MXPA04005093A - Controlador de vehiculo. - Google Patents

Abstract

El controlador de vehiculos realiza la deteccion de sobrecalentamiento en la resistencia de un vehiculo electrico que consume energia generada en el momento del frenado como calor en Julios de la resistencia, e incluye: una calculadora (15) para calcular un valor de resistencia (R) de la resistencia (II) de frenado a partir de un valor de corriente (I) y una corriente que fluye a traves de una resistencia (II) de frenado y un valor de voltaje (V) de un voltaje generado entre ambos extremos de la resistencia de frenado (II); y un comparador (16) para comparar el valor de resistencia (r) calculado por la calculadora (15) y un valor de resistencia (Rmax) a una temperatura permisible de la resistencia (II) de frenado que se ha calculado por adelantado, y cuando el valor (R) de resistencia es mayor, juzgar si se detecta el sobrecalentamiento de la resistencia (II) de frenado.

Description

CONTROLADOR DE VEHÍCULO Antecedentes de la Invención 1. Campo de la Invención La presente invención se refiere a un controlador de vehículo y de manera más particular, a un controlador de vehículo que realiza la detección de sobrecalentamiento en una resistencia de frenado cuando realiza un control de frenado reostático de un vehículo eléctrico tal como un vagón ferroviario. 2. Descripción de la Técnica Relacionada Hasta ahora, un controlador de vehículo convencional usa un medio de conversión de energía para convertir energía giratoria de un motor en energía de CD (corriente directa) en el momento de control de frenado, y usa una resistencia de frenado para consumir la energía como calor en Julios (ver, por ejemplo, JP 11-215605 A (página 4 y Figura 1) ) . El controlador convencional de vehículo tiene el problema de que cuando el calor en Julios generado del consumo de energía en la resistencia de frenado llega a ser excesivo, llega a ser alta también la temperatura de la resistencia de frenado, dando por resultado quemadura o humo de la resistencia de frenado.

En vista de esto, es deseable permitir la detección de sobrecalentamiento en la resistencia de frenado. Sin embargo, para el propósito de detección de sobrecalentamiento, un sensor de temperatura necesita ser proporcionado a fin de medir la temperatura de la resistencia de frenado, provocando otro problema ya que llega a ser costoso el controlador de vehículo.

Descripción de la Invención La presente invención se ha elaborado a fin de solucionar los problemas anteriores, y por lo tanto, tiene el objeto de obtener un controlador de vehículo que realice la detección de sobrecalentamiento en una resistencia de frenado sin proporcionar adicionalmente un sensor de temperatura. Con el (los) objeto(s) anterior (es) en mente, de acuerdo a la presente invención, un controlador de vehículo, que realiza la detección de sobrecalentamiento en una resistencia de un vehículo eléctrico que consume energía generada en el momento de frenado como calor en Julios de la resistencia, incluye un medio de detección de corriente para detectar un valor de corriente de una corriente que fluye a través de la resistencia de un medio de detección de voltaje para detectar un valor de voltaje de un voltaje generado entre ambos extremos en la resistencia. El controlador de vehículo también incluye un medio de cálculo de valor de resistencia para calcular un valor de resistencia de la resistencia en base al valor de corriente y el valor de voltaje. También, el controlador de vehículo incluye un medio de detección de sobrecalentamiento para comparar el valor de resistencia calculado por el medio de cálculo de valor de resistencia y un valor de resistencia a una temperatura permisible de la resistencia, y cuando el valor de resistencia calculado por el medio de cálculo de valor de resistencia es más grande, juzgar si se detecta de la resistencia el sobrecalentamiento. En consecuencia, se puede realizar la detección de sobrecalentamiento en la resistencia de frenado usando el valor de corriente y el valor de voltaje sin proporcionar adicionalmente el sensor de temperatura.

