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JPH06101881B2 - 電気自動車の制動制御装置 - Google Patents

電気自動車の制動制御装置

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JPH06101881B2
JPH06101881B2 JP61162747A JP16274786A JPH06101881B2 JP H06101881 B2 JPH06101881 B2 JP H06101881B2 JP 61162747 A JP61162747 A JP 61162747A JP 16274786 A JP16274786 A JP 16274786A JP H06101881 B2 JPH06101881 B2 JP H06101881B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気自動車の制動制御装置に係り、特にバッテ
リフォークリフトの速度を制御するに好適な電気自動車
の制動制御装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、前，後進スイッチを切り替えた時だけ回生制動を
かける電気車制動制御装置は例えば、特開昭56-157202
号等で知られている。この種制動制御装置は、前，後進
方向切り替え時のチョッパ通流率がある一定値を越えた
場合、回生制動をかけるようにしたものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、チョッパ通流率からの信号を基に回生
制動へ切り替える時期を判定し、電動機の励磁を回生制
動に切り替えていた。
しかしこの種装置は、後進方向の要求が発生した後から
制動トルクが発生するまでの遅れ時間は、前記前，後進
コンタクタが前進方向から後進方向へ切り替わる機械的
な遅れ時間に加えて、回生コンタクタの切り替えの遅れ
時間や、電動機が回生のための誘起電圧を発生するまで
の遅れ時間が長く、車両の制動フィーリングが悪いとい
う欠点があった。また上記誘起電圧発生までの遅れ時間
は、予備励磁電流が一定であれば電動機回転数が高いほ
ど短い特性があるため、低い回転数から回生制動動作を
行うとすると上記に述べたように制動トルクが発生する
までの遅れ時間が長くなり、車両の制動フィーリングが
悪いという問題があった。
本発明の目的は、車両の走行状態に応じた制動制御を向
上させることにより車両制動フィーリングを向上させる
ことにある。
〔問題点を解決するための手段〕
予備励磁回路（８）と、電動機制御部（５）を有する電
気自動車の制動制御装置であって、 電気自動車は、界磁コイル（14）を有する直流電動機
（11）と、界磁コイル（14）の励磁方向を切り替える
前，後進コンタクタ（13,15）と、チョッパ回路（16）
とにより走行制御され、 予備励磁回路（８）は、直流電動機（11）の一端と、該
電動機の他端に直列接続された回生コンタクタ（９）の
他端との間に接続され、 電動機制御部（５）は、アクセル回路（18）と、前進ス
イッチ（31）と、後進スイッチ（32）と、バッテリ電圧
検出回路（２）と、電機子電流検出器（10）との出力を
入力して走行信号を出力するものであり、 前進スイッチ（31）と、後進スイッチ（32）とが前進か
ら後進或いは後進から前進方向に切り替えられたとき、
電動機の回転数を演算し、 その値が所定の設定回転数以上のときには、回生コンタ
クタ（９）の接点を開放し、所定回転数以下のときに
は、回生コンタクタ（９）の接点を閉成し、かつ、予備
励磁回路（８）を作動させて電動機の回転方向と逆の界
磁電流を流す制御信号を出力するものである 電気自動車の制動制御装置。
〔作用〕
電動機制御部はアクセル回路からアクセルの踏み込み量
に応じた出力電圧が発生するとA/D変換器を介してこれ
を取り込み、前記出力電圧に応じたチョッパ通流率を１
次遅れ演算により算出し増幅器を含むチョッパ回路を動
作させ、電動機を駆動する。
制動力を得るには、前進スイッチをオフし、後進スイッ
チをオンすると、前進スイッチの検出回路を介して得た
前進信号と後進スイッチの検出回路を介して得た後進信
号とから、前，後進スイッチを切り替えた事を検出し、
界磁コイルの接続も、後進方向に切り替える。前記マイ
クロコンピュータはそのときの電動機回転数を演算し、
その結果回転数Ｎが所定の設定回転数N0以上であるかを
判定し、設定値以上であれば回生制動動作を行い、そう
でなければ回生制動動作を行わないように動作指令す
