| 【発明の名称】 |
電動車両の出力制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】武智 裕章
【氏名】塩澤 総一
【氏名】斉藤 幹夫
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 運転性能を重視した駆動方法であるパワーモードと経済性を重視した駆動方法であるエコノミーモードとの何れかを選択するモード切替え手段と、登坂中であることを検出する登坂検出手段と、上記エコノミーモードの選択時の最大許容電流値をパワーモードの選択時の最大許容電流値より小さいエコノミ最大許容電流値に制限する最大許容電流値制限手段と、上記エコノミーモードが選択されている時に登坂中であることが検出された場合には、上記エコノミ最大許容電流値を大側に補正する制限電流値補正手段とを備えたことを特徴とする電動車両の出力制御装置。
【請求項２】 請求項１において、上記登坂検出手段が、路面の傾斜角度を検出する傾斜計により構成されていることを特徴とする電動車両の出力制御装置。
【請求項３】 請求項２において、上記登坂検出手段が、電動モータに流れているモータ電流値と車速とに基づいて登坂中であることを検出するよう構成されていることを特徴とする電動車両の出力制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動スクータ等の電動車両における出力制御装置に関し、特に運転モードを切り替え可能とした場合の登坂走行性能の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、低公害，低騒音を図る観点から、バッテリを電源とする電動モータにより車輪を駆動するようにした電動スクータ等の電動車両が注目されている。この種の電動車両では、容量に限りのあるバッテリを使用しながら走行可能距離をできるだけ延ばすことができ、しかも必要な走行性能を確保できることが要請される。
【０００３】このような要請に応えることのできるものとして、従来例えば、特開平６−１２１４０５号公報に記載されているように、運転性能を重視したパワーモードと経済性を重視したエコノミーモードとの何れかを運転者の意図に応じて手動又は自動で切り替えることができるようにした電気自動車がある。上記運転モードの自動切替えは、アクセル踏み込み量，ブレーキ踏み込み量等を検出することにより行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記公報が対象とする電気自動車の場合、通常走行においては１／２以下のアクセル開度で運転され、アクセル全開走行といったことはあまりないので、上記アクセル踏み込み量等によるモード自動切替えが可能である。しかし電動スクータのように最大出力が小さく、アクセル全開走行が頻繁に行われるような場合には、エコノミーモードが選択されている状態で登坂走行になると、出力が不足し登坂走行に支障が生じるといった問題が懸念される。
【０００５】本発明は、上記従来装置の問題点に鑑みてなされたもので、電動スクータのように最大出力が小さい電動車両であっても登坂走行に支障を来すことのない電動車両の出力制御装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、運転性能を重視した駆動方法であるパワーモードと経済性を重視した駆動方法であるエコノミーモードとの何れかを選択するモード切替え手段と、登坂中であることを検出する登坂検出手段と、上記エコノミーモードの選択時の最大許容電流値をパワーモードの選択時の最大許容電流値より小さいエコノミ最大許容電流値に制限する最大許容電流値制限手段と、上記エコノミーモードが選択されている時に登坂中であることが検出された場合には、上記エコノミ最大許容電流値を大側に補正する制限電流値補正手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】ここで本発明において、上記エコノミ最大許容電流値を大側に補正するとは、最大許容電流値をパワーモード選択時の最大許容電流値に補正する場合、及びこれより大きい値又は小さい値に補正する場合を含む。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１において、上記登坂検出手段が、路面の傾斜角度を検出する傾斜計により構成されていることを特徴とし、請求項３の発明は、上記登坂検出手段が、電動モータに流れているモータ電流値と車速とに基づいて登坂中であることを検出するよう構成されていることを特徴としている。
【０００９】
【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、エコノミーモードが選択された場合には最大許容電流値がパワーモード選択時より小側に制限されるので、経済性重視の走行が行われ、走行可能距離を延長できる。一方、エコノミーモード選択時であっても登坂中であることが検出された場合には、上記エコノミ最大許容電流値が例えばパワーモード選択時の最大許容電流値に補正されるので、登坂時には最大出力の発生が可能となり、登坂走行に支障が生じることはない。
【００１０】また請求項２の発明によれば、路面の傾斜角度を検出し、該傾斜角度に基づいて登坂中か否かの判断が行われるので、登坂中の検出が確実であり、登坂走行での支障をより確実に防止できる。
