JPH066910A - 自動車用電気的トラクションシステム - Google Patents

自動車用電気的トラクションシステム

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JPH066910A
JPH066910A JP4309625A JP30962592A JPH066910A JP H066910 A JPH066910 A JP H066910A JP 4309625 A JP4309625 A JP 4309625A JP 30962592 A JP30962592 A JP 30962592A JP H066910 A JPH066910 A JP H066910A
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winding
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Georges Arnaud
ジョルジュ、アルノー
Claude Jacques
クロード、ジャーク
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OKUSHIRETSUKU
Auxilec SA
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OKUSHIRETSUKU
Auxilec SA
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量、安価、高効率、高信頼性の自動車用電
気的トラクションシステムの提供。 【構成】 自動車用電気的トラクションシステムは少く
とも１個の電磁的そしてまたは電気化学的発電機と、少
くとも１個の自己同期型電動機であって、少くとも１個
の多相巻線とそれを一つの相から次へと順次切換えて回
転固定子磁界を発生する装置を有する固定子および巻線
付回転子を有する電動機と、少くとも１個の充電器と、
高電圧直流電流を電源用および標準電源電池の充電用の
低電圧直流電流に変換するための少くとも１個の変圧器
と、を含む。この電気的トラクションシステムでは電動
機そして制動発電機としてのその基本または主動作に必
要な自己同期型機械の制御用の電力電子回路の主半導体
要素が上記充電器そしてまたは変圧器に対応する少くと
も一つの補助動作モードにおいて上記巻線と上記要素を
再構成し、それによりその補助動作に必要な巻線および
半導体要素の数を減少させる。この発明は電気的トラク
ションを有する自動車産業に適用しうる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主電動機および制動発電
機の機能と補助充電器およびコンバータ機能を組合せた
多機能システムである自動車用の電気的トラクションシ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車内の電気的トラクションシステム
についての技術分野では使用される原材料の量と費用並
びに制御に用いられる電子的要素の数を減少させること
が主たる問題である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】それ故本発明の目的は
従来のトラクションシステムよりも効率よく規準に適合
する、すなわち、従来よりも軽量であり、安価であり、
より効率が高く且つより信頼性の高いものであると共に
法的規準および特に安全規準にも適合する電気的トラク
ションシステムを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の問題は電気的トラ
クションシステムの電動機の固定子巻線を切換えて主電
動機／発電機機能のみならず補助充電器及び／またはコ
ンバータ機能を可能にする手段により解決される。
【０００５】詳述すると、本発明の目的は乗用車、トラ
ック、バス、スクータ、モペッドのような自動車用のト
ラクションシステムであって、 −少くとも１個の発電機、すなわち電磁発電機（この場
