(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを電源とする電動モータで車輪を駆動するとともに、回生制動により上記バッテリを充電するようにした電動車両の運転制御装置において、アクセル開度，車速等の運転情報に基づいて走行モードか制動モードかを判断するモード判断手段と、バッテリ残容量を検出する残容量検出手段と、制動モードであると判断された場合に、バッテリ残容量が満充電量に近い基準量以下のときには上記電動モータを発電領域で動作させる回生制動を行い、上記基準量を超えたときには上記電動モータを回転磁界の方向を負荷の回転と逆にして動作させる逆相制動を行う制動制御手段とを備えたことを特徴とする電動車両の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動スクータ等の電動車両における運転制御装置に関し、特に回生制動によりバッテリを充電するように構成した場合に、バッテリの過充電を防止しつつ運転フィーリングを改善できるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低公害，低騒音を図る観点から、バッテリを電源とする電動モータにより車輪を駆動するようにした電動スクータ等の電動車両が注目されている。この種の電動車両では、アクセル開度，車速等の運転情報に基づいて走行モードか制動モードかを判断し、走行モードの場合にはアクセル開度に応じた電流を電動モータに供給することにより車輪を駆動するように構成されており、また、制動モードの場合には上記電動モータを発電領域で動作させる回生制動を行い、該電動モータが発電する電力で上記バッテリを充電するように構成されている。これにバッテリの一充電当たりの走行可能距離を延ばすことができる。
【０００３】
ところで上記電動車両では、走行可能距離を延ばすにはできるだけ上記回生制動を行って走行中にバッテリを充電することが望ましい。しかしバッテリが満充電状態になっている状態でさらに回生制動を行うと過充電となってバッテリ自体の耐久性が低下する問題がある。
【０００４】
そこで上記問題を解消するようにした従来の運転制御装置として、▲１▼バッテリ残容量が少ない場合に回生制動力を増加し、残容量が多い場合には回生制動力を減少させ、さらにバッテリ温度が上昇するに従って回生制動力を増加させ、１回の回生制動時間が長くなるほど回生制動力を減少させるようにしたもの（特開平５−１６１２１５号公報参照）、▲２▼バッテリ電圧が所定のリミット値を超えると回生制動力リミットを減少させるようにしたもの（特開平６−１５３３１４号公報参照）、▲３▼バッテリ温度が基準値よりも上昇した場合には回生制動力を低下させるようにしたもの（特開平８−１４０２０３号公報参照）等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報記載の従来装置は、いずれの場合もバッテリ保護のために回生制動力を低下させるようにしていることから、残容量等のバッテリ状態の如何により制動力、即ち運転状態が変化することとなり、運転フィーリングがよくないといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来装置の問題点に鑑みてなされたもので、バッテリの状態によって制動力が変化するといったことがなく、運転フィーリングを向上できる電動車両の運転制御装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、バッテリを電源とする電動モータで車輪を駆動するとともに、回生制動により上記バッテリを充電するようにした電動車両の運転制御装置において、アクセル開度，車速等の運転情報に基づいて走行モードか制動モードかを判断するモード判断手段と、バッテリ残容量を検出する残容量検出手段と、制動モードであると判断された場合に、バッテリ残容量が満充電量に近い基準量以下のときには上記電動モータを発電領域で動作させる回生制動を行い、上記基準量を超えたときには上記電動モータを回転磁界の方向を負荷の回転と逆にして動作させる逆相制動を行う制動制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の作用効果】
