JP6097494B2 - Electric vehicle drive system - Google Patents
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Description
本発明は、電動機を備えた電気車を駆動する電気車駆動システムに関する。 The present invention relates to an electric vehicle drive system for driving an electric vehicle equipped with an electric motor.
図8及び図9を参照しながら一般的に知られた電気車の構造及び機能を説明する。車体100は前後2台の台車120に載っている。各台車120には左右の車輪121L、121Rが車軸122で結合された輪軸123が2組含まれている。輪軸123は回転可能な状態で台車120に支持されている。複数の主電動機125は台車120毎に一つずつ設けられていて、各主電動機125は台車枠126に装荷され、継手127及び駆動装置128を介して輪軸123を駆動する。主電動機125は個別のインバータで駆動される場合もあるが、図示の例は、各主電動機125が共通のインバータ140に対して電気的に並列接続されている。
The structure and function of a generally known electric vehicle will be described with reference to FIGS. 8 and 9. The
一般に、雨天時等で輪軸123が空転した際は、インバータ140が主電動機125のトルクが低下するように制御することにより、空転状態から復帰する制御が用いられる。各主電動機125は共通のインバータ140に対して並列接続されているため、各主電動機125のトルクを個別に制御することはできない。そこで、図示のように並列接続された全ての主電動機を平均的に制御する駆動システムが提案されている(例えば、特許文献1)。
In general, when the
また、主電動機の制御方法として、主電動機のトルクを変化させることにより台車振動を抑制して間接的に車体振動を抑制する手法が提案されている(例えば、特許文献2)。 Further, as a method for controlling the main motor, there has been proposed a method for suppressing the vehicle body vibration by indirectly suppressing the vehicle body vibration by changing the torque of the main motor (for example, Patent Document 2).
通常の電気鉄道車両では左右の車輪が結合されている一体輪軸が用いられるが、低床車両や軌間可変電車等では左右の車輪が独立回転可能な機構が設けられる場合もある。しかしながら、左右独立回転車輪では通常の輪軸が有する自己操舵機構を有さないという問題がある。そこで、左右輪を異なる主電動機で駆動し、左右の主電動機のトルク差を用いて操舵制御を行う手法が提案されている(例えば、特許文献3)。 In an ordinary electric railway vehicle, an integrated wheel shaft in which left and right wheels are coupled is used. However, in a low-floor vehicle, a variable train between gauges, a mechanism in which the left and right wheels can rotate independently may be provided. However, the left and right independent rotating wheels have a problem that they do not have a self-steering mechanism that a normal wheel shaft has. Thus, a method has been proposed in which left and right wheels are driven by different main motors and steering control is performed using a torque difference between the left and right main motors (for example, Patent Document 3).
電気車においては、主電動機として誘導電動機が用いられることが一般的であるが、誘導電動機より小型・高効率な永久磁石同期電動機を用いることもできる。しかしながら、永久磁石同期電動機は回転子の位相が変動するとトルクが変動する。電気車においては、車輪径差や空転等により主電動機の回転位相が変動する場合があるため、主電動機を永久磁石同期電動機とした際は並列接続できない。そのため、主電動機毎にインバータを用意しなくてはならず、コスト増大や機器搭載スペースの増加を招く。 In an electric vehicle, an induction motor is generally used as a main motor, but a permanent magnet synchronous motor that is smaller and more efficient than an induction motor can also be used. However, in the permanent magnet synchronous motor, the torque varies as the rotor phase varies. In an electric vehicle, the rotational phase of the main motor may fluctuate due to wheel diameter difference, idling, etc., and therefore cannot be connected in parallel when the main motor is a permanent magnet synchronous motor. Therefore, an inverter must be prepared for each main motor, resulting in an increase in cost and an increase in equipment mounting space.