合、発電機を駆動するサーマルモータ、特に交流電動機
で構成される）及び／または少くとも１個の蓄電池そし
てまたは少くとも１個の燃料電池で構成される電気化学
的発電機； −少くとも１個の自己同期型の可逆電動機（すなわち電
動機および制動発電機として作用可能であり、従って電
動機動作中に電気的トラクションを行うことの出来る電
動機）であって、次の要件を含むもの： ＊異なる相に対応しそして空間的にオフセットされた与
えられた数の固定子巻線（Ｅ１，Ｅ２、Ｅ３，Ｅ４；ｅ
１，ｅ２，ｅ３，ｅ４）を含む少くとも１個の多相巻線
を有する固定子と一つの相から他の相へと順次切換えて
異なる固定子巻線の電流の間に回転固定子磁界をつくる
に必要な時間的シフトを発生することの出来る装置；お
よび ＊回転子磁界を限定する磁束を発生する直流電流と交叉
する少くとも１個の回転子巻線（Ｅ５，Ｅ６）を含む巻
線付回転子； −少くとも１個の主または補助電池（Ｖp ）を充電する
少くとも１個の充電器； −高電圧直流電流を上記主または補助電池（Ｖp ）に対
応する電源用の低電圧直流電流に変換し、６Ｖまたは１
２Ｖの標準電源電池（Ｖs ）の充電を行うための少くと
も１個のコンバータ； を含み、上記固定子巻線（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）お
よび自己同期型電動機の制御用の電力電子回路の主半導
体要素（これら巻線と要素は電動機および制動発電機と
しての基本すなわち主動作に必要なもの）の切換えを行
う手段は上記充電器そしてまたはコンバータに対応する
少くとも１つの補助動作モードで上記巻線と要素の再構
成を行い、この補助動作を行うに必要な上記巻線と半導
体要素の数を減少させることが出来る。
【０００６】
【作用】本発明の電気的トラクションシステムの一実施
例によれば、 −上記固定子は星形接続の第１、第２、第３および第４
巻線（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）を含み、これら巻線は
角度９０／ｐ（２ｐが自己同期電動機の磁極数）だけ空
間的にオフセットされそして第１巻線群および第２巻線
群をつくるように２個づつ接続され、この第１巻線群は
上記第１および第２巻線（Ｅ１，Ｅ３）を含み、第２巻
線群が第２および第４巻線（Ｅ２，Ｅ４）を含み、第１
巻線群の巻線（Ｅ１，Ｅ３）並びに第２巻線群の巻線
（Ｅ２，Ｅ４）が１８０°だけ互いにオフセットされそ
して第１および第２巻線（Ｅ１，Ｅ２）並びに第３およ
び第４巻線が互いに９０°オフセットされる； −前記切換手段が第１、第２、第３、第４チョッパ
（ａ，Ａ，ｂ，Ｂ）を含み、これらチョッパが上記第
１、第２、第３、第４巻線（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）
に夫々直列に装着されると共に切換え中に２個づつ
（ａ，Ａ；ｂ，Ｂ）順次制御され、すなわち第１、第２
チョッパ（ａ，Ａ）の切換えが行われると次に第３、第
２チョッパ（ｂ，Ａ）の切換えと第３、第４チョッパ
（ｂ，Ｂ）の切換えが行われ、次に第１、第４チョッパ
（ａ，Ｂ）の切換えが行われて２個づつ組合された固定
子巻線内の固定子電流（Ｉst）の順次的分流または方向
づけ、すなわち、はじめに第１、第２巻線（Ｅ１，Ｅ
２）、次に第３、第２巻線（Ｅ３，Ｅ２）、次に第３、
第４巻線（Ｅ３，Ｅ４）、そして第１、第４巻線（Ｅ
１，Ｅ４）の電流の分流または方向づけを可能にしてお
り、第２、第４チョッパも固定子電流の値をセットする
ために同期的に制御される。
【０００７】この実施例において、第１、第３チョッパ
（ａ，ｂ）はリング（Ｂ１）並びに第１半リングと第２
半リング（Ｂ２，Ｂ３）により形成される機械的な２方
向切換手段であり、この第１半リング（Ｂ２）はリング
（Ｂ１）に電気的に接続し、第２半リング（Ｂ３）はリ
ング（Ｂ１）並びに第１半リング（Ｂ２）に対し電気的
に絶縁されている。
【０００８】この構成の利点によれば、リング（Ｂ１）
と半リング（Ｂ２，Ｂ３）は自己同期電動機の回転子軸
