JPH03190503A - 電動車の非常停止時の制御方法 - 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、車輪駆動用モーターを正逆方向へ回転させる
ことで駆動走行するようにした電動車の駆動制御回路が
制御不能の状態へ陥った場合に、電動車を安全且つ確実
に非常停止させる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１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、中央の演算装置（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の電源（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のソース倒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ｌＯ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と電流検出回路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Ｃ１ｄ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、非励磁快感でバネ力により
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はモーター５の回転数検出部である。該回転数
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ｌの走行速度）を演算するためのものである。

２２はメインリレー、２３はその接点である。

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、ＣＰＵ　４の端子Ｐｃｔ及びＰＯ２の出力と
、ＰＯ２及びＰＯ７の出力とを１Ｌ″レベル又は“Ｈ″
レベル切り換えることで行うている。

ＰＣＩ及びＰＯ２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ＰＯ２及びＰＯ７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１
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
−ｓ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ｌは電源の供給時間に比例し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、ｌサイクルにおいテ、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ｌ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、ＣＰＩＩ　４の端
子ＰＣ６及びＰＯ７の双方を、“Ｈ”レベル出力させる
。　ＰＯ２が“Ｈ”レベルであると、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、トランジスタロのゲー
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Ｐｔ７が“Ｈ”レベルであると、インバータ
ーｌＯ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
Ａの場合であり、バッテリーから供給される＋２４Ｖの
電力は、リレー接点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Ｐｔ６及
びＰｔ７の出力を共に“Ｌ”レベルにしている。Ｐｔ６
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Ｐｔ７が″Ｌゝレベルであると、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、ＣＰｔ１４の端子ｐ
ｃ６　ヲ″Ｌルベルにし、端子ＰＣ７を１Ｈ″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回路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、老人や身体障害者等が
利用することが多く、暴走状態となる異常時にはこれを
検知して非常停止させることが必要である。第５図は、
本出願人が先に開発した電動車１の非常停止時の制御方
法を示すフローチャートである。この従来例の異常検出
の一つは、ニュートラル信号Ｎが出力されている状態に
あって、電流検出回路１５に所定値を越える電流が流れ
ているかどうかを検出することで行っている。これは、
正常なニュートラル信号Ｎの状態では、モーター５にバ
ッテリー側から駆動電流が流れることはないからであり
、モーター５に駆動電流が流れているということは、駆
動用トランジスタ６及びリレー１３．１４が短龜各して
いるということになるからである。また従来の異常検出
の他の方法としては、ブレーキ信号Ｂが出力されている
状態で、回転数検出部２１の電圧を検出することで行っ
ている。これは、正常なり信号の状態での検出部２１に
作用する電圧は、アース電位に近く、所定の値を越える
場合は、制動用トランジスタ７がＯＦＦのままとなり、
回転数検出部２１で検出される電圧が異常に高くなるか
らである。

そして、異常を検出した場合は、ＣＰＵ　４はブレーキ
信号Ｂのみを出力し、同時にトランジスタ１７へのベー
ス１１圧を“Ｌ”レベルにし、１１１Ｔａフレ−キ１６
を非励磁状態にする。これにより、電磁ブレーキ１６は
スプリングにより付勢されて車輪駆動用モーター５の回
転軸を緊締するようになり、電動車１を減速させるよう
なる。そして、例えば１秒を経過した後、ＣＰＵ　４は
端子ＰＣＩ又はＰｔ２のいずれか一つを“Ｌ”レベルに
し、他方を“Ｈルベルにしてリレー接点１３又は１４を
切り換えることで車輪駆動用モーター５を中立状態にし
ている。即ち、車輪駆動用モーター５とリレー接点１３
及び１４とで閉回路を形成し、モーター５への電源の供
給を遮断するようにしている。

ところが、前記従来の非常停止時の制御方法にあっては
、電磁ブレーキ１６が非励磁状態にあり、スプリングに
よりモーター５０回転軸へ緊締してＯＮ動作していると
きに、リレー接点１３又は１４を中立状態へ切り換えて
いる。この状態では、電磁ブレーキ１６のＯＮ動作によ
りモーター５へ流れる負荷電流値が異常に高くなってお
り、リレー接点１３又は１４を切り換えると、瞬間的に
大電流が流れてリレー接点１３又は１４が溶断するとい
う欠点があった。

このような暴走状態にある非常時？１．′、す１／−・
接点１３又は１４の溶断がある古、車輪駆ω」用で・−
ター５へ電源側の電流が流れっ放１．Ｃなり、暴走状態
を自動的に回避できないという正大な欠点かあ１．た。

