JP2010104087A - 電気自動車の回生制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車の回生制御装置に関し、ブレーキトルクの制御における電気回生トルク成分と機械的な摩擦制動トルク成分とのバランスを取り、制動性能を向上させる。
【解決手段】車輪に回生駆動される電動機及び該車輪を制動する摩擦制動装置を有する電気自動車において、該電動機の回生トルク量を制御する回生制御装置であって、該摩擦制動装置のブレーキ温度Ｔ_eを算出するブレーキ温度算出手段３２と、所定走行距離当たりの制動回数を制動頻度ｆとして算出する制動頻度算出手段３３と、ブレーキ温度算出手段３２で算出されたブレーキ温度Ｔ_e及び制動頻度算出手段３３で算出された制動頻度ｆに基づいて、該電動機の回生トルク量Ｎを制御する回生量制御手段３１とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車輪に回生駆動される電動機及び該車輪を制動する摩擦制動装置を有する電気自動車において、電動機の回生トルク量を制御する回生制御装置に関する。

モータを動力源として車輪を駆動する電気自動車では、制動時における駆動輪のトルクを利用してモータで発電し、電力を回生する制御が行われている。回生制御によってバッテリに吸収される回生制動トルクは、車輪に併設されたディスクブレーキ等の摩擦制動装置で消費される摩擦制動トルクと併せて、車両の制動トルクとして働くことになる。このように、車輪に回生制動トルクと摩擦制動トルクとを作用させて制動する際に、回生制動トルク量を制御することによって、制動時のエネルギ効率を向上させる技術が提案されている。

例えば特許文献１には、制動操作の初期の段階で制動トルクの全体に対する回生制動トルクの比率を高く設定する技術が開示されている。この技術では、ブレーキスイッチがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えられた時点で回生制動トルクの大きさを運転者の要求制動トルクに対応する大きさに設定し、回生制御を開始している。その後、さらにブレーキペダルが踏み込まれて第１設定操作力以上の圧力がマスターシリンダーの加圧室に与えられると、摩擦係合部材をブレーキ回転体に近づけ、摩擦制動トルクを作用させている。このような制御により、エネルギの回収効率を高めることが可能であるとされている。
特開２００３−２８４２０２号公報

ところで、電気回生トルク成分と機械的な摩擦制動トルク成分とから構成されるブレーキトルクのうち、摩擦制動トルク成分は車両の走行状態に応じて変化する。例えば、摩擦係合部材とブレーキ回転体との接触摩擦によりそれらの表面温度が上昇すると、摩擦係数が変化するため、摩擦係合要素とブレーキ回転体との間の押圧力が同一であっても摩擦制動トルク成分は低下する。

そのため、車両の走行状態に依っては、ブレーキトルクが過剰あるいは不足した状態となる場合があり、良好な制動フィーリングを実現することが難しいという課題がある。特に、高速走行時からの繰り返し制動操作がなされた場合にはこのような傾向が顕著となり、運転者の要求に見合った制動力を付与することが困難となる。
また、ディスクブレーキ等の摩擦制動装置では、摩擦係合要素とブレーキ回転体とが物理的に接触することによって制動がなされるため、ブレーキ回転体から摩擦制動装置側への熱伝導量が大きい。この場合の熱伝導量は、ブレーキ回転体の表面温度だけでなく摩擦係合要素の押圧力や制動頻度に応じて累積されるため、正確な算出が困難であり、その結果、制動性能の低下を招きやすいという課題もある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、ブレーキトルクの制御における電気回生トルク成分と機械的な摩擦制動トルク成分とのバランスを取りつつ、制動性能を向上させることができるようにした、電気自動車の回生制御装置を提供することを目的とする。

本発明の電気自動車の回生制御装置（請求項１）は、車輪に回生駆動される電動機及び該車輪を制動する摩擦制動装置を有する電気自動車において、該電動機の回生トルク量を制御する回生制御装置であって、該摩擦制動装置のブレーキ温度を算出するブレーキ温度算出手段と、所定走行距離当たりの制動回数を制動頻度として算出する制動頻度算出手段と、該ブレーキ温度算出手段で算出された該ブレーキ温度及び該制動頻度算出手段で算出された該制動頻度に基づいて、該電動機の回生トルク量を制御する回生量制御手段とを備えたことを特徴としている。

また、本発明の電気自動車の回生制御装置（請求項２）は、請求項１記載の構成に加え、該回生量制御手段が、該ブレーキ温度が予め設定された所定温度以上であり、かつ、該制動頻度が予め設定された所定頻度以上である場合に、該電動機の回生トルク量を増大させる回生トルク量増大制御を実施することを特徴としている。
また、本発明の電気自動車の回生制御装置（請求項３）は、請求項１又は２記載の構成に加え、該ブレーキ温度算出手段が、該ブレーキ温度の上昇量を算出する昇温量算出手段と、該ブレーキ温度の低下量を算出する降温量算出手段とを有することを特徴としている。