また、並列接続時には並列接続された主電動機の平均トルクで制御されるため、個々の主電動機のトルクを変えることができない。そのため、きめ細やかな空転・再粘着制御ができなくなる。特許文献2が開示する振動制御は、台車内の2台の主電動機に逆位相のトルクを重畳させる必要があるため台車内の2台の主電動機を個別に制御する必要がある。そのため、きめ細やかな空転・再粘着制御や振動制御を実施するには主電動機毎にインバータを用意しなくてはならず、コスト増大や機器搭載スペースの増加を招く。 Further, since the torque is controlled by the average torque of the main motors connected in parallel at the time of parallel connection, the torque of each main motor cannot be changed. As a result, fine slip and re-adhesion control becomes impossible. In the vibration control disclosed in Patent Document 2, it is necessary to superimpose torques of opposite phases on the two main motors in the carriage, so it is necessary to individually control the two main motors in the carriage. Therefore, in order to carry out fine idling / re-adhesion control and vibration control, an inverter must be prepared for each main motor, resulting in an increase in cost and an increase in equipment mounting space.
特許文献3が開示する左右独立回転車輪に関しても、左右の車輪に異なるトルクを発生させるために異なるインバータで駆動する必要がある。特に、左右独立回転では左右の車輪を異なる主電動機で駆動するため、インバータの数がさらに倍増するため、コスト増大や機器搭載スペースの増加の影響が大きい。 The left and right independent rotating wheels disclosed in Patent Document 3 also need to be driven by different inverters in order to generate different torques on the left and right wheels. In particular, since the left and right wheels are driven by different main motors in the left and right independent rotation, the number of inverters is further doubled.
そこで、本発明は、複数の主電動機が共通のインバータに並列接続した状態でも、車輪や輪軸毎に回転速度及びトルクを個別に制御できる電気車駆動システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electric vehicle drive system capable of individually controlling the rotational speed and torque for each wheel or wheel shaft even when a plurality of main motors are connected in parallel to a common inverter.
本発明の電気車駆動システムは、輪軸又は車輪である複数の回転部材(23、51L、51R)と、共通のインバータ(40、60)に電気的に並列接続され、それぞれが別々の前記回転部材を駆動する複数の主電動機(25)とを備えた電気車に適用される電気車駆動システムにおいて、互いに差動回転する3要素(31、32、33)をそれぞれ有し、前記主電動機毎に一つずつ設けられた複数の遊星歯車機構(30)と、前記遊星歯車機構毎に一つずつ設けられた複数の補助電動機(35)と、を備え、前記複数の遊星歯車機構のそれぞれは、前記3要素のいずれか一つの要素に前記複数の主電動機のいずれか一つが連結され、前記3要素の残りの2つのいずれか一方の要素に前記複数の回転部材のいずれか一つが連結され、かつ、前記3要素の残りの2つのいずれか他方の要素に前記複数の補助電動機のいずれか一つが連結されており、前記複数の補助電動機を制御することにより、前記複数の主電動機のそれぞれの運転状態を前記遊星歯車機構を介して制御する補助電動機制御手段(42、62)を更に備えているものである。
The electric vehicle drive system of the present invention is electrically connected in parallel to a plurality of rotating members (23, 51L, 51R) that are wheel shafts or wheels and a common inverter (40, 60), each of which is a separate rotating member. In an electric vehicle drive system applied to an electric vehicle having a plurality of main motors (25) for driving the motor, each of the main motors has three elements (31, 32, 33) that are differentially rotated. A plurality of planetary gear mechanisms (30) provided one by one, and a plurality of auxiliary electric motors (35) provided one by one for each planetary gear mechanism, each of the plurality of planetary gear mechanisms, Any one of the plurality of main motors is connected to any one of the three elements, and any one of the plurality of rotating members is connected to any one of the remaining two elements of the three elements. And before 3 elements and is one of the two remaining one other element in said plurality of auxiliary motors are connected, by controlling the plurality of auxiliary motors, the respective operating state of the plurality of traction motors Auxiliary motor control means (42, 62) for controlling via the planetary gear mechanism is further provided .
