JPH02307302A - 電気車の保護装置 - 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、過電流保護機能を備えたチョッパ制御方式の
電気車に係り、特に、バッテリフォークリフトなどの電
気車に好適な保護装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車などの車両の中には、バッテリを電源とした電気
自動車として製作され、使用されているものがあり、特
にフォークリフトには、いわゆるバッテリフォークリフ
トとして知られている電気車がかなり実用されている。

ところで、このようなバッテリフォークリフトなどの電
気車では、その推進用電動機の制御に、半導体スイッチ
ング素子を用いたチョッパ制御が適用されることが多く
、この場合には、さらに、そこで使用されている半導体
素子を保護するための過電流保護装置の適用が一般的で
あり、その例を特開昭５６−５９８２９号公報などに見
ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、過電流保護機能のノイズなどによる誤
動作発生の可能性について配慮がされておらず、車両運
行中での、保護機能の誤動作による不必要な運行停止発
生の可能性が高く、煩雑な再始動操作の頻発や稼働率低
下の問題があった。

すなわち、このような過電流保護機能としては、それが
半導体素子を対象としていることから、その応答時間を
、例えば２０Ｑμｓ程度と、かなり短く設定せざるを得
ず、一方、このような車両が使用される環境では、この
程度のパルス幅のノイズレベルは、相当に高い場合が多
く、この結果、車両運行中、ノイズなどによる誤動作が
生じ易くなり、不必要な運行停止を引き起こしてしまう
のである。

本発明の目的は、常に確実に過電流保護機能の発動を得
ながら、他方では、ノイズなどによる過電流保護機能の
誤動作が充分に抑えられ、車両の運行稼働率が充分に高
められるようにした電気車の保護装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、キースイッチを投
入して、車両の運行を開始しようとしたときなどの、所
定の時点で、予め所定の異常検出のための処理を複数回
実行し、これにより半導体素子に異常が無いことを確認
してから車両の運行を開始するようにしたものである。

〔作用〕

所定の時点で、予め過電流の原因となる異常が発生して
いないことが、複数回のテスト処理により確認されてい
るので、以後、再びテスト処理が実行されるまで、通常
の保護機能の応答速度をそれほど高めなくても充分な保
護が可能になり、保護機能の誤動作を無くすことが出来
る。

つまり、このようにして、予め、異常の無いことを確認
してから車両の運行に入れば、以後の保護機能の応答速
度が多少低くても充分な保護が可能になり、この結果、
運行中での保護機能の、ノイズなどによる誤動作を充分
に抑えることが出来、目的を達成することが出来るので
ある。

〔実施例〕

以下、本発明による電気車の保護装置について、図示の
実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、例えば、本発明をバッテ
リフォークリフトなどに適用した例について示したもの
で、この図において、１は電源用のバッテリ、２は車両
推進用の直流電動機、３は電流検出器、４は前進用のコ
ンタクタ（電磁接触器）、５は後進用のコンタクタ、６
はブラギングダイオード、７はフリーホイールダイオー
ド、８はチョッパ用のトランジスタ、９は直流電動機２
の界磁コイル、１０は投入検出回路、１１は増幅回路、
１２は制御用マイコン（マイクロコンピュータ）、１３
はプログラム格納用のＲＯＭ、１４は前進用検出回路、
１５は後進用検出回路、１６は前進スイッチ、１７は後
進スイッチ、１８はキースイッチ、１９は電源回路であ
る。

直流電動機２としては、例えば数キロワットないし数十
キロワット程度のものが使用され、これに応じて、電源
用のバッテリ１としても数十ボルト、数百アンペアアワ
ー程度のものが使用されている。

電流検出器３は、ヨッパ制御時と異常検出処理時に、直
流電動機３の電流を検出してマイコン１２に入力する働
きをする。

２個のコンタクタ４．５は、それぞれａ接点、　（常閉
接点）とｂ接点（常閉接点）をもち、且つ、定常時には
、必ず、これらの一方だけがマイコン１２により動作さ
れるようになっている。従って、前進層のコンタクタ４
がマイコン１２により動作されると、その接点は図示の
ようにａ接点側に切り換えられて前進状態となり、他方
、後進用のコンタクタ５が動作されたときには、図示と
は反対に、同じくａ接点側に閉じ、今度は界磁コイル９
に流れる電流の方向が反対になり、後進状態となる。

