JPS58119705A - 電気車の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気車制御装置に係り、特に分巻電動機をチ
ョッパ回路を用いて通流率制御を行なうに好適な電気車
の制御装置に関する。

一般にチョッパ回路を用いた電気自動車等の電気車の制
御装置はアクセルの踏み込み傘に応じて出力される電動
機指令電流量と電動機に実際流れる電流量とをつき合わ
せ、この指令量と実際に流れる量とが一致するようにチ
ョッパ回路のサイリスタのゲートに印加される通流率を
定めていた。

ところが、′サイリスタチョッパにはサイリスタがター
ンオンするため最小限必要とする最小オン時間と、オン
したサイリスタをオフするために最小限必要とする転流
時間とを保持しなければならないという制約がある。し
たがって、一定周期による速度制御にあっては通流率に
対する制限が生じある一定の通流率より低い通流率で運
転することができず、最低速１１：１に低く抑えること
ができなかつたため、従来は、最低速度を設けるため通
流率の小さい範囲でサイリスメチ１ツバ駆動パルスの周
期を延ばすことを行なったり、高速域で一定周期におけ
る通流率が最大になう走時には全開制御を行なう方法が
とられていた。しかし、この全開制御に移る時には転流
時間の制約から通流率が不連続ＫＩＯＧ％になるといっ
た不具合を有していた。そこで、通流率に対して周波数
を２乗の関数にして通流率が低い点と高い点で周期を延
ばして不連続点をなくすことが行われている。しかしな
がら、この方法では電動機と制御装置は効率の良い周波
数を有しているが、この効率の良い周波数で行なわれる
制御が通流率の全域の内一点もしくは二点しかなく、か
つ周波数の変動が激しいために耳ざわりな音が制御装置
、電動機より出るという欠点を有していた。

本発明の目的は制御装置と電動機の組合せ効率を向上す
る仁とのできる電気車の制御装置を提供することにある
。

本発明の要旨は次の如くである。すなわち、制御装置の
主回路としてサイリスタチョッパを用いた場合の制御方
式としてサイリスタチョッパの脈動損を少なくシ、低周
波騒音の低減をはかり、しかも通流率の連接した制御を
行なうために、指令の通流率に対しサイリスタチョッパ
の最小オンタイムと効率の良ｉ周波数におけるパルス周
期では指令通流率に比して実際の通流率の方が大きくな
ってしまう場合に通流率と周波数との関係では低速域に
おいては、サイリスタのターンオンに必要な最小オンタ
イムを保持固定して周波数を変化させてパルス周期を可
変にして速度が上がっていくに従って、すなわち指令通
流率が大きくなるにつれて周波数を大きくシ、パルス周
期を短かくしていく。この周波数を大きくして周期を小
さくしていくのはサイリスタチョッパの転流損失、脈動
損、銅損等の総合損失が極小となる周波数まで行なう。

その後、高速になシ通流率が大きくなり指令通流率に対
しサイリスタチョッパの最小オフタイムと効率の良い周
波数におけるパルス周期では実際の通流率の方が小さく
なってしまう場合には、サイリスタのターンオフに必要
な最小オフタイムを保持固定して周波数を変化させてパ
ルス周期を可変べして速度が上がってい〈Ｋ従って、す
なわち指令通流率が大きくなるにつれて周波数を小さく
しパルス周期を大きくしていく。

すなわち、第１図に示す如く速度領域を最大効率周波数
時における通流率によって３つに分けて制御を行なう。

領域〔Ｉ〕ではサイリスタチョッパのオンタイムＴｏ）
ｌの最小時間を保持すべく通流率によってこの最小オン
タイ゛ムＴＯＮよシもオンタイムが小さく々らないよう
に固定して指令通流率に従ってチ璽ツバのサイリスタの
ゲートに印加されるパルスの周波数を大きくしてゆき、
パルス周期Ｔｔ−小さくしていく。そのときのチョッパ
周期Ｔと通流率ＡとサイリスタチョッパのオンタイムＴ
ｏｗの関係式は、 となる。このチョッパ周期Ｔは可変である。この通魔軍
人は第２図に示す如く、電動機電流指令ＡＯと電動機電
流の帰還量Ａｆとをつき合せた偏差Ａｃを零にするよう
に演算回路１０００が出力する値である。したがって、
通流軍人が決まり、オンタイムＴｏＮが固定値であるた
めこれらの値から周期Ｔが定まる。