【００１１】請求項３の発明によれば、モータ電流値と車速に基づいて登坂中か否かの判断を行うようにしたので、傾斜計が不要であり、コスト上昇を抑制できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１〜図４は本発明の第１実施形態による電動スクータの出力制御装置を説明するための図であり、図１は該電動スクータの側面図、図２は上記出力制御装置のブロック構成図、図３，図４は動作を説明するためのフローチャートである。
【００１３】図１において、１は本実施形態出力制御装置を備えた電動スクータであり、該スクータ１の車体フレーム２は、ヘッドパイプ２ａに接続された１本のメインパイプ２ｂの下端に左，右一対のサイドパイプ２ｃ，２ｃを接続し、該左，右一対のサイドパイプ２ｃ，２ｃを左右に拡開させるとともにその下端部を後方に屈曲させ低床の足載部２ｄを形成するように後方に延長し、さらに後方斜め上方に延長した構造となっている。
【００１４】また上記車体フレーム２のヘッドパイプ２ａにより左右に操向自在に支持されたフロントフォーク３の下端には前輪４が軸支され、上端には操向ハンドル５が固定されている。また上記車体フレーム２の後方延長部２ｅには懸架ブラケット２ｇを介してパワーユニット６が上下揺動可能に支持されている。このパワーユニット６は、車幅方向に延びるように配置された電動モータ７と、該電動モータ７の左端部から後方に延び、モータ回転を後輪８に伝達する伝動機構を内蔵する伝動ケース９とを一体的に結合してなるユニットスイング式のものである。
【００１５】そして上記車体フレーム２の足載部２ｄには支持ブラケット２ｆが吊設されており、該支持ブラケット２ｆの横辺部上にバッテリ１０が搭載されている。このバッテリ１０は多数の単電池１１を直列接続するとともにバッテリケース１２内に収容配置してなるものである。
【００１６】また上記バッテリケース１２の後側には冷却用ファン１３が配設されており、該冷却用ファン１３の上側には充電器１４が配設され、さらに該充電器１４の上側には、上記電動モータ７の出力制御を行うモータコントローラ１５が配設されている。なお上記充電器１４は、該充電器１４による充電の開始，中断，終了及び充電電流値の制御、さらにリフレッシュ放電の実行を制御するバッテリマネジメントコントローラを内蔵している。
【００１７】図２に示すように、上記モータコントローラ１５のＣＰＵ２０には、運転者の意志により、走行性能重視のパワーモードと経済性重視のエコノミーモードとの何れを選択するモード切替えスイッチ２１、アクセル操作量（アクセル開度）を検出するアクセルポテンショ２２、路面の傾斜角度を検出する傾斜計２３、電動モータ７に供給されるモータ電流値を検出する電流計２５、及び電動モータ７の回転数を検出するエンコーダ２６のそれぞれの検出信号がインターフェース回路２４を介して入力される。
【００１８】そして上記ＣＰＵ２０は、上記アクセルポテンショ２２の検出したアクセル開度に応じたモータ電流指令値を求めるとともに、該モータ電流指令値と上記電流計２５で検出されたモータ電流値と比較し、例えばその差分に比例するように制御値を求めるＰＩＤ制御により出力値を決定し、該出力値に応じたパルス幅をドライブ回路２７に出力する。
【００１９】上記ドライブ回路２７は、入力されたパルス幅に応じて電動モータ７に通電するためのＦＥＴ等のパワースイッチング素子を駆動し、これにより電動モータ７が回転し、駆動力を発生する。なお、上記ＣＰＵ２０はエンコーダ２６で検出された駆動モータ７の回転数と固定情報として記憶している減速比等から車速を求める。
【００２０】ここで上記ＣＰＵ２０は、上記モード切替えスイッチ２１によりパワーモードが選択されている場合には、所定の最大許容電流値の範囲内で、上記アクセルポテンショ２２で検出されたアクセル開度をそのまま上記モータ電流指令値として採用する一方、エコノミーモードが選択されている場合には、モータ電流指令値を、上記パワーモード選択時の最大許容電流値より小さいエコノミ最大許容電流値以下に制限する最大許容電流値制限手段として機能する。
【００２１】また上記ＣＰＵ２０は、上記傾斜計２３により検出された路面の傾斜角度が所定値以上の場合には登坂中であると判断する登坂検出手段として機能し、また登坂中と判断した場合には上記エコノミ最大許容電流値を大側に補正する制限電流値補正手段としても機能する。具体的には上記モータ電流指令値の制限を解除し、上記パワーモードと同じ最大許容電流値の範囲内でモータ電流指令値を制御する。そしてこのエコノミーモードにおいて路面の傾斜角度が上記所定値未満となった場合には、再び最大許容電流値を上記エコノミ最大許容電流値に制限する。
【００２２】次に出力制御動作を図３，図４のフローチャートに沿って説明する。走行制御が開始されると、アクセルポテンショ２２の検出値が読み込まれ（ステップＳ１）、該ポテンショ値に所定の比例係数を乗算してモータ電流指令値が求められる（ステップＳ２）。この場合に、上記モード切替えスイッチ２１により通常モード（パワーモード）が選択されている場合には、上記求められたモータ電流指令値と電流計２５で検出されたモータ電流値とに基づいて電流フィードバック制御により、デューティ比が計算され（ステップＳ３〜５）、この計算結果に基づいて上記電動モータ７に供給される電流値が制御される。
【００２３】上記ステップＳ３において、エコノミーモードが選択されている場合には、上記モータ電流指令値に後述するエコノミーモード処理が施され（ステップＳ６）、該処理後のモータ電流指令値に基づいて上記フィードバック制御が行われる。
