JPS63136903A - オーバーロードに対する車両の電気的駆動の保護方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、公称電力が一時的に超過されるとぎオーバー
ロードに対して、車両ζ特に電気自動車の電気駆動を（
！訳するための方法に関する。

［従来技術］ 電気車両はそれらが短期間にわたってオーバーロードさ
れ得る、あるいは言替えればそれらの公称電力（最大許
容連続電力）が短期間にわたって超過され冑るという利
点を有する。この利点は、電気車両の動作において、始
動と加速のためおよび坂や傾斜路を進むために用いられ
る。オーバーロードでの動作はしかしながら、電気的駆
動がダメージを受けないように保護するために制限され
なければならない。

１つのオーバーロード保護は全ての駆動成分の熱的モニ
タリングによって与えられる。特定の温度閾値が超過さ
れるとき、駆動電力は自動的に減少される。電力におけ
る減少は進行速度における減少をもたらす。速度減少は
車両オペレータを驚かりことになり、このことは危険な
交通事態へ導きかねない。

オーバーロード保とのためのもう１つの可能性は時間に
わたって積分された動作電流をモニタすることである。

例として、ＤＥ−ＰＳ　　２４３１　５４０＠には過度
の加熱に対して電気機器を保護するための回路装置が記
載されている。この５Ａ置において、ロータ一温度は最
大許容湯度が超過されていないモータ電流をυ［するこ
とによってこのような方法で影響される。このため、測
定された電流の２乗が積分され、温度値と比較された積
分値は公称電力に対応する。過度な積分値の場合、モー
タ電流が減少される。もしこの制御が電気車両のために
用いられるなら、車両の最大速度は駆動電力の前の歴史
に依存するので、驚くべき影響が車両オペレータのため
に生じる。予測可能な駆動電力および再生可能な駆動電
力（最高速度）を選択することばできない。

［発明の解決すべき問題点］ この発明の目的は、記述された欠点を避け、再生され得
る駆動電力中に維持されることが可能で、車両オペレー
タにとって驚くべき事象が避けられ得るような車両の電
気駆動の保護のための方法を提供することである。

ｃ問題点解決のための手段および作用３この目的は、オ
ーバーロードに対して車両の電気駆動を保工９するため
の方法において、電気駆動の公称動作で、加速度に依存
しない進行抵抗に対応する連続速度が超えられないよう
な方法で車両の進行速度を自動的に制限することによっ
て達成される。この方法は電気駆動の公称電力または公
称電流が月えられるとすぐに実行される。公称電力を超
える短期間電力は加速のみに有効とされる。

エネルギ源から駆動車輪への車両構成要素を含む電気駆
動の公称電力は駆動の最大許容連続電力に等しい。この
連ＦＡ？ｌＸ力は加速には依存しない進行への与えられ
た抵抗を伴って生じる車両の最大許容連続３１度に対応
する。回転抵抗、傾斜抵抗、空気力学ドラッグおよびカ
ーブ抵抗は、例えば加速に依存しない進行抵抗として考
えられる。

最大許容連続速度は公称動作の電力に基づいており駆動
の最大電力には基づいていないので、この発明の方法は
再現可能な駆動特性を与える。オーバーロード保４によ
って起された電力と速度における急な減少によって引起
こされる驚くべぎ事象は避けられる。

本発明の有利な拡張は、現在存在している進行抵抗と電
気駆動の公称電力から連続的に決定される最大許容連続
速度のために与えられる。この最大のものは現在存在し
ている進行速度と比較され、本発明の有利な拡張は、進
行速度が許容可能な進行速度と等しいか、またはそれよ
り大きいときは常に発生する電力の公称１ｉ１（あるい
は電流の公称１ｉ１１＞への駆動電力（あるいは駆動電
流）を減少させる。

重力あるいは電流の公称値は加速の場合において短期間
に渡って駆動の公称動作に対応する連続速度が到達され
るまで超過される。それからこの連続速度を超えて生じ
る加速はない。

