JPH0442705A - 電動車の駆動制御方法 - 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、モータの駆動力を利用して走行する電動車に
関し、急坂道を連続走行する等の過負荷運転状態によっ
て、モータが異常発熱することを防止するようにした駆
動制御方法に関するものである。

（従来技術） 電動車としては、身体障害者用の車椅子タイプやフォー
クリフト等の作業車タイプ等がある。これらの電動車は
、直流モータとバフテリーを搭載し、リレーやマイコン
を用いてモータの回転数を制御して所望速度で走行する
ようにしている。

又、電動車では、特公昭５６−４０８１号公報に記載の
如く、モータの回転数を制御する制御回路の異常発熱を
検出してモータの回転数を低下させたり駆動を停止した
りする安全機能を設けたものがある。

（発明が解決しようとする課題） 前記の電動車の安全機能は、制御回路の異常発熱でモー
タの過負荷を検出するものであるが、制御回路の温度は
外気温度の影響を強く受けるため、冬期においては制御
回路の温度が上り難く、該制御回路が異常温度に達する
までにモータ内部の温度が上昇して焼損することがある
。これを防ぐには、モータの内部温度を直接検出するセ
ンサーを設ければよいのであるが、回転しているモータ
内部へセンサーを設けることは困難である。

そこで、本発明では、モータの内部温度が制御回路の温
度上昇と車体周囲の環境温度つまり外気温度とに関係す
ることに着目して、次の如くすることでモータの異常発
熱を防止するようにした。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明では、車輪駆動用モータ１の回転制御を
駆動信号の出力割合であるデユーティ比りの変更で行い
設定速度で走行すべ（した電動車において、制御用電子
部品の温度を検出する回路温度センサー２と外気温度を
検出する外気温度センサー３とを設け、両センサー２．
３の検出温度から前記モータ１の内部温度を演算するモ
ータ温度演算手段４を設け、これによって演算したモー
タ温度Ｚが所定温度２０以上となるとデユーティ比りを
適宜減少させるようにした。

（発明の作用と効果） 制御用電子部品の温度を検出する回路温度センサー２は
、急坂道の連続走行等の過負荷運転による制御用電子部
品の発熱で電子部品や制御基板が故障し、電動車が暴走
したり作動しなくなることを防ぐ、又、外気温度センサ
ー３の検出する外気温度はバッテリの充電時間制御に利
用される。

この発明では、センサーを設けることが困難なモータ１
の内部温度を直接検出することを避けて、他の制御に利
用される回路温度センサー２と外気温度センサー３の検
出温度からモータ１の内部温度を演算しているので、製
作費用を大幅アンプすることなく、モータ温度演算手段
４で外気温度の変化に応じたモータ内部の温度演算が行
え、この演算温度Ｚが所定温度２１以上となるとデユー
ティ比りを減少させるので、モータ１の回転を減少させ
て過負荷運転によるモータ１の焼損を防ぐことができる
。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

まず、駆動制御回路は、第３図の電気回路図に示す遺り
である。即ち、中央の演算装置ＣＰＵ　５は、速度指令
信号発生器３１で設定された走行速度に、１づいて車輪
駆動用モータ１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、　　
○ＦＦ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＋２
４ｖ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１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と電流検出器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ａｂと端子ｃ、ｄとを有している。電流
検出器１５で検出した電流値は、アンプ３２を通じて演
算装置５へ送られ、過を流が流れた場合には、メインリ
レー２２をＯＦＦにする。なお、第３図において、１６
は車輪駆動用モータ】の回転軸を緊締し、減速並びに停
止させる！磁制動である。この電磁制動１６は、励磁状
態では前記モータ１の回転軸を解放し、非励磁状態でバ
ネ力によりモータ１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、を磁制動１６の二
段増幅用トランジスタである。更に、１９及び２０は、
ＩＪレ−１１及び１２をＯＮ、ＯＦＦ制御するインバー
ター　２１は回転数検出器である。この回転数検出器２
１は、車輪駆動用モーター１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１の回転数（電動車
の走行速度）を演算するためのものである。更にまた２
２はメインリレー、２３はその接点、２は電子部品の温
度を検出する回路温度センサー、３は外気温度を検出す
る外気温度センサー、２５はメインリレー２２を○Ｎ、
ＯＦＦ制御するインバーター２６はバッテリー電圧を例
えば５個のＬＥＤで発光表示する表示装置、３１は速度
指令信号発生器である。

