JPH0242335A - 装軌式車両用電気駆動システム特性評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は装軌式車両用電気駆動システム特性評価装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来の装軌式車両用電気駆動システムの概要について第
４図および第５図を参照して説明する。

第４図は装軌式車両用電気駆動システムの駆動時におけ
る機器接続関係を示すものであり、第５図はブレーキ時
における機器接続関係を示すものである。図において、
２０は車両走行動力を発生するエンジン、２１はエンジ
ン回転数を指令するペダル、２２はペダル２１で指令さ
れたエンジン回転数を維持するようエンジン燃料弁を制
御するガバナーである。２３は交流発電機であシ、発電
機の軸は前記エンジン出力軸に連結駆動される。すなわ
ち発電機２３は前記エンジン２０の発生した機械エネル
ギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。２４はコン
バータであり、前記発電機２３の発電した交流電力を直
流電力に変換する。２５および２６Ｉｒｉそれぞれ第１
の直流電動機の電機子コイルおよび界磁コイルであシ、
２７および２８はそれぞれ第２の直流電動機の電機子コ
イルおよび界磁コイルである。２９．３０は駆動用スゲ
ロケットを示しており、これらを介して左右の履帯を駆
動する。３１．３２は電気エネルギを熱エネルギに変換
するブレーキ抵抗器である。

このような構成のものにおいて、車両力行時は直流電動
機の電機子コイル２５．２７はそれぞれ直流電動機の界
磁コイル２６．２８と直列結線され、車両推進に適した
直流直巻電動機特性を得る様になる。一方、車両ブレー
キ時は電機子コイル２５．２７は、ブレーキ抵抗器３１
．３２に接続され、界磁コイル２６．２８はコンバータ
２４より電源が供給される。この時、スプロケット２９
゜３０から入力される機械エネルギは電動機により電気
エネルギに変換され、さらに電気エネルギはブレーキ抵
抗器３１．３２により熱エネルギに変換され結局車両制
動力が得られる。

なお、前記コンバータ２４は、交流発電機２３の場合の
み必要であり、交流発電機２３の代シに直流発電機を用
いた場合にはコンバータ２４は不要となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、装軌式車両用電気駆動システムの特性評価を行な
うには、実システムを試作し実システムを用いて特性評
価を行なっていた。

このため、以下のような課題がある。

■　供試システムを試作するのに、多くの時間、費用を
要する。

■　目標特性が得られなかった場合は、試作に要した時
間、費用が無駄になる可能性が大きい。

■　車両走行抵抗負荷を供試システムに与えるには、種
々の勾配を持つ車両走行テストコースが必要である。

■　車両走行データを得るには、種々計測器を車両に搭
載する必要が有り、搭載スペース、車載環境から計測作
業に制約が生じる。

そこで、本発明は実システム試作の時間、費用が不要で
、車両走行テストコースが不要で、しかも特性評価の場
所を選ぶ必要がなく計測器使用上の環境条件の制約がな
くなる装軌式車両用電気駆動システム特性評価装置を提
供することを目的とする。

〔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、装軌式車両用電気駆
動システム及び車両走行抵抗印加機構を小型の電機機器
にて模擬し、実システムの走行テストを実施せずに各種
特性ｒ−夕を得る事ができるようにしたものである。

具体的には第１の電源装置により駆動され、実システム
の原動機を模擬した第１の電動機と、この第１の電動機
にて連結駆動されこの第１の電動機の発生機械エネルギ
を電気エネルギに変換し、実システムの主発電機を模擬
する第１の発電機と、車両走行抵抗が正の時は前記第１
の発電機が変換した電気エネルギを機械エネルギへ変換
し、車両走行抵抗が負の時は駆動軸から入力された機械
エネルギを電気エネルギに変換する特性を有し、実シス
テムのスプロケット駆動電動機を模擬する第２の電動機
と、この第２の電動機が変換した電気エネルギを熱エネ
ルギに変換し実システムの発電制動装置を模擬する第１
の回生エネルギ処理装置と、車両走行抵抗が正の時は、
前記第２の電動機が変換した機械エネルギを電気エネル
ギに変換し、車両走行抵抗が負の時は車両走行抵抗に見
合う電気エネルギを機械エネルギに変換する特性を有し
前記第２の電動機と連結駆動され実システムの車両走行
抵抗を模擬する第２の発電機と、この第２の発電機が変
換した電気エネルギを熱エネルギに変換もしくは電源ラ
イン回生を行なう第２の回生エネルギ処理装置と、車両
走行抵抗が負の時は車両走行抵抗に見合う電気エネルギ
を発生する第２の電源装置と、前記第２の発電機及び前
記第２の回生エネルギ処理装置が所望の車両走行抵抗を
得るよう制御する車両走行抵抗制御装置とからなるので
ある。

