JP2008079420A

JP2008079420A - Electric vehicle

Info

Publication number: JP2008079420A
Application number: JP2006255662A
Authority: JP
Inventors: Shuji Matsumura; 修二松村
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2008-04-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve energy efficiency of an electric vehicle with cost reduction. <P>SOLUTION: Induction motors 12a, 12b are connected to front wheels 11a, 11b, and synchronous motors 14a, 14b to rear wheels 13a, 13b. Also, an inverter 21a is connected to the induction motor 12a of the left side front wheel 11a and the synchronous motor 14b of the right side rear wheel 13b, and an inverter 21b to the induction motor 12b of the right side front wheel 11b and the synchronous motor 14a of the left side rear wheel 13a. Furthermore, switches 22a, 22b are provided between the induction motors 12a, 12b and the inverters 21a, 21b. During steady traveling, only the synchronous motors 14a, 14b are driven, while the induction motors 12a, 12b, which have less mechanical loss are switched into an idling state. Then, when braking, both of the induction motors 12a, 12b and the synchronous motors 14a, 14b are driven for power generation. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、駆動源として電動モータを備える電気自動車に関する。 The present invention relates to an electric vehicle including an electric motor as a drive source.

電気自動車に駆動源として搭載される電動モータには、交流電流によって駆動される誘導モータや同期モータ等がある。このような誘導モータや同期モータ等の駆動状態を制御するため、バッテリと電動モータとの間には直流電流を交流電流に変換するインバータが設けられている。このインバータを介して交流電流の周波数や電流値を制御することにより、電動モータのモータトルクやモータ回転数を制御することが可能となっている(たとえば、特許文献１参照)。 Electric motors mounted as drive sources in electric vehicles include induction motors and synchronous motors driven by alternating current. In order to control the driving state of such an induction motor and a synchronous motor, an inverter that converts a direct current into an alternating current is provided between the battery and the electric motor. By controlling the frequency and current value of the alternating current through the inverter, it is possible to control the motor torque and the motor rotation speed of the electric motor (for example, see Patent Document 1).

また、電動モータの種類によってトルク特性やモータ効率が変化することから、電気自動車に異なる種類の電動モータを搭載するとともに、速度領域毎に個々の電動モータの特性を生かして制御することにより、全速度領域に渡ってエネルギ効率や動力性能を向上させるようにした電気自動車が開発されている(たとえば、特許文献２参照)。
特開平６−４６５０８号公報特開平７−１５８０４号公報 In addition, since the torque characteristics and motor efficiency change depending on the type of electric motor, different types of electric motors are installed in the electric vehicle, and control is performed by utilizing the characteristics of the individual electric motors for each speed region. An electric vehicle has been developed that improves energy efficiency and power performance over a speed range (see, for example, Patent Document 2).
JP-A-6-46508 Japanese Patent Laid-Open No. 7-15804

しかしながら、特許文献２に記載された電気自動車にあっては、エネルギ効率や動力性能を向上させるため、速度領域に応じて個々の電動モータを独立して制御するようにしている。つまり、個々の電動モータに対してインバータを設ける必要があるため、電気自動車の高コスト化や大型化を招くことになっていた。 However, in the electric vehicle described in Patent Document 2, in order to improve energy efficiency and power performance, each electric motor is controlled independently according to the speed region. That is, since it is necessary to provide an inverter for each electric motor, the cost and size of the electric vehicle are increased.

本発明の目的は、低コスト化や省スペース化を図りながら電気自動車のエネルギ効率を向上させることにある。 The objective of this invention is improving the energy efficiency of an electric vehicle, aiming at cost reduction and space saving.

本発明の電気自動車は、第１車輪に連結される誘導モータと、第２車輪に連結される同期モータと、前記誘導モータおよび前記同期モータに接続され、前記誘導モータおよび前記同期モータに駆動電流を供給するモータ制御手段とを有することを特徴とする。 The electric vehicle of the present invention includes an induction motor coupled to the first wheel, a synchronous motor coupled to the second wheel, the induction motor and the synchronous motor, and a drive current to the induction motor and the synchronous motor. Motor control means for supplying the motor.

本発明の電気自動車は、前記第１車輪と前記第２車輪とは相互に異なる車輪径を有することを特徴とする。 The electric vehicle of the present invention is characterized in that the first wheel and the second wheel have different wheel diameters.

本発明の電気自動車は、前記同期モータと前記誘導モータとは相互に異なる極数を有することを特徴とする。 The electric vehicle of the present invention is characterized in that the synchronous motor and the induction motor have different numbers of poles.

本発明の電気自動車は、前記モータ制御手段と前記誘導モータとはスイッチを介して接続されることを特徴とする。 In the electric vehicle of the present invention, the motor control means and the induction motor are connected via a switch.

