JP2024058051A - Braking device - Google Patents
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Abstract
【課題】電源の遮断時における制動作用の遅延時間を従来よりも長くすることが可能な制動装置を提供する。【解決手段】電源から給電される電源電圧に基づいて電磁ブレーキに駆動電流を通電する駆動装置であって、電源電圧よりも高い補助電圧を出力する補助電源と、電源の遮断時に補助電圧を電磁ブレーキに印加させる制御部とを備える。【選択図】図１[Problem] To provide a braking device that can extend the delay time for braking action when power is cut off compared to conventional devices. [Solution] The driving device supplies a driving current to an electromagnetic brake based on a power supply voltage supplied from a power supply, and includes an auxiliary power supply that outputs an auxiliary voltage higher than the power supply voltage, and a control unit that applies the auxiliary voltage to the electromagnetic brake when the power supply is cut off. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、制動装置に関する。 The present invention relates to a braking device.
下記特許文献１には、走行中に給電が断たれた場合に安全確実に機体を停止させる電動車の制動制御装置が開示されている。この制動制御装置は、走行中に走行制御装置への給電が断たれたことを検知する停電検知手段と、電源装置の給電状態を保持する給電保持回路とを備え、該停電検知手段の検知時に給電保持回路を介して走行制御装置に給電し、該走行制御装置は、駆動モータ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への通電を行うことにより該電磁ブレーキの制動作用を遅延させる。
The following
ところで、上記背景技術の給電保持回路は、コンデンサに予め蓄積された電荷を用いて電磁ブレーキの制動作用を遅延させるものであり、制動作用の遅延時間を十分に確保できないという問題がある。 However, the power supply holding circuit in the above-mentioned background art uses electric charge stored in a capacitor in advance to delay the braking action of the electromagnetic brake, and there is a problem in that it is not possible to ensure a sufficient delay time for the braking action.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、電源の遮断時における制動作用の遅延時間を従来よりも長くすることが可能な制動装置の提供を目的とするものである。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a braking device that can extend the delay time for braking action when the power supply is cut off compared to conventional devices.
上記目的を達成するために、本発明の態様１は、電源の電源電圧に基づいて電磁ブレーキに駆動電流を通電することにより制動力を発生させる制動装置であって、前記電源電圧よりも高い補助電圧を出力する補助電源と、前記電源の遮断時に前記補助電圧を前記電磁ブレーキに印加させる制御部とを備える、という手段を採用する。
To achieve the above object,
このような態様１の制動装置によれば、電源の遮断時に電源電圧よりも高い補助電圧を電磁ブレーキに印加させるので、電源の遮断時における制動作用の遅延時間を従来よりも長くすることが可能である。
According to the braking device of this
本発明の態様２は、態様１の制動装置において、前記補助電源は、前記電磁ブレーキの逆起電圧に基づいて前記補助電圧を蓄電素子に蓄電する、という手段を採用する。
このような態様２の制動装置によれば、電磁ブレーキの逆起電圧に基づいて補助電圧を生成するので、電源電圧よりも高い補助電圧を容易に生成することが可能である。 According to the braking device of this type, the auxiliary voltage is generated based on the back electromotive force of the electromagnetic brake, so it is easy to generate an auxiliary voltage higher than the power supply voltage.
本発明の態様３は、態様２の制動装置において、前記補助電源は、前記電磁ブレーキを非制動状態に保持する保持電流が通電されているときに前記補助電圧を蓄電する、という手段を採用する。
このような態様３の制動装置によれば、電磁ブレーキに保持電流が通電されている比較的長い期間を利用して電源電圧よりも高い補助電圧を蓄電することができる。
The braking device of this
本発明の態様４は、態様３の制動装置において、前記補助電源が前記補助電圧を蓄電する期間において前記保持電流を増加補正する、という手段を採用する。
このような態様４の制動装置によれば、電磁ブレーキが非制動状態から制動状態に移行することを回避することができる。
The braking device of this
本発明の態様５は、態様１～態様４のいずれか１つの制動装置において、前記補助電源は、アノード端子が前記電磁ブレーキの一端に接続されるダイオードと、一端が前記ダイオードのカソード端子に接続され、他端がアースに接続され、前記蓄電素子として機能するコンデンサと、一端が前記コンデンサの一端に接続され、他端が前記電磁ブレーキの他端に接続されるスイッチとを備える、という手段を採用する。
このような態様５の制動装置によれば、簡単な回路構成で補助電源を構成することが可能である。
With the braking device of
本発明によれば、電源の遮断時における制動作用の遅延時間を従来よりも長くすることが可能な制動装置を提供することが可能である。 The present invention makes it possible to provide a braking device that can extend the delay time for braking action when the power supply is cut off, compared to conventional devices.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る制動装置Ａは、電動搬送台車等の電動車両に備えられ、電磁ブレーキを作動させることによって制動力を発生させる装置である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The braking device A according to this embodiment is provided on an electric vehicle such as an electric transport cart, and is a device that generates a braking force by operating an electromagnetic brake.
