| 【発明の名称】 |
電動補助車両の駆動モータ制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】渥美 孝幸
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| 【要約】 |
【課題】バッテリ残容量，電圧低下，バッテリ劣化等のために異常停止してしまうことのない電動補助車両の駆動モータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が予め設定された異常判定値より大の場合にモータ出力異常と判断するようにした電動補助車両の駆動モータ制御装置において、上記異常判定値を、車両状態に基づいて変化させるようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が予め設定された異常判定値より大の場合にモータ出力異常と判断するようにした電動補助車両の駆動モータ制御装置において、上記異常判定値を、車両状態に基づいて変化させるようにしたことを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
【請求項２】 請求項１において、バッテリの残容量低下，電圧低下あるいはバッテリの劣化等のバッテリ異常に基づいて上記異常判定値を変化させることを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
【請求項３】 請求項２において、バッテリ残容量が所定値以下の範囲にある場合には該バッテリ残容量が小さいほど上記異常判定値を大きくすることを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
【請求項４】 請求項２において、バッテリ電圧が所定値以下の範囲にある場合には該バッテリ電圧が小さいほど上記異常判定値を大きくすることを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
【請求項５】 請求項１ないし４の何れかにおいて、バッテリ初期容量に対するバッテリ最大残容量の割合が所定値より小さいこと等によりバッテリ劣化と判断した場合には、上記モータ出力異常の判断処理を停止することを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
【請求項６】 請求項１において、モータ回転数が高い場合の上記異常判定値をモータ回転数が低い場合の上記異常判定値より大きくすることを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
【請求項７】 請求項１において、電流積算値，走行時間積算値，あるいは走行距離積算値が大きい場合の上記異常判定値を小さい場合の異常判定値より大きくすることを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
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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、電動補助車両の駆動モータ制御装置に関し、詳細には駆動モータや駆動モータ駆動回路が正常であるにも関わらず異常停止がなされることのないようにした駆動モータ制御装置の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ペダル踏力に応じた補助電流を駆動モータに供給し、該駆動モータからの補助動力を上記ペダル踏力と共に駆動輪に供給するようにした電動補助自転車においては、駆動モータ及びモータ駆動回路の保護を図るために、モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が予め設定された異常判定値より大きくなるとモータ出力異常と判断し、上記駆動モータへの補助電流の供給を停止し、もって補助動力の供給を停止するようにした異常停止システムが採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしバッテリ残容量，バッテリ電圧の低下、バッテリ劣化等が原因となってモータ電流指令値通りに電流を供給できなくなる場合がある。このような場合には、モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が大きくなり、駆動モータ及びモータ駆動回路が正常であるにも関わらず異常停止してしまう場合がある。
【０００４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリ残容量，電圧低下，バッテリ劣化等のために異常停止してしまうことのない電動補助車両の駆動モータ制御装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が予め設定された異常判定値より大の場合にモータ出力異常と判断するようにした電動補助車両の駆動モータ制御装置において、上記異常判定値を、車両状態に基づいて変化させるようにしたことを特徴としている。
【０００６】請求項２の発明は、請求項１において、バッテリの残容量低下，電圧低下あるいはバッテリの劣化等のバッテリ異常に基づいて上記異常判定値を変化させることを特徴としている。
