| 【発明の名称】 |
車両制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】深津 利成
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| 【要約】 |
【課題】この発明は、二つの直流他励モータを制御することができる小型の車両制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】駆動回路３９は、電機子電流検出器３６、界磁電流検出器２３及び３４からそれぞれ検出値を入力し、互いに直列に接続された第１及び第２のモータの電機子１３及び２４に共通の電機子チョッパ素子３７をオン／オフすると共に界磁電流制御回路部１７及び２８内の界磁チョッパ素子１８〜２１及び２９〜３２をオン／オフすることにより、第１及び第２のモータの電機子電流及び界磁電流をそれぞれ制御して双方のモータを所望の回転数あるいはトルクで駆動する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 それぞれバッテリの両端間に接続された第１及び第２の界磁電流制御回路部の複数の界磁チョッパ素子を駆動回路でオン／オフ制御することにより第１及び第２のモータの界磁巻線に流れる電流を制御する車両制御装置において、バッテリの両端間に第１のモータの電機子と第２のモータの電機子と第１及び第２のモータに共通の電機子チョッパ素子とを互いに直列に接続し、この共通の電機子チョッパ素子を駆動回路によりオン／オフ制御することを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】 第１のモータの電機子と第２のモータの電機子との直列回路に並列に回生制動制御用の電機子チョッパ素子を接続し、駆動回路で回生制動制御用の電機子チョッパ素子をオン／オフ制御することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両制御装置に係り、特に二つの直流他励モータを用いて駆動する車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に二モータ式の三輪フォークリフトを概略的に示す。駆動輪となる前輪１及び２と操舵輪となる一つの後輪３が設けられており、左右の前輪１及び２にそれぞれ減速機４及び５を介して第１及び第２の直流他励モータ６及び７が連結されている。前輪１及び２を互いに同一方向に同一回転数で回転することにより、車両の前方あるいは後方への直進が行われる。また、後輪３を操舵すると共に旋回半径に応じて左右の前輪１及び２の回転数に差を設けることによって車両の旋回を行うことができ、特に旋回の内側になる前輪を外側の前輪に対して逆回転させることにより、さらに旋回半径を小さくすることができる。
【０００３】このようなフォークリフトのモータ６及び７を駆動制御する従来の車両制御装置の回路構成を図４に示す。バッテリ１１の正極にスイッチ１２の一端が接続され、このスイッチ１２の他端とバッテリ１１の負極との間に第１のモータ６の電機子１３、電機子電流検出器１４及び電機子チョッパ素子１５が直列に接続されると共に、電機子１３と電機子電流検出器１４との直列回路に並列にフライホイールダイオード１６が接続されている。また、スイッチ１２の他端とバッテリ１１の負極との間に、第１のモータ６用の界磁電流制御回路部１７が接続されている。この界磁電流制御回路部１７は、第１及び第２の界磁チョッパ素子１８及び１９の直列回路と、第３及び第４の界磁チョッパ素子２０及び２１の直列回路とが互いに並列に接続されたもので、第１及び第２の界磁チョッパ素子１８及び１９の接続点Ａと第３及び第４の界磁チョッパ素子２０及び２１の接続点Ｂとの間に第１のモータ６の界磁巻線２２及び界磁電流検出器２３が直列に接続されている。
【０００４】同様に、スイッチ１２の他端とバッテリ１１の負極との間に第２のモータ７の電機子２４、電機子電流検出器２５及び電機子チョッパ素子２６が直列に接続されると共に、電機子２４と電機子電流検出器２５との直列回路に並列にフライホイールダイオード２７が接続されている。また、スイッチ１２の他端とバッテリ１１の負極との間に、第２のモータ７用の界磁電流制御回路部２８が接続されている。この界磁電流制御回路部２８は、第１及び第２の界磁チョッパ素子２９及び３０の直列回路と、第３及び第４の界磁チョッパ素子３１及び３２の直列回路とが互いに並列に接続されたもので、第１及び第２の界磁チョッパ素子２９及び３０の接続点Ｃと第３及び第４の界磁チョッパ素子３１及び３２の接続点Ｄとの間に第２のモータ７の界磁巻線３３及び界磁電流検出器３４が直列に接続されている。
