JPH08340604A - 電気推進車両の回生制動方法および電力制御システム - Google Patents
電気推進車両の回生制動方法および電力制御システムInfo
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- JPH08340604A JPH08340604A JP8078604A JP7860496A JPH08340604A JP H08340604 A JPH08340604 A JP H08340604A JP 8078604 A JP8078604 A JP 8078604A JP 7860496 A JP7860496 A JP 7860496A JP H08340604 A JPH08340604 A JP H08340604A
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- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
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- B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 車両の速度が本質的にゼロになるまで他励直
流電動機を回生制動モードで動作させる。 【解決手段】 電気制動モードへの変更指令に応答し
て、電動機の電機子１０を第１のスイッチ２４により直
流電源の正の端子から切り離し、同時にＨブリッジ形ス
イッチ回路（３４ａ−３４ｄ）を作動して直流電源への
電動機の界磁巻線１２の接続を逆にし、これにより電動
機電機子を実効的に回生制動モードに接続して、電機子
が引き続き回転していることにより、搭載バッテリ１４
を再充電する向きの電流が電機子に発生されるようにす
る。回生モードで電機子によって発生される電圧が直流
電源電圧より低くなる速度まで減速したとき、電機子と
負の電源端子との間に接続されている第２のスイッチ２
６を反復的に作動して、回生制動ダイオード２８を介し
て電機子を短絡することにより電機子巻線に生じる電流
を増大させ、次いで第２のスイッチを開放して電流をバ
ッテリへ流れさせる。
流電動機を回生制動モードで動作させる。 【解決手段】 電気制動モードへの変更指令に応答し
て、電動機の電機子１０を第１のスイッチ２４により直
流電源の正の端子から切り離し、同時にＨブリッジ形ス
イッチ回路（３４ａ−３４ｄ）を作動して直流電源への
電動機の界磁巻線１２の接続を逆にし、これにより電動
機電機子を実効的に回生制動モードに接続して、電機子
が引き続き回転していることにより、搭載バッテリ１４
を再充電する向きの電流が電機子に発生されるようにす
る。回生モードで電機子によって発生される電圧が直流
電源電圧より低くなる速度まで減速したとき、電機子と
負の電源端子との間に接続されている第２のスイッチ２
６を反復的に作動して、回生制動ダイオード２８を介し
て電機子を短絡することにより電機子巻線に生じる電流
を増大させ、次いで第２のスイッチを開放して電流をバ
ッテリへ流れさせる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電動車両に関し、更に
詳しくは、車両の推進および電気制動のために他励直流
電動機を使用した動力制御システムおよびこのような動
力制御システムの動作方法に関する。
詳しくは、車両の推進および電気制動のために他励直流
電動機を使用した動力制御システムおよびこのような動
力制御システムの動作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に低速で動作し且つ比較的大きなト
ルクの発生を必要とするフォークリフトトラックのよう
なバッテリ駆動式電動車両は、推進用に直巻直流（Ｄ
Ｃ）電動機を歴史的に使用している。これは、このよう
な電動機が重い物を動かす速度／トルク特性を発揮する
からである。しかしながら、直巻電動機の特性は、トル
クを犠牲にして最高速度をより高くすることが望ましい
ゴルフカーまたは道路上走行車両のような他のタイプの
車両には好ましくない。これらの後者の車両は一般に、
走行速度をより高くするためにそれらの推進システムに
分巻または他励直流電動機を採用していた。最近、高速
で低価格のスイッチング装置と結合されたマイクロコン
ピュータの制御装置が入手できるようになったので、分
巻電動機の高速という利点を有すると共に、分巻電動機
が低速で高トルクを出力できるようにする他励電動機制
御システムが開発可能になった。
ルクの発生を必要とするフォークリフトトラックのよう
なバッテリ駆動式電動車両は、推進用に直巻直流（Ｄ
Ｃ）電動機を歴史的に使用している。これは、このよう
な電動機が重い物を動かす速度／トルク特性を発揮する
からである。しかしながら、直巻電動機の特性は、トル
クを犠牲にして最高速度をより高くすることが望ましい
ゴルフカーまたは道路上走行車両のような他のタイプの
車両には好ましくない。これらの後者の車両は一般に、
走行速度をより高くするためにそれらの推進システムに
分巻または他励直流電動機を採用していた。最近、高速
で低価格のスイッチング装置と結合されたマイクロコン
ピュータの制御装置が入手できるようになったので、分
巻電動機の高速という利点を有すると共に、分巻電動機
