JP3094839B2 - リターダ装置 - Google Patents

リターダ装置

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JP3094839B2 JP07102014A JP10201495A JP3094839B2 JP 3094839 B2 JP3094839 B2 JP 3094839B2 JP 07102014 A JP07102014 A JP 07102014A JP 10201495 A JP10201495 A JP 10201495A JP 3094839 B2 JP3094839 B2 JP 3094839B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はリターダ装置、特に機関
駆動軸に直結された誘導モータを電動機あるいは発電機
として機能させ、制動時に回生制動を行い電力を回収す
るリターダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば特開平４−２７１２０
９号公報に開示された車両用電源調整回路のように、機
関駆動軸に誘導モータを連結し、この誘導モータにイン
バータを介してバッテリやキャパシタを接続して、制動
時に誘導モータを発電機として機能させ電力を回生する
いわゆるリターダ装置が知られている。この従来技術に
おいては、バッテリ及びキャパシタがインバータを介し
て誘導モータに対し並列に接続されており、従って誘導
モータを発電機として機能させた場合の誘導モータから
得られる電力をバッテリのみならずキャパシタにも供給
して蓄積できると共に、バッテリとコンデンサの間でも
任意に電力の授受を行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなリターダ装
置においては、機関始動時や加速時においてバッテリあ
るいはキャパシタから電力を供給して誘導モータを電動
機として機能させるが、通常の車両と同様バッテリの寿
命が尽きるとその機能を発揮し得ず、バッテリの交換を
余儀なくされる。
【０００４】もちろん、バッテリの端子間電圧をそのガ
ッシング（ｇａｓｓｉｎｇ）電圧以上に上げ、電解液中
で水を電気分解させて極板上の付着物を除去するいわゆ
るリフレッシュ充電を行うことも考えられるが、従来の
構成ではその都度外部から充電電力を供給しなければな
らず、繁雑となる問題がある。
【０００５】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
成されたものであり、その目的は、リターダ装置におけ
る回生電力を有効に利用してバッテリの長寿命化を図る
と共に、燃費向上を図ることができるリターダ装置を提
供することにある。
【０００６】
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、機械駆動系に接続されたモータ／ジェネ
レータと、前記モータ／ジェネレータに接続されたバッ
テリを備え、制動時に前記モータ／ジェネレータを発電
機として機能させて電力回生を行うリターダ装置におい
て、制動時において前記バッテリの端子間電圧がガッシ
ング電圧以上となるように回生電力を前記バッテリに供
給して充電する充電制御手段を有し、前記モータ／ジェ
ネレータにさらに回生電力を蓄積するキャパシタが接続
され、前記充電制御手段は、前記キャパシタの端子間電
圧が所定の許容電圧以上となった場合に前記バッテリへ
の充電を行うことを特徴とする。
【０００８】さらに、上記課題を解決するために、本発
明は、前記充電制御手段が、制動期間より短い所定時間
内のみ前記バッテリをガッシング電圧以上となるように
充電することを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明においては、制動時の回生電力を利用し
てその端子間電圧がガッシング電圧以上となるようにリ
フレッシュ充電を行う。これにより、車両外部から充電
電力を供給することなくバッテリの長寿命化を図ること
ができる。
【００１０】なお、長時間バッテリの端子間電圧をガッ
シング電圧以上に上げると温度過上昇などによる劣化を
招くおそれがあるが、このリフレッシュ充電は制動時、
すなわちモータ／ジェネレータが発電機として機能する
