JP2011193702A - 電気自動車および制動プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】様々な路面において安全、確実に車両を制動することができる電気自動車および制動プログラムを提供する。
【解決手段】前後輪２を差動装置４を介して独立に駆動する２つの電気モータ３を有する電気自動車１において、各車輪２のそれぞれに摩擦力による制動力を付与可能な摩擦ブレーキ機構と、各車輪２のスリップ率が所定の値以下のときは、ブレーキペダル１３の踏み込み量に応じて機械ブレーキ１８の制動力および電気ブレーキの制動力を共に発揮させ、各車輪２のスリップ率のいずれかが所定の値を超えたとき、ブレーキペダル１３の踏み込み量に関わらず、所定の値を超えたスリップ率が所定の値以下になるように、電気ブレーキの制動力を制御するとともに、機械ブレーキ１８の制動力を段階的に変化させ、又はオンオフ制御する制御装置１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、前後輪を２つの電気モータで独立に駆動する電気自動車および制動プログラムに関する。

従来、アンチロック・ブレーキ・システム（ＡＢＳ）制御時にも回生ブレーキを作動させてモータからの電力を回収するようにした車両制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この車両制御装置は、ＡＢＳ制御を行うか否かを判断し、ＡＢＳ制御を行わないと判断した場合には、運転者が行ったペダル操作に応じて回生ブレーキと油圧ブレーキとを併用して車両の制動を行い、ＡＢＳ制御を行うと判断した場合には、路面摩擦係数に関わらず一定の制動力で油圧ブレーキを作動させるとともに、路面摩擦係数が大きくなるほど、大きな制動力で回生ブレーキを作動させて車両の制動を行う。

特開２００９−１８９１２１号公報

しかし、従来の車両制御装置によれば、路面摩擦係数が小さい場合には、回生ブレーキの制動力が小さいため、応答遅れが生じるおそれがある。

従って、本発明の目的は、様々な路面において安全、確実に車両を制動することができる電気自動車および制動プログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、車体の前輪側の左右輪に第１の差動装置を介して制駆動力を伝達る第１の電気モータと、前記車体の後輪側の左右輪に第２の差動装置を介して制駆動力を伝達する第２の電気モータと、前記前輪側および後輪側の左右輪のそれぞれに摩擦力による制動力を付与可能な摩擦ブレーキ機構と、自車が走行する路面の摩擦係数を推定する推定手段と、推定された前記路面の摩擦係数に応じて車輪のスリップ率の所定の値を設定する設定手段と、前記前輪側および後輪側の左右輪の前記スリップ率が前記所定の値以下のときは、ブレーキ操作量に応じて前記摩擦ブレーキ機構による制動力、および前記第１および第２の電気モータによる制動力を共に発揮させ、前記前輪側および後輪側の左右輪のスリップ率のいずれかが前記所定の値を超えたとき、前記ブレーキ操作量に関わらず、前記所定の値を超えた前記スリップ率が前記所定の値以下になるように、前記第１又は第２の電気モータによる制動力を制御するとともに、前記摩擦ブレーキ機構による制動力を段階的に変化させ又はオンオフ制御する制御装置とを備えた電気自動車を提供する。

また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するため、自車が走行する路面の摩擦係数を推定する推定ステップと、推定された路面の摩擦係数に応じて車輪のスリップ率の所定の値を設定する設定ステップと、前輪側および後輪側の左右輪の前記スリップ率が前記所定の値以下のときは、ブレーキ操作量に応じて、前記前輪側および後輪側の左右輪のそれぞれに摩擦力による制動力を付与可能な摩擦ブレーキ機構による制動力、および前後輪を差動装置を介して独立に駆動可能な２つの電気モータによる制動力を共に発揮させ、前記前輪側および後輪側の左右輪のスリップ率のいずれかが前記所定の値を超えたとき、前記ブレーキ操作量に関わらず、前記所定の値を超えた前記スリップ率が前記所定の値以下になるように、前記２つ電気モータの少なくとも一方の電気モータによる制動力を制御するとともに、前記摩擦ブレーキ機構による制動力を段階的に変化させ又はオンオフ制御する制御ステップとをコンピュータに実行させるための制動プログラムを提供する。

