JPS6268004A - 内燃機関駆動電気式車両 - 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】 〔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
ラッチや減速歯車・差動歯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、内燃機関で交流発
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変換して、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２図は３相誘導電動機により車輪を駆動するようなさ
れている内燃機関駆動電気式車両の従来例を示す主回路
接続図である。この第２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の出力は第
１半導体装置器としてのダイオード整流器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
するインバータ８Ｌ、８Ｒ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４とフ
ィルタコンデンサ５Ｌまたは５凡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
出力する直流電力を平滑している。この平滑された直流
電力は、第２半導体変換器としてのインバータ８Ｌと８
Ｒ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は右車輪用のインバータ８Ｒから交流電力
の供給を受けるのであるが、これらのインバータ８Ｌと
８Ｒは前述の平滑された直流電力を可変電圧・可変周波
数の交流電力に変換するので、誘導電動機９Ｌと９Ｈ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
トルクはインバータ８Ｌと８Ｒの順変換動作により制御
される。抜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８Ｒと電動機９Ｒはそれぞれ
別個に制御することができるので、曲線を円滑に走行す
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、イ
ンバータｓＬ吉ｓＲ・を逆変換動作させることにより、
上述の誘導発電機からの交流電力は直流電力に変換され
て直流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。このさき制動抵抗６で消費する電
力の調整はチョッパ７を制御することで達成される。

第２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
重量とスペースが減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
力低減することで制動抵抗を小形軽量化するとともに走
行時の燃費の改善を図ることができる内燃機関駆動電気
式車両を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

はこの変換器を逆変換動作させることにより内燃機関に
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ととも、この
エンジンブレーキで消費しき＝　５− れない電力は交流発電機に並列接続されている第３の半
導体変換器の直流側に接続されている抵抗器に消費させ
るようにして、制動用に使用する抵抗器を小形軽量化し
ようとするものである。

〔発明の実施例〕

第１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１図により以下に本発明の内容を詳述する。

この第１図において内燃機関としてのディーゼルエンジ
ンｌには同期発電機２が結合されていて、第１半導体変
換器としての順逆変換器１１に交流電力を供給する。こ
の順逆変換器１１はダイオードとサイリスタとが互いに
逆並列接続されたものをブリッジ接続したものであって
、同期発電機２からの交流電力は順逆変換器１１を構成
しているダイオードにより直流電力に変換できるし、ま
たこれのサイリスタを適切にオン・オフ動作させれば直
流電力を交流電力に変換して同期発電機２を電動機運転
させることもできる。

順逆変換器１１の直流側はいわゆる直流中間図路であっ
て、この直流中間回路にはフィルタリアクトル４とフィ
ルタコンデンサ５Ｌまたは５几とで逆り形に形成される
フィルタが接続されていて、順逆変換器１１から出力さ
れる直流電力の脈動分を除去している。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などで
構成されている第２半導体変換器としてのインバータ８
Ｌと８Ｒと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８Ｌなるインバータから、ま
た右車輪に結合されている誘導電動機９Ｒには８Ｒなる
インバータからそれぞれ別個に交流電力が供給されるの
であるが、これらのインバータ８Ｌ、ｇＲ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
。

上述のように構成されて走行している車両が制動動作に
入るとき、ディーゼルエンジンｌはアイドリング運転し
ているので同期発電機２は交流電圧を発生しており、そ
れ故直流中間回路は順逆変換器１１のダイオードからの
直流電圧で充電され車両が保有する位置エネルギーによ
り車輪を経て左右の誘導電動機９Ｌと９几とは回転させ
られるので、この誘導電動機９Ｌと９几は誘導発電機と
なって交流電力を発生し、インバータ８Ｌと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
生しているから、順逆変換器１１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、この順逆変換器１１を逆変換動作させることにより
、当該順逆変換器１１は誘導電動機９Ｌと９几から直流
中間回路に送り込まれた電力を受けてさらに同期発電機
２へ交流電力を送り出す。

同期発電機２は前述したように順逆変換器１１により逆
変換された交流電力を受けて同期電動機となり、その速
度はアイドリング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
が作用するこさになるので、結局降板中の車両が保有す
る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、当該車両の走行速度を抑制することになる。

同期発ｉ！機２には、上述の順逆変換器１１と並列に第
３半導体変換器としてのサイリスタ整流器１２が接続さ
れており、このサイリスタ整流器１２の直流側には抵抗
器１３が設けられている。それ故、サイリスタ整流器１
２を適切に制御することにより、誘導電動機９Ｌ　、９
Ｒから返還されてくる制動エネルギーを、順逆変換器１
１→サイリスタ整流器１２→抵抗器１３の経路でこの抵
抗器１３に消費させるエネルギー量を調整することがで
きる。すなわち走行中の内燃機関駆動電気式車両を減速
させるときに生ずる制動エネルギーをディーゼルエンジ
ン１と抵抗器１３とにどのように配分する力）を自由に
設定できる。よって、この制動エネルギーをまずディー
ゼルエンジン１により吸収させ、これで吸収しきれない
分を抵抗器１３で消費させるように制御することで、サ
イリスタ整流器１２と抵抗器１３の小形化を図ることが
できる。

〔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、順変換と逆変換ができる第１半導
体変換器により直流電力に変換するように構成している
ので、制動時にはこの第１半導体変換器を逆変換動作さ
せて、車輪を駆動する電動機から返還されてくる電力を
前述の交流発電機に与えてこの発電機を電動機運転させ
ることにより、制動電力の一部または全部をエンジンブ
レーキで吸収するようにしている。それ故とくに長時間
制動運転をする必要がある場合、たとえば連続降板する
場合でも制動運転に伴なって発生する制動電力をエンジ
ンブレーキにより吸収することができるので、この第１
半導体変換器の交流側に設けられている第３半導体変換
器と、これの直流側に接続されている抵抗器は、エンジ
ンブレーキで吸収できない余剰分のエネルギーのみを消
費できる容量であればよいので、この第３半導体変換器
と抵抗器は、大幅ｌこ小形・＠量化できる。それ故当該
車両は、その本来の目的である載貨重量−１０＝ や載貨スペースを拡大できるばかりでなく、カ行運転時
の燃費も改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す主回路接続図であり、第
２図は内燃機関駆動電気式車両の従来例を示す主回路接
続図である。 １・・・内燃機関としてのディーゼルエンジン、２・・
・同期発電機、３・・・第１半導体変換器としてのダイ
オード整流器、４・・・フィルタリアクトル、５　Ｌ　
、　５　Ｂ・・・フィルタコンデンサ、６・・・制動抵
抗、７・・・チョッパ、８Ｌ　、　８Ｒ・・・第２半導
体変換器としての・ｆンバータ、９　Ｌ　、　９　Ｒ・
・・誘導電動機、１１・・・第１半導体変換器としての
順逆変換器、１２・・・第３半導体変換器としてのサイ
リスタ整流器、１３・・・抵抗器。

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、この交流発電機の
   出力を第１の半導体変換器で直流に変換し、第２の半導
   体変換器で前記直流を交流に変換し、この交流を車輪と
   連結された誘導電動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、
   前記第１半導体変換器は順変換動作と逆変換動作ができ
   る変換器で構成され、前記交流発電機の出力回路に接続
   されて任意に調整できる直流電圧を出力する第３の半導
   体変換器と、この第３半導体変換器の直流側に接続され
   る抵抗器とを備えていることを特徴とする内燃機関駆動
   電気式車両。