JPH07231502A - Retarder - Google Patents
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- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はリターダ装置、特に自動
車などの車両に搭載されるリターダ装置のバッテリ充電
時の制御に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a retarder device, and more particularly to control of a retarder device mounted on a vehicle such as an automobile during battery charging.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、例えば特開平4−20790
0号公報等において、機関クランクシャフトと変速機と
の間に直列に配置されたかご型多相誘導モータとインバ
ータを介してこの誘導モータのステータ側に電気的に接
続されたバッテリとを有し、機関制動時にこの誘導モー
タにより電気制動するとともに、誘導モータを発電機と
して機能させ、機械的エネルギを電気エネルギに変換し
てバッテリを充電し、機関始動時及び加速時に充電され
た電気エネルギを利用して誘導モータを電動機として機
能させ、スタータ及び加速アシスト装置として使用する
リターダ装置が開発されている。このようなリターダ装
置のかご型多相誘導モータは、機関始動時及び加速時に
直接機関クランクシャフトを回転させるために高トルク
を発生できるものでなければならず、従って高電圧駆動
誘導モータが使用され、バッテリと電圧もそれに合わせ
て高電圧が用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-20790.
No. 0, etc., it has a cage type multi-phase induction motor arranged in series between an engine crankshaft and a transmission, and a battery electrically connected to the stator side of this induction motor via an inverter. , When the engine is braked, the induction motor is used for electric braking, and the induction motor functions as a generator to convert mechanical energy into electric energy to charge the battery and use the electric energy charged during engine start and acceleration. Then, a retarder device has been developed which causes an induction motor to function as an electric motor and is used as a starter and an acceleration assist device. The squirrel cage multi-phase induction motor of such a retarder device must be capable of generating a high torque in order to directly rotate the engine crankshaft during engine start and acceleration, and therefore a high voltage drive induction motor is used. A high voltage is used to match the battery and voltage.
【0003】一方、インバータの1個当たりの電流容量
を小さくするため、誘導モータのステータに配置される
巻線を2重巻線とし、それぞれの巻線にインバータを接
続してシステム全体で必要とする電流容量を各インバー
タで負担する2重巻線構造の誘導モータを用いたリター
ダ装置も提案されている。On the other hand, in order to reduce the current capacity per inverter, the windings arranged in the stator of the induction motor are double windings, and the inverters are connected to the respective windings, which is necessary for the entire system. There is also proposed a retarder device using an induction motor having a double winding structure in which each inverter bears the required current capacity.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このようなリターダ装
置においては、前述したように機関始動時及び機関加速
時にはバッテリ、インバータ、及び2重巻線内の高圧側
巻線を用いて直接クランクシャフトを回転させるために
バッテリの電圧が低下し、次回の加速アシスト等のため
に再充電が必要となる。再充電は、車両制動時における
いわゆる回生制動により誘導モータを発電機として機能
させることにより行うが、場合によってはバッテリを最
大許容電圧まで充電することができない場合がある。ま
た、エンジン休止期間が長く、バッテリの自然放電など
により機関始動時においてバッテリ電圧が最大許容電圧
よりかなり小さい電圧となっている場合がある。このよ
うな場合、従来においてはバッテリを充電するために別
途充電機を用いて外部電源から充電する必要があり、充
電手続が煩雑となるとともに充電機の分だけコストが増
加する問題があった。In such a retarder device, as described above, when the engine is started and the engine is accelerated, the crankshaft is directly connected by using the battery, the inverter, and the high voltage side winding in the double winding. The voltage of the battery drops due to rotation, and recharging is required for the next acceleration assist or the like. Recharging is performed by causing the induction motor to function as a generator by so-called regenerative braking during vehicle braking, but in some cases it may not be possible to charge the battery to the maximum allowable voltage. In addition, the engine rest period is long, and the battery voltage may be considerably lower than the maximum allowable voltage at the time of engine start due to natural discharge of the battery. In such a case, conventionally, in order to charge the battery, it is necessary to separately charge from an external power source using a charger, which complicates the charging procedure and increases the cost due to the charger.
