(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリから電力を供給される走行用の直流モータと、この直流モータのアマチュアの回転方向を指示する方向指示器と、前記直流モータのフィールドコイルの励磁極性を切り換えしうるコンタクタと、前記直流モータへのブレーキ操作を検知するブレーキ操作検知手段とを具え、
前記ブレーキ操作時に、前記直流モータのアマチュアとバッテリとの間を遮断し、前記フィールドコイルにアマチュアの回転方向と逆向きの励磁をなす微弱電流を流す予備励磁を行いアマチュアの回転で生じる起電力により増加するモータ電流を、前記直流モータのアマチュアとバッテリとの間の遮断部分を迂回して、前記バッテリに戻して充電する回生を行う電気車の回生制御方法であって、
前記予備励磁は、前記方向指示器の指示方向に基づいて前記フィールドコイルの励磁方向を決定して微弱電流を流す初期決定処理と、
その後の一定時間内にモータ電流が増加しないときには前記コンタクタを切り換えてフィールドコイルの励磁極性を反転させて再度微弱電流を流す補正処理とを含んで行なわれることを特徴とする電気車の回生制御方法。
【請求項２】
前記初期決定処理は、前記方向指示器が非中立の場合、前記フィールドコイルに前記方向指示器の指示する方向と逆向きの励磁をなす微弱電流を流す処理と、前記方向指示器が中立の場合、フィールドコイルの励磁極性を正転又は逆転のいずれか一方に決定する処理とを含むことを特徴とする請求項１記載の電気車の回生制御方法。
【請求項３】
バッテリから電力を供給される走行用の直流モータと、この直流モータのアマチュアの回転方向を指示する方向指示器と、前記直流モータのフィールドコイルの励磁極性を切り換えしうるコンタクタと、前記直流モータへのブレーキ操作を検知するブレーキ操作検知手段とを具えるとともに、
前記ブレーキ操作時に、前記直流モータのアマチュアとバッテリとの間の回生コンタクタを開き、前記フィールドコイルにアマチュアの回転方向と逆向きの励磁をなす微弱電流を流す予備励磁を行いアマチュアの起電力により増加するモータ電流を、前記直流モータのアマチュアとバッテリとの間の開かれた前記回生コンタクタを迂回して、前記バッテリに戻して充電する回生を行う制御部とを具える電気車の回生制御装置であって、
前記制御部は、前記方向指示器の指示方向に基づいて前記フィールドコイルの励磁方向を決定して微弱電流を流す初期決定処理と、
その後の一定時間内にモータ電流が増加しないときには前記コンタクタを切り換えてフィールドコイルの励磁極性を反転させて再度微弱電流を流す補正処理とを含んで予備励磁を行なうことを特徴とする電気車の回生制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記初期決定処理において、前記方向指示器が非中立の場合、前記フィールドコイルに前記方向指示器の指示する方向と逆向きの励磁をなす微弱電流を流す処理と、前記方向指示器が中立の場合、フィールドコイルの励磁極性を正転又は逆転のいずれか一方に決定する処理を含むことを特徴とする請求項３記載の電気車の回生制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばバッテリ式フォークリフトなどの電気車に好適に用いうる回生制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
バッテリにより直流モータを駆動して走行する電気車、例えばバッテリ式のフォークリフトや電気自動車などにおいては、バッテリ１充電当たりの走行時間、稼働時間のさらなる延長が望まれている。
【０００３】
例えばバッテリ式のフォークリフトにおいては、フォークリフトのブレーキ操作時に、直流モータのアマチュアとバッテリとの間を遮断し、直流モータのフィールドコイルにアマチュアの回転方向と逆向きの微弱電流を流す予備励磁を行い、アマチュアの回転で生じる逆起電力により増加するモータ電流を前記バッテリに戻して充電する回生制御が実用化されつつある。
【０００４】
このような回生制御を行うためには、直流モータのアマチュアが正転、逆転のいずれの方向に回転しているかを知る必要があるが、例えばスイッチバック操作などでは、車両は前進するが、アマチュアの回転方向を指示する方向指示器は後進を指示するため、アマチュアの回転方向と方向指示器の指示方向とは必ずしも一致しない場合がある。
