JPH03190502A - 電動車の過負荷制御方法 - 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、電動車が急坂ｊｒｌ等を連続登板走行すると
過負荷運転状態となり、電子部品やモーターが異常発熱
するのでこれを防止するようにした過負荷制御運転中に
あって、電動車が逆行するのを防止するようにした制御
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

この種電動車としては、身体障害者用の車椅子タイプの
ものと、三輪車タイプのものと、フォークリフト等の作
業車タイプのもの等がある。いずれのものも基本的には
車輪駆動用モーターを、正逆方向へそれぞれ断続的に回
転制御し、走行状態をコントロールするようにしている
。

第２図に示す三輪車タイプの電動車１は、本出願人の一
人が開発し、既に市販済みのものである。

この電動車ｌは、座席２の下方空間内へ設置したバッテ
リーで車輪駆動用モーターを正逆方向へ回転制御し、後
部の車輪３を駆動させて前進及び後進するようにしてい
る。

而して、その駆動制御回路は、第３図の電気回路図に示
す通りである。即ち、中央の演算値ｖｉ（ＣＰＵ　）　
４は、予め設定された条件に基づいて車輪駆動用モータ
ー５をコントロールする電界効果型の駆動用トランジス
タ６及び制動用トランジスタ７をＯＮ、　ＯＦＦ制御す
るようになっている。これらのトランジスタ６及び７は
、直列に接続されており、その内部に逆バイアス時に動
作するダイオード６ａ及び７ａが組み込まれている。そ
して、トランジスタ６のドレイン側は＋２４Ｖの？！！
源（バッテリーの＋側端子）側へ接続されており、トラ
ンジスタ７のソース側はアース側へ接続されている。ま
たトランジスタ６は、そのゲート側が電界効果型のトラ
ンジスタ８のドレン側へ接続されている。

９及び１０は、トランジスタ８及び７のゲート側のバイ
アスをコントロールするインバーターである。

車輪駆動用のモーター５は、トランジスタ６及び７の中
間接続点とアース側との間に、前後進切換用リレー１１
及び１２の接点１３及び１４と電流検出部１５とを介し
て接続されている。前記リレー接点１３及び１４は、そ
れぞれ二つの端子ａ、ｂと端子Ｃ２ｄとを有している。

なお、第３図において、１６は車輪駆動用モーター５の
回転軸を緊締し、減速並びに停止させる電磁ブレーキで
ある。この電磁ブレーキ１６は、励磁状態では前記モー
ター５の回転軸を解放し、非励磁状態でバネ力によりモ
ーター５の回転軸を緊締するようになっている。

また同図において、１７及び１８は、電磁ブレーキ１６
の二段増幅用トランジスタである。更に、１９及び２０
は、リレー１１及び１２をＯＮ、　ＯＦＦ制御するイン
バーター、２１は回転数検出部である。この回転数検出
部２１は、車輪駆動用モーター５が逆起電力を発生した
場合に、これを検出することでモーター５の回転数（電
動車１の走行速度）を演算するためのものである。更に
また２２はメインリレー、２３はその接点、２４は電子
部品の温度を検出する温度センサー、２５はメインリレ
ー２２をＯＮ、　ＯＦＦ制御するインバーターである。

このような電動車１の駆動回路にあって、その駆動状態
の制御は、ＣＰｔ１４の端子ＰＣＩ及びＰＣ２の出力と
、ＰＣＢ及びＰＣ７の出力とをＬ”レベル又は“Ｈゝレ
ベルに切り換えることで行っている。

ＰＣＩ及びＰＣ２は、リレー接点１３及び１４の接点ａ
。

ｂ及びｃ、　　ｄを切り換えて車輪駆動用モーター５を
正転又は逆転させるか、あるいは中立位置へ保持するた
めのものである。これは電動車１の前後進切換スイッチ
を操作することにより行われる。

端子ａと端子Ｃとへ切り換えて正転させた場合は前進し
、端子すと端子ｄとへ切り換えて逆転させた場合は後進
する。またＰＣ６及びＰＣ７は、車輪駆動用モーター５
への通電時間をコントロールすることにより、電動車ｌ
の走行速度を決定するためのものである０通電時間のコ
ントロールは、スロットルレバーの開度及び速度切換ス
イッチの状態（高速、中速、低速）に応じて決定される
ものである。