また、本発明の電気自動車の回生制御装置（請求項４）は、請求項３記載の構成に加え、車速を検出する車速検出手段と、車両重量を算出する車両重量算出手段とをさらに備え、該昇温量算出手段が、制動操作開始時及び制動操作完了時のそれぞれの該車速及び該車両重量に基づいて、該ブレーキ温度の上昇量を算出することを特徴としている。
また、本発明の電気自動車の回生制御装置（請求項５）は、請求項４記載の構成に加え、該回生量制御手段が、制動操作中において該車速が小さくなるほど該回生トルク量を減少させることを特徴としている。

また、本発明の電気自動車の回生制御装置（請求項６）は、請求項３〜５の何れか１項に記載の構成に加え、該摩擦制動装置における冷却の時定数を算出する冷却時定数算出手段と、制動操作完了時からの経過時間を計測する計時手段とをさらに備え、該降温量算出手段が、該時定数及び該経過時間に基づいて、該ブレーキ温度の低下量を算出することを特徴としている。

本発明の電気自動車の回生制御装置（請求項１）によれば、ブレーキ温度と制動頻度とを考慮して電気回生トルク成分が増分されるので摩擦制動装置の熱による摩擦制動トルク成分の低下及び摩擦制動装置への熱伝導による摩擦係合性能低下を抑制することができ、全体として所望のブレーキトルクを維持した良好な制動性能を確保することができる。
また、本発明の電気自動車の回生制御装置（請求項２）によれば、ブレーキ温度の昇温を抑えて摩擦制動装置をモータで保護することができ、ブレーキの熱的劣化やブレーキの摩耗を抑制することができる。

また、本発明の電気自動車の回生制御装置（請求項３）によれば、ブレーキ温度を昇温させる要素と降温させる要素とを分離してそれぞれを別途算出することにより、正確なブレーキ温度の推定が可能となる。
また、本発明の電気自動車の回生制御装置（請求項４）によれば、簡素な構成でブレーキ温度の上昇量を把握することができる。

また、本発明の電気自動車の回生制御装置（請求項５）によれば、車両が停止する寸前で回生トルク量が低減されるため、停止時のショックを軽減することができ、ブレーキフィーリングを向上させることができる。
また、本発明の電気自動車の回生制御装置（請求項６）によれば、簡素な構成でブレーキ温度の低下量を把握することができる。

以下、図面により、本発明の一実施形態について説明する。
図１〜図７は、本発明の一実施形態に係る電気自動車の回生制御装置を説明するためのものであり、図１は本回生制御装置が適用された車両の全体構成を示す模式図、図２は本回生制御装置の構成を示すブロック図、図３及び図４は本回生制御装置の制御手順を説明するためのフローチャートである。

また、図５は本回生制御装置での車両重量の推定に用いられるマップ、図６は本回生制御装置に設定されている冷却の時定数を示すマップ、図７は本回生制御装置で設定される回生特性を示すグラフである。

［１．全体構成］
本実施形態の回生制御装置は、電気自動車１０に適用されている。この電気自動車１０は、車輪１１をモータ１４（電動機）で駆動しており、各車輪１１にはディスクブレーキ１５（摩擦制動装置）が併設されている。本実施形態の電気自動車１０は、図１に示すように、後輪の二輪がギヤボックス１２を介してモータ１４と機械的に接続されている。

また、本電気自動車１０には、制動制御に係る電子制御ユニットとして、ＥＶＥＣＵ３（Electric Vehicle Electronic Control Unit），ＭＣＵ４（Motor Control Unit）及びＡＳＣＵ５（Active Stability Control Unit）が設けられている。これらの各コントロールユニット３，４，５は、マイクロコンピュータで構成された電子制御装置であり、周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスとして提供されている。

ＥＶＥＣＵ３は、ＭＣＵ４及びＡＳＣＵ５よりも上位のコントロールユニットである。すなわち、ＥＶＥＣＵ３はＭＣＵ４及びＡＳＣＵ５を統括管理する機能を有しており、各コントロールユニット４，５で実施される制御のタイミングや制御量の設定，指示を管轄としている。
ＭＣＵ４は、ＥＶＥＣＵ３からの指示を受けて具体的な制御電圧，制御電流の値を演算し、モータ１４へ制御信号を送信するものである。なおモータ１４は、ＭＣＵ４からの制御信号に応じて、電動機としても発電機としても機能する。

ＡＳＣＵ５は、ＥＶＥＣＵ３からの指示を受けてＨ／Ｕ１６（Hydraulic Unit）を制御し、各輪１１のディスクブレーキ１５を個別に制御するものである。また、ＡＳＣＵ５は所謂ＡＳＣ機能を備えており、各車輪１１のグリップ力に応じた制動力を各車輪１１へ付与して姿勢の安定性を向上させている。
例えば、車輪１１の横滑りを検出すると、その車輪１１に制動力を付与するとともに他の車輪１１の駆動力を抑制して、姿勢の乱れを抑制するヨーモーメントを生成する制御（すなわち、ＡＳＣ制御）を実施する。このようにＡＳＣＵ５は、車輪１１の横滑りを検出する横滑り検出手段としての機能を備えている。なお、ＡＳＣＵ５で判断された各車輪１１の横滑りの有無は、ＥＶＥＣＵ３へ入力されている。