【０００５】
したがって、回生制御を採用しているフォークリフトでは、走行輪などに回転方向検知センサを取り付け、常にアマチュアの回転方向を検知しなければならないが、この回転方向検知センサは、高価であるため車両コストの増大を招く。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑み案出されたもので、電気車に回転方向検知用のセンサを設けることなく回生制御を行いうる回生制御方法及びその装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、
バッテリから電力を供給される走行用の直流モータと、この直流モータのアマチュアの回転方向を指示する方向指示器と、前記直流モータのフィールドコイルの励磁極性を切り換えしうるコンタクタと、前記直流モータへのブレーキ操作を検知するブレーキ操作検知手段とを具え、
前記ブレーキ操作時に、前記直流モータのアマチュアとバッテリとの間を遮断し、前記フィールドコイルにアマチュアの回転方向と逆向きの励磁をなす微弱電流を流す予備励磁を行いアマチュアの回転で生じる起電力により増加するモータ電流を、前記直流モータのアマチュアとバッテリとの間の遮断部分を迂回して、前記バッテリに戻して充電する回生を行う電気車の回生制御方法であって、
前記予備励磁は、前記方向指示器の指示方向に基づいて前記フィールドコイルの励磁方向を決定して微弱電流を流す初期決定処理と、
その後の一定時間内にモータ電流が増加しないときには前記コンタクタを切り換えてフィールドコイルの励磁極性を反転させて再度微弱電流を流す補正処理とを含んで行なわれることを特徴とする電気車の回生制御方法。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、前記初期決定処理は、前記方向指示器が非中立の場合、前記フィールドコイルに前記方向指示器の指示する方向と逆向きの励磁をなす微弱電流を流す処理と、前記方向指示器が中立の場合、フィールドコイルの励磁極性を正転又は逆転のいずれか一方に決定する処理とを含むことを特徴とする請求項１記載の電気車の回生制御方法である。
【０００９】
また請求項３記載の発明は、バッテリから電力を供給される走行用の直流モータと、この直流モータのアマチュアの回転方向を指示する方向指示器と、前記直流モータのフィールドコイルの励磁極性を切り換えしうるコンタクタと、前記直流モータへのブレーキ操作を検知するブレーキ操作検知手段とを具えるとともに、
前記ブレーキ操作時に、前記直流モータのアマチュアとバッテリとの間の回生コンタクタを開き、前記フィールドコイルにアマチュアの回転方向と逆向きの励磁をなす微弱電流を流す予備励磁を行いアマチュアの起電力により増加するモータ電流を、前記直流モータのアマチュアとバッテリとの間の開かれた前記回生コンタクタを迂回して、前記バッテリに戻して充電する回生を行う制御部とを具える電気車の回生制御装置であって、
前記制御部は、前記方向指示器の指示方向に基づいて前記フィールドコイルの励磁方向を決定して微弱電流を流す初期決定処理と、
その後の一定時間内にモータ電流が増加しないときには前記コンタクタを切り換えてフィールドコイルの励磁極性を反転させて再度微弱電流を流す補正処理とを含んで予備励磁を行なうことを特徴とする。
【００１０】
また請求項４記載の発明は、前記制御部は、前記初期決定処理において、前記方向指示器が非中立の場合、前記フィールドコイルに前記方向指示器の指示する方向と逆向きの励磁をなす微弱電流を流す処理と、前記方向指示器が中立の場合、フィールドコイルの励磁極性を正転又は逆転のいずれか一方に決定する処理を含むことを特徴とする請求項３記載の電気車の回生制御装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を、電気車にバッテリ式のフォークリフトを採用した場合を例にとり図面に基づいて詳述する。図１には、フォークリフトの走行主回路を示している。
【００１２】
図１において、直巻式かつ走行用の直流モータ４は、回生用コンタクタＭＧ、ヒューズＨなどを介してバッテリＢＡの＋側に接続するアーマチュア４Ａと、前進コンタクタＭＦと後進コンタクタＭＲと間に介在するフィールドコイル４Ｂとからなり、図示しないモータ軸を駆動輪に連係している。なお回生コンタクタＭＧは、通常走行時には閉じた状態にある。
【００１３】
