JPH0739008A - 車両用のチョッパ制御直流電動機の昇圧回生制動制御方法 - Google Patents
車両用のチョッパ制御直流電動機の昇圧回生制動制御方法Info
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- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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Abstract
機において、昇圧回生動作に必要な昇圧回生コイルの、
走行動作時におけるエネルギ損失を低減する。 【構成】電機子1と直列に昇圧回生用コイル2を接続し
て成る電機子回路3に、第1のスイッチング手段4と回
生用ダイオード5の並列回路6を直列に接続すると共
に、第2のスイッチング手段7とフライホィールダイオ
ード8を並列に接続し、前記第1と第2のスイッチング
手段をチョッパ制御回路13により駆動する構成の電動
機駆動回路において、チョッパ制御回路は、昇圧回生時
に高い周波数に切り替えて第2のスイッチング手段をチ
ョッパ制御する昇圧回生制動制御方法である。
Description
チョッパ制御直流電動機の回生制動制御方法に関するも
のである。
とする車両では、走行時には例えば分巻直流電動機をチ
ョッパ制御して速度制御を行い、また制動は回生制動に
より行っている。
は、例えば図3〜図6の概念図に示す回路構成となって
いる。即ち、この駆動回路は、分巻直流電動機の電機子
1と直列に昇圧回生用コイル2を接続して電機子回路3
を構成し、この電機子回路3と直列に第1のスイッチン
グ手段4と回生用ダイオード5の並列回路6を直列に接
続すると共に、この電機子回路3と並列に第2のスイッ
チング手段7とフライホィールダイオード8を並列に接
続して構成し、これらを直流電源としての蓄電池10に
接続すると共に第1、第2のスイッチング手段4、7を
チョッパ制御回路9により制御する構成としている。ま
た符号11は界磁巻線で、この界磁巻線11は蓄電池1
0との接続回路の図示を省略しているが、電機子1と同
様にチョッパ制御により駆動する構成としたり、全導通
の連続制御により駆動する構成としている。
時には、第2のスイッチング手段7を開とすると共に第
1のスイッチング手段4により電機子電流をチョッパ制
御する。この動作においては、図3に示すように蓄電池
10からの間欠電流は電機子1と共に昇圧回生用コイル
2にも流れ、インピーダンスによる電圧降下が生じる。
段4を開とすると、電機子1に発生する起電力により、
図4中の矢印で示すように回生用ダイオード5から昇圧
回生用コイル2、電機子1を通り、蓄電池10に流れ込
む回生電流が発生する。
り坂を下っている場合には車両は大きな慣性エネルギを
有しているので、急激に大きな制動力を加えないように
するためチョッパ制御によりデューティ比を小さくし
て、小さな界磁電流で制動を開始し、次いで回生電流を
監視しながら界磁電流を制御する。即ち、制動により車
両の速度が次第に低下していくに従ってデューティ比を
大きくし、界磁電流を次第に大きくして回生電流を維持
する。そして最終的にはデューティ比=1、即ち全導通
で界磁電流を流す。
電圧が低下することにより、回生電流が維持できない場
合や、これまでに至る制動過程において必要に応じて強
い回生制動を行いたい場合には、第2のスイッチング手
段7をチョッパ制御して昇圧回生用コイル2の動作によ
る昇圧回生を行う。
と、電機子1に発生する起電力による電流が図5の矢印
に示すように第2のスイッチング手段7を通して昇圧回
生用コイル2に流れ、この昇圧回生用コイル2にエネル
ギが蓄積される。
ると、昇圧回生用コイル2には図6に示す方向の逆起電
力が発生するので、電機子回路3の電圧は電機子1の起
電力と昇圧回生用コイル2の逆起電力が加えられた電圧
に昇圧され、蓄電池10の電圧よりも高くなるので必要
な回生電流を得ることができる。発生する逆起電力は昇
圧回生用コイル2のインダクタンスを大きくすることに
より高くすることができる。
2のスイッチング手段7が閉の際に昇圧回生用コイル2
に蓄えられるエネルギを調節することにより、即ち、第
2のスイッチング手段7のチョッパ制御のデューティ比
を変えることにより制御することができる。
ように、昇圧回生用コイルは、回生制動過程において電
機子自体の発生起電力が低下してきた場合に、昇圧によ
り回生用の電圧を確保するために必須の構成であるもの
の、走行時には原理的に不要であるばかりでなく、電圧
