JPH04150702A - 電気車制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気車制御装置に係り、特に車両の状態を検
出する装置を備えた制御装置を構成してその車両の状態
を検出し、補正制御を行ない、車両性能の向上を図るこ
とに関する。

〔従来の技術〕

従来の電気車制御装置における制御は、特開昭６１−１
４７７０７号のごとく、電動機とそれを制御する制御装
置について、電動機の始動時における駆動輪の空転状態
を検出し、制御指令を調整する構成となっている。これ
らの構成では、定常走行状態において駆動輪の摩擦が急
変した場合、また、車両加速時において、駆動輪の摩擦
係数の最高効率点を引きだす制御が行なわれない等、ま
た回生制動時における駆動転の空転制御が行なわれない
などの欠点があった。また、特開昭６０−１６０３０６
号のごとく、周囲環境の検知によるソフトスタートにお
いては、特殊な状態、例えば外気温は高いが駆動輪の摩
擦は低いなどの場合、十分な空転制御が行なわれない。

また、この場合においても、回生制動時における空転の
制御に関しては考慮されていない。これらのことにより
、走行制御に関して、有効な機能を有していないと考え
られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術においては、電気車制御装置における電動機制
御は定常走行時における摩擦係数の変動の際の電動機制
御について配慮されておらず、またあるものは、車両急
加速時、急減速時における、有効なトラクションのコン
トロールがなされておらず、またあるものは、回生制動
時における駆動輪のトラクション変化に対し有効な制御
が行なわれず、車両自体が不安定になるという問題があ
った。また従来技術においては、パワーステアリング装
置の信号を加味した駆動用電動機の制御を行なう点につ
いて考慮されておらず、またあるものは複数電動機を有
する電気車において、操舵時における有効な電動機制御
を有していない等の問題があった。本発明の目的は、電
気車制御装置について、制御を行なう際に車両の運動状
態を加味した有効な制御を行い、高い運転性能を提供す
ることにある。本発明の他の目的は、車両の状態に応じ
た駆動用電動機の制御を行ない、車両の安全性を提出す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明の電気車制御装置は、
車両搭載用電源と単数もしくは複数の電動機と前記車両
搭載電源より電源を供給され、前記電動機と制御する制
御装置と前記電動機の回転数を検知して前記制御装置に
信号を伝達する回転数検出装置と車両の速度を検出して
前記制御装置に信号を伝達する車両速度検出装置と操舵
ハンドルに加えられた操舵力を検出する装置と検出され
た信号により補助操舵力を与えるパワーステアリング装
置と前記制御装置の基本信号を伝達するアクセル装置を
有し、前記回転数検出装置と前記速度検出装置と前記操
舵力検出装置の信号は前記制御装置に入力され、前記電
動機の制御の補正を行なう構成を有する。

〔作用〕

このような構成とすることにより、車両の駆動輪が路面
状態又は負荷の急変によりスリップもしくは空転を起こ
した際、電動機への指令を補正してスリップもしくは空
転を減少させる様に制御する。このことにより車両の安
定性を向上させることができる。また、回生制動時にも
、スリップを減少させることができ、有効な回生制動を
行うことができ、同時に制動中の車両の安定性も向上さ
せることができる。また、操舵力が検出する装置とパワ
ーステアリング装置は、操舵力を検出した際、パワース
テアリング装置を動作させるとともに、複数電動機を左
右操舵輪に別々にとり付けた車両において、左右電動機
に回転差を起こさせ、有効な旋回性を得ることができる
。また、旋回中にスリップ検出を行なう二とにより、高
い旋回性と車両の安定性を確保することができる。

また、急加速時において、駆動輪のスリップ率を最適に
制御でき、高効率な加速を行なうことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図、本発明の電気車制御装置の基本システムの実施
例である。

車両１には速度検知装置２．アクセル装置８゜制御装置
４．車両搭載電源７が搭載され、駆動輪５にはギヤ１１
を介して駆動用電動機６が設置され、駆動輪５．ギヤ１
１．駆動用電動機６は左右別々に独立して設置され、そ
れぞれについて制御装置４が独立して設置されている。

