JP3499445B2 - 車両の電気ブレーキ装置 - Google Patents
車両の電気ブレーキ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電動機とイン
バータを用いた電気ブレーキ装置に係り、特に、高速度
域から強いブレーキ力が必要な場合に、交流電動機とイ
ンバータの間に抵抗器を挿入して、インバータの出力容
量を増加させることなく、電気ブレーキ力を増大させる
ようにした車両の電気ブレーキ装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】従来の技術では、交流電動機とインバー
タを用いた場合、交流電動機で電気に変換したブレーキ
エネルギーを全てインバータを介して電源に回生する
か、発電抵抗器に消費させるなどの処理を行っていた。
従って、高速度でのブレーキ力を高めると、その分ブレ
ーキ出力が大きくなり、交流電動機もインバータも出力
を大きくする必要があった。 【０００３】図７はかかる従来の電力回生ブレーキの回
路図、図８は従来の発電抵抗ブレーキの回路図である。
なお、図７、図８では、交流電動機の内部抵抗Ｒ0 と内
部インダクタンスＬ0 を示したが、以下に説明する図
１、図３、図５ではこれらを省略する。 【０００４】図７、図８に示すように、従来の技術で
は、交流電動機として、主に誘導電動機２が用いられて
いる。そして、インバータ１により、すべり周波数とイ
ンバータ出力電圧を調整して駆動トルク又はブレーキト
ルクを得るようにしている。 【０００５】インバータ１の出力電圧は、速度０からほ
ぼ速度に比例して、引き上げられ、ある速度以上で一定
とされる（最高電圧）。 【０００６】図９はかかる従来の３相誘導電動機の模式
図であり、固定子１１（Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル）と、回転
子１２（ｒ，ｓ，ｔ相コイル）からなり、３相電圧Ｖu
，Ｖv ，Ｖw を合成すると１つの電圧ベクトルＶ1 で
代表することができる。電流も同じように考えることが
できる。 【０００７】次に、インバータについて説明する。 【０００８】図１０は３相電圧形インバータの基本回路
図、図１１はその３相ＰＷＭインバータの波形図であ
る。 【０００９】図１０において、Ｅd は直流電源、Ｑ1 〜
Ｑ6 はトランジスタスイッチ、Ｄ1〜Ｄ6 はダイオー
ド、Ｕ，Ｖ，Ｗはインバータ出力のｕ，ｖ，ｗの相電圧
を示す。 【００１０】正弦波ＰＷＭの波形出力の一例を示すと、
図１１に示すように、三角波搬送波ｅS とインバータ周
波数の正弦波信号波ｅ0u，ｅ0V，ｅ0wとを比較して、こ
の出力により、インバータブリッジの各アームのスイッ
チをオンオフすることにより、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の出力端子
電位ＶU ，ＶV ，ＶW ，線間電圧ＶUV，相電圧ＶUNを得
ることができる。 【００１１】図１２はインバータ制御電車の主電動機ト
ルクの特性図である。 【００１２】この図に示すように、Ａの領域では、すべ
り周波数が一定であり、トルクも一定である。 【００１３】また、Ｂの領域では、速度に比例してすべ
り周波数を引き上げて電動機電流を一定に保ち、トルク
がほぼ速度に反比例する（定電力域）。 【００１４】更に、Ｃの領域では、インバータ出力電
圧、すべり周波数とも一定で、トルクが速度の２乗に反
比例している。 【００１５】上記したことから、従来の電気ブレーキ装
置について、次のようなことが言える。 【００１６】（１）駆動とブレーキでは、すべり周波数
を回転周波数に加えるか、回転周波数より差し引くか、
インバータ出力電圧が交流電動機誘起電圧より高いか、
低いかが違う程度で、特性に大きな差はない。 【００１７】（２）一般に、ブレーキ時には、最高速度
から一定のブレーキ力とすることが多いが、これを全部
電気ブレーキで賄おうとすると、Ａの領域を最高速度ま
で持ってくる必要があり、その分インバータの出力や交
流電動機の出力が大きくなり、コストが高くなるばかり
ではなく、駆動時はそれ程の大きな出力を必要とせず、
駆動時の運転が不経済となる。 【００１８】（３）また、電力回生ブレーキでは、ブレ
ーキエネルギーが大きいために、電力を他の負荷で消費
できないことがあって、このような場合に備えて、図８
