| 【発明の名称】 |
電動車両の走行制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】原 延男
【氏名】八木 啓明
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| 【要約】 |
【課題】モータ電流を検出する電流センサの故障が発生した場合でも、制御を複雑にすることなく、ＦＥＴ過電流やモータ過電流が流れるのを防止でき、かつ走行を継続することができる電動車両の走行制御装置を提供する。
【解決手段】バッテリ１５と、該バッテリ１５を電源として車輪１７を回転駆動する駆動モータ５０とを備えた電動車両の走行制御装置において、上記モータの電流を検出するモータ電流検出手段３０１と、該検出されたモータ電流検出値が車両運転状態に応じて設定されたモータ電流指令値と一致するようにフィードバック制御するフィードバック制御手段３０２と、車両運転状態に応じたモータ電流指令値をオープンループ制御で設定するオープンループ制御手段３０３と、上記フィードバック制御手段３０２によるモータ電流指令値を上記オープンループ制御手段３０３によるモータ電流指令値より小さい値に制限する電流指令値制限手段３０４とを備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 バッテリと、該バッテリを電源として車輪を回転駆動する駆動モータとを備えた電動車両の走行制御装置において、上記モータに流れる電流を検出するモータ電流検出手段と、該検出されたモータ電流検出値が車両運転状態に応じて設定されたモータ電流指令値と一致するようにフィードバック制御するフィードバック制御手段と、車両運転状態に応じたモータ電流指令値をオープンループ制御で設定するオープンループ制御手段と、上記フィードバック制御手段によるモータ電流指令値を上記オープンループ制御手段によるモータ電流指令値より小さい値に制限する電流指令値制限手段とを備えたことを特徴とする電動車両のモータ制御装置。
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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、バッテリを電源とする駆動モータにより車輪を回転駆動するようにした電動車両の走行制御装置に関し、特にモータ電流検出センサが故障した場合でも走行停止とならないようにしたものに関する。なお、本発明における電動車両には、モータ駆動力のみで走行するもの及びモータ駆動力と人力との合成力により走行するいわゆる電動補助車両も含まれる。
【０００２】
【従来の技術】電動車両における走行制御として、モータ電流検出手段センサによって検出された駆動モータを流れるモータ電流検出値と、スロットル開度，モータ回転数等に応じて設定制御されるモータ電流指令値との偏差が０になるようにフィードバック制御を行なうようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記フィードバック制御を行うようにした場合、上記モータ電流検出センサが感度異常，オフセット異常，断線等で故障した場合に、モータ電流検出値が実際にモータを流れている電流値よりも小さくなると、モータに大電流が供給されてモータの出力異常やパワーモジュール内素子（ＦＥＴ）の故障が懸念され、従ってモータ電流検出センサが故障した場合には走行停止につながるという問題がある。
【０００４】なお、上記フィードバック制御における問題を解消する方法として、相電流検出センサの異常をモータへの相電圧指令値により検出するように構成し、異常が検出されたときには該異常な電流検出センサによる相電流検出値を、該異常な電流検出センサが正常時に検出する相電流検出値に補正するようにしたものがある（特開平９−１７２７０３号公報参照）。しかしこの方法の場合、制御が複雑になるという問題がある。
【０００５】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、モータ電流検出センサの故障が発生しても走行を可能にでき、また制御が複雑になることもない電動車両の走行制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、図８に示すように、バッテリ１５と、該バッテリ１５を電源として車輪を回転駆動するモータ５０とを備えた電動車両の走行制御装置３００において、上記モータ５０に流れる電流を検出するモータ電流検出手段３０１と、該検出されたモータ電流検出値が車両運転状態に応じて設定されたモータ電流指令値と一致するようにフィードバック制御するフィードバック制御手段３０２と、車両運転状態に応じたモータ電流指令値をオープンループ制御で設定するオープンループ制御手段３０３と、上記フィードバック制御手段３０２によるモータ電流指令値を上記オープンループ制御手段３０３によるモータ電流指令値より小さい値に制限する電流指令値制限手段３０４とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
