JP2013081355A - 電気自動車の登坂走行制御システム及び方法 - Google Patents

電気自動車の登坂走行制御システム及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 傾斜路で電気自動車の登坂のずり下がり状況が発生する場合、自動車を安全に停止させた後、再走行できるようにする電気自動車の登坂走行制御システム及び方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、モータとバッテリとを含む電気自動車の登坂走行制御方法であって、バッテリの充電パワー制限状態で、モータのトルクが正の値であり、モータの速度が負の値である場合に該当するか否かを判断する第１ステップと、前記第１ステップで前記場合に該当すると判断されると、前記モータのトルクを０に制御し、ブレーキが作動するように制御する第２ステップと、前記ブレーキ作動で前記電気自動車が停止されると、前記ブレーキを解除し、前記モータのトルクを出力する第３ステップと、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電気自動車の登坂走行制御システム及び方法に係り、より詳しくは、傾斜路で電気自動車の登坂のずり下がり状況が発生する場合、自動車を安全に停止させた後、再走行できるようにする電気自動車の登坂走行制御システム及び方法に関する。
電気自動車は、既存のハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や水素燃料電池車（ＦＣＥＶ）とは異なり、電気バッテリ一つのみによって動力を出せる構造を有する。車輪の駆動力によって、モータが回生動作し、それにより生じる回生電力がバッテリに充電される。
一般に、電気自動車が受け入れられる電力には限度があるため、蓄電装置が受容可能な電力を越えないようにするために、バッテリの充電パワー制限及び放電パワー制限を設ける。
バッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が満充電される場合には、充電パワー制限値を「０」にし、これにより、モータのトルクの出力が制限される。
傾斜路の登坂走行中、停車後、再出発する場合に電気自動車が後方にずり下がるようになると、この場合もまた、モータの回生動作によってバッテリが充電される状況になる。
即ち、駆動トルクは正の値を有するが、モータの速度が負の値を有するようになることから、結局、モータのパワーが負の値を有するようになり、バッテリの充電状況になるのである。
しかし、この場合、バッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が満充電していると、上述のように、充電パワー制限値が「０」になり、モータのトルクの出力が制限されるため、電気自動車の登坂走行性能が顕著に低下する。これにより、続いて後方にずり下がることによって、安全上において深刻な危険を招く問題があった。
特開平０９−００９４１９号公報
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、電気自動車の登坂走行中、バッテリの充電パワー制限量によってモータのトルクの出力が制限される場合にも、安全に停車後再走行することができるようにする電気自動車の登坂走行制御システム及び方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するための本発明は、モータとバッテリとを含む電気自動車の登坂走行制御方法であって、バッテリの充電パワー制限状態で、モータのトルクが正の値であり、モータの速度が負の値である場合に該当するか否かを判断する第１ステップと、前記第１ステップで前記場合に該当すると判断されると、前記モータのトルクを０に制御し、ブレーキが作動するように制御する第２ステップと、前記ブレーキ作動で前記電気自動車が停止されると、前記ブレーキを解除し、前記モータのトルクを出力する第３ステップと、を含むことを特徴とする。
前記第３ステップの後、再び前記第１ステップを行うようにする第４ステップをさらに含むことを特徴とする。
前記ブレーキは、油圧ブレーキ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｂｒａｋｅ）であることを特徴とする。
前記充電パワー制限状態は、前記バッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が満充電されて、充電パワー制限値が０の状態であることを特徴とする。
前記ブレーキの作動制御のために、プロファイルを生成するステップをさらに含むことを特徴とする。
前記プロファイルによって、前記電気自動車の車速が線形的に減少して、０になることを特徴とする。
また、本発明は、電気自動車の登坂走行制御システムであって、前記電気自動車の動力を提供するバッテリと、前記電気自動車が登坂のずり下がり状態であるか否かを感知し、モータ及びブレーキの制御命令を生成する車両制御器と、前記車両制御器の命令を受信して、モータを制御するモータ制御器と、前記車両制御器の命令を受信して、ブレーキを制御するブレーキ制御器と、を含み、前記車両制御器は、前記バッテリの充電パワー制限状態で、モータのトルクが正の値であり、モータの速度が負の値である場合に該当すると、前記モータのトルクを０になるようにし、前記ブレーキを作動して、前記電気自動車を停止した後に、前記ブレーキを解除し、前記モータのトルクを出力するように制御することを特徴とする。
前記ブレーキは、油圧ブレーキ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｂｒａｋｅ）であることを特徴とする。
