DE69625456T2

DE69625456T2 - Steuereinrichtung für ein Elekrofahrzeug

Info

Publication number: DE69625456T2
Application number: DE69625456T
Authority: DE
Inventors: Yumiko Asano; Takeo Matsumoto; Noriaki Nakamoto; Hideo Obi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1996-08-08
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2016-08-09
Also published as: JP3345249B2; MX9602873A; EP0787620A2; KR100213460B1; EP0787620B1; AU691429B2; EP0787620A3; JPH09215105A; AU5942296A; KR970061609A; DE69625456D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug, die bei der Steuerung eines Motors zum Antreiben eines elektrischen Schienenfahrzeugs verwendet wird.

Beschreibung des Stands der Technik

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das eine herkömmliche Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug zeigt, die in der JP-Offenlegungsschrift Nr. 2-26203 beschrieben ist.
Diese Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug weist folgendes auf: einen Gleichstromwandler 31, der mit einem (nicht gezeigten) Stromabnehmer verbunden ist, um eine Fahrleitungsgleichspannung zu detektieren, eine Mittelwert-Operationsschaltung 32, die mit diesem Gleichstromwandler 31 verbunden ist, um einen Mittelwert der detektierten Fahrleitungsspannungen zu erhalten, und eine Speicherschaltung 34, die mit einem Bremsbefehlsignaleingang 33 verbunden ist, um ein Bremsbefehlsignal zu empfangen, und die ferner mit der Mittelwert-Operationsschaltung 32 verbunden ist. Die Speicherschaltung 34 speichert den Mittelwert der Fahrleitungsspannungen zu dem Zeitpunkt, zu dem ein regenerativer Bremsbefehl durch das Bremsbefehlsignal eingegeben worden ist.
Die Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug weist ferner folgendes auf: einen Stromverlaufgenerator 35, der mit dem Bremsbefehleingang 33 verbunden ist, um auf der Basis des Bremsbefehlsignals einen Stromverlauf zu erzeugen, und einen Gleichstromwandler 36 zum Detektieren der Filterkondensatorspannung, der mit einem (nicht gezeigten) Filterkondensator verbunden ist, um die Spannung des Filterkondensators zu detektieren.
Die Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug weist ferner einen Überspannungsbegrenzer 37 auf, der mit dem Gleichstromwandler 36 zum Detektieren der Filterkondensatorspannung und ferner mit der Speicherschaltung 34 verbunden ist. Der Überspannungsbegrenzer 37 gibt eine Stromreduzierspannung (negativer Wert) ab, wenn die Filterkondensatorspannung einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Die Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug weist ferner einen Addierer 38 auf, der mit dem Überspannungsbegrenzer 37 und dem Stromverlaufgenerator 35 verbunden ist. Der Addierer 38 dient als Strombefehlschaltung, die die Addition der Ausgangswerte des Überspannungsbegrenzers 37 und des Stromverlaufgenerators 35 durchführt.
Fig. 7 zeigt den Stromreduzierungsverlauf des Überspannungsbegrenzers 37.
Nachstehend wird der Betrieb der herkömmlichen Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 beschrieben.
Auf der Basis des Bremsbefehlsignals, das in den Bremsbefehlsignaleingang 33 eingegeben worden ist, wird von dem Stromverlaufgenerator 35 ein Stromverlauf erzeugt. Wenn der Ausgangswert des Gleichstromwandlers 36 zum Detektieren der Filterkondensatorspannung einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird der Überspannungsbegrenzer 37 wirksam, und der als Strombefehlschaltung dienende Addierer 38 addiert den Stromverlaufausgangswert und den Stromreduzierausgangswert des Überspannungsbegrenzers 37 und gibt ein Strombefehlsignal aus.
