JP4168663B2

JP4168663B2 - Electric vehicle

Info

Publication number: JP4168663B2
Application number: JP2002143710A
Authority: JP
Inventors: 淳近藤
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: JP2003335230A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、路面勾配を検出する機能を備えた電動車両に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
電動車両が走行中の路面の勾配を検出し、路面の勾配に関する検出結果を電動車両の制動装置の制御方法に適用したものとしては、実開平６−５３０１号公報に開示されたものがある。これは、車両の駆動装置の停止時から所定の時間だけ遅延させて制動装置を作動させるもので、振り子式の路面勾配検出手段を備え、この振り子式の路面勾配検出手段によって検出された路面勾配に基き、上述した遅延時間を２段階で制御している電動車両に関するものである。
【０００３】
上述した公報に記載された電動車両は、路面勾配以外にも、車両に働く加速度、駆動モータ等の車両装備から発生する振動、あるいは路面の凹凸に起因する車両のピッチが、搭載された振り子式の路面勾配検出手段に働いてノイズとなって出力され、路面勾配を正確に検出できるものではなかった。
【０００４】
また、上述した公報に記載された電動車両が備えた振り子式の路面勾配検出手段は、一般的な電動車両に使用されているものではなく、路面勾配を検出するためだけに設置されたもので、その電動車両への取付上のスペース確保、取付部材の設置、取付工程の付加等、電動車両の製造上の課題が多く、コスト上も非常に不利なものであった。
【０００５】
また、更に、上述した公報に記載された電動車両の制動装置の制御装置は、路面勾配検出手段によって検出された路面勾配に基づいて、制動装置のアクチュエータの作動開始時点を前後させているのみであって、アクチュエータの作動開始時点に対する車輪ブレーキ装置の作動遅れを考慮して、車輪ブレーキ装置が実際に車輪に制動力を与えるタイミングを適正にするものではなかった。
【０００８】
【発明の概要】
本発明の目的は、走行する路面勾配に応じて、適正なタイミングで制動力を発生させることができる路面勾配を検出する機能を備えた電動車両を提供することである。
【０００９】
本発明においては、車輪を駆動する駆動モータと、前記駆動モータの回転数を検出する回転数検出装置と、車両乗員のブレーキ操作とは別に作動する自動ブレーキアクチュエータと、前記自動ブレーキアクチュエータの作動によって前記車輪に制動力を与える車輪ブレーキ装置と、前記回転数検出装置によって検出された前記駆動モータの回転数に応じて前記自動ブレーキアクチュエータを制御し、前記駆動モータの回転数に応じた制動力を車輪に付与する第１制動力制御手段とを備えた電動車両において、前記回転数検出装置によって検出された前記駆動モータの回転数を基に、前記駆動モータの回転数の時間変化を算出し、算出された回転数の時間変化に基いて走行中の路面勾配を検出する路面勾配検出手段と、前記路面勾配検出手段によって検出された路面勾配が大きいときは、前記第１制動力制御手段による前記自動ブレーキアクチュエータの制御の前に、前記第１制動力制御手段によって前記自動ブレーキアクチュエータを作動させるよりも前記自動ブレーキアクチュエータを急作動させる第２制動力制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１７】
この本発明の構成によれば、前記路面勾配検出手段によって検出された路面勾配が大きいときには、前記第２制動力制御手段が、前記第１制動力制御手段による前記自動ブレーキアクチュエータの制御の前に、前記第１制動力制御手段によって前記自動ブレーキアクチュエータを作動させるよりも前記自動ブレーキアクチュエータを急作動させる。これにより、前記自動ブレーキアクチュエータが作動してから、前記車輪ブレーキ装置が前記車輪に制動力を与えるまでの時間間隔である、ブレーキ遅れ時間を短縮し、適正なタイミングで電動車両の車輪に制動力を発生させることが可能なため、下り坂路面を走行中に速度が上昇し過ぎることを防止することができる。
【００１８】
また、上記本発明においては、前記路面勾配検出手段は、例えば、前記駆動モータから前記車輪へ加える駆動力が０であるとき、走行中の路面勾配を検出するものである。これによれば、路面勾配を検出している時には、駆動モータの回転数が路面勾配による影響のみを受けるため、より路面勾配を正確に検出できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の路面勾配を検出する機能を備えた電動車両１００のシステム図である。電動車両１００には、右前輪１１ＦＲ、左前輪１１ＦＬ、右後輪１１ＲＲおよび左後輪１１ＲＬが備えられている。右後輪１１ＲＲには、車輪駆動用の駆動モータ１２Ｒが設置されており、左後輪１１ＲＬには、やはり車輪駆動用の駆動モータ１２Ｌが設置されている。更に、右後輪１１ＲＲには、車輪制動用の電磁ブレーキ１３Ｒが設置されており、左後輪１１ＲＬには、やはり車輪制動用の電磁ブレーキ１３Ｌが設置されている。
【００２２】
電磁ブレーキ１３Ｒおよび電磁ブレーキ１３Ｌは駐車用ブレーキで、運転者がイグニッションスイッチ２７（後述する）をオンすることによって、電磁ブレーキ１３Ｒおよび電磁ブレーキ１３Ｌ内で発生する電磁力が、駐車ブレーキシュー（図示せず）を制動力解放方向へ押動し、右後輪１１ＲＲおよび左後輪１１ＲＬを解放する。また、イグニッションスイッチ２７をオフすることによって、電磁ブレーキ１３Ｒおよび電磁ブレーキ１３Ｌ内の電磁力が消失し、スプリング力によって駐車ブレーキシューが制動力発生方向へ押動され、右後輪１１ＲＲおよび左後輪１１ＲＬに制動力を発生させる。
【００２３】
一方、右前輪１１ＦＲには、車輪制動用の油圧ブレーキ１４Ｒが設置されており、左前輪１１ＦＬには、やはり車輪制動用の油圧ブレーキ１４Ｌが設置されている。油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌは、本発明の車輪ブレーキ装置に該当する。油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌの各々には、油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌを作動させるために、本発明の自動ブレーキアクチュエータに該当するブレーキアクチュエータ装置ＢＤが連結されている。ブレーキアクチュエータ装置ＢＤについては後述する。
【００２４】
上述した右後輪１１ＲＲ駆動用の駆動モータ１２Ｒおよび左後輪１１ＲＬ駆動用の駆動モータ１２Ｌには、インバータ回路で構成されたモータ駆動用ＥＣＵ１５が電気的に接続されている。モータ駆動用ＥＣＵ１５には、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌに駆動電流を与えるドライバが備えられており、運転者の所望とする電動車両１００の走行状態に合わせて、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転状態を制御する。
【００２５】
モータ駆動用ＥＣＵ１５には、本発明の制御装置に該当する車両制御用ＥＣＵ１６が電気的に接続され、更に、車両制御用ＥＣＵ１６には、上述したブレーキアクチュエータ装置ＢＤを駆動するブレーキモータ駆動回路１７が電気的に接続されている。また、上述した駆動モータ１２Ｒおよび駆動モータ１２Ｌには、それぞれホール素子による回転数検出装置１２Ｒ１および１２Ｌ１が取付けられ、駆動モータ１２Ｒおよび駆動モータ１２Ｌの回転数を検出して、回転数信号をモータ駆動用ＥＣＵ１５を介して、車両制御用ＥＣＵ１６へと送信する。
【００２６】
メインバッテリ１８およびサブバッテリ１９は、それぞれ７２Ｖ（ボルト）、１２Ｖ（ボルト）の電源で、主に、メインバッテリ１８は駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの駆動のため、サブバッテリ１９は車両制御用ＥＣＵ１６およびブレーキアクチュエータ装置ＢＤの駆動のために使用される。メインバッテリ１８はメインリレー２０を介してモータ駆動用ＥＣＵ１５と接続され、メインリレー２０はモータ駆動用ＥＣＵ１５への電圧の印加を断続する。更に、メインバッテリ１８はメインリレー２０を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１はサブバッテリ１９と接続されており、メインバッテリ１８の７２Ｖの起電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１によって１２Ｖに降圧され、サブバッテリ１９に供給される。
【００２７】
サイリスタ２２は、メインリレー２０を閉じてメインバッテリ１８とモータ駆動用ＥＣＵ１５とが導通したとき、突入電流によってモータ駆動用ＥＣＵ１５が破壊されることを防止するため設置されている。ＦＥＴ２３は、電磁ブレーキ１３Ｒおよび１３Ｌとメインバッテリ１８との間の回路中に設置され、電磁ブレーキ１３Ｒおよび１３Ｌのスイッチング素子として機能する。
【００２８】
表示ディスプレイ２４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成され、メインバッテリー１８の残存電気量を表示し、表示ディスプレイ２５は、同じく発光ダイオードで構成され、サブバッテリ１９の電気量の不足を表し、表示ディスプレイ２６は、やはり発光ダイオードで構成され、電動車両１００の、その他の部位の異常を表示する。
【００２９】