る。
〔実施例〕
先ず、本発明の電気自動車の回生制動制御装置を含む基
本構成を第１図及び第２図に基づき説明する。
図において、バッテリ１の一端は回生コンタクタ9,電流
検出器10を介して、直流電動機11の一端に接続され、他
端はチョッパ回路16,前進コンタクタ13,前記直流電動機
の界磁コイル14,後進コンタクタ15,チョッパ回路16に接
続されている。電動機制御部５は運転者が操作する前，
後進スイッチ３による前進要求或いは後進要求を検出
し、前進要求であれば前記コンタクタ13及び15を第１図
のように接続する。また前記チョッパ回路16を所定の通
流率でオン，オフ動作することによって前記界磁コイル
14に前進方向の界磁電流を通電して電動機回転数を可変
できるようにしてある。後進要求であれば前記コンタク
タ13及び15を切り替え第１図とは逆に接続する。また同
様に前記チョッパ回路16を所定の通流率でオン，オフ動
作することによって前記界磁コイル14に後進方向の界磁
電流を通電して電動機回転数を可変することができる。
６は前記チョッパ回路がオフしたときに生じる逆起電力
を導通させるフライホイールダイオードである。
前記バッテリ１と電動機制御部５間に接続されるバッテ
リ電圧検出回路２は電気負荷との関係からバッテリが不
能にならないように常に監視し、保護するものである。
駆動部４は詳細は後述するが、前記電動機制御部５によ
って制御され、前記回生コンタクタ９を駆動する。前記
直流電動機11に並列に設けられる予備励磁回路８は前記
電動機制御部５によって制御され、直巻磁界を切り替え
てもすぐには発電機として立上らないための要因の残留
磁束を打ち消すためにある。
次にプラギング制動動作について説明する。
例えば前記直流電動機が前進方向の回転中に、制動をか
けるために後進方向の要求が発生すると、前記制御部５
は前，後進コンタクタ13,15を前進方向から後進方向の
接続に切り替える。その後前記チョッパ回路を所定の通
流率でオン，オフ動作させると直流電動機11の回転方向
と界磁電流の通電方向が逆になるので、直流電動機11は
発電機として動作し、その結果、直流電動機11,プラギ
ングダイオード7,回生コンタクタ9,電流検出器10のルー
プで発電電流が流れ制動トルクを発生する。従って、上
記発電電流は、前記直流電動機の回転方向が前進方向か
ら回転停止するまで継続される。そして、回転停止後は
引き続き、後進方向に回転を続ける。このときの発電電
流は、前記プラギングダイオード７などによって熱に変
換されるだけで、バッテリに回生されないと共に、発電
電流が界磁コイルを流れないために大きな制動トルクが
得られない。また、後進方向の要求が発生した後から制
動トルクが発生するまでの遅れ時間は、前記前，後進コ
ンタクタが前進方向から後進方向へ切り替わる機械的な
遅れ時間によるので、時間が短く自動車の制動フィーリ
ングは良い。
次に回生制動動作について説明する。
例えば前記直流電動機が前進方向の回転中に、制動をか
けるために後進方向の要求が発生し、回生制動を行うと
きは、前記制御部５は駆動部４を介して前記回生コンタ
クタを開放すると共に、前，後進コンタクタ13,15を前
進方向から後進方向の接続に切り替える。
次に予備励磁回路８をオフからオンにする。予備励磁回
路がオフとは、前記バッテリの接続ラインと、前記プラ
ギングダイオードのアノード接続ラインが非導通状態
で、オンとは前記バッテリの接続ラインと、前記プラギ
ングダイオード７のアノード接続ラインが導通状態のこ
とである。次に前記チョッパ回路16を所定の通流率でオ
ン，オフ動作させる。
その結果、前記チョッパ回路16がオンの時は、第２図の
点線に示すようにバッテリ1,予備励磁回路8,直流電動機
11,界磁コイル14,チョッパ回路16のループで励磁電流が
流れる。このとき電動機の回転方向は界磁の方向に対し
て逆向きに接続されているので、誘起電圧EMの極性は図
の向きとなって前記直流電動機は発電状態になり制動力
が発生する。前記チョッパ回路16がオフの時は、一点鎖
線に示すように直流電動機11,プラギングダイオード7,
回生ダイオード17,回生コンタクタ9,電流検出器10のル
ープで発電電流が流れ制動トルクを発生する。
したがって、上記発電電流は、前記直流電動機の回転方
向が前進方向から回転停止するまで継続される。そし
て、回転停止後は前記予備励磁回路をオフし、かつ前記
回生コンタクタを導通させ、引き続き後進方向に回転を
続ける。
次に本発明の具体的実施例を第３図により説明する。
電動機制御部５への電圧はバッテリ1,ヒューズ19,キー
スイッチ20を介して供給されるように構成される。定電
