JP5772303B2 - 電動モータ用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行動力源としての電動モータと、この電動モータを駆動するための複数の駆動系統とを制御する車両のための電動モータ用制御装置に関する。

パーソナルモビリティ等の電動車両は、走行動力源として電動モータと、この電動モータを駆動するための１または複数の駆動系統とを有する。複数の駆動系統により制御される電動モータの一例としては、特許文献１に記載のものが挙げられる。

特許文献１の電動モータは、自動変速機のレンジ切換機構に使用されるスイッチトリラクタンスモータであり、２系統の駆動コイルを備える。各駆動コイルは、別個のモータドライバにより駆動される。そして、２系統のうちの一方の系統に異常が発生しているとき、異常が発生していない他方の系統で電動モータを駆動する。

特開２００５−１９８４４８号公報（第５頁）

走行動力源として電動モータを有する車両においては、車両の制動距離を短くすることが可能な構成が採用されていることが望まれている。一方、特許文献１には、電動モータの回転を停止するときにどのようにブレーキトルクを発生させるかについては特に開示されていない。このため、上記の要求に応じるための参考技術とはならない。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両の制動距離を短くすることに貢献する構成を備える電動モータ用制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための手段を以下に記載する。
（１）第１の手段は、請求項１に記載の発明すなわち、「走行動力源であり、複数相のコイルを有した複数の電磁石界磁を含む電動モータと、前記電動モータを駆動するための複数の駆動系統とを備え、前記複数の駆動系統の各々は、前記複数の電磁石界磁のうちの対応する一つと電気的に接続され、前記電動モータを駆動する駆動回路と前記電動モータの回転角を検出する回転角センサとを備える車両のための電動モータ用制御装置において、前記電動モータを回転させるために用いられている前記駆動系統の数を系統使用数として、少なくとも１つの前記駆動系統を用いて前記電動モータを回転させているとき、かつ、前記電動モータを停止するための所定の停止条件が成立しているとき、前記系統使用数よりも多い数の前記駆動系統を用いて前記電動モータにブレーキトルクを発生させる」ことを要旨とする。

この発明によれば、系統使用数よりも多くの駆動系統を用いて電動モータにブレーキトルクを発生させるため、ブレーキトルクを発生させるための制御として、ブレーキトルクを発生させるための駆動系統の数と系統使用数とを同数に設定した制御しか含まない構成と比較して、より大きなブレーキトルクで電動モータの回転を停止させることが可能になる。すなわち、車両の制動距離を短くすることができる。このように、本発明によれば、車両の制動距離を短くすることに貢献する構成を備える電動モータ用制御装置を提供することができる。

（２）第２の手段は、請求項２に記載の発明すなわち、「請求項１に記載の電動モータ用制御装置において、前記所定の停止条件が成立しているとき、かつ、前記回転角センサによる前記電動モータの回転角の検出が不可能な異常が発生している前記駆動系統である異常駆動系統が存在するとき、その異常駆動系統を含む前記系統使用数よりも多い数の前記駆動系統を用いて前記電動モータにブレーキトルクを発生させる」ことを要旨とする。

この発明によれば、ブレーキトルクを発生させるための駆動系統に異常駆動系統を含めない構成と比較して、ブレーキトルクを発生させるために用いる駆動系統の候補の数が多くなる。

（３）第３の手段は、請求項３に記載の発明すなわち、「請求項１または２に記載の電動モータ用制御装置において、前記駆動系統により前記電動モータを駆動するための所定の駆動条件が成立しているとき、前記回転角センサによる前記電動モータの回転角の検出が不可能な異常が発生しておらず、前記駆動回路による前記電動モータに含まれる少なくとも１つの相への通電制御が不可能な異常が発生していない前記駆動系統を用いて前記電動モータを回転させる」ことを要旨とする。

この発明によれば、電動モータを回転させるための駆動系統に回転角センサによる電動モータの回転角の検出が不可能な異常が発生、または、駆動回路による電動モータに含まれる少なくとも１つの相への通電制御が不可能な異常が発生している駆動系統を含める構成と比較して、電動モータの回転が安定する。このため、駆動系統に異常が発生しているときに電動モータの回転が不安定となることが抑制される。

（４）第４の手段は、請求項４に記載の発明すなわち、「請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動モータ用制御装置において、前記所定の停止条件が成立しているか否かが前記車両の走行状態に応じて変化する」ことを要旨とする。

この発明によれば、系統使用数よりも多い数の駆動系統を用いて電動モータにブレーキトルクを発生させる制御が車両の走行状態に応じて行なわれる。このため、車両の走行状態に見合う適切なブレーキトルクが得られる。

（５）第５の手段は、請求項５に記載の発明すなわち、「請求項４に記載の電動モータ用制御装置において、前記所定の停止条件には、前記車両の走行速度が所定の走行速度以下であることが含まれる」ことを要旨とする。

車両の走行速度が所定の走行速度以下のとき、電動モータのブレーキトルクの発生にともない車両の搭乗者が覚える減速感が小さい。このため、上記発明によれば車両が緩やかに減速している感覚を搭乗者に付与することができる。

