JP2004140967A

JP2004140967A - Controller of motorcycle equipped with electric motor as drive source

Info

Publication number: JP2004140967A
Application number: JP2002305605A
Authority: JP
Inventors: Masanori Nakagawa; 中川　昌紀; Yutaka Inaba; 稲葉　豊; Mitsuyoshi Shimazaki; 島崎　充由; Shuichi Muramatsu; 村松　秀一
Original assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Current assignee: Mahle Electric Drive Systems Co Ltd
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-10-21
Also published as: JP4000985B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an accident of falling of a driver when backing a motorcycle equipped with an electric motor as a drive source, using a controller for controlling the motorcycle. <P>SOLUTION: The controller 17 comprises a brake operation detector 14, which detects the brake operation of a brake and is configured such that backing is allowed, when a driver is determined as being on braking or at least in preparation for braking, based on the detection result of the brake operation detector 14, and the backing is inhibited, when the driver is determined as being not on braking nor in preparation for braking. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機により、または電動機とエンジンとにより車輪を駆動する自動二輪車を制御する制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動機を駆動源として車輪を駆動する電動自動二輪車や、エンジンを主たる駆動源とし、エンジンをアシストする駆動源として電動機を用いるハイブリッド自動二輪車において、電動機の回転方向を切換えることにより、車体を後退させることができるようにしたものがある。
【０００３】
この種の自動二輪車は、走行方向を前進方向とするか後退方向とするかを指示する前進・後退切換えスイッチと、この前進・後退切換えスイッチにより指示された方向に二輪車を走行させるように電動機の駆動電流を制御する電動機制御部とを備えていて、前進・後退切換えスイッチにより指示された方向に電動機を回転させることにより、二輪車を前進方向及び後退方向に走行させるようになっている。
【０００４】
後退方向への走行を可能にした自動二輪車においては、後退時に前進時と同じようにアクセル操作に応答して電動機の速度が上昇すると危険であるため、特許文献１や特許文献２に示されているように、後退時の電動機の駆動指令を、アクセル操作によるのではなく、特別に設けた後退スイッチの操作により行うようにする提案がなされている。
【０００５】
また安全のため、後退スイッチを操作したときの走行速度を予め設定された安全な速度に固定するように制御する提案（特許文献１参照）や、後退時に車速を検出して、検出した車速を十分に低く設定された目標速度に保つように制御する提案（特許文献２参照）がなされている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２９６３０７号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平８−１９１０８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
自動二輪車はその構造上、後退方向への走行に対しては極めて不安定である上に、運転者は後退方向への走行には慣れていないことが多いため、特許文献１やむ特許文献２に示されているように、後退時の速度を安全な速度に制限する対策が講じられていたとしても、前進・後退切換えスイッチが後退側に切換えられているのに気づかずに、運転者が誤って後退スイッチに手を触れると、二輪車がいきなり後退を開始するため、運転者があわてて転倒するおそれがあった。
【０００９】
また運転者が意識して後退スイッチを操作して後退を開始した場合であっても、車輪が石などの障害物に乗り上げた場合には、車体のバランスが崩れるため、ブレーキ（ブレーキ）操作が遅れると転倒するおそれがあった。
【００１０】
本発明の目的は、前進・後退切換えスイッチが後退側に切換えられているときには、運転者が車輪にブレーキを掛けた状態にあるか、またはブレーキを掛ける準備をしている状態にあるときにのみ電動機が駆動されるのを許容するようにして、転倒の危険がある状態が生じたときに直ちにブレーキを掛けて、転倒を免れることができるようにした、電動機を駆動源として備えた自動二輪車の制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車輪を駆動する電動機と車輪にブレーキを掛けるブレーキ装置とを備えた自動二輪車の走行方向を前進方向とするか後退方向とするかを指示する前進・後退切換えスイッチと、二輪車を前進・後退切換えスイッチにより指示された方向に走行させるべく電動機に供給する駆動電流を制御する電動機制御部とを備えた自動二輪車の制御装置に係わるものである。
【００１２】
本発明においては、ブレーキ装置の操作状態を検出するブレーキ操作検出器と、ブレーキ操作検出器の検出結果から運転者がブレーキを掛けているかまたは少なくともブレーキを掛ける準備をしていると判定されたときに後退を許可し、運転者がブレーキを掛けておらず、かつブレーキを掛ける準備もしていないと判定されたときに後退を禁止する後退許否判定手段とが設けられ、後退許否判定手段が後退を禁止しているときには二輪車を後退させる方向への電動機の回転を禁止するように電動機制御部が構成される。
【００１３】
このように、運転者がブレーキを掛けていないか、またはブレーキを掛ける準備もしていないときに後退を禁止するようにしておくと、前進・後退切換えスイッチが後退側に切換えられている状態で、誤操作により電動機が駆動されたときに、運転者は慌てることなく直ちに車輪にブレーキを掛けることができるため、転倒を免れることができる。
【００１４】
また本発明によれば、後退時にブレーキを操作しておくことを運転者に要求することになるので、運転者が意識しないで後退操作を行って事故を招く事態が生じるのを回避することができる。
【００１５】
上記ブレーキ操作検出器は、ブレーキ装置の操作部材（ブレーキレバーやブレーキペダル）を運転者が一定量以上変位させているときに検出動作を行う（オフ状態からオン状態になるかまたはオン状態からオフ状態になる）ブレーキスイッチにより構成することができる。
【００１６】
この場合、後退許否判定手段は、ブレーキスイッチが検出動作を行っているときに後退を許可し、ブレーキスイッチが検出動作を行っていないときに後退を禁止するように構成することができる。
【００１７】
ブレーキ操作検出器はまた、ブレーキ装置の操作量を検出するセンサにより構成することもできる。この場合、後退許否判定手段は、ブレーキ操作検出器により、ブレーキ装置の操作量が設定値未満であることが検出されているときに後退を禁止し、ブレーキ装置の操作量が設定値以上であることが検出されているときに後退を許可するように構成することができる。
【００１８】
上記のように、ブレーキ装置の操作量を検出するセンサによりブレーキ操作検出器を構成する場合、電動機制御部は、二輪車を後退させる方向に電動機を回転させている状態でブレーキ操作検出器によりブレーキ装置の操作量が増大したことが検出されたときに電動機を減速させるように制御する後退時減速制御手段を備えた構成とするのが好ましい。
【００１９】
上記後退時減速手段は、電動機の駆動電流を調節する際に操作されるアクセル操作部材の変位量の如何に関わりなく電動機の駆動電流を減少させて二輪車の走行速度を低減させるように構成するのが好ましい。
【００２０】
また上記後退時減速手段には、電動機に回生ブレーキ電流を流す手段を設けておくのが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図３を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００２２】
図１は本発明に係わる制御装置のハードウェアの構成例を示したもので、同図において、１はロータ２とステータ３とからなるアウタロータ型のブラシレス直流電動機である。ロータ２は、鉄等の強磁性材料によりほぼカップ状に形成されたヨーク２０１と、ヨーク２０１の周壁部の内周に取り付けられた永久磁石２０２とからなっていて、永久磁石２０２が径方向に着磁されて、２極の磁石界磁２０３が構成されている。
【００２３】
なお磁石界磁は、２極に限られるものではなく、一般には２ｍ極（ｍは１以上の整数）に構成することができる。
【００２４】
ステータ３は、環状の継鉄部から３個の歯部Ｐｕ〜Ｐｗを放射状に突出させたステータ鉄心３０１と、該ステータ鉄心の歯部Ｐｕ〜Ｐｗにそれぞれ巻回された３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗとからなっており、電機子コイルＬｕ〜Ｌｗは３相星形結線されている。ステータ鉄心３０１の歯部Ｐｕ〜Ｐｗのそれぞれの先端の外周部がステータ磁極３０２となっていて、これらのステータ磁極が磁石界磁２０３に所定のギャップを介して対向させられている。
【００２５】
なお図示の例ではステータ鉄心を３極に構成しているが、ステータに設ける電機子コイルの相数ｎを３とする場合、一般にはステータ鉄心に３ｋ（ｋは１以上の整数）個の歯部を設けて、該３ｋ個の歯部に３相の電機子コイルを巻回する構成をとることができる。
【００２６】
ロータ２のヨーク２０１は、その底壁部の中央にボス（図示せず。）を備えていて、該ボスが二輪車の駆動輪の車軸に直接取り付けられるか、または該ボスに締結された回転軸が二輪車の駆動輪の車軸に減速機を介して結合される。
【００２７】
図示の例では、二輪車を前進させる際のロータ２の回転方向を図１において反時計方向とし、二輪車を後退させる際のロータ２の回転方向を時計方向としている。
【００２８】
ロータ２のステータ３に対する回転角度位置を検出するため、ステータ鉄心３０１に、Ｕ，Ｖ，Ｗ３相の位置センサｈｕ，ｈｖ及びｈｗが取り付けられている。これらの位置センサとしては、例えば、検出している磁極がＮ極であるときとＳ極であるときとで異なるレベルの電圧信号を出力するホールＩＣを用いることができる。
【００２９】