本発明によれば、様々な路面において安全、確実に車両を制動することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る電気自動車の構成を概念的に示すブロック図である。 図２は、制御装置を機能的に示すブロック図である。 図３は、駆動力および制動力とスリップ率との関係を示す図である。 図４は、１つの車輪における制動力のパターンの一例を示す図である。 図５は、電気自動車１の制動時の動作の一例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態に係る電気自動車の構成を概念的に示すブロック図である。なお、同図では、構成要素の位置が前輪側か後輪側か、前輪側の右側か左側か、後輪側の右側か左側かを示す付加記号ｆ、ｒ、ｆｒ、ｆｌ、ｒｒ、ｒｌを構成要素に付している。また、構成要素の位置を特に区別する必要がない場合には、上記付加記号や位置を示す「前輪用」、「後輪用」の語を省略することもある。

この電気自動車１は、前輪２ｆｒ、２ｆｌを第１の差動装置としてのデファレンシャルギア４ｆおよび車軸５ｆｒ、５ｆｌを介して駆動する第１の電気モータとしての前輪用モータ３ｆと、後輪２ｒｒ、２ｒｌを第２の差動装置としてのデファレンシャルギア４ｒおよび車軸５ｒｒ、５ｒｌを介して駆動する第２の電気モータとしての後輪用モータ３ｒと、電気自動車１の駆動エネルギー源としての電源部７と、電源部７からの電力を交流電力に変換する前輪用インバータ８ｆおよび後輪用インバータ８ｒと、目標トルクに応じた信号をインバータ８ｆ、８ｒに出力する第１の駆動回路としての前輪用駆動回路９ｆおよび第２の駆動回路としての後輪用駆動回路９ｒと、駆動回路９ｆ、９ｒに指令信号を出力して前輪用モータ３ｆおよび後輪用モータ３ｒを互いに独立に制御する制御装置１０とを備えた、前後輪独立駆動型電気自動車である。

また、この電気自動車１は、運転者が操作するアクセルペダル１２、ブレーキペダル１３、および前進や後進を指定するためのシフトレバー１４等の操作手段と、前輪用モータ３ｆおよび後輪用モータ３ｒの回転数をそれぞれ検出するエンコーダ１６ｆ、１６ｒと、車軸５ｆｒ、５ｆｌ、５ｒｒ、５ｒｌの回転を制動する機械ブレーキ１８ｆｒ、１８ｆｌ、１８ｒｒ、１８ｒｌと、車体２５の前方側に設けられた２つのカメラ２０ｆｒ、２０ｒｌと、車体２５の後方側に設けられたカメラ２１と、アクセルペダル１２の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２２と、ブレーキペダル１３の踏み込み量を検出するブレーキセンサ２３と、シフトレバー１４の位置を検出するシフトセンサ２４と、車体２５の加速度を検出する加速度センサ２６と、モータ３ｆ、３ｒの温度をそれぞれ検出する温度センサ２７ｆ、２７ｒと、車輪２の回転速度を検出する車輪速センサ２８ｆｒ、２８ｆｌ、２８ｒｒ、２８ｒｌとを備える。

なお、本明細書において、「電気自動車」は、前輪および後輪を駆動する電気モータを有する自動車や、車輪の動力源として電気モータとエンジンの両方を有し、電気モータによる回生制動が可能なハイブリッドカーを含む概念である。ここで、「自動車」とは乗用自動車に限らず、バスや貨物自動車を含む概念であり、普通車、大型車、特大車を問わない。また、本明細書において、「制駆動力」は、自動車を減速させる制動力と、自動車を加速させる駆動力の両方を意味する場合や一方のみを意味する場合がある。

次に、上記各部の詳細を説明する。

（電源部）
電源部７は、バッテリ７０と、前輪用平滑コンデンサ７１ｆと、後輪用平滑コンデンタ７１ｒ、前輪用平滑コンデンサ７１ｆの電圧（インバータ入力電圧）を検出する電圧センサ７２ｆと、後輪用平滑コンデンサ７１ｒの電圧（インバータ入力電圧）を検出する電圧センサ７２ｒと、バッテリ７０の蓄電容量を検出するバッテリ容量センサ７３とを備える。

バッテリ７０は、前輪用モータ３ｆおよび後輪用モータ３ｒを駆動するための電力を出力することができる高電圧バッテリである。なお、電気自動車１の駆動エネルギー源として、バッテリ７０の他に、乾電池等の一次電池、燃料電池等を用いてもよい。

