JPH0739019A - 産業用電動車の回生／力行制御システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流直巻電動機を採用し、該電動機の回生動
作及び力行動作の転換を制御する力行切換手段とチョッ
パーとチョッパーにパルスを提供するパルス発生装置を
備えた産業用電動車両の回生／力行制御システム及び回
生／力行制御方法に関する。 【構成】 前進走行及び後進走行の指令を発生させる走
行レバーが中立から前進または後進に転換される時点に
おいて回生可能な最低電流指定値以上の電流指令値を累
積させて平均指令値を求め、この平均指令値に基づいて
車両の走行速度を推定し、推定された車両走行速度に適
合した制動モードが遂行されるようにチョッピング時間
を可変させ、このチョッピング時間中に電動機から発電
された電流をバッテリーに回生させるため、電気子巻線
に誘起された電流の量を検出して回生可能の可否を判別
し、回生可能と判別され、チョッピングが遂行されない
とき、バッテリーに回生させることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリーフォークリ
フトトラック(battery fork lift truck)等のように直
流直巻電動機を用いる産業用電動車両において、負荷に
動力を伝達する力行動作状態で直流直巻電動機の電気子
による誘起起電力をバッテリーに充電させる回生(regen
eration)動作を制御するシステム及びその制御方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の産業用電動車両（以下、本明細書
では”電動フォークリフト”という）は走行用アクセル
レーターから出力される信号を受け取る走行信号入力手
段と、荷役信号を受け取る荷役信号入力手段と、回生／
力行切換手段と、回生可能判断手段と、これらのそれぞ
れから入力される入力信号に応答して所定の制御信号を
出力する制御手段と、前記制御手段から出力される前記
所定の制御信号により駆動されるマグネチックコンタク
ター(magunetic contactor)とを備えており、回生／力
行モードの制御のための判別動作を行うがこのような従
来の技術に関して概略的に説明すると次のようである。

【０００３】電動フォークリフトにおいて、走行レバー
を操作すると、制御手段は走行スイッチング素子で一定
周期のパルス信号を出力するが、そのパルス信号のオン
(ON)の時は電気子電流が流れ、オフ(OFF)の時は励磁電
流と制動により電気子から発生されるプラギング(plugg
ing)電流が流れることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
では、前記制御手段が所定数のパルスを発生する間（即
ち、所定期間内）に、前記プラギング電流が所定レベル
を超過したかどうかを調査し、超過した場合に回生可能
と判断して回生制御を遂行した。

【０００５】一方、所定の判別時間内に前記プラギング
電流が所定のレベルを超えなければ力行と判定し、力行
制御を遂行した。

【０００６】しかしながら、前述の従来技術の設置の要
求はあるものの、前記検出手段が設置されることにより
回路が複雑になるだけでなく、制御方法が難しく、前記
制御手段の全体製作費用の面で前記検出手段が占める比
重が相対的に大きいため制御装置の原価上昇を招来する
欠陥があった。

【０００７】又、前述した従来方法の他の問題点は回生
／力行動作判別の応答性が低く、その正確度が低下する
ことである。

【０００８】本発明は前記の如き従来の問題点等を解決
するためのものであって、簡単な構成で回生／力行判別
動作の高速化を実現し、判別の正確度を高めることがで
きる回生／力行制御システムを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明の一態様によれば、チョッパトランジス
タ：バッテリーからモーターに流れる電流の量を制御す
るための手段：系統の全般的な制御を行うための主制御
部：界磁巻線、電気子巻線及び電気子を含むモーター：
前記界磁巻線の極性を切換えるためのマグネチックコン
タクター手段：回生用ダイオード：モーターに蓄積され
たエネルギーを電源に戻すためのフライホイールダイオ
ード：前記電気子巻線を通じて流れる電流の量を検出す
るための検出手段：力行逆転時にだけ前記電気子にプラ
ギング電流が流れるようにするためのプラギングダイオ
ード：前進及び後進走行のための複数のマイクロスイッ
チ：前進走行用、後進走行用及び回生用コンタクターの
各励磁コイル：及び走行／回生切換えトランジスタを含
む電動車の回生／力行制御システムが提供される。

