(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載したバッテリを電源とし、直流モータの直巻界磁巻線に流れる電流方向を界磁巻線切換用コンタクタで切り換えて電気車を前進および後進させるようにした電気車の制御装置において、前記直流モータに流れる電流を検出し、この検出電流と電流零レベル設定器の設定レベルと比較して検出電流が設定レベルと一致したとき前記界磁巻線切換用コンタクタをオフするようにしたことを特徴とする電気車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバッテリを搭載した電気車の制御装置に関し、特に、電気車駆動用直流モータの前進，後進運転切換に用いる直巻界磁巻線の切換用コンタクタの制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリを搭載した電気車において、該電気車を前進又は後進運転する制御は電気車を駆動する直流モータの直巻界磁巻線の極性（電流方向）を切り換えて行う。図３にこの電気車の基本的な回路構成図を示す。
【０００３】
同図において１は直流モータ、２は直巻界磁巻線ＳＰの極性を切り換える界磁巻線切換用コンタクタ（以下、切換用コンタクタと称す）で、その接点は図４に示す前進コンタクタＭＦ，後進コンタクタＭＲによりオン・オフされる。ＤＦはフライホイルダイオード，ＤＡはプラキングダイオード、３はバッテリ、４はチョッパ回路、５は電流センサを示す。
【０００４】
図４は切換用コンタクタ２の制御回路図で、前進コンタクタＭＦおよび後進コンタクタＭＲを有する前進用コンタクタ回路２Ｆおよび後進用コンタクタ回路２Ｒからなり、両コンタクタは夫々トランジスタＴFおよびＴRを介して制御電源に接続され、トランジスタのベースに信号を入力することによりコンタクタを動作させる。例えば、前進用の入力信号ＦCをトランジスタＴFに入力すると、前進コンタクタＭＦが動作し、図３に示す接点ｍｆをオンする。（図の右側に切り換えられる）このコンタクタのオンにより、バッテリ３−後進コンタクタＭＲの接点ｍｒ（左側接点）−直巻界磁巻線ＳＰ−前進コンタクタＭＦの接点ｍｆ（右側接点）−直流モータ１−電流センサ５−チョッパ回路４−バッテリ３と電流が流れる。直巻界磁巻線ＳＰには実線矢印の方向に流れ直流モータ１は前進方向に回転される。前進用の入力信号ＦCを切ると図３の状態に戻る。
【０００５】
後進制御は、後進用の入力信号ＲCをトランジスタＴRに入力し、後進コンタクタＭＲを動作させて接点ｍｒを図３の右側に切り換える。この切り換えによって直巻界磁巻線ＳＰには点線矢印て示す方向に電流が流れ、直流モータ１は逆方向に回転する。
【０００６】
図５はこの動作のタイムチャートで、前進動作の場合を例示している。同図においてＦCはトランジスタＴFに印加される前進用の入力信号、ｍｆは前進コンタクタＭＦの接点動作、Ｉは直流モータに流れる電流、ｃiはチョッパ回路のチョッパ信号を示している。
【０００７】
前進用の入力信号ＦCが入力されると、若干遅れてチョッパ信号ｃiが入力してチョッパ回路が動作し、同時にコンタクタ接点ｍｆがオンして、直流モータに電流Ｉが流れて直流モータが始動する。
【０００８】
前進用の入力信号ＦCを切ると、チョッパ信号ｃiも切れ、直流モータの電流Ｉは徐々に減衰し、所定の時間ｔ1の後、コンタクタＭＦの接点ｍｆはオフする。
【０００９】
この所定の遅れ時間ｔ1は、コンタクタの接点が電流Ｉを直接切ると接点間にアークが生じ、接点が損耗するのを防止するために遅らせたもので、その遅れ時間ｔ1は、前進および後進コンタクタＭＦおよびＭＲに並列に設けたフライホイルダイオードＤ1と直列に接続されたフライホイル抵抗Ｒ1の抵抗値およびコンタクタＭＦ，ＭＲのコイルのリアクタンスの値によって決まる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記のコンタクタのオフの遅れ時間ｔ1は、電流の減衰傾きが変化しないことを前提として最大減衰時間を見込んで設定しているが、直流モータの特性が大きく違ったり、プラキング制御中の場合は、電流の減衰が変化するため、条件によっては、接点によってアークを切る可能性があり、コンタクタ接点の寿命が短くなる。この寿命を長くするためには接点容量を大きくしなければならない、という課題があった。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、直流モータの特性，走行条件にかかわらず、切換用コンタクタの接点でアークを切らないようにして、寿命が長く信頼性の高い切換用コンタクタによる電気車の制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明において、上記の課題を解決するための手段は、直流モータの電流を検出し、この電流が充分減衰してから切換用コンタクタをオフし、コンタクタで電流を直接切らないようにする。
【００１３】
このようにすることにより、直流モータの特性や走行条件が変わっても、コンタクタでアークを切ることがなくなる。
【００１４】