が低速で高トルクを出力できるようにする他励電動機制
御システムが開発可能になった。
【０００３】電動機をバッテリ駆動式車両に使用する場
合は、車両の電気制動に回生制動を実施して、電動機か
らのエネルギを搭載バッテリの再充電に使用できるよう
にすることが望ましい。直巻電動機の場合、電気制動の
ために一般に１つのスイッチを切り変えて電動機の界磁
を逆転させればよい。他励電動機の場合は、界磁電流の
制御が制動の間まだ必要であるとともに、電動機速度が
回生電流を維持するのに必要な速度より低くなった時に
界磁を逆転させることが必要である。制動期間中におけ
るこの界磁の切り替えは制動トルクの瞬時的損失を生
じ、これは車両のオペレータによって感じられる。重い
アンバランスな積荷を運んでいるフォークリフトトラッ
クに上記システムを使用した場合には、この瞬時のトル
ク損失によって積荷が揺れて傾きまたは落下することが
ある。この問題に対する１つの解決策は電動機の電機子
に並列にスイッチを追加することであるが、この解決策
はコストを増大し、システムの信頼性を低下し、システ
ムの他の構成要素に対して有害な影響を及ぼす高いスイ
ッチング電圧を発生するという欠点を有している。
合は、車両の電気制動に回生制動を実施して、電動機か
らのエネルギを搭載バッテリの再充電に使用できるよう
にすることが望ましい。直巻電動機の場合、電気制動の
ために一般に１つのスイッチを切り変えて電動機の界磁
を逆転させればよい。他励電動機の場合は、界磁電流の
制御が制動の間まだ必要であるとともに、電動機速度が
回生電流を維持するのに必要な速度より低くなった時に
界磁を逆転させることが必要である。制動期間中におけ
るこの界磁の切り替えは制動トルクの瞬時的損失を生
じ、これは車両のオペレータによって感じられる。重い
アンバランスな積荷を運んでいるフォークリフトトラッ
クに上記システムを使用した場合には、この瞬時のトル
ク損失によって積荷が揺れて傾きまたは落下することが
ある。この問題に対する１つの解決策は電動機の電機子
に並列にスイッチを追加することであるが、この解決策
はコストを増大し、システムの信頼性を低下し、システ
ムの他の構成要素に対して有害な影響を及ぼす高いスイ
ッチング電圧を発生するという欠点を有している。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は、他励直流電動機の電気
制動モードを改良した制御システムを提供することであ
り、本質的にゼロ速度まで回生制動ができるようにする
他励直流電動機用の電気制動システムを提供することで
ある。
制動モードを改良した制御システムを提供することであ
り、本質的にゼロ速度まで回生制動ができるようにする
他励直流電動機用の電気制動システムを提供することで
ある。
【０００５】
【発明の概要】本発明の一形態においては、車両の少な
くとも１つの車輪を駆動するように連結された少なくと
も１つの他励直流牽引電動機を含む電気推進車両を回生
制動する方法が提供される。電動機の電機子巻線は、そ
の第１の端子が第１のスイッチを介して直流電源の相対
的に正の端子に接続され、またその第２の端子が第２の
スイッチを介して直流電源の相対的の負の端子に接続さ
れる。更に、電動機の界磁巻線は、Ｈブリッジ形スイッ
チ回路を介して直流電源に接続される。このシステムの
動作では、車両の推進モードから非推進モードへの動作
モードの変更指令を検知し、この検知した変更指令に応
答して第１のスイッチを開放することにより、第１の電
機子端子を直流電源の正の端子から切り離す。同時に、
Ｈブリッジ形スイッチ回路を作動して、直流電源への電
動機の界磁巻線の接続を逆にすることにより、電動機内
に生じる界磁磁束を逆転し、これにより電動機電機子を
実効的に回生制動形式に接続して、車両が引き続いて運
動し続けていることによって少なくとも１つの車輪した
がって電機子が引き続き回転していることにより、搭載
バッテリを再充電する向きの電流が電機子に発生される
ようにする。回生モードで動作している電機子によって
発生される電圧が直流電源電圧より低くなるような速度
まで車両が減速したとき、回生制動ダイオードを介して
電機子を短絡するように第２のスイッチを反復的に作動
して、電機子巻線に生じる電流を増大させ、次いで第２
のスイッチを開放することにより電流をバッテリへ流れ
させる。第２のスイッチの反復的な作動により、車両の
速度が本質的にゼロになるまで電動機は回生制動モード
で動作することができる。
くとも１つの車輪を駆動するように連結された少なくと
も１つの他励直流牽引電動機を含む電気推進車両を回生
制動する方法が提供される。電動機の電機子巻線は、そ
の第１の端子が第１のスイッチを介して直流電源の相対
的に正の端子に接続され、またその第２の端子が第２の
スイッチを介して直流電源の相対的の負の端子に接続さ
れる。更に、電動機の界磁巻線は、Ｈブリッジ形スイッ
チ回路を介して直流電源に接続される。このシステムの
動作では、車両の推進モードから非推進モードへの動作
モードの変更指令を検知し、この検知した変更指令に応
答して第１のスイッチを開放することにより、第１の電
機子端子を直流電源の正の端子から切り離す。同時に、
Ｈブリッジ形スイッチ回路を作動して、直流電源への電
動機の界磁巻線の接続を逆にすることにより、電動機内
に生じる界磁磁束を逆転し、これにより電動機電機子を
