(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、車両の駆動輪を駆動するモータと、前記車両の走行速度を調節するために操作されるスロットルとを備えた電動車両の前記モータを前記スロットルの操作に応じて制御する電動車両用モータの制御装置であって、
前記モータに供給する駆動電流のデューティ比の情報を含む駆動信号を生成するモータ駆動信号生成手段と、
前記駆動信号により与えられるデューティ比で断続するようにＰＷＭ変調された駆動電流を前記バッテリから前記モータに供給するモータドライブ回路と、
前記車両の走行速度を検出する車速検出手段と、
前記モータドライブ回路の温度を検出する温度検出手段と、
前記スロットルの開度をスロットル開度として検出するスロットル開度検出手段と、
前記スロットル開度の増大に伴って値が大きくなっていく第１のデューティ比を前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル開度に対して演算する第１のデューティ比演算手段と、
前記車速検出手段により検出された車速が設定値よりも低いときに前記温度検出手段により検出された温度の上昇に伴って値が小さくなっていく傾向を示すとともに、検出された車速が低い場合ほど各温度における値が小さい値を示し、かつ検出された温度が制限値に達したときには検出された車速の如何に関わりなく０となる第２のデューティ比を前記温度検出手段により検出された温度と前記車速検出手段により検出された車速とに対して演算する第２のデューティ比演算手段と、
を具備し、
前記モータ駆動信号生成手段は、前記第１のデューティ比及び第２のデューティ比のうちの小さい方のデューティ比の情報を含む信号を前記駆動信号として生成するように構成されていること、
を特徴とする電動車両用モータの制御装置。
【請求項２】
バッテリと、車両の駆動輪を駆動するモータと、前記車両の走行速度を調節するために操作されるスロットルとを備えた電動車両の前記モータを前記スロットルの操作に応じて制御する電動車両用モータの制御装置であって、
前記モータに供給する駆動電流のデューティ比の情報を含む駆動信号を生成するモータ駆動信号生成手段と、
前記駆動信号により与えられるデューティ比で断続するようにＰＷＭ変調された駆動電流を前記バッテリから前記モータに供給するモータドライブ回路と、
前記車両の走行速度を検出する車速検出手段と、
前記モータドライブ回路の温度を検出する温度検出手段と、
前記スロットルの開度をスロットル開度として検出するスロットル開度検出手段と、
前記スロットルの単位時間当たりの操作量を検出するスロットル操作量検出手段と、
前記スロットル開度の増大に伴って値が大きくなっていく第１のデューティ比を前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル開度に対して演算する第１のデューティ比演算手段と、
前記車速検出手段により検出された車速が設定値よりも低いときに前記温度検出手段により検出された温度の上昇に伴って値が小さくなっていく傾向を示すとともに、検出された車速が低い場合ほど各温度における値が小さい値を示し、かつ検出された温度が制限値に達したときには検出された車速の如何に関わりなく０となる第２のデューティ比を前記温度検出手段により検出された温度と前記車速検出手段により検出された車速とに対して演算する第２のデューティ比演算手段と、
前記スロットルが開かれる方向に操作されているときには前記スロットル操作量検出手段により検出されたスロットルの単位時間当たりの操作量に見合った割合で値が増加する傾向を示し、前記スロットルが閉じられる方向に操作されているときには前記スロットル操作量検出手段により検出されたスロットルの単位時間当たりの操作量に見合った割合で値が減少する傾向を示し、前記スロットルの操作が行なわれていないときには時間の経過に伴って値が０に向かって減少していく第３のデューティ比を、その制限値を定めて演算する第３のデューティ比演算手段と、
前記第２のデューティ比に第３のデューティ比を加算して第４のデューティ比を演算する第４のデューティ比演算手段と、
を具備し、
前記モータ駆動信号生成手段は、前記第１のデューティ比及び第４のデューティ比のうちの小さい方のデューティ比の情報を含む信号を前記駆動信号として生成するように構成されていること、
を特徴とする電動車両用モータの制御装置。
【請求項３】
前記第３のデューティ比演算手段は、
前記スロットルの単位時間当たりの操作量の増減に応じて所定の割合で増減する補正デューティ比を微小時間間隔で演算する補正デューティ比演算手段と、
前記スロットル開度検出手段により検出されるスロットル開度の変化から前記スロットルが開く方向に操作されていることが検出されているときに前記補正デューティ比演算手段が新たに演算した補正デューティ比を前回演算した補正デューティ比に加算し、前記スロットル開度検出手段により検出されるスロットル開度の変化から前記スロットルが閉じる方向に操作されていることが検出されているときには前記補正デューティ比演算手段が新たに演算した補正デューティ比を前回演算した補正デューティ比から減算する演算を行なう補正デューティ比累積手段と、
一定時間が経過する毎に前記前記補正デューティ比累積手段による演算結果から一定値を減算するデューティ比減算手段と、
