JP2009011029A - 電気車両の制御装置及び電気車両 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石同期電動機を適用した電気車両において、車両速度が速く、起電力が逆変換器の直流側電圧より高い場合、惰行時に逆変換器のバルブデバイスをすべてオフしてもモータ電流を０にすることができない。このため、惰行時においても銅損や逆変換器の損失が発生してしまう。
【解決手段】電気車両が力行状態あるいは回生状態から惰行状態に移るとき、起電力が逆変換器の直流側電圧より高い場合には、順変換器を制御し、惰行中は直流電圧指令Ｖdc＊に基づき直流電圧を増加させる。これにより、惰行時のモータ電流を０にすることでき、銅損や逆変換器の損失を抑制できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、永久磁石同期電動機を備えた電気車両を制御するための制御装置、及びその制御装置で制御される電気車両に関する。

交流電動機を備えた鉄道用車両などの電気車両は、従来、誘導電動機が広く使用されてきた。これに対して電動機の小型化や軽量化を図るために、永久磁石同期電動機を使用した電気車両が近年提案され、実用化されつつある。

電気車両の車輪を永久磁石同期電動機で駆動する場合、車両の速度が大きく永久磁石同期電動機の回転速度が大きいとき、電動機の起電力は回転速度に比例をするため、高くなることが問題である。直流電圧を可変電圧可変周波数の交流電圧の変換する逆変換器を用いて永久磁石同期電動機を駆動する場合、起電力が直流電圧より高いと、車両が力行状態あるいは回生状態から惰行状態に移り、逆変換機の動作を停止させると、永久磁石同期電動機から逆変換器を介して、直流電圧側に電流が流れ、永久磁石同期電動機に制動トルクが発生する。制動トルクが発生すると、惰行ではなくなってしまい、好ましくない。この制動トルクの発生を防ぐ手法としては、例えば特許文献１に示すような、惰行状態においても永久磁石の磁束を抑制する電流を流し、永久磁石同期電動機の端子電圧を抑制するものがある。
特開２００５−２５３２６４号公報

惰行状態においても永久磁石による磁束を抑制する電流を流すと、永久磁石同期電動機の巻線抵抗において銅損が発生してしまう。また、逆変換器においても損失が発生することになる。

本発明の目的は、永久磁石同期電動機を使用した電気車両において、永久磁石同期電動機の起電力が高い場合においても、永久磁石による磁束を抑制する電流を流す必要がなく、惰行時の損失を抑制できるようにすることにある。

本発明は、永久磁石同期電動機を備えた電気車両に適用される。さらに、受電した交流電圧を降圧し、降圧した交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を可変電圧可変周波数の交流電圧の変換し、その可変電圧可変周波数の交流電圧で前記永久磁石同期電動機を駆動して、電気車両の車輪を回転させる制御を行う電気車両に適用される。
そして本発明においては、電気車両が力行状態あるいは回生状態から惰行状態に移る際に、永久磁石同期電動機の起電力が、力行状態あるいは回生状態の直流電圧である基準電圧より高くなる場合には、直流電圧を基準電圧より高く制御し、永久磁石同期電動機の電流を抑制することを特徴とする。

本発明によれば、永久磁石の磁束による起電力が高い場合においても、永久磁石同期電動機に電流を流すことのない車両の制御装置を実現できる。

以下、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図４を参照して説明する。
図１は、本実施の形態の例の構成を示した図である。
鉄道用電気車として構成された車両１は、交流電圧を受電して、台車（図示せず）に装着された永久磁石同期電動機７により車輪３を回転させる構成としてある。

交流電圧を受電して永久磁石同期電動機７を駆動する構成について説明する。車両１の集電器２及び車輪３で、外部から交流電圧を受電し、変圧器４で降圧を行う。受電する交流電圧としては、例えば２５０００Ｖなどの比較的高い電圧である。
変圧器４で降圧された交流電圧は、順変換器５で直流電圧に変換する。順変換器５で直流電圧に変換する際には、制御装置１００からの直流電圧指令Ｖｄｃ＊に基づいて直流電圧の電圧値が設定される。順変換器５で変換された直流電圧は、逆変換器６において、可変周波数可変電圧の交流電圧に変換する。この交流電圧の周波数及び電圧は、制御装置１００が出力するゲート指令信号Ｇに基づいて設定される。逆変換器６で変換された可変周波数可変電圧の交流電圧を永久磁石同期電動機７に供給して、永久磁石同期電動機７を回転駆動させる。

