JP2561554B2 - Electric braking and auxiliary accelerators for vehicles - Google Patents
Electric braking and auxiliary accelerators for vehiclesInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車の走行時における電気エネルギの回生
に利用する。本発明はリターダ装置が使用されないとき
に電気エネルギの回生効率を高めることができる装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention is used for regeneration of electric energy when a vehicle is running. The present invention relates to a device that can increase the efficiency of regeneration of electrical energy when the retarder device is not in use.
本発明は内燃機関の主軸に直結されたかご形誘導機を
発電機として動作させ、その発電エネルギを回生すると
ともに、熱エネルギに変換して制動力を得る自動車の電
気制動および補助加速装置において、 内燃機関の主軸と自動車の車軸との間に挿入されたト
ランスミッションの減速歯車の比が小さくなるほど回生
するエネルギが大きくなるようにかご形誘導機の回転磁
界のすべり量を制御することにより、 走行時の電気エネルギの回生効率を向上させるように
したものである。The present invention operates a squirrel cage induction machine directly connected to the main shaft of an internal combustion engine as a generator, regenerates the generated energy, and converts the heat energy into thermal energy to obtain a braking force in an electric braking and auxiliary acceleration device of a vehicle, By controlling the amount of slip of the rotating magnetic field of the squirrel cage induction machine so that the energy regenerated will increase as the ratio of the reduction gear of the transmission inserted between the main shaft of the internal combustion engine and the axle of the automobile decreases. The electric energy regeneration efficiency is improved.
従来の技術 出願人は本発明に係わる装置として第３図に示すリタ
ーダ装置を特開昭63−314101（特願昭62−36278）、特
開昭63−206103（特願昭62−36279）、特開昭63−26552
7（特願昭62−36280）、特開昭63−206101（特願昭62−
36281）により提案した。2. Description of the Related Art The applicant of the present invention has disclosed a retarder device shown in FIG. JP 63-26552
7 (Japanese Patent Application No. 62-36280) and JP-A-63-206101 (Japanese Patent Application No. 62-36280)
36281).
この装置は、内燃機関１に直結したかご形誘導機２
と、直流電源３と、この直流電源３の直流電圧をかご形
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
起するに適合した周波数の交流電圧に変換してかご形誘
導機２に与え、またかご形誘導機２からの交流電力を直
流電力に変換するインバータ装置４と、このインバータ
装置４の交流側電圧の周波数を設定する制御手段６とを
備える。This device includes a squirrel-cage induction machine 2 directly connected to an internal combustion engine 1.
, The DC power supply 3, and the DC voltage of the DC power supply 3 is converted into an AC voltage having a frequency suitable for inducing a rotating magnetic field having a rotation speed lower than the shaft rotation speed of the cage induction machine 2 and the cage induction machine 2 And an inverter device 4 for converting the AC power from the squirrel cage induction machine 2 into DC power, and a control means 6 for setting the frequency of the AC side voltage of the inverter device 4.
また、かご形誘導機２には回転センサ５が取付けら
れ、この回転センサ５からの信号は制御手段６に与えら
れる。さらに、インバータ装置４の出力にはコンデンサ
７およびスイッチ回路９を介して抵抗器８が接続され
る。A rotation sensor 5 is attached to the cage induction machine 2, and a signal from the rotation sensor 5 is given to a control unit 6. Further, a resistor 8 is connected to an output of the inverter device 4 via a capacitor 7 and a switch circuit 9.
