JP3802355B2 - 電動車の速度制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気ゴルフカー等の電動車に使用され、電動車の速度制御を行う電動車の速度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気ゴルフカー等の電動車に用いる速度制御装置おいては、駆動源となる電動機の回生制動を利用して駆動輪に電気的制動力をかけるとともに、例えばドラムブレーキを用いて駆動輪及び非駆動輪に機械的制動力をかけることによって減速あるいは停止させている（実開平３−１２０６０１号及び特開平９−１０４３３３号の各公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電動車が降坂走行する際には傾斜角度が大きくなるほど回生制動の制動力が大きくなるため、電気的制動力と機械的制動力を合わせた全体の制動力の駆動輪にかかる割合が増大し、駆動輪がロックしてスリップする虞がある。
【０００４】
本発明は上記問題に鑑みて為されたものであり、降坂走行の減速時における駆動輪のロックを防止して走行安全性の向上を図った電動車の速度制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、通電電流検出手段の検出電流と演算手段の演算値の差分に応じた制動力を機械的制動手段により少なくとも電動車の非駆動輪にかける制動制御手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に演算手段から調整手段に与えられる通電電流の演算値を制限する通電電流制限手段とを備え、通電電流制限手段により演算手段から調整手段に与えられる通電電流の演算値を制限したときに機械的制動及び回生制動による駆動輪の制動力に対して機械的制動による非駆動輪の制動力が相対的に増加することを特徴とし、走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に通電電流の演算値を制限することで電動機の回生制動による駆動輪の制動力が制限されるため、機械的制動及び回生制動による駆動輪の制動力に対して、機械的制動による非駆動輪の制動力が相対的に増加することになる。その結果、駆動輪の制動力が大きくなり過ぎず、ロックによる駆動輪のスリップを防止して走行安全性の向上が図れる。
【０００６】
請求項２の発明は、上記目的を達成するために、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段とを備え、このブレーキ制御手段は、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合にロック値をより小さな値に変更することを特徴とし、急な勾配の坂を降りる際には平坦な路を走行する場合や緩やかな勾配の坂を降りる場合よりも速度を充分に低下させてからブレーキ手段をロック状態とすることができ、急な勾配の坂を降りる際の駆動輪のロックによるスリップを防止して走行安全性の向上が図れる。
【０００７】
請求項３の発明は、上記目的を達成するために、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動機の回転数に基づいて電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段とを備え、ブレーキ制御手段は、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くすることを特徴とし、急な勾配の坂を降りる際には平坦な路を走行する場合や緩やかな勾配の坂を降りる場合よりも速度を充分に低下させてからブレーキ手段をロック状態とすることができ、急な勾配の坂を降りる際の駆動輪のロックによるスリップを防止して走行安全性の向上が図れる。しかも、エンコーダのように電動機の回転数に基づいて走行速度を検出する速度検出手段を用いた場合、低速になるほど速度の検出に要する時間が長くなってしまうが、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合にブレーキ制御手段にて検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くするため、速度検出手段にエンコーダ等を用いた場合でもブレーキ手段をロック状態とするタイミングが遅れることがない。
【０００８】
請求項４の発明は、上記目的を達成するために、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動機の回転数に基づいて電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段と、通電電流の検出値に基づいて駆動輪のロックを検出するロック検出手段とを備え、ブレーキ制御手段は、ロック検出手段でロックが検出された場合に検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くすることを特徴とし、ロック検出手段でロックを検出した場合にブレーキ手段の作動時間をロック検出手段でロックが検出されない場合よりも長くしているため、ロック検出時にはブレーキ手段の作動時間を長くすることでブレーキ手段による機械的なロックを防いで速度制御を可能とし、駆動輪の制動力を弱めてロックを解除することで駆動輪のスリップを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
まず、本実施形態の速度制御装置を備えた電動車の全体構成を図２に基づいて概説する。なお、図２は電動車の構成を示すブロック図である。
【００１０】
本実施形態における電動車は、例えばゴルフ場において使用される電気ゴルフカーとして利用されるものであって、所定の誘導経路に沿う自動走行と乗員の手動操作による手動走行が可能である。この電動車には駆動源としての直流電動機（以下、「メインモータ」という）１並びにメインモータ１の電源としてメインバッテリ２が搭載されており、メインモータ１から供給される駆動力を駆動輪である後輪３ａ，３ｂに伝達するためのトランスミッション４、操舵輪である前輪３ｃ，３ｄを操舵するためのハンドル５、本発明に係る速度制御装置を構成するコントローラ１１、車速を変えるためのアクセルペダル７、車両に機械的制動力を加えるためのブレーキペダル８とドラムブレーキ９、車両の前後進を切り換えるためのシフトレバー１０、コントローラ１１やメインモータ１以外の各種モータ等に電源を供給する補機バッテリ６、外部電源によりメインバッテリ２並びに補機バッテリ６を充電する充電器２８とが設けられている。
【００１１】
また、電動車には、自動走行のためのステアリングモータ１３、ブレーキモータ１６、電磁ブレーキ１８の他、誘導線センサ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ、定点センサ２０、左右のバンパスイッチ２１、追突防止センサ受信機２２ａ並びに追突防止センサ送信機２２ｂ、左右の障害物センサ２３等の各種センサ群、自動制動と手動制動を切り換えるための切換機構２４、リモコン送信器２５からの信号を受信してコントローラ１１に入力するためのリモコン受信器２６、追突防止センサ受信機２２ａ並びに追突防止センサ送信機２２ｂを駆動制御して追突防止信号をコントローラ１１に入力する追突防止コントローラ２７等が設けられている。
【００１２】
コントローラ１１はＣＰＵやメモリ、入出力のインタフェース等で構成される制御部４８を有し、制御部４８にて所定の制御プログラムを実行することで後述する速度制御を行う。また、コントローラ１１はステアリングドライバ１２を備え、このステアリングドライバ１２は、自動走行時にコントローラ１１から出力される操舵指示信号に応じた駆動電流をステアリングモータ１３に供給するものであって、ステアリングモータ１３の回転はギヤ２９，３０を介してステアリング軸３１に伝達され、ステアリング軸３１が回動することによって所望のステアリング操作がなされる。なお、自動走行時には、コントローラ１１からの信号によってクラッチモータリレー３２ａを介してクラッチモータ３２ｂが駆動されてステアリングクラッチ３２がオフされ、ハンドル５はステアリング軸３１から切り離されて手動によるステアリング操作が不能となる。
【００１３】
また、コントローラ１１にはアクセルペダル７の操作をアクセルスイッチ３４によって検知した検知信号と、アクセルペダル７の踏み込み度合をアクセルポテンショメータ３５によって検出した検出信号がそれぞれ入力される。
【００１４】
さらに、コントローラ１１はブレーキモータ出力部１５を備えており、自動走行時にコントローラ１１から出力されるブレーキモータ指令電流（後述する）に応じた駆動電流をブレーキモータ出力部１５からブレーキモータ１６に供給させ、ブレーキモータ１６によりギヤ３７及び切換機構２４を介して後輪３ａ，３ｂ及び前輪３ｃ，３ｄの各々に設けられたドラムブレーキ９を駆動して車両に機械的制動力を加える。そして、自動走行時においても、ブレーキペダル８は切換機構２４を介してドラムブレーキ９に接続されており、ブレーキペダル８の踏み込み操作による制動も可能である。但し、ブレーキペダル８の踏み込み操作はブレーキスイッチ３８によって検出され、その検出信号はコントローラ１１に入力される。
【００１５】
電磁ブレーキ１８は、コントローラ１１によってオン／オフ制御され、メインモータ１の回転をトランスミッション４に伝達する回動軸（図示せず）にスプライン嵌合されたディスク１８ａと、回動軸と非接触で、かつディスク１８ａに対向するようトランスミッション４の外壁等に固定された固定盤１８ｂとで構成されている。ディスク１８ａは、回動軸にスプライン嵌合されていることから、回動軸と一体となって回転する一方、回動軸の軸方向に移動可能となっている。また、固定盤１８ｂは、ディスク１８ａを吸引する磁界を発生する永久磁石と、この永久磁石の磁界を打ち消すようコントローラ１１によって励磁される電磁石とで構成されている。すなわち、この電磁ブレーキ１８は、走行中において電磁石に対する励磁がオンとされ、この磁界によって永久磁石の磁界が打ち消されることによりディスク１８ａに対する吸引力が無くなり、結果的に回動軸に対し制動がかからない状態（開放状態）となる。一方、電磁石に対する励磁がオフとされると、ディスク１８ａが永久磁石の磁力によって固定盤１８ｂに吸着され、回動軸に対し制動がかかる状態（ロック状態）となる。
