JPH08172722A - 過電流取出防止装置 - Google Patents

過電流取出防止装置

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JPH08172722A
JPH08172722A JP6315099A JP31509994A JPH08172722A JP H08172722 A JPH08172722 A JP H08172722A JP 6315099 A JP6315099 A JP 6315099A JP 31509994 A JP31509994 A JP 31509994A JP H08172722 A JPH08172722 A JP H08172722A
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JP
Japan
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pwm wave
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JP6315099A
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Inventor
Hiroaki Ogata
宏彰 尾方
Masaya Suenari
昌也 末成
Mikio Saito
幹夫 斉藤
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/16Regulation of the charging current or voltage by variation of field
    • H02J7/24Regulation of the charging current or voltage by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02J7/2434Regulation of the charging current or voltage by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices with pulse modulation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大容量の蓄電池を使用する必要が無く、しか
も過電流の取り出しによる蓄電池のサイクル寿命の短縮
化を防止することができる過電流取出防止装置を提供す
る。 【構成】 ステップSb3では、ステップSb2でフィ
ードバック制御に基づき算出したデューティ比と電池電
流の限界値に対応したデューティ比のリミット値とを比
較し、デューティ比がリミット値より小さい場合、当該
デューティ比によるPWM波を出力し(ステップSb
4)、デューティ比がリミット値より大きい場合、当該
リミット値をデューティ比とするPWM波を出力する
(ステップSb5)。これにより、電流指令として生成
されるPWM波のデューティ比がリミット値を越えるこ
とはなく、蓄電池から取り出し可能な電流限界値を越え
て過電流が取り出されることはない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、密閉型鉛電池、密閉
型ニッカド電池等の充電可能な蓄電池から過電流が取り
出されるのを防止することができる過電流取出防止装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、密閉型鉛電池、密閉型ニ
ッカド電池等の充電可能な蓄電池は、各種機器の電源と
して広く使用されている。一般に、この種の蓄電池は、
瞬時に大きな電流(過電流)を取り出すと発熱や劣化等
を起こしサイクル寿命が短くなることから、各々の電池
容量に応じて取り出しが許容される電流の限界値があ
る。従来、こうした蓄電池を、例えば搬送車、電気自動
車、補助動力付き人力車両等の電動車両の動力源として
使用する場合には、必要とされる電力が一定ではなく時
間的に変化することから、想定される必要最大電力を十
分に上回る電池容量のものを用意する必要があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、過電流を考慮して必要以上に大容量の蓄電池
を使用することは、機器の大型化や製造コスト高という
新たな問題を生じさせることになる。
【0004】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たもので、大容量の蓄電池を使用する必要が無く、しか
も過電流の取り出しによる蓄電池のサイクル寿命の短縮
化を防止することができる過電流取出防止装置を提供す
ることを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点を解決するために、供給されるPWM波のデューテ
ィ比に対応した電流を蓄電池から取り出し、該電流をモ
ータへ供給する通電手段と、前記モータへ供給される電
流を検出し、この検出結果を出力する電流検出手段と、
前記電流検出手段の検出結果が前記モータへ供給すべき
電流の目標値に一致するよう訂正動作を行い、電流指令
値に相当するデューティ比を算出するデューティ比算出
手段と、前記デューティ比算出手段が算出したデューテ
ィ比を有するPWM波を生成し、該PWM波を前記通電
手段へ出力するPWM波生成手段とを具備してなる電流
制御装置に接続される過電流取出防止装置であって、前
記蓄電池から取り出し可能な電流限界値を前記目標値ま
たは前記電流検出手段の検出値で除算し、該除算結果を
デューティ比のリミット値として出力するリミット算出
手段と、前記デューティ比算出手段が算出したデューテ
