(57)【要約】【課題】車両が坂道をずり下がる速度を制限し、かつ平坦路において適正な回生制動がかけられるようにすることである。【解決手段】走行モータ１６の回転方向が、ディレクションレバー２４の方向と反対方向か否かを判別する（図２，Ｓ１７）。両者の方向が反対の場合には、次に走行モータ１６の加速度が一定加速度以上か否かを判別する（Ｓ１８）。一定加速度以上のときには、使用道路状態モードを坂路モードに設定し（Ｓ１９）、回生制動トルクの大きい坂路走行制御トルクマップを使用して走行モータ１６の回生制動トルクを制御する（Ｓ２０，Ｓ２１）。これにより車両が坂路をずり下がる速度を制限できる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を走行させるためのモータと、
車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記加速度検出手段により検出される加速度が所定値以上か否か、速度または加速度の方向が、運転者により指示された走行方向と一致するか否かに基づいて車両の使用されている道路状態が平坦路か、坂路かを判定する判定手段と、
前記判定手段により道路状態が坂路と判定されたとき、坂路における前記モータの回生制動量を平坦路における回生制動量より大となるように制御する制御手段とを備える車両の走行制御装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記速度または加速度の方向が運転者により指示された走行方向と一致せず、前記加速度が所定値以上のときには、車両の使用されている道路状態を登坂路と判定し、
前記制御手段は、前記判定手段により道路状態が登坂路であると判定されたときには、登坂路における前記モータの回生制動量を平坦路における回生制動量より大となるように制御する請求項１記載の車両の走行制御装置。
【請求項３】
平坦路における回生制動トルクを定めた第１のトルクマップと、坂路における前記第１のトルクマップより大きな回生制動トルクを定めた第２のトルクマップとを記憶するトルクマップ記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記判定手段により道路状態が平坦路と判定されたときには、前記第１のトルクマップに基づいて前記モータの回生制動トルクを制御し、前記判定手段により道路状態が坂路と判定されたときには、第２のトルクマップに基づいて前記モータの回生制動トルクを制御する請求項１または２記載の車両の走行制御装置。
【請求項４】
前記加速度検出手段は、モータの回転数を検出する回転数検出手段と、該回転数検出手段により検出される回転数に基づいて加速度を計算する演算手段とを有し、
前記判定手段は、前記演算手段により計算された前記モータの回転の加速度の大きさが所定値以上か否か、速度または加速度の方向が運転者から指示された走行方向と一致するか否かにより、車両が使用されている道路状態が平坦路か、坂路かを判定する請求項１乃至３の何れかに記載の車両の走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータを駆動して走行する車両では、上り坂で停止して発進する場合に車両がずりさがらないように車両を機械的に停止させておく必要がある。そのため、足で操作する油圧ブレーキの他に機械式ブレーキ、電磁ブレーキ等を設け、車両を坂道で停止させつづけるための制動力を得ていた。他の制動方法としては、モータに駆動電流を供給し、坂道をずり下がる力に対向する駆動力を発生させていた。
【０００３】
例えば、特開２００１−１３９２９４号公報（特許文献１）には、坂道において、フォークリフトがずり下がる時の速度を抑制する技術について記載されている。上記の公報に記載された発明においては、フォークリフトのモータの回転数から車体の速度及び加速度を算出し、アクセルがオフ状態であることが検出されたとき、車体の速度を低速度に維持するように誘導モータを制御している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１３９２９４号公報（３頁〜４頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した、フットブレーキの他に機械式や電磁式のブレーキを設ける方法は、２系統のブレーキを車両に備える必要があるので、そのための設置スペースが必要になることと、コストが上昇するという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献１の制御方法は、アクセルがオフの状態であることが条件となっており、アクセルペダルを軽く踏んでいる場合には、制御がかからずにフィーリングを悪くする欠点がある。
