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
【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
【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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