前記充電パワー制限状態は、前記バッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が満充電されて、充電パワー制限値が０の状態であることを特徴とする。
前記車両制御器は、前記ブレーキ制御のためにプロファイルを生成することを特徴とする。
前記プロファイルによって、前記電気自動車の車速が線形的に減少して、０になることを特徴とする。
本発明によると、傾斜路の登坂走行中、電気自動車が後方にずり下がる場合、ブレーキが作動して電気自動車を停止させた後、モータの加速トルクを出力することによって、登坂のすり下がり現象が防止されて、安全性が高まり、電気自動車の登坂走行の信頼性が向上する効果がある。
電気自動車の登坂走行の状況を示す図である。 本発明の実施例による電気自動車の登坂走行制御システムのブロック図である。 本発明の実施例による電気自動車の登坂走行制御方法のフローチャートである。
以下に、本発明の好ましい実施例について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施例による電気自動車１０の登坂走行制御システムは、図２に示したように、動力を提供するバッテリ１００と、電気自動車１０が登坂のずり下がり状態であるか否かを感知し、モータ及びブレーキの制御命令を生成する車両制御器２００と、車両制御器２００の命令を受信して、モータ及びブレーキの制御を行うモータ制御器３００と、ブレーキ制御器４００とを含んで構成される。
バッテリ１００は、電気自動車１０に動力を提供する。所定の条件下で、車輪の駆動力によってモータが回生動作し、それによって、回生電力がバッテリ１００に充電される。
ここで、バッテリ１００が受容可能な電力を越えないようにするために、バッテリ１００の充電パワー制限及び放電パワー制限を設ける。これによって、バッテリ１００のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が満充電される場合、充電パワー制限値が「０」の値になるようにすることによって、充電パワー制限状態になる。
車両制御器２００は、モータ及びブレーキの制御命令を生成する。
車両制御器２００は、電気自動車１０が登坂のずり下がり状況で加速トルクを出す場合、バッテリ１００が充電パワー制限状態であれば、ブレーキを作動させて、電気自動車１０を停止させ、モータのトルクが０になるようにする。
電気自動車１０が登坂のずり下がり状況で加速トルクを出す上記のような場合は、モータの速度は負の値を有するが、モータのトルクは正の値を有する場合であって、モータのパワーが負の値を有するようになり、バッテリ１００が充電状態になる。
このとき、バッテリ１００のＳＯＣの満充電などでバッテリ１００が充電パワー制限状態になると、モータのトルクの出力が不可能になるため、図１に示したように、Ａ方向に電気自動車１０が持続的に傾斜面に沿ってずり下がる状況が発生する。
本発明の実施例による車両制御器２００は、上記のような状況で、油圧ブレーキを作動させて電気自動車１０が完全に停止するようにし、モータのトルクが０になるように制御命令を生成する。
この後、電気自動車１０が完全に停止されると、車両制御器２００でモータの加速トルクを出力するように制御命令を生成して、モータ制御器３００に伝送し、モータ制御器３００でモータを制御して、モータの加速トルクを出力することによって、安全な状態で電気自動車１０の登坂走行が可能になる。
一方、ブレーキは、油圧ブレーキであることが好ましい。
油圧ブレーキは、圧力を主シリンダのピストンに伝達し、これによって生じる油圧をパイプによって、各車輪に装置されているそれぞれのシリンダに送った後、ブレーキシューを動かして制動作用をするブレーキである。油圧ブレーキは、各車輪への力の配分が均一で、調整が容易であるだけでなく、効率も良い利点がある。
また、電気自動車１０の車速が線形的に０になるようにするために、プロファイルを生成して、ブレーキを制御することができる。
以下、本実施例による電気自動車１０の登坂走行制御方法について説明する。
本実施例による電気自動車１０の登坂走行制御方法は、バッテリ１００の充電パワー制限状態で、モータのトルクが正の値であり、モータの速度が負の値である場合に該当するか否かを判断する第１ステップと、第１ステップで場合に該当すると判断されると、モータのトルクを０に制御し、ブレーキが作動するように制御する第２ステップと、ブレーキ作動で電気自動車１０が停止されると、ブレーキを解除し、モータのトルクを出力する第３ステップと、第１ステップ乃至第３ステップを再び行う第４ステップとを含んで構成される。
第１ステップでは、まず、図３に示したように、車両制御器２００で電気自動車１０のバッテリ１００が充電パワー制限状態であるか否かを判断する（Ｓ３０１）。
上記のように、充電パワー制限状態は、バッテリ１００のＳＯＣが満充電されて、充電パワー制限値が０になる状態である。
判断によりバッテリ１００が充電パワー制限状態にある場合には、車両制御器２００で車両のずり下がり状態であるか否かを感知して判断する（Ｓ３０２）。
車両のずり下がり状態とは、図１に示したように、傾斜路で電気自動車１０が下方にずり下がる状態であり、このとき、モータの速度は負の値を有する。
判断によって車両のずり下がり状態になる場合、車両制御器２００で車両の運転者によって、モータの加速トルクの出力が要求される状態であるか否かを判断する（Ｓ３０３）。
モータの加速トルクが要求される状態は、車両のユーザが加速ペダルを踏むことによって、モータのトルクが正の値を有するようになる。
第２ステップでは、図３に示したように、第１ステップで、モータの加速トルクが要求されて、モータのトルクも正の値を有する場合であれば、車両制御器２００は、モータのトルクを０にするようにモータ制御器３００に命令を伝送し、同時に、油圧ブレーキを作動するようにブレーキ制御器４００に命令を伝送する（Ｓ３０４）。