Ｈ／Ｕ１６は各車輪１１のディスクブレーキ１５へ導入されるブレーキ液圧を制御するアクチュエータである。このＨ／Ｕ１６は油圧配管でブレーキマスターシリンダー８に接続されており、ブレーキペダル９の踏み込みによってブレーキブースター７を介して入力されたブレーキ液圧を受けて、各輪１１のディスクブレーキ１５を制御している。
ブレーキペダル９にはブレーキペダルＳＷ６ｂ（ブレーキペダルスイッチ）が付設されており、ブレーキペダル９の踏み込みの有無がＥＶＥＣＵ３へ入力されている。本実施形態では、ブレーキペダル９の踏み込みの有無に対応してオン信号又はオフ信号の何れか一方がＥＶＥＣＵ３へ入力されている。

また、ブレーキマスターシリンダー８とＨ／Ｕ１６とを接続する油圧配管上には、ブレーキペダル９の踏み込みによって生じるマスターシリンダー８内の制動圧力Ｐを検出するブレーキ液圧センサ６ａが介装されている。ここでの検出情報も、ＥＶＥＣＵ３へと入力されている。
また、ＥＶＥＣＵ３には、電気自動車１０の車体に作用する減速度Ｄ（前後加速度）を検出する加速度センサ１及び外気温Ｔ_aを検出する外気温センサ２が接続されている。ＥＶＥＣＵ３はこれらの入力情報に基づいてＭＣＵ４を制御し、制動時におけるモータ１４の回生量を制御する。

なお、各車輪１１には、その回転数を検出する速度センサ１３が設けられている。ここで検出された各車輪１１の回転数は、ＡＳＣＵ５へ入力されている。なお、ＡＳＣＵ５はこれらの回転数に基づいて累計走行距離Ｓ及び車速Ｖを算出しており、ここで算出された走行距離Ｓ及び車速ＶはＥＶＥＣＵ３へ入力されている。このように、ＡＳＣＵ５は車速検出手段としての機能と、トリップメータとしての機能を兼ね備えている。

［２．ＥＶＥＣＵ］
本電気自動車１０の制動時における回生制御に係る制御構成について詳述する。
図２に示すように、ＥＶＥＣＵ３の入力側には制御に係る情報源として、加速度センサ１，外気温センサ２，ＡＳＣＵ５，ブレーキ液圧センサ６ａ及びブレーキペダルＳＷ６ｂが接続されている。一方、出力側にはＭＣＵ４が接続されている。ＥＶＥＣＵ３には、減速度Ｄ，外気温Ｔ_a，ブレーキペダル９の踏み込みの有無及び制動圧力Ｐ，車速Ｖ，各車輪１１の横滑りの有無が入力されており、これらの情報に基づき、ＥＶＥＣＵ３はディスクブレーキ１５のブレーキ温度Ｔ_e（表面温度）を推定して、ＭＣＵ４を介してモータ１４の回生トルク量Ｎを制御する。ＥＶＥＣＵ３は、回生量制御手段３１，ブレーキ温度算出手段３２，制動頻度算出手段３３を備えて構成される。

［２−１．ブレーキ温度算出手段］
ブレーキ温度算出手段３２は、ブレーキ温度Ｔ_eを推定算出するものであり、ブレーキ温度Ｔ_eの上昇量Ｔ_bを算出する昇温量算出手段３４と、ブレーキ温度Ｔ_eの低下量Ｔ_cを算出する降温量算出手段３５とを備えて構成される。
昇温量算出手段３４は、制動操作開始時の車速Ｖ_s及び制動操作完了時の車速Ｖ_eと電気自動車１０の車両重量Ｗとに基づき、以下の式１を用いてブレーキ温度Ｔ_eの上昇量Ｔ_bを算出する。

ここでいう車両重量Ｗとは、いわゆる車体重量に乗員や積荷等の重量を加算した実総重量である。図５に示すように、ＥＶＥＣＵ３の内部には制動時の制動圧力Ｐ及び減速度Ｄと車体の慣性質量との対応関係を記述したマップが予め用意されており、このマップを用いて車両重量Ｗが求められるようになっている。図５中に示すように、車両重量Ｗが重いほど、同一の制動操作時に発生する減速度Ｄは小さくなる。なお、式１中のk₁は試験等により予め設定された係数である。このように、昇温量算出手段３４は、車両重量Ｗを算出する車両重量算出手段３４ａとしての機能を有している。