この制動装置Ａは、図１に示すようにバッテリＢからの給電に基づいて電磁ブレーキを作動させるものである。制動装置Ａは、図示するようにＣＰＵ（Central Processing Unit）１、主駆動回路２、主スイッチ３、副駆動回路４、副スイッチ５、ダイオード６、電磁ブレーキ７、補助電源８及び電源回路９を構成要素として備えている。
As shown in Figure 1, this braking device A operates an electromagnetic brake based on power supplied from a battery B. As shown in the figure, braking device A includes as its components a CPU (Central Processing Unit) 1, a
バッテリＢは、電動車両に備えられ、当該電動車両の各部（負荷）に直流電力（バッテリ電力）を供給する二次電池である。すなわち、バッテリＢは、プラス電極が制動装置Ａに接続され、マイナス電極がアースに接続されている。このバッテリＢは、例えばリチウムイオン電池であり、出力電圧（バッテリ電圧）は例えば２４Ｖ（ボルト）である。なお、バッテリＢは、本発明の電源に相当する。 Battery B is a secondary battery that is provided in an electric vehicle and supplies DC power (battery power) to each part (load) of the electric vehicle. That is, the positive electrode of battery B is connected to braking device A, and the negative electrode is connected to earth. This battery B is, for example, a lithium ion battery, and the output voltage (battery voltage) is, for example, 24 V (volts). Battery B corresponds to the power source of the present invention.
図１には示していないが、バッテリＢと制動装置Ａとを電気的に接続する電力線には、途中部位に電源スイッチが設けられている。すなわち、バッテリＢから制動装置Ａへのバッテリ電力の供給は、電動車両の運転者が電源スイッチを開状態（ＯＦＦ状態）から閉状態（ＯＮ状態）に切替操作することによって行われる。また、バッテリＢから制動装置Ａへのバッテリ電力の供給は、バッテリＢに何らかの異常が発生した場合にも自動的に停止される。 Although not shown in FIG. 1, a power switch is provided midway on the power line electrically connecting battery B and braking device A. That is, the supply of battery power from battery B to braking device A is performed when the driver of the electric vehicle switches the power switch from an open state (OFF state) to a closed state (ON state). In addition, the supply of battery power from battery B to braking device A is automatically stopped if any abnormality occurs in battery B.
本実施形態に係る制動装置Ａにおいて、ＣＰＵ１は、内部メモリに予め記憶する制御プログラムに基づいて制動装置Ａを包括的に制御するソフトウエア制御装置である。すなわち、ＣＰＵ１は、制御プログラムを記憶する内部メモリ、制御プログラムを実行する演算部、バッテリ電圧が入力される入力回路、また主駆動回路２、副駆動回路４及び補助電源８に制御信号を出力する出力回路をハードウエア資源として少なくとも備えている。
In the braking device A according to this embodiment, the
このようなＣＰＵ１は、ハードウエア資源と制御プログラム（ソフトウエア資源）との協働によって所望の制御機能を発揮する。詳細について後述するが、ＣＰＵ１は、バッテリＢ（電源）の遮断時に補助電源８が予め生成した補助電圧を電磁ブレーキに印加させる制御部である。すなわち、ＣＰＵ１は、本発明の制御部に相当する構成要素である。
Such a
ＣＰＵ１は、図示するように電源端子ＶＤＤ、接地端子ＧＮＤ、入力端子ＩＮ及び３つの出力端子ＯＵＴ１～３を少なくとも備えている。電源端子ＶＤＤは、電源回路９の出力端に接続されており、電源回路９から動作電源を取り込む。接地端子ＧＮＤは、制動装置Ａのアース（基準電位）に接続されている。入力端子ＩＮは、バッテリＢの出力端に接続されており、バッテリ電圧Ｖｂを取り込む。
