JPH03195301A - 電動車の故障診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車輪駆動用モーターを正逆方向へ回転させる
ことで駆動走行するようにした電動車の駆動制御回路に
おいて、電子部品の損壊事故を走行中に検知することで
暴走事故を回避するようにした電動車の故障診断方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

この種電動車としては、身体障害者用の車椅子タイプの
ものと、三輪車タイプのものと、フォークリフト等の作
業車タイプのもの等がある。いずれのものも基本的には
車輪駆動用モーターを、正逆方向へそれぞれ断続的に回
転制御し、走行状態をコントロールするようにしている
。

第４図に示す三輪車タイプの電動車１は、本出願人の一
人が開発し、既に市販済みのものである。

この電動車１は、座席２の下方空間内へ設置したバッテ
リーで車輪駆動用モーターを正逆方向へ回転制御し、後
部の車輪３を駆動さ・Ｕて前進及び後進するようにして
いる。

而して、その駆動制御回路は、第５図の電気回路図に示
す通りである。即ち、中央の演算装置（ＣＰＵ）４は、
予め設定された条件に基づいて車輪駆動用モーター５を
コントロールする電界効果型の駆動用トランジスタ６及
び制動用トランジスタ７をＯＮ、　ＯＦＦ制御するよう
になっている。これらのトランジスタ６及び７は、直列
に接続されており、その内部に逆バイアス時に動作する
ダイオード６ａ及び７ａが組み込まれている。そして、
トランジスタ６のドレイン側は＋２４Ｖの電源（バッテ
リーの＋側端子）側へ接続されており、トランジスタ７
のソース側はアース側へ接続されている。またトランジ
スタ６は、そのゲート側が電界効果型のトランジスタ８
のドレイン側へ接続されている。

９及び１０は、トランジスタ８及び７のゲート側のバイ
アスをコントロールするインバーターである。

車輪駆動用のモーター５は、トランジスタ６及び７の中
間接続点とアース側との間に、前後進切換用リレー１１
及び１２の接点１３及び１４と電流検出器１５とを介し
て接続されている。前記リレー接点１３及び１４は、そ
れぞれ二つの端子ａ、ｂと端子Ｃ９ｄとを有している。

なお、第５図において、１６は車輪駆動用モーター５の
回転軸を緊締し、減速並びに停止させる電磁ブレーキで
ある。この電磁ブレーキ１６は、励磁状態では前記モー
ター５の回転軸を解放し、非励磁状態でバネ力によりモ
ーター５の回転軸を緊締するようになっている。また同
図において、１７及び１８は、電磁ブレーキ１６の二段
増幅用トランジスタである。更に、１９及び２０は、リ
レー１１及び１２をＯＮ、　ＯＦＦ制御するインバータ
ー２１はモーター５の回転数を検出する検出器である。

該回転数検出器２１は、車輪駆動用モーター５が逆起電
力を発生した場合に、これを検出することでモーター５
の回転数（電動車１の走行速度）を演算するためのもの
である。２２はメインリレー、２３はその接点である。

このような電動車１の駆動制御回路にあって、駆動状態
の制御は、ＣＰＵ　４の端子ｒ’ｃＩ及びＰＣ２の出力
と、ＰＣＢ及びＰＣ７の出力とを“Ｉ７”レベル又はＨ
”レベルに切り換えることで行っている。

Ｐｃｔ及びＰＣ２は、リレー接点１３及び１４の接点ａ
ｂ及びｃ、ｄを切り換えて車輪駆動用モーター５を正転
又は逆転させるか、あるいは中立位置へ保持するための
ものである。これは電動車１の前後進切換スイッチを操
作することにより行われる。

端子ａと端子Ｃとへ切り換えて正転させた場合は前進し
、端子すと端子ｄとへ切り換えて逆転させた場合は後進
する。またＰＣ６及びＰＣ７は、車輪駆動用モーター５
への通電時間をコントロールすることにより、電動車１
の走行速度を決定するためのものである。通電時間のコ
ントロールは、スロットルレバーの開度及び速度切換ス
イッチの状態（高速、中速、低速）に応じて決定される
ものである。

