JPH09130909A - 電気自動車の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 傾斜センサを用いないで、上り坂／下り坂を
検出し、モータに停止維持トルクを発生させ車体の停止
を維持する。 【解決手段】 車体を電動駆動するモータと、モータの
回転方向と回転速度を検出する回転検出部と、車体の前
進／後進を指定する方向指定部と、アクセルの踏み角に
応じてモータへの停止指令及び出力トルク指令を発生す
るアクセル部と、方向指定部からの進行方向指定とアク
セル部からの各指令と回転検出部の検出信号に基づきモ
ータを駆動制御する駆動制御部と、車体が上り坂／下り
坂の位置でアクセル部から停止指令を受けた際、モータ
が始動しない範囲で停止を維持するための正負の値を持
つ停止維持トルクを生成するトルク生成部と、生成した
停止維持トルク値を記憶するトルク記憶部と、方向指定
部の指定方向とトルク記憶部に記憶された停止維持トル
ク値の正負を判別して上り坂／下り坂を判別する傾斜判
別部とを備えた構成にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバッテリで駆動され
る電気自動車の駆動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、電気自動車の駆動制御装置は、モ
ータ、減速機、バッテリ、アクセル、ブレーキ、及びモ
ータ駆動制御回路などで構成されている。従来、この種
の駆動装置は、例えば、平地走行の駐・停車における発
進時において、アクセルを踏むとブレーキを解除し、電
動モータをＯＮし、アクセルの踏み込み量に比例した駆
動トルクを発生するようモータを駆動制御している。ま
た、この駆動制御装置は、上り坂、下り坂の駐・停車に
おける発進時であっても、平地走行の駐・停車における
発進時と同一の駆動制御を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の駆動制御装置を、アップ／ダウンの多い所で使用され
るゴルフカートのような電気自動車に採用した場合、上
り坂、下り坂の駐・停車における発進時であっても平地
走行と同一の駆動制御にしているため、上り坂の発進時
には加速が遅れ、下り坂の発進時では急加速するとうい
う問題がある。さらに、上り坂の発進時にはモータに働
く逆方向の回転力（トルク）を考慮しないで、単にアク
セルの踏み込み量だけの増加分で駆動トルクを発生させ
ているのでアクセルの踏み方により逆走（バック）する
ので、危険な状況になる虞がある。

【０００４】また、これらの問題を解決するために、例
えば、上り坂／下り坂を検出する傾斜センサを用いてモ
ータの出力トルクを制御したのでは、リニアティの良い
傾斜センサとその検出信号の変換手段が必要となり、制
御構成が複雑になりコストが増加するという問題があ
る。

【０００５】本発明は以上の事情を考慮してなされたも
のであり、傾斜センサを用いないで、上り坂／下り坂を
検出し、上り坂／下り坂に拘わらずモータの始動特性を
一定にし、特に、上り坂の発進時に緩やかなアクセルの
踏み方をしても逆走することなく安定して走行すること
ができる電気自動車の駆動制御装置を提供するものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本構成
を示すブロック図である。図１において、本発明は、車
体を電動駆動するモータ１０１と、モータ１０１の回転
方向と回転速度を検出する回転検出部１０２と、車体の
前進／後進を指定する方向指定部１０３と、アクセルの
踏み角に応じてモータへの停止指令及び出力トルク指令
を発生するアクセル部１０４と、方向指定部１０３から
の進行方向指定とアクセル部１０４からの各指令と回転
検出部１０２の検出信号に基づきモータを駆動制御する
駆動制御部１０５とを備えた電気自動車において、車体
が上り坂／下り坂の位置でアクセル部１０４からの停止
指令を受けた際、モータが始動しない範囲で停止を維持
するための正負の値を持つ停止維持トルクを生成するト
ルク生成部１０６と、生成した停止維持トルク値を記憶
するトルク記憶部１０７と、方向指定部１０４の指定方
向とルク記憶部１０７に記憶された停止維持トルク値の
正負を判別して上り坂／下り坂を判別する傾斜判別部１
０８とを備えたことを特徴とする電気自動車の駆動制御
装置である。

【０００７】なお、本発明において、モータ１０１は三
相誘導モータで構成される。回転検出部１０２はロータ
リエンコーダと信号処理回路で構成される。方向指定部
１０３は前進後進の切換レバー、切換スイッチで構成さ
れる。アクセル部１０４はアクセルペダル、ポテンショ
メータ（スライドボリューム）で構成される。駆動制御
部１０５、トルク生成部１０６、トルク記憶部１０７、
傾斜判別部１０８、トルク変更部１０９、トルク比較部
１１２はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポートからな
るマイクロコンピュータで構成され、駆動制御部１０５
は大電力用スイッチングトランジスタからなるモータ駆
動回路をさらに備えている。ブレーキ装置１１０は電磁
ブレーキで構成される。ブレーキ制御部１１１は大電力
用スイッチングトランジスタで構成されている。

【０００８】本発明によれば、車体が上り坂／下り坂の
位置にあるときにアクセルを解放した（停止指令を出力
した）際、モータに逆転しない範囲で停止維持トルクを
発生させ停止を維持することができる。このとき、停止
維持トルクの正負と、進行方向指定部の切換スイッチを
判別要素として、上り坂／下り坂を傾斜判別部（マイコ
ン）で判断する。例えば、車体を前進させる正の値に停
止維持トルクが出力されており、切換スイッチは前進方
向にセットされていれば、車体は上り坂で停止している
ことになる。従って、傾傾斜センサを用いないで上り坂
／下り坂を検出することができる。