As shown in the figure, the
また、３つの出力端子ＯＵＴ１～３のうち、第１の出力端子ＯＵＴ１は、主駆動回路２の入力端に接続されており、第１の制御信号を主駆動回路２に出力する。第２の出力端子ＯＵＴ２は、副駆動回路４の入力端に接続されており、第２の制御信号を副駆動回路４に出力する。第３の出力端子ＯＵＴ３は、補助電源８の制御端に接続されており、第３の制御信号を補助電源８に出力する。
Of the three output terminals OUT1 to 3, the first output terminal OUT1 is connected to the input terminal of the
このようなＣＰＵ１は、電源回路９から電源端子ＶＤＤに給電される動作電源（例えば５Ｖ電源）によって作動し、また入力端子ＩＮに入力されるバッテリ電圧等を制御プログラムに基づいて情報処理することにより、第１～第３の制御信号を生成する。また、ＣＰＵ１は、第１の制御信号を用いて主駆動回路２を制御し、第２の制御信号を用いて副駆動回路４を制御し、また第３の制御信号を用いて補助電源８を制御する。
Such a
主駆動回路２は、入力端がＣＰＵ１の第１出力端子ＯＵＴ１と接続され、出力端が主スイッチ３の制御端に接続されている。主駆動回路２は、ＣＰＵ１から入力される第１の制御信号に基づいて第１の駆動パルスを生成し、当該第１の駆動パルスを主スイッチ３の制御端に出力する。
The input terminal of the
主スイッチ３は、一方の入出力端が副スイッチ５における一方の入出力端、電磁ブレーキ７の一端及び補助電源８の入力端に接続され、他方の入出力端がアースに接続され、制御端が主駆動回路２の出力端に接続されている。この主スイッチ３は、主駆動回路２の出力端から制御端に入力される第１の駆動パルスによって一方の入出力端と他方の入出力端との導通／非導通（つまりＯＮ／ＯＦＦ）が設定されるスイッチングトランジスタ（例えばＭＯＳ型ＦＥＴ）である。
One input/output terminal of the
副駆動回路４は、入力端がＣＰＵ１の第２出力端子ＯＵＴ２と接続され、出力端が副スイッチ５の制御端に接続されている。副駆動回路４は、ＣＰＵ１から入力される第２の制御信号に基づいて第２の駆動パルスを生成し、当該第２の駆動パルスを副スイッチ５の制御端に出力する。
The input terminal of the
副スイッチ５は、一方の入出力端が主スイッチ３における一方の入出力端、電磁ブレーキ７の一端及び補助電源８の入力端に接続され、他方の入出力端がダイオード６のアノード端子に接続され、制御端が副駆動回路４の出力端に接続されている。この副スイッチ５は、副駆動回路４の出力端から制御端に入力される第２の駆動パルスによって一方の入出力端と他方の入出力端との導通／非導通（つまりＯＮ／ＯＦＦ）が設定されるスイッチングトランジスタ（例えばＭＯＳ型ＦＥＴ）である。
One input/output terminal of the
ダイオード６は、アノード端子が副スイッチ５における他方の入出力端に接続され、カソード端子がバッテリＢのプラス電極、電磁ブレーキ７の他端、補助電源８の出力端及び電源回路９の入力端に接続されている。このダイオード６は、副スイッチ５において、一方の入出力端から他方の入出力端に向かって電流が流れることを許容するものの、他方の入出力端から一方の入出力端に向かって電流が流れることを阻止する。
The anode terminal of the
電磁ブレーキ７は、一端が主スイッチ３における一方の入出力端、副スイッチ５における一方の入出力端及び補助電源８の入力端に接続され、他端がバッテリＢのプラス電極、ダイオード６のカソード端子、補助電源８の出力端及び電源回路９の入力端に接続されている。
One end of the electromagnetic brake 7 is connected to one input/output terminal of the
電磁ブレーキ７は、図示するように誘導性負荷（コイル）であり、駆動電流が通電されない状態では制動力を発揮し、駆動電流が通電されると制動力を発揮しない。すなわち、電磁ブレーキ７は、制動力によって電動車両を減速又は停止（停車）させる。 As shown in the figure, the electromagnetic brake 7 is an inductive load (coil) that exerts a braking force when no drive current is flowing, and does not exert a braking force when a drive current is flowing. In other words, the electromagnetic brake 7 slows down or stops (parks) the electric vehicle by means of a braking force.