に装着されて第１、第２、第３固定ブラシ（ｂ１，ｂ
２，ｂ３）上で夫々スライドする。
【０００９】この構成の変更例ではリング（Ｂ１）と半
リングは固定されてそれら内で回転子軸に関して回転す
るダブルブラシ（ｂｔ）とスライド接触する。
【００１０】他の実施例では第１、第２チョッパ（ａ，
ｂ）は半導体２方向切換手段であり固定子に対する回転
の角度位置を検出することで制御される。
【００１１】他の構成では第２、第４チョッパ（Ａ，
Ｂ）の夫々が電動機および制動発電機動作モードで半導
体２方向切換手段である。
【００１２】この構成では第２、第４チョッパ（Ａ，
Ｂ）の夫々は電動機動作モードではダイオード（ｄ）を
用い、固定子電流（Ｉst）の制御はこの場合回転子電流
（Ｉro）の制御により行われる。
【００１３】本発明の他の構成は次の通りである。
【００１４】−電動機モードにおいて第２、第４チョッ
パ（Ａ，Ｂ）が夫々第１、第２巻線（Ｅ１，Ｅ２）に並
列に接続されそして第３、第４巻線（Ｅ３，Ｅ４）に並
列となった“フリーホイール”ダイオード（ｄ１，ｄ
２）として知られる第１、第２ダイオードで保護され
る； −発電機モードでは電動機モードでの電流の方向に対し
固定子巻線（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）の電流の方向
が、夫々第２巻線（Ｅ２）と第４固定子巻線（Ｅ４）に
直列となった第３、第４ダイオード（ｄ３，ｄ４）によ
り反転される； −回転子巻線（Ｅ５）内の回転子電流（Ｉro）は第５ダ
イオード（ｄ５）で保護される第５の１方向チョッパ
（Ｃ）で制御される。
【００１５】他の実施例によれば、 −電動機／制動発電機動作を充電器動作に切換える手段
は ＊閉成位置で電動機モードとし、開放位置で充電器モー
ドとして作用し、第１チョッパ（ａ）に直列接続する第
１接点（ｃ１）； ＊閉成位置で電動機モード、開放位置で充電器モードと
して作用し、第３チョッパ（ｂ）に直列となった第２接
点（ｃ２）； ＊固定子巻線（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）の星形接続の
中心に装着され、閉成位置で電動機モード、開放位置で
充電器モードとして作用する第３接点（ｃ３）； ＊夫々開放および閉成位置で電動機モード、夫々閉成お
よび開放位置で充電器モードとなり、第４ダイオード
（ｄ４）のカソードを第１、第４固定子巻線（Ｅ１，Ｅ
４）の入力端子と出力端子に接続する第４接点（ｃ４）
と第５接点（ｃ５）； を含み、−接点（ｃ１−ｃ５）はそれらが充電器動作に
対応する方向に作用するときにその第１、第２、第３接
点（ｃ１，ｃ２，ｃ３）の開放により第３、第４固定子
巻線（Ｅ３，Ｅ４）が互いに接続してこのコンバータの
１次巻線をつくり、そして次に第１、第２巻線（Ｅ１，
Ｅ２）を互いに接続してその２次巻線をつくり、第４、
第５接点（ｃ４，ｃ５）の夫々を閉じそして開くことに
より、第１、第２、第３、第４ダイオード（ｄ１，ｄ
２，ｄ３，ｄ４）が互いに接続して２次巻線（Ｅ１＋Ｅ
２）に接続する整流ブリッジをつくり、起電力が電源電
圧より高いときに主または補助電池の充電を行うよう
に、固定子巻線（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）とそれらに
対応する電子要素の接続を変更することが出来、−この
電池の充電電流が第６、第７チョッパ（Ｄ，Ｅ）により
このコンバータの１次巻線（Ｅ３＋Ｅ４）において制御
され、−閉じたとき電動機モード、開いたとき充電器モ
ードとなる第６接点（ｃ６）が上記第２、第３、第５接
点（ｃ２，ｃ３，ｃ５）と関連してコンバータの１次巻
線をその２次巻線から絶縁しそれにより主電源を電池
（Ｖp ）から絶縁する。
【００１６】この構成によれば、第５、第６チョッパ
（Ｄ，Ｅ）の内の少くとも一方が充電器動作において、
電動機／制動発電機動作モードで用いられる第２、第４
チョッパ（Ａ，Ｂ）の内の一方により構成される。
【００１７】他の実施例によれば、自己同期電動機の固
