JP3544116B2 - Drive - Google Patents

Drive Download PDF

Info

Publication number
JP3544116B2
JP3544116B2 JP05387798A JP5387798A JP3544116B2 JP 3544116 B2 JP3544116 B2 JP 3544116B2 JP 05387798 A JP05387798 A JP 05387798A JP 5387798 A JP5387798 A JP 5387798A JP 3544116 B2 JP3544116 B2 JP 3544116B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
motors
output
electric
rotation speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP05387798A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11252993A (en
Inventor
敦 増田
禎人 土方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
Priority to JP05387798A priority Critical patent/JP3544116B2/en
Publication of JPH11252993A publication Critical patent/JPH11252993A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3544116B2 publication Critical patent/JP3544116B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気自動車用に開発された装置であるが、電動機出力を負荷とする装置に広く利用することができる。本発明は、出力負荷変動の大きい装置の駆動装置として利用する。本発明は、二つの電動機を組み合わせて、出力負荷の変動に合わせて多様な制御を行う駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用の動力機関は、自動車の発進時あるいは登坂時に大きい出力が必要である。このため、必要な最大負荷に合わせて機関の最大出力が決定される。電気自動車でもこれは同様である。最大出力を必要とする時間はきわめて限られた時間であるにもかかわらず、最大出力に合わせて大型の機関を搭載しなければならない。これは電気自動車でも同様である。電動機は内燃機関に比べて構造が簡単であることから、一つの自動車に二つの電動機を搭載することが可能である。
【0003】
電気自動車に、特性の異なる二つの電動機を組み合わせて使用する技術は特開平6−189415号公報に開示されたものが知られている。この従来技術は、二つの電動機の機械出力を一つに結合して負荷に供給するとともに、負荷の状態に応じて二つの電動機の分担を変更する技術である。この公報には、二つの電動機の機械出力を結合して一つの負荷に供給する機械回路、二つの電動機の軸を直列に結合する機械回路、クラッチにより連結を断続する機構、自動車の駆動軸毎に複数電動機の駆動装置を設ける機構などが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来例技術には、特性の異なる二つの電動機をどのように選択するか、二つの電動機に対する負荷分担をどのように制御するか、特に、二つの電動機が自動車に搭載されたときに、自動車の走行に応じてどのように制御するかなどの開示がない。また、二つの電動機が自動車に搭載されたときに、この電動機を一時的に発電機として利用し、制動により発生する電気エネルギを回生するための技術については開示がない。
【0005】
一方、本願出願人は、HIMRの名称で内燃機関および電動機を組み合わせたハイブリッド自動車を製造販売し、内燃機関と電動機との負荷分担の制御、電動機を一時的に発電機として制御し、制動により生じたエネルギを電気エネルギとして回生する高い技術を有する。
【0006】
本発明は、このうような背景に行われたものであって、二つの電動機を一つの負荷に結合するとき、特に二つの電動機を一つの自動車に搭載して負荷を分担させるときの合理的な電動機の仕様を提供することを目的とする。本発明は、二つの電動機の出力が一つの負荷に結合されているときに、運転中に円滑かつ合理的に負荷分担を変更する制御装置を提供することを目的とする。本発明は、二つの電動機が一つの自動車に搭載されているとき、その電動機を一時的に発電機として利用し、制動を行うとともに、制動により生じた電気エネルギを電池に回生するための装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二つの電動機が一つの自動車に搭載された電気自動車の加速、制動および制動により生じた電気エネルギの回生を含む多様な制御を出力負荷の変動に応じて適切に行うことを特徴とする。
【0008】
すなわち、本発明は、第一の電動機と、第二の電動機と、その二つの電動機の出力を結合して一つの負荷に供給する結合手段とを備えた駆動装置において、前記第一の電動機は短時間定格高出力用であり、前記第二の電動機は長時間定格小出力用であり、出力負荷の状態にしたがって前記二つの電動機の給電配分を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【0009】
前記二つの電動機はいずれも多相誘導電動機であり、この二つの電動機に共通に設けられた電池と、この電池と前記二つの電動機との間をそれぞれ結合する二つのインバータとを備え、前記制御手段は、前記結合手段出力の回転情報、前記二つの電動機のそれぞれの回転情報および前記二つの電動機の電流情報を入力として、前記二つの電動機に供給する交流の周波数を制御する手段を含むことが望ましい。
【0010】
さらに、前記二つのインバータは、それぞれ前記電池と前記二つの電動機との間を電気エネルギが双方向に伝達される双方向形であり、前記制御手段は、前記二つの電動機の少なくとも一方について磁界の回転速度を機械的回転速度より小さく制御することにより前記結合手段の出力側の機械エネルギを電気エネルギとして前記電池に回生するように制御する手段と、前記二つの電動機の温度を入力する手段とを含み、前記二つの電動機と前記結合手段との間にそれぞれクラッチを備え、前記制御手段に前記給電配分に連動してこのクラッチを制御する手段を含むことが望ましい。
【0011】
本発明では、第一の電動機を短時間定格高出力用とし、第二の電動機を長時間定格小出力用とすることにより、電動機全体を小型化することができる。特に、一つの自動車にこのような短時間定格高出力用電動機、および長時間定格小出力用電動機を搭載することにより、電動機全体の重量を小さくすることができる。すなわち、通常の自動車の走行状態では、大部分の時間は定常走行状態にあり、このときに必要な出力は最大定格の5〜20%程度である。一方、発進および加速を必要とする時間は、一般にきわめて短い時間であり、全体の機関運転時間の10%以下とすることができる。したがって、二つの電動機を組み合わせて利用するならば、長時間定格の電動機はきわめて小さい出力のもので十分である。また高出力の電動機は短時間定格のもので十分である。
【0012】
一方、電気自動車用の電動機は回転速度のレンジが広いことが必要である。一般に交流電動機は有効なエネルギを取り出すことができる回転速度のレンジが狭い。しかし、三相誘導電動機を利用し、電池から得られる直流エネルギをインバータにより三相交流に変換して、これを三相誘導電動機に供給することにより、広い回転速度のレンジで高い能率で電動機を動作させることができる。すなわち、インバータの変換周波数をコンピュータ制御してその三相交流周波数を電動機の回転速度の近辺に合わせて、スリップ率を制御することにより効率的な制御を行うことができる。