Die Fahrleitungsspannung wird dagegen von dem Gleichstromwandler 31 zum Detektieren der Fahrleitungsspannung beim Fahren ohne Antrieb detektiert, und ein Mittelwert der detektierten Fahrleitungsspannungen wird durch die Mittelwert-Operationsschaltung 32 erhalten. Zum Zeitpunkt der Eingabe des Bremsbefehlsignal in den Bremsbefehlsignaleingang 33 speichert die Speicherschaltung 34 den Mittelwert der von der Mittelwert-Operationsschaltung 32 übertragenen Fahrleitungsspannungen. Dann werden auf der Basis des in die Speicherschaltung 34 eingegebenen Mittelwerts der Fahrleitungsspannungen die in Fig. 7 gezeigten Stromreduzierverläufe wie folgt gewählt.
Zunächst wird dann, wenn der Mittelwert der Fahrleitungsspannungen hoch ist, ein Stromreduzierverlauf 40 gewählt, bei dem der Ausgangspunkt der Stromreduzierung niedriger als ein Normalverlauf 39 ist, und die Stromreduzierung erfolgt durch Betätigen des Überspannungsbegrenzers 37 bei einem niedrigeren Wert der Filterkondensatorspannung.
Wenn dagegen der Mittelwert der Fahrleitungsspannungen niedrig ist, dann wird ein Stromreduzierverlauf 41 gewählt, bei dem der Ausgangspunkt der Stromreduzierung höher als der Normalverlauf 39 ist, und die Stromreduzierung erfolgt durch Betätigen des Überspannungsbegrenzers 37 bei einem höheren Wert der Filterkondensatorspannung.
Wenn also bei der herkömmlichen Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug die Fahrleitungsspannung hoch ist, wird angenommen, daß es kein Schienenfahrzeug gibt, das zu einer Last auf der Energiezuführungsseite wird, und daß die Fahrleitungsimpedanz hoch ist, und der Überspannungsbegrenzer 37 wird in seinen frühen Stufen betätigt.
Bis die Filterkondensatorspannung ausreichend reduziert ist, erfolgt außerdem die Stromreduzierung derart, daß die Frequenz, bei der eine Überspannung an den Filterkondensator angelegt wird, verringert wird und infolgedessen die Frequenz, bei der eine Überspannungsschutzeinrichtung für den Filterkondensator betätigt wird, verringert wird. Wenn dagegen die Fahrleitungsspannung niedrig ist, wird die Anzahl der Operationen des Überspannungsbegrenzers 37 selbst reduziert, so daß eine regenerative Steuerung effektiv durchgeführt werden kann.
Die herkömmliche Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug weist jedoch die folgenden Probleme auf, wenn sie wie oben beschrieben konstruiert ist.
Obwohl der Nennwert der Fahrleitungsspannung bestimmt worden ist, schwankt nämlich eine Ist-Fahrleitungsspannung hinsichtlich des Nennwerts, und zwar aufgrund von Änderungen der Ausgangsspannung einer Transformatorstation, der Positionsrelation zwischen der Transformatorstation und der Fahrleitung und den Eigenschaften der Transformatorstation, wie etwa der Existenz eines eine Last bildenden Fahrzeugs.
Wenn die Fahrleitungsspannung ursprünglich höher als die Nennspannung ist, besteht deshalb das Problem, daß die regenerative Energie auch dann unnötig reduziert wird, wenn ein Schienenfahrzeug vorhanden ist, das zu einer Last wird.
Wenn die Fahrleitungsspannung ursprünglich niedriger als die Nennspannung ist, besteht außerdem das Problem, daß der Betrieb des Überspannungsbegrenzers verzögert wird, die regenerative Energie zu hoch wird und eine Gleichspannung ansteigt, wenn es kein Schienenfahrzeug gibt, das zu einer Last wird.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung dient dem Ziel, die obengenannten Probleme zu überwinden. Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug anzugeben, das eine regenerative Bremsenergie reguliert, indem sie die Eigenschaften einer Transformatorstation, wie etwa die Existenz eines eine Last bildenden Fahrzeugs erfaßt und dadurch die regenerative Bremsung effektiv steuert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1 angegeben.
