专利名称：电动车控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对电动车进行控制的电动车控制装置。
背景技术：
通常，已知具备交流同步发电机、二极管整流器、变流器(inverter)、辅助电源装置的电动车控制装置。二极管整流器将由交流同步发电机发出的交流电力转换为直流电力。变流器将由二极管整流器转换后的直流电力转换为交流电力，并提供给使车辆行驶的车辆驱动用电动机。二极管整流器的直流侧和变流器的直流侧通过直流链接(DC-link)连接。辅助电源装置与直流链接连接。辅助电源装置将从直流链接提供的直流电力转换为交流电力，提供给辅机或CVCF (constant voltage constant frequency，恒定电压恒定频率) 负载。例如，有日本的公开特许公报、特开2009-060723号公报(以下称为专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2009-060723号公报发明的概要发明所要解决的技术问题但是，对于上述那样的电动车控制装置，即搭载有柴油发动机、通过使用该柴油发动机来驱动交流发电机、从而从该交流发电机产生交流电力、控制该交流电力来控制电动车的电动车控制装置，要求进一步的小型化或低成本化。
发明内容
在此，本发明的目的在于，提供一种能够小型化或低成本化的电动车控制装置。解决技术问题所采用的技术手段本发明为了达成上述目的，是由如下结构构成的电动车控制装置。即，具备交流发电机，产生交流电力；第一交流负载，与上述交流发电机连接，具有对于谐波的耐性；第一电力转换机构，将从上述交流发电机产生的交流电力转换为直流电力；第二电力转换机构，与上述第一电力转换机构通过直流电路连接，对由上述第一电力转换机构转换后的直流电力进行转换，并向作为驱动电动车的动力源的驱动用电动机提供交流电力；以及电源，对由上述第一电力转换机构转换后的直流电力进行转换，并向第二交流负载提供交流电力。发明的效果根据本发明，能够提供一种能够小型化或低成本化的电动车控制装置。
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图1是表示本发明的第一实施例的电动车控制装置的结构的结构图。图2是表示本发明的第二实施例的电动车控制装置的结构的结构图。图3是表示本发明的第三实施例的电动车控制装置的结构的结构图。图4是表示本发明的第四实施例的电动车控制装置的结构的结构图。图5是表示本发明的第五实施例的电动车控制装置的结构的结构图。图6是表示本发明的第六实施例的电动车控制装置的结构的结构图。图7是表示本发明的第七实施例的电动车控制装置的结构的结构图。
具体实施例方式以下参照
本发明的一实施例。(第一实施例)图1是表示本发明的第一实施例的电动车控制装置10的结构的结构图。另外，对于以后的图中的相同部分赋予相同符号并省略其详细说明，主要对不同的部分进行叙述。 以后的实施例也同样地省略重复的说明。电动车控制装置10具备发动机1、交流同步发电机2、转换器(converter) 3、充电电阻4、接触器5及6、滤波电容器7、变流器8、辅机12、CVCF负载13、辅助电源装置(APU Auxiliary Power Unit) 20。在变流器8上连接有车辆驱动用电动机9。发动机1与交流同步发电机2连接。发动机1对交流同步发电机2进行驱动。交流同步发电机2是输出三相交流电力的交流电源。交流同步发电机2是同步机的发电机。交流同步发电机2通过发动机1驱动，发出三相交流电力。交流同步发电机2 与辅机12及转换器3连接。在动力运行时，交流同步发电机2将发出的交流电力提供给辅机12及转换器3。