JPS59230480A - 直流電動機用の電気制動制御回路 - 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】 本発明は一般に直流電動機の電気制動に関するものであ
り、更に詳しくは電気制動を行なう時に制動モード（即
ち発電制動モードまたは回生制動モード）を効率よく制
御するだめの回路に関するものである。

の　　背　　景 フォークリフト、輸送車等の電気車輛では一般に車輌を
停止させる際に機械的制動の補助とし゛Ｃ牽引電動機の
電気制動を行なっている。電気制動力を生じさせる際、
牽引電動機は電気的に制御されて、車輌の回転している
車輪の少なくとも１つによって駆動される発電機として
動作する。このようにして、制動を行なう時に、牽引電
動機は車輌の運動エネルギを電気エネルギに変換するよ
うに動く。

この電気エネルギを処理する方法は、利用される電気制
動モードにより分類される。一般に電気制動モードは発
電制動モードか回生制動モードのいずれかである。発電
制動モードでは電気エネルギは抵抗負荷により熱として
消散される。回生制動モードでは電気エネルギは電源に
戻される。発電１ｌＩｌｌｉＩＪの内の１つが［逆転」
制動であり、逆転制動では電動機の電機子抵抗自体が抵
抗負荷として使用される。

明らかに、回生制動は、電源が回生エネルギを受は入れ
てこれを他の負荷に使うことができる場合、あるいは電
源が回生エネルギを貯蔵して後で使うことがぐきる場合
には好ましい。しかし効率の点からみると、回生制動中
に電動機により発生される電流が必要な界磁励磁を与え
るのに充分な大きさになっていな【プればならない。周
知の通り、発生される電流は電動機界磁電流と電機子回
転速度の関数である。したがって、車輌の速度が低下す
るにつれて、電動機がエネルギを回生ずる能力も低下す
る電機子回生電流の一部が電動機の界磁電流として使用
される直巻牽引電動機においては、回生エネルギの全て
が界磁励磁を維持するためだけに必要とされ、電源へ戻
せるエネルギがなくなるような速度に達する。この速度
では、回生制動を終了させて、何らかの発電１１ｉ１１
動を開始しなければならない。従来技術では、車輛を制
動しているときに２つの遷移が行なわれてきた。すなわ
ち推進モードから回生制動モードへの第１の遷移と、回
生制動モードから発電制動モードへの第２の遷移である
。

直巻牽引電動機については、推進モードから電気制動モ
ードへの遷移を行なうために界磁巻線または電機子巻線
を通る電流を反転しなければならない。普通好まれる方
法は界磁巻線の接続を反転するものである。これにより
電機子（このとき発電機として働く）の電圧の極性も反
転するので、普通は接触器を使って電機子の接続を回生
制動にとって適切な構成に変更覆る。多くの場合、電機
子と界磁巻線の残留磁束は充分なので、接続の変更が行
なわれると直ちに回生制動が設定される。

しかし場合によっては、残留磁束の極性が間違っている
か、残留磁束の大きさが不充分であることがあり、この
ため回生制動を設定できない。従来技術の多くのシステ
ムではこれらの問題を解決するため、電機子を電源（普
通は蓄電池）に接続する抵抗を用いて、回生制動を確実
に開始させるための電動機を通る電流径路を作るように
している。

この解決策の問題点は、その大きさがどうであれ抵抗が
利用可能なエネルギの５％から１０％を消費し、熱消散
の問題が生ずることである。

これらの欠点を処理する１つの方法が米国特許出願第２
８８０８３号（１９８１年７月２７日出願）に示されて
いる。この方法では、電機子と電源との間に制御可能な
抵抗を接続して、電機子を通る初期電流径路を形成し、
これにより磁束を正しい極性に設定して回生制動ができ
るようにしている。回生制動を１７ｔｌ始するこの方法
は従来技術に対してかなり進歩したが、２つの問題点が
残る。

・すなわち、第１に、殆んどの牽引電動機にはタコメー
タが（＝Ｉ設されていないので電動は速度の表示がない
ため、速度がゼロまたはその近傍のときに方向を変更リ
−ることによって回生制動を行なおうとすることである
。このときトルクが不充分で加速や減速を行なえない期
間が生じる。この期間中の電！Ｉ！ＩＩ機電流は初期界
磁励磁のために挿入された抵抗を介して流れる電流だけ
である。第２の問題は、最小限の界磁電流と磁束を作る
１＝めに最初に抵抗を使うと、好ましくない電ノコ消費
が生じるということである。

従来技術の制御では、後続の回生制動から発電制動への
遷移中に他の問題も生ずる。このスイッチング動作を行
なう際、界磁電流をゼロまで減少させＣ大きな過渡電流
が生じないようにするのが普通である。界磁電流が減少
し電機子電位が下がると、制動トルクがなくなり、電動
機と車輪との間の電動装置に緩みが生じる。続いて制動
１〜ルクが再び加えられると、車輌に衝撃的な動きが生
じる。前記米国特許出願第２８８０８３号に開示された
装置を使っても、短時間、例えば約５０ミリ秒の間、電
動機への電力を制ｎづる調整器が遮断される。

