JPH0614404A - バッテリ車の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータのトルクを制御するモードと回転速度
を制御するモードとのいずれか一方のモードを切り換え
設定できるようにする。 【構成】 アクセルペダル４の踏み込み量をアクセルセ
ンサ４ａにより検出し、その検出信号を制御回路１１に
出力する。制御回路１１に記憶部１２を設け、その記憶
部１２には、アクセルセンサ４ａからの検出信号に基づ
いて目標トルクを設定して、モータ３が発生するトルク
がその目標トルクとなるようにインバータ２を制御する
トルク制御モードと、アクセルセンサ４ａからの検出信
号に基づいて目標回転速度を設定して、モータ３の回転
速度がその目標回転速度となるようにインバータ２を制
御する回転速度制御モードとを作動させるためのプログ
ラムを記憶する。切換スイッチ１４を切り換え操作する
と、制御回路１１は装置の制御モードを一方の制御モー
ドから他方の制御モードに切り換え設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリ車の走行制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】交流モータによって駆動されるバッテリ
車の走行制御装置では、図４に示すように、バッテリ１
から供給される直流をインバータ２によって三相交流に
変換し、その三相交流によって三相誘導電動機（以下、
モータという）３を駆動している。バッテリ１とインバ
ータ２とにより、電流供給手段が構成されている。

【０００３】即ち、ポテンショメータよりなる検出手段
としてのアクセルセンサ４ａは、アクセルペダル４の踏
み込み量を検出し、その検出信号を制御回路５に出力す
る。回転センサ６はモータ３の回転速度を検出し、その
検出信号を制御回路５に出力する。制御回路５は、回転
センサ６からの検出信号に基づいてモータ３の実際の回
転速度（実回転速度）を求める。そして、制御回路５
は、この求めた実回転速度と前記アクセルセンサ４ａか
らの検出信号とに基づいて、予め用意された図５に示す
マップに従ってモータ３が発生すべきトルク（目標トル
ク）を求める。

【０００４】尚、図５に示すマップは、モータ３におけ
る実回転速度と目標トルクとの関係を設定したものであ
り、実線Ｌ1 はアクセルペダル４の開度が１００％の場
合における目標トルクの設定ラインである。即ち、アク
セルペダル４の開度が１００％の場合、そのときの実回
転速度がＮｍ1 の場合は、目標トルクがＴｐ1 に設定さ
れる。又、例えば、アクセルペダル４の開度が５０％の
場合は、同図に示す破線Ｌ2 が目標トルクの設定ライン
となり、そのときの実回転速度がＮｍ2 の場合は、目標
トルクがＴｐ2 に設定される。このように、アクセルペ
ダル４の開度に応じて目標トルクの設定ラインが決定さ
れ、その決定された設定ラインとそのときの実回転速度
とにより、目標トルクが設定される。

【０００５】そして、制御回路５は、前記のようにして
求めた目標トルクに基づいてすべり周波数を割り出し、
そのすべり周波数と実回転速度とからモータ３の一次電
流（入力電流）の周波数（一次周波数）を求める。

【０００６】制御回路５は、前記のようにして求めた一
次周波数とすべり周波数とに基づいて、モータ３の入力
電流の振幅値を割り出し、その振幅値と一次周波数とに
基づいて、モータ３に目標トルクを発生させるための二
相分の瞬時値電流（指令電流）を求める。又、制御回路
５は、モータ３に入力される三相入力電流のうち二相の
入力電流の瞬時値を検出する電流検出センサ７ａ，７ｂ
から出力されるその時の電流値を入力し、その各電流値
と対応する各指令電流との各偏差を求め、その各偏差の
合計値から残りの一相の偏差を求める。そして、制御回
路５は、求めた三相の偏差をそれぞれ比例積分して増幅
した後、パルス幅変調してインバータ２を構成する各ス
イッチング素子のスイッチングパターンを決定すること
により、その各相のパルス列信号を求める。

