JP2013183502A

JP2013183502A - 後輪電動駆動車の制動制御装置

Info

Publication number: JP2013183502A
Application number: JP2012044840A
Authority: JP
Inventors: Masaki Bando; 正樹坂東
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-09-12

Abstract

【課題】車両の走行安定性を確保しつつ、回生エネルギーを得る機会が制限されることを抑制できる、後輪電動駆動車の制動制御装置を提供する。
【解決手段】通常の制動時には、モータジェネレータ２から後輪電動駆動車１の後輪３ＲＬ，３ＲＲに一定比率で回生制動力が付与される。一方、摩擦制動力が一定比率で後輪電動駆動車１の前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲに付与される。前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲのいずれかがロックしそうになると、そのロックを防止するため、前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲに付与される摩擦制動力の比率を変更するＡＢＳ制御が実行される。ＡＢＳ制御の実行中は、後輪電動駆動車１の車速が検出される。そして、その検出された車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ以上であるか否かに基づいて、回生制動を中止するか否かが決定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機の駆動力によって後輪を駆動可能な後輪電動駆動車の制動制御装置に関する。

電気自動車やハイブリッドカーなどの車両では、制動時に、油圧ブレーキによる摩擦制動と併せて、走行用モータを発電機として機能させることによる回生制動（走行用モータで運動エネルギーが電力に回生されるときに生じる抵抗による制動）を利用することが可能である。摩擦制動と回生制動との併用により、制動力を大幅に増大させることができる。

一方、車輪に付与される制動力が過大であると、車輪がロックし、車両の走行安定性が低下する（車体の姿勢が不安定になったり、ステアリング操作による車両の方向制御が困難になったりする）。そのため、近年の車両には、車輪のロックを防止するためのＡＢＳ（Antilock Brake System）が搭載されている。そして、車輪がロックしそうになると、ＡＢＳ制御が実行され、各車輪のブレーキ（ホイールシリンダ）への液圧の配分が変更されて、そのロックしそうな車輪に付与される制動力が低減される。その結果、各車輪のロックが未然に防止される。

電気自動車やハイブリッドカーでは、回生による制動力（回生制動力）が後輪に作用するので、回生制動を中止することにより、駆動輪に付与される制動力を大幅に低減することができる。そこで、ＡＢＳ制御が開始されたことに応答して、回生制動を中止することが提案されている。

特開２００２−１５２９０４号公報

ところが、ＡＢＳ制御が開始されたことをトリガとして、回生制動が中止されると、回生による電力（回生エネルギー）を得る機会が大幅に制限されてしまう。

本発明の目的は、車両の走行安定性を確保しつつ、回生エネルギーを得る機会が制限されることを抑制できる、後輪電動駆動車の制動制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る制動制御装置は、電動発電機および摩擦制動のためのブレーキを備え、前記電動発電機が発生する駆動力によって後輪が駆動される後輪電動駆動車に適用される。前記制動制御装置は、前記後輪電動駆動車の後輪に付与される一定の回生制動力を前記電動発電機から発生させて、前記回生制動力による回生制動を実行する回生制動実行手段と、前記ブレーキを制御して、前記後輪電動駆動車の前輪および前記後輪に一定比率で前記ブレーキによる摩擦制動力を付与するブレーキ制御手段と、前記前輪および前記後輪のロックを防止すべく、前記ブレーキを制御するロック防止制御手段と、前記ロック防止制御手段による制御中であるか否かを判定する判定手段と、前記後輪電動駆動車の車速を検出する車速検出手段と、前記判定手段によって前記ロック防止制御手段による制御中であると判定された場合に、前記車速検出手段によって検出される車速が所定車速以上であるか否かに基づいて、前記回生制動実行手段による回生制動を中止するか否かを決定する回生制動中止決定手段とを含む。

通常の制動時には、電動発電機から後輪電動駆動車の後輪に一定の比率で回生制動力が付与される（回生制動）。一方、ブレーキによる摩擦制動力が一定比率で後輪電動駆動車の前輪および後輪に付与される（摩擦制動）。そのため、前輪に摩擦制動力が付与され、後輪に回生制動力および摩擦制動力の両方が付与される。

制動時に、前輪および後輪のロックを防止するための制御（ロック防止制御）が実行されることがある。ロック防止制御の実行中は、後輪電動駆動車の車速が検出される。そして、その検出された車速が所定車速以上であるか否かに基づいて、回生制動を中止するか否かが決定される。