最大連続速度を決定するため、用いられた測定値は好ま
しくは車両中で直接質問され得るものである。これらは
例えば、駆動電流、駆動７Ｇ圧、電気機器の回転速度お
よび車両の速度である。連続速度の決定は以下に与えら
れる式（１２〉によって行われることができる。

本発明のもう１つの有利な拡張では、与えられた動作状
態下で供給される必要がある電力と駆動の公称電力との
間の差が公称電力で得られる電気駆動の効率によって割
られる電気車両の加速力より大きいときｔよ常に、車両
電力の制限を規定する。

この場合においてはまた、車両電力の制限は電気駆動の
公称電流への駆動電流の減少によって便宜上保証される
。この解決方、法においてもまた、全ての測定されたデ
ータは必然的に車両中で直接ｎ間されることかできる。

電気駆動の効率は、上述されたように、車両の車輪での
電力および駆動の電力の商と等しい。

電力減少の場合における駆動電流と公称電流の間の急な
変化を避けるため、駆動電流の制限は好ましくは２．３
秒の時定数（例えば１０秒）によって保証される。この
場合、加速処理は急に遮断されない。

［実施例コ 本発明の理論的原理が以下に与えられ、図面によって、
本発明と本発明の更なる実施例および利点と更に詳細に
説明し記述する。

■、理論上の原理 車両の車輪での必要電力Ｐｒは以下によって与えられる
。

（１）Ｐｒ−Ｆ−Ｖ ここでは Ｖ−速度 Ｆ−進行への抵抗 である。

進行Ｆへの抵抗は以下を加篩することによって冑られる
。

Ｆｒ−ローリング抵抗 ＦＳｔ−傾斜抵抗 ＦＬ−空気力学ドラッグ Ｆｂ−加速抵抗 Ｆｋ−カーブ抵抗 （以下では無視される）。

（２＞　ｐｒ　ｘ　（Ｆｒ　＋Ｆｓｔ ＋ＦＬ　＋Ｆｂ　）　−ｖ 個々の抵抗は以下の式から決定され得る。

＜３）Ｆｒ−ｍ−ｇ−ｆ ここで ｍ−車両の質１（Ｎｇ） Ｑ　−９，８１ｍ　／　ｓｅｃ　２ ｆｒ　−１！Ｊ擦抵抗 である。

（４）　Ｆｓｔ−ｍ　−ｇ　−ｓｉｎ　ａαは傾斜角度
である。

（５）　ＦＬ　＝０．５　・ｄ−ＣＷ ・Ａ・（ＶｆＶｗ　）” ここでは ｄ−空気の密度−１，２５にり／ｎ１３Ｃｗ−空気力学
ドラッグ係数 八−車両領域 ＶＷ−風速度。

もし定数がｋへまとめられるなら、式（５）は以下にな
る。

（６）ＦＬ−ｋ・（■±Ｖｗ）２ 加速抵抗ＦｌｌＧ、を線速度部分および回転部分から構
成される。回転部分は加速度すによってｌｉ）眸された
車輪（ギア比の２乗による乗法〉を参照される慣性モー
メントの合計からｍ整される。回転比は質量要因Ｃの形
で考慮に入れられる。加速抵抗はそれ故以下の式によっ
て与えられる。

（７）　Ｆｂ−ｒｒ＋−（１＋ｃ）　−ｂ伝導率ｕｉは
速度Ｖ　（ｋｍ／ｌｌ）　、エンジン速度ｎ（ｒ、Ｏ，
ｍ）＃よびタイヤ半？ｌｒ（ｍ）の測定から（りられる
。

（８）　ｕ　ｉ　−０，３７７−ｒ　−ｎ／ｖもし駆動
が速度変化゛ギアボックスを含むなら、只なった伝導率
Ｕ、は既知の質量要因ｃ１、即ち、ＬＪＩ　　　　　　
　Ｃ１ ｕ２　　　　　　　ｃ２ Ｌｉ２　　　　Ｃ３等と組合わされる。