領域［Ｉ［］では通魔率人の増加によυ周期Ｔが効率の
良い周波数の周期Ｔムになったとき周期Ｔｔ−Ｔムに固
定し、オンタイムＴＯＮの固定を解除する。したがって
、サイリスタチョッパオンタイムＴｏｍは演算回路１０
００から出力される通流率Ａと固定値である周期Ｔムと
から定まる。この固定周期Ｔムの周波数がサイリスタチ
ョッパの転流損失、脈動損、銅損等の総合損失が極小と
なる周波数であり最も効率の良い周波数である。

領域〔■〕ではサイリスタチョッパによってチョッピン
グ制御するにはサイリスタチョッパがターンオフするこ
とが必要であり、このターンオフ時間を超えてまで通流
率を大きくすることは暴走を起してしまいできない、と
ころが周期Ｔムのまま固定にしておくとターンオフ時間
を最小ターンオフ時間だけ確保しようとすると速度上限
界がある。そこでサイリスタがターンオフするため最低
必要とする時間を確保しさらに通流率を上げることが必
要となる。そのためサイリスタのターンオフ時間である
転流時間Ｔｏｒｙ　　を固定し、周期Ｔを可変にして通
流率を変える。このときの通流率Ａは として表わされる。この通流率Ａは第２図の演算回路１
０００からの出力値によって定まり転置時間Ｔ　ｏｖｖ
は固定値である丸め周期Ｔは定まる。このように周期を
可変にして通流率Ａｔ−上げる。ここでサイリスタチョ
ッパオンタイムＴＯＮは、Ｔｏｗ　　＝　　Ｔ　　　Ｔ
ｏｒｙ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｅ−ｅ−
”（３）である。この領域〔■〕を設けることにより通
流率の不連続点が無くなるため、幅広い制御ができるよ
うになる。

なお、第１図図示ＡＩ　、Ａｌｄ通流率に対する周期の
関係で最も良い効率時の周波数を基準にして周期が可変
になる境界の通流率の値である。すなわち、ＡＨ、Ａｌ
は、それぞれ、 によって定まる。なお、本実施例における通流率ＡＨは
２５％１通流率ＡｓＦ１７５％である。

以下、本発明の実施例にりいて説明する。

第３図には、本発明の過用される電気車制御装置の基本
構成図が示されている。

図ニオいて、ｌｌｌ１マイクロコンピユータであり、マ
イクロプロセッサ２、ランダムアクセスメモリ３、リー
ドオンリーメモリ４、発振器５及びアドレス、データ、
コントロール用のパスライン６から成る。７はアナログ
入力回路であり、このアナログ入力回路７はアクセル装
置８、ブレーキ装置９の踏込量に応じた、それぞれのア
ナログの電気信号ＡＣＡ、ＢＲＡ、及び主回路ｌＯの動
作状態の検出信号をレベル変換回路１１を介して得た複
数個のアナログ信号をディジタル信号に変換して取り込
む回路である。このアナログ入力回路７の詳細回路が第
４図に示されている。また、レベル変換回路１１は第４
図に示す如く６ケの回路から構成されており、電機子電
流検出器の出力ＩＭ１に増幅する増幅器１０１．界磁電
流検出器の出力ＩＰを増幅する増幅器１０２、バッテリ
温度検出器の出力ＴＢを増幅する増幅器１０３、電動機
温度検出器の出力ＴＭを増幅する増幅器１０４、主回路
１０を構成す７）主要なサイリスタの躯度を検出する検
出器の出力ＴＴを増幅する増幅器１０５゜バッテリ電圧
ＶＢを低圧に下ける分圧回路１０６から構成される。ま
え、アナログ入力回路７は第４　図に示を如くアナログ
のマルチプレクサ１０７、Ａ／Ｄ変換器１０８、Ｖラス
タ１０９、及びアナログ入力制御回路１１０よシ構成さ
れている。今、第１図図示マイクロプロセッサ２から第
４図のＡＩＣに信号が与えられると、アナログ入力制御
回路１１０ではＡＩＣで指定されたアナログ人力ｔ−Ａ
／Ｄ変換器１０８に接続するように１マルチプレクサ１
０７を動作させる。又、同時にアナログ入力制御回路１
１０はＡ／Ｄ変換器１０８を起動し、指定のアナログ量
をディジタル量に変換し、レジスタ１０９に保持する。