（６）第６の手段は、請求項６に記載の発明すなわち、「請求項４または５に記載の電動モータ用制御装置において、前記所定の停止条件には、前記車両の減速方向の加速度が所定の加速度以上であることが含まれる」ことを要旨とする。

車両の搭乗者が車両の走行を停止させるとき、車両の減速方向の加速度が所定の加速度以上となる。このため、上記発明によれば車両の搭乗者の意図に応じて適切に車両を減速させることができる。

（７）第７の手段は、請求項７に記載の発明すなわち、「請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動モータ用制御装置において、前記複数の駆動系統は、前記電動モータのコイルへの電力供給状態を切り替えるスイッチング素子を備え、前記電動モータのロータの１回転期間において前記スイッチング素子を継続してオンに維持することによりブレーキトルクを発生させる」ことを要旨とする。

この発明によれば、電動モータにブレーキトルクを発生させるための制御として、ロータの１回転期間においてスイッチング素子のオンおよびオフを繰り返す制御を行なう構成と比較して、より大きなブレーキトルクを発生させることができる。

（８）第８の手段は、請求項８に記載の発明すなわち、「請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動モータ用制御装置において、前記複数の駆動系統は、前記電動モータのコイルへの電力供給状態を切り替える複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子の全部をオンに維持することによりブレーキトルクを発生させる」ことを要旨とする。

この発明によれば、電動モータにブレーキトルクを発生させるための制御として、複数のスイッチング素子の一部のみの状態をオンに設定する制御を行なう構成と比較して、より大きなブレーキトルクを発生させることができる。

（９）第９の手段は、請求項９に記載の発明すなわち「請求項１〜８のいずれか一項に記載の電動モータ用制御装置において、前記駆動回路による前記電動モータに含まれる少なくとも１つの相への通電が不可能な異常が発生している前記駆動系統である相異常駆動系統が存在するとき、その相異常駆動系統の通電制御を停止する」ことを要旨とする。

相異常駆動系統は、電動モータにブレーキトルクを発生させることができないため、ブレーキトルクを発生させる必要があるときの相異常駆動系統に対する制御は不要に演算負荷を増大させるものとなる。この発明によれば、相異常駆動系統に対する通電制御が停止されるため、演算負荷の増大が抑制される。

本発明によれば、車両の制動距離を短くすることに貢献する構成を備える電動モータ用制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の電動車両について、（ａ）はその全体の背面構造を模式的に示す背面図、（ｂ）はその全体の左側面構造を模式的に示す側面図。 同実施形態の電動車両について、その駆動装置の構成を示すブロック図。 同実施形態の電動車両について、その電動モータ用制御装置により実行される「車両走行制御」の手順を示すフローチャート。 同実施形態の電動車両について、その電動モータ用制御装置により実行される「駆動トルク発生制御」の手順を示すフローチャート。 同実施形態の電動車両について、その電動モータ用制御装置により実行される「ブレーキトルク発生制御」の手順を示すフローチャート。

図１を参照して、電動車両１の構成について説明する。
電動車両１は、１人乗車用の車両本体１０を備えるパーソナルモビリティである。車両本体１０の直上には、搭乗者が乗る搭乗面１１が設けられている。さらに、車両本体１０には、搭乗者による操作が可能なハンドル１２が、搭乗面１１から上方に突出させて設けられている。

ハンドル１２は、搭乗者が電動車両１に対して加速および減速を指示するためのマンマシンインタフェースである。ハンドル１２は車両本体１０に対して前方および後方に揺動する。搭乗者がハンドル１２を前方に揺動させる操作を行うことによって加速指示が入力される。また、搭乗者がハンドル１２を後方に揺動させる操作を行うことによって減速指示が入力される。

また、電動車両１は、バッテリからの供給される電力により回転する電動モータ２０と、電動モータ２０の回転速度を減じて出力する減速機２と、減速機２を介して電動モータ２０の回転が伝達される車輪３と、駆動装置４とを備えている。

同軸二輪車である電動車両１の車両本体１０には、同一の軸を回転中心とする２つの車輪３が左方および右方に間隔を空けて設けられている。減速機２および電動モータ２０は２つずつ設けられている。左側および右側の車輪３の各々は別個の電動モータ２０により回転させられる。

電動モータ２０は、電動車両１の走行動力源として各車輪３に設けられている。電動モータ２０はブラシレスＤＣモータである。２つの電動モータ２０は、それぞれ、同電動モータ２０に設けられる第１駆動系統３０および第２駆動系統４０を制御する駆動装置４により駆動される。

図２を参照して、駆動装置４および電動モータ２０の構成について詳しく説明する。
駆動装置４は、１つの電動モータ２０を駆動可能な２つの駆動系統３０，４０と、左側および右側の車輪３に対応して設けられた２つの電動モータ２０を制御するための電動モータ用制御装置５０（以下「制御装置５０」）とを備えている。

