JP2879485B2 - Braking and auxiliary power units for internal combustion engines - Google Patents

Braking and auxiliary power units for internal combustion engines

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JP2879485B2
JP2879485B2 JP4987092A JP4987092A JP2879485B2 JP 2879485 B2 JP2879485 B2 JP 2879485B2 JP 4987092 A JP4987092 A JP 4987092A JP 4987092 A JP4987092 A JP 4987092A JP 2879485 B2 JP2879485 B2 JP 2879485B2
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internal combustion
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cage
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Abstract

PURPOSE:To improve utilization efficiency of electric energy and to reduce weight of a power source by forming a DC circuit of an inverter for bilaterally converting electric energy between a polyphase AC circuit of a squirrel-cage polyphase induction machine coupled directly to an internal combustion engine and the DC circuit of an electrostatic capacity. CONSTITUTION:Electric energy is bilaterally transmitted by AC/DC- or DC/AC- converting it by an inverter 4 connected to a squirrel-cage polyphase induction machine 2 coupled directly to an internal combustion engine 1 and a DC side formed of an electrostatic capacity circuit 20. An inverter controller 5 controls the inverter 4 according to an output of a rotation sensor 6, a voltage of the circuit 20 and an output of a CT of a semiconductor switch circuit 12. When a brake force is applied to a rotation system, the machine 2 is operated as a generator to charge the circuit 20. On the other hand, when a drive force is applied to the system, charge of the circuit 20 is DC/AC-converted by the inverter 4 to drive the machine 2, thereby applying auxiliary power to the engine 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関を制動すると
きに発生する機械的エネルギを電気的エネルギに変換し
て蓄積し、内燃機関を加速するときに蓄積された電気的
エネルギを補助加速装置に供給して機械的エネルギを発
生させる装置に利用する。本発明は、内燃機関の回転軸
に回転かご形多相誘導機を連結し、そのかご形多相誘導
機を制動時には発電機として作用させ、加速時には電動
機として作用させる装置に利用する。本発明は、HIM
Rの名称で本願出願人が販売している補助加速および補
助制動装置を備えた自動車に搭載するに適する装置であ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention converts mechanical energy generated when braking an internal combustion engine into electric energy and accumulates the same, and assists the accumulative electric energy when accelerating the internal combustion engine. It is used for a device that generates mechanical energy by supplying it to the device. The present invention is used in a device in which a rotating cage type polyphase induction machine is connected to a rotating shaft of an internal combustion engine, and the cage type polyphase induction machine acts as a generator during braking and acts as a motor during acceleration. The present invention relates to HIM
This device is suitable for mounting on a vehicle equipped with an auxiliary acceleration and auxiliary braking device sold by the present applicant under the name of R.

【0002】[0002]

【従来の技術】本願出願人は、国際公表公報WO88/
0617(国際出願番号PCT/JP/00157)に
自動車の電気制動および補助加速装置を開示した。この
装置は図3に示すように、内燃機関1にその回転子部が
直結されたかご形多相誘導機2と、蓄電手段としての二
次電池回路3と、この二次電池回路3の直流電圧をかご
形多相誘導機2の軸回転速度より低い回転速度の回転磁
界を誘起するのに適合した周波数の交流電圧に変換し
て、これをかご形多相誘導機2に与え、またかご形多相
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
タ回路4と、このインバータ回路4の交流側電圧の周波
数を設定する制御信号を生成するインバータ制御回路5
とを備える。このインバータ制御回路5には自動車の運
転に応じて運転者により制御指令を発生する手段を含
む。
2. Description of the Related Art The applicant of the present invention has published International Publication WO 88/88.
No. 0617 (International Application No. PCT / JP / 00157) discloses an electric braking and auxiliary acceleration device for a vehicle. As shown in FIG. 3, this device has a squirrel-cage polyphase induction machine 2 whose rotor is directly connected to an internal combustion engine 1, a secondary battery circuit 3 as a power storage means, and a direct current (DC) of the secondary battery circuit 3. The voltage 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 type polyphase induction machine 2, and the converted voltage is applied to the cage type polyphase induction machine 2. Inverter circuit 4 for converting AC power from the multi-phase induction motor 2 into DC power, and an inverter control circuit 5 for generating a control signal for setting the frequency of the AC side voltage of the inverter circuit 4
And The inverter control circuit 5 includes means for generating a control command by a driver in accordance with driving of the vehicle.

【0003】また、かご型多相誘導機2には回転センサ
6が取付けられていて、この回転センサ6からの信号は
インバータ制御回路5に与えられ、さらに二次電池の充
電状態に関する二次電池回路3からの情報が入力する。
A rotation sensor 6 is attached to the cage type polyphase induction machine 2, and a signal from the rotation sensor 6 is given to an inverter control circuit 5, and furthermore, a secondary battery relating to the state of charge of the secondary battery. Information from the circuit 3 is input.

