JPH0622574A - 回生制動回路 - Google Patents

回生制動回路

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JPH0622574A
JPH0622574A JP4178493A JP17849392A JPH0622574A JP H0622574 A JPH0622574 A JP H0622574A JP 4178493 A JP4178493 A JP 4178493A JP 17849392 A JP17849392 A JP 17849392A JP H0622574 A JPH0622574 A JP H0622574A
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JP
Japan
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motor
capacitor
switch
driven
power source
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4178493A
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English (en)
Inventor
Nobuya Watanabe
暢弥 渡辺
Tetsuo Shigemizu
哲郎 重水
Yoshio Ieyumi
喜雄 家弓
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 頻繁に停止・駆動を繰り返す直流電動機の電
源の消耗を低減し、エネルギーの利用効率を向上する。 【構成】 電源Eによって駆動されている電動機Mは、
上記スイッチS3 を端子D側に閉じたとき、車輪の慣性
力によって駆動され、起電力を発生する。この際、上記
コンデンサC1 は、上記起電力によって充電される。上
記電動機Mを再び駆動するため、上記スイッチS3 を端
子C側に閉じたとき、上記コンデンサC1から出力され
る電力によって電動機Mが駆動され、その端子電圧VC
が、所定の条件を満たしたとき、初めて電源Eから電流
が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電動機駆動の乗物、運
搬車、又はウインチ等に適用される回生制動回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】直流電動機の速度を制御する方法とし
て、スイッチのON/OFFにおけるON時間を変更す
る方法(PWM:Pulse Width Modul
ation)は一般的によく知られている。
【0003】このPWM制御方式を適用した回生制御回
路を図3に示す。一定周波数でスイッチS1 をON/O
FF動作させ、更にON・OFFの時間比を変更する。
この際、同図に示されるコイルL1 ,L2 の巻数比が一
定であれば、上記コイルL2の端子電圧EL2は、ほぼ矩
形波状となる。これを、ダイオードDを用いて整流し、
更にコンデンサCによってフィルタリングした後、直流
電動機Mに供給する(スイッチSWはON)。電動機M
に供給される平均電圧は、図4に示すようにEM1もしく
はEM2となる。ここで、EM1は、パルス幅がAの場合の
平均電圧であり、EM2は、パルス幅がBの場合、即ち、
上記パルス幅Aより短いパルス幅での平均電圧である。
【0004】従って、例えば上記スイッチS1 のON/
OFFタイミングを変化させて(周波数を変化させ
る)、上記電動機Mに供給されるパルス電圧のパルス幅
をAからBに変更すると、印加電圧はEM1からEM2に変
化し、上記電動機Mの回転数が低下する。このように、
上記スイッチS1 のON/OFFタイミングを変化させ
ることにより上記直流電動機Mの速度を制御する。尚、
上記直流電動機を適用した電動車等の場合、走行中に停
止する際、スイッチSWをOFFし、メカニカルブレー
キをかける。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した直流電動機
は、一般に、外力によって回転された場合、発電機とし
て動作し、起電力を発生する。例えば、上記直流電動機
を用いた電動車の場合、走行モードと停止モードがあ
る。停止モードのとき、上記直流電動機は駆動軸に接続
した状態で入力電源が切り離される。ここで負荷を接続
すると、上記直流電動機は、直結された駆動系の慣性力
によって発電機として機能し、電動車の走行エネルギー
は停止に至るまで負荷に吸収される。この停止に至るま
での運動エネルギーを負荷で吸収し、これを入力電源に
反映すれば、入力電源の消耗を低減することができる。
但し、上記入力電源が鉛電池である場合、この鉛電池に
急速に充電を行なうと、充電効率が悪く、鉛電池の寿命
を短する。
【0006】この発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、直流電動機のエネルギーの利用効率を向上し、電源
