JP4663909B2 - 電動補助車両の駆動モータ制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動補助車両の駆動モータ制御装置に関し、詳細には駆動モータや駆動モータ駆動回路が正常であるにも関わらず異常停止がなされることのないようにした駆動モータ制御装置の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、ペダル踏力に応じた補助電流を駆動モータに供給し、該駆動モータからの補助動力を上記ペダル踏力と共に駆動輪に供給するようにした電動補助自転車においては、駆動モータ及びモータ駆動回路の保護を図るために、モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が予め設定された異常判定値より大きくなるとモータ出力異常と判断し、上記駆動モータへの補助電流の供給を停止し、もって補助動力の供給を停止するようにした異常停止システムが採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしバッテリ残容量,バッテリ電圧の低下、バッテリ劣化等が原因となってモータ電流指令値通りに電流を供給できなくなる場合がある。このような場合には、モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が大きくなり、駆動モータ及びモータ駆動回路が正常であるにも関わらず異常停止してしまう場合がある。
【0004】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリ残容量,電圧低下,バッテリ劣化等のために異常停止してしまうことのない電動補助車両の駆動モータ制御装置を提供することを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が予め設定された異常判定値より大の場合にモータ出力異常と判断するようにした電動補助車両の駆動モータ制御装置において、上記異常判定値を、バッテリの残容量低下,あるいは電圧低下のバッテリ異常に基づいて、変化させるようにしたことを特徴としている。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1において、バッテリ残容量が所定値以下の範囲にある場合には該バッテリ残容量が小さいほど上記異常判定値を大きくすることを特徴としている。
【0008】
請求項3の発明は、請求項1において、バッテリ電圧が所定値以下の範囲にある場合には該バッテリ電圧が小さいほど上記異常判定値を大きくすることを特徴としている。
【0009】
請求項4の発明は、請求項1ないし3の何れかにおいて、バッテリ初期容量に対するバッテリ最大残容量の割合が所定値より小さいこと等によりバッテリ劣化と判断した場合には、上記モータ出力異常の判断処理を停止することを特徴としている。
【0010】
請求項5の発明は、請求項1において、モータ回転数が高い場合の上記異常判定値をモータ回転数が低い場合の上記異常判定値より大きくすることを特徴としている。
【0011】
請求項6の発明は、モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が予め設定された異常判定値より大の場合にモータ出力異常と判断するようにした電動補助車両の駆動モータ制御装置において、電流積算値,走行時間積算値,あるいは走行距離積算値が大きい場合の上記異常判定値を小さい場合の異常判定値より大きくすることを特徴としている。
【0012】
【発明の作用効果】
請求項1の発明によれば、モータ出力異常と判断する場合の基準となる異常判定値を、バッテリの残容量低下あるいは電圧低下のバッテリ異常に基づいて変化させるようにしたので、駆動モータやモータ駆動回路が正常であるにも関わらずバッテリ状態等で直ちに異常停止となる問題を回避でき、結果的にモータ出力異常判定を正確行なうことができる。
【0013】
また請求項2の発明によれば、バッテリ残容量が所定値以下の範囲にある場合には該バッテリ残容量が小さいほど上記異常判定値を大きくし、請求項3の発明によれば、バッテリ電圧が所定値以下の範囲にある場合には該バッテリ電圧が小さいほど上記異常判定値を大きくし、さらに請求項4の発明によれば、バッテリ劣化の場合には上記モータ出力異常の判断処理そのものを停止するようにしたので、バッテリ状態の悪化によって直ちに異常停止となる問題を回避できる。即ち、バッテリ残容量低下及びバッテリ電圧低下のバッテリ異常の場合には、モータ出力指令値通りの電流を流せなくなり、フィードバック電流値との差が大きくなるが、この場合には異常判定値も大きく設定されているので、直ちにモータ出力異常と判断されることはない。
【0014】
請求項5の発明によれば、モータ回転数が高い場合の上記異常判定値をモータ回転数が低い場合の上記異常判定値より大きくしたので、モータ回転数が高いことに起因してモータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が大きくなっても直ちに異常停止することはない。
【0015】
