JPH04299002A - 自動車両 - Google Patents

自動車両

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JPH04299002A
JPH04299002A JP3229859A JP22985991A JPH04299002A JP H04299002 A JPH04299002 A JP H04299002A JP 3229859 A JP3229859 A JP 3229859A JP 22985991 A JP22985991 A JP 22985991A JP H04299002 A JPH04299002 A JP H04299002A
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JP
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motor
motor vehicle
converter
vehicle
power source
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Application number
JP3229859A
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English (en)
Inventor
Howard A Marshall
ハワード　アットウッド　マーシャル
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Jaguar Land Rover Ltd
Original Assignee
Jaguar Cars Ltd
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Publication date
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車両に関し且つ特に
自動車両用電気機械式伝動装置に関する。
【０００２】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの観点によ
れば、自動車両は機関駆動される発電機と、車両の１つ
以上の車輪を駆動するようになっているモータとを含む
電気機械式伝動装置を含み、発電機が直流対直流コンバ
ータを通してモータへ連結され、該コンバータによって
発電機の電流出力が適当な電流入力をモータへ提供する
ように変化されることができ、更に車両の動作を感知す
る装置と、運転者による作動のための速度制御装置とを
含む制御装置を含み、該制御装置が車両の動作に対する
運転者の要求に適合するように伝動装置の作動を最適化
するように機関及び直流対直流コンバータを制御するよ
うに構成されていることを特徴とする。
【０００３】本発明によれば、定常速度状態のために、
制御装置は、動力要求に適合すべく定常速度を維持し且
つ機関速度を減らすように最小の動力出力を与え、それ
により最大の節約を得るように直流対直流コンバータを
設定する。運転者が加速を望む時、機関の速度は加速ペ
ダルの踏込みの程度に依存して追加の動力を提供するよ
うに増加され、出力電圧が車輪速度に対応すると同時に
出力電流が、従ってモータによって発生されたトルクが
利用可能な動力の最大値に維持されるように制御装置は
直流対直流コンバータからの出力を制御する。
【０００４】本発明の伝動装置は動力を車両の１つ以上
の車輪へ伝達するために使用されることができる。四車
輪の車両では、動力を車両の２つの車輪又は４つの車輪
へ伝達することが普通である。これは各車輪を直接に駆
動する個々の車輪モータを有することによって達成され
ることができ、又は１つのモータが共通の車軸上の一対
の車輪を駆動することができる。これは在来の差動機を
介して車軸を駆動することによって達成され得るが、好
ましくはモータはハイポイド直角駆動装置を通しての駆
動に含まれるかなりの動力損失を避けるために傘歯車差
動機構のケージへ直結される。
【０００５】本発明に従って使用される直流対直流コン
バータは電力スイッチング装置と１つ以上のインダクタ
ンスとからなり、スイッチングの周波数及びタイミング
を変化する装置が設けられ、それにより望み通りに出力
電圧及び電流を変化する。これらの要求を履行する典型
的な直流対直流コンバータは、バク・ブーストのコンバ
ータ、マクマレイのコンバータ及びカク・アップ・ダウ
ンのコンバータを含み、それらの詳細はウイレイによっ
て発行されたモハン、アンデランド及びロビンス著の「
動力エレクトロニクスコンバータ、応用及び設計」で与
えられている。
【０００６】必要な動力出力を発生する適当な形式の発
電機は本発明に従って使用されることができる。発電機
が交流を発生する場合、これは直流対直流コンバータへ
送られる前に最初に整流されねばならない。同様に、必
要な量のトルクを発生する電気モータは車両の車輪を駆
動するために使用されることができる。
