JPH08256407A

JPH08256407A - 電気推進式ゴルフカー

Info

Publication number: JPH08256407A
Application number: JP7279535A
Authority: JP
Inventors: Larry G Ball; ラリー・ジーン・ボール; Patrick C Koehl; パトリック・チャールズ・コエル
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1994-11-02
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 1996-10-01
Also published as: CA2160941A1; US5565760A; EP0710582A1; MX9504611A

Abstract

(57)【要約】【課題】分巻直流電動機を備えた電動ゴルフカーの超
過速度を防止する。【解決手段】電機子巻線４２および界磁巻線５２の電
流を調整し、指令に応じて速度を制御する制御装置を有
する。電機子巻線および界磁巻線電流の大きさを検知
し、電機子巻線電流が方向を逆転したときを検出するこ
とにより超過速度を検出する。この逆電流の大きさが予
め選択された値を越えたとき、超過速度信号を発生す
る。界磁電流は、超過速度信号に応答して、ゴルフカー
の速度を制限して超過速度状態を防止するように制御さ
れる。更に、電動機が付勢されてない状態の間、電機子
巻線の電圧を監視し、その電圧の検出時に電機子の回転
を示す運動信号を出力する。界磁巻線は運動信号に応答
して界磁電流を発生する極性の電圧で付勢され、電動機
が電流発生器として作用し、電機子によって発生された
電流が逆転制動ダイオードを通って電機子に循環するこ
とによって、逆転制動により電機子の回転を電気的に制
動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気推進システムを有
するゴルフカーに関し、更に詳しくは、分巻他励直流電
動機推進システムを有するゴルフカーに関する。

【０００２】

【従来の技術】電気推進式車両は多数の用途に使用され
ている。例えば、固定レール輸送車両および機関車は一
般に電動機によって推進され、鉱業における種々のタイ
プのオフハイウェイ車両もそうである。これらの種類の
車両の電力は外部電源または車載のエンジンと発電機と
のセットによって供給されている。これらの車両によっ
て形成される速度および馬力の範囲は、牽引力を発生す
る大きな直巻直流（ＤＣ）電動機を使用できるようにす
る事実上無制限な電源によって大きな範囲にわたって制
御される。

【０００３】例えば、ゴルフカーのような種類の車両で
は、最大の移動量を可能としながら比較的小形でなけれ
ばならないので、電源はバッテリに限られている。歴史
的に、電動式ゴルフカーには一般的に直巻ＤＣ電動機が
装備されていた。このような直巻電動機は、ほぼ平坦な
ゴルフコースでは良好な動作特性を有するが、丘陵の多
い地形を走行することが必要なコースでは電気推進式ゴ
ルフカーに好ましくない動作特性を有しているので、こ
のようなコースでは一般に内燃機関駆動式ゴルフカーが
用いられている。図１について簡単に説明すると、直巻
ＤＣ電動機の典型的な特性曲線が示されており、この特
性曲線では電動機は非常に低い速度において最大のトル
クを発生するが、このトルクは車両の速度に反比例して
いることが示されている。従って、ゴルフカーが比較的
急峻な坂を登ろうとすると、必要なトルクが増大するに
つれて、速度は急速に低下する。直巻ＤＣ電動機を使用
した従来のゴルフカーは一般に約４０％の傾斜勾配で停
止する。

【０００４】他励の電機子巻線および界磁巻線の制御を
使用した分巻ＤＣ電動機は、直巻ＤＣ電動機よりも優れ
た利点を有する電動機動作特性を提供することが知られ
ている。特に、トルク指令の増大に応答して速度が低下
し始める点は、分巻他励電動機を備えた車両の性能を改
良するようにトルク速度曲線上でかなりシフトすること
ができる。しかしながら、このような電動機の制御は、
一般にゴルフカーのような安い末端の用途で使用するに
は余りにも高価すぎるものであった。更に、分巻電動機
は車両が坂を下るときに制動トルクを供給できないとい
う他の問題を有している。特に、分巻電動機がゴルフカ
ーに適用され、約３０乃至４０％の勾配の坂を下って走
行している場合、ゴルフカーの速度が分巻電動機の機械
的な最大速度を超過して、電動機を機械的に故障させ、
ゴルフカーを走行不能にすることがある。更に、ゴルフ
カーのこのように速い速度はゴルフカーの乗員にとって
危険である。ゴルフカーに分巻電動機を使用する場合に
歴史的に関連している更に他の不利益は、人がいない状
態で走り出してしまう可能性があることである。例え
ば、ゴルフカーが坂道ブレーキをかけることなく坂の一
番上またはその近くに駐車している場合には、乗員がゴ
ルフカーから離れた後、ゴルフカーが動き始めて、ゴル
フカーの機械的駆動システムを破壊するかまたはゴルフ
カーの通路にある何かを破損するような速度まで加速す
ることがある。

【０００５】

【発明の概要】本発明の目的は、（１）分巻他励直流電
動機を使用して、従来の上記および他の欠点より優れた
電気推進式ゴルフカーを提供すること、（２）坂検知診
断機能を有し、人が乗っているゴルフカーの超過速度を
自動的に検知して、速度を制限するように回生制動を実
施するゴルフカーの制御システムを提供すること、
（３）人が乗っていないゴルフカーの暴走を検知して、
厳しい制動を実施するゴルフカーの制御システムを提供
すること、（４）ゴルフカーの所望のトルク／速度性能
を達成するように調節可能なゴルフカー用の制御アルゴ
リズムを提供すること、（５）電気的回生制動の間、超
過速度を自動的に検知して、制御装置の損傷を防止する
ように電圧を制限するゴルフカー制御システムを提供す
ること、および（６）電機子の損傷を防止するように電
機子電流の印加前に最小界磁電流を検出するゴルフカー
を提供することである。

【０００６】例示の一実施態様では、本発明は、電機子
巻線および他励式界磁巻線を有する分巻ＤＣ電動機をゴ
ルフカー駆動システムに組み込んでいる。電動機は推進
システムに接続され、この推進システムは、電機子巻線
と車載のバッテリパックとの間に接続されたパルス幅変
調スイッチング装置、および界磁巻線を車載のバッテリ
パックに接続する別のパルス幅変調界磁制御回路を有す
る。ゴルフカーの正規の推進動作の間では、ゴルフカー
のアクセルを押し下げると、最初、一定値の界磁電流が
電動機界磁巻線に供給されて、電機子電流を第１の所定
の値まで増大させる。例えば、坂を登るようにゴルフカ
ーを駆動するために追加の速度またはトルクが電動機に
必要である場合には、制御システムは電機子電流に対し
て予め選択された比率で界磁電流を変調し始める。一般
には、界磁電流は最大値まで増大することが可能であ
り、同時に電機子電流はその最大値に達する。推進特性
は、電機子電流が第１の予め選択された値に達するまで
ゴルフカーがかなり一定の速度を維持するように選択さ
れている。その後、ゴルフカーの負荷が増大した結果と
して追加トルクを要求する場合には、界磁電流の許容可
能な増大を行うとともに電機子電流の対応する増大を行
って、ゴルフカーの速度を一定値に保持するのに必要な
または保持しようとするのに必要なトルクを発生する。
更に重要なことには、制御システムは電動機の超過速度
を検知するようになっていて、システムを自動回生制動
モードに設定して、制動トルクを発生し、電動機速度が
更に増大することを抑制する。下り坂でゴルフカーの速
度の増大を知覚してゴルフカーの運転者がアクセルを解
放した場合には、制御システムは超過速度状態について
テストしながら、特定の時間の間、電動機界磁巻線を付
勢（ｅｎｅｒｇｉｚｅ）する。超過速度状態が検出され
ると、推進システムは、運転者がアクセルを作動してい
なくても、自動的に回生制動モードに入る。この下り坂
検知システムの利点は、ゴルフカーが坂を下っていると
きゴルフカーが超過速度になることを防止するのと同時
に、またゴルフカーが下り坂の勾配の重力により加速さ
れない場合には超過速度状態が発生しないのでアクセル
が解放されているときにゴルフカーが水平な表面を惰力
走行できるようにしていることである。更に、システム
は、ゴルフカーが動き始めたときの電動機電機子の回転
によって発生され電動機電機子巻線の回生電圧を検出す
ることにより、ゴルフカーが駐車状態から動き出したこ
とを検知する検出器を有する。システムは、電動機外被
の残留磁気が、電動機電機子端子に設けた電圧センサに
よって検出するのに十分な逆起電力（ＣＥＭＦ）を生じ
ることを利用する。電圧が検出され、且つ電機子または
界磁電流がない場合には、システムは、電動機電圧の極
性を検知し、ゴルフカーが駆動された最後の方向を問い
合わせ、次いで電動機が発電機として作用する方向に電
機子電流を流れさせる方向に界磁電流を自動的に生じさ
せる。そこで、回生電流が逆転制動（ｐｌｕｇｇｉｎ
ｇ）ダイオードを通って循環して、例えば毎時２マイル
のような非常に低い値にゴルフカーの速度を制限するの
に十分な逆転制動が電動機に生じる。