（駆動系）
前輪用モータ３ｆおよび後輪用モータ３ｒは、例えば同期モータ（Synchronous Motor）、誘導モータ（Induction Motor）等の各種のモータを用いることができる。前輪側および後輪側それぞれにおいて、モータ３の回転は、デファレンシャルギア４を介して車軸５に伝達される。車軸５は車輪２と一体的に回転する。すなわち、電気自動車１は、前輪２ｆｒ、２ｆｌと、後輪２ｒｒ、ｒｌを互いに独立に制御可能に前輪２ｆｒ、２ｆｌおよび後輪２ｒｒ、ｒｌに対応して２つのトルク発生源を有している。なお、前輪用モータ３ｆおよび後輪用モータ３ｒが発生する出力トルク（モータ容量）は、互いに等しくてもよいし、等しくなくてもよい。

インバータ８は、バッテリ７０からの電力を交流電力に変換し、駆動回路９からの信号に応じた電流をモータ３に出力してモータ３を駆動する。また、インバータ８は、モータ３により発電された交流電力を直流電力に変換してコンデンサ７１ｆ、７１ｒを介してバッテリ７０を充電する。

前輪用駆動回路９ｆは、前輪用モータ３ｆの１次巻線の電流を検出する電流センサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃからの電流検出信号を受信する。後輪用駆動回路９ｒは、後輪用モータ３ｒの１次巻線の電流を検出する電流センサ１７ａ、１７ｂ、１７ｃからの電流検出信号を受信する。駆動回路９ｆ、９ｒは、制御装置１０から指令された目標トルクに応じた信号をインバータ８に出力する。

前輪用モータ３ｆの制駆動力は、デファレンシャルギア４ｆによって右前輪２ｆｒ及び左前輪２ｆｌに配分される。また、後輪用モータ３ｒの制駆動力は、デファレンシャルギア４ｒによって右前輪２ｒｒ及び左前輪２ｒｌに配分される。デファレンシャルギア４ｆ、４ｒは、例えば前輪側の車軸５ｆｒ、５ｆｌ又は後輪側の車軸５ｒｒ、５ｒｌに連結された一対のサイドギヤ、これら一対のサイドギヤに噛み合う複数のピニオンギヤ、及び複数のピニオンギヤを自転可能に支持するデフケースを備えた所謂オープンデフであってもよい。また、差動装置は、前輪側の車軸５ｆｒ、５ｆｌへの制駆動力の配分率、又は後輪側の車軸５ｒｒ、５ｒｌへの制駆動力の配分率を制御可能な機構を備えたものでもよい。

（センサ系）
エンコーダ１６は、前輪側および後輪側のそれぞれにおいて、モータ３の回転数を検出し、検出した回転数に応じた信号を制御装置１０に出力する。

アクセルセンサ２２は、アクセルペダル１２の踏み込み量を検出し、検出した踏み込み量に応じた信号ｘａを制御装置１０に出力する、

ブレーキセンサ２３は、ブレーキペダル１３の踏み込み量を検出し、検出した踏み込み量に応じた信号ｘｂを制御装置１０に出力する。

シフトセンサ２４は、シフトレバー１４の位置を検出し、検出した位置に応じた信号Ｓ制御装置１０に出力する。

加速度センサ２６は、車体２５の推進前後方向、横方向、重心軸回りの回転方向の３方向の加速度を検出する３軸加速度センサであり、検出した加速度に応じた信号を制御装置１０に出力する。

車輪速センサ２８ｆｒ、２８ｆｌ、２８ｒｒ、２８ｒｌは、車輪の回転速度を検出し、検出した回転速度に応じた信号を制御装置１０に出力する。

電圧センサ７２ｆ、７２ｒは、コンデンサ７１ｆ、７１ｒの電圧（インバータ入力電圧）を検出し、検出したインバータ入力電圧に応じた信号を制御装置１０に出力する。

バッテリ容量センサ７３は、バッテリ７０の蓄電容量（残容量）を検出し、検出した蓄電容量に応じた信号を制御装置１０に出力する。バッテリ容量センサ７３は、例えば、バッテリ端子電圧（オープン電圧）に基づいて求める方法、バッテリ内部抵抗に基づいて求める方法、バッテリ充放電電流の積算値に基づいて求める方法、あるいはこれらの組み合わせた方法等により、バッテリ７０の蓄電容量を検出する。

（ブレーキ系）
電気自動車１では、電気ブレーキと機械ブレーキとが併用される。すなわち、電気自動車１では、駆動源としてのモータ３により制動力を発生可能である。電気ブレーキは、例えば、制動エネルギーを熱エネルギーに変換する発電ブレーキ、および制動により発生する電気を回生する回生ブレーキである。本実施の形態では、主として回生ブレーキを用いるが、低速領域では発電ブレーキを用いる場合もある。回生ブレーキは、モータ３が発電した電力をコンデンサ７１を介してバッテリ７０に回生し、これにより制動力を発生させる。