このように構成された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
械運動エネルギを吸収して車両の走行を制動するときに
は、かご形誘導機２の固定子巻線に回転子部の回転速度
により低い回転速度の回転磁界をインバータ装置４から
与える。すなわち、直流電源３からインバータ装置４を
経由してかご形誘導機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運動エネルギが電気
エネルギに変換され、この電気エネルギが直流電源３に
回生充電される。In the operation of the retarder device configured as described above, the rotor of the cage induction machine 2 is rotationally driven by being directly connected to the main shaft of the internal combustion engine 1 mounted on an automobile. When braking the traveling of the vehicle by absorbing the mechanical kinetic energy of this rotating system, the inverter device 4 gives a rotating magnetic field of a lower rotating speed to the stator winding of the squirrel cage induction machine 2 due to the rotating speed of the rotor. . That is, an alternating current is applied from the direct current power source 3 to the stator winding of the squirrel cage induction machine 2 via the inverter device 4, whereby the mechanical kinetic energy of the rotating system is converted into electrical energy, and this electrical energy is converted to direct current. The power source 3 is regeneratively charged.
また、制御手段６はインバータ装置４に自動車の運転
に応じて制動の制度を制御する装置が含まれ、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、かご形誘導機２から発生する電気エネルギを
すべて直流電源３に回生させることは困難であるため
に、スイッチ回路９を介して抵抗器８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。Further, the control means 6 includes a device for controlling the braking system according to the driving of the vehicle in the inverter device 4, and when the large braking torque is temporarily generated with the driving of the vehicle, it is generated from the squirrel cage induction machine 2. Since it is difficult to regenerate all the electric energy generated by the DC power supply 3, the resistor 8 dissipates it as heat energy through the switch circuit 9 to obtain a large brake torque.
従来、上述したリターダ装置は、リターダ調整レバー
14を操作しない場合には車両走行時にアクセルペダル12
が戻されたことをアクセルセンサ13が検出すると、車両
惰行時の運動エネルギが内燃機関１の回転速度に応じて
一定に定められた回生率で電気エネルギとして回収され
ていた。Conventionally, the above-mentioned retarder device has a retarder adjusting lever.
If 14 is not operated, the accelerator pedal 12
When the accelerator sensor 13 detects that the vehicle has been returned, the kinetic energy during coasting of the vehicle is recovered as electrical energy at a regeneration rate that is fixed according to the rotation speed of the internal combustion engine 1.
上述したようにリターダ装置が使用されないときの電
気エネルギの回生率は内燃機関の回転速度に応じてトラ
ンスミッションの減速歯車の位置にかかわらず一定に設
定されている。As described above, the regeneration rate of electric energy when the retarder device is not used is set to be constant regardless of the position of the reduction gear of the transmission according to the rotation speed of the internal combustion engine.
したがってトランスミッションが高段になるほどエネ
ルギ回生に伴って発生する車両を止めようとするブレー
キ力は小さくなる。そこでトランスミッションが高段に
なるにしたがってエネルギ回生率を上げる（車両を止め
るブレーキ力は一定にして）ことで効率よく回生できる
余地が残されている。Therefore, the higher the stage of the transmission, the smaller the braking force for stopping the vehicle that accompanies energy regeneration. Therefore, there is room for efficient regeneration by increasing the energy regeneration rate (making the braking force that stops the vehicle constant) as the transmission becomes higher.
本発明はこの点を解決するもので、自動車の走行時に
リターダ装置が使用されないときの電気エネルギの回生
効率を高めることができる装置を提供することを目的と
する。The present invention solves this problem, and an object of the present invention is to provide a device capable of increasing the regeneration efficiency of electric energy when the retarder device is not used when the vehicle is running.
本発明は、自動車の車軸を駆動する内燃機関の主軸に
直結されたかご形誘導機と、二次電池を含む直流電源
と、この直流電源出力により前記かご形誘導機の界磁に
回転磁界を与えるとともにその界磁に発生する電気エネ
ルギを前記二次電池に回生するインバータ装置と、前記
主軸の回転情報を入力し、前記界磁に与える回転磁界す
べり量を制御する制御手段とを備えた自動車の電気制動
および補助加速装置において、前記制御手段は、前記主
軸と前記車軸との間に挿入されるトランスミッションの
減速歯車の比が小さいほど回生するエネルギが大きくな
るように前記すべり量を制御する手段を含むことを特徴
とする。The present invention is a squirrel cage induction machine that is directly connected to the main shaft of an internal combustion engine that drives an axle of an automobile, a DC power supply that includes a secondary battery, and a rotating magnetic field in the field of the squirrel cage induction machine by the output of this DC power supply. An automobile provided with an inverter device for giving electric energy generated in the field to the secondary battery and for controlling rotation amount of the rotating magnetic field applied to the field by inputting rotation information of the main shaft. In the electric braking and auxiliary acceleration device, the control means controls the slip amount such that the smaller the ratio of the reduction gears of the transmission inserted between the main shaft and the axle, the larger the regenerated energy. It is characterized by including.