转换器3是双向转换器(电力转换器)。转换器3例如是PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)转换器、二极管整流器、晶闸管转换器等。在动力运行时，转换器3将从交流同步发电机2提供的三相交流电力转换为直流电力。转换器3将转换后的直流电力提供给变流器8及辅助电源装置20。在再生时，从变流器8向转换器3提供直流电力。转换器3将从变流器8提供的直流电力转换为三相交流电力。转换器3将转换后的三相交流电力提供给辅机12。变流器8是双向转换器(电力转换器)。变流器8的直流侧与转换器3的直流侧通过直流链接LN连接。变流器8的交流侧与车辆驱动用电动机9连接。变流器8是对车辆驱动用电动机9进行VVVF (可变电压可变频率variable voltage variable frequency) 控制的VVVF变流器。在动力运行时，变流器8将从转换器3提供的直流电力转换为三相交流电力。变流器8将转换后的三相交流电力提供给车辆驱动用电动机9。在再生时，对变流器8提供由车辆驱动用电动机9产生的三相交流电力。变流器 8将从车辆驱动用电动机9提供的三相交流电力转换为直流电力。变流器8将转换后的直流电力提供给辅助电源装置20及转换器3。车辆驱动用电动机9与变流器8的交流侧连接。车辆驱动用电动机9通过从变流器8提供的三相交流电力驱动。车辆驱动用电动机9是用于使电动车行驶的动力源。在再生时，车辆驱动用电动机9产生交流电力(再生电力)。车辆驱动用电动机9将产生的三相交流电力提供给变流器8。滤波电容器7的端子分别与直流链接LN的正极和负极连接。滤波电容器7降低流过直流链接LN的电流纹波(ripple)。接触器5及6串联地插入到直流链接LN的正极侧(或负极侧)的电路路径中。 通过闭合接触器5及6，从转换器3向变流器8 (或从变流器8向转换器幻提供直流电力。 通过打开接触器5及6，停止从转换器3向变流器8 (或从变流器8向转换器幻提供直流电力。充电电阻4与接触器5并联地连接。充电电阻4是为了在将接触器6闭合时，不向滤波电容7中流入过电流而设置的。辅机12与交流同步发电机2的交流直接连结。辅机12是能够承受来自转换器3 的谐波的辅助设备。辅助设备是指作为车辆驱动用电动机9以外的负载的设备。辅机12 是辅助旋转机。辅机12在动力运行时，通过从交流同步发电机2提供的交流电力来驱动。 辅机12在再生时，通过从转换器3提供的交流电力来驱动。辅助电源装置20将从直流链接LN提供的直流电力转换为交流电力。辅助电源装置20将转换后的交流电力提供给CVCF负载13。CVCF负载13是例如交流100V的负载或直流100V负载等。交流负载是例如空调装置等。直流负载是例如电动车照明或控制电路的电源等。辅助电源装置20具备辅助电源用滤波电容器21、辅助电源用变流器22、变压器 23。辅助电源用变流器22与直流链接LN连接。辅助电源用变流器22将从直流链接 LN提供的直流电力转换为交流电力。辅助电源用变流器22经由变压器23，将转换后的交流电力提供给CVCF负载13。辅助电源用滤波电容器21的端子分别与辅助电源用变流器22的直流侧的正极和负极连接。辅助电源用滤波电容器21降低流过辅助电源用变流器22的直流侧的电流纹波。变压器23对从辅助电源用变流器22提供的交流电压进行变压，并提供给CVCF负载13。根据本实施例，通过使能够承受谐波的辅助设备即辅机12与交流同步发电机2的输出直接连结，能够减小辅助电源装置20的负载。由此，能够减小辅助电源装置20的额定容量。因此，电动车控制装置10作为整体能够实现小型化和低成本化。此外，通过使用作为同步机的交流同步发电机2，能够提高作为转换器3而选择的转换器的自由度。由此，能够选择最适于小型化或低成本化的转换器。(第二实施例)图2是表示本发明的第二实施例的电动车控制装置IOA的结构的结构图。电动车控制装置IOA是在图1所示的第一实施例的电动车控制装置10中，将交流电抗器15插入到连接转换器3和辅机12的电路路径中的结构。其他点与第一实施例相同。交流电抗器15插入到三相交流的各相的线中。交流电抗器15是降低电流纹波的交流滤波器。在动力运行时，交流电抗器15降低输入到转换器3中的输入电流的纹波。在再生时，交流电抗器15降低从转换器3输出的输出电流的纹波。