Bei dieser Anordnung kann die regenerative Bremsenergie reguliert werden, während gleichzeitig die Charakteristik einer Transformatorstation, wie etwa die Existenz eines eine Last bildenden Fahrzeugs erfaßt wird, und infolgedessen kann die regenerative Bremsung effektiv gesteuert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Fahrleitungsspannung-Detektiereinrichtung aus einem Filterkondensatorspannungsdetektor, der die Spannung des Filterkondensators detektiert, wenn die Steuerungsgleichrichtereinrichtungen der Energiewandlerschaltung nicht aktiviert sind.
Bei dieser Anordnung kann der Filterkondensatorspannungsdetektor als Fahrleitungsspannung-Detektiereinrichtung verwendet werden.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung detektiert der als Fahrleitungsspannung-Detektiereinrichtung dienende Filterkondensatorspannungsdetektor die Spannung des Filterkondensators zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Befehl von dem Bedienpult gegeben wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Steuerungsgleichrichtereinrichtungen der Energiewandlerschaltung aktiviert werden.
Bei noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Regulierung der regenerativen Energie durch Erhöhen oder Senken des Schwellenwerts der Spannung des Filterkondensators durchgeführt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Regulierung der regenerativen Energie durch Regulierung einer Änderungsrate der Aktivierung der regenerativen Bremsung durchgeführt.
Bei diesen Anordnungen kann die regenerative Bremsenergie reguliert werden, während gleichzeitig die Charakteristik eines Umspannwerks wie etwa die Existenz eines eine Last bildenden Fahrzeugs erfaßt wird, und infolgedessen kann die regenerative Bremsung effektiv gesteuert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und andere Aufgaben und Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in:
Fig. 1 ein Schaltbild, das eine Ausführungsform einer Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der Regenerierungs-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Diagramm, das ein Beispiel eines Reduziermusters für die regenerative Energie gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ein Blockschaltbild, das eine andere Ausführungsform der Regenerierungs- Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ein Diagramm, das ein Beispiel der Zeitkonstanten der Aktivierung der regenerativen Bremsung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ein Schaltbild, das eine herkömmliche Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug für eine Drehstrominduktionsmotorsteuerung zeigt; und
Fig. 7 ein beispielhaftes Diagramm, das den Betrieb der Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug für eine Drehstrominduktionsmotorsteuerung zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine bevorzugte Ausführungsform einer Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug nach der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug weist folgendes auf: einen Stromabnehmer 1, der von der Fahrleitung einer Bahnlinie elektrische Energie abnimmt, einen Gleichstromunterbrecher 2, der ein mit dem Stromabnehmer 1 und der Fahrleitung verbundenes Elektrofahrzeug elektrisch trennt, eine Filterkreisdrossel (nachstehend als FL bezeichnet) 3, die mit dem Gleichstromunterbrecher 2 verbunden ist, um eine von der Fahrleitung erhaltene Gleichstromwelligkeit zu glätten, und einen Filterkondensator (nachstehend auch als FC bezeichnet) 4, der mit der Filterkreisdrossel FL 3 verbunden ist, um eine Gleichstromspannung zu regulieren.
Die Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug weist ferner eine Wechselrichterschaltung 5 auf, die mit der Filterkreisdrossel FL 3 in Reihe und mit dem nachstehend zu beschreibenden Gleichspannungsdetektor parallel geschaltet ist. Diese Wechselrichterschaltung 5 bildet eine Energiewandlerschaltung, die eine Drehstrom-Wechselrichterschaltung bildet, bei der eine Elementgruppe 5PU, 5PV und 5PW der U-, V- und W-Phase an der positiven Elektrodenseite und eine Elementgruppe 5NU, 5NV und 5NW der U-, V- und W-Phase an der negativen Elektrodenseite in Intervallen jeder Phase in Reihe geschaltet sind und bei der sämtliche gegenüberliegenden Enden jeder der in Reihe geschalteten U-, V- und W-Phasen mit dem Filterkondensator FC 4 parallel geschaltet sind.
