JP2000324605A - 直流電動車両の制動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回生制動からプラギング制動又は力行制御に
移行する際の制動抜け感を無くすことができる直流電動
車両の制動制御装置を提供する。 【解決手段】 車両走行用の直流モータ７と、直流モー
タ７の界磁電流の方向を前進又は後進方向に切り換える
前後進コンタクタ８，９と、直流モータ７の界磁コイル
７ｂ及び電機子７ａの電流をチョッパ制御するチョッパ
素子１１と、直流電源及び電機子７ａの間に接続された
回生コンタクタ接点５とを備え、回生制動又はプラギン
グ制動を行う直流電動車両の制動制御装置において、回
生制動からプラギング制動又は力行制御に移行すると
き、チョッパ素子１１をチョッパ動作又はオンさせた状
態で回生コンタクタ接点５をオンさせ、回生コンタクタ
接点５がオンした後チョッパ素子１１のチョッパ制御に
よりプラギング制動又は力行制御を行う制御部３を備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電動モータで
駆動される直流電動車両の制動制御装置に係わり、特に
回生制御を可能とした制動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バッテリフォークリフト等の直流電動車
両の制動制御装置には、一般に回生制動を利用したもの
が広く使用されている。直流電動車両に用いられる直流
電動機には、直列にバッテリ、回生コンタクタの接点及
びスイッチング素子（通常、トランジスタ）が接続され
ている。そして、前進又は後進の力行時には、回生コン
タクタを閉成（以後、オンと言う）し、スイッチング素
子を所定デューティ（チョッパ比率）でスイッチングし
て直流電動機の車両駆動電流を制御している。力行時に
前後進方向が切換えられると、直流電動機の回転速度又
は電流値が所定値以上のときは、回生制動が行われて直
流電動車両の制動エネルギを発電力に変換してバッテリ
充電エネルギとして回収する。すなわち、回生コンタク
タを開成（以後、オフと言う）し、直流電動機の界磁電
流の方向を電動機として作用する方向と逆に切換えるこ
とにより、直流電動機を発電機として作用させ、この発
電機の発電エネルギ（回生エネルギ）の回収により回生
制動がかかる。

【０００３】また、直流電動車両の速度が低下して直流
電動機の回転速度又は電流値が所定値以下に低下する
と、直流電動機の回生電流を維持できなくなり、回生制
動力が低下する。そこで通常、この時点で回生を終了
し、プラギング制動に切換えるようにしている。すなわ
ち、回生コンタクタの接点をオンすると同時に、スイッ
チング素子のスイッチングを停止し、この後、回生コン
タクタの接点が確実にオンしたことを確認し、又は十分
に時間が経過するまで待って、スイッチング素子のチョ
ッパ動作を開始してプラギング制動に移行するようにし
ている。このようにプラギング制動に切換える際にスイ
ッチング素子のチョッパ動作の開始タイミングを制御す
る理由は、スイッチング素子をオンさせた状態で回生コ
ンタクタの接点がオンすると大きな突入電流が流れ、回
生コンタクタの接点が溶着したり摩耗するという問題、
及びこの突入電流によりプラギング制動の制動トルクが
急激に大きくなり、直流電動車両に制動ショックが発生
するという問題を回避するためである。

【０００４】しかし、回生コンタクタの接点が確実にオ
ンするまでの時間にスイッチング素子をオフさせている
ので、この間の時間は直流電動車両に制動力が無くな
り、いわゆる制動抜け感が発生するので制動フィーリン
グが悪化すると言う問題が発生する。従来から、このよ
うな回生制動からプラギング制動に移行する際の制動フ
ィーリングの悪化の問題を解決するために、多くの技術
が提案されている。

【０００５】その先行技術として、例えば特開平８−１
８２３６８号公報に開示された電動機の制御装置が知ら
れており、図１１は同公報に記載された制御装置の回路
図である。同図において、電動機ＤＭは電機子ＤＭa 及
び界磁巻線ＤＭf を有し、バッテリＢを電源として駆動
される。制御部５１はチョッパ用のトランジスタＴM 及
び回生用トランジスタＴG の導通を制御するとともに、
電磁開閉器のコイルＭＦ，ＭＲ，ＭＧを介してそれぞれ
の接点ｍｆ，ｍｒ，ｍｇの動作を制御する。さらに制御
部５１は、トランジスタＴM の導通期間を制御すること
により電動機ＤＭに印加する電圧を制御して電動機ＤＭ
の速度を制御するとともに、回生制動時にトランジスタ
ＴG を導通することにより抵抗ＲG を介して励磁電流を
流して界磁巻線ＤＭf を予備励磁する。また、電動機Ｄ
Ｍの前進モードの際にはコイルＭＦ，ＭＧを付勢すると
ともにコイルＭＲを消勢し、後退モードの際にはコイル
ＭＲ，ＭＧを付勢するとともにコイルＭＦを消勢し、回
生モードの際にはコイルＭＦ若しくはコイルＭＲを付勢
するとともにコイルＭＧを消勢する。コイルＭＦ，ＭＲ
の付勢時には接点ｍｆ、ｍｒが図に示す状態とは反対方
向に動作するとともに、コイルＭＧの付勢時には接点ｍ
ｇがオンされる。また、接点ｍｇの１次側（バッテリＢ
側）及び２次側（バッテリＢの反対側）にはそれぞれ動
作検出部５２が接続されており、動作検出部５２は接点
ｍｇの開閉に伴う１次側と２次側との間の電圧差を検出
し、この電圧差に基づいて接点ｍｇのオン又はオフ状態
の検出信号を制御部５１に出力している。また、電流検
出器ＣＳが電機子ＤＭa と接点ｍｇとの間に接続され、
電動機ＤＭの電機子電流を検出して制御部５１に入力し
ている。さらに、フライホイールダイオードＤＦ1，Ｄ
Ｆ2 がバッテリＢと界磁巻線ＤＭf の両端部との間にそ
れぞれ接続されており、回生用ダイオードＤＧが接点ｍ
ｇの２次側とトランジスタＴM のエミッタ端子との間に
接続されている。

