JPS6260403A - Controller for electric rolling stock - Google Patents

Controller for electric rolling stock

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JPS6260403A
JPS6260403A JP60198173A JP19817385A JPS6260403A JP S6260403 A JPS6260403 A JP S6260403A JP 60198173 A JP60198173 A JP 60198173A JP 19817385 A JP19817385 A JP 19817385A JP S6260403 A JPS6260403 A JP S6260403A
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JP
Japan
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current
armature
motor
maximum
resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP60198173A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Nagata
永田 雅己
Kanji Takeuchi
鑑二 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP60198173A priority Critical patent/JPS6260403A/en
Publication of JPS6260403A publication Critical patent/JPS6260403A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

PURPOSE:To utilize battery energy efficiently by limiting armature currents to maximum currents or less where a maximum output from a motor is acquired. CONSTITUTION:A current controller 102 controls power transistors 11, 21 so that command currents (iar*), (if*) and armature currents (ia) and field currents (if) measured by current sensors 13, 23 coincide with each other. A maximum control-current arithmetic circuit 130 computes maximum armature currents IaMAX as a maximum output from a motor on the basis of armature currents ia, field currents if and the number of revolution NM of the motor. A command-current comparator 140 selects a smaller value in the maximum- current command iaMAX and command armature currents (ia*) from a current command appliance 101, and transmits the command armature currents (iar*) over the current controller 102. Accordingly, an electric rolling stock can be operated efficiently.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば電気自動車に用いられる電気車の制御装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a control device for an electric vehicle used, for example, in an electric vehicle.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

バッテリを電源とする電気自動車における走行用制御装
置の従来における構成を第7図に示す。
FIG. 7 shows a conventional configuration of a driving control device for an electric vehicle using a battery as a power source.

第7図において、バッテリ1は、電動機5の駆動用電源
である。パワートランジスタ1)のチョッピングにより
電動機電機子6の電圧制御を行ない、パワートランジス
タ21のチョッピングにより電動機界磁7の電圧制御を
行ない、電動機5の出力トルクなどを制御する。12.
22はそれぞれ電機子6および界磁7に対するフリーホ
イールダイオードである。17は各種センサであり例え
ば温度などの情報を検出するものであり、アクセルセン
サ18、電動機の電機子6の回転数ピックアップ19と
共に、マイクロコンピュータ100に入力され、電流指
令器101により電動機5の要求出力トルクに相当する
指令電機子電流ia”と指令界磁電流if”を算出する
。13および23は電流センサであり、それぞれ電機子
6と界磁7の電流を検出し、増幅器14.24で増幅し
た後、マイクロコンピュータ100に入力される。10
2は、電流指令器101における前記指令電流ia *
 、  if *に電流センサ13.23で得られた電
動機電流ia、ifが一致するように、例えばPI制御
で、フィードバック制御を行なう。そして、この出力は
ベース駆動アンプ10,20.を通してパワートランジ
スタ1)と21のそれぞれのベースを駆動する。又、2
は電源ヒユーズ、3は電源コンタクタ、4は入力フィル
タ用コンデンサである。30はバッテリ電圧センサで、
バッテリ1の端子電圧■、を検出する。31は、バッテ
リ1の容量インジケータランプ制御回路で、バッテリ電
圧センサ30で検出したバッテリ端子電圧が低下した時
、インジケータランプ32を点灯し、バッテリ1の充電
時期を運転席に知らせる。
In FIG. 7, battery 1 is a power source for driving electric motor 5. In FIG. The chopping of the power transistor 1) controls the voltage of the motor armature 6, and the chopping of the power transistor 21 controls the voltage of the motor field 7, thereby controlling the output torque of the motor 5. 12.
22 are freewheel diodes for the armature 6 and field 7, respectively. Various sensors 17 detect information such as temperature, which is input to the microcomputer 100 together with the accelerator sensor 18 and the rotation speed pickup 19 of the armature 6 of the motor, and the request of the motor 5 by the current command device 101. A command armature current ia" and a command field current if" corresponding to the output torque are calculated. Current sensors 13 and 23 detect the currents of the armature 6 and the field 7, respectively, amplify them with amplifiers 14 and 24, and then input them to the microcomputer 100. 10
2 is the command current ia* in the current command device 101
, if * and the motor currents ia and if obtained by the current sensor 13.23, feedback control is performed, for example, by PI control. This output is then transmitted to the base drive amplifiers 10, 20 . through which the bases of power transistors 1) and 21 are driven. Also, 2
3 is a power supply fuse, 3 is a power supply contactor, and 4 is an input filter capacitor. 30 is a battery voltage sensor,
Detect the terminal voltage (■) of battery 1. Reference numeral 31 denotes a capacity indicator lamp control circuit for the battery 1, which lights an indicator lamp 32 when the battery terminal voltage detected by the battery voltage sensor 30 decreases to notify the driver's seat of the time to charge the battery 1.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

このような、走行用制御装置の構成をとる電気自動車で
は、バッテリを電源とするためバッテリの一充電当りの
走行距離を確保するため、バ・7テリエネルギーの有効
利用が望まれている。また車両の要求動力性能からバッ
テリ及び電動機の限界出力も要求される。
In an electric vehicle having such a configuration as a driving control device, since a battery is used as a power source, effective use of battery energy is desired in order to secure a mileage per one charge of the battery. Furthermore, the required power performance of the vehicle also requires the limit output of the battery and electric motor.

