JP3642727B2 - 電動車両の走行制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は左右の駆動輪を各々駆動する左右の電動モータ及び左右の駆動輪の速度を各々調整する左右のブレーキを備えた電動車両の走行制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
左右の駆動輪を各々駆動する左右の電動モータ及び左右の駆動輪の速度を各々調整する左右のブレーキを備えた電動車両としては、例えば特公昭４８−４２６０号公報「電動車の方向と推進との制御装置」が知られており、この技術は、同公報第３頁左欄第１９行〜第２５行の記載「レバーを前方に押すと車が加速され、レバーを後方に押すと車が制動されるか若くは後進させられ、レバーを左に押すと右の後輪は加速されるが左の後輪は制動されるか若しくは後進させられ、レバーを右に押すと左の後輪は加速されるが右の後輪は制動されるか若しくは後進させられる。」の走行制御を行うことを特徴とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の第４図によれば、操縦レバー１２（符号は同公報記載のものを使用する。以下同じ）を操作することにより、直接ポテンショメータ１７，１８の設定を変更し、左右の電動機４，５の給電を制御することで上述の作用を発揮させる。
【０００４】
しかし、これでは車速にほぼ無関係に操作レバー１２の倒れ角に左右の電動機４，５の給電条件を変更することになる。
車速がごく小さな電動運搬車程度であれば問題無いが、車速が大きいときに操作レバー１２を押すと、慣性力で車体が過剰に旋回することがある。
一方、近年、バッテリ並びに電動モータの性能向上は目覚ましく、この結果、電動車両の車速を高めることができるようになった。高速では上記公報の技術は適用できないことは上述した通りである。
【０００５】
そこで、本発明の目的は車速が大きな電動車両にも適用できる走行制御技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、左右の駆動輪を各々駆動する左右の電動モータ及び左右の駆動輪の速度を各々調整する左右のブレーキを備えた電動車両において、
運転者が操作するアクセルレバー及び左右の速度調整操作レバーのポジションを、アクセル開度、左のブレーキ開度、右のブレーキ開度に置き換えて制御部に読込ませ、
この制御部で、アクセル開度、左のブレーキ開度、右のブレーキ開度を各々アクセル率、左のブレーキ率、右のブレーキ率に直し、
左のブレーキ率に右のブレーキ率の影響を加味することで左修正ブレーキ率を求め、この左修正ブレーキ率で前記アクセル率を補正することで、左モータ制御値を求め、この左モータ制御値で左の電動モータを制御すると共に、
右のブレーキ率に左のブレーキ率の影響を加味することで右修正ブレーキ率を求め、この右修正ブレーキ率で前記アクセル率を補正することで、右モータ制御値を求め、この右モータ制御値で右の電動モータを制御させることを特徴とする。
【０００７】
一般に電動モータは、アクセル開度に基いて直接的に制御する。しかし、本発明では、例えば左の電動モータを制御するときに左のブレーキ開度が大きいときには左モータ制御値を下げること並びに右のブレーキ開度が大きいときにはこれを考慮して左モータ制御値を更に下げるという制御を実施する。右の電動モータも同様である。
【０００８】
この結果、ブレーキを掛けながら電動モータを高速で回すという無駄を回避することができる。加えて、左右のモータの作用アンバランスにより車両が揺れることがあるが、例えば左の電動モータに対して、左のブレーキ開度のみならず右方のブレーキ開度をも考慮したので、その心配が無くなり、走行面の状態如何を問わず、速度調整作業を容易にし、車両の円滑な走行性をも良好になる。
【０００９】
請求項２では、アクセル率をＡＣＣ％、左のブレーキ率をＢＫＬ％、右のブレーキ率をＢＫＲ％、一方の電動モータを検討するときに他方のブレーキ率が及ぼす影響係数をｐ（ただし、ｐ＜１）、電動モータの制御値の最大値をＶmaxとしたときに、左修正ブレーキ率は（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）、左モータ制御値ＴＧ２ＬはＶmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）｝、右修正ブレーキ率は（ＢＫＲ％＋ｐ×ＢＫＬ％×ＡＣＣ％）、右モータ制御値ＴＧ２ＲはＶmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＲ％＋ｐ×ＢＫＬ％×ＡＣＣ％）｝であることを特徴とする。
【００１０】
左修正ブレーキ率（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）に、アクセル率ＡＣＣ％を考慮した。左モータ制御値に与える右のブレーキ率ＢＫＲ％の影響は、車速にリンクするアクセル率ＡＣＣ％が小さいときには影響を弱め、アクセル率ＡＣＣ％が大きいときには影響を強めることで、車速に対応した左モータ制御値ＴＧ２Ｌを決めることができる。右モータ制御値ＴＧ２Ｒも同様である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。また、「左」、「右」は運転者を基準とする。
