JPS601801B2 - 電気車制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はバッテリーフオークリフト等のような電気車の
制御装置に係り、特にそのプラギング、すなわち電動機
の逆転制動を制御する装置に関する。

バッテリーフオークリフトは、ひんばんに前後進を切換
えるという特殊な運転をさせるため、走行中に前後進切
換接触器を切換えた時には電気ブレーキがかかり、停止
後はそのまま逆方向に力行するような制御を行なってい
る。

これはプラギングと呼ばれるもので、走行中に直巻電動
機の界滋あるいは電機子を逆方向に接続して電圧をかけ
、これによって生ずる逆転トルクをブレーキ力として利
用するものである。モータの制御にサィリスタチョツパ
を使うならば、この逆転トルクが適度な値になるように
モータ電流を制御することは容易である。

プラギング時のブレーキトルクを適度な値にするために
、力行時とプラギング時のモータ電流値を変える必要が
ある場合、力行状態とプラギング状態を区別して判断し
、チョッバの制御指令を変えなければならない。このた
め、従釆は例えば第１図に示すような方法でプラギング
状態を検出していた。

すなわち、前進する時は前後進切換接触器ＳＷ，とＳＷ
２とそれぞれ図示の位置に投入する。

ここで、チョッパＣＨの通流率Ｑを上げると、バッテリ
ーＤから出た電流は、接触器ＳＷ，の接点Ａ→界磁Ｆ→
接触器ＳＷ２の接点Ｂ→電機子Ｍ→分流器ＳＨ→チョッ
パＣＨを通して流れ、モータが回転してバッテリーフオ
ークリフトは前進する。フリーホイールダイオードＦＤ
はチヨツハ℃日の断期間にモータ電流を循環させるため
のものである。

チョッパＣＨの通流率Ｑは、アクセルペダルＡＰの踏み
込みによりアクセル回路ＡＣから与えられる指令電流ｌ
ｓと、分流器ＳＨから得られるフィードバック電流ｌｆ
との差がなくなるようにゲート制御回路Ｇで決められる
。つまり、モータ電流は指令電流ｌｓによって決まる値
に定電流制御される。次に、前進力行中に前後進切換接
触器ＳＷ，，ＳＷ２を両方とも図示と反対側に切換える
と、プラギング状態となる。

このとき、バッテリー○からの電流は接触器ＳＷ２の接
点Ａ→界滋Ｆ→接触器ＳＷ，の接点Ｂ→電機子Ｍ→分流
器ＳＨ→チョツパＣＨを通ることになるが、界磁Ｆを流
れる電流の向きが前進力行時と逆向きであるので、モー
タに生ずるトルクは逆向きになる。しかし、モータは前
進方向に回転したままであるので、この逆転トルクはブ
レーキ力として作用する。また、モータの回転方向は変
わらないのに界磁電流の方向だけ逆向きになったのであ
るから、これまで電機子Ｍに生じていた起電力は矢印Ｐ
方向であったものが、プラギング状態では反対の矢印Ｑ
方向となる。したがって、モータは非常に電流が流れ易
い状態にあるので、一定電流制御を行なっていると、通
流率は自動的に小さな値に制御される。実際のバッテリ
ーフオークリフトで測定したところ数％程度であったが
、これに対し力行時には、モータをロックした時でさえ
も同じ指令電流ｌｓにおいて通流率は２０％以上の値と
なる。チョツパがオフすると、電機子Ｍに発生している
矢印Ｑ方向の起動力のため、電機子Ｍ→分流器ＳＨ→フ
リーホイールダイオードＦＤ→接触器ＳＷ２の接点Ａ→
界磁Ｆ→接触器ＳＷ，の接点Ｂの経路で電流が流れ、こ
れが界磁Ｆの励磁電流として電機子Ｍの起電力を維持す
るためモー外ま発電機として勤作する。一方電機子Ｍに
生じた矢印Ｑ方向の起電力のため、電機子Ｍ→分流器Ｓ
Ｈ→プラギング状態ダイオードＰＤの経路にも電流が流
れ、この回路の抵抗分のため熱としてエネルギーを消費
する。すなわち、チョツパがオフしている期間はこの回
路は発電制御回路として動作することになる。このよう
にチョッパが導適している間は逆転トルクによるブレー
キが、またチヨツパがオフしている間は発電制動による
ブレーキが働くが、両方の作用を合わせてプラギングと
称している。さて、プラギング状態のブレーキ力を加減
するためにはモータ電流値を別な値に定電流制御すれば
よいことがわかる。