駆動系統３０，４０の各々は、１つの電動モータ２０を駆動する。左側および右側の車輪３を回転させる２つの電動モータ２０に対応して、駆動系統３０，４０が２つずつ設けられている。すなわち、駆動装置４は、左側の電動モータ２０に対応する駆動系統３０，４０と、右側の電動モータ２０に対応する駆動系統３０，４０とを備えている。以下の説明においては、一方の電動モータ２０に対応する駆動系統３０，４０について説明するが、他方の電動モータ２０に対応する駆動系統３０，４０も同様に構成されているため、その説明を省略する。

第１駆動系統３０は、制御装置５０から入力される制御信号に基づいて電動モータ２０を駆動する第１駆動回路３１と、電動モータ２０の回転角を検出する第１回転角センサ３２とを備えている。第１駆動回路３１には、電動モータ２０を構成する複数の相への通電を制御するスイッチング素子が設けられている。第１駆動回路３１は、第１回転角センサ３２により検出された回転角に基づいて同スイッチング素子のオンおよびオフを切り替えることにより、電動モータ２０に供給する電流の大きさおよび向きを変化させる。

第２駆動系統４０は、制御装置５０から入力される制御信号に基づいて電動モータ２０を駆動する第２駆動回路４１と、電動モータ２０の回転角を検出する第２回転角センサ４２とを備えている。第２駆動回路４１には、電動モータ２０を構成する複数の相への通電を制御するスイッチング素子が設けられている。第２駆動回路４１は、第２回転角センサ４２により検出された回転角に基づいて同スイッチング素子のオンおよびオフを切り替えることにより、電動モータ２０に供給する電流の大きさおよび向きを変化させる。

制御装置５０は、搭乗者によるハンドル１２の操作量および電動車両１の走行状態に基づいて電動車両１の走行を制御するための車両走行制御を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit）を有する。また、車両走行制御において、電動車両１を加速するための駆動トルク発生制御と、電動車両１を減速するためのブレーキトルク発生制御を行う。制御装置５０には、ハンドル１２の操作量を検出することにより搭乗者の姿勢を検出する姿勢センサ５１と、車輪３の回転速度を検出することにより電動車両１の走行速度（車速）を検出する車速センサ５２と、電動車両１の加速度を検出する加速度センサ５３とが接続されている。

電動モータ２０は、減速機２を介して車輪３に接続されるロータ２１と、ロータ２１を回転させるための回転磁界を発生させるステータ２２とを備えている。ロータ２１は永久磁石型のインナーロータである。第１回転角センサ３２は、ステータ２２に対して相対回転するロータ２１の回転角を、電動モータ２０の回転角として検出する。また、第２回転角センサ４２も同様に、ロータ２１の回転角を電動モータ２０の回転角として検出する。

ステータ２２は第１電磁石界磁２３と第２電磁石界磁２４とを有する。第１電磁石界磁２３は、Ｕ相のコイル、Ｖ相のコイル、およびＷ相のコイルを有する。第２電磁石界磁２４も、Ｕ相のコイル、Ｖ相のコイル、およびＷ相のコイルを有する。第１電磁石界磁２３および第２電磁石界磁２４の３相のコイルは、ステータ２２の鉄芯を構成するステータコアに巻かれている。

第１電磁石界磁２３の３相のコイルには、第１駆動回路３１により電流が印加される。各相への通電および通電停止の切り替えは第１駆動回路３１のスイッチング素子により行われる。また、第２電磁石界磁２４を構成する各相のコイルには、第２駆動回路４１により電流が印加される。各相への通電および通電停止の切り替えは第２駆動回路４１のスイッチング素子により行われる。

上記構成の駆動装置４においては、第１回転角センサ３２および第２回転角センサ４２がともに正常であって電動モータ２０の回転角を検出することができるとき、第１駆動系統３０および第２駆動系統４０のいずれも、電動モータ２０を駆動させることができる。また、第１回転角センサ３２および第２回転角センサ４２のいずれかが電動モータ２０の回転角を検出することができないとき、電動モータ２０の回転角を検出することができる第１駆動系統３０または第２駆動系統４０により、電動モータ２０を駆動させることができる。

制御装置５０の制御の内容について説明する。
制御装置５０は、第１駆動系統３０および第２駆動系統４０に異常が生じていないとき、車両の走行状態等に応じて第１駆動系統３０および第２駆動系統４０の少なくとも一方により電動モータ２０を駆動する。また、第１駆動系統３０に異常が生じているとき、第２駆動系統４０により電動モータ２０を駆動する。また、第２駆動系統４０に異常が生じているとき、第１駆動系統３０により電動モータ２０を駆動する。

図３を参照して、制御装置５０が実行する「車両走行制御」について説明する。なお同制御は、制御装置５０により電動車両１の走行中に繰り返し実行される。制御装置５０は、以下のように各ステップの処理を行なう。

ステップＳ１で、姿勢センサ５１から入力される電気信号に基づいて搭乗者によるハンドル１２のアクセル操作量（加速操作量）が所定量以上か否かを判定する。アクセル操作量は、ハンドル１２が所定の基準位置から前方へ揺動した量である。ステップＳ１においてアクセル操作量が所定量以上と判定したとき、ステップＳ１０で駆動トルク発生制御を実行する。

