JPS586367B2 - デンキジドウシヤヨウサイリスタチヨツパノセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気自動車に関し、特に電気自動車の駆動装置
に関する。

従来、電気自動車の駆動装置の主な構成部品である駆動
用電動機を制御する方式としてサイリスタチョツパ制御
方式があった。

すなわちサイリスタを用いて電動機への通電時間を加減
して制御する方式である。

このような方式においても発進時は急発進などによるシ
ョックがあった。

この発進時のショックを制御するため一般にアクセル信
号の立上りを遅延させて行っていた。

しかしながらこの方法ではショックを充分に制御するこ
とは困難だった。

主サイリスタの最小デューテイサイクルを充分に小さく
することは、主サイリスタのターンオフ時間、転流サイ
リスタのターンオン時間およびチョツパ周波数の安定性
などの制限によって容易でないからである。

「デューテイサイクル」とは衝撃係数のことで、パルス
繰返し周期に対するパルス幅の比で定義される。

本発明の目的は電気自動車の発進時のショックを軽減し
たサイリスタチョツパ制御装置を提供することである。

本発明によればアクセルペダルにアクセルセンサを連動
させアクセル開度に応じた信号、たとえばアクセル開度
に逆比例する大きさを有するアクセル開度信号を発生さ
せると共にアクセル踏込時はアクセル踏込信号を発生さ
せる。

アクセルセンサに第一比較回路を接続してアクセル開度
信号と別に設けた第一のこぎり波発生回路からののこぎ
り波とを比較させアクセル開度信号の大きさに比例した
パルス幅の方形波列を発生させる。

アクセルペダルに積分回路を接続しアクセル踏込信号を
積分させその積分信号と第二のこぎり波発生回路からの
のこぎり波と比較させるための第二比較回路を設けて積
分信号に逆比例するパルス幅を有する方形波列を発生さ
せる。

第一および第二比較回路に主サイリスタオンパルス発生
回路を接続し第一比較器からのパルス波形の立下り部分
で主サイリスタオンパルスを発生させ、第二比較器から
のオンパルスによって主サイリスタオンパルスを消去し
て最終的な主サイリスタオンパルスを主サイリスタに供
給することによってアクセル開度に比例した電力を積分
回路の時定数に従ったカーブで自動車の電動機に供給し
、発進時のショックを軽減する。

このように本発明に従えばパルス幅制御とパルス周波数
制御とを同時に組込むことによって極めて低いトルクか
ら必要なトルクまで広範囲にスムーズに効率よ《制御す
ることができる。

以下、添付図面を参照して本発明による一実施例を詳細
に説明する。

第１図には本発明による電気自動車用サイリスタチョツ
パ制御装置を示すブロック図が主回路の電気回路図と共
に示してある。

始めに主回路な説明すると、メインスイッチ１０をオン
にすると、主電池１２からの電流はサイリスタチョツパ
１４で通電時間な加減されリアクトル１６でモ滑されて
直巻直流電動機１８の界磁巻線２０、前進後進切換用の
リレー接点２２、電機子巻線２４、リレー接点２６を通
って主電池１２へと流れる。

サイリスタチョツパ１４は、この実施例では、いわゆる
返送パルス方式が用いられている。

主サイリスタ（ＳＣＲ）２８の両端にパルス発生用のコ
ンデンサ３０とリアクトル３２の直列回路を並列接続し
転流時にはこの直列回路に並列接続された補助サイリス
タ（転流ＳＣＲ）３４をオンにしてこの直列回路の発生
するパルスによって主サイリスタ２８をターンオフする
。

主サイリスタ２８と補助サイリスタ３４間にダイオード
３６を接続して主サイリスタ２８がターンオンしたとき
コンデンサ３０に充電された電荷が放電されるのを防止
する。

電動機１８とリアトル１６の直列回路の両端に図示の方
向でフライホイールダイオード３８を接続して主サイリ
スタ２８がターンオフしたとき誘電電流を流し電動機１
８の両端に高電圧が発生するのを防止する。

