JPH03179141A - エネルギー回生リターダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車両に制動力を与えて速度を減少させ、そのエ
ネルギーを回生じようとするエネルギー回生リターダに
関する。

（従来の技術） 従来、車両の速度を減速させるには、走行しているエネ
ルギーをブレーキ機構により摩擦熱などに変えて、大気
中に放散させるのが一般的である。

そして、この種の走行エネルギーを回収しようとする試
みが種々なされているが、本出願人により、車両のクラ
ンク軸とパワータービンとを連結して入出力を切換える
動力反転機構と、タービンからの人力時に該機構から回
収した電気エネルギーを、パワータービンの出力切換直
後に駆動力に変換し、パワータービンに伝達してジェネ
レータによってエネルギーを回収しようとするターボコ
ンパウンドエンジンの提案が特開平１−１７７４１９号
公報に示されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の通常のブレーキ機構によって走行エネルギーを熱
エネルギーとして放散させるのは省エネルギーの点で問
題がある。また、公開公報に開示された提案においては
、前記の動力反転機構の入出力切換直後ではパワーター
ビンの起動トルクが向上するという回収効果が得られる
が、ブレーキ時のエネルギーを広範囲に回収できるまで
には至ってはいないという点が生じている。

したがって本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので
あり、その目的は車両のブレーキ時の走行エネルギーを
広範囲にわたり回収しようとするエネルギー回生リター
ダを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、被制動軸に設けた第１の歯車機構によ
り連結される第１のクラッチと、該第１クラツチと第２
の歯車機構とを介して駆動され、１、増速機構により高
速回転して圧気作動するプロ、ノと、該ブロワの回転軸
に設けた第２のクラッチを介して連結される回転電機と
、ブレーキペダルの踏込みに応じ第１および第２のクラ
ッチを制御し制動エネルギーを圧気および電力として回
生させる回生制御手段とを備えたエネルギー回生リター
ダが提供される。

（作用） 本発明では、被制動軸からクラッチを介し、増速機構に
よって高速駆動されて空気を圧縮するブロワと、該ブロ
ワとクラッチにより連結される回転電機とを設け、被制
動軸の回転や所望する制動状態に応じて、これらのクラ
ッチを制御して制動エネルギーを圧縮空気や、電気エネ
ルギーとして回生ずるものである。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

同図において、１はブロワで、吸気口１１から空気を吸
入して圧縮し、図示し７ていないエンジンへの過給気と
して低速時のトルク向上に用いたり、また車両の圧縮空
気源とするもので、吸気口１１には吸気弁１２が配置さ
れて吸気制御用のステップモータ１３が取付けられ、後
述するコン下ローラからの指令によってブロワ１の仕事
量が制御されるものである。

２は増速機構となる遊星歯車機構で、ブロワ１の回転軸
１４に直結されたサンギヤ２１．その外周に噛合うビニ
オン２２、およびビニオン２２に噛合うリングギヤ２３
を有し、該ビニオン２２のキャリヤが固定されているた
め、リングギヤ２３の回転に対してサンギヤ２１の回転
、すなわちブロワ１は例えば数十倍に増速されるように
構成されている。

そしてブロワ１の回転軸１４にはバッファ２５が配置さ
れ、その延長軸上には′ｓ２のクラッチとなるＢ電磁ク
ラッチ３を介して電動−発電機となる回転電機４が取付
けられている。

４１は電力変換器で、インバータとコンバータとを有す
る交直両方向変換器からなり、発電作動時の回転篭ｔｍ
４からの交流電力を整流して蓄エネルギー装置５を充電
したり、蓄エネルギー装置５からの直流電力を交流電力
に変換して回転篭ｍ４をカ行駆動させるものである。な
お蓄エネルギー装置５は鉛バッテリや大静電容量を有す
る電気二重層コンデンサなどからなり、電気エネルギー
として回収したエネルギーを蓄えたり、または蓄えたエ
ネルギーによって回転電機４を駆動して、予めブロワ１
を加速しておくもので、該蓄エネルギー装置５にはその
蓄電状態を検出する容量センサ５１が取付けられ、コン
トローラ６にデータを送信するように結線されている。