降下によりエネルギの損失を生じ、このエネルギの損失
は、昇圧を効果的に行うためにインダクタンスを大きく
すればする程、増加するという二律背反的な課題があ
る。そこで本発明では、このような課題を、簡単に解決
することを目的とするものである。
ために、本発明では、電機子と直列に昇圧回生用コイル
を接続して成る電機子回路に、第1のスイッチング手段
と回生用ダイオードの並列回路を直列に接続すると共
に、第2のスイッチング手段とフライホィールダイオー
ドを並列に接続し、前記第1と第2のスイッチング手段
をチョッパ制御回路により駆動する構成の電動機駆動回
路において、チョッパ制御回路は、昇圧回生時に高い周
波数に切り替えて第2のスイッチング手段をチョッパ制
御する昇圧回生制動制御方法を提案する。
状態において第1のスイッチング手段により電機子電流
をチョッパ制御して走行制御する。この際のチョッピン
グ周波数は、後述する昇圧回生時におけるチョッピング
周波数よりも低くすることにより昇圧回生用コイルにお
ける電圧降下を低くすることができる。
し、電機子に発生する電圧が低下して回生電流が維持で
きなくなった場合や、必要に応じて強い回生制動を行い
たい場合には、第2のスイッチング手段をチョッパ制御
して昇圧回生を行うのであるが、この際のチョッピング
周波数は、上述した走行時の第1のスイッチング手段の
チョッピング周波数よりも高くする。このため昇圧回生
用コイルには、第1のスイッチング手段のチョッピング
周波数での動作と比較して高い逆起電力を発生し、十分
な回生電流を得ることができる。
明する。図1は本発明の制御方法を適用するチョッパ制
御直流電動機の駆動回路を概念的に示すものであり、図
3〜図6の構成に相当する要素には同一の符号を付して
いる。即ち、符号1は分巻直流電動機の電機子であり、
この電機子1と直列に昇圧回生用コイル2を接続して電
機子回路3を構成している。符号10は直流電源として
の蓄電池であり、その正側は自動車のキースイッチによ
り閉となるメインコンタクタ12を介して電源の正側ラ
インに接続している。符号TR1、TR2は各種トランジスタ
等を使用したスイッチング用素子であり、TR1はコレク
タを直流電源の正側ライン、エミッタをTR2のコレクタ
に接続すると共にTR2のエミッタを直流電源の負側ライ
ンに接続している。上記電機子回路3は電機子1側を直
流電源の正側ラインに接続すると共にコイル2側をTR
1、TR2間に接続している。従ってTR1、TR2は夫々上記第
2、第1のスイッチング手段7、4に相当する。またTR
1、TR2の夫々のコレクタ−エミッタ間にはダイオードD
1、D2を直流電源に対して逆方向に接続しており、従っ
てダイオードD1、D2は、夫々上記フライホィールダイオ
ード8、回生用ダイオード5に相当する。そしてTR1、T
R2の夫々のゲートは詳細を後述するチョッパ制御回路1
3に接続している。
11は2対のスイッチング素子TR3、TR4;TR5、TR6によ
り構成したブリッジ回路14により界磁電流を正、逆方
向に切り替える構成としており、これらのスイッチング
素子TR3、TR4;TR5、TR6は上記TR1、TR2と同様に各種ト
ランジスタ等を使用している。そしてこれらのスイッチ
ング素子TR3、TR4;TR5、TR6は、夫々のゲートをチョッ
パ制御回路15に接続している。
メインコンタクタ12を閉とすると、まずチョッパ制御
回路15はTR3、TR4またはTR5、TR6をチョッパ制御によ
り動作させて、夫々図中実線または破線のように界磁巻
線11に界磁電流を流す。この際、界磁電流のデューテ
ィ比は1、即ち全導通とする。
所定値以上流れていることを条件としてTR2をチョッパ
制御により動作させて電動機の始動を行い、車両を走行
させる。またチョッパ制御回路13はチョッピング信号
のデューテイ比を変化させることにより電動機の回転数
制御を行って走行速度の調節を行う。この際のチョッピ
ング周波数は例えば2.5kHzとする。かかる走行時におい
ては図3の場合と同様に、電源の正側ラインから電機子
1、昇圧回生用コイル2からTR2を通って電源の負側ラ
インに電機子電流が流れ、この昇圧回生用コイル2の両
端に電圧降下が生じる。
御回路15は、動作させるスイッチング素子の対を選択
して、図中実線と破線で示すように界磁電流の方向を切
り替えることにより電動機の回転方向の切り替えを行
う。また場合によっては必要に応じてチョッピング信号
のデューティ比を変化させることにより界磁電流の調節
を行う。
は坂を下っている時に制動を行う場合には、チョッパ制
