JPH07123531A - 電気自動車の発進制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 発進不能時にモータの電流制限値を増加させ
発進性能の向上と、経済性を両立させる。 【構成】 変速機が１速（ギア位置スイッチ１８がＯ
Ｎ）、クラッチが接続状態（クラッチスイッチ１９がＯ
Ｎ）で、アクセルペダルを最大に踏込んでも（アクセル
センサ１６がＯＮ）、電気自動車が発進しないか、所望
の車速に達していない（車速スイッチ１７がＯＮ）場合
には、電流制限値増加回路１４の設定値を増加し、これ
を電流制限回路１１へ出力する。直流モータ１に流れる
モータ電流の最大値が高くなり、パルス副変調（ＰＷ
Ｍ）回路９におけるチョッパ制御の通電時間が長くな
り、直流モータ１の最大トルクが増加して、発進が容易
になる。そして、電気自動車が発進し所望の車速以上に
なる（車速スイッチ１７がＯＦＦ）と上記電流制限値が
通常の値に復帰される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発進時の走行用モータ
の最大トルクを制御する電気自動車の発進制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、既存のガソリン車を電気自動車
として用いる場合、車輛重量は搭載するバッテリ（１０
〜２０個）の分だけ数百Ｋｇ程度重くなる。

【０００３】そのため、電気自動車でガソリン車と同程
度の性能を得ようとすれば、重量増加に相応する分だけ
最大トルクを増加しなければならない。

【０００４】しかし、電気自動車にガソリン車用変速機
をそのまま採用しているものでは、この変速機が本来ガ
ソリン車のトルク容量に合わせて設計されているもので
あるため電気自動車用としての必要な出力トルクの増加
を得ることは難しい。

【０００５】最大トルクの実質的な低下は発進時に顕著
に現れる。すなわち、マニアル変速機を搭載する電気自
動車の一般的な発進は、ガソリン車のように半クラッチ
で行うのではなく、クラッチは接続したままでモータ回
転数が０ｒｐｍの状態から行うため、走行用モータの最
大トルクよりも電気自動車の発進抵抗（駆動系のフリク
ション＋電気自動車の重量）が大きければ発進すること
はできない。特に、勾配での発進や、低温時の発進にお
いて上述の不具合が生じ易い。

【０００６】この対策として、例えば実開平１−８６４
０１号公報に開示されているように、走行用モータの始
動時、すなわち電気自動車の発進時を検出したとき、走
行用モータの電流制限値（最大トルクにほぼ比例する
値）を増加させて発進を容易にすることも考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記先行技術
では走行用モータの最大トルクを増加させる必要のない
ときでも、発進の際には走行用モータの電流制限値を一
律に増加させているため、バッテリ電源の浪費となり不
経済である。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、発進時であっても最大トルクの増加を必要とすると
きのみ電流制限値を増加させて、発進性能の向上と経済
性とを両立させることのできる電気自動車の発進制御装
置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、発進時に走行用モータの電流制限値を増加さ
せる電気自動車の発進制御装置において、アクセルペダ
ルの踏込み量が最大で且つ車速が所定車速以下で且つ変
速機の変速段が１速で且つクラッチの接続した状態が所
定時間継続されているとき発進不能と判定する発進不能
判定回路と、上記発進不能判定回路で発進不能と判定し
たとき上記電流制限値を増加させその後通常の電流制限
値へ漸減させる電流制限値増加回路とを備えることを特
徴とする。

【００１０】

【作 用】本発明では、変速機の変速段を１速にセット
した状態で電気自動車を発進させるためにアクセルペダ
ル最大に踏込んでも発進しないか、或は、所望の車速が
得られないとき、この状態が所定時間継続した場合に
は、走行用モータの電流制限値を増加させて最大トルク
の増加を図る。

【００１１】そして、増加した電流制限値はその後通常
の電流制限値側へ漸減させることで、最大トルクを通常
の値まで滑らかに下げる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１３】図面は本発明の一実施例を示し、図１は電
流制御装置の回路ブロック図、図２は電流制御装置の具
体的回路図、図３は回路中の波形図、図４は発進制御時
のタイムチャートである。