【０００６】かかる制御装置において、制御部５１は回
生制動中に電流検出器ＣＳにより検出された電流値に基
づいて回生制動可能か否かを判定し、回生制動が不可能
と判定したとき、プラギング制動に移行するためにコイ
ルＭＧを付勢し、同時に内蔵するタイマをスタートさせ
て一定時間が経過するまで待つ。この間、回生用のチョ
ッパを継続させるために、トランジスタＴM をオンした
ままとする。そして、一定時間が経過したときにトラン
ジスタＴM をオフし、この後動作検出部５２の検出信号
を監視して接点ｍｇがオンされるのを待ち、接点ｍｇが
オンされたときトランジスタＴM によるチョッパ動作を
開始してプラギング制動を開始する。これにより、コイ
ルＭＧを付勢してから接点ｍｇがオンされるまでの間に
おいて、一定時間（コイルＭＧを励磁してから実際に接
点ｍｇがオンされるまでに要する遅れ時間の最小値であ
る最低投入遅れ時間を考慮して設定されている）だけは
トランジスタＴM によるチョッパ動作が継続される。そ
して、その後、接点ｍｇがオンされた時点で直ちにトラ
ンジスタＴM によるチョッパ動作を再開してプラギング
制動に移行するので、従来のチョッパ動作制御に比し
て、回生制動からプラギング制動に移行する間のトラン
ジスタＴM によるチョッパ動作の停止時間が短縮化され
る。したがって、制動トルクが零となる期間を短くで
き、その分プラギング制動に切換わる時の制動ショック
を緩和できる。

【０００７】また、他の先行技術としては、特開平７−
４６７０７号公報に開示されたものがあり、同公報によ
ると、回生制動からプラギング制動へ移行する際に、ス
イッチング素子を短時間だけオンさせ、そのオン時に、
回生用コンタクタ（前記接点ｍｇに相当する）の直流電
動機側の端子電圧を検出し、この端子電圧に基づいて回
生用コンタクトが完全に投入されたかを判定し、回生用
コンタクトが完全に投入されたら、スイッチング素子の
チョッパ制御を開始して直流電動機にプラギング制動を
かけるようにした直流電動機の駆動制御装置が開示され
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の技術では、以下のような問題がある。特開
平８−１８２３６８号公報に開示された先行技術におい
ては、従来に比してスイッチング素子（トランジスタＴ
M ）によるチョッパ動作の停止時間は短縮化されるもの
の、コイルＭＧを付勢して最低投入遅れ時間後のチョッ
パ動作の停止時点から接点ｍｇがオンされるまでの間に
は依然としてチョッパ停止時間は存在している。また、
特開平７−４６７０７号公報に開示された先行技術にお
いては、回生用コンタクトの接点が完全に投入された時
点をタイムラグなく検出できるが、回生用コンタクトの
接点が完全に投入されるまでの間のスイッチング素子の
チョッパ制御停止時間はやはり存在している。したがっ
て、上記従来技術では、依然として制動抜け感が残り、
制動フィーリングが良くないという問題がある。しか
も、この問題は、回生制動からプラギング制動に移行す
る時だけではなく力行制御に移行する時にも、同様に発
生している。