【０００７】そして、制御回路５は、前記のようにして
求めた各相のパルス列信号に基づいてインバータ２の各
スイッチング素子をオン・オフ制御してバッテリ１の直
流を三相交流に変換し、各相の入力電流を指令電流に等
しくすることにより、モータ３の実際のトルクが目標ト
ルクになるように制御する。

【０００８】このように、モータ３はアクセルペダル４
の踏み込み量に基づいて設定された目標トルクを発生す
るように制御される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の装置
は、アクセルペダル４の踏み込み量に基づいてモータ３
の発生トルクを制御するものであり、モータ３の回転速
度を制御するものではないので、アクセルペダル４の踏
み込み量が一定でも、車両にかかる負荷が変化すると、
車両の走行速度が変化するものであった。

【００１０】従って、例えば車両が傾斜面から平坦面へ
移動する場合や、凹凸状の走行面を走行する場合等のよ
うに、車両に対する負荷が変動するような走行面におい
て、車両を一定速度で走行させたい場合には、車両に対
する負荷の変動に応じてアクセルペダル４の踏み込み量
を調整する必要があり、そのアクセル操作が非常に困難
で煩雑なものであった。

【００１１】又、荷役物を牽引したり又は押し込んだり
する等の作業をする場合においては、車両を微速で僅か
に移動させたい場合があるが、車両に荷役物の負荷がか
かっている状態で車両を発進させるためには、その発進
時において、モータ３に特に大きなトルクを発生させる
必要がある。しかし、モータ３に大きなトルクを発生さ
せるために、アクセルペダル４を大きく踏み込むと、車
両がいきなり発進したりするおそれがあり、車両を微速
で僅かに移動させることができずに、荷役物を破損した
りする等のおそれがある。又、これらの作業を、前述の
車両に対する負荷が変動するような走行面において行う
場合には、車両の走行速度を制御することが更に困難と
なって、作業能率が低下するという問題があった。

【００１２】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたものであって、その目的は、モータのトルクを制御
するモードと回転速度を制御するモードとのいずれか一
方のモードを切り換え設定でき、例えば回転速度制御モ
ードにすれば、車両にかかる負荷に係わらず、アクセル
にて車両の走行速度を所望の速度に容易に制御すること
ができるバッテリ車の走行制御装置を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、走行用モータと、そのモータに電
流を供給してモータを回転駆動させる電流供給手段と、
アクセルの操作量を検出する検出手段と、トルク制御モ
ードと回転速度制御モードとのいずれか一方の制御モー
ドを切り換え設定する設定手段と、その設定手段により
トルク制御モードが設定されたとき、検出手段からの検
出信号に基づいて目標トルクを設定して、モータが発生
するトルクがその目標トルクとなるように電流供給手段
を制御し、回転速度制御モードが設定されたとき、検出
手段からの検出信号に基づいて目標回転速度を設定し
て、モータの回転速度がその目標回転速度となるように
電流供給手段を制御する制御手段とからなるものであ
る。

【００１４】

【作用】従って、本発明によれば、設定手段により、ト
ルク制御モードと回転速度制御モードとのいずれか一方
の制御モードを切り換え設定することができる。そのた
め、車両の走行条件に応じて、最適な制御モードでモー
タを制御することができ、例えば回転速度制御モードに
すれば、車両にかかる負荷に係わらず、アクセルにて車
両の走行速度を所望の速度に容易に制御することができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に基づいて詳細に説明する。尚、本実施例において、図
４に示す従来構成と同一構成部分については同一符号を
付してその詳細な説明を省略する。

【００１６】図１に示すように、制御手段としての制御
回路１１は記憶部１２を有し、その記憶部１２には、ト
ルク制御モードと回転速度制御モードとを作動させるた
めのプログラムが記憶されている。

