(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両の速度制御装置であって、
駆動輪を駆動する電動モータと、
速度指令値に基づいて、前記電動モータの駆動を制御する速度制御部と、
前記電動車両に機械的制動を付与する油圧ブレーキを制御するブレーキ制御部と、
前記電動車両の走行速度を検出する速度検出部と、
前記速度指令値と、前記速度指令値と前記走行速度の差分に応じて、前記機械的制動の付与が必要かどうかを判定し、判定結果に基づいて前記ブレーキ制御部の動作を制御する判定部と、を備えた電動車両の速度制御装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記速度指令値が減速を示し、前記走行速度が、前記速度指令値よりも大きい場合、前記機械的制動の付与が必要であると判定し、前記ブレーキ制御部に前記油圧ブレーキを動作させるよう制御する請求項１記載の電動車両の速度制御装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記速度指令値が減速を示す、または、前記走行速度が前記速度指令値よりも大きい、のいずれかを満たさない場合、前記機械的制動の付与が必要がないと判定し、前記ブレーキ制御部に前記油圧ブレーキを動作させないように制御する請求項１記載の電動車両の速度制御装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記速度指令値が減速後一定速度で走行することを示し、前記走行速度が、前記速度指令値よりも大きい場合、前記機械的制動の付与が必要であると判定し、前記ブレーキ制御部に前記油圧ブレーキを動作させるよう制御する請求項１記載の電動車両の速度制御装置。
【請求項５】
前記駆動輪の回転を機械的にロックして停止した状態で保持するロック機構を備え、
前記判定部は、前記速度指令値と前記走行速度に基づいて、前記ロック機構の動作を制御する請求項１記載の電動車両の速度制御装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記速度指令値が停止を示し、かつ、前記走行速度が停止を示す場合は、前記ロック機構が動作するよう制御する請求項５記載の電動車両の速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電動車両の速度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動車両の速度制御装置として、特許文献１および特許文献２の技術が知られている。
【０００３】
特許文献１は、上位コントローラの指示により移動する無人搬送台車を開示する。無人搬送台車では、上位コントローラからの速度指令による速度フィードバック制御を行う。また、電動機に逆回転方向のトルクを発生させる逆転ブレーキを備える。
【０００４】
特許文献２は、電動機とエンジンを共存させた、所謂、ハイブリッド自動車における、回生ブレーキと機械的ブレーキの協調方式を開示する。特許文献２では、運転する人のブレーキベダルの踏み量に対して、一定の規則にて回生ブレーキを働かせ、加速度センサで減速度を計測する。計測結果より、回生ブレーキのみでは制動力が不足している場合は、不足分を機械的ブレーキに振り分ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−５１９０３号公報
【特許文献２】特開平８−１６３７０７号公報
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、速度指令値に対する走行速度の追従性を向上させる電動車両の速度制御装置を提供する。
【０００７】
本開示における電動車両の速度制御装置は、駆動輪を駆動する電動モータと、速度指令値に基づいて、前記電動モータの駆動を制御する速度制御部と、電動車両に機械的制動を付与する油圧ブレーキを制御するブレーキ制御部と、電動車両の走行速度を検出する速度検出部と、速度指令値と走行速度の差分に応じて、機械的制動の付与が必要かどうかを判定し、判定結果に基づいてブレーキ制御部の動作を制御する判定部と、を備える。
【０００８】
本開示は、速度指令値に対する走行速度の追従性を向上させる電動車両の速度制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は実施の形態１における電動車両の速度制御装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は実施の形態１における速度制御装置の機械的制動を説明する図である。
【図３】図３は実施の形態１における速度制御装置の機械的制動の制御系をモデル化した図である。
【図４】図４は実施の形態１における速度制御装置のＰＤ制御を用いた機械的制動の制御系をモデル化した図である。
【図５】図５は実施の形態１における速度制御装置の走行速度制御系と機械的制動の制御系をモデル化した図である。
【図６】図６は図５を簡単化した図である。
【図７】図７は実施の形態１における速度制御装置のブレーキ制御の動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は従来の速度制御を行った場合の速度応答例を示す図である。
【図９】図９は実施の形態１における速度制御装置の速度制御を行った場合の速度応答例を示す図である。