第2図に電機子回路の等価回路を示す。そして、電動機
5への電機的最大出力は、バッテリlの起電力Ellと
、電機子回路の抵抗成分(バッテリ1の内部抵抗rB十
電機子抵抗ra十配線の抵抗rS)およびパワートラン
ジスタ1)と電動m5の整流子等の電圧降下分E0によ
り定まる。等価回路の電圧方程式は、 El =Eo +Er+i aRa      (1)
ここで、Ra=rB+ra十rS、Erは電動機5の逆
起電力であり、 電動機5の電気的出力P9は、 P、=iaEγ−(E
++  Eo )ia  i a2Ra   (2)と
なり、電気的出力P9を最大とする電機子電流iaは、
(2)式を微分して dPx /d i a= (Ea −Eo ) −2i
 aRa=O I a、Ax = (Ea  Eo ) / 2 Ra
   (3)となる。一般に制御装置を設計する上では
、(3)式で与えられるIa)IIAX以下の電機子電
流iaで、車両の動力性能が得られるように行なわれる
Figure 2 shows the equivalent circuit of the armature circuit. The electrical maximum output to the motor 5 is determined by the electromotive force Ell of the battery l, the resistance component of the armature circuit (internal resistance rB of the battery 1 + armature resistance ra + wiring resistance rS), and the power transistor 1). It is determined by the voltage drop E0 of the commutator etc. of the electric m5. The voltage equation of the equivalent circuit is: El = Eo + Er + i aRa (1)
Here, Ra=rB+ra+rS, Er is the back electromotive force of the electric motor 5, and the electrical output P9 of the electric motor 5 is P,=iaEγ−(E
++ Eo )ia i a2Ra (2), and the armature current ia that maximizes the electrical output P9 is:
Differentiating equation (2), dPx /dia= (Ea -Eo) -2i
aRa=O I a, Ax = (Ea Eo) / 2 Ra
(3) becomes. Generally, when designing a control device, it is done so that the power performance of the vehicle can be obtained with an armature current ia equal to or less than Ia)IIAX given by equation (3).

しかしながら、バッテリ1老朽化および低温時における
バッテリ内部抵抗r、Bの増加等の原因で、(3)式に
おける抵抗Raが増加し、出力を最大とするIaMAX
が低下することがある。    ・また、バッテリの放
電末期では、バッテリ端子電圧が低下するため、従来は
第6図に示すバッテリの充電を表示するインジケータラ
ンプ32が点 、灯するが、バッテリ1の放電が進み、
90%程度の放電状態になると、第8図に示すようにバ
ッテリ内部抵抗γBは急激に増加するため、抵抗Raが
急激に増加して、最大電機子電流12MAXが低下して
しまう。従って、アクセルセンサ18等から、電機子電
流iaを増加させようとすると、電機子電流iaが最大
電機子電流13MAXよりも大きくなってしまうことが
あり、このような状態では、電機子電流iaの増加に伴
い、逆に電動機出力が低下してしまう。その結果、さら
に電機子電流iaを増加させるという状態におちいり、
第6図(a)に示すように、バッテリ1は急激に放電し
、電気自動車は走行不能になるという致命的な現象が発
生する。
However, due to aging of the battery 1 and an increase in battery internal resistances r and B at low temperatures, the resistance Ra in equation (3) increases, and the IaMAX that maximizes the output
may decrease.・Furthermore, at the end of battery discharge, the battery terminal voltage decreases, so conventionally the indicator lamp 32 that indicates battery charging shown in FIG. 6 lights up, but as the battery 1 continues to discharge,
When the battery reaches a discharge state of about 90%, the battery internal resistance γB rapidly increases as shown in FIG. 8, so the resistance Ra rapidly increases and the maximum armature current 12MAX decreases. Therefore, if an attempt is made to increase the armature current ia from the accelerator sensor 18 or the like, the armature current ia may become larger than the maximum armature current 13MAX. As it increases, the motor output will conversely decrease. As a result, the armature current ia is further increased,
As shown in FIG. 6(a), a fatal phenomenon occurs in which the battery 1 is rapidly discharged and the electric vehicle becomes unable to run.

このように、従来技術による装置では、電機子電流ia
を最大電機子電流IaMAXよりも大きい所で使用する
ことがあり、バッテリエネルギー効率の悪い状態で電気
自動車が運転されるという問題があった。
Thus, in devices according to the prior art, the armature current ia
is sometimes used where the armature current IaMAX is greater than the maximum armature current IaMAX, and there is a problem in that the electric vehicle is operated with poor battery energy efficiency.

