JPS605684Y2 - 電気車の制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は電気車の制御装置に関するもので、特に分巻
モータを制御する制御装置に関する。

分巻モータは、成る界磁コイルに電流が与えられると、
それに対して成る回転に達しようとする特性があり、そ
の回転最高値は界磁コイルの電流で決定される。

この界磁コイルの電流量を制御する目的で、典型的な先
行技術はアマチュアを抵抗の複数段たとえば２段切換え
する方式を用いている。

通常、この２段切換は加速装置たとえばアクセルペダル
に連動するリレースイッチにより行なわれる。

このため、たまたま運転者が発進時からアクセルペダル
をいっばいに踏込むと、アマチュアには最小抵抗が負荷
されるような経路が形成される。

従って、アマチュア電流は、成る回転領域に達しようと
非常に大きな電流となる。

このため、電気車の操作性が非常に抵下し、かつアマチ
ュアに大電流が流れるためにモータ制御系に悪影響を及
ぼす。

サラに、分巻モータにおいては、界磁コイルに電流が流
れていないときにアマチュアに電圧を印加すると短絡状
態になる。

このため、界磁コイルに電流が流れることによって所定
以上に励磁されていることを確認した後にアマチュアに
電源を印加させなければならない。

それゆえに、この考案の主たる目的は、界磁コイルに適
当な電流が流れずに該界磁コイルが十分に励磁されてい
ないときはアマチュアへの電流供給を不能動化し、しか
も直流モータが高速回転へ移行するのに必要な回転速度
に達していなければ高速段への電圧切換え不能動化して
、操作性が優れ、モータに悪影響を与えることのないよ
うな電気車の制御装置を提供することである。

この考案を要約すれば、界磁コイルの通電状態を検出し
、界磁コイルが十分に励磁されているときのみ相対的に
低い電圧をアマチュアへ供給制御して、アマチュア電流
の流過を許容する。

また、直流モータの回転速度を検出し、該回転速度が電
気車の走行速度を相対的に高速へ移行するのに必要な所
定の回転速度を超えた場合にアクセルペダルで高速段へ
の電圧切換えを能動化する。

これによって、アクセルペダルの踏込みにかかわらず、
界磁コイルが十分に励磁されていなければアマチュア電
流の供給を禁止し、直流モータが所定の回転速度に達し
ていなければ相対的高速段への電圧切換えを禁止するこ
とにより、誤ってアクセルペダルを急激に踏込んで急発
進操作してもモータの保護を図るとともに、操作性を向
上させるものである。

この考案のその他の目的および特徴は図面を参照して行
なう以下の詳細な説明から一層明らかとなろう。

第１図はこの考案の一実施例の電気回路図を示す。

蓄電池Ｂ、抵抗Ｒおよび分巻モータのアマチュアＡは直
列接続され、蓄電池Ｂと抵抗Ｒとの間にはリレースイッ
チＸａが介挿されかつ前記抵抗Ｒに並列にリレースイッ
チＹａが接続される。