【００１６】
誘導線センサ１９ａ〜１９ｃは、車両の前端部に水平方向に回動自在に取り付けられたＴ字状アーム３９の中央と左右に地面と対向するように配置され、ゴルフ場のコースに沿って埋設され且つ交流電圧が印加された誘導線（図示せず）を磁気的に検出し、誘導線との距離に応じた検出信号を誘導線センサ用アンプ１４で増幅してコントローラ１１の制御部４８に入力する。すなわち、コントローラ１１の制御部４８は誘導線センサ１９ａ〜１９ｃからの検出信号に基づいて車両位置の誘導線からの偏差量を算出し、この偏差量を「０」とするような操舵指示信号をステアリングドライバ１２に対して出力することによって車両を誘導線に沿って自動走行させる。
【００１７】
また、定点センサ２０は、地面と対向するよう車両の所定位置に取り付けられており、ゴルフ場のコース等に所定間隔を置いて埋設された複数の永久磁石からなる定点を磁気的に検出し、その並びのパターンに対応した検出信号を定点センサ用アンプ１７で増幅してコントローラ１１の制御部４８に対して出力することによって車両の停止／発進、加速等の速度制御を行うための情報をコントローラ１１に提供するものである。
【００１８】
追突防止センサ受信機２２ａは車両の前端部に設けられており、前方を走行する電動車の追突防止センサ送信機２２ｂから送信される電波を受信する。追突防止コントローラ２７では追突防止センサ受信機２２ａで受信した電波の強度に応じた検出信号をコントローラ１１へ出力する。コントローラ１１は、この追突防止コントローラ２７からの検出信号に基づき、前方車両との距離が所定の設定値以下であるか否かを判断し、設定値以下であると判断した場合には、追突を防止すべく車両を停止させる。
【００１９】
障害物センサ２３は、車両の前端部の左右２箇所にそれぞれ設けられた光反射型の赤外線センサであり、車両前方に存在する障害物（人、動物等の生物を含む）との距離に応じた検出信号を出力する（但し、この検出信号のレベルは障害物との距離が短くなるにつれて大きくなる）。コントローラ１１は、各々の障害物センサ２３の出力をそれぞれ第１及び第２の設定値と比較し、何れか一方のセンサ出力（障害物との距離）が第１の設定値以上である場合には車両を減速させ、第１の設定値よりさらに大きい第２の設定値以上である場合には車両を停止させる。これにより、障害物との接触が回避される。
【００２０】
バンパスイッチ２１は、フロントバンパと車両本体との隙間の左右２箇所に設けられ、通常時はオフ状態となっているが、フロントバンパが何らかの障害物によって押圧されるとオン状態になる。コントローラ１１は何れかのバンパスイッチ２１がオン状態になると車両を停止させる。
【００２１】
また、走行路の勾配を検出する傾斜検出部３３（図１参照）が車両に取り付けられており、平地をゼロとし、上りにプラス、下りにマイナスの符号を付けて勾配が急なほど大きな値となる検出信号をコントローラ１１に出力する。
【００２２】
その他、車両の走行状態を検出するセンサ群として、トランスミッション４には車速を検出するためのエンコーダからなる２つの車速センサ４１，４２、ギヤ３７にはドラムブレーキ９及び制動力伝達経路を含むブレーキ系のストロークが大きくなったためにブレーキモータ１６の回転角が一定の限界値を超えたか否かを検出するブレーキリミットスイッチ４４がそれぞれ設けられており、これらの検出信号はコントローラ１１に入力される。なお、車速センサ４１，４２を２つ設けているのは、一方の車速センサが故障した場合でも速度制御を可能として車両を安全に停止させるためと、２つの車速センサ４１，４２の出力に位相差を持たせてその位相差によりメインモータ１の回転方向、すなわち車両の進行方向（前進と後進）を検出するためである。
【００２３】
また、シフトレバー１０の近傍には、シフトレバー１０の操作位置（前進位置及び後進位置）を検出する前進検出スイッチ４５と後進検出スイッチ４６が設けられるとともに、後進時に警報を発するための警報ブザー４７が設けられており、前進検出スイッチ４５並びに後進検出スイッチ４６の検出信号がコントローラ１１に入力されている。
【００２４】
ところで、運転席の近傍には操作盤４０が設置されており、この操作盤４０には、メインバッテリ２からメインモータ１への給電経路に挿入されたメインリレー３６をオン／オフするためのメインスイッチ４０ａの他、手動走行と自動走行の切換を指示する自動／手動切換スイッチ４０ｂ、発進と停止を指示する発進／停止スイッチ４０ｃ等の各種スイッチ、警告表示等を行う警告灯４０ｄや走行状態等の各種情報が表示される表示灯４０ｅ並びにメインバッテリ２の残容量を表示する残量計４０ｆが設けられている。而して、操作盤４０の自動／手動切換スイッチ４０ｂにて自動走行が選択されると、コントローラ１１は車両の走行モードを手動走行から自動走行に切り換え、後述するような自動走行のための制御を行う。
【００２５】
また、リモコン送信器２５は操作盤４０の発進／停止スイッチ４０ｃと同様の機能を有しており、リモコン送信器２５から無線信号で送信される発進／停止の指示をリモコン受信器２６で受信してコントローラ１１に送ることにより、電動車の遠隔操作が可能となっている。
【００２６】
さらに、車両故障やメインバッテリ２の残容量不足等によって車両が自力走行不能となった場合のために牽引スイッチ４９が設けてある。すなわち、この牽引スイッチ４９をオンするとコントローラ１１により電磁ブレーキ１８に通電されて開放状態となり、他の電動車等によって牽引が可能になる。
【００２７】
次に、本実施形態における電動車の動作を概略的に説明する。まず、メインスイッチ４０ａがオンされると、コントローラ１１の制御部４８が所定の制御プログラムを実行し、自動／手動切換スイッチ４０ｂが「自動走行」と「手動走行」の何れに切り換えられているかを判断する。仮に自動／手動切換スイッチ４０ｂが自動走行に切り換えられているとすると、制御部４８は自動走行用のルーチンを実行して、以下の自動走行制御を行う。
【００２８】
制御部４８はシフトレバー１０が前進位置に操作されているか否か、すなわち、前進スイッチ４５からオン状態を示す検出信号が入力されているか否かを判断し、前進スイッチ４５がオン状態でなければ車両の停止状態を維持し、前進スイッチ４５がオン状態であれば、操作盤４０あるいはリモコン送信器２５から発進指示があったか否かを判断する。ここで、操作盤４０の発進／停止スイッチ４０ｃあるいはリモコン送信器２５の発進／停止スイッチ（図示せず）が操作されて発進指示がなされると、制御部４８がクラッチモータリレー３２ａをオン，オフし、ステアリングクラッチ３２がオフする位置にクラッチモータ３２ｂを停止することによって、ハンドル５をステアリング軸３１から切り離す。これにより、ハンドル５の操作による手動操舵が不能になるとともに、自動操舵に伴うハンドル４の回動が防止される。
【００２９】
そして、制御部４８はメインリレー３６をオンしてメインバッテリ２からの給電経路を閉成するとともに、メインモータ１の界磁巻線及び電機子巻線（図示せず）に電圧を印加するメインモータ出力部５０を制御してメインモータ１を起動する。メインモータ１の起動後、制御部４８が電磁ブレーキ１８に通電して開放状態とすることで駆動輪（後輪３ａ，３ｂ）が回動して車両が前方へ走行する。走行開始後は、制御部４８が車速センサ４２の車速検出値等の各種センサ出力に基づいてメインモータ出力部５０、ブレーキモータ出力部１５並びに電磁ブレーキ１８を制御し、車両の速度制御を行う。同時に、制御部４８では誘導線センサ１９ａ〜１９ｃからの検出信号に基づいて車両位置の誘導線からの偏差量を算出し、この偏差量を「０」とするような操舵指示信号をステアリングドライバ１２に対して出力し、ステアリングドライバ１２を介してステアリングモータ１３を駆動することで操舵制御を行う。このような速度制御と操舵制御により自動走行が行われる。
【００３０】
一方、自動／手動切換スイッチ４０ｂが手動走行に切り換えられている場合、制御部４８が手動走行用のルーチンを実行し、クラッチモータリレー３２ａをオン，オフし、ステアリングクラッチ３２がオンする位置でクラッチモータ３２ｂを停止することによって、ハンドル５がステアリング軸３１と接続されてハンドル５の操作による手動操舵が可能になる。そして、アクセルスイッチ３４並びにアクセルポテンショメータ３５によって検出されるアクセルペダル７の踏み込み量に応じて、制御部４８がメインモータ１への通電を制御して車両の速度制御を行う。なお、手動走行中にアクセルペダル７から足を離す、すなわちアクセルペダル７の踏み込み量をゼロにすれば、メインモータ１に回生電流が流れて制動（回生制動）がかかる。
【００３１】
次に本発明に係る速度制御装置、すなわちコントローラ１１の操舵制御を除く速度制御に関わる部分について、さらに詳しく説明する。図１は本実施形態の速度制御装置（コントローラ１１の速度制御に関わる部分）の概略構成を示すブロック図である。なお、図１に示す入力処理部６０、指令速度演算部６１、速度制御処理部６２、電流制御処理部６３、ブレーキモータ制御処理部６４、電磁ブレーキ出力部６５、並びに電流制限部６６の各部は、制御部４８のＣＰＵにて制御プログラムを実行することで実現される。
【００３２】
入力処理部６０では、アクセルペダル７の操作をアクセルスイッチ３４によって検知した検知信号、アクセルペダル７の踏み込み度合をアクセルポテンショメータ３５によって検出した検出信号、定点センサ２０からの検出信号、操作盤４０に設けられた発進／停止スイッチ４０ｃ等の各種スイッチの操作状態を示す信号、追突防止コントローラ２７からの検出信号、リモコン送信器２５の受信信号、傾斜検出部３３の検出信号等の信号処理を行い、これらの信号に応じて車両の設定速度を決定する。ここで、手動走行時には主にアクセルポテンショメータ３５の検出信号、すなわちアクセルペダル７の踏み込み度合に応じて設定速度が決まり、自動走行時には主に定点センサ２０からの検出信号、操作盤４０に設けられた発進／停止スイッチ４０ｃ等の各種スイッチの操作状態を示す信号、リモコン送信器２５の受信信号に応じて設定速度が決まり、各信号に応じた設定速度の値が手動走行及び自動走行毎に予め制御部４８のメモリに格納されている。入力処理部６０では各信号に応じた設定速度をメモリから読み出して指令速度演算部６１に出力する。
【００３３】
指令速度演算部６１は、入力処理部６０から与えられる設定速度に基づいて車両の実際の走行速度を決める指令速度を演算するものであって、例えば、停止又は一定速度で走行中に設定速度が現在の値よりも高い値（あるいは低い値）に変更された場合、現在の設定速度から変更後の設定速度に徐々に且つ滑らかに加速（あるいは減速）するように指令速度を変化させる。