請求項１の発明によれば、制動モードの場合において、バッテリ残容量が基準量以下の場合にはアクセル開度，車速等に応じた回生制動を行い、バッテリ残容量が上記基準量を超えた場合には逆相制動を行うようにしたので、バッテリ残容量の如何にかかわらず同等の制動力が得られ、運転状態がバッテリ状態によって変化することがなく、運転フィーリングを向上できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜図４は本発明の一実施形態による電動スクータの運転制御装置を説明するための図であり、図１は該電動スクータの側面図、図２は上記運転制御装置のブロック構成図、図３は上記運転制御装置のモータドライバ部分の回路図、図４は動作を説明するためのフローチャートである。
【００１０】
図１において、１は本実施形態運転制御装置を備えた電動スクータであり、該スクータ１の車体フレーム２は、ヘッドパイプ２ａに接続された１本のメインパイプ２ｂの下端に左，右一対のサイドパイプ２ｃ，２ｃを接続し、該左，右一対のサイドパイプ２ｃ，２ｃを左右に拡開させるとともにその下端部を後方に屈曲させ低床の足載部２ｄを形成するように後方に延長し、さらに後方斜め上方に延長した構造となっている。
【００１１】
また上記車体フレーム２のヘッドパイプ２ａにより左右に操向自在に支持されたフロントフォーク３の下端には前輪４が軸支され、上端には操向ハンドル５が固定されている。また上記車体フレーム２の後方延長部２ｅには懸架ブラケット２ｇを介してパワーユニット６が上下揺動可能に支持されている。このパワーユニット６は、車幅方向に延びるように配置された駆動モータ７と、該駆動モータ７の左端部から後方に延び、モータ回転を後輪８に伝達する伝動機構を内蔵する伝動ケース９とを一体的に結合してなるユニットスイング式のものである。
【００１２】
そして上記車体フレーム２の足載部２ｄには支持ブラケット２ｆが吊設されており、該支持ブラケット２ｆの横辺部上にバッテリ１０が搭載されている。このバッテリ１０は多数の単電池１１を直列接続するとともにバッテリケース１２内に収容配置してなるものである。
【００１３】
また上記バッテリケース１２の後側には冷却用ファン１３が配設されており、該冷却用ファン１３の上側には充電器１４が配設され、さらに該充電器１４の上側には、上記駆動モータ７の運転制御を行うモータコントローラ１５が配設されている。なお上記充電器１４は、該充電器１４による充電の開始，中断，終了及び充電電流値の制御、さらにリフレッシュ放電の実行を制御するバッテリマネジメントコントローラを内蔵している。
【００１４】
図２に示すように、上記モータコントローラ１５のＣＰＵ２０には、電圧計２５ａ，電流計２５ｂからのバッテリ電圧値，バッテリ電流値、アクセルポテンショ２２からのアクセル開度、モータ温度センサ２３からのモータ温度、電流センサ２５ｃ，２５ｃからのモータ電流値、及びエンコーダ２６からの電動モータ７の回転数が、インターフェース回路２４を介して入力される。
【００１５】
そして上記ＣＰＵ２０は、アクセル開度，モータ回転数，車速等の運転情報に基づいて現時点の運転状態が走行モードか制動モードかを判別するモード判断手段として機能する。具体的にはアクセル開度が所定開度（例えば１０％）以上のときは走行モードと判断し、該所定開度未満のときは制動モードと判断する。
なお、走行モードか制御モードかの判断は、上記のアクセル開度での判断のみに限定されるものではなく、例えば特開平５−３０６１２号公報に記載されているように、アクセル開度だけでなく車速やブレーキペダルの踏み込み量を操作量として加えることもできる。
【００１６】
また上記ＣＰＵ２０は、上記電圧計，電流計からのバッテリ電圧値とバッテリ電流値とに基づいて現時点でのバッテリ残容量を演算するバッテリ残容量検出手段として機能する。
【００１７】
さらにまた上記ＣＰＵ２０は、現時点の走行状態が走行モードであると判断した場合にはアクセル開度に応じたモータ電流指令値を求め、該指令値をモータドライブ回路２７に出力する出力制御手段として機能し、また上記制動モードであると判断した場合において、上記バッテリ残容量が基準量（例えば満充電量の９５％）以下のときには上記回生制動を行い、上記基準量を超えたときには逆相制動を行う制動制御手段として機能する。
【００１８】
まず上記回生制動においては、上記ＣＰＵ２０は、アクセル開度，車速に応じた、かつ上記電動モータ２７を発電領域で動作させるための回生電流指令値を求め、該指令値をモータドライブ回路２７に出力する。該モータドライブ回路２７の駆動によりにより電動モータ７が発電領域で回転して制動力を発生するとともに発電し、該発電された電力によりバッテリ１０の充電が行われる。
【００１９】
