JP2004129459A - 速度指令制御部及び電動車輌の速度制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】フォークリフト等の電動車輌において、ピッチング走行が発生したときに、ピッチング現象を迅速に抑制して安定走行を確保する。
【解決手段】アクセル入力処理部１０１は、アクセル１０の踏込量に応じた速度指令ω＊ を発生する。ピッチング検出部１０４は、検出速度ωをサンプリング期間毎にサンプリングし、最大検出速度と最小検出速度との差がピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると判定する。速度指令調整部１０５は、ピッチング現象の発生が判定されていないときには、アクセル入力処理部１０１で発生した速度指令ω＊ を外部に出力し、ピッチング現象の発生が判定されたときには、最大検出速度と最小検出速度の和の半分の値にした速度指令ω＊ を外部に出力する。この速度指令ω＊ の値に応じて、誘導電動機３０の速度制御が行われるため、ピッチング発生時には速度指令ω＊ の値が小さくなりピッチング現象が抑制される。
【選択図】 図１
【解決手段】アクセル入力処理部１０１は、アクセル１０の踏込量に応じた速度指令ω＊ を発生する。ピッチング検出部１０４は、検出速度ωをサンプリング期間毎にサンプリングし、最大検出速度と最小検出速度との差がピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると判定する。速度指令調整部１０５は、ピッチング現象の発生が判定されていないときには、アクセル入力処理部１０１で発生した速度指令ω＊ を外部に出力し、ピッチング現象の発生が判定されたときには、最大検出速度と最小検出速度の和の半分の値にした速度指令ω＊ を外部に出力する。この速度指令ω＊ の値に応じて、誘導電動機３０の速度制御が行われるため、ピッチング発生時には速度指令ω＊ の値が小さくなりピッチング現象が抑制される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、速度指令制御部及び電動車輌の速度制御装置に関し、電動車輌を負荷走行させたときに電動車輌がピッチング走行しても、ピッチング現象を迅速・確実に抑制することができるように工夫したものである。なお、負荷走行とは、電動車輌が荷物などを積載した状態で走行することをいう。
【０００２】
【従来の技術】
電動式フォークリフトや電気自動車等の電動車輌では、バッテリの直流電圧をインバータにより交流電圧に変換して交流電動機を駆動し、この交流電動機を駆動源として走行時の駆動力を得ている。この種の駆動電動機には誘導電動機が多用されており、誘導電動機の速度制御方式としてベクトル制御方式が採用されている（例えば特許文献１参照）。図７は、従来技術に係る、ベクトル制御方式を用いた電動車輌の速度制御装置を示すブロック図である。
【０００３】
図７に示すように、この速度制御装置は、速度指令制御部１００と、ベクトル制御部２００とモータ駆動指令制御部３００を主要構成としている。
【０００４】
この速度制御装置の制御動作を概説すると、次の通りとなる。即ち、速度指令制御部１００は、アクセル１０の踏込量に応じた（比例）した速度指令ω＊ を出力する。ベクトル制御部２００は、電動車輌の実際の速度（検出速度）ωを速度指令ω＊ にするための、二相のトルク電流指令Ｉｑ ＊ と励磁電流指令Ｉ１ｄ ＊ を出力する。モータ駆動指令制御部３００は、電流指令Ｉｑ ＊ ，Ｉ１ｄ ＊ に応じた三相の電圧指令（モータ駆動指令）Ｖｕ ＊ ，Ｖ ｖ ＊ ，Ｖｗ ＊ を出力する。
【０００５】
インバータ２０は、電圧指令（モータ駆動指令）Ｖｕ ＊ ，Ｖ ｖ ＊ ，Ｖｗ ＊ に応じて、バッテリＢの直流電流を三相交流電流に変換して誘導電動機３０に供給する。これにより、誘導電動機３０を駆動して、電動車輌を走行させる。この結果、アクセル１０の踏込量に応じた電動車輌の速度制御をすることができる。
【０００６】
なお、誘導電動機３０の回転速度は、回転数センサ（パルスピックアップ）４０により検出されており、回転数センサ４０からは回転速度を示すパルス信号Ｐが出力されており、このパルス信号Ｐを基に検出速度ωが求められる。
【０００７】
次に、上述した速度制御装置の各制御部１００，２００，３００の詳細構成及び動作を説明する。
【０００８】
速度指令制御部１００は、アクセル入力処理部１０１と、クッション処理部１０２とトルク電流指令リミット処理部１０３を有している。
【０００９】
アクセル入力処理部１０１には、アクセル１０の踏込量に応じたアクセル電圧Ｖｉｎが入力される。そうすると、アクセル入力処理部１０１は、アクセル電圧Ｖｉｎに応じた速度指令ω＊ を出力する。
クッション処理部１０２は、アクセル１０が踏み込まれてから、一定時間遅れてから速度指令ω＊ を出力する。
トルク電流指令リミット処理部１０３は、検出速度ωに応じたトルク電流指令リミット値Ｉｑ −ｌｉｍを出力する。このトルク電流指令リミット値Ｉｑ −ｌｉｍの最大値はＩｑ０となっている。なお、ωｂ は基底速度である。
【００１０】
ベクトル制御部２００は、ＰＩ（比例積分）演算部２０１と磁束指令部２０２とすべり演算部２０３と速度演算部２０４などを有している。
【００１１】
ＰＩ演算部２０１は、速度指令ω＊ と検出速度ωとの偏差である偏差速度Δωと、速度ＰＩゲインＫｐ，Ｋｉ を基に、ＰＩ演算をすることによりトルク電流指令Ｉｑ ＊ を求める。ただし、トルク電流指令Ｉｑ ＊ の値は、トルク電流指令リミット値Ｉｑ −ｌｉｍを上限としてリミットされる。また、速度ＰＩゲインＫｐ，Ｋｉ は、検出速度ωが基底速度ωｂ を越えると、後述するように、乗算器２０５，２０６により所定倍される。
【００１２】
磁束指令部２０２は、検出速度ωに応じた磁束指令λ＊ を出力する。この磁束指令λ＊ の最大値はλｏ となっている。なお、ωｂ は基底速度である。
【００１３】
磁束指令λ＊ は、励磁電流指令Ｉ１ｄ ＊ の応答性を高めるためゲインＧ倍される。そして、Ｍ（相互インダクタンス）変動補償テーブル２０７及び割算器２０８を経て、励磁電流指令Ｉ１ｄ ＊ が得られる。
また、磁束指令λ＊ は、一次遅れ部２０９を経て、磁束指令λ１ ＊ となる。なお、τ２ は二次時定数である。
【００１４】
乗算ゲイン演算器２１０は、固定値であるＩｄｏ （＝Ｍλｏ ）を、Ｉｄ（＝Ｍλ１ ＊ ）で除算することにより、乗算ゲインを求め、この乗算ゲインは、乗算器２０５，２０６により速度ＰＩゲインＫｐ，Ｋｉ に乗算される。なお、乗算ゲインは、検出速度ωが基底速度ωｂ よりも小さいときには、λ１ ＊ ＝λｏ となるため、１となり、検出速度ωが基底速度ωｂ よりも大きいときには、λ１ ＊ ＜λｏ となるため、１よりも大きくなる。
【００１５】
すべり演算部２０３は、励磁電流指令Ｉ１ｄ ＊ に対応した磁束指令λ１ ＊ と、トルク電流指令Ｉｑ ＊ から、滑り速度ωｓ を求める。速度演算部２０４は、パルス信号Ｐから検出速度ωを求める。そして、滑り速度ωｓ と検出速度ωを加えることにより、一次角速度ωｏ が得られる。
【００１６】
モータ駆動指令制御部３００は、電流制御部３０１と座標変換部３０２，３０３と積分器３０４と速度推定部３０５などを有している。
【００１７】
電流制御部３０１は、励磁電流指令Ｉ１ｄ ＊ 及びトルク電流指令Ｉｑ ＊ に対してゲインＫｉｄ及びゲインＫｌｑを乗算した値と、励磁電流検出値Ｉ１ｄ及びトルク電流検出値Ｉ１ｑとの偏差、並びに、一次角速度ωｏ を用いて、二相の励磁電圧指令Ｖｄ ＊ 及びトルク電圧指令Ｖｑ ＊ を求める。二相の励磁電圧指令Ｖｄ ＊ 及びトルク電圧指令Ｖｑ ＊ は、座標変換器３０３により、三相の電圧指令（モータ駆動指令）Ｖｕ ＊ ，Ｖ ｖ ＊ ，Ｖｗ ＊ となる。
なお、励磁電流検出値Ｉ１ｄ及びトルク電流検出値Ｉ１ｑは、検出三相電流Ｉｕ，Ｉｗ を座標変換器３０２にて座標変換することにより得られる。
【００１８】
積分器３０４は、一次角速度ωｏ から座標変換に必要な位相角θ（ｄ軸と回転子のなす角）を求める。
【００１９】
速度推定部３０５は、励磁電圧指令Ｖｄ ＊ ，トルク電圧指令Ｖｑ ＊ ，検出三相電流Ｉｕ，Ｉｗ を基に、誘導電動機３０の回転速度を推定する。回転数センサ４０を用いないときには、この速度推定部３０５にて推定した推定速度が、検出速度ωの代わりに使用される。
【００２０】
上記の説明の例は、電動車輌の駆動電動機として誘導電動機を用い、ベクトル制御方式により速度制御をしているものであるが、電動車輌の駆動電動機として同期電動機を用い、ベクトル制御方式により速度制御をしているものや、電動車輌の駆動電動機として直流電動機を用い、直流電動機に供給する電流通流率（デューティー）を調整することにより速度制御をするものなどもある。