【００１４】図１に示すように、図示しない電気自動車
に搭載される走行用直流モータ１は、その一端がシャン
ト２を介して主開閉器であるコンタクタ３、ヒューズ４
を介してバッテリ５に接続されている。また、上記走行
用直流モータ１の他端が電流平滑用リアクトル６を介し
て、そのエミッタ端子を接地するＮＰＮ形パワートラン
ジスタのコレクタ端子に接続されている。なお、符号８
は上記パワートランジスタ７がＯＦＦ時に上記走行用直
流モータ１のインダクタンスに蓄積されたエネルギを環
流させるフライホイールダイオードである。

【００１５】また、上記パワートランジスタ７のベース
端子には、チョッパ制御によりモータ電流を増減させる
パルス幅変調（ＰＷＭ）回路９の出力端が接続されてい
る。一方、このＰＷＭ回路９の入力端には、電圧制御回
路１０の出力端、及び、走行用直流モータ１に流れるモ
ータ電流を制御するための電流制限回路１１の出力端が
接続されている。上記電圧制御回路１０の入力端には、
図示しないアクセルペダルの踏込み量を検出するアクセ
ルセンサ１２が接続され、このアクセルセンサ１２の出
力信号が上記電圧制御回路１０に入力されてアクセル踏
込み量に応じた所定レベルの電圧信号として上記ＰＷＭ
回路９に出力される。

【００１６】また、上記シャント２の両端に、その両端
の電位からモータ電流を検出する電流検出回路１３の入
力端が接続され、この電流検出回路１３の出力端が上記
電流制限回路１１の入力端に接続されている。

【００１７】この電流制限回路１１は、上記電流検出回
路１３で検出したモータ電流と、モータの最大電流（最
大トルク）である電流制限値とを比較し、その比較結果
に応じて作動され、この電流制限回路１１の作動により
上記ＰＷＭ回路９から出力されるパルスが変調され、モ
ータ電流が上記電流制限値よりも大きくならないように
制限される。

【００１８】上記電流制限回路１１の電流制限値は、こ
の電流検出回路１３の入力端に、その出力端を接続する
電流制限値増加回路１４によって設定される。

【００１９】この電流制限値増加回路１４の入力端に
は、発進不能判定回路１５の出力端が接続されており、
この発進不能判定回路１５の入力端に、電気自動車の発
進状態を判定する各スイッチが接続されている。図の実
施例では、各スイッチをアクセルペダルの踏込み量が最
大でＯＮするアクセルスイッチ１６と、車速が０〜２ｋ
ｍ／ｈ等、停車とみなせる状態でＯＮする車速スイッチ
１７と、マニアル変速機の変速段が１速にセットされた
ときＯＮするギア位置スイッチ１８と、クラッチが接続
状態でＯＮするクラッチスイッチ１９とで構成してい
る。

【００２０】上記発進不能判定回路１５では、上記各ス
イッチ１６〜１９が全てＯＮで、しかも、この状態が所
定時間（発進不能判定時間）継続されたとき発進不能と
判定する。

【００２１】上記電流制限値増加回路１４では、上記発
進不能判定回路１５で発進不能と判定されたとき、上記
電流制限値を増加し、次いで通常の電流制限値側へ漸減
させ、一方、上記発進不能判定回路１５で発進不能と判
定されない場合、或いは発進不能状態が解除された場合
には、通常の電流制限値を上記電流制限回路１１へ出力
する。

【００２２】その結果、発進不能時には走行用直流モー
タ１に対する電流制限値が瞬間的に増加されて、上記走
行用直流モータ１の最大トルクが増加されるため、半ク
ラッチ等の操作を行うことなく、電気自動車を簡単に発
進させることができる。また、発進不能時のみ電流制限
値を増加させるため、バッテリ電源を不必要に浪費する
こともなく経済的である。

【００２３】次に、図２に基づいて電流制限装置の具体
的回路例について説明する。

【００２４】アクセルセンサ１２が接続される電圧制御
回路１０の出力端が、抵抗２０とコンデンサ２１からな
る積分回路を介して、チョッパ用コンパレータ２２の非
反転入力端子に接続されている。