具体的な通電時間のコントロールは、次のようにして行
っている。すなわち、例えば第４図に示すように、２５
ｔｉｓの１サイクルの時間を更に５０区分し、その間に
アクセル信号Ａとブレーキ信号Ｂとニュートラル信号Ｎ
とを各走行条件に応じた所定の割合で出力するようにし
ている。アクセル信号Ａが出力されている状態では、車
輪駆動用モーター５へ＋２４Ｖの電源が供給され、電動
三輪車１は電源の供給時間に応じて回転数が増加する。

またブレーキ信号Ｂが出力されている状態では、車輪駆
動用モーター５は発電機として機能し、発生した電気は
トランジスタ７を通じてモーター５へ戻され、発電制動
が行われるようになっている。なお、ニュートラル信号
Ｎは、１サイクルにおいて、最後に２〜３パルス程度配
置し、その時のモーター５の逆起電力を検知して、電動
車１の走行速度を検知するためのものである。

アクセル信号Ａの状態にする場合は、ＣＩ’Ｕ　４の端
子ＰＣＢ及びＰＣ７の双方を、“Ｉ（”レベル出力させ
る。　ＰＣＢが“Ｈ″レベルあると、インバーター９に
よりトランジスタ８のゲート電圧が低下し、トランジス
タ８がＯＦＦとなる。そのため、トランジスタ６のゲー
ト側電圧が高くなり、駆動用トランジスタ６がＯＮ動作
する。またＰＣ７が“Ｈ”レベルであると、インバータ
ーＩＯによりトランジスタ７のゲート電圧が低下し、ト
ランジスタ７はＯＦＦとなる。この状態がアクセル信号
への場合であり、バッテリーから供給される＋２４Ｖの
電力は、リレ−接点１３又は１４を介して車輪駆動用モ
ーター５へ供給される。そして、電流検出部１５を経て
アース側へ流れる。そのため、車輪駆動用モーター５が
回転駆動する。

ブレーキ信号Ｂにする場合は、ＣＰＵ　４のＰＣＢ及び
ＰＣ７の出力を共に“Ｌ”レベルにしている。ＰＣ６が
“Ｌ”レベルであると、今度はトランジスタ８がＯＮで
、駆動用トランジスタ６がＯＦＦとなる。

またＰＣ７が“Ｌ″レベルあると、制動用トランジスタ
８がＯＮとなる。従って、駆動用トランジスタ６を通じ
て、バッテリーからの電力が車輪駆動用モーター５へ供
給されなくなり、該モーター５は惰性による回転により
発電機として機能する。

発生した電気は、リレー接点１３又は１４と、制動用ト
ランジスタ７を通じてモーター５側へ戻され、モーター
５に負荷を与えて発電制動を行うようにしている。

ニュートラル信号Ｎにする場合は、ＣＰＩＩ　４の端子
ＰＣＢを“Ｌ″レベルし、端子ＰＣ７を′Ｈ”レベルに
する。つまり、駆動用及び制動用の両トランジスタ６及
び７を共にＯＦＦにする。これにより、車輪駆動用モー
ター５は負荷がかからない状態となり、惰性回転により
発生した電圧を電圧検出部２１で検知することにより、
モーター５の回転数を検知し、電動車１の走行速度を求
めるようにしている。そして、発生した電気は、逆バイ
アス用のトランジスタ６ａ及び７ａを通じてバッテリー
側へ蓄積され、所謂回生制動が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

而して、このような電動車１は、急坂道等を連続登板走
行すると、車輪駆動用モーター５が過負荷運転状態とな
り、モーター５が加熱焼ｔｎシたり、駆動制御回路の駆
動用トランジスタ６及び制動用トランジスタ７等の電子
部品が異常発熱してｔｎ壊し、短絡状態となる等の事故
が発生する。このような短絡事故は、車輪駆動用モータ
ー５にアクセル信号Ａを送り続ける場合があり、暴走す
るので避けなければならない、そのため、従来にあって
は、これら電子部品の温度をセンサー２４（第３図参照
）で検出し、その値が例えば４７℃等の基準値を越えた
場合は過負荷運転状態であると判断し、車輪駆動用モー
ター５へ出力するアクセル信号Ａの割合を減少させ、負
荷を軽減させるべく平均電流値をＭ次低下させる過負荷
制御を行っている。