この結果、マイクロプロセッサ２ではＡＩの値を読み込
む事により、指定したアナログ量を取り込むことができ
る。

１２はディジタル入力回路であり、アクセル装置８から
のアクセルペダルを踏込んだことを知らせる１ビツトの
アクセルスイッチ信号ＡＣＤ、ブレーキ装置９からのブ
レーキペダルを踏込んだことを知らせる１ビツトのブレ
ーキスイッチ信号ＢＲＤ、及びキースイッチ１３のＯＮ
によって出力される信号に８Ｄｔ取り込み、第５図に示
される如く各取り込んだ信号を変換してマイクロコンピ
ュータ１０入力とするものである。すなわち、ディジタ
ル入力回路１２ｔｉ第５図に示す如くマイクロコンピュ
ータ１の電ｌ　Ｖ　ｃｃ　Ｋ　Ｍ続されている抵抗Ｒｉ
　ｓ　Ｒｍ　＊　Ｒｉ及び−次遅れフィルタを構成する
抵抗Ｒｓ　＊　８４　ｍ　”′？ｓ　、コンデンサＣ亀
。

Ｃ，、Ｃ，とから成る。今、アクセルスイッチＳＷＡが
開放のときは、ＤＩＡＫはＶｃｃの電圧が発生する。又
、アクセルスイッチ８ＷＡが閉じられると、ＤＩＡには
ＯＶが出力される。なお、Ｒ４とＣ！によるフィルタは
ノイズ防止用である。同様に、ブレーキスイッチＳＷＢ
、キースイッチＳＷＫが動作すると、その動作に応じて
ＤＩＢ。

ＤＩＫにＶｃｃ又はＯｖが出力される。

１４は割込回路であり、ｗＩＪ６図に示す如き構成を有
している。第６図では、４つの要因の割込パルスＩＮＦ
Ｉ〜ｌＮＦ４１に受は付ける回路となっている。今、Ｉ
ＮＰＩにパルスが生じると、フリラグフロップ回路１１
１がセットされ、出力ＩＮＤＩが「ｌ」レベルとなる。

一方、割込パルスＩＮＰＩはオア回路１１５０入力とも
なり、マイクロプロセッサ２に割込パルスエＮＴを与え
る。

この結果、マイクロプロセッサ２では、ＩＮＤの内容を
取り込むとともに、フリップフロップ１１１〜１１４の
リセットパルスＩＮＲＩ発生する。そして、ＩＮＤの内
容をみて、ＩＮＤＩが「１」レベルとなっていれば、そ
の部分に割込が発生したとして、その割込処理を実行す
る。ｌＮＦ２〜ｌＮＦ４に割込パルスが入った場合も同
様である。

１５は電機子チ１ツバ、界磁チョッパの通流率制御回路
であり、この出力の２つの方形波がパルス分配回路１６
によシ、電機子チョッパはオンパルス、オフパルスに分
けられる。これらのパルス信号は増幅回路１７によシ増
幅し、主回路１０にあるチョッパの制御信号となる。こ
の部分の回路の詳細が第７図に示されている。この第７
図図示回路の動作波形の一部が第８図に示されている。

通流率制御回路１５は第７図に示す如く、カウンタ１１
６．レジスタ１１７．１１８．ディジタル比較器１１９
，１２０、一致回路１２１から構成されている。カウン
タ１１６は発振器５で作られたクロックパルスＣＬＯを
計数する。ただしカウンタ１１６Ｆｉプログラマブルダ
ウンカウンタであす、マイクロコンピュータ２で与えら
れるチＥツバ周期ＤＵＣＹＣをカウントする。この結果
カウンタ１１６の出力Ｃ０ＵＴは第８図のように鋸歯波
状特性を示す、このカウンタ１１６の出力Ｃ０ＵＴｉマ
イクロコンピユータ２で与えられる電機子チョッパのオ
フタイム指令１）ＵＡ、界磁チョッパのオフタイム指令
ＤＵＦｔ−保持しているレジスタ１１７゜１１８の値と
ディジタル比較器１１９．１２０で比較される。そして
、ディジタル比較器１１９゜１２０ではレジスタ１１７
，１１８の値がカウンタの＠Ｃ０ＵＴより大きくなると
、ルベルになる方形波信号を発生する。又、カウンタ１
１６の出力Ｃ０ＵＴは一致回路１２１０入力となり、第
８図に示されるようＫＣＯＵＴの値がＣ０ＵＴＬＫなる
と、一定幅のパルスＩＮＰｉｔ発生する。このＩＮＦ１
パルスは紡速した第６図の割込パルスとなシ、マイクロ
プロセッサ２に割込をかける。又、第８図の動作波形に
示すように、ＩＮＦＩのパルスはＡＰＦのパルス発生よ
り一定時間だけ１ＩｆｌＫ発生するようになっている。