前記デューティ比減算手段による演算結果が設定された制限値以下のとき及び負のときには前記デューティ比減算手段による演算結果を第３のデューティ比として出力し、前記デューティ比減算手段による演算結果が前記制限値を超えているときには該制限値を第３のデューティ比として出力する第３のデューティ比出力手段と、
からなっていることを特徴とする請求項２に記載の電動車両用モータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車、電動スクーターなどの電動車両のモータをスロットル操作に応じて制御する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動車両用モータの制御装置は、例えば図１２に示したように構成されている。同図において、１はモータ、２は電動車両の駆動輪３にモータ１の回転を伝達するモータ駆動力伝達機構、４はバッテリである。また５は車両の走行速度を調整するために操作されるスロットル、６はスロットル５の開度（スロットル開度）を検出して、検出したスロットル開度に比例した電気信号を出力するスロットルセンサ、７′はスロットル５の操作に応じてモータ１を制御するモータ制御部である。モータ制御部７′は、スロットルセンサ６が出力する電気信号からスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段８と、スロットル開度検出手段８が検出したスロットル開度に対してデューティ比を演算するデューティ比演算手段９′と、デューティ比演算手段９′が演算したデューティ比で断続する駆動電流をモータ１に供給するモータ駆動部１０′とにより構成されている。
【０００３】
モータ駆動部１０′は、モータ１に供給する駆動電流のデューティ比の情報を含む駆動信号Ｖｄを生成するモータ駆動信号生成手段１１′と、モータ１を所定の方向に回転させるために必要な駆動電流を駆動信号Ｖｄにより与えられるデューティ比ＤＦでＰＷＭ変調してモータ１に供給するモータドライブ回路１２とからなっている。
【０００４】
モータドライブ回路１２は、インバータ回路などと同様に、ブリッジの各辺をＭＯＳＦＥＴなどのスイッチ素子により構成したブリッジ形のスイッチ回路からなっていて、バッテリ４からオン状態にあるスイッチ素子を通してモータ１に駆動電流を供給する。
【０００５】
モータ駆動信号生成手段１１′は、モータドライブ回路のスイッチ素子の内、モータ１を所定の方向に回転させるためにオン状態にする必要があるスイッチ素子に、デューティ比演算手段９´により演算されたデューティ比ＤＦで断続する波形の駆動信号を与えることにより、モータドライブ回路のスイッチ素子を断続させて、モータ１に与えられる駆動電流をＰＷＭ変調された波形とする。
【０００６】
なお駆動電流のデューティ比ＤＦは、ＰＷＭ制御の周期をＴ、駆動電流が流れる時間をＴon、駆動電流が流れない時間をＴoffとしたときに、ＤＦ＝Ｔon／Ｔ＝Ｔon／（Ｔon＋Ｔoff）で与えられる。
【０００７】
図１２に示した制御装置においては、デューティ比演算手段９´により、スロットル５の開度に見合ったデューティ比が演算され、バッテリ４からモータドライブ回路１２を通してモータ１に供給される駆動電流が、演算されデューティ比で断続するようにＰＷＭ制御されることにより、モータの回転速度がスロットル５の開度に見合った大きさに調整される。この種のモータ制御装置は、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開平９−３２７１０１号公報
【特許文献２】特開平９−２３８４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般にバッテリを電源として動作する電気自動車等の電動車両においては、モータ１としてＤＣモータが用いられる。ＤＣモータにおいては、図１３に示したモータ駆動電流Ｉ対回転速度Ｎ特性に見られるように、低速回転時に大きな駆動電流が流れる。そのため、登坂走行時等に、スロットルの開度を大きくして、比較的低い速度で走行した場合に、モータに大きな駆動電流が流れて、モータドライブ回路１２やモータの電機子コイルで多くの発熱が生じ、この状態で長時間運転した場合に、モータドライブ回路のスイッチ素子や、モータの電機子コイルが熱破壊するおそれがある。
【０００９】
そこで、特許文献２に示された制御装置では、モータの過負荷状態が検出されたときに直ちにモータ駆動電流のデューティ比を小さい値に制限する制御を行なわせることにより、モータドライブ回路の構成部品やモータの電機子コイルが熱破壊するのを防ぐようにしている。
【００１０】
しかしながら、特許文献２に示されたように、モータの過負荷状態が検出されたときに直ちにモータの駆動電流のデューティ比を制限する制御を行なわせると、モータの出力トルクが制限されるため、所望の登坂性能が得られなくなるという問題が生じる。
【００１１】