【００１７】ここで、トルク制御モードとは、アクセル
センサ４ａからの検出信号に基づいて目標トルクを設定
して、モータ３が発生するトルクがその目標トルクとな
るようにインバータ２を制御するモードであり、前記従
来において詳述した制御モードである。即ち、制御回路
１１は、回転センサ６からの検出信号に基づいてモータ
３の実回転速度を求めるとともに、この実回転速度とア
クセルセンサ４ａからの検出信号とに基づいて、図５に
示すマップに従ってモータ３の目標トルクを求める。そ
して、制御回路１１は、求めた目標トルクに基づいてす
べり周波数を割り出し、そのすべり周波数と実回転速度
とからモータ３の一次電流（入力電流）の周波数（一次
周波数）を求める。続いて、制御回路１１は、求めた一
次周波数とすべり周波数とに基づいて、モータ３に目標
トルクを発生させるための指令電流を求め、その指令電
流に基づいて各相のパルス列信号を求める。そして、制
御回路１１は、求めた各相のパルス列信号に基づいてイ
ンバータ２の各スイッチング素子をオン・オフ制御して
バッテリ１の直流を三相交流に変換し、各相の入力電流
を指令電流に等しくすることにより、モータ３の実際の
トルクが目標トルクになるように制御する。

【００１８】又、回転速度制御モードとは、アクセルセ
ンサ４ａからの検出信号に基づいて目標回転速度を設定
して、モータ３の回転速度がその目標回転速度となるよ
うにインバータ２を制御するモードである。この回転速
度制御モードについて詳述すると、制御回路１１は、ア
クセルセンサ４ａからの検出信号に基づいて、予め用意
された図３に示すマップに従ってアクセルペダル４の開
度に対する目標回転速度Ｎｐを設定する。尚、この図３
については後に詳述する。又、制御回路１１は、回転セ
ンサ６からの検出信号に基づいてモータ３の実回転速度
Ｎｍを求めるとともに、この求めた実回転速度Ｎｍと前
記目標回転速度Ｎｐとの偏差ΔＮ（＝Ｎｐ−Ｎｍ）を求
め、予め用意された図２に示すマップに従ってこの偏差
ΔＮに対するすべり周波数ｆを求める。そして、制御回
路１１は、このようにして求めたすべり周波数ｆと実回
転速度Ｎｍとからモータ３の一次電流（入力電流）の周
波数（一次周波数）を求める。

【００１９】制御回路１１は、前記のようにして求めた
一次周波数とすべり周波数ｆとに基づいて、モータ３の
入力電流の振幅値を割り出し、その振幅値と一次周波数
とに基づいて、モータ３を前記目標回転数Ｎｐで回転さ
せるための二相分の瞬時値電流（指令電流）を求める。
又、制御回路１１は、モータ３に入力される三相入力電
流のうち二相の入力電流の瞬時値を検出する電流検出セ
ンサ７ａ，７ｂから出力されるその時の電流値を入力
し、その各電流値と対応する各指令電流との各偏差を求
め、その各偏差の合計値から残りの一相の偏差を求め
る。そして、制御回路１１は、求めた三相の偏差をそれ
ぞれ比例積分して増幅した後、パルス幅変調してインバ
ータ２を構成する各スイッチング素子のスイッチングパ
ターンを決定することにより、その各相のパルス列信号
を求める。

【００２０】そして、制御回路１１は、前記のようにし
て求めた各相のパルス列信号に基づいてインバータ２の
各スイッチング素子をオン・オフ制御してバッテリ１の
直流を三相交流に変換し、各相の入力電流を指令電流に
等しくすることにより、モータ３の実回転速度Ｎｍが目
標回転速度Ｎｐになるように制御する。

【００２１】図１に示すように、制御モード切換回路１
３には切換スイッチ１４が設けられ、本実施例ではこの
切換スイッチ１４と前記制御回路１１とにより設定手段
が構成されている。即ち、同図に鎖線で示すように切換
スイッチ１４を手動にて位置「Ｔ」に切り換えると、制
御手段１１は装置の制御モードをトルク制御モードに切
り換え設定し、実線で示すように切換スイッチ１４を位
置「Ｎ」に切り換えると、制御手段１１は装置の制御モ
ードを回転数制御モードに切り換え設定する。

