JPH0681361B2 - 電気車の暴走防止方法 - Google Patents

電気車の暴走防止方法

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JPH0681361B2
JPH0681361B2 JP63117463A JP11746388A JPH0681361B2 JP H0681361 B2 JPH0681361 B2 JP H0681361B2 JP 63117463 A JP63117463 A JP 63117463A JP 11746388 A JP11746388 A JP 11746388A JP H0681361 B2 JPH0681361 B2 JP H0681361B2
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    • 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
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、電気車の暴走防止方法に関する。
従来技術および発明の課題 電気車の走行駆動モータをチョッパ駆動するためのスイ
ッチング素子(電力変換素子)としては、従来は、サイ
リスタが用いられていた。サイリスタは、オンまたはオ
フのいずれかの状態をとり、その中間の状態をとらな
い。このため、暴走につながるような異常の検出は、サ
イリスタ駆動回路に入力するサイリスタ制御指令がオフ
指令であるときに、サイリスタがオンであるか否かを判
定し、オンであれば、すなわち、サイリスタのアノード
電圧がほぼ零になっていれば、異常が発生したと判定す
ることにより行われている。
ところで、半導体製造技術の向上により、スイッチング
素子として、高耐圧大電流のパワートランジスタ(GT
R)が使用されるようになってきている。パワートラン
ジスタをスイッチング素子として用いた場合には、トラ
ンジスタの特性上、ベース電流が不飽和の領域にある
と、半導通状態となる。したがって、パワートランジス
タが半導通状態になってしまうような異常が発生するこ
とがある。このような異常が発生したときには、トラン
ジスタ制御指令がオフ指令であってもトランジスタのコ
レクタ電圧は零にならないので、従来の異常検出方法を
そのまま適用した場合には、この異常を正確に検出でき
なくなる。
そこで、本出願人は、トランジスタ制御指令がオフ指令
であるときに、パワートランジスタがオン状態または半
導通状態になっていることを、パワートランジスタのコ
レクタ電圧を比較的大きなしきい値と比較することによ
り検出する方法を開発した。すなわち、コレクタ電圧が
しきい値より小さければ、パワートランジスタがオンま
たは半導通状態になっていることを検出する。
しかしながら、一定のしきい値を用いると、次のような
問題が生じることが判明した。走行駆動モータの電源と
しては、バッテリーが使用されているが、バッテリーの
放電状態、負荷の大きさにより、バッテリー電圧が低下
する。特に、暴走状態では、モータに電流が多く流れる
ため、バッテリー電圧が大きく低下する。バッテリー電
圧が低下しているときには、パワートランジスタが正常
であっても、トランジスタ制御指令がオフ指令であると
きのコレクタ電圧が低下するので、コレクタ電圧がしき
い値より低くなり、異常と判定されてしまうことがあ
る。
この発明は、上記問題を全て解消した電気車の暴走防止
方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 この発明による電気車の暴走防止方法は、パワートラン
ジスタがオン、オフ制御されることにより、走行駆動用
直流電動機が駆動制御される電気車の暴走防止方法にお
いて、パワートランジスタのコレクタ電圧に基づいて、
パワートランジスタの状態に応じて変化する状態検出用
電圧を生成し、走行駆動用直流電動機の駆動源であるバ
ッテリーの発生電圧に基づいて、パワートランジスタが
非導通状態であるときの状態検出用電圧より低くかつパ
ワートランジスタが半導通状態であるときの状態検出用
電圧より高い基準電圧を生成し、パワートランジスタの
オン、オフ制御指令がオフ指令であるときに、状態検出
用電圧と基準電圧とを比較し、状態検出用電圧が基準電
圧より小さいときに、走行駆動用直流電動機への電力供
給を遮断することを特徴とする。
実施例 以下、図面を参照して、この発明の実施例について説明
する。
電気車は、直巻直流モータ(1)(駆動モータ)によっ
て走行駆動される。駆動モータ(1)は、バッテリー
(2)により駆動される。駆動モータ(1)には、界磁
巻線(3)とパワートランジスタ(4)とが直列に接続
