JP2005341650A

JP2005341650A - 電気自動車

Info

Publication number: JP2005341650A
Application number: JP2004153457A
Authority: JP
Inventors: Satoru Hayasaka; 哲早坂
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】摩擦ブレーキを有さず、構成が簡単で安価な電気自動車を提供する。
【解決手段】電気自動車に、シフト位置信号θ１を出力するシフトセンサ１２と、アクセル操作信号θ２を出力するアクセルセンサ２２と、ブレーキ操作信号θ３を出力するブレーキセンサ３２と、走行信号θ４を出力するモータセンサ４３と、前記各センサの出力信号に基づいて走行用モータ４２の制御信号Ｔを出力する制御装置４５とを備える。制御装置４５は、アクセル操作信号θ２に応じた走行用モータの推進トルクＴ１と、シフト位置信号θ１及び走行信号θ４に応じた走行用モータ４２の第１制動トルクＴ２と、ブレーキ操作信号θ３に応じた走行用モータ４２の第２制動トルクＴ３とを求め、Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３に基づいて前記走行用モータの制動を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータの駆動を制御して走行する電気自動車に係り、特に、電動モータの駆動を制御する制御装置の構成に関する。

従来より、電気自動車のブレーキ装置としては、機械式の摩擦ブレーキと走行用モータに車両走行方向とは逆向きの回転トルク（制動トルク）を発生することにより制動力を得る電動ブレーキとを組み合わせたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このブレーキ装置によれば、低速時に摩擦ブレーキを用いて車両を停止させることができるので、電動ブレーキのみから電気自動車のブレーキ装置を構成する場合とは異なり、制動トルクの発振を防止して車両を確実に停止できると共に、停止時における電力消費を抑制できて車両の省電力化を図ることができる。
特開２０００−１３４７１５号公報

しかるに、前記従来例に係るブレーキ装置は、摩擦ブレーキと電動ブレーキの双方を備えるので構成が複雑であり、ブレーキ装置の簡略化、ひいては電気自動車の低コスト化に改善の余地がある。

本発明は、かかる従来技術の要請に鑑みてなされたものであり、その目的は、摩擦ブレーキを有さず構成が簡単で安価な電気自動車を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、走行用モータと、走行用モータの回転量を検出するモータセンサと、アクセル操作装置と、アクセル操作装置の操作量を検出するアクセルセンサと、シフト操作装置と、シフト操作装置の操作状態を検出するシフトセンサと、ブレーキ操作装置と、ブレーキ操作装置の操作量を検出するブレーキセンサと、前記各センサからの出力信号に基づいて前記走行用モータの制御信号を出力する制御装置とを備えた電気自動車であって、前記制御装置は、前記アクセルセンサの出力信号に応じた前記走行用モータの推進トルクと、前記モータセンサの出力信号及び前記シフトセンサの出力信号に応じた前記走行用モータの第１制動トルクと、前記ブレーキセンサの出力信号に応じた前記走行用モータの第２制動トルクとを求め、求められた前記推進トルク並びに前記第１及び第２の制動トルクに基づいて前記走行用モータの駆動を制御するという構成にした。

また、本発明は、前記の課題を解決するため、走行用モータと、走行用モータの回転量を検出するモータセンサと、アクセル操作装置と、アクセル操作装置の操作量を検出するアクセルセンサと、シフト操作装置と、シフト操作装置の操作状態を検出するシフトセンサと、ブレーキ操作装置と、ブレーキ操作装置の操作量を検出するブレーキセンサと、前記各センサからの出力信号に基づいて前記走行用モータの制御信号を出力する制御装置とを備えた電気自動車であって、前記制御装置は、前記アクセル操作装置の操作量が増加するに従って増加する前記走行用モータの推進トルクと、前記シフト操作装置の操作状態に応じて前記走行用モータの回転量が増加するに従い増加する前記走行用モータの第１制動トルクと、前記ブレーキ操作装置の操作量が増加するに従って増加する前記走行用モータの第２制動トルクとを求め、求められた前記推進トルク並びに前記第１及び第２の制動トルクに基づいて前記走行用モータの駆動を制御するという構成にした。

