JP2879486B2 - Braking and auxiliary power units for internal combustion engines - Google Patents

Braking and auxiliary power units for internal combustion engines

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JP2879486B2
JP2879486B2 JP4991192A JP4991192A JP2879486B2 JP 2879486 B2 JP2879486 B2 JP 2879486B2 JP 4991192 A JP4991192 A JP 4991192A JP 4991192 A JP4991192 A JP 4991192A JP 2879486 B2 JP2879486 B2 JP 2879486B2
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Abstract

PURPOSE:To start an internal combustion engine even if charge of an electrostatic capacity becomes zero by connecting a storage battery to an electrostatic capacity of an inverter for converting energy through a step-up and step-down transformer between a squirrel-cage polyphase induction machine coupled directly to the engine and a DC circuit formed of the capacity. CONSTITUTION:Electric energy is bilaterally transmitted by AC/DC- or DC/AC- converting it by an inverter 4 connected between a squirrel-cage polyphase induction machine 2 coupled directly to an internal combustion engine 1 and an electrostatic capacity circuit 20 for forming a DC side. An inverter controller 5 controls the inverter 4 according to a rotating speed of the engine 1, a voltage of the circuit 20 and a current of a semiconductor switch circuit 12. At the time of braking, the machine 2 generates to charge the circuit 20. When auxiliary power is DC/AC-converted to drive the machine 2. A storage battery 22 having a small capacity is connected in parallel with the circuit 20 through a step-up and step-down converter 21. Thus, even when charge of the circuit 20 is zero, the engine 1 is easily started, and a power source is reduced in weight.

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. 7 , 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
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 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 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.

【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200〜300
kg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. Although excellent performance it has been found that it comes to mounting tower large lead-acid batteries in practical automobile, 10 lead-acid batteries of 24V in ○ volumetrically rather larger ...... specifically About 0.2 to 0.4 m 2 because it is used after being connected in series. ○ The weight of the vehicle increases.
kg. ○ To extract DC power of several tens of amperes at a voltage exceeding 200 V, it is necessary to equip a mounting structure with appropriate safety equipment for the human body .... Specifically, an open / close door is provided. It is necessary to install safety equipment in a solid box and automatically shut off the circuit when the door is opened. ○ Since lead-acid batteries are devices that involve a chemical reaction, Maintenance such as replenishing or replenishing the electrolyte by measuring the specific gravity by observing the amount is required .... The maintenance work is increased and the application to private cars becomes difficult. Must be concentrated in one place in order to achieve a simple structure ..... a space is not taken up for a small car. ○ There is an energy loss due to the internal resistance of the battery .... The energy recovered during braking is accelerated. It cannot be used efficiently. ○ Under normal operating conditions, the current storage capacity cannot be detected electrically accurately enough to be used for automatic control .... By measuring the specific gravity of the electrolyte, It is possible to know the storage capacity fairly accurately, but with a simple ammeter or voltmeter, if there is a temperature change, the above internal resistance will change and the accuracy will not always be sufficient, and this will be used as real-time control information. Not in a form that can be
It turned out that there were issues such as.

【0011】上記課題を解決するものとして本願発明者
は、蓄電手段に静電容量回路(コンデンサ)を利用する
ことを提案し試験を実施するに至った。蓄電手段に静電
容量回路を利用する装置については同一出願人が本願と
同時に提出する別の特許出願において詳しく説明してい
る。その概要は、実現可能な一例として電気二重層コン
デンサを単位コンデンサとし、これを多数個直列に接続
してさらにその直列回路を複数個並列に接続して耐圧3
00V、静電容量20F程度の静電容量回路を得るもの
である。そして、この静電容量回路を利用することによ
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開示し
た。
As a solution to the above-mentioned problems, the present inventor has proposed to use an electrostatic capacity circuit (capacitor) for the electric storage means and has come to carry out a test. The device utilizing the capacitance circuit for the electric storage means is described in detail in another patent application filed by the same applicant with the present application. The outline is that, as an example that can be realized, an electric double layer capacitor is used as a unit capacitor, a large number of these capacitors are connected in series, and a plurality of the series circuits are connected in parallel.
This is to obtain a capacitance circuit of about 00V and a capacitance of about 20F. Then, it has been disclosed that by using this capacitance circuit, it is possible to assist for about 25 seconds with respect to power of about 160 A at a maximum voltage of 200 V at a maximum voltage of 200 V.