また、操舵輪１２には、操舵力検出器９を含むパワース
テアリング装置１ｏが設置されている。アクセル装置８
は車両１の運転者の意志により、踏み込み量が加減によ
って、速度指令を制御装置４に伝達する。

速度検知袋Ｗ２は車両１の速度を制御装置に信号として
伝達する働きをする。また、駆動用電動機６には回転数
検出装置ｉ３が設置され、駆動用電動機６の回転数を検
出して制御装置４へ伝達する。

パワーステアリング装置１０に含まれている操舵力検出
器９は操舵ハンドル１３に操舵操作が加えられた際に操
舵力を検出して、パワーステアリング装置１０を動作さ
せるとともに、信号を制御装置４に伝達する。アクセル
装置８のアクセス回路ルが踏み込まれた際、アクセス装
置８はアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を制御
装置４に伝達する。制御装置４はアクセル装置８の信号
の度合によって駆動用電動機６を動作させ、駆動用電動
機６の駆動力はギヤ１１を介して駆動輪５に伝達される
。ここで駆動輪５は路面１４と接して駆動力を伝達する
。ここで制御装置４は常に駆動用電動機６の回転数と車
両１の速度をそれぞれ回転数検出袋Ｗ３．速度検知装置
２よりとり込んでおり、車両速度に対する電動機回転数
が過大になった場合、制御袋［４は駆動輪５がスリップ
もしくは空転していると判断し、電動機に対する指令を
低下させて、スリップもしくは空転を減少させるように
制御を行なう。このことにより、車両１の運転者はアク
セルペダルの頻繁な操作をすることなしに有効に車両を
前進もしくは後進させることができる。また、車両１が
定速走行時に路面１４の摩擦が急変した場合にも、運転
者は面倒な操作をすることなく、有効に駆動輪５を路面
１に接地させておくことができる。

第２図は、第１図の本発明の電気車制御装置における基
本ブロック線図である。車両の運転者の意志はアクセル
によって伝達され、アクセル回路によって信号が伝達さ
れる。アクセス回路の信号は指令値演算部１．指令値演
算部２に各々分配され、アクセル入力に対する電動機へ
の指令を演算する。演算された指令値によって、電動機
への電圧もしくは電流を制御し、各々駆動力を発生する
。

電動機１．電動機２が駆動されることによって回転数が
発生し、その回転数は車両速度とつき合わせて演算が行
なわれ、最終的にアクセス信号に帰還される。この時回
転数と車速の演算結果とアクセル信号は再度演算が行な
われて、指令値演算部へと帰還される。このことにより
、車速に対し回転数が高い場合には、アクセル信号を絞
るように制御されることになり、駆動輪のスリップ、空
転を未然に防止できる。

第３図は第２図の空転、スリップ防止制御における最高
効率点制御のための駆動輪の摩擦係数とスリップ率の関
係を表すグラフである。°第１図における速度検知装置
２の値をＶｓ、複数の電動機の電動機回転数を各々Ｖ　
＋ａｌｙ　Ｖｅｘとすると各駆動輪のスリップ率は Ｓ　ｓｒ　−（Ｖｓ　　Ｖ−ｚ）／　Ｖｓ　：右駆動輪
スリップ率Ｓ　ａｍ　＝（Ｖｘ−Ｖ、ｚ）／　Ｖｓ　：
左駆動輪スリップ率と表わされる。上式をもとに、第３
図に示す様に摩擦係数が最大となるスリップ率となる様
に電動機回転数Ｖ　ａ　工＊　Ｖ　ｗａ　ｚを制御する
。通常はこのスリツブ率を０．２　付近、すなわち摩擦
係数が最大になる付近に設定し、スリップ率が大きい時
には、第２図に示すシーケンスにより電動機への指令が
絞られ、電動機回転数は下がり、スリップ率は低下する
。スリップ率が小さい時には、電動機の回転数を上昇さ
せ、スリップ率を増加させる。このことによって、加速
時もしくは摩擦係数の急変時においても、駆動輪の摩擦
係数を最高点に制御することができ、車両の安定性向上
を図ることができる。