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、ＣＰｔ１５の端子ＰＣＩ及びＰＣ２の出力と
、ＰＣ６及びＰＣ７の出力とを“Ｌ″レベルは６Ｈ“レ
ベルに切り換えることで行っている。

ｐｃｌ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１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１
への通電時間をコントロールすることにより、電動車の
走行速度を決定するためのものである０通電時間は、ス
ロットルレバーの開度と速度切換スイッチの状Ｂ（高速
、中速、低速）からなる速度指令信号発生器３１によっ
て決定される設定速度となるようにコントロールされる
。

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
ｍｓの１サイクルの時間を更に５０区分し、その間に駆
動信号Ａと制動信号Ｂと中立信号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。駆動信号Ａ
が出力されている状態では、車輪駆動用モータ１へ＋２
４Ｖの電源が供給され、電動三輪車は電源の供給時間に
応じて回転数が増加する。また制動信号Ｂが出力されて
いる状態では、モータ１は発電機として機能し、発生し
た電気はトランジスタ７を通してモータ１へ戻され、発
電制動が行われるようになっている。なお、中立信号Ｎ
は１サイクルにおいて、ａｔに２〜３パルス程度配置し
、その時のモータ５の逆起電力を検知して、電動車の走
行速度を検知するためのものである。

駆動信号Ａの状態にする場合は、ＣＰＵ　５の端子ＰＣ
６及びＰＣ７の双方を、“Ｈ”レベル出力させる。

ＰＣ６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１
０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。この状態が駆動信号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１へ
供給される。そして、電流検出器１５を経てアース側へ
流れる。そのため、車輪駆動用モータ１が回転駆動する
。

制動信号Ｂにする場合は、　　ＣＰＵ４のＰＣ６及びｐ
ｃｌの出力を共に“Ｈ″レベルしている。前記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ルベルであると、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を通して、バフテリ
ーからの電力が車輪駆動用モータ１へ供給されなくなり
、該モータ１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を通してモータ１側へ戻され、モータ１に
負荷を与えて発電制動を行うようにしている。

中立信号Ｎにする場合は、ＣＰＵ　４の端子ｐｃ６を“
Ｌ″レベルし、端子ＰＣ７を“Ｈ″レベルする。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Ｏ
ＦＦにする。これにより、車輪駆動用モータ１は負荷が
かがらない状態となり、惰性回転により発生した電圧を
回転検出器２１で検知することにより、モータ１の回転
数を検知し、電動車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。

１サイクルにおける駆動信号への出力される割合（％）
がデユーティ比りであるが、このデユーティ比りが、回
転検出器２１の検出電圧より演算した実走行速度と設定
速度との偏差により変更されて制御される。

次に、駆動制御方法を第１図に示すフローチャート図に
基づいて説明すると次の通りである。

回路へ通電して速度指令信号発生器３１を操作して走行
開始すると、トランジスタ６．７等の電子部品付近の温
度Ｘを回路温度センサー２により測定し、制御回路やモ
ータ１から離れた位置に設けた外気温度センサー３で外
気温度Ｙを測定する。

先ず、回路温度Ｘを使用限界温度Ｘ、に近い準限界温度
ｘ＋Ｎえば６３℃と比較し、それより低ければ、演算装
置ｃｐυ５で回路温度Ｘと外気温度Ｙからモータ温度２
を演算することになり、高ければ、さらに回路温度Ｘを
使用限界温度Ｘ２例えば６８℃と比較することになる。