具体的な通電時間のコントロールは、次のようにして行
っている。すなわち、例えば第６図に示すように、２５
ｍ５の１ザイクルの時間を更に５０区分し、その間にア
クセル信号Ａとブレーキ信号Ｂとニュートラル信号Ｎと
を各走行条件に応じた所定の割合で出力するようにして
いる。アクセル信号Ａが出力されている状態では、車輪
駆動用モーター５へ＋２４Ｖの電源が供給され、電動三
輪車１は電源の供給時間に対応して回転数が増加する。

またブレーキ信号Ｂが出力されている状態では、車輪駆
動用モーター５は発電機として機能し、発生した電気は
トランジスタ７を通じてモーター５へ戻され、発電制動
が行われるようになっている。

なお、ニュートラル信号Ｎは、１サイクルにおいて、最
後に２〜３パルス程度配置し、その時のモーター５の逆
起電力を検知して、電動車１の走行速度を検知するため
のものである。またこのニュートラル信号Ｎの出力され
ている状態では、モーター５で発生した電気はバッテリ
ー側へ戻され、所謂回生制動が行われるようになついる
。

アクセル信号Ａの状態にする場合は、ＣＰＵ　４の端子
ＰＣ６及びＰｃ７の双方を、”Ｈ”レベル出力させる。

ＰＣＢが”Ｈ”レベルであると、インバーター９により
トランジスタ８のゲート電圧が低下し、トランジスタ８
がＯＦＦとなる。そのため、トランジスタ６のゲート側
電圧が高くなり、駆動用トランジスタ６がＯＮ動作する
。またＰｃ７がＨ”レベルであると、インバーター１０
によりトランジスタ７のゲート電圧が低下し、トランジ
スタ７はＯＦＦとなる。この状態がアクセル信号Ａの場
合であり、バッテリーから供給される＋２４Ｖの電力は
、リレー接点１３又は１４を介して車輪駆動用モーター
５へ供給される。そして、電流検出器１５を経てアース
側へ流れる。そのため、車輪駆動用モーター５が回転駆
動する。

ブレーキ信号Ｂにする場合は、ＣＰＵ　４のＰｃ６及び
Ｐｃ７の出力を共にＬ”レベルにしている。Ｐｃ６が“
Ｌ”レベルであると、今度はトランジスタ８がＯＮで、
駆動用トランジスタ６がＯＦＦとなる。

またＰｃ７が“Ｌ”レベルであると、制動用トランジス
タ８がＯＮとなる。従って、駆動用トランジスタ６を通
じて、バッテリーからの電力が車輪駆動用モーター５へ
供給されなくなり、該モーター５は惰性による回転によ
り発電機として機能する。

発生した電気は、リレー接点１３又は１４と、制動用ト
ランジスタ７を通じてモーター５側へ戻され、モーター
５に負荷を与えて発電制動を行うようにしている。

ニュートラル信号Ｎにする場合は、ＣＰＵ　４の端子Ｐ
ＣＢを“Ｌ”レベルにし、端子ＰＣ７を“Ｈ″・レベル
にする。つまり、駆動用及び制動用の両トランジスタ６
及び７を共にＯＦＦにする。これにより、車輪駆動用モ
ーター５は負荷がかがらない状態となり、惰性回転によ
り発生した電圧を回転数検出器２１で検知することによ
り、モーター５の回転数を検知し、電動車１の走行速度
を求めるようにしている。そして、発生した電気は、逆
バイアス用のトランジスタ６ａ及び７ａを通じてバッテ
リー側へ蓄積され、所謂回生制動が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

而して、このような電動車１は、老人や身体障害者等が
利用することが多く、暴走状態となる異常時にはこれを
検知して非常停止させることが必要である。このような
異常状態は、駆動用トランジスタ６の短絡及び制動用ト
ランジスタフのオープン破壊等により発生する。

駆動用トランジスタ６が短絡すると、走行中にあっては
、メインリレー２２の接点２３を解放するか又はリレー
１３及び１４を中立位置へ切り換えるかのいずれかの操
作を行わない限りは、モーター制御信号Ａ、Ｎのいずれ
の状態においても、駆動用モーター５へ電流が流れたま
まとなり、暴走状態になるという欠点があった。また駆
動用トランジスタ６が短絡し、且つ制動用トランジスタ
７がオープン破壊した状態でブレーキ信号Ｂが出力され
ている場合も、やはり駆動用モーター５へ電流が流れた
ままとなり、暴走状態となる欠点があった。

更に制動用トランジスタ７がオープン破壊した場合は、
スロットル開度や速度切換スイッチの位置等の運転条件
に基づいてＣＰＵ　４で決定されたモーター制御信号Ａ
、Ｂ、Ｈの割合が実質的に変更されることになる。すな
わち、モーター制御信号Ａ、Ｂ、Ｈのうち、ブレーキ信
号Ｂの出力時には、通常は駆動用モーター５及び電流検
出器１５と、制動用トランジスタ７との閉回路が形成さ
れ、発電制動が行われている。ところが、制動用トラン
ジスタ７がオープン破壊されると、このブレーキ信号Ｂ
の出力時もニュートラル信号Ｎが出力されている場合と
同一の回路が形成され、前述した発電制動が全く行われ
なくなり、その分だけモーター５の回転数がＣＰＵ　４
の指示よりも異常に高くなり、やはり暴走状態になると
いう欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、従来の前記課題に鑑みてこれを改良除去した
ものであって、モーター駆動制御回路の電子部品の損壊
事故を、モーター制御信号の出力中に診断する方法を提
供せんとするものである。

而して、前記課題を解決するために本発明が採用した手
段は、駆動用トランジスタと制動用トランジスタとを直
列接続し、駆動用モーターとモーター電流検出器とを直
列接続した回路を前記制動用トランジスタに対して並列
接続すると共に、前記モーターの回転数検出器を前記制
動用トランジスタに対して並列接続して成るモーター駆
動制御回路と、該回路をコントロールするＣＰＵとを備
えた電動車において、前記ｃｐｕは、駆動用トランジス
タをＯＮ動作させて駆動用モーターを駆動させるアクセ
ル信号Ａと、制動用トランジスタをＯＮ動作させて発電
制動を行うブレーキ信号Ｂと、駆動用及び制動用の両ト
ランジスタをＯＦＦ動作させるニュートラル（ｆ号Ｎと
を出力するものであり、ブレーキ信号Ｂの出力時に前記
モーターの回転数検出器の電圧値を測定し、その値が設
定値以上である場合は制動用トランジスタがオープン破
壊しているものと判断して非常停止制御を行い、またニ
ュートラル信号Ｎの、出力時に前記モーター電流検出器
の電流値を測定し、その値が設定値以上である場合は駆
動用トランジスタが短絡しているものと判断して非常停
止制御を行うようにしている。

〔作　用〕

本発明にあっては、ブレーキ信号Ｂの出力中は、駆動用
モーター及び電流検出器と制動用トランジスタとが閉回
路を形成し、発電制動が行われているのでモーターの回
転数検出器には殆ど電圧が発生しないことに着目し、制
動用トランジスタの故障診断を行っている。ブレーキ信
号Ｂの出力中の回転数検出器で測定される電圧が設定値
以上である場合は、駆動用モーター及び電流検出器と回
転数検出器との閉回路が形成されていることになり、制
動用トランジスタがオープン破壊していると判断する。

またニュートラル信号Ｎの出力中は、駆動用及び制動用
のトランジスタの双方がＯＦＦ動作をしており、モータ
ーの電流検出器には殆ど電流が流れないことに着目し、
駆動用トランジスタの故障診断を行っている。このニュ
ートラル信号Ｎの出方中に、電流検出器に設定値以上の
電流が流れた場合は、駆動トランジスタが短絡等により
実質的にＯＮ動作していることを意味しており、駆動用
トう１ ンジスタの故障と判断する。

本発明にあっては、このような駆動用及び制動用のトラ
ンジスタの故障が発生した場合は、所定の非常停止制御
を行うようにしている。

〔実施例〕

以下に、本発明の故障診断方法を図面に示す実施例に基
づいて説明すると次の通りである。尚、電動車の駆動制
御回路については、本出願人が先に開発した第５図のも
のと同じである。

本実施例では、第１図に示すように、通常の走行運転中
に、ＣＰＵ　４から出力される駆動用モーター５を制御
する信号がアクセル信号Ａであるか、ブレーキ信号Ｂで
あるか又はニュートラル信号Ｎであるかをチエツクして
いる。そして、ブレーキ信号Ｂが出力されている場合に
、制動用トランジスタ７のオープン破壊事故をチエツク
するようにし、またニュートラル信号Ｎが出力されてい
る場合に、駆動用トランジスタ６の短絡事故をチエツク
するようにしている。

アクセル信号Ａが出力されている場合には、故２ 障診断は行わない。その理由は、アクセル信号Ａが出力
されている場合は、第２図の図（ａｌに示す等価回路の
如く、駆動用トランジスタ６と駆動用モーター５及び電
流検出器１５とが直列接続された回路が形成され、バッ
テリ電源から駆動用モーター５へ電源が供給されて、走
行状態となっているからである。従って、アクセル信号
Ａが出力されている場合は、故障診断プロセスの最初の
位置ヘリターンし、次回の診断を待つようになる。

アクセル信号Ａが出力されていない場合は、ブレーキ信
号Ｂが出力されているかどうかを判断する。ブレーキ信
号Ｂが出力されている場合の等価回路は、第２図の図（
ｂｌに示す通りである。このブレーキ信号Ｂの出力中は
、駆動用モーター５及び電流検出器１５と、制動用トラ
ンジスタ７とが閉回路を形成している。そして、駆動用
モーター５の惰性回転により発生した電気は、制動用ト
ランジスタ７を通じて駆動用モーター５に戻され、所謂
発電制動が行われている。この状態では、モーター５の
回転数を検出する検出器２１には殆ど電圧が発生するこ
とはない。本発明では、このことに着目し、制動用トラ
ンジスタの故障診断を行うようにしている。

すなわち、第３図の図（ａｌに示すように、ブレーキ信
号Ｂの出力中にあって、ブレーキ信号Ｂの立上りから電
圧が安定するまでの時間１１が経過した後、回転数検出
器２１で測定される電圧を設定値と比較している。而し
て、前記測定電圧値が設定値以上である場合は、制動用
トランジスタ７がオープン破壊しているものと判断する
。これは、このように測定電圧値が設定値以上である場
合は、駆動用モーター５及び電流検出器１５と、回転数
検出器２１との閉回路が形成されていることになり、制
動用トランジスタ７がＯＮ動作の指令中であるにもかか
わらず、ＯＦＦ動作しているからである。

ところで、第１図に示すモーター制御信号の出力中にあ
って、アクセル信号Ａが出力されておらず、またブレー
キ信号Ｂも出力されていない場合は、ニュートラル信号
Ｎが出力されていることになる。このニュートラル信号
Ｎの出力中の等価回路は、第２図の図（Ｃ１に示す通り
である。すなわち、駆動用及び制動用のトランジスタ６
及び７の双方がＯＦＦ動作をしている。そのため、モー
ター５の惰性回転により発生した電気は、第５図に示す
駆動用及び制動用トランジスタ６及び７の内部に組み込
まれたダイオード６ａ及び７ａを通じてバッテリー側へ
蓄積されるようになっている。いわゆる回生制動が行わ
れている。従って、この状態では第３図の図ｔａ＋及び
図ｆｂｌに示す如く、モーター５の電流検出器１５には
殆ど電流が流れない。本発明では、このことに着目し、
駆動用トランジスタ６の故障給断を行っている。このニ
ュートラル信号Ｎの立上りから電圧が安定するまでの時
間ｔ２経過後に、電流検出器１５でモーター電流を測定
する。そして、該測定値が設定値以上である場合は、駆
動用トランジスタ６が短絡等により実質的にＯＮ動作し
ていることに他ならず、駆動用トランジスタ６の故障と
判断する。