永久磁石同期電動機７と車輪３との間には、ギヤ８が設けてあり、減速させる構成としてある。但しギヤ８を設けない構成として、電動機７が直接車輪３を駆動する構成としてもよい。車輪３の回転は、速度検出器９で検出して、車両１の速度である車両速度ＶＴ出力する。なお、速度検出器９は車輪３に代えて永久磁石同期電動機６に接続することも可能である。

逆変換器６は、順変換器５に接続されたコンデンサＣと、バルブデバイスＱと逆阻止デバイスＤを逆並列に接続したアームを２個直列接続したものを、並列に３個接続した回路から構成され、３相交流を生成させる。直列に接続された２個のアームの接続点が永久磁石同期電動機７に接続される。バルブデバイスＱとしてはＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子が使用され、逆阻止デバイスＤとしてはダイオードが使用される。
なお、ここまで説明した変圧器４と順変換器５と逆変換器６とでの処理は、車両１が力行状態での処理であり、車両１が回生状態の場合には、永久磁石同期電動機７の回転で発生した交流電圧を、逆の経路で処理して、集電器２及び車輪３を介して外部に送る回生動作が行われる。また、図１では逆変換器６の具体的構成を示し、順変換器５の具体的構成については省略してあるが、順変換器５についても同様にバルブデバイスと逆阻止デバイスを接続した構成として、交流から直流への変換（或いはその逆の変換）を行う構成である。順変換器５は、変換時のバルブデバイスをオン・オフさせるタイミングの制御などで、変換される直流電圧の電圧値を制御することが可能である。

制御装置１００は、車両制御部１０１と、電圧制御部１０２と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部１０３から構成される。車両１又は図示しない別の車両の運転台に設置された主幹制御器（マスコン）１０からのノッチ指令Ｎと、速度検出器９からの車両速度ＶＴを、制御装置１００に供給する。ノッチ指令Ｎは、運転台で運転士が主幹制御器１０を操作することで出力される指令である。制御装置１００では、供給されるノッチ指令Ｎと車両速度ＶＴに基づいて、直流電圧指令Ｖｄｃ＊及びゲート信号Ｇを生成させて出力する。

ノッチ指令Ｎと車両速度ＶＴは、制御装置１００内の車両制御部１０１に供給する。車両制御部１０１は、このノッチ指令Ｎ及び車両速度ＶＴに基づき、直流電圧指令Ｖｄｃ＊とトルク指令Ｔ＊とサプレス指令Ｓｕｐとを生成させて出力する。直流電圧指令Ｖｄｃ＊は順変換器５に供給して、順変換器５で変換する直流電圧を設定させる。本例においては、後述するように一定の条件を満たした場合に、順変換器５で変換する直流電圧を通常時の電圧（基準電圧）よりも高い直流電圧とする制御を行う。その直流電圧を制御する処理の詳細については後述する。
トルク指令Ｔ＊は、車両制御部１０１から電圧制御部１０２に供給する。
電圧制御部１０２では、供給されるトルク指令Ｔ＊に基づき、永久磁石同期電動機６の出力トルクがトルク指令Ｔ＊に一致するようにモータ電圧指令Ｖ＊を生成させて出力する。ＰＷＭ制御部１０３は、電圧指令Ｖ＊に基づき、逆変換器６の交流側電圧が電圧指令Ｖ＊に一致するよう、パルス幅変調を行う。このパルス幅変調を行うために、バルブデバイスＱを制御するゲート信号Ｇを出力する。ただし、サプレス指令Ｓｕｐが有効である場合には、電圧指令Ｖ＊に関わらずバルブデバイスＱがすべて開放状態になるようゲート信号Ｇを出力する。