【０００９】車体の上り坂／下り坂の発進時にトルク指
令値の立ち上げ特性を変更するトルク変更部１０９をさ
らに備え、前記駆動制御部１０５はアクセル部１０４か
らの再発進の指令を受けた際、前記傾斜判別部１０８が
車体の進行方向に対し上り坂と判別した際にはトルク指
令値の上昇率を平地と比べ大きくし、下り坂と判別した
際にはトルク指令値の上昇率を平地と比べ小さくし、前
記トルク指令値を停止維持トルク値を基準にして立ち上
げモータの始動特性を一定になるよう制御する構成にす
ることが好ましい。

【００１０】このように構成すれば、上り坂であると判
断すれば、マイコンはトルク指令値（モータ駆動信号）
を平地走行時に対して素早く立ち上げ、逆に下り坂であ
ると判断すれば、トルク指令値をゆっくり立ち上げるの
で、上り坂／下り坂であっても平地走行と同様の加速性
が得られる。従って、上り坂の発進時の加速遅れ、下り
坂の発進時の急加速するという問題が解決できる。

【００１１】パーキングブレーキをかけるためのブレー
キ装置１１０と、ブレーキ装置１１０をＯＮ／ＯＦＦ制
御するブレーキ制御部１１１と、前記トルク記憶部１０
７に記憶された停止維持トルク値と前記アクセル部１０
３によって指令される出力トルク値を比較するトルク比
較部１１２とをさらに備え、車体が上り坂／下り坂の位
置にあるときにアクセル部１０３からの停止指令を受け
た際、前記停止維持トルクをモータに発生後、ブレーキ
装置１１１をＯＮさせ、停止維持トルクを０にし、アク
セル部１０３からの再発進の指令を受けた際、モータの
出力トルクが前記トルク記憶部に記憶された停止維持ト
ルク以上になったときブレーキ装置１１１をＯＦＦする
よう構成することが好ましい。また、モータ１０１は、
インバータ制御されるように構成されることが好まし
い。

【００１２】このように構成すれば、停止時の停止維持
トルクをトルク記憶部に記憶しておき、ブレーキ装置
（パーキングブレーキ）を動作させた後、停止維持トル
クを０にする。発進時は、停止維持トルクまで立ち上げ
た後にブレーキ装置を解放する。これにより、上り坂で
の逆走、下り坂での急発進が防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図に示す実施例に基づいて
本発明を詳述する。なお、本発明はこれによって限定さ
れるものでない。本発明の電気自動車の駆動制御装置
は、例えば、ゴルフカートに適用して、上り坂／下り坂
の発進時において安定した走行を可能にする。

【００１４】図２は本発明の電気自動車の駆動制御装置
の一実施例を示すブロック図である。図２において、１
は本実施例の特徴をなすコントローラ（図１のトルク生
成部、トルク記憶部、傾斜判別部、トルク変更部、トル
ク比較部として機能する）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、Ｉ／Ｏポート、タイマ、Ａ／Ｄコンバータ、カウ
ンタからなるマイクロコンピュータで構成されている。
また、ＲＯＭには、モータ制御部、トルク生成部、トル
ク記憶部、傾斜判別部、トルク変更部、トルク比較部と
して機能するプログラムが格納されている。また、ＲＡ
Ｍは、停止時の停止維持トルクを記憶するトルク記憶
部、トルク変更部のトルク指令の変更メモリテーブル、
ＣＰＵで処理するデータの展開領域として構成される。

【００１５】２は電気自動車の走行用のモータであっ
て、例えば、三相誘導モータ（安川電機製、ＦＥＫ−１
１１２ＭＪ：電流１３Ａ、電圧ＡＣ２００Ｖ、トルク２
ｋｇ・ｍ）で構成されている。３はモータ２をインバー
タ駆動するモータ駆動回路であって、例えば、電力用半
導体スイッチング素子、電流増幅トランジスタなどから
なるインバータ回路（安川電機製、ＶＳ−６７６ＶＧ
３：容量５ｋＷ）で構成されている。コントローラ１か
らの指令によりモータ２をインバータ駆動する。４はコ
ントローラ１から出力されるモータ駆動信号（インバー
タ入力信号）をアイソレートしてモータ駆動回路３側の
モータ駆動電圧レベルに変換して伝達するインタフェイ
ス回路であり、ホトカプラ（ＰＣ）で構成されている。

【００１６】５はパーキングブレーキとして動作する電
磁ブレーキである（図１のブレーキ装置として機能す
る）。６は電磁ブレーキ５をＯＮ／ＯＦＦ駆動するブレ
ーキ駆動回路であり、ＰＷＭ制御により電磁ブレーキ用
電圧に変換する機能を備えている（図１のブレーキ制御
部として機能する）。７はモータ２の回転速度と回転方
向を検出する回転センサであり、２相式エンコーダ（２
００ｐｐｒ）で構成されている（図１の回転検出部とし
て機能する）。８は回転センサ７の回転パルスから停
止、前進、後進を判定し、この回転パルスを速度データ
に変換する回転検出回路であり、回転センサ７の検出パ
ルスを所定時間（２０ｍｓｅｃ）毎にカウントするカウ
ンタで構成されている。回転検出回路８はコントローラ
１のコンピュータに内蔵することができる。例えば、２
０ｍｓｅｃでカウント数１６３のとき：２０ｋｍ／ｈと
設定されている。

