JPS6258894A - 電動機制御装置 - 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、電力素子であるパワートランジスタと並列に
バイパスコンダクタを有し、チョッパ制御方式によって
直流電動機を制御する装置に関し、詳しくは、該パワー
トランジスタの保護を達成する装置に関する。

本発明の装置は、例えばバッテリーフォークリフトの荷
役用の直流電動機の制御に利用され得る。

［従来の技術］ 第３図は従来用いられている電ｖＪ機制御装置の構成の
一例を示している。

図示のように従来の装置は、直流型！１ｌＩｌ１１の給
電回路にパワートランジスタ３及びバイパスコンダクタ
４が介挿され、これらの駆動をυＪｔｉｌｌｌ！ｆｌｓ
６からの信号によって制御する構成を成す。

ここに、制御部６はアクセルペダル等より入力される速
度指令信号の大小に応じ、駆動部７を介して、パワート
ランジスタ３をチョッパ制御し、及びバイパスコン１タ
クタ４を投入、離落制御している。

即ち、今、前記速度指令信号が所定値未満の場合には、
制御部６は、該速度指令信号に追従して、パワートラン
ジスタ３のＡンオフ制御（チョッパ制御）を行ない、直
流電動機１に印加する平均電圧を可変づる。

一方、前記速度指令信号が所定値以上となった場合には
、制御部６は、バイパスコンダクタ４を投入し、電動機
１の電源電圧駆動を行なう。なお、速度指令信号が所定
値未満に復帰する場合には、再びバイパスコンダクタ４
を離落する。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記制御Ｉｌ装置では、バイパスコンダクタ
の離落時に、パワートランジスタ３の破壊がしばしば発
生する。負荷変動等に伴ない過大な電流がバイパスコン
ダクタ４に流れている状態で、パワートランジスタ３に
切換えられる場合があるからである。

また、バイパスコンダクタ４の離落時に発生しがちなア
ークを防止するべく、バイパスコンダクタ４の離落に際
し、前記パワートランジスタ３を所定時間導通させてバ
イパスコンダクタ４の接点を切り離す事が本発明者によ
って提案されている。

この場合も、パワートランジスタ３に過大電流が流れ、
該パワートランジスタ３を破壊する場合がある。

本発明は、前記バイパスコンダクタの離落時におけるパ
ワートランジスタの過電流からの保護を達成するもので
あり、好ましくは前記アークの発生をも防止するもので
ある。

［問題点を解決するための技術的手段］本発明の装置は
、直流電動機、及びその給電回路と、前記給電回路に直
列に介挿されたパワートランジスタと、前記パワートラ
ンジスタに並列に接続されたバイパスコンダクタと、前
記直流電動機に供給する電動機電流を検出する電流検出
器と、速度指令信号及び前記電流検出器からの電流検出
信号を入力し、少なくとも前記速度指令信号の大小に応
じて前記パワートランジスタをチョッパ制御し、及び前
記バイパスコンダクタを投入、離落制御する信号を出力
する制御部と、該制御部からの制御信号を入力し、該信
号に応じて前記パワートランジスタ及び前記バイパスコ
ンダクタを駆動する駆動部と、を有する電ａ機制御装は
において、前記制御部は、前記バイパスコンダクタの離
落信号の出力に際し、前記電流検出信号が所定値以上で
ある場合は、前記バイパスコンダクタの離落信号の出力
を遅延させることを特徴とするものである。

以下、各構成要件を説明する。

（１）パワートランジスタは、直流電動機に供給する負
荷電流をチミッピングするスイッチ（電力素子）であり
、従来と同様のものを用いることができる。

（２）バイパスコンダクタは、速度指令信号が所定値を
越えた場合においてパワートランジスタを短絡し、該パ
ワートランジスタの定格によって電動機電流が制限され
ることを防止し、あるいは、該パワートランジスタによ
る電圧降下を避けるために用いられる。

（３）電流検出器は、電動機電流を検出する。接点、無
接点いづれのタイプも用いることができる。

〈４）制御部は、速度指令信号及び電流検出信号を入力
し、これらの信号に応じてパワートランジスタ及びバイ
パスコンダクタの駆動状態を設定するものである。ここ
に、「駆動状態」とは、「駆動していない状態」をも含
む概念がある。

即ち、速度指令信号が所定値未満である場合は、該速度
指令信号に追従してパワートランジスタのチョッパ周波
数、及びデユーティサイクルを決定づる信号を出力し、
直流電動機に印加する電圧を可変する。