【００２１】
【特許文献１】
特開２０００−３０８３９９ 号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す速度制御装置において、アクセル１０の踏込量（操作量）が最大のときには、速度指令ω＊ も最大となり、誘導電動機３０の検出速度ωが指令速度指令ω＊ に一致するように、ＰＩ演算によりトルク電流指令Ｉｑ ＊ が演算される。
【００２３】
アクセル１０の踏込量（操作量）が最大で速度指令ω＊ も最大となったときにおいて電動車輌を無負荷走行させた場合や、アクセル１０の踏込量（操作量）を小さくして速度指令ω＊ を低速として走行させた場合には、誘導電動機３０のモータトルク特性は走行負荷トルクに対して十分余裕があるため、速度指令ω＊ と検出速度（実際の速度）ωは略一致して走行が行われる。
【００２４】
しかし、アクセル１０の踏込量（操作量）が最大で速度指令ω＊ も最大となったときにおいて電動車輌を負荷走行させた場合には、誘導電動機３０のモータトルク特性は走行負荷トルク特性と釣り合った点で走行することとなり、検出速度（実際の速度）ωが速度指令ω＊ よりも低くなった状態で走行が行われる。
【００２５】
そして、電動車輌の走行中に走行負荷トルクが変動した場合（例えば、走行路面が平坦路面から悪路になった場合）には、その電動車輌の持つ固有振動により共振し電動車輌はピッチング走行することがある。このようにピッチング走行状態になると、電動車輌の前側が沈んで後側が浮び車体重心が前側に振れたり、電動車輌の前側が浮いて後側が沈み車体重心が後側に振れたりするため、検出速度（実際の速度）ωも振動（時間の経過に沿って速度が上下動）してしまう。
【００２６】
速度指令ω＊ と検出速度（実際の速度）ωは略一致して走行が行われているとき（走行負荷トルクがモータトルク特性の範囲内にあるとき、または、無負荷走行とき）において、ピッチング走行状態に入った場合には、速度ＰＩ演算により、速度指令ω＊ と検出速度ωを一致させるようにトルク電流指令Ｉｑ ＊ が変化するため、ピッチング走行現象が抑制される。
【００２７】
しかし、速度指令ω＊ と検出速度（実際の速度）ωが一致して走行していないとき（走行負荷トルクがモータトルク特性以上となり、モータトルク特性に張り付いて、検出速度ωが速度指令ω＊ よりも低くなった状態で走行が行われているとき）において、ピッチング走行状態に入った場合には、速度ＰＩ演算によるトルク電流指令Ｉｑ ＊ はモータトルク特性によりリミットされているため（つまりトルク電流指令Ｉｑ ＊ が最大となっているため）、トルク電流指令Ｉｑ ＊ は変化しない。このため、ピッチング走行現象は抑制されず電動車輌は振動状態のまま走行する。このように振動状態のままで走行が行われると、運転者は恐怖を感じてしまう。
【００２８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、電動車輌を負荷走行させた場合にピッチング走行が発生しても、このピッチング現象を迅速に抑制して安定走行を可能とする速度指令制御部及び電動車輌の速度制御装置を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の速度指令制御部の構成は、電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度を基に、ピッチング現象が発生していることを検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生時の最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値になっている速度指令を求めて外部に出力する速度指令調整部とを有することを特徴とする。
【００３０】
また本発明の速度指令制御部の構成は、電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度及び前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令が、予め設定した設定速度以上のときに、予め決めたサンプリング期間毎に検出速度をサンプリングし、各サンプリング期間の最大検出速度と最小検出速度との差が予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生を検出したサンプリング期間における最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値となっている速度指令を求めて外部に出力する速度指令調整部とを有することを特徴とする。
【００３１】
また本発明の速度指令制御部の構成は、電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度及び前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令が、予め設定した設定速度以上のときに、予め決めたサンプリング期間毎に検出速度をサンプリングし、各サンプリング期間の最大検出速度と最小検出速度との差が予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生を検出したサンプリング期間における最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値となっている速度指令を求めて外部に出力し、しかも、外部に出力する速度指令の値を予め決めた保留期間にわたって最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値に保持する速度指令調整部とを有することを特徴とする。
【００３２】
また本発明の速度指令制御部の構成は、電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度及び前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令が、予め設定した設定速度以上のときに、予め決めたサンプリング期間毎に検出速度をサンプリングし、各サンプリング期間の最大検出速度と最小検出速度との差が予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生を検出したサンプリング期間における最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値となっている速度指令を求めて外部に出力し、しかも、外部に出力する速度指令の値を予め決めた保留期間にわたって最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値に保持した後に速度指令の値を上昇させる速度指令調整部とを有することを特徴とする。
【００３３】
また本発明の速度指令制御部の構成は、電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度及び前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令が、予め設定した設定速度以上のときに、予め決めたサンプリング期間毎に検出速度をサンプリングし、各サンプリング期間の最大検出速度と最小検出速度との差が予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生を検出したサンプリング期間における最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値となっている速度指令を求めて外部に出力し、しかも、外部に出力する速度指令の値を予め決めた保留期間にわたって最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値に保持した後に速度指令の値を上昇させ、この上昇率は電動車輌が停止状態から加速していくときの上昇率よりも小さくしている速度指令調整部とを有することを特徴とする。
【００３４】
また本発明の電動車輌の速度制御装置は、上記速度指令制御部と、
前記速度指令制御部から出力された速度指令に応じたトルク電流指令と、励磁電流指令を出力するベクトル制御装置と、
前記トルク電流指令と前記励磁電流指令に応じた三相電圧指令を、駆動源である交流電動機に交流電流を供給するインバータに送るモータ駆動指令制御部とを有することを特徴とする。
この場合、前記交流電動機は誘導電動機、または、同期電動機を採用する。
【００３５】
また本発明の電動車輌の速度制御装置は、上記速度指令制御部と、
