JP2004096873A

JP2004096873A - 電気車の制御装置

Info

Publication number: JP2004096873A
Application number: JP2002253455A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Suzuki; 鈴木　哲治
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】ソフトウェアの設定変更なく、コンタクタの有無並びにコンタクタコイル駆動用トランジスタの故障検知が可能な電気車の制御装置を提供する。
【解決手段】ＭＳコンタクタコイル１３駆動用トランジスタ１５のコレクタに低電圧を印加し、このトランジスタのコレクタ出力電圧を調べる。コイル１３に電流を供給するバッテリ１からの電圧がこのコイルを通してトランジスタ１５のコレクタに印加されてなるコレクタ出力電圧を調べる。これら２種類のコレクタ出力電圧の組み合わせによって、トランジスタ１５が故障か否か、並びに、ＭＳコンタクタ７が未装着またはＭＳコンタクタコイル１３が断線か否か調べる。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフォークリフト車等の電気車の制御装置に関し、コンタクタ（電磁接触子）の有無検知、並びに、それのコイル駆動用トランジスタの故障検知の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォークリフト車の主回路は、動力源として直流モータを使用した場合、図１に示すようなチョッパ制御装置を用いたものになる。図１中、１はバッテリ、２は直流モータの電機子、３は直流モータの界磁コイル、４は直流モータのコンタクト、５は電源コンタクタ、６はチョッパー用のＴＤＭ素子、７はＴＤＭ素子短絡用コンタクタ（ＭＳコンタクタ）、８は操作制御用コンタクタ（ＭＦコンタクタとＭＲコンタクタ）、９はフューズ、１０は保護ダイオード、１１と１２は還流用ダイオードを示す。
【０００３】
ＴＤＭ素子短絡用コンタクタ（以下、ＭＳコンタクタ）７は、フォークリフト車の最高速運転時におけるＴＤＭ素子６の電圧ドロップによる損失をなくし、更に、モータ印加電圧を高くしてスピードを上げるために用いられる。
【０００４】
ＭＳコンタクタ７は通常、スタンダード仕様のフォークリフト車には装着されなく、ユーザの注文によって追加装備するオプション品であるため、作業者の追加装備作業を簡略化する必要がある。
【０００５】
通常、ＭＳコンタクタ７のコイル励磁回路には、図２に示すように、そのコンタクタコイル１３を励磁駆動するトランジスタ１５に対する故障検知回路１４が装備されている。故障検知の方法は、コイル駆動（コイル励磁）用トランジスタ１５のコレクタ電圧を検出する。図２では、トランジスタ１５のコレクタ電圧を２つの抵抗器１６、１７で分圧し、バッファＩＣ回路１８に通し、その出力を図示しないＣＰＵ等を用いた制御装置に送るようにしている。１９はフォークリフト車のキースイッチである。
【０００６】
制御装置では、制御装置自身がコイル駆動用トランジスタ１５をオフ（＝ベース電流をストップ）している時、▲１▼コレクタ電圧が或る一定以上の電圧であることを検知している場合は、トランジスタ１５が正常であると判定し、▲２▼或る一定以下のコレクタ電圧しか検知していない場合は、トランジスタ１５が異常であると判定する。
【０００７】
ところが、図３に×印２０で示すように、コンタクタコイル１３が接続されていない場合には、コンタクタコイルを通したバッテリ電圧が供給されないために、コイル駆動用トランジスタ１５のコレクタ電圧が略０Ｖになるため、上記の故障検知方法では、トランジスタ１５がショートしていると誤認識してしまう。
【０００８】
このエラーを避けるため、スタンダード仕様では、制御装置がトランジスタ１５の異常検知を実施しないように、制御装置のソフトウェアを設定しておく必要がある。
【０００９】
そして、ユーザからオプション注文を受けてＭＳコンタクタ７を後で取り付ける時に、自己診断機能として、ＭＳコンタクタ７のコンタクタコイル１３駆動用トランジスタ１５の故障検知を実施する必要がある。
【００１０】
しかし、トランジスタ１５の故障検知を実施するには、ＭＳコンタクタ７の取付後に制御装置のソフトウェアの設定変更を実施する必要があり、作業数が増加するという問題がある。