次に、車両制御部１０１による制御状態の詳細を、図２及び図３を用いて説明する。
図２は車両制御部１０１の状態遷移図であり、図３は状態毎の出力を示す表である。車両１が停止した状態では車両制御部１０１は停止状態であり、図３に示すように、直流電圧指令Ｖｄｃ＊はあらかじめ設定された基準電圧Ｖ１、トルク指令Ｔ＊は０、サプレス指令Ｓｕｐは有効を出力する。ノッチ指令Ｎが力行に変わると、車両制御部１０１の状態は力行状態に遷移し、直流電圧指令Ｖｄｃ＊は基準電圧Ｖ１、トルク指令Ｔ＊はノッチ指令Ｎ及び車両速度ＶＴに対応してあらかじめ定められた力行トルクを出力する。またサプレス指令Ｓｕｐは無効を出力する。

力行状態において、ノッチ指令がニュートラルになると、車両速度ＶＴに応じて低速惰行状態または高速惰行状態に遷移する。車両速度ＶＴが基準速度ＶＴ１より低い場合は、低速惰行状態に遷移し、直流電圧指令Ｖｄｃ＊は基準電圧Ｖ１、トルク指令Ｔ＊は０、サプレス指令Ｓｕｐは有効を出力する。なお、基準速度ＶＴ１は、永久磁石同期電動機７の起電力Ｅが逆変換器の直流側の電圧である直流電圧Ｖｄｃより低くなる車両速度に設定する。
よって、低速惰行状態においては、サプレス指令Ｓｕｐを有効にしてバルブデバイスＱをすべて開放状態にすると、起電力Ｅが直流電圧Ｖｄｃより低いため、逆阻止デバイスＤは導通状態にならず、永久磁石同期電動機７に電流は流れない。

一方、車両速度ＶＴが基準速度ＶＴ１以上の場合は、高速惰行状態に遷移し、トルク指令Ｔ＊は０、サプレス指令Ｓｕｐは有効を出力する。直流電圧Ｖｄｃが起電力Ｅより低い場合には、逆変換器６が起電力Ｅより低い電圧しか出力できないため、逆阻止デバイスＤは導通状態になり電流が流れ、永久磁石同期電動機７のモータ電流Ｉを０にすることができない。そこで本例においては、モータ電流Ｉが０になるように、直流電圧指令Ｖｄｃを基準電圧Ｖ１から徐々に上げていく。直流電圧指令Ｖｄｃ＊が起電力Ｅより高くなると、逆阻止デバイスＤが導通状態にならなくなるため、モータ電流Ｉを０にすることができる。この高速惰行状態で直流電圧を基準電圧Ｖ１よりも高くする電圧としては、例えば基準電圧Ｖ１よりも１０％から２０％程度高い電圧値とする。

低速惰行状態で、ノッチ指令Ｎが力行になると力行状態に遷移し、回生になると回生状態に遷移する。回生状態では、直流電圧指令Ｖｄｃ＊は基準電圧Ｖ１、トルク指令Ｔ＊はノッチ指令Ｎ及び車両速度ＶＴに対応してあらかじめ定められた回生トルクを出力する。またサプレス指令Ｓｕｐは無効を出力する。
高速惰行状態で、ノッチ指令Ｎが力行あるいは回生に変わると、直流電圧指令Ｖｄｃ＊を基準電圧Ｖ１まで減少させる。直流電圧指令Ｖｄｃ＊が基準電圧Ｖ１に一致すると、ノッチ指令Ｎに応じて、力行状態あるいは回生状態に遷移する。
回生状態において、車両１が停止すると停止状態に遷移する。また、回生状態において、ノッチ指令がニュートラルになると、力行状態と同様、車両速度ＶＴが基準速度ＶＴ１より低い場合は低速惰行状態に遷移し、車両速度ＶＴが基準速度ＶＴ１以上の場合は高速惰行状態に遷移する。

次に、図４を用いて本発明の第1の実施の形態による、具体的な動作例を説明する。
図４のグラフの横軸は時間、縦軸は、図４（ａ）がノッチ指令Ｎ、図４（ｂ）が車両制御部１０１の制御状態（即ち車両１の走行状態）、図４（ｃ）が直流電圧指令Ｖｄｃ＊と永久磁石同期電動機７の起電力Ｅ、図４（ｄ）がトルク指令Ｔ＊、図４（ｅ）がサプレス指令Ｓｕｐ、図４（ｆ）が永久磁石同期電動機７のモータ電流Ｉ、図４（ｇ）が速度検出器９で検出される車両速度ＶＴである。

