JPH0538189A - 電動車両の制御装置 - Google Patents

電動車両の制御装置

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JPH0538189A
JPH0538189A JP3212751A JP21275191A JPH0538189A JP H0538189 A JPH0538189 A JP H0538189A JP 3212751 A JP3212751 A JP 3212751A JP 21275191 A JP21275191 A JP 21275191A JP H0538189 A JPH0538189 A JP H0538189A
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Akira Shibata
亮 柴田
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Suzuki Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動車椅子等の電動車両における制御装置に
関し、保護回路の作動時、警報発生後停止までにある程
度の時間的余裕を持たせるようにする。 【構成】 アクセル電圧va に応じてモータ電流の導通
率を変化させることによってモータMの速度制御を行な
う電動車両の制御装置において、過負荷になって、モー
タMの過負荷保護を行なうための保護要素の出力電圧v
Oが所定値v1 を超えたとき、第1の保護手段3が動作
して警報要素2を動作させるが、この段階ではモータM
の減流等の操作を行なわない。そして、さらに過負荷に
なって、保護要素の出力電圧vO が所定値v2 (v2
1 )を超えたとき、第2の保護手段4が動作してアク
セル電圧va を断にしてモータMに対する通電を停止さ
せるように制御を行なうことによって、警報発生からモ
ータMの停止までにある時間的余裕を持たせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電動車椅子等の電動車
両における制御装置に関し、特に制御装置内の保護回路
が作動した場合に、直ちに通電を停止することなく、警
報発生後停止までにある程度の時間的余裕を持たせるよ
うにした電動車両の制御装置に関するものである。
【0002】電動車椅子は、平坦路での最高速度が6k
m 程度であって、14°以上の勾配の急坂を登ることが
可能であり、かつアクセルレバーのみの操作によって、
発進,速度調整,停止等の操作を行なうことができるも
のであって、身体の不自由な人が足がわりに使用するこ
とを目的とするものである。
【0003】このような電動車椅子等の電動車両におい
ては、制御装置内の保護回路が作動した場合に、直ちに
通電を停止することなく、警報発生後停止までにある程
度の時間的余裕を持たせるようにすることが、要望され
る。
【0004】
【従来の技術】一般に、電動車椅子においては、急坂で
の車両安定性を高めるために重心を低くする必要があ
り、そのため、最も重いバッテリをシートの下に搭載す
る形式のものが多いが、それでも、シート座面が高くな
るため、人が乗った状態では重心が高くなってしまう。
【0005】このような重心位置の高い車両が、傾斜の
きつい場所で停止した場合には、多少でも後戻りする
と、そのときのモーメントが転倒側に作用することにな
って、車両安定度が低下するので、後戻りしないように
停止させることが必要である。そのため、急坂での停
止,発進を行なわないように、ユーザに対して注意して
いるケースもある。
【0006】一方、電動車椅子においては、急坂路での
使用に耐えられるように、その制御装置において、モー
タに対する過電流保護や温度上昇保護等の過負荷保護を
行なっている。急坂路を連続的に走行した場合には、過
電流保護回路によって、モータ電流はあるレベルに抑え
られているが、温度は急激に上昇する。
【0007】温度上昇保護回路は、装置の温度を検出し
てある温度以上ではモータへの通電を停止して、装置を
保護する方式が一般的であるが、そのため、急坂路でも
温度上昇時には自動的にモータを停止させる。換言すれ
ば、運転者が気がつかないうちに急に停止することにな
るが、この場合、運転者はこれに対して準備をする余裕
を与えられないので、危険である。
【0008】このような矛盾した要求に対する対策とし
て、いくつかの案が提出されている。その一つは、装置
保護のため、温度があるレベルに達したとき、減流を行
なって発熱を抑えると同時に警報を発生し、このレベル
より上の第二のレベルに達したとき、始めて通電を完全
に停止する方式である。
【0009】図4は、このような従来の電動車両の制御
方式を示したものであって、モータに対する電流制御素
子のヒートシンクに取り付けられた感温素子によって、
温度上昇保護を行なう場合を例示している。図中、Mは
モータ、Q1〜Q4はモータMに対する駆動用電界効果
トランジスタ(FET)、TR1,TR2はFETQ1
