WO2019049343A1 - 電動車両制御装置、電動車両制御方法、電動車両制御プログラムおよび電動車両 - Google Patents

電動車両制御装置、電動車両制御方法、電動車両制御プログラムおよび電動車両 Download PDF

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WO2019049343A1
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motor
electric vehicle
vehicle control
rotational speed
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English (en)
French (fr)
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一由希 目黒
雄大 井ノ口
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新電元工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to an electric vehicle control device, an electric vehicle control method, an electric vehicle control program, and an electric vehicle.
  • Patent Document 2 describes a motor control device aiming to suppress an overcurrent of the motor and to suppress a decrease in torque when the electric vehicle slips.
  • clutchless electric vehicles electric vehicles without a clutch
  • the motor directly receives the external force from the wheel that is interrupted by the clutch in the conventional electric vehicle. For this reason, when the user (driver) suddenly applies the brake, the motor is suddenly stopped by the external force received from the wheel and is in the locked state.
  • a control device such as an ECU (Electronic Control Unit) provided in the electric vehicle processes the values of the rotational speed of the wheel measured by the sensor (for example, averaging processing), and uses the value obtained thereby to obtain the motor Take control. For this reason, there is a delay from when the rotational speed is measured to when it is used for control.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the control device determines that the vehicle is in the stopped state only when a predetermined time has elapsed. Therefore, although the motor (wheel) is actually stopped, a state occurs in which the rotational speed used by the control device to control the motor is not zero. In this state, the control device performs motor control using a rotational speed different from the actual speed, and as a result, an overcurrent may flow in the motor.
  • the present invention has an object to provide an electric vehicle control device, an electric vehicle control method, an electric vehicle control program, and an electric vehicle that can prevent an overcurrent from flowing to a motor in a clutchless electric vehicle. .
  • the electric vehicle control device is A reception unit for receiving signals coming at intervals according to the rotational speed of a motor that rotates the wheels of the electric vehicle; Since the reception unit receives the nearest first signal, the time elapsed by the nearest signal interval which is the interval between the first signal and the second signal immediately before the first signal has elapsed Even if a new signal is not received, a calculation unit that calculates the instantaneous rotational speed of the motor of the electric powered vehicle based on the excess time after the latest signal interval has elapsed; A drive unit that drives the motor based on the instantaneous rotational speed calculated by the calculation unit; And the like.
  • the calculation unit may calculate an instantaneous rotational speed of the motor based on the excess time and the latest signal interval.
  • the calculation unit may calculate the instantaneous rotational speed by Equation (1) and Equation (2).
  • n 60000 / (T ⁇ Np) (1)
  • T ⁇ t + to (2)
  • n is the instantaneous rotational speed [rpm]
  • T is the time for one revolution of the motor [msec]
  • Np is a value indicating the number of pulses output during one revolution of the motor.
  • ⁇ t is the closest signal interval, and to is the excess time.
  • the index of the time T for one rotation of the motor may be larger than one.
  • the first signal is a signal output from a first angle sensor provided in association with a first phase of the motor
  • the second signal is a signal of the first phase of the motor. It may be a signal output from a second angle sensor provided in association with a second phase different from the second phase.
  • the calculation unit is configured to, when the reception unit receives the first signal, receive a new signal, the instantaneous rotation of the motor based on an interval between the new signal and the first signal. The speed may be calculated.
  • the drive unit uses a second duty ratio lower than a first duty ratio corresponding to the rapidly increasing accelerator operation amount during a predetermined protection period when the accelerator operation amount by the user of the electric vehicle suddenly increases.
  • the motor may be driven.
  • the protection period may be a time required for the rotational speed of the motor to reach a predetermined value.
  • the drive unit may drive the motor using a duty ratio that gradually increases from the second duty ratio toward the first duty ratio when the protection period has elapsed.
  • the duty ratio may be raised stepwise or smoothly.
  • the signal received by the receiving unit may be a rising edge or a falling edge of a pulse signal output from an angle sensor provided in the motor.
  • An electric vehicle according to the present invention includes the electric vehicle control device according to the present invention.
  • the wheel and the motor may be mechanically connected without a clutch.
  • the electric vehicle control method of the present invention Receiving an incoming signal at intervals according to the rotational speed of the motor that rotates the wheels of the electric vehicle; Even if time has passed by the most recent signal interval which is the interval between the first signal and the second signal immediately before the first signal since the last first signal was received, Calculating the instantaneous rotational speed of the motor of the electric powered vehicle based on the excess time after the passage of the latest signal interval when a new signal is not received; Driving the motor based on the calculated instantaneous rotational speed; And the like.
  • the electric vehicle control program is Receiving an incoming signal at intervals according to the rotational speed of the motor that rotates the wheels of the electric vehicle; Even if time has passed by the most recent signal interval which is the interval between the first signal and the second signal immediately before the first signal since the last first signal was received, Calculating the instantaneous rotational speed of the motor of the electric powered vehicle based on the excess time after the passage of the latest signal interval when a new signal is not received; Driving the motor based on the calculated instantaneous rotational speed; Are executed by a computer.
  • the calculating unit when the receiving unit receives the latest signal and the new signal is not received even if the latest signal interval has elapsed since the reception unit received the latest signal, the calculating unit is based on the excess time after the latest signal interval has passed.
  • the instantaneous rotational speed of the motor of the electric vehicle is calculated.
  • a drive part drives a motor based on the instantaneous rotational speed which the calculation part calculated.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electric vehicle 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of a power conversion unit 30 and a motor 3;
  • FIG. 6 is a view showing a magnet provided to a rotor of a motor 3 and an angle sensor 4; It is a figure which shows the relationship between a rotor angle and the output of an angle sensor.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a control unit 10 of the electric vehicle control device 1; It is a graph for demonstrating the change of the rotational speed and rotation period in 1st Embodiment. It is a flowchart for demonstrating an example of the electric vehicle control method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a graph which shows the time change of the duty ratio of the PWM signal used for motor control. It is a flowchart for demonstrating an example of the electric vehicle control method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
  • Electric powered vehicle 100 is a vehicle that moves forward or backward by driving a motor using power supplied from a battery.
  • the electric vehicle 100 is an electric motorcycle such as an electric motorcycle. More specifically, the electric vehicle 100 is a clutchless electric two-wheeled vehicle in which a motor and wheels are mechanically connected without a clutch.
  • the electric vehicle according to the present invention is not limited to this, and may be, for example, a four-wheeled vehicle.
  • electrically powered vehicle 100 includes electrically powered vehicle control device 1, battery 2, motor 3, angle sensor 4, accelerator position sensor 5, assist switch 6, meter 7, and wheels 8. And.
  • the electric vehicle control device 1 is a device that controls the electric vehicle 100, and includes a control unit 10, a storage unit 20, and a power conversion unit 30.
  • the electric vehicle control device 1 may be configured as an ECU that controls the entire electric vehicle 100. Next, each component of the electric vehicle control device 1 will be described in detail.