機械ブレーキ１８は、例えばドラムブレーキやディスクブレーキであり、圧力調整ユニット１１からの加圧液体によりブレーキシューを被制動部材に押し付けて摩擦力による摩擦制動を得るものである。機械ブレーキ１８の動作は、制御装置１０により各車輪２に対して独立に制御される。なお、ブレーキシューをモータ等のアクチュエータにより被制動部材に押し付けてもよい。

圧力調整ユニット１１は、制御装置１０からの信号により機械ブレーキ１８に加圧液体を分配して機械ブレーキ１８ごとに異なる制動力を付与可能に構成されている。なお、圧力調整ユニット１１および機械ブレーキ１８は、摩擦ブレーキ機構を構成する。

（カメラ）
前方のカメラ２０ｆｒ、２０ｆｌは、電気自動車１の前方側の路面を撮像し、撮像した画像を制御装置１０に出力する。前方のカメラ２０ｆｒ、２０ｆｌは、その撮像領域は互いに少なくとも一部が重複している。カメラ２０ｆｒ、２０ｆｌは、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラにより構成されている。

後方のカメラ２１は、電気自動車１の後方側の路面を撮像し、撮像した画像を制御装置１０に出力する。制御装置１０は、カメラ２１から取得した画像に基づいて路面の変化（例えば白線）を検出して、制動に関る処理を実行する。カメラ２１は、例えばＣＣＤカメラにより構成されている。

（制御装置）
図２は、制御装置１０を機能的に示すブロック図である。制御装置１０は、例えばコンピュータにより構成され、ＣＰＵ１００と、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶部１１０とを有する。

制御装置１０は、運転者がアクセルペダル１２、ブレーキペダル１３等の操作手段を操作することによって発生する操作入力情報に応じた加速、減速等の動作を行うための動作指令を前輪用駆動回路９ｆ、後輪用駆動回路９ｒ、機械ブレーキ１８に出力し、前輪駆動系および後輪駆動系の駆動トルクおよび制動トルクを制御する。これにより、電気自動車１は、運転者の操作に従って走行することができる。

制御装置１０は、各センサ２２、２３、２４からの信号等に応じて前輪用モータ３ｆの目標トルクおよび後輪用モータ３Ｒｒの目標トルクをそれぞれ算出し、前輪用駆動回路９ｆ、後輪用駆動回路９ｒに出力する。前輪側および後輪側それぞれにおいて、駆動回路９は、制御装置１０から指令された目標トルクに応じた信号をインバータ８に出力する。

記憶部１１０には、路面パターン１１１、μ−ＳｒＬｉｍｉｔテーブル１１２等の各種のデータと、駆動プログラム１１３、制動プログラム１１４等の各種のプログラムが格納されている。

駆動プログラム１１３は、アクセルペダル１２の操作によって起動し、制動プログラム１１４は、ブレーキペダル１３の操作によって起動する。

ＣＰＵ１００は、制動プログラム１１４に従って動作することにより、路面摩擦係数μ推定手段１０１、スリップ率上限値設定手段１０２、スリップ率演算手段１０３、制動力制御手段１０４等として機能する。

路面摩擦係数μ推定手段１０１は、前方のカメラ２０ｆｒ、ｆｌが撮像した画像に基づいて、自動車１の走行する路面が、乾燥路面、湿潤路面、凍結・雪路路面況等のいずれかであるかを判定し、路面の摩擦係数μを推定する。これらの路面は、摩擦係数μが大きく異なる代表的な路面である。当該判定は、撮像した画像と、予め各路面状況において撮像された路面パターン１１１とのパターンマッチングにより行う。路面パターン１１１は、路面の摩擦係数μに関連付けて記憶部１１０に記憶されている。なお、当該判定を輝度等が所定の閾値を超えたか否かの判断により行うなど、公知の技術を適宜用いて行ってよい。

図３は、駆動力および制動力とスリップ率との関係を示す図である。実線Ｌ１は、乾路路面、実線Ｌ２は湿潤路面、実線Ｌ３は凍結・雪路路面の場合を示している。これらの各路面は、摩擦係数が大きく異なる代表的な路面である。摩擦係数は、例えば、乾路路面では０．７５、湿潤路面では０．４、凍結・雪路路面では０．２である。記憶部１１０には、図２に示すように、路面の摩擦係数μとスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔとの関係を示すμ−ＳｒＬｉｍｉｔテーブル１１２が記憶されている。μ−ＳｒＬｉｍｉｔテーブル１１２には、例えば、乾路路面（μ＝０．７５）に対応してスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔ１（｜Ｓｒ｜＝０．１６）が記憶され、湿潤路面（μ＝０．４）に対応してスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔ２（｜Ｓｒ｜＝０．１４）が記憶され、凍結・雪路路面（μ＝０．２）に対応してスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔ３（｜Ｓｒ｜＝０．１２）が記憶されている。