Das heißt, die Wechselrichterschaltung 5 weist folgendes auf: Steuerungsgleichrichtereinrichtungen 5U, 5V und 5 W, wie etwa abschaltbare Thyristoren (nachstehend als GTO) bezeichnet, die an den positiven Elektrodenseiten der U-, V- und W-Phasen vorgesehen sind, Steuerungsgleichrichtereinrichtungen 5X, 5Y und 5Z, wie etwa GTO, die an den positiven Elektrodenseiten der U-, V- und W-Phasen vorgesehen sind, und Dioden 6U, 6V und 6W und Dioden 6X, 6Y und 6Z, die jeweils mit den Steuerungsgleichrichtereinrichtungen jeder Phase antiparallel geschaltet sind.
Die Steuerungsgleichrichtereinrichtung und die Diode in Gegenparallelschaltung bilden jeweils die obengenannte Elementgruppe 5PU, 5PV und 5PW an der positiven Elektrodenseite und die Elementgruppe 5NU, 5NV und 5NW an der negativen Elektrodenseite.
An den Ausgängen der Wechselrichterschaltung 5, d. h. den Zwischenverbindungspunkten zwischen der Elementgruppe 5PU, 5PV und 5PW der U-, V- und W-Phase an der positiven Elektrodenseite und der Elementgruppe 5NU, 5NV und 5NW der U-, V- und W-Phase an der negativen Elektrodenseite, ist ein Drehstrominduktionsmotor 7 angeschlossen, der ein Hauptmotor zum Antreiben eines Schienenfahrzeugs in Intervallen jeder Phase ist.
Ein Gleichspannungsdetektor 8 (nachstehend als DCPT bezeichnet), der mit der Wechselrichterschaltung 5 parallelgeschaltet ist, ist ein Filterkondensatorspannungsdetektor, der zum Messen eines Filterkondensator-Potentials vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform dient dieser Filterkondensator-Spannungsdetektor gleichzeitig auch als Fahrleitungsspannung-Detektiereinrichtung gemäß den beigefügten Ansprüchen und detektiert die Spannung des Filterkondensators, wenn das Steuerungsgleichrichterelement der Energiewandlerschaltung nicht aktiviert ist, so daß die Fahrleitungsspannung-Detektiereinrichtung gebildet wird.
Es ist zu beachten, daß die Fahrleitungsspannung-Detektiereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Konstruktion bestehen kann, bei der die Fahrleitungsspannung direkt oder indirekt detektiert werden kann, und deshalb braucht die Fahrleitungsspannung-Detektiereinrichtung nicht auf einen solchen Filterkondensator-Spannungsdetektor beschränkt zu sein.
Der Gleichspannungsdetektor DCPT 8 weist eine Energiewandlerschaltungs-Steuereinrichtung 9 und eine Regenerierungs-Steuereinrichtung 10 auf. Die Energiewandlerschaltungs-Steuereinrichtung 9 befiehlt den Betriebszustand des Steuerungsgleichrichterelements in Abhängigkeit von dem Befehl von dem Bedien pult oder dem Filterkondensator-Spannungs-Eingangsignal von dem Gleichspannungsdetektor DCPT 8, so daß die von dem Hauptmotor erzeugte Zugkraft oder Bremskraft auf einen Sollwert gesteuert wird.
Die Regenerierungs-Steuereinrichtung 10 überwacht in Abhängigkeit von dem Leitungs-Regenerierungssignal von der Energiewandlerschaltungs-Steuereinrichtung 9 die Filterkondensator-Spannung, wenn die Steuerungsgleichrichtereinrichtungen der Energiewandlerschaltung nicht aktiviert sind, gibt dann einen Schwellenwert auf der Basis der Differenz zwischen dem überwachten Wert und der Nenn-Fahrleitungsgleichspannung vor, bestimmt die Regulierung der regenerativen Energie durch Vergleich der Filterkondensator-Spannung während der tatsächlichen Regenerierung mit dem Schwellenwert und gibt ein Regenerierungsenergie-Steuersignal an die Energiewandlerschaltungs-Steuereinrichtung ab.