前記の各構成において、モータセンサの出力信号及びシフトセンサの出力信号に応じた走行用モータの第１制動トルクは、シフト操作装置の操作に応じたダンパー力を走行用モータに付与するものであり、エンジン自動車において発生するエンジンブレーキに相当する制動力が得られる。一方、ブレーキセンサの出力信号に応じた走行用モータの第２制動トルクは、ブレーキペダルの操作に応じた摩擦力を走行用モータに付与するものであり、摩擦ブレーキに相当する制動力が得られる。したがって、これら第１制動トルク及び第２制動トルクを利用すれば、制御装置によって走行用モータの駆動を制御するだけで必要な制動力を得ることができるので、摩擦ブレーキの省略が可能になる。

また、本発明は、前記構成の電気自動車において、前記制御装置は、前記シフト操作装置の操作状態に応じたダンパー係数を車速に乗じて前記第１制動トルクを求めるという構成にした。

例えば特開２００３−１５０２６１号公報に開示されているように、制御部が操作部の変位情報から操作部の操作速度を算出し、これにダンパー係数を乗じてアクチュエータの制御信号を求めると、操作部の操作方向とは逆向きのダンパー力を操作部に付与するようにアクチュエータが駆動される。この技術を応用し、車速にシフト操作装置の操作状態に応じたダンパー係数を乗じると、シフト操作装置の操作方向とは逆向きのダンパー力をシフト操作装置に付与するように走行用モータを駆動することができ、エンジンブレーキに相当する第１制動トルクが得られる。

また、本発明は、前記構成の電気自動車において、前記制御装置は、前記ブレーキ操作装置の操作量に比例係数を乗じて前記第２制動トルクを求めるという構成にした。

例えば特開２００４−１２２２５０号公報に開示されているように、操作部材の操作開始時及び操作終了時においては、モータから操作部材に与えられる操作部材の操作方向とは逆向きの力が所定の関数、例えば傾きが０より大きい１次関数に基づいて増加又は減少し、操作部材の操作中においては、前記操作部材の操作方向とは逆向きの力が予め設定された上限値に保たれるように制御部によりモータの駆動制御を行うと、操作部の操作方向とは逆向きの摩擦力を操作部に付与するようにアクチュエータが駆動される。この技術を応用し、ブレーキ操作装置の操作量に比例係数を乗じると、ブレーキ操作装置の操作方向とは逆向きの摩擦力をブレーキ操作装置に付与するように走行用モータを駆動することができ、摩擦ブレーキに相当する第２制動トルクが得られる。

本発明の電気自動車は、アクセルセンサの出力信号に応じた走行用モータの推進トルクと、モータセンサの出力信号及びシフトセンサの出力信号に応じた走行用モータの第１制動トルクと、ブレーキセンサの出力信号に応じた走行用モータの第２制動トルクとを求め、求められた推進トルク並びに第１及び第２の制動トルクに基づいて走行用モータの駆動を制御するので、制御装置によって走行用モータの駆動を制御するだけで必要な制動力を得ることができ、摩擦ブレーキの省略が可能になって、電気自動車の構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる。

以下、本発明に係る電気自動車の実施形態例を図１乃至図６に基づいて説明する。図１は実施形態例に係る電気自動車の構成図、図２は実施形態例に係る電気自動車における制御装置の処理手順を示すフロー図、図３は実施形態例に係る電気自動車におけるアクセルペダルの踏込量と走行用モータの推進トルクとの関係を示すグラフ図、図４は実施形態例に係る電気自動車における第１制動トルクの算出手順を示すフロー図、図５は実施形態例に係る電気自動車における車速と第１制動トルクとシフト切換位置との関係を示すグラフ図、図６は実施形態例に係る電気自動車におけるブレーキペダルの踏込量と第２制動トルクとの関係を示すグラフ図である。

図１に示すように、本例の電気自動車は、シフト部１０と、アクセル部２０と、ブレーキ部３０と、走行部４０とを含んで構成されている。

シフト部１０は、シフトノブ（シフト操作装置）１１と、シフトノブ１１の切換位置を検出するシフトセンサ１２と、シフトノブ１１に所要の操作力を付与するシフトノブ用モータ１３と、シフトノブ用モータ１３のドライバ回路１４と、シフトセンサ１２から出力されるシフト位置信号θ１を入力し、ドライバ回路１４にシフトノブ用モータ１３の駆動信号Ｍ１を出力する第１制御装置１５とからなる。