【０００７】また、推進システムは、回生制動の間、電
機子電圧が選択された最大値を越えないように防止し、
これにより制御用電子装置を過度の電圧による損傷から
保護する電機子電圧監視装置を有する。また更に、シス
テムは、電機子を過電流状態から保護するために界磁電
流が最小値に達するまで電機子電流の印加を防止する界
磁電流検出回路を有する。

【０００８】本発明をより良く理解するために、添付図
面とともに次の詳細な説明を参照されたい。

【０００９】

【発明の詳しい説明】次に、図２を参照すると、本発明
によるゴルフカー１０の簡略図が示されている。このゴ
ルフカー１０は前後輪１２、ハンドル１４、座席１６お
よび背もたれ１８のような通常の機能を有する。バスケ
ット２０が背もたれ１８の後側に設けられ、通常のゴル
フバッグ保持機構２２がバスケット２０の後方に設けら
れている。ゴルフカー１０は、推進制御部に連結され
て、バッテリ２６から電動機２８への電力を供給可能に
するキースイッチ２４を有する。ゴルフカーはまた、前
進または後退させるためにセットされる前進／後退スイ
ッチ３０を有する。ゴルフカーは更に、ブレーキペダル
３２およびアクセルペダル３４を有する。アクセルペダ
ルはアクセル位置センサ（図示せず）に接続され、この
センサは推進システムに信号を供給して、バッテリ２６
から電動機２８に供給される電力量を調整することによ
り電動機２８を制御するようにする。アクセル位置セン
サの一形態例は、米国特許第４，４４２，３５１号に示
されているものであるが、ゴルフカー用の低価格のアク
セルは簡単な加減抵抗器を使用してペダル位置を検出す
るもののが期待されている。

【００１０】動作では、座席１６に座った運転者は、ま
ずゴルフカー１０の移動方向を前進方向か後退かのいず
れかに選択するようにスイッチ３０を操作する。その
後、キー２４をオン位置に回し、アクセル３４を押し下
げて、ゴルフカーの走行を開始させる。一般に、ゴルフ
カーは、水平な地表を進む場合、アクセルペダル３４を
一杯に押し下げたとき、例えば毎時１４．５マイルのよ
うな低い最大速度で進むようにように設定されている。
ゴルフカー１０が坂に遭遇した場合には、ゴルフカーの
最大許容速度を維持する追加トルクを電動機に出力させ
るために、推進システムは最大速度を維持するのに必要
な増大トルクを検知し、電機子電流および界磁電流の両
方を増大するように推進システムを調節する。簡単に図
３を参照すると、ゴルフカー１０の電動機２８として利
用されるタイプの他励分巻電動機の通常の速度トルク曲
線の例が示されている。速度はゼロトルクから予め選択
されたトルク値Ａまでほぼ一定の値に維持され、このト
ルク値Ａは、通常、電動機安定点に制限されるが、後で
説明するように、電動機安定点より低いトルク値に調節
することができることに注意されたい。点Ａよりも高い
トルク値の場合には、分巻電動機の特性は、トルクが増
大するにつれて速度が低下する直巻電動機に類似してい
る。電動機安定点は電動機の製造者によって設定され、
電動機自身の大きさ、巻線の数および他の構造要因の関
数である。電動機安定点は一般に定格界磁アンペアター
ン数を定格電機子アンペアターン数で割った比で定義さ
れる。ゴルフカー１０に使用するのに適した１つの典型
的な電動機では、電動機安定点Ａは約０．７の比に設定
される。

【００１１】図４を参照すると、本発明により動作する
分巻電動機について界磁電流Ｉ_Fを電機子電流Ｉ_Aの関
数として表したグラフを示している。図４のグラフの点
Ａは図３のグラフの点Ａに対応する。最小界磁電流Ｉ
_FMINでは、負荷が増大する状態で動作が点Ａに達するま
で電機子電流を増大することにより速度は一定に維持さ
れる。坂を登るのに必要とされるような点Ａ以上のトル
クの増大は、トルクを増大するが電動機速度を低下させ
るＩ_FとＩ_Aの両方の相伴う増大を必要とする。最小界
磁電流は最小電機子電流から電動機安定点Ａまで存在す
ることに注意されたい。電動機安定点以上では、界磁電
流は増大し、これにより電動機のトルクを増大し、同時
に電機子電流は界磁電流と電機子電流との間の所定の比
に従って増大することが可能となる。分巻電動機から種
々の特性を得るために種々の値の比を設定することがで
きる。例えば、実線３６で示すように比を設定すること
により、過度な坂の登りを必要としない平均的な丘陵を
有するコースにおいて好適な動作特性を得ることができ
る。しかしながら、コースにやや急峻な坂がある場合に
は、線３５に沿って界磁電流を増大することにより電動
機のトルク性能値を増大することが好ましい。これは大
きなトルクが得られるが、速度が犠牲にされる。更に平
坦なコースでは、点線３７で示すようにトルクを減らし
て速度を速くすることが好ましい。点線３７は一層低い
ピークの最大界磁電流を示しており、従って一層高い比
の電機子電流により一層低いトルクで速度が一層増大さ
れる。これらの２つの線を設定するシステムは、アナロ
グ回路でも実施され得るし、またはコンピュータ制御シ
ステムのメモリの論理テーブルに格納されることもでき
る。曲線は次に示す基本電動機トルク式から確定され
る：Ｔ＝Ｋ×Ｉ_F×Ｉ_A どんな所与の電動機においても、Ｋの値は定数であり、
界磁電流の関数としての電機子電流の値は、どんな所望
のトルク固定値Ｔに対しても確定することができること
を理解されたい。図４のＩ_F／Ｉ_Aのグラフは比例尺に
なっていない。１つの典型的な電動機２８の場合には、
Ｉ_FMINは４アンペアに設定され、Ｉ_FMAXは３０アンペア
であり、電動機安定点Ａは６０アンペアに等しいＩ_Aで
生じ、Ｉ _AMAXは３００アンペアである。

【００１２】次に、図５を参照すると、図３および図４
で説明した性能特性を達成するゴルフカー１０の電動機
２８用の電源システムの簡略回路図が示されている。バ
ッテリ２６は一対の相対的に正および負のＤＣ電力母線
３８および４０の間に接続されている。電動機２８の電
機子巻線４２はスイッチング素子４４を介して母線３８
および４０の間に接続されている。スイッチング素子４
４は例えば本技術で周知のタイプのＭＯＳＦＥＴ素子で
ある。電流センサ４６が母線３８と電機子巻線４２の上
側端子Ａ１との間の線に接続されている。電機子巻線４
２の下側端子Ａ２はフライバックまたはフリーホィール
ダイオード４８を介して正の母線３８に接続されてい
る。スイッチング素子４４が非導通状態にある場合また
は電動機端子Ａ２が母線３８の電圧よりも相対的に正側
（より高い電圧）にある場合、電機子４２を含む誘導性
回路を通って電流を流すためにダイオード４８が使用さ
れる。後者の事象は、電動機が逆転制動（ｐｌｕｇｇｉ
ｎｇ）モードにある場合に発生する。ダイオード４８は
逆転制動ダイオードと称される時もある。また、端子Ａ
２は負の電力母線４０に接続されている回生ダイオード
５０にも接続されている。ダイオード４８および５０の
極性は負の母線４０から正の母線３８に電流を流すよう
になっているが、正規動作では両ダイオード４８および
５０は逆バイアスされていることに注意されたい。

【００１３】また、電動機２８は、本技術で良く知られ
ている通常のＨブリッジ構成に接続された界磁巻線５２
を有する。Ｈブリッジ構成は、母線３８および４０の間
に直列に接続された第１の対のスイッチング素子５４お
よび５６と、この第１のスイッチング素子５４および５
６に本質的に並行に接続された第２の対の直列接続され
たスイッチング素子５８および６０とを有する。前記対
のスイッチング素子５４および５６の中間の接続点は第
１の界磁巻線端子Ｆ１に接続され、素子５８および６０
の中間の接続点は巻線５２の第２の端子Ｆ２に接続され
ている。素子５４−６０の各々は複数のダイオード６２
−６８のそれぞれによってバイパスされている。ダイオ
ード６２−６８は、スイッチング素子が非導通状態にス
イッチされる時にフライバック電流路を形成する。更に
詳しくは、スイッチ５４および５８はパルス幅変調（Ｐ
ＷＭ）モードのようなスイッチングモードで動作して、
界磁電流を調整し、ダイオード６２−６８は、素子５
４，５８が導通状態から非導通状態にスイッチする時の
誘導界磁電流用の電流路を形成する。界磁電流センサ７
０および７２が下側のスイッチング素子５６および６０
と負の電源母線４０との間のそれぞれの線の各々に接続
されている。素子５４−６０は本技術で周知のＭＯＳＦ
ＥＴスイッチング素子であることが好ましい。