【０００５】第１のモータ６用の電機子チョッパ素子１５及び界磁電流制御回路部１７の第１〜第４の界磁チョッパ素子１８〜２１と第２のモータ７用の電機子チョッパ素子２６及び界磁電流制御回路部２８の第１〜第４の界磁チョッパ素子２９〜３２の各ゲート端子はそれぞれ駆動回路３５に接続されている。駆動回路３５は、電機子チョッパ素子１５及び第１〜第４の界磁チョッパ素子１８〜２１をオン／オフすることにより第１のモータ６の電機子電流及び界磁電流を制御すると共に、電機子チョッパ素子２６及び第１〜第４の界磁チョッパ素子２９〜３２をオン／オフすることにより第２のモータ７の電機子電流及び界磁電流を制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４から分かるように、従来の車両制御装置は、第１のモータ６を駆動制御するための制御回路と第２のモータ７を駆動制御するための制御回路とが互いに並列に接続された回路構成を有しているために、制御装置を構成する素子、特に大電流を制御するための素子の個数が多く、車両制御装置全体が大型化するという問題点があった。この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、二つの直流他励モータを制御することができる小型の車両制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る車両制御装置は、それぞれバッテリの両端間に接続された第１及び第２の界磁電流制御回路部の複数の界磁チョッパ素子を駆動回路でオン／オフ制御することにより第１及び第２のモータの界磁巻線に流れる電流を制御する車両制御装置において、バッテリの両端間に第１のモータの電機子と第２のモータの電機子と第１及び第２のモータに共通の電機子チョッパ素子とを互いに直列に接続し、この共通の電機子チョッパ素子を駆動回路によりオン／オフ制御するものである。なお、第１のモータの電機子と第２のモータの電機子との直列回路に並列に回生制動制御用の電機子チョッパ素子を接続し、この電機子チョッパ素子を駆動回路によってオン／オフして回生制動の制御を行うこともできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．図１にこの発明の実施の形態１に係る車両制御装置の回路構成を示す。この車両制御装置は、図３に示した三輪フォークリフトのように、左右の前輪１及び２にそれぞれ減速機４及び５を介して連結された第１及び第２の直流他励モータ６及び７を駆動制御するための装置である。バッテリ１１の正極にスイッチ１２の一端が接続され、このスイッチ１２の他端とバッテリ１１の負極との間に第１のモータ６の電機子１３、第２のモータ７の電機子２４、電機子電流検出器３６及び電機子チョッパ素子３７が直列に接続されると共に、電機子１３及び２４と電機子電流検出器３６との直列回路に並列にフライホイールダイオード３８が接続されている。電機子電流検出器３６、電機子チョッパ素子３７及びフライホイールダイオード３８は、それぞれ第１のモータ６と第２のモータ７に共通の部材である。
【０００９】スイッチ１２の他端とバッテリ１１の負極との間に、第１のモータ６用の界磁電流制御回路部１７が接続されている。この界磁電流制御回路部１７は、第１及び第２の界磁チョッパ素子１８及び１９の直列回路と、第３及び第４の界磁チョッパ素子２０及び２１の直列回路とが互いに並列に接続されたもので、第１及び第２の界磁チョッパ素子１８及び１９の接続点Ａと第３及び第４の界磁チョッパ素子２０及び２１の接続点Ｂとの間に第１のモータ６の界磁巻線２２及び界磁電流検出器２３が直列に接続されている。
【００１０】同様に、スイッチ１２の他端とバッテリ１１の負極との間に第２のモータ７用の界磁電流制御回路部２８が接続されている。この界磁電流制御回路部２８は、第１及び第２の界磁チョッパ素子２９及び３０の直列回路と、第３及び第４の界磁チョッパ素子３１及び３２の直列回路とが互いに並列に接続されたもので、第１及び第２の界磁チョッパ素子２９及び３０の接続点Ｃと第３及び第４の界磁チョッパ素子３１及び３２の接続点Ｄとの間に第２のモータ７の界磁巻線３３及び界磁電流検出器３４が直列に接続されている。
【００１１】さらに、共通の電機子チョッパ素子３７と界磁電流制御回路部１７及び２８の各界磁チョッパ素子１８〜２１及び２９〜３２の各ゲート端子にそれぞれ駆動回路３９が接続されている。