【0004】インバータ回路4の出力側にはコンデンサ
7および半導体スイッチ回路12が接続され、この半導
体スイッチ回路12を介して抵抗器11が接続される。
この抵抗器11は自動車に大きい制動が行われ回生する
ことができないほどの過剰な電気エネルギが発生したと
きに、これを消散させるように構成されている。
A capacitor 7 and a semiconductor switch circuit 12 are connected to the output side of the inverter circuit 4, and a resistor 11 is connected through the semiconductor switch circuit 12.
The resistor 11 is configured to dissipate excessive electric energy that cannot be regenerated due to a large braking applied to the vehicle.

【0005】さらに、二次電池回路3および半導体スイ
ッチ回路12にはインバータ回路4の出力電圧を検出す
る検出回路13が接続され、抵抗器11には電流の変化
を検出する電流検出器15が備えられる。この電流検出
回路15にはその検出信号にしたがって半導体スイッチ
回路12を制御するスイッチ制御回路14が接続され
る。このスイッチ制御回路14には検出回路13が接続
される。
Further, a detection circuit 13 for detecting the output voltage of the inverter circuit 4 is connected to the secondary battery circuit 3 and the semiconductor switch circuit 12, and a resistor 11 is provided with a current detector 15 for detecting a change in current. Can be The current control circuit 15 is connected to a switch control circuit 14 for controlling the semiconductor switch circuit 12 according to the detection signal. The detection circuit 13 is connected to the switch control circuit 14.

【0006】この装置は自動車に搭載して、自動車の制
動時には制動により発生するエネルギを電気エネルギと
して回収して蓄電し、自動車の加速時にはその蓄電され
た電気エネルギを機械エネルギに変換して、車軸駆動用
の内燃機関に補助動力を与えるものである。
This device is mounted on an automobile, recovers energy generated by braking when the automobile is braked as electrical energy, and stores the electrical energy. When the automobile accelerates, the stored electrical energy is converted into mechanical energy, and the axle is driven. This is to provide auxiliary power to the driving internal combustion engine.

【0007】すなわち、インバータを制御する制御回路
は、かご形多相誘導機を内燃機関の補助動力装置とする
加速モードではかご形多相誘導機に内燃機関の回転速度
を越える速度の回転磁界を与え、かご形多相誘導機を内
燃機関の制動装置とする減速モードではかご形多相誘導
機に内燃機関の回転速度を下回る速度の回転磁界を与え
るようにそのインバータ回路を制御する手段を含む。ま
たインバータ回路は、加速モードでは蓄電手段に蓄積さ
れた電気エネルギの直流出力をかご形多相誘導機に多相
交流出力として与え、減速モードではかご形多相誘導機
の多相交流出力エネルギを直流出力として蓄電手段に与
える回路手段を含む。
In other words, the control circuit for controlling the inverter is such that in the acceleration mode in which the squirrel-cage polyphase induction machine is used as an auxiliary power unit for the internal combustion engine, the squirrel-cage polyphase induction machine applies a rotating magnetic field having a speed exceeding the rotation speed of the internal combustion engine. A deceleration mode in which the squirrel-cage polyphase induction machine is used as a braking device for an internal combustion engine and includes means for controlling its inverter circuit so as to apply a rotating magnetic field to the squirrel-cage polyphase induction machine at a speed lower than the rotation speed of the internal combustion engine. . In addition, the inverter circuit supplies the DC output of the electric energy stored in the power storage means as a polyphase AC output to the cage type polyphase induction machine in the acceleration mode, and outputs the polyphase AC output energy of the cage type polyphase induction machine in the deceleration mode. Includes circuit means for providing a DC output to the storage means.

【0008】このような従来装置では、上記蓄電手段は
蓄電池である。すなわちインバータの直流側の定格電圧
は200〜300Vであり、この定格電圧を有する蓄電
池を自動車用の鉛蓄電池を多数直列接続して利用する構
造である。
In such a conventional device, the power storage means is a storage battery. In other words, the rated voltage on the DC side of the inverter is 200 to 300 V, and a storage battery having this rated voltage is used by connecting many lead-acid batteries for automobiles in series.