【０００７】本発明の好適な実施例によれば、永久磁石
ブラシレス直流モータがこのために使用され、直流対直
流コンバータからの出力はインバータによって交流に変
換され、交流はブラシレス直流モータを電子的に整流す
るように使用される。
【０００８】車両の車輪を駆動するために使用される電
気モータは補助動力源を充電するために車両の制動の際
に発電機として使用されることができる。この補助動力
源は低質量高慣性複合リムはずみ車へ結合された電気モ
ータの形であることができ、該はずみ車はそれが真空を
維持する構成要素を必要としないように真空中に気密シ
ールされることができる。代替的に、補助動力源は高い
電力／密度のバッテリであることができる。補助動力源
は車両の加速を向上させるために動力を提供し、バッテ
リの場合には電気モータのための代替的な動力源を提供
する。
【０００９】次に、本発明に従って構成された車両の動
力列を線図式に示す添付図面を参照して、本発明の実施
例を例として説明する。
【００１０】
【実施例】図１に示したように、自動車両の伝動装置は
通常の内燃機関１１によって駆動される同期発電機１０
を含む。永久磁石ブラシレス直流モータ１２が後部車軸
１３と平行に車両に取付けられ、路上車輪１４は車軸１
３の両端に設けられる。路上車輪１４は駆動軸１５によ
って差動機ユニット１６へ連結され、該差動機ユニット
１６は複数個の傘歯車式遊星歯車１８を担持するケージ
１７を含み、遊星歯車１８は各駆動軸１５上の傘歯車１
９と噛合っている。輪歯車２０がケージ１７の外径部分
上に設けられ、該輪歯車２０はモータ１２へ駆動連結さ
れた歯車２１と噛合っており、歯車２１に対する歯車２
０の比は１対１である。
【００１１】同期発電機１０は三相交流電流を発生し、
それは整流器３０によって直流に変換される。整流器３
０からの出力は直流対直流コンバータ３１へ供給され、
直流対直流コンバータ３１からの直流電流はインバータ
３２によって三相交流電流供給に変換され、モータ１２
を駆動する。車輪速度変換器３３が車両の車輪１４の１
つと関連しており且つ車輪速度に比例した信号を発生す
る。車輪速度変換器３３からの信号は制御ユニット３４
へ送られる。また、制御ユニット３４は運転者作動速度
制御装置、例えば加速ペダル３５の位置を監視し、該加
速ペダル３５はその踏込みの程度に比例した信号を発生
する電気装置を制御する。制御ユニット３４は直流対直
流コンバータ３１及び機関管理制御モジュール３６を制
御するうよに出力信号を発生する。
【００１２】上述したような動力列を有する典型的な車
両は１０００〜６０００ｒｐｍの速度に対して１２７Ｎ
ｍの均一のトルクを発生する機関１１を有し、同期発電
機は０．０８３ボルト／ｒｐｍ及び１．２６アンペア／
Ｎｍを発生し、モータ１２は３．６６４ｒｐｍ／ボルト
及び２．６Ｎｍ／アンペアを発生する。
【００１３】表１に示したように、定常速度において制
御ユニット３４は機関管理制御モジュール３６によって
機関１１の速度を制御し、必要な速度を維持するために
充分な動力を発生する。
【００１４】加速時に、加速度の率は加速ペダル３５が
運転者によって踏込まれた程度に依存し、これは機関管
理制御モジュール３６を通して機関１１の速度及び動力
出力を制御する。
【００１５】表２及び表３は機関１１からの異なるレベ
ルの動力出力に対する４８．２７キロメートル／時（３
０マイル／時）からの瞬間的な加速度を示す。表２及び
表３に示したように、機関管理制御モジュール３６を通
して制御ユニット３４は加速ペダル３５の踏込みの程度
に応じて機関１１の速度を制御する。直流対直流コンバ
ータ３１は次に過剰な電圧を電流に変換し、それはモー
タ１２によって発生されたトルクを増して車両を加速す
る。車両が加速し且つ速度が増加するにつれて、モータ
１２によって要求される電圧も増加するので、利用し得
る電流、従ってモータ１２によって発生されるトルクは
車両の速度が機関１１のその動力出力に最適な方へ増加
するにつれて減少する。
【００１６】随意に、第２の直流対直流コンバータ４１
が適当なスイッチング装置４０を介して直流対直流コン
バータ３１とインバータ３２との間に連結されることが
でき、直流対直流コンバータ４１は第２のインバータ４
２を介してモータ４３へ連結され、該モータ４３は低質
量高慣性複合リムはずみ車４４を駆動し、はずみ車４４
は排気されたケーシング中に位置決めされる。
【００１７】通常の運転状態においては、スイッチング
装置４０は直流対直流コンバータ４１、インバータ４２
及びモータ４３を主動力列から絶縁する。しかしながら
、減速又は制動の際には、制御ユニット３４の制御のも
とでスイッチング装置４０はモータ１２を主動力列から
絶縁し且つ直流対直流コンバータ４１、インバータ４２
及びモータ４３をインバータ３２を通してモータ１２へ
連結する。モータ１２は次にインバータ３２によって整
流される交流電流を発生する発電機として作用し、電流
は直流対直流コンバータ４１によって増加され且つイン
バータ４２によって三相交流電流に逆に変換され、モー
