JPS60134705A - 直流電気車の制動制御回路 - 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】 （技術分野） 本発明は、直流電動機ｔ−駆動源とする直流電気車の制
動制御回路に係わシ、特にプラギングと回生を併用した
制動制御回路に関する。

（従来技術と問題点） バッテリーフォークリフト等の直流電気車の制動は、一
般にプラギング制動が広く行なわれているが、最近では
プラギング制動に回生制動を併用したものが種々提案さ
れている。回生制動では、前後進切換時に電動機を発電
機として作用させ電気車の制動エネルギーを電動機の発
電力に変えバッテリ充電エネルギーとして回収する。こ
の回生制動には電動機の回転数が発電機として成立する
回転数以下のときには回生制動がきかず車両の惰行にな
る。

そこで、従来から、前後進切−換時に電動機の界磁コイ
ル（フィールド）に予備励磁電流を流し、電動機の電流
値から電動機が発電機として成立するか否か判定し、回
生制動とプラギング制動を使いわけるものが提案されて
いる（例えば特開昭５７−　ｏ　５０２号）。

この従来方式では、予備励磁全行ってプラギングと回生
の判定及び回生制動用コンタクタを回生側に切換えるこ
とになり、予備励磁後の判定とコンタクタ切換及びチョ
ッパが最初にオンする′までの遅れによって界磁ｉｔｔ
流か減少してくる。このため、コンタクタを回生に切換
える判定出力を得る時点では界磁電流は実際に回生に入
るに必要な電流値に比べてかなシ大きくなり、電動機か
ら回虫できるエネルギーが少なくプラギングで消費され
る分が多Ｃ］効率良いエネルギー回収にならな用コンタ
クタに接点容量の大きいものき必要とする問題があった
。

こうした問題を解消するものとして、プラギング状態検
出でチョッパ動作を停止させ、電動機の発電電流減少を
待って回生回路を形成し、その後予備励磁して回生動作
させるもの全本願出願人は同時に提案している。

この改良された回路において、プラギング状態検出で回
生制動に切換えるのに、電動機の発電電流減少を待つた
めにプラギング状態検出で起動されるタイマを設け、タ
イマによる計時で回生制御に入るようにしている。

このため、プラギング状態検出で一律に一定時間後に回
生制動に入ることになるが、電機子の電流減衰はプラギ
ング制動時の車速や荷物も含め九減速特性によって大き
く変る。従って、各８！条件によって変る電機子電流の
減衰特性に対して一定時間後に回生側に入るのでは、電
流が十分に減衰していなかつ′ｆＣ＃）、十分に減衰し
ているにも拘らず遅れて回生に切換わる虞れがある。前
者の場合には回生切換用電磁接触器が大きい電流しゃ断
金してそのコンタクタ損傷を招くシ、後者はプラギング
状態が長くなって電動機刷子等の損傷を早めたり回生に
よるエネルギー回収効率が悲くなる問題がある。

（発明の目的） 本発明は、上述までの事情に鑑みてなされたもので、回
生切換用電磁接触器の切換えを運転条件に拘らず適切な
タイはングで行なうことができる直流電動機の制動制御
回路を提供することを目的とする。

（発明の概費） 本発明は、電機子電流検出回路を設け、この検出信号か
ら電機子電流か設定レベルまで低下したことを検出し、
この検出とプラギング状態検出上条件にして回生切換用
電磁接触器の切換信号を得ることを特徴とする。

（実　施　例） 図は本発明の一実施例を示す回路図である。電機子／に
は前進用電磁接触器コのコンタクタ２人又は後進用電磁
接触器３のコンタクタ３Ａを介して界磁コイル弘が直列
接続され、さらにチョツノ（主回路Ｓが直列接続される
。コンタクタλＡ、、？Ａは電気車の前進・後進切換え
によつ−て図示状態から一方が切換わシ、界磁コイルＶ
の電流極性を切換える。チョッパ主回路ｊはチョツノ々
制御回路によってアクセル踏込み量等に応じて導通率が
制御され、コンタクタ−２Ａ、、？Ａを介装する電動機
の電流全制御する。

