JPS62131782A - 直流モ−タの駆動装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、直流モータの駆動装置に係り、とくに、チョ
ッパ制御方式を採用した直流モータの駆動装置に関する
。

〔従来の技術〕

一般に、電気自動車等の電動車においては、その駆動源
として直流モータを搭載し、この直流モータを種々の制
御方式を採用した駆動装置によって駆動するという構成
になっている。

この直流モータに対する制御方式としては、従来よりチ
ョッパ制御方式が多く採用されており、このチョッパ制
御方式によって速度制御を行うとともに、当該直流モー
タのモータ電流（電機子電流）を所定の制限値に制御す
るようにしている。

また、特開昭５８−７９４０５号公報にみられる如く直
流モータの回転速度を検出し、チョッパ制御と合わせて
モータ電流を制御し、これによって乗り心地等の改善を
図ろうとする試みがなされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の各従来技術にあっては、直流モー
タの回転数とトルクとの関係は、第５図に示すように、
実際には始動直後の回転数の低い領域においてチョッパ
制御系特有の特性等に起因した一時的なトルクの落ち込
みが生じることから、この直流モータを電動車に搭載し
た場合には、走行用トルクの不足によって走行開始後の
滑らかな加速が得られないばかりか、操作感覚が良（な
いという不都合があった。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる従来技術の有する不都合を改善し、始
動開始後の低速回転時におけるトルクの落ち込みを排除
し、よりスムーズな回転をさせることのできる直流モー
タの駆動装置を提供することを、その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明では、回転速度指令信号に対応した駆動
信号を形成し該駆動信号に基づいて駆動用の直流モータ
への通電を制御するモータ制御手段を備えた直流モータ
の駆動装置において、前記直流モータの回転数を検出し
該回転数に比例した信号を出力する回転検出手段と、こ
の回転検出手段からの出力信号を該信号に反比例した電
圧に変換し出力する電圧変換手段と、この電圧変換手段
からの出力電圧に基づく基準値と前記直流モータのモー
タ電流に基づく電圧値とを常に比較し必要に応じて前記
モータ制御手段の駆動を強制的に停止せしめ当該モータ
電流が所定の制限値を越えないよう制御するモータ電流
制御手段とを具備するという構成とし、これによって前
記目的を達成しようとするものである。

〔作・　用〕

駆動用の直流モータは、回転速度指令信号に基づいて機
能するモータ制御手段によって制御される。この場合に
おいて、前記直流モータの回転数は回転検出手段によっ
て検出され、この回転検出手段からの出力信号は電圧変
換手段によって回転数に反比例した電圧に変換され、こ
の電圧がモータ電流制御手段に加えられる。このモータ
電流制御手段では、前記電圧変換手段からの出力電圧に
基づく基準値と、前記直流モータのモータ電流に基づく
電圧値とを常に比較するとともに、モータ電流が所定の
制限値を越えないよう必要に応じて前記モータ制御手段
の駆動を強制的に制御する。

この制御にあっては、モータ回転数に基づく基準値が、
その時点の回転数に反比例するよう逐−設定されること
から、低速回転時には上記基準値を高めるよう設定する
ことができ、これによって始動開始後の低速回転時にお
けるトルクの落ち込みを排除することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づい
て説明する。本実施例は、電動車としての電気自動車に
適用された場合を示す。

第１図において、２は駆動用の直流モータを示し、４は
この直流モータ２とアースとの間に接続されているモー
タ電流検出用のシャント抵抗を示す。また、６は車載用
のバッテリを示し、８は３端子レギユレータ１０とコン
デンサ１２．１４とによって図示の如く構成され、前記
バッテリ８の電源を受けて論理回路用のｙ　ｃｃ電源を
創成する電源回路を示す。

また、本実施例では、前記直流モータ２に対して、前記
バッテリ６から当該直流モータ２への通電をチッッパ制
御方式に基づいて制御するモータ制御手段１６と、当該
直流モータ２のモータ電流及び回転数に応じて上記モー
タ制御手段１６の機能を断続制御せしめ当該モータ電流
を所定の制限値に制御せしめる制御部１８とが装備され
ている。

この内、前記モータ制御手段１６には、コンパレータ２
０が配設されており、このコンパレータ２０の反転入力
端には図示しない基準信号発生器から鋸歯状波信号Ｓｌ
（第３図（ａ）参照）が加えられ、また非反転入力端に
は電気自動車の図示しないアクセル部から出力された回
転速度指令信号（アクセル信号）Ｓ２（同図（ａ）参照
）が加えられており、これによって当該コンパレータ２
０の出力端からは同図（ｂ）のような方形波パルス状の
出力信号Ｓ３が出力されるようになっている。

更に、上記コンパレータ２０の出力端は、ダイオード２
２を介してトランジスタ２４．２６および２８等が図示
の如く接続された増幅回路に至る。

この内、最終段のトランジスタ２８のエミッタ側が前記
直流モータ２の電源側端に接続されるとともに、コレク
タ側が前記バッテリ６のプラス端に接続されている。こ
こで、前記直流モータ２および前記シャント抵抗４に併
設されているダイオード３０はモータ回転を円滑に行わ
せるためのフライホイール用である。