されている。
バッテリー(2)と、駆動モータ(1)との間には、暴
走防止用接点(6a)が接続されている。駆動モータ
(1)と界磁巻線(3)との直列回路には、フライホイ
ールダイオード(5)が並列に接続されている。
パワートランジスタ(4)は、トランジスタ駆動回路
(8)に入力するPWM(Pulse Width Modulation)回路
(7)の出力(トランジスタ制御信号)によって、オ
ン、オフ制御され、これにより、駆動モータ(1)が駆
動される。
バッテリー(2)には、暴走防止接点(6a)を制御する
リレー(6)とリレー制御用スイッチングトランジスタ
(9)との直列回路が並列に接続されている。スイッチ
ングトランジスタ(9)のベースは、バイアス抵抗(1
1)および(12)を介してバッテリー(2)の正極に接
続されている。スイッチングトランジスタ(9)は、暴
走防止回路(20)によって制御される。
暴走防止回路(20)は、第1電圧比較器(21)と、第1
電圧比較器(21)の出力によって作動される第2電圧比
較器(22)と、第2電圧比較器(22)の出力が入力する
インバータ(23)とを備えている。
バッテリー(2)には、抵抗(37)と抵抗(38)とから
なる分圧回路が並列に接続されており、この分圧回路の
出力電圧が、抵抗(39)とコンデンサ(40)とからなる
ノイズフィルタと、抵抗(41)とを介して第1電圧比較
器(21)の非反転入力端子に入力している。抵抗(39)
には、ダイオード(42)が並列に接続されている。
また、バッテリー(2)には、抵抗(31)、(32)およ
び抵抗(33)からなる直列回路が並列に接続されてお
り、この直列回路の抵抗(32)と抵抗(33)との接続点
Bの電圧が、抵抗(34)とコンデンサ(35)とからなる
ノイズフィルタを介して第1電圧比較器(21)の反転入
力端子に入力している。抵抗(31)と抵抗(32)との接
続点Aは、ダイオード(36)を介してパワートランジス
タ(4)のコレクタに接続されている。
第1電圧比較器(21)の非反転入力端子は、さらに、比
較器制御御用スイッチングトランジスタ(45)を介して
バッテリー(2)の負極に接続されている。このスイッ
チングトランジスタ(45)のベースには、PWM回路
(7)の出力が、ツェナーダイオード(43)および抵抗
(44)を介して送られる。
第1電圧比較器(21)の出力は、ダイオード(46)およ
び抵抗(47)を介して、第2電圧比較器(22)の非反転
入力端子に入力している。第2電圧比較器(22)には、
ダイオード(48)と抵抗(49)との直列回路によって正
帰還がかけられている。第2電圧比較器(22)の反転入
力端子には、抵抗(50)および(51)からなりかつ直流
電源電圧を分圧する分圧回路の出力が入力している。
第2電圧比較器(22)の出力は、インバータ(23)に送
られる。インバータ(23)の出力端子は、抵抗(11)と
抵抗(12)との接続点に接続されている。
第1電圧比較器(21)の非反転入力端子に入力する電圧
V1は、バッテリー電圧をVO、抵抗(37)の抵抗値をR3
7、抵抗(38)の抵抗値をR38とすると、次式で表され
る。
V1=VO・R38/(R37+R38) …(1) 第1電圧比較器(21)の反転入力端子に入力する電圧V2
は、接続点Bの電圧VBに等しい。接続点Aの電圧をVA、
抵抗(32)の抵抗値をR32、抵抗(33)の抵抗値をR33と
すると、電圧V2は次式で表される。
V2=VB =VA・R33/(R32+R33) …(2) 接続点Aの電圧VAは、ダイオード(36)の電圧降下を無
視すると、パワートランジスタ(4)のコレクタ電圧
(点Cの電圧VC)に等しいので、電圧V2は、パワートラ
ンジスタ(4)のコレクタ電圧に応じた値となる。
リレー制御用スイッチングトランジスタ(9)は、常時
は、オンとなっている。したがって、常時は、リレー
(6)は、作動状態になっており、その接点(6a)がオ
ンとなっている。
PWM回路(7)から出力されるトランジスタ制御指令が
オン指令であるときには、比較器制御用スイッチングト
ランジスタ(45)がオンとなるので、第1電圧比較器
(21)の非反転入力端子に入力する電圧V1はほぼ零であ
る。したがって、トランジスタ制御指令がオン指令であ
るときには、V1<V2となり、第1電圧比較器(21)の出
力は、Lレベルである。第1電圧比較器(21)の出力が
Lレベルであるときには、第2電圧比較器(22)の出力
もLレベルであり、インバータ(23)の出力はHレベル
となる。したがって、スイッチングトランジスタ(9)
はオンのままとなっており、接点(6a)はオン状態を維
持する。
PWM回路(7)から出力されるトランジスタ制御指令が
オフ指令であるときに、異常が発生していなければ、パ