一方、ステップＳ１においてアクセル操作量が所定量未満と判定したとき、ステップＳ２で、姿勢センサ５１から入力される電気信号に基づいて搭乗者によるハンドル１２のブレーキ操作量（制動操作量）が所定量以上か否かを判定する。ブレーキ操作量は、ハンドル１２が所定の基準位置から後方へ揺動した量である。ステップＳ２においてブレーキ操作量が所定量以上と判定したとき、ステップＳ２０でブレーキトルク発生制御を実行する。

図４を参照して、制御装置５０が実行する「駆動トルク発生制御」について説明する。駆動トルクは、電動モータ２０を回転させるためのトルクである。制御装置５０は、以下のように各ステップの処理を行なう。

ステップＳ１１で、姿勢センサ５１および車速センサ５２から入力される電気信号に基づいて、２系統駆動が要求されたか否かを判定する。２系統駆動は、第１駆動系統３０および第２駆動系統４０で電動モータ２０を駆動することをいう。ステップＳ１１では、例えば、姿勢センサ５１により検出されたアクセル操作量と車速センサ５２により検出された車速とに基づいて、アクセル操作量に応じて設定されている目標速度域よりも車速が小さいか否かを判定する。車速が目標速度域よりも小さい場合には２系統駆動が要求されたと判定する。一方、車速が目標速度域にある場合には、２系統駆動が要求されていないと判定する。

ステップＳ１１において２系統駆動が要求されたと判定したとき、ステップＳ１２で、２つの駆動系統３０，４０が正常か否かを判定する。すなわち、ステップＳ１２では、駆動回路３１，４１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が可能か否かを判定するととともに、回転角センサ３２，４２による電動モータ２０の回転角の検出が可能か否かを判定する。駆動回路３１，４１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が可能か否かの判定は、例えば、そのスイッチング素子に接続された回路に流れる電流を検出することにより行うことができる。また、回転角センサ３２，４２による電動モータ２０の回転角の検出が可能か否かの判定は、回転角センサ３２，４２により検出される回転角の変化態様に基づいて行うことができる。第１駆動回路３１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が不可能なとき、または第２駆動回路４１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が不可能なとき、２つの駆動系統３０，４０が正常でないと判定する。さらに、第１回転角センサ３２による電動モータ２０の回転角の検出が不可能なとき、または第２回転角センサ４２による電動モータ２０の回転角の検出が不可能なとき、２つの駆動系統３０，４０が正常でないと判定する。すなわち、第１駆動回路３１および第２駆動回路４１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が可能なとき、かつ第１回転角センサ３２および第２回転角センサ４２による電動モータ２０の回転角の検出が可能なとき、２つの駆動系統３０，４０が正常と判定する。

ステップＳ１２において２つの駆動系統３０，４０が正常と判定したとき、ステップＳ１３で、２つの駆動系統３０，４０のアクセル制御を行う。アクセル制御は、２つの駆動系統３０，４０で電動モータ２０の回転を加速させる制御である。すなわち、ステップＳ１３においては、２つの駆動系統３０，４０で電磁石界磁２３，２４に回転磁界を発生させることによって、ロータ２１に駆動トルクを付与して電動モータ２０を回転させる。

一方、ステップＳ１１において２系統駆動が要求されていないと判定したとき、またはステップＳ１２において２つの駆動系統３０，４０が正常でないと判定したとき、ステップＳ１４で、２つの駆動系統３０，４０に異常が発生しているか否かを判定する。ステップＳ１４においては、第１駆動回路３１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が可能なとき、かつ第１回転角センサ３２による電動モータ２０の回転角の検出が可能なとき、１つの駆動系統３０が正常、すなわち２つの駆動系統３０，４０に異常が発生していないと判定する。また、第２駆動回路４１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が可能なとき、かつ第２回転角センサ４２による電動モータ２０の回転角の検出が可能なとき、１つの駆動系統４０が正常、すなわち２つの駆動系統３０，４０に異常が発生していないと判定する。

ステップＳ１４において２つの駆動系統３０，４０に異常が発生していないと判定したとき、ステップＳ１５で、電動モータ２０の各相への通電制御が可能、かつ電動モータ２０の回転角の検出が可能な１つの駆動系統、すなわち、第１駆動系統３０または第２駆動系統４０のアクセル制御を行う。すなわち、ステップＳ１５においては、第１駆動系統３０または第２駆動系統４０で電磁石界磁２３，２４に回転磁界を発生させることによって、ロータ２１に駆動トルクを付与して電動モータ２０を回転させる。

一方、ステップＳ１４において２つの駆動系統３０，４０に異常が発生していると判定したとき、ステップＳ１６で、２つの駆動系統３０，４０の通電停止制御を行う。通電停止制御は、バッテリから電動モータ２０への通電を遮断する制御である。

以上のようにロータ２１に駆動トルクが付与されることにより電動モータ２０が回転して、電動車両１が前方に走行する。なお、駆動トルク発生制御が実行されないときであっても、電動モータ２０の回転時においてブレーキトルク発生制御が実行されるまでの間は、電動モータ２０の回転が急に停止しないための駆動トルクがロータ２１に付与されている。