本発明によれば、第１車輪に誘導モータを連結し、第２車輪に同期モータを連結するようにしたので、制動時には誘導モータと同期モータとの双方を発電駆動させることができ、発電量を増大させて電気自動車のエネルギ効率を向上させることが可能となる。また、大きな駆動トルクが要求されない場合には、機械損失の少ない誘導モータを空転させることにより、更なるエネルギ効率の向上を図ることが可能となる。さらに、モータ制御手段から誘導モータと同期モータとの双方に駆動電流を供給するようにしたので、モータ制御手段の共用化を図ることができ、電気自動車の低コスト化や省スペース化を図ることが可能となる。 According to the present invention, since the induction motor is connected to the first wheel and the synchronous motor is connected to the second wheel, both the induction motor and the synchronous motor can be driven to generate power during braking. It is possible to increase the energy efficiency of the electric vehicle by increasing. Further, when a large driving torque is not required, it is possible to further improve energy efficiency by idling an induction motor with a small mechanical loss. Furthermore, since the drive current is supplied from the motor control means to both the induction motor and the synchronous motor, the motor control means can be shared, and the cost and space saving of the electric vehicle can be reduced. Is possible.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である電気自動車１０の駆動制御系を示す概略図である。図１に示すように、第１車輪としての前輪１１ａ，１１ｂには誘導モータ１２ａ，１２ｂが連結される一方、第２車輪としての後輪１３ａ，１３ｂには同期モータ１４ａ，１４ｂが連結されている。走行時には主要な駆動源として同期モータ１４ａ，１４ｂが駆動され、発進時や加速時には補助的な駆動源として誘導モータ１２ａ，１２ｂが駆動されるようになっている。また、制動時には図示しない摩擦ブレーキ機構を作動させて制動トルクを発生させるだけでなく、誘導モータ１２ａ，１２ｂおよび同期モータ１４ａ，１４ｂを発電駆動させて制動トルクを発生させることにより、運動エネルギを電気エネルギに変換してバッテリ２０(たとえばリチウムイオンバッテリ)に回収することが可能となる。なお、誘導モータ１２ａ，１２ｂおよび同期モータ１４ａ，１４ｂによって十分な制動トルクが得られる場合には、摩擦ブレーキ機構を作動させなくても良いことはいうまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a drive control system of an electric vehicle 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, induction motors 12a and 12b are connected to front wheels 11a and 11b as first wheels, and synchronous motors 14a and 14b are connected to rear wheels 13a and 13b as second wheels. Yes. The synchronous motors 14a and 14b are driven as main drive sources during traveling, and the induction motors 12a and 12b are driven as auxiliary drive sources during start-up and acceleration. Further, at the time of braking, not only a friction brake mechanism (not shown) is operated to generate a braking torque, but also the induction motors 12a and 12b and the synchronous motors 14a and 14b are driven to generate electricity to generate the braking torque, thereby generating kinetic energy. It can be converted into energy and recovered in a battery 20 (for example, a lithium ion battery). Needless to say, the friction brake mechanism need not be operated when sufficient braking torque is obtained by the induction motors 12a and 12b and the synchronous motors 14a and 14b.

前輪１１ａ，１１ｂに連結される誘導モータ１２ａ，１２ｂは、複数の界磁コイルが巻き付けられたステータ１６ａ，１６ｂと、電磁誘導に伴って発生する渦電流を案内する導体が組み込まれたロータ１７ａ，１７ｂとを有している。図示する誘導モータ１２ａ，１２ｂは三相誘導モータであり、ステータ１６ａ，１６ｂの界磁コイルに対して交流電流を供給することにより、ステータ１６ａ，１６ｂに発生する回転磁界から少し遅らせながらロータ１７ａ，１７ｂを回転させることが可能となる。一方、後輪１３ａ，１３ｂに連結される同期モータ１４ａ，１４ｂは、複数の界磁コイルが巻き付けられたステータ１８ａ，１８ｂと、周方向に所定間隔を空けて複数の永久磁石が組み込まれたロータ１９ａ，１９ｂとを有している。図示する同期モータ１４ａ，１４ｂは永久磁石形同期モータであり、ステータ１８ａ，１８ｂの界磁コイルに対して交流電流を供給することにより、ステータ１８ａ，１８ｂに発生する回転磁界に同期させながらロータ１９ａ，１９ｂを回転させることが可能となる。 The induction motors 12a and 12b connected to the front wheels 11a and 11b include stators 16a and 16b around which a plurality of field coils are wound, and a rotor 17a that incorporates a conductor that guides eddy current generated by electromagnetic induction. 17b. The illustrated induction motors 12a and 12b are three-phase induction motors. By supplying an alternating current to the field coils of the stators 16a and 16b, the rotors 17a and 12b are slightly delayed from the rotating magnetic field generated in the stators 16a and 16b. It becomes possible to rotate 17b. On the other hand, the synchronous motors 14a and 14b connected to the rear wheels 13a and 13b include a stator 18a and 18b around which a plurality of field coils are wound, and a rotor in which a plurality of permanent magnets are incorporated at predetermined intervals in the circumferential direction. 19a, 19b. The illustrated synchronous motors 14a and 14b are permanent magnet synchronous motors, and by supplying an alternating current to the field coils of the stators 18a and 18b, the rotor 19a is synchronized with a rotating magnetic field generated in the stators 18a and 18b. , 19b can be rotated.

