JP2008219971A

JP2008219971A - 電動車輌

Info

Publication number: JP2008219971A
Application number: JP2007049790A
Authority: JP
Inventors: Kenji Taguchi; 賢治田口
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】バッテリ６を電源として左モータ22及び右モータ32を駆動し、その回転をそれぞれ左車輪２及び右車輪３に伝える駆動制御が可能であると共に、左車輪２及び右車輪３の回転をそれぞれ左モータ22及び右モータ32に伝えて発電を行ない、その発生電力によってバッテリ６を充電する回生制動制御が可能な電動車輌において、回生制動のための回路構成が簡易であり、然も左右の減速機及びタイヤの寿命に大きな差が生じることのない電動車輌を提供する。
【解決手段】本発明に係る電動車輌は、回生制動制御では左モータ22による回生制動と右モータ32による回生制動とを交互に切り換える制御回路５を具えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、加速時には左右一対のモータの回転を両輪に伝えて駆動力を得る一方、減速時には両輪の回転を左右一対のモータに伝えて制動力を得ることが可能な電動車輌に関するものである。

フォークリフトの如く比較的大型の電動車輌において、加速時には、バッテリを電源として左モータ及び右モータを駆動し、その回転をそれぞれ左車輪及び右車輪に伝える一方、減速時には、左車輪及び右車輪の回転をそれぞれ左モータ及び右モータに伝えて両モータの界磁電流方向を制御することにより、回生制動力を得ることが提案されている(例えば特許文献１参照)。

この様な電動車輌においては、回生制動時に両モータが発生する電力によってバッテリを充電することが可能である。
この場合、左旋回又は右旋回の過程で回生制動を行なうと、左車輪の回転数と右車輪の回転数の差によって両モータに発生する誘起電圧に差が生じるため、その誘起電圧の差を調整してバッテリに供給する必要がある。このため、充電回路の構成が複雑となる問題があった。
特開２０００−６９６０３号公報

そこで本発明者らは、３輪スクータや４輪バギーの如く比較的軽量な電動車輌においては、軽量のために大きな制動力を必要とせず、然も左右の車輪に対する制動力の差が走行安定性に及ぼす影響が非常に小さいことに着目し、左車輪又は右車輪の片輪のみによる回生制動を行なうことによって回路構成の簡略化を図ることに想到した。
しかしながら、この場合、車輪の回転を減速してモータに伝える減速機やタイヤに作用する制動時の負荷が、回生制動の対象となる一方の車輪側の減速機やタイヤに集中することとなり、この結果、左右の減速機及びタイヤの寿命に差が生ずる問題がある。

そこで本発明は、回生制動のための回路構成が簡易であり、然も左右の減速機及びタイヤの寿命に大きな差が生じることのない電動車輌を提供することを目的とする。

本発明に係る電動車輌は、バッテリ(６)を電源として左モータ(22)及び右モータ(32)を駆動し、その回転をそれぞれ左車輪(２)及び右車輪(３)に伝える駆動制御が可能であると共に、左車輪(２)及び右車輪(３)の回転をそれぞれ左モータ(22)及び右モータ(32)に伝えて発電を行ない、その発生電力によってバッテリ(６)を充電する回生制動制御が可能であって、回生制動制御では左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とを交互に切り換える制御回路(５)を具えている。

上記本発明の電動車輌においては、回生制動制御では左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とが交互に切り換えられ、何れか一方のモータのみによる発電が行なわれるので、バッテリ(６)を充填するために左モータ(22)の誘起電圧と右モータ(32)の誘起電圧を一致させる必要がなく、然も、左車輪(２)側及び右車輪(３)側に作用する制動時の負荷が均等化されて、何れか一方側のみに負荷が集中することが回避される。
尚、上記本発明の電動車輌においては、左車輪(２)及び右車輪(３)に対する制動力に差が生じることになるが、車輌が小型軽量であれば、この差が走行安定性に及ぼす影響は極めて小さいため、実際の使用において問題はない。

