JP2005323470A

JP2005323470A - 電動車の制動制御装置

Info

Publication number: JP2005323470A
Application number: JP2004140596A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Shimizu; 保行清水
Original assignee: Atex Co Ltd
Current assignee: Atex Co Ltd
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】走行中に制御装置への給電が断たれた場合においても、安全確実に機体を停止させることのできる電動車の制動制御装置を提供する。
【解決手段】走行中に走行制御装置３への給電が断たれたことを検知する停電検知手段５と、前記電源装置４の給電状態を保持する給電保持回路６とを設け、該停電検知手段５検知時には、給電保持回路６を介して走行制御装置３へ給電し、該走行制御装置３は駆動モータ２への制動信号を出力するとともに、一定時間に限り電磁ブレーキ１への通電を行い、該電磁ブレーキ１の制動作用を遅延させてなる電動車の制動制御装置の構成とする。
【選択図】図１

Description

本件発明は、電動車の制御装置に関し、詳しくは、走行制御装置が非給電状態になった時に電動車を安全に停止させる制動制御装置に関するものである。

特許文献１には、走行状態から減速停止する際に駆動モータへのデューティを徐々に減少させながら、車速が低速に減速された後、電磁ブレーキによる制動を行い、電磁ブレーキによる急制動を極低速になった後、作用させる技術が記載されている。
特開平５−２７６６０２号公報

これらの電動車は、負作動の電磁ブレーキを用いた構成であり、走行制御装置に給電されている状態においては、駆動モータの駆動パルスを増減したり、電磁ブレーキの作動タイミングを制御することが可能である。しかしながら、走行中に走行制御装置への給電が断たれた場合には、走行制御ができなくなり、負作動の電磁ブレーキが非通電状態になることによって急制動するという問題があった。特に急な下り坂を走行中に電磁ブレーキが非通電状態になった時には、車輪がロック状態になるような急制動がされ、転倒等の危険性があった。
本件発明は、走行中に制御装置への給電が断たれた場合においても、安全確実に機体を停止させることのできる電動車の制動制御装置を提供することを課題とする。

非通電時に制動状態となる負作動の電磁ブレーキ１と、走行用の駆動モータ２と、該電磁ブレーキ１や駆動モータ２を制御する走行制御装置３と、これらに電力を供給する電源装置４とを備えた電動車において、走行中に該走行制御装置３への給電が断たれたことを検知する停電検知手段５と、前記電源装置４の給電状態を保持する給電保持回路６とを設け、該停電検知手段５検知時には、給電保持回路６を介して走行制御装置３へ給電し、該走行制御装置３は駆動モータ２への制動信号を出力するとともに、一定時間に限り電磁ブレーキ１への通電を行い、該電磁ブレーキ１の制動作用を遅延させてなる電動車の制動制御装置の構成とする。

非通電時に制動状態となる負作動の電磁ブレーキ１と、走行用の駆動モータ２と、該電磁ブレーキ１や駆動モータ２を制御する走行制御装置３と、これらに電力を供給する電源装置４とを備えた電動車において、走行中に該走行制御装置３への給電が断たれたことを検知する停電検知手段５と、前記電源装置４の給電状態を保持する給電保持回路６とを設け、該停電検知手段５検知時には、給電保持回路６を介して走行制御装置３へ給電し、該走行制御装置３は駆動モータ２への制動信号を出力するとともに、一定時間に限り電磁ブレーキ１への通電を行い、該電磁ブレーキ１の制動作用を遅延させるので、走行中に走行制御装置３が停電状態になった場合にも、給電保持回路６を介して電源装置４からの給電が継続され、駆動モータ２へ制動信号を出力させることが可能であり、駆動モータ２の発電制動作用によって車速を減速させることができるとともに、この減速を行った後、やや遅れて電磁ブレーキ１が非通電の制動状態になるため、電磁ブレーキ１制動時の停車衝撃が少なく、転倒等の危険性のない安全な停止制動制御が可能である。