定子は互いに直列となりそして夫々第１、第２、第３、
第４主固定子巻線（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）に接続す
る第５、第６、第７、第８固定子巻線（ｅ１，ｅ２，ｅ
３，ｅ４）を含み、接点（ｃ１−ｃ６）の動作条件には
無関係に、すなわち、電動機／制動発電機モードである
か充電器モードであるかには無関係に固定子巻線（ｅ
１，ｅ２，ｅ３，ｅ４）が、第６、第７ダイオード（ｄ
６，ｄ７）による整流および充電電圧調整器（Ｒch）に
よる制御の後に主または補助電池（Ｖp ）の高圧直流電
流の電源用および従来の電池（Ｖs ）の充電用の低圧直
流電流への変換を可能にするコンバータの２次巻線を構
成する。
【００１８】他の構成によれば、回転子は付加回転子巻
線（Ｅ６）を含み、この巻線はリング（Ｂ１）と第１半
リング（Ｂ２）の間に接続されて回転子において固定子
電流（Ｉst）を用いて主回転子巻線（Ｅ５）のアンペア
ー巻回を増加し、第２、第４チョッパの保護が回転子巻
線（Ｅ６）に並列の“フリーホイール”ダイオードであ
る第６ダイオード（ｄ６）により行われる。
【００１９】
【実施例】以下に電動機モードおよび制動発電機モード
における基本動作並びに充電器モードとコンバータモー
ドでの補助動作を詳細に説明する。これと同時に、この
説明では動作の方向、速度およびトルクの制御およびチ
ョッパに対する特有の条件を考慮している。更に、本発
明で使用しうる組合せについての説明も行う。この説明
では例として４個の固定子巻線と２個の極を有し、巻線
付の回転子をもつ自己同期型電気的トラクション機械を
用いる。Ｉ 電動機モードでの動作の説明 図１に示す４個の固定子巻線Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４は
星形接続をなし、そしてＥ１とＥ３、Ｅ２とＥ４は互い
に１８０°オフセットし、Ｅ１とＥ２（そしてＥ３とＥ
４）は互いに９０°オフセットしている（図２）。
【００２０】一対のチョッパａ，ｂおよびＡ，Ｂは固定
子電流を夫々巻線Ｅ１＋Ｅ２，Ｅ３＋Ｅ２，Ｅ３＋Ｅ
４，Ｅ１＋Ｅ４に分流または方向づけして回転磁界をつ
くる。
【００２１】回転固定子磁界をつくるに必要な固定子電
流の分流に加えて、チョッパＡとＢはその値の制御（適
正な変調により）を与える。
【００２２】“フリーホイール”として知られるダイオ
ードｄ１とｄ２は巻線内の電流が自然に消滅するまでそ
の電流路を維持する際のチョッパＡとＢの保護を行う。
【００２３】チョッパＣで制御され、“フリーホイー
ル”ダイオードｄ５で保護される回転子巻線Ｅ５の電流
Ｉroが回転子磁界を発生する。
【００２４】これら磁界の電子的制御は、それらが回転
子の角度位置のセンサにより象限内に維持されるような
ものであり、かくして最大トルクを与える。
【００２５】巻線Ｅ１＋Ｅ２，Ｅ２＋Ｅ３，Ｅ３＋Ｅ
４，Ｅ４＋Ｅ１は交番する起電力を生じ、その振幅（本
発明の目的である電動機モードの動作中）は電池Ｖp の
電圧より小さい。II 制動発電機モード動作の説明 勿論この動作モード（図３）において機械が回転してい
るものとする。
【００２６】チョッパＣで制御される回転子電流Ｉ
ro（勿論その機械の不飽和動作ゾーンで）の増加は巻線
Ｅ１＋Ｅ２，Ｅ２＋Ｅ３，Ｅ３＋Ｅ４，Ｅ４＋Ｅ１の起
電力の増加で表わされ、そしてそれは電池Ｖp の電圧よ
り大となると電動機モード動作とは反対の相で固定子電
流Ｉstの通過を可能にする（ダイオードｄ３とｄ４を通
して）。この方向において電流が発生し電池Ｖp の充電
が生じる。
【００２７】この充電電流の制御は前述のように回転子
電流Ｉroの制御により行われる。
【００２８】図１と図３を重ねると電動機および発電機
モードのダブル動作が与えられる。III 充電モード動作の説明 図４において、異なる要素の接続が行われそして回転子
巻線（これは図示せず）が切離されているものとする。
図５は電動機または制動発電機モード動作から充電器モ
ード動作への切換えを示す。図５において、接点ｃ１−
ｃ６は電動機動作モードのそれらの位置に対応し、主コ