したがって、本発明の１つの目的は前記従来技術に固有
の問題を解消した直流牽引電動機の電気制動制御を提供
することである。

更に詳しくは、本発明の１つの目的は逆転モードで電気
制動を開始した後、回生制動に適した状態になったとぎ
回生制動に遷移し、回生制動を効率よく行なえなくなっ
たときに逆転モードに再び戻し、しかもこれらの遷移を
回生電力を過度に浪費することなく円滑かつ効率よく実
行する電気制動制御を捉供することである。

発　　明　　の　　概　　要 本発明の好ましい態様に従った電気制動制御回路は、ａ
）制動電流を逆転制動電流径路に流し、電気制動の開始
時に直ちに逆転制動モードで制動を実行させる第１の制
御手段、ｂ）逆転制動電流径路の電流を監視する第１の
検知手段、Ｃ）電動機に供給される電力を調整する調整
器のオン時間とオフ時間の比を監視する第２の検知手段
、ならびにｄ）逆転制動電流の大きさと調整器のオン・
オフ比に応答し、逆転制動電流が所定の値より大きく、
かつ調整器のオン・オフ比が所定の値より小ざいときに
は、制動電流が回生制動電流径路に流れるように切り替
える第２の制御手段を含む。

更に本発明では、回生制動電流を監視するだめの第３の
検知手段、および回生電流の大きさに応答して、回生電
流が所定の時間の間、所定の値より小さくなっていると
き、制動動作を逆転モードに戻づ追加の制御手段を設け
る。

特許請求の範囲には本発明の構成要件を具体的に記載し
ているが、図面を参照した以下の説明により本発明をよ
り良く理解できよう。

第１図には電機子巻線１０と界磁巻線１２とを含む直巻
牽引電動機が示されている。図示しない機械的構成によ
って、電は子１０はたとえば適当な車輌の駆動車輪に接
続することができる。電機子巻線１０と界磁巻線１２は
それぞれ蓄電池電源１４によって励磁されるように構成
されている。

電源１４はそれぞれ正電ツノ母線１６および負電力母線
１８を介して電流を供給する。正電力母線１６と直列に
接続されたオンオフ・スイッチ２ｏが、蓄電池からのシ
ステムに対づる電力をオンまたはオフに切り換える。

通常のように、−組の常開接点２２と電力調整回路２４
が電動機の巻線１０および１２と直列に接続されている
。調整回路２４は正母線１６と界磁巻線１２との間に接
続される。接点２２は負母線１８と電機子巻線１０との
間に接続されている。

電力調整回路２４は好ましくは周知のチョッパ回路形の
時間比制御器である。電動機界磁巻線１２は複数の接点
Ｆ１、Ｆ２、Ｒ１およびＲ２によって順方向または逆方
向に接続されるようにＭ４成され′Ｃいる。電動機電流
の大きさを表わす信号を発生する検知器として電流分路
装置２６が電動機と電源１４との間に直列に接続されて
いる。電動機の電力回路には、電動機電機子１０と界磁
巻線１２との結合点と電力母線１８との間に接続された
逆転制動ダイオード２８も含まれている。界磁巻線１２
と電力調整回路２４との結合点と電力母線１８との間に
フリーホイール・ダイオード３０が接続されている。こ
のフリーホイール・ダイオード３０は調整回路２４が非
尋通状態にあるときに誘導性電動機電流に対する電流径
路を作るために使用される。接点２２と電機子１０との
結合点から回生制動ダイオード３２が電流分路装置３４
を介して正電力母線１６に接続されている。電流分路装
置３４は回生制動電流の大きさを表ねづ信号を発生する
。

界磁巻１ｆＡ１２のまわりの順方向接点および逆方向接
点はそれぞれ順方向接触器コイル３６および逆方向接触
器コイル３８によって制御される。コイル３６および３
８は多位置順方向／逆方向スイッチ４０によって電力母
線１６と１８との間に接続される。スイッチ４０は方向
−制動論理回路４２によって制御される。この方向−制
動論理回路４２は操作員により入力された指令に応答し
て、電動機の回転方向と電気制動の要求を決定する。

ダイオード３９と４１は抵抗４３とともにオア回路を構
成する。この２７回路はスイッチ４０の位置に応答し、
コイル３６．３８のいずれも刊勢されていないときは線
４５にニュー１〜ラル信号（これは論理Ｏ信号または低
電圧レベル信号である）を送出Ｊる。注意すべきことは
、方向の変更（即ち電気制動）が要求されたとぎ常にニ
ュートラル信号が発生リ−るように、スイッチ４０がそ
の位置を変える際に中間領域を通過するということであ
る。

加速制御回路４４がまた操作員により入力される指令に
応答して、オン時間率制御回路４７に制御信号を供給し
、これに応じてオン時間率制御回路４７が調整回路２４
のデユーティサイクル（オン時間とオフ時間の比）を決
定する。調整回路２４のデユーティサイクルは電動機の
巻線１０および１２を通る電流の平均の大ぎさを決定す
る。電流制限回路４６はニュートラル信号と電流分將装
協２６からの電動機電流信号を受けて、加速制御回路４
４と相互作用して、電動機電流を制限し調整りる。加速
制御回路４４、電流制限回路４６および方向−制動論理
回路４２は米国特許第３９５８１６３号に詳細に述べら
れ−Ｃいる回路とほぼ同一℃ある。