ブラギングダイオード６は、直流電動機２をプラギング
制御したときでの電流路を形成させるために設けである
もので直流電動機２と並列に逆極性で接続されている。

なお、このプラギング制御とは、いわゆる逆相制動制御
のことで、車両に制動をかけるとき、或いは、制動をか
けて停止させるときに、直流電動機２に対して、そのと
きの回転方向と反対の方向のトルクを発生させる制御の
ことである。

フリーホイールダイオード７は、トランジスタ８により
直流電動機２が通流率制御されたときでの電流通路を形
成する働きをするものである。

トランジスタ８は、いわゆるチョッパ制御用のスイッチ
ング素子として動作し、マイコン１２から増幅回路１１
を介してオン・オフ制御され、上記したように、直流電
動機２の通流率を変え、速度制御する働きをする。

投入検出回路１０は、電圧検出機能を備え、コンタクタ
４、及び５のいずれかの動作による電源電圧の印加を検
出し、それをマイコン１２に入力する働きをする。

前進スイッチ１６、後進スイッチ１７は、図示してない
が、共に車両の制御操作ハンドルの操作により動作され
、それぞれ電気車の前進操作指令と後進操作指令がなさ
れたとき、それを前進用検出回路１４と後進用検出回路
１５を介してマイコン１２に入力する働きをする。

キースイッチ１８は、周知の自動車などにおけるものと
同じで、所定のキーを用いて操作することにより動作し
、電源回路１９を介してマイコン１２を含む所定の部分
に電源電圧が印加され、５電気車の運行が可能な状態に
する。

従って、この実施例による電気車は、マイコン１２によ
り、通常のバッテリフォークリフトとしての制御が遂行
され、前進スイッチ１６、後進スイッチ１７の操作に応
じて、それぞれ前進用コンタクタ４と後進用コンタクタ
５の選択制御と、これに続くトランジスタ８のオン・オ
フ通流率制御が遂行され、車両の前進、後進の切り換え
や、走行速度と制動の制御が行われることになる６とこ
ろで、この実施例では、ＲＯＭ１３に、以上の制御に必
要なプログラムに加えて、さらに第２図、第３図、第４
図、それに第５図に示す処理がマイコン１２により実行
されるようにするためのプログラムが格納してあり、こ
れにより以下に説明する動作が行われるようになってお
り、以下、この点について詳細に説明する。なお、この
実施例では、過電流保護の対象をブラギングダイオード
６とフリーホイールダイオード７の短絡異常によるもの
においてあり、従って、以下、これを前提として説明す
るが、勿論、本発明は、これに限定されるものではない
。

まず、マイコン１２は、キースイッチ１８がオンにされ
、電源回路１９から動作用の電圧Ｖｃｃが印加されると
、これを契機として第２図に示すように、３種のプログ
ラムＰ１、Ｐ２、Ｐ３を順次実行するようになっている
。

このようにして、いま、プログラムＰ１の実行に進むと
、第３図に示すように、まず、処理１００で予め設定し
であるショートフラグＦＬＡＧを調べ、このショートフ
ラグＦＬＡＧが１になっていたときには処理１１０と処
理１１１を実行し、それぞれ前進用コンタクタ４と後進
用コンタクタ５を開放する（オフにする）処理を実行し
た後、処理１６０で、これも別途設定しである投入フラ
グＦＬＡＧをＯにする処理を実行した後、このプログラ
ムＰ１による処理を終了する。ここで、ショートフラグ
ＦＬＡＧとは、上記したダイオードの短絡が、こうじゅ
っするようにして検出されたと判断されたとき、１にセ
ットされるもので、ここでは説明されないが、初期処理
として、最初、○にリセットされているものであり、又
、投入フラグＦＬＡＧとはコンタクタ４．５のいずれか
が投入（オン）されていることを表わすフラグのことで
ある。