具体的構成において、回生制動制御では、左車輪(２)及び右車輪(３)の回転はそれぞれ左減速機(21)及び右減速機(31)を介して左モータ(22)及び右モータ(32)に伝えられる。
又、前記電源回路(９)と左モータ(22)及び右モータ(32)との間にはインバータ(７)(８)がそれぞれ介在している。

前記制御回路(５)は、駆動制御ではアクセル開度に応じて左モータ(22)及び右モータ(32)の回転数又はトルクを制御し、アクセル開度が全閉であって且つ左モータ(22)及び右モータ(32)が正転しているとき、駆動制御を回生制動制御に切り換える。

左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とを交互に切り換えるタイミングとしては、駆動制御から回生制動制御へ移行する度に、若しくは回生制動制御から駆動制御へ移行する度に切り換えを行なう方式を採用することが出来る。
該方式によれば、簡易な構成で、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とを交互に切り換えることが出来る。

又、左モータ(22)及び右モータ(32)の発電電力量、又は回生電流の積算値、若しくはこれに応じた値が所定値を越える度に、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とを交互に切り換える方式を採用することが出来る。
該方式によれば、左車輪(２)側及び右車輪(３)側に作用する制動時の負荷を、より正確に均等化することが出来る。

更に又、回生制動が行なわれている時間の積算値が所定値を超える度に、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とを交互に切り換える方式を採用することが出来る。
該方式によれば、比較的簡易な構成により、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とを交互に切り換えることが出来ると共に、左車輪(２)側及び右車輪(３)側に作用する制動時の負荷を均等化することが出来る。

本発明によれば、回生制動のための回路構成が簡易であり、然も左右の減速機及びタイヤの寿命に大きな差が生じることのない電動車輌を提供することが出来る。

以下、本発明を３輪スクータや４輪バギー等の比較的軽量な電動車輌に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る電動車輌は、図１に示す如くシャーシ(１)の前方にステアリング操作の可能な前輪(４)を具えると共に、後方に左車輪(２)及び右車輪(３)を具え、左車輪(２)には左減速機(21)を介して左モータ(22)が連結され、右車輪(３)には右減速機(31)を介して右モータ(32)が連結されている。
左モータ(22)及び右モータ(32)は、制御回路(５)によって駆動制御されるものであって、制御回路(５)には、両モータ(22)(32)の電源となるバッテリ(６)が接続されている。

具体的な回路構成においては、図２に示す様に、バッテリ(６)は、電源回路(９)を介して、一対のインバータ(７)(８)に接続され、一方のインバータ(７)は左モータ(22)に接続されると共に、他方のインバータ(８)は右モータ(32)に接続されている。両インバータ(７)(８)は制御回路(５)によって制御されている。

上記本発明の電動車輌においては、バッテリ(６)を電源として電源回路(９)からインバータ(７)(８)を経て左モータ(22)及び右モータ(32)に電力を供給することにより、両モータ(22)(32)を駆動し、その回転をそれぞれ左車輪(２)及び右車輪(３)に伝える駆動制御が可能である。
ここで、制御回路(５)は、加速時や登坂時等の駆動制御では、アクセル開度に応じて左モータ(22)及び右モータ(32)の回転数又はトルクを制御する。尚、アクセル開度の検出には、例えばアクセルスロットルの回転角度をポテンショメータの如き回転角度検出手段を用いて検出する機構を採用することが出来る。この場合、例えばポテンショメータの出力を０〜５Ｖとし、制御として有効な出力を１〜４Ｖと設定したとき、ポテンショメータの出力値が１Ｖ以下となった時点をアクセル開度全閉と判断する。或いは、アクセルスロットルが機械的に全閉の位置まで回転したときにオンとなるスロットルオフ認識用スイッチを設置して、ポテンショメータの出力値が１Ｖ以下となり、且つスロットルオフ認識用スイッチがオンとなった時点をアクセル開度全閉と判断する。

