JPH08265919A - 電動車両用ブラシレス直流電動機の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電機子コイルや駆動回路の構成部品などが過負
荷運転により焼損するのを防ぐことができる電動車両用
ブラシレス直流電動機の駆動方法を提供する。 【構成】 電動車両用のブラシレス直流電動機１の電機
子コイル１２の温度及び電機子コイル１２に駆動電流を
流すスイッチ回路４１の温度をそれぞれ検出する温度セ
ンサ４７及び４６を設ける。温度センサ４６または４７
のいずれかにより異常な温度上昇が検出されたときに、
電動機１の制御進み角を遅角させる制御を行い、これに
より電機子コイル１２に供給される駆動電流を制限して
駆動電流による発熱を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動スクータや、電気
自動車等の電動車両の駆動源として用いる電動車両用ブ
ラシレス直流電動機の駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動スクータや電気自動車等の電動車両
の駆動源として、ブラシレス直流電動機が用いられてい
る。周知のように、ブラシレス直流電動機は、３相以上
の多相の電機子コイルを有するステータと、磁石界磁を
有するロータと、ロータの回転角度位置を検出する位置
検出器と、バッテリを電源として、位置検出器により検
出されたロータの回転角度位置に応じて決定される相の
電機子コイルに、速度調節部材の増速側及び減速側への
変位に応じてそれぞれデューティ比が増加及び減少する
ようにパルス幅変調された駆動電流を流す駆動装置とを
備えていて、位置検出器により検出されたロータの回転
角度位置に応じて駆動電流を流す相（励磁相）を切り替
えることによりロータを回転させるようになっている。

【０００３】ここで駆動電流のデューティ比は、駆動電
流のオンオフの周期に対するオン時間の割合を示すもの
で、駆動電流が流れる時間をｔon、駆動電流が零になる
時間をｔoff 、オンオフの周期をＴ（＝ｔon＋ｔoff ）
とした場合、デューティ比ＤＦは、ＤＦ＝（ｔon／Ｔ）
×１００［％］で定義される。

【０００４】ブラシレス直流電動機において、駆動電流
を流す相を切り換える位相角（電気角）は制御進み角γ
と呼ばれており、この制御進み角γは一般には、理論的
な切換位相角よりも進み側に設定される。

【０００５】ブラシレス直流電動機においては、上記制
御進み角γにより発生トルク及び最高回転数が変化し、
トルクを大きくするように制御進み角γを設定すると最
高回転数が低くなり、制御進み角γを進角させていくと
最高回転数が高くなるが発生トルクは小さくなってい
く。

【０００６】電動車両においては、電動機により車軸を
直接駆動するダイレクトドライブ方式を採用するか、ま
たは電動機の回転を、変速比が一定値に固定された変速
機を介して車軸に伝達する方式を採用する場合が多い
が、これらの場合には、電動機の駆動回転領域を広くと
ることが必要とされる。そのためダイレクトドライブ式
の電動車両にブラシレス直流電動機を用いる場合には、
低速時に十分に大きなトルクを得ることができる制御進
み角γを正規の制御進み角γo として設定して、回転数
が設定値を超える領域で回転数の上昇に応じて制御進み
角γを正規の制御進み角γo に対して進角させ、回転数
が設定された進角終了回転数を超える領域では制御進み
角の進角量を最大値に保持するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、回転数
が設定値を超える範囲で制御進み角γを正規の制御進み
角γo よりも進角させる制御を行わせる場合、上り坂等
で速度調節部材の増速側への変位量を最大にした状態
（フルスロットルの状態）で運転しているときに、制御
進み角γが最大進角値に保たれた状態になり、電動機の
駆動電流は定格値を超えた状態になる。このような状態
が長時間続くと、電機子コイルや駆動装置の半導体スイ
ッチ素子の温度が上昇して許容値を超え、これらが破損
するおそれがある。また駆動電流が定格値を超える状態
が長時間続くとバッテリの温度が上昇して、該温度が許
容値を超える場合もある。

【０００８】そのため、従来は、駆動装置や電機子コイ
ルの温度を検出する温度センサを設けて、該温度センサ
により異常な温度上昇が検出されたときに、駆動電流の
デューティ比を減少させることにより温度上昇を抑制す
る温度上昇抑制制御を行なわせていたが、この場合制御
進み角の制御は行なっていなかった。

【０００９】ところが、温度上昇時に駆動電流の平均値
を小さくしても、制御進み角が進角したままであると、
無効電流が多く流れるため、回転数が大幅に低下し、走
行速度が制限されるという問題が生じる。実用上、温度
上昇抑制制御を行なう際の回転速度の落ち込みはできる
だけ小さくすることが望ましい。

【００１０】本発明の目的は、温度上昇抑制制御を行な
った際の回転数の変動幅を小さくすることができるよう
にした電動車両用ブラシレス直流電動機の駆動方法を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、バッテリを電
源として、ブラシレス直流電動機のロータの回転角度位
置に応じて決定される相の電機子コイルに、速度調節部
材の増速側及び減速側への変位に伴ってそれぞれデュー
ティ比が増加及び減少するようにパルス幅変調された駆
動電流を流して前記電動機を駆動する車両用ブラシレス
直流電動機の駆動方法に係わるものである。

【００１２】本発明においても、駆動電流を流す相を切
り換える位相角を制御進み角として、該制御進み角を回
転数に応じて制御するか、または該制御進み角を速度調
節部材の変位量と回転数とに対して制御する。

【００１３】制御進み角を回転数に応じて制御する場合
には、電動機の回転数が設定値以下であるときに制御進
み角を予め設定した正規の制御進み角に固定し、電動機
の回転数が設定された進角開始回転数を超える範囲では
制御進み角を回転数の上昇に伴って正規の制御進み角よ
りも進角させ、電動機の回転数が設定された進角終了回
転数以上になる範囲では制御進み角の進角量を設定され
た値に固定する。

【００１４】また制御進み角を速度調節部材の変位量と
回転数とに対して制御する場合には、電動機の回転数が
設定値以下であるときには速度調節部材の変位量の如何
に係わりなく制御進み角を予め設定した正規の制御進み
角に固定し、電動機の回転数が設定値を超える範囲で
は、速度調節部材の増速側への変位量が回転数に応じて
設定された進角開始変位量を超える範囲で制御進み角を
速度調節部材の増速側への変位量に対して正規の制御進
み角よりも進角させ、速度調節部材の増速側への変位量
が設定された進角終了変位量以上になったときには制御
進み角の進角量を設定された値に固定する。

【００１５】本発明においては、制御進み角に対して上
記いずれの制御を行う場合にも、バッテリと電機子コイ
ルと該電機子コイルに流す駆動電流を制御する駆動回路
とを含む系の各部の内、温度の監視を要する部分の温度
を検出して、温度の異常上昇が検出されたときに制御進
み角を遅角させることにより駆動電流を減少させて温度
上昇を抑制する温度上昇抑制制御を行う。

【００１６】また、温度の監視を要する部分の温度の異
常上昇が検出されたときに、単に制御進み角を遅角させ
るだけでなく、制御進み角を遅角させると同時に駆動電
流のデューティ比をも減少させることにより温度上昇抑
制制御を行うようにしてもよい。

【００１７】本発明において、駆動電流のデューティ比
の制御のしかたは特に限定しないが、制御進み角を速度
調節部材の変位量と回転数とに対して制御する場合に
は、速度調節部材の変位量に対するデューティ比の変化
率を電動機の回転数に応じて変化させるようにデューテ
ィ比を速度調節部材の変位量と回転数とに対して制御す
るのが望ましい。

【００１８】本発明においてはまた、温度上昇抑制制御
が行われているときに、温度上昇抑制制御中であること
を示す警告信号を発生させ、該警告信号により警告装置
の適宜の表示手段を動作させるようにするのが望まし
い。

【００１９】本発明において、温度の異常上昇の有無の
判定は、検出された温度が設定値を超えているか否かに
より行うが、この場合に用いる設定値は１つでもよく、
複数でもよい。例えば、検出された温度が設定値以上に
なっている状態を異常な温度上昇が生じている状態と
し、検出された温度が設定値未満になっている状態を異
常な温度上昇が解消された状態とするようにしてもよ
く、検出された温度が第１の設定値以上になった状態を
異常な温度上昇が生じた状態とし、検出された温度が第
１の設定値よりも低く設定された第２の設定値以下にな
った状態を異常な温度上昇が解消した状態とするように
してもよい。

