JPH0819111A - 車両走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両に対する負荷を軽くすると共に、騒音・
排ガスを減らし、燃料消費の無駄な増加を防止する。 【構成】 エンジン１３の回転数は、エンジン回転速度
検出器２０により検出される。制御計算機２１は、上記
検出された回転数に見合う出力が発電機１４から出力さ
れるように、界磁電流調整器２２に対して所定の界磁電
流を流すよう指令する。界磁電流調整器２２は、この指
令に従って発電機１４に対する界磁電流を調整する。発
電機１４からの出力は、インバータ１５，１６を介して
誘導電動機１７，１８に送られる。一方、回転速度検出
器１７ａ，１７ｂによって車両の速度が検出される。上
記制御計算機２１は、この車両の速度に基づき、上記誘
導電動機１７，１８に必要とされるトルクが発生するよ
うに、インバータ１５，１６に指令する。インバータ１
５，１６はこの指令に従って電力を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電機を搭載し、その
電力で誘導電動機または同期電動機を駆動させることに
より車両を走行させる車両走行装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来における車両走行装置は、図３に示
すような構成となっている。即ち、ディーゼルエンジン
１によって、発電機２が駆動される。この発電機２の出
力電圧は、動力線（電源線）３を経由して、インバータ
４及び５にそれぞれ伝送される。上記インバータ４に伝
送されてきた上記出力電圧は、その周波数及び電力がイ
ンバータ制御部４ａ及び電力部４ｂに制御されて、車両
を駆動するための誘導電動機６に供給される。同様に、
上記インバータ５に伝送されてきた出力電圧は、その周
波数及び電力がインバータ制御部５ａ及び電力部５ｂに
制御されて、車両を駆動するための誘導電動機７に供給
される。

【０００３】上記インバータ４に備えられたインバータ
制御部４ａ及び電力部４ｂは、共通の動力線を介して電
圧供給を受けているため、動力線３の電圧を一定に保つ
必要があった。このために、発電機２の出力電圧を調整
するための自動電圧調整器（ＡＶＲ）８が備えられる。
即ち、動力線３に出力電圧ピックアップ９を設けて、発
電機２の出力電圧を検出する。ＡＶＲ８は、この検出さ
れた出力電圧を参照し、界磁コントロール線１０を介し
て、発電機２の界磁電流を調整するための界磁コントロ
ール信号を上記発電機２に送る。こうして、界磁電流を
調整することによって、発電機２の出力電圧を一定に保
っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な従来の車両走行装置においては、発電機２の回転速度
が下がった場合、出力電圧を一定に保とうとするために
界磁電流が上昇し、界磁コイルを焼損させてしまう恐れ
があった。一方、こうした界磁コイルの焼損を防ぐため
には、発電機２を駆動するディーゼルエンジン１の回転
速度を一定に保つ必要がある。このことは、車両の負荷
や走行状態とは無関係に、常にディーゼルエンジン１を
最大出力相当の回転速度で運転することになり、騒音、
排ガス、無駄な燃料消費等を引き起こすという問題があ
った。