【図１０】図１０は実施の形態２における速度制御装置のブレーキ制御の動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は実施の形態１において機械的制動力が不足した場合の速度応答例を示す図である。
【図１２】図１２は実施の形態２における速度制御装置の速度制御を行った場合の速度応答例を示す図である。
【図１３】図１３は実施の形態３における電動車両の速度制御装置の一構成例を示すブロック図である。
【図１４】図１４は実施の形態３における速度制御装置のロック機構の制御を示すフローチャートである。
【図１５】図１５はロック機構を備えない場合の速度制御装置の速度応答例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の背景）
電動車両においては、走行トルク、ブレーキトルクを加減することにより、人が運転する車両と同様に走行を制御することができる。走行トルクは、走行用の電動モータを制御することで、電動車両を加速させたり減速させたりする。また、ブレーキトルクは、電動車両の油圧ブレーキを動作させるための油圧器を操作する油圧調整部を制御することで、電動車両を減速させたり、停止させたりする。人が運転する車両においては、走行トルクはアクセルペダルの踏み方に相当し、ブレーキトルクはブレーキペダルの踏み方に相当する。
【００１１】
車両を減速させるために走行トルクを小さくすると、車両の慣性力により電動モータが動作し、発電機となる。発電電圧が蓄電池を充電するように構成されている場合、電動モータには減速トルクが発生する。これは一般に回生ブレーキと呼ばれている。しかし、車両が低速になると電動モータの回転速度が低下する為、発電電圧が低下して有効な制動力が得られる可能性が低くなることも、一般によく知られている。
【００１２】
回生ブレーキと、逆転ブレーキの両方を備え、ある速度を閾値として、閾値より高速の時は回生ブレーキ、閾値より低速の時は逆転ブレーキに切り替えて、減速時の速度指令値に対する追従性を改善する技術が知られている。しかしながら、回生ブレーキから逆転ブレーキに切り替えることにより、わずかでも衝撃が発生することが懸念され、人が乗車する車両にはそのような技術は相応しくない。また、逆転ブレーキに切り替えた後は、回生によるエネルギーの回収はできない。
【００１３】
そこで本開示は、回生ブレーキと油圧ブレーキを速度指令値と走行速度の差分に応じて協調動作させることにより、速度指令値に対する走行速度の追従性を向上させる電動車両の速度制御装置を提供する。
【００１４】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１５】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１６】
以下、図１〜１５を用いて、実施の形態１〜３を説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
［１．構成］
［１−１．構成］
図１は実施の形態１における電動車両の速度制御装置１の一構成例を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、実施の形態１における速度制御装置１は、コントローラ１００と、判定部２００と、速度制御部３００と、ブレーキ制御部４００と、油圧ブレーキ５００とを備える。図１には、説明のために、減速機５１０、駆動軸６００、駆動輪６１０を図示している。
【００１９】
コントローラ１００は、速度指令値を制御部３１０、判定部２００に出力する。判定部２００は、コントローラ１００から出力された速度指令値と速度センサ３４０が検出した電動車両の走行速度との差分を算出する。判定部２００は、算出した差分（速度誤差）に応じて、速度指令値まで減速するには電動モータ３３０に発生する減速トルク（回生ブレーキ）の制動力のみで十分であるか、すなわち、機械的制動の付与（機械的ブレーキ）が必要かどうかを判定する。判定部２００は判定結果に応じて、ブレーキ制御部４００の動作を制御する。
【００２０】
速度制御部３００はコントローラ１００から出力される速度指令値に応じて電動車両の速度を制御する。速度制御部３００は、制御部３１０と、モータ駆動部３２０と、電動モータ３３０と、速度センサ３４０とを備える。制御部３１０は、コントローラ１００から出力された速度指令値と速度センサ３４０が検出した電動車両の走行速度との速度誤差を算出する。制御部３１０は速度誤差に応じて、電動モータ３３０を制御するための制御信号を生成し、モータ駆動部３２０に出力する。また、制御部３１０は、速度誤差をブレーキ制御部４００に出力する。
【００２１】
モータ駆動部３２０は、制御部３１０が生成した制御信号に応じて、図示しない電源から供給される電流に所定の変換を行い、所望の電流を電動モータ３３０に供給する。電動モータ３３０は、モータ駆動部３２０から供給される電流により駆動力を発生し、減速機５１０および駆動軸６００を介して、２つの駆動輪６１０に駆動力を伝達する。駆動輪６１０が駆動力により回転することで、電動車両が走行する。また、減速時には、電動モータ３３０に減速トルクが発生し、回生ブレーキが動作する。速度センサ３４０は、電動モータ３３０の回転速度を検出し、その検出結果に応じて電動車両の走行速度を検出し、制御部３１０と判定部２００に出力する。
【００２２】