【００１７】９ａ、９ｂはモータ２の駆動電流を検出す
るモータ電流センサであり、モータ２とモータ駆動回路
３の接続線間に設けられている。１０はモータ電流セン
サ９ａ、９ｂの電流値をモータ電流信号に変換するモー
タ電流検出回路である。このモータ電流信号はモータト
ルク検出信号として使用することができる。このモータ
電流センサ９ａ、９ｂは、シャント抵抗等で構成され
る。電動モータの出力トルクＦｍは、Ｆｍ＝Ｋ・Ｉ（Ｋ
は定数）の式から求められる。

【００１８】１１はアクセルの踏み込み量を電圧信号に
変換するアクセル・ボリュームであり、ポテンショメー
タ、スライドボリュームで構成され、アクセルペダルに
踏み込み動作に追随するよう構成されている。１２はア
クセル・ボリューム９の電圧値をアクセル信号に変換す
るアクセル信号変換回路であり、Ａ／Ｄコンバータで構
成されている。また、このアクセル信号変換回路は、電
圧値を一定周期（６０ｍｓｅｃ）でサンプリングし、Ａ
／Ｄ（アナログ−デジタル）変換して、アクセル信号に
変換する。アクセル信号にはアクセルのオン、オフ信号
も含まれる。

【００１９】１３は前進走行と後進走行を切り替えるた
めのＦ／Ｒ切替スイッチであり、前進、後進の切替レバ
ーに設けられる。１４はブレーキペダルの踏み込みを検
出するためのブレーキスイッチである。１５は緊急停止
スイッチである。Ｆ／Ｒ切替スイッチ１３、ブレーキス
イッチ１４、緊急停止スイッチ１５は、例えば、マイク
ロスイッチで構成される。１６は走行の制御モードを設
定する制御モードスイッチであり、ディップスイッチで
構成される。制御モードとしては、トルク制御、速度制
御などがある。

【００２０】１７はモータ駆動回路３及びコントローラ
１への電力供給をＯＮ／ＯＦＦするキースイッチであ
る。１８はバッテリ（松下製、ＬＣＲ１２Ｖ１７Ａ：電
圧２８８Ｖ（１２Ｖ×２４）、容量１７Ａｈ（２０時間
率））である。１９は駆動装置の全回路の過負荷を検出
する過負荷電流センサであり、シャント抵抗等で構成さ
れる。２０は過負荷電流センサ１８の電流値を過負荷信
号に変換する過負荷検出回路であり、Ａ／Ｄコンバー
タ、ホトカプラ等で構成される。

【００２１】２１は電力用半導体スイッチング素子と電
流増幅トランジスタで構成されている保護回路であり、
例えば、過負荷信号に基づき供給電圧、電流が制限され
る。過負荷検出回路２０が保護回路２１の供給電圧、電
流を直接制御するように構成してもよい。２２はコント
ローラ１への供給電圧を一定電圧に安定化する定電圧回
路であり、保護回路２１から電力が供給される。また、
バッテリの一部（１２Ｖ）から電力を供給するように構
成してもよい。

【００２２】２３はキースイッチ１７による電源のＯＮ
／ＯＦＦ状態を表示するパワオンＬＥＤである。２４は
バッテリの異常、電圧の低下などを警告するバッテリＬ
ＥＤである。２５はモータ駆動回路３がスタンバイ状態
になったことを表示するスタンバイＬＥＤである。２６
は緊急停止でモータをＯＦＦし電磁ブレーキがＯＮ状態
になったことを表示する緊急停止ＬＥＤである。２７は
ＬＥＤ２３〜ＬＥＤ２６を駆動するＬＥＤ駆動回路であ
る。

【００２３】ここで、インバータ駆動について説明す
る。インバータ駆動にはＶ／Ｆ制御方式とベクトル制御
方式（要求される負荷トルクに応じてモータに電流を流
す制御方式）があり、Ｖ／Ｆ制御方式には周波数制御と
電圧制御が含まれ、ベクトル制御方式には速度制御と電
流制御（トルク制御）が含まれる。一般に、Ｖ／Ｆ制御
方式は、単にインバータ回路に電圧、周波数を与えるの
みなので、低速でのトルクが出にくい、零速運転ができ
ない、負荷により速度が変動する等の短所がある。一
方、ベクトル制御方式は、零速から高起動トルクが出せ
る。零速付近も滑らかに回り、速度制御範囲（１：１０
０）が広い。速度制御性能（±０．０１％）が優れてい
る。トルクを直接制御できる。以上の利点があるので、
本実施例では、ベクトル制御方式を採用し、状況に応じ
てトルク制御と速度制御を使い分けている。

【００２４】トルク制御とは電流制御であり、例えば、
アクセルの踏み込みに応じて出力トルクが増加するよう
モータに電流を流す制御であり、負荷の変化に対して速
度変動がある。速度制御とはＰＧ（パルスゼネレー
タ）、ロータリエンコーダから速度を検知し、または、
モータの電圧、電流から速度を直接推定演算し、指定速
度を保持するようフィードバック制御することであり、
負荷の変化に対して速度変動がない。また、速度制御に
はトルク制御も含まれる。

【００２５】図３は本発明の電気自動車の駆動制御装置
を適用したゴルフカートの外観図である。図３におい
て、図３（ａ）はゴルフカートの斜め外観図、図３
（ｂ）は操作パネルの外観図、図３（ｃ）は前進・後進
の切替レバーの外観図、図３（ｄ）は操作ペダルの外観
図である。