すなわち、指令電流ｌｓを小さくしてモータ電流を小さ
な値に定電流制御すると、チョッパ導適時の逆転トルク
が小さくなると共に、チョッパオフ時の発鰭制御電流流
およびその時間も小さくなって、ブレーキ力は小さくな
る。逆にモータ電流を大きな値に定電流制御すると、ブ
レーキ力は大きくなる。一般にプラギング時のモータ電
流設定値を力行時と同じ値にすると、ブレーキ力が強す
ぎる懐向にあるから、プラギング時のみ指令電流ｌｓを
小さくしてモータ電流設定値を下げると、適度な乗心地
のブレーキ力が得られる。

このため、プラギング状態であることを検出して指令電
流ｌｓを小さくすることが行なわれる。プラギング状態
であることを検出する方法としては種々あるが、電機子
の発生する起電力の方向を検出する、プラギングダィオ
ードＰＤに電流が流れることを検出する、力行時とプラ
ギング時ではチョッパ通流率に大きな差があることを利
用する、などの方方法が一般的である。ここでは、一例
として通流率によりプラギング状態を検出する特関昭５
０一８６６１６号に示した方法を説明する。

前述したように、力行時には走行抵抗に打勝つために通
流率は少なくとも２０％程度はあるが、プラギング時に
は、仮にブレーキ力を強めるためにモータ電流の設定値
を上げた場合でも起電力の方向が矢印Ｑ方向であるので
、薄流率はせし、ぜい５％程度である。

さらに詳しく述べるならば、力行時にはアクセルペダル
ＡＰを踏み込んでいって、かろうじて走行する程度の時
でも通流率は２０％以上であるが、プラギング時にはア
クセルペダルＡＰをいっぱい踏込んだとしても遠流率は
５％以‐下である。惰行時にアクセル踏込量を小さくす
れば通流率は５％以下になるが、プラギング時と異なる
点は、アクセル踏込量を大きくすれば通流率は大きくな
るという点である。したがって、通流率が小さくしかも
アクセル踏込量が大きい時のみ動作する回路を設けるな
らば、それはプラギング状態を検出できることになる。

このような原理に塞くプラギング制御回路日は通流率検
出回路ＤＤと指令電流リミッタＬより構成されている。

すなわち、チョッパＣＨの通流率Ｑが小さい時、通流率
検出回路ＤＤは出力を出し、その出力により指令電流リ
ミツタＬは指令電流ｌｓが所定の値を超えないように制
限する。もちろん、プラギングでない時にも薄流率が小
さければ指令電流リミッタＬは動作するが、このような
時は元々アクセル隣込量が小さいのであるから、指令電
流ｌｓはＩＪ‐ミツタの制限値以下であって何ら影響を
受けない。プラギング時にはリミッタの制限作用により
指令電流ｌｓは、過度なブレーキ力が得られる程度に引
下げられる。力行時にはアクセル踏込量を大きくした場
合には、通流率Ｑが大きくなるのであるからプラギング
制御回路日は動作せず、指令電流ｌｓが引下げられるこ
とはない。ところで、このようなプラギング検出方法で
は次のような場合問題があることが判明した。