本発明の目的は、モータが過負荷状態になる運転状態でもモータの性能を可能な限り引き出しながら運転を行なわせることができるようにして、車両の運転性能を大きく犠牲にすることなく、モータドライブ回路の構成部品やモータの電機子コイルの保護を図ることができるようにした電動車両用モータの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、バッテリと、車両の駆動輪を駆動するモータと、車両の走行速度を調節するために操作されるスロットルとを備えた電動車両のモータをスロットルの操作に応じて制御する電動車両用モータの制御装置に係わるもので、本発明においては、モータに供給する駆動電流のデューティ比の情報を含む駆動信号を生成するモータ駆動信号生成手段と、駆動信号により与えられるデューティ比で断続するようにＰＷＭ変調された駆動電流をバッテリからモータに供給するモータドライブ回路と、車両の走行速度を検出する車速検出手段と、モータドライブ回路の温度を検出する温度検出手段と、スロットルの開度をスロットル開度として検出するスロットル開度検出手段と、スロットル開度の増大に伴って値が大きくなっていく第１のデューティ比をスロットル開度検出手段により検出されたスロットル開度に対して演算する第１のデューティ比演算手段と、車速検出手段により検出された車速が設定値よりも低いときに温度検出手段により検出された温度の上昇に伴って値が小さくなっていく傾向を示すとともに、検出された車速が低い場合ほど各温度における値が小さい値を示し、かつ検出された温度が制限値に達したときには検出された車速の如何に関わりなく０となる第２のデューティ比を前記温度検出手段により検出された温度と車速検出手段により検出された車速とに対して演算する第２のデューティ比演算手段とが設けられる。モータ駆動信号生成手段は、第１のデューティ比及び第２のデューティ比のうちの小さい方のデューティ比の情報を含む信号を駆動信号として生成するように構成される。
【００１３】
上記のように構成すると、車速が設定値よりも低い状態でモータドライブ回路の温度が上昇していった場合に、モータ駆動電流のデューティ比が制限されるので、登坂走行時等にモータが一時的に過負荷状態になっても、モータドライブ回路の温度が低ければ、第２のデューティ比が第１のデューティ比を下回ることはないため、直ちにモータの駆動電流が制限されることはなく、車両の走行に必要な駆動電流がモータに供給される。車速が低い状態で長時間スロットルの開度が大きい状態に維持されてモータドライブ回路の温度が上昇していった場合には、やがて第２のデューティ比が第１のデューティ比よりも小さくなるため、モータ駆動電流が制限され、モータドライブ回路の構成部品やモータの電機子コイルが熱破壊するのが防止される。
【００１４】
本発明の他の好ましい態様では、上記と同様に構成されたモータ駆動信号生成手段、モータドライブ回路、車速検出手段、温度検出手段と、スロットル開度検出手段、スロットル操作量検出手段、第１のデューティ比演算手段及び第２のデューティ比演算手段の他に更に、スロットルが開かれる方向に操作されているときにはスロットル操作量検出手段により検出されたスロットルの単位時間当たりの操作量に見合った割合で値が増加する傾向を示し、スロットルが閉じられる方向に操作されているときにはスロットル操作量検出手段により検出されたスロットルの単位時間当たりの操作量に見合った割合で値が減少する傾向を示し、スロットルの操作が行なわれていないときには時間の経過に伴って値が０に向かって減少していく第３のデューティ比を、その制限値を定めて演算する第３のデューティ比演算手段と、第２のデューティ比に第３のデューティ比を加算して第４のデューティ比を演算する第４のデューティ比演算手段とが設けられる。この場合、モータ駆動信号生成手段は、第１のデューティ比及び第４のデューティ比のうちの小さい方のデューティ比の情報を含む信号を駆動信号として生成するように構成される。
【００１５】
上記第３のデューティ比演算手段は、スロットルの単位時間当たりの操作量の増減に応じて所定の割合で増減する補正デューティ比を微小時間間隔で演算する補正デューティ比演算手段と、スロットル開度検出手段により検出されるスロットル開度の変化からスロットルが開く方向に操作されていることが検出されているときに補正デューティ比演算手段が新たに演算した補正デューティ比を前回演算した補正デューティ比に加算し、スロットル開度検出手段により検出されるスロットル開度の変化からスロットルが閉じる方向に操作されていることが検出されているときには補正デューティ比演算手段が新たに演算した補正デューティ比を前回演算した補正デューティ比から減算する演算を行なう補正デューティ比累積手段と、一定時間が経過する毎に補正デューティ比累積手段による演算結果から一定値を減算するデューティ比減算手段と、デューティ比減算手段による演算結果が設定された制限値以下のとき及び負のときにはデューティ比減算手段による演算結果を第３のデューティ比として出力し、デューティ比減算手段による演算結果が制限値を超えているときには該制限値を第３のデューティ比として出力する第３のデューティ比出力手段とにより構成することができる。
【００１６】
上記のように構成すると、車速が低く、モータドライブ回路の温度が高いために、モータの駆動電流を制限する必要がある状態が生じているときでも、車両を加速するためにスロットルが大きく操作されたときには、第３のデューティ比を増加させて、モータの駆動電流を一時的に増加させることができるため、車両の加速性能を犠牲にすることなくモータドライブ回路及びモータの電機子コイルの熱破壊を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、モータの過負荷状態が生じたときに直ちに駆動電流を制限するのではなく、車速が設定値よりも低い状態でモータドライブ回路の温度が上昇した場合にモータの駆動電流を制限するようにしたので、登坂走行時等にモータが一時的に過負荷状態になったときに、モータの駆動電流が直ちに制限されて車両の走行性能が低下するのを防ぐことができ、車両の運転性能を大きく犠牲にすることなく、モータドライブ回路の構成部品やモータの電機子コイルの保護を図ることができる。