この電気車駆動システムによれば、共通のインバータに並列接続された主電動機毎に遊星歯車機構が設けられ、遊星歯車機構のそれぞれの一要素に補助電動機が連結されている。このため、複数の主電動機が共通のインバータに並列接続されていて主電動機毎に制御ができなくても、遊星歯車機構の3要素が互いに差動回転するので、補助電動機を個別に制御することによって車輪又は輪軸である回転部材毎に回転速度及びトルクを変化させることができる。したがって、複数の主電動機が共通のインバータに並列接続した状態でも、車輪や輪軸毎に回転速度及びトルクを個別に制御することが可能となる。 According to this electric vehicle drive system, a planetary gear mechanism is provided for each main motor connected in parallel to a common inverter, and an auxiliary motor is connected to each element of the planetary gear mechanism. For this reason, even if a plurality of main motors are connected in parallel to a common inverter and cannot be controlled for each main motor, the three elements of the planetary gear mechanism rotate differentially, so that the auxiliary motors are individually controlled. Thus, the rotational speed and torque can be changed for each rotating member that is a wheel or a wheel shaft. Therefore, even when a plurality of main motors are connected in parallel to a common inverter, the rotational speed and torque can be individually controlled for each wheel and wheel shaft.
本発明の電気車駆動システムの一態様において、前記複数の主電動機は、それぞれ同期電動機として構成されており、前記複数の主電動機を、前記インバータを介して制御する主電動機制御手段(41、61)を更に備え、前記補助電動機制御手段は、前記複数の主電動機のそれぞれが同一の回転速度及び回転角度で運転されるように、前記複数の補助電動機を制御してもよい。この態様によれば、各補助電動機の制御によって、複数の主電動機のそれぞれが同一の回転速度及び回転速度で運転される。そのため、いずれかの回転部材に空転等が起こっても複数の主電動機の回転速度や回転角度等にばらつきが生じることを防止できる。
In one aspect of the electric vehicle drive system of the present invention, each of the plurality of main motors is configured as a synchronous motor, and main motor control means (41, 61) that controls the plurality of main motors via the inverter. ) further wherein the auxiliary motor control means such that said each of the plurality of main motor is operated at the same rotational speed and rotation angle, may control the plurality of auxiliary motor. According to this aspect, each of the plurality of main motors is operated at the same rotation speed and rotation speed by the control of each auxiliary motor. Therefore, even if idling or the like occurs in any of the rotating members, it is possible to prevent variations in the rotation speeds and rotation angles of the plurality of main motors.
本発明の電気車駆動システムの一態様において、前記補助電動機制御手段は前記複数の補助電動機を制御することにより、間接的に前記複数の主電動機のそれぞれの出力トルクを変化させてもよい。 In one aspect of the electric vehicle drive system of the present invention, the auxiliary motor control means may indirectly change the output torques of the plurality of main motors by controlling the plurality of auxiliary motors.
本発明の電気車駆動システムの一態様において、前記複数の補助電動機のうちの少なくとも一つの回転を機械的にロック又は解放することが可能なロック機構(55)を更に備えてもよい。この態様によれば、ロック機構によって補助電動機の回転をロックした場合、そのロックされた補助電動機に対応する主電動機を制御することによって、その補助電動機に対応する回転部材のトルク制御が可能となる。そして、主電動機がこのように制御された状態で、ロックされていない補助電動機を制御することにより、残りの回転部材のトルク制御を個別に行うことができる。ロック機構は複数の補助電動機の全てに対して設けられてもよい。ロック機構は機械的に補助電動機の回転をロックするものであるから、電気的に補助電動機の回転をロックする場合に比べて補助電動機に与えるダメージも少なく、かつ電気的な損失の発生を防止できる。 One aspect of the electric vehicle drive system of the present invention may further include a lock mechanism (55) capable of mechanically locking or releasing the rotation of at least one of the plurality of auxiliary motors. According to this aspect, when the rotation of the auxiliary motor is locked by the lock mechanism, the torque control of the rotating member corresponding to the auxiliary motor can be performed by controlling the main motor corresponding to the locked auxiliary motor. . Then, with the main motor controlled in this manner, the torque control of the remaining rotating members can be performed individually by controlling the auxiliary motor that is not locked. The lock mechanism may be provided for all of the plurality of auxiliary electric motors. Since the lock mechanism mechanically locks the rotation of the auxiliary motor, there is less damage to the auxiliary motor than when the rotation of the auxiliary motor is electrically locked, and electrical loss can be prevented from occurring. .