すなわち、水平な路面だけを走るフオークリフトの場合
、第１図のような方法あるいは前述したような方法によ
りブラギング状態を検出し、適度なブレーキ力となるよ
う指令電流ｌｓを調節しても何ら問題ない。しかし、坂
道を走るフオークリフトの場合、坂道発進時に次のよう
な問題が生じる。坂道の途中で運転者は足踏み式のブレ
ーキをかけて停止している。

前後進切換接触器ＳＷ，，ＳＷ２はそれぞれ登坂方向に
投入されている。・フオークリフトをスタートさせるた
め、運転者は足踏みブレーキをはなしアクセルペダルＡ
Ｐを踏込むが、足の踏み替えに多少の時間を要すると共
に、アクセル回路ＡＣは通常ソフトスタートのための時
定数を有しており、指令電流ｌｓはゆっくり増大するの
で、力行トルクが大きくなる前に車体は重力のため坂道
を下りはじめる。この時の状態は、接触器ＳＷ，，ＳＷ
２は登坂方向に投入されていながら車輪は逆向きに回転
するのであるから、電気的にみるとプラギング状態と何
ら変りがない。そのため、第１図の方式あるいは前述し
た種々のプラギング状態検出方式では、ブラギングであ
ると判断して指令電流ｌｓを引下げてしまい、ブレーキ
力が減少して車体は益々坂道を下ることになる。このよ
うにモータ回路の電気的状態からプラギング状態を検出
する方法では、坂道発進時にも動作してしまい車体の降
下を助長し、運転操作上きわめて危険である。本発明の
目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、坂道発進時
にブレーキ力を弱めることなく円滑に発進させることの
できる電気車制御装置を提供することである。

この目的を達成するため、本発明は、前後造切換接触器
の動作順序を検出し、この動作順序が前進側から中立位
置を経て再び前進側あるいは後進側から中立位置を経て
再び後進側のときに第１のプラギング状態、前進側から
後進側あるいは後進側から前進側のときに第２のプラギ
ング状態と判別する手段を設け、第１のプラギング状態
のときの指令電流の設定値を、第２のプラギング状態の
ときの指令電流の設定値よりも大きくしたことを特徴と
する。以下、本発明の実施例を図面について詳細に説明
する。

第２図は本発明の一実施例を示すバッテリーフオークリ
フトのプラギング運転時の制御を行なうための電気回路
図である。この図において、第１図と異なる点は、前後
進切換接触器の動作順序検出装置ＲＤとスイッチ要素Ｓ
が追加されたことであり、その他はすべて第１図と同じ
であるので、同一符号がつけてある。第８図は前記前後
進切襖接触器の動作順序検出装置ＲＤの詳細な結線図で
ある。