図５を参照して、制御装置５０が実行する「ブレーキトルク発生制御」について説明する。ブレーキトルクは、電動モータ２０の回転を停止させるためのトルクである。制御装置５０は、以下のように各ステップの処理を行なう。

ステップＳ２１で、車速センサ５２から入力される電気信号に基づいて車速が所定の速度以下か否かを判定する。ステップＳ２１において判定基準となる所定の速度は、ブレーキトルクを発生させたときに電動車両１の搭乗者が覚える減速感が小さい速度である。

ステップＳ２１において車速が所定の速度以下と判定したとき、ステップＳ２２で、加速度センサ５３から入力される電気信号に基づいて、電動車両１の減速方向の加速度、すなわち後方への加速度が所定の加速度以上か否かを判定する。ステップＳ２２において判定基準となる所定の加速度は、搭乗者による電動車両１の停止要求が明確と判定される加速度である。

ステップＳ２１において車速が所定の速度以下と判定し、かつステップＳ２２において後方への加速度が所定の加速度以上と判定したとき、ステップＳ２３で、駆動系統３０，４０のうちのいずれか１つの駆動系統に異常が発生しているか否かを判定する。すなわち、ステップＳ２３では、ステップＳ１２と同様に、電動モータ２０の各相への通電制御が可能か否かを判定するとともに、電動モータ２０の回転角の検出が可能か否かを判定する。第１駆動回路３１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が不可能なとき、または第１回転角センサ３２による電動モータ２０の回転角の検出が不可能なとき、１つの駆動系統である第１駆動系統３０に異常が発生していると判定する。また、第２駆動回路４１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が不可能なとき、または第２回転角センサ４２による電動モータ２０の回転角の検出が不可能なとき、１つの駆動系統である第２駆動系統４０に異常が発生していると判定する。

ステップＳ２３において駆動系統３０，４０のうちのいずれか１つの駆動系統に異常が発生していると判定したとき、ステップＳ２４で、２つの駆動系統３０，４０に異常が発生しているか否かを判定する。第１駆動回路３１および第２駆動回路４１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が可能なとき、かつ第１回転角センサ３２または第２回転角センサ４２による電動モータ２０の回転角の検出が可能なとき、２つの駆動系統３０，４０に異常が発生していないと判定する。すなわち、第１駆動回路３１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が可能なとき、かつ第１回転角センサ３２による電動モータ２０の回転角の検出が可能なとき、第１駆動系統３０が正常、すなわち２つの駆動系統３０，４０に異常が発生していないと判定する。また、第２駆動回路４１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が可能なとき、かつ第２回転角センサ４２による電動モータ２０の回転角の検出が可能なとき、第２駆動系統４０が正常、すなわち２つの駆動系統３０，４０に異常が発生していないと判定する。

さらに、ステップＳ２４において２つの駆動系統３０，４０に異常が発生していないと判定したとき、ステップＳ２５で、駆動回路３１，４１のスイッチング素子に異常が発生しているか否かを判定する。すなわち、第１駆動回路３１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が不可能なとき、または第２駆動回路４１のスイッチング素子による電動モータ２０の各相への通電制御が可能なとき、スイッチング素子に異常が発生していると判定する。

そして、ステップＳ２５においてスイッチング素子に異常が発生していないと判定したとき、ステップＳ２６で、ステップＳ２４において異常が発生していると判定された駆動系統を異常駆動系統として、この異常駆動系統の間欠モータロック制御を行う。このとき、ステップＳ２４において異常が発生していると判定された駆動系統は、電動モータ２０回転角の検出が不可能と判定されている。同時に、ステップＳ２４において異常が発生していないと判定された正常な駆動系統の回生制御を行う。

間欠モータロック制御は、電動モータ２０の３相への電力供給状態を切り替えるスイッチング素子の全てを同時にオンに維持することと、電動モータ２０の３相への電力供給状態を切り替える複数のスイッチング素子の全てを同時にオフに維持することを繰り返す制御である。スイッチング素子のオン状態は、電動モータ２０のロータ２１の１回転期間において断続的すなわち間欠的に維持される。また、回生制御は、電動モータ２０への電力供給を停止して、惰性で回転するロータ２１によって発生する電力をバッテリに蓄電する制御である。すなわち、ステップＳ２６においては、２つの駆動系統３０，４０で電動モータ２０の回転を妨げることによって、ロータ２１にブレーキトルクを付与して電動モータ２０の回転を減速させる。

一方、ステップＳ２５においてスイッチング素子に異常が発生していると判定したとき、ステップＳ２７で、ステップＳ２４において異常が発生していると判定された駆動系統を相異常駆動系統として、この相異常駆動系統の通電停止制御を行う。同時に、制御装置が、ステップＳ２４において異常が発生していないと判定された正常な駆動系統の回生制御を行う。通電停止制御は、電動モータ２０の３相への通電を遮断する制御である。すなわち、ステップＳ２７においては、回生制御が行われる駆動系統３０，４０の一方で電動モータ２０の回転を妨げることによって、ロータ２１にブレーキトルクを付与して電動モータ２０の回転を減速させる。

