JPH09104333A - 電気車両の制動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回生に応じて油圧を遮断するバルブなしに、
かつ駆動輪ロックを防ぎながら、大きな回生制動力を得
る。 【解決手段】 後輪駆動車の場合、回生・油圧合計での
制動力線が前後輪間制動力配分線図上でリアロック禁止
領域をよぎらないよう、回生制動力を制御する。前輪駆
動車の場合、回生・油圧合計での制動力線が前後輪間制
動力配分線図上でフロントロック禁止領域をよぎらない
よう、回生制動力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧制動（例え
ば油圧制動）及び回生制動を併用する電気車両に関し、
特にこの電気車両にて使用される制動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車等、モータにて推進される電
気車両においては、油圧制動等非圧縮性流体を利用した
流体圧制動と共に、車両走行用モータにて制動エネルギ
を回収する回生制動を実行可能である。回生制動は、制
動エネルギをモータ駆動用の電池等に回収でき従って車
両のエネルギ効率の改善に資する点で流体圧制動に比べ
優れている。特開平５−１６１２１１号公報等に記載さ
れている従来技術では、回生制動を流体圧制動よりも優
先的に使用するため、バルブを用いて油圧伝達を遮断し
これに代え回生制動力を作用させる、といった手法が用
いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】バルブを用いる手法に
は、バルブやこれに付随するセンサ等の部材が必要であ
りそのためのコストが発生するという問題がある。これ
を避けるためには、例えば図６に示されるようにブレー
キペダルの踏始めと同時に所定の回生制動力を作用さ
せ、前輪側の油圧（図中“フロント油圧”）も後輪側の
油圧（図中“リア油圧”）も遮断しない、といった回生
制御を行えばよい（特開平５−１６１２１３号公報も参
照のこと）。しかし、図６の方法には、車両安定性を確
保する必要上、回生制動力をさほど大きくすることがで
きず従って車両のエネルギ効率をさほど改善できないと
いう問題がある。

【０００４】例えば、図６の方法を例えば後輪駆動車に
適用したとする。この場合、図７に示されるように、回
生・油圧合計の制動力線が前後輪間制動力配分線図上リ
ア側（より一般には駆動輪側）に偏る。この合計制動力
線がリア側に大きく偏るとリアロックが発生しやすくな
り、車両安定性が損なわれる。従って、図６の方法を実
施する際には、リアロックが発生しないよう、具体的に
は法令で定められているリアロック禁止領域を合計制動
力線がよぎらないよう、図６上で油圧制動力に上乗せす
る回生制動力を設定しなければならない。図６の方法を
前輪駆動車に適用した場合にも、同様にフロントロック
禁止領域を考慮した設定が必要である。このような設定
の下では、図７中の破線からみて左下にある通常使用
域、すなわち比較的低い減速度で足りる領域にて油圧制
動力に対する回生制動力の割合が低くなってしまい、十
分にエネルギを回収できない。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、回生制動力の制御
方法の改善により、回生に応じて油圧等の流体圧を遮断
するバルブを使用することなしにかつ駆動輪をロックさ
せることなしに十分なエネルギ回収を実行できる電気車
両を実現することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の第１の構成に係る電気車両の制動装
置は、要求制動力に応じた流体圧制動力を少なくとも駆
動輪に作用させる手段と、車両走行用モータにて駆動輪
に回生制動力を作用させる手段と、前後輪間制動力配分
線図上、流体圧制動力と回生制動力の合計を示す合計制
動力線が駆動輪ロック限界又はその近傍に位置するよ
う、回生制動力を制御する手段と、を備えることを特徴
とする。このように、本構成においては、駆動輪がロッ
クしない範囲内で最大限大きくなるよう回生制動力が制
御される。従って、制動エネルギを十分に回収できる。
また、流体圧制動力を遮断する必要がなく、従って回生
に応じて流体圧を遮断するバルブやこれに付随する部材
を廃止できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。

【０００８】図１には、本発明の一実施形態に係る電気
自動車の構成が示されている。図中、太線は電力配線
を、破線は電気信号配線を、実線は油圧配管を、それぞ
れ示している。この図の電気自動車は後輪駆動車であ
り、また、三相交流モータを車両走行用のモータ１１と
して使用している。モータ１１には、インバータ１２を
介し電池１３から駆動電力が供給されている。インバー
タ１２は、モータＥＣＵ（電子制御ユニット）１４の制
御の下に、電池１３の出力を直流から三相交流に変換す
る。モータＥＣＵ１４は、力行時にはアクセル開度に基
づき力行トルク指令値を決定し、また制動時には回生Ｅ
ＣＵ１６から回生トルク指令値Ｔｒｅｇを入力する。モ
ータＥＣＵ１４は、電池ＥＣＵ１５により検出される電
池１３の充電状態（ＳＯＣ）等を参照しながらかつこれ
らのトルク指令値に基づきインバータ１２による電力変
換動作を制御することにより、トルク指令値に応じたト
ルクをモータ１１から出力させる。モータＥＣＵ１４
は、また、ＳＯＣ等の情報を回生ＥＣＵ１６に供給す
る。

【０００９】車両操縦者がブレーキペダル１を踏み込む
と、これに応じマスタシリンダ２にて油圧Ｐｍｃが発生
し始める。回生ＥＣＵ１６は、油圧Ｐｍｃが発生し始め
たことが油圧センサ３にて検出されると、以後、後述の
手順を実行することにより回生トルク指令値Ｔｒｅｇを
決定し、これをモータＥＣＵ１４に出力する。また、マ
スタシリンダ２は、回生に応じて油圧を遮断するための
バルブを介することなしに、フロント及びリアホイール
シリンダ６及び４とつながっている。従って、ＡＢＳ
（アンチロックブレーキシステム）が動作している場合
を除けば、油圧Ｐｍｃが発生するとこの油圧Ｐｍｃは遮
断されることなく油圧制動力としてフロント及びリアブ
レーキディスク７及び５に作用する。なお、図中符号８
で示されているのは、油圧制動力に理想配分乃至それに
近い前後輪配分を与えるためマスタシリンダ１のリア側
油圧室とリアホイールシリンダ４との間に配設されたＰ
（プロポーショニング）バルブ８である。

【００１０】図２には、回生ＥＣＵ１６の動作の流れの
一例が示されている。この図に示されるように、回生Ｅ
ＣＵ１６は、所定の初期化処理を実行した後（１００）
ステップ１０１以降の動作を開始する。その際、回生Ｅ
ＣＵ１６はまずブレーキペダル１が踏まれているか否か
を、油圧Ｐｍｃが所定の微小値を上回ったか否かの判定
により、あるいは図示しないがブレーキペダル１に付設
されているブレーキスイッチの状態に基づき、検出する
（１０１）。ブレーキペダル１が踏まれている場合に
は、回生ＥＣＵ１６は、前輪又は後輪がスリップしてい
るか否かを判定する（１０２）。この判定は、各車輪の
速度（車輪速）及び車両の速度（車速）を検出し、両者
の差をしきい値判定することにより、実行することがで
きる。

【００１１】いずれの車輪もスリップしていないと見な
せる場合には、回生ＥＣＵ１６は、電池１３のＳＯＣに
基づき充電上限パワー、すなわちモータ１１から電池１
３に回生できる最大の電力Ｐｂａｔｔを求める（１０
３）。一般に、モータ１１の出力はその回転数とトルク
の積で表すことができるから、充電上限パワーＰｂａｔ
ｔが定まると図３中の曲線“電池制約上限”が定まる。
また、図３中の曲線“モータ定格”はモータ１１の回生
時の最大出力トルク（最大回生トルク）のモータ回転数
ｗｍに対する特性を示している。この特性は、モータ１
１の定格電力Ｐｍｏｔにより制限されるため最大回生ト
ルクがモータ回転数ｗｍに反比例する高回転領域と、最
大回生トルクがほぼ一定の低回転領域とを含んでいる。
そこで、回生ＥＣＵ１６は、定格電力Ｐｍｏｔによる最
大回生トルクの制限と、電池１３の充電上限パワーＰｂ
ａｔｔによる回生電力の制限とをいずれも回生トルク指
令値Ｔｒｅｇの決定に反映できるよう、次の式

【数１】Ｐｍａｘ＝Ｍｉｎ（Ｐｍｏｔ，Ｐｂａｔｔ） に従いパワー制約値Ｐｍａｘを求め、さらにこれを次の
式

【数２】Ｔｍａｘ＝Ｐｍａｘ／ｗｍ に従い回生トルク上限値Ｔｍａｘに換算する（１０
４）。但し、これらの式中、Ｍｉｎ（・）は最小値関数
である。回転数ｗｍは、図示しないがモータ１１に付設
したセンサにより検出できあるいはインバータ１２に流
れる電流から推定できる。

【００１２】回生ＥＣＵ１６は、次に、図４に示される
マップＰｍｃＭＡＰを油圧Ｐｍｃにて参照することによ
り回生トルク指令値

【数３】Ｔｒｅｇ＝ＰｍｃＭＡＰ（Ｐｍｃ） を求め、これを次の式

【数４】Ｔｒｅｇ＝Ｍｉｎ（Ｔｒｅｇ，Ｔｍａｘ） に従い上限制限した上で（１０５）、モータＥＣＵ１４
に出力する（１０７）。図４に示されるマップは油圧Ｐ
ｍｃを回生トルク指令値Ｔｒｅｇと対応付けるマップで
あり、その内容は、Ｐバルブ８により決定される油圧制
動力に回生制動力を上乗せした合計制動力配分線が前後
輪間制動力配分線図上でリアロック禁止領域をよぎらな
いすれすれのところに位置するよう（図５参照）、設定
されている。回生ＥＣＵ１６は、また、ステップ１０５
実行後ステップ１０７に先立ち回生トルク指令値Ｔｒｅ
ｇをローパスフィルタリングし、その立上がりをなまし
ている（１０６）。

【００１３】上述の動作は、車両操縦者により図示しな
いキースイッチがオフされるまで繰り返される（１０
８）。また、前述のステップ１０９にていずれかの車輪
がスリップしている又はスリップしそうであると判定さ
れたときには、回生ＥＣＵ１６はＡＢＳバルブ９及び／
又は１０を用いて所定パターンにてホイールシリンダ４
及び６の油圧を変動させる（１０９）。前述のステップ
１０１にてブレーキペダル１が踏まれていないと判定さ
れたときには、回生ＥＣＵ１６は回生トルク指令値Ｔｒ
ｅｇを０とする（１１０）。ステップ１０９又は１１０
実行後はステップ１０６が実行される。ステップ１０８
にてキースイッチオフが検出されると、所定の終了処理
を経て（１１１）図２の手順が終了する。

【００１４】このように、本実施形態においては、回生
に応じて油圧等の流体圧を遮断するバルブを使用してい
ないため、バルブやこれに付随するセンサ等の部材が不
要になり、より安価で簡素な構成を有するシステムを実
現できる。回生ＥＣＵ１６の動作手順も簡素なものでよ
い。さらに、図４のマップを利用して回生トルク指令値
Ｔｒｅｇを決定しているため、リアロックしない範囲
で、すなわち車両安定性を損なわないで、最大限の回生
制動力を得ることができ、従って制動力が低い領域（図
５中破線の左下側に位置する通常使用域）でも良好に制
動エネルギを回収できる。また、回生トルク指令値Ｔｒ
ｅｇをローパスフィルタリングしているため、制動初期
（ブレーキペダル１を踏始めたとき）に急に回生トルク
が発生することがなく、ブレーキペダル踏力対制動力の
線形性が比較的良好である。これは、ブレーキフィーリ
ングの改善につながる。さらに、モータ定格Ｐｍｏｔや
充電上限パワーＰｂａｔｔに基づき決定した回生トルク
上限値Ｔｍａｘにより回生トルク指令値Ｔｒｅｇの上限
を制限しているため、モータ１１の定格や電池１３のＳ
ＯＣによる回生制限と、制動エネルギの最大限回収と
を、両立できる。

【００１５】なお、以上の説明は電気自動車を例として
行ったが、本発明は流体圧制動と回生制動を併用する各
種の電気車両に適用できる。また、後輪駆動車に限ら
ず、前輪駆動車や四輪駆動車にも適用できる。

【００１６】さらに、上述の実施形態では、法令で定め
られているリアロック禁止領域の境界線をリアロック限
界として扱っていたが、実際に後輪がロックする制動力
配分と、リアロック禁止領域の境界線とは、必ずしも一
致しない。この点を考慮し、上述の実施形態では、確実
にスリップを防止すべくＡＢＳを併用している。しか
し、ステップ１０２において車輪がスリップしているか
否か（又はその傾向があるか否か）を判定しているので
あるから、これを利用してＡＢＳの動作頻度を著しく低
減し又はＡＢＳを廃止することが可能である。すなわ
ち、ステップ１０２にて車輪スリップが検出されたとき
の制動力配分に基づき図４のマップの内容を更新し、又
は予め路面の摩擦係数毎にすなわち合計複数個の図４の
マップを準備しておきステップ１０２にて車輪スリップ
が検出されたときの制動力配分に基づきいずれかのマッ
プを選択する、といった手順をステップ１０９に付加す
ればよい。このように、路面の摩擦係数に応じてマップ
を更新乃至選択することで、摩擦係数に適応した回生制
動力制御が可能になり、制動エネルギをより多く回収可
能になる。ＡＢＳを廃止した場合には、装置構成が簡素
になる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の構
成によれば、前後輪間制動力配分線図上で合計制動力線
が駆動輪ロック限界又はその近傍に位置するよう回生制
動力を制御するようにしたため、駆動輪がロックするこ
とを防ぎながら制動エネルギを十分多く回収することが
できる。また、流体圧制動力を遮断する必要がなく、従
って回生に応じて流体圧を遮断するバルブやこれに付随
する部材を廃止でき、コスト低減を実現できる。

