JPH0424957B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電動機の制御装置に係り、特に電気自
動車およびハイブリツド動力車等の動力源である
電動機の制御装置に関する。

従来、電気自動車等の走行速度を制御するに
は、アクセルペダルの踏込み量と誘導電動機等の
電動機に流れる電流値とを比例させて力行制御す
ることが行なわれている。また、従来の内燃機関
搭載車ではアクセル踏込み量が最小値付近でエン
ジンブレーキがかかるが、電気自動車等ではこの
ブレーキに相当するものとして、アクセルペダル
の踏込み量が最小値のとき電動機を回生させて制
動を行う回生制動制御を行つている。

しかし、かかる制御では、回生制動力を制御で
きないため、電気自動車等の運転性が悪くなる、
という問題点がある。この問題点を解消するため
に、回生制動力を小さく設定することも考えられ
るが、回生による制動エネルギをバツテリに貯え
る量が少なくなり、いわゆる駆動エネルギ消費率
を良好にすることができない、という問題点が生
じる。

さらに、特開昭50−158019号公報には、電気自
動車用のブレーキ制御装置として、アクセル信号
に応じて直流電動機の電機子に加えようとする電
圧が、直流電動機における誘起電圧より小さくな
つた場合に、ブレーキ力を作用させることが示さ
れている。すなわち、この制御装置によれば、誘
起電圧の方が大きくなつた場合には、直流電動機
に対する電流供給を停止するため、直流電動機の
慣性を利用してブレーキをかけることができる。

しかし、この公報に示されている装置は、直流
電動機を対象とすることを前提としており、ブレ
ーキ力を作用すべきか否かの判断も誘起電圧を検
出することによつて行つている。もた、ブレーキ
力の増減も単に直流電動機に対する電力供給の停
止時間の制御によつて行つている。

従つて、誘導電動機に対しては、これを適用す
ることができず、また十分なブレーキが得られな
いという問題があつた。

本発明は上記問題点を解消すべくなされたもの
で、出力トルク指令とそのときの回転数に応じ
て、誘導電動機における回生制動力を制御できる
電動機の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用走行指令装置は、アクセル
ペダル踏込み量検出器６と、誘導電動機Ｍの回転
数検出器１４と、入力信号に応じた関数を発生す
る関数発生器２とを有する車両用走行指令装置で
あつて、車両は、電動機制御器４０によつて制御
されるパワーヘツド４２と誘導電動機Ｍとにより
力行及び回生制御されるものであり、アクセルペ
ダル踏込み量検出器６は、検出したアクセルの操
作量に応じたトルク指令Ｘを発生し、関数発生器
２は、アクセルペダル踏込み量検出器６と、前記
回転数検出器１４の出力とを入力して、電動機制
御器４０に対する指令信号を出力するものであつ
て、該出力は、トルク指令Ｘの増加に応じて増加
し、回転数Ｎの増加に応じて減少する特性を有
し、かつアクセルペダル踏込み量検出器６の踏込
み量が０の時には、回転数Ｎに応じた負の値を有
して回生量を変化させるものである。

このように、本発明においては、関数発生器に
おいて発生する関数を、回転数の増加に応じて減
少すると共に、アクセル踏込み量によるトルク指
令の増加に応じて増加するものとし、かつアクセ
ルの踏込み量が０の時には回転数に応じた負の値
を出力するものとした。従つて、この関数によつ
て車両を駆動する電動機を制御することによつ
て、回転数の増加に応じて増加する回生制動力を
付与することができ、エンジンブレーキ相当の制
動力を発生することができる。

なお、この出願においては出力トルク指令を表
わす符号としてＸを用い、アクセルペダルの踏込
み量を表わす符号としてｘを使用する。

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。第１図および第２図に本発明の一実施例
を示す。本実施例は、本発明を電気自動車に塔載
された誘導電動機の制御に適用したものである。
本実施例は、関数発生器２、定数βを設定する第
１の設定器４、アクセルペダルの踏込み量を検出
するアクセルペダル踏込み量検出器６、定数ａを
設定する第２の設定器８、上限回転数設定器１
０、定格回転数設定器１２、誘導電動機の回転数
を検出する回転数検出器１４および定数αを設定
する第３の設定器１６を備えている。

