JP3767137B2 - 電気車の制御装置 - Google Patents
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はバッテリを搭載した電気車の制御装置に関し、特に、電気車駆動用直流モータの前進,後進運転切換に用いる直巻界磁巻線の切換用コンタクタの制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
バッテリを搭載した電気車において、該電気車を前進又は後進運転する制御は電気車を駆動する直流モータの直巻界磁巻線の極性(電流方向)を切り換えて行う。図3にこの電気車の基本的な回路構成図を示す。
【0003】
同図において1は直流モータ、2は直巻界磁巻線SPの極性を切り換える界磁巻線切換用コンタクタ(以下、切換用コンタクタと称す)で、その接点は図4に示す前進コンタクタMF,後進コンタクタMRによりオン・オフされる。DFはフライホイルダイオード,DAはプラキングダイオード、3はバッテリ、4はチョッパ回路、5は電流センサを示す。
【0004】
図4は切換用コンタクタ2の制御回路図で、前進コンタクタMFおよび後進コンタクタMRを有する前進用コンタクタ回路2Fおよび後進用コンタクタ回路2Rからなり、両コンタクタは夫々トランジスタTFおよびTRを介して制御電源に接続され、トランジスタのベースに信号を入力することによりコンタクタを動作させる。例えば、前進用の入力信号FCをトランジスタTFに入力すると、前進コンタクタMFが動作し、図3に示す接点mfをオンする。(図の右側に切り換えられる)このコンタクタのオンにより、バッテリ3−後進コンタクタMRの接点mr(左側接点)−直巻界磁巻線SP−前進コンタクタMFの接点mf(右側接点)−直流モータ1−電流センサ5−チョッパ回路4−バッテリ3と電流が流れる。直巻界磁巻線SPには実線矢印の方向に流れ直流モータ1は前進方向に回転される。前進用の入力信号FCを切ると図3の状態に戻る。
【0005】
後進制御は、後進用の入力信号RCをトランジスタTRに入力し、後進コンタクタMRを動作させて接点mrを図3の右側に切り換える。この切り換えによって直巻界磁巻線SPには点線矢印て示す方向に電流が流れ、直流モータ1は逆方向に回転する。
【0006】
図5はこの動作のタイムチャートで、前進動作の場合を例示している。同図においてFCはトランジスタTFに印加される前進用の入力信号、mfは前進コンタクタMFの接点動作、Iは直流モータに流れる電流、ciはチョッパ回路のチョッパ信号を示している。
【0007】
前進用の入力信号FCが入力されると、若干遅れてチョッパ信号ciが入力してチョッパ回路が動作し、同時にコンタクタ接点mfがオンして、直流モータに電流Iが流れて直流モータが始動する。
【0008】
前進用の入力信号FCを切ると、チョッパ信号ciも切れ、直流モータの電流Iは徐々に減衰し、所定の時間t1の後、コンタクタMFの接点mfはオフする。
【0009】
この所定の遅れ時間t1は、コンタクタの接点が電流Iを直接切ると接点間にアークが生じ、接点が損耗するのを防止するために遅らせたもので、その遅れ時間t1は、前進および後進コンタクタMFおよびMRに並列に設けたフライホイルダイオードD1と直列に接続されたフライホイル抵抗R1の抵抗値およびコンタクタMF,MRのコイルのリアクタンスの値によって決まる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
前記のコンタクタのオフの遅れ時間t1は、電流の減衰傾きが変化しないことを前提として最大減衰時間を見込んで設定しているが、直流モータの特性が大きく違ったり、プラキング制御中の場合は、電流の減衰が変化するため、条件によっては、接点によってアークを切る可能性があり、コンタクタ接点の寿命が短くなる。この寿命を長くするためには接点容量を大きくしなければならない、という課題があった。
【0011】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、直流モータの特性,走行条件にかかわらず、切換用コンタクタの接点でアークを切らないようにして、寿命が長く信頼性の高い切換用コンタクタによる電気車の制御装置を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明において、上記の課題を解決するための手段は、直流モータの電流を検出し、この電流が充分減衰してから切換用コンタクタをオフし、コンタクタで電流を直接切らないようにする。
【0013】
このようにすることにより、直流モータの特性や走行条件が変わっても、コンタクタでアークを切ることがなくなる。
【0014】
従って、直流モータの特性によって、コンタクタコイルのフライホイル抵抗値を調整する必要もなくなる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【0016】
図1は本発明の実施の形態の回路図で、直巻界磁巻線の切換用コンタクタの制御回路に特徴を有する。従って、直流モータを駆動する主回路は従来と同じなので、図3と同一又は相当部分には、これと同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【0017】