ブレーキ制御部４００は、判定部２００の判定結果に応じて、油圧ブレーキ５００の動作を制御する。すなわち、ブレーキ制御部４００は、判定部２００の判定結果に応じて、電動車両に機械的制動を付与する。ブレーキ制御部４００は、制御部４１０と、圧力制御部４２０と、ドライバ４３０と、油圧調整部４４０と、油圧器４５０と、圧力センサ４６０とを備える。
【００２３】
制御部４１０は、判定部２００から出力される判定結果に応じて、圧力制御部４２０を制御する。制御部４１０は、速度制御部３００の制御部３１０から出力される速度誤差より圧力指令値を決定する。また、制御部４１０は、圧力指令値と圧力センサ４６０が測定した実際の圧力値（実圧力値）より圧力誤差を算出し、圧力制御部４２０に出力する。
【００２４】
圧力制御部４２０は、制御部４１０が算出した圧力誤差に応じて、油圧ブレーキ５００の制御量を算出する。ドライバ４３０は、圧力制御部４２０が算出した制御量に応じて、油圧調整部４４０を介して油圧器４５０の動作を制御する。油圧調整部４４０は、ドライバ４３０の制御に応じて回転動作を行う。油圧器４５０は、油圧調整部４４０の回転動作に応じて、油圧ブレーキ５００に駆動油圧を供給する。油圧ブレーキ５００は、電動車両に機械的制動を付与し、電動車両を減速させたり、停止させたりする。圧力センサ４６０は、実圧力値を計測して制御部４１０に出力する。
【００２５】
［１−２．動作］
実施の形態１における速度制御装置１は、速度センサ３４０で測定した走行速度をフィードバック制御することにより、走行速度を速度指令値に追従させる。なお、電動モータ３３０の回転速度と駆動輪６１０の回転速度は一定の関係とする。すなわち、速度制御装置１は、電動モータ３３０の回転速度を制御することで、駆動輪６１０の回転速度、つまり電動車両の走行速度を制御する。
【００２６】
［１−２−１．機械的制動］
図２は、実施の形態１における機械的制動を説明する図である。
【００２７】
図２において、油圧器４５０は、マスターシリンダ４５１と、プッシュロッド４５２と、レバー４５３と、回転軸４５４とを備える。油圧ブレーキ５００は、ブレーキパイプ５０１と、駆動輪６１０のホイール６１１内にホイールシリンダー５０２と、ブレーキドラム５０３と、ブレーキシュー５０４とを備える。
【００２８】
油圧調整部４４０はドライバ４３０の制御に従って回転する。油圧器４５０の回転軸４５４に取り付けられたレバー４５３は、油圧調整部４４０の回転に応じて回転し、プッシュロッド４５２を押す。プッシュロッド４５２は、マスターシリンダ４５１と呼ばれる油圧ピストンに接続されている。プッシュロッド４５２は、マスターシリンダ４５１を押すことで、マスターシリンダ４５１に油圧を発生させる。
【００２９】
マスターシリンダ４５１から駆動輪６１０のホイール６１１内に設けられたホイールシリンダー５０２までブレーキパイプ５０１が配管されている。ブレーキパイプ５０１内は専用のブレーキフルードで満たされており、発生した油圧はブレーキパイプ５０１の末端まで均一に伝達される。ホイールシリンダー５０２は、ブレーキパイプ５０１の油圧により、ブレーキシュー５０４を動作させる。ブレーキシュー５０４は、ブレーキドラム５０３を押すことで、駆動輪６１０に機械的制動を付与する。
【００３０】
［１−２−２．機械的制動の制御系のモデル化］
機械的制動の制御系を説明するために、モデル化を行う。
【００３１】
まず、ブレーキ動作について説明する。
【００３２】
図２で示すようにレバー４５３は、油圧調整部４４０の回転に応じて回転しプッシュロッド４５２を押す。回転軸４５４の中心Ｃから、プッシュロッド４５２との接続点Ｐまでの距離をＲｂ［ｍ］、油圧調整部４４０（回転軸４５４）の回転角をθｂ［ｒａｄ］、プッシュロッド４５２の移動量をＸｂ［ｍ］とする。θｂが小さいとすると、Ｘｂは、（数１）で表される。
【００３３】
【数１】
0006484828.tif 000002
【００３４】
ここで、プッシュロッド４５２の移動量Ｘｂとマスターシリンダ４５１により発生するブレーキ圧力Ｐｂ［Ｎ／ｍ２］は一般的に比例関係にある。従って、比例係数をａ１とすると、ブレーキ圧力Ｐｂは、（数２）で表される。
【００３５】
【数２】
0006484828.tif 000003
【００３６】
また、ブレーキ圧力Ｐｂと制動力となるブレーキトルクＴｂ［Ｎ・ｍ］も比例関係にある。比例係数をａｂとすると、ブレーキトルクＴｂは、（数３）で表される。
【００３７】
【数３】
0006484828.tif 000004
【００３８】
（数１）〜（数３）より、ブレーキトルクＴｂは（数４）で表される。
【００３９】
【数４】
0006484828.tif 000005
【００４０】
（数４）に示すように、油圧調整部４４０の回転角度θｂとブレーキトルクＴｂは線形関係となる。また、ブレーキ圧力Ｐｂは、油圧調整部４４０の回転に比例して増大し、油圧器４５０の回転を妨げる外乱トルクとなる。外乱トルクをＴｄｂ［Ｎ・ｍ］とすると、外乱トルクＴｄｂは、（数３）より、（数５）で表される。
【００４１】
【数５】
0006484828.tif 000006
【００４２】
（数５）に示すように、油圧調整部４４０の回転トルクＴｑｂが、油圧による外乱トルクＴｄｂと釣り合ったとき、油圧調整部４４０の回転角速度ωｂ＝０となり、油圧調整部４４０は停止する。
【００４３】
次に、機械的制動の制御系のモデル化を行う。
【００４４】
図３は、実施の形態１における機械的制動の制御系をモデル化した図である。
【００４５】
ここで、図３における各パラメータは、下記の通りである。
【００４６】
Ｐｂ＊：ブレーキ圧力指令値［Ｎ／ｍ２］
