JPS6318903A - 電気自動車の制動制御装置 - Google Patents

電気自動車の制動制御装置

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気車の回生制動装置に係り、特にバッテリフ
ォークリフトの速度制御に好適な電気車の制動装置に関
する。
〔従来の技術〕
従来の装置は、特開昭５６−１５７２０２号のように前
後進切替時のチョッパ通流率がある一定値を越えた場合
の回生制動方式については述べられているが、電動機電
流等によって電動機回転数を算出する方式にっていは述
べられていない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、チョッパ通流率から近似した電動機回
転数を、回生制動回路への切替の判定条件としている。
しかし、電動機回転数はチョッパ通流率から一義的に定
まらないため、低速回転から回生回路へ切替えた時に前
記電動機が発電機として動作せず、車両フィーリングを
損なうという問題があった。また、電動機回転数によっ
て、回生制動初期の電機子電流の立上り特性が変化する
点について配慮がなされておらず、高速回転からの回生
制動では、ｆｌｌ流のオーバーシュートやハンチングな
どが発生し、チョッパ装置の半導体素子が大容量化する
という問題があった。
本発明の目的は、電動機電流、電動機印加電圧等から電
動機回転数を精度良く算出して、その回転数によって回
生制動回路への切替を行ない車両フィーリングを向上さ
せると共に、電流制御特性を電動機回転数に応じて変化
させ、常に安定した制御系にすることで、チョッパ装置
の半導体素子の大容量化を防ぐことにある。
〔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、電動機電流、電動機印加電
圧等から電動機回転数を精度良く算出し、ある回転数以
上であれば回生制動回路への切替を可能とし、以下であ
れば回生制動回路への切替を行なわないようにした。こ
のようにして、低速回転からの回生制動は行なわないよ
うにでき、回生制動回路への切替によるむだ時間を無く
すことができ、車両フィーリングの向上を図ることがで
きる。また、電流制御系のゲイン、時定数を電動機回転
数に応じて変化させることで１回生制動初期の電機子電
流の立上りを最適に制御でき、チョッパ装置の半導体素
子の大容量化を防ぐことができる。
〔作用〕
前後進スイッチ３が前進信号を発生すると、制御部５は
前進フンタフタ１５．後進コンタクタ１３を第１図のよ
うに接続する。このとき、制御部５は駆動回路４を介し
て回生コンタクタ９を第１図のように閉じ、予備励磁回
路８は非動作状態である。この状態からチョッパ回路１
６がチョッパ動作すると、直巻電動機１１に、バッテリ
１の電圧が間欠的に印加され、電動機は回転する。この
ときの電動機回転数は、（１）式で与えられる。
Ｎ＝　（ａＸＶａ−ＲＭＩＭ）／　（ＫＸ＄）　　−（
１）ここで、Ｎ・・・電動機回転数、α・・・通流率、
ＶＢ・・・バッテリ電圧、ＲＭ・・・電動機抵抗、ＩＮ
・・・電動機電流、Ｋ・・・電動機定数、φ・・・磁束
。
（１）式中のバッテリ電圧はバッテリ電圧検出回路２か
ら、電動機電流は電機子電流に近似できるので、電機子
電流検出器１０から検出できる。電動機抵抗及び電動機
定数は電動機固有の値であり、あらかじめ制御部５に記
憶しておく、また、磁束は界磁電流によって変化するが
、界磁電流は電機子電流から近似できるので、電機子電
流に対する磁束値をあらかじめ制御部５に記憶しておく
、さらに、通流率は制御部５が出力している信号であり
、容易に検出できる。このように、第１図の如く構成し
て、（１）式を用いれば、電動機回転数を知ることがで
きる。
次に第１図の回路を回生制動回路に切替えた場合の動作
について、第２図を用いて説明する。
電動機が第１図の如く前進方向で回転している状態から
、第２図の如く１前後進コンタクタを接続し、回生コン
タクタを開放して、予備励磁回路を動作させると共にチ
ョッパ回路を動作させると。
図の点線の経路で励磁電流が流れる。電動機の回転方向
は界磁の向きに対して逆向きに接続されているので、誘
起電圧Ｅ、の極性は図の向きとなって発電機として作用
し、チョッパオフ時には一点鎖線の経路で回生電流が流
れると共に、回転を停止させる制動トルクが発生する。
誘起電圧Ｅ、はこの電動機回転数と界磁電流の大きさで
決定されるので、電動機回転数が低い状態から第２図に
示した動作を行なうと、誘起電圧Ｅ、が発生するまでの
時間が長くなり、制動トルク発生までの時間が長くなる
ことから、車両フィーリングを損なう。
そこで、前記方式により電動機回転数を精度良く算出し
て、ある回転数以上でなければ、第２図の回生制動回路
へ切替えないようにすれば、重両フィーリングの損なう
問題を解決できる。
これとは逆に、高速回転から第２図に示した回生動作を
行なうと、誘起電圧Ｅ、の立上りが急峻となり、電流の
オーバーショート或いはハンチング現象が発生し、チョ
ッパ回路の半導体素子を破壊に至らしめることから、素
子の大容量化の問題がある。そこで、前記方式によって
電動機回転数を算出し、回転数に応じたフィードバック
制御系の時定数、制御ゲインを変更することによって、
上記問題を解決することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第３図により説明する。
制御部５への電圧はバッテリ１、ヒユーズ１９、キース
イッチ２０を介して供給される。定電圧電源回路２１は
、ＲＡＭ２４を内蔵したマイクロコンピュータ２３．プ
ログラムを記憶したＲＯＭ２２、Ａ／Ｄ変換器２５への
電源回路である。Ａ／Ｄ変換器には、アクセル回路１８
、バッテリ雷圧検呂回路２及び電機子電流検出器１ｏが
接続されている。前進信号３１、後進信号３２は検出回