【0009】出願人は上記装置について実用的な装置を
設計製作し、主として市街地を運行する定期バスとして
試験的に採用され多くの試験を行うことができた。
The applicant has designed and manufactured a practical device for the above-mentioned device, and has adopted it as a regular bus mainly operating in an urban area on a trial basis and has been able to perform many tests.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】この試験の結果から、
上記装置は制動時に発生するエネルギを単純に放散させ
ることなく、有効に回収利用することができるきわめて
有用な装置であり、将来は大型自動車に限らず広く乗用
車や小型貨物自動車にも実施できる本質的に優れた性能
があることがわかってきたが、大型の鉛蓄電池を実用的
な自動車に搭載することになると、○ 体積的にかなり
大きくなる……具体的には24Vの鉛蓄電池を10個程
度直列に接続して利用することになるから0.2〜0.
4m2 程度になる、○ 車体重量が増大する……具体的
には200〜300kgになる、○ 200Vを越える
電圧で数十アンペアの直流電力を取り出すには人体に対
して相応の安全設備を設けた実装構造を装備しなければ
ならない……具体的には開閉扉を設けた堅固な箱の中に
実装し、扉を開いたときに回路が自動的に遮断するよう
な安全設備が必要である、○ 鉛蓄電池は化学反応を伴
う装置であるから一定の条件で電解液の量を観測してそ
の比重を測定し電解液の補充や補充充電を行うなどの保
守が必要である……保守の作業工数が大きくなるととも
に自家用車への適用はむつかしくなる、○ その保守に
便利な構造とするために1箇所に集中的に配置しなけれ
ばならない……小型自動車ではそのためのスペースがと
れない、○ 電池の内部抵抗によるエネルギ損失がある
……制動時に回収したエネルギが加速時に効率的に利用
できない、○ 通常の動作状態で現在の蓄電容量がどれ
だけであるかを自動制御に利用できる程度に電気的に正
確に検出できない……電解液の比重を測定することによ
り現在の蓄電容量をかなり正確に知ることはできるが、
単純な電流計や電圧計による計測では温度変化があると
上記内部抵抗が変化して必ずしも十分な正確度がなく、
それをリアルタイムな制御情報として利用できる形態に
ならない、などの課題があることがわかった。
From the results of this test,
The above-mentioned device is an extremely useful device that can be effectively recovered and used without simply dissipating the energy generated during braking. In the future, it will be applicable not only to large vehicles but also to passenger cars and small trucks. Has been found to have excellent performance, but when a large-sized lead-acid battery is to be mounted on a practical vehicle, the volume will be considerably large. Specifically, about 10 lead-acid batteries of 24V. Since it will be used by connecting in series, it is 0.2-0.
Approximately 4m 2 ○ Increases body weight ... Specifically 200-300kg. ○ To take out tens of amperes of DC power at a voltage exceeding 200V, provide appropriate safety equipment for the human body It must be equipped with a mounting structure that is specifically designed to be installed in a solid box with an opening and closing door, and safety equipment that automatically shuts off the circuit when the door is opened. Since lead-acid batteries are devices that involve a chemical reaction, maintenance is required, such as observing the amount of electrolyte under certain conditions, measuring its specific gravity, and replenishing or replenishing the electrolyte. As the number of man-hours increases, the application to private cars becomes difficult. ○ In order to have a structure that is convenient for maintenance, it must be centrally located at one place. Battery internal resistance There is an energy loss due to resistance .... The energy recovered during braking cannot be used efficiently during acceleration. ○ Electrically accurate enough to use the current storage capacity under normal operating conditions for automatic control. The current storage capacity can be known fairly accurately by measuring the specific gravity of the electrolyte.
In a simple ammeter or voltmeter measurement, if there is a temperature change, the above-mentioned internal resistance changes and the accuracy is not always sufficient,
It turned out that there is a problem that it cannot be used as real-time control information.

【0011】上記課題を解決するものとして本発明を提
案し試験を実施するに至ったものである。すなわち本発
明は上記各課題を解決し、エネルギの利用効率のよいこ
の原理を小型自動車にも広く実施することができるよう
な装置を提供することを目的とする。
The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and has led to a test. That is, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an apparatus capable of widely implementing the principle of using energy efficiently in a small car.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、蓄電手段を静
電容量回路とすることを特徴とする。さらに具体的には
前記静電容量回路は、単位コンデンサを複数個電気的に
直列接続した直列回路をさらに複数電気的に並列接続し
て構成することができる。複数の単位コンデンサの直列
並列接続により実現することができるから、その複数の
単位ごとに自動車の各部に分散配置する構造とすること
ができる。
The present invention is characterized in that the electric storage means is a capacitance circuit. More specifically, the capacitance circuit can be configured by further electrically connecting a plurality of series circuits in which a plurality of unit capacitors are electrically connected in series. Since it can be realized by series-parallel connection of a plurality of unit capacitors, it is possible to adopt a structure in which the plurality of unit capacitors are dispersedly arranged in each part of the vehicle.