２４は遊星歯車機構２のリングギヤ２３と同軸に設けら
れたＥギヤで、第２の歯車機構の一部となるものであり
、下方に示すＤギヤ７２と噛合い、ざらにＣギヤ７１を
介して第１のクラッチとなるＡ電磁クラッチ７からのト
ルクが伝達されるもので、Ａ電磁クラッチ７は同軸のＢ
ギヤ８２およびクランク軸８に設けられた第１の歯車機
構となるＡギヤ８１を介してエンジンのトルクや制動力
が伝達されるものである。したがって、エンジンのクラ
ンク軸８のトルクはＡ電磁クラッチ７を継ぐと、Ａギヤ
８１およびＢギヤ８２を介してＣギヤ７１に伝達され、
ざらにＤギヤ７２、Ｃギヤ２４を介して遊星歯車機構２
のサンギヤ２１を駆動することになり、高速駆動される
ブロワ１の回転によって大きな制動力が与えられること
になる。またさらに、Ｂ電磁クラッチ３を継ぐと回転電
機４も高速駆動され、その発電作動によりクランク軸８
にはブレーキが掛ることになる。なお、Ｂギヤ８２およ
びＣギヤ２４にはそれぞれの回転数を検出する回転セン
サ８２１および回転センサ２４１が配置され、検出した
回転数信号をコントローラ６に送信する。

９はブレーキペダルであり、ブレーキセンサ９１が取付
けられて、ペダルの踏込み状態が検出され、急ブレーキ
か否かの信号がコントローラ６に入力されるものである
。

コントローラ６はマイクロコンピュータからなり、演算
処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手順、制
御用マツプなどを格納する各種メモリ、入／出力回路な
どを備えており、入力回路には前記の各種センサからの
信号ラインが接続され、出力回路にはブロワ１の吸気弁
１２を駆動するステップモータ１３や電力変換器４１、
Ａ電磁クラッチ７、Ｂ電磁クラッチ３などに指令を送る
ように結線が行われている。

なお、第２図、第３図および第４図は上述の制御用マツ
プの例を示すもので、第２図はクランク軸回転数と吸気
弁開度との関係をドライＲの要求に沿った制動力として
複数の曲線に示した曲線図、第３図は回転電機の発電／
非発電状態におけるクランク軸回転数と吸気弁開度との
関連を示す曲線図で発電状態ではブロワの仕事量を抑え
たもの、第４図は蓄エネルギー装置の蓄電量に応じて吸
気弁開度を制御する曲線図であり、これらのマツプはコ
ントローラのメモリに格納されてしするものである。

第５図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図であ
り、つぎに同図を用いてその作動を説明する。

ステップ１および２にてブレーキセンサ９１ｂ）らのペ
ダルの踏込状態と、クランク軸８の回転数をＢギヤ回転
センサ８２１からの信号にて読込み、ステップ３ではク
ランク軸８が高速回転か、低速回転かを判断し、低速回
転でない場合はステップ４にてペダルの踏込状態から急
ブレーキか否かを判断する。

ここで、急ブレーキでなく通常の踏込状態の場合はステ
ップ５にてＡ電磁クラッチ７を継いで、クランク軸８の
トルクをＡギヤ８１→Ｂギヤ８２→Ｃギヤ７１→Ｄギヤ
７２→Ｅギヤ２４により伝達した後、′ｔｉ星歯車機構
２によってブロワ１を高速駆動する。そしてステップ６
ではＢ電磁クラッチ３を継ぎ、ブロワ１の回転軸１４に
接続された回転電機４を駆動して発電機として作動させ
る。

そしてこの場合、蓄エネルギー装置５の現蓄電状態をチ
エツクするため、ステップ７にて容量センサ７１からの
信号を読込み、更にエネルギーの蓄積が可能な場合は電
気エネルギーへの変換による回収作動を優先させる。　
　　　　　　　　　・したがって、ステップ８で蓄電量
の判断を行い、蓄電量が小の場合はステップ９にて回転
電機４の発電量を大にし、電力変換器４１を介しての蓄
エネルギー装置５への送電量を大にするとともに、ステ
ップ１０では吸気弁１２の開度を少なくするようにステ
ップモータ１３を制御して、ブロワ１による圧気動作を
減少させる。