【００１０】また、前述の目的を達成するための本発明
の他の態様によれば、前後進指令信号を受け取って電動
機の回転方向を変えることを示す逆転力行であるかどう
かをチェックする段階：前記逆転力行でないと現在の力
行モードによる制御をそのまま遂行し、前記逆転力行で
あると界磁巻線を切換え接続する段階：前記前後進指令
信号に該当される電流指令値データのうち回生可能な最
小電流値以上のデータを所定時間の間順次に受け取って
累積させた後、平均電流指令値を計算する段階：前記平
均電流指令値を用いて車両の走行速度を推定する段階：
前記界磁巻線を通じて流れる励磁電流の量が前記走行速
度に適合するようにチョッピング時間を可変的に制御す
る段階：所定の回生／力行判断信号を読み込み回生可能
であるかどうかを判断する段階：前記回生／力行判断信
号が回生可能でないことを示せば現在の力行モードをそ
のまま遂行し、回生可能であることを示せば、回生／力
行切換コンタクターの接点が分離されるようにして前記
チョッピング時間には制動モードになるようにし、前記
チョッピング時間でない時は回生モードになるようにす
る段階：前記チョッピング時間を周期で回生／力行判断
信号を読み込んで回生可能の可否をチェックする段階：
前記回生／力行判断信号が依然として回生可能と判別さ
れると前記回生／力行転換モードを続行し、回生不可能
と判別されると前記回生／力行転換コンタクターの接点
が接触するようにして通常的な力行制御を続行する段階
を含む回生／力行制御方法が提供される。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の好ましき
実施例を説明する。

【００１２】図１は電動フォークリフトの制御装置に本
発明の制御システムを実現するための回路の詳細な構成
を例として示すもので、図２は本発明の制御方法を説明
するための流れ図である。

【００１３】図１で図示された如く、本発明による電動
フォークリフトの制御システムはチョッパー用トランジ
スター１、バッテリーから直流直巻電動機（以下、モー
ターという）に流れる電流の量を制御するための電流制
御部２、装置の作動に関連した諸般の制御機能を遂行す
る主制御部３、モーターの界磁巻線４、モーターの電気
子巻線５、前記界磁巻線４の極性を切換するためのマグ
ネチックコンタクター６、モーターの回生／力行判断動
作を切換えるための回生／力行切換コンタクター７、回
生用ダイオード８、モーターのインダクタンスに蓄積さ
れたエネルギーを電源へ戻すためのフライホイールダイ
オード(fly wheel diode)９、電気子巻線５を通じて流
れる電流の量を検出するための電流検出部１０、力行逆
転時だけ前記電気子巻線５へプラギング電流が流れるよ
うにするプラギングダイオード１１、前進及び後進走行
用マイクロスイッチ１２ａ，１２ｂ及び前進走行用、後
進走行用及び回生用コンタクターの各励磁コイル１３
ａ、１３ｂ、１３ｃから構成される。

【００１４】図１で参照符号Ｋsはコンタクターの励磁
コイル１３を駆動させるためのキースイッチ、１３ａは
前進用コンタクター（Ｍｆ、Ｍｆ’）の励磁コイル、１
３ｂは後進用コンタクター（Ｍｒ、Ｍｒ’）の励磁コイ
ル、１３ｃは回生／力行転換コンタクター７をそれぞれ
オン／オフさせるための励磁コイル、Ｑ１、及びＱ２は
走行用トランジスターおよび回生／力行転換トランジス
ターであり、Ｃ１は電解コンデンサーをそれぞれ表わす
ものである。

【００１５】このように構成される制御回路を通じて本
発明により力行動作から回生動作に転換される過程に関
して説明する。本明細書では、説明を簡略にするために
前進力行状態から後進力行状態に指令が切換される場合
を例として具体的に説明する。

【００１６】図１に示すように、前進力行状態におい
て、前進用コンタクターＭｆ、Ｍｆ’の接点が接触し、
後進用コンタクターＭｒ、Ｍｒ’の接点が分離されるの
で、界磁巻線４を通じて流れる界磁巻線が矢印の方向
に流れ、モーターの電気子巻線５から発生する逆起電力
は矢印の方向に作用することになる。

【００１７】このような前進力行状態で、前後進走行レ
バー（図示せず）を後進に切換える瞬間には前進用コン
タクターＭｆ、Ｍｆ’の接点が分離され後進用コンタク
ターＭｒ、Ｍｒ’の接点が接触されるので前記界磁電流
は矢印の方向に流れるが、所定時間の間、電気子は前
進力行時の回転方向をそのまま維持するため、電気子巻
線５から誘起される逆起電力の方向は矢印の方向に作
用することになる。

【００１８】又、この瞬間、回生／力行切換コンタクタ
ー７の接点は依然として力行制御が遂行された時と同様
に接触状態にあり、主制御部３からはチョッパー用トラ
ンジスター１に尚力行制御パルスが供給されているた
め、界磁巻線４の励磁電流により電気子巻線５では回生
電流が生成される。