圧電源回路21は、RAM24を内蔵したマイクロコンピュー
タ23,プログラムを記憶したROM22,A/D変換器25への電源
回路である。A/D変換器には、アクセル回路18,バッテリ
電圧検出回路２及び電機子電流検出器10が接続されてい
る。前進信号をオン，オフする前進スイッチ31,後進信
号をオン，オフする後進スイッチ32は前，後進スイッチ
31,32の動作検出回路26,27を介してマイクロコンピュー
タ23に接続されている。該コンピュータの出力端は予備
励磁トランジスタ33の駆動用トランジスタ28と、界磁コ
イル14を切り替えるための前進コンタクタ13及び後進用
コンタクタ15の吸引用コイル15aの駆動用トランジスタ2
9と、回生コンタクタ９の開放用コイル9aの駆動トラン
ジスタ30のベースに接続されている。チョッパ回路16は
増幅器35により動作する。６はフライホイールダイオー
ド、７はプラギングダイオード、17は回生ダイオード、
11は直流直巻電動機である。
次に、運転者が前進方向に車両を運転する基本的な動作
について第４図により説明する。
まずキースイッチ20を閉じるとバッテリ１から電源回路
21へ電源が供給され、マイクロコンピュータ23はROM22
に記憶してあるプログラムに従い動作する。第４図
（ａ）において、まず前進スイッチ31をオンすると、前
進スイッチの検出回路27を介して前進信号を有りと判断
する。次に、アクセル回路18の電圧信号をA/D変換器25
を介して検出し、運転者が操作したアクセルの踏み込み
量、すなわち電動機11に対する電流指令を求める。次
に、界磁コイル14を前進方向へ回転すべく電動機11と接
続するために、駆動トランジスタ29をオンする。これに
より、前進コンタクタ用の駆動コイル13aに、バッテリ
1,前進スイッチ31,駆動トランジスタ29の経路で電流が
供給され、前進コンタクタ13が動作し、その接点は第３
図に示すようなチョッパ回路16側に接続される位置から
電動機11側へ接続される。次に、先に得られた電流指令
により、後述する第４図（ｂ）の計算に従った通流率計
算を行いチョッパ回路16を所定のデューティで動作さ
せ、電動機を回転させる。
これらの動作とは逆に、前進スイッチ31及び後進スイッ
チ32が共にオフであれば、前，後進信号が無しと判断
し、駆動トランジスタ29をオフして界磁コイルを電動機
11と接続せず、かつチョッパ回路16も動作しない。
次に、第４図（ｂ）について説明する。前述で得られた
電流指令と、電流検出器10からA/D変換器25を介して得
られた電機子電流との差をとり、図に示すようなゲイン
K,時定数Ｔで表される１次遅れの計算を行い、その結果
を通流率、すなわちデューティに変換し、チョッパ回路
16を動作している。以上により、電動機が回転する。
次に、本発明の電動機回転数の算出方法について第５
図，第６図を用いて説明する。第５図は一実施例のプロ
グラムフローチャート、第６図は直流直巻電動機11の磁
束Ｋφの一般的な特定を示す。第５図において、まず電
動機回転数の計算はチョッパ回路16の動作中に限定して
いる。これは、チョッパ回路16が動作していなければ、
後述の電動機回転数の計算式（１）における、通流率α
及び電動機電流IMが零となり、電動機回転数の算出が正
しく行えないからである。次に、チョッパ動作中であれ
ば電動機11に印加されているバッテリ電圧を電圧検出器
２からA/D変換器25を介して検出し、それを前述の計算
式（１）のVBとする。次に電機子電流を電流検出器10か
らA/D変換器25を介して検出し、それを後述の計算式
（１）のIMとする。次に、磁束Ｋφを第６図に示すよう
な電機子電流に対するデータとしてROM22に記憶してお
き、これを参照する事により、前述の計算式（１）のＫ
×φとする。次に通流率αは前述の第４図（ｂ）からす
でに得られており、これを前述の計算式（１）とαす
る。次に、電動機の抵抗値は既知であるので、これも予
めデータとしてROM22に記憶しておき、これを参照する
事により、後述の計算式（１）のRMとする。以上によ
り、後述の式（１）は満たされ、電動機回転数を得る。
次に、前記の電動機回転数の計算処理で得た回転数結果
を使用する回生制動動作について第７図を用いて説明す
る。第７図において、まず前記直流電動機が前進方向の
回転中に制動をかけるために前進スイッチ31をオフし、
後進スイッチ32をオンすると、前進スイッチの検出回路
27を介して得た前進信号と後進スイッチの検出回路26を
介して得た後進信号とから、前，後進を切り替えた事が
検出できると同時に、界磁コイル14の接続も、後進方向