【００２６】２０１は車体フレームである。車体フレー
ム２０１には走行用モータ、バッテリ（蓄電池）、減速
機構、パーキングブレーキからなる、速度センサ、電流
センサの各検出部と、モータ駆動回路、マイクロコンピ
ュータを搭載したコントローラ１等がそれぞれ搭載され
ている。図３（ｂ）の操作パネルの外観図に示すよう
に、２０２は操作パネルであり、バッテリからモータ駆
動回路及びコントローラへの電力供給をＯＮ／ＯＦＦす
るキースイッチ１７と、ＯＮ／ＯＦＦ状態を表示するＬ
ＥＤ２３等を備えている。

【００２７】２０３は前進、後進を切り替えるための切
替レバーである（図２（ｃ）参照）。２０４はモータの
始動・加速・減速・停止の操作をするアクセルペダル、
２００５は停止するするときに踏み込むとブレーキがか
かるブレーキペダル、２０６は駐・停車するときに強く
踏み込むとパーキングブレーキがかかり、アクセルペダ
ル２０４を踏み込むことにより解除されるパーキングブ
レーキペダルである（図３（ｄ）参照）。

【００２８】２０７はハンドル、２０８は前輪のフロン
トタイヤ、２０９は車体を駆動する後輪のリヤタイヤで
ある。２１０はフロントボデー、２１１はフロントバン
バー、２１２はリヤバンバーである。２１３は体を支え
るフロントシート、２１４はリヤシートで、各シート２
１３、２１４にはアームレスト２１５が設けられてい
る。２１６はウインドシールド、２１７はルーフ、２１
８はルーフ２１７に設けたアシストグリップである。２
１９はバッグホルダー（バッグキャリア）であり、バッ
グホルダー２１９には傘立て２２０、パターサック２２
１などの付属品が設けれている。

【００２９】図４は本発明の上り坂／下り坂の判別処理
手順と走行制御を示すフローチャートである。図４にお
いて、 ステップＳ１０１：走行中、コントローラ１はアクセル
量を読み取り、アクセル量に応じたトルク指令値（例え
ば、電流量）をモータ駆動回路３に供給している。モー
タ駆動回路３はモータ２をインバータ駆動する。コント
ローラ１は、回転センサ７によって検出される回転検出
信号、モータ電流センサによって検出されるモータ検出
信号からモータの回転速度、駆動トルクを、それぞれ算
出し、トルク指令値を決定する。

【００３０】ステップＳ１０２：アクセルを解放（オ
フ）する。 ステップＳ１０３：一時的にモータの逆回転方向になる
回生トルク指令（制動トルク指令）を出し停止制御に入
る。 ステップＳ１０４：車体が上り坂／下り坂の位置で停止
ならば、モータが始動しない範囲で停止を維持するため
の正負の値を持つ停止維持トルクを出力するように制御
する。ここで停止維持トルク値をコントローラ１のＲＡ
Ｍに記憶する。 ステップＳ１０５：上り坂／下り坂の判別には、停止時
の停止維持トルクの正負とＦ／Ｒ切替スイッチ１３で指
定した前進／後進の指定方向とで判別する。例えば、前
進方向で、停止維持トルクが正（＋）ならば上り坂、停
止維持トルクが負（−）ならば下り坂、停止維持トルク
が０ならば平地、と判別される。判別結果をコントロー
ラ１内のＲＡＭに記憶する。

【００３１】ステップＳ１０６：アクセル入力が有るか
無いかをチェックする。 ステップＳ１０７：アクセル入力が有れば、ステップＳ
１０５の判別結果から、上り坂であれば、トルク指令値
の上昇率を平地に比べ大きくし、下り坂であればトルク
指令値の上昇率を平地に比べ小さくし、モータのトルク
出力を調整する。このとき、トルク指令値は停止維持ト
ルク値を基準にして立ち上げられる。従って、上り坂／
下り坂に拘わらず平地と同様な再発進時のモータの始動
特性が得られる。 ステップＳ１０８：走行状態に移行すればアクセル量に
応じたトルク指令値でモータを制御する。また、走行速
度が、２０ｋｍ／ｈ以上にならないよう制御している。

【００３２】図５はアクセル量に対するトルク指令値の
変換例を示す説明図である。図５に示すように、上り坂
であれば、アクセル量に対するトルク指令値の上昇率を
平地に比べ大きくし（ａ）、下り坂であれば、アクセル
量に対するトルク指令値の上昇率を平地に比べ小さくな
るよう変換している（ｃ）。この変換特性を複数設けコ
ントローラ１内のＲＯＭに予め記憶しておくようにして
もよい。

【００３３】図６は本発明のトルク制御モードにおける
上り坂でのサーボロック／電磁ブレーキ制御を示す説明
図である。図６に示すように、車体が上り坂の位置にあ
るときにアクセルからの停止指令を受けた際、停止維持
トルクをモータに発生（サーボロック）後、その停止維
持トルク指令値をＲＡＭに記憶させ電磁ブレーキ５をＯ
Ｎさせると、所定時間（Ｔ）後の停止維持トルク指令値
を０にする。アクセルからの再発進の指令を受けた際、
アクセルによるトルク指令値がＲＡＭに記憶された停止
維持トルク以上になったとき電磁ブレーキ５をＯＦＦす
る。