【0012】ところでこのような装置で試験を行うと、
この装置をきわめて長い期間使用しなかった場合に、静
電容量回路の電荷が自己放電してしまうことがある。ま
たこの装置を製造して最初に使用するときにも、静電容
量回路には電荷が蓄電されていないから同様である。静
電容量回路にほとんど電荷が蓄電されていない状態で
は、この内燃機関を始動させることもできない。
By the way, when a test is performed using such an apparatus,
If this device is not used for a very long time, the charge in the capacitance circuit may self-discharge. When the device is manufactured and used for the first time, the same applies because no charge is stored in the capacitance circuit. In a state where little electric charge is stored in the capacitance circuit, the internal combustion engine cannot be started.

【0013】本発明はこのような課題を解決するもの
で、静電容量回路に蓄電電荷がほとんどなくなった場合
にも、合理的に内燃機関を始動することができる装置を
提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a device which can start an internal combustion engine rationally even when the stored charge in the capacitance circuit is almost exhausted. I do.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、蓄電手段とし
てインバータ回路の直流側に直結された静電容量回路
と、同じくその直流側に昇圧降圧変換器を介して接続さ
れたその直流側電圧より低い電圧の蓄電池とを設ける。
そしてこの昇圧降圧変換器は前記制御回路により制御さ
れ、その制御回路の制御モードは、静電容量回路に蓄電
池のエネルギを昇圧降圧変換器により昇圧変換して充電
させる初期充電モードと、静電容量回路に蓄電されたエ
ネルギをインバータ回路を介してかご形多相誘導機に交
流電流として与えかご形多相誘導機を電動機として作動
させる始動モードと、自動車の制動時にかご形多相誘導
機を発電機として作動させかご形多相誘導機の出力交流
電流をインバータ回路を介して静電容量回路に充電電流
として供給する減速モードと、自動車の加速時にかご形
多相誘導機を電動機として作動させ静電容量回路に蓄電
されたエネルギをインバータ回路を介してかご形多相誘
導機に交流電流として供給する加速モードとを含むこと
を特徴とする。
According to the present invention, there is provided a capacitance circuit directly connected to a DC side of an inverter circuit as a storage means, and a DC side voltage connected to the DC side via a step-up / down converter. A lower voltage storage battery is provided.
The step-up / step-down converter is controlled by the control circuit. The control mode of the control circuit includes an initial charge mode in which the capacitance circuit steps up and converts the energy of the storage battery by the step-up / step-down converter and charges the capacitor circuit. A start mode in which the energy stored in the circuit is supplied to the cage-type polyphase induction machine as an alternating current through the inverter circuit as an alternating current, and the cage-type polyphase induction machine is operated as an electric motor, and the cage-type polyphase induction machine is generated when the vehicle is braked. A deceleration mode in which the output alternating current of the squirrel-cage polyphase induction machine is operated as a charging current via an inverter circuit as a charging current, and a squirrel-cage polyphase induction machine is operated as an electric motor when the vehicle is accelerating. An acceleration mode in which energy stored in the capacitance circuit is supplied as an alternating current to the cage-type polyphase induction machine via the inverter circuit.

【0015】さらに本発明の制御回路の制御モードには
上記各モードに加えて、始動モードにつづき内燃機関の
暖機運転中にかご形多相誘導機を発電機として作動させ
かご形多相誘導機の出力交流電流を前記インバータ回路
を介して静電容量回路に充電電流として供給する暖機モ
ードと、内燃機関の運転中に静電容量回路の端子電圧が
所定値以下に低下したときにかご形多相誘導機を発電機
として作動させかご形多相誘導機の出力交流電流を前記
インバータ回路を介して静電容量回路に充電電流として
供給する補充充電モードとを含む構成とすることが望ま
しい。
Further, in addition to the above modes, the control circuit of the present invention operates the squirrel-cage polyphase induction machine as a generator during the warm-up operation of the internal combustion engine following the starting mode. A warm-up mode in which the output AC current of the machine is supplied as a charging current to the capacitance circuit via the inverter circuit, and a car which operates when the terminal voltage of the capacitance circuit falls below a predetermined value during operation of the internal combustion engine. And a supplementary charging mode in which the squirrel-shaped polyphase induction machine is operated as a generator and the output alternating current of the squirrel-shaped polyphase induction machine is supplied as a charging current to the capacitance circuit via the inverter circuit. .

【0016】前記蓄電池の端子電圧は、前記自動車の各
種電気装備の定格電圧(現行の標準規格は24Vまたは
12V)に等しい端子電圧とすることが便利である。
It is convenient that the terminal voltage of the storage battery is a terminal voltage equal to the rated voltage of the various electric equipment of the automobile (current standard is 24 V or 12 V).

【0017】昇圧降圧変換器は、一つの例示としてチョ
ッパ回路およびリアクトル回路を接続した変換器であ
る。
The step-up / step-down converter is, as one example, a converter in which a chopper circuit and a reactor circuit are connected.

