JPH07245807A - 自動車の補助制動および補助加速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両走行時の路面勾配または積載量に関連し
て補助制動および補助加速動作を有効に制御し回生エネ
ルギの効率を向上させる。 【構成】 車軸を駆動する内燃機関に連結されたかご形
誘導機の多相交流回路と蓄電手段の直流回路とを双方向
に電気エネルギを変換して結合するインバータ回路と、
このインバータ回路を制御する制御回路と、車両の傾斜
を電気信号として検出する傾斜センサと、車両の重量を
電気信号として検出する重量センサとを備え、傾斜セン
サおよび重量センサの検出出力を取込み、この検出出力
にしたがって、所定値を越える上り勾配であるときには
補助制動を禁止し、所定値を越える下り勾配であるとき
には補助加速を禁止する。 【効果】 大きい上り勾配のときには内燃機関の負担を
さらに軽減して排気ガスの黒煙を少なくすることがで
き、大きい下り勾配のときにはエネルギ回生量を多くす
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関を制動すると
きに発生する機械的エネルギを電気的エネルギに変換し
て蓄積し、内燃機関を加速するときに蓄積された電気的
エネルギを補助加速装置に供給して機械的エネルギを発
生させる装置に利用する。

【０００２】本発明は、国際公表公報ＷＯ８８／０６１
０７（国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ８８／００１５７）に
開示された自動車の電気制動および補助加速装置の改良
に関する。本発明は、ＨＩＭＲの名称で本願出願人が販
売している補助加速および補助制動装置を備えた自動車
に搭載するに適する装置である。

【０００３】

【従来の技術】自動車の走行用主機関である内燃機関の
回転軸にかご形多相誘導機を直結し、このかご形多相誘
導機の界磁に供給する交流周波数を制御することによ
り、補助制動または補助加速を行う装置が知られてい
る。すなわち、かご形多相誘導機の界磁に生じる回転磁
界の回転速度を回転軸の回転速度より大きくなるように
交流周波数を供給すると、かご形多相誘導機は電動機と
して動作し補助加速を行う。逆に回転磁界の回転速度を
回転軸の回転速度より小さくなるように交流周波数を供
給すると、かご形多相誘導機は発電機として動作し補助
制動を行う。一般に、回転磁界の回転速度は回転軸の回
転速度に対して９５％〜１０５％（すなわち１００％±
５％）の範囲で制御される。回転磁界の回転速度が回転
軸の回転速度に近づくと、補助制動または補助加速の程
度は小さくなる。二つの回転速度比が１００％±５％を
越えると、エネルギ損失が大きくなって効率が悪くな
る。

【０００４】つまり回転磁界の回転速度をＶｍ、回転軸
の回転速度をＶｓとすると、 Ｖｍ ＝ Ｖｓ（１＋α） と表すことができ、このαの符号（正負）と絶対値を制
御回路が制御する。この制御は、運転者のアクセル踏込
み量により加減される。すなわち、制御回路は、変速機
で選択されているギヤ比をパラメタとして、アクセルの
踏込み量に対する機関回転軸の回転速度が小さいときに
αの値を補助加速になるように、大きいときにαの値を
補助制動になるように制御する。しかも、その補助加速
の程度および補助制動の程度、つまりαの絶対値をアク
セルの踏込み量に対して機関回転軸の回転速度がどの程
度相違するかに応じて制御する。そして、補助制動のと
きにはかご形多相誘導機は発電機となっているのである
から、得られる電気エネルギを回生蓄積する。補助加速
のときにはその蓄積した電気エネルギを消費する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】出願人はこの装置を実
際にバスおよびトラックに搭載して多くの経験を重ねて
いるが、補助加速および補助制動をアクセルの踏込み量
および機関回転軸によって制御すると、実際の運転操作
では矛盾が生じたり、その制御は必ずしも最適値になら
ないことがある。例えば、車両が下り勾配の道路を走行
中であるにもかかわらず、運転者がアクセルを深く踏め
ば一時的に補助加速になる。その逆に車両が上り勾配の
道路にあるのに、制御が補助制動になることがある。

【０００６】さらに、補助加速または補助制動の制御の
程度については、車両が大きい下り勾配にあるならでき
るだけ補助制動の程度を大きくしてエネルギ回生量を多
くすべきであり、車両が大きい上り勾配にあるなら補助
加速の程度を大きくして、内燃機関の負担を軽減して排
気ガスの黒煙を軽減すべきである。ところが、アクセル
踏込み量および機関回転速度の情報のみでは必ずしもそ
のエネルギの回生および消費に対する効率が最適値に制
御できない。