【０００７】請求項３の発明は、請求項２において、バッテリ残容量が所定値以下の範囲にある場合には該バッテリ残容量が小さいほど上記異常判定値を大きくすることを特徴としている。
【０００８】請求項４の発明は、請求項２において、バッテリ電圧が所定値以下の範囲にある場合には該バッテリ電圧が小さいほど上記異常判定値を大きくすることを特徴としている。
【０００９】請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかにおいて、バッテリ初期容量に対するバッテリ最大残容量の割合が所定値より小さいこと等によりバッテリ劣化と判断した場合には、上記モータ出力異常の判断処理を停止することを特徴としている。
【００１０】請求項６の発明は、請求項１において、モータ回転数が高い場合の上記異常判定値をモータ回転数が低い場合の上記異常判定値より大きくすることを特徴としている。
【００１１】請求項７の発明は、請求項１において、電流積算値，走行時間積算値，あるいは走行距離積算値が大きい場合の上記異常判定値を小さい場合の異常判定値より大きくすることを特徴としている。
【００１２】
【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、モータ出力異常と判断する場合の基準となる異常判定値を、車両状態、例えば請求項２の発明に示すようにバッテリの残容量低下，電圧低下あるいはバッテリの劣化等のバッテリ異常に基づいて変化させるようにしたので、駆動モータやモータ駆動回路が正常であるにも関わらずバッテリ状態等で直ちに異常停止となる問題を回避でき、結果的にモータ出力異常判定を正確行なうことができる。
【００１３】また請求項３の発明によれば、バッテリ残容量が所定値以下の範囲にある場合には該バッテリ残容量が小さいほど上記異常判定値を大きくし、請求項４の発明によれば、バッテリ電圧が所定値以下の範囲にある場合には該バッテリ電圧が小さいほど上記異常判定値を大きくし、さらに請求項５の発明によれば、バッテリ劣化の場合には上記モータ出力異常の判断処理そのものを停止するようにしたので、バッテリ状態の悪化によって直ちに異常停止となる問題を回避できる。即ち、バッテリ残容量低下，バッテリ電圧低下，及びバッテリ劣化の場合には、モータ出力指令値通りの電流を流せなくなり、フィードバック電流値との差が大きくなるが、この場合には異常判定値も大きく設定されているので、直ちにモータ出力異常と判断されることはない。
【００１４】請求項６の発明によれば、モータ回転数が高い場合の上記異常判定値をモータ回転数が低い場合の上記異常判定値より大きくしたので、モータ回転数が高いことに起因してモータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が大きくなっても直ちに異常停止することはない。
【００１５】請求項７の発明によれば、電流積算値，走行時間積算値，あるいは走行距離積算値が大きい場合の上記異常判定値を小さい場合の異常判定値より大きくしたので、経年変化に起因してモータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が大きくなっても直ちに異常停止することはない。
【００１６】
【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実施形態を説明するための図であり、図１は本実施形態制御装置を搭載した電動補助自転車の模式側面図、図２はモータ出力異常判定ブロック図、図３はモータ出力異常判定フローチャートを示す図、図４は異常判定値マップを示す図である。
【００１７】図１において、１は電動補助車両としての電動補助自転車であり、これの車体フレーム２はヘッドパイプ３と、該ヘッドパイプ３から車体後方斜め下方に延びるダウンチューブ４と、該ダウンチューブ４の後端から上方に起立して延びるシートチューブ５と、上記ダウンチューブ４の後端から後方に略水平に延びる左，右一対のチェーンステー６と、該両チェーンステー６の後端部と上記シートチューブ５の上端部とを結合する左，右一対のシートステー７と、上記ヘッドパイプ３から水平に延びる水平チューブ８とを備えている。
【００１８】上記ヘッドパイプ３にはフロントフォーク９が左右に回動可能に支持されている。このフロントフォーク９の下端には前輪１０が軸支されており、上端には操向ハンドル１１が固着されている。また上記シートチューブ５の上端にはサドル１２が装着されている。さらに上記チェーンステー６の後端には後輪１３が軸支されている。
【００１９】上記車体フレーム２の中央下端部には変速機構を内蔵するペダルユニット１４が配設されている。このペダルユニット１４は、運転者によりペダル１５ａに加えられた踏力によりクランクアーム１５ｂを介してクランク軸１５ｃを回転駆動し、該クランク軸１５ｃの回転を内蔵する変速機構の変速段に応じた変速比で変速して出力し、該出力をチェーン１６により後輪１３のハブ１８に伝達するようになっている。
【００２０】なお、上記変速機構として第１速及び第２速を有する２段変速式のものが採用されている。また上記ペダルユニット１４内には上記ペダル１５ａに加えられる踏力を連続的に検出する踏力センサ１７が配設されている。この踏力センサ１７は上記踏力の大きさに応じた踏力電圧を発生する。
【００２１】上記後輪１３のハブ１８内には駆動モータが配設されている。この駆動モータはバッテリ１９から供給されるモータ補助電流値に応じた補助動力を発生する。この補助動力と上記変速機構を経た後チェーン１６を介して伝達された踏力とが合力されて上記ハブ１８ひいては後輪１３を駆動することとなる。
