JP2007082337A - 車両制動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁石式リターダのコイルの励磁のために用いる電力を抑制することができる車両制動制御装置を提供する。
【解決手段】 車両を減速制動するための電磁石式リターダＲと、上記車両の走行に伴って回転する回転軸３に負荷を与えることによって上記車両の減速制動を補助するための制動補助手段１３と、電磁石式リターダＲ及び制動補助手段１３のうちいずれか一方又は両方を作動するための制御手段Ｓとを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両を減速制動するための電磁石式リターダを備えた車両制動制御装置に関する。

例えば電磁石式リターダ（渦電流式減速装置）は、強磁性体からなり回転体であるロータと、電磁石を有し固定体であるステータとを備えて構成される。車両を減速制動する際には、ステータの電磁石のコイルに電流（励磁電流）を流すことで磁界を発生させ、発生させた磁界によりロータに渦電流を生起するようになっている。

このような電磁石式リターダは特許文献１等にも記載されている。

特開２００２−１０１６３７号公報

しかしながら、電磁石式リターダのコイルの励磁電流が比較的大きいため（例えば約２２Ａ程度）、車両全体としての消費電力が大きくなり燃費が悪化するおそれがある。そのため、電磁石式リターダのコイルの励磁のために用いる電力を抑制する必要があった。

そこで、本発明の目的は、電磁石式リターダのコイルの励磁のために用いる電力を抑制することができる車両制動制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、車両を減速制動するための電磁石式リターダと、上記車両の走行に伴って回転する回転軸に負荷を与えることによって上記車両の減速制動を補助するための制動補助手段と、上記電磁石式リターダ及び制動補助手段のうちいずれか一方又は両方を作動するための制御手段とを備えたことを特徴とする車両制動制御装置である。

請求項２の発明は、上記制動補助手段が、上記回転軸にクラッチを介して連結された発電機である請求項１記載の車両制動制御装置である。

請求項３の発明は、上記電磁石式リターダのコイルと上記発電機とが、上記発電機で発電した電力を上記電磁石式リターダのコイルに供給するための配線により接続された請求項２記載の車両制動制御装置である。

請求項４の発明は、上記制御手段は、上記電磁石式リターダを作動させるとき、上記クラッチを接続するものである請求項２又は３に記載の車両制動制御装置である。

請求項５の発明は、上記発電機で発電した電力を蓄電するための二次電池を備えた請求項２から４いずれかに記載の車両制動制御装置である。

請求項６の発明は、上記二次電池の蓄電量が所定以上の場合に、上記発電機で発電した電力を蓄電するための別の二次電池を備えた請求項５記載の車両制動制御装置である。

本発明によれば、電磁石式リターダのコイルの励磁のために用いる電力を抑制することができる車両制動制御装置を提供することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両制動制御装置の概略図である。

図１において、１はエンジン、２は変速機（トランスミッション）、３はプロペラシャフト、Ｒは電磁石式リターダ（以下リターダという）である。

エンジン１のクランクシャフト（図示せず）には、車両で使用される電力を発電するための車両用発電機４が連結されている。本実施形態の車両用発電機４は、車両用発電機４に設けられたプーリ５とエンジン１のクランクシャフトに設けられたプーリ６とをベルト７で繋いだベルト駆動式のものである。

本実施形態の車両用発電機４は、交流発電機（以下第一ＡＣＧという）からなる。第一ＡＣＧ４は、交流電流を直流電流に変換すると共に、変換された直流電流の電圧を制御するためのレギュレータ（調整器）８を有している。第一ＡＣＧ４には車両用二次電池（蓄電池）１０（以下第一ＢＡＴという）が接続されており、第一ＡＣＧ４で発電した電力をレギュレータ８を介して第一ＢＡＴ１０に供給して蓄電するようになっている。