Die Energiewandlerschaltungs-Steuereinrichtung 9 empfängt das Regenerierungsenergie-Steuersignal und steuert tatsächlich das Schalten der Steuerungsgleichrichtereinrichtungen 5U, 5V und 5W und der Steuerungsgleichrichtereinrichtungen 5X, 5Y und 5Z, so daß die regenerative Bremsenergie erhöht oder verringert werden kann.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Regenerierungs-Steuereinrichtung 10. Die Regenerierungs-Steuereinrichtung 10 weist folgendes auf: eine Regenerierungsmusterschaltung 12, die das Ausgangssignal 11 des in Fig. 1 gezeigten Gleichspannungsdetektors DCPT 8 empfängt, einen Signaländerungsschalter 13 zum Ändern des Ausgangssignals 11 des Gleichspannungsdetektors DCPT 8 auf der Basis eines Signals von der Energiewandlerschaltungs-Steuereinrichtung 9, und eine Halteschaltung 14, die mit dem Schalter 13 und der Energiewandlerschaltungs-Steuereinrichtung 9 verbunden ist, um das von der Energiewandlerschaltungs-Steuereinrichtung 9 gesendete Signal zu halten.
Ein Signal 15 von der Energiewandlerschaltungs-Steuereinrichtung 9 ist ein Signal, das für "Fahren ohne Antrieb" repräsentativ ist. Mit diesem Signal 15 wird der Schalter 13 ausgeschaltet, mit Ausnahme von "Fahren ohne Antrieb" des Elektrofahrzeugs, und gleichzeitig wird das Ausgangssignal 16 der Halteschaltung 14 auf einem davor gehaltenen Wert gehalten. Das heißt, beim Fahren ohne Antrieb erscheint die Filterkondensator-Spannung an dem Ausgang 16 der Halteschaltung 14.
Der Ausgang der Halteschaltung 14 ist mit einer Subtrahiereinrichtung 18 verbunden, in der die Nenn-Fahrleitungsgleichspannung 17 von dem Ausgangswert der Halteschaltung 14 subtrahiert wird. Der Ausgang dieser Subtrahiereinrichtung 18 ist mit der Regenerierungsmusterschaltung 12 verbunden, und der durch Subtraktion der Nenn-Fahrleitungsspannung 17 von dem Ausgangswert 16 der Halteschaltung 14 erhaltene Wert wird ein Eingangswert (Differenzspannung) 19 für die Regenerierungsmusterschaltung 12.
Nachstehend wird der Betrieb der Regenerierungsmusterschaltung 12 unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. In Fig. 3 stellt die Abszisse die Filterkondensator- Spannung und die Ordinate den die regenerative Energie begrenzenden Wert dar. Anfangs, wenn die Differenzspannung 19 von Fig. 2 eine Null-Spannung ist, arbeitet die Schaltung 12 auf die gleiche Weise wie zuvor.
Nach diesem Regenerierungsmuster beginnt die Begrenzung der regenerativen Energie dann, wenn die Filterkondensator-Spannung 1650 V ist, und die regenerative Energie wird Null, wenn die VC-Spannung 1800 V ist.
Wenn die Differenzspannung 19 jedoch 100 V ist, d. h. wenn die Nenn-Fahrleitungsgleichspannung 1500 V ist, wird dann, wenn detektiert wird, daß die Filterkondensator-Spannung 1600 V ist, angenommen, daß eine Transformatorstation, die der Gleichstromfahrleitung elektrische Energie zuführt, eine Spannung ausgibt, die höher als die Nenn-Fahrleitungsgleichspannung ist.
Die regenerative Energie wird so reguliert, daß sie nicht auf eine Filterkondensator- Spannung von 1650 V begrenzt ist. Und bei der Kennlinie von Fig. 3 beginnt die Begrenzung der regenerativen Energie dann, wenn die Filterkondensator-Spannung höher als 1730 V ist, und die regenerative Energie wird Null, wenn die Filterkondensator-Spannung 1800 V ist.
Bei einer Filterkondensator-Spannung von 1700 V war also der herkömmliche Betrieb auf die regenerative Energie von 65% begrenzt, die regenerative Bremsung wirkte nicht effektiv, und die regenerative Energiemenge war verringert; bei der vorliegenden Ausführungsform wird es jedoch möglich, den Betrieb mit einer regenerativen Energie von 100% durchzuführen.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Regenerierungs-Steuereinrichtung 10. In Fig. 4 sind die Bezugszeichen 11, 13, 14 und 16 bis 29 mit Fig. 2 identisch oder entsprechen Fig. 2, und ihre Beschreibung entfällt deshalb. Die Bezugszeichen 21A und 21B bezeichnen einen Bremsbefehl (regenerativen Bremsbefehl von einem Bedienpult usw.) bzw. ein Startgatesignal (Startgatesignal des Wechselrichters 5), die von der Energiewandlerschaltungs-Steuereinrichtung von Fig. 1 ausgegeben werden.