Ｃｂ（ｓ）：圧力制御部４２０の圧力制御処理
Ｋｂａ：ドライバ４３０のゲイン
Ｋｂｔ：油圧調整部４４０のトルク定数
Ｊｂ：油圧調整部４４０の慣性モーメント
ωｂ：油圧調整部４４０の回転角速度［ｒａｄ／ｓ］
θｂ：油圧調整部４４０の回転角度［ｒａｄ］
図１の制御部４１０に該当する加算器４１１は、ブレーキ圧力指令値Ｐｂ＊［Ｎ／ｍ２］と圧力センサ４６０が測定した実圧力値から圧力誤差を算出する。図１の圧力制御部４２０に該当する演算器４２１は、圧力誤差に対してＣｂ（ｓ）による演算を行う。図１のドライバ４３０に該当する演算器４３５は演算器４２１の演算結果とドライバ４３０のゲインＫｂａより、電流値Ｉｍｂ［Ａ］を算出する。
【００４７】
図１の油圧調整部４４０、油圧器４５０において、演算器４４１は、電流値Ｉｍｂとトルク定数Ｋｂｔより油圧調整部４４０のブレーキトルクＴｑｂを算出する。加算器４４２は、ブレーキトルクＴｑｂと外乱トルクＴｄｂの差分を算出する。演算器４４３は、加算器４４２で算出した誤差と油圧調整部４４０の慣性モーメントＪｂをラプラス変換して、油圧調整部４４０の回転角速度ωｂを算出する。演算器４４４は、回転角速度ωｂから油圧調整部４４０の回転角度θｂを算出する。演算器４４５は、回転角度θｂからブレーキ圧力Ｐｂを算出する。ブレーキ圧力Ｐｂは、（数１）、（数２）より、Ｐｂ＝ａ１・Ｒｂ・θｂである。演算器４４６は（数５）により、外乱トルクＴｄｂを算出する。
【００４８】
図３より、ブレーキ圧力指令値Ｐｂ＊からブレーキ圧力Ｐｂまでの伝達関数を求めると、（数６）になる。
【００４９】
【数６】
0006484828.tif 000007
【００５０】
ここで、実圧力の応答を制御するために、（数６）の分母が（数７）となるようなＣｂ（ｓ）を求めると、（数８）となる。
【００５１】
【数７】
0006484828.tif 000008
【００５２】
【数８】
0006484828.tif 000009
【００５３】
ただし、（数７）、（数８）において、ζはダンピングファクタ、ωｎは固有角周波数である。
【００５４】
ここで、（数８）において、第１項をＫｐｂ、第２項の係数をＫｄｂに置き換えると、（数９）になる。
【００５５】
【数９】
0006484828.tif 000010
【００５６】
（数９）に示すように、圧力制御処理Ｃｂ（ｓ）は比例ゲインに微分補償を加えた構成にすればよいことが判る。そこで、圧力制御部４２０に、ＰＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｄｉｆｆｅｎｔｉａｌ）制御を用いる。
【００５７】
図４は、ＰＤ制御を用いた機械的制動の制御系をモデル化した図である。図４は、図３において、圧力制御部４２０にＰＤ制御を適用したことを示している。ここでは、図３と異なる圧力制御部４２０（演算器４２１）の構成についてのみ説明する。
【００５８】
演算器４２２は、加算器４１１で算出した圧力誤差と比例ゲイン（Ｋｐｂ）を演算する。演算器４２４は、微分器４２３で圧力誤差を微分した結果と微分ゲイン（Ｋｄｂ）を乗算する。加算器４２５は、演算器４２２の演算結果と演算器４２４の演算結果を加算し、演算器４３５に出力する。
【００５９】
図４で示すように、図１の圧力制御部４２０に該当する演算器４２１は、２つのゲインＫｐｂ、Ｋｄｂの調整により、ブレーキ圧力指令値Ｐｂ＊に対する圧力センサ４６０で計測した実圧力Ｐｂの応答を調整することができる。すなわち、圧力制御部４２０は、ブレーキ圧力指令値Ｐｂ＊に対する実圧力Ｐｂの応答を２つのゲインで調整することができる。
【００６０】
［１−２−３．速度制御系との連携］
図５は、走行速度制御系と機械的制動の制御系を合わせてモデル化した図である。
【００６１】
まず、走行速度制御系について説明する。
【００６２】
制御部３１０において、加算器３１１は、速度指令値ωｒ＊[ｋｍ／ｈ]と速度センサ３４０が測定した走行速度ωｒ[ｋｍ／ｈ]との速度誤差Δωｒすなわち（ωｒ＊―ωｒ）[ｋｍ／ｈ]を算出する。演算器３１２は、速度誤差（ωｒ＊―ωｒ）と比例ゲインＫｐを乗算する。積分器３１３は速度誤差（ωｒ＊―ωｒ）を積算する。演算器３１４は、積分器３１３の演算結果と積分ゲインＫｉを乗算する。加算器３１５は、演算器３１２の演算結果と演算器３１４の演算結果を加算する。モータ駆動部３２０に該当する演算器３２１は、加算器３１５の演算結果とモータ駆動部３２０のドライバゲインＫａとを演算する。
【００６３】
図１の電動モータ３３０、減速機５１０、駆動輪６１０および電動車両（図示せず）においては、演算器３３１は、演算器３２１の演算結果と電動モータ３３０のトルク定数Ｋｔを演算する。加算器３３２は、演算器３３１の演算結果と(数３)で表されるブレーキトルクＴｂとを演算する。演算器３３３は、加算器３３２の演算結果と慣性モーメントＪと粘性抵抗Ｄをラプラス変換した結果を演算して、走行速度ωｒを算出する。
【００６４】
一方、機械的制動の制御系においては、判定部２００の条件判定部２０１は、コントローラ１００からの速度指令値ωｒ＊と速度制御部３００で算出した速度誤差（ωｒ＊−ωｒ）より、ブレーキ動作判定を行う。条件判定部２０１の動作は後述する。スイッチ２０２は条件判定部２０１の結果に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。スイッチ２０２がＯＮ状態の場合、演算器２０３は速度誤差（ωｒ＊−ωｒ）の絶対値を算出する。演算器２０４は、演算器２０３の演算結果に速度誤差（ωｒ＊―ωｒ）との協調制御処理Ｃ（ｓ）を行う。判定部２００の演算結果に対して、ブレーキ制御部４００で前述の演算を行い、ブレーキ圧力Ｐｂを算出する。ブレーキ圧力Ｐｂに対する油圧ブレーキ５００の実制動トルク値がＴｂとなる。