  • the control unit 10 inputs information from various devices connected to the electric vehicle control device 1. Specifically, the control unit 10 receives various signals output from the BMU of the battery 2, the angle sensor 4, the accelerator position sensor 5, and the assist switch 6. The control unit 10 outputs a signal to be displayed on the meter 7. Further, the control unit 10 controls driving of the motor 3 via the power conversion unit 30. Details of the control unit 10 will be described later.
  • the storage unit 20 stores information used by the control unit 10 and a program for the control unit 10 to operate.
  • the storage unit 20 is, for example, a non-volatile semiconductor memory, but is not limited to this.
  • the power conversion unit 30 converts DC power of the battery 2 into AC power and supplies the AC power to the motor 3. As shown in FIG. 2, the power conversion unit 30 is configured of a three-phase full bridge circuit.
  • the semiconductor switches Q1, Q3 and Q5 are high side switches, and the semiconductor switches Q2, Q4 and Q6 are low side switches. Control terminals of the semiconductor switches Q1 to Q6 are electrically connected to the control unit 10.
  • a smoothing capacitor C is provided between the power supply terminal 30a and the power supply terminal 30b.
  • the semiconductor switches Q1 to Q6 are, for example, MOSFETs or IGBTs.
  • the semiconductor switch Q1 is connected between the power supply terminal 30a to which the positive electrode of the battery 2 is connected and the input terminal 3a of the motor 3 as shown in FIG.
  • the semiconductor switch Q3 is connected between the power supply terminal 30a and the input terminal 3b of the motor 3.
  • the semiconductor switch Q5 is connected between the power supply terminal 30a and the input terminal 3c of the motor 3.
  • the semiconductor switch Q2 is connected between the input terminal 3a of the motor 3 and the power supply terminal 30b to which the negative electrode of the battery 2 is connected.
  • the semiconductor switch Q4 is connected between the input terminal 3b of the motor 3 and the power supply terminal 30b.
  • the semiconductor switch Q6 is connected between the input terminal 3c of the motor 3 and the power supply terminal 30b.
  • the input terminal 3a is a U-phase input terminal
  • the input terminal 3b is a V-phase input terminal
  • the input terminal 3c is a W-phase input terminal.
  • the battery 2 supplies electric power to the motor 3 that rotates the wheels 8 of the electric vehicle 100. More specifically, the battery 2 supplies DC power to the power conversion unit 30.
  • the battery 2 includes a battery management unit (BMU).
  • the battery management unit transmits, to the control unit 10, information on the voltage of the battery 2 and the state (charging rate etc.) of the battery 2.
  • the number of batteries 2 is not limited to one, and may be plural.
  • the battery 2 is, for example, a lithium ion battery, but may be another type of battery.
  • the battery 2 may be composed of batteries of different types (eg, lithium ion battery and lead battery).
  • the motor 3 is a three-phase alternating current motor driven by alternating current power supplied from the power conversion unit 30.
  • the motor 3 is mechanically connected to the wheel 8 and rotates the wheel 8 in a desired direction.
  • the motor 3 is mechanically connected to the wheel 8 without a clutch.
  • the type of motor 3 is not particularly limited.
  • the angle sensor 4 is a sensor that detects the rotation angle of the rotor of the motor 3. As shown in FIG. 3, magnets (sensor magnets) of N pole and S pole are alternately attached to the circumferential surface of the rotor of the motor 3.
  • the angle sensor 4 is formed of, for example, a Hall element, and detects a change in the magnetic field accompanying the rotation of the motor 3.
  • the magnet may be provided inside the flywheel (not shown).
  • the angle sensor 4 includes a U-phase angle sensor 4 u, a V-phase angle sensor 4 v, and a W-phase angle sensor 4 w.
  • the U-phase angle sensor 4 u and the V-phase angle sensor 4 v are arranged at an angle of 30 ° with respect to the rotor of the motor 3.
  • the V-phase angle sensor 4 v and the W-phase angle sensor 4 w are disposed at an angle of 30 ° with respect to the rotor of the motor 3.
  • the U-phase angle sensor 4u, the V-phase angle sensor 4v, and the W-phase angle sensor 4w output pulse signals of phases according to the rotor angle (angular position).
  • the distance between the rising edges (or falling edges) of two consecutive pulse signals becomes narrower as the rotational speed of the motor 3 (wheel 8) increases.
  • a number (rotor stage number) indicating a rotor stage is assigned to each predetermined rotor angle.
  • the rotor stage indicates the angular position of the rotor of the motor 3.
  • rotor stage numbers 1, 2, 3, 4, 5 and 6 are assigned every 60 ° in electrical angle.
  • the rotor stage is defined by a combination of levels (H level or L level) of output signals of U-phase angle sensor 4 u, V-phase angle sensor 4 v and W-phase angle sensor 4 w.
  • the accelerator position sensor 5 detects an accelerator operation amount set by an accelerator operation of the user, and transmits it to the control unit 10 as an electric signal.
  • the accelerator operation amount becomes large, and when the user wants to decelerate, the accelerator operation amount becomes small. That is, the accelerator operation amount corresponds to the throttle opening degree in a vehicle whose drive source is an internal combustion engine.
  • the assist switch 6 is a switch operated when the user requests an assist of the electrically powered vehicle 100.
  • the assist switch 6 transmits an assist request signal to the control unit 10 when operated by the user.
  • the assist request signal is output from the assist switch 6 while the user presses the assist switch 6 (that is, while the user desires to assist).
  • the meter (display unit) 7 is a display (for example, a liquid crystal panel) provided in the electric vehicle 100, and displays various information. Specifically, information such as the traveling speed of the electric vehicle 100, the remaining amount of the battery 2, the current time, the traveling distance, and the like are displayed on the meter 7. In the present embodiment, the meter 7 is provided on a handle (not shown) of the electric motorcycle.
  • control unit 10 of the electric vehicle control device 1 will be described in detail.
  • the control unit 10 includes a reception unit 11 that receives a signal according to the rotation speed of the motor 3, a calculation unit 12 that calculates an instantaneous rotation speed of the motor 3, and a drive unit that drives the motor 3. And a determination unit that determines whether or not a predetermined time (the most recent signal interval) has elapsed.
  • the processing in each unit of the control unit 10 can be realized by software (program).
  • the receiving unit 11 receives signals coming at intervals according to the rotational speed of the motor 3. More specifically, the reception unit 11 receives a signal output from at least one of the U-phase angle sensor 4 u, the V-phase angle sensor 4 v, and the W-phase angle sensor 4 w. In the present embodiment, the receiving unit 11 receives the rising edge of the pulse signal output from the U-phase angle sensor 4 u. Note that the receiving unit 11 may receive the falling edge of the pulse signal.
  • the determination unit 14 determines whether or not time has elapsed for the most recent signal interval since the most recent signal (first signal) is received.
  • the latest signal interval is an interval between the first signal received most recently and the second signal received one before the first signal.
  • time t3 when the rising edge E3 (corresponding to the second signal) is received between time t4 when the rising edge E4 (corresponding to the first signal) is received.
  • the interval ⁇ t is the nearest signal interval.
  • the rising edge E2 is a signal received one before the rising edge E3
  • the rising edge E1 is a signal received one before the rising edge E2.