図１は本発明に係る電動車両の平面図であり、電動車両としての電動運搬車１０は、車体フレーム１１に収納したバッテリ１２から給電を受けた左右の電動モータ１３Ｌ，１３Ｒ（Ｌは左、Ｒは右を示す。以下同じ）で駆動軸１４Ｌ，１４Ｒを回し、これらの駆動軸１４Ｌ，１４Ｒの端部に設けた駆動輪１５Ｌ，１５Ｒで左右のクローラ１６Ｌ，１６Ｒを駆動し、且つ左右のブレーキ１７Ｌ，１７Ｒで駆動輪１５Ｌ，１５Ｒに制動を掛けることのできる電動車両であり、車体フレーム１１上に荷台２０を載せ、この荷台２０の後部に操作パネル２１を備え、この操作パネル２１に１本のアクセルレバー２２及び左右の速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒを備えた運搬車である。運転者は運搬車には乗らず、後部から連れ歩きながら操作パネル２１上のレバー類（アクセルレバー２２，速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒを含む。）を操作することで、前後進、旋回、停止を行う。
【００１２】
２４は制御部であり詳細は後述するが、この制御部２４でアクセルレバー２２及び速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒのポジションに基づいて、電動モータ１３Ｌ，１３Ｒ及び左右のブレーキ１７Ｌ，１７Ｒを一括制御する。
前記ブレーキ１７Ｌ，１７Ｒは、電磁作用で制動を掛ける電磁ブレーキ、油圧力でディスクを挟持する形式の油圧ブレーキ、ドラムをバンドで締める形式の機械式ブレーキ、回生ブレーキ又は同等のブレーキであれば形式及び種類は問わない。
【００１３】
図２（ａ）〜（ｃ）は本発明で採用したアクセルレバーの作用図である。
（ａ）において、アクセルレバー２２は、前進、停止、後退を一本で賄い、且つ前進、後退ともに低速から高速に連続的に切換えるこのとのできる操作レバーである。この様なアクセルレバー２２のポジションをアクセルポテンショメータ２６でモニターする。
【００１４】
（ｂ）はレバー２２のポジションとアクセルポテンショメータ２６の出力の関係を示すグラフであり、アクセルポテンショメータ２６の出力範囲を０〜＋５Ｖ（ボルト）としたときに、後退高速に０ｖ、中立（停止）に＋２．５Ｖ、前進高速に＋５Ｖを割り当てたことを示す。
【００１５】
（ｃ）は（ｂ）を一般化するとともに本発明の制御の為に加工したグラフであり、後退高速（横軸）に０ｖ（縦軸）、停止（横軸）に中立電圧であるＶｎ（縦軸）、前進高速（横軸）に最高電圧であるＶmax（縦軸）を割り当てることは、前記（ｂ）と同じである。
ところで、運転者が（ａ）のレバー２２を前進高速附近にセットしたときには、運転者の意思で前進高速を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸でＶ４〜Ｖmax（陰を付した）領域は非制御領域とする。
【００１６】
運転者が（ａ）のレバー２２を後退高速附近にセットしたときには、運転者の意思で後退高速を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸で０〜Ｖ１（陰を付した）領域は非制御領域とする。
【００１７】
また、運転者が（ａ）のレバー２２を停止又は微低速にセットしたときには、運転者の意思で停止又は微低速を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸でＶ２〜Ｖ３（陰を付した）領域は非制御領域とする。
すなわち（ｃ）において、縦軸でＶ１〜Ｖ２又はＶ３〜Ｖ４の領域で本発明の制御を実施することにする。
【００１８】
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明で採用した速度調整操作レバーの作用図である。なお、速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒの形態は図１と異なるが、作用説明の便利の為に形態を変更した。
（ａ）において、左右の速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒは、ブレーキ０％（未制動）からブレーキ１００％（フル制動）まで連続的に切換えるこのとのできる操作レバーである。左の速度調整操作レバー２３Ｌのポジションをブレーキポテンショメータ２７Ｌでモニターし、右の速度調整操作レバー２３Ｒのポジションをブレーキポテンショメータ２７Ｒでモニターする。
【００１９】
（ｂ）はレバー２３Ｌ，２３Ｒのポジションとブレーキポテンショメータ２７Ｌ，２７Ｒの出力の関係を示すグラフであり、ブレーキポテンショメータ２７Ｌ，２７Ｒの出力範囲を０〜＋５Ｖとしたときに、ブレーキ０％に０Ｖ、ブレーキ１００％に＋５ｖを割り当てたことを示す。
【００２０】
（ｃ）は（ｂ）を一般化するとともに本発明の制御の為に加工したグラフであり、ブレーキ０％に０ｖ、ブレーキ１００％にＶmaxを割り当てることは、前記（ｂ）と同じである。
ところで、運転者が（ａ）のレバー２３Ｌ又は２３Ｒをブレーキ１００％附近にセットしたときには、運転者の意思でフル制動を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸でＶ６〜Ｖmax（陰を付した）領域は非制御領域とする。
【００２１】
運転者が（ａ）のレバー２３Ｌ又は２３Ｒをブレーキ０％附近にセットしたときには、運転者の意思で制動を掛けないから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸で０〜Ｖ５（陰を付した）領域は非制御領域とする。
すなわち（ｃ）において、縦軸でＶ５〜Ｖ６の領域で本発明の制御を実施することにする。
【００２２】
図４は本発明に係る電動車両の制御系統図であり、左の速度調整操作レバー２３Ｌを操作すると、このに連動したブレーキポテンショメータ２７Ｌの出力電圧に基づいて、左のブレーキドライバ２８Ｌは左のブレーキ１７Ｌを制動操作する。