【０００５】本発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、車両に対する負荷を軽くすると共に、騒音・排ガス
を減らし、燃料消費の無駄な増加を防止する車両走行装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る車両走行装
置は、エンジンによって発電機が駆動され、発生した電
力がインバータを介して電動機へ与えられる車両走行装
置において、上記エンジンの回転数を検出する第１の検
出手段と、上記エンジンの回転数と上記発電機の出力と
の対応データを記憶する記憶手段と、上記記憶手段に記
憶された上記対応データを参照することにより、上記第
１の検出手段によって検出されたエンジンの回転数に対
応する発電機の出力を検索する検索手段と、上記検索手
段によって検索された発電機の出力に基づき、対応する
界磁電流を導出し、上記発電機に与える手段と、車両の
速度を検出する第２の検出手段と、上記発電機の出力及
び上記第２の検出手段によって検出された車両の速度に
基づき、上記電動機に必要とされるトルクを発生させる
ためのインバータ制御信号を導出し、上記インバータに
送る手段と、上記インバータへ一定の電圧を供給する安
定化電源とを具備したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】発電機はエンジンによって駆動される。この場
合、上記エンジンは第１の検出手段によって検出され
る。一方、記憶手段には、上記エンジンの回転数と上記
発電機の出力との対応データが記憶されている。検索手
段は、この記憶手段に記憶された上記対応データを参照
することにより、上記第１の検出手段によって検出され
たエンジンの回転数に対応する発電機の出力を検索す
る。この検出された発電機の出力からは、対応する界磁
電流が導出され、上記発電機に与えられる。そしてこの
発電機は、上記界磁電流に従って電力を発生する。こう
して発生した電力は、インバータを介して電動機に送ら
れる。一方、第２の検出手段は、車両の速度を検出す
る。この検出された車両の速度から、上記電動機に必要
とされるトルクを発生させるためのインバータ制御信号
が導出される。そして、このインバータ制御信号は、上
記インバータに送られる。また、このインバータには、
安定化電源から一定の電圧が供給される。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る車両走行装置
の構成を示すブロック図である。同図において、１１は
運転者が踏み込み操作するためのアクセルペダルであ
り、このアクセルペダル１１に対する踏み込み量が、フ
レキシブルケーブル１２に伝えられる。このフレキシブ
ルケーブル１２は、上記アクセルペダル１１における踏
み込み量を、エンジン１３内のエンジン回転数制御レバ
ー１３ａに伝える。上記エンジン１３は、ディーゼルエ
ンジンであり、このエンジン１３にはエンジン回転数制
御レバー１３ａ及び直流安定化発電機１３ｂが備えられ
ている。上記エンジン回転数制御レバー１３ａは、アク
セルペダル１１における踏み込み量に応じて、その角度
が変化し、上記エンジン１３の回転速度を決定づける。
また、上記直流安定化発電機１３ｂは、後述するよう
に、エンジン１３の動力から直流電流を発生させる。

【０００９】そしてエンジン１３は、上記エンジン回転
数制御レバー１３ａにより設定された回転数で発生する
動力を発電機１４に送る。この発電機１４は、エンジン
１３から送られた動力から電力を発生させる。上記発電
機１４において発生した電力は、インバータ１５内のイ
ンバータ電力駆動部１５ｂ及びインバータ１６内のイン
バータ電力駆動部１６ｂに供給される。

【００１０】インバータ１５には、インバータ制御部１
５ａ及びインバータ電力駆動部１５ｂが備えられてい
る。インバータ制御部１５ａは、後述するように外部よ
り電源供給を受け、上記発電機１３からインバータ電力
駆動部１５ｂに送られてくる電圧（１次電源電圧）が低
下しても、インバータ１５が正常に動作するよう制御す
ると共に、所定値のトルクを発生させるための電力がイ
ンバータ電力駆動部１５ｂから送られるよう制御する。
インバータ電力駆動部１５ｂは、上記インバータ制御部
１５ａの制御の下、所定の電力を誘導電動機１７に供給
する。誘導電動機１７は、インバータ１５から送られた
電力を動力に変換して車両を駆動する。なお、この誘導
電動機１７には、回転速度検出器１７ａが備えられてい
る。上記回転速度検出器１７ａにおいては、上記誘導電
動機１７の回転速度が検出され、パルス信号として制御
計算機２１に送られる。

【００１１】同様に、インバータ１６にもインバータ制
御部１６ａ及びインバータ電力駆動部１６ｂが備えられ
ている。インバータ制御部１６ａは、後述するように外
部より電源供給を受け、上記発電機１３からインバータ
電力駆動部１６ｂに送られてくる電圧（１次電源電圧）
が低下しても、インバータ１６が正常に動作するよう制
御すると共に、所定値のトルクを発生させるための電力
がインバータ電力駆動部１６ｂから送られるよう制御す
る。インバータ電力駆動部１６ｂは、上記インバータ制
御部１６ａの制御の下、所定の電力を誘導電動機１８に
供給する。誘導電動機１８は、インバータ１６から送ら
れた電力を動力に変換して車両を駆動する。なお、この
誘導電動機１８には、回転速度検出器１８ａが備えられ
ている。上記回転速度検出器１８ａにおいては、上記誘
導電動機１７の回転速度が検出され、パルス信号として
制御計算機２１に送られる。