イグニッションスイッチ２７は、電動車両１００のインスツルメントパネル（図示せず）に設置され、オンされることによって、車両制御用ＥＣＵ１６が起動される。また、アクセルセンサ２８は、運転者が操作するアクセルペダル２９に取付けられ、アクセルペダル２９の操作量を検出して車両制御用ＥＣＵ１６にアクセル操作信号を送信する。
【００３０】
次に、図１、図２および図３を用いて、上述のブレーキアクチュエータ装置ＢＤについて説明する。ブレーキアクチュエータ装置ＢＤのペダルブラケット４１は、電動車両１００の運転室下方において、車両のボデー（図示せず）に固定されている。ペダルブラケット４１上には、ブレーキペダル４２が回転軸４３回りに回転可能に取付けられている。ブレーキペダル４２の下端には、運転者の踏込み足が当接するゴムパッド４２ａが固定され、一方、上端には係合ピン４２ｂが設置されている。ペダルブラケット４１とブレーキペダル４２間には、上述した回転軸４３の回りに巻回され、その端部がペダルブラケット４１およびブレーキペダル４２にそれぞれ係合したリタンスプリング４４が設置されている。
【００３１】
更に、ペダルブラケット４１の取付面４１ａにはブレーキスイッチ４５が取付けられている。ブレーキスイッチ４５は、ブレーキペダル４２が図２に示したリタン（非作動）位置にあるとき、その当接子４５ａがブレーキペダル４２に当接して押動され、オフ状態となり、ブレーキペダル４２が回転軸４３を中心として、図２において時計方向に回転することによってストローク（作動）位置に移動したとき、当接子４５ａがブレーキペダル４２から離れることによって突出し、オン状態となる。ブレーキスイッチ４５は、オン状態となったとき、車両制御用ＥＣＵ１６に対し、ブレーキスイッチ信号を送信する。
【００３２】
ペダルブラケット４１のフランジ面４１ｂには、マスタシリンダ４６が複数の取付ボルト４７によって固定されており、プッシュロッド４６ａに設けられたスリット４６ａ１を上述した係合ピン４２ｂに係合させることによって、ブレーキペダル４２と連結している。図２に示すブレーキペダル４２のリタン位置においては、係合ピン４２ｂはスリット４６ａ１の右端付近にある。マスタシリンダ４６と上述した油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌの間には、それぞれ油圧配管３０Ｒおよび３０Ｌが設置され、マスタシリンダ４６によって発生されたブレーキ油圧が油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌに印加される。
【００３３】
ブレーキモータ５１は、ペダルブラケット４１付近の車両のボデーに固定されている。ブレーキモータ５１はＰＷＭ（パルス幅変調）制御されており、ブレーキモータ駆動回路１７から所定のデューティ比の駆動電圧を印加されることによって、そのデューティ比に応じた回転数で駆動される。ブレーキモータ５１は減速機をも含んでおり、減速後の回転を伝える回転シャフト５１ａを備え、回転シャフト５１ａには、第１リンク５２が回転シャフト５１ａと一体となって回転するように固定されている。
【００３４】
第１リンク５２には、第１枢支軸５３によって、第２リンク５４が第１リンク５２に対して第１枢支軸５３を中心に相対回転可能に取付られている。更に、第２リンク５４には、第２枢支軸５５によって、第３リンク５６が第２リンク５４に対して第２枢支軸５５を中心に相対回転可能に取付られている。また、第３リンク５６は、第３枢支軸５７によって、第３枢支軸５７を中心に回転可能なようにペダルブラケット４１に取付けられている。第３リンク５６には、押圧部５６ａが設けられ、マスタシリンダ４６のプッシュロッド４６ａに設けられた係合溝４６ａ２に係合している。更に、図１にあるようにブレーキモータ５１には、モータリミットスイッチ５８が設置され、図２にあるようにブレーキモータ５１が非作動状態である初期位置にあるとき、リミットスイッチ信号を車両制御用ＥＣＵ１６に送信する。
【００３５】
次に、図１を用いて電動車両１００の一般的な走行作動について説明する。運転者がイグニッションスイッチ２７をオンすると、車両制御用ＥＣＵ１６およびブレーキモータ駆動回路１７がサブバッテリ１９に接続されて起動され、ブレーキモータ駆動回路１７によってブレーキアクチュエータ装置ＢＤが自動作動可能な状態となる。また、車両制御用ＥＣＵ１６が起動されることによって、車両制御用ＥＣＵ１６がメインリレー２０を閉じ、モータ駆動用ＥＣＵ１５がメインバッテリ１８に接続されて、モータ駆動用ＥＣＵ１５によって駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌが駆動可能な状態となる。上述したように、メインリレー２０が閉じられるとき、突入電流によってモータ駆動用ＥＣＵ１５が破壊されることを防止するため、サイリスタ２２をオンした後にメインリレー２０を閉じて、モータ駆動用ＥＣＵ１５にメインバッテリ１８の電圧を印加し、その後サイリスタ２２をオフとする。
【００３６】
運転者がアクセルペダル２９を操作すると、アクセルセンサ２８によって、その操作量が検出され、アクセル操作信号が車両制御用ＥＣＵ１６に送信される。車両制御用ＥＣＵ１６は、アクセルセンサ２８から受信したアクセル操作信号に基いて、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの所望する駆動状態を算出し、駆動信号としてモータ駆動用ＥＣＵ１５に送信する。車両制御用ＥＣＵ１６から駆動信号を受信したモータ駆動用ＥＣＵ１５は、ドライバから駆動信号に応じた駆動電流を駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌに対し印加して、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌをアクセルペダル２９の操作量に応じた回転状態に制御する。
【００３７】
次に、図１、図２および図３を用いて、ブレーキアクチュエータ装置ＢＤの作動について説明する。電動車両１００の運転者が、ブレーキアクチュエータ装置ＢＤのブレーキペダル４２を操作すると、回転軸４３を中心とし、リタンスプリング４４の付勢力に抗して、ブレーキペダル４２が図２において時計方向に回転する。ブレーキペダル４２の回転によって、係合ピン４２ｂがプッシュロッド４６ａのスリット４６ａ１の右端を押動するため、プッシュロッド４６ａが図２において右方に移動され、マスタシリンダ４６内に液圧を発生させる。マスタシリンダ４６内に発生した液圧はブレーキ圧として油圧管路３０Ｒおよび３０Ｌのそれぞれを介して、油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌへと伝わり、右前輪１１ＦＲおよび左前輪１１ＦＬに、制動力を発生させる。
【００３８】
運転者の操作とは別に、車両制御用ＥＣＵ１６が電動車両１００に制動力を働かせる必要があると判断した場合（電動車両１００の前方にある他車または障害物を検出した場合、あるいは坂道において車両速度が極端に上昇することを防ぐ場合が考えられる）、車両制御用ＥＣＵ１６からブレーキモータ駆動回路１７に対し、所定のデューティ比でブレーキモータ５１を正転方向へ駆動することを指示するブレーキモータ駆動（正転）信号を発信する。
【００３９】
ブレーキモータ駆動回路１７は、車両制御用ＥＣＵ１６からのブレーキモータ駆動（正転）信号を受信して、ブレーキモータ５１を正転方向へ駆動するようにパワートランジスタ（図示せず）を導通させ、ブレーキモータ５１に所定のデューティ比の駆動電圧を印加し、ブレーキモータ５１を図２において反時計方向（図３の矢印Ａ方向）に、上述したデューティ比に対応した所定の回転数で回転させる。
【００４０】
ブレーキモータ５１が図３の矢印Ａ方向に回転することによって、回転シャフト５１ａを介して第１リンク５２も図３の矢印Ａ方向に回転し、第１リンク５２と第１枢支軸５３によって連結した第２リンク５４が、図３の矢印Ｂ方向に揺動する。第２リンク５４の揺動によって、第２リンク５４と第２枢支軸５５によって連結した第３リンク５６は、第３枢支軸５７を中心に図３において反時計方向に回転する。
【００４１】
第３リンク５６の回転によって、マスタシリンダ４６のプッシュロッド４６ａに設けられた係合溝４６ａ２と係合した押圧部５６ａが、係合溝４６ａ２を介してプッシュロッド４６ａを図３において右方へと付勢し移動させる。このとき、プッシュロッド４６ａの移動によって、ブレーキペダル４２に設けられた係合ピン４２ｂは、プッシュロッド４６ａのスリット４６ａ１内を相対的に移動するのみであるため、ブレーキペダル４２は押動されず、初期位置に停止したままである。
【００４２】
プッシュロッド４６ａの右方への移動によって、マスタシリンダ４６内に液圧を発生し、発生した液圧はブレーキ圧として油圧管路３０Ｒおよび３０Ｌのそれぞれを介して、油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌへと伝わり、右前輪１１ＦＲおよび左前輪１１ＦＬに、制動力を発生させる。
【００４３】
油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌによって、電動車両１００に制動力が働き、所定の目的を達して車両制御用ＥＣＵ１６が制動力を解除しようと判断すると、ブレーキモータ駆動回路１７に対し、所定のデューティ比でブレーキモータ５１を逆転方向へ駆動することを指示するブレーキモータ駆動（逆転）信号を発信する。
【００４４】
ブレーキモータ駆動回路１７は、車両制御用ＥＣＵ１６からのブレーキモータ駆動（逆転）信号を受信して、ブレーキモータ５１を上述したように制動力を発生させたときに対して逆転方向へ駆動するようにパワートランジスタ（図示せず）を導通させ、ブレーキモータ５１に所定のデューティ比の駆動電圧を印加し、ブレーキモータ５１を図３の矢印Ａ方向と反対方向に、上述したデューティ比に対応した所定の回転数で回転させる。
【００４５】