【0018】[0018]

【作用】本発明の構成では、装置の製造直後あるいは装
置を長時間使用しなかった状態で静電容量回路に蓄電電
荷がほとんどない状態のときにも、この装置を搭載した
自動車には蓄電池(端子電圧24Vまたは12V)が搭
載されていて、この蓄電池のエネルギを利用することが
できる。
According to the structure of the present invention, the storage battery (e.g., a battery) equipped with this device can be used immediately after the device is manufactured or when the device has not been used for a long time and there is almost no charge stored in the capacitance circuit. (Terminal voltage 24V or 12V), and the energy of this storage battery can be used.

【0019】初期充電モードでは、この蓄電池の端子電
圧を昇圧降圧変換器を利用して高いパルス状の電圧を発
生させて、静電容量回路にある程度の電荷を蓄電させ
る。
In the initial charge mode, the terminal voltage of the storage battery is generated using a step-up / step-down converter to generate a high pulse-like voltage, and a certain amount of charge is stored in the capacitance circuit.

【0020】始動モードでは、この初期充電モードで蓄
電された電荷を利用してかご形多相誘導機を電動機とし
て作動させて内燃機関を始動させる。
In the starting mode, the squirrel-cage polyphase induction machine is operated as an electric motor using the electric charge stored in the initial charging mode to start the internal combustion engine.

【0021】内燃機関が自力回転するようになると、か
ご形多相誘導機から電力を取り出し静電容量回路にさら
に電荷を蓄電させる。これは望ましくは暖気運転モード
として特別の制御を行うことがよい。この暖気運転モー
ドで静電容量回路は定格端子電圧に達する。
When the internal combustion engine starts rotating by itself, electric power is taken out from the cage type multi-phase induction machine, and the electric charge is further stored in the capacitance circuit. It is desirable that special control be performed as the warm-up operation mode. In this warm-up operation mode, the capacitance circuit reaches the rated terminal voltage.

【0022】ここで自動車は走行可能な状態となり、加
速モードでは静電容量回路に蓄電された電荷を放出して
かご形多相誘導機を補助動力とし、また減速モードでは
かご形誘導機から発生する電気エネルギを静電容量回路
に蓄電させる。
At this point, the vehicle is ready to run. In the acceleration mode, the electric charge stored in the capacitance circuit is released to use the squirrel-cage polyphase induction machine as auxiliary power. The stored electric energy is stored in the capacitance circuit.

【0023】加速モードを利用しすぎて静電容量回路の
蓄電電荷量が規定値より小さくなった場合には、制御モ
ードを補充充電モードとしてかご形多相誘導機を発電機
として作動させて、内燃機関が回転している状態ではつ
ねに静電容量回路の蓄電電荷量を規定値以上に維持する
ことができる。
If the amount of charge stored in the capacitance circuit becomes smaller than the specified value due to excessive use of the acceleration mode, the control mode is set to the supplementary charging mode, and the squirrel-cage polyphase induction machine is operated as a generator. When the internal combustion engine is rotating, the stored charge amount of the capacitance circuit can always be maintained at a specified value or more.

【0024】低い端子電圧の蓄電池は、この装置では静
電容量回路に十分の蓄電電荷がある状態のときに、昇圧
降圧変換器を制御して低い電圧を発生させ、充電状態に
維持することができるようになっている。蓄電池の充電
はかならずしもこの方法によらなくとも、内燃機関に従
来から装備されているオルタネータを利用して充電する
ことも可能である。
In this device, the storage battery having a low terminal voltage can be controlled to generate a low voltage by controlling the step-up / step-down converter and maintain the charged state when there is a sufficient amount of charge stored in the capacitance circuit. I can do it. The rechargeable battery may not necessarily be charged by this method, but may be charged by using an alternator conventionally provided in an internal combustion engine.

【0025】このようにオルタネータを利用する構成で
は、上述した昇圧降圧変換器を単純な昇圧変換器とする
ことができ、その場合には昇圧変換器として従来から電
源装置としてよく知られたDC・DCコンバータを利用
することができる。
In the configuration using the alternator as described above, the above-mentioned step-up / step-down converter can be a simple step-up converter. A DC converter can be used.

【0026】[0026]

【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は本発明実施例の全体構成を示すブロック図、
図2は本発明実施例における昇圧降圧変換器およびイン
バータ回路の構成を示すブロック図、図3は本発明実施
例における静電容量回路の構成例を示す図である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a step-up / down converter and an inverter circuit according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a capacitance circuit according to the embodiment of the present invention.