【０００７】この制御は車両重量にも関係する。すなわ
ち、乗客や積荷の多い状態と少ない状態とでは車両勾配
に対する影響も当然に相違する。例えば、積載荷重が大
きいときには、比較的小さい下り勾配であっても補助制
動を大きく利用してエネルギ回生量を大きくすることが
望ましい。

【０００８】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、回生エネルギの効率を向上することができる
自動車の補助制動および補助加速装置を提供することを
目的とする。本発明は、制御に矛盾を生じることがない
制御装置を提供することを目的とする。本発明は、車両
の勾配または積載量に関連して、補助制動および補助加
速装置を有効に制御することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第一点は、車両
に勾配センサを設置し、その勾配センサの検出出力を制
御に利用するものである。本発明の第二点は、勾配セン
サに併せて重量センサを設置し、その重量センサの検出
出力も制御に利用するものである。

【００１０】すなわち本発明は、車軸を駆動する主機関
である内燃機関の回転軸に連結されたかご形誘導機と、
蓄電手段と、前記かご形誘導機の多相交流回路と前記蓄
電手段の直流回路とを双方向に電気エネルギを変換して
結合するインバータ回路と、このインバータ回路を制御
する制御回路とを備えた自動車の補助制動および補助加
速装置において、車両の傾斜を電気信号として検出する
傾斜センサを設け、前記制御回路は、この傾斜センサの
検出出力を取り込む手段と、この検出出力にしたがって
補助制動または補助加速の程度を制御する手段とを含む
ことを特徴とする。

【００１１】前記制御回路は、前記傾斜センサの検出出
力が所定値を越える上り勾配であるときに補助制動を禁
止し、または所定値を越える下り勾配であるときに補助
加速を禁止する手段を含み、さらに、前記車両の重量を
電気信号として検出する重量センサを設け、前記制御回
路は、この重量センサの検出出力を取り込む手段と、こ
の重量センサの検出出力にしたがって補助制動または補
助加速の程度を制御する手段とを含み、前記重量センサ
の検出出力をＷ、前記傾斜センサの検出出力をθとする
とき、Ｗｔａｎθ にしたがって補助制動または補助加
速の程度を制御することが望ましい。

【００１２】

【作用】傾斜センサが車両の傾斜を電気信号として検出
し、この検出出力が所定値を越えているか否かを判断す
る。所定値を越える上り勾配のときには補助制動を禁止
して補助加速の程度を大きくし内燃機関の負担を軽減す
る。また、所定値を越える下り勾配のときには補助加速
を禁止して補助制動の程度を大きくしエネルギ回生量を
増加させる。

【００１３】それぞれ、補助制動または補助加速の制御
では、傾斜センサの出力により車両の傾斜量を取り込
み、その制御の程度を変更することができる。すなわ
ち、大きい下り勾配であればアクセルの踏み込み量が小
さいときに、傾斜センサの出力に応じて、大きい制動力
を与えて回生エネルギを大きくするように制御すること
ができる。大きい上り勾配のときにも、その傾斜センサ
の出力に応じて小さい上り勾配のときより補助加速の程
度を大きく制御する。

【００１４】重量センサを設けた場合には、その検出出
力にしたがって、積載荷重が大きいときには、比較的小
さい下り勾配であっても補助制動の程度を大きくなるよ
うにしてエネルギ回生量を増加させ、積載荷量が小さい
ときには、比較的大きい上り勾配であっても補助加速の
程度を大きくなるようにして内燃機関の負担を軽減す
る。

【００１５】これにより、路面勾配の程度あるいは積載
荷量の程度によって制御に矛盾を生じることをなくし、
エネルギの回生および消費の効率を向上させることがで
きる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１７】（第一実施例）図１は本発明第一実施例の
要部の構成を示すブロック図、図２（ａ）は本発明実施
例における自重センサとしてストレンゲージを用いた場
合の取付位置を示す図、（ｂ）は自重センサとしてリー
フスプリングのたわみ量を測定する場合の構成例を示す
図である。