第４図は第１図における電気車制御装置の回生制動時の
動作を示すフローチャートである。第１図において、運
転者が制動をかけるべくアクセル装置８を施した際に、
制御装置４は直ちに回生制動制御に移る。回生制動制御
は第４図に示す様にまず車両の速度と電動機の回転数を
入力し、スリップ率の演算を行なう。演算されたスリッ
プ率はあらかじめ設定された目標となるスリップ率と比
較され、設定値よりスリップ率が大きい場合、すなわち
車速に対して電動機回転数が大きい場合には、回生制動
指令を制限して、スリップ率を小さくする。逆に設定値
よりスリップ率が小さい場合すなわち車速に対して電動
機回転数が小さい場合は回生制動力を増加させ、スリッ
プ率を大きくする。また、これらの動作は、回生制動初
期においてソフトスタート効果をもたせることができる
。

これらの動作によって、回生制動制御時における車両の
運動エネルギーは有効に回生される。同時にアンチスキ
ッド効果を持たせることが出来、車両の安定性が向上す
る。また、制動を機械ブレーキと併用で行なった際、第
４図におけるフローチャート内では、常にリアルタイム
で電動機回転数を監視しているため、駆動輪がロックし
た場合はアンチロックブレーキ処理を行ない、アンチロ
ック効果をもたせることも可能となる。

第５図、第６図は第１図の電気車制御装置におけるパワ
ーステアリング制御の実施例を示す。

第５図において、車両が旋回するときの半径をｒｓ、車
両のタイヤ径φ７、車両の左右輪間距離（トレッド）を
Ｑｔ　とすると タイヤ外周　πφ１ となり、車両が１周旋回した時の内側車輪の走行距離は １周の長さ　２πｒｓ ここから、外周の長さは 外周１周の長さ　２π（ｒｓ＋Ｑｔ） よって、内輪と外輪の回転数の比は外輪の方が内輪より
ｒｓ＋Ｑｔ／ｒｓ倍多くなる。第６図の実施例における
構成は、駆動・操舵輪１５左右に各々独立して電動機６
ａ、６ｂが設置されている。ここで操舵ハンドル１３を
操作すると、操舵力検出器９は操舵力を検出し、パワー
ステアリング装置１０を動作させるべく、操舵力を電気
的信号に変換した信号を制御装置４に伝達する。制御装
置４では、パワーステアリング装置１０を動作させる制
御と、駆動、操舵輪１５の内輪の回転数、もしくは外輪
の回転数と操舵角、トレッドより、もう一方の駆動・操
舵輪の回転数を前式より算出し。

電動機６ａ、６ｂに回転数指令、もしくは速度指令、も
しくはトルク指令を与える。このことによって、左右独
立した電動機によって駆動した場合においてディファレ
ンシャルギヤを使用することなく、確実に旋回を行なう
ことが可能となる。また、操舵力検出器９の信号をトル
ク微分することによって、パワーステアリング装置にお
いても応答性、フィーリングを向上させることができる
。

また、すえ切りなど、急旋回を必要とする場合において
は、片方の電動機を正転、もう片方の電動機を逆転させ
ることによって、急旋回を行う方法も期待できる。

第７図は本発明の電気車制御装置のマイクロコンピュー
タによる構成の実施例である。各車両用のセンサによっ
て車両の状態を検出し、それらの信号は車両用のマイコ
ンに入力される。マイコンでは入力された信号によって
、第１図〜第６図に示される様な補正制御を行ない、左
右独立に設置された電動機に、左右モータマイコン、左
右電流制御回路、左右インバータによって、トルク指令
もしくは速度指令を伝達する。また、システム内には異
常検知回路を設置して、異常時の保護を行なう。本実施
例においては、左右電動機用のマイクロコンピュータと
、それらの総括制御を行なう車両用マイクロコンピュー
タ−という複数マイクロコンピュータ−による構成と相
互監視によって制御装置の安全性向上と、柔軟で多様な
制御を行なうことを可能としている。第７図の実施例に
おいては、インバーターを用いた誘動電動機のシステム
の構成を示しているが、複数マイコンと各種センサによ
る構成は、チョッパ回路による直流電動機においても応
用することができる。