Das Bezugszeichen 22 bezeichnet ein UND-Glied, das die UND-Verknüpfung der Signale 21A und 21B ausführt und dann ein EIN/AUS-Signal des Schalters 13 ausgibt. Bei Ausgabe des Ausgangssignals 16 der Halteschaltung 14 erscheint die Filterkondensator-Spannung zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Steuerbefehl von dem Bedienpult gegeben wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Steuerungsgleichrichtereinrichtungen der Energiewandlerschaltung aktiviert werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird der Betrieb der Regenerierungsmusterschaltung 23 beschrieben. In Fig. 5 stellen die Abszisse die Filterkondensator-Spannung und die Ordinate die Zeitkonstante der Aktivierung der regenerativen Bremsung dar. Im Fall der herkömmlichen Einrichtung ist die Zeitkonstante der Aktivierung der regenerativen Bremsung unabhängig von der Filterkondensator-Spannung konstant.
Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jedoch angenommen, daß dann, wenn die Differenzspannung von Fig. 4 100 V ist, die abgegebene Nenn- Fahrleitungsgleichspannung hoch ist. Wenn die Filterkondensator-Spannung höher als 1600 V ist, wird die Zeitkonstante erhöht, und wenn die Filterkondensator-Spannung 1700 V ist, wird die Zeitkonstante um das 4,5 fache erhöht.
Während im Zusammenhang mit der herkömmlichen Einrichtung ersichtlich ist, daß im Fall einer Differenzspannung von 100 V und einer Filterkondensator-Spannung von 1700 V die Nenn-Fahrleitungsgleichspannung abnormal steigt, weil die Zeitkonstante der Aktivierung der regenerativen Bremsung klein ist, wird damit bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Zeitkonstante der Aktivierung der regenerativen Bremsung um das 4,5 fach erhöht, und es wird möglich, einen abnormalen Anstieg der Nenn-Fahrleitungsgleichspannung zu verhindern.
Bei den obengenannten Ausführungsformen ist die Energiewandlerschaltung zwar als Wechselrichterschaltung 5 beschrieben worden, die gleichen Vorteile wie bei den obengenannten Ausführungsformen sind jedoch auch mit einer Zerhackerschaltung erzielbar.
Ferner ist die Wechselrichterschaltung 5, die eine Energiewandlerschaltung ist, zwar als 2-Stufen-Wechselrichterschaltung beschrieben worden, die gleichen Vorteile wie bei den obengenannten Ausführungsformen sind jedoch auch mit einer 3-Stufen- Wechselrichterschaltung erzielbar.
Außerdem sind die Steuerungsgleichrichtereinrichtungen der Wechselrichterschaltungen 5U, 5V, 5W, 5X, 5Y und 5Z zwar unter Verwendung von GTOs beschrieben worden, die gleichen Vorteile wie bei den obengenannten Ausführungsformen wären jedoch auch erzielbar, wenn verschiedene Halbleitereinrichtungen vom Bogenlöschtyp, wie etwa Transistoren, Feldeffekttransistoren oder Isolierschicht-Bipolartransistoren verwendet würden.
Ferner sind die Dioden 6U, 6V, 6W, 6X, 6Y und 6Z, die jeweils mit den Steuerungsgleichrichtereinrichtungen 5U, 5V, 5W, 5X, 5Y und 5X der Wechselrichterschaltung 5 antiparallel geschaltet sind, als separate Elemente beschrieben worden. Die gleichen Vorteile wie bei den obengenannten Ausführungsformen wären jedoch auch erzielbar, wenn verschiedene Halbleitereinrichtungen vom Bogenlöschtyp, wie etwa eine Kombination aus einem Steuerungsgleichrichterelement und einer mit dem gleichen Element antiparallel verbundenen Diode verwendet würde.
Deshalb sollen die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen als erläuternd und nicht als beschränkend angesehen werden, und die Erfindung ist nicht auf die hier angegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern durch die beigefügten Ansprüche definiert.