図示していないが、電動車両には走行動力を発生させる駆動モータが設けられている。この駆動モータは電動車両における走行動力源である。電動車両は、駆動モータが発生させる走行動力によって走行し、また電磁ブレーキ７が発生させる制動力によって減速又は停止する。 Although not shown, the electric vehicle is provided with a drive motor that generates driving power. This drive motor is the driving power source for the electric vehicle. The electric vehicle runs on the driving power generated by the drive motor, and is decelerated or stopped by the braking force generated by the electromagnetic brake 7.
補助電源８は、入力端が主スイッチ３における一方の入出力端、副スイッチ５における一方の入出力端及び電磁ブレーキ７の一端に接続され、出力端がダイオード６のカソード端子、電磁ブレーキ７の他端、電源回路９の入力端及びバッテリＢのプラス電極に接続され、また制御端がＣＰＵ１における第３の出力端子ＯＵＴ３に接続されている。
The
この補助電源８は、図示するように蓄電用ダイオード８ａ、蓄電用コンデンサ８ｂ及び出力用スイッチ８ｃを備えている。蓄電用ダイオード８ａは、アノード端子が補助電源８の入力端であり、カソード端子が蓄電用コンデンサ８ｂの一端及び出力用スイッチ８ｃの一端に接続されている。
As shown in the figure, the
蓄電用コンデンサ８ｂは、一端が蓄電用ダイオード８ａのカソード端子及び出力用スイッチ８ｃの一端に接続され、他端がアースに接続されている。この蓄電用コンデンサ８ｂには、電磁ブレーキ７の一端の電圧が蓄電用ダイオード８ａを介して印加される。詳細については後述するが、蓄電用コンデンサ８ｂには、電磁ブレーキ７の一端の電圧に基づいてバッテリ電圧Ｖｂよりも高い補助電圧Ｖｃが蓄電される。このような蓄電用コンデンサ８ｂは、本発明の蓄電素子に相当する。
One end of the
出力用スイッチ８ｃは、一方の入出力端が蓄電用ダイオード８ａのカソード端子及び蓄電用コンデンサ８ｂの一端に接続され、他方の入出力端が補助電源８の出力端であり、また制御端が補助電源８の制御端である。この出力用スイッチ８ｃは、制御端にＣＰＵ１から入力される第３の制御信号に基づいて一方の入出力端と他方の入出力端との導通／非導通（つまりＯＮ／ＯＦＦ）が設定されるスイッチングトランジスタ（例えばＭＯＳ型ＦＥＴ）である。
One input/output terminal of the
このような補助電源８は、入力端に印加される電磁ブレーキ７の一端の電圧に基づいてバッテリ電圧Ｖｂよりも高い補助電圧Ｖｃを生成し、当該補助電圧Ｖｃを第３の制御信号に基づいて出力端から電磁ブレーキ７の他端に出力する。詳細については後述するが、この補助電圧Ｖｃは、バッテリＢの遮断時において、バッテリ電圧Ｖｂに代わって電磁ブレーキ７を非制動状態に保持する。
The
ここで、補助電圧Ｖｃの電磁ブレーキ７の他端への供給は、第３の出力端子ＯＵＴ３から制御端に入力される第３の制御信号によって制御される。すなわち、補助電源８は、ＣＰＵ１から補助電圧Ｖｃの電磁ブレーキ７の他端への給電を指示する第３の制御信号が入力されると、補助電圧Ｖｃを電磁ブレーキ７の他端に出力する。
Here, the supply of the auxiliary voltage Vc to the other end of the electromagnetic brake 7 is controlled by a third control signal input from the third output terminal OUT3 to the control end. That is, when the third control signal instructing the supply of the auxiliary voltage Vc to the other end of the electromagnetic brake 7 is input from the
電源回路９は、入力端がバッテリＢのプラス電極、ダイオード６のカソード端子、電磁ブレーキ７の他端及び補助電源８の出力端に接続され、出力端がＣＰＵ１の電源端子ＶＤＤ等に接続されている。この電源回路９は、バッテリＢのプラス電極から入力される２４Ｖのバッテリ電圧を降圧することにより上記動作電源を生成し、当該動作電源をＣＰＵ１の電源端子ＶＤＤ等に出力する。この動作電源の電圧（電源電圧）は、例えば５Ｖ（ボルト）である。
The input terminal of the
次に、本実施形態に係る制動装置Ａの動作について、図２～図４を参照して詳しく説明する。 Next, the operation of the braking device A according to this embodiment will be described in detail with reference to Figures 2 to 4.
