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【発明の名称】 電動車両
【発明者】 【氏名】脇谷 勉
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内

【氏名】乾 勉
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内

【氏名】菅家 博夫
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内
【要約】 【課題】電動車両において制動を短絡ブレーキ回路で実施する場合、急制動時に短絡ブレーキ回路に電気的な過負荷が作用する。

【解決手段】ＳＴ０６で電動モータの制御信号出力を低減する。これにより電動モータの減速制御が実施できる。十分に減速できたら、ＳＴ０４でブレーキ手段を作動させる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 オンで走行可能でオフで停止命令を発する走行準備部材と、前進、中立、後進を指定することのできる方向速度制御部材と、この方向速度制御部材の操作に基づいて正転若しくは逆転して車両を走行させる電動モータと、中立時に制動を掛けることのできるブレーキ手段とを備える電動車両において、この電動車両は、車両の走行中に、前記走行準備部材がオフになるか又は前記方向速度制御部材が中立になったときに、前記電動モータの制御信号出力に所定の減算を繰り返し施すことで、前記ブレーキ手段の作動可能回転速度まで電動モータを減速する電動モータ減速制御を実行する制御部を備えていることを特徴とする電動車両。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電動車両の直進性維持技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、特開平３−９８４０４号公報「小型電動車」に示される電動車は、同公報の第１図に示され通りに、モータ６とモータ駆動回路１８（符号は公報記載のまま。）と電磁ブレーキ２０と電磁ブレーキ駆動回路１９とを備え、同公報の第２頁左下欄第１１行〜第１６行の記載「この電磁ブレーキ（２０）は通電励磁によって制動を解除するととともに非通電で制動状態を得る無励磁作動型である。そして、前記アクセルレバー（１１）が操作されるとブレーキ状態が解除され、前記アクセルレバー（１１）が非操作状態になると、ブレーキ状態が現出される。」によれば、アクセルレバー（１１）がニュートラルになると電磁ブレーキ（２０）を制動状態にするというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のアクセルレバーがニュートラルになったとの情報に基づいて電磁ブレーキを作動させる手順には、次の２つが有力である。■即くブレーキを作動させる。■一定の時間を置いてからブレーキを作動させる。上記■では、車体の慣性力に打ち勝つ大きな容量の電磁ブレーキが当然必要となり、電磁ブレーキの大型化及びコストアップは避けられない。その点、上記■では、車体の慣性力を小さくしてからブレーキを作動させるため、電磁ブレーキの小型化及びコストダウンが図れる。
【０００４】しかし、ブレーキを作動させる前に惰性である程度の距離車体が走行するため、制動距離が長くなる。
【０００５】そこで、本発明の目的は制動距離の短縮化とブレーキ手段のコストダウンの双方を達成できる技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために請求項１は、オンで走行可能でオフで停止命令を発する走行準備部材と、前進、中立、後進を指定することのできる方向速度制御部材と、この方向速度制御部材の操作に基づいて正転若しくは逆転して車両を走行させる電動モータと、中立時に制動を掛けることのできるブレーキ手段とを備える電動車両において、この電動車両は、車両の走行中に、走行準備部材がオフになるか又は方向速度制御部材が中立になったときに、電動モータの制御信号出力に所定の減算を繰り返し施すことで、ブレーキ手段の作動可能回転速度まで電動モータを減速する電動モータ減速制御を実行する制御部を備えていることを特徴とする。