【００１４】電機子巻線４２および界磁巻線５２の電流
を制御する方法を説明する前に、まずスイッチ４４が導
通モードにある場合、バッテリ電圧が電機子端子Ａ１−
Ａ２間に直接供給され、電機子巻線４２を通る電流を設
定していることに注意されたい。スイッチ４４がオフ状
態にゲート駆動された場合、電機子巻線の誘導リアクタ
ンスにより電流が端子Ａ２からダイオード４８を通って
流れ、電機子電圧がバッテリ２６の電圧よりも高い場合
には電源へ流れ続ける。そうでない場合には、電流がダ
イオード４８を通って端子Ａ１に戻る閉ループに流れ、
循環路の電機子巻線４２を通る。電機子巻線４２を通る
電流の流れが端子Ａ２から端子Ａ１となるように電機子
電圧が逆になると、電動機は回生制動モードになり、電
流はダイオード５０から端子Ａ２、巻線４２を通って正
の母線３８に流れ、バッテリ２６へ帰還される。制御シ
ステムは、回生制動モードで電機子によって発生された
電圧がバッテリ２６へ戻る電流の流れを生じさせるほど
に十分に高くなるように機能する。界磁巻線回路では、
界磁電流の大きさは２つの上側のスイッチング素子５４
および５８によって制御される。界磁巻線５２を通る通
常の電流が端子Ｆ１から端子Ｆ２に流れる場合、電動機
は前進方向と想定される第１の方向に推進される。この
モードにおいて、スイッチング素子６０は完全に導通
し、スイッチング素子５４は界磁電流の大きさを制御す
るように変調される。素子５８および５６は非導通状態
にある。素子５４がオフにされたとき、界磁巻線５２の
インダクタンスにより電流はダイオード６４および６６
を通って流れ続ける。逆方向では、電流が端子Ｆ２から
端子Ｆ１に流れ、スイッチング素子５６は完全に導通
し、素子５８は界磁電流の平均値を制御するように変調
される。素子５８がオフ状態にスイッチされたとき、電
流はダイオード６０および６２を通って母線４０から母
線３８に循環する。素子５４−６０は本技術で周知の界
磁制御パルス幅変調（ＰＷＭ）装置７４によって制御さ
れる。装置７４は、例えば、ハリス社（Ｈａｒｒｉｓ
Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の４０８１型Ｈブリッジ駆動
回路で構成される。この駆動回路はスイッチング素子５
４−６０に対し一つずつの４つの出力を有する。該回路
は、界磁電流の大きさを設定するためにスイッチング素
子５４および５８の時間比制御を決定する界磁デューテ
ィサイクル信号（ＦＤＣ）を受ける。入力ＦおよびＲは
前進方向および後退方向を決定するとともに、素子５４
−６０のどれが導通状態になるかを設定する。ＦＤＣ入
力は素子５４および５８の時間比制御を設定する発振器
入力である。ＦＤＣ入力は、図１０について説明される
ように電動機電機子電流センサ４６ならびに界磁電流セ
ンサ７０および７２から得られるＩ_F信号すなわち界磁
電流信号から形成される。界磁電流センサ７０および７
２は増幅器７６および７８にそれぞれ接続されている。
増幅器７６および７８の出力は対応するダイオード８０
および８２に接続されている。このダイオード８０およ
び８２は、センサ７０および７２からの信号のうちの最
も高い信号が出力Ｉ_Fとなるようにオア（ＯＲ）回路と
して機能する。素子５６および６０は変調されず、セン
サ７０および７２からの界磁電流信号はチョッピングさ
れない。

【００１５】簡単に図６を参照して説明すると、ゴルフ
カー１０の正規電動機動作用のＩ_AおよびＩ_F信号から
ＦＤＣ信号がどのように形成されるかを表している簡略
回路図が示されている。電機子電流を表す信号Ｉ_Aは、
バッファ８２を通り、それからダイオード８５を介し
て、正の電圧源＋Ｖと基準電位すなわちアースとの間に
接続された直列接続抵抗８４，８６および８８からなる
分圧器に供給される。抵抗８６は、バッファ８２の出力
から供給される電圧の割合を所望の比に設定可能とする
タップ９０を有する可変抵抗である。タップ９０からの
信号は増幅器９２の一方の入力端子に供給され、増幅器
９２の他方の入力端子には上述したＩ_F信号が供給され
る。増幅器９２の出力はＩ_A信号の値によって変更され
たＩ_F信号である。更に詳しくは、Ｉ_F信号は、Ｉ_FMIN
を越えるＩ_Fの値に対してまたは電動機安定点の値を越
えるＩ_Aの値に対してＩ_A信号の関数である。電動機安
定点以下では、ダイオード８５は逆バイアスされ、Ｉ_A
はＩ_Fの値に影響を与えない。その結果の信号は、ＦＤ
Ｃ出力信号を発生する発振器９４に供給され、ＦＤＣ出
力信号は界磁電流調整装置７４に供給される。このよう
に、電動機安定点Ａ以上の界磁電流の大きさは電機子電
流の大きさの関数となる。

【００１６】図５を再度参照すると、電動機推進システ
ムの主要機能の１つは、超過速度状態を検出し、車両ー
が超過速度限界を越えないように電機子電流および界磁
電流の値を調節できることである。この機能を達成する
ために、電機子電流の大きさおよび極性が電流センサ４
６の端子に接続された増幅器９６によって監視される。
正規動作中は、電動機端子Ａ１は端子Ａ２に対して正で
あり、電流が母線３８から電機子電流センサ（ＡＣＳ）
４６、電機子４２および素子４４を通って母線４０に流
れる。超過速度状態中には、電機子は指令速度よりも速
い速度で回転するので（車両が坂を下る場合の車輪１２
の回転によって駆動される）、発電機として作用し、端
子Ａ１は母線３８よりも正になる。電機子電流Ｉ_Aは方
向を逆転して、その結果の回生電流がダイオード５０、
電機子４２および電流センサ４６を通って逆方向に流れ
る。これが発生すると、増幅器９６に供給される電圧の
極性は逆になり、増幅器の出力は逆極性に切り替わる。
増幅器９６の出力は第２の比較器９８の一方の入力に供
給されている。比較器９８の第２の入力はポテンシオメ
ータ１００の調節可能なタップに接続されている。ポテ
ンシオメータ１００により増幅器９８の第２の入力の電
圧を所望の値に設定することができる。基本的には、ポ
テンシオメータ１００は超過速度トリップ点を設定す
る。増幅器９８の第１の入力端子の電圧がポテンシオメ
ータ１００によって設定された電圧を越えると、増幅器
９８は状態を変化し、超過速度（ＯＳ）出力信号を発生
する。この超過速度出力信号は図示の実施例では論理１
であり、回生（ＲＧＮ）制動の要求として、すなわち１
＝ＲＧＮと解釈される。例えば、従来のゴルフカー用に
考えられた電動機の設計では、毎時約１４．５マイルの
所望のレベルの走行トップ速度を達成するのに約４アン
ペアの最小界磁電流が必要とされる。この電流レベルで
は、電動機は４０００ＲＰＭで約１０アンペアの回生電
流を発生する。これは、毎時約１７マイルに相当し、車
両が坂を下って走行する間に達成され得るだけである。
１０アンペアの回生電流が制御システムによって、すな
わち増幅器９６の出力とポテンシオメータ１００によっ
て設定された値との比較によって検出されたとき、超過
速度信号が出力されて、界磁電流を公称４アンペアから
約１５乃至２５アンペアに増大させる。この結果の界磁
電流の増大により、電動機に車両の加速を妨げるように
させて、電動機のＲＰＭが更に増大することを防止す
る。すなわち、電動機の動作を図３の点Ａ以上の領域内
へ移行させて、そこで逆方向に発生されるより大きなト
ルクによって速度を低減する。