【００６５】
以下、減速時に限定して、説明する。
【００６６】
減速時、ブレーキ制御部４００は、適正なゲインで制御されているとする。この時、ブレーキ圧力指令値Ｐｂ＊からブレーキ圧力Ｐｂまでの応答は、時定数をτｂとし、一次遅れで近似して、（数１０）で置き換えると、図５は、図６で示すように簡単化できる。図６は、図５を簡単化した図である。
【００６７】
【数１０】
0006484828.tif 000011
【００６８】
図６において、図５のブレーキ制御部４００が（数１０）を演算する演算器４１６と、演算器４１６の演算結果からブレーキ圧力Ｐｂを算出する演算器４４５に置き換わっている。
【００６９】
ここで、速度指令値ωｒ＊から実速度ωｒまでの伝達関数Ｇ（ｓ）を求めると、（数１１）となる。
【００７０】
【数１１】
0006484828.tif 000012
【００７１】
さらに、（数１１）を変形すると、（数１２）となる。
【００７２】
【数１２】
0006484828.tif 000013
【００７３】
（数１２）より、速度応答を調整できるようにするためには、協調制御処理Ｃ（ｓ）にＰＤ制御を用いる。すなわち、Ｃ（ｓ）は比例ゲインＫｐｃに、微分補償Ｋｄｃを加えた構成にすればよいことが判る。従って、（数１２）にＣ（ｓ）＝Ｋｐｃ＋Ｋｄｃ・ｓを代入すると、（数１３）となる。
【００７４】
【数１３】
0006484828.tif 000014
【００７５】
（数１３）の特性方程式は、（数１４）で表される。
【００７６】
【数１４】
0006484828.tif 000015
【００７７】
また、（数１４）から（数１５）、（数１６）が導出される。
【００７８】
【数１５】
0006484828.tif 000016
【００７９】
【数１６】
0006484828.tif 000017
【００８０】
（数１５）より、減衰係数ζは、微分ゲインＫｄｃで調整出来ることがわかる。また、（数１６）より、固有振動数ωｎは比例ゲインＫｐｃで調整できることがわかる。
【００８１】
以上のことから、ブレーキ制御部４００は、２つのゲインＫｐｃ、Ｋｄｃを調整することにより、減速時の速度指令値に対する実速度の応答を調整することができる。
【００８２】
［１−２−４．ブレーキ動作判定］
図７は、実施の形態１におけるブレーキ制御の動作を示すフローチャートである。
【００８３】
（ステップＳ７０１）判定部２００の条件判定部２０１は、入力処理を行う。条件判定部２０１は、コントローラ１００より速度指令値ωｒ＊を受信する。条件判定部２０１は、速度制御部３００より走行速度ωｒと速度誤差（ωｒ＊−ωｒ）を受信する。なお、条件判定部２０１は、速度制御部３００より走行速度ωｒだけを受信し、速度誤差（ωｒ＊−ωｒ）を演算してもよい。また、条件判定部２０１は、前回の速度指令値ωｒ＊を記憶しておき、速度度指令値ωｒ＊の変化Δωｒ＊を算出する。ここで、Δωｒ＊＞０は現在の速度指令値が加速指令であることを示す。同様に、Δωｒ＊＝０は速度保持の指令、Δωｒ＊＜０は、減速指令であることを示す。
【００８４】
（ステップＳ７０２）条件判定部２０１は、次の２つの減速条件が成立しているかどうかを判定する。１つめの条件として、条件判定部２０１は、速度指令値ωｒ＊が減速指令であること、すなわち、Δωｒ＊＜０であるかを判定する。２つめの条件として、条件判定部２０１は、走行速度ωｒが速度指令値ωｒ＊より大きいか、すなわち、（ωｒ＊−ωｒ）＜０であるかどうかを判定する。条件判定部２０１は、この２つの条件を満たすと判断した場合には、ステップＳ７０３に進み、そうでない場合は、ステップＳ７０４に進む。２つの条件は、電動モータ３３０による回生ブレーキの制動力だけで速度制御が十分であるかを判定するものである。
【００８５】
（ステップＳ７０３）条件判定部２０１は、電動モータ３３０の回生ブレーキでは制動力が不十分であるため、機械的制動を付与する必要があると判断する。条件判定部２０１は、ブレーキ制御部４００に回生ブレーキによる制動力の不足分を、機械的制動で補うよう制御する。ブレーキ制御部４００は速度誤差（ωｒ＊−ωｒ）に応じて、ブレーキ動作を制御する。
【００８６】
（ステップＳ７０４）条件判定部２０１は、電動モータ３３０の回生ブレーキで制動力が十分であるため、機械的制動を付与する必要がないと判断し、ブレーキ制御部４００にブレーキ動作を行わないよう制御する。判定部２００は、この場合、ブレーキ制御部４００に入力するブレーキ圧力指令値Ｐｂ＊を０とする。
【００８７】
［１−２−５．動作例］
図８は、従来の速度制御を行った場合の速度応答例を示す図である。図８は、速度指令値ωｒ＊の時間変化と走行速度ωｒの時間変化を表している。図８において、縦軸は速度［ｋｍ／ｈ］、横軸は開始からの経過時間［秒］を示す。
【００８８】
図８に示すように、速度指令値ωｒ＊は０［ｋｍ／ｈ］から始まり、０．５秒後から徐々に加速指令となり、３秒後に１０［ｋｍ／ｈ］となる。その後、速度指令値ωｒ＊は、４．５秒まで［１０ｋｍ／ｈ］を保ち、徐々に減速指令となり、７秒後以降は［０ｋｍ／ｈ］（停止指令）となる。
【００８９】
