JPH11215610A - 電動車両の運転制御装置 - Google Patents

電動車両の運転制御装置

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JPH11215610A JP10009483A JP948398A JPH11215610A JP H11215610 A JPH11215610 A JP H11215610A JP 10009483 A JP10009483 A JP 10009483A JP 948398 A JP948398 A JP 948398A JP H11215610 A JPH11215610 A JP H11215610A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリの状態によって制動力が変化すると
いったことがなく、運転フィーリングを向上できる電動
車両の運転制御装置を提供する。 【解決手段】 バッテリ１０を電源とする電動モータ７
で車輪８を駆動するとともに、回生制動により上記バッ
テリ１０を充電するようにした電動自転車１の運転制御
装置において、アクセル開度，車速等の運転情報に基づ
いて走行モードか制動モードかを判断するモード判断手
段、バッテリ残容量を検出する残容量検出手段、及び制
動モードであると判断された場合に、バッテリ残容量が
満充電量に近い基準量以下のときには上記電動モータ７
を発電領域で動作させる回生制動を行い、上記基準量を
超えたときには上記電動モータ７を回転磁界の方向を負
荷の回転と逆にして動作させる逆相制動を行う制動制御
手段として機能するＣＰＵ２０とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動スクータ等の
電動車両における運転制御装置に関し、特に回生制動に
よりバッテリを充電するように構成した場合に、バッテ
リの過充電を防止しつつ運転フィーリングを改善できる
ようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、低公害，低騒音を図る観点から、
バッテリを電源とする電動モータにより車輪を駆動する
ようにした電動スクータ等の電動車両が注目されてい
る。この種の電動車両では、アクセル開度，車速等の運
転情報に基づいて走行モードか制動モードかを判断し、
走行モードの場合にはアクセル開度に応じた電流を電動
モータに供給することにより車輪を駆動するように構成
されており、また、制動モードの場合には上記電動モー
タを発電領域で動作させる回生制動を行い、該電動モー
タが発電する電力で上記バッテリを充電するように構成
されている。これにバッテリの一充電当たりの走行可能
距離を延ばすことができる。
【０００３】ところで上記電動車両では、走行可能距離
を延ばすにはできるだけ上記回生制動を行って走行中に
バッテリを充電することが望ましい。しかしバッテリが
満充電状態になっている状態でさらに回生制動を行うと
過充電となってバッテリ自体の耐久性が低下する問題が
ある。
【０００４】そこで上記問題を解消するようにした従来
の運転制御装置として、バッテリ残容量が少ない場合
に回生制動力を増加し、残容量が多い場合には回生制動
力を減少させ、さらにバッテリ温度が上昇するに従って
回生制動力を増加させ、１回の回生制動時間が長くなる
ほど回生制動力を減少させるようにしたもの（特開平５
−１６１２１５号公報参照）、バッテリ電圧が所定の
リミット値を超えると回生制動力リミットを減少させる
ようにしたもの（特開平６−１５３３１４号公報参
照）、バッテリ温度が基準値よりも上昇した場合には
回生制動力を低下させるようにしたもの（特開平８−１
４０２０３号公報参照）等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記公報記載の従来装
置は、いずれの場合もバッテリ保護のために回生制動力
を低下させるようにしていることから、残容量等のバッ
テリ状態の如何により制動力、即ち運転状態が変化する
こととなり、運転フィーリングがよくないといった問題
がある。
【０００６】本発明は、上記従来装置の問題点に鑑みて
なされたもので、バッテリの状態によって制動力が変化
するといったことがなく、運転フィーリングを向上でき
る電動車両の運転制御装置を提供することを課題として
いる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、バッ
テリを電源とする電動モータで車輪を駆動するととも
に、回生制動により上記バッテリを充電するようにした
電動車両の運転制御装置において、アクセル開度，車速
等の運転情報に基づいて走行モードか制動モードかを判
断するモード判断手段と、バッテリ残容量を検出する残
容量検出手段と、制動モードであると判断された場合
に、バッテリ残容量が満充電量に近い基準量以下のとき
には上記電動モータを発電領域で動作させる回生制動を
行い、上記基準量を超えたときには上記電動モータを回
転磁界の方向を負荷の回転と逆にして動作させる逆相制
動を行う制動制御手段とを備えたことを特徴としてい
る。
【０００８】
【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、制動モー
ドの場合において、バッテリ残容量が基準量以下の場合