〔作用〕

本発明は上記構成となっているので、以下のような効果
が得られる。

（１）実システムを用いずに、特性評価を行なうことが
できるので、実システム試作の時間、費用が不要である
。

（２）車両走行抵抗負荷は、実機相当の模擬負荷を与え
ることができるので、車両走行テストコースは不要とな
る。

（３）実システムを模擬した小型電機機器にて構成し全
体の小型化をはかっているので、テスト場所を選ばない
。従って計測器使用上の環境条件の制約が無くなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図はその概略構成を示すものであシ、これは第１
の電源装置１、第１の電動機２ｆ備え、第１の電源装置
１と第１の電動機２でエンジン又はタービン等の原動機
を模擬する。第１の発電機３は、車両主発電機を模擬し
前記第１の電動機２によ多連結駆動され前記第１の電動
機２の発生した機械エネルギを電気エネルギに変換する
。

第２の電動機４は、車両走行抵抗が正の時（車両駆動時
に車両が路面等から減速方向に力を受ける状態のとき）
第１の発電機３にて発生した電気エネルギを機械エネル
ギに変換し、車両走行抵抗が負の時、駆動軸から入力さ
れた機械エネルギを電気エネルギに変換する特性を有し
車両走行駆動用電動機を模擬する。第１の回生エネルギ
処理回路５は、車両走行抵抗が負の（車両駆動時に車両
が路面等から加速方向に力を受ける状態のとき）時第２
の電動機４の発生した電気エネルギを熱エネルギに変換
する特性を有し、車両のブレーキ抵抗を模擬する。第２
の発電機６は、この駆動軸と前記第２の電動機４０回転
軸に連結駆動され、車両走行抵抗が正の時は前記第２の
電動機４の発生した機械エネルギを電気エネルギに変換
し、車両走行抵抗が負の時は、車両走行抵抗に見合う電
気エネルギを機械エネルギに変換する。第２の回生エネ
ルギ処理装置８Ｖｉ、、第２の発電機６が変換した電気
エネルギを熱エネルギに変換もしくは電源ライン回生を
行なう機能を有する。第２の電源装置７は、車両走行抵
抗が負の時、車両走行抵抗に見合う電気エネルギを発生
する。車両走行抵抗制御装置９は、前記第２の発電機６
及び前記第２の回生エネルギ処理装置８が所望の車両走
行抵抗に見合うエネルギ変換をする様制御する機能を有
する。

前記第１の電源装置１、第２の電動機２、第１の発電機
３、第１の回生エネルギ処理装置５のエネルギ変換容量
は実機システムを正確に縮小した容量としたもので、実
際の電気駆動システムの特性を推定できるようになる。

電気駆動システムの特性評価は具体的には、エネルギ変
換効率、車両駆動特性、回生特性、回転機の発熱特性で
ある。

ここで、エネルギ変換効率は、第１の電動機２を駆動す
る入力機械ｉＪ？ワー（軸トルク＊回転数）と第２の電
動機４が出力する出力機械ノ臂ワー（軸トルク＊回転数
）との比である。車両駆動特性は、第２の電動機４が出
力する回転数と軸トルクの関係、車両速度に対する駆動
トルクの関係（変速性能）であシ、これにより変速性能
が評価できる。

回生特性は、第２の電動機４の軸から入力される機械パ
ワー（軸トルク＊回転数）と第１の回生エネルギ処理装
置５から発生する熱ノ母ワー（回生抵抗器の電圧＊電流
）の比であシ、これにより回生効率、制動運転特性の評
価が可能となる。回転機の発熱特性は、第１の発電機３
、第２の電動機４の各々の運転効率、入カッ々ワーと出
力ｉ４ワーの比であり、これにより実機の必要冷却容量
の評価が可能となる。