に示したように、直流側に抵抗器ＲB とチョッパ３を挿
入することもなされている。 【００１９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の電気ブレーキ装置の場合、ブレーキエネルギー
が全てインバータを経由するために、インバータ出力を
大きくとらねばならないばかりでなく、チョッパという
新たな電力変換器を用いることが必要であり、高価であ
った。 【００２０】従って、上記した従来技術では、ブレーキ
エネルギーを最高速度域付近では、電気ブレーキのみで
は処理しきれず、図１３に示すように、機械的ブレーキ
により補う部分Ａが生じる。つまり、不足分を機械ブレ
ーキで賄うのが一般的であった。 【００２１】本発明は、上記状況に鑑みて、増加するブ
レーキエネルギーを抵抗器で消費することにより、イン
バータ出力を大きくすることなく、高速度域からの電気
ブレーキを作用させることができる車両の電気ブレーキ
装置を提供することを目的とする。 【００２２】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕車軸に駆動トルク又はブレーキトルクを伝達する
駆動軸と、これにトルクを伝達する交流電動機（２１）
と、これを駆動するインバータ（２５）と、このインバ
ータ（２５）の入力側に直流電圧又は直流電流を供給す
る手段とを具備する車両の電気ブレーキ装置において、
インバータ（２５）と交流電動機（２１）との間に配設
されるとともに、直列に接続される第１の抵抗器（３
２）と第２の抵抗器（３３）と、この第２の抵抗器（３
３）に並列に接続される第２の開閉器（３５）と、前記
第２の抵抗器（３３）と前記第１の抵抗器（３２）の直
列回路に並列に接続されるとともに、両端が直接インバ
ータ（２５）と交流電動機（２１）とに接続される主開
閉器としての第１の開閉器（３４）とを配置し、前記開
閉器（３４，３５）の開閉により前記抵抗器（３２，３
３）の接続を変えることにより、前記抵抗器（３２，３
３）全体の抵抗値を変更可能にして、電気ブレーキ時の
速度の高速度域から中速度域への変化に応じて、前記抵
抗器の抵抗を大きな値からより小さな値へと切換可能と
なし、ブレーキエネルギーの一部を前記抵抗器（３２，
３３）に消費させることにより、前記インバータ（２
５）の容量を増加させることなく、高速度域から中速度
域への電気ブレーキをかけるようにしたものである。 【００２３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。 【００２４】図１は本発明の第１実施例を示す車両の電
気ブレーキ装置の構成図、図２はその車両の電気ブレー
キ装置の特性図である。 【００２５】図１に示すように、交流電動機２１とイン
バータ２５との間に、抵抗器２３と開閉器２４の並列回
路からなる電気ブレーキ抵抗器回路２２を挿入する。 【００２６】そこで、高速度域から強い電気ブレーキ力
が必要な場合には、開閉器２４をオフとしておき、抵抗
器２３を交流電動機２１とインバータ２５の間に挿入す
る。これによって、交流電動機２１の発生電圧がインバ
ータ２５の許容電圧より高くとも動作させることがで
き、インバータ２５により交流電動機電流が一定となる
ようにインバータ出力電圧と周波数を制御すれば、高速
度域からの電気ブレーキを作動させることができる。 【００２７】高速度域で交流電動機２１とインバータ２
５の間に抵抗器２３を挿入した状態で、インバータ２５
が電気ブレーキを制御する。交流電動機電流を一定とす
ると、抵抗器２３による電圧降下は一定なので、インバ
ータ２５は低速では逆向きの電圧を出力する必要がある
が、高速度域から低速度域まで高い電気ブレーキ力を得
ることができる。 【００２８】このように、高速度域からの電気ブレーキ
時に、開閉器のオフにより抵抗器を、インバータと交流
電動機の間に挿入し、ブレーキエネルギーの一部を抵抗
器に消費させることにより、インバータの容量を増加さ
せることなく、高速度域からの電気ブレーキをかけるよ
うにすることができる。その様子を図２に示す。 【００２９】この図２に示すように、電動機電流Ｉが一
定の場合、抵抗器に加わる電圧ＥRは抵抗器の抵抗値を
Ｒとすると、 ＥR ＝ＲＩ と表され一定である。従って、図１のように抵抗を挿入
すると、電動機電圧ＥSのうち上記ＥR で表される一定
値分だけ、抵抗器に加わるので、インバータの出力電圧