根据本实施例，除了第一实施例的作用效果之外，能够得到以下的作用效果。电动车控制装置IOA通过在转换器3和辅机12之间设置交流电抗器15，来作为交流滤波器，能够降低在转换器3和辅机12之间流过的电流中产生的纹波。由此，电动车控制装置IOA能够提高性能。(第三实施例)图3是表示本发明的第三实施例的电动车控制装置IOB的结构的结构图。电动车控制装置IOB是在图1所示的第一实施例的电动车控制装置10中，使蓄电装置16与直流链接LN连接的结构。其他点与第一实施例相同。蓄电装置16的正极端子及负极端子分别与直流链接LN的正极及负极连接。蓄电装置16是能够蓄积电能的电源。蓄电装置16在交流同步发电机2运转中，被充电直流链接LN的直流电力。蓄电装置16在交流同步发电机2停止时，向直流链接LN提供直流电力。 由此，蓄电装置16经由转换器3，向辅机12提供电力。根据本实施例，除了第一实施例的作用效果之外，能够得到以下的作用效果。电动车控制装置IOA通过使蓄电装置16与直流链接LN连接，即使交流同步发电机2停止，也能够经由转换器3从蓄电装置16向辅机12提供电力。由此，电动车控制装置 IOA在向辅机12的电力提供方面，能够成为具有冗余性的结构。(第四实施例)图4是表示本发明的第四实施例的电动车控制装置IOC的结构的结构图。电动车控制装置IOC是在图1所示的第一实施例的电动车控制装置10中，将第二实施例的交流电抗器15插入到连接转换器3和辅机12的电路路径中、使第三实施例的蓄电装置16与直流链接LN连接、设置交流同步发电机2C来代替交流同步发电机2、使CVCF 负载13C与交流同步发电机2C的输出侧直接连结来代替CVCF负载13、并去除了辅助电源装置20的结构。其他点与第一实施例相同。交流同步发电机2C进行CVCF运转。由此，交流同步发电机2C输出恒定电压恒定频率的电力。在其他点上，交流同步发电机2C与第一实施例的交流同步发电机2相同。CVCF负载13C与交流同步发电机2C的输出直接连结。CVCF负载13C与交流同步发电机2C和交流电抗器15之间的电路路径连接。在动力运行时，从交流同步发电机2C向 CVCF负载13C提供交流电力。在再生时，从转换器3向CVCF负载13C提供交流电力。在其他点上，CVCF负载13C与第一实施例的CVCF负载13相同。根据本实施例，除了第一实施例、第二实施例及第三实施例的作用效果之外，能够得到以下的作用效果。通过使交流同步发电机2C进行CVCF运转，并使CVCF负载13C经由交流电抗器15 与转换器3的交流侧连接，能够使辅助设备(辅机12及CVCF负载13C)全部与交流同步发电机2C连接。由此，能够去除在第一实施例中设置的作为辅助设备用的电源的辅助电源装置20。因此，电动车控制装置10作为整体，与第一实施例相比更能实现小型化和低成本化。(第五实施例)图5是表示本发明的第五实施例的电动车控制装置IOD的结构的结构图。电动车控制装置IOD是在图4所示的第四实施例的电动车控制装置IOC中，将转换器3替换为PWM转换器3D。其他点与第四实施例相同。
