JP2611302B2

JP2611302B2 - 電気自動車における制動制御装置

Info

Publication number: JP2611302B2
Application number: JP63024764A
Authority: JP
Inventors: 浩光吉山; 勝久藤田
Original assignee: 株式会社豊田自動織機製作所
Priority date: 1988-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1997-05-21
Anticipated expiration: 2012-05-21
Also published as: JPH01202101A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、バッテリフオークリフトやバッテリトーイ
ングトラクタ等の電気自動車における制動制御装置に関
する。

（従来の技術）チョッパによる直流電動機の制御技術は、電気自動車
の分野で広く実用化されており、通常制動には回生制動
が用いられている。第４図及び第５図は、それぞれバッ
テリフオークリフトやバッテリトーイングトラクタ等の
産業車両に適用されている走行用直流電動機の制御技術
を例示したものである。図中１はバッテリ、２はコネク
タ、３は車両走行駆動用の直流電動機の界磁巻線、４は
同じく直流電動機の電機子、5,7はダイオード、６はト
ランジスタチョッパである。そして、通常の回生制動時
には、トランジスタチョッパ６のON,OFF動作によって直
流電動機の電機子４に発生した電力は、ダイオード5,7
を通してバッテリ１に返還される。ところが、この回生
制動時において、バッテリ１の端子と制御機器側の端子
とを接続するバッテリプラグあるいはコネクタ２が、振
動、疲労又はコネクタ緊急離脱装置の誤操作等に原因し
て断線しているような場合には、前記発生電力を吸収し
得ず、その結果、電気機器の電気的破損事故を発生す
る。

そのため、従来はこのような事故の発生を防止すべ
く、前記バッテリプラグの外れ、あるいは断線による異
常発生時には以下のような方法がとられる。すなわち、
第４図に示す例では、電機子４に発生した電力をアブソ
ーバコンデンサ８に充電するようになっており、また第
５図に示す例では、電機子４に発生した電力がアブソー
バコンデンサ８に充電され、そしてこのアブソーバコン
デンサ８の電圧が設定値を越えたときには、このことを
過電圧検出器９によって検出し、サイリスタ10を点弧し
て抵抗器11に発生電力を消費させるようになっている。

なお、通常の走行作用のための直流電動機の駆動は、
走行・制動切換制御部12を走行側に操作し、コンタクタ
コイル13に励磁電流を通電し、コンタクタ13aをONにし
た状態において、トランジスタチョッパ６をON,OFF動作
させることによって行なわれ、そのときの速度はトラン
ジスタチョッパ６を通電率にて制御される。また、この
ときの直流電動機の回転方向、つまり車両の前進後は、
前後進切換用のディレクションスイッチ14a又は14bを切
換操作することにより、これに直列接続されたコンタク
タコイル15a又は15bを励磁し、そのコンタクタ16a又は1
6bの電源側端子に対する界磁巻線３の接続を切換えるこ
とにより制御されるものである。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上述した従来の制動制御装置において、前
者のアブソーバコンデンサ８による充電方式の場合に
は、発生電力の充電に応えるに十分な静電容量を持つ大
型のアブソーバコンデンサ８ならびに耐圧の高いトラン
ジスタチョッパ６を必要とするものであり、また後者の
抵抗器11による方式の場合には、たとえアブソーバコン
デンサ８の小形化が可能となっても、その反面、抵抗器
11として大型のものを必要とするものであった。すなわ
ち、従来の方式では、制動時における発生電力の消費の
ために準備されるアブソーバコンデンサ８あるいは抵抗
器11さらにはトランジスタチョッパ６又はサイリスタ10
の大型化を予儀なくされるものであって、コスト高にな
るとともに、広い設置スペースを必要とする等の問題が
あった。

そこで本発明は、回生制動中に直流電動機から発生さ
れる回生制動電力をバッテリに戻す電力回路系に断線、
あるいはバッテリプラグが外れるようなトラブルが発生
した場合に上記電力回路に生じる過電圧を検出し、この
過電圧を検出したときチョッパの駆動を停止させる制御
系を電子部品を用いて小型に構成することによって、上
述した従来の問題を解決することを技術的課題とするも
のである。