【0005】本発明は上記従来技術に有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は別個の充電機を用いる
ことなく、簡易にバッテリを外部電源により充電するこ
とが可能なリターダ装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a retarder device capable of easily charging a battery by an external power source without using a separate charger. Especially.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載のリターダ装置は、機械駆動系に接続
されそのステータが第1巻線と第2巻線の2重巻線を有
する多相誘導モータと、前記第1巻線に接続された第1
インバータと、前記第1インバータに接続されたバッテ
リとを備え、前記多相誘導モータを電動機又は発電機と
して機能させるリターダ装置において、外部電源からの
交流電流を前記第2巻線に通電する通電手段と、この通
電手段による通電期間中は前記多相誘導モータのロータ
を静止状態に維持する静止手段とを有し、前記第2巻線
に交流電流を通電することにより前記第1巻線に誘導電
流を生ぜしめ、前記第1インバータを介して前記バッテ
リを充電することを特徴とする。In order to achieve the above object, a retarder device according to a first aspect of the present invention is connected to a mechanical drive system and its stator has a double winding of a first winding and a second winding. A multi-phase induction motor having, and a first connected to the first winding.
In a retarder device that includes an inverter and a battery connected to the first inverter and that causes the polyphase induction motor to function as an electric motor or a generator, an energizing unit that applies an alternating current from an external power source to the second winding. And a stationary means for maintaining the rotor of the multi-phase induction motor in a stationary state during the energization period by the energizing means, and by applying an alternating current to the second winding, the induction is induced in the first winding. It is characterized in that a current is generated and the battery is charged through the first inverter.
【0007】また、上記目的を達成するために、請求項
2記載のリターダ装置は、機械駆動系に接続されそのス
テータが第1巻線と第2巻線の2重巻線を有する多相誘
導モータと、前記第1巻線に接続された第1インバータ
と、前記第2巻線に接続された第2インバータと、前記
第1インバータ及び第2インバータに接続されたバッテ
リとを備え、前記多相誘導モータを電動機又は発電機と
して機能させるリターダ装置において、外部電源からの
交流電流を前記第2巻線に通電する通電手段と、前記通
電手段による通電期間中は前記多相誘導モータのロータ
を静止状態に維持する静止手段と、前記通電手段による
通電期間中は前記第2インバータと前記バッテリ間の通
電を遮断する遮断手段とを有し、前記第2巻線に交流電
流を通電することにより前記第1巻線に誘導電流を生ぜ
しめ、前記第1インバータを介して前記バッテリを充電
することを特徴とする。In order to achieve the above object, a retarder device according to a second aspect of the present invention is a multi-phase induction device which is connected to a mechanical drive system and whose stator has a double winding of a first winding and a second winding. A motor, a first inverter connected to the first winding, a second inverter connected to the second winding, and a battery connected to the first inverter and the second inverter. In a retarder device that causes a phase induction motor to function as an electric motor or a generator, an energizing unit that energizes an alternating current from an external power source to the second winding, and a rotor of the multiphase induction motor during an energization period of the energizing unit. A stationary means for maintaining a stationary state, and a disconnecting means for interrupting energization between the second inverter and the battery during an energization period by the energizing means, and energizing the second winding with an alternating current. Give rise to more induced current in the first winding, characterized in that charging the battery through the first inverter.