内燃機関の主軸と車軸との間に挿入された減速歯車の
比の変化を常時検出し、車両が高速走行状態に入りその
減速歯車の比が小さくなったときにアクセルペダルが踏
み込まれていることを検出すると、かご形誘導機に与え
る回転磁界のすべり量を回生されるエネルギが大きくな
るように制御する。Always detect changes in the ratio of the reduction gear inserted between the main shaft and axle of the internal combustion engine, and depress the accelerator pedal when the vehicle enters the high-speed running state and the reduction gear ratio becomes small. When is detected, the slip amount of the rotating magnetic field applied to the squirrel cage induction machine is controlled so that the regenerated energy becomes large.
これにより、トランスミッションが高段にシフトされ
減速比が小さくなるほど電気エネルギの回生率を高める
ことができる。すなわち、トランスミッションの位置が
第４速、あるいは第５速のように高段にシフトされたと
きには、車両は定常走行状態となって内燃機関出力に余
裕を生じる。このような状態のときに多くのエネルギを
回生することにより、単に主軸回転速度に応じたエネル
ギの一定比率の回生よりも合理的に回生率を高めること
ができる。As a result, the regeneration rate of electric energy can be increased as the transmission shifts to a higher stage and the reduction ratio becomes smaller. That is, when the position of the transmission is shifted to a higher gear such as the 4th speed or the 5th speed, the vehicle is in a steady running state and a margin is produced in the output of the internal combustion engine. By regenerating a large amount of energy in such a state, it is possible to reasonably increase the regeneration rate as compared with the regeneration of a constant ratio of energy according to the spindle rotation speed.
次に、本発明実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明実施例の構成を示す図である。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First
The figure shows the configuration of an embodiment of the present invention.
本発明実施例は、自動車の車軸を駆動する内燃機関１
の主軸に直結されたかご形誘導機２と、二次電池を含む
直流電源３と、この直流電源３の出力によりかご形誘導
機２の界磁に回転磁界を与えるとともにその界磁に発生
する電気エネルギを直流電源３に回生するインバータ装
置４と、主軸の回転速度を検出する回転センサ５と、こ
の回転センサ５が検出した回転情報を入力し、界磁に与
える回転磁界すべり量を制御する制御手段６と、インバ
ータ装置４の出力に接続されるコンデンサ７と、インバ
ータ装置４を介してかご形誘導機２の界磁巻線に発生す
る電流が供給される抵抗器８と、この抵抗器８およびイ
ンバータ装置４との間に接続され回路の開閉を行うスイ
ッチ回路９と、抵抗器８にインバータ装置４から印加さ
れる電圧を検出する電圧検出回路10と、この電圧検出回
路10の検出出力が大きくなるにしたがって抵抗器８の実
効的な値を大きい値に制御するスイッチ制御回路11と、
アクセルペダル12の移動量を検出するアクセルセンサ13
と、インバータ装置４に接続されたリターダ調整レバー
14と、プロペラシャフト15の回転速度を検出するプロペ
ラシャフト回転センサ16とを備え、さらに制御手段６
に、本発明の特徴とするところの内燃機関１の主軸と車
軸との間に挿入されるトランスミッション17の減速歯車
の比が小さいほど回生するエネルギが大きくなるように
界磁に与える回転磁界のすべり量を制御する手段を含
む。The embodiment of the present invention is an internal combustion engine 1 for driving an axle of a vehicle.