スリップ率上限値設定手段１０２は、路面摩擦係数μ推定手段１０１が推定した路面の摩擦係数に基づいて、記憶部１１０内のμ−ＳｒＬｉｍｉｔテーブル１１２を参照し、所定の値としてのスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔを設定する。スリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔは、例えば、図３における各路面状況に応じて発揮し得る制動力の最大値付近の値により設定されるが、最大値付近の値に限られない。スリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔは、例えば路面の摩擦係数に応じて発揮し得る最大制動力の７０〜９０％よりも高い制動力が発揮されるスリップ率に設定することができる。

スリップ率上限値設定手段１０２は、前方のカメラ２０ｆｒ、２０ｆｌが路面を撮像し、その撮像した路面に前輪及び後輪が進入するタイミングで前輪及び後輪のスリップ率上限値をそれぞれ設定するように構成されている。例えば、乾路路面を走行中に前輪が湿潤路面に進入した場合、前輪側の車輪については、湿潤路面に対応したスリップ率上限値（例えば、｜Ｓｒ｜＝０．１４）が設定され、後輪側の車輪については、乾路路面に対応したスリップ率上限値（例えば、｜Ｓｒ｜＝０．１６）が設定される。

スリップ率演算手段１０３は、車体速度をＶ、車輪２の回転速度をω、車輪２の半径をＲとしたとき、駆動時の車輪２のスリップ率Ｓｒを以下の式により算出する。
Ｓｒ＝（Ｒω−Ｖ）／Ｒω ・・・・式（１）

また、スリップ率演算手段１０３は、制動時の車輪２のスリップ率Ｓｒを以下の式により算出する。
Ｓｒ＝（Ｒω−Ｖ）／Ｖ ・・・・式（２）

式（１）から理解されるように、駆動時においてスリップ率Ｓｒが１．０になる場合は、Ｖ＝０であり、ホイルスピンが生じている状態である。式（２）から理解されるように、制動時においてスリップ率Ｓｒが−１．０になる場合は、ω＝０であり、ホイルロックが生じている状態である。すなわち、スリップ率Ｓｒの絶対値が１である状態は、いずれも路面に制駆動力（駆動力又は制動力）を伝えられない状態である。また、スリップ率Ｓｒが０である状態は、車輪２と路面との間に滑りがない状態である。

制動力制御手段１０４は、スリップ率演算手段１０３が算出したスリップ率Ｓｒがスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔ以下であるか否かを判断する。なお、制動力制御手段１０４がスリップ率の比較を行うときは、絶対値で行う。

そして、制動力制御手段１０４は、各車輪２のスリップ率がスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔ以下のときは、ブレーキペダル１３の踏み込み量に応じて機械ブレーキ１８による制動力、および駆動回路９による電気ブレーキの制動力を共に発揮させ、例えば摩擦係数が小さい低μ路において、各車輪２のスリップ率のいずれかが（複数の車輪２が同時の場合も含む。）スリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔを超えたとき、ブレーキペダル１３の踏み込み量に関わらず、スリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔを超えたスリップ率がスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔ以下になるように、電気ブレーキによる制動力を制御するとともに、機械ブレーキ１８による制動力を段階的に変化させ、又はオンオフ制御する。ここで、「制動力を段階的に変化させる」とは、一定時間同じ制動力を発揮させた後、制動力を上昇又は下降（制動力０又は制動力０の近傍も含む。）させ、その後一定時間同じ制動力を発揮させることをいう。「オンオフ制御」のオフ時には、制動力０又は制動力０に近い制動力が一定時間継続する場合も含む。

また、電気自動車１の前輪側又は後輪側の少なくとも何れか一方に左右輪間の制駆動力の配分率を変更することが可能な差動装置が設けられている場合には、制御装置１０は、その差動装置によって左右輪のうちスリップ率がスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔを超えた一方の車輪から他方の車輪へ制動力の一部を配分する制御を、上記した制動力制御手段１０４の処理とあわせて行う。制御装置１０は、左右輪間の制駆動力の配分率の制御を、左右輪のスリップ率が均等になるように、また上記他方の車輪のスリップ率がスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔを超えないように実行する。