【００１７】ゴルフカー制御システムは、許容可能な応
答を行うために異なる動作モードを検出しなければなら
ない。例えば、ゴルフカーの運転者がアクセルを一杯に
または部分的に押し下げた位置に維持している状態にお
いてゴルフカーは下り坂を走行し続けることがある。こ
の状態においては、ゴルフカーの速度が予め選択された
超過速度限界に達したとき、システムは回生制動を開始
しなければならない。他の状態としては、ゴルフカーが
坂の上に駐車されて、ブレーキが解放されていて、ゴル
フカーが暴走し得るような場合である。この状態では、
アクセルは押し下げられてなく、ゴルフカーは逆転制動
を開始して、迅速に速度を非常に低い第２の超過速度限
界に制限しなければならない。運転者が下り坂を、回生
制動が開始される超過速度状態に進み、それからアクセ
ルを解放する別の状態が生じる。しかしながら、ゴルフ
カーが既に回生制動状態に入った後に運転者がアクセル
を解放したので、システムは第１の限界から第２の限界
に単にスイッチすべきではない。更に、車両が下り坂を
スタートし、超過速度が発生する前に運転者がアクセル
を解放する他の状態が存在する。この状態では、ゴルフ
カーを第１の超過速度限界まで加速させ、それから回生
制動を開始可能とすることが好ましい。一般に、人の乗
ったゴルフカーでは、回生制動による車両速度を約１６
−１７ＭＰＨに制限することが望ましく、人が乗ってな
い暴走車では、逆転制動を開始して、車両速度を約２−
３ＭＰＨに制限することが好ましい。

【００１８】これらの好ましい機能を達成する１つの方
法は、車両速度を検知し、それから例えば前進方向また
は後退方向が選択されたかどうか、アクセルが作動され
ているか等の車両の動作状態を判定することである。更
に、逆転制動を最も低い速度限界で実施すべきかどう
か、または回生制動をより高い速度限界で実施すべきか
どうかを決定するために、車両が駆動された最後の時か
らアクセルが作動されたかどうかを知ることも必要であ
る。

【００１９】制御システムの一つの実施形態では、アク
セルが解放された後の所定時間以内、例えば２０秒以内
にシステムが超過速度状態を検出した場合に回生制動が
実施される。再度図５を参照すると、タイマ回路がコン
デンサ１０８と放電抵抗１１０によって形成され、コン
デンサ１０８が抵抗１１０を通って比較器１０６のトリ
ップ点（Ｖ_REF）以下の電圧まで放電するのに必要な時
間によって遅延時間が設定されている。通常、コンデン
サ１０８は端子１１２からダイオード１１４および抵抗
１１６を介して充電され、端子１１２の信号はアクセル
３４が作動されている時は正の電圧信号である。アクセ
ル３４が解放されると、端子１１２はゼロボルトに低下
し、コンデンサ１０８は抵抗１１０およびダイオード１
１８を介して端子１２０の基準シンク電圧すなわちゼロ
ボルトまで放電する。制御システムが自動回生検知モー
ドにあるが、回生制動が開始されていない場合には、端
子１２０の信号は論理０であり、界磁電流Ｉ_Fは超過速
度状態に応答して回生制動を可能にするための例えば４
アンペアの最小値に維持される。超過速度状態が検知さ
れる前にコンデンサ１０８が抵抗１１０を介して放電し
た場合には、比較器１０６は状態を変えて、最小界磁電
流を無効にする論理０信号を発生する。この考えは、車
両が駐車していて動いていないときに、最小界磁電流を
ゼロまで低下させることにより電流消費を最小にするこ
とである。車両が下り坂を進みつつあるが、超過速度限
界を越えるのに例えば２０秒よりも長い時間がかかる場
合に、タイムアウトが発生しないように抵抗１１０また
はコンデンサ１０８の値あるいは比較器１０６に供給さ
れるＶ_REFの値を変えることにより、前記選択した時間
を変更することができる。超過速度が検出された場合に
は、超過速度信号（ＯＳ）がダイオード１０２および抵
抗１０４を介して供給されてコンデンサ１０８を充電
し、アクセルが解放されていたとしても、タイムアウト
状態を防止する。更に、一旦超過速度が検出されて、回
生制動が開始されると、端子１２０の信号が論理１レベ
ルに変化し、コンデンサ１０８の放電を防止する。

【００２０】本実施例では、タイマがコンデンサ１０８
の放電により一旦不作動にされると、ゴルフカーが再度
動作されるまで、すなわちアクセルが再度押し下げられ
るまで、タイマは再作動されない。明らかなように、運
転者がタイムアウトの後にアクセルを作動した場合に
は、システムは回生制動をおこなうことのできる最小界
磁電流状態にリセットされる。水平な地表上におけるト
ップ速度の電動機ＲＰＭが約３０００ＲＰＭである場合
で、超過速度が上述した４０００ＲＰＭレベルで電動機
ＲＰＭをトリップするように設定されている場合、ゴル
フカーが水平な面上を走行している状態では、アクセル
が一杯に押し下げられた時または解放された時、超過速
度の検出もなく、制動トルクもないことに注意された
い。

【００２１】超過速度が検出された場合に、ゴルフカー
が電動機の機械的破壊速度を越えないように制動トルク
を生じさせるいくつかの方法がある。一つの実施例が図
７Ａに示されている。この実施例では、システムは電機
子電流を監視し、一定の電機子電流、従って一定の馬力
を維持するように界磁デューティサイクルを変化させ
る。この実施例では、増幅器９６からのＩ_A信号が抵抗
１２２を介して比較器１２８の非反転入力に供給され
る。超過速度信号（ＯＳ）がダイオード１２６のカソー
ド端子に供給され、このダイオードは比較器１２８の非
反転入力端子に接続されている。ダイオードの極性は、
超過速度信号が超過速度状態を示す高レベルになったと
きに、増幅器１２８の入力が抵抗値１２２に電機子電流
Ｉ_Aを掛けた値になるように定められている。積分およ
びフィルタコンデンサ１３０が増幅器１２８の非反転入
力および負の電源線４０に接続されて、電流スパイクを
最小にする。比較器１２８の反転入力端子はポテンシオ
メータ１３２の調節アームに接続されている。ポテンシ
オメータ１３２は電圧基準源＋Ｖと帰線４０との間に接
続されている。比較器１２８の出力は、電機子電流Ｉ_A
に抵抗値１２２を掛けた積からポテンシオメータ１３２
の可動アーム上の基準電圧Ｖ_REF1を引いた値になる。ポ
テンシオメータ１３２からのＶ_REF1の値を設定すること
により、一定電機子電流、従って一定馬力を維持するよ
うに界磁電流を調節できる。これはある程度の制動力を
発生するが、本システムは速度調整器でないことに注意
されたい。急峻な坂では、ゴルフカーは毎時約１６マイ
ルの最大許容速度をまだ越えることもある。

【００２２】図７Ｂは、制御入力が検知された界磁電流
信号Ｉ_Fである点を除いて図７Ａの回路と同様な回路で
ある。この実施例では、このシステムは一定の界磁電流
を有する可変馬力を実現する。界磁電流信号Ｉ_Fが反転
端子に供給され、基準電圧Ｖ _REF1が非反転端子に供給さ
れるように比較増幅器１２８の端子は逆にされている。
比較器１２８の出力信号は抵抗１２２の値にＩ_Fを掛け
た値をＶ_REF1から引いた値になる。ＦＤＣの値が一定の
ままであり、電動機によって発生される実際の馬力が可
変になるので、この結果は一定の界磁電流になる。この
システムの１つの利点は速度を最大値に良く制御できる
ことである。例えば、最大速度が急峻な坂で一定馬力モ
ードの場合よりも良好に制限されるように、基準電圧の
値を設定できることである。更に良好な制御形態が図７
Ｃの変形回路に示されている。この回路では、界磁電流
Ｉ_Fおよび電機子電流Ｉ_Aの両方が比較器１２８に供給
されている。界磁電流信号Ｉ_Fは固定の電圧信号＋Ｖの
代わりにポテンシオメータ１３２に供給される。電機子
電流信号Ｉ_Aは抵抗１２２を介して増幅器１２８の反転
入力に供給される。増幅器１２８の出力は、Ｉ_F信号に
ポテンシオメータ１３２の選択された抵抗値を掛けた値
から電機子電流に抵抗１２２の抵抗値を掛けた値を引い
た値、すなわちＦＤＣ＝Ｉ_F・ＫＲ₁₃₂−Ｉ_A・Ｒ₁₂₂に
なる。ここで、ＫはポテンシオメータＲ₁₃₂の設定値を
表している。図７Ｃの回路は、電動機速度の調整を図７
Ａまたは７Ｂの回路よりもずっと良好に行う。しかしな
がら、図７Ｂの回路は、システムがより急峻な坂の上で
電気的制動を増大するように可変馬力方式を提供する。
更に詳しく説明すると、速度が速くなるにつれて電機子
電流をより多く発生して、回路によって発生される制動
力を増大させるる傾向がある。しかしながら、システム
は依然として電動機速度を調整しない。これに対して、
図７Ｃのシステムは、Ｉ_AおよびＩ_Fの両方を使用し
て、回生制動の間、電動機によって発生されるトルクを
制御するので、電動機速度を更に良く調整する。図７
Ａ，７Ｂおよび７Ｃの回路は、本質的に同じ形態である
が、部品、特に抵抗の値が回路間で異なっていることが
明らかであろう。また、Ｉ_AおよびＩ_Fの値は増幅器９
６，７８および７６からの調節された値である。