一方、速度指令信号が所定値以上である場合は、バイパ
スコンダクタの投入信号が出力される。

また、速度指令信号が所定値未満に復帰する場合は、電
流検出信号の大小に応じて、以下の如く制υ１１する。

（イ）電流検出信号が所定値未満の場合通常の状態であ
り、バイパスコンダクタの離落信号をすみやかに出力す
る。好ましくは該離落信号の出力に先だち、パワートラ
ンジスタを一定期間全導通する信号を出力してアークの
発生を防止する。尚、ここで前記所定値とは、パワート
ランジスタが過゛電流のために破壊されないように定め
られる値である。

（ロ）電流検出信号が所定値以上である場合負荷変動等
に伴い、回路に一時的に過電流が流れている状態である
。該過電流は故障等の場合を除き、一定時間接には通常
の許容値まで低下する。

故に、バイパスコンダクタの離落信号の出力は、一定時
間遅延させる。該一定時間は、あらかじめ定めておいて
もよく、あるいは前記電流を継続的に測定し、該過電流
が許容値に低下するまでの時間としてもよい。なお該一
定時間経過後においても電流値が前記許容値まで低下し
ない場合は、パワートランジスタをオフさせたまま、バ
イパスコンダクタを離落することとしても良い。

なＪ３、上記において速度指令信号は、例えばアクセル
ペダルに対応するアナログ電圧レベルの指令として、又
は、デジタル信号として与えられる。

また、制御部はデジタルコンピュータ、又はアナログ電
子回路によって構成される。

（５）駆動部は、制御部から出力された制御信号を入力
し、該信号にしたがってパワートランジスタ及びバイパ
スコンダクタを駆動する。駆動部は従来と同様の駆動回
路で構成できる。

［作用１ 本発明の装置は以下の如く機能する。

（１）指令速度が所定値未満のとき 速度指令信号に対応して直流電動機に印加される平均電
圧は、パワートランジスタのオン−オフにより可変制御
され、該直流型ｗＪ機の回転速度は、速度指令信号に追
従する。

く２）指令速度が所定値以上のとき バイパスコンダクタが投入され直流電動機には電源電圧
が印加される。なお、電流値は負荷に応じて定まる。

〈３）指令速度が所定値以上から所定値未満に復帰する
とさ ■電動機電流が所定値未満であるとき バイパスコンダクタは、すみやかに離落する。

なお、好ましくは制御信号に基づき、バイパスコンダク
タ離落信号に先立ち、パワートランジスタを一定時間、
導通させ、アークの発生を防止する。

■゛眉動機電流が所定値以上であるときバイパスコンダ
クタの離落は、電動機電流がパワートランジスタを破壊
しない許容値に低下するまでの一定時間遅延される。該
一定時間経過後においても電流値が許容値まで低下しな
い場合は、パワートランジスタをオフさＶたままバイパ
スコンダクタを離落する。

［実施例］ 以下、本発明を具体的な一実施例に基づいて説明する。

第１図は、同実施例装置の構成を示すブロック図である
。

直流直巻電動機１及びバッテリー２があり、バワートラ
ンジスタ３は、バッテリー２に直列に介挿されている。

又、パワートランジスタ３にバイパスコンダクタ４が並
列に接続されている。更に電流検出器５が直流電動ＦＭ
１及びバッテリー２の中間に接続されている。パワート
ランジスタ３及びバイパスコンダクタ４の駆動を制御す
る制御部２０は、Ａ／Ｄ変換器２１、ＣＰＵ２２、タイ
マ２３、タイマ２４、パルス発生器２５から構成されて
いる。又、パワートランジスタ３及びバイパスコンダク
タ４を駆動する駆動部３０は、ドライバー３１、Ｉ１０
インタフェース３２から構成されている。

アクセル操作量及び電流検出器からの検出量は、電圧レ
ベルで検出され、Ａ／Ｄ変換器２１によりデジタル信号
化されて、ＣＰＵ２２の中にとりこまれる。

次に、ＣＰＬＪ２２内における処理手順を第２図のフロ
ーチャートを参照し説明する。

（イ）速度指令信号が、所定値未満のときは、予め定ま
った手順により演算処理が付され、該信号に対応して電
動機１に印加する電圧パルス幅を制御すべくデユーディ
指令が作成される。