【００２０】

【作用】上記のように、温度の監視を要する部分の温度
を検出して、温度の異常上昇が検出されたときに制御進
み角を遅角させると、駆動電流が減少するため、バッテ
リや駆動装置内の駆動電流制御用半導体スイッチ、ある
いは電機子コイル等の、駆動電流が流れる部分からの発
熱を抑制することができる。

【００２１】また上記のように制御進み角を遅角させる
ことにより駆動電流を減少させる方法をとると、以下に
示すように、制御進み角を遅角させずに駆動電流のデュ
ーティ比をのみを減少させる従来の方法をとった場合に
比べて、回転数の落ち込みを少なくすることができる。

【００２２】ブラシレス直流電動機を駆動源とした電動
車両において、フルスロットルの状態で運転が行われて
いて、電機子コイルにデューティ比が１００％の駆動電
流が供給されているとすると、制御進み角がγo 〜γ3
のときの電動機の出力Ｐ［Ｗ］は、回転数Ｎ［ｒｐｍ］
に対して、例えば図８の曲線Ｐm(γo)〜Ｐm(γ3)のよう
に変化する。また図８において曲線Ｒ（θ1)〜Ｒ（θ4)
は、それぞれ道路の傾斜角がθ1 〜θ4 （θ1 ＜θ2 ＜
θ3 ＜θ4 ）であるときの走行抵抗を示しており、Ｒ
（θo)は、傾斜角がほぼ０の場合（平地走行の場合）の
走行抵抗を示している。更に、フルスロットルの状態
（駆動電流のデューティ比が１００％の状態）で走行し
ているときに、制御進み角がγ1 〜γ3 であるとする
と、駆動電流Ｉと回転数Ｎとの関係は図７の曲線Ｉ（γ
1)〜Ｉ（γ3)のようになる。

【００２３】今制御進み角をγ3 として、フルスロット
ルの状態で傾斜角がθ1 の坂道を走行しているものとす
ると、動作点は図８のａ点になり、電動機の回転数はＮ
a となる。このとき電機子コイルには、図７に示すよう
に、定格値を超えた駆動電流Ｉ3 が流れる。この状態が
長く続くと電機子コイルの温度が過度に上昇して該コイ
ルが破損したり、駆動電流をオンオフする半導体スイッ
チの温度が上昇して該半導体スイッチが破損したりする
おそれがある。

【００２４】従来の方法では、このとき制御進み角をγ
3 のままにして、駆動電流のデューティ比を減少させる
制御を行っていた。制御進み角をγ3 のままにして、駆
動電流のデューティ比を減少させると、駆動電流Ｉと回
転数Ｎとの関係は図７の曲線Ｉ（γ3)´のようになり、
駆動電流は定格値または定格値よりも低い値Ｉ1 まで低
下するが、回転数はＮr まで低下してしまう。この回転
数の落ち込みは比較的大きいため、温度上昇抑制制御が
働いたときに走行速度が急に低下して運転者に不快感を
与えるだけでなく、温度上昇抑制制御が行われている間
走行性能が大幅に低下するため好ましくない。

【００２５】これに対し、本発明では、所定の温度上昇
が検出されたときに制御進み角を例えばγ1 （＜＜γ3
）まで遅角させる。このようにすると、図７において
動作点はｃとなって駆動電流がＩ1 まで低下するため、
各部の温度上昇が抑制される。また回転数はＮc （＞Ｎ
r ）となるため、回転数の落ち込みも抑制され、温度上
昇抑制制御が車両の走行性能に与える影響を軽減するこ
とができる。

【００２６】また、温度上昇時に制御進み角をγ3 のま
まにして駆動電流のデューティ比を減少させる制御を行
った場合、フルスロットル時の出力対回転数特性は図８
の曲線Ｐm(γ3)´のように横に寝た特性になるため、負
荷変動に対する回転数の変動が大きくなる。温度上昇時
に負荷変動に対する回転数の変動が大きい制御を行う
と、運転のフイーリングが悪くなり、過負荷に弱い印象
を運転者に与えることになり好ましくない。

【００２７】これに対し、本発明のように温度上昇時に
制御進み角を遅角させる制御を行った場合の出力対回転
数特性は、例えば図８の曲線Ｐm(γ1)のように立った特
性であるため、負荷変動に対する回転数の変動を小さく
抑えることができ、運転のフィーリングが悪くなるのを
防ぐことができる。

【００２８】上記のように、本発明の方法では、異常な
温度上昇が検出されたときに制御進み角を遅角させる
が、制御進み角を遅角させ過ぎると、無効電流が大きく
なり過ぎて好ましくない。そこで、制御進み角を遅角さ
せると同時に駆動電流のデューティ比を減少させる制御
を行わせるようにすると、温度上昇の抑制のための制御
進み角の遅角量をそれ程大きくしなくて済むため、無効
電流を必要以上に大きくすることなく温度上昇を抑制す
ることができる。

【００２９】上記のように、温度上昇抑制制御が行われ
ていることを表示させるようにすると、温度上昇抑制制
御が行われているために回転数が上昇しないことを運転
者に知らせることができるため、運転者が温度上昇抑制
制御が行われている状態を故障と誤解するおそれをなく
すことができる。

【００３０】

【実施例】図１は、本発明を適用する電動車両の一例と
して、電動スクータの要部の構成例を示したもので、同
図において、１はステータ２とロータ３とからなるアウ
タロータ構造のブラシレス直流電動機、４はケーシング
５とカバー６とからなっていて電動機１を収容するモー
タハウジング、７はロータ３の回転軸、８は回転軸７を
ケーシング５に支持する軸受、９は回転軸７に直結され
た車輪である。

【００３１】図示のブラシレス直流電動機１のステータ
２は環状の継鉄部から３ｎ個（ｎは整数で例えば４）の
突極部を放射状に突出させたステータ鉄心１１と、該ス
テータ鉄心の突極部に巻回されたコイル１２ｕ〜１２ｗ
を３相星形結線して構成された電機子コイル１２とから
なり、各突極部の外周側端部がステータ磁極１３となっ
ている。電機子コイル１２の３相出力端子は後述の駆動
回路の出力端子に接続されている。

【００３２】ロータ３は、ほぼカップ状のフライホイー
ル１４の周壁部内周に永久磁石１５を取り付けたものか
らなっている。永久磁石１５は径方向に着磁されて、ス
テータ磁極１３と径方向に対向する２ｎ極のロータ磁極
１６を構成している。

【００３３】フライホイール１４の底壁部中央にはボス
１７が設けられ、該ボス１７が回転軸７の一端に嵌着さ
れて、ロータ３が回転軸７に取り付けられている。

【００３４】ケーシング５は軽合金等からなっていて、
カップ状部１８と軸受支持部１９とを有し、軸受支持部
１９に嵌装された軸受８により回転軸７が支持されてい
る。ケーシング５は図示しない車両の車体に固定されて
いる。

【００３５】カバー６は軽合金等からなっていて、カッ
プ状部２０と該カップ状部の底壁中央部に設けられたス
テータ取付部２１とを有し、ステータ取付部２１に、ね
じ２２によりステータ鉄心１１が取り付けられている。
ケーシング５とカバー６とは、それぞれのカップ状部１
８及び２０の開口側を突き合せた状態でねじ（図示せ
ず）により互いに結合され、両カップ状部１８及び２０
によりブラシレス直流電動機１が覆われた状態になって
いる。

【００３６】ロータ３の磁極の回転角度位置を検出する
ため、ロータ３のボス１７の外周に固着されたロータ位
置検出用磁石２３と、これを取り囲むように、ステータ
鉄心１１の環状部に１２０度間隔で取り付けられたホー
ルＩＣ等のホール素子からなる３個の位置検出器２４ｕ
〜２４ｗ（図１には２４ｕのみを図示してある。）とが
設けられている。

【００３７】軸受８は、軸線方向に間隔をあけて配置さ
れた２個のボールベアリング２５，２５からなってい
て、回転軸７を回転自在に支持している。

【００３８】車輪９は、リム２７と該リムの外周に装着
されたタイヤ２８とからなっている。リム２７の中央部
には円筒部２９が固定され、円筒部２９がスプライン３
０を介して回転軸７に嵌合されて回転軸７と車輪９とが
互いに結合されている。リム２７の軸受８側の面には、
円筒部２９を取り囲む状態でほぼカップ状に形成された
泥よけ３１が固定されている。