【００２３】特にゴルフカーに他励分巻電動機を使用す
ることに関する上述した問題は、急峻な坂の上に止めて
置かれた人のいないゴルフカーが突然動き出して、手動
ブレーキがかけられていないかまたはスリップした場合
に坂を下って加速することである。この突然の加速およ
び暴走の状態を防止するために、本発明では電動機の電
機子巻線４２の端子Ａ１およびＡ２の間に接続する電圧
センサを設けた。ゴルフカーが動き出すと、車輪により
電機子が回転を開始し、小さな電圧が電動機ハウジング
の残留磁気により端子Ａ１およびＡ２の間に発生する。
発生する電圧の極性は、２つの事象の関数である。すな
わち、第１の事象は、ゴルフカーが駆動された最後の方
向であり、第２の事象は、ゴルフカーが坂を下って走り
出した前進または後退の方向である。従って、システム
は最後の走行方向を記憶する手段を有する。電圧が端子
Ａ１およびＡ２の間で検知された場合には、システム
は、検知した電圧の極性を判定し、ゴルフカーが最後に
駆動された方向と、ゴルフカーが走り出した方向すなわ
ち前進方向または後退方向とを判定し、それから電動機
の逆転制動を行って、暴走状態を防止する。逆転制動を
行うために、システムは、ダイオード４８および電機子
４２を通る循環電流を強制的に流れさせて、その結果の
電力を電動機電機子巻線４２に熱として放散させること
により電動機を逆転制動するために使用できる電流が電
動機の電機子４２に発生される方向に界磁電流を生じさ
せる。界磁電流の大きさは、これらの状態のもとでゴル
フカーの最大速度を例えば毎時２マイルのような低い値
に制限するように設定される。

【００２４】次に、図８を参照すると、電動機電機子低
電圧検出器の一形態が、電機子巻線４２の端子Ａ１およ
びＡ２に接続された一対の入力端子を有する通常の差動
増幅器１４０として示されている。増幅器１４０の出力
はトランジスタ１４２のコレクタ端子に生じ、抵抗１４
４を介して一対の比較器１４６および１４８のそれぞれ
の入力端子に供給されている。トランジスタ１４２はコ
レクタ抵抗１５０およびエミッタ抵抗１５２を有し、こ
れらの値は明らかであろう。比較器１４６および１４８
の各々は第２の入力端子を有し、これらの端子は、直列
接続された抵抗１５４，１５６および１５８からなる分
圧器から取った基準電圧に接続されている。回路の値
は、電機子が回転していないときＶ_O1＝Ｖ_O2＝０になる
ように選択される。基準電圧は各比較器１４６，１４８
毎に異なることに注意されたい。比較器は、電機子４２
の回転を検出するだけでなく、回転方向も検出する一対
の信号を発生する。増幅器１４０は、端子Ａ１の電圧Ｖ
_A1が端子Ａ２の電圧Ｖ_A2に等しいときに出力電圧Ｖ_Sが
Ｖ／２になるようにバイアスされる。電圧＋Ｖが５ボル
トであるとすると、Ｖ_A1＝Ｖ_A2であるとき、Ｖ_S＝２．
５ボルトである。端子Ａ１の電圧が端子Ａ２の電圧を予
め選択された値だけ越えると、比較器１４６の出力は高
くなる。端子Ａ１の電圧が端子Ａ２の電圧以下である場
合、比較器１４８の出力は高くなる。再度、＋Ｖ＝５ボ
ルトであるとすると、Ｖ_A1がＶ_A2よりも例えば３５ミリ
ボルト大きい場合には、Ｖ_S＝２．５＋｛［（０．０３５）Ｒ₁₅₀］／Ｒ₁₅₂｝＝２．８５ボルトになり、Ｖ₀₁＝５ボルトになる。Ｖ_A2がＶ_A1よりも大き
い場合には、Ｖ_S＝２．５−｛［（０．０３５）Ｒ₁₅₀］／Ｒ₁₅₂｝＝２．１５ボルトになり、Ｖ₀₂＝５ボルトになる。

【００２５】最後に検知した回転方向が前進方向である
（これは固定の極性で電動機２８に残留磁気を生成す
る）場合には、電動機が付勢されていない状態での電機
子４２のその後の回転により、特定の回転方向に対して
特定の極性を持つ（Ａ２に対するＡ１の）電機子電圧が
発生される。最後の方向が逆である場合には、同じ事象
が発生するが、反対の極性である。例えば、車両が前進
方向に最後に作動された後で前進方向に下り坂を転がり
始めた場合にＡ２がＡ１に対して正であったとすると、
このような転がりにより電圧Ｖ_O2は高レベルになる。逆
に、前と同じ条件の下において車両が後退方向に下り坂
を転がり始めた場合には、電圧Ｖ_O1が高レベルになる。
この情報があると、制御システムは、ダイオード４８を
通って電動機電流Ｉ_Aを循環させて電動機を逆転制動さ
せる極性で界磁巻線５２を付勢することができる。信号
Ｖ₀₁およびＶ_O2は、逆転制動を行うかどうかを決定する
論理回路１６０（図９参照）に供給される。これは、運
転者がゴルフカーに乗っている場合には、このような制
動は望ましくないからである。

【００２６】また、図８のシステムは、超過速度に応答
して回生制動を実施し、図５において説明したタイマを
除去するためにも使用される。ゴルフカーが（アクセル
を作動して）下り坂を走っている場合に、図５の回路は
超過速度状態を検出し、ＯＳ信号を発生することにより
回生制動に直ちに移る。ゴルフカーを下り坂で惰走さ
せ、すなわちアクセルを解放した場合、図５のシステム
はＯＳ信号を依然として発生し、同様に回生制動に移
る。タイマの目的は、ゴルフカーが駐車している場合に
余分なバッテリ電力を浪費しないように、所定の時間の
後にＩ_FMINを終わらせることである。タイマを省略した
場合には、ゴルフカーが停止するや否や、Ｉ _FMINはゼロ
にすることができる。図８の回路は、停止したゴルフカ
ーの検出、すなわちＶ₀₁＝Ｖ_O2＝０かどうかを検出する
方法を提供している。この停止した状態が検出されたと
きは、システムは、その後にアクセルが作動されること
なく電動機電圧が検出された場合に逆転制動を行うよう
にリセットされる。アクセルが作動された場合には、シ
ステムは、ゴルフカーが再度停止するまで逆転制動を禁
止する。更に詳しく説明すると、アクセルを押し下げる
と、信号が回路１６０（図９）に供給され、これによ
り、Ｖ₀₁／Ｖ₀₂信号によってリセットされて電動機回転
がゼロであることを示す論理０に変化するまで逆転制動
（「ＰＬＵＧ」信号）を禁止する。その後、電動機電機
子４２の回転により、Ｖ₀₁またはＶ_O2が逆転制動を行う
論理１に設定される。それから、逆転制動は、アクセル
の押し下げにより無効にされる。すなわち、ＮＯＴＮ
ＥＵＴ（非ニュートラル）状態になる。この構成の利点
は、予め選択された時間後に発生する超過速度が検出さ
れることである。

【００２７】図９を参照すると、制動機能を実施する時
を決定するための本発明に使用される論理回路の簡略構
成図が示されている。この回路は、ゲートアレイ論理装
置またはマイクロプロセッサである論理装置１６０を有
する。この装置１６０はナショナルセミコンダクタ社
（ＮａｔｉｏｎａｌＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＣ
ｏｒｐ．）のタイプ２０Ｖ８のようなプログラマブル論
理アレイとして実施されることが好ましい。その装置１
６０で実施される論理機能は次の表に記載されている：

【００２８】

【表１】表１ＦＯＲ＝Ｆ＆！Ｒ＆Ｔ２Ａ＆！ＲＥＶ＆！ＳＲＯＦ＆！Ｒ＆！ＲＥＶ＆ＦＯＲ＆！ＳＲＯＤＬ＆！ＡＰＴ！ＤＡ＆ＤＢ＆ＤＬ＆ＥＮＤＡ＆！ＤＢ＆！ＤＬ＆ＥＮＤＢ＆ＦＯＲ＆ＥＮ；ＲＥＶ＝！Ｆ＆Ｒ＆Ｔ２Ａ＆！ＦＯＲ＆！ＳＲＯ！Ｆ＆Ｒ＆ＲＥＶ＆！ＦＯＲ＊！ＳＲＯ！ＤＬ＆！ＡＰＴＤＡ＆！ＤＢ＆ＤＬ＆ＥＮ！ＤＡ＆ＤＢ＆！ＤＬ＆ＥＮＤＢ＆ＲＥＶ＆ＥＮ；ＥＮ＝！ＤＡ＆！ＤＢ＆！ＮＥＵＴＥＮ＆！ＮＥＵＴ；ＤＬ＝Ｆ＆ＰＣ！ＰＣ＆ＤＬ！Ｒ＆Ｐ＆ＤＬ；！ＰＬＵＧ＝Ｒ＆ＤＬＦ＆！ＤＬ；！ＳＲＯ＝ＰＡＲ＆ＡＣＣＶ＆Ｔ２ＡＰＡＲ＆Ｆ＆！ＳＲＯＰＡＲ＆Ｒ＆！ＳＲＯＰＡＲ＆！ＡＰＴＰＡＲ＆！ＰＰＡＲ＆ＰＭＴＤＩＳ＆ＳＲＯ；！ＮＥＵＴ＝！ＰＡＲ！Ｐ＆！ＰＣ！Ｆ＆！ＲＳＲＯ；！ＡＰ＝！Ｆ＆！Ｒ＆ＡＰＴＯ＆！ＮＥＵＴＲＧＮ＆！ＡＰＴＲＧＮ＆！ＡＰＴ；次に示すリストは、論理表１に使用されている用語を定
義したものである：