同様に、右の速度調整操作レバー２３Ｒを操作すると、このに連動したブレーキポテンショメータ２７Ｒの出力電圧に基づいて、右のブレーキドライバ２８Ｒは右のブレーキ１７Ｒを制動操作する。
【００２３】
一方、制御部２４は、アクセルポテンショメータ２６の出力電圧ＡＣＣＶ、左右のブレーキポテンショメータ２７Ｌ，２７Ｒの出力電圧ＢＫＬＶ，ＢＫＲＶを取込み、後述の制御フローによって制御電圧ＴＧ２Ｌと制御電圧ＴＧ２Ｒとを発生し、左右のモータドライバ２９Ｌ，２９Ｒを介して左右のモータ１３Ｌ，１３Ｒを各々制御する。
【００２４】
図５は本発明に係る電動車両の制御フロー図であり、ＳＴ××はステップ番号、ｆは前進、ｒは後退、Ｌは左，Ｒは右を示す添え字である。
ＳＴ０１：アクセル開度（アクセルポテンショメータの出力電圧に相当）ＡＣＣＶを読込む。
ＳＴ０２：読込んだアクセル開度ＡＣＣＶが、中立電圧Ｖｎ以上であるか否かを調べる。図２（ｃ）に示す通り、中立電圧Ｖｎ以上であれば「前進」、否であれば「後退」とみなすことができる。ＹＥＳのときはＳＴ０３ｆ，ＮＯのときはＳＴ０３ｒに進む。
【００２５】
ＳＴ０３ｆ：ＳＴ０２でＹＥＳであれば、アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲にあるか否かを調べる。図２（ｃ）に示す通り、電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲となる。そこで、ＮＯであれば、Ｅ（エンド）へ進む。
ＳＴ０４ｆ：アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲にあれば、この範囲におけるＡＣＣＶの割合（アクセル率ＡＣＣ％）を演算する。演算式は、アクセル率ＡＣＣ％＝（ＡＣＣＶ−Ｖ３）／（Ｖ４−Ｖ３）となる。
【００２６】
ＳＴ０３ｒ：ＳＴ０２でＮＯであれば、アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ１〜Ｖ４の範囲にあるか否かを調べる。図２（ｃ）に示す通り、電圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲となる。そこで、ＮＯであれば、Ｅ（エンド）へ進む。
ＳＴ０４ｒ：アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲にあれば、この範囲におけるＡＣＣＶの割合（アクセル率ＡＣＣ％）を演算する。演算式は、アクセル率ＡＣＣ％＝（ＡＣＣＶ−Ｖ１）／（Ｖ２−Ｖ１）となる。
【００２７】
ＳＴ０５：ＳＴ０４ｆ又はＳＴ０４ｒにより、アクセル率ＡＣＣ％を決定する。
ＳＴ０６Ｌ：左のブレーキ開度（左のブレーキポテンショメータの出力に相当）ＢＫＬＶを読込む。
ＳＴ０７Ｌ：読込んだＢＫＬＶが電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲にあるか否かを調べる。図３（ｃ）において、電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲であったから、ＮＯであればＥ（エンド）へ進む。
ＳＴ０８Ｌ：ＳＴ０７ＬでＹＥＳなら、範囲（Ｖ５〜Ｖ６）に対するＢＫＬＶの割合（左ブレーキ率ＢＫＬ％）を演算する。演算式は、左ブレーキ率ＢＫＬ％＝（ＢＫＬＶ−Ｖ５）／（Ｖ６−Ｖ５）となる。
【００２８】
同様に、右のブレーキについても次のステップを実行する。
ＳＴ０６Ｒ：右のブレーキ開度（右のブレーキポテンショメータの出力に相当）ＢＫＲＶを読込む。
ＳＴ０７Ｒ：読込んだＢＫＲＶが電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲にあるか否かを調べる。図３（ｃ）において、電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲であったから、ＮＯであればＥ（エンド）へ進む。
ＳＴ０８Ｒ：ＳＴ０７ＲでＹＥＳなら、範囲（Ｖ５〜Ｖ６）に対するＢＫＲＶの割合（右ブレーキ率ＢＫＲ％）を演算する。演算式は、右ブレーキ率ＢＫＲ％＝（ＢＫＲＶ−Ｖ５）／（Ｖ６−Ｖ５）となる。丸Ａと丸Ｂは次のフローに続くことを示す。
【００２９】
図６は図５に続く制御フロー図である。
ＳＴ０９Ｌ：図２（ｃ）に示したＶmax、前記ＳＴ０５で決定したＡＣＣ％、ＳＴ０８Ｌで演算したＢＫＬ％に基づいて、次の計算を実施する。ＴＧ１Ｌ＝Ｖmax×ＡＣＣ％×（１−ＢＫＬ％）
【００３０】
左のブレーキ開度ＢＫＬＶが大きいときは、左のモータに大きな電力を与えることは無駄であり、左のモータに供給する電力をセーブすることが望ましい。
左のブレーキ開度ＢＫＬＶが大きいときは、ＳＴ０８Ｌにより、ＢＫＬ％は１．０に寄った大きな値となり、（１−ＢＫＬ％）を０寄りの小さな値となる。この様な（１−ＢＫＬ％）を（Ｖmax×ＡＣＣ％）に乗じることにより、左のブレーキ開度を考慮した修正アクセル開度を定めることができる。
【００３１】
上記した通りに左のモータを制御する電圧を、左のブレーキ開度を加味して決定することは有益である。しかし、右のブレーキ開度が大きければ、左のモータ制御電圧をもっと下げるはより望ましい。右のブレーキ開度が小さければ、左のモータに与える影響は無視して差支えない。
この様に左のモータを制御する電圧を、左のブレーキ開度及び右のブレーキ開度をを加味して決定することはより望ましいことである。
【００３２】
そこで、ＳＴ０９Ｌの最終項のＢＫＬ％を、（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）に置き換えることを検討する。ＢＫＲ％はＳＴ０８Ｒで定まる値である。
左のモータを検討するときに、右のブレーキの影響はアクセル開度ＡＣＣ％が大きいほど顕著になると考えられる。そこで、右のブレーキ開度ＢＫＲ％にＡＣＣ％を乗ずることにする。また、ＢＫＬ％にＢＫＲ％を直接加えると、右のブレーキ開度ＢＫＲ％の影響が強くなり過ぎるので、０．３〜０．５程度の係数ｐを乗じることにする。
これで、ＳＴ０９Ｌの最終項のＢＫＬ％を、（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）に置き換えることは妥当であることが分かる。この（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）を左修正ブレーキ率と呼ぶ。
【００３３】
ＳＴ１０Ｌ：ＴＧ１Ｌの修正値であるＴＧ２Ｌ（左モータ制御値）を次の式で計算する。ＴＧ２Ｌ＝Ｖmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）｝
ＳＴ１１Ｌ：左モータ制御値ＴＧ２Ｌが決定したので、このＴＧ２Ｌにより左のモータを運転する。
【００３４】
ＳＴ０９Ｒ，ＳＴ１０ＲはＳＴ０９Ｌ，ＳＴ１０ＬのＬをＲに、ＲをＬに置き換えるのみであるから、説明を省略する。
ＳＴ１１Ｒ：右モータ制御値ＴＧ２Ｒが決定したので、このＴＧ２Ｒにより右のモータを運転する。
【００３５】
尚、請求項２で具体的な演算式を示したが、請求項１では演算式は任意である。
また、請求項１に記載したアクセルレバーや速度調整操作レバーは、狭義のレバーに限らず、ダイヤルスイッチ、スライドスイッチなど、マニュアル設定値を変更できる手段であれば種類、形状は問わない。
【００３６】
さらに、実施の形態では電動運搬車を例に説明したが、本発明に係る電動車両は、草刈機、除雪機、ドーザ、耕運機などの作業車両であってもよいく、格別に種類を限定するものではない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
一般に電動モータは、アクセル開度に基いて直接的に制御する。しかし、請求項１では、例えば左の電動モータを制御するときに左のブレーキ開度が大きいときには左モータ制御値を下げること並びに右のブレーキ開度が大きいときにはこれを考慮して左モータ制御値を更に下げるという制御を実施する。右の電動モータも同様である。
【００３８】
この結果、ブレーキを掛けながら電動モータを高速で回すという無駄を回避することができる。加えて、左右のモータの作用アンバランスにより車両が揺れることがあるが、例えば左の電動モータに対して、左のブレーキ開度のみならず右方のブレーキ開度をも考慮したので、その心配が無くなり、走行面の状態如何を問わず、速度調整作業を容易にし、車両の円滑な走行性をも良好になる。
【００３９】
請求項２では、アクセル率をＡＣＣ％、左のブレーキ率をＢＫＬ％、右のブレーキ率をＢＫＲ％、一方の電動モータを検討するときに他方のブレーキ率が及ぼす影響係数をｐ（ただし、ｐ＜１）、電動モータの制御値の最大値をＶmaxとしたときに、左修正ブレーキ率は（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）、左モータ制御値ＴＧ２ＬはＶmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）｝、右修正ブレーキ率は（ＢＫＲ％＋ｐ×ＢＫＬ％×ＡＣＣ％）、右モータ制御値ＴＧ２ＲはＶmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＲ％＋ｐ×ＢＫＬ％×ＡＣＣ％）｝であることを特徴とし、左修正ブレーキ率（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）に、アクセル率ＡＣＣ％を考慮した。左モータ制御値に与える右のブレーキ率ＢＫＲ％の影響は、車速にリンクするアクセル率ＡＣＣ％が小さいときには影響を弱め、アクセル率ＡＣＣ％が大きいときには影響を強めることで、車速に対応した左モータ制御値ＴＧ２Ｌを決めることができる。右モータ制御値ＴＧ２Ｒも同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動車両の平面図
【図２】本発明で採用したアクセルレバーの作用図
【図３】本発明で採用した速度調整操作レバーの作用図
【図４】本発明に係る電動車両の制御系統図
【図５】本発明に係る電動車両の制御フロー図
【図６】図５に続く制御フロー図
【符号の説明】
１０…電動車両、１３Ｌ…左の電動モータ、１３Ｒ…右の電動モータ、１５Ｌ…左の駆動輪、１５Ｒ…右の駆動輪、１７Ｌ…左のブレーキ、１７Ｒ…右ブレーキ、２２…アクセルレバー、２３Ｌ…左の速度調整操作レバー、２３Ｒ…右の速度調整操作レバー、２４…制御部、２６…アクセルポテンショメータ、２７Ｌ，２７Ｒ…ブレーキポテンショメータ。
【発明の属する技術分野】
本発明は左右の駆動輪を各々駆動する左右の電動モータ及び左右の駆動輪の速度を各々調整する左右のブレーキを備えた電動車両の走行制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
左右の駆動輪を各々駆動する左右の電動モータ及び左右の駆動輪の速度を各々調整する左右のブレーキを備えた電動車両としては、例えば特公昭４８−４２６０号公報「電動車の方向と推進との制御装置」が知られており、この技術は、同公報第３頁左欄第１９行〜第２５行の記載「レバーを前方に押すと車が加速され、レバーを後方に押すと車が制動されるか若くは後進させられ、レバーを左に押すと右の後輪は加速されるが左の後輪は制動されるか若しくは後進させられ、レバーを右に押すと左の後輪は加速されるが右の後輪は制動されるか若しくは後進させられる。」の走行制御を行うことを特徴とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の第４図によれば、操縦レバー１２（符号は同公報記載のものを使用する。以下同じ）を操作することにより、直接ポテンショメータ１７，１８の設定を変更し、左右の電動機４，５の給電を制御することで上述の作用を発揮させる。
【０００４】
しかし、これでは車速にほぼ無関係に操作レバー１２の倒れ角に左右の電動機４，５の給電条件を変更することになる。
車速がごく小さな電動運搬車程度であれば問題無いが、車速が大きいときに操作レバー１２を押すと、慣性力で車体が過剰に旋回することがある。
一方、近年、バッテリ並びに電動モータの性能向上は目覚ましく、この結果、電動車両の車速を高めることができるようになった。高速では上記公報の技術は適用できないことは上述した通りである。
【０００５】
そこで、本発明の目的は車速が大きな電動車両にも適用できる走行制御技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、左右の駆動輪を各々駆動する左右の電動モータ及び左右の駆動輪の速度を各々調整する左右のブレーキを備えた電動車両において、
運転者が操作するアクセルレバー及び左右の速度調整操作レバーのポジションを、アクセル開度、左のブレーキ開度、右のブレーキ開度に置き換えて制御部に読込ませ、
この制御部で、アクセル開度、左のブレーキ開度、右のブレーキ開度を各々アクセル率、左のブレーキ率、右のブレーキ率に直し、
左のブレーキ率に右のブレーキ率の影響を加味することで左修正ブレーキ率を求め、この左修正ブレーキ率で前記アクセル率を補正することで、左モータ制御値を求め、この左モータ制御値で左の電動モータを制御すると共に、
右のブレーキ率に左のブレーキ率の影響を加味することで右修正ブレーキ率を求め、この右修正ブレーキ率で前記アクセル率を補正することで、右モータ制御値を求め、この右モータ制御値で右の電動モータを制御させることを特徴とする。
【０００７】
一般に電動モータは、アクセル開度に基いて直接的に制御する。しかし、本発明では、例えば左の電動モータを制御するときに左のブレーキ開度が大きいときには左モータ制御値を下げること並びに右のブレーキ開度が大きいときにはこれを考慮して左モータ制御値を更に下げるという制御を実施する。右の電動モータも同様である。
【０００８】
この結果、ブレーキを掛けながら電動モータを高速で回すという無駄を回避することができる。加えて、左右のモータの作用アンバランスにより車両が揺れることがあるが、例えば左の電動モータに対して、左のブレーキ開度のみならず右方のブレーキ開度をも考慮したので、その心配が無くなり、走行面の状態如何を問わず、速度調整作業を容易にし、車両の円滑な走行性をも良好になる。
【０００９】
請求項２では、アクセル率をＡＣＣ％、左のブレーキ率をＢＫＬ％、右のブレーキ率をＢＫＲ％、一方の電動モータを検討するときに他方のブレーキ率が及ぼす影響係数をｐ（ただし、ｐ＜１）、電動モータの制御値の最大値をＶmaxとしたときに、左修正ブレーキ率は（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）、左モータ制御値ＴＧ２ＬはＶmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）｝、右修正ブレーキ率は（ＢＫＲ％＋ｐ×ＢＫＬ％×ＡＣＣ％）、右モータ制御値ＴＧ２ＲはＶmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＲ％＋ｐ×ＢＫＬ％×ＡＣＣ％）｝であることを特徴とする。
【００１０】
左修正ブレーキ率（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）に、アクセル率ＡＣＣ％を考慮した。左モータ制御値に与える右のブレーキ率ＢＫＲ％の影響は、車速にリンクするアクセル率ＡＣＣ％が小さいときには影響を弱め、アクセル率ＡＣＣ％が大きいときには影響を強めることで、車速に対応した左モータ制御値ＴＧ２Ｌを決めることができる。右モータ制御値ＴＧ２Ｒも同様である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。また、「左」、「右」は運転者を基準とする。
図１は本発明に係る電動車両の平面図であり、電動車両としての電動運搬車１０は、車体フレーム１１に収納したバッテリ１２から給電を受けた左右の電動モータ１３Ｌ，１３Ｒ（Ｌは左、Ｒは右を示す。以下同じ）で駆動軸１４Ｌ，１４Ｒを回し、これらの駆動軸１４Ｌ，１４Ｒの端部に設けた駆動輪１５Ｌ，１５Ｒで左右のクローラ１６Ｌ，１６Ｒを駆動し、且つ左右のブレーキ１７Ｌ，１７Ｒで駆動輪１５Ｌ，１５Ｒに制動を掛けることのできる電動車両であり、車体フレーム１１上に荷台２０を載せ、この荷台２０の後部に操作パネル２１を備え、この操作パネル２１に１本のアクセルレバー２２及び左右の速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒを備えた運搬車である。運転者は運搬車には乗らず、後部から連れ歩きながら操作パネル２１上のレバー類（アクセルレバー２２，速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒを含む。）を操作することで、前後進、旋回、停止を行う。
【００１２】
２４は制御部であり詳細は後述するが、この制御部２４でアクセルレバー２２及び速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒのポジションに基づいて、電動モータ１３Ｌ，１３Ｒ及び左右のブレーキ１７Ｌ，１７Ｒを一括制御する。