実効的に回生制動形式に接続して、車両が引き続いて運
動し続けていることによって少なくとも１つの車輪した
がって電機子が引き続き回転していることにより、搭載
バッテリを再充電する向きの電流が電機子に発生される
ようにする。回生モードで動作している電機子によって
発生される電圧が直流電源電圧より低くなるような速度
まで車両が減速したとき、回生制動ダイオードを介して
電機子を短絡するように第２のスイッチを反復的に作動
して、電機子巻線に生じる電流を増大させ、次いで第２
のスイッチを開放することにより電流をバッテリへ流れ
させる。第２のスイッチの反復的な作動により、車両の
速度が本質的にゼロになるまで電動機は回生制動モード
で動作することができる。
【０００６】本発明を更に良く理解されるように、添付
図面にを参照して以下に詳しく説明する。
図面にを参照して以下に詳しく説明する。
【０００７】
【詳しい説明】図１において、直流牽引電動機は、電機
子１０および界磁１２によって概略的に示されている。
バッテリ１４は、接触器１６を介して相対的に正電圧の
母線１８および相対的に負電圧の母線２０に接続されて
いる。相対的に正の電圧が、母線１８から電機子電流セ
ンサ２２および直列接続の回生制動接触器２４を介して
電機子１０の第１の端子に供給される。電機子１０の第
２の端子は、制御可能なスイッチング素子２６を介して
母線２０に接続されている。電動機の電機子１０の上側
の第１の端子は回生ダイオード２８および回生電流セン
サ３０を介して母線２０に接続されている。回生ダイオ
ード２８は電流を母線２０から電機子１０の上側の端子
へ通す極性になっている。別のダイオード３２が電機子
１０の下側の端子と母線１８との間に接続され、電機子
１０から母線１８へ電流を通す極性になっている。
子１０および界磁１２によって概略的に示されている。
バッテリ１４は、接触器１６を介して相対的に正電圧の
母線１８および相対的に負電圧の母線２０に接続されて
いる。相対的に正の電圧が、母線１８から電機子電流セ
ンサ２２および直列接続の回生制動接触器２４を介して
電機子１０の第１の端子に供給される。電機子１０の第
２の端子は、制御可能なスイッチング素子２６を介して
母線２０に接続されている。電動機の電機子１０の上側
の第１の端子は回生ダイオード２８および回生電流セン
サ３０を介して母線２０に接続されている。回生ダイオ
ード２８は電流を母線２０から電機子１０の上側の端子
へ通す極性になっている。別のダイオード３２が電機子
１０の下側の端子と母線１８との間に接続され、電機子
１０から母線１８へ電流を通す極性になっている。
【０００８】通常の推進モードの動作においては、接触
器２４が閉成されて、正電圧が電機子１０の上側の端子
に供給されることにより、電流が母線１８から電機子１
０を通って母線２０に流れる。この電流はスイッチング
素子２６によって変調される。電気制動モードの動作に
おいては、接触器２４が開放されて、電動機は発電機と
して動作し、電流が電機子を通って同じ方向に流れる
が、この電流は母線２０からダイオード２８、電機子１
０およびダイオード３２を通るように導かれる。電機子
１０によって発生される電流の大きさは、電機子の回転
速度の関数であり、また界磁１２によって発生される界
磁磁束の大きさの関数である。更に詳しくは、界磁１２
の電流の大きさを制御することにより、またスイッチ２
６を使用することにより、電機子１０によって発生され
る回生電流の大きさを調整して、本質的にゼロ速度に低
下するまで回生電流が生じるようにすることができる。
器２４が閉成されて、正電圧が電機子１０の上側の端子
に供給されることにより、電流が母線１８から電機子１
０を通って母線２０に流れる。この電流はスイッチング
素子２６によって変調される。電気制動モードの動作に
おいては、接触器２４が開放されて、電動機は発電機と
して動作し、電流が電機子を通って同じ方向に流れる
が、この電流は母線２０からダイオード２８、電機子１
０およびダイオード３２を通るように導かれる。電機子
１０によって発生される電流の大きさは、電機子の回転
速度の関数であり、また界磁１２によって発生される界
磁磁束の大きさの関数である。更に詳しくは、界磁１２
の電流の大きさを制御することにより、またスイッチ２
６を使用することにより、電機子１０によって発生され
る回生電流の大きさを調整して、本質的にゼロ速度に低
下するまで回生電流が生じるようにすることができる。
【０００９】界磁１２の界磁電流は、本技術において周
知の通常のＨブリッジ形回路構成に接続された複数のス
イッチング素子によって制御される。Ｈブリッジ形回路
構成は、母線１８と２０の間に直列に接続された第１の
対のスイッチング素子３４ａおよび３４ｂと、第１の対
のスイッチング素子に本質的に並列に接続された第２の
対の直列接続のスイッチング素子３４ｃおよび３４ｄと
を有する。第１の対のスイッチング素子３４ａおよび３
４ｂの間の接続点は、界磁巻線１２の第１の端子Ｆ１に
接続され、第２の対のスイッチング素子３４ｃおよび３
４ｄの間の接続点は、界磁巻線１２の第２の端子Ｆ２に
接続されている。各スイッチング素子３４ａ乃至３４ｄ
は、ダイオード３６ａ乃至３６ｄによってそれぞれバイ
パスされている。ダイオード３６ａ乃至３６ｄは、スイ
ッチング素子が非導通状態にスイッチされている時にフ
ライバック電流路を形成する。更に詳しくは、電動機が
第１の推進方向に作動されるとき、界磁電流を調整する