従って、直流モータの特性によって、コンタクタコイルのフライホイル抵抗値を調整する必要もなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態の回路図で、直巻界磁巻線の切換用コンタクタの制御回路に特徴を有する。従って、直流モータを駆動する主回路は従来と同じなので、図３と同一又は相当部分には、これと同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１７】
しかして、一点鎖線で囲んだ１０は本発明の特徴部分である直巻界磁巻線を切り換えるためのコンタクタ制御回路である。このコンタクタ制御回路１０は、コンパレータ１１，電流零レベル設定器１２，前進用コンタクタ回路２ＦのトランジスタＴFを制御する第１のＡＮＤ回路１３，第１のＯＲ回路１４および後進用コンタクタ回路２ＲのトランジスタＴRを制御する第２のＡＮＤ回路１５，第２のＯＲ回路１６から成り、コンパレータ１１は、電流零レベル設定器１２の零レベル設定信号と電流センサ５の電流検出信号とを入力し、電流検出信号が電流零レベル設定器で設定した値と一致したときに出力を停止する。また、ＦＣおよびＲＣは前進（正転）指令接点および後進（逆転）指令接点を示している。
【００１８】
図２は図１の動作を説明するためのタイムチャートで、今、図１の前進指令接点ＦＣをオンして図２のＦCで示す前進入力信号を与えると、第１のＯＲ回路１４を介して前進用コンタクタ回路２ＦのトランジスタＴFが導通し、前進コンタクタＭＦに電流が流れて動作し若干遅れてその接点ｍｆはオンする。同時にチョッパ回路４にチョッパ信号Ｃiが入力されてチョッパ回路４が作動し、直流モータ１には電流Ｉが流れ、当該直流モータ１は正回転し電気車を前進方向に駆動する。
【００１９】
次に、前進指令接点ＦＣをオフすると前進指令信号ＦCとチョッパ信号ｃiが無くなり、直流モータ１に流れる電流Ｉは徐々に減衰し、電流零レベル設定器の設定値まで減衰したとき、コンパレータ１１の出力は無くなり、第１のＡＮＤ回路１３からの出力も無くなってトランジスタＴFは不導となり、前進コンタクタＭＦはオフとなる。
【００２０】
即ち、図２のｍｆに示すように前進コンタクタの接点は、直流モータ１に流れる電流が充分減衰したとき（０又はほとんど０）オフするので、コンタクタの接点では直接電流を切らない。このため、接点間にはアークが発生することはない。
【００２１】
電気車を後進させる場合は、後進指令接点ＲＣをオンし、後進コンタクタＭＲをオンして直巻界磁巻線ＳＰに流れる電流方向を逆にする。動作順序は前進させる場合と同様なので、説明を省略する。
【００２２】
なお、コンタクタ制御回路１０の制御は、マイクロコンピュータで処理してもよい。
【００２３】
従来は図５に示すようにコンタクタ（前進，後進）をオフするタイミングは、前進用の入力信号およびチョッパ信号が切れた後、直流モータに流れる電流とは無関係に所定の時間ｔ1遅らせてオフし、この遅れ時間は直流モータの特性や運転条件で決まるため、一定とはならず従ってコンタクタ接点で大きい直流電流を切ってアークが生ずることがあったが、本発明においては、直流モータに流れる電流を検出し、この電流が充分減衰した（０又はほぼ０）ときオフするので、直流モータの特性や運転条件には関係なく、常に接点間にアークを発することなくオフすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は上記のように、直流モータの特性や走行条件にに関係なく、直流モータに流れる電流が充分減衰してからコンタクタの接点をオフするので、コンタクタの接点はアークを切ることがないため、コンタクタ接点の寿命が伸び、信頼性が向上する。
【００２５】
また、アークを切らないので、アークによる損耗を考慮する必要がないため小形化ができる。
【００２６】
更に、従来は直流モータの特性によって、コンタクタコイルのフライホイル抵抗の抵抗値を変えなくてならない場合があったが、本発明はフライホイル抵抗には全く関係がないので、一度設定すれば足り、変更する必要はない等、種々の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の回路図。
【図２】本発明の動作を説明するためのタイムチャート。
【図３】従来の電気車の主回路構成図。
【図４】従来の直巻界磁巻線切換用コンタクタの回路図。
【図５】従来の電気車の動作を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
１…直流モータ
２…界磁巻線切換用コンタクタ
２Ｆ…前進用コンタクタ回路
２Ｒ…後進用コンタクタ回路
３…バッテリー
４…チョッパ回路
５…電流センサ
ＳＰ…直巻界磁巻線
ＭＦ…前進コンタクタ
ＭＲ…後進コンタクタ
１０…コンタクタ制御回路
１１…コンパレータ
１２…電流零レベル設定器
１３，１５…ＡＮＤ回路
１４，１６…ＯＲ回路
ＦＣ…前進指令接点
ＲＣ…後進指令接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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