JPH04193004A - 装軌式車両用電気推進装置 - 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、高効率で動作することのできる装軌式車両用
電気推進装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の、ステアリングの操作に対応した左右輪の切れ角
度により進行方向を制御する電気推進装置の構成を以下
に述べる。第３図は従来の電気推進装置の一構成例を示
すもので、同図（ａ）は車両の駆動時における装置系の
構成例、同図（ｂ）は車両の制動時における装置系の構
成例である。第２図（、）において、ＩＦｉ動力エネル
ギー発生のための原動機であり、２は動力エネルーーを
交流電力へ変換する交流発電機である。３は交流発電機
２で生じた交流電力を直流電力へ変換する電力変換器（
ＡＣ−ＤＣコンバータ）である。ｓ’　、　９’ｆｆＮ
ｔ力変換器３で生じた直流電力を左右輪の推進トルクへ
変換するための直巻式直流機であり、４，５はその電機
子コイルを示し、６，７はその界磁コイルをそれぞれ示
す。本装置では、直流機ＢＺｇｌを並列に接続すること
で定常的には左右輪を同速で駆動するように制御してい
る。

次に、上記の制御の状態を、本直流機回路の定常的な電
圧方程式と発生トルク式から説明する。

但し、２台の直流機８’　、　９’は同一仕様であるも
のとする。

電圧方程式：　Ｖ、’　＝　（Ｒ，＋Ｒ７＋ｐ■軸）Ｉ
　ＪＩ＝　（Ｒａ　＋Ｒｆ＋ＰＦｉａ’Ｌ）Ｉ　Ｌ　−
（１）トルク式：　Ｔ、＝ｐＭＩｌ”　、丁、＝ｐＭＩ
Ｌ’　　　　叫・・（２）Ｖ、Ｌ：［力変換器３の直流
出力電圧〔ｖ〕Ｒ１：電機子コイル４，５の抵抗〔Ω〕
Ｒ１：界磁コイル６．７の抵抗〔Ω〕、ｐ：極数Ｍ　：
相互インダクタンス〔Ｈ〕 ω、：直巻式直流機８′の回転速度［ｒａｄ／ｓ］■Ｒ
二直巻丈直流機８′の電流ＣＡ〕 ωＬ：直巻式直流様９１の回転速度（ｒａｄ／ｓ’）■
Ｌ：直巻式直流機９′の電流［Ａ） ＴＲ：直巻式直流ｍｓ’の発生トルク〔Ｎ−ｗ〕ＴＬ：
直巻式直流枦９′の発生トルク〔Ｎ−ｍ〕上記（１）、
　（２）に示した関係式から、直流機ｓ／、９１の速度
得、ω□が同じであれば、（１）式よりそれぞれの直流
機電流１．　、　ＩＬは同一となり、そのトルクＴＲ１
ＴＬも同一とガるので、仮に路面等の負荷が直流機ｓ　
／　、　９／に同一にかかれげω、＝ω１なる関係を保
つ。また、直流機ｇ　／　、　ｓ　／にかかる負荷が異
なるなどして例えばω８〉ω１となった場合を考えると
、（１）　ｊ　（２）式からそれぞれの電流機電流はＩ
、（ＩＬとなり、発生トルクもＴＲ＜ＴＬとなる。従っ
て、ω１をω８に比べて速くする方向にトルクは発生し
、この傾向はω８＝ω１となるまで続く。ω８〈ω、と
なった場合も同様にω８＝ω、となる方向にトルクが発
生することが分る。

次に、第３図（ｂ）の車両制動時における装置系の構成
例について述べる。

車両制動時ＪＣ＃：ｔ、第２図（ａ）で推進力を発生さ
せていた直巻式直流機ｓ１．９１を、それぞれの電機子
コイル４，５と界磁コイル６．７を第２図（ｂ）のよう
につなぐことで、車両の慣性力を電気エネルギーへ変換
する発電機として利用する。１０．１１は直流機電機子
フィル４，５に発生した電気エネルギーを吸収し、熱と
して消費するた袷の回生抵抗器であり、これにより有効
な車両制動力を得ることが出来る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したような、左右輪を同一速度に制御し、ステアリ
ングの操作に対応した左右輪の切れ角により進行方向を
変える従来方式では、左右輪の速度差を使い進行方向を
変えている装軌式車両の制御には向かない。よって、従
来のように左右２台の直流機を同じ様に制御しているシ
ステムを、左右２台の直流機をまったく独立に制御でき
るシステムにする必要がある。

さらに、従来のシステムにおいては、制御ループはオー
プンとなっており燃料消費効率にむだが多く電気推進シ
ステムの特徴の一つである電気機器の高効率性が十分に
生がされてい々い。

したがって、主要構成品（原動機、交流発電機及び２台
の他励式直流機）をそれぞれ高効率に運転できるような
構成が必要とされる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、従来の直流機界磁コイルを直巻式から他動式
とし、界磁゛コイルに流れる電流をそれぞれ独立に制御
することで、左右電動機の発生トルクをそれぞれ変化さ
せて速度差を作り、進行方向の制御を行うようにしたも
のである。