の消耗を低減し得る回生制動回路を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る回生制御
回路は、蓄電池電源を用いてPWM制御駆動される直流
電動機の回生制動回路であって、上記蓄電池電源の出力
を遮断し、上記直流電動機が発電機として機能すると
き、この直流電動機から出力される電力を蓄積する蓄積
手段と、再び上記直流電動機を駆動する際、初めに上記
蓄積手段に蓄えられた電力を供給することにより駆動
し、上記蓄積手段に蓄えられた電力を供給した後、上記
蓄電池電源から電流を供給することにより駆動する駆動
手段とを具備することを特徴とする。
【0008】
【作用】直流電動機に対する制動によって得られる発電
機出力をコンデンサに蓄える。このコンデンサの出力を
2入力型コントローラの優先度上位の端子に入力する。
再び上記直流電動機を駆動する際、初めに上記コンデン
サから電力が供給され、コンデンサの電力が無くなった
とき、本来の電源から電流が供給される。これにより、
上記電源のエネルギーが節約でき、過渡充電状態を解消
できる。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。
【0010】この発明に係る回生制動回路の回路図を図
1に示す。電源Eは、出力電流がダイオードD1 及びス
イッチS1 を介し、コイルL1 ,L2 によって構成され
るトランスに送られるように接続されている。上記スイ
ッチS1 は、半導体スイッチによって構成され、例えば
数10KHzの周期でON/OFFが可能となってい
る。又、上記コイルL1 ,L2 は、同一コアに巻かれた
インダクタンスである。
【0011】上記コイルL1 の任意の位置Aには、コン
デンサC1 が、ダイオードD2 及びスイッチS2 を介し
て接続され、所定の条件を満たした場合、上記コンデン
サC1 内に蓄えられた電力が出力される。上記スイッチ
S2 は、上述したスイッチS1 と同様な構成を有してい
る。又、コイルL1 において、上記スイッチS1 と上記
位置Aとの間の巻数をN1 とし、残りのAB間の巻数を
N2 とする。更に、コイルL1 にかかる電圧をV0 と
し、コイルL1 上の上記AB間にかかる電圧をVC とす
る。
【0012】上記トランスのコイルL2 には、生じた電
圧を整流するためのダイオードD3と、フィルタリング
を行なうコンデンサC2 が接続され、更に、制御対象と
する電動機Mの駆動又はブレーキのスイッチングを行な
うスイッチS3 が設けられている。上記スイッチS3
は、駆動時には端子Cと電動機Mを接続し、ブレーキ時
には端子DとコンデンサC1 を接続する。これによりブ
レーキ時には上記コンデンサC1 に電力が蓄えられる。
上述した直流電動機Mは、例えば、永久磁石ロータの電
動機等である。
【0013】ここで、図2を用いてこの発明の動作原理
を説明する。図2に示される回路は、上記図1に示され
る回路のコンデンサC1 を電源E2 に置き換え、スイッ
チS3 の停止端からの線を除いたものである。そのた
め、他の回路構成は、上記図1と同様であるので説明は
省略する。同図の回路において、 E1 /(N1 +N2 ) > E2 /N2 の関係を有する場合、電圧V2 は電源E2 より大きな値
となる。このため、ダイオードD2 を介し、上記電源E
2 から電流は流れ込まない。しかし、同回路が、 E1 /(N1 +N2 ) < E2 /N2
【0014】の関係を有する場合、上記電圧V2 は、電
源E2 より小さい値となり、電源E2から電流が流れ込
む。これによって電圧V1 は、電源E1 より大きな電圧
値となり、ダイオードD1 を介し、上記電源E1 から電
流は流れ込まない。
【0015】従って、上記コイルL1 の巻数N1 ,N2
を適宜選択することにより、上記電源E1 ,E2 のいず
れの電源から電流が供給されるかを決定する電圧値(し
きい値)が決まる。即ち、この電圧値において、自動的
に電源使用が切り替えられる。
【0016】次に、この発明の動作を上記図1を用いて
説明する。まず、コンデンサC1 の充電について説明す
る。電源Eによって駆動されている電動機Mが、例えば
この電動機Mで駆動している電気自動車が停止のため、
上記スイッチS3 を停止側、即ち、端子D側に閉じたと
き、上記電動機Mは、車輪の慣性力によって駆動され、
起電力を発生する。ここで負荷(図示せず)に電流を流
した場合、回転に抵抗し、ブレーキ力を発生する。この
際、上記コンデンサC1 は、上記起電力によって充電さ
れる。
【0017】次に、コンデンサC1 の充電が終了した
後、再び上記電動機Mの駆動を開始する場合を説明す
る。上記電動機Mを再び駆動するため、上記スイッチS
3 を駆動側、即ち、端子Cに閉じる。予め上記巻数N2
及び巻数N1 +N2 の比を選択すことにより、上記コン
デンサC1 から出力される電流が電動機Mを駆動し、そ
の端子電圧VC が、 VC /N2 < E/(N1 +N2 ) の条件を満たした時、初めて電源Eから電流が流れ始め
る。
【0018】従って、ブレーキによって得られる電力