路２６゜２７を介してマイクロコンピュータに接続され
ている。出力信号は予備励磁トランジスタ３３の駆動用
トランジスタ２８と、界磁コイル１４を切替えるための
前進コンタクタ１３と後進用コンタクタの吸引用コイル
の駆動用トランジスタ２９、及び回生コンタクタ９の開
放用コイルの駆動トランジスタ３０がある。チョッパ回
路１６は増幅器３５により動作する。６はフライホイー
ルダイオード、７はプラギングダイオード、１７は回生
ダイオード、１１は直流直巻電動機である。
次に、動作について第４図より説明する。
キースイッチ２０を閉じると電源回路２１が動作し、マ
イクロコンピュータ２３は、ＲＯＭ２２に記憶しである
プログラムにしたがい動作する。
前進スイッチ３１が閉じると、検出回路２７を介して、
マイクロコンピュータ２３に前進信号が入力される。前
進信号を検知すると５前後進コンタクタの吸引用コイル
を駆動すべく、トランジスタ２９を導通せしめる。前進
コンタクタ１３は吸引し、電動機１１側へ接続する０次
いで、アクセル回路１８から踏込量に応じた出力電圧が
発生すると、マイクロコンピュータ２３はＡ／Ｄ変換器
２５を介して、これを取り込み、出力電圧に応じたチョ
ッパ通流率を第４図（ｂ）の１次遅れ演算により算出し
増幅器３５に与えてチョッパ回路１６を動作させ、電動
機】１が回転する。
次に１本発明の電動機回転数の算出方法について説明す
る。第５図は一実施例のプログラムフローチャート、第
６図はにφテーブルである。電動機回転数の計算は、チ
ョッパ動作中に限定し、第５図に示すように、バッテリ
電圧、電機子電流を逐次検出する。電機子電流は第７図
に示すように、瞬時値検出ではなく、チョッパのオンし
た瞬間の電流値（の）と、オフした瞬間の電流値（■）
の平均値を使用する。Ｋφは界磁電流によって変化する
が、電機子電流で近似してもさしつかえないので、あら
かじめ測定した電機子電流に対するにφの値をＲＯＭ２
２に記憶しておき、Ｋφを参照する。このようにして得
た各データを（１）式に代入することによって、電！Ｉ
！ｌＪ機回転数を精度よく算出できる。
第８図に回生制動回路への切替判定プログラムの一実施
例を示す。前進から後進あるいは、後進から前進へ切替
えたことを検知し、切替える直前のｆｆｉ動機回転数Ｎ
が、設定回転数Ｎ０以上であれば、回生回路に切替える
ようにする。このようにして、低速回転からの回生回路
切替を防ぐことができる。電動機回転数が高速回転の状
態から回生回路に切替えた場合は、電機子電流の立上り
が急峻となることから、電流制御系の応答性を？！！動
機回転数に応じて変化させる必要がある。そこで第４図
（ｂ）に示した通流率演算の時定数Ｔ及びゲインＫを第
９図に示すように回生制動時は回転数によって変化させ
て電流のオーバーシュートやハンチング現象を防ぐこと
ができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、電動機電流、電動機印加電圧等から電
動機回転数を精度良く算出して、その回転数によって回
生制動回路への切替を行ない、車両フィーリングを向上
させると共に、電流制御特性を電動機回転数に応じて変
化させ、常に安定した制御系にすることで、チョッパ装
置の半導体素子の大容量化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の基本構成図、第２図は第１図の回生回
路切替図、第３図は本発明の一実施を示す回路図、第４
図は第３図の割込フローチャート、第５図は回転数算出
プログラムのフローチャート、第６図はにφテーブル図
、第７図は電機子電流の平均値算出方法を示す図、第８
図は回生回路切替の判定プログラムのフローチャート、
第９図は回生制動時の通流率演算フローチャートを示す
図である。 １・・・バッテリ、２・・・バッテリ電圧検出回路、８
・・・予備励磁回路、９・・・回生コンタクタ、１０・
・・電流検出器、１１・・・直流直巻電動機、１６・・
・チョッパ回路、１７・・・回生ダイオード、２３・・
・マイクロコンピュータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、バッテリと、車両の回生回路切替用開閉器と、直流
    直巻電動機とで閉回路を形成し、前後進切替用開閉器と
    、前記電動機制御用チョッパ回路と、さらに前記前後進
    切替開閉器の開閉信号となる前後進スイッチと、前記電
    動機の界磁コイルへ電流を供給するように構成した予備
    励磁回路と、バツテリへ回生電流を流すように接続した
    回生ダイオードで構成された電気車の回生制動装置にお
    いて、前記回生制動装置の制御にマイクロコンピュータ
    を用い、前記電動機の電機子電流を検出する手段と、バ
    ッテリ電圧を検出する手段とを有し、前記マイクロコン
    ピュータが、前記検出手段で得た検出値を基に、前記電
    動機の回転数を算出するように構成したことを特徴とす
    る電気車の回生制動装置。 ２、前記マイクロコンピュータが算出した電動機回転数
    が、ある一定値を越えたことを検知し、かつ前記前後進
    スイッチが切替えられたことを検知した場合にのみ、前
    記マイクロコンピュータが前記回生切替用開閉器と前記
    予備励磁回路に作用するように構成したことを特徴とす
    る特許請求の第１項記載の電気車の回生制動装置。 ３、前記マイクロコンピュータが算出した電動機回転数
    に応じて、電機子電流の制御量およびチョッパ通流率の
    操作量からなる電流制御系の時定数、ゲイン定数を変化
    させることを特徴とする特許請求の第１項記載の電気車
    の回生制動装置。
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