前記速度指令制御部から出力された速度指令に応じたデューティー指令を出力するモータ駆動指令制御部と、
前記デューティー指令に応じた直流電流を、駆動源である直流電動機に供給する電流制御部とを有することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、従来技術と同一機能を果たす部分には同一符号を付し、重複する部分の説明は簡略化する。
【００３７】
図１は、本発明に係る、ベクトル制御方式を用いた電動車輌の速度制御装置を示すブロック図である。
【００３８】
図１に示すように、この速度制御装置は、速度指令制御部１００Ａと、ベクトル制御部２００とモータ駆動指令制御部３００を主要構成としている。
【００３９】
ベクトル制御部２００，モータ駆動指令制御部３００や、アクセル１０，インバータ２０，誘導電動機３０，回転数センサ４０，バッテリＢは、図７に示す従来技術と同一の機能を有している。
【００４０】
即ち、ベクトル制御部２００は、電動車輌の実際の速度（検出速度）ωを速度指令ω＊ にするための、二相のトルク電流指令Ｉｑ ＊ と励磁電流指令Ｉ１ｄ ＊ を出力する。モータ駆動指令制御部３００は、電流指令Ｉｑ ＊ ，Ｉ１ｄ ＊ に応じた三相の電圧指令（モータ駆動指令）Ｖｕ ＊ ，Ｖ ｖ ＊ ，Ｖｗ ＊ を出力する。
【００４１】
そして、インバータ２０は、電圧指令（モータ駆動指令）Ｖｕ ＊ ，Ｖ ｖ ＊ ，Ｖｗ ＊ に応じて、バッテリＢの直流電流を三相交流電流に変換して誘導電動機３０に供給する。これにより、誘導電動機３０を駆動して、電動車輌を走行させる。また、誘導電動機３０の回転速度は、回転数センサ（パルスピックアップ）４０により検出されており、回転数センサ４０からは回転速度を示すパルス信号Ｐが出力されており、このパルス信号Ｐを基に検出速度ωが求められる。
【００４２】
速度指令制御部１００Ａは、アクセル入力処理部１０１と、クッション処理部１０２と、トルク電流指令リミット処理部１０３の他に、新たに、ピッチング検出部１０４と速度指令調整部１０５を有している。
【００４３】
このうち、アクセル入力処理部１０１と、クッション処理部１０２と、トルク電流指令リミット処理部１０３は、図７に示す従来技術と同様な機能を有している。
【００４４】
即ち、アクセル入力処理部１０１には、アクセル１０の踏込量に応じたアクセル電圧Ｖｉｎが入力される。そうすると、アクセル入力処理部１０１は、アクセル電圧Ｖｉｎに応じた速度指令ω＊ を出力する。
クッション処理部１０２は、アクセル１０が踏み込まれてから、一定時間遅れてから速度指令ω＊ を出力する。
トルク電流指令リミット処理部１０３は、検出速度ωに応じたトルク電流指令リミット値Ｉｑ −ｌｉｍを出力する。このトルク電流指令リミット値Ｉｑ −ｌｉｍの最大値はＩｑ０となっている。なお、ωｂ は基底速度である。
【００４５】
ピッチング検出部１０４は、アクセル入力処理部１０１から出力されてクッション処理部１０２を通ってきた速度指令ω＊ と、検出速度（実際の速度）ωを基に、図２のフローチャートで示す処理をすることにより、ピッチングの発生を検出する。
【００４６】
まず、アクセル入力処理部１０１から出力された速度指令ω＊ 、及び、検出速度ωが、共に設定速度（例えば１０Ｋｍ／ｈ）以上であることを条件（ステップ１）に、ピッチング検出動作を開始する。
【００４７】
ピッチング検出動作は予め決めたサンプリング期間毎（例えば１秒毎）に連続して行う。つまり、先行するサンプリング期間（例えば１秒間）でピッチング検出動作を行うと共に、このサンプリング期間の直後の後行するサンプリング期間（例えば１秒間）においてもピッチング検出動作を行う。このピッチング検出動作では、まず、１秒間の各サンプリング期間において連続して検出速度ωをサンプリングし、このサンプリング期間中における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ を抽出する（ステップ２）。そして、最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ との差が、予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには（ステップ３）、ピッチングが発生したと判定する（ステップ４）。
【００４８】
ピッチングが発生したと判定したら、ピッチング検出信号αを速度指令調整部１０５に向けて出力する。同時に、このサンプリング期間における、検出速度ωの最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ を速度指令調整部１０５に向けて出力する。なお、速度指令調整部１０５に検出速度ωを入力しておき、ピッチングが発生したサンプリング期間における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ を、速度指令調整部１０５が検出するようにしてもよい。
【００４９】
このピッチング検出部１０４では、アクセル入力処理部１０１から出力された速度指令ω＊ 、及び、検出速度ωが、共に設定速度（例えば１０Ｋｍ／ｈ）以上であることを条件に、ピッチング検出動作を開始するため、電動車輌が停止状態から設定速度にまで加速する期間において、最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ との差が、予め決めたピッチング検出レベルよりも大きくなったとしても、ピッチングが発生したとは判定しない。このような設定速度以下においては、電動車輌の速度が振動（時間の経過に沿って速度が上下動）しても、問題とはならないので、このような判定手法を採用している。この結果、電動車輌が設定速度以下で走行しているときに、ピッチングが発生したと誤判定することがなくなる。
【００５０】
また、サンプリング期間は例えば１秒間としているが、この期間は、各種の電動車輌をピッチング走行させたときの振動周波数より決定した。このサンプリング期間は、速度の山（速度が上昇した後に下降する部分）が少なくとも２つ存在し、かつ、速度の谷（速度が下降した後に上昇する部分）が少なくとも２つ存在することを条件として決定したものである。
【００５１】
速度指令調整部１０５は、ピッチング検出信号αが入力されていないときには、アクセル出力処理部１０１から出力された速度指令ω＊ をそのまま通過させて、ベクトル制御部２００に送る。
【００５２】
一方、ピッチング検出信号αが入力されたときには、速度指令調整部１０５は、アクセル出力処理部１０１から出力された速度指令ω＊ をそのまま通過させることなく、その代わりに、図３のフローチャートで示す処理をすることにより求めた値となっている速度指令ω＊ を、ベクトル制御部２００に送る。
【００５３】
ここで、ピッチング検出部１０４によりピッチングの発生が検出されて、速度指令調整部１０５に、ピッチング検出信号αが入力されたときの動作を、図３に基づき説明する。
【００５４】
図３に示すように、ピッチングの発生が検出されたら（ステップ１１）、速度指令ω＊ の値を、（最大検出速度ωｍａｘ ＋最小検出速度ωｍｉｎ ）／２とする（ステップ１２）。最大検出速度ωｍａｘ 及び最小検出速度ωｍｉｎ は、ピッチング検出部１０４から速度指令調整部１０５に送られてきた速度、または、速度指令調整部１０５自体で検出したものである。このように、値を、（最大検出速度ωｍａｘ ＋最小検出速度ωｍｉｎ ）／２とした速度指令ω＊ を、ベクトル制御部２００に送る。
【００５５】
そして、速度指令ω＊ の値を（最大検出速度ωｍａｘ ＋最小検出速度ωｍｉｎ ）／２とした状態を、予め設定した保留期間Ｔだけ保留しておく。そして、この保留期間Ｔが経過したら速度指令ω＊ の値を、アクセル１０の踏込量に応じた値（即ち、アクセル入力処理部１０１から出力される速度指令ω＊ の値）に向かって上昇させていく（ステップ１３）。このとき、保留期間Ｔが経過後に速度指令ω＊ の値を上昇させていく割合（上昇率）は、電動車輌が停止状態から設定速度にまで加速する期間において速度指令ω＊ を上昇させていく割合（上昇率）よりも小さくしており、速度指令ω＊ を上昇させていったときになるべくピッチングが発生しないようにしている。
【００５６】
図４は、ピッチングが発生したときの、速度指令ω＊ と検出速度ωとの関係を示している。図４において、時刻ｔ１にてピッチングを検出し、このとき、速度指令ω＊ の値を、（最大検出速度ωｍａｘ ＋最小検出速度ωｍｉｎ ）／２に変更しており、保留期間Ｔにおいて、速度指令ω＊ の値を（最大検出速度ωｍａｘ ＋最小検出速度ωｍｉｎ ）／２に保持している。そして、保留期間Ｔの経過後は、速度指令ω＊ の値を増加させている。この場合、電動車輌が停止状態から設定速度にまで加速する期間において速度指令ω＊ を上昇させていく割合（上昇率γ１）に対して、保留期間Ｔが経過後に速度指令ω＊ の値を上昇させていく割合（上昇率γ２）を小さくしている。