アクセル部２０は、アクセルペダル（アクセル操作装置）２１と、アクセルペダル２１の踏込量を検出するアクセルセンサ２２と、アクセルペダル２１に所要の操作力を付与するアクセルペダル用モータ２３と、アクセルペダル用モータ２３のドライバ回路２４と、アクセルセンサ２２から出力されるアクセル操作信号θ２を入力し、ドライバ回路２４にアクセルペダル用モータ２３の駆動信号Ｍ２を出力する第２制御装置２５とからなる。

ブレーキ部３０は、ブレーキペダル（ブレーキ操作装置）３１と、ブレーキペダル３１の踏込量を検出するブレーキセンサ３２と、ブレーキペダル３１に所要の操作力を付与するブレーキペダル用モータ３３と、ブレーキペダル用モータ３３のドライバ回路３４と、ブレーキセンサ３２から出力されるブレーキ操作信号θ３を入力し、ドライバ回路３４にブレーキペダル用モータ３３の駆動信号Ｍ３を出力する第３制御装置３５とからなる。

走行部４０は、走行機構４１と、走行機構４１を駆動する走行用モータ４２と、走行用モータ４２の回転状態を検出するモータセンサ４３と、走行用モータ４２のドライバ回路４４と、シフト位置信号θ１、アクセル操作信号θ２、ブレーキ操作信号θ３及びモータセンサ４３から出力される走行信号θ４を入力し、ドライバ回路４４に走行用モータ４２の駆動信号Ｍ４を出力する第４制御装置４５とからなる。

第４制御装置４５は、図２に示すように、シフト位置信号θ１からシフトノブ１１の切換位置に応じたダンパー係数ｃを求め（手順Ｓ１）、走行信号θ４から電気自動車の車速ｖを求め（手順Ｓ２）、これらに基づいて走行用モータ４２の回転トルクＴを求め（手順Ｓ３）、求められた回転トルクＴに応じた走行用モータ４２の駆動信号Ｍ４を出力する（手順Ｓ４）。

即ち、第４制御装置４５には、アクセル操作信号θ２から求められるアクセルペダル２２の踏込量と、走行用モータ４２の推進トルクＴ１との関係を示す図３のデータが記憶されている。第４制御装置４５は、アクセル操作信号θ２が入力されるごとに図３のデータからアクセルペダル２２の踏込量に応じて増加する走行用モータ４２の推進トルクＴ１＝ｋ_１・θ２を算出する。なお、ｋ_１は係数であり、前進時は正の値、後進時は負の値になる。また、図３中の符号Ｄはシフトノブ１１の切換位置がドライブ位置であることを示している。

また、第４制御装置４５は、図４に示す算出手順にしたがって、走行用モータ４２の第１制動トルクＴ２を算出する。即ち、シフト位置信号θ１からシフトノブ１１の切換位置に応じたダンパー係数ｃを求め（手順Ｓ１１）、走行信号θ４から電気自動車の車速ｖ＝ｋ_２・ｄθ４／ｄｔを求め（手順Ｓ１２）、車速ｖにダンパー係数ｃを乗算してシフト位置信号θ１に応じた走行用モータ４２の第１制動トルクＴ２＝ｃｖを算出する（手順Ｓ１３）。なお、ｋ_２は係数である。また、ダンパー係数ｃは、図５に示すように、シフトノブ１１がドライブ位置（Ｄ）、サード位置（３ｒｄ）、セカンド位置（２ｎｄ）、ロー位置（Ｌ）に切り換えられるにしたがって、車速ｖが同一であれば第１制動トルクＴ２が負の方向に大きくなるように設定される。

さらに、第４制御装置４５には、ブレーキ操作信号θ３から求められるブレーキペダル３１の踏込量と、走行用モータ４２の第２制動トルクＴ３との関係を示す図６のデータが記憶されており、第４制御装置４５は、ブレーキ操作信号θ３が入力されるごとに図６のデータから走行用モータ４２の第２制動トルクＴ３＝ｋ_３・θ３を算出する。なお、ｋ_３は係数である。図６から明らかなように、第２制動トルクＴ３のトルクカーブは、ブレーキペダル３１の操作開始時及び操作終了時においては、ブレーキペダル３１の踏込量の増減に対応して第２制動トルクＴ３が１次関数的に増減するように設定されている。