第２図は本発明の第１の実施例を示す回路図であり、第
１の電源装置１は第１の電動機２の駆動電源１１０と前
記第１の電動機２の界磁制御電源１２０とからなシ、こ
の界磁制御電ｇＡ１２０は別途与えられる電動機界磁電
圧指令に従い電圧を発生する。第１の電動機２は電動機
電機子２１０と電動機界磁コイル２２０からなり、電動
機電機子２１０には前記駆動電源１１０からの電力が供
給され、また電動機界磁コイル２２０には前記界磁制御
電源１２０からの電力が供給される。第１の発電機３は
発電機電機子３１０と発電機界磁コイル３２０とダイオ
ード３５０とからなり、発電機３の駆動軸は前記第１の
電動機２によ多連結駆動されている。前記ダイオード３
５０は、第１の発電機３により発電した交流電力を直流
電力に変換するものである。第２の電動機４は電動機電
機子４１０と電動機界磁コイル４２０とからなっている
。第１の回生エネルギ処理装置５は、カ行、ブレーキ切
換えスイッチ５１０とブレーキ抵抗器５２０とからなっ
ている。第２の電動機４は、電動機電機子４１０と電動
機界磁コイル４２０とからなり、車両力行時は前記第２
の電動機の電機子コイル回路４１０と前記電動機界磁コ
イル４２０は前記力行、ブレーキ切換えスイッチ５１０
により直列に接続され、前記第１の発電機３から給電さ
れる。これにより、前記第２の電動機４は前記第１の発
電機３０発電した電気エネルギを機械エネルギに変換す
る。

車両制動時は前記力行ブレーキ切換スイッチ５１０によ
り前記電動機電機子４１０は前記ブレーキ抵抗器５２０
に接続され、また前記第２の電動機の界磁コイル４２０
は前記第１の発電機３から給電される。これにより前記
第２の電動機４は駆動軸から入力された機械エネルギを
電気エネルギに変換する。そして前記ブレーキ抵抗器５
２０は前記第２の電動機４が発生した電気エネルギを熱
エネルギに変換する。

前記第２の発電機６は発電機電機子６１０と発電機界磁
コイル６２０とからなり、これは前記第２の電動機４に
よ多連結駆動される。第２の回生エネルギ処理装置８は
、ブレーキ抵抗器８１０とトランジスタ８２０とツェナ
ーダイオード８３０とからなっている。前記第２の発電
機６０発電電圧が、前記ツェナーダイオード８３０のツ
ェナー電位を超えると、前記トランジスタ８２０のベー
ス電流回路が構成され前記トランジスタ８２０はターン
オンし前記ブレーキ抵抗器８１０に電流が流れるように
なる。これにより前記第２の発電機６が発生した電気エ
ネルギは前記ブレーキ抵抗器８１０で熱エネルギに変換
される。

第２の電源装置７は、前記第２の発電機６を駆動源とす
る電源７１０と前記第２の発電機６の発電電力が前記電
源７１０に流れ込むのを防止するダイオード７２０とか
らなっている。

走行抵抗制御装置９は回転検出器９１０と回転数対走行
抵抗特性発生器９２０と増幅器９３０とからなっている
。回転検出器９１０は前記第２の発電機６の回転速度全
検出し、この検出された回転速度情報は車両の走行速度
情報に等しい。回転数対走行抵抗特性発生器９２０は、
前記回転検出器９１０から得られた前記第２の発電機６
の回転速度に対応する走行抵抗値を出力する。増幅器９
３０は、前記回転数対走行抵抗特性発生器９２０から出
力された走行抵抗情報を増幅し前記第２の発電機６の界
磁コイル６２０ｆｔ励磁する。これにより前記第２の発
電機６は前記車両走行抵抗制御装置９からの走行抵抗指
令に従かいエネルギ変換をすることになる。

なお、本発明構成外の供試装置１０は、第１の電動機界
磁制御器１０１０と第１の発電機界磁制御器１０２０と
カ行ブレーキ切換器１０３０とから構成され種々の開発
中のアルゴリズムをおり込めるものである。

第３図は本発明の第２の実施例を示すものであり、第２
図の第１の実施例とは以下に述べる車両走行抵抗制御装
置９Ａのみが異なる。すなわち、これは回転検出器９１
０と、合成抵抗特性発生器９２０Ａと、微分器９４０と
横分器９７０と、回転加速度対加速抵抗特性発生器９５
０と、回転距離対こう配抵抗特性発生器９８０と、増幅
器９３０゜９６０．９９０と加算器９９５とからなって
いる。

