(57)【要約】【課題】低出力モードから高出力モードに切り換えた際に適切なトルクを得ることのできる電動車を提供する。【解決手段】駆動モータ２により駆動され、駆動モータ２の上限のトルクが小さい低出力モードと低出力モードよりも上限のトルクの大きい高出力モードとを有する電動車１において、低出力モードから高出力モードに切り換えた際に、駆動モータ２の所定の回転速度Ｎｂに対して低回転速度域のトルクを増加させる遷移速度を高回転速度域のトルクを増加させる遷移速度よりも速くした。【選択図】図４
2010081775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータにより駆動され、前記駆動モータの上限のトルクが小さい低出力モードと前記低出力モードよりも上限のトルクの大きい高出力モードとを有する電動車において、前記低出力モードから前記高出力モードに切り換えた際に、前記駆動モータの所定の回転速度に対して低回転速度域のトルクを増加させる遷移速度が高回転速度域のトルクを増加させる遷移速度よりも速いことを特徴とする電動車。
【請求項２】
前記所定の回転速度を前記低出力モードから前記高出力モードに切り換えた時点の前記駆動モータの回転速度以下にしたことを特徴とする請求項１に記載の電動車。
【請求項３】
前記高回転速度域のトルクを増加させる際に初期の所定期間の遷移速度よりも前記所定期間が経過した後の遷移速度が速いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動車。
【請求項４】
前記低回転速度域のトルクを増加させる遷移速度と、前記高回転速度域のトルクを増加させる遷移速度とを、前記所定の回転速度付近で補間することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電動車。
【請求項５】
前記低出力モードと前記高出力モードとを使用者によって切り換えるモード切換スイッチを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動モータにより駆動される電動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動モータにより駆動される電動車は特許文献１に開示されている。この電動車は、駆動モータの電流制限値を大きくしてトルクの上限が大きい高出力モードと、駆動モータの電流制限値を小さくしてトルクの上限が小さい低出力モードをと有している。
【０００３】
高出力モードでは一般走行における加速性能を向上できるが消費電力が大きくなる。一方、低出力モードでは加速性能が低下するが、消費電力が小さくなる。このため、運転状況に応じて加速性能が必要でない時に高出力モードから低出力モードに切り換えることにより省電力化を図り、走行距離を延ばすことができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０９９３２号公報（第４頁−第６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の電動車によると、低出力モードから高出力モードに切り換えた際にトルクを増加させる遷移速度が遅いと、登坂時の加速が遅くなる。このため、電動車が停車或いは後退するおそれがある。また、低出力モードから高出力モードに切り換えた際にトルクを増加させる遷移速度が速いと、平地走行時に急に加速する。従って、電動車の適切なトルクが得られない問題があった。
【０００６】
本発明は、低出力モードから高出力モードに切り換えた際に適切なトルクを得ることのできる電動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、駆動モータにより駆動され、前記駆動モータの上限のトルクが小さい低出力モードと前記低出力モードよりも上限のトルクの大きい高出力モードとを有する電動車において、前記低出力モードから前記高出力モードに切り換えた際に、前記駆動モータの所定の回転速度に対して低回転速度域のトルクを増加させる遷移速度が高回転速度域のトルクを増加させる遷移速度よりも速いことを特徴としている。
【０００８】
この構成によると、高出力モードで走行すると駆動モータの電流制限値が高く上限のトルクが大きくなり、高い加速性能が得られる。低出力モードで走行すると駆動モータの電流制限値が低く上限のトルクが小さくなり、電力消費が削減される。低出力モードから高出力モードに切り換えると、駆動モータは駆動電流の増加によりトルクが増加する。この時、駆動モータの所定の回転速度に対して低回転速度域ではトルクが速い遷移速度で増加し、高回転速度域ではトルクが遅い遷移速度で増加する。これにより、低速の登坂時に加速性能が迅速に向上して電動車の停止や後退を防止できる。また、高速の平地走行時に加速性能が徐々に増加するため急加速が防止される。