第１の設定器４は、抵抗R₁を介して＋端子が
接地された第１の加算器２２の一端子に接続され
ている。アクセルペダル踏込み量検出器６および
第２の設定器８は、第１の乗算器２１の入力端に
接続されている。上限回転数設定器１０は、第１
の除算器２３の入力端および第１の比較器２７の
入力端に接続されている。定格回転数設定器１２
は、第２の比較器２９の入力端に接続されてい
る。回転数検出器１４は、第２の乗算器３０の入
力端、第２の除算器２６の入力端、第２の比較器
２９の入力端および第１の比較器２７の入力端に
接続されている。また、第３の設定器１６は、第
２の乗算器３０の入力端に接続されると共に、抵
抗R₇を介して＋端子が接地された第２の加算器
２５の−端子に接続されている。

第１の乗算器２１の出力端は、抵抗R₂を介し
て第１の加算器２２の−端子に接続されている。
第１の加算器２２の出力端は、抵抗R₃を介して
第１の加算器２２の−端子に接続されると共に、
第１の除算器２３の入力端および第２の除算器２
６の入力端に接続され、かつ、抵抗₅を介して＋
端子が接地された第３の加算器３１の−端子に接
続されている。第１の乗算器２３の出力端は、第
１の比較器２７の出力により切換えられる第１の
アナログスイツチ２４の入力端に接続されてい
る。第１のアナログスイツチ２４の他方の入力端
には、第２の除算器２６の出力端が接続され、第
１のアナログスイツチ２４の出力端は、抵抗R₄
を介して第２の加算器２５の−端子に接続されて
いる。第２の加算器２５の出力端は、第２の比較
器２９の出力により切換えられる第２のアナログ
スイツチ２８の入力端に接続されている。

第２の乗算器３０の出力端は、抵抗R₆を介し
て第３の加算器３１の−端子に接続されている。
また、第３の加算器３１の出力端な、第２のアナ
ログスイツチ２８の他方の入力端に接続されてい
る。

上記のような関数発生器２の出力端は、第２図
に示すように、電動機制御器４０に接続される。
電動機制御器４０には、誘導電動機Ｍの回転数Ｎ
を検出する回転数検出器１４が接続されている。
電動機制御器４０の出力端は、電動機駆動用バツ
テリ４４から誘導電動機Ｍに流れる電流を制御す
るパワーヘツド４２に接続されている。

以下本実施例の動作について説明する。まず、
予め、第１の設定器４に定数β、第２の設定器８
に定数ａ、上限回転数設定器１０を定トルク制御
領域内において定トルク制御を行う上限回転数
N₀、定格回転数設定器１２に電動機の定トルク
制御領域と定馬力制御領域との境界を決定する定
格回転数N₁、第３の設定器１６に定数α（負符
号）を各々設定しておく。

第１の比較器２７は、上限回転数設定器１０で
設定された上限回転数N₀と回転数検出器１４で
検出された誘導電動機の回転数Ｎとを比較し、Ｎ
≦N₀のとき第１の除算器２３と第２の加算器２
５とを接続し、Ｎ≧N₀のとき第２の除算器２６
と第２の加算器２５とを接続するように第１のア
ナログスイツチ２４に切換信号を出力する。ま
た、第２の比較器２９は、定格回転数設定器１２
で設定された定格回転数N₁と回転数検出器１４
で検出された誘導電動機の回転数Ｎとを比較し、
Ｎ≦N₁のとき第２の加算器２５の信号を出力し、
Ｎ≧N₁のとき第３の加算器３１の信号を出力す
るように、第２のアナログスイツチ２８に切換信
号を出力する。

アクセルペダル踏込み量検出器６で検出された
アクセルペダル踏込み量ｘと第２の設定器８で設
定された定数ａは、第１の乗算器２１で乗算され
る。この積axは、第１の加算器２２において、
第１の設定器４で設定された定数βと加算され
る。第２の加算器２２における和ax＋βは、第
１の除算器２３において上限回転数設定器１０で
設定された上限回転数N₀を用いて除算されると
共に、第２の除算器２６において回転数検出器１
４で検出された回転数Ｎを用いて除算される。第
１の除算器２３における商１／N₀（ax＋β）は、Ｎ ≦N₀のとき第２の加算器２５において、第３の
設定器１６で設定された定数α（負符号）と加算
され、Ｎ≦N₁のとき従つて０≦Ｎ≦N₀のとき第
２の加算器２５の和１／N₀（ax＋β）−αが出力端 から出力される。