Breve Descripción de las Figuras En las figuras anexas: La Figura 1 es un diagrama de circuito que muestra una configuración de un controlador de vehículo de acuerdo con la modalidad 1 de la presente invención; La Figura 2 es un diagrama explicativo que muestra una estructura lógica de la detección de sobrecalentamiento para el controlador de vehículo de acuerdo con la modalidad 1 de la presente invención; La Figura 3 es un diagrama de circuito que muestra una configuración de un controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 2 de la presente invención; La Figura 4 es un diagrama explicativo que muestra una estructura lógica de la detección de sobrecalentamiento para un controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 3 de la presente invención; La Figura 5 es un diagrama de circuito que muestra una configuración de un controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 4 de la presente invención; La Figura 6 es un diagrama explicativo que muestra la formación de la forma de onda para el controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 4 de la presente invención; y La Figura 7 es un diagrama explicativo que muestra una estructura lógica de la detección de sobrecalentamiento para el controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 4 de la presente invención.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas Modalidad 1 La Figura 1 muestra un controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 1 de la presente invención. Como se muestra en la Figura 1, un interruptor 2 de circuito de alta velocidad para interrumpir una corriente anormal se conecta a la línea 1 eléctrica de CD, aérea. Se conecta un circuito 3 en serie al interruptor 2 de circuito de alta velocidad, e incluye un conmutador 4 y una resistencia 5 de carga. Se conecta un conmutador 7 en paralelo al circuito 3 en serie. El circuito 3 en serie y el conmutador 7 conectado en paralelo al circuito 3 en serie componen un circuito 6 en paralelo. El medio 8 de conversión de energía incluye un inversor para controlar un motor 9, y se suministra con energía desde la línea eléctrica 1 de CD aérea vía el interruptor 2 del circuito de alta velocidad y el circuito paralelo 6. El medio 8 de conversión de energía también incluye elementos de conmutación tal como un transistor bipolar de compuerta aislada (referido posteriormente en la presente como "IGBT") . Se conecta un condensador 10 de filtro en paralelo al medio 8 de conversión de energía. Se conecta una resistencia 11 de frenado en paralelo al medio 8 de conversión de energía vía un conmutador 12 del semiconductor. La resistencia 11 de frenado sirve para consumir la energía generada en el momento del frenado de un vehículo eléctrico como calor en Julios. Se señala que el conmutador 12 de semiconductor conectado en serie a la resistencia 11 de frenando sirve para controlar el calor en Julios, y se forma por ejemplo de un tiristor. La resistencia 11 de frenado también se conecta en serie a un sensor 13 de corriente y el paralelo a un sensor 14 de voltaj e . En el controlador de vehículo configurado de esta manera, un valor de corriente (I) de una corriente que fluye a través de la resistencia 11 de frenado se puede detectar por el sensor 13 de corriente, y como resultado, se puede detectar por el sensor 14 de voltaje un valor de voltaje (V) de un voltaje generado entre ambos extremos de la resistencia 11 de frenado. La Figura 2 muestra un circuito lógico para detectar el sobrecalentamiento usando el valor de corriente (I) y el valor de voltaje (V) detectados de esta manera. Como se muestra en la Figura 2, se conecta una calculadora 15 a un comparador 16. Con esta configuración, el valor de corriente (I) detectado y el valor de voltaje (V) calculado se introducen primero en la calculadora 15. Entonces, la calculadora 15 usa el valor de corriente (I) y el valor de voltaje (V) para calcular un valor de resistencia (R) de la resistencia 11 de frenado en base a la siguiente expresión (1) .

Valor de resistencia (R) en la resistencia de frenado = Valor de voltaje (V) / Valor de corriente (I) ... (1) Entre tanto, se asume que: un valor de resistencia de un elemento de resistencia que forma la resistencia de frenado 11 a 20°C es ( 20) ; un coeficiente de temperatura del elemento de resistencia es (K) ,- una temperatura permisible del elemento de resistencia es (Tmax) ; y un valor de resistencia del elemento de resistencia a la temperatura permisible (Tmax) es (Rmax) , se puede obtener la siguiente expresión (2) de relación.

Valor de resistencia (Rmax) = R20 + K(Tmax - 20) ... (2) A continuación, el valor de resistencia (R) calculado por la calculadora 15 y el valor de resistencia (Rmax) del elemento de resistencia a la temperatura permisible (Tmax) que se ha calculado usando la expresión anterior (2) por adelantado se introducen al comparador 16. El comparador 16 compara el valor de resistencia (R) y el valor de resistencia (Rmax) a la temperatura permisible. Cuando el valor de resistencia calculado (R) es mayor, el comparador 16 juzga que se detecta el sobrecalentamiento. Como se describe anteriormente, en el controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 1, se puede realizar la detección de sobrecalentamiento en la resistencia 11 de frenado usando solo el sensor 13 de corriente y el sensor 14 de voltaje sin proporcionar particularmente la resistencia 11 de frenado con el sensor de temperatura o similar. Por consiguiente, el controlador de vehículo se puede estructurar a bajo costo.