に対する駆動用トランジスタ、TR3,TR4はFET
Q2に対する駆動用トランジスタ、RS はモータ電流検
出用シャント抵抗、G1,G2はアンドゲート、INV
はインバータ、ACCLはアクセル電圧発生器、OSC
は三角波発生器、Sは前進(F)と後進(R)の切り替
えスイッチ、IC1〜IC4はコンパレータ、Th はサ
ーミスタ等の感温素子、BZ はブザー、ABCは自動ブ
レーキ回路である。
【0010】アクセル電圧発生器ACCLは、アクセル
装置に連動して変化するアクセル電圧va を発生する。
三角波発生器OSCは、一定周期の三角波電圧を発生す
る。コンパレータIC1はアクセル電圧と三角波電圧と
を比較して、アクセル操作の強さに応じて変化するパル
ス幅のPWM信号を発生する。
【0011】アンドゲートG1は、切り替えスイッチS
が前進状態のとき開いて、PWM信号をトランジスタT
R1とFETQ3に供給する。これによってバッテリ電
圧VB から、FETQ1,モータMおよびFETQ3を
経て電流が流れて、モータMが前進方向に駆動される。
一方、切り替えスイッチSが後進状態のときは、アンド
ゲートG2が開いて、PWM信号をトランジスタTR3
とFETQ4に供給する。これによってバッテリ電圧V
B から、FETQ2,モータMおよびFETQ4を経て
電流が流れて、モータMが後進方向に駆動される。モー
タMは、供給されるPWM信号に応じて、バッテリ電圧
B から供給される電流の導通率が変化することによっ
て、その回転速度を変化する速度制御を行なわれる。
【0012】コンパレータIC2は、シャント抵抗RS
の電圧降下が、抵抗r1 〜r3 からなる分圧器に発生し
た電圧vSを超えたとき、ローレベルの出力を発生し
て、コンパレータIC1の出力を制限することによっ
て、モータMの電流を一定値に減流する。
【0013】感温素子Th は、電動車両における過負荷
保護を行なうための保護要素をなすものであって、FE
TQ1〜Q4に対するヒートシンクに取り付けられてい
て、その温度上昇に応じて上昇する電圧vO を検出抵抗
O に発生する。コンパレータIC3は、出力電圧vO
が一定値v1 を超えたとき、分圧器を構成する抵抗r2,
3 の接続点をローレベルにすることによって、コンパ
レータIC2の制限電流値を低下させてモータMを減流
すると同時に、ブザーBZ をオンにする。コンパレータ
IC4は、検出抵抗rO の出力電圧vO が一定値v
2 (v2 >v1 )を超えたとき、アクセル電圧をローレ
ベルにしてモータMの通電を遮断すると同時に、自動ブ
レーキ回路ABCを動作させて、電動車両を停止させ
る。
【0014】図5は、図4の方式の場合のモータ電流I
と温度Tの変化を示したものである。モータがロックに
近い状態になって、制御素子(FET)の発熱量が大き
くなると、ヒートシンクの温度が上昇する。ヒートシン
クの温度を検出した電圧がv1 に相当する温度T1 (v
1 )になると、電流制限回路が動作して減流状態になる
とともにブザーが鳴動して、モータの通電を抑制してい
ることを運転者に知らせる。さらにアクセルをオンにし
て駆動し続けると、温度検出電圧がv2 に相当する温度
2 (v2 )になったとき、モータ電流Iを完全に遮断
する。このとき、自動ブレーキ装置が動作するので電動
車両は停止する。
【0015】またこれとは別に、装置の温度があるレベ
ルに達したとき警報を発生し、これ以上のレベルがある
時間継続した場合のみ、通電を停止する方式もある。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】温度があるレベルに達
したとき、減流と警報を行ない、このレベルより上の第
二のレベルに達したとき、通電を完全に停止する前者の
方式では、減流と同時に警報を発生するようになってい
るが、実際上は、電動車椅子が急坂の走行中に減流され
ると、停止またはこれに近い状態になってしまう。走行
トルクが残っているため、後戻りすることは少ないと思
われるが、運転者はこの時点でアクセルを0にして停止
させる操作を行なうことが多いため、結果的には同じこ
とになり、後戻りする可能性がある。またアクセルを0
にしないで、急坂から離脱しようとしても、減流状態の
ため、それまでのように自由には走行できないので、停
止するために、安全な(勾配の緩やかな)場所へ移動す
ることが困難であるという問題がある。
【0017】装置の温度があるレベルに達したとき警報
を発生し、これ以上のレベルがある時間継続した場合に
通電を停止する後者の方式では、装置の温度があるレベ
ルに達してからの時間を計数して、モータを停止させ
る。この場合は停止時の温度が一定しないことになるの
で、最悪の負荷条件でも装置を保護できるように、モー
タロック状態での温度上昇特性に合わせてタイマを設定
しなければならない。
【0018】図6は、動作時間(t)と装置温度(T)
との関係を示したものであって、は走行状態での温度
上昇特性を示し、はモータロック状態での温度上昇特
性を示している。装置の許容温度は定まっているので、