【００２９】

【表２】入力ＰＡＲ；０＝電力供給リセットパルスＦ；１＝前進スイッチ閉成Ｒ；１＝後退スイッチ閉成ＲＧＮ；１＝ＲＧＮ（ＯＳ）ＡＰＴＯ０＝ＡＰタイムアウトＡＣＣＶ１＝ＡＣＣボルト＞＝３ボルトＰ０＝ＰＬＵＧ（逆転制動）ＤＡ１＝電機子運動Ａ１＞Ａ２Ｔ２Ａ１＝Ｔ２電機子ＰＭＴＤＩＳ；１＝ＰＭＴ不作動ＧＮＤ；ＩＦＭ；１＝界磁最小電流設定ＤＢ；１＝電機子運動Ａ１＞Ａ２ＰＣ；１＝ＰＬＵＧ（逆転制動）キャンセルＡＰＴ；０＝ＡＰ（ピン２２に接続）出力ＰＬＵＧ；０＝ＰＬＵＧ（逆転制動）作動ＲＥＶ；１＝後退ドライバ作動ＦＯＲ；１＝前進ドライバ作動ＥＮ；１＝ＫＡＣＨＵＮＫ作動ＤＬ；１＝ラッチＦ０＝ラッチＲＳＲＯ；０＝ニュートラル／ＰＭＴチェック良好ＮＥＵＴ；０＝ニュートラル状態ＡＰ；０＝ＡＰ自動回生作動（ＭＩＮＩＦ）ＶＣＣ；論理表１は、ゲートアレイ論理装置１６０で実施される
論理機能を完全に記載している。一例として、出力信号
ＦＯＲは、ゴルフカーの前進方向を示す信号であり、こ
の信号は界磁巻線ＰＷＭ回路に供給されるが、リストさ
れた記述のいずれか１つが真であれば、この信号は発生
する。第１の記述は、前進（Ｆ）が選択され、後退
（Ｒ）が選択されず、電機子スイッチＴ２Ａ（ＭＯＳＦ
ＥＴ４４）が短絡されず、後退（ＲＥＶ）出力が低レベ
ルであり、そして安全チェック（ＳＲＯ）がエラーのな
いことを示しているものである。信号ＦＯＲが発生され
ると、残りの記述は信号を維持するための論理ルールを
与える。逆転制動の間に生じる記述！ＤＡ＆ＤＢ＆！
ＤＬ＆Ｎを考えると、ゴルフカーが方向Ａ（ＤＡ）に
進んでなく、方向Ｂ（！ＤＢ）に進んでなく、方向ラッ
チ（ＤＬ）が論理０（後退）にセットされ、そしてＥＮ
が高レベルにある場合、ＦＯＲが発生される。表１の用
語の各々は表の次に示したリストに定義されている。Ｄ
Ａは開示した実施例のＶ_O1に対応し、ＤＢはＶ_O2に対応
することに注意されたい。

【００３０】次に、図１０を参照すると、今まで説明し
た特徴を有するゴルフカー用の全システムの簡略ブロッ
ク図が示されている。図１０は、種々のサブシステムを
組み合わせて構成される図２のゴルフカーを制御するた
めの単一のシステムを示している。アクセル３４は、図
１０に示されているポテンシオメータ１７０のような可
変電圧入力を供給する装置に接続されている。ポテンシ
オメータ１７０の出力は本技術で周知の電機子パルス幅
変調回路１７２に供給されている。本質的には、回路１
７２はパルス幅変調された制御信号を線１７４を介して
ＭＯＳＦＥＴ４４に供給する。ここで、ＭＯＳＦＥＴ４
４の信号のオン時間の割合はポテンシオメータの位置の
関数である。しかしながら、ＰＷＭ回路１７２の動作を
制限できるいくつかの条件がある。一例は、温度センサ
１７６であり、この温度センサは電動機電機子４２の温
度を検知し、該温度が予め選択された最大値を越えてい
る場合に、信号を回路１７２に供給する。この回路は、
一般に過温度回路と称され、ＰＷＭ回路の動作を実際に
停止させて、電機子電流ＭＯＳＦＥＴ４４を不作動にす
るように作用する。電動機温度モニタは本技術で周知の
ものであり、過温度信号を供給するいくつかの周知のタ
イプのものを本用途に使用することができる。電機子Ｐ
ＷＭ回路１７２を不作動にすることのできる他の信号は
図９のプログラマブルゲートアレイ論理装置１６０によ
って出力されるニュートラル信号ＮＥＵＴである。この
ニュートラル信号は、前進／後退方向スイッチが前進ま
たは後退方向位置にない状態、すなわち方向が選択され
ていない状態を含むいくつかの状態において発生する。
また、ニュートラル信号は、逆転制動モードまたは回生
制動モードが制御システムによって初期化された場合、
すなわちＲＧＮまたはＰＬＵＧがアクティブである場合
に発生する。パルス幅変調電機子回路１７２に対する更
に他の制限は、ＭＯＳＦＥＴ４４のオン時間のパーセン
トの関数として最大許容電流を制限する電流制限信号
（ＣＬ）である。この点については、電機子デューティ
サイクル（ＡＤＣ）信号が増幅器１７８の入力端子にお
いて電機子電流信号Ｉ_Aと加算される。増幅器１７８の
出力は、電機子回路１７２に供給されて、高電流レベル
におけるＭＯＳＦＥＴ４４のオン時間のパーセントを制
限する電流制限信号（ＣＬ）である。例えば、ＭＯＳＦ
ＥＴ４４のオン時間のパーセントは、電機子電流が３０
０アンペアの場合における１００％導通から、電機子電
流が４００アンペアの場合におけるゼロパーセントまで
次第に低減される。

【００３１】ＰＷＭ界磁制御回路７４は、制御システム
によって出力される３つのオプション信号の１つによっ
て制御される。１つの信号は正規動作中に使用され、他
の信号は回生制動中に使用され、第３の信号はシステム
が逆転制動モードにある場合に使用される。正規動作を
考えると、電機子電流信号Ｉ_Aが差動増幅器１８０の非
反転入力に供給される。増幅器１８０の反転入力はポテ
ンシオメータ１８２の可変位置アームに接続されてい
る。図４の説明から思い出すように、システムの初期動
作は最小界磁電流を電動機安定点にほぼ対応する点Ａを
目指すことを期待している。しかしながら、点Ａは制御
システムによって動かされ、システムは電動機安定点に
決して到達しない。図４の点Ａの調節は、ポテンシオメ
ータ１８２の調節によって達成され、増幅器１８０がＩ
_Aの大きさに比例する出力電圧を発生し始めるＩ_A電流
レベルを変化させる。増幅器１８０の出力は他のポテン
シオメータ１８４に供給されるように接続され、このポ
テンシオメータ１８４は図４の電動機安定点上の曲線の
勾配を設定する。更に詳しくは、ポテンシオメータ１８
４を調節することにより、線３６の正規応答特性を選択
したり、または線３５または３７によって示すような他
の応答特性を選択して、低速で高トルクを得たりまたは
低トルクで高速を得ることができる。

【００３２】増幅器１８０の出力は、非反転入力端子に
供給されるＩ_A信号がポテンシオメータ１８２によって
設定される基準電圧を越えるまで、通常ゼロボルトであ
る。増幅器１８０の出力がゼロボルトにある間、界磁電
流がポテンシオメータ１８６によって設定される。ポテ
ンシオメータ１８６の可動アームが適当な抵抗１８８お
よび１９０を介してポテンシオメータ１８４の可動アー
ムに接続されている。ポテンシオメータ１８６は実際に
は最小界磁電流を設定し、信号を増幅器１９２に供給す
る。増幅器１９２の出力はダイオード１９４，１９６お
よび１９８からなるオア（ＯＲ）回路に接続されてい
る。オア回路は、制御信号として最も高レベルの、すな
わち最も正電位の入力信号を界磁デューティサイクル
（ＦＤＣ）信号として界磁制御回路７４に供給する。増
幅器１９２の出力はダイオード１９４を介して界磁制御
回路７４のＦＤＣ入力に接続されている。