は、コンデンサC1 によって蓄積され、且つ次の電動機
Mの駆動時には、コンデンサC1 に蓄えられた電荷が必
ず放出される。これにより、電動機Mの駆動中、コンデ
ンサC1 は、ほぼ電荷0の状態、即ち、常時ブレーキに
よって発生する電力を蓄積可能な状態となり、上記電動
機Mを適用した電気自動車等の慣性エネルギーの蓄積が
可能となる。
【0019】尚、上述したブレーキ時に発生される電圧
は、上記電動機Mの回転数が変化するため一定値とはな
らない。従って、上記電圧を直接電源Eに蓄える構成と
したとき、何等かの昇圧装置を必要とし、又、電源の特
性上、充電電流が適切に得られない時や充放電サイクル
が頻繁に繰り返された場合、電源の寿命が短くなる。
【0020】
【発明の効果】以上詳記したようにこの発明によれば、
直流電動機が被駆動軸から駆動されて発電機として動作
する時、その出力をコンデンサに蓄え、再び電動機を駆
動する時、最初に上記コンデンサに蓄えられた電力を出
力し、この電力の出力が終了した後に本来の電源で上記
電動機を駆動することにより、頻繁に停止及び走行を繰
り返す電動機の回生駆動が可能となり、電源の寿命を延
ばすことができる。従って、エネルギーの利用効率が向
上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の回生制動回路の一実施例に係る回路
図。
【図2】同実施例における動作原理を説明するための回
路図。
【図3】従来の回生制動回路の回路図。
【図4】直流電動機の速度を制御するPWM制御方法を
説明するグラフ(縦軸は電圧、横軸は時間)。
【符号の説明】
C1 ,C2 …コンデンサ、D1 ,D2 ,D3 …ダイオー
ド、E…電源、L1 ,L2 …コイル、S1 ,S2 ,S3
…スイッチ、M…直流電動機。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】永久磁石をロータ又は界磁に用いた直流
電動機(以下直流電動機と呼称する)の速度を制御する
方法として、スイッチのON/OFFにおけるON時間
を変更する方法(PWM:Pulse Width M
odulation)は一般的によく知られている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】このPWM制御方式を適用した直流電動機
制御回路を図3に示す。一定周波数でスイッチS1をO
N/OFF動作させ、更にON・OFFの時間比を変更
する。この際、同図に示されるコイルL1,L2の巻数
比が一定であれば、上記コイルL2の端子電圧EL2
は、ほぼ矩形波状となる。これを、ダイオードDを用い
て整流し、更にコンデンサCによってフィルタリングし
た後、直流電動機Mに供給する(スイッチSWはO
N)。電動機Mに供給される平均電圧は、図4に示すよ
うにEM1もしくはEM2となる。ここで、EM1は、
パルス幅がAの場合の平均電圧であり、EM2は、パル
ス幅がBの場合、即ち、上記パルス幅Aより短いパルス
幅での平均電圧である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】従って、例えば上記スイッチS1のON/
OFF時間比を変化させて、上記電動機Mに供給される
パルス電圧のパルス幅をAからBに変更すると、印加電
圧はEM1からEM2に変化し、上記電動機Mの回転数
が低下する。このように、上記スイッチS1のON/O
FF時間比を変化させることにより上記直流電動機Mの
速度を制御する。尚、上記直流電動機を適用した電動車
等の場合、走行中に停止する際、スイッチSWをOFF
し、メカニカルブレーキをかける。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した直流電動機
は、一般に、外力によって回転された場合、発電機とし
て動作し、起電力を発生する。例えば、上記直流電動機
を用いた電動車の場合、走行モードと停止モードがあ
る。停止モードのとき、上記直流電動機は駆動軸に接続
した状態で入力電源が切り離される。ここで負荷を接続
すると、上記直流電動機は、直結された駆動系の慣性力
によって発電機として機能し、電動車の走行エネルギー
は停止に至るまで負荷に吸収される。この停止に至るま
での運動エネルギーを入力電源に戻すことができれば、
入力電源の消耗を低減することができる。但し、上記入
力電源が鉛電池である場合、この鉛電池に急速に充電を
行なうと、充電効率が悪く、鉛電池の寿命を短くする
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【作用】直流電動機に対する制動によって得られる発電
機出力をコンデンサに蓄える。このコンデンサの出力を
2入力型コントローラの優先度上位の端子に入力する。
再び上記直流電動機を駆動する際、初めに上記コンデン
サから電力が供給され、コンデンサの電力が無くなった
とき、本来の電源から電流が供給される。これにより、
上記電源(鉛電池)のエネルギーが節約でき、過渡充電
状態を解消できる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】上記コイルL1の適当な位置Aには、コン