【００５７】
このように、本実施の形態における速度指令制御部１００Ａでは、ピッチング検出部１０４にてピッチングの発生を検出すると、速度指令ω＊ の値が、（最大検出速度ωｍａｘ ＋最小検出速度ωｍｉｎ ）／２に変更（減少）される。このため、ピッチングの発生が抑制される。このとき、電動車輌の実際の速度（検出速度）ωは大きく低下することはないため、運転者は違和感を感じることなく、自然なフィーリングで運転を続けることができる。
【００５８】
図５は、本実施の形態に係る速度制御装置を搭載した電動車輌を実際に走行させて、ピッチングが発生したときに、ピッチング抑制制御をしたときの、速度指令ω＊ と検出速度ωとの実際の変化状態を示す特性図である。
【００５９】
図５において、時刻ｔ１１においてピッチング発生を検出したので、速度指令ω＊ の値を、時刻ｔ１１を含むサンプリング期間における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ の和の１／２の値に変更し、保留期間Ｔ１にわたりこの値を保持している。
【００６０】
この保留期間Ｔ１における時刻ｔ１２においても更にピッチング発生を検出したので、速度指令ω＊ の値を、時刻ｔ１２を含むサンプリング期間における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ の和の１／２の値に変更し、保留期間Ｔ２にわたりこの値を保持している。
【００６１】
この保留期間Ｔ２における時刻ｔ１３においても更にピッチング発生を検出したので、速度指令ω＊ の値を、時刻ｔ１３を含むサンプリング期間における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ の和の１／２の値に変更し、保留期間Ｔ３にわたりこの値を保持している。
【００６２】
保留期間Ｔ３が経過したら、速度指令ω＊ の値を上昇させていく。この上昇率は、電動車輌が停止状態から加速する期間Ｔ０における上昇率よりも、小さくしている。
【００６３】
速度指令ω＊ の値を上昇させていく途中の期間の時刻ｔ１４において、再びピッチング発生を検出したので、速度指令ω＊ の値を、時刻ｔ１４を含むサンプリング期間における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ の和の１／２の値に変更し、保留期間Ｔ４にわたりこの値を保持している。
【００６４】
保留期間Ｔ４が経過したら、速度指令ω＊ の値を上昇させていく。この上昇率は、電動車輌が停止状態から加速する期間Ｔ０における上昇率よりも、小さくしている。
【００６５】
速度指令ω＊ の値を上昇させていく途中の期間の時刻ｔ１５において、再びピッチング発生を検出したので、速度指令ω＊ の値を、時刻ｔ１５を含むサンプリング期間における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ の和の１／２の値に変更し、保留期間Ｔ５にわたりこの値を保持している。
なお、保留期間Ｔ１〜Ｔ５は同じ時間である。
【００６６】
このようなピッチング抑制制御をすることにより、ピッチング現象を迅速・確実に抑制することができ、悪路であっても安定した走行が可能になる。
【００６７】
なお、図１の例では、駆動電動機として誘導電動機を用いた速度制御装置であったが、駆動電動機として同期電動機を用いた速度制御装置であっても、本願発明を適用することができる。
つまり、図１に示す速度指令制御部１００Ａと、同期電動機用の汎用のベクトル制御装置と、同期電動機用の汎用のモータ駆動指令制御部と、インバータと、同期電動機を用いることにより、電動車輌のピッチング現象を抑制制御する速度制御装置を実現することができる。
【００６８】
更に、駆動電動機として直流電動機を用いた速度制御装置であっても、本願発明を適用することができる。図６を、その概要を示したものである。図６において、速度指令制御部１００Ｂは、図１に示す速度指令制御部１００Ｂと同様であるがトルク電流指令リミット処理部１０３は有していない。モータ駆動指令制御部３００Ｂは、速度指令ω＊ に応じたデューティー指令Ｄを出力する。電流制御部４００は、デューティー指令Ｄに応じた値の電流値となっている直流電流を直流モータ３０Ｂに供給する。このため、速度指令制御部１００Ｂから出力される速度指令ω＊ （この値はピッチング現象が発生したときには、その値が変更される）に応じて、直流モータ３０Ｂの速度が制御される。直流モータ３０Ｂの検出速度ωは、回転数センサ４０Ｂにより検出される。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の速度指令制御部及び速度制御装置では、ピッチング現象を検出したときに、速度指令の値を、ピッチング発生時の最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値に変更するようにしているため、ピッチング走行が発生しても、このピッチング現象を迅速に抑制して安定走行を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る速度制御装置を示すブロック構成図である。
【図２】ピッチング検出動作を示すフローチャートである。
【図３】ピッチング抑制制御を示すフローチャートである。
【図４】ピッチング抑制制御をしたときの速度指令と検出速度との関係を示す特性図である。
【図５】実際の電動車輌においてピッチング抑制制御をしたときの、速度指令と検出速度との関係を示す特性図である。
【図６】駆動電動機が直流電動機であるときの、本発明の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図７】従来技術に係る速度制御装置を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１０ アクセル
２０ インバータ
３０，３０Ｂ 誘導電動機
４０，４０Ｂ 回転数センサ
１００，１００Ａ，１００Ｂ 速度指令制御部
１０１ アクセル入力処理部
１０２ クッション処理部
１０３ トルク電流指令リミット処理部
１０４ ピッチング検出部
１０５ 速度指令調整部
２００ ベクトル制御部
３００，３００Ｂ モータ駆動指令制御部
Ｂ バッテリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、速度指令制御部及び電動車輌の速度制御装置に関し、電動車輌を負荷走行させたときに電動車輌がピッチング走行しても、ピッチング現象を迅速・確実に抑制することができるように工夫したものである。なお、負荷走行とは、電動車輌が荷物などを積載した状態で走行することをいう。
【０００２】
【従来の技術】
電動式フォークリフトや電気自動車等の電動車輌では、バッテリの直流電圧をインバータにより交流電圧に変換して交流電動機を駆動し、この交流電動機を駆動源として走行時の駆動力を得ている。この種の駆動電動機には誘導電動機が多用されており、誘導電動機の速度制御方式としてベクトル制御方式が採用されている（例えば特許文献１参照）。図７は、従来技術に係る、ベクトル制御方式を用いた電動車輌の速度制御装置を示すブロック図である。
【０００３】
図７に示すように、この速度制御装置は、速度指令制御部１００と、ベクトル制御部２００とモータ駆動指令制御部３００を主要構成としている。
【０００４】
この速度制御装置の制御動作を概説すると、次の通りとなる。即ち、速度指令制御部１００は、アクセル１０の踏込量に応じた（比例）した速度指令ω＊ を出力する。ベクトル制御部２００は、電動車輌の実際の速度（検出速度）ωを速度指令ω＊ にするための、二相のトルク電流指令Ｉｑ ＊ と励磁電流指令Ｉ１ｄ ＊ を出力する。モータ駆動指令制御部３００は、電流指令Ｉｑ ＊ ，Ｉ１ｄ ＊ に応じた三相の電圧指令（モータ駆動指令）Ｖｕ ＊ ，Ｖ ｖ ＊ ，Ｖｗ ＊ を出力する。
【０００５】
インバータ２０は、電圧指令（モータ駆動指令）Ｖｕ ＊ ，Ｖ ｖ ＊ ，Ｖｗ ＊ に応じて、バッテリＢの直流電流を三相交流電流に変換して誘導電動機３０に供給する。これにより、誘導電動機３０を駆動して、電動車輌を走行させる。この結果、アクセル１０の踏込量に応じた電動車輌の速度制御をすることができる。
【０００６】
なお、誘導電動機３０の回転速度は、回転数センサ（パルスピックアップ）４０により検出されており、回転数センサ４０からは回転速度を示すパルス信号Ｐが出力されており、このパルス信号Ｐを基に検出速度ωが求められる。