（課題を解決するための手段）上記課題解決のための技術的手段は、車両走行駆動用
の直流電動機と、同直流電動機に駆動電力を供給するバ
ッテリと、同バッテリから前記直流電動機に供給される
駆動電力を制御するチョッパとを備えた電気自動車にお
ける制動制御装置を、電力回路系の電圧を検出して同検
出電圧が予め設定された電圧に達したときに信号を出力
する過電圧検出回路と、前記チョッパを駆動するととも
に、回生制動中に前記過電圧検出回路からの前記信号を
入力したとき前記チョッパの作動を停止させる一方、同
チョッパの作動を停止させたタイミングから所定時間経
過後に前後過電圧検出回路から前記信号が出力されてい
るか否かを判断し、その信号が出力されていないと判断
した場合に、前記チョッパの作動を再開させる制御手段
とを備えた構成にすることである。

（作用）上記構成の電気自動車における制動制御装置によれ
ば、前記直流電動機の回生制動中に、過電圧検出回路が
電力回路系の電圧を検出して同検出電圧が予め設定され
た所定の電圧に達したとき、過電圧検出回路から信号が
出力されると、制御手段は、チョッパの作動を停止させ
る。この制御により、直流電動機の回生制動時に直流電
動機から発生する電力をバッテリに戻す回路が遮断され
ても、電力回路の電圧上昇を抑制し、電力回路に接続さ
れた部品の電気的損傷を防止する。

更に、制御手段は、同チョッパの作動を停止させたタ
イミングから所定時間経過後に前記過電圧検出回路から
前記信号が出力されていないと判断したとき、前記チョ
ッパの作動を再開させるような制御をするため、直流電
動機から発生する電力をバッテリに戻す回路が遮断され
たままで再びチョッパの作動が行われ、電力回路に接続
された部品が電気的損傷を受けるということが防止され
る。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、バッテリフォークリフトやバッテリトーイ
ングトラクタ等の産業車両に適用される走行駆動用の直
流電動機を制御する制御回路を示したものである。第１
図において、１はバッテリ、２はコネクタ、３は前記直
流電動機の界磁巻線、４は同直流電動機の電機子であ
り、前記従来の技術を示した第４図，第５図の部材と同
一である。また走行，制動切換制御部12、コンタクタコ
イル13、コンタクタコイル13の励磁時に閉じる接点13
a、前後進切換用のディレクションスイッチ14a,14b、デ
ィレクションスイッチ14aに直列に接続されたコンタク
タコイル15a、ディレクションスイッチ14bに直列に接続
されたコンタクタコイル15b、さらにコンタクタコイル1
5aの励磁、非励磁それぞれの状態において切換えられる
接点16a、コンタクタコイル15bの励磁、非励磁それぞれ
の状態において切換えられる接点16bのそれぞれも前記
従来の技術を示した第４図，第５図の部材と同一であ
る。

一方、17,18,19,20はダイオード、また21はポイントP
2における電圧を検出し、検出電圧が予め設定された所
定の電圧に達したとき、過電圧対応信号を出力する過電
圧検出回路である。22は後述のタイマ回路である。23は
制御回路であり、同制御回路23は、マイクロコンピュー
タ23aと、前記バッテリ１から電力を入力し、同入力電
圧を安定化電圧に変換したあと、所要の制御電圧を前記
過電圧検出回路21、タイマ回路22あるいはマイクロコン
ピュータ23a等に供給する定電圧回路23bとを内蔵してい
る。24はトランジスタチョッパであり、前記マイクロコ
ンピュータ23aからの駆動信号により駆動されるように
なっている。

また25は抵抗、26はコンデンサ（キャパシタ）であ
り、前記ダイオード20との接続回路により、トランジス
タチョッパ24のチョッピング動作時に発生するノイズを
吸収するというノイズ除去機能とともに、直流電動機の
回生制動時に、例えば、前記コネクタ２が外れていた
り、あるいは振動、あるいは緊急離脱装置の誤操作等に
よりバッテリプラグP1もしくはN1が外れていたりしたよ
うなトラブル発生の際、電機子４から発生した回生電力
がバッテリ１に通電されないため、上記回生電力は、接
点16a→界磁巻線３→接点16b→ダイオード20→コンデン
サ26→ダイオード17→電機子４の閉回路で通電され、そ
の結果、コンデンサ26に回生電力が充電されるという充
電機能を有しており、前記トラブル発生時には上記コン
デンサ26の充電電圧が次第に上昇するようになってい
る。そして上記コンデンサ26の充電電圧は、抵抗25とダ
イオード19とを介してポイントP2に印加される。なお、
27及び28はヒューズであり、29は制御電源投入スイッチ
である。