【0013】さらに単位コンデンサの具体的な実現例と
して、市販されている電気二重層コンデンサを利用する
と、この電気二重層コンデンサは電子回路のバックアッ
プ用に広く利用されているものであって、耐圧2V、静
電容量500F程度のものが得られる。これを150個
直列接続して耐圧300Vとし、それをさらに6回路並
列接続することにより静電容量20F程度のものが得ら
れる。
Further, as a concrete example of realizing the unit capacitor, when a commercially available electric double layer capacitor is used, this electric double layer capacitor is widely used for backing up an electronic circuit and has a withstand voltage of 2V. And a capacitor having a capacitance of about 500F. 150 of these are connected in series to have a withstand voltage of 300 V, and six more are connected in parallel to obtain a capacitor having a capacitance of about 20F.

【0014】[0014]

【作用】この具体的な実現例の場合について、耐圧30
0Vであるからこれを定格電圧200Vで利用すると、
定格充電電荷量は、 200V × 20F = 4000クーロン(=アン
ペア秒) である。現在試験中のインバータを利用すると、 4000クーロン/160アンペア = 25秒 となり、最大電圧200Vで最大電流160A程度の電
力に対して25秒程度のアシストが可能であることを示
す。運転は最大定格で連続的に行われることはないか
ら、通常の動作状態で連続的に数十秒間の減速または加
速があっても有効に作用する装置が得られることにな
る。
In the case of this concrete example, the breakdown voltage is 30
Since it is 0V, if this is used at a rated voltage of 200V,
The rated charge amount is 200 V × 20 F = 4000 coulombs (= ampere seconds). If the inverter under test is used, 4000 coulombs / 160 amps = 25 seconds, which indicates that it is possible to assist for about 25 seconds at a maximum voltage of 200 V and a maximum current of about 160 A. Since the operation is not performed continuously at the maximum rating, a device that works effectively even if there is continuous deceleration or acceleration for several tens of seconds in a normal operation state is obtained.

【0015】上述の例示のものについて、耐圧2V、静
電容量500Fの単位コンデンサを用い、これを150
個直列接続して耐圧300Vとし、それをさらに6回路
並列接続することにより静電容量20F程度のものを得
ると、単位コンデンサの数は約900個であり、現実的
な大きさとして1箇所に集中すると日本間のたたみ1畳
分の大きさになる。そしてその重量は鉛蓄電池の数分の
1になる。静電容量回路を用いる場合には、保守を行う
必要がないから、全体としてどのような大きさになろう
とこれを自動車の各部に分散配置して電線で結合する構
造とすることができる。また、保守を行う必要がないか
ら、静電容量回路自体を堅固な絶縁構造の中に密封して
人体への安全を確保することができる。また静電容量回
路には本質的に内部抵抗はないから、蓄電エネルギの損
失はなくエネルギの有効利用がはかれる。さらに静電容
量回路の蓄電電荷の量は単純に解放時の端子電圧に比例
するから、電圧検出により正確かつリアルタイムに蓄電
量を知ることができこれを直接に制御に利用することが
できる。
In the above example, a unit capacitor having a withstand voltage of 2 V and a capacitance of 500 F is used,
When the capacitors having a capacitance of about 20F are obtained by connecting them in series to have a withstand voltage of 300 V and further connecting them in parallel in six circuits, the number of unit capacitors is about 900, which is a realistic size at one place. When concentrated, it becomes the size of one tatami mat between Japan. And its weight is a fraction of the lead storage battery. When the capacitance circuit is used, no maintenance is required, so that it is possible to adopt a structure of distributing and arranging in any part of the automobile whatever the size as a whole and connecting them with electric wires. In addition, since there is no need for maintenance, the capacitance circuit itself can be sealed in a rigid insulating structure to ensure safety for the human body. In addition, since the capacitance circuit has essentially no internal resistance, the stored energy is not lost and the energy can be effectively used. Furthermore, since the amount of charge stored in the capacitance circuit is simply proportional to the terminal voltage at the time of release, the amount of charge stored can be known accurately and in real time by voltage detection, and can be used directly for control.

【0016】[0016]

【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図1は本発明実施例の構成を示すブロック図であ
る。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment of the present invention.

【0017】本発明実施例は、蓄電手段として本発明の
特徴とするところの静電容量回路20を備え、その他に
従来例同様に、内燃機関1にその回転子部が直結された
かご形多相誘導機2と、静電容量回路20の直流電圧を
かご形多相誘導機2の軸回転速度より低い回転速度の回
転磁界を誘起するのに適合した周波数の交流電圧に変換
して、これをかご形多相誘導機2に与え、またかご形多
相誘導機2からの交流電力を直流電力に変換するインバ
ータ回路4と、このインバータ回路4の交流側電圧の周
波数を設定する制御信号を生成するインバータ制御回路
5とを備える。このインバータ制御回路5には自動車の
運転に応じて運転者により制御指令を発生する手段を含
む。
The embodiment of the present invention is provided with a capacitance circuit 20 which is a feature of the present invention as a power storage means. The DC voltage of the phase induction machine 2 and the capacitance circuit 20 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 type polyphase induction machine 2. To the cage type polyphase induction machine 2 and an inverter circuit 4 for converting AC power from the cage type polyphase induction machine 2 into DC power, and a control signal for setting the frequency of the AC side voltage of the inverter circuit 4. And an inverter control circuit 5 for generating. The inverter control circuit 5 includes means for generating a control command by a driver in accordance with driving of the vehicle.

