JP2556005B2 - 電気自動車回生制動制御装置 - Google Patents

電気自動車回生制動制御装置

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JP2556005B2
JP2556005B2 JP61062357A JP6235786A JP2556005B2 JP 2556005 B2 JP2556005 B2 JP 2556005B2 JP 61062357 A JP61062357 A JP 61062357A JP 6235786 A JP6235786 A JP 6235786A JP 2556005 B2 JP2556005 B2 JP 2556005B2
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  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明はバツテリフオークリフト等の電気自動車回
生制動制御装置に関する。
B.発明の概要 この発明は電気自動車回生制動制御装置において、 回生動作時に主スイツチング素子を所定のスイツチン
グ時間でチヨツパ動作させて界磁巻線を予備励磁させる
ようにしたことにより、 予備励磁用として使用していた抵抗を省くことができ
るとともに回生可能な電動機の回転数の領域が広くなつ
て回生効率の向上を図つたものである。
C.従来の技術 第6図はバツテリフオークリフト等の電気自動車(以
下電気車と称す)における主要部の回路図で、BAはバツ
テリであり、このバツテリBAの正負極間にはメインコン
タクタMC,電機子DM,界磁コイルFC,メイントランジスタ
(主スイツチング素子)TMからなる直列回路が接続され
る。TRは界磁コイルFCの予備励磁用トランジスタ(スイ
ツチング素子)、Rは抵抗である。DF1,DF2はフライホ
イールダイオードである。
D.発明が解決しようとする問題点 第6図に示した電気車の回路において、力行中はメイ
ンコンタクタMCはオンされ、メイントランジスタTMのベ
ースのチヨツパ動作周波数(スイツチング周波数)の信
号が供給されている。このとき、トランジシタTRはオフ
となつている。ここでメインコンタクタMCをオフさせて
回生制動制御を行うときに、まず予備励磁用トランジス
タTRをオンさせる。このトランジスタTRのオンにより図
示矢印の電流ipが抵抗Rを通つて界磁コイルFCに流れ
る。この電流により界磁コイルFCは励磁されるが、この
ときの電流ipにより抵抗Rが発熱する。この抵抗Rの熱
容量は例えば1トン積フオークリフト車で60Wが必要と
なる。このため、抵抗Rの発熱の他に、熱容量が高くな
ると抵抗自体が大形となるためそれの取付スペースも問
題となる。
E.問題点を解決するための手段 第1図において、1はバツテリ、2は電動機3に流れ
る電流検出器、4は電動機3の界磁コイルに流れる電流
方向を切換えて電気車の前進,後退を制御する界磁切換
部である。5は主スイツチング素子で、この素子5をチ
ヨツパ動作することによつて電動機3の駆動電流を制御
する。6は電動機3の回転数を検出する検出器で、この
回転数検出器6の検出値と電流検出器2の検出値は演算
処理部7に入力され、入力された信号は演算処理されて
出力にチヨツパ動作周波数出力が送出される。この出力
で主スイツチング素子5が制御される。
8は電気車が回生制動を行うときにオンされる予備励
磁用スイツチング素子で、このスイツチング素子8がオ
ンのとき、主スイツチング素子5が所定のチヨツパ動作
を行つて界磁コイルに予備励磁電流を流す。
F.作 用 電気車が前進しているときに、停止動作に入つたとす
る。このとき電動機3に流れている電流をしや断させ回
生制動を行う。まず予備励磁用スイツチング素子8に演
算処理部7からオン信号を送出してスイツチング素子8
をオンさせる。一方、主スイツチング素子5には演算処
理部7からチヨツパ動作周波数(チヨツピング周波数)
の出力信号が与えられる。これにより、界磁コイルには
予備励磁電流が供給される。このように主スイツチング
素子を所定のチヨツパ動作周波数で動作させることによ
り抵抗Rを使用しなくても界磁コイルの予備励磁ができ
る。
G.実施例 以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第2図において、1はバツテリで、このバツテリ1の
正負極間にはメインコンタクタ(MC)10,電機子(DM)
と界磁コイル(FC)からなる電動機3,前進用コンタクタ