PWM转换器3D是进行了 PWM控制的转换器。PWM转换器3D通过来自变流器8的再生电力或来自蓄电装置16的电力，在向辅机12或CVCF负载13C提供电力时，进行CVCF 运转。由此，PWM转换器3D将直流链接LN的直流电力转换为稳定的恒定电压恒定频率的三相交流电力，并提供给辅机12或CVCF负载13C。根据本实施例，除了第四实施例的作用效果之外，能够得到以下的作用效果。电动车控制装置IOD使用PWM转换器3D，从而在通过来自变流器8的再生电力或来自蓄电装置16的电力向辅机12或CVCF负载13C提供电力时，能够将稳定的恒定电压恒定频率的三相交流电力提供给辅机12或CVCF负载13C。由此，电动车控制装置IOD能够提高性能。(第六实施例)图6是表示本发明的第六实施例的电动车控制装置IOE的结构的结构图。电动车控制装置IOE是在图5所示的第五实施例的电动车控制装置IOD中，在交流电抗器15和辅机12及CVCF负载13C之间设置电容器电路17的结构。其他点与第五实施例相同。电容器电路17是构成交流滤波器电路FT的电路。交流滤波器电路FT是包含交流电抗器15和电容器电路17的结构。通过该结构，交流滤波器电路FT降低电流纹波。电容器电路17在具有降低电流纹波的效果的范围内，构成为最小的静电电容，以使交流同步发电机2C不成为进相(phase-advance，日本语進相)运转。根据本实施例，除了第五实施例的作用效果之外，能够得到以下的作用效果。电动车控制装置IOE通过设置电容器电路17来作为滤波电容器、将交流电抗器15 作为滤波电抗器来构成交流滤波器电路FT。由此，与仅交流电抗器15的情况相比，能够进一步降低PWM转换器3D的交流侧的电流纹波。此外，若交流同步发电机2C连接了电容器负载，则超前(日本语進* )电枢电流流过交流同步发电机2C。其结果，发电机感应电压上升。在电动车控制装置IOE中，在具有降低电流纹波的效果的范围内，通过使电容器电路17成为最小的静电电容，能够抑制交流同步发电机2C的进相运转。(第七实施例)图7是表示本发明的第七实施例的电动车控制装置IOF的结构的结构图。电动车控制装置IOF是在图5所示的第五实施例的电动车控制装置IOD中，将交流同步发电机2C替换为感应发电机2F。其他点与第五实施例相同。感应发电机2F是感应机的发电机。感应发电机2F进行CVCF运转。由此，感应发电机2F输出恒定电压恒定频率的电力。在其他点上，感应发电机2F与第四实施例的交流同步发电机2C相同。根据本实施例，除了第五实施例的作用效果之外，能够得到以下的作用效果。电动车控制装置IOF通过使用PWM转换器3D，能够取代交流同步发电机2C而使用感应发电机2F。感应发电机2F不需要在交流同步发电机2C中所需要的励磁控制，控制较为简单。因此，电动车控制装置IOF通过使用感应发电机2F，能够降低制造成本。另外，本发明不限定于上述实施例本身，在实施阶段，在不脱离其主旨的范围内能够将结构要素变形而具体化。此外，通过在上述实施例中公开的多个结构要素的适当的组合，能够形成各种发明。例如，可以从实施例所示的全部结构要素中删除几个结构要素。进而，也可以将不同的实施例中的结构要素适当组合。工业实用性本发明能够应用于对电动车进行控制的电动车控制装置。符号的说明1…发动机、2…交流同步发电机、3…转换器、4…充电电阻、5及6…接触器、7…滤波电容器、8…变流器、9…车辆驱动用电动机、10···电动车控制装置、12···辅机、13 "CVCF负载、20···辅助电源装置。
权利要求
1.一种电动车控制装置，其特征在于，具备 交流发电机，产生交流电力；第一交流负载，与所述交流发电机连接，具有对于谐波的耐性； 第一电力转换机构，将从所述交流发电机产生的交流电力转换为直流电力； 第二电力转换机构，与所述第一电力转换机构通过直流电路连接，对由所述第一电力转换机构转换后的直流电力进行转换，并向作为驱动电动车的动力源的驱动用电动机提供交流电力；以及电源，对由所述第一电力转换机构转换后的直流电力进行转换，并向第二交流负载提供交流电力。