Claims

1. Steuereinheit für ein Elektrofahrzeug, die folgendes aufweist:

- einen Filterkondensator (4), der mit einer Gleichstromfahrleitung verbunden ist;

- eine Energiewandlerschaltung (5), die über den Filterkondensator (4) mit der Gleichstromfahrleitung verbunden ist und aus Steuerungsgleichrichtereinrichtungen besteht, die einem Hauptmotor (7) Energie zuführen und andererseits elektrische Energie regenerieren, die aus kinetischer Energie in der Gleichstromfahrleitung umgewandelt wird, wenn der Bremsvorgang des Hauptmotors (7) aktiviert wird;

- einen Filterkondensatorspannungsdetektor (8) zum Detektieren einer Spannung des Filterkondensators (4);

- eine Energiewandlerschaltungs-Steuereinrichtung (9), die die Zugkraft oder Bremskraft steuert, die von dem Hauptmotor (7) in Abhängigkeit von einem Befehl von einem Bedienpult oder von einem Eingangssignal von dem Filterkondensatorspannungsdetektor (8) erzeugt wird, und die ferner während der Regenerierung die regenerative Bremsenergie steuert, so daß die Energie verringert wird, wenn die Spannung des Filterkondensators (4) höher als ein Schwellenwert ist;

- eine Fahrleitungsspannung-Detektiereinrichtung zum Detektieren einer Spannung der Fahrleitung; und

- eine Regenerierungs-Steuereinrichtung (10), die die Regulierung der regenerativen Energie auf der Basis der Spannung des Filterkondensators (4) während der Regenerierung bestimmt und an die Energiewandlerschaltungs-Steuereinrichtung (9) ein Regenerierungsmustersignal abgibt,

- dadurch gekennzeichnet,

- daß die Regenerierungs-Steuereinrichtung (10) die Regulierung der regenerativen Energie auch auf der Basis einer Differenz zwischen der von der Fahrleitungsspannung-Detektiereinrichtung (8) detektierten Fahrleitungsspannung und einer Nennspannung der Gleichstromfahrleitung bestimmt.

2. Steuereinheit nach Anspruch 1, wobei die Fahrleitungsspannung-Detektiereinrichtung aus dem Filterkondensatorspannungsdetektor (8) besteht, der die Spannung des Filterkondensators (4) detektiert, wenn die Steuerungsgleichrichtereinrichtungen (5U, 5V, 5W, 5X, 5Y, 5Z) der Energiewandlerschaltung (5) nicht aktiviert sind.

3. Steuereinheit nach Anspruch 2, wobei der als Fahrleitungsspannung-Detektiereinrichtung dienende Filterkondensatorspannungsdetektor (8) die Spannung des Filterkondensators (4) zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Befehl von dem Bedienpult gegeben wird, und dem Zeitpunkt detektiert, zu dem die Steuerungsgleichrichtereinrichtungen (5U, 5V, 5W, 5X, 5Y, 5Z) der Energiewandlerschaltung (5) aktiviert werden.

4. Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Regulierung der regenerativen Energie durch Erhöhen oder Senken des Schwellenwerts der Spannung des Filterkondensators (4) durchgeführt wird.

5. Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Regulierung der regenerativen Energie durch Regulierung einer Änderungsrate der Aktivierung der regenerativen Bremsung durchgeführt wird.