【0027】本発明実施例は、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、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。
In the embodiment of the present invention, a cage-type polyphase induction machine 2 whose rotor is directly connected to an internal combustion engine 1 and a rotation of a rotation speed lower than the shaft rotation speed of the cage-type polyphase induction machine 2 by applying a DC voltage. An inverter circuit 4 for converting an AC voltage having a frequency suitable for inducing a magnetic field, applying the AC voltage to the cage-type polyphase induction machine 2, and converting AC power from the cage-type polyphase induction machine 2 to 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.

【0028】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 given to an inverter control circuit 5, and further information on the state of charge is input.

【0029】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。
The capacitor 7 and the semiconductor switch circuit 12 are connected to the output side of the inverter circuit 4, and the 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.

【0030】さらに、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, and the resistor 11 is provided with a current detector 15 for detecting a change in current. 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.

【0031】さらに、本発明の特徴として、インバータ
回路4の直流側に直結された静電容量回路20と、その
静電容量回路20に昇圧降圧変換器21を介して接続さ
れインバータ回路4の直流端子電圧より低い端子電圧の
蓄電池22とを含み、昇圧降圧変換器21はインバータ
制御回路5により制御され、インバータ制御回路5の制
御モードは、内燃機関1の停止状態で静電容量回路20
に蓄電池22のエネルギを昇圧降圧変換器21により昇
圧変換して充電させる初期充電モードと、内燃機関1の
始動時に静電容量回路20に蓄電されたエネルギをイン
バータ回路4を介してかご形多相誘導機2に交流電流と
して与えかご形多相誘導機2を電動機として作動させる
始動モードと、自動車の制動時にかご形多相誘導機2を
発電機として作動させかご形多相誘導機2の出力交流電
流をインバータ回路4を介して静電容量回路20に充電
電流として供給する減速モードと、自動車の加速時にか
ご形多相誘導機2を電動機として作動させ静電容量回路
20に蓄電されたエネルギをインバータ回路4を介して
かご形多相誘導機2に交流電流として供給する加速モー
ドと、内燃機関1の暖機運転中にかご形多相誘導機2を
発電機として作動させかご形多相誘導機2の出力交流電
流をインバータ回路4を介して静電容量回路20に充電
電流として供給する暖機モードと、内燃機関1の運転中
に静電容量回路20の端子電圧が所定値以下に低下した
ときにかご形多相誘導機2を発電機として作動させかご
形多相誘導機2の出力交流電流をインバータ回路4を介
して静電容量回路20に充電電流として供給する補充充
電モードとを含む。蓄電池22の端子電圧は自動車の標
準電気装備の定格電圧に設定される。
Further, as a feature of the present invention, a capacitance circuit 20 directly connected to the DC side of the inverter circuit 4 and a DC / DC converter of the inverter circuit 4 connected to the capacitance circuit 20 via a step-up / down converter 21 The step-up / step-down converter 21 is controlled by the inverter control circuit 5, and the control mode of the inverter control circuit 5 is such that the capacitance circuit 20 when the internal combustion engine 1 is stopped.
Charge mode, in which the energy of the storage battery 22 is boosted and converted by the step-up / down converter 21 and charged, and the energy stored in the capacitance circuit 20 when the internal combustion engine 1 is started is converted into a cage-shaped polyphase through the inverter circuit 4. A start mode in which the squirrel-cage polyphase induction machine 2 is operated as an electric motor by supplying it to the induction machine 2 as an alternating current, and an output of the squirrel-cage polyphase induction machine 2 is operated when the car is braked. A deceleration mode in which an alternating current is supplied as a charging current to the capacitance circuit 20 via the inverter circuit 4; and an energy stored in the capacitance circuit 20 by operating the squirrel-cage polyphase induction machine 2 as an electric motor during acceleration of the vehicle. Mode in which AC is supplied to the cage type polyphase induction machine 2 via the inverter circuit 4 as an AC current, and the cage type polyphase induction machine 2 is operated as a generator during the warm-up operation of the internal combustion engine 1 A warm-up mode in which the output AC current of the squirrel cage type polyphase induction machine 2 is supplied as a charging current to the capacitance circuit 20 via the inverter circuit 4, and a terminal voltage of the capacitance circuit 20 during operation of the internal combustion engine 1. Is reduced to a predetermined value or less, the cage-type polyphase induction machine 2 is operated as a generator, and the output AC current of the cage-type polyphase induction machine 2 is supplied to the capacitance circuit 20 via the inverter circuit 4 as a charging current. And a supplementary charging mode. The terminal voltage of the storage battery 22 is set to the rated voltage of the standard electric equipment of the vehicle.

【0032】静電容量回路20は、図3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. 3, 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.

【0033】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.

【0034】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.

【0035】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. However, 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.

【0036】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 90
Although the number is zero, the number is not necessarily limited and can be set arbitrarily according to each vehicle type.