一方、降温量算出手段３５は、ブレーキディスク１５の冷却時定数ｂと制動操作が完了してからの経過時間ｔとに基づき、以下の式２を用いてブレーキ温度Ｔ_eの低下量Ｔ_cを算出する。

この式２中におけるブレーキ温度Ｔ_eとは、制動操作が完了した時点での温度である。また、図６に示すように、ＥＶＥＣＵ３の内部には冷却時定数ｂと車速Ｖとの対応関係を記述したマップが予め用意されており、このマップを用いて冷却時定数ｂが求められるようになっている。なお、式２中のk₂は試験等により予め設定された係数である。このように、降温量算出手段３５は、冷却の時定数ｂを算出する冷却時定数算出手段３５ａとしての機能と、制動操作完了時からの経過時間を計測する計時手段３５ｂとしての機能とを有している。

上記の演算により、まず制動操作が完了した時点で、制動操作によって昇温したブレーキ温度Ｔ_eが算出され、その後の経過時間に応じてブレーキ温度Ｔ_eが徐々に下降するものとして算出されるようになっている。ここで算出されたブレーキ温度Ｔ_eは、回生量制御手段３１へ入力されている。

［２−２．制動頻度算出手段］
制動頻度算出手段３３は、単位走行距離当たりの制動回数をブレーキ頻度ｆ（制動頻度）として算出するものである。ここでは、以下の式３を用いてブレーキ頻度ｆ[回/km]を算出する。

式３中におけるＣＢとは、ブレーキペダル９の踏み込み回数（例えば、電気自動車１０のメインキースイッチをオンにした時点からの累積回数）を示すカウンタ（ペダルスイッチカウンタ）であり、ここではブレーキペダルＳＷ６ｂからオン信号を受信した回数カウントすることによってこの踏み込み回数を把握している。また、Ｓ_s,Ｓ₀はそれぞれ、制動操作開始時の走行距離及び走行開始時の走行距離である。つまり、制動頻度算出手段３３は、制動操作開始時にＡＳＣＵ５から入力される累計走行距離ＳをＳ_sとして記憶するようになっている。このように、制動頻度算出手段３３では実際に走行した距離（Ｓ₀が記憶された地点からの走行距離）に対する制動回数が算出されている。

なお、本電気自動車１０のメインキースイッチをオンにしたときの累積走行距離ＳをＳ_０として記憶し、メインキースイッチをオフにしたときにＳ₀をリセットする構成とすれば、トリップ毎のブレーキ頻度ｆが算出されることになる。

［２−３．回生量制御手段］
回生量制御手段３１は、ブレーキ温度算出手段３２で算出されたブレーキ温度Ｔ_eが高温であるほどモータ１４での回生トルク量Ｎを増大させるべく、回生特性を変更するものである。まず、回生量制御手段３１には、図７に示すように、予め三種類の回生特性が設定されている。

初期回生特性とは、内燃機関を動力とする車両におけるエンジンブレーキに相当する大きさの回生トルク量Ｎが設定される回生特性である。初期回生特性では、図７に示すように、走行時（制動時を含む）の車速Ｖが予め設定された所定速度Ｖ₀以上であるときに回生トルク量Ｎの大きさがＮ₀となる。また、車速Ｖが所定速度Ｖ₀未満になると回生トルク量Ｎの大きさも徐々に減少し、車速Ｖ＝０のときに回生トルク量Ｎも０になる設定となっている。なお、所定速度Ｖ₀の値は例えば20[km/h]や30[km/h]といったように、任意に設定することができる。

第一回生特性及び第二回生特性は、初期回生特性よりも大きい回生トルク量Ｎが設定されたものである。車速Ｖが所定速度Ｖ₀以上である場合の回生トルク量Ｎの大きさは、それぞれＮ₂，Ｎ₁（ただし、Ｎ₀＜Ｎ₁＜Ｎ₂）となっている。何れの回生特性においても、車速Ｖが小さくなるほど回生トルク量Ｎが減少している。
回生量制御手段３１は、以下の条件〔１〕〜〔３〕が全て成立した場合に、モータ１４の回生特性として第一回生特性を選択する。また、条件〔１〕及び〔２〕がともに成立し、条件〔３〕が不成立の場合には、モータ１４の回生特性として第二回生特性を選択する。
〔１〕制動操作完了時におけるブレーキ温度Ｔ_eが所定温度Ｔ₀[℃]以上である
〔２〕ＡＳＣＵ５で車輪１１の横滑りが検出（ＡＳＣ制御が実施）されていない
〔３〕ブレーキ頻度ｆが予め設定された所定頻度ｆ₀[回/km]以上である
図７に示すように、第一回生特性は第二回生特性よりも回生量が大きめに設定されており、換言すれば、モータ１４における回生トルク量Ｎの増分が大きく設定されている。したがって、ブレーキ温度Ｔ_eが高いほど、あるいはブレーキ頻度ｆが高いほど、回生トルク量Ｎの増分が大きく設定されることになる。なお、条件〔１〕に係る所定温度Ｔ₀の具体例しては、300[℃]程度とすることが考えられる。