また、第２の除算器２６における商Ｎ（ax＋
β）は、Ｎ≧N₀のとき第２の加算器２５におい
て定数−αと加算され、Ｎ≦N₁のとき従つてN₀
≦Ｎ≦N₁のとき第２の加算器２５の和Ｎ（ax＋
β）−αが出力端から出力される。

一方、回転数Ｎと第３の設定器１６で設定され
た定数−αは、第２の乗算器３０で乗算され、こ
の積−αNと第１の加算器２２における和ax＋β
とが第３の加算器３１において加算される。そし
て、Ｎ≧N₁のとき第３の加算器３１の和ax＋β
−αNが出力端から出力される。

而して、電動機制御器４０は、関数発生器２及
び出力端から出力される信号に基づいて、パワー
ヘツド４２を制御する。すなわち、関数発生器２
においては、回転数Ｎに応じて、３つの関数の内
の１つが選択され、これにアクセル踏込み量ｘが
代入されたものが出力される。

そこで、電動機制御器４０は供給される次の(6)
〜(8)いずれか１つの式に基づいて、電流Ｉを算出
し、これを電動機の電流指令値とする。

０≦Ｎ≦N₀のとき Ｉ＝１／N₀（ax＋β）−α …(6) N₀≦Ｎ≦N₁のとき Ｉ＝１／Ｎ（ax＋β）−α …(7) N₁≦Ｎのとき Ｉ＝ax＋β−αN …(8) ここで、アクセルペダルの踏込み量ｘをx₁、
x₂、x₃（ただしx₁＞x₂＞x₃）と変化させたときの
上記(6)〜(8)式のグラフを第３図に示す。

そして、この電流指令値Ｉがパワーヘツド４２
に供給される。パワーヘツド４２は、この電流指
令値Ｉに応じて、誘導電動機Ｍへの電流供給を制
御し、誘導電動機の回転子電流をＩに一致させ
る。

ここで、この電流指令値Ｉには、−αに基づく
負の項がある。そこで、アクセル踏込み量ｘが小
さく正の項が小さい場合には、負の値となる。し
たがつて、この負の電流指令値Ｉに応じて、パワ
ーヘツド４２が誘導電動機Ｍへの電流供給を制御
した場合には、パワーヘツド４２はインバータと
しての動作をせずコンバータとして動作すること
になり、誘導電動機Ｍによつて発生される電力が
反対に出力されることになる。そこで、この電流
指令値Ｉに応じた回生制動力が誘導電動機Ｍに付
与されることになる。

そして、関数発生器２において発生される関数
は上述のようなものであるため、発生される回生
制動力は回転数の上昇に伴い増加するエンジンブ
レーキ相当のものとなる。

すなわち、誘導電動機の出力トルクＴは、回転
子に生ずる回転磁界をΦ、回転子導体に流れる電
流をＩ、トルク定数をＫとすると、次の(9)式のよ
うに表わされる。

Ｔ＝KΦI …(9) また、０≦Ｎ≦N₁の定トルク制御領域におい
ては、回転磁界Φが一定となるため、出力トルク
Ｔは電流Ｉに比例し、上記(6)、(7)式から次の(10)、
（11）式のように表わされる。

０≦Ｎ≦N₀のとき Ｔ∝１／N₀（ax＋β）−α …(10) N₀≦Ｎ≦N₁のとき Ｔ∝１／Ｎ（ax＋β）−α …（11） 一方、N₁≦Ｎの定馬力制御領域においては、
回転磁界Φが次の（12）式のように変化する。

Φ＝V₁／F₁ …（12） ただし、V₁は一次電圧、F₁は一次周波数であ
る。

ここで、一次電圧V₁を一定とすると、出力ト
ルクＴは、上記(9)式および（12）式より次のよう
に表わされる。

Ｔ∝Ｉ／F₁ …（13） また、電流Ｉは上記(3)式のように表わされ、一
次周波数F₁は回転数Ｎに比例するので、上記
（13）式は次の（14）式のように表わされる。

Ｔ∝１／Ｎ（ax＋β）−α …（14） 従つて、出力トルクＴは、次の（15）、（16）式
のように表わされ、第３図に対応する出力トルク
Ｔと回転数Ｎとの関係を示す曲線は第４図のよう
になる。