【０００７】電動モータの制御信号出力に所定の減算を繰り返し施すことで、電動モータを電気的に減速制御する。この後にブレーキ手段を作動させる。上記電動モータの減速制御によれば、レシプロエンジンを搭載した車両で行うエンジンブレーキ操作に類似した減速性能が得られる。従って、停止距離は十分に短縮することができる。また、減速後にブレーキ手段を作動させるため、このブレーキ手段は小型化や低コスト化が図れる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は作業者から見た方向に従い、Ｌは左側、Ｒは右側を示す。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【０００９】図１は本発明に係る除雪機の平面図であり、電動車両としての除雪機１０は、機体１１にエンジン１２を搭載し、機体１１の前部に作業部としてのオーガ１３及びブロア１４を装備し、機体１１の左右にクローラ１５Ｌ，１５Ｒを配置し、機体１１の後部に操作盤１６を配置した車両であり、作業者が操作盤１６の後から連れ歩く歩行型作業機である。以下、要部を詳細に説明する。なお、操作盤１６は図２で詳しく説明する。
【００１０】エンジン１２の出力の一部で、発電機１７を回し、得た電力を操作盤１６の下方に配置したバッテリ（図４の符号４３参照）に供給すると共に、後述する左右の走行モータに供給する。エンジン１２の出力の残部は、電磁クラッチ１８及びベルト１９を介して作業部としてのブロア１４及びオーガ１３の回転に充てる。オーガ１３は地面に積もった雪を中央に集める作用をなし、この雪を受け取ったブロア１４はシュータ２１を介して雪を機体１１の周囲の所望の位置へ投射する。２２はオーガハウジングであり、オーガ１３を囲うカバー部材である。
【００１１】左のクローラ１５Ｌは、駆動輪２３Ｌと遊動輪２４Ｌとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｌは左の走行モータ２５Ｌで正逆転させる。右のクローラ１５Ｒも、駆動輪２３Ｒと遊動輪２４Ｒとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｒは右の走行モータ２５Ｒで正逆転させる。
【００１２】従来の除雪機では１個のエンジン（ガソリンエンジン又はジーゼルエンジン）で作業部系（オーガ回転系）と走行系（クローラ駆動系）とを賄っていたが、本発明ではエンジン１２で作業部系（オーガ回転系）を駆動し、電動モータ（走行モータ２５Ｌ，２５Ｒ）で走行系（クローラ駆動系）を駆動するようにしたことを特徴とする。細かな走行速度の制御、旋回制御及び前後進切替制御は電動モータが適当であり、一方、急激な負荷変動を受ける作業部系はパワーのある内燃機関が適当であるとの考えに基づいて、そのようにした。
【００１３】図２は図１の２矢視図であり、操作盤１６には、操作箱２７の手前の側面にメインスイッチ２８、エンジンチョーク２９、クラッチ操作ボタン３１などを備え、操作箱２７の上面に、投雪方向調節レバー３２、オーガハウジング姿勢調節レバー３３、走行系に係る方向速度制御部材としての方向速度レバー３４、作業部系に係るエンジンスロットルレバー３５を備え、操作箱２７の右にグリップ３６Ｒ及び右旋回操作レバー３７Ｒを備え、操作箱２７の左にグリップ３６Ｌ、左旋回操作レバー３７Ｌ及び走行準備部材としての走行準備レバー３８を備える。
【００１４】左右旋回操作レバー３７Ｌ，３７Ｒはブレーキレバーに近似するが、後述するとおりに完全な制動効果は得られない。操作することで走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を落として機体をターンさせることに使用するため、ブレーキレバーと言わずに旋回操作レバーと呼ぶことにした。