前記ブレーキ１７Ｌ，１７Ｒは、電磁作用で制動を掛ける電磁ブレーキ、油圧力でディスクを挟持する形式の油圧ブレーキ、ドラムをバンドで締める形式の機械式ブレーキ、回生ブレーキ又は同等のブレーキであれば形式及び種類は問わない。
【００１３】
図２（ａ）〜（ｃ）は本発明で採用したアクセルレバーの作用図である。
（ａ）において、アクセルレバー２２は、前進、停止、後退を一本で賄い、且つ前進、後退ともに低速から高速に連続的に切換えるこのとのできる操作レバーである。この様なアクセルレバー２２のポジションをアクセルポテンショメータ２６でモニターする。
【００１４】
（ｂ）はレバー２２のポジションとアクセルポテンショメータ２６の出力の関係を示すグラフであり、アクセルポテンショメータ２６の出力範囲を０〜＋５Ｖ（ボルト）としたときに、後退高速に０ｖ、中立（停止）に＋２．５Ｖ、前進高速に＋５Ｖを割り当てたことを示す。
【００１５】
（ｃ）は（ｂ）を一般化するとともに本発明の制御の為に加工したグラフであり、後退高速（横軸）に０ｖ（縦軸）、停止（横軸）に中立電圧であるＶｎ（縦軸）、前進高速（横軸）に最高電圧であるＶmax（縦軸）を割り当てることは、前記（ｂ）と同じである。
ところで、運転者が（ａ）のレバー２２を前進高速附近にセットしたときには、運転者の意思で前進高速を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸でＶ４〜Ｖmax（陰を付した）領域は非制御領域とする。
【００１６】
運転者が（ａ）のレバー２２を後退高速附近にセットしたときには、運転者の意思で後退高速を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸で０〜Ｖ１（陰を付した）領域は非制御領域とする。
【００１７】
また、運転者が（ａ）のレバー２２を停止又は微低速にセットしたときには、運転者の意思で停止又は微低速を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸でＶ２〜Ｖ３（陰を付した）領域は非制御領域とする。
すなわち（ｃ）において、縦軸でＶ１〜Ｖ２又はＶ３〜Ｖ４の領域で本発明の制御を実施することにする。
【００１８】
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明で採用した速度調整操作レバーの作用図である。なお、速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒの形態は図１と異なるが、作用説明の便利の為に形態を変更した。
（ａ）において、左右の速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒは、ブレーキ０％（未制動）からブレーキ１００％（フル制動）まで連続的に切換えるこのとのできる操作レバーである。左の速度調整操作レバー２３Ｌのポジションをブレーキポテンショメータ２７Ｌでモニターし、右の速度調整操作レバー２３Ｒのポジションをブレーキポテンショメータ２７Ｒでモニターする。
【００１９】
（ｂ）はレバー２３Ｌ，２３Ｒのポジションとブレーキポテンショメータ２７Ｌ，２７Ｒの出力の関係を示すグラフであり、ブレーキポテンショメータ２７Ｌ，２７Ｒの出力範囲を０〜＋５Ｖとしたときに、ブレーキ０％に０Ｖ、ブレーキ１００％に＋５ｖを割り当てたことを示す。
【００２０】
（ｃ）は（ｂ）を一般化するとともに本発明の制御の為に加工したグラフであり、ブレーキ０％に０ｖ、ブレーキ１００％にＶmaxを割り当てることは、前記（ｂ）と同じである。
ところで、運転者が（ａ）のレバー２３Ｌ又は２３Ｒをブレーキ１００％附近にセットしたときには、運転者の意思でフル制動を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸でＶ６〜Ｖmax（陰を付した）領域は非制御領域とする。
【００２１】
運転者が（ａ）のレバー２３Ｌ又は２３Ｒをブレーキ０％附近にセットしたときには、運転者の意思で制動を掛けないから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸で０〜Ｖ５（陰を付した）領域は非制御領域とする。
すなわち（ｃ）において、縦軸でＶ５〜Ｖ６の領域で本発明の制御を実施することにする。
【００２２】
図４は本発明に係る電動車両の制御系統図であり、左の速度調整操作レバー２３Ｌを操作すると、このに連動したブレーキポテンショメータ２７Ｌの出力電圧に基づいて、左のブレーキドライバ２８Ｌは左のブレーキ１７Ｌを制動操作する。
同様に、右の速度調整操作レバー２３Ｒを操作すると、このに連動したブレーキポテンショメータ２７Ｒの出力電圧に基づいて、右のブレーキドライバ２８Ｒは右のブレーキ１７Ｒを制動操作する。
【００２３】
一方、制御部２４は、アクセルポテンショメータ２６の出力電圧ＡＣＣＶ、左右のブレーキポテンショメータ２７Ｌ，２７Ｒの出力電圧ＢＫＬＶ，ＢＫＲＶを取込み、後述の制御フローによって制御電圧ＴＧ２Ｌと制御電圧ＴＧ２Ｒとを発生し、左右のモータドライバ２９Ｌ，２９Ｒを介して左右のモータ１３Ｌ，１３Ｒを各々制御する。
【００２４】
図５は本発明に係る電動車両の制御フロー図であり、ＳＴ××はステップ番号、ｆは前進、ｒは後退、Ｌは左，Ｒは右を示す添え字である。
ＳＴ０１：アクセル開度（アクセルポテンショメータの出力電圧に相当）ＡＣＣＶを読込む。
ＳＴ０２：読込んだアクセル開度ＡＣＣＶが、中立電圧Ｖｎ以上であるか否かを調べる。図２（ｃ）に示す通り、中立電圧Ｖｎ以上であれば「前進」、否であれば「後退」とみなすことができる。ＹＥＳのときはＳＴ０３ｆ，ＮＯのときはＳＴ０３ｒに進む。