【００１８】本発明第一実施例は、車軸を駆動する主機
関である内燃機関１の回転軸に連結されたかご形誘導機
２と、蓄電手段としての二次電池回路３と、かご形誘導
機２の多相交流回路と二次電池回路３とを双方向に電気
エネルギを変換するために、二次電池回路３の直流電圧
をかご形誘導機２の軸回転速度より低い回転速度の回転
磁界を誘起するのに適合した周波数の交流電圧に変換し
て、これをかご形誘導機２に与え、またかご形誘導機２
からの交流電力を直流電力に変換するインバータ回路４
と、このインバータ回路４の交流側電圧の周波数を設定
する制御信号を生成する制御回路５とを備える。このイ
ンバータ制御回路５には自動車の運転に応じて運転者に
より制御指令を発生する手段を含む。

【００１９】また、かご形誘導機２には回転センサ６が
取付けられていて、この回転センサ６からの信号は制御
回路５に与えられ、さらに二次電池の充電状態に関する
二次電池回路３からの情報が入力する。

【００２０】インバータ回路４の出力側にはコンデンサ
７および半導体スイッチ回路１２が接続され、この半導
体スイッチ回路１２を介して抵抗器１１が接続される。
この抵抗器１１は自動車に大きい制動が行われ回生する
ことができないほどの過剰な電気エネルギが発生したと
きに、これを消散させるように構成されている。

【００２１】さらに、二次電池回路３および半導体スイ
ッチ回路１２にはインバータ回路４の出力電圧を検出す
る検出回路１３が接続され、抵抗器１１には電流の変化
を検出する電流検出器１５が備えられる。この電流検出
器１５にはその検出信号にしたがって半導体スイッチ回
路１２を制御するスイッチ制御回路１４が接続される。
このスイッチ制御回路１４には検出回路１３が接続され
る。

【００２２】さらに、本発明の特徴として、車両の傾斜
を電気信号として検出する傾斜センサ８が設けられ、制
御回路５には、この傾斜センサ８の検出出力を取り込む
手段と、この検出出力にしたがって補助制動または補助
加速の程度を制御する手段と、傾斜センサ８の検出出力
が所定値を越える上り勾配であるときに補助制動を禁止
し、または所定値を越える下り勾配であるときに補助加
速を禁止する手段とが含まれる。また、車両の重量を電
気信号として検出する重量センサ９が設けられ、制御回
路５には、この重量センサ９の検出出力を取り込む手段
と、この重量センサ９の検出出力にしたがって補助制動
または補助加速の程度を制御する手段とが含まれる。重
量センサ９の検出出力をＷ、傾斜センサ８の検出出力を
θとするとき、Ｗｔａｎθ にしたがって補助制動また
は補助加速の程度が制御される。

【００２３】重量センサとしては、図２（ａ）に示すよ
うに積載荷量の変化に伴って生じるアクスルハウジング
２１の歪量を検出するストレンゲージ９ａを用いるか、
あるいは図２（ｂ）に示すように積載荷量の変化に伴っ
て生じるリーフスプリング９ｂのたわみ量を検出するた
わみ量検出手段９ｂを用いる。たわみ量検出手段９ｂに
は測長分野ですでに利用されている測定器やゲージ類を
用いることができる。

【００２４】次に、本発明第一実施例の動作について説
明する。まず、本発明第一実施例の通常動作について説
明する。

【００２５】制動力を回転系に発生する補助制動モード
の場合には、制御回路５は回転センサ６で検出されるか
ご形誘導機２の回転子部の回転速度より小さい速度の回
転磁界をかご形誘導機２の固定子部に与えるように制御
信号を発生する。このとき、かご形誘導機２は発電機と
して動作し、発電された電気エネルギはインバータ回路
４により直流エネルギに変換されて、二次電池回路３に
充電電流として供給される。ブレーキトルクが大きく、
二次電池回路３がこの直流エネルギを吸収しきれないと
きには、直流端子電圧が所定値を越えて上昇し、半導体
スイッチ回路１２がこれを検出して二次電池回路３の端
子に抵抗器１１を接続するように閉成する。

【００２６】一方、駆動力を回転系に付与する補助加速
モードの場合には、制御回路５は回転センサ６で検出さ
れるかご形誘導機２の回転子部の回転速度より大きい速
度の回転磁界をかご形誘導機２の固定子部に与えるよう
に制御信号を発生する。このときには、二次電池回路３
から直流電流が取り出され、インバータ回路４により回
転磁界に相応の多相交流に変換されてかご形誘導機２に
供給される。

【００２７】回転磁界の回転速度と軸回転速度との差が
大きいほど、ブレーキトルクおよび駆動力は大きい。そ
の差と回転磁界の回転速度との比率、すなわちかご形誘
導機２のすべりがほぼ±１０％の範囲になるように設定
される。