請求項6の発明によれば、電流積算値,走行時間積算値,あるいは走行距離積算値が大きい場合の上記異常判定値を小さい場合の異常判定値より大きくしたので、経年変化に起因してモータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が大きくなっても直ちに異常停止することはない。
【0016】
【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は本発明の第1実施形態を説明するための図であり、図1は本実施形態制御装置を搭載した電動補助自転車の模式側面図、図2はモータ出力異常判定ブロック図、図3はモータ出力異常判定フローチャートを示す図、図4は異常判定値マップを示す図である。
【0017】
図1において、1は電動補助車両としての電動補助自転車であり、これの車体フレーム2はヘッドパイプ3と、該ヘッドパイプ3から車体後方斜め下方に延びるダウンチューブ4と、該ダウンチューブ4の後端から上方に起立して延びるシートチューブ5と、上記ダウンチューブ4の後端から後方に略水平に延びる左,右一対のチェーンステー6と、該両チェーンステー6の後端部と上記シートチューブ5の上端部とを結合する左,右一対のシートステー7と、上記ヘッドパイプ3から水平に延びる水平チューブ8とを備えている。
【0018】
上記ヘッドパイプ3にはフロントフォーク9が左右に回動可能に支持されている。このフロントフォーク9の下端には前輪10が軸支されており、上端には操向ハンドル11が固着されている。また上記シートチューブ5の上端にはサドル12が装着されている。さらに上記チェーンステー6の後端には後輪13が軸支されている。
【0019】
上記車体フレーム2の中央下端部には変速機構を内蔵するペダルユニット14が配設されている。このペダルユニット14は、運転者によりペダル15aに加えられた踏力によりクランクアーム15bを介してクランク軸15cを回転駆動し、該クランク軸15cの回転を内蔵する変速機構の変速段に応じた変速比で変速して出力し、該出力をチェーン16により後輪13のハブ18に伝達するようになっている。
【0020】
なお、上記変速機構として第1速及び第2速を有する2段変速式のものが採用されている。また上記ペダルユニット14内には上記ペダル15aに加えられる踏力を連続的に検出する踏力センサ17が配設されている。この踏力センサ17は上記踏力の大きさに応じた踏力電圧を発生する。
【0021】
上記後輪13のハブ18内には駆動モータが配設されている。この駆動モータはバッテリ19から供給されるモータ補助電流値に応じた補助動力を発生する。この補助動力と上記変速機構を経た後チェーン16を介して伝達された踏力とが合力されて上記ハブ18ひいては後輪13を駆動することとなる。
【0022】
またバッテリ19の収容ケースの底部にはバッテリマネージメントコントローラ20が配設されており、また上記ペダルユニット14内にはモータコントローラ21が配設されている。
【0023】
上記バッテリマネージメントコントローラ20はバッテリ19の充電状態及び放電状態を管理するためのものであり、例えば該バッテリ19の種類判別、残容量計算処理、バッテリ電圧の監視、バッテリ保護のための最大放電電流値計算処理、放電停止判断、放電禁止判断及び故障診断のためのダイアグ情報処理、その他の演算処理を行なう。
【0024】
上記モータコントローラ21は、上記駆動モータの運転制御を行なうためのものであり、上記踏力センサ17で検出されたペダル踏力に対応したモータ補助動力を発生させるためのモータ電流指令値を求め、駆動モータに供給される補助電流値がこのモータ電流指令値と一致するようにフィードバック制御を行う。これによりペダル踏力に所定のアシスト比(通常1.0)を乗じてなるモータ補助動力を発生させ、該モータ補助動力を上記踏力と共に後輪13に供給するように構成されている。
【0025】
上記モータ電流値フィードバック制御においては、上記モータ電流指令値と検出されたフィードバック電流値との差が所定の異常判定値より大となった場合には、モータ出力状態が異常であると判断して上記駆動モータによるモータ補助動力の供給を停止するようになっている。
【0026】
そして本実施形態では、上記モータ出力異常の判断の基準となる異常判定値はバッテリ状態に応じた可変値となっている。即ち、図2に示すように、上記モータコントローラ21は、上記バッテリマネージメントコントローラ20からのバッテリ種類情報a,バッテリ残容量情報b,及びバッテリ劣化情報cが入力され、バッテリの種類に応じたバッテリ残容量−異常判定値マップを選択し、該マップ上においてバッテリ残容量に対応した異常判定値を決定し、上記モータ電流指令値とフィードバック電流値との差が上記決定した異常判定値以上になった場合には、モータ補助動力の供給を停止する異常停止処理を行なう。
【0027】
またバッテリ劣化情報cによりバッテリ19が劣化していると判断された場合には、モータ出力異常判定は行なわれない。なお、バッテリ19が劣化していると判断されるのは、例えば満充電時のバッテリ最大残容量がバッテリ初期容量に対して40%以下である場合等である。
【0028】
上記モータ出力異常判定手順を図3のフローチャートに沿って説明する。