一方、従来の速度制御を行った電動車両は、停止状態（ωｒ＝０）から始まり、０．５秒から速度指令値ωｒ＊に追従して加速し、３秒後に１０［ｋｍ／ｈ］に達する。その後、一定の速度（ωｒ＝１０）を保ち、４．５秒後から減速を始めるが、すぐに速度指令値ωｒ＊に追従出来なくなる。速度誤差（ωｒ＊−ωｒ）は徐々に大きくなり、電動車両は、１０秒後に停止（ωｒ＝０）する。
【００９０】
図９は、本実施の形態１における速度制御装置１が速度制御を行った場合の速度応答例を示す図である。図９は、速度指令値ωｒ＊の時間変化と走行速度ωｒの時間変化を表している。図９において、縦軸は速度［ｋｍ／ｈ］、横軸は開始からの経過時間［秒］を示す。
【００９１】
図９の場合も図８と同様の速度制御を行っている。図９に示すように、走行速度ωｒは速度指令値ωｒ＊に追従していることが分かる。この場合、停止状態から４．５秒までは、速度指令値ωｒ＊は減速指令ではなく、走行速度ωｒは速度指令値ωｒ＊に追従しているため、速度指令値ωｒ＊は走行速度ωｒ以上である。よって、判定部２００は機械的制動を付与させる必要はないと判断し、ブレーキ制御部４００にブレーキ動作を行わないよう制御する。判定部２００は、４．５秒後からは、速度指令値ωｒ＊が減速指令になり、走行速度ωｒが速度指令値ωｒ＊より大きくなったと判定する。判定部２００は、２つの減速条件が成立しているので、機械的制動を付与させる必要があると判断し、ブレーキ制御部４００にブレーキ動作を行うよう制御する。ブレーキ制御部４００は速度誤差（ωｒ＊−ωｒ）に応じて、上述の演算より機械的制動を付与するよう制御する。この制御により、電動車両の走行速度ωｒは、速度指令値ωｒ＊に追従して減速し、停止する。
【００９２】
［１−３．まとめ］
以上のように、実施の形態１における電動車両の速度制御装置１は、電動モータ３３０と、速度制御部３００と、ブレーキ制御部４００と、速度センサ３４０と、判定部２００と、を備える。電動モータ３３０は駆動輪６１０を駆動する。速度制御部３００は速度指令値ωｒ＊に基づいて電動モータ３３０の駆動を制御する。ブレーキ制御部４００は電動車両に機械的制動を付与する。速度センサ３４０は電動車両の走行速度ωｒを検出する。判定部２００は、速度指令値ωｒ＊が減速を示し、走行速度ωｒが、速度指令値ωｒ＊よりも大きい場合、機械的制動の付与が必要であると判定し、ブレーキ制御部４００に油圧ブレーキ５００を動作させるよう制御する。
【００９３】
これにより、判定部２００は、上記条件が成立したと判定すると、速度誤差（ωｒ＊−ωｒ）に応じたブレーキ圧力指令値Ｐｂ＊をブレーキ制御部４００に出力させる。電動車両は、電動モータ３３０による回生ブレーキの制動力の不足分を、機械的制動により自動的に補うことができる。機械的制動は、速度誤差（ωｒ＊−ωｒ）が０になるように働かせる。
【００９４】
従って、本実施の形態１では、速度指令値に追従して電動車両を走行させることができる。例えば、減速時に回生ブレーキの制動力が不足し、速度指令値ωｒ＊に走行速度ωｒが追従していない場合、電動車両を速度指令値ωｒ＊に追従させることが可能となる。また、速度指令値ωｒ＊の出し方（ωｒ＊＝０にする）で電動車両を急停止させることも可能となる。
【００９５】
（実施の形態２）
［２−１．機械的制動力の低下］
電動車両においては、ブレーキシュー５０４の摩耗等により、機械的制動力が低下し、回生ブレーキの不足分を補えない場合がある。この場合、電動車両は、停止直前で速度指令に追従できなくなる可能性がある。具体的には、実施の形態１において、速度指令値ωｒ＊＝０で電動車両が停止した場合、速度誤差（ωｒ＊−ωｒ）＝０となる。この場合、図７のステップＳ７０２の判定はＮｏとなり、ブレーキ制御は行われない。しかしながら、機械的制動力が不足している場合、ωｒ＊＝０にもかかわらず、電動車両は動き続けて（走行速度ωｒ＞０）、この時点で完全には停止していない可能性がある。
【００９６】
実施の形態２では、この状況を回避するための判定部２００の条件判定部２０１の動作を説明する。実施の形態２は、実施の形態１と条件判定部２０１の動作のみが異なるので、条件判定部２０１の動作のみを説明する。
【００９７】
［２−２．動作］
［２−２−１．ブレーキ動作判定］
図１０は、実施の形態２におけるブレーキ制御の動作を示すフローチャートである。実施の形態２においては、減速指令が出されたかどうかを示すフラグを用いる。
【００９８】
（ステップＳ１００１）条件判定部２０１は、入力処理を行う。判定部２００は、コントローラ１００より速度指令値ωｒ＊を受信する。条件判定部２０１は、前回の速度指令値ωｒ＊を記憶しておき、速度指令値ωｒ＊の変化Δωｒ＊を算出する。
【００９９】
（ステップＳ１００２）条件判定部２０１は、Δωｒ＊＜０（減速指令）であるかどうかを判定する。条件を満たす場合は、ステップＳ１００３に進み、そうでない場合は、ステップＳ１００４に進む。
【０１００】
（ステップＳ１００３）条件判定部２０１は、フラグ＝１（減速指令）とする。
【０１０１】
（ステップＳ１００４）条件判定部２０１は、Δωｒ＊＞０（加速指令）であるかどうかを判定する。条件を満たす場合は、ステップＳ１００５に進み、そうでない場合は、ステップＳ１００６に進む。
【０１０２】
（ステップＳ１００５）条件判定部２０１は、フラグ＝０（加速指令）とする。
【０１０３】