ネクタ（この図の右方への）は接続されておらず、逆の
位置ではこれら接点は充電機能に対応する（主コネクタ
はこの場合接続される）。
【００２９】巻線Ｅ１＋Ｅ２とＥ３＋Ｅ４は夫々コンバ
ータの２次および１次巻線を構成する。
【００３０】ダイオードｄ２，ｄ３，ｄ４は２次巻線Ｅ
１とＥ２に接続して起電力が電源電圧より大であれば電
池Ｖp を充電することの出来る整流ブリッジの要素を構
成する。
【００３１】充電電流は１次巻線Ｅ３＋Ｅ４において図
１のチョッパＡとＢで構成することも出来る２個のチョ
ッパＤとＥにより制御され、これらチョッパの再利用が
本発明では好適である。IV コンバータモード動作の説明 電動機／発電機モード動作を示す図では図６に示すよう
に夫々巻線Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４に接続する４個の巻
線ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４がある場合に、それら巻線が
一つの２次巻線を構成し、コンバータの中点が、それら
巻線が当業者には明らかな規準に従って適正なサイズと
されていれば標準電源電池Ｖs （通常は６Ｖまたは１２
Ｖ）と並列接続する低電圧変換器を構成する（ダイオー
ドｄ６，ｄ７による整流と充電電圧調整器Ｒchによる制
御の後に）。図７は電動機／制動発電機動作モードまた
は充電器動作モードからコンバータ動作モードへの切換
えのための切換手段の一例を示す。図７において、接点
ｃ１−ｃ６は電動機／制動発電機動作モードに対応する
位置とされている（図５と同様に）。しかしながら、コ
ンバータ動作モードも充電器動作モードに対応する位置
となった接点ｃ１−ｃ６で得ることが出来ることは明ら
かである。これは、コンバータ動作モードがオンとなっ
た自己同期機械またはオフとなった自己同期機械で得ら
れることを示す。Ｖ 動作方向の制御 電動機の動作方向を反転するためにはチョッパＡとＢの
位相を反転するだけでよい。
【００３２】図８の場合には巻線Ｅ１＋Ｅ２，Ｅ３＋Ｅ
２，Ｅ３＋Ｅ４，Ｅ１＋Ｅ４を次々に励起する。チョッ
パＢとＡの位相を反転すると次の順となる。Ｅ１＋Ｅ
４，Ｅ３＋Ｅ４，Ｅ３＋Ｅ２，Ｅ１＋Ｅ２。これは回転
方向の反転を示す。VI 速度とトルクの制御 速度とトルクの制御は回転子電流と固定子電流の二重作
用により行われる。
【００３３】この二重作用（これが実時間でプロセサに
なるディジタル制御により完全に制御されるとすれば、
最大効率となる）は異なる使用状態においてトラクショ
ン電動機のトルク／速度動作の全範囲をカバーすること
が出来る。VII チョッパの動作 電動機および発電機動作におけるチョッパａとｂは２方
向スイッチである（図９）。これらスイッチ（開放また
は閉成）は電子的（バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＥ
ＥＴ、ＩＧＢＴ，サイリスタ等）または機械的なもので
よい。それらは回転子の角度位置の検出（センサまたは
機械的構造による）により自動的に作動される。
【００３４】チョッパＡとＢは電動機および発電機動作
モードにおいて２方向スイッチである（図１０）。
【００３５】これらスイッチは電子的なものであり、そ
して巻線Ｅ２とＥ４での固定子電流の分流に加えて、回
転子の角度位置および所望のトルクの関数としてこの電
流の値の制御を行う（この制御はＰＷＭ変調を含むすべ
ての形式の変調について行うことが出来る）。詳述する
と、固定子電流の制御が回転子の角度位置の関数である
とすると、この位置は角度位置センサにより検出されて
プロセサでの処理後に電動機および制動発電機の動作と
効率を最適にするようにそれらチョッパの切換えと変調
を制御することが出来る。
【００３６】変更例（図１１）は発電機モードでのチョ
ッパ動作にダイオードを用いており、その場合の固定子
電流の制御は回転子電流の制御により行われる。VIII 機械的チョッパａ，ｂ 固定子電流の分流はリングとブラシで行うことが出来