さらに、本発明においては、従来制御における、各主要
構成品（原動栴、交流発電機、直流梼）の効率を無視し
たアクセル指令からの原動機への燃料給入量決定に変わ
り、アクセル指令を一度直流機の出力トルク指令へ変換
し、これを実現するのに最も高効率となる各構成品の指
令値（原動機への燃料給入量、交流ａｍ機の励磁電流指
令、各直流機の界磁電流指令）を予め求めチャート化し
ておき、この値を用いそれぞれ制御を実施することで、
システムを高効率に運転さゼる。

〔作用〕

上記のような方式の採用により、電気推進システムを高
効率に運転動作させることが可能となりよ多燃料消費効
率の向上が図られる。

〔実施例〕

第１図に、装軌式車両用電気推進装置一実施例を示す。

以下に、図示の構成装置について説明を行う。

１は、動力エネルギー発生源であるエンジン又はタービ
ン等の原動機、２は前記１で発生した勤カエネルギーを
交流（ＡＣ）電力へ変換するための副励磁機付ＡＣ発電
機、２２０は２発電機の励磁コイル、３は、前記２で発
生した交流電力を直流へ変換するためのＡＣ−ＤＣ変換
器、４と５は、前記３で発生した直流電力を左、右輪の
駆動力エネルギーへ変換する他励式直流機、４１０，５
１０は４，５直流機それぞれの電機子コイル、４２０゜
５２０は、４，５直流機それぞれの界磁コイルである。

また、直流機２台の結線方法としては、それぞれの電機
子コイル４１０，５１０を直列に接続する場合と第２図
に示した様に、並列にする場合があるが制御方法は基本
的には同じである。

また６と７は、前記４，５の直流機それぞれ用の回生抵
抗器、８，９．１０は、電力遮断器であり、これらは、
通常力行時には、遮断器８をオン。

遮断器９，１０をオフとすることで直流機４，５を電動
機として運転するが、制動時には、遮断器８をオフ、ｇ
！！断器９，１０をオンとし直流機４，５を発電機とし
て運転することで車両の慣性力をπカエネルギーへ変換
しそれを回生抵抗６，７で熱エネルギーへ変換し有効な
ブレーキ力Ｖ得るように制御を行う。

１１は、前記１の原動機用燃料がパナコントローラで、
システム制御コントローラ１８からのがバナ制御指令δ
８を受は原動機への燃料量をｖｊ１１Ｊ制御を行う。

１２は、前記２２０のＡＣ発電機の励磁コイルに流れる
電流を制御する励磁コントローラであり、このコントロ
ーラ１２は、電流検出器信号１２と、システム制御コン
トローラ１８からの指令Ｉｇ＊の差をｐ、制御するもの
である。また、コントローラ１２の電源は、前記ＡＣ発
電機２に付いている副励磁機（本機は、発電機シャフト
が回転することで励磁電源を自己発電出来る様な磁石式
同期発電機の副励磁機を備える）端子電圧を用いる。

１４Ｆｉ、前記４２０の直流機の界磁コントローラであ
り、このコントローラ１４は、電流検出器の出力信号Ｉ
０と、システム制御コントローラ１Ｂの界磁電流指令工
、１＊の差でＰｉ副制御る・また、コントローラ１４の
電源は、ＡＣ−ＤＣ変換ａＳの出力電圧を用いる。

１６Ｆｉ、前記５２０の直流機の界磁コントローラであ
り、このコントローラ１６Ｆｉ、電流検出器の出力信号
Ｉ７２とシステム制御コントローラ１８の界磁電流指令
Ｉ、２＊の差で可制御する。また、コントローラ電源は
、ＡＣ−ＤＣ変換器３の出力電圧を用いる。システム制
御コントローラ１８Ｆｉ、第４レータアクセル指令を直
流機４，５の出力トルク指令へ変換し、これを実現する
のに最も高効率となる各機構運転／＃メタン予め求めチ
ャート化したＲＯＭから読み出し前記各コントローラ１
１゜１２．１４．１６から指令信号を出力する。

〔発明の効果〕

本装置を用いることで、電気推進システムを高効率に運
転することが可能となる。

４、図面ノ′ｗＰＪＩＩＬす説明 １１図１＃′ｉ本発明の第１冥施例のブロック図であり
、 第２図は本発明の第２実施例のブロック図であり、 第３図体）（ｂ）Ｆｉ従来の電気推進装置のブロック図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 動力エネルギー発生源であるエンジン又はタービン等の
   原動機と、この原動機により発生されたエネルギーを電
   気エネルギーへ変換する交流発電機と、この交流発電機
   により発生された交流電力を直流電力へ変換する電力変
   換器と、この電力変換器により発生された直流電力を左
   右のスプロケット駆動力へ変換する２台の他励式直流機
   と、この他励式直流機で発生する余剰電力を熱エネルギ
   ーとして消費するための回生抵抗器と、これらの機器の
   制御装置と、各機器の高効率運転指令値発生装置とから
   成る装軌式車両用電気推進装置。