【００３４】電磁ブレーキ５のＯＮ／ＯＦＦ駆動はブレ
ーキ駆動回路６により行われる。このサーボロック制御
と電磁ブレーキ制御の組み合わせにより、上り坂での逆
走が防止でき且つサーボロック制御時の電力が削減でき
る。また、実際には、アクセル入力がないときは電磁ブ
レーキには電圧をかけない構成にしている。下り坂にお
いても（図示せず）、同様のサーボロックと電磁ブレー
キ制御を組み合わせることにより下り坂での急発進が防
止できる。

【００３５】以下に本発明のコントローラ１にプログラ
ムされているトルク制御と速度制御について説明する。
図７は本発明のトルク制御モードにおけるサーボロック
（停止維持トルク）制御を示す説明図である。図７の下
図に示すように、上り坂／下り坂で車体を停止、再発進
のアクセル操作を行った際、アクセル操作を伴うアクセ
ル量とそのアクセル量に対するトルク指令値、走行速度
（点線）を上図に示す。走行時のアクセル量に対するト
ルク指令値は１：１に設定し、アクセル量を６０ｍｓｅ
ｃ毎にサンプリングしてトルク指令値に変換している。

【００３６】上り坂でアクセルがオフしたとき、一時的
にモータの逆回転方向になる回生トルク指令値（制動ト
ルク指令値）を出し停止状態になれば、正（＋）の値を
もつ停止維持トルクをモータに発生させ停止を維持す
る。上り坂でアクセルがオンしたとき、停止維持トルク
指令値を基準にしてトルク指令値を立ち上げを早くして
上り坂におけるスタート特性を改善している。また、逆
走行も防止している。

【００３７】下り坂でアクセルがオフしたとき、一時的
にモータの逆回転方向になる回生トルク指令値（制動ト
ルク指令値）を出し停止状態になれば、（−）の値をも
つ停止維持トルクをモータに発生させ停止を維持する。
下り坂でアクセルがオンしたとき、停止維持トルク指令
値を基準にしてスロースタート指令値を発生しさらにト
ルク指令値を立ち上げを遅くして下り坂におけるスター
ト特性を改善している。また、走行速度が２０ｋｍ／ｈ
以上にならないようインバータ制御している。これによ
り、下り坂の急加速を防止して安定した走行が可能にな
る。

【００３８】図８は本発明のトルク制御モードにおける
サーボロック／電磁ブレーキ制御を示す説明図である。
図８の下図に示すように、上り坂／下り坂で車体を停
止、再発進のアクセル操作を行った際、アクセル操作を
伴うアクセル量とそのアクセル量に対するトルク指令
値、走行速度（点線）を上図に示す。また、トルク指令
値に出力に対応する電磁ブレーキのＯＮ／ＯＦＦ動作の
タイミングを中央の図に示す、走行時のアクセル量に対
するトルク指令値は１：１に設定し、アクセル量を６０
ｍｓｅｃ毎にサンプリングしてトルク指令値に変換して
いる。平地でアクセルがオンしたとき、トルク指令値の
発生させた後、５００ｍｓｅｃ遅延して電磁ブレーキを
オフする。

【００３９】上り坂でアクセルをオフしたとき、一時的
にモータの逆回転方向になる回生トルク指令値（制動ト
ルク指令値）を出し停止状態になれば、正（＋）の値を
もつ停止維持トルクをモータに発生（サーボロック）さ
せモータが停止した後、電磁ブレーキをオンさせると停
止維持トルク指令値をＲＡＭに記憶させ０にする。サー
ボロックを電磁ブレーキの動作に置き換え電力の消耗を
削減している。上り坂でアクセルをオンしたとき、アク
セルによるトルク指令値をＲＡＭに記憶した停止維持ト
ルク指令値以上になったところから発生させ、５００ｍ
ｓｅｃ遅延して電磁ブレーキをオフする。これにより逆
走を防止する。

【００４０】下り坂でアクセルがオフしたとき、一時的
にモータの逆回転方向になる回生トルク指令値（制動ト
ルク指令値）を出し停止状態になれば、負（−）の値を
もつ停止維持トルクをモータに発生（サーボロック）さ
せ停止した後、電磁ブレーキをオンさせると停止維持ト
ルク指令値をＲＡＭに記憶させ０にする。下り坂でアク
セルがオンしたとき、停止維持トルク指令値を基準にし
てスロースタート指令値を発生させ、５００ｍｓｅｃ遅
延して電磁ブレーキをオフする。さらにトルク指令値を
立ち上げを遅くして下り坂における急加速を防止してい
る。また、走行速度が２０ｋｍ／ｈ以上にならないよう
インバータ制御している。これにより、下り坂で安定し
た走行が可能になる。

【００４１】図９は本発明の速度制御モードにおけるサ
ーボロック／電磁ブレーキ制御のタイミングを示す説明
図である。ここでいう速度制御モードとは、例えば、ア
クセル量に応じて速度指令値が設定され、設定された速
度指令値を保持するように、ロータリエンコーダからモ
ータの速度を検知し、フィードバック制御することであ
る。また、アクセル量に対する速度指令値の加速率また
は減速率はディップスイッチで設定され、２０ｍｓｅｃ
毎にアクセル量がサンプリングして速度指定値に変換さ
れる。

【００４２】サーボロック制御を選択したとき（ディッ
プスイッチで指定可能）、アクセルオンの立ち上げで解
除され、アクセルオフで走行速度が０．１ｋｍ／ｈ以下
になったときサーボロックが機能する。速度制御モード
のサーボロックとは零速付近を維持することであり、こ
のときトルク制御も行われている。