Modalidad 2 En la modalidad 1, el sensor 14 de voltaje se conecta en paralelo solo a la resistencia 11 de frenado, pero como se muestra en la Figura 3, se puede conectar un sensor 17 de voltaje en paralelo al condensador 10 de filtro. Por consiguiente, de acuerdo a la modalidad 2, un valor de voltaje del circuito de CD, equivalente al valor de voltaje (V) del voltaje generado entre ambos extremos de la resistencia 11 de frenado, se usa para realizar la detección de sobrecalentamiento en la resistencia 11 de drenado. Los otros componentes son los mismos como en la Figura 1. De esta manera, se omiten en la presente sus descripciones. En la Figura 3, cuando el conmutador 12 de semiconductor está en un estado encendido, se hace que una corriente fluya a través de la resistencia 11 de frenado. En este momento, un valor de voltaje de un voltaje aplicado a ambos extremos del conmutador 12 de semiconductor es de varios voltios, que es mucho menor que un voltaje de la línea eléctrica 1 de CD aérea y se puede descuidar. De esta manera, un voltaje (V) detectado por el sensor 17 de voltaje es sustancialmente el mismo como el voltaje (V) generado entre ambos extremos de la resistencia 11 de frenado. Por consiguiente, en la modalidad 2, un valor de voltaje total del voltaje generado entre ambos extremos de la resistencia 11 de frenado y el voltaje generado entre ambos extremos del conmutador 12 de semiconductor se asume que es equivalente al valor de voltaje del voltaje generado entre ambos extremos de la resistencia 11 de frenado en la detección. Como resultado, también en un circuito de acuerdo con la modalidad 2 mostrado en la Figura 3, el valor de corriente (V) detectado por el sensor 13 de corriente y el voltaje (V ) detectado por el sensor 17 de voltaje se puede usar para realizar la detección de sobrecalentamiento en base a una estructura lógica de la Figura 2 de manera similar a la modalidad 1. Como se describe anteriormente, en el controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 2, de manera similar a la modalidad 1, se puede realizar la detección de sobrecalentamiento usando solo el sensor 13 de corriente y el sensor 17 de voltaje sin proporcionar de forma particular la resistencia 11 de frenado con el sensor de temperatura o similar. Por consiguiente, el controlador de vehículo se puede estructurar a bajo costo.

Modalidad 3 La Figura 4 muestra una estructura lógica de la detección de sobrecalentamiento para un controlador de vehículo de acuerdo con la modalidad 3 de la presente invención. Se señala que la configuración completa del controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 3 es la misma como la configuración de la modalidad 1 o 2 mostrada en la Figura 1 o 3. De esta manera, se omite la descripción de la configuración de la modalidad 3 en tanto que se hace referencia a las Figuras 1 y 2 cuando sea necesario. Por consiguiente, el valor de corriente (I) usado en la modalidad 3 se detecta por el sensor 13 de corriente de la Figura 1 o 3, y el valor de voltaje (V) usada en la modalidad 3 es uno del valor de voltaje (V) y el valor de voltaje (V) detectado por el sensor 14 de voltaje de la Figura 1 en el sensor 17 de voltaje de la Figura 3, respectivamente . Como se muestra en la Figura 4, se conecta una calculadora 18 en paralelo a las calculadoras 19 y 20 que se conectan en serie. Una salida de la calculadora 18 se conecta a una terminal de entrada de un comparador 21, y una salida de la calculadora 20 se conecta a otra terminal de entrada del comparador 21. El calculador 18 usa el valor de corriente (I) detectado y el valor de voltaje (V) detectado para calcular el valor de resistencia (R) de la resistencia 11 de frenado. La expresión (1) mencionada anteriormente se usa para el cálculo . Entre tanto, en el caso donde cada resistencia tenga un diferente valor de resistencia inicial a un error generador cuando se fabrica la resistencia 11 de frenado, la calculadora 19 usa un valor de corriente inicial (10) y un valor de voltaje inicial (VO) para calcular un valor de resistencia inicial (RO) de la resistencia a una temperatura T0 usando la siguiente expresión (3) . La temperatura TO se obtiene en base a la información de las otras temperaturas incluidas en el controlador de vehículo, por ejemplo, la información de temperatura de un enfriador de semiconductor de circuito principal.

Valor de resistencia inicial (RO) = Valor de voltaje inicial (VO) / Valor de corriente inicial (10)... (3) Además, asumiendo que: el coeficiente de temperatura del elemento de resistencia es (K) la temperatura permisible del elemento de resistencia es (Tmax) ; y el valor de resistencia del elemento de resistencia a la temperatura permisible (Tmax) es (Rmax) , se puede obtener la siguiente expresión (4) de relación.

