再生制动系统、及使用该系统的电力驱动作业车辆技术方案

通过使输入部(221a～22Na)串联连接的多个电力转换模块(221～22N)来构成电力再生装置(21)，该电力再生装置对经由整流电路(14)连接有主机发电机(12)的主机直流线(16)的电力进行转换并向经由整流电路(32)连接有辅机发电机(31)的辅机直流线(34)供电。以使向电力再生装置(21)输入的电压不超过电压上限值(Vm)的方式控制主机发电机(12)以及电力消耗装置(15)，在使多个电力转换模块(221～22N)的一部分停止的情况下，通过旁通装置使停止的电力转换模块的输入部的正极端子(+)与负极端子(－)之间短路，并且降低电压上限值(Vm)。由此，能够防止装置的大型化，同时提高运转持续性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】再生制动系统、及使用该系统的电力驱动作业车辆
本专利技术涉及再生制动系统、及使用该系统的电力驱动作业车辆。
技术介绍
近年来，以化石燃料的枯竭和地球环境问题的恶化为背景，对如混合动力车和电动车那样地利用电能量的电动车辆的关心正在变高，而且被实用化。例如，在矿山现场中使用了各种电力驱动的作业车辆，作为搬运用途的作业车辆而使用电力驱动自卸卡车等。存在对于电力驱动自卸卡车而使用如下电力驱动系统的情况等，该电力驱动系统通过逆变器转换与发动机连接的主机发电机的发电电力来驱动行驶电机。在搭载了这种电力驱动系统的自卸卡车中，搭载当减速(制动)时将行驶电机产生的再生电力向辅机供给的、所谓的再生制动系统，由此认为能够实现节能化和燃料消耗量降低。但是，在再生制动系统中，在行驶电机所连接的主机系统与辅机系统之间电压存在差值，由此需要将连接有行驶电机用逆变器的直流线的电压转换并向连接有辅机的直流线输出的电力再生装置。另外，通常需要使主机系统和辅机系统电气绝缘，由此在电力再生装置中使用变压器而将其输入输出之间绝缘。另一方面，对于如自卸卡车那样地车身重量大的电力驱动作业车辆，主机系统的直流线的电压通常很高，由此电力再生装置需要应对高电压输入。作为应对这种高电压输入的技术，例如在专利文献1中公开了一种直接高压逆变器装置，其通过将多台单相逆变器的输出端分别串联连接的U、V、W相构成而获得三相高压输出，其中，在所述U、V、W相的输出端分别串联连接一台预备单相逆变器的输出端，设置能够使构成所述U、V、W相的各单相逆变器的输出端以及所述预备单相逆变器的输出端个别地短路的开闭器，当通常运转时，通过所述开闭器使所述预备单相逆变器的输出端成为短路状态而使所述U、V、W相的各单相逆变器运转，当在所述U、V、W相的至少一相中一台单相逆变器发生故障时，通过所述开闭器使该发生故障的单相逆变器的输出端成为短路状态，使与发生故障的相为相同相的所述预备单相逆变器的所述开闭器开放以及通过该预备单相逆变器的运转而再次开始装置运转。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009－33943号公报
技术实现思路
上述现有技术中，将作为电力转换装置的单相逆变器当作模块，通过将多个模块串联连接而构成一个电力转换装置，由此使对构成电力转换装置的各模块施加的电压分散(分压)，由此对每台模块施加的电压变低。因此，能够使用低耐压的模块来应对高电压。但是，在上述现有技术中，在需要进行故障和养护作业的情况下，通过作为旁通机构而与各模块的输出连接的开闭器使输出端子间成为旁通(短路)状态，由此使一部分模块停止并能够由剩余模块持续运转。另外，设置预备模块，在使一部分的模块停止的情况下使用预备模块，由此不会使输出电压降低地持续运转。但是，在上述现有技术中，需要设置预备模块，由此存在与此相应地导致电力转换装置整体大型化的课题。另外，虽然考虑了将各模块的旁通机构(开闭器)短路而使一部分模块停止，由剩余模块持续运转，但在该情况下，对剩余模块施加的电压会增加。因此，为了使各模块能够承受电压的增加，需要预先使各模块的部件高耐压化或确保各模块内的绝缘距离。