【0008】[0008]
【作用】このように、請求項1乃至2記載のリターダ装
置においては、多相誘導モータの2重巻線構造を巧みに
利用し、2重巻線をいわば変圧器として利用することに
より別個の充電機を不要とするものである。すなわち、
多相誘導モータのステータには第1巻線及び第2巻線が
設けられており、従って第2巻線に外部電源からの交流
電流を通電することにより第1巻線には誘導電流が生じ
ることになる。なお、第2巻線に誘導電流を通電する
際、多相誘導モータのロータが回転するのを静止手段に
より阻止することにより、機関停止状態を維持して効率
的にバッテリを充電することができる。As described above, in the retarder device according to the present invention, the double winding structure of the polyphase induction motor is skillfully utilized, and the double winding is used as a transformer, so to speak, separately. It eliminates the need for a charger. That is,
The stator of the polyphase induction motor is provided with a first winding and a second winding, and therefore, when an alternating current from an external power supply is applied to the second winding, an induction current is generated in the first winding. It will be. When the induction current is supplied to the second winding, the stationary means prevents the rotor of the polyphase induction motor from rotating, so that the engine stop state can be maintained and the battery can be efficiently charged. .
【0009】なお、請求項2記載のリターダ装置におい
ては、第2巻線が第2インバータを介してバッテリに接
続されている場合、第2巻線への通電時に第2インバー
タとバッテリ間の通電を遮断することにより交流電流を
第2巻線のみに通電して効率的にバッテリを充電するも
のである。In the retarder device according to the second aspect, when the second winding is connected to the battery via the second inverter, the second winding and the battery are energized when the second winding is energized. By shutting off, the alternating current is passed only through the second winding to efficiently charge the battery.
【0010】[0010]
【実施例】以下、図面を用いながら本発明のリターダ装
置の実施例について説明する。Embodiments of the retarder device of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0011】図1には、本実施例のリターダ装置の回路
構成が示されており、また、図2には本実施例の多相誘
導モータの構成が示されている。誘導モータ20のステ
ータには第1巻線2(高圧巻線)及び第2巻線3が装着
されており、図示していないが誘導モータ20の一端は
機関クランクシャフトを介してエンジンに接続され、ま
た他端は変速機に直結されている。誘導モータ20の第
1巻線2はインバータ4を介して直流のバッテリ8に接
続され、第2巻線3はインバータ5を介してバッテリ8
に接続されている。更に、機関運転状態によりインバー
タ4、インバータ5を制御をするためのコントローラ7
が設けられ、このコントローラ7にはバッテリ8の電流
及び電圧信号が供給される。また、誘導モータ20のロ
ータの回転を検出する回転センサ1が設けられており、
ロータの回転信号がコントローラ7に供給される。更
に、誘導モータ20のロータにはクラッチ9が連結され
ており、コントローラ7からのON/OFF制御信号に
よりクラッチ9がONあるいはOFFし、ロータの回転
状態を制御する。すなわち、コントローラ7からの制御
信号によりクラッチ9がONした場合には、ロータは回
転せず静止状態に維持される。FIG. 1 shows the circuit configuration of the retarder device of this embodiment, and FIG. 2 shows the configuration of the polyphase induction motor of this embodiment. A first winding 2 (high-voltage winding) and a second winding 3 are attached to the stator of the induction motor 20, and one end of the induction motor 20 is connected to the engine via an engine crankshaft (not shown). The other end is directly connected to the transmission. The first winding 2 of the induction motor 20 is connected to the DC battery 8 via the inverter 4, and the second winding 3 is connected to the battery 8 via the inverter 5.
It is connected to the. Further, a controller 7 for controlling the inverter 4 and the inverter 5 according to the engine operating state.
The controller 7 is supplied with the current and voltage signals of the battery 8. Further, the rotation sensor 1 for detecting the rotation of the rotor of the induction motor 20 is provided,
The rotation signal of the rotor is supplied to the controller 7. Further, a clutch 9 is connected to the rotor of the induction motor 20, and the clutch 9 is turned on or off by an ON / OFF control signal from the controller 7 to control the rotating state of the rotor. That is, when the clutch 9 is turned on by the control signal from the controller 7, the rotor does not rotate and is kept stationary.