【００４３】電磁ブレーキを動作させるとき（ディップ
スイッチで指定可能）、速度指令値発生後、５００ｍｓ
ｅｃ遅延して電磁ブレーキをオフする。また、アクセル
オフでサーボロック機能開始後、電磁ブレーキをオンす
ると、サーボロック機能を解除する。モータ駆動回路
（インバータ回路）のインバータ駆動をスタートさすス
タート指令信号（Ｆ／Ｒ）はアクセルオンで“Ｈ”に出
力し、電磁ブレーキオン後５００ｍｓｅｃ遅延して
“Ｌ”になり、インバータ駆動をニュートラルにして終
了する。

【００４４】図１０は本発明のトルク制御モードにおけ
るサーボロック制御を含めた制御ステップを示す状態遷
移図である。図１０において、 ステップＡ１：キースイッチ１７で電源を投入する。 ステップＡ２：リセットキー（図示せず）またはオート
リセット機能によりコントローラ１のマイクロコンピュ
ータがリセットされる。 ステップＡ３：イニシャライズを示す。ＲＡＭがクリア
され、制御モードが読み込まれる。ここでは、サーボロ
ック制御を含むトルク制御モードが読み込まれる（ディ
ップスイッチで制御モードが設定されている）。

【００４５】ステップＡ４：キー入力待ち状態（インバ
ータニュートラル）を示す。例えば、進行方向を指定す
るＦ／Ｒ−ＳＷ（Ｆ／Ｒ切替スイッチ１３）入力、フッ
トブレーキ（ブレーキスイッチ１４）のオンでステップ
Ａ５のフリーランに移行する。また、アクセルオンでス
テップＡ８の走行制御に移行する。また、インバータニ
ュートラルとは、モータに対しインバータ制御（トルク
制御、速度制御）していない状態をいう。

【００４６】ステップＡ５：フリーラン（インバータニ
ュートラル）を示す。トルク指令値が０の状態である。
フットブレーキのオフでステップＡ６に移行する。この
とき、Ｆ／Ｒ−ＳＷ受付可能である。 ステップＡ６：停止制御を示す。上り／下り／平地で速
度が０になるようトルクを増減して停止を維持する。下
りの状態でアクセルオンすれば、ステップＡ７に移行、
上り／平地の状態でアクセルオンすればステップＡ８に
移行する。 ステップＡ７：下りでの起動制御（発進制御）を示す。
進行方向と逆方向のトルク指令値（停止維持トルク指令
値）を徐々に減少させ、スロースタートさせる。

【００４７】ステップＡ８：走行制御を示す。アクセル
の踏み角（アクセル量）に対応するトルク指令値を出力
する。トルク指令値は段階的に変化する。 アクセル量１００％＝トルク２５０％（モータ出力トル
ク５ｋｇ・ｍ） アクセル量２０％で２０ｋｍ／ｈの速度制限をかける。 ステップＡ９：回生制御（制動制御）を示す。アクセル
オフで、走行速度に応じた減速率を設定し、その減速率
になるよう回生トルクを調整し、車体（モータ）を停止
させる。速度が０になればステップＡ６の停止制御に移
行する。また、ブレーキオンでステップＡ５のフリーラ
ンに移行する。

【００４８】ステップＡ１０：インバータＮＧを示す。
インバータ制御中にエラーが発生したとき、スタンバイ
ＬＥＤ２５が消灯する。 ステップＡ１１：インバータスタンバイを示す。エラー
が解除されたとき、スタンバイＬＥＤ２５が点灯する。 ステップＡ１２：緊急停止制御を示す。ＮＭＩキー（緊
急停止スイッチ）により、モータをオフし電磁ブレーキ
がオン状態になる。緊急停止ＬＥＤ２６が点灯する。リ
セット入力待ちになる。 ステップＡ１３：バッテリ異常を示す。バッテリ電圧の
低下、異常を検出してバッテリＬＥＤ２４を点灯する。

【００４９】図１１は本発明のトルク制御モードにおけ
るサーボロック／電磁ブレーキ制御を含めた制御ステッ
プを示す状態遷移図である。図１１において ステップＢ１：キースイッチ１７で電源を投入する。 ステップＢ２：リセットキー（図示せず）またはオート
リセット機能によりコントローラ１のマイクロコンピュ
ータがリセットされる。 ステップＢ３：イニシャライズを示す。ＲＡＭがクリア
され、制御モードが読み込まれる。ここでは、サーボロ
ック／電磁ブレーキ制御を含むトルク制御モードが読み
込まれる（ディップスイッチで制御モードが設定されて
いる）。 ステップＢ４：キー入力待ち状態（インバータニュート
ラル）を示す。例えば、進行方向を指定するＦ／Ｒ−Ｓ
Ｗ（Ｆ／Ｒ切替スイッチ１３）入力でステップＢ５の停
止制御に移行する。

【００５０】ステップＢ５：停止制御を示す。トルク指
令が０、電磁ブレーキがオン状態である。アクセルオン
すれば、ステップＢ６に移行する。 ステップＢ６：発進制御を示す。トルク指令値を出力の
５００ｍｓｅｃ後に電磁ブレーキをオフする。 ステップＢ７：走行制御を示す。アクセルの踏み角（ア
クセル量）に対応するトルク指令値を出力する。トルク
指令値は段階的に変化する。 アクセル量１００％＝トルク２５０％（モータ出力トル
ク５ｋｇ・ｍ） アクセル量２０％で２０ｋｍ／ｈの速度制限をかける。

【００５１】ステップＢ８：回生制御（制動制御）を示
す。アクセルオフで、走行速度に応じた減速率を設定
し、その減速率になるよう回生トルクを調整し、車体
（モータ）を停止させる。速度が０になればステップＢ
９の電磁ブレーキ制御に移行する。また、ブレーキオン
でステップＢ５の停止制御に移行する。 ステップＢ９：電磁ブレーキ制御を示す。速度が０で電
磁ブレーキがオンになり、ステップＢ５の停止制御に移
行する。 ステップＢ１０〜ステップＢ１３：図１０のステップＡ
１０〜ステップＡ１３の処理内容と同じであるので説明
を省略する。

【００５２】図１２は本発明の速度制御モードにおける
サーボロック制御を含めた制御ステップを示す状態遷移
図である。図１２において ステップＣ１：キースイッチ１７で電源を投入する。 ステップＣ２：リセットキー（図示せず）またはオート
リセット機能によりコントローラ１のマイクロコンピュ
ータがリセットされる。 ステップＣ３：イニシャライズを示す。ＲＡＭがクリア
され、制御モードが読み込まれる。ここでは、サーボロ
ック制御を含む速度制御モードが読み込まれる（ディッ
プスイッチで制御モードが設定されている）。 ステップＣ４：キー入力待ち状態（インバータニュート
ラル）を示す。例えば、進行方向を指定するＦ／Ｒ−Ｓ
Ｗ（Ｆ／Ｒ切替スイッチ１３）入力でステップＣ５のサ
ーボロック制御に移行する。また、アクセルオンでステ
ップＣ６の走行制御に移行する。

【００５３】ステップＣ５：サーボロック制御を示す。
サーボロック選択指令が出力され、速度が０になるよう
トルクを増減して停止を維持する。 ステップＣ６：走行制御を示す。アクセルの踏み角（ア
クセル量）に対応する速度指令値を出力する。速度指令
値は段階的に変化する。 アクセル量１００％＝速度１００％（２０ｋｍ／ｈをＭ
ＡＸとする） このとき、１ｋｍ／ｈ以下ではＦ／Ｒ−ＳＷ入力の受付
が可能である。アクセルオフすると、速度指令を段階的
に変化させ、制動制御され、０．１ｋｍ／ｈ以下となる
停止寸前でステップＣ５のサーボロック制御に移行す
る。 ステップＣ７〜ステップＣ１１：図１０のステップＡ１
０〜ステップＡ１３の処理内容と同じであるので説明を
省略する。

【００５４】図１３本発明のサーボ制御モードにおける
サーボロック／電磁ブレーキ制御を含めた制御ステップ
を示す状態遷移図である。図１３において ステップＤ１：キースイッチ１７で電源を投入する。 ステップＤ２：リセットキー（図示せず）またはオート
リセット機能によりコントローラ１のマイクロコンピュ
ータがリセットされる。 ステップＤ３：イニシャライズを示す。ＲＡＭがクリア
され、制御モードが読み込まれる。ここでは、サーボロ
ック／電磁ブレーキ制御を含む速度制御モードが読み込
まれる（ディップスイッチで制御モードが設定されてい
る）。 ステップＤ４：キー入力待ち状態（インバータニュート
ラル）を示す。例えば、進行方向を指定するＦ／Ｒ−Ｓ
Ｗ（Ｆ／Ｒ切替スイッチ１３）入力でステップＤ５の停
止制御に移行する。

【００５５】ステップＤ５：停止制御を示す。電磁ブレ
ーキがオン状態であり、インバータニュートラルの状態
である。アクセルオンすれば、ステップＤ６の発進制御
に移行する。 ステップＤ６：発進制御を示す。速度指令値を出力の５
００ｍｓｅｃ後に電磁ブレーキをオフする。 ステップＤ７：走行制御を示す。アクセルの踏み角（ア
クセル量）に対応する速度指令値を出力する。速度指令
値は段階的に変化する。 アクセル量１００％＝速度１００％（２０ｋｍ／ｈをＭ
ＡＸとする） このとき、１ｋｍ／ｈ以下ではＦ／Ｒ−ＳＷ入力の受付
が可能である。アクセルオフすると、速度指令を段階的
に変化させ、制動制御され、０．１ｋｍ／ｈ以下となる
停止寸前でステップＤ８のサーボロック制御に移行す
る。

【００５６】ステップＤ８：サーボロック制御を示す。
サーボロック選択指令が出力され、速度が０になるよう
トルクを増減して停止を一時的に維持する。 ステップＤ９：電磁ブレーキ制御を示す。サーボロック
完了後（速度＝０）電磁ブレーキがオンになり、ステッ
プＤ５の停止制御に移行しインバータニュートラルにな
る。 ステップＤ１０〜ステップＤ１３：図１０のステップＡ
１０〜ステップＡ１３の処理内容と同じであるので説明
を省略する。

【００５７】図１４は本発明の制御概要を示す説明図で
ある。図１４に示すように、本発明の電気自動車の駆動
制御装置は、トルク制御（サーボロック制御）、トルク
制御（サーボロック制御／電磁ブレーキ制御）、速度制
御（サーボロック制御）、速度制御（サーボロック制御
／電磁ブレーキ制御）の４つの制御方式がディップスイ
ッチで選択できる。この４つの制御方式については、図
１０〜図１３で説明しているので省略する。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。 （１）傾斜センサを用いないで、上り坂／下り坂を検出
することができる。 （２）モータに停止維持トルクを発生させ車体の停止を
維持する。 （３）上り坂／下り坂を判定してトルク指令値の立ち上
げを調整しているので、上り坂の発進時の加速遅れ、下
り坂の発進時の急加速を防止する。 （４）上り坂／下り坂の発進時に電磁ブレーキのオフタ
イミングを停止維持トルクにすることにより、上り坂で
の逆走行、下り坂での急発進が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の電気自動車の駆動制御装置の一実施例
を示すブロック図である。

