ11aおよび12aに円周方向へ配列して設ける永久磁石が、図2に明示するごとく軸線方向に正対するもの同士磁極の異なり、また、ステータ11bおよび12bに巻き付けるU相用のステータ界磁コイル11u,12u同士、V相用のステータ界磁コイル11v,12v同士、W相用のステータ界磁コイル11w,12w同士の巻線方向を同じとしたため、
上記のモータ駆動時において第1モータ11および第2モータ12を同じ方向へ駆動させるためのステータ界磁コイル通電方向は、図3(a)に矢印で例示したごとくU相用のステータ界磁コイル11u,12u間で逆向きとなり、V相用のステータ界磁コイル11v,12v間でも逆向きとなり、W相用のステータ界磁コイル11w,12w間でも逆向きとなる。

ここで、車両の減速に当たって上記のモータ駆動系を制動する時の作用を以下に説明する。
この制動に際しては、電源スイッチ22u,23u, 22v,23v, 22w,23wが図1に示す閉状態から開いてインバータ18,19およびモータ11,12間を遮断し、界磁コイル間スイッチ25u, 25v, 25wが図1に示す開状態から閉じてU相用ステータ界磁コイル11u,12u間、V相用ステータ界磁コイル11v,12v間、およびW相用ステータ界磁コイル11w,12w間を相互に通じさせ、モータ制御回路を図3(b)に示すような結線状態となす。

この状態で、車両の減速に起因し第1モータ11のロータ11aおよび第2モータ12のロータ12aが左右後輪3L,3Rによりクラッチ15および減速機14を介して逆駆動されると、第1モータ11および第2モータ12はU相用ステータ界磁コイル11u,12u、V相用ステータ界磁コイル11v,12v、およびW相用ステータ界磁コイル11w,12w内に矢印で示す向きの電流を発生するような発電を行う。

ところで、界磁コイル間スイッチ25u, 25v, 25wの閉によりU相用ステータ界磁コイル11u,12u間、V相用ステータ界磁コイル11v,12v間、およびW相用ステータ界磁コイル11w,12w間を相互に接続することから、
モータ駆動系の制動時に各ステータ界磁コイルに流れる発電電流の向きが図3(b)に示すごとく、図3(a)に示すモータ駆動時の電流方向と同じにされることとなり、制動エネルギーをステータ界磁コイルから熱として廃棄することにより、モータ駆動系を制動することができる。

従って、本実施例のように電動式4輪駆動車両におけるモータ駆動系のごとく、制動時にモータ11，12が発電した電力の回生先がないシステムにおいても、また、発電電力の回生先であるバッテリ等を追加することなく、回生制動と同じような制動力を発生させることができ、サービスブレーキなど機械式ブレーキへの依存度を高めることなく要求通りの制動力を得ることができる。

また、モータ駆動系の制動時は電源スイッチ22u,22v,22w,23u,23v,23wの開により両モータ11，12のステータ界磁コイル11u,11v,11w,12u,12v,12wおよびインバータ18，19間が遮断されていることから、インバータ18，19のスイッチング素子に過大電流が流れることがなく、素子の発熱による破壊や寿命低下、従って耐久性の悪化を生ずることなしに上記の作用効果を達成することができる。

なお上記した実施例では、モータ駆動系の制動時に各ステータ界磁コイルに流れる発電電流の向きがモータ駆動時の電流方向と同じになるようにするに当たり、
第1モータ11および第2モータ12を、ステータ界磁コイルの巻線方向が同相同士同じであり、ロータ11a,12aに設ける永久磁石の磁極が軸線方向に正対するもの同士異なるようなものとし、
第1モータ11および第2モータ12のステータ界磁コイル間を接続する回路24u,24v,24wが同相のステータ界磁コイル同士を接続するものであるとしたが、
この代わりに、第1モータ11および第2モータ12を、ステータ界磁コイルの巻線方向が同相同士逆向きであり、ロータ11a,12aに設ける永久磁石の磁極が軸線方向に正対するもの同士同じであるようなものとし、
第1モータ11および第2モータ12のステータ界磁コイル間を接続する回路24u,24v,24wが同相のステータ界磁コイル同士を接続するものである場合においても、前記したと同様な作用効果が奏し得られるのは言うまでもない。