本発明の電気車駆動システムの一態様として、前記複数の補助電動機は、それぞれ超音波モータとして構成されてもよい。超音波モータは低速で大トルクを発生させることが可能な特徴を有し、停止時には摩擦によってブレーキがかかる。したがって、電力消費を伴わずに補助電動機の回転を容易に制限できるため、上述したロック機構を搭載した場合と同様な効果を期待できる。 As one aspect of the electric vehicle drive system of the present invention, each of the plurality of auxiliary motors may be configured as an ultrasonic motor. The ultrasonic motor has a feature capable of generating a large torque at a low speed, and is braked by friction when stopped. Therefore, since the rotation of the auxiliary motor can be easily restricted without power consumption, the same effect as the case where the lock mechanism described above is mounted can be expected.
上述した補助電動機制御手段を備えた態様においては、前記複数の主電動機として、2つの主電動機が設けられ、前記複数の補助電動機として、2つの補助電動機が設けられ、前記補助電動機制御手段は、互いに逆方向のトルクを発生するように前記2つの補助電動機が逆並列に接続される共通の制御部(62)を有してもよい。共通の制御部にて2つの補助電動機を制御することによって、主電動機毎の回転部材のトルク差を制御できる。したがって、2つの主電動機に対して設けられた共通のインバータと2つの補助電動機に対して設けられた共通の制御部とによって、2つの回転部材のトルクを独立に制御することが可能になる。そのため、補助電動機毎に制御部を用意する場合に比べて制御部の個数を低減できる。なお、逆並列に接続とは2つの補助電動機の極性が互いに逆向きの状態で共通の制御部に並列に接続されることである。 In the aspect provided with the auxiliary motor control means described above, two main motors are provided as the plurality of main motors, two auxiliary motors are provided as the plurality of auxiliary motors, and the auxiliary motor control means includes: The two auxiliary motors may have a common control unit (62) connected in reverse parallel so as to generate torques in opposite directions. By controlling the two auxiliary motors with a common control unit, the torque difference of the rotating member for each main motor can be controlled. Therefore, the torque of the two rotating members can be independently controlled by the common inverter provided for the two main motors and the common control unit provided for the two auxiliary motors. Therefore, the number of control units can be reduced as compared with the case where a control unit is prepared for each auxiliary motor. The connection in antiparallel means that the two auxiliary motors are connected in parallel to a common control unit in a state where the polarities of the two auxiliary motors are opposite to each other.
なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。 In addition, in the above description, in order to make an understanding of this invention easy, the reference sign of the accompanying drawing was attached in parenthesis, but this invention is not limited to the form of illustration by it.
以上説明したように、本発明の電気車駆動システムによれば、共通のインバータに並列接続された主電動機毎に遊星歯車機構が設けられ、遊星歯車機構のそれぞれの一要素に補助電動機が連結されているため、複数の主電動機が共通のインバータに並列接続されていて主電動機毎に制御ができなくても、補助電動機を個別に制御することによって車輪又は輪軸である回転部材毎に回転速度及びトルクを変化させることができる。したがって、複数の主電動機が共通のインバータに並列接続した状態でも、車輪や輪軸毎に回転速度及びトルクを個別に制御することが可能となる。 As described above, according to the electric vehicle drive system of the present invention, a planetary gear mechanism is provided for each main motor connected in parallel to a common inverter, and an auxiliary motor is connected to each element of the planetary gear mechanism. Therefore, even if a plurality of main motors are connected in parallel to a common inverter and cannot be controlled for each main motor, the rotation speed and the rotation speed for each rotating member that is a wheel or a wheel shaft can be controlled by individually controlling the auxiliary motor. Torque can be changed. Therefore, even when a plurality of main motors are connected in parallel to a common inverter, the rotational speed and torque can be individually controlled for each wheel and wheel shaft.