【００３４】
速度制御処理部６２は、指令速度演算部６１から与えられる指令速度と車速センサ４１，４２の検出信号（検出速度）とを一致させるためにメインモータ１に流す必要がある電流値を演算し、この電流値に応じたメインモータ指令電流を電流制限部６６を介して電流制御処理部６３、並びにブレーキモータ制御処理部６４に出力する。
【００３５】
電流制御処理部６３は、速度制御処理部６２から与えられるメインモータ指令電流と電流検出部５１で検出されるメインモータ１の電流（検出電流）とを一致させるために必要となるメインモータ１への印加電圧を演算し、この印加電圧に応じた指令電圧をメインモータ出力部５０に出力する。ここで、本実施形態においてはメインモータ１として直流分巻電動機を用いているが、直流分巻電動機では一般に回転速度と電機子電圧とが比例し且つ回転速度と界磁電流とが反比例することから、電機子電圧（電機子電流）及び界磁電流を調整することでメインモータ１の回転速度を制御することができる。すなわち、電機子電流を増大するとともに界磁電流を減少させることでメインモータ１の回転数を上昇させて車両を加速し、電機子電流を減少するとともに界磁電流を増大させることでメインモータ１の回転数を下降させて車両を減速する、つまり電気的制動（回生制動）をかけることができる。但し、直流分巻電動機ではトルクが電機子電流と磁束（界磁電流）の相乗積に比例するため、登板時のように速度をできるだけ落とさずに大きなトルクを得たい場合には、電機子電流と界磁電流の両方を増大させる必要がある。
【００３６】
而して、速度制御処理部６２からは指令速度と検出速度を一致させるためにメインモータ１の電機子巻線及び界磁巻線（何れも図示せず）にそれぞれ流す必要がある電機子電流及び界磁電流の指令値がメインモータ指令電流として出力されており、電流制御処理部６３では、電流検出部５１で各々検出される電機子電流の検出値及び界磁電流の検出値とメインモータ指令電流の電機子電流及び界磁電流の各指令値とを一致させるために必要となる電機子巻線への印加電圧及び界磁巻線への印加電圧に応じた指令電圧をメインモータ出力部５０に出力する。メインモータ出力部５０は、メインバッテリ２からメインモータ１の電機子巻線及び界磁巻線への印加電圧を電流制御処理部６３から与えられる指令電圧に応じて調整する。
【００３７】
一方、ブレーキモータ制御処理部６４は、速度制御処理部６２から与えられるメインモータ指令電流と電流検出部５１で検出される検出電流とを比較し、検出電流とメインモータ指令電流との差分に応じたブレーキモータ指令電流を演算してブレーキモータ出力部１５に出力する。そして、ブレーキモータ出力部１５では、ブレーキモータ制御処理部６４から与えられるブレーキモータ指令電流を流すのに必要な電圧を補機バッテリ６からブレーキモータ１６へ印加する。ここで、ブレーキモータ制御処理部６４による演算では検出電流とメインモータ指令電流との差分が大きいほどブレーキモータ指令電流の値が大きな値となり、ブレーキモータ指令電流の値が大きいほど、すなわちブレーキモータ１６への印加電圧が高いほどドラムブレーキ９の駆動力が増大して大きな制動がかかるようになっている。
【００３８】
また、指令速度演算部６１から出力する指令速度と車速センサ４１，４２の検出速度が電磁ブレーキ出力部６５に与えられる。電磁ブレーキ出力部６５では、車両の停止時に操作盤４０の発進／停止スイッチ４０ｃから発進の指示が与えられたときに電磁石に対する励磁をオンして電磁ブレーキ１８を開放状態とし、指令速度がゼロに近い所定のロック値に設定され且つ検出速度がこのロック値に略一致したときに電磁石に対する励磁をオフして電磁ブレーキ１８をロック状態とする。
【００３９】
ところで、車両が坂を降りる時（降坂時）に重力加速度の影響で車両の速度が指令速度よりも速くなった場合、メインモータ１が発電機として作用し、電機子電流の方向が逆転して回生電流が流れて回生制動がかかる。この場合、電機子巻線に流れる回生電流を増減することで電機子に対して回転方向と逆方向にはたらく力を調整して回生制動の制動力を可変するとともに、検出電流とメインモータ指令電流との差分に応じたブレーキモータ指令電流をブレーキモータ出力部１５に与えてブレーキモータ１６を駆動することでドラムブレーキ９を駆動して機械的制動をかけるのである。しかしながら、この回生制動が駆動輪である後輪３ａ，３ｂのみにかかるため、坂の勾配が大きくなって回生制動の制動力が増えると後輪３ａ，３ｂがロックしてスリップしてしまう虞がある。
【００４０】
そこで本実施形態では、傾斜検出部３３で検出した走行路の勾配（傾斜角度）が予め設定された閾値よりも大きい場合、速度制御処理部６２から出力されて電流制御処理部６３に与えられるメインモータ指示電流（電機子巻線に流す回生電流の指示値）を所定の制限値に制限することにより、回生制動による後輪３ａ，３ｂの制動力が制限される。ここで、図３のフローチャートを参照して降坂時における制御部４８の処理動作を説明する。まず、速度制御処理部６２が指令速度と検出速度とを一致させるためのメインモータ指令電流を演算して電流制御処理部６３、並びにブレーキモータ制御処理部６４に出力すると（ステップ１）、電流制限部６６にて傾斜検出部３３で検出した傾斜角度（下り勾配）と上記閾値が比較される（ステップ２）。電流制限部６６では傾斜角度が閾値以下の場合には速度制御処理部６２からのメインモータ指示電流を電流制御処理部６３にスルーし、傾斜角度が閾値より大きい場合には速度制御処理部６２からのメインモータ指示電流をスルーせずに所定の制限値をメインモータ指示電流として電流制御処理部６３に出力する（ステップ２，４）。そして、電流制御処理部６３では与えられたメインモータ指令電流と電流検出部５１で検出される検出電流とを一致させるために必要となるメインモータ１への印加電圧を演算し、この印加電圧に応じた指令電圧をメインモータ出力部５０に出力する（ステップ３）。一方、ブレーキモータ制御処理部６４では、上述のように速度制御処理部６２から与えられるメインモータ指令電流と電流検出部５１で検出される検出電流とを比較し、検出電流とメインモータ指令電流との差分に応じたブレーキモータ指令電流を演算してブレーキモータ出力部１５に出力する（ステップ５）。
【００４１】
而して、上述のような処理を行うことにより、走行路の下り勾配を傾斜検出部３３で検出した傾斜角度が所定の閾値より大きい場合には電流制限部６６によってメインモータ指示電流が所定の制限値に制限され、メインモータ１の回生制動による後輪３ａ，３ｂの制動力が制限されるため、機械的制動及び回生制動による後輪３ａ，３ｂの制動力に対して、機械的制動による前輪３ｃ，３ｄの制動力が相対的に増加することになる。その結果、後輪３ａ，３ｂの制動力が大きくなり過ぎず、ロックによる後輪３ａ，３ｂのスリップを防止して走行安全性の向上が図れるものである。
【００４２】
（実施形態２）
図４は本実施形態の速度制御装置（コントローラ１１の速度制御に関わる部分）の概略構成を示すブロック図である。但し、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
本実施形態は、傾斜検出部３３で検出した走行路の勾配（傾斜角度）が予め設定された閾値（実施形態１における閾値と同じ値あるいは異なる値であってもよい）よりも大きい場合に、実施形態１で説明した電磁ブレーキ出力部６５におけるロック値を、傾斜角度が閾値以下の場合よりも小さくする点に特徴がある。
【００４４】
次に、図５のフローチャートを参照して降坂時における制御部４８の処理動作を説明する。電磁ブレーキ出力部６５にて、傾斜検出部３３で検出した傾斜角度（下り勾配）と予め設定された閾値とが比較される（ステップ１）。傾斜角度が閾値以下の場合、電磁ブレーキ出力部６５が電磁ブレーキ１８のロック値を値Ａに設定し（ステップ２）、傾斜角度が閾値より大きい場合には電磁ブレーキ出力部６５が電磁ブレーキ１８のロック値を値Ａよりも小さい値Ｂ（Ｂ＜Ａ）に設定する（ステップ３）。
【００４５】
而して、上述のような処理を行うことにより、傾斜角度が閾値よりも大きい場合に、電磁ブレーキ出力部６５におけるロック値を、傾斜角度が閾値以下の場合の値Ａよりも小さい値Ｂに変更することによって、急な勾配の坂を降りる際には平坦な路を走行する場合や緩やかな勾配の坂を降りる場合よりも速度を充分に低下させてから電磁ブレーキ１８をロック状態とすることができる。その結果、急な勾配の坂を降りる際の後輪３ａ，３ｂのロックによるスリップを防止して走行安全性の向上が図れるものである。
【００４６】
（実施形態３）
本実施形態は、傾斜検出部３３で検出した走行路の勾配（傾斜角度）が予め設定された閾値（実施形態１における閾値と同じ値あるいは異なる値であってもよい）よりも大きい場合に、車速センサ４１，４２の検出速度が電磁ブレーキ出力部６５におけるロック値を下回ってから電磁ブレーキ出力部６５が電磁ブレーキ１８をロック状態とするまでの時間（以下、「作動時間」という）を、傾斜角度が閾値以下の場合よりも長くする点に特徴がある。なお、本実施形態の構成は実施形態２と共通であるから図示は省略する。
【００４７】
次に、図６のフローチャートを参照して降坂時における制御部４８の処理動作を説明する。電磁ブレーキ出力部６５にて、傾斜検出部３３で検出した傾斜角度（下り勾配）と予め設定された閾値とが比較される（ステップ１）。傾斜角度が閾値以下の場合、電磁ブレーキ出力部６５では電磁ブレーキ１８の作動時間を時間Ｔ１に設定し（ステップ２）、傾斜角度が閾値より大きい場合には電磁ブレーキ１８の作動時間をＴ１よりも長い時間Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）に設定する（ステップ３）。
【００４８】
すなわち、車速センサ４１，４２にエンコーダを用いた場合、低速になるほど速度の検出に要する時間が長くなり、速度の検出信号が出力される間隔も長くなってしまうため、実施形態２のように傾斜角度に応じて電磁ブレーキ出力部６５におけるロック値を変更する構成では、車両の実際の速度がロック値を下回ってからある程度の時間が経過してからでないと検出速度がロック値を下回ったことが判別できず、後輪３ａ，３ｂのロックのタイミングが遅れてしまう虞がある。それに対して本実施形態では、電磁ブレーキ出力部６５にて電磁ブレーキ１８の作動時間を傾斜角度が閾値以下の場合よりも長くするため、実施形態２と同様に急勾配の坂を降りる際に後輪３ａ，３ｂがロックされる速度を実質的に遅くしながら、エンコーダを用いた場合でもロックタイミングが遅れることがないものである。