図４に従って説明すると、最初、車両１は停止しており、ノッチ指令Ｎはニュートラル、車両制御部１０１の状態は停止状態、直流電圧指令Ｖｄｃ＊は基準電圧Ｖ１、起電力Ｅは停止しているため０、サプレス指令Ｓｕｐは有効、トルク指令Ｔ＊とモータ電流Ｉと車両速度ＶＴはすべて０である。
時刻Ｔ１において、ノッチ指令Ｎが力行になると、車両制御部１０１の状態は力行状態に変わる。このとき、直流電圧指令Ｖｄｃ＊は基準電圧Ｖ１のままであり、トルク指令Ｔ＊は力行トルクを指令し、サプレス指令Ｓｕｐは無効となる。これによりモータ電流Ｉが流れ、車両１が加速し、車両速度ＶＴが増加する。また、起電力Ｅも車両速度ＶＴに応じて増加する。
時刻Ｔ２で車両速度ＶＴが基準速度ＶＴ１を超えると、起電力Ｅも基準電圧Ｖ１を超える。
時刻Ｔ３において、ノッチ指令Ｎがニュートラルに変わると、車両制御部１０１の状態は、車両速度ＶＴが基準速度ＶＴ１以上であるため、高速惰行状態に遷移する。このとき、トルク指令Ｔ＊は０になり、時刻Ｔ３の直後の時刻Ｔ４でサプレス指令Ｓｕｐは有効となる。しかし、起電力Ｅが直流電圧指令Ｖｄｃ＊より大きいため、逆変換器６の逆阻止デバイスＤを介して永久磁石同期電動機７から直流側に電流が流れるため、そのままでは、モータ電流Ｉは０にならない。
ここで本例の場合には、直流電圧指令Ｖｄｃ＊をモータ電流が０になるように増加させる処理が行われる。図４の例では、時刻Ｔ５で、直流電圧指令Ｖｄｃ＊が起電力Ｅより大きくなったところで、逆阻止デバイスＤに電流が流れなくなり、モータ電流Ｉは０になる。

次に、時刻Ｔ６において、ノッチ指令Ｎが回生になると、直流電圧指令Ｖｄｃ＊は基準電圧Ｖ１に減少させる。これにより、直流電圧指令Ｖｄｃ＊が起電力Ｅより小さくなるため、モータ電流Ｉが流れる。時刻Ｔ７で直流電圧指令Ｖｄｃ＊が基準電圧Ｖ１になると、車両制御部１０１の状態は回生状態となり、トルク指令は回生トルクを指令し、サプレス指令Ｓｕｐを無効とし、永久磁石同期電動機７の制御が再開される。
なお、図４の例では、高速惰行状態から回生状態に移行した例を示してあるが、図２の状態遷移図に示すように、高速惰行状態から力行状態に移行した場合にも、同様の制御が行われる。

以上説明したように、基準速度ＶＴ１以上の速度でノッチ指令Ｎをニュートラルにした場合においても、直流電圧指令Ｖｄｃ＊を上げることにより、モータ電流を０に制御することが可能である。なお、基準速度ＶＴ１より低い速度の場合は、従来と同様の制御を行うため、従来と同様にモータ電流は０である。よって、楕行中には、永久磁石による磁束を抑制する電流が流れず、永久磁石同期電動機の巻線抵抗において銅損が発生することがない。また、逆変換器においても損失が発生するもない。このため、惰行時の損失を抑制することが可能である。また、惰行時にのみ、直流電圧を高くするため、順変換器や逆変換器への負荷を減らすことができる。

なお、本実施の形態では、サプレス指令Ｓｕｐを有効にした後、直流電圧指令Ｖｄｃ＊を増加変化させているが、先に直流電圧指令Ｖｄｃ＊を増加させ、起電力Ｅ以上になってから、サプレス指令Ｓｕｐを有効することも可能である。この場合、直流電圧指令Ｖｄｃ＊が高い状態で逆変換器を動作させる必要があるが、直流電圧指令Ｖｄｃ＊を増加させる間の制動トルクの発生を抑制できる。