【００２２】又、前記制御モード切換回路１３には車速
制限つまみ１５が設けられ、このつまみ１５を手動にて
回転操作して、「５ｋｍ／ｈ」から「３０ｋｍ／ｈ」の
範囲の所望の値に設定すると、車両の最高速度がその設
定された値の速度となるように、モータ３の最高回転速
度が制限される。ここで、車両の最高速度とは、アクセ
ルペダル４の開度が１００％の場合の速度であり、例え
ば車速制限つまみ１５を「５ｋｍ／ｈ」の値に設定する
と、アクセルペダル４を最大に踏み込んでも、車両の速
度が５ｋｍ／ｈになるようにモータ３の最高回転速度が
制限される。

【００２３】前記の構成について詳細に説明すると、車
速制限つまみ１５の操作量はポテンショメータよりなる
センサ１５ａにより検出され、その検出信号は制御回路
１１に出力される。そして、制御回路１１は、その検出
信号に基づいて、前述した図３に示すマップに従って、
アクセルペダル４の開度に対する車両の目標走行速度、
即ちモータ３の目標回転速度Ｎｐの設定ラインを決定す
る。

【００２４】例えば、車速制限つまみ１５を「５ｋｍ／
ｈ」の値に設定すると、図３に示す直線Ｌ3 が目標回転
速度Ｎｐの設定ラインとなり、制御回路１１はアクセル
センサ４ａからの検出信号を入力したとき、この設定ラ
インＬ3 に従ってアクセルペダル４の開度に対する目標
回転速度Ｎｐを設定する。従って、この設定ラインＬ3
によれば、アクセルペダル４の開度が１００％でも、車
両の最大速度が５ｋｍ／ｈになるように、モータ３の最
高回転速度が制限される。

【００２５】尚、この車速制限つまみ１５を操作したと
きのセンサ１５ａからの検出信号は、装置の制御モード
が回転速度制御モードに設定されているときにのみ有効
化され、トルク制御モードに設定されているときには無
効化される。従って、回転速度制御モードの場合におい
ては、車両の最高速度が車速制限つまみ１５により設定
された速度の値に制限され、トルク制御モードの場合に
おいては、その車速制限つまみ１５により設定された速
度の値に関係なく走行が行われる。又、この実施例で
は、車速制限つまみ１５により設定できる車両の最高速
度を５〜３０ｋｍ／ｈの範囲としたが、その範囲は適宜
変更してもよい。

【００２６】次に、前記のように構成されたバッテリ車
の走行制御装置の作用を説明する。さて、バッテリ車を
通常走行させる場合は、制御モード切換回路１３の切換
スイッチ１４を位置「Ｔ」に切り換えて、トルク制御モ
ードを選択する。ここで通常走行とは、単に平坦面を走
行する場合や、荷役物の牽引又は押し込み作業等を行わ
ない場合の走行であり、この場合は微速走行する必要が
ないとともに、特に走行速度が問題になることがないの
で、トルク制御モードで走行を行う。

【００２７】そして、例えば、坂道等の傾斜面を走行し
たり、凹凸状の走行面を走行したり、荷役物の牽引又は
押し込み作業等を行ったりする場合には、切換スイッチ
１４を位置「Ｎ」に切り換えて、回転速度制御モードを
選択する。又、必要に応じて、車速制限つまみ１５を操
作して、車両の最大速度を制限する。そして、この回転
速度制御モードで走行を行うと、アクセルペダル４の踏
み込み量に基づいて、制御回路１１により目標回転速度
Ｎｐが設定される。そして、モータ３はその目標回転速
度Ｎｐで回転されるように制御され、アクセルペダル４
の踏み込み量を一定に保持すれば、車両にかかる負荷に
係わらず、車両の走行速度は常に一定に保持される。

【００２８】従って、例えば車両が傾斜面から平坦面へ
移動する場合や、凹凸状の走行面を走行する場合等のよ
うに、車両に対する負荷が変動するような走行面におい
ても、車両に対する負荷の変動に応じてアクセルペダル
４の踏み込み量を調整することなく、車両を一定速度で
容易に走行させることができ、そのアクセル操作が非常
に容易となる。