また、ステップ８にて蓄電量が大の場合は蓄エネルギー
装置５が飽和してしまうことになるのでステップ１１で
は発電量を減少させて電気エネルギーへの回生を減じ、
ステップ１２でブロワ１による圧縮作動による吸収エネ
ルギー作用を大にして、発電量の大小に拘らず、ユーザ
ーの所望するブレーキレベルになるように、吸気弁１２
の制御によりブレーキ力の差異をなくすように作動する
。

つぎにステップ４において高速で急ブレーキが必要のと
きはステップ１６に進むが、この場合、制動エネルギー
が大きすぎるとＡ電磁クラッチ７の能力や動力伝達系に
制限があるため、まずＢ電磁クラッチ３を継ぐとともに
電力変換器４１に指令して蓄エネルギー装置５からの電
力により回転電機４を電動駆動して予めブロワ１を加速
しておき、ついでステップ５に移行して前述のようにス
テップを進めて制動力を加えることになる。

また、ステップ３にてクランク軸８の回転が低速の場合
はステップ１３に進み、大きな制動力が必要なときはス
テップ１４にて、まず８１１６ｉ１クラツチ３を接にし
て回転電機４を発電機作動とし、この発電状態にてＡ電
磁クラッチ７をステップ１５でＮぎ、ステップ７に進ん
で前述のような制動を行うことになる。この場合はクラ
ンク軸８が低速回転にて絶対トルクが小さいため、クラ
ッチの能力などを超過することはない。

なお、上述のブロワによる圧気はエンジンに対する過給
気として、エンジンの低速トルクの向上に用いることが
できるもので、蓄エネルギー装置に蓄えた電気エネルギ
ーは車載のバッテリと同様に種々の電源となるものであ
る。

また、本実施例では制動力を加える源泉軸をクランク軸
として説明したが、特にクランク軸に限ることなく、変
速機の回転軸や他の動力軸でもよいものである。

以上、本発明を上述の実施例によって説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを
本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、クランク軸からＡ電磁クラッチを介し
遊星歯車機構などによって増速されるブロワと、該ブロ
ワの回転軸とＢ電磁クラッチを介して連結される電動−
発電機となる回転電機とを設けて、クランク軸の回転や
制動力に応じてＡ。

Ｂ電磁クラッチを制御してブロワの作動による圧気や、
回転電機の発電作動による電力として制動エネルギーを
変換させるので、省エネルギーの点で優れており、また
、広範囲な運転状態において制動エネルギーを圧気や電
気エネルギーとしてバランスよく回収するため、運転者
に対しては不自然さを与えないという利点が生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図はクランク軸回転と吸気弁開度との関連の曲線図、
第３図は回転電機の動作状態とクランク軸回転と吸気弁
開度との関連の曲線図、第４図は蓄エネルギー装置の蓄
電量と吸気弁開度との関連の曲線図、第５図は本実施例
の作動を示す処理フロー図である。 １・・・ブロワ、２・・・遊星歯車機構、３・・・ＢＥ
磁クラッチ、４・・・回転を機、５・・・蓄エネルギー
装置、６・・・コントローラ、７・・・Ａ’Ｋｔｔｉク
ラッチ、８・・・クランク軸、９・・・ブレーキペダル
、１２・・・吸気弁、１４・・・回転軸。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被制動軸に設けた第１の歯車機構により連結され
   る第１のクラッチと、該第１のクラッチと第２の歯車機
   構とを介して駆動される増速機構により高速回転して圧
   気作動するブロワと、該ブロワの回転軸に設けた第２の
   クラッチを介して連結される回転電機と、ブレーキペダ
   ルの踏込みに応じ第１および第２のクラッチを制御し制
   動エネルギーを圧気および電力として回生させる回生制
   御手段とを備えたことを特徴とするエネルギー回生リタ
   ーダ。
2. （２）前記の被制動軸はエンジンのクランク軸であるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載のエネルギー回生リタ
   ーダ。
3. （３）前記の増速機構に遊星歯車装置を用いたことを特
   徴とする請求項（１）記載のエネルギー回生リターダ。