【００２５】上記チョッパ用コンパレータ２２の反転入
力端には、所定周波数の鋸波を発生する鋸波発生回路２
３の出力端が接続されており、また、上記チョッパ用コ
ンパレータ２２の出力端は、走行用直流モータ１を駆動
するパワートランジスタ７のベース端子に接続されると
ともに、抵抗２４を介して定電圧ＶCCに接続されてい
る。なお、上記チョッパ用コンパレータ２２及び上記鋸
波発生回路２３により、ＰＷＭ回路９が形成されてい
る。

【００２６】また、上記チョッパ用コンパレータ２２の
非反転入力端子には抵抗２５を介して、そのエミッタ端
子を接地するＮＰＮ形トランジスタ２６のコレクタ端子
が接続されている。さらに、このトランジスタ２６のベ
ース端子に抵抗２７を介して定電圧ＶCCが接続されてい
るとともに、電流制限値増加回路１４を構成する電流制
限値増加用コンパレータ２８の出力端子が接続されてい
る。

【００２７】この電流制限値増加用コンパレータ２８の
非反転入力端子に電流検出回路１３が接続されており、
また、反転入力端子に、定電圧ＶCCを分圧する分圧抵抗
２９，３０間が分圧接続されている。さらに、この分圧
接続部分にダイオード３１のカソード端子が接続され、
このダイオード３１のアノード端子に、上記抵抗３０と
で微分回路を構成するコンデンサ３２が接続されてい
る。さらに、このコンデンサ３２に抵抗３３，３４間が
接続されている。また、上記コンデンサ３２とダイオー
ド３１との間に、アノード端子を接地するダイオード３
５のカソード端子が接続されている。

【００２８】上記抵抗３３の一端が、そのエミッタ端子
を定電圧ＶCCに接続するＰＮＰ形トランジスタ３６のコ
レクタ端子に接続され、また、上記抵抗３４の一端が、
そのエミッタ端子を接地するＮＰＮ形トランジスタ３７
のコレクタ端子に接続されている。

【００２９】一方、上記各トランジスタ３６，３７のベ
ース端子には互いに直列接続する抵抗３８，３９が接続
され、この両抵抗３８，３９間に、発進不能判定回路１
５を構成する発進不能判定用コンパレータ４０の出力端
子が接続されているとともに、定電圧ＶCCが抵抗４１を
介して接続されている。

【００３０】この発進不能判定用コンパレータ４０の非
反転入力端子に、定電圧ＶCCを分圧する分圧抵抗４２，
４３間が分圧接続されて基準電圧が入力される。一方、
上記発進不能判定用コンパレータ４０の反転入力端子が
ＮＰＮ形トランジスタ４４のコレクタ端子に抵抗４５と
コンデンサ４６とで構成される積分回路を介して接続さ
れている。さらに、トランジスタ４４のコレクタ端子に
は定電圧ＶCCが抵抗４７を介して接続され、またエミッ
タ端子は接地されている。

【００３１】また、上記トランジスタ４４のベース端子
にＯＲ回路４８の出力端子が接続されているとともに、
定電圧ＶCCが抵抗４９を介して接続されている。さら
に、このＯＲ回路４８の入力端子に、抵抗５０〜５３を
介して定電圧ＶCCが並列接続されているとともに、一端
を接地するアクセルスイッチ１６、車速スイッチ１７、
ギア位置スイッチ１８、クラッチスイッチ１９がそれぞ
れ対応して接続されている。

【００３２】この様な構成による電流制限回路では、コ
ンタクタ３をＯＮして発進する際に、変速機の変速段を
１速にセット（ギア位置スイッチ１８がＯＮ）し、且つ
クラッチを接続状態（アクセルスイッチ１６がＯＮ）に
したままで、アクセルペダルを最大に踏込んでも（アク
セルスイッチ１６がＯＮ）、電気自動車が発進しない
か、或は所望車速に達しない（車速スイッチ１７がＯ
Ｎ）とき、ＯＲ回路４８からの出力がハイレベルからロ
ーレベルに反転し、この条件（上記各スイッチ１６〜１
９が全てＯＮ）が満足されている間、ローレベルが出力
される（図３の波形Ｖ1参照）。