第一ＢＡＴ１０にはエアコンや電動パワーステアリング等の各種補機類９が接続されており、第一ＢＡＴ１０に蓄電された電力が各種補機類９に供給される。

リターダＲは車両を減速制動するためのものであり、強磁性体（例えば鉄材等）からなり回転体であるロータ（図示せず）と、電磁石を有し固定体であるステータ（図示せず）とを備えている。例えば、ロータは変速機２のアウトプットシャフトに取り付けられ、ステータは変速機２のハウジングに取り付けられる。

リターダＲは、電磁石を構成するコイル１１と、コイル１１の通電のＯＮ・ＯＦＦを切り換えるためのリレー（継電器）１２とを有している。本実施形態では、コイル１１は後述する第二ＡＣＧ１３で発電した電力をコイル１１に供給するための配線により第二ＡＣＧ１３及び第二ＢＡＴ１４に接続されている。また本実施形態では、リレー１２は第一ＢＡＴ１０に蓄電された電力をリレー１２に供給するための配線により第一ＢＡＴ１０に接続されている。

本実施形態の車両制動制御装置は、車両の走行に伴って回転する回転軸に負荷を与えることによって、リターダＲによる車両の減速制動を補助するための制動補助手段と、リターダＲ及び制動補助手段のうちいずれか一方又は両方を作動するための制御手段Ｓとを備えている。

本実施形態の回転軸はプロペラシャフト３であり、そのプロペラシャフト３には、クラッチ１５を介して制動補助手段としての第二発電機１３が連結されている。本実施形態の第二発電機１３は、クラッチ１５に設けられたプーリ１６とプロペラシャフト３に設けられたプーリ１７とをベルト１８で繋いだベルト駆動式のものである。

なお、第二発電機１３はベルト駆動式のものには限定されない。例えば第二発電機１３が、クラッチ１５に設けられるギヤとプロペラシャフト３に設けられるギヤとをチェーンで繋ぐチェーン駆動式のものであっても良く、クラッチ１５に設けられるギヤとプロペラシャフト３に設けられるギヤとを繋いだギヤ駆動式のものであっても良い。

本実施形態の第二発電機１３は、交流発電機（以下第二ＡＣＧという）からなる。第二ＡＣＧ１３は、交流電流を直流電流に変換すると共に、変換された直流電流の電圧を制御するためのレギュレータ（調整器）１９を有している。第二ＡＣＧ１３にはリターダＲのコイル１１が接続されており、第二ＡＣＧ１３で発電された電力はレギュレータ１９を介してコイル１１に供給される。また第二ＡＣＧ１３には別系統二次電池（蓄電池）１４（以下第二ＢＡＴという）が接続されており、第二ＡＣＧ１３で発電された電力の一部をレギュレータ１９を介して第二ＢＡＴ１４に供給して蓄電することが可能である。

ここで第二ＡＣＧ１３の駆動負荷は、第一ＡＣＧ４の駆動負荷よりも大きく設定されている。つまり第二ＡＣＧ１３の発電容量は、第一ＡＣＧ４の発電容量よりも大きく設定されている。

本実施形態のクラッチ１５は電磁クラッチからなる。電磁クラッチ１５は、プロペラシャフト３から第二ＡＣＧ１３への動力伝達のＯＮ・ＯＦＦを切り換えるためのコイル２０と、コイル２０の通電のＯＮ・ＯＦＦを切り換えるためのリレー（継電器）２１とを有している。本実施形態では、コイル２０は第一ＢＡＴ１０に蓄電された電力をコイル２０に供給するための配線により第一ＢＡＴ１０に接続されている。また本実施形態では、リレー２１は第一ＢＡＴ１０に蓄電された電力をリレー２１に供給するための配線により第一ＢＡＴ１０に接続されている。

本実施形態の制御手段Ｓは、リターダＲのリレー１２及び電磁クラッチ１５のリレー２１と、これらリレー１２、２１と第一ＢＡＴ１０とを接続する配線の途中に設けられ、リレー１２、２１への通電のＯＮ・ＯＦＦを切り換えるためのスイッチ２２とから主に構成されている。