  • the determination unit 14 determines whether or not the time of the latest signal interval has elapsed based on only the signal coming from a single angle sensor. For example, the determination unit 14 monitors only the pulse signal (rising edge or falling edge) output from the U-phase angle sensor 4 u. In this case, the latest signal interval corresponds to the time when the motor 3 makes one rotation.
  • the determination unit 14 may determine whether or not the time of the latest signal interval has elapsed based on the signals that come from the plurality of angle sensors. For example, the determination unit 14 monitors pulse signals (rising edge or falling edge) output from the U-phase angle sensor 4 u and the V-phase angle sensor 4 v.
  • the first signal is a signal output from the V-phase angle sensor 4 v (first angle sensor) provided in association with the first phase of the motor 3
  • the second signal is the motor It is a signal output from the U-phase angle sensor 4 u (second angle sensor) provided in association with the second phase different from the first phase 3.
  • the interval between the first signal and the second signal corresponds to the time when the motor 3 rotates 1/3 (120 °). Do. Therefore, for example, a value obtained by multiplying the interval by three is used as the value of ⁇ t in equation (2) described later.
  • the calculation unit 12 calculates the instantaneous rotational speed of the motor 3 based on the determination result of the determination unit 14. More specifically, if the reception unit 11 does not receive a new signal even if the time for the latest signal interval has elapsed since the reception of the latest signal, the calculation unit 12 exceeds the time since the latest signal interval has passed. The instantaneous rotational speed of the motor 3 is calculated based on the time. The excess time is the time indicated by time to in FIG. The calculation unit 12 calculates an instantaneous rotational speed that decreases as the excess time increases.
  • the calculation unit 12 calculates the instantaneous rotational speed of the motor 3 based on the excess time to and the nearest signal interval ⁇ t.
  • n is the instantaneous rotational speed [rpm]
  • T is the time for one revolution of the motor 3 [msec]
  • Np is a value indicating the number of pulses output during one revolution of the motor 3
  • ⁇ t is the closest signal interval
  • Np is a value related to the number of poles of the motor 3.
  • the instantaneous rotational speed calculated by the calculation unit 12 decreases as the excess time increases. That is, when reception unit 11 does not receive a new signal due to a sudden stop of electrically powered vehicle 100 or the like and the latest signal interval elapses, the instantaneous rotational speed decreases rapidly in inverse proportion to the excess time, as shown in FIG.
  • the index of the time T in the equation (1) may be made larger than 1 in order to increase the decrease rate of the instantaneous rotational speed.
  • equation (1) becomes as equation (3).
  • n 60000 / (T ⁇ ⁇ Np) (3)
  • ⁇ is a number greater than one.
  • equation (2) a predetermined reference time may be used instead of the nearest signal interval ⁇ t.
  • equation (2) is as equation (4).
  • T Tc + to (4)
  • Tc is a reference time.
  • an average value of signal intervals may be used as the reference time.
  • the number of times for averaging is a predetermined number from the most recent signal interval. In the example of FIG. 6, when the predetermined number is 3, an average time of time (t2-t1), time (t3-t2) and time (t4-t3: nearest signal interval) is set as a reference time.
  • calculation unit 12 instantaneously rotates motor 3 based on the interval between the new signal and the first signal. Calculate the speed. For example, in the case of FIG. 6, when the reception unit 11 receives a rising edge at time t5, the calculation unit 12 calculates an instantaneous rotation speed by setting T to (t5-t4) in Expression (1).
  • the drive unit 13 transmits control signals to the semiconductor switches Q1 to Q6 of the power conversion unit 30. More specifically, the drive unit 13 generates a PWM signal having a conduction timing and a duty ratio calculated based on the target torque, and outputs the PWM signal to the semiconductor switches Q1 to Q6. Thereby, the motor 3 is driven to generate the target torque.
  • the drive unit 13 drives the motor 3 based on the instantaneous rotational speed calculated by the calculation unit 12. For example, when the calculated instantaneous rotational speed is low, the drive unit 13 controls the power conversion unit 30 so that the current supplied from the power conversion unit 30 to the motor 3 becomes smaller.
  • the calculation unit 12 does not receive a new signal even if time passes by the latest signal interval after the latest signal is received.
  • the instantaneous rotational speed of the motor 3 is calculated based on the excess time after the latest signal interval has passed.
  • the drive unit 13 drives the motor 3 based on the instantaneous rotational speed calculated by the calculation unit 12.
  • the receiving unit 11 determines whether a signal arriving at an interval corresponding to the rotational speed of the motor 3 has been received (step S11). In the present embodiment, the receiving unit 11 receives the rising edge of the pulse signal output from the angle sensor 4.
  • the calculation unit 12 calculates an instantaneous rotational speed based on the interval between the signal received in step S11 and the signal received immediately before that (step S12). . Specifically, the calculation unit 12 calculates an instantaneous rotational speed by setting T to ⁇ t in Expression (1) (in other words, setting to 0 in Expression (2)). And the drive part 13 drives the motor 3 based on the instantaneous rotational speed which the calculation part 12 calculated (step S13).
  • the determination unit 14 determines whether or not the latest signal interval has passed since the latest signal was received (step S14). When it is determined that the latest signal interval has passed (S14: Yes), the calculation unit 12 calculates the instantaneous rotation speed based on the excess time and the latest signal interval (step S15). For example, the calculation unit 12 calculates the instantaneous rotation speed according to the above-described Equations (1) and (2). Thereafter, the drive unit 13 drives the motor 3 based on the instantaneous rotational speed calculated by the calculation unit 12 (step S13). When it is determined that the latest signal interval has not elapsed (S14: No), the process returns to step S11.
  • the rotational speed used to control the motor 3 and the motor 3 actually The rotational speed of the motor 3 becomes equal in a short time, and the overcurrent can be prevented from flowing to the motor 3.
  • the second embodiment is an embodiment for preventing an overcurrent from flowing to the motor when the electric vehicle accelerates rapidly (including the case where it suddenly starts).
  • the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
  • the schematic configuration of the electrically powered vehicle 100 and the electrically powered vehicle control device 1 is the same as that of the first embodiment, so the components according to the difference will be described.
  • the receiving unit 11 receives the signal output from the accelerator position sensor 5. This signal indicates the accelerator operation amount set by the user.
  • the determination unit 14 determines, based on the signal received by the reception unit 11 from the accelerator position sensor 5, whether or not the accelerator operation amount has rapidly increased. More specifically, the determination unit 14 determines that the accelerator operation amount has rapidly increased when the accelerator operation amount has increased by more than the determination threshold during a predetermined time.
  • the drive unit 13 drives the motor 3 using a second duty ratio lower than the first duty ratio corresponding to the rapidly increased accelerator operation amount during a predetermined protection period when the accelerator operation amount rapidly increases.
  • the protection period is, for example, the time required for the rotational speed of the motor 3 to reach a predetermined value.
  • the drive unit 13 drives the motor 3 using a duty ratio that gradually increases toward the first duty ratio corresponding to the accelerator operation amount from the suppressed second duty ratio when the protection period has elapsed.
  • the duty ratio shifts stepwise as shown in FIG. In FIG. 8, Dc indicates a first duty ratio, and Ds indicates a second duty ratio.
