JPH01202101A

JPH01202101A - 電気自動車における制動制御装置

Info

Publication number: JPH01202101A
Application number: JP2476488A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Yoshiyama; 吉山　浩光; Katsuhisa Fujita; 勝久藤田
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1988-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1989-08-15
Anticipated expiration: 2012-05-21
Also published as: JP2611302B2

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、バッテリフォークリフトやバッテリトーイン
グトラ、フ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、中宮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Ｊ
：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Ｏ
Ｎ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の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
の前後進は、前後進切換用のディレクションスイッチ１
４ａ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１６ｂ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７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１
１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の大型化を予備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、電気自動車におけ
る制動制御装置を、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
れた所定の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制御するとともに、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
とぎ前記チョッパの作動を停止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の制動制御装置によれば、過電圧
検出回路による検出電圧が予め設定された所定の電圧に
達したときに、この過電圧検出回路から信号が出力され
る。即ち、回生制動中に過電圧検出回路から上記信号が
出力されたときは、直流電動機の回生制動に伴う発生電
力をバッテリに戻す回路が遮断されたことによる検出電
圧の上昇に起因するものであるため、過電圧検出回路か
らの上記信号を入力した制御手段は前記チョッパの駆動
を停止させ、前記電力回路系の電圧の上昇を抑制し、電
力回路系に接続された電子部品の電気的破損を防止する
。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面の簡単な説明する。

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１３ａ１
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１５ａ１デイレクシヨンスイツチ１４ｂ
に直列に接続されたコンタクタコイル１５ｂ１さらにコ
ンタクタコイル１５ａ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１６ａ１コンタクタコイル１５
ｂ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Ｐ２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、同人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はヒユーズ
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ＩＣＩ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ＩＣＩの出力信号がｒＨＪ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ｒＬＪのとき、
増幅器ＩＣ２の出力信号もｒＬＪ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ＩＣ３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Ｉ
Ｃ２の出力状態がｒＬＪのとき、コンデン９Ｃ２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ｒＨＪの場合にはｒＨＪの信号を出力す
る一方、同人力端子における信号がｒＬＪの場合にはｒ
ＬＪ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ｒＬＪに反転し、さらに増幅器ＩＣ
２の出力信号もｒＬＪになる。その結果、タイマ回路２
２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ｒＬＪになり、増幅器Ｉ
Ｃ３の出力信号がｒＬＪになる。そして、増幅器ＩＣ３
の出力信号がｒＬＪになると、マイクロコンピュータ２
３ａ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２
３ａ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８１）が
過電圧と判定するとただちにサブルーチンステップ８２
〜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ｒＬＪになった場合、マイクロコンピュータ２３ａ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ｍ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等が外れるようなト
ラブルが発生した場合に上記電力回路系に生じる過電圧
を検出し、この過電圧を検出したときにチョッパの駆動
を停止させるための制御系を、大形の抵抗、あるいは大
きな容量のコンデンサを使用することなしに極めて小型
に構成したため、電力回路系に接続された電子回路素子
の電気的破損を防ぐ機能を備えた電気自動車における制
動制御装置を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。

【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・・・コンデンサ出願人　　株式会社豊田自動ｌｉ磯製作所代理人　　弁
理士　岡田英彦（外３名）Ｃ−

Claims

【特許請求の範囲】

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所定の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制御
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
る制御手段とを備えた電気自動車における制動制御装置
。