ロック防止制御が開始されても、回生制動が直ちに中止されるのではなく、車速が所定車速以上であるか否かに基づいて、回生制動の継続か中止かが決定される。そのため、ロック防止制御が実行されても、電動発電機での回生による電力（回生エネルギー）を得る機会を確保することができる。

ロック防止制御時に摩擦制動による制動力と回生制動による制動力との協調制御を実行すれば、後輪電動駆動車の走行安定性を確保しつつ、回生エネルギーを得ることができる。しかしながら、協調制御を実行するためには、専用の制御装置が必要になり、コストの増加を招いてしまう。これに対し、協調制御ではなく、車速が所定車速以上であるか否かに基づいて、回生制動の継続および中止を決定する手法では、コストの増加を招くことなく、回生エネルギーを得る機会が制限されることを抑制できる。

なお、ロック防止制御には、ブレーキが制御されて、制動時に軽荷重となる後輪の摩擦制動力が低減するように、前輪に付与される摩擦制動力と後輪に付与される摩擦制動力との比率が変更されるＥＢＤ（Electronic Brake force Distribution）制御が含まれてもよい。

また、ロック防止制御には、ブレーキが制御されて、前輪および後輪の各車輪のロックを生じないように各車輪に付与される摩擦制動力が変動調整されるＡＢＳ（Antilock Brake System）制御が含まれてもよい。

本発明によれば、回生制動と摩擦制動との協調制御を採用した構成よりも安価な構成で、後輪電動駆動車の走行安定性を確保しつつ、回生エネルギーを得る機会が制限されることを抑制できる

図１は、本発明の一実施形態に係る制動制御装置が適用された後輪電動駆動車の構成を図解的に示す図である。図２は、回生制動中止決定処理の一例を示すフローチャートである。図３は、回生制動中止決定処理の他の例を示すフローチャートである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る制動制御装置が適用された後輪電動駆動車の構成を図解的に示す図である。

後輪電動駆動車１は、モータジェネレータ２を駆動源とする電気自動車である。

後輪電動駆動車１には、左右の前輪３ＦＬ，３ＦＲと、左右の後輪３ＲＬ，３ＲＲとが備えられている。左右の後輪３ＲＬ，３ＲＲは、それぞれ左右方向に延びる後輪シャフト４Ｒの左端部および右端部に連結されている。

モータジェネレータ２の出力軸は、複数のギヤからなるギヤ列を含む減速機５を介して、後輪シャフト４Ｒに連結されている。モータジェネレータ２が発生する駆動力は、減速機５によって減速されて、後輪シャフト４Ｒに伝達される。また、後輪電動駆動車１の制動時には、通常、モータジェネレータ２が発電機として機能し、後輪シャフト４Ｒの回転が減速機５を介してモータジェネレータ２の出力軸に伝達され、モータジェネレータ２の出力軸の回転が電力に回生される。このとき、後輪３ＲＬ，３ＲＲには、モータジェネレータ２で発生する回生制動力が付与される。

モータジェネレータ２には、インバータ６が接続されている。

インバータ６には、高圧バッテリ７が接続されている。高圧バッテリ７は、モータジェネレータ２に供給される電力を蓄えておくために設けられている。モータジェネレータ２の駆動時には、高圧バッテリ７が出力する直流電力がインバータ６で交流電力に変換され、その変換後の交流電力が駆動電力としてモータジェネレータ２に供給される。一方、モータジェネレータ２の発電時には、モータジェネレータ２が出力する交流電力がインバータ６で直流電力に変換され、その変換後の直流電力により、高圧バッテリ７が充電される。

また、インバータ６には、ＤＣ−ＤＣコンバータ８を介して、補機バッテリ９が接続されている。補機バッテリ９に蓄えられた電力は、後輪電動駆動車１に備えられている補機に供給される。また、モータジェネレータ２の発電時には、インバータ６から出力される直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータ８で降圧されて、その降圧された直流電力により、補機バッテリ９が充電される。

また、後輪電動駆動車１には、ＣＰＵおよびメモリを含む構成の複数のＥＣＵ（電子制御ユニット）が備えられている。ＥＣＵには、車両ＥＣＵ１１、モータＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１４が含まれる。車両ＥＣＵ１１、モータＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１４は、たとえば、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルにより、相互に通信可能である。