本発明の課題は、車両が坂道をずり下がる速度を制限し、かつ平坦路において適正な回生制動がかけられるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両の走行制御装置は、車両を走行させるためのモータと、車両の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段により検出される加速度が所定値以上か否か、速度または加速度の方向が運転者により指示された走行方向と一致するか否かに基づいて車両の使用されている道路状態が平坦路か、坂路かを判定する判定手段と、前記判定手段により道路状態が坂路と判定されたとき、前記モータの回生制動量を平坦路における回生制動量より大となるように制御する制御手段とを備える。
【０００８】
この発明によれば、機械的ブレーキを使用せずに坂路において車両がずり下がる速度を制限することができる。これにより、坂路で停止して再発進する場合などにおいて、運転者のブレーキ操作頻度を軽減することが可能となるため、運転操作が簡単になる。
【０００９】
上記の発明において、前記判定手段は、前記速度または加速度の方向が運転者により指示された走行方向と一致せず、前記加速度が所定値以上のときには、車両の使用されている道路状態を登坂路と判定し、前記制御手段は、前記判定手段により道路状態が登坂路であると判定されたときには、登坂路における前記モータの回生制動量を平坦路における回生制動量より大となるように制御する。
【００１０】
上記のように構成することで、坂路（登坂路）における回生制動量を平坦路における回生制動量より大きくして車両が登坂路をずり下がるのを抑えることができる。
上記の発明において、平坦路における回生制動トルクを定めた第１のトルクマップと、坂路における前記第１のトルクマップより大きな回生制動トルクを定めた第２のトルクマップとを記憶するトルクマップ記憶手段を有し、前記制御手段は、前記判定手段により道路状態が平坦路と判定されたときには、前記第１のトルクマップに基づいて前記モータの回生制動トルクを制御し、前記判定手段により道路状態が坂路と判定されたときには、第２のトルクマップに基づいて前記モータの回生制動トルクを制御する。
【００１１】
このように構成することで、坂路においては、第２のトルクマップを用いて平坦路より大きな回生制動トルクを与え、車両が坂路をずり下がる速度を制限することができる。また、平坦路においては、第２のトルクマップより回生制動トルクの小さい第１のトルクマップを用いることで滑らかに制動をかけることができる。
【００１２】
上記の発明において、前記加速度検出手段は、モータの回転数を検出する回転数検出手段と、該回転数検出手段により検出される回転数に基づいて加速度を計算する演算手段とを有し、前記判定手段は、前記演算手段により計算された前記モータの回転の加速度の大きさが所定値以上か否か、速度または加速度の方向が運転者から指示された走行方向と一致するか否かにより、車両が使用されている道路状態が平坦路か、登坂路かを判定する。
【００１３】
このように構成することで、モータ回転加速度に基づいて車両が坂路で使用されているか、平坦路で使用されているかを判定し、坂路で使用されていると判定されたときには、平坦路より大きな回生制動をかけることで、車両が坂路をずり下がるのを抑制できる。
【００１４】
例えば、加速度検出手段は、図１の回転センサ２０と、回転センサ２０の出力パルスから加速度を計算する制御部２１に対応し、判定手段は、図１の制御部２１に対応し、制御手段は、図１の制御部２１，電流指令制御回路１９及びインバータ１８に対応する。
【００１５】
また、第１のトルクマップは、図５の通常走行制御トルクマップに対応し、第２のトルクマップは、図５の坂路走行制御トルクマップに対応する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、実施の形態のバッテリフォークリフト１１の主要部の構成を示す図である。
バッテリフォークリフト１１の駆動部は、外周にタイヤ１２の取り付けられた車輪と、左右の車輪を連結する車軸１３と、その車軸１３に固定された歯車１４と、歯車１４と係合する歯車１５と、歯車１５に駆動力を与える走行モータ１６とからなる。
【００１７】
バッテリ１７から供給される電流は、インバータ１８により制御されて交流モータからなる走行モータ１６に供給され、走行モータ１６のトルクが制御される。インバータ１８の制御は電流指令制御回路１９により行われ、電流指令制御回路１９には制御部２１から指示が与えられる。
【００１８】
走行モータ１６には、光センサ等からなる回転数に対応したパルス信号を出力する回転センサ２０が設けられており、この回転センサ２０から出力される回転センサ信号は制御部２１に出力されている。
制御部２１には、アクセルペダル２２の踏み込み量を示すアクセル信号、ブレーキペダル２３の踏み込み量を示すブレーキ信号、ディレクションレバー２４の方向（運転者により指示される走行方向）を示すディレクション信号が入力している。制御部２１は、それらの信号から、走行モータ１６の加速を指示する制御信号、減速を指示する制御信号、あるいは走行モータ１６の停止を指示する制御信号を電流指令制御回路１９に出力する。電流指令制御回路１９は、制御部２１からの制御信号に従ってインバータ１８のオン、オフを制御する信号を出力する。インバータ１８は、トランジスタ等の半導体スイッチにより構成されている。
【００１９】
上記のインバータ１８，電流指令制御回路１９及び制御部２１とでコントローラ２５を構成している。
次に、図２は、実施の形態のバッテリフォークリフト１１の走行モータ１６を制御するフローチャートである。以下の処理は制御部２１により実行される。
【００２０】
最初に、制御部２１は、計算に使用するレジスタ等を初期化する（図２，Ｓ１１）。次に、ディレクションレバー２４の設定方向を示すディレクション信号を読み取り、ディレクションレバー２４の切り換え状態、すなわちディレクションレバー２４が、前進、後進、中立状態の何れに設定されているかを取り込む（図２，Ｓ１２）。
【００２１】
次に、回転センサ２０から出力される回転センサ信号を読み取り、走行モータ１６の回転数を取り込む（図２，Ｓ１３）。
次に、走行モータ１６の回転数の変化から加速度を計算する（図２，Ｓ１４）。次に、ディレクションレバー２４の方向が前進に設定されているか、後進に設定されているかを判別する（図２，Ｓ１５）。
【００２２】
ディレクションレバー２４が前進に設定されている場合には、ステップＳ１６に進み、車両の使用道路状態モードが、平坦路モードと坂路モードの何れであるかを判別する。
ステップＳ１６の処理は、前回設定された使用道路状態モードが何であったかを判定している。
【００２３】
前回の使用道路状態モードが平坦路モードであった場合には、ステップＳ１７に進み、走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と同一か否かを判別する。
走行モータ１６の回転方向が、ディレクションレバー２４の方向と反対の場合には、ステップＳ１８に進み走行モータ１６の回転の加速度（車両の加速度に対応する）が一定加速度（所定値）以上か否かを判別する。
【００２４】
加速度が一定値以上のときには（Ｓ１８，ＹＥＳ）、ステップＳ１９に進み、車両の使用道路状態モードを坂路モードに設定する。
ステップＳ１９の処理では、走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と反対で、かつ走行モータ１６の回転加速度が一定値以上の場合は、車両が坂路の途中で停止して坂路をずり下がって加速されている状態と判断し、使用道路状態モードを坂路モードに設定している。
【００２５】
使用道路状態モードが更新されたなら、次のステップＳ２０において、図３の対応表３１と使用道路状態モードに基づいて走行モータ１６の制御に使用するトルクマップを選択する。この場合、走行モータ１６の回転方向とディレクションレバー２４の方向が反対方向で、ディレクションレバー２４の方向が前進であるので、領域の（ＩＩ）の逆転回生に該当し、さらに使用道路状態モードが坂路モードであるので、坂路走行制御トルクマップを選択する。
【００２６】
ステップＳ２０の処理では、ディレクションレバー２４の方向が前進で、走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と反対方向で、使用道路状態モードが坂路モードであることから、車両が坂路で停止してずり下がりながら加速されているものと判断して、平坦路の逆転回生時より大きな制動トルクを与える坂路走行制御トルクマップを選択する。
【００２７】
そして、次のステップＳ２１において、選択した坂路走行制御トルクマップに基づいて走行モータ１６に平坦路より大きな回生制動をかける。すなわち、車両が坂路をずり下がっていると判断したときには、坂路走行制御トルクマップを使用して平坦路における逆転回生時より大きな回生制動量を走行モータ１６に与え、車両が坂路をずり下がる速度を制限する。
【００２８】
ここで、トルクマップの領域について説明する。図３は、走行モータ１６の回転方向及びディレクションレバー２４の方向と、使用するトルクマップの領域の対応関係を示す図であり、図４はトルクと回転数との関係を表した図である。
図４は、縦軸に走行モータ１６のトルク、横軸に走行モータ１６の回転数を表したものであり、車両を前進させる方向の回転及びトルクを正としている。
【００２９】
トルクが正で、走行モータ１６の回転数（回転方向）が正のときが、領域（Ｉ）の正転力行であり、トルクが正で、回転数が負のときが領域（ＩＩ）の逆転回生である。また、トルクが負で、走行モータ１６の回転数が負のときが、領域（ＩＩＩ）の逆転力行であり、トルクが負で、走行モータ１６の回転数が正のときが、領域（ＩＶ）の正転回生である。
【００３０】
領域（Ｉ）の正転力行とは、走行モータ１６が正方向に回転し、バッテリ１７から走行モータ１６に駆動電流が供給され車両が前進している状態である。
領域（ＩＩ）の逆転回生とは、走行モータ１６が負方向に回転し、走行モータ１６からバッテリ１７に回生電流を流して後進している車両に回生制動をかけている状態である。
【００３１】
領域（ＩＩＩ）の逆転力行とは、走行モータ１６が負方向に回転し、バッテリ１７から走行モータ１６に駆動電流が供給され車両が後進している状態である。
領域（ＩＶ）の正転回生とは、走行モータ１６が正方向に回転し、走行モータ１６からバッテリ１７に回生電流を流して前進している車両に回生制動をかけている状態である。