【００１５】メインスイッチ２８はメインキーを差込み、回すことでエンジンを始動することのできる周知のスイッチである。エンジンチョーク２９は引くことで混合気の濃度を高めることができる。投雪方向調節レバー３２は、シュータ（図１の符号２１）方向を変更するときに操作するレバーであり、オーガハウジング姿勢調節レバー３３はオーガハウジング（図１の符号２２）の姿勢を変更するときに操作するレバーである。その他の部材の作用は、図４で説明する。
【００１６】図３は図２の３矢視図であり、左旋回操作レバー３７Ｌを握ることにより、ポテンショメータ３９Ｌのアーム３９ａの角度を想像線の位置まで回転することができる。ポテンショメータ３９Ｌはアーム３９ａの回転位置に応じた電気情報を発する機器である。
【００１７】また、走行準備レバー３８はスイッチ手段４２に作用する部材であり、スプリング４１の引き作用により、図の状態（フリー状態）になればスイッチ手段４２はオンになる。作業者の左手で走行準備レバー３８を図時計回りに下げれば、スイッチ手段４２はオフとなる。このように、走行準備レバー３８が握られているか否かはスイッチ手段４２で検出することができる。
【００１８】図４は本発明に係る除雪機の制御系統図であり、操作盤に内蔵若しくは付設した制御部４４内の機器及びそこから延びる情報伝達経路を示すが、概ね四角は機器、丸はドライバーを示す。そして、想像線枠で囲ったエンジン１２、電磁クラッチ１８、ブロア１４及びオーガ１３が作業部系４５であり、その他は走行系となる。４３はバッテリである。なお、制御部４４内に破線で指令の流れを便宜上示したが、これはあくまでも参考的記載に過ぎない。
【００１９】先ず、作業部系の作動を説明する。メインスイッチ２８にキーを差込み、回してスタートポジションにすることにより、図示せぬセルモータの回転によりエンジン１２を始動させる。エンジンスロットルレバー３５は図示せぬスロットルワイヤでスロットルバルブ４８に繋がっているので、エンジンスロットルレバー３５を操作することでスロットルバルブ４８の開度を制御することができる。これにより、エンジン１２の回転数を制御することができる。
【００２０】走行準備レバー３８を握ると共に、クラッチ操作ボタン３１を操作することにより、作業者の意志で電磁クラッチ１８を接続し、ブロア１４及びオーガ１３を回すことができる。なお、走行準備レバー３８を離すかクラッチ操作ボタン３１を操作するかの何れかにより、電磁クラッチ１８を断状態にすることができる。
【００２１】次に走行系の作動を説明をする。本発明の除雪機は、普通車両のパーキングブレーキに相当するブレーキとして、左右の電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒを備えており、これらの電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは、駐車中は制御部４４の制御により、ブレーキ状態にある。そこで、次の手順で電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒを開放する。
【００２２】メインスイッチ２８がスタートポジションにあること及び走行準備レバー３８が握られていることの２つの条件が満たされ、方向速度レバー３４を前進又は後進（図５で説明する。）に切換えると、電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは開放（非ブレーキ）状態になる。
【００２３】図５は本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図であり、方向速度レバー３４は、作業者の手で、矢印■，■の如く往復させることができ、「中立範囲」より「前進」側へ倒せば車両を前進させることができ、且つ「前進」領域においては、Ｌｆが低速前進、Ｈｆが高速前進となるように、速度制御も行える。同様に、「中立範囲」より「後進」側へ倒せば車両を後進させることができ、且つ「後進」領域においては、Ｌｒが低速後進、Ｈｒが高速後進となるように、速度制御も行える。この例では、図の左端に付記した通りに、後進の最高速が０Ｖ（ボルト）、前進の最高速が５Ｖ、中立範囲が２．３Ｖ〜２．７Ｖになるようにポテンショメータでポジションに応じた電圧を発生させる。１つのレバーで前後の方向と高低速の速度制御とを設定できるので、方向速度レバー３４と名付けた。