【０００９】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、回生制動からプラギング制動又は力行制
御に移行する際の制動抜け感を無くし、制動フィーリン
グを向上できる直流電動車両の制動制御装置を提供する
ことを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、本発明に係る直流電動車両の制動
制御装置の第１発明は、車両の走行を駆動する直流モー
タと、直流モータの界磁電流の方向を前進又は後進方向
に切り換える前進コンタクタ及び後進コンタクタと、直
流モータの界磁コイル及び電機子に流れるモータ電流を
チョッパ制御するチョッパ素子と、直流電源及び電機子
の間に接続された回生コンタクタ接点とを備え、前進コ
ンタクタ又は後進コンタクタを切り換えると共に、回生
コンタクタ接点のオンとオフの制御、及びチョッパ素子
のチョッパ制御を行って、直流モータによる回生制動又
はプラギング制動を行う直流電動車両の制動制御装置に
おいて、回生制動からプラギング制動又は力行制御に移
行するとき、チョッパ素子をチョッパ動作又はオンさせ
た状態で回生コンタクタ接点をオンさせ、回生コンタク
タ接点がオンした後チョッパ素子のチョッパ制御により
プラギング制動又は力行制御を行う制御部を備えた構成
としている。

【００１１】第１発明によると、制御部は回生コンタク
タの接点のオン指令を出力してから接点がオンするまで
の間、チョッパ素子のチョッパ動作又はオン状態を継続
させるので、この間回生による制動トルクが発生する。
これにより、回生制動からプラギング制動又は力行制御
に移行する際に、従来のような制動抜け感がなくなり、
制動フィーリングを向上できる。また回生コンタクタ接
点がオンした後に、プラギング制動又は力行制御を続け
て行うので、プラギング制動又は力行制御に移行したと
きの制動ショックが無くなる。

【００１２】また第２発明は、第１発明に基づいて、回
生コンタクタ接点がオンしたことを検出する接点オン検
出手段を付設し、制御部は、接点オン検出手段が接点オ
ンを検出した時チョッパ素子をオフし、この後プラギン
グ制動又は力行制御に移行する構成としている。

【００１３】第２発明によると、回生コンタクタ接点が
オンしたときチョッパ素子をオフするので、チョッパ素
子に突入電流が流れるのを防止し、チョッパ素子を保護
できる。

【００１４】第３発明は、第１発明に基づいて、直流モ
ータの電機子の電流値を検出する電流検出器、及び直流
モータの回転数を検出するモータ回転数検出器のいずれ
かを付設し、制御部は、チョッパ素子をチョッパ動作さ
せた状態で回生コンタクタ接点をオンさせるのを、電流
検出器の検出電流値が所定の設定値以下のとき、又はモ
ータ回転数検出器の検出回転数が所定の設定値以下のと
きに行う構成としている。

【００１５】第３発明によると、モータ電流値が小さい
時あるいはモータ回転数が小さい時にチョッパ素子のチ
ョッパ動作を継続したまま回生コンタクタ接点をオンす
るので、接点オン時の突入電流を小さくでき、接点の溶
着や破損を防止できる。さらに、回生制動からプラギン
グ制動又は力行制御への移行時に制動トルクを滑らかに
制御できるので、制動フィーリングが非常に良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、バッテリフォークリフト
の直流モータ駆動制御装置を例にとって、実施形態につ
いて図を参照して詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明に係る直流電動車両の制動
制御装置の回路例であり、ここではバッテリフォークリ
フトの走行用直流モータ制御回路を例に説明する。バッ
テリ１６の正端子は回生コンタクタ接点５及び電流検出
器６を経由して直流モータ７の電機子７ａの一端側に接
続されており、電機子７ａの他端側は前進コンタクタ８
と後進コンタクタ９との並列回路、及びチョッパ素子１
１を経由してバッテリ１６の負端子に接続されている。
上記の前進コンタクタ８と後進コンタクタ９との並列回
路は、それぞれの出力コモン端子８ｃ，９ｃが直流モー
タ７の界磁コイル７ｂの両端に接続されている。また、
前進コンタクタ８と後進コンタクタ９とのそれぞれの出
力ａ接点（いわゆるノーマリオフ）端子８ａ，９ａ及び
出力ｂ接点（いわゆるノーマリオン）端子８ｂ，９ｂの
いずれか一端子（ここではａ接点端子）が電機子７ａの
他端側に、他端子（同、ｂ接点端子）がチョッパ素子１
１（大電流トランジスタ、ＦＥＴ等により構成される）
に接続されている。また、回生コンタクタ接点５、電流
検出器６及び電機子７ａの直列回路には、抵抗及びトラ
ンジスタを有する予備励磁回路４と、プラギングダイオ
ード１２とが並列に接続されている。さらに、これらの
並列回路、及び前進コンタクタ８と後進コンタクタ９と
の並列回路の直列回路にはフライホイールダイオード１
３が並列に、そして電流検出器６から電機子７ａ、前進
コンタクタ８（又は後進コンタクタ９）及びチョッパ素
子１１までの直列回路には回生ダイオード１４が並列に
それぞれ接続されている。電機子７ａの回転軸には、直
流モータ７の回転数を検出するモータ回転数検出器１５
が取り付けられている。