そこで、本発明は上記問題点を解決するため、バッテリ
の状態によってバッテリ内部抵抗が変わることに着目し
て、電機子回路の抵抗を求め、電動機の最大出力が得ら
れる最大電流以下に電機子電流を制限し、いかなるバッ
テリ状態においても、限られたバッテリエネルギーを効
率よく利用する制御装置を提供するものである。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention focuses on the fact that the internal resistance of the battery changes depending on the state of the battery, calculates the resistance of the armature circuit, and lowers the armature current below the maximum current at which the maximum output of the motor can be obtained. The purpose of the present invention is to provide a control device that efficiently utilizes limited battery energy in any battery state.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

直流電源と、電気車を駆動するための電動機と、アクセ
ルの踏み込み等により前記電動機の電機子電流値を設定
する電流値指令手段と、この指令手段による電流値に前
記電動機の電機子電流を制御するチョッパとを備え、前
記直流電源、前記電動機、前記チョッパを閉回路に接続
した電気車の制御装置において、 前記閉回路の抵抗を検出する抵抗検出手段と、この抵抗
検出手段により得られた抵抗と直流電源の内部起電力と
により、前記電動機の出力を最大に発生させる最大電機
子電流を演算する演算手段と、 前記電動機の電機子電
流を、前記演算手段により得られた最大電機子電流以下
に制御するように前記チョッパを制限する制限手段と、
を備えた電気車の制御装置とすることである。
A DC power supply, an electric motor for driving an electric vehicle, a current value command means for setting an armature current value of the motor by stepping on an accelerator, etc., and controlling the armature current of the motor to the current value by the command means. A control device for an electric vehicle, comprising: a chopper that connects the DC power source, the electric motor, and the chopper in a closed circuit; calculation means for calculating a maximum armature current that generates the maximum output of the motor by using the internal electromotive force of the DC power supply; limiting means for limiting the chopper to control the chopper;
The object of the present invention is to provide a control device for an electric vehicle.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に、本発明の第1実施例を示す。 FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.

直流電源をなすバッテリ1は、電動機5の駆動用電源で
r、はバッテリ1の内部抵抗を示す。パワートランジス
タ1)のチョッピングにより、電動機電機子6に印加さ
れる電圧を制御し、パワートランジスタ21のチョッピ
ングにより、電動機界磁7に印加される電圧を制御して
、電動機5の出力トルクを制御する。12.22はそれ
ぞれ電機子および界磁7に対するフリーホイールダイオ
ードであり、トランジスタ1).21のOFF時に、電
機子6および界磁7に電流を流し続けるようにするもの
である。17は各種センサであり、例えば電動機温度、
パワートランジスタ温度などの情報を検出するもので、
アクセルセンサ18、電動機回転数ピックアップ19と
共に、電流指令器101に入力され、電動機5の要求出
力トルクに相当する指令電機子電流ia”と指令界磁電
流if“を算出する。
A battery 1 serving as a DC power source is a power source for driving an electric motor 5, and r represents an internal resistance of the battery 1. The chopping of the power transistor 1) controls the voltage applied to the motor armature 6, and the chopping of the power transistor 21 controls the voltage applied to the motor field 7, thereby controlling the output torque of the motor 5. . 12.22 are freewheeling diodes for the armature and field 7, respectively, and transistors 1). 21 is turned off, current continues to flow through the armature 6 and the field 7. 17 is various sensors, such as motor temperature,
It detects information such as power transistor temperature.
Together with the accelerator sensor 18 and the motor rotation speed pickup 19, it is input to the current command unit 101, and a command armature current ia'' and a command field current if'' corresponding to the required output torque of the electric motor 5 are calculated.

13および23は電流センサであり、それぞれ電機子6
と界[7に流れる電流を検出し、増幅器14.24で増
幅した後、電流制御器102に人力される。
13 and 23 are current sensors, each connected to the armature 6.
The current flowing through the field [7] is detected, and after being amplified by the amplifier 14.24, it is manually input to the current controller 102.

そして、電流制御器102は、指令電流iaゝrおよび
if”に、電流センサ13,23で計測した電機子およ
び界磁電流が一致するように、例えばPI制御の様な制
御回路で構成され、フィードバック制御を行なう。そし
て、この出力は、ベース駆動アンプ10.20を通して
、パワートランジスタ1).21のそれぞれのベースを
所定の通流率でチタッパ駆動する。又、2は電源ヒユー
ズ、3は電a!lをON、OFFするコンタクタ、4は
入力フィルタ用コンデンサである。
The current controller 102 is configured with a control circuit such as PI control so that the armature and field currents measured by the current sensors 13 and 23 match the command currents iaゝr and if'', Feedback control is performed.This output passes through base drive amplifiers 10 and 20 to drive the bases of power transistors 1) and 21 at a predetermined conduction rate.In addition, 2 is a power supply fuse, 3 is a power supply fuse, and 3 is a power supply fuse. A contactor turns on and off a!l, and 4 is an input filter capacitor.

次に、本発明による最大制御電流演算回路130につい
て説明すると、この回路130では、電動機5の最大出
力を得るための最大電機子電流を得るためのものである
Next, the maximum control current calculation circuit 130 according to the present invention will be explained. This circuit 130 is for obtaining the maximum armature current for obtaining the maximum output of the motor 5.

そこで、前述したように、第2図に示す電機子回路の等
価回路における電圧方程式は前記(1)式と同様に以下
の如くなる。
Therefore, as described above, the voltage equation in the equivalent circuit of the armature circuit shown in FIG. 2 is as follows, similar to the equation (1) above.

Es =EO+Er+1aRa ここで、Ra=r、+ra+r、である。Es = EO + Er + 1aRa Here, Ra=r, +ra+r.