次に本件発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図例は本件発明を適用した電動車椅子であって、図１、図２に示すように車体前後に、各々左右一対の前輪１０と後輪１１を懸架し、又、車体後部には該後輪１１を駆動する駆動モータ２、ギヤボックス１２、バッテリ１３等を配設して、リヤカバー１４で覆ってある。該リヤカバー１４上方のシート１５は、フレーム９から立設した支持パイプ１６に取り付けた単座タイプであり、操縦者が着座姿勢で前方のハンドル１７を操向操作する。
車体前部の左右中央部からは上方後方へ向けステアリングシャフト１８を延設し、その上端に操作パネル１９を設け、該操作パネル１９左右にはループ状のハンドル１７を形成してある。ステアリングシャフト１８の前方には風防２０と、後方には収納ポケット２１を設けてある。

操作パネル１９上面には目的速度を設定する速度設定ボリューム２２を設け、該操作パネル１９右側方に設けたアクセルレバー２３を操作することによって、前記速度設定ボリューム２２の設定速度内で車速調整が可能である。速度設定ボリューム２２の前方には、バッテリ１３の残量を表示するバッテリメータ２４と、後方にはホーンスイッチ２５やウインカースイッチ２６を配置してある。２７は電源を入，切するキースイッチである。

図１はブロック図であり、本件発明を適用した電動車椅子の走行制御装置３のＣＰＵ３０による制御信号の入出力を示すものである。通常、キースイッチ２７を入操作すると、電源装置４であるバッテリ１３からＣＰＵ３０に給電され、駆動モータ２や電磁ブレーキ１、その他の電気回路（図示せず）の制御が可能となる。電源装置４の電圧は２４Ｖであり、ＣＰＵ３０への供給電圧は５Ｖとしてある。駆動モータ２には、非通電時に制動状態となり、通電時には解除される負作動の電磁ブレーキ１を設け、ＣＰＵ３０からの信号によって制御される。３１は駆動モータ２の回転センサーであり、モータ軸に取着のタコジェネで構成され、モータ軸の回転パルスを検出することで、駆動モータ２の回転数や回転方向を検出することが可能である。Ｃ１はＣＰＵ３０の給電が断たれた時に、給電保持回路６の作動と、電磁ブレーキ１を解除状態に保持するために必要な一時的制御電源を確保する蓄電手段であり、本実施例においてはコンデンサーを用いてある。給電保持回路６が接続された後は、ＣＰＵ３０への給電は再びバッテリ１３から行われる。

次に図２のフローチャート図で本実施例の制動制御について説明する。Ｓ１００は走行中か停車中であるかを、駆動モータ２の回転センサー３１により判断し、走行中に停電検知手段５が検知する状態以外の状態では、通常の走行制御を行う。走行中に停電検知手段５が停電を検知すると、すなわち、走行中キースイッチ２７を不用意に切操作した場合や、走行中キースイッチ２７の電線及び接点が断線及び未接続状態になると、ＣＰＵ３０はＳ１０１でコンデンサーＣ１から給電されながら給電保持回路６をＯＮにする信号を出力する。又、コンデンサーＣ１からの給電は、電磁ブレーキ１への非制動（Ｈｉｇｈ）信号出力にも用いられ、電磁ブレーキ１を通電状態に保持してある。給電保持回路６がＯＮされると、ＣＰＵ３０への給電は再びバッテリ１３から行われ、バッテリ１３電源が確保された後、ＣＰＵ３０はＳ１０２で駆動モータ２に制動信号を出力する。この制動信号は、駆動モータ２の回転を発電制動によって制動させるものである。
一方、電磁ブレーキ１への制動（Ｌｏｗ）信号は、駆動モータ２への制動信号が出力された後、０．５秒程度遅れてＳ１１１で制動（Ｌｏｗ）信号が出力される。
従って、走行中に走行制御装置３への給電が断たれても、ＣＰＵ３０及び電磁ブレーキ１の給電が継続されて、駆動モータ２の発電制動により車速が減速された後、電磁ブレーキ１が制動状態となるため、電磁ブレーキ１制動時の停車衝撃が少なく、転倒等の危険性のない安全な停止制動制御が可能である。

Ｓ１０１で給電保持回路６がＯＮされると、例えば走行中キースイッチ２７を切操作した場合にも走行制御装置３への給電が行われており、電源を入，切するキースイッチ２７が切位置にあるにもかかわらず、ＣＰＵ３０は通電状態となっているため、この異常状態をリセットするためにＳ１２０によるリセット操作を行う。具体的なリセット方法については、バッテリ１３端子への接続を外す操作等によって、バッテリ１３からの給電を完全に断つことでリセットすることが可能である。
Ｓ１２０でリセット操作を行うと、Ｓ１２１で給電保持回路６がＯＦＦとなり、再びバッテリ１３電源を接続しても停車状態であるため、Ｓ１００で通常の走行制御を行うとの判断をする。