【0037】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。
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.

【0038】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.

【0039】次に、このように構成された本発明実施例
の通常動作について説明する。
Next, the normal operation of the embodiment of the present invention thus configured will be described.

【0040】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 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, 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.

【0041】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 the driving force is applied 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.

【0042】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%.

【0043】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.

【0044】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 also 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.

【0045】静電容量回路20への充電は、内燃機関1
に連結された発電機により、その内燃機関1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 performed by the internal combustion engine 1.
As long as the internal combustion engine 1 is rotating, the generator is connected to the engine and the charging energy is used by the operation of the starting motor or the operation of various outfitting devices. Is controlled so as to reach the charging state.

【0046】次に、本発明実施例における静電容量回路
20の充放電制御について説明する。図4は本発明実施
例における静電容量回路の充放電の制御の流れを示す図
である。
Next, the charge / discharge control of the capacitance circuit 20 in the embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram showing a flow of control of charging and discharging of the capacitance circuit in the embodiment of the present invention.

【0047】装置の製造直後あるいは装置を長時間使用
しなかった状態で静電容量回路20に蓄電電荷がほとん
どない状態のときには、初期充電モードが選択され昇圧
降圧変換器21の昇圧チョッパにより最低電圧150V
まで充電される()。始動モードが選択されこの電圧
により内燃機関1の起動が行われると電圧は約100V
まで低下する()。
Immediately after the device is manufactured or when the device has not been used for a long time and there is almost no charge stored in the capacitance circuit 20, the initial charging mode is selected and the minimum voltage is set by the step-up chopper of the step-up / step-down converter 21. 150V
Charged until (). When the start mode is selected and the internal combustion engine 1 is started by this voltage, the voltage becomes about 100 V
().

【0048】内燃機関1が起動し暖機運転状態になると
暖気モードが選択され、かご形多相誘導機2が発電を開
始し静電容量回路20に電荷が蓄電され定格電圧の35
0Vに達する()。これにより自動車は走行可能状態
となり、加速モードが選択されて静電容量回路20に蓄
電された電荷を放出し、あるいは減速モードが選択され
てかご形多相誘導機2を補助動力として走行が行われる
()。
When the internal combustion engine 1 starts and enters a warm-up operation state, the warm-up mode is selected, the squirrel-cage multi-phase induction machine 2 starts power generation, electric charges are stored in the capacitance circuit 20, and the rated voltage is 35.
It reaches 0V (). As a result, the vehicle is in a runnable state, the acceleration mode is selected to release the electric charge stored in the capacitance circuit 20, or the deceleration mode is selected to run with the cage-type polyphase induction machine 2 as auxiliary power. ().

【0049】このとき、加速モードが長く用いられると
電圧は低下するが、約230Vに設定された最低限界電
圧を下回るときには加速モードの選択が禁止される。最
低限界電圧に達すると制御モードは補充充電モードに切
換わり、かご形多相誘導機2を発電機として作動させて
静電容量回路20をゆるやかに充電する()。このよ
うに内燃機関1が回転している状態では、つねに静電容
量回路20の蓄電電荷量を規定値以上に維持する。以降
同様の制御が繰り返される。
At this time, if the acceleration mode is used for a long time, the voltage drops, but if the voltage falls below the minimum limit voltage set at about 230 V, the selection of the acceleration mode is prohibited. When the minimum limit voltage is reached, the control mode is switched to the supplementary charging mode, and the squirrel-cage polyphase induction machine 2 is operated as a generator to slowly charge the capacitance circuit 20 (). As described above, while the internal combustion engine 1 is rotating, the stored charge amount of the capacitance circuit 20 is always maintained at a specified value or more. Thereafter, similar control is repeated.

【0050】図5および図6は本発明実施例におけるイ
ンバータ制御回路の制御動作の流れを示す流れ図であ
る。図5および図6を参照してインバータ制御回路5の
制御動作をさらに詳しく説明する。
FIGS. 5 and 6 are flowcharts showing the flow of the control operation of the inverter control circuit in the embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 5 and 6 will be described in more detail a control operation of the inverter control circuit 5.

【0051】キースイッチがON状態に設定されると、
静電容量回路20のコンデンサ電圧Vc が150V以上
あるか否かを判断し、150V以下であれば初期充電モ
ードを選択し昇圧チョッパを作動させて充電を行う。
150V以上であれば昇圧チョッパの動作を停止し、内
燃機関1の回転速度NE が350rpmを超えているか
否かを判断する。
When the key switch is set to the ON state,
Capacitor voltage V c of the capacitive circuit 20 determines whether or 150V, charging if 150V or less to select an initial charge mode to operate the step-up chopper.
If 150V to stop operation of the boost chopper, the rotational speed N E of the engine 1 determines whether exceeds 350 rpm.