【００４９】
（実施形態４）
図７は本実施形態の速度制御装置（コントローラ１１の速度制御に関わる部分）の概略構成を示すブロック図である。但し、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
本実施形態は、電流検出部５１で検出する電機子電流（回生電流）に基づいて駆動輪（後輪）３ａ，３ｂのロックを検出するロック検出部６７を備え、ロック検出部６７でロックを検出した場合に、車速センサ４１，４２の検出速度が電磁ブレーキ出力部６５におけるロック値を下回ってから電磁ブレーキ出力部６５が電磁ブレーキ１８をロック状態とするまでの作動時間を、ロック検出部６７でロックが検出されない場合よりも長くする点に特徴がある。すなわち、自動走行中の降坂時や路面が濡れているような状況において、仮に駆動輪（後輪）３ａ，３ｂがロックした場合であっても、電磁ブレーキ１８がロック状態にならない限り、速度制御装置によって回生制動及び機械的制動の制動力を制御することで後輪３ａ，３ｂのロックを解除可能であるから、ロック検出部６７によって後輪３ａ，３ｂのロックを検出し、ロック検出時には電磁ブレーキ１８の作動時間を長くすることで速度制御装置による速度制御を可能としている。
【００５１】
ロック検出部６７は制御部４８のＣＰＵにて制御プログラムを実行することで実現されるものであって、減速時における電流検出部５１の検出電流のピーク値が、所定の閾値を超えればロック無し、この閾値を超えなければロック有りと判断し、ロック有りと判断した場合に電磁ブレーキ出力部６５に対してロック検出信号を出力する。例えば、図８に示すように設定速度Ｖｓ＝Ｖ０（＞０）で定速走行中に車両を停止するために設定速度Ｖｓ＝０に変更された場合、指令速度演算部６１では設定速度Ｖｓ＝０とされた時刻ｔ＝ｔ０から車両を停止させる時刻ｔ＝ｔ３まで指令速度Ｖａを徐々に低下させる。速度制御処理部６２からは電機子電流を減少させるメインモータ指示電流が出力され、電流制御処理部６３から与えられる指令電圧に応じてメインモータ出力部５０がメインモータ１の電機子電流を減少させる。その結果、車速センサ４１，４２による検出速度Ｖｂは指令速度Ｖａに追従するように徐々に低下するのであるが、ある時点（時刻ｔ＝ｔ１）で電機子電流が逆転して回生制動がかかり、メインモータ１の回生電流（逆向きの電機子電流）Ｉが徐々に増大する。
【００５２】
ところで、路面が濡れている、あるいは路面が急な下り勾配である等の路面の状態によっては後輪３ａ，３ｂがロックする場合がある。例えば、時刻ｔ＝ｔ２の時点で後輪３ａ，３ｂがロックした場合を想定すると、後輪３ａ，３ｂのロックによって検出速度Ｖｂが急激に低下するとともに、回生電流Ｉｂも暫く流れた後に急激に減少する。一方、後輪３ａ，３ｂがロックしなければ、回生電流Ｉａはピーク値Ｉ２を超えてから減少し始めて車両が停止する直前にゼロとなる（図８参照）。このように後輪３ａ，３ｂがロックするときとロックしないときとでは、回生電流Ｉｂ，Ｉａのピーク値Ｉ１，Ｉ２に差が生じることになるので、２つのピーク値Ｉ１，Ｉ２の間に所定の閾値Ｉrefを設定することにより、回生電流Ｉのピーク値が閾値Ｉrefを超えるか否かによって後輪３ａ，３ｂのロックを検出することが可能である。
【００５３】
上述のように本実施形態では、ロック検出部６７でロックを検出した場合に電磁ブレーキ１８の作動時間をロック検出部６７でロックが検出されない場合よりも長くしているため、ロック検出時には電磁ブレーキ１８の作動時間を長くすることで電磁ブレーキ１８による機械的なロックを防いで速度制御装置による速度制御を可能とし、後輪３ａ，３ｂの制動力を弱めてロックを解除することで後輪３ａ，３ｂのスリップを防止することができる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、通電電流検出手段の検出電流と演算手段の演算値の差分に応じた制動力を機械的制動手段により少なくとも電動車の非駆動輪にかける制動制御手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に演算手段から調整手段に与えられる通電電流の演算値を制限する通電電流制限手段とを備え、通電電流制限手段により演算手段から調整手段に与えられる通電電流の演算値を制限したときに機械的制動及び回生制動による駆動輪の制動力に対して機械的制動による非駆動輪の制動力が相対的に増加するので、走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に通電電流の演算値を制限することで電動機の回生制動による駆動輪の制動力が制限されるため、機械的制動及び回生制動による駆動輪の制動力に対して、機械的制動による非駆動輪の制動力が相対的に増加することになり、その結果、駆動輪の制動力が大きくなり過ぎず、ロックによる駆動輪のスリップを防止して走行安全性の向上が図れるという効果がある。
【００５５】
請求項２の発明は、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段とを備え、このブレーキ制御手段は、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合にロック値をより小さな値に変更するので、急な勾配の坂を降りる際には平坦な路を走行する場合や緩やかな勾配の坂を降りる場合よりも速度を充分に低下させてからブレーキ手段をロック状態とすることができ、急な勾配の坂を降りる際の駆動輪のロックによるスリップを防止して走行安全性の向上が図れるという効果がある。
【００５６】
請求項３の発明は、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動機の回転数に基づいて電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段とを備え、ブレーキ制御手段は、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くするので、急な勾配の坂を降りる際には平坦な路を走行する場合や緩やかな勾配の坂を降りる場合よりも速度を充分に低下させてからブレーキ手段をロック状態とすることができ、急な勾配の坂を降りる際の駆動輪のロックによるスリップを防止して走行安全性の向上が図れ、しかも、エンコーダのように電動機の回転数に基づいて走行速度を検出する速度検出手段を用いた場合、低速になるほど速度の検出に要する時間が長くなってしまうが、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合にブレーキ制御手段にて検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くするため、速度検出手段にエンコーダ等を用いた場合でもブレーキ手段をロック状態とするタイミングが遅れることがないという効果がある。
【００５７】
請求項４の発明は、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動機の回転数に基づいて電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段と、通電電流の検出値に基づいて駆動輪のロックを検出するロック検出手段とを備え、ブレーキ制御手段は、ロック検出手段でロックが検出された場合に検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くするので、ロック検出手段でロックを検出した場合にブレーキ手段の作動時間をロック検出手段でロックが検出されない場合よりも長くしているため、ロック検出時にはブレーキ手段の作動時間を長くすることでブレーキ手段による機械的なロックを防いで速度制御を可能とし、駆動輪の制動力を弱めてロックを解除することで駆動輪のスリップを防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同上を用いた電動車の構成を示すブロック図である。
【図３】同上の動作説明用のフローチャートである。
【図４】実施形態２の概略構成を示すブロック図である。
【図５】同上の動作説明用のフローチャートである。
【図６】実施形態３の動作説明用のフローチャートである。
【図７】実施形態４の概略構成を示すブロック図である。
【図８】同上の動作説明用の波形図である。
【符号の説明】
１ メインモータ
１１ コントローラ
１５ ブレーキモータ出力部
１６ ブレーキモータ
１８ 電磁ブレーキ
３３ 傾斜検出部
４０ 操作盤
４１ 車速センサ
４２ 車速センサ
４８ 制御部
５０ メインモータ出力部
５１ 電流検出部
６０ 入力処理部
６１ 指令速度演算部
６２ 速度制御処理部
６３ 電流制御処理部
６４ ブレーキモータ制御処理部
６５ 電磁ブレーキ出力部
６６ 電流制限部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気ゴルフカー等の電動車に使用され、電動車の速度制御を行う電動車の速度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気ゴルフカー等の電動車に用いる速度制御装置おいては、駆動源となる電動機の回生制動を利用して駆動輪に電気的制動力をかけるとともに、例えばドラムブレーキを用いて駆動輪及び非駆動輪に機械的制動力をかけることによって減速あるいは停止させている（実開平３−１２０６０１号及び特開平９−１０４３３３号の各公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電動車が降坂走行する際には傾斜角度が大きくなるほど回生制動の制動力が大きくなるため、電気的制動力と機械的制動力を合わせた全体の制動力の駆動輪にかかる割合が増大し、駆動輪がロックしてスリップする虞がある。
【０００４】