モータロック状態で警報レベルに達してから、装置許容
温度に達するまでの温度差ΔTに対してタイマ動作時間
Δtを定めると、通常の走行状態では、警報レベルに達
してからΔtの時間内には、装置許容温度に対してかな
り余裕があることになる。
【0019】装置の過電流保護方式にもよるが、過負荷
であっても、モータが回転してなんとか走行できる状態
の急坂での温度上昇は、図4のの特性に近いのが普通
であり、モータロック状態のの特性とはかなりの開き
がある。実際に走行する上では、の特性によってタイ
マ動作時間Δtを十分長くし、電動車椅子が余裕をもっ
て退避できるようにすることが望ましい。この考え方か
らすれば、タイマ動作時間Δtはの特性から定め、装
置許容温度ΔTはの特性から定めることができるが、
警報レベル自体が低い値をとるため、それほど大きくな
い負荷でも、夏期、雰囲気温度が上がると、すぐ警報が
鳴り出すという問題を生じる。
【0020】
【発明の目的】本発明は、このような従来技術の課題を
解決しようとするものであって、装置停止はあくまで装
置許容温度に応じて行なうようにするが、これよりある
温度だけ低い温度で警報を発生するようにして、警報時
にはモータの減流を行なわず、それまでと同じトルクを
発生させて退避動作や方向転換を可能にするとともに、
非常用のハンドブレーキの操作を行なう余裕を与えるこ
とができるようにするこことを目的としている。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明は、アクセル電圧
a に応じてモータ電流の導通率を変化させることによ
ってモータMの速度制御を行なう電動車両の制御装置1
において、モータMの過負荷保護を行なうための保護要
素の出力電圧vO が所定値v1 を超えたとき動作して警
報要素2を作動させる第1の保護手段3と、出力電圧v
O が所定値v2 (v2 >v1 )を超えたとき動作してア
クセル電圧va を断にしてモータMに対する通電を停止
させる第2の保護手段4とを設けたことを特徴とするも
のである。
【0022】
【作用】電動車両の制御装置1においては、アクセル電
圧va に応じてモータ電流の導通率を変化させることに
よってモータMの速度制御を行なう。このような装置に
おいて、過負荷になってモータMの過負荷保護を行なう
ための感温素子等の保護要素の出力電圧vo が所定値v
1 を超えたときは、第1の保護手段3が動作して警報要
素2において警報を発生させるが、モータMに対する減
流は行なわない。そして保護要素の出力電圧vO がさら
に増加して次の所定値v2 (v2 >v1 )を超えたとき
は、第2の保護手段4が動作してモータMに対する通電
を停止させる。
【0023】従って、警報が発生しただけでは、モータ
Mの減流が行なわれないので、それまでと同じトルクを
発生させて退避動作を行ない、または方向転換等の操作
を行なう余裕を与えることができるとともに、さらに過
負荷状態が継続した場合には、モータMに対する通電を
停止するので、装置が破損する危険を防止することがで
きる。
【0024】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示したものであ
って、図4におけると同じものを同じ番号で示している
が、電流制限回路の分圧器を構成する抵抗r3 を欠いて
おり、コンパレータIC3の出力側は、電流制限回路の
分圧器と接続されていない点が異なっている。
【0025】図4の場合と同様に、アクセル電圧発生器
ACCLのアクセル電圧va と三角波発生器OSCの出
力によってコンパレータIC1で作成されたPWM信号
によって、フルブリッジ回路を構成するFETQ1〜Q
4を経てモータMに電流が流れて、前進または後進の駆
動が行なわれ、シャント抵抗RS に発生した電圧によっ
て、コンパレータIC2を経て、PWM信号を発生する
コンパレータIC1の出力側に対して帰還が行なわれる
ことによって、モータMの電流制限が行なわれる。
【0026】FETQ1〜Q4のヒートシンクの温度上
昇に応じて感温素子Th に接続された検出抵抗rO に発
生した電圧vO が一定値v1 を超えたとき、コンパレー
タIC3はブザーBZ を動作させる。コンパレータIC
4は、検出抵抗rO の出力電圧が一定値v2 (v2 >v
1 )を超えたとき、アクセル電圧をオフにしてモータM
の通電を遮断すると同時に、自動ブレーキ回路ABCを
動作させる。
【0027】図2は、図1に示された実施例におけるモ
ータ電流Iと温度Tの変化を示したものである。モータ
がロックに近い状態になって、制御素子(FET)の発
熱量が大きくなり、ヒートシンクの温度を検出した電圧
が一定値v1に相当する温度T1 (v1 )になると、電
流制限回路の動作に無関係にブザーが鳴動して過負荷状
態であることを運転者に知らせる。この状態では、減流
やアクセル電圧の制御は一切行なわれない。さらにアク
セルをオンにして駆動し続けると、温度検出電圧が一定
値v2 に相当する温度T2 (v2 )になったとき、モー