【００３２】
図３において、走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と同一で、かつディレクションレバー２４が前進に設定されている場合には、対応表３１から領域（Ｉ）の正転力行のトルクマップが選択される。
また、走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と反対方向で、かつディレクションレバー２４の方向が前進に設定されている場合には、対応表３１から領域（ＩＩ）の逆転回生のトルクマップが選択される。この場合、さらに加速度が一定値以上か否かにより使用道路状態が、坂路か、平坦路か判断され、坂路のときには坂路走行制御トルクマップが選択され、平坦路のときには、それより回生制動トルクの小さい通常走行制御トルクマップが選択される。
【００３３】
また、走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と同一方向で、かつディレクションレバー２４が後進に設定されている場合には、対応表３１から領域（ＩＩＩ）の逆転力行のトルクマップが選択される。
さらに、走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と反対方向で、かつディレクションレバー２４が後進に設定されている場合には、対応表３１から領域（ＩＶ）の正転回生のトルクマップが選択される。
【００３４】
図２に戻り、ステップＳ１８において、走行モータ１６の加速度が一定加速度未満であると判別された場合には、ステップＳ２２に進み車両の使用道路状態モードを平坦路モードに設定する。
ステップＳ２２の処理では、ディレクションレバー２４により指定される方向と反対の方向に走行モータ１６が回転している場合でも、走行モータ１６の回転が加速されていないときには、例えば、平坦路を走行している状態で前進から後進に、あるいは後進から前進に切り換えられた結果、両者の方向が一致していないものと判断し、使用道路状態モードとして平坦路モードを設定する。
【００３５】
この場合、走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と反対方向で、使用道路状態モードが平坦路モードであるので、次のステップＳ２３において、領域（ＩＩ）の逆転回生の通常走行制御トルクマップを選択する。そして、上述したステップＳ２１に進み通常走行制御トルクマップに基づいて走行モータ１６に回生制動をかける。
【００３６】
図５は、上述した坂路走行制御トルクマップと通常走行制御トルクマップを示す図である。
縦軸にトルク（回生制動力）を、横軸にモータの回転数を表したときに、坂路走行制御トルクマップは、通常走行制御トルクマップに比べて数倍の回生制動トルクが発生するように設定してある。
【００３７】
従って、車両が坂路をずり下がっているときに、坂路走行制御トルクマップに基づいて大きな回生制動トルクを走行モータ１６に与えることで車両が坂路をずり下がる速度を制限することができる。
他方、平坦路を走行している場合には、通常走行制御トルクマップに基づいて小さい回生制動トルクを走行モータ１６に与えることで、車両を滑らかに減速させることができる。
【００３８】
図２に戻り、ステップＳ１７において、走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と同一方向と判別されたときには、ステップＳ２４に進み、車両の使用道路状態モードを平坦路モードに設定する。
この場合、車両が平坦路をディレクションレバー２４の方向と同一方向に走行しているので、次のステップＳ２５において、領域（Ｉ）の正転力行の通常走行制御トルクマップを選択する。そして、ステップＳ２１に進み通常走行制御トルクマップに基づいて走行モータ１６を正転力行させる。
【００３９】
次に、ステップＳ１６において、前回の使用道路状態モードが坂路モードであると判別された場合には、ステップＳ２６に進み走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と同一方向か否かを判別する。
走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と反対方向のときには、ステップＳ２７に進み車両の使用道路状態モードを坂路モードに設定する。
【００４０】
上記のステップＳ２７の処理では、前回設定された使用道路状態モードが坂路モードで、今回検出した走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と反対方向のときには、車両が坂路をずり下がっている状態が続いているものと判断し、使用道路状態モードとして再び坂路モードを設定する。
【００４１】
そして、次のステップＳ２８において、領域（ＩＩ）の逆転回生の坂路走行制御トルクマップを選択する。その後、ステップＳ２１の走行モータ１６への出力処理を実行して、坂路走行制御トルクマップに基づいて走行モータ１６に回生制動をかける。
