JPS62247705A - 直流モ−タの回生・力行制御装置 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は直流モータの回生・力行制御装置に関するも
のである。

（従来技術） 従来、例えばバッテリーフォークリフトの走行用モータ
において前後進レバーを切換えて同モータを逆転駆動さ
ける場合、まず回生制動が可能かどうか判断する。そし
て、可能な場合には回生制動を実行し、やがて回生制動
ができなくなった面に力行（プラギング）に移るように
なっている。

反対に可能でない場合には直ちに力行を行うようになっ
ている。

そして、この回生制動の可能か否かの判断はより早いこ
とが望まれている。本出願人はその目的を達成するため
に１つの提案をし出願（特願昭６Ｏ−４６９６５）をし
た。

先に出願した発明は前後進レバーが切換わったどき、予
め定めた時間特機した後、モータ駆動回路に判別パルス
を出力し、その判別パルスに基づくモータの電機子電流
値の値に基づいて回生制動が可能かどうか判別するもの
であった。

（発明が解決しようとする問題点） そして、先に出願した発明は当初の目的を達成するもの
であった。しかし、判断が迅速になったものの前記判別
パルスを出力する前にまだ待機時間があることから回生
若しくは力行制御に入るまでにタイムラグがあった。即
ら、−し−夕の駆動状態に関係なく全て待機時間を持た
せて判断していることから、明らかに回生制動が可能な
状態でもこの待機時間だＧプは特機しなければならない
問題があった。

又、待機時間中に正！Ｉな判別を１１つために回生］ン
タクタの離落させている場合には、その離落による騒音
が発生していた。

この発明の目的は回生若しくはカ行制御に入るまでのタ
イムラグをさらに縮めるとともに、余分な回生］ンタク
タの切換えをなくして騒音をなくすことができる直流モ
ータの回生・力行制御ｌｌ置を捉供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は直流モータと、
その直流モータの界磁巻線の配線を切換えその励磁方向
を切換える切換え手段と、前記直流を−９の直流電源の
導通・非導通を制御して同モータを駆動制ｔ［ｌするス
イッチング素子と、前記スイッチング素子と並列に接続
され開閉動作して前記直流モータの直流電源の入り切り
を行ない同モータを駆動制御するバイパスコンダクタと
、前記直流モータを正転及び逆転駆動させるための操作
装置と、離落して前記直流モータのフライホイール電流
をフライホイールダイオードを介して前記直流電源に返
すための回生コンダクタと、前記直流モータの電機子電
流を検出づる電流検出器と、前記切換え手段を駆動して
界磁巻線の励磁方向を設定するとともに、前記スイッチ
ング素子を一定時間オン状態にした後オフ状態に制御す
る駆動制御手段と、前記電流検出器からの検出信号に基
づいて割出した前記スイッチング素子がＡ）した時点か
ら予め定めた時間経過優の電機子電流と予め定めた基準
値とを比較する比較手段と、電機子電流が基準値より大
きいと比較手段が判断した時、前記回生コンダクタを離
落させ、電機子電流が基準値より小さいと比較手段が判
断した時、回生コンダクタを閉路させる第１の制御手段
とからなる直流モータの回生・力行制御装置において、
前記バイパスコンダクタの開閉状態を判別する判別手段
と、前記操作装置が操作された時、前記判別手段がバイ
パスコンダクタが開路されていると判断したとき、前記
駆動制御手段、比較手段及び第１の制御手段を動作させ
、判別手段がバイパスコンダクタが閉路していると判断
した時、前記バイパスコンダクタを離落させる第２の制
御手段とを備えた直流モータの回生・力行制御装置をそ
の要旨とするものである。

（作用〉 前記操作装置が操作された時、前記判別手段がバイパス
コンダクタが開路されていると判断したとき、第２の制
御手段は前記駆動制御手段、比較手段及び第１の制御手
段を動作させて回生制動かカ行かの判別処理を行なう。

反対に、判別手段がバイパスコンダクタが閉路している
と判断した時、第２の制御手段は前記バイパスコンダク
タを離落させ前記判別処理を行うことなく直もに回生Ｉ
１１肋を実行する。

（実施例） 以下、この発明の直流モータの回生・力行制御装置をバ
ッテリーフォークリフトに具体化した一実施例を図面に
従って説明する。

第１図はバッテリーフォークリフトにおける走行用の直
流モータの駆動回路を示し、走行用モータ１１は回生］
ンタクタ１２を介してバッテリー１３に接続されている
。走行モータ１１は直巻の直流モータであって、図示し
ない駆動輪を駆動させるようになっている。