【００１１】
このような問題点は、コンタクタコイル駆動用トランジスタ１５がＦＥＴであっても同様に生じ、また、ＭＳコンタクタ７以外のコンタクタであっても同様に生じ、更に、フォークリフト車以外の電気車であっても同様に生じるものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、係る問題点を解決した電気車の制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１発明は上記課題を解決する電気車の制御装置であり、直流モータを駆動源とする電気車の制御装置において、コンタクタのコイルを駆動するトランジスタのコレクタに低電圧を印加し、前記トランジスタのコレクタ出力電圧を調べる第１の加手段と、前記コイルに電流を供給するバッテリからの電圧が前記コイルを通して前記トランジスタのコレクタに印加されてなる前記トランジスタのコレクタ出力電圧を調べる第２の手段と、前記第１の手段で調べたコレクタ出力電圧と前記第２の手段で調べたコレクタ出力電圧との組み合わせに基づいて、前記トランジスタが故障か否か、並びに、前記コンタクタが未装着または断線か否かを調べる第３の手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
第２発明は、第１発明の電気車の制御装置において、前記コンタクタがチョッパ素子短絡用のコンタクタであることを特徴とし、あるいは、前記トランジスタがＦＥＴであることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る電気車の制御装置の実施の形態を説明する。図５〜図６中で、図１〜図３と同じ機能の部分には同じ符号を付し、説明の重複を省く。
【００１６】
本実施の形態では、直流モータで駆動する電気車としてフォークリフト車を例にし、コンタクタの有無またはそれのコイル駆動用トランジスタの故障検知を行うものとして説明する。また、故障検知回路はＭＳコンタクタコイルの励磁に関して故障検知を行うものとする。更に、コイル駆動用トランジスタのコレクタ出力電圧を利用してコンタクタの有無またはそれのコイル駆動用トランジスタの故障検知を行うものとする。更に、ＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタのコレクタに低電圧を印加し、このトランジスタのコレクタ出力電圧と、ＭＳコンタクタコイルに電流を供給するバッテリからの電圧がＭＳコンタクタコイルお通してコレクタに印加されているか否かを調べるコレクタ出力電圧との組み合わせによって、ＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタの故障（ショート）、及び、ＭＳコンタクタの未装着あるいはＭＳコンタクタコイルの断線を調べる物とする。
【００１７】
図５において、主回路構成は図１と同様であり、１はバッテリ、２は直流モータの回転子、３は直流モータのコイル、４は直流モータのコンタクト、５は電源コンタクタ、６はチョッパー用のＴＤＭ素子、７はＴＤＭ素子短絡用コンタクタ（ＭＳコンタクタ）、８は操作制御用コンタクタ（ＭＦコンタクタ８ａとＭＲコンタクタ８ｂ）、９はフューズ、１０は保護ダイオード、１１と１２は還流用ダイオードを示す。
【００１８】
そして、図５に示すように、制御装置２４には、主回路構成中の電源コンタクタ５のコンタクタコイル２１、ＭＦコンタクタ８ａのコンタクタコイル２２、ＭＲコンタクタ８ｂのコンタクタコイル２３、ＭＳコンタクタ７のコンタクタコイル１３を励磁する各トランジスタ２５、２６、２７、１５が備えられている。
【００１９】
各コンタクタコイル２１、２２、２３、１５はキースイッチ１９を通してバッテリ１とそれぞれに対応するコンタクタコイル駆動用トランジスタ２５、２６、２７、１５のコレクタとの間に接続され、コンタクタコイル駆動用トランジスタ２５、２６、２７、１５のエミッタは接地されている。２８〜３１は保護ダイオードである。
【００２０】
制御装置２４では、ＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタ１５のコレクタにダイオード３２のカソードが接続され、このダイオード３２のアノードに電圧Ｖｃｃが２つの抵抗器３３、３４で分圧されて、低電圧が印加されている。また、ダイオード３２のアノードにはヒステリシス特性を有するバッファＩＣ回路３５の入力端が接続され、その出力端がＣＰＵ３６に接続されている。バッファＩＣ回路３５は入力電圧がある一定以上であるときにハイレベル電圧を出力し、入力電圧がある一定以下であるときにローレベル電圧を出力する。バッファＩＣ回路３５のヒステリシス特性はチャタリングによる制御の不安定化を防止するものである。バッファＩＣ回路３５の出力電圧をＯＵＴ１と表記する。ＣＰＵ３６は制御装置２４内にある。