各位置センサは、各相の電機子コイルに流す駆動電流の通電角（電気角）やロータの回転方向に応じて適宜の位置に配置される。本実施形態では、３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗがそれぞれ巻回されている歯部Ｐｕ，Ｐｖ及びＰｗの先端の磁極部の中心位置がロータ２の磁石界磁の各磁極の中心位置に一致するときのロータの回転角度位置を検出するように（該回転角度位置で位置センサのレベルを変化させるように）、各相の位置センサが取り付けられる。図示の例では、ステータ鉄心３０１の歯部Ｐｖ，Ｐｗ及びＰｕのそれぞれの磁極の中心位置に対して電気角で９０°位相が進んだ位置にそれぞれＵ，Ｖ，Ｗ３相の位置センサｈｕ，ｈｖ及びｈｗを取付けることにより、歯部Ｐｕ，Ｐｖ及びＰｗの先端の磁極部の中心位置がロータ２の磁石界磁の各磁極の中心位置に一致するときのロータの回転角度位置を検出するようにしている。
【００３０】
このように位置センサを取り付けた場合、ロータ２の反時計方向への回転に伴って電機子コイルＬｕ〜Ｌｗにそれぞれ誘起する無負荷誘起電圧がピークに達する位置（磁石界磁２０３から各相の電機子コイルが巻回された歯部を通して流れる磁束が零点を通過する位置）の前後９０度（電気角）の区間各相の電機子コイルに駆動電流を流す「１８０度スイッチング制御（通電角を１８０°とする制御）」と、各相の電機子コイルが巻回された歯部を通して流れる磁束が零点を通過する位置の前後６０度（電気角）の区間各相の電機子コイルに駆動電流を流す「１２０度スイッチング制御（通電角を１２０°とする制御）」を行なわせることができ、アクセル開度に応じて最適の出力特性が得られるように、通電角を切換えることができる。
【００３１】
また図示のように、３つの歯部Ｐｕ〜Ｐｗにそれぞれ電機子コイルＬｕ〜Ｌｗが巻回されていて、歯部Ｐｕ〜Ｐｗのそれぞれの磁極の中心に対して電気角で９０度位相が進んだ位置にホールＩＣからなる位置センサｈｕ〜ｈｗが配置される場合には、これらの位置センサの出力により決まる駆動相（駆動電流を流す電機子コイルの相）の切換角度を基準の切換角度とし、この基準の切換角度に対して実際の切換角度を進角または遅角させるように制御進み角を決定する。
【００３２】
位置センサｈｕ〜ｈｗとしてホールＩＣを用いた場合、車両を前進させる際にそれぞれのセンサから得られる出力信号（位置検出信号）Ｈｕ〜Ｈｗは、例えば図３（Ａ）ないし（Ｃ）のようになる。また車両を後退させる際に位置センサｈｕ〜ｈｗから得られる出力信号Ｈｕ〜Ｈｗは、図４（Ａ）ないし（Ｃ）のようになる。これらの信号は高レベル（Ｈレベル）の状態と低レベル（Ｌレベル）の状態とのいずれかの状態をとり得る２値信号であり、各瞬時における位置センサの出力は「１」または「０」で表すことができる。
【００３３】
図３（Ａ）ないし（Ｃ）に示したように、二輪車を前進させる際には、ロータ２の回転に伴って、位置センサの出力信号（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）の組み合わせのパターンが電気角で６０°毎に（１，０，１），（１，０，０），（１，１，０），（０，１，０），（０，１，１），（０，０，１），（１，０，１），…のように変化する。また図４（Ａ）ないし（Ｃ）に示したように、二輪車を後退させる際には、ロータ２の回転に伴って、位置センサの出力の組み合わせのパターンが、電気角で６０°毎に（０，０，１），（０，１，１），（０，１，０），（１，１，０），（１，０，０），（１，０，１），（０，０，１），…のように変化する。
【００３４】
図１において、１０は電機子コイルＬｕ〜Ｌｗと直流電源１１との間に設けられて電機子コイルの励磁相を切り換えるブリッジ形のインバータ回路である。
【００３５】
ブリッジ形のインバータ回路は、オンオフ制御が可能なスイッチ素子と、該スイッチ素子に逆並列接続された帰還用ダイオードとにより、ブリッジの各上辺及び各下辺を構成した周知の構成を有するものである。
【００３６】
図示のインバータ回路は、一端が共通に接続された３個の上段のスイッチ素子Ｆｕ〜Ｆｗと、該３個の上段のスイッチ素子Ｆｕ〜Ｆｗの他端にそれぞれ一端が接続され、他端が共通に接続された３個の下段のスイッチ素子Ｆｘ〜Ｆｚと、３個の上段のスイッチ素子Ｆｕ〜Ｆｗにそれぞれ逆並列接続された３個の上段の帰還用ダイオードＤｕ〜Ｄｗと、３個の下段のスイッチ素子にそれぞれ逆並列接続された３個の下段の帰還用ダイオードＤｕ〜Ｄｗとを備えた回路で、３個の上段のスイッチ素子Ｆｕ〜Ｆｗの他端と３個の下段のスイッチ素子Ｆｘ〜Ｆｚの一端との３個の接続点がそれぞれ３相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗから引き出された３個の電源端子に接続されている。上段のスイッチ素子Ｆｕ〜Ｆｗの一端の共通接続点はバッテリＢの正極側出力端子に接続され、下段のスイッチ素子Ｆｘ〜Ｆｚの他端の共通接続点は、シャント抵抗器ｒｓ　と接地回路とを通してバッテリＢの負極端子に接続されている。このインバータ回路１０において、対のスイッチ素子（Ｆｕ，Ｆｘ），（Ｆｖ，Ｆｙ）及び（Ｆｗ，Ｆｚ）のそれぞれの直列回路を第１のスイッチアームないし第３のスイッチアームと呼ぶことにする。
【００３７】
インバータ回路１０を構成するスイッチ素子Ｆｕ〜Ｆｗ及びＦｘ〜Ｆｚとしては、ＭＯＳＦＥＴ、電力用バイポーラトランジスタ，ＩＧＢＴ等のオンオフ制御が可能な任意のスイッチ素子を用いることができるが、図示の例では、各スイッチ素子がＭＯＳＦＥＴからなっている。
【００３８】
図示のように各スイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを用いる場合には、スイッチ素子Ｆｕ〜Ｆｗ及びＦｘ〜Ｆｚをそれぞれ構成するＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に形成されている寄生ダイオードを帰還用ダイオードＤｕ〜Ｄｗ及びＤｘ〜Ｄｚとして用いることができる。
【００３９】
インバータ回路１０を制御するため、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ及びタイマ等を有して、図示しない直流電源から電源電圧が与えられて動作するマイクロコンピュータ１１と、図示しないアクセル操作部材の変位量を検出してアクセル開度に比例した大きさを有する電圧信号からなるアクセル開度検出信号Ｖａをマイクロコンピュータ１１に与えるアクセルセンサ１２と、位置センサｈｕ〜ｈｗがそれぞれ出力する位置検出信号Ｈｕ〜Ｈｗの立上り及び立下がりが検出される毎に割込み信号ＩＮ１　及びＩＮ２　を発生してこれらの割込み信号をマイクロコンピュータ１１に与える割込み信号発生回路１３と、ブレーキセンサ１４と、前進・後退切換スイッチ１５と、バッファ回路１６とを備えたコントローラ１７が設けられている。
【００４０】
またバッファ回路１６の出力が入力されたバッファ回路１８と、マイクロコンピュータ１１からバッファ回路１６及び１８を通して与えられる駆動指令信号（Ｕ，Ｘ），（Ｖ，Ｙ）及び（Ｗ，Ｚ）に応じて、インバータ回路１０の第１ないし第３のスイッチアームの対のスイッチ素子（Ｆｕ，Ｆｘ），（Ｆｖ，Ｆｙ）及び（Ｆｗ，Ｆｚ）にそれぞれ駆動信号（Ｓｕ，Ｓｘ），（Ｓｖ，Ｓｙ），（Ｓｗ，Ｓｚ）を与える第１ないし第３のスイッチアーム用ドライブ回路２１Ａないし２１Ｃと、ＰＷＭ変調回路２０と、シャント抵抗ｒｓ　の両端に得られる駆動電流検出信号Ｖｉを駆動電流の許容上限値を与える設定信号Ｖｆと比較する比較回路２１とが設けられ、これらバッファ回路１８、ドライブ回路２１Ａ〜２１Ｃ、ＰＷＭ変調回路２０及び比較回路２１がインバータ回路１０とともにユニット化されてドライバユニット２２が構成されている。
【００４１】
図１に示した例では、アクセルセンサ１２が、アクセル操作部材に可動接触子１２ａが連結されたポテンショメータからなっている。アクセルセンサ１２を構成するポテンショメータの両端には、図示しない定電圧直流電源回路から得られる直流定電圧Ｅが印加され、該ポテンショメータの可動接触子１２ａと接地間にアクセル開度θａに比例したアクセル信号Ｖａが得られるようになっている。このアクセル信号Ｖａは、マイクロコンピュータ１１に設けられた図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換されてＣＰＵに読み込まれる。
【００４２】
割込み信号発生回路１３は、位置センサｈｕ〜ｈｗがそれぞれ発生する矩形波状の出力信号Ｈｕ〜Ｈｗの立上りのエッジを検出したときに割込み信号ＩＮ１　を発生し、信号Ｈｕ〜Ｈｗの立下がりのエッジを検出したときに割込み信号ＩＮ２　を発生する。この割込信号発生回路は、例えば、位置センサｈｕ〜ｈｗの出力の立下がりのエッジ及び立上りのエッジを微分する微分回路により構成することができる。
【００４３】
本発明においては、運転者がブレーキを掛けているかまたは少なくともブレーキを掛ける準備をしているときにのみ車両を後退させる方向への電動機の駆動を許容するようにする。即ち、後退時には、ブレーキを掛けるかまたは少なくともブレーキを掛ける準備をした状態で、アクセル操作を開始することを運転者に要求するようにしている。
【００４４】
本実施形態では、運転者がブレーキを掛けているか、またはブレーキを掛ける準備をしているか否かを検出するために、ブレーキ操作検出器１４を設けている。
【００４５】
図示のブレーキ操作検出器１４は、ブレーキ装置の操作部（ブレーキレバーまたはブレーキペダル）を一定量以上変位させていることを検出したときに検出動作を行うように設けられたブレーキスイッチＳＷ１からなっていて、該スイッチの一端は接地されている。ブレーキスイッチＳＷ１の他端はプルアップ抵抗器Ｒ１を通して図示しない定電圧直流電源回路の非接地側出力端子（正極側端子）に接続され、該電源回路から抵抗器Ｒ１を通してブレーキスイッチＳＷ１の両端に直流定電圧Ｅが印加されている。
【００４６】
ブレーキスイッチＳＷ１は、ブレーキ装置の操作部が一定量以上変位したときに検出動作を行うように設ければよいが、本実施形態では、ブレーキ装置の操作部が一定量以上変位したときにこのブレーキスイッチがオン状態になるように設けられ、このブレーキスイッチの両端に得られる検出信号がマイクロコンピュータ１１に入力されている。本実施形態において、ブレーキスイッチＳＷ１の両端に得られる検出信号は、運転者がブレーキ操作部材を一定量以上変位させていないとき（ブレーキを掛けておらず、ブレーキを掛ける準備もしていないとき）に高レベルの状態にあり、運転者がブレーキ操作部材を変位させているとき（運転者がブレーキを掛けているか、または少なくともブレーキ操作部材に触れてブレーキを掛ける準備をしているとき）に低レベルの状態になる。
【００４７】
手動クラッチを持たないタイプの自動二輪車では、左右のハンドルにブレーキレバー（ブレーキ操作部材）が設けられているが、アクセルグリップが存在する右側のハンドルに設けられているブレーキ操作部材は操作しにくいため、後退時に操作することを要求するブレーキレバーとしては、左側のハンドルに設けられているブレーキレバーを選ぶのが好ましい。そのため、ブレーキセンサ１４は、左側のハンドルに設けられているブレーキレバーが一定量以上変位しているか否かを検出するように設けるのが好ましい。
【００４８】
またフットブレーキが設けられている場合には、該フットブレーキの操作部材（ブレーキペダル）の変位を検出するようにブレーキセンサ１４を設けるようにしてもよい。
【００４９】
なおブレーキ操作検出器は、ブレーキ装置の状態から運転者がブレーキを掛けているかまたは少なくともブレーキを掛ける準備をしているか否かを検出できればよいので、必ずしもブレーキ操作部材の変位を検出するように設ける必要はなく、ブレーキシューの変位や、ブレーキ操作部材とブレーキシューとの間に設けられる機械系の可動部の変位を検出するようにブレーキ操作検出器を設けてもよい。
【００５０】