本発明は上記問題に鑑みて為されたものであり、降坂走行の減速時における駆動輪のロックを防止して走行安全性の向上を図った電動車の速度制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、通電電流検出手段の検出電流と演算手段の演算値の差分に応じた制動力を機械的制動手段により少なくとも電動車の非駆動輪にかける制動制御手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に演算手段から調整手段に与えられる通電電流の演算値を制限する通電電流制限手段とを備え、通電電流制限手段により演算手段から調整手段に与えられる通電電流の演算値を制限したときに機械的制動及び回生制動による駆動輪の制動力に対して機械的制動による非駆動輪の制動力が相対的に増加することを特徴とし、走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に通電電流の演算値を制限することで電動機の回生制動による駆動輪の制動力が制限されるため、機械的制動及び回生制動による駆動輪の制動力に対して、機械的制動による非駆動輪の制動力が相対的に増加することになる。その結果、駆動輪の制動力が大きくなり過ぎず、ロックによる駆動輪のスリップを防止して走行安全性の向上が図れる。
【０００６】
請求項２の発明は、上記目的を達成するために、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段とを備え、このブレーキ制御手段は、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合にロック値をより小さな値に変更することを特徴とし、急な勾配の坂を降りる際には平坦な路を走行する場合や緩やかな勾配の坂を降りる場合よりも速度を充分に低下させてからブレーキ手段をロック状態とすることができ、急な勾配の坂を降りる際の駆動輪のロックによるスリップを防止して走行安全性の向上が図れる。
【０００７】
請求項３の発明は、上記目的を達成するために、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動機の回転数に基づいて電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段とを備え、ブレーキ制御手段は、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くすることを特徴とし、急な勾配の坂を降りる際には平坦な路を走行する場合や緩やかな勾配の坂を降りる場合よりも速度を充分に低下させてからブレーキ手段をロック状態とすることができ、急な勾配の坂を降りる際の駆動輪のロックによるスリップを防止して走行安全性の向上が図れる。しかも、エンコーダのように電動機の回転数に基づいて走行速度を検出する速度検出手段を用いた場合、低速になるほど速度の検出に要する時間が長くなってしまうが、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合にブレーキ制御手段にて検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くするため、速度検出手段にエンコーダ等を用いた場合でもブレーキ手段をロック状態とするタイミングが遅れることがない。
【０００８】
請求項４の発明は、上記目的を達成するために、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動機の回転数に基づいて電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段と、通電電流の検出値に基づいて駆動輪のロックを検出するロック検出手段とを備え、ブレーキ制御手段は、ロック検出手段でロックが検出された場合に検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くすることを特徴とし、ロック検出手段でロックを検出した場合にブレーキ手段の作動時間をロック検出手段でロックが検出されない場合よりも長くしているため、ロック検出時にはブレーキ手段の作動時間を長くすることでブレーキ手段による機械的なロックを防いで速度制御を可能とし、駆動輪の制動力を弱めてロックを解除することで駆動輪のスリップを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
まず、本実施形態の速度制御装置を備えた電動車の全体構成を図２に基づいて概説する。なお、図２は電動車の構成を示すブロック図である。
【００１０】
本実施形態における電動車は、例えばゴルフ場において使用される電気ゴルフカーとして利用されるものであって、所定の誘導経路に沿う自動走行と乗員の手動操作による手動走行が可能である。この電動車には駆動源としての直流電動機（以下、「メインモータ」という）１並びにメインモータ１の電源としてメインバッテリ２が搭載されており、メインモータ１から供給される駆動力を駆動輪である後輪３ａ，３ｂに伝達するためのトランスミッション４、操舵輪である前輪３ｃ，３ｄを操舵するためのハンドル５、本発明に係る速度制御装置を構成するコントローラ１１、車速を変えるためのアクセルペダル７、車両に機械的制動力を加えるためのブレーキペダル８とドラムブレーキ９、車両の前後進を切り換えるためのシフトレバー１０、コントローラ１１やメインモータ１以外の各種モータ等に電源を供給する補機バッテリ６、外部電源によりメインバッテリ２並びに補機バッテリ６を充電する充電器２８とが設けられている。
【００１１】
また、電動車には、自動走行のためのステアリングモータ１３、ブレーキモータ１６、電磁ブレーキ１８の他、誘導線センサ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ、定点センサ２０、左右のバンパスイッチ２１、追突防止センサ受信機２２ａ並びに追突防止センサ送信機２２ｂ、左右の障害物センサ２３等の各種センサ群、自動制動と手動制動を切り換えるための切換機構２４、リモコン送信器２５からの信号を受信してコントローラ１１に入力するためのリモコン受信器２６、追突防止センサ受信機２２ａ並びに追突防止センサ送信機２２ｂを駆動制御して追突防止信号をコントローラ１１に入力する追突防止コントローラ２７等が設けられている。
【００１２】
コントローラ１１はＣＰＵやメモリ、入出力のインタフェース等で構成される制御部４８を有し、制御部４８にて所定の制御プログラムを実行することで後述する速度制御を行う。また、コントローラ１１はステアリングドライバ１２を備え、このステアリングドライバ１２は、自動走行時にコントローラ１１から出力される操舵指示信号に応じた駆動電流をステアリングモータ１３に供給するものであって、ステアリングモータ１３の回転はギヤ２９，３０を介してステアリング軸３１に伝達され、ステアリング軸３１が回動することによって所望のステアリング操作がなされる。なお、自動走行時には、コントローラ１１からの信号によってクラッチモータリレー３２ａを介してクラッチモータ３２ｂが駆動されてステアリングクラッチ３２がオフされ、ハンドル５はステアリング軸３１から切り離されて手動によるステアリング操作が不能となる。
【００１３】
また、コントローラ１１にはアクセルペダル７の操作をアクセルスイッチ３４によって検知した検知信号と、アクセルペダル７の踏み込み度合をアクセルポテンショメータ３５によって検出した検出信号がそれぞれ入力される。
【００１４】
さらに、コントローラ１１はブレーキモータ出力部１５を備えており、自動走行時にコントローラ１１から出力されるブレーキモータ指令電流（後述する）に応じた駆動電流をブレーキモータ出力部１５からブレーキモータ１６に供給させ、ブレーキモータ１６によりギヤ３７及び切換機構２４を介して後輪３ａ，３ｂ及び前輪３ｃ，３ｄの各々に設けられたドラムブレーキ９を駆動して車両に機械的制動力を加える。そして、自動走行時においても、ブレーキペダル８は切換機構２４を介してドラムブレーキ９に接続されており、ブレーキペダル８の踏み込み操作による制動も可能である。但し、ブレーキペダル８の踏み込み操作はブレーキスイッチ３８によって検出され、その検出信号はコントローラ１１に入力される。
【００１５】
電磁ブレーキ１８は、コントローラ１１によってオン／オフ制御され、メインモータ１の回転をトランスミッション４に伝達する回動軸（図示せず）にスプライン嵌合されたディスク１８ａと、回動軸と非接触で、かつディスク１８ａに対向するようトランスミッション４の外壁等に固定された固定盤１８ｂとで構成されている。ディスク１８ａは、回動軸にスプライン嵌合されていることから、回動軸と一体となって回転する一方、回動軸の軸方向に移動可能となっている。また、固定盤１８ｂは、ディスク１８ａを吸引する磁界を発生する永久磁石と、この永久磁石の磁界を打ち消すようコントローラ１１によって励磁される電磁石とで構成されている。すなわち、この電磁ブレーキ１８は、走行中において電磁石に対する励磁がオンとされ、この磁界によって永久磁石の磁界が打ち消されることによりディスク１８ａに対する吸引力が無くなり、結果的に回動軸に対し制動がかからない状態（開放状態）となる。一方、電磁石に対する励磁がオフとされると、ディスク１８ａが永久磁石の磁力によって固定盤１８ｂに吸着され、回動軸に対し制動がかかる状態（ロック状態）となる。
【００１６】
誘導線センサ１９ａ〜１９ｃは、車両の前端部に水平方向に回動自在に取り付けられたＴ字状アーム３９の中央と左右に地面と対向するように配置され、ゴルフ場のコースに沿って埋設され且つ交流電圧が印加された誘導線（図示せず）を磁気的に検出し、誘導線との距離に応じた検出信号を誘導線センサ用アンプ１４で増幅してコントローラ１１の制御部４８に入力する。すなわち、コントローラ１１の制御部４８は誘導線センサ１９ａ〜１９ｃからの検出信号に基づいて車両位置の誘導線からの偏差量を算出し、この偏差量を「０」とするような操舵指示信号をステアリングドライバ１２に対して出力することによって車両を誘導線に沿って自動走行させる。
【００１７】
また、定点センサ２０は、地面と対向するよう車両の所定位置に取り付けられており、ゴルフ場のコース等に所定間隔を置いて埋設された複数の永久磁石からなる定点を磁気的に検出し、その並びのパターンに対応した検出信号を定点センサ用アンプ１７で増幅してコントローラ１１の制御部４８に対して出力することによって車両の停止／発進、加速等の速度制御を行うための情報をコントローラ１１に提供するものである。
【００１８】
追突防止センサ受信機２２ａは車両の前端部に設けられており、前方を走行する電動車の追突防止センサ送信機２２ｂから送信される電波を受信する。追突防止コントローラ２７では追突防止センサ受信機２２ａで受信した電波の強度に応じた検出信号をコントローラ１１へ出力する。コントローラ１１は、この追突防止コントローラ２７からの検出信号に基づき、前方車両との距離が所定の設定値以下であるか否かを判断し、設定値以下であると判断した場合には、追突を防止すべく車両を停止させる。