一方、条件〔１〕又は〔２〕の少なくとも何れか一方が不成立の場合には、モータ１４の回生特性として初期回生特性を選択する。
さらに、回生量制御手段３１は、ブレーキペダル９が踏み込まれると、選択された回生特性と車速Ｖとに基づいてモータ１４の回生トルク量Ｎを制御する。本実施形態における回生トルク量Ｎの設定内容は以下の式４〜式９で与えられる。

［３．フローチャート］
図３及び図４を用いて、本回生制御装置における制御手順を説明する。これらのフローは、電気自動車１０のメインキースイッチをオンにする毎に繰り返し実施されている。なお、図３中のＡ，Ｂへ進むステップはそれぞれ図４中に示されたＡ，Ｂのステップへ進むことを意味しており、また、図４中のＣへ進むステップは図３中のＣのステップへ進むことを意味している。

まず、ステップＡ１０では、モータ１４の回生特性の初期値として初期回生特性が設定される。続くステップＡ２０では、制動頻度算出手段３３においてペダルスイッチカウンタＣＢが０にリセットされるとともに、走行距離Ｓ₀が記憶される。これらのフローは、本発明に係る回生制御の初期化に係るステップである。なお、本実施形態では、ステップＡ１０，２０が全フローを通して一回のみ実施されるようになっているが、例えばメインキースイッチのオン操作毎に実施する構成としてもよいし、あるいは、任意のタイミングで再度これらのフローを実施する構成としてもよい。

続くステップＡ３０では、回生制御に係る情報として外気温Ｔ_a，車速Ｖ，制動圧力Ｐ，減速度Ｄ，ブレーキペダルＳＷ信号，ＡＳＣ制御の作動信号がＥＶＥＣＵ３へ入力される。また、ブレーキ温度予測値Ｔ_eが算出されている場合には、その値が読み込まれる。
ステップＡ４０では、ブレーキ温度予測値Ｔ_eが外気温Ｔ_a以上であるか否かが判定される。ここでＴ_e≧Ｔ_aである場合（すなわち、ディスクブレーキ１５の表面が熱を持っている場合）には、ステップＡ５０へ進み、ブレーキ温度予測値Ｔ_eがそのまま保持される。一方、Ｔ_e＜Ｔ_aである場合（すなわち、ディスクブレーキ１５の表面が冷えている場合）には、ステップＡ６０へ進み、外気温Ｔ_aがブレーキ温度予測値Ｔ_eとして設定される。

続くステップＡ７０では、ブレーキペダルＳＷ６ｂからオン信号を受信しているか否か（すなわち、ブレーキペダル９が踏み込まれているか否か）が判定される。ブレーキペダル９が踏み込まれている（制動操作がなされている）場合にはステップＡ８０へ進む。一方、踏み込まれていない（制動操作がなされていない）場合には、図４のＢへ進む。
ステップＡ８０〜１５０は主に制動操作中の制御内容である。まずステップＡ８０では、その時点での制動圧力Ｐ及び減速度Ｄが記憶される。これらの情報は、車両重量算出手段３４ａにおける車両重量Ｗの算出に用いられるものである。また、ステップＡ９０では、その時点での車速Ｖが制動操作開始時の車速Ｖ_sとして記憶される。車速Ｖ_sは、昇温量算出部３４におけるブレーキ温度Ｔ_eの上昇量Ｔ_bの算出に用いられるものである。さらに、ステップＡ１００では、その時点での累計走行距離Ｓが制動操作開始時の走行距離Ｓ_ｓとして記憶される。走行距離Ｓ_ｓは制動頻度算出手段３３におけるブレーキ頻度ｆの演算に用いられるものである。

続くステップＡ１１０では、その時点で設定されている回生特性及び車速Ｖに基づき、モータ１４の回生量が設定され、回生制御がなされる。なお、本実施形態では、制動操作が完了した後に、次回の制動操作時に採用される回生特性が設定されるようになっているため、第一回生特性及び第二回生特性に基づく回生制御がなされるのは、二回目以降の制動操作時である。

ステップＡ１２０では、車速Ｖが０以下であるか否かが判定される。ここでは、制動操作による車両の停止を判定している。ここでＶ≦０である場合にはステップＡ１３０へ進み、制動操作完了時の車速Ｖ_eとしてＶ_e＝０を記憶し、図４のＡへと進む。一方、Ｖ＞０である場合（すなわち、車両が停止していない場合）にはステップＡ１４０へと進む。
ステップＡ１４０では、ブレーキペダルＳＷ６ｂからオフ信号を受信しているか否かが判定される。ブレーキペダル９が踏み込まれている（制動操作がなされている）場合にはステップＡ１１０へ進み、回生制御が継続される。一方、ブレーキペダル９が踏み込まれていない場合には制動操作が完了したことになるため、ステップＡ１５０へ進み、その時点での車速Ｖを制動操作完了時の車速Ｖ_eとして記憶し、図４のＡへと進む。

