JPS60187202A - 内燃機関駆動電気式車両 - Google Patents

内燃機関駆動電気式車両

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JPS60187202A
JPS60187202A JP59043169A JP4316984A JPS60187202A JP S60187202 A JPS60187202 A JP S60187202A JP 59043169 A JP59043169 A JP 59043169A JP 4316984 A JP4316984 A JP 4316984A JP S60187202 A JPS60187202 A JP S60187202A
Authority
JP
Japan
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braking
power
converter
internal combustion
combustion engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP59043169A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigenori Kinoshita
木下 繁則
Kenichi Okamoto
研一 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP59043169A priority Critical patent/JPS60187202A/ja
Publication of JPS60187202A publication Critical patent/JPS60187202A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/20Braking by supplying regenerated power to the prime mover of vehicles comprising engine-driven generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10Electrical machine types
    • B60L2220/14Synchronous machines

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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、内燃機関と発電機と半導体変換器を塔載し
、交流電動機を介して車輪を駆動するようなされている
内燃機関駆動電気式車両に関する。
〔従来技術とその問題点〕
大形のダンプトラックや自走式クレーン車などのような
大形建設機械用車両などでは、その車両に塔載する機器
が小形軽量であることや保守が容易であること、さらに
連続降板のために連続した非機械式抑速ブレーキが得ら
れることなどのために、従来の内燃機関からの動力をク
ラッチや楓速歯車・差動両車を介して車輪に与えて駆動
するようなされている機械式よりも、内燃機関で交/A
t発電機を駆動し、この交流発電機の出力を半導体変換
器により可変電圧・可変周波数の交流電力に)二換して
、車輪と連結された交流電動機を駆動するようなされて
いる電気式が使用されるようになってきた。
第1図は3相誘尋電動機により車輪を駆動するようなさ
れている内燃機関部IAJ電気式車両の従来例を示す主
回路接続図である。この第1図においてディーゼルエン
ジンあるいはガソリンエンジンなどの内燃機関1には同
期発電機2が結合されており、この同期発電機2の出力
はダイオード整流器3により直流に変換される。このダ
イオード整流器3の直流側と後述するGTOインバータ
8L 、8Hの直流側とを接続している回路いわゆる直
流中間回路にはフィルタリアクトル4Lとフィルタコン
デンザ4Cとにより形成される逆り形フィルタが接続さ
れていて、ダイオード整流器3が出力する直流’i’I
jh力を平滑している。この平滑された直流電力は、た
とえばゲートターンオフサイリスタでなる電動+Ikl
llI変換器としてのGTOインバータ8Lと8Rに入
力される。左車輪を駆動する誘導電動機9Lは左車輪用
のGTvJインバータ8Lから、また右車輪を駆動する