  • the duty ratio may shift smoothly.
  • the drive unit 13 uses the second duty ratio suppressed for a predetermined protection period when the accelerator operation amount sharply increases.
  • the motor 3 is driven, and when the protection period has elapsed, the motor 3 is driven using a duty ratio that gradually increases toward the first duty ratio corresponding to the accelerator operation amount.
  • it is possible to prevent an overcurrent from flowing in the motor 3 when the electric powered vehicle 100 is rapidly accelerated.
  • smooth start can be performed from the stop state.
  • the determination unit 14 determines whether or not the accelerator operation amount has rapidly increased (step S21). Then, when it is determined that the accelerator operation amount has rapidly increased (S21: Yes), the drive unit 13 determines whether or not it is within the protection period (step S22). When it is determined that it is within the protection period (S22: Yes), the drive unit 13 drives the motor using the second duty ratio lower than the first duty ratio corresponding to the rapidly increased accelerator operation amount ( Step S23). On the other hand, when it is determined that the protection period has elapsed (S22: No), the drive unit 13 controls the motor using a duty ratio that gradually increases from the second duty ratio toward the first duty ratio. (Step S24).
  • the electric vehicle control method of the second embodiment it is possible to prevent an overcurrent from flowing in the motor 3 when the electric vehicle 100 accelerates rapidly. Furthermore, in the clutchless electric vehicle, smooth start can be performed from the stop state.
  • At least a part of the electric vehicle control device 1 (control unit 10) described in the above-described embodiment may be configured by hardware or may be configured by software.
  • a program for realizing at least a part of the functions of the control unit 10 may be stored in a recording medium such as a flexible disk or a CD-ROM, read by a computer, and executed.
  • the recording medium is not limited to a removable medium such as a magnetic disk or an optical disk, and may be a fixed recording medium such as a hard disk drive or a memory.
  • a program for realizing at least a part of the functions of the control unit 10 may be distributed via a communication line (including wireless communication) such as the Internet.
  • the program may be encrypted, modulated, compressed, or stored in a recording medium via a wired line or a wireless line such as the Internet or may be distributed.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

実施形態の電動車両制御装置１は、電動車両１００の車輪８を回転させるモータ３の回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信する受付部１１と、受付部１１が直近の信号を受信してから直近信号間隔Δｔだけ時間が経過しても、新たな信号を受信しない場合、直近信号間隔Δｔを経過してからの超過時間ｔｏに基づいてモータ３の瞬時回転速度を算出する算出部１２と、算出部１２が算出した瞬時回転速度に基づいてモータ３を駆動する駆動部１３と、を備える。

Description

電動車両制御装置、電動車両制御方法、電動車両制御プログラムおよび電動車両
　本発明は、電動車両制御装置、電動車両制御方法、電動車両制御プログラムおよび電動車両に関する。
　モータを動力源とした電動二輪車（二輪ＥＶ）等の電動車両が知られている（特許文献１参照）。従来の電動二輪車では、モータと車輪との間にクラッチが設けられており、例えば急停車する場合、クラッチが解除され、モータは車輪から切り離されるため、急停車に伴う大きな負荷がモータに加わることは回避されていた。
　なお、特許文献２には、電動車両がスリップを起こした場合にモータの過電流を抑制するとともにトルクの減少を抑制することを目的としたモータ制御装置が記載されている。
特開２０１３－２４８９７１号公報 特開２０１３－０５９１５４号公報
　ところで、電動車両ではギヤ固定の場合でも低回転域から高回転域にわたって所要のトルクを得ることが可能である。このため、クラッチを設けない電動車両（以下、単に「クラッチレス電動車両」ともいう。）が検討されている。
　クラッチレス電動車両の場合、モータは、従来の電動車両ではクラッチにより遮断されていた車輪からの外力を直接受けることになる。このため、ユーザ（運転者）が急ブレーキをかけた場合、車輪から受ける外力によってモータは急停止し、ロック状態となる。
　電動車両に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）等の制御装置は、センサが計測した車輪の回転速度の値を情報処理（例えば平均化処理）し、それによって得られた値を用いてモータの制御を行う。このため、回転速度が計測されてから制御に用いられるまでに遅れが存在する。