(第1の形態)
図1に示した台車20は図8に示すような電気車に対して前後方向に2台一組で適用される。つまり、同一構造の2台の台車20が電気車の車体を支持する。台車20には、軌道R上を走行する左右の車輪21L、21Rが車軸22で結合された輪軸23が2組含まれている。輪軸23は回転可能な状態で台車20に支持されている。主電動機25は輪軸23毎に一つずつ設けられている。各主電動機25は永久磁石同期電動機として構成されていて、台車枠26に装荷されている。各主電動機25から出力されたトルクは、後述する遊星歯車機構30、継手27及び駆動装置28を介して輪軸23に伝達される。駆動装置28は動力伝達機構としての歯車列29を内蔵する。
(First form)
The
各主電動機25と各継手27との間には遊星歯車機構30が一つずつ設けられている。図2及び図3に示したように、遊星歯車機構30は、相互に差動回転する3要素として、サンギア31、リングギア32及び遊星キャリア33を含んでいる。サンギア31は外歯歯車として構成されている。リングギア32はサンギア31の外側に同心状に配置され内歯歯車として構成されている。遊星キャリア33は、サンギア31及びリングギア32のそれぞれと相互に噛み合う遊星ギア34を自転かつ公転自在に保持する。遊星歯車機構30の3要素のうち、サンギア31には補助電動機35が、リングギア32には主電動機25が、遊星キャリア33には継手27及び駆動装置28を介して輪軸23がそれぞれ連結されている。
One
図4に示すように、各主電動機25は共通のインバータ40に対して電気的に並列接続されている。インバータ40は電気車一両に対して1台搭載される。すなわち、2台の台車20に搭載される合計4台の主電動機25に対して1台のインバータ40が設けられ、そのインバータ40を介して各主電動機25のトルク及び回転速度が制御される。インバータ40の制御は主制御ユニット41にて行われる。主制御ユニット41は本発明に係る主電動機制御手段に相当する。また、複数の補助電動機35のそれぞれに対して一つずつ補助制御ユニット42が電気的に接続されており、各補助制御ユニット42によって、各補助電動機35のトルク及び回転速度が個別に制御される。各補助制御ユニット42にはインバータ等の電気要素が内蔵している。4つの補助制御ユニット42を合わせたものは本発明に係る補助電動機制御手段に相当する。
As shown in FIG. 4, the
主制御ユニット41は、各主電動機25のトルク及び回転速度を要求に応じてインバータ40を介して平均的に制御する。各補助電動機35は遊星歯車機構30の一要素であるサンギア31に連結されているので、各補助電動機35の回転速度等を個別に制御することによって、各主電動機25の運転状態をばらつきなく均一に保持することが可能である。すなわち、本形態の各補助制御ユニット42は、各主電動機25が同一の回転速度及び回転角度で運転されるように各補助電動機35の回転速度を制御する。これにより、車輪径差や空転等により各輪軸23の回転速度や回転角度にばらつきが生じても、各補助制御ユニット42によって各補助電動機35を制御することによって、並列接続された各主電動機25の回転速度及び回転角度の輪軸23間における差を補償することができる。
The
各補助電動機35は輪軸23の回転速度差相当を補償できれば十分なので、その回転速度を主電動機25の回転速度に比べてあまり大きくする必要はない。そして、遊星歯車機構30により補助電動機35のトルクは増幅されるため、主電動機25のトルクに比べて大きなトルクは不要である。したがって、補助電動機35は主電動機25に比べて小型のもので十分である。また、補助制御ユニット42に含まれるインバータも、主電動機25が接続されるインバータ40に比べて少容量のもので構わない。
Since each
(第2の形態)
第2の形態は補助制御ユニット42の制御内容が相違する。その他の事項は第1の形態と共通であるので説明を省略する。各補助制御ユニット42は、各補助電動機35を制御することにより輪軸23を駆動するトルクを変化させ、それにより電気車に対して実行される周知の空転・再粘着制御や振動制御等の運動制御を行う。これらの制御を行う際の補助制御ユニット42が実行する操作内容の詳細は主電動機25の構成により相違する。
(Second form)
In the second embodiment, the control content of the
例えば、各主電動機25が誘導電動機として構成されている場合、インバータ40に並列接続されている各主電動機25の回転速度差に応じて出力トルクが変化する。そこで、各補助電動機35を操作して各主電動機25の回転速度を制御することによって、各主電動機25の出力トルクを変化させることができる。
For example, when each
また、各主電動機25が第1の形態のように同期電動機として構成されている場合、インバータ40に並列接続されている各主電動機25の回転位相に応じてトルクが変化する。そこで、各補助電動機35を操作して各主電動機25の回転位相を制御することによって、各主電動機25の出力トルクを変化させることができる。
Moreover, when each