【００２８】次に、二次電池回路３への充電制御につい
て説明する。インバータ回路４にはかご形誘導機２の固
定子にその回転子の回転に対応する回転磁界を与えるた
めの制御信号が制御回路５から供給されている。この制
御回路５には回転センサ６からの回転情報が入力し、ま
た二次電池回路３の充電状態に関する情報が入力する。
この制御回路５にはマイクロプロセッサが含まれ、さら
に、運転者の操作により運転状況により変化する操作制
御信号を取り込む手段が含まれる。

【００２９】インバータ回路４は直流側端子のエネルギ
を交流側端子に与えるとともに、交流側端子には発生す
るエネルギを直流側端子に与え、さらに、制御回路５の
制御によりかご形誘導機２が電動機となるように回転磁
界の回転速度を制御して、かご形誘導機２の回転軸に駆
動力を与え、内燃機関１の補助駆動装置として動作させ
る。このときには、二次電池回路３に充電された電気エ
ネルギが用いられる。

【００３０】ここで、本発明の特徴とするところの路面
傾斜および積載重量の変化に応じた制御回路５の制御動
作について説明する。

【００３１】まず、前述の補助制動モード時の制御動作
について説明する。図３は本発明第一実施例における補
助制動モード時の制御動作の流れを示す流れ図である。

【００３２】傾斜センサ８が傾斜角度θを検出しその検
出信号を制御回路５に出力する。出力された検出信号は
アナログ信号として検出されるので、これはインタフェ
ースにてディジタル信号に変換され制御回路５に入力さ
れる。制御回路５はこの検出出力から傾斜角度θが所定
値を越えているか否かを判断する。所定値を越えていな
い場合はそのまま通常の補助制動モードを継続する。

【００３３】傾斜角度θが所定値を越えている場合に
は、その傾斜が下り勾配であるか上り勾配であるかを判
断する。上り勾配であれば補助制動は必要ないので補助
制動モードを禁止して通常走行モードで車両を走行させ
る。下り勾配であれば重量センサ９から総重量Ｗを取込
む。総重量Ｗは車両の自重と積載荷重の和である。この
場合も重量センサ９からの検出信号はアナログ信号とし
て検出されるので、インタフェースにてディジタル信号
に変換され制御回路５に出力される。

【００３４】制御回路５は入力した傾斜角度θおよび総
重量Ｗにより識別ランクの選択基準としてＷ・ｔａｎθ
を演算し、この識別ランクにしたがって最適の制御パタ
ーンを取込み、その制御パターンにしたがって補助制動
を実施する。総重量Ｗが同じである場合に傾斜角度θが
大きければ識別ランクは大きくなり、それにしたがって
補助制動力を大きくする。また、傾斜角度θが小さけれ
ば識別ランクは小さくなるので補助制動力を小さくす
る。

【００３５】次に、補助加速モード時の制御動作につい
て説明する。図４は本発明実施例における補助加速モー
ド時の制御動作の流れを示す流れ図である。

【００３６】補助制動モード時同様に、制御回路５は傾
斜センサ８からの検出出力をインタフェースを介して入
力する。この入力した検出出力から傾斜角度θが所定値
を越えているか否かを判断し、所定値を越えていない場
合はそのまま通常の補助加速モードを継続する。

【００３７】傾斜角度が所定値を越えている場合は、そ
の傾斜が下り勾配であるか上り勾配であるかを判断す
る。下り勾配であれば補助加速は必要ないので補助加速
モードを禁止して通常走行モードで車両を走行させる。
上り勾配であれば重量センサ９から総重量Ｗを取り込
み、先に入力した傾斜角度θを用いて識別ランクＷ・ｔ
ａｎθを演算し、この識別ランクにしたがって補助加速
を実施する。

【００３８】この補助加速モードの場合も、総重量Ｗが
同じである場合に傾斜角度が大きければ識別ランクは大
きくなり、それにしたがって補助加速を大きくする。ま
た、傾斜角度が小さければ識別ランクは小さくなるので
補助加速を小さくする。

【００３９】（第二実施例）本発明第二実施例は図１に
示す重量センサ９が取除かれたもので、その他は第一実
施例同様に構成される。

【００４０】図５は本発明第二実施例における補助制動
モード時の制御動作の流れを示す流れ図である。

【００４１】傾斜センサ８が傾斜角度θを検出しその検
出信号を制御回路５に出力する。制御回路５はこの検出
出力から傾斜角度が所定値を越えているか否かを判断す
る。所定値を越えていない場合はそのまま通常の補助制
動モードを継続する。