【００１２】一方、上記エンジン１３に備えられた直流
安定化発電機１３ｂは、エンジン１３の動力から直流電
流を発生させる。そして、発生した直流電流がバッテリ
１９に送られ、充電される。この充電されたバッテリ１
９からは、上記インバータ制御部１５ａ及び１６ａに対
する一定の電圧が供給される。また、上記エンジン１３
の出力側には、エンジン１３の回転速度を検出するため
のエンジン回転速度検出器２０が備えられている。この
エンジン回転速度検出器２０においては、エンジン１３
の回転速度に比例した数のパルスが取り出され、制御計
算機２１に送られる。

【００１３】制御計算機２１は、上記エンジン回転速度
検出器２０からのパルス信号に基づいて、エンジン１３
の回転速度の値を算出し、更にこのエンジン１３の回転
速度に見合う発電出力（発電機１４の出力）の値を導き
出す。そして制御計算機２１は、発電機１３の実際の出
力の値が上記発電出力の値となるために必要な界磁電流
の値を算出し、この値の界磁電流が発電機１３に流れる
ように界磁電流調整器２２に対して指令を送る。界磁電
流調整器２２は、制御計算機２１から送られてきた指令
に従い、上記界磁電流が発電機１３に流れるように調整
する。

【００１４】また、制御計算機２１は、上記回転速度検
出器１７ａ及び１７ｂから送られてくるパルス信号に基
づき、車両の走行速度を得る。そして制御計算機２１
は、各誘導電動機から発生されるべきトルクを算出し、
このトルクで各誘導電動機が車両を駆動するようにイン
バータ制御部１５ａ及び１６ａに対して指令を送る。

【００１５】次に、図２を参照して制御計算機２１の内
部構成を説明する。同図に示すように、パルス入力処理
部３１は、エンジン回転速度検出器２０から送られるパ
ルス信号を入力処理し、カウンタ３２に送る。このカウ
ンタ３２は、上記パルス入力処理部３１から送られたパ
ルス信号に基づき、単位時間あたりのパルス数をカウン
トし、エンジン１３の回転速度の値を算出する。データ
テーブル検索部３３は、メモリ３４に保管されているテ
ーブルを検索することにより、上記カウンタ３２によっ
て算出された回転速度の値に対応する発電出力の値を導
出する。なお、上記メモリ３４には、エンジン１３の回
転速度の値及びこの回転速度に見合うエンジン１３の発
電出力の値との複数の組み合わせを示すテーブルが備え
られている。

【００１６】演算部３５は、発電機１３の実際の出力の
値が上記導出された発電出力の値となるために必要な界
磁電流の値を算出し、ディジタル−アナログ変換器３６
にその算出結果を送ると共に、カウンタ３８に上記発電
出力の値を示すデータを送る。上記ディジタル−アナロ
グ変換器３６は、上記演算部３５から送られた界磁電流
の値をディジタル−アナログ変換し、上記界磁電流調整
器２２に対して出力する。

【００１７】信号入力処理部３７は、上記回転速度検出
器１７ａ及び１７ｂから送られてくるパルス信号を入力
処理し、カウンタ３８に送る。このカウンタ３８は、上
記信号入力処理部３７から送られたパルス信号に基づ
き、単位時間あたりのパルス数をカウントし、上記誘導
電動機１７及び１８の回転速度の値を算出する。演算器
３９は、算出された上記誘導電動機１７及び１８の回転
速度の値に基づいて、車両の平均速度の値を算出する。
また、演算器３９は、上記車両の平均速度の値及び上記
出力値に基づいて、車両に与えるべき牽引力を算出し、
さらに各誘導電動機に発生させるべきトルクの値を算出
する。そして演算器３９は、上記トルクの値を信号出力
部４０に送る。信号出力部４０は、演算器３９から送ら
れたトルクの値に基づいて、そのトルクの値を示す信号
をインバータ１５内のインバータ制御部１５ａ及びイン
バータ１６内のインバータ制御部１６ａにそれぞれ送
る。