【００３３】増幅器１９２の第２の入力端子は、図５に
示すダイオード８０および８２からなる上述したオア回
路を介して界磁電流フィードバック信号ＩＦ１およびＩ
Ｆ２を受け入れるように接続されている。上述したよう
に、信号ＩＦ１およびＩＦ２の一方のみが常にアクティ
ブである。この信号は、対応するダイオード８０，８２
および直列抵抗２００を介して増幅器１９２の反転入力
端子に供給される。ポテンシオメータ１８６からの最小
界磁電流信号とポテンシオメータ１８４からの電機子電
流信号との和は、界磁電流フィードバック信号と加算さ
れて、電機子電流と界磁電流との比較に基づくフィード
バック制御ループの形式でフィードバック制御デューテ
ィサイクル信号を発生するが、初期制御ループは界磁電
流を選択されたＩ_FMINに調整する。上述したように、電
機子電流と界磁電流は関係つけられており、増幅器１８
０および１９２で始まる上述の回路は電機子電流と界磁
電流との関係を規定している。

【００３４】また、図５について上述した坂検知回生制
動回路はまた、電機子電流信号Ｉ_Aを利用して超過速度
を検出し、図７Ａ，７Ｂおよび７Ｃに示す回生制動制御
装置の１つを実施する。制御装置の選択は、コースの
「丘陵状態」に依る特定の所望の応答特性に依存する。
図７Ａ，７Ｂおよび７Ｃの回路のうちの選択された回路
からの信号は、界磁デューティサイクル制御としてダイ
オード１９６を介して供給される。必要によりＦＤＣ信
号を使用して、図６に示すように発振器９４を制御する
ことができる。この発振器はＰＷＭ界磁制御回路７４に
接続されている。この点について、Ｉ_A信号は比較器９
８からなる超過速度検出回路に供給される。正規電動機
動作状態の間、信号Ｉ_Aは第１の極性にあることを理解
されたい。回生制動動作の間、電機子を通る電流は反対
方向に流れるので、信号Ｉ_Aは極性が逆になる。比較器
９８は、Ｉ_A信号が信号Ｖ_REF3によって設定される所定
の基準値を越えたとき、Ｉ_A信号の逆極性を検出するよ
うに設定される。増幅器９６によって出力されるＩ_A信
号は電圧信号であって、増幅器９６の調節によって特定
な任意の値を有するように設定できることを理解された
い。典型的な実施例では、Ｉ_A信号はゼロアンペアで２
ボルトの値を有するように設定され、Ｉ_Aの値が２ボル
ト以下に低下した場合には、電機子電流の方向が逆転し
ていて、システムが回生制動モードで動作していること
を表す。この例では、Ｖ_REF信号は１．９ボルトに設定
され、Ｉ_Aが１．９ボルト以下に低下した場合、比較器
９８は状態を変え、超過速度（ＯＳ）信号を図７Ａ，７
Ｂおよび７Ｃの坂回生回路に供給する。この場合、ＯＳ
信号は坂回生回路の１つを作動し、該信号はそれからダ
イオード１９６を介して界磁制御回路７４に供給され
る。

【００３５】本発明のシステムの第３の動作モードは、
人が乗っていないゴルフカーの暴走状態を防止するよう
に実施される逆転制動モードである。この場合、Ｉ_A信
号は比較器２０４に供給され、ここで基準信号Ｖ_REF2と
比較される。比較器２０４は、図９のプログラマブルゲ
ートアレイ論理装置１６０からダイオード２０６を介し
て供給される逆転制動信号によって通常は不作動にされ
ている。逆転制動信号を発生する論理は表１に説明され
ている。逆転制動が作動される場合、プログラマブルゲ
ートアレイ論理装置１６０は論理０信号をダイオード２
０６に供給し、これにより比較器２０４を作動し、抵抗
２０８を介して反転入力端子に供給される電機子電流信
号Ｉ_Aが制御信号になる。電機子電流信号がＶ_REF2電圧
の値を越えると、比較器２０４の出力は高レベルにな
り、電流をダイオード１９８を介して界磁回路７４の界
磁デューティサイクル制御入力に供給する。その結果、
界磁電流を非常に高い値に駆動して、ゴルフカーを例え
ば上述した毎時２マイルのような非常に低い速度まで制
動するように非常に大きなトルクを発生する。この低い
速度を維持するために必要とされるトルクが大きければ
大きい程、界磁電流はより高く駆動される。速度が例え
ば毎時２マイルの設定制限値以下に低下した場合、制動
を維持するのに十分な電機子電流を発生しようとして界
磁電流が過度に大きく駆動されることがある。極端な場
合、ゴルフカーが停止した場合には、界磁電流は最大電
流状態になる。この場合には、ゴルフカーが停止したの
で、逆転制動モードを不作動にすることが好ましい。こ
れを行う１つの方法は、別の比較器２１０で界磁電流を
監視して、ダイオード８０または８２の一方からの界磁
電流を別の電圧基準値Ｖ_REF4と比較し、界磁電流が設定
基準値を越えたときに信号を発生することである。この
信号は逆転制動キャンセル（ＰＣ）信号として識別され
て、増幅比較器２１０からプログラマブルゲートアレイ
論理装置１６０に供給される。また、ＰＬＵＧ信号がダ
イオード２１２を介して増幅器１９２の入力に供給され
ることに注意されたい。逆転制動モードでは、プログラ
マブルゲートアレイ論理装置は論理０信号を出力して、
システムが逆転制動にあることを指示する。これが発生
すると、増幅器１９２の入力に供給されるＰＬＵＧ信号
はその入力を低下させて、増幅器１９２の出力がもはや
界磁デューティサイクル制御に影響しないようにする。

【００３６】図１０からわかるように、ゴルフカーのシ
ステムは３つの動作モード、すなわち（１）電機子電流
および界磁電流がゴルフカーのアクセルの使用により互
いに制御される正規モード；（２）ゴルフカーに人が乗
っていて、システムが回生制動モードに戻されて最大速
度を例えば毎時１６マイルのような予め選択された値に
制限する第１の超過速度状態；（３）ゴルフカーが駐車
していて、不注意に運転者が乗っていないときに動き出
した暴走状態を検出する保護モードを有する。この後者
の状態においては、システムは電動機電機子の回転を検
出し、例えば毎時２マイルのような非常に低い値にゴル
フカーの速度を制限する逆転制動モードを開始する。

【００３７】これ迄まだ説明していない１つの別の特徴
は、回生制動モードの間に生じ得る過電圧状態の検出で
ある。古い車両では、バッテリパックの端子が腐食して
いることがあり、これにより、システムが回生制動モー
ドにあって、電流が電動機の電機子からバッテリパック
に供給されているとき、かなりの抵抗が現れる。上述し
た制御システムは電流に対して調整するので、電機子の
回生電圧は実質的にバッテリ電圧を越えことがある。場
合によっては、この電圧は制御システムまたは電機子自
身を破損するほど十分高くなる。従って、図８に差動増
幅器出力として示す信号Ｖ_Sを比較器２１４に供給し
て、別の電圧基準信号Ｖ_REFSと比較する。Ｖ_Sの大きさ
が基準信号を越える場合には、過電圧信号が発生され
て、プログラマブルゲートアレイ論理装置１６０に供給
され、これによりシステムの停止動作を開始させる。

【００３８】本発明の更に他の特徴は、少なくとも最小
界磁電流が界磁巻線５２に存在するまでスイッチ４４の
動作（Ｉ_A制御）を防止する最小界磁電流検出回路であ
る。再度、図１０を参照すると、Ｉ_F信号が比較器２１
６に供給されて、電圧基準値Ｖ_REF6と比較される。Ｉ_F
が（Ｖ_REF6によって設定される）最小界磁電流値に達し
た場合、比較器２１６はＩＦＭ信号をゲートアレイ論理
装置１６０に供給し、これにより電機子ＰＷＭ回路１７
２を作動する。この回路は、最小界磁電流が確立される
まで電機子４２の両端間にバッテリ電圧が供給されるこ
とを防止し、過度の電流により電機子巻線が破損される
ことを防止する。電機子巻線４２は非常に低い抵抗を有
し、界磁電流が存在しない場合には電機子を損傷するか
またはスイッチ４４を焼き切るほどの大きな電流を流し
得る。

【００３９】現在、好適実施例と考えられるものについ
て本発明を説明したが、本技術に専門知識を有するもの
には多くの変更および変形が明らかであろう。従って、
本発明は特定の例示の実施例に限定されるものでなく、
特許請求の範囲の真の精神および範囲内にあると解釈さ
れるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】直巻ＤＣ電動機のトルク／速度特性曲線を示す
グラフである。