また、誘導モータ１２ａ，１２ｂおよび同期モータ１４ａ，１４ｂに対して交流電流(駆動電流)を供給するため、電気自動車１０にはバッテリ２０からの直流電流を交流電流に変換するモータ制御手段として２つのインバータ２１ａ，２１ｂが設けられている。一方のインバータ２１ａは、左側前輪１１ａの誘導モータ１２ａと右側後輪１３ｂの同期モータ１４ｂとに接続されており、他方のインバータ２１ｂは、右側前輪１１ｂの誘導モータ１２ｂと左側後輪１３ａの同期モータ１４ａとに接続されている。つまり、種類の異なる誘導モータ１２ａと同期モータ１４ｂとに対してインバータ２１ａから同一の交流電流が供給され、種類の異なる誘導モータ１２ｂと同期モータ１４ａとに対してインバータ２１ｂから同一の交流電流が供給されるようになっている。さらに、誘導モータ１２ａ，１２ｂとインバータ２１ａ，２１ｂとの間にはスイッチ２２ａ，２２ｂが設けられており、このスイッチ２２ａ，２２ｂの接続によってインバータ２１ａ，２１ｂから誘導モータ１２ａ，１２ｂに対して交流電流を供給することが可能となる一方、スイッチ２２ａ，２２ｂの切断によってインバータ２１ａ，２１ｂから誘導モータ１２ａ，１２ｂに対する交流電流の供給を遮断することが可能となっている。 Further, in order to supply alternating current (drive current) to the induction motors 12a and 12b and the synchronous motors 14a and 14b, the electric vehicle 10 has two motor control means for converting the direct current from the battery 20 into the alternating current. Inverters 21a and 21b are provided. One inverter 21a is connected to the induction motor 12a of the left front wheel 11a and the synchronous motor 14b of the right rear wheel 13b, and the other inverter 21b is an induction motor 12b of the right front wheel 11b and a synchronous motor of the left rear wheel 13a. 14a. That is, the same alternating current is supplied from the inverter 21a to the induction motor 12a and the synchronous motor 14b of different types, and the same alternating current is supplied from the inverter 21b to the induction motor 12b and the synchronous motor 14a of different types. It has come to be. Further, switches 22a and 22b are provided between the induction motors 12a and 12b and the inverters 21a and 21b. By connecting the switches 22a and 22b, an alternating current is supplied from the inverters 21a and 21b to the induction motors 12a and 12b. On the other hand, it is possible to cut off the supply of alternating current from the inverters 21a and 21b to the induction motors 12a and 12b by cutting the switches 22a and 22b.

この電気自動車１０には、インバータ２１ａ，２１ｂの駆動状態やスイッチ２２ａ，２２ｂの接続状態を制御するＥＶ制御ユニット２３が搭載されている。ＥＶ制御ユニット２３には、インバータ２１ａ，２１ｂから出力される電流値を検出する電流センサ２４ａ，２４ｂ、アクセルペダルの踏み込み状況を検出するアクセルペダルセンサ２５、ブレーキペダルの踏み込み状況を検出するブレーキペダルセンサ２６、セレクトレバーの操作レンジを検出するシフトポジションセンサ２７、車輪が空転する場合等に操作される緊急脱出スイッチ２８、同期モータ１４ａ，１４ｂの回転数を検出するレゾルバ等のモータ回転数センサ２９が接続されている。そして、ＥＶ制御ユニット２３は、各種センサ２４ａ，２４ｂ，２５〜２９や、バッテリ２０の充放電を制御するバッテリ制御ユニット３０からの情報に基づいて車両状態を判定するとともに、インバータ２１ａ，２１ｂ、スイッチ２２ａ，２２ｂ、バッテリ制御ユニット３０に対して制御信号を出力するようにしている。なお、各制御ユニット２３，３０は、制御信号等を演算するＣＰＵを備えるとともに、制御プログラム、演算式、マップデータ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭを備えている。 The electric vehicle 10 is equipped with an EV control unit 23 that controls the drive states of the inverters 21a and 21b and the connection states of the switches 22a and 22b. The EV control unit 23 includes current sensors 24a and 24b that detect current values output from the inverters 21a and 21b, an accelerator pedal sensor 25 that detects the depression state of the accelerator pedal, and a brake pedal sensor that detects the depression state of the brake pedal. 26, a shift position sensor 27 for detecting the operation range of the select lever, an emergency escape switch 28 that is operated when the wheel is idling, and a motor rotation speed sensor 29 such as a resolver for detecting the rotation speed of the synchronous motors 14a and 14b. It is connected. The EV control unit 23 determines the vehicle state based on information from the various sensors 24a, 24b, 25-29 and the battery control unit 30 that controls charging / discharging of the battery 20, and also includes inverters 21a, 21b, switches Control signals are output to the battery control unit 30 and 22a and 22b. Each of the control units 23 and 30 includes a CPU that calculates a control signal and the like, and also includes a ROM that stores a control program, an arithmetic expression, map data, and the like, and a RAM that temporarily stores data.

続いて、誘導モータ１２ａ，１２ｂおよび同期モータ１４ａ，１４ｂの制御系について詳細に説明する。図２は誘導モータ１２ａ，１２ｂおよび同期モータ１４ａ，１４ｂの制御系を示す概略図であり、図１に示す部品と同一の部品については同一の記号を付してその説明を省略する。なお、図２には左側前輪１１ａの誘導モータ１２ａと右側後輪１３ｂの同期モータ１４ｂとの制御系についての構成が示されているが、右側前輪１１ｂの誘導モータ１２ｂと左側後輪１３ａの同期モータ１４ａとの制御系についても同じ構成を有している。 Next, the control system for the induction motors 12a and 12b and the synchronous motors 14a and 14b will be described in detail. FIG. 2 is a schematic diagram showing a control system of the induction motors 12a and 12b and the synchronous motors 14a and 14b. The same parts as those shown in FIG. 2 shows the configuration of the control system of the induction motor 12a of the left front wheel 11a and the synchronous motor 14b of the right rear wheel 13b, the synchronization of the induction motor 12b of the right front wheel 11b and the left rear wheel 13a. The control system for the motor 14a has the same configuration.