【００１８】次に、上記実施例の動作を説明する。ま
ず、運転者がアクセルペダル１１を踏み込み操作する
と、その踏み込み量がフレキシブルケーブル１２を介し
てエンジン１３内のエンジン回転数制御レバー１３ａに
伝えられる。そして、このときのエンジン回転数制御レ
バー１３ａの角度が、エンジン１３の回転速度を決定づ
ける。なお、直流安定化発電機１３ｂは、常にエンジン
１３の動力から直流電流を発生させて、バッテリ１９に
供給している。このバッテリ１９は、直流安定化発電機
１３ｂからの直流電流の供給を受けて充電されると共
に、常にインバータ制御部１５ａ及び１６ａに対して一
定の電圧を供給している。

【００１９】そして、上記エンジン１３の回転速度で発
生した動力は、発電機１４に伝えられ、電力に変換され
る。このときのエンジン１３の回転速度は、エンジン回
転速度検出器２０によって常に検出されており、上記回
転速度に比例した数のパルスが制御計算機２１に送られ
ている。

【００２０】制御計算機２１に取り込まれた上記パルス
は、まずパルス入力処理部３１において入力処理され、
カウンタ３２に送られる。このカウンタ３２は、上記パ
ルス入力処理部３１から送られたパルス信号から、単位
時間あたりのパルス数をカウントし、エンジン１３の回
転速度の値を算出する。データテーブル検索部３３にお
いては、上記エンジン１３の回転速度の値に見合う発電
機１４の発電出力Ｐが導出される。即ち、メモリ３４に
は、予めエンジン１３の回転速度の値及びこの回転速度
に見合う発電機１４の発電出力の値との複数の組み合わ
せを示すテーブルが備えられており、データテーブル検
索部３３は、このテーブルを参照することによって上記
回転速度の値から対応する発電出力の値を選択する。

【００２１】こうして導出された発電出力Ｐは、演算部
３５に送られる。この演算部３５は、発電機１４の実際
の出力の値が上記導出された発電出力Ｐとなるために必
要な界磁電流の値を算出する。演算部３５において算出
された界磁電流の値は、ディジタル−アナログ変換器３
６に送られてディジタル−アナログ変換され、界磁電流
調整器２２に送られる。なお、これと同時に、データテ
ーブル検索部３３から演算部３５に送られた発電出力Ｐ
は、そのままカウンタ３９に送られる。

【００２２】上記界磁電流調整器２２は、制御計算機２
１内のディジタル−アナログ変換器３６から送られてき
た界磁電流の値を受け、発電機１３において実際に流れ
る界磁電流が上記の値をとるように調整する。これによ
り、発電器１４において上記の値の界磁電流が流れるこ
とになり、発電機１４からの出力は、上記データテーブ
ル検索部３３において導出された発電出力Ｐをとること
になる。上記発電機１４の出力は、インバータ１５内の
インバータ電力駆動部１５ｂ及びインバータ１６内のイ
ンバータ電力駆動部１６ｂに供給される。

【００２３】一方、誘導電動機１７及び１８の回転速度
は、それぞれ回転速度検出器１７ａ及び１８ａによって
常に検出され、その検出結果はパルス信号として制御計
算機２１内の信号入力処理部３７にそれぞれ送られる。
上記回転速度検出器１７ａ及び１７ｂから送られたパル
ス信号は、信号入力処理部３７において入力処理され、
カウンタ３８に送られる。このカウンタ３８は、上記信
号入力処理部３７から送られたパルス信号から、単位時
間あたりのパルス数をカウントし、上記誘導電動機１７
の回転速度Ｎ1 及び上記誘導電動機１８の回転速度Ｎ2
を算出する。上記回転速度Ｎ1 ，Ｎ2 と、上記演算部３
５から送られた発電出力Ｐは、演算器３９に送られる。