【００３３】上記ＯＲ回路４８の出力がローレベルに反
転すると、ＮＰＮ形トランジスタ４４がＯＦＦし、発進
不能判定用コンパレータ４０の反転入力端子に印加され
る電圧が抵抗４５とコンデンサ４６とで定る時定数で上
昇される。そして、この反転入力端子に入力される電圧
が非反転入力端子に印加されている基準電圧（図３のＶ
2のレベル）よりも高くなると、この発進不能判定用コ
ンパレータ４０からの出力がローレベルに反転する（図
３の波形Ｖ4参照）。

【００３４】図３に示すように、上記発進不能判定用コ
ンパレータ４０の反転入力端子に入力される電圧が非反
転入力端子に入力されている基準電圧に達するまでの時
間が発進不能判定時間となる。

【００３５】そして、上記発進不能判定用コンパレータ
４０からの出力がローベルに反転すると、プッシュプル
回路を構成するＰＮＰ形トランジスタ３６がＯＮに、ま
たＮＰＮ形トランジスタ３７がＯＦＦにそれぞれ反転
し、上記発進不能判定用コンパレータ４０からの出力と
は逆のパルスが上記プッシュプル回路から出力される。

【００３６】上記両トランジスタ３６，３７のＯＮ／Ｏ
ＦＦが反転したとき、コンデンサ３２を正極性のスパイ
クが高域通過し、図３の波形Ｖ5に示すように、定電圧
ＶCCの抵抗２９，３０によって分圧された基準電圧であ
る通常の電流制限値に増加分として加算される。そし
て、この正極性のスパイクは微分回路を構成する上記コ
ンデンサ３２と抵抗３０とで定る時定数により漸減され
る。そして、この加算されて増加された電流制限値は、
電流制限値増加用コンパレータ２８の反転入力端子に入
力される。一方、この電流制限値増加用コンパレータ２
８の非反転入力端子には、走行用直流モータ１の電流を
検出する電流検出回路１３からの電圧が印加されてい
る。

【００３７】この電流検出回路１３では、走行用直流モ
ータ１に流れるモータ電流をシャント２の両端から検出
し、このモータ電流に対応する電圧が電流制限値増加用
コンパレータ２８の非反転入力端子に出力され、反転入
力端子に印加されている上記電流制限値と比較される。

【００３８】図４に示すように、電気自動車の発進抵抗
が上記走行用直流モータ１の最大トルクを上回っている
とき、上記電流制限値を増加させることで走行用直流モ
ータ１の最大トルクを上記発進抵抗よりも高く設定する
ことで、クラッチを接続したままの状態でモータ回転数
が０ｒｐｍからの発進が可能になる。

【００３９】上記電流制限値が増加すると、上記電流検
出回路１３で検出したモータ電流が上記電流制御値より
も低くなり、電流制限値増加用コンパレータ２８からの
出力はローレベルとなり、電流制限用トランジスタ２６
はＯＦＦし、チョッパ用コンパレータ２２の非反転入力
端子には電圧制御回路１０からの最大アクセルペダルの
踏込み量に応じた電圧が抵抗２０とコンデンサ２１とか
らなる積分回路を経て印加される。

【００４０】このチョッパ用コンパレータ２２の反転入
力端子には、鋸波発生回路２３からの一定周波数の鋸波
が印加されており、この鋸波と上記電圧制御回路１０か
らの電圧とが比較され、その比較結果に応じて上記チョ
ッパ用コンパレータ２２から出力されるパルス幅を変調
し、いわゆるチョッパ制御によりモータ電流を制御す
る。

【００４１】上記アクセルペダルを最大に踏込んだ状態
では上記電圧制御回路１０から出力される電圧値が高
く、鋸波に対するスライスレベルが高くなり、チョッパ
用コンパレータ２２から出力されるパルス幅が大きくな
る。これにより、パワートランジスタ７がＯＮする時間
が長くなり、走行用直流モータ１に流れる平均電流であ
るモータ電流が増加して最大トルクが増加される。