【００１９】
障害物センサ２３は、車両の前端部の左右２箇所にそれぞれ設けられた光反射型の赤外線センサであり、車両前方に存在する障害物（人、動物等の生物を含む）との距離に応じた検出信号を出力する（但し、この検出信号のレベルは障害物との距離が短くなるにつれて大きくなる）。コントローラ１１は、各々の障害物センサ２３の出力をそれぞれ第１及び第２の設定値と比較し、何れか一方のセンサ出力（障害物との距離）が第１の設定値以上である場合には車両を減速させ、第１の設定値よりさらに大きい第２の設定値以上である場合には車両を停止させる。これにより、障害物との接触が回避される。
【００２０】
バンパスイッチ２１は、フロントバンパと車両本体との隙間の左右２箇所に設けられ、通常時はオフ状態となっているが、フロントバンパが何らかの障害物によって押圧されるとオン状態になる。コントローラ１１は何れかのバンパスイッチ２１がオン状態になると車両を停止させる。
【００２１】
また、走行路の勾配を検出する傾斜検出部３３（図１参照）が車両に取り付けられており、平地をゼロとし、上りにプラス、下りにマイナスの符号を付けて勾配が急なほど大きな値となる検出信号をコントローラ１１に出力する。
【００２２】
その他、車両の走行状態を検出するセンサ群として、トランスミッション４には車速を検出するためのエンコーダからなる２つの車速センサ４１，４２、ギヤ３７にはドラムブレーキ９及び制動力伝達経路を含むブレーキ系のストロークが大きくなったためにブレーキモータ１６の回転角が一定の限界値を超えたか否かを検出するブレーキリミットスイッチ４４がそれぞれ設けられており、これらの検出信号はコントローラ１１に入力される。なお、車速センサ４１，４２を２つ設けているのは、一方の車速センサが故障した場合でも速度制御を可能として車両を安全に停止させるためと、２つの車速センサ４１，４２の出力に位相差を持たせてその位相差によりメインモータ１の回転方向、すなわち車両の進行方向（前進と後進）を検出するためである。
【００２３】
また、シフトレバー１０の近傍には、シフトレバー１０の操作位置（前進位置及び後進位置）を検出する前進検出スイッチ４５と後進検出スイッチ４６が設けられるとともに、後進時に警報を発するための警報ブザー４７が設けられており、前進検出スイッチ４５並びに後進検出スイッチ４６の検出信号がコントローラ１１に入力されている。
【００２４】
ところで、運転席の近傍には操作盤４０が設置されており、この操作盤４０には、メインバッテリ２からメインモータ１への給電経路に挿入されたメインリレー３６をオン／オフするためのメインスイッチ４０ａの他、手動走行と自動走行の切換を指示する自動／手動切換スイッチ４０ｂ、発進と停止を指示する発進／停止スイッチ４０ｃ等の各種スイッチ、警告表示等を行う警告灯４０ｄや走行状態等の各種情報が表示される表示灯４０ｅ並びにメインバッテリ２の残容量を表示する残量計４０ｆが設けられている。而して、操作盤４０の自動／手動切換スイッチ４０ｂにて自動走行が選択されると、コントローラ１１は車両の走行モードを手動走行から自動走行に切り換え、後述するような自動走行のための制御を行う。
【００２５】
また、リモコン送信器２５は操作盤４０の発進／停止スイッチ４０ｃと同様の機能を有しており、リモコン送信器２５から無線信号で送信される発進／停止の指示をリモコン受信器２６で受信してコントローラ１１に送ることにより、電動車の遠隔操作が可能となっている。
【００２６】
さらに、車両故障やメインバッテリ２の残容量不足等によって車両が自力走行不能となった場合のために牽引スイッチ４９が設けてある。すなわち、この牽引スイッチ４９をオンするとコントローラ１１により電磁ブレーキ１８に通電されて開放状態となり、他の電動車等によって牽引が可能になる。
【００２７】
次に、本実施形態における電動車の動作を概略的に説明する。まず、メインスイッチ４０ａがオンされると、コントローラ１１の制御部４８が所定の制御プログラムを実行し、自動／手動切換スイッチ４０ｂが「自動走行」と「手動走行」の何れに切り換えられているかを判断する。仮に自動／手動切換スイッチ４０ｂが自動走行に切り換えられているとすると、制御部４８は自動走行用のルーチンを実行して、以下の自動走行制御を行う。
【００２８】
制御部４８はシフトレバー１０が前進位置に操作されているか否か、すなわち、前進スイッチ４５からオン状態を示す検出信号が入力されているか否かを判断し、前進スイッチ４５がオン状態でなければ車両の停止状態を維持し、前進スイッチ４５がオン状態であれば、操作盤４０あるいはリモコン送信器２５から発進指示があったか否かを判断する。ここで、操作盤４０の発進／停止スイッチ４０ｃあるいはリモコン送信器２５の発進／停止スイッチ（図示せず）が操作されて発進指示がなされると、制御部４８がクラッチモータリレー３２ａをオン，オフし、ステアリングクラッチ３２がオフする位置にクラッチモータ３２ｂを停止することによって、ハンドル５をステアリング軸３１から切り離す。これにより、ハンドル５の操作による手動操舵が不能になるとともに、自動操舵に伴うハンドル４の回動が防止される。
【００２９】
そして、制御部４８はメインリレー３６をオンしてメインバッテリ２からの給電経路を閉成するとともに、メインモータ１の界磁巻線及び電機子巻線（図示せず）に電圧を印加するメインモータ出力部５０を制御してメインモータ１を起動する。メインモータ１の起動後、制御部４８が電磁ブレーキ１８に通電して開放状態とすることで駆動輪（後輪３ａ，３ｂ）が回動して車両が前方へ走行する。走行開始後は、制御部４８が車速センサ４２の車速検出値等の各種センサ出力に基づいてメインモータ出力部５０、ブレーキモータ出力部１５並びに電磁ブレーキ１８を制御し、車両の速度制御を行う。同時に、制御部４８では誘導線センサ１９ａ〜１９ｃからの検出信号に基づいて車両位置の誘導線からの偏差量を算出し、この偏差量を「０」とするような操舵指示信号をステアリングドライバ１２に対して出力し、ステアリングドライバ１２を介してステアリングモータ１３を駆動することで操舵制御を行う。このような速度制御と操舵制御により自動走行が行われる。
【００３０】
一方、自動／手動切換スイッチ４０ｂが手動走行に切り換えられている場合、制御部４８が手動走行用のルーチンを実行し、クラッチモータリレー３２ａをオン，オフし、ステアリングクラッチ３２がオンする位置でクラッチモータ３２ｂを停止することによって、ハンドル５がステアリング軸３１と接続されてハンドル５の操作による手動操舵が可能になる。そして、アクセルスイッチ３４並びにアクセルポテンショメータ３５によって検出されるアクセルペダル７の踏み込み量に応じて、制御部４８がメインモータ１への通電を制御して車両の速度制御を行う。なお、手動走行中にアクセルペダル７から足を離す、すなわちアクセルペダル７の踏み込み量をゼロにすれば、メインモータ１に回生電流が流れて制動（回生制動）がかかる。
【００３１】
次に本発明に係る速度制御装置、すなわちコントローラ１１の操舵制御を除く速度制御に関わる部分について、さらに詳しく説明する。図１は本実施形態の速度制御装置（コントローラ１１の速度制御に関わる部分）の概略構成を示すブロック図である。なお、図１に示す入力処理部６０、指令速度演算部６１、速度制御処理部６２、電流制御処理部６３、ブレーキモータ制御処理部６４、電磁ブレーキ出力部６５、並びに電流制限部６６の各部は、制御部４８のＣＰＵにて制御プログラムを実行することで実現される。
【００３２】
入力処理部６０では、アクセルペダル７の操作をアクセルスイッチ３４によって検知した検知信号、アクセルペダル７の踏み込み度合をアクセルポテンショメータ３５によって検出した検出信号、定点センサ２０からの検出信号、操作盤４０に設けられた発進／停止スイッチ４０ｃ等の各種スイッチの操作状態を示す信号、追突防止コントローラ２７からの検出信号、リモコン送信器２５の受信信号、傾斜検出部３３の検出信号等の信号処理を行い、これらの信号に応じて車両の設定速度を決定する。ここで、手動走行時には主にアクセルポテンショメータ３５の検出信号、すなわちアクセルペダル７の踏み込み度合に応じて設定速度が決まり、自動走行時には主に定点センサ２０からの検出信号、操作盤４０に設けられた発進／停止スイッチ４０ｃ等の各種スイッチの操作状態を示す信号、リモコン送信器２５の受信信号に応じて設定速度が決まり、各信号に応じた設定速度の値が手動走行及び自動走行毎に予め制御部４８のメモリに格納されている。入力処理部６０では各信号に応じた設定速度をメモリから読み出して指令速度演算部６１に出力する。
【００３３】
指令速度演算部６１は、入力処理部６０から与えられる設定速度に基づいて車両の実際の走行速度を決める指令速度を演算するものであって、例えば、停止又は一定速度で走行中に設定速度が現在の値よりも高い値（あるいは低い値）に変更された場合、現在の設定速度から変更後の設定速度に徐々に且つ滑らかに加速（あるいは減速）するように指令速度を変化させる。
【００３４】
速度制御処理部６２は、指令速度演算部６１から与えられる指令速度と車速センサ４１，４２の検出信号（検出速度）とを一致させるためにメインモータ１に流す必要がある電流値を演算し、この電流値に応じたメインモータ指令電流を電流制限部６６を介して電流制御処理部６３、並びにブレーキモータ制御処理部６４に出力する。
【００３５】
電流制御処理部６３は、速度制御処理部６２から与えられるメインモータ指令電流と電流検出部５１で検出されるメインモータ１の電流（検出電流）とを一致させるために必要となるメインモータ１への印加電圧を演算し、この印加電圧に応じた指令電圧をメインモータ出力部５０に出力する。ここで、本実施形態においてはメインモータ１として直流分巻電動機を用いているが、直流分巻電動機では一般に回転速度と電機子電圧とが比例し且つ回転速度と界磁電流とが反比例することから、電機子電圧（電機子電流）及び界磁電流を調整することでメインモータ１の回転速度を制御することができる。すなわち、電機子電流を増大するとともに界磁電流を減少させることでメインモータ１の回転数を上昇させて車両を加速し、電機子電流を減少するとともに界磁電流を増大させることでメインモータ１の回転数を下降させて車両を減速する、つまり電気的制動（回生制動）をかけることができる。但し、直流分巻電動機ではトルクが電機子電流と磁束（界磁電流）の相乗積に比例するため、登板時のように速度をできるだけ落とさずに大きなトルクを得たい場合には、電機子電流と界磁電流の両方を増大させる必要がある。