【００２２】またバッテリ１９の収容ケースの底部にはバッテリマネージメントコントローラ２０が配設されており、また上記ペダルユニット１４内にはモータコントローラ２１が配設されている。
【００２３】上記バッテリマネージメントコントローラ２０はバッテリ１９の充電状態及び放電状態を管理するためのものであり、例えば該バッテリ１９の種類判別、残容量計算処理、バッテリ電圧の監視、バッテリ保護のための最大放電電流値計算処理、放電停止判断、放電禁止判断及び故障診断のためのダイアグ情報処理、その他の演算処理を行なう。
【００２４】上記モータコントローラ２１は、上記駆動モータの運転制御を行なうためのものであり、上記踏力センサ１７で検出されたペダル踏力に対応したモータ補助動力を発生させるためのモータ電流指令値を求め、駆動モータに供給される補助電流値がこの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を行う。これによりペダル踏力に所定のアシスト比（通常１．０）を乗じてなるモータ補助動力を発生させ、該モータ補助動力を上記踏力と共に後輪１３に供給するように構成されている。
【００２５】上記モータ電流値フィードバック制御においては、上記モータ電流指令値と検出されたフィードバック電流値との差が所定の異常判定値より大となった場合には、モータ出力状態が異常であると判断して上記駆動モータによるモータ補助動力の供給を停止するようになっている。
【００２６】そして本実施形態では、上記モータ出力異常の判断の基準となる異常判定値はバッテリ状態に応じた可変値となっている。即ち、図２に示すように、上記モータコントローラ２１は、上記バッテリマネージメントコントローラ２０からのバッテリ種類情報ａ，バッテリ残容量情報ｂ，及びバッテリ劣化情報ｃが入力され、バッテリの種類に応じたバッテリ残容量−異常判定値マップを選択し、該マップ上においてバッテリ残容量に対応した異常判定値を決定し、上記モータ電流指令値とフィードバック電流値との差が上記決定した異常判定値以上になった場合には、モータ補助動力の供給を停止する異常停止処理を行なう。
【００２７】またバッテリ劣化情報ｃによりバッテリ１９が劣化していると判断された場合には、モータ出力異常判定は行なわれない。なお、バッテリ１９が劣化していると判断されるのは、例えば満充電時のバッテリ最大残容量がバッテリ初期容量に対して４０％以下である場合等である。
【００２８】上記モータ出力異常判定手順を図３のフローチャートに沿って説明する。上記コントローラ２１により、バッテリ劣化情報ｃに基づいてバッテリ１９が劣化しているか否かが判断され、劣化していないと判断された場合（ステップＳ１）にはバッテリ種類情報ａからバッテリの種類が判断され（ステップＳ２）、Ｎｉ−ＭＨバッテリである場合には図４に破線で示すニッケル水素異常判定値マップＡにより異常判定値が決定され（ステップＳ３）、Ｎｉ−ＣＤバッテリである場合には図４に実線で示すニカド異常判定値マップＢにより異常判定値が決定される（ステップＳ４）。そして上記モータ電流指令値とフィードバック電流値との差が上記決定された異常判定値より大きい場合には異常状態であると判定するモータ出力異常判定が行なわれる（ステップＳ５）。
【００２９】なお、ステップＳ１において、バッテリ１９が劣化していると判断された場合には、上記モータ出力異常判定自体が行なわれない。また上記モータ出力異常と判断された場合には駆動モータからの補助動力の供給は停止される。
【００３０】このように本実施形態では、モータ出力異常判定を行なう場合の基準となる異常判定値を、バッテリ残容量の初期容量に対する割合が所定値（４０％又は２０％）を越える範囲では従来と同様の基準値に固定し、バッテリ残容量が上記所定値以下の場合には、該残容量が小さくなるほど上記異常判定値を大きい側に変化させたので、駆動モータ及び該モータの駆動回路は正常であるにもかかわらずバッテリ残容量が少ないことが起因してモータ電流指令値を流せない場合に直ちにモータ出力異常として補助動力の供給を停止してしまう、といった問題を回避できる。
【００３１】またバッテリの種類に応じた異常判定値マップを選択して使用するようにしたので、バッテリの特性に応じた異常判定値でもってモータ出力異常の判断を行なうことができる。即ち、Ｎｉ−ＭＨバッテリの場合には、バッテリ残容量が４０％を下回ると流せる電流値が減少し、フィードバック電流値がモータ指令電流値より大きく落ち込む特性があり、そのためバッテリ残容量が４０％以下の範囲では該残容量が小さくなるほと異常判定値を大きくするようにした。一方、Ｎｉ−ＣＤバッテリの場合には、バッテリ残容量が２０％までは上記落ち込みがそれほど大きくならないので、バッテリ残容量が２０％となるまで異常判定値を固定し、これ以下では異常判定値を大きくした。
【００３２】図５〜図７は、本発明の第２実施形態を説明するための図であり、本第２実施形態では、バッテリ電圧に基づいて異常判定値を可変としている。即ち、図５に示すように、上記モータコントローラ２１は、上記バッテリマネージメントコントローラ２０からのバッテリ種類情報ａ，バッテリ電圧情報ｄ，及びバッテリ劣化情報ｃが入力され、バッテリの種類に応じたバッテリ電圧−異常判定値マップを選択し、該マップ上においてバッテリ電圧に対応した異常判定値を決定し、上記モータ電流指令値とフィードバック電流値との差が上記決定した異常判定値以上になった場合には、モータ補助動力の供給を停止する異常停止処理を行なう。またバッテリ劣化情報ｃによりバッテリ１９が劣化していると判断された場合には、モータ出力異常判定処理は行なわれない。
