JPH09130912A

JPH09130912A - 電気自動車の駆動制御装置

Info

Publication number: JPH09130912A
Application number: JP7283905A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Maeda; 好彦前田; Hiroaki Sagara; 弘明相良; Tateaki Tanaka; 建明田中
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】車体を上り／下り坂で停止する際、最小の停
止維持トルクに設定してサーボロック制御をする。【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、走行／停
止を制御するためのアクセルと、アクセルの踏み角に応
じてモータへの停止指令及びトルク指令を発生する信号
処理部と、この信号処理部から出力される各指令に基づ
きモータを駆動制御するモータ駆動制御部とを備えた電
気自動車において、前記信号処理部は車体が上り坂／下
り坂の位置でアクセルからの停止指令を受けた際、車体
の停止を維持するための停止維持トルク指令値を生成す
るトルク生成部と、生成した停止維持トルク指令値をモ
ータが始動しない範囲で最小の停止維持トルク指令値に
なるようトルク生成部を制御するトルク指令制御部とを
さらに備えた構成にする。

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、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、上り坂／下り坂での停車・発進時の駆動制
御は平地走行の停車・発進時の駆動制御と同一であり、
特別な制御方法を用いていない。

【０００３】従って、運転者は電気自動車を上り坂／下
り坂の走行中に停止させる場合、例えば、運転者のアク
セル操作とパーキングブレーキ操作で停止させている。
このため、上り坂での停止操作において、アクセル操作
によるモータの出力トルクが少ないときは、パーキング
ブレーキ操作する前に進行方向に対して逆走行するとい
う問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】また、前記問題を解決
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。上り坂／下り坂での走行中の停止操作
を簡単に且つ安全制御するため、パーキングブレーキ操
作に代えて、アクセルを解放すれば、モータにかかる負
荷と逆向きの出力トルク（停止維持トルク）を発生さ
せ、モータの回転を電気的にロックするサーボロック制
御が考えられる。しかしながら、サーボロック制御にお
ける停止維持トルクの値は車体の積載重量、道路、タイ
ヤ等の状況によりある程度許容幅があるので、最大の停
止維持トルクでサーボロック制御をすれば、電力消費が
多くなりバッテリの使用時間が少なくなるという問題が
考えられる。従って、このため、充電・放電回数も増加
しバッテリの寿命が短くなるという問題が発生する。ま
た、発進時において、サーボロック制御を解除した際、
アクセル操作の失敗によりモータの出力トルクが少ない
ときは、逆走行するので危険な状況になる虞がある。

【０００５】本発明は以上の事情を考慮してなされたも
のであり、例えば、上り坂／下り坂で走行中の車体をサ
ーボロック制御で停止させる場合、車体の動き出す直前
の停止維持トルクを回転検出センサ（ロータリエンコー
ダ等）で検出し、最小の停止維持トルクに設定してモー
タをサーボロック制御することにより、このサーボロッ
ク制御に対する電力消費を削減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。また、本発明の他の目
的は、例えば、上り坂でサーボロック制御中に再発進す
る場合、アクセル入力に対応するトルク指令値が停止維
持トルク以上になったときに走行トルク指令値としてト
ルク制御することにより、上り坂の発進時の逆走行を防
止する電気自動車の駆動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、走行／
停止を制御するためのアクセル部１０３と、アクセル部
１０３の踏み角に応じてモータ１０１への停止指令及び
トルク指令を発生する信号処理部１０４と、この信号処
理部１０４から出力される各指令に基づきモータを駆動
制御するモータ駆動制御部１０５とを備えた電気自動車
において、前記信号処理部１０４は車体が上り坂／下り
坂の位置でアクセル部からの停止指令を受けた際、車体
の停止を維持するための停止維持トルク指令値を生成す
るトルク生成部１０４ａと、生成した停止維持トルク指
令値をモータが始動しない範囲で最小の停止維持トルク
指令値になるようトルク生成部１０４ａを制御するトル
ク指令制御部１０４ｂとをさらに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】前記トルク生成制御部１０４ｂは、車体が
上り坂／下り坂の位置で停止した際、車体の始動を回転
検出部１０２の検出信号で検出しながら停止維持トルク
指令値を徐々に減少させ、車体が始動する直前の停止維
持トルク指令値に修正して固定するようトルク生成部１
０４ａを制御するよう構成されることが好ましい。ま
た、前記モータ駆動制御部１０５は車体が始動する直前
の最小の停止維持トルク指令値でモータをトルク制御す
るよう構成されることが好ましい。