ブレーキモータ５１が図３の矢印Ａ方向と反対方向に回転することによって、回転シャフト５１ａを介して第１リンク５２も図３の矢印Ａ方向と反対方向に回転し、第１リンク５２と第１枢支軸５３によって連結した第２リンク５４が、図３の矢印Ｂ方向と反対方向に揺動する。第２リンク５４の揺動によって、第２リンク５４と第２枢支軸５５によって連結した第３リンク５６は、第３枢支軸５７を中心に図３において時計方向に回転する。
【００４６】
第３リンク５６の回転によって、押圧部５６ａは図において左方へと移動するため、係合溝４６ａ２を介して押圧部５６ａと係合したマスタシリンダ４６のプッシュロッド４６ａは、マスタシリンダ４６内に発生していた液圧によって図３において左方へと戻される。従って、マスタシリンダ４６内の液圧が減圧され、右前輪１１ＦＲおよび左前輪１１ＦＬの制動力が解除される。このとき、上述したモータリミットスイッチ５８によって、ブレーキモータ５１の初期位置への復帰が検出されると、車両制御用ＥＣＵ１６がモータリミットスイッチ５８からのリミットスイッチ信号を受信し、ブレーキモータ駆動回路１７へのブレーキモータ駆動信号の発信を取りやめることによって、ブレーキモータ５１を停止させる。
【００４７】
次に、本発明による路面勾配を検出する方法について説明する。図４は、一般的に車両Ｃが、傾斜角（路面勾配）θである下り坂路面Ｓを走行している状態を、模式的に示したものである。図４において、重量Ｍの車両Ｃの駆動輪はＴの駆動トルクを発生し、車両Ｃは車両速度変化率（車両加速度）ｄＶ／ｄｔで走行している。このとき、重力および駆動輪の駆動トルクＴによって、車両Ｃに対して下り坂路面Ｓに沿って下方に働く荷重は、
【００４８】
【数１】
Ｍｇ・ｓｉｎθ+ｈＴ・・・（１）
【００４９】
と表される。（１）式において、ｇは重力加速度、ｈは駆動輪の駆動トルクＴを車両Ｃに働く推進力に変換する際の変換係数である（尚、ここで、車両Ｃが受ける路面抵抗および空気抵抗等は無視している）。一方、これは、車両重量Ｍと時間に関する車両速度変化率ｄＶ／ｄｔとの積に等しいから、
【００５０】
【数２】
Ｍ・ｄＶ／ｄｔ=Ｍｇ・ｓｉｎθ+ｈ・Ｔ・・・（２）
【００５１】
と表される。これを、θについての式に変形すると、
【００５２】
【数３】
θ=ｓｉｎ^-1（Ｍ・ｄＶ／ｄｔ−ｈ・Ｔ）／Ｍｇ・・・（３）
【００５３】
と表される。従って、路面勾配θは車両速度変化率ｄＶ／ｄｔの関数となり、図５に表されるものとなる。尚、上述した実施の形態においては、車両Ｃが下り坂路面Ｓを走行している状態に基いて説明を行ったが、車両Ｃが上り坂路面を走行している状態であっても、（３）式においてＭ・ｄＶ／ｄｔおよびｈ・Ｔをマイナス値とすれば、同様に路面勾配を検出することができる。
【００５４】
以下、上述した図４にある車両Ｃを電動車両１００に置き換え、図１および図６に基いて、電動車両１００の車輪駆動用の駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数の時間変化から、電動車両１００が走行中の路面勾配θを検出する方法について説明する。まず、図６のステップ６０５にあるように、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌに各々取付けられた回転数検出装置１２Ｒ１および１２Ｌ１を用いて、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの（毎分当りの）回転数ｎを検出する。
【００５５】
次に、ステップ６１０にあるように、検出した駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの複数の回転数ｎから、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数変化率（回転数の時間変化）ｄｎ／ｄｔを算出する。その後、ステップ６１５において、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数ｎから、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌが発生させている駆動トルクＴを検出する（駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数ｎと駆動トルクＴとの関係を図８に示す）。
【００５６】
その後、ステップ６２０において、算出した駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数変化率ｄｎ／ｄｔから、電動車両１００の速度変化率ｄＶ／ｄｔを算出する。図６のステップ６２０においてｋは、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数変化率ｄｎ／ｄｔから、電動車両１００の速度変化率ｄＶ／ｄｔへ変換する際の変換係数である。最後に、ステップ６２５において、上述した（３）式に基いて路面勾配θを算出する。
【００５７】
以上に述べた電動車両１００の駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数変化率ｄｎ／ｄｔから、路面勾配θを算出する際に、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌから右後輪１１ＲＲおよび左後輪１１ＲＬにそれぞれ加えられる駆動力（駆動トルクＴ）を０とすることによって、路面勾配θは、
【００５８】
【数４】
θ=ｓｉｎ^-1（１／ｇ・ｄＶ／ｄｔ）・・・（４）
【００５９】
と（３）式に比較して簡素に表され、算出誤差を低減することが可能となり、より路面勾配θの検出精度を向上させることができる。
【００６０】
次に、図７および図８を用いて、下り坂路面を走行中の電動車両１００において、上述した駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数変化率ｄｎ／ｄｔから検出した路面勾配θに基いて、ブレーキアクチュエータ装置ＢＤが作動してから、油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌが右前輪１１ＦＲおよび左前輪１１ＦＬに制動力を与えるまでの時間間隔であるブレーキ遅れ時間を変化させる方法について説明する。
【００６１】
最初に、図７のステップ７０５において、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が６００ｒｐｍ以上であるか否かが判定される。図８を見れば分かるように、本実施の形態においては、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌは、その駆動トルク発生の上限が６００ｒｐｍのものを使用している。従って、上述したように路面勾配の検出精度を向上させるために、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの発生させている駆動トルクＴが６００ｒｐｍ以上であるときに、路面勾配を検出している。
【００６２】
尚、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数は、電動車両１００の走行状態によっては、必ずしも互いに同じ値とはならない場合もある。例えば、コーナーを走行中であれば、外輪側車輪に設置された駆動モータの回転数が、内輪側に設置された駆動モータの回転数を上回ることが考えられる。これについて、本実施の形態においては、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数を検出する場合、回転数の大きい駆動モータの回転数とする（ハイセレクト）、回転数の小さい駆動モータの回転数とする（ローセレクト）あるいは双方の平均値とする等、いかなる手法でも可能である。
【００６３】
話を元に戻して、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が６００ｒｐｍ以上であるときは、ステップ７１０において、車両制御用ＥＣＵ１６のタイマーを作動させる。その後、ステップ７１５において、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が６７０ｒｐｍ以上であるか否かが判定される。駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が６７０ｒｐｍ以上であると判定されると、ステップ７２０において、前出のタイマーを停止する。
【００６４】
その後、ステップ７２５において、タイマーのカウント値を基に、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が６００ｒｐｍから６７０ｒｐｍに変化するに要した時間が、１．５秒未満であったか否かを判定する。駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が６００ｒｐｍから６７０ｒｐｍに変化するに要した時間が、１．５秒未満と判定されたとき、車両制御用ＥＣＵ１６は駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数変化率（回転数の時間変化）ｄｎ／ｄｔが大きい、すなわち、路面勾配θが大きいと判断し、１段階目制御としてステップ７３０において、ブレーキモータ駆動回路１７に対し、デューティ比が３５％のブレーキモータ駆動（正転）信号を３００ｍｓ間だけ発信し、ブレーキモータ５１を図３の矢印Ａ方向に、デューティ比に対応した所定の回転数で回転させる。つまり、このように路面勾配θが大きい場合、ブレーキアクチュエータＢＤを急作動させるわけである。ブレーキモータ５１の回転によって、油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌが右前輪１１ＦＲおよび左前輪１１ＦＬに対し、路面勾配θに応じた制動力を発生させる。
【００６５】