この制動装置Ａは、図２に示すように時刻ｔ１においてバッテリＢからバッテリ電圧Ｖｂの印加が開始されると作動を開始する。すなわち、電源回路９は、バッテリＢからバッテリ電圧Ｖｂが印加されると、動作電源のＣＰＵ１への出力を開始する。
As shown in FIG. 2, this braking device A starts operating when the application of battery voltage Vb from battery B starts at time t1. That is, when battery voltage Vb is applied from battery B,
ＣＰＵ１は、動作電源が電源回路９から給電されることによって作動可能状態となり、制御プログラムに基づく制御動作を開始する。すなわち、ＣＰＵ１は、作動を開始すると、第１の制御信号を主駆動回路２に出力し、第２の制御信号を副駆動回路４に出力し、また第３の制御信号を補助電源８に出力する。
The
ＣＰＵ１は、作動開始直後において主スイッチ３及び副スイッチ５におけるＯＮ期間とＯＦＦ期間と比率つまり動作デューティ比を以下のように制御する。すなわち、ＣＰＵ１は、主スイッチ３を第１のデューティ比Ｄ１でＯＮ／ＯＦＦさせる第１の制御信号を生成して主駆動回路２に出力するとともに、副スイッチ５を主スイッチ３とは逆位相でＯＮ／ＯＦＦさせる第２の制御信号を生成して副駆動回路４に出力する。また、ＣＰＵ１は、作動開始直後において、補助電圧Ｖｃの電磁ブレーキ７の他端への給電を遮断させる第３の制御信号を生成して補助電源８に出力する。
Immediately after starting operation, the
主スイッチ３が第１のデューティ比Ｄ１でＯＮ／ＯＦＦ動作するとともに副スイッチ５が主スイッチ３とは逆位相かつ第１のデューティ比Ｄ１でＯＮ／ＯＦＦすることによって、電磁ブレーキ７には、駆動電流として比較的大きな初期電流が通電される。
The
ここで、第１のデューティ比Ｄ１は、例えば１００％である。すなわち、ＣＰＵ１は、時刻ｔ１～ｔ２の期間において主スイッチ３をＯＮ状態かつ副スイッチ５をＯＦＦ状態に設定することにより、バッテリＢから電磁ブレーキ７にバッテリ電圧Ｖｂに基づく駆動電流を連続通電させる。電磁ブレーキ７は、この駆動電流の連続通電によって制動状態から非制動状態に変化する。
Here, the first duty ratio D1 is, for example, 100%. That is, the
ここで、初期電流つまり第１のデューティ比Ｄ１は、電磁ブレーキ７を制動状態から非制動状態に変化させるために必要な最小の駆動電流に比較してかなり高い電流値である。ＣＰＵ１は、時刻ｔ２において第１のデューティ比Ｄ１を当該第１のデューティ比Ｄ１よりも低い第２のデューティ比Ｄ２に切り替える。
Here, the initial current, i.e., the first duty ratio D1, is a current value that is significantly higher than the minimum drive current required to change the electromagnetic brake 7 from a braking state to a non-braking state. At time t2, the
第２のデューティ比Ｄ２は、図２に示すように初期電流よりも小さな保持電流を電磁ブレーキ７に給電させるものである。この保持電流は、上記最小の駆動電流よりも若干大きな電流値であり、電磁ブレーキ７を非制動状態に保持し得る電流値である。なお、このような第１のデューティ比Ｄ１から第２のデューティ比Ｄ２への切替は、電磁ブレーキ７の過度の発熱を防止するための処置である。 The second duty ratio D2, as shown in FIG. 2, supplies a holding current to the electromagnetic brake 7 that is smaller than the initial current. This holding current is a current value that is slightly larger than the minimum drive current, and is a current value that can hold the electromagnetic brake 7 in a non-braking state. Note that switching from the first duty ratio D1 to the second duty ratio D2 in this manner is a measure to prevent excessive heat generation in the electromagnetic brake 7.