本実施形態では、スイッチ２２とリターダＲのリレー１２とを接続する配線（符号Ａ参照）と、スイッチ２２と電磁クラッチ１５のリレー２１とを接続する配線（符号Ｂ参照）との間には、ダイオード２３が接続されている。これにより、スイッチ２２とリターダＲのリレー１２とを接続する配線Ａ側からスイッチ２２と電磁クラッチ１５のリレー２１とを接続する配線Ｂ側の一方向にのみ電流が流れるようになっている。

本実施形態のスイッチ２２は、二段階の制動位置２２ａ、２２ｂと、非制動位置２２ｃとに切り換える二段切換式コンビネーションスイッチである。本実施形態では、スイッチ２２を一段目の制動位置２２ａに切換えると電磁クラッチ１５のリレー２１が通電され（図２参照）、スイッチ２２を二段目の制動位置２２ｂに切り換えるとリターダＲのリレー１２及び電磁クラッチ１５のリレー２１が通電され（図３参照）、スイッチ２２を非制動位置２２ｃに切り換えるとリターダＲのリレー１２及び電磁クラッチ１５のリレー２１の通電が解除される。

ところで第二ＢＡＴ１４が満充電状態となると、第二ＢＡＴ１４は第二ＡＣＧ１３で発電した電力をそれ以上蓄電することができない。そこで本実施形態の車両制動制御装置は、第二ＢＡＴ１４の充電状態を管理するための電力マネジメント装置を備えている。

本実施形態の電力マネジメント装置は、第二ＢＡＴ１４の充電状態を検出するための検出手段と、第二ＢＡＴ１４の蓄電量が所定以上の場合（例えば満充電状態）に第二ＡＣＧ１３で発電した電力を蓄電するための別の二次電池と、その別の二次電池に第二ＡＣＧ１３で発電した電力を供給するよう切り換えるための切換手段とから主に構成されている。

本実施形態の検出手段は、第二ＡＣＧ１３で発電した電力を第二ＢＡＴ１４に供給するための配線（符号Ｃ参照）の途中に設けられた電流センサ２４と、電流センサ２４に接続され検出信号が送信されるコントローラ２５とから主に構成されている。

本実施形態では、上記の別の二次電池は第一ＢＡＴ１０からなる。

本実施形態の切換手段は、第一ＢＡＴ１０と第二ＡＣＧ１３との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ２６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６に接続され制御信号を発するコントローラ２５とから主に構成されている。

以下コントローラ２５による制御について図５により説明する。

まずステップＳ１において、コントローラ２５は、スイッチ２２を一段目以上の制動位置（２２ａ或いは２２ｂ）に切り換えた状態（制動力を必要としている状態）で電流センサ２４を作動させて、第二ＡＣＧ１３で発電した電力を第二ＢＡＴ１４に供給するための配線Ｃを流れる電流値を測定する。次いでステップＳ２に進み、コントローラ２５は、測定した電流値と所定の閾値との比較を行い、測定した電流値が閾値より低い場合、つまり第二ＢＡＴ１４の蓄電量が所定以上の場合には、ステップＳ３に進み、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を作動させて、第二ＡＣＧ１３で発電した電力を第一ＢＡＴ１０に供給して蓄電する。

一方、ステップＳ２において測定した電流値が閾値より高い場合、つまり第二ＢＡＴ１４の蓄電量が所定より低い場合（第二ＢＡＴ１４に蓄電の余地がある場合）には、ステップＳ１に戻り、コントローラ２５は所定期間経過後に電流センサ２４を作動させて電流値を再度測定する。