次に、本発明の第２の実施の形態を、図５〜図８を参照して説明する。この図５〜図８において、第１の実施の形態で説明した図１〜図４と同一構成の部材には同一符号を付し、詳細説明を省略する。

図５において、第１の実施の形態で説明した図１の構成と異なる点は、制御装置２００が異なる点と、負荷遮断器１１を有する点である。負荷遮断器１１は、逆変換器６と永久磁石同期電動機７の間に設置され、負荷遮断器信号ＳＷｌに基づき開閉される。
制御装置２００は、主幹制御器１０からのノッチ指令Ｎ及び速度検出器９からの車両速度ＶＴに基づき、直流電圧指令Ｖｄｃ＊及びゲート信号Ｇの他に、負荷遮断器信号ＳＷｌを出力する。車両制御部２０１は、ノッチ指令Ｎ及び車両速度ＶＴに基づき、直流電圧指令Ｖｄｃ＊と、サプレス指令Ｓｕｐと、トルク指令Ｔ＊と、負荷遮断器信号ＳＷｌを出力する。車両制御部２０１の状態遷移は、第１の実施の形態で説明した図２に示す車両制御部１０１と同一であるが、負荷遮断器信号ＳＷｌの出力及び高速惰行状態における動作が異なる。

車両制御部２０１の状態毎の出力の概要を図６にまとめる。
負荷遮断器信号ＳＷｌは、図６に示すように、高速惰行状態以外では、逆変換器６と永久磁石同期電動機７が接続された短絡状態である。次に高速惰行状態における動作について説明する。高速惰行状態では、はじめにトルク指令Ｔ＊を０とし、サプレス指令Ｓｕｐを有効にする。次に直流電流指令Ｖｄｃ＊をモータ電流Ｉがゼロになるように増加させる。直流電圧指令Ｖｄｃ＊が起電力Ｅ以上になりモータ電流が０になると、負荷遮断器信号ＳＷｌを開放に切り替え、逆変換器６と永久磁石同期電動機７を切り離す。この後、直流電圧指令Ｖｄｃ＊を基準電圧Ｖ１に戻す。この状態でノッチ信号Ｎが力行あるいは回生に変化すると、直流電圧指令Ｖｄｃ＊を起電力Ｅ以上に増加させ、負荷遮断器信号ＳＷｌを短絡する。次に直流電圧指令Ｖｄｃ＊を低減し、基準電圧Ｖ１に戻す。直流電圧指令Ｖｄｃ＊が基準電圧Ｖ１に達したところで、ノッチ信号が力行であれば力行状態へ、回生であれば回生状態へそれぞれ遷移する。

次に、図７を用いて第２の実施の形態の具体的動作を説明する。
図７のグラフの横軸は時間、縦軸は、図７（ａ）がノッチ指令Ｎ、図７（ｂ）が車両制御部２０１の状態、図７（ｃ）が直流電圧指令Ｖｄｃ＊と永久磁石同期電動機７の起電力Ｅ、図７（ｄ）がトルク指令Ｔ＊、図７（ｅ）がサプレス指令Ｓｕｐ、図７（ｆ）が負荷遮断器信号ＳＷｌ、図７（ｇ）がモータ電流Ｉ、図７（ｈ）が車両速度ＶＴである。なお、ノッチ信号Ｎは図４と基本的に同一であり、第１の実施の形態と同一の動作に関しては、説明を省略する。