また、ステップＳ２４において２つの駆動系統３０，４０に異常が発生していると判定したとき、ステップＳ２８で、ステップＳ２４において異常が発生していると判定された駆動系統３０，４０を異常駆動系統として、この異常駆動系統のモータロック制御を行う。モータロック制御は、電動モータ２０のロータ２１の１回転期間において、電動モータ２０の３相への電力供給状態を切り替えるスイッチング素子の全てを同時にオンに維持する制御である。すなわち、ステップＳ２８においては、駆動系統３０，４０の双方で電動モータ２０の回転を妨げることによって、ロータ２１にブレーキトルクを付与して電動モータ２０の回転を減速させる。

また、ステップＳ２３において駆動系統３０，４０のうちのいずれか１つの駆動系統に異常が発生していないと判定したとき、ステップＳ２９で、ステップＳ２３において異常が発生していないと判定された正常な２つの駆動系統３０，４０の回生制御を行う。

また、ステップＳ２１において車速が所定の速度以下でないと判定したとき、またはステップＳ２２において後方への加速度が所定の加速度以上でないと判定したとき、ステップＳ３０で、駆動系統３０，４０のうちのいずれか１つの駆動系統の回生制御を行う。なお、このステップ３０で、２つの駆動系統３０，４０の回生制御を行ってもよい。

駆動装置４の動作について説明する。
車速が所定の速度以下、かつ後方への加速度が所定の加速度以上であることを停止条件として、この停止条件が成立したとき、ステップＳ２６，Ｓ２８，Ｓ２９において電動モータ２０にブレーキトルクが発生する。

駆動系統３０，４０に異常が発生しているか否かに応じて、以下のようにしてブレーキトルクが発生する。
（Ａ−１）第１駆動系統３０が異常駆動系統、かつ第２駆動系統４０に異常が発生していないとき、ステップＳ２６で第１駆動系統３０の間欠モータロック制御を行うとともに第２駆動系統４０の回生制御を行うことによりブレーキトルクが発生する。
（Ａ−２）第２駆動系統４０が異常駆動系統、かつ第１駆動系統３０に異常が発生していないとき、ステップＳ２６で第２駆動系統４０の間欠モータロック制御を行うとともに第１駆動系統３０の回生制御を行うことによりブレーキトルクが発生する。
（Ｂ−１）第１駆動系統３０が相異常駆動系統、かつ第２駆動系統４０に異常が発生していないとき、ステップＳ２７で第２駆動系統４０の回生制御を行うことによりブレーキトルクが発生する。なお、このとき、第１駆動系統３０の通電停止制御が行われるため、第１駆動系統３０はブレーキトルクの発生に寄与しない。
（Ｂ−２）第２駆動系統４０が相異常駆動系統、かつ第１駆動系統３０に異常が発生していないとき、ステップＳ２７で第１駆動系統３０の回生制御を行うことによりブレーキトルクが発生する。なお、このとき、第２駆動系統４０の通電停止制御が行われるため、第２駆動系統４０はブレーキトルクの発生に寄与しない。
（Ｃ）駆動系統３０，４０の双方に異常が発生しているとき、ステップＳ２８で駆動系統３０，４０のモータロック制御を行うことによりブレーキトルクが発生する。
（Ｄ）駆動系統３０，４０の双方に異常が発生していないとき、ステップＳ２９で駆動系統３０，４０の回生制御を行うことによりブレーキトルクが発生する。

上記（Ａ−１）および（Ａ−２）および（Ｃ）および（Ｄ）においては、２つの駆動系統３０，４０によりブレーキトルクが発生する。したがって、第１駆動系統３０および第２駆動系統４０の一方、すなわち１つの駆動系統により電動モータ２０を回転させている場合にブレーキトルク発生制御が行われたとき、２つの駆動系統３０，４０によりブレーキトルクが発生する。すなわち、電動モータ２０を回転させるために用いられている駆動系統の数を系統使用数Ａとし、電動モータ２０の回転を停止させるために用いられる駆動系統の数を系統使用数Ｂとしたとき、系統使用数Ｂは系統使用数Ａよりも多い。

（実施形態の効果）
本実施形態の電動車両１によれば以下の効果が得られる。
（１）制御装置５０は、少なくとも１つの駆動系統（例えば第１駆動系統３０）を用いて電動モータ２０を回転させているとき、かつ電動モータ２０を停止するための所定の停止条件が成立しているとき、系統使用数Ａよりも多い数の駆動系統を用いて電動モータ２０にブレーキトルクを発生させる。このため、ブレーキトルクを発生させるための制御として、ブレーキトルクを発生させるための駆動系統の数と系統使用数Ａとを同数に設定した制御しか含まない構成と比較して、より大きなブレーキトルクで電動モータ２０の回転を停止させることが可能になる。すなわち、電動車両１の制動距離を短くすることができる。このように、本発明によれば、電動車両１の制動距離を短くすることに貢献する構成を備える電動モータ用制御装置を提供することができる。