【００２４】上記エコノミーモード処理では、図４に示すように、まず登坂中であるか否か、つまり傾斜計２３により検出された路面の傾斜角度が所定値より大きいか否かが判断され（ステップＳ１１）、検出傾斜角度が所定値より小さい場合、つまり登坂中以外の場合には、モータ電流指令値と、パワーモード時の最大許容電流値より小さい値に予め設定された最大設定値（エコノミ最大許容電流値）とが比較され（ステップＳ１２）、モータ電流指令値が最大設定値以下である場合にはモータ電流指令値をそのまま用いて上記ステップＳ４のフィードバック制御が行われる。一方、上記モータ電流指令値が最大設定値より大きい場合には、該モータ電流指令値は最大設定値に制限され（ステップＳ１３）、ステップＳ４に移行する。
【００２５】そして上記ステップＳ１１において登坂中である場合には、上記モータ電流指令値に何ら処理を施すことなく、つまり上記パワーモードの場合と同様に上記演算されたままのモータ電流指令値でステップＳ４のフィードバック制御が行われる。
【００２６】このように、本実施形態装置では、モータ電流指令値を最大設定値（エコノミ最大許容電流値）に制限する経済性重視のエコノミーモードと、この制限を行わない走行性能重視のパワーモードとを選択可能としたので、走行可能距離を延ばすかあるいは加速性等の走行性能を重視するか等のユーザの希望するモードの走行が可能である。
【００２７】そしてエコノミーモードを選択している場合であっても、登坂走行においては、上記モータ電流指令値を制限することなくフィードバック制御を行うようにしたので、登坂走行についてはパワーモードと同様となり、登坂走行に支障が生じることはない。
【００２８】図５〜図７は本発明の第２実施形態を示す。上記第１実施形態では、傾斜計により検出した路面の傾斜角度に基づいて登坂中か否かの判断を行うようにしたが、本第２実施形態は傾斜計を用いることなく登坂中か否かの判断を行うようにした例である。
【００２９】登坂中か否かの判断フローを示す図５において、上記アクセルポテンショ２２で検出されたスロットル開度からモータ駆動力（モータ電流値）が、また上記エンコーダ２６で検出されたモータ回転数から車速がそれぞれ求められ（ステップＳ２１）、該求められたモータ駆動力と車速とから、図６の車速−駆動力特性曲線上における現在の走行状態を示すポイントＡが求められ、該ポイントＡの位置と走行抵抗との関係から登坂中か否かが判断される（ステップＳ２２，２３）。
【００３０】図６，図７において、駆動力曲線Ｃ100 はアクセル開度が全開、つまり最大電流が電動モータ７に供給されている場合の車速−駆動力特性を示し、駆動力曲線Ｃ70, Ｃ50, Ｃ30はそれぞれアクセル開度、つまりモータ電流値が７０，５０，３０％の場合の車速−駆動力特性を示す。また傾斜度曲線Ｄｏは平坦路における車速−走行抵抗特性を示し、傾斜度曲線Ｄ3,Ｄ5,Ｄ10, Ｄ15はそれぞれ路面の傾斜角度が３，５，１０，１５度の場合の車速−走行抵抗特性を示し、これらの特性は予め実験等で求められたものであり、上記コントローラ１５に内蔵されている。
【００３１】アクセル開度を全開とした場合、車速は例えば平坦路ではｖmax となり、傾斜角度が１５°の登坂路ではｖmin となる。またアクセル開度を例えば３０％とした場合において車速がＶ30である場合には、Ｃ30ラインとＶ30ラインとの交点Ａの座標から現在走行中の路面の傾斜角度は３°であることが判る。ＣＰＵ２０は求められた路面の傾斜角度が所定値（例えば５°）以上の場合には登坂中であると判断する。
【００３２】上記スロットル開度と車速との関係から登坂走行中であると判断された場合には、上記第１実施形態と同様に、エコノミーモードを選択している場合であっても、上記モータ電流指令値を制限することなくスロットル開度に応じた電流指令値をそのまま使用してフィードバック制御が行われる。
【００３３】また、上記ＣＰＵ２０は現在の走行状態を示すポイントＡが、図７に斜線で示した領域、つまり平坦路の車速−走行抵抗特性線Ｄ0 より下側に位置している場合には降坂中であると判断する。この判断により回生制動力の値を変化させることも可能である。
【００３４】このように本第２実施形態においても上記第１実施形態と同様に、エコノミーモードを選択している場合であっても登坂走行に支障が生じることはない。さらに本第２実施形態では、スロットル開度（モータ電流値）と車速とから登坂中か否かの検出が可能であり、傾斜計を不要にでき、コストを低減できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００７６
【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）１月１２日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】下市 努
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２０５９１４ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）７月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−４１０１ |
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