また上記した実施例では、第1モータ11および第2モータ12のロータ11a,12a間を相互に結合するに際し、これらロータを図2に示すごとく共通な出力軸13に結合したが、この結合は減速機や増速機を介して行ってもよく、必要に応じて任意の結合方法を採用可能であり、いずれの結合方法を採用するにしても、本発明の前記した着想は適用可能である。
更に第1モータ11および第2モータ12は、同様なモータ特性を持ったものに限られず、一方を高回転・低トルク型のモータとし、他方を低回転・大トルク型のモータとするなど、任意の組み合わせにしても、本発明の前記した着想は適用可能である。

図4は、上記実施例と同様な着想に基づくモータ駆動系の制動装置を適用した電気自動車の駆動系を略示し、
本実施例においてはこの車両を、左右前輪1L,1Rが個々のモータ31L,31Rにより直接駆動され、左右後輪3L,3Rが駆動されないようにした型式の、所謂ホイールインモータ式電気自動車とする。
この場合も、モータ31L,31Rが左右後輪3L,3Rに結合され、また、左右後輪3L,3Rが路面に接して一緒に回転されることから、モータ31L,31Rが左右後輪3L,3Rおよび路面を介して相互に結合されていることとなる。

モータ31L,31Rによる左右前輪1L,1Rの駆動系（2個のモータ駆動系）を説明するに、 これらモータ31L,31Rは前記実施例におけるモータ11,12と同様な3相交流同期モータとする。
インバータ32L,32Rはそれぞれ、バッテリ33から電力線34（実線が正側、波線が負側）を経て入力されてくる直流電流を、対応するモータ31L,31RのU相用ステータ界磁コイル（図示せず）に接続したU相用電力線35u,36u、V相用ステータ界磁コイル（図示せず）に接続したV相用電力線35v,36v、およびW相用ステータ界磁コイル（図示せず）に接続したW相用電力線35w,36wにより順次、モータ31L,31Rの対応するステータ界磁コイルへ供給することにより、モータ31L,31Rを相互逆向きに駆動して車両を走行させるものとする。

本実施例においては、U相用電力線35u,36u中にそれぞれ電源スイッチ37u,38uを挿置し、V相用電力線35v,36vにもそれぞれ電源スイッチ37v,38vを挿置し、W相用電力線35w,36wにも電源スイッチ37w,38wを挿置する。
これら電源スイッチ37u,38u, 37v,38v, 37w,38wはそれぞれ、半導体スイッチング素子やリレーなど任意のもので構成することができるが、モータ31L,31Rが電力によりモータ駆動されている時は閉じているが、モータ31L,31Rを含むモータ駆動系の制動時に開いて対応する電力線を遮断するものとする。
ただし、モータ駆動系の制動時といえども、バッテリ33のバッテリ蓄電状態SOC（持ち出し可能電力）が低くて回生制動による充電が可能な場合、電源スイッチ37u,38u, 37v,38v, 37w,38wはそれぞれ閉じたままにするものとする。

また本実施例においては、モータ31L,31R間で、同相同士のステータ界磁コイル相互を接続するため、U相用電力線35u,36u間を接続する回路39uと、V相用電力線35v,36v間を接続する回路39vと、W相用電力線35w,36w間を接続する回路39wとを設ける。
そして、これら接続回路回路39u,39v, 39w中にそれぞれ界磁コイル間スイッチ40u, 40v, 40wを挿置し、これら界磁コイル間スイッチ40u, 40v, 40wはそれぞれ、半導体スイッチング素子やリレーなど任意のもので構成することができるが、モータ31L,31Rが電力によりモータ駆動されている時は開いて対応する接続回路を遮断しているが、モータ31L,31Rを含むモータ駆動系の制動時に閉じて対応する接続回路を閉成するものとする。
ただし、モータ駆動系の制動時といえども、バッテリ33のバッテリ蓄電状態SOC（持ち出し可能電力）が低くて回生制動による充電が可能な場合、界磁コイル間スイッチ40u, 40v, 40wはそれぞれ開いたままにするものとする。