期間のみ行われるため、必要以上にリフレッシュ充電が
行われる可能性は少なく、劣化を防止することができ
る。
【００１１】また、本発明においては、モータ／ジェネ
レータにバッテリのみならずキャパシタが接続されたリ
ターダ装置において、制動時には回生電力をキャパシタ
にも供給し、キャパシタの端子間電圧が許容値以上とな
ったときに、その余剰電力をバッテリに供給してリフレ
ッシュ充電を行う。これにより、従来有効利用できなか
った余剰回生電力を利用してバッテリのリフレッシュ充
電が可能となる。
【００１２】また、本発明においては、車両が長降坂路
等を走行している場合に必要以上に回生制動が行われる
場合に鑑み、制動期間より短い所定時間内のみバッテリ
をリフレッシュ充電する。これにより、必要以上にバッ
テリをリフレッシュ充電することなく、劣化を確実に防
止できる。
【００１３】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例について
説明する。
【００１４】第１実施例 図１には本実施例の構成ブロック図が示されている。エ
ンジン１には高圧巻線及び低圧巻線がステータに接続さ
れた多相誘導モータ等のモータ／ジェネレータ（Ｍ／
Ｇ）２がメカニカルに直結されている。このＭ／Ｇ２の
高圧側巻線にはインバータ３を介してパワーキャパシタ
４が接続されており、一方Ｍ／Ｇ２の低圧巻線にはレギ
ュレータ５を介してバッテリ６が接続されている。パワ
ーキャパシタ４の電圧及び温度はそれぞれ温度センサ７
及び電圧センサ８で検出され、コントローラ１０に供給
される。また、バッテリ６の端子間電圧も電圧センサ９
により検出され、同様にコントローラ１０に供給され
る。コントローラ１０は運転者のアクセル及びブレーキ
ペダル操作などに応じてインバータ３のスイッチングを
制御してＭ／Ｇ２を発電機あるいは電動機として機能さ
せる。すなわち、機関始動時及び加速時には電動機とし
て機能させてトルクアシストを行うとともに、制動時に
おいては発電機として機能させてインバータ３を介して
パワーキャパシタ４及びバッテリ６に回生電力を供給し
充電する。
【００１５】また、コントローラ１０は回生電力による
パワーキャパシタ４の充電時にその端子間電圧及び温度
が許容範囲内にあるか否かを常に監視し、許容値以上に
電圧あるいは温度が上昇した場合には、許容値以上とな
らないように充電量を低下させる。そして、コントロー
ラ１０は同時にレギュレータ５を制御してバッテリ６の
充電電力を制御し、その端子間電圧がガッシング電圧以
上となるように制御してリフレッシュ充電を行う。
【００１６】図２には本実施例における制動時のコント
ローラ１０の処理フローチャートが示されている。ま
ず、コントローラ１０はキャパシタ４の充電を行うため
のＭ／Ｇ２の発電量Ｐ１をＰ1sに設定し、Ｍ／Ｇを発電
機として機能させるべくインバータ３を駆動する（Ｓ１
０１）。これと同時に、コントローラ１０はバッテリ６
を充電すべくＭ／Ｇ２の発電量Ｐ2sをバッテリ６の端子
間電圧Ｖａがガッシングを生ずることのない最大電圧で
あるＶ１以下となるように設定し、バッテリ６の充電を
行う（Ｓ１０２）。これにより、Ｍ／Ｇ２からの回生電
力はパワーキャパシタ４及びバッテリ６の両方に供給さ
れることになる。
【００１７】パワーキャパシタ４及びバッテリ６への充
電が開始された後、コントローラ１０は温度センサ７及
び電圧センサ８からの検出信号を用いてこれらの値がキ
ャパシタの許容値内にあるか否かを判定する。すなわ
ち、まずパワーキャパシタ４の端子間電圧Ｖｃがパワー
キャパシタの許容最大電圧Ｖｃｍａｘ以下であるか否か
を判定し（Ｓ１０３）、許容電圧以下である場合には、
さらにその温度Ｔｃが許容最大温度Ｔｃｍａｘ以下であ
るか否かを判定する（Ｓ１０４）。パワーキャパシタ４
の端子間電圧Ｖｃあるいは温度Ｔｃのいずれかが許容値
以上である場合（過充電状態）には、パワーキャパシタ
４の破損を招くことになるのでパワーキャパシタ４への
回生電力Ｐ１をＰ1s−ΔＰと減じてパワーキャパシタ４
への充電量を調整する（Ｓ１０５）。なお、ΔＰは所定
値であり、当初は０にリセットされる。
【００１８】一方、パワーキャパシタ４の端子間電圧Ｖ
ｃ及び温度Ｔｃが共に許容範囲内にある場合には、次に
ΔＰが０であるか否かが判定される（Ｓ１０６）。この
ΔＰは上述したように、パワーキャパシタ４が過充電状