即ち、この状態において、バッテリ１００は充填制限状態であり、モータのトルクは正の値を有し、モータの速度は負の値を有する場合であって、モータのトルクが制限される状態であるため、電気自動車１０のずり下がり現象が持続的に発生することから、これを防止するために、ブレーキを作動させて、電気自動車１０を一旦停止させる命令を生成する。
車両制御器２００の命令によって、モータ制御器３００はモータのトルクの出力が０になるようにモータを制御し、ブレーキ制御器４００は油圧ブレーキを制御して、電気自動車１０が停止するように制御する（Ｓ３０５）。
第３ステップは、図３に示したように、第２ステップで、油圧ブレーキ作動によって電気自動車１０が停止されると（Ｓ３０６）、車両制御器２００で油圧ブレーキの解除命令をブレーキ制御器４００に伝送し、モータのトルクの出力命令をモータ制御器３００に伝送して、電気自動車１０が発進するように制御する（Ｓ３０７）。
また、第４ステップでは、第３ステップの後、再び第１ステップを行う（Ｓ３０８）。
第１、第２及び第３ステップの実施にもかかわらず、電気自動車１０が継続してずり下がるようになると、モータのトルクは正の値を有するようになるが、モータの速度は負の値を有するようになり、バッテリ１００も充電パワー制限状態である場合、再びモータのトルクの出力が制限される。
このように電気自動車１０が傾斜路で持続的にずり下がる問題を防止するために、第４ステップでは、第３ステップの後、再び第１ステップに戻るように構成される。
このように、車両制御器２００によって、登坂のずり下がり状況で油圧ブレーキを用いて、電気自動車１０を停止させた後、モータの加速トルクを出力して、走行可能にするため、電気自動車１０が傾斜路でバッテリ１００の充電パワー制限によってモータのトルクの出力が制限される状況でも、傾斜路の下方に持続的にずり下がる現象を防止して、安全に登坂走行することができる。
１０ 電気自動車
１００ バッテリ
２００ 車両制御器
３００ モータ制御器
４００ ブレーキ制御器

Claims (11)

  1. モータとバッテリとを含む電気自動車の登坂走行制御方法であって、
    バッテリの充電パワー制限状態で、モータのトルクが正の値であり、モータの速度が負の値である場合に該当するか否かを判断する第１ステップと、
    前記第１ステップで前記場合に該当すると判断されると、前記モータのトルクを０に制御し、ブレーキが作動するように制御する第２ステップと、
    前記ブレーキ作動で前記電気自動車が停止されると、前記ブレーキを解除し、前記モータのトルクを出力する第３ステップと、を含むことを特徴とする電気自動車の登坂走行制御方法。
  2. 前記第３ステップの後、再び前記第１ステップを行うようにする第４ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の登坂走行制御方法。
  3. 前記ブレーキは、油圧ブレーキ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｂｒａｋｅ）であることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の登坂走行制御方法。
  4. 前記充電パワー制限状態は、
    前記バッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が満充電されて、充電パワー制限値が０の状態であることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の登坂走行制御方法。
  5. 前記ブレーキの作動制御のために、プロファイルを生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の登坂走行制御方法。
  6. 前記プロファイルによって、前記電気自動車の車速が線形的に減少して、０になることを特徴とする請求項５に記載の電気自動車の登坂走行制御方法。
  7. 電気自動車の登坂走行制御システムであって、
    前記電気自動車の動力を提供するバッテリと、
    前記電気自動車が登坂のずり下がり状態であるか否かを感知し、モータ及びブレーキの制御命令を生成する車両制御器と、
    前記車両制御器の命令を受信して、モータを制御するモータ制御器と、
    前記車両制御器の命令を受信して、ブレーキを制御するブレーキ制御器と、を含み、
    前記車両制御器は、前記バッテリの充電パワー制限状態で、モータのトルクが正の値であり、モータの速度が負の値である場合に該当すると、前記モータのトルクを０になるようにし、前記ブレーキを作動して、前記電気自動車を停止した後に、前記ブレーキを解除し、前記モータのトルクを出力するように制御することを特徴とする電気自動車の登坂走行制御システム。
  8. 前記ブレーキは、油圧ブレーキ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｂｒａｋｅ）であることを特徴とする請求項７に記載の電気自動車の登坂走行制御システム。
  9. 前記充電パワー制限状態は、
    前記バッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が満充電されて、充電パワー制限値が０の状態であることを特徴とする請求項７に記載の電気自動車の登坂走行制御システム。
  10. 前記車両制御器は、前記ブレーキ制御のためにプロファイルを生成することを特徴とする請求項７に記載の電気自動車の登坂走行制御システム。
  11. 前記プロファイルによって、前記電気自動車の車速が線形的に減少して、０になることを特徴とする請求項１０に記載の電気自動車の登坂走行制御システム。
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