【発明の作用効果】本発明に係る電動車両の走行制御装置によれば、モータ電流検出手段３０１がモータ５０に流れているモータ電流値を検出し、フィードバック制御手段３０２が上記検出されたモータ電流値が運転状態に基づいて設定された電流指令値となるように上記モータ５０への供給電流値をフィードバック制御する。また、オープンループ制御手段３０３が、上記モータ５０の運転状態に対応したモータ電流指令値をオープンループ制御により設定する。
【０００８】このようにフィードバック制御とオープンループ制御との両方を同時に行いながら、電流指令値制限手段３０４が、上記フィードバック制御手段３０２による電流指令値を上記オープンループ制御手段３０３による電流指令値より小さい値に制限する。従って上記モータ電流検出手段３０１が故障してモータ電流検出値が実際にモータを流れる電流より小さくなった場合でも、上記フィードバック制御手段３０２によるモータ電流指令値はオープンループ制御手段３０３による電流指令値より小さい値に制限されるため、ＦＥＴ過電流やモータ過電流を防止することができ、制御を複雑にすることなく、上記モータ電流検出手段３０１の故障時にも走行を可能にできる。
【０００９】
【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ないし図７は、本発明の一実施形態による電動二輪車の走行制御装置を説明するための図であり、図１，２はスクータ型電動二輪車の左，右側面図、図３は上記走行制御装置の構成図、図４は上記走行制御装置の構成図、図５は上記走行制御装置の動作を説明するためのブロック図、図６は上記走行制御装置におけるモータの通電方法を説明するための図、図７は上記走行制御装置における電流指令値の制御方法を説明するための図である。
【００１０】図において、１はスクータ型電動二輪車であり、これの車体フレーム２は、ヘッドパイプ３に車体後方に斜め下方に延びる１本のメインフレーム４を接続し、該メインフレーム４の下端に左, 右一対のサイドフレーム５，５の前端を接続し、該各サイドフレーム５を後方に延長した概略構造のものである。
【００１１】上記左, 右のサイドフレーム５，５は、メインフレーム４から車幅方向外方に拡開しつつ下方に延びた後、車体後方に屈曲して略水平に直線状に延びる水平部５ａと、該水平部５ａの後端から上方に屈曲した後、後方斜め上方に延びる傾斜部５ｂとから構成されている。そして上記左右のサイドフレーム５，５の前端付近と上記傾斜部５ｂの前端付近とはブラケット６ａ，６ｂを介して補強パイプ６により連結されており、側面から見たとき該補強パイプ６と上記水平部５ｂとで囲まれた空間内に後述するバッテリユニット１５が搭載されており、また上記後側のブラケット６ｂの上端部によりシート１６が前ヒンジを介して上下方向に回動可能に支持されている。
【００１２】上記ヘッドパイプ３には操向軸７が回転自在に枢支されている。該操向軸７の下端にはフロントフォーク８が、上端には操向ハンドル９がそれぞれ固定されており、該フロントフォーク８の下端には前輪１０が軸支されている。
【００１３】上記操向ハンドル９はハンドルカバー２０で囲まれている。また上記ヘッドパイプ３の前方にはフロントカバー２１が、後方にはレッグシールド２２がそれぞれ装着され、両者でヘッドパイプ３を囲んでいる。上記レッグシールド２２の下端部に続いて後方に延びるフートボード２３が上記サイドフレーム５，５の水平部５ａに搭載された電池ユニット１５の上方を覆うように配設されている。また該フートボード２３の左, 右側縁に続いて上記バッテリユニット１５及び水平部５ａ，補強パイプ６の側方及び下方を覆うようにアンダカバー２４が配設されている。さらにまた上記傾斜部５ｂの側方は上記シート１６の下方を覆うサイドカバー２５によって覆われている。なおシート１６下方のサイドカバー２５内には該シート１６により開閉される収納ボックスが配設されている。
【００１４】上記車体フレーム２の左，右の傾斜部５ｂ，５ｂにより電動式駆動装置１４が懸架支持されている。この電動式駆動装置１４は、上記バッテリユニット１５と、該ユニット１５を電源として後輪１７を回転駆動する動力ユニット１３と、上記操向ハンドル９の右端部に配設されたスロットルグリップの回動操作（スロットル開度）及び車速に基づいて上記動力ユニット１３への給電量を制御するコントロールユニット１８と、該コントロールユニット１８からの制御信号に応じて駆動モータ５０の回転を制御するパワーモジュール（モータ駆動回路）２７、及び上記バッテリユニット１５を充電する充電器２６とを備えている。