【００２１】
また、ＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタ１５のコレクタ電圧（コレクタ−エミッタ間電圧）ＶＴ４は２つの抵抗器１６、１７で分圧されて、ヒステリシスを有するバッファＩＣ回路３７の入力端が印加され、その出力端がＣＰＵ３６に接続されている。バッファＩＣ回路３７は入力電圧がある一定以上であるときにハイレベル電圧を出力し、入力電圧がある一定以下であるときにローレベル電圧を出力する。バッファＩＣ回路３７のヒステリシス特性はチャタリングによる制御の不安定化を防止するものである。バッファＩＣ回路３７の出力電圧をＯＵＴ２と表記する。
【００２２】
制御回路２４においては、ＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタ１５のコレクタにダイオード３２と２つの抵抗器３３、３４により或る低い電圧を印加しており、このときの出力電圧ＯＵＴ１を用いて、トランジスタ１５がショートしていないかを検知する。ＯＵＴ１がハイレベル電圧となる条件はＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタ１５はオフまたはオープンであることであり、ＯＵＴ１がローレベル電圧となる条件はＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタ１５がショートであることである。
【００２３】
また、制御回路２４においては、出力電圧ＯＵＴ２を用いて、ＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタ１５のコレクタにはＭＳコンタクタコイル１３に電源を供給するバッテリ１からの電圧ＶＢが同ＭＳコンタクタコイル１３を通して印加されているかを検知する。ＯＵＴ２がハイレベル電圧となる条件はＶＴ４≒ＶＢ＞＞Ｖｃｃであり、ＭＳコンタクタコイル１３が接続されているときがこれに該当する。ＯＵＴ２がローレベル電圧となる条件はＶＴ４＜Ｖｃｃであり、ＭＳコンタクタコイル１３が外れているときか、ＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタ１５はショートしているときがこれに該当する。
【００２４】
従って、ＣＰＵ３６にて、上記２つの出力電圧ＯＵＴ１、ＯＵＴ２の論理演算を行うことにより、ＭＳコンタクタ７の有無、並びに、ＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタ１５の故障（ショート）を検知する。
【００２５】
つまり、２つの出力電圧ＯＵＴ１、ＯＵＴ２の論理演算により、下記のようにケース分けして判定を行うことができる。
ケース（１）　は、２つの出力電圧ＯＵＴ１、ＯＵＴ２がともにローレベルである場合であり、ＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタ（Ｔ４）１５がショートしていると判定する。このケース（１）　を、図５においてＴ４ショートエラーと呼ぶ。
ケース（２）　は、出力電圧ＯＵＴ１がローレベルで、ＯＵＴ２がハイレベルである場合であり、通常この条件はないので、成立する時はＣＰＵ３５の入力ポート異常と判定する。このケース（２）　を、図５において入力ポートエラーと呼ぶ。
ケース（３）　は、出力電圧ＯＵＴ１がハイレベルで、ＯＵＴ２がローレベルである場合であり、ＭＳコンタクタコイル１３の断線、あるいは、ＭＳコンタクタ７が存在しない（未接続）と判定する。このケース（３）　を、図５においてコンタクタなしと呼ぶ。
ケース（４）　は、２つの出力電圧ＯＵＴ１、ＯＵＴ２がともにハイレベルである場合であり、ＭＳコンタクタ７は存在しており（接続済み）、ＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタ（Ｔ４）１５が正常であると判定する。このケース（４）　を、図５においてコンタクタ有と呼ぶ。
【００２６】