電機子／とその直流電源としての）（ツテリ６との間に
回生切換用電磁接触器７のコンタクタ７ム及び１１１機
子様子検出用シャント抵抗７Ａが設けられる。コンタク
タ７Ａは常開接点ａがシャント抵抗ｌＡを介して電機子
／側にされ、常閉接点すが予備励磁用スイッチ手段を側
に接続され、回生時にバッテリ４と電機子ｌ側との間の
接続ｔ−Ｓ落させる。スイッチ手段ざはスイッチ素子と
してのトランジスタＴｒ、を有し直列に予備励磁電流設
定用抵抗９ｔ−有して電機子／の他端側に接続され、回
生時ニバツテリ６からコンタクタ７Ａの接点ｂｆｔ介し
て界磁コイルｌへの予備励磁電流路を形成する。

界磁コイル弘の両端からバッチＩ）　４の正極側に夫々
ダイオードｉｏ　、　ｔｉが設けられる。これら一対の
ダイオード１０　、　／／はチョッパ主回路Ｓのオフ期
間にコンタクタ２Ａ　、ｊＡの切換状態に応じて電機子
／の循環電流路形成又は電機子／と界磁コイルＶのフラ
イホイールｌｉＥ流路形成の兼用にされる。

電機子／の一端（シャント抵抗ｌＡ側）とバッテリ６の
基準電位側（負極側）には回生用ダイオードｌコが設け
られる。このダイオード１２は回生時に直流電動機の発
電電流をバッチリフへの充電路形成及びチョッパ主回路
ｊへの励磁電流路形成に使用される。シャント抵抗／Ａ
は電機子／を流れる電流を電圧信号として検出し、この
検出信号は後述のようにプラギングから回生への切換え
に電機子電流が一定値以下に低下したことの判定に供さ
れる。

チョッパ主回路Ｓには並列にコンタクタ１３が設ｆｆう
れ、該コンタクタ１３はチョッパに代えて電動機にバッ
チリフの全電圧を印加させる最高速運転のために用意さ
れる。

こうした主回路構成において、通常運転（力行）には前
後進切換スイッチＩＱ’ｆＰ、／ダＲｆ通した接触器７
の通電でコンタクタ７Ａが接点ａ側に接続され、コンタ
クタ２Ａが接点ａ側に接続され、アクセルの踏込み量に
応じてチョッパ主回路Ｓの導通率が制御されて前進可変
速運転がなされる。逆に、コンタクタＪＡが接点ａ側に
接続されるときには後進（後退）可変速運転がなされる
。この通常運転でチョッパ主回ＵＳのオフ期間には前進
ではダイオードｉｏがフライホイール用としてかつダイ
オード／／が循環電流用として作用し、後進ではダイオ
ードｉｏ　、　／／が逆の作用をする。

次に、プラギング時には前進又は後進中にコンタクタ２
に、３Ａｆ相補的に逆方向に切換え、界磁コイル弘全逆
転側に切換えてチョッパ導通率に応じた電流上流し、電
機子／に逆方向の起電力を発生させる。この起電力を電
機子／に並列に介装されるダイオード１０ｈるいはｌ／
で短絡することによってプラギング電流を電機子／に流
し、その結来界磁コイル≠を流れる界磁電流と電機子電
流との槍で決まる強い制動トルクのプラギング制動ヲか
ける。このとき、電機子／に作用する運動エネルギーは
電機子巻線、ダイオード、刷子及び刷子と整流子の接触
抵抗に消失される。従って、プラギング！ＩＪ　＃では
刷子及び整流子の表面が損傷されるばかりでなく、運動
エネルギーが徒らに消失される。そこで、プラギングに
代えて比較的小さい電機子電流になる回生制動を可能に
したプラギングと回生制動全併用するための回生制御回
路が以下に示す構成て設けられる。