ィ比と前記リミット値とを比較し、前記デューティ比が
前記リミット値より小さい場合、当該デューティ比を前
記PWM波生成手段へ出力し、前記デューティ比が前記
リミット値より大きい場合、当該リミット値を前記PW
M波生成手段へ出力する選択手段とを具備することを特
徴としている。
【0006】
【作用】この発明によれば、リミット算出手段は、蓄電
池から取り出し可能な電流限界値をモータへ供給すべき
電流の目標値または電流検出手段の検出値で除算して、
該除算結果をデューティ比のリミット値として出力し、
選択手段は、デューティ比算出手段が算出したデューテ
ィ比とリミット算出手段が算出したリミット値とを比較
し、デューティ比がリミット値より小さい場合、当該デ
ューティ比をPWM波生成手段へ出力し、デューティ比
がリミット値より大きい場合、当該リミット値をPWM
波生成手段へ出力する。これにより、生成されるPWM
波のデューティ比がリミット値を越えることがないの
で、電池電流の限界値を越える過電流が蓄電池から取り
出されるのを防止することができる。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照し、この発明の実施例につ
いて説明する。図1は、この発明が適用される電流制御
装置の全体構成を示すブロック図である。この電流制御
装置は、補助動力付き自転車(図示略)に適用されるも
のである。補助動力付き自転車では、ペダルの踏力にほ
ぼ比例した電流を密閉型鉛電池、密閉型ニッカド電池等
の蓄電池からモータへ供給し、モータの動力と人力との
合成駆動力によって自転車を走行させるようになってい
る。
【0008】図1において、Eは充電可能な蓄電池であ
り、密閉型鉛電池、密閉型ニッカド電池等の複数の電池
セルを直列に接続してなる2次電池として構成されてい
る。1は電流供給部であり、コントローラ2(後述す
る)から供給されるPWM(Pulse Width Modulation)波
のデューティ比(電流指令値に相当する)に対応した電
流を蓄電池Eから取り出し、該電流をモータMへ供給す
る。3は電流センサであり、モータMへ供給される実電
流を検出し、該電流の大きさに応じた検出信号をコント
ローラ2へ出力する。
【0009】コントローラ2は、図示しないCPU(中
央処理装置)、メモリ、A/D(アナログ/ディジタ
ル)変換器、D/A(ディジタル/アナログ)変換器等
から構成されている。このコントローラ2は、目標電流
値と上記電流センサ3から帰還される電流検出値との差
に応じた訂正動作を行い(すなわち、フィードバック制
御を行い)、電流指令値に相当するデューティ比を有し
たPWM波を出力する。上記目標電流値は、トルク計
(図示略)によるペダルの踏力の検出結果と車速センサ
(図示略)による車速の検出結果とに基づきコントロー
ラ2が算出する。また、コントローラ2は、上記フィー
ドバック制御に加え、後述する過電流取出防止制御を行
う。
【0010】次に、図2および図3を参照し、本実施例
の動作について説明する。図2は、コントローラ2が5
msの時間間隔で実行する目標値算出ルーチンを示すフ
ローチャートであり、図3は、コントローラ2が64μ
sの時間間隔で実行する電流制御ルーチンを示すフロー
チャートである。コントローラ2は、これらのルーチン
をそれぞれの時間間隔で繰り返し実行することにより電
流のフィードバック制御および過電流取出防止制御を行
う。
【0011】まず図2を参照し、目標値算出ルーチンに
ついて説明する。同図に示すように、コントローラ2
は、トルク計および車速センサの出力をA/D変換して
CPUへ取り込み(ステップSa1,Sa2)、これら
の検出値に基づきモータMへ供給すべき電流の目標値を
算出し、これを目標電流値としてメモリに記憶する(ス
テップSa3)。
【0012】次に、コントローラ2は、電流供給部1へ
供給するPWM波のデューティ比として指定可能なリミ
ット値を算出する(ステップSa4)。すなわち、PW
M波一周期の間に蓄電池Eから取り出される電流(以
下、電池電流)は、目標電流値とPWM波のデューティ
比との積によって与えられることから、蓄電池Eの容量
に対応して予めメモリに記憶された電池電流の限界値を
目標電流値で除算すれば、上記リミット値が得られる。
そして、この得られたリミット値をメモリに記憶する
(ステップSa5)。こうして、5ms毎に図2に示す
目標値算出ルーチンが繰り返され、目標電流値とデュー
ティ比のリミット値が更新される。
【0013】次に、図3を参照し、電流制御ルーチンに
ついて説明する。同図に示すように、コントローラ2
は、電流センサ3の検出結果をA/D変換してCPUへ
取り込み(ステップSb1)、この電流検出値と前述の
ステップSa3でメモリに記憶した目標電流値との差に
応じた訂正動作を行い(すなわち、フィードバック制御
を行い(すなわち、フィードバック制御を行い)、電流
指令値に相当するPWM波のデューティ比を算出する
(ステップSb2)。
【0014】次に、コントローラ2は、上記ステップS
b2で算出したデューティ比の値と、前述のステップS
a5でメモリに記憶したリミット値とを比較する(ステ
ップSb3)。ここで、上記ステップSb2で算出した
デューティ比がリミット値より小さい場合、当該算出し
たデューティ比によってPWM波を生成し、これを電流
供給部1へ出力する(ステップSb4)。
【0015】一方、上記ステップSb2で算出したデュ
ーティ比がリミット値より大きい場合、当該リミット値
をデューティ比とするPWM波を生成し、これを電流供
給部1へ出力する(ステップSb5)。こうして、64
ms毎に図3に示す電流制御ルーチンが繰り返されるこ
とにより、モータMへの供給電流がフィードバック制御
されるとともに、蓄電池Eから取り出される電流が過電