回生制御回路４８は接触器コイル５０の作動を制御する
。この接触器コイル５０は接点２２の状づる。更に電気
制動モードで動作しているとき、接点２２の状態はこの
ような制動を逆転制動モードで実行するのか回生制動モ
ードで実行りるのがを決定づ−る。通常の推進モードで
動作するときは、接触器コイル５０が作動されて接点２
２が閉じている。

次に制動制御回路を含む第１図の制御システムの動作を
説明覆る。

通常の走行動作く順方向または逆方向走行）中はスイッ
チ２０が閉じて、電機子巻線１０、界磁巻線１２および
電力調整回路２４に電力を供給する。方向−制動論理回
路４２に与えられた操作員による入力指令によって、ス
イッチ４０は操作員がどの方向を選択したかに応じて順
方向接触器コイル３６または逆方向接触器コイル３８を
動作さ往る位置に置かれる。加速制御回路４４に与えら
れる（例えばアクセル・ペダルからの）第２の操作員に
よる入力指令は電動機の回転速度と電力を決定する。即
ち、加速制御回路４４はオン時間率制御回路４７と共に
動作して、操作員の指令に応じて調整回路２４のデユー
ティサイクルを決定する。

操作員は方向−制動論理回路４２を介してスイッチ４０
の位置を反転させることにより電気制動を開始する。こ
れにより、前に動作していた接触器コイル３６または３
８が作動されず、前に作動されていなかった接触器コイ
ルが動作する。スイッチ４０が一方の位置から他方の位
置に遷移する際に、線４５にニュートラル信号が生じる
。接点Ｆ１、Ｆ２、Ｒ１、Ｒ２が対応的に応答し、最終
的には界磁巻線１２を通る電流の方向を反転させて、電
動機の界磁磁束を反転させる。制動トルクは操作員のア
クセル制御に比例する点に達し、もし電気制動を継続し
たま）にすると逆方向の推進が開始される。

制動制御は方向−制動論理回路４２から送出される「逆
転」信号によってトリガーされる。制動のＯｕ始に続い
て１５１に逆転イニ号が現われる。制御動作は、電気制
動の開始直後に回生制御回路４８により制動電流を逆転
制ｉ１＋電流径路に流すようにする。これは制動の開始
直後から接点２２を閉じた状態に維持することによって
実行される。逆転制動電流は電機子１０の下側端子から
接点２２、電流分跨装＠２６、逆転制動ダイオード２８
を通って流れ、電機子巻線１０の上側端子に戻る。

逆転制動モードの間、電流検知用の分路装置２６からの
信号とオン時間率制御回路４７からの信号が回生制御回
路４８によって監視される。このにうにして事実上Ａ２
時間率制御回路４７は検知器としての役目を果し、調整
回路２４に対するオン時間とオフ時間の比を表わづ信号
を発生する。

逆転制動電流が所定の値より大ぎく、同時に調整回路２
４のデユーティサイクルが所定の値より小さい場合には
、回生制御回路４８は接触器コイル５０を不作動にして
接点２２を開放させる。このため、電機子１０により発
生される制動電流が回生制動ダイオード３２と回生電流
検知器３４で構成された回生制動電流径路に切り替えら
れる。

このようにして、（調整回路２４のオン時間率と電機子
電流のレベルによって決定された通りに）回生制動を有
効に維持できるような状態にな才しくま、回生制動モー
ドへ遷移する。他方、回生制動を有効に実行できない場
合は、電動機の反転が行なわれるまで逆転モードでの動
作が継続する。

電動機の速度が低下して、調整回路２４がたとえデユー
ティサイクル１００％で動作して（為でも所望の電動機
トルクを維持できない速度に達づる。

このような速度では制動動作を逆転モードに戻すことが
必要になる。

これは回生制御回路４８によって行なわれる。

回生制御回路４８は検知器３４を通る回生電流を検知′
す゛る。そして回生電流が第１の所定の時間の間第１の
所定の電流値より小さいか、あるｖ）Ｉｒｔ　’ａ’ｓ
２の所定の時間の間第２の所定の電流値より／ｊ＼さい
ときは、回生制御回路４８が接触器コイル５０を作動り
−る。第２の所定の電流値は第１の所定の電流値より小
さく、第２の所定の時間＆よ第１の所定の時間より短か
くなるように選ばれる。し７Ｊ〜し、注目すべきことは
接点２２が実際に閉じるまでｆｌｉｌｌ動電流が動電型
流径路に流れ続けるということである。これにより、調
整回路２４を一定期間オフにして接点の遷移が行なえる
ようにしなければならないという従来技術のシステムの
問題が解消される。接点２２の開放状態または開成状態
は線５２を介して監視される。