すなわち、ＣＰＵ１は、時刻ｔ２～ｔ３の期間において、主スイッチ３を第２のデューティ比Ｄ２でＯＮ／ＯＦＦさせる第１の制御信号を生成して主駆動回路２に出力するとともに、副スイッチ５を主スイッチ３とは逆位相かつ第２のデューティ比Ｄ２でＯＮ／ＯＦＦさせる第２の制御信号を生成して副駆動回路４に出力する。
That is, during the period from time t2 to t3, the
主スイッチ３は、第１の制御信号に基づいて主駆動回路２によって駆動されることにより、第２のデューティ比Ｄ２でＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返す。一方、副スイッチ５は、第２の制御信号に基づいて副駆動回路４によって駆動されることにより、主スイッチ３とは逆位相かつ第２のデューティ比Ｄ２でＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返す。
The
図３（ａ）に示すように、主スイッチ３がＯＮ状態かつ副スイッチ５がＯＦＦ状態の期間では、バッテリＢのバッテリ電圧Ｖｂに基づいて駆動電流Ｉｄが電磁ブレーキ７に通電される。これに対して、主スイッチ３がＯＦＦ状態かつ副スイッチ５がＯＮ状態の期間では、図３（ｂ）に示すように、電磁ブレーキ７が副スイッチ５及びダイオード６と閉ループ回路を形成するので、循環電流Ｉｊが通電される。
As shown in FIG. 3(a), while the
この循環電流Ｉｊは、電磁ブレーキ７に発生する逆起電力に起因するものである。すなわち、この逆起電力は、駆動電流Ｉｄが通電遮断されることによって、電磁ブレーキ７の一端が正電位、電磁ブレーキ７の他端が負電位となるものである。また、この逆起電力は、電磁ブレーキ７のインダクタンスにより、補助電源８の蓄電用コンデンサ８ｂへ流れ、当該蓄電用コンデンサ８ｂを通したコイル内のエネルギーを循環させる動きになる。主スイッチ３の「ＯＦＦ」と副スイッチ５の「ＯＦＦ」との２つのＯＦＦ期間では、この現象で充電され、その繰り返し回数分、昇圧されバッテリ電圧より大きくなる。
This circulating current Ij is caused by the back electromotive force generated in the electromagnetic brake 7. In other words, when the drive current Id is cut off, this back electromotive force causes one end of the electromagnetic brake 7 to have a positive potential and the other end of the electromagnetic brake 7 to have a negative potential. This back electromotive force also flows to the
すなわち、時刻ｔ２～ｔ３の期間において、電磁ブレーキ７には、第２のデューティ比Ｄ２で駆動電流Ｉｄと循環電流Ｉｊとが交互に通電される。電磁ブレーキ７は、これら駆動電流Ｉｄ及び循環電流Ｉｊの通電によって、バッテリ電圧の供給開始後における非制動状態を連続的に維持する。 In other words, during the period from time t2 to time t3, the drive current Id and the circulating current Ij are alternately applied to the electromagnetic brake 7 at a second duty ratio D2. By applying the drive current Id and the circulating current Ij, the electromagnetic brake 7 continuously maintains the non-braking state after the supply of the battery voltage starts.
時刻ｔ３～ｔ４の期間において、時刻ｔ２～ｔ３の期間と同様に主スイッチ３を第２のデューティ比Ｄ２でＯＮ／ＯＦＦさせる第１の制御信号を生成して主駆動回路２に出力する。また、ＣＰＵ１は、時刻ｔ３～ｔ４の期間において、副スイッチ５を主スイッチ３よりも長い繰返し周期でＯＮ／ＯＦＦさせる第２の制御信号を生成して副駆動回路４に出力する。
During the period from time t3 to t4, the
図４は、時刻ｔ３～ｔ４の期間における主スイッチ３及び副スイッチ５のＯＮ／ＯＦＦ動作の一例を示している。ここ図４において、主スイッチ３が所定の繰返し周期Ｓ１かつ５０％の作動デューティ比でＯＮ／ＯＦＦ動作している場合、副スイッチ５は、上記繰返し周期Ｓ１よりも長い繰返し周期Ｓ２でＯＮ／ＯＦＦ動作する。
Figure 4 shows an example of the ON/OFF operation of the