前進・後退切換スイッチ１５は、１対の固定接点１５ａ，１５ｂと、運転者により操作されてこれらの固定接点に選択的に接触させられる可動接点１５ｃとを備えたスイッチからなっている。スイッチ１５の一方の固定接点１５ａは接地され、スイッチ１５の他方の固定接点１５ｂにはプルアップ抵抗器Ｒ２の一端が接続されている。抵抗器Ｒ２とスイッチ１５との直列回路の両端に、図示しない定電圧直流電源回路から直流定電圧Ｅが印加され、切換スイッチ１５の可動接点１５ｃと接地間に得られる信号が、二輪車の走行方向を指示する走行方向指示信号としてマイクロコンピュータ１１に入力されている。図示の例では、二輪車を前進させる際に可動接点１５ｃが固定接点１５ａに接触させられ、二輪車を後退させる際に可動接点１５ｃが固定接点１５ｂに接触させられる。従って、切換スイッチ１５の可動接点１５ｃを通してマイクロコンピュータに与えられる走行方向指示信号は、二輪車を前進させる際に低レベルにされ、二輪車を後退させる際に高レベルにされる。
【００５１】
マイクロコンピュータ１１は、割込み信号発生回路１３が発生する割込み信号ＩＮ１　，ＩＮ２　を読み込んで、前回の割込み信号ＩＮ１　（またはＩＮ２　）が発生してから今回の割込み信号ＩＮ１　（またはＩＮ２　）が発生するまでの時間を、電動機の回転速度を示す時間データとして計測し、後記する割り込みルーチンで、この時間データと、アクセルセンサ１２により検出されたアクセル開度とに基づいてブラシレス直流電動機１の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗに供給する駆動電流のデューティ比ＤＦと、制御進み角（駆動電流を流す電機子コイルの相を切り換える実際の切換角度と位置センサの配置により決まる基準の切換角度との位相差）γとを演算する。
【００５２】
デューティ比ＤＦ及び制御進み角γの演算は、それぞれ回転速度Ｎとアクセル開度とデューティ比ＤＦとの間の関係を与えるデューティ比演算用３次元マップ及び回転速度Ｎとアクセル開度と制御進み角γとの間の関係を与える制御進み角演算用３次元マップ（いずれのマップもＲＯＭに記憶されている）を用いて行われる。
【００５３】
本実施形態では、二輪車を前進させる際（前進・後退切換スイッチ１５が前進側に切り換えられているとき）に用いるデューティ比演算用３次元マップ及び制御進み角演算用３次元マップと、二輪車を後退させる際（前進・後退切換スイッチが後退側に切り換えられているとき）に用いるデューティ比演算用３次元マップ及び制御進み角演算用３次元マップとが、アクセル−出力マップとして用意され、後退時に用いられるデューティ比演算用３次元マップ及び制御進み角演算用３次元マップは、走行速度を安全な速度（例えば４ｋｍ／ｈ）以下に制限するように作成されている。
【００５４】
マイクロコンピュータ１１が実行するプログラムのうち、上記回転速度を与える時間データを計測する過程により電動機の回転速度を検出する回転速度検出手段が実現される。また上記デューティ比演算用マップを用いてデューティ比を演算する過程により、アクセル信号の値と回転速度とに対して駆動電流のデューティ比を演算するデューティ比演算手段が構成され、上記制御進み角演算用マップを用いてアクセル信号に対して制御進み角を演算する過程により、制御進み角演算手段が構成される。
【００５５】
マイクロコンピュータ１１はまた、前進・後退切換スイッチ１５から与えられる走行方向指示信号のレベルに応じて、ロータ２を所定の方向に回転させるべく、位置センサｈｕ〜ｈｗの出力信号の組み合わせパターンに応じて駆動電流を流す相を決定し、位置センサｈｕ〜ｈｗがそれぞれ出力する信号Ｈｕ〜Ｈｗのパターンにより決る相の切換え角度に対して、制御進み角演算手段により演算された制御進み角だけ進角（または遅角）した切換え角度で駆動電流を流す相を切り換えながら、所定の相の電機子コイルＬｕ〜Ｌｗに駆動電流を流すべく、インバータ回路１０のスイッチ素子Ｆｕ，Ｆｘ，Ｆｖ，Ｆｙ，Ｆｗ及びＦｚのいずれをオン状態とし、いずれをオフ状態とするかを示す駆動指令信号Ｕ，Ｘ，Ｖ，Ｙ，Ｗ及びＺを出力する。各スイッチ素子をオン状態にする際に対応する駆動指令信号が「１」の値をとり、各スイッチ素子をオフ状態にする際に対応する駆動指令信号が「０」の値をとるものとすると、駆動指令信号（Ｕ，Ｘ，Ｖ，Ｙ，Ｗ，Ｚ）は（０，１，０，１，０，１），（０，１，１，１，０，０），（０，０，１，１，１，０），…のように変化する。これらの駆動信号の組み合わせをオンオフパターンと呼ぶ。
【００５６】
またこの例では、マイクロコンピュータ１１が、デューティ比演算手段により演算されたデューティ比で断続するパルス波形のＰＷＭ信号Ｖｐｗｍ　をＰＷＭ変調回路２０に与える。
【００５７】
マイクロコンピュータ１１が出力した第１ないし第３のスイッチアーム用の駆動指令信号（Ｕ，Ｘ），（Ｖ，Ｙ）及び（Ｗ，Ｚ）は、それぞれバッファ回路１６及び１８を通してドライブ回路１９Ａないし１９Ｃに与えられる。ドライブ回路１９Ａは、インバータ回路１０のスイッチ素子Ｆｕを構成するＭＯＳＦＥＴのゲート及びソースにそれぞれ接続される出力端子ａｕ　及びａｕ　´と、スイッチ素子Ｆｘを構成するＭＯＳＦＥＴのゲート及びソースにそれぞれ接続される出力端子ａｘ　及びａｘ　´とを有し、出力端子ａｕ　，ａｕ　´間及び出力端子ａｘ　，ａｘ　´間からそれぞれスイッチ素子Ｆｕ及びＦｘに与える駆動信号Ｓｕ及びＳｘを出力する。
【００５８】
またドライブ回路１９Ｂは、インバータ回路１０のスイッチ素子Ｆｖを構成するＭＯＳＦＥＴのゲート及びソースにそれぞれ接続される出力端子ａｖ　及びａｖ　´と、スイッチ素子Ｆｙを構成するＭＯＳＦＥＴのゲート及びソースにそれぞれ接続される出力端子ａｙ　及びａｙ　´とを有し、出力端子ａｖ　，ａｖ　´間及び出力端子ａｙ　，ａｙ　´間からそれぞれスイッチ素子Ｆｖ及びＦｙに与える駆動信号Ｓｖ及びＳｙを出力する。
【００５９】
更にドライブ回路１９Ｃは、インバータ回路１０のスイッチ素子Ｆｗを構成するＭＯＳＦＥＴのゲート及びソースにそれぞれ接続される出力端子ａｗ　及びａｗ　´と、スイッチ素子Ｆｚを構成するＭＯＳＦＥＴのゲート及びソースにそれぞれ接続される出力端子ａｚ　及びａｚ　´とを有し、出力端子ａｗ　，ａｗ　´間及び出力端子ａｚ　，ａｚ　´間からそれぞれスイッチ素子Ｆｗ及びＦｚに与える駆動信号Ｓｗ及びＳｚを出力する。
【００６０】
インバータ回路１０を構成する各スイッチ素子は、ドライブ回路から駆動信号が与えられている間オン状態になってそれぞれが接続されている電機子コイルに駆動電流を流す。
【００６１】
図１に示した制御装置において、通電角を１８０°とし、前進・後退切換スイッチ１５の可動接点１５ｃを固定接点１５ａ側（前進側）に切り換えた状態でアクセル操作部材を操作して車両を前進させる場合の位置センサ（ホールＩＣ）の出力波形と、インバータ回路１０の各スイッチ素子のオンオフ動作波形とを図３（Ａ）ないし（Ｉ）に示した。
【００６２】
図３（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ位置センサｈｕ〜ｈｗの出力信号Ｈｕ〜Ｈｗを示し、図３（Ｄ）ないし（Ｆ）はそれぞれ、駆動電流を流す電機子コイルの相を切り換える角度を基準の切換角度とした場合（制御進み角を零とした場合）の、インバータ回路１０の上段のスイッチ素子ＦｕないしＦｗのオンオフ動作を示している。また図３（Ｇ）ないし（Ｉ）はそれぞれインバータ回路１０の下段のスイッチ素子Ｆｘ〜Ｆｚのオンオフ動作を示している。
【００６３】
マイクロコンピュータ１１は、図３（Ａ）ないし（Ｃ）に示された位置センサの出力信号Ｈｕ〜Ｈｗに論理演算を施すことにより、インバータ回路１０の各スイッチ素子をオン状態にする区間とオフ状態にする区間とを決定してオンオフパターンを発生し、各スイッチ素子をオン状態にする区間そのスイッチ素子に駆動信号を与える。
【００６４】
マイクロコンピュータはまた、駆動電流をＰＷＭ制御するために、アクセル開度及び回転速度に対して演算したデューティ比で断続するパルス波形のＰＷＭ信号Ｖｐｗｍ　をＰＷＭ変調回路２０に与える。
【００６５】
図示のＰＷＭ変調回路２０は、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ１　と、カソードがトランジスタＴＲ１　のコレクタに共通接続され、アノードがインバータ回路の下段のスイッチ素子をオン状態にすることを指令する駆動指令信号ｘ，ｙ及びｚを出力するバッファ回路１８の出力端子にそれぞれ接続されたダイオードＤ１　ないしＤ３　と、マイクロコンピュータが出力するＰＷＭ信号Ｖｐｗｍ　がセット信号として与えられ、比較回路２１の出力がリセット信号として与えられたセット優先のＲＳフリップフロップ回路Ｆ／Ｆとからなっていて、フリップフロップ回路Ｆ／Ｆの正論理出力がトランジスタＴＲ１　のベースに与えられている。
【００６６】
比較回路２１は、シャント抵抗ｒｓ　の両端に得られる駆動電流検出信号Ｖｉと、駆動電流の許容上限値を与える設定信号Ｖｆとを比較して、駆動電流検出信号Ｖｉにより検出される駆動電流が許容上限値以下のときに高レベル（Ｈレベル）の信号を出力し、駆動電流が許容上限値を超えたときに低レベル（Ｌレベル）の信号を出力する。
【００６７】
電機子コイルＬｕ〜Ｌｗを流れる駆動電流が許容上限値以下で、比較回路２１からフリップフロップ回路Ｆ／Ｆのリセット端子にＨレベルのリセット信号が与えられている状態では、マイクロコンピュータ１１からフリップフロップ回路Ｆ／Ｆのセット端子に与えられるＰＷＭ信号Ｖｐｗｍ　がＨレベル及びＬレベルになったときにその正論理出力がＨレベル及びＬレベルとなってトランジスタＴＲ１　をオンオフさせる。これにより、インバータ回路１０の下段のスイッチ素子Ｆｘ〜Ｆｚに与えられる駆動信号Ｓｘ〜Ｓｚの波形がＰＷＭ信号Ｖｐｗｍ　に同期して断続する波形となり、図３（Ｇ）ないし（Ｉ）に示すように下段のスイッチ素子Ｆｘ〜Ｆｚがオンオフさせられて、電機子コイルＬｕ〜Ｌｗに与えられる駆動電流がＰＷＭ変調された波形になる。
【００６８】
比較回路２１の出力がＬレベルになったときには、フリップフロップ回路Ｆ／Ｆの否定論理出力がＨレベルに保たれるため、トランジスタＴＲ１　がオン状態に保たれ、インバータ回路の下段のスイッチ素子Ｆｘ〜Ｆｚへの駆動信号の供給が阻止される。これにより直流電源Ｂから電機子コイルＬｕ〜Ｌｗへの駆動電流の供給が停止され、電機子コイルが過電流から保護される。
【００６９】
図１に示した例では、マイクロコンピュータ１１が実行するプログラムのうち、演算したデューティ比で断続するＰＷＭ信号Ｖｐｗｍ　を発生させる過程と、ＰＷＭ変調回路２０とにより、電機子コイルＬｕ〜Ｌｗに流す駆動電流をアクセル開度及び回転速度に対して演算されたデューティ比を有するＰＷＭ波形の電流とするようにインバータ回路１０を制御するＰＷＭ制御手段が構成されている。
【００７０】
ブラシレス直流電動機においては、制御進み角γによって最大発生トルク及び最高回転速度が変化する。一般には、電動機の用途や要求されるトルク特性、或いは必要とされる最高回転速度等に応じて制御進み角の大きさを設定している。電動車両を駆動するブラシレス直流電動機の場合は、電動機の回転速度が設定値以下であるときに制御進み角γを正規の制御進み角γｏ　に固定し、電動機の回転速度が設定された進角開始回転速度を超える範囲で制御進み角γを回転速度の上昇に伴って正規の制御進み角γｏ　よりも進角させ、電動機の回転速度が設定された進角終了回転速度以上になる範囲では制御進み角の進角量を設定された最大値に固定するように、制御進み角γを制御することが多い。
【００７１】
制御進み角γを制御する場合には、駆動電流を流す相を切り換える切換角度をアクセル開度に対して演算された制御進み角だけ位置センサの出力により決まる基準の切換角度に対してシフトさせるように制御する制御進み角制御手段を設ける。この制御進み角制御手段は、マイクロコンピュータ１１が実行するプログラムの一連の過程のうち、制御進み角演算手段により演算された制御進み角と位置センサの出力により決定される基準の切換角度とから、駆動電流を流す相を切り換えるタイミングを決定する過程により構成される。
【００７２】
正規の制御進み角γｏ　をどのように設定するかは任意であるが、一般には、電動車両の発進時のトルクを大きくするために、最大トルクが得られる制御進み角を正規の制御進み角γｏ　とする。