加速すは単位時間当りの速度の変化（Ｖ２、Ｖ工、ｔ）
から決定され得る。

（９）　ｂ　−（Ｖ２−Ｖｔ　）　／を加速抵抗Ｆｂは
式（７）乃至（９）から計葬される。

上述の式から、車両の車輪での必要電力Ｐｒは、原則と
して、定数（ｒｎ、ｇ、ｆｒ　、に、ｒ、ｃｉ　）およ
び測定値（ｖ、ｎ、α、Ｖｗ）から決定される。傾斜角
度αおよび角速度は、しかしながら、車両からなされた
測定から直ちに得られることはできない。両方のパラメ
ータは、しかしながら、前方ウィンドおよび後方のウィ
ンドが、車両中から検討されるとぎ、上方へのあるいは
下方への傾斜のように動作するので、明白な傾斜角度α
の値を与える第１の近似値として結合される。

車輪での電力ｐｒは以下のような駆動電圧Ｕおよび駆動
電流Ｉの測定から得られる。

（１０）　Ｕ　−１−ＥＴＡ＝Ｐ Ｅ　Ｔ　Ａ　１．を車輪ｌ＼の供給電力からの電気駆動
の総効率である。任意の駆動のため、ＥＴＡは根本的に
知られており、電力、回転速度および伝導率の関数とし
て特有のフィールドによって明らかにされ得る。

傾斜角度αは以下のように式（２）、（４）および（１
０）から与えられる。

（１１）ｓｉｎα ＝　　（Ｕ　　−１−ＥＴＡ　−（Ｆｒ　　＋Ｆｂ　　
）−ｖ−に−ｖ３　）／ｍ−ｇ−ｖ この式（１１）が既知の大きさおよび測定されたｆｆ１
（１，ｔＪ、ｖ、ｎ）の定数のみ含み、車両中で直接決
定されることができ、傾斜角度αは車両中から任意の時
間で決定され得る。

Ｔ１．Ｒ大許容連続速度の計算 車両の最大許容連続速度Ｖｏは、電気駆動がその公称電
力Ｐｎで操作され、加速力および減速力が車両上で作用
しないとき、現在存在するトラベルへの抵抗によって定
数として発生する。車輪で発生する公称電力Ｐルはそれ
から式（２）乃至（６）から与えられる。

（１２）ＰｒＬ＝ＩｒＬ−Ｕｎ−ＥＴＡ−（ｆｒ＋ｓｉ
ｎアルファ　＞　’　ｍ”Ｑ”Ｖｏ＋に−ｙＯ３ ここで Ｉｎ−公称電流 ＵｒＬ−公称電圧　　　である。

連続速度Ｖｏは解法式（１２）によって決定される。反
復方法は、例えば、式（１２）を解くため用いられるこ
とができる。

Ｉ［１，Ｖｏへの車両速度制限 本装置の駆動電力が公称電力Ｐｎより少ない限り、香気
駆動はＡ−バーロードされず、活動を始めるためのオー
バーロード保護方法の必畏性はない。しかしながら車両
の加速の間、増加された加速効果を達成す８ため公称電
力以上の電力を増加することがしばしば所望される。増
加された電力Ｐｋは、増加された、長期間において許容
されない、電気駆動上の負荷へと導く。それはそれ故知
期間にわたって許容され得るのみである。

本発明に従って、上述で定義されたＮ続速度Ｖｏ以上の
速度において増加を防ぐことによって制限される。更に
詳細な説明は、一方では公称電力Ｐｎでの加速の開速度
の時間に伴う変化を、他方では短期間に許容されたオー
バーロード電力Ｐｋでのそれを示す第１図によつン与え
られる。