（２）制御装置５０は、異常が発生している駆動系統を異常駆動系統として、上記停止条件が成立しているとき、ステップＳ２６〜Ｓ２８で、異常駆動系統を、ブレーキトルクを発生させるための駆動系統に含める。このような構成によれば、異常駆動系統を含む２つの駆動系統３０，４０によりブレーキトルクを発生させるため、ブレーキトルクを発生させるための駆動系統に異常駆動系統を含めない構成と比較して、ブレーキトルクを発生させるために用いる駆動系統の候補の数が多くなる。

（３）制御装置５０は、駆動系統により電動モータ２０を駆動するための所定の駆動条件が成立しているとき、異常駆動系統以外の駆動系統を用いて電動モータ２０を回転させる。このような構成によれば、電動モータ２０を回転させるための駆動系統に異常駆動系統を含める構成と比較して、電動モータ２０の回転が安定する。このため、駆動系統３０，４０に異常が発生しているときに電動モータ２０の回転が不安定となることが抑制される。

（４）上記停止条件が成立しているか否かが電動車両１の走行状態に応じて変化する。このような構成によれば、系統使用数よりも多い数の駆動系統を用いて電動モータ２０にブレーキトルクを発生させる制御が電動車両１の走行状態に応じて行なわれる。このため、電動車両１の走行状態に見合う適切なブレーキトルクが得られる。

（５）上記停止条件には、電動車両１の走行速度が所定の走行速度以下であることが含まれる。電動車両１の走行速度が所定の走行速度以下のとき、電動モータ２０のブレーキトルクの発生にともない電動車両１の搭乗者が覚える減速感が小さい。このため、上記発明によれば電動車両１が緩やかに減速している感覚を搭乗者に付与することができる。

（６）上記停止条件には、電動車両１の減速方向の加速度が所定の加速度以上であることが含まれる。電動車両１の搭乗者が電動車両１の走行を停止させるとき、電動車両１の減速方向の加速度が所定の加速度以上となる。このため、上記発明によれば電動車両１の搭乗者の意図に応じて適切に電動車両１を減速させることができる。

（７）複数の駆動系統３０，４０は、電動モータ２０のコイルへの電力供給状態を切り替えるスイッチング素子を備え、制御装置５０は、ステップＳ２８で、電動モータ２０のロータ２１の１回転期間においてスイッチング素子を継続してオンに維持することによりブレーキトルクを発生させる。このような構成によれば、電動モータ２０にブレーキトルクを発生させるための制御として、ロータ２１の１回転期間においてスイッチング素子のオンおよびオフを繰り返す制御を行なう構成と比較して、より大きなブレーキトルクを発生させることができる。

（８）制御装置５０は、複数のスイッチング素子の全部をオンに維持することによりブレーキトルクを発生させる。この発明によれば、電動モータ２０にブレーキトルクを発生させるための制御として、複数のスイッチング素子の一部のみの状態をオンに設定する制御を行なう構成と比較して、より大きなブレーキトルクを発生させることができる。

（９）制御装置５０は、少なくとも１つの相への通電が不可能な駆動系統を相異常駆動系統として、この相異常駆動系統の通電制御を停止する。相異常駆動系統は、電動モータ２０にブレーキトルクを発生させることができないため、ブレーキトルクを発生させる必要があるときの相異常駆動系統に対する制御は不要に演算負荷を増大させるものとなる。よって、この発明によれば、相異常駆動系統に対する通電制御が停止されるため、演算負荷の増大が抑制される。

（その他の実施形態）
本発明の実施態様は上記実施形態に限られるものではなく、例えば以下に示すように変更することもできる。また以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を組み合わせて実施することもできる。

・上記実施形態（図５）では、電動車両１の走行速度が所定の走行速度以下、かつ同電動車両１の減速方向の加速度が所定の加速度以上の状態を停止条件が成立している状態としているが、電動車両１の走行速度が所定の走行速度以下の状態を停止条件が成立している状態とすることもできる。

・上記実施形態（図５）では、電動車両１の走行速度が所定の走行速度以下、かつ同電動車両１の減速方向の加速度が所定の加速度以上の状態を停止条件が成立している状態としているが、電動車両１の減速方向の加速度が所定の加速度以上の状態を停止条件が成立している状態とすることもできる。

・上記実施形態（図５）では、停止条件が成立しているか否かが電動車両１の走行速度および加速度に応じて変化するが、車速および加速度以外の電動車両１の走行状態に応じて停止条件が成立しているか否かを変化させることもできる。

・上記実施形態（図５）のブレーキトルク発生制御を変更することもできる。例えば、上記実施形態のステップＳ２６では異常駆動系統の間欠モータロック制御を行っているが、これに代えてモータロック制御を行うこともできる。また、上記実施形態のステップＳ２８では異常駆動系統のモータロック制御を行っているが、これに代えて間欠モータロック制御を行うこともできる。