そして、電動機の電気的出力PEを最大とする電機子電
流1a、Axは前記(3)式と同様に、T a、Ax 
= (Ex  Eo ) / 2 Raとなり、バッテ
リ起電力E、を予め定められた一定の値とし、E、を一
定の電圧降下と考えれば、電機子回路抵抗Raにより、
最大制御電流13MAXは算定できる。
Then, the armature current 1a, Ax that maximizes the electric output PE of the motor is T a, Ax
= (Ex Eo) / 2 Ra, and if the battery electromotive force E is a predetermined constant value and E is a constant voltage drop, then due to the armature circuit resistance Ra,
The maximum control current 13MAX can be calculated.

電機子回路抵抗Raは、(1)式より、Ra = (E
、、−E r) / i a       (4)ここ
で、E*+=EB Eoである。
Armature circuit resistance Ra is calculated from equation (1) as follows: Ra = (E
,, -E r) / ia (4) Here, E*+=EB Eo.

電動機逆起電力Erは Er=に、ΦN、            (5)ここ
で、K、:電動機により定まる定数N、4:電動機回転
数 Φ:界磁磁束     である。
The motor back electromotive force Er is Er=, ΦN, (5) where, K: constant N determined by the motor, 4: motor rotation speed Φ: field magnetic flux.

界磁磁束Φは、 Φ=f (if)             (6)で
あり、界磁電流の関数となる。
The field magnetic flux Φ is Φ=f (if) (6) and is a function of the field current.

以上(4ン式、(5ン式、(6)式より、Ra= (E
s −に+ NM f  (i f) ) /i a(
7)゛ となる。
From the above (4 equation, (5 equation), equation (6), Ra = (E
s − to + NM f (if) ) /ia(
7) It becomes ゛.

つまり、上述した(3)式より、最大電機子電流IaM
AXを求めるため、前記(4)式、(5)式、(6)式
によって、回路抵抗Ra、電動機逆起電力Er、界磁磁
束Φを算出する。
In other words, from equation (3) above, the maximum armature current IaM
In order to obtain AX, the circuit resistance Ra, motor back electromotive force Er, and field magnetic flux Φ are calculated using equations (4), (5), and (6).

そこで、最大制御電流演算回路130は、上述した(6
)式に沿って、電流センサ23で得られた界磁電流if
から界磁磁束φを算出する関数回路で構成された界磁磁
束算出回路131、上述した(5)式に沿って、界磁磁
束算出回路131で得られた界磁磁束Φと電動機回転数
ピックアップ19.より得られた電動機回転数N、4と
を乗算することにより、電動機逆起電力Erを演算する
乗算回路で構成される逆起電力算出回路132、上述し
た(4)式に沿って、予め定められたバッテリ起電力E
、から逆起電力算出回路132で得られた前記逆起電力
Erを減算する減算回路により回路抵抗分による電圧降
下分を算出し、この電圧降下分を電流センサ13で得ら
れた電機予電at aで除算する除算回路から電機子回
路抵抗Raを算出する抵抗算出回路133、上述した(
3)式に沿って、所定の電圧を抵抗算出回路133で得
られた電機子回路抵抗Raで除算する除算回路により電
動機が最大出力となる最大電機子電流1aMAXを算出
する最大電機子電流算出回路134から構成される。ま
た、電機子回路抵抗Raが、予め定められた抵抗Ra“
以上になったとき、リンプホーム機能のための表示装置
150を点灯すべく出力を発注する比較器、135より
構成される。また、前記最大制御電流■a1.lAXは
、指令電流比較器140に送られる。
Therefore, the maximum control current calculation circuit 130 is
), the field current if obtained by the current sensor 23 is
The field magnetic flux calculation circuit 131 is composed of a function circuit that calculates the field magnetic flux φ from the field magnetic flux Φ obtained by the field magnetic flux calculation circuit 131 and the motor rotation speed according to the above-mentioned equation (5). 19. The back electromotive force calculation circuit 132 is configured of a multiplication circuit that calculates the motor back electromotive force Er by multiplying the motor rotation speed N, 4 obtained by Battery electromotive force E
, the voltage drop due to the circuit resistance is calculated by a subtraction circuit that subtracts the back electromotive force Er obtained by the back electromotive force calculation circuit 132 from The resistance calculation circuit 133 that calculates the armature circuit resistance Ra from the division circuit that divides by a, as described above (
3) A maximum armature current calculation circuit that calculates the maximum armature current 1aMAX at which the motor reaches maximum output by a division circuit that divides a predetermined voltage by the armature circuit resistance Ra obtained by the resistance calculation circuit 133 according to the formula. It consists of 134. Further, the armature circuit resistance Ra is set to a predetermined resistance Ra"
It is comprised of a comparator 135 that issues an output to turn on the display device 150 for the limp home function when the above conditions occur. In addition, the maximum control current ■a1. lAX is sent to command current comparator 140.

この指令電流比較器140は、電流指令器101からの
指令電機子電流ia”と前記最大制御電流IaMAXと
のうちの小さな電流を選択し、修正された指令電機子電
流ia”rを電流制御器102に送る。そして、最大制
御電流1a’MAXに制限された状態では、表示装置1
50に制限が行なわれている状態を運転者に知らせるた
めの情報を伝送し表示する。
This command current comparator 140 selects the smaller current of the command armature current ia" from the current command device 101 and the maximum control current IaMAX, and applies the modified command armature current ia"r to the current controller. Send to 102. In a state where the maximum control current 1a'MAX is limited, the display device 1
50, and transmits and displays information to inform the driver of the state in which the limit is applied.