また、蓄電池Ｂ、スイッチＺ１後述の界磁コイルＦの電
流量を制御するための制御回路ＣＴＲお２び界磁コイル
Ｆが直列接続される。

この制御回路ＣＴＲは加速装置たとえばアクセルペダル
ＡＣに関連接続される。

また、前記スイッチＺは、たとえば電気車にキーを入れ
ることにより閉じられる。

前記リレースイッチＸａおよびＹａはそれぞれリレーＸ
およびＹにより付勢される。

リレーＸおよびＹはそれぞれアクセルペダルに連動する
アクセルスイッチＡＳＷｌおよびＡＳＷ２に接続される
。

アクセルペダルを軽く踏込むことによりアクセルスイッ
チＡＳＷｌが、深く踏込むことによりアクセルスイッチ
ＡＳＷ２がそれぞれ閉じられる。

前記リレーＸの他端は図示のようにサイリスタＳＣＲに
接続されていることに注目されたい。

このサイリスタＳＣＲのゲート電極は、適宜分圧抵抗を
介して前記界磁コイルＦの両端電圧に結合される。

従ってサイリスタＳＣＲは前記界磁コイルＦの両端電圧
が一定電圧以上になればオンされる。

これにより、界磁コイルＦに電流が流れていない場合、
サイリスタＳＣＲはオフにされ、アクセルスイッチＡＳ
Ｗｉが閉じられてもリレーＸは付勢されず。

かつ従ってリレースイッチＸａが閉じられず、アマチュ
アＡには電源Ｂが供給されないことがわかる。

第１図を参照して動作について説明しよう。

まずキーを入れることによりスイッチＺが閉じられ、制
御回路ＣＴＲに電源か供給される。

応じて界磁コイルＦには適当な電流が流れる。

これによってサイリスタＳＣＲはオンにされる。

アクセルペダルＡＣが踏込まれていると、アクセルスイ
ッチＡＳＷｉおよびＡＳＷ２が順次閉じられるので、リ
レーＸおよびＹは順次婦勢される。

応じて、リレースイッチＸａおよびＹａが順次閉じられ
、アマチュアＡに電源Ｂが印加される。

もし、前記界磁コイルＦに電流が流れていなければ、ア
クセルＡＣを踏込んでアクセルスイッチＡＳＷｌおよび
ＡＳＷ２が閉じられても、サイリスタＳＣＲがオフであ
るからリレーＸは付勢されない。

従ってアマチュアＡに電源が印加されることはない。

なお、界磁コイルＦの通電状態を検出するために、第１
図の例では界磁コイルＦの両端の電圧を検出するように
したが、別の方法として、界磁コイルＦに流れる電流を
直列抵抗を介して検出することもできる。

第２図はこの考案の他の実施例の電気回路図を示す。

この実施例の大部分の構成は第１図と同じであり、同一
部分は同一符号をもって示す。

この実施例の特徴は、モータの回転速度を検出して、こ
の検出出力をしきい値制御してそれにより２段目の切換
スイッチＹａの開閉を制御する手段をさらに設けたこと
である。

すなわち、２段目の切換スイッチＹａを開閉制御するた
めのリレーＹの他端にトランジスタＴＲのコレクタが接
続される。

このトランジスタＴＲは、モータＭの回転速度検出手段
Ｓからの出力を予め定める基準値で弁別する弁別手段Ｄ
ＩＳ出力により、オン−オフ制御される。

すなわち、前記弁別手段出力は前記トランジスタＴＲの
ベースに結合され、かつトランジスタＴＲのエミッタは
接地される。

これにより、モータの回転速度が予め定める速度よりも
低い場合、トランジスタＴＲはオフにされ、アクセルス
イッチＡＳＷ２が閉じられてもリレーＹは付勢されずか
つ従ってリレーＹａが閉じられないことが理解されよう
。

換言すれば、モータの回転速度が低い場合は、アクセル
ペダルが一気に踏込まれてもアマチュアＡの電圧切換え
は不能化される。

第２図を参照して動作について簡単に説明しよう。

発進時に軽くアクセルペダルを踏込むと、界磁コイルＦ
に電流が流れる。

応じて、界磁コイルの通電状態を検出する手段ＤＥＴが
サイリスタＳＣＲのゲートｇに信号を与えてサイリスタ
ＳＣＲをオンにする。

従ってアクセルスイッチＡＳＷｌは閉じられリレーＸは
付勢されリレースイッチＸａは閉じられる。

これにより蓄電池Ｂ−抵抗Ｒ−アマチュアＡの経路が形
成され、一定時間後にモータＭが成る回転速度に達する
。

この後さらにアクセルペダルを踏込むとアクセルスイッ
チＡＳＷ２も閉じられる。

このときは、すてにモータＭは域る回転速度に達してい
るのでトランジスタＴＲはオンになりリレーＹも付勢さ
れ速度の第２段切換えも円滑に構成される。

もし前記モータＭが成る回転速度に達しないうちにアク
セルスイッチＡＳＷ２が閉じられても、トランジスタ且
はオフ状態のままであり、リレーＹは付勢されず速度の
第２段切換えは不能化される。

第３図は第１図および第２図に示された界磁コイルＦの
電流量を加速装置または速度調整手段により制御される
制御回路ＣＴＲの詳細な電気回路図の一例を示す。

構成および動作について以下説明しよう。

電気車のキーを入れることによりスイッチ２が閉じられ
る。

このため、トランジスタＴＲｌおよびユニジャンクショ
ントランジスタＴＲ２はオン状態となり、予め定める周
波数の発振出力（三角波）は後続のトランジスタＴＲ３
およびＴＲ４で増幅される。