車両ＥＣＵ１１は、後輪電動駆動車１の全体を制御する。車両ＥＣＵ１１は、各種センサから入力される検出信号に基づいて、後輪電動駆動車１の各部の制御に必要な指令をモータＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１４に与える。また、車両ＥＣＵ１１は、インバータ６から出力される直流電力を補機バッテリ９の充電に適した電圧に降圧するために、ＤＣ−ＤＣコンバータ８を制御する。

モータＥＣＵ１２は、車両ＥＣＵ１１から与えられるモータトルク指令値に基づいて、インバータ６を制御し、インバータ６からモータジェネレータ２に供給される電力を制御する。また、モータＥＣＵ１２は、モータジェネレータ２から出力される交流電力の直流電力への変換のために、インバータ６を制御する。

ブレーキＥＣＵ１３には、各車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの車輪速を検出するための車輪速センサ２１が接続されている。ブレーキＥＣＵ１３は、車輪速センサ２１の検出信号および車両ＥＣＵ１１から与えられる指令に基づいて、通常ブレーキ制御、ＥＢＤ（Electronic Brake force Distribution）制御およびＡＢＳ（Antilock Brake System）制御を実行する。

具体的には、ブレーキＥＣＵ１３は、通常時には、通常ブレーキ制御を実行する。通常ブレーキ制御では、前輪ブレーキ３２ＦＬ，３２ＦＲからそれぞれ前輪３ＦＬ，３ＦＲに付与される制動力と後輪ブレーキ３２ＲＬ，３２ＲＲからそれぞれ後輪３ＲＬ，３ＲＲに付与される制動力とが一定比率となるように、ブレーキアクチュエータ３１が制御される。

また、ブレーキＥＣＵ１３は、車輪速センサ２１の検出信号に基づいて、各車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの車輪速を演算する。また、ブレーキＥＣＵ１３は、たとえば、各車輪速の平均値に基づいて、後輪電動駆動車１の車速（車体速）を演算によって推定する。そして、ブレーキＥＣＵ１３は、車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲごとに、車体速から車輪速を減算して得られる値を車体側で除することにより、車輪スリップ率（＝（車体速−車輪速）／車体速）を演算する。また、車輪速センサ２１の検出信号に基づいて、後輪電動駆動車１の減速度を演算によって推定する。

後輪電動駆動車１の制動時には、後輪電動駆動車１の前方への荷重移動が生じ、前輪３ＦＬ，３ＦＲに加わる荷重が増え、後輪３ＲＬ，３ＲＲに加わる荷重が減る。そのため、前輪３ＦＬ，３ＦＲに比べて、後輪３ＲＬ，３ＲＲがロックしやすい。

後輪電動駆動車１の制動時に、たとえば、後輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ率が予め定めるＥＢＤ閾値を超えると、ＥＢＤ制御が行われる。ＥＢＤ制御では、ブレーキＥＣＵ１３により、ブレーキアクチュエータ３１が制御されて、軽荷重となる後輪３ＲＬ，３ＲＲの後輪ブレーキ３２ＲＬ，３２ＲＲの制動力が前輪３ＦＬ，３ＦＲの前輪ブレーキ３２ＦＬ，３２ＦＲの制動力よりも低く抑えられる。これにより、後輪３ＲＬ，３ＲＲのロックが防止される。

そして、ＥＢＤ制御中に、たとえば、車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲのいずれかの車輪スリップ率が予め定めるＡＢＳ閾値を超えると、ブレーキＥＣＵ１３は、ＡＢＳ制御を実行する。ＡＢＳ制御では、ブレーキアクチュエータ３１が制御されて、各車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ率がＡＢＳ閾値以下となるように、各車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲに付与される摩擦制動力が変動調整される。これにより、車輪３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲのロックを防止することができる。

バッテリＥＣＵ１４は、高圧バッテリ７の充放電量を監視しており、車両ＥＣＵ１１から与えられる指令に基づいて、高圧バッテリ７に充電可能な電力量を車両ＥＣＵ１１に送信する。

図２は、回生制動中止決定処理の流れを示すフローチャートである。

ＥＢＤ制御／ＡＢＳ制御の実行中は（ステップＳ１のＹＥＳ）、ブレーキＥＣＵ１３により、回生制動を中止するか否かを決定するために、図２に示される回生制動中止決定処理が繰り返し実行される。

回生制動中止決定処理では、後輪電動駆動車１の車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ以上であるか否かが判断される（ステップＳ２）。

車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ未満であれば（ステップＳ２のＮＯ）、回生制動中止決定処理が直ちに終了される。

