JP2000102115A - 電動車輌の車速制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステアリング時の車体の安定を車輌の速度や
路面の傾斜状態に応じて最適に確保することのできる電
動車輌の車速制御装置を提供すること。 【解決手段】 ハンドルの切角に応じて車輌の速度を制
限する電動車輌の車速制御装置において、車輌の速度を
検出する車速検出手段３を備えると共に、少なくともこ
の車速検出手段３の出力に応じてハンドルの切角に対す
る車速制限の度合を変化させる制御部４を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動車輌の車速制
御装置に係り、特に、ハンドルが切られたときの車体の
安定性を維持するための電動車輌の車速制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１１を用いて第１の従来例を説明す
る。この従来例は、ハンドルが大きく切られるほどアク
セル出力を制限するようにし、結果的に車速を制限し、
車体の安定性を確保するようにしたものである。ハンド
ルの切角の検出は、ハンドルに連動する可変抵抗器によ
って行われる。即ち、図１１（ａ）に示すように、ハン
ドルの回転軸であるステアリングシャフト５１にロータ
リ型の可変抵抗器５２とを併設し、ステアリングシャフ
ト５１の回転が可変抵抗器５２に伝わるように間にセン
サギヤ５３を噛ませた構造となっている。図１１（ｂ）
は、可変抵抗器５２を接続したハンドル切角の検出回路
であり、＋５［Ｖ］の電圧源とアースとの間に可変抵抗
器５２を接続した構成となっている。ここで、この可変
抵抗器５２から取り出される電圧出力Ｖｋは、ハンドル
がセンターに位置するときに電圧Ｖｃとなり、ハンドル
を右に切るほど漸増し、ハンドルを左に切るほど漸減す
るようになっている。図１１（ｃ）の実線は、この特性
を表している。ここで、アクセル出力の制限は、ハンド
ルが右に切られたときも左に切られたときも同じように
行う必要があるため、図１１（ｃ）の実線の特性を電圧
Ｖｃを境に上下に折り返す信号変換回路（図示略）を通
し、その後の信号（図１１（ｃ）の点線）をアクセル出
力の制御に用いるようになっていた。

【０００３】図１２は、ハンドルの切角と出力電圧Ｖｋ
との関係が予め左右対称になるように、ステアリングセ
ンサの構成を改良した従来例である。図１２（ａ）にス
テアリングセンサ５０の構成を示す。両端接地の可変抵
抗器５４の出力端子に抵抗５５の一端を接続すると共に
当該抵抗５５の他端を＋５［Ｖ］の電圧源に接続してい
る。ここで、可変抵抗器５４は、図１１（ａ）で示した
可変抵抗器５２と同一である。本従来例では、可変抵抗
器５４の抵抗値と抵抗５５の抵抗値とによる分圧をセン
サ出力Ｖｋとしている。そして、このセンサ出力Ｖｋの
特性が、図１２（ｂ）に示すように、ハンドルがセンタ
ーに位置するとき最大値を取ると共に左右に切られたと
き左右対称に変化するようになっている。

【０００４】ここで、図１２（ａ）のステアリングセン
サ５０を図１３に示すようにアクセル回路５５に接続す
る。アクセル回路５５は、アクセルの度合に応じて抵抗
値が線形に変化する可変抵抗器５５ａを＋５［Ｖ］電源
とアースとの間に接続し、その電圧出力端子に抵抗５５
ｂの一端を接続して成る。また、当該抵抗５５ｂの他端
は、ダイオード５６を介しステアリングセンサ５０の出
力端子に接続されている。ここで、ダイオード５６は、
カソードがステアリングセンサ５０の出力端子に接続さ
れ、アノードはアクセル回路５５側に接続されている。
そして、抵抗５５ｂとダイオード５６との間から電圧Ｖ
a1を取り出すと、アクセル及びハンドルの切角の状態に
応じて図１４の実線に示す出力特性が得られる。即ち、
アクセル回路５５に含まれる可変抵抗器５５ａの出力電
圧Ｖａがステアリングセンサ５０の出力電圧Ｖｋより低
いとき、Ｖa1はＶａに等しくなる。一方、ＶａがＶｋ以
上のときＶ1はＶｋに等しくなる。そこで、この電圧Ｖa
1に応じて走行モータを駆動すると、Ｖa1＝ａの範囲
（比較的ハンドルの切角が小さい範囲）では、アクセル
に応じたモータの駆動が行われるが、Ｖa1＝Ｖｋの範囲
（比較的ハンドルの切角が大きい範囲）では、アクセル
一定であってもハンドルの切角に応じてモータ駆動が制
限される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、ハンドルの切角に応じてアクセル出力
を制限し、これによって、車速を制限するにすぎなかっ
たため、アクセル一定の下では、車輌が高速で走行して
いようが、低速で走向していようが、ハンドルの切角に
応じた制御特性が一定であった。このため、例えば、車
輌が低速で走向しており、車体の安定を確保しやすい状
況であっても、ハンドルが大きく切られることによって
過度な減速が行われる場合があった。