【００２４】図４に戻って、方向速度レバー３４の位置情報をポテンショメータ４９から得た制御部４４は、左右のモータドライバー５２Ｌ，５２Ｒを介して左右の走行モータ２５Ｌ，２５Ｒを回し、走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転速度を回転センサ５３Ｌ，５３Ｒで検出して、その信号に基づいて回転速度を所定値になるようにフィードバック制御を実行する。この結果、左右の駆動輪２３Ｌ，２３Ｒが所望の方向に、所定の速度で回り、走行状態となる。
【００２５】走行中の制動は次の手順で行う。本発明ではモータドライバー５２Ｌ，５２Ｒに回生ブレーキ回路５４Ｌ，５４Ｒ及びブレーキ手段としての短絡ブレーキ回路５５Ｌ，５Ｒを含む。
【００２６】バッテリから電動モータへ電気エネルギーを供給することで、電動モータは回転する。一方、発電機は回転を電気エネルギーに変換する手段である。そこで、本発明では電気的切換えにより、走行モータ２５Ｌ，２５Ｒを発電機に変え、発電させるようにした。発電電圧がバッテリ電圧より高ければ、電気エネルギーはバッテリ４３へ蓄えることができる。これが回生ブレーキの作動原理である。
【００２７】左旋回操作レバー３７Ｌの握りの程度をポテンショメータ３９Ｌで検出し、この検出信号に応じて制御部４４は左の回生ブレーキ回路５４Ｌを作動させて、左の走行モータ２５Ｌの速度を下げる。右旋回操作レバー３７Ｒの握りの程度をポテンショメータ３９Ｒで検出し、この検出信号に応じて制御部４４は右の回生ブレーキ回路５４Ｒを作動させて、右の走行モータ２５Ｒの速度を下げる。すなわち、左旋回操作レバー３７Ｌを握ることで左旋回させることができ、右旋回操作レバー３７Ｒを握ることで右旋回させることができる。
【００２８】そして、次の何れかにより走行を停止することができる。方向速度レバー３４を中立位置に戻す。走行準備レバー３８を離す。メインスイッチ２８をオフ位置に戻す。
【００２９】この停止は後述の電気的減速制御を施したのちに、短絡ブレーキ回路５５Ｌ，５５Ｒを用いて実行する。短絡ブレーキ回路５５Ｌは、文字通り走行モータ２５Ｌの両極を短絡させる回路であり、この短絡により走行モータは急制動状態になる。短絡ブレーキ回路５５Ｒも同様であるから説明を省略する。
【００３０】停止後にメインスイッチ２８をオフ位置に戻せば、電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒがブレーキ状態となり、パーキングブレーキを掛けたことと同じになる。
【００３１】次に、走行中の除雪機を停止させるときの制御方法を説明する。図６は本発明に係る停止制御フロー図であり、ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１：除雪機が走行中であるか否かを調べる。例えば、図４の回転センサ５３Ｌ，５３Ｒの出力によって判断することができる。ＮＯであれば、リターンさせることで以降の制御は行わない。ＹＥＳであれば、ＳＴ０２に進む。
ＳＴ０２：走行準備レバー（図４の符号３８）がオフ（離すことでオフ）であるか否かを調べる。ＮＯであればＳＴ０３に進み、ＹＥＳであればＳＴ０４に進む。
【００３２】ＳＴ０３：方向速度レバー（図４の符号３４）が中立であるか否かを調べる。ＮＯであれば、リターンさせることで制御は行わない。ＹＥＳであれば、ＳＴ０４に進む。
ＳＴ０４：以上の条件が満たされれば、制御部は走行モータを制御信号出力Ｄｍで制御する。ただし、この制御信号出力Ｄｍの初回値は直前の制御信号出力をそのまま使用する。また、信号出力ＤｍはＰＩ制御ならＰＩ出力、ＰＩＤ制御ならＰＩＤ出力に相当する。
【００３３】ＳＴ０５：走行モータ速度Ｍｎがしきい値Ｎｓｔｄを超えているか否かを調べる。走行モータ速度Ｍｎは図４の回転センサ５３Ｌ，５３Ｒで調べることができる。