接点２２が閉じて逆転モードに戻ると、所定の最小電流
値が設定され、その後もっと高い逆転制動電流値にまで
増加することができる。

制動モードの動作を制御する際、回生制御回路４８は下
記のような多数の制御賎能を実行する。

すなわち、（１）電気制動の開始直後は逆転制動電流径
路に制動電流を流し、（２）逆転制動電流が充分に高く
、調整回路２４のデユーティサイクルが充分に低いとき
は、接触器コイル５０を不作動にして、制動電流を逆転
制動電流径路から回生制動電流径路に切り替え、（３）
回生制動電流が余りに長い時間の間所定の電流レベルよ
り低いままになっているときは、コイル５０を再び作動
する。

次に第２図（第２Ａ図、第２Ｂ図および第２Ｃ図）にお
いて、電動機の電機子１０およσ界磁巻線１２に対する
ミノｊの供給を制御する電力スイッチング回路１なわち
電力調整回路２４のオン時間率（デユーティサイクル）
は発振器６０の入力端子に与えられる電圧信号の大ぎさ
に比例する。発振器６０はパルス幅が発振器入力電圧レ
ベルに比例した出力パルス信号を発生ずる型のものであ
って、たとえば米国特許第３８４３９１２号に示ず描成
を使ってもよい。動作が推進モードまたは逆転制動モー
ドであるとき、発振器６０に対する電圧信号はトランジ
スタ６２、コンデンサ６４、固定抵抗６６および分圧抵
抗６８で溝成され１ζ加速制御回路から与えられる。分
圧抵抗６８の一端は図示しない直流電圧源に接続されて
いる。また、分圧抵抗６８はノことえばフットペダル等
のアクヒル制御器に機械的に連結されＣ１牽引電動機と
それに関連した車輌の加速制御を行なうようにしてもよ
い。通常の動作状態では、調整回路２４を通過し得る平
均電流は分圧抵抗６８の可動アームの位置に比例してい
る。アームが分圧抵抗の電圧源側に近づくにつれて、調
整回路２４はより多くの電力を電動Ｉ幾に供給し、速度
および１〜ルクの一方または両方が増加する。

発振器６０に与えられる電圧の大きさは閾値増幅器７０
によって監視される。閾値増幅器７０は抵抗７２を介し
て方向−制動論理回路４２に信号を送出する。この信号
は、調整回路２４のデユーティサイクルが所定の値、た
とえば１２％乃至１５％より大きいときに発生され、逆
転信号（前述のように逆転信号は制動開始時に方向−制
動論理回路４２により発生される）を取消す。しかし、
回生制動中はデユーティサイクルがもつと高くなること
があるので、回生１１ｉ１Ｊ動モード中は上記の逆転取
消信号の効果は禁止される。この逆転取消信号の効果を
達成する手段を以下詳細に説明づる。

第１図で説明したように電気制動を開始するとき線４５
（第２図では３個所に示ず）にニュートラル信号が発生
され、このニュー１〜ラル信号は第２図の回路を制動モ
ードの動作のために初期設定する。ニュートラル信号は
低レベルの論理Ｏ信号であるが、この信号の直後に逆転
信号が線５１（第２図では２個所に示す）に供給される
。逆転信号は高レベル、正電圧の論理１信号である。

このようにして電気制動の開始時に逆転信号が抵抗７４
を介してナンド・ゲート７６の一方の入力に与えられる
。抵抗７８を介してナンド・ゲート７６の他方の入力に
接続されているのはデユーティサイクル比較器８０と電
動機電流比較器８１からの組合せ出力信号である。これ
らの比較器８０および８１の出力端子は一緒に接続され
、抵抗８２を介して正電圧源に接続されている。比較器
８０および８１の動作効果は出力信号の論理積を発生す
ることである。、ｌ１ｌＪも、比較器８０および８１０
両方の出力が高レベルの場合のみ、論理１信号、即ち比
較的高い正レベルの信号が形成されてナンド・ゲート７
６に与えられる。後述するように、これが生じるのは調
整回路２４のデユーティサイクルが所定の値より小さく
、電動機電流が所定の値より大きいときである。

このような結果を得るため、デユーティサイクル比較器
８０の反転入力端子は調整回路２４のデユーティサイク
ルに比例した電圧を１〜ランジスタロ２のエミッタから
受ける。この電圧は比較器８０の非反転入力端子に与え
られる基準電圧と比較され、デユーティサイクルを表わ
す電圧が基準電圧より小さいとき比較器出力が正（高レ
ベル）となる。これに対応して、電動は電流比較器８１
の非反転入力端子には、発生される電動機電流の大ぎさ
を表わす電圧信号が与えられる。比較器８１の反転入力
端子に与えられた基準電圧より電動機電流信号が大きい
場合には、比較器８１の出力が正となる。したがって、
調整回路２４のデユーティサイクルが充分に低く、電動
代電流が充分に大きい場合のみ、比較器８０および８１
からナンド・ゲート７６に与えられる信号が高レベルに
なる。