因此，在该情况下，也会导致模块大型化，也就是说，存在电力转换装置整体大型化的课题。本专利技术是鉴于上述课题做出的，目的为，提供一种能够防止装置的大型化并提高运转持续性的再生制动系统、以及使用该再生控制系统的电力驱动作业车辆。本申请包括多个解决上述课题的方式，但若举出一个例子，则为一种再生制动系统，其具有：与发动机连接的第一发电机以及第二发电机；与所述第一发电机连接并对所述第一发电机的输出进行整流而作为直流电力向第一直流线输出的第一整流电路；连接在所述第一直流线与行驶电机之间的逆变器；与所述第一直流线连接并能够消耗所述第一直流线的电力的电力消耗装置；与所述第二发电机连接并对所述第二发电机的输出进行整流而作为直流电力向第二直流线输出的第二整流电路；与所述第二直流线连接的辅机装置；对所述第一直流线的电力进行转换并向所述第二直流线供给的电力再生装置；和控制所述第一发电机、所述电力消耗装置、以及所述电力再生装置的控制装置，其中，所述电力再生装置具有：使输入来自所述第一直流线的电力的输入部串联连接的多个电力转换模块；和与多个所述电力转换模块的输入部分别连接并能够使所述输入部的正极端子与负极端子之间个别地短路的第一旁通装置组，所述控制装置以使从所述第一直流线向所述电力再生装置输入的电压不超过基于多个所述电力转换模块的耐受电压特性的合计得到的可变上限值的方式控制所述第一发电机、所述电力消耗装置以及所述电力再生装置，在使多个所述电力转换模块中的一部分电力转换模块停止的情况下，通过所述第一旁通装置组使停止的电力转换模块的输入部的正极端子与负极端子之间短路，并且根据多个所述电力转换模块中停止的所述一部分电力转换模块的耐受电压特性而降低所述可变上限值。专利技术效果根据本专利技术，可提供一种能够防止装置的大型化并提高运转持续性的再生制动系统、以及使用该再生控制系统的电力驱动作业车辆。附图说明图1是示意表示第1实施方式的电力驱动自卸卡车的外观的侧视图。图2是概略表示将第1实施方式的电力驱动自卸卡车的再生制动系统包括在内的电力驱动系统的图。图3是示意表示电力转换模块的构成的一例的图。图4是表示旁通装置的工作的一例的图。图5是概略表示第1实施方式的控制装置的处理功能的功能框图。图6是表示第1实施方式的再生制动系统的处理内容的流程图。图7是表示第1实施方式的再生制动系统的处理中的电压上限值和输入电压、继电器、检测到具有故障的电力转换模块的旁通装置、以及电力再生装置的开/关状态的时间变化的图。图8是表示第1实施方式的变形例的旁通装置的一例的图。图9是概略表示第2实施方式的控制装置的处理功能的功能框图。图10是表示第2实施方式的再生制动系统的处理内容的流程图。图11是表示第2实施方式的再生制动系统的处理中的过电压保护阈值和输入电压、继电器、检测到具有故障的电力转换模块的旁通装置、以及电力再生装置的开/关状态的时间变化的图。图12是表示电力转换模块工作的情况下的转换元件的元件电压的时间变化的图。图13是表示电力转换模块停止的情况下的转换元件的元件电压的时间变化的图。图14是表示其他实施方式的再生制动系统的处理中的电压上限值和输入电压、继电器、检测到具有故障的电力转换模块的旁通装置、以及电力再生装置的开/关状态的时间变化的图。具体实施方式以下，参照附图来说明本专利技术的实施方式。此外，在本实施方式中，作为电力驱动作业车辆的一例而表示电力驱动自卸卡车来说明，但例如即使是如电力驱动轮式装载机那样的其他电力驱动作业车辆，也能够适用本专利技术。＜第1实施方式＞参照图1～图7来说明本专利技术的第1实施方式。图1是示意表示本实施方式的电力驱动自卸卡车的外观的侧视图。