【０００６】また、路面が上り坂や下り坂であっても、
制御特性は一定であった。このため、比較的車体の安定
を確保しやすい上り坂でのステアリングでも、比較的車
体の安定を確保し難い下り坂でのステアリングでも、ア
クセル出力の制限度合は一定であり、状況に応じた制御
の最適化に改善の余地があった。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、ステアリング時の車体の安定を車輌の
速度や路面の傾斜状態に応じて最適に確保することので
きる電動車輌の車速制御装置を提供することを、その目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、ハンドルの切角に応じて
車輌の速度を制限する電動車輌の車速制御装置におい
て、車輌の速度を検出する車速検出手段を備えると共
に、少なくともこの車速検出手段の出力に応じてハンド
ルの切角に対する車速制限の度合を変化させる制御部を
備えた、という構成を採っている。

【０００９】本発明では、同じハンドルの切角であって
も、そのときの車速が大きいほど、車速の制限を厳しく
するように制御する。

【００１０】請求項２記載の発明では、ハンドルの切角
に応じて車輌の速度を制限する電動車輌の車速制御装置
において、車輌の走行モータの消費電流を検出する電流
検出手段を備えると共に、少なくともこの電流検出手段
の出力に応じてハンドルの切角に対する車速制限の度合
を変化させる制御部を備えた、という構成を採ってい
る。

【００１１】本発明では、同じハンドルの切角であって
も、そのときの走行モータの消費電流が小さいほど、車
速の制限を厳しくするように制御する。ここで、走行モ
ータの消費電流は、登り坂がきついほど大きくなり、下
り坂がきついほど小さくなる。下り坂の傾斜が一定以上
きつければ、モータの消費電流はマイナスになる。

【００１２】請求項３記載の発明では、 ハンドルの切
角に応じて車輌の速度を制限する電動車輌の車速制御装
置において、車輌の傾斜を検出する傾斜検出手段を備え
ると共に、少なくともこの傾斜検出手段の出力に応じて
ハンドルの切角に対する車速制限の度合を変化させる制
御部を備えた、という構成を採っている。

【００１３】請求項４記載の発明では、傾斜検出手段
は、車輌の前後方向の傾斜を検出する、という構成を採
っている。

【００１４】本発明では、同じハンドルの切角であって
も、例えばそのときの車輌の傾斜が下り方向にきつくな
るほど、車速の制限を厳しくするように制御する。

【００１５】請求項５記載の発明では、傾斜検出手段
は、車輌の側方への傾斜を検出する、という構成を採っ
ている。

【００１６】本発明では、同じハンドルの切角であって
も、車輌の旋回に伴う遠心力により車体が側方に傾くほ
ど、車速の制限を厳しくするように制御する。

【００１７】これらにより、前述した目的を達成しよう
とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図７に基づいて説明する。

【００１９】図１は、車速制御装置のブロック図であ
る。車輌は、モータ１によって車輪を回させ走行する。
モータ１は、モータ駆動回路２から駆動電流の入力を受
け、所定の回転数で回転する。符号８は、モータ駆動回
路２の動作用バッテリである。回転センサ３は、モータ
１の回転数を検出する。この回転センサ３は、車輌の速
度ｖを検出する車速検出手段として機能する。回転セン
サ３の出力ｖは、信号処理回路４に入力される。また、
本実施形態では、信号処理回路４に、モータ１の消費電
流を検出する電流検出手段として電流検出回路５を併設
している。更に、信号処理回路４には、ハンドルの切角
Ｖｋを出力するステアリングセンサ５０と、アクセルの
度合に応じた電圧Ｖａを出力するアクセル回路６とが併
設されている。このうち、ステアリングセンサ５０の構
成は、図１２（ａ）の従来例と同一である。一方、アク
セル回路６は、図２のように構成されている。即ち、ア
クセルの度合に応じて抵抗値の変化する可変抵抗器６ａ
を＋５［Ｖ］電源とアースの間に接続し、可変抵抗器６
ａの出力電圧Ｖａを出力とする。