【００２９】又、荷役物を牽引又は押し込んだり等の作
業をする場合において、車両を微速で僅かに移動させた
い場合でも、アクセルペダル４を僅かに踏み込めば、そ
の踏み込み量に応じた回転速度になるようにモータ３が
制御され、車両は確実に微速で走行される。つまり、車
両に荷役物の負荷がかかっている状態で車両を微速で発
進させる場合でも、その発進に必要なトルクはモータ３
に自動的に与えられ、発進後にそのトルクでは指令され
た走行速度を越えてしまうような場合でも、モータ３の
トルクが小さくなるように制御され、車両の速度は微速
で保持される。

【００３０】従って、車両に荷役物の負荷がかかってい
る状態で車両を発進させる場合でも、アクセルペダル４
を大きく踏み込む必要がなくて、車両がいきなり発進す
るということがなく、アクセルペダル４を僅かに踏み込
むだけで、車両を微速で走行させることができ、所定の
位置での停止も容易となる。そのため、これらの作業
を、前述の車両に対する負荷が変動するような走行面に
おいて行う場合でも、車両の走行速度を容易に制御する
ことができ、作業能率を向上させることができる。

【００３１】又、この実施例では、車速制限つまみ１５
が設けられ、このつまみ１５の操作により、車両の最高
速度を制限することができる。従って、例えば車速制限
つまみ１５を「５ｋｍ／ｈ」の値に設定すると、アクセ
ルペダル４を最大に踏み込んでも、車両の速度が５ｋｍ
／ｈになるようにモータ３の最高回転速度が制限され
る。つまり、アクセルペダル４の踏み込みストローク内
で、車両の速度を０〜５ｋｍ／ｈという狭い範囲しか制
御できないということは、その速度範囲内で車両の速度
をきめ細かく制御できるということであり、又、アクセ
ルペダル４の踏み込み量が若干変化されても、車両速度
はそれほど影響を受けることがない。このことは、速度
調整を正確に行う必要があったり、車両を超低速で走行
させたり、速度を確実に一定に保持したりする場合に特
に有効となる。

【００３２】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば車両の速度が所定速度以下になった
とき、自動的に回転速度制御モードに切り換わるように
構成したり、車速制限つまみ１５を設けないようにした
り、この発明を交流モータ３だけでなく直流モータ等の
他のモータに応用したりするなど、この発明の趣旨を逸
脱しない範囲で、各部の構成を任意に変更して具体化す
ることも可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、モ
ータのトルクを制御するモードと回転速度を制御するモ
ードとのいずれか一方のモードを切り換え設定でき、例
えば回転速度制御モードにすれば、車両にかかる負荷に
係わらず、アクセルにて車両の走行速度を所要の速度に
容易に制御することができるという優れた効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化したバッテリ車の走行制御装置
の一実施例を示す回路構成図である。

【図２】目標回転速度と実回転速度との偏差に対するす
べり周波数の関係を示す図である。

【図３】アクセルペダルの開度と車両の速度（モータの
目標回転速度）との関係を示す図である。

【図４】従来のバッテリ車の走行制御装置の回路構成図
である。

【図５】モータの実回転速度と目標トルクとの関係を示
す図である。

【符号の説明】

１…電力供給手段を構成するバッテリ、２…電流供給手
段を構成するインバータ、３…モータ、４…アクセルペ
ダル、４ａ…検出手段としてのアクセルセンサ、１１…
設定手段を構成する制御手段としての制御回路、１４…
設定手段を構成する切換スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長瀬 俊昭 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 稲葉 正光 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行用モータと、 そのモータに電流を供給してモータを回転駆動させる電
   流供給手段と、 アクセルの操作量を検出する検出手段と、 トルク制御モードと回転速度制御モードとのいずれか一
   方の制御モードを切り換え設定する設定手段と、 その設定手段によりトルク制御モードが設定されたと
   き、検出手段からの検出信号に基づいて目標トルクを設
   定して、モータが発生するトルクがその目標トルクとな
   るように電流供給手段を制御し、回転速度制御モードが
   設定されたとき、検出手段からの検出信号に基づいて目
   標回転速度を設定して、モータの回転速度がその目標回
   転速度となるように電流供給手段を制御する制御手段と
   からなるバッテリ車の走行制御装置。