【００１９】第２図を参照して、回生モードと力行モー
ドを判別して当該モードによる制御を遂行する過程につ
いて詳細に説明すると次のとおりである。

【００２０】先ず、主制御部３は走行レバー（図示せ
ず）の傾いた程度に応じた電気信号を出力する公知の走
行信号入力手段から提供される前、後進指令信号を受け
取って、モーターの回転方向を変えることを示す逆転力
行であるかどうかをチェックし（Ｓ１）、前記逆転力行
でなければ現在の力行モードによる制御をそのまま遂行
する（Ｓ２）。

【００２１】前記前後進指令信号が逆転力行を示すと
（Ｓ１で”ＹＥＳ”であると）、前記主制御部３は自体
のポートＢＱ１からハイレベルの信号を出力し、走行用
トランジスターＱ１を導通させて後進用マグネチックコ
ンタクター励磁コイル３ｂによりマグネチックコンタク
ター６の接点を変換（即ち、前進用コンタクターＭｆは
分離されるようにし、後進用コンタクターＭｒは接触さ
れるようにする）させることにより界磁巻線４を切換接
続する（Ｓ３）。

【００２２】次いで、主制御部３は前記走行レバーの傾
き程度に応じて走行信号入力手段から入力される前後進
指令信号に該当する電位レベル（電流指令値）データー
のうち、回生可能な最小電流値以上のデーターを所定時
間順次に受け取って累積させた後、それらのデーターの
算術平均、つまり平均電流指令値を計算する（Ｓ４）。

【００２３】走行信号入力手段から提供された前後進指
令信号の前記平均電流指令値を用いて主制御部３は車両
の走行速度を推定する（Ｓ５）。

【００２４】前記段階（Ｓ５）で推定された車両の走行
速度に応じて、主制御部３は電流制御部２へ所定の制御
信号を供給するようになるが、電流制御部２は前記主制
御部３から提供される前記所定の制御信号に応答してチ
ョッパー用トランジスター１の作動（つまり、チョッピ
ング時間）を可変的に制御することにより、制動のため
に界磁巻線４を通じて流れる界磁励磁電流量を車両の速
度に適合するように調節することになる（Ｓ６）。

【００２５】推定された前記車両の速度に応じて前記電
流制御部２がチョッパー用トランジスター１のチョッピ
ング時間を制御することにより、トランジスター１、後
進用コンタクターＭｒ、界磁巻線４、他の一つの後進用
コンタクターＭｒ’、電気子巻線５、回生ダイオード８
によりなる閉ループを通じて制動電流が流れることにな
る。

【００２６】一方、電流制御部２は制動モードが遂行さ
れる時間（つまり、チョッパー用トランジスター１を導
通させる時間）の間、電気子巻線５から誘起されるプラ
ギング電流の量を検出する電流検出部１０から提供され
る検出信号を受け取って回生可能であるかないかを判別
し、その結果を主制御部へ通報するが、前記電流制御部
２は前記主制御部３へ回生力行判断信号を提供する。

【００２７】これにより、主制御部３は回生可能状態で
あるかないかを知るために前記電流制御部２から提供さ
れる回生力行判断信号を読取り（Ｓ７）、回生可能であ
るかないかを判別する（Ｓ８）。

【００２８】前記回生力行判断信号が回生不可能を示す
と（Ｓ８で”ＮＯ”であると）現在の逆行モードをその
まま遂行し（Ｓ２）、回生可能を示すと（Ｓ８で”ＹＥ
Ｓ”であると）前記主制御部３はチョッパー用トランジ
スター１を不導通の状態に作る時点にポートＢＱ２を通
じて回生力行転換トランジスターＱ２のベースヘローレ
ベルの信号を供給して前記トランジスターＱ２を不導通
状態に作ることにより、マグネチックコンタクター励磁
コイル３ｃを通じて励磁電流が流れないようにして回生
／力行切換コンタクター７の接点が分離されるようにす
る（Ｓ９）。

【００２９】その結果、チョッパー用トランジスター１
が不導通状態になるとき、電気子巻線５から発電された
電流がフライホイールダイオード９、界磁巻線４の切換
のためのマグネチックコンタクター６のうち後進用コン
タクターＭｒ、電気子巻線５、電流検出部１０、回生ダ
イオード８を経てバッテリーのプラス端子に回生される
（Ｓ１０）。