御回路15は界磁電流のデューティ比を小さくし、また
チョッパ制御回路13はTR2をOFFとすると共にTR1をON
とする。すると電動機は発電機として動作し、図4の場
合と同様に電機子1に発生する起電力により、電源の負
側ラインからD2、TR2、昇圧回生用コイル2、電機子1
を通って電源の正側ラインに至り、蓄電池10に流れ込
む回生電流が発生する。制動の初期は界磁電流を小さく
設定するので緩やかな回生が行われ、大きな衝撃を与え
ない。
る。即ち車両の速度が次第に低下するにつれて界磁電流
のデューティ比を大きくしていって回生電流を所定の値
に維持し、最終的には界磁電流はデューティ比=1、即
ち全導通とする。
電圧が低下していくと回生電流が維持できなくなるの
で、この場合や、制動の所望の過程において必要に応じ
て強い回生制動を行いたい場合にはチョッパ制御回路1
3におけるチョッピング周波数を切り替えてTR1をチョ
ッパ制御する。即ち、この際のチョッピング周波数は、
走行時におけるTR2のチョッピング周波数よりも高く、
例えば5〜10kHzとする。
る起電力による電流は、図5の場合と同様にTR1を通し
て昇圧回生用コイル2に流れ、この昇圧回生用コイル2
にエネルギが蓄積される。次いでTR1が開となると、昇
圧回生用コイル2には図6の場合と同様に、電機子1に
発生する電圧と同方向の逆起電力が発生するので、電機
子回路3の電圧は電機子1の起電力と昇圧回生用コイル
2の逆起電力が加えられた電圧に昇圧される。そして蓄
電池10の電圧よりも高くなるので必要な回生電流を得
ることができる。以上の動作における回生電流の制御
は、TR1がONの際に昇圧回生用コイル2に蓄えられるエ
ネルギを調節することにより、即ちTR1のチョッパ制御
のデューティ比を変えることにより制御することができ
る。
ては、上述したようにTR1のチョッピング周波数は、上
述した走行時のTR2のチョッピング周波数よりも高くし
ているので、昇圧回生用コイル2には、TR2のチョッピ
ング周波数での動作と比較して、より高い逆起電力を発
生し、従って十分な回生電流を得ることができる。
について説明する。符号20は基準発振器で、この基準
発振器20は、上記TR1のチョッピング周波数に相当す
る5kHzのクロック信号を発生する構成としている。また
符号21,22は、夫々TR2、TR1のチョッパ制御の制御
信号を発生するパルス幅変調器で、変調器21には分周
器23を介して2.5kHzのクロック信号を入力し、また変
調器22には直接に基準発振器20のクロック信号を入
力する構成としている。またこれらの変調器21,22
には、デューティ比制御用のロジック回路24の制御信
号を入力する構成としている。このロジック回路24
は、回転速度信号、蓄電池電圧信号、電機子電圧信号等
の信号に対応して、デューティ比制御信号を発生する構
成としている。
対応するNORゲート25,26の一方の入力部に入力す
ると共に、これらのNORゲート25,26の出力はORゲ
ート27の夫々の入力部に入力する構成としている。そ
してORゲート27の出力は、TR1、TR2用ドライバ回路2
8,29に入力している。
の入力部は抵抗Rを介して正側にプルアップすると共に
切替スイッチ30の各切替端子に接続し、そして切替ス
イッチ30の共通端子は接地側にプルダウンされてい
る。そして切替スイッチ30は動作モード制御用ロジッ
ク回路31により制御される構成としている。
キ信号、アクセル信号、エキゾースト信号等の信号を入
力として走行信号、回生信号、昇圧回生信号を発すると
共に、上記切替スイッチ30の切替信号を発する構成で
ある。そして走行信号、昇圧回生信号は夫々ドライバ回
路28,29に入力してこれらをONとすると共に、走行
信号及び回生信号は上記チョッパ制御回路15に入力し
て界磁巻線11側の制御を行う構成としている。
路31はNORゲート25側に切替られて、その一方側の
入力部が接地されるので、このNORゲート25のみがOR
ゲート27にクロックの出力を行う。従ってドライバ回
路28には分周器23で分周され、変調器22でデュー
ティ比が調節された2.5kHzの駆動信号が入力されてTR1
のON-OFF駆動を行う。
NORゲート26側に切替られて、その一方側の入力部が
接地されるので、このNORゲート26のみがORゲート2
7にクロックの出力を行う。従ってドライバ回路29に
は変調器22でデューティ比が調節された基準発振器2
0の5kHzの駆動信号が入力されてTR2のON-OFF駆動を行
う。
生時には必須となる昇圧回生用コイルによるエネルギの