上述のブレーキアクチュエータＢＤおよび油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌには、ブレーキアクチュエータＢＤの作動開始から、右前輪１１ＦＲおよび左前輪１１ＦＬに対し制動力を発生させるまでの時間間隔である、ブレーキ遅れ時間の原因となる様々な要因がある（例えば、リンク５２、５４、５６の取付ガタ、マスタシリンダ４６の液圧作動遅れ、油圧管路３０Ｒおよび３０Ｌ内の油圧伝播ディレイ、油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌの作動遅れ等が考えられる）。
【００６６】
上述した１段階目制御を行うことによって、油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌの昇圧速度を速め、ブレーキ遅れ時間を効果的に短縮できるため、電動車両１００が勾配の大きい下り坂路面を走行している場合、車両速度が極端に上昇することを防ぐことができる。尚、図８においては、上述した１段階目制御は示されていない。
【００６７】
上述の１段階目制御を行った後、ステップ７３５において、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が７３０ｒｐｍ以上であるか否かが判定される。尚、上述のステップ７２５において、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が６００ｒｐｍから６７０ｒｐｍに変化するに要した時間が、１．５秒以上と判定されたときは、路面勾配θは然程大きくないと判断して、１段階目制御を行わず、直接にステップ７３５へと進む。
【００６８】
ステップ７３５において、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が７３０ｒｐｍ以上であると判定されると、ステップ７４０において、２段階目制御として、車両制御用ＥＣＵ１６は、デューティ比が、
【００６９】
【数５】
（３／８ｒｐｍ−２５５+（ｒｐｍ-７３０）／６）／２．７・・・（５）
【００７０】
と表されるブレーキモータ駆動（正転）信号をブレーキモータ駆動回路１７に対し発信し、ブレーキモータ５１を図３の矢印Ａ方向に、デューティ比に対応した所定の回転数で回転させる。ブレーキモータ５１の回転によって、油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌが右前輪１１ＦＲおよび左前輪１１ＦＬに対し制動力を発生させる。
【００７１】
駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が７３０ｒｐｍ未満であると判定されると、ステップ７４５において、２段階目制御として、車両制御用ＥＣＵ１６は、デューティ比が、
【００７２】
【数６】
（３／８ｒｐｍ−２５５）／２．７・・・（６）
【００７３】
と表されるブレーキモータ駆動（正転）信号をブレーキモータ駆動回路１７に対し発信し、ブレーキモータ５１を図３の矢印Ａ方向に、デューティ比に対応した所定の回転数で回転させる。ブレーキモータ５１の回転によって、油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌが右前輪１１ＦＲおよび左前輪１１ＦＬに対し制動力を発生させる。前出の（５）式および（６）式において、ｒｐｍは駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数を表す。上述した２段階目制御が、図８の右下方部に示されている。尚、図８の右端に示されているように、電動車両１００は、駆動モータ１２Ｒあるいは１２Ｌの回転数が、８５０ｒｐｍ以上となった場合、ディスプレイ２６に異常表示を行う。
【００７４】
上述した（５）式において、２段階目制御における最大デューティ比は、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が８５０ｒｐｍの時に発生するとすれば、約３１％となる。上述した１段階目制御におけるデューティ比３５％はこれよりも大きく、このことから、１段階目制御は２段階目制御に対してかなりの急制動であることが分かる。
【００７５】
２段階目制御により、電動車両１００に制動力が発生されて減速し、右後輪１１ＲＲおよび左後輪１１ＲＬに取付けられた駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が減少した後、ステップ７５０において、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が６７０ｒｐｍ未満であると判定されると、ステップ７５５において、車両制御用ＥＣＵ１６がブレーキモータ駆動回路１７に対し発信していたブレーキモータ駆動（正転）信号を停止し、ブレーキモータ５１を停止させる。駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が依然６７０ｒｐｍ以上であると判定されると、ステップ７３５へと戻り、２段階目制御を継続する。
【００７６】
ブレーキモータ５１の停止後、ステップ７６０において、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が６４０ｒｐｍ未満であるか否かが判定される。駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数が６４０ｒｐｍ未満であると判定されると、ステップ７６５において、車両制御用ＥＣＵ１６はブレーキモータ駆動回路１７に対し、デューティ比が２０％のブレーキモータ駆動（逆転）信号を発信し、ブレーキモータ５１を図３の矢印Ａ方向と反対方向に、デューティ比に対応した所定の回転数で回転させる。
【００７７】
ブレーキモータ５１が逆回転して初期位置に戻ると、モータリミットスイッチ５８がリミットスイッチ信号を車両制御用ＥＣＵ１６に送信する。リミットスイッチ信号を受信した車両制御用ＥＣＵ１６は、ブレーキモータ駆動回路１７に対し発信していたブレーキモータ駆動（逆転）信号を停止し、ブレーキモータ５１を停止させる。
【００７８】
上述した実施の形態によれば、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数変化率（回転数の時間変化）ｄｎ／ｄｔに基いて、走行中の路面勾配θを検出する電動車両１００としたため、車両に働く加速度、駆動モータ等の車両装備から発生する振動、あるいは路面の凹凸に起因する車両のピッチなどに影響されず、路面勾配θを正確に検出することができる。
【００７９】
また、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌを制御するために当然に設置されている駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数検出装置１２Ｒ１および１２Ｌ１を、そのまま路面勾配θを検出するために使用することができ、新たな装置を設ける必要がないため、電動車両１００への取付上のスペース確保、取付部材の設置、取付工程の付加等を行う必要がなく、製造が容易で低コストな電動車両１００とすることができる。
【００８０】
また、上述した実施の形態によれば、路面勾配θを検出している時には、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌから右後輪１１ＲＲおよび左後輪１１ＲＬへ加える駆動力（駆動トルクＴ）を０とするため、駆動モータ１２Ｒおよび１２Ｌの回転数ｎが、路面勾配θによる影響のみを受けることにより、路面勾配θを正確に検出できる。
【００８１】
また、上述した実施の形態によれば、検出された路面勾配θに応じて、ブレーキアクチュエータ装置ＢＤが作動してから、油圧ブレーキ１４Ｒおよび１４Ｌが右前輪１１ＦＲおよび左前輪１１ＦＬ車輪に制動力を与えるまでの時間間隔である、ブレーキ遅れ時間を変化させるため、走行する路面勾配θに応じて、適正なタイミングで電動車両１００に制動力を発生させることができる。
【００８２】
更に、上述した実施の形態によれば、検出された路面勾配θが大きいときは、ブレーキアクチュエータＢＤを急作動させることによって、ブレーキ遅れ時間を短縮するため、急勾配の下り坂路面において、電動車両１００の車両速度が上昇し過ぎることを防ぐことができる。また、逆に緩やかな勾配の下り坂路面においては、ブレーキアクチュエータＢＤを穏やかに作動させるため、電動車両１００に急激な制動力を発生させずに、電動車両１００に制動ショックを与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動車両のシステム図である。
【図２】ブレーキアクチュエータ装置の側面図である。
【図３】図２に示したブレーキアクチュエータ装置の作動状態を説明する図である。
【図４】車両速度変化率に基いて路面勾配を検出する方法を説明する図である。
【図５】車両速度変化率と路面勾配の関係を表す図である。
【図６】電動車両の駆動モータの回転数変化率に基いて、路面勾配を検出する方法のフローチャートを示す図である。
【図７】電動車両の駆動モータの回転数変化率に基いて、ブレーキ遅れ時間を変化させる方法のフローチャートを示す図である。
【図８】電動車両の駆動モータの回転数と、駆動モータのトルクおよびブレーキモータのデューティ比との関係を示す図である。
【符号の説明】
１１ＦＲ、１１ＦＬ、１１ＲＲ、１１ＲＬ…車輪、１２Ｒ、１２Ｌ…駆動モータ、１２Ｒ１、１２Ｌ１…ホール素子による回転数検出装置、１４Ｒ、１４Ｌ…油圧ブレーキ、１６…車両制御用ＥＣＵ、５１…ブレーキモータ、ＢＤ…ブレーキアクチュエータ装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an electric vehicle having a function of detecting a road surface gradient.BothRelated.