更に各割込要因パルスＩＮＦＩ〜ｌＮＦ４はオアゲート
回路１１５の入力となり、直接にマイクロプロセッサ２
の割込端子にＩＮＴとして与えられる。

第３図のパルス分配回路１６は第７図に示す如き構成に
なっている。すなわちパルス分配回路１６はディジタル
比較器１１９の出力方形波の立ち上りに同期して一定幅
のパルスを発生する単安定回路１２２、立ち下りに同期
して一定幅のパルスを発生する単安定回路１２３、及び
２つのアンドゲート回路１２４，１２５より構成さｎて
いる。

アンドゲート回路１２４，１２５の一方の入力でＳ、６
８ＵＰは、マイクロコンピュータ２がパルスの発生を停
止し九ときに、この信号ｆｔｒＯＪレベルにして行うも
のである。今、８ＵＰが「１」レベルになっているとｌ
ｉｊ、単安定回路１２２゜１２３の出力がそのままアン
ドゲート回路１２４゜１２５の出力となり、第８図のＡ
ＰＯ，ＡＰＦのような信号となる。アンドゲート回路１
２４゜１２５の出力はパルス増幅器１２８，１２７によ
り増幅され、後述する電機子電流制御用サイリスタチョ
ッパの、それぞれオン用ゲートパルスＡＰＧＯ，オフ用
ゲートパルスＡＰＧＦになる。又、ディジタル比較器１
２０の出力方形波は増幅器１２８によシ増幅され、後述
する界磁電流制御用トランジスタチョッパのベース駆動
信号となる。

主回路ｌＯは第９図に示す如き構成を有している。すな
わち、バッテリ１３０を電源とし、サイリスタチョッパ
回路１３１で分巻電動機１３２の電機子電流を制御する
とともに、トランジスタチョッパ回路１３３で分巻電動
機１３２の界磁巻線１３４に流す電流を制御する。又、
サイリスタチョッパ回路１３１は主サイリスタ１３５、
補助サイリスタ１３６、ダイオード１３７、転流コンデ
ンサ１３８、転流リアクトル１３９より成る。そして、
転流コンデンサ１３８には補充電用ダイオード１４０、
抵抗１４１が接続されている。更に、１４２は分巻電動
機１３２及び直、５１１１Ｊアクドル１４４のためのフ
ライホイールダイオードである。

更に、１４３は界磁巻線のためのフライホイールダイオ
ードである１４５は電源しゃ所用の開閉器であり、運転
席に設けられた手動レバーで投入を行い、信号ＦＦＴで
ひきはずして開放する。１４６Ａ、Ｂはコンタ久夕１４
６の接点であり、ＣＯＮが０レベルで第９図の状態にな
り、ＣＯＮがルベルで、それぞれの接点が動作し、端子
ＣＡがＣＡＭに、端子ＣＢがＣＢＭＫ接続される。この
コンタクタ１４６により、カ行と回生の切換えが行われ
る。すなわち、第８図に示される状態では回生モードを
示しており、サイリスタチョツノ（回路１３１１−オン
すると、分巻電動機１３２の誘起電圧が直流リアクトル
１４４を介して短絡され、一定時間後に゛オフすると分
巻電動機１３２と直流リアクトル１４４の誘起電圧がフ
ライホイールダイオード１４２を介してバッテリ１３０
に回生される。このようにして、回生動作が行われる。

−万、ＣＯＮがルベルとなりコンタクタ１４６が電作す
ると、端子ＣＡとＣＡＭが、端子ＣＢとＣＢＭが接続さ
れるので、サイリスクチ１ツ／＜回路１３１ｔ−オンさ
せると、分巻電動機１３２に）（ツテリ１３０の電圧が
印加され、分巻電動機１３２を流れる電流は増加する。

又、廿イリスタチョツパ回路１３２ｔオフさせると、分
巻電動機１３２を流れていた電Ｒｉ１直流リアクトル１
４４、フライホイールダイオード１４２を通って減衰す
るという力行動作を行う。

更に、１４７．１４８は保護用のヒユーズである。又、
１４９，１５０は、それぞれ電機子電流検出用シャント
抵抗、界磁電流検出用シセント抵抗であり、前述した第
４図の増幅器１０１．１０２を介してマイクロコンピュ
ータｌに、その値が取り込まれる。１５１，１５２，１
５３は、それぞれバッテリ１３０、主サイリスタ１３５
、分巻電動機１３２のｔｍｔｔ検出するサーミスタであ
り、前述した第４図の増幅器１０３，１０４．１０５を
介してマイクロコンピュータ１に、その値が取り込まれ
る。