【図３】本発明の電気自動車の駆動制御装置を適用した
ゴルフカートの外観図である。

【図４】本発明の上り坂／下り坂の判別処理手順と走行
制御を示すフローチャートである。

【図５】アクセル量に対するトルク指令値の変換例を示
す説明図である。

【図６】本発明のトルク制御モードにおける上り坂での
サーボロック／電磁ブレーキ制御を示す説明図である。

【図７】本発明のトルク制御モードにおけるサーボロッ
ク（停止維持トルク）制御を示す説明図である。

【図８】本発明のトルク制御モードにおけるサーボロッ
ク／電磁ブレーキ制御を示す説明図である。

【図９】本発明の速度制御モードにおけるサーボロック
／電磁ブレーキ制御のタイミングを示す説明図である。

【図１０】本発明のトルク制御モードにおけるサーボロ
ック制御を含めた制御ステップを示す状態遷移図であ
る。

【図１１】本発明のトルク制御モードにおけるサーボロ
ック／電磁ブレーキ制御を含めた制御ステップを示す状
態遷移図である。

【図１２】本発明の速度制御モードにおけるサーボロッ
ク制御を含めた制御ステップを示す状態遷移図である。

【図１３】本発明のサーボ制御モードにおけるサーボロ
ック／電磁ブレーキ制御を含めた制御ステップを示す状
態遷移図である。

【図１４】本発明の制御概要を示す説明図である。

【符号の説明】

１ コントローラ ２ 走行用モータ ３ モータ駆動回路 ４ インタフェイス回路 ５ 電磁ブレーキ ６ ブレーキ駆動回路 ７ 回転センサ ８ 回転検出回路 ９ａ、９ｂ モータ電流センサ １０ モータ電流検出回路 １１ アクセル・ボリューム １２ アクセル信号変換回路 １３ Ｆ／Ｒ切替スイッチ １４ ブレーキスイッチ １５ 緊急停止スイッチ １６ 制御モードスイッチ １７ キースイッチ １８ バッテリ １９ 過負荷電流センサ ２０ 過負荷検出回路 ２１ 保護回路 ２２ 定電圧回路 ２３ パワオンＬＥＤ ２４ バッテリＬＥＤ ２５ スタンバイＬＥＤ ２６ 緊急停止ＬＥＤ ２７ ＬＥＤ駆動回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体を電動駆動するモータと、モータの
   回転方向と回転速度を検出する回転検出部と、車体の前
   進／後進を指定する方向指定部と、アクセルの踏み角に
   応じてモータへの停止指令及び出力トルク指令を発生す
   るアクセル部と、方向指定部からの進行方向指定とアク
   セル部からの各指令と回転検出部の検出信号に基づきモ
   ータを駆動制御する駆動制御部とを備えた電気自動車に
   おいて、 車体が上り坂／下り坂の位置でアクセル部からの停止指
   令を受けた際、モータが始動しない範囲で停止を維持す
   るための正負の値を持つ停止維持トルクを生成するトル
   ク生成部と、生成した停止維持トルク値を記憶するトル
   ク記憶部と、方向指定部の指定方向とトルク記憶部に記
   憶された停止維持トルク値の正負を判別して上り坂／下
   り坂を判別する傾斜判別部とを備えたことを特徴とする
   電気自動車の駆動制御装置。
2. 【請求項２】 車体の上り坂／下り坂の発進時にトルク
   指令値の上昇率を変更するトルク変更部をさらに備え、 前記駆動制御部はアクセル部からの再発進の指令を受け
   た際、前記傾斜判別部が車体の進行方向に対し上り坂と
   判別した際にはトルク指令値の上昇率を平地と比べ大き
   くし、下り坂と判別した際にはトルク指令値の上昇率を
   平地と比べ小さくし、前記トルク指令値を停止維持トル
   ク値を基準にして立ち上げモータの始動特性を一定にな
   るよう制御することを特徴とする請求項１記載の電気自
   動車の駆動制御装置。
3. 【請求項３】 パーキングブレーキをかけるためのブレ
   ーキ装置と、ブレーキ装置をＯＮ／ＯＦＦ制御するブレ
   ーキ制御部と、前記トルク記憶部に記憶された停止維持
   トルク値と前記アクセル部によって指令されるモータの
   出力トルク値を比較するトルク比較部とをさらに備え、 車体が上り坂／下り坂の位置にあるときにアクセル部か
   らの停止指令を受けた際、前記停止維持トルクをモータ
   に発生後、ブレーキ装置をＯＮさせ、停止維持トルクを
   ０にし、アクセル部からの再発進の指令を受けた際、モ
   ータの出力トルクが前記トルク記憶部に記憶された停止
   維持トルク以上になったときブレーキ装置をＯＦＦする
   ことを特徴とする請求項１記載の電気自動車の駆動制御
   装置。
4. 【請求項４】 前記モータはインバータ制御されている
   ことを特徴とする請求項１記載の電気自動車の駆動制御
   装置。