図４に示すフローは、主に制動操作がなされていない状態での制御内容である。ステップＢ１０〜Ｂ５０は制動操作によるブレーキ温度Ｔ_eの上昇量Ｔ_bを算出するステップであり、ステップＢ６０〜Ｂ１２０は回生特性の設定に係るステップであり、ステップＢ１３０〜Ｂ１６０は放熱によるブレーキ温度Ｔ_eの低下量Ｔ_cを算出するステップである。
ステップＢ１０では、計時手段３５ｂにおいてタイマｔが０にリセットされ、計測が開始される。タイマｔは制動操作完了時からの経過時間を示すものである。また、制動頻度算出手段３３においてペダルスイッチカウンタＣＢにＣＢ＋１が代入されてブレーキペダル９の踏み込み回数がカウントされる。

ステップＢ３０では、ステップＡ８０で記憶した制動時の制動圧力Ｐ及び減速度Ｄに基づき、車両重量算出手段３４ａにおいて図５に示すマップから車両重量Ｗが推定される。また、ステップＢ４０では、昇温量算出手段３４において式１に基づきブレーキ温度Ｔ_eの上昇量Ｔ_bが算出される。そして続くステップＢ５０では、ブレーキ温度Ｔ_eにＴ_e＋Ｔ_bが代入されて昇温後のブレーキ温度Ｔ_eが算出される。ブレーキ温度Ｔ_eは、車両重量Ｗが大きいほど、制動操作開始時の車速Ｖ_sが高速であるほど、あるいは制動操作完了時の車速Ｖ_eが低速であるほど、高温となる。

続くステップＢ６０では、条件〔１〕に係るブレーキ温度Ｔ_eが所定温度Ｔ₀以上であるか否かが判定される。ここでＴ_e≧Ｔ₀である場合には、ブレーキ温度Ｔ_eが高温であると見なされてステップＢ７０へ進み、一方、Ｔ_e＜Ｔ₀である場合にはブレーキ温度Ｔ_eがそれほど高温ではないと見なされてステップＢ１２０へ進み、モータ１４の回生特性として、式４及び式５で定義された初期回生特性が設定される。

ステップＢ７０では、条件〔２〕に係る車輪１１の横滑りがＡＳＣＵ５で検出されているか否かが判定される。横滑りが検出されている場合には、無闇に制動力を増大させないために、ステップＢ１２０で初期回生特性が設定される。一方、横滑りが検出されていない場合には、回生量を増大させるべくステップＢ８０へ進む。
ステップＢ８０では、制動頻度算出手段３３において式３によりブレーキ頻度ｆが算出される。そして続くステップＢ９０では、回生量制御手段３１において条件〔３〕に係るブレーキ頻度ｆが所定頻度ｆ₀以上であるか否かが判定される。ここで、ブレーキ頻度ｆ≧ｆ₀である場合にはステップＢ１００へ進み、回生特性が式８及び式９で定義された第一回生特性に設定される。この場合、本実施形態では回生トルク量Ｎの増分が最も大きく設定されることになる。一方、ブレーキ頻度ｆ＜ｆ₀である場合には、ステップＢ１１０へ進み、回生特性が式６及び式７で定義された第二回生特性に設定される。

ステップＢ１００〜Ｂ１２０の何れかのステップで回生設定がなされると、続いてブレーキ温度Ｔ_eの低下量Ｔ_cを推定算出するステップ１３０以降へと進む。まずステップＢ１３０では、ステップＢ１０でカウントを開始したタイマｔが読み込まれ、続くステップＢ１４０では、冷却時定数算出手段３５ａにおいてその時点の車速Ｖに応じて図６に示すようなマップからディスクブレーキ１５の冷却時定数ｂが算出される。

また、ステップＢ１５０では降温量算出手段３５において式２に基づきブレーキ温度Ｔ_eの低下量Ｔ_cが算出される。そして続くステップＢ１６０では、ブレーキ温度Ｔ_eにＴ_e−Ｔ_cが代入されて降温後のブレーキ温度Ｔ_eが算出される。その後、ステップＡ３０へ進み、繰り返し制御が実施される。
その後、制動操作がなされなければ、ステップＡ７０からステップＢ６０へ進んで回生特性の設定及びブレーキ温度Ｔ_eの低下量Ｔ_cの算出が繰り返されることになる。例えば、ブレーキ温度Ｔ_eが所定温度Ｔ₀未満まで低下すれば、回生特性が初期回生特性に設定され直される。制動操作がなされるまでは実際の回生制御は実施されないが、回生特性の設定は随時変更されることになる。

［４．作用，効果］
このように、本回生制御装置によれば、ブレーキ温度Ｔ_eが所定温度Ｔ₀以上まで高温になると回生トルク量Ｎが増大するように回生特性が変更されるため、ディスクブレーキ１５に付与されるブレーキトルクに関して、熱による摩擦制動トルク成分の低下を電気回生トルク成分の増分でカバーすることができ、全体としてのブレーキトルクを確保することができる。これにより、制動距離の増大を抑制することができる。

