JP3525037B2 - 直流モータの制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動ゴルフカー
ト、電動運搬車両などに好適な直流モータの制御回路に
関し、特に通電制御用の半導体素子の電流容量を小さく
して制御回路の小型化を可能にした直流モータの制御回
路に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の直流モータの制御回路において
は、通電量を制御するスイッチング回路として、ＦＥＴ
などの半導体素子を用いたものが一般的である。このも
のは、ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦ制御（ＰＷＭ制御など）す
ることで駆動電流を制御することが可能となり、モータ
の回転数やトルクを自由に制御できるのでモータの制御
として有効である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な直流モータの制御回路を、たとえばゴルフカートなど
の電動車両に用いた場合には、モータの回転数を可変さ
せるための電流の制御に半導体素子が用いられ、大きな
出力のモータを制御するには大容量の半導体素子を使わ
なければならない。または、半導体素子の電流容量が少
なければ、モータのパワーを充分に引き出せない。要す
るに、電動車両の出力はモータではなく、ＦＥＴなどの
半導体素子を用いた制御回路に依存していることにな
る。

【０００４】そこで、本発明の目的は、小さな容量の制
御回路を用いて大きな出力のモータを制御する組み合わ
せ方法を適用し、通電制御用の半導体素子の電流容量を
小さくして制御回路を小型化することができる直流モー
タの制御回路を提供することにある。

【０００５】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０００７】すなわち、本発明の直流モータの制御回路
は、複数のブラシを有する直流モータにおいて、通電電
流をアクセルによる速度指示量に応じてＰＷＭ制御する
スイッチング制御回路を介在したブラシと、通電制御用
のスイッチング回路を介在しないブラシとをそれぞれ設
け、アクセル指示量に応じてスイッチング制御回路を介
在したブラシのみによる通電とスイッチング回路を介在
しないブラシとの併用による通電とを切り換え制御する
ものである。

【０００８】具体的には、アクセル指示量が小さいとき
にはスイッチング回路によるＰＷＭ通電制御を行い、ア
クセル指示量が所定値を越えた場合にはスイッチング回
路を介在しないブラシからの通電を併用するようにした
ものである。

【０００９】特に、アクセル指示量が小さいときにはこ
のアクセル指示量の増大につれてスイッチング回路によ
る通電量を増加させていくとともに、アクセル指示量が
所定値を越えた時点でスイッチング回路を介在しないブ
ラシからの通電を併用する一方で、スイッチング回路の
通電量を一旦減少させ、これ以後のアクセル指示量の増
大に応じて再び通電量を増加させていくようにしたもの
である。

【００１０】さらに、複数対のブラシに対して、スイッ
チング制御回路を介在するブラシは１つで構成したもの
である。

【００１１】よって、前記直流モータの制御回路によれ
ば、アクセル指示量に応じて、このアクセル指示量が小
さいときにはＰＷＭ通電制御、所定値を越えた場合には
ＰＷＭ通電と通電との併用制御に切り換えることによ
り、ＰＷＭ制御による細やかな通電量の制御を行いつつ
も、アクセル指示による通電電流の大きいときは大半を
スイッチング回路を介さないブラシから供給することに
よって、スイッチング回路の負担を減らし、通電制御用
の半導体素子の電流容量を小さくして制御回路を小型化
することができる。

【００１２】特に、アクセル指示量が小さいとき、さら
にアクセル指示量が所定値を越えた時点において、この
アクセル指示量の増大に応じてスイッチング回路の通電
量を増加させていくことにより、アクセル指示量の変化
に対して、滑らかに通電量を増減制御することができ
る。

【００１３】さらに、複数対のブラシのうち、１対をＰ
ＷＭ通電制御することにより、一層、制御回路の小型化
が実現でき、また２対以上をＰＷＭ通電制御する場合に
は、一層、ＰＷＭ制御による細やかな通電量の制御を実
現することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、類似する機能を有するものは同
一の符号に英字の小文字を付し、その繰り返しの説明は
省略する。

【００１５】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１である直流モータの制御回路の概略を示す構成図、
図２は本実施の形態の直流モータの制御回路における通
電の切り換え制御方法を示す説明図である。

【００１６】まず、図１により本実施の形態の直流モー
タの制御回路の概略構成を説明する。

【００１７】本実施の形態の直流モータの制御回路は、
たとえば電動ゴルフカート、電動運搬車両などの直流モ
ータを制御する制御回路とされ、２対のブラシを有する
モータ１と、このモータ１のブラシへの通電回路の一部
に設けたスイッチング回路２と、アクセルペダルの位置
に応じた電圧を発生するアクセルボリューム３と、この
アクセルボリューム３の電圧と基準電圧とを比較するコ
ンパレータ４と、このコンパレータ４の比較結果に応じ
てＯＮ／ＯＦＦ制御されるリレー５と、アクセルボリュ
ーム３の電圧に応じて基準電圧を減算する減算回路６
と、この減算回路６の出力電圧に応じたデューティ比に
よりスイッチング回路２をＯＮ／ＯＦＦ制御するＰＷＭ
制御回路７とから構成されている。