Valor de resistencia (Rmax) = RO + K(Tmax) - TO) ... (4) La calculadora 20 usa la expresión anterior (4) para calcular el valor de resistencia (Rmax) a la temperatura permisible. El comparador 21 compara el valor de resistencia (R) calculado por la calculadora 18 con el valor de resistencia (Rmax) a la temperatura permisible que se ha calculado por la calculadora 20. Cuando el valor (R) de resistencia calculado es mayor, el comparador 21 juzga que se detecta el sobrecalentamiento. Como se describe anteriormente, en el controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 3, de manera similar a la modalidad 1, se puede realizar la detección de sobrecalentamiento usando solo el sensor 13 de corriente y el sensor 14 o 17 de voltaje sin proveer de manera particular a la resistencia 11 de frenado con el sensor de temperatura o similar. Por consiguiente, el controlador de vehículo se puede estructurar a bajo costo. Además, de acuerdo a la modalidad 3, en el caso donde cada resistencia tenga un diferente valor de resistencia inicial debido al error generado cuando se fabrica la resistencia 11 de frenado, el valor de corriente inicial (10) y el valor de voltaje inicial (VO) se usan para obtener el valor de resistencia inicial (RO) de la resistencia a la temperatura T0, en base a lo cual se calcula el valor de resistencia a la temperatura permisible. Por consiguiente, el controlador de vehículo puede realizar de manera más exacta la detección del sobrecalentamiento.

Modalidad 4 La Figura 5 muestra un controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 4 de la presente invención. La configuración del controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 4 es básicamente la misma como aquella de la modalidad 2 mostrada en la Figura 3, y es diferente de esa en que se usa un conmutador 22 de semiconductor formado de un elemento de conmutación de alta frecuencia como el IGBT en lugar del conmutador 12 de semiconductor de la Figura 3. En la Figura 5, el valor de voltaje (V) detectado por el sensor 17 de voltaje es un valor constante a pesar de las acciones de encendido/apagado del conmutador 22 de semiconductor. Sin embargo, un valor de corriente (?') detectado por el sensor 13 de corriente se varía de forma intermitente dependiendo de las acciones de encendido/apagado del conmutador 22 de semiconductor, y exhibe una forma de onda 23 de corriente mostrada a la izquierda de la Figura 6. Si se usa un valor promedio o valor efectivo de la forma de onda 23 de corriente como el valor de corriente (I) para calcular el valor de resistencia (R) usando el valor de voltaje anterior (V ) , no se puede obtener un valor de resistencia (R) correcto. Por lo tanto, un valor de corriente de una forma de onda 24 formada, si se obtiene por una envoltura del valor de corriente (?') detectado indica un valor constante como se muestra a la derecha de la Figura 6, se usa para calcular el valor de resistencia (R) . La Figura 7 muestra una estructura lógica de la detección de sobrecalentamiento de acuerdo a la modalidad 4. Como se muestra en la Figura 7, un circuito 25 de formación de forma de onda para convertir la forma de onda 23 de corriente en la forma de onda 24 formada se adiciona a la configuración de la Figura 4. Por lo tanto, de manera similar a la modalidad 3, se puede realizar la detección de sobrecalentamiento en la resistencia 11 de frenado. De manera más específica, el valor de corriente (?') de la corriente que tiene una forma de onda de corriente detectada por el sensor 13 de corriente se introduce primero en el circuito 25 de formación de forma de onda que se va a convertir en un valor de corriente (I) de la corriente que tiene la forma de onda 24 formada. Entonces, el valor de corriente (I) obtenido de esta manera y el valor de voltaje (V) obtenido por el sensor 17 de corriente se usan para realizar la misma operación como aquella de la modalidad 3. Es decir, el comparador 21 compara el valor de resistencia (R) calculado por la calculadora 18 con el valor de resistencia (Rmax) a la temperatura permisible que se ha calculado por la calculadora 20. Cuando el valor de resistencia (R) es mayor, el comparador 21 juzga que se detecta el sobrecalentamiento . Como se describe anteriormente, en el controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 4, similar a la modalidad, 1, en la detección de sobrecalentamiento se puede realizar usando solo el sensor 13 de corriente y el sensor 17 de voltaje sin que se proporcione de manera particular a la resistencia 11 de frenado con el sensor de temperatura o similar. Por consiguiente, el controlador de vehículo se puede estructurar a bajo costo. Además, de acuerdo a la modalidad 4, en el caso donde cada resistencia tenga un diferente valor de resistencia inicial debido al error generado cuando se fabrica la resistencia 11 de frenado, el valor de corriente inicial (10) y el valor de voltaje inicial (V0) se usan para obtener el valor de resistencia inicial ( 0) de la resistencia a la temperatura T0 , en base a lo cual se calcula el valor de resistencia a la temperatura permisible. Por consiguiente, el controlador de vehículo puede realizar de manera más exacta la detección de sobrecalentamiento. Además, de acuerdo a la modalidad 4, el conmutador 22 de semiconductor se forma del elemento de conmutación de alta frecuencia tal como el IGBT, y aún en el caso donde el valor de corriente (?') detectado por el sensor 13 de corriente se varía de manera intermitente dependiendo de las acciones de encendido/apagado del conmutador 22 de semiconductor, y exhibe la forma de onda 23 de corriente mostrada a la izquierda de la Figura 6, al proporcionar el circuito 25 de formación de forma de onda para realizar la formación de forma de onda, se puede obtener el valor de corriente (?') libres de la variación intermitente. Por consiguiente, se puede realizar la detección de sobrecalentamiento de manera similar a las modalidades 1 a 3. Se señala que en la modalidad 4, se ha hecho descripción de un ejemplo en el cual la configuración que incluye el conmutador 22 de semiconductor se aplica a la combinación de la configuración completa del controlador de vehículo de acuerdo a la modalidad 2 mostrada en la Figura 3 y la estructura lógica de acuerdo a la modalidad 3 mostrada en la Figura 4. Sin embargo, no hay limitación a lo mismo y la modalidad 4 se puede aplicar a cualquiera de las combinaciones de las Figuras 1 y 2, las Figuras 1 y 4, y las Figuras 3 y 2, que se muestran en cualquiera de las modalidades 1 a 3. Cualquiera de las combinaciones anteriores puede producir los mismos efectos.