【0012】更に、第2巻線3とインバータ5間には外
部電力入力端子6が設けられており、この外部電力入力
端子6を外部の3相(3φ)電源10に接続することに
より、3相交流電流が第2巻線3に供給される構成であ
る。なお、外部電源10のON/OFF信号は自動的
に、あるいはマニュアル操作によりコントローラ7に供
給され、コントローラ7は供給された各信号、すなわち
回転センサ1からの回転信号、外部電源10からのON
/OFF信号、バッテリ電流、バッテリ電圧に基づきク
ラッチ9のON/OFF制御を行うとともに、インバー
タ4、5の動作を制御し、誘導モータ20を電動機とし
て機能させるとともに発電機として機能させ、更に外部
電源10によりバッテリ8の充電を可能とする。Further, an external power input terminal 6 is provided between the second winding 3 and the inverter 5, and the external power input terminal 6 is connected to an external three-phase (3φ) power source 10 to provide a 3 The phase alternating current is supplied to the second winding 3. The ON / OFF signal of the external power supply 10 is automatically or manually supplied to the controller 7, and the controller 7 supplies the supplied signals, that is, the rotation signal from the rotation sensor 1 and the ON signal from the external power supply 10.
The ON / OFF control of the clutch 9 is performed based on the ON / OFF signal, the battery current, and the battery voltage, and the operations of the inverters 4 and 5 are controlled so that the induction motor 20 functions as an electric motor and a generator, and further an external power supply is used. The battery 10 can be charged by 10.
【0013】以下、図3のフローチャートを用いてコン
トローラ7の動作をより詳細に説明する。図3におい
て、まずコントローラ7は誘導モータ20に設けられた
回転センサ1からの回転信号に基づき、誘導モータ20
のロータが回転しているか否かを判定する(S10
1)。誘導モータ20のロータが静止している場合に
は、次に外部電源10からのON/OFF信号に基づき
外部電源10がONされているか否かを判定する(S1
02)。なお、前述したようにこの判定は外部電源10
からの信号により判定してもよく、バッテリ8の充電を
開始しようとするオペレータがマニュアル操作でコント
ローラ7に外部電源10のONを報知する構成としても
よい。誘導モータ20のロータが静止しており、且つ、
外部電源10がONされている場合には、バッテリ8の
充電を開始するものと判定してコントローラ7はインバ
ータ5の動作を停止する(S103)。このインバータ
5の動作停止は、外部電源からの交流電流がインバータ
5を介してバッテリ8へ供給されるのを防ぐためであ
る。インバータ5の動作を停止した後、次にコントロー
ラ7はクラッチ9に制御信号を供給し、クラッチ9をO
Nさせて誘導モータ20のロータの回転を禁止する(S
104)。このクラッチ9のON動作は、第2巻線3よ
り発生する磁界により誘導モータ20が電動機として機
能するのを防止するためである。クラッチ9をON動作
した後、コントローラ7はバッテリ8から供給されたバ
ッテリ電圧VB とバッテリ8の最大許容電圧VBMAXの大
小比較を行う(S105)。バッテリ8の電圧VB が最
大許容電圧VBMAXより小さい場合には、バッテリ8の充
電が必要と判定され、インバータ4の動作をONとし
(S106)、バッテリ8への電流が設定電流IBOとな
るようにインバータ4の動作を制御する。インバータ5
の動作が停止され、インバータ4のみが動作しているた
め、外部電力入力端子6を介して外部電源10から供給
された交流電流は第2巻線3のみに通電され、第2巻線
3により発生する磁束により第1巻線2には誘導電流が
発生し、この誘導電流はインバータ4により直流電流に
変換されてバッテリ8に供給され、高電圧によりバッテ
リ8の充電が行われる。前述したように、第2巻線3に
通電中は誘導モータ20のロータの回転は禁止されてい
るため、誘導モータ20は電動機としては機能せず、誘
導モータ20の第1巻線2及び第2巻線3は変圧器とし
て機能することになり、別個の充電機を必要とすること
なく、外部電源10から直流バッテリ8を充電すること
が可能なる。バッテリ8の充電が進み、バッテリ8への
電圧VB が最大許容電圧VBMAX以上となった場合には、
バッテリ8への充電が完了したと判定され、コントロー
ラ7はインバータ4の動作を停止し(S108)、充電
完了を図示しない表示ランプ等で報知する(S10
9)。The operation of the controller 7 will be described in more detail below with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 3, first, the controller 7 determines the induction motor 20 based on the rotation signal from the rotation sensor 1 provided in the induction motor 20.