に切り替えられている。次に、マイクロコンピュータ23
はそのときの電動機回転数を演算し、その結果回転数Ｎ
が所定の接点回転数N0以上であるかを判定し、設定値以
上であれば回生制動動作を行い、該設定値以下であれば
回生コンタクタ９の接点を閉成したままで回生制動は行
われない。
回生制動を行うときは、先ず回生コンタクタ９の接点を
開放するために、駆動部４のトランジスタ30をオンす
る。次ぎにトランジスタ28をオンして予備励磁回路８の
予備励磁トランジスタ33をオフからオンにしチョッパ回
路16を動作させることによって、バッテリ1,予備励磁ト
ランジスタ33,抵抗34,界磁コイル14,チョッパ回路16の
経路で電動機の回転方向と逆方向の界磁電流が流れ、制
動力を得る。
尚、上記した電動機回転数は、次式で与えられる。
Ｎ＝（α×VB−RMIM）／（Ｋ×φ） …（１） ここで、Ｎ…電動機回転数、α…通流率、VB…バッテリ
電圧、RM…電動機抵抗、IM…電動機電流、Ｋ…電動機定
数、φ…磁束。
（１）式中のバッテリ電圧はバッテリ電圧検出回路２か
ら、電動機電流は電機子電流に近似できるので、電機子
電流検出器10から検出できる。電動機抵抗及び電動機定
数は電動機固有の値であり、予め電動機制御部５に記憶
しておく。また、磁束は界磁電流によって変化するが、
電磁電流は電機子電流から近似できるので、電機子電流
に対する磁束値を予め前記制御部５に記憶しておく。さ
らに、通流率は前記制御部５が出力している信号であ
り、容易に検出できる。
本発明の実施例によれば、電動機回転数Ｎを精度良く検
出できるので、前記の予め設定した電動機回転数N0以下
のような、制動トルクが発生するまでの遅れ時間が長い
場合は、回生制動を行わず、プラギング制動を行うこと
ができるので、回生コンタクタの切り替えに要する遅れ
時間を無くすことができ、車両の制動フィーリングを向
上できるという効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、電動機電流，電動機印加電圧等から電
動機回転数を精度良く算出して、その回転数によって回
生制動回路への切り替えを行い、車両制動フィーリング
を向上させることができる。また制動の制御特性を電動
機回転数に応じて変化させ、常に安定した制御系にする
ことで、チョッパ装置用半導体素子の大容量化を防ぐこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の基本構成図、第２図は第１図の回生回
路詳細図、第３図は本発明の一実施例を示す回路図、第
４図は第３図の割込みフローチャート、第５図は回転数
算出プログラムのフローチャート、第６図はＫφテーブ
ル図、第７図は回生回路切り替えの判定プログラムのフ
ローチャートである。 ２……バッテリ電圧検出回路、３……前，後進スッチ、
５……電動機制御部、８……予備励磁回路、９……回生
コンタクタ、10……電機子電流検出器、11……直流電動
機、13,15……前，後進コンタクタ、14……界磁コイ
ル、16……チョッパ回路、18……アクセル回路、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】予備励磁回路（８）と、電動機制御部
    （５）を有する電気自動車の制動制御装置であって、 電気自動車は、界磁コイル（14）を有する直流電動機
    （11）と、界磁コイル（14）の励磁方向を切り替える
    前，後進コンタクタ（13,15）と、チョッパ回路（16）
    とにより走行制御され、 予備励磁回路（８）は、直流電動機（11）の一端と、該
    電動機の他端に直列接続された回生コンタクタ（９）の
    他端との間に接続され、 電動機制御部（５）は、アクセル回路（18）と、前進ス
    イッチ（31）と、後進スイッチ（32）と、バッテリ電圧
    検出回路（２）と、電機子電流検出器（10）との出力を
    入力して走行信号を出力するものであり、 前進スイッチ（31）と、後進スイッチ（32）とが前進か
    ら後進或いは後進から前進方向に切り替えられたとき、
    電動機の回転数を演算し、 その値が所定の設定回転数以上のときには、回生コンタ
    クタ（９）の接点を開放し、所定回転数以下のときに
    は、回生コンタクタ（９）の接点を閉成し、かつ、予備
    励磁回路（８）を作動させて電動機の回転方向と逆の界
    磁電流を流す制御信号を出力するものである 電気自動車の制動制御装置。
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