【００１８】電流検出器６の電流検出信号及びモータ回
転数検出器１５の回転数信号は制御部３に入力され、ま
た制御部３からの各制御信号は予備励磁回路４、チョッ
パ素子１１、回生コンタクタの励磁コイル５Ｒ、前進コ
ンタクタ８の励磁コイル８Ｒ及び後進コンタクタ９の励
磁コイル９Ｒにそれぞれ出力されている。また、アクセ
ル回路１はポテンショメータ等によりアクセルペダルの
踏み込み量すなわちアクセル操作量を検出し、アクセル
操作量信号を制御器３に出力している。前後進スイッチ
２はバッテリフォークリフトの前進、中立及び後進を切
換える操作レバーに装着されており、前進、中立及び後
進に対応する切換え信号を制御器３に出力している。

【００１９】制御部３は、マイクロコンピュータや数値
演算処理装置等の演算処理装置、前記各検出器からの検
出信号の入力インターフェース回路、及び各コンタクタ
の励磁コイルやチョッパ素子１１等への指令信号の出力
インターフェース回路により構成されている。そして、
制御部３は、電流検出器６及びモータ回転数検出器１５
の各検出信号と、前後進スイッチ２の切換え信号と、ア
クセル回路１のアクセル操作量信号とに基づいて後述す
る所定の処理を行い、予備励磁回路４、チョッパ素子１
１及び各コンタクタ５，８，９の励磁コイル５Ｒ，８
Ｒ，９Ｒにそれぞれ制御指令を出力することにより、直
流モータ７の界磁コイル７ｂ及び電機子７ａの電流を制
御する。これにより、通常走行時の力行制御、プラギン
グ制動及び回生制御を行う。

【００２０】力行制御時は、回生コンタクタ接点５をオ
ンし、予備励磁回路４への励磁指令をオフした状態で、
前後進スイッチ２の前進又は後進の切換えに対応して前
進コンタクタ８又は後進コンタクタ９をオンさせると共
に、電流検出器６により検出した電流値がアクセル操作
量に応じた目標駆動電流になるようにチョッパ素子１１
を所定の通流率でスイッチングする。これにより、バッ
テリ１６から回生コンタクタ接点５、電機子７ａ、前進
コンタクタ８（又は後進コンタクタ９）、界磁コイル７
ｂ、後進コンタクタ９（又は前進コンタクタ８）及びチ
ョッパ素子１１を順次経由して電機子７ａに所定の大き
さの駆動電流が流れる。

【００２１】次に、力行制御により例えば前進方向に直
流モータ７が回転中に、前後進スイッチ２が前進から後
進に切り換えられると、制御部３は回生コンタクタ接点
５をオフすると共に、前進コンタクタ８及び後進コンタ
クタ９を後進方向に切り換える。この後、予備励磁回路
４に励磁指令を所定時間出力してオンし、チョッパ素子
１１を所定の通流率でスイッチングする。すると、図１
の点線に示すように、バッテリ１６、予備励磁回路４、
界磁コイル７ｂ及びチョッパ素子１１の経路で界磁電流
が流れる。このとき、直流モータ７の回転方向は界磁電
流の方向に対して逆向きにされているので、直流モータ
７は電動機から発電機に変化する。直流モータ７が発電
状態になると、チョッパ素子１１がオフしている時は、
図１の１点鎖線に示すように、電機子７ａ、後進コンタ
クタ９、界磁コイル７ｂ、前進コンタクタ８、フライホ
イールダイオード１３、バッテリ１６及び回生ダイオー
ド１４を経由して発電電流が流れ、これにより直流モー
タ７の回転エネルギーをバッテリ１６に回生電流として
充電する。このとき、直流モータ７に制動トルクが発生
し、回生制動がかかる。また、チョッパ素子１１のオン
時には、電機子７ａ、後進コンタクタ９、界磁コイル７
ｂ、前進コンタクタ８、チョッパ素子１１及び回生ダイ
オード１４の経路にて発電電流（回生電流）が循環し、
回生制動がかかる。

【００２２】次に、プラギング制動時の動作について説
明すると、例えば直流モータ７が前進方向に回転中に前
後進スイッチ２が前進から後進に切り換えられると、制
御部３は回生コンタクタ接点５をオンすると共に、前進
コンタクタ８及び後進コンタクタ９を後進方向に切り換
える。この後、チョッパ素子１１を所定の通流率でスイ
ッチングすると、チョッパ素子１１がオンしている時は
直流モータ７の回転方向と逆方向の界磁コイル７ｂの界
磁電流がバッテリ１６から回生コンタクタ接点５、電機
子７ａ、後進コンタクタ９、界磁コイル７ｂ、前進コン
タクタ８及びチョッパ素子１１を経由して流れ、チョッ
パ素子１１がオフしている時は電機子７ａの発電による
界磁電流が後進コンタクタ９、界磁コイル７ｂ、前進コ
ンタクタ８、フライホイールダイオード１３及び回生コ
ンタクタ接点５を経由して流れるので、直流モータ７は
電動機から発電機に変化する。これにより、図２の点線
に示すように、電機子７ａからプラギングダイオード１
２及び回生コンタクタ接点５を経由してプラギング電流
が流れるので、直流モータ７にプラギング制動がかか
る。このとき、チョッパ素子１１のスイッチングデュー
ティを制御して界磁電流の大きさを制御することによ
り、このプラギング制動トルクを制御している。