It is determined whether or not the rotor is rotating (S10).
1). When the rotor of the induction motor 20 is stationary, it is next determined whether or not the external power source 10 is turned on based on the ON / OFF signal from the external power source 10 (S1).
02). As described above, this determination is performed by the external power source 10
Alternatively, the operator who starts charging the battery 8 may manually notify the controller 7 that the external power supply 10 is turned on. The rotor of the induction motor 20 is stationary, and
When the external power supply 10 is turned on, it is determined that the charging of the battery 8 is started, and the controller 7 stops the operation of the inverter 5 (S103). The operation stop of the inverter 5 is to prevent the AC current from the external power supply from being supplied to the battery 8 via the inverter 5. After stopping the operation of the inverter 5, the controller 7 then supplies a control signal to the clutch 9 to turn on the clutch 9.
N to prohibit the rotation of the rotor of the induction motor 20 (S
104). The ON operation of the clutch 9 is to prevent the induction motor 20 from functioning as an electric motor due to the magnetic field generated by the second winding 3. After turning on the clutch 9, the controller 7 compares the battery voltage V B supplied from the battery 8 with the maximum allowable voltage V BMAX of the battery 8 (S105). When the voltage V B of the battery 8 is lower than the maximum allowable voltage V BMAX , it is determined that the battery 8 needs to be charged, the operation of the inverter 4 is turned on (S106), and the current to the battery 8 becomes the set current I BO . The operation of the inverter 4 is controlled so that Inverter 5
Since the operation of is stopped and only the inverter 4 is operating, the alternating current supplied from the external power source 10 through the external power input terminal 6 is applied only to the second winding 3, and the second winding 3 causes the alternating current to flow. An induced current is generated in the first winding 2 by the generated magnetic flux, the induced current is converted into a direct current by the inverter 4 and supplied to the battery 8, and the battery 8 is charged by the high voltage. As described above, since rotation of the rotor of the induction motor 20 is prohibited while the second winding 3 is energized, the induction motor 20 does not function as an electric motor, and the first winding 2 and the first winding 2 of the induction motor 20 and The two windings 3 will function as a transformer, allowing the DC battery 8 to be charged from the external power supply 10 without the need for a separate charger. When the charging of the battery 8 progresses and the voltage V B to the battery 8 exceeds the maximum allowable voltage V BMAX ,
It is determined that the charging of the battery 8 is completed, the controller 7 stops the operation of the inverter 4 (S108), and notifies the completion of charging by a display lamp or the like (not shown) (S10).
9).
【0014】このように、本実施例においては誘導モー
タ20の2重巻線構造を巧みに利用し、これら2重巻線
を変圧器として利用することにより別個の充電機を用い
ることなく外部電源からバッテリ8を充電することがで
きるので、機関始動時等においてバッテリ電圧が低下し
ている場合にも、速やかにバッテリの充電を行うことが
できる。なお、本実施例ではインバータ5の動作を停止
することにより第2巻線3からインバータ5を介してバ
ッテリ8への通電を遮断したが、インバータ5とバッテ
リ8間にコンタクタを設け、このコンタクタをOFF制
御することにより電気接続を断つことも可能である。As described above, in the present embodiment, the double winding structure of the induction motor 20 is skillfully used, and by using these double windings as the transformer, an external power source is used without using a separate charger. Since the battery 8 can be charged from the above, the battery can be quickly charged even when the battery voltage is lowered at the time of starting the engine. In the present embodiment, the operation of the inverter 5 is stopped to cut off the power supply from the second winding 3 to the battery 8 via the inverter 5. However, a contactor is provided between the inverter 5 and the battery 8 and this contactor is provided. It is also possible to cut off the electrical connection by controlling OFF.