【0018】また、かご形多相誘導機2には回転センサ
6が取付けられていて、この回転センサ6からの信号は
インバータ制御回路5に与えられ、さらに静電容量回路
20の充電状態に関する情報が入力する。
A rotation sensor 6 is attached to the cage type polyphase induction machine 2, and a signal from the rotation sensor 6 is supplied to an inverter control circuit 5, and further information on the state of charge of the capacitance circuit 20. Enter.

【0019】インバータ回路4の出力側にはコンデンサ
7および半導体スイッチ回路12が接続され、この半導
体スイッチ回路12を介して抵抗器11が接続される。
この抵抗器11は自動車に大きい制動が行われ回生する
ことができないほどの過剰な電気エネルギが発生したと
きに、これを消散させる。
A capacitor 7 and a semiconductor switch circuit 12 are connected to the output side of the inverter circuit 4, and a resistor 11 is connected through the semiconductor switch circuit 12.
This resistor 11 dissipates excessive electrical energy that cannot be regenerated due to heavy braking applied to the vehicle.

【0020】さらに、静電容量回路20および半導体ス
イッチ回路12にはインバータ回路4の出力電圧を検出
する検出回路13が接続され、抵抗器11には電流の変
化を検出する電流検出器15が備えられる。この電流検
出器15にはその検出信号にしたがって半導体スイッチ
回路12を制御するスイッチ制御回路14が接続され
る。このスイッチ制御回路14には検出回路13が接続
される。
Further, a detection circuit 13 for detecting the output voltage of the inverter circuit 4 is connected to the capacitance circuit 20 and the semiconductor switch circuit 12, and the resistor 11 is provided with a current detector 15 for detecting a change in current. Can be This current detector 15 is connected to a switch control circuit 14 for controlling the semiconductor switch circuit 12 according to the detection signal. The detection circuit 13 is connected to the switch control circuit 14.

【0021】また、インバータ制御回路4には、かご形
多相誘導機2を内燃機関1の補助動力装置とする加速モ
ードではかご形多相誘導機2に内燃機関1の回転速度を
越える速度の回転磁界を与え、かご形多相誘導機2を内
燃機関1の制動装置とする減速モードではかご形多相誘
導機2に内燃機関1の回転速度を下回る速度の回転磁界
を与えるようにインバータ回路4を制御する手段を含
み、インバータ回路4には、前記加速モードでは静電容
量回路20に蓄積された電気エネルギの直流出力をかご
形多相誘導機2に多相交流出力として与え、減速モード
ではかご形多相誘導機の多相交流出力エネルギを直流出
力として静電容量回路20に与える回路手段を含む。
In the acceleration mode in which the cage type polyphase induction machine 2 is used as an auxiliary power unit of the internal combustion engine 1, the inverter control circuit 4 causes the cage type polyphase induction machine 2 to have a speed exceeding the rotation speed of the internal combustion engine 1. In a deceleration mode in which a rotating magnetic field is applied and the squirrel-cage polyphase induction machine 2 is used as a braking device for the internal combustion engine 1, an inverter circuit is provided so as to give the squirrel-cage polyphase induction motor 2 a rotating magnetic field at a speed lower than the rotation speed of the internal combustion engine 1. The inverter circuit 4 is provided with a DC output of the electric energy stored in the capacitance circuit 20 as a polyphase AC output to the cage type polyphase induction machine 2 in the acceleration mode in the acceleration mode. The circuit includes circuit means for applying the polyphase AC output energy of the cage type polyphase induction machine to the capacitance circuit 20 as a DC output.

【0022】静電容量回路20は、図2にその一例を示
すように、同一の静電容量(500F、2V)を有する
150個の単位コンデンサC1 、C2 、…C150 が電気
的に直列に接続された直列回路がさらに6列に並列接続
され、合計900個のコンデンサが配置される。
As shown in FIG. 2, the capacitance circuit 20 includes 150 unit capacitors C 1 , C 2 ,... C 150 having the same capacitance (500 F, 2 V). Series circuits connected in series are further connected in parallel in six rows, and a total of 900 capacitors are arranged.

【0023】さらに、これらのコンデンサそれぞれに
は、同一の抵抗値を有する抵抗R1 、R2 、R3 、…R
150 が並列に接続されるとともに、それぞれが直列に6
列接続されて配置される。
Further, each of these capacitors has a resistance R 1 , R 2 , R 3 ,.
150 are connected in parallel and 6
The columns are connected and arranged.