一方、処理１００で、このときは、まだショートフラグ
ＦＬＡＧが立っていないと判断されたときには、この後
、まず処理１２０で前進指令がなされているか否かを、
前進用検出回路１４から取り込んだ信号により判断し、
ここで前進が指令されていると判定されたときには、続
いて処理１２１と処理１２２を実行し、まず前進用コン
タクタ４を投入（オン）し、ついで後進用コンタクタ５
を開放する。しかして、処理１２０で、まだ前進指令が
なされていないと判定されたときには、この後、続いて
後進指令がなされているか否かが、処理１３０で判断さ
れ、それがなされていると判定されたときには、さらに
処理１３１と処理１３２が実行され、これにより今度は
前進用コンタクタ４の開放と、後進用コンタクタ５の投
入とが実行される。

一方、処理１３０で結果がＮＯになったときには処理１
１０と処理１１１を実行し、前進用コンタクタ４、後進
用コンタクタ５の双方が開放されるようにする。

処理１２２と処理１３２の後は共に処理１４０に進み、
ここで投入検出回路１ｏからの信号を調べ、これにより
投入完了か否かを判断し、この判定結果に応じて処理１
５０と処理１６０のいずれか一方を実行し、投入フラグ
ＦＬＡＧのセット　リセットを行うのである。

このプログラムＰ１が実行されることにより、キースイ
ッチ１８が操作された後、さらに前進用コンタクタ４又
は後進用コンタクタ５のいずれがが動作されるのを待つ
処理が得られ、この結果は投入フラグＦＬＡＧのセット
、リセットにより記憶されることになる。

次に、第４図のプログラムＰ２の処理に進み、ここでは
、まず、処理２００で上記の投入フラグＦＬＡＧがセッ
トされているか否かが判断され、結果がＮｏ、つまり、
まだコンタクタが投入されていなかったときには処理２
０１、処理２０２が実行され、モータデユーティ（チョ
ッパの通流率）のセットをクリアし、これによりトラン
ジスタ８をオフにしたままに保持して、このプログラム
Ｐ１の処理を終了する。

一方、処理２００での結果が、投入フラグＦＬＡＧ＝０
と判断されたときには、続いて処理２１０で、これも予
め設定しである所定の検出用カウンタのデータを調べ、
その数値が所定値ＤＩを超えているか否かが判断され、
ここで判定結果がＹＥＳになっていたと判定されたとき
には、処理２１１が実行され、ここで検出用ＦＬＡＧの
リセット処理が実行された後、処理を終了する。なお、
この処理２１０での所定値ＤＩとしては、例えば３とい
う数値が選ばれている。

しかして、上記の処理２１０で結果がＮｏと判定された
ときには、順次、処理２１２から処理２１５までが実行
され、検出用ＦＬＡＧのセットと、通流率を所定値に１
にセットする処理、これによるトランジスタ８の所定通
流率によるオン、オフ動作処理、そして、検出用カウン
タのインクリメント処理（カウント値を＋１する処理）
が逐次実行された後。

このプログラムによる処理を終了する。なお、このとき
の処理２１３でセットされる通流率は、試験的に直流電
動機２に電流を通流させ、異常があるか否かを判断する
ためのものであるから、上記したダイオードの短絡に際
しても、それが確実に検出できる範囲でなるべく小さい
電流となるような値にすればよく、例えば、通流率＝Ｋ
ｌ＝３０％とすればよい。

従って、このプログラムＰ２が実行されると、投入フラ
グがまだセットされていないことによる、処理待ちの状
態と、検出用カウンタのカウント値が３以下のときでの
検出用フラグがリセットされた状態と、そしてダイオー
ドの短絡異常があるが否かの試験を行う処理に進むかの
３種の状態になって処理を終了することになり、続いて
第５図に示すプログラムＰ３による処理に進むことにな
る。

このプログラムによる処理に入ると、処理３００により
、まず検出用フラグＦＬＡＧがセットされているか否か
が判断され、検出用フラグ二〇と判定されたときには、
ここでは何もせずに処理を終了し。