Claims (4)

1. REIVINDICACIONES 1. Un controlador de vehículo que realiza la detección de sobrecalentamiento en una resistencia de un vehículo eléctrico que consume energía generada en el momento de frenado como calor en Julios de la resistencia, el controlador de vehículo comprende: un medio de detección de corriente para detectar un valor de corriente de una corriente que fluye a través de la resistencia; un medio de detección de voltaje para detectar un valor de voltaje de un voltaje generado entre ambos extremos de la resistencia; un medio de cálculo de valor de resistencia para calcular un valor de resistencia de la resistencia en base al valor de corriente y el valor de voltaje; y un medio de detección de sobrecalentamiento para comparar el valor de resistencia calculado por el medio de cálculo de valor de resistencia y un valor de resistencia a una temperatura permisible de la resistencia, y juzgar que se detecta el sobrecalentamiento de la resistencia cuando el valor de resistencia calculado por el medio de cálculo de valor de resistencia es mayor que el valor de resistencia a una temperatura permisible de la resistencia .
2. 2. Un controlador de vehículo según la reivindicación 1, en donde: la resistencia se arregla en serie a un elemento de conmutación para controlar el calor en Julios; y un valor de voltaje total del voltaje generado entre ambos extremos de la resistencia y un voltaje generado entre ambos extremos del elemento de conmutación se detecta que es equivalente al valor de voltaje del voltaje generado entre ambos extremos de la resistencia.
3. 3. Un controlador de vehículo según la reivindicación 1, en donde el medio de detección del sobrecalentamiento incluye: una porción de cálculo de valor de resistencia inicial para calcular un valor de resistencia inicial y la resistencia en base a un valor de corriente inicial de una corriente que fluye a través de la resistencia y un valor de voltaje inicial de un voltaje generado entre ambos extremos de la resistencia; y una porción de cálculo de valor de resistencia a la temperatura permisible para calcular un valor de resistencia de la resistencia a una temperatura permisible usando el valor de resistencia inicial.
4. 4. Un controlador de vehículo según la reivindicación 1, que comprende además un medio de formación en forma de onda para obtener una corriente de forma de onda formada que indica un valor constante de una envoltura de una corriente intermitente que fluye a través de la resistencia y se detecta por el medio de detección de corriente, y transferir un valor de la corriente de forma de onda formada al medio de cálculo de valor de resistencia como el valor de corriente, el medio de formación de forma de onda que se conecta entre el medio de detección de corriente y el medio de cálculo de valor de resistencia .