【0024】前述のように抵抗を配置するのは、各コン
デンサが規格上同一の静電容量を有するものであって
も、製造上の許容差があるために、わずかながらばらつ
きがあり、各コンデンサに発生する端子電圧に差が生じ
る。これを防ぐために製造上ばらつきの少ない抵抗を各
コンデンサ毎に並列に接続して発生する端子電圧をでき
るだけ一様にするために行われるものである。
The reason why the resistors are arranged as described above is that even if each capacitor has the same standard capacitance, there is a slight variation due to manufacturing tolerances. , A difference occurs in the terminal voltages generated at the terminals. In order to prevent this, a resistor having little variation in manufacturing is connected in parallel for each capacitor so as to make the terminal voltage generated as uniform as possible.

【0025】この例では、前述のようにコンデンサおよ
び抵抗をそれぞれ900個使用するが、これを平面上に
配列した場合には畳一枚程度の面積および体積を有する
ものになる。ただしコンデンサおよび抵抗の列群を電気
的に接続した状態で車内の利用されていない空間に分散
配置することが可能なために、行動空間を狭くすること
はなく、かつ従来用いられていたバッテリの重量と比較
した場合に極めて軽量にすることができる。
In this example, as described above, 900 capacitors and resistors are used, respectively, but when these are arranged on a plane, they have an area and volume of about one tatami mat. However, since it is possible to disperse and dispose the group of capacitors and resistors in an unused space in the vehicle in a state of being electrically connected, the active space is not narrowed, and the battery of the conventionally used battery is not reduced. It can be extremely lightweight when compared to its weight.

【0026】前述の例ではコンデンサおよび抵抗を90
0個としたが、これは必ずしも限定されるものではな
く、各車種に応じて任意に設定することができる。
In the above example, the capacitor and the resistor are set to 90
Although the number is zero, the number is not necessarily limited and can be set arbitrarily according to each vehicle type.

【0027】ここで具体的な一例を示すと、市販されて
いる電気二重層コンデンサの場合、耐圧2V、静電容量
500Fであり、これを150個直列接続すると耐圧3
00Vとなり、さらに6回路並列接続すると静電容量は
20F程度となる。
Here, as a specific example, a commercially available electric double layer capacitor has a withstand voltage of 2 V and a capacitance of 500 F.
00V, and when six circuits are connected in parallel, the capacitance becomes about 20F.

【0028】耐圧300Vであるからこれを定格電圧2
00Vで利用すると、定格充電電荷は、 200V×20F=4000クーロン(=アンペア秒) となり、現用のインバータによれば最大電流は160A
程度であるので、 4000クーロン/160アンペア=25秒 となり、最大電圧200Vで最大電流160Aの電力に
対し25秒程度は補助動力を与えることができる。
Since the withstand voltage is 300 V, the rated voltage is 2
When used at 00 V, the rated charge is 200 V × 20 F = 4000 coulombs (= ampere seconds), and the maximum current is 160 A according to the current inverter.
Therefore, 4000 coulombs / 160 amps = 25 seconds, and auxiliary power can be given for about 25 seconds with respect to electric power of maximum voltage 200V and maximum current 160A.

【0029】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 configured as described above will be described.

【0030】まず、制動力を回転系に発生する場合に
は、インバータ制御回路5は回転センサ6で検出される
かご形多相誘導機2の回転子部の回転速度より小さい速
度の回転磁界をかご形多相誘導機2の固定子部に与える
ように制御信号を発生する。このとき、かご形多相誘導
機2は発電機として動作し、発電された電気エネルギは
インバータ回路4により直流エネルギに変換されて、静
電容量回路20に充電電流として供給される。ブレーキ
トルクが大きく、静電容量回路20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越
えて上昇し、半導体スイッチ回路12がこれを検出して
静電容量回路20の端子に抵抗器11を接続するように
閉成する。
First, when a braking force is generated in the rotating system, the inverter control circuit 5 generates a rotating magnetic field having a speed lower than the rotating speed of the rotor of the squirrel-cage polyphase induction machine 2 detected by the rotation sensor 6. A control signal is generated so as to be given to the stator section of the cage type multi-phase induction machine 2. At this time, the cage-type polyphase induction machine 2 operates as a generator, and the generated electric energy is converted into DC energy by the inverter circuit 4 and supplied to the capacitance circuit 20 as a charging current. When the braking torque is large and the capacitance circuit 20 cannot absorb this DC energy, the DC terminal voltage rises beyond a predetermined value, and the semiconductor switch circuit 12 detects this and detects the terminal of the capacitance circuit 20. To close the resistor 11.