ため、スイッチング素子３４ａおよび３４ｄはパルス幅
変調モードのようなスイッチングモードで作動され、そ
の場合にスイッチング素子３４ａおよび３４ｄが導通状
態から非導通状態に切り替わった時はダイオード３６ａ
乃至３６ｄが誘導界磁電流に対する電流路を形成する。
界磁電流センサ３８および４０が下側のスイッチング素
子３４ｂおよび３４ｄと母線２０との間にそれぞれ接続
されている。スイッチング素子３４は本技術で周知のＭ
ＯＳＦＥＴスイッチング素子であることが好ましい。
知の通常のＨブリッジ形回路構成に接続された複数のス
イッチング素子によって制御される。Ｈブリッジ形回路
構成は、母線１８と２０の間に直列に接続された第１の
対のスイッチング素子３４ａおよび３４ｂと、第１の対
のスイッチング素子に本質的に並列に接続された第２の
対の直列接続のスイッチング素子３４ｃおよび３４ｄと
を有する。第１の対のスイッチング素子３４ａおよび３
４ｂの間の接続点は、界磁巻線１２の第１の端子Ｆ１に
接続され、第２の対のスイッチング素子３４ｃおよび３
４ｄの間の接続点は、界磁巻線１２の第２の端子Ｆ２に
接続されている。各スイッチング素子３４ａ乃至３４ｄ
は、ダイオード３６ａ乃至３６ｄによってそれぞれバイ
パスされている。ダイオード３６ａ乃至３６ｄは、スイ
ッチング素子が非導通状態にスイッチされている時にフ
ライバック電流路を形成する。更に詳しくは、電動機が
第１の推進方向に作動されるとき、界磁電流を調整する
ため、スイッチング素子３４ａおよび３４ｄはパルス幅
変調モードのようなスイッチングモードで作動され、そ
の場合にスイッチング素子３４ａおよび３４ｄが導通状
態から非導通状態に切り替わった時はダイオード３６ａ
乃至３６ｄが誘導界磁電流に対する電流路を形成する。
界磁電流センサ３８および４０が下側のスイッチング素
子３４ｂおよび３４ｄと母線２０との間にそれぞれ接続
されている。スイッチング素子３４は本技術で周知のＭ
ＯＳＦＥＴスイッチング素子であることが好ましい。
【００１０】ＭＯＳＦＥＴスイッチング素子３４の各々
に対するパルス幅変調信号は、マイクロコンピュータ４
４からの制御信号に応答する市販のパルス幅変調信号発
生回路４２から供給される。マイクロコンピュータ４４
は、アクセル４６の位置を含むいくつかの入力信号に応
答して、スイッチング素子３４および２６の導通を開始
させて、車両の所望の速度を達成するために電動機電流
を調整するようにプログラムされている。通常のフォー
クリフトトラックにおいては、電機子１０は、トラック
の少なくとも１つの車輪を駆動するようにトラックの駆
動車軸に直接接続されている。道路上走行車両において
は、電機子１０は、トランスミッションに接続され、該
トランスミッションは車両の車輪に駆動力を供給するよ
うに接続されている。トランスミッションは、車両の最
高速度をより高くできるように異なるギャを使用するこ
とができるようになっている。マイクロコンピュータ４
４は、スイッチング素子３４および２６の導通を制御し
て、所望の動作特性に沿って車両を動作させるために電
機子電流、界磁電流、車両速度およびアクセル位置を監
視する。また、マイクロコンピュータ４４は、車両の前
進、後退またはニュートラル位置を選択する方向スイッ
チ４８からの入力を受信する。更に、典型的には始動ス
イッチ５０からの入力が供給されるようになっている。
この始動スイッチ５０は接触器１６の動作を制御するキ
ースイッチに等価なものであってよい。また、フォーク
リフトトラックの場合には、本システムは、オペレータ
が座席に座ったことを検知する座席スイッチ５２および
ブレーキ指令の供給を検知するブレーキスイッチ５４を
含んでいる。種々の装置を介してマイクロコンピュータ
４４に供給される電圧は、電圧調節器または調整器４５
によって適当に調整される。
に対するパルス幅変調信号は、マイクロコンピュータ４
４からの制御信号に応答する市販のパルス幅変調信号発
生回路４２から供給される。マイクロコンピュータ４４
は、アクセル４６の位置を含むいくつかの入力信号に応
答して、スイッチング素子３４および２６の導通を開始
させて、車両の所望の速度を達成するために電動機電流
を調整するようにプログラムされている。通常のフォー
クリフトトラックにおいては、電機子１０は、トラック
の少なくとも１つの車輪を駆動するようにトラックの駆
動車軸に直接接続されている。道路上走行車両において
は、電機子１０は、トランスミッションに接続され、該
トランスミッションは車両の車輪に駆動力を供給するよ
うに接続されている。トランスミッションは、車両の最
高速度をより高くできるように異なるギャを使用するこ
とができるようになっている。マイクロコンピュータ４
４は、スイッチング素子３４および２６の導通を制御し
て、所望の動作特性に沿って車両を動作させるために電
機子電流、界磁電流、車両速度およびアクセル位置を監
視する。また、マイクロコンピュータ４４は、車両の前
進、後退またはニュートラル位置を選択する方向スイッ
チ４８からの入力を受信する。更に、典型的には始動ス
イッチ５０からの入力が供給されるようになっている。
この始動スイッチ５０は接触器１６の動作を制御するキ
ースイッチに等価なものであってよい。また、フォーク
リフトトラックの場合には、本システムは、オペレータ
が座席に座ったことを検知する座席スイッチ５２および