【００７３】
図１に示した制御装置により制御される自動二輪車において、運転者が車両を停止させるために、アクセル操作部材を操作してその開度を零にすると、デューティ比演算手段が演算するデューティ比が零になる。このときマイクロコンピュータ１１は、ＨレベルのＰＷＭ信号Ｖｐｗｍ　をＰＷＭ変調回路２０のフリップフロップ回路Ｆ／Ｆに与えるため、該ＰＷＭ変調回路のトランジスタＴＲ１　がオン状態に保持される。そのため、インバータ回路１０の下段のスイッチ素子Ｆｘ〜Ｆｚに与えられる駆動信号がすべて零になり、直流電源Ｂから電機子コイルに与えられる駆動電流が零になって、電動機が停止する。
【００７４】
車両を後退させる際には、前進・後退切換スイッチ１５の可動接点１５ｃを固定接点１５ｂ側（後退側）に切り換えた状態で、アクセル操作部材を操作するが、本発明においては、前進・後退切換スイッチが誤って後退側に切り換えられた状態で運転者がアクセル操作部材を操作したときに、運転者の意に反して車両がいきなり後退を開始するのを防止するといった事態が生じるのを防ぐため、運転者がブレーキを掛けているか、または少なくともブレーキを掛ける準備をしていることが検出されているときにのみ二輪車を後退させる方向への電動機の駆動を許容するようにする。
【００７５】
そのため、本発明においては、ブレーキ操作検出器１４の検出結果から運転者がブレーキを掛けているかまたは少なくともブレーキを掛ける準備をしていると判定されたときに後退許可信号を発生し、運転者がブレーキを掛けておらず、かつブレーキを掛ける準備もしていないと判定されたときに後退禁止信号を発生する後退許否判定手段が設けられる。
【００７６】
二輪車を後退させる際には、位置検出器の出力信号Ｈｕ，Ｈｖ及びＨｗが図４（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように変化し、これらの信号の組み合わせパターンの変化に伴って、図４（Ｄ）ないし（Ｉ）のようにスイッチ素子Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｗ，Ｆｘ，Ｆｙ及びＦｚのオンオフ動作が行われる。
【００７７】
本実施形態において、二輪車を前進・後退切換えスイッチにより指示された方向に走行させるべく電動機に供給する駆動電流を制御する電動機制御部を構成するためにマイクロコンピュータに実行させるプログラムの電動機制御ルーチンのアルゴリズムを示すフローチャートを図２に示した。
【００７８】
図２に示したルーチンはマイクロコンピュータが一定の時間間隔で（例えば２ｍｓｅｃ毎に）実行する割り込みルーチンである。この割り込みルーチンが開始されると、先ずステップ１で前進・後退切換えスイッチ１５が前進側（固定接点１５ａ側）に切換えられているかまたは後退側（固定接点１５ｂ側）に切換えられているかを判定する。その結果、前進側に切換えられていると判定されたときにはステップ２に進んで前進用のオンオフパターンをセットし、ステップ３で前進時のアクセル操作量と電動機の出力との関係を与える前進用のアクセル−出力ＭＡＰをセットする。アクセル−出力ＭＡＰは、回転速度Ｎとアクセル開度とデューティ比ＤＦとの間の関係を与えるデューティ比演算用３次元マップと、回転速度Ｎとアクセル開度と制御進み角γとの間の関係を与える制御進み角演算用３次元マップとからなる。
【００７９】
次いでステップ４に進んでアクセルセンサ１２が検出しているアクセル操作部材の位置（アクセル開度）を検出し、ステップ５で検出したアクセル開度に対して通電角を決定するとともに、アクセル開度に対してマップを検索することにより駆動電流のデューティ比と制御進み角とを決定してメインルーチンに復帰する。
【００８０】
またステップ１で前進・後退切換えスイッチ１５が後退側に切換えられていると判定されたときには、ステップ６に進んで後退時用のオンオフパターンをセットし、ステップ７で後退用アクセル−出力ＭＡＰをセットする。次いでステップ８でブレーキスイッチ１４がオン状態にあるか否かを判定し、ブレーススイッチがオン状態にあるときにはアクセル位置を検出するステップ４及び通電角、デューティ比及び制御進み角を決定するステップ５を行わせる。
【００８１】
ステップ８でブレーキスイッチがオフ状態にあると判定されたときには、ステップ９に進んでデューティ比を０とした後メインルーチンに復帰する。このように、本実施形態では、ブレーキスイッチがオフ状態にあるときに、ステップ９でデューティ比を０としてインバータ回路１０の下段のスイッチ素子をオフ状態にすることによりインバータ回路からの駆動電流の出力を停止させるため、前進・後退切換えスイッチが後退側に切換えられていたとしても、ブレーキが操作されていない状態では、アクセルを操作しても電動機は駆動されない。
【００８２】
このように、二輪車を後退させる際に、運転者にブレーキを操作しておくことを要求するようにすると、運転者が意識しないで後退操作を行うのを防ぐことができるため、前進・後退切換えスイッチが後退側に切換えられているのを知らないでアクセルを操作したときに、二輪車が急に後退して転倒事故が生じるのを防ぐことができる。
【００８３】
また前進・後退切換えスイッチが後退側に切換えられている状態で、運転者が無意識にブレーキ操作とアクセル操作とを行ったために、運転者の意に反して二輪車が後退を開始することがあり得るかもしれないが、この場合には、二輪車が後退を開始すると同時にブレーキを掛けることができるため、転倒事故が生じるのを防ぐことができる。
【００８４】
上記の実施形態では、図２のステップ８により、ブレーキ操作検出器の検出結果から運転者がブレーキを掛けているかまたは少なくともブレーキを掛ける準備をしていると判定されたときに後退を許可し、運転者がブレーキを掛けておらず、かつブレーキを掛ける準備もしていないと判定されたときに後退を禁止する後退許否判定手段が構成される。
【００８５】
上記の実施形態では、図２の割り込みルーチンと、割り込み信号発生回路１３が発生する割り込み信号に応答して回転速度を示す時間データの計測を行う過程とにより、二輪車を前進・後退切換えスイッチにより指示された方向に走行させるべく電動機に供給する駆動電流を制御する電動機制御部が構成される。
【００８６】
また図２のステップ５において、デューティ比演算用マップを用いてデューティ比を演算する過程により、アクセル信号の値と回転速度とに対して駆動電流のデューティ比を演算するデューティ比演算手段が構成され、ステップ５において制御進み角演算用マップを用いてアクセル信号に対して制御進み角を演算する過程により、制御進み角演算手段が構成される。
【００８７】
上記の実施形態において、ブレーキ装置の操作部をフルブレーキ状態にしたときにブレーキスイッチＳＷ１がオン状態になるように構成しておくと、ブレーキを一度フルブレーキ状態まで操作した後、アクセルを操作しながらブレーキを緩めることにより二輪車を後退させることになるため、安全性を高めることができる。
【００８８】
上記の実施形態では、ブレーキ操作検出器１４として、ブレーキが操作されているか否かを検出するブレーキスイッチＳＷ１を用いて、このブレーキスイッチによりブレーキが操作されていることが検出されていないときに後退を禁止し、ブレーキが操作されていることが検出されているときに後退を許可するようにしたが、ブレーキ操作検出器として、ブレーキ装置の操作量を検出するセンサを用いて、ブレーキ操作検出器により、ブレーキ装置の操作量が設定値未満であることが検出されているときに後退を禁止し、ブレーキ装置の操作量が設定値以上であることが検出されているときに後退を許可するように後退許否判定手段を構成してもよい。
【００８９】
この場合、二輪車を後退させる方向に電動機を回転させている状態でブレーキ操作検出器によりブレーキ装置の操作量が増大したことが検出されたときに電動機を減速させるように制御する後退時減速制御手段を電動機制御部に設けるのが好ましい。
【００９０】
この後退時減速制御手段は、電動機の駆動電流を調節する際に操作されるアクセル操作部材の変位量の如何に関わりなく電動機の駆動電流を減少させて二輪車の走行速度を低減させるように構成することができる。
【００９１】
また上記後退時減速手段は、電動機に回生ブレーキ電流を流す手段により構成してもよい。
【００９２】
上記の実施形態では、後退時にアクセル操作により電動機の駆動電流を調節するようにしたが、後退時にはアクセル操作を無視して、押ボタン式の後退スイッチが押されている間電動機に一定の駆動電流を供給して安全な低速度で後退を行わせるようにする場合にも本発明を適用することができる。
【００９３】
上記の実施形態では、アクセル操作に応答して通電角と、制御進み角と、駆動電流のデューティ比とを調節するようにしたが、通電角を一定としてアクセル開度に応じて制御進み角と駆動電流のデューティ比のみを変化させたり、アクセル開度に応じて駆動電流のデューティ比のみを変化させたりする場合にも本発明を適用することができる。
【００９４】
上記の例では、位置センサを構成するホールＩＣを各相の電機子コイルが巻回された歯部の中心に対して電気角で９０°進んだ位置に配置したが、位置センサは各相の電機子コイルに対してロータの磁極のステータに対する回転角度位置を検出すれば良く、その配設位置は上記の例に限定されない。
【００９５】
また上記の例では、位置センサとしてホールＩＣを用いて、該ホールＩＣによりロータの磁極を直接検出するようにしているが、リング状等に形成されてロータの磁極と同じように着磁された回転角度位置検出用磁石をロータに別途取り付けて、該回転角度位置検出用磁石の磁極をホールＩＣにより検出することにより、ロータの磁極を間接的に検出するようにしてもよい。またホールＩＣに代えて、フォトエンコーダ等の位置センサを用いるようにしてもよい。
【００９６】
上記の例では、３相のブラシレス電動機を例にとったが、本発明において電機子コイルの相数ｎは２以上であればよい。
【００９７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、運転者がブレーキを掛けていないか、またはブレーキを掛ける準備もしていないときに後退を禁止するようにして、前進・後退切換えスイッチが後退側に切換えられている状態で、誤操作により電動機が駆動されたときに、直ちに車輪にブレーキを掛けることができるようにしたため、後退時に二輪車が転倒する事故が生じるのを防ぐことができる。
【００９８】
また本発明によれば、後退時にブレーキを操作しておくことを運転者に要求することになるため、運転者が意識しないで後退操作を行って事故を招く事態が生じるおそれをなくして、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のハードウェアの構成例を示した構成図である。
【図２】図１に示したマイクロコンピュータが実行する電動機制御ルーチンのアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図３】図１に示した制御装置により二輪車を前進させるように電動機を制御する際の位置検出信号の波形と、インバータ回路の各スイッチ素子のオンオフ動作波形とを示した波形図である。
【図４】図１に示した制御装置により二輪車を後退させるように電動機を制御する際の位置検出信号の波形と、インバータ回路の各スイッチ素子のオンオフ動作波形とを示した波形図である。
【符号の説明】
１…ブラシレス直流電動機、２…ロータ、３…ステータ、Ｌｕ〜Ｌｗ…電機子コイル、ｈｕ〜ｈｗ…位置センサ、１０…インバータ回路、１１…マイクロコンピュータ、１２…アクセルセンサ、１４…ブレーキ操作検出器、１７…コントローラ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for controlling a motorcycle that drives wheels by an electric motor or by an electric motor and an engine.