誘導電動機9Rは右車輪用のGTOインバータ8Rから
交/Ac ’を力の供給を受けるのであるが、これらの
GTOインバータ8Lと8Rは前述の平滑された直流宛
、力を可変電圧・可変周波数の交流電力に変換するので
、訪4電動機9Lと9Rの回転速度とトルクすなわち当
該車両の走行速度とけい引トルクはGT心インバータ8
Lと8Rの順変換動作により制御される。また左車輪用
のインバータ8Lと電動機9L。
および右車輪用のインバータSR(!l−′FDib機
9Rはそれぞれ別個に制御することができるので、曲9
Hjを円滑に走行することができる。また車輪と地面と
の間に滑りが発生しても、その車輪のトルクと回転速度
とを制御することによりこの滑りを素早く解消すること
もできる。
直流中間回路には制動抵抗6とチョッパ7との直列接続
回路が接続されており、車両を制動運転させたいときは
誘導電動機9L、9Rを誘導発電機として動作させ、G
TOインバータ8Lと8Rを逆褒換動作させることによ
り、上述の肪専発゛[ル機からの交N、電力は直流′電
力に変換されて1li1’、 R中間回路に送り込まれ
るので、この直流電力をチョッパ7を介して制動抵抗6
に消費させることでこの車両の速度を抑制する。このと
き制動抵抗6で消費する電力の調整はチョッパ7を制御
することでMJRされる。
第1図に示す従来例では、この車両は速度に応じたけい
引力や制動力は十分にかつ安定に得られるのであるが、
降板時の抑速制動にはその制動電力をすべて連続して制
動抵抗6で消費させるために大容量の抵抗器が必要であ
る。このような大きな制動専用抵抗器6を塔載しなけれ
ばならないので、当該車両の本来の目的に使用する載貨
ff1ilとスペースが7)k少するばかりでなく、こ
の制動抵抗6のために当該車両の燃費が悪化するという
欠点を有する。
〔発明の目的〕
この発明は、制動運転時に制動抵抗で消費される制動電
力を低減することで制動抵抗を小形軽量化するさともに
走行時の燃費の改嵜を図ることができる内燃後1関駆動
電気式車両を提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
この発明は、交流発’t4幾がらの交流電力を直流電力
lこ変換する整流器と並列に直流電力を交流電力に変換
する制動用変換器を設けて、制動時には電動機から直流
中間回路を経て返遠されてくる電力を前記交流発電機に
与えて、内燃イ長関に結合されている交流発電機を電動
機として運転させることによりエンジンブレーキを作用
させるのであるが、このときに制動用変換器の直流側と
整流器の直流側との間に設けられているスイッチング累
子をオフにして、整流器直流側の正負極間にa枕されて
いる制動抵抗にも制動電力を流すようにして、エンジン
ブレーキと制動抵抗の両者により制動時のエネルギーを
吸収させることにより、制動抵抗で消費される制動′電
力を低減して、この制動抵抗ならびに制動抵抗制御手段
を小形軽量化しようとするものである。
〔発明の実施例〕
第2図は本発明の実施例を示す主回路接続図であって、
この第2図により本発明の山谷を以下に詳述する。
この第2図において、内燃機関としてのディーゼルエン
ジンエには同期発電機2が結合されていて、サイリスク
整流器11に交流電力を供給する。
このサイリスタ整流器11は位相制御により出力1ば流
11.圧を自由に変えることができるのであるが、サイ
リスタ整流器11から出力される直流電力はスイッチン
グ素子としてのサイリスタスイッチ13を経て直流中間
回路に送られるが、この直流中間回路にはフィルタリア
クトル4Lとフィルタコンデンサ4Cとで逆り形に形成
されるフィルタが接続されていて、サイリスタ整流器1
1が出力する直流′心力の脈動分を除去している。さら
にこの直流中間回路のサイリスタスイッチ13と前述の
フィルタとの間lこ直流中間回路の直流電力を交流電力
に変換する制動用変換器12が接続されていて、これの
交流11111は1iiJ述の同期光′亀機2の交流出
力回路に接続されている。
1]1ノ述のフィルタにより脈動分を除去されて平滑に
ISった1IiiIAU ’f[j力は、ゲートターン
オフサイリスクでh°4成されている電動4fA側変換
器としてのGTOインバータ8Lと8kに入力されるの
であるが、左車輪に結合されている誘導電動機9Lには
GT5インバータ8Lから、また右車輪に結合されてい
る=SiW IlvJw 9RにはG′l゛6インハー
タ8kからそれ(’ し別個に交流電力が供給されるよ