ＥC は、 Ｅc ＝ＥS −ＥR となり、ＥR の分だけ低い電圧でよいことになる。 【００３０】従って、これを利用すれば、高速度域でイ
ンバータ出力電圧Ｅc が最大となる場合に、電動機電圧
を抵抗器に加わる電圧分だけ高くとることができ、図２
の実線に示すように、ブレーキトルクを一定にとれる速
度域を高速度側に延ばすことができる。 【００３１】図１では、電気ブレーキ中は、抵抗器で一
定の電圧ＥR が負担されるので、低速度域で電動機電圧
ＥS がＥR より低い場合には、インバータ出力電圧を負
にする必要がある。 【００３２】この実施例により、高速度域でブレーキ力
を高く保つことができる。しかし一方で低速度域でブレ
ーキパワーが小さい場合でも、抵抗に一定の電圧を加え
る必要があり、インバータ電圧を負にして電力を加える
こととなり、エネルギー消費が多くなる不都合がある。 【００３３】また、この実施例によって、機械ブレーキ
の摩耗を防ぐことができ、更に、機械ブレーキを省くこ
とも可能になり、小型化、簡素化を図ることも可能であ
る。 【００３４】また、抵抗器の挿入によって生じた回路電
圧の変化を、インバータの出力電圧で調整するので、従
来の技術で直流側に抵抗器を挿入した場合のように、チ
ョッパを必要としない上に、電気ブレーキ性能が向上し
てもインバータ出力は増加しないので、装置を安価に構
成することができる。 【００３５】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。 【００３６】図３は本発明の第２実施例を示す車両の電
気ブレーキ装置の構成図、図４はその車両の電気ブレー
キ装置の特性図である。なお、前記第１実施例と同じ部
分には同じ符号を付して、それらの部分の詳細な説明は
省略する。 【００３７】車両の走行速度の低下により、図１に示す
抵抗器２３を使用しなくとも十分な電気ブレーキ力が得
られる場合に、これを、速度検出手段又は速度検出手段
と同等な他の検出手段、ここでは速度検出装置２６を用
いて、所定走行速度以下になると、開閉器２４をオンと
し、抵抗器２３を短絡する。インバータの制御は、従来
の技術を用いればよい。 【００３８】このように、車両の速度に関する情報に基
づいて、車両の速度の判別を行う車両速度判別手段を備
え、この車両速度判別手段により、車両の走行速度が低
下して、抵抗器を使用しなくとも充分な電気ブレーキ力
が得られる車両速度に到達した時点で、開閉器をオンに
して抵抗器を短絡して、抵抗器の容量の増大を抑えるよ
うにすることができる。 【００３９】したがって、図４に示すように、本発明の
第２実施例は低速度域におけるエネルギー消費という第
１実施例の上記欠点を解消するためのもので、速度が低
下し、インバータ出力電圧のみで、電動機電圧を賄える
ようになった時点で、開閉器２１を閉とし、抵抗器２３
を短絡して、この時点より、図７の従来の電力回生ブレ
ーキ回路と同様の回路構成をとるようにしたものであ
る。 【００４０】このようにすることで、本発明の第１実施
例に見られる低速度域での不都合を解消することができ
る。 【００４１】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。 【００４２】図５は本発明の第３実施例を示す車両の電
気ブレーキ装置の構成図、図６はその車両の電気ブレー
キ装置の特性図である。 【００４３】図５に示すように、交流電動機２１とイン
バータ２５との間に、電気ブレーキ抵抗器回路３１を挿
入する。この電気ブレーキ抵抗器回路３１は、第１の抵
抗器３２と第２の抵抗器３３とを直列接続して、これと
並列に第１の開閉器３４を接続する。また、第２の抵抗
器３３には並列に第２の開閉器３５を接続する。 【００４４】そこで、第１の開閉器３４及び第２の開閉
器３５をオフにして、第１の抵抗器３２と第２の抵抗器
３３とを直列接続して挿入することにより、全体の抵抗
値を上げたり、第２の開閉器３５のみをオンとして、第
１の抵抗器３２のみを挿入することにより、全体の抵抗
値を下げるようにすることができる。 【００４５】このように、抵抗器全体の抵抗値を変更可
能にして、図６に示すように、電気ブレーキ時の速度の
高速度域から中速度域への変化に応じて、前記抵抗器の
抵抗を大きな値からより小さな値へと切換可能とするこ
とができる。 【００４６】本発明の第３実施例は、抵抗器の抵抗の値
