JPH04317502A - 装軌車両の走行装置 - Google Patents

装軌車両の走行装置

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JPH04317502A
JPH04317502A JP3111046A JP11104691A JPH04317502A JP H04317502 A JPH04317502 A JP H04317502A JP 3111046 A JP3111046 A JP 3111046A JP 11104691 A JP11104691 A JP 11104691A JP H04317502 A JPH04317502 A JP H04317502A
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JP
Japan
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motor
generator
vehicle
signal
motors
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JP3111046A
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English (en)
Inventor
Shunei Yamamoto
山本 俊英
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries 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、ブルドーザ等の装軌車
両に適用される走行装置に関する。
【0002】
【従来の技術】左右2組の履帯の回転により直進、旋回
、制動を行なう装軌車両用の駆動装置としては、従来は
エンジンにて運転される機械式変速機、機械式操向機が
使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】機械式変速機、機械式
操向機を使用せず、エンジンにて駆動される発電機と、
この発電機で発生した電力により回転する履帯駆動用の
電動機を用いて装軌車両を駆動することが考えられてい
るが、従来では、未だ装軌車両用の電気駆動装置は実用
化されていない。
【0004】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
、機械式変速機、機械式操向機を使用せず、エンジンに
て駆動される発電機及び、この発電機で発生した電力に
より駆動される履帯駆動用の電動機を用いて装軌車両を
電気的に駆動でき、直進、旋回及び制動という制御動作
を確実に実行し得る装軌車両の走行装置を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】電気機器類の構成;[電
源]  通常の電気自動車等では、電源として主に蓄電
池を用いているが、装軌車両に於いては、一般的には重
量が大きく大馬力の駆動源が必要となることから、電気
容量の小さな蓄電池を利用するよりも、通常のガソリン
エンジンやディーゼルエンジンで駆動される大容量の発
電機を電源として使用することが考えられる。例えば、
三相同期発電機の交流出力をダイオードブリッジ等によ
り全波整流することで、直流電気を得ることができる。
【0006】[履帯駆動用電動機]  電動機は、直流
電動機と交流電動機に大きく分けることができる。現状
では、直流電動機は可変速運転向きであるのに対し、交
流電動機は定速運転向きである。車両のスピードを変え
るには可変速運転が望ましいので、左右の履帯駆動用電
動機には直流電動機を用いる。
【0007】[機器構成]  左右履帯駆動用の2台の
電動機の回転数、トルク(駆動力)を制御するには、様
々な構成が考えられるが、車載化にあっては、重量や容
積の制約が問題となる。重量・容量の低減、及び旋回時
等においての2台の電動機を個別に制御する必要がある
ので、他励界磁式直流電動機を採用する。この理由とし
ては、従来の直流電動主回路駆動方式には、界磁電流制
御と電機子電流制御の2方式があるが、界磁電流制御の
場合には、制御電力が小容量でよく、かつ、重量、容積
が小さくなるのに対し、電機子電流制御の場合には、制
御電力が大容量でかつ重量、容積もそれに比例して大き
くなるためである。
【0008】制御装置の構成;装軌車両の運転パターン
には、直進、旋回、制動の3種類がある。
【0009】[直進]  直進時には、ドライバのアク
セル踏み角(アクセル開度)に応じて、電動機の出力ト
ルク制御を行なう。即ち、左右の直流電動機は、アクセ
ル開度に比例した出力トルク指令が制御装置により与え
られ、界磁電流制御が行なわれる。
【0010】[旋回]  旋回時には、ドライバのハン
ドル回転角(ステアリング角)に応じた操向比(旋回外
側履帯回転数/旋回内側履帯回転数)となるように、左
右の直流電動機の回転数制御を制御装置により行なう。
【0011】[制動]  界磁制御方式の直流電動機で
は、制動時(外部の力より電動機が回転させられる状態
)には電気エネルギの回収が行なえないので、リターダ
としての抵抗に制動時に発生した電気エネルギを流入さ
せ、熱エネルギとして消費させる。ドライバのブレーキ
ペダル踏み角(ブレーキペダル開度)に応じて、リター
ダで消費する電気エネルギと各電動機のトルクを制御装
置により決める。
【0012】
【作用】エンジンで駆動される三相交流発電機を電源と
して、この交流出力を三相ブリッジ全波整流回路で整流
し、直流電流を得る。左右履帯駆動用のスプロケット、
及び終減速機に接続された左右2台の他励磁界式直流電
動機に、上記直流電流を流すことにより、これら直流電
動機は回転し、車両は走行する。
【0013】車両の走行に際しては、アクセルペダル踏
込み量、ハンドル(ステアリング)回転角、ブレーキ踏
込み量、ポジション選択スイッチの組合わせ、及びこれ
らの値の大小に応じて、直進走行時においては各電動機
の出力トルク制御を、また旋回走行時、及び超信地旋回
時においては各電動機の回転数制御を行なう。
【0014】車両制御時には、各電動機が発電機として
発生した電気エネルギをリターダ抵抗にて熱エネルギに
変換し、これにより車両を制動させることが出来る。
【0015】
【実施例】図1に本発明の一実施例に係わる装軌車両の
走行装置の構成を示す。同図に示すように、エンジン1
により三相同期式交流発電機2が回転駆動され、回路配
線3、4、5間に三相交流電力が発生する。この三相交
流電力は、三相ブリッジ全波整流回路6に入力されて全
波整流され、回路配線7、8間に直流電力が発生する。 回路配線7の一端は、主回路遮断器9、及び回路配線1
0を介して、右履帯駆動用(ここで、右または左は便宜
上の表現であり、左右を逆にしてもよい)の右側他励界
磁式直流電動機11の右側電機子回路配線12に接続さ
れる。右側電機子回路配線12の他端回路配線13は、
回路配線14を介して左履帯駆動用の左側他励界磁式直
流電動機15の左側電機子回路配線16に接続される。 電機子回路配線16の他端回路配線17は、回路配線1
8を介して三相全波整流回路6の回路配線8に接続され
る。以上の配線により閉回路が形成される。
【0016】他励界磁式直流電動機11、及び同直流電
動機15の各出力軸19、20は、右、及び左終減速機
21、22に機械的に接続される。各終減速機21、2
2を介して各直流電動機11、15の回転数は所要の回
転数になるように減速、または増速される。各終減速機
21、22の出力軸23、24は、左右のスプロケット
25、26に機械的に接続される。左右のスプロケット
25、26には左右の履帯(図示省略)が取付けられる
ので、これらの履帯が回転することにより、車両は走行
することができる。
【0017】三相同期式交流発電機2内部の界磁巻線2
7は、発電機界磁制御器28に接続されて、発電機出力
制御を行なう。発電機界磁制御器28は、コントローラ
29に電気的に接続される。発電機電機子電流検出器3
0、主回路電流検出器31、右側発電機電機子電流検出
器32、33は、それぞれ発電機の電機子電流値、主回
路の電流値、左右の他励界磁式直流電動機の電機子電流
値を電気的に検出し、それらの値をコントローラ29に
入力する機能を有している。また、左右の他励界磁式直
流電動機11、15内部の界磁巻線34、35は、左右
電動機界磁制御器36、37に接続され、各電動機の出
力制御を行なう。左右電動機界磁制御器36、37は、
コントローラ29に電気的に接続される。
【0018】エンジン回転数、即ち発電機回転数は、エ
ンジン回転数検出器38により電気的に検出される。左
右電動機の回転数は、電動機回転数検出器39、40に
より電気的に検出される。これら回転数検出器38、3
9、40から出力される各回転数信号は、コントローラ
29に入力される。
【0019】上記コントローラ29にはその他の制御信
号として、アクセルペダルに設置されてアクセル開度を
検出するアクセル開度検出器41、ハンドルの回転機構
部に設置されて、ハンドル回転角(ステアリング角)を
検出するステアリング角度検出器42、ブレーキペダル
に設置されてブレーキ開度を検出するブレーキ開度検出
器43、等から出力されるアクセル開度信号、ステアリ
ング角度信号、及びブレーキ開度信号が入力される。
【0020】なお、アクセルペダルは機械的なリンク機
構、或いはケーブル等によりエンジン1に接続されてお
り、ドライバがアクセルペダルを踏むことで、エンジン
出力は機械的に制御されている。また、本実施例では、
サービスブレーキ(フットブレーキ)は、以下に述べる
電気制動式を用いており、駐車時には別置きのパーキン
グブレーキ(図示省略)を、当然のことながら有してい
るものとする。
【0021】エンジン1の始動用スタータ(図示省略)
とコントローラ29には、バッテリ44から所要の電力
が供給される。
【0022】回路配線14には、制動時の車両運動エネ
ルギを熱エネルギに変換するための左右リターダ抵抗器
45、46に電気的に接続された回路配線47の一端が
接続されている。右リターダ抵抗器45、及び左リター
ダ抵抗器46の各々の他端は、左右の直流電磁接触器4
8、49に接続される。直流電磁接触器48、49のも
う一方の他端は、回路配線10、及び18に接続される
。なお、これら直流電磁接触器48、49は制動時以外
では、電気回路的に非導通状態となっており、コントロ
ーラ29から制動信号が入力された場合にのみ、導通状
態になるものとする。
【0023】また、コントローラ29には、ポジション
選択スイッチ57からポジション選択信号Poが入力さ
れる。このポジション選択スイッチ57は、車両の中立
、前進、後進、及び超信地旋回の各ポジションを選択す
るためのもので、ドライバの操作により切換えられる。
【0024】次に上記したコントローラ29のハードウ
ェア構成の例を図2を用いて以下に説明する。
【0025】コントローラ29には、外部からのアナロ
グ制御信号として、アクセル開度信号Ac、ステアリン
グ角度信号St、ブレーキ開度信号Brk、発電機電機
子電力信号Sarm 、左右直流電動機の電機子電力信
号Darm 2、主回路電流信号Dm、が入力される。 また、エンジン回転数検出器38、左右電動機回転数検
出器39、40に例えば電磁ピックアップ式検出器を用
いた場合には、エンジン回転数信号Neg、右及び左の
電動機回転数信号Nml、Nm2は回転パルス信号とな
り、コントローラ29に入力される。
【0026】上記アナログ信号Ac、St、Brk、S
arm 、Darm 1、Darm 2、およびDmは
A/Dコンバータ50に入力され、所要のディジタル値
に変換された後、CPU51に入力される。又、エンジ
ン回転数信号Neg、Nm1、Nm2は波形整形器52
、カウンタ回路53に入力されて波形整形を受けた後、
所要のディジタル値に変換され、同様にCPU51に入
力される。CPU51には、メモリ回路54が接続され
ている。このメモリ回路54には、CPUを働かせるた
めの制御プログラムが予め入力されている。
【0027】前述した各種アナログ信号、ディジタル信
号と制御プログラムにより、CPU51で演算処理が行
なわれる。演算処理の結果はD/Aコンバータ55に入
力された後、発電機界磁電圧指令信号Scと、右及び左
の直流電動機界磁電圧指令信号Dc1、Dc2という3
種類のアナログ制御信号に変換され、発電機界磁制御器
28、左右の直流電動機界磁制御器36、37にそれぞ
れ入力される。
【0028】また、CPU51の演算処理の結果に応じ
て右及び左の直流電磁接触器48、49、及び主回路遮
断器9のそれぞれを導通、非導通(ON/OFF)状態
とする右及び左のリターダON/OFF信号R1、R2
、主回路ON/OFF信号RmをPIO回路56が、C
PU51に接続されている。
【0029】コントローラ29には、その他の外部入力
信号として、ポジション選択スイッチ57から出力され
るポジション選択信号Poがスイッチ入力インターフェ
イス用のスイッチ入力用PIO回路を介して入力される
【0030】次に上記実施例の動作を説明する。
【0031】[作動;中立]ドライバがポジション選択
スイッチ5を中立位置にした場合は、同スイッチ57か
らは中立位置に対応するポジション選択信号Poが出力
され、コントローラ29に入力される。ポジション選択
信号Poが中立に対応する場合、主回路ON/OFF信
号RmはOFF 状態となり、主回路遮断器9は非導通
状態となり、三相同期式交流発電機2にて発生した交流
電流は、主回路を流れないことになるので、左右の他励
界磁式直流電動機11、及び12は駆動力を発生せず、
車両は中立状態になる。
【0032】[直進走行]ドライバポジション選択スイ
ッチ5を前進、または後進位置にした場合には、同スイ
ッチ57からは前進、または後進位置に対応するポジシ
ョン選択信号Poが出力され、コントローラ29に入力
される。ポジション選択信号Poが前進、または後進位
置に対応する場合、主回路ON/OFF信号RmはON
状態となり、主回路遮断器9は導通状態となるので、三
相同期式交流発電機2にて発生した交流電流は、三相ブ
リッジ全波整流回路6により直流電流に変換され、主回
路を流れる。
【0033】ドライバがアクセルペダルを踏むとエンジ
ン1の出力は増加し、これと同時にアクセル開度信号A
cがコントローラ29に入力される。コントローラ内部
のメモリ回路54には、予めアクセル開度信号Ac、及
びエンジン回転数信号Negに対応した発電機界磁電圧
指令信号Sc、左右の他励界磁式直流電動機の界磁電圧
指令信号Dc1、Dc2の各値データテーブルとして記
憶してあり、Sc、Dc1、Dc2がそれぞれ発電機界
磁制御器28、左右の電動機界磁制御器36、37に出
力される。
【0034】発電機界磁制御器28は発電機界磁電圧指
令信号Scの値に応じて発電機界磁巻線27に流れる界
磁電流値を増減させる。これにより、三相同期式交流発
電機2の三相交流出力も増減する。この三相交流出力の
実際の値は、発電機電機子電流検出器3にて検出され、
発電機電機子電流信号Sarm として、コントローラ
29に入力される。コントローラ29では、この発電機
電機子電流信号Sarm (実際値)とCPU51にて
演算された発電機電機子電流目標値が比較され、両者の
偏差が0となるようにフィードバック制御される。
【0035】前述した発電機の界磁制御と同様に、左右
の電動機界磁制御器36、37も界磁電圧指令信号Dc
1、Dc2の値に応じて他励界磁式直流電動機11、1
5の電動機界磁巻線34、35に流れる界磁電流を増減
させる。これら他励界磁式直流電動機11、15の各電
機子回路配線12、13、16、17には同じ値の電機
子電流が流れており、電動機界磁巻線34、35には同
じ値の界磁電流が与えられる。回路配線10上に設けら
れた主回路電流検出器31により主回路電流値が検出さ
れて主回路電流信号Dmとしてコントローラ29に入力
される。コントローラ29では、この主回路電流信号D
m(実際値)と、CPU51にて演算された電動機電機
子電流目標値が比較され、両者の偏差が0となるように
フィードバック制御される。
【0036】以上の作用により、左右の他励界磁式直流
電動機の各電機子電流と各他励界磁電流がそれぞれ同量
に決定されるので、左右の各電動機の出力トルク、及び
回転数は同一となり、車両は直進する。
【0037】[旋回走行]ドライバがポジション選択ス
イッチ5を前進、または後進位置にした場合には、車両
は直進走行を行なっている。この状態では、この状態で
ドライバがハンドルをきると、ステアリング角度検出器
42にてステアリング角度が検出され、ステアリング角
度信号Stとしてコントローラ29に入力される。これ
と同時に、左右の電動機の回転数を電動機回転数検出器
39、40から出力された電動機回転数信号Nml、N
m2もコントローラ29に入力されている。コントロー
ラ内部のメモリ回路54には、予めステアリング角度に
対する目標操向比(旋回外側履帯回転数÷旋回内側履帯
回転数)が記憶されており、これをもとにCPU51に
て、ステアリング角度信号Stが入力された時点で左右
の各電動機の目標回転数を演算する。
【0038】この演算結果に対応して、左右の右側他励
界磁式直流電動機の界磁電圧指令信号Dc1、Dc2が
左右の電動機界磁制御器36、37に入力される。これ
らの値に応じて界磁巻線34、35が流れる各界磁巻線
電流の内、一方が増加、他方が減少する。ここで左右の
電動機の電機子電流は同じ値であるため、界磁巻線電流
の増加した側の電動機に発生するトルクは「T+ΔT]
、界磁巻線電流の減少した側の電動機に発生するトルク
は「T−ΔT]となり、この左右のトルク値に応じて各
直流電動機出力軸19、20の回転数も増減する。この
時、左右の電動機回転数検出器39、40からの電動機
回転数信号Nml、Nm2がコントローラ29に入力さ
れる。コントローラ29では、これら電動機回転数信号
NmlとNm2という実測値と、ステアリング角度に対
応してCPU51にて演算される旋回外側電動機目標回
転数及び旋回内側電動機目標回転数を比較し、各々の実
測値と目標値との偏差が0となるように、各電動機の界
磁巻線電流をさらに増減させるというフィードバック制
御が行なわれる。これにより所要の操向比が得られるこ
とになり、車両は旋回する。
【0039】[制動]車両が直進走行、または旋回走行
を行なっている場合に、ドライバの制動が目的でブレー
キペダルを踏込むと、ブレーキ開度検出器43にてブレ
ーキ開度が検出され、ブレーキ開度信号Brkとして、
コントローラ29に入力される。ブレーキ開度信号Br
kがある定められた値以上(ブレーキペダルがある値以
上に踏込まれた場合に対応する)になった場合には、コ
ントローラより主回路ON/OFF信号Rm、右、及び
左リターダON/OFF信号が出力され、主回路遮断器
9は非導通(OFF)状態、左右の直流電磁接触器48
、49は導通(ON)状態となる。
【0040】制動時には、左右の各直流電動機11、1
5は路面上から駆動される(振り回される)状態となっ
ており、各電動機は発電機として機能し、車両の運動エ
ネルギを電気エネルギに変換している。これにより発生
した電力は、左右のリターダ抵抗器48、49にて消費
され、これが制動力となって車両は減速する。
【0041】[超信地旋回]装軌車両に於いては、左右
の履帯を反対方向に同じ速度で動かすことにより、その
場で回転することができ、これを超信地旋回という。ド
ライバがポジション選択スイッチ5を超信地旋回位置に
した場合には、同スイッチからは超信地旋回ポジション
に対応したポジション選択信号Poが、コントローラ2
9に出力される。この状態でドライバがハンドルをきる
と、ステアリング角度検出器42にて、ステアリング角
度が検出され、ステアリング角度信号Stとしてコント
ローラ29に入力される。コントローラ29からは左右
の電動機界磁制御器36、37に対して界磁電圧指令信
号Dc1、Dc2が出力される。この時、左右の電動機
界磁巻線34、35には極性(±)が異なり、絶対値の
界磁電流が流れる。極性(±)は、ハンドル回転方向の
(±)に対応し、例えばハンドルを右回転した場合には
、右側電動機界磁電流は、前進直進時の界磁電流の流れ
とは逆方向(−)とし、かつ、左側電動機界磁電流は前
進直進時の界磁電流の流れと同方向(+)とすれば、車
両は右方向(時計方向)に超信地旋回を行なうことにな
る。超信地旋回の際には、左右のスプロケット回転数を
同じとし、かつ反対方向にする必要があるが、左右各電
動機の回転数制御については、前述した旋回方向時と同
じ方法を採用すれば良いので説明は省略する。
【0042】以上の作用により、車両は超信地旋回を行
なうことができる。
【0043】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、機
械式変速機や機械式操向機を使用せず、エンジンにて駆
動される発電機と、この発電機で発生した電力を用いて
回転する履帯駆動用の左右2台の電動機を用いて装軌車
両を走行させることができる。
【0044】また、装軌車両を手電気的に駆動制御でき
るので、下記の効果を得ることができる。 (i )前、後進ともに無段変速走行(直進、操向)が
可能となる。 (ii)車両内部機器配置の柔軟性が増大する(電機駆
動での能力伝達は電力ケーブルであり、従来の機械式と
比較し、機械部品間の結合が不要となる箇所が増え、構
成、機器類の車両配置の柔軟性を増すことができる)。 (iii )機動性が増大する(電動機の特性として、
トルクを連続状態で瞬時に変化させることが可能であり
、最大トルク状態での発進も容易に実行できる)。 (iv)整備性、信頼性が向上する(動力伝達系に係る
機械部品を、従来の機械式と比較し、一般的には削減で
きるので、整備性、信頼性が向上し、保守が容易になる
)。 (v )騒音を低減できる(能力伝達系に係る軸、歯車
等の部品点数が少なくなることにより、騒音の低減が期
待できる)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る装軌車両の走行装置の
構成図。
【図2】同実施例におけるコントローラの詳細を示すブ
ロック図。
【符号の説明】
1…エンジン、2…三相同期式交流発電機、3,4,5
,7,8,10,13,14,17,18,47…回路
配線、6…三相ブリッジ全波整流回路、9…主回路遮断
器、11…右側他励界磁式直流電動機、12…右側電機
子回路配線、15…左側他励界磁式直流電動機、16…
左側電機子回路配線、19…右側直流電動機出力軸、2
0…左側直流電動機出力軸、21…右側終減速機、22
…左側終減速機、23…右側終減速機出力軸、24…左
側終減速機出力軸、25…右側スプロケット、26…左
側スプロケット、27…発電機界磁巻線、28…発電機
界磁制御器、29…コントローラ、30…発電機電機子
電流検出器、31…主回路電流検出器、32…右側発電
機電機子電流検出器、33…左側発電機電機子電流検出
器、34…右側電動機界磁巻線、35…左側電動機界磁
巻線、36…右側電動機界磁制御器、37…左側電動機
界磁制御器、38…エンジン回転数検出器、39…右側
電動機回転数検出器39、40…右側電動機回転数検出
器、41…アクセル開度検出器、42…ステアリング角
度検出器、43…ブレーキ開度検出器、44…バッテリ
、45…右側リターダ抵抗器、46…左側リターダ抵抗
器、48…右側直流電磁接触器、49…左側直流電磁接
触器、50…A/Dコンバータ、51…CPU、52…
波形整形器、53…カウンタ回路、54…メモリ回路、
55…D/Aコンバータ、56…PIO回路、57…ポ
ジション選択スイッチ、58…スイッチ入力用PIO回
路、Ac…アクセル開度信号、St…ステアリング角度
信号、Brk…ブレーキ開度信号、Sarm …発電機
電機子電流信号、Darm1…右側発電機電機子電流信
号、Darm2…左側発電機電機子電流信号、Dm…主
回路電流信号、Neg…エンジン回転数信号、Nm1…
右側電動機回転数信号、Nm2…左側電動機回転数信号
、Sc…発電機界磁電圧指令信号、Dc1…右側電動機
界磁電圧指令信号、Dc2…左側電動機界磁電圧指令信
号、R1…右側リターダON/OFF信号、R2…左側
リターダON/OFF信号、Rm…主回路ON/OFF
信号、Po…ポジション選択信号。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  直流電動機により駆動される左右2組
    の履帯の回転により直進、旋回、制動を行なう装軌車両
    の走行装置において、エンジンにより交流発電機を駆動
    して交流電力を発生し、この交流電力を整流して上記直
    流電動機の直流駆動電源を得る電源部と、作動の中立、
    直進走行、旋回走行等の車両の各作動ポジションを選択
    指定するポジション指定手段と、上記ポジション選択指
    定により車両の直進走行が指定された時、アクセルペダ
    ル踏み角に応じて上記発電機及び上記左右電動機の各界
    磁電流制御を行ない、上記踏み角に応じた左右の電動機
    出力トルクを得る手段と、上記ポジション選択指定によ
    り車両の旋回走行が指定された時、ハンドル回転角に応
    じた操向比となるように上記左右の電動機の回転数を制
    御する制御手段と、ブレーキペダルが踏込まれた時、こ
    のブレーキペダルの踏込みを検出して上記左右の電動機
    で発生する運動エネルギをリターダ抵抗により熱エネル
    ギとして消費させて制動効果を得る制動手段とを具備し
    たことを特徴とする装軌車両の走行装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010105874A (ko) * 2000-05-19 2001-11-29 이계안 전기 자동차의 전/후진 페달 제어장치 및 방법
CN102126439A (zh) * 2011-01-12 2011-07-20 刘宗锋 电动汽车能量回收系统

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