【００２３】さらに、制御部３では、上記回生制動から
プラギング制動又は力行制御に移行する際に以下の処理
を行う。図３は第１の実施形態に係る制御方法を説明す
る制御フローチャート例であり、図４はそのタイムチャ
ートである。なお、各処理ステップ番号はＳを付して表
す。まず、制御部３は回生制御中、モータ回転数検出器
１５からの回転数信号及び電流検出器６からの電流信号
を入力する（Ｓ１）。そして、回転数信号及び電流信号
の大きさに基づいて回生制御を終了するかを判断し、終
了と判断するまでＳ１から繰り返す（Ｓ２）。すなわ
ち、回転数信号が所定値以下か、又は電流信号が所定値
以下かをチェックし、両条件のいずれかを満足するとき
は回生制御の終了と判断する。次に、回生コンタクタ接
点５のオン指令を励磁コイル５Ｒに出力する（Ｓ３）。
これと同時に、内蔵する終了タイマの計時をスタートさ
せる（Ｓ４）。次に、チョッパ素子１１をオンし（Ｓ
５）、電流検出器６により直流モータ７に流れる電流値
を読み込み（Ｓ６）、所定時間毎の電流変化量を数式
「電流変化量＝今回読込値−前回読込値」により求める
（Ｓ７）。そして、求めた電流変化量が所定の設定値Ｉ
１より大きいか否かをチェックし（Ｓ８）、設定値Ｉ１
以下のときは、次に終了タイマの計時値が所定の設定値
Ｔ１より大きいかをチェックする（Ｓ９）。設定値Ｔ１
以下のときはＳ５に戻って以上の処理を繰り返し、設定
値Ｔ１より大きいときはプラギング制御処理に移行する
（Ｓ１１）。また、Ｓ８で電流変化量が設定値Ｉ１より
大きいときはチョッパ素子１１をオフし（Ｓ１０）、こ
の後Ｓ１１でプラギング制御処理に移行する（Ｓ１
１）。

【００２４】以上の方法によると、回生制御中には回生
コンタクタ接点５はオフしており、制御部３はチョッパ
素子１１の通電率を徐々に大きくして直流モータ７の回
生電流値を監視する。通電率１００％の状態で、モータ
電流値が小さくなって所定値以下になったら、あるいは
モータ回転数が所定値以下になったら、プラギング制御
に移行するために、チョッパ素子１１の通電率１００％
すなわちオン状態のままで、回生コンタクタ接点５のオ
ン指令を出力し、回生コンタクタ接点５がオンするのを
待つ。この後、モータ電流値が所定値以上の急峻な立ち
上がりで増加するのを検出したら回生コンタクタ接点５
がオンしたと判断し、チョッパ素子１１を所定時間オフ
して突入電流を抑え、これ以降プラギング制御に移行す
る。あるいは、モータ電流値の急峻な立ち上がりよりも
以前に、回生コンタクタ接点５のオン指令を出力してか
ら所定時間経過したら、モータ電流の急増が無くても接
点がオンしたと判断してプラギング制御に移行する。ま
た、この時点で回生制動又はプラギング制動によりモー
タ回転数が充分小さくなっているときは、この後短時間
の内に力行制御に移行する。したがって、回生コンタク
タ接点５がオフから完全にオンするまで、チョッパ素子
１１をオフすること無くオンさせているので、この間も
回生電流を流して回生制動トルクを発生させることがで
きる。よって、制動抜けが無く、制動フィーリングを向
上できる。また、回生コンタクタ接点がオンした後に、
プラギング制動又は力行制御を続けて行うので、プラギ
ング制動又は力行制御に移行したときの制動ショックが
無くなる。なお、本実施形態では、回生コンタクタ接点
５がオンしたかを検出する接点オン検出手段の例として
電流検出器６が用いられているが、電流検出器６に限定
されない。

【００２５】次に、第１の実施形態の他の制御方法につ
いて、図５に基づいて説明する。尚、図３と同じ処理内
容のステップには同一のステップ番号を付して説明す
る。前記Ｓ２で回生終了と判断したら、次にモータ回転
数が所定の設定値Ｎ２以下かをチェックし（Ｓ２１）、
以下でないときはさらにモータ電流値が所定の設定値Ｉ
２以下かをチェックする（Ｓ２２）。Ｓ２１でモータ回
転数が設定値Ｎ２以下のとき、又はＳ２２でモータ電流
が設定値Ｉ２以下のときは、回生制御時のチョッパ素子
１１のチョッパ動作を継続し（Ｓ２３）、設定値Ｎ２よ
り大きいとき、かつ設定値Ｉ２より大きいときは、チョ
ッパ素子１１のチョッパ動作を停止する（Ｓ２４）。そ
して、Ｓ２３及びＳ２４の後、前記Ｓ３〜Ｓ１０の処理
により回生コンタクタ接点５のオン指令を出力して回生
コンタクタ接点５がオンするのを待ち、接点がオンした
らＳ１１でプラギング制御に移行する。