タ４３を駆動し且つはずみ車４４を速く回す。このよう
にしてはずみ車４４に蓄えられた動力は次にモータ４３
を駆動するために使用されることができ、車両が加速す
る時に発電機１０によって発生された電力を増やすため
に使用さることができ、制御ユニット３４はスイッチン
グユニット４０によってモータ１２を主動力列及び補助
動力供給部の両方へ連結させる。直流対直流コンバータ
４１は車両が制動している時にモータ１２から又は車両
が加速している時にモータ１２から利用し得る動力の使
用を最適にする。
【００１８】代替的に、破線で示したように、車両の制
動時にモータ１２によって発生された電力が直流対直流
コンバータ４１を通して高い電力／エネルギ密度のバッ
テリユニット４５を充電するために使用されることがで
きる。バッテリユニット４５は例えば９Ｋｗ／Ｋｇまで
の電力密度を有する二極鉛酸バッテリの形であることが
できる。車両の加速のために利用し得る動力を増やすた
めに補助動力供給部を設けることに加えて、この形式の
補助動力供給部が制限された範囲について高い伝動効率
の全ての電気モードを提供するように使用されることが
できる。
【００１９】発電機１０は機関１１の始動器モータとし
ても使用されることができる。
【００２０】種々の修正が本発明から逸脱せずになされ
ることができる。例えば、上述した実施例において、単
一車軸上の車輪はモータ１２によって駆動されるが、四
輪駆動においては同じ速度で動かされることができるモ
ータ１２と同様な一対の電気モータが差動機を通して異
なる車軸上の対の車輪を駆動するように使用され、四輪
駆動車両を提供することができる。制御ユニット３４は
駆動条件に適するように必要により前部及び後部車軸に
対する動力の率を制御するように構成されることができ
る。代替的に、個々のモータは車両の２つの車輪又は４
つの車輪全部に対して設けられることができる。
【００２１】上述の実施例において機関１１は通常の前
後方向の位置で示されているが、機関１１は車両に適当
な位置で位置決めされることができる。また、機関１１
は車両から機械的に及び音響的に絶縁されることができ
る。
【００２２】上述の実施例において直流対直流コンバー
タ３１及びインバータ３２は別々のユニットとして図示
されているが、これらは一体にされることができ、ある
いはモータ１２中に組込まれることができ、モータ１２
の巻線は直流対直流コンバータ３１のインダクタンスと
して使用される。
【００２３】上述の実施例で車輪速度変換器は車両動作
を測定するために使用されるが、車輪への機械的駆動列
と関連した変換器がこの目的のために使用されることが
できる。例えば、変換器は代替的にモータ１２又は差動
機ケージ１７の速度を測定することができる。
【００２４】
【表１】
【表２】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された車両の動力列を線図
式に示す図。
【符号の説明】
１０　　　　同期発電機 １１　　　　内燃機関 １２　　　　永久磁石ブラシレス直流モータ１３　　　
　車軸 １４　　　　路上車輪 １５　　　　駆動軸 １６　　　　差動機ユニット １７　　　　ケージ ２０　　　　リング歯車 ２１　　　　歯車 ３０　　　　整流器 ３１　　　　直流対直流コンバータ ３２　　　　インバータ ３３　　　　車輪速度変換器 ３４　　　　制御ユニット ３５　　　　加速ペダル ３６　　　　機関管理制御モジュール ４０　　　　スイッチング装置 ４３　　　　モータ ４４　　　　低質量高慣性複合リムはずみ車４５　　　
　高い電力／エネルギ密度のバッテリユニット

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　機関（１１）駆動発電機（１０）と、
    車両の１つ以上の車輪（１４）を駆動するようになって
    いるモータ（１２）とを含む電気機械式伝動装置を含み
    、発電機（１０）がモータ（１２）へ直流対直流コンバ
    ータ（３１）を介して連結され、それによって発電機（
    １０）の電流出力が適当な電流入力をモータ（１２）へ
    提供するように変化されることができ、更に制御装置（
    ３４）を含み、該制御装置は車両の動作を感知する装置
    と、運転者による操作のための速度制御装置（３５）と
    を含み、前記制御装置（３４）は車両の動作に対する運
    転者の要求に適合するように伝動装置の作動を最適化す
    るように機関（１１）及び直流対直流コンバータ（３１
    ）を制御するように構成されていることを特徴とする自
    動車両。
  2. 【請求項２】制御装置（３４）は直流対直流コンバータ
    （３１）及び機関管理制御モジュール（３６）を制御す
    る信号を提供するようになっていることを特徴とする請
    求項１に記載された自動車両。
  3. 【請求項３】　　定常速度状態のために、制御装置（３
    ４）は、定常速度を維持するために最小の動力出力を与
    えるように直流対直流コンバータ（３１）を設定し且つ
    動力要求に適合するために機関速度を減らすように機関
    管理制御モジュール（３６）を制御するようになってい
    ることを特徴とする請求項２に記載された自動車両。
  4. 【請求項４】　　加速状態において、制御装置（３４）
    は運転者の要求に応じて機関（１１）の動力出力を増加
    し且つ利用し得る動力に対して与えられた速度でモータ
    （１２）から最大トルク出力を提供するように直流対直
    流コンバータ（３１）を制御するようになっていること
    を特徴とする請求項２又は３に記載された自動車両。
  5. 【請求項５】　　速度制御装置が電気装置を制御する加
    速ペダル（３５）を含み、該電気装置が加速ペダル（３
    ５）の踏込み量に比例した信号を提供することを特徴と
    する請求項１に記載された自動車両。
  6. 【請求項６】　　車両の動作を感知する装置（３３）は
    車輪（１４）への機械的駆動列（１５，１６，２１）の
    構成要素と関連した変換器を含むことを特徴とする請求
    項１から５までのいずれか１項に記載された自動車両。
  7. 【請求項７】　　発電機（１０）は三相交流供給を発生
    する同期発電機を含み、三相交流供給が直流対直流コン
    バータ（３１）へ送られる前に整流器（３０）によって
    直流供給に変換されることを特徴とする請求項１から６
    までのいずれか１項に記載された自動車両。
  8. 【請求項８】　　モータ（１２）が永久磁石ブラシレス
    直流モータであり、直流対直流コンバータ（３１）の直
    流出力がインバータ（３２）によって三相交流に変換さ
    れ、モータ（１２）を駆動することを特徴とする請求項
    １から７までのいずれか１項に記載された自動車両。
  9. 【請求項９】　　車両の１つ以上の車輪が独立のモータ
    によって駆動されることを特徴とする請求項１から８ま
    でのいずれか１項に記載された自動車両。
  10. 【請求項１０】　　単一のモータ（１２）が共通の車軸
    上の一対の車輪（１４）を駆動し、モータ（１２）が差
    動機ユニット（１６）を通して駆動することを特徴とす
    る請求項１から８までのいずれか１項に記載された自動
    車両。
  11. 【請求項１１】　　モータ（１２）が車軸と平行に配置
    され、モータが傘歯車差動機構（１６）のケージ（１７
    ）へ駆動連結され、それにより車輪（１４）が駆動され
    る。ことを特徴とする請求項１０に記載された自動車両
    。
  12. 【請求項１２】　　電気モータ（１２）によって直接に
    駆動される歯車（２１）は差動機構（１６）のケージ（
    １７）の外径部上の歯車リング（２０）と係合すること
    を特徴とする請求項１１に記載された自動車両。
  13. 【請求項１３】　　モータ（１２）はスイッチング装置
    （４０）を通して発電機（１０）又は補助動力源（４３
    ，４４；４５）へ選択的に連結され、それにより車両の
    減速又は制動の際にモータ（１２）は補助動力源（４３
    ，４４；４５）へ連結されることができ、モータ（１２
    ）によって発生された電流は補助動力源（４３，４４；
    ４５）を充電するように使用されることを特徴とする請
    求項１から１２までのいずれか１項に記載された自動車
    両。
  14. 【請求項１４】　　補助動力源が低質量／高慣性複合は
    ずみ車（４４）へ結合された副電気モータ（４３）を含
    むことを特徴とする請求項１３に記載された自動車両。
  15. 【請求項１５】　　補助動力源が高い電力／密度のバッ
    テリ（４５）であることを特徴とする請求項１４に記載
    された自動車両。
  16. 【請求項１６】　　補助動力源（４３，４４；４５）は
    モータ（１２）へ直流対直流コンバータ（４１）を通し
    て連結され、該直流対直流コンバータは補助動力源（４
    ３，４４；４５）へ又はそれから供給される動力の使用
    を最適にすることを特徴とする請求項１３から１５まで
    のいずれか１項に記載された自動車両。
  17. 【請求項１７】　　スイッチング装置（４０）は、通常
    の動作中に発電機（１０）をモータ（１２）へ連結する
    と同時に補助動力源（４３，４４；４５）をモータ（１
    ２）から絶縁するように、車両の減速又は制動状態にお
    いて発電機（１０）をモータ（１２）から絶縁すると同
    時に補助動力源（４３，４４；４５）をモータ（１２）
    へ連結するように、且つ車両の再加速状態において発電
    機（１０）及び補助動力源（４３，４４；４５）の両方
    をモータ（１２）へ連結するように制御装置（３４）に
    よって制御されることを特徴とする請求項１３から１６
    までのいずれか１項に記載された自動車両。
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