しかして、一点鎖線で囲んだ10は本発明の特徴部分である直巻界磁巻線を切り換えるためのコンタクタ制御回路である。このコンタクタ制御回路10は、コンパレータ11,電流零レベル設定器12,前進用コンタクタ回路2FのトランジスタTFを制御する第1のAND回路13,第1のOR回路14および後進用コンタクタ回路2RのトランジスタTRを制御する第2のAND回路15,第2のOR回路16から成り、コンパレータ11は、電流零レベル設定器12の零レベル設定信号と電流センサ5の電流検出信号とを入力し、電流検出信号が電流零レベル設定器で設定した値と一致したときに出力を停止する。また、FCおよびRCは前進(正転)指令接点および後進(逆転)指令接点を示している。
【0018】
図2は図1の動作を説明するためのタイムチャートで、今、図1の前進指令接点FCをオンして図2のFCで示す前進入力信号を与えると、第1のOR回路14を介して前進用コンタクタ回路2FのトランジスタTFが導通し、前進コンタクタMFに電流が流れて動作し若干遅れてその接点mfはオンする。同時にチョッパ回路4にチョッパ信号Ciが入力されてチョッパ回路4が作動し、直流モータ1には電流Iが流れ、当該直流モータ1は正回転し電気車を前進方向に駆動する。
【0019】
次に、前進指令接点FCをオフすると前進指令信号FCとチョッパ信号ciが無くなり、直流モータ1に流れる電流Iは徐々に減衰し、電流零レベル設定器の設定値まで減衰したとき、コンパレータ11の出力は無くなり、第1のAND回路13からの出力も無くなってトランジスタTFは不導となり、前進コンタクタMFはオフとなる。
【0020】
即ち、図2のmfに示すように前進コンタクタの接点は、直流モータ1に流れる電流が充分減衰したとき(0又はほとんど0)オフするので、コンタクタの接点では直接電流を切らない。このため、接点間にはアークが発生することはない。
【0021】
電気車を後進させる場合は、後進指令接点RCをオンし、後進コンタクタMRをオンして直巻界磁巻線SPに流れる電流方向を逆にする。動作順序は前進させる場合と同様なので、説明を省略する。
【0022】
なお、コンタクタ制御回路10の制御は、マイクロコンピュータで処理してもよい。
【0023】
従来は図5に示すようにコンタクタ(前進,後進)をオフするタイミングは、前進用の入力信号およびチョッパ信号が切れた後、直流モータに流れる電流とは無関係に所定の時間t1遅らせてオフし、この遅れ時間は直流モータの特性や運転条件で決まるため、一定とはならず従ってコンタクタ接点で大きい直流電流を切ってアークが生ずることがあったが、本発明においては、直流モータに流れる電流を検出し、この電流が充分減衰した(0又はほぼ0)ときオフするので、直流モータの特性や運転条件には関係なく、常に接点間にアークを発することなくオフすることができる。
【0024】
【発明の効果】
本発明は上記のように、直流モータの特性や走行条件にに関係なく、直流モータに流れる電流が充分減衰してからコンタクタの接点をオフするので、コンタクタの接点はアークを切ることがないため、コンタクタ接点の寿命が伸び、信頼性が向上する。
【0025】
また、アークを切らないので、アークによる損耗を考慮する必要がないため小形化ができる。
【0026】
更に、従来は直流モータの特性によって、コンタクタコイルのフライホイル抵抗の抵抗値を変えなくてならない場合があったが、本発明はフライホイル抵抗には全く関係がないので、一度設定すれば足り、変更する必要はない等、種々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の回路図。
【図2】本発明の動作を説明するためのタイムチャート。
【図3】従来の電気車の主回路構成図。
【図4】従来の直巻界磁巻線切換用コンタクタの回路図。
【図5】従来の電気車の動作を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
1…直流モータ
2…界磁巻線切換用コンタクタ
2F…前進用コンタクタ回路
2R…後進用コンタクタ回路
3…バッテリー
4…チョッパ回路
5…電流センサ
SP…直巻界磁巻線
MF…前進コンタクタ
MR…後進コンタクタ
10…コンタクタ制御回路
11…コンパレータ
12…電流零レベル設定器
13,15…AND回路
14,16…OR回路
FC…前進指令接点
RC…後進指令接点
【発明の属する技術分野】
本発明はバッテリを搭載した電気車の制御装置に関し、特に、電気車駆動用直流モータの前進,後進運転切換に用いる直巻界磁巻線の切換用コンタクタの制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
バッテリを搭載した電気車において、該電気車を前進又は後進運転する制御は電気車を駆動する直流モータの直巻界磁巻線の極性(電流方向)を切り換えて行う。図3にこの電気車の基本的な回路構成図を示す。
【0003】
同図において1は直流モータ、2は直巻界磁巻線SPの極性を切り換える界磁巻線切換用コンタクタ(以下、切換用コンタクタと称す)で、その接点は図4に示す前進コンタクタMF,後進コンタクタMRによりオン・オフされる。DFはフライホイルダイオード,DAはプラキングダイオード、3はバッテリ、4はチョッパ回路、5は電流センサを示す。
【0004】
図4は切換用コンタクタ2の制御回路図で、前進コンタクタMFおよび後進コンタクタMRを有する前進用コンタクタ回路2Fおよび後進用コンタクタ回路2Rからなり、両コンタクタは夫々トランジスタTFおよびTRを介して制御電源に接続され、トランジスタのベースに信号を入力することによりコンタクタを動作させる。例えば、前進用の入力信号FCをトランジスタTFに入力すると、前進コンタクタMFが動作し、図3に示す接点mfをオンする。(図の右側に切り換えられる)このコンタクタのオンにより、バッテリ3−後進コンタクタMRの接点mr(左側接点)−直巻界磁巻線SP−前進コンタクタMFの接点mf(右側接点)−直流モータ1−電流センサ5−チョッパ回路4−バッテリ3と電流が流れる。直巻界磁巻線SPには実線矢印の方向に流れ直流モータ1は前進方向に回転される。前進用の入力信号FCを切ると図3の状態に戻る。