回転検出器９１０は前記第２の発電機６の回転速度を検
出するものであって、この検出された回転速度情報は車
両の走行速度情報に等しい。合成抵抗特性発生器９２０
Ａは回転数対ころがり抵抗と空気抵抗の合成抵抗の特性
を発生するものであり、前記回転検出器９１０から得ら
れた前記第２の発電機６の回転速度に対応するころがシ
抵抗と空気抵抗の合成抵抗値を出力する。増幅器９３０
は、前記合成抵抗特性発生器９２０ｋから出力されたこ
ろがり抵抗と空気抵抗の合成抵抗情報を増幅する。微分
器９４０は、前記回転検出器９１０から得られた前記第
２の発電機６の回転速度を回転加速度へ変換するもので
ある。回転加速度対加速抵抗特性発生器９５０は、前記
微分器９４０で出力された回転加速度に対応する加速抵
抗値を出力する。増幅器９６０は、前記回転加速度対加
速抵抗特性発生器９５０から出力された加速抵抗情報を
増幅する。積分器９７０は、前記回転検出器９１０から
得られた前記第２の発電機６の回転速度を回転距離へ変
換するものである。回転距離対こう配抵抗特性発生器９
８０は、前記積分器９７０で出力された回転距離に対応
するこう配抵抗値を出力する。増幅器９９０は、前記回
転距離対こう配抵抗特性発生器９８０から出力されたこ
う配抵抗情報を増幅する。加算器９９５は、前記増幅器
９３０よシ出力されたころがり抵抗と空気抵抗の合成抵
抗情報の増幅値と前記増幅器９６０よシ出力された加速
抵抗情報の増幅値と前記増幅器９９０より出力されたこ
う配抵抗情報の増幅値とを加算し、前記第２の発電機６
の界磁コイル６２０を励磁する。

このように構成された本発明の第２の実施例の動作は以
下のようになる。すなわち、前記第２の発電機６は前記
車両走行抵抗制御装置９からの全走行抵抗指令に従かい
エネルギ変換をすることになる。供試装置１０は、第１
の電動機界磁制御器１０１０、第１の発電機の界磁制御
器１０２０、力行−ブレーキ切換器１０３０から構成さ
れ、種種の開発中のアルゴリズムをおシ込めるものであ
る。

以上述べた第３図の本発明の第２の実施例では、前述し
た第２図の本発明の第１の実施例に比べて以下のような
効果が得られる。すなわち、第２図の実施例では車両走
行抵抗制御装置９Ａに於いては実走行路面状態を単調路
面と考え、合成抵抗分のみについて考えていた。しかし
、凹凸のある実路面を考えた場合、その他に、加速抵抗
及びこう配抵抗を含めた全走行抵抗ラリアルタイムで考
える必要がある。そこで、第３図の実施例に於いては、
車両走行抵抗制御装置９Ａで実走行路面状態を全走行抵
抗を用いて、リアルタイムで模擬・評価を行うことで、
よシ現実的なモデル化を可能とした。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、実システムを用いなくても
装軌式車両用電気駆動システム特性評価が可能となるの
で実システム試作の時間、費用が不要となシ、また任意
の車両走行抵抗を模擬できるので、車両走行テストコー
スは不要となシ、さらに実システム全模擬した小型電機
機器にて構成されているので、特性評価の場所を選ばず
、従って計測器使用上の環境条件の制約が無くなる装軌
式車両用電気駆動システム特性評価装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の第１の実施
例を示す回路図、第３図は本発明の第２の実施例を示す
回路図、第４図および第５図は従来の装軌式車両用電気
駆動システムの一構成例を説明するための図である。 １・・・第１の電源装置、２・・・第１の電動機、３・
・・第１の発電機、４・・・第２の電動機、５・・・第
１の回生エネルギ処理装置、６・・・第２の発電機、７
・・・第２の電源装置、８・・・第２の回生エネルギ処
理装置、９．９Ａ・・・車両走行抵抗制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の電源装置により駆動され、実システムの原動機を
   模擬した第１の電動機と、この第１の電動機にて連結駆
   動されこの第１の電動機の発生機械エネルギを電気エネ
   ルギに変換し実システムの主発電機を模擬する第１の発
   電機と、車両走行抵抗が正の時は前記第１の発電機が変
   換した電気エネルギを機械エネルギへ変換し、車両走行
   抵抗が負の時は駆動軸から入力された機械エネルギを電
   気エネルギに変換する特性を有し、実システムのスプロ
   ケット駆動電動機を模擬する第２の電動機と、この第２
   の電動機が変換した電気エネルギを熱エネルギに変換し
   実システムの発電制動装置を模擬する第１の回生エネル
   ギ処理装置と、車両走行抵抗が正の時は、前記第２の電
   動機が変換した機械エネルギを電気エネルギに変換し、
   車両走行抵抗が負の時は車両走行抵抗に見合う電気エネ
   ルギを機械エネルギに変換する特性を有し、前記第２の
   電動機と連結駆動され実システムの車両走行抵抗を模擬
   する第２の発電機と、この第２の発電機が変換した電気
   エネルギを熱エネルギに変換もしくは電源ライン回生を
   行なう第２の回生エネルギ処理装置と、車両走行抵抗が
   負の時は車両走行抵抗に見合う電気エネルギを発生する
   第２の電源装置と、前記第２の発電機及び前記第２の回
   生エネルギ処理装置が所望の車両走行抵抗を得るよう制
   御する車両走行抵抗制御装置とからなる装軌式車両用電
   気駆動システム特性評価装置。