次に上記構成における動作について詳細に説明する。Next, the operation of the above configuration will be explained in detail.

第1図に示す直流分巻電動機5の制御法は、電機子制御
用パワートランジスタ1)をチョッパ制御することによ
り、電機子6に印加される平均電圧を制御する(低回転
時の)電機子制御と、前記電機子制御用パワートランジ
スタ1)を全導通として界磁制御用パワートランジスタ
21を断続して、電動機界磁7の磁束を弱めて制御する
(高回転時の界磁弱め制御がある。
The control method for the DC shunt motor 5 shown in FIG. Control is performed by making the armature control power transistor 1) fully conductive and turning on and off the field control power transistor 21 to weaken the magnetic flux of the motor field 7 (there is field weakening control at high rotations).

バッテリ1のエネルギーが低下し、端子電圧が下がると
、制御上自動的に電機子制御領域から弱め界磁側in 
61域に移行してゆく。そごで、弱め界磁制御領域(電
機子制御用パワートランジスタ1)が全導通で電動機電
機子6にバッテリ1の全電圧が印加されている状態)に
ついて本発明を適用。
When the energy of battery 1 decreases and the terminal voltage decreases, control automatically switches the field weakening side in from the armature control area.
Moving to area 61. Therefore, the present invention is applied to the field weakening control region (a state in which the armature control power transistor 1 is fully conductive and the full voltage of the battery 1 is applied to the motor armature 6).

した実施例で述べる。This will be described in an example.

今、バッテリ1が充電されており、第8図においてバッ
テリ1の内部抵抗r!lが小さい時には常に、電流指令
器101の指令電機子電流ia”が、最大電機子電流I
aMAXよりも小さいので、指令電流比較器140から
は、指令電機子電流ra”が出力されることとなる。
Now, the battery 1 is being charged, and in FIG. 8, the internal resistance of the battery 1 is r! Whenever l is small, the command armature current ia'' of the current command device 101 is the maximum armature current I.
Since it is smaller than aMAX, the commanded armature current ra'' is output from the commanded current comparator 140.

ところが、バッテリ1の放電が進んでしまうと、バッテ
リ1の内部抵抗r8が急激に増大して、最大電機子電流
13MAXが低下してしまう。そこで、本発明において
は、最大制御電流演算回路130によって、回路抵抗R
aを計算して、最大電機子電流IaMAXを演算してお
り、指令電機子電流ia2が最大電機子電流raMAX
よりも大きくなっても、電機子電流iaを最大電機子電
流13MAXとしているので、電動機5の最大出力で活
用できる。このようにバッテリの状態に応じて、電気車
の最適な運転が実現できる。
However, as the discharge of the battery 1 progresses, the internal resistance r8 of the battery 1 increases rapidly, resulting in a decrease in the maximum armature current 13MAX. Therefore, in the present invention, the maximum control current calculation circuit 130 calculates the circuit resistance R.
a is calculated to calculate the maximum armature current IaMAX, and the command armature current ia2 is the maximum armature current raMAX.
Even if it becomes larger than , the maximum output of the motor 5 can be utilized because the armature current ia is set to the maximum armature current 13MAX. In this way, optimal operation of the electric vehicle can be achieved depending on the battery condition.

また、本発明におけるバッテリ状態に応じた制御をする
際に、バッテリ内部抵抗r3に着目して、電機子回路抵
抗Raを用いて、この抵抗Raの変化によって、バッテ
リ状態を見ているので、この抵抗Raを算出するために
必要である(7)式における電動機の回転数N、4、電
機子電流ia、界磁電流ifは、通常電気自動車の制御
に使用されている制御パラメータであるため、新たなセ
ンサ入力を必要とせず、ソフトウェアアルゴリズムのみ
で実現できる。
Furthermore, when performing control according to the battery state in the present invention, the battery internal resistance r3 is focused on, and the armature circuit resistance Ra is used to monitor the battery state based on changes in this resistance Ra. The motor rotation speed N, 4, armature current ia, and field current if in equation (7), which are necessary to calculate resistance Ra, are control parameters that are normally used to control electric vehicles, so This can be achieved using only software algorithms without the need for new sensor inputs.

次に、上記処理を含めたリンプホーム機能についてのフ
ローチャートを第4図に示す。
Next, a flowchart of the limp home function including the above processing is shown in FIG.