ブレーキ指令の供給を検知するブレーキスイッチ５４を
含んでいる。種々の装置を介してマイクロコンピュータ
４４に供給される電圧は、電圧調節器または調整器４５
によって適当に調整される。
【００１１】通常の推進モードでは、前進または後退方
向に拘わらず、方向スイッチ４８は関連する車両の適当
な走行方向を指示する入力をマイクロコンピュータ４４
に供給する。これに応答して、マイクロコンピュータ４
４は、車両を前進または後退方向に進めさせるのに必要
な時計方向または反時計方向に電機子１０を回転させる
方向に界磁１２を通る電流を開始させるようにスイッチ
ング素子３４を制御する。本発明のシステムでは、マイ
クロコンピュータは車両の電気制動が開始されるべきで
あることを示す多数の状態を検知する。特に、マイクロ
コンピュータ４４は、アクセル４６がその休止位置に戻
されたことによりゼロ速度が指令されていることを検知
し、または方向スイッチがニュートラル位置にシフトさ
れたことにより前進指令も後退指令もないことを検知
し、またはブレーキスイッチが作動されたことを検知す
る。これらの事象のいずれか１つが発生すると、マイク
ロコンピュータ４４は信号をパルス幅変調回路４２に供
給し、界磁１２に供給される電力の方向を逆にするよう
に適当なスイッチング素子３４を作動する。例えば、電
動機が前進推進モードで動作していて、スイッチング素
子３４ａおよび３４ｄが界磁電流を制御するように変調
されている場合、界磁１２の電流を逆方向に制御するた
めに、スイッチング素子３４ａおよび３４ｄを非作動状
態にして、今度はスイッチング素子３４ｂおよび３４ｃ
に信号を供給する。従来のシステムでは、界磁１２に供
給される電力の逆転は、電動機がベース速度、通常は最
大推進速度の約半分の速度に減速するまで生じなかっ
た。この点において、界磁の逆転は電動機に電力損失を
生じ、制動トルクの損失を伴うフリーホィール状態に瞬
時なる。電動機の界磁に逆方向に電力が再印加されたと
き、トルクが再び加わり、これにより車両の摂動または
ジャーク動作を生じる。この問題を回避するために、本
発明では、電気制動を利用する状態を検知した時に界磁
１２に印加される電圧の極性を直ちに逆転させる。更に
詳しく述べると、マイクロコンピュータ４４がアクセル
４６、方向スイッチ４８およびブレーキスイッチ５４か
らの上述した信号を検知し、これらの状態のいずれかを
検知した時に電気制動が直ちに生じるように界磁の逆転
を開始する。界磁の逆転と同時に、本システムは接触器
２４を開放し、これにより電機子１０を正母線１８から
切り離す。マイクロコンピュータ４４は、本技術で周知
の接触器アクチュエータ２４ａの制御により接触器２４
を制御する。接触器２４が開放すると、電機子１０の電
流は同じ方向に流れ続けるけれども、母線２０から回生
ダイオード２８およびダイオード３２を通って母線１８
に向かって流れる。従って、電機子電流はバッテリ１４
に供給されるようになり、システムは回生制動モードで
動作する。車両の速度が遅くなると、電機子１０の回転
速度が小さくなり、やがて電機子電圧が界磁１２の電流
の大きさに関係なくバッテリ１４の電圧を越えなくなる
時点に達する。この時点で、マイクロコンピュータ４４
はスイッチ２６を導通状態および非導通状態に反復的に
ゲート駆動する。スイッチ２６が導通すると、電機子１
０はスイッチ２６およびダイオード２８により短絡さ
れ、この結果、電機子電圧が小さい場合でも、かなりの
電流が電機子１０に生じる。次いで、スイッチ２６が非
導通状態にされたとき、電機子の誘導リアクタンスによ
り、ダイオード２８および３２を介して電流が流れ続け
る。このように、スイッチ２６を反復的に作動して電機
子１０に電流を生じさせることにより、電動機速度がゼ
ロに近づいた場合でも、電動機を回生モードで使用する
ことができる。
向に拘わらず、方向スイッチ４８は関連する車両の適当
な走行方向を指示する入力をマイクロコンピュータ４４
に供給する。これに応答して、マイクロコンピュータ４
４は、車両を前進または後退方向に進めさせるのに必要
な時計方向または反時計方向に電機子１０を回転させる
方向に界磁１２を通る電流を開始させるようにスイッチ
ング素子３４を制御する。本発明のシステムでは、マイ
クロコンピュータは車両の電気制動が開始されるべきで
あることを示す多数の状態を検知する。特に、マイクロ
コンピュータ４４は、アクセル４６がその休止位置に戻
されたことによりゼロ速度が指令されていることを検知
し、または方向スイッチがニュートラル位置にシフトさ
れたことにより前進指令も後退指令もないことを検知
し、またはブレーキスイッチが作動されたことを検知す
る。これらの事象のいずれか１つが発生すると、マイク
ロコンピュータ４４は信号をパルス幅変調回路４２に供
給し、界磁１２に供給される電力の方向を逆にするよう
に適当なスイッチング素子３４を作動する。例えば、電
動機が前進推進モードで動作していて、スイッチング素
子３４ａおよび３４ｄが界磁電流を制御するように変調
されている場合、界磁１２の電流を逆方向に制御するた
めに、スイッチング素子３４ａおよび３４ｄを非作動状
態にして、今度はスイッチング素子３４ｂおよび３４ｃ
に信号を供給する。従来のシステムでは、界磁１２に供
給される電力の逆転は、電動機がベース速度、通常は最
大推進速度の約半分の速度に減速するまで生じなかっ
た。この点において、界磁の逆転は電動機に電力損失を