また前進コンタクタＭＦと後進コンタクタＭＲとは、通常走行時において方向指示器６（図２に示す）の正転、逆転指示により夫々のリレーコイルＭＦＣ又はＭＲＣ（図示せず）が励磁され開閉動作し、前記フィールドコイル４Ｂの励磁極性を切り換えしうる。また前、後進コンタクタＭＦ、ＭＲは、本例では電界効果型トランジスタなどのスイッチング部ＣＨ１を介して前記バッテリＢＡの−側へと接続される。
【００１４】
また前記回生用コンタクタＭＧと前記バッテリＢＡとを結ぶ第１のラインＬ１と、前記アマチュア４Ａと前、後進コンタクタＭＦ、ＭＲとを結ぶ第２のラインＬ２とは、回生時の回生抵抗Ｒ及び予備励磁用の電界効果型トランジスタからなるスイッチング部ＣＨ２を直列に配した第３のラインＬ３により接続される他、アマチュア用のフライホイールダイオードＤ２が並列に接続される。
【００１５】
さらに前、後進コンタクタＭＦ、ＭＲと前記スイッチング部ＣＨ１との間を結ぶ第４のラインＬ４と前記第１のラインＬ１とは、これらを結ぶ第１の回生ダイオードＤ１で接続されている。
【００１６】
さらに、前記スイッチング部ＣＨ１とバッテリＢＡのマイナス端子とを結ぶ第５のラインＬ５と前記第１のラインＬ１とは、これらの間を結ぶ第２の回生用ダイオードＤ３で接続されている。
【００１７】
なお前記第２のラインＬ２には、前記直流モータ４のアマチュア電流Ｉａ及びフィールド電流Ｉｆをそれぞれ検知しうる電流検出器ＳＴａ、ＳＴｆが配されている。
【００１８】
次に、図２には、本例のフォークリフトの制御ブロック図を示している。本例ではアクセル装置２と、前記直流モータ４へのブレーキ操作を検知するブレーキ操作検知手段３と、前記電流検出器ＳＴａ、ＳＴｆで検知された電流値Ｉａ、Ｉｆの各信号が制御部５の入力インターフェースＩへと入力される。そして、本例ではアマチュア４Ａの回転方向を検知するための回転方向検出用のセンサやスピードセンサは有していない。
【００１９】
前記アクセル装置２は、例えば前後に傾動可能な操作レバー２ａと、この操作量に対応した速度指令値を出力するポテンショメータ９と、操作レバー２ａの傾動方向により正転又は逆転としての信号を出力する方向指示器６としてのリミットスイッチ６ａ、６ｂとを具える。
【００２０】
また、前記ブレーキ操作検知手段３は、例えば図示しないフォークリフトのブレーキペダルなどの操作の有無を検知するリミットスイッチ、又は、ブレーキの操作量をも検知しうる適宜の検知手段が採用できる。なおブレーキ操作とは、直流モータ４の例えば回転軸を直接機械的摩擦により制動させるものの他、この直流モータと機械的に連係される駆動輪などを制動する場合の双方を含む。
【００２１】
以上のように構成された本実施形態では、例えば通常走行時では、前記アクセル装置２の操作レバー２ａが図において右向きに傾動操作されると、直流モータ４の目標速度がポテンショメータ９により、また操作レバー２ａとともに傾動する扇状のドグ２ｂによって前記方向指示器としてのリミットスイッチ６ｂが作動しアマチュアを正転で回転させる回転方向指令が制御部５へと入力される。
【００２２】
制御部５は、前記回転方向指示に基づいて前進コンタクタＭＦのリレーコイルＭＦＣを励磁し、前進コンタクタＭＦを図１に示す接点ｆに切り換えた後、スイッチング部ＣＨ１を前記目標速度に応じてチョッパ導通する。これにより、バッテリＢＡの＋側からヒューズＨ、回生コンタクタＭＧ、アマチュア４Ａ、後進コンタクタＭＲの接点ｆ、フィールドコイル４Ｂ、前進コンタクタＭＦの接点ｆ、スイッチング部ＣＨ１、バッテリＢＡの−側へと電流が流れアマチュア４Ａが正転し、フォークリフトが前進へ通常走行できる。
【００２３】
次に、前記アクセル装置２の操作レバー２ａを正転に倒したままの状態でブレーキ操作がなされた場合のブレーキ回生制御について説明する。ブレーキ回生の処理手順の一例は図３に示される。
【００２４】
本例では、ブレーキ回生制御は、車両のブレーキ操作により開始され、先ず方向指示器６が中立か否かを判断する（ステップＳ１）。
【００２５】
次に、フィールドコイル４Ｂの予備励磁に際し、前記方向指示器６の指示する方向に基づき励磁方向を決定するが、本例では方向指示器６が非中立の場合（ステップＳ１でＮ）、該フィールドコイル４Ｂに前記方向指示器６の指示する方向と逆向きの励磁をなす微弱電流を流す初期決定処理（ステップＳ２）を行なうものを例示している。これは、方向指示器６の指示する方向は、概ねアマチュア４Ａの回転方向と同じ場合が多いという経験則に基づいている。