第２図は、過電圧検出回路21とタイマ回路23の具体的
な電子回路を示したものである。第２図に示すように、
過電圧検出回路21にはコンパレータIC1が用いられ、コ
ンパレータIC1の非反転入力端子（＋）には、前記定電
圧回路23bから出力された安定化電圧を抵抗R3とR4とで
分圧した基準電圧が印加されている。一方、コンパレー
タIC1の反転入力端子（−）には、前記ポイントP2の電
圧を抵抗R1とR2とで分圧した電圧が印加されている。な
お、前記ポイントP2の電圧を入力する入力端にはサージ
アブソーバ30が接続され、さらに抵抗R2と並列にコンデ
ンサC1が接続されており、前記ポイントP2におけるノイ
ズあるいは急激な電圧変動による影響を受けないように
考慮されている。また、抵抗R5はコンパレータIC1のフ
ィードバック抵抗、抵抗R6はプルアップ抵抗であり、さ
らにダイオードD1はコンパレータIC1に対する過電圧保
護用としての機能を果している。

コンパレータIC1の出力端子には増幅器IC2が接続され
ており、コンパレータIC1の出力信号が「Ｈ」のとき、
増幅器IC2の出力信号も「Ｈ」信号を出力する一方、コ
ンパレータIC1の出力信号が「Ｌ」のとき、増幅器IC2の
出力信号も「Ｌ」信号を出力する。

上記増幅器IC2の出力端子は、タイマ回路22のRC回
路、即ち抵抗R7とコンデンサC2の直列回路に接続されて
いる。そして抵抗R7とコンデンサC2の接続点と増幅器IC
3の入力端子とが接続されており、さらに抵抗R7とダイ
オードD2が並列に接続されている。このダイオードD2は
過電圧検出回路21の前記増幅器IC2の出力状態が「Ｌ」
のとき、コンデンサC2に充電された電圧を急速放電させ
るためのものである。なお、上記増幅器IC3は、同増幅
器IC3の入力端子における信号が「Ｈ」の場合には
「Ｈ」の信号を出力する一方、同入力端子における信号
が「Ｌ」の場合には「Ｌ」の信号を出力する。

増幅器IC3の出力端子は、前記制御回路23のマイクロ
コンピュータ23aの入力側に接続されており、増幅器IC3
の出力信号が「Ｌ」になったとき、マイクロコンピュー
タ23aは、トランジスタチョッパ24に対する駆動信号の
出力を停止し、回生電力を急速に減衰させるようになっ
ている。

以上のような電子回路の構成により、直流電動機が回
生制動状態において、例えば前述のようにバッテリプラ
グP1が外れたような場合、回生制動時に発生した回生電
力がバッテリ１に充電されなくなるため、この回生電力
は前述したように前記コンデンサ26に充電され、ポイン
トP2における電圧が上昇し、コンパレータIC1の反転入
力端子（−）の電圧が、非反転入力端子（＋）に印加さ
れている基準電圧より高くなると、コンパレータIC1の
出力信号が「Ｌ」に反転し、さらに増幅器IC2の出力信
号も「Ｌ」になる。その結果、タイマ回路22のコンデン
サC2に充電されていた電圧が急速放電され、増幅器IC3
の入力信号が「Ｌ」になり、増幅器IC3の出力信号が
「Ｌ」になる。そして、増幅器IC3の出力信号が「Ｌ」
になると、マイクロコンピュータ23aは次に説明するフ
ローチャートに従ってトランジスタチョッパ24に対する
駆動信号の出力を停止するという作用をする。