上記実施例の作用を以下に説明する。
車両を走行させるモータ駆動時は、電源スイッチ37u,38u, 37v,38v, 37w,38wが図4に示すように閉じ、界磁コイル間スイッチ40u, 40v, 40wが同図に示すように開き、モータ制御回路は図4に示すような結線状態となる。

この状態でインバータ32L,32Rはそれぞれ、バッテリ33から電力線34への直流電流を、U相用電力線35u,36uを経てモータ31L,31RのU相用ステータ界磁コイルや、V相用電力線35v,36v を経てモータ31L,31RのV相用ステータ界磁コイルや、W相用電力線35w,36w を経てモータ31L,31RのW相用ステータ界磁コイルへ供給することにより、モータ31L,31Rを相互逆向きに駆動させる。
これによりモータ31L,31Rは、左右前輪1L,1Rを相互逆向きに駆動させ、車両を走行させることができる。

車両の減速に当たって上記のモータ駆動系を制動するに際しては、バッテリ33のバッテリ蓄電状態SOC（持ち出し可能電力）が低くて回生制動による充電が可能な場合、電源スイッチ37u,38u, 37v,38v, 37w,38wをそれぞれ上記のモータ駆動時と同じく閉じたままにすると共に界磁コイル間スイッチ40u, 40v, 40wをそれぞれ上記のモータ駆動時と同じく開いたままにする。
この状態で、車両の減速に起因しモータ31L,31Rが左右前輪1L,1Rにより逆駆動されると、モータ31L,31Rは発電を行い、その電力がインバータ32L,32Rを経てバッテリ33に蓄電され、モータ駆動系を回生制動してエネルギー効率を高めることができる。

モータ駆動系の制動に際し、バッテリ33のバッテリ蓄電状態SOC（持ち出し可能電力）が高くて回生制動による充電ができない場合、電源スイッチ37u,38u, 37v,38v, 37w,38wをそれぞれモータ駆動時の閉状態から開いてインバータ32L,32Rおよびモータ31L,31R間を遮断すると共に、界磁コイル間スイッチ40u, 40v, 40wをそれぞれモータ駆動時の開状態から閉じてモータ31L,31R のU相用ステータ界磁コイル間、V相用ステータ界磁コイル間、およびW相用ステータ界磁コイル間を相互に通じさせる。

この状態で、車両の減速に起因しモータ31L,31Rが左右前輪1L,1Rにより逆駆動されると、モータ31L,31Rは発電を行い、この発電による電流が前記実施例と同様にモータ31L,31Rのステータ界磁コイル内をモータ駆動時と同じ方向に流れながら循環することにより、制動エネルギーをステータ界磁コイルから熱として廃棄しつつモータ駆動系を制動することができる。

従って、本実施例のように回生エネルギーを回収できるバッテリ33が存在していても、そのバッテリ蓄電状態SOC（持ち出し可能電力）が高くて回生制動を行うことができない場合に、
回生制動と同じような制動力を発生させることができ、サービスブレーキなど機械式ブレーキへの依存度を高めることなく要求通りの制動力を得ることができる。

また、かかるモータ駆動系の制動時は電源スイッチ37u,37v,37w,38u,38v,38wの開により両モータ31L,31Rのステータ界磁コイルおよびインバータ32L,32R間が遮断されていることから、インバータ32L,32Rのスイッチング素子に過大電流が流れることがなく、素子の発熱による破壊や寿命低下、従って耐久性の悪化を生ずることなしに上記の作用効果を達成することができる。