【図２】本発明が使用される通常のゴルフカーの簡略構
成図である。

【図３】分巻電動機の速度／トルク特性を示すグラフで
ある。

【図４】本発明に従って動作する電動機の界磁電流／電
機子電流のグラフである。

【図５】本発明によるゴルフカーの分巻電動機の電源回
路の簡略回路図である。

【図６】図５の回路とともに使用される制御システムの
一部の簡略回路図である。

【図７】図５の回路とともに使用される異なる形態の界
磁電流制御回路の簡略回路図である。

【図８】電動機を付勢することなく、電動機の回転を検
知する電動機電圧検出回路の概略回路図である。

【図９】表Ｉの論理を理解するのに有益な信号線を有す
るゲートアレイ論理ブロックを示す図である。

【図１０】図５乃至９の回路の相互間のインタフェース
を示している本発明によるゴルフカー制御システムの簡
略回路図である。

【符号の説明】

１０ゴルフカー２６バッテリ２８電動機３０前進／後退スイッチ３２ブレーキペダル３４アクセルペダル４２電機子巻線４４スイッチング素子４８逆転制動ダイオード５０回生ダイオード５２界磁巻線７４界磁制御パルス幅変調（ＰＷＭ）装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者パトリック・チャールズ・コエルアメリカ合衆国、インディアナ州、フォート・ウェイン、トリック・アベニュー、 1404番

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの駆動される車輪を有
し、ゴルフコース上で少なくとも一人の人間とゴルフ用
具を運搬するためのゴルフカーにおいて、他励界磁巻線および他励電機子巻線を有する直流駆動電
動機と、直流電力を前記駆動電動機に供給するバッテリと、前記ゴルフカーの速度をゼロ速度と予め設定した最大ゴ
ルフカー速度との間に選択的に設定する足作動式アクセ
ルと、前記バッテリを前記駆動電動機に相互接続する制御手段
とを有し、前記制御手段は、（イ）前記電機子巻線の電流の大きさ
を検知する第１の電流検知手段と、（ロ）前記界磁巻線
の電流の大きさを検知する第２の電流検知手段と、
（ハ）前記電機子巻線および前記界磁巻線の各々に直列
に接続されたスイッチング手段と、（ニ）前記アクセル
に応答して前記スイッチング手段に信号を供給するよう
に接続されていて、前記電機子巻線および前記界磁巻線
の各々を通る電流の大きさを、前記電動機が前記ゴルフ
カーを前記アクセルの位置に対応する速度に加速する大
きさに設定する論理制御装置であって、前記第１および
第２の電流検知手段からの信号を受け取り、該信号に応
答して、前記電機子巻線を通る電流が方向を逆転したと
き、前記ゴルフカーの電気的制動を開始する論理制御装
置とを含んでいることを特徴とするゴルフカー。
【請求項２】前記制御手段は、前記アクセルがゼロ速
度位置に戻った後の予め選択された期間の間、最小界磁
電流を維持すると共に、前記期間の間に電機子巻線電流
の逆転を検出したときに前記ゴルフカーの電気的制動を
開始する手段を含んでいる請求項１記載のゴルフカー。
【請求項３】前記制御手段は、前記ゴルフカーの電気
的制動の間、電機子巻線電流を一定に調整する請求項１
記載のゴルフカー。
【請求項４】前記制御手段は前記ゴルフカーの電気的
制動の間、界磁電流を一定に調整する請求項１記載のゴ
ルフカー。
【請求項５】前記制御手段は、前記ゴルフカーの電気
的制動の間、電機子巻線電流に正比例して界磁電流を調
整する請求項１記載のゴルフカー。
【請求項６】電機子巻線および界磁巻線を有する分巻
直流電動機を備え、該電機子巻線および界磁巻線の各々
がそれぞれのスイッチング手段と車載直流電源とに直列
に接続されている電動式ゴルフカーであって、運転者の
指令に応答して当該ゴルフカーの速度を制御するように
前記電機子巻線および界磁巻線の各々の電流を調整する
ように接続された制御手段を更に有し、下り坂を走行す
るときに超過速度になりやすい電動式ゴルフカーに対し
て、その超過速度を防止する方法において、前記電機子巻線および界磁巻線の各々の電流の大きさを
検知するステップ、前記電機子巻線の電流が方向を逆転した時を検出するス
テップと、前記逆転の間の電機子巻線電流の大きさを予め選択した
値と比較して、その逆電流の大きさが前記予め選択した
値を越えたときに超過速度信号を発生するステップと、前記超過速度信号に応答して、前記ゴルフカーの速度を
制限するように界磁電流を制御して、超過速度状態を抑
制するステップとを有することを特徴とする電動式ゴル
フカーの超過速度防止方法。
【請求項７】前記の界磁電流を制御するステップが、
界磁巻線電流を調整して、一定の電機子巻線電流を設定
するステップを含んでいる請求項６記載の電動式ゴルフ
カーの超過速度防止方法。
【請求項８】前記の界磁電流を制御するステップが、
界磁巻線電流を一定の予め選択された値に調整するステ
ップを含んでいる請求項６記載の電動式ゴルフカーの超
過速度防止方法。
【請求項９】前記の界磁電流を制御するステップが、
界磁巻線電流を電機子巻線電流の値に正比例する値に調
整するステップを含んでいる請求項６記載の電動式ゴル
フカーの超過速度防止方法。
【請求項１０】前記電動機が付勢されていない状態に
ある期間の間、前記電機子巻線の電圧を監視して、電機
子巻線電圧の検出時に前記電機子の回転を示す運動信号
を発生するステップ、前記運動信号に応答して、前記電動機を電流発生器とし
て作用させるようにする界磁電流を発生する極性の電圧
で前記界磁巻線を付勢するステップ、前記電機子によって発生された電流を逆転制動ダイオー
ドを介して前記電機子に循環させて、逆転制動により前
記電機子の回転を電気的に制動するステップを有する請
求項６記載の電動式ゴルフカーの超過速度防止方法。
【請求項１１】付勢されていない期間の間での前記電
動機の回転方向を決定するするのに使用するために前記
ゴルフカーの各動作毎に前記電動機の回転方向を記憶す
るステップを有する請求項１０記載の電動式ゴルフカー
の超過速度防止方法。
【請求項１２】前記の界磁電流を制御するステップ
が、前記ゴルフカーの回生制動に影響を与えるように前
記制御手段を作動するステップを含んでいる請求項６記
載の電動式ゴルフカーの超過速度防止方法。
【請求項１３】回生制動の間、最大許容電圧よりも大
きい電機子電圧を検出し、該電機子電圧が前記最大許容
電圧を越えたときに回生制動を不作動にするステップを
有する請求項１２記載の電動式ゴルフカーの超過速度防
止方法。
【請求項１４】逆転制動の間に界磁電流が所定の最大
値を越えたとき、逆転制動を終わらせるステップを有す
る請求項１０記載の電動式ゴルフカーの超過速度防止方
法。
【請求項１５】所望の動作特性を設定するように最小
界磁電流を設定するステップを有する請求項８記載の電
動式ゴルフカーの超過速度防止方法。
【請求項１６】最小界磁電流よりも大きな界磁電流に
対して電機子電流と界磁電流との間の選択された関係を
設定するステップを有する請求項１５記載の電動式ゴル
フカーの超過速度防止方法。
【請求項１７】界磁電流が最小界磁電流に達するま
で、電機子電流の設定を禁止するステップを有する請求
項１６記載の電動式ゴルフカーの超過速度防止方法。
【請求項１８】界磁電流が選択された最大値を越えた
とき、逆転制動を不作動にするステップを有する請求項
１０記載の電動式ゴルフカーの超過速度防止方法。
【請求項１９】電機子巻線および界磁巻線を有する分
巻他励電動機を備え、任意の一時点において電動機動
作、電気的回生制動および電気的逆転制動モードのうち
の１つのモードで動作する電動式ゴルフカーであって、
当該ゴルフカーの所望の動作速度を選択するアクセルを
有する電動式ゴルフカーに対して、その動作を制御する
方法において、電動機制御システムによって、前記アクセルの位置に応
答して電力を電動機に供給して、前記ゴルフカーの動き
に影響を及ぼすステップと、前記ゴルフカーの動きに影響を及ぼすステップに続い
て、前記ゴルフカーの超過速度状態を検出して、前記ゴ
ルフカーの回生制動を作動するステップと、前記アクセルを作動する前および前記ゴルフカーの動き
に影響を及ぼすステップの前に前記ゴルフカーの動きを
検出して、前記ゴルフカーの逆転制動を作動するステッ
プとを有する電動式ゴルフカーの動作制御方法。
【請求項２０】前記アクセルを作動することによって
逆転制動を不作動ににするステップを有する請求項１９
記載の電動式ゴルフカーの動作制御方法。