另外，图2是概略表示将电力驱动自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种再生制动系统，其具有：/n与发动机连接的第一发电机以及第二发电机；/n与所述第一发电机连接并对所述第一发电机的输出进行整流而作为直流电力向第一直流线输出的第一整流电路；/n连接在所述第一直流线与行驶电机之间的逆变器；/n与所述第一直流线连接并能够消耗所述第一直流线的电力的电力消耗装置；/n与所述第二发电机连接并对所述第二发电机的输出进行整流而作为直流电力向第二直流线输出的第二整流电路；/n与所述第二直流线连接的辅机装置；/n对所述第一直流线的电力进行转换并向所述第二直流线供给的电力再生装置；和/n控制所述第一发电机、所述电力消耗装置、以及所述电力再生装置的控制装置，所述再生制动系统的特征在于，/n所述电力再生装置具有：/n使输入来自所述第一直流线的电力的输入部串联连接的多个电力转换模块；和/n与多个所述电力转换模块的输入部分别连接并能够使所述输入部的正极端子与负极端子之间个别地短路的第一旁通装置组，/n所述控制装置以使从所述第一直流线向所述电力再生装置输入的电压不超过基于多个所述电力转换模块的耐受电压特性的合计得到的可变上限值的方式控制所述第一发电机、所述电力消耗装置以及所述电力再生装置，/n在使多个所述电力转换模块中的一部分电力转换模块停止的情况下，通过所述第一旁通装置组使停止的电力转换模块的输入部的正极端子与负极端子之间短路，并且根据多个所述电力转换模块中停止的所述一部分电力转换模块的耐受电压特性而降低所述可变上限值。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181205 JP 2018-2283771.一种再生制动系统，其具有：
与发动机连接的第一发电机以及第二发电机；
与所述第一发电机连接并对所述第一发电机的输出进行整流而作为直流电力向第一直流线输出的第一整流电路；
连接在所述第一直流线与行驶电机之间的逆变器；
与所述第一直流线连接并能够消耗所述第一直流线的电力的电力消耗装置；
与所述第二发电机连接并对所述第二发电机的输出进行整流而作为直流电力向第二直流线输出的第二整流电路；
与所述第二直流线连接的辅机装置；
对所述第一直流线的电力进行转换并向所述第二直流线供给的电力再生装置；和
控制所述第一发电机、所述电力消耗装置、以及所述电力再生装置的控制装置，所述再生制动系统的特征在于，
所述电力再生装置具有：
使输入来自所述第一直流线的电力的输入部串联连接的多个电力转换模块；和
与多个所述电力转换模块的输入部分别连接并能够使所述输入部的正极端子与负极端子之间个别地短路的第一旁通装置组，
所述控制装置以使从所述第一直流线向所述电力再生装置输入的电压不超过基于多个所述电力转换模块的耐受电压特性的合计得到的可变上限值的方式控制所述第一发电机、所述电力消耗装置以及所述电力再生装置，
在使多个所述电力转换模块中的一部分电力转换模块停止的情况下，通过所述第一旁通装置组使停止的电力转换模块的输入部的正极端子与负极端子之间短路，并且根据多个所述电力转换模块中停止的所述一部分电力转换模块的耐受电压特性而降低所述可变上限值。


2.根据权利要求1所述的再生制动系统，其特征在于，
所述可变上限值包括与所述第一直流线的电压相关的电压上限值，
所述控制装置以使所述第一直流线的电压不超过所述电压上限值的方式控制所述第一发电机以及所述电力消耗装置，由此以使向所述电力再生装置输入的电压不超过可变上限值的方式进行控制。


3.根据权利要求1或2所述的再生制动系统，其特征在于，
所述可变上限值包括与向所述电力再生装置输入的电压相关的过电压保护阈值，
多个所述电力转换模块分别具有用于转换从所述输入部输入的电力的至少一个转换元件，
所述控制装置当所述第一直流线的电压达到所述过电压保护阈值时使多个所述电力转换模块的全部转换元件的工作停止，由此以使向所述电力再生装置输入的电压不超过可变上限值的方式进行控制。


4.根据权利要求2所述的再生制动系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：门田充弘，荒井雅嗣，佐藤隆之，福田直纪，
申请(专利权)人：日立建机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP