JP3203663B2 - 電動車両用電源投入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動車両の２輪または
複数輪を独立に駆動させるための制御装置の電源投入装
置に係り、特に車両制御装置とモータ制御装置の立上り
タイミングを同期させ、車両の円滑な制御を行うのに好
適な電動車両用電源投入装置に関する。

【従来の技術】電動車両の走行車輪駆動制御装置は、図
８に示すように、基本的に車両制御装置１００とモータ
制御装置１０１により構成されている。車両制御装置１
００は、走行車輪駆動制御の中枢を成すもので、ＭＰＵ
により構成されており、アクセル開度、前後進切替等の
運転者の意志やモータとは別の要素を制御してモータを
いかに回すかを制御するものである。

【０００２】またモータ制御装置１０１は、各車輪ごと
に設けられたトランジスタ制御回路から成り、車両制御
装置１００からの運転指令に基づいて各車輪のモータ１
０３に供給する電流波形を制御して回転制御を行う。こ
れらの制御装置は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を介してそ
れぞれの別個の電源に接続されている。

【０００３】ところで、モータ制御では低トルクから高
トルクまでのレンジに必要な大電流を供給できるように
比較的高い電圧、たとえばＤＣ９０〜１００Ｖの動力電
源が使用されており、一方車両制御装置およびモータ制
御装置の制御回路では比較的低い電圧の制御電源が使用
されている。

【０００４】このように各制御装置が独立した電源を持
つ場合、それぞれの電源回路には異なる規格のスイッチ
が設けられ、このスイッチは各制御装置への電源供給の
タイミングを独立して行わせるよう構成したり、あるい
は図示の如く連動させて同時に行わせるように構成され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の装置構成を採
用した場合、たとえば、ＭＰＵの誤作動で車両制御装置
自体に異常が発生したり、あるいは車両制御装置が何等
かの異常を検知（認識）したときに素早くモータ制御装
置を切ることができない。また装置間の同期を図らない
と円滑な制御が行われなくなり、車両の動きに不具合を
起こす事がある。このような事態は各装置の電源投入後
の立ち上がりに差があるために生ずる。即ち、その事態
の内容は電源投入後の立ち上がりがモータ制御装置と車
両制御装置のいずれが先かによって異なる。

【０００６】モータ制御装置が車両制御装置より先に立
ち上がった場合、車両制御装置はＭＰＵにより構成さて
いるため、ＭＰＵ、Ｉ／Ｏ（ＵＰＰ）等のイニシャライ
ズが必要である。この間には、車両制御装置からモータ
制御装置に対して運転禁止指令を発してモータ制御装置
が動作しないように構成されている。そのため、モータ
制御装置が立ち上がっていてもモータの回転制御は行わ
れない。しかし、車両制御装置のイニシャライズの過程
で万一運転許可の誤った指令がモータ制御装置に入力さ
れると、この指令によってモータ制御装置は車両制御装
置の非制御状態で動作するため、車両の動きに不具合を
生じさせたり、あるいはモータ駆動電流を制御するトラ
ンジスタに過電流が流れてトランジスタ回路を破壊させ
てしまうこともある。

【０００７】車両制御装置がモータ制御装置より先に立
ち上がった場合、トランジスタを駆動するためのベース
ドライブ電源は電源回路で安定化されて供給される。こ
の電源回路はコンデンサ等を含んで構成されているた
め、定格電圧に達するまでの立ち上がり時間がある。し
たがって、電源回路が立ち上がる前に運転指令が出され
ると、半導体制御回路は運転指令に応じた動作をしなく
なり、モータが必要とする正規の電流波形が供給できな
くなる。

【０００８】このような不具合を発生させないために
は、電源回路が完全に立ち上がってから運転指令が出さ
れること、すなわち電源回路が立ち上がるまでの間、車
両制御装置からの運転指令がモータ制御装置に入力され
ないようにする必要がある。

【０００９】本発明の目的は、電源投入の際に車両およ
びモータの各制御装置の同期化を図った電動車両用電源
投入装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、電動車両の複数の車輪をモータ
駆動する制御装置にモータ駆動電流を供給する動力電源
の投入装置であって、制御装置はアクセル開度に応じた
トルクをモータに発生させるための制御指令を出す車両
制御装置と、該車両制御装置からの制御指令を基にモー
タへ３相電流を供給するブリッジ回路とを備え、ブリッ
ジ回路と動力電源との間に挿入されたスイッチと、車両
制御装置自体が通電によりモータの回転制御に必要な諸
データの初期設定を行って立上りを完了した後に出され
る信号によりスイッチをＯＮ動作させて動力電源からブ
リッジ回路へ通電するスイッチング手段とを具備した構
成にある。

【００１１】

【発明の作用・効果】本発明の構成によれば、モータ制
御装置と車両制御装置の立上りタイミングの同期がとら
れ、モータ制御装置がノイズによる不安定な状態となる
ことがなくなり、しかも車両制御装置が立上るまでの間
はモータ制御装置への通電が行われないため、車両制御
装置から不安定な信号が出力されることがなくなり、初
期段階でのモータの回転の異常や回路の破壊が防止でき
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の電動車両用電源投入装置（以下
「電源投入装置」と記す）の回路構成が示されている。
尚、モータ制御装置は各輪ごとに設けられているが、こ
こでは説明を簡単にするため一つの車輪についてのみ説
明する。

【００１３】電源投入装置は、車両制御装置１を含む車
両制御回路１０とモータ制御装置２を含むモータ制御回
路２０から構成されている。車両制御装置１は、電動車
両を動かすときセンサにより検知される前後進信号、ア
クセル開度信号、ブレーキ踏込み量信号、バッテリ電
圧、バッテリ電流などの信号を基に、必要なトルクを発
生させるための電流指令、車両を前後進させるためのモ
ータの回転方向指令、モータの回転によって発生する電
流を動力電源に戻す回生指令などより成るモータ制御指
令をモータ制御装置に出す機能を有する。

【００１４】車両制御回路１０は、車両制御装置１に電
源を供給する制御電源１１がスイッチＡＣＣを介して車
両制御装置１に接続され、またモータ制御回路２０の第
１リレー回路３０に挿入されたリレー接点ＭＣ３のＯＮ
−ＯＦＦを制御する第２リレー回路４０を備えている。
第２リレー回路４０はＭＰＵの暴走を監視するＷＤＣ
（ウォッチドックタイマ）回路１６により（ＲＥＳＥ
Ｔ）リセットを掛けるリセット端子ＲＥＳＥＴからのセ
ット信号と、車両制御装置１が立ち上がりかつ車両制御
装置自体がモータ制御に必要な要素、たとえばセンサ類
の異常が検出されないときに出されるＯＮ信号を条件に
Ｈｉｇｈ信号を出力するＡＮＤ回路４１および該Ｈｉｇ
ｈ信号により導通され、リレー接点ＭＣ３を閉じるよう
にリレーＭＣ３を作動させるトランジスタＴＲにより構
成されている。

【００１５】モータ制御回路２０は、モータ２２を駆動
するための動力電源２１がリレー接点ＭＣ１を介してモ
ータ制御装置２に接続され、このリレー接点ＭＣ１のＯ
Ｎ−ＯＦＦを制御する第１リレー回路３０を備えてい
る。第１リレー回路３０は動力電源２１にスイッチＩＧ
を介して接続され、リレーＭＣ１、ＭＣ２、常開リレー
接点ＭＣ３および押しているときのみＯＮされるスター
トスイッチＳＴＡＲＴが直列接続され、前記スタートス
イッチにリレーＭＣ２の常開リレー接点ＭＣ２を並列接
続された構成になっている。ここで、リレー接点ＭＣ１
はモータ制御装置２と動力電源２１との間に挿入された
スイッチであり、また第１及び第２リレー回路３０,４
０は上記スイッチをＯＮ−ＯＦＦ動作させるスイッチン
グ手段を構成するものである。

【００１６】尚、スイッチＡＣＣ，ＩＧ，ＳＴＡＲＴ
は、エンジン車両のキーのように回動操作によって車両
電源（ＡＣＣ）→イグニッション（ＩＧ）→スタート
（ＳＴＡＲＴ）→イグニッション（ＩＧ）を順次スイッ
チイングする一体化された構成、あるいは各スイッチを
独立させた構成のいずれも選択できる。

【００１７】さて、上記回路の動作説明に先立って車両
制御装置とモータ制御装置について詳述する。

【００１８】車両制御装置１は、図２に示すように、モ
ータ制御のためのプログラムや予めマッピングされた車
両の走行状態とモータ制御装置に出す指令データが書き
込まれたＲＯＭおよびセンサからの前記走行状態データ
を記憶するＲＡＭから成る記憶手段１２、モータ制御装
置への指令や該制御装置の状態に関するデータのやり取
りをパラレル通信で行うためのパラレルＩ／Ｏ１３、セ
ンサ入力データのＡ／Ｄ変換，カウンタ処理、またスタ
ートスイッチのＯＮ信号やトランジスタＴＲを動作させ
るための信号をシリアルで入出力させるＩ／Ｏ（ＵＰ
Ｐ）１４、およびＲＯＭ内のプログラムを実行し、ＲＯ
Ｍ内のマップから各種の指令データ、たとえば電流指
令、回生指令等をパラレルＩ／Ｏ１３を通じてモータ制
御装置に出力するための処理を行うＭＰＵ１５から構成
されている。ここで、センサ入力は前後進信号、アクセ
ル開度、ブレーキ踏込量、バッテリ電圧、バッテリ電流
などである。

【００１９】モータ制御装置２は、図３に示すように車
両制御装置からのモータ制御指令によりモータに供給す
る電流波形を制御するモータ駆動電流波形制御手段２３
および前記モータ制御に必要なモータ状態情報を検出す
る手段２４とから構成されている。ここで、モータ駆動
電流波形制御手段２３は図４に示すように制御回路２３
０、ベースドライブ回路２３１、ブリッジ回路２３２、
また検出手段２４は図５に示すように電流センサ２４
０、レゾルバ２４１、レゾルバ回路２４２により構成さ
れている。

【００２０】制御回路２３０は、モータ制御指令信号に
応じた要求駆動電流と電流センサからのＵＶ相電流との
偏差からＵＶＷ相のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号をベー
スドライブ回路に出力する。ここで、モータ制御指令信
号はアクセル開度に応じたトルクを発生させるための電
流指令、前後進信号に応じた回転方向指令、ブレーキ踏
込量に応じた回生指令およびモータを駆動させる運転指
令等である。またモータ制御装置状態情報として、車両
制御装置が必要とする情報が制御回路から出力される。
例えば、磁極位置から得られる回転位置、ブリッジ回路
のトランジスタ温度、モータ制御装置の立上り完了を知
らせる運転許可等である。

【００２１】ベースドライブ回路２３１は、ＵＶＷ相Ｐ
ＷＭ信号を基にブリッジ回路の各トランジスタのコレク
タ電流、通流時間を制御するトランジスタ駆動信号を出
力する。

【００２２】ブリッジ回路２３２は、ＤＣ電源に直列接
続された各相ごとに一対のトランジスタＴＲ１〜ＴＲ６
を設け、一方のトランジスタのエミツタと他方のトラン
ジスタのコレクタを接続し、この接続点から各相の電流
を取り出し、この３相電流を例えば定格ＡＣ４０Ｖ,１
２０ＡのＤＣブラシレスモータに供給する。各トランジ
スタのベースはベースドライブ回路２３１に接続され、
トランジスタ駆動電流がベース電流として供給され、ト
ランジスタの導通が制御される。この一対のトランジス
タを制御することにより、相電流の大きさと幅を変化さ
せることができる。尚、モータの回生制動時はモータか
ら送られてくる電流を各トランジスタのエミッタ―コレ
クタ間に挿入されたダイオードを通して電源に戻され
る。またエミッタ−コレクタ間にはＣＲによるスナバ回
路が挿入され、トランジスタＯＦＦ時の電圧サージの保
護を図っている。更にモータとして３相交流モータ（イ
ンダクションモータ，同期モータ等）の場合は上述のＤ
Ｃブラシレスモータと同じ回路構成となるが、レゾルバ
はエンコーダ等に変更できる。またＤＣブラシモータの
場合はブリッジ回路を変更し、レゾルバをタコジェネレ
ータ等に変更できる。レゾルバ回路２４２は、レゾルバ
２４１で検出されたモータ２２の動作状態を表すレゾル
バ信号を処理し磁極位置信号を制御回路に出力する。す
なわち、レゾルバ２４１はレゾルバ回路２４２から電流
を流して励磁され、モータの磁極との関係の磁気的変化
を検出して電気信号に変換してレゾルバ信号を発生す
る。

【００２３】電源回路２５は、リレー接点ＭＣ１のＯＮ
により動力（ＤＣ）電源から供給される直流を安定化さ
せた低電圧にし、ブリッジ回路２３２のトランジスタを
駆動するためのブリッジ駆動電源と各回路のＯＰアンプ
などの動作電流を供給する制御電源が作られる。

【００２４】次に制御装置の動作を図１，図６及び図７
を参照しながら説明する。

【００２５】スイッチＡＣＣをＯＮし、電源を車両制御
装置に供給すると、ＭＰＵ及びＩ／Ｏ（ＵＰＰ）の初期
設定（ステップ１００）及びモータ制御のための初期デ
ータ設定（ステップ１０１）が行われる。次いでスイッ
チＩＧをＯＮ（スイッチＡＣＣと同時でも良い）してか
らスイッチＳＴＡＲＴをＯＮにする。このスイッチＳＴ
ＡＲＴのＯＮ状態を車両制御装置が確認（ステップ１０
２）すると、スイッチ手段を動作させてリレーＭＣ３に
通電し、リレー接点ＭＣ３をＯＮする。すると、リレー
回路はスイッチＩＧ、スイッチＳＴＡＲＴ、リレー接点
ＭＣ３を通して動力電源にリレーＭＣ１、ＭＣ２が接続
され、通電される。これによりリレー接点ＭＣ１をＯＮ
し、モータ制御装置に電源が供給される。この状態はリ
レー接点ＭＣ３がＯＦＦしないかぎり、リレー接点ＭＣ
２がＯＮされることによってスイッチＳＴＡＲＴをＯＦ
Ｆにしても維持される。

【００２６】尚、リレーＭＣ３はスイッチＳＴＡＲＴの
ＯＮを条件に作動させるように構成しているが、このス
イッチの操作前に作動させるようにしても良い。そして
モータ制御装置が立ち上がって車両制御装置に運転許可
（ステップ１０４）を知らされ、その確認をする。

【００２７】上記ステップ１００〜１０４は車両および
モータの各制御回路の立ち上がり動作フローである。以
下に、車両制御装置の動作フローを図７に基づいて説明
する。 運転許可が確認されると、カウンタ割り込みを
開始（ステップ１０５）してセンサ入力を始める（ステ
ップ１０６）。センサ入力が完了（ステップ１０７）す
ると、センサ入力データをＭＰＵが利用できるデータに
変換（ステップ１０８）し、このデータから各輪のトル
クを決定（ステップ１０９）する。次いでセンサ入力を
開始（ステップ１１０）し、このデータからバッテリ残
量の演算を行って、ステップ１０７に戻る。この各輪の
トルク演算はバッテリ残量に応じて周期的に取り込まれ
るセンサ入力を基に行われるため、バッテリ残量に応じ
た最適なトルクが決定される。またトルク演算のメイン
ループに１０ｍｓ割込みが掛けられ、車速を求めるサブ
ルーチンに入り、回転位置から車速を演算（ステップ１
１２）する。この車速は数回、例えば３〜４回演算さ
れ、これを平均してモータ運転指令の基礎となる車速
（ステップ１１３）が求められる。この車速と割込み前
に求められた各輪のトルクからモータ運転指令、例えば
前後進の回転方向指令と共に増速の場合に増加の電流指
令、減速の場合に減少の電流指令、また回生指令が出力
（ステップ１１４）され、再びメインループに戻る。

【００２８】本実施例によれば、動作中にＭＰＵが異常
を検出したときはリレー接点ＭＣ３が切られ、またＷＤ
回路がＭＰＵをリセットすると同時にリレー接点ＭＣ３
を切ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す制御回路の構成図であ
る。

【図２】車両制御装置の回路構成図である。

【図３】モータ制御装置の全体の回路構成図である。

【図４】モータ駆動電流波形制御手段の回路構成図であ
る。

【図５】検出手段の回路構成図である。

【図６】車両及びモータの各制御回路の動作を説明する
フロー図である。

【図７】車両制御装置の動作を説明するフロー図であ
る。

【図８】従来の電動車両電源投入装置の構成を説明する
図である。

【符号の説明】

１ 車両制御装置 ２ モータ制御装置 １０ 車両制御回路 １１ 制御電源 ２１ 動力電源 ２２ モータ ２３ モータ駆動電流波形制御手段 ２４ 検出手段 ２５ 電源回路 ３０，４０ 第１、２リレー回路（スイッチング手段） ＭＣ１ リレー接点（スイッチ） ２３０ 制御回路 ２３１ ベースドライブ回路 ２３２ ブリッジ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 1/00 - 15/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動車両の複数の車輪をモータ駆動する
   制御装置にモータ駆動電流を供給する動力電源の投入装
   置であって、 前記制御装置はアクセル開度に応じたトルクを前記モー
   タに発生させるための制御指令を出す車両制御装置と、 前記車両制御装置からの制御指令を基にモータへ３相電
   流を供給するブリッジ回路とを備え、 前記ブリッジ回路と動力電源との間に挿入されたスイッ
   チと、前記車両制御装置自体が通電によりモータの回転
   制御に必要な諸データの初期設定を行って立上りを完了
   した後に出される信号により前記スイッチをＯＮ動作さ
   せて前記動力電源からブリッジ回路へ通電するスイッチ
   ング手段とを具備した電動車両用電源投入装置。