[0002]
[Prior art and its problems]
Japanese Unexamined Utility Model Publication No. 6-5301 discloses an example in which the gradient of the road surface on which the electric vehicle is traveling is detected and the detection result relating to the gradient of the road surface is applied to the control method of the braking device for the electric vehicle. This is a system in which the braking device is operated with a predetermined time delay from the stop of the vehicle driving device, and includes a pendulum type road surface gradient detecting unit, and the road surface gradient detected by the pendulum type road surface gradient detecting unit. The present invention relates to an electric vehicle that controls the above-described delay time in two stages.
[0003]
In addition to the road surface gradient, the electric vehicle described in the above publication is a pendulum type in which the acceleration acting on the vehicle, the vibration generated from the vehicle equipment such as the drive motor, or the pitch of the vehicle due to the road surface unevenness is mounted. The road surface gradient detecting means is output as noise and cannot accurately detect the road surface gradient.
[0004]
Further, the pendulum type road surface gradient detecting means provided in the electric vehicle described in the above-mentioned publication is not used in general electric vehicles, but is installed only for detecting the road surface gradient. There are many problems in manufacturing the electric vehicle, such as securing a space for attachment to the electric vehicle, installation of an attachment member, addition of an attachment process, etc., which are very disadvantageous in terms of cost.
[0005]
Furthermore, the control device for the braking device of the electric vehicle described in the above-mentioned publication only moves the actuator start time of the braking device back and forth based on the road surface gradient detected by the road surface gradient detecting means. In view of the operation delay of the wheel brake device with respect to the operation start time of the actuator, the timing at which the wheel brake device actually applies the braking force to the wheel has not been made appropriate.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION
  The present inventionEyesThe objective is to provide an electric vehicle having a function of detecting a road surface gradient capable of generating a braking force at an appropriate timing according to the road surface gradient traveling.
[0009]
  Main departureClearlyThen, a drive motor that drives the wheel, a rotation speed detection device that detects the rotation speed of the drive motor,An automatic brake actuator that operates separately from the brake operation of the vehicle occupant, a wheel brake device that applies a braking force to the wheel by the operation of the automatic brake actuator, and the rotational speed of the drive motor detected by the rotational speed detection device In accordance with the first aspect of the present invention, there is provided an electric vehicle including: a first braking force control unit that controls the automatic brake actuator in response to the braking force according to the rotational speed of the drive motor.Based on the rotational speed of the drive motor detected by the rotational speed detection device, the temporal change in the rotational speed of the drive motor is calculated, and the road surface gradient during traveling is detected based on the temporal change in the calculated rotational speed. DoWhen the road surface gradient detected by the road surface gradient detecting means and the road surface gradient detecting means is large, the automatic braking actuator is controlled by the first braking force control means before the automatic braking actuator is controlled by the first braking force control means. And second braking force control means for operating the automatic brake actuator more rapidly than operating the brake actuator.It is characterized byThe
[0017]
  thisThe present inventionAccording to the configuration ofBy the road surface gradient detecting meansWhen the detected road gradient is largeThe second braking force control means is more effective than the first braking force control means operating the automatic brake actuator before the automatic braking actuator is controlled by the first braking force control means. Is activated suddenly. ThisThe brake delay time, which is the time interval from when the automatic brake actuator is activated to when the wheel brake device applies braking force to the wheel, is shortened, and braking force is generated at the wheel of the electric vehicle at an appropriate timing. To prevent the speed from rising too much while driving downhill.RukoYou can.
[0018]
  In the present invention, the road surface gradient detecting means detects a road surface gradient during traveling when, for example, the driving force applied from the drive motor to the wheels is zero. According to this, when the road surface gradient is detected, since the rotational speed of the drive motor is only affected by the road surface gradient, the road surface gradient can be detected more accurately.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a system diagram of an electric vehicle 100 having a function of detecting a road surface gradient according to the present invention. The electric vehicle 100 includes a right front wheel 11FR, a left front wheel 11FL, a right rear wheel 11RR, and a left rear wheel 11RL. A wheel driving motor 12R is installed on the right rear wheel 11RR, and a wheel driving motor 12L is installed on the left rear wheel 11RL. Further, an electromagnetic brake 13R for wheel braking is installed on the right rear wheel 11RR, and an electromagnetic brake 13L for wheel braking is also installed on the left rear wheel 11RL.
[0022]
The electromagnetic brake 13R and the electromagnetic brake 13L are parking brakes. When the driver turns on an ignition switch 27 (described later), the electromagnetic force generated in the electromagnetic brake 13R and the electromagnetic brake 13L causes a parking brake shoe (not shown). Z) is pushed in the braking force releasing direction to release the right rear wheel 11RR and the left rear wheel 11RL. Further, by turning off the ignition switch 27, the electromagnetic force in the electromagnetic brake 13R and the electromagnetic brake 13L disappears, and the parking brake shoe is pushed in the braking force generation direction by the spring force, and the right rear wheel 11RR and the left rear wheel A braking force is generated at 11RL.
[0023]
On the other hand, the right front wheel 11FR is provided with a wheel brake hydraulic brake 14R, and the left front wheel 11FL is also provided with a wheel brake hydraulic brake 14L. The hydraulic brakes 14R and 14L correspond to the wheel brake device of the present invention. A brake actuator device BD corresponding to the automatic brake actuator of the present invention is connected to each of the hydraulic brakes 14R and 14L in order to operate the hydraulic brakes 14R and 14L. The brake actuator device BD will be described later.
[0024]
A motor drive ECU 15 configured by an inverter circuit is electrically connected to the drive motor 12R for driving the right rear wheel 11RR and the drive motor 12L for driving the left rear wheel 11RL described above. The motor drive ECU 15 is provided with a driver that applies a drive current to the drive motors 12R and 12L, and controls the rotation state of the drive motors 12R and 12L in accordance with the traveling state of the electric vehicle 100 desired by the driver. To do.
[0025]
The motor drive ECU 15 is electrically connected to a vehicle control ECU 16 corresponding to the control device of the present invention. The vehicle control ECU 16 further includes a brake motor drive circuit 17 for driving the brake actuator device BD described above. Electrically connected. Further, the above-described drive motor 12R and drive motor 12L are provided with rotation speed detection devices 12R1 and 12L1 using Hall elements, respectively, and the rotation speed signals of the drive motor 12R and the drive motor 12L are detected to drive the rotation speed signal. It transmits to ECU16 for vehicle control via ECU15 for vehicles.
[0026]
The main battery 18 and the sub battery 19 are 72 V (volt) and 12 V (volt) power sources, respectively. The main battery 18 is mainly driven by the drive motors 12R and 12L, and the sub battery 19 is the vehicle control ECU 16 and the brake. Used for driving the actuator device BD. The main battery 18 is connected to the motor drive ECU 15 via the main relay 20, and the main relay 20 intermittently applies voltage to the motor drive ECU 15. Further, the main battery 18 is connected to a DC / DC converter 21 via a main relay 20. The DC / DC converter 21 is connected to the sub battery 19, and the 72 V electromotive force of the main battery 18 is stepped down to 12 V by the DC / DC converter 21 and supplied to the sub battery 19.
[0027]
The thyristor 22 is installed to prevent the motor drive ECU 15 from being destroyed by an inrush current when the main relay 20 is closed and the main battery 18 and the motor drive ECU 15 are conducted. The FET 23 is installed in a circuit between the electromagnetic brakes 13R and 13L and the main battery 18, and functions as a switching element for the electromagnetic brakes 13R and 13L.
[0028]
The display 24 is composed of a light emitting diode (LED) and displays the remaining amount of electricity in the main battery 18, and the display 25 is also composed of a light emitting diode and represents a shortage of the amount of electricity in the sub-battery 19. 26 is also composed of a light emitting diode, and displays an abnormality of other parts of the electric vehicle 100.
[0029]
The ignition switch 27 is installed on an instrument panel (not shown) of the electric vehicle 100 and is turned on to activate the vehicle control ECU 16. The accelerator sensor 28 is attached to an accelerator pedal 29 operated by the driver, detects an operation amount of the accelerator pedal 29, and transmits an accelerator operation signal to the vehicle control ECU 16.