また、制御装置１０は、左右輪のうちスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔを超えた一方の車輪のスリップ率がある閾値以下となり、制動力制御手段１０４によって電気ブレーキの制動力が増加する際、上記他方の車輪のスリップ率がスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔを超えない範囲で左右輪間の制動力の配分比を均等に近づけるように制御する。これらの制御は、電気自動車１の前輪側及び後輪側に制駆動力の配分率を変更することが可能な差動装置が設けられている場合には、前輪側及び後輪側について独立して行う。

なお、制動力制御手段１０４は、電気自動車１の制動に伴う荷重移動を考慮して電気ブレーキの制御をおこなってもよい。つまり、電気自動車１の前進時における制動の際には、加速度の大きさに応じた荷重移動によって前輪側の荷重が増加し、後輪側の荷重が減少する。制動力制御手段１０４は、前輪のスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔを、例えば車輪荷重の増加に応じて発揮し得る最大制動力の７０〜９０％よりも高い制動力が発揮されるスリップ率に設定することができる。また、後輪側のスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔを後輪側の荷重の減少分に応じて制動力を制限するように補正することによって、前輪側に後輪側よりも大きな制動力を発生させ、より適切な制動力を各車輪に付与することができる。

例えば、制動力制御手段１０４は、スリップ率がスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔに到達したとき、その到達した時点の機械ブレーキ１８による制動力を維持し、電気ブレーキの上限規定値未満であることを条件に、電気ブレーキによる制動力を増加させるように制御する。そして電気ブレーキの上限規定値に達したとき、例えば、温度センサ２７により検出されたモータ３の温度、電圧センサ７２により検出されたインバータ入力電圧、またはバッテリ容量センサ７３により検出されたバッテリ７の蓄電容量のいずれかが対応する上限規定値に達したとき、上限規定値未満となるまで、電気ブレーキによる制動力を減少させ、機械ブレーキによる制動力を増加させる制御を行う。ここで、「電気ブレーキの上限規定値」とは、電気ブレーキの許容限度に近い許容値、例えば許容限度の７０〜９０％の値をいう。また、各タイヤがスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔを越える場合を防止する制御での発生エネルギーは、制御時間×電気モータによる電気ブレーキ制動力×ブレーキ制動部回転数で表され、「電気ブレーキの上限規定値」は、その一回以上のブレーキング上限エネルギー分を許容できる余裕を持った許容限界値に設定することができる。

また、制動力制御手段１０４は、電気ブレーキによる制動力の制御については、左右輪のスリップ率のうちいずれかが大きい方かを判断し、大きい方のスリップ率に基づいて行う。

（本実施の形態の動作）
次に、電気自動車１の制動時の動作について図４および図５を参照して説明する。図４は、１つの車輪における制動力のパターンの一例を示す図である。図４中、総制動力Ｆｔは、電気ブレーキによる制動力Ｆｅと機械ブレーキによる制動力Ｆｍとを合計したものである。図５は、電気自動車１の制動時の動作の一例を示すフローチャートである。

運転者がブレーキペダル１３を踏み込むと（Ｓ１）、制御装置１０のＣＰＵ１００は、記憶部１１０に記憶されている制動プログラム１１４に従って以下のように動作する。ブレーキセンサ２３は、ブレーキペダル１３の踏み込み量に応じた信号を制御装置１０に出力する。

制動力制御手段１０４は、ブレーキペダル１３からの信号に基づいて踏み込み量に応じた制動トルクを算出し、算出した制動トルクを機械ブレーキと電気ブレーキに分配する。ＣＰＵ１００は、機械ブレーキに分配した制動トルクに応じた制御信号を圧力調整ユニット１１に出力し、電気ブレーキに分配した制動トルクに応じた制御信号を駆動回路９ｆ、９ｒに出力する。圧力調整ユニット１１は、制御装置１０からの制御信号に基づいて加圧液体を分配して機械ブレーキ１８を作動させる。駆動回路９ｆ、９ｒは、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいてインバータ８ｆ、８ｒにより電気ブレーキを作動させる（Ｓ２）。

次に、路面摩擦係数μ推定手段１０１は、電気自動車１が走行する路面の摩擦係数μを推定する。例えば、前方のカメラ２０ｆｒ、ｆｌが撮像した画像と記憶部１１０に記憶されている路面パターン１１１とのパターンマッチングにより路面の摩擦係数μを推定する。

次に、スリップ率上限値設定手段１０２は、推定された路面の摩擦係数μに応じたスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｔをμ−ＳｒＬｉｍｔテーブル１１２を参照して設定する（Ｓ３）。なお、スリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔは前後輪の摩擦係数μに応じて前後輪それぞれに対し設定する。