【0015】[0015]
【発明の効果】以上説明したように、請求項1乃至2記
載のリターダ装置によれば、別個の充電機を用いること
なく、簡易に外部電源からバッテリを充電することがで
きる。As described above, according to the retarder device according to the first and second aspects, the battery can be easily charged from the external power source without using a separate charger.
【図1】本発明の実施例の回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例の誘導モータの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an induction motor according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例の処理フローチャートである。FIG. 3 is a processing flowchart of an embodiment of the present invention.
2 第1巻線 3 第2巻線 4 第1インバータ 5 第2インバータ 6 外部電力入力端子 7 コントローラ 8 バッテリ 9 クラッチ 10 外部電源 20 誘導モータ 2 First Winding 3 Second Winding 4 First Inverter 5 Second Inverter 6 External Power Input Terminal 7 Controller 8 Battery 9 Clutch 10 External Power Supply 20 Induction Motor
Claims (2)
1巻線と第2巻線の2重巻線を有する多相誘導モータと
前記第1巻線に接続された第1インバータと、 前記第1インバータに接続されたバッテリと、 を備え、前記多相誘導モータを電動機又は発電機として
機能させるリターダ装置において、 外部電源からの交流電流を前記第2巻線に通電する通電
手段と、 この通電手段による通電期間中は前記多相誘導モータの
ロータを静止状態に維持する静止手段と、 を有し、前記第2巻線に交流電流を通電することにより
前記第1巻線に誘導電流を生ぜしめ、前記第1インバー
タを介して前記バッテリを充電することを特徴とするリ
ターダ装置。1. A multi-phase induction motor connected to a mechanical drive system, the stator of which has a double winding of a first winding and a second winding, and a first inverter connected to the first winding, A battery connected to the first inverter; and a current-carrying means for energizing the second winding with an alternating current from an external power source in a retarder device that causes the polyphase induction motor to function as an electric motor or a generator. Stationary means for maintaining the rotor of the multi-phase induction motor in a stationary state during energization by the energizing means, and applying an alternating current to the second winding to supply an induced current to the first winding. A retarder device, wherein the battery is charged and the battery is charged through the first inverter.
1巻線と第2巻線の2重巻線を有する多相誘導モータ
と、 前記第1巻線に接続された第1インバータと、 前記第2巻線に接続された第2インバータと、 前記第1インバータ及び第2インバータに接続されたバ
ッテリと、 を備え、前記多相誘導モータを電動機又は発電機として
機能させるリターダ装置において、 外部電源からの交流電流を前記第2巻線に通電する通電
手段と、 前記通電手段による通電期間中は前記多相誘導モータの
ロータを静止状態に維持する静止手段と、 前記通電手段による通電期間中は前記第2インバータと
前記バッテリ間の通電を遮断する遮断手段と、 を有し、前記第2巻線に交流電流を通電することにより
前記第1巻線に誘導電流を生ぜしめ、前記第1インバー
タを介して前記バッテリを充電することを特徴とするリ
ターダ装置。2. A multi-phase induction motor which is connected to a mechanical drive system and whose stator has a double winding of a first winding and a second winding; and a first inverter connected to the first winding. A retarder device comprising: a second inverter connected to the second winding; and a battery connected to the first inverter and a second inverter, the retarder device causing the polyphase induction motor to function as an electric motor or a generator. Energizing means for energizing the second winding with an alternating current from a power source; stationary means for keeping the rotor of the multi-phase induction motor stationary during energizing by the energizing means; Disconnecting means for disconnecting the power supply between the second inverter and the battery, and applying an alternating current to the second winding to generate an induced current in the first winding. Inn Retarder device, characterized in that charging the battery through the chromatography data.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013143799A (en) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Nissan Motor Co Ltd | Charging apparatus |
JP2014239599A (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-18 | 日産自動車株式会社 | Charging device and control method |
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1994
- 1994-02-14 JP JP01737394A patent/JP3168807B2/en not_active Expired - Fee Related
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