【００３９】図２はブラシレス直流電動機１を駆動する
駆動制御系の構成を示したもので、この制御系としては
公知のものを使用できる。同図において、３６は電動ス
クータのハンドルに設けられたアクセルグリップ（速度
調節部材）、３７はアクセルグリップ３６に可動接触子
３７ａが連結されて両端に直流電圧が印加されたポテン
ショメータ（変位量センサ）で、ポテンショメータ３７
の可動接触子と接地間に得られる速度調節部材の変位量
検出信号と、位置検出器２４ｕ〜２４ｗから得られるロ
ータ３の位置検出信号とがコントローラ３８に入力され
ている。

【００４０】コントローラ３８はマイクロコンピュータ
を備えていて、ポテンショメータ３７から得られる速度
調節部材の変位量検出信号と図示しない回転センサから
得られる回転数検出信号とに基づいてブラシレス直流電
動機１の電機子コイルに供給する駆動電流のデューティ
比ＤＦと制御進み角γとを決定する。

【００４１】コントローラ３８はまた、位置検出器２４
ｕ〜２４ｗの出力信号に基づいて駆動電流を流す相を決
定して、電機子コイル１２の３相のコイル１２ｕ〜１２
ｗにそれぞれ流す駆動電流の位相角とデューティ比とを
定めるためのスイッチング信号を駆動回路３９に与え
る。

【００４２】駆動回路３９はゲートドライブ回路４０と
スイッチング回路４１とを備え、ゲートドライブ回路４
０はコントローラ３８に接続されている。またスイッチ
ング回路４１は電機子コイル１２のＵ，Ｖ，Ｗ３相のコ
イル１２ｕ〜１２ｗに接続されている。

【００４３】スイッチング回路４１は、ドレインソース
間回路が直列に結線された３対のＦＥＴ（電界効果トラ
ンジスタ）（４２ｕ，４２ｚ），（４２ｖ，４２ｙ）及
び（４２ｗ，４２ｘ）を並列に接続した構成を有する周
知の３相ブリッジ形の回路で、各ＦＥＴのソース・ドレ
ン間にはダイオード４４が接続されている。ＦＥＴ４２
ｕ〜４２ｗ及び４２ｘ〜４２ｚのゲートはそれぞれゲー
トドライブ回路４０の出力端子Ｕ〜Ｗ及びＸ〜Ｚに接続
され、ＦＥＴ４２ｕ〜４２ｗのソースが電機子コイル１
２のＵ，Ｖ，Ｗ３相のコイル１２ｕ〜１２ｗの入力端子
に接続されている。ＦＥＴ４２ｕ〜４２ｗのドレインの
共通接続点にバッテリ４３の正極端子が接続され、該バ
ッテリの負極端子は接地されている。ＦＥＴ４２ｘ〜４
２ｚのソースの共通接続点と接地間に電流検出回路４５
が接続され、この電流検出回路４５から得られる電流検
出信号がコントローラ３８に入力されている。電流検出
回路４５は例えば抵抗値が十分に小さい抵抗器からなっ
ていて、その両端に駆動電流の大きさに相応した電流検
出信号を発生する。

【００４４】本実施例では、駆動回路３９の主としてス
イッチング回路４１の部分の温度を検出する温度センサ
４６と、電機子コイル１２の温度を検出する温度センサ
４７と、バッテリ４３の温度を検出する温度センサ４８
とが設けられ、これらの温度センサ４６〜４８の出力は
コントローラ３８に入力されている。

【００４５】本実施例ではまた、液晶表示パネル、ＬＥ
Ｄ、ブザー等の表示手段を備えた警告装置５０が設けら
れ、コントローラ５０が発生する警告信号が警告装置５
０に入力されている。

【００４６】本実施例では、アクセルグリップ（速度調
節部材）３６と、ポテンショメータ３７と、コントロー
ラ３８と、駆動回路３９とにより、速度調節部材の増速
側及び減速側への変位に伴ってそれぞれデューティ比が
増加及び減少するようにパルス幅変調された駆動電流を
電機子コイル１２ｕ〜１２ｗに流す駆動装置が構成され
ている。

【００４７】駆動回路３９は、コントローラ３８が出力
するスイッチンク信号に基づいて各ＦＥＴ４２ｕ〜４２
ｗ及び４２ｘ〜４２ｗにそれぞれパルス波形のトリガ信
号Ｓu 〜Ｓw 及びＳx 〜Ｓz を供給してこれらのＦＥＴ
をオン・オフ制御することにより、電機子コイルに駆動
電流を流すとともに、各相の駆動電流のデューティ比を
アクセルグリップ３６の回動量（速度調節部材の変位
量）に応じて変化させる。

【００４８】図３（Ａ）〜（Ｌ）は３相ブラシレス直流
電動機の各部の信号波形と駆動電流波形とを回転角θに
対して模式的に示したもので、図３（Ａ）〜（Ｃ）はそ
れぞれ位置検出器２４ｕ〜２４ｗが発生する位置検出信
号ｅu 〜ｅw の一例を示している。コントロール回路３
８はこれらの位置検出信号に論理演算を施すことによ
り、図３（Ｄ）〜（Ｆ）及び（Ｇ）〜（Ｉ）に示すよう
なトリガ信号Ｓu 〜Ｓw及びＳx 〜Ｓz を作り出す。ト
リガ信号Ｓu 〜Ｓw 及びＳx 〜Ｓz がそれぞれ発生して
いる期間ＦＥＴ４２ｕ〜４２ｗ及び４２ｘ〜４２ｚが導
通するため、電機子コイルの３相のコイル１２ｕ，１２
ｖ及び１２ｗにはそれぞれ、図３（Ｊ），（Ｋ）及び
（Ｌ）に示すように駆動電流が流れる。この例では、図
３（Ｄ）ないし（Ｉ）において、トリガ信号Ｓu 〜Ｓw
及びＳx 〜Ｓz のそれぞれの立上り及び立下りの位相角
がそれぞれ、励磁相の理論的な切換位相角よりも一定の
角度だけ進角した状態にある。なお図３においては駆動
電流のデューティ比を１００％としている。デューティ
比を１００％未満とした場合には、信号Ｓu 〜Ｓw ，Ｓ
x 〜Ｓz 及び各駆動電流の波形が所定のデューティ比で
断続するパルス波形となる。

【００４９】前述のように、ブラシレス直流電動機にお
いては、制御進み角γによって最大発生トルク及び最高
回転数が変化する。一般には、電動機の用途や要求され
るトルク特性、或いは必要とされる最高回転数等に応じ
て制御進み角の大きさを設定している。

【００５０】本実施例においては、電動機の回転数が設
定値以下であるときには制御進み角γを予め設定した正
規の制御進み角γo に固定し、電動機の回転数が設定さ
れた進角開始回転数を超える範囲では制御進み角γを回
転数の上昇に伴って正規の制御進み角γo よりも進角さ
せ、電動機の回転数が設定された進角終了回転数以上に
なる範囲では制御進み角の進角量を設定された最大値に
固定するように、制御進み角γを回転数に応じて制御す
る。

【００５１】正規の制御進み角γo をどのように設定す
るかは任意であるが、本実施例では、電動車両の発進時
のトルクを大きくするために、最大トルクが得られる制
御進み角を正規の制御進み角γo とする。

【００５２】本実施例では、温度センサ４６，４７及び
４８によりそれぞれ駆動装置のスイッチ回路４１、電機
子コイル１２及びバッテリ４３の温度を検出して、これ
らの温度センサのいずれかにより温度の異常上昇が検出
されたときに制御進み角をその時の制御進み角よりも遅
角させることにより駆動電流を減少させて温度上昇を抑
制する温度上昇抑制制御を行う。この温度上昇抑制制御
を行うときには、コントローラ３８から警告信号Ｖa を
発生させ、該警告信号Ｖa を警告装置５０に与えて、温
度上昇抑制制御中であることを示す警告表示を行わせ
る。

