JPH047651Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は例えば蓄電池で駆動される蓄電池車
のように、蓄電池の出力により直流電動機を駆動
し、その駆動電流をチヨツパ回路で断続し、その
断続比を制御することにより直流電動機の回転速
度を制御できるようにされた直流電動機の蓄電池
駆動装置に関し、特にその直流電動機の駆動装置
を利用して蓄電池に対する充電を可能にしようと
するものである。

従来、蓄電池車における蓄電池の充電は、商用
電力を整流回路で整流し、ほゞ一定電圧の直流と
して、蓄電池へ一定時間供給する準定電圧方式で
行われていた。この方式の充電器は構成が頗る簡
単であるが、電源電圧や周波数の変動を大きく受
け、しかも充電量をタイマで設定するものである
ため、蓄電池を常に満充電状態にすることは難か
しく、かつ充電時間を短縮することが困難であつ
た。

これらの点より蓄電池への充電をサイリスタの
流通角を制御して定電圧、定電流方式で行うこと
も実施されている。この方式によれば充電時間を
短かくでき、しかも常に満充電状態にすることが
でき、かつ電源電圧や周波数の変動に影響されな
い、しかしサイリスタを制御するため制御回路が
複雑となり、高価にして大形になり、かつ重量も
増加する欠点があつた。

この考案は以上の諸点を考慮して、蓄電池によ
り駆動される直流電動機で、かつ高速制御が可能
とされた駆動装置において、その駆動装置及び直
流電動機の一部を利用して、僅かの部品を付加す
ることにより、直流電動機駆動用蓄電池に対し、
定電圧−定電流方式で充電を行なうことができる
ようにしようとするものである。

以下図面を参照してこの考案の実施例を説明す
る。第１図において、直流電動機１１はチヨツパ
回路１２を介して蓄電池１３の両端間に接続され
る。この直流電動機１１の電流通路に電流検出器
１４が挿入され、この電流検出出力は速度指令信
号発生回路１９に入力され、この速度指令信号発
生回路１９には速度設定器１６からの速度指令も
入力され、速度指令信号発生回路１９の出力は制
御回路１５に入力され、その速度に対応した断続
制御信号が制御回路１５から出力され、この出力
でチヨツパ回路１２が断続制御される。直流電動
機１１と並列にかつ蓄電池１３と逆極性で整流素
子１７が接続される。

速度設定器１６は、例えば蓄電池車の場合、ア
クセルの踏込み量と対応した信号を出力するもの
であり、この信号は速度処理回路１８で所定のレ
ベル範囲の信号とされて加算器よりなる速度指令
信号発生回路１９に入力される。電流検出回路１
４の出力と電流処理回路２１で所定のレベル範囲
の信号とされて速度指令信号発生回路１９に入力
され、速度信号と差し引かれる。速度指令信号発
生回路１９の出力は切替スイツチ（後述する）２
２を通じて制御回路１５内の比較器２３に入力さ
れ、基準信号発生器２４からの鋸歯状波信号と比
較される。比較器２３の出力は駆動回路２５を通
じてチヨツパ回路１２に断続制御信号として供給
される。この例ではチヨツパ回路１２はnpn形ト
ランジスタが用いられている。

速度設定器１６の設定速度を高くすると、速度
指令信号発生回路１９の出力が大きくなり、比較
器２３の出力のパルス幅が大となつて、チヨツパ
回路１２におけるオン区間が大となり、直流電動
機１１の回転速度が高くなる。直流電動機１１の
回転速度が高くなり過ぎると、電流検出器１４の
検出出力が大きくなり、加算器１９の出力レベル
が下つて、チヨツパ回路１２のオン区間が短かく
なり、回転速度を下げる。このようにして直流電
動機１１は設定した速度で回転する。

この考案においては、直流電動機１１の電機子
２６及び界磁巻線２７間に切替器２８が挿入され
る。この切替器２８を制御してこの例では界磁巻
線２７及びチヨツパ回路１２の直列回路を充電用
直流電源の出力側、この例では充電用整流回路２
９の出力側に接続することができるようにされ
る。充電用整流回路２９は例えばダイオードブリ
ツヂよりなり、その一対の入力端子間に商用電源
のような交流電源３１が接続され、出力端子の一
方は切替器２８の一方の固定接点に、出力端子の
他方はチヨツパ回路１２及び電流検出器１４の接
続点に接続される。整流回路２９の出力端子間に
コンデンサ３２が接続される。更に蓄電池１３の
電圧を検出する電圧検出器３３が接続され、この
電圧検出器３３の出力は、電圧処理回路３４に供
給され、所定レベル範囲の電圧信号として加算器
よりなる充電指令信号発生回路３５へ入力され
る。充電指令信号発生回路３５には電流処理回路
２１の出力も入力され、その両入力が互いに差し
引かれる。制御回路１５の入力側に前述した切替
スイツチ２２が設けられ、このスイツチ２２によ
り速度指令信号発生回路１９、充電指令信号発生
回路３５の一方の出力が比較器２３へ供給され
る。更にこの例では基準信号発生回路２４にスイ
ツチ３６を設け、このスイツチ３６を制御して基
準信号発生回路２４の鋸歯状波信号の周波数を高
くすることができるようにされる。

この構成において蓄電池１３に対する充電を行
う場合は、第１図で点線で示すように切替器２８
を整流回路２９側に、スイツチ２２を充電指令信
号発生回路３５側にそれぞれ切替え、かつスイツ
チ３６をオンにする。この時は第２図に示す状態
となり、チヨツパ回路１２がオンすると、界磁巻
線２７に整流回路２９の整流出力が流れてエネル
ギーが蓄積され、チヨツパ回路１２がオフする
と、界磁巻線２７に蓄積されたエネルギーは整流
素子１７を通じて蓄電池１３へ供給され、蓄電池
１３は充電される。