【0031】一方、駆動力を回転系に付与する場合に
は、インバータ制御回路5は回転センサ6で検出される
かご形多相誘導機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多相誘導機2の固定子部に与える
ように制御信号を発生する。このときには、静電容量回
路20から直流電流が取り出され、インバータ回路4に
より回転磁界に相応の多相交流に変換されて、かご形多
相誘導機2に供給される。
On the other hand, when applying a driving force to the rotating system, the inverter control circuit 5 generates a rotating magnetic field having a speed higher than the rotating speed of the rotor of the cage type polyphase induction machine 2 detected by the rotation sensor 6. A control signal is generated so as to be given to the stator section of the cage type multi-phase induction machine 2. At this time, a DC current is extracted from the capacitance circuit 20, converted into a polyphase alternating current corresponding to the rotating magnetic field by the inverter circuit 4, and supplied to the cage type polyphase induction machine 2.

【0032】ここで、回転磁界の回転速度と軸回転速度
との差が大きいほど、ブレーキトルクおよび駆動力は大
きい。この実施例では、この差と回転磁界の回転速度と
の比率、すなわちかご形多相誘導機2のすべりがほぼ±
10%の範囲になるように設定される。
Here, the larger the difference between the rotation speed of the rotating magnetic field and the shaft rotation speed, the larger the brake torque and the driving force. In this embodiment, the ratio between the difference and the rotation speed of the rotating magnetic field, that is, the slip of the cage type polyphase induction machine 2 is approximately ±
It is set to be in the range of 10%.

【0033】次に、静電容量回路20への充電制御につ
いて説明する。インバータ回路4にはかご形多相誘導機
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インバータ制御回路5から供給さ
れている。このインバータ制御回路5には回転センサ6
からの回転情報が入力し、また静電容量回路20の充電
状態に関する情報が入力する。このインバータ制御回路
5にはマイクロプロセッサを含む。またこのインバータ
制御回路5には、運転者の操作により運転状況により変
化する操作制御信号を取り込む手段を含む。
Next, control of charging the capacitance circuit 20 will be described. The inverter circuit 4 is supplied with a control signal from the inverter control circuit 5 for applying a rotating magnetic field corresponding to the rotation of the rotor to the stator of the squirrel-cage polyphase induction machine 2. The inverter control circuit 5 includes a rotation sensor 6
, And information regarding the state of charge of the capacitance circuit 20 is input. The inverter control circuit 5 includes a microprocessor. In addition, the inverter control circuit 5 includes a unit that captures an operation control signal that changes depending on a driving condition by a driver's operation.

【0034】インバータ回路4は上記のように直流側端
子のエネルギを交流側端子に与えるとともに、交流側端
子に発生するエネルギを直流側端子に与えることができ
る。さらに、インバータ制御回路5の制御によりかご形
多相誘導機2が電動機となるように回転磁界の回転速度
を制御して、かご形多相誘導機2の回転軸に駆動力を与
え、内燃機関1の補助駆動装置として動作させることが
できる。このときには、静電容量回路20に充電された
電気エネルギが用いられる。
As described above, the inverter circuit 4 can supply the energy of the DC terminal to the AC terminal and can supply the energy generated in the AC terminal to the DC terminal. Further, the rotation speed of the rotating magnetic field is controlled by the control of the inverter control circuit 5 so that the squirrel-cage polyphase induction machine 2 becomes an electric motor, and a driving force is applied to the rotating shaft of the squirrel-cage polyphase induction machine 2 to provide an internal combustion engine. It can be operated as one auxiliary driving device. At this time, the electric energy charged in the capacitance circuit 20 is used.

【0035】静電容量回路20への充電は、内燃機関に
連結された発電機により、その内燃機関が回転している
かぎり継続され、始動電動機の運転または各種の艤装装
置の運転により充電エネルギが使用されると可能なかぎ
り短時間に定格充電容量いっぱいの充電状態に達するよ
うに制御される。
The charging of the capacitance circuit 20 is continued by the generator connected to the internal combustion engine as long as the internal combustion engine is rotating, and the charging energy is increased by the operation of the starting motor or the operation of various outfitting devices. When used, it is controlled so as to reach a full charged state in the shortest possible time.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、自
動車用電源の軽量化をはかるとともに、電気エネルギの
利用効率を向上させることができるために、小型自動車
用の電源として利用することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the weight of a power supply for an automobile and to improve the efficiency of use of electric energy. it can.