電動ｍ電流信号は勿論電流分路装置２６によって得るこ
とができる。比較器８０および８１の入ツノ端子に与え
られる基準電圧は本明細書で説明し図示する他の基準電
圧と同様、独立の非常に安定した直流基準電圧であり、
これらは各々システムの電源から周知の手段により導き
出１ことができる。

両方の入力端子に高レベル信号が与えられると、ナンド
・グーＩ〜７６は出力に論理Ｏ信号を送り出す。これに
より前述の禁止信号が作られ、制動が回生モードにある
ことを表わす。この禁止信号はダイオード８５を介して
方向−制動論理回路４２に与えられる。ナンド・ゲート
７６の出力はま７ｃ第２のナンド・グー１−８４の一方
の入力にも与えられる。ナンド・グー１〜８４の他方の
入力は正電圧源に接続されている。ナンド・ゲート７６
から低レベル人力が与えられると、ナンド・ゲート８４
の出ノ〕は高レベルになる。この出力信号はインバータ
８６で低レベルに変換され、接触器コイル５０を不作動
にし、接点２２（第１図）を開放する。このとさ、前に
第１図を参照して説明したように制動電流が回生制動電
流径路に切り替えられる。逆転信号が高レベルのままで
ある限り、！ｌｌｉ運ダイオード８８がナンド・ゲート
７６および８４をラッチするように働く。

接触器接点２２の状態（開放または開成）は接点比較器
９０によって監視される。この目的のため、電動機電機
子に直結された接点は！５２、通常の接点デバウンシン
グ回路９２およびダイオード９４を介して比較器９０の
非反転入力に接続されている。接点が閉じていると、線
５２の電圧はほぼアース電位になっている。しかし接点
が開放していると、電圧はあるレベルまで土性する。こ
のようにして回生制動モードにあるとき、逆バイアス・
ダイオード９４に正の電圧が印加される。

これにより抵抗９６を介して比較器９０の非反転入力に
正の電圧が印加される。この正電圧は比較器９０の反転
入力端子の基準電圧より大きいので、接点２２が開放し
ているときは接点比較器９０の出力は正の高レベルとな
る。この状態は回生モードの制動動作を表わす。比較器
９０の出力端子が高レベルになると、トランジスタ１０
０の動作を制御するダイオード９８が逆バイアスされる
。トランジスタ１００のエミッタ端子は発振器６０に接
続されている。比較器９０の高レベル出力によリ、イン
バータ１０１の出力に論理Ｏ信号が生じる。これはダイ
オード１０２と抵抗１０３を介してトランジスタ６２の
導通を禁止する。このようにして逆転制動モードまたは
通常の走行モードの動作中は、トランジスタ１００が禁
止され、トランジスタ６２が発振器６０を制御する。一
方、回生制動中はトランジスタ６２が禁止され、トラン
ジスタ１００が発振器６０を制御する。

トランジスタ１００は、回生制動モードの動作中（即ち
ダイオード９８を介して与えられる信号によって禁止さ
れないとぎ）、比較器１０４によって制御される。この
比較器１０４の出力は抵抗１０６を介してトランジスタ
１００のベースに接続されている。比較器１０４の正の
高レベル出力信号はトランジスタ１００をオンにづる。

比較器１０４の非反転入力は基準電圧に接続されている
。

比較器１０４の反転入力は抵抗１０８を介して回生電流
制限分圧抵抗１１０のアームに接続され、抵抗１１２を
介してトランジスタ１１４の］レクタに接続されＣいる
。電流制限分圧抵抗１１０には差動増幅器１１６の出力
が与えられる。この差動増幅器１１６には回生電流検知
器３４から電流信号が与えられる。したがって、分圧抵
抗１１０の両端間に生じる電圧およびそのアームに与え
られる電圧は回生制動電流に比例しＣいる。同じ電圧が
分圧抵抗１１０と並列に接続された分圧抵抗器１１８の
両端間にも加わる。分圧抵抗１１０の□能を以下更に詳
しく説明する。直列抵抗１２０は分圧抵抗１１８．１１
０の両方をアースに接続する。

動作について説明すると、分圧抵抗器１１０のアームに
得られた回生制動電流信号は比較器１０４によって基準
電圧と比較される。回生制動電流信号が基準電圧より大
きいとき、比較器１０４の出力は低レベルとなり、トラ
ンジスタ１００がオフとなる。トランジスタ１００がオ
フになったことで発振器６０がオフになり、そのｌＣめ
電力調整器２４が停止される。比較器１０４で回生電流
信号が基準値より小さくなったとき、比較器出力が正と
なり、逆の動作が行なわれて電ノコ調整回路２４はある
デユーティサイクルで動作するように制御される。この
ように今述べた回路部分は回生制動モード動作時に回生
電流調整器としての役目を果す。

アクセル位置く分圧抵抗器６８の位置）に応答するため
、トランジスタ１１４は比較器１０４の反転入力端子に
対する電流限界を上げたり下げたりする。分圧抵抗６８
のアームに得られた電圧は増幅器１２２と抵抗１２３を
介してトランジスタ１１４のベース端子に制御信号とし
て与えられる。