【００５３】図４は本実施例における制御進み角γと回
転数Ｎとの関係を示したもので、同図に実線で示したよ
うに回転数がＮ1 からＮ4 まで上昇する過程で、制御進
み角γを最大トルクが得られるように設定された正規の
制御進み角γo から設定された制御進み角γ3 まで変化
させる。γ1 〜γ3 は正規の制御進み角γo よりも更に
進角した制御進み角を示しており、その進角量はγ1 →
γ2 →γ3 の順に大きくなっている。

【００５４】また図５は本実施例におけるブラシレス直
流電動機の駆動電流のデューティ比ＤＦとスロットル開
度（アクセルグリップ３６の変位量）αとの関係を示し
たもので、同図に実線で示したようにスロットル開度α
に対してデューティ比ＤＦを直線的に変化させる。

【００５５】図６の曲線Ｐ（γo ）〜Ｐ（γ3 ）は、駆
動電流のデューティ比を１００％とした場合（スロット
ル開度を１００％附近に設定した場合）のブラシレス直
流電動機の出力Ｐと回転数Ｎとの間の関係の一例を、制
御進み角γo 〜γ3 をパラメータにとって示したもので
ある。図６の曲線Ｒ（θo ）〜Ｒ（θ4 ）はそれぞれ道
路の傾斜角がθo 〜θ4 のときの走行抵抗を示す負荷曲
線で、θo は道路が平坦で傾斜角がほぼ零の場合を示
し、θ1 〜θ4 （θ1 ＜θ2 ＜θ3 ＜θ4 ）は上り坂の
場合を示している。一般に道路の傾斜角がθx のときの
走行抵抗Ｒ（θx)は次式で与えられる。

【００５６】 Ｒ（θx)＝Ｖ×｛（μr ＋sin θ）Ｗ＋μe ・Ａ・Ｖ² ｝ …（１） ここでＶは走行速度、Ｗは車両重量、μr はころがり抵
抗、μe ・Ａは空気抵抗を示している。

【００５７】図６から明らかなように、制御進み角γを
正規の制御進み角γo より進角させていくことにより、
最高回転数を高くすることができ、出力を高くすること
ができる。デューティ比を１００％とした場合、電動機
は、走行抵抗を示す曲線Ｒ（θo ）〜Ｒ（θ4 ）と出力
Ｐ対回転数Ｎ特性を示す曲線Ｐ（γo)〜Ｐ（γ3)との交
点で動作することになる。

【００５８】出力特性が図６のような場合、駆動電流Ｉ
と回転数Ｎとの関係は図７のようになる。図７において
Ｉ（γo)〜Ｉ（γ3)はそれぞれ制御進み角をγo 〜γ3
とした場合に流れる駆動電流Ｉと回転数Ｎとの関係を示
している。図７から、制御進み角を遅角させると駆動電
流Ｉが小さくなることが分かる。

【００５９】また図８の曲線Ｐm(γo ）〜Ｐm(γ3 ）は
それぞれ、図６の曲線Ｐ（γo ）〜Ｐ（γ3 ）の最高出
力が得られる点を結ぶことにより得られた曲線であり、
図９の曲線Ｐ（γo)1/4 〜Ｐ（γo)4/4 はそれぞれ、制
御進み角がγo である場合（進角量が零である場合）に
駆動電流のデューティ比を１／４（２５％）から４／４
（１００％）まで変化させた場合の出力対回転数特性を
示す曲線である。

【００６０】一例として、傾斜角がθ1 の坂道を走行す
る場合に、図４及び図５に示すように制御進み角γとデ
ューティ比ＤＦとをそれぞれ回転数Ｎとスロットル開度
αとに対して変化させる場合の動作を示すと次の通りで
ある。

【００６１】発進時に運転者が所定の速度を得ようとし
てスロットル開度を最大にしたとする。このとき電動機
にはデューティ比が１００％の駆動電流が供給されるた
め、電動機の出力は図８の実線の曲線に沿って推移す
る。回転速度が進角開始回転数Ｎ1 よりも低い間は、制
御進み角γがγo （進角量が零）に等しいが、回転数が
制御進み角の進角開始回転数Ｎ1 以上になると制御進み
角γが進角し始め、回転数がＮ4 以上になると制御進み
角γの進角量が最大（＝γ3 ）となる。フルスロットル
状態を維持すると、電動機の回転数は、出力特性曲線Ｐ
m(γ3)と負荷曲線Ｒ（θ1)との交点ａにおける回転数Ｎ
a まで上昇する。このように電動機が回転数Ｎa で回転
している状態では、図７に示すように、電機子コイル１
２に定格電流よりも大きい駆動電流Ｉ3 が流れる。

【００６２】この状態が継続すると電機子コイル１２の
温度が許容値を超えて該コイルが焼損するおそれがあ
り、またスイッチ回路４１を構成するＦＥＴ４２ｕ〜４
２ｗ及び４２ｘ〜４２ｚの温度が許容値を超えてこれら
のＦＥＴが破損するおそれがある。また、定格値を超え
る駆動電流Ｉ3 が流れる状態が継続すると、バッテリ４
３の温度も許容値を超えるおそれがある。

【００６３】そのため本実施例においては、温度センサ
４６〜４８のいずれかの出力から異常な温度上昇が検出
されたときに、制御進み角γを遅角させることにより温
度上昇抑制制御を行わせる。またこのときコントローラ
３８から警告信号Ｖa を発生させて、警告装置５０に、
温度上昇抑制制御中であることの警告表示を行わせる。

【００６４】制御進み角γを遅角させると、駆動電流Ｉ
が減少し、回転数が低下する。例えば制御進み角γをγ
3 からγ2 まで遅角させると、図７に示すように駆動電
流Ｉの平均値はＩ2 （＜Ｉ3 ）となり、回転数はＮb
（＜Ｎa ）となる。また制御進み角γを更にγ1 まで遅
角させると、駆動電流Ｉの平均値はＩ1 （＜Ｉ2 ）とな
り、回転数はＮc （＜Ｎb ）となる。ここでＩ1 を駆動
電流の定格値または定格値よりも若干小さい電流値であ
るとすると、制御進み角がγ3 の状態で運転中に温度の
異常上昇が検出されたときに、制御進み角γをγ1 まで
遅角させることにより、駆動電流を定格値または定格値
よりも小さい値Ｉ1 に制限して温度上昇を抑制すること
ができ、電機子コイルが焼損したり、スイッチ回路の半
導体スイッチ素子（本実施例ではＦＥＴ）が破損したり
するのを防ぐことができる。

【００６５】従来の方法では、制御進み角γをγ3 とし
て（進角量を最大にして）運転中に温度の異常上昇が検
出されたときに、制御進み角をγ3 に保持したままの状
態で駆動電流のデューティ比ＤＦを減少させて駆動電流
をＩ1 まで低下させていたが、この場合、駆動電流対回
転数特性は図７の曲線Ｉ( γ3)´となり、回転数はＮr
（＜Ｎc ）まで低下するため、温度上昇抑制制御を行っ
た際の回転数の変動幅が大きくなり、出力が大きく低下
してしまうという問題があった。

【００６６】これに対し、本発明のように、制御進み角
γをγ1 まで遅角させることにより駆動電流の平均値を
Ｉ1 に低下させる方法をとると、回転数はＮc まで低下
するが、この回転数Ｎc は、制御進み角をγ3 に保持し
たままで駆動電流のデューティ比を小さくして駆動電流
の平均値を同じＩ1 とした場合の回転数Ｎr よりは充分
に高いため、温度上昇抑制制御を行った際の回転数の変
動幅を小さくすることができ、出力が大きく低下するの
を防ぐことができる。

【００６７】本発明において、温度の異常上昇の有無の
判定は、検出された温度が設定値を超えているか否かに
より行うことができる。この場合に用いる設定値は１つ
でもよく、複数でもよい。例えば、検出された温度が設
定値以上になっている状態を異常な温度上昇が生じてい
る状態とし、検出された温度が設定値未満になっている
状態を異常な温度上昇が解消された状態とするようにし
てもよく、検出された温度が第１の設定値以上になった
状態を異常な温度上昇が生じた状態とし、検出された温
度が第１の設定値よりも低く設定された第２の設定値以
下になった状態を異常な温度上昇が解消した状態とする
ようにしてもよい。