【0013】
すなわち、電機子の機械的な回転速度をω、電動機の電磁的な回転速度をωとするとき、スリップ率sは、
s=(ω−ω)/ω
であり、スリップ率sを正とするとき三相誘導機は電動機として作用し、負とするとき三相誘導機は発電機として作用する。一般にスリップ率sの値は数%であるときに出力を高い能率で利用することができる。
【0014】
したがって、電動機の機械的な回転速度ωを回転センサにより検出し、この回転センサの出力を基準に、電磁的な回転速度ωの制御を行うことにより、回転速度の広いレンジで電動機出力を高い能率で取り出すことができる。また、機械的な回転速度ωの情報にしたがってスリップ率を制御することにより、加速、減速あるいは巡行速度の制御を行うことができる。さらに、スリップ率の符号を制御することにより発電機として作用させ、回生制動を行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
【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は本発明実施例の要部の構成を示す図である。
【0017】
本発明実施例は、第一の電動機1と、第二の電動機2と、この第一の電動機1および第二の電動機2の出力を結合して一つの負荷に供給する結合手段3とが備えられ、第一の電動機1は短時間定格高出力用であり、第二の電動機2は長時間定格小出力用であり、さらに、出力負荷の状態にしたがって第一の電動機1および第二の電動機2の給電配分を制御する制御手段4が備えられる。
【0018】
第一の電動機1および第二の電動機2にはいずれも多相(三相)誘導電動機が用いられ、この第一の電動機1および第二の電動機2に共通に設けられた直流の高圧電池(300V)5と、この高圧電池5と第一の電動機1および第二の電動機2との間をそれぞれ結合する第一のインバータ11および第二のインバータ12とが備えられる。制御手段4には、結合手段3の出力の回転情報、第一の電動機1および第二の電動機2のそれぞれの回転情報および第一の電動機1と第二の電動機2との電流情報を入力として、第一の電動機1および第二の電動機2に供給する交流の周波数(電動機の電磁的な回転速度)を制御する手段が含まれる。
【0019】
ここで、第一の電動機1および第二の電動機2は三相誘導電動機を用いる例を示すが、これらは誘導電動機にかぎらず、広く交流電動機を用いて本発明を実施することができる。
【0020】
第一のインバータ11および第二のインバータ12は、それぞれ高圧電池5と第一の電動機1および第二の電動機2との間を電気エネルギが双方向に伝達される双方向形であり、制御手段4には、第一の電動機1および第二の電動機2の少なくとも一方について磁界の回転速度を機械的回転速度より小さく制御することにより結合手段3の出力側の機械エネルギを電気エネルギとして高圧電池5に回生するように制御する手段と、第一の電動機1および第二の電動機2それぞれに備えられた温度センサ6および7からの出力を入力する手段とが含まれる。
【0021】
さらに、第一の電動機1および第二の電動機2と結合手段3との間にそれぞれ第一のクラッチ21および第二のクラッチ22が備えられ、第一のクラッチ21と結合手段3とは第一の動力軸23により結合され、第二のクラッチ22と結合手段3とは第二の動力軸24により結合される。制御手段4には、第一の電動機1および第二の電動機2への給電配分に連動してこの第一のクラッチ21および第二のクラッチ22を制御する手段が含まれる。
【0022】
結合手段3には、差動装置30を介して駆動輪31に第一の電動機1および第二の電動機2の出力を供給する出力軸32が直結され、駆動輪31にはそれぞれ車輪回転速度センサ13が備えられる。
【0023】
第一の電動機1および第二の電動機2には回転速度センサ8および9が備えられ、第一のクラッチ21および第二のクラッチ22にはクラッチの接断動作を行うクラッチ・アクチュエータ14および15が備えられる。また、出力軸32には車速センサ16が備えられる。
【0024】
高圧電池5には、充放電電流を検出する電流センサ17と、第一のインバータ11および第二のインバータ12の出力電圧を検出する電圧検出回路18とが備えられる。
【0025】
図2は本発明実施例における結合手段の内部構造の一例を示す図である。結合手段3には、第一のクラッチ21を介して第一の電動機1の動力を伝達する第一の動力軸23に直結された第一の動力軸側かさ歯車33と、この第一の動力軸側かさ歯車33に歯合された第一の動力軸側中間かさ歯車34と、この第一の動力軸側中間かさ歯車34に直結された第一の出力軸側中間かさ歯車35と、出力軸32に直結されこの第一の出力軸側中間かさ歯車35に歯合された主かさ歯車36と、第二のクラッチ22を介して第二の電動機2の動力を伝達する第二の動力軸24に直結された第二の動力軸側かさ歯車37と、この第二の動力軸側かさ歯車37に歯合された第二の動力軸側中間かさ歯車38と、この第二の動力軸側中間かさ歯車38に直結され主かさ歯車36に歯合された第二の出力軸側中間かさ歯車39とが備えられる。
【0026】
図3は本発明実施例における第一の電動機および第二の電動機の出力特性の一例を示す図である。横軸は電動機の回転速度(N)であり、縦軸はこの回転速度(N)に対する電動機のトルク(T)である。図中実線は短時間定格高出力用の第一の電動機1の出力特性であり、破線は長時間定格小出力用の第二の電動機2の出力特性である。回転速度の低速域および高速域を区分する境界値をNとし、この回転速度Nを下回る領域が低回転速度域であり、回転速度Nを越える領域が高回転速度域である。
【0027】
ここで、本発明実施例の動作について説明する。制御手段4は図外の操作スイッチから発進操作を受けると、第一のインバータ11を制御して高圧電池5に蓄積された直流エネルギを三相交流に変換し、この交流エネルギを第一の電動機1に供給する。第一の電動機1はこの交流エネルギの供給により電動機として回転駆動する。
【0028】
電機子の機械的な回転速度をω、電動機の電磁的な回転速度をωとすると、スリップ率sは、
s=(ω−ω)/ω
により求められる。制御手段4が回転速度センサ8の出力を取込み、ω>ωになるように制御し、スリップ率sを正にすることによって電動機として回転駆動することができる。
【0029】
制御手段4は、この第一の電動機1の回転駆動にともなって、クラッチ・アクチュエータ14に制御信号を送出し、第一のクラッチ21を接状態にする。これにより、第一の電動機1の駆動力は第一の動力軸23から結合手段3に伝達される。
【0030】
結合手段3では、第一の動力軸23からの駆動力を第一の動力軸側かさ歯車33が第一の動力軸側中間かさ歯車34に伝達する。この第一の動力軸側中間かさ歯車34は第一の出力軸側中間かさ歯車35に直結されているので、第一の出力軸側中間かさ歯車35および第一の動力軸側中間かさ歯車34に伝達された駆動力は主かさ歯車36に伝達され出力軸32が回転駆動される。出力軸32に伝達された駆動力は差動装置30を介して駆動輪31に伝達される。
【0031】
このとき、制御手段4は、第二のインバータ12から第二の電動機2への電源供給を停止し、かつ第二のクラッチ22を断状態にする。これにより、主かさ歯車36の回転によって第二の出力軸側中間かさ歯車39、第二の動力軸側中間かさ歯車38および第二の動力軸側かさ歯車37は空転状態となり出力軸32には影響を与えない。
【0032】
このようにして発進が行われ車両が走行状態にあるときに、図外の操作手段(例えばアクセル・ペダル)が操作され加速が指示されると、制御手段4は、第一の電動機1に備えられた回転速度センサ8の出力を取込み、その回転速度が図3に示すNを越えて高回転速度域に達していれば、第一のインバータ11を制御して高圧電池5から第一の電動機1への電源供給を遮断するとともに、クラッチ・アクチュエータ14に制御信号を送出して第一のクラッチ21を断状態にする。