【0052】350rpmを超えていなければ、キース
イッチスタートの接断を判断し、内燃機関1が起動状態
にあれば再度その回転速度NE が350rpmを超えて
いるか否かの判断処理に戻す。内燃機関1が起動状態に
なければキースイッチを投入しクランキングを行わせ内
燃機関1の回転速度NE が350rpmを超えているか
否かの判断に処理を戻す。
[0052] does not exceed the 350rpm, to determine the connecting and disconnecting of the key switch start, return to determine whether or not processing the internal combustion engine 1 is again the rotational speed N E if the start-up state is greater than 350rpm. Rotational speed N E of the engine 1 the internal combustion engine 1 is to perform the cranking of the key switch was put to be in the activated state returns the process to determine whether or not exceeds 350 rpm.

【0053】この判断で内燃機関1の回転速度NE が3
50rpmを超えていれば、キースイッチ投入によるク
ランキング動作を停止し、暖機運転状態で暖機充電モー
ドを選択する。次いで、昇圧降圧変換器21のコンデ
ンサ電圧Vc が230Vを超えているか否かを判断し、
230V以下であれば補充充電モードを選択してかご
形多相誘導機2を発電機として動作させ、コンデンサ電
圧Vc が350Vを超えているか否かを判断する。超え
ていなければ補充充電モードの発電動作に戻り350
Vに達するまで繰返す。350Vを超えていればかご形
多相誘導機2による発電を停止する。
[0053] rotational speed N E of the internal combustion engine 1 in this determination is 3
If it exceeds 50 rpm, the cranking operation by turning on the key switch is stopped, and the warm-up charge mode is selected in the warm-up operation state. Then, it is determined whether the capacitor voltage V c of the boost buck converter 21 is greater than 230V,
Select replenishment charging mode if 230V or less by operating the cage polyphase induction machine 2 as a generator, it is determined whether the capacitor voltage V c is greater than 350 V. If it does not exceed, it returns to the power generation operation in the supplementary charge mode and returns
Repeat until V is reached. If the voltage exceeds 350 V, the power generation by the cage-type polyphase induction machine 2 is stopped.

【0054】続いて、アクセル電圧がアシスト開始電圧
以上であるか否かを判断し、アシスト開始電圧以上であ
ればさらにその電圧Vc が200Vを超えているか否か
を判断する。200Vを超えていなければアクセル電圧
がアシスト開始電圧以上であるか否かの判断処理に制御
を戻し、超えていれば駆動補助モードを選択できる状態
になる。駆動補助モードでは静電容量回路20に蓄電さ
れたエネルギをインバータ回路4を介してかご形多相誘
導機2にアシスト電圧を付加し駆動補助のための補助ト
ルクを与える。以降同様の制御を繰り返す。
[0054] Then, the accelerator voltage is determined whether or not the assist starting voltage or more, even the voltage V c long assist start voltage or it is determined whether or not exceed 200V. If it does not exceed 200 V, control is returned to the process of determining whether or not the accelerator voltage is equal to or higher than the assist start voltage, and if it exceeds, the driving assist mode can be selected. In the drive assist mode, the energy stored in the capacitance circuit 20 is applied to the squirrel-cage polyphase induction machine 2 via the inverter circuit 4 to provide an assist torque for driving assistance. Thereafter, similar control is repeated.

【0055】アクセル電圧がアシスト開始電圧以下であ
れば、そのアクセル電圧がアイドル電圧であるか否かを
判断し、アイドル電圧でなければ、その電圧Vc が15
0V以下であるか否かを判断する。
[0055] If the accelerator voltage is less assist start voltage, and determines whether or not the accelerator voltage is idle voltage, if not idle voltage, the voltage V c is 15
It is determined whether the voltage is 0 V or less.

【0056】150V以上であればアクセル電圧がアシ
スト開始電圧以上であるか否かの判断処理に制御を戻
す。150V以下であれば補充充電モードを選択し、コ
ンデンサ電圧Vc が230Vを超えているか否かを判断
し、超えていなければアクセル電圧がアシスト開始電圧
以上であるか否かの判断処理に制御を戻す。230Vを
超えていればかご形多相誘導機2による発電を停止す
る。
If the voltage is equal to or more than 150 V, the control is returned to the processing for determining whether or not the accelerator voltage is equal to or more than the assist start voltage. If 150V or less and select replenishment charging mode, it is determined whether the capacitor voltage V c exceeds the 230V, than the accelerator voltage unless the control on whether the determination process whether it assist start voltage higher return. If the voltage exceeds 230 V, the power generation by the cage-type polyphase induction machine 2 is stopped.