走行用モータ１１の界磁巻線１１ａには切換え手段とし
ての前進］ンタクタ１４ｆ及び後進コンダクタ１４ｒが
接続され、両］ンタクタ１４「。

１４ｒの切換え動作に基づいて走行用モータ１１を正逆
回転、即ち、ノ４−クリフトを前後進させるようになっ
ている。

スイッチング素子としての走行用スイッチングトランジ
スタ（以下、走行用トランジスタという）１５は前記走
行用モータ１１に対して直列に接続されていて、そのベ
ース端子に入力される公知のチョッパ信号に基づいて同
モータ１１を駆動制御する。バイパスコンダクタ１６は
前記走行用トランジスタ１５に対して並列に接続されて
いて、同フンタクタ１６が開閉動作することにより走行
用モータ１１が駆動制御される。従って、走行用モータ
１１は走行用トランジスタ１５とバイパスコンダクタ１
６の２系統で駆動制御される。

第１の走行フライホイールダイオード（以下、第１の走
行フライホイールという）１７は前記界磁巻線１１ａの
前進コンダクタ１４ｆ側と前記バッテリー１３のプラス
端子との間に接続され、第２の走行フライホイールダイ
オード〈以下、第２の走行フライホイールという）１日
は前記界磁巻線１１ａの後進コンダクタ１４ｒ側と前記
バッテリー１３のプラス端子との間に接続されている。

走行用モータ１１の電機子１１ｂと前記回生用コンダク
タ１２との間には回生フライホイールダイオード（以下
、回生フライホイールという）１９の一端が接続され、
そのフライホイール１９の他端はバッテリー１３のマイ
ナス端子に接続されている。又、走行用モータ１１の電
機子１１ｂには電流検出器２０が設けられ、同電機子１
１ｂに流れる電流を検出する。

次に、上記のように構成した駆動回路に接続した各］ン
タクタ及びトランジスタを動作制御して走行用モータ１
１の回生制動が可能かどうかを判断する電気回路を第２
図に従って説明する。

第２図において、アクセル操作量検出装置２１はポテン
ショメータよりなり、運転席に設番ノられたアクセルペ
ダル２２の操作量を検出し、その操作（至）検出信号を
Ａ／Ｄ変換器２３を介して後記する中央処理装置２７に
出力する。又、前記電流検出器２０は前記走行用土−タ
１１の電機子１１ｂに流れる電流Ｉを検出し、その電流
検出信号を同じ＜Ａ／Ｄ変換器２３を介して中央処理装
置２７に出力するようになっている。

前後進検出器２４はリミットスイッチよりなり、運転席
に設けた操作装置としての前後進レバー２５の操作位置
く前進、中立、後進）を検知し、その位置信号をインタ
ーフェイス２６を介して中央処理装置２７に出力する。

駆動制御手段、比較手段、第１及び第２の制御手段及び
判別手段としての中央処理装置（以下、ＣＰＵという）
２７は読み出し専用のメモリよりなるプログラムメモリ
２８に記憶された制御プログラムに従って動作するよう
になっ【いる。そして、ＣＰＵ２７は前記アクセル操作
（至）検出装置２１から出力される操作量検出信号に基
づいてその時のアクセルペダル２２の操作量を割り出す
ようになっている。この割り出しは前記プログラムメモ
リ２８に予め記憶されている操作量検出信号に対する操
作量データに基づいて割り出でようになっている。

そして、ＣＰＵ２７はこの割り出したアクヒルペダル２
２の操作口に対応する走行用モータ１１の回転速度を割
り出すようになっている。

プログラマブルタイマ（以下、ＰＴＭという）２９はＣ
ＰＵ２７からの制御信号に基づいてパルス幅変調された
パルス信号を出力するようになっている。このパルス信
号はトランジスタ３０に出力され、同トランジスタ３０
をオン・オフさせることによって、前記走行用トランジ
スタ１５のベース端子にチＪツバ信号を出力するように
なっている。