流とならないようリミット制御される。
【0016】このように、上述した実施例によれば、電
池電流の限界値を越えて蓄電池Eから過電流が取り出さ
れることがなくなり、蓄電池Eの発熱や劣化によるサイ
クル寿命の短縮化を防止することができる。
【0017】また、本実施例においては、比較的長い時
間間隔(5ms)で実行される目標値算出ルーチン(図
2)で、目標電流値に基づいてリミット値を算出してお
き、より短い時間間隔(64μs)で実行される電流制
御ルーチン(図3)では、既に得られたリミット値とデ
ューティ比との比較のみを行うようにしているので、電
流制御ルーチンで電流センサ3の出力に基づき全てのリ
ミット制御を行う場合と比較して、CPUの負担が軽減
され、処理効率を上げることができる。
【0018】また、目標電流値に基づいてリミット値を
算出しているので、電池電流を検出するための電流検出
手段を別途設ける必要がなく、装置構成を簡単化するこ
とができる。
【0019】ここで、図4を参照し、上述した実施例と
特許請求の範囲の構成の主要部との対応関係を説明す
る。同図において、リミット算出手段21は、ステップ
Sa4に対応しており、蓄電池Eから取り出し可能な電
流限界値を目標電流値で除算し、その結果をデューティ
比のリミット値として出力する。選択手段22は、ステ
ップSb3〜Sb5に対応しており、デューティ比算出
手段23(ステップSb2)が電流検出手段24の検出
結果に基づき算出したデューティ比とリミット算出手段
21が算出したリミット値とを比較し、デューティ比が
リミット値より小さい場合、当該デューティ比をPWM
波生成手段25(コントローラ2の一部機能)へ出力
し、デューティ比がリミット値より大きい場合、当該リ
ミット値をPWM波生成手段25へ出力する。これによ
り、PWM波生成手段25へ出力されるデューティ比が
リミット値を越えることがなく、通電手段26(電流供
給部1)は、電池電流の限界値の範囲内でモータMを通
電する。
【0020】なお、上記実施例では、目標電流値に基づ
いてリミット値を算出しているが、これに限らず、目標
値算出ルーチンと同じ5msのサイクルでサンプリング
した電流検出値によって電池電流の限界値を除算し、リ
ミット値を算出するようにしてもよい。この場合、図4
に示すリミット算出手段21には電流検出手段24の検
出結果が入力される構成となる。
【0021】また、上記実施例は本発明を補助動力付き
自転車に適用したものであるが、本発明はこれに限ら
ず、蓄電池を動力源とするその他の機器にも適用可能で
ある。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、生成されるPWM波のデューティ比がリミット値を
越えることがないので、電池電流の限界値を越えて通電
が行われるのを防止することができる。この結果、過電
流の取り出しによる蓄電池のサイクル寿命の短縮化を防
止することができ、また過電流を回避するために大容量
の蓄電池を使用する必要もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明が適用される実施例の電流制御装置
の全体構成を示すブロック図である。
【図2】 同実施例の動作を説明するためのフローチャ
ートである。
【図3】 同実施例の動作を説明するためのフローチャ
ートである。
【図4】 同実施例と特許請求の範囲との対応関係を示
す機能ブロック図である。
【符号の説明】
1,26……電流供給部(通電手段)、 2……コントローラ、 3,24……電流センサ(電流検出手段)、 21……リミット算出手段、 22……選択手段、 23……デューティ比算出手段、 25……PWM波生成手段、 E……2次電池。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 供給されるPWM波のデューティ比に対
    応した電流を蓄電池から取り出し、該電流をモータへ供
    給する通電手段と、前記モータへ供給される電流を検出
    し、この検出結果を出力する電流検出手段と、前記電流
    検出手段の検出結果が前記モータへ供給すべき電流の目
    標値に一致するよう訂正動作を行い、電流指令値に相当
    するデューティ比を算出するデューティ比算出手段と、
    前記デューティ比算出手段が算出したデューティ比を有
    するPWM波を生成し、該PWM波を前記通電手段へ出
    力するPWM波生成手段とを具備してなる電流制御装置
    に接続される過電流取出防止装置であって、 前記蓄電池から取り出し可能な電流限界値を前記目標値
    または前記電流検出手段の検出値で除算し、該除算結果
    をデューティ比のリミット値として出力するリミット算
    出手段と、 前記デューティ比算出手段が算出したデューティ比と前
    記リミット値とを比較し、前記デューティ比が前記リミ
    ット値より小さい場合、当該デューティ比を前記PWM
    波生成手段へ出力し、前記デューティ比が前記リミット
    値より大きい場合、当該リミット値を前記PWM波生成
    手段へ出力する選択手段とを具備することを特徴とする
    過電流取出防止装置。
JP6315099A 1994-12-19 1994-12-19 過電流取出防止装置 Pending JPH08172722A (ja)

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US08/702,681 US6465983B1 (en) 1994-12-19 1995-12-18 Overcurrent protection device
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