【００４２】
ステップＳ２６の判別において、走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と同一と判別された場合には、ステップＳ２９に進み、車両の使用道路状態モードを平坦路モードに設定する。
上記のステップＳ２９の処理では、前回設定された使用道路状態モードが坂路モードで、今回検出した走行モータ１６の回転方向がディレクションレバー２４の方向と一致した場合には、例えば、坂道で停止した状態からアクセルが踏まれて前進状態に切り換えられたものと判断し、領域（Ｉ）の正転力行の通常走行制御トルクマップを選択する。その後、ステップＳ２１の走行モータ１６への出力処理を実行する。
【００４３】
ステップＳ１５において、ディレクションレバー２４の方向が後進に設定されていると判別された場合には、ステップＳ３１に進み、上述した前進の場合と同様な処理を実行する。
上述した実施の形態は、車両の走行モータ１６の加速度が一定値以上か否か、加速度の方向が、運転者により指示された走行方向と同一か否かにより、車両の使用道路状態、つまり車両が平坦路で使用されているか、坂路で使用されているかを判断している。そして、車両が坂路で使用され、かつ加速度が一定値以上のときは、車両が坂路をずり下がっていると判断し、走行モータ１６に平坦路における回生時より大きな回生制動をかけている。また、加速度が一定値未満のときは、車両が平坦路で使用されていると判断し、坂路より小さな回生制動をかけている。
【００４４】
これにより、坂路において大きな回生制動をかけることができるので、機械的なブレーキを設けずに車両が坂路をずり下がる速度を制限することが可能となる。また、坂路で停止して再発進する場合などにおいて、運転者のブレーキ操作頻度を軽減することが可能となるため、運転操作が簡単になる。特にフォークリフト等の荷物に注意を払わなければならない車両において、運転操作が簡単になることは有効である。
【００４５】
さらに、機械的なブレーキ機構を設ける必要がないのでブレーキ機構の設置スペースを少なくできると共に、走行モータ１６の回転エネルギーをバッテリ１７に回生して省エネルギーを実現できる。また、平坦路においては、望ましい減速特性が得られるような回生制動をかけることができるので平坦路において滑らかに車両を減速させることができる。
【００４６】
本発明の他の実施の形態として、走行モータ１６に通常走行時より大きな回生制動をかけるための制御指令データを格納したテーブルを作成しておいて、車両が坂路に停止していることを検出したなら、そのテーブルに基づいて走行モータ１６が回生制動を行うように制御しても良い。あるいは、走行モータ１６の力行、回生制動量を制御する指令データをその都度計算するようにしても良い。
【００４７】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、以下のように構成しても良い。
（ａ）回生制動時のトルクマップは２種類に限らず、３種類以上設けても良い。
（ｂ）車両の加速度を算出する方法は、走行モータ１６の回転数から加速度を求める方法に限らず、車輪の回転数から加速度を計算しても良いし、走行距離と時間から車両の速度を算出し、さらに加速度を算出しても良い。
（ｃ）本発明は、インバータ１８を用いて交流モータの回転を制御するものに限らず、直流モータの電流をスイッチング回路等により制御するものにも適用できる。
（ｄ）本発明は、交流モータ、あるいは直流モータを有し、モータのエネルギーをバッテリに回生させることのできる車両であればどのような車両にも適用できる。例えば、ガソリンエンジンと電動モータとを併用するハイブリッド自動車等にも適用できる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、機械的、電磁的なブレーキを使用せずに、坂路において車両がずり下がる速度を制限できる。また、坂路で停止して再発進する場合などにおいて、運転者のブレーキ操作頻度を軽減することが可能となるため、運転操作が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バッテリフォークリフトのブロック図である。
【図２】走行モータを制御するフローチャートである。
【図３】トルクマップの領域の対応表である。
【図４】トルクと回転数の関係を示す図である。
【図５】坂路走行制御トルクマップと通常走行制御トルクマップを示す図である。
【符号の説明】
１１      バッテリフォークリフト
１６      走行モータ
１７      バッテリ
１８      インバータ
２０      回転センサ
２１      制御部
２４      ディレクションレバー
２５      コントローラ
【図１】
2004215447.tif 000003
【図２】
2004215447.tif 000004
【図３】
2004215447.tif 000005
【図４】
2004215447.tif 000006
【図５】
2004215447.tif 000007