生じ、制動トルクの損失を伴うフリーホィール状態に瞬
時なる。電動機の界磁に逆方向に電力が再印加されたと
き、トルクが再び加わり、これにより車両の摂動または
ジャーク動作を生じる。この問題を回避するために、本
発明では、電気制動を利用する状態を検知した時に界磁
１２に印加される電圧の極性を直ちに逆転させる。更に
詳しく述べると、マイクロコンピュータ４４がアクセル
４６、方向スイッチ４８およびブレーキスイッチ５４か
らの上述した信号を検知し、これらの状態のいずれかを
検知した時に電気制動が直ちに生じるように界磁の逆転
を開始する。界磁の逆転と同時に、本システムは接触器
２４を開放し、これにより電機子１０を正母線１８から
切り離す。マイクロコンピュータ４４は、本技術で周知
の接触器アクチュエータ２４ａの制御により接触器２４
を制御する。接触器２４が開放すると、電機子１０の電
流は同じ方向に流れ続けるけれども、母線２０から回生
ダイオード２８およびダイオード３２を通って母線１８
に向かって流れる。従って、電機子電流はバッテリ１４
に供給されるようになり、システムは回生制動モードで
動作する。車両の速度が遅くなると、電機子１０の回転
速度が小さくなり、やがて電機子電圧が界磁１２の電流
の大きさに関係なくバッテリ１４の電圧を越えなくなる
時点に達する。この時点で、マイクロコンピュータ４４
はスイッチ２６を導通状態および非導通状態に反復的に
ゲート駆動する。スイッチ２６が導通すると、電機子１
０はスイッチ２６およびダイオード２８により短絡さ
れ、この結果、電機子電圧が小さい場合でも、かなりの
電流が電機子１０に生じる。次いで、スイッチ２６が非
導通状態にされたとき、電機子の誘導リアクタンスによ
り、ダイオード２８および３２を介して電流が流れ続け
る。このように、スイッチ２６を反復的に作動して電機
子１０に電流を生じさせることにより、電動機速度がゼ
ロに近づいた場合でも、電動機を回生モードで使用する
ことができる。
【００１２】電機子を正の電圧の母線１８から切り離す
ための接触器２４を設けると共に、電気制動に対する要
求の検知時に直ちに界磁１２に供給される電圧の極性を
逆転にするようにＨブリッジ形スイッチング手段（３
４）を作動することにより、電気的制動モードの際にト
ルクの瞬間的な損失が生じるという従来のシステムに関
連する問題が克服される。
ための接触器２４を設けると共に、電気制動に対する要
求の検知時に直ちに界磁１２に供給される電圧の極性を
逆転にするようにＨブリッジ形スイッチング手段（３
４）を作動することにより、電気的制動モードの際にト
ルクの瞬間的な損失が生じるという従来のシステムに関
連する問題が克服される。
【００１３】好適な実施例と考えられるものについて本
発明を説明したが、本技術において専門知識を有する者
には種々の変更および改良が明らかであろう。従って、
本発明はここに開示した実施例に限定されるものなく、
特許請求の範囲およびその全精神内にあると解釈される
ものである。
発明を説明したが、本技術において専門知識を有する者
には種々の変更および改良が明らかであろう。従って、
本発明はここに開示した実施例に限定されるものなく、
特許請求の範囲およびその全精神内にあると解釈される
ものである。
【図１】本発明によるバッテリ駆動式電気車両の制御シ
ステムの簡略回路図である。
ステムの簡略回路図である。
１０ 電動機の電機子 １２ 界磁 １４ バッテリ １６ 接触器 １８ 相対的に正電圧の母線 ２０ 相対的に負電圧の母線 ２２ 電機子電流センサ ２４ 回生制動接触器 ２４ａ 接触器アクチュエータ ２６ スイッチング素子 ２８ 回生ダイオード ３０ 回生電流センサ ３４ａ乃至３４ｄ スイッチング素子 ４４ マイクロコンピュータ ４５ 電圧調整器 ４６ アクセル ４８ 方向スイッチ ５０ 始動スイッチ ５２ 座席スイッチ ５４ ブレーキスイッチ
Claims (7)
- 【請求項１】 該車両は少なくとも１つの車輪を駆動す
るように連結された少なくとも１つの他励直流牽引電動
機であって、その電機子巻線の一方の端子が第１のスイ
ッチング手段を介して直流電源の相対的に正の端子に接
続され且つ他方の端子が第２のスイッチング手段を介し
て直流電源の相対的に負の端子に接続され、また界磁巻
線がＨブリッジ形スイッチング手段を介して直流電源に
接続されている少なくとも１つの他励直流牽引電動機含
む電気推進車両の回生制動を行う方法において、 推進モードから非推進モードへの車両の動作モードの変
更指令を検知するステップと、 前記検知ステップに応答して前記第１のスイッチ手段を
開放して、前記直流電源の正の端子から前記一方の端子
を切り離すステップと、 前記Ｈブリッジ形スイッチング手段を作動して前記直流
電源への前記電動機の界磁巻線の接続を逆にすることに
より、前記電動機内に生じる界磁磁束を逆転し、これに
より前記電動機の電機子が、前記車両が運動し続けてい
ることによる前記少なくとも１つの車輪したがって前記
電機子の継続した回転に応じて電流を発生するために、
実効的に回生制動モードに接続されるステップとを含む
ことを特徴とする電気推進車両の回生制動方法。 - 【請求項２】 前記第２のスイッチング手段を変調し
て、前記電機子巻線を反復的に短絡することにより、前
記車両の速度が実質的にゼロになるまで回生制動ができ
るように前記電機子巻線に電流を形成するステップを更