次に、第３図に示したフローチャートに従って本実施
例の作用を説明する。

第３図のフローチャートは前記マイクロコンピュータ
23aによる制御フローチャートであり、メインルーチン
に挿入された過電圧判定プログラム（ステップS1）が過
電圧と判定するとただちにサブルーチンステップS2〜S5
に移行する。即ち、前記過電圧検出回路21からタイマ回
路22を介してマイクロコンピュータ23aに入力されてい
る信号が「Ｌ」になった場合、マイクロコンピュータ23
aは、サブルーチンのステップS2において回生制動中で
あるか否かを判断し、回生制動中でないと判断した場合
は、回生制動に起因する過電圧ではないと判断してメイ
ンルーチンに戻る一方、回生制動中であると判断した場
合には、ステップS3に示すようにトランジスタチョッパ
24に対する駆動信号の出力を停止する。ステップS4にお
いて、トランジスタチョッパ24の駆動を停止したあと規
定時間が経過したか否かを判断し、規定時間が経過した
と判断した場合には、バッテリ電圧を観測し、ステップ
S5においてバッテリ電圧が正常な電圧に復帰したと判断
した場合にはメインルーチンに戻り、再度回生制動を開
始する。

なお、トランジスタチョッパ24の駆動を停止させてか
ら再度、回生制動に移行する時間は極めて短時間でよ
く、制動力が不足することはない。また、ステップS4に
示すように待ち時間を設定しているのは、待ち時間無し
にバッテリ電圧が正常な電圧に復帰したときにただちに
回生制動を再開させたとき、バッテリプラグP1,N1がま
だ分離したままであった場合、再度過電圧が発生し、こ
の繰返しにより回路素子が破損する恐れがあるためであ
る。なお、上記回路素子の耐電圧が十分である場合は、
上記待ち時間をとらなくても良い。

以上のような回生制動制御により、回生制動中にバッ
テリプラグP1,N1が振動、あるいは緊急離脱装置の誤操
作等により瞬断または離脱等が起きた場合でも、電子回
路素子に対して過大な電圧が印加されることを防止する
作用をする。

なお、前記トランジスタチョッパ24の替わりに、サイ
リスタチョッパを用いても同様の作用をさせることがで
きる。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、回生制動中に、直流電
動機から発生する回生制動電力をバッテリに戻す電力回
路系に断線あるいはバッテリプラグ等が外れるようなト
ラブルが発生した場合に電力回路系に生じる過電圧を検
出し、チョッパの作動を停止させる制動制御装置を、大
形の抵抗や大きな容量のコンデンサを使用しないで小型
にすることができるため、小さなスペースに設置するこ
とができるという効果がある。

また、制御手段は、同チョッパの作動を停止させたタ
イミングから所定時間経過後に過電圧検出回路から信号
が出力されていないと判断したとき前記チョッパの作動
を再開させるような制御をするため、直流電動機から発
生する電力をバッテリに戻す回路が遮断されたままで再
びチョッパの作動が行われ、電力回路に接続された部品
が電気的損傷を受けることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の産業車両に適用される走行
駆動用の直流電動機を制御する制御回路図、第２図は第
１図の部分詳細回路図、第３図は制御フローチャート
図、第４図及び第５図は従来の技術を説明する電気回路
図である。１……バッテリ２……コネクタ３……界磁巻線４……電機子 20……ダイオード 21……過電圧検出回路 22……タイマ回路 23……制御回路 24……トランジスタチョッパ 25……抵抗 26……コンデンサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両走行駆動用の直流電動機と、同直流電
動機に駆動電力を供給するバッテリと、同バッテリから
前記直流電動機に供給される駆動電力を制御するチョッ
パとを備えた電気自動車において、電力回路系の電圧を
検出して同検出電圧が予め設定された電圧に達したとき
に信号を出力する過電圧検出回路と、前記チョッパを駆
動するとともに、回生制動中に前記過電圧検出回路から
の前記信号を入力したとき前記チョッパの作動を停止さ
せる一方、同チョッパの作動を停止させたタイミングか
ら所定時間経過後に前後過電圧検出回路から前記信号が
出力されているか否かを判断し、その信号が出力されて
いないと判断した場合に、前記チョッパの作動を再開さ
せる制御手段とを備えた電気自動車における制動制御装
置。