【００１８】

【補遺】なお、本発明は次のような発明として把握する
こともできる。

【００１９】（１）本発明の第２の構成に係る制動制御
装置は、要求制動力に応じた流体圧制動力を少なくとも
駆動輪に作用させる手段と、車両走行用モータにて駆動
輪に回生制動力を作用させる手段と、を備える電気車両
に搭載され、前後輪間制動力配分線図上、上記合計制動
力線が駆動輪ロック限界又はその近傍に位置するよう、
回生制動力を制御する手段を有することを特徴とする。
本構成によれば、第１の構成と同様の作用効果が得られ
る。

【００２０】（２）本発明の第３の構成に係る制動方法
は、要求制動力に応じた流体圧制動力を少なくとも駆動
輪に作用させるステップと、前後輪間制動力配分線図
上、上記合計制動力線が駆動輪ロック限界又はその近傍
に位置するよう、車両走行用モータにて駆動輪に回生制
動力を作用させるステップと、を有し、電気車両にて実
行されることを特徴とする。本構成によれば、第１の構
成と同様の作用効果が得られる。

【００２１】（３）本発明の第４の構成は、第１乃至第
３の構成において、走行路の摩擦係数に応じて変化する
駆動輪ロック限界を検出することを特徴とする。本構成
によれば、さらに、走行路の摩擦係数に適応した回生制
動力制御が可能になり、制動エネルギをより多く回収可
能になる。

【００２２】（４）本発明の第５の構成は、第１乃至第
４の構成において、回生制動力を作用させる際その立上
がりをなます（例えばローパスフィルタリングを施す）
ことを特徴とする。本構成によれば、制動力要求が発生
したときに回生制動力が直ちに作用するのではなく徐々
に回生制動力が作用するから、例えば減速度が低い領域
でのブレーキフィーリングが良好になる。

【００２３】（５）本発明の第６の構成は、第１乃至第
５の構成において、車両走行用モータから出力可能な最
大のトルク及び／又はモータ駆動用電池が受入れ可能な
最大の回生電力に従い回生制動力の上限値を設定し、設
定した上限値を下回る範囲内でできるだけ合計制動力線
が駆動輪ロック限界に近付くよう、車両走行用モータに
て駆動輪に回生制動力を作用させることを特徴とする。
本構成によれば、車両走行用モータの定格やモータ駆動
用電池の充電状態に応じて回生制動力の上限が制限され
ている状況でも、制動エネルギを最大限回収できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る電気自動車のシス
テム構成を示すブロック図である。

【図２】 この実施形態における回生ＥＣＵの動作の流
れを示すフローチャートである。

【図３】 この実施形態における回生トルク上限値の決
定方法を示す回転数対回生トルク特性図である。

【図４】 この実施形態における回生トルク指令値の決
定方法を示すマップ図である。

【図５】 この実施形態における前後輪間の制動力配分
を示す線図である。

【図６】 回生一定時における踏力対制動力特性を示す
図である。

【図７】 回生一定時における前後輪間の制動力配分を
示す線図である。

【符号の説明】

１ ブレーキペダル、２ マスタシリンダ、３ 油圧セ
ンサ、４，６ ホイールシリンダ、５，７ ブレーキデ
ィスク、８ Ｐ（プロポーショニングバルブ）バルブ、
９，１０ ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）バ
ルブ、１１ モータ、１２ インバータ、１３ 電池、
１４〜１６ ＥＣＵ（電子制御ユニット）、Ｐｂａｔｔ
充電上限パワー、Ｔｍａｘ 回生トルク上限値、Ｔｒ
ｅｇ 回生トルク指令値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 要求制動力に応じた流体圧制動力を少な
   くとも駆動輪に作用させる手段と、 車両走行用モータにて駆動輪に回生制動力を作用させる
   手段と、 前後輪間制動力配分線図上、流体圧制動力と回生制動力
   の合計を示す合計制動力線が駆動輪ロック限界又はその
   近傍に位置するよう、回生制動力を制御する手段と、 を備えることを特徴とする電気車両の制動装置。