上記コントローラ21により、バッテリ劣化情報cに基づいてバッテリ19が劣化しているか否かが判断され、劣化していないと判断された場合(ステップS1)にはバッテリ種類情報aからバッテリの種類が判断され(ステップS2)、Ni−MHバッテリである場合には図4に破線で示すニッケル水素異常判定値マップAにより異常判定値が決定され(ステップS3)、Ni−CDバッテリである場合には図4に実線で示すニカド異常判定値マップBにより異常判定値が決定される(ステップS4)。そして上記モータ電流指令値とフィードバック電流値との差が上記決定された異常判定値より大きい場合には異常状態であると判定するモータ出力異常判定が行なわれる(ステップS5)。
【0029】
なお、ステップS1において、バッテリ19が劣化していると判断された場合には、上記モータ出力異常判定自体が行なわれない。また上記モータ出力異常と判断された場合には駆動モータからの補助動力の供給は停止される。
【0030】
このように本実施形態では、モータ出力異常判定を行なう場合の基準となる異常判定値を、バッテリ残容量の初期容量に対する割合が所定値(40%又は20%)を越える範囲では従来と同様の基準値に固定し、バッテリ残容量が上記所定値以下の場合には、該残容量が小さくなるほど上記異常判定値を大きい側に変化させたので、駆動モータ及び該モータの駆動回路は正常であるにもかかわらずバッテリ残容量が少ないことが起因してモータ電流指令値を流せない場合に直ちにモータ出力異常として補助動力の供給を停止してしまう、といった問題を回避できる。
【0031】
またバッテリの種類に応じた異常判定値マップを選択して使用するようにしたので、バッテリの特性に応じた異常判定値でもってモータ出力異常の判断を行なうことができる。即ち、Ni−MHバッテリの場合には、バッテリ残容量が40%を下回ると流せる電流値が減少し、フィードバック電流値がモータ指令電流値より大きく落ち込む特性があり、そのためバッテリ残容量が40%以下の範囲では該残容量が小さくなるほと異常判定値を大きくするようにした。一方、Ni−CDバッテリの場合には、バッテリ残容量が20%までは上記落ち込みがそれほど大きくならないので、バッテリ残容量が20%となるまで異常判定値を固定し、これ以下では異常判定値を大きくした。
【0032】
図5〜図7は、本発明の第2実施形態を説明するための図であり、本第2実施形態では、バッテリ電圧に基づいて異常判定値を可変としている。即ち、図5に示すように、上記モータコントローラ21は、上記バッテリマネージメントコントローラ20からのバッテリ種類情報a,バッテリ電圧情報d,及びバッテリ劣化情報cが入力され、バッテリの種類に応じたバッテリ電圧−異常判定値マップを選択し、該マップ上においてバッテリ電圧に対応した異常判定値を決定し、上記モータ電流指令値とフィードバック電流値との差が上記決定した異常判定値以上になった場合には、モータ補助動力の供給を停止する異常停止処理を行なう。またバッテリ劣化情報cによりバッテリ19が劣化していると判断された場合 には、モータ出力異常判定処理は行なわれない。
【0033】
上記モータ出力異常判定手順を図6のフローチャートに沿って説明する。
上記コントローラ21により、バッテリ劣化情報cに基づいてバッテリ19が劣化しているか否かが判断され、劣化していないと判断された場合(ステップS11)にはバッテリ種類情報aからバッテリの種類が判断され(ステップS12)、Ni−MHバッテリである場合には図7に破線で示すニッケル水素異常判定値マップCにより異常判定値が決定され(ステップS13)、Ni−CDバッテリである場合には図7に実線で示すニカド異常判定値マップDにより異常判定値が決定される(ステップS14)。そして上記モータ電流指令値とフィードバック電流値との差が上記決定された異常判定値より大きい場合には異常状態であると判定するモータ出力異常判定が行なわれる(ステップS15)。なお、ステップS11でバッテリが劣化していないと判断された場合には上記モータ出力異常判定処理は行なわれない。
【0034】
このように本第2実施形態では、バッテリ電圧が所定値を越える範囲では従来と同様の基準値に固定し、バッテリ電圧が上記所定値以下の場合には、該電圧が小さくなるほど上記異常判定値を大きい側に変化させたので、駆動モータ及び該モータの駆動回路は正常であるにもかかわらずバッテリ電圧が低いことが起因してモータ電流指令値を流せない場合に直ちにモータ出力異常として補助動力の供給を停止してしまう、といった問題を回避でき、結果的にモータ出力異常判定を正確に行なうことができる。
【0035】
またバッテリの種類に応じた異常判定値マップを選択して使用するようにしたので、バッテリの特性に応じた異常判定値でもってモータ出力異常判断を正確に行なうことができる。
【0036】
図8〜図11は本発明の第3実施形態を説明するための図であり、本第3実施形態では、モータ回転数に基づいて異常判定値を可変としている。即ち、図8に示すように、上記モータコントローラ21は、モータ回転数センサからのモータ回転数情報eが入力され、モータ回転数−異常判定値マップ上において入力されたモータ回転数に対応した異常判定値を決定し、上記モータ電流指令値とフィードバック電流値との差が上記決定した異常判定値以上になった場合には、モータ補助動力の供給を停止する異常停止処理を行なう。
【0037】
上記モータ出力異常判定手順を図9のフローチャートに沿って説明する。