この図において、Ｔ，は第２図のバッテリＤの正極性側
へ、Ｔ′，はバツテリＤの負極性側へそれぞれ接続され
る。ＣＦＣは前後進切換接触器ＳＷ，の励磁コイル、Ｃ
ＲＣは前後進切換接触器ＳＷ２の励磁コイルである。フ
オークリフトの運転席に設けられた前後進切摸しバー（
図示してない）に連動したスイッチＳＷ３は、前記前後
進切摸しバ一を前進方向にするとＳＦ側に接続され、前
後進切換しバｍを後進方向にするとＳＲ側に接続され、
前後進切摸しバーをどちらにも入れないとき、すなわち
中立位置ではＳＦ側にもＳＲ側にも接続されない状態（
第３図の接続）となる。前後進切換レバーに連動した前
記スイッチＳＷ３がＳＦ側に接続されると、励磁コイル
ＣＦＣに電圧が印加されて、前後進切換後触器ＳＷ，が
Ａ側に接続され前進力行となる。前後進切換レバーに連
動した前記スイッチＳＷ３がＳＲ側に接続されると〜励
磁コイルＣＲＣに電圧が印加されて、前後進切換接触器
ＳＷ２がＡ側に接続され後進力行となる。前記スイッチ
ＳＷ３がＳＦ側にもＳＲ側にも接続されないと、前後進
切換接触器ＳＷ，およびＳＷ２はともにＢ側に接続され
てモータＭならびにチョッパＣＨにはバッテリーＤの電
圧が印加されない状態である。また、第４図は第３図の
動作説明図である。前後進切換レバー（図示してない）
を操作して、それと運動したスイッチＳＷ３が一連の動
作をしたときのもので、第３図の記号に対応して信号波
形が示してある。すなわち、スイッチＳＷ３の動作によ
って、前進力行の励磁コイルＣＦＣ又は後進力行の励磁
コイルＣＲＣに印加される電圧が、第４図のＴ２又はＴ
３のような場合を例にしている。なお、前進力行こ後進
力行の切替り時にはし第３図のスイッチＳＷ３がＳＦ側
にもＳＲ側にも接続されない中立位置を必ず通過して、
その期間は第２図に示したチョッパＣＨの動作を停止さ
せる。第４図のＬ，Ｔ３が共に出力しない期間（Ｔ９が
出力している期間）が中立位置であることを示している
。まず、平坦略走行における力行エプラギングの運転に
つき第４図に従って説明する。なお、時点ｔ，以前は、
スイッチＳＷ３が中立位置ＳＮにあって、フオークリフ
トを蓮転すべく制御装置に電源が投入された状態である
。時点ｔ，で、スイッチＳＷ３をＳＦ側にして前進励磁
コイルＣＦＣを励磁して前進力行を行なおうとすると、
インバータＩＮＦの出力Ｔ４が零となるが、インバータ
ＩＮＲの出力公は１のままである。

なお、ィンバー夕ＩＮＦ，ＩＮＲは、前後進励磁コイル
ＣＦＣ，ＣＲＣの電圧を整形して取出すためのものであ
る。フリッブフロツプＦＦは第５図に示すようにセット
端子ＳＴとＩＪセット端子ＲＴをもつセットーリセット
形式のものである。これより、出力丸が零となってもフ
リップフロップＦＦは前の状態を保つたままで出力ｔ，
Ｔ′６に変化はない。このときアンドゲートＡＧの出力
Ｔ９は零となり、トランジスタＴＲは非導通となる。フ
リツプフロップが動作しないと、サィリスタＴｈにはゲ
ート信号が与えられないので、非導通のままで、動作順
序検出装置ＲＤとしての出力Ｔ，．は零である。すなわ
ち、プラギングを用いないときの力行運転では、第２図
のプラギング制御回路日が動作しないばかりか、スイッ
チ素子Ｓも閉じないので、指令電流ｌｓが引下げられる
ことはない。時点ｔ２でプラギングにより、後進力行に
切換えるためスイッチＳＷ３をＳＲ側に切換える。

時間ｔ２〜ｔ３はニュートラル位置の状態で、時間らで
ィンバータＩＮＦが出力Ｔ４を出してもフリツプフロツ
プ軒Ｆは前の状態のままである。アンドゲートＡＧは出
力Ｔ９を出してトランジスタＴＲを導通（Ｔ，。が零）
させるが「動作順序検出装置ＲＤとしての出力Ｔ，．は
零のままである。時点ｔ３で後進励磁コイルＣＲＣが励
磁されると、ィンバータＩＮＲの出力Ｔ５が零となる。
そのため、フリツプフロップＦＦが反転し、Ｔ６が零、
Ｔ′６が１となり、その立上がりでコンデンサＣにより
微分された信号で７がサィリスタＴｈのゲートに与えら
れるので「サィリスタＴｈが導通となる。一方「アンド
ゲートＡＧは、ィンバ−夕川Ｒの出力が零となるので、
出力Ｔ９は零となってト暴き毒殺ぎ擬ぶき総総鮒が生じ
、動作順序検出装置ＲＤとして出力Ｔ，．を出す。