また、本回生制御装置では、ブレーキ温度Ｔ_eが所定温度Ｔ₀以上である場合にブレーキ頻度ｆが高いほどモータ１４による回生量が増大するように回生特性が設定されるため、ディスクブレーキ１５におけるブレーキ回転体からの熱伝導が抑制され、ブレーキフルードの昇温による劣化や沸騰が生じにくくなる。したがって、制動力の低下を防止することができ、ディスクブレーキ１５の制動性能を確保することができる。

なお、本回生制御装置の制御によれば、ディスクブレーキ１５がモータ１４によって保護されることになり、ディスクブレーキ１５の摩耗を抑制することができる。
また、車輪１１に横滑りが生じている状態、すなわち、ＡＳＣ制御が実施されているような車体挙動が不安定な状況下での回生トルク量Ｔを減少させて初期状態に戻すことで、回生トルク量Ｔを確保しつつ車体挙動を安定化させることができる。

さらに、本回生制御装置では、上記の式４〜式９に定義されたように、車両が停止する寸前の車速域では各回生特性における回生トルク量Ｎを車速に対応させて徐々に低減させている。したがって、車両停止時のショックを低減させることができ、回生制御に係るブレーキフィーリングを向上させることができる。
また、本回生制御装置では、ブレーキ温度Ｔ_eを把握するための構成として、ブレーキ温度Ｔ_eの推定値を演算する昇温量検出手段３４及び降温量算出手段３５を備えているため、ディスクブレーキ１５の表面温度を直接計測するような構成と比較して構成が簡素であり、コストを低減させることができる。また、ブレーキ温度Ｔ_eを昇温させる要素と降温させる要素とを分離してそれぞれ別途演算することにより、シンプルな演算モデルを適用することができる。これにより、演算構成を容易に簡素化することができ、正確にブレーキ温度Ｔ_eを算出することができる。

このように、本発明によれば、ブレーキトルクの制御における電気回生トルク成分と機械的な摩擦制動トルク成分との良好なバランスを実現することができる。

［５．その他］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

例えば、上述の実施形態ではブレーキ温度Ｔ_eに係る条件〔１〕が第一回生特性又は第二回生特性の選択条件とはなっていないが、ブレーキ温度Ｔ_eに応じた大きさの回生トルク量Ｎが得られるように制御を変更してもよい。この場合、ブレーキ温度Ｔ_eが高温であるほど回生トルク量Ｎが増大するように回生特性を設定すれば、熱による摩擦制動トルク成分の低下をより正確に補償することが可能となる。

なお、上述の実施形態では、図７に示すように三段階の回生特性が予め設定されているが、より多段階の回生特性を設定しておけば、ブレーキ頻度ｆやブレーキ温度Ｔ_eに応じてより細かく回生特性を設定することが可能となり、ディスクブレーキ１５の熱的劣化を効果的に防止することができる。
また、上述の実施形態では、車両重量算出手段３４ａにおける車両重量Ｗの算出に際し、制動時の制動圧力Ｐ及び減速度Ｄを用いて車体の慣性質量を推定しているが、制動圧力Ｐの代わりにブレーキペダル９の踏み込みのストロークやペダル踏力を用いることも可能である。

また、上述の実施形態では、ＭＣＵ４で算出された車速を制動時の車速ＶとしてＥＶＥＣＵ３での制御に用いているが、これの代わりに図示しない車速センサで検出された車速を用いてもよく、あるいは減速度Ｄの積分値を用いてもよい。
また、加速度センサ１の代わりにブレーキペダル９のストロークを検出するストロークセンサやブレーキマスターシリンダー８の液圧の大きさを検出する圧力センサ，ブレーキ踏力を検出するひずみゲージ等を用いて、減速度Ｄに相当するパラメータを検出又は算出する構成としてもよい。あるいは、車速Ｖの微分値を用いてもよい。

また、モータ１４の回生特性に係る条件に関しては、上記の条件〔１〕〜〔３〕のみに限定されるものではない。これらの条件の何れかを変更又は省略してもよいし、あるいは、車両のヨーレイトや操舵角といった車両の安定性を評価するための条件を適用することも考えられる。すなわち、各車輪１１の横滑りだけでなく、車体のヨー挙動やロール挙動が不安定な状態下では、安定した状態下よりも回生トルクの増加量を抑制する構成としてもよい。例えば、ＡＢＳやＴＣＬの作動時には回生トルク量Ｎを増大させない（あるいは、回生トルク量Ｎの増分をやや小さめに設定する）構成としてもよい。