【0033】
同時に、制御手段4は、第二のインバータ12を制御して、高圧電池5に蓄積された直流エネルギを交流エネルギに変換し、この交流エネルギを第二の電動機2に供給する。これにより、第二の電動機2は電動機として回転駆動する。この第二の電動機2も第一の電動機1同様に電機子の機械的な回転速度ωと電動機の電磁的な回転速度ωとのスリップ率sが正に制御されることによって電動機として回転駆動する。
【0034】
第二の電動機2の駆動力は第二のクラッチ22を介して第二の動力軸24に直結された第二の動力軸側かさ歯車37に伝達され、次いで、この第二の動力軸側かさ歯車37に歯合された第二の動力軸側中間かさ歯車38に伝達される。第二の動力軸側中間かさ歯車38と第二の出力軸側中間かさ歯車39とは直結されているので、伝達された第二の電動機2の駆動力は第二の出力軸側中間かさ歯車39に歯合された主かさ歯車36に伝達され、出力軸32が回転駆動される。出力軸32に伝達された駆動力は差動装置30を介して駆動輪31に伝達される。
【0035】
第二の電動機2による駆動力の伝達時には、第一の電動機1への電源供給が遮断され、かつ第一のクラッチ21が断状態にあるので、主かさ歯車36の回転によって第一の出力軸側中間かさ歯車35、第一の動力軸側中間かさ歯車34および第一の動力軸側かさ歯車33は空転状態となり出力軸32には影響を与えない。
【0036】
制御手段4は、回転速度センサ8および9の出力、車速センサ16の出力を取込み、車両が低回転速度域で走行しているか、あるいは高回転速度域で走行しているかを監視する。登り坂にかかり負荷が増加し、高回転速度域から低回転速度域に移行したときには、第二のインバータ12から第二の電動機2への電源供給を停止するとともに、第二のクラッチ22を断状態にし、同時に、第一のインバータ11から第一の電動機1への電源供給を開始するとともに、第一のクラッチ21を接状態にする。
【0037】
この切り替えにより、図3に示すように、低回転速度域で出力トルクの大きい第一の電動機1による駆動が行われて車両の走行が維持される。さらに大きな駆動力を必要とする場合には、第一のインバータ11および第二のインバータ12を制御して、第一の電動機1および第二の電動機2に電源を供給し出力軸32に同時に駆動力を与える。この制御は、低回転速度域に閾値を設定し、この閾値を下回った場合に同時駆動するようにプログラムしておくことにより行うことができる。
【0038】
制御手段4は、車両が高回転速度域で第二の電動機2により走行している状態で、図外の制動手段(例えば電気ブレーキスイッチ)が操作され減速のための制動が行われたときには、第二のインバータ12を制御して第二の電動機2の電機子の機械的回転速度ωよりも電磁的な回転速度ωを大きくし、スリップ率を負にして発電機として作用させる。これにより、電気的制動が行われ車両は減速する。この電気的制動により発生した交流エネルギは第二のインバータ12により直流エネルギに変換され高圧電池5に回生される。
【0039】
車両が低回転速度域で第一の電動機1により走行している状態で制動操作が行われた場合も、制御手段4は、同様に、第一のインバータを制御して第一の電動機1の電機子の機械的回転速度ωよりも電磁的な回転速度ωを大きくし、スリップ率を負にして発電機として作用させ、電気的制動により車両を減速させる。この電気的制動により発生した交流エネルギは第一のインバータ11により直流エネルギに変換され高圧電池5に回生される。
【0040】
また、制御手段4は、第一の電動機1および第二の電動機2の温度センサ6および7の出力を取込み温度上昇を監視する。温度が所定値を越えて上昇したときには図外の警報手段から警報を発生し処置を促す。
【0041】
このように、第一の電動機1および第二の電動機2に三相誘導電動機を用い、第一の電動機1を短時間定格高出力用とし、第二の電動機2を長時間定格小出力用とすることにより、回転速度のレンジが拡大され、車両を効率よくかつ経済的に運行することを実現することができる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、二つの電動機の出力が一つの負荷に結合されているときに、運転中の負荷分担を円滑かつ合理的に変更することができ、かつ制動時に発生する電気エネルギを効率的に電池に回生することができる。さらに、電動機全体を小型化することができ、これにより、重量を小さくすることが可能となり、車両を経済的に運行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の要部の構成を示す図。
【図2】本発明実施例における結合手段の内部構造の一例を示す図。
【図3】本発明実施例における第一の電動機および第二の電動機の出力特性の一例を示す図。
【符号の説明】
1 第一の電動機
2 第二の電動機
3 結合手段
4 制御手段
5 高圧電池
6、7 温度センサ
8、9 回転速度センサ
11 第一のインバータ
12 第二のインバータ
13 車輪回転速度センサ
14、15 クラッチ・アクチュエータ
16 車速センサ
17 電流センサ
18 電圧検出回路
21 第一のクラッチ
22 第二のクラッチ
23 第一の動力軸
24 第二の動力軸
30 差動装置
31 駆動輪
32 出力軸
33 第一の動力軸側かさ歯車
34 第一の動力軸側中間かさ歯車
35 第一の出力軸側中間かさ歯車
36 主かさ歯車
37 第二の動力軸側かさ歯車
38 第二の動力軸側中間かさ歯車
39 第二の出力軸側中間かさ歯車
[0001]
[Industrial applications]
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a device developed for an electric vehicle, but can be widely used for a device using a motor output as a load. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used as a driving device for a device having a large output load fluctuation. The present invention relates to a drive device that combines two electric motors and performs various controls according to changes in output load.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A power engine for an automobile requires a large output when the automobile starts or climbs a hill. For this reason, the maximum output of the engine is determined according to the required maximum load. The same is true for electric vehicles. Although the time required for the maximum output is very limited, a large engine must be installed to match the maximum output. This is also true for electric vehicles. Since the structure of the electric motor is simpler than that of the internal combustion engine, two electric motors can be mounted on one automobile.