ワートランジスタ(4)のコレクタ電圧VC(=VA)は、
ほぼバッテリー電圧VOに等しいから、V1<V2となる。し
たがって、この場合も第1電圧比較器(21)の出力は、
Lレベルであり、接点(6a)はオン状態を維持する。
トランジスタ駆動回路(8)に故障が発生し、パワート
ランジスタ(4)が半導通状態になったとすると、PWM
回路(7)から出力されるトランジスタ制御指令がオフ
指令であっても、パワートランジスタ(4)はオフとな
らない。このため、トランジスタ制御指令がオフ指令で
あっても、パワートランジスタ(4)のコレクタ電圧VC
(=VA)は、正常時のときより低下し、V1>V2になる。
すなわち、VA<VO・R38(R32+R33)/R33(R37+R38)
=VO・1/K=VS(異常判別用基準電圧)となる。Kは、
例えば2に設定される。
V1>V2になると、第1電圧比較器(21)の出力がHレベ
ルとなり、第2電圧比較器(22)の出力がHレベルとな
り、インバータ(22)の出力端子が引込動作となり、ス
イッチングトランジスタ(9)のベースがバッテリー
(2)の負極に接続される。したがって、スイッチング
トランジスタ(9)がオフとなり、リレー(6)の作動
が停止し、その接点(6a)がオフとなるので、駆動モー
タ(1)への電力供給が停止する。このため、パワート
ランジスタ(4)が半導通状態になるような異常が発生
しても、電気車の暴走を防止できる。
パワートランジスタ(4)またはトランジスタ駆動回路
(7)に故障が発生し、パワートランジスタ(4)が常
にオン状態になった場合も、トランジスタ制御指令がオ
フ指令のときに、V1>V2となるので、駆動モータ(1)
への電力供給が停止する。
基準電圧をバッテリー電圧によって変化しない値に設定
した場合には、バッテリー電圧が低下すると、パワート
ランジスタ(4)が正常であっても、トランジスタ制御
指令がオフ指令であるときのコレクタ電圧が低下するの
で、コレクタ電圧VCが基準電圧より低くなり、異常と誤
検出されてしまうことがある。上記電気車では、基準電
圧VSをバッテリー電圧VOの1/K倍に設定しているので、
バッテリー電圧が低下した場合には、基準電圧もそれに
伴って低下するので、上記のような誤検出が発生しなく
なる。
発明の効果 この発明による電気車の暴走防止方法では、パワートラ
ンジスタが半導通状態になるような異常が発生しても、
電気車の暴走を防止できる。また、バッリー電圧が低下
した場合にも、正確な異常検出が行える。
【図面の簡単な説明】
図面は。この発明の実施例を示す電気回路図である。 (1)……走行駆動モータ、(2)……バッテリー、
(4)……パワートランジスタ、(6)……リレー、
(6a)……暴走防止用接点、(8)……トランジスタ駆
動回路、(9)……スイッチングトランジスタ、(20)
……暴走防止回路、(21)……第1電圧比較器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パワートランジスタがオン、オフ制御され
    ることにより、走行駆動用直流電動機が駆動制御される
    電気車の暴走防止方法において、 パワートランジスタのコレクタ電圧に基づいて、パワー
    トランジスタの状態に応じて変化する状態検出用電圧を
    生成し、 走行駆動用直流電動機の駆動源であるバッテリーの発生
    電圧に基づいて、パワートランジスタが非導通状態であ
    るときの状態検出用電圧より低くかつパワートランジス
    タが半導通状態であるときの状態検出用電圧より高い基
    準電圧を生成し、 パワートランジスタのオン、オフ制御指令がオフ指令で
    あるときに、状態検出用電圧と基準電圧とを比較し、 状態検出用電圧が基準電圧より小さいときに、走行駆動
    用直流電動機への電力供給を遮断することを特徴とする
    電気車の暴走防止方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6260401A (ja) * 1985-09-09 1987-03-17 Hitachi Ltd 故障診断機能を有する電気車制御装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0145201Y2 (ja) * 1981-02-13 1989-12-27

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JPS6260401A (ja) * 1985-09-09 1987-03-17 Hitachi Ltd 故障診断機能を有する電気車制御装置

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