うになっているが、これらのGT5インバータ8Lと8
Rから出力される可変電圧・可変周波数の交流電力によ
り、当該車両は所望のけい引トルクと走行速度で運行す
ることができる。
さらにサイリスタ整流器11の直流出力の正負極間には
制動抵抗6と、この制動抵抗6に直列接続されている制
動抵抗制御手段としてのサイリスタスイッチ14とでな
る回路が接続されている。
上述のように構成されているディーゼルエンジン駆動の
電気式車両は制動用変換器12は不動作、サイリスタス
イッチ13はオン、サイリスクスイッチ14はオフの状
態で、同期発電機2からの交流電力をサイリスタ整流器
11で直流電力に変換し、さらにGTOインバータ8L
と8Rにより交流′…]力に変換して電動機9Lと9R
とを駆動することによりカ行運転の状態となるが、サイ
リスタスイッチ13をオフにするとともにサイリスタ整
流器1工の直流出力を零にすれば、当該車両は惰行運転
の状態となる。
次いでこの車両を制動運転状態にするとき、ディーセル
エンジン1はアイドリング運転状態にあって同期発電4
a 2は交流電圧を発生しているから、サイリスタスイ
ッチ13をオンし、引続いてサイリスタ整流器11を制
御して直流中間回路を充電する。
たとえばこの車両が坂を降りつつあるとすると、この車
両が保有する位置のエネルギーにより誘導電動機9Lと
9Rは左右の車輪を介して回転させられるため、この誘
導電動機9L、9Rはd4発電機となって父流′−5力
を発生し、GTδインバータ8L、8Rはこの交流電、
力を直流電力に変換して直流中間回路に送り込む。この
とき同期発電機2は前述したように交流電圧を発生して
いるので、制動用変換器12は通常の電力系統に接続さ
れた他励変換器と同様に逆変換動作が可能であるから、
この制動用変換器12を逆変換動作させることにより直
流中間回路に送り込まれた直流電力を受けて、さらに同
期@電機2へ向って交流磁力を送り出す。
同期発電機2は=i述したように制動用変換器12を経
て返還されてくる交流電力により同期′電動機になり、
その速度はアイドリング運転中のディーゼルエンジン1
の速度よりも大となる。このようにアイドリング運転で
ディーゼルエンジン1の速度が増大することは、エンジ
ンブレーキが作用したことにな/、ので、結局降板中の
車両のエネルギーはこのエンジンブレーキにより吸収さ
れるので、当岨車両の走行速度を抑制することになる。
サイリスタ整流器11の交ηr、 1ltl+には交流
電圧が印加されているので、このサイリスタ整流器11
を制御して直流出力車圧を調整し、さらに制動抵抗tl
+!制御手段としてのサイリスタスイッチ14をオンさ
せれば、電動機9Lと9Rから返還される制動゛東方は
GTOインバータ8L、8R−制動用変換器12→サイ
リスタ整流器11−サイリスタスイッチ14を経てtl
+li動抵抗6で消費されるので、前述のエンジンブレ
ーキと同様に当該車両の走行速度を抑制できる。よって
サイリスタ整流器11を適切に制御することにより、当
該車両のエネルギーをエンジンブレーキと制動抵抗6と
にどのような比率で吸収させるかを自由に設定できるの
で、極端な場合はこのサイリスクスイッチ14と制動抵
抗6を使用しなくてもよいようになる。よってこのサイ
リスタスイッチ14と制動抵J’)’+’、 6の容量
は従来に比してはるかに小さくすることができるので、
小形軽量化が図れる。
第3図は本発明の第2の実施例を示す主回路接続図であ
るが、この第3図における内燃機関としてのディーゼル
エンジン1、同期発電機2、フィルタコンデンサ4C,
フィルタリアクトル4L、制動抵抗6、電動機側変換器
としてのGTOインバータ8Lと3R,肪導電動機9L
と9R,制動用変換器12、スイッチング素子としての
サイリスクスイッチ13に付した符号と名称Φ用途・機
能は第2図に示す実Mli例と同じであるから、その説
明は省略する。
第3図において同期発電機2がらの交流電力は3なるダ
イオード整召り器により整流されたのち、サイリスクス
イッチJ3を経て直流中間回路に与えられるようになっ
ているので、車両がカ行運転中0) 1iL流中間回路
′α圧は同期発′屯機2の出力電圧に対応した1(11
となる。それ故制動運転時lこ制動用変換器12を経て
返還されてくる制動電力をエンジンブレーキと制動抵抗
6の両者へ配分するためのflfi!御は、このダイオ
ード整流器3の直流出力回路に設けられている制動抵抗
制御手段としてのチョッパ15を調整することにより達
成されるのであるが、この場合にもチョッパ15と制動