【００２４】演算器３９は、算出された上記誘導電動機
１７，１８の回転速度Ｎ1 ，Ｎ2 に基づいて、車両の平
均速度ｖを算出する。この平均速度ｖは、次の式により
求められる。

【００２５】 ｖ＝（Ｎ1 ＋Ｎ2 ）／２ …（１） なお、本実施例では２台の誘導電動機を使用している
が、実際には２台に限られず任意の台数の誘導電動機を
使用することができる。仮にｉ台の誘導電動機を使用し
た場合、車両の平均速度ｖは、次の式により求められ
る。

【００２６】 ｖ＝（Ｎ1 ＋Ｎ2 ＋…＋Ｎi ）／ｉ …（２） 次に演算器３９は、算出した上記車両の平均速度ｖ及び
上記演算部３５から送られた発電出力Ｐに基づいて、車
両に与えるべき牽引力Ｆを算出する。この牽引力Ｆは、
次の式により求められる。

【００２７】 Ｆ＝Ｐ／ｖ …（３） さらに演算器３９は、算出した上記牽引力Ｆ及び使用し
ている誘導電動機の台数（ここでは、２台）に基づい
て、各誘導電動機に発生させるべきトルクｔを算出す
る。このトルクｔは、次の式により求められる。

【００２８】 ｔ＝Ｋ・Ｐ／２ｖ＝Ｋ・Ｆ／２ …（４） ここで、Ｋは、１台あたりの牽引力をトルクに換算する
ための係数であり、誘導電動機〜タイヤ間の減速比の逆
数とタイヤの半径とを乗じた値である。なお、本実施例
では２台の誘導電動機を使用しているが、仮にｉ台の誘
導電動機を使用した場合には、トルクｔは次の式により
求められる。

【００２９】 ｔ＝Ｋ・Ｐ／ｉｖ＝Ｋ・Ｆ／ｉ …（５） そして、演算器３９は、算出したトルクｔを示す信号を
信号出力部４０に送る。この場合のトルクｔは、電圧の
値で表現される。例えば、電圧値の取り得る範囲が０〜
１０ボルトで、発生し得るトルクｔの範囲が０〜ｔM で
ある場合、表現される電圧Ｖ0 は次の式により求められ
る。

【００３０】 Ｖ0 ＝１０・ｔ／ｔM …（６） こうして、上記トルクｔであることが表わされた上記電
圧Ｖ0 は、信号出力部４０に送られ、更にこの信号出力
部４０からインバータ１５内のインバータ制御部１５ａ
及びインバータ１６内のインバータ制御部１６ａにそれ
ぞれ送られる。

【００３１】一方、インバータ制御部１５ａは、上記バ
ッテリ１９から常に電源供給を受けている。また、イン
バータ制御部１５ａは、上記発電機１３からインバータ
電力駆動部１５ｂに送られてくる電圧（１次電源電圧）
が低下した場合、上記電源供給をもとにして、これを補
うよう制御する。さらにインバータ制御部１５ａは、上
記制御計算機２１から電圧Ｖ0 を入力し、この電圧Ｖ0
の表すトルクｔが誘導電動機１７から発生されるように
インバータ電力駆動部１５ｂの出力を制御する。インバ
ータ電力駆動部１５ｂは、上記インバータ制御部１５ａ
の制御の下、誘導電動機１７に電力を供給する。そし
て、誘導電動機１７は、インバータ１５から送られた電
力を動力に変換して車両を駆動する。

【００３２】同様に、インバータ制御部１６ａも、上記
バッテリ１９から常に電源供給を受けている。また、イ
ンバータ制御部１６ａは、上記発電機１３からインバー
タ電力駆動部１６ｂに送られてくる電圧（１次電源電
圧）が低下した場合、上記電源供給をもとにして、これ
を補うよう制御する。さらにインバータ制御部１６ａ
は、上記制御計算機２１から電圧Ｖ0 を入力し、この電
圧Ｖ0 の表すトルクｔが誘導電動機１８から発生される
ようにインバータ電力駆動部１６ｂの出力を制御する。
インバータ電力駆動部１６ｂは、上記インバータ制御部
１６ａの制御の下、誘導電動機１８に電力を供給する。
そして、誘導電動機１８は、インバータ１６から送られ
た電力を動力に変換して車両を駆動する。