（ロ）速度指令信号が、所定値以上であるときはバイパ
スコンダクタ投入信号が出力され続ける。

又、バイパスコンダクタ投入信号が出力されると、デユ
ーティサイクルＯ％のデユーティ指令値が作成される。

（ハ）速度指令信号が再び所定値未満となったときは、
バイパスコンダクタ投入信号が出力されているか否かを
１ヒ較する。バイパスコンダクタ投入信号が出力されて
いる場合には、検出信号が規定値内であるかを比較する
。ただし、バイパスコンダクタ投入信号が出力されては
いるが、未だバイパスコンダクタが投入されていないと
きは、バイパスコンダクタ離落信号により、バイパスコ
ンダクタの投入を中止する処理を行ってもよい。検出信
号が規定値内であるときは、パワートランジスタを一定
時間導通さＶる信号を出力するとともにバイパスコンダ
クタ離落信号が出力される。このパワートランジスタを
一定時間導通させる信号により、一定時間デユーティサ
イクル１００％のデユーティ指令が作成される。又、検
出電流信号が規定値を超えるときは、クロックパルス入
力のカウンタ減陣が始まる。任意に設定したカウントが
Ｏになるまでに検出信号が規定値内に復帰したとぎは、
パワートランジスタを一定時間導通させる信号を出力す
るとともにバイパスコンダクタ離落信号を出力する。又
、検出信号がクロックパルスのカウンタ値が０になって
も、規定値内に復帰しないときは、パワートランジスタ
を導通させることなく、バイパスコンダクタを離落する
バイパスコンダクタ離落信号を出力する。

次にＣＰＵ２２から出力された信号が、いかに処理され
るかを説明する。

タイマ２３によって、パワートランジスタ３がターンオ
ンする周波数が決定され、ターンオンしたパワートラン
ジスタ３はタイマ２４によって繰り返し周期内でターン
オフする時間が決定される。

ＣＦＪＪ２２から出力されたデユーティ指令は、タイマ
２４に入力され、デユーティ指令に対応して、パワート
ランジスタがターンオフする時間が決定される。そして
、タイマ２３、タイマ２４によって決定されたデユーテ
ィサイクルに対応したパルスがパルス発生器２５で発生
され、このパルスに基づいて、パワートランジスタ３が
駆動される。

一方、ＣＰＵから出力されたバイパスコンダクタ投入信
号及びバイパスコンダクタ離落信号はＩ１０インタフェ
ースを介してバイパスコンダクタを離落する。

以上述べた所から、本実施例においては、バイパスコン
ダクタ離落時において過電流からパワートランジスタを
保護できる。また、パワートランジスタを一定時間導通
することが可能であり、定格の小さなパワートランジス
タを使用した場合でも、バイパスコンダクタ離落時に発
生するアークを根本的に防止しうる。

［発明の効果］ 本発明は、電流検出器によって電動機電流を検出し、そ
の大小に応じてバイパスコンダクタの離落時刻をルリ御
する装置である。故に、本発明の装置によると、パワー
トランジスタを過電流から保護でさ又、定格の小さいパ
ワートランジスタを使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の具体的な実施例に係るヂョツバ制御
方式による直流電動機の制御装置のブロックダイアグラ
ムである。第２図は本発明の具体的な実施例に係るＣＰ
Ｕの内部処理の手順の一部を示したフローヂャートであ
る。第３図は本発明に関連する従来技術を示したブロッ
クダイアグラムである。 特轟′［出願人　　株式会社豊田自り織機製作所間　　
　　株式会社明電舎 代理人　　　弁理士　　大川　宏 同　　　　弁理士　　丸山明夫 第２図 第３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電動機、及びその給電回路と、 前記給電回路に直列に介挿されたパワートランジスタと
   、 前記パワートランジスタに並列に接続されたバイパスコ
   ンダクタと、 前記直流電動機に供給する電動機電流を検出する電流検
   出器と、 速度指令信号及び前記電流検出器からの電流検出信号を
   入力し、少なくとも前記速度指令信号の大小に応じて前
   記パワートランジスタをチョッパ制御し、及び前記バイ
   パスコンダクタを投入、離落制御する信号を出力する制
   御部と、 該制御部からの制御信号を入力し、該信号に応じて前記
   パワートランジスタ及び前記バイパスコンダクタを駆動
   する駆動部と、 を有する電動機制御装置において、 前記制御部は、前記バイパスコンダクタの離落信号の出
   力に際し、前記電流検出信号が所定値以上である場合は
   、前記バイパスコンダクタの離落信号の出力を遅延させ
   ることを特徴とする電動機制御装置。
2. （２）前記制御部は、前記バイパスコンダクタの離落信
   号の出力を、前記電流検出信号が所定値以下となるまで
   遅延させる特許請求の範囲第１項記載の制御装置。
3. （３）前記制御部は、前記電流検出信号が、所定時間内
   に所定値以下に復帰しない場合は、前記パワートランジ
   スタをオフさせたまま前記バイパスコンダクタの離落信
   号を出力する特許請求の範囲第１項記載の制御装置。
4. （４）前記制御部は、前記バイパスコンダクタの離落信
   号の出力に先だち、前記パワートランジスタを一定時間
   導通させる特許請求の範囲第１項記載の制御装置。
5. （５）前記制御部は、前記電流検出信号が前記電動機の
   定格電流を越えた場合は、前記パワートランジスタをオ
   フさせたまま前記バイパスコンダクタの離落信号を出力
   する特許請求の範囲第１項記載の制御装置。