これらのいずれの場合でも、補助制御ユニット42にて各補助電動機35を制御することによって、間接的に各主電動機25の出力トルクを変化させることができる。したがって、各補助電動機35を各主電動機25の構成に応じて上記のように操作することによって、各輪軸23を駆動するトルクを変化させることができる。空転・再粘着制御においては、各主電動機25が共通のインバータ40に並列接続されていた状態であっても、輪軸23毎のきめ細やかな制御が可能となる。また、共通の台車20に設けられた2台の主電動機25が並列接続されたものであっても、それらに対応して設けられた2台の補助電動機35を操作することによって、逆位相のトルクを重畳させることが可能となるので振動制御を実現できる。
In any of these cases, the output torque of each
(第3の形態)
第3の形態は左右独立車輪の台車を備えた電気車に本発明を適用したものである。なお、上述した各形態と共通する構成には図面に同一の符号を付して説明を省略する。台車50は軌道R上を走行する左右の車輪51L、51Rが一対となって前後に配置されている。以下、左右の区別を要しない場合は車輪51と表記する。図示を省略したが、第3の形態に係る電気車は図5の台車50が前後に2台配置される。台車50には車輪51毎に主電動機25、補助電動機35及び遊星歯車機構30がそれぞれ一台ずつ設けられている。主電動機25及び補助電動機35のそれぞれは台車枠52に装荷される。本形態においても、各遊星歯車機構30の3要素のうち、サンギア31には補助電動機35が、リングギア32には主電動機25が、遊星キャリア33に車輪51がそれぞれ連結されている。
(Third form)
In the third embodiment, the present invention is applied to an electric vehicle including a left and right independent wheel carriage. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to drawing in the structure which is common in each form mentioned above, and description is abbreviate | omitted. The
主電動機25及び補助電動機35の電気的接続は図4と同様に行われている。すなわち、各主電動機25は共通のインバータ40に並列接続され、各補助電動機35は車輪51毎に設けられた補助制御ユニット42に接続されている。そして、各主電動機25の制御はインバータ40を介して主制御ユニット41にて一斉に行われ、各補助電動機25の制御は各補助制御ユニット42にて個別に行われる。そのため、各主電動機25が並列接続されている場合でも、各補助制御ユニット42にて各補助電動機25を制御することによって車輪51毎にトルクを制御することが可能である。したがって、左右の車輪51L、51Rのそれぞれのトルクを個別に制御できるため、電気車の分野で周知な操舵制御を実現できる。同時に上述した空転・再粘着制御や振動制御等の運動制御も実施できる。
The
左右独立車輪の電気車の場合、全車輪を駆動するために通常は電気車一両あたり8台のインバータが必要となるが、本形態では主電動機25を制御するためのインバータの数を1台まで減らすことが可能であり、コスト低減及び小型化に有効である。
In the case of an electric vehicle with left and right independent wheels, normally, eight inverters are required for each electric vehicle to drive all the wheels. In this embodiment, the number of inverters for controlling the
(第4の形態)
第4の形態は、補助電動機35に適用する機構に特徴があり上述した各形態に適用可能である。図6に示すように、本形態は上述した複数の補助電動機35のうちの少なくとも一つの補助電動機35の回転を機械的にロック又は解放することが可能なロック機構55が設けられている。ロック機構55は、補助電動機35のモータ軸35aと台車枠26等の固定部材との間に設けられている。図示を簡略化したが、ロック機構55はそのロック時にロックピン等の係合部材56がモータ軸35aに固定された受け部材57の凹部57aに噛み合うことにより、モータ軸35aの回転を機械的に阻止する。一方、ロック機構55の解放時には係合部材56と受け部材57の凹部57aとの噛み合いが図示のように解除されてモータ軸35aの回転が許容される。係合部材56は、凹部57aとの噛み合いが解放される方向に不図示の付勢部材にて付勢されている。ロック時においては、係合部材56は不図示のアクチュエータにて付勢部材の力に逆らって駆動され、凹部57aと噛み合う。
(4th form)
The fourth mode is characterized by a mechanism applied to the