又、制御回路(５)は、減速時や降坂時、即ちアクセル開度が全閉であって且つ左モータ(22)及び右モータ(32)が正転していることが検知されたとき、駆動制御を回生制動制御に切り換える。
ここで、制御回路(５)は、図１(ａ)に示す様に左車輪(２)の回転を左減速機(21)により減速して左モータ(22)に伝え、該左モータ(22)の発生電力によってバッテリ(６)を充電する回生制動制御と、図１(ｂ)に示す様に右車輪(３)の回転を右減速機(31)により減速して右モータ(32)に伝え、該右モータ(32)の発生電力によってバッテリ(６)を充電する回生制動制御との間で、相互切り換えを行なう。

図３は、制御回路(５)による回生制動制御の手続を表わしている。
制御回路(５)には、回生制御フラグＦＬが用意されており、左モータによる回生制動制御を行なうときには回生制御フラグＦＬは１に設定され、右モータによる回生制動制御を行なうときには回生制御フラグＦＬは０に設定される。

先ず図３のステップＳ１では、アクセルが全閉となったか否かが判断され、ノーのときは通常処理へ移行する。ステップＳ１にてイエスと判断されたときは、ステップＳ２に移行し、左モータ及び右モータが正転しているか否かが判断される。ここで、左モータ及び右モータが停止し、若しくは逆転しているときは、ノーと判断され、通常処理へ移行する。

左モータ及び右モータが正転しており、ステップＳ２にてイエスと判断されたときは、ステップＳ３にて、回生制御フラグＦＬが０であるか否かを判断し、イエスと判断されたときは、ステップＳ４に移行して、右モータ回生制御を開始すると共に、左モータトルク指令値を０に設定する。

続いて、ステップＳ５では右モータに対する回生制御処理を実行する。そしてステップＳ６では、アクセル開度が０でないかどうか、或いは左右のモータが停止しているか否かを判断し、ノーと判断されたときはステップＳ５に戻って、右モータの回生制御処理を続行する。

その後、ステップＳ６にてイエスと判断されたときは、ステップＳ７にて回生制御フラグＦＬを１に設定した後、ステップＳ８にて右モータの回生制御処理を終了し、通常処理へ移行する。

一方、ステップＳ３にて回生制御フラグＦＬが０でないと判断されたときは、ステップＳ９へ移行し、回生制御フラグＦＬが１であるか否かを判断する。ここでノーと判断されたときはエラー処理へ移行する。
ステップＳ９にて回生制御フラグＦＬが１であると判断されたときは、ステップＳ１０に移行して、左モータ回生制御を開始すると共に、右モータトルク指令値を０に設定する。

続いて、ステップＳ１１では左モータに対する回生制御処理を実行する。そしてステップＳ１２では、アクセル開度が０でないかどうか、或いは左右のモータが停止しているか否かを判断し、ノーと判断されたときはステップＳ１１に戻って、左モータの回生制御処理を続行する。

その後、ステップＳ１２にてイエスと判断されたときは、ステップＳ１３にて回生制御フラグＦＬを０に設定した後、ステップＳ８にて左モータの回生制御処理を終了し、通常処理へ移行する。

上記回生制動制御によれば、駆動制御から回生制動制御へ移行する度に、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とが交互に切り換えられることとなる。
従って、制動時に左車輪(２)のタイヤや左減速機(21)に作用する負荷と右車輪(３)のタイヤや右減速機(31)に作用する負荷とが均等化されて、何れか一方のみに負荷が集中することが回避され、全体として長寿命化を図ることが出来る。

図４は、上記本発明の電動車輌の平地走行においてアクセル開度を全閉と全開に交互に切り換えたときの、モータの電流値、電圧値、及び車輌速度の変化を表わしている。
図示の如く、アクセル開度が全開、即ち電流値が正側に大きく増大している駆動制御区間Ａと、アクセル開度が全閉、即ち電流値が負側に変化している回生制動制御区間ＢからなるサイクルＴの繰り返しとなっており、上述の回生制動制御では、回生制動制御区間Ｂの開始時点で、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とが交互に切り換えられる。