【００１８】モータ１は、永久磁石により磁界を発生さ
せるステータと、このステータによる磁界中でトルクを
発生させて回転するロータとからなり、たとえばロータ
のアーマチュアには４つの並列回路にコイルが重ね巻き
され、それぞれの並列回路に対してブラシが備えられ、
２対のブラシ８，９を有する４極モータ構造となってお
り、これらのブラシ８，９には複数の通電回路が接続さ
れており、この通電回路を介して、２個のうちの１個の
正極ブラシ８Ｐはスイッチング回路２、他の１個の正極
ブラシ９Ｐはリレー５の接点を介してそれぞれバッテリ
に接続され、また２個の負極ブラシ８Ｎ，９Ｎは共通に
接地されている。

【００１９】スイッチング回路２は、ＰＷＭ制御回路７
からの出力信号を入力として、モータ１の１個の正極ブ
ラシ８Ｐをデューティ比に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御す
るＦＥＴなどの半導体スイッチであり、ＰＷＭ制御回路
７からのＯＮ信号に対してはモータ１の１個の正極ブラ
シ８Ｐをバッテリに接続してモータ１の１対のブラシ８
が通電状態とされ、一方ＯＦＦ信号に対しては１個の正
極ブラシ８Ｐからバッテリへの接続を断って非通電状態
となる。この半導体スイッチは、ＦＥＴの他に、たとえ
ばトランジスタなどの他の半導体素子についても適用可
能である。

【００２０】アクセルボリューム３は、電動ゴルフカー
ト、電動運搬車両などのアクセルペダルの位置に応じた
電圧を発生する可変抵抗であり、アクセルペダルの踏み
加減に対応して０〜３Ｖの電圧を発生し、アクセルペダ
ルを踏んでいないアイドル状態のときには最小限の０
Ｖ、アクセルペダルをいっぱいに踏み込んだフルスロッ
トル状態のときには最大限の３Ｖの電圧がそれぞれ出力
されるようになっている。

【００２１】コンパレータ４は、アクセルボリューム３
からの電圧を入力として所定値の基準電圧と比較する回
路であり、基準電圧がスイッチング回路２を介した１対
のブラシ８のみによる通電とスイッチング回路２および
リレー５の接点を介した２対のブラシ８，９の併用によ
る通電とを切り換え制御する電圧に設定され、アクセル
ボリューム３からの電圧が基準電圧、たとえば1.５Ｖ以
上でＯＮ、1.５Ｖ未満でＯＦＦとなる信号がそれぞれ出
力される。

【００２２】リレー５は、コンパレータ４からの比較結
果の信号を入力としてＯＮ／ＯＦＦ制御される機械的ス
イッチであり、コンパレータ４からの出力がＯＮのとき
にはリレー５のコイルは通電により励磁状態となるの
で、通常開いている接点が閉じて、モータ１のスイッチ
ング回路２による制御とは別系統の１個の正極ブラシ９
Ｐをバッテリに接続してモータ１の１対のブラシ９が通
電状態とされ、一方ＯＦＦのときにはリレー５のコイル
は通電されずに接点は開いたままなので、１個の正極ブ
ラシ９Ｐからバッテリへの接続を断って非通電状態とな
る。

【００２３】減算回路６は、アクセルボリューム３から
の電圧とコンパレータ４からの出力信号とを入力とし
て、アクセルボリューム３の電圧に応じて基準電圧を減
算して出力する回路であり、アクセルボリューム３から
の０〜３Ｖの電圧に対応して、この電圧が基準電圧の1.
５Ｖ以上のときにはアクセルボリューム３からの電圧か
ら1.５Ｖを減算した電圧、一方1.５Ｖ未満のときにはそ
のままの電圧がそれぞれ出力され、０〜1.５Ｖの範囲の
電圧が出力されるようになっている。

【００２４】ＰＷＭ制御回路７は、減算回路６からの出
力電圧を入力として、この電圧に応じてＰＷＭ制御のデ
ューティ比を設定し、このデューティ比によりスイッチ
ング回路２をＯＮ／ＯＦＦ制御する回路であり、減算回
路６からの０〜1.５Ｖの出力電圧に対応して、周期的な
繰り返し波形のＯＮとＯＦＦのパルス幅の比が０〜１０
０％のデューティ比に設定され、ＯＮのときにはスイッ
チング回路２がＯＮ状態とされ、ＯＦＦのときにはスイ
ッチング回路２はＯＦＦ状態となる。

【００２５】次に、本実施の形態の作用について、通電
の切り換え制御方法を示す図２を用いて直流モータの制
御回路の作動を説明する。図２は、アクセルペダルの位
置を、このアクセルペダルを踏んでいないアイドル位置
から、アクセルペダルをいっぱいに踏み込んだフルスロ
ットル位置までを概略的に示すものである。

【００２６】(1).まず、アクセルペダルを踏んでいない
アイドル位置のときには、アクセルボリューム３の電圧
は０Ｖとなる。この際に、コンパレータ４には０Ｖの電
圧が入力され、この電圧が基準電圧の1.５Ｖを越えるま
ではコンパレータ４からはＯＦＦ信号が出力されるの
で、リレー５のコイルは非通電状態のままである。ま
た、減算回路６にも０Ｖの電圧が入力され、この出力は
０Ｖであるので、ＰＷＭ制御回路７におけるデューティ
比は０％に設定され、ＦＥＴなどのスイッチング回路２
はＯＦＦ状態のままである。この場合に、モータ１の２
対のブラシ８，９は非通電状態となっている。

【００２７】(2).この状態から、アクセルペダルを少し
だけ踏み込んだ場合には、アクセルボリューム３の電圧
は０Ｖから少しだけ、たとえば0.５Ｖまで達する。この
際に、減算回路６には0.５Ｖの電圧が入力され、ＰＷＭ
制御回路７におけるデューティ比は0.５Ｖに対応して約
３３％に設定される。この場合に、スイッチング回路２
は約３３％のデューティ比によりＯＮ／ＯＦＦ制御さ
れ、モータ１の２対のブラシ８，９のうちの１対のブラ
シ８は通電状態と非通電状態とを繰り返す。なお、コン
パレータ４にも0.５Ｖの電圧が入力されるが、1.５Ｖを
越えるまではＯＦＦ信号が出力されるので、リレー５の
コイルは非通電状態のままである。

【００２８】このように、アクセルペダルを踏み込んで
中間位置までの、アクセルボリューム３の電圧が1.５Ｖ
未満の範囲内では、０〜1.５Ｖの範囲内のそれぞれの電
圧に対応して０〜１００％の範囲内でデューティ比を設
定し、それぞれのデューティ比のパルス幅に対応してス
イッチング回路２のＯＮ状態とＯＦＦ状態との時間を制
御する。これにより、モータ１の１対のブラシ８の通電
状態と非通電状態とをデューティ比に対応する時間幅で
ＰＷＭ制御することができる。

【００２９】(3).さらに、アクセルペダルを踏み込んで
中間位置を越え、アクセルボリューム３の電圧が1.５Ｖ
以上、たとえば2.０Ｖまで達した場合には、コンパレー
タ４および減算回路６には2.０Ｖの電圧が入力される。
この際に、コンパレータ４からは、入力された電圧が基
準電圧の1.５Ｖを越えてＯＮ信号が出力されるので、リ
レー５のコイルは通電状態となり、このリレー５の接点
が閉じる。これにより、モータ１の２対のブラシ８，９
のうちの、スイッチング回路２とは別系統の１対のブラ
シ９を通電状態にすることができる。

【００３０】同時に、減算回路６に入力された2.０Ｖの
電圧は基準電圧の1.５Ｖを越えているので、（2.０Ｖ−
1.５Ｖ）の減算処理が行われ、この減算回路６の出力は
0.５Ｖとなる。そして、ＰＷＭ制御回路７において、0.
５Ｖに対応して約３３％のデューティ比に設定し、スイ
ッチング回路２を約３３％のデューティ比によりＯＮ／
ＯＦＦ制御する。これにより、モータ１の２対のブラシ
８，９のうちの１対のブラシ８を通電状態と非通電状態
とに繰り返し動作させることができる。

【００３１】このように、アクセルペダルが中間位置か
らフルスロットル位置までの、アクセルボリューム３の
電圧が1.５〜３Ｖの範囲内では、リレー５のコイルを通
電状態にして接点を閉じるとともに、減算処理された０
〜1.５Ｖの範囲内のそれぞれの電圧に対応して０〜１０
０％の範囲内でデューティ比を設定し、それぞれのデュ
ーティ比のパルス幅に対応してスイッチング回路２のＯ
Ｎ状態とＯＦＦ状態との時間を制御する。これにより、
モータ１の１対のブラシ９を通電状態にすることができ
るとともに、残りの１対のブラシ８の通電状態と非通電
状態とをデューティ比に対応する時間幅でＰＷＭ制御す
ることができる。

【００３２】従って、本実施の形態の直流モータの制御
回路によれば、アクセルペダルの踏み加減に対応するア
クセルボリューム３の電圧が、基準電圧である1.５Ｖ未
満の範囲内では１対のブラシ８をＰＷＭ制御し、さらに
1.５〜３Ｖの範囲内ではこの１対のブラシ８のＰＷＭ制
御と併用して残りの１対のブラシ９を通電状態にするこ
とにより、ＰＷＭ制御による細やかな通電量の制御を行
いつつも、アクセルペダルが踏み込まれて通電電流の大
きいときは大半をＦＥＴなどのスイッチング回路２を介
さず、リレー５の接点を介して供給することができるの
で、スイッチング回路２の負担を大幅に減らし、このス
イッチング回路２の半導体素子の電流容量を半分程度に
小さくして制御回路を小型化することができる。

【００３３】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２である直流モータの制御回路の概略を示す構成図、
図４は本実施の形態の直流モータの制御回路における通
電の切り換え制御方法を示す説明図である。

【００３４】本実施の形態の直流モータの制御回路は、
前記実施の形態１と同様に電動ゴルフカート、電動運搬
車両などの直流モータを制御する制御回路とされ、前記
実施の形態１との相違点は、モータのブラシ数を３対に
代え、この３対のうちの２対を共通にスイッチング制御
回路を介在してＰＷＭ制御し、残りの１対は通電制御用
のスイッチング回路を介在せずに制御するように構成し
た点である。

【００３５】すなわち、本実施の形態における直流モー
タの制御回路は、図３に示すように、３対のブラシを有
するモータ１ａと、ＦＥＴなどのスイッチング回路２ａ
と、アクセルボリューム３ａと、このアクセルボリュー
ム３ａの電圧と１Ｖの基準電圧とを比較するコンパレー
タ４ａと、このコンパレータ４ａの比較結果に応じてＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御されるリレー５ａと、１Ｖの基準電圧を
減算する減算回路６ａと、この減算回路６ａの０〜２Ｖ
の出力電圧に応じた０〜１００％のデューティ比により
スイッチング回路２ａをＯＮ／ＯＦＦ制御するＰＷＭ制
御回路７ａとから構成されている。

【００３６】次に、本実施の形態の作用について、通電
の切り換え制御方法を示す図４を用いて直流モータの制
御回路の作動を説明する。

【００３７】(11). まず、アクセルペダルを踏んでいな
いアイドル位置のときには、前記実施の形態１と同様に
アクセルボリューム３ａの電圧は０Ｖとなり、この場合
にはモータ１ａの３対のブラシ８ａ，９ａ，１０ａは非
通電状態となっている。

【００３８】(12). この状態から、アクセルペダルを少
しだけ踏み込んだ場合には、アクセルボリューム３ａの
電圧は０Ｖから少しだけ、たとえば0.５Ｖまで達する。
この際に、減算回路６ａには0.５Ｖの電圧が入力され、
ＰＷＭ制御回路７ａにおけるデューティ比は0.５Ｖに対
応して２５％に設定される。この場合に、スイッチング
回路２ａは２５％のデューティ比によりＯＮ／ＯＦＦ制
御され、モータ１ａの３対のブラシ８ａ，９ａ，１０ａ
のうちの２対のブラシ８ａ，９ａは通電状態と非通電状
態とを繰り返す。なお、コンパレータ４ａにも0.５Ｖの
電圧が入力されるが、１Ｖを越えるまではＯＦＦ信号が
出力されるので、リレー５ａのコイルは非通電状態のま
まである。

【００３９】このように、アクセルペダルを踏み込んで
フルスロットルの１／３以下となる、アクセルボリュー
ム３ａの電圧が１Ｖ未満の範囲内では、０〜１Ｖの範囲
内のそれぞれの電圧に対応して０〜５０％の範囲内でデ
ューティ比を設定し、それぞれのデューティ比のパルス
幅に対応してスイッチング回路２ａのＯＮ状態とＯＦＦ
状態との時間を制御する。これにより、モータ１ａの２
対のブラシ８ａ，９ａの通電状態と非通電状態とをデュ
ーティ比に対応する時間幅でＰＷＭ制御することができ
る。

【００４０】(13). さらに、アクセルペダルを踏み込ん
でフルスロットルの１／３を越え、アクセルボリューム
３ａの電圧が１Ｖ以上、たとえば1.５Ｖまで達した場合
には、コンパレータ４ａおよび減算回路６ａには1.５Ｖ
の電圧が入力される。この際に、コンパレータ４ａから
は、入力された電圧が基準電圧の１Ｖを越えてＯＮ信号
が出力されるので、リレー５ａのコイルは通電状態とな
り、このリレー５ａの接点が閉じる。これにより、モー
タ１ａの３対のブラシ８ａ，９ａ，１０ａのうちの、ス
イッチング回路２ａとは別系統の１対のブラシ１０ａを
通電状態にすることができる。

【００４１】同時に、減算回路６ａに入力された1.５Ｖ
の電圧は基準電圧の１Ｖを越えているので、（1.５Ｖ−
１Ｖ）の減算処理が行われ、この減算回路６ａの出力は
0.５Ｖとなる。そして、ＰＷＭ制御回路７ａにおいて、
0.５Ｖに対応して２５％のデューティ比に設定し、スイ
ッチング回路２ａを２５％のデューティ比によりＯＮ／
ＯＦＦ制御する。これにより、モータ１ａの３対のブラ
シ８ａ，９ａ，１０ａのうちの２対のブラシ８ａ，９ａ
を通電状態と非通電状態とに繰り返し動作させることが
できる。

【００４２】このように、アクセルペダルがフルスロッ
トルの１／３から２／３までの、アクセルボリューム３
ａの電圧が１〜２Ｖの範囲内では、リレー５ａのコイル
を通電状態にして接点を閉じるとともに、減算処理され
た０〜１Ｖの範囲内のそれぞれの電圧に対応して０〜５
０％の範囲内でデューティ比を設定し、このデューティ
比のパルス幅に対応してスイッチング回路２ａのＯＮ状
態とＯＦＦ状態との時間を制御する。これにより、モー
タ１ａの１対のブラシ１０ａを通電状態にすることがで
きるとともに、残りの２対のブラシ８ａ，９ａの通電状
態と非通電状態とをデューティ比に対応する時間幅でＰ
ＷＭ制御することができる。

【００４３】(14). さらに、アクセルペダルを踏み込ん
でフルスロットルの２／３を越え、アクセルボリューム
３ａの電圧が２Ｖ以上、たとえば2.５Ｖまで達した場合
には、コンパレータ４ａおよび減算回路６ａには2.５Ｖ
の電圧が入力されているので、コンパレータ４ａからは
ＯＮ信号が出力され続けて、リレー５ａの閉接点を介し
てスイッチング回路２ａとは別系統の１対のブラシ１０
ａの通電状態が維持される。

【００４４】同時に、減算回路６ａに入力された2.５Ｖ
の電圧は基準電圧の１Ｖを越えているので、（2.５Ｖ−
１Ｖ）の減算処理が行われ、この減算回路６ａの出力は
1.５Ｖとなる。そして、ＰＷＭ制御回路７ａにおいて、
1.５Ｖに対応して７５％のデューティ比に設定し、スイ
ッチング回路２ａを７５％のデューティ比によりＯＮ／
ＯＦＦ制御する。これにより、モータ１ａの３対のブラ
シ８ａ，９ａ，１０ａのうちの２対のブラシ８ａ，９ａ
を通電状態と非通電状態とに繰り返し動作させることが
できる。

【００４５】このように、アクセルペダルがフルスロッ
トルの２／３からフルスロットル位置までの、アクセル
ボリューム３ａの電圧が２〜３Ｖの範囲内では、リレー
５ａのコイルを通電状態にして接点を閉じるとともに、
減算処理された１〜２Ｖの範囲内のそれぞれの電圧に対
応して５０〜１００％の範囲内でデューティ比を設定
し、それぞれのデューティ比のパルス幅に対応してスイ
ッチング回路２ａのＯＮ状態とＯＦＦ状態との時間を制
御する。これにより、モータ１ａの１対のブラシ１０ａ
を通電状態にすることができるとともに、残りの２対の
ブラシ８ａ，９ａの通電状態と非通電状態とをデューテ
ィ比に対応する時間幅でＰＷＭ制御することができる。

【００４６】従って、本実施の形態の直流モータの制御
回路によれば、アクセルペダルの踏み加減に対応するア
クセルボリューム３ａの電圧が、基準電圧である１Ｖ未
満の範囲内では２対のブラシ８ａ，９ａをＰＷＭ制御
し、１〜２Ｖの範囲内ではこの２対のブラシ８ａ，９ａ
のＰＷＭ制御（０〜５０％のデューティ比）と併用して
残りの１対のブラシ１０ａを通電状態にし、さらに２Ｖ
以上の範囲内では２対のブラシ８ａ，９ａのＰＷＭ制御
（５０〜１００％のデューティ比）と併用して残りの１
対のブラシ１０ａを通電状態にすることにより、前記実
施の形態１と同様にＰＷＭ制御による細やかな通電量の
制御を行いつつも、スイッチング回路２ａの負担を減ら
し、このスイッチング回路２ａの半導体素子の電流容量
を小さくして制御回路を小型化することができ、特に前
記実施の形態１に比べてより一層、ＰＷＭ制御による細
やかな通電量の制御を行うことができる。

【００４７】（実施の形態３）図５は本発明の実施の形
態３である直流モータの制御回路の概略を示す構成図、
図６は本実施の形態の直流モータの制御回路における通
電の切り換え制御方法を示す説明図である。

【００４８】本実施の形態の直流モータの制御回路は、
前記実施の形態１と同様に電動ゴルフカート、電動運搬
車両などの直流モータを制御する制御回路とされ、前記
実施の形態１との相違点は、モータのブラシ数を３対に
代え、この３対のうちの１対をスイッチング制御回路を
介在してＰＷＭ制御し、残りの２対は通電制御用のスイ
ッチング回路を介在せずに、互いに異なる基準電圧と比
較して制御するように構成した点である。

【００４９】すなわち、本実施の形態における直流モー
タの制御回路は、図５に示すように、３対のブラシを有
するモータ１ｂと、ＦＥＴなどのスイッチング回路２ｂ
と、アクセルボリューム３ｂと、このアクセルボリュー
ム３ｂの電圧と互いに異なる１Ｖ，２Ｖの基準電圧とを
比較する２つのコンパレータ４ｂ，４ｃと、それぞれの
コンパレータ４ｂ，４ｃの比較結果に応じてＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御される２つのリレー５ｂ，５ｃと、カスケード接
続されてそれぞれ１Ｖ，２Ｖの基準電圧を減算する２つ
の減算回路６ｂ，６ｃと、これらの減算回路６ｂ，６ｃ
の０〜１Ｖの出力電圧に応じた０〜１００％のデューテ
ィ比によりスイッチング回路２ｂをＯＮ／ＯＦＦ制御す
るＰＷＭ制御回路７ｂとから構成されている。

【００５０】次に、本実施の形態の作用について、通電
の切り換え制御方法を示す図６を用いて直流モータの制
御回路の作動を説明する。

【００５１】(21). まず、アクセルペダルを踏んでいな
いアイドル位置のときには、アクセルボリューム３ｂの
電圧は０Ｖとなる。この際に、それぞれのコンパレータ
４ｂ，４ｃには０Ｖの電圧が入力され、この電圧が基準
電圧の１Ｖ，２Ｖをそれぞれ越えるまではコンパレータ
４ｂ，４ｃからはＯＦＦ信号が出力されるので、それぞ
れのリレー５ｂ，５ｃのコイルは非通電状態のままであ
る。また、カスケード接続された前段の減算回路６ｂに
も０Ｖの電圧が入力され、この出力は０Ｖであるので、
後段の減算回路６ｃの出力も０Ｖとなり、ＰＷＭ制御回
路７ｂにおけるデューティ比は０％に設定され、スイッ
チング回路２ｂはＯＦＦ状態のままである。この場合
に、モータ１ｂの３対のブラシ８ｂ，９ｂ，１０ｂは非
通電状態となっている。

【００５２】(22). この状態から、アクセルペダルを少
しだけ踏み込んだ場合には、アクセルボリューム３ｂの
電圧は０Ｖから少しだけ、たとえば0.５Ｖまで達する。
この際に、前段の減算回路６ｂには0.５Ｖの電圧が入力
され、後段の減算回路６ｃを介してＰＷＭ制御回路７ｂ
におけるデューティ比は0.５Ｖに対応して５０％に設定
される。この場合に、スイッチング回路２ｂは５０％の
デューティ比によりＯＮ／ＯＦＦ制御され、モータ１ｂ
の３対のブラシ８ｂ，９ｂ，１０ｂのうちの１対のブラ
シ８ｂは通電状態と非通電状態とを繰り返す。なお、そ
れぞれのコンパレータ４ｂ，４ｃにも0.５Ｖの電圧が入
力されるが、それぞれ１Ｖ，２Ｖを越えるまではＯＦＦ
信号が出力されるので、それぞれのリレー５ｂ，５ｃの
コイルは非通電状態のままである。

【００５３】このように、アクセルペダルを踏み込んで
フルスロットルの１／３以下である、アクセルボリュー
ム３ｂの電圧が１Ｖ未満の範囲内では、０〜１Ｖの範囲
内のそれぞれの電圧に対応して０〜１００％の範囲内で
デューティ比を設定し、それぞれのデューティ比のパル
ス幅に対応してスイッチング回路２ｂのＯＮ状態とＯＦ
Ｆ状態との時間を制御する。これにより、モータ１ｂの
１対のブラシ８ｂの通電状態と非通電状態とをデューテ
ィ比に対応する時間幅でＰＷＭ制御することができる。

【００５４】(23). さらに、アクセルペダルを踏み込ん
でフルスロットルの１／３を越え、アクセルボリューム
３ｂの電圧が１Ｖ以上、たとえば1.５Ｖまで達した場合
には、それぞれのコンパレータ４ｂ，４ｃおよび減算回
路６ｂには1.５Ｖの電圧が入力される。この際に、一方
のコンパレータ４ｂからは、入力された電圧が基準電圧
の１Ｖを越えてＯＮ信号が出力されるので、一方のリレ
ー５ｂのコイルは通電状態となり、このリレー５ｂの接
点が閉じる。これにより、モータ１ｂの３対のブラシ８
ｂ，９ｂ，１０ｂのうちの、スイッチング回路２ｂとは
別系統の２対のうちの１対のブラシ９ｂを通電状態にす
ることができる。なお、他方のコンパレータ４ｃにおい
ては、２Ｖを越えるまではＯＦＦ信号が出力されるの
で、他方のリレー５ｃのコイルは非通電状態のままであ
る。

【００５５】同時に、前段の減算回路６ｂに入力された
1.５Ｖの電圧は基準電圧の１Ｖを越えているので、（1.
５Ｖ−１Ｖ）の減算処理が行われ、この減算回路６ｂの
出力は0.５Ｖとなる。そして、後段の減算回路６ｃを介
したＰＷＭ制御回路７ｂにおいて、0.５Ｖに対応して５
０％のデューティ比に設定し、スイッチング回路２ｂを
５０％のデューティ比によりＯＮ／ＯＦＦ制御する。こ
れにより、モータ１ｂの３対のブラシ８ｂ，９ｂ，１０
ｂのうちの１対のブラシ８ｂを通電状態と非通電状態と
に繰り返し動作させることができる。

【００５６】このように、アクセルペダルがフルスロッ
トルの１／３から２／３までの、アクセルボリューム３
ｂの電圧が１〜２Ｖの範囲内では、一方のリレー５ｂの
コイルを通電状態にして接点を閉じるとともに、減算処
理された０〜１Ｖの範囲内のそれぞれの電圧に対応して
０〜１００％の範囲内でデューティ比を設定し、それぞ
れのデューティ比のパルス幅に対応してスイッチング回
路２ｂのＯＮ状態とＯＦＦ状態との時間を制御する。こ
れにより、モータ１ｂの１対のブラシ９ｂを通電状態に
することができるとともに、残りの２対のうちの１対の
ブラシ８ｂの通電状態と非通電状態とをデューティ比に
対応する時間幅でＰＷＭ制御することができる。

【００５７】(24). さらに、アクセルペダルを踏み込ん
でフルスロットルの２／３を越え、アクセルボリューム
３ｂの電圧が２Ｖ以上、たとえば2.５Ｖまで達した場合
には、それぞれのコンパレータ４ｂ，４ｃおよび減算回
路６ｂには2.５Ｖの電圧が入力される。この際に、一方
のコンパレータ４ｂからはＯＮ信号が出力され続けて、
一方のリレー５ｂのコイルは通電状態となって接点が閉
じているのに加えて、さらに、他方のコンパレータ４ｃ
においても、入力された電圧が基準電圧の２Ｖを越えて
ＯＮ信号が出力されるので、他方のリレー５ｃのコイル
も通電状態となって接点が閉じる。これにより、モータ
１ｂの３対のブラシ８ｂ，９ｂ，１０ｂのうちの、スイ
ッチング回路２ｂとは別系統の２対のブラシ９ｂ，１０
ｂを通電状態にすることができる。

【００５８】同時に、前段の減算回路６ｂに入力された
2.５Ｖの電圧は基準電圧の１Ｖを越えているので、（2.
５Ｖ−１Ｖ）の減算処理が行われ、この出力は1.５Ｖと
なり、さらに後段の減算回路６ｃにおいても、2.５Ｖの
電圧は基準電圧の２Ｖを越えているので、前段の減算回
路６ｂからの出力に対して（1.５Ｖ−１Ｖ）の減算処理
が行われ、この出力は0.５Ｖとなる。そして、ＰＷＭ制
御回路７ｂにおいて、0.５Ｖに対応して５０％のデュー
ティ比に設定し、スイッチング回路２ｂを５０％のデュ
ーティ比によりＯＮ／ＯＦＦ制御する。これにより、モ
ータ１ｂの３対のブラシ８ｂ，９ｂ，１０ｂのうちの１
対のブラシ８ｂを通電状態と非通電状態とに繰り返し動
作させることができる。

【００５９】このように、アクセルペダルがフルスロッ
トルの２／３からフルスロットル位置までの、アクセル
ボリューム３ｂの電圧が２〜３Ｖの範囲内では、両方の
リレー５ｂ，５ｃのコイルを通電状態にして接点を閉じ
るとともに、減算処理された０〜１Ｖの範囲内のそれぞ
れの電圧に対応して０〜１００％の範囲内でデューティ
比を設定し、それぞれのデューティ比のパルス幅に対応
してスイッチング回路２ｂのＯＮ状態とＯＦＦ状態との
時間を制御する。これにより、モータ１ｂの２対のブラ
シ９ｂ，１０ｂを通電状態にすることができるととも
に、残りの１対のブラシ８ｂの通電状態と非通電状態と
をデューティ比に対応する時間幅でＰＷＭ制御すること
ができる。

【００６０】従って、本実施の形態の直流モータの制御
回路によれば、アクセルペダルの踏み加減に対応するア
クセルボリューム３ｂの電圧が、一方の基準電圧である
１Ｖ未満の範囲内では１対のブラシ８ｂをＰＷＭ制御
し、基準電圧間の１〜２Ｖの範囲内ではこの１対のブラ
シ８ｂのＰＷＭ制御と併用して残りの２対のうちの１対
のブラシ９ｂを通電状態にし、さらに他方の基準電圧で
ある２Ｖ以上の範囲内では１対のブラシ８ｂのＰＷＭ制
御と併用して残りの２対のブラシ９ｂ，１０ｂを通電状
態にすることにより、前記実施の形態１と同様にＰＷＭ
制御による細やかな通電量の制御を行いつつも、スイッ
チング回路２ｂの負担を減らし、このスイッチング回路
２ｂの半導体素子の電流容量を小さくして制御回路を小
型化することができ、特に前記実施の形態１に比べてよ
り一層、制御回路を小型化することができる。

【００６１】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態１〜３に基づき具体的に説明したが、本
発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいう
までもない。

【００６２】たとえば、前記実施の形態においては、２
対または３対のブラシを有するモータに適用した場合に
ついて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、４対などの他の複数対のブラシを有す
る直流モータについても広く適用可能である。

【００６３】また、前記実施の形態においては、正極ブ
ラシ側を通電したり、または通電を断って非通電とする
場合について説明したが、逆に負極ブラシ側を通電／非
通電とすることも可能であることはいうまでもない。

【００６４】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその属する技術分野である電動ゴルフ
カート、電動運搬車両などに用いられる直流モータの制
御回路に適用した場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、直流モータを有する他の装置、機
器などの制御回路についても広く適用可能である。

【００６５】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００６６】(1).アクセル指示量に応じてＰＷＭ通電と
ＰＷＭ通電および通電とを切り換え制御することで、Ｐ
ＷＭ制御による細やかな通電量の制御を行いつつも、ア
クセル指示による通電電流の大きいときは大半をスイッ
チング回路を介さないブラシから供給することによっ
て、スイッチング回路の負担を減らし、通電制御用の半
導体素子の電流容量を小さくして制御回路の小型化が可
能となる。

【００６７】(2).特に、アクセル指示量が小さいとき、
あるいはアクセル指示量が所定値を越えた時点におい
て、このアクセル指示量の増大に応じてスイッチング回
路の通電量を増加させていくことで、全通電電流値に対
するスイッチング回路の負担を減らしつつも、アクセル
指示量の変化に対して、滑らかな通電量の増減制御が可
能となる。

【００６８】(3).特に、複数対のブラシのうち、１対を
ＰＷＭ通電制御することで、より一層、制御回路の小型
化を実現することが可能となる。

【００６９】(4).特に、複数対のブラシのうち、２対以
上をＰＷＭ通電制御することで、より一層、ＰＷＭ制御
による細やかな通電量の制御を実現することが可能とな
る。

【００７０】(5).前記(1) 〜(4) により、特に電動ゴル
フカート、電動運搬車両などにおいて、通電制御用の半
導体素子の電流容量を小さくして制御回路の小型化を可
能にした直流モータの制御回路を実現することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１である直流モータの制御
回路の概略を示す構成図である。

【図２】本発明の実施の形態１の直流モータの制御回路
における通電の切り換え制御方法を示す説明図である。

【図３】本発明の実施の形態２である直流モータの制御
回路の概略を示す構成図である。

【図４】本発明の実施の形態２の直流モータの制御回路
における通電の切り換え制御方法を示す説明図である。

【図５】本発明の実施の形態３である直流モータの制御
回路の概略を示す構成図である。

【図６】本発明の実施の形態３の直流モータの制御回路
における通電の切り換え制御方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ モータ ２，２ａ，２ｂ スイッチング回路 ３，３ａ，３ｂ アクセルボリューム ４，４ａ，４ｂ，４ｃ コンパレータ ５，５ａ，５ｂ，５ｃ リレー ６，６ａ，６ｂ，６ｃ 減算回路 ７，７ａ，７ｂ ＰＷＭ制御回路 ８，８ａ，８ｂ ブラシ ８Ｐ 正極ブラシ ８Ｎ 負極ブラシ ９，９ａ，９ｂ ブラシ ９Ｐ 正極ブラシ ９Ｎ 負極ブラシ １０ａ，１０ｂ ブラシ

フロントページの続き (72)発明者 菅家 博夫 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 清水 則和 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平８−168111（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−282523（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−157387（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/00 - 5/26 H02P 7/00 - 7/34

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のブラシを有する直流モータの制御
   回路であって、 通電電流をアクセルによる速度指示量に応じてＰＷＭ制
   御するスイッチング制御回路を介在したブラシと、通電
   制御用のスイッチング回路を介在しないブラシとをそれ
   ぞれ設け、前記アクセル指示量が小さいときには前記スイッチング
   回路によるＰＷＭ通電制御を行い、前記アクセル指示量
   が所定値を越えた場合には前記スイッチング回路を介在
   しないブラシからの通電を併用するように構成した こと
   を特徴とする直流モータの制御回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載の直流モータの制御回路で
   あって、 前記アクセル指示量が小さいときにはこのアクセル指示
   量の増大につれて前記スイッチング回路による通電量を
   増加させていくとともに、前記アクセル指示量が所定値
   を越えた時点で前記スイッチング回路を介在しないブラ
   シからの通電を併用する一方で、前記スイッチング回路
   の通電量を一旦減少させ、これ以後のアクセル指示量の
   増大に応じて再び通電量を増加させていくように構成し
   たことを特徴とする直流モータの制御回路。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の直流モータの制
   御回路であって、 複数対のブラシに対して、前記スイッチング制御回路を
   介在するブラシは１つで構成したことを特徴とする直流
   モータの制御回路。