を開閉器の操作で変えられるようにして、ブレーキパワ
ーを電力回生できる場合、抵抗器で消費させる分を抑え
るようにしたものである。これにより、省エネルギー化
を図ることができる。 【００４７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。 【００４８】 【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 【００４９】インバータを出力増大させずに電気ブレー
キ出力を高めることができ、高速度域での機械ブレーキ
力の負担をなくし、保守コストを低減でき、機械ブレー
キを簡素化できる。しかもインバータや交流電動機の価
格増を抑えることができる。つまり、インバータの出力
を増加させずに、高速度域から電気ブレーキを作用させ
ることができる。 【００５０】また、抵抗器を使用するのを高速度域のみ
として、抵抗器に消費させるブレーキエネルギーを小さ
くし、抵抗器を小型化できる。 【００５１】更に、抵抗器の抵抗値を複数切換可能とし
たので、更に抵抗器に消費させるブレーキエネルギーを
小さくし、抵抗器を小型化することができる。また、ブ
レーキパワーを電力回生できる場合、抵抗器で消費させ
る分を抑えることができ、省エネルギー化を図ることが
できる。
バータを用いた電気ブレーキ装置に係り、特に、高速度
域から強いブレーキ力が必要な場合に、交流電動機とイ
ンバータの間に抵抗器を挿入して、インバータの出力容
量を増加させることなく、電気ブレーキ力を増大させる
ようにした車両の電気ブレーキ装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】従来の技術では、交流電動機とインバー
タを用いた場合、交流電動機で電気に変換したブレーキ
エネルギーを全てインバータを介して電源に回生する
か、発電抵抗器に消費させるなどの処理を行っていた。
従って、高速度でのブレーキ力を高めると、その分ブレ
ーキ出力が大きくなり、交流電動機もインバータも出力
を大きくする必要があった。 【０００３】図７はかかる従来の電力回生ブレーキの回
路図、図８は従来の発電抵抗ブレーキの回路図である。
なお、図７、図８では、交流電動機の内部抵抗Ｒ0 と内
部インダクタンスＬ0 を示したが、以下に説明する図
１、図３、図５ではこれらを省略する。 【０００４】図７、図８に示すように、従来の技術で
は、交流電動機として、主に誘導電動機２が用いられて
いる。そして、インバータ１により、すべり周波数とイ
ンバータ出力電圧を調整して駆動トルク又はブレーキト
ルクを得るようにしている。 【０００５】インバータ１の出力電圧は、速度０からほ
ぼ速度に比例して、引き上げられ、ある速度以上で一定
とされる（最高電圧）。 【０００６】図９はかかる従来の３相誘導電動機の模式
図であり、固定子１１（Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル）と、回転
子１２（ｒ，ｓ，ｔ相コイル）からなり、３相電圧Ｖu
，Ｖv ，Ｖw を合成すると１つの電圧ベクトルＶ1 で
代表することができる。電流も同じように考えることが
できる。 【０００７】次に、インバータについて説明する。 【０００８】図１０は３相電圧形インバータの基本回路
図、図１１はその３相ＰＷＭインバータの波形図であ
る。 【０００９】図１０において、Ｅd は直流電源、Ｑ1 〜
Ｑ6 はトランジスタスイッチ、Ｄ1〜Ｄ6 はダイオー
ド、Ｕ，Ｖ，Ｗはインバータ出力のｕ，ｖ，ｗの相電圧
を示す。 【００１０】正弦波ＰＷＭの波形出力の一例を示すと、
図１１に示すように、三角波搬送波ｅS とインバータ周
波数の正弦波信号波ｅ0u，ｅ0V，ｅ0wとを比較して、こ
の出力により、インバータブリッジの各アームのスイッ
チをオンオフすることにより、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の出力端子
電位ＶU ，ＶV ，ＶW ，線間電圧ＶUV，相電圧ＶUNを得
ることができる。 【００１１】図１２はインバータ制御電車の主電動機ト
ルクの特性図である。 【００１２】この図に示すように、Ａの領域では、すべ
り周波数が一定であり、トルクも一定である。 【００１３】また、Ｂの領域では、速度に比例してすべ
り周波数を引き上げて電動機電流を一定に保ち、トルク