図７に従って説明すると、最初、車両は停止しており、ノッチ指令Ｎはニュートラル、車両制御部２０１の状態は停止状態、直流電圧指令Ｖｄｃ＊は基準電圧Ｖ１、起電力Ｅは停止しているため０、サプレス指令Ｓｕｐは有効、負荷遮断器信号ＳＷｌは短絡状態、トルク指令Ｔ＊とモータ電流Ｉと車両速度ＶＴはすべて０である。
時刻Ｔ１１において、ノッチ指令Ｎが力行になり、状態が力行状態に遷移する。負荷遮断器信号ＳＷｌは短絡状態を保持し、その他の動作は図４の時刻Ｔ１と同一である。時刻Ｔ１２で車両速度ＶＴが基準速度ＶＴ１を超える。
時刻Ｔ１３において、ノッチ指令Ｎがニュートラルに変わる。車両制御部２０１の状態は、車両速度ＶＴが基準速度ＶＴ１以上であるため、高速惰行状態に遷移する。このとき、トルク指令Ｔ＊は０になり、時刻Ｔ１４において、サプレス指令Ｓｕｐは有効となる。しかし、起電力Ｅが直流電圧指令Ｖｄｃ＊より大きいため、逆変換器６の逆阻止デバイスＤを介して永久磁石同期電動機７から直流側に電流が流れるため、モータ電流Ｉは０にならない。

この状態で、直流電圧指令Ｖｄｃ＊をモータ電流が０になるように増加させると、直流電圧指令Ｖｄｃ＊が起電力Ｅより大きくなったところで、逆阻止デバイスＤに電流が流れなくなり、時刻Ｔ１５でモータ電流Ｉは０になる。このモータ電流Ｉが０になったところで、車両制御部２０１は負荷遮断器信号ＳＷｌを遮断に切り替え、逆変換器６と永久磁石同期電動機７を切り離し、直流電圧指令Ｖｄｃ＊を基準電圧Ｖ１に戻す。このとき、直流電圧指令Ｖｄｃ＊は起電力Ｅよりも小さくなるが、負荷遮断器１１が開放されているため、モータ電流Ｉは流れない。なお、負荷遮断器信号ＳＷｌを遮断する際のモータ電流Ｉは、負荷遮断器１１が遮断できる電流範囲であらかじめ設定された電流値であってもよい。

そして、時刻Ｔ１６において、ノッチ指令Ｎが回生になると、直流電圧指令Ｖｄｃ＊を起電力Ｅ以上に増加させ、負荷遮断器信号ＳＷｌを短絡する。このとき、モータ電流Ｉが流れることはない。次に直流電圧指令Ｖｄｃ＊を低減し、基準電圧Ｖ１に戻す。これにより、直流電圧指令Ｖｄｃ＊が起電力Ｅより小さくなるため、モータ電流Ｉが流れ始める。時刻Ｔ１７で、直流電圧指令Ｖｄｃ＊が基準電圧Ｖ１になると、車両制御部２０１の状態は回生状態となり、トルク指令は回生トルクを指令し、サプレス指令Ｓｕｐは無効となり、永久磁石同期電動機７の制御が再開される。

以上説明したように、基準速度ＶＴ１以上の速度でノッチ指令Ｎをニュートラルにした場合においても、直流電圧指令Ｖｄｃ＊を上げることにより、モータ電流を０で負荷遮断器１１を開閉することができるため、負荷遮断器の接点にかかる負担が少なく、点検や交換の頻度を少なくすることができる。そして、惰行中は負荷遮断器１１が開放されるため、モータ電流Ｉを０にすることが可能である。さらに、惰行中の直流電圧を基準電圧にすることができるため、順変換器や逆変換器にかかる電圧を抑制できるため、使用されるデバイスへのストレスを軽減できる。

なお、図７に示した第２の実施の形態の例では、高速惰行状態から力行状態あるいは回生状態に遷移するときに、直流電圧指令Ｖｄｃ＊を増加させてから負荷遮断器を短絡しているが、直流電圧指令Ｖｄｃ＊を基準電圧Ｖ１に保持した状態で負荷遮断器信号Ｓｗｌを短絡することもできる。
即ち、図８に示したように、時刻Ｔ１６，Ｔ１７で高速惰行から回生（又は力行）状態に変化する際に、図８（ｃ）に示すように、直流電圧指令Ｖｄｃ＊を基準電圧Ｖ１に保持した状態としたままで、図８（ｆ）に示すように負荷遮断器信号Ｓｗｌを短絡して、モータ電流Ｉを発生させるようにしてもよい。図８のその他の部分は、図７と同じである。
この図８に示すように制御した場合、負荷遮断器１１が短絡する際に突入電流が流れることがあるが、回生トルクが発生するまでの時間を短縮することが可能である。