図５に、ＣＰＵ３６の処理フローチャートを示す。図５において、キースイッチ１９がオンの場合、ＭＳコンタクタ有無のチェックを行い（ステップＳ１）、２つの出力電圧ＯＵＴ１、ＯＵＴ２をチェックする（ステップＳ２）。ＯＵＴ１とＯＵＴ２のチェック結果により、ケース（１）　つまりＴ４ショートエラーである場合及びケース（２）　つまり入力ポートエラーの場合は、エラーを検知したとして処理を終了する。ケース（３）　つまりコンタクタなしの場合は、ＭＳコンタクタ７がないことに対処するための設定処理を行う（ステップＳ３）。ケース（４）　つまりコンタクタ有の場合は、ＭＳコンタクタ７が有る場合に必要な設定処理を行う（ステップＳ４）。ＭＳコンタクタ有無のチェックが終了したら、フォークリフト制御のメインルーチンを実行する（ステップＳ５）。
【００２７】
このように、２種類の出力電圧ＯＵＴ１、ＯＵＴ２を得る回路を用いることにより、ソフトウェアの設定変更を実施することなく、ＭＳコンタクタ７の有無、並びに、ＭＳコンタクタコイル１３駆動用トランジスタ１５の故障を検知することができる。
【００２８】
上記では、ＭＳコンタクタ７の有無並びにＭＳコンタクタコイル１３駆動用トランジスタ１５の故障を検知しているが、電源コンタクタ５の有無並びに電源コンタクタコイル２１駆動用トランジスタ２５の故障検知、ＭＦコンタクタ８ａの有無並びにＭＦコンタクタコイル２２駆動用トランジスタ２６の故障検知、ＭＲコンタクタ８ｂの有無並びにＭＲコンタクタコイル２３駆動用トランジスタ２７の故障検知についても、同様の構成で達成できる。つまり、オプション設定された任意のコンタクタに関して、その有無及びそれのコイル駆動用トランジスタの故障検知を行うことができる。
【００２９】
また、トランジスタとしてＦＥＴ等が使用可能である。ＦＥＴを使用する場合は、コンタクタコイルにそれの駆動用ＦＥＴを接続し、ＦＥＴのソースまたはドレインに低電圧を印加し、ＦＥＴのソースまたはドレインの出力電圧を調べ、コンタクタコイルに電流を供給するバッテリからの電圧がコンタクタコイルを通してＦＥＴのソースまたはドレインに印加されてなる出力電圧を調べ、これら２種類の出力電圧の組み合わせによって、ＦＥＴが故障か否か、並びに、コンタクタが未装着または断線か否かを調べれば良い。
【００３０】
更に、上記では、フォークリフト車の制御装置について説明したが、それ以外の電気車であっても同様にトランジスタが故障か否か、並びに、コンタクタが未装着または断線か否かを調べることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、オプション設定されたコンタクタを後に取り付けた場合でも、ソフトウェアの設定変更を作業者が行うことなく、自動的にコンタクタの有無を検知し、また、コンタクタコイル駆動用トランジスタの故障を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】直流モータを駆動源とする電気車の主回路構成を示す図。
【図２】従来のトランジスタ故障検知回路を示す図。
【図３】従来のトランジスタ故障検知回路における問題点を説明するための図。
【図４】本発明の実施の形態例に係る電気車の主回路と制御装置の構成を示す図。
【図５】図４におけるＣＰＵの処理フローチャートを示す図。
【符号の説明】
７　ＭＳコンタクタ
１３　ＭＳコンタクタコイル
１５　ＭＳコンタクタコイル駆動用トランジスタ
１６、１７　分圧用抵抗器
２４　制御装置
３２　ダイオード
３３、３４　分圧用抵抗器
３６　ＣＰＵ

Claims

直流モータを駆動源とする電気車の制御装置において、コンタクタのコイルを駆動するトランジスタのコレクタに低電圧を印加し、前記トランジスタのコレクタ出力電圧を調べる第１の加手段と、前記コイルに電流を供給するバッテリからの電圧が前記コイルを通して前記トランジスタのコレクタに印加されてなる前記トランジスタのコレクタ出力電圧を調べる第２の手段と、前記第１の手段で調べたコレクタ出力電圧と前記第２の手段で調べたコレクタ出力電圧との組み合わせに基づいて、前記トランジスタが故障か否か、並びに、前記コンタクタが未装着または断線か否かを調べる第３の手段とを具備することを特徴とする電気車の制御装置。
請求項１において、前記コンタクタがチョッパ素子短絡用のコンタクタであることを特徴とする電気車の制御装置。
請求項１において、前記トランジスタがＦＥＴであることを特徴とする電気車の制御装置。