その結果、回路温度Ｘが使用限界温度Ｘ２よりも高けれ
ば、制御回路が耐えられないので、出力デユーティ比り
を０にしてモータ１を停止し、使用限界温度Ｘ２未満で
あれば、モータ１への出力デユーティ比りを次式で表さ
れるデユーティ比りに変更してモータ１を駆動する。

つまり、回路温度Ｘが使用限界温度Ｘ、に近い程デユー
ティ比りを小さくつまり出力を小さくして、速度指令信
号発生器３１で設定される速度よりも低速で走行するこ
とで回路温度Ｘが準限界温度Ｘｌよりも低くなるのを待
つことになる。

モータ温度Ｚを演算するモータ温度演算手段４は、次の
ようになっている。

先ず、第２図の如き、回路温度Ｘ、外気温度Ｙ、モータ
温度Ｚの関係データを実験によって求めておく、このデ
ータ値をＲＯＭ３０に入力保持させておき、前記で読み
込んだ回路温度Ｘと外気温度ＹとからＲＯＭ３０内のモ
ータ温度Ｚを読み出す。

又、別の方法としては、第２図に示すモータ温度Ｚを回
路温度Ｘと外気温度Ｙとの関数式として求めておき、こ
の関数式を用いて演算装置ｃｐｕ　ｓ内で演算する方法
がある。

このようにして求めたモータ温度Ｚは、先ず、モータの
使用限界温度Ｚｔに近い準限界温度Ｚ１例えば１５０℃
と比較し、これよりも低ければ、速度指令信号発生器３
１で設定した速度となるようなデユーティ比りでモータ
１を駆動し、これより高ければ、さらに限界温度Ｚ工例
えば１６０℃と比較する。その結果、モータ温度Ｚが限
界温度Ｚ２より高ければモータ１が耐えられないので、
デユーティ比りを０にしてモータ１を停止し、限界温度
Ｚ、以下であれば、次式で表されるデユーティ比りに変
更してモータ１を駆動する。

つまり、この場合も、モータ温度Ｚが限界温度Ｚ８に近
い程デユーティ比りつまり出力を小さくして、速度指令
信号発生器３】で設定される速度よりも低速で走行する
ことになり、モータ温度２が準限界温度Ｚ１よりも低下
するのを待つことになる。

このような変更デユーティ比りでモータ１を制御する状
態は過負荷運転状態であるが、この状態を第３図に示す
発光ダイオードＬＥＤを用いた表示装置２６で表示する
ようにしている０回路図度Ｘが準限界温度Ｘｌを越える
かモータ温度Ｚが準限界温度Ｚ、を越えると、表示装置
２６の前部の発光ダイオードＬＥＤを点滅させ、過負荷
運転状態であることを表示するようにしている。そして
、変更デユーティ比りの値が大きい場合は、点滅の間隔
を大きくし、小さくなると点滅の間隔を小さくして現在
の過負荷運転がどの段階にあるかを表示するようにして
いる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は制御状態
を示すフローチャート図、第２図は回路温度と外気温度
とモータ温度の関係を示すデータグラフ、第３図は駆動
制御回路を示す電気回路図、第４図は制御パターンを示
すタイムチャート図である。 １・・・車輪駆動用モータ ２・・・回路温度センサ ３・・・外気温度センサー ４・・・モータ温度演夏手段 Ｘ・・・回路温度 Ｙ・・・外気温度 Ｚ・・・モータ温度 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　車輪駆動用モータ１の回転制御を駆動信号の出力割合
   であるデューティ比Ｄの変更で行い設定速度で走行すべ
   くした電動車において、制御用電子部品の温度を検出す
   る回路温度センサー２と外気温度を検出する外気温度セ
   ンサー３とを設け、両センサー２、３の検出温度から前
   記モータ１の内部温度を演算するモータ温度演算手段４
   を設け、これによって演算したモータ温度Ｚが所定温度
   Ｚ＿１以上となるとデューティ比Ｄを適宜減少させるこ
   とを特徴とする電動車の駆動制御方法。