And a DC power source 3 including a secondary battery, and a rotating magnetic field is applied to the field of the cage type induction machine 2 by the output of the DC power source 3 and generated in the field. An inverter device 4 that regenerates electric energy to the DC power supply 3, a rotation sensor 5 that detects the rotation speed of the main shaft, and rotation information detected by the rotation sensor 5 are input to control the amount of slip of the rotating magnetic field applied to the field. A control means 6, a capacitor 7 connected to the output of the inverter device 4, a resistor 8 to which a current generated in a field winding of the cage induction machine 2 via the inverter device 4 is supplied; A switch circuit 9 connected between the inverter device 4 and the inverter device 4 for opening and closing the circuit; a voltage detection circuit 10 for detecting a voltage applied from the inverter device 4 to the resistor 8; Is large A switch control circuit 11 for controlling the effective value of the resistor 8 to a larger value as the resistance becomes larger;
Accelerator sensor 13 that detects the amount of movement of accelerator pedal 12
And the retarder adjustment lever connected to the inverter device 4
14 and a propeller shaft rotation sensor 16 for detecting the rotation speed of the propeller shaft 15, and further the control means 6
In addition, the slip of the rotating magnetic field applied to the field is such that the smaller the ratio of the reduction gear of the transmission 17 inserted between the main shaft of the internal combustion engine 1 and the axle, which is the feature of the present invention, the larger the regenerated energy becomes. It includes means for controlling the quantity.
次に、このように構成された本発明実施例の動作につ
いて説明する。Next, the operation of the embodiment of the present invention thus configured will be described.
電気制動装置として制動力を回転系に発生させる動作
が行われるが、この場合は制御手段６は回転センサ５で
検出されたかご形誘導機２の回転子部の回転速度により
小さい速度の回転磁界をかご形誘導機２の固定子部に与
えるように制御信号を発生する。The electric braking device operates to generate a braking force in the rotating system. In this case, the control means 6 causes the rotating magnetic field having a speed smaller than the rotation speed of the rotor portion of the cage induction machine 2 detected by the rotation sensor 5. A control signal is generated so as to apply to the stator of the squirrel cage induction machine 2.
このとき、かご形誘導機２は発電機として動作し、発
電された電気エネルギはインバータ装置４により直流エ
ネルギに変換され、直流電源３に充電電流として供給さ
れる。ブレーキトルクが大きく、直流電源３がこの直流
エネルギを吸収しきれないときには、直流端子電圧が所
定値を超えて上昇し、この値を電圧検出回路10が検出
し、この検出出力によりスイッチ制御回路11がスイッチ
回路９を制御して直流電源３の端子に抵抗器８を接続す
るように閉成させる。これにより電気エネルギは抵抗器
８で熱エネルギに変換されて大気中に放出され回転系に
制動力が与えられる。At this time, the squirrel cage induction machine 2 operates as a generator, and the generated electric energy is converted into direct current energy by the inverter device 4 and supplied to the direct current power source 3 as a charging current. When the brake torque is large and the DC power supply 3 cannot absorb this DC energy, the DC terminal voltage rises above a predetermined value, and the voltage detection circuit 10 detects this value. Controls the switch circuit 9 to close the resistor 8 so that the resistor 8 is connected to the terminal of the DC power supply 3. As a result, the electric energy is converted into heat energy by the resistor 8 and is released into the atmosphere to give a braking force to the rotating system.
また、補助加速装置として駆動力を回転系に付与する
動作が行われるが、この場合は制御手段６は回転センサ
５が検出されたかご形誘導機２の回転子部の回転速度よ
り大きい速度の回転磁界をかご形誘導機２の固定子部に
与えるように制御信号を発生する。Further, as an auxiliary accelerating device, an operation for applying a driving force to the rotary system is performed. In this case, the control means 6 has a speed higher than the rotational speed of the rotor portion of the squirrel cage induction machine 2 detected by the rotation sensor 5. A control signal is generated to apply a rotating magnetic field to the stator portion of the squirrel cage induction machine 2.