本形態は、このようなロック機構55が少なくとも一つの補助電動機35に対して設けられている。そのため、補助電動機35の回転がロックされた場合、その補助電動機35に対応する主電動機25をインバータ40を介して制御することによって、ロックされた補助電動機35に対応する輪軸23や車輪51等の回転部材を駆動するトルクを制御できる。一方、補助電動機35がロックされていない残りの輪軸23等のトルクや回転速度は、それらに設けられた補助電動機35を制御することによって制御可能である。したがって、本形態も、上述した各形態と同様に各輪軸23や車輪51を独立して制御できるので、主電動機25を共通のインバータ40に並列接続した状態で、上述した空転・再粘着制御、振動制御及び操舵制御等の各種運動制御を実施できる。ロック機構55は補助電動機35の回転を機械的にロックするものであるから、これを電気的にロックする場合に比べて補助電動機35に与えるダメージも少なく、かつ電気的な損失の発生を防止できる。
In this embodiment, such a
(第5の形態)
上述した各形態の補助電動機35はどのような構成の電動機でもよいが、特に第5の形態においては各補助電動機35が超音波モータとして構成されている。超音波モータは低速で大トルクの発生が可能な特徴を有し、かつ停止時には摩擦によりブレーキがかかる。したがって、電力消費を伴わずに補助電動機35の回転を容易に制限できるため、第4の形態のようなロック機構55を搭載した場合と同様な効果を期待できる。
(5th form)
Although the
(第6の形態)
上述した各形態では、図4に示したように、各主電動機25の制御はこれらが並列接続されたインバータ40を介して行われ、かつ各補助電動機35の制御は電動機毎に一つずつ設けられた複数の補助制御ユニット42で行われている。これに対して、本形態は主電動機25及び補助電動機35に対する制御系の構成に特徴を有している。図7に示したように、本形態においては、2つの主電動機25と、2つの補助電動機35とが対になるように制御系が構成されている。すなわち、2つの主電動機25が共通のインバータ60に接続される一方で、これらの主電動機25に対応する2つの補助電動機35が、互いに逆方向のトルクを発生するように共通の制御部としての補助制御ユニット62に対して逆並列に接続されている。逆並列に接続とは2つの補助電動機35の極性が互いに逆向きの状態で補助制御ユニット62に並列に接続されることである。そのため、2つの補助電動機35に対して補助制御ユニット62を介して同電位の電力が供給された場合、2つの補助電動機35は同一の速さで逆向きに回転し、かつ2つの補助電動機35からは大きさが同じで互いに逆向きのトルクが出力される。なお、2つの主電動機25は主制御ユニット61がインバータ60を介して制御され、主制御ユニット61は本発明に係る主電動機制御手段に相当する。また、共通の制御部としての補助制御ユニット62を含むものは本発明に係る補助電動機制御手段に相当する。
(Sixth form)
In each form mentioned above, as shown in FIG. 4, control of each
補助電動機35が共通の補助制御ユニット62に対して逆並列に接続されているから、その補助制御ユニット62にて2つの補助電動機35を制御することによって、これらに対応する2つの輪軸23等の回転部材のトルク差を制御可能となる。これにより、2つの主電動機25に対して設けられた共通のインバータ60と2つの補助電動機25に対して設けられた共通の補助制御ユニット62とによって、2つの輪軸23等の回転部材のトルクを独立に制御することが可能になる。そのため、上記各形態のように、補助電動機35毎に補助制御ユニット42を用意する場合(図4参照)に比べてその個数を低減できる。
Since the
本発明は上記各形態に限定されず本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。遊星歯車機構の3要素とその3要素に連結される主電動機や補助電動機等の部材との対応関係は図示の形態に限らず、他の対応関係に変更することも可能である。主電動機や補助電動機の個数に関しても、これらが複数個であればどのような個数で実施することも可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms within the scope of the gist of the present invention. The correspondence relationship between the three elements of the planetary gear mechanism and the members such as the main motor and the auxiliary motor connected to the three elements is not limited to the illustrated form, but can be changed to other correspondence relationships. Regarding the number of main motors and auxiliary motors, any number of main motors and auxiliary motors can be used as long as they are plural.