200は従来の処理プログラムで205の電動機回転数
N、を入力した後本発明による処理プログラムが300
からスタートする。310の電機子回路抵抗Raの計算
を行なった後、320に行き、次に第3図に本発明の第
2実施例を示す。100はマイクロコンピュータ・ユニ
ット(MPU)であり、第4図にMPU100のフロー
チャートを示す。ステップ201は各種センサ(アクセ
ルセンサ18、各種センサ(電動機温度、パワートラン
ジスタ温度等)17、電動機回転数ピックアップ19)
を入力し、ステップ202で、ステップ201における
入力により電流の指令値を計算して、指令電機子電流i
a“と指令界磁電流if”を算出する。次に、ステップ
203で電流センサ13からの電機子電流iaを入力し
、ステップ204で電流センサ23からの界磁電流if
を人力し、ステップ205で電動機回転数ピンクアップ
19からの回転数N、を入力する。
200 is a conventional processing program, and after inputting the motor rotation speed N of 205, the processing program according to the present invention executes 300.
Start from. After calculating the armature circuit resistance Ra at 310, go to 320 and then turn to FIG. 3, which shows a second embodiment of the invention. 100 is a microcomputer unit (MPU), and FIG. 4 shows a flowchart of the MPU 100. Step 201 includes various sensors (accelerator sensor 18, various sensors (motor temperature, power transistor temperature, etc.) 17, motor rotation speed pickup 19)
In step 202, the current command value is calculated based on the input in step 201, and the command armature current i
a" and the command field current if" are calculated. Next, in step 203, the armature current ia from the current sensor 13 is input, and in step 204, the field current if from the current sensor 23 is input.
is input manually, and in step 205, the rotation speed N from the motor rotation speed pink-up 19 is input.

さらに、ステップ310におけるステップ31)では、
第1図における界磁磁束算出回路131と同様に(6)
式により界磁磁束Φを計算し、ステップ312では、第
1図における逆起電力算出回路132と同様に電動機5
の逆起電力を(5)式により算出し、ステップ313で
は、第1図における抵抗算出回路133と同様に(4)
式により回路抵抗Raを算出する。
Furthermore, in step 31) in step 310,
Similarly to the field magnetic flux calculation circuit 131 in FIG. 1 (6)
The field magnetic flux Φ is calculated by the formula, and in step 312, the electric motor 5 is
The back electromotive force of
Calculate the circuit resistance Ra using the formula.

そして、ステップ320に行き、ステップ310で得ら
れた抵抗Raが予め定められた抵抗値Ra“より大きい
かどうかを判定する。YESの場合、バッテリ1の内部
抵抗r、が上昇し、エネルギー残量が低下していること
を示しているため、バッテリ1の充電を要求するランプ
等を表示装置150で表示し、リンプホーム機能をはた
す。そして、ステップ340に行く。NOの場合はステ
ップ340に行き、第1図における最大電機子電流算出
回路134と同様に最大制御電流121)AXを前記求
めた抵抗Raより計算し、ステップ350の電流比較処
理を行なう。ステップ351では、アクセル、各部温度
など各種センサの情報をもとにステップ202で計算し
た指令電機子電流ia“と最大電機子電流12MAXを
比較する。ia”>IaMAXの場合YESとなり、バ
ッテリエネルギーを最適に利用するように電流制限を行
なうため、ステップ353にゆき、電流制限が実行され
たことを表示し、指令電流ia”rを最大電機子電流I
aMAXより小さい場合は、NOとなりステップ352
で指令電流ia”rを指令電機子電流ia”とし、ステ
ップ360に行く。
Then, the process goes to step 320, and it is determined whether the resistance Ra obtained in step 310 is greater than a predetermined resistance value Ra. If YES, the internal resistance r of the battery 1 increases, and the remaining energy Since this indicates that the battery 1 is low, a lamp or the like requesting charging of the battery 1 is displayed on the display device 150, and the limp home function is performed.Then, the process goes to step 340.If NO, the process goes to step 340. , similarly to the maximum armature current calculation circuit 134 in FIG. The command armature current ia" calculated in step 202 based on the sensor information is compared with the maximum armature current 12MAX. If ia''>IaMAX, the answer is YES, and in order to limit the current to optimally utilize battery energy, the process goes to step 353, displays that the current limit has been executed, and sets the command current ia''r to the maximum armature current. I
If it is smaller than aMAX, the answer is NO and step 352
Then, the command current ia"r is set as the command armature current ia", and the process goes to step 360.

以上で本発明による処理を終了し、ステップ206にも
どる。
This completes the process according to the present invention and returns to step 206.

次に、ステップ206では、ステップ350で得られた
指令電流ia”rとステップ203で得た電機子電流i
aと、および指令電流ifとステップ204で得た界磁
電流ifとが一敗するように電流制御を行ない、ステッ
プ207で、トランジスタ1).21のベース駆動する
ための所定のデユーティを出力する。
Next, in step 206, the command current ia"r obtained in step 350 and the armature current i obtained in step 203 are combined.
A, the command current if, and the field current if obtained in step 204 are controlled so that the field current if obtained in step 204 is controlled, and in step 207, transistor 1). A predetermined duty for driving the base of 21 is output.

電動機の制御状態が、前記弱め界磁制御領域から電機子
制御領域に移った場合、電機子制御領域では、弱め界磁
制御領域では計算した最後の電機子回路抵抗Raをホー
ルドしておけば実用上問題はない。また、最大制御電流
TaHAxについては、電機子制御領域では電機子制御
用パワートランジスタ1)の通流率αの逆数だけ、バッ
テリ電流に対し、電機子電流が電流増幅されるため、前
記弱め界磁制御領域で計算した最後のIa14AXに電
機子制御領域の最大制御電流=■a1.lAX/α(9
)式に示す補正を行なえば良い。
When the control state of the motor shifts from the field-weakening control region to the armature control region, there is no practical problem as long as the last calculated armature circuit resistance Ra is held in the field-weakening control region. . Regarding the maximum control current TaHAx, in the armature control region, the armature current is amplified with respect to the battery current by the reciprocal of the conduction rate α of the armature control power transistor 1). The maximum control current in the armature control area is the final Ia14AX calculated by =■a1. lAX/α(9
) may be corrected as shown in the formula.