【0005】
後進制御は、後進用の入力信号RCをトランジスタTRに入力し、後進コンタクタMRを動作させて接点mrを図3の右側に切り換える。この切り換えによって直巻界磁巻線SPには点線矢印て示す方向に電流が流れ、直流モータ1は逆方向に回転する。
【0006】
図5はこの動作のタイムチャートで、前進動作の場合を例示している。同図においてFCはトランジスタTFに印加される前進用の入力信号、mfは前進コンタクタMFの接点動作、Iは直流モータに流れる電流、ciはチョッパ回路のチョッパ信号を示している。
【0007】
前進用の入力信号FCが入力されると、若干遅れてチョッパ信号ciが入力してチョッパ回路が動作し、同時にコンタクタ接点mfがオンして、直流モータに電流Iが流れて直流モータが始動する。
【0008】
前進用の入力信号FCを切ると、チョッパ信号ciも切れ、直流モータの電流Iは徐々に減衰し、所定の時間t1の後、コンタクタMFの接点mfはオフする。
【0009】
この所定の遅れ時間t1は、コンタクタの接点が電流Iを直接切ると接点間にアークが生じ、接点が損耗するのを防止するために遅らせたもので、その遅れ時間t1は、前進および後進コンタクタMFおよびMRに並列に設けたフライホイルダイオードD1と直列に接続されたフライホイル抵抗R1の抵抗値およびコンタクタMF,MRのコイルのリアクタンスの値によって決まる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
前記のコンタクタのオフの遅れ時間t1は、電流の減衰傾きが変化しないことを前提として最大減衰時間を見込んで設定しているが、直流モータの特性が大きく違ったり、プラキング制御中の場合は、電流の減衰が変化するため、条件によっては、接点によってアークを切る可能性があり、コンタクタ接点の寿命が短くなる。この寿命を長くするためには接点容量を大きくしなければならない、という課題があった。
【0011】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、直流モータの特性,走行条件にかかわらず、切換用コンタクタの接点でアークを切らないようにして、寿命が長く信頼性の高い切換用コンタクタによる電気車の制御装置を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明において、上記の課題を解決するための手段は、直流モータの電流を検出し、この電流が充分減衰してから切換用コンタクタをオフし、コンタクタで電流を直接切らないようにする。
【0013】
このようにすることにより、直流モータの特性や走行条件が変わっても、コンタクタでアークを切ることがなくなる。
【0014】
従って、直流モータの特性によって、コンタクタコイルのフライホイル抵抗値を調整する必要もなくなる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【0016】
図1は本発明の実施の形態の回路図で、直巻界磁巻線の切換用コンタクタの制御回路に特徴を有する。従って、直流モータを駆動する主回路は従来と同じなので、図3と同一又は相当部分には、これと同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【0017】
しかして、一点鎖線で囲んだ10は本発明の特徴部分である直巻界磁巻線を切り換えるためのコンタクタ制御回路である。このコンタクタ制御回路10は、コンパレータ11,電流零レベル設定器12,前進用コンタクタ回路2FのトランジスタTFを制御する第1のAND回路13,第1のOR回路14および後進用コンタクタ回路2RのトランジスタTRを制御する第2のAND回路15,第2のOR回路16から成り、コンパレータ11は、電流零レベル設定器12の零レベル設定信号と電流センサ5の電流検出信号とを入力し、電流検出信号が電流零レベル設定器で設定した値と一致したときに出力を停止する。また、FCおよびRCは前進(正転)指令接点および後進(逆転)指令接点を示している。
【0018】
図2は図1の動作を説明するためのタイムチャートで、今、図1の前進指令接点FCをオンして図2のFCで示す前進入力信号を与えると、第1のOR回路14を介して前進用コンタクタ回路2FのトランジスタTFが導通し、前進コンタクタMFに電流が流れて動作し若干遅れてその接点mfはオンする。同時にチョッパ回路4にチョッパ信号Ciが入力されてチョッパ回路4が作動し、直流モータ1には電流Iが流れ、当該直流モータ1は正回転し電気車を前進方向に駆動する。
【0019】
次に、前進指令接点FCをオフすると前進指令信号FCとチョッパ信号ciが無くなり、直流モータ1に流れる電流Iは徐々に減衰し、電流零レベル設定器の設定値まで減衰したとき、コンパレータ11の出力は無くなり、第1のAND回路13からの出力も無くなってトランジスタTFは不導となり、前進コンタクタMFはオフとなる。
【0020】
即ち、図2のmfに示すように前進コンタクタの接点は、直流モータ1に流れる電流が充分減衰したとき(0又はほとんど0)オフするので、コンタクタの接点では直接電流を切らない。このため、接点間にはアークが発生することはない。
【0021】
電気車を後進させる場合は、後進指令接点RCをオンし、後進コンタクタMRをオンして直巻界磁巻線SPに流れる電流方向を逆にする。動作順序は前進させる場合と同様なので、説明を省略する。
【0022】
なお、コンタクタ制御回路10の制御は、マイクロコンピュータで処理してもよい。
【0023】
従来は図5に示すようにコンタクタ(前進,後進)をオフするタイミングは、前進用の入力信号およびチョッパ信号が切れた後、直流モータに流れる電流とは無関係に所定の時間t1遅らせてオフし、この遅れ時間は直流モータの特性や運転条件で決まるため、一定とはならず従ってコンタクタ接点で大きい直流電流を切ってアークが生ずることがあったが、本発明においては、直流モータに流れる電流を検出し、この電流が充分減衰した(0又はほぼ0)ときオフするので、直流モータの特性や運転条件には関係なく、常に接点間にアークを発することなくオフすることができる。
【0024】
【発明の効果】
本発明は上記のように、直流モータの特性や走行条件にに関係なく、直流モータに流れる電流が充分減衰してからコンタクタの接点をオフするので、コンタクタの接点はアークを切ることがないため、コンタクタ接点の寿命が伸び、信頼性が向上する。
【0025】
また、アークを切らないので、アークによる損耗を考慮する必要がないため小形化ができる。
【0026】
更に、従来は直流モータの特性によって、コンタクタコイルのフライホイル抵抗の抵抗値を変えなくてならない場合があったが、本発明はフライホイル抵抗には全く関係がないので、一度設定すれば足り、変更する必要はない等、種々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の回路図。
【図2】本発明の動作を説明するためのタイムチャート。
【図3】従来の電気車の主回路構成図。
【図4】従来の直巻界磁巻線切換用コンタクタの回路図。
【図5】従来の電気車の動作を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
1…直流モータ
2…界磁巻線切換用コンタクタ
2F…前進用コンタクタ回路
2R…後進用コンタクタ回路
3…バッテリー
4…チョッパ回路
5…電流センサ
SP…直巻界磁巻線
MF…前進コンタクタ
MR…後進コンタクタ
10…コンタクタ制御回路
11…コンパレータ
12…電流零レベル設定器
13,15…AND回路
14,16…OR回路
FC…前進指令接点
RC…後進指令接点
Claims (1)
- 搭載したバッテリを電源とし、直流モータの直巻界磁巻線に流れる電流方向を界磁巻線切換用コンタクタで切り換えて電気車を前進および後進させるようにした電気車の制御装置において、前記直流モータに流れる電流を検出し、この検出電流と電流零レベル設定器の設定レベルと比較して検出電流が設定レベルと一致したとき前記界磁巻線切換用コンタクタをオフするようにしたことを特徴とする電気車の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31789797A JP3767137B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 電気車の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31789797A JP3767137B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 電気車の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11150813A JPH11150813A (ja) | 1999-06-02 |
JP3767137B2 true JP3767137B2 (ja) | 2006-04-19 |
Family
ID=18093282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31789797A Expired - Fee Related JP3767137B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 電気車の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3767137B2 (ja) |
-
1997
- 1997-11-19 JP JP31789797A patent/JP3767137B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11150813A (ja) | 1999-06-02 |
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Legal Events
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A977 | Report on retrieval |
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TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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