がほぼ速度に反比例する（定電力域）。 【００１４】更に、Ｃの領域では、インバータ出力電
圧、すべり周波数とも一定で、トルクが速度の２乗に反
比例している。 【００１５】上記したことから、従来の電気ブレーキ装
置について、次のようなことが言える。 【００１６】（１）駆動とブレーキでは、すべり周波数
を回転周波数に加えるか、回転周波数より差し引くか、
インバータ出力電圧が交流電動機誘起電圧より高いか、
低いかが違う程度で、特性に大きな差はない。 【００１７】（２）一般に、ブレーキ時には、最高速度
から一定のブレーキ力とすることが多いが、これを全部
電気ブレーキで賄おうとすると、Ａの領域を最高速度ま
で持ってくる必要があり、その分インバータの出力や交
流電動機の出力が大きくなり、コストが高くなるばかり
ではなく、駆動時はそれ程の大きな出力を必要とせず、
駆動時の運転が不経済となる。 【００１８】（３）また、電力回生ブレーキでは、ブレ
ーキエネルギーが大きいために、電力を他の負荷で消費
できないことがあって、このような場合に備えて、図８
に示したように、直流側に抵抗器ＲB とチョッパ３を挿
入することもなされている。 【００１９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の電気ブレーキ装置の場合、ブレーキエネルギー
が全てインバータを経由するために、インバータ出力を
大きくとらねばならないばかりでなく、チョッパという
新たな電力変換器を用いることが必要であり、高価であ
った。 【００２０】従って、上記した従来技術では、ブレーキ
エネルギーを最高速度域付近では、電気ブレーキのみで
は処理しきれず、図１３に示すように、機械的ブレーキ
により補う部分Ａが生じる。つまり、不足分を機械ブレ
ーキで賄うのが一般的であった。 【００２１】本発明は、上記状況に鑑みて、増加するブ
レーキエネルギーを抵抗器で消費することにより、イン
バータ出力を大きくすることなく、高速度域からの電気
ブレーキを作用させることができる車両の電気ブレーキ
装置を提供することを目的とする。 【００２２】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕車軸に駆動トルク又はブレーキトルクを伝達する
駆動軸と、これにトルクを伝達する交流電動機（２１）
と、これを駆動するインバータ（２５）と、このインバ
ータ（２５）の入力側に直流電圧又は直流電流を供給す
る手段とを具備する車両の電気ブレーキ装置において、
インバータ（２５）と交流電動機（２１）との間に配設
されるとともに、直列に接続される第１の抵抗器（３
２）と第２の抵抗器（３３）と、この第２の抵抗器（３
３）に並列に接続される第２の開閉器（３５）と、前記
第２の抵抗器（３３）と前記第１の抵抗器（３２）の直
列回路に並列に接続されるとともに、両端が直接インバ
ータ（２５）と交流電動機（２１）とに接続される主開
閉器としての第１の開閉器（３４）とを配置し、前記開
閉器（３４，３５）の開閉により前記抵抗器（３２，３
３）の接続を変えることにより、前記抵抗器（３２，３
３）全体の抵抗値を変更可能にして、電気ブレーキ時の
速度の高速度域から中速度域への変化に応じて、前記抵
抗器の抵抗を大きな値からより小さな値へと切換可能と
なし、ブレーキエネルギーの一部を前記抵抗器（３２，
３３）に消費させることにより、前記インバータ（２
５）の容量を増加させることなく、高速度域から中速度
域への電気ブレーキをかけるようにしたものである。 【００２３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。 【００２４】図１は本発明の第１実施例を示す車両の電
気ブレーキ装置の構成図、図２はその車両の電気ブレー
キ装置の特性図である。 【００２５】図１に示すように、交流電動機２１とイン
バータ２５との間に、抵抗器２３と開閉器２４の並列回
路からなる電気ブレーキ抵抗器回路２２を挿入する。 【００２６】そこで、高速度域から強い電気ブレーキ力
が必要な場合には、開閉器２４をオフとしておき、抵抗
器２３を交流電動機２１とインバータ２５の間に挿入す
る。これによって、交流電動機２１の発生電圧がインバ
ータ２５の許容電圧より高くとも動作させることがで
き、インバータ２５により交流電動機電流が一定となる
ようにインバータ出力電圧と周波数を制御すれば、高速
度域からの電気ブレーキを作動させることができる。 【００２７】高速度域で交流電動機２１とインバータ２