第6図(blに本発明による制御装置を用いた実験結果
を示す。(司は、従来の制御装置による結果であり、図
中0点で、バッテリ1の内部抵抗r、の増加により、電
動機電流iaの増加に対し、逆に電動機出力が低下する
状態となり、バッテリjは急激に放電し、バッテリ1の
端子電圧も急激に低下し、電気自動車は走行不能となる
。本発明の適用により第6図(b)に示すように、バッ
テリ1の内部抵抗r=  (バッテリの残留エネルギー
量)により、0点から電流制限を行なうと共に、電流制
限を行なったという表示を行ない、バッテリエネルギー
を有効に利用し、電気自動車の走行時間が著しくのびて
いることが確認できる。なお、パンテリの充電を要求す
る表示は、0点で行なっている。
Figure 6 (bl) shows the results of an experiment using the control device according to the present invention. As the current ia increases, the motor output decreases, battery j is rapidly discharged, and the terminal voltage of battery 1 also decreases rapidly, making the electric vehicle unable to run. As shown in Figure 6 (b), the internal resistance r = (residual energy amount of the battery) of the battery 1 limits the current from the 0 point, and displays that the current has been limited, making the battery energy effective. It can be seen that the running time of the electric vehicle has been significantly extended by using the battery.Note that the display requesting charging of the panteri is set to 0 points.

本例では、電気自動車の必要最小限の走行を確保するた
め、電流制限時の最小電機子電流値を予め定められた値
に設定している。
In this example, the minimum armature current value at the time of current restriction is set to a predetermined value in order to ensure the minimum necessary running of the electric vehicle.

本実施例では、リンブホーム機能を°得るためにランプ
表示をしているが、バッテリエネルギ残量を示すメータ
を電機子回路抵抗の増加に対応して作動させてもよい。
In this embodiment, a lamp is displayed to obtain the limb home function, but a meter indicating the remaining battery energy may be activated in response to an increase in armature circuit resistance.

また前記実施例では、電動機電機子にバッテリ全電圧が
印加される界磁制御領域のみに適用し、電機子制御領域
では、界磁制御領域で計算した値をホールドして補正を
行なったが、電機子制御領域において、電機子に印加さ
れる平均電圧Ell□を第5図に示すように、電機子制
御パワートランジスタ1)の通流率αから、aC)式の
ように算定し、E、l□−αEg          
   (10)上述した(1)式、(2)式、(3)式
、(4)式におけるE、IをE。と書き換えて行なって
も良い。
Furthermore, in the above embodiment, the correction was applied only to the field control region where the full battery voltage is applied to the motor armature, and in the armature control region, the value calculated in the field control region was held and corrected. As shown in FIG. 5, the average voltage Ell□ applied to the armature is calculated from the conduction rate α of the armature control power transistor 1) according to the equation aC), and E,l□−αEg
(10) In the above-mentioned formulas (1), (2), (3), and (4), E and I are replaced by E. You can also rewrite it as