・上記実施形態（図２）では、電動モータ２０はブラシレスＤＣモータであるが、ブラシレスＤＣモータ以外の電動モータを使用することもできる。また、永久磁石型以外のロータ（例えば巻線型またはかご型のロータ）を使用することもできる。

・上記実施形態（図２）では、第１駆動回路３１により電流が供給される第１電磁石界磁２３と第２駆動回路４１により電流が供給される第２電磁石界磁２４は異なるものであるが、同じ電磁石界磁に第１駆動回路３１および第２駆動回路４１が電流を供給する構成を採用することもできる。

・上記実施形態（図２）では、１つの電動モータ２０に対して２つの駆動系統３０，４０が設けられる構成であるが、１つの電動モータ２０に対して３つ以上の駆動系統を設けることもできる。

・上記実施形態（図１）では、電動車両１は、２つの車輪３を備えるパーソナルモビリティであるが、１つの車輪または３つ以上の車輪を備えるパーソナルモビリティに本発明を適用することもできる。また、各車輪を回転させる電動モータは、それぞれ同じ構成でなくてもよい。

・上記実施形態（図１）では、電動車両１は、搭乗者が１人のパーソナルモビリティであるが、その他の電動車両である電気自動車またはハイブリッド車両に本発明を適用することもできる。また、乗用車に限られず、例えば無線等による外部からの操作に基づいて走行する荷物運搬用の電動車両に本発明を適用することもできる。

１…電動車両（車両）、２…減速機、３…車輪、４…駆動機構、１０…車両本体、１１…搭乗面、１２…ハンドル、２０…電動モータ、２１…ロータ、２２…ステータ、２３…第１電磁石界磁、２４…第２電磁石界磁、３０…第１駆動系統、３１…第１駆動回路、３２…第１回転角センサ、４０…第２駆動系統、４１…第２駆動回路、４２…第２回転角センサ、５０…電動モータ用制御装置、５１…姿勢センサ、５２…車速センサ、５３…加速度センサ。

Claims (9)

1. 走行動力源であり、複数相のコイルを有した複数の電磁石界磁を含む電動モータと、前記電動モータを駆動するための複数の駆動系統とを備え、前記複数の駆動系統の各々は、前記複数の電磁石界磁のうちの対応する一つと電気的に接続され、前記電動モータを駆動する駆動回路と前記電動モータの回転角を検出する回転角センサとを備える車両のための電動モータ用制御装置において、
   前記電動モータを回転させるために用いられている前記駆動系統の数を系統使用数として、少なくとも１つの前記駆動系統を用いて前記電動モータを回転させているとき、かつ、前記電動モータを停止するための所定の停止条件が成立しているとき、前記系統使用数よりも多い数の前記駆動系統を用いて前記電動モータにブレーキトルクを発生させる
   ことを特徴とする電動モータ用制御装置。
2. 請求項１に記載の電動モータ用制御装置において、
   前記所定の停止条件が成立しているとき、かつ、前記回転角センサによる前記電動モータの回転角の検出が不可能な異常が発生している前記駆動系統である異常駆動系統が存在するとき、その異常駆動系統を含む前記系統使用数よりも多い数の前記駆動系統を用いて前記電動モータにブレーキトルクを発生させる
   ことを特徴とする電動モータ用制御装置。
3. 請求項１または２に記載の電動モータ用制御装置において、
   前記駆動系統により前記電動モータを駆動するための所定の駆動条件が成立しているとき、前記回転角センサによる前記電動モータの回転角の検出が不可能な異常が発生しておらず、前記駆動回路による前記電動モータに含まれる少なくとも１つの相への通電制御が不可能な異常が発生していない前記駆動系統を用いて前記電動モータを回転させる
   ことを特徴とする電動モータ用制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動モータ用制御装置において、
   前記所定の停止条件が成立しているか否かが前記車両の走行状態に応じて変化する
   ことを特徴とする電動モータ用制御装置。
5. 請求項４に記載の電動モータ用制御装置において、
   前記所定の停止条件には、前記車両の走行速度が所定の走行速度以下であることが含まれる
   ことを特徴とする電動モータ用制御装置。
6. 請求項４または５に記載の電動モータ用制御装置において、
   前記所定の停止条件には、前記車両の減速方向の加速度が所定の加速度以上であることが含まれる
   ことを特徴とする電動モータ用制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動モータ用制御装置において、
   前記複数の駆動系統は、前記電動モータのコイルへの電力供給状態を切り替えるスイッチング素子を備え、前記電動モータのロータの１回転期間において前記スイッチング素子を継続してオンに維持することによりブレーキトルクを発生させる
   ことを特徴とする電動モータ用制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動モータ用制御装置において、
   前記複数の駆動系統は、前記電動モータのコイルへの電力供給状態を切り替える複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子の全部をオンに維持することによりブレーキトルクを発生させる
   ことを特徴とする電動モータ用制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の電動モータ用制御装置において、
   前記駆動回路による前記電動モータに含まれる少なくとも１つの相への通電が不可能な異常が発生している前記駆動系統である相異常駆動系統が存在するとき、その相異常駆動系統の通電制御を停止する
   ことを特徴とする電動モータ用制御装置。

Images