態にある場合にパワーキャパシタ４への充電量を減らす
ための減少電力分である。従って、パワーキャパシタ４
が過充電状態にある場合には、このΔＰは有限の値とな
り、コントローラ１０はこのΔＰを用いてバッテリ６へ
の充電量を調整する。すなわち、パワーキャパシタ４に
対する充電電力の減少分ΔＰをバッテリ６への充電電力
に加算し、Ｐ2s＝Ｐ2s＋ΔＰと増加させてバッテリ６の
充電を行う（Ｓ１０７）。そして、バッテリ６の端子間
電圧Ｖａがリフレッシュ充電を行うのに必要な電圧Ｖ
２、すなわちガッシング電圧以上の電圧に達しているか
否かが判定される（Ｓ１０８）。リフレッシュ充電電圧
に達している場合には、このまま充電電力を維持してバ
ッテリ６のリフレッシュ充電を行い、電解液内で水を電
気分解してバッテリ極板上の付着物を除去するととも
に、極板の活物質の活性化と、電解液を攪拌し成層化の
解消を行う。一方、バッテリ６の過充電状態が続き、そ
の端子間電圧ＶａがＶ２以上となった場合には、このま
ま充電を続行するとバッテリ６の劣化を招く恐れがある
ため、コントローラ１０はバッテリ６への充電電力Ｐ2s
をＰ2s−ΔＰ´と減じて劣化を防ぐ（Ｓ１０９）。但
し、ΔＰ´は所定値である。
【００１９】このように、コントローラ１０はパワーキ
ャパシタ４が満充電状態になった場合に、余剰の回生電
力をバッテリ６に供給してバッテリ６のリフレッシュ充
電を行うので、回生電力を有効に利用しつつ、バッテリ
６の長寿命化を図ることができる。なお、本実施例にお
けるリフレッシュ充電はＭ／Ｇ２が発電機として機能す
る場合、すなわち車両運転者がブレーキペダルを操作し
て回生制動モードに移行した場合にのみ行われるため、
リフレッシュ充電が必要以上に継続することはほとんど
ない。
【００２０】第２実施例 上述した第１実施例においては、制動時においてパワー
キャパシタ４の余剰充電電力をバッテリ６に供給してリ
フレッシュ充電を行ったが、例えば車両が長い降坂路を
走行している場合には、必要以上に制動時間が長くなっ
てリフレッシュ充電もそれだけ長く行われることにな
り、劣化を招く事態も考えられる。そこで、本実施例に
おいては、制動期間が長くなる事態を予想し、予め定め
られた設定時間内においてのみバッテリ６のリフレッシ
ュ充電を行う構成を示す。
【００２１】図３には本実施例における処理フローチャ
ートが示されている。なお、本実施例の基本構成は図１
に示された第１実施例とほぼ同様であるが、コントロー
ラ１０にタイマが接続され、コントローラがバッテリ６
へのリフレッシュ充電を開始すると同時にタイマを起動
し、所定の時間経過してカウントアップ信号が入力され
るとリフレッシュ充電を停止する点が異なっている。
【００２２】図３において、Ｓ２０１〜Ｓ２０９までの
処理は図２に示された第１実施例の処理と同様である。
そして、バッテリ６の端子間電圧Ｖａがリフレッシュ充
電電圧Ｖ２以下となるようにバッテリ６をリフレッシュ
充電するが、その充電時間はタイマにより規定され、所
定の時間内においてのみ行われる（Ｓ２１０）。
【００２３】これにより、回生制動の時間が長くなって
も、バッテリ６のリフレッシュ充電は所定時間内のみ行
われるため、バッテリ６の劣化を防ぎ、長寿命化を図る
ことができる。
【００２４】なお、本実施例においては、タイマを用い
て充電時間を設定しているが、バッテリ温度を監視し、
温度が所定値以上となった場合、充電量を低下させるよ
うにしても良い。
【００２５】第３実施例 図４には本実施例における構成ブロック図が示されてい
る。エンジン１のクランクシャフトにＭ／Ｇ２が直結さ
れる点は第１実施例と同様である。ただし、本実施例に
おいては、Ｍ／Ｇ２は一重巻線構造であり、この巻線に
インバータ３を介してパワーキャパシタ４が接続され
る。また、このパワーキャパシタ４にはＤＣ／ＤＣコン
バータ１５を介してバッテリ６が接続されており、イン
バータ３及びＤＣ／ＤＣコンバータ５の動作はパワーキ
ャパシタ４の端子間電圧や温度、バッテリ６の端子間電
圧並びに運転者のブレーキ操作等に基づきコントローラ
１０により制御される。上述した第１実施例において
は、パワーキャパシタ４及びバッテリ６を同時に回生電
力を用いて充電し、パワーキャパシタ４が満充電となっ
た時にＭ／Ｇ２からバッテリ６に余剰電力を供給してリ
フレッシュ充電を行ったが、本実施例においてはＭ／Ｇ
２からの回生電力はパワーキャパシタ４に蓄積され、パ