この信号は増幅器１２２でアクヒル信号からバイアス信
号を減算することによって作られる。したがって、分圧
抵抗６８のアームを正電圧側に動かずにつれて、トラン
ジスタ１１４のベースに印加される電圧が低下する。そ
の結果、アクセルを働かづにつれて、電流限界が増加し
、電力調整回路２４の動作サイクルが増大する。

第２Ｃ図に示した回路部分にはタイマ制御回路（第１図
の回生制御回路４８の１つの機能部分）が含まれている
。このタイマ制御回路は回生制動電流に応答し、回生制
動電流が所定の時間の間所定の値より小さいとき動作を
反転し−Ｃ逆転制動モードにする。

第２Ｃ図に於いて、線５１に与えられた逆転信号（正電
圧レベル）は抵抗１２４とコンデンサ１２６を含むＲＣ
タイミング回路にも与えられる。

逆転信号はコンデンサ１２６を充電するので、抵抗１２
４とコンデンサ１２６との結合点の電圧が時間とともに
上昇する。この電圧が比較器１２８の反転入力端子に与
えられ、非反転入力端子に印加された基準電圧と比較さ
れる。コンデン（Ｊ　１２６と並列にトランジスタ１３
０の１ミツターコレクタ径路と抵抗１３２が接続されて
いる。動作について説明すると、トランジスタ１３０が
非尋通状態にある場合、コンデンサ１２６は逆転信号に
よって充電される。しかしトランジスタ１３０が導通状
態にあれば、コンデンサ１２６は分路されるので充電さ
れない。トランジスタ１３０はそのベース端子に印加さ
れる信号によって制御される。

トランジスタ１３０のベース端子は抵抗１３４および１
３６を介して正電圧源に接続されている。

抵抗１３４と１３６との結合点はダイオード１３Ｂを介
してニュー１〜ラル信号線４５に接続され、またダイオ
ード１４０を介して回生電流限界比較器１０４（第２Ａ
図）の出力に接続されている。

回生電流限界を超えるたびごとに、比較器１０４の出力
は零になり、トランジスタ１３０がオンに転じる。これ
によりコンデン”ｊ−１２６は短絡され、放電する。一
旦、回生電流が再び限界（０より低くなると、トランジ
スタ１３０は非導通状態になり、コンデンサ１２６は再
び自由に充電され始める。

このようにして回生電流が（比較器１０４、分圧抵抗器
１１０の設定値、および分圧抵抗器６８によって定めら
れる）所定の限界値より小さ０ときは、コンデンサ１２
６が充電される。最終的に【よ、回生電流限界値に達し
／ｊ結果としてコンデンサ１２６が放電しなくなると、
比較器１２８の非反転入力に与えられた基準電圧より反
転入力の電圧の方が高くなる。これにより比較器１２８
の出力が低レベルとなり、これが抵抗１４２を介して比
！文型１４４の反転入力に与えられる。比較器１４４は
ラッチ回路として働き、その入力の低レベル信号により
出力端子に正電圧レベルが生じる。この正レベル信号は
次いでダイオード１４６を介してトランジスタ１３０の
ベースに与えられる。したがって、トランジスタ１３０
は非導通状態に保持される。

比較器１２８の出力に生じた論］！ｌ！Ｏ（即ち低レベ
ル）は、ナンド・ゲート７６（第２Ｂ図）の下側人力に
接続された逆転信号線をタイオード１４８を介して論理
Ｏにし、その結果（ナンド・グーｌ〜８４とインバータ
８６を介して）接触器コイル５０を不作動にして接点を
再び閉成し、制動を逆転モードに戻り。比較器１２８は
ラッチされたままであるので、まず動作がニュートラル
状態を通らない限り、制動を回生モードに戻すことはで
きない。ニュートラル信号は線４５からダイオード１５
０を介して比較器１４４の非反転入力に与えられて、比
較器１２８および１４４のラッチを解除し、トランジス
タ１３０を再び導通状態とする。

抵抗１５２　Ｌ１２よび１５４が比較器１４４の反転入
力と非反転入力にそれぞれ接続されており、またこの２
つの抵抗はともに比較器１２８の非反転入力に与えられ
る基準電圧に接続されている。抵抗１５２および１５４
の抵抗値は、ニュートラル信号の印加によって比較器１
４４が確実にリセットされるような値になっている。ニ
ュートラル信号はダイオード１３８を介してトランジス
タ１３０にもちえられるので、コンデンサ１２６は制動
開始時に放電される。更に、ニュートラル信号は通常の
時間遅延回路２００を通ってナンド・ゲート７６の下側
入力に与えられる。このようにニュートラル信号はナン
ド・ゲート７６に印加される前に少し遅延される。これ
によって接点２２はアーク作用から保護される。と云う
のは、接触器コイル５０が作動される前に界磁接点Ｆ１
、Ｆ２、Ｒ１および］（２が開路されるからである。