25 主電動機
30 遊星歯車機構
31 サンギア
32 リングギア
33 遊星キャリア
35 補助電動機
40、60 インバータ
41、61 主制御ユニット(主電動機制御手段)
42、62 補助制御ユニット(補助電動機制御手段、共通の制御部)
55 ロック機構
25
42, 62 Auxiliary control unit (auxiliary motor control means, common control unit)
55 Locking mechanism
Claims (6)
互いに差動回転する3要素をそれぞれ有し、前記主電動機毎に一つずつ設けられた複数の遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構毎に一つずつ設けられた複数の補助電動機と、を備え、
前記複数の遊星歯車機構のそれぞれは、前記3要素のいずれか一つの要素に前記複数の主電動機のいずれか一つが連結され、前記3要素の残りの2つのいずれか一方の要素に前記複数の回転部材のいずれか一つが連結され、かつ、前記3要素の残りの2つのいずれか他方の要素に前記複数の補助電動機のいずれか一つが連結されており、
前記複数の補助電動機を制御することにより、前記複数の主電動機のそれぞれの運転状態を前記遊星歯車機構を介して制御する補助電動機制御手段を更に備えている、
ことを特徴とする電気車駆動システム。 An electric vehicle drive system applied to an electric vehicle including a plurality of rotating members that are wheel shafts or wheels and a plurality of main motors that are electrically connected in parallel to a common inverter and each drive a separate rotating member. In
A plurality of planetary gear mechanisms each having three elements that rotate differentially with each other, one for each of the main motors;
A plurality of auxiliary electric motors provided one by one for each planetary gear mechanism,
In each of the plurality of planetary gear mechanisms, any one of the plurality of main motors is connected to any one of the three elements, and the plurality of planetary gear mechanisms are connected to any one of the remaining two elements of the three elements. Any one of the rotating members is connected, and any one of the plurality of auxiliary motors is connected to the other two elements of the remaining two of the three elements ,
Auxiliary motor control means for controlling the operating states of the plurality of main motors via the planetary gear mechanism by controlling the plurality of auxiliary motors,
An electric vehicle drive system characterized by that.
前記複数の主電動機を、前記インバータを介して制御する主電動機制御手段を更に備え、
前記補助電動機制御手段は、前記複数の主電動機のそれぞれが同一の回転速度及び回転角度で運転されるように、前記複数の補助電動機を制御する請求項1に記載の電気車駆動システム。 The plurality of main motors are each configured as a synchronous motor,
Further comprising main motor control means for controlling the plurality of main motors via the inverter ;
It said auxiliary electric motor control means such that said each of the plurality of main motor is operated at the same rotational speed and rotation angle, the electric vehicle drive system according to 請 Motomeko 1 that controls the plurality of auxiliary motor.
前記複数の補助電動機として、2つの補助電動機が設けられ、
前記補助電動機制御手段は、互いに逆方向のトルクを発生するように前記2つの補助電動機が逆並列に接続される共通の制御部を有している請求項2に記載の電気車駆動システム。 Two main motors are provided as the plurality of main motors,
Two auxiliary motors are provided as the plurality of auxiliary motors,
The electric vehicle drive system according to claim 2, wherein the auxiliary motor control means includes a common control unit in which the two auxiliary motors are connected in antiparallel so as to generate torques in opposite directions.
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