【０００９】
また本発明は、上記構成の電動車において、前記所定の回転速度を前記低出力モードから前記高出力モードに切り換えた時点の前記駆動モータの回転速度以下にしたことを特徴としている。この構成によると、低出力モードから高出力モードに切り換えたときの駆動モータの回転速度以下の回転速度よりも低回転速度域で、高回転速度域よりも速い遷移速度でトルクが増加する。
【００１０】
また本発明は、上記構成の電動車において、前記高回転速度域のトルクを増加させる際に初期の所定期間の遷移速度よりも前記所定期間が経過した後の遷移速度が速いことを特徴としている。この構成によると、低出力モードから高出力モードに切り換えると、高回転速度域ではトルクが当初遅い遷移速度で増加し、所定期間が経過すると遷移速度が速くなる。
【００１１】
また本発明は、上記構成の電動車において、前記低回転速度域のトルクを増加させる遷移速度と、前記高回転速度域のトルクを増加させる遷移速度とを、前記所定の回転速度付近で補間することを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成の電動車において、前記低出力モードと前記高出力モードとを使用者によって切り換えるモード切換スイッチを設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、低出力モードから高出力モードに切り換えた際に適切なトルクを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の電動車の構成を示すブロック図である。電動車１は駆動モータ２により駆動され、駆動モータ２を制御するモータ制御部６を有したモータ制御ユニット４が設けられる。モータ制御ユニット４にはモード切換スイッチ９及びスロットルセンサ１０から信号が入力される。
【００１５】
モード切換スイッチ９は低出力モードと高出力モードとを使用者によって切り換える。低出力モードは電流制限値を低くして上限のトルクが高出力モードよりも低い状態で駆動モータ２が駆動される。高出力モードは低出力モードよりも電流制限値を高くして上限のトルクが高い状態で駆動モータ２が駆動される。スロットルセンサ１０はスロットル（不図示）の変位量を検知し、該変位量に応じて駆動モータ２のトルクが可変される。該変位量に応じて回転速度や出力を可変にすることもできる。
【００１６】
モータ制御ユニット４はトルク指令計算部５、モータ制御部６、インバータ７及び速度計算部８を有している。また、駆動モータ２には回転位置を検知する位置センサ３が設けられる。速度計算部８は位置センサ３の検知によって電動車１の走行速度を演算し、トルク指令計算部５及びモータ制御部６に走行速度の情報を送る。
【００１７】
トルク指令計算部５はモード切換スイッチ９とモータ回転数から決定されるトルク上限値に対してスロットル開度に応じたトルク指令値を演算し、モータ制御部６に送る。例えば、スロットル開度１００％であればトルク上限値をトルク指令値とし、スロットル開度５０％であればトルク上限値の５０％をトルク指令値とする。従って、トルク上限値が変化すると、同じスロットル開度であってもトルク指令値が変化する。
【００１８】
モータ制御部６はトルク指令計算部５及び速度計算部８の演算結果に基づいて駆動モータ２を制御する制御信号を出力する。インバータ７はモータ制御部６の出力に応じて駆動モータ２を駆動する。また、インバータ７の出力（モータ相電流）はモータ制御部６にフィードバックされる。
【００１９】
図２は駆動モータ２のトルク特性を示す図である。縦軸は駆動モータ２のトルクを示し、横軸は駆動モータ２のモータ回転数（回転速度）を示している。図中、Ｌは低出力モードのトルク特性であり、Ｈは高出力モードのトルク特性である（以下、「トルク特性Ｌ」、「トルク特性Ｈ」と表わす）。駆動モータ２の各回転速度域において高出力モードは低出力モードよりも上限のトルクが高くなっている。
【００２０】
また、図中、Ｐは平地走行時の走行抵抗に相当するトルクを示しており、Ｕは登坂時の走行抵抗に相当するトルクの一例を示している（以下、「走行抵抗Ｐ」、「走行抵抗Ｕ」と表わす）。走行抵抗Ｐよりも低いトルクになると平地走行時に減速する。また高出力モードから低出力モードに切り換えた際のモータ回転数において走行抵抗Ｐがトルク特性Ｌよりも高いと、走行抵抗Ｐとトルク特性Ｌの交点のモータ回転数まで減速する。
【００２１】
また、同図の場合は低出力モードのトルク特性Ｌが走行抵抗Ｕよりも小さいため、低出力モードで登坂できない。このため、モード切換スイッチ９（図１参照）によって低出力モードから高出力モードに切り換えて登坂する。この時、駆動モータ２のトルクを増加させる遷移速度は駆動モータ２の回転速度域によって異なる。
【００２２】
図３は駆動モータ２のトルク上限値の増加速度を示すトルクカーブである。同図において、縦軸はトルク上限値を示し、横軸は時間を示している。また、図中、トルクカーブＴＬは所定のモータ回転数Ｎｂ（図４参照）に対して低回転速度域の場合の一例を示し、トルクカーブＴＨは所定のモータ回転数Ｎｂに対して高回転速度域の場合の一例を示している。
【００２３】
低回転速度域のトルクカーブＴＬは初期のトルク上限値を増加させる遷移速度が大きく、所定時間が経過すると一定値になる。高回転速度域のトルクカーブＴＨはトルクカーブＴＬの初期に対して傾斜が小さく、トルク上限値を増加させる遷移速度が小さくなっている。このため、駆動モータ２のトルクが増加する遷移速度は高回転速度域よりも低回転速度域の方が速くなる。
【００２４】
これにより、低出力モードから高出力モードに切り換えると当初は図４に示すようにモータ回転数Ｎｂよりも低回転速度域で高出力モードの上限のトルクに遷移する。その後、モータ回転数Ｎｂよりも高回転速度域で高出力モードの上限のトルクに遷移して前述の図２の高出力モードのトルク特性Ｈに示すようになる。
【００２５】
これにより、登坂時に低出力モードから高出力モードに切り換えると、図４の点Ａに示すように、登坂に必要なトルクが迅速に得られる。従って、電動車１の停車や後退を防止することができる。また、図４の点Ｂに示す平地走行時に低出力モードから高出力モードに切り換えると、上限のトルクが急に増加しない。従って、同じスロットルの変位状態でもモータ回転数が急に増加しないため急加速を防止することができる。
【００２６】
本実施形態によると、低出力モードから高出力モードに切り換えた際に、所定のモータの回転速度（モータ回転数Ｎｂ）よりも低回転速度域のトルク上限値の遷移速度が高回転速度域のトルク上限値の遷移速度よりも速い。このため、低回転速度域のトルクを増加させる遷移速度が高回転速度域のトルクを増加させる遷移速度よりも速くなり、低速の登坂時に加速性能が迅速に向上して電動車１の停止や後退を防止できる。また、高速の平地走行時に加速性能が徐々に増加するため急な加速が防止される。従って、低出力モードから高出力モードに切り換えた際に適切なトルクを得ることができる。
【００２７】
尚、トルクを増加させる遷移速度は所定のモータ回転数Ｎｂを境界に低回転速度域と高回転速度域とで異なる。境界のモータ回転数Ｎｂは所定の傾斜の坂道で適正な走行速度で走行できるモータ回転数に応じて決められる。
【００２８】
また、図５、図６に示すように、低回転速度域と高回転速度域のトルク上限値を増加させる遷移速度をモータ回転数Ｎｂ付近で一次補間等によって補間してもよい。これらの図において、縦軸はトルク上限値の遷移速度を示し、横軸はモータ回転数を示している。これらの補間によって低出力モードから高出力モードに切り換え時のモータ回転速度が変動している状態でも低回転速度域と高回転速度域の境界付近のモータ回転数でトルクを安定して増加させることができる。
【００２９】
また、図７に示すように、トルクカーブＴＨは低回転速度域に対して所定時間ｔ０だけ遅れてトルク上限値の増加を開始してもよい。
【００３０】
また、図８に示すように、高回転速度域のトルク上限値を増加させる遷移速度を可変してもよい。即ち、高回転速度域のトルク上限値を増加させる際に初期の所定期間ｔ１の遷移速度よりも所定期間ｔ１が経過した後の遷移速度を速くする。これにより、低出力モードから高出力モードに切り換えると、高回転速度域ではトルクが当初遅い遷移速度で増加し、所定期間ｔ１が経過すると遷移速度が速くなる。これにより、平地走行時の急加速を防止するとともに、走行速度を上げる時間を短縮することができる。
【００３１】
また、低出力モードと高出力モードとを使用者によって切り換えるモード切換スイッチ９を設けたので、高い加速性能を要求する場合と電力消費の抑制する場合とを使用者が自由に選択して電動車１を運転することができ、電動車１の利便性を向上することができる。
【００３２】
尚、モード切換スイッチに替えて他のモード切換手段によって低出力モードから高出力モードに切り換えてもよい。例えば、ジャイロ等を利用した登坂検知や、スロットルの急回転の検知による加速要求検知等のモード切換手段を用いることができる。これにより、使用者の操作を必要とせずに低出力モードから高出力モードに切り換え、上記と同様に登坂走行時の減速や平地走行時の急加速を防止することができる。
【００３３】
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態の電動車１は第１実施形態と同様に構成され、トルクを増加させる遷移速度が異なる低回転速度域と高回転速度域との境界のモータ回転数が異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００３４】
低出力モードから高出力モードに切り換えると当初は図９に示すようにモータ回転数Ｎｄよりも低回転速度域で高出力モードの上限のトルクに遷移する。その後、モータ回転数Ｎｄよりも高回転速度域で高出力モードの上限のトルクに遷移して前述の図２に示す高出力モードＨのトルク特性になる。
【００３５】
モータ回転数Ｎｄは低出力モードから高出力モードに切り換えたときの走行状態（点Ｄ）のモータ回転数になっている。そして、モータ回転数Ｎｄよりもモータ回転数が低い低回転速度域でトルク上限値の遷移速度が速くなっている。このため、低出力モードから高出力モードに切り換えた際に同じスロットルの変位状態でもモータ回転数が急に増加できないため急加速が防止される。
【００３６】
また、低出力モードから高出力モードへの切り換え時の走行速度よりも電動車１が減速することを抑制することができる。即ち、平地に近い緩やかな坂道の登坂を開始する際に低出力モードから高出力モードに切り換えると、第１実施形態ではトルクが迅速に増加しないため電動車１が減速する場合がある。これに対して、本実施形態では切り換え時のモータ回転数を境にして低回転速度域で迅速にトルクが増加するため電動車１の減速が抑制される。
【００３７】
尚、図１０に示すように、トルク上限値の遷移速度が異なる低回転速度域と高回転速度域との境界のモータ回転数Ｎｄを低出力モードから高出力モードに切り換えた時の走行状態のモータ回転数Ｎｘよりも所定量低くしてもよい。モータ回転数Ｎｄはモータ回転数Ｎｘに対して一定の回転数を減じてもよく、一定の割合を乗じてもよい。この場合、モード切り替え時に急加速されることがなく、モータ回転数Ｎｄまたはモータ回転数Ｎｄ近傍の補間領域まで速度が低下すると電動車１の減速が抑制される。
【００３８】
本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、トルクを増加させる遷移速度が異なる低回転速度域と高回転速度域との境界の駆動モータの回転速度が低出力モードから高出力モードに切り換えたときの回転速度以下の回転速度（モータ回転数Ｎｄ）から成るので、電動車１の減速を抑制することができる。
【００３９】
本実施形態において、前述の図７、図８に示すように高回転速度域の遷移速度を可変してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によると、駆動モータにより駆動される電動車に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態の電動車の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１実施形態の電動車の駆動モータのトルク特性を示す図
【図３】本発明の第１実施形態の電動車の駆動モータのトルクカーブを示す図
【図４】本発明の第１実施形態の電動車の駆動モータのトルク特性の遷移状態を示す図
【図５】本発明の第１実施形態の電動車の駆動モータのトルク上限値の遷移速度を示す図
【図６】本発明の第１実施形態の電動車の駆動モータのトルク上限値の遷移速度を示す図
【図７】本発明の第１実施形態の電動車の駆動モータの他のトルクカーブを示す図
【図８】本発明の第１実施形態の電動車の駆動モータの他のトルクカーブを示す図
【図９】本発明の第２実施形態の電動車の駆動モータのトルク特性の遷移状態を示す図
【図１０】本発明の第２実施形態の電動車の駆動モータのトルク上限値の遷移速度を示す図
【符号の説明】
【００４２】
１    電動車
２    駆動モータ
３    位置センサ
４    モータ制御ユニット
５    トルク指令計算部
６    モータ制御部
７    インバータ
８    速度計算部
９    モード切換スイッチ
１０    スロットルセンサ
【図１】
2010081775.tif 000003
【図２】
2010081775.tif 000004
【図３】
2010081775.tif 000005
【図４】
2010081775.tif 000006
【図５】
2010081775.tif 000007
【図６】
2010081775.tif 000008
【図７】
2010081775.tif 000009
【図８】
2010081775.tif 000010
【図９】
2010081775.tif 000011
【図１０】
2010081775.tif 000012