また、ここまで説明した各実施の形態では、高速惰行状態へ移行した際の車両の速度から、永久磁石同期電動機が発生させる電圧が基準電圧を超える状態か否か判断するようにしたが、永久磁石同期電動機の電圧或いは順変換器５と逆変換器６の間の直流電圧を直接計測可能であれば、その計測した電圧を基準電圧と比較して判断するようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態による構成例を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態による状態遷移図である。 本発明の第１の実施の形態による車両制御部の状態毎の出力を示した説明図である。 本発明の第１の実施の形態による制御状態の例を時間軸で示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態による構成例を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態による車両制御部の状態毎の出力を示した説明図である。 本発明の第２の実施の形態による制御状態の例を時間軸で示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態の変形例による制御状態の例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１…車両、２…集電器、３…車輪、４…変圧器、５…順変換器、６…逆変換器、７…永久磁石同期電動機、８…ギヤ、９…速度検出器、１０…主幹制御器、１１…負荷遮断器、１００…制御装置、１０１…車両制御部、１０２…電圧制御部、１０３…ＰＷＭ制御部、２００…制御装置、２０１…車両制御部

Claims (8)

1. 永久磁石同期電動機を備えた電気車両の制御装置であって、
   受電した交流電圧を降圧し、降圧した交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を可変電圧可変周波数の交流電圧に変換し、その可変電圧可変周波数の交流電圧で前記永久磁石同期電動機を駆動して、電気車両の車輪を回転させる制御を行う電気車両の制御装置において、
   電気車両が力行状態あるいは回生状態から惰行状態に移る際に、前記永久磁石同期電動機の起電力が、力行状態あるいは回生状態の直流電圧である基準電圧より高くなる場合には、前記直流電圧を前記基準電圧より高く制御し、前記永久磁石同期電動機の電流を抑制することを特徴とする電気車両の制御装置。
2. 請求項１の電気車両の制御装置において、
   前記永久磁石同期電動機の起電力が、前記基準電圧より高くなることの判断は、力行状態あるいは回生状態から惰行状態に移る際の前記車両の速度に応じて判断することを特徴とする電気車両の制御装置。
3. 請求項１の電気車両の制御装置において、
   惰行状態において、前記永久磁石同期電動機の電流が予め設定した値より小さくなった際に、前記永久磁石同期電動機への前記可変電圧可変周波数の交流の供給路を開放する制御を行うことを特徴とする電気車両の制御装置。
4. 請求項３の電気車両の制御装置において、
   前記開放後に、前記直流電圧を前記基準電圧より高く制御した状態から前記基準電圧に戻す制御を行うことを特徴とする電気車両の制御装置。
5. 永久磁石同期電動機を備えた電気車両において、
   受電した交流電圧を降圧する変圧器と、
   該変圧器で降圧した交流電圧を直流電圧に変換する順変換器と、
   該順変換器で変換された直流電圧を可変電圧可変周波数の交流電圧に変換し、変換された可変電圧可変周波数の交流電圧で前記永久磁石同期電動機を駆動する逆変換器とを備え、
   電気車両が力行状態あるいは回生状態から惰行状態に移る際に、前記永久磁石同期電動機の起電力が、力行状態あるいは回生状態の直流電圧である基準電圧より高くなる場合には、前記順変換器が変換する直流電圧を前記基準電圧より高くし、前記永久磁石同期電動機の電流を抑制することを特徴とする電気車両。
6. 請求項５の電気車両において、
   前記永久磁石同期電動機の起電力が、前記基準電圧より高くなることの判断は、力行状態あるいは回生状態から惰行状態に移る際の前記車両の速度に応じて判断することを特徴とする電気車両。
7. 請求項５の電気車両において、
   惰行状態において、前記永久磁石同期電動機の電流が予め設定した値より小さくなった際に、前記逆変換器と前記永久磁石同期電動機との間に設けた遮断器を開放することを特徴とする電気車両。
8. 請求項７の電気車両において、
   前記遮断器を開放後に、前記直流電圧を前記基準電圧より高く制御した状態から前記基準電圧に戻すことを特徴とする電気車両。

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