ところが、モーター５への平均電流値をある程度まで低
下させていくと、急坂道等では登板力が不足し、電動車
１が逆行するという危険な状態に陥ることがあった。こ
の逆行状態の検出は、車輪駆動用モーター５の回転数を
直接検知してこれを制御することにより電動車の走行速
度をコントロールする方式にあっては、前記モーター５
の回転数を検出すればよいので極めて簡単である。とこ
ろが、このような回転数による制御以外の制御方式を採
用する電動車１にあっては、前記逆行状態を検知するこ
とは極めて困難であり、運転者の状況判断による回１ｕ
ｔｉ作に頼らざるを得す、安全対策として不十分であっ
た。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、従来の前記課題に鑑みてこれを改良除去した
ものであって、過負荷制御運転中に速度を監視し、逆行
が始まる直前には電動車を停止させるようにした制御方
法を提供せんとするものである。

而して、前記課題を解決するために本発明が採用した手
段は、車輪駆動用モーターを正逆回転制御することで走
行状態をコントロールする電動車において、電子部品の
温度を検出する温度センサーの信号値が基準値以上であ
る場合に前記モーターへの駆動電流を制限する過負荷制
御を行い、該過負荷制御運転中に前記温度センサーの信
号値が設定値以上になった時点又はモーターへの駆動電
流値が設定値以下になった時点から電動車の速度を入力
してこれを監視し、該速度が停止限界速度以下になった
場合に電動車を停止させるようにしている。

〔作　用〕

本発明は、電動車が急坂道等において過負荷制御運転中
である場合に、温度センサーの検出信号値又は車輪駆動
用モーターへ流れる電流値を設定値と比較している。

温度センサーの検出値が設定値以上である場合は、電動
車が依然として過負荷での運転状態にあり、速度が減少
して逆行の虞れがある。またモーターへ流れる電流値が
設定値以下である場合は、登板力が劣り、逆行する虞れ
がある。そのため、本発明では上述の状態へ至ると、電
動車の速度を監視し、電動車の速度が停止限界速度以下
になって逆行する寸前に、電動車を強制的に停止させる
ことで逆行を防止するようにしている。

〔実施例〕

以下に、本発明の制御方法を第１図に示すフローチャー
トに基づいて説明すると次の通りである。

尚、電動車の駆動制御回路については、本山別人が先に
開発した第３図のものと同じである。

第１図に示すように、この実施例にあっては、先ず、電
動車ｌが過負荷運転状態であるかどうかを検出する。過
負荷運転状態かどうかの検出は、トランジスタ６及び７
等の電子部品付近の温度Ｔを温度センサー２４により測
定し、これを例えば４７℃等の基準値と比較して行って
いる。測定された電子部品の温度Ｔが４７℃以上になっ
ているということは、電子部品が異常発熱しているとい
うことであり、また同時にモーター５も発熱しており、
過負荷運転状態であると判断する。そして、この状態を
放置すると電子部品の損壊事故やモーター５の焼損に至
るので、ＣＰＵ　４は過負荷制御の運転を行う、過負荷
制御は、車輪駆動用モーター５へ出力するアクセル信号
への割合を１サイクルの中で次第に減少させ、当該モー
ター５の負荷を軽減させることで行っている０以上の制
御動作は、従来の場合と同じである。

なお、過負荷運転の状態であるかどうかの検出は、車輪
駆動用モーター５を流れる電流の値！を測定することで
、予め求めておいた電流−温度の特性曲線から前記電子
部品の温度Ｔを予測して判断することも可能である。

而して、この実施例では、前記過負荷制御を行っている
運転状態にあって、電動車ｌに逆行の虞れがあることを
検知し、その時点から速度入力を監視して逆行が起こる
直前で電動車１を停止するようにしている。電動車ｌに
逆行の虞れがあるかどうかの検出は、温度センサー２４
又は電流検出部１５で得られた測定値Ｔ又はＩをＣＰＵ
　４へ入力し、夫々の値Ｔ、　　Ｉを設定値と比較する
ことで行っている。