本実施形態の作用を説明する。

比較的小さい制動力が必要な場合には、図２に示すように、スイッチ２２を一段目の制動位置２２ａに切換える。すると、電磁クラッチ１５のリレー２１がＯＮとなって電磁クラッチ１５のコイル２０が通電され、第二ＡＣＧ１３がプロペラシャフト３に連結される。これにより、第二ＡＣＧ１３は、プロペラシャフト３に負荷（駆動負荷）を与えることで制動力を付与すると共に、制動力を付与したときの運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。回収した電気エネルギー、つまり減速制動に伴って第二ＡＣＧ１３で発電した電力は、第二ＢＡＴ１４に供給されて蓄電される。

このように比較的小さい制動力が必要な場合には、リターダＲのコイル１１は通電されず、リターダＲによって電力が消費されない。つまり、リターダＲと制動補助手段としての第二ＡＣＧ１３のうち、第二ＡＣＧ１３のみが作動され、リターダＲは作動されない。

一方、比較的大きい制動力が必要な場合には、図３に示すように、スイッチ２２を二段目の制動位置２２ｂに切換える。すると、電磁クラッチ１５のリレー２１がＯＮとなって電磁クラッチ１５のコイル２０が通電され、第二ＡＣＧ１３がプロペラシャフト３に連結される。これにより第二ＡＣＧ１３は、一段目の制動位置２２ａに切り換えたときと同様に、プロペラシャフト３に負荷（駆動負荷）を与えることで制動力を付与し、制動力を付与したときの運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。

同時にリターダＲのリレー１２がＯＮとなってリターダＲのコイル１１が通電され、そのコイル１１に第二ＡＣＧ１３で発電した電力が供給される。これによりコイル１１に磁界が発生され、リターダＲはコイル１１の磁界によりロータに渦電流を生起することで制動力を付与する。

このように比較的大きい制動力が必要な場合には、リターダＲのコイル１１及び第二ＡＣＧ１３のコイル２０の両方が通電される。つまり、リターダＲと制動補助手段としての第二ＡＣＧ１３の両方が作動される。

加えて、スイッチ２２を一段目以上の制動位置２２ａ、２２ｂに切り換えた状態（制動力を要求している状態）であって、第二ＢＡＴ１４が満充電状態である場合には、図４に示すように（図示例ではスイッチ２２を一段目の制動位置２２ａに切り換えた状態）、コントローラ２５によりＤＣ／ＤＣコンバータ２６のリレーに通電され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して第二ＡＣＧ１３で発電した電力が第一ＢＡＴ１０に供給されて蓄電される。

以上要するに、本実施形態の車両制動制御装置は、リターダＲ及び制動補助手段としての第二ＡＣＧ１３を備え、比較的小さい制動力が必要な場合にはリターダＲ及び第二ＡＣＧ１３のうち第二ＡＣＧ１３のみを作動させ、リターダＲを作動させないようにしたため、リターダＲの使用頻度を低くすることができ、リターダＲのコイル１１の励磁のために用いる電力を抑制することができる。

また、比較的大きい制動力が必要な場合には、リターダＲ及び第二ＡＣＧ１３の両方を作動させるようにしたため、従来と同程度の制動力を得る場合にはリターダＲのコイル１１に流す電流を低減させることができ、リターダＲのコイル１１の励磁のために用いる電力を抑制することができる。

なお、比較的大きい制動力が必要であって、従来より大きい制動力を得たい場合には、リターダＲのコイル１１に流す電流を従来に比べ増加させれば良い。このようにすることで、リターダＲの制動力と第二ＡＣＧ１３の駆動負荷により車両制動制御装置全体としての制動性能を向上させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、車両の減速制動を補助するための制動補助手段が第二発電機（第二ＡＣＧ）１３であるため、車両の減速制動を行う際に発電を併せて行うことができ、発電機会が従来に比べて増すため車両用二次電池（第一ＢＡＴ）１０のバッテリ上りを防止することができる。