このため、前記コンパレータ２０の出力信号Ｓ３がモー
タ２に対する駆動信号として作用することとなり、当該
信号Ｓ３が論理レベルＨになると前記トランジスタ２４
がオンとなり、これに付勢されてトランジスタ２６．２
８が順次動作し、前記バッテリ６から前記モータ２へ通
電され該モータ２が回転する構成となっている。そして
、ここでは、上記モータ２の回転は、前記信号Ｓ３が単
位時間あたり論理レベルＨになっている割合に応じたパ
ルス幅変ｍ　（ＰＷＭ）方式によって行われている。ま
た、前記信号Ｓ３が論理レベルＬになっている状態では
、前記ダイオード３０を介してモータ電流がモータ２に
転流される構成となっている。

一方、前述した制御部１８は、前記モータ回路部分と前
記モータ制御手段１６のコンパレータ２０の出力端との
間に図示の如く併設されている。

これを更に詳述すると、前記直流モータ２の出力軸部に
は、回転数を検出するためのパルスエンコーダ３２が装
備されており、このパルスエンコーダ３２は、当該モー
タ２の回転に対応した周波数（回転数）のパルス信号を
形成する機能を備えている。このパルスエンコーダの出
力側には周波数／電圧変換器（以下、単にｒＦ／Ｖ変換
器」という）３４が設けられており、このＦ／Ｖ変換器
３４は入力されたパルス信号をその周波数に比例した電
圧信号Ｅ１に変換するとともに（第２図（ａ）参照）、
当該Ｆ／Ｖ変換器３４の出力側に設けられているバッフ
ァアンプ３６を介して電圧変換手段３８に出力するよう
構成されている。

ここで、上記パルスエンコーダ３２およびＦ／■変換器
３４によって回転検出手段４０が構成されている。

前記電圧変換手段３８はオペアンプ（演算増幅器）４２
を要部とする関数発生回路５電流ブースタ用のトランジ
スタ４４を要部とする可変電源回路より構成されている
。そして、この電圧変換回路３８は、第２図（ｂ）に示
すように入力した電圧信号Ｅｌ（即ち９回転数）に反比
例した電圧信号Ｅ２を形成する機能を有しており、この
電圧信号Ｅ２は次段に装備されているモータ電流制御手
段としてのシュミットトリガ回路４６に出力されるよう
になっている。

一方、前記モータ回路部分のシャント抵抗４の両端の電
圧は、モータ電流を正確に検出するために設けられた差
動増幅回路４８に加えられるようになっている。そして
、この差動増幅回路４８によって検出・増幅された電圧
信号Ｅ３は前記シュミットトリガ回路４６の比較入力側
に加えられる構成となっている。

前記シュミットトリガ回路４６は、オペアンプ５０を主
要部とし、前記電圧変換手段３８からのモータ回転数に
反比例関係を有して変化する電圧Ｅ２を電源電圧とする
とともに、この電圧Ｅ２に基づいて比較用の基準電圧を
形成する構成となっている。このため、このシュミット
トリガ回路４６が有スる２つのスレッシュレベルＬｌ、
Ｌ２が、第２図（ｃ）のようにモータ回転数に反比例す
る形で変化するとともに、回転数が大きくなるとそのレ
ベル幅も狭くなるようになっている。従って、このシュ
ミットトリガ回路４６は、比較される電圧Ｅ３がスレッ
シュレベルＬ１よりも小さい値から変化してこのレベル
Ｌ１を越“えた時点でその出力信号Ｓ５’を論理レベル
Ｌに立ち下げるとともに、その状態から電圧Ｅ３がスレ
ッシュレベルＬ２よりも小さくなった時点で当該出力信
号Ｓ５’を論理レベルＨに立ち上げるようになっている
（第３図（ｄ）参照）。なお、この場合、スレッシュレ
ベルＬｌ、Ｌ２は前記直流モータ２のモータ電流の制限
値に対応して設定されているとともに、レベルＬ１はＬ
２より大きい値に設定されている。

そして、このような機能の元に作動するシュミットトリ
ガ回路４６の出力信号Ｓ５’は、コンパレータ５２を主
要部とする波形整形回路５４に出力される構成になって
いる。この波形整形回路５４は、人力した２値信号Ｓ５
’を波形整形した後、その出力端から制御信号Ｓ５（第
３図（ｅ）参照）として出力するようになっている。そ
して、この波形整形回路５４の出力端がダイオード５６
を介して前記モータ制御手段１６のコンパレータ２０の
出力端に至る。このため、上記制御信号Ｓ５が論理レベ
ルＬの場合には前記モータ制御手段１６の動作が強制的
に停止され、論理レベルＨの場合にはモータ制御手段１
６に何ら関与しない構成となっている。これにより、最
終的なモータ駆動信号Ｓ４は第３図＜ｒ＞に示したよう
に前記信号Ｓ３と８５との論理積に対応したものとなる
。