【００３４】また、しきい値はブレーキ手段の作動可能回転速度によって定めた値を使用する。本実施例ではブレーキ手段として図４の短絡ブレーキ回路５５Ｌ，５５Ｒを充てる。短絡ブレーキ回路５５Ｌ，５５Ｒには図示せぬスイッチング素子を使用するが、これらのスイッチング素子に短絡時に電気的に負担が掛るため、ブレーキ容量に対応した容量の素子を使用しなければならない。逆に、短絡ブレーキ回路５５Ｌ，５５Ｒに配置したスイッチング素子によって、ブレーキ手段の作動可能回転速度が決まることになり、これを基に前記しきい値を決める。
【００３５】このしきい値は走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの使用最高回転数の１０％程度に定めると良い。そうすれば、スイッチング素子の小容量化が可能であり、短絡ブレーキ回路５５Ｌ，５５Ｒの小型化及びコストダウンが図れる。これを可能にしたのが、ＳＴ０５及び次のＳＴ０６である。
【００３６】ＳＴ０６：ＳＴ０５でＹＥＳであれば、制御信号出力Ｄｍからα（例えば１．０％）を減じた値を新たな制御信号出力Ｄｍとする。以上のＳＴ０４、ＳＴ０５、ＳＴ０６を繰り返すことで、制御信号出力Ｄｍは徐々に小さくなり、これに対応して走行モータの回転速度が低下する。
【００３７】ＳＴ０７：ＳＴ０５がＮＯ、すなわち走行モータの回転速度がしきい値以下になったら、ブレーキ手段（図４の短絡ブレーキ回路５５Ｌ，５５Ｒ）を作動させて、制動を掛ける。
【００３８】以上をまとめると本発明の電動車両は、車両の走行中に、走行準備部材がオフ（ＳＴ０２で判断）になるか又は方向速度制御部材が中立（ＳＴ０３で判断）になったときに、電動モータの制御信号出力に所定の減算（ＳＴ０６）を繰り返し施すことで、ブレーキ手段の作動可能回転速度（ＳＴ０５で判断）まで電動モータを減速する電動モータ減速制御を実行する制御部を備えていることを特徴とする。
【００３９】上記電動モータの減速制御によれば、レシプロエンジンを搭載した車両で行うエンジンブレーキ操作に類似した減速性能が得られる。従って、停止距離は十分に短縮することができる。また、減速後にブレーキ手段を作動させるため、このブレーキ手段は小型化や低コスト化が図れる。
【００４０】尚、本発明を適用する電動車両は除雪機に限るものではなく、電動運搬車、電動ゴルフカートなどの電動車であれば種類は任意である。
【００４１】また、実施例の除雪機は左右の走行モータを備えるが、１個の走行モータで左右の駆動輪を駆動する形式の電動車両に本発明を適用することは差支えない。さらには、方向速度レバーは、実施例では１本であったが、複数本でその役割を分担させてもよい。そして、方向速度制御部材はレバー、ダイヤル、スイッチ又は同等品であればよい。同様に、走行準備部材はレバー、ダイヤル、スイッチ又は同等品であればよい。
【００４２】また、ブレーキ手段は短絡ブレーキに限らず、電磁ブレーキ、ディスクブレーキの何れであったもよい。
【００４３】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮する。請求項１では、電動モータの制御信号出力に所定の減算を繰り返し施すことで、電動モータを電気的に減速制御する。この後にブレーキ手段を作動させる。上記電動モータの減速制御によれば、レシプロエンジンを搭載した車両で行うエンジンブレーキ操作に類似した減速性能が得られる。従って、停止距離は十分に短縮することができる。また、減速後にブレーキ手段を作動させるため、このブレーキ手段は小型化や低コスト化が図れる。
【出願人】 【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【住所又は居所】東京都港区南青山二丁目１番１号
【出願日】 平成１４年３月１８日（２００２．３．１８）
【代理人】 【識別番号】１０００６７３５６
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 容一郎 （外１名）
【公開番号】 特開２００３−２０９９０４（Ｐ２００３−２０９９０４Ａ）
【公開日】 平成１５年７月２５日（２００３．７．２５）
【出願番号】 特願２００２−７４９４０（Ｐ２００２−７４９４０）