公称電力ＰｒＬで、車両は連続速度Ｖｏ　　（定義）ま
で加速される。オーバーロード電力Ｐｋで、車両はさら
に強く加速される。しかしながら加速過程は、駆動のオ
ーバーロードを避けるため時間Ａで中断される。駆動は
公称動作まで下がって制御され、車両はその連続速度Ｖ
ｏで進行し続ける。２つの方法は第２図および第３図を
用いて以下のため説明される。

■１本発明に従った方法の実施例 ａ） 第２図に示されたように、質問１０は電気駆動の電ＦＥ
Ｉが公称電力Ｉｎより大きいか否かを決定する。もしこ
れがそうでない場合は、オーバーロードはなく、存在す
る可能性のある電流制限は動作１１において除去される
。質問１０はそれから特定の間隔で繰返される。もし測
定された駆動電流Ｉが公称電流Ｉｎより大きいなら、連
続速度Ｖｏは式（１２）を用いて動作１２で計算される
。この計口は適当な電気回路によってまたはコンピュー
タによって行われ得る。更に質問１３はそれから、車両
の進行速度Ｖが計算された連続速度Ｖ（、より大きいか
否かを決定する。もしこれがそうでないなら、質問サイ
クルが繰返される。もし進行速度■が連続速度Ｖｏより
大きいとき、公称電力Ｉｎへの駆動電力Ｉの制限が動作
１４中で行われる。質問サイクルはそれから繰返される
。動作１４中の電流制限は突然に行われるのではなく、
むしろ例えば１０秒の時定数に従う。これは連続速度Ｖ
ｏが達成されてすぐ急に加速手続が遮断されるのを避け
る。

ｂ） 進行抵抗および連続速度Ｖｏの直接計算は第３図を用い
ることによって以下に説明された方法を用いて避りるこ
とができる。この方法は、駆動電力Ｐが公称電力Ｐｎよ
り大きいとき公称電力を超える電気駆動の電力の比が車
両の加速より小さいという考察に基づく。もし車両速度
■が上記で定義された連続速度Ｖｏより大きいなら、こ
の状態はもはや公称電力■ルへと下降する電流制限が保
証されることを満足しない。

これらの関係は式（１１）および（１２）から得られる
。ＶＤが■より大きいという条件を用いることは以下の
関係を与える。

＜１３）　Ｐｎ　＜ｕ　６１　・ＥＴＡ−ｍ−（１＋ｃ
ｉ　　）−ｂ−ｖ もし定義 （１４）　Ｐｅ１ｏ　−ＥＴＡ ＝　Ｐ　ｎ　　（Ｐ　ｅｌｏ一連続電力）（１５）　Ｕ
　−Ｉ　−ＥＴＡ−Ｐ （１６）　ｍ−（１＋ｃｉ　）　−ｂ−ｖ−Ｐｂが用い
られると、以下のようになる。

（１７）　Ｕ　−１−Ｐｅ１ｏ　＞　Ｐｂ　／Ｅ　ＴＲ
または Ｐ−Ｐｎ　＞ｐｂ 第３図から、質問１５はまず車両が進行しているか否か
をチェックする。もしこれがそうである場合、質問１６
は電気駆動の電流Ｉが公称電流Ｉｎより大ぎいか否かを
決定づる。もしこれがそうでない場合は、車両はオーバ
ーロードで駆動されず、存在可能な電流制限は動作１７
中で除去される。もし測定された電流■が公称電流Ｉル
より大きいなら、加速力Ｐｂは進行速度■の時開に関す
る誘導（微分）を用いて式（１６）に従って動作１８中
で決定される。質問１９はそれから式（１７）に従って
続く。もし式（１１〉が満足されるなら、質問サイクル
が繰返される。他方で、電気駆動の電流■は動作２０に
よって公称電流Ｉｎへと制限される。この場合において
もまた、漸次的な電流制限（時定数）を保証することが
望ましい。