また上記逆相制動においては、上記ＣＰＵ２０は、アクセル開度，車速に応じた回生制動力に対応した逆相制動力を得るのに必要なモータ電流指令値を求め、該指令値をモータドライブ回路２７に出力する。そして該モータドライブ回路２７では上記電動モータ７の一次側３線のうち任意の２線を入れ換えて回転磁界の方向を負荷の回転と逆にすることにより制動力を発生させる。なお、任意の２線を入れ替えて回転磁界の方向を逆にする方法としては、物理的にモータ配線を入れ替えるのではなく、ソフトウエア処理だけで例えば今までＵ相指令を出していた所にＷ相指令を、Ｗ相指令の所にＵ相指令を出力する方法が採用される。これはＵ相，Ｗ相だけでなく任意の２相でよい。また、上記のように相を入れ替える方法とは別に、メモリに書かれている相の読み出し方向を逆にする事によっても上記と同様に回転磁界を逆にする事ができる。また上記逆相制動では、バッテリ側からのエネルギ及び負荷からの制動エネルギは全て二次回路中で熱に変換される。
【００２０】
上記モータドライブ回路２７は、図３に示すように、入力された電流指令値に対応したパルス幅に応じて電動モータ７に通電するためのＦＥＴ等のパワースイッチング素子２７ａを備え、該スイッチング素子２７ａのオンオフにより電動モータ７を回転駆動し、駆動力あるいは制動力を発生させる。なお、２７ｂはスイッチング素子２７ａのオンオフによるノイズ吸収と過渡的なモータへの電流供給をするためのコンデンサである。また上記ＣＰＵ２０はエンコーダ２６で検出された駆動モータ７の回転数と固定情報として記憶している減速比等から車速を求める。
【００２１】
次に運転制御動作を図４のフローチャートに沿って説明する。
運転制御が開始すると、電圧計２５ａ，電流計２５ｂからのバッテリ電圧値，バッテリ電流値、アクセルポテンショ２２からのアクセル開度、電流センサ２５ｃ，２５ｃからのモータ電流値、温度センサ２３からのモータ温度、エンコーダ２６からのモータ回転数等の運転状態を示すデータが読み込まれ（ステップＳ１）、上記バッテリ電圧値，バッテリ電流値から現時点でのバッテリ残容量が演算され（ステップＳ２）、アクセル開度に基づいて現時点の運転状態が走行モード，制動モードのいずれであるかが判断される（ステップＳ３）。
【００２２】
現時点の運転状態が走行モードである場合には、アクセル開度に応じたモータ電流指令値が演算され、該モータ電流指令値に応じたＰＷＭデューティ比が演算され、上記モータドライブ回路２７に出力される（ステップＳ４，５）。
【００２３】
そして上記ステップＳ３において制動モードであると判断された場合には、ステップＳ２で求めたバッテリ残容量と基準量（例えば満充電時の容量の９５％）とが比較され（ステップＳ６）、バッテリ残容量が基準量以下の場合には、上記ステップＳ１で読み込まれたアクセル開度，車速（モータ回転数）に応じた回生電流指令値が演算され、該回生電流値に対応したＰＷＭデューティ比が演算され、上記モータドライブ回路２７に出力される（ステップＳ７，５）。
【００２４】
一方、上記ステップＳ６において、バッテリ残容量が基準量を超えていると判断された場合には、そのときのアクセル開度，車速に対応した回生制動力と同等の逆相制動力を得るためのモータ電流指令値が演算され、該指令電流値に対応したＰＷＭデューティ比が演算され、上記モータドライブ回路２７に出力される（ステップＳ８，５）。
【００２５】
このように、本実施形態装置では、バッテリ残容量が基準量以下の場合にのみ回生制動を行って発電された電力でバッテリを充電し、基準量を超えた場合には回生制動を中止するようにしたので、バッテリが過充電になってバッテリ寿命を低下させるといった問題を回避できる。
【００２６】
そしてバッテリ残容量が基準量を超えた場合には、回生制動力と同等の逆相制動力が発生するように電動モータ７への電流値を制御するようにしたので、バッテリ残存容量の如何に係わらず同等の制動力が得られ、バッテリ残容量によって運転状態が変化するといった問題を回避でき、運転フィーリングを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による運転制御装置を備えた電動スクータの側面図である。
【図２】上記実施形態装置のブロック構成図である。
【図３】上記実施形態装置のドライブ回路部分の具体例を示す図である。
【図４】上記実施形態装置のフローチャート図である。
【符号の説明】
１  電動自転車
７  電動モータ
８  車輪
１０  バッテリ１０
２０  ＣＰＵ（モード判断手段，残容量検出手段，制動制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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