JP2009227178A - 電動式車両用の操作制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電動式車両において、運転操作を難しくすることなく回生動作による制動作用を運転者の意志に即して適切に得ることができ、更には、回生ブレーキの効き具合を簡便に増減調整できるようにすること。
【解決手段】アクセルグリップ64に、外部より回動操作力が与えられない状態において正回転方向と逆回転方向の何れにも回動可能な中立位置を設定し、アクセルグリップが中立位置より正回転方向に回動された場合にはモータ・ゼネレータ10による走行駆動を指令し、アクセルグリップ64が中立位置より逆回転方向に回動された場合にはモータ・ゼネレータ10による回生動作を指令する。
【選択図】図1
【解決手段】アクセルグリップ64に、外部より回動操作力が与えられない状態において正回転方向と逆回転方向の何れにも回動可能な中立位置を設定し、アクセルグリップが中立位置より正回転方向に回動された場合にはモータ・ゼネレータ10による走行駆動を指令し、アクセルグリップ64が中立位置より逆回転方向に回動された場合にはモータ・ゼネレータ10による回生動作を指令する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電動式車両用の操作制御装置に関し、特に、ハンドル部分にアクセルグリップを有する電動式二輪車、三輪車の操作制御装置に関する。
原動機として電動モータを用いた自動車、二輪車、三輪車等の電動式車両が知られている(例えば、特許文献1)。電動式車両は、内燃機関を搭載していないため、内燃機関のポンピングによる制動作用、いわゆるエンジンブレーキ作用を得ることができない。
このことに対して、電動モータをモータ・ゼネレータとし、車両の走行エネルギをモータ・ゼネレータによって電気エネルギに変換し、当該電気エネルギを車載の畜電池に戻す回生動作を行うことで、エンジンブレーキに似た制動効果を得ることが考えられている。
特開2006−151291号公報
電動式車両において、エンジンブレーキと類似の制動作用が得られる回生動作を、運転者のどのような操作によって得るようにするについて、課題がある。
内燃機関搭載の車両におけるエンジンブレーキは、アクセルペダルの踏み込みを解除し、エンジンブレーキに接続されているトランスミッションをシフトダウンすることにより得られるのに対して、電動式二輪車、三輪車等では、ハンドルパイプに設けられたブレーキレバーにスイッチを設け、ブレーキレバーが軽く握られると、スイッチが働き、回生動作となって制動作用が得られるようによることが考えられる。
しかし、これでは、運転者は、通常のブレーキ装置による制動と回生動作による制動との使い分けを行い難く、しかも、回生ブレーキの効き具合を増減調整することができない。
本発明が解決しようとする課題は、電動式車両において、運転操作を難しくすることなく回生動作による制動作用を運転者の意志に即して適切に得ることができ、更には、回生ブレーキの効き具合を簡便に増減調整できるようにすることである。
本発明による電動式車両用の操作制御装置は、モータ・ゼネレータを搭載され、前記モータ・ゼネレータにより走行駆動と回生動作とを選択的に行う電動式車両用の操作制御装置であって、ハンドルパイプの外周に、当該ハンドルパイプの中心軸線周りに正逆両方向に回動可能に設けられて運転者により回動操作されるアクセルグリップと、前記アクセルグリップの回動操作量を検出するグリップ操作量検出手段と、前記グリップ操作量検出手段により検出される前記アクセルグリップの回動操作量に応じて前記モータ・ゼネレータの走行駆動と回生動作とを指令する動作指令手段と有し、前記アクセルグリップは、外部より回動操作力が与えられない状態において正回転方向と逆回転方向の何れにも回動可能な中立位置を設定され、前記動作指令手段は、前記アクセルグリップが前記中立位置より正回転方向に回動された場合には前記モータ・ゼネレータによる走行駆動を指令し、前記アクセルグリップが前記中立位置より逆回転方向に回動された場合には前記モータ・ゼネレータによる回生動作を指令する。
本発明による電動式車両用の操作制御装置は、好ましくは、前記アクセルグリップを前記正回転方向とは逆の逆回転方向に付勢する第1のばね手段と、前記アクセルグリップを前記正回転方向に付勢する第2のばね手段とを有し、前記アクセルグリップは、ストッパ機構により、外部より回動操作力が与えられない状態において前記正回転方向と前記逆回転方向の何れにも回動可能な前記中立位置を設定される。