５の間に抵抗器２３を挿入した状態で、インバータ２５
が電気ブレーキを制御する。交流電動機電流を一定とす
ると、抵抗器２３による電圧降下は一定なので、インバ
ータ２５は低速では逆向きの電圧を出力する必要がある
が、高速度域から低速度域まで高い電気ブレーキ力を得
ることができる。 【００２８】このように、高速度域からの電気ブレーキ
時に、開閉器のオフにより抵抗器を、インバータと交流
電動機の間に挿入し、ブレーキエネルギーの一部を抵抗
器に消費させることにより、インバータの容量を増加さ
せることなく、高速度域からの電気ブレーキをかけるよ
うにすることができる。その様子を図２に示す。 【００２９】この図２に示すように、電動機電流Ｉが一
定の場合、抵抗器に加わる電圧ＥRは抵抗器の抵抗値を
Ｒとすると、 ＥR ＝ＲＩ と表され一定である。従って、図１のように抵抗を挿入
すると、電動機電圧ＥSのうち上記ＥR で表される一定
値分だけ、抵抗器に加わるので、インバータの出力電圧
ＥC は、 Ｅc ＝ＥS −ＥR となり、ＥR の分だけ低い電圧でよいことになる。 【００３０】従って、これを利用すれば、高速度域でイ
ンバータ出力電圧Ｅc が最大となる場合に、電動機電圧
を抵抗器に加わる電圧分だけ高くとることができ、図２
の実線に示すように、ブレーキトルクを一定にとれる速
度域を高速度側に延ばすことができる。 【００３１】図１では、電気ブレーキ中は、抵抗器で一
定の電圧ＥR が負担されるので、低速度域で電動機電圧
ＥS がＥR より低い場合には、インバータ出力電圧を負
にする必要がある。 【００３２】この実施例により、高速度域でブレーキ力
を高く保つことができる。しかし一方で低速度域でブレ
ーキパワーが小さい場合でも、抵抗に一定の電圧を加え
る必要があり、インバータ電圧を負にして電力を加える
こととなり、エネルギー消費が多くなる不都合がある。 【００３３】また、この実施例によって、機械ブレーキ
の摩耗を防ぐことができ、更に、機械ブレーキを省くこ
とも可能になり、小型化、簡素化を図ることも可能であ
る。 【００３４】また、抵抗器の挿入によって生じた回路電
圧の変化を、インバータの出力電圧で調整するので、従
来の技術で直流側に抵抗器を挿入した場合のように、チ
ョッパを必要としない上に、電気ブレーキ性能が向上し
てもインバータ出力は増加しないので、装置を安価に構
成することができる。 【００３５】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。 【００３６】図３は本発明の第２実施例を示す車両の電
気ブレーキ装置の構成図、図４はその車両の電気ブレー
キ装置の特性図である。なお、前記第１実施例と同じ部
分には同じ符号を付して、それらの部分の詳細な説明は
省略する。 【００３７】車両の走行速度の低下により、図１に示す
抵抗器２３を使用しなくとも十分な電気ブレーキ力が得
られる場合に、これを、速度検出手段又は速度検出手段
と同等な他の検出手段、ここでは速度検出装置２６を用
いて、所定走行速度以下になると、開閉器２４をオンと
し、抵抗器２３を短絡する。インバータの制御は、従来
の技術を用いればよい。 【００３８】このように、車両の速度に関する情報に基
づいて、車両の速度の判別を行う車両速度判別手段を備
え、この車両速度判別手段により、車両の走行速度が低
下して、抵抗器を使用しなくとも充分な電気ブレーキ力
が得られる車両速度に到達した時点で、開閉器をオンに
して抵抗器を短絡して、抵抗器の容量の増大を抑えるよ
うにすることができる。 【００３９】したがって、図４に示すように、本発明の
第２実施例は低速度域におけるエネルギー消費という第
１実施例の上記欠点を解消するためのもので、速度が低
下し、インバータ出力電圧のみで、電動機電圧を賄える
ようになった時点で、開閉器２１を閉とし、抵抗器２３
を短絡して、この時点より、図７の従来の電力回生ブレ
ーキ回路と同様の回路構成をとるようにしたものであ
る。 【００４０】このようにすることで、本発明の第１実施
例に見られる低速度域での不都合を解消することができ
る。 【００４１】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。 【００４２】図５は本発明の第３実施例を示す車両の電
気ブレーキ装置の構成図、図６はその車両の電気ブレー