注目すべき特徴は、前記トランジスタＴＲ４のコレクタ
に可変抵抗ＶＲが接続され、この可変抵抗ＶＲはアクセ
ルペダルＡＣに連動され適宜抵抗を変えることである。

従ってトランジスタＴＲ４の出力レベル、すなわち前記
三角波のの傾斜（増幅度）はアクセルＡＣの踏込みに応
じて変えらる。

この出力はレベル弁別回路りでレベル弁別され、矩形波
の弁別出力が導出される。

この弁別出力はアクセルＡＣの踏込みに応じてパルス幅
が異なることは容易に理解されよう。

弁別出力は後続のトランジスタＴＲ５およびＴＲ６なら
びに駆動トランジスタＴＲ７で増幅される。

制御回路ＣＴＲは、アクセルＡＣの踏込みが大きいとト
ランジスタＴＲ７の出力のパルス幅が小さくなるように
設定される。

従って界磁コイルＦに流れる電流はアクセルＡＣの踏込
みが大きいと小さく、アクセルＡＣの踏込みが小さいと
大きくなるように制御されることがわかる。

以上のようにこの考案では、アクセルを踏んで界磁コイ
ルに適当な電流が流れて界磁コイルが十分に励磁されて
いるのを確認してからアマチュア電流を流すのでアマチ
ュアを短絡事故から守ることができる。

また、この考案では、加速装置または速度調整装置、た
とえばアクセル、に連動してアマチュア電圧が切換えら
れるとともに界磁コイルに流れる電流量も制御され、か
つモータの回転速度を検出して適宜アマチュア電圧切換
えを制御しようとするものであり、これによって急発進
時における電気車の操作性が向上されるとともにモータ
制御系への悪影響要因が解除されるなどの効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の電気回路図である。 第２図はこの考案の他の実施例の電気回路図である。 第３図は第１図および第２図でブロックで図示される制
御回路ＣＴＲの詳細な電気回路の一例である。 図において、ＸおよびＹはリレー、ｘａおよびＹａはリ
レースイッチ、Ｚはスイッチ、ＡＳＷｌおよびＡＳＷ２
はアクセルスイッチ、Ａはアマチュア、Ｆは界磁コイル
、ＣＴＲは制御回路、Ｍはモータ、ＳＣＲはサイリスタ
、Ｓは回転速度検出手段、ＤＩＳは弁別手段、ＴＲはト
ランジスタ、Ｂは蓄電池、Ｒは抵抗、ならびにＡＣはア
クセルペダルを示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電気車の走行速度を制御する装置であって、電池、 少なくともアマチュアと分巻界磁コイルを含み、前記電
   池で付勢されることによって前記電気車を走行駆動する
   ための分巻または複巻の直流モータ、 踏込み操作によって、前記直流モータの回転速度を可変
   し、それによって前記電気車の走行速度を調整するアク
   セルペダル、 前記アクセルペダルが相対的に浅い踏込量を超えて踏込
   まれたことに応じて閉成される第１のアクセルスイッチ
   、 前記アクセルペダルが相対的に深い踏込量を超えて踏込
   まれたことに応じて閉成される第２のアクセルスイッチ
   、 前記電池から前記直流モータに含まれるアマチュアに与
   えられる電圧を段階的に切換えるために、電池とアマチ
   ュアとの間に介挿され、かつ少なくとも低速用スイッチ
   と高速用スイッチおよび抵抗の並列回路とを直列接続し
   て構成される電圧切換手段、 前記アクセルペダルの調整に応答して、該速度調整手段
   の調整の全範囲で前記直流モータの分巻界磁コイルの電
   流量を連続的に制御する界磁電流制御手段、 前記分巻界磁コイルが予め定める値以上に励磁されてい
   る状態を検出する第１の検出手段、前記直流モータの回
   転速度を検出する第２の検出手段、 前記第２の検出手段出力を予め定めるレベルでレベル弁
   別し、前記直流モータが予め定める回転速度に達したこ
   とを判別する弁別手段、および前記第１のアクセルスイ
   ッチが閉成されかつ前記第１の検出手段出力のあること
   に応じて前記低速用スイッチを作動させて前記アマチュ
   アに相対的に低い電圧を供給し、前記第２のアクセルス
   イッチが閉成されかつ前記弁別手段出力のあることに応
   じて前記高速用スイッチを作動させて前記アマチュアに
   相対的に高い電圧を供給する制御手段を備えた電気車の
   制御装置。