０≦Ｎ≦N₀のとき Ｔ∝１／N₀（ax＋β）−α …（15） N₀≦Ｎのとき Ｔ∝１／Ｎ（ax＋β）−α …（16） 第４図から理解されるように、出力トルクＴ
は、０≦Ｎ≦N₀でアクセルペダルの踏込み量ｘ
に比例し、N₀≦Ｎでアクセルペダルの踏込み量
ｘに比例すると共に回転数Ｎに反比例し、アクセ
ルペダルの踏込み量ｘと回転数Ｎとで定まる負ト
ルク領域での回生制御が行なわれる。

また、上記のａ、α、β、N₀、N₁を種々の値
に設定することにより、種々の出力トルク特性が
得られる。

このように、本実施例によれば、回転数に応じ
て、３種類の領域を設定し、各領域において、最
適のエンジンブレーキ相当の回生制動を達成でき
る。特に本実施例においては、関数発生回路２に
おいて、各種入力信号に応じて自動的に電流値Ｉ
を出力できるため、適確な制御を達成できるとと
もに、各種パラメータ（上述の定数ａ、α、β、
回転数N₀、N₁）の変更を容易に行える。

なお、本発明は、上記実施例において説明した
電気自動車の他、一般の電気車、工業用の誘導電
動機の制御に適用できるものである。

以上説明したように、この発明に係る電動機の
制御装置によれば、出力トルク指令および回転数
に応じて誘導電動機の回生制動力を最適なものと
できるため、内燃機関と同様の出力トルク特性が
得られ、これを電気自動車に適用したときには、
内燃機関を搭載する自動車と同等の運転性能を発
揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に使用される関数
発生器を示すブロツク図、第２図は、前記一実施
例のブロツク図、第３図は、電流Ｉと回転数Ｎと
の関係を示す線図、第４図は、出力トルクＴと回
転数Ｎとの関係を示す線図である。 ２……関数発生器、４……第１の設定器、６…
…アクセルペダル踏込み量検出器、８……第２の
設定器、１０……上限回転数設定器、１２……定
格回転数設定器、１４……回転数検出器、１６…
…第３の設定器、４０……電動機制御器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アクセルペダル踏込み量検出器６と、誘導電
   動機Ｍの回転数検出器１４と、入力信号に応じた
   関数を発生する関数発生器２とを有する車両用走
   行指令装置であつて、 車両は、電動機制御器４０によつて制御される
   パワーヘツド４２と誘導電動機Ｍとにより力行及
   び回生制御されるものであり、 アクセルペダル踏込み量検出器６は、検出した
   アクセルの操作量に応じたトルク指令Ｘを発生
   し、 関数発生器２は、アクセルペダル踏込み量検出
   器６と、前記回転数検出器１４の出力とを入力し
   て、電動機制御器４０に対する指令信号を出力す
   るものであつて、該出力は、トルク指令Ｘの増加
   に応じて増加し、回転数Ｎの増加に応じて減少す
   る特性を有し、かつアクセルペダル踏込み量検出
   器６の踏込み量が０の時には、回転数Ｎに応じた
   負の値を有して回生量を変化させるものである 車両用走行指令装置。 ２ 関数発生器２は、回転数Ｎの値に応じて切替
   可能な複数の異なる関数を有するものである 特許請求の範囲第１項記載の車両用走行指令装
   置。 ３ 関数発生器２は、関数が誘導電動機Ｍの回転
   子導体に流れる電流値をＩとした時に、次式で表
   されるものである 特許請求の範囲第１項記載の車両用走行指令装
   置。 ０≦Ｎ≦N₀のとき、 Ｉ＝（aX＋β）／N₀−α N₀≦Ｎ≦N₁のとき、 Ｉ＝（aX＋β）／Ｎ−α N₁≦Ｎのとき Ｉ＝aX＋β−αN （ここで、ａ、α、βは定数、N₁は誘導電動機
   の定トルク制御領域と定馬力制御領域との境界値
   として予め決定する定格回転数、N₀は前記定ト
   ルク制御領域内において定トルク制御を行う上限
   回転数値として予め決定する回転数である。） ４ 関数発生器２は、関数の前記定数ａ、α、
   β、回転数N₀、N₁がその設定値を変更可能であ
   る 特許請求の範囲第２項記載の車両用走行指令装
   置。