キ装置の特性図である。 【００４３】図５に示すように、交流電動機２１とイン
バータ２５との間に、電気ブレーキ抵抗器回路３１を挿
入する。この電気ブレーキ抵抗器回路３１は、第１の抵
抗器３２と第２の抵抗器３３とを直列接続して、これと
並列に第１の開閉器３４を接続する。また、第２の抵抗
器３３には並列に第２の開閉器３５を接続する。 【００４４】そこで、第１の開閉器３４及び第２の開閉
器３５をオフにして、第１の抵抗器３２と第２の抵抗器
３３とを直列接続して挿入することにより、全体の抵抗
値を上げたり、第２の開閉器３５のみをオンとして、第
１の抵抗器３２のみを挿入することにより、全体の抵抗
値を下げるようにすることができる。 【００４５】このように、抵抗器全体の抵抗値を変更可
能にして、図６に示すように、電気ブレーキ時の速度の
高速度域から中速度域への変化に応じて、前記抵抗器の
抵抗を大きな値からより小さな値へと切換可能とするこ
とができる。 【００４６】本発明の第３実施例は、抵抗器の抵抗の値
を開閉器の操作で変えられるようにして、ブレーキパワ
ーを電力回生できる場合、抵抗器で消費させる分を抑え
るようにしたものである。これにより、省エネルギー化
を図ることができる。 【００４７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。 【００４８】 【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 【００４９】インバータを出力増大させずに電気ブレー
キ出力を高めることができ、高速度域での機械ブレーキ
力の負担をなくし、保守コストを低減でき、機械ブレー
キを簡素化できる。しかもインバータや交流電動機の価
格増を抑えることができる。つまり、インバータの出力
を増加させずに、高速度域から電気ブレーキを作用させ
ることができる。 【００５０】また、抵抗器を使用するのを高速度域のみ
として、抵抗器に消費させるブレーキエネルギーを小さ
くし、抵抗器を小型化できる。 【００５１】更に、抵抗器の抵抗値を複数切換可能とし
たので、更に抵抗器に消費させるブレーキエネルギーを
小さくし、抵抗器を小型化することができる。また、ブ
レーキパワーを電力回生できる場合、抵抗器で消費させ
る分を抑えることができ、省エネルギー化を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す車両の電気ブレーキ
装置の構成図である。 【図２】本発明の第１実施例を示す車両の電気ブレーキ
装置の特性図である。 【図３】本発明の第２実施例を示す車両の電気ブレーキ
装置の構成図である。 【図４】本発明の第２実施例を示す車両の電気ブレーキ
装置の特性図である。 【図５】本発明の第３実施例を示す車両の電気ブレーキ
装置の構成図である。 【図６】本発明の第３実施例を示す車両の電気ブレーキ
装置の特性図である。 【図７】従来の電力回生ブレーキの回路図である。 【図８】従来の発電抵抗ブレーキの回路図である。 【図９】従来の３相誘導電動機の模式図である。 【図１０】３相電圧形インバータの基本回路図である。 【図１１】３相ＰＷＭインバータの波形図である。 【図１２】インバータ制御電車の主電動機トルクの特性
図である。 【図１３】機械ブレーキによって補われる領域を示す図
である。 【符号の説明】 ２１ 交流電動機 ２２，３１ 電気ブレーキ抵抗器回路 ２３ 抵抗器 ２４ 開閉器 ２５ インバータ ２６ 速度検出装置 ３２ 第１の抵抗器 ３３ 第２の抵抗器 ３４ 第１の開閉器 ３５ 第２の開閉器
装置の構成図である。 【図２】本発明の第１実施例を示す車両の電気ブレーキ
装置の特性図である。 【図３】本発明の第２実施例を示す車両の電気ブレーキ
装置の構成図である。 【図４】本発明の第２実施例を示す車両の電気ブレーキ
装置の特性図である。 【図５】本発明の第３実施例を示す車両の電気ブレーキ
装置の構成図である。 【図６】本発明の第３実施例を示す車両の電気ブレーキ
装置の特性図である。 【図７】従来の電力回生ブレーキの回路図である。 【図８】従来の発電抵抗ブレーキの回路図である。 【図９】従来の３相誘導電動機の模式図である。 【図１０】３相電圧形インバータの基本回路図である。 【図１１】３相ＰＷＭインバータの波形図である。 【図１２】インバータ制御電車の主電動機トルクの特性
図である。 【図１３】機械ブレーキによって補われる領域を示す図