【００１８】
また請求項２に記載された発明によれば、車速が低く、モータドライブ回路の温度が高いために、モータの駆動電流を制限する必要がある状態が生じているときであっても、車両を加速するためにスロットルが大きく操作されたときには、モータの駆動電流を一時的に増加させることができるため、車両の加速性能を犠牲にすることなくモータドライブ回路及びモータの電機子コイルの熱破壊を防止することができるという利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態の構成を示したもので、同図において、図１２に示した制御装置の各部と同等の部分にはそれぞれ同一の符号を付してある。図１において、１はモータ、２は電動車両の駆動輪３にモータ１の回転を伝達するモータ駆動力伝達機構、４はバッテリ、５は車両の走行速度を調整するために操作されるスロットル、６はスロットル５の開度（スロットル開度）を検出して、検出したスロットル開度に比例した電気信号を出力するスロットルセンサである。
【００２０】
また８は、スロットルセンサ６が出力する電気信号からスロットルの開度を検出するスロットル開度検出手段、９は図３に示したように、スロットル開度の増大に伴って値が大きくなっていく第１のデューティ比ＤＦ１をスロットル検出手段８により検出されたスロットル開度に対して演算する第１のデューティ比演算手段である。なおスロットルの開度とは、車速を調節するために操作される部材であるスロットル（アクセルグリップ、アクセルペダル、アクセルレバーなど）の変位量を意味する。
【００２１】
第１のデューティ比演算手段が演算する第１のデューティ比は、従来の制御装置のデューティ比演算手段９′が演算していたデューティ比と同様のものである。１０は、第１のデューティ比演算手段９が演算したデューティ比で断続する駆動電流をモータ１に供給するモータ駆動部で、モータ駆動部１０は、モータ１に供給する駆動電流のデューティ比の情報を含む駆動信号Ｖｄを生成するモータ駆動信号生成手段１１と、モータ１を所定の方向に回転させるために必要な駆動電流を駆動信号Ｖｄにより与えられるデューティ比ＤＦでＰＷＭ変調してモータ１に供給するモータドライブ回路１２とからなっている。
【００２２】
モータドライブ回路１２は、通常インバータ回路などと同様に、ブリッジの各辺をＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのオンオフ制御が自在なスイッチ素子により構成したブリッジ形のスイッチ回路からなっていて、バッテリ４からオン状態にあるスイッチ素子を通してモータ１に駆動電流を供給する。
【００２３】
モータ駆動信号生成手段１１は、モータドライブ回路のスイッチ素子の内、モータ１に駆動電流を流す際にオン状態にする必要があるスイッチ素子に与える駆動信号を生成する。モータドライブ回路１２がブリッジ形のスイッチ回路からなっている場合、モータ駆動信号生成手段１１は、スイッチ回路のブリッジの上辺を構成する複数のスイッチ素子から選択した一つのスイッチ素子をオン状態にするための駆動信号と、ブリッジの下辺を構成する複数のスイッチ素子から選択した他のスイッチ素子をオン状態にするための駆動信号とからなる一対の駆動信号を生成し、これら一対の駆動信号の少なくとも一方を、デューティ比演算手段９により演算されたデューティ比ＤＦで断続する波形とする。これにより、デューティ比演算手段９により演算されたデューティ比ＤＦで断続する波形の駆動電流を、バッテリ４からモータドライブ回路１２を通してモータ１に流す。
【００２４】
以上の各部のうち、モータ駆動信号生成手段１１以外の部分は、従来の制御装置と同様に構成されている。本発明においては、従来の構成に加えて更に、モータ１の回転軸が微小角度回転する毎にパルスを発生するロータリエンコーダ２０と、ロータリエンコーダ２０の出力から車速（車両の走行速度）を検出する車速検出手段２１と、モータドライブ回路１２の温度を検出する温度検出手段２２と、車速検出手段２１により検出された車速と温度検出手段２２により検出されたモータドライブ回路の温度とに対して第２のデューティ比ＤＦ２を演算する第２のデューティ比演算手段２３とが設けられ、第２のデューティ比ＤＦ２が第１のデューティ比ＤＦ１とともにモータ駆動信号生成手段１１に入力されている。
【００２５】
図１に示した実施形態では、スロットル開度検出手段８と、第１のデューティ比演算手段９と、モータ駆動信号生成手段１１及びモータドライブ回路１２からなるモータ駆動部１０と、車速検出手段２１と、温度検出手段２２と、第２のデューティ比演算手段２３とによりモータ制御部７が構成されている。
【００２６】
車速検出手段２１は、ロータリエンコーダ２０がパルスを発生する間隔と、モータ駆動力伝達機構２の減速比とから車速を演算する。モータ駆動力伝達機構２に変速比が可変の変速機が設けられている場合には、該変速機の変速比を検出するセンサの出力信号が車速検出手段２１に与えられる。
【００２７】
温度検出手段２２は、モータドライブ回路１２のスイッチ素子の温度の情報を取得する手段で、この温度検出手段２２は、例えば、モータドライブ回路１２を構成するスイッチ素子が取り付けられたヒートシンクの温度を検出する温度センサと、該温度センサの出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とにより構成される。
【００２８】
