(57)【要約】【課題】  コントローラで制御される電機子側コイルおよび界磁側コイルを有する直流分巻き式のモータを始動させる前に、モータとコントローラとの誤配線の有無を検出する。【解決手段】  コントローラ内に形成された電機子駆動回路および界磁駆動回路によってそれぞれ制御される電機子側コイルおよび界磁側コイルを有する直流分巻き式のモータにおいて、コントローラに電源が入ると、電機子駆動回路および界磁駆動回路の一方ずつに検査電流が通電され、電機子側コイルおよび界磁側コイルともに所定量の電流が検知された後にモータが始動され、所定量の電流が検知されない場合にはモータが始動しないこととした。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラ内に形成された電機子駆動回路および界磁駆動回路によってそれぞれ制御される電機子側コイルおよび界磁側コイルを有する直流分巻き式のモータにおいて、前記コントローラに電源が入ると、前記電機子駆動回路および界磁駆動回路の一方ずつに検査電流が通電され、前記電機子側コイルおよび界磁側コイルともに所定量の電流が検知された後に前記モータが始動され、所定量の電流が検知されない場合には前記モータが始動しないことを特徴とする直流分巻きモータの誤配線検出システム。
【請求項２】
前記検査電流は、先ず前記電機子駆動回路または前記界磁駆動回路のうち駆動電流が大きい方の回路に通電され、その回路の配線に異常が無いことが確認された後に、他方の回路に通電される請求項１記載の直流分巻きモータの誤配線検出システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の誤配線検出システムによって配線の異常が検出された場合には、前記コントローラに異常履歴を記録することを特徴とする直流分巻きモータの誤配線検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフカー等の電動自動車の駆動装置として用いられる直流分巻きモータと、そのモータを制御する回路との接続に誤配線がある場合に、モータ始動前に誤配線を検出する直流分巻きモータの誤配線検出システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１に示すように、ゴルフカー等の電動自動車の駆動装置として、共通の電源に電機子側コイルと界磁側コイルとが並列に接続された直流分巻き式のモータが用いられている。
【０００３】
分巻き式のモータは、電機子側コイルと界磁側コイルとをそれぞれ独立して作動させることが可能であり、通常、アクセルペダル等に反応して電機子側へ供給される電流の値が設定され、その電流値に対して、動作条件等に応じて予め設計されたマップに従って界磁側へ所定の電流が供給されることにより、電動自動車のさまざまな動作を制御することができる。
【０００４】
このような分巻き式のモータを用いた電動自動車の回路構成において、モータは、電機子側と界磁側それぞれに接続端子を有し、各接続端子は、モータを駆動制御するコントローラの電機子駆動回路側および界磁駆動回路側のそれぞれの接続端子に接続される。即ち、モータの電機子側の両端子および界磁側の両端子の合計４個の端子と、コントローラの電機子側の両端子および界磁側の両端子の合計４個の端子とにおいて、それぞれ対応する端子同士を正しく接続しなければならない。
【０００５】
しかしながら、モータ側とコントローラ側の各４個ずつの端子を接続する際に誤配線が起こりやすく、組立時やメンテナンスを行う度に、誤配線される可能性がある。しかも、誤配線された状態で通電すると、小電流向けに設計された界磁駆動回路に大電流が流れて、回路が破壊するおそれがある。
【０００６】
そこで、誤配線を防ぐために、対応する端子以外は接続できないように各端子を異なる形状に作ることも考えられるが、コストが高くなるうえ、モータの付け替え等を考慮すると、全ての部品メーカが共通して形状を統一しなければならず、実現性は低い。
【０００７】
従って、従来は、誤配線が起こりにくいように各端子を色分けする等の手段が用いられ、配線後には目視によって配線の確認を行っていたが、誤配線を無くすことは極めて困難であった。
【特許文献１】特開平１０−３０９００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、分巻きモータとコントローラとを配線接続する際に、端子の数が多いために誤配線が起こりやすく、誤配線したままで電源を入れると回路を破損するおそれがあるという点であり、モータを始動させる前に、モータとコントローラとの誤配線の有無を検出するシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、請求項１の発明は、コントローラ内に形成された電機子駆動回路および界磁駆動回路によってそれぞれ制御される電機子側コイルおよび界磁側コイルを有する直流分巻き式のモータにおいて、コントローラに電源が入ると、電機子駆動回路および界磁駆動回路の一方ずつに検査電流が通電され、電機子側コイルおよび界磁側コイルともに所定量の電流が検知された後にモータが始動され、所定量の電流が検知されない場合にはモータが始動しないこととした。