電気自動車の進行方向を逆転したいときはリレー接点、
２２．２６を開きリレー接点４０，４２を閉じればよい
。

次に制御回路４８を説明すると、アクセルペダル５０に
アクセルセンサ５２を連動してアクセルペタルの踏込量
に逆比例したアクセル開度信号ｅθを発生させ（第３図
）、その信号を比較回路５４に供給する。

同時にアクセルセンサ５２はアクセルペダル５０の踏込
時点を検出して信号ｅθ１を積分回路５６に供給する。

比較回路５４はアクセルセンサ５２からの信号ｅθと別
に設けたのこぎり波発生回路５８からののこぎり波信号
ｅＳ１と比較し（第５Ｉ図）、信号ｅθが信号ｅｓ１よ
り大きいときは単位出力ｅ０１＝１を出力し、信号ｅθ
が信号ｅＳ１以下のときはゼロ出力ｅ０１＝ｏを出力し
て主ＳＣＲオンパルス発生回路６０に供給する（第５■
図）。

積分回路５６はアクセルセンサ５２からの信号ｅθ１を
積分して時間と共に直接的に上昇する積分信号ｅθ２を
発生し（第４図）、それを比較回路６２へ供給する。

比較回路６２は別に設けられたのこぎり波発生回路６４
からの信号ｅＳ２と積分回路５６からの積分信号ｅθ２
とを比較し（第５■図）、信号１ｅθ２がｅＳ２より大
きいときはゼロ出力ｅ０２一０を発生し、信号ｅθ２が
ｅＳ２以下のときは単位出力ｅ０２＝１を発生して（第
５■図）その信号を主ＳＣＲオンパルス発生回路６０へ
供給する。

主ＳＣＲオンパルス発生回路６０は比較回路５４からの
信号ｅ０１の単位信号からゼロ信号へ変化する時にパル
スを発生し、比較回路６２からの信号ｅ０２がゼロ信号
ｅ０２＝ｏのとき発生パルスを主ＳＣＲ２８に供給し（
第５ｖ図）それをトリガする（第５■図）。

転流ＳＣＲオンパルス発生回路６６はのこぎり波発生回
路５８に同期してトリガパルスを常に転流ＳＣＲ３４へ
供給して（ｉｓ■図）それをターンオンさせコンデンサ
３０、リアクトル３２からなる直列回路に転流パルスを
発生させることによって主ＳＣＲ２８は常に一定周期Ｔ
でターンオフさせられる（第５■図）。

第５図から明らかなように、ここでのこぎり波発生回路
５８ののこぎり波の周波数Ｆ１をのこぎり波発生回路６
４ののこぎり波の周波数Ｆ２より大きくなるように、た
とえば に設計す れば主ＳＣＲオンパルスの消去割合を３段階に制御でき
てソフトスタートすることができる。

第５■図はあるアクセル開度におけるフルパワーを除く
始めの３段階を示す。

第２図を参照して各回路について詳細に説明すると、ア
クセルセンサ５２はポテンショメータ７０とアクセルス
イッチ１２とからなり、ポテンショメータ７０の摺動子
７４はアクセルペダル５０の開度θに比例して図で下方
に変位するのでその出力であるアクセル開度信号ｅθは
開度θに逆比例して変化する。

その関係を第３図に示す。アクセルペダル５０を踏込む
とアクセルスイッチ７２は閉じて信号ｅθ１を出力する
、すなわち安定化電源７６の電圧（１２Ｖ）が積分回路
５６に加えられる。

のこぎり波発生回路５８は主としてユニジャンクション
トランジスタ（ＵＪＴ）７８と抵抗８０、コンデンサ８
２からなる時定数回路とで構成され、転流ＳＣＲオンパ
ルス発生回路６６はＵＪＴ７８のベースＩに接続された
パルストランス８４で構成させる。