回生制御回路として、主回路には前述のようにシャント
抵抗／Ａとコンタクタ７Ａとスイッ＋手段ｒと抵抗７と
ダイオード１２が図示のように設けられる。電流検出回
路ｌ！５はダイオード１０　、　／／のカソードと電機
子／の一端（界磁コイル側）との間に設けられ、電機子
／からダイオードｉｏ又は／／に流れる循環電流全検出
する。コンパレータ／６は電流検出回路１５の検出電流
を電圧信号とした比較入力とし、比較基準として回生制
動に心安な電流に相当する電圧ｖＲ１が与えられ、電機
子／の循環電流が回生レベルにあることを検出する。タ
イマ１７はコンパレータ１６の検出出力が該タイマの時
１沢以上継続するか否か判定するもので、電機子ｌの循
環［流には通常運転中にもチョッパ主回路５のオフ時に
スパイク電流を伴う電流として現われることから、この
通常運転とプラギングとを区別できるようチョッパ主回
路の１周期以上の時限に設定される。

従って、回路１５〜１７からなるプラギング状態検出回
路はダイオードＩＯ又は／／の電流が一定値以上でかつ
チョッパ主回路の１周期以上継続したときにプラギング
状態と判定する出力金得る。換言すればプラギング状態
はコンタクタコＡ、、？Ａの切換えでチョッパ主回路ｊ
の１周期程度で迅速に検出される。

フリップフロップ１５はタイマ１７の出力になるプラギ
ング検出信号でセットされてプラギング状態を６己憶す
る。チョッパ停止回路ｌｑはフリップフロップ／ｇのセ
ットでチョッパ制御回路の動作を抑制し、電動機電流を
予備励磁まで流さないようにする。判定回路２Ｏは、シ
ャント抵抗／Ａの電圧信号を適当に増幅及びレベルシフ
トする増幅回路２０ムと、この回路２ＯＡの出力が比較
基準電圧ｖＴＪ以下に低下したこと全検出するコンパレ
ータ２．ＯＢと、このコンパレータ、２６Ｂの検出出力
とクリップ７０ツブ／ＩＩのセット出力の条件成立を判
定するアンドゲートユｏ６とで構成され、チョッパ停止
回路ｉｑによるチョッパ動作停止すなわち電動機全発電
停止させたプラギング状態（ｉｓ　−ｉｇによる検出）
で発電電流がダイオード１０又はｌｌを循環しながら設
定レベルｖＬまで減衰したこと全判定する。７リツプフ
ロツプ２１は判定回路３の出力でセットされ、セット出
力を回生指令として得る。ドライバｎはフリップフロッ
プコ／のセット出力で回生切換用電磁接触器７の制御用
トランジスタ、２ｊｔ−オフ制御する。

従って、回路／ざ〜おから成る回生切換用電磁接触器７
の切換手段は、プラギング状態検Ｊｉｊ　４Ｍ＋ｊでチ
ョッパ主回路の動作全停止させた後、直流電動機の発電
電流がコンパレータ、ｗＢで判定する値まで低下したと
きに回生切換用電磁接触器７のコンタクタ７Ａｔ−陥落
させ、主回路を回生モードに切換える。この切換えにお
いて、発電電流の減衰を電機子電流を直接に検出してコ
ンタクタ７ムｔ−陥落させることによシ、電気車の運転
条件に拘らずプラギング状態での電流がコンタクタ７Ａ
のしゃ断電流能力以下になったことを検出して該コンタ
クタ７Ａの離落を行なうことができる。