【００１０】
また、請求項２の発明では、検査電流は、先ず電機子駆動回路または界磁駆動回路のうち駆動電流が大きい方の回路に通電され、その回路の配線に異常が無いことが確認された後に、他方の回路に通電されることとした。
【００１１】
更に、請求項３の発明では、配線の異常が検出された場合には、コントローラに異常履歴を記録することとした。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によると、モータを始動させる前に配線のチェックを行うので、誤配線されたままでモータを始動させて回路を破損するということがなくなる。
【００１３】
また、分巻き式のモータを駆動する回路には、モータの電機子側コイルおよび界磁側コイルに流す電流を調整することによって各種制御を行うために、通常、電機子側および界磁側の両方にそれぞれ電流センサが備えられており、本発明はこの電流センサを用いて誤配線の有無を検出するので、専用のセンサや回路等を新設する必要がなく、コントローラのＭＰＵに簡単なプログラムを加えるだけで実施することができる。従って、高いコストを要することがないうえ、誤配線検出機構のためにコントローラを複雑にしたりサイズが大きくなることもない。
【００１４】
そして、請求項２の発明によると、例えば大電流用に設計された電機子駆動回路側を先にチェックする（即ち、電機子駆動回路ＯＮ、界磁駆動回路ＯＦＦの状態で、大きな検査電流を流す）ことにより、配線の正誤にかかわらず、界磁駆動回路に検査電流が流れることがないので、小電流用に設計された界磁駆動回路に大きな電流が流れて破壊される心配がない。その後、小さな検査電流で界磁駆動回路側がチェックされる。このときには、電機子駆動回路が破壊する心配はない。
【００１５】
更に、請求項３の発明によると、コントローラのＭＰＵに記録された異常履歴をパソコンや各種端末機等で読み取れば、どの個所に誤配線が生じているかを容易且つ迅速に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明に係る電動自動車の一例としてのゴルフカー１の内部構成を示す。
【００１７】
このゴルフカー１は、左右一対の前輪３及び後輪４を有し、座席（図示省略）への着座姿勢で操作可能な位置に、アクセルペダル７、ブレーキペダル８、ステアリング９、メインスイッチ１１、方向切換スイッチ１３が取り付けられている。ブレーキペダル８およびステアリング９の操作は前輪３へ伝えられ、メインスイッチ１１および方向切換スイッチ１３は、コントローラ２に接続されている。また、アクセルペダル７の操作は、コントローラ２に接続されたアクセルスイッチ１２およびアクセルセンサ１４へ伝えられて、アクセルのオンオフおよびその開度がコントローラ２へ送られる。
【００１８】
更に、電源として複数個のバッテリ１０が搭載され、リレー１５を介してコントローラ２に接続されている。そして、後輪のシャフト４ａには、コントローラ２によって駆動制御される分巻き式のモータ５に連結されたギヤボックス６が取り付けられている。
【００１９】
図２は、本発明を実現するための分巻きモータを用いた電動自動車の回路ブロック図である。
【００２０】
バッテリ１０から送られる電力は、リレー１５を介して、メモリや制御回路を有するＭＰＵ２１に供給され、そこから各駆動回路に必要な電力が供給される。
【００２１】
また、メインスイッチ１１、アクセルスイッチ１２、方向切換スイッチ１３等からの信号はＭＰＵ２１に入力され、ＭＰＵ２１からは、モータ５を制御する信号が出力される。
【００２２】
更に、パソコン３１または外部端末機器３２とＭＰＵ２１とを有線または赤外線等の手段による無線で通信することによって、ＭＰＵ２１に制御プログラムを入力したり、ＭＰＵ２１に記録された内容をパソコン３１や外部端末機器３２にフィードバックしたりすることができる。
【００２３】
モータ５は直流分巻き式であり、モータ５の電機子側両端子Ａ１，Ａ２および界磁側両端子Ｆ１，Ｆ２と、これらに対応する電機子駆動回路２２および界磁駆動回路２３のそれぞれの両端子ＡＣ１，ＡＣ２，ＦＣ１，ＦＣ２とが結線される。電機子駆動回路２２は、図２に示すように上下に８個ずつのＦＥＴが設けられたバイポーラ回路によって形成され、界磁駆動回路２３は、４個のＦＥＴからなるＨブリッジ回路によって形成される。また、モータ５の電機子側コイルおよび界磁側コイルに流される電流を制御するために、電機子駆動回路２２および界磁駆動回路２３とモータ５の電機子側端子および界磁側端子との間に、それぞれ電流センサ２４，２５が設けられる。
【００２４】
図３は、本発明の実施手順を示すフローチャートである。
【００２５】