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-189415 discloses a technique for using two electric motors having different characteristics in combination with an electric vehicle. This prior art is a technique in which the mechanical outputs of two electric motors are combined into one and supplied to a load, and the allocation of the two electric motors is changed according to the state of the load. This publication discloses a mechanical circuit that couples the mechanical outputs of two electric motors and supplies them to one load, a mechanical circuit that couples the shafts of two electric motors in series, a mechanism that disconnects and connects the coupling by a clutch, and a drive shaft of each automobile. Discloses a mechanism for providing a drive device for a plurality of electric motors.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this conventional example, how to select two motors having different characteristics, how to control the load sharing between the two motors, particularly when two motors are mounted on an automobile. There is no disclosure of how to control according to the running of the car. Further, when two electric motors are mounted on an automobile, there is no disclosure of a technique for temporarily using the electric motors as a generator to regenerate electric energy generated by braking.
[0005]
On the other hand, the applicant of the present application manufactures and sells a hybrid vehicle in which an internal combustion engine and an electric motor are combined under the name of HIMR, controls load sharing between the internal combustion engine and the electric motor, temporarily controls the electric motor as a generator, and generates electric power by braking. It has a high technology to regenerate energy that has been converted into electrical energy.
[0006]
The present invention has been made in such a background, and when two electric motors are coupled to one load, particularly when two electric motors are mounted on one automobile to share the load. The purpose of the present invention is to provide a specification of a simple electric motor. An object of the present invention is to provide a control device that smoothly and rationally changes load sharing during operation when the outputs of two electric motors are coupled to one load. The present invention provides an apparatus for temporarily using two electric motors as a generator when the two electric motors are mounted on one automobile, performing braking, and regenerating electric energy generated by the braking to a battery. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is characterized in that two electric motors appropriately perform various controls including acceleration of an electric vehicle mounted on one vehicle, braking, and regeneration of electric energy generated by braking according to a change in output load. I do.
[0008]
That is, the present invention relates to a driving device including a first motor, a second motor, and a coupling unit that couples outputs of the two motors and supplies the outputs to one load, wherein the first motor is The second motor is for short-time rated high output, and the second motor is for long-time rated small output, and is provided with control means for controlling power distribution between the two motors according to the state of output load. .