又、ＣＰＵ２７は前記電流検出器２０から出力される電
流検出信号に基づいてその時の走行用モータ１１の電機
子１１ｂに流れる電流■を割り出すようになっている。

この割り出しは前記プログラムメモリ２日に予め記憶さ
れている電流検出信号に対する電流値データに基づいて
割り出すようになっている。

又、ＣＰＵ２７は前記前後進検出器２４からの位置信号
に基づいてその時の前後進レバー２５の操作位置を割り
出すようになっている。そして、前後進レバー２５の操
作位置が後進位置から前進位置になった場合にはＣＰｔ
Ｊ２７はノ４−クリフトを前進走行、即ち、走行用モー
タ１１を正転させるための制御信号をインターフェイス
３１を介して各トランジスタ３２．３３に出力し、それ
ぞれ前進］ンタクタ］イル３４ｆ及び後進コンダクタ３
４ｒを励磁制御する。この励磁制御に基づいて前記前進
コンダクタ１４ｆは電機子側接点に、後進］ンタクタ１
４ｒは走行用トランジスタ側接点に接続されるようにな
っている。

反対に、前後進レバー２５の操作位置が前進から後進位
置になった場合には、ＣＩ）　Ｕ　２７はフォークリフ
トを後進走行、即ち、走行用モータ１１を逆転させるた
めの制御信号をインターフェイス３１を介して各トラン
ジスタ３２．３３に出力し、それぞれ前進コンダクタコ
イル３４ｆ及び後進］ンタクタ３４ｒを励磁制御する。

この励磁制御に基づいて前記前進コンダクタ１４ｆは走
行用トランジスタ側接点に、後進］ンタクタ１４ｒは電
機子側接点に接続されるようになっている。

回生］ンタクタ制御用トランジスタ（以下、回生１〜ラ
ンジスタという）３５はインターフェイス３１を介して
出力される１ＩｉｌＪ１１１信号に基づいて回生］ンタ
クタコイル３６を励磁制御して前記回生コンダクタ１２
を開閉動作させる。バイパスコンダクタ制御用トランジ
スタ（以下、バイパス１〜ランジスタという〉３７はイ
ンターフェイス３１を介して出力される制御信号に基づ
いてバイパスコンダクタコイル３８を励磁制御して前記
バイパスコンダクタ１６を開閉動作させる。

従って、ＣＰＵ２７は走行用モータ１１を前記走行用ト
ランジスタ１５をオン・オフ制御又はバイパスコンダク
タを開閉制御することによって駆動制御できることにな
る。このいずれを選択して走行用モータ１１を駆動制御
するかは１０グラムメモリ２８に記憶された制御プログ
ラムにて決定されている。そして、本実施例では低速時
には走行用トランジスタ１５をオン・オフ制御（バイパ
スコンダクタ１６は開路状態にある）して、又、予め定
めた速度（オンとオフの時間の比率）以上で走行を行な
っている場合にはバイパスコンダクタ１６を制御（走行
用トランジスタ１５はオフ状態にある）している。

又、ＣＰＵ２７は前記前後進レバー２５が切換った時に
はプログラムメモリに記憶された制御プログラムに従っ
て回生・力行制御処理動作を実行する。尚、読出し及び
ＩＩえ可能なメモリ（ＲＡＭ）よりなる作業用メモリ３
９はＣＰＵ２７の演算結果等が一時記憶されるようにな
っている。

次にＣＰｔＪ２７が実行する回生・力行制御処理動作に
ついて説明する。

今、バイパスコンダクタ１６が閉路しフォークリフトが
予め定めた速度以上で走行を行なっている状態において
前後進レバー２５が前進から後進に切換えられると、Ｃ
ＰＬＩ２７は前後進検出器２４からの位置信号を入力し
同レバー２５が切換わったことを判断して回生・力行制
御処理動作を実行する。

ＣＰＵ２７はレバー２５の切換え直前においてバイパス
コンダクタ１６が閉路が否が判断する。

この判断はＣＰＬＪ２７からバイパストランジスタ３７
に制御信号が出力されているが否かに基づいてＣＰＵ２
７は判断する。

この時、バイパスコンダクタ１６が閉路しているので、
ＣＰＵ２７は回生制動が可能と判断して直ちに回生制動
を行なう処理動作を実行する。

ＣＰＵ２７は回生コンダクタコイル３６を励磁制御して
回生］ンタクタ１２を離落させるとともに、バイパスコ
ンダクタコイル３８を励磁制御してバイパスコンダクタ
１６を開路させる。又、ＣＰＵ２７は走行用モータ１１
の界磁巻線１１ａをレバー２５によって選択された方向
に駆動するように励磁すべく前進及び俊進〕ンタクタ１
４ｆ。