ここにおいて、温度センサー２４で測定された温度の値
Ｔが、例えば５１℃等の設定値よりも大きい場合は、過
負荷制御を行っているにも拘わらず、依然として過負荷
運転状態が継続されていることになる。そのため、坂道
の勾配等によっては登板力が不足し、逆行する虞れがあ
る。このような場合は、前記温度の値Ｔが設定値よりも
大きくなった時点から、電動車１の速度Ｓを入力し、そ
の監視を行うようにしている。速度Ｓは、前述した電圧
検出回路２１で検出するようにしている。すなわち、Ｃ
ＰＵ　４から駆動制御回路へニュートラル信号Ｎが出力
されている間において、車輪駆動用モーター５の惰性回
転により発生した電圧を電圧検出回路２１で検出するこ
とでモーター５の回転数を検出し、該回転数から電動車
１の走行速度Ｓを求めるようにしている。そして、得ら
れた走行速度Ｓを例えば時速ＩＫｍ等の停止限界速度と
比較し、走行速度Ｓが１に−よりも小さくなる逆行寸前
に、電動車１を停止させるようにしている。停止は、電
磁ブレーキ１６を非励磁状態にしてＯＮ動作させると共
に、リレー接点１３又は１４を中立位置へ切り換えるこ
とで行っている。従って、電動車１は逆行することがな
い。

一方、車輪駆動用モーター５の通電時間を減少させて負
荷を次第に減少させる過負荷制御の運転状態にあって、
前記モーター５を流れる電流値！が例えば１２Ａ等の設
定値以下となった場合は、坂道の勾配によっては登板力
が不足し逆行となる虞れがある。そのため、この場合も
前述した要領で走行速度Ｓを入力し、電動車１の走行速
度Ｓが停止限界速度以下となる逆行寸前に、電動車ｌを
強制的に停止させ、逆行を防止している。

ところで、このようにして逆行を防止するために強制停
止を行った後、電子部品が冷却されてその温度Ｔが低下
し、再始動する場合には、メインスイッチやアクセルレ
バ−等を中立位置ヘリセットしなければスタートができ
ないようにし、急発進を防止するようにすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明にあっては、坂道等の過負荷
運転状態で電子部品等の異常発熱による短絡事故を防止
し、暴走事故を制御するための過負荷制御を行っている
運転状態において、電子部品の温度又は車輪駆動用モー
ターの駆動電流値を検出して夫々設定値と比較している
。そして、測定された温度の値が設定値以上となった時
点又は電流値が設定値以下となった時点から、電動車の
走行速度を入力してこれを監視し、走行速度が電動車の
停止限界速度以下になった場合には強制的に電動車を停
止させることで、電動車の逆行を防止するようにしてい
る。即ち、車輪駆動用モーターへ流れる平均電流値を低
くして負荷を次第に軽減させる過負荷制御の運転状態に
おいて、確実に逆行を防止することができ、極めて安全
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の逆行を防止する過負荷制御の一実施例
を示すフローチャート図、第２図乃至第４図は本出願人
が先に開発した電動車に係るものであり、第２図は電動
車の全体を示す斜視図、第３図は駆動制御回路を示す電
気回路図、第４図は車輪駆動用モーターの制御パターン
を示すタイムチャート図である。 １・・・電動車　　　　　４・・・ｃｐｕ５・・・車輪
駆動用モーター １５・・・電流検出部　　　２１・・・電圧検出部２４
・・・温度センサー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、車輪駆動用モーターを正逆回転制御することで走行
   状態をコントロールする電動車において、電子部品の温
   度を検出する温度センサーの信号値が基準値以上である
   場合に前記モーターへの駆動電流を制限する過負荷制御
   を行い、該過負荷制御運転中に前記温度センサーの信号
   値が設定値以上になった時点又はモーターへの駆動電流
   値が設定値以下になった時点から電動車の速度を入力し
   てこれを監視し、該速度が停止限界速度以下になった場
   合に電動車を停止させるようにしたことを特徴とする電
   動車の過負荷制御方法。