時刻ｔ２～ｔ３の期間では、主スイッチ３及び副スイッチ５は逆相関係でＯＮ／ＯＦＦ動作するので、時刻ｔ２～ｔ３内のある時刻に着目した場合、いずれか一方がＯＮ状態又はＯＦＦ状態である。これに対して、時刻ｔ３～ｔ４の期間では、図４に示すように主スイッチ３及び副スイッチ５の両方がＯＦＦ状態となる期間Ｔが定期的に発生する。
In the period from time t2 to t3, the
この主スイッチ３及び副スイッチ５の両方がＯＦＦ状態となる期間Ｔでは、電磁ブレーキ７の逆起電圧が補助電源８の入力端に印加され、補助電源８の昇圧動作が発生する。すなわち、補助電圧Ｖｃは、図２に示すように、時刻ｔ１～ｔ３の期間ではバッテリ電圧Ｖｂに略等しいが、時刻ｔ３～ｔ４の期間においてバッテリ電圧Ｖｂよりも大きいある電圧Ｖｓまで昇圧し、当該電圧Ｖｓに到達したら、主スイッチ３及び副スイッチ５の両方がＯＦＦ状態となるのを停止させる。
During the period T when both the
ここで、時刻ｔ３～ｔ４の期間では電磁ブレーキ７の駆動電流が若干減少する。この減少分を補償するために、時刻ｔ３～ｔ４の期間では主スイッチ３の動作デューティ比を第２のデューティ比Ｄ２から第３のデューティ比Ｄ３まで直線的に順次増加させる。このような第２のデューティ比Ｄ２の増加に伴って駆動電流が増加補正されるので、電磁ブレーキ７を非制動状態を維持させることができる。
Here, the drive current of the electromagnetic brake 7 decreases slightly during the period from time t3 to t4. To compensate for this decrease, the operating duty ratio of the
例えば、補助電源８が逆起電圧Ｖｓまで昇圧された時刻ｔ６において、バッテリＢが遮断されて制動装置Ａにバッテリ電圧Ｖｂが印加されなくなる。ＣＰＵ１は、入力端子ＩＮに印加されるバッテリ電圧Ｖｂに基づいてバッテリＢの遮断を検知すると、補助電圧Ｖｃの電磁ブレーキ７の他端への給電を開始させる第３の制御信号を生成して補助電源８に出力する。
For example, at time t6 when the
この結果、電磁ブレーキ７の他端には、図２に示すようにバッテリ電圧Ｖｂに代わって補助電圧Ｖｃが印加される。そして、補助電圧Ｖｃの印加によって電磁ブレーキ７に駆動電流Ｉｄが通電され、電磁ブレーキ７は非制動状態を維持する。 As a result, the auxiliary voltage Vc is applied to the other end of the electromagnetic brake 7 instead of the battery voltage Vb, as shown in FIG. 2. The application of the auxiliary voltage Vc causes a drive current Id to flow through the electromagnetic brake 7, and the electromagnetic brake 7 maintains a non-braking state.
すなわち、図５（ａ）に示すように、主スイッチ３がＯＮ状態かつ副スイッチ５がＯＦＦ状態の期間では、補助電源８の補助電圧Ｖｃに基づいて駆動電流Ｉｄが電磁ブレーキ７に通電される。これに対して、主スイッチ３がＯＦＦ状態かつ副スイッチ５がＯＮ状態の期間では、図５（ｂ）に示すように、電磁ブレーキ７が副スイッチ５及びダイオード６と閉ループ回路を形成するので、循環電流Ｉｊが通電される。
That is, as shown in FIG. 5(a), while the
しかしながら、補助電源８は蓄電用コンデンサ８ｃに予め蓄えられた電荷に基づいて補助電圧Ｖｃを出力するので、補助電圧Ｖｃは時間的に徐々に減少する。そして、補助電圧Ｖｃは、図２に示すように、時刻ｔ６において電磁ブレーキ７を非制動状態を維持させるために必要な最小電圧まで減少する。
However, because the
補助電圧Ｖｃの減少に伴って駆動電流Ｉｄが減少するので、電磁ブレーキ７は、図２に示すように時刻ｔ６において非制動状態から制動状態に移行する。すなわち、電磁ブレーキ７が非制動状態から制動状態に移行する時刻ｔ６は、バッテリＢからの給電が遮断された時刻ｔ５から期間Ｔｈだけ遅延したタイミングである。 Since the drive current Id decreases with the decrease in the auxiliary voltage Vc, the electromagnetic brake 7 transitions from a non-braking state to a braking state at time t6 as shown in FIG. 2. In other words, the time t6 at which the electromagnetic brake 7 transitions from a non-braking state to a braking state is delayed by a period Th from the time t5 at which the power supply from battery B is cut off.