【００３３】なお、このときの誘導電動機１７及び１８
の回転速度は、上記説明したように、それぞれ回転速度
検出器１７ａ及び１８ａによって常に検出されており、
その検出結果はパルス信号として制御計算機２１に送ら
れて、同じ動作が繰り返されている。

【００３４】本実施例では２台の誘導電動機を使用する
場合について説明したが、本発明は、２台の誘導電動機
に限らず、１台または３台以上の誘導電動機を使用する
場合にも適用できる。また、本実施例では、誘導電動機
を使用した場合について説明したが、誘導電動機に代え
て同期電動機（ＡＣサーボモータ）を使用することも可
能である。

【００３５】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、ま
ず、エンジンの回転速度に応じて無理のない界磁電流が
流れる。このため、発電機の回転速度が下がっても界磁
電流は上昇せず、界磁コイルを焼損させる恐れはない。
従って、発電機を駆動するエンジンの回転速度を一定に
保つ必要はなく、車両の走行速度が小さいときに、エン
ジンの回転速度も小さくすることができる。

【００３６】また、インバータの一次電源電圧が下がっ
ても、発電機以外の箇所から電源供給することによりイ
ンバータを正常に動作させることができる。更に、イン
バータは、誘導電動機の回転速度に応じて、車両を牽引
するのに必要な分の電力だけを上記誘導電動機に供給す
るので、無駄のない車両駆動を実現できる。

【００３７】従って、車両に負荷を与えず、騒音・排ガ
スを減らし、燃料消費の無駄な増加を防止することがで
きる。また、車両の速度は、アクセルペダルの操作でエ
ンジン回転数を変化させるだけで容易に制御することが
でき、運転者は自動変速機を備えた乗用車と同様の操作
感覚で運転することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る車両走行装置の構成を
示すブロック図。

【図２】同実施例における制御計算機の内部構成を示す
ブロック図。

【図３】従来の車両走行装置の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン ２ 発電機 ３ 動力線（電源線） ４，５，１５，１６ インバータ ４ａ，５ａ，１５ａ，１６ａ インバータ制御部 ６，７ 誘導電動機 ８ 自動電圧調整器（ＡＶＲ） ９ 出力電圧ピックアップ １０ 界磁コントロール線 １１ アクセルペダル １２ フレキシブルケーブル １３ エンジン １３ａ エンジン回転速度制御レバー １３ｂ 直流安定化発電機 １４ 発電機 １５ｂ，１６ｂ インバータ電力駆動部 １７，１８ 誘導電動機 １７ａ，１８ａ 回転速度検出器 １９ バッテリ ２０ エンジン回転速度検出器 ２１ 制御計算機 ２２ 界磁電流調整器 ３１ パルス入力処理部 ３２，３８ カウンタ ３３ データテーブル検索部 ３４ メモリ ３５ 演算部 ３６ ディジタル−アナログ変換器 ３７ 信号入力処理部 ３９ 演算器 ４０ 信号出力部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンによって発電機が駆動され、発
   生した電力がインバータを介して電動機へ与えられる車
   両走行装置において、 上記エンジンの回転数を検出する第１の検出手段と、 上記エンジンの回転数と上記発電機の出力との対応デー
   タを記憶する記憶手段と、 上記記憶手段に記憶された上記対応データを参照するこ
   とにより、上記第１の検出手段によって検出されたエン
   ジンの回転数に対応する発電機の出力を検索する検索手
   段と、 上記検索手段によって検索された発電機の出力に基づ
   き、対応する界磁電流を導出し、上記発電機に与える手
   段と、 車両の速度を検出する第２の検出手段と、 上記発電機の出力及び上記第２の検出手段によって検出
   された車両の速度に基づき、上記電動機に必要とされる
   トルクを発生させるためのインバータ制御信号を導出
   し、上記インバータに送る手段と、 上記インバータへ一定の電圧を供給する安定化電源とを
   具備したことを特徴とする車両走行装置。