尚、この給電保持回路６は、キースイッチ２７切位置での停車中に電磁ブレーキ１がメカ的な故障によってその制動停車状態を維持できなくなった場合にも駆動モータ２に発電制動をさせることが可能である。傾斜路面停車中のキースイッチ２７切状態時に電磁ブレーキ１がメカ的（取付ネジの緩みや折損等）故障が発生すると、機体が制動停車状態を維持できず、下り方向に進み始める。この場合駆動モータ２には誘起電圧が発生するが、この誘起電圧を、まず低い電圧（５Ｖ）でも起動させることが可能な走行制御装置３のＣＰＵ３０に給電する。ＣＰＵ３０の給電が確保されると、ＣＰＵ３０は給電保持回路６をＯＮにする信号を出力してバッテリ１３からの給電に切替え後、駆動モータ２に発電制動信号を出力する。これは、まず低い電圧で起動する走行制御装置３を起動させた後、発電制動に必要な高い電圧を得るために、給電保持回路６によってバッテリ１３から給電させるよう切替えて制動させるものである。
これにより、キースイッチ２７切状態時の傾斜路面停車中に電磁ブレーキ１がメカ的に故障した場合であっても、駆動モータ２を発電制動させて機体を停車させることが可能であり、又、無人状態時においても発電制動をさせることができる。

次に図１に示す電磁ブレーキ１の制動遅延回路３５について説明する。ＣＰＵ３０から電磁ブレーキ１までの回路中には、ＣＰＵ３０と制動遅延回路３５の両方、若しくはいずれか一方から制動（Ｌｏｗ）信号が出力された場合に電磁ブレーキ１を制動状態にするＡＮＤ回路４０を設けてある。制動遅延回路３５中のＶ１はキースイッチ２７回路のＶ１と接続されてあり、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との抵抗割合により、バッテリ１３の電圧（２４Ｖ）を制御用電圧（約５Ｖ）にまで下げてある。Ｄは該制御用電圧とＢ２でつくる基準電圧との比較をする比較回路であり、基準電圧は２Ｖとしてある。従って、制御用電圧≧基準電圧（２Ｖ）の時には前記ＡＮＤ回路４０へ非制動（Ｈｉｇｈ）信号を出力しているが、Ｖ１からのバッテリ１３電圧が下がり、制御電圧＜基準電圧（２Ｖ）になるとＡＮＤ回路４０へ制動（Ｌｏｗ）信号を出力し、電磁ブレーキ１を制動させる。Ｃ２は蓄電手段であって、本実施例においてはコンデンサを用いてある。例えばＶ１への給電が断たれると制動遅延回路３５の制御用電圧も下がり、該制御用電圧が２Ｖ未満になると電磁ブレーキ１が制動するわけであるが、前記コンデンサーＣ２を設けることによって制御用電圧が２Ｖ未満になるまでの時間を長くして、電磁ブレーキ１の制動タイミングを遅らせることが可能である。
この制動遅延回路３５は、簡単な回路で電磁ブレーキ１の制動を遅らせることができ、又、ＣＰＵ３０の制動制御との双方で、確実な制動ができる。

ブロック図。フローチャート図。電動車の全体側面図。電動車の全体平面図。

符号の説明

１電磁ブレーキ
２駆動モータ
３走行制御装置
４電源装置
５停電検知手段
６給電保持回路

Claims

非通電時に制動状態となる負作動の電磁ブレーキ（１）と、走行用の駆動モータ（２）と、該電磁ブレーキ（１）や駆動モータ（２）を制御する走行制御装置（３）と、これらに電力を供給する電源装置（４）とを備えた電動車において、走行中に該走行制御装置（３）への給電が断たれたことを検知する停電検知手段（５）と、前記電源装置（４）の給電状態を保持する給電保持回路（６）とを設け、該停電検知手段（５）検知時には、給電保持回路（６）を介して走行制御装置（３）へ給電し、該走行制御装置（３）は駆動モータ（２）への制動信号を出力するとともに、一定時間に限り電磁ブレーキ（１）への通電を行い、該電磁ブレーキ（１）の制動作用を遅延させてなる電動車の制動制御装置。