[0002]
[Prior art]
Reversing the body of an electric motorcycle that drives wheels by using an electric motor as a drive source or a hybrid motorcycle that uses an engine as a main drive source and an electric motor as a drive source to assist the engine by switching the rotation direction of the electric motor There are things that can be done.
[0003]
This type of motorcycle includes a forward / backward switch for instructing whether the traveling direction is a forward direction or a backward direction, and an electric motor for traveling the motorcycle in the direction indicated by the forward / backward switch. And a motor control unit for controlling the drive current. The motor is rotated in a direction specified by a forward / backward changeover switch, so that the motorcycle travels in a forward direction and a backward direction.
[0004]
In a motorcycle capable of traveling in the reverse direction, it is dangerous to increase the speed of the electric motor in response to the accelerator operation in the same manner as when the vehicle is moving forward when the vehicle is moving backward. As described above, it has been proposed that the drive command of the electric motor at the time of retreat is performed not by the operation of the accelerator but by the operation of a specially provided reverse switch.
[0005]
Also, for safety, a proposal is made to control the traveling speed when the reverse switch is operated to be fixed at a preset safe speed (see Patent Document 1). A proposal has been made to control so as to maintain a target speed set sufficiently low (see Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-6-296307
[0007]
[Patent Document 2]
JP-A-8-19108
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Because a motorcycle is extremely unstable in traveling in the reverse direction due to its structure, and the driver is often not used to traveling in the reverse direction, the motorcycle is disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 As shown, even if measures have been taken to limit the speed at reversing to a safe speed, the driver may not notice that the forward / reverse switch has been set to the reverse side, and If the driver touches the reverse switch, the two-wheeled vehicle starts retreating suddenly, and the driver may fall in a hurry.
[0009]
Even when the driver operates the reverse switch with consciousness and starts retreating, if the wheels ride on an obstacle such as a stone, the balance of the vehicle body will be lost, so the brake (brake) operation will not be performed. There was a risk of falling if it was late.
[0010]
It is an object of the present invention only when the driver is in the state of applying brakes to the wheels or in the state of preparing to apply the brakes when the forward / reverse selector switch is switched to the reverse side. A motorcycle equipped with an electric motor as a drive source is configured to allow the electric motor to be driven and immediately apply a brake when a state of danger of falling occurs so that the electric motor can be prevented from falling. It is to provide a control device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a forward / backward changeover switch for instructing whether the traveling direction of a motorcycle including a motor for driving wheels and a brake device for applying brakes to wheels is a forward direction or a backward direction, and the motorcycle is moved forward. The present invention relates to a control device for a motorcycle including a motor control unit for controlling a drive current supplied to the motor so as to travel in a direction designated by a reverse changeover switch.
[0012]
In the present invention, a brake operation detector that detects the operation state of the brake device, and when it is determined from the detection result of the brake operation detector that the driver is applying the brake or at least preparing to apply the brake Reversal permission determination means for prohibiting retreat when it is determined that the driver has not applied the brake and is not preparing to apply the brake, and The motor control unit is configured to prohibit the rotation of the motor in a direction in which the two-wheeled vehicle moves backward when prohibited.
[0013]
In this way, if the driver is not applying the brake or preparing to apply the brake and prohibiting retreat, in a state where the forward / reverse switch is switched to the reverse side, When the electric motor is driven by an erroneous operation, the driver can immediately apply the brakes to the wheels without panic, so that the driver can avoid falling.
[0014]
Further, according to the present invention, since the driver is required to operate the brake at the time of retreat, it is possible to avoid a situation in which the driver performs the retreat operation without being conscious and causes an accident. it can.
[0015]
The brake operation detector performs a detection operation when a driver displaces an operation member (a brake lever or a brake pedal) of a brake device by a predetermined amount or more (from an off state to an on state or from an on state to an off state). State) can be configured by a brake switch.
[0016]
In this case, the reverse permission determining unit may be configured to permit the reverse when the brake switch is performing the detecting operation and to prohibit the reverse when the brake switch is not performing the detecting operation.
[0017]
The brake operation detector can also be constituted by a sensor that detects the operation amount of the brake device. In this case, the reversing permission / non-permission determining unit prohibits the retreat when the brake operation detector detects that the operation amount of the brake device is less than the set value, and the operation amount of the brake device is equal to or more than the set value. Can be configured to allow retreat when the event is detected.
[0018]
As described above, when the brake operation detector is configured by the sensor that detects the operation amount of the brake device, the electric motor control unit controls the brake device by the brake operation detector in a state where the electric motor is rotating in a direction to reverse the motorcycle. It is preferable to provide a reverse deceleration control means for controlling the motor to decelerate when it is detected that the operation amount of the motor has increased.
[0019]
The reverse deceleration means is configured to reduce the driving current of the electric motor to reduce the traveling speed of the motorcycle regardless of the displacement amount of the accelerator operation member operated when adjusting the driving current of the electric motor. Is preferred.
[0020]
Preferably, the reverse deceleration means is provided with means for supplying a regenerative brake current to the electric motor.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0022]
FIG. 1 shows an example of a hardware configuration of a control device according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an outer rotor type brushless DC motor including a rotor 2 and a stator 3. The rotor 2 includes a yoke 201 formed substantially in a cup shape from a ferromagnetic material such as iron, and a permanent magnet 202 attached to the inner periphery of the peripheral wall of the yoke 201. It is magnetized to form a two-pole magnet field 203.
[0023]
Note that the magnet field is not limited to two poles, and can generally be configured as 2 m poles (m is an integer of 1 or more).
[0024]
The stator 3 includes a stator core 301 having three teeth Pu to Pw radially protruding from an annular yoke, and a three-phase armature coil wound around the teeth Pu to Pw of the stator core, respectively. Lu to Lw, and the armature coils Lu to Lw are three-phase star-connected. An outer peripheral portion of each tip of the teeth Pu to Pw of the stator core 301 is a stator magnetic pole 302, and these stator magnetic poles are opposed to the magnet field 203 via a predetermined gap.
[0025]
In the illustrated example, the stator core has three poles. However, when the number of phases n of the armature coil provided on the stator is set to 3, the stator core generally has 3k (k is an integer of 1 or more) teeth. And a configuration in which a three-phase armature coil is wound around the 3k teeth.
[0026]
The yoke 201 of the rotor 2 has a boss (not shown) at the center of the bottom wall thereof, and the boss is directly attached to the axle of the drive wheel of the motorcycle, or the rotating shaft fastened to the boss. Is connected to the axle of the drive wheel of the motorcycle via a reduction gear.
[0027]
In the illustrated example, the rotation direction of the rotor 2 when the two-wheeled vehicle advances is set to the counterclockwise direction in FIG. 1, and the rotation direction of the rotor 2 when the two-wheeled vehicle moves backward is set to the clockwise direction.
[0028]
In order to detect the rotational angle position of the rotor 2 with respect to the stator 3, U-, V-, and W-phase position sensors hu, hv, and hw are attached to the stator core 301. As these position sensors, for example, Hall ICs that output voltage signals of different levels depending on whether the detected magnetic pole is an N pole or an S pole can be used.
[0029]
Each position sensor is arranged at an appropriate position in accordance with the conduction angle (electrical angle) of the drive current flowing through the armature coil of each phase and the rotation direction of the rotor. In the present embodiment, the center positions of the magnetic poles at the tips of the teeth Pu, Pv, and Pw around which the three-phase armature coils Lu to Lw are respectively wound correspond to the center positions of the magnetic poles of the magnetic field of the rotor 2. A position sensor for each phase is attached so as to detect the rotational angle position of the rotor at the time of coincidence (to change the level of the position sensor at the rotational angle position). In the illustrated example, the U, V, and W three-phase position sensors hu, hv are respectively located at positions advanced by 90 degrees in electrical angle with respect to the center positions of the magnetic poles of the tooth portions Pv, Pw, and Pu of the stator core 301. And hw, the rotation angle position of the rotor when the center position of the magnetic pole portion at the tip of the teeth Pu, Pv and Pw coincides with the center position of each magnetic pole of the magnet field of the rotor 2 is detected. ing.
[0030]
When the position sensor is attached in this manner, the position at which the no-load induced voltage induced in each of the armature coils Lu to Lw reaches a peak as the rotor 2 rotates counterclockwise (from the magnet field 203 to the phase of each phase). A section where the magnetic flux flowing through the teeth around which the armature coil is wound passes through the zero point (90 degrees) before and after (electrical angle) A drive current is applied to the armature coil of each phase in the 180-degree switching control. 180 °), and a drive current is applied to the armature coil of each phase in a section of 60 degrees (electrical angle) before and after the position at which the magnetic flux flowing through the teeth around which the armature coil of each phase is wound passes the zero point. Switching control (control to set the energization angle to 120 °) can be performed, and the energization angle can be switched so as to obtain optimal output characteristics according to the accelerator opening.
[0031]
Further, as shown in the figure, armature coils Lu to Lw are wound around the three tooth portions Pu to Pw, respectively, and the phase is advanced by 90 degrees in electrical angle with respect to the center of each magnetic pole of the tooth portions Pu to Pw. When the position sensors hu to hw composed of Hall ICs are arranged at the same position, the switching angle of the driving phase (the phase of the armature coil through which the driving current flows) determined by the outputs of these position sensors is set as the reference switching angle. The control advance angle is determined so that the actual switching angle is advanced or retarded with respect to the reference switching angle.
[0032]
When Hall ICs are used as the position sensors hu to hw, output signals (position detection signals) Hu to Hw obtained from the respective sensors when the vehicle is moved forward are, for example, as shown in FIGS. 3A to 3C. Become. Output signals Hu to Hw obtained from the position sensors hu to hw when the vehicle is moved backward are as shown in FIGS. These signals are binary signals that can take either a high level (H level) state or a low level (L level) state, and the output of the position sensor at each instant is “1” or “0”. ].
[0033]
As shown in FIGS. 3A to 3C, when the two-wheeled vehicle advances, the pattern of the combination of the output signals (Hu, Hv, Hw) of the position sensor changes with the rotation of the rotor 2. (1,0,1), (1,0,0), (1,1,0), (0,1,0), (0,1,1), (0,0, 1), (1, 0, 1),... Further, as shown in FIGS. 4A to 4C, when the two-wheeled vehicle is moved backward, the pattern of the combination of the outputs of the position sensors changes every 60 degrees in electrical angle with the rotation of the rotor 2 ( (0,0,1), (0,1,1), (0,1,0), (1,1,0), (1,0,0), (1,0,1), (0,1,0) 0, 1),.
[0034]
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a bridge-type inverter circuit provided between the armature coils Lu to Lw and the DC power supply 11 to switch the excitation phase of the armature coils.
[0035]
The bridge-type inverter circuit has a well-known configuration in which each upper side and each lower side of the bridge are configured by a switch element that can be turned on and off and a feedback diode connected in anti-parallel to the switch element.
[0036]
The illustrated inverter circuit has three upper-stage switch elements Fu to Fw, one ends of which are commonly connected, and one end connected to the other ends of the three upper-stage switch elements Fu to Fw, and the other end is common. , Three upper-stage feedback elements Du-Dw respectively connected in anti-parallel to three upper-stage switch elements Fu-Fw, and three lower-stage switch elements Fx-Fw. , Three other lower-stage feedback diodes Du to Dw respectively connected in anti-parallel to the other switch elements, and the other ends of the three upper-stage switch elements Fu to Fw and three lower-stage switch elements Fx ... Fz are connected to three power terminals drawn from the three-phase armature coils Lu to Lw, respectively. The common connection point at one end of the upper switch elements Fu to Fw is connected to the positive output terminal of the battery B, and the common connection point at the other end of the lower switch elements Fx to Fz is connected through the shunt resistor rs and the ground circuit. It is connected to the negative terminal of battery B. In this inverter circuit 10, each series circuit of the pair of switch elements (Fu, Fx), (Fv, Fy) and (Fw, Fz) will be referred to as a first switch arm or a third switch arm.
[0037]
As the switch elements Fu to Fw and Fx to Fz constituting the inverter circuit 10, any switch elements that can be turned on and off, such as MOSFETs, power bipolar transistors, and IGBTs, can be used. The switch element is made of a MOSFET.
[0038]
As shown in the figure, when MOSFETs are used as the switch elements, parasitic diodes formed between the drain and source of the MOSFETs constituting the switch elements Fu to Fw and Fx to Fz are respectively replaced by feedback diodes Du to Dw and Dx to Dx. It can be used as Dz.
[0039]
In order to control the inverter circuit 10, the microcomputer 11 includes a CPU, a RAM, a ROM, a timer, and the like, and operates by receiving a power supply voltage from a DC power supply (not shown), and detects a displacement amount of an accelerator operation member (not shown). And an accelerator sensor 12 for providing the microcomputer 11 with an accelerator opening detection signal Va composed of a voltage signal having a magnitude proportional to the accelerator opening, and the rise and fall of the position detection signals Hu to Hw output by the position sensors hu to hw, respectively. An interrupt signal generating circuit 13 that generates interrupt signals IN1 and IN2 each time a fall is detected and supplies these interrupt signals to the microcomputer 11, a brake sensor 14, a forward / backward switch 15, a buffer circuit 16 Is provided.
[0040]
Also, according to the buffer circuit 18 to which the output of the buffer circuit 16 is input, and the drive command signals (U, X), (V, Y) and (W, Z) given from the microcomputer 11 through the buffer circuits 16 and 18. , Drive signals (Su, Sx), (Sv, Sy) are respectively applied to the switch elements (Fu, Fx), (Fv, Fy) and (Fw, Fz) of the first to third switch arms of the inverter circuit 10. , (Sw, Sz), the first to third switch arm drive circuits 21A to 21C, the PWM modulation circuit 20, and the drive current detection signal Vi obtained at both ends of the shunt resistor rs. And a comparison circuit 21 for comparing with a setting signal Vf for providing the buffer circuit 18, the drive circuits 21A to 21C, the PWM modulation circuit 20, The driver unit 22 is formed by unitizing the comparison circuit 21 together with the inverter circuit 10.
[0041]
In the example shown in FIG. 1, the accelerator sensor 12 is constituted by a potentiometer in which a movable contact 12a is connected to an accelerator operation member. A DC constant voltage E obtained from a constant voltage DC power supply circuit (not shown) is applied to both ends of a potentiometer constituting the accelerator sensor 12, and an accelerator signal proportional to the accelerator opening θa between the movable contact 12a of the potentiometer and the ground. Va is obtained. The accelerator signal Va is converted into a digital value by an A / D converter (not shown) provided in the microcomputer 11 and read into the CPU.
[0042]
The interrupt signal generation circuit 13 generates an interrupt signal IN1 when detecting the rising edges of the rectangular wave output signals Hu to Hw generated by the position sensors hu to hw, and detects the falling edges of the signals Hu to Hw. When detected, an interrupt signal IN2 is generated. This interrupt signal generating circuit can be constituted by, for example, a differentiating circuit for differentiating the falling edge and the rising edge of the outputs of the position sensors hu to hw.
[0043]
According to the present invention, the drive of the electric motor in the direction of retreating the vehicle is permitted only when the driver applies the brake or at least prepares to apply the brake. That is, at the time of retreat, the driver is requested to start the accelerator operation in a state where the brake is applied, or at least in a state where the brake is applied.
[0044]
In this embodiment, the brake operation detector 14 is provided to detect whether the driver is applying the brake or preparing to apply the brake.
[0045]
The illustrated brake operation detector 14 includes a brake switch SW1 provided to perform a detection operation when detecting that the operation unit (brake lever or brake pedal) of the brake device is displaced by a predetermined amount or more. Thus, one end of the switch is grounded. The other end of the brake switch SW1 is connected to a non-ground side output terminal (positive terminal) of a constant voltage DC power supply circuit (not shown) through a pull-up resistor R1, and direct current is supplied from the power supply circuit to both ends of the brake switch SW1 through a resistor R1. A constant voltage E is applied.
[0046]
The brake switch SW1 may be provided so as to perform a detection operation when the operation unit of the brake device is displaced by a certain amount or more. In the present embodiment, the brake switch SW1 is provided when the operation unit of the brake device is displaced by a certain amount or more. The switch is provided in an on state, and detection signals obtained at both ends of the brake switch are input to the microcomputer 11. In the present embodiment, the detection signals obtained at both ends of the brake switch SW1 are detected when the driver has not displaced the brake operation member by a certain amount or more (when the brake is not applied and the brake is not prepared). High level, low level when the driver is displacing the brake actuating element (when the driver is braking or at least preparing to apply the brake by touching the brake operating element) State.
[0047]
In a motorcycle without a manual clutch, brake levers (brake operating members) are provided on the left and right handles, but the brake operating members provided on the right handle where the accelerator grip exists are difficult to operate. It is preferable to select a brake lever provided on the left handlebar as the brake lever that requires operation when the vehicle retreats. Therefore, it is preferable that the brake sensor 14 be provided so as to detect whether the brake lever provided on the left handlebar is displaced by a predetermined amount or more.
[0048]
When a foot brake is provided, a brake sensor 14 may be provided to detect a displacement of an operation member (brake pedal) of the foot brake.
[0049]
The brake operation detector is provided so as to always detect the displacement of the brake operation member, since it is only necessary to detect whether the driver is applying the brake or at least whether the driver is preparing to apply the brake from the state of the brake device. It is not necessary, and a brake operation detector may be provided so as to detect the displacement of the brake shoe or the displacement of the movable part of the mechanical system provided between the brake operation member and the brake shoe.
[0050]
The forward / backward switch 15 comprises a pair of fixed contacts 15a, 15b and a movable contact 15c which is operated by a driver to selectively contact these fixed contacts. One fixed contact 15a of the switch 15 is grounded, and one end of a pull-up resistor R2 is connected to the other fixed contact 15b of the switch 15. A DC constant voltage E is applied to both ends of a series circuit of the resistor R2 and the switch 15 from a constant voltage DC power supply circuit (not shown), and a signal obtained between the movable contact 15c of the changeover switch 15 and the ground is transmitted in the traveling direction of the motorcycle. Is input to the microcomputer 11 as a traveling direction instruction signal for instructing the vehicle. In the illustrated example, the movable contact 15c is brought into contact with the fixed contact 15a when the motorcycle is advanced, and the movable contact 15c is brought into contact with the fixed contact 15b when the motorcycle is retracted. Therefore, the traveling direction instruction signal given to the microcomputer through the movable contact 15c of the changeover switch 15 is set to a low level when the motorcycle is advanced, and is set to a high level when the motorcycle is moved backward.
[0051]
The microcomputer 11 reads the interrupt signals IN1 and IN2 generated by the interrupt signal generating circuit 13 and generates the interrupt signal IN1 (or IN2) from the previous interrupt signal IN1 (or IN2) to the current interrupt signal IN1 (or IN2). The time is measured as time data indicating the rotation speed of the motor, and in an interrupt routine described later, the armature coils Lu to of the brushless DC motor 1 are determined based on the time data and the accelerator opening detected by the accelerator sensor 12. The duty ratio DF of the driving current supplied to Lw and the control advance angle (the phase difference between the actual switching angle for switching the phase of the armature coil through which the driving current flows and the reference switching angle determined by the position sensor arrangement) γ Calculate.
[0052]
The duty ratio DF and the control advance angle γ are calculated by a three-dimensional map for calculating the duty ratio, which gives the relationship between the rotational speed N, the accelerator opening, and the duty ratio DF, respectively, and the rotational speed N, the accelerator opening, and the control advance angle. The control is performed using a three-dimensional map for calculating a control lead angle which gives a relationship with γ (all maps are stored in the ROM).
[0053]
In the present embodiment, the three-dimensional map for calculating the duty ratio and the three-dimensional map for calculating the control advance angle, which are used when the motorcycle is advanced (when the forward / reverse changeover switch 15 is switched to the forward side), A three-dimensional map for calculating a duty ratio and a three-dimensional map for calculating a control advance angle used when the vehicle is moved (when the forward / backward changeover switch is switched to the reverse side) are prepared as an accelerator-output map, and are used when the vehicle is moving backward. The three-dimensional map for calculating the duty ratio and the three-dimensional map for calculating the control lead angle are created so as to limit the traveling speed to a safe speed (for example, 4 km / h) or less.
[0054]
The rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the electric motor is realized by the process of measuring the time data giving the rotation speed in the program executed by the microcomputer 11. The duty ratio calculating means for calculating the duty ratio of the drive current with respect to the value of the accelerator signal and the rotation speed is constituted by the process of calculating the duty ratio using the duty ratio calculation map. The step of calculating the control advance angle with respect to the accelerator signal using the map for use constitutes a control advance angle calculation means.
[0055]
The microcomputer 11 also controls the rotation direction of the rotor 2 in a predetermined direction in accordance with the level of the traveling direction instruction signal provided from the forward / backward changeover switch 15 in accordance with a combination pattern of output signals of the position sensors hu to hw. The phase in which the drive current flows is determined, and the phase advance angle is calculated by the control advance angle calculated by the control advance angle calculation means with respect to the phase switching angle determined by the patterns of the signals Hu to Hw output from the position sensors hu to hw, respectively. The switching elements Fu, Fx, Fv, Fy, Fw, and Fw of the inverter circuit 10 are provided so that the driving current flows through the armature coils Lu to Lw of a predetermined phase while switching the phase in which the driving current flows at the changed switching angle. Drive command signals U, X, V, Y, W, and Z indicating which one of Fz is turned on and which is turned off are output. Assuming that the drive command signal corresponding to turning on each switch element has a value of "1" and the drive command signal corresponding to turning off each switch element has a value of "0". , Drive command signals (U, X, V, Y, W, Z) are (0, 1, 0, 1, 0, 1), (0, 1, 1, 1, 0, 0), (0, 0 , 1, 1, 1, 0),. A combination of these drive signals is called an on / off pattern.
[0056]
Further, in this example, the microcomputer 11 supplies the PWM signal Vpwm having a pulse waveform intermittent at the duty ratio calculated by the duty ratio calculation means to the PWM modulation circuit 20.
[0057]
The drive command signals (U, X), (V, Y) and (W, Z) for the first to third switch arms output from the microcomputer 11 are transmitted through buffer circuits 16 and 18, respectively, to drive circuits 19A to 19C. Given to. The drive circuit 19A includes output terminals au and au 'connected to the gate and source of the MOSFET constituting the switch element Fu of the inverter circuit 10, and outputs connected to the gate and source of the MOSFET constituting the switch element Fx, respectively. It has terminals ax and ax ', and outputs drive signals Su and Sx to be provided to the switching elements Fu and Fx from between the output terminals au and au' and between the output terminals ax and ax ', respectively.
[0058]
The drive circuit 19B is connected to output terminals av and av ′ connected to the gate and source of the MOSFET constituting the switch element Fv of the inverter circuit 10, respectively, and to the gate and source of the MOSFET constituting the switch element Fy. It has output terminals ay and ay ', and outputs drive signals Sv and Sy to be provided to the switching elements Fv and Fy from between the output terminals av and av' and between the output terminals ay and ay ', respectively.
[0059]
Further, the drive circuit 19C is connected to output terminals aw and aw 'connected to the gate and source of the MOSFET constituting the switch element Fw of the inverter circuit 10, respectively, and to the gate and source of the MOSFET constituting the switch element Fz. It has output terminals az and az ', and outputs drive signals Sw and Sz to be provided to the switching elements Fw and Fz from between the output terminals aw and aw' and between the output terminals az and az ', respectively.
[0060]
Each switch element included in the inverter circuit 10 is turned on while a drive signal is given from the drive circuit, and supplies a drive current to an armature coil connected to each switch element.
[0061]
In the control device shown in FIG. 1, the vehicle is moved forward by operating the accelerator operating member in a state where the energizing angle is 180 ° and the movable contact 15c of the forward / reverse switch 15 is switched to the fixed contact 15a side (forward side). FIGS. 3A to 3I show output waveforms of the position sensor (Hall IC) and ON / OFF operation waveforms of the respective switch elements of the inverter circuit 10 in this case.
[0062]
3 (A) to 3 (C) show output signals Hu to Hw of the position sensors hu to hw, respectively, and FIGS. 3 (D) to 3 (F) respectively show the angle at which the phase of the armature coil for flowing the drive current is switched. The on / off operation of the upper switching elements Fu to Fw of the inverter circuit 10 when the reference switching angle is set (when the control advance angle is set to zero) is shown. FIGS. 3G to 3I show the on / off operation of the lower switching elements Fx to Fz of the inverter circuit 10, respectively.
[0063]
The microcomputer 11 performs a logical operation on the output signals Hu to Hw of the position sensors shown in FIGS. 3A to 3C, so that each switch element of the inverter circuit 10 is turned on and off. Is determined, and an on / off pattern is generated, and a drive signal is applied to each switch element in the section where each switch element is turned on.
[0064]
The microcomputer also provides the PWM modulation circuit 20 with a PWM signal Vpwm having a pulse waveform intermittent at a duty ratio calculated with respect to the accelerator opening and the rotation speed in order to perform PWM control of the drive current.
[0065]
The illustrated PWM modulation circuit 20 has an NPN transistor TR1 whose emitter is grounded, a cathode commonly connected to the collector of the transistor TR1, and an anode whose drive command signal instructs to turn on the lower switch element of the inverter circuit. Diodes D1 to D3 connected to the output terminals of the buffer circuit 18 for outputting x, y and z, and the PWM signal Vpwm output from the microcomputer are given as set signals, and the output of the comparison circuit 21 is given as a reset signal. And a set-priority RS flip-flop circuit F / F. The positive logic output of the flip-flop circuit F / F is given to the base of the transistor TR1.
[0066]
The comparison circuit 21 compares the drive current detection signal Vi obtained at both ends of the shunt resistor rs with a setting signal Vf that gives an allowable upper limit value of the drive current, and determines that the drive current detected by the drive current detection signal Vi is allowable. A high-level (H-level) signal is output when the driving current is below the upper limit, and a low-level (L-level) signal is output when the driving current exceeds the allowable upper limit.
[0067]
When the drive current flowing through the armature coils Lu to Lw is equal to or less than the allowable upper limit value and the reset signal of H level is given from the comparison circuit 21 to the reset terminal of the flip-flop circuit F / F, the microcomputer 11 When the PWM signal Vpwm applied to the set terminal of the circuit F / F goes high and low, the positive logic output goes high and low, turning on and off the transistor TR1. As a result, the waveforms of the drive signals Sx to Sz applied to the lower switch elements Fx to Fz of the inverter circuit 10 become intermittent in synchronization with the PWM signal Vpwm, as shown in FIGS. 3 (G) to (I). The switch elements Fx to Fz in the lower stage are turned on and off, and the drive current supplied to the armature coils Lu to Lw has a PWM-modulated waveform.
[0068]
When the output of the comparison circuit 21 becomes L level, the negative logic output of the flip-flop circuit F / F is kept at H level, so that the transistor TR1 is kept on and the lower switch elements Fx to Fx of the inverter circuit are kept. The supply of the drive signal to Fz is blocked. Thus, the supply of the drive current from the DC power supply B to the armature coils Lu to Lw is stopped, and the armature coil is protected from overcurrent.
[0069]
In the example shown in FIG. 1, of the program executed by the microcomputer 11, the process of generating the PWM signal Vpwm intermittently at the calculated duty ratio and the driving of the armature coils Lu to Lw by the PWM modulation circuit 20. PWM control means for controlling the inverter circuit 10 so that the current is a PWM waveform current having a duty ratio calculated with respect to the accelerator opening and the rotation speed.
[0070]
In the brushless DC motor, the maximum generated torque and the maximum rotation speed change depending on the control advance angle γ. Generally, the magnitude of the control advance angle is set according to the use of the electric motor, the required torque characteristics, the required maximum rotational speed, and the like. In the case of a brushless DC motor that drives an electric vehicle, when the rotation speed of the motor is equal to or less than a set value, the control advance angle γ is fixed to the normal control advance angle γo, and the rotation speed of the motor is set to the advance start angle. The control advance angle γ is advanced more than the normal control advance angle γo in accordance with the increase of the rotation speed in a range exceeding the rotation speed, and the control advance is performed in a range where the rotation speed of the electric motor is equal to or more than the set advance end rotation speed. In many cases, the control advance angle γ is controlled so that the amount of advance of the angle is fixed at the set maximum value.
[0071]
When controlling the control advance angle γ, the switching angle for switching the phase through which the drive current flows is shifted by the control advance angle calculated with respect to the accelerator opening with respect to the reference switching angle determined by the output of the position sensor. Is provided with a control lead angle control means. This control advance angle control means, based on the control advance angle calculated by the control advance angle calculation means and the reference switching angle determined by the output of the position sensor, in a series of steps of a program executed by the microcomputer 11, It is constituted by a process of determining the timing of switching the phase through which the drive current flows.
[0072]
How to set the regular control advance angle γo is arbitrary, but generally, in order to increase the torque at the start of the electric vehicle, the control advance angle at which the maximum torque is obtained is set to the regular control advance angle γo. And
[0073]
In the motorcycle controlled by the control device shown in FIG. 1, when the driver operates the accelerator operation member to make the opening thereof zero in order to stop the vehicle, the duty ratio calculated by the duty ratio calculation means becomes smaller. Becomes zero. At this time, the microcomputer 11 supplies the H-level PWM signal Vpwm to the flip-flop circuit F / F of the PWM modulation circuit 20, so that the transistor TR1 of the PWM modulation circuit is held in the ON state. Therefore, the drive signals applied to the lower switch elements Fx to Fz of the inverter circuit 10 all become zero, the drive current applied from the DC power supply B to the armature coil becomes zero, and the motor stops.
[0074]
When the vehicle is moved backward, the accelerator operating member is operated in a state where the movable contact 15c of the forward / backward changeover switch 15 is switched to the fixed contact 15b (reverse side). In the present invention, the forward / backward switching is performed. To prevent a situation in which the driver suddenly starts retreating against the driver's will when the driver operates the accelerator operation member while the switch is accidentally switched to the reverse side. Only when it is detected that the driver is applying the brake, or at least preparing to apply the brake, the driving of the electric motor in the direction of retreating the motorcycle is allowed.
[0075]
Therefore, in the present invention, when it is determined from the detection result of the brake operation detector 14 that the driver is applying the brake or at least is preparing to apply the brake, a reverse permission signal is generated, and A reverse permission / non-permission determining unit that generates a reverse prohibition signal when it is determined that the brake is not applied and the brake is not prepared is provided.
[0076]
When the motorcycle is moved backward, the output signals Hu, Hv, and Hw of the position detector change as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, and with the change of the combination pattern of these signals. Thus, the switching elements Fu, Fv, Fw, Fx, Fy, and Fz are turned on and off as shown in FIGS.
[0077]
In the present embodiment, the algorithm of the motor control routine of the program executed by the microcomputer to configure the motor control unit that controls the drive current supplied to the motor so that the motorcycle travels in the direction indicated by the forward / backward changeover switch Is shown in FIG.
[0078]
The routine shown in FIG. 2 is an interrupt routine executed by the microcomputer at fixed time intervals (for example, every 2 msec). When this interrupt routine is started, it is first determined in step 1 whether the forward / backward switch 15 has been switched to the forward side (the fixed contact 15a side) or to the backward side (the fixed contact 15b side). . As a result, when it is determined that the vehicle has been switched to the forward side, the process proceeds to step 2 to set an on / off pattern for forward use, and in step 3 the forward use which gives the relationship between the accelerator operation amount and the output of the electric motor during forward use. Set accelerator-output MAP. The accelerator-output MAP is a three-dimensional map for calculating a duty ratio that gives a relationship between the rotation speed N, the accelerator opening, and the duty ratio DF, and a relationship between the rotation speed N, the accelerator opening, and the control advance angle γ. And a control lead angle calculation three-dimensional map.
[0079]
Next, proceeding to step 4, the position (accelerator opening) of the accelerator operation member detected by the accelerator sensor 12 is detected, and the energization angle is determined with respect to the accelerator opening detected in step 5, and the accelerator opening is determined. On the other hand, by searching the map, the duty ratio of the drive current and the control advance angle are determined, and the process returns to the main routine.
[0080]
If it is determined in step 1 that the forward / reverse changeover switch 15 has been switched to the reverse side, the process proceeds to step 6 where an on / off pattern for retreating is set, and in step 7 the reverse accelerator-output MAP is set. I do. Next, in step 8, it is determined whether or not the brake switch 14 is on. If the brace switch is on, step 4 for detecting the accelerator position and step 5 for determining the energization angle, duty ratio and control advance angle are performed. Let it do.
[0081]
If it is determined in step 8 that the brake switch is in the off state, the process proceeds to step 9 where the duty ratio is set to 0, and then returns to the main routine. As described above, in the present embodiment, when the brake switch is in the off state, the duty ratio is set to 0 in step 9 and the lower switch element of the inverter circuit 10 is turned off to output the drive current from the inverter circuit. Even if the forward / backward changeover switch is set to the reverse side, the electric motor is not driven by operating the accelerator when the brake is not operated.
[0082]
In this way, when the motorcycle is to be moved backward, the driver is required to operate the brake, so that it is possible to prevent the driver from performing the reverse operation without being conscious, so that the forward / backward switching is performed. When the accelerator is operated without knowing that the switch has been switched to the reverse side, it is possible to prevent the motorcycle from suddenly retreating and causing a fall accident.
[0083]
Further, when the driver performs the brake operation and the accelerator operation unconsciously in a state where the forward / backward changeover switch is set to the reverse side, the motorcycle may start retreating against the driver's intention. In this case, however, in this case, it is possible to apply a brake at the same time when the two-wheeled vehicle starts retreating, thereby preventing a fall accident.
[0084]
In the above-described embodiment, when the driver determines that the driver is applying the brake or at least is preparing to apply the brake from the detection result of the brake operation detector in step 8 of FIG. When the driver determines that the driver does not apply the brake and does not prepare to apply the brake, a reverse permission / non-permission determining unit that prohibits the reverse is configured.
[0085]
In the above-described embodiment, the two-wheeled vehicle is instructed by the forward / reverse switch by the interrupt routine of FIG. 2 and the process of measuring the time data indicating the rotational speed in response to the interrupt signal generated by the interrupt signal generating circuit 13. The motor control unit controls the drive current supplied to the motor so as to travel in the specified direction.
[0086]
In step 5 of FIG. 2, a duty ratio calculating means for calculating the duty ratio of the drive current with respect to the value of the accelerator signal and the rotational speed is formed by the process of calculating the duty ratio using the duty ratio calculation map. The step of calculating the control advance angle for the accelerator signal using the control advance angle calculation map in step 5 constitutes the control advance angle calculation means.
[0087]
In the above embodiment, if the brake switch SW1 is turned on when the operation unit of the brake device is set to the full brake state, the brake is operated once to the full brake state, and then the accelerator is operated. By releasing the brakes while moving the motorcycle backward, safety can be improved.
[0088]
In the above embodiment, the brake operation detector 14 uses the brake switch SW1 for detecting whether or not the brake is being operated. When the brake switch is not detected to be operated by the brake switch, the reverse operation is performed. And the reverse is permitted when it is detected that the brake is being operated, but the brake operation detector uses a sensor that detects the operation amount of the brake device as a brake operation detector. Thus, when the operation amount of the brake device is detected to be less than the set value, the reverse is prohibited, and when the operation amount of the brake device is detected to be equal to or more than the set value, the reverse is permitted. A reversing permission / non-permission determining unit may be configured.
[0089]
In this case, reverse deceleration control means for controlling the motor to decelerate when the brake operation detector detects that the operation amount of the brake device has increased while the motor is rotating in the direction to reverse the motorcycle. Is preferably provided in the motor control unit.
[0090]
The reverse deceleration control means is configured to reduce the drive current of the electric motor to reduce the traveling speed of the two-wheeled vehicle irrespective of the displacement amount of the accelerator operation member operated when adjusting the drive current of the electric motor. be able to.
[0091]
Further, the reverse deceleration means may be constituted by means for supplying a regenerative brake current to the electric motor.
[0092]
In the above-described embodiment, the drive current of the motor is adjusted by the accelerator operation at the time of retreat, but the accelerator operation is ignored at the time of retreat, and a constant drive current is supplied to the motor while the push-button reverse switch is pressed. The present invention can also be applied to a case where the vehicle is retracted at a safe low speed by supplying the vehicle.
[0093]
In the above embodiment, the energizing angle, the control advance angle, and the duty ratio of the drive current are adjusted in response to the accelerator operation.However, the energizing angle is kept constant, and the control advance angle is adjusted according to the accelerator opening. The present invention can be applied to a case where only the duty ratio of the drive current is changed, or only the duty ratio of the drive current is changed according to the accelerator opening.
[0094]
In the above example, the Hall IC constituting the position sensor is arranged at a position advanced by 90 electrical degrees with respect to the center of the tooth around which the armature coil of each phase is wound. What is necessary is just to detect the rotation angle position of the magnetic pole of the rotor with respect to the stator with respect to the armature coil, and the arrangement position is not limited to the above example.
[0095]
In the above example, the Hall IC is used as the position sensor and the magnetic pole of the rotor is directly detected by the Hall IC. However, the magnetic pole is formed in a ring shape or the like and magnetized in the same manner as the magnetic pole of the rotor. The magnetic pole of the rotor may be indirectly detected by separately attaching the magnet for detecting the rotational angle position to the rotor and detecting the magnetic pole of the magnet for detecting the rotational angle position by the Hall IC. Further, a position sensor such as a photo encoder may be used instead of the Hall IC.
[0096]
In the above example, a three-phase brushless motor is taken as an example, but in the present invention, the number of phases n of the armature coil may be two or more.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the forward / backward changeover switch is switched to the reverse side so that the reverse is prohibited when the driver is not applying the brake or preparing to apply the brake. In this state, when the electric motor is driven by an erroneous operation, the brakes can be immediately applied to the wheels, so that it is possible to prevent an accident in which the two-wheeled vehicle falls when the vehicle retreats.
[0098]
Further, according to the present invention, since the driver is required to operate the brake at the time of retreat, there is no danger that the driver may perform the retreat operation without being conscious and an accident may occur, and the safety may be reduced. Can be enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration example of hardware according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an algorithm of a motor control routine executed by the microcomputer shown in FIG. 1;
3 is a waveform diagram showing a waveform of a position detection signal when the motor is controlled so that the two-wheeled vehicle is advanced by the control device shown in FIG. 1, and an ON / OFF operation waveform of each switch element of the inverter circuit.
4 is a waveform diagram showing a waveform of a position detection signal when the motor is controlled by the control device shown in FIG. 1 to move the motorcycle backward, and an ON / OFF operation waveform of each switch element of the inverter circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Brushless DC motor, 2 ... Rotor, 3 ... Stator, Lu-Lw ... Armature coil, hu-hw ... Position sensor, 10 ... Inverter circuit, 11 ... Microcomputer, 12 ... Accelerator sensor, 14 ... Brake operation detector , 17 ... Controller.

Claims

A forward / reverse switch for instructing whether the motorcycle is provided with a motor for driving wheels and a brake device for applying a brake to the wheels; A motor control unit that controls a drive current supplied to the electric motor to travel in a direction instructed by a reverse changeover switch.
A brake operation detector that detects an operation state of the brake device;
When it is determined that the driver is applying the brake or at least preparing to apply the brake from the detection result of the brake operation detector, retreat is permitted, and the driver does not apply the brake, and It is provided with a retreat permission / non-permission determining means for prohibiting retreat when it is determined that the driver is not ready to apply the brake,
The motor control unit is configured to prohibit the rotation of the motor in a direction to retreat the two-wheeled vehicle when the reverse permission prohibition determination means prohibits the retreat. Control device for motorcycles equipped as a vehicle.

The brake operation detector includes a brake switch provided to perform a detection operation when the driver displaces an operation member of the brake device by a predetermined amount or more,
2. The reversing permission / non-permission determining unit is configured to permit reversing when the brake switch is performing a detecting operation, and prohibit reversing when the brake switch is not performing a detecting operation. 3. A control device for a motorcycle including the electric motor as a drive source.

The brake operation detector includes a sensor that detects an operation amount of the brake device,
The reverse permission determining unit prohibits the reverse when the brake operation detector detects that the operation amount of the brake device is less than a set value, and the operation amount of the brake device is equal to or more than the set value. A control device for a motorcycle, comprising the electric motor as a drive source according to claim 1, wherein the reverse is permitted when it is detected that

The motor control unit controls the motor to be decelerated when the brake operation detector detects that the operation amount of the brake device has increased while the motor is rotating in a direction to retract the motorcycle. A control device for a motorcycle, comprising a motor as a drive source according to claim 3, further comprising a reverse deceleration control means.

The reverse deceleration means reduces the drive current of the electric motor regardless of the amount of displacement of an accelerator operation member operated when adjusting the drive current of the electric motor so as to reduce the traveling speed of the motorcycle. A control device for a motorcycle, comprising the electric motor according to claim 4 as a drive source.

The control device for a motorcycle including a motor as a drive source according to claim 4 or 5, wherein the reverse deceleration unit includes a unit that supplies a regenerative brake current to the motor.