である。 【符号の説明】 ２１ 交流電動機 ２２，３１ 電気ブレーキ抵抗器回路 ２３ 抵抗器 ２４ 開閉器 ２５ インバータ ２６ 速度検出装置 ３２ 第１の抵抗器 ３３ 第２の抵抗器 ３４ 第１の開閉器 ３５ 第２の開閉器
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フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B60L 7/00 - 7/28
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 車軸に駆動トルク又はブレーキトルクを
伝達する駆動軸と、これにトルクを伝達する交流電動機
と、これを駆動するインバータと、このインバータの入
力側に直流電圧又は直流電流を供給する手段とを具備す
る車両の電気ブレーキ装置において、 （ａ）インバータと交流電動機との間に配設されるとと
もに、直列に接続される第１の抵抗器と第２の抵抗器
と、 （ｂ）該第２の抵抗器に並列に接続される第２の開閉器
と、 （ｃ）前記第２の抵抗器と前記第１の抵抗器の直列回路
に並列に接続されるとともに、両端が直接インバータと
交流電動機とに接続される主開閉器としての第１の開閉
器とを配置し、 （ｄ） 前記開閉器の開閉により前記抵抗器の接続を変え
ることにより、前記抵抗器全体の抵抗値を変更可能にし
て、電気ブレーキ時の速度の高速度域から中速度域への
変化に応じて、前記抵抗器の抵抗を大きな値からより小
さな値へと切換可能となし、ブレーキエネルギーの一部
を前記抵抗器に消費させることにより、前記インバータ
の容量を増加させることなく、高速度域から中速度域へ
の電気ブレーキをかけるようにしたことを特徴とする車
両の電気ブレーキ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23067798A JP3499445B2 (ja) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | 車両の電気ブレーキ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23067798A JP3499445B2 (ja) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | 車両の電気ブレーキ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000059906A JP2000059906A (ja) | 2000-02-25 |
| JP3499445B2 true JP3499445B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=16911585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23067798A Expired - Fee Related JP3499445B2 (ja) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | 車両の電気ブレーキ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3499445B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104149644B (zh) * | 2014-08-12 | 2017-10-24 | 韩旭峰 | 电动车通用增程控制系统及其方法 |
| NL2013776B1 (en) * | 2014-11-11 | 2016-10-06 | Magnetic Innovations B V | Controllable electromagnetic brake system. |
-
1998
- 1998-08-17 JP JP23067798A patent/JP3499445B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000059906A (ja) | 2000-02-25 |
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