【００２６】この方法によると、回生制御からプラギン
グ制御に移行する際に、モータ回転数又はモータ電流値
の大きさに基づいてチョッパ素子１１の動作を決定して
いる。すなわち、モータ回転数又はモータ電流値が小さ
いときは、回生コンタクタ接点５がオンしても突入電流
が小さいので接点を保護でき、また大きいときは、回生
コンタクタ接点５をオンしたまま突入電流を監視し、急
峻な電流立ち上がりを検出したら回生コンタクタ接点５
を所定時間オフするので接点を保護できる。このとき、
チョッパ素子１１のチョッパ制御を行いながら回生制動
からプラギング制動又は力行制御に移行するので、制動
トルクが滑らかに変化し、制動ショックを無くすことが
できる。

【００２７】次に、第２実施形態を説明する。本実施形
態における基本的なハード構成は図１と同じであるが、
制御部３内の一部構成が図６に示すように異なってい
る。図６において、電流検出器６からの電流信号は演算
処理装置（以下、ＣＰＵ３１と言う）に入力されると共
に、比較回路３２の一方の入力（同図では、−端子）に
入力されている。また、ＣＰＵ３１からの比較指令値Ｉ
ｒが比較回路３２の他方の入力（同じく、＋端子）に入
力されており、比較回路３２の出力信号はＣＰＵ３１の
割り込みポートに入力されている。またＣＰＵ３１は、
第１実施形態と同様にチョッパ指令をチョッパ素子１１
へ出力している。

【００２８】このような構成における作動を、図３に示
したフローチャートを参考に、図７のタイムチャートを
参照して説明する。ＣＰＵ３１は回生制御からプラギン
グ制御に移行すると判断し（Ｓ１，２）、チョッパ素子
１１をオンしたまま回生コンタクタ接点５のオン指令を
出力し（Ｓ３，５）、所定周期で電流検出器６からモー
タ電流値を読み込み（Ｓ６）、比較指令値Ｉｒをこの読
み込んだ電流値よりも所定値αだけ大きな値に設定し、
設定した比較指令値Ｉｒを比較回路３２に出力する。こ
れにより、比較指令値Ｉｒは、図７に示すようにモータ
電流値の減少カーブに沿って変化する。そして、次に回
生コンタクタ接点５がオンして急峻なモータ電流の立ち
上がりが発生すると、比較指令値Ｉｒを更新するための
処理時間に若干の時間遅れがあるのでモータ電流値が比
較指令値Ｉｒより大きくなり（Ｓ８に対応）、比較回路
３２の出力信号が反転してＣＰＵ３１に割込み要求ＩＮ
Ｔが入力される。ＣＰＵ３１はこの割込み要求ＩＮＴを
受けるとチョッパ素子１１を所定時間オフし（Ｓ１０に
対応）、以降プラギング制御に移行する（Ｓ１１）。ま
た、この時点で回生制動又はプラギング制動によりモー
タ回転数が充分小さくなっているときは、この後短時間
の内に力行制御に移行する。

【００２９】本実施形態によると、制御部３は回生制動
からプラギング制動又は力行制御に移行する際に、モー
タ電流の読込値より所定値αだけ大きな値を比較指令値
Ｉｒとして比較回路３２に出力し、これ以降比較回路３
２からの割込み要求ＩＮＴが入力されるまで他の処理を
行いながら待つことができる。これにより、制御部３の
ＣＰＵ３１にかかる演算処理負荷が軽減される。そし
て、割込み要求ＩＮＴが入力されも、回生コンタクタ接
点５がオフからオンになる間にチョッパ素子１１のチョ
ッパ動作を継続できるので制動抜け感を無くすことがで
きると共に、チョッパ素子１１のチョッパ制御を行いな
がら回生制動からプラギング制動又は力行制御に移行す
るので、制動トルクが滑らかに変化し、制動ショックを
無くすことができる。なお、本実施形態では、上述のよ
うに接点オン検出手段は、電流検出器６と比較回路３２
とを備えている。

【００３０】次に、第３実施形態について説明する。本
実施形態における基本的なハード構成は図１と同様であ
るが、制御部３内の一部構成が図８に示すように異なっ
ている。図８において、電流検出器６からの電流信号は
ＣＰＵ３１に入力されると共に、比較回路３２の一方の
入力（同図では、−端子）に入力されている。また、Ｃ
ＰＵ３１からの前記比較指令値Ｉｒが比較回路３２の他
方の入力（同じく、＋端子）に入力されており、比較回
路３２の出力信号は信号選択器３４の一方の選択端子Ｉ
Ｎ１に入力されている。またＣＰＵ３１は、チョッパ素
子１１へのチョッパ指令ＣCHを信号選択器３４の他方の
選択端子ＩＮ２に出力し、選択指令ＣSEを選択指令端子
ＳＥＬに出力している。信号選択器３４の出力ＯＵＴ
は、チョッパ素子１１のチョッパ指令端子に入力されて
いる。