【００３６】
而して、速度制御処理部６２からは指令速度と検出速度を一致させるためにメインモータ１の電機子巻線及び界磁巻線（何れも図示せず）にそれぞれ流す必要がある電機子電流及び界磁電流の指令値がメインモータ指令電流として出力されており、電流制御処理部６３では、電流検出部５１で各々検出される電機子電流の検出値及び界磁電流の検出値とメインモータ指令電流の電機子電流及び界磁電流の各指令値とを一致させるために必要となる電機子巻線への印加電圧及び界磁巻線への印加電圧に応じた指令電圧をメインモータ出力部５０に出力する。メインモータ出力部５０は、メインバッテリ２からメインモータ１の電機子巻線及び界磁巻線への印加電圧を電流制御処理部６３から与えられる指令電圧に応じて調整する。
【００３７】
一方、ブレーキモータ制御処理部６４は、速度制御処理部６２から与えられるメインモータ指令電流と電流検出部５１で検出される検出電流とを比較し、検出電流とメインモータ指令電流との差分に応じたブレーキモータ指令電流を演算してブレーキモータ出力部１５に出力する。そして、ブレーキモータ出力部１５では、ブレーキモータ制御処理部６４から与えられるブレーキモータ指令電流を流すのに必要な電圧を補機バッテリ６からブレーキモータ１６へ印加する。ここで、ブレーキモータ制御処理部６４による演算では検出電流とメインモータ指令電流との差分が大きいほどブレーキモータ指令電流の値が大きな値となり、ブレーキモータ指令電流の値が大きいほど、すなわちブレーキモータ１６への印加電圧が高いほどドラムブレーキ９の駆動力が増大して大きな制動がかかるようになっている。
【００３８】
また、指令速度演算部６１から出力する指令速度と車速センサ４１，４２の検出速度が電磁ブレーキ出力部６５に与えられる。電磁ブレーキ出力部６５では、車両の停止時に操作盤４０の発進／停止スイッチ４０ｃから発進の指示が与えられたときに電磁石に対する励磁をオンして電磁ブレーキ１８を開放状態とし、指令速度がゼロに近い所定のロック値に設定され且つ検出速度がこのロック値に略一致したときに電磁石に対する励磁をオフして電磁ブレーキ１８をロック状態とする。
【００３９】
ところで、車両が坂を降りる時（降坂時）に重力加速度の影響で車両の速度が指令速度よりも速くなった場合、メインモータ１が発電機として作用し、電機子電流の方向が逆転して回生電流が流れて回生制動がかかる。この場合、電機子巻線に流れる回生電流を増減することで電機子に対して回転方向と逆方向にはたらく力を調整して回生制動の制動力を可変するとともに、検出電流とメインモータ指令電流との差分に応じたブレーキモータ指令電流をブレーキモータ出力部１５に与えてブレーキモータ１６を駆動することでドラムブレーキ９を駆動して機械的制動をかけるのである。しかしながら、この回生制動が駆動輪である後輪３ａ，３ｂのみにかかるため、坂の勾配が大きくなって回生制動の制動力が増えると後輪３ａ，３ｂがロックしてスリップしてしまう虞がある。
【００４０】
そこで本実施形態では、傾斜検出部３３で検出した走行路の勾配（傾斜角度）が予め設定された閾値よりも大きい場合、速度制御処理部６２から出力されて電流制御処理部６３に与えられるメインモータ指示電流（電機子巻線に流す回生電流の指示値）を所定の制限値に制限することにより、回生制動による後輪３ａ，３ｂの制動力が制限される。ここで、図３のフローチャートを参照して降坂時における制御部４８の処理動作を説明する。まず、速度制御処理部６２が指令速度と検出速度とを一致させるためのメインモータ指令電流を演算して電流制御処理部６３、並びにブレーキモータ制御処理部６４に出力すると（ステップ１）、電流制限部６６にて傾斜検出部３３で検出した傾斜角度（下り勾配）と上記閾値が比較される（ステップ２）。電流制限部６６では傾斜角度が閾値以下の場合には速度制御処理部６２からのメインモータ指示電流を電流制御処理部６３にスルーし、傾斜角度が閾値より大きい場合には速度制御処理部６２からのメインモータ指示電流をスルーせずに所定の制限値をメインモータ指示電流として電流制御処理部６３に出力する（ステップ２，４）。そして、電流制御処理部６３では与えられたメインモータ指令電流と電流検出部５１で検出される検出電流とを一致させるために必要となるメインモータ１への印加電圧を演算し、この印加電圧に応じた指令電圧をメインモータ出力部５０に出力する（ステップ３）。一方、ブレーキモータ制御処理部６４では、上述のように速度制御処理部６２から与えられるメインモータ指令電流と電流検出部５１で検出される検出電流とを比較し、検出電流とメインモータ指令電流との差分に応じたブレーキモータ指令電流を演算してブレーキモータ出力部１５に出力する（ステップ５）。
【００４１】
而して、上述のような処理を行うことにより、走行路の下り勾配を傾斜検出部３３で検出した傾斜角度が所定の閾値より大きい場合には電流制限部６６によってメインモータ指示電流が所定の制限値に制限され、メインモータ１の回生制動による後輪３ａ，３ｂの制動力が制限されるため、機械的制動及び回生制動による後輪３ａ，３ｂの制動力に対して、機械的制動による前輪３ｃ，３ｄの制動力が相対的に増加することになる。その結果、後輪３ａ，３ｂの制動力が大きくなり過ぎず、ロックによる後輪３ａ，３ｂのスリップを防止して走行安全性の向上が図れるものである。
【００４２】
（実施形態２）
図４は本実施形態の速度制御装置（コントローラ１１の速度制御に関わる部分）の概略構成を示すブロック図である。但し、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
本実施形態は、傾斜検出部３３で検出した走行路の勾配（傾斜角度）が予め設定された閾値（実施形態１における閾値と同じ値あるいは異なる値であってもよい）よりも大きい場合に、実施形態１で説明した電磁ブレーキ出力部６５におけるロック値を、傾斜角度が閾値以下の場合よりも小さくする点に特徴がある。
【００４４】
次に、図５のフローチャートを参照して降坂時における制御部４８の処理動作を説明する。電磁ブレーキ出力部６５にて、傾斜検出部３３で検出した傾斜角度（下り勾配）と予め設定された閾値とが比較される（ステップ１）。傾斜角度が閾値以下の場合、電磁ブレーキ出力部６５が電磁ブレーキ１８のロック値を値Ａに設定し（ステップ２）、傾斜角度が閾値より大きい場合には電磁ブレーキ出力部６５が電磁ブレーキ１８のロック値を値Ａよりも小さい値Ｂ（Ｂ＜Ａ）に設定する（ステップ３）。
【００４５】
而して、上述のような処理を行うことにより、傾斜角度が閾値よりも大きい場合に、電磁ブレーキ出力部６５におけるロック値を、傾斜角度が閾値以下の場合の値Ａよりも小さい値Ｂに変更することによって、急な勾配の坂を降りる際には平坦な路を走行する場合や緩やかな勾配の坂を降りる場合よりも速度を充分に低下させてから電磁ブレーキ１８をロック状態とすることができる。その結果、急な勾配の坂を降りる際の後輪３ａ，３ｂのロックによるスリップを防止して走行安全性の向上が図れるものである。
【００４６】
（実施形態３）
本実施形態は、傾斜検出部３３で検出した走行路の勾配（傾斜角度）が予め設定された閾値（実施形態１における閾値と同じ値あるいは異なる値であってもよい）よりも大きい場合に、車速センサ４１，４２の検出速度が電磁ブレーキ出力部６５におけるロック値を下回ってから電磁ブレーキ出力部６５が電磁ブレーキ１８をロック状態とするまでの時間（以下、「作動時間」という）を、傾斜角度が閾値以下の場合よりも長くする点に特徴がある。なお、本実施形態の構成は実施形態２と共通であるから図示は省略する。
【００４７】
次に、図６のフローチャートを参照して降坂時における制御部４８の処理動作を説明する。電磁ブレーキ出力部６５にて、傾斜検出部３３で検出した傾斜角度（下り勾配）と予め設定された閾値とが比較される（ステップ１）。傾斜角度が閾値以下の場合、電磁ブレーキ出力部６５では電磁ブレーキ１８の作動時間を時間Ｔ１に設定し（ステップ２）、傾斜角度が閾値より大きい場合には電磁ブレーキ１８の作動時間をＴ１よりも長い時間Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）に設定する（ステップ３）。
【００４８】
すなわち、車速センサ４１，４２にエンコーダを用いた場合、低速になるほど速度の検出に要する時間が長くなり、速度の検出信号が出力される間隔も長くなってしまうため、実施形態２のように傾斜角度に応じて電磁ブレーキ出力部６５におけるロック値を変更する構成では、車両の実際の速度がロック値を下回ってからある程度の時間が経過してからでないと検出速度がロック値を下回ったことが判別できず、後輪３ａ，３ｂのロックのタイミングが遅れてしまう虞がある。それに対して本実施形態では、電磁ブレーキ出力部６５にて電磁ブレーキ１８の作動時間を傾斜角度が閾値以下の場合よりも長くするため、実施形態２と同様に急勾配の坂を降りる際に後輪３ａ，３ｂがロックされる速度を実質的に遅くしながら、エンコーダを用いた場合でもロックタイミングが遅れることがないものである。
【００４９】
（実施形態４）
図７は本実施形態の速度制御装置（コントローラ１１の速度制御に関わる部分）の概略構成を示すブロック図である。但し、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
本実施形態は、電流検出部５１で検出する電機子電流（回生電流）に基づいて駆動輪（後輪）３ａ，３ｂのロックを検出するロック検出部６７を備え、ロック検出部６７でロックを検出した場合に、車速センサ４１，４２の検出速度が電磁ブレーキ出力部６５におけるロック値を下回ってから電磁ブレーキ出力部６５が電磁ブレーキ１８をロック状態とするまでの作動時間を、ロック検出部６７でロックが検出されない場合よりも長くする点に特徴がある。すなわち、自動走行中の降坂時や路面が濡れているような状況において、仮に駆動輪（後輪）３ａ，３ｂがロックした場合であっても、電磁ブレーキ１８がロック状態にならない限り、速度制御装置によって回生制動及び機械的制動の制動力を制御することで後輪３ａ，３ｂのロックを解除可能であるから、ロック検出部６７によって後輪３ａ，３ｂのロックを検出し、ロック検出時には電磁ブレーキ１８の作動時間を長くすることで速度制御装置による速度制御を可能としている。
【００５１】