第３図Ａに示すようにチヨツパ回路１２のオン
の区間T_N、オフの区間T_Fが繰返されると、チヨ
ツパ回路１２の電圧は第３図Ｂに示すようにオン
区間T_Nでほゼロ、オフ区間T_Fでほゞ一定電圧と
なり、チヨツパ回路１２の電流は第３図Ｃに示す
ようにオン区間T_Nでのみ流れ、蓄電池１３に対
する充電電流は第３図Ｄに示すようにオフ区間
T_Fのみ流れ、蓄電池１３の電圧は第３図Ｅに示
すようになる。チヨツパ回路１２がオフとなつた
時の電圧V_O整流回路２９の出力電圧をＥとする
と、 V_O＝Ｅ（T_N＋T_F）／T_F となる。T_N＋T_Fは一定であり、オン区間T_Nを制
御することにより蓄電池１３に対する充電電圧、
電流を制御できる。検出器１４，３３からそれぞ
れ充電電流、充電電圧が検出されて充電指令信号
発生回路３５へ供給され、過電流になると、比較
器２３の出力パルス幅が小さくなり、過電流を防
止し、この制御回路１５は第４図に示すように昇
圧形チヨツパによる定電圧−定電流制御特性を示
す。蓄電池１３が充分放電され、その電圧が低い
間、即ち第４図の定電圧領域の電圧になるまで
は、蓄電池１３は定電流で充電され、定電圧領域
に、蓄電池１３の電圧が上ると、蓄電池１３は定
電圧で充電される。従つてこの充電特性は第５図
に示すように充電電流は曲線３７となり、蓄電池
１３の端子電圧は曲線３８となる。チヨツパ回路
１２のオン区間T_N定電流充電領域で大で、定電
圧領域で小となる。このようにして定電流−定電
圧方式の充電が行われる。

充電用整流回路２９としては第６図に示すよう
に、交流電源３１を３相交流出力とし、これを両
波整流するように構成してもよい。この場合はコ
ンデンサ３２を省略できる。このように昇圧チヨ
ツパによる充電動作においては、チヨツパ周波数
を商用周波数（電源３１の周波数）より高くして
いるため、整流回路２９の整流素子に流れる電流
は第７図の曲線３９のように、電流ピークのない
力率の良い波形となり、入力電源３１を乱すおそ
れはない。第７図において斜線が施されている部
分が充電電流となり、T_Nはチヨツパ回路１２の
オン区間であり、曲線４１は整流電圧を示す。

第１図及び第６図の何れの実施例においても、
充電動作時に電機子２６とチヨツパ回路１２との
直列回路を整流回路２９の出力側に接続してもよ
い。切替器２８は電子的なものを用いてもよい。

以上述べたようにこの考案の駆動・充電装置に
よれば、駆動装置に切替器２８を加えると共に制
御回路１５の入力側にも僅かな回路の付加のみ
で、直流電動機の駆動装置を利用して蓄電池１３
に対して定電流、定電圧方式の充電を行うことが
でき、従つて短時間で過充電となることなく満充
電状態にすることができ、しかも小形、軽量で安
価に構成することができる。特に低電圧大電流部
分における切替えは１個所のみでよく、安価にか
つ小形に作ることができる。充電用に駆動用チヨ
ツパの構成部品のほとんどを用い、昇圧用コイル
として、界磁巻線２７又は電機子２６を用いるた
め、新たに加える部品が僅かで済み、経済的に有
利である。

なお、充電動作時に界磁巻線２７又は電機子２
６を用いるため、インダクタンス成分が比較的小
さいが、速度制御の場合よりもチヨツパ回路１２
のオンオフ周波数を高くさせることにより、チヨ
ツパ回路１２のピーク電流を抑えることができ、
また界磁巻線２７又は電機子２６の磁心の飽和を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による駆動充電装置の一例を
示す回路図、第２図は第１図に示した装置の充電
動作の状態の部分を示す図、第３図は充電動作時
の動作波形図、第４図は充電動作時のチヨツパの
電流−電圧特性の例を示す図、第５図は充電特性
の例を示す図、第６図はこの考案の駆動・充電装
置の他の例を示す回路図、第７図はその動作波形
図である。 １１……直流電動機、１２……チヨツパ回路、
１３……蓄電池、１４……電流検出器、１５……
制御回路、１６……速度設定器、２３……比較
器、２４……基準信号発生器、２５……チヨツパ
駆動回路、２６……電機子、２７……界磁巻線、
２８……切替器、２９……整流回路、３１……交
流電源。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 蓄電池と、その蓄電池と直列に接続された直流
   電動機と、その直流電動機と直列に挿入されたチ
   ヨツパ部と、上記直流電動機と並列に接続され、
   上記蓄電池と逆極性の整流素子と、速度指令信号
   に基づいて上記チヨツパ部に断続制御信号を供給
   する制御回路とを具備する直流電動機の蓄電池駆
   動装置において、 上記直流電動機の界磁巻線と電機子との間に挿
   入され、その界磁巻線と電機子とを接続した状態
   と、上記界磁巻線または電機子と上記チヨツパ部
   との直列回路を充電用直流電源の出力側に接続し
   た状態とに切換えることができる１つの切替器
   と、上記速度指令信号に代えて充電指令信号を上
   記制御回路へ切替え入力する切替スイツチとを設
   けたことを特徴とする直流電動機の蓄電池駆動・
   充電装置。