デンサC1が、ダイオードD2及びスイッチS2を介し
て接続され、所定の条件を満たした場合、上記コンデン
サC1内に蓄えられた電力が出力される。上記スイッチ
S2は、上述したスイッチS1と同様な構成を有してい
る。又、コイルL1において、上記スイッチS1と上記
位置Aとの間の巻数をN1とし、残りのAB間の巻数を
N2とする。更に、コイルL1にかかる電圧をV0と
し、コイルL1上の上記AB間にかかる電圧をVCとす
る。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】次に、この発明の動作を上記図1を用いて
説明する。まず、コンデンサC1の充電について説明す
る。電源Eによって駆動されている電動機Mが、例えば
この電動機Mで駆動している電気自動車が停止のため、
上記スイッチS3を停止側、即ち、端子D側に閉じたと
き、上記電動機Mは、車輪の慣性力によって駆動され、
起電力を発生する。この際、上記コンデンサC1は、上
記起電力によって充電される。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】尚、上述したブレーキ時に発生される電圧
は、上記電動機Mの回転数が変化するため一定値とはな
らない。従って、上記電圧を直接電源Eに蓄える構成と
したとき、何等かの昇圧装置を必要とし、又、電源の特
性上、充電電流が適切に得られない時や充放電サイクル
が頻繁に繰り返された場合、電源例えば鉛蓄電池、の寿
命が短くなる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄電池電源を用いてPWM制御駆動され
    る直流電動機の回生制動回路において、 上記蓄電池電源の出力を遮断し、上記直流電動機が発電
    機として機能するとき、この直流電動機から出力される
    電力を蓄積する蓄積手段と、 再び上記直流電動機を駆動する際、初めに上記蓄積手段
    に蓄えられた電力を供給することにより駆動し、上記蓄
    積手段に蓄えられた電力を供給した後、上記蓄電池電源
    から電流を供給することにより駆動する駆動手段とを具
    備することを特徴とする回生制動回路。
JP4178493A 1992-07-06 1992-07-06 回生制動回路 Withdrawn JPH0622574A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4178493A JPH0622574A (ja) 1992-07-06 1992-07-06 回生制動回路

Applications Claiming Priority (1)

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JP4178493A JPH0622574A (ja) 1992-07-06 1992-07-06 回生制動回路

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JPH0622574A true JPH0622574A (ja) 1994-01-28

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ID=16049419

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4178493A Withdrawn JPH0622574A (ja) 1992-07-06 1992-07-06 回生制動回路

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JP (1) JPH0622574A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7214635B2 (en) 2003-10-14 2007-05-08 Pentax Corporation CaO-MgO-SiO2-based bioactive glass and sintered calcium phosphate glass using same
US7332452B2 (en) 2002-07-15 2008-02-19 Pentax Corporation CaO-SiO2-based bioactive glass and sintered calcium phosphate using same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7332452B2 (en) 2002-07-15 2008-02-19 Pentax Corporation CaO-SiO2-based bioactive glass and sintered calcium phosphate using same
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Effective date: 19991005