ロック検出部６７は制御部４８のＣＰＵにて制御プログラムを実行することで実現されるものであって、減速時における電流検出部５１の検出電流のピーク値が、所定の閾値を超えればロック無し、この閾値を超えなければロック有りと判断し、ロック有りと判断した場合に電磁ブレーキ出力部６５に対してロック検出信号を出力する。例えば、図８に示すように設定速度Ｖｓ＝Ｖ０（＞０）で定速走行中に車両を停止するために設定速度Ｖｓ＝０に変更された場合、指令速度演算部６１では設定速度Ｖｓ＝０とされた時刻ｔ＝ｔ０から車両を停止させる時刻ｔ＝ｔ３まで指令速度Ｖａを徐々に低下させる。速度制御処理部６２からは電機子電流を減少させるメインモータ指示電流が出力され、電流制御処理部６３から与えられる指令電圧に応じてメインモータ出力部５０がメインモータ１の電機子電流を減少させる。その結果、車速センサ４１，４２による検出速度Ｖｂは指令速度Ｖａに追従するように徐々に低下するのであるが、ある時点（時刻ｔ＝ｔ１）で電機子電流が逆転して回生制動がかかり、メインモータ１の回生電流（逆向きの電機子電流）Ｉが徐々に増大する。
【００５２】
ところで、路面が濡れている、あるいは路面が急な下り勾配である等の路面の状態によっては後輪３ａ，３ｂがロックする場合がある。例えば、時刻ｔ＝ｔ２の時点で後輪３ａ，３ｂがロックした場合を想定すると、後輪３ａ，３ｂのロックによって検出速度Ｖｂが急激に低下するとともに、回生電流Ｉｂも暫く流れた後に急激に減少する。一方、後輪３ａ，３ｂがロックしなければ、回生電流Ｉａはピーク値Ｉ２を超えてから減少し始めて車両が停止する直前にゼロとなる（図８参照）。このように後輪３ａ，３ｂがロックするときとロックしないときとでは、回生電流Ｉｂ，Ｉａのピーク値Ｉ１，Ｉ２に差が生じることになるので、２つのピーク値Ｉ１，Ｉ２の間に所定の閾値Ｉrefを設定することにより、回生電流Ｉのピーク値が閾値Ｉrefを超えるか否かによって後輪３ａ，３ｂのロックを検出することが可能である。
【００５３】
上述のように本実施形態では、ロック検出部６７でロックを検出した場合に電磁ブレーキ１８の作動時間をロック検出部６７でロックが検出されない場合よりも長くしているため、ロック検出時には電磁ブレーキ１８の作動時間を長くすることで電磁ブレーキ１８による機械的なロックを防いで速度制御装置による速度制御を可能とし、後輪３ａ，３ｂの制動力を弱めてロックを解除することで後輪３ａ，３ｂのスリップを防止することができる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、通電電流検出手段の検出電流と演算手段の演算値の差分に応じた制動力を機械的制動手段により少なくとも電動車の非駆動輪にかける制動制御手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に演算手段から調整手段に与えられる通電電流の演算値を制限する通電電流制限手段とを備え、通電電流制限手段により演算手段から調整手段に与えられる通電電流の演算値を制限したときに機械的制動及び回生制動による駆動輪の制動力に対して機械的制動による非駆動輪の制動力が相対的に増加するので、走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に通電電流の演算値を制限することで電動機の回生制動による駆動輪の制動力が制限されるため、機械的制動及び回生制動による駆動輪の制動力に対して、機械的制動による非駆動輪の制動力が相対的に増加することになり、その結果、駆動輪の制動力が大きくなり過ぎず、ロックによる駆動輪のスリップを防止して走行安全性の向上が図れるという効果がある。
【００５５】
請求項２の発明は、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段とを備え、このブレーキ制御手段は、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合にロック値をより小さな値に変更するので、急な勾配の坂を降りる際には平坦な路を走行する場合や緩やかな勾配の坂を降りる場合よりも速度を充分に低下させてからブレーキ手段をロック状態とすることができ、急な勾配の坂を降りる際の駆動輪のロックによるスリップを防止して走行安全性の向上が図れるという効果がある。
【００５６】
請求項３の発明は、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動機の回転数に基づいて電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段とを備え、ブレーキ制御手段は、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くするので、急な勾配の坂を降りる際には平坦な路を走行する場合や緩やかな勾配の坂を降りる場合よりも速度を充分に低下させてからブレーキ手段をロック状態とすることができ、急な勾配の坂を降りる際の駆動輪のロックによるスリップを防止して走行安全性の向上が図れ、しかも、エンコーダのように電動機の回転数に基づいて走行速度を検出する速度検出手段を用いた場合、低速になるほど速度の検出に要する時間が長くなってしまうが、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合にブレーキ制御手段にて検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くするため、速度検出手段にエンコーダ等を用いた場合でもブレーキ手段をロック状態とするタイミングが遅れることがないという効果がある。
【００５７】
請求項４の発明は、電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動機の回転数に基づいて電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段と、通電電流の検出値に基づいて駆動輪のロックを検出するロック検出手段とを備え、ブレーキ制御手段は、ロック検出手段でロックが検出された場合に検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くするので、ロック検出手段でロックを検出した場合にブレーキ手段の作動時間をロック検出手段でロックが検出されない場合よりも長くしているため、ロック検出時にはブレーキ手段の作動時間を長くすることでブレーキ手段による機械的なロックを防いで速度制御を可能とし、駆動輪の制動力を弱めてロックを解除することで駆動輪のスリップを防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同上を用いた電動車の構成を示すブロック図である。
【図３】同上の動作説明用のフローチャートである。
【図４】実施形態２の概略構成を示すブロック図である。
【図５】同上の動作説明用のフローチャートである。
【図６】実施形態３の動作説明用のフローチャートである。
【図７】実施形態４の概略構成を示すブロック図である。
【図８】同上の動作説明用の波形図である。
【符号の説明】
１ メインモータ
１１ コントローラ
１５ ブレーキモータ出力部
１６ ブレーキモータ
１８ 電磁ブレーキ
３３ 傾斜検出部
４０ 操作盤
４１ 車速センサ
４２ 車速センサ
４８ 制御部
５０ メインモータ出力部
５１ 電流検出部
６０ 入力処理部
６１ 指令速度演算部
６２ 速度制御処理部
６３ 電流制御処理部
６４ ブレーキモータ制御処理部
６５ 電磁ブレーキ出力部
６６ 電流制限部
Claims (4)
- 電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、通電電流検出手段の検出電流と演算手段の演算値の差分に応じた制動力を機械的制動手段により少なくとも電動車の非駆動輪にかける制動制御手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に演算手段から調整手段に与えられる通電電流の演算値を制限する通電電流制限手段とを備え、通電電流制限手段により演算手段から調整手段に与えられる通電電流の演算値を制限したときに機械的制動及び回生制動による駆動輪の制動力に対して機械的制動による非駆動輪の制動力が相対的に増加することを特徴とする電動車の速度制御装置。
- 電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段とを備え、このブレーキ制御手段は、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合にロック値をより小さな値に変更することを特徴とする電動車の速度制御装置。
- 電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動機の回転数に基づいて電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動車の進行方向における走行路の傾斜を検出する傾斜検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段とを備え、ブレーキ制御手段は、傾斜検出手段で検出する走行路の下り方向の傾斜が所定の閾値よりも急な場合に検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くすることを特徴とする電動車の速度制御装置。
- 電動車の駆動源となる電動機への通電を制御するとともに電動車に機械的制動をかける機械的制動手段を制御して電動車の速度を可変制御する電動車の速度制御装置において、電動車の走行速度を設定する速度設定手段と、電動機の回転数に基づいて電動車の走行速度を検出する速度検出手段と、速度設定手段で設定される設定速度に電動車の走行速度を略一致させるために必要な電動機への通電電流を演算する演算手段と、演算手段による通電電流の演算値に応じて電動機への通電電流を調整する調整手段と、電動機への通電電流を検出する通電電流検出手段と、電動機の回転を停止させるロック状態と電動機の回転を可能とする開放状態に切り換えられるブレーキ手段と、速度検出手段の検出速度が所定のロック値を下回った場合にブレーキ手段をロック状態とするブレーキ制御手段と、通電電流の検出値に基づいて駆動輪のロックを検出するロック検出手段とを備え、ブレーキ制御手段は、ロック検出手段でロックが検出された場合に検出速度がロック値を下回ってからブレーキ手段をロック状態とするまでの作動時間を長くすることを特徴とする電動車の速度制御装置。
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