[0009]
Each of the two motors is a multi-phase induction motor, and includes a battery provided commonly to the two motors, and two inverters respectively coupling the batteries and the two motors, The means may include means for controlling the frequency of an alternating current supplied to the two motors, using the rotation information of the output of the coupling means, the rotation information of each of the two motors, and the current information of the two motors as inputs. desirable.
[0010]
Further, the two inverters are of a bidirectional type in which electric energy is bidirectionally transmitted between the battery and the two electric motors, respectively, and the control means controls a magnetic field of at least one of the two electric motors. Means for controlling the rotation speed to be smaller than the mechanical rotation speed so as to regenerate mechanical energy on the output side of the coupling means as electric energy to the battery, and means for inputting the temperatures of the two electric motors. Preferably, a clutch is provided between the two electric motors and the coupling means, and the control means includes means for controlling the clutch in conjunction with the power distribution.
[0011]
In the present invention, the entire motor can be downsized by using the first motor for short-time rated high output and the second motor for long-time rated low output. In particular, by mounting such a short-time rated high-output motor and a long-time rated low-output motor on one automobile, the weight of the entire motor can be reduced. That is, in a normal running state of a car, most of the time is in a steady running state, and the output required at this time is about 5 to 20% of the maximum rating. On the other hand, the time required for starting and accelerating is generally very short, and can be 10% or less of the entire engine operating time. Therefore, if two motors are used in combination, a motor with a long-time rating needs only a very small output. A short-time rated motor is sufficient for a high-output motor.
[0012]
On the other hand, electric motors for electric vehicles need to have a wide rotation speed range. Generally, an AC motor has a narrow range of rotation speed at which effective energy can be extracted. However, using a three-phase induction motor, the DC energy obtained from the battery is converted into three-phase AC by an inverter, and this is supplied to the three-phase induction motor, so that the motor can be efficiently operated in a wide rotation speed range. Can work. That is, efficient control can be performed by controlling the slip ratio by controlling the conversion frequency of the inverter by computer and adjusting the three-phase AC frequency to the vicinity of the rotation speed of the motor.
[0013]
That is, when the mechanical rotation speed of the armature is ω 0 and the electromagnetic rotation speed of the electric motor is ω 1 , the slip ratio s is
s = (ω 1 −ω 0 ) / ω 1
When the slip ratio s is positive, the three-phase induction machine acts as an electric motor, and when the slip ratio s is negative, the three-phase induction machine acts as a generator. Generally, when the value of the slip ratio s is several percent, the output can be used with high efficiency.
[0014]
Therefore, the mechanical rotation speed ω 0 of the motor is detected by the rotation sensor, and the electromagnetic rotation speed ω 1 is controlled based on the output of the rotation sensor, so that the motor output can be output in a wide range of rotation speed. It can be taken out with high efficiency. Further, by controlling the slip ratio according to the information of the mechanical rotation speed ω 0 , acceleration, deceleration, or cruise speed control can be performed. Further, by controlling the sign of the slip ratio, it can function as a generator and perform regenerative braking.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0016]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a main part of an embodiment of the present invention.
[0017]
The embodiment of the present invention includes a first electric motor 1, a second electric motor 2, and coupling means 3 for coupling the outputs of the first electric motor 1 and the second electric motor 2 to supply the output to one load. The first motor 1 is for short-time rated high output, the second motor 2 is for long-time rated low output, and the first motor 1 and the second A control means 4 for controlling the power distribution of the second power supply is provided.
[0018]
A polyphase (three-phase) induction motor is used for each of the first motor 1 and the second motor 2, and a DC high-voltage battery (commonly provided for the first motor 1 and the second motor 2) 300V) 5 and a first inverter 11 and a second inverter 12 for coupling the high-voltage battery 5 with the first motor 1 and the second motor 2 respectively. The control unit 4 receives the rotation information of the output of the coupling unit 3, the rotation information of each of the first electric motor 1 and the second electric motor 2, and the current information of the first electric motor 1 and the second electric motor 2 as inputs. And means for controlling the frequency of alternating current supplied to the first electric motor 1 and the second electric motor 2 (the electromagnetic rotation speed of the electric motor).
[0019]
Here, an example in which the first electric motor 1 and the second electric motor 2 use a three-phase induction motor will be described. However, these are not limited to the induction motor, and the present invention can be widely used using an AC motor.
[0020]
The first inverter 11 and the second inverter 12 are of a bidirectional type in which electric energy is bidirectionally transmitted between the high-voltage battery 5 and the first electric motor 1 and the second electric motor 2, respectively. 4, a high-voltage battery 5 is provided in which at least one of the first electric motor 1 and the second electric motor 2 controls the rotational speed of the magnetic field to be smaller than the mechanical rotational speed so that the mechanical energy on the output side of the coupling means 3 is used as electric energy. And means for inputting the outputs from the temperature sensors 6 and 7 provided in the first electric motor 1 and the second electric motor 2, respectively.
[0021]
Further, a first clutch 21 and a second clutch 22 are provided between the first electric motor 1 and the second electric motor 2 and the coupling means 3, respectively, and the first clutch 21 and the coupling means 3 The second clutch 22 and the coupling means 3 are coupled by a second power shaft 24. The control means 4 includes means for controlling the first clutch 21 and the second clutch 22 in conjunction with the distribution of power to the first electric motor 1 and the second electric motor 2.