　電動車両が急減速（急停止を含む。以下同じ。）した場合は、センサからの信号を受信しなくなる。このため、制御装置は所定の時間が経過した場合にはじめて、車両が停止状態にあると判断する。したがって、モータ（車輪）が実際には止まっているにもかかわらず、制御装置がモータの制御に用いる回転速度が０ではない状態が発生する。この状態では、制御装置が実際と異なる回転速度を用いてモータ制御を行う結果、モータに過電流が流れるおそれがある。
　また、電動車両が急加速（停止時状態からの急発進を含む。以下同じ。）する場合についても、ユーザが要求するトルクをモータに発生させるために、現状の回転速度に比べて過大な電圧がモータに印加される結果、過電流が流れるおそれがある。
　そこで、本発明は、クラッチレスの電動車両においてモータに過電流が流れることを防止することができる電動車両制御装置、電動車両制御方法、電動車両制御プログラムおよび電動車両を提供することを目的とする。
　本発明に係る電動車両制御装置は、
　電動車両の車輪を回転させるモータの回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信する受付部と、
　前記受付部が直近の第１の信号を受信してから、前記第１の信号と当該第１の信号の一つ前の第２の信号との間の間隔である直近信号間隔だけ時間が経過しても、新たな信号を受信しない場合、前記直近信号間隔を経過してからの超過時間に基づいて前記電動車両のモータの瞬時回転速度を算出する算出部と、
　前記算出部が算出した瞬時回転速度に基づいて前記モータを駆動する駆動部と、
　を備えることを特徴とする。
　また、前記電動車両制御装置において、
　前記算出部は、前記超過時間および前記直近信号間隔に基づいて前記モータの瞬時回転速度を算出するようにしてもよい。
　また、前記電動車両制御装置において、
　前記算出部は、式（１）および式（２）により前記瞬時回転速度を算出するようにしてもよい。
　　　　　　 ｎ　＝　６００００／（Ｔ×Ｎｐ）　　　　・・・（１）
　　　　　　 Ｔ　＝　Δｔ　＋　ｔｏ　　　　　 ・・・（２）
　ここで、ｎは前記瞬時回転速度［ｒｐｍ］であり、Ｔは前記モータが一回転する時間［ｍＳｅｃ］であり、Ｎｐは前記モータが一回転する間に出力されるパルス数を示す値であり、Δｔは前記直近信号間隔であり、ｔｏは前記超過時間である。
　また、前記電動車両制御装置において、
　前記モータが一回転する時間Ｔの指数は１よりも大きいようにしてもよい。
　また、前記電動車両制御装置において、
　前記第１の信号は、前記モータの第１の相に対応付けて設けられた第１のアングルセンサから出力された信号であり、前記第２の信号は、前記モータの、前記第１の相と異なる第２の相に対応付けて設けられた第２のアングルセンサから出力された信号であるようにしてもよい。
　また、前記電動車両制御装置において、
　前記算出部は、前記受付部が前記第１の信号を受信した後、新たな信号を受信した場合、前記新たな信号と前記第１の信号との間の間隔に基づいて前記モータの瞬時回転速度を算出するようにしてもよい。
　また、前記電動車両制御装置において、
　前記駆動部は、前記電動車両のユーザによるアクセル操作量が急上昇した場合、所定の保護期間の間、前記急上昇したアクセル操作量に対応する第１のデューティ比よりも低い第２のデューティ比を用いて前記モータを駆動するようにしてもよい。
　また、前記電動車両制御装置において、
　前記保護期間は、前記モータの回転速度が所定の値に達するのに要する時間であるようにしてもよい。
　また、前記電動車両制御装置において、
　前記駆動部は、前記保護期間が経過すると、前記第２のデューティ比から前記第１のデューティ比に向けて徐々に上昇するデューティ比を用いて前記モータを駆動するようにしてもよい。
　また、前記電動車両制御装置において、
　前記デューティ比は、段階的に、または滑らかに上昇するようにしてもよい。
　また、前記電動車両制御装置において、
　前記受付部が受信する前記信号は、前記モータに設けられたアングルセンサから出力されたパルス信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジであるようにしてもよい。
　本発明に係る電動車両は、本発明に係る電動車両制御装置を備えることを特徴とする。
　また、前記電動車両において、
　前記車輪と前記モータがクラッチを介さずに機械的に接続されていてもよい。
　本発明に係る電動車両制御方法は、
　電動車両の車輪を回転させるモータの回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信するステップと、
　直近の第１の信号が受信されてから、前記第１の信号と当該第１の信号の一つ前の第２の信号との間の間隔である直近信号間隔だけ時間が経過しても、新たな信号を受信しない場合、前記直近信号間隔を経過してからの超過時間に基づいて前記電動車両のモータの瞬時回転速度を算出するステップと、
　前記算出された瞬時回転速度に基づいて前記モータを駆動するステップと、
　を備えることを特徴とする。
　本発明に係る電動車両制御プログラムは、
　電動車両の車輪を回転させるモータの回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信するステップと、
　直近の第１の信号が受信されてから、前記第１の信号と当該第１の信号の一つ前の第２の信号との間の間隔である直近信号間隔だけ時間が経過しても、新たな信号を受信しない場合、前記直近信号間隔を経過してからの超過時間に基づいて前記電動車両のモータの瞬時回転速度を算出するステップと、
　前記算出された瞬時回転速度に基づいて前記モータを駆動するステップと、
　をコンピュータに実行させることを特徴とする。
　本発明では、算出部は、受付部が直近の信号を受信してから直近信号間隔だけ時間が経過しても新たな信号を受信しない場合、直近信号間隔を経過してからの超過時間に基づいて電動車両のモータの瞬時回転速度を算出する。そして、駆動部は、算出部が算出した瞬時回転速度に基づいてモータを駆動する。これにより、本発明によれば、クラッチレスの電動車両においてモータに過電流が流れることを防止できる。
本発明の実施形態に係る電動車両１００の概略的構成を示す図である。 電力変換部３０およびモータ３の概略的構成を示す図である。 モータ３のロータに設けられた磁石、およびアングルセンサ４を示す図である。 ロータアングルと、アングルセンサの出力との関係を示す図である。 電動車両制御装置１の制御部１０の機能ブロック図である。 第１の実施形態における回転速度および回転周期の変化を説明するためのグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る電動車両制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。 モータ制御に用いられるＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る電動車両制御方法の一例を説明するためのフローチャートである。
　以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
　まず、図１を参照して、実施形態に係る電動車両１００について説明する。
　電動車両１００は、バッテリから供給される電力を用いてモータを駆動することで前進または後退する車両である。本実施形態では、電動車両１００は、電動バイク等の電動二輪車である。より詳しくは、電動車両１００は、モータと車輪がクラッチを介さずに機械的に接続されたクラッチレスの電動二輪車である。なお、本発明に係る電動車両は、これに限定されるものではなく、例えば四輪の車両であってもよい。
　電動車両１００は、図１に示すように、電動車両制御装置１と、バッテリ２と、モータ３と、アングルセンサ４と、アクセルポジションセンサ５と、アシストスイッチ６と、メータ７と、車輪８と、を備えている。
　以下、電動車両１００の各構成要素について詳しく説明する。
　電動車両制御装置１は、電動車両１００を制御する装置であり、制御部１０と、記憶部２０と、電力変換部３０とを有している。なお、電動車両制御装置１は、電動車両１００全体を統御するＥＣＵとして構成されてもよい。次に、電動車両制御装置１の各構成要素について詳しく説明する。