【0057】アクセル電圧がアイドル電圧であると判断
された場合は、かご形多相誘導機2のスイッチがON状
態にあるか否かを判断し、ON状態であれば補充充電モ
ードを選択し、コンデンサ電圧Vc が回生停止電圧40
0Vを超えているか否かを判断する。超えていればその
電圧を超えないように制御し前述の処理動作を繰り返
す。また、超えていなければかご形多相誘導機2の操作
レバー位置をコンデンサ電流Ic を満たす位置に設定
し、以降は前述の処理動作を繰り返す。
If it is determined that the accelerator voltage is the idle voltage, it is determined whether or not the switch of the squirrel-cage polyphase induction machine 2 is in the ON state. If the switch is in the ON state, the supplementary charging mode is selected. capacitor voltage V c is regeneration stop voltage 40
It is determined whether the voltage exceeds 0V. If so, control is performed so as not to exceed the voltage, and the above-described processing operation is repeated. Furthermore, does not exceed setting the operating lever position of the squirrel-cage polyphase induction machine 2 to a position which satisfies the capacitor current I c, thereafter repeat the above-mentioned processing operations.

【0058】かご形多相誘導機2のスイッチがON状態
になければ、内燃機関1の回転速度NE が700rpm
を超えているか否かを判断し、超えていれば補充充電を
行い、コンデンサ電圧Vc が400V以下であるか否か
を判断し、400V以下であれば発電を停止し、400
Vを超えていればアクセル電圧がアシスト開始電圧以上
であるか否かの判断処理に制御を戻し、以降前述同様の
処理動作を繰り返す。
[0058] If the switch cage polyphase induction machine 2 is not in the ON state, the rotational speed N E of the engine 1 is 700rpm
Determining whether exceeds performs replenishment charging if exceeded, it is determined whether the capacitor voltage V c is less than 400V, stop the power generation if 400V or less, 400
If it exceeds V, control is returned to the process of determining whether or not the accelerator voltage is equal to or higher than the assist start voltage, and thereafter, the same processing operation as described above is repeated.

【0059】内燃機関1の回転速度NE が700rpm
以下であれば、アイドル発電モードに切り換え、コン
デンサ電圧Vc が230V以上であるか否かを判断し、
230V以下であれば制御をもとに戻し、超えていれば
かご形多相誘導機2による発電を停止する。
[0059] rotational speed N E of the internal combustion engine 1 is 700rpm
If less, switched to idling power generation mode, it is determined whether the capacitor voltage V c is not less than 230V,
If the voltage is 230 V or less, the control is returned to the original state, and if the voltage exceeds 230 V, the power generation by the cage-type polyphase induction machine 2 is stopped.

【0060】[0060]

【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。また、静電容量
回路が用いられることから保守が不要となる、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。
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. In addition, maintenance is not required because an electrostatic capacitance circuit is used. Therefore, distributed arrangement and sealing in an insulating structure become possible, and safety to a human body is ensured. Further, it is possible to accurately and in real time know the amount of stored power by detecting the voltage.

【0061】さらに、静電容量回路に蓄電電荷がほとん
どなくなった場合でも内燃機関を始動することができ、
大型蓄電池の廃止に伴って生じる制動および補助動力の
供給が不適切になることを防止することができるなどの
効果がある。
Further, even when the stored electric charge is almost exhausted in the capacitance circuit, the internal combustion engine can be started.
This has the effect of preventing improper supply of braking and auxiliary power that occurs with the abolition of the large storage battery.

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

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

【図2】本発明実施例における昇圧降圧変換器およびイ
ンバータ回路の構成を示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a step-up / step-down converter and an inverter circuit according to the embodiment of the present invention.

【図3】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. 3 is a diagram showing a configuration example of a capacitance circuit according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明実施例における静電容量回路の充放電の
制制の流れを示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a flow of control of charging and discharging of the capacitance circuit in the embodiment of the present invention.

【図5】本発明実施例におけるインバータ制御回路の制
御動作の流れを示す流れ図。
FIG. 5 is a flowchart showing a control operation flow of the inverter control circuit in the embodiment of the present invention.

【図6】本発明実施例におけるインバータ制御回路の制
御動作の流れを示す流れ図。
FIG. 6 is a flowchart showing a control operation flow of the inverter control circuit in the embodiment of the present invention.