【００２０】本実施形態において、信号処理回路４は、
回転センサ３の出力ｖとハンドルの切角Ｖｋと電流検出
回路５の出力Ｉとに基づいて車輌の速度を制限する制御
部として機能する。

【００２１】符号７は、信号処理回路４が車速の制限量
を算定するために用いるテーブル群を記憶したテーブル
記憶部である。本実施形態において、テーブル記憶部７
には、３種類の補正テーブルが記憶されている。第１の
補正テーブルは、車速補正テーブルである。この車速補
正テーブルは、図３に示すように、車速（回転センサ３
の出力）ｖに応じた減速係数Ｂを定めたものである。図
３の例では、車速０≦ｖ＜ｖ１において減速係数Ｂ＝０
であり、ｖ１≦ｖ＜ｖ３においてＢがＢmax（＝０．
５）まで漸増し、ｖ３≦ｖ＜ｖmaxにおいてＢ＝Ｂmaxで
ある。つまり、一定以下の低速域では減速の度合を０と
し、一定以上の高速域で速度が速くなるにつれて減速の
度合も大きくする。第２の補正テーブルは、ハンドル切
角補正テーブルである。このハンドル切角補正テーブル
は、図４に示すように、ハンドルの切角に応じた減速率
Ｂ１を定めたものであり、横軸の切角は、ステアリング
センサ５０の出力Ｖｋに対応する。図４の例では、Ｖｃ
≦Ｖｋ＜Ｖk1においてＢ１＝０であり、Ｖk1≦Ｖｏ＜Ｖ
kmaxにおいてＢ１＝１まで漸増する。図４では、ハンド
ルが右又は左のいずれか一方に切られた場合を示してい
るが、ハンドルが他方に切られた場合も同様である。第
３の補正テーブルは、モータ電流補正テーブルである。
このモータ電流補正テーブルは、図５に示すように、モ
ータ１の消費電流に応じた減速係数Ｂ２を定めたもので
あり、横軸のモータ１の消費電流は、電流検出回路５の
出力Ｉに対応する。図５の例では、車輌が最高速度で平
坦路を走行しているときにモータ１が消費する電流（平
坦路最高速消費電流）をｉとして、ｉ≦ＩにおいてＢ２
＝０であり、Ｉ＜ｉの範囲では、Ｉが小さくなるに従っ
てＢ２が漸増し一定値Ｂ２max（例えば０．５）に収束
する。今車輌が走行してる場合、モータ１の消費電流
は、平坦路よりも上り坂のほうが大きくなり、平坦路よ
りも下り坂のほうが小さくなる（一定より傾斜のきつい
下り坂であれば負の電流となる）という特性をモータ１
が有している。このため、図５のように、モータ１の消
費電流に応じて減速係数Ｂ２が変化する補正テーブルを
用意し、走行路の傾斜に応じて減速制御の特性を変化さ
せる。

【００２２】信号処理回路４は、回転センサ３、ステア
リングセンサ５０及び電流検出回路５の出力に基づいて
テーブル記憶部７から減速係数Ｂ、減速率Ｂ１及び減速
係数Ｂ２を読み出し、次式によって車速の目標値ｖ０を
算出する。

【００２３】 ｖ０＝ｖｍ×（１−Ｂ・Ｂ１−Ｂ２） …（１）

【００２４】上式において、ｖｍは、アクセル回路６の
出力Ｖａに応じて設定される車速の基準値であり、信号
処理回路４によって算出される。信号処理回路４は、ア
クセル回路６の出力Ｖａが大きいほど車速の基準値ｖ２
を高速に設定し、逆にアクセル回路６の出力Ｖａが小さ
いほど車速の基準値ｖ２を低速に設定するようになって
いる。信号処理回路４は、この車速の基準値ｖ２から減
速係数Ｂ等により減速させた速度を制御目標値ｖ０とし
て算出する。