第３図のプログラムＰ２による処理に戻る。

一方、処理３００での判定が検出用フラグ＝１となった
ときには、続いて処理３１０で、直流電動機２の電流を
調べ、それが所定値ｉａ以上あるか否かを判断し、結果
がＹＥＳと判定されたときには、続いて処理３１１に進
み、ここでショートフラグＦＬＡＧをリセットする処理
を実行してから終了するが、処理３１０での判定がＮＯ
ｌつまり、このとき、電流検出器３により検出した直流
電動機２の電流値が所定値ｉａに達していなかったと判
定されたときには、今度は、まず処理３１２で保護用カ
ウンター　　のインクリメント（カウント値を＋１する
処理）処理し、次に処理３２０でこの保護用カウンタの
データが所定値（Ｉ　Ｄ−１）以上になっているか否か
が判断され、結果がＮＯｌつまり保護用カウンタのカウ
ント値が、まだ所定値（Ｉ　Ｄ−１）に達していないと
判定されたときには、やはり処理３１１の実行によりシ
ョートフラグＦＬＡＧのリセットを実行して処理を終了
するのである。なお、上記の所定値ｉａとしては、例え
ば、直流電動機２の定格電流をＩＬとしたとき、ｉ　ａ
＝　Ｉ　Ｌ　Ｘｏ、３程度に選定しておけば良い。

しかして、上記の処理３２０で、結果がＹＥＳ、つまり
、このとき既に保護用カウンタのデータが所定値（ＩＤ
−１）に達していたと判定されたときには、まず処理３
２１で検出用フラグＦＬＡＧをリセットし、続いて処理
３２２において、ショートフラグＦＬＡＧをセットして
処理を終了するのである。

次に、これらのプログラムによる処理が実行されたこと
により得られる動作について、さらに詳しく説明する。

プログラムＰ１による処理の結果、前進スイッチ１６、
または後進スイッチ１７の操作により前進用コンタクタ
４または後進用コンタクタ５のいずれかの投入が完了す
ると、ここでプログラムＰ２による処理に進み、トラン
ジスタ８の所定の通流率によるオン、オフ制御が行われ
、この結果、直流電動機２に所定値の電流が流される。

このときブラギングダイオード６とフリーホイールダイ
オード７のいずれにも異常がなければ、直流電動機２に
は上記した所定の通流率による所定値の電流が流れるこ
とにになり、この結果、その電流値は少なくとも上記し
た所定値ｉａになり、この結果、ショートフラグはセッ
トされない。

しかして、いま、いずれかのダイオードに短絡異常が発
生していたとすると、上記した所定の通流率によりトラ
ンジスタ８をオン、オフ制御したとき、これにより直流
電動機２に流れる電流の一部、または全部は短絡してい
るダイオードに分流されてしまうから、電流検出回路３
により検出される電流値は、上記した所定値ｉａに達す
ることがなくなり、この結果、処理３１０での判定結果
はＮＯになり、これが検出用カウンタと保護用カウンタ
を用いた処理により、少なくとも３回、連続して繰り返
されることにより、ここで処理３２２が始めて実行され
、ショートフラグがセットされることになる。

こうして、ショートフラグがセットされると、図示して
ない別の処理により異常が表示されると共に、プログラ
ムＰ１の処理１００での判定結果による処理が、処理１
１０、処理１１１に進む方向になり、この結果、前進用
コンタクタ４、後進用コンタクタ５の双方が開放される
ことになり、従って、この実施例によれば、過電流の虞
れを生じると、異常が表示されるだけではなくて、車両
を停止状態にしてしまうため、確実に保護動作を得るこ
とができる。

なお、以上の実施例では、ブラギングダイオードとフリ
ーホイールダイオードの短絡異常を保護機能発動の対象
にしているが、本発明はこれに限らず実施可能なことは
いうまでもなく、例えば、プログラムＰ３での直流電動
機電流の判断を、その上限についても行うようにすれば
、直流電動機２と界磁コイル９の経路での短絡異常をも
検出することが出来、これを対象とした過電流保護機能
をも持たせるようにすることができる。

又、上記実施例では、キースイッチが操作され、車両が
運行開始されようとしたときに、上記した第２図以降の
プログラムによる処理が実行されるようになっているが
、これに代えて、任意の時点、例えば、車両が所定時間
以上、停止された後、再び運行を開始するごとに実行さ
れるようにしても良い。