本発明による電動式車両用の操作制御装置は、好ましくは、前記動作指令手段は、前記アクセルグリップの前記中立位置よりの正回転方向の回動操作量が多いほど前記モータ・ゼネレータの走行駆動のための出力が増大し、前記アクセルグリップの前記中立位置よりの逆回転方向の回動操作量が多いほど前記モータ・ゼネレータの回生動作の度合いが大きくなる定量的制御を行う。
本発明による本発明による電動式車両用の操作制御装置によれば、運転者が手で握っているアクセルグリップを中立位置よりアクセル方向(正回転方向)とは逆方向に廻すだけで、回生動作になり、回生ブレーキ作用が得られる。
以下に、本発明による操作制御装置を適用された電動式車両(電動式二輪車)の実施形態の電気系を、図1を参照して説明する。
電動式二輪車は、原動機として、3相回転電気機械によるモータ・ゼネレータ10と、畜電池20とを有する。モータ・ゼネレータ10は、走行駆動源としての電動モータと、走行エネルギを電気エネルギに変換する発電機として選択的に動作するものである。
モータ・ゼネレータ10と畜電池20との間には、電力変換回路であるインバータ30が設けられている。インバータ30は、複数個のFETを用いたブリッジ回路による3相電圧型PWMインバータであり、モータ・ゼネレータ10の各相(U・V・W相)コイル12に接続され、パルス幅変調制御によって、走行駆動時にはモータ・ゼネレータ10に対する畜電池20よりの電力供給を定量的に制御し、回生動作時にはモータ・ゼネレータ1の発電電力による畜電池20に対する充電量を定量的に制御する。
バッテリ20とインバータ30との間の電力線とアース線との間にキャパシタである平滑コンデンサ22が接続され、電力線には電流検出センサ24が設けられている。また、モータ・ゼネレータ10には、ステータ14に対するロータ16の回転角度を検出する回転角度センサ18が設けられている。
インバータ30は、マイクロコンピュータによる電子制御装置(ECU)40により制御される。ECU40は、動作指令手段である制御目標値演算部42と、電流検出回路44と、制御偏差演算手段である電流比較回路46と、出力デュティ決定回路48と、回転角度検出回路50と、PWM信号生成回路52とを有する。
制御目標値演算部42は、制御目標値として、制御目標電流値(目標電流値)を、スライド抵抗器92より入力する後述するグリップ回動操作量を表す電気信号に応じて算出する。
ここで、グリップ回動操作部60、及びスライド抵抗器92について、図2、図3を参照して説明する。
グリップ回動操作部60は、電動式二輪車の操舵ハンドルであるハンドルパイプ62の外周に、当該ハンドルパイプ62の中心軸線周りに回動可能に設けられて運転者の右手により回動操作されるアクセルグリップ64を有する。アクセルグリップ64は、ワイヤ巻取部66を一体に有し、ハンドルパイプ62の外周に回動可能に嵌合した金属筒体64Aと、金属筒体64Aの外周側に装着された鍔付きのゴム製グリップ64Bとにより構成されている。
ワイヤ巻取部66にはアクセルワイヤ68の一端部が係止されている。アクセルワイヤ68の他端にはばね係止金具70が取り付けられている。車体側には支持部材72が固定配置されている。支持部材72にはばね係止金具74によって引張コイルばね76の一端が係止されている。引張コイルばね76の他端は係止金具70に係止されている。これにより、引張コイルばね76は、アクセルグリップ64をハンドルパイプ62に対して正回転方向Aとは反対の逆回転方向B(図3で見て時計廻り方向)に付勢する第1のばね手段をなしている。
ハンドルパイプ62内には固定側のばね係止部材78が固定装着されている。ハンドルパイプ62の開口端部には可動側のばね係止部材80がハンドルパイプ62の中心軸線周りに回動可能に設けられている。ばね係止部材80にはハンドルパイプ62の開口端に形成された切欠部82に係合するストッパ突起84が形成されている。このストッパ係合により、ばね係止部材80は、切欠部82の角度範囲(25度程度)で、ハンドルパイプ62に対して回動可能になっている。
ばね係止部材78には捩りコイルばね90の一端が、ばね係止部材80には捩りコイルばね90の他端が各々係止されている。捩りコイルばね90は、ハンドルパイプ62内にあってハンドルパイプ62とアクセルグリップ64との間に作用し、アクセルグリップ64をハンドルパイプ62に対して正回転方向A(図3で見て時計廻り方向)に付勢する第2のばね手段をなしている。これにより、ばね係止部材80のストッパ突起84は、外部より回動操作力が与えられない状態では、捩りコイルばね90のばね力により、切欠部82の正回転方向A側の端面に当接し、当該位置より捩りコイルばね90のばね力に抗して切欠部82の角度範囲だけ逆回転方向Bへ回動可能になっている。