次に、本実施例の全体的動作について説明する。

いま、例えば第３図（ａ）に示したような鋸歯状信号Ｓ
１および速度指令信号Ｓ２が出力されていたとすると、
コンパレータ２０からは、同図（ｂ）に示したようなパ
ルス状の信号Ｓ３が出力される。この信号Ｓ３は、速度
指令信号Ｓ２に対応した速度になるよう直流モータ２を
前述の如く駆動する。

この状態では、同図（Ｃ）に示したように、モータ６の
回転数が一定の割合で増加し、従って、シュミットトリ
ガ回路４６のスレッシュレベルＬ１、Ｌ２は、同図（ｄ
）に破線で示したようにその回転数に反比例して漸次小
さくなる。

これにより、前述のように直流モータ２の回転速度が小
さいときには、シュミットトリガ回路４６のスレッシュ
レベルＬ１が大きく、かつ、スレッシュレベルＬ１とＬ
２のレベル差が高速回転時に比べて大きくなる。このた
め、仮りに直流モータ２のモータ電流に基づく電圧信号
Ｅ３が負荷状況等により同図（ｄ）の実線のように変化
した場合には、シュミットトリガ回路４６の出力Ｓ５′
。

即ち波形整形回路５４の出力信号Ｓ５は同図（ｅ）の如
くになる。つまり、直流モータ２が起動されてからシュ
ミットトリガ回路４６の出力が論理レベルＬに立ち下が
るまでの時間Ｔ１を、高速回転時を基準とした一定スレ
ッシュレベルの場合に比較してより長く設定可能となる
（第３図（ｅ）参照）。

このように、回転数に反比例して変化するようにスレッ
シュレベルＬ１．Ｌ２を適宜設定しておくことによって
、直流モータ２が起動された直後で回転速度が小さい場
合におけるモータ駆動信号Ｓ４のＨレベルの割合をより
高く設定できる。従って、直流モータ２のモータ電流も
、回転速度が大きい場合に比べて回転速度が小さい場合
の方が高い制限値になるよう制御される。

ところで、直流モータ２のトルクはモータ電流と比例関
係にあるので、このようなモータ電流の制御を実行する
と、第４図の実線で示したように、低速回転時に直流モ
ータ２が発生するトルクを、スレッシュホールド一定の
場合（同図破線参照）に比較して確実に引き上げること
ができ、従来例のようなトルクの落ち込みを改善するこ
とができる。

従って、本実施例では電気自動車の発進に際して、駆動
源である直流モータ２のトルクを比較的高くかつ一定に
保つことができ、発進時における加速性及び操作感覚の
向上を図ることができる。

なお、前記実施例は電気自動車に応用した場合について
示したが、本発明は必ずしもこれに限定されることなく
、他の電動車或いは機械装置であってもよい。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成され機能するので、直流モ
ータの低速回転時には高速回転時よりも高目のモータ電
流の制限値を設定することができるため、当該直流モー
タに対する所定の回転制御を施すことができるとともに
、当該モータ電流と比例関係にあるトルクをその低速回
転時において所定分だけ引き上げて従来例のようなトル
クの落ち込みを改善することができることから、本発明
を例えば電動車に応用することによって発進時の加速性
及び操作感覚の一層の向上が図られるという優れた直流
モータの駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる一層ブロック化した
回路図、第２図（ａ）は周波数／電圧変換器の動作を説
明するためのグラフ図、同図（ｂ）は電圧変換手段の動
作を説明するためのグラフ図、同図（Ｃ）は直流モータ
の回転数とシュミットトリガ回路のスレッシュレベルと
の関係を示すグラフ図、第３図（ａ）ないしくｆ）は各
々第１図に示した実施例の各部の動作を説明するための
波形図、第４図は第１図に示した実施例の回転数とトル
クとの関係を示すグラフ図、第５図は従来例に係る回転
数とトルクとの関係を示すグラフ図である。 ２・・・・・・直流モータ、１６・・・・・・モータ制
御手段、３８・・・・・・電圧変換手段、４０・・・・
・・回転検出手段、４６・・・・・・モータ電流制御手
段。 特許出願人　　　鈴木自動車工業株式会社第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、回転速度指令信号に対応した駆動信号を形成し
   該駆動信号に基づいて駆動用の直流モータへの通電を制
   御するモータ制御手段を備えた直流モータの駆動装置に
   おいて、 前記直流モータの回転数を検出し該回転数に比例した信
   号を出力する回転検出手段と、この回転検出手段からの
   出力信号を該信号に反比例した電圧に変換し出力する電
   圧変換手段と、この電圧変換手段からの出力電圧に基づ
   く基準値と前記直流モータのモータ電流に基づく電圧値
   とを常に比較し必要に応じて前記モータ制御手段の駆動
   を強制的に停止せしめ当該モータ電流が所定の制限値を
   越えないよう制御するモータ電流制御手段とを具備した
   ことを特徴とする直流モータの駆動装置。
2. （２）、前記モータ制御手段は、チョッパ制御方式によ
   り駆動信号を形成する構成であることを特徴とした特許
   請求の範囲第１項記載の直流モータの駆動装置。
3. （３）、前記モータ電流制御手段は、シュミットトリガ
   回路であることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載
   の直流モータの駆動装置。