【０００７】
次に、上述した速度制御装置の各制御部１００，２００，３００の詳細構成及び動作を説明する。
【０００８】
速度指令制御部１００は、アクセル入力処理部１０１と、クッション処理部１０２とトルク電流指令リミット処理部１０３を有している。
【０００９】
アクセル入力処理部１０１には、アクセル１０の踏込量に応じたアクセル電圧Ｖｉｎが入力される。そうすると、アクセル入力処理部１０１は、アクセル電圧Ｖｉｎに応じた速度指令ω＊ を出力する。
クッション処理部１０２は、アクセル１０が踏み込まれてから、一定時間遅れてから速度指令ω＊ を出力する。
トルク電流指令リミット処理部１０３は、検出速度ωに応じたトルク電流指令リミット値Ｉｑ −ｌｉｍを出力する。このトルク電流指令リミット値Ｉｑ −ｌｉｍの最大値はＩｑ０となっている。なお、ωｂ は基底速度である。
【００１０】
ベクトル制御部２００は、ＰＩ（比例積分）演算部２０１と磁束指令部２０２とすべり演算部２０３と速度演算部２０４などを有している。
【００１１】
ＰＩ演算部２０１は、速度指令ω＊ と検出速度ωとの偏差である偏差速度Δωと、速度ＰＩゲインＫｐ，Ｋｉ を基に、ＰＩ演算をすることによりトルク電流指令Ｉｑ ＊ を求める。ただし、トルク電流指令Ｉｑ ＊ の値は、トルク電流指令リミット値Ｉｑ −ｌｉｍを上限としてリミットされる。また、速度ＰＩゲインＫｐ，Ｋｉ は、検出速度ωが基底速度ωｂ を越えると、後述するように、乗算器２０５，２０６により所定倍される。
【００１２】
磁束指令部２０２は、検出速度ωに応じた磁束指令λ＊ を出力する。この磁束指令λ＊ の最大値はλｏ となっている。なお、ωｂ は基底速度である。
【００１３】
磁束指令λ＊ は、励磁電流指令Ｉ１ｄ ＊ の応答性を高めるためゲインＧ倍される。そして、Ｍ（相互インダクタンス）変動補償テーブル２０７及び割算器２０８を経て、励磁電流指令Ｉ１ｄ ＊ が得られる。
また、磁束指令λ＊ は、一次遅れ部２０９を経て、磁束指令λ１ ＊ となる。なお、τ２ は二次時定数である。
【００１４】
乗算ゲイン演算器２１０は、固定値であるＩｄｏ （＝Ｍλｏ ）を、Ｉｄ（＝Ｍλ１ ＊ ）で除算することにより、乗算ゲインを求め、この乗算ゲインは、乗算器２０５，２０６により速度ＰＩゲインＫｐ，Ｋｉ に乗算される。なお、乗算ゲインは、検出速度ωが基底速度ωｂ よりも小さいときには、λ１ ＊ ＝λｏ となるため、１となり、検出速度ωが基底速度ωｂ よりも大きいときには、λ１ ＊ ＜λｏ となるため、１よりも大きくなる。
【００１５】
すべり演算部２０３は、励磁電流指令Ｉ１ｄ ＊ に対応した磁束指令λ１ ＊ と、トルク電流指令Ｉｑ ＊ から、滑り速度ωｓ を求める。速度演算部２０４は、パルス信号Ｐから検出速度ωを求める。そして、滑り速度ωｓ と検出速度ωを加えることにより、一次角速度ωｏ が得られる。
【００１６】
モータ駆動指令制御部３００は、電流制御部３０１と座標変換部３０２，３０３と積分器３０４と速度推定部３０５などを有している。
【００１７】
電流制御部３０１は、励磁電流指令Ｉ１ｄ ＊ 及びトルク電流指令Ｉｑ ＊ に対してゲインＫｉｄ及びゲインＫｌｑを乗算した値と、励磁電流検出値Ｉ１ｄ及びトルク電流検出値Ｉ１ｑとの偏差、並びに、一次角速度ωｏ を用いて、二相の励磁電圧指令Ｖｄ ＊ 及びトルク電圧指令Ｖｑ ＊ を求める。二相の励磁電圧指令Ｖｄ ＊ 及びトルク電圧指令Ｖｑ ＊ は、座標変換器３０３により、三相の電圧指令（モータ駆動指令）Ｖｕ ＊ ，Ｖ ｖ ＊ ，Ｖｗ ＊ となる。
なお、励磁電流検出値Ｉ１ｄ及びトルク電流検出値Ｉ１ｑは、検出三相電流Ｉｕ，Ｉｗ を座標変換器３０２にて座標変換することにより得られる。
【００１８】
積分器３０４は、一次角速度ωｏ から座標変換に必要な位相角θ（ｄ軸と回転子のなす角）を求める。
【００１９】
速度推定部３０５は、励磁電圧指令Ｖｄ ＊ ，トルク電圧指令Ｖｑ ＊ ，検出三相電流Ｉｕ，Ｉｗ を基に、誘導電動機３０の回転速度を推定する。回転数センサ４０を用いないときには、この速度推定部３０５にて推定した推定速度が、検出速度ωの代わりに使用される。
【００２０】
上記の説明の例は、電動車輌の駆動電動機として誘導電動機を用い、ベクトル制御方式により速度制御をしているものであるが、電動車輌の駆動電動機として同期電動機を用い、ベクトル制御方式により速度制御をしているものや、電動車輌の駆動電動機として直流電動機を用い、直流電動機に供給する電流通流率（デューティー）を調整することにより速度制御をするものなどもある。
【００２１】
【特許文献１】
特開２０００−３０８３９９ 号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す速度制御装置において、アクセル１０の踏込量（操作量）が最大のときには、速度指令ω＊ も最大となり、誘導電動機３０の検出速度ωが指令速度指令ω＊ に一致するように、ＰＩ演算によりトルク電流指令Ｉｑ ＊ が演算される。
【００２３】
アクセル１０の踏込量（操作量）が最大で速度指令ω＊ も最大となったときにおいて電動車輌を無負荷走行させた場合や、アクセル１０の踏込量（操作量）を小さくして速度指令ω＊ を低速として走行させた場合には、誘導電動機３０のモータトルク特性は走行負荷トルクに対して十分余裕があるため、速度指令ω＊ と検出速度（実際の速度）ωは略一致して走行が行われる。
【００２４】
しかし、アクセル１０の踏込量（操作量）が最大で速度指令ω＊ も最大となったときにおいて電動車輌を負荷走行させた場合には、誘導電動機３０のモータトルク特性は走行負荷トルク特性と釣り合った点で走行することとなり、検出速度（実際の速度）ωが速度指令ω＊ よりも低くなった状態で走行が行われる。
【００２５】
そして、電動車輌の走行中に走行負荷トルクが変動した場合（例えば、走行路面が平坦路面から悪路になった場合）には、その電動車輌の持つ固有振動により共振し電動車輌はピッチング走行することがある。このようにピッチング走行状態になると、電動車輌の前側が沈んで後側が浮び車体重心が前側に振れたり、電動車輌の前側が浮いて後側が沈み車体重心が後側に振れたりするため、検出速度（実際の速度）ωも振動（時間の経過に沿って速度が上下動）してしまう。
【００２６】
速度指令ω＊ と検出速度（実際の速度）ωは略一致して走行が行われているとき（走行負荷トルクがモータトルク特性の範囲内にあるとき、または、無負荷走行とき）において、ピッチング走行状態に入った場合には、速度ＰＩ演算により、速度指令ω＊ と検出速度ωを一致させるようにトルク電流指令Ｉｑ ＊ が変化するため、ピッチング走行現象が抑制される。
【００２７】
しかし、速度指令ω＊ と検出速度（実際の速度）ωが一致して走行していないとき（走行負荷トルクがモータトルク特性以上となり、モータトルク特性に張り付いて、検出速度ωが速度指令ω＊ よりも低くなった状態で走行が行われているとき）において、ピッチング走行状態に入った場合には、速度ＰＩ演算によるトルク電流指令Ｉｑ ＊ はモータトルク特性によりリミットされているため（つまりトルク電流指令Ｉｑ ＊ が最大となっているため）、トルク電流指令Ｉｑ ＊ は変化しない。このため、ピッチング走行現象は抑制されず電動車輌は振動状態のまま走行する。このように振動状態のままで走行が行われると、運転者は恐怖を感じてしまう。
【００２８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、電動車輌を負荷走行させた場合にピッチング走行が発生しても、このピッチング現象を迅速に抑制して安定走行を可能とする速度指令制御部及び電動車輌の速度制御装置を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の速度指令制御部の構成は、電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度を基に、ピッチング現象が発生していることを検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生時の最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値になっている速度指令を求めて外部に出力する速度指令調整部とを有することを特徴とする。
【００３０】