主スイッチ８６をオンにすると、抵抗８０な通ってコン
デンサ８２が充電さわ、コンデンサ８２の充電が進行し
てＵＪＴ７８を導通させると、パルストランス８４にパ
ルス電流が流れ転流ＳＣＲをターンオンするトリガパル
スｅＴＯＮを発生する。

ＵＪＴ７８が発振するとコンデンサ８２０両端電圧は充
放電を繰返すので抵抗８０とコンデンサ８２の接続点８
８にはのこぎり波信号ｅＳ１が発生する（第５１図）。

比較回路５４はレベル調節用の可変抵抗９０，９２、保
護抵抗９４，９６を接続された比較器９８で構成する。

アクセルセンサ５２からの信号ｅθは比較器９８のプラ
ス人力にのこぎり波発生回路５８からの信号ｅｓ１はマ
イナス入力に供給すれば、比較器９８の出力ｅ０１は ｅ０１＝１（ｅθ＞ｅｓ１）、 または、 ｅ０１＝ｏ（ｅθ≦ｅｓ１） になる。

積分回路５６は町変抵抗１００を通してアクセルスイッ
チ７２の信号ｅθ１がコンデンサ１０２に充電され、可
変抵抗１０Ωの抵抗値Ｒとコンデンサ１０２の容量Ｃと
で決まる時定数τ＝ＲＣによってコンデンサ１０２０両
端電圧は上昇して信号ｅθ２を発生する（第５■図）。

コンデンサ１０２０両端に抵抗１ロ４を接続して信号ｅ
θ１がないときはコンデンサ１０２に蓄えられた電荷を
放電させる。

のこぎり波発生回路６４は前記のこぎり波発生回路５８
とほぼ同じ回路でコンデンサ１１２と抵抗１１４との接
続点１１６にのこぎり波ｅＳ２が発生する（第５■図）
。

比較回路６２は保護抵抗１０６，１０８を接続した比較
器１１０で構成し、そのマイナス入力に積分回路５６か
らの信号ｅθ２を加え、グラス入力にのこぎり波発生回
路６４からの信号ｅＳ２を加えると、比較器１１０の出
力ｅ０２は、 ｅ０２＝ｏ（ｅθ２＞ｅＳ２）、 または． ｅ０２＝１（ｅθ２≦ｅＳ２） になる。

可変抵抗１００を調節して所定時間の経過後は信号ｅθ
２がのこぎり波信号ｅＳ２の波高値を超えるようにして
所定時間後は常にｅ０２一〇に保持させる。

主ＳＣＲオンパルス発生回路６０においては、比較器９
８からの信号ｅ０１が単位信号からゼロ信号に変化する
と、トランジスタ１１８がオフになるので抵抗１２０、
コンデンサ１２２、ダイオード１２４、およびパルスト
ランス１２６を通って充電電流が流れパルストランス１
２６の出力側に主ＳＣＲオンパルスｅＭＯＮが発生する
。

パルストランス１２６の出力側に並列接続されたダイオ
ード１２８は逆起電力な吸収させるため、直列接続され
たダイオード１３０は逆流を防止するために用いられる
。

２つのダイオード１２４は逆流防止用と同時にレベルシ
フトの作用を行う。

比較器１１０の出力ｅ０２がゼロ出力のときは前述のよ
うに主ＳＣＲオンパルスが発生するが、出力ｅ０２が単
位出力になるとトランジスタ１３２がオンになり充電電
流はトランジスタ１３２によってバイパスされてパルス
トランス１２６には流れないので主ＳＣＲオンパルスは
発生しない。

すなわちトランジスタ１３２はゲート回路として作用し
、アクセル踏込時からの主ＳＣＲオンパルスを時間の経
過に従って可変抵抗１００によって定めた所定の割合で
消去することによって発進時の電動機トルクを制御しシ
ョックを除去する。