【００３３】上記モータ出力異常判定手順を図６のフローチャートに沿って説明する。上記コントローラ２１により、バッテリ劣化情報ｃに基づいてバッテリ１９が劣化しているか否かが判断され、劣化していないと判断された場合（ステップＳ１１）にはバッテリ種類情報ａからバッテリの種類が判断され（ステップＳ１２）、Ｎｉ−ＭＨバッテリである場合には図７に破線で示すニッケル水素異常判定値マップＣにより異常判定値が決定され（ステップＳ１３）、Ｎｉ−ＣＤバッテリである場合には図７に実線で示すニカド異常判定値マップＤにより異常判定値が決定される（ステップＳ１４）。そして上記モータ電流指令値とフィードバック電流値との差が上記決定された異常判定値より大きい場合には異常状態であると判定するモータ出力異常判定が行なわれる（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１１でバッテリが劣化していないと判断された場合には上記モータ出力異常判定処理は行なわれない。
【００３４】このように本第２実施形態では、バッテリ電圧が所定値を越える範囲では従来と同様の基準値に固定し、バッテリ電圧が上記所定値以下の場合には、該電圧が小さくなるほど上記異常判定値を大きい側に変化させたので、駆動モータ及び該モータの駆動回路は正常であるにもかかわらずバッテリ電圧が低いことが起因してモータ電流指令値を流せない場合に直ちにモータ出力異常として補助動力の供給を停止してしまう、といった問題を回避でき、結果的にモータ出力異常判定を正確に行なうことができる。
【００３５】またバッテリの種類に応じた異常判定値マップを選択して使用するようにしたので、バッテリの特性に応じた異常判定値でもってモータ出力異常判断を正確に行なうことができる。
【００３６】図８〜図１１は本発明の第３実施形態を説明するための図であり、本第３実施形態では、モータ回転数に基づいて異常判定値を可変としている。即ち、図８に示すように、上記モータコントローラ２１は、モータ回転数センサからのモータ回転数情報ｅが入力され、モータ回転数−異常判定値マップ上において入力されたモータ回転数に対応した異常判定値を決定し、上記モータ電流指令値とフィードバック電流値との差が上記決定した異常判定値以上になった場合には、モータ補助動力の供給を停止する異常停止処理を行なう。
【００３７】上記モータ出力異常判定手順を図９のフローチャートに沿って説明する。上記コントローラ２１により、図１０に示す異常判定値マップ上でモータ回転数情報ｅに対応した異常判定値が決定される（ステップＳ２１）。そして上記モータ電流指令値とフィードバック電流値との差が上記決定された異常判定値より大きい場合には異常状態であると判定するモータ出力異常判定が行なわれる（ステップＳ２２）。
【００３８】このように本第３実施形態では、異常判定値を、モータ回転数が所定値（例えば１７００ｒｐｍ）未満の場合には従来と同じ基準値に固定し、上記所定値を越えると例えば１９００ｒｐｍまで急激に増加させ、１９００ｒｐｍ以上では上記基準値の２倍以上の値に固定するようにしたので、駆動モータ及び該モータの駆動回路は正常であるにもかかわらずモータ回転数が高いことが起因してモータ電流指令値を流せない場合に直ちにモータ出力異常として補助動力の供給を停止してしまう、といった問題を回避できる。
【００３９】即ち、例えばバッテリ残容量の低下，電圧低下によってモータ回転数が低下するという現象があり、また当該電動補助自転車では、所定車速を越えると上述のアシスト比を徐々に小さくする、いわゆる高速漸減機能が採用されていることからこの場合にもモータ回転数が低下する（図１１参照）。
【００４０】このようにモータ回転数が低下すると、モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が大きくなり、異常判定値が固定の場合には異常停止になり易いといった問題があったが、本実施形態ではこの問題を回避できる。
【００４１】なお、上記実施形態では、バッテリ残容量，バッテリ電圧等のバッテリ状態に応じて、あるいはモータ回転数に応じて異常判定値を可変としたが、本発明は、これらに限らず、その他の車両状態に応じて異常判定値を可変とすることもできる。例えば、電流積算値，走行時間積算値，あるいは走行距離積算値が大きい場合の上記異常判定値を小さい場合の異常判定値より大きくすることもできる。
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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１３年５月１５日（２００１．５．１５） |
| 【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２００２−３４５１０１（Ｐ２００２−３４５１０１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１１月２９日（２００２．１１．２９） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１４５３８９（Ｐ２００１−１４５３８９） |
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