このときには、直流電源３から直流電流が取り出さ
れ、インバータ装置４により回転磁界に相応の多相交流
に交換されて、かご形誘導機２に供給される。回転磁界
の回転速度と軸回転速度との差が大きいほど大きい駆動
力が与えられる。At this time, a direct current is taken out from the direct current power source 3, converted into a multiphase alternating current corresponding to the rotating magnetic field by the inverter device 4, and supplied to the cage induction machine 2. The greater the difference between the rotation speed of the rotating magnetic field and the shaft rotation speed, the greater the driving force applied.
直流電源３への充電は、インバータ装置４に対しかご
形誘導機２の固定子にその回転子の回転に対応する回転
磁界を与えるための制御信号が制御手段６から供給され
ることにより行われる。The charging of the DC power supply 3 is performed by supplying a control signal for giving a rotating magnetic field corresponding to the rotation of the rotor to the stator of the cage induction machine 2 to the inverter device 4 from the control means 6. .
自動車が高速走行状態に入ると、上述した補助加速と
しての動作が行われなくなり内燃機関１の出力には余裕
を生じる。When the vehicle enters the high-speed running state, the operation as the above-mentioned auxiliary acceleration is not performed and the output of the internal combustion engine 1 has a margin.
本発明の特徴とするところは、内燃機関の回転速度に
応じてエネルギ回生率が一定に設定されているトランス
ミッションの位置が高段になる（減速歯車比が小さくな
る）に従って回生効率を高めるようにすることにある。A feature of the present invention is that the regeneration efficiency is increased as the position of the transmission in which the energy regeneration rate is set constant according to the rotation speed of the internal combustion engine becomes higher (the reduction gear ratio becomes smaller). To do.
第２図は本発明実施例の動作の流れを示すフローチャ
ートである。FIG. 2 is a flow chart showing the flow of operation of the embodiment of the present invention.
アクセルペダル12の位置、リターダ調整レバー14の位
置、内燃機関１の主軸の回転速度、およびプロペラシャ
フト15の回転速度がアクセルセンサ13、リターダ調整レ
バー14の設定位置、回転センサ５、およびプロペラシャ
フト回転センサ16によりそれぞれ検出される。The position of the accelerator pedal 12, the position of the retarder adjustment lever 14, the rotation speed of the main shaft of the internal combustion engine 1, and the rotation speed of the propeller shaft 15 are the accelerator sensor 13, the set position of the retarder adjustment lever 14, the rotation sensor 5, and the rotation of the propeller shaft. Each is detected by the sensor 16.
制御手段６はこれらの検出信号を受け、アクセルペダ
ル12が踏まれているか否かを判断し、踏まれていなけれ
ばリターダとして使用されているか否かを判断する。リ
ターダとして使用されていなければ内燃機関１の主軸の
回転速度v1およびプロペラシャフト15の回転速度v2から
ギヤ比ｒを演算する（ｒ＝v1/v2）。The control means 6 receives these detection signals and determines whether or not the accelerator pedal 12 is depressed, and if not, it is determined whether or not the accelerator pedal 12 is used as a retarder. If it is not used as a retarders for calculating the gear ratio r from the rotational speed v 2 of the rotational speed v 1 and the propeller shaft 15 of the spindle internal combustion engine 1 (r = v 1 / v 2).
次いで、内燃機関１の主軸の回転速度v1およびギヤ比
ｒからすべり量Ｓを算出し、この算出値によりかご形誘
導機２の界磁に与える回転磁界のすべり量Ｓを制御す
る。その後電圧検出回路10によりインバータ装置４に発
生する電圧を検出して所定値でなければすべり量の制御
を繰り返す。Then, to calculate the slippage S from the rotational speed v 1 and the gear ratio r of the spindle internal combustion engine 1, controls the slip amount S of the rotating magnetic field applied to the field of squirrel-cage induction machine 2 by the calculated value. After that, the voltage detection circuit 10 detects the voltage generated in the inverter device 4, and if it is not a predetermined value, the control of the slip amount is repeated.