　制御部１０は、電動車両制御装置１に接続された各種装置から情報を入力する。具体的には、制御部１０は、バッテリ２のＢＭＵ、アングルセンサ４、アクセルポジションセンサ５、アシストスイッチ６から出力される各種信号を受信する。制御部１０は、メータ７に表示する信号を出力する。また、制御部１０は、電力変換部３０を介してモータ３を駆動制御する。制御部１０の詳細については後述する。
　記憶部２０は、制御部１０が用いる情報や、制御部１０が動作するためのプログラムを記憶する。この記憶部２０は、例えば不揮発性の半導体メモリであるが、これに限定されない。
　電力変換部３０は、バッテリ２の直流電力を交流電力に変換してモータ３に供給する。この電力変換部３０は、図２に示すように、３相のフルブリッジ回路で構成されている。半導体スイッチＱ１，Ｑ３，Ｑ５はハイサイドスイッチであり、半導体スイッチＱ２，Ｑ４，Ｑ６はローサイドスイッチである。半導体スイッチＱ１～Ｑ６の制御端子は、制御部１０に電気的に接続されている。電源端子３０ａと電源端子３０ｂとの間には平滑コンデンサＣが設けられている。半導体スイッチＱ１～Ｑ６は、例えばＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴ等である。
　半導体スイッチＱ１は、図２に示すように、バッテリ２の正極が接続された電源端子３０ａと、モータ３の入力端子３ａとの間に接続されている。同様に、半導体スイッチＱ３は、電源端子３０ａと、モータ３の入力端子３ｂとの間に接続されている。半導体スイッチＱ５は、電源端子３０ａと、モータ３の入力端子３ｃとの間に接続されている。
　半導体スイッチＱ２は、モータ３の入力端子３ａと、バッテリ２の負極が接続された電源端子３０ｂとの間に接続されている。同様に、半導体スイッチＱ４は、モータ３の入力端子３ｂと、電源端子３０ｂとの間に接続されている。半導体スイッチＱ６は、モータ３の入力端子３ｃと、電源端子３０ｂとの間に接続されている。なお、入力端子３ａはＵ相の入力端子であり、入力端子３ｂはＶ相の入力端子であり、入力端子３ｃはＷ相の入力端子である。
　バッテリ２は、電動車両１００の車輪８を回転させるモータ３に電力を供給する。より詳しくは、バッテリ２は、電力変換部３０に直流電力を供給する。このバッテリ２は、バッテリ管理ユニット（ＢＭＵ）を含む。バッテリ管理ユニットは、バッテリ２の電圧やバッテリ２の状態（充電率等）に関する情報を制御部１０に送信する。
　なお、バッテリ２の数は一つに限らず、複数であってもよい。バッテリ２は、例えばリチウムイオン電池であるが、他の種類のバッテリであってもよい。バッテリ２は、異なる種類（例えば、リチウムイオン電池と鉛電池）のバッテリから構成されてもよい。
　モータ３は、電力変換部３０から供給される交流電力により駆動される三相交流モータである。このモータ３は、車輪８に機械的に接続されており、所望の方向に車輪８を回転させる。本実施形態では、モータ３は、クラッチを介さずに車輪８に機械的に接続されている。なお、モータ３の種類は特に限定されない。
　アングルセンサ４は、モータ３のロータの回転角度を検出するセンサである。図３に示すように、モータ３のロータの周面には、Ｎ極とＳ極の磁石（センサマグネット）が交互に取り付けられている。アングルセンサ４は、例えばホール素子により構成されており、モータ３の回転に伴う磁場の変化を検出する。なお、磁石は、フライホイール（図示せず）の内側に設けられてもよい。
　図３に示すように、アングルセンサ４は、Ｕ相アングルセンサ４ｕと、Ｖ相アングルセンサ４ｖと、Ｗ相アングルセンサ４ｗとを有している。本実施形態では、Ｕ相アングルセンサ４ｕとＶ相アングルセンサ４ｖとはモータ３のロータに対して３０°の角度をなすように配置されている。同様に、Ｖ相アングルセンサ４ｖとＷ相アングルセンサ４ｗとはモータ３のロータに対して３０°の角度をなすように配置されている。
　図４に示すように、Ｕ相アングルセンサ４ｕ、Ｖ相アングルセンサ４ｖおよびＷ相アングルセンサ４ｗは、ロータアングル（角度位置）に応じた位相のパルス信号を出力する。連続する２つのパルス信号の立ち上がりエッジ（もしくは立ち下がりエッジ）間の間隔は、モータ３（車輪８）の回転速度が高いほど狭くなる。
　また、図４に示すように、所定のロータアングルごとに、ロータステージを示す番号（ロータステージ番号）が割り振られている。ロータステージはモータ３のロータの角度位置を示しており、本実施形態では、電気角で６０°ごとにロータステージ番号１，２，３，４，５，６が割り振られている。ロータステージは、Ｕ相アングルセンサ４ｕ、Ｖ相アングルセンサ４ｖおよびＷ相アングルセンサ４ｗの出力信号のレベル（ＨレベルまたはＬレベル）の組合せにより定義されている。例えば、ロータステージ番号１は（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）＝（Ｈ，Ｌ，Ｈ）であり、ロータステージ番号２は（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）＝（Ｈ，Ｌ，Ｌ）である。
　アクセルポジションセンサ５は、ユーザのアクセル操作により設定されたアクセル操作量を検知し、電気信号として制御部１０に送信する。ユーザが加速したい場合にアクセル操作量は大きくなり、ユーザが減速したい場合にアクセル操作量は小さくなる。すなわち、アクセル操作量は、内燃機関を駆動源とした車両におけるスロットル開度に相当する。
　アシストスイッチ６は、ユーザが電動車両１００のアシストを要求する際に操作されるスイッチである。アシストスイッチ６は、ユーザにより操作されると、アシスト要求信号を制御部１０に送信する。このアシスト要求信号は、本実施形態では、ユーザがアシストスイッチ６を押下している間（すなわち、ユーザがアシストを希望する間）、アシストスイッチ６から出力される。
　メータ（表示部）７は、電動車両１００に設けられたディスプレイ（例えば液晶パネル）であり、各種情報を表示する。具体的には、電動車両１００の走行速度、バッテリ２の残量、現在時刻、走行距離などの情報がメータ７に表示される。本実施形態では、メータ７は、電動二輪車のハンドル（図示せず）に設けられる。
　次に、電動車両制御装置１の制御部１０について詳しく説明する。
　図５に示すように、制御部１０は、モータ３の回転速度に応じた信号を受信する受付部１１と、モータ３の瞬時回転速度を算出する算出部１２と、モータ３を駆動する駆動部１３と、所定時間（直近信号間隔）が経過したか否かを判定する判定部１４と、を有している。なお、制御部１０の各部における処理は、ソフトウェア（プログラム）により実現することが可能である。
　受付部１１は、モータ３の回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信する。より詳しくは、受付部１１は、Ｕ相アングルセンサ４ｕ、Ｖ相アングルセンサ４ｖおよびＷ相アングルセンサ４ｗのうち少なくともいずれか一つ以上のセンサから出力された信号を受信する。本実施形態では、受付部１１は、Ｕ相アングルセンサ４ｕから出力されるパルス信号の立ち上がりエッジを受信する。なお、受付部１１は、パルス信号の立ち下がりエッジを受信してもよい。
　判定部１４は、直近の信号（第１の信号）を受信してから直近信号間隔だけ時間が経過したか否かを判定する。ここで、「直近信号間隔」とは、直近に受信した第１の信号と、当該第１の信号の一つ前に受信した第２の信号との間の間隔のことである。図６の例で言えば、立ち上がりエッジＥ３（第２の信号に相当する。）を受信した時刻ｔ３と、立ち上がりエッジＥ４（第１の信号に相当する。）を受信した時刻ｔ４との間の間隔Δｔが直近信号間隔である。なお、立ち上がりエッジＥ２は、立ち上がりエッジＥ３の一つ前に受信した信号であり、立ち上がりエッジＥ１は、立ち上がりエッジＥ２の一つ前に受信した信号である。
　判定部１４は、単一のアングルセンサから到来する信号のみに基づいて直近信号間隔の時間が経過したかどうかを判定する。例えば、判定部１４は、Ｕ相アングルセンサ４ｕから出力されるパルス信号（立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ）のみを監視する。この場合、直近信号間隔は、モータ３が一回転した時間に相当する。