タ電流Iを完全に遮断するとともに、自動ブレーキ装置
を動作させるので電動車両は停止する。
【0028】このように本発明の場合は、急坂路で過負
荷状態になって警報が発せられても、モータは減流また
は停止されないのでそれまでのトルクを発生することが
でき、従って電動車両は停止したり後戻りしたりするこ
とがなく、安全な場所に退避し、または方向転換するこ
とができる。その後さらに過負荷状態が続いたときは、
モータの通電を断にして電動車両を停止させるので、装
置の焼損等の危険を防止することができる。
【0029】本発明においては、図2において過負荷の
警報が発生する温度T1 と、電動車両を停止させる温度
2 との中間の温度Tm において、モータの電流制限回
路を動作させて減流を実行するようにしてもよい。この
場合も、モータが減流状態になる前に警報が発生するの
で、これによって退避または方向転換等を行なうことが
できる。
【0030】図3は、本発明の他の実施例を示したもの
であって、要部のみを示している。IC5,IC6は他
の保護回路出力電圧の低下を検出するためのコンパレー
タであって、それらの出力は、それぞれコンパレータI
C3,IC4の出力側に接続されている。
【0031】保護回路出力電圧としては、例えばバッテ
リ電圧VB を使用することができる。図3において、バ
ッテリ電圧VB が規定値以下になると、まずコンパレー
タIC5が動作するので、その出力によってブザーBZ
を鳴動させて、過負荷の場合と同様に警報を行なう。バ
ッテリ電圧VB がさらに低下すると、コンパレータIC
6が動作するので、その出力によってアクセル電圧をオ
フにしてモータMの通電を遮断すると同時に、自動ブレ
ーキ回路ABCを動作させる。
【0032】バッテリ電圧VB が低下しすぎると、バッ
テリの早期劣化を招くだけでなく、電動車両における制
御能力が低下するので、このようにすることによって、
早期に警報し、さらに通電を停止することによって、こ
のような障害を防止することができる。
【0033】保護回路出力電圧の他の例としては、モー
タのヨークの温度等によって検出されるモータ自体の温
度上昇を用いることもできる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
動車椅子等の電動車両において、制御装置内の保護回路
が作動した場合に、直ちに通電を停止することなく、警
報発生後停止までにある程度の時間的余裕を持たせるよ
うにしたので、急な坂道の登坂中に過負荷状態になって
警報が発せられても、直ちにモータが減流状態になるこ
とがなく、それまでのトルク,スピードで走行できるの
で、ある時間的余裕をもって安全な場所に退避し、また
は方向転換したり、非常用のブレーキ操作を行なう等の
処置を行なうことができ、このような処置を行なう以前
に電動車両が停止したりまたは後戻りして、危険な状態
に陥ることを防止できる。そしてさらに過負荷状態が続
いたときは、モータの通電を停止して電動車両を停止さ
せるので、機器の破損を防止することができる。なお本
発明においては、このような制御を行なうために、他の
保護回路出力を接続して、並列に警報および停止の制御
を行なうことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】本発明におけるモータ電流Iと温度Tの変化を
示す図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す図である。
【図4】従来の電動車両の制御方式を示す図である。
【図5】従来方式の場合のモータ電流Iと温度Tの変化
を示す図である。
【図6】動作時間(t)と装置温度(T)との関係を示
す図である。
【符号の説明】
1 制御装置 2 警報要素 3 第1の保護手段 4 第2の保護手段 M モータ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 アクセル電圧に応じてモータ電流の導通
    率を変化させることによってモータの速度制御を行なう
    電動車両の制御装置において、該モータの過負荷保護を
    行なうための保護要素の出力電圧が所定値を超えたとき
    動作して警報要素を作動させる第1の保護手段と、前記
    出力電圧が所定値を超えたとき動作して前記アクセル電
    圧を断にして前記モータに対する通電を停止させる第2
    の保護手段とを設けたことを特徴とする電動車両の制御
    装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009232485A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Toyota Motor Corp モータ駆動車両の駆動力制御装置
JP2012196054A (ja) * 2011-03-16 2012-10-11 Denso Corp モータ制御装置

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