（ステップＳ１００６）条件判定部２０１は、フラグ＝１かつ（ωｒ＊−ωｒ）＜０であるかどうかを判定する。条件を満たす場合は、ステップＳ１００７に進み、そうでない場合は、ステップＳ１００８に進む。ステップＳ１００７へ進む条件として、次の２つの場合が考えられる。１つは、減速指令が出ている状態（フラグ＝１）で、電動車両の走行速度ωｒが速度指令値ωｒ＊に追従していない（ωｒ＊−ωｒ＜０）場合である。もう１つは、直前が減速指令（フラグ＝１）であり、引き続き定速指令状態（Δωｒ＊＝０、ωｒ＊＝０を含む）で、電動車両の走行速度ωｒが速度指令値ωｒ＊に追従していない（ωｒ＊−ωｒ＜０）場合である。
【０１０４】
（ステップＳ１００７）条件判定部２０１は、走行速度ωｒが速度指令値ωｒ＊に追従していないので、ブレーキ制御を行う必要があると判定する。条件判定部２０１は、スイッチ２０２をＯＮにし、加算器３１１の演算結果（ωｒ＊―ωｒ）を演算器２０３に出力させる。判定部２００において、演算器２０３、演算器２０４によりブレーキ圧力Ｐｂが算出される。ブレーキ制御部４００はブレーキ圧力Ｐｂに応じて、ブレーキ動作を行い、駆動輪６１０に機械的制動を付与する。
【０１０５】
（ステップＳ１００８）条件判定部２０１は、走行速度が速度指令値に追従しているので、ブレーキ制御を行う必要がないと判定し、スイッチ２０２をＯＦＦにする。この場合、判定部２００において、演算器２０３、演算器２０４での演算は行われない。判定部２００は、ブレーキ圧力指令値Ｐｂ＊＝０として、ブレーキ制御部４００に入力する。ブレーキ制御部４００は、Ｐｂ＊＝０であることから、ブレーキ動作を行わない。
【０１０６】
[２−２−２．具体例]
図１１は、実施の形態１において機械的制動力が不足した場合の速度応答例を示す図である。図１２は、実施の形態２における速度制御を行った場合の速度応答例を示す図である。図１１、図１２の場合も図８と同様の速度制御を行っている。図１１、図１２は、速度指令値ωｒ＊の時間変化、走行速度ωｒの時間変化を示す。図１１、図１２において、縦軸は速度［ｋｍ／ｈ］、横軸は開始からの経過時間［秒］を示す。
【０１０７】
図１１において、走行速度ωｒは、開始から６秒後付近から、速度指令値ωｒ＊に追従できなくなっている。７秒後以降、速度指令値ωｒ＊＝０となり、Δωｒ＊＝０となるのでブレーキ制御が停止する。しかしながら、ωｒ＝０となっていない為、速度指令値ωｒ＊＝０になった後も、電動車両は惰性で走行し続け、８．５秒後付近で停止していることが分かる。
【０１０８】
一方、図１２の場合、開始から７秒後の時点で速度指令値ωｒ＊は０になり、以後Δωｒ＊＝０になるが、図１０のステップＳ１００２、Ｓ１００４の判定で何れも”Ｎｏ”の判定となり、フラグの状態は変化しない。すなわち、直前の判定によるフラグの状態を保持することになる。この場合、直前の電動車両は、減速状態であったので（ステップＳ１００２でＹｅｓ）、フラグ＝１の状態が保持される。また、図１０のステップＳ１００６の判定でステップＳ１００７に進み、ブレーキ制御が行われる。その結果、速度指令値ωｒ＊＝０になった後にもブレーキ制御は機能し、図１２に示すように、電動車両は、７．５秒後付近で停止する。電動車両が停止すると速度誤差（ωｒ＊−ωｒ）は０になるので、図１０のステップＳ１００６の条件を外れ（Ｎｏの場合）て、ブレーキ制御は停止する。
【０１０９】
［２−３．まとめ］
実施の形態２の電動車両の速度制御装置１において、判定部２００は、次の２つの場合、機械的制動の付与が必要であると判定する。１つめは速度指令値が減速（フラグ＝１）を示し、走行速度が速度指令値よりも大きい場合（ωｒ＊−ωｒ＜０）である。２つめは減速後一定速度で走行すること（フラグ＝１かつΔωｒ＊＝０の場合）を示し、走行速度が速度指示値よりも大きい（ωｒ＊−ωｒ＜０）場合である。この判定に基づき判定部２００はブレーキ制御部４００に油圧ブレーキ５００を動作させるよう制御する。
【０１１０】
これにより、減速後に速度指令値が０になっているにも関わらず、電動車両が走行状態にある場合、電動車両が完全に停止するまで、機械的制動を付与させることができる。
【０１１１】
従って、ブレーキシュー５０４の磨耗等で機械的制御力が不足し、走行速度ωｒが速度指令値ωｒ＊に追従できていない場合でも、追従するまで、機械的制動を持続させることができる。
【０１１２】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１、または実施の形態２の速度制御装置にロック機構を追加し、電動車両の停止動作の精度を向上させる。
【０１１３】
［３−１．構成］
図１３は、実施の形態３における電動車両の速度制御装置２の一構成例を示すブロック図である。図１３において、図１の速度制御装置１と同じ動作を行う構成要素には同符号を付与し、説明を省略する。ここでは、判定部２１０とロック機構７００の動作について説明する。
【０１１４】
図１３に示すように、実施の形態３における速度制御装置２は、図１の速度制御装置１にロック機構７００とロック機構７００を制御するドライバ７１０を備える。
【０１１５】
ロック機構７００は、駆動軸６００に備えられ、機械的に駆動輪６１０の動作をロックする機構である。ドライバ７１０は、判定部２１０の制御に応じて、ロック機構７００の駆動と停止を制御する。
【０１１６】
[３−２．動作]
図１４は、実施の形態３におけるロック機構の制御を示すフローチャートである。
【０１１７】
（ステップＳ１４０１）判定部２１０の条件判定部２０１は、入力処理を行う。判定部２１０は、コントローラ１００より速度指令値ωｒ＊を受信する。条件判定部２０１は、速度制御部３００より走行速度ωｒを受信する。
【０１１８】