【図7】従来例の構成を示すブロック図。FIG. 7 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 21 昇圧降圧変換器 22 蓄電池 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 21 step-up / step-down converter 22 storage battery

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60L 11/18 B60L 7/20 B60L 11/12 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B60L 11/18 B60L 7/20 B60L 11/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 車軸を駆動する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インバータ制御回
路とを備えた自動車の制動および補助動力装置におい
て、 前記蓄電手段は、前記インバータ回路の直流側に直結さ
れた静電容量回路と、その静電容量回路に昇圧降圧変換
器を介して接続され前記インバータ回路の直流端子電圧
より低い端子電圧の蓄電池とを含み、前記静電容量回路は、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、 前記昇圧降圧変換器は前記制御回路により制御され、 前記制御回路の制御モードは、 前記内燃機関の停止状態で前記静電容量回路に前記蓄電
池のエネルギを昇圧降圧変換器により昇圧変換して充電
させる初期充電モードと、 前記内燃機関の始動時に前記静電容量回路に蓄電された
エネルギを前記インバータ回路を介して前記かご形多相
誘導機に交流電流として与え前記かご形多相誘導機を電
動機として作動させる始動モードと、 前記自動車の制動時に前記かご形多相誘導機を発電機と
して作動させ前記かご形多相誘導機の出力交流電流を前
記インバータ回路を介して前記静電容量回路に充電電流
として供給する減速モードと、 前記自動車の加速時に前記かご形多相誘導機を電動機と
して作動させ前記静電容量回路に蓄電されたエネルギを
前記インバータ回路を介して前記かご形多相誘導機に交
流電流として供給する加速モードとを含むことを特徴と
する内燃機関の制動および補助動力装置。
1. A cage-type polyphase induction machine coupled to a rotating shaft of an internal combustion engine that drives an axle, a power storage means, a polyphase AC circuit of the cage-type polyphase induction machine, and a DC circuit of the power storage means. And an inverter control circuit for controlling the inverter circuit, which converts the electric energy into a bidirectional electric energy, and an inverter control circuit for controlling the inverter circuit, wherein the power storage means is provided on the DC side of the inverter circuit. A directly connected capacitance circuit, and a storage battery connected to the capacitance circuit via a step-up / down converter and having a terminal voltage lower than the DC terminal voltage of the inverter circuit, wherein the capacitance circuit includes a unit capacitor. Are electrically connected
More series circuits connected in series are electrically connected in parallel
The step-up / step-down converter is controlled by the control circuit, and the control mode of the control circuit is to step-up convert the energy of the storage battery to the capacitance circuit by the step-up / step-down converter when the internal combustion engine is stopped. An initial charging mode for charging, and applying the energy stored in the capacitance circuit at the time of starting the internal combustion engine to the cage-type polyphase induction machine as an alternating current through the inverter circuit to provide the cage-type polyphase induction machine. A start mode for operating as an electric motor, and operating the car-shaped polyphase induction machine as a generator during braking of the car, and outputting an alternating current of the car-shaped polyphase induction machine to the capacitance circuit via the inverter circuit. A deceleration mode supplied as a charging current; and an energy stored in the capacitance circuit when the car-shaped polyphase induction machine is operated as an electric motor during acceleration of the vehicle. Braking and auxiliary power unit of an internal combustion engine which comprises a acceleration mode for supplying formic the alternating current to the cage polyphase induction machine via the inverter circuit.
【請求項2】 前記制御回路の各制御モードに加えて、
さらに前記内燃機関の暖機運転中に前記かご形多相誘導
機を発電機として作動させ前記かご形多相誘導機の出力
交流電流を前記インバータ回路を介して前記静電容量回
路に充電電流として供給する暖機モードと、 前記内燃機関の運転中に前記静電容量回路の端子電圧が
所定値以下に低下したときに前記かご形多相誘導機を発
電機として作動させ前記かご形多相誘導機の出力交流電
流を前記インバータ回路を介して前記静電容量回路に充
電電流として供給する補充充電モードとを含む請求項1
記載の内燃機関の制動および補助動力装置。
2. In addition to each control mode of the control circuit,
Further, during the warm-up operation of the internal combustion engine, the cage-type polyphase induction machine is operated as a generator, and the output alternating current of the cage-type polyphase induction machine is supplied as charge current to the capacitance circuit via the inverter circuit. A warm-up mode to be supplied, and when the terminal voltage of the capacitance circuit drops below a predetermined value during operation of the internal combustion engine, the cage-type polyphase induction machine operates as a generator to operate the cage-type polyphase induction machine. And a supplementary charging mode in which an output AC current of the machine is supplied as a charging current to the capacitance circuit via the inverter circuit.
A braking and auxiliary power unit for an internal combustion engine as described.
【請求項3】 前記蓄電池の端子電圧は前記自動車の標
準電気装備の定格電圧である請求項1記載の内燃機関の
制動および補助動力装置。
3. The braking and auxiliary power device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the terminal voltage of the storage battery is a rated voltage of standard electric equipment of the vehicle.
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