図２に示すように、インバータ２１ａは、電源ライン３１と接地ライン３２との間に並列に接続されるＵ相アーム３３、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３５を備えている。Ｕ相アーム３３はトランジスタＴ１，Ｔ２を備えており、Ｖ相アーム３４はトランジスタＴ３，Ｔ４を備えており、Ｗ相アーム３５はトランジスタＴ５，Ｔ６を備えている。そして、各相アーム３３〜３５におけるトランジスタＴ１〜Ｔ６の接続点から伸びる各相ライン３３ａ〜３５ａは、誘導モータ１２ａ，１２ｂおよび同期モータ１４ａ，１４ｂの各相に対応する界磁コイルに接続されている。なお、電源ライン３１と接地ライン３２との間には電圧変動の影響を抑制する平滑コンデンサＣが設けられている。 As shown in FIG. 2, the inverter 21 a includes a U-phase arm 33, a V-phase arm 34, and a W-phase arm 35 connected in parallel between the power supply line 31 and the ground line 32. The U-phase arm 33 includes transistors T1 and T2, the V-phase arm 34 includes transistors T3 and T4, and the W-phase arm 35 includes transistors T5 and T6. And each phase line 33a-35a extended from the connection point of transistor T1-T6 in each phase arm 33-35 is connected to the field coil corresponding to each phase of induction motor 12a, 12b and synchronous motor 14a, 14b. Yes. A smoothing capacitor C that suppresses the influence of voltage fluctuation is provided between the power supply line 31 and the ground line 32.

このようなインバータ２１ａの駆動状態を制御するＥＶ制御ユニット２３は、車両状態に応じて設定される目標モータトルクとモータ回転数センサ２９からのモータ回転数とに基づき電流マップを参照し、この電流マップから同期モータ１４ｂに向けて供給する目標電流値を設定する。そして、ＥＶ制御ユニット２３は、電流センサ２４ａからの実電流値を目標電流値に収束させるようにフィードバック制御を実行しながら、各トランジスタＴ１〜Ｔ６のベース端子に供給するパルス信号を制御するようにしている。 The EV control unit 23 that controls the drive state of the inverter 21a refers to the current map based on the target motor torque set according to the vehicle state and the motor rotation speed from the motor rotation speed sensor 29, and this current A target current value to be supplied from the map toward the synchronous motor 14b is set. The EV control unit 23 controls the pulse signals supplied to the base terminals of the transistors T1 to T6 while performing feedback control so that the actual current value from the current sensor 24a converges to the target current value. ing.

図３は前輪１１ａ，１１ｂに連結される誘導モータ１２ａ，１２ｂと後輪１３ａ，１３ｂに連結される同期モータ１４ａ，１４ｂとを示す概略図であり、図４は誘導モータ１２ａ，１２ｂのトルク特性を示す説明図である。図３に示すように、誘導モータ１２ａ，１２ｂが連結される前輪１１ａ，１１ｂと同期モータ１４ａ，１４ｂが連結される後輪１３ａ，１３ｂとは同一の車輪径Ｄ１を備えており、誘導モータ１２ａ，１２ｂの極数(たとえば６極)は同期モータ１４ａ，１４ｂの極数(たとえば８極)よりも少なく形成されている。また、図４に示すように、誘導モータ１２ａ，１２ｂから出力されるモータトルクは、回転磁界とロータ１７ａ，１７ｂとの間に生じるすべりＳに応じて設定されている。なお、すべりＳは回転磁界の同期速度Ｎｓとロータ１７ａ，１７ｂの回転速度Ｎとに基づき以下の式(１)を用いて算出される。
Ｓ＝(Ｎｓ−Ｎ)／Ｎｓ・・・・・(１) FIG. 3 is a schematic diagram showing induction motors 12a and 12b connected to the front wheels 11a and 11b and synchronous motors 14a and 14b connected to the rear wheels 13a and 13b. FIG. 4 shows torque characteristics of the induction motors 12a and 12b. It is explanatory drawing which shows. As shown in FIG. 3, the front wheels 11a and 11b to which the induction motors 12a and 12b are connected and the rear wheels 13a and 13b to which the synchronous motors 14a and 14b are connected have the same wheel diameter D1, and the induction motor 12a. , 12b is formed to be smaller than the number of poles (for example, 8 poles) of the synchronous motors 14a, 14b. Further, as shown in FIG. 4, the motor torque output from the induction motors 12a and 12b is set according to the slip S generated between the rotating magnetic field and the rotors 17a and 17b. The slip S is calculated using the following equation (1) based on the synchronous speed Ns of the rotating magnetic field and the rotational speed N of the rotors 17a and 17b.
S = (Ns−N) / Ns (1)