に含む請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 回転可能な電機子および固定した界磁を
有する少なくとも１つの他励直流電動機、前記電機子か
ら駆動されるように前記電機子に連結された少なくとも
１つの車輪、並びに前記電機子および界磁の両方に接続
されている直流電源を含む電気推進車両に対する電力制
御システムにおいて、 前記電機子の一方の端子と前記直流電源の相対的に正の
端子との間に直列に接続された第１のスイッチング手段
と、 前記電機子の他方の端子と前記直流電源の相対的に負の
端子との間に直列に接続された第２のスイッチング手段
と、 前記電機子の前記一方の端子と前記直流電源の前記相対
的に負の端子との間に接続されていて、前記負の端子か
ら前記一方の端子へ電流を通す極性にされた第１のダイ
オードと、 前記電機子の前記他方の端子と前記直流電源の前記相対
的に正の端子との間に接続されていて、前記他方の端子
から前記相対的正端子へ電流を通す極性にされた第２の
ダイオードと、 前記電動機の界磁にＨブリッジ形回路を構成するように
接続されていて、前記界磁を通る電流を所望の方向に選
択的に制御することにより前記界磁によって発生される
磁束の極性を制御する複数の制御可能なスイッチング素
子と、 に接続されていて、推進モードから非推進モードへの車
両の動作の遷移を表す遷移信号を供給する手段を含む選
択された車両動作検知装置および車両のオペレータの指
令に応答して、前記第１および第２のスイッチング手段
並びに前記スイッチング素子の動作を制御する制御手段
であって、前記遷移信号に応答して界磁電流を逆転する
ように前記スイッチング素子を作動して、車両の惰力走
行の際に前記電動機を回生モードで動作させる制御手段
とを含んでいる電力制御システム。 - 【請求項４】 前記検知装置の１つが車両のアクセル位
置を検知する手段を有する請求項３記載の電力制御シス
テム。 - 【請求項５】 前記指令が車両の方向指令をニュートラ
ルにする指令を有する請求項３記載の電力制御システ
ム。 - 【請求項６】 前記制御手段が、界磁電流を逆転するよ
うに前記スイッチング手段を作動すると同時に、前記第
１および第２のスイッチング手段を開放するように作動
する請求項３記載の電力制御システム。 - 【請求項７】 前記制御手段が、車両の速度の低下に応
答して前記電機子の電流を増大するように前記第２のス
イッチング手段の導通を反復的に変化させる機能を有す
る請求項６記載の電力制御システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/416,271 US5598072A (en) | 1995-04-04 | 1995-04-04 | Regenerative braking circuit utilizing separately excited motor |
| US08/416271 | 1995-04-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08340604A true JPH08340604A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=23649287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8078604A Pending JPH08340604A (ja) | 1995-04-04 | 1996-04-01 | 電気推進車両の回生制動方法および電力制御システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5598072A (ja) |
| JP (1) | JPH08340604A (ja) |
| DE (1) | DE19612518A1 (ja) |
| GB (1) | GB2299719B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110460265A (zh) * | 2018-05-07 | 2019-11-15 | 建准电机工业股份有限公司 | 马达转速控制方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH0865809A (ja) * | 1994-08-25 | 1996-03-08 | Yamaha Motor Co Ltd | 電動車両のモータ制御装置 |
| JP3277485B2 (ja) * | 1996-12-02 | 2002-04-22 | 株式会社山武 | 電動アクチュエータ |
| DE19711700A1 (de) * | 1997-03-20 | 1998-10-01 | Still & Saxby Sarl | Flurförderzeug mit einer elektrischen Fahrantriebsmaschine |
| WO1999016636A1 (en) | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Crown Equipment Corporation | Intelligent braking system for materials handling vehicles |