[0030]
Next, the brake actuator device BD described above will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. The pedal bracket 41 of the brake actuator device BD is fixed to a vehicle body (not shown) below the cab of the electric vehicle 100. A brake pedal 42 is mounted on the pedal bracket 41 so as to be rotatable around a rotation shaft 43. A rubber pad 42a with which a driver's stepping foot comes into contact is fixed to the lower end of the brake pedal 42, while an engagement pin 42b is installed at the upper end. Between the pedal bracket 41 and the brake pedal 42, there is installed a return spring 44 wound around the rotating shaft 43 described above and having end portions engaged with the pedal bracket 41 and the brake pedal 42, respectively.
[0031]
Further, a brake switch 45 is attached to the attachment surface 41 a of the pedal bracket 41. When the brake pedal 42 is in the return (non-actuated) position shown in FIG. 2, the brake switch 45 is pressed by the contact 45 a contacting the brake pedal 42, and the brake pedal 42 rotates. When it moves to the stroke (actuation) position by rotating clockwise about the shaft 43 in FIG. 2, the contact 45a protrudes by being separated from the brake pedal 42, and is turned on. When the brake switch 45 is turned on, the brake switch 45 transmits a brake switch signal to the vehicle control ECU 16.
[0032]
A master cylinder 46 is fixed to the flange surface 41b of the pedal bracket 41 by a plurality of mounting bolts 47. By engaging the slit 46a1 provided in the push rod 46a with the engagement pin 42b described above, the brake pedal 42 is connected. In the return position of the brake pedal 42 shown in FIG. 2, the engaging pin 42b is near the right end of the slit 46a1. Between the master cylinder 46 and the above-described hydraulic brakes 14R and 14L, hydraulic pipes 30R and 30L are installed, respectively, and the brake hydraulic pressure generated by the master cylinder 46 is applied to the hydraulic brakes 14R and 14L.
[0033]
The brake motor 51 is fixed to the vehicle body near the pedal bracket 41. The brake motor 51 is controlled by PWM (Pulse Width Modulation), and is driven at a rotational speed corresponding to the duty ratio when a drive voltage having a predetermined duty ratio is applied from the brake motor drive circuit 17. The brake motor 51 also includes a reduction gear, and includes a rotation shaft 51a that transmits rotation after deceleration, and the first link 52 is fixed to the rotation shaft 51a so as to rotate integrally with the rotation shaft 51a. Yes.
[0034]
A second link 54 is attached to the first link 52 by a first pivot shaft 53 so as to be rotatable relative to the first link 52 about the first pivot shaft 53. Further, a third link 56 is attached to the second link 54 by a second pivot shaft 55 so as to be rotatable relative to the second link 54 around the second pivot shaft 55. The third link 56 is attached to the pedal bracket 41 by a third pivot shaft 57 so as to be rotatable about the third pivot shaft 57. The third link 56 is provided with a pressing portion 56 a and is engaged with an engaging groove 46 a 2 provided in the push rod 46 a of the master cylinder 46. Further, as shown in FIG. 1, the motor limit switch 58 is installed in the brake motor 51. When the brake motor 51 is in the initial position where the brake motor 51 is not operated as shown in FIG. 2, the limit switch signal is used for vehicle control. It transmits to ECU16.
[0035]
Next, a general traveling operation of the electric vehicle 100 will be described with reference to FIG. When the driver turns on the ignition switch 27, the vehicle control ECU 16 and the brake motor drive circuit 17 are connected to the sub-battery 19 and activated, and the brake motor drive circuit 17 allows the brake actuator device BD to be automatically operated. Further, when the vehicle control ECU 16 is activated, the vehicle control ECU 16 closes the main relay 20, the motor drive ECU 15 is connected to the main battery 18, and the drive motors 12R and 12L can be driven by the motor drive ECU 15. It becomes a state. As described above, when the main relay 20 is closed, in order to prevent the motor drive ECU 15 from being destroyed by the inrush current, the main relay 20 is closed after the thyristor 22 is turned on, and the motor drive ECU 15 is connected to the main battery. A voltage of 18 is applied, and then the thyristor 22 is turned off.
[0036]
When the driver operates the accelerator pedal 29, the operation amount is detected by the accelerator sensor 28, and an accelerator operation signal is transmitted to the vehicle control ECU 16. The vehicle control ECU 16 calculates a desired drive state of the drive motors 12R and 12L based on the accelerator operation signal received from the accelerator sensor 28, and transmits it to the motor drive ECU 15 as a drive signal. The motor drive ECU 15 that has received the drive signal from the vehicle control ECU 16 applies a drive current corresponding to the drive signal from the driver to the drive motors 12R and 12L, and sets the drive motors 12R and 12L to the operation amount of the accelerator pedal 29. The rotation state is controlled accordingly.
[0037]
Next, the operation of the brake actuator device BD will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. When the driver of the electric vehicle 100 operates the brake pedal 42 of the brake actuator device BD, the brake pedal 42 rotates clockwise in FIG. 2 against the urging force of the return spring 44 around the rotation shaft 43. . Since the engagement pin 42b pushes the right end of the slit 46a1 of the push rod 46a by the rotation of the brake pedal 42, the push rod 46a is moved rightward in FIG. 2 and generates a hydraulic pressure in the master cylinder 46. The hydraulic pressure generated in the master cylinder 46 is transmitted as a brake pressure to the hydraulic brakes 14R and 14L via the hydraulic lines 30R and 30L, respectively, and generates a braking force on the right front wheel 11FR and the left front wheel 11FL.
[0038]
In addition to the driver's operation, when the vehicle control ECU 16 determines that it is necessary to apply a braking force to the electric vehicle 100 (when another vehicle or an obstacle in front of the electric vehicle 100 is detected, or the vehicle on the slope A brake motor drive for instructing the brake motor drive circuit 17 to drive the brake motor 51 in the forward rotation direction with a predetermined duty ratio is conceivable. Send a (forward) signal.
[0039]
The brake motor drive circuit 17 receives a brake motor drive (normal rotation) signal from the vehicle control ECU 16 and conducts a power transistor (not shown) so as to drive the brake motor 51 in the normal rotation direction. A drive voltage having a predetermined duty ratio is applied to the motor 51, and the brake motor 51 is rotated counterclockwise in FIG. 2 (in the direction of arrow A in FIG. 3) at a predetermined rotational speed corresponding to the above-described duty ratio.
[0040]
When the brake motor 51 rotates in the direction of arrow A in FIG. 3, the first link 52 also rotates in the direction of arrow A in FIG. 3 via the rotating shaft 51 a and is connected by the first link 52 and the first pivot shaft 53. The second link 54 thus swung in the direction of arrow B in FIG. As the second link 54 swings, the third link 56 connected by the second link 54 and the second pivot shaft 55 rotates around the third pivot shaft 57 in the counterclockwise direction in FIG.
[0041]
By the rotation of the third link 56, the pressing portion 56a engaged with the engagement groove 46a2 provided in the push rod 46a of the master cylinder 46 moves the push rod 46a to the right in FIG. 3 via the engagement groove 46a2. Energize and move. At this time, since the engagement pin 42b provided on the brake pedal 42 only moves relatively in the slit 46a1 of the push rod 46a by the movement of the push rod 46a, the brake pedal 42 is not pushed, It remains stopped at the initial position.
[0042]
By moving the push rod 46a to the right, a hydraulic pressure is generated in the master cylinder 46, and the generated hydraulic pressure is transmitted as a brake pressure to the hydraulic brakes 14R and 14L via the hydraulic lines 30R and 30L, respectively. A braking force is generated on the right front wheel 11FR and the left front wheel 11FL.
[0043]
When the braking force is applied to the electric vehicle 100 by the hydraulic brakes 14R and 14L, the vehicle control ECU 16 determines that the braking force is released when the vehicle control ECU 16 determines to release the braking force, the brake motor drive circuit 17 is braked at a predetermined duty ratio. A brake motor drive (reverse) signal for instructing to drive the motor 51 in the reverse direction is transmitted.
[0044]
The brake motor drive circuit 17 receives a brake motor drive (reverse rotation) signal from the vehicle control ECU 16 and drives the brake motor 51 in the reverse rotation direction with respect to when the braking force is generated as described above. A power transistor (not shown) is turned on, a drive voltage having a predetermined duty ratio is applied to the brake motor 51, and the brake motor 51 is moved in a direction opposite to the arrow A direction in FIG. Rotate at the number of revolutions.