【００６８】本発明において、制御進み角の遅角のさせ
方及び遅角の解除のさせ方は任意である。例えば、温度
の異常上昇が検出されたときに制御進み角をいきなり所
定の角度（温度上昇抑制制御時に流す駆動電流の大きさ
により決る。）まで遅角させるようにしてもよく、温度
の上昇が検出されたときに制御進み角を温度の上昇に伴
って徐々に遅角させるようにしてもよい。

【００６９】同様に、温度の異常上昇が解消されたとき
に、制御進み角をいきなり定常時の角度（温度の異常上
昇が生じていないときに回転数に応じて決定される制御
進み角、または速度調節部材の変位量と回転数とに対し
て決定される制御進み角）に戻すようにしてもよく、制
御進み角を温度の低下に伴って徐々に定常時の角度に戻
すようにしてもよい。

【００７０】温度上昇抑制制御時の制御進み角の制御
は、マイクロコンピュータにより行ってもよく、電子回
路により行ってもよい。マイクロコンピュータにより制
御進み角の制御を行う場合には、例えば検出された温度
とその温度に対する最適な遅角量との関係を予め実験に
より求めておいて、温度と遅角量との関係を与える遅角
流マップをＲＯＭに記憶させておき、いずれかの温度セ
ンサから設定値以上の温度が検出されたときに、該温度
に対する遅角量を遅角量マップを用いて演算して、制御
進み角を演算された遅角量だけ遅角させるようにすれば
よい。

【００７１】また駆動電流を検出する検出回路を設け
て、いずれかの温度センサから設定値以上の温度が検出
されたときに、駆動電流を所定の値に制限するように、
駆動電流の検出値に応じて制御進み角の遅角量を制御す
るようにしてもよい。

【００７２】上記の実施例では、制御進み角を遅角させ
ることによってのみ駆動電流の平均値を所定の値まで低
下させるようにしたが、制御進み角の遅角量が余り大き
くなると、無効電流が多くなりすぎて好ましくない。温
度上昇抑制制御時に制御進み角の遅角量が大きくなり過
ぎる場合には、制御進み角の遅角量を制限して、制御進
み角を遅角させる制御と、駆動電流のデューティ比を減
少させる制御とを併用することにより、駆動電流を所定
の値まで低下させる方法をとるのがよい。

【００７３】上記の実施例では、速度調節部材の変位量
に対するデューティ比ＤＦの変化率を回転数の如何に係
わりなく一定とし、制御進み角を電動機の回転数に対し
てのみ制御するようにしているが、以下に示すように、
速度調節部材の変位量に対するデューティ比ＤＦの変化
率を電動機の回転数に応じて変化させるようにデューテ
ィ比ＤＦを速度調節部材の変位量と回転数とに対して制
御し、制御進み角も回転数と速度調節部材の変位量との
双方に対して制御するのが好ましい。

【００７４】上記のブラシレス直流電動機において、制
御進み角γを正規の制御進み角γoに固定したままでフ
ルスロットルで傾斜角θ1 の坂道を走行した場合、動作
点は図６のＰ1 となり、駆動電流Ｉ1 が流れる。これに
対し、制御進み角を正規の制御進み角γo よりも進角さ
せた場合には、無効電流が多く流れるため、同じ出力に
対して、制御進み角を進角させない場合に流れる駆動電
流Ｉ1 よりも大きな駆動電流が流れ、電動機の効率が悪
くなってバッテリの消耗が激しくなる。

【００７５】そこで、効率を高めるために、制御進み角
γを正規の制御進み角γo に固定して、スロットル開度
に対してデューティ比ＤＦを変化させる制御のみを行わ
せることが考えられるが、この場合には、車両の運転感
覚を良好にするための設定が難しく、スムースな運転を
行わせるための調整が難しいという問題が生じる。例え
ば、平地での発進時に速度調節部材をデューティ比が５
０％となる位置まで変位させてその位置に保持したとす
ると、電動機の出力は、図９の曲線Ｐ（γo)2/4 に沿っ
て上昇してピークに達した後、直ちに出力特性曲線Ｐ
（γo)2/4 に沿って該曲線と負荷曲線Ｒ（θo)との交点
まで下降していくため、十分な加速感を得ることができ
ない。また出力特性曲線Ｐ（γo)2/4 と負荷曲線Ｒ（θ
o)との交点で車両の速度が不足している場合、運転者は
速度調節部材を更に増速側に変位させることになるが、
その場合も電動機の出力はピークに達した後直ちに下降
するので、良好な加速感を得ることができない。

【００７６】このように、制御進み角を固定して速度調
整部材の変位量に対してデューティ比ＤＦのみを変化さ
せた場合には、電動機の出力がピークに達した後直ちに
負荷と釣り合う動作点に向かって下降していくため、加
速性能が悪くなり、スムースな運転を行わせるための設
定が難しいという問題が生じる。

【００７７】車両の運転感覚を良好にするための設定を
容易にし、スムースな運転を行わせるための調整を容易
にするためには、速度調節部材（本実施例ではアクセル
グリップ３６）の変位量（スロットル開度）αに対する
デューティ比ＤＦの変化率を電動機の回転数Ｎに応じて
変化させるようにデューティ比ＤＦを速度調節部材の変
位量αと回転数Ｎとに対して制御するのが良い。

【００７８】このような制御を行う場合には、例えば図
１０に示したように、電動機の回転数Ｎが高い場合ほど
速度調節部材の変位量αに対する駆動電流のデューティ
比ＤＦの変化率を大きくするように、速度調節部材の変
位量αと、電動機の回転数Ｎと、駆動電流Ｉのデューテ
ィ比ＤＦとの間の関係を与えるデューティ比特性を予め
定めておく。図１０に示した例では、回転数がＮ6 以下
の領域で、スロットル開度αが０からほぼ１００％まで
変化したときにデューティ比も０から１００％まで変化
するように、スロットル開度とデューティ比ＤＦとの関
係を定める。また回転数が設定値Ｎ6 を超える領域で
は、図示のＮ7 ，Ｎ8 及びＮ9 のように、回転数が高い
場合ほどスロットル開度の増加量に対するデューティ比
の増加割合が大きくなって、デューティ比が早く（スロ
ットル開度が１００％になる前に）１００％に達するよ
うにする。そして、速度調節部材の変位量と電動機の回
転数とを検出して、上記デューティ比特性から速度調節
部材の変位量の検出値と回転数の検出値とに対するデュ
ーティ比を求め、駆動電流のデューティ比ＤＦを、デュ
ーティ比特性から求められたデューティ比に等しくする
ように制御する。

【００７９】コントローラ３８をマイクロコンピュータ
により実現する場合には、図１０に示したようなデュー
ティ比特性を与えるスロットル開度αと回転数Ｎとデュ
ーティ比ＤＦとの間の関係をテーブル化して３次元マッ
プとしてマイクロコンピュータのＲＯＭまたはＥＥＰＲ
ＯＭに記憶させておき、該マップを用いて補間法により
検出されたスロットル開度と回転数とに対するデューテ
ィ比を演算するようにすればよい。図１０のデューティ
比特性を与える３次元マップの構造をグラフ化すると例
えば図１１に示すようになる。

【００８０】上記のように、速度調節部材の変位量αに
対するデューティ比ＤＦの変化率を電動機の回転数Ｎに
応じて変化させるように速度調節部材の変位量と回転数
と駆動電流のデューティ比との間の関係を与えるデュー
ティ比特性を予め定めておいて、駆動電流のデューティ
比を、上記デューティ比特性から速度調節部材の変位量
の検出値と回転数の検出値とに対して求めた大きさに等
しくするように制御すると、車両の運転感覚を良好にす
るための設定を容易にすることができる。例えば速度調
節部材の変位量を所定の値に保った状態で発進した場合
に、電動機の出力がその速度調節部材の変位量に対応し
たデューティ比で得られる最大値に達した後、該最大出
力を維持したままの状態で回転数を上昇させて、最終的
に所望の回転数に落ち着かせることができるため、加速
をスムースに行わせることができる。

【００８１】また、電動機の最高回転数を高くして電動
機の最大出力（車両の最高速度）を高め、定常走行時に
電動機に流れる無効電流を少なくして電動機の効率を高
めるためには、電動機の回転数が設定値以下であるとき
に速度調節部材の変位量の如何に係わりなく制御進み角
を予め設定した正規の制御進み角γo に固定し、電動機
の回転数が設定値を超える範囲では、速度調節部材の増
速側への変位量が回転数に応じて設定された進角開始変
位量を超える範囲で制御進み角を速度調節部材の増速側
への変位量に対して正規の制御進み角よりも進角させ、
速度調節部材の増速側への変位量が設定された進角終了
変位量以上になったときには制御進み角の進角量を設定
された最大値に固定するように制御進み角γを速度調節
部材の変位量αと回転数Ｎとの双方に対して制御するの
がよい。

【００８２】このような制御を行う場合には、例えば図
１２に示したように、電動機の回転数が設定値Ｎ6 以下
であるときには速度調節部材の変位量（スロットル開
度）の如何に係わりなく電動機の制御進み角γを正規の
制御進み角γo に固定して該制御進み角の進角量を零と
し、電動機の回転数が設定値Ｎ6 を超える範囲では、速
度調節部材の増速側への変位量αが回転数Ｎ7 ，Ｎ8 及
びＮ9 （Ｎ7 ＜Ｎ8 ＜Ｎ9 ）に対してそれぞれ設定され
た進角開始変位量α7 ，α8 ，α9 を超える範囲で制御
進み角γを速度調節部材の増速側への変位量に対して、
γo →γ1 →γ2→γ3 のように正規の制御進み角γo
よりも進角させ、速度調節部材の進角開始変位量α7 ，
α8 及びα9 を回転数の上昇に応じて小さくし、かつ速
度調節部材の増速側への変位量に対する制御進み角の進
角量の増加割合を回転数の上昇に応じて小さくするよう
に、速度調節部材の変位量と回転数と制御進み角との間
の関係を与える制御進み角特性を予め定めておく。

【００８３】そして、上記制御進み角特性から、速度調
節部材の変位量の検出値と回転数の検出値とに対する制
御進み角γを求め、電動機の制御進み角を求められた制
御進み角に等しくするように制御する。

【００８４】コントローラ３８をマイクロコンピュータ
により実現する場合には、スロットル開度αと回転数Ｎ
と切換位相角γとの間の関係を与える３次元マップを作
成して記憶させておくことにより、デューティ比と同様
に演算することができる。図６の切換位相角特性を与え
る３次元マップの構造をグラフ化して示すと図１３のよ
うになる。

【００８５】図１３の３次元マップは、図１１の３次元
マップで各スロットル開度においてデューティ比が１０
０％となる回転数を超える範囲で、スロットル開度の増
加に応じて制御進み角γを正規の制御進み角γo から進
角させるように作成されている。即ち、図１１のマップ
の斜線を施した領域の輪郭と、図１３のマップの斜線を
施した領域の輪郭とがほぼ同じになるように、図１１及
び図１３に示したマップが作成されている。

【００８６】上記のように、電動機の回転数が設定値以
下であるときに速度調節部材の変位量の如何に係わりな
く制御進み角を予め設定した正規の制御進み角に固定
し、電動機の回転数が設定値を超える範囲では、速度調
節部材の増速側への変位量が回転数に応じて設定された
進角開始変位量を超える範囲で制御進み角を速度調節部
材の増速側への変位量に対して正規の制御進み角よりも
進角させ、速度調節部材の増速側への変位量が設定され
た進角終了変位量以上になったときには制御進み角の進
角量を設定された最大値に固定するように（例えば図１
２のように）制御進み角特性を定めておいて、電動機の
制御進み角γを該特性から求めた制御進み角に等しくす
るように制御すると、制御進み角を一定としてデューテ
ィ比を１００％とした場合に得られる電動機の最高回転
数よりも高い回転数まで電動機を回転させることが可能
になるため、電動機の最大出力及び車両の最高速度を高
くすることができ、車両の高速性能を高めることができ
る。また所定の巡航速度で定常走行する際には、制御進
み角の進角量を零にするか、または必要最小限の大きさ
とすることができるため、無効電流を低減させて電動機
の効率を高めることができる。

【００８７】更に図１０に示した制御と、図１２に示し
た制御とを併用するようにすると、高速性能及び加速性
能を高めて、しかも電動機の効率を高めることができ
る。

【００８８】次に図１０のように駆動電流のデューティ
比を制御し、図１２のように制御進み角を制御する駆動
方法を採用した場合の電動機の動作を図１４及び図１５
を参照して説明する。なお図１４に示した曲線は図９に
示したものと同様であり、図１５に示した曲線は図８に
示したものと同様である。

【００８９】今平地（傾斜角＝θo ）を走行する際に、
車速が零の状態から、アクセルグリップを一気にフルス
ロットルの状態（スロットル開度が１００％の状態）に
したとすると、最初は回転数が低く、傾斜が大きい坂道
を登るのと同じ状態であるので、電動機の出力Ｐは図１
４の原点ＯからＡ点へと移行する。回転数の上昇の過程
で回転数が設定値Ｎ6 （図１２参照）を超えると、制御
進み角がスロットル開度αの増大に伴ってγ3 まで進角
していき、出力ＰはＢ点まで移行する。更にフルスロッ
トルの状態が維持されていると、出力Ｐは平地走行時の
負荷曲線Ｒ（θo)と交差するＣ点に移行し、回転数が最
大になる。その後アクセルグリップを戻していくと、ス
ロットル開度の減少に伴って制御進み角が遅角してい
き、制御進み角が正規の制御進み角γo に等しくなる
（進角量が零になる）と出力Ｐは負荷曲線Ｒ（θo)と交
差するＤ点に達して出力と負荷とが釣り合う。このとき
電動機は回転数Ｎs で回転する。この状態では、従来の
駆動方法による場合と異なり、制御進み角の正規の制御
進み角からの進角量が零（γ＝γo)であるので、駆動電
流は図７に示すＩ1 ´となり、平地走行時の電力消費量
が最小になる。即ち電動機が回転数Ｎs で回転している
状態が平地走行時の経済速度となり、バッテリの消耗が
最小になる。この回転数Ｎs に対応する車両の走行速度
を法定速度に等しくしておけば、交通安全上も好ましい
ことになる。

【００９０】図１４のＤ点で運転している状態で、スロ
ットル開度を徐々に小さくしていくと、今度はデューテ
ィ比ＤＦが１００％から徐々に減少していき、動作点は
Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｏのように移動して、車両が停止す
る。

【００９１】また例えば平地走行時に、スロットル開度
を零から徐々に増大させていったとすると、制御進み角
が進角しないままの状態でスロットル開度の増大に伴っ
てデューティ比が増加して動作点がＯ→Ｇ→Ｆ→Ｅ→Ｄ
のように移動してＤ点に達する。このような操作を行っ
た場合には、加速感は得られないが、消費電流が少ない
ので経済的な運転を行わせることができる。

【００９２】更に、例えば平地走行時に、車速が零の状
態からスロットル開度を一定値（例えば５０％）に保持
したとすると、回転数が設定値Ｎ6 を超えた後、デュー
ティ比が回転数の上昇に伴って増加していくため、電動
機の出力を低下させることなく、回転数を上昇させるこ
とができ、加速感を良好にすることができる。またデュ
ーティ比が１００％を超えた後は制御進み角が正規の制
御進み角よりも進角して、回転数を上昇させるため、最
大回転数を高くすることができる。

【００９３】また車速が零の状態から一気にフルスロッ
トルにし、図１５に示したように動作点がＢ点に達して
回転数がＮs に近くなった時にスロットル開度を絞った
場合には、スロットル開度の減少に伴って制御進み角の
進角量が減少していき、動作点がＤ点に移行する。この
場合は、出力Ｐが最大出力点を通って動作点Ｄに達する
ため、大きな加速力が得られる。

【００９４】更に登坂時も同様であり、例えば傾斜角が
θ3 のときには、発進時にフルスロットルにすると、図
１４において動作点がＯ→Ａ→Ｂと移行する。ここでス
ロットル開度を絞ると、制御進み角が遅角し、動作点は
ＢからＨへと移行する。更にスロットル開度を絞ると、
動作点はＨ→Ｉ→Ｊ→Ｋのように移動して車両が停止す
る。

【００９５】上記のように、図１０及び図１２に示した
制御を行って、ブラシレス直流電動機を駆動すると、加
速性能を向上させてスムースな加速を行わせることがで
きる。また、図１２の制御進み角の制御を行わせること
により最大回転数を従来よりも高くすることができ、最
大回転数を高くすることができる分だけ最大出力を高く
することができる。

【００９６】上記の説明では、図１０のデューティ比特
性による制御と図１２の制御進み角特性による制御とを
併用しているが、図１０の制御だけを行わせたり、従来
と同様なスロットル開度に応じたデューティ比の制御と
図１２の制御進み角の制御とを併用したりすることもで
きる。

【００９７】図１０のデューティ比特性に基く制御のみ
を行わせた場合には、スロットル開度を所定の大きさに
設定して運転を開始したと場合に、そのスロットル開度
における最大出力を維持しつつ回転数を所望の回転数ま
で上昇させることができるので、加速感を良好にするこ
とができ、加速をスムースに行わせることができる。例
えば、図１４において、回転数の設定値Ｎ6 （図１０参
照）を曲線Ｐ（γo)2/4 のピーク位置付近に設定して、
スロットル開度と回転数とに応じてデューティ比を変化
させる図１０の制御のみを行わせるものとする。平地を
走行するに当って、車速が零の状態でスロットル開度を
５０％とすると、動作点は原点Ｏから曲線Ｐ（γo)2/4
に沿って移動し、動作点が曲線Ｐ（γo)2/4 の最大出力
点ａに達した後はその出力を維持したままで曲線Ｐ（γ
o)4/4 と交わる位置ｂまで回転数が上昇し、その後曲線
Ｐ（γo)4/4 に沿って回転数がＮs まで低下して回転数
Ｎs に落ち着く。このように、図１０の制御のみを行わ
せた場合には、回転数の設定値Ｎ6 を適当に定めておく
ことにより、電動機の出力を維持しつつ回転数を上昇さ
せることができるため、加速感を良好にすることができ
る。

【００９８】上記の実施例では、各スロットル開度に対
してデューティ比が１００％になる回転数を超える領域
で励磁相の制御進み角を進角させる制御を行わせるよう
に、図１１及び図１３の３次元マップを作成している
が、各スロットル開度に対してデューティ比が１００％
になる回転数よりも僅かに低い回転数から制御進み角を
進角させる制御を行わせるようにしてもよい。

【００９９】上記の実施例では、図１０に示したよう
に、回転数が大きい場合ほど、速度調節部材の変位量に
対するデューティ比の変化率を大きくするようにデュー
ティ比特性を定めているが、必ずしもこのように設定し
なくても良い。例えば、車両の速度が過大になるのを防
ぐために、回転数が設定値を超える領域で、回転数の上
昇に伴ってデューティ比を小さくするようにしてもよ
い。

【０１００】また上記の実施例では、図１２に示したよ
うに、速度調節部材の進角開始変位量を回転数の上昇に
伴って小さくしていき、速度調節部材の増速側への変位
量に対する制御進み角γの進角量の増加割合を回転数の
上昇に伴って小さくするように制御進み角特性を定めて
いるが、これらはあくまでも一例を示したものであっ
て、速度調節部材の進角開始変位量と回転数との関係、
及び制御進み角の進角量の増加割合と回転数との関係
は、必要とされる運転フィーリング等に応じて、ケース
バイケースで適宜に設定することができる。

【０１０１】上記の例では、電機子コイル１２、スイッ
チ回路４１及びバッテリ４３の温度を監視しているが、
電動機の駆動電流に起因して生じる発熱により温度が上
昇するおそれがある場所が更に外にもある場合には、そ
の場所の温度を監視する温度センサを更に設けて、該温
度センサによる異常温度上昇の検出を、温度上昇抑制制
御の開始条件としてもよい。

【０１０２】また上記の実施例においてバッテリ４３の
温度上昇が問題にならない場合には、温度センサ４８を
省略することができる。

【０１０３】上記の実施例では、電動機の回転数が設定
された進角終了回転数以上になる範囲で制御進み角の進
角量を設定された最大値に固定するようにしたが、必ず
しも最大値に固定する必要はなく、最大値よりも多少遅
角側の値に固定するようにしてもよい。

【０１０４】上記の実施例では、電動スクータに用いる
ブラシレス直流電動機に本発明を適用したが、他の電気
自動車に用いるブラシレス直流電動機にも本発明を適用
することができるのはもちろんである。

【０１０５】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本明細書に開示した発明の主な態様を挙げると下記
の通りである。

【０１０６】（１） 多相の電機子コイルを有するステ
ータと磁石界磁を有するロータとを有して前記ロータの
回転軸が車両の駆動輪に直接または減速比が一定の減速
機を介して結合されたブラシレス直流電動機と、前記ロ
ータの回転角度位置を検出する位置検出器と、バッテリ
を電源として、前記位置検出器により検出されたロータ
の回転角度位置に応じて決定される相の電機子コイル
に、速度調節部材の増速側及び減速側への変位に伴って
それぞれデューティ比が増加及び減少するようにパルス
幅変調された駆動電流を流す駆動装置とを備えた電動車
両の前記ブラシレス直流電動機を駆動する方法であっ
て、前記駆動電流を流す相を切り換える位相角を制御進
み角として、前記電動機の回転数が設定値以下であると
きには前記制御進み角を予め設定した正規の制御進み角
に固定し、前記電動機の回転数が設定された進角開始回
転数を超える範囲では前記制御進み角を回転数の上昇に
伴って正規の制御進み角よりも進角させ、前記電動機の
回転数が設定された進角終了回転数以上になる範囲では
前記制御進み角の進角量を設定された値に固定するよう
に、前記制御進み角を回転数に応じて制御し、前記バッ
テリと駆動装置と電機子コイルとを含む系の各部の内、
温度の監視を要する部分の温度を検出して、温度の異常
上昇が検出されたときに前記制御進み角を遅角させるこ
とにより駆動電流を減少させて温度上昇を抑制する温度
上昇抑制制御を行うことを特徴とする電動車両用ブラシ
レス直流電動機の駆動方法。

【０１０７】（２） 多相の電機子コイルを有するステ
ータと磁石界磁を有するロータとを有して前記ロータの
回転軸が車両の駆動輪に直接または減速比が一定の減速
機を介して結合されたブラシレス直流電動機と、前記ロ
ータの回転角度位置を検出する位置検出器と、バッテリ
を電源として、前記位置検出器により検出されたロータ
の回転角度位置に応じて決定される相の電機子コイル
に、速度調節部材の増速側及び減速側への変位に伴って
それぞれデューティ比が増加及び減少するようにパルス
幅変調された駆動電流を流す駆動装置とを備えた電動車
両の前記ブラシレス直流電動機を駆動する方法であっ
て、前記駆動電流を流す相を切り換える位相角を制御進
み角として、前記電動機の回転数が設定値以下であると
きには速度調節部材の変位量の如何に係わりなく前記制
御進み角を予め設定した正規の制御進み角に固定し、前
記電動機の回転数が設定値を超える範囲では、速度調節
部材の増速側への変位量が回転数に応じて設定された進
角開始変位量を超える範囲で前記制御進み角を速度調節
部材の増速側への変位量に対して正規の制御進み角より
も進角させ、前記速度調節部材の増速側への変位量が設
定された進角終了変位量以上になったときには前記制御
進み角の進角量を設定された値に固定するように前記制
御進み角を速度調節部材の変位量と回転数とに応じて制
御し、前記バッテリと駆動装置と電機子コイルとを含む
系の各部の内、温度の監視を要する部分の温度を検出し
て、温度の異常上昇が検出されたときに前記制御進み角
を遅角させることにより駆動電流を減少させて温度上昇
を抑制する温度上昇抑制制御を行うことを特徴とする電
動車両用ブラシレス直流電動機の駆動方法。

【０１０８】（３） 前記速度調節部材の変位量に対す
る前記デューティ比の変化率を電動機の回転数に応じて
変化させるように前記デューティ比を速度調節部材の変
位量と回転数とに対して制御することを特徴とする上記
（２）項に記載の電動車両用ブラシレス直流電動機の駆
動方法。

【０１０９】（４） 前記温度上昇抑制制御では、制御
進み角を遅角させたときに同時に駆動電流のデューティ
比を減少させる制御をも行わせることを特徴とする上記
（１）ないし（３）項のいずれか１つに記載の電動車両
用ブラシレス直流電動機の駆動方法。