アクセル踏込量θを変えると、たとえば大きくすると、
信号ｅθは下がり出力ｅＯ１のパルス幅は狭《なり主Ｓ
ＣＲオンパルスの発生時点は速《なる。

したがって主ＳＣＲのオン時間は長くなるので所定時間
の経過後の電動機のトルクは大きくなるが、スタートか
らそのアクセル開度におけるフルパワーにいたるソフト
スタート特性は変わらない（第５■図）。

その逆に、アクセル開度を小さ《すると、主ＳＣＲのオ
ン時間は短かくなり、所定時間後のトルクは小さくなる
がやはりスタート等性は変わらない（第５■図）。

以上の事項をまとめて第６図に示す。

このように本発明はいわばパルス幅制御方式とパルス周
波数制御方式とを同時に利用しているので、単なるパル
ス幅制御方式がサイリスクのターンオフ特性によって制
御範囲が限定されているのに対し、またパルス周波数制
御方式が周波数が大きいとき損失も大きいという欠点を
有するのに対し優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気自動車用サイリスタチョツパ
制御装置を組込んだ電気自動車の駆動装置を示す回路図
で制御装置はブロック図で示す。 第２図は第１図のサイリスタチョツパ制御装置の一実施
例を示す回路図、第３図は第２図の装置に用いられるア
クセルセンサのアクセル開度信号を示すグラフ、第４図
は第２図の装置に用いられる積分回路の積分出力を示す
グラフ、第５図は第２図の装置の各部の出力特性を示す
タイムチャート、第６図は本発明を組込んだ第１図の駆
動装置の出力特性を示すグラフである。 ２８：主サイリスタ、５０：アクセルペダル、５２：ア
クセルセンサ、５４：比較回路、５６：積分回路、５８
：のこぎり波発生回路、６０：主ＳＣＲオンパルス発生
回路、６２：比較回路、６４：のこぎり波発生回路、６
６：転流ＳＣＲオンパルス発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アクセルペダルに連結され、アクセル開度に対して
   所定の関数関係を持ったアクセル開度信号とアクセルペ
   ダルが踏込まれたことを表わすアクセル踏込信号とを発
   生するアクセルセンサと、前記アクセルセンサに接続さ
   れ、前記アクセル開度信号を第一のこぎり波発生回路か
   らののこぎり波と比較して、前記アクセル開度に対して
   所定の関数関係を持ったパルス幅の第一方形波列を発生
   する第一比較回路と、 前記アクセルセンサに接続され、前記アクセル踏込信号
   をうけてアクセルペダルが踏込まれたときから時間と共
   に増加する積分信号を発生する積分回路と、 前記積分回路に接続され、前記積分信号を第二のこぎり
   波発生回路からののこぎり波と比較してパルス幅が時間
   の経過と共に減少し、第一方形波列より周波数の低い第
   二方形波列を発生する第二比較回路と、 前記第一のこぎり波発生回路からののこぎり波の発生周
   期に同期したパルス列を発生する転流ＳＣＲオンパルス
   発生回路と、 前記第一および第二比較回路に接続され、前記第一比較
   回路からの第一方形波列のうちアクセル開度に応じて偏
   移する側のパルスエッジと対応するタイミングで前記第
   二比較回路からの第二方形波列のパルス間に対応するタ
   イミングでのみパルス列を発生する主ＳＣＲオンパルス
   発生回路とを具備し、前記転流ＳＣＲオンパルス発生回
   路のパルスを補助サイリスタに、また前記主ＳＣＲオン
   パルス発生回路のパルスを主サイリスタに、夫々供給す
   ることによって主サイリスタのオン時間を制御し、アク
   セル開度に略比例したパルス幅の電源パルスを、アクセ
   ルペダルの踏込操作開始後の時間経過と共にパルス数を
   増加するようにしたことを特徴とする電気自動車用サイ
   リスタチョツパ制御装置。