ばね係止部材80の外周には、アクセルグリップ64の金属筒体64Aに形成されたストッパ凸部88が係合する切欠部86が、ほぼ180度の角度範囲に形成されている。アクセルグリップ64のストッパ凸部88は、外部より回動操作力が与えられない状態では、引張コイルばね76のばね力によって切欠部86の逆正回転方向B側の端面に当接し、当該位置より引張コイルばね76のばね力に抗して切欠部86の角度範囲だけ正回転方向Aへ回動可能になっている。
捩りコイルばね90は、引張コイルばね76のばね力より強いばね力をもってばね係止部材80を正回転方向A(図3で見て時計廻り方向)に付勢している。これにより、図3に示されているように、ばね係止部材80は、外部より回動操作力を与えられない状態では、ストッパ凸部88が切欠部86の逆正回転方向B側の端面に当接していることにより、引張コイルばね76によって及ぼされる反時計廻り方向のばね力に抗して、捩りコイルばね90のばね力により、ストッパ突起84が切欠部82の正回転方向A側の端面に当接した状態になる。この位置を中立位置と云い、アクセルグリップ64は、この中立位置より正回転方向Aと逆回転方向Bの何れにも回動可能である。
支持部材72にはスライド抵抗器92が取り付けられている。スライド抵抗器92は、変位センサであり、スライダ94を固定金具96によってアクセルワイヤ68の中間部に固定されている。これにより、スライダ94は、アクセルワイヤ68の動き、換言すると、アクセルグリップ64の回動操作量に応じてスライド動作する。このように、スライド抵抗器92は、アクセルグリップ64の回動操作量を検出するグリップ操作量検出手段であり、アクセルグリップ64の回動操作量を電気信号に変換し、アクセルグリップ64の回動操作量を示す電気信号を制御目標値演算部42に出力する。
図1に戻り、制御目標値演算部42は、スライド抵抗器92より入力するグリップ回動操作量を表す電気信号に応じて目標電流値を算出するものであり、図4に示されているように、アクセルグリップ64が中立位置より正回転方向Aに回動操作された場合には、走行駆動を指令する目標電流値を設定し、正回転方向Aの回動操作量の増大に応じて比例的に走行駆動の目標電流値を増大する。制御目標値演算部42は、これに対し、アクセルグリップ64が中立位置より逆回転方向Bに回動操作された場合には、回生動作を指令する目標電流値を設定し、逆回転方向Bの回動操作量の増大に応じて比例的に回生動作の目標電流値を増大する。
目標電流値は、中立位置ではゼロであり、これは、モータ・ゼネレータ10をモータとしても、ゼネレータとしても動作させない電断停止状態にすることを意味する。なお、制御目標値演算部42は、中立位置より正回転方向Aと逆回転方向Bの何れにも所定の回動操作量範囲では、目標電流値をゼロに保つ不感帯を設定されている。これは、アクセルグリップ64の回動操作に「遊び」を設定することになる。この「遊び」の設定を、制御目標値演算部42によって機械系の変更を必要とせずに、ソウトフェアによって適正値に任意に行うことができる。
なお、図4では、回生動作時の目標電流値にマイナス符号を付けているが、これはグラフ表示の便宜上のことで、電流検出センサ24により検出される電流(直流)の流れ方向が、走行駆動時と逆方向になることを意味し、回生動作時の目標電流値も、制御目標の充電電流値に応じた正の値のものである。
電流比較回路46は、制御目標値演算部42より目標電流値を、電流検出回路44より電流検出センサ24による検出電流値(実電流値)を入力し、(目標電流値)−(検出電流値)なる演算を行って制御偏差を演算する。電流比較回路46は、制御目標値演算部42よりの目標電流値に基づいて、走行駆動モードであるか、回生動作モードであるかを表す指令信号をPWM信号生成回路52に渡す。
出力デュティ決定回路48は、電流比較回路46よりの制御偏差に応じてパルス幅変調のデュティ、つまりパルス幅を決定し、パルス幅変調の指令値をPWM信号生成回路52に与える。
回転角度検出回路50は、回転角度センサ11よりステータ8に対するロータ9の回転角度を表す信号を入力し、その回転角度信号よりロータ9の回転位置及び回転数(回転速度)を算出する。
PWM信号生成回路52は、出力デュティ決定回路48よりパルス幅変調の指令値を、回転角度検出回路50よりロータ9の回転位置及び回転数に関する情報を入力し、これらに応じてPWM信号を生成し、PWM信号をインバータ30に出力する。