また本発明の速度指令制御部の構成は、電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度及び前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令が、予め設定した設定速度以上のときに、予め決めたサンプリング期間毎に検出速度をサンプリングし、各サンプリング期間の最大検出速度と最小検出速度との差が予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生を検出したサンプリング期間における最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値となっている速度指令を求めて外部に出力する速度指令調整部とを有することを特徴とする。
【００３１】
また本発明の速度指令制御部の構成は、電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度及び前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令が、予め設定した設定速度以上のときに、予め決めたサンプリング期間毎に検出速度をサンプリングし、各サンプリング期間の最大検出速度と最小検出速度との差が予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生を検出したサンプリング期間における最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値となっている速度指令を求めて外部に出力し、しかも、外部に出力する速度指令の値を予め決めた保留期間にわたって最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値に保持する速度指令調整部とを有することを特徴とする。
【００３２】
また本発明の速度指令制御部の構成は、電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度及び前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令が、予め設定した設定速度以上のときに、予め決めたサンプリング期間毎に検出速度をサンプリングし、各サンプリング期間の最大検出速度と最小検出速度との差が予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生を検出したサンプリング期間における最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値となっている速度指令を求めて外部に出力し、しかも、外部に出力する速度指令の値を予め決めた保留期間にわたって最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値に保持した後に速度指令の値を上昇させる速度指令調整部とを有することを特徴とする。
【００３３】
また本発明の速度指令制御部の構成は、電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度及び前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令が、予め設定した設定速度以上のときに、予め決めたサンプリング期間毎に検出速度をサンプリングし、各サンプリング期間の最大検出速度と最小検出速度との差が予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生を検出したサンプリング期間における最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値となっている速度指令を求めて外部に出力し、しかも、外部に出力する速度指令の値を予め決めた保留期間にわたって最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値に保持した後に速度指令の値を上昇させ、この上昇率は電動車輌が停止状態から加速していくときの上昇率よりも小さくしている速度指令調整部とを有することを特徴とする。
【００３４】
また本発明の電動車輌の速度制御装置は、上記速度指令制御部と、
前記速度指令制御部から出力された速度指令に応じたトルク電流指令と、励磁電流指令を出力するベクトル制御装置と、
前記トルク電流指令と前記励磁電流指令に応じた三相電圧指令を、駆動源である交流電動機に交流電流を供給するインバータに送るモータ駆動指令制御部とを有することを特徴とする。
この場合、前記交流電動機は誘導電動機、または、同期電動機を採用する。
【００３５】
また本発明の電動車輌の速度制御装置は、上記速度指令制御部と、
前記速度指令制御部から出力された速度指令に応じたデューティー指令を出力するモータ駆動指令制御部と、
前記デューティー指令に応じた直流電流を、駆動源である直流電動機に供給する電流制御部とを有することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、従来技術と同一機能を果たす部分には同一符号を付し、重複する部分の説明は簡略化する。
【００３７】
図１は、本発明に係る、ベクトル制御方式を用いた電動車輌の速度制御装置を示すブロック図である。
【００３８】
図１に示すように、この速度制御装置は、速度指令制御部１００Ａと、ベクトル制御部２００とモータ駆動指令制御部３００を主要構成としている。
【００３９】
ベクトル制御部２００，モータ駆動指令制御部３００や、アクセル１０，インバータ２０，誘導電動機３０，回転数センサ４０，バッテリＢは、図７に示す従来技術と同一の機能を有している。
【００４０】
即ち、ベクトル制御部２００は、電動車輌の実際の速度（検出速度）ωを速度指令ω＊ にするための、二相のトルク電流指令Ｉｑ ＊ と励磁電流指令Ｉ１ｄ ＊ を出力する。モータ駆動指令制御部３００は、電流指令Ｉｑ ＊ ，Ｉ１ｄ ＊ に応じた三相の電圧指令（モータ駆動指令）Ｖｕ ＊ ，Ｖ ｖ ＊ ，Ｖｗ ＊ を出力する。
【００４１】
そして、インバータ２０は、電圧指令（モータ駆動指令）Ｖｕ ＊ ，Ｖ ｖ ＊ ，Ｖｗ ＊ に応じて、バッテリＢの直流電流を三相交流電流に変換して誘導電動機３０に供給する。これにより、誘導電動機３０を駆動して、電動車輌を走行させる。また、誘導電動機３０の回転速度は、回転数センサ（パルスピックアップ）４０により検出されており、回転数センサ４０からは回転速度を示すパルス信号Ｐが出力されており、このパルス信号Ｐを基に検出速度ωが求められる。
【００４２】
速度指令制御部１００Ａは、アクセル入力処理部１０１と、クッション処理部１０２と、トルク電流指令リミット処理部１０３の他に、新たに、ピッチング検出部１０４と速度指令調整部１０５を有している。
【００４３】
このうち、アクセル入力処理部１０１と、クッション処理部１０２と、トルク電流指令リミット処理部１０３は、図７に示す従来技術と同様な機能を有している。
【００４４】
即ち、アクセル入力処理部１０１には、アクセル１０の踏込量に応じたアクセル電圧Ｖｉｎが入力される。そうすると、アクセル入力処理部１０１は、アクセル電圧Ｖｉｎに応じた速度指令ω＊ を出力する。
クッション処理部１０２は、アクセル１０が踏み込まれてから、一定時間遅れてから速度指令ω＊ を出力する。
トルク電流指令リミット処理部１０３は、検出速度ωに応じたトルク電流指令リミット値Ｉｑ −ｌｉｍを出力する。このトルク電流指令リミット値Ｉｑ −ｌｉｍの最大値はＩｑ０となっている。なお、ωｂ は基底速度である。
【００４５】
ピッチング検出部１０４は、アクセル入力処理部１０１から出力されてクッション処理部１０２を通ってきた速度指令ω＊ と、検出速度（実際の速度）ωを基に、図２のフローチャートで示す処理をすることにより、ピッチングの発生を検出する。
【００４６】
まず、アクセル入力処理部１０１から出力された速度指令ω＊ 、及び、検出速度ωが、共に設定速度（例えば１０Ｋｍ／ｈ）以上であることを条件（ステップ１）に、ピッチング検出動作を開始する。
【００４７】
ピッチング検出動作は予め決めたサンプリング期間毎（例えば１秒毎）に連続して行う。つまり、先行するサンプリング期間（例えば１秒間）でピッチング検出動作を行うと共に、このサンプリング期間の直後の後行するサンプリング期間（例えば１秒間）においてもピッチング検出動作を行う。このピッチング検出動作では、まず、１秒間の各サンプリング期間において連続して検出速度ωをサンプリングし、このサンプリング期間中における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ を抽出する（ステップ２）。そして、最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ との差が、予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには（ステップ３）、ピッチングが発生したと判定する（ステップ４）。