本発明にあっては、このような駆動用及び制動用のトラ
ンジスタ６及び７の故障が発生した場合５ は、所定の非常停止制御を行うようにしている。

非常停止制御は、例えば第５図に示すメインリレー２２
をＯＦＦ動作させてその接点２３を解放するか、又は正
逆切換リレー１１．１２を動作させてその接点１３、１
４を中立位置に切り換える等の操作を行い、駆動用モー
ター５への電源の供給を遮断すればよい。そして、同時
にトランジスタ１７．１８をＯＦＦ動作させ、電磁ブレ
ーキ１６を非励磁状態にしてバネ力によりモーター５の
回転軸を緊締し、ブレーキ制動を行うようにすればよい
。

なお、非常停止制御はその他の方法等であってもよい。

また本発明の第１図に示す故障診断のプロセスは、制御
信号出力中に行うものであり、第６図に示す２５ｎ＋ｓ
の１サイクルにおいて、１回の割合で行うことが可能で
ある。それ故、極めて緻密な自己診断の方法が得られ、
故障を瞬時に検知することが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明にあっては、駆動用モーター
の制御信号出力中に、電子部品の自己診６ 断を行い、短絡事故やオープン破壊等を検知した場合に
は、非常停止制御を行い、暴走状態となることを回避す
るようにしている。すなわち、走行中に自己給断を行う
ことができ、極めて安全な電動車の提供が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例に係るものであり
、第１図は故障診断方法のプロセスを示すフローチャー
ト図、第２図の図（ａｌ乃至図ｆｃ）は各制御信号出力
時の駆動制御回路の等価回路図、第３図の図（Ｍｌ及び
図ｆｂｌはブレーキ信号出力時とニュートラル信号出力
時とにおける測定電流値及び測定電圧値を示す図面、第
４図乃至第６図は本出願人が先に開発した電動車に係る
ものであり、第４図は電動車の全体を示す斜視図、第５
図は駆動制御回路を示す電気回路図、第６図は車輪駆動
用モーターの制御パターンを示すタイムチャート図であ
る。 １・・・電動車　　　　　４・・・ＣＰＵ５・・・車輪
駆動用モーター ６・・・駆動用トランジスタ ７・・・制動用トランジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、駆動用トランジスタと制動用トランジスタとを直列
   接続し、駆動用モーターとモーター電流検出器とを直列
   接続した回路を前記制動用トランジスタに対して並列接
   続すると共に、前記モーターの回転数検出器を前記制動
   用トランジスタに対して並列接続して成るモーター駆動
   制御回路と、該回路をコントロールするＣＰＵとを備え
   た電動車において、前記ＣＰＵは、駆動用トランジスタ
   をＯＮ動作させて駆動用モーターを駆動させるアクセル
   信号Ａと、制動用トランジスタをＯＮ動作させて発電制
   動を行うブレーキ信号Ｂと、駆動用及び制動用の両トラ
   ンジスタをＯＦＦ動作させるニュートラル信号Ｎとを出
   力するものであり、ブレーキ信号Ｂの出力時に前記モー
   ターの回転数検出器の電圧値を測定し、その値が設定値
   以上である場合は制動用トランジスタがオープン破壊し
   ているものと判断して非常停止制御を行い、またニュー
   トラル信号Ｎの出力時に前記モーター電流検出器の電流
   値を測定し、その値が設定値以上である場合は駆動用ト
   ランジスタが短絡しているものと判断して非常停止制御
   を行うようにしたことを特徴とする電動車の故障診断方
   法。