また、本実施形態によれば、第二ＡＣＧ１３で発電した電力をリターダＲのコイル１１に供給するようにしたため、車両用発電機（第一ＡＣＧ）４及び車両用二次電池（第一ＢＡＴ）１０の負担を低減させることができ、車両用二次電池（第一ＢＡＴ）１０のバッテリ上りを防止することができる。

また、本実施形態によれば、第二ＡＣＧ１３で発電した電力を第二ＢＡＴ１４に蓄電するようにしたため、蓄電した電力をリターダＲのコイル１１の励磁に用いることができ、車両用二次電池（第一ＢＡＴ）１０のバッテリ上りを防止することができる。

さらに、本実施形態によれば、第二ＢＡＴ１４が満充電状態の場合に、第二ＡＣＧ１３で発電した電力を第一ＢＡＴ１０に蓄電するようにしたため、車両用二次電池（第一ＢＡＴ）１０のバッテリ上りを防止することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、上述の実施形態では第二ＡＣＧ１３がプロペラシャフト３に負荷を与えるとしたが、これには限定されず、第二ＡＣＧ１３がエンジン１のクランクシャフトや変速機２のアウトプットシャフト等の他の回転軸に負荷を与えるようにしても良い。

つまり、第二ＡＣＧ１３がプロペラシャフト３から動力を取り出す他に、エンジン１のクランクシャフトや変速機２のアウトプットシャフト等から動力を取り出すようにしても良い。その場合、第二ＡＣＧ１３を各パワーテイクオフ（以下ＰＴＯという）の位置に配置することができる。ＰＴＯとしては、エンジンフロントＰＴＯ、フライホイールＰＴＯ、トランスミッションフロントＰＴＯ、トランスミッションサイドＰＴＯ、フルパワーＰＴＯ、及び、トランスファーＰＴＯ等が挙げられる。

本発明の一実施形態に係る車両制動制御装置の概略図である。 図１の実施形態に係る車両制動制御装置の概略図であり、スイッチを一段目の制動位置に切り換えた状態を示す。 図１の実施形態に係る車両制動制御装置の概略図であり、スイッチを二段目の制動位置に切り換えた状態を示す。 図１の実施形態に係る車両制動制御装置の概略図であり、スイッチを一段目の制動位置に切り換え且つ第二ＢＡＴが満充電状態となった状態を示す。 コントローラによる制御フローチャートである。

符号の説明

３ プロペラシャフト（回転軸）
１０ 車両用二次電池（別の二次電池）
１１ コイル
１２ リレー（制御手段）
１３ 第二発電機（制動補助手段、発電機）
１４ 別系統二次電池（二次電池）
１５ 電磁クラッチ（クラッチ）
２１ リレー（制御手段）
２２ スイッチ（制御手段）
Ｒ リターダ（電磁石式リターダ）
Ｓ 制御手段

Claims (6)

1. 車両を減速制動するための電磁石式リターダと、上記車両の走行に伴って回転する回転軸に負荷を与えることによって上記車両の減速制動を補助するための制動補助手段と、上記電磁石式リターダ及び制動補助手段のうちいずれか一方又は両方を作動するための制御手段とを備えたことを特徴とする車両制動制御装置。
2. 上記制動補助手段が、上記回転軸にクラッチを介して連結された発電機である請求項１記載の車両制動制御装置。
3. 上記電磁石式リターダのコイルと上記発電機とが、上記発電機で発電した電力を上記電磁石式リターダのコイルに供給するための配線により接続された請求項２記載の車両制動制御装置。
4. 上記制御手段は、上記電磁石式リターダを作動させるとき、上記クラッチを接続するものである請求項２又は３に記載の車両制動制御装置。
5. 上記発電機で発電した電力を蓄電するための二次電池を備えた請求項２から４いずれかに記載の車両制動制御装置。
6. 上記二次電池の蓄電量が所定以上の場合に、上記発電機で発電した電力を蓄電するための別の二次電池を備えた請求項５記載の車両制動制御装置。
   

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