【００１２】すなわち、この実施の形態１に係る制御装置は、図４に示した従来の車両制御装置において、第１のモータ６の電機子１３を制御するための電機子電流検出器１４、電機子チョッパ素子１５及びフライホイールダイオード１６と第２のモータ７の電機子２４を制御するための電機子電流検出器２５、電機子チョッパ素子２６及びフライホイールダイオード２７とを互いに別々に設ける代わりに、第１のモータ６の電機子１３と第２のモータ７の電機子２４とを互いに直列に接続し、これらの電機子に共通の電機子電流検出器３６、電機子チョッパ素子３７及びフライホイールダイオード３８を接続したものである。
【００１３】次に、この車両制御装置の動作について説明する。まず、第１のモータ６の電機子１３及び第２のモータ７の電機子２４の印加電圧と電流は、共通の電機子チョッパ素子３７をオン／オフすることにより制御される。電機子チョッパ素子３７がオンのときには、バッテリ１１からスイッチ１２、電機子１３及び２４、電機子電流検出器３６及び電機子チョッパ素子３７を経てバッテリ１１へと電流が流れ、一方、電機子チョッパ素子３７がオフのときには、電機子１３及び２４から電機子電流検出器３６及びフライホイールダイオード３８を経て電機子１３及び２４へと電流が流れる。
【００１４】また、第１のモータ６の界磁巻線２２及び第２のモータ７の界磁巻線３３により形成される界磁は、それぞれ界磁電流制御回路部１７内の第１〜第４の界磁チョッパ素子１８〜２１及び界磁電流制御回路部２８内の第１〜第４の界磁チョッパ素子２９〜３２をオン／オフすることにより制御される。例えば、界磁巻線２２に接続点ＡからＢに向けて電流を流す場合には、界磁電流制御回路部１７内の第１の界磁チョッパ素子１８をオンして第４の界磁チョッパ素子２１をオン／オフする。第４の界磁チョッパ素子２１がオンのときには、バッテリ１１から第１の界磁チョッパ素子１８、界磁巻線２２、界磁電流検出器２３及び第４の界磁チョッパ素子２１を経てバッテリ１１へと電流が流れる。第４の界磁チョッパ素子２１をオフすると、界磁巻線２２が有するインダクタンスエネルギにより、界磁巻線２２から界磁電流検出器２３、第３の界磁チョッパ素子２０及び第１の界磁チョッパ素子１８を経て界磁巻線２２へと電流が流れる。
【００１５】駆動回路３９は、電機子電流検出器３６、界磁電流検出器２３及び３４からそれぞれ検出値を入力し、共通の電機子チョッパ素子３７と界磁電流制御回路部１７及び２８内の各界磁チョッパ素子１８〜２１及び２９〜３２をオン／オフすることにより第１のモータ６の電機子電流及び界磁電流を制御して第１のモータ６を所望の回転数あるいはトルクで駆動すると共に第２のモータ７の電機子電流及び界磁電流を制御して第２のモータ７を所望の回転数あるいはトルクで駆動する。
【００１６】ここで、第１のモータ６に関して電機子１３の印加電圧をＶａ１、電流をＩａ１、抵抗をＲａ１、界磁巻線２２の界磁電流をＩｆ１、ブラシ電圧降下をＶｂｕ１とすると、第１のモータ６の回転数ｎ１［ｒｐｍ］は、 ｎ１＝(１/２π){(Ｖａ１−Ｖｂｕ１−Ｉａ１・Ｒａ１)/Ｋφ１}×６０ ・・・(1)と表される。なお、Ｋφ１は界磁電流Ｉｆ１の関数である。同様に、第２のモータ７に関して電機子２４の印加電圧をＶａ２、電流をＩａ２、抵抗をＲａ２、界磁巻線３３の界磁電流をＩｆ２、ブラシ電圧降下をＶｂｕ２とすると、第２のモータ７の回転数ｎ２［ｒｐｍ］は、 ｎ２＝(１/２π){(Ｖａ２−Ｖｂｕ２−Ｉａ２・Ｒａ２)/Ｋφ２}×６０ ・・・(2)と表される。なお、Ｋφ２は界磁電流Ｉｆ２の関数である。
【００１７】第１及び第２のモータ６及び７として互いに同一の定格のモータを用いると、第１のモータ６の電機子電圧Ｖａ１、電機子電流Ｉａ１、電機子抵抗Ｒａ１及びブラシ電圧降下Ｖｂｕ１はそれぞれ第２のモータ７の電機子電圧Ｖａ２、電機子電流Ｉａ２、電機子抵抗Ｒａ２及びブラシ電圧降下Ｖｂｕ２に等しくなるので、第１のモータ６の界磁電流Ｉｆ１と第２のモータ７の界磁電流Ｉｆ２が互いに同じになるように界磁チョッパ素子１８〜２１及び２９〜３２をオン／オフ制御すれば、関数Ｋφ１とＫφ２が等しくなって、双方のモータ６及び７の回転数ｎ１及びｎ２は互いに等しくなる。
【００１８】第１及び第２のモータ６及び７のトルクＴ１及びＴ２［Ｎ・ｍ］は、Ｔ１＝Ｋφ１・Ｉａ１Ｔ２＝Ｋφ２・Ｉａ２と表されるので、双方のモータ６及び７の回転数ｎ１及びｎ２が等しいときには、トルクＴ１及びＴ２も互いに等しくなる。従って、双方の回転数ｎ１及びｎ２が共に０である車両の発進時には、左右の前輪１及び２にそれぞれ連結された第１及び第２のモータ６及び７は互いに同じトルクで駆動される。同様に、第１及び第２のモータ６及び７が同じ回転数で回転して車両が直進する場合にも、双方のモータ６及び７は互いに同じトルクで駆動される。