本発明の一実施例になるモータ駆動系の制動装置を具えた電動式4輪駆動車両の駆動制御系を示す略線図である。 同電動式4輪駆動車両におけるモータの構造を示す概略断面図である。 同車両におけるモータの制御回路を示し、 (a)は、モータ駆動系がモータ駆動状態である時の回路図、 (b)は、モータ駆動系が制動状態である時の回路図である。 本発明の他の実施例になるモータ駆動系の制動装置を具えた電気自動車の駆動制御系を示す略線図である。

符号の説明

1L 左前輪
1R 右前輪
２ エンジン
3L 左後輪
3R 右後輪
４ モータ
５ 無段変速機
６ ディファレンシャルギヤ装置
７ 無端ベルト
８ 発電機
11 第1モータ
11a ロータ
11b ステータ
11u,11v,11w ステータ界磁コイル
12 第2モータ
12a ロータ
12b ステータ
12u,12v,12w ステータ界磁コイル
13 モータ出力軸
14 減速機
15 クラッチ
16 ディファレンシャルギヤ装置
18,19 インバータ（制御器）
22u,22v,22w,23u,23v,23w 電源スイッチ
24u,24v,24w 接続回路
25u,25v,25w 界磁コイル間スイッチ
31L,31R モータ
32L,32R インバータ（制御器）
33 バッテリ
37u,37v,37w,38u,38v,38w 電源スイッチ
39u,39v,39w 接続回路
40u,40v,40w 界磁コイル間スイッチ

Claims (5)

1. 電力を制御器による制御下に供給されて駆動されるモータを具えたモータ駆動系を制動するに際し、
   前記モータを一対1組として両モータのロータを相互に結合することにより、これらモータの協働によりモータ駆動を行うよう構成し、
   前記制動に際しては、両モータのステータ界磁コイルおよび制御器間を遮断すると共に、両モータのステータ界磁コイルに流れる発電電流の向きが前記モータ駆動時における電流の向きと同じになるよう両モータのステータ界磁コイル間を接続することにより、制動エネルギーをステータ界磁コイルから熱として廃棄することを特徴とするモータ駆動系の制動方法。
2. 電力を制御器による制御下に供給されて駆動されるモータを具えたモータ駆動系において、
   前記モータを一対1組として設け、両モータのロータを相互に結合して、これらモータの協働によりモータ駆動を行うよう構成し、
   前記モータ駆動時は閉じているが、前記モータ駆動系の制動時に開いて前記両モータのステータ界磁コイルおよび制御器間を遮断する電源スイッチを設け、
   前記モータ駆動系の制動時に前記両モータのステータ界磁コイルに流れる発電電流の向きが前記モータ駆動時における電流の向きと同じになるよう両モータのステータ界磁コイル間を接続すると共に、該接続のための回路中に、前記モータ駆動時は開いているが、前記モータ駆動系の制動時に閉じる界磁コイル間スイッチを設けたことを特徴とするモータ駆動系の制動装置。
3. 請求項２に記載のモータ駆動系の制動装置において、
   前記両モータは、前記ステータ界磁コイルの巻線方向が同相同士同じであり、前記ロータに設ける永久磁石の磁極が軸線方向に正対するもの同士異なるものとし、
   前記両モータのステータ界磁コイル間を接続する前記回路は、同相のステータ界磁コイル同士を接続するものであるモータ駆動系の制動装置。
4. 請求項２に記載のモータ駆動系の制動装置において、
   前記両モータは、前記ステータ界磁コイルの巻線方向が同相同士異なるものであり、前記ロータに設ける永久磁石の磁極が軸線方向に正対するもの同士同じものとし、
   前記両モータのステータ界磁コイル間を接続する前記回路は、同相のステータ界磁コイル同士を接続するものであるモータ駆動系の制動装置。
5. 請求項２〜４のいずれか1項に記載のモータ駆動系の制動装置において、
   エンジンにより駆動される主駆動輪以外の車輪を前記モータ駆動系により駆動するよう構成し、
   前記エンジンにより駆動される発電機からの電力を前記制御器による制御下で前記両モータに供給するようにした電動式4輪駆動車両におけるモータ駆動系の制動装置。

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