１８ｔｌ；ｔパワー用ディジタル出力回路であり、第７
図のゲートパルスをサプレスする丸めの信号ＳＵＰ及び
、第９図コンタクタ１４６、開閉器１４５の励磁信号Ｃ
ＯＮ、ＦＦＴを発生する。

１９は速度検出回路であり、回転位置に応じたパルスで
、かつその周波数が分巻電動機１３２の速度に比例し九
パルスを発生するパルス発生器２０の出力パルス列ＰＬ
Ｐをもとに速度をディジタル的に検出し、マイクロコン
ピュータ１に取り込むものであり、その一実施例を第１
Ｏ図に示す。

速度を計測するための基準となる時間間隔でパルスを発
生するためのカウンタ１５５．カウンタ１５５のオーバ
ーフローパルスの立ち下りで同期して一定幅のパルスを
発生する単安定回路１５６、パルス発生′ａ２０の出力
パルスＰＬＰを計数するためのカウンタ１５７．カウン
タ１５７の出力を一定時間毎に保持するレジスタ１５Ｂ
より成る。

カウンタ１５７は単安定回路１５６の出力パルスによシ
、一定時間毎にリセットされるので、一定時間に入って
きたパルス数、即ちカウンタの出力より速度が検出でき
る。なお、カウンタの出力は、リセットパルスが入る直
前にカウンタ１６５のオーバーフローパルスによす、レ
ジスタ１５８に＆定される。マイクロコンピュータ１で
は、このレジスタ１５８の内容を取り込むことにより速
度の検出を行うことができる。なお、カウンタ１５５の
クロックパルスは第３図の発振器５の基準ノ（ルスＣＬ
Ｏを利用している。

更に、２１はディジタル出力回路であり、運転席に設け
られ九）くネル２２０ランプを点灯するために設けられ
ている。

第３図の制御装置の動作は全て、１）−ドオン１）メモ
リ４に書き込まれているプログラムの内容を順次処理し
ていくことで行う、以下、この処理内容の説明を行う。

第３図のリードオンリーメモリ４に書き込まれているプ
ログラムは、大きくわけて２つおる。第１のプログラム
は常時実行をしているＭＡＩＮプログラムであり、その
処理内容を第１１図に示す。

第２のプログラムは割込パルスの発生によって動かされ
るＩＮＴプログラムでＴｏｔｌ、その処理内容を第１２
＠に示す。第１１図、第１２図を第３図との関連で説明
する。

マイクロコンピュータ１に電源が入ると、ます墳１１図
図示ステップ２０１の処理を行い、第３図の各レジスタ
及びランダムアクセスメモリ３の初期値を設定する。次
に、ディジタル入力回路１２を介して、キースイッチＳ
ＷＫ、アクセルスイッチ８ＷＡ、ブレーキスイッチ８Ｗ
Ｂを取り込み、ステップ２０２でキースイッチがオンし
ているか否かの判定を行う。キースイッチがオフのとき
は、ステップ２０３において停止指令の処理を行い、停
止指定を行うと、キースイッチの判定ステップ２０２に
戻る。そして、ステップ２０２においてキースイッチが
入っていると判定すると、次にステップ２０３において
アクセルスイッチの状態がオンになっているか否かを判
定する。アクセルが踏み込まれているときには、ステッ
プ２０４において力行モードを指定するとともに、アナ
ログ入力回路７を介して、アクセル装置８のアナログ出
力ＡＣＡを取シ込む。一方、アクセルスイッチがオフ状
態のときはステップ２０５において、ブレーキスイッチ
の状態がＯＮか否かを判定する。

このステップ２０５においてブレーキスイッチがオフと
判定したときはステップ２０３において停止指定にして
ステップ２０２０処理・Ｋ戻る。また、ステップ２０５
においてブレーキスイッチがオンであると判定するとス
テップ２０６において回生モードを指定するとともに、
アナログ入力回路７を介して、ブレーキ装置９のアナロ
グ出力ＢＲＡを取り込む。