第８図は第７図の本発明の電気車制御装置の実施例にお
ける制御ブロック図である。外部からのセンサのアクセ
ル量とハンドル角、その他の信号を制御系に入力し、そ
れらの信号によって左右独立したインバータを制御し、
電動機を制御する。

本制御ブロック図においても、車両マイコン部とインバ
ータマイコンのための複数制御系を構成している。

〔発明の効果〕

本発明によれば、車両が不安定となる駆動輪の空転、ス
リップを検出し、駆動力を発生する電動機の制御を行な
い、車両が不安定な状態となったり、運転車の意図しな
い状態となることを防ぎ、車両の安定性、安全性を確保
することができる。

また、車両急操作状況においても、安全かつ高効率な走
行を行うことが可能となる。また、回生制動時において
運動エネルギーを有効に電気エネルギーに変換すること
ができる。

本発明の他の効果として、電動機制御とパワーステアリ
ング制御を結びつけることにより、安全性、安定性の高
い旋回性能と、旋回のための補助機器、例えばディファ
レンシャルなどを省略することができ、車両の軽量化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は車両の構成図、第２図は制御基本ブロック線図
、第３図は摩擦係数−スリップ率の関係のグラフ、第４
図は回生制動制御基本フローチャート、第５図は車両旋
回時の位置関係図、第６図はパワーステアリング装置と
複数電動機による基本システム構成図、第７図はマイコ
ン制御回路構成図、第８図はマイコン制御ブロック図。 １・・・車両、２・・車速検出装置、３・・・回舞数検
出装置、４・・・制御装置、６・・・駆動用電動機、８
・・・アラセル装置、９・・・操舵力検出装置、１０・
・・パワー２テアリング装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両搭載電源と複数の電動機と制御装置から成る電
   気車制御装置において、車両に速度検出器と前記電動機
   により駆動される駆動輪に回輪数検出器を設け、車両速
   度と駆動輪回転数より前記駆動輪のスリップ量を検出し
   、前記電動機に対するトルク指令、回転数指令を変え、
   高効率なトラクションを得ることを特徴とした電気車制
   御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記制御装置は複
   数であることを特徴とした電気車制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、回生制動制御の際
   、前記速度検出器と前記回転数検出器によつて前記駆動
   輪の摩擦を検知し、前記回生制動制御をソフトスタート
   させることを特徴とした電気車制御装置。 ４、特許請求の範囲第４項において、前記駆動輪のスリ
   ップ量が増大した時、前記回生制動制御の指令値を制御
   し、前記駆動輪のトラクションを有効に制御することを
   特徴とする電気車制御装置。 ５、特許請求の範囲第４項において、機械ブレーキによ
   る制動時に前記回生制動制御の指令値を制御し、前記駆
   動輪のトラクションを有効に制御することを特徴とした
   電気車制御装置。 ６、車両搭載電源と複数の電動機と制御装置と操舵輪に
   取り付けられたパワーステアリング装置とパワーステア
   リング装置用のトルクセンサから成る電気車制御装置に
   おいて、前記複数電動機は前記パワーステアリング装置
   の前記トルクセンサの信号により制御されることを特徴
   とした電気車制御装置。 ７、特許請求の範囲第７項において、前記複数電動機は
   トルクを制御されることを特徴とした電気車制御装置。 ８、特許請求の範囲第７項において、前記トルクセンサ
   の信号は、トルク微分制御されることを特徴とした電気
   車制御装置。 ９、車両搭載電源と制御装置と操舵輪に取り付けられた
   パワーステアリング装置とパワーステアリング装置用の
   トルクセンサと前記操舵輪を駆動する複数電動機から成
   る電気車制御装置において、すえ切り操舵の際、片方の
   電動機を正回転、もう片側の電動機を逆回転させること
   を特徴とした電気車制御装置。