この方法は、これらが式（１７）に従った微分によって
得られるので、車両の外側に位置され計算（風の速度、
傾斜カーブトラベル、荷電表面）によって決定されるの
みである全ての妨害影響とは独立的に動作する。通常車
両中で測定されるパラメータは情報として機能する。

連続電力がまた熱負荷制限の場合において得られると仮
定すると、一旦達成された速度は常に維持され得る。驚
くべき影響はそれ故避けられる。

第４図は第３図の動作１８と質問１９が行われる回路装
置を示す。

エンジン速度ｎおよび車両速度■の測定値から、伝尋比
ｕｉは式（８）および決定された関連する鮎斂因Ｃ１に
よってＡベレータ２２によって決定される。加算器２３
において、数１はｍ要因ｃｉへ加えられる。

加速度すは測定された速度値■からの微分Ｖｔ置２４に
おいて形成され、この加速度すは掛算器２５において車
両量ｍと掛算される。下流掛算器２Ｇにおいて、ｉｉ）
算器２５からの結果は加算器２３からの結果とＩ）算さ
れる。掛算器２６の出力信号は電気駆動の効率ＥＴＡに
よって割算器素子２７において割算される。この結果は
測定された速度値Ｖと更に別の１Ｉ）ｔｉ器２８におい
てＩＢ）０される。これは効率ＥＴＡによって割算され
た加速電力Ｐｂと等しい信号を与える。

質問１９は掛算器２９、加締素子３０および閾値素子３
１によって行われる。掛算器２９において、駆動電流Ｉ
および駆動電圧Ｕの測定値の積が形成される。

既に得られている、加速力Ｐｂおよび効率ＥＴＡの商は
合計素子３０におけるこの積の値から減口される。差の
値は閾値素子３１へ供給され、後者において、電気駆動
の最大許容連続電力Ｐ　ｅｌｏの特定の値と比較される
。もし差異値がｐ　ｅｌｏより大きいなら、電流制限は
必要はない。この情報は出力Ａを経て更に別の処理のた
め伝達される。

【図面の簡単な説明】

第１図は車両が加速されるとぎ速度の時間に伴う変化を
示す。 第２、特許請求の範囲第２項に従った方法を示す。 第３図は特許請求の範囲第３項に従う方法を示す。 第４図は方法を実施するための回路装置を示す。 １０、１３．１５．１６．１９・・・質問、１１．１２
．１４．１７゜１８、２０・・・動作、２２・；・オペ
レータ、２３・・・加算器、２４・・・識別装置、２５
．２６．２８．２９・・・掛暮器、２７・・・割界素子
、３０・・・加算素子、３１・・・閾値素子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 口 〉　　　　　　〉

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）加速度に依存する進行抵抗に対応する電気駆動の
   公称動作で得られる連続速度がいかなるときにも超えら
   れることはできないように車両の進行速度が自動的に制
   限されることを特徴とする、公称電力が一時的に超えら
   れるときオーバーロードに対して、車両、特に電気自動
   車の電気駆動を保護する方法。
2. （２）最大許容連続速度が現在の進行抵抗および電気駆
   動の公称電力から決定され、その連続速度は現在存在す
   る車両速度と比較され、車両速度が許容連続速度と等し
   いかまたはそれより大きいときは常に公称値への駆動電
   力の減少が生じることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の方法。
3. （３）与えられた動作条件下で供給される電力と駆動の
   公称電力との間の差が電気駆動の効率によって割算され
   る電気車両の加速力より大きいときは常に車両電力が制
   限されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   方法。
4. （４）電器機器の駆動電流が、車両電力を制限するため
   公称電力へ制限されることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項または第３項記載の方法。
5. （５）駆動電力または駆動電流の制限が２、３秒の時定
   数で行われることを特徴とする特許請求の範囲第２項ま
   たは第５項記載の方法。
6. （６）独立ロード車両に供給されたバッテリの場合にお
   いて、定数が電気駆動の効率のため挿入されることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項乃至第５項のいずれか１
   項に記載の方法。