【００２６】
そして、制御部５は、回生コンタクタＭＧのリレーコイルＭＧＣを励磁制御して回生コンタクタＭＧを開とし、アマチュア４ＡとバッテリＢＡとを電気的に遮断するとともに、前進コンタクタＭＦ、後進コンタクタＭＲをともに接点ｒに接続しうるようリレーコイルＭＦＣ、ＭＲＣを励磁制御し、スイッチング部ＣＨ２を微小時間導通させる。
【００２７】
これにより、走行主回路には、バッテリＢＡの＋側から第１のラインＬ１、第３のラインＬ３、回生用抵抗Ｒ、スイッチング部ＣＨ２、第２のラインＬ２、電流検出器ＳＴｆ、前進コンタクタＭＦの接点ｒ、フィールドコイイル４Ｂ、後進コンタクタＭＲの接点ｒ、第４のラインＬ４、スイッチング部ＣＨ１、第５のランイＬ５及びバッテリＢＡの−側へとアマチュア４Ａを逆転させる向きの励磁極性で微弱電流Ｉ１が流れる。なお微弱電流とは、本例では、４０Ａ程度としているが、これは、車両に応じて種々設定しうる。
【００２８】
このとき、アマチュア４Ａの実際の回転方向が、前記方向指示器６の指示方向と同じ場合には、フィールドコイル４Ｂの発生する逆転の磁界を、前記アーマチュア４Ａが正転して横切ることにより、該アーマチュア４Ａには微弱電流Ｉ１に基づく起電力Ｖ（図１に示す）が発生する。またこの起電力Ｖが、一定電圧まで増大すると、前記電流Ｉ１に加えて、電流Ｉ２が流れ始める。
【００２９】
そこで本発明では、前記微弱電流Ｉ１を流してから後の一定時間内に、アマチュア電流Ｉａが増加しているか否かを判断することにより回生の可否を判断している（ステップＳ３）。本例では、アマチュア４Ａは、正転で回転しフィールドコイル４Ｂは逆転の励磁をなすため、アマチュア電流Ｉａは増加し、ステップＳ３でＹの結果が得られる。なお、前記一定時間内とは、例えば１００ｍｓｅｃ程度の微小時間を設定するのが好ましい。
【００３０】
そして、制御部５は、回生力をコントロール、つまり、回生電流をスイッチング部ＣＨ１によりコントロールする（ステップＳ４）。
【００３１】
前記電流Ｉ２は、前記第２の回生用ダイオードＤ３を通って前記第１のラインＬ１に向けて流れるとともに、この電流Ｉ２が一定の値まで増大すると、制御部５は回生用のスイッチング部ＣＨ２のチョッパ率をゼロとし強制的にオフする。
【００３２】
前記回生用のスイッチング部ＣＨ２のオフによりバッテリＢＡからの電流は遮断されるが、前記電流Ｉ２は、第２の回生用ダイオードＤ３、アーマチュア４Ａ、電流検出器ＳＴａ、ＳＴｆ、前進コンタクタＭＦ、フィールドコイル２Ｂ、後進コンタクタＭＲ、スイッチング部ＣＨ１、第２の回生用ダイオードＤ３という向きで依然として流れ続けようとする。
【００３３】
この状態で、制御部５は、スイッチング部ＣＨ１のチョッパ率をゼロとして出力し、スイッチング部ＣＨ１を非導通とする。すると、図５に矢印で示すように、前記第２の回生用ダイオードＤ３、アーマチュア４Ａ、電流検出器ＳＴａ、ＳＴｆ、前進コンタクタＭＦ、フィールドコイル４Ｂ、後進コンタクタＭＲ、第１の回生用ダイオードＤ１、第１のラインＬ１、バッテリＢＡの＋側、バッテリＢＡの−側、第５のラインＬ５、第２の回生用ダイオードＤ３という向きで回生電流Ｉ３が流れる。このように、図５に明示されるごとく、回生電流Ｉ３は前記直流モータ４のアーマチュア４Ｂと、バッテリＢＡとの間の前記した遮断部分、即ち開とした回生コンタクタＭＧを迂回して流れることによりバッテリＢＡに回生される。
【００３４】
このように直流モータ４にて発電された電力がバッテリＢＡへと回生されることにより、バッテリＢＡが充電され、省エネ効果を発揮するとともに直流モータ４は回生電流Ｉ３の２乗に比例した回生制動トルクＴにより制動がかかる。
【００３５】
次に制御部５は、ブレーキ操作がなされているかを判断し（ステップＳ５）、ブレーキ操作がなされていなければ（ステップＳ５でＮ）、回生制御を終え、力行運転モードに移る。ブレーキ操作が継続している場合には（ステップＳ５でＹ）、引続き前記回生力のコントロールを行う（ステップＳ４）。
【００３６】
次に、アマチュア４Ａが正転している場合に、前記アクセル装置２の操作レバー２ａを正転から逆転に倒すいわゆるスイッチバック動作（したがって、方向指示器６の出力は、逆転となる。）が行われ、かつアマチュア４Ａが正転中にブレーキ操作がなされた場合の処理について説明する。
【００３７】