第２のデューティ比演算手段２３は、車速検出手段により検出された車速が設定値よりも低いときに温度検出手段２２により検出された温度の上昇に伴って値が小さくなっていく傾向を示すとともに、検出された車速が低い場合ほど各温度における値が小さい値を示し、かつ検出された温度が制限値に達したときには検出された車速の如何に関わりなく０となる第２のデューティ比ＤＦ２を温度検出手段２２により検出された温度と車速検出手段２１により検出された車速とに対して演算する。
【００２９】
上記車速の設定値は、スロットルの開度を大きくした状態でも、通常はモータの過負荷状態を生じることなく走行し得る回転速度領域の下限値を与える値で、例えば１５ｋｍ／ｈに設定する。すなわち、車速が設定値以上である場合には、スロットルの開度を大きくして運転しても通常はモータが過負荷状態（そのまま放置するとやがてモータドライブ回路のスイッチ素子の温度及び電機子コイルの温度が許容値を超える状態）にならないが、車速が設定値を下回る状態では、スロットルの開度を大きくして運転するとモータが過負荷状態になって、やがてモータドライブ回路のスイッチ素子の温度及び電機子コイルの温度が許容値を超えてしまう。
【００３０】
通常、モータドライブ回路１２を構成するスイッチ素子としては、モータの駆動電流の定格値に見合った電流容量を有するものを用いるので、モータの駆動電流が定格値を超えてモータが過負荷状態になり、電機子コイルの温度が許容値を超える状態では、モータドライブ回路のスイッチ素子の温度も許容限界値を超える。従って、モータドライブ回路１２を構成するスイッチ素子の温度を検出することにより、電機子コイルの温度が許容値を超えているか否かの情報をも得ることができる。
【００３１】
第２のデューティ比ＤＦ２は、温度検出手段２２が検出した温度と、車速検出手段２１が検出した車速とに対してマップを検索して、補間演算を行うことにより求められる。第２のデューティ比ＤＦ２を演算するマップは、モータドライブ回路１２の温度と車速と第２のデューティ比ＤＦ２との間の関係をテーブルの形にまとめたもので、このマップは、車速が設定値未満の低い状態でスロットルが増速側に大きく操作された状態で運転されたときに、モータドライブ回路１２のスイッチ素子及びモータ１の電機子コイルが熱破壊するおそれがない値まで駆動電流を制限することができるデューティ比の値を、車速及びモータドライブ回路の温度に対して演算することができるように作成される。
【００３２】
本実施形態で用いる第２のデューティ比演算用マップの構成例を図５に示した。図５に示した例では、車速の設定値が１５ｋｍ／ｈに設定され、モータドライブ回路１２のスイッチ素子の制限値が８０℃に設定されている。この例では、例えば、車速が５ｋｍ／ｈでモータドライブ回路の温度が６０℃の場合、第２のデューティ比ＤＦ２の値は４６％となる。
【００３３】
モータ駆動信号生成手段１１は、第１のデューティ比ＤＦ１及び第２のデューティ比ＤＦ２のうちの小さい方のデューティ比の情報を含む信号を駆動信号Ｖｄとして生成するように構成されている。本実施例では、モータ駆動信号生成手段１１が、第１のデューティ比ＤＦ１及び第２のデューティ比ＤＦ２のうちの小さい方のデューティ比で断続する波形の駆動信号（スイッチ素子をオン状態にするための信号）をモータドライブ回路１２の各スイッチ素子の制御端子に与える。
【００３４】
図１に示した車速検出手段２１、温度検出手段２２、第１のデューティ比演算手段９、第２のデューティ比演算手段２３及びモータ駆動信号生成手段１１は、マイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより構成される。
【００３５】
マイクロプロセッサは、スロットル開度に対して第１のデューティ比ＤＦ１を演算する処理を微小時間間隔で実行して第１のデューティ比演算手段９を構成する。図２は、第１のデューティ比演算手段９を構成するためにマイクロプロセッサが実行する処理のアルゴリズムを示したもので、この処理においては、先ずステップＳ００１で、スロットルセンサの出力をデジタル値に変換しているＡ／Ｄ変換器の出力を読み込んでスロットル開度を検出し、ステップＳ００２で、スロットル開度に対して図３のように変化する第１のデューティ比ＤＦ１を演算する。この第１のデューティ比の演算はマップ演算によってもよく、演算式によってもよい。
【００３６】
マイクロプロセッサはまた、微小時間間隔でロータリエンコーダ２０の出力パルスの発生間隔または周波数から車両の走行速度を演算し、車両の走行速度を演算する毎に、第２のデューティ比演算手段２３を構成するための処理を行う。図４は第２のデューティ比を演算するために微小時間間隔でマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムを示したもので、この処理では先ずステップＳ１０１で車速を検出し、ステップＳ１０２でモータドライブ回路の温度を検出している温度センサの出力をデジタル値に変換しているＡ／Ｄ変換器の出力を読み込んでモータドライブ回路の温度を検出する。そしてステップＳ１０３で、図５のように作成されてマイクロプロセッサのＲＯＭに記憶された第２のデューティ比演算用マップを車速とモータドライブ回路の温度とに対して検索して、検索した値に補間演算を施すことにより、第２のデューティ比ＤＦ２を演算する。例えば、車速が５ｋｍ／ｈで、モータドライブ回路１２の温度が６０℃の場合、第２のデューティ比ＤＦ２の演算結果は４６％となる。
【００３７】