次に、スリップ率演算手段１０３は、加速度センサ２６からの車体２５の推進前後方向の加速度αに応じた信号に基づいて、車体２５の推進前後方向の加速度αを積分して推進前後方向の車体速度Ｖを求める。

続いて、スリップ率演算手段１０３は、車輪速センサ２８からの車輪２の回転速度ωに応じた信号に基づいて、車輪２の回転速度ωを求める。

次に、スリップ率演算手段１０３は、車輪２の半径Ｒ、車輪２の回転速度ω、車体速度Ｖから上記式（２）を用いてスリップ率Ｓｒを算出する（Ｓ４）。

次に、制動力制御手段１０４は、算出したスリップ率Ｓｒがスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔ以下であるか否かを判断する（Ｓ５）。スリップ率Ｓｒがスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔ以下であると判断した場合は（Ｓ５：Ｙｅｓ）、制動力制御手段１０４は、ブレーキペダル１３の踏み込み量に応じた制動力となるように機械ブレーキ１８による制動力および電気ブレーキによる制動力を増加させる（Ｓ２）。図４の例では、時間ｔ１まで機械ブレーキ１８による制動力Ｆｍおよび電気ブレーキによる制動力Ｆｅを増加させている。

制動力制御手段１０４は、スリップ率Ｓｒがスリップ率上限値ＳｒＬｉｍｉｔを超えたと判断した場合（Ｓ５：Ｎｏ）、機械ブレーキ１８による制動力を維持し（Ｓ６）、電気ブレーキの制限が必要ないことを確認した後（Ｓ７：Ｎｏ）、電気ブレーキによる制動力を増加させる（Ｓ８）。図４の例では、時間ｔ_１から時間ｔ_２まで機械ブレーキ１８による制動力Ｆｍを維持し、電気ブレーキによる制動力Ｆｅを増加させている。これにより、ブレーキペダル１３の踏み込み量に対応する制動力を制限した総制動力Ｆｔが発生する。

電気ブレーキの制限が必要な場合は（Ｓ７：Ｙｅｓ）、制動力制御手段１０４は、電気ブレーキによる制動力を減少させ、機械ブレーキ１８による制動力を増加させる（Ｓ９）。図４の例では、時間ｔ_２で温度センサ２７により検出されたモータ３の温度、電圧センサ７２により検出されたインバータ入力電圧、またはバッテリ容量センサ７３により検出されたバッテリ７の蓄電容量のいずれかが対応する上限規定値に達したとき、電気ブレーキによる制動力Ｆｅを減少させ、機械ブレーキ１８による制動力Ｆｍを増加させている。時間ｔ_３に上記上限規定値未満になり、電気ブレーキが回復すると、再び機械ブレーキ１８による制動力Ｆｍを維持し（Ｓ６）、電気ブレーキによる制動力Ｆｅを増加させている。以上の動作を電気自動車１が停止するまで行う。図４の例では、時間ｔ_８で電気自動車１が停止している。なお、以上の動作説明では、１つの車輪について説明したが、本実施の形態は、各車輪について行うものであり、例えば、左右輪ともスリップ率上限値を超えて場合には、左右輪とも制動力を減じる制御を行う。

（本実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（イ）前輪及び後輪左右輪のスリップ率を基に前後輪をそれぞれ独立して制御することにより、荷重移動等に対し安全、かつ、確実に車両を制動することができる。
（ロ）大きな制動力を有する機械ブレーキと応答性に優れる電気ブレーキの双方の利点を活かすように制御しているので、極低μ路から高μ路に至る様々な路面条件の下、低速域から高速域までの広範囲な速度域において、安全、かつ、確実に車両を制動することができる。
（ハ）電気ブレーキの上限規定値に達したときは、電気ブレーキの制動力を弱めているので、モータ３、インバータ８、バッテリ７０等の電気ブレーキの系統が故障するのを防ぐことができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々に変形実施が可能である。例えば、各手段１０１〜１０４をＣＰＵ１００と制動プログラム１１４によって実現したが、ＡＳＩＣ等のハードウエアによって実現してもよい。

また、駆動プログラム１１３および制動プログラム１１４は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から制御装置１０内に取り込んでもよく、サーバ装置等からネットワークを介して制御装置１０内に取り込んでもよい。