回生状態検出回路２ｕは、コンタクタ７Ａの離落をその
接点すへのバッテリ乙の電圧発生で検出し、チョッパ運
転による回生制動上開始させる。この回生制動の開始指
令は回生制動回路ｊに与えられる。回生制動回路Ｊは、
まず７リツプフロツプｉｔｔ金リセツトして回路１９に
よるチョッパ動作抑止信号を解除させると同時に、スイ
ッチ手段ざをオンさせて予備励磁電流を界磁コイルｌに
流す。この予備励磁電流はバッテリｔ→コンタクタ７Ａ
→シャント抵抗／Ａ→スイッチ手段ｌ→抵抗９Ｓコンタ
クタ２ｋ（又は、？Ａ）→界磁コイル４ｔ−＋コンタク
タ、？Ａ（父は２ｋ）→チョッパ主回路ｊの経路でチョ
ッパ動作に従って流れる。次いで、回生制動回路ｊは、
発電運転に充分な予備励磁電流になったことを増幅器２
０Ａの出力から検出（又は計時して）１１オフさせ、回
生制動を開始させる。この回生制動はチョッパ主回路オ
フ期間では電機子ｌの発電電流をコンタクタ２人又は、
？Ａ−ダイオード１０又は／／→バッテリ６吋ダイオー
ド１２→シャント抵抗／Ａの経路で流してバッテリ≦全
充電し、チョッパ主回路Ｓのオン期間では電機子／の発
電電流をコンタクタ２人又は３Ａ−界磁コイル弘−コン
タクタＪム又はコＡ→チョッパ主回路Ｓ→ダイオード１
２→シャント抵抗／Ａの経路で流して励磁を行ない、バ
ッテリ充電と励磁を繰り返しながら制動エネルギーをバ
ッテリへの回生電力として回収する。

この回生制動が進み、電機子／の回転が低くなると、回
生制動回路ｊは発電能力低下を検出、例えば界磁電流の
低下からチョッパ主回路Ｓの転流コンデンサ電圧低下と
して検出し、７リツブ７０ツプコ／會リセツトしてトラ
ンジスタカラオンさせ、コンタクタ７１′ｆｔ接点ａ側
に戻してプラギング制動に戻す。

（発明の効果） 本発明によれば、プラギング状態でチョッパ動作停止し
た後、回生切換用電磁接触器を回生側に切換えるのに、
電機子電流全検出して該電流が設定値以下に低下したと
きに該接触器を回生側に切換えるようにしたため、電気
車の運転条件に拘らず適切なタイミングでの回生切換え
をすることができる。すなわち、従来のように運転条件
によって接触器コンタクタ７Ａがそのしゃ断容量以上の
ものをしゃ断して損傷を早めたり、プラギングから回生
の切換遅れで減速フィーリングを悪くしたシ回生効率を
悪くすることがなくなる。

また、本発明において、電機子′ｔ！Ｌ流検出値検出信
号励磁電流を流して回生制動に入るための該電流検出信
号にも兼用できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す回路図でるる。 ハ・・電機子、／Ａ・・・シャント抵抗、コ・・・前進
用電磁接触器、３・・・後進用電磁接触器、μ・・・界
磁コイル、５・・・チョツノく主回路、７・・・回生切
換用電磁接触器、ざ・・・スイッチ手段、？・・・抵抗
、ｌコ・・・回生用ダイオード、１３・・・電流検出回
路、／６・・・コンノ（レータ、／７・・・タイマ、２
Ｏ・・・判定回路、２弘・・・回生状態検出回路、−５
・・・回生制動回路、２０Ａ・・・増幅器、２０Ｂ・・
・コンパレータ、２００・・・アントｌ’　−）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気車の駆動用直流電動機の界磁コイル極性を前進・後
   進切換えによってプラギング制動し、プラギング状態検
   出した後回生切換用電磁接触器を回生側に切換え、この
   後該界磁コイルを予備励磁した後直流電動機をチョッパ
   主回路の導通率制御で回生制動する直流電気車の制動制
   御回路において、上記直流電動機の電機子電流を検出し
   この電流が一定値以下になってかつプラギング検出状態
   にあるときに上記回生切換用電磁接触器を回生側に切換
   え制御する切換手段を備えたことを特徴とする直流電気
   車の制動制御回路。