このようにしてトランスミッション17の減速歯車の位
置に対応した回生率で電気エネルギを回収し回生効率を
高める制御を行う。In this way, control is performed to collect electric energy at a regeneration rate corresponding to the position of the reduction gear of the transmission 17 and improve regeneration efficiency.
以上説明したように本発明によれば、減速歯車の比が
小さいほど回生するエネルギが大きくなるようにするこ
とにより、トランスミッションの減速歯車が高段に位置
しているときの内燃機関の余裕を合理的に利用して電気
エネルギの回生率を高め、回収エネルギを大きくするこ
とができる効果がある。As described above, according to the present invention, the smaller the ratio of the reduction gears is, the larger the regenerated energy is, so that the margin of the internal combustion engine when the reduction gears of the transmission are located at the high stage is rationalized. There is an effect that the recovery rate of electric energy can be increased and the recovery energy can be increased.
第１図は本発明実施例の構成を示すブロック図。 第２図は本発明実施例の動作の流れを示すフローチャー
ト。 第３図は従来例の構成を示すブロック図。 １……内燃機関、２……かご形誘導機、３……直流電
源、４……インバータ装置、５……回転センサ、６……
制御手段、７……コンデンサ、８……抵抗器、９……ス
イッチ回路、10……電圧検出回路、11……スイッチ制御
回路、12……アクセルペダル、13……アクセルセンサ、
14……リターダ調整レバー、15……プロペラシャフト、
16……プロペラシャフト回転センサ、17……トランスミ
ッション。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing the flow of operation of the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional example. 1 ... Internal combustion engine, 2 ... Cage type induction machine, 3 ... DC power supply, 4 ... Inverter device, 5 ... Rotation sensor, 6 ...
Control means, 7 ... Capacitor, 8 ... Resistor, 9 ... Switch circuit, 10 ... Voltage detection circuit, 11 ... Switch control circuit, 12 ... Accelerator pedal, 13 ... Accelerator sensor,
14 …… Retarder adjustment lever, 15 …… Propeller shaft,
16 …… Propeller shaft rotation sensor, 17 …… Transmission.
Claims (1)
直結されたかご形誘導機と、 二次電池を含む直流電源と、 この直流電源出力により前記かご形誘導機の界磁に回転
磁界を与えるとともにその界磁に発生する電気エネルギ
を前記二次電池に回生するインバータ装置と、 前記主軸の回転情報を入力し、前記界磁に与える回転磁
界すべり量を制御する制御手段と を備えた自動車の電気制動および補助加速装置におい
て、 前記制御手段は、前記主軸と前記車軸との間に挿入され
るトランスミッションの減速歯車の比が小さいほど回生
するエネルギが大きくなるように前記すべり量を制御す
る手段を含む ことを特徴とする自動車の電気制動および補助加速装
置。1. A squirrel-cage induction machine directly connected to a main shaft of an internal combustion engine for driving an axle of an automobile, a DC power supply including a secondary battery, and a rotating magnetic field in a field of the squirrel-cage induction machine by the output of the DC power supply. And an inverter device that regenerates the electric energy generated in the field into the secondary battery, and a control unit that inputs rotation information of the main shaft and controls the amount of rotating magnetic field slip applied to the field. In an electric braking and auxiliary acceleration device for a vehicle, the control means controls the slip amount such that the smaller the ratio of the reduction gears of the transmission inserted between the main shaft and the axle, the larger the regenerated energy. An electric braking and auxiliary accelerator for an automobile, characterized in that it comprises means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2142507A JP2561554B2 (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Electric braking and auxiliary accelerators for vehicles |
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| JP2142507A JP2561554B2 (en) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Electric braking and auxiliary accelerators for vehicles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0438200A JPH0438200A (en) | 1992-02-07 |
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1990
- 1990-05-31 JP JP2142507A patent/JP2561554B2/en not_active Expired - Fee Related
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| 特開 平１−１２２４００ＪＰ，Ａ） |
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