【００２５】
ＳＴ０３ｆ：ＳＴ０２でＹＥＳであれば、アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲にあるか否かを調べる。図２（ｃ）に示す通り、電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲となる。そこで、ＮＯであれば、Ｅ（エンド）へ進む。
ＳＴ０４ｆ：アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲にあれば、この範囲におけるＡＣＣＶの割合（アクセル率ＡＣＣ％）を演算する。演算式は、アクセル率ＡＣＣ％＝（ＡＣＣＶ−Ｖ３）／（Ｖ４−Ｖ３）となる。
【００２６】
ＳＴ０３ｒ：ＳＴ０２でＮＯであれば、アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ１〜Ｖ４の範囲にあるか否かを調べる。図２（ｃ）に示す通り、電圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲となる。そこで、ＮＯであれば、Ｅ（エンド）へ進む。
ＳＴ０４ｒ：アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲にあれば、この範囲におけるＡＣＣＶの割合（アクセル率ＡＣＣ％）を演算する。演算式は、アクセル率ＡＣＣ％＝（ＡＣＣＶ−Ｖ１）／（Ｖ２−Ｖ１）となる。
【００２７】
ＳＴ０５：ＳＴ０４ｆ又はＳＴ０４ｒにより、アクセル率ＡＣＣ％を決定する。
ＳＴ０６Ｌ：左のブレーキ開度（左のブレーキポテンショメータの出力に相当）ＢＫＬＶを読込む。
ＳＴ０７Ｌ：読込んだＢＫＬＶが電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲にあるか否かを調べる。図３（ｃ）において、電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲であったから、ＮＯであればＥ（エンド）へ進む。
ＳＴ０８Ｌ：ＳＴ０７ＬでＹＥＳなら、範囲（Ｖ５〜Ｖ６）に対するＢＫＬＶの割合（左ブレーキ率ＢＫＬ％）を演算する。演算式は、左ブレーキ率ＢＫＬ％＝（ＢＫＬＶ−Ｖ５）／（Ｖ６−Ｖ５）となる。
【００２８】
同様に、右のブレーキについても次のステップを実行する。
ＳＴ０６Ｒ：右のブレーキ開度（右のブレーキポテンショメータの出力に相当）ＢＫＲＶを読込む。
ＳＴ０７Ｒ：読込んだＢＫＲＶが電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲にあるか否かを調べる。図３（ｃ）において、電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲であったから、ＮＯであればＥ（エンド）へ進む。
ＳＴ０８Ｒ：ＳＴ０７ＲでＹＥＳなら、範囲（Ｖ５〜Ｖ６）に対するＢＫＲＶの割合（右ブレーキ率ＢＫＲ％）を演算する。演算式は、右ブレーキ率ＢＫＲ％＝（ＢＫＲＶ−Ｖ５）／（Ｖ６−Ｖ５）となる。丸Ａと丸Ｂは次のフローに続くことを示す。
【００２９】
図６は図５に続く制御フロー図である。
ＳＴ０９Ｌ：図２（ｃ）に示したＶmax、前記ＳＴ０５で決定したＡＣＣ％、ＳＴ０８Ｌで演算したＢＫＬ％に基づいて、次の計算を実施する。ＴＧ１Ｌ＝Ｖmax×ＡＣＣ％×（１−ＢＫＬ％）
【００３０】
左のブレーキ開度ＢＫＬＶが大きいときは、左のモータに大きな電力を与えることは無駄であり、左のモータに供給する電力をセーブすることが望ましい。
左のブレーキ開度ＢＫＬＶが大きいときは、ＳＴ０８Ｌにより、ＢＫＬ％は１．０に寄った大きな値となり、（１−ＢＫＬ％）を０寄りの小さな値となる。この様な（１−ＢＫＬ％）を（Ｖmax×ＡＣＣ％）に乗じることにより、左のブレーキ開度を考慮した修正アクセル開度を定めることができる。
【００３１】
上記した通りに左のモータを制御する電圧を、左のブレーキ開度を加味して決定することは有益である。しかし、右のブレーキ開度が大きければ、左のモータ制御電圧をもっと下げるはより望ましい。右のブレーキ開度が小さければ、左のモータに与える影響は無視して差支えない。
この様に左のモータを制御する電圧を、左のブレーキ開度及び右のブレーキ開度をを加味して決定することはより望ましいことである。
【００３２】
そこで、ＳＴ０９Ｌの最終項のＢＫＬ％を、（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）に置き換えることを検討する。ＢＫＲ％はＳＴ０８Ｒで定まる値である。
左のモータを検討するときに、右のブレーキの影響はアクセル開度ＡＣＣ％が大きいほど顕著になると考えられる。そこで、右のブレーキ開度ＢＫＲ％にＡＣＣ％を乗ずることにする。また、ＢＫＬ％にＢＫＲ％を直接加えると、右のブレーキ開度ＢＫＲ％の影響が強くなり過ぎるので、０．３〜０．５程度の係数ｐを乗じることにする。
これで、ＳＴ０９Ｌの最終項のＢＫＬ％を、（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）に置き換えることは妥当であることが分かる。この（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）を左修正ブレーキ率と呼ぶ。
【００３３】
ＳＴ１０Ｌ：ＴＧ１Ｌの修正値であるＴＧ２Ｌ（左モータ制御値）を次の式で計算する。ＴＧ２Ｌ＝Ｖmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）｝
ＳＴ１１Ｌ：左モータ制御値ＴＧ２Ｌが決定したので、このＴＧ２Ｌにより左のモータを運転する。
【００３４】