【００１９】次に、駆動回路３９により共通の電機子チョッパ素子３７をオン／オフして電機子電流Ｉａ１＝Ｉａ２を調節すると共に界磁電流制御回路部１７及び２８内の各界磁チョッパ素子１８〜２１及び２９〜３２をオン／オフして界磁電流Ｉｆ１及びＩｆ２をそれぞれ調節すれば、上記の式(1)及び(2)に基づいて双方のモータ６及び７の回転数ｎ１及びｎ２をそれぞれ所望の値に設定することができる。そこで、車両を旋回させる場合には、双方のモータ６及び７の回転数ｎ１及びｎ２を旋回半径に応じた回転数比になるように設定すればよい。
【００２０】特に、内輪の回転数が０となるような旋回半径に対しては、内輪に連結されたモータの界磁電流を０としてこのモータのトルクを０とすればよい。例えば、車両を左方へ旋回させる際に、界磁電流Ｉｆ１が０となるように界磁電流制御回路部１７内の界磁チョッパ素子１８〜２１を制御すれば、左側の前輪１に連結された第１のモータ６のトルクが０となり、これに応じた旋回半径が得られる。同様に、駆動回路３９による制御に基づき、内輪に連結されたモータの界磁電流を外輪に連結されたモータの界磁電流に対して反対向きにすれば、内輪が逆回転し、さらに旋回半径を小さくすることができる。
【００２１】このように、第１及び第２のモータ６及び７の電機子１３及び２４を互いに直列に接続して共通の電機子チョッパ素子３７で制御しても、これら双方のモータ６及び７の制御を行うことが可能となる。
【００２２】なお、駆動回路３９は電機子電流検出器３６で検出される電機子１３及び２４の電機子電流に基づいて電機子チョッパ素子３７を制御したが、図示しない電圧検出器によって各電機子１３及び２４に印加される電圧を検出し、この電圧に基づいて電機子チョッパ素子３７を制御するように構成することもできる。
【００２３】実施の形態２．図２に実施の形態２に係る車両制御装置の回路構成を示す。この車両制御装置は、図１に示した実施の形態１の車両制御装置において、フライホイールダイオード３８の代わりに、電機子１３及び２４と電機子電流検出器３６との直列回路に並列に回生制動制御用の電機子チョッパ素子４０を接続し、この電機子チョッパ素子４０を駆動回路３９でオン／オフ制御するように構成したものである。
【００２４】回転中の第１及び第２のモータ６及び７を制動させる際に、駆動回路３９で界磁チョッパ素子１８〜２１及び２９〜３２を制御して界磁巻線２２及び３３の界磁電流Ｉｆ１及びＩｆ２を増加させ、電機子チョッパ素子３７をオフすると共に回生制動制御用の電機子チョッパ素子４０をオン／オフして電機子１３及び２４を流れる電流を制御することにより、回生制動を制御することが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る車両制御装置によれば、第１のモータの電機子と第２のモータの電機子を共通の電機子チョッパ素子で制御するように構成したので、装置を構成する素子数が削減され、車両制御装置の小型化が達成される。また、第１のモータの電機子と第２のモータの電機子との直列回路に並列に回生制動制御用の電機子チョッパ素子を接続して、この電機子チョッパ素子を駆動回路でオン／オフすれば、回生制動の制御を行うことも可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２１８
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機製作所
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月２９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照 （外７名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１３６８１１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月２１日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２９６９１９ |
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