【００３０】従って、チョッパー用トランジスター１が
導通されると制動モードになり、不導通状態になると回
生モードに転換されることにより、円滑な制動作動が行
われる。

【００３１】このような回生／制動モードを遂行する
間、主制御部３はチョッパー用トランジスター１のチョ
ッピング時間（つまり、トランジスター１が導通される
時）に、前記電流制御部２から提供される前記回生／力
行判断信号を読取り（Ｓ１１）、回生可能であるかない
かを前記チョッピング時間を周期でチェックする（Ｓ１
２）。

【００３２】この際に、依然として回生可能と判別され
ると（Ｓ１２で”ＹＥＳ”であると）前述した回生／力
行転換モードを続行し（Ｓ１０）、回生不可能が判明さ
れると（Ｓ１２で”ＮＯ”であると）主制御部３は回生
／力行転換用トランジスターＱ２を導通させて回生／力
行転換用コンタクター７の接点が接触するようにするこ
とにより、通常的な力行制御を続行する（Ｓ１３、Ｓ
２）。

【００３３】

【発明の効果】以上において説明された本発明によれ
ば、簡単な構成で回生／力行判別動作の高速化が実現さ
れ、正確な判別を得ることができる。且つ電動車両にお
いて、高速走行中に走行レバーの方向転換に走行モータ
ーの両端に発電された電流をバッテリーに回生させるか
制動トルクを発生するための動力源として用いるのでエ
ネルギーの使用効率を高めることができるし、制動時に
円滑な制動応答性を得ることができる。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電動車の回生／力行切換えのため
の制御装置の概略的構成図である。

【図２】本発明の回生／力行切換えのための制御方法を
説明するための流れ図である。

【符号の説明】

１ チョッパー用トランジスター ２ 電流制
御部 ３ 主制御部 ４ 界磁巻
線 ５ 電気子巻線 ６ マグネ
チックコンタクター ７ 回生／力行転換コンタクター ８ 回生ダ
イオード ９ プライホイール １０ 電流検
出部 １１ プラギングダイオード １２ 走行
用マイクロスイッチ １３ マグネチックコンタクター励磁コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チョッパトランジスタ：バッテリーから
   モーターに流れる電流の量を制御するための手段：系統
   の全般的な制御を行うための主制御部：界磁巻線、電気
   子巻線及び電気子を含むモーター：前記界磁巻線の極性
   を切換えるためのマグネチックコンタクター手段：回生
   用ダイオード：モーターに蓄積されたエネルギーを電源
   に戻すためのフライホイールダイオード：前記電気子巻
   線を通じて流れる電流の量を検出するための検出手段：
   力行逆転時にだけ前記電気子にプラギング電流が流れる
   ようにするためのプラギングダイオード：前進および後
   進走行のための複数のマイクロスイッチ：前進走行用、
   後進走行用及び回生用コンタクターの各励磁コイル：及
   び走行／回生切換えトランジスターを含む電動車の回生
   ／力行制御システム。
2. 【請求項２】 前、後進指令信号を受け取って電動機の
   回転方向を変えるべきであることを表わす逆転力行であ
   るか否かをチェックする段階：前記逆転力行でなければ
   現在の力行モードによる制御をそのまま行い、前記逆転
   力行であれば界磁巻線を切換接続する段階：前記前、後
   進指令信号に該当される電流指令値データの内回生可能
   な最小電流値以上のデータを所定の時間の間、順次に受
   け取って累積させた後、平均電流指令値を計算する段
   階：前記平均電流指令値を利用して車両の走行速度を推
   定する段階：前記界磁巻線を通じて流れる励磁電流の量
   が前記走行速度に適合するようにチョッピング時間を可
   変的に制御する段階：所定の回生／力行判断信号を読み
   込んで回生可能であるかどうかを判別する段階：前記回
   生／力行判断信号が回生可能でないことを示せば現在の
   力行モードをそのまま行い、回生可能であることを示せ
   ば回生／力行転換コンタクターの接点が分離されるよう
   にして、前記チョッピング時間には制動モードになるよ
   うにし、前記チョッピング時間でないときには回生モー
   ドになるようにする段階：前記チョッピング時間を周期
   で回生／力行判断信号を読み込んで回生可能であるかど
   うかをチェックする段階：前記回生／力行判断信号が依
   然として回生可能であると判別されれば前記回生／力行
   転換モードを引続き行い、回生可能でないと判断されれ
   ば前記回生／力行転換コンタクターの接点が接触される
   ようにして通常的な力行制御を続行する段階を含む回生
   ／力行制御方法。