る。図１２〜１３は二つの例を示す。＊図１２ 図１２では固定子電流は固定ブラシｂ１からスライド接
触を介して回転リングＢ１に通り、このリングがそれと
同様に回転子に固定される半リングＢ２に接続する（接
点ｃ）。次に固定ブラシｂ２によりこの固定子電流は巻
線Ｅ１に供給される（半リングＢ３は半リングＢ２およ
びリングＢ１から絶縁されている）。
【００３７】半回転後に、半リングＢ２は固定ブラシｂ
３により巻線Ｅ３に給電する。
【００３８】チョッパＡとＢにより電流のこの電子的制
御はこれらブラシにより遮断される電流がその疲労と破
損を制限すべく、低、あるいは０となるようにして行わ
れる。＊図１３ 図１３に示す変更例では回転二重ブラシｂｔがその回転
中に固定リングＢ１と固定リングＢ２を次々に回転接続
させ、それにより巻線Ｅ１を給電し、次に半回転後に固
定リングＢ１と固定半リングＢ２を短絡させて巻線Ｅ２
を給電する。IX 組合せ 図１４はこの組合せの考えられる変形を示す。
【００３９】回転子に固定子電流が流れることにより、
巻線Ｅ５の相補励磁巻線Ｅ６にそれを使用しうることに
なる。この可能性により速度と省エネルギーの観点で好
適なトルク／速度および効率特性をもつ機械が得られ
る。
【００４０】“フリーホイール”ダイオードｄ８はチョ
ッパＡとＢの保護を行うと共に発電機モード動作を容易
にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトラクションシステムの電動機動
作モードでの電気的トラクションシステムを示す回路
図。
【図２】図１における同システムの固定子巻線の位置関
係を示す回路図。
【図３】図１における同システムの制動発電機動作モー
ドを説明する回路図。
【図４】同システムの充電動作モードを説明する回路
図。
【図５】同システムの動作モード切換えを説明する回路
図。
【図６】同システムのコンバータ動作モードを説明する
回路図。
【図７】同システムの動作モードの切換えを説明する回
路図。
【図８】同システムの動作方向の制御を説明するタイム
チャート。
【図９】同システムのチョッパの動作を説明する回路
図。
【図１０】同システムのチョッパの他の例を示す回路
図。
【図１１】同システムのチョッパの他の例を示す回路
図。
【図１２】同システムの固定子電流の分流のための一例
を示す回路図。
【図１３】同システムの固定子電流の分流のための他の
例を示す回路図。
【図１４】同システムにおける組合せの一例を示す回路
図。
【符号の説明】
Ｅ１〜Ｅ４ 固定子巻線 ａ，ｂ，Ａ，Ｂ，Ｃ チョッパ ｄ１〜ｄ７ ダイオード Ｖp 電池 ｃ１〜ｃ６ 接点 ｅ１〜ｅ４ ２次巻線 Ｒch 充電電圧調整器

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】乗用車、トラック、バス、スクータ、モペ
    ッドのような自動車用トラクションシステムであって、 −少くとも１個の電気的発電機、特に電気機械的発電機
    （発電機を駆動するサーマルモータ、特に交流電動機で
    構成される）及び／または少くとも１個の蓄電池及び／
    または少くとも１個の燃料電池で構成される電気化学的
    発電機； −少くとも１個の自己同期型可逆電動機（電動機および
    制動発電機として作用可能であって、電動機動作中に電
    気的トラクションを行うことの出来る電動機）であって
    次の要件を含むもの：異なる相に対応しそして空間的に
    オフセットされた与えられた数の固定子巻線を含む少く
    とも１個の多相巻線を有する固定子と一つの相から他の
    相へと順次切換えて異なる固定子巻線の電流間に、回転
    固定子磁界をつくるに必要な時間的シフトを発生するこ
    との出来る装置、および回転子磁界を限定する磁束を発
    生する直流電流と交叉する少くとも１個の回転子巻線を
    含む巻線付回転子； −少くとも１個の主または補助電池を充電する少くとも
    １個の充電器； −高電圧直流電流を上記主または補助電池に対応する６
    Ｖまたは１２Ｖの電源用のそして標準電源電池の充電用
    の低電圧直流電流に変換するための少くとも１個のコン
    バータ；を含み、 上記固定子巻線および自己同期型電動機の制御用の電力
    電子回路の主半導体要素（これら巻線と要素は電動機お
    よび制動発電機としての基本すなわち主動作に必要）の
    切換えを行う手段は上記充電器及び／またはコンバータ
    に対応する少くとも１つの補助動作モードで上記巻線と
    要素の再構成を行い、この補助動作に必要な上記巻線と
    半導体要素の数を減少させうるようにした、電気的トラ
    クションシステム。
  2. 【請求項２】前記固定子は星形接続の第１、第２、第３
    および第４巻線を含み、これら巻線は角度９０／ｐ（前
    記自己同期電動機の磁極数を２ｐとする）だけ空間的に
    オフセットされそして第１巻線群および第２巻線群をつ
    くるように２個づつ接続され、この第１巻線群は上記第
    １および第２巻線を含み、第２巻線群は第２、第４巻線
    を含み、第１巻線群の巻線並びに第２巻線群の巻線が１
    ８０°だけ互いにオフセットされ、そして第１および第
    ２巻線並びに第３および第４巻線が互いに９０°だけオ
    フセットされており、 前記切換手段が第１、第２、第３、第４チョッパを含
    み、これらチョッパが上記第１、第２、第３、第４巻線
    に夫々直列に接続して装着されると共に切換え中に２個
    づつ順次制御され、すなわち第１、第２チョッパの切換
    えが行われると次に第３、第２チョッパの切換えと第
    ３、第４チョッパの切換えが行われ、次に第１、第４チ
    ョッパの切換えが行われて２個づつ組合された固定巻線
    内の固定子電流の順次的分流または方向づけ、すなわち
    はじめに第１、第２巻線、次に第３、第２巻線、次に第
    ３、第４巻線、そして次に第１、第４巻線の電流の分流
    または方向づけを可能にしており、第２、第４チョッパ
    も固定子電流の値をセットするために同期的に制御され
    るごとくなった、請求項１記載の電気的トラクションシ
    ステム。
  3. 【請求項３】前記第１、第３チョッパはリング並びに第
    １半リングと第２半リングにより形成される機械的な２
    方向切換え手段であり、この第１半リングは上記リング
    に電気的に接続し、上記第２半リングは上記リング並び
    に上記第１半リングに対し電気的に絶縁されるごとくな
    った、請求項２記載の電気的トラクションシステム。
  4. 【請求項４】前記リングと前記２個の半リングは前記自
    己同期型電動機の回転子軸（ｘ−ｘ）に装着されて、第
    １、第２、第３固定ブラシ上で夫々スライドするごとく
    なった、請求項３記載の電気的トラクションシステム。
  5. 【請求項５】前記リングと前記両半リングは固定されて
    それら内で前記回転子軸に関し回転するダブルブラシと
    スライド接触するごとくなった、請求項３記載の電気的
    トラクションシステム。
  6. 【請求項６】前記第１、第２チョッパは半導体型２方向
    切換手段であり、前記固定子に対する回転の角度位置を
    検出することで制御されるごとくなった、請求項２記載
    の電気的トラクションシステム。
  7. 【請求項７】前記第２、第４チョッパの夫々は電動機動
    作モードおよび制動発電機動作モードで半導体型２方向
    切換手段である、請求項２記載の電気的トラクションシ
    ステム。
  8. 【請求項８】前記第２、第４チョッパの夫々は電動機動
    作モードではダイオードを用い、前記固定子電流の制御
    は回転子電流の制御により行われるごとくなった、請求
    項７記載の電気的トラクションシステム。
  9. 【請求項９】前記電動機動作モードにおいて、前記第
    ２、第４チョッパが夫々前記第１、第２巻線に並列に接
    続されそして前記第３、第４巻線に並列となった“フリ
    ーホイール”ダイオードである第１、第２ダイオードで
    保護され、 発電機モードでは電動機モードでの電流の方向に対し前
    記固定子巻線の電流の方向が、夫々第２巻線と第４固定
    子巻線に直列となった第３、第４ダイオードにより反転
    され、 前記回転子巻線内の回転子電流は第５ダイオードで保護
    される第５の１方向チョッパで制御されるごとくなっ
    た、請求項１記載の電気的トラクションシステム。
  10. 【請求項１０】前記電動機／制動発電機動作を充電器動
    作に切換える手段は次の要件を含み、 閉成位置で電動機モードとし、開放位置で充電器モード
    として作用し、前記第１チョッパに直列に接続する第１
    接点；閉成位置で電動機モード、開放位置で充電器モー
    ドとして作用し前記第３チョッパに直列に接続する第２
    接点；前記固定子巻線の星形接続の中心に装着され、閉
    成位置で電動機モード、開放位置で充電器モードとして
    作用する第３接点；夫々開放および閉成位置で電動機モ
    ード、夫々閉成および開放位置で充電器モードとなり、
    前記第４ダイオードのカソードを前記第１、第４固定子
    巻線の入力端子と出力端子に接続する第４、第５接点；
    上記第１−第５接点はそれらが充電器動作に対応する方
    向に作用するときその第１、第２、第３接点の開放によ
    り上記第３、第４固定子巻線が互いに接続してこのコン
    バータの１次巻線をつくり、そして次に第１、第２巻線
    を互いに接続してその２次巻線をつくり、上記第４、第
    ５接点の夫々を閉じそして開くことにより前記第１、第
    ２、第３、第４ダイオードが互いに接続して２次巻線に
    接続する整流ブリッジをつくり、起電力が電源電圧より
    高いときに主または補助電池の充電を行うように、上記
    第１、第２、第３、第４巻線とそれらに対応する電子要
    素の接続を変更するごとくになっており、 上記電池の充電電流が第６、第７チョッパによりこのコ
    ンバータの１次巻線において制御され、 閉じたとき電動機モード、開いたとき充電器モードとな
    る第６接点が上記第２、第３、第５接点と関連して上記
    コンバータの１次巻線をその２次巻線から絶縁し、それ
    により主電源を電池から絶縁するようになった、請求項
    １記載の電気的トラクションシステム。
  11. 【請求項１１】前記第５、第６チョッパの内少くとも一
    方が充電器動作において、電動機／制動発電機動作モー
    ドで用いられる前記第２、第４チョッパの内の一方によ
    り構成されるごとくなった、請求項１０記載の電気的ト
    ラクションシステム。
  12. 【請求項１２】前記自己同期型電動機の固定子は互いに
    直列となりそして夫々前記第１、第２、第３、第４固定
    子巻線に接続する第５、第６、第７、第８固定子巻線を
    含み、前記第１−第６接点の動作条件には無関係に、す
    なわち電動機／制動発電機モードであるか充電器モード
    であるかには無関係に上記第５−第８固定子巻線が前記
    第６、第７ダイオードによる整流および充電電圧調整器
    による制御後に主または補助電池の高圧直流電流の電源
    用および電池の充電用の低圧直流電流への変換を可能に
    するコンバータの２次巻線を構成するごとくなった、請
    求項１０記載の電気的トラクションシステム。
  13. 【請求項１３】前記回転子は付加回転子巻線を含み、こ
    の巻線は前記リングと前記第１半リングの間に接続され
    て前記回転子において固定子電流を用いて主回転子巻線
    のアンペアー巻回を増加し、前記第２、第４チョッパの
    保護が上記付加回転子巻線に並列の“フリーホイール”
    ダイオードである第６ダイオードにより行われるごとく
    なった、請求項３乃至８のいずれかに記載の電気的トラ
    クションシステム。
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