　なお、判定部１４は、複数のアングルセンサから到来する信号に基づいて直近信号間隔の時間が経過したかどうかを判定してもよい。例えば、判定部１４は、Ｕ相アングルセンサ４ｕとＶ相アングルセンサ４ｖから出力されるパルス信号（立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ）を監視する。この場合、第１の信号は、モータ３の第１の相に対応付けて設けられたＶ相アングルセンサ４ｖ（第１のアングルセンサ）から出力された信号であり、第２の信号は、モータ３の、第１の相と異なる第２の相に対応付けて設けられたＵ相アングルセンサ４ｕ（第２のアングルセンサ）から出力された信号である。第１の相がＶ相であり、第２の相がＵ相である場合、第１の信号と第２の信号の間隔は、モータ３が１／３回転（１２０°回転）した時間に相当する。このため、後述の式（２）のΔｔの値として、例えば当該間隔を３倍した値を用いる。
　図６において、時刻ｔ５は時刻ｔ４から直近信号間隔が経過した時刻である（すなわち、ｔ５＝ｔ４＋Δｔ）。また、時刻ｔｓは電動車両１００が急停止した時刻である。なお、時刻ｔｓは電動車両１００が急減速し始めた時刻であってもよい。
　算出部１２は、判定部１４の判定結果に基づいて、モータ３の瞬時回転速度を算出する。より詳しくは、算出部１２は、直近の信号を受信してから直近信号間隔だけ時間が経過しても、受付部１１が新たな信号を受信しない場合、直近信号間隔を経過してからの超過時間に基づいてモータ３の瞬時回転速度を算出する。超過時間は、図６において時間ｔｏで示される時間である。算出部１２は、超過時間が大きくなるにつれて小さくなる瞬時回転速度を算出する。
　本実施形態では、算出部１２は、超過時間ｔｏおよび直近信号間隔Δｔに基づいてモータ３の瞬時回転速度を算出する。例えば、算出部１２は、式（
　　　　　　 ｎ　＝　６００００／（Ｔ×Ｎｐ）　　　　・・・（１）
　　　　　　 Ｔ　＝　Δｔ　＋　ｔｏ　　　　　 ・・・（２）
　ここで、ｎは瞬時回転速度［ｒｐｍ］であり、Ｔはモータ３が一回転する時間［ｍＳｅｃ］であり、Ｎｐはモータ３が一回転する間に出力されるパルス数を示す値であり、Δｔは直近信号間隔であり、ｔｏは超過時間である。Ｎｐはモータ３の極数に関連した値である。
　式（１）および式（２）から分かるように、算出部１２により算出される瞬時回転速度は、超過時間が大きくなるにつれて小さくなる。すなわち、電動車両１００の急停止等により受付部１１が新たな信号を受信せず直近信号間隔が経過すると、図６に示すように、瞬時回転速度は超過時間に反比例して急速に減少する。
　なお、瞬時回転速度の減少速度を上げるために、式（１）の時間Ｔの指数を１よりも大きくしてもよい。この場合、式（１）は式（３）のようになる。
　　　　　　 ｎ　＝　６００００／（Ｔα×Ｎｐ）　　　・・・（３）
　ここで、αは１より大きい数である。
　また、式（２）において、直近信号間隔Δｔに代えて所定の基準時間を用いてもよい。この場合、式（２）は式（４）のようになる。
　　　　　　 Ｔ　＝　Ｔｃ　＋　ｔｏ　　　　　 ・・・（４）
　ここで、Ｔｃは基準時間である。
　基準時間として、例えば、信号間隔の平均値を用いてもよい。平均をとる時間の数は、直近信号間隔から所定数である。図６の例で言えば、所定数が３の場合、時間（ｔ２－ｔ１）、時間（ｔ３－ｔ２）および時間（ｔ４－ｔ３：直近信号間隔）の平均時間を基準時間とする。
　また、算出部１２は、受付部１１が第１の信号を受信した後、新たな信号を受信した場合、当該新たな信号と第１の信号との間の間隔に基づいてモータ３の瞬時回転速度を算出する。例えば、図６の場合において、時刻ｔ５に受付部１１が立ち上がりエッジを受信した場合、算出部１２は、式（１）においてＴを（ｔ５－ｔ４）として瞬時回転速度を算出する。
　駆動部１３は、電力変換部３０の半導体スイッチＱ１～Ｑ６に制御信号を送信する。より詳しくは、駆動部１３は、目標トルクに基づいて算出された通電タイミングとデューティ比を有するＰＷＭ信号を生成し、半導体スイッチＱ１～Ｑ６に出力する。これにより、モータ３は目標トルクを発生するように駆動される。この駆動部１３は、算出部１２が算出した瞬時回転速度に基づいてモータ３を駆動する。例えば、駆動部１３は、算出された瞬時回転速度が低い場合には、電力変換部３０からモータ３に供給される電流が小さくなるように電力変換部３０を制御する。
　上記のように、第１の実施形態に係る電動車両制御装置１では、算出部１２が、直近の信号が受信されてから直近信号間隔だけ時間が経過しても新たな信号を受信しない場合、直近信号間隔を経過してからの超過時間に基づいてモータ３の瞬時回転速度を算出する。そして、駆動部１３は、算出部１２が算出した瞬時回転速度に基づいてモータ３を駆動する。このようにすることで、モータ３の制御に用いる回転速度と、モータ３の実際の回転速度が短時間で一致するようになり、モータ３に過電流が流れることを防止できる。
＜電動車両制御方法＞
　次に、図７のフローチャートを参照して、本実施形態に係る電動車両制御方法の一例について説明する。
　まず、受付部１１は、モータ３の回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１１）。本実施形態では、受付部１１は、アングルセンサ４から出力されるパルス信号の立ち上がりエッジを受信する。
　信号を受信した場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、算出部１２は、ステップＳ１１において受信した信号と、その一つ前に受信した信号との間の間隔に基づいて瞬時回転数を算出する（ステップＳ１２）。具体的には、算出部１２は、式（１）においてＴをΔｔとして（換言すれば、式（２）においてｔｏを０として）瞬時回転速度を算出する。そして、駆動部１３は、算出部１２が算出した瞬時回転速度に基づいてモータ３を駆動する（ステップＳ１３）。
　一方、信号を受信していない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、判定部１４は、直近の信号を受信してから直近信号間隔が経過したか否かを判定する（ステップＳ１４）。直近信号間隔を経過したと判定された場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、算出部１２は、超過時間および直近信号間隔に基づいて瞬時回転数を算出する（ステップＳ１５）。例えば、算出部１２は、前述の式（１）および式（２）により瞬時回転速度を算出する。その後、駆動部１３は、算出部１２が算出した瞬時回転速度に基づいてモータ３を駆動する（ステップＳ１３）。なお、直近信号間隔を経過していないと判定された場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻る。
　上記の第１の実施形態に係る電動車両制御方法によれば、電動車両１００が急減速した場合（急停止した場合を含む。）において、モータ３の制御に用いる回転速度と、モータ３の実際の回転速度が短時間で一致するようになり、モータ３に過電流が流れることを防止できる。
（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、電動車両が急加速した場合（急発進した場合を含む。）にモータに過電流が流れることを防止するための実施形態である。以下、第１の実施形態との相違点を中心に、第２の実施形態について説明する。
　電動車両１００および電動車両制御装置１の概略的構成は第１の実施形態と同様であるので、相違点に係る構成要素について説明する。
　受付部１１は、アクセルポジションセンサ５から出力された信号を受信する。この信号は、ユーザにより設定されたアクセル操作量を示す。
　判定部１４は、受付部１１がアクセルポジションセンサ５から受信した信号に基づいて、アクセル操作量が急上昇したか否かを判定する。より詳しくは、判定部１４は、アクセル操作量が所定時間の間に判定閾値よりも大きく上昇した場合に、アクセル操作量が急上昇したと判定する。
　駆動部１３は、アクセル操作量が急上昇した場合、所定の保護期間の間、急上昇したアクセル操作量に対応する第１のデューティ比よりも低い第２のデューティ比を用いてモータ３を駆動する。これにより、電動車両１００が急加速した場合において、モータ３に過電流が流れることを防止できる。なお、保護期間は、例えば、モータ３の回転速度が所定の値に達するのに要する時間である。
　駆動部１３は、保護期間が経過すると、抑制された第２のデューティ比から、アクセル操作量に対応する第１のデューティ比に向けて徐々に上昇するデューティ比を用いてモータ３を駆動する。例えば、デューティ比は、図８に示すように、段階的に移行する。図８では、Ｄｃが第１のデューティ比を示し、Ｄｓが第２のデューティ比を示している。なお、デューティ比は滑らかに移行してもよい。