マイクロプロセッサはまた、微小時間間隔で図６に示す処理を実行して、モータ駆動信号生成手段１１を構成する。この処理においては、ステップＳ２０１において第１のデューティ比ＤＦ１と第２のデューティ比ＤＦ２とを比較し、第１のデューティ比ＤＦ１が第２のデューティ比ＤＦ２よりも小さいときにはステップＳ２０２に進んで第１のデューティ比ＤＦ１で断続する波形の駆動信号をモータドライブ回路１２の所定のスイッチ素子の制御端子に与える。また第１のデューティ比ＤＦ１と第２のデューティ比ＤＦ２とを比較した結果、第２のデューティ比ＤＦ２が第１のデューティ比ＤＦ１以下であると判定されたときには、ステップＳ２０３に進んで第２のデューティ比ＤＦ２で断続する波形の駆動信号をモータドライブ回路１２の所定のスイッチ素子に与える。
【００３８】
例えば、第１のデューティ比ＤＦ１の演算結果が５０％で、第２のデューティ比ＤＦ２の演算結果が４６％の場合、モータ駆動信号生成手段１１は、第２のデューティ比ＤＦ２（＝４６％）で断続する波形の駆動信号をモータドライブ回路の所定のスイッチ素子に与える。
【００３９】
モータドライブ回路１２は、モータ駆動信号生成手段１１から与えられる駆動信号に応じて所定のスイッチ素子をオンオフさせることによりバッテリ４からモータ１の電機子コイルに供給する駆動電流をＰＷＭ変調された波形として、スロットルの開度に見合った大きさの平均値を有する駆動電流をモータ１の電機子コイルに供給する。
【００４０】
上記のように構成すると、登坂走行時にモータの回転速度が低下したときに、モータの駆動電流を制限してモータドライブ回路の構成部品やモータの電機子コイルが熱破壊するのを防ぐことができる。またモータの過負荷状態が生じたときに直ちに駆動電流が制限されることはなく、車速が設定値よりも低い状態でスロットルが大きく開かれて、モータドライブ回路の温度が上昇した場合にモータの駆動電流が制限されるため、登坂走行時等にモータが一時的に過負荷状態になったときに、モータの駆動電流が直ちに制限されて車両の走行性能が低下するといった不具合が生じるのを防ぐことができ、車両の運転性能を大きく犠牲にすることなく、モータドライブ回路の構成部品やモータの電機子コイルを熱破壊から保護することができる。
【００４１】
上記の実施形態では、登坂走行時だけでなく、平地を走行している状態でも、モータの駆動電流に制限がかかるため、車両の加速性能が低下するおそれがある。図７はこのような問題が生じるのを防ぐことができる本発明の第２の実施形態の構成を示したものである。この実施形態においては、図１に示した実施形態の構成に加えて更に、スロットルの単位時間当たりの操作量を検出するスロットル操作量検出手段２５と、運転者により加速操作が行われたときに第２のデューティ比を修正して、車両の加速性能が低下するのを抑制するため、スロットルの単位時間当たりの操作量に対して第３のデューティ比ＤＦ３を演算する第３のデューティ比演算手段２６と、第２のデューティ比ＤＦ２に第３のデューティ比ＤＦ３を加算して第４のデューティ比ＤＦ４を演算する第４のデューティ比演算手段２７とが設けられている。
【００４２】
第３のデューティ比演算手段２６が演算する第３のデューティ比ＤＦ３は、スロットルが開方向に操作されているときと、閉方向に操作されているときとで異なる値を示す。本実施形態で演算される第３のデューティ比ＤＦ３は、スロットルが開方向に操作されているときにはスロットル操作量検出手段により検出されたスロットルの単位時間当たりの操作量に見合った割合で値が増加する傾向を示し、スロットルが閉方向に操作されているときにはスロットル操作量検出手段により検出されたスロットルの単位時間当たりの操作量に見合った割合で値が減少する傾向を示す。またスロットルの操作が行なわれていないときには時間の経過に伴って値が０に向かって減少していく傾向を示す。この第３のデューティ比は、スロットルが開方向に操作され続けたときに過大な値になるのを防ぐため、設定された制限値を超えないよう演算される。
【００４３】
図示の例では、第３のデューティ比演算手段２６が、スロットルの単位時間当たりの操作量の増減に応じて所定の割合で図８に示すように増減する補正デューティ比を微小時間間隔で演算する補正デューティ比演算手段２８と、スロットル開度検出手段８により検出されるスロットル開度の変化からスロットルが開く方向に操作されていることが検出されているときに補正デューティ比演算手段２８が新たに演算した補正デューティ比を前回演算した補正デューティ比に加算し、スロットル開度検出手段８により検出されるスロットル開度の変化からスロットルが閉じる方向に操作されていることが検出されているときには補正デューティ比演算手段２８が新たに演算した補正デューティ比を前回演算した補正デューティ比から減算する演算を行なう補正デューティ比累積手段２９と、一定時間が経過する毎に補正デューティ比累積手段２９による演算結果から一定値を減算するデューティ比減算手段３０と、デューティ比減算手段による演算結果が設定された制限値以下のとき及び負のときにはデューティ比減算手段による演算結果を第３のデューティ比ＤＦ３として出力し、デューティ比減算手段による演算結果が制限値を超えているときには該制限値を第３のデューティ比ＤＦ３として出力する第３のデューティ比出力手段３１とにより構成されている。
【００４４】
この場合、モータ駆動信号生成手段１１は、第１のデューティ比及び第４のデューティ比のうちの小さい方のデューティ比の情報を含む信号を駆動信号として生成するように構成される。