(MF)と後退用コンタクタ(MR)からなる界磁切換部4
及びトランジスタ(TM)からなる主スイツチング素子5
の直列回路が接続される。この直列回路のメインコンタ
クタ10と電動機3の電路には電流検出器2が設けられて
いる。11,12,13はフライホイールダイオード、8は予備
励磁用トランジスタ(TS)からなる予備励磁用のスイツ
チング素子で、この素子8のコレクタは図示極性のダイ
オード14を介してバツテリ1の正極側に接続される。15
はスイツチング素子8の増幅用トランジスタである。こ
のトランジスタ15は予備励磁用スイツチング素子ドライ
ブ回路16によりオンオフ制御される。17は電動機3の回
転数を検出する検出器で、この検出器17の出力と電流検
出器2の出力はインターフエイス18,19を介して演算処
理部7のA/Dコンバータ7aに入力される。演算処理部7
はA/Dコンバータ7aの他にCPU7b,ROM7c,RAM7d,タイマ7e,
入力ポート7f及び出力ポート7gを有している。入力ポー
ト7fには前進と後退用のスイツチ信号(MFスイツチ,MR
スイツチ)が入力される。出力ポート7gには予備励磁用
スイツチング素子ドライブ回路16が接続されるとともに
主スイツチング素子5をチヨツパ動作させる制御信号送
出用の主スイツチング素子ドライブ回路19及び各コンタ
クタMF,MR,MCのドライブ回路20が接続されている。21は
電気車のアクセル回路で、この回路21の出力はA/Dコン
バータ7aに入力される。
次に上記実施例の動作を述べる。まず、電気車を前進
走行させるには入力ポート7fに前進コンタクタMFのスイ
ツチ信号(MFスイツチ)を入力する。このスイツチ信号
は演算処理部7で処理されて出力ポート7gからドライブ
回路20に前進コンタクタMF投入指令及びメインコンタク
タMC投入指令が送出される。この指令により各コンタク
タMC,MFがオンされる。これとともに出力ポート7gから
ドライブ回路19にも指令が送出され、これによつて主ス
イツチング素子5は予め設定されたチヨツパ動作周波数
で制御され、車両は前進を開始する。車両の速度制御は
アクセル回路21により行われる。
前進走行中、電動機3の回転数nは検出器17からイン
ターフエイス18を介してA/Dコンバータ7aに入力され
る。その回転数nが設定値より大きく、かつ前進側へ回
転していないときに例えば停止動作になつたときの回生
制動に入る。回生制動に入ると出力ポート7gからはドラ
イブ回路16にオン指令が送出されるため、トランジスタ
15がオンされ予備励磁用スイツチング素子8もこれによ
つてオンされる。このため、界磁コイルFCにスイツチン
グ素子8を通して予備励磁電流が供給される。この電流
供給時、主スイツチング素子5は所定の予備励磁チヨツ
パ動作周波数で制御され、界磁コイルFCは励磁される。
このときのチヨツパ動作周波数はラインインダクタンス
Leと界磁巻線インダクタンスLfをLe+Lf=2mH、バツテ
リ電圧VB=50V、界磁予備励磁電流を50Aピークとしたと
き次式から求められる。
(Le+Lf)di/dt=VB ………(2) di/dt=VB/(Le+Lf) =50V/2×10-3H =25A/ms ………(3) (3)式から1ms〜2msのチヨツパ動作周期で十分であ
ることがわかる。
第3図はキースイツチをオンさせてから力行モードか
回生制動モードかに移行するときのフローチヤートで、
ステツプS1は車両の自己診断チエツク処理部である。ス
テツプS1の処理が終了したならステツプS2に進み、前進
用コンタクタMFスイツチSWの入力があるか否かの判断処
理部で入力有り「YES」のときにはステツプS3の前進走
行処理に進む。ステツプS3はMFコンタクタ投入処理部で
あり、この処理が終了したならステツプS4の電動機(モ
ータ)回転数n入力処理部に進む。モータ回転数nの処
理の後はステツプS5で回転数nが設定値より大きいか否
かの判断を行う。ステツプS5で回転数nが設定値より大
きい「YES」ときにはステツプS6の判断処理に進み、「N
O」のときにはチヨツパルーチンの力行モードに移行す
る。ステツプS6の判断処理は回転が前進に関与している
のか否かを判断するもので、車両が前進しているときに
は力行モードへ、車両を停止させようとしているとき等
は回生制動モードへ移る。
なお、第3図のフローチヤートにおいて、ステツプS7
からステツプS11の処理は車両を後退させるときのもの
である。
第4図のフローチャートは回生制動モードのもので、
ステツプS12はMCコンタクタがオフ(OFF)であるかの処