【００２５】次に、本実施形態の動作を図６に基づいて
説明する。図６は、信号処理回路が行う動作のフローチ
ャートである。

【００２６】装置が稼動状態に設定されると、信号処理
回路４は、回転センサ３の出力として車速ｖを取込み
（Ｓ１）、車速ｖに対応する減速係数Ｂをテーブル記憶
部７に格納された車速補正テーブルから取得する（Ｓ
２）。続いて、信号処理回路４は、ステアリングセンサ
５０の出力としてハンドルの切角Ｖｋを読み込み（Ｓ
３）、これに対応する減速率Ｂ１をハンドル切角補正テ
ーブルから取得する（Ｓ４）。続いて、信号処理回路４
は、電流検出回路５の出力Ｉを読み込み（Ｓ５）、これ
に対応する減速係数Ｂ２をモータ電流補正テーブルから
取得する（Ｓ６）。そして、上述した式（１）によって
車速の制御目標値ｖ０を算出し、モータ駆動回路２に制
御信号を送ってモータ１の駆動電流を制御する。信号処
理回路４は、車速を回転センサ３からフィードバック
し、車速が目標値ｖ０に近づくようにフィードバック制
御を行う（Ｓ７）。以降Ｓ１からの動作が繰り返し行わ
れる。

【００２７】例えば、車速補正テーブルから取得した減
速係数が０．３、ハンドル切角補正テーブルから取得し
た減速率が０．４、モータ電流補正テーブルから取得し
た減速係数が０．２の場合、車速の目標値ｖは、

【００２８】ｖ０＝ｖｍ×（１−０．３×０．４−０．
２）＝０．６８ｖｍ

【００２９】となり、アクセルに対応した基準速度の７
割程度の速度に制御される。

【００３０】これによると、同じようにハンドルを切っ
たときでも、車速が遅いときは速度制限が比較的緩やか
になり、車速が速いときは速度制限が比較的厳しくな
り、また例えば、登り坂のときはモータの消費電流が増
加するところ速度制限が比較的緩やかになり、下り坂の
ときはモータの消費電流が減少するところ速度制限が比
較的厳しくなる。このため、ステアリング時の車体の安
定を車輌の速度や路面の傾斜状態に応じて最適に確保す
ることができる。

【００３１】次に、本発明の他の実施形態を図７乃至図
９に基づいて説明する。先の実施形態と同一部分につい
ては同一符号を付して重複説明を省略する。

【００３２】本実施形態の車速制御装置では、図７に示
すように、傾斜センサ９を設けている。この傾斜センサ
９は、車輌の前後方向の傾き、即ち、車輌の進行方向に
おける路面の水平からの傾斜を検出するものであり、先
の実施形態で走行モータの電流を検出した電流検出回路
５とほぼ同等の機能を果たす。テーブル記憶部１７に
は、傾斜センサ９の出力に応じて減速係数Ｂ２を変化さ
せる傾斜補正テーブルが格納されている。この傾斜補正
テーブルは、先の実施形態における電流補正テーブルに
変わるものである。図８に傾斜補正テーブルの例を示
す。この例では、傾斜が登りのとき減速係数を０とし、
傾斜が下りになると、傾斜がきつくなるにつれて減速係
数が漸増する。そして、一定の傾斜を越えると、減速係
数はＢ２max（例えば０．５）に収束する。

【００３３】信号処理回路１４は、先の実施形態の電流
補正テーブルに変え、この傾斜補正テーブルから得られ
る減速係数Ｂ２を用い、前述した式（１）によって車速
の目標値ｖ０を算出し、車速の制御を行う。その他の構
成及び動作は先の実施形態と同一である。図９は本実施
形態において信号処理回路１４が行う動作のフローチャ
ートであるが、電流検出回路に変えて傾斜センサを用い
る点と、電流補正テーブルに変えて傾斜補正テーブルを
用いる点と、処理の順序が一部異なる点をのぞき、他は
先の実施形態と同一である。

【００３４】このようにしても、先の実施形態と同様の
作用効果を得ることができる。

【００３５】次に、本発明の更に他の実施形態を図１０
に基づいて説明する。装置全体の構成は図７のブロック
図と同一であるが、傾斜センサ９の配置と、テーブル記
憶部１７に記憶された傾斜補正テーブルの内容が先の実
施形態と異なる。

【００３６】本実施形態では、図７の車速制御装置にお
いて、傾斜センサ９が車輌の側方への傾斜を検出するも
のとする。例えば、三輪の電動車輌に装備する場合、図
１０に示すように、３つの車輪の中心を結ぶ三角形を想
定し、そのうちの前輪と結ばれる２辺（ａ辺とｂ辺）の
側への車輌の傾斜を検出するように傾斜センサ９を配置
する。そして、傾斜補正テーブルの特性は、傾斜センサ
９の出力が大きくなる（傾斜が大きくなる）につれて、
減速係数を大きくするように設定する。

【００３７】これによると、ハンドルの切角が同じであ
っても、例えば車輌がカーブを曲がるときの遠心力によ
る傾きが大きいほど、車速が厳しく制限されることにな
る。このため、車速と車体の状態に応じた適切な速度制
限を行うことができる。

【００３８】ここで、本実施形態では、ハンドル切角に
応じた速度制限を、車速とモータ電流、または車速と車
体の傾斜という複合的な条件に基づいて補正するように
なっているが、車速のみによる補正、モータ電流のみに
よる補正又は傾斜センサのみによる補正を行っても十分
に効果を発揮するものである。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、ハンドルの切角に応じた速度制
限の度合を、車速に応じて補正し、走行モータの消費電
流に応じて補正し、又は車体の傾斜を検出する傾斜セン
サの出力に応じて補正するので、ステアリング時の車体
の安定を車輌の速度や路面の傾斜状態に応じて最適に確
保することのできる、という従来にない優れた電動車輌
の車速制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】図１のアクセル回路の構成を示す回路図であ
る。

【図３】車速補正テーブルの特性を示す線図である。

【図４】ハンドル切角補正テーブルの特性を示す線図で
ある。

【図５】電流補正テーブルの特性を示す線図である。

【図６】図１の信号処理回路の動作を示すフローチャー
トである。

【図７】本発明の他の実施形態の構成を示すブロック図
である。

【図８】傾斜補正テーブルの特性を示す線図である。

【図９】図７の信号処理回路の動作を示すフローチャー
トである。

【図１０】本発明の更に他の実施形態を説明する説明図
である。

【図１１】第１の従来例の説明図であり、（ａ）はステ
アリングセンサの要部構成図、（ｂ）はステアリングセ
ンサの回路図、（ｃ）はステアリングセンサの出力特性
を示す線図をそれぞれ示す。

【図１２】第２の従来例を示す図であり、（ａ）はステ
アリングセンサの回路図、（ｂ）はステアリングセンサ
の出力特性図である。

【図１３】ステアリングセンサをアクセル回路に接続
し、車速の制御信号Va1を得るための回路図ある。

【図１４】図１３の回路の出力Va1の特性図である。

【符号の説明】

１ モータ ２ モータ駆動回路 ３ 回転センサ（車速検出手段） ４，１４ 信号処理回路（制御部） ５ 電流検出回路（電流検出手段） ６ アクセル回路 ７，１７ テーブル記憶部 ８ バッテリ ９ 傾斜センサ ５０ ステアリングセンサ Ｖｋ ハンドル切角 ｖ 車速 Ｂ，Ｂ２ 減速係数 Ｂ１ 減速率 Ｉ モータ消費電流

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドルの切角に応じて車輌の速度を制
   限する電動車輌の車速制御装置において、 前記車輌の速度を検出する車速検出手段を備えると共
   に、 少なくともこの車速検出手段の出力に応じて前記ハンド
   ルの切角に対する車速制限の度合を変化させる制御部を
   備えたことを特徴とする電動車輌の車速制御装置。
2. 【請求項２】 ハンドルの切角に応じて車輌の速度を制
   限する電動車輌の車速制御装置において、 前記車輌の走行モータの消費電流を検出する電流検出手
   段を備えると共に、 少なくともこの電流検出手段の出力に応じて前記ハンド
   ルの切角に対する車速制限の度合を変化させる制御部を
   備えたことを特徴とする電動車輌の車速制御装置。
3. 【請求項３】 ハンドルの切角に応じて車輌の速度を制
   限する電動車輌の車速制御装置において、 前記車輌の傾斜を検出する傾斜検出手段を備えると共
   に、 少なくともこの傾斜検出手段の出力に応じて前記ハンド
   ルの切角に対する車速制限の度合を変化させる制御部を
   備えたことを特徴とする電動車輌の車速制御装置。
4. 【請求項４】 前記傾斜検出手段は、車輌の前後方向の
   傾斜を検出することを特徴とした請求項３記載の電動車
   輌の車速制御装置。
5. 【請求項５】 前記傾斜検出手段は、車輌の側方への傾
   斜を検出することを特徴とした請求項３記載の電動車輌
   の車速制御装置。