【００３１】図９は本実施形態での制御部３の制御フロ
ーチャート例を示しており、同図に基づいて作用を説明
する。尚、図３と同様の処理内容のステップには同一の
符号を付して説明を省く。回生終了と判断したら（Ｓ１
〜Ｓ２）、回生コンタクタ接点５のオン指令を出力し
（Ｓ３）、終了タイマの計時をスタートさせ（Ｓ４）、
この後電流検出器６により直流モータ７に流れる電流値
を読み込み（Ｓ３１）、所定時間毎に比較指令値Ｉｒを
数式「比較指令値Ｉｒ＝電流読込値＋所定値α」（但
し、α＞０）により求める（Ｓ３２）。すなわち、比較
指令値Ｉｒは読み込んだ電流値よりも所定値αだけ大き
な値に設定される。次に、信号選択器３４に選択指令Ｃ
SEを出力して比較回路３２からの出力信号を選択し、チ
ョッパ素子１１への指令信号とする（Ｓ３３）。このと
き、回生コンタクタ接点５がオンされてない間はモータ
電流値が比較指令値Ｉｒよりも小さいので、比較回路３
２の出力レベルはハイとなり、チョッパ素子１１はオン
状態となる。そして、これにより回生制御による制動ト
ルクは継続して発生している。この後、終了タイマの計
時値が所定の設定値Ｔ１以上かをチェックし（Ｓ３
４）、設定値Ｔ１以上でないときはＳ３１に戻って処理
を繰り返し、設定値Ｔ１以上になったときは信号選択器
３４にＣＰＵ３１からのチョッパ素子１１へのチョッパ
指令ＣCHを選択する指令を出力し、このチョッパ指令Ｃ
CHをチョッパ素子１１への指令信号とする（Ｓ３５）。
なお、設定値Ｔ１は、回生コンタクタ接点５がオンする
最大動作時間に設定されている。Ｓ３１〜Ｓ３４の間を
ループ処理している間に回生コンタクタ接点５がオンし
たら、モータ電流値が急激に立ち上がって比較回路３２
の比較指令値Ｉｒよりも大きくなり、比較回路３２の出
力が反転してローレベルとなり、このローレベル信号が
直接チョッパ素子１１をオフさせる。これにより、モー
タ電流値の急増が防止される。そして、上記Ｓ３５で、
チョッパ素子１１への指令信号がＣＰＵ３１からのチョ
ッパ指令ＣCHに切り換えられ、次にプラギング制御に移
行する（Ｓ３６）。

【００３２】このように、本実施形態によると、制御部
３は回生制動からプラギング制動又は力行制御に移行す
る際に、モータ電流の読込値より所定値αだけ大きな値
を比較指令値Ｉｒとして比較回路３２に出力し、これ以
降回生コンタクタ接点５がオンする動作時間だけ待機
し、この待機時間に他の処理を行う。この間、比較回路
３２はモータ電流値が比較指令値Ｉｒより大きくなった
時に直接チョッパ素子１１をオフするので、突入電流が
防止される。これにより、制御部３のＣＰＵ３１にかか
る演算処理負荷が軽減される。そして、制御部３は待機
時間が終了したらプラギング制動又は力行制御に移行す
る処理を続けて行う。したがって、本実施形態において
も、回生コンタクタ接点５がオフからオンになる間にチ
ョッパ素子１１のチョッパ動作を継続できるので制動抜
け感を無くすことができると共に、チョッパ素子１１の
チョッパ制御を行いながら回生制動からプラギング制動
又は力行制御に移行するので、制動トルクが滑らかに変
化し、制動ショックを無くすことができる。なお、本実
施形態では、上述のように接点オン検出手段は、電流検
出器６と比較回路３２と信号選択器３４とを備えてい
る。

【００３３】次に、第４実施形態について説明する。本
実施形態では、接点オン検出手段として、モータ電流値
の代わりに接点電圧の変化を検出する接点電圧検出回路
を設けている。ここでの基本的なハード構成は図１と同
様であり、図１０に示すような接点電圧検出回路が付設
されている。同図において、回生コンタクタ接点５の直
流モータ側端子、すなわち本実施形態では同接点と電流
検出器６との接続点Ａ（図１参照）、及び回路グランド
の間に抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路が接続されており、抵
抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点に比較回路３６の一方の入力
端子が接続されている。また比較回路３６の他方の入力
端子には、電圧レベル判定の基準電圧Ｖrfが入力されて
いる。さらに、比較回路３６の出力信号は制御部３に入
力されている。