次に、ステップ２０７でレベル変換回路１１、アナログ
入力回路７を介して、電動機、主サイ＋７スタ、バッテ
リの温度ＴＭ、ＴＴ、ＴＢの値を取り込み、ステップ２
０８においてその籠が異常であるか否かを判定する。こ
のステップ２０８において異常であると判定するとステ
ップ２０９に移り、電流指令を小さくするような保腰動
作を行うとともに、ディジタル出力口ＷＩＩ２（ｌ介し
てパネル２１０ランプに警報を表示する。

更に、ステップ２１１においてレベル変換回路１１、ア
ナログ入力回路７を介して／（ツテリ電圧ＶＢを取抄込
む。そして、続けて電気自動車を動かしてｈ〈にはバッ
テリ電圧が低すぎるか否かをステップ２１２において判
定する。このステップ２１２において異常と判断すると
ステップ２０９゜２１０にシいて保護及び警報表示を行
う。次Ｋ、ステップ２１３において速度検出回路１９を
介して、電動機の回転数を取り込む。ステップ２１３に
おいて取込んだ回転数が異常に高いか否かをステップ２
１４において判定し、この回転数が異常に高いと判定す
ると過回転と判断し、ステップ２０９．２１０において
保護及び警報表示を行う。

又、ステップ２１４において過回転でないと判定したと
きには、正常の動作を行い、ステップ２１５゜２１６に
おいて検出されたアクセルペダル踏込量又はブレーキペ
ダル暗込量、電動機回転数をもとに電機子電流の指令、
界磁電流の指令を計算し、ステップ２０２の処理に戻る
。このような動作はＭＡ　Ｉ　Ｎプログラムでは繰り返
し実行している。

このようなＭＡ　Ｉ　Ｎプログラムを実行中に、第７図
のＩＮＰＩに示した割込パルスが入ると、第１２図のＩ
ＮＴプログラムを実行する。ＩＮＴプログラムでは、最
初にステップ３０１において停止指定がなされているか
を判定する。ステップ３０１において停止指定の指令が
入ってｂると利用 定するとステップ３０２の処理に移り、パワー！イジタ
ル出力回路１８を介してＳＵＰを「０」レベル圧し、チ
ョッパのパルスヲ停止する。ステップ３０１において停
止指定がないと判定したときには、ステップ３０３の処
理に移り電機子電流の値をアナログ入力回路７を介して
マイクロコンピュータＩＫ取り込む。そして、ステップ
３０４において過電流か否かｔ判定する。ステップ３０
４においてその鷹が非常に大きいと判定したときには異
常であるのでステップ３０５において、パワー用ディジ
タル出力回路１Ｂを介して第９図１４５の開閉器を開放
し、分巻電動機１３２への電圧印加を停止させるととも
に、ステップ３０６にお込てディジタル出力回路２０ｉ
介してパネル２１に警報表示を行うｎｔた、ステップ３
０８において過電流でないと判定したときＫは、ステッ
プ３０７に移り、アナログ入力回路７を介して界磁電流
指令をマイクロコンピュータＩＫ取り込む。この界磁電
流の値が過電流であるか否かをステップ３０８において
判定する。この値がステップ３０８において非常に大き
いと判定したときには異常であるので、ステップ３０５
，３０６に移り、開閉器１４５の開放、ｌＦ＠表示を行
い割込プログラムを終了し、ＭＡＩＮプログラムへ戻る
。父、ステップ３０８において過電流でな込判定したと
きには、ステップ３０９，３１０の処理に移り、ＭＡＩ
Ｎプログラムであらかじめ与えられている電機子電流指
令、界磁電流指令と先に検出した電機子電流、界磁電流
の検出値をもとくして実際に流れている電流を指令値と
一致させるような制御計算を行ない、その結果得られた
通流軍人を第１図に示されているＡ１およびＡｍで分れ
る領域のいずれに入るかを判断する。すなわち、第１４
図に示す如くステップ３０８において過電流でないと判
定するとステップ４０１にお＾て通流本人は通魔率Ａ１
の値よりも小さいか否かを判定する。この通魔本人が通
魔率Ａ１よ〕も小さいと判定するとステラ７’　４０２
　Ｋ＆ｔｎテｉ１期ＤＵＣＹＣｔ’ｌ”ＯＮ なる弐により最小サイリスタチョッパオンタイムＴｏｍ
と通流率ＡＫより定め、サイリスタチョッパオンタイム
ＤＵＡＡはＴｏＮとなる。また、ステップ４０１におり
て通流率Ａが通流率Ａ１　よりも小さくないと判定する
と、ステップ４０３において通流率Ａは、通流率Ａ１よ
りも大きく通流率Ａｌよりも小さいかｔ判定する。この
ステップ４０３において、 Ａ重≦Ａ≦Ａ冨 に入ると判定するとステップ４０４において、周期ＤＵ
ＣＹＣをＴムとし、オンタイムＤＵＡＡｔ−周期ＤＵＣ
ＹＣに通流本人を乗じ九値として定める。さらにステッ
プ４０８において通流率が、ＡＨΩΩ雪に入らないと判
定すると、ステップ４０５において、サイリスタチョッ
パの転流時間Ｔｏｙｖ　　と通流本人を ＴＯＦシ ー　　＝　　ＤＵＣＹＣ −Ａ なる式によって周期ＤＵＣＹＣｔ定める。したがって、
この周期１）ＵＣＹＣからＴｏｒｙを引いた値がサイリ
スタチ謄ツバオンタイムＤＵＡＡとなる。