図３に示すように、前輪１１ａ，１１ｂと後輪１３ａ，１３ｂとの車輪径Ｄ１が同一であるため、同期モータ１４ａ，１４ｂのロータ１７ａ，１７ｂと、誘導モータ１２ａ，１２ｂのロータ１９ａ，１９ｂとは、同一速度で回転することになる。ここで、同期モータ１４ａ，１４ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとの極数が同一である場合、つまり同じ交流電流によって同じ回転速度の回転磁界が発生する場合には、誘導モータ１２ａ，１２ｂのロータ１７ａ，１７ｂが回転磁界に同期することになるため、回転磁界とロータ１７ａ，１７ｂとの間のすべりＳが無くなってしまうことになる。このように、すべりＳが無くなると誘導モータ１２ａ，１２ｂからモータトルクが出力されなくなることから、図示するように、誘導モータ１２ａ，１２ｂの極数を同期モータ１４ａ，１４ｂの極数よりも少なく設定することにより、誘導モータ１２ａ，１２ｂにおける回転磁界の同期速度を速めて回転速度差ΔＮを発生させるようにしている。これにより、共用化されたインバータ２１ａ，２１ｂから同期モータ１４ａ，１４ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとに対して同じ交流電流が供給される場合であっても、同期モータ１４ａ，１４ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとの双方からモータトルクを取り出すことが可能となっている。 As shown in FIG. 3, since the wheel diameters D1 of the front wheels 11a and 11b and the rear wheels 13a and 13b are the same, the rotors 17a and 17b of the synchronous motors 14a and 14b, and the rotors 19a and 19b of the induction motors 12a and 12b. And rotate at the same speed. Here, when the synchronous motors 14a and 14b and induction motors 12a and 12b have the same number of poles, that is, when a rotating magnetic field having the same rotational speed is generated by the same alternating current, the rotor 17a of the induction motors 12a and 12b. , 17b are synchronized with the rotating magnetic field, so that the slip S between the rotating magnetic field and the rotors 17a, 17b is eliminated. As described above, since the motor torque is not output from the induction motors 12a and 12b when the slip S is eliminated, the number of poles of the induction motors 12a and 12b is set to be smaller than the number of poles of the synchronous motors 14a and 14b. Thus, the rotational speed difference ΔN is generated by increasing the synchronous speed of the rotating magnetic field in the induction motors 12a and 12b. Thus, even when the same alternating current is supplied from the shared inverters 21a and 21b to the synchronous motors 14a and 14b and the induction motors 12a and 12b, the synchronous motors 14a and 14b and the induction motor 12a, The motor torque can be taken out from both of 12b.

このような誘導モータ１２ａ，１２ｂおよび同期モータ１４ａ，１４ｂを電気自動車１０の走行状態に合わせて使用するため、ＥＶ制御ユニット２３からスイッチ２２ａ，２２ｂに対して走行状態に応じた制御信号が出力されるようになっている。アクセルペダルが踏み込まれる発進時や加速時には、スイッチ２２ａ，２２ｂが接続されて同期モータ１４ａ，１４ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとに交流電流が供給され、同期モータ１４ａ，１４ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとが駆動されることになる。また、ほぼ一定の車速によって走行する定常走行時には、スイッチ２２ａ，２２ｂが切断されて同期モータ１４ａ，１４ｂのみに対して交流電流が供給され、同期モータ１４ａ，１４ｂのみの駆動によって走行状態が維持されるようになっている。さらに、ブレーキペダルが踏み込まれる制動時には、スイッチ２２ａ，２２ｂを接続した状態のもとで同期モータ１４ａ，１４ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとが発電駆動され、運動エネルギが電気エネルギに変換されてバッテリ２０に充電されることになる。さらに、悪路等において車輪が空転してしまう場合には、運転者による緊急脱出スイッチ２８の操作に伴ってＥＶ制御ユニット２３からスイッチ２２ａ，２２ｂに対して接続信号が出力され、同期モータ１４ａ，１４ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとが駆動されることになる。 In order to use the induction motors 12a and 12b and the synchronous motors 14a and 14b according to the traveling state of the electric vehicle 10, a control signal corresponding to the traveling state is output from the EV control unit 23 to the switches 22a and 22b. It has become so. When starting or accelerating when the accelerator pedal is depressed, the switches 22a and 22b are connected to supply AC current to the synchronous motors 14a and 14b and the induction motors 12a and 12b, and the synchronous motors 14a and 14b and the induction motors 12a and 12b Will be driven. Further, during steady running where the vehicle runs at a substantially constant vehicle speed, the switches 22a and 22b are disconnected so that an alternating current is supplied only to the synchronous motors 14a and 14b, and the running state is maintained by driving only the synchronous motors 14a and 14b. It has become so. Further, at the time of braking in which the brake pedal is depressed, the synchronous motors 14a and 14b and the induction motors 12a and 12b are driven to generate electric power with the switches 22a and 22b connected, and the kinetic energy is converted into electric energy so that the battery 20 Will be charged. Further, when the wheel is idle on a rough road or the like, a connection signal is output from the EV control unit 23 to the switches 22a and 22b in accordance with the operation of the emergency escape switch 28 by the driver, and the synchronous motor 14a, 14b and induction motors 12a and 12b are driven.

このように、車両制動時には誘導モータ１２ａ，１２ｂおよび同期モータ１４ａ，１４ｂを発電駆動するようにしたので、電気エネルギの回生量を増大させることが可能となり、電気自動車１０のエネルギ効率を向上させることが可能となる。また、定常走行時にはスイッチ２２ａ，２２ｂを切断することにより、同期モータ１４ａ，１４ｂのみに対して交流電流を供給するようにしたので、消費電力を抑制してエネルギ効率を向上させることが可能となる。しかも、定常走行時に空転状態となる誘導モータ１２ａ，１２ｂは、界磁用の永久磁石を備えていないことから、空転状態における動力損失を最小限に抑えることができ、エネルギ効率の更なる向上を図ることが可能となる。 As described above, since the induction motors 12a and 12b and the synchronous motors 14a and 14b are driven to generate power during vehicle braking, the amount of electric energy regenerated can be increased, and the energy efficiency of the electric vehicle 10 can be improved. Is possible. In addition, since the AC current is supplied only to the synchronous motors 14a and 14b by cutting the switches 22a and 22b during steady running, it is possible to suppress power consumption and improve energy efficiency. . In addition, since the induction motors 12a and 12b that are in the idling state during steady running do not include the permanent magnet for the field, the power loss in the idling state can be minimized, and energy efficiency can be further improved. It becomes possible to plan.

また、駆動トルクが要求される発進時や加速時には、同期モータ１４ａ，１４ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとの双方を駆動するようにしたので、電気自動車１０の動力性能を向上させることが可能となる。さらに、発進時や加速時だけでなく四輪駆動状態が要求される緊急脱出時に、同期モータ１４ａ，１４ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとの双方を駆動するようにしたので、電気自動車１０の走破性を向上させることが可能となる。さらに、同期モータ１４ａ，１４ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとを１つのインバータ２１ａ，２１ｂによって制御することにより、インバータ２１ａ，２１ｂの共用化を図ることができるため、電気自動車１０の低コスト化や省スペース化を図ることが可能となる。さらに、一方のインバータ２１ａを左側前輪１１ａの誘導モータ１２ａと右側後輪１３ｂの同期モータ１４ｂとに接続し、他方のインバータ２１ｂを右側前輪１１ｂの誘導モータ１２ｂと左側後輪１３ａの同期モータ１４ａとに接続するようにしたので、万一、インバータ２１ａ，２１ｂの一方が故障した場合であっても、電気自動車１０に作用する回転モーメントを抑制して車両を安全に停止させることが可能となる。 Further, when starting or accelerating where drive torque is required, both the synchronous motors 14a and 14b and the induction motors 12a and 12b are driven, so that the power performance of the electric vehicle 10 can be improved. . Furthermore, since both the synchronous motors 14a and 14b and the induction motors 12a and 12b are driven not only when starting and accelerating but also during emergency evacuation requiring a four-wheel drive state, the running performance of the electric vehicle 10 is improved. Can be improved. Further, since the synchronous motors 14a and 14b and the induction motors 12a and 12b are controlled by one inverter 21a and 21b, the inverters 21a and 21b can be shared. Space can be achieved. Further, one inverter 21a is connected to the induction motor 12a of the left front wheel 11a and the synchronous motor 14b of the right rear wheel 13b, and the other inverter 21b is connected to the induction motor 12b of the right front wheel 11b and the synchronous motor 14a of the left rear wheel 13a. Therefore, even if one of the inverters 21a and 21b fails, the rotational moment acting on the electric vehicle 10 can be suppressed and the vehicle can be stopped safely.

ここで、図５(Ａ)は前輪１１ａ，１１ｂの変形例を示す概略図であり、図５(Ｂ)は誘導モータ１２ａ，１２ｂの変形例を示す概略図である。前述の説明では、誘導モータ１２ａ，１２ｂからモータトルクを出力させるため、誘導モータ１２ａ，１２ｂの極数を同期モータ１４ａ，１４ｂよりも少なく設定しているが、これに限られることはなく、図５(Ａ)に示すように、後輪１３ａ，１３ｂの車輪径Ｄ１よりも前輪１１ａ，１１ｂの車輪径Ｄ２を大きく設定しても良い。このように、前輪１１ａ，１１ｂを後輪１３ａ，１３ｂよりも大きく設定することにより、誘導モータ１２ａ，１２ｂのロータ１７ａ，１７ｂの回転速度を同期速度よりも遅らせることができるため、誘導モータ１２ａ，１２ｂにすべりＳを発生させることができ、誘導モータ１２ａ，１２ｂからモータトルクを出力させることが可能となる。また、車輪径と極数との一方を変化させるだけでなく、車輪径と極数との双方を変化させるようにしても良い。車輪径と極数とを組み合わせて変化させることにより、誘導モータ１２ａ，１２ｂのすべりＳを細かく設定することができるため、誘導モータ１２ａ，１２ｂを効率良く利用することが可能となる。 Here, FIG. 5A is a schematic diagram showing a modification of the front wheels 11a and 11b, and FIG. 5B is a schematic diagram showing a modification of the induction motors 12a and 12b. In the above description, the number of poles of the induction motors 12a and 12b is set to be smaller than that of the synchronous motors 14a and 14b in order to output the motor torque from the induction motors 12a and 12b. As shown in FIG. 5 (A), the wheel diameter D2 of the front wheels 11a and 11b may be set larger than the wheel diameter D1 of the rear wheels 13a and 13b. Thus, by setting the front wheels 11a and 11b to be larger than the rear wheels 13a and 13b, the rotational speeds of the rotors 17a and 17b of the induction motors 12a and 12b can be delayed from the synchronous speed. A slip S can be generated in 12b, and motor torque can be output from the induction motors 12a and 12b. In addition to changing one of the wheel diameter and the number of poles, both the wheel diameter and the number of poles may be changed. By changing the wheel diameter and the number of poles in combination, the slip S of the induction motors 12a and 12b can be set finely, so that the induction motors 12a and 12b can be used efficiently.

また、誘導モータ１２ａ，１２ｂを発電専用のモータとして搭載する場合には、図５(Ｂ)に示すように、前輪１１ａ，１１ｂと後輪１３ａ，１３ｂとの車輪径Ｄ１を同一に形成するとともに、同期モータ１４ａ，１４ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとの極数を同一に設定しても良い。この場合には、エネルギ効率を考慮するとインバータ２１ａ，２１ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとの間にスイッチ２２ａ，２２ｂを設け、定常走行時等には誘導モータ１２ａ，１２ｂに対する交流電流の供給を遮断することが望ましいが、交流電流を供給したとしても誘導モータ１２ａ，１２ｂからモータトルクが出力されないことから、インバータ２１ａ，２１ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとの間に設けられるスイッチ２２ａ，２２ｂを削減しても良い。 In addition, when the induction motors 12a and 12b are mounted as motors dedicated to power generation, as shown in FIG. 5B, the wheel diameters D1 of the front wheels 11a and 11b and the rear wheels 13a and 13b are formed to be the same. The pole numbers of the synchronous motors 14a and 14b and the induction motors 12a and 12b may be set to be the same. In this case, in consideration of energy efficiency, switches 22a and 22b are provided between the inverters 21a and 21b and the induction motors 12a and 12b, and the supply of alternating current to the induction motors 12a and 12b is cut off during steady running or the like. However, even if an alternating current is supplied, since the motor torque is not output from the induction motors 12a and 12b, the switches 22a and 22b provided between the inverters 21a and 21b and the induction motors 12a and 12b are reduced. Also good.

続いて、本発明の他の実施の形態である電気自動車４０について説明する。図６は本発明の他の実施の形態である電気自動車４０の駆動制御系を示す概略図である。なお、図１に示す部品と同一の部品については同一の符号を付してその説明を省略する。図６に示すように、第１車輪としての前輪４１ａ，４１ｂにはフロントデファレンシャル機構４２を介して誘導モータ４３が連結される一方、第２車輪としての後輪４４ａ，４４ｂにはリヤデファレンシャル機構４５を介して同期モータ４６が連結されている。また、誘導モータ４３および同期モータ４６に対して交流電流を供給するため、バッテリからの直流電流を交流電流に変換するモータ制御手段としてのインバータ４７が設けられている。さらに、誘導モータ４３とインバータ４７との間にはスイッチ４８が設けられており、このスイッチ４８を接続することによってインバータ４７から誘導モータ４３に対して交流電流を供給することが可能となる一方、スイッチ４８を切断することによってインバータ４７から誘導モータ４３に対する交流電流の供給を遮断することが可能となる。 Then, the electric vehicle 40 which is other embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 6 is a schematic diagram showing a drive control system of an electric vehicle 40 according to another embodiment of the present invention. The same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in FIG. 6, an induction motor 43 is connected to the front wheels 41a, 41b as the first wheels via a front differential mechanism 42, while a rear differential mechanism 45 is connected to the rear wheels 44a, 44b as the second wheels. A synchronous motor 46 is connected via Further, in order to supply an alternating current to the induction motor 43 and the synchronous motor 46, an inverter 47 is provided as a motor control means for converting a direct current from the battery into an alternating current. Further, a switch 48 is provided between the induction motor 43 and the inverter 47, and by connecting this switch 48, an alternating current can be supplied from the inverter 47 to the induction motor 43, By disconnecting the switch 48, the supply of alternating current from the inverter 47 to the induction motor 43 can be cut off.

このように、フロントデファレンシャル機構４２とリヤデファレンシャル機構４５とを設けることにより、左右の前輪４１ａ，４１ｂに対して１つの誘導モータ４３を連結し、左右の後輪４４ａ，４４ｂに対して１つの同期モータ４６を連結するようにしても良い。そして、前述した電気自動車１０と同様に、定常走行時には誘導モータ４３を空転状態に切り換え、制動時には誘導モータ４３を発電状態に切り換えることにより、電気自動車４０のエネルギ効率を向上させることが可能となる。また、１つのインバータ４７を同期モータ４６と誘導モータ４３とに対して接続するようにしたので、電気自動車４０の低コスト化や省スペース化を図ることが可能となる。さらに、発進時や加速時には誘導モータ４３を駆動することにより、電気自動車４０の動力性能を向上させることも可能となる。 Thus, by providing the front differential mechanism 42 and the rear differential mechanism 45, one induction motor 43 is connected to the left and right front wheels 41a and 41b, and one synchronization is performed to the left and right rear wheels 44a and 44b. The motor 46 may be connected. As in the electric vehicle 10 described above, the energy efficiency of the electric vehicle 40 can be improved by switching the induction motor 43 to the idling state during steady running and switching the induction motor 43 to the power generation state during braking. . In addition, since one inverter 47 is connected to the synchronous motor 46 and the induction motor 43, the cost and space saving of the electric vehicle 40 can be achieved. Further, the driving performance of the electric vehicle 40 can be improved by driving the induction motor 43 at the time of starting or accelerating.

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、前述の説明では、前輪１１ａ，１１ｂ，４１ａ，４１ｂに対して誘導モータ１２ａ，１２ｂ，４３を連結し、後輪１３ａ，１３ｂ，４４ａ，４４ｂに対して同期モータ１４ａ，１４ｂ，４６を連結しているが、これに限られることはなく、後輪１３ａ，１３ｂ，４４ａ，４４ｂに対して誘導モータ１２ａ，１２ｂ，４３を連結し、前輪１１ａ，１１ｂ，４１ａ，４１ｂに対して同期モータ１４ａ，１４ｂ，４６を連結するようにしても良い。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above description, the induction motors 12a, 12b, 43 are connected to the front wheels 11a, 11b, 41a, 41b, and the synchronous motors 14a, 14b, 46 are connected to the rear wheels 13a, 13b, 44a, 44b. However, the present invention is not limited to this, and the induction motors 12a, 12b, 43 are connected to the rear wheels 13a, 13b, 44a, 44b, and the synchronous motor 14a is connected to the front wheels 11a, 11b, 41a, 41b. , 14b, 46 may be connected.