　上記のように、第２の実施形態に係る電動車両制御装置１では、駆動部１３は、アクセル操作量が急上昇した場合、所定の保護期間の間、抑制された第２のデューティ比を用いてモータ３を駆動し、保護期間が経過すると、アクセル操作量に対応する第１のデューティ比に向けて徐々に上昇するデューティ比を用いてモータ３を駆動する。これにより、第２の実施形態によれば、電動車両１００が急加速した場合にモータ３に過電流が流れることを防止できる。さらに、クラッチレス電動車両において、停止状態からスムーズな発進を行うことができる。
＜電動車両制御方法＞
　次に、図９のフローチャートを参照して、第２の実施形態に係る電動車両制御方法の一例について説明する。
　まず、判定部１４は、アクセル操作量が急上昇したか否かを判定する（ステップＳ２１）。そして、アクセル操作量が急上昇したと判定された場合（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、駆動部１３は、保護期間内であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。保護期間内であると判定された場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、駆動部１３は、急上昇したアクセル操作量に対応する第１のデューティ比よりも低い第２のデューティ比を用いてモータを駆動する（ステップＳ２３）。一方、保護期間を経過したと判定された場合（Ｓ２２：Ｎｏ）、駆動部１３は、第２のデューティ比から第１のデューティ比に向けて徐々に上昇するデューティ比を用いてモータを制御する（ステップＳ２４）。
　上記の第２の実施形態に係る電動車両制御方法によれば、電動車両１００が急加速した場合において、モータ３に過電流が流れることを防止できる。さらに、クラッチレス電動車両において、停止状態からスムーズな発進を行うことができる。
　上述した実施形態で説明した電動車両制御装置１（制御部１０）の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、制御部１０の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
　また、制御部１０の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。
　上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
１　電動車両制御装置
２　バッテリ
３　モータ
４　アングルセンサ
４ｕ　Ｕ相アングルセンサ
４ｖ　Ｖ相アングルセンサ
４ｗ　Ｗ相アングルセンサ
５　アクセルポジションセンサ
６　アシストスイッチ
７　メータ
８　車輪
１０　制御部
１１　受付部
１２　算出部
１３　駆動部
２０　記憶部
３０　電力変換部
１００　電動車両
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４　立ち上がりエッジ

Claims (15)

  1. 　電動車両の車輪を回転させるモータの回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信する受付部と、
    　前記受付部が直近の第１の信号を受信してから、前記第１の信号と当該第１の信号の一つ前の第２の信号との間の間隔である直近信号間隔だけ時間が経過しても、新たな信号を受信しない場合、前記直近信号間隔を経過してからの超過時間に基づいて前記電動車両のモータの瞬時回転速度を算出する算出部と、
    　前記算出部が算出した瞬時回転速度に基づいて前記モータを駆動する駆動部と、
    　を備えることを特徴とする電動車両制御装置。
  2. 　前記算出部は、前記超過時間および前記直近信号間隔に基づいて前記モータの瞬時回転速度を算出することを特徴とする請求項１に記載の電動車両制御装置。
  3. 　前記算出部は、式（１）および式（２）により前記瞬時回転速度を算出することを特徴とする請求項２に記載の電動車両制御装置。
    　　　　　　 ｎ　＝　６００００／（Ｔ×Ｎｐ）　　　　・・・（１）
    　　　　　　 Ｔ　＝　Δｔ　＋　ｔｏ　　　　　 ・・・（２）
    　ここで、ｎは前記瞬時回転速度［ｒｐｍ］であり、Ｔは前記モータが一回転する時間［ｍＳｅｃ］であり、Ｎｐは前記モータが一回転する間に出力されるパルス数を示す値であり、Δｔは前記直近信号間隔であり、ｔｏは前記超過時間である。
  4. 　前記モータが一回転する時間Ｔの指数は１よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の電動車両制御装置。
  5. 　前記第１の信号は、前記モータの第１の相に対応付けて設けられた第１のアングルセンサから出力された信号であり、前記第２の信号は、前記モータの、前記第１の相と異なる第２の相に対応付けて設けられた第２のアングルセンサから出力された信号であることを特徴とする請求項１に記載の電動車両制御装置。
  6. 　前記算出部は、前記受付部が前記第１の信号を受信した後、新たな信号を受信した場合、前記新たな信号と前記第１の信号との間の間隔に基づいて前記モータの瞬時回転速度を算出することを特徴とする請求項１に記載の電動車両制御装置。
  7. 　前記駆動部は、前記電動車両のユーザによるアクセル操作量が急上昇した場合、所定の保護期間の間、前記急上昇したアクセル操作量に対応する第１のデューティ比よりも低い第２のデューティ比を用いて前記モータを駆動することを特徴とする請求項１に記載の電動車両制御装置。
  8. 　前記保護期間は、前記モータの回転速度が所定の値に達するのに要する時間であることを特徴とする請求項７に記載の電動車両制御装置。
  9. 　前記駆動部は、前記保護期間が経過すると、前記第２のデューティ比から前記第１のデューティ比に向けて徐々に上昇するデューティ比を用いて前記モータを駆動することを特徴とする請求項７に記載の電動車両制御装置。
  10. 　前記デューティ比は、段階的に、または滑らかに上昇することを特徴とする請求項９に記載の電動車両制御装置。
  11. 　前記受付部が受信する前記信号は、前記モータに設けられたアングルセンサから出力されたパルス信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジであることを特徴とする請求項１に記載の電動車両制御装置。
  12. 　請求項１に記載の電動車両制御装置を備えることを特徴とする電動車両。
  13. 　前記車輪と前記モータがクラッチを介さずに機械的に接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の電動車両。
  14. 　電動車両の車輪を回転させるモータの回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信するステップと、
    　直近の第１の信号が受信されてから、前記第１の信号と当該第１の信号の一つ前の第２の信号との間の間隔である直近信号間隔だけ時間が経過しても、新たな信号を受信しない場合、前記直近信号間隔を経過してからの超過時間に基づいて前記電動車両のモータの瞬時回転速度を算出するステップと、
    　前記算出された瞬時回転速度に基づいて前記モータを駆動するステップと、
    　を備えることを特徴とする電動車両制御方法。
  15. 　電動車両の車輪を回転させるモータの回転速度に応じた間隔で到来する信号を受信するステップと、
    　直近の第１の信号が受信されてから、前記第１の信号と当該第１の信号の一つ前の第２の信号との間の間隔である直近信号間隔だけ時間が経過しても、新たな信号を受信しない場合、前記直近信号間隔を経過してからの超過時間に基づいて前記電動車両のモータの瞬時回転速度を算出するステップと、
    　前記算出された瞬時回転速度に基づいて前記モータを駆動するステップと、
    　をコンピュータに実行させることを特徴とする電動車両制御プログラム。
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