第４制御装置４５は、上述のようにして求められた推進トルクＴ１、第１制動トルクＴ２及び第２制動トルクＴ３を加算して走行用モータ４２の回転トルクＴを算出（Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＝ｋ_１・θ２＋ｃ・ｖ＋ｋ_３・θ３）する。

本例の電気自動車は、走行用モータ４２の推進トルクＴ１と、エンジンブレーキに相当する走行用モータ４２の第１制動トルクＴ２と、摩擦ブレーキに相当する走行用モータ４２の第２制動トルクＴ３とを求め、Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３に基づいて走行用モータ４２の駆動を制御するので、第４制御装置４５により走行用モータ４２の駆動を制御するだけで必要な制動力を得ることができ、摩擦ブレーキの省略が可能になって、電気自動車の構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる。

実施形態例に係る電気自動車の構成図である。実施形態例に係る電気自動車における制御装置の処理手順を示すフロー図である。実施形態例に係る電気自動車におけるアクセルペダルの踏込量と走行用モータの推進トルクとの関係を示すグラフ図である。実施形態例に係る電気自動車における第１制動トルクの算出手順を示すフロー図である。実施形態例に係る電気自動車における車速と第１制動トルクとシフト切換位置との関係を示すグラフ図である。実施形態例に係る電気自動車におけるブレーキペダルの踏込量と第２制動トルクとの関係を示すグラフ図である。

符号の説明

１０シフト部
１１シフトノブ
１２シフトセンサ
２０アクセル部
２１アクセルペダル
２２アクセルセンサ
３０ブレーキ部
３１ブレーキペダル
３２ブレーキセンサ
４０走行部
４２走行用モータ
４３モータセンサ
４５第４制御装置（制御装置）

Claims

走行用モータと、走行用モータの回転量を検出するモータセンサと、アクセル操作装置と、アクセル操作装置の操作量を検出するアクセルセンサと、シフト操作装置と、シフト操作装置の操作状態を検出するシフトセンサと、ブレーキ操作装置と、ブレーキ操作装置の操作量を検出するブレーキセンサと、前記各センサからの出力信号に基づいて前記走行用モータの制御信号を出力する制御装置とを備えた電気自動車であって、
前記制御装置は、前記アクセルセンサの出力信号に応じた前記走行用モータの推進トルクと、前記モータセンサの出力信号及び前記シフトセンサの出力信号に応じた前記走行用モータの第１制動トルクと、前記ブレーキセンサの出力信号に応じた前記走行用モータの第２制動トルクとを求め、求められた前記推進トルク並びに前記第１及び第２の制動トルクに基づいて前記走行用モータの駆動を制御することを特徴とする電気自動車。
走行用モータと、走行用モータの回転量を検出するモータセンサと、アクセル操作装置と、アクセル操作装置の操作量を検出するアクセルセンサと、シフト操作装置と、シフト操作装置の操作状態を検出するシフトセンサと、ブレーキ操作装置と、ブレーキ操作装置の操作量を検出するブレーキセンサと、前記各センサからの出力信号に基づいて前記走行用モータの制御信号を出力する制御装置とを備えた電気自動車であって、
前記制御装置は、前記アクセル操作装置の操作量が増加するに従って増加する前記走行用モータの推進トルクと、前記シフト操作装置の操作状態に応じて前記走行用モータの回転量が増加するに従い増加する前記走行用モータの第１制動トルクと、前記ブレーキ操作装置の操作量が増加するに従って増加する前記走行用モータの第２制動トルクとを求め、求められた前記推進トルク並びに前記第１及び第２の制動トルクに基づいて前記走行用モータの駆動を制御することを特徴とする電気自動車。
前記制御装置は、前記シフト操作装置の操作状態に応じたダンパー係数を車速に乗じて前記第１制動トルクを求めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気自動車。
前記制御装置は、前記ブレーキ操作装置の操作量に比例係数を乗じて前記第２制動トルクを求めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気自動車。