【００１５】上記コントロールユニット１８はサイドカバー２５内の後端部に起立させて搭載されている。該コントロールユニット１８の後側にはキャリア２８を支持する左，右一対の脚部２８ａが立設されており、該キャリア２８の前端部はシート１６の後端部を支持する門形のステー１６ａに固定されている。このようにして上記コントロールユニット１８はキャリア２８，脚部２８ａ，ステー１６ａ及びサイドフレーム５の後端部で囲まれた空間内に位置しており、外力が直接作用することがないようになっている。
【００１６】また上記充電器２６はシート１６の後端部を支持する門形のステー１６ａの内側に位置するように搭載されている。さらにまた上記パワーモジュール２７は後輪１７の右側上部を覆うように配置され、その前側上部はサイドカバー２５内に位置しており、ガソリンエンジン搭載車の場合の消音器に似た外観を呈している。
【００１７】上記バッテリユニット１５は、充電可能な多数のＮｉ−Ｃｄ電池セル１５ｅを直列接続してなる第１〜第４バッテリブロック１５ａ〜１５ｄを直列接続してなり、電池ケース３２内に配置されている。この電池ケース３２は、左, 右のサイドフレーム５，５の水平部５ａ，５ａ間に架け渡して固定された４本のステー３３上に搭載されている。
【００１８】上記動力ユニット１３は、左, 右の傾斜部５ｂの下面に固定された左，右の懸架ブラケット１１，１１間に挿通固定されたピボット軸１２により上下揺動自在に枢支されている。この動力ユニット１３は、車両左側に配置され、前後方向に延びる側面視略長円状のアルミダイキャスト製伝動ケース４１と、該伝動ケース４１の前端部に車幅方向に向けて配置された駆動モータ５０とを一体的に結合した構成となっている。またこの動力ユニット１３の後端と左側のサイドフレーム５の傾斜部５ｂの後端との間には１本の緩衝器１９が介設されている。
【００１９】図３に示すように、上記電動二輪車１では、コントロールユニット１８により、スロットル開度，モータ回転数等に基づいてパワーモジュール２７を介して上記駆動モータ５０への給電量がフィードバック制御及びオープンループ制御によって制御され、該モータ５０の回転が変速機４３を介して後輪１７に伝達される。また上記コントロールユニット１８により上記変速機４３の変速段を切り換える切換モータ８８の動作が制御される。
【００２０】図４において、上記駆動モータ５０には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相を有するブラシレスＤＣ三相モータが採用されている。そしてこのモータ５０の軸方向外端部には、該モータ５０の回転子の固定子に対する回転位置を検出するモータ回転位置検出手段としてのエンコーダが配設されている。また上記モータ５０には、上記Ｕ相，Ｗ相のモータ電流値を検出するモータ電流検出センサ（ＣＴ）５３ｕ，５３ｗが配設されており、また上記バッテリ１５からパワーモジュール２７に流れる電流値を検出するバッテリ電流検出センサ５３ａが設けられている。
【００２１】そして上記コントロールユニット１８は、ＣＰＵ１８ａと、スイッチング回路１８ｂとを備えており、該ＣＰＵ１８ａには、上記モータ電流検出センサ５３ｕ，５３ｗで検出されＵ相，Ｗ相のモータ電流Ｉｕ，Ｉｗ、及びバッテリ電流検出センサ５３ａで検出されたバッテリ電流Ｉｂが、インターフェイス５４ａを介して、さらにＡ／Ｄコンバータ５４ｂによりＡ／Ｄ変換されて入力されている。
【００２２】なお、上記Ｖ相のモータ電流は検出されないが、Ｉｖ＝−（Ｉｕ＋Ｉｗ）によりＣＰＵ１８ａ内で演算される。またこのＣＰＵ１８ａには、上記エンコーダ５２からのエンコーダ信号、メインスイッチ３０からのオンオフ信号、スロットルセンサ２９からのスロットル開度信号がそれぞれインターフェイス５４ａを介して入力される。
【００２３】また上記バッテリ１５には、電池温度を検出するサーミスタ３４ａ〜３４ｄが上記第１〜第４バッテリブロック１５ａ〜１５ｄに配設されており、該各サーミスタ３４ａ〜３４ｄの検出温度はインターフェイス５４ａ，Ａ／Ｄコンバータ５４ｂを介して上記ＣＰＵ１８ａに入力されている。
【００２４】上記パワーモジュール２７は、上記駆動モータ５０の各相毎に一対ずつ設けられたＦＥＴ３５と、１組の電圧安定用コンデンサ３６とを備えている。上記コントロールユニット１８のスイッチング回路１８ｂにより上記各ＦＥＴ３５をオンオフ制御することにより上記モータ５０への電流供給量が制御される。なお、３７は上記パワーモジュール２７への電力供給ラインをＣＰＵ１８ａからの制御信号によりオンオフするパワーリレーである。