2.如权利要求1所述的电动车控制装置，其特征在于，具备交流滤波器，该交流滤波器降低在所述第一交流负载和所述第一电力转换机构之间产生的电流纹波。
3.一种电动车控制装置，其特征在于，具备 交流发电机，产生恒定电压恒定频率的交流电力；第一交流负载，与所述交流发电机连接，具有对于谐波的耐性； 第二交流负载，与所述交流发电机连接，是恒定电压恒定频率用的交流负载； 第一电力转换机构，将从所述交流发电机产生的交流电力转换为直流电力； 交流滤波器，降低在所述第二交流负载和所述第一电力转换机构之间产生的电流纹波；以及第二电力转换机构，与所述第一电力转换机构通过直流电路连接，对由所述第一电力转换机构转换后的直流电力进行转换，并向作为驱动电动车的动力源的驱动用电动机提供交流电力。
4.如权利要求2或3所述的电动车控制装置，其特征在于，所述交流滤波器由包含滤波电容器和滤波电抗器的电路构成，所述滤波电容器在降低电流纹波的范围内，使静电电容最小。
5.如权利要求1 4中任一项所述的电动车控制装置，其特征在于，具备充电机构，该充电机构与所述直流电路连接，对所述直流电路的直流电力进行充H1^ ο
6.如权利要求1 5中任一项所述的电动车控制装置，其特征在于，所述第一电力转换机构将所述直流电路的直流电力转换为恒定电压恒定频率的交流电力，并向交流侧输出。
7.如权利要求1 6中任一项所述的电动车控制装置，其特征在于， 所述交流发电机是同步发电机。
8.如权利要求1 6中任一项所述的电动车控制装置，其特征在于， 所述交流发电机是感应发电机。
9.一种电动车，其特征在于，具备 交流发电机，产生交流电力；第一交流负载，与所述交流发电机连接，具有对于谐波的耐性； 第一电力转换机构，将从所述交流发电机产生的交流电力转换为直流电力；驱动用电动机，作为驱动电动车的动力源；第二电力转换机构，与所述第一电力转换机构通过直流电路连接，对由所述第一电力转换机构转换后的直流电力进行转换，并向所述驱动用电动机提供交流电力；以及电源，对由所述第一电力转换机构转换后的直流电力进行转换，并向第二交流负载提供交流电力。
10. 一种电动车，其特征在于，具备交流发电机，产生恒定电压恒定频率的交流电力；第一交流负载，与所述交流发电机连接，具有对于谐波的耐性；第二交流负载，与所述交流发电机连接，是恒定电压恒定频率用的交流负载；第一电力转换机构，将从所述交流发电机产生的交流电力转换为直流电力；交流滤波器，降低在所述第二交流负载和所述第一电力转换机构之间产生的电流纹波；驱动用电动机，作为驱动电动车的动力源；以及第二电力转换机构，与所述第一电力转换机构通过直流电路连接，对由所述第一电力转换机构转换后的直流电力进行转换，并向所述驱动用电动机提供交流电力。
全文摘要
一种电动车控制装置，将由交流同步发电机(2)产生的交流电力通过转换器(3)转换为直流电力，将由转换器(3)转换后的直流电力通过变流器(8)转换为交流电力，而提供给作为驱动电动车的动力源的车辆驱动用电动机(9)，将由转换器(3)转换后的直流电力通过辅助电源装置(20)转换为交流电力而提供给CVCF负载(13)，并使具有对于谐波的耐性的辅机(12)与交流同步发电机(2)直接连结。
文档编号B60L15/20GK102470779SQ20108003046
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月6日 优先权日2009年7月7日
发明者中泽洋介, 林敏 , 氏家昭彦, 沼崎光浩 申请人:株式会社东芝