抵抗6の容量は従来に比してはるかに小さくすることが
できる。
なお第2図と第3図に示すサイリスク整流器11と制動
変換器12はサイリスタの純ブリッジでなっているが、
これはサイリスクとダイオードの混合ブリッジであって
もよく、才だサイリスクの代りにGTOサイリスクやト
ランジスタなどの半々ダ1体スイッチング累子を使用し
ても同じ動作をさせることができるし、第2図と第3図
に示すサイリスクスイッチ13と14は他の半導体スイ
ッチング素子あるいは接点式のスイッチであっても同じ
動作を行なわせることができるので、これらは本発明の
趣旨に合致するものである。
〔発明の効果〕
この発明によれば、内燃機関に連結された交流発電機が
出力する交流電力を直流電力に変換してスイッチング素
子を介して直流中間回路に供給し、この直流電力は電動
機側変換器を経て交流電動機を駆動するようになされて
いるので車両は所望速度で走行するのであるが、制動運
転時には直流中間回路に返還さイ1てくる電動機からの
電力は制動用変換器で交/il+、v力に変換されて前
記の交流発電機に力えられるようになさねているので、
この発′屯41::IJ fii 41i11機運転と
なり、制動電力の一部または全部苓エンジンブレーキで
吸収させる。このとき1ili動抵抗制伯j1手段を調
整することにより発電機交bic出力を整(7ir、す
る整流器の直流出力側に設けた制動抵抗にも上述の制動
電力の一部を分担させるようにしている。それ故長時間
連続して制動運転をする必決がある場合、たとえば連続
降板するような場aでも、制動運転に伴って発生する制
動電力は」ンジンブレーキにより吸収させることができ
るのC,箭訛器直b11側に設けられている制動抵抗の
谷JIL吉、制動抵抗制御手段の容量は、このエンジン
ブレーキにより吸収されるエネルギーに相自する分だけ
削減することができるので、これら制動抵抗と制動抵抗
制御手段を小形軒償にすることができる。よって当該車
両はその本来の目的である載貨Mmやスペースを拡大で
きるのみならず、制動抵抗の重量軽減により、カ行運転
時の燃費改善も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は内焦、磯関駆動亀気弐車両の従来例を示す主回
路接続図であり、第2図は本発明の実施例を示す主回路
接続図、第3図は本発明の第2の実施ψ1]を示す主回
路接続図1=ある。 1・・・内炉、機関としてのディーセルエンジン、2・
・・同期発′屯株、3・・・ダイオード整流器、4C・
・・フィルタコンデンサ、 4L・・・フィルタリアク
トル、6・・制動抵抗、7・・・チョッパ、8L、3R
・・・電動1フ、心側笈1ジρ器としてのGTOインパ
ーク、9L、9R・・防Ji、′iコニi軒月戊、11
・・・ザイリスタ整ML器、12・・・制動用変換器、
13・・・スイッチング素子としてのサイリスクスイッ
チ、14・・・制動抵抗制御手段としてのザイリスクス
イ。 チ、15・・制服・抵抗開側1手段としてのチョッパ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)内燃機関と交流発電機を連結し、交流発電機の交流
    電圧を直流に変換する第1の半導体変換器で直流に変換
    し、直流を交流に変換する第2の半導体変換器で直流を
    交流に変換し、この交流を車輪と連結された誘導電機に
    印加してトルクと回転数を制御して速度を調整する内燃
    機関駆動電気式車両において、mlの半導体変換器は交
    流を直流に変換″9−る変換器でカ行時に動作する第3
    の変換器と制動時動作する第4の変換器の2組を直流出
    力電流の極性が逆になるように、カ行時および発電制動
    時オン動作する第1のスイッチを介して並列接続すると
    共に、前記2組の変換器のうち第3の変換器の直流出力
    に発電制動時オンする第2のスイッチを介して発電制動
    抵抗器を接続したことを特徴とする内燃機関駆動電気式
    車両。
JP59043169A 1984-03-07 1984-03-07 内燃機関駆動電気式車両 Pending JPS60187202A (ja)

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Cited By (6)

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