また、図１に示す場合には、安全性を向上させるため、一方のインバータ２１ａを左側前輪１１ａの誘導モータ１２ａと右側後輪１３ｂの同期モータ１４ｂとに接続し、他方のインバータ２１ｂを右側前輪１１ｂの誘導モータ１２ｂと左側後輪１３ａの同期モータ１４ａとに接続しているが、一方のインバータ２１ａを左側前輪１１ａの誘導モータ１２ａと左側後輪１３ａの同期モータ１４ａとに接続し、他方のインバータ２１ｂを右側前輪１１ｂの誘導モータ１２ｂと右側後輪１３ｂの同期モータ１４ｂとに接続しても良い。 In the case shown in FIG. 1, in order to improve safety, one inverter 21a is connected to the induction motor 12a of the left front wheel 11a and the synchronous motor 14b of the right rear wheel 13b, and the other inverter 21b is connected to the right front wheel. 11b is connected to the induction motor 12b and the synchronous motor 14a of the left rear wheel 13a. One inverter 21a is connected to the induction motor 12a of the left front wheel 11a and the synchronous motor 14a of the left rear wheel 13a, and the other The inverter 21b may be connected to the induction motor 12b of the right front wheel 11b and the synchronous motor 14b of the right rear wheel 13b.

さらに、誘導モータ１２ａ，１２ｂからモータトルクを取り出すため、車輪径や極数を変化させるようにしているが、これに限られることはなく、モータ１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂと車輪１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂとの間に対して減速ギヤや増速ギヤを組み込むようにしても良い。これにより、同期モータ１４ａ，１４ｂと誘導モータ１２ａ，１２ｂとに対して同じ交流電流が供給される場合であっても、誘導モータ１２ａ，１２ｂにすべりＳを発生させることができるため、誘導モータ１２ａ，１２ｂからモータトルクを取り出すことが可能となる。 Furthermore, in order to extract motor torque from the induction motors 12a and 12b, the wheel diameter and the number of poles are changed. However, the present invention is not limited to this, and the motors 12a, 12b, 14a and 14b and the wheels 11a, 11b, You may make it incorporate a reduction gear and a speed-up gear between 13a and 13b. Thereby, even if the same alternating current is supplied to the synchronous motors 14a and 14b and the induction motors 12a and 12b, the slip S can be generated in the induction motors 12a and 12b. , 12b, the motor torque can be taken out.

本発明の一実施の形態である電気自動車の駆動制御系を示す概略図である。It is the schematic which shows the drive control system of the electric vehicle which is one embodiment of this invention. 誘導モータおよび同期モータの制御系を示す概略図である。It is the schematic which shows the control system of an induction motor and a synchronous motor. 前輪に連結される誘導モータと後輪に連結される同期モータとを示す概略図である。It is the schematic which shows the induction motor connected with a front wheel, and the synchronous motor connected with a rear wheel. 誘導モータのトルク特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the torque characteristic of an induction motor. (Ａ)は前輪の変形例を示す概略図であり、(Ｂ)は誘導モータの変形例を示す概略図である。(A) is the schematic which shows the modification of a front wheel, (B) is the schematic which shows the modification of an induction motor. 本発明の他の実施の形態である電気自動車の駆動制御系を示す概略図である。It is the schematic which shows the drive control system of the electric vehicle which is other embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１０電気自動車
１１ａ，１１ｂ前輪(第１車輪)
１２ａ，１２ｂ誘導モータ
１３ａ，１３ｂ後輪(第２車輪)
１４ａ，１４ｂ同期モータ
２１ａ，２１ｂインバータ(モータ制御手段)
２２ａ，２２ｂスイッチ
４０電気自動車
４１ａ，４１ｂ前輪(第１車輪)
４３誘導モータ
４４ａ，４４ｂ後輪(第２車輪)
４６同期モータ
４７インバータ(モータ制御手段)
４８スイッチ 10 Electric vehicle 11a, 11b Front wheel (first wheel)
12a, 12b Induction motors 13a, 13b Rear wheel (second wheel)
14a, 14b Synchronous motor 21a, 21b Inverter (motor control means)
22a, 22b Switch 40 Electric vehicle 41a, 41b Front wheel (first wheel)
43 Induction motors 44a, 44b Rear wheel (second wheel)
46 Synchronous motor 47 Inverter (motor control means)
48 switches

Claims

An induction motor coupled to the first wheel;
A synchronous motor coupled to the second wheel;
An electric vehicle comprising motor control means connected to the induction motor and the synchronous motor and for supplying a drive current to the induction motor and the synchronous motor.

The electric vehicle according to claim 1,
The electric vehicle according to claim 1, wherein the first wheel and the second wheel have different wheel diameters.

The electric vehicle according to claim 1 or 2,
The electric motor characterized in that the synchronous motor and the induction motor have different numbers of poles.

The electric vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The electric vehicle characterized in that the motor control means and the induction motor are connected via a switch.