【０００８】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
リエンコーダと回転検出回路で構成される。アクセル１
０３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。信号処理部１０４、トルク生
成部１０４ａ、トルク生成制御部１０４ｂ、トルク比較
部１０４ｃ、モータ駆動制御部１０５はＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、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、モータ駆動制御部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。また、モータ１０１はインバータ制御され
るよう構成されることが好ましい。

【０００９】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際、車体の始動を
回転検出部（ロータリエンコーダ等）で検出し、車体の
動き出す直前の最小の停止維持トルクでモータをサーボ
ロック制御することができる。従って、サーボロック制
御に対する電力消費を削減できる。

【００１０】前記信号処理部１０４は車体停止時に生成
された停止維持トルク指令値とアクセル部１０３からの
指令によって生成されるトルク指令値を比較するトルク
比較部１０４ｃをさらに備え、前記モータ駆動制御部１
０５が停止維持トルク指令値でモータ１０１を停止制御
中に前記アクセル１０３からの再発進の指令を受けた
際、前記信号処理部１０４はアクセル部１０３の入力操
作により生成されるトルク指令値が停止維持トルク以上
になったとき、このトルク指令値に切り替えてモータ駆
動制御部１０５に出力するよう構成されることが好まし
い。このように構成すれば、上り坂でのアクセル操作の
失敗により車体が逆走行することが防止でき、簡単に且
つ安全にアクセル操作できる。

【００１１】

【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
の停止／発進時において簡単に且つ安全なアクセル操作
を可能にする。

【００１２】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の信号処理
部、トルク生成部、トルク生成制御部、トルク比較部、
モータ駆動制御部として機能する）であり、ＣＰＵ、Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ、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、モータ駆動制御部、信号処
理部、トルク生成部、トルク生成制御部、トルク比較部
として機能するプログラム、制御プログラム等が格納さ
れている。また、ＲＡＭは、停止時の停止維持トルクを
記憶するトルク記憶部、ＣＰＵで処理するデータの展開
領域として構成される。

【００１３】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。

【００１４】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。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。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（２００ｐｐｒ）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（２０ｍｓｅ
ｃ）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、２０ｍｓｅｃでカウント数１６
３のとき：２０ｋｍ／ｈと設定されている。

【００１５】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。

【００１６】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（図１のア
クセル部として機能する）。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（図
１の信号処理部として機能する）。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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）。

【００２６】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。

【００２７】図４は上り坂でのサーボロック制御におけ
る停止維持トルクの許容範囲を示す説明図である。図４
に示すように、上り坂での走行中にサーボロック制御に
より停止する場合、サーボロック制御の停止維持トルク
は、車体の積載重量、道路、タイヤ等の状況により、あ
る程度の幅Ｔ（許容範囲）がある。通常、例えば、図中
のｘ１以下の停止維持トルクでは逆走行（後進）し、ｘ
２以上のトルクでは前進することになるので、Ｔの範囲
内のいずれかの停止維持トルクが出力されていることに
なる。

【００２８】ｘ１のトルク値に近づけば消費電力は小さ
くなり省エネになるが、ｘ２のトルク値に近づけば消費
電力が大きくなり消費電力のムダになる。本実施例で
は、車体停止後、この停止維持トルクを少しずつ減少さ
せていき、その間、車体の動きを回転センサ７（２相式
ロータリエンコーダ）で検出し、車体が動きだす直前の
トルクを最小停止維持トルクとしてサーボロック制御す
る。バッテリ１８の省エネになりバッテリの使用時間が
多くなる。このためバッテリの充電・放電回数も減少し
寿命が長くなるという効果がある。

【００２９】最小停止維持トルクを検出する回転センサ
７は、通常、モータ２の速度制御において使用されてい
るものであり、別に制御構成として用意するものでない
のでコストが発生しない。ここでは、上り坂でのサーボ
ロック制御の停止維持トルクについて説明したが、下り
坂においても（図示せず）、同様の方法で最小の停止維
持トルクを検出し設定することができる。

【００３０】図５は本発明の上り坂でのアクセル入力と
トルク制御を示す説明図である。図５に示すように、車
体が上り坂の走行時において、図５のａ点で車体が停止
したとする。このとき、アクセル入力がこれ以下になっ
たとしても、このトルクをそのまま停止維持トルクとし
て出力し、車体の停止維持状態を保持する。また、発進
時において、図５のｂ点のように、アクセル入力が停止
維持トルク以上になって初めて走行トルクとして変化さ
せる。