１…電気自動車、２…車輪、２ｆｒ、２ｆｌ…前輪、２ｒｒ、ｒｌ…後輪、３ｆ…前輪用モータ、３ｒ…後輪用モータ、４ｆ、４ｒ…デファレンシャルギア、５ｆｒ、５ｆｌ、
５ｒｒ、５ｒｌ…車軸、７…電源部、８ｆ…前輪用インバータ、８ｒ…後輪用インバータ、９ｆ…前輪用駆動回路、９ｒ…後輪用駆動回路、１０…制御装置、１１…圧力調整ユニット、１２…アクセルペダル、１３…ブレーキペダル、１４…シフトレバー、１５ａ〜１５ｃ…電流センサ、１６ｆ、１６ｒ…エンコーダ、１７ａ〜１７ｃ…電流センサ、１８ｆｒ、１８ｆｌ、１８ｒｒ、１８ｒｌ…機械ブレーキ、２０ｆｒ、２０ｆｌ…カメラ、２１…カメラ、２２…アクセルセンサ、２３…ブレーキセンサ、２４…シフトセンサ、２５…車体、２６…加速度センサ、２７ｆ、２７ｒ…温度センサ、７０…バッテリ、７１ｆ…前輪用平滑コンデンサ、７１ｒ…後輪用平滑コンデンタ、７２ｆ、７２ｒ…電圧センサ、７３…バッテリ容量センサ、１００…ＣＰＵ、１０１…路面摩擦係数μ推定手段、１０２…スリップ率上限値設定手段、１０３…スリップ率演算手段、１０４…制動力制御手段、１１０…記憶部、１１１…路面パターン、１１２…μ−ＳｒＬｉｍｉｔテーブル、１１３…駆動プログラム、１１４…制動プログラム、１０５…制動力制御手段

Claims (4)

1. 車体の前輪側の左右輪に第１の差動装置を介して制駆動力を伝達する第１の電気モータと、
   前記車体の後輪側の左右輪に第２の差動装置を介して制駆動力を伝達する第２の電気モータと、
   前記前輪側および後輪側の左右輪のそれぞれに摩擦力による制動力を付与可能な摩擦ブレーキ機構と、
   自車が走行する路面の摩擦係数を推定する推定手段と、
   推定された前記路面の摩擦係数に応じて車輪のスリップ率の所定の値を設定する設定手段と、
   前記前輪側および後輪側の左右輪の前記スリップ率が前記所定の値以下のときは、ブレーキ操作量に応じて前記摩擦ブレーキ機構による制動力、および前記第１および第２の電気モータによる制動力を共に発揮させ、
   前記前輪側および後輪側の左右輪のスリップ率のいずれかが前記所定の値を超えたとき、前記ブレーキ操作量に関わらず、前記所定の値を超えた前記スリップ率が前記所定の値以下になるように、前記第１又は第２の電気モータによる制動力を制御するとともに、前記摩擦ブレーキ機構による制動力を段階的に変化させ又はオンオフ制御する制御装置とを備えた電気自動車。
2. 前記制御装置は、前記前輪側および後輪側の左右輪のスリップ率が前記所定の値を超えたとき、前記所定の値を超えたときの前記摩擦ブレーキ機構による制動力を維持しつつ、前記前輪側および後輪側の左右輪のスリップ率が前記所定の値以下になるように前記第１又は第２の電気モータによる制動力を制御する請求項１に記載の電気自動車。
3. 前記制御装置は、前記第１又は第２の電気モータが上限規定値に達したとき、前記摩擦ブレーキ機構を前記第１又は第２の電気モータよりも優先して使用する請求項１又は２に記載の電気自動車。
4. 自車が走行する路面の摩擦係数を推定する推定ステップと、
   推定された路面の摩擦係数に応じて車輪のスリップ率の所定の値を設定する設定ステップと、
   前輪側および後輪側の左右輪の前記スリップ率が前記所定の値以下のときは、ブレーキ操作量に応じて、前記前輪側および後輪側の左右輪のそれぞれに摩擦力による制動力を付与可能な摩擦ブレーキ機構による制動力、および前後輪を差動装置を介して独立に駆動可能な２つの電気モータによる制動力を共に発揮させ、前記前輪側および後輪側の左右輪のスリップ率のいずれかが前記所定の値を超えたとき、前記ブレーキ操作量に関わらず、前記所定の値を超えた前記スリップ率が前記所定の値以下になるように、前記２つ電気モータの少なくとも一方の電気モータによる制動力を制御するとともに、前記摩擦ブレーキ機構による制動力を段階的に変化させ又はオンオフ制御する制御ステップとをコンピュータに実行させるための制動プログラム。

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