【００４８】
ピッチングが発生したと判定したら、ピッチング検出信号αを速度指令調整部１０５に向けて出力する。同時に、このサンプリング期間における、検出速度ωの最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ を速度指令調整部１０５に向けて出力する。なお、速度指令調整部１０５に検出速度ωを入力しておき、ピッチングが発生したサンプリング期間における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ を、速度指令調整部１０５が検出するようにしてもよい。
【００４９】
このピッチング検出部１０４では、アクセル入力処理部１０１から出力された速度指令ω＊ 、及び、検出速度ωが、共に設定速度（例えば１０Ｋｍ／ｈ）以上であることを条件に、ピッチング検出動作を開始するため、電動車輌が停止状態から設定速度にまで加速する期間において、最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ との差が、予め決めたピッチング検出レベルよりも大きくなったとしても、ピッチングが発生したとは判定しない。このような設定速度以下においては、電動車輌の速度が振動（時間の経過に沿って速度が上下動）しても、問題とはならないので、このような判定手法を採用している。この結果、電動車輌が設定速度以下で走行しているときに、ピッチングが発生したと誤判定することがなくなる。
【００５０】
また、サンプリング期間は例えば１秒間としているが、この期間は、各種の電動車輌をピッチング走行させたときの振動周波数より決定した。このサンプリング期間は、速度の山（速度が上昇した後に下降する部分）が少なくとも２つ存在し、かつ、速度の谷（速度が下降した後に上昇する部分）が少なくとも２つ存在することを条件として決定したものである。
【００５１】
速度指令調整部１０５は、ピッチング検出信号αが入力されていないときには、アクセル出力処理部１０１から出力された速度指令ω＊ をそのまま通過させて、ベクトル制御部２００に送る。
【００５２】
一方、ピッチング検出信号αが入力されたときには、速度指令調整部１０５は、アクセル出力処理部１０１から出力された速度指令ω＊ をそのまま通過させることなく、その代わりに、図３のフローチャートで示す処理をすることにより求めた値となっている速度指令ω＊ を、ベクトル制御部２００に送る。
【００５３】
ここで、ピッチング検出部１０４によりピッチングの発生が検出されて、速度指令調整部１０５に、ピッチング検出信号αが入力されたときの動作を、図３に基づき説明する。
【００５４】
図３に示すように、ピッチングの発生が検出されたら（ステップ１１）、速度指令ω＊ の値を、（最大検出速度ωｍａｘ ＋最小検出速度ωｍｉｎ ）／２とする（ステップ１２）。最大検出速度ωｍａｘ 及び最小検出速度ωｍｉｎ は、ピッチング検出部１０４から速度指令調整部１０５に送られてきた速度、または、速度指令調整部１０５自体で検出したものである。このように、値を、（最大検出速度ωｍａｘ ＋最小検出速度ωｍｉｎ ）／２とした速度指令ω＊ を、ベクトル制御部２００に送る。
【００５５】
そして、速度指令ω＊ の値を（最大検出速度ωｍａｘ ＋最小検出速度ωｍｉｎ ）／２とした状態を、予め設定した保留期間Ｔだけ保留しておく。そして、この保留期間Ｔが経過したら速度指令ω＊ の値を、アクセル１０の踏込量に応じた値（即ち、アクセル入力処理部１０１から出力される速度指令ω＊ の値）に向かって上昇させていく（ステップ１３）。このとき、保留期間Ｔが経過後に速度指令ω＊ の値を上昇させていく割合（上昇率）は、電動車輌が停止状態から設定速度にまで加速する期間において速度指令ω＊ を上昇させていく割合（上昇率）よりも小さくしており、速度指令ω＊ を上昇させていったときになるべくピッチングが発生しないようにしている。
【００５６】
図４は、ピッチングが発生したときの、速度指令ω＊ と検出速度ωとの関係を示している。図４において、時刻ｔ１にてピッチングを検出し、このとき、速度指令ω＊ の値を、（最大検出速度ωｍａｘ ＋最小検出速度ωｍｉｎ ）／２に変更しており、保留期間Ｔにおいて、速度指令ω＊ の値を（最大検出速度ωｍａｘ ＋最小検出速度ωｍｉｎ ）／２に保持している。そして、保留期間Ｔの経過後は、速度指令ω＊ の値を増加させている。この場合、電動車輌が停止状態から設定速度にまで加速する期間において速度指令ω＊ を上昇させていく割合（上昇率γ１）に対して、保留期間Ｔが経過後に速度指令ω＊ の値を上昇させていく割合（上昇率γ２）を小さくしている。
【００５７】
このように、本実施の形態における速度指令制御部１００Ａでは、ピッチング検出部１０４にてピッチングの発生を検出すると、速度指令ω＊ の値が、（最大検出速度ωｍａｘ ＋最小検出速度ωｍｉｎ ）／２に変更（減少）される。このため、ピッチングの発生が抑制される。このとき、電動車輌の実際の速度（検出速度）ωは大きく低下することはないため、運転者は違和感を感じることなく、自然なフィーリングで運転を続けることができる。
【００５８】
図５は、本実施の形態に係る速度制御装置を搭載した電動車輌を実際に走行させて、ピッチングが発生したときに、ピッチング抑制制御をしたときの、速度指令ω＊ と検出速度ωとの実際の変化状態を示す特性図である。
【００５９】
図５において、時刻ｔ１１においてピッチング発生を検出したので、速度指令ω＊ の値を、時刻ｔ１１を含むサンプリング期間における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ の和の１／２の値に変更し、保留期間Ｔ１にわたりこの値を保持している。
【００６０】
この保留期間Ｔ１における時刻ｔ１２においても更にピッチング発生を検出したので、速度指令ω＊ の値を、時刻ｔ１２を含むサンプリング期間における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ の和の１／２の値に変更し、保留期間Ｔ２にわたりこの値を保持している。
【００６１】
この保留期間Ｔ２における時刻ｔ１３においても更にピッチング発生を検出したので、速度指令ω＊ の値を、時刻ｔ１３を含むサンプリング期間における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ の和の１／２の値に変更し、保留期間Ｔ３にわたりこの値を保持している。
【００６２】
保留期間Ｔ３が経過したら、速度指令ω＊ の値を上昇させていく。この上昇率は、電動車輌が停止状態から加速する期間Ｔ０における上昇率よりも、小さくしている。
【００６３】
速度指令ω＊ の値を上昇させていく途中の期間の時刻ｔ１４において、再びピッチング発生を検出したので、速度指令ω＊ の値を、時刻ｔ１４を含むサンプリング期間における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ の和の１／２の値に変更し、保留期間Ｔ４にわたりこの値を保持している。
【００６４】
保留期間Ｔ４が経過したら、速度指令ω＊ の値を上昇させていく。この上昇率は、電動車輌が停止状態から加速する期間Ｔ０における上昇率よりも、小さくしている。
【００６５】
速度指令ω＊ の値を上昇させていく途中の期間の時刻ｔ１５において、再びピッチング発生を検出したので、速度指令ω＊ の値を、時刻ｔ１５を含むサンプリング期間における最大検出速度ωｍａｘ と最小検出速度ωｍｉｎ の和の１／２の値に変更し、保留期間Ｔ５にわたりこの値を保持している。
なお、保留期間Ｔ１〜Ｔ５は同じ時間である。
【００６６】
このようなピッチング抑制制御をすることにより、ピッチング現象を迅速・確実に抑制することができ、悪路であっても安定した走行が可能になる。
【００６７】
なお、図１の例では、駆動電動機として誘導電動機を用いた速度制御装置であったが、駆動電動機として同期電動機を用いた速度制御装置であっても、本願発明を適用することができる。
つまり、図１に示す速度指令制御部１００Ａと、同期電動機用の汎用のベクトル制御装置と、同期電動機用の汎用のモータ駆動指令制御部と、インバータと、同期電動機を用いることにより、電動車輌のピッチング現象を抑制制御する速度制御装置を実現することができる。
【００６８】