【００３１】車体停止後、ａ点での停止維持トルクを少
しずつ減少させていき、車体が動きだす直前のトルクを
最小停止維持トルクに設定することができる（点線
部）。このサーボロック制御により上り坂でのトルク不
足による逆走行を防止することができる。さらに、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るこ
とにより、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
にすることができる。

【００３２】図６は本発明の上り坂でのサーボロック制
御における停止維持トルクの処理手順を示すフローチャ
ートである。図６において、ステップＳ１０１：上り坂で走行中、コントローラ１は
アクセル入力を読み取り、アクセル入力に応じたトルク
指令値をモータ駆動回路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。ステップＳ１０２：アクセルで減速する。ステップＳ１０３：車体の速度が０になるか否かチェッ
クする。

【００３３】ステップＳ１０４：車体の速度が０になれ
ば、出力されているトルク指令値をサーボロック制御の
停止維持トルクとしてこのまま保持する。ステップＳ１０５：アクセルがオフで車体が停止したな
らば、停止維持トルクを少しずつ減少させる。ステップＳ１０６：車体が動きだすか否かチェックす
る。ステップＳ１０７：車体が動きだす直前のトルクを最小
停止維持トルクに設定し保持する。

【００３４】ステップＳ１０８：アクセル入力が有るか
無いかをチェックする。ステップＳ１０９：アクセル入力が有れば、アクセル入
力のトルク指令値と停止維持トルク値を比較する。ステップＳ１１０：アクセル入力のトルク指令値が停止
維持トルク値以上になれば、走行トルク指令値として出
力する。走行状態に移行すればアクセル入力に応じたト
ルク指令値でモータを制御する。また、走行速度が、２
０ｋｍ／ｈ以上にならないよう制御している。

【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、上り坂／下り坂で走行
中の車体をサーボロック制御で停止させる場合、車体の
動き出す直前の停止維持トルクを回転検出センサ（ロー
タリエンコーダ等）で検出し、最小の停止維持トルクに
設定してモータをサーボロック制御することにより、こ
のサーボロック制御に対する電力消費を削減できる。ま
た、上り坂でサーボロック制御中に再発進する場合、ア
クセル入力に対応するトルク指令値が停止維持トルク以
上になったときに走行トルク指令値としてトルク制御す
ることにより、上り坂の発進時の逆走行を防止すること
ができる。

【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】上り坂でのサーボロック制御における停止維持
トルクの許容範囲を示す説明図である。

【図５】本発明の上り坂でのアクセル入力とトルク制御
を示す説明図である。

【図６】本発明の上り坂でのサーボロック制御における
停止維持トルクの処理手順を示すフローチャートであ
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１３Ｆ／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ＬＥＤ２４バッテリＬＥＤ２５スタンバイＬＥＤ２６緊急停止ＬＥＤ２７ＬＥＤ駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【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、走行／停
止を制御するためのアクセル部と、アクセル部の踏み角
に応じてモータへの停止指令及びトルク指令を発生する
信号処理部と、この信号処理部から出力される各指令に
基づきモータを駆動制御するモータ駆動制御部とを備え
た電気自動車において、前記信号処理部は車体が上り坂／下り坂の位置でアクセ
ル部からの停止指令を受けた際、車体の停止を維持する
ための停止維持トルク指令値を生成するトルク生成部
と、生成した停止維持トルク指令値をモータが始動しな
い範囲で最小の停止維持トルク指令値になるようトルク
生成部を制御するトルク指令制御部とをさらに備えたこ
とを特徴とする電気自動車の駆動制御装置。
【請求項２】前記トルク生成制御部は、車体が上り坂
／下り坂の位置で停止した際、車体の始動を回転検出部
の検出信号で検出しながら停止維持トルク指令値を徐々
に減少させ、車体が始動する直前の停止維持トルク指令
値に修正して固定するようトルク生成部を制御すること
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。
【請求項３】前記モータ駆動制御部は車体が始動する
直前の最小の停止維持トルク指令値でモータをトルク制
御することを特徴とする請求項２記載の電気自動車の駆
動制御装置。
【請求項４】前記信号処理部は車体停止時に生成され
た停止維持トルク指令値とアクセル部からの指令によっ
て生成されるトルク指令値を比較するトルク比較部をさ
らに備え、前記モータ駆動制御部が停止維持トルク指令値でモータ
を停止制御中に前記アクセルからの再発進の指令を受け
た際、前記信号処理部はアクセル部の入力操作により生
成されるトルク指令値が停止維持トルク以上になったと
き、このトルク指令値に切り替えてモータ駆動制御部に
出力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。
【請求項５】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。