を九、第１２図におけるステップ３０３はステップ３０
９の中で行われる第１４図ステップ４０２．４０４，４
０５の計算で算出された周期ＤＵＣＹＣに第１２図のス
テップ３１０＆Ｃおいて計算される界磁チョッパ通流率
ＡＰをステップ３１０の中でなされる＄１１１５図図示
ステップ４０７０計算により界磁チョッパオンタイムＤ
ＵＦＦｔ算出し、ステップ４０８にシいて界磁チョッパ
オフタイムＤＵＦＦを演算する。この結果得られた通流
率の値ＤＵＣＹＣ，ＤＵＡ、ＤＵＦとして第７図図示レ
ジスタ１１７，１１８及びプログラマブルダウンカウン
タ１１６に設定する。この結果、設定されたオフタイム
指令及び周期指令に応じて通流率制御回路１５、パルス
分配回路１６ではやイリスタチＳツバ回路１３１、）ラ
ンジスタチョツパ回路１３３のそれぞれゲートパルス及
びペース駆動用方形波を発生する。

これらの信号が増幅され、サイリスク及びトランジスタ
が動作し、電動機の電機子及び界磁に流す電流を制御す
ることができる。

第１２図のＩＮＴプログラムではステップ３１０の処理
が終了すると終了し、常時動作しているＭＡＩＮプログ
ラムへ戻る動作を行なう。

これら２つのプ四グラムの起動シーケンスの一例を電機
子チョッパ動作との比較で示したのが第１３図である。

電機子チョッパのオフパルス発生よりΔＴだけ前の割込
パルスＩＮＰＩを発生しこのパルス発生によりＩＮＴプ
ログラムが起動され、ＩＮＴプログラムが終了するとＭ
ＡＩＮプログラムに戻る動作を繰り返す、なお、ここで
ΔＴは２回の電流検出時間より少し長めに設定しておく
ことが望ましい。

以上に述べたような構成で電気自動車を制御すると、マ
イクロプロセッサを用いていることから温度及び環境変
化で制御性能が変化しにくく、高信頼性で、小型な装置
が実現できることはもちろんのこと、第１３図のような
タイミングで割込パルスを発生し、制御することで次の
効果をもたらす、第１に、第１３図かられかるように、
チョッパがオフする直前の電流値を検出することになり
、はぼ電流の歳大値を検出し制御することになるので保
護上から望ましい。又、第９図の構成のように直接圧電
機子電流を検出するのではなく電機子に流れるバッテリ
電流を検出するシャント１４９の信号を用いても検出で
きる効果がある。ま九、ｆＭ”）パがオフする直前のタ
イミングから、直前の電流値を用いて次のチ曹ツバ周期
での通魔軍計算を始める６で、指令及び負荷変化に対し
て連応性の良い制御が可能となる。又、応答の早い電流
制御に対してチ璽ツバ周期毎に処理するので、更に連応
性が嵐い。一方、電気自動車ではアクセルペダルを踏込
んでからの応答は比較的遅くて良いので、電流指令の計
算はＭＡ　Ｉ　Ｎプログラムでチｌツバ周期の数回Ｋ１
１１行う方式にしているため、ＩＮＴプログラムでＯｌ
＆理プログラムが少なくて良く、処理時間も短かくなる
ので、比較的遅いマイクロコンピュータでの処理も可能
となる効果を有する。

し九がって、本実施例によるとチョッパ周期に周期し、
かつ、そのタイミングがオフパルス発生より一定時間前
に設定したパルスで割込をかける方式により、連応性の
良い制御性能を得るとともに、電流制御のみを割込プロ
グラムで実行するので、その処理時間も少く、比較的処
理速度の遅いｉイクロコンピュータでも電気自動車を制
御できる効果を有する。