１４ｒを切換えるべく前記トランジスタ３２．３３を制
御する。

回生コンダクタ１２の離落により、走行用モータ１１の
電機子１１ｂのフライホイール電流は第３図矢印で示す
経路Ｉ３を流れ回生制動が開始される。この時、ＣＰＵ
２７はその時のアクセルペダル２２の操作口に相対した
制御信号をＰＴＭ２９に出力し走行用１〜ランジスタ１
５を制御する。

そして、同トランジスタ１５を介してフライホイール電
流Ｉ４を流して回生制動による制動量を制御する。

この回生制動時において、ＣＰＵ２７は電流検出器２０
からの検出信号に基づいて逐次その時の電機子電流の値
１を割り出す。そして、電流１ｉｌｌが予め設定された
回生下限電流以下になった時、ＣＰＵ２７は回生制動不
能と判断し、直ちに回生コンダクタコイル３６を励磁制
御する。そして、この励磁制御に基づいて回生コンダク
タ１２は閉路される、力行くプラギング）が開始される
。

この時、ＣＰ　Ｕ　２７はアクしルペダル２２の操作量
に相対して制御信号を出力し、走行用トランジスタ１５
を制御し力行を制御するようになっている。

次に、走行用トランジスタ１５にて走行用モータ１１が
駆動制御されいる状態で前後進レバー２５が前進から後
進に切換えられた場合について説明する。

ＣＰ　ＬＪ　２７は前後進検出器２４からの位置信号を
入力し同レバー２５が切換わったことを判断して前記と
同様に回生・力行制御処理動作を実行する。

ＣＰＵ２７はレバー２５の切換え直前においてバイパス
コンダクタ１６が閉路か否か判断する。

この時、バイパスコンダクタ１６が開路しているので、
ＣＰＵ２７は回生制動が可能か否かの判別処理動作を実
行する。

この判別処理動作において、まず、ＣＰＵ２７は走行用
トランジスタ１５をオフさせるとともに、走行用モータ
１１の界磁巻線１１ａをレバー２５によって選択された
方向に駆動するように励磁すべく前進及び後進］ンタク
タ１４ｆ、１４ｒを切換えるべく前記トランジスタ３２
．３３を制御する。

航速及び俊速コンダクタ１４ｆ、１４ｒ切換え後、ＣＰ
Ｕ２７はフィールド（界磁）に流れていた電流による影
響がある程ｒｘ低下するまでの予め定めた一定時間（本
実施例では０．２秒）待機する。尚、この一定時間の間
だ１１回生コンダクタ１２を離落させるようにして実施
すればフィールド電流による影響は少なくなる。

０．２秒経過すると、ＣＰＵ２７は前記走行用トランジ
スタ１５を一定時間（本実施例では１ミリ秒）オンさせ
、以後オフ状態にするための制御信号を前記ＰＴＭ２９
に出力する。従って、この１ミリ秒の間は電機子１１ｂ
に流れる電流Ｉは第４図に示す経路１１を流れ、１ミリ
秒後は第４図に示す経路１２を流れることになる。

１ミリ秒間のトランジスタ１５のドライブ開始後所定時
間（本実施例では７ミリ秒）経過すると、ＣＰｔＪ２７
は電流検出信号に基づいてその時の電機子電流のｆｌｌ
ｌｌが予め定めた基準値により大きいか否か判別する。

そして、電流値Ｉが基準値により大きい時（Ｉ＞Ｋ）、
ＣＰＵ２７は走行用モータ１１の状態が回生制動を行な
える状態と判断する。１１ち、モータ１１の回転方向と
トルクの方向が逆でそれに基づく電機子電珪によって電
機子１１ｂの電流値Ｉの立ち下がりが緩やかで、７ミリ
秒経過しても電流値１が基準値により大きくなっている
。

反対に、電流値Ｉｔｆｉ基準値により小さいとき（Ｉ≦
Ｋ）、ＣＰＵ２７は走行用モータ１１の状態が回生制動
を行なえない状態と判断する。即ち、モータ１１の回転
方向とトルクの方向が同じでそれに基づく電機子電圧に
よって電機子１１ｂの電流値Ｉの立ち下がりが急で、７
ミリ秒経過する時点で電流値Ｉが基準値により小さくな
っている。