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明においては、抵抗検出手段に
より、閉回路の抵抗を検出し、この抵抗と直流電源の電
圧により電動機の出力を最大に発生させる最大電機子電
流を算出して、電機子電流を最大電機子電流以下に制御
するようにしたから、バッテリ状態により、閉回路の抵
抗が増大して、最大電機子電流が低下しても、常に電動
機の電機子電流を最大電機子電流以下に押さえて、電気
車を効率的に走行させることができるという優れた効果
がある。
As described above, in the present invention, the resistance of the closed circuit is detected by the resistance detection means, and the maximum armature current that generates the maximum output of the motor is calculated based on this resistance and the voltage of the DC power supply. Since the child current is controlled to be below the maximum armature current, even if the resistance of the closed circuit increases and the maximum armature current decreases depending on the battery condition, the motor's armature current is always kept below the maximum armature current. There is an excellent effect of being able to run an electric car efficiently by keeping the following in mind.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明電気車の制御装置の第1実施例を示す電
気回路図、第2図は第1図における電機子回路を示す等
価回路図、第3図は本発明電気車の制御装置の第2実施
例を示す電気回路図、第4図は第3図におけるMPUの
フローチャート、第5図はトランジスタの通流率に対す
る平均電圧を示す特性図、第6図(a)、 (b)はそ
れぞれ従来、本発明の電気車の制御装置における性能を
示す電気回路図、第8図はバッテリ放を量に対するバッ
テリ内部抵抗を示す特性図である。 1・・・直流電源をなすバッテリ、5・・・電動機、1
).2I・・・トランジスタ、1・3,23・・・電流
センサ、18・・・アクセルセンサ、19・・・電動機
回転数ピックアップ、101・・・電流指令器、102
・・・電流制御器、130・・・最大制御電流演算回路
、131・・・界磁磁束算出回路、132・・・逆起電
力算出回路、133・・・抵抗算出回路、134・・・
最大電機子電流算出回路、140・・・指令電流比較器
。 代理人弁理士  岡 部   隆 YBYS 第3図 第5図 第6図 第7図 芒ビトS(;−ラ$ 手続補正書□ 昭和60年/2月/日 2発明の名称 電気車の制御装置 3補正をする者 明牛との関係  特許出願人 愛欠凹ヒ1浴市昭和町1丁目1番地 (426)日本電装株式会社 代表者 戸田憲吾 4代 理 人 〒448  愛知騨y浴市昭和町1丁目1番地5 補正
指令の日付 発送日 昭和60年1)月26日 6、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄。 1正の内容 一1]書第22頁第7行目の「略図、」の後に、「第7
図は従来における電気車の制御装置を示す電気回路図、
」を追加します。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a first embodiment of a control device for an electric vehicle of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing the armature circuit in FIG. 1, and FIG. 3 is a control device for an electric vehicle of the present invention. FIG. 4 is a flowchart of the MPU in FIG. 3, FIG. 5 is a characteristic diagram showing the average voltage with respect to the conduction rate of the transistor, and FIGS. 6(a) and (b) 8 is an electric circuit diagram showing the performance of the conventional electric vehicle control device of the present invention, and FIG. 8 is a characteristic diagram showing the internal resistance of the battery with respect to the amount of battery discharge. 1... Battery forming a DC power source, 5... Electric motor, 1
). 2I... Transistor, 1, 3, 23... Current sensor, 18... Accelerator sensor, 19... Motor rotation speed pickup, 101... Current command device, 102
...Current controller, 130... Maximum control current calculation circuit, 131... Field magnetic flux calculation circuit, 132... Back electromotive force calculation circuit, 133... Resistance calculation circuit, 134...
Maximum armature current calculation circuit, 140... command current comparator. Agent Patent Attorney Takashi Okabe YBYS Figure 3 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Abyto S (;-ra$ Procedural amendment □ February/Date, 1985 2 Name of invention Electric vehicle control device 3 Relationship with the person making the amendment: Patent applicant 1-1 Showa-cho, Aichi-Yu-shi (426) Nippon Denso Co., Ltd. Representative Kengo Toda 4th Director 1 Showa-cho, Aichi-Yu-shi, 448 Chome 1-5 Date of amendment order Date of dispatch January 26, 1985 6. Column for a brief explanation of the drawings of the specification to be amended. 1 Correct Contents 1] Book, page 22, line 7, after “schematic diagram,” “7th
The figure is an electric circuit diagram showing a conventional electric vehicle control device.
” is added.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)直流電源と、電気車を駆動するための電動機と、
アクセルの踏み込み等により前記電動機の電機子電流値
を設定する電流値指令手段と、この指令手段による電流
値に前記電動機の電機子電流を制御するチョッパとを備
え、前記直流電源、前記電動機、前記チョッパを閉回路
に接続した電気車の制御装置において、 前記閉回路の抵抗を検出する抵抗検出手段と、この抵抗
検出手段により得られた抵抗と直流電源の内部起電力と
により、前記電動機の出力を最大に発生させる最大電機
子電流を演算する演算手段と、前記電動機の電機子電流
を、前記演算手段により得られた最大電機子電流以下に
制御するように前記チョッパを制限する制限手段と、を
備えた電気車の制御装置。
(1) A DC power source and an electric motor for driving an electric car,
The DC power source, the electric motor, and the In a control device for an electric vehicle in which a chopper is connected to a closed circuit, the output of the electric motor is determined by a resistance detection means for detecting the resistance of the closed circuit, the resistance obtained by the resistance detection means, and an internal electromotive force of a DC power source. a calculation means for calculating a maximum armature current that generates a maximum of; and a limiting means for limiting the chopper so that the armature current of the motor is controlled to be equal to or less than the maximum armature current obtained by the calculation means; Electric vehicle control device equipped with
(2)前記抵抗検出手段は、 前記電動機の界磁電流を検出する界磁電流検出手段と、 前記電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記界磁電流検出手段と前記回転数積出手段とでそれぞ
れ得られた界磁電流と回転数から、前記電動機の逆起電
力を検出する逆起電力検出手段と、前記電動機の電機子
電流を検出する電機子電流検出手段と、 前記逆起電力検出手段により得られた逆起電力と、前記
電機子電流検出手段により得られた電機子電流とを演算
し、抵抗を算出する抵抗演算手段と、 を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
電気車の制御装置。
(2) The resistance detection means includes a field current detection means for detecting a field current of the electric motor, a rotation speed detection means for detecting a rotation speed of the electric motor, and a product of the field current detection means and the rotation speed. a back electromotive force detection means for detecting a back electromotive force of the motor from the field current and rotation speed respectively obtained by the output means; and an armature current detection means for detecting an armature current of the motor; A patent claim characterized by comprising: resistance calculation means for calculating a resistance by calculating a back electromotive force obtained by the electromotive force detection means and an armature current obtained by the armature current detection means. A control device for an electric vehicle according to item 1.
(3)前記抵抗検出手段で得られた抵抗が、所定値以上
に増加した時に、警告を行う特許請求の範囲第2項記載
の電気車の制御装置。
(3) The control device for an electric vehicle according to claim 2, which issues a warning when the resistance obtained by the resistance detection means increases to a predetermined value or more.
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