また、本実施例によれば、最小オンタイムで周波数をは
やく立上げる為に脈動損を減らすことかで−、低周波数
領域を小さくしたことで低周波による機械系統の振動音
を低減することができ、効率の良い周波数で制御する領
域が増加したことにより電動機、制御装置の組合せ効率
が良くなる。

また、本実施例によれば、通流率が連続であることから
従来は制御しにくかった回転数−トルク特性の最大出力
付近の制御を容島にすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、制御装置と電動
機の組合せ効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

嬉１図は本発明の通流率とチョッパ周期との関係を示す
図、第２図は通魔率を出力する丸めのブロック図、第３
図は本発明の適用される電気自動車制御装置の構成図、
１／ｓ４図は第３図図示アナログ入力制御回路の詳細回
路図、第５図は第３図図示ディジタル入力回路の詳細回
路図、第６図は第３図図示割込回路の詳細回路図、１ｍ
７図は第３図図示通流率制御回路及びパルス分配回路の
詳細回路図、第８図は第７図の動作波形図、第９図Ｆｉ
第３図の主回路のｗｐＨ１１回路Ｖ、第回路図は第３図
図水速度検出回路の詳細回路図、第１１図は第３図の制
御動作を示すＭＡ　Ｘ　Ｎ　７０−チャート、第１２図
は第３図の制御動作を示すＩＮＴフローチャート、第１
３図はＭＡＩＮフローとＩＮＴフｐ−の起動ジ−タンス
を示すタイムチャート、第１４図は第１２図の電機子電
流の通魔率の設定フローチャート、第１５図は第１２図
の界磁電流の通流率の設定フローチャートである。 ｌ・・・マイクロコンピュータ、８・−・アクセル装置
、９・・・ブレーキ装置、１３・・・キースイッチ、１
９・・・速度検出回路、２０・・・パルス発生器、１３
０・・・バッテリ、１３１・・・サイリスタチョッパ回
路、１３３・・・トランジスタチョッパ回路、１３４・
・・界磁巻線、９６　　ム　　〔８ 第９０ 第８図 ＮＰｊ 第１０口 麗１２０ 駕１３０ 箋１４−図 第＋Ｓ［ｎ ２９−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　アクセルベタル及びプレー七ベタルの踏込量に応
   じてバッテリから電動機に周期的に電圧を印加するチョ
   ッパ回路と、前記バッテリ、電動機、チョッパ回路及び
   アクセルベタル、プレーキベタルの動作状態に応じてチ
   ョッパ回路の動作をゲートに印加するパルスの通流率に
   よって制御するゲート回路とを備え、あらかじめ定めた
   通常走行時に前記チョッパ回路のゲートに印加するゲー
   トパルスの周波数を基準周波数として前記アクセルペタ
   ル、プレーキペタル、電動機、バッテリ、チョッパ回路
   の動作状態に基づき演算された通流率によって制御する
   と共に、第１の設定通流率以下のときはゲート印加パル
   スのオン時間を一定にして前記基準周波数を小さく可変
   することにょシ、第２の設定通流率以下のときはゲート
   印加パルスのオフ時間を一定にして前記基準周波数を小
   さく可変することにより通流率制御を行なうようにした
   ことｆ：％倣とする電気車の制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、上記第
   １の設定通流率は、上記基準周波数におけるパルスのオ
   ン時間が上記チョッパ回路のサイリスタをオンできる最
   小時間を保持するときの周期に対するオン時間の比であ
   ることを特徴とする電気車の制御装置。 ＆　特許請求の範囲第１項又は嬉２項記載の発明におい
   て、上記第２の設定通流率は、上記基準周波数において
   上記チョッパ回路のサイリスタをターンオフさせること
   の最小オフ時を保持するときの周期に対するオン時間の
   比であることを特徴とする電気車の制御装置。 ４、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項
   記載の発明において、上記基準周波数は上記チョッパ回
   路のサイリスタの転置損失、脈動損、銅損等の総合損失
   が極小となる周波数であることを特徴とする電気車の制
   御装置。 ５、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項
   記載の発明において、上記第１の設定通流率は、上記基
   準周波数Ｋｓｉ−いて２５％であることを特徴とする電
   気車の制御装置。 ａ　％許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項
   記載の発明にシいて、上記第２の設定通流率は、上記基
   準周波数において７５％であることｔ−特徴とする電気
   車の制御装置。