【００４５】
上記第３のデューティ比ＤＦ３を演算するために微小時間が経過する毎にマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムを図９に示した。このアルゴリズムによる場合には、先ずステップＳ３０１において、スロットルセンサの出力をＡ／Ｄ変換しているＡ／Ｄ変換器からの入力信号（スロットル開度）を読み込んで、今回読み込んだスロットル開度と前回読み込んだスロットル開度との差から単位時間当たりのスロットル操作量を検出する。次いでステップＳ３０２において、図８に示したような補正デューティ比と単位時間当たりのスロットル操作量との間を関係を与えるマップを用いて、単位時間当たりのスロットル操作量に対して補正デューティ比を演算する。図８に示したマップを用いる場合、単位時間当たりのスロットル操作量が４０％であるときに、補正デューティ比は１０％となる。
【００４６】
次いで、ステップＳ３０３において、スロットルが開く方向（増速側）に操作されているか閉じる方向に操作されているかを判定する。その結果、スロットルが開く方向に操作されていると判定されたときには、ステップＳ３０４に進んで前回の第３のデューティ比の演算結果（初期値は０）に、ステップＳ３０２で演算された補正デューティ比を加算する。またステップＳ３０３において、スロットルが閉じる方向に操作されていると判定されたときには、ステップＳ３０５に進んで前回の第３のデューティ比の演算結果（初期値は０）からステップＳ３０２で演算された補正デューティ比を減算する。次いでステップＳ３０６において、単位時間が経過する毎にステップＳ３０４またはＳ３０５での演算結果から一定間の時間を減算する。スロットルが操作されなくなったときには、ステップＳ３０６において行われる減算により、第３のデューティ比ＤＦ３が減少していって、やがて０％になる。
【００４７】
第３のデューティ比が過大な値になるのを防ぐため、次いで、ステップＳ３０７において、ステップＳ３０６での演算結果と予め設定しておいた第３のデューティ比の制限値とを比較し、ステップ３０６での演算結果が制限値よりも大きいときにはステップＳ３０８に進んで制限値を第３のデューティ比ＤＦ３として出力した後、ステップＳ３０９で今回出力した第３のデューティ比を前回の第３のデューティ比としてこの処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ３０７において、ステップＳ３０６での演算結果が制限値以下であると判定されたときには、ステップＳ３１０に進んでステップＳ３０６での演算結果が負であるか否かを判定し、ステップＳ３０６での演算結果が負であると判定されたときにはステップＳ３１１において第３のデューティ比ＤＦ３を０とした後ステップＳ３０９に進んで今回出力した第３のデューティ比を前回の第３のデューティ比とする。またステップＳ３１０において、ステップＳ３０６での演算結果が正であると判定されたときにはステップＳ３１２に進んで、ステップＳ３０６での演算結果を第３のデューティ比ＤＦ３として出力し、ステップＳ３０９に進んで今回出力した第３のデューティ比を前回の第３のデューティ比とした後、この処理を終了する。
【００４９】
ここで、具体例として、スロットルが開動作を行っているとし、前回の第３のデューティ比（初期値０％）を０％、補正デューティ比を１０％、単位時間当たりに第３のデューティ比の演算値から減算する値を０．１％、第３のデューティ比の制限値を３０％として、第３のデューティ比の演算を１０msec毎に行うものとすると、第３のデューティ比の演算結果は、０％＋１０％−０．１％＝９．９％となる。１０msec後にはこの値が前回の第３のデューティ比となる。１０msec後の補正デューティ比の演算結果を１５％とすると、１０msec後の第３のデューティ比の演算結果は、９．９％＋１５％−０．１％＝２４．８％となり、２０msec後にはこの値が前回の第３のデューティ比の値になる。２０msec後の補正デューティ比の演算結果を８％とすると、２０msec後の第３のデューティ比の演算結果は、２４．８％＋８％−０．１％＝３２．７％となる。この値は制限値３０％を超えるため、第３のデューティ比の演算結果は３０％となる。３０msec後にはこの値が前回の第３のデューティ比となる。以下同様の演算が繰り返される。
【００５０】
スロットルが閉動作を行っているときには、前回の第３のデューティ比から補正デューティ比を減算し、その後単位時間毎に一定値を減算した値を第３のデューティ比とする。第３のデューティ比の演算結果が負になったときには、第３のデューティ比を０とする。例えば、前回の第３のデューティ比を２０％、補正デューティ比を８％、単位時間毎に減算する値を０．１％と、第３のデューティ比の演算を１０msec毎に行うものとすると、第３のデューティ比の演算結果は、２０％−８％−０．１％＝１１．９％となる。１０msec後にはこの値が前回の第３のデューティ比となる。１０msec後の補正デューティ比の演算結果を１２％とすると、１０msec後の第３のデューティ比の演算結果は、１１．９％−１２％−０．１％＝−０．２％となる。この値は負であるため、第３のデューティ比の演算結果は０％となる。２０msecにはこの値を前回の第３のデューティ比の値として同様の演算を繰り返す。
【００５１】