[0022]
An output shaft 32 that supplies the output of the first motor 1 and the second motor 2 to the drive wheels 31 via the differential device 30 is directly connected to the coupling means 3. 13 are provided.
[0023]
The first electric motor 1 and the second electric motor 2 are provided with rotational speed sensors 8 and 9, and the first clutch 21 and the second clutch 22 are provided with clutch actuators 14 and 15 for performing a clutch connection / disengagement operation. Be provided. The output shaft 32 is provided with a vehicle speed sensor 16.
[0024]
The high-voltage battery 5 includes a current sensor 17 for detecting a charge / discharge current, and a voltage detection circuit 18 for detecting output voltages of the first inverter 11 and the second inverter 12.
[0025]
FIG. 2 is a diagram showing an example of the internal structure of the connecting means in the embodiment of the present invention. The coupling means 3 includes a first power shaft-side bevel gear 33 directly connected to a first power shaft 23 that transmits the power of the first electric motor 1 via the first clutch 21, A first power shaft side intermediate bevel gear 34 meshed with the shaft side bevel gear 33; a first output shaft side intermediate bevel gear 35 directly connected to the first power shaft side intermediate bevel gear 34; A main bevel gear 36 directly connected to the shaft 32 and meshed with the first output shaft side intermediate bevel gear 35, and a second power shaft for transmitting the power of the second electric motor 2 via the second clutch 22 24, a second power shaft side bevel gear 37 meshed with the second power shaft side bevel gear 37, and a second power shaft side bevel gear 38 meshed with the second power shaft bevel gear 37. A second output shaft side intermediate bevel gear 39 directly connected to the intermediate bevel gear 38 and meshed with the main bevel gear 36; It is.
[0026]
FIG. 3 is a diagram showing an example of output characteristics of the first motor and the second motor in the embodiment of the present invention. The horizontal axis is the rotation speed (N) of the motor, and the vertical axis is the torque (T) of the motor with respect to the rotation speed (N). In the figure, the solid line is the output characteristic of the first motor 1 for short-time rated high output, and the broken line is the output characteristic of the second motor 2 for long-time rated small output. Low speed range of the rotational speed and the boundary value for dividing the high-speed range and N 1, this region below the rotational speed N 1 is a low speed range, the region exceeding the rotational speed N 1 is a high rotational speed region.
[0027]
Here, the operation of the embodiment of the present invention will be described. When the control means 4 receives a start operation from an operation switch (not shown), the control means 4 controls the first inverter 11 to convert DC energy stored in the high-voltage battery 5 into three-phase AC, and converts this AC energy into a first electric motor. Supply 1 The first electric motor 1 is rotationally driven as an electric motor by supplying the AC energy.
[0028]
Assuming that the mechanical rotation speed of the armature is ω 0 and the electromagnetic rotation speed of the electric motor is ω 1 , the slip ratio s is
s = (ω 1 −ω 0 ) / ω 1
Required by The control means 4 takes in the output of the rotation speed sensor 8, controls so that ω 1 > ω 0, and makes the slip ratio s positive so that the motor can be rotationally driven.
[0029]
The control means 4 sends a control signal to the clutch actuator 14 in accordance with the rotational drive of the first electric motor 1 to bring the first clutch 21 into the engaged state. Thereby, the driving force of the first electric motor 1 is transmitted from the first power shaft 23 to the coupling means 3.
[0030]
In the coupling means 3, the first power shaft side bevel gear 33 transmits the driving force from the first power shaft 23 to the first power shaft side intermediate bevel gear. Since the first power shaft side intermediate bevel gear 34 is directly connected to the first output shaft side intermediate bevel gear 35, the first output shaft side intermediate bevel gear 35 and the first power shaft side intermediate bevel gear 34 Is transmitted to the main bevel gear 36, and the output shaft 32 is rotationally driven. The driving force transmitted to the output shaft 32 is transmitted to the driving wheels 31 via the differential device 30.
[0031]
At this time, the control means 4 stops the power supply from the second inverter 12 to the second electric motor 2 and puts the second clutch 22 into a disconnected state. As a result, the rotation of the main bevel gear 36 causes the second output shaft side intermediate bevel gear 39, the second power shaft side intermediate bevel gear 38, and the second power shaft side bevel gear 37 to run idle, and the output shaft 32 Has no effect.
[0032]
When the vehicle is running and the vehicle is in the running state, an operation unit (for example, an accelerator pedal) (not shown) is operated to instruct acceleration, and the control unit 4 prepares for the first electric motor 1. It takes the output of the rotation speed sensor 8 that is, the rotational speed if reached high rotational speed region beyond the N 1 shown in FIG. 3, from the high-pressure battery 5 first controls the first inverter 11 The power supply to the electric motor 1 is cut off, and a control signal is sent to the clutch actuator 14 to put the first clutch 21 into the disconnected state.
[0033]
At the same time, the control means 4 controls the second inverter 12 to convert DC energy stored in the high-voltage battery 5 into AC energy, and supplies this AC energy to the second electric motor 2. Thereby, the second electric motor 2 is rotationally driven as an electric motor. Similarly to the first electric motor 1, the second electric motor 2 rotates as the electric motor by controlling the slip ratio s between the mechanical rotational speed ω 0 of the armature and the electromagnetic rotational speed ω 1 of the electric motor to be positive. Drive.