尚、この判断の詳細については本出願人が先に出願した
特願昭６０−４６９６５号を参照すれば容易に理解され
よう。

回生制動が行なえると判断した時には、ＣＰＵ２７は前
記した回生制動を実行した後、カ行を行なう。一方、回
生制動ができないと判断した時には、ＣＰＬＪ２７は回
生制動を実行することなく直ちにカ行に移る。

このように本実施例では前後進レバー２５が切換えられ
た時、バイパスコンダクタ１６の開閉状態を判別し、閉
路している峙（即ち、明らかに回生制動が可能な走行用
モータ１１の駆動状態の時）には回生・カ行判別処理動
作を行うことなく直ちに回生制動に移るようにしたので
、明らかに回生制動が可能な走行用モータ１１の駆動状
態の時には回生制動に移るまでのタイムラグがなくなる
ことになる。

又、この場合、回生・力行判別処理動作を行わないので
、回生・力行判別処理動作における待機時間中に回生コ
ンダクタ１２を離落Ｊるタイプのものにおいては、その
離落動作が行われないことから、離落動作に基づく騒盲
がなくなる。

発明の効果 以上詳述したように、この発明によれば回生若しくはカ
行制御の判断をより迅速にでき回生１１３１１に入るま
でのタイムラグをさらに縮めることができる優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化したフォークリフトの走行用モ
ータの駆動回路図、第２図は同じく回生・カ行判別装置
の電気ブロック回路図、第３図は同じく回生制動時の電
機子電流の流れを説明するための図、第４図は同じくカ
行時の電機子電流の流れを説明するための図、第５図は
同じく回生・カ行制御装置の作用を説明するためのフロ
ーチャート図、第６図は従来の回生・力行制御装置の作
用を説明するためのフローチ１−１−図である。 図中、１１は走行用モータ、１２は回生コンダクタ、１
３はバッテリー、１４ｆは前進コンダクタ、１４ｒは後
進コンダクタ、１５は走行用コンダクタ、１６はバイパ
スコンダクタ、１７は第１の走行フライホイール、１８
は第２のフライホイール、１９は回生フライホイール、
２０は電流検出器、２４は前後進検出器、２５は前後進
レバー、２７は中央処理装！　（ＣＰＵ）　、２８はプ
ロゲラムメモリ、３０，３２．３３はトランジスタ、３
４ｆは前進コンダクタ、３４ｒは後進コンダクタ、３５
は回生コンダクタ制御用トランジスタ、３６は回生コン
ダクタコイル、３７はバイパストランジスタ、３８はバ
イパスコンダクタコイル、■は電流値である。 特許出願人　　株式会社　豊田自動織機製作所株式会社
　明　電　舎 代　理　人　　弁理士　　恩１）博宣 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直流モータと、 その直流モータの界磁巻線の配線を切換えその励磁方向
   を切換える切換え手段と、 前記直流モータの直流電源の導通・非導通を制御して同
   モータを駆動制御するスイッチング素子と、 前記スイッチング素子と並列に接続され開閉動作して前
   記直流モータの直流電源の入り切りを行ない同モータを
   駆動制御するバイパスコンダクタと、 前記直流モータを正転及び逆転駆動させるための操作装
   置と、 離落して前記直流モータのフライホィール電流をフライ
   ホィールダイオードを介して前記直流電源に返すための
   回生コンダクタと、 前記直流モータの電機子電流を検出する電流検出器と、 前記切換え手段を駆動して界磁巻線の励磁方向を設定す
   るとともに、前記スイッチング素子を一定時間オン状態
   にした後オフ状態に制御する駆動制御手段と、 前記電流検出器からの検出信号に基づいて割出した前記
   スイッチング素子がオフした時点から予め定めた時間経
   過後の電機子電流と予め定めた基準値とを比較する比較
   手段と、 電機子電流が基準値より大きいと比較手段が判断した時
   、前記回生コンダクタを離落させ、電機子電流が基準値
   より小さいと比較手段が判断した時、回生コンダクタを
   閉路させる第１の制御手段と からなる直流モータの回生・力行制御装置において、 前記バイパスコンダクタの開閉状態を判別する判別手段
   と、 前記操作装置が操作された時、前記判別手段がバイパス
   コンダクタが開路されていると判断したとき、前記駆動
   制御手段、比較手段及び第１の制御手段を動作させ、判
   別手段がバイパスコンダクタが閉路していると判断した
   時、前記バイパスコンダクタを離落させる第２の制御手
   段と を備えた直流モータの回生・力行制御装置。