にはアクセル開度，車速等に応じた回生制動を行い、バ
ッテリ残容量が上記基準量を超えた場合には逆相制動を
行うようにしたので、バッテリ残容量の如何にかかわら
ず同等の制動力が得られ、運転状態がバッテリ状態によ
って変化することがなく、運転フィーリングを向上でき
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１〜図４は本発明の一実施
形態による電動スクータの運転制御装置を説明するため
の図であり、図１は該電動スクータの側面図、図２は上
記運転制御装置のブロック構成図、図３は上記運転制御
装置のモータドライバ部分の回路図、図４は動作を説明
するためのフローチャートである。
【００１０】図１において、１は本実施形態運転制御装
置を備えた電動スクータであり、該スクータ１の車体フ
レーム２は、ヘッドパイプ２ａに接続された１本のメイ
ンパイプ２ｂの下端に左，右一対のサイドパイプ２ｃ，
２ｃを接続し、該左，右一対のサイドパイプ２ｃ，２ｃ
を左右に拡開させるとともにその下端部を後方に屈曲さ
せ低床の足載部２ｄを形成するように後方に延長し、さ
らに後方斜め上方に延長した構造となっている。
【００１１】また上記車体フレーム２のヘッドパイプ２
ａにより左右に操向自在に支持されたフロントフォーク
３の下端には前輪４が軸支され、上端には操向ハンドル
５が固定されている。また上記車体フレーム２の後方延
長部２ｅには懸架ブラケット２ｇを介してパワーユニッ
ト６が上下揺動可能に支持されている。このパワーユニ
ット６は、車幅方向に延びるように配置された駆動モー
タ７と、該駆動モータ７の左端部から後方に延び、モー
タ回転を後輪８に伝達する伝動機構を内蔵する伝動ケー
ス９とを一体的に結合してなるユニットスイング式のも
のである。
【００１２】そして上記車体フレーム２の足載部２ｄに
は支持ブラケット２ｆが吊設されており、該支持ブラケ
ット２ｆの横辺部上にバッテリ１０が搭載されている。
このバッテリ１０は多数の単電池１１を直列接続すると
ともにバッテリケース１２内に収容配置してなるもので
ある。
【００１３】また上記バッテリケース１２の後側には冷
却用ファン１３が配設されており、該冷却用ファン１３
の上側には充電器１４が配設され、さらに該充電器１４
の上側には、上記駆動モータ７の運転制御を行うモータ
コントローラ１５が配設されている。なお上記充電器１
４は、該充電器１４による充電の開始，中断，終了及び
充電電流値の制御、さらにリフレッシュ放電の実行を制
御するバッテリマネジメントコントローラを内蔵してい
る。
【００１４】図２に示すように、上記モータコントロー
ラ１５のＣＰＵ２０には、電圧計２５ａ，電流計２５ｂ
からのバッテリ電圧値，バッテリ電流値、アクセルポテ
ンショ２２からのアクセル開度、モータ温度センサ２３
からのモータ温度、電流センサ２５ｃ，２５ｃからのモ
ータ電流値、及びエンコーダ２６からの電動モータ７の
回転数が、インターフェース回路２４を介して入力され
る。
【００１５】そして上記ＣＰＵ２０は、アクセル開度，
モータ回転数，車速等の運転情報に基づいて現時点の運
転状態が走行モードか制動モードかを判別するモード判
断手段として機能する。具体的にはアクセル開度が所定
開度（例えば１０％）以上のときは走行モードと判断
し、該所定開度未満のときは制動モードと判断する。な
お、走行モードか制御モードかの判断は、上記のアクセ
ル開度での判断のみに限定されるものではなく、例えば
特開平５−３０６１２号公報に記載されているように、
アクセル開度だけでなく車速やブレーキペダルの踏み込
み量を操作量として加えることもできる。
【００１６】また上記ＣＰＵ２０は、上記電圧計，電流
計からのバッテリ電圧値とバッテリ電流値とに基づいて
現時点でのバッテリ残容量を演算するバッテリ残容量検
出手段として機能する。
【００１７】さらにまた上記ＣＰＵ２０は、現時点の走
行状態が走行モードであると判断した場合にはアクセル
開度に応じたモータ電流指令値を求め、該指令値をモー
タドライブ回路２７に出力する出力制御手段として機能
し、また上記制動モードであると判断した場合におい
て、上記バッテリ残容量が基準量（例えば満充電量の９
５％）以下のときには上記回生制動を行い、上記基準量
を超えたときには逆相制動を行う制動制御手段として機
能する。
【００１８】まず上記回生制動においては、上記ＣＰＵ
２０は、アクセル開度，車速に応じた、かつ上記電動モ
ータ２７を発電領域で動作させるための回生電流指令値
を求め、該指令値をモータドライブ回路２７に出力す
る。該モータドライブ回路２７の駆動によりにより電動
モータ７が発電領域で回転して制動力を発生するととも
に発電し、該発電された電力によりバッテリ１０の充電
が行われる。
【００１９】また上記逆相制動においては、上記ＣＰＵ
２０は、アクセル開度，車速に応じた回生制動力に対応
した逆相制動力を得るのに必要なモータ電流指令値を求
め、該指令値をモータドライブ回路２７に出力する。そ
して該モータドライブ回路２７では上記電動モータ７の
一次側３線のうち任意の２線を入れ換えて回転磁界の方
向を負荷の回転と逆にすることにより制動力を発生させ
る。なお、任意の２線を入れ替えて回転磁界の方向を逆
にする方法としては、物理的にモータ配線を入れ替える
のではなく、ソフトウエア処理だけで例えば今までＵ相