【００４２】そして、上記電流検出回路１３で検出した
モータ電流が上記電流制限値よりも高くなると、上記電
流制限値増加用コンパレータ２８からの出力がハイレベ
ルに反転し、電流制限用トランジスタ２６のベース端子
に定電圧ＶCCから抵抗２７を介してベース電流が供給さ
れ、電流制限用トランジスタ２６がＯＮし、電圧制御回
路１０からの出力が抵抗２５によって分圧されてチョッ
パ用コンパレータ２２の非反転入力端子に印加される電
圧が、鋸波発生回路２３から出力される鋸波に対して充
分に低いレベルまで低下する。

【００４３】これにより、チョッパ用コンパレータ２２
の出力がローレベルに反転し、パワートランジスタ７が
ＯＦＦし、走行用直流モータ１に流れる電流が遮断され
て出力が制限される。

【００４４】上記走行用直流モータ１に流れる電流が遮
断されると、上記電流検出回路１３からの出力が電流制
限値よりも小さくなり、電流制限値増加用コンパレータ
２８の出力が再びローレベルに反転する。その結果、電
流制限用トランジスタ２６がＯＦＦし、チョッパ用コン
パレータ２２の出力が再びハイレベルとなってパワート
ランジスタ７がＯＮし、走行用直流モータ１が再び通電
される。

【００４５】この動作が高速で繰返されて電流制限用ト
ランジスタ２６がスイッチされ、チョッパ用コンパレー
タ２２の非反転入力端子に高周波の電流制限用パルスが
印加される。すなわち、チョッパ用コンパレータ２２
に、鋸波発生回路２３からの鋸波と高周波の電流制限用
パルスとが入力されて比較され、チョッパ用コンパレー
タ２２から出力されるパルスの一部が周波数変調され
て、図４に実線で示すように、走行用直流モータ１に流
れるモータ電流が上記電流制限値に沿って漸減される。

【００４６】一方、上記電流制限値が増加され走行用直
流モータ１の最大トルクが増大して電気自動車が発進す
ると、図４の一点鎖線で示すように電気自動車にかかる
抵抗が静止摩擦から動摩擦へ移行し、走行抵抗が次第に
低下し、相対的に車速が上昇し、やがて所定車速（例え
ば、２Ｋｍ／ｈ）以上になると、車速スイッチ１７がＯ
ＦＦする。

【００４７】すると、ＯＲ回路４８からの出力がハイレ
ベルに反転し（図３の波形Ｖ1参照）、ＮＰＮ形トラン
ジスタ４４がＯＮし、発進不能判定用コンパレータ４０
の反転入力端子に印加される電圧が非反転入力端子に印
加されている基準電圧以下になる（図３の波形Ｖ2，Ｖ3
参照）。

【００４８】その結果、上記発進不能判定用コンパレー
タ４０からの出力がハイレベルに反転し（図３の波形Ｖ
4参照）、プッシュプル回路を構成するＰＮＰ形トラン
ジスタ３６がＯＦＦに、ＮＰＮ形トランジスタ３７がＯ
Ｎにそれぞれ反転する。

【００４９】すると、コンデンサ３２を負極性のスパイ
クが通過するが、負極性成分は電位差によりダイオード
３５を経て放電されるため、ダイオード３１のアノード
端子には接地レベルの電圧が印加される。一方、このダ
イオード３１のカソード端子には定電圧ＶCCを抵抗２
９，３０で分圧した電圧が印加されており、従って、こ
のダイオード３１の両端子間の電位差により、電流制限
値増加用コンパレータ２８の反転入力端子には、図３の
波形Ｖ5で示すように、通常の電流制限値である上記定
電圧ＶCCを抵抗２９，３０で分圧した電圧が基準電圧と
して印加され、図４に実線で示すように、走行用直流モ
ータ１に流れるモータ電流の最大値は通常の電流制限値
に制限される。

【００５０】なお、車速スイッチ１７のＯＦＦばかりで
なく、アクセルペダルの最大踏込みを解除したとき（ア
クセルスイッチ１６がＯＦＦ）、変速機の変速段を１速
以外にセットしたとき（ギア位置スイッチ１８がＯＦ
Ｆ）、クラッチを遮断したとき（クラッチスイッチ１９
がＯＦＦ）の少なくとも一つが満足されれば、上記ＯＲ
回路４８からの出力がハイレベルに反転するため、電流
制限値は通常の値に移行される。

【００５１】そして、走行時の上記電流検出回路１３で
検出したモータ電流が上記電流制限値よりも小さいとき
には、上記電流制限値増加用コンパレータ２８からの出
力はローレベルを維持し、電流制限用トランジスタ２６
はＯＦＦし、チョッパ用コンパレータ２２の非反転入力
端子には電圧制御回路１０からのアクセルペダルの踏込
み量に応じた電圧が抵抗２０とコンデンサ２１とからな
る積分回路を経てそのまま印加され、このチョッパ用コ
ンパレータ２２の反転入力端子に印加されている鋸波発
生回路２３からの一定周波数の鋸波と比較され、その比
較結果に応じて上記チョッパ用コンパレータ２２から出
力されるパルス幅を変調し、いわゆるチョッパ制御によ
りモータ電流を制御する。

【００５２】その結果、アクセルペダルの踏込み量が少
なく、上記電圧制御回路１０から出力される電圧が低い
ときには、上記鋸波発生回路２３からの鋸波に対するス
ライスレベルが低く、チョッパ用コンパレータ２２の出
力がハイレベルからローレベルに反転している時間が長
くなりチョッパ用コンパレータ２２から出力されるパル
ス幅が小さくなる。従って、走行用直流モータ１を駆動
するパワートランジスタ７がＯＮする時間が短くなり、
走行用直流モータ１に流れるモータ電流が小さくなって
出力トルクが低くなる。

【００５３】一方、上記アクセルペダルを踏込んで上記
電圧制御回路１０から出力される電圧値が高くなると、
鋸波に対するスライスレベルが高くなり、チョッパ用コ
ンパレータ２２から出力されるパルス幅が大きくなる。
これにより、パワートランジスタ７がＯＮする時間が長
くなり、走行用直流モータ１に流れるモータ電流が増加
して出力トルクが上昇する。

【００５４】このようにして、上記電流制限値を最大値
として上記走行用直流モータ１に流れるモータ電流をア
クセルペダルの踏込み量に応じて制御し、所望の出力ト
ルクを得る。

【００５５】このように、本実施例では発進不能条件を
予め設定し、この発進不能条件が満足されたときにの
み、走行用直流モータ１に対するモータ電流の電流制限
値を増加させるようにしたので、バッテリ電源を不要に
浪費することがなく経済的であり、しかも、発進の困難
な勾配での発進もスムーズに行うことができる。

【００５６】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
発進不能と判断する条件を予め設定し、この条件が満足
されたときのみ走行用モータの電流制限値を増加させる
ようにしたので、バッテリ電源を不要に浪費することが
なく経済的で、しかも通常の電流制限値では発進の困難
な状況下でもスムーズに発進させることができるため運
転性能が向上する等の優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】電流制御装置の回路ブロック図

【図２】電流制御装置の具体的回路図

【図３】回路中の波形図

【図４】発進制御時のタイムチャート

【符号の説明】

１…走行用モータ １４…電流制限値増加回路 １５…発進不能回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発進時に走行用モータ（１）の電流制限
   値を増加させる電気自動車の発進制御装置において、 アクセルペダルの踏込み量が最大で且つ車速が所定車速
   以下で且つ変速機の変速段が１速で且つクラッチの接続
   した状態が所定時間継続されているとき発進不能と判定
   する発進不能判定回路（１５）と、 上記発進不能判定回路（１５）で発進不能と判定したと
   き上記電流制限値を増加させその後通常の電流制限値へ
   漸減させる電流制限値増加回路（１４）とを備えること
   を特徴とする電気自動車の発進制御装置。