メインスイッチ１１（図２）をＯＮにすると（Ｓ１）、先ず電機子駆動回路２２のみに検査電流が流される（Ｓ２）。このとき、界磁駆動回路２３のＦＥＴはＯＦＦの状態であり、ＦＥＴがＯＮ状態の電機子駆動回路２２側に設けられた電流センサ２４によって、所定量の電流が流れているかどうかをチェックする（Ｓ３）。電流が検知されない場合や、所定量の電流よりも少ない電流しか検知されない場合には、誤配線と判定され、走行禁止となる（Ｓ７）。この場合、モータ５の駆動電流のデューティ比を演算するＭＰＵ２１内のモータ駆動回路の動作が停止されてモータ５への指令電流が流れず、或いは電機子駆動回路２２のＦＥＴまたはリレー１５がＯＦＦとなり、モータ５を始動させることができない。
【００２６】
誤配線と認識された場合には、ブザー等でエラーメッセージを示すとともに、ＭＰＵ２１のメモリに異常履歴が記録される。従って、パソコン３１や外部端末機器３２でＭＰＵ２１に記録された情報を読み取って異常個所の調査を行い、正しく配線し直した後に、再度チェックを行う。
【００２７】
検知された電流量が適正であり、電機子側の配線が正常であると判定されると、次に界磁駆動回路２３に検査電流を流し（Ｓ４）、この検査電流に対して、電流センサ２５によって電流量のチェックを行う（Ｓ５）。そして、電機子側と同様に、所定の電流が検知されない場合には、走行禁止状態となって（Ｓ７）、モータ５を始動させることができない。適正な電流量が検知されると、全ての配線が正しく行われていると判定し、モータ５の運転が開始される（Ｓ６）。
【００２８】
このような検査電流は、メインスイッチ１１をＯＮにする毎に通電され、モータの始動前に配線のチェックが行われる。
【００２９】
一般に、界磁側に流れる電流は電機子側よりも少ない回路構成とされるため、電機子駆動回路２２でモータ５の界磁側に通電しても電機子駆動回路２２が破壊することがないが、界磁駆動回路２３でモータ５の電機子側に通電すると、大電流が流れて、界磁駆動回路２３が破壊することがある。従って、配線チェックの際には、大電流側となる電機子駆動回路２２を先に行うことが好ましい。
【００３０】
尚、検査電流の量は、電流センサ２４，２５が非通電時の残留磁束やオフセット誤差、その他の外乱によって誤検出する可能性がある範囲よりも大きくし、且つ、電源電圧が最大時でもＦＥＴやモータ５の定格を超えないデューティ比に設定する。
【００３１】
以下に、断線または誤配線の各例に対する検査電流の状況について説明する。
【００３２】
尚、図４乃至図１６において、破線は検査電流の流れを示し、正常な配線は、モータ５の電機子側端子Ａ１，Ａ２が、それぞれ、電機子駆動回路２２に接続されたコントローラ２側の端子ＡＣ１，ＡＣ２に結線され、モータ５の界磁側端子Ｆ１，Ｆ２が、それぞれ、界磁駆動回路２３に接続されたコントローラ２側の端子ＦＣ１，ＦＣ２に結線されるものである。即ち、Ａ１−ＡＣ１，Ａ２−ＡＣ２，Ｆ１−ＦＣ１，Ｆ２−ＦＣ２と結線されていれば正常配線である。
【実施例１】
【００３３】
図４に示す例は、端子Ａ１と端子ＡＣ１との間が断線しているものであり、通電された検査電流が電機子駆動回路２２からモータ５へ流れないため、電流センサ２４が電流を検知せず、誤配線と判定される（図３のＳ３→Ｓ７）。従って、その後、界磁駆動回路２３には検査電流が通電されない。
【実施例２】
【００３４】
図５の例では、端子Ａ２と端子ＡＣ２との間が断線しているために、図４の例と同様に、電流が検知されず、誤配線と判定される。
【実施例３】
【００３５】
図６は、コントローラ２の電機子側端子ＡＣ１とモータ５の界磁側端子Ｆ１とを結線し、モータ５の電機子側端子Ａ１とコントローラ２の界磁側端子ＦＣ１とを結線したものである。
【００３６】
この場合、破線に示すように、検査電流が、電機子駆動回路２２からモータ５の界磁側を通って界磁駆動回路２３へ流れようとするが、界磁駆動回路２３の各ＦＥＴがＯＦＦ状態なので、検査電流が流れず、電流センサ２４が電流を検知しないため、誤配線と判定される。
【実施例４】
【００３７】
図７は、端子ＡＣ１と端子Ｆ２、端子Ａ１と端子ＦＣ２を結線したものであり、図６の例と同様に、界磁駆動回路２３の各ＦＥＴがＯＦＦ状態であるために、検査電流が流れず、誤配線と判定される。
【実施例５】
【００３８】
図８は、端子ＡＣ２と端子Ｆ１、端子Ａ２と端子ＦＣ１を結線したものであり、検査電流が、電機子駆動回路２２からモータ５の電機子側を通って界磁駆動回路２３へ流れようとするが、界磁駆動回路２３の各ＦＥＴがＯＦＦ状態であるために、検査電流が流れず、誤配線と判定される。
【実施例６】
【００３９】
図９は、端子ＡＣ２と端子Ｆ２、端子Ａ２と端子ＦＣ２を結線したものであり、図８の例と同様に検査電流が流れず、誤配線と判定される。
【実施例７】
【００４０】
図１０は、端子ＡＣ１と端子Ｆ１、端子Ａ１と端子ＦＣ１、端子ＡＣ２と端子Ｆ２、端子Ａ２と端子ＦＣ２を結線したものである。
【００４１】
この場合、電機子駆動回路２２とモータ５の界磁側との間で検査電流が流れるが、モータ５内で、電機子側コイルよりも抵抗（インピーダンス）の大きい界磁側コイルを通過するため、電流センサ２４が検知する電流が、所定の電流量よりも少なくなり、誤配線と判定される。
【実施例８】
【００４２】
図１１は、端子ＡＣ１と端子Ｆ２、端子Ａ１と端子ＦＣ２、端子ＡＣ２と端子Ｆ１、端子Ａ２と端子ＦＣ１を結線したものであり、図１０の例と同様に、所定の電流量よりも少ない電流が検知されるため、誤配線と判定される。