指令を出していた所にＷ相指令を、Ｗ相指令の所にＵ相
指令を出力する方法が採用される。これはＵ相，Ｗ相だ
けでなく任意の２相でよい。また、上記のように相を入
れ替える方法とは別に、メモリに書かれている相の読み
出し方向を逆にする事によっても上記と同様に回転磁界
を逆にする事ができる。また上記逆相制動では、バッテ
リ側からのエネルギ及び負荷からの制動エネルギは全て
二次回路中で熱に変換される。
【００２０】上記モータドライブ回路２７は、図３に示
すように、入力された電流指令値に対応したパルス幅に
応じて電動モータ７に通電するためのＦＥＴ等のパワー
スイッチング素子２７ａを備え、該スイッチング素子２
７ａのオンオフにより電動モータ７を回転駆動し、駆動
力あるいは制動力を発生させる。なお、２７ｂはスイッ
チング素子２７ａのオンオフによるノイズ吸収と過渡的
なモータへの電流供給をするためのコンデンサである。
また上記ＣＰＵ２０はエンコーダ２６で検出された駆動
モータ７の回転数と固定情報として記憶している減速比
等から車速を求める。
【００２１】次に運転制御動作を図４のフローチャート
に沿って説明する。運転制御が開始すると、電圧計２５
ａ，電流計２５ｂからのバッテリ電圧値，バッテリ電流
値、アクセルポテンショ２２からのアクセル開度、電流
センサ２５ｃ，２５ｃからのモータ電流値、温度センサ
２３からのモータ温度、エンコーダ２６からのモータ回
転数等の運転状態を示すデータが読み込まれ（ステップ
Ｓ１）、上記バッテリ電圧値，バッテリ電流値から現時
点でのバッテリ残容量が演算され（ステップＳ２）、ア
クセル開度に基づいて現時点の運転状態が走行モード，
制動モードのいずれであるかが判断される（ステップＳ
３）。
【００２２】現時点の運転状態が走行モードである場合
には、アクセル開度に応じたモータ電流指令値が演算さ
れ、該モータ電流指令値に応じたＰＷＭデューティ比が
演算され、上記モータドライブ回路２７に出力される
（ステップＳ４，５）。
【００２３】そして上記ステップＳ３において制動モー
ドであると判断された場合には、ステップＳ２で求めた
バッテリ残容量と基準量（例えば満充電時の容量の９５
％）とが比較され（ステップＳ６）、バッテリ残容量が
基準量以下の場合には、上記ステップＳ１で読み込まれ
たアクセル開度，車速（モータ回転数）に応じた回生電
流指令値が演算され、該回生電流値に対応したＰＷＭデ
ューティ比が演算され、上記モータドライブ回路２７に
出力される（ステップＳ７，５）。
【００２４】一方、上記ステップＳ６において、バッテ
リ残容量が基準量を超えていると判断された場合には、
そのときのアクセル開度，車速に対応した回生制動力と
同等の逆相制動力を得るためのモータ電流指令値が演算
され、該指令電流値に対応したＰＷＭデューティ比が演
算され、上記モータドライブ回路２７に出力される（ス
テップＳ８，５）。
【００２５】このように、本実施形態装置では、バッテ
リ残容量が基準量以下の場合にのみ回生制動を行って発
電された電力でバッテリを充電し、基準量を超えた場合
には回生制動を中止するようにしたので、バッテリが過
充電になってバッテリ寿命を低下させるといった問題を
回避できる。
【００２６】そしてバッテリ残容量が基準量を超えた場
合には、回生制動力と同等の逆相制動力が発生するよう
に電動モータ７への電流値を制御するようにしたので、
バッテリ残存容量の如何に係わらず同等の制動力が得ら
れ、バッテリ残容量によって運転状態が変化するといっ
た問題を回避でき、運転フィーリングを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による運転制御装置を備え
た電動スクータの側面図である。
【図２】上記実施形態装置のブロック構成図である。
【図３】上記実施形態装置のドライブ回路部分の具体例
を示す図である。
【図４】上記実施形態装置のフローチャート図である。
【符号の説明】
１ 電動自転車 ７ 電動モータ ８ 車輪 １０ バッテリ１０ ２０ ＣＰＵ（モード判断手段，残容量検出手段，制動
制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｑ Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｐ Ｌ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バッテリを電源とする電動モータで車輪
    を駆動するとともに、回生制動により上記バッテリを充
    電するようにした電動車両の運転制御装置において、ア
    クセル開度，車速等の運転情報に基づいて走行モードか
    制動モードかを判断するモード判断手段と、バッテリ残
    容量を検出する残容量検出手段と、制動モードであると
    判断された場合に、バッテリ残容量が満充電量に近い基
    準量以下のときには上記電動モータを発電領域で動作さ
    せる回生制動を行い、上記基準量を超えたときには上記
    電動モータを回転磁界の方向を負荷の回転と逆にして動
    作させる逆相制動を行う制動制御手段とを備えたことを
    特徴とする電動車両の運転制御装置。
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