なお、上述の実施形態では、条件〔１〕及び〔２〕がともに成立する場合にモータ１４での回生トルク量Ｎを増大させているが、何れか一方が成立する場合に回生トルク量Ｎを増大させる構成とすることも可能である。また、例えばブレーキ温度Ｔ_eに応じて条件〔２〕に係るブレーキ頻度ｆの閾値（所定頻度ｆ₀）を変更する構成や、ブレーキ頻度ｆに応じて条件〔１〕に係る閾値（所定温度Ｔ₀）を変更する構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、ブレーキペダル９の踏み込み回数ＣＢ及び走行距離（Ｓ_s−Ｓ₀）を用いてブレーキ頻度ｆを算出しているが、制動圧力Ｐを考慮してブレーキ頻度ｆを算出する構成とすることも考えられる。つまり、制動圧力Ｐの相違による熱伝導量の増減量を推定することで、より正確な制御が期待できるものと考えられる。
なお、上述の実施形態における回生トルク量Ｎ₀，Ｎ₁，Ｎ₂，所定車速Ｖ₀，所定温度Ｔ₀等といった具体的な設定値は任意である。また、本発明に係る制御は、トランスミッションのシフト位置に依らずに実施することが可能である。例えば、シフト位置がＤレンジであってもＮレンジであっても、モータ１４での回生トルク量を増大させることができる。

また、上述の実施形態では、本発明の回生制御装置を電気自動車１０に適用したものを例示したが、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）や燃料電池車（ＦＣＶ）等、モータ１４（モータ・ジェネレータ）で車輪１１を駆動する車両であって、かつ、機械的なブレーキ装置を備えた車両であれば好適に適用することができる。

本発明の一実施形態に係る電気自動車の回生制御装置が適用された車両の全体構成を示す模式図である。 本回生制御装置の構成を示すブロック図である。 本回生制御装置の制御手順を説明するためのフローチャートである。 本回生制御装置の制御手順を説明するためのフローチャートである。 本回生制御装置での車両重量の推定に用いられるマップである。 本回生制御装置に設定されている冷却の時定数を示すマップである。 本回生制御装置で設定される回生特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 加速度センサ
２ 外気温センサ
３ ＥＶＥＣＵ
４ ＭＣＵ
５ ＡＳＣＵ（車速検出手段）
６ａ ブレーキ液圧センサ
６ｂ ブレーキペダルＳＷ
７ ブレーキブースター
８ ブレーキマスターシリンダー
９ ブレーキペダル
１０ 電気自動車
１１ 車輪
１２ ギヤボックス
１３ 速度センサ
１４ モータ（電動機）
１５ ディスクブレーキ（摩擦制動装置）
１６ Ｈ／Ｕ
３１ 回生量制御手段
３２ ブレーキ温度算出手段
３３ 制動頻度算出手段
３４ 昇温量算出手段
３４ａ 車両重量算出手段
３５ 降温量算出手段
３５ａ 冷却時定数算出手段
３５ｂ 計時手段

Claims (6)

1. 車輪に回生駆動される電動機及び該車輪を制動する摩擦制動装置を有する電気自動車において、該電動機の回生トルク量を制御する回生制御装置であって、
   該摩擦制動装置のブレーキ温度を算出するブレーキ温度算出手段と、
   所定走行距離当たりの制動回数を制動頻度として算出する制動頻度算出手段と、
   該ブレーキ温度算出手段で算出された該ブレーキ温度及び該制動頻度算出手段で算出された該制動頻度に基づいて、該電動機の回生トルク量を制御する回生量制御手段とを備えた
   ことを特徴とする、電気自動車の回生制御装置。
2. 該回生量制御手段が、該ブレーキ温度が予め設定された所定温度以上であり、かつ、該制動頻度が予め設定された所定頻度以上である場合に、該電動機の回生トルク量を増大させる回生トルク量増大制御を実施する
   ことを特徴とする、請求項１記載の電気自動車の回生制御装置。
3. 該ブレーキ温度算出手段が、該ブレーキ温度の上昇量を算出する昇温量算出手段と、該ブレーキ温度の低下量を算出する降温量算出手段とを有する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の電気自動車の回生制御装置。
4. 車速を検出する車速検出手段と、
   車両重量を算出する車両重量算出手段とをさらに備え、
   該昇温量算出手段が、制動操作開始時及び制動操作完了時のそれぞれの該車速及び該車両重量に基づいて、該ブレーキ温度の上昇量を算出する
   ことを特徴とする、請求項３記載の電気自動車の回生制御装置。
5. 該回生量制御手段が、制動操作中において該車速が小さくなるほど該回生トルク量を減少させる
   ことを特徴とする、請求項４記載の電気自動車の回生制御装置。
6. 該摩擦制動装置における冷却の時定数を算出する冷却時定数算出手段と、
   制動操作完了時からの経過時間を計測する計時手段とをさらに備え、
   該降温量算出手段が、該時定数及び該経過時間に基づいて、該ブレーキ温度の低下量を算出する
   ことを特徴とする、請求項３〜５の何れか１項に記載の電気自動車の回生制御装置。

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