【００２５】上記コントロールユニット１８による上記モータ５０の走行制御動作を図５に基づいて説明する。本実施形態装置では、上記モータ５０に流れる電流をモータ電流検出センサ５３ｕ，５３ｗで検出し、該検出されたモータ電流検出値が車両運転状態に応じて設定されたモータ電流指令値と一致するように制御するフィードバック制御と、車両運転状態に応じたモータ電流指令値を設定するオープンループ制御とが同時に行われる。
【００２６】そして上記オープンループ制御と、上記フィードバック制御とを行うに当たり、フィードバック制御におけるモータ電流流指令値は上記オープンループ制御によるモータ電流指令値より小さい値に制限される。具体的には、上記モータ５０に流れる電流の検出値（Ｕ相電流値Ｉｕ，Ｗ相電流値Ｉｗ）が３相／２相変換されたｑ軸電流値，ｄ軸電流値と、スロットル開度ａとエンコーダで検出されたモータ回転数ｂとに基づいて演算されたｄ軸電流指令値，ｑ軸電流指令値との偏差を０とするようにｄ軸電圧指令値，ｑ軸電圧指令値が求められる。この場合に、このｄ軸電圧指令値，ｑ軸電圧指令値は、上記スロットル開度ａ，モータ回転数ｂに基づいて演算されたｄ軸電圧上限指令値，ｑ軸電圧上限指令値以下に制限される。
【００２７】また、エンコーダ信号ｃと上記モータ回転数ｂとに基づいて演算されたロータ角度と、上記ｄ軸電圧指令値，ｑ軸電圧指令値とが、２相→３相変換されて、Ｕ, Ｖ, Ｗ相電圧指令値として上記パワーモジュール２７のドライブ回路に出力され、上記指令値に基づいて上記モータ５０の駆動制御が行なわれる。そして、上記制御されたモータ５０へのＵ相電流値Ｉｕ，Ｗ相電流値Ｉｗが再び検出されて上述のフィードバック制御に用いられ、この処理が繰り返される。
【００２８】次に、上記ｄ軸電圧上限指令値，ｑ軸電圧上限指令値についてさらに詳述する。まず図６に基づいて、上記駆動モータ５０の通電方法について説明する。図中、誘起電圧とは、モータ５０の磁石がコイルを横切ることで発生する電圧のことである。本実施形態では、上記誘起電圧に応じた信号（ａ）と基準パルス（ｂ）とから磁極の位置（位相θ）を検出し、誘起電圧が正のときハイとなるエンコーダ信号（ｃ）が出力され、該エンコーダ信号（ｃ）によって検出された磁極位置と位相を一致させたモータ電流（ｄ）が供給されるようになっている。つまり上記誘起電圧とモータ電流との位相を揃えるようにしている。
【００２９】具体的には、上記誘起電圧に基づいてエンコーダ信号が発生され、該エンコーダ信号と上記基準パルスとに基づいて位相が検出され、該検出位相に応じて、電流指令値が出力され、該指令値に基づいて上記通電が行なわれる。なお、上記基準パルスを用いることなく、上記モータ５０の回転数と誘起電圧信号Ｕ, Ｖ, Ｗとから位相を検出するようにしても良い。
【００３０】この場合において、上記オープンループ制御における上記ｄ軸電圧上限指令値，ｑ軸電圧上限指令値は、図７に特性線Ａで示すように設定されており、上記誘起電圧を示す特性線Ｃと位相が同一となっている。そして上記フィードバック制御における上記ｄ軸電圧指令値，ｑ軸電圧指令値は、同図に特性線Ｂで示すように制御される。この場合に仮に上記モータ電流検出センサ５３ｕ，５３ｗが故障して検出値がｄ軸電圧指令値，ｑ軸電圧指令値より低い値を示すと上記フィードバック制御における指令値は増大していくこととなるが、この場合でも、該指令値は上記特性線Ａで示されたｄ軸電圧上限指令値，ｑ軸電圧上限指令値より小さい値に制限される。
【００３１】このように、本実施形態では、フィードバック制御における指令値を、オープンループ制御における指令値を越えないように制限したので、上記モータ電流検出センサ５３ｕ，５３ｗが故障した場合でも、ＦＥＴ過電流やモータ過電流が流れるのを防止でき、かつ走行を継続することができる。
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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１１年６月１６日（１９９９．６．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７６１９
【弁理士】
【氏名又は名称】下市 努
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| 【公開番号】 |
特開２００１−８３０４（Ｐ２００１−８３０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月１２日（２００１．１．１２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１６９２０７ |
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