更に、駆動電動機として直流電動機を用いた速度制御装置であっても、本願発明を適用することができる。図６を、その概要を示したものである。図６において、速度指令制御部１００Ｂは、図１に示す速度指令制御部１００Ｂと同様であるがトルク電流指令リミット処理部１０３は有していない。モータ駆動指令制御部３００Ｂは、速度指令ω＊ に応じたデューティー指令Ｄを出力する。電流制御部４００は、デューティー指令Ｄに応じた値の電流値となっている直流電流を直流モータ３０Ｂに供給する。このため、速度指令制御部１００Ｂから出力される速度指令ω＊ （この値はピッチング現象が発生したときには、その値が変更される）に応じて、直流モータ３０Ｂの速度が制御される。直流モータ３０Ｂの検出速度ωは、回転数センサ４０Ｂにより検出される。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の速度指令制御部及び速度制御装置では、ピッチング現象を検出したときに、速度指令の値を、ピッチング発生時の最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値に変更するようにしているため、ピッチング走行が発生しても、このピッチング現象を迅速に抑制して安定走行を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る速度制御装置を示すブロック構成図である。
【図２】ピッチング検出動作を示すフローチャートである。
【図３】ピッチング抑制制御を示すフローチャートである。
【図４】ピッチング抑制制御をしたときの速度指令と検出速度との関係を示す特性図である。
【図５】実際の電動車輌においてピッチング抑制制御をしたときの、速度指令と検出速度との関係を示す特性図である。
【図６】駆動電動機が直流電動機であるときの、本発明の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図７】従来技術に係る速度制御装置を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１０ アクセル
２０ インバータ
３０，３０Ｂ 誘導電動機
４０，４０Ｂ 回転数センサ
１００，１００Ａ，１００Ｂ 速度指令制御部
１０１ アクセル入力処理部
１０２ クッション処理部
１０３ トルク電流指令リミット処理部
１０４ ピッチング検出部
１０５ 速度指令調整部
２００ ベクトル制御部
３００，３００Ｂ モータ駆動指令制御部
Ｂ バッテリ
Claims (9)
- 電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度を基に、ピッチング現象が発生していることを検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生時の最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値になっている速度指令を求めて外部に出力する速度指令調整部とを有することを特徴とする速度指令制御部。 - 電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度及び前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令が、予め設定した設定速度以上のときに、予め決めたサンプリング期間毎に検出速度をサンプリングし、各サンプリング期間の最大検出速度と最小検出速度との差が予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生を検出したサンプリング期間における最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値となっている速度指令を求めて外部に出力する速度指令調整部とを有することを特徴とする速度指令制御部。 - 電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度及び前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令が、予め設定した設定速度以上のときに、予め決めたサンプリング期間毎に検出速度をサンプリングし、各サンプリング期間の最大検出速度と最小検出速度との差が予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生を検出したサンプリング期間における最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値となっている速度指令を求めて外部に出力し、しかも、外部に出力する速度指令の値を予め決めた保留期間にわたって最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値に保持する速度指令調整部とを有することを特徴とする速度指令制御部。 - 電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度及び前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令が、予め設定した設定速度以上のときに、予め決めたサンプリング期間毎に検出速度をサンプリングし、各サンプリング期間の最大検出速度と最小検出速度との差が予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生を検出したサンプリング期間における最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値となっている速度指令を求めて外部に出力し、しかも、外部に出力する速度指令の値を予め決めた保留期間にわたって最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値に保持した後に速度指令の値を上昇させる速度指令調整部とを有することを特徴とする速度指令制御部。 - 電動機を駆動源とした電動車輌の速度制御装置に組み込まれており、アクセルの踏込量に応じて速度指令を出力する速度指令制御部において、
アクセルの踏込量に応じた速度指令を発生するアクセル入力処理部と、
前記電動機の実際の回転速度である検出速度及び前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令が、予め設定した設定速度以上のときに、予め決めたサンプリング期間毎に検出速度をサンプリングし、各サンプリング期間の最大検出速度と最小検出速度との差が予め決めたピッチング検出レベルよりも大きいときには、ピッチング現象が発生していると検出するピッチング検出部と、
前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出していないときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令を外部に出力する一方、前記ピッチング検出部がピッチング現象を検出したときには、前記アクセル入力処理部にて発生した前記速度指令の代わりに、ピッチング発生を検出したサンプリング期間における最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値となっている速度指令を求めて外部に出力し、しかも、外部に出力する速度指令の値を予め決めた保留期間にわたって最大検出速度と最小検出速度との和の半分の値に保持した後に速度指令の値を上昇させ、この上昇率は電動車輌が停止状態から加速していくときの上昇率よりも小さくしている速度指令調整部とを有することを特徴とする速度指令制御部。 - 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の速度指令制御部と、前記速度指令制御部から出力された速度指令に応じたトルク電流指令と、励磁電流指令を出力するベクトル制御装置と、
前記トルク電流指令と前記励磁電流指令に応じた三相電圧指令を、駆動源である交流電動機に交流電流を供給するインバータに送るモータ駆動指令制御部とを有することを特徴とする電動車輌の速度制御装置。 - 請求項６において、前記交流電動機は誘導電動機であるとこを特徴とする電動車輌の速度制御装置。
- 請求項６において、前記交流電動機は同期電動機であるとこを特徴とする電動車輌の速度制御装置。
- 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の速度指令制御部と、前記速度指令制御部から出力された速度指令に応じたデューティー指令を出力するモータ駆動指令制御部と、
前記デューティー指令に応じた直流電流を、駆動源である直流電動機に供給する電流制御部とを有することを特徴とする電動車輌の速度制御装置。
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