【０１１０】（５） 前記温度上昇抑制制御では、検出
された温度が設定値を超えた状態を温度の異常上昇とし
て制御進み角を遅角させる制御を行わせ、検出された温
度が設定値未満になった状態を温度の異常上昇が解消さ
れた状態として制御進み角を定常時の角度に戻すことを
特徴とする上記（１）ないし（４）項のいずれか１つに
記載の電動車両用ブラシレス直流電動機の駆動方法。

【０１１１】（６） 前記温度上昇抑制制御では、検出
された温度が第１の設定値を超えた状態を温度の異常上
昇として制御進み角を遅角させる制御を行わせ、検出さ
れた温度が第１の設定値よりも低い第２の設定値以下に
なった状態を温度の異常上昇が解消された状態として制
御進み角を定常時の角度に戻すことを特徴とする上記
（１）ないし（４）項のいずれか１つに記載の電動車両
用ブラシレス直流電動機の駆動方法。

【０１１２】（７） 前記温度上昇抑制制御において、
該温度上昇抑制制御が行われていることを示す警告信号
を発生させ、該警告信号により警告装置の表示手段を動
作させることを特徴とする上記（１）ないし（６）項の
いずれか１つに記載の電動車両用ブラシレス直流電動機
の駆動方法。

【０１１３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、温度の
監視を要する部分の温度を検出して、温度の異常上昇が
検出されたときに制御進み角を遅角させることにより駆
動電流を制限するようにしたため、バッテリや駆動装置
内の駆動電流制御用半導体スイッチ、あるいは電機子コ
イル等の、駆動電流が流れる部分からの発熱を抑制する
ことができる。

【０１１４】また本発明によれば、制御進み角を遅角さ
せることにより駆動電流を減少させる方法をとるので、
制御進み角を遅角させずに駆動電流のデューティ比をの
みを減少させる方法をとった場合に比べて、回転数の落
ち込みを少なくすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例の駆動制御系の電気的な構成を
示す回路図である。

【図３】図２の各部の信号波形を示す波形図である。

【図４】本発明の駆動方法で用いる制御進み角対回転数
特性の一例を示した線図である。

【図５】本発明の駆動方法で用いるデューティ比対スロ
ットル開度特性の一例を示した線図である。

【図６】本発明の実施例の駆動方法による場合の電動機
の動作を説明する出力特性曲線図である。

【図７】図６の出力特性を有する電動機の駆動電流対回
転数特性を示した線図である。

【図８】本発明の実施例の駆動方法による場合の電動機
の動作を説明するための線図である。

【図９】本発明の実施例の駆動方法による場合の電動機
の動作を説明するための線図である。

【図１０】本発明の駆動方法で用いるデューティ比特性
を説明するための線図である。

【図１１】図１０のデューティ比特性を用いて制御を行
う場合に用いる３次元マップの構造を示すグラフであ
る。

【図１２】本発明の駆動方法で用いる制御進み角特性を
説明するための線図である。

【図１３】図１２の特性を用いて制御進み角を制御する
場合に用いる３次元マップの構造を示したグラフであ
る。

【図１４】本発明の実施例の動作を説明する線図であ
る。

【図１５】本発明の実施例の動作を説明する線図であ
る。

【符号の説明】

１ ブラシレス直流電動機 １２ 電機子コイル ３６ アクセルグリップ ３７ ポテンショメータ ３８ コントローラ ４０ ゲートドライブ回路 ４１ スイッチ回路 ４２u 〜４２w ＦＥＴ ４２x 〜４２z ＦＥＴ ４５ 電流検出回路 ４６〜４８ 温度センサ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリを電源として、ブラシレス直流
   電動機のロータの回転角度位置に応じて決定される相の
   電機子コイルに、速度調節部材の増速側及び減速側への
   変位に伴ってそれぞれデューティ比が増加及び減少する
   ようにパルス幅変調された駆動電流を流して前記電動機
   を駆動する車両用ブラシレス直流電動機の駆動方法であ
   って、 前記駆動電流を流す相を切り換える位相角を制御進み角
   として、前記電動機の回転数が設定値以下であるときに
   は前記制御進み角を予め設定した正規の制御進み角に固
   定し、前記電動機の回転数が設定された進角開始回転数
   を超える範囲では前記制御進み角を回転数の上昇に伴っ
   て正規の制御進み角よりも進角させ、 前記電動機の回転数が設定された進角終了回転数以上に
   なる範囲では前記制御進み角の進角量を設定された値に
   固定するように、前記制御進み角を回転数に応じて制御
   し、 前記バッテリと電機子コイルと該電機子コイルに流す駆
   動電流を制御する駆動回路とを含む系の各部の内、温度
   の監視を要する部分の温度を検出して、温度の異常上昇
   が検出されたときに前記制御進み角を遅角させることに
   より駆動電流を減少させて温度上昇を抑制する温度上昇
   抑制制御を行うことを特徴とする電動車両用ブラシレス
   直流電動機の駆動方法。
2. 【請求項２】 バッテリを電源として、ブラシレス直流
   電動機のロータの回転角度位置に応じて決定される相の
   電機子コイルに、速度調節部材の増速側及び減速側への
   変位に伴ってそれぞれデューティ比が増加及び減少する
   ようにパルス幅変調された駆動電流を流して前記電動機
   を駆動する車両用ブラシレス直流電動機の駆動方法であ
   って、 前記駆動電流を流す相を切り換える位相角を制御進み角
   として、前記電動機の回転数が設定値以下であるときに
   は速度調節部材の変位量の如何に係わりなく前記制御進
   み角を予め設定した正規の制御進み角に固定し、前記電
   動機の回転数が設定値を超える範囲では、速度調節部材
   の増速側への変位量が回転数に応じて設定された進角開
   始変位量を超える範囲で前記制御進み角を速度調節部材
   の増速側への変位量に対して正規の制御進み角よりも進
   角させ、前記速度調節部材の増速側への変位量が設定さ
   れた進角終了変位量以上になったときには前記制御進み
   角の進角量を設定された値に固定するように前記制御進
   み角を速度調節部材の変位量と回転数とに応じて制御
   し、 前記バッテリと電機子コイルと該電機子コイルに流す駆
   動電流を制御する駆動回路とを含む系の各部の内、温度
   の監視を要する部分の温度を検出して、温度の異常上昇
   が検出されたときに前記制御進み角を遅角させることに
   より駆動電流を減少させて温度上昇を抑制する温度上昇
   抑制制御を行うことを特徴とする電動車両用ブラシレス
   直流電動機の駆動方法。
3. 【請求項３】 前記速度調節部材の変位量に対する前記
   デューティ比の変化率を電動機の回転数に応じて変化さ
   せるように前記デューティ比を速度調節部材の変位量と
   回転数とに対して制御することを特徴とする請求項２に
   記載の電動車両用ブラシレス直流電動機の駆動方法。
4. 【請求項４】 前記温度上昇抑制制御では、制御進み角
   を遅角させたときに同時に駆動電流のデューティ比を減
   少させる制御をも行わせることを特徴とする請求項１な
   いし３のいずれか１つに記載の電動車両用ブラシレス直
   流電動機の駆動方法。
5. 【請求項５】 前記温度上昇抑制制御では、検出された
   温度が設定値を超えた状態を温度の異常上昇が生じた状
   態として制御進み角を遅角させる制御を行わせ、検出さ
   れた温度が設定値未満になった状態を温度の異常上昇が
   解消された状態として制御進み角を定常時の角度に戻す
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記
   載の電動車両用ブラシレス直流電動機の駆動方法。
6. 【請求項６】 前記温度上昇抑制制御では、検出された
   温度が第１の設定値を超えた状態を温度の異常上昇が生
   じた状態として制御進み角を遅角させる制御を行わせ、
   検出された温度が第１の設定値よりも低い第２の設定値
   以下になった状態を温度の異常上昇が解消された状態と
   して制御進み角を定常時の角度に戻すことを特徴とする
   請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電動車両用ブ
   ラシレス直流電動機の駆動方法。
7. 【請求項７】 前記温度上昇抑制制御を行っているとき
   に、温度上昇抑制制御中であることを示す警告信号を発
   生させ、該警告信号により警告装置の表示手段を動作さ
   せることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つ
   に記載の電動車両用ブラシレス直流電動機の駆動方法。