損失を走行時に低減することができるという効果があ
る。
動回路を概念的に示すものである。
示す概念図である。
動作を示す概念図である。
動作を示す概念図である。
時の第1の動作を示す概念図である。
時の第2の動作を示す概念図である。
2) 5 回生用ダイオード(D2) 6 並列回路 7 第2のスイッチング手段(TR
1) 8 フライホイールダイオード
(D1) 9 チョッパ制御回路 10 蓄電池 11 界磁巻線 12 メインコンタクタ 13 チョッパ制御回路 14 ブリッジ回路 15 チョッパ制御回路 20 基準発振器 21,22 パルス幅変調器 23 分周器 24 ロジック回路 25,26 NORゲート 27 ORゲート 28,29 ドライバ回路 30 切替スイッチ 31 ロジック回路
Claims (1)
- 【請求項1】 電機子と直列に昇圧回生用コイルを接続
して成る電機子回路に、第1のスイッチング手段と回生
用ダイオードの並列回路を直列に接続すると共に、第2
のスイッチング手段とフライホィールダイオードを並列
に接続し、前記第1と第2のスイッチング手段をチョッ
パ制御回路により駆動する構成の電動機駆動回路におい
て、チョッパ制御回路は、昇圧回生時に高い周波数に切
り替えて第2のスイッチング手段をチョッパ制御するこ
とを特徴とする車両用のチョッパ制御直流電動機の昇圧
回生制動制御方法
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18164493A JP3480471B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 車両用のチョッパ制御直流電動機の昇圧回生制動制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP18164493A JP3480471B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 車両用のチョッパ制御直流電動機の昇圧回生制動制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0739008A true JPH0739008A (ja) | 1995-02-07 |
JP3480471B2 JP3480471B2 (ja) | 2003-12-22 |
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ID=16104357
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP18164493A Expired - Fee Related JP3480471B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 車両用のチョッパ制御直流電動機の昇圧回生制動制御方法 |
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Country | Link |
---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103660959A (zh) * | 2012-09-04 | 2014-03-26 | 现代摩比斯株式会社 | 电动助力器***的电源稳定化装置及其方法 |
JP2017184573A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社豊田自動織機 | 車両用走行モータの制御装置 |
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---|---|---|---|---|
CN106026790A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-10-12 | 冼毅 | 电容制动控制线路 |
-
1993
- 1993-07-22 JP JP18164493A patent/JP3480471B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2017184573A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社豊田自動織機 | 車両用走行モータの制御装置 |
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