【００４２】傾斜角度が所定値を越えている場合には、
その傾斜が下り勾配であるか上り勾配であるかを判断す
る。上り勾配であれば補助制動は不必要なので補助制動
モードを禁止して通常走行モードにより車両を走行させ
る。下り勾配であれば勾配の傾斜角度に応じたランクを
識別し、その識別されたランクにしたがって最適の制御
パターンを取込み、その制御パターンにより補助制動を
実施する。

【００４３】図６は本発明第二実施例における補助加速
モード時の制御動作の流れを示す流れ図である。

【００４４】この場合も補助制動モード同様に、制御回
路５は傾斜センサ８から検出出力を入力し、この入力し
た検出出力から傾斜角度θが所定値を越えているか否か
を判断する。所定値を越えていない場合はそのまま通常
の補助加速モードを継続する。

【００４５】傾斜値が所定値を越えている場合は、その
傾斜が下り勾配であるか上り勾配であるかを判断する。
下り勾配であれば補助加速は必要ないので、補助加速モ
ードを禁止して通常走行モードで車両を走行させる。上
り勾配であれば勾配の傾斜角度に応じたランクを識別
し、その識別されたランクにしたがって最適の制御パタ
ーンを取込み、その制御パターンにより補助加速を実施
する。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
両走行時の路面勾配または積載量に関連して補助制動お
よび補助加速動作を制御に矛盾を生じさせることなく有
効に行うことができるので、大きい上り勾配のときには
内燃機関の負担をより軽減して排気ガスの黒煙を少なく
することができ、大きい下り勾配のときにはエネルギ回
生量をさらに増加させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例の要部の構成を示すブロック
図。

【図２】（ａ）は本発明第一実施例における自重センサ
としてストレンゲージを用いた場合の取付位置を示す
図、（ｂ）は自重センサとしてリーフスプリングのたわ
み量を測定する場合の構成例を示す図。

【図３】本発明第一実施例における補助制動モード時の
制御動作の流れを示す流れ図。

【図４】本発明第一実施例における補助加速モード時の
制御動作の流れを示す流れ図。

【図５】本発明第二実施例における補助制動モード時の
制御動作の流れを示す流れ図。

【図６】本発明第二実施例における補助加速モード時の
制御動作の流れを示す流れ図。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ かご形誘導機 ３ 二次電池回路 ４ インバータ回路 ５ 制御回路 ６ 回転センサ ７ コンデンサ ８ 傾斜センサ ９ 重量センサ ９ａ ストレンゲージ ９ｂ たわみ量検出手段 １１ 抵抗器 １２ 半導体スイッチ回路 １３ 検出回路 １４ スイッチ制御回路 １５ 電流検出器 ２１ アクスルハウジング ２２ リーフスプリング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車軸を駆動する主機関である内燃機関の
   回転軸に連結されたかご形誘導機と、蓄電手段と、前記
   かご形誘導機の多相交流回路と前記蓄電手段の直流回路
   とを双方向に電気エネルギを変換して結合するインバー
   タ回路と、このインバータ回路を制御する制御回路とを
   備えた自動車の補助制動および補助加速装置において、 車両の傾斜を電気信号として検出する傾斜センサを設
   け、 前記制御回路は、この傾斜センサの検出出力を取り込む
   手段と、この検出出力にしたがって補助制動または補助
   加速の程度を制御する手段とを含むことを特徴とする自
   動車の補助制動および補助加速装置。
2. 【請求項２】 前記制御回路は、前記傾斜センサの検出
   出力が所定値を越える上り勾配であるときに補助制動を
   禁止し、または所定値を越える下り勾配であるときに補
   助加速を禁止する手段を含む請求項１記載の自動車の補
   助制動および補助加速装置。
3. 【請求項３】 前記車両の重量を電気信号として検出す
   る重量センサを設け、前記制御回路は、この重量センサ
   の検出出力を取り込む手段と、この重量センサの検出出
   力にしたがって補助制動または補助加速の程度を制御す
   る手段とを含む請求項１記載の自動車の補助制動および
   補助加速装置。
4. 【請求項４】 前記重量センサの検出出力をＷ、前記傾
   斜センサの検出出力をθとするとき、Ｗｔａｎθ にし
   たがって補助制動または補助加速の程度を制御する請求
   項３記載の自動車の補助制動および補助加速装置。