（ステップＳ１４０２）条件判定部２０１は、ωｒ＊＝０、かつωｒ＝０、すなわち、停止指令が出ている状態で、電動車両が停止しているかどうかを判定する。条件を満たす場合は、ステップＳ１４０３に進み、そうでない場合は、ステップＳ１４０４に進む。
【０１１９】
（ステップＳ１４０３）条件判定部２０１は、停止命令が出ている状態で、電動車両が停止していると判定し、ドライバ７１０にロック機構７００をＯＮにするよう制御する。
【０１２０】
（ステップＳ１４０４）条件判定部２０１は、ωｒ＊＞０（走行指令）であるかどうかを判定し、条件を満たす場合は、ステップＳ１４０５に進み、そうでない場合は、現状の動作を維持すると判断し、ドライバ７１０に対しての制御は行わず、処理を終了する。
【０１２１】
（ステップＳ１４０５）条件判定部２０１は、走行指令が出ていると判定し、ドライバ７１０にロック機構７００をＯＦＦにするよう制御させる。
【０１２２】
[３−３．動作例]
図１５は、ロック機構を備えない場合の速度応答例を示す図である。図１５は、速度指令値ωｒ＊の時間変化、走行速度ωｒの時間変化を示す。また、図１５において、縦軸は速度［ｋｍ／ｈ］、横軸は開始からの経過時間［秒］を示す。図１５の場合も図８と同様の速度制御を行っている。
【０１２３】
図１５において、開始から７秒後付近では、速度指令値ωｒ＊＝０、走行速度ωｒ＝０となっている。この時、車両は速度指令値ωｒ＊＝０に従って停止している。また、ブレーキ制御も停止している。ここで、例えば、電動車両が登坂斜面に位置しているとすると、電動車両が後退する可能性がある。図１５においては、７秒後からマイナス方向に電動車両の速度が少しずつ上昇している様子を表している。すなわち、電動車両は停止位置から後退していることとなる。
【０１２４】
実施の形態３では、図１５における７秒後に車両が停止した直後に、図１４のステップＳ１４０２においてＹｅｓと判定され、ステップＳ１４０３の処理が行われる。これによりロック機構７００はＯＮ状態となり、電動車両を完全停止することができる。その結果、登坂斜面上での停止であっても、図９に示す速度応答を実現することができる。
【０１２５】
[３−４．まとめ]
実施の形態３の電動車両の速度制御装置２において、電動車両は、駆動輪の回転を機械的にロックして停止した状態を保持するロック機構７００を備える。判定部２１０は速度指令値ωｒ＊と走行速度ωｒに基づいて、ロック機構７００の動作を制御する。判定部２１０は、速度指令値ωｒ＊が停止（ωｒ＊＝０）を示し、かつ、走行速度ωｒが停止（ωｒ＝０）を示す場合は、ロック機構７００がロック動作を行うよう制御する。
【０１２６】
これにより、停止指令に応答して、電動車両が停止した場合に、ロック機構７００が自動的に動作する。
【０１２７】
従って、電動車両の停止状態を保持することが可能となる。例えば、電動車両が登り坂で停止動作を行った場合、電動車両が後退してしまうことを回避できる。
【０１２８】
（他の実施の形態）
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【０１２９】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１３０】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本開示のブレーキ制御装置は、自動運転、遠隔制御される電動車両に適用可能である。
【符号の説明】
【０１３２】
１，２    速度制御装置
１００    コントローラ
２００，２１０    判定部
２０２    スイッチ
２０３，２０４，３１２，３１４，３２１，３３１，３３３，４１３，４１６，４２１，４２２，４２４，４３５，４４１，４４３，４４４，４４５，４４６    演算器
３００    速度制御部
３１０，４１０    制御部
３１１，３１５，３３２，４１１，４２５，４４２    加算器
３１３    積分器
３２０    モータ駆動部
３３０    電動モータ
３４０    速度センサ
４００    ブレーキ制御部
４２０    圧力制御部
４２３    微分器
４３０，７１０    ドライバ
４４０    油圧調整部
４５０    油圧器
４５１    マスターシリンダ
４５２    プッシュロッド
４５３    レバー
４５４    回転軸
４６０    圧力センサ
５００    油圧ブレーキ
５０１    ブレーキパイプ
５０２    ホイールシリンダー
５０３    ブレーキドラム
５０４    ブレーキシュー
５１０    減速機
６００    駆動軸
６１０    駆動輪
６１１    ホイール
７００    ロック機構
【図１】
0006484828.tif 000018
【図２】
0006484828.tif 000019
【図３】
0006484828.tif 000020
【図４】
0006484828.tif 000021
【図５】
0006484828.tif 000022
【図６】
0006484828.tif 000023
【図７】
0006484828.tif 000024
【図８】
0006484828.tif 000025
【図９】
0006484828.tif 000026
【図１０】
0006484828.tif 000027
【図１１】
0006484828.tif 000028
【図１２】
0006484828.tif 000029
【図１３】
0006484828.tif 000030
【図１４】
0006484828.tif 000031
【図１５】
0006484828.tif 000032