| US6288508B1 (en) * | 1997-11-05 | 2001-09-11 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Electric motor for a vehicle having regenerative braking and reverse excitation braking |
| GB2398442B (en) * | 1999-11-16 | 2004-09-29 | Nippon Yusoki Co Ltd | Forklift control apparatus |
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| EP1943059B1 (en) * | 2005-11-04 | 2014-03-12 | Robert Bosch Gmbh | Articulating drill with optical speed control and method of operation |
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| US20110031051A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-02-10 | Albert Donald George | Rechargeable electric vehicle with extended driving range, and method of converting vehicle with internal combustion (IC) engine to rechargeable electric vehicle |
| CN102358208B (zh) * | 2011-08-18 | 2013-10-30 | 东南大学 | 一种电动汽车用电驱动系统及其控制方法 |
| DE102011118488A1 (de) * | 2011-11-11 | 2013-05-16 | Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh | Motorantrieb für Stufenschalter |
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| US20220169484A1 (en) * | 2019-04-04 | 2022-06-02 | Tadano Ltd. | Work machine |
| US11176010B2 (en) * | 2019-04-15 | 2021-11-16 | International Business Machines Corporation | Circuit-cycle reproduction |
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| DE3048999A1 (de) * | 1980-12-24 | 1982-07-15 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Schaltungsanordnung zur energierueckgewinnung bei choppergesteuerten reihenschlussmaschinen |
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-
1995
- 1995-04-04 US US08/416,271 patent/US5598072A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-03-25 GB GB9606258A patent/GB2299719B/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-29 DE DE19612518A patent/DE19612518A1/de not_active Ceased
- 1996-04-01 JP JP8078604A patent/JPH08340604A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110460265A (zh) * | 2018-05-07 | 2019-11-15 | 建准电机工业股份有限公司 | 马达转速控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19612518A1 (de) | 1996-10-10 |
| GB9606258D0 (en) | 1996-05-29 |
| GB2299719A (en) | 1996-10-09 |
| GB2299719B (en) | 1999-09-01 |
| US5598072A (en) | 1997-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050712 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051012 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060322 |