これにより、インバータ30は、PWM信号生成回路52よりのPWM信号によってパルス幅変調制御を行い、走行駆動時には、モータ・ゼネレータ10に対する畜電池20よりの電力供給を、制御目標値演算部42が定めるモータ駆動の目標電流値に応じて定量的に制御し、回生動作時には、モータ・ゼネレータ10の発電電力による畜電池20に対する充電量を制御目標値演算部42が定める充電の目標電流値に応じて定量的に制御する。
上述の構成によれば、運転者が手で握っているアクセルグリップ64を、中立位置より引張コイルばね76のばね力に抗して正回転方向A、つまりアクセル方向に回すと、従来のものと同等に、モータ・ゼネレータ10をモータ動作させるアクセル操作が行われる。
これに対し、アクセルグリップ64を、中立位置よりアクセル方向とは逆方向Bに、捩りコイルばね90のばね力に抗して回すと、モータ・ゼネレータ10が発電機として動作する回生動作になり、アクセルグリップ64の逆廻し分に応じた強さの回生ブレーキ作用が得られる。
このように、本実施形態によれば、アクセルグリップ64の回し操作だけで、運転操作を難しくすることなく回生動作による制動作用を運転者の意志に即して適切に得ることができ、しかも、回生ブレーキの効き具合を簡便に増減調整できる。
なお、アクセルグリップ64の回動操作量を電気信号に変換するグリップ操作量検出手段は、スライド抵抗器92に限られることもなく、これは、直線変位センサ、回転変位センサの何れによっても構成できる。回転変位センサの場合には、ハンドルパイプ62に組み込み、アクセルグリップ64の回動操作量を直接検出することができる。
10 モータ・ゼネレータ
20 畜電池
40 電子制御装置
42 制御目標値演算部
44 電流検出回路
46 電流比較回路
48 出力デュティ決定回路
50 回転角度検出回路
52 PWM信号生成回路
60 グリップ回動操作部
62 ハンドルパイプ
64 アクセルグリップ
68 アクセルワイヤ
76 引張コイルばね
90 捩りコイルばね
92 スライド抵抗器
20 畜電池
40 電子制御装置
42 制御目標値演算部
44 電流検出回路
46 電流比較回路
48 出力デュティ決定回路
50 回転角度検出回路
52 PWM信号生成回路
60 グリップ回動操作部
62 ハンドルパイプ
64 アクセルグリップ
68 アクセルワイヤ
76 引張コイルばね
90 捩りコイルばね
92 スライド抵抗器
Claims (3)
- モータ・ゼネレータを搭載され、前記モータ・ゼネレータにより走行駆動と回生動作とを選択的に行う電動式車両用の操作制御装置であって、
ハンドルパイプの外周に、当該ハンドルパイプの中心軸線周りに正逆両方向に回動可能に設けられて運転者により回動操作されるアクセルグリップと、
前記アクセルグリップの回動操作量を検出するグリップ操作量検出手段と、
前記グリップ操作量検出手段により検出される前記アクセルグリップの回動操作量に応じて前記モータ・ゼネレータの走行駆動と回生動作とを指令する動作指令手段と有し、
前記アクセルグリップは、外部より回動操作力が与えられない状態において正回転方向と逆回転方向の何れにも回動可能な中立位置を設定され、
前記動作指令手段は、前記アクセルグリップが前記中立位置より正回転方向に回動された場合には前記モータ・ゼネレータによる走行駆動を指令し、前記アクセルグリップが前記中立位置より逆回転方向に回動された場合には前記モータ・ゼネレータによる回生動作を指令する、電動式車両用の操作制御装置。 - 前記アクセルグリップを前記正回転方向とは逆の逆回転方向に付勢する第1のばね手段と、前記アクセルグリップを前記正回転方向に付勢する第2のばね手段とを有し、
前記アクセルグリップは、ストッパ機構により、外部より回動操作力が与えられない状態において前記正回転方向と前記逆回転方向の何れにも回動可能な前記中立位置を設定される請求項1に記載の電動式車両用の操作制御装置。 - 前記動作指令手段は、前記アクセルグリップの前記中立位置よりの正回転方向の回動操作量が多いほど前記モータ・ゼネレータの走行駆動のための出力が増大し、前記アクセルグリップの前記中立位置よりの逆回転方向の回動操作量が多いほど前記モータ・ゼネレータの回生動作の度合いが大きくなる定量的制御を行う請求項1または2に記載の電動式車両用の操作制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008077059A JP2009227178A (ja) | 2008-03-25 | 2008-03-25 | 電動式車両用の操作制御装置 |
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