[0034]
The driving force of the second electric motor 2 is transmitted to the second power shaft-side bevel gear 37 directly connected to the second power shaft 24 via the second clutch 22. The power is transmitted to the second power shaft side intermediate bevel gear 38 meshed with the gear 37. Since the second power shaft side intermediate bevel gear 38 and the second output shaft side intermediate bevel gear 39 are directly connected, the transmitted driving force of the second electric motor 2 is transmitted to the second output shaft side intermediate bevel gear. The output shaft 32 is transmitted to the main bevel gear 36 meshed with 39, and the output shaft 32 is rotationally driven. The driving force transmitted to the output shaft 32 is transmitted to the driving wheels 31 via the differential device 30.
[0035]
When the driving force is transmitted by the second electric motor 2, the power supply to the first electric motor 1 is cut off and the first clutch 21 is in the disengaged state. The side intermediate bevel gear 35, the first power shaft side intermediate bevel gear 34, and the first power shaft side bevel gear 33 are in an idling state and do not affect the output shaft 32.
[0036]
The control means 4 takes in the outputs of the rotation speed sensors 8 and 9 and the output of the vehicle speed sensor 16 and monitors whether the vehicle is running in a low rotation speed range or in a high rotation speed range. When the load increases on the uphill and the vehicle shifts from the high rotation speed region to the low rotation speed region, the power supply from the second inverter 12 to the second electric motor 2 is stopped, and the second clutch 22 is disconnected. At the same time, the power supply from the first inverter 11 to the first electric motor 1 is started, and the first clutch 21 is brought into the connected state.
[0037]
By this switching, as shown in FIG. 3, driving by the first electric motor 1 having a large output torque is performed in the low rotation speed range, and the traveling of the vehicle is maintained. When a larger driving force is required, the first inverter 11 and the second inverter 12 are controlled to supply power to the first motor 1 and the second motor 2 and drive the output shaft 32 simultaneously. Empower. This control can be performed by setting a threshold value in the low rotation speed range and programming so that simultaneous driving is performed when the threshold value is exceeded.
[0038]
When the vehicle is running in the high rotation speed range with the second electric motor 2 and the braking means (for example, an electric brake switch) (not shown) is operated to perform braking for deceleration, the control means 4 and controls the second inverter 12 to increase the electromagnetic rotational speed omega 1 than the second mechanical rotation speed omega 0 of the armature of the motor 2, to act as a generator and the slip ratio negative. As a result, electric braking is performed and the vehicle is decelerated. The AC energy generated by the electric braking is converted into DC energy by the second inverter 12 and regenerated to the high-voltage battery 5.
[0039]
When the braking operation is performed in a state where the vehicle is traveling by the first motor 1 in the low rotation speed range, the control means 4 similarly controls the first inverter to control the first motor 1 than the mechanical rotation speed omega 0 of the armature to increase the electromagnetic rotational speed omega 1, to act as a generator and the slip ratio in the negative, the vehicle is decelerated by electric braking. The AC energy generated by the electric braking is converted into DC energy by the first inverter 11 and regenerated to the high-voltage battery 5.
[0040]
Further, the control means 4 takes in outputs of the temperature sensors 6 and 7 of the first electric motor 1 and the second electric motor 2, and monitors an increase in temperature. When the temperature rises above a predetermined value, an alarm is issued from an alarm means (not shown) to urge the user to take action.
[0041]
Thus, a three-phase induction motor is used for the first motor 1 and the second motor 2, the first motor 1 is used for short-time rated high output, and the second motor 2 is used for long-time rated small output. By doing so, the range of the rotational speed is expanded, and it is possible to operate the vehicle efficiently and economically.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the outputs of the two electric motors are coupled to one load, it is possible to smoothly and rationally change the load sharing during operation, and to occur during braking. Electric energy can be efficiently regenerated to the battery. Further, the entire motor can be reduced in size, whereby the weight can be reduced and the vehicle can be operated economically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a main part of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of an internal structure of a coupling unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of output characteristics of a first electric motor and a second electric motor in the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st electric motor 2 2nd electric motor 3 Coupling means 4 Control means 5 High voltage battery 6, 7 Temperature sensor 8, 9 Rotation speed sensor 11 First inverter 12 Second inverter 13 Wheel rotation speed sensor 14, 15 Actuator 16 Vehicle speed sensor 17 Current sensor 18 Voltage detection circuit 21 First clutch 22 Second clutch 23 First power shaft 24 Second power shaft 30 Differential device 31 Drive wheel 32 Output shaft 33 First power shaft side Bevel gear 34 first power shaft side intermediate bevel gear 35 first output shaft side intermediate bevel gear 36 main bevel gear 37 second power shaft side bevel gear 38 second power shaft side intermediate bevel gear 39 second output Shaft side intermediate bevel gear

Claims (2)

第一の電動機と、第二の電動機と、その二つの電動機の出力を結合して一つの負荷に供給する結合手段とを備えた駆動装置において、
前記二つの電動機はいずれも多相誘導電動機であり、この二つの電動機に共通に設けられた電池と、この電池と前記二つの電動機との間をそれぞれ結合する二つのインバータとを備え、
前記二つのインバータは、それぞれ前記電池と前記二つの電動機との間を電気エネルギが双方向に伝達される双方向形であり、