ＳＴ０９Ｒ，ＳＴ１０ＲはＳＴ０９Ｌ，ＳＴ１０ＬのＬをＲに、ＲをＬに置き換えるのみであるから、説明を省略する。
ＳＴ１１Ｒ：右モータ制御値ＴＧ２Ｒが決定したので、このＴＧ２Ｒにより右のモータを運転する。
【００３５】
尚、請求項２で具体的な演算式を示したが、請求項１では演算式は任意である。
また、請求項１に記載したアクセルレバーや速度調整操作レバーは、狭義のレバーに限らず、ダイヤルスイッチ、スライドスイッチなど、マニュアル設定値を変更できる手段であれば種類、形状は問わない。
【００３６】
さらに、実施の形態では電動運搬車を例に説明したが、本発明に係る電動車両は、草刈機、除雪機、ドーザ、耕運機などの作業車両であってもよいく、格別に種類を限定するものではない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
一般に電動モータは、アクセル開度に基いて直接的に制御する。しかし、請求項１では、例えば左の電動モータを制御するときに左のブレーキ開度が大きいときには左モータ制御値を下げること並びに右のブレーキ開度が大きいときにはこれを考慮して左モータ制御値を更に下げるという制御を実施する。右の電動モータも同様である。
【００３８】
この結果、ブレーキを掛けながら電動モータを高速で回すという無駄を回避することができる。加えて、左右のモータの作用アンバランスにより車両が揺れることがあるが、例えば左の電動モータに対して、左のブレーキ開度のみならず右方のブレーキ開度をも考慮したので、その心配が無くなり、走行面の状態如何を問わず、速度調整作業を容易にし、車両の円滑な走行性をも良好になる。
【００３９】
請求項２では、アクセル率をＡＣＣ％、左のブレーキ率をＢＫＬ％、右のブレーキ率をＢＫＲ％、一方の電動モータを検討するときに他方のブレーキ率が及ぼす影響係数をｐ（ただし、ｐ＜１）、電動モータの制御値の最大値をＶmaxとしたときに、左修正ブレーキ率は（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）、左モータ制御値ＴＧ２ＬはＶmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）｝、右修正ブレーキ率は（ＢＫＲ％＋ｐ×ＢＫＬ％×ＡＣＣ％）、右モータ制御値ＴＧ２ＲはＶmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＲ％＋ｐ×ＢＫＬ％×ＡＣＣ％）｝であることを特徴とし、左修正ブレーキ率（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）に、アクセル率ＡＣＣ％を考慮した。左モータ制御値に与える右のブレーキ率ＢＫＲ％の影響は、車速にリンクするアクセル率ＡＣＣ％が小さいときには影響を弱め、アクセル率ＡＣＣ％が大きいときには影響を強めることで、車速に対応した左モータ制御値ＴＧ２Ｌを決めることができる。右モータ制御値ＴＧ２Ｒも同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動車両の平面図
【図２】本発明で採用したアクセルレバーの作用図
【図３】本発明で採用した速度調整操作レバーの作用図
【図４】本発明に係る電動車両の制御系統図
【図５】本発明に係る電動車両の制御フロー図
【図６】図５に続く制御フロー図
【符号の説明】
１０…電動車両、１３Ｌ…左の電動モータ、１３Ｒ…右の電動モータ、１５Ｌ…左の駆動輪、１５Ｒ…右の駆動輪、１７Ｌ…左のブレーキ、１７Ｒ…右ブレーキ、２２…アクセルレバー、２３Ｌ…左の速度調整操作レバー、２３Ｒ…右の速度調整操作レバー、２４…制御部、２６…アクセルポテンショメータ、２７Ｌ，２７Ｒ…ブレーキポテンショメータ。
Claims (2)
- 左右の駆動輪を各々駆動する左右の電動モータ及び左右の駆動輪の速度を各々調整する左右のブレーキを備えた電動車両において、
運転者が操作するアクセルレバー及び左右の速度調整操作レバーのポジションを、アクセル開度、左のブレーキ開度、右のブレーキ開度に置き換えて制御部に読込ませ、
この制御部で、アクセル開度、左のブレーキ開度、右のブレーキ開度を各々アクセル率、左のブレーキ率、右のブレーキ率に直し、
前記左のブレーキ率に右のブレーキ率の影響を加味することで左修正ブレーキ率を求め、この左修正ブレーキ率で前記アクセル率を補正することで、左モータ制御値を求め、この左モータ制御値で左の電動モータを制御すると共に、
前記右のブレーキ率に左のブレーキ率の影響を加味することで右修正ブレーキ率を求め、この右修正ブレーキ率で前記アクセル率を補正することで、右モータ制御値を求め、この右モータ制御値で右の電動モータを制御させることを特徴とする電動車両の走行制御方法。 - 前記アクセル率をＡＣＣ％、左のブレーキ率をＢＫＬ％、右のブレーキ率をＢＫＲ％、一方の電動モータを検討するときに他方のブレーキ率が及ぼす影響係数をｐ（ただし、ｐ＜１）、電動モータの制御値の最大値をＶmaxとしたときに、前記左修正ブレーキ率は（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）、左モータ制御値ＴＧ２ＬはＶmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）｝、前記右修正ブレーキ率は（ＢＫＲ％＋ｐ×ＢＫＬ％×ＡＣＣ％）、右モータ制御値ＴＧ２ＲはＶmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＲ％＋ｐ×ＢＫＬ％×ＡＣＣ％）｝であることを特徴とする請求項１記載の電動車両の走行制御方法。
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