ワーキャパシタ４が満充電となったときにＤＣ／ＤＣコ
ンバータ１５が作動してパワーキャパシタ４からバッテ
リ６をリフレッシュ充電する構成である。
【００２６】以下、図５の処理フローチャートを用いて
本実施例におけるコントローラ１０の動作を説明する。
図５において、まずコントローラ１０はＭ／Ｇ２の発電
量ＰをＰ１に設定し、発電機として機能させてインバー
タ３を介し回生電力をパワーキャパシタ４に供給する。
また、バッテリ６の端子間電圧Ｖａがガッシング電圧以
下Ｖ１となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力Ｉ
1 を制御する（Ｓ３０１）。次に、第１実施例と同様に
パワーキャパシタ４の端子間電圧Ｖｃ及び温度Ｔｃが許
容範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ３０２，Ｓ３０
３）、端子間電圧Ｖｃ、温度Ｔｃのいずれかが許容範囲
を越えた場合には、コントローラ１０はＤＣ／ＤＣコン
バータ１５の出力Ｉ1 をＩ1 ＋ΔＩに増加させ（Ｓ３０
５）、バッテリ６をリフレッシュ充電電圧Ｖ２で充電す
る（Ｓ３０６）。但し、ΔＩは所定値である。バッテリ
６の端子間電圧ＶａがＶ２以上となった場合には、コン
トローラ１０はＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力Ｉ1 を
減じてＶ２となるように設定すると同時に、それでも過
剰となる場合は回生電力Ｐ１自体をＰ１−ΔＰに減少さ
せる（Ｓ３０７）。
【００２７】このように、本実施例においては、パワー
キャパシタ４からの充電電力をバッテリ６に供給し、パ
ワーキャパシタ４が満充電状態となったときにその余剰
電力をパワーキャパシタ４からバッテリ６に供給してバ
ッテリ６のリフレッシュ充電を行うので、回生電力を有
効に利用しつつバッテリ６の長寿命化を図ることができ
る。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のリターダ
装置によれば、モータ／ジェネレータによる回生電力を
有効に利用し、バッテリの長寿命化を図ることができ、
かつ、これにより燃費向上を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例の構成ブロック図である。
【図２】 同実施例における処理フローチャートであ
る。
【図３】 本発明の他の実施例の処理フローチャートで
ある。
【図４】 本発明のさらに他の実施例における構成ブロ
ック図である。
【図５】 同実施例における処理フローチャートであ
る。
【符号の説明】
１ エンジン、２ モータ／ジェネレータ（Ｍ／Ｇ）、
３ インバータ、４パワーキャパシタ、５ レギュレー
タ、６ バッテリ、１０ コントローラ、１５ ＤＣ／
ＤＣコンバータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02N 11/04 B60L 7/20 B60L 11/18 B60K 6/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機械駆動系に接続されたモータ／ジェネ
    レータと、前記モータ／ジェネレータに接続されたバッ
    テリを備え、制動時に前記モータ／ジェネレータを発電
    機として機能させて電力回生を行うリターダ装置におい
    て、 制動時において前記バッテリの端子間電圧がガッシング
    電圧以上となるように回生電力を前記バッテリに供給し
    て充電する充電制御手段を有し、 前記モータ／ジェネレータには、さらに回生電力を蓄積
    するキャパシタが接続され、 前記充電制御手段は、前記キャパシタの端子間電圧が所
    定の許容電圧以上となった場合に前記バッテリへの充電
    を行う ことを特徴とするリターダ装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のリターダ装置において、前記充電制御手段は、制動期間より短い所定時間内のみ
    前記バッテリをガッシング電圧以上となるように充電す
    る ことを特徴とするリターダ装置。
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