【実施例９】
【００４３】
図１２は、端子Ｆ１と端子ＦＣ１との間が断線しているものである。
【００４４】
この場合、電機子側の配線が正常であると判定された後、界磁駆動回路２３へ検査電流が流される。そして、界磁駆動回路２３とモータ５の界磁側とが断線しているために、検査電流が流れず、電流センサ２５が電流を検知しないために、誤配線と判定される。
【実施例１０】
【００４５】
図１３は、端子Ｆ２と端子ＦＣ２との間が断線しているものであり、図１２の例と同様、検査電流が流れないため、誤配線と判定される。
【実施例１１】
【００４６】
図１４は、端子ＡＣ１と端子Ａ２、端子ＡＣ２と端子Ａ１を結線したものであり、電機子側の結線が交差しているものの、電機子側に検査電流が流れるために、誤配線と判定されない。また、界磁側の配線は正常であるため、全ての配線が正常であると判定される。
【００４７】
この場合、電機子側のコイルの電流の向きが逆方向であるため、モータ５が逆転する。しかしながら、モータ５が逆転しても、電機子駆動回路２２および界磁駆動回路２３が、誤配線によって損傷を受けることはないので、各回路の安全を確保することができる。
【００４８】
従って、この場合には、モータ５を駆動源とするゴルフカー１の走行開始時に逆走が確認された時点で配線を修正するか、或いは他の手段によってモータ５の逆転を検知して、本発明の誤配線検出システムとの併用によって誤配線を検出してもよい。  
【実施例１２】
【００４９】
図１５は、端子ＦＣ１と端子Ｆ２、端子ＦＣ２と端子Ｆ１を結線したものである。
【００５０】
この場合にも、界磁側の結線が交差して、界磁側コイルの電流の向きが逆方向であるため、モータ５が逆転する。しかし、図１４の場合と同様に、電機子駆動回路２２および界磁駆動回路２３が損傷を受けることはない。  
【実施例１３】
【００５１】
図１６は、端子ＡＣ１と端子Ａ２、端子ＡＣ２と端子Ａ１、端子ＦＣ１と端子Ｆ２、端子ＦＣ２と端子Ｆ１を結線したものである。
【００５２】
この場合には、電機子側および界磁側コイルの両方に、逆方向に適正な量の電流が流れるので、モータの回転方向が正常方向になる。この場合は、電機子駆動回路２２および界磁駆動回路２３が損傷を受けず、且つ正常走行できるため、問題はない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、前述のようなゴルフカーの他、直流分巻きモータを駆動源とする各種電動機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係るゴルフカーの構成を示す平面図。
【図２】本発明を実現する回路ブロック図。
【図３】本発明の実施手順を示す流れ図。
【図４】誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【図５】異なる誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【図６】異なる誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【図７】異なる誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【図８】異なる誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【図９】異なる誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【図１０】異なる誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【図１１】異なる誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【図１２】異なる誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【図１３】異なる誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【図１４】異なる誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【図１５】異なる誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【図１６】異なる誤配線例による検査電流の状況を示す説明図。
【符号の説明】
【００５５】
１：ゴルフカー、２：コントローラ、５：モータ、１０：バッテリ、
１１：メインスイッチ、１２：アクセルスイッチ、１３：方向切換スイッチ、
１４：アクセルセンサ、１５：リレー、２１：ＭＰＵ、２２：電機子駆動回路、
２３：界磁駆動回路、２４，２５：電流センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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