さらに、上記した異常検出のための処理が何回連続して
異常となったときに、始めて最終的に異常発生と判定す
るようにするかも、上記実施例のように、３回に限らず
、これも任意に設定可能なこともいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、車両の運行開始時点など、所定の任意
の時点で、実際に車両の走行が開始されるまでの極めて
短時間の間に、予め定められた所定の異常検出が自動的
に実行されるため、以後の保護機能のための異常検出処
理を比較的応答時間に余裕を持たせて行うようにしても
、充分に機器の保護が可能になるため、車両運行中での
ノイズなどによる誤動作を充分に抑えることができ、バ
ッテリフォークリフトなどの電気車の稼働率と操作性の
改善を大きく得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気車の保護装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は保護動作処理を実行させるため
のプログラム構成図、第３図、第４図、それに第５図は
それぞれ処理プログラムの詳細説明図である。 １・・・・・・バッテリ、２・・・・・・車両推進用の
直流電動機、３・・・・・・電流検出器、４・・・・・
・前進用コンタクタ、５・・・・・・後進用コンタクタ
、６・・・・・・ブラギングダイオード、７・・・・・
・フリーホイールダイオード、８・・・・・・チョッパ
用トランジスタ、９・・・・・・界磁コイル、１０・・
・・・・投入検出回路、１１・・・・・増幅回路、１２
・・・・・・制御用マイコン、１４・・・・・・前進用
検出回路、１５・・・・・・後進用検出回路、１６・・
・・・・前進スイッチ、１７・・・・・・後進スイッチ
、１８・・・・・・キースイッチ、１９・・・・・・電
源回路。 １１１図 １：バ・ゾテリ　　　　　　　　　　　　Ｉｌ：周１１
口外２：を嘗Ｉ晩　　　　　　　　　１２：制卿用茗フ
ン３：ｔｉ北荊１比χ　　　　　　　　１３ニア０り′
ラム材ｉ角用ＲＯＭ４：訂ｉＬ用コレダ２ダ　　　　　
　１４：前進Ａす貴呂■訃５：稜Ｖフンククク　　　　
　Ｉ５：捜ｆｌ砿唸ロ１番６：フ゛ラギ′ン７り゛イオ
ード　　　　ｔ６：＃ＩＬスイツ４７：フリーホイール
クシ′オード゛　　／７：／麦！スイッチ８：チョッパ
肩トランジスダ　　Ｉ８：キースイツ＋９：肩噛４コイ
ル　　　　　　　　　／９：ａＪスイッ斗ｌＯ：投へ綬
ｔ■路 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体スイッチング素子によるチョッパ制御回路と
   、過電流保護機能とを備え、上記チョッパ制御回路によ
   り推進用電動機の電流を制御する方式の電気車において
   、上記チョッパ制御回路を介して上記推進用電動機に試
   験用の所定値の電流を通流させる通流制御手段と、該通
   流制御手段による電流の通流状態に基づいて異常を検出
   する異常検出手段と、これら通流制御手段と異常検出手
   段を順次所定の周期で少なくとも２回動作させる動作制
   御手段と、上記異常検出手段による検出結果が少なくと
   も２回連続して異常を示したことを条件として異常検出
   結果を真とする判定処理手段と、所定の時点で上記動作
   制御手段を能動化させる試験開始処理手段を設け、上記
   判定処理手段の判定結果により上記過電流保護機能を作
   動させるように構成したことを特徴とする電気車の保護
   装置。 ２、請求項１において、上記所定の時点が、車両の走行
   を可能にするための所定の処理操作時となるように構成
   したことを特徴とする電気車の保護装置。 ３、請求項１または２において、上記過電流保護機能が
   、その作動結果として、車両の全ての動作停止を与える
   ように構成されていることを特徴とする電気車の保護装
   置。 ４、請求項１において、上記電気車が推進用電動機の逆
   トルク制御による車両制動方式を備え、上記過電流保護
   機能が、上記逆トルク制御のためのブラギングダイオー
   ドの短絡による過電流を対象として作動するように構成
   されていることを特徴とする電気車の保護装置。