上記コントローラ21により、図10に示す異常判定値マップ上でモータ回転数情報eに対応した異常判定値が決定される(ステップS21)。そして上記モータ電流指令値とフィードバック電流値との差が上記決定された異常判定値より大きい場合には異常状態であると判定するモータ出力異常判定が行なわれる(ステップS22)。
【0038】
このように本第3実施形態では、異常判定値を、モータ回転数が所定値(例えば1700rpm)未満の場合には従来と同じ基準値に固定し、上記所定値を越えると例えば1900rpmまで急激に増加させ、1900rpm以上では上記基準値の2倍以上の値に固定するようにしたので、駆動モータ及び該モータの駆動回路は正常であるにもかかわらずモータ回転数が高いことが起因してモータ電流指令値を流せない場合に直ちにモータ出力異常として補助動力の供給を停止してしまう、といった問題を回避できる。
【0039】
即ち、例えばバッテリ残容量の低下,電圧低下によってモータ回転数が低下するという現象があり、また当該電動補助自転車では、所定車速を越えると上述のアシスト比を徐々に小さくする、いわゆる高速漸減機能が採用されていることからこの場合にもモータ回転数が低下する(図11参照)。
【0040】
このようにモータ回転数が低下すると、モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が大きくなり、異常判定値が固定の場合には異常停止になり易いといった問題があったが、本実施形態ではこの問題を回避できる。
【0041】
なお、上記実施形態では、バッテリ残容量,バッテリ電圧等のバッテリ状態に応じて、あるいはモータ回転数に応じて異常判定値を可変としたが、本発明は、これらに限らず、その他の車両状態に応じて異常判定値を可変とすることもできる。例えば、電流積算値,走行時間積算値,あるいは走行距離積算値が大きい場合の上記異常判定値を小さい場合の異常判定値より大きくすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る駆動モータ制御装置を備えた電動補助自転車の模式側面図である。
【図2】上記駆動モータ制御装置(モータコントローラ)のブロック図である。
【図3】上記駆動モータ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図4】バッテリ残容量による異常判定値マップである。
【図5】本発明の第2実施形態に係る駆動モータ制御装置(モータコントローラ)のブロック図である。
【図6】上記駆動モータ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図7】バッテリ電圧による異常判定値マップである。
【図8】本発明の第3実施形態に係る駆動モータ制御装置(モータコントローラ)のブロック図である。
【図9】上記駆動モータ制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図10】モータ回転数による異常判定値マップである。
【図11】高速漸減を含むモータN−T特性である。
【符号の説明】
1 電動補助自転車
19 バッテリ
21 モータコントローラ(駆動モータ制御装置)
Claims (6)
- モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が予め設定された異常判定値より大の場合にモータ出力異常と判断するようにした電動補助車両の駆動モータ制御装置において、上記異常判定値を、バッテリの残容量低下,あるいは電圧低下のバッテリ異常に基づいて変化させるようにしたことを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
- 請求項1において、バッテリ残容量が所定値以下の範囲にある場合には該バッテリ残容量が小さいほど上記異常判定値を大きくすることを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
- 請求項1において、バッテリ電圧が所定値以下の範囲にある場合には該バッテリ電圧が小さいほど上記異常判定値を大きくすることを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
- 請求項1ないし3の何れかにおいて、バッテリ初期容量に対するバッテリ最大残容量の割合が所定値より小さいこと等によりバッテリ劣化と判断した場合には、上記モータ出力異常の判断処理を停止することを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
- 請求項1において、モータ回転数が高い場合の上記異常判定値をモータ回転数が低い場合の上記異常判定値より大きくすることを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
- モータ電流指令値とモータフィードバック電流値との差が予め設定された異常判定値より大の場合にモータ出力異常と判断するようにした電動補助車両の駆動モータ制御装置において、
電流積算値,走行時間積算値,あるいは走行距離積算値が大きい場合の上記異常判定値を小さい場合の異常判定値より大きくすることを特徴とする電動補助車両の駆動モータ制御装置。
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