【0037】さらに、静電容量回路が用いられることか
ら保守が不要となり、したがって分散配置および絶縁構
造中への密封が可能となり、人体への安全が確保され
る。また電圧検出によって正確かつリアルタイムに蓄電
量を知ることができるなどの効果がある。
Further, since the capacitance circuit is used, maintenance is not required, and therefore, it is possible to dispersely dispose and seal in the insulating structure, thereby securing safety to a human body. In addition, there is an effect that the amount of stored power can be known accurately and in real time by voltage detection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明実施例の構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明実施例における静電容量回路の構成例を
示す図。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a capacitance circuit according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来例の構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内燃機関 2 かご形多相誘導機 3 二次電池回路 4 インバータ回路 5 インバータ制御回路 6 回転センサ 7 コンデンサ 11 抵抗器 12 半導体スイッチ回路 13 検出回路 14 スイッチ制御回路 15 電流検出器 20 静電容量回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Cage type polyphase induction machine 3 Secondary battery circuit 4 Inverter circuit 5 Inverter control circuit 6 Rotation sensor 7 Capacitor 11 Resistor 12 Semiconductor switch circuit 13 Detection circuit 14 Switch control circuit 15 Current detector 20 Capacitance circuit

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60L 11/12 B60L 7/20 H02J 7/00 H02J 7/14 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B60L 11/12 B60L 7/20 H02J 7/00 H02J 7/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関の回転軸に連結されたかご形多
相誘導機と、蓄電手段と、前記かご形多相誘導機の多相
交流回路と前記蓄電手段の直流回路とを双方向に電気エ
ネルギを変換して結合するインバータ回路と、このイン
バータ回路を制御する制御回路とを備えた内燃機関の制
動および補助動力装置において、 前記蓄電手段が静電容量回路であこの静電容量回路は、単位コンデンサが複数個電気的に
直列接続された直列回路がさらに複数電気的に並列接続
された ことを特徴とする内燃機関の制動および補助動力
装置。
1. A car-shaped polyphase induction machine connected to a rotating shaft of an internal combustion engine, power storage means, and a polyphase AC circuit of the cage-shaped polyphase induction machine and a DC circuit of the power storage means are bidirectionally connected. an inverter circuit for coupling by converting electric energy, in the braking and auxiliary power unit for an internal combustion engine and a control circuit for controlling this inverter circuit, said storage means is Ri capacitance circuit der, the capacitance The circuit consists of multiple unit capacitors electrically
More series circuits connected in series are electrically connected in parallel
Braking and auxiliary power unit of an internal combustion engine, characterized in that it is.
【請求項2】 前記内燃機関の回転軸と前記かご形多相
誘導機の回転軸とが直結され、 前記制御回路には、前記かご形多相誘導機を前記内燃機
関の補助動力装置とする加速モードでは前記かご形多相
誘導機に前記内燃機関の回転速度を越える速度の回転磁
界を与え、前記かご形多相誘導機を前記内燃機関の制動
装置とする減速モードでは前記かご形多相誘導機に前記
内燃機関の回転速度を下回る速度の回転磁界を与えるよ
うに前記インバータ回路を制御する手段を含み、 前記インバータ回路は、前記加速モードでは前記蓄電手
段に蓄積された電気エネルギの直流出力を前記かご形多
相誘導機に多相交流出力として与え、前記減速モードで
は前記かご形多相誘導機の多相交流出力エネルギを直流
出力として前記蓄電手段に与える回路手段を含む請求項
1記載の内燃機関の制動および補助動力装置。
2. A rotary shaft of the internal combustion engine is directly connected to a rotary shaft of the cage-type polyphase induction machine, and the control circuit includes the cage-type polyphase induction machine as an auxiliary power unit for the internal combustion engine. In the acceleration mode, a rotating magnetic field having a speed exceeding the rotation speed of the internal combustion engine is applied to the cage polyphase induction machine, and in the deceleration mode in which the cage polyphase induction machine is used as a braking device for the internal combustion engine, the cage polyphase is set. Means for controlling the inverter circuit to apply a rotating magnetic field having a speed lower than the rotation speed of the internal combustion engine to the induction machine, wherein the inverter circuit is configured to output a DC output of electrical energy stored in the power storage means in the acceleration mode. Circuit means for providing the cage-type polyphase induction machine as a polyphase AC output, and in the deceleration mode, providing the polyphase AC output energy of the cage-type polyphase induction machine to the power storage means as a DC output. Braking and auxiliary power system for an internal combustion engine Motomeko 1 wherein.
【請求項3】 前記内燃機関は自動車に搭載された車軸
駆動用の内燃機関であり、前記単位コンデンサがその自
動車に分散配置された請求項記載の内燃機関の制動お
よび補助動力装置。
Wherein the internal combustion engine is an internal combustion engine for an axle drive mounted on a vehicle, the braking and auxiliary power unit for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said unit capacitor is distributed to the automobile.
【請求項4】 前記静電容量回路は、単位コンデンサの
それぞれに同一の抵抗値を有する抵抗が並列に接続さ
れ、さらに前記抵抗が直列接続された請求項1ないし3
のいずれか記載の内燃機関の制動および補助動力装置。
4. The capacitance circuit according to claim 1, wherein a resistor having the same resistance value is connected in parallel to each of the unit capacitors, and the resistors are connected in series.
A braking and auxiliary power unit for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims.
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