なお、主電源スイ・７チを切断する。！＝、停止するが
、暴走時にこのような冷静な１１１断並びに停止操作を
確実に行うことは極めて困りＶである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、従来の前記課題ｉ、；’、氾みてこれを改ｐ
７除去したものであって、車輪駆動用モーターへ漬れる
電流値が所定値ｊべ下になった状態でＪ１゛常停止を行
うことで、リレー接点の溶断等を防止し２、確実な非常
停止を行・うことのできる制御ノＪ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、車輪駆動用七−夕−・を正転方向及び逆転方向と
中立位置と・＼切り換えることのできるリレー回路と、
電源の投入によりＣＩ”ｌＪを介し′７゛接続されるメ
インリレーとを備えた電動車において、前記モータ・−
−一、の各制御信号時にモ・−ター駆動制御回路Ｇ：′
流れる電流や電圧を検知することにより、モーター駆動
制御回路の異常の有無を検知し、異、常が発生している
場合には、前記モーターの電磁ブレーキを所定時間だけ
ＯＮ動作させた後電磁ブレーキをＯＦＦ動作させ、この
ＯＦＦ状態で前記モー・ターの電流値を検出し、その値
が所定値以下であれば前記リレー回路及びメインリレー
の一方又は双方を中立位置−・切り換えると共に電磁ブ
レーキをＯＮ動作させて電動車を停止させ、検出電流値
が所定値以」二であれば所定時間を経過した後は強制的
に前配り１ノ・−回路及びメインリレーの一方ヌは双方
を中立位置−・切り換えると共に電磁ブレーキをＯＮ動
作さ・せて電動車を停止させるようにしている。

〔作　用〕

本発明は、暴走状態となる異常発生時に、電磁ブレーキ
をＯＮ動作さ・Ｉ煮て、車輪駆動用モーターの回転を低
下させ、電動車のスピードを落し２ている。

そして、＝ｊ１．電磁ブｊノ・−キをＯＦＦ動作さ・Ｃ
１車輪駆動川モー・ターの負荷を軽減させ、車輪駆り」
用モーターへ流れる電流４１〜が所定１．ｄ下まで低下
ｊ、また状態で、リレー回路を中立状態へ切り換えるよ
うにしている。すなわち、リレー接点が溶断しないよう
にしている。これにより、確実な暴走状態からの回避が
可能である。

（実施例〕 以下に、本発明の制御方法を図面に示す実施例に基づい
て説明すると次の通りである。なお、電動車の駆動制御
回路６．二ついては、本出願人が先に開発した第３図の
ものと同じである。

この実施例では、始動時と、走行時とのいずれの状態に
おいても異常を検知するようにし−でいる。

異常の検知手段に９いては、前述しまたｆｆｆｉ来例の
通りである。始動時に異常を検知するのは、駆動制御回
路の駆動用ｌ・ランジスタロが損壊して短絡状態となっ
ている場合等において、ＣＰＩＩ　４を介してメインリ
レー２２をＯＮにすると、その接点２３が閉塞され、車
輪駆動用モ・−夕−５が急激に回転し、電動車１が急発
進するのでこの状態を検知し、非常停止させるようにす
るためのものである。なオフ？、走行時の異常検知につ
いては、従来技術の説明のところで説明した通りである
。

而して、この実施例では、前述した従来の要領で異常を
検知した後は１、アクセル信号Ａを停止し、ブレーキ信
号Ｂのみを出力するようにしている。

そして、ＣＰＩＪ　４の端子ＰＣ３の出力を′Ｉ７ルベ
ルにし、ｌ・ランジスタ１７及び１８を叶Ｐ動作させる
。

これにより、電磁ブレーキ１６は、非励磁状態となり、
内蔵するスプリングにより付勢されて車輪駆動用モータ
ー５の回転軸を緊締するようになる。

つまり、電磁ブレーキ１６をＯＮ動作させるようになる
。この１１１磁ブレーキ１６のＯＮ動作により、車輪駆
動用モーター５はその回転数が低下するようになり、電
動車ｌは減速されるや然しなから、モーター５は電磁ブ
レーキ１６により緊締されている分だけ負荷が大きくな
り、電流値は増大する。この状態でリレー接点１３又は
１４を中立状態へ切り換えるようにすると、す１／−接
点１３×は１４に大電流が涼れ、溶断することになる。

そのため、本実施例では、電磁ブ１／−キ１６を約０．
３秒程度ＯＮ動作させて車輪駆動用モーター５の回転数
を低下させ、電動車１の走行速度を減速させた後は、Ｃ
Ｐｔ１４の端子ＰＣ３の出力をＨ”レベルにし、トラン
ジスタ１７及び１８をＯＮ動作させて、電磁ブレーキ１
６を励磁状態にし、ＯＦＦ動作させるようにしている。

これにより、車輪駆動用モーター５の負荷が軽減される
ことになり、モーター５へ流れる駆動電流値が低下する
。モーター５の電流値は急激には低下しないので、例え
ば１秒間の所定時間だけ電流値が低下する過程にある待
機時間を設定し、その間でモーターｐへ流れる駆動電流
値が４０Ａ以下であるかどうかを検出する。そして、モ
ーター５の駆動電流値が４０Ａ以下であれば、メインリ
レー接点２３及びリレー回路のいずれが一方又は双方を
中立位置へ切り換えるようにする。

メインリレー接点２３の切り換えは、メインリレー２２
をＯＦＦ動作させればよい、これによりモーター５への
電源の供給が遮断され、モーター５は停止する。すなわ
ち、電動車ｌが停止する。