第１の所定の時間の間回生電流が第１の所定の値より小
さい場合には、今述べた回路により逆転制動への復帰が
行なわれる。しかし、回生電流が更に低い値に低下した
場合は、すぐに逆転制動に復帰することが望ましい。こ
れは分圧抵抗器１１８のアームからの第２の回生電流信
号を比較器１５６の反転入力に加えることによって行な
われる。

接点比較器９０の出力はダイオード１５８を介して比較
器１５６の非反転入力に与えられて、接点・が間数して
いるか開成しているかに応じて、比較器１５６を禁止す
るか、あるいは第２の回生電流信号を（抵抗１６０を介
して非反転入力に与えられる）基準電圧と比較できるよ
うに１゛る。回生電流信号が基準値より小さくなったと
ぎ、比較器１５６が禁止されない場合には、比較器１５
６は抵抗１６２とダイオード１６４を介してコンデンサ
１２６に付加的な電荷を与える。これによりコンデレザ
１２６両端間の電圧は比較器１２８をトリガーする電圧
に一層早く到達する。比較器１２８が一層トリガーされ
ると、前述の動作が行なわれ、逆転モードの制動が再開
される。

発振器６０を制御するためのトランジスタ６２のエミッ
タに対する電流制限作用がダイオード１７０と抵抗１７
２を介して接続されｌ〔回路によって行なわれる。この
電流制限回路は差動増幅器１７４を含む。差動増幅器１
７４の入力端子は電流分路装置２６の両端間に発生され
る電圧を監視するように接続されている。差動増幅器１
７４の出力端子は第１の抵抗１７６を介して比較器１７
８の反転入力端子に接続され、また第２の抵抗１８０を
介して比較器１８２の反転入）ｊ端子に接続されている
。比較器１７８の非反転入力は正Ｍ　１１’　Ｔａ電圧
源接続されている。同様に、抵抗１８４を介して比較器
１８２の非反転入力に基準電圧が接続されている。比較
器１７８の出力端子と比較器１８２の出力端子は並列に
ダイオード１７０の陰極端子に接続されている。ダイオ
ード１７０の陰極端子は抵抗１８６を介して（図示しな
い）バイアス電圧源にも接続されている。逆転信号線５
１と比較器１７８の反転入力端子との間に直列接続され
たインバータ１８８とダイオード１９０を含み、更に逆
転信号線５１と比較器１８２の反転入力との間に接続さ
れたダイオード１９２を含むゲート回路は、動作が通常
の走行モードにあるか制動モードにあるかに応じて比較
器１７８または比較器１８２を電流制限部品として選択
する手段となる。

比較器１８２はまた逆転制動の再開時（即ち第１図の接
触器接点２２が再び閉じたとき）にも役目を果Ｊ０イン
バータ１０１の出力がダイオード１９４と抵抗１９６を
介して比較器１８２の非反転入力に接続されている。比
較器１８２の非反転入力にはコンデンサ１９８も接続さ
れている。回生制動モードの動作の場合、インバータ１
０１の出力はほぼアース電位（論理Ｏ）になっている。

これによりコンデンサ１９８両端間の電圧が低電圧に保
持されて、比較器１８２の出力が低レベルになるので、
トランジスタ６２の出力は制限される。制動モードが逆
転モードの動作に戻ったとき、インバータ１０１の出力
が正になる。これによりコンデンサ１９８は充電が可能
となり、比較器１８２の出力が正に切り替わるまで充電
し、このときトランジスタ６２が電動機電流を増加させ
ることが可能となる。電動機電流は時間とともに徐々に
増加し、最大値に達する。