車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ以上である場合には（ステップＳ２のＹＥＳ）、後輪電動駆動車１の減速度が所定減速度Ｂｍ／ｓ^２以下であるか否かが判断される（ステップＳ３）。

減速度が所定減速度Ｂｍ／ｓ^２以下であれば（ステップＳ３のＹＥＳ）、ブレーキＥＣＵ１３からモータＥＣＵ１２にモータジェネレータ２による発電を中止する指令が出力され、回生制動が中止される（ステップＳ４）。

減速度が所定減速度Ｂｍ／ｓ^２よりも大きい場合には（ステップＳ３のＮＯ）、後輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ率が所定値Ｃ以上であるか否かが判断される（ステップＳ５）。

後輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ率が所定値Ｃ以上であれば（ステップＳ５のＹＥＳ）、ブレーキＥＣＵ１３からモータＥＣＵ１２にモータジェネレータ２による発電を中止する指令が出力され、回生制動が中止される（ステップＳ４）。

後輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ率が所定値Ｃ未満である場合には（ステップＳ５のＮＯ）、回生制動は中止されず、回生制動中止決定処理が終了される。

以上のように、通常の制動時には、モータジェネレータ２から後輪電動駆動車１の後輪３ＲＬ，３ＲＲに一定比率で回生制動力が付与される。一方、摩擦制動力が一定比率で後輪電動駆動車１の前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲに付与される。そのため、通常の制動時には、前輪３ＦＬ，３ＦＲに摩擦制動力が付与され、後輪３ＲＬ，３ＲＲに回生制動力および摩擦制動力の両方が付与される。

制動時に、後輪３ＲＬ，３ＲＲのロックが予想されると、そのロックを防止するためのＥＢＤ制御が実行される。また、ＥＢＤ制御の実行中に、前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲのいずれかのロックが予想されると、そのロックを防止するためのＡＢＳ制御が実行される。ＥＢＤ制御／ＡＢＳ制御の実行中は、後輪電動駆動車１の車速が検出される。そして、その検出された車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ以上であるか否かに基づいて、回生制動を中止するか否かが決定される。

ＥＢＤ制御／ＡＢＳ制御が開始されても、回生制動が直ちに中止されるのではなく、車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ以上であるか否かに基づいて、回生制動の継続か中止かが決定される。そのため、ＥＢＤ制御／ＡＢＳ制御が実行されても、モータジェネレータ２での回生による電力（回生エネルギー）を得る機会を確保することができる。

ＥＢＤ制御／ＡＢＳ制御時に、摩擦制動による制動力と回生制動による制動力との協調制御を実行すれば、後輪電動駆動車１の走行安定性を確保しつつ、回生エネルギーを得ることができる。しかしながら、協調制御を実行するためには、専用の制御装置が必要になり、コストの増加を招いてしまう。これに対し、協調制御ではなく、車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ以上であるか否かに基づいて、回生制動の継続および中止を決定する手法では、コストの増加を招くことなく、回生エネルギーを得る機会が制限されることを抑制できる。

図３は、回生制動中止決定処理の他の例を示すフローチャートである。

図２に示される回生制動中止決定処理に代えて、ＥＢＤ制御／ＡＢＳ制御の実行中（ステップＳ１１のＹＥＳ）、ブレーキＥＣＵ１３により、図３に示される回生制動中止決定処理が繰り返し実行されてもよい。

図３に示される回生制動中止決定処理では、後輪電動駆動車１の車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ以上であるか否かが判断される（ステップＳ１２）。

車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ以上である場合には（ステップＳ１２のＹＥＳ）、ブレーキＥＣＵ１３からモータＥＣＵ１２にモータジェネレータ２による発電を中止する指令が出力され、回生制動が中止される（ステップＳ１３）。

車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ未満であれば（ステップＳ１２のＮＯ）、後輪電動駆動車１の減速度が所定減速度Ｂｍ／ｓ^２以下であるか否かが判断される（ステップＳ１４）。

減速度が所定減速度Ｂｍ／ｓ^２以下であれば（ステップＳ１４のＹＥＳ）、ブレーキＥＣＵ１３からモータＥＣＵ１２にモータジェネレータ２による発電を中止する指令が出力され、回生制動が中止される（ステップＳ１３）。

減速度が所定減速度Ｂｍ／ｓ^２よりも大きい場合には（ステップＳ１４のＮＯ）、後輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ率が所定値Ｃ以上であるか否かが判断される（ステップＳ１５）。

後輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ率が所定値Ｃ以上であれば（ステップＳ１５のＹＥＳ）、ブレーキＥＣＵ１３からモータＥＣＵ１２にモータジェネレータ２による発電を中止する指令が出力され、回生制動が中止される（ステップＳ１３）。

後輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ率が所定値Ｃ未満である場合には（ステップＳ１５のＮＯ）、回生制動は中止されず、回生制動中止決定処理が終了される。

この図３に示される回生制動中止決定処理が実行されることによっても、図２に示される回生制動中止決定処理が実行される場合と同様の作用効果を奏することができる。

なお、車速が低い領域では、後輪電動駆動車１の走行安定性が悪化しにくいので、車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ未満である場合に、回生制動が実行されても、走行安定性の悪化を招くおそれがない。また、減速度が高い領域では、摩擦制動の割合が大きく、前輪３ＦＬ，３ＦＲに付与される摩擦制動力が大きいので、減速度が所定減速度Ｂｍ／ｓ^２よりも大きい場合に、回生制動が実行されても、後輪３ＲＬ，３ＲＲの安定性の悪化を生じにくい。さらにまた、後輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ率が低い領域では、後輪３ＲＬ，３ＲＲが安定しているので、後輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ率が所定値Ｃ未満である場合に、回生制動が実行されても、後輪３ＲＬ，３ＲＲの安定性の悪化に至らない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、ＥＢＤ制御／ＡＢＳ制御中に、後輪電動駆動車１の車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ以上であり、かつ、所定減速度Ｂｍ／ｓ^２以下であるか、または、後輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ率が所定値Ｃ以上である場合に、回生制動が中止されるとした。しかしながら、ＥＢＤ制御／ＡＢＳ制御中に、車速が所定車速Ａｋｍ／ｈ以上であるという要因に加えて、後輪電動駆動車１の走行安定性を損なうような少なくとも１つの他の要因が生じた場合に、回生制動が中止されてもよい。他の要因として、たとえば、路面摩擦係数が所定値未満であるという要因、ステアリングの操舵角が所定角度以上であるという要因などが挙げられる。

また、後輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ率が所定値Ｃ以上であるか否かの判断に代えて、後輪３ＲＬ，３ＲＲの車輪スリップ量が所定値以上であるか否かの判断が行われてもよい。

後輪電動駆動車１は、電気自動車に限らず、エンジンおよび電動発電機を駆動源とするハイブリッドカーであってもよい。さらには、後輪電動駆動車１は、後輪３ＲＬ，３ＲＲが電動発電機の駆動力によって駆動され、前輪３ＦＬ，３ＦＲがエンジンの駆動力によって駆動される４輪駆動車であってもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１後輪電動駆動車
２モータジェネレータ（電動発電機）
１２モータＥＣＵ（回生制動実行手段）
１３ブレーキＥＣＵ（制動制御装置、回生制動実行手段、ブレーキ制御手段、ロック防止制御手段、判定手段、車速検出手段、回生制動中止決定手段）
２１車輪速センサ（車速検出手段）
３１ブレーキアクチュエータ（ブレーキ）
３２ＦＬ前輪ブレーキ（ブレーキ）
３２ＦＲ前輪ブレーキ（ブレーキ）
３２ＲＬ後輪ブレーキ（ブレーキ）
３２ＲＲ後輪ブレーキ（ブレーキ）

Claims

電動発電機および摩擦制動のためのブレーキを備え、前記電動発電機が発生する駆動力によって後輪が駆動される後輪電動駆動車の制動制御装置であって、
前記後輪電動駆動車の後輪に付与される一定の回生制動力を前記電動発電機から発生させて、前記回生制動力による回生制動を実行する回生制動実行手段と、
前記ブレーキを制御して、前記後輪電動駆動車の前輪および前記後輪に一定比率で前記ブレーキによる摩擦制動力を付与するブレーキ制御手段と、
前記前輪および前記後輪のロックを防止すべく、前記ブレーキを制御するロック防止制御手段と、
前記ロック防止制御手段による制御中であるか否かを判定する判定手段と、
前記後輪電動駆動車の車速を検出する車速検出手段と、
前記判定手段によって前記ロック防止制御手段による制御中であると判定された場合に、前記車速検出手段によって検出される車速が所定車速以上であるか否かに基づいて、前記回生制動実行手段による回生制動を中止するか否かを決定する回生制動中止決定手段とを含む、後輪電動駆動車の制動制御装置。