[0045]
When the brake motor 51 rotates in the direction opposite to the arrow A direction in FIG. 3, the first link 52 also rotates in the direction opposite to the arrow A direction in FIG. The second link 54 connected by the pivot shaft 53 swings in the direction opposite to the arrow B direction in FIG. As the second link 54 swings, the third link 56 connected by the second link 54 and the second pivot shaft 55 rotates around the third pivot shaft 57 in the clockwise direction in FIG.
[0046]
Since the pressing portion 56a moves to the left in the drawing by the rotation of the third link 56, the push rod 46a of the master cylinder 46 engaged with the pressing portion 56a via the engaging groove 46a2 is moved into the master cylinder 46. Due to the generated hydraulic pressure, it is returned to the left in FIG. Accordingly, the hydraulic pressure in the master cylinder 46 is reduced, and the braking force of the right front wheel 11FR and the left front wheel 11FL is released. At this time, when the return of the brake motor 51 to the initial position is detected by the motor limit switch 58 described above, the vehicle control ECU 16 receives the limit switch signal from the motor limit switch 58 and sends it to the brake motor drive circuit 17. The brake motor 51 is stopped by canceling the transmission of the brake motor drive signal.
[0047]
Next, a method for detecting a road surface gradient according to the present invention will be described. FIG. 4 schematically shows a state in which the vehicle C is traveling on a downhill road surface S that is generally at an inclination angle (road surface gradient) θ. In FIG. 4, the driving wheel of a vehicle C having a weight M generates a driving torque of T, and the vehicle C is traveling at a vehicle speed change rate (vehicle acceleration) dV / dt. At this time, the load acting downward along the downhill road surface S with respect to the vehicle C due to gravity and the driving torque T of the driving wheel is:
[0048]
[Expression 1]
Mg · sinθ + hT (1)
[0049]
It is expressed. In the equation (1), g is a gravitational acceleration, and h is a conversion coefficient when the driving torque T of the driving wheel is converted into a propulsive force acting on the vehicle C (here, road resistance and air resistance that the vehicle C receives) Etc. are ignored). On the other hand, this is equal to the product of the vehicle weight M and the vehicle speed change rate dV / dt with respect to time.
[0050]
[Expression 2]
M · dV / dt = Mg · sin θ + h · T (2)
[0051]
It is expressed. When this is transformed into an equation for θ,
[0052]
[Equation 3]
θ = sin^-1(M · dV / dt−h · T) / Mg (3)
[0053]
It is expressed. Accordingly, the road surface gradient θ is a function of the vehicle speed change rate dV / dt and is represented in FIG. In the above-described embodiment, the description has been made based on the state where the vehicle C is traveling on the downhill road surface S. However, even if the vehicle C is traveling on the uphill road surface, In the equation (3), if M · dV / dt and h · T are negative values, the road surface gradient can be detected in the same manner.
[0054]
Hereinafter, the vehicle C in FIG. 4 described above is replaced with the electric vehicle 100, and based on FIGS. 1 and 6, the electric vehicle 100 is obtained from the time variation of the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L for driving the wheels of the electric vehicle 100. A method of detecting the road surface gradient θ during traveling will be described. First, as shown in step 605 of FIG. 6, the rotational speed n (per minute) of the drive motors 12R and 12L is detected using the rotational speed detectors 12R1 and 12L1 attached to the drive motors 12R and 12L, respectively. To do.
[0055]
Next, as in step 610, the rotational speed change rate (time change in rotational speed) dn / dt of the driving motors 12R and 12L is calculated from the detected rotational speeds n of the driving motors 12R and 12L. Thereafter, in step 615, the drive torque T generated by the drive motors 12R and 12L is detected from the rotation speed n of the drive motors 12R and 12L (relationship between the rotation speed n of the drive motors 12R and 12L and the drive torque T). Is shown in FIG.
[0056]
Thereafter, in step 620, the speed change rate dV / dt of the electric vehicle 100 is calculated from the calculated rotation speed change rate dn / dt of the drive motors 12R and 12L. In step 620 in FIG. 6, k is a conversion coefficient when converting the rotational speed change rate dn / dt of the drive motors 12 </ b> R and 12 </ b> L to the speed change rate dV / dt of the electric vehicle 100. Finally, in step 625, the road surface gradient θ is calculated based on the above-described equation (3).
[0057]
When the road surface gradient θ is calculated from the rotational speed change rate dn / dt of the drive motors 12R and 12L of the electric vehicle 100 described above, it is added to the right rear wheel 11RR and the left rear wheel 11RL from the drive motors 12R and 12L, respectively. By setting the driving force (driving torque T) to be 0, the road gradient θ is
[0058]
[Expression 4]
θ = sin^-1(1 / g · dV / dt) (4)
[0059]
And (3) are expressed in a simpler manner, so that the calculation error can be reduced and the detection accuracy of the road surface gradient θ can be further improved.
[0060]
Next, in FIG. 7 and FIG. 8, in the electric vehicle 100 traveling on the downhill road surface, the braking is performed based on the road surface gradient θ detected from the rotational speed change rate dn / dt of the drive motors 12R and 12L described above. A method of changing the brake delay time, which is the time interval from when the actuator device BD is activated until the hydraulic brakes 14R and 14L apply the braking force to the right front wheel 11FR and the left front wheel 11FL, will be described.
[0061]
First, in step 705 of FIG. 7, it is determined whether or not the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L are 600 rpm or more. As can be seen from FIG. 8, in the present embodiment, the drive motors 12R and 12L are those having an upper limit of the drive torque generation of 600 rpm. Therefore, in order to improve the road surface gradient detection accuracy as described above, the road surface gradient is detected when the drive torque T generated by the drive motors 12R and 12L is 600 rpm or more.
[0062]
Note that the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L may not necessarily have the same value depending on the traveling state of the electric vehicle 100. For example, if the vehicle is traveling in a corner, it is conceivable that the rotational speed of the drive motor installed on the outer wheel is higher than the rotational speed of the drive motor installed on the inner wheel. In this embodiment, in the present embodiment, when the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L are detected, the rotational speed of the drive motor having a high rotational speed is set (high select), and the rotational speed of the drive motor having a low rotational speed is set. Any method is possible, such as (low select) or an average value of both.
[0063]
Returning to the description, when the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L are 600 rpm or more, in step 710, the timer of the vehicle control ECU 16 is operated. Thereafter, in step 715, it is determined whether or not the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L are 670 rpm or more. If it is determined that the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L are 670 rpm or more, in step 720, the above timer is stopped.
[0064]
Thereafter, in step 725, based on the count value of the timer, it is determined whether or not the time required for the drive motors 12R and 12L to change from 600 rpm to 670 rpm is less than 1.5 seconds. When it is determined that the time required for the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L to change from 600 rpm to 670 rpm is less than 1.5 seconds, the vehicle control ECU 16 determines the rotational speed change rate (the rotational speeds) of the drive motors 12R and 12L. In step 730, as a first-stage control, the brake motor drive circuit 17 is driven with a brake motor drive (forward rotation) with a duty ratio of 35%. ) A signal is transmitted for 300 ms, and the brake motor 51 is rotated at a predetermined rotational speed corresponding to the duty ratio in the direction of arrow A in FIG. That is, when the road surface gradient θ is large as described above, the brake actuator BD is suddenly operated. By the rotation of the brake motor 51, the hydraulic brakes 14R and 14L generate a braking force corresponding to the road surface gradient θ on the right front wheel 11FR and the left front wheel 11FL.
[0065]
The brake actuator BD and the hydraulic brakes 14R and 14L described above cause a brake delay time, which is a time interval from the start of operation of the brake actuator BD until the braking force is generated for the right front wheel 11FR and the left front wheel 11FL. There are various factors (for example, the mounting play of the links 52, 54, 56, the hydraulic operation delay of the master cylinder 46, the oil pressure propagation delay in the hydraulic lines 30R and 30L, the operation delay of the hydraulic brakes 14R and 14L, etc. ).
[0066]
By performing the first-stage control described above, the pressure increase speed of the hydraulic brakes 14R and 14L can be increased and the brake delay time can be effectively shortened. Therefore, when the electric vehicle 100 is traveling on a downhill road surface with a large gradient, It is possible to prevent the vehicle speed from increasing extremely. In FIG. 8, the above-described first stage control is not shown.
[0067]
After performing the above-described first stage control, in step 735, it is determined whether or not the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L are 730 rpm or more. In step 725 described above, when it is determined that the time required for the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L to change from 600 rpm to 670 rpm is 1.5 seconds or more, the road surface gradient θ is not so large. As a result, the first step control is not performed, and the process proceeds directly to step 735.
