JPH05111101A - 車両の制動および補助駆動装置 - Google Patents

車両の制動および補助駆動装置

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JPH05111101A
JPH05111101A JP26934991A JP26934991A JPH05111101A JP H05111101 A JPH05111101 A JP H05111101A JP 26934991 A JP26934991 A JP 26934991A JP 26934991 A JP26934991 A JP 26934991A JP H05111101 A JPH05111101 A JP H05111101A
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power
battery
vehicle
engine
energy
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Takayuki Suzuki
孝幸 鈴木
Takao Kudamatsu
孝夫 下松
Atsumi Obata
篤臣 小幡
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Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の低公害性および省燃費性が大幅に向上
させる。特に、化石燃料の消費は車両の駆動のためにの
み使用し、その他のＡＢＳや４ＷＳ等の付加的な電子機
器の作動は全てエンジンからの回生エネルギと環境エネ
ルギとにより賄うようにする。 【構成】 本発明の車両の制動および補助駆動装置で
は、エンジンの回転と連動して回転する回転機と、エン
ジンからの排熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電
変換手段と、太陽エネルギを電気エネルギに変換する太
陽発電手段と、車両に搭載された電子機器に電力を供給
するバッテリと、前記回転機からの交流電力を整流し、
この整流した電力と前記熱電変換手段および太陽発電手
段からの直流電力をその電圧を変換して前記バッテリに
供給すると共に、前記バッテリからの直流電力を所望の
周波数の交流電力に変換して前記回転機に供給する電力
変換手段と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の制動および補助
駆動装置に係り、特にエンジンから回生したエネルギお
よび太陽光などの環境からのエネルギを使用して車両の
電装品およびエンジンの駆動補助を行うことにより、排
ガスおよび燃費が改善され良好な都市環境と共存するこ
とができる車両の制動および補助駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、車両のパワラインに回転機を
取り付け、車両の制動時にこの回転機により生成された
交流電力を直流電力に変換してバッテリに供給すると共
に車両の発進加速時にこのバッテリに蓄積された電気エ
ネルギを取り出し交流電力に変換して前記回転機に供給
して車両駆動の補助を行わせるように構成した電気制動
および補助駆動装置が本出願人により提案されている
（例えば特開昭６３−２０６１０１号公報参照）。
【０００３】このような従来の車両の制動および補助駆
動装置においては、パワラインに取り付けられた回転機
は、車両の制動時には発電機として使用され、また車両
の発進加速時には電動機として使用される。またバッテ
リと回転機の間にはインバータ回路が接続されている。
このインバータ回路は、インバータ制御回路からの制御
信号に基づいて、バッテリからの直流電力を所望の周波
数の交流電力に変換して回転機に供給し、回転機を発電
機（リターダ）または電動機として作動させる。またイ
ンバータ制御回路は、ドライバからの指令およびエンジ
ン回転速度に基づいて前記インバータ回路の動作を制御
する。
【０００４】このような装置により、車両の制動時には
エンジンの回転エネルギを電気エネルギに変換して回生
するとともに、車両の発進加速時にはこの回生した電気
エネルギを回転エネルギに変換して駆動補助に使用す
る、というエネルギの有効利用が可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の車両の制動および補助加速装置では、単に
エンジンの回転エネルギを回生するだけなので、この回
生したエネルギは、車両に搭載されたＡＢＳ（アンチロ
ック・ブレーキ・システム）や４ＷＳ（４輪操蛇）など
の作動のためにまで振り向けるには十分でなく、単にエ
ンジンの回転補助のために使用できるだけであった。そ
のため、ＡＢＳを駆動するための油圧源、または圧縮空
気、４ＷＳを駆動する油圧等を初め補機類を駆動する動
力源は、すべてエンジンにより駆動されるエアコンプレ
ッサ、油圧ポンプ、または発電機に依っていたので、十
分な排ガスおよび燃費の改善を図ることができなかっ
た。
【０００６】特に近年では、イージードライブの要請お
よび自動車エレクトロニクスの進展に伴い、ＡＢＳ、４
ＷＳ、ＴＲＣ（トラクションコントロール）システム等
の、新しい機能を供給する制御システムが次々と車両に
付加されているが、その付加されたシステムの作動に必
要な動力は、エンジンに取り付けたオルタネータ、油圧
（オイル）ポンプ、エアコンプレッサ等からの確保する
しかなかった。その結果、新しい制御システムを付加す
る毎に化石燃料の消費量が増えてしまい、折角の燃焼改
善等による燃費の改善も、その効果がそがれてしまい、
燃費の悪化や公害などのへの改善効果を縮小していた。
【０００７】本発明は、このような従来技術の課題に着
目してなされたもので、化石燃料の消費は車両の駆動に
のみ使用し、その他の付加的な制御システムの作動は全
てエンジンからの回生エネルギと環境エネルギとにより
賄うようにし、これにより低公害性および省燃費性を向
上させることができる車両の制動・補助駆動および制御
装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の車両の制動および補助駆動装置では、エンジ
ンの回転と連動して回転する回転機と、エンジンからの
排気エネルギの熱を電気エネルギに変換する熱電変換手
段と、太陽エネルギを電気エネルギに変換する太陽発電
手段と、車両に搭載された電子機器に電力を供給するバ
ッテリと、前記回転機からの交流電力を整流し、この整
流した電力と前記熱電変換手段および太陽発電手段から
の直流電力をその電圧を変換して前記バッテリに供給す
ると共に、前記バッテリからの直流電力を所望の周波数
の交流電力に変換して前記回転機に供給する電力変換手
段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】また本発明の装置において、前記エンジン
は、断熱エンジンであることが望ましい。
【００１０】また本発明の装置において、前記熱電変換
手段は、熱電素子から成ることが望ましい。
【００１１】また本発明の装置において、前記回転機は
超伝導コイル回転機により構成され、前記バッテリは超
伝導エネルギ貯蔵体により構成され、かつ、前記電力変
換手段と前記バッテリ、前記回転機、前記熱電変換手
段、および太陽発電手段とをそれぞれつなぐ電力線はそ
れぞれ超伝導線により構成されていることが望ましい。
【００１２】さらに本発明の装置において、前記電力変
換手段は、前記回転機からの交流電力を直流電力に整流
する整流手段と、前記熱電変換手段、太陽発電手段、お
よび整流手段からの直流電力を所望の電圧に変換して前
記バッテリに供給する電圧変換手段と、前記バッテリか
らの直流電力を所望の周波数の交流電力に変換して前記
回転機に供給するインバータ回路と、エンジンの回転速
度などに基づいてこのインバータ回路を制御する制御手
段とを含むのがよい。
【００１３】
【作用】本発明によれば、前記回転機は、車両の制動時
に発電機として作動し、エンジンの回転エネルギを交流
電力に変換する。そしてこの回転機からの交流電力は、
電力変換手段により所望の電圧の直流電力に変換されて
バッテリに蓄積される。また前記熱電変換手段は、車両
の走行時およびアイドリング時に、エンジンからの排熱
エネルギを電気エネルギに変換する。また前記太陽発電
手段は、車両が戸外にあるとき、太陽光のエネルギを電
気エネルギに変換する。そしてこれらの熱電変換手段お
よび太陽発電手段からの直流電力は所望の電圧に変換さ
れてバッテリに蓄積される。
【００１４】一方、前記バッテリからの直流電力は、所
望の電圧に変換されて、ＡＢＳや４ＷＳ等の車両に搭載
された電子機器に供給されるとともに、前記電力変換手
段により所望の周波数の交流電力に変換されて前記回転
機に供給され、車両の駆動補助のために使用される。
【００１５】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。
【００１６】図１は本発明の一実施例に係るバスの制動
および補助駆動装置の概略構成を示すブロック図であ
る。
【００１７】この図１において、符号１は、セラミック
製の断熱（冷却水なし）低フリクション・ディーゼルエ
ンジンである。このエンジン１の主軸には、かご形多相
誘導機２の回転子の軸が連結されており、エンジン１の
フライホイールにはこの誘導機２の固定子が固定されて
いる。この誘導機２は、バスの制動時には、エンジン１
の回転エネルギを電気エネルギに変換して制動力を発生
するリターダとして作動し、このときに発生させた交流
電力は電力線３を介して超高速・高効率の小型インバー
タ４に送られるようになっている。
【００１８】このインバータ４では、この誘導機２から
送られた交流電力を整流し、さらに所定の電圧に変換
し、これを電力線１１を介してバッテリ１０に供給す
る。なお本発明では、前記誘導機２は超伝導コイルによ
り構成されるのが望ましいがこれに限られるものではな
い。また本発明では、前記バッテリ１０は超伝導エネル
ギ貯蔵体で構成するのが望ましいが、これに限られるも
のではない。
【００１９】また本実施例では、エンジン１の排気管５
に熱電素子６が取り付けられている。この熱電素子６
は、エンジン１からの排気ガスの排気熱エネルギを電気
エネルギ（直流電力）に変換し、これを電力線７を介し
て超高速・高効率の小型インバータ４に送っている。イ
ンバータ４では、この送られてきた直流電力を所定の電
圧に変換し、バッテリ１０に供給している。なお本発明
では、この熱電素子６の代わりに、排気管３に従来周知
の排熱タービンを取り付け、排気ガス流によりこのター
ビンを高速回転させることにより発電するようにしても
よい。
【００２０】また本実施例では、バスの天井の表面に、
ソーラーセル（太陽電池）８が設けられている。このソ
ーラーセル８は、太陽の光エネルギを直接に直流電力に
変換し、これを電力線９を介してインバータ４に送る。
インバータ４では、この直流電力を所定の電圧に変換
し、バッテリ１０に供給する。
【００２１】なお本発明では、前記のインバータ４と誘
導機２、熱電素子６、ソーラーセル８、およびバッテリ
１１との間でそれぞれ電力を送信する電力線３，７，
９，および１１は、それぞれ超伝導線により構成するの
が望ましいが、これに限られるものではない。
【００２２】また本実施例では、前記バッテリ１０から
の直流電力は、インバータ４および光ケーブル１２を介
して、バスに搭載された種々の車両制御システム、例え
ばＡＢＳ、４ＷＳ、ＴＲＣ、ＥＥＤシステム（エンジン
−クラッチ−トランスミッションを総合的に電子制御
し、従来の機械式トランスミッションをフルオート化し
たシステム）、ニーリング（バスの車高調整）システ
ム、車間距離制御システム、タイヤ圧制御システム、オ
ーバーヘッドディスプレー、パワーステアリング等の車
両制御システムの動力源として、また、圧縮空気、油圧
を必要とする場合はこれらのためのエアコンプレッサ、
油圧ポンプ駆動用電動機の電源として、供給されるよう
になっている。
【００２３】次に本実施例の動作を説明する。
【００２４】インバータ４内の制御装置には、常にエン
ジン回転センサ（図示せず）からのエンジン回転速度を
示す信号が入力されている。
【００２５】バスの制動時には、ドライバからのリター
ダ作動指令に基づいて、インバータ４内の制御装置は、
インバータ４から出力される交流電力の周波数が、誘導
機２の固定子の回転磁界の回転速度がエンジンの回転速
度よりも所定量だけ遅くなるような周波数になるよう
に、インバータ４を制御する。これにより、誘導機２は
エンジン１の回転エネルギを電気エネルギに変換する発
電機（リターダ）として作動し、所定の交流電力を発生
させるとともに所定の制動力を発生させる。この交流電
力はインバータ４により整流され所定の電圧に変換され
てバッテリ１０に送られる。
【００２６】またバスの走行中、断熱エンジン１から排
出される排気ガスは熱電素子６に供給され、ここで排気
ガスの排気熱エネルギが電気エネルギに変換される。こ
の熱電素子６からの電気エネルギ（直流電力）は、イン
バータ４で所定の電圧に変換され、バッテリ１０に送ら
れる。
【００２７】またバスが走行等のために車庫から戸外に
出されているときは、ソーラーセル８は太陽光の照射を
受けてこれを電気エネルギに変換する。このソーラーセ
ル８からの電気エネルギ（直流電力）は、インバータ４
で所定の電圧に変換されてバッテリ１０に送られる。
【００２８】一方、バスの発進加速時には、ドライバか
らのスタータモータ作動指令またはトルクアシスト用モ
ータ作動指令に基づいて、インバータ４内の制御装置
は、インバータ４から出力される交流電力の周波数が、
誘導機２の固定子の回転磁界の回転速度がエンジンの回
転速度よりも所定量だけ速くなるような周波数になるよ
うに、インバータ４を制御する。これにより、誘導機２
はスタータモータまたはトルクアシスト用モータとして
作動する。またバスの走行中における、ＡＢＳ、４Ｗ
Ｓ、ＥＥＤシステム等の作動時には、バッテリ１０から
の直流電力がインバータ４で所定の電圧に変換され光ケ
ーブル１２を介して供給されるようになっている。
【００２９】なお図２は、以上に説明した本実施例の制
動および補助駆動装置の機能の全体像を示すものであ
る。
【００３０】以上のように本実施例によれば、誘導機２
によりエンジン１の制動時の回転エネルギを電気エネル
ギとして回生するとともに熱電素子６によりエンジン１
からの排気熱エネルギを電気エネルギとして回生してい
るので、従来に比べてディーゼルエンジンからの排熱損
失等を大幅に抑え、ディーゼルエンジンのエネルギ効率
を大幅に向上させることができる。また、ソーラーセル
８により太陽光という環境エネルギを電気エネルギとし
て取り込んでいるので、無公害のエネルギを車両の制御
等に使うことができるようになる。
【００３１】また本実施例では、エンジン１からの回生
エネルギや環境エネルギを取り込むことにより従来のよ
うにオルタネータを使用しないでも大きな電力を蓄積で
きるようにしているので、従来のようなオルタネータの
使用による燃費低下が防止できる。また本実施例では、
上記のエンジン１からの回生エネルギおよび環境エネル
ギを取り込むことによりそれだけでバッテリ１０に大き
な電力を蓄積できるので、ＡＢＳや４ＷＳ等のシステム
用電子機器を作動させるために、従来のようにオルタネ
ータを使用しないでも、前記回生エネルギおよび環境エ
ネルギだけで賄うことが可能になる。よって、従来は、
最近のイージードライブの要請から新しい機能が追加さ
れるとそのたびにその機能のための油圧やセンサの作動
に必要な電力をオルタネータを使用して供給しておりそ
のために新しい機能が追加される毎に燃費が低下してし
まうという悪循環が生じていたが、本実施例では新しく
付加される機能に必要な電力は前記の回生エネルギおよ
び環境エネルギで全て賄えるのでこのような不都合はな
くなる。
【００３２】また従来は、ＡＢＳ、４ＷＳ、ＴＲＣ、Ｅ
ＥＤ、パワーステアリング等のシステムは、その油圧ポ
ンプやウォータポンプ等の駆動源およびセンサをそれぞ
れ別個に備え、システムの制御装置もそれぞれ別個に備
えていたため、車両全体のシステムの構成が極めて複雑
になってしまっていた。これに対し本実施例では、上記
のようにエンジン１からの回生エネルギおよび環境エネ
ルギを取り込むことによりそれだけでバッテリ１０に大
きな電力を蓄積できるので、ＡＢＳ、４ＷＳ、ＴＲＣ、
ＥＥＤ、パワーステアリング等のシステムの駆動を全て
モータ駆動とする（つまりパワーソースを一つにする）
ことが可能になり、そこからセンサおよび制御ソースも
一つにまとめて集中制御することが可能になり、その結
果、車両全体のシステムの入出力関係を大幅に簡素化す
ることが可能になる。
【００３３】また本実施例の誘導機２を超伝導コイル誘
導機により構成すれば、発電能力を高め、エンジン１か
らのエネルギ回生率をより向上させることができる。
【００３４】また本実施例の電力線３，７，９，１１を
超伝導線により構成すれば、電力の抵抗消費を無くしエ
ネルギ効率をより高めることができる。
【００３５】また本実施例のバッテリ１０を超伝導エネ
ルギ貯蔵体により構成すれば、エネルギ貯蔵効率をより
高めることができる。
【００３６】また本実施例では、車両の制動時にはリタ
ーダとして作動し且つ車両の発進加速時にはアシストモ
ータとして作動する回転機として、かご形多相誘導機２
を使用しているが、本発明ではこれに限られるものでは
なく、同期機や直流機でもよいことは勿論である。とく
に、超伝導コイルを使用するときはフィールドコアが不
要になる関係で、実際上極めて有効である。
【００３７】なお本実施例では、本発明の制動および補
助駆動装置をバスに適用した場合について説明したが、
本発明はバスに限らずあらゆる車両に適用できる。
【００３８】
【発明の効果】以上のように本発明では、前記回転機お
よび熱電変換手段によりエンジンの回転および排熱エネ
ルギを電気エネルギに変換してそれをバッテリに回生し
ているので、化石燃料の燃焼に伴うエネルギ損失を最小
限に抑えてエネルギ回生率を大幅に向上させている。ま
た車両の発進加速時にはこのバッテリに回生したエネル
ギを使用してエンジンの駆動補助を行っているので、エ
ンジンの燃費を大幅に改善している。また前記太陽発電
手段により太陽光のエネルギを電気エネルギに変換して
それをバッテリに蓄積しているので、化石燃料の燃焼に
よらないクリーンなエネルギを最大限使用するようにし
ている。したがって、本発明によれば、車両の省燃費性
および低公害性が大幅に向上されるようになる。
【００３９】また本発明では、化石燃料の消費は車両の
駆動のためにのみ使用し、その他のＡＢＳや４ＷＳ等の
付加的な電子機器の作動は全てエンジンからの回生エネ
ルギと環境エネルギとにより賄うようにすることができ
るので、従来のようにこれらの電子機器の作動のために
オルタネータを作動させて燃費を低下させる、という不
都合が回避されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の全体構成を示す回路ブ
ロック図である。
【図２】本実施例の制動および補助駆動装置の機能の全
体像を示すものである。
【符号の説明】
１ エンジン ２ 誘導機 ３，７，９，１１ 電力線 ４ インバータ ５ 排気管 ６ 熱電素子 ８ ソーラーセル １０ バッテリ １２ 光ケーブル
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/042 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｐ 9060−5Ｇ ３０３ Ａ 9060−5Ｇ Ｈ０２Ｎ 11/00 Ａ 8525−5Ｈ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの回転と連動して回転する回転
    機と、 エンジンからの排気熱エネルギを電気エネルギに変換す
    る熱電変換手段と、 太陽エネルギを電気エネルギに変換する太陽発電手段
    と、 車両に搭載された電子機器に電力を供給するバッテリ
    と、 前記回転機からの交流電力を整流し、この整流した電力
    と前記熱電変換手段および太陽発電手段からの直流電力
    をその電圧を変換して前記バッテリに供給すると共に、
    前記バッテリからの直流電力を所望の周波数の交流電力
    に変換して前記回転機に供給する電力変換手段と、 を備えたことを特徴とする車両の制動および補助駆動装
    置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記エン
    ジンは、断熱エンジンであることを特徴とする車両の制
    動および補助駆動装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載の装置において、
    前記熱電変換手段は、熱電素子から成ることを特徴とす
    る車両の制動および補助駆動装置。
  4. 【請求項４】 請求項１，２または３記載の装置におい
    て、前記回転機は超伝導コイル回転機により構成され、
    前記バッテリは超伝導エネルギ貯蔵体により構成され、
    かつ、前記電力変換手段と前記バッテリ、前記回転機、
    前記熱電変換手段、および太陽発電手段とをそれぞれつ
    なぐ電力線はそれぞれ超伝導線により構成されているこ
    とを特徴とする車両の制動および補助駆動装置。
  5. 【請求項５】 請求項１，２，３，または４記載の装置
    において、前記電力変換手段は、前記回転機からの交流
    電力を直流電力に整流する整流手段と、前記熱電変換手
    段、太陽発電手段、および整流手段からの直流電力を所
    望の電圧に変換して前記バッテリに供給する電圧変換手
    段と、前記バッテリからの直流電力を所望の周波数の交
    流電力に変換して前記回転機に供給するインバータ回路
    と、エンジンの回転速度などに基づいてこのインバータ
    回路を制御する制御手段とを含むことを特徴とする車両
    の制動および補助駆動装置。
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