以上、本発明の好ましい実施例と考えられるものについ
て図示し説明してぎたが、当業者がこれに変形を加える
ことは容易であろう。したがって本発明は図示し説明し
た特定の構成に限定されるものではなく、本発明の真の
精神と範囲に入るすべての変形と構成を包含するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気制動制御回路を含む牽引電動
機制御システムの概略ブロック図である。 第２図並びに第２Ａ図、第２Ｂ図、および第２Ｃ図は第
１図の制御システムに用いられる電気制動制御回路の回
路図である。 （符号の説明） １０・・・電機子； １２・・・界磁巻線： ２２・・・接触器接点； ２４・・・電力調整回路： ２６．３４・・・電流分路装置（電流検知器）；２８・
・・逆転制動ダイオード： ３２・・・回生制動ダイオード： ４０・・・スイッチ； ４４・・・加速制御回路； ４６・・・電流制限回路； ４７・・・オン時間率制御回路； ４８・・・回生制御回路； ５０・・・接触器コイル； ６０・・・発振器； ７６・・・ナンド・ゲート； ８０・・・デ１−ティサイクル比較器；８１・・・電動
機電流比較器； ８４・・・ナンド・ゲート； ８６・・・インバータ： ８８・・・帰還ダイオード； １２８・・・比較器； １４４．１５６・・・比較器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）直列接続された界磁巻線と電機子巻線を有する直
   流牽引電動機用の制御システムであって、その導通期間
   と非環通期間との比が電動機の電力を決定する調整回路
   、界磁巻線に対する電流の極性を反転１−ることにより
   電気制動を開始する手段、逆転制動モードの動作で発生
   された電流のための電流径路、回生制動モードの動作で
   発生された電流のための電流径路、ならびに制動モード
   に応じて開放または開成の動作状態をとる一組の接点を
   含む形式の制御システムに於いて、ａ）電気制動の開始
   時に直ちに上記逆転制動電流径路に制動電流を流させる
   第１の制御手段、ｂ）上記逆転制動電流径路の電流を検
   知して逆転制動電流を表わす信号を発生ずる第１の検知
   手段、Ｃ）上記調整回路の２２時間とオフ時間との比を
   検知してこの比を表わす信号を発生ずる第２の検知手段
   、ならびにｄ）上記逆転制動電流信号と上記比を表わす
   信号に応答し、上記逆転制動電流が所定の逆転電流値よ
   り大きく、かつ上記オン時間とオフ時間との比が所定の
   値より小さいときには、上記接点の状態を変化させて制
   動電流を上記逆転制動電流径路から上記回生制動電流径
   路に切り替える第２の制御手段を含むことを特徴とする
   電気制動制御回路。 （２、特許請求の範囲第（１）項記載の電気制動制御回
   路に於いて、上記回生制動電流径路の電流を検知して回
   生制動電流を表わす信号を発生する第３の検知手段、な
   らびに上記回生制動電流信号に応答し、上記回生制動電
   流が第イの所定の期間の間、第１の所定の回生電流値よ
   り小さい状態のままであるときは、上記接点の状態を変
   えて制動電流を上記回生制動電流径路から上記逆転制動
   電流径路に戻す第３の制御手段を含む電気制動制御回路
   。 （３）特許請求の範囲第（２）項記載の電気制動制御回
   路に於いて、上記回生制動電流信号に応答し、上記回生
   制動電流が上記第１の所定の期間より短い第２の所定の
   期間の間、上記第１の所定の回生電流値より大きさの小
   さい第２の所定の回生電流値よりも小さい状態のままで
   あるときには、上記接点の状態を変えて制動電流を上記
   回生制動電流径路から上記逆転制動電流径路に戻す第４
   の制御手段を含む電気制動制御回路。 （４）特許請求の範囲第（３）項記載の電気制動制御回
   路に於いて、上記接点が制動開始の前に閉成され、逆転
   制動モードの動作のために開成状態を維持し、そして上
   記第１の制御手段が、制動開始信号に応答して上記接点
   の開成状態を維持する論理回路を有する電気制動制御回
   路。 （５）特許請求の範囲第（４）項記載の電気制動制御回
   路に於いて、上記調整回路の導通期間と非導通期間との
   比が電圧制御発振器によって定められ、そして上記第２
   の検知手段がその大きさが上記発振器を制御するような
   電圧信号を操作員の指令に応答して発生する電気回路手
   段を有し、上記電圧信号が上記比を表わす信号となる電
   気制動制御回路。 （６）特許請求の範囲第（５）項記載の電気制動制御回
   路に於いて、上記第３の制御手段が、上記回生制動モー
   ドで発生される電流の大きさを制限するように上記調整
   回路を制御し、上記第１の所定の回生電流値より大きく
   なったときに上記調整回路を非導通にさせる電気回路手
   段、および上記回生制動電流が上記第１の所定の回生電
   流値より小ざい時間を計時し、上記回生制動電流が上記
   第１の所定の回生制動電流値を超えたときに上記電気回
   路手段によって初期時点にリセットされるようになって
   おり、上記回生制動電流が上記第１の所定の期間の間、
   上記第１の所定の回生電流値より小さいときに、上記接
   点状態の変化を生じさせる信号を発生するリセット可能
   なタイミング手段を有する電気制動制御回路。 （７）特許請求の範囲第〈６）項記載の電気制動制御回
   路に於いて、上記第２の制御手段が、上記発振器を制御
   する上記電圧信号の大きさを上記所定の比の値と比較す
   る第１の比較器、逆転制動電流信号を上記所定の逆転電
   流値と比較する第２の比較器、および上記第１８５よび
   第２の比較器の出力信号に応答して、上記接点状態の変
   化を生じさせる論理回路手段が有する電気制動制御回路
   。 （８）特許請求の範囲第（７）項記載の電気制動制御回
   路に於いて、上記リセット可能なタイミング手段が、タ
   イミング・コンデンサを含む抵抗−コンデンサ・タイミ
   ング回路網、上記タイミング・コンデンサの電圧が予め
   設定された計時基準値を超えたときにその出力状態を変
   化させる第１の比較器、上記第１の比較器の出ツノ状態
   の上記変化に続いて上記第１の比較器をラッチするラッ
   チ比較器、およびＬ記タイミング・コンデンサと並列に
   接続されていて、上記タイマーをリセットするために上
   記タイミング・コンデンサを放電させるスイッチング手
   段を有する電気制動制御回路。 （９）特許請求の範囲第（８）項記載の電気制動制御回
   路に於いて、上記制動電流を上記回生制動電流径路から
   上記逆転制動電流径路に戻した後、上記調整回路の導通
   期間と非導通期間の比を徐々に増大させる手段を含む電
   気制動制御回路。