出力Ｔ，．により第２図のスイッチ素子Ｓを閉じるので
、プラギング時にはプラギング検出装置日によって指令
電流ｌｓを引下げることができる。プラギングが終了す
ると、第２図のプラギング制御回路日が指令電流ｌｓの
引下げ作用をしなくあるので、スイッチ素子Ｓを閉じて
いても後進力行の指令電流は引下げられない。次に、ス
イッチＳＷ３をＳＦ側に切換えて後進力行からブラギン
グによって前進力行にする（時点ｔ４から時点ｔ６まで
）。

時点ｔ４で後進励磁コイルＣＲＣの電圧が零になると、
フリツプフロップＦＦは動作をしないが、アンドゲート
ＡＧの出力Ｔ９が１となるので、トランジスタＴＲが導
適する。そのため、今までサィリスタＴｈに流れていた
電流がトランジスタＴＲに流れるので、サイリスタＴｈ
の電流が零となり、サィリスタＴｈは非導通となる。そ
の結果、ニュートラル状態では動作順序検出装置ＲＤの
出力Ｔ，．は零となり、第２図のスイッチ素子Ｓは開か
れる。時点ｔ５で前進励磁コイルＣＦＣが励磁されると
、イソバータ川Ｆの出力Ｔ４が０となり、フリツプフロ
ツプＦＦは反転し、出力Ｔ６が１、出力Ｔ′６が零とな
る。出力Ｔ６の立上がりをコンデンサＣで微分してサィ
リスタＴｈにゲート信号を与える。インバータＩＮＦの
出力Ｌは零であるので、アンドゲートＡＧの出力Ｔ９は
零で、トランジスタＴＲは非導通であるから、サイリス
タＴｈは導適状態となり、抵抗Ｒ３に電圧降下が生じる
。すなわち、動作順序検出装置ＲＤが出力を出すので、
第２図のスイッチ素子Ｓが閉じられ、プラギング時には
プラギング制御回路日により指令電流ｌｓを引下げる。
プラギングが終了すれば、スイッチ素子Ｓは閉じていて
も、プラギング制御回路日が指令電流ｌｓを引下げなく
なるので、次の前進力行には指令電流ｌｓがそのまま与
えられる。以上のように、第３図の回路では、前進励磁
コイルＣＦＣが励磁されて、次に後進励磁コイルＣＲＣ
が励磁された場合、あるいはこの逆の場合に限って動作
順序検出装置ＲＤが出力を出してスイッチ素子Ｓが閉じ
られるので、その時にプラギング状態が生ずると第２図
のプラギング制御回路日により指令電流ｌｓを引下げる
ことになる。

時点ｔ６から時点ｔ，ｏに示すように、同一の励磁コイ
ル（図では前進励磁コイル）が連続して励磁された場合
にはサィリスタＴｈが点弧しないので動作順序検出装置
ＲＤは出力を出さない。すなわち、第２図のスイッチ素
子Ｓが閉じないのでプラギング制御回路日が指令電流ｌ
ｓを引下げる動作をしていても指令電流ｌｓは引下げら
れない。このことは、次に説明する坂道発進時に重要な
ことである。次に坂道発進時について説明する。