図９に示したアルゴリズムによる場合には、ステップＳ３０１によりスロットル操作量検出手段２５が構成され、ステップＳ３０２により補正デューティ比演算手段が構成される。またステップＳ３０３ないしＳ３０５により、補正デューティ比累積手段２９が構成され、ステップＳ３０６により、デューティ比減算手段３０が構成される。更にステップＳ３０７ないしＳ３１２により、第３のデューティ比出力手段３１が構成される。
【００５２】
図１０は、第４のデューティ比演算手段２７を構成するために、第３のデューティ比が出力される毎にマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムを示したもので、この処理においては、第２のデューティ比に第３のデューティ比を加算して第４のデューティ比ＤＦ４を演算する。例えば、第２のデューティ比の演算結果を４６％、第３のデューティ比の演算結果を１９．９％とすると、第４のデューティ比の演算結果は４６％＋１９．９％＝６５．９％となる。
【００５３】
また図１１は、モータ駆動信号生成手段１１を構成するために微小時間毎にマイクロプロセッサに実行させる処理を示したもので、この処理においては、ステップＳ５０１において第１のデューティ比ＤＦ１と第４のデューティ比ＤＦ４とを比較し、第１のデューティ比ＤＦ１が第４のデューティ比ＤＦ４よりも小さいときにはステップＳ５０２に進んで第１のデューティ比ＤＦ１で断続する波形の駆動信号をモータドライブ回路１２の所定のスイッチ素子の制御端子に与える。また第１のデューティ比ＤＦ１と第４のデューティ比ＤＦ４とを比較した結果、第４のデューティ比ＤＦ４が第１のデューティ比ＤＦ１以下であると判定されたときには、ステップＳ５０３に進んで第４のデューティ比ＤＦ４で断続する波形の駆動信号をモータドライブ回路１２の所定のスイッチ素子に与える。
【００５４】
例えば、第１のデューティ比の演算結果が８０％、第４のデューティ比の演算結果が６５．９％である場合、第４のデューティ比の演算結果を駆動電流のデューティ比として、このデューティ比６５．９％で断続する波形の駆動信号を出力する。
【００５５】
上記のような制御を行うと、スロットルが開かれたときに第４のデューティ比が増加し、出力されるモータの駆動電流が増加するため、平地を走行している通常走行において、モータドライブ回路の温度が上昇している状態で車速が設定値以下になったときに、駆動電流が制限されて加速性能が低下するのを防ぐことができる。また一定の時間が経過した後は第３のデューティ比が０％となって、第４のデューティ比が第２のデューティ比に等しくなるため、モータの駆動電流に制限がかかって、モータドライブ回路１２やモータ１が熱破壊するのが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態において第１のデューティ比演算手段を構成するためにマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図３】第１のデューティ比とスロットル開度との関係の一例を示したグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態において第２のデューティ比演算手段を構成するためにマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図５】車速とモータドライブ回路の温度と第２のデューティ比との関係の一例を示した図表である。
【図６】本発明の第１の実施形態においてモータ駆動信号生成手段を構成するためにマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態の構成を示したブロック図である。
【図８】第２の実施形態において演算される補正デューティ比と単位時間当たりのスロットル操作量との関係を示したグラフである。
【図９】第２の実施形態において第３のデューティ比演算手段を構成するためにマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態において第４のデューティ比演算手段を構成するためにマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態においてモータ駆動信号生成手段を構成するためにマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１２】従来の電動車両用モータ制御装置の構成を示したブロック図である。
【図１３】モータの駆動電流と回転速度との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１  モータ
２  モータ駆動力伝達機構
３  駆動輪
４  バッテリ
５  スロットル
６  スロットルセンサ
７  モータ制御部
８  スロットル開度検出手段
９  第１のデューティ比演算手段
１０  モータ駆動部
１１  モータ駆動信号生成手段
１２  モータドライブ回路
２０  ロータリエンコーダ
２１  車速検出手段
２２  温度検出手段
２３  第２のデューティ比演算手段
２５  スロットル操作量検出手段
２６  第３のデューティ比演算手段
２７  第４のデューティ比演算手段
２８  補正デューティ比演算手段
２９  補正デューティ比累積手段
３０  デューティ比減算手段
３１  第３のデューティ比出力手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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