この場合、本例では制御部５は、予備励磁に際して、フィールドコイル４Ｂには、方向指示器６の指示方向と逆向き、すなわち正転をなす励磁の向きで微弱電流を流す（ステップＳ２）。
【００３８】
しかしながら、アマチュア４Ａは現実には正転しているため、かかる励磁により直流モータには回生を可能とする起電力Ｖは発生せず、後の一定時間内にアマチュア電流Ｉａは増加しない（ステップＳ３でＮ）。
【００３９】
本発明では、このような場合、前記初期決定されたフィールドコイル４Ｂの励磁極性が誤りであると判断し、前、後進コンタクタＭＦ、ＭＲを切り換えてフィールドコイル４Ｂの励磁極性を反転させ（ステップＳ７）、再度微弱電流を流す（ステップＳ８）補正処理を含むことを特徴としている。
【００４０】
本発明では、アマチュア４Ａの回転方向が、正転又は逆転であるということを利用し、回生制御において前記ステップＳ２、Ｓ３（又は後述するＳ６）の処理で決定されたフィールドコイル４Ｂの励磁極性が誤っていると判断しうる場合には、その励磁極性を反転させれば、必ず適正な予備励磁方向となる原理に基づいている。かかる初期決定処理、補正処理を行うことにより、回転方向センサを設けることなく正しくアマチュアの回転方向を認識してフィールドコイル４Ｂを予備励磁でき回生制御を行うことができる。
【００４１】
また、初期決定されたアマチュアの回転方向が間違っていた場合であっても、その判断は、微弱電流の通電後の微小な一定時間経過後に正しく補正されるため、回生効率の大幅な低下を防止しうる。
【００４２】
なお、前記初期決定処理において、走行中であり、かつ前記方向指示器が中立の場合（ステップＳ１でＹ）、フィールドコイル４Ｂの励磁極性を正転又は逆転のいずれか一方に任意に決定すれば良く、経験則的に頻繁な回転方向を採用するのが好ましい。本例では、アマチュア４Ａが正転していると仮定し、フィールドコイル４Ｂの励磁極性を逆転として決定しており（ステップＳ６）、仮にこの方向が間違っていてもこれは上述の補正処理（ステップＳ７、８）にて正しく修正できる。
【００４３】
以上本実施形態では、バッテリ式フォークリフトを例にとり説明したが、例えば乗用を目的とした電気自動車にも採用でき、また回生を行う前に回生可能か否かを予め判別する処理を行っても良い。また、フィールドコイル４Ｂの励磁極性を、方向指示器６の指示方向と同じ方向として初期決定することも勿論可能であるなど、本発明は種々の態様に変形しうる。
【００４４】
【発明の効果】
叙上の如く請求項１、３記載の方法及び装置によれば、回生の予備励磁に際して、フィールドコイルの励磁極性を方向指示器の指示方向に基づいて定めて微弱電流を流すとともに、一定時間経過後に、回生不能と判断しうる場合にはフィールドコイルの励磁極性を反転させて再び微弱電流を流す補正処理を行うことにより、アマチュアの回転方向センサなどを設けることなく回生制御を可能とし、コストを低減したブレーキ回生制御方法、装置を提供しうる。
【００４５】
また、請求項２、４記載の方法、装置によれば、経験則に基づき概ね初期決定処理によって、正しいフィールドコイルの励磁極性を定めうるとともに、その向きが間違っていても前記補正処理を行うことにより、正しく回生制御できる。また、方向指示器が中立の場合でも、フィールドコイルの励磁極性を任意の方向に初期決定し、回生不能の場合にはその励磁の極性を反転させて再び微弱電流を流す補正処理ことにより、アマチュアの回転方向センサを設けることなくさらに正確に認識することができ、コストを低減したブレーキ回生制御方法、装置を提供しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態を示すバッテリ式フォークリフトの走行回路図である。
【図２】本実施形態のブロック図である。
【図３】制御部の処理手順を例示するフローチャートである。
【図４】本実施形態を示すバッテリ式フォークリフトの走行回路図である。
【図５】本実施形態を示すバッテリ式フォークリフトの走行回路図である。
【符号の説明】
２  アクセル装置
３  ブレーキ操作検知手段
４  直流モータ
５  制御部
６  方向指示器
【図１】
0003540923.tif 000002
【図２】
0003540923.tif 000003
【図３】
0003540923.tif 000004
【図４】
0003540923.tif 000005
【図５】
0003540923.tif 000006