坂道発進とは通常、坂道を登坂してきてその途中で一旦
停車し、さらに坂道を登坂する運転を言うのが一般的で
ある。そのため、前後進切摸しバー（図示してない）に
連動したスイッチＳＷ３は最初に坂道を登坂する場合に
閉じた側と坂道途中からの発進時に閉じた側とは同じ側
となる。すなわち、前後進切換接触器ＳＷ，，ＳＷ２を
投入する励磁コイルは、同一のものが続けて励磁される
ことになる。たとえば、前進力行で登坂を始め、さらに
坂道途中から前進力行で発進する場合を例にとると、第
３図の動作は第４図の時点ｔ７からｔｗの状態である。
この例によれば、坂道途中からの発進は時点ｔ９から始
まることになる。第４図からも明らかなように、同一励
磁コイルが続けて励磁されても、フリップフロップＦＦ
は前の状態を保つたままであり、サィリスタＴｈにゲー
ト信号が与えられてないので、動作順序検出装置ＲＤの
出力，．は零のままで、第２図のスイッチ素子Ｓは閉じ
られない。そこで、坂道発進時にフオークリフトの車体
が重力により坂道を下りはじめてから指令電流を与えた
場合を考えると、電動機は電気的にみてプラギングと同
一状態となる。この状態では、第２図のプラギング制御
回路日が指令電流ｌｓを引下げようと働くが、前記のよ
うにスイッチ素子Ｓが閉じていないので、実際には指令
電流ｌｓを引下げない。このことは、通常のプラギング
運転時より大きな指令電流ｌｓを与えたことにより、ブ
レーキ力を減少させないので、重力により下りはじめた
車体に強力なブレーキ力をかけることができ、ずり落ち
を止めて坂道の発進を行なうことが可能となる。本実施
例によれば、坂道発進時のずり落ちによるプラギングで
は指令電流が引下げられないので、強力なプラギング制
動力が得られ、ずり落ちを迅速に止めて円滑に坂道発進
させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、前後進切換接触
器の動作順序を検出して、この動作順序が前進側から中
立位置を経て再び前進側あるいは後進側から中立位置を
経て再び後進側のときに第１のプラギング状態、前進側
から後進側あるいは後進側から前進側のときに第２のプ
ラギング状態と判別し、第１のプラギング状態のときの
指令電流の設定値を、第２のプラギング状態のときの指
令電流の設定値よりも大きくしたので、第１のプラギン
グ状態に対して強力な制動力を得ることができ、車体の
ずり落ちを迅速に止めて円滑に坂道発進させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来におけるバッテリーフオークリフトのプラ
ギング運転時の制御を行なうための電気回路図、第２図
は本発明の一実施例を示すバッテリーフオークリフトの
プラギング運転時の制御を行なうための電気回路図、第
３図は第２図に示した動作順序検出装置の詳細結線図、
第４図は第３図の動作説明図、第５図は第３図に示した
フリップフロップの詳細結線図である。 Ｄ．．．．．．バッテリー、ＣＨ……チヨツパ、Ｍ……
直流電動子の電機子、Ｆ・・・・・・直流電動機の界磁
、ＳＷ，，ＳＷ２・・・・・・前後進切襖接触器、ＦＤ
・・…・フリーホイールダイオード、ＰＤ・・・・・・
プラギングダイオード、Ｇ・・・・・・ゲート制御装置
、ＤＤ・・・・・・通流率検出回路、Ｌ・・・・・・指
令電流リミッタ、ＲＤ……動作順序検出装置、Ｓ・・・
・・・スイッチ素子、ＣＦＣ・・・・・・前進コンタク
タ励磁コイル、ＣＲＣ・・・・・・後進コンタクタ励磁
コイル。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気車を駆動するための直流電動機と、この直流電
   動機の電流を制御するチヨツパと、前記直流電動機を正
   転、逆転させる前後進切換接触器と、前記直流電動機の
   電機子に並列接続されプラギング時に制動電流を流すプ
   ラギングダイオードと、前記チヨツパにゲート信号を与
   え前記直流電動機の電流を指令電流に応じて制御するゲ
   ート制御装置とを備えた電気車制御装置において、前記
   前後進切換接触部の動作順序を検出し、この動作順序が
   前進側から中立位置を経て再び前進側あるい後進側から
   中立位置を経て再び後進側のときに第１のプラギング状
   態、前進側から後進側あるいは後進側から前進側のとき
   に第２のプラギング状態と判別する手段を設け、第１の
   プラギング状態のときの前記指令電流の設定値を、第２
   のプラギング状態のときの前記指令電流の設定値よりも
   大きくしたことを特徴とする電気車制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記前後進切換接
   触器の動作順序の検出は、前記前後進切換接触器の励磁
   コイルに印加される電圧によって行なうことを特徴とす
   る電気車制御装置。