[0068]
If it is determined in step 735 that the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L are 730 rpm or more, in step 740, the vehicle control ECU 16 performs the duty ratio as the second stage control.
[0069]
[Equation 5]
(3/8 rpm-255 + (rpm-730) / 6) /2.7 (5)
[0070]
Is transmitted to the brake motor drive circuit 17, and the brake motor 51 is rotated in the direction of arrow A in FIG. 3 at a predetermined rotational speed corresponding to the duty ratio. With the rotation of the brake motor 51, the hydraulic brakes 14R and 14L generate braking force for the right front wheel 11FR and the left front wheel 11FL.
[0071]
When it is determined that the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L are less than 730 rpm, in step 745, as a second-stage control, the vehicle control ECU 16 has a duty ratio of
[0072]
[Formula 6]
(3/8 rpm-255) /2.7 (6)
[0073]
Is transmitted to the brake motor drive circuit 17, and the brake motor 51 is rotated in the direction of arrow A in FIG. 3 at a predetermined rotational speed corresponding to the duty ratio. With the rotation of the brake motor 51, the hydraulic brakes 14R and 14L generate braking force for the right front wheel 11FR and the left front wheel 11FL. In the above formulas (5) and (6), rpm represents the rotational speed of the drive motors 12R and 12L. The above-described second stage control is shown in the lower right part of FIG. As shown in the right end of FIG. 8, the electric vehicle 100 displays an abnormality on the display 26 when the rotational speed of the drive motor 12R or 12L becomes 850 rpm or more.
[0074]
In the above equation (5), the maximum duty ratio in the second-stage control is about 31% if it occurs when the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L are 850 rpm. The duty ratio of 35% in the first-stage control described above is larger than this, and it can be seen from this that the first-stage control is considerably more rapid than the second-stage control.
[0075]
In the second stage control, a braking force is generated in the electric vehicle 100 to decelerate, and the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L attached to the right rear wheel 11RR and the left rear wheel 11RL are reduced. When it is determined that the rotational speeds of the motors 12R and 12L are less than 670 rpm, in step 755, the vehicle control ECU 16 stops the brake motor drive (forward rotation) signal transmitted to the brake motor drive circuit 17, The brake motor 51 is stopped. If it is determined that the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L are still 670 rpm or more, the process returns to step 735 and the second-stage control is continued.
[0076]
After the brake motor 51 is stopped, it is determined in step 760 whether the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L are less than 640 rpm. If it is determined that the rotational speeds of the drive motors 12R and 12L are less than 640 rpm, the vehicle control ECU 16 sends a brake motor drive (reverse) signal with a duty ratio of 20% to the brake motor drive circuit 17 in step 765. The brake motor 51 is rotated in a direction opposite to the arrow A direction in FIG. 3 at a predetermined rotational speed corresponding to the duty ratio.
[0077]
When the brake motor 51 rotates reversely and returns to the initial position, the motor limit switch 58 transmits a limit switch signal to the vehicle control ECU 16. The vehicle control ECU 16 that has received the limit switch signal stops the brake motor drive (reverse rotation) signal transmitted to the brake motor drive circuit 17 and stops the brake motor 51.
[0078]
According to the embodiment described above, since the electric vehicle 100 detects the road surface gradient θ during traveling based on the rotation rate change rate (time change in the rotation rate) dn / dt of the drive motors 12R and 12L, The road surface gradient θ can be accurately detected without being influenced by the acceleration applied, the vibration generated from the vehicle equipment such as the drive motor, or the pitch of the vehicle due to the road surface unevenness.
[0079]
Further, the rotational speed detectors 12R1 and 12L1 of the drive motors 12R and 12L, which are naturally installed to control the drive motors 12R and 12L, can be used as they are to detect the road surface gradient θ. Since there is no need to provide a device, there is no need to secure a space for attachment to the electric vehicle 100, installation of an attachment member, addition of an attachment process, etc., and the electric vehicle 100 can be manufactured easily and at low cost. .
[0080]
Further, according to the above-described embodiment, when the road surface gradient θ is detected, the driving force (driving torque T) applied from the driving motors 12R and 12L to the right rear wheel 11RR and the left rear wheel 11RL is set to zero. Since the rotational speed n of the drive motors 12R and 12L is influenced only by the road surface gradient θ, the road surface gradient θ can be accurately detected.
[0081]
Further, according to the above-described embodiment, the hydraulic brakes 14R and 14L apply braking force to the right front wheel 11FR and the left front wheel 11FL after the brake actuator device BD is operated according to the detected road surface gradient θ. In order to change the brake delay time, which is the time interval up to, the braking force can be generated in the electric vehicle 100 at an appropriate timing according to the traveling road surface gradient θ.
[0082]
Further, according to the above-described embodiment, when the detected road surface gradient θ is large, the brake actuator BD is suddenly operated to shorten the brake delay time. It can prevent that the vehicle speed of 100 increases too much. On the other hand, on a downhill road surface with a gentle slope, the brake actuator BD is operated gently, so that a sudden braking force is not generated in the electric vehicle 100 and a braking shock is not applied to the electric vehicle 100.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of an electric vehicle.
FIG. 2 is a side view of the brake actuator device.
FIG. 3 is a diagram for explaining an operating state of the brake actuator device shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram illustrating a method for detecting a road surface gradient based on a vehicle speed change rate.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a vehicle speed change rate and a road surface gradient.
FIG. 6 is a diagram showing a flowchart of a method for detecting a road surface gradient based on a rate of change in the number of revolutions of a drive motor of an electric vehicle.
FIG. 7 is a diagram showing a flowchart of a method for changing a brake delay time based on a rotation speed change rate of a drive motor of an electric vehicle.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rotational speed of the drive motor of the electric vehicle, the torque of the drive motor, and the duty ratio of the brake motor.
[Explanation of symbols]
11FR, 11FL, 11RR, 11RL ... wheels, 12R, 12L ... drive motors, 12R1, 12L1 ... rotational speed detectors using Hall elements, 14R, 14L ... hydraulic brakes, 16 ... vehicle control ECU, 51 ... brake motors, BD ... Brake actuator device

Claims

車輪を駆動する駆動モータと、
前記駆動モータの回転数を検出する回転数検出装置と、
車両乗員のブレーキ操作とは別に作動する自動ブレーキアクチュエータと、
前記自動ブレーキアクチュエータの作動によって前記車輪に制動力を与える車輪ブレーキ装置と、
前記回転数検出装置によって検出された前記駆動モータの回転数に応じて前記自動ブレーキアクチュエータを制御し、前記駆動モータの回転数に応じた制動力を車輪に付与する第１制動力制御手段とを備えた電動車両において、
前記回転数検出装置によって検出された前記駆動モータの回転数を基に、前記駆動モータの回転数の時間変化を算出し、算出された回転数の時間変化に基いて走行中の路面勾配を検出する路面勾配検出手段と、
前記路面勾配検出手段によって検出された路面勾配が大きいときは、前記第１制動力制御手段による前記自動ブレーキアクチュエータの制御の前に、前記第１制動力制御手段によって前記自動ブレーキアクチュエータを作動させるよりも前記自動ブレーキアクチュエータを急作動させる第２制動力制御手段とを設けたことを特徴とする電動車両。A drive motor for driving the wheels;
A rotational speed detection device for detecting the rotational speed of the drive motor;
An automatic brake actuator that operates separately from the brake operation of the vehicle occupant,
A wheel brake device for applying braking force to the wheel by operation of the automatic brake actuator;
First braking force control means for controlling the automatic brake actuator according to the rotational speed of the drive motor detected by the rotational speed detection device, and applying a braking force according to the rotational speed of the drive motor to the wheels. In the equipped electric vehicle,
Based on the rotational speed of the drive motor detected by the rotational speed detection device, the temporal change in the rotational speed of the drive motor is calculated, and the road surface gradient during traveling is detected based on the temporal change in the calculated rotational speed. Road surface gradient detecting means for
When the road gradient detected by the road gradient detecting means is large, the automatic braking actuator is operated by the first braking force control means before the automatic braking actuator is controlled by the first braking force control means. And a second braking force control means for suddenly operating the automatic brake actuator .

前記路面勾配検出手段は、前記駆動モータから前記車輪へ加える駆動力が０であるとき、走行中の路面勾配を検出するものである請求項１に記載の電動車両。 The road gradient detecting means, when the driving force applied from the drive motor to the wheel is zero, dynamic vehicle electric according to claim 1 detects a road gradient during travel.