尚、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動の交互切り換えは、前記サイクル中の任意時点、例えば回生制動制御区間Ｂが終了する度に行なうことも可能である。
上記の切り換え方式によれば、簡易な構成で左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動の交互切り換えを行なうことが出来る。

又、図４に示す回生制動制御区間Ｂにおける電流値の積算値が所定値を越える度に、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とを交互に切り換えることも可能である。この場合、例えば第１回目の回生制動制御区間Ｂにおける電流値の積算値を前記所定値に設定することが可能である。
この場合も、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動の交互切り換えは、前記サイクル中の任意時点、例えば回生制動制御区間Ｂが開始する時点、若しくは回生制動制御区間Ｂが終了した時点に行なうことが出来る。
上記方式によれば、制動時に左車輪(２)のタイヤや左減速機(21)に作用する負荷と右車輪(３)のタイヤや右減速機(31)に作用する負荷とを正確に均等化することが出来、これによって更に両減速機(21)(31)及びタイヤの長寿命化を図ることが出来る。

尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動の交互切り換えのタイミングとしては、左モータ(22)及び右モータ(32)の発電電力量に応じた値が所定値を越える度に切り換えを行なう方式や、回生制動が行なわれている時間の積算値が所定値を超える度に切り換えを行なう方式の採用が可能である。
又、上記実施例では、駆動／回生制御と両モータ(22)(32)による回生制動の切り換え制御を共通の制御回路(５)によって行なっているが、これらの制御を個別の制御回路によって行なうことも可能である。

本発明に係る電動車輌の構成及び制御の切り換えを説明する図である。該電動車輌の回路構成を示すブロック図である。該電動車輌における回生制御の切り換え手続きを示すフローチャートである。該電動車輌における駆動制御区間及び回生制動制御区間の電流値、電圧値、速度及びアクセル開度の変化を示すグラフである。

符号の説明

(１) シャーシ
(２) 左車輪
(21) 左減速機
(22) 左モータ
(３) 右車輪
(31) 右モータ
(32) 右モータ
(５) 制御回路
(６) バッテリ
(７) インバータ
(８) インバータ
(９) 電源回路

Claims

バッテリ(６)を電源として左モータ(22)及び右モータ(32)を駆動し、その回転をそれぞれ左車輪(２)及び右車輪(３)に伝える駆動制御が可能であると共に、左車輪(２)及び右車輪(３)の回転をそれぞれ左モータ(22)及び右モータ(32)に伝えて発電を行ない、その発生電力によってバッテリ(６)を充電する回生制動制御が可能な電動車輌において、回生制動制御では左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とを交互に切り換える制御回路(５)を具えていることを特徴とする電動車輌。
回生制動制御では、左車輪(２)及び右車輪(３)の回転はそれぞれ左減速機(21)及び右減速機(31)を介して左モータ(22)及び右モータ(32)に伝えられる請求項１に記載の電動車輌。
前記電源回路(９)と左モータ(22)及び右モータ(32)との間にはインバータ(７)(８)がそれぞれ介在している請求項１又は請求項２に記載の電動車輌。
前記制御回路(５)は、駆動制御ではアクセル開度に応じて左モータ(22)及び右モータ(32)の回転数又はトルクを制御し、アクセル開度が全閉であって且つ左モータ(22)及び右モータ(32)が正転しているとき、駆動制御を回生制動制御に切り換える請求項１乃至請求項３の何れかに記載の電動車輌。
前記制御回路(５)は、駆動制御から回生制動制御へ移行する度に、若しくは回生制動制御から駆動制御へ移行する度に、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とを交互に切り換える請求項１乃至請求項４の何れかに記載の電動車輌。
前記制御回路(５)は、左モータ(22)及び右モータ(32)の発電電力量、又は回生電流の積算値、若しくはこれに応じた値が所定値を越える度に、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とを交互に切り換える請求項１乃至請求項４の何れかに記載の電動車輌。
前記制御回路(５)は、回生制動が行なわれている時間の積算値が所定値を超える度に、左モータ(22)による回生制動と右モータ(32)による回生制動とを交互に切り換える請求項１乃至請求項４の何れかに記載の電動車輌。