前記第一の電動機は短時間定格高出力用であり、前記第二の電動機は長時間定格小出力用であり、出力負荷の状態にしたがって前記二つの電動機の給電配分を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記結合手段出力の回転情報、前記二つの電動機のそれぞれの回転情報および前記二つの電動機の電流情報を入力とし、高速回転速度域では、前記第二の電動機のみを駆動させ、低速回転速度域では、前記第一の電動機を駆動させ、高速回転速度域から低速回転速度域および低速回転速度域から高速回転速度域へ移行したときに前記二つの電動機への電源供給を切替え、回転速度が低速回転域の所定の閾値を下回ったときには前記二つの電動機を同時に駆動させる制御を行うとともに、制動時に、前記高速回転速度域では、第二の電動機の磁界の回転速度を機械的回転速度より小さく制御し、低速回転速度域では、前記第一の電動機の磁界の回転速度を機械的回転速度より小さく制御して前記結合手段の出力側の機械エネルギを電気エネルギとして前記電池に回生するように制御する手段を含む
ことを特徴とする駆動装置。
A first motor, a second motor, and a driving device including coupling means for coupling the outputs of the two motors and supplying the output to one load,
Each of the two motors is a polyphase induction motor, and includes a battery provided commonly to the two motors, and two inverters respectively coupling the battery and the two motors,
The two inverters are of a bidirectional type in which electric energy is bidirectionally transmitted between the battery and the two electric motors,
The first motor is for short-time rated high output, the second motor is for long-time rated small output, and includes control means for controlling power distribution between the two motors according to the state of output load. ,
The control unit receives the rotation information of the output of the coupling unit, the rotation information of each of the two electric motors and the current information of the two electric motors, and drives only the second electric motor in a high rotational speed range. In the low rotation speed range, the first motor is driven, and the power supply to the two motors is switched when shifting from the high rotation speed range to the low rotation speed range and the low rotation speed range to the high rotation speed range. When the rotation speed falls below a predetermined threshold value in the low-speed rotation range, control is performed to simultaneously drive the two motors, and during braking, the rotation speed of the magnetic field of the second motor is changed to mechanical rotation in the high-speed rotation range. In the low rotational speed range, the rotational speed of the magnetic field of the first electric motor is controlled to be smaller than the mechanical rotational speed to control the mechanical energy on the output side of the coupling means. The containing means for controlling so as to regenerate the battery as electric energy
A drive device characterized by the above-mentioned .
前記二つの電動機と前記結合手段との間にそれぞれクラッチを備え、前記制御手段に前記給電配分に連動してこのクラッチを制御する手段を含む請求項1記載の駆動装置。 2. The driving device according to claim 1 , further comprising a clutch provided between the two electric motors and the coupling means, wherein the control means includes means for controlling the clutch in conjunction with the power distribution .
JP05387798A 1998-03-05 1998-03-05 Drive Expired - Fee Related JP3544116B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05387798A JP3544116B2 (en) 1998-03-05 1998-03-05 Drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05387798A JP3544116B2 (en) 1998-03-05 1998-03-05 Drive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11252993A JPH11252993A (en) 1999-09-17
JP3544116B2 true JP3544116B2 (en) 2004-07-21

Family

ID=12954988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05387798A Expired - Fee Related JP3544116B2 (en) 1998-03-05 1998-03-05 Drive

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3544116B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3312043A4 (en) * 2015-07-21 2018-06-27 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Vehicular power source device and method of controlling vehicular power source device

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001119993A (en) * 1999-10-18 2001-04-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and device for motor control
JP3882749B2 (en) * 2002-12-25 2007-02-21 トヨタ自動車株式会社 Car
JP4929557B2 (en) * 2003-06-11 2012-05-09 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2006042569A (en) * 2004-07-30 2006-02-09 Shimadzu Corp Power-saving electric actuator
JP5830109B2 (en) * 2011-12-20 2015-12-09 川崎重工業株式会社 Motorcycle
JP5880081B2 (en) * 2012-01-27 2016-03-08 トヨタ自動車株式会社 Vehicle drive device
CN107947527B (en) * 2017-12-31 2022-11-04 贵州大学 Energy-saving high-efficiency braking device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3312043A4 (en) * 2015-07-21 2018-06-27 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Vehicular power source device and method of controlling vehicular power source device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11252993A (en) 1999-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4991555B2 (en) Hybrid vehicle and operation control method of hybrid vehicle
KR101173722B1 (en) Driver of rolling stock
EP2769868B1 (en) Hybrid electric system
JP5624995B2 (en) Hybrid vehicle and control method thereof
EP2146863B1 (en) Method of operating a propulsion system
JP4793237B2 (en) Secondary battery charge / discharge control device and vehicle equipped with the same
US5418437A (en) Motor vehicle drive system for a motor vehicle having an electric motor system, and a method of operating said drive system
AU2008247961B2 (en) Propulsion system
US6020697A (en) Hybrid vehicle
US20060106521A1 (en) System and method for reducing wheel slip and wheel locking in an electric vehicle
CN109624962B (en) Hybrid vehicle
JP2010006309A (en) Control device for vehicle
US20140121867A1 (en) Method of controlling a hybrid powertrain with multiple electric motors to reduce electrical power losses and hybrid powertrain configured for same
JP2010533100A5 (en)
JP2009508763A (en) Plug-in hybrid propulsion power electronics equipment with high-speed energy storage device and control method and apparatus
JP2007098981A (en) Power unit for vehicle
WO2013018221A1 (en) Vehicle, and vehicle control method
JPWO2018047224A1 (en) Control method and control apparatus for hybrid vehicle
JP3544116B2 (en) Drive
JP2004364352A (en) Motor, drive method thereof, and automobile
JPH1198607A (en) Hybrid electric vehicle
JPH07250403A (en) Controller for electric vehicle
JP3704996B2 (en) Control device for hybrid vehicle
JP3490420B2 (en) Hybrid car
JP2008199807A (en) Controller for power supply circuit

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040330

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040331

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090416

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees