JPH0625556U - 回生リターダ付車両始動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両減速時の運動エネルギーを電気エネルギ
ーとして回収することが出来る回生リターダを搭載して
いる車両において、回生リターダの重量を大にすること
なく、速やかに始動を行わせるための始動制御装置を提
供すること。 【構成】 エンジン始動のための通常のスタータを搭載
し、その他に回生リターダを搭載する。スタータでエン
ジンを始動する際、「スタータをオンしてから所定時間
以上経過してもエンジン回転数が所定値以下である」と
いう条件が満たされた時、回生リターダを電動機運転し
て始動を補助する。回生リターダをそのように使用する
ことにより、回生リターダを、始動当初に必要とされる
大きな起動トルクを発生する構造にしなくともよくな
り、重量を軽くすることが可能となる。なお、エンジン
回転数が前記所定値より大であるところの別の所定値よ
り大となった時に回生リターダの電動機運転を停止す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両減速時の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収すること が出来る回生リターダを搭載している車両の、始動制御装置に関するものである 。

【０００２】

【従来の技術】

自動車のリターダは、車両の運動エネルギーにより回転子に渦電流を生ぜしめ 、それを熱エネルギーとして消費することにより、制動作用を発揮する装置とし て知られている。しかし、単に熱エネルギーとして消費してしまうのは勿体ない ということで、近年では、リターダを発電電動機の構造とし、運動エネルギーを 電気エネルギーの形で回収すると共に、回収した電気エネルギーでリターダを電 動機として動作させ、加速時の駆動補助とかエンジンの始動とかに利用するとい う、いわゆる回生リターダが提案されている（特開昭60− 75763号公報，特公平 ２− 43029号公報参照）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

（問題点） しかしながら、回生リターダをスタータの代わりに用い、エンジンの始動を全 て回生リターダで行わせようとすると、回生リターダの重量が大となり、車両重 量を増大させてしまうという問題点があった。

【０００４】 （問題点の説明） まだ回転していないエンジンを始動する場合に要求される起動トルクは、既に 回転しているエンジンの駆動力を補助する場合に必要とされるトルクに比べて、 非常に大きい。特に、低温時の起動トルクは大きい。例えば、３０００〜５００ ０ｃｃの小型ディーゼルエンジンの場合、駆動補助トルクはせいぜい１０〜２０ Ｋｇ・ｍであるが、起動トルクは、低温時には３０〜５０Ｋｇ・ｍも要求される 。

【０００５】 ところが、回生リターダを、電動機として運転した時に３０〜５０Ｋｇ・ｍも のトルクを発生するような性能にしようとすると、回生リターダの重量は９０〜 １００Ｋｇにもなってしまい、車両重量を増大させてしまう。回生リターダを電 動機として使う時間の内、大部分の時間は駆動補助として使っており、始動用と して使う時間はほんの僅かであるが、そのほんの僅かの時間しか使わない始動用 のために、大出力の構造にしなければならなかった。本考案は、このような問題 点を解決することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するため、本考案では、車両減速時には発電機として動作し、 加速時や始動時には電動機として動作する回生リターダを搭載した車両を制御す る回生リターダ付車両始動制御装置において、スタータをオンしてから所定時間 以上経過してもエンジン回転数が第１の所定値以下である時に前記回生リターダ を電動機として運転開始する手段と、エンジン回転数が前記第１の所定値より大 であるところの第２の所定値より大となった時に前記回生リターダの電動機運転 を停止する手段とを具えることとした。

【０００７】

【作 用】

エンジン始動のための通常のスタータを搭載し、その他に回生リターダを搭載 する車両において、スタータでエンジンを始動する際、一定の条件が満たされた 時に回生リターダを電動機運転して、始動を補助する。その一定の条件とは、ス タータをオンしてから所定時間以上経過してもエンジン回転数が所定値以下であ るという条件である。回生リターダをそのように使用することにより、回生リタ ーダを、始動当初に必要とされる大きな起動トルクを発生する構造にしなくとも よくなり、重量を軽くすることが可能となる。なお、エンジン回転数が前記所定 値より大であるところの別の所定値より大となった時に回生リターダの電動機運 転を停止する。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図３は、本考案の回 生リターダ付車両始動制御装置を示す図である。図３において、１はエンジン部 、２は燃料噴射ポンプ、３はクランクシャフト、４は電機子コイル、５は界磁コ イル、６はフライホイール、７はクラッチ部、８はトランスミッション、９はプ ロペラシャフト、１０は駆動輪、１１は抵抗器、１２はインバータ、１３は高圧 蓄電手段、１４は界磁制御部、１５はコンバータ、１６はバッテリ、１７は車載 負荷、１８はコントローラ、１８−１はタイマ、１９はスタータスイッチ、２０ はエンジン回転センサ、Ｒは回生リターダである。

【０００９】 回生リターダＲは、クランクシャフト３に直結されているフライホイール６と 、電機子コイル４と界磁コイル５とから成る。電機子コイル４と界磁コイル５は 固定されている。回生リターダＲは発電電動機の構造であれば良いから、種々の 構造が考えられるが、ここでは誘導機の構造の場合を例にとっている。

【００１０】 電機子コイル４にはインバータ１２が接続され、インバータ１２は、抵抗器１ １および高圧蓄電手段１３に接続される。抵抗器１１は、回生リターダＲが発電 機として動作している時、余剰電力を消費するためのものである。高圧蓄電手段 １３としては、バッテリとか電気２重層コンデンサを用いる。但し、その電圧規 格は、車載バッテリより高電圧としておく。

【００１１】 高圧蓄電手段１３は、回生リターダＲが発電している時には、その電気エネル ギーを回収する（抵抗器１１にも電流が流されれば、回収するのは一部となる） 。回生リターダＲを電動機として動作させる時には、高圧蓄電手段１３から給電 して動作させる。

【００１２】 コンバータ１５は、直流を昇圧したり降圧したりするためのものである。回生 リターダＲが発電している時、電気エネルギーの一部をコンバータ１５によりバ ッテリ１６の電圧にまで落とし、バッテリ１６に充電したり、車載負荷１７に給 電したりするのに使う。界磁制御部１４は、バッテリ１６から界磁コイル５に供 給する界磁電流を制御するためのものである。

【００１３】 コントローラ１８は、エンジン回転センサ２０からのセンサ出力，スタータス イッチ１９からのスイッチ信号、および種々の車両状況に関する情報を基に、イ ンバータ１２，コンバータ１５，界磁制御部１４等へ制御信号（点線矢印）を発 する。コントローラ１８は、バッテリ１６と実線で接続されているが、これはバ ッテリ１６を電源として動作することを示している。

【００１４】 本考案では、エンジンを始動する際、一定時間スタータを駆動しても、エンジ ン回転数が所定値以上に上昇してくれない時、回生リターダＲをモータとして駆 動し、始動を助ける。

【００１５】 図２は、本考案における始動制御を説明するタイムチャートである。図２（イ ），（ロ），（ハ）の横軸は、いずれも時間ｔであり、（イ）は始動特性（始動 時のエンジン回転数の変化）を示し、（ロ）はスタータのオン，オフ状況を示し 、（ハ）は回生リターダＲのモータ駆動のオン，オフ状況を示している。

【００１６】 図２（イ）の曲線Ｂ，Ｃ，Ｄの内、本考案の制御が行われた場合の始動特性を 表しているのは、曲線Ｃである。曲線Ｂ，Ｄはいずれも、スタータだけの力で始 動した場合の特性を示したものであり、曲線Ｃとの比較のために描いてある。曲 線Ｂは、高温時等の始動環境が良好な場合におけるエンジン回転数の変化であり 、スタータをオンしてから直ぐにエンジン回転数は上昇している。曲線Ｄは、低 温時等の始動環境が悪い場合における変化であり、始動するのにもたつき、スタ ータを長時間オンしてやっと上昇している。この場合には、低回転数で長時間回 転するので、排気ガスに白煙や悪臭を多く発生する。

【００１７】 本考案によれば、曲線Ｃの立ち上がり位置から分かるように、低温時等の始動 環境が悪い場合でも、曲線Ｄほど長時間かかることなくエンジン回転数を上昇さ せることが出来る。その始動制御動作を図１によって説明する。 ステップ１…エンジンを始動するため、スタータスイッチ１９をオンする（図２ の時刻ｔ₁ ）。図示しないスタータが駆動されると共に、オンしたとの情報がコ ントローラ１８に入力され、本考案の始動制御動作が開始される。コントローラ １８内のタイマ１８−１が、この時刻からの計時を開始する。

【００１８】 ステップ２…エンジン回転センサ２０より検出されるエンジン回転数Ｎが、０ より大で第１の所定エンジン回転数Ｎ₁ 以下の範囲にあるかどうかチェックする 。ここに第１の所定エンジン回転数Ｎ₁ は、回生リターダＲの始動時モータ駆動 開始上限回転数である。この回転数は、これ以下で長く回転していると、排気ガ スに白煙や悪臭が多く発生してしまうという回転数である。次のステップ３の時 間Ｔが経過する前の時点で、すでにＮ₁ に到達していれば、白煙や悪臭はあまり 発生しないと考えられるから、スタータにまかせたままとする。

【００１９】 ステップ３…スタータスイッチ１９をオンしてから、所定時間Ｔが経過したか どうかチェックする。これは、タイマ１８−１で計時している時間を参照して行 う。まだ経過していなければ、ステップ２に戻る。 ステップ４…所定時間Ｔが経過しても、第１の所定エンジン回転数Ｎ₁ に到達し ない場合には、このままスタータにまかせたままでは、なかなか始動完了に至ら ず、多くの白煙や悪臭が発生するから、回生リターダＲのモータ駆動を開始する （図２の時刻ｔ₂ ）。

【００２０】 ステップ５…エンジン回転数Ｎが第２の所定エンジン回転数Ｎ₂ に達したかど うかチェックする。ここに第２の所定エンジン回転数Ｎ₂ は、回生リターダＲの 始動時モータ駆動終了回転数である。この値は、この回転数まで上昇して来れば 、もはや回生リターダＲの助けがなくとも始動は成功すると考えられる値に設定 する。 ステップ６…第２の所定エンジン回転数Ｎ₂ に達っすれば、回生リターダＲのモ ータ駆動を終了する（図２の時刻ｔ₃ ）。

【００２１】 このように、エンジンの始動は通常のスタータに開始させ、回生リターダは途 中でその補助をするというようにすると、回生リターダは大きな起動トルクを出 す構造とする必要はなくなり、その重量は軽減される。例えば、３０００〜５０ ００ｃｃの小型ディーゼルエンジンの場合、４０〜５０Ｋｇ程度となる。なお、 スタータの重量は約５Ｋｇ程度であるから、両者を合計したとしても、スタータ 兼用の回生リターダとする場合の９０〜１００Ｋｇに比べれば、大幅に軽くする ことが出来る。

【００２２】

【考案の効果】

以上述べた如く、本考案の回生リターダ付車両始動制御装置によれば、スター タの他に回生リターダを搭載した車両において、スタータでエンジンを始動する 際、「スタータをオンしてから所定時間以上経過してもエンジン回転数が所定値 以下である」という条件が満たされた時に、回生リターダを電動機運転して始動 を補助する。これにより、回生リターダを、始動当初に必要とされる大きな起動 トルクを発生する構造にしなくともよくなり、重量を軽くすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案における始動制御動作を説明するフロー
チャート

【図２】本考案における始動制御を説明するタイムチャ
ート

【図３】本考案の回生リターダ付車両始動制御装置

【符号の説明】

１…エンジン部、２…燃料噴射ポンプ、３…クランクシ
ャフト、４…電機子コイル、５…界磁コイル、６…フラ
イホイール、７…クラッチ部、８…トランスミッショ
ン、９…プロペラシャフト、１０…駆動輪、１１…抵抗
器、１２…インバータ、１３…高圧蓄電手段、１４…界
磁制御部、１５…コンバータ、１６…バッテリ、１７…
車載負荷、１８…コントローラ、１８−１…タイマ、１
９…スタータスイッチ、２０…エンジン回転センサ、Ｒ
…回生リターダ

フロントページの続き (72)考案者 飯 田 桂 一 藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車株式会社 藤沢工場内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両減速時には発電機として動作し、加
   速時や始動時には電動機として動作する回生リターダを
   搭載した車両を制御する回生リターダ付車両始動制御装
   置において、スタータをオンしてから所定時間以上経過
   してもエンジン回転数が第１の所定値以下である時に前
   記回生リターダを電動機として運転開始する手段と、エ
   ンジン回転数が前記第１の所定値より大であるところの
   第２の所定値より大となった時に前記回生リターダの電
   動機運転を停止する手段とを具えたことを特徴とする回
   生リターダ付車両始動制御装置。