理を行つた後、ステツプS13の判断処理に進む。ステツ
プS13はMF,MRスイツチの状態が変化したか否かの判断を
し、「NO」のときはステツプS14の処理に進む。ステツ
プS14では予備励磁用スイツチング素子(TS)がオンと
なる処理を行う。ステツプS15はチヨツパ動作周期(周
波数)を例えば1KHzにセットする処理部で、このステツ
プS15で処理されたチヨツパ動作周期により、メインス
イツチング素子(TM)はステツプS16で予備励磁チヨツ
ピングが開始される。ステツプS16の結果、回生電流が
十分に立ち上がつたかどうかの判断をステツプS17で行
う。このステツプS17で「YES」なら予備励磁用スイツチ
ング素子(TS)をオフさせる処理をステツプS18で行
う。このステツプS18の処理が終つたならステツプS19
回生制動の処理を行う。このステツプS19のとき、ステ
ツプS20の変化が「NO」であるなら、ステツプS21で回生
制動が続行可能かどうかの判断を行う。このステツプS
21で「YES」ならステツプS19に戻り、「NO」ならMCコン
タクタオンの処理ステツプS22に進む。ステツプS22の処
理が終了したならチヨツパ動作周期(周波数)を例えば
500HzにセツトするステツプS23に進み、その後力行モー
ドに移る。
前記ステツプS13の変化が「YES」ならステツプS24〜S
27の処理工程を経て第3図のLOOPへ移る。また、ステツ
プS28はステツプS17で「NO」になつたとき、タイムオー
バーかを判断するものであり、ステツプS29はモータ回
転数はnより低くなつたかを判断するものである。
第5図は第3図のフローチヤートにおいて力行モード
に移つたときのものであり、ここでは力行モードにおけ
るフローチャートだけを示す。このフローチャートで回
生制動と関係のあるステツプはS38で、ステツプS38で回
転数nが設定値より大きくなつたときに回生制動モード
に移行する。
H.発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、主スイツチン
グ素子を演算処理部からのチヨツパ動作周波数により制
御するようにして、回生時に予備励磁用のスイツチング
素子をオンさせたときに界磁コイルに主スイツチング素
子のチヨツパ動作により予備励磁電流を流すようにした
ことにより、予備励磁用抵抗を省略することができるよ
うになるため、発熱の問題が解決できかつスペースも小
さくできる。また、界磁巻線の予備励磁電流は抵抗を使
用しないために広範囲に可変することができるようにな
り、回生可能な電動機回転数の領域を広くすることがで
き、回生効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の構成を示すブロツク図、第2図はこ
の発明の一実施例を示す回路図、第3図から第5図は実
施例の動作を述べるためのフローチヤート、第6図は従
来の電気車における主要部の回路図である。 1……バツテリ、2……電流検出器、3……電動機、4
……界磁切換部、5……主スイツチング素子、6……回
転検出器、7……演算処理部、8……予備励磁用スイツ
チング素子。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源と、この直流電源で駆動される電
    動機と、この電動機の回転数を検出する回転数検出器
    と、前記電動機の界磁コイルに流れる電流の方向を切換
    える界磁切換部と、前記直流電源の正極側と前記電動機
    とを結ぶ電路に介挿され、電動機を流れる電流を検出す
    る電流検出器と、前記界磁切換部と前記直流電源の負極
    側とを結ぶ電路に介挿され、電動機に流れる電流を制御
    する主スイッチング素子と、前記電流検出機で検出され
    た電動機に流れる電流信号と前記回転数検出器で検出さ
    れた電動機の回転数信号とが入力され、これら入力信号
    を演算処理して前記主スイッチング素子のチョッパ動作
    周波数を決定する演算処理部と、前記直流電源の正極側
    に一端が、他端が前記電動機の電機子と界磁コイルとの
    接続点に接続されるとともに、回生動作時に前記演算処
    理部から送出されるオン信号によりオンされ、前記主ス
    イッチング素子のチョッパ動作に伴って界磁コイルに予
    備励磁電流を供給する予備励磁用スイッチング素子とを
    備えたことを特徴とする電気自動車回生制動制御装置。
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