【００３４】上記構成においては、回生コンタクタ接点
５がオンしたとき、接続点Ａの電圧がグランド電圧レベ
ルからバッテリ電圧レベルに上昇し、この電圧上昇が比
較回路３６により検出されて検出信号が制御部３に入力
される。したがって、制御部３はこの検出信号を入力す
ると、チョッパ素子１１をオフした後プラギング制御に
移行する。上記の如く、本実施形態によると、接点電圧
値の変化により回生コンタクタ接点５のオンを検出し、
チョッパ素子１１のチョッパ動作をオフするので、チョ
ッパ素子の保護ができる。これにより、前述までの実施
形態と同様に、制動抜け感の防止により制動フィーリン
グを向上し、また制動ショックを防止することができ
る。

【００３５】以上、本発明によると、回生コンタクタ接
点のオン動作時間の間でもチョッパ素子のチョッパ動作
を継続して行うので、回生制動からプラギング制動又は
力行制御に移行する際の制動抜け感を無くすことがで
き、制動フィーリングを非常に向上できる。さらに、回
生コンタクタ接点がオンした後、続けてチョッパ動作を
制御してプラギング制動又は力行制御を行うので、制動
ショックがなく、滑らかで乗り心地の良い直流電動車両
の制動制御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる直流電動車両の制動制御装置の
回路例であり、回生制動時の作用の説明図。

【図２】本発明に係わる直流電動車両の制動制御装置の
回路例であり、プラギング制動時の作用の説明図。

【図３】第１実施形態に係る制御方法を説明する制御フ
ローチャート例である。

【図４】第１実施形態に係る制御方法を説明するタイム
チャートである。

【図５】第１実施形態の他の制御方法を説明する制御フ
ローチャート例である。

【図６】第２実施形態に係る制動制御装置の比較回路例
である。

【図７】第２実施形態に係る制御方法を説明するタイム
チャートである。

【図８】第３実施形態に係る制動制御装置の比較回路例
である。

【図９】第３実施形態の制御方法を説明する制御フロー
チャート例である。

【図１０】第４実施形態に係る制動制御装置の接点電圧
検出回路例（接点オン検出回路例）である。

【図１１】従来技術に係る回路図である。

【符号の説明】

１…アクセル回路、２…前後進スイッチ、３…制御部、
４…予備励磁回路、５…回生コンタクタ接点、５Ｒ…励
磁コイル、６…電流検出器、７…直流モータ、７ａ…電
機子、７ｂ…界磁コイル、８…前進コンタクタ、９…後
進コンタクタ、１１…チョッパ素子、１２…プラギング
ダイオード、１３…フライホイールダイオード、１４…
回生ダイオード、１５…モータ回転数検出器、１６…バ
ッテリ、３１…ＣＰＵ、３２…比較回路、３４…信号選
択器、３６…比較回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の走行を駆動する直流モータ(7)
   と、直流モータ(7)の界磁電流の方向を前進又は後進方
   向に切り換える前進コンタクタ(8)及び後進コンタクタ
   (9)と、直流モータ(7)の界磁コイル(7b)及び電機子(7a)
   に流れるモータ電流をチョッパ制御するチョッパ素子(1
   1)と、直流電源及び電機子(7a)の間に接続された回生コ
   ンタクタ接点(5)とを備え、前進コンタクタ(8)又は後進
   コンタクタ(9)を切り換えると共に、回生コンタクタ接
   点(5)のオンとオフの制御、及びチョッパ素子(11)のチ
   ョッパ制御を行って、直流モータ(7)による回生制動又
   はプラギング制動を行う直流電動車両の制動制御装置に
   おいて、回生制動からプラギング制動又は力行制御に移
   行するとき、チョッパ素子(11)をチョッパ動作又はオン
   させた状態で回生コンタクタ接点(5)をオンさせ、回生
   コンタクタ接点(5)がオンした後チョッパ素子(11)のチ
   ョッパ制御によりプラギング制動又は力行制御を行う制
   御部(3)を備えたことを特徴とする直流電動車両の制動
   制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の直流電動車両の制動制御
   装置において、回生コンタクタ接点(5)がオンしたこと
   を検出する接点オン検出手段(6,32,36)を付設し、制御
   部(3)は、接点オン検出手段(6,32,36)が接点オンを検出
   した時チョッパ素子(11)をオフし、この後プラギング制
   動又は力行制御に移行することを特徴とする直流電動車
   両の制動制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の直流電動車両の制動制御
   装置において、直流モータ(7)の電機子(7a)の電流値を
   検出する電流検出器(6)、及び直流モータ(7)の回転数を
   検出するモータ回転数検出器(15)のいずれかを付設し、
   制御部(3)は、チョッパ素子(11)をチョッパ動作させた
   状態で回生コンタクタ接点(5)をオンさせるのを、電流
   検出器(6)の検出電流値が所定の設定値以下のとき、又
   はモータ回転数検出器(15)の検出回転数が所定の設定値
   以下のときに行うことを特徴とする直流電動車両の制動
   制御装置。