一方、リレー回路にあっては、Ｐｃｔ及びＰＣ２のいず
れか一方を“Ｈ”レベル出力にし、他方を“Ｌ”レベル
出力にしてリレー１１及び１２の一方をＯＮ動作させ、
他方をＯＦＦ動作させる。これにより、例えば前進中の
場合は、リレー接点１３が第３図の端子ａへ接続された
状態から端子すへ切り換えられるか、またはリレー接点
１４が同図の端子Ｃへ接続された状態から端子ｄへ切り
換えられる。つまり、リレー接点１３及び１４を中立状
態へ切り換え、車輪駆動用モーター５への電源の供給を
遮断する。

然る後は、再び電磁ブレーキ１６が非励磁状態へ切り換
えられる。電磁ブレーキ１６は、スプリングにより付勢
されて車輪駆動用モーター５の回転軸を緊締し、その回
転を停止させるようになる。要するに、電磁ブレーキ１
６がＯＮ動作し、電動車１を停止させることになる。

一方、異常検知後に所定の非常停止の制御動作を行い、
車輪駆動用モーター５の駆動電流値を測定した前述の状
態にあって、約１秒を経過した後でも駆動電流値が４０
Ａよりも大きい場合は、駆動制御回路が制御不能の状態
に陥っていると判断する。そして、強制的にメインリレ
ー接点２３と、リレー接点１３及び１４のいずれか一方
又は双方を中立状態へ切り換え、車輪駆動用モーター５
への電源の供給を遮断するようにしている。以後は、電
磁ブレーキ１６を非励磁状態にし、ＯＮ動作させて車輪
駆動用モーター５の回転を停止させ、電動車１の非常停
止を行っている。

このように本実施例にあっては、非常停止制御の途中に
おいて、車輪駆動用モーター５の負荷を軽減し、リレー
接点１３及び１４が溶断しない程度までモーター５の駆
動電流値を低下させた後で、メインリレー接点２３及び
／又はリレー回路を中立状態へ切り換えて非常停止制御
を行っている。そのため、非常停止動作中に、従来のよ
うにリレー接点が溶断するようなことはなく、確実な非
常停止を行うことが可能である。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、例えば異常検知後に、電磁ブレーキ１６のＯＮ動作
を継続する時間は、０．３秒でなくてもよく、また非常
停止制御の動作中に車輪駆動用モーター５を流れる検出
電流値を比較する設定値は４０Ａ以外でもよく、更には
非常停止制御中のモーター５の駆動電流値が低下中であ
る待機時間は１秒でなくてもよい、またこのような非常
停止制御は、通常走行時にはその（１の手段によること
も考えられるので、その場合は始動時にのみ本考案の非
常停止制御を行うようにすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明にあっては、始動時や走行時
に、電動車が暴走状態となる異常を検知した場合は、電
磁ブレーキをＯＮ動作させて、車輪駆動用モーターを減
速させ、電動車のスピードを落している。そして、−旦
電磁ブレーキをＯＦＦ動作させ、車輪駆動用モーターの
負荷を軽減させ、車輪駆動用モーターへ流れる電流値が
リレー接点の溶断しない値まで低下した状態で、リレー
回路を中立状態へ切り換えて車輪駆動用モーターへの電
源の供給を遮断し、然る後に再度電磁ブレーキをＯＮ動
作させて確実な非常停止が行えるようにしている。

４

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の非常停止制御の・一実施例を示すフロ
ーチャーＩ・図、第２図乃至第５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１・図、第５図は非常停止制御のフローチ代
・−トである。 １・・・電動車　　　　　４・・・ＣＩ”ｌＪ５・・・
車輪駆動用モーター＝ １１、１２・・・リレー　　　１３．１４本・・リレ・
・・・接点１５・・・電流検出回路　　２２・・・メ・
ｆンリレー２３・・・メインリレー接点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、車輪駆動用モーターを正転方向及び逆転方向と中立
   位置とへ切り換えることのできるリレー回路と、電源の
   投入によりＣＰＵを介して接続されるメインリレーとを
   備えた電動車において、前記モーターへの各制御信号時
   にモーター駆動制御回路に流れる電流や電圧を検知する
   ことにより、モーター駆動制御回路の異常の有無を検知
   し、異常が発生している場合には、前記モーターの電磁
   ブレーキを所定時間だけＯＮ動作させた後電磁ブレーキ
   をＯＦＦ動作させ、このＯＦＦ状態で前記モーターの電
   流値を検出し、その値が所定値以下であれば前記リレー
   回路及びメインリレーの一方又は双方を中立位置へ切り
   換えると共に電磁ブレーキをＯＮ動作させて電動車を停
   止させ、検出電流値が所定値以上であれば所定時間を経
   過した後は強制的に前記リレー回路及びメインリレーの
   一方又は双方を中立位置へ切り換えると共に電磁ブレー
   キをＯＮ動作させて電動車を停止させることを特徴とす
   る電動車の非常停止時の制御方法。