このような駆動装置Ａによれば、時刻ｔ５においてバッテリＢが遮断した場合にバッテリ電圧Ｖｂよりも高い電圧である補助電圧Ｖｃが電磁ブレーキ７に印加されるので、電磁ブレーキ７が非制動状態から制動状態に移行するタイミングを時刻ｔ５から時刻ｔ６まで遅延させることが可能である。したがって、本実施形態によれば、バッテリＢ（電源）の遮断時における制動作用の遅延時間をバッテリ電圧を用いて遅延させる従来よりも長くすることが可能である。 With such a drive device A, when battery B is cut off at time t5, an auxiliary voltage Vc higher than battery voltage Vb is applied to electromagnetic brake 7, so it is possible to delay the timing at which electromagnetic brake 7 transitions from a non-braking state to a braking state from time t5 to time t6. Therefore, with this embodiment, it is possible to make the delay time for braking action when battery B (power source) is cut off longer than in the conventional method of delaying using battery voltage.
また、本実施形態によれば、制動装置や当該制動装置を搭載した電動車両の技術分野において、カーボンフリー化の推進に寄与することが可能であり、以って国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）に貢献することが可能となる。 In addition, according to this embodiment, it is possible to contribute to the promotion of carbon-free technology in the technical fields of braking devices and electric vehicles equipped with such braking devices, thereby contributing to the Sustainable Development Goals (SDGs) led by the United Nations.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、主に主スイッチ３をＯＮ／ＯＦＦ動作させることによって電磁ブレーキ７の駆動電流を制御したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、電磁ブレーキ７の駆動方式は、上記実施形態に限定されない。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following modifications are possible.
(1) In the above embodiment, the drive current of the electromagnetic brake 7 is controlled mainly by turning on and off the
（２）上記実施形態では、電磁ブレーキ７の逆起電圧に基づいて蓄電用コンデンサ８ｂ（蓄電素子）を蓄電することにより補助電圧Ｖｃを予め生成する補助電源８を採用したが、本発明はこれに限定されない。例えば、バッテリ電圧Ｖｂを入力とする昇圧回路を用いて補助電圧Ｖｃを予め生成・保持する補助電源を採用してもよい。
(2) In the above embodiment, an
（３）上記実施形態では、蓄電用ダイオード８ａ、蓄電用コンデンサ８ｂ（蓄電素子）及び出力用スイッチ８ｃからなる補助電源８を採用したが、本発明はこれに限定されない。他の回路構成の補助電源を採用してもよい。
(3) In the above embodiment, an
（４）上記実施形態では、補助電源８の蓄電素子として蓄電用コンデンサ８ｂを採用したが、本発明はこれに限定されない。コンデンサ以外の電子素子を補助電源８の蓄電素子として採用してもよい。
(4) In the above embodiment, a
Ａ…制動装置、Ｂ…バッテリ、１…ＣＰＵ、２…主駆動回路、３…主スイッチ、４…副駆動回路、５…副スイッチ、６…ダイオード、７…電磁ブレーキ、８…補助電源、８ａ…蓄電用ダイオード、８ｂ…蓄電用コンデンサ（蓄電素子）、８ｃ…出力用スイッチ、９…電源回路 A... Braking device, B... Battery, 1... CPU, 2... Main drive circuit, 3... Main switch, 4... Sub drive circuit, 5... Sub switch, 6... Diode, 7... Electromagnetic brake, 8... Auxiliary power supply, 8a... Storage diode, 8b... Storage capacitor (storage element), 8c... Output switch, 9... Power supply circuit
Claims (5)
前記電源電圧よりも高い補助電圧を出力する補助電源と、
前記電源の遮断時に前記補助電圧を前記電磁ブレーキに印加させる制御部と
を備える制動装置。 A braking device that generates a braking force by passing a drive current through an electromagnetic brake based on a power supply voltage of a power supply,
an auxiliary power supply that outputs an auxiliary voltage higher than the power supply voltage;
and a control unit that applies the auxiliary voltage to the electromagnetic brake when the power source is cut off.
アノード端子が前記電磁ブレーキの一端に接続されるダイオードと、
一端が前記ダイオードのカソード端子に接続され、他端がアースに接続され、前記蓄電素子として機能するコンデンサと、
一端が前記コンデンサの一端に接続され、他端が前記電磁ブレーキの他端に接続されるスイッチとを備える請求項２～４のいずれか一項に記載の制動装置。 The auxiliary power supply includes:
a diode having an anode terminal connected to one end of the electromagnetic brake;
a capacitor having one end connected to the cathode terminal of the diode and the other end connected to ground, the capacitor functioning as the storage element;
5. The braking device according to claim 2, further comprising: a switch having one end connected to one end of the capacitor and the other end connected to the other end of the electromagnetic brake.
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2022
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