JP2013207926A - Braking control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動発電機を搭載した車両の制動を制御する制動制御装置に関する。 The present invention relates to a braking control device that controls braking of a vehicle equipped with a motor generator.
電気自動車やハイブリッドカーなどの車両には、電動発電機が搭載されている。 Vehicles such as electric cars and hybrid cars are equipped with motor generators.
電動発電機には、インバータを介して、二次電池が電気的に接続されている。二次電池とインバータとを接続する回路には、プラス側配線およびマイナス側配線が含まれる。プラス側配線およびマイナス側配線の途中部には、それぞれプラス側リレーおよびマイナス側リレーが介装されている。プラス配線には、プラス側リレーと並列に、予備充電リレーおよび予備充電抵抗を含む直列回路が接続されている。また、プラス配線とマイナス配線との間には、プラス側リレーおよびマイナス側リレーに対してインバータ側において、コンデンサがインバータと並列に設けられている。 A secondary battery is electrically connected to the motor generator via an inverter. The circuit connecting the secondary battery and the inverter includes a plus side wiring and a minus side wiring. A plus side relay and a minus side relay are interposed in the middle of the plus side wiring and the minus side wiring, respectively. A series circuit including a preliminary charging relay and a preliminary charging resistor is connected to the positive wiring in parallel with the positive side relay. Further, a capacitor is provided in parallel with the inverter between the plus wiring and the minus wiring on the inverter side with respect to the plus side relay and the minus side relay.
二次電池とインバータとが電気的に接続されるときには、突入電流が回路に流れることを防止するため、プラス側リレーのオンに先立ち、予備充電リレーおよびマイナス側リレーがオンにされる。これにより、二次電池から出力される電流が予備充電抵抗を流れ、回路に流れる電流が制限される。そして、コンデンサが予備充電されて、二次電池の電圧とコンデンサの電圧との差が小さくなった後、プラス側リレーがオンにされ、予備充電リレーがオフにされる。 When the secondary battery and the inverter are electrically connected, in order to prevent an inrush current from flowing through the circuit, the precharge relay and the minus side relay are turned on before the plus side relay is turned on. Thereby, the current output from the secondary battery flows through the precharge resistor, and the current flowing through the circuit is limited. Then, after the capacitor is precharged and the difference between the voltage of the secondary battery and the voltage of the capacitor becomes small, the plus side relay is turned on and the precharge relay is turned off.
このような車両では、二次電池からインバータを介して電動発電機に電力を供給することにより、電動発電機をモータとして機能させ、電動発電機から出力される駆動力を走行用駆動力として使用することができる。また、制動時には、摩擦ブレーキによる摩擦制動力と併せて、電動発電機を発電機として機能させることによる回生制動力(電気ブレーキ)を利用することができる。このとき、電動発電機で発生する電力は、二次電池に充電される。 In such a vehicle, by supplying electric power from the secondary battery to the motor generator via the inverter, the motor generator functions as a motor, and the driving force output from the motor generator is used as the driving force for traveling. can do. Further, at the time of braking, in addition to the friction braking force by the friction brake, a regenerative braking force (electric brake) by causing the motor generator to function as a generator can be used. At this time, the electric power generated by the motor generator is charged in the secondary battery.
摩擦ブレーキに異常が発生した場合、回生制動力のみにより、車両を制動することが考えられる。しかしながら、二次電池が満充電状態である場合、回生制動力を発生させることができない。なぜなら、回生制動時に電動発電機で発生する回生エネルギー(電力)をすべて二次電池で吸収(二次電池に充電)する必要があるが、二次電池が満充電状態であると、二次電池による回生エネルギーの吸収が不可能であるからである。 When an abnormality occurs in the friction brake, it is conceivable to brake the vehicle only with the regenerative braking force. However, when the secondary battery is fully charged, regenerative braking force cannot be generated. This is because it is necessary to absorb all the regenerative energy (electric power) generated by the motor generator during regenerative braking with the secondary battery (charge the secondary battery), but if the secondary battery is fully charged, This is because it is impossible to absorb the regenerative energy by.
本発明の目的は、摩擦ブレーキに異常が発生し、かつ、二次電池が充電不可能な状態である場合にも、回生制動力を車両に作用させることができる、制動制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a braking control device capable of applying a regenerative braking force to a vehicle even when an abnormality occurs in a friction brake and the secondary battery is in a state where charging is impossible. It is.
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、二次電池、電動発電機、前記二次電池に対して前記電動発電機と並列に設けられるコンデンサ、前記二次電池と前記電動発電機および前記コンデンサとを電気的に接続する配線、前記配線に介在されたリレー、前記二次電池と前記電動発電機および前記コンデンサとに電気的に接続され、予備充電リレーおよび前記リレーと並列に設けられる予備充電抵抗からなる直列回路、ならびに、摩擦制動のための摩擦ブレーキ系を備える車両に用いられる。前記制動制御装置は、前記車両におけるブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手段と、前記摩擦ブレーキ系の異常を検出する異常検出手段と、前記二次電池が充電状態を判定する充電状態判定手段と、前記ブレーキ操作検出手段によるブレーキ操作の検出中に、前記異常検出手段によって前記摩擦ブレーキ系の異常が検出され、かつ、前記充電状態判定手段によって前記二次電池が充電不可能な状態であると判定された場合に、前記予備充電リレーをオンにし、前記リレーをオフにして、前記電動発電機を回生動作させる回生制動実行手段とを含む。 In order to achieve the above object, a braking control apparatus according to the present invention includes a secondary battery, a motor generator, a capacitor provided in parallel with the motor generator with respect to the secondary battery, the secondary battery, and the electric motor. Wiring for electrically connecting the generator and the capacitor, a relay interposed in the wiring, electrically connected to the secondary battery, the motor generator and the capacitor, and in parallel with the precharge relay and the relay Is used in a vehicle provided with a series circuit composed of a precharging resistor provided in the vehicle and a friction brake system for friction braking. The brake control device includes a brake operation detection unit that detects a brake operation in the vehicle, an abnormality detection unit that detects an abnormality of the friction brake system, a charging state determination unit that determines a charging state of the secondary battery, While detecting the brake operation by the brake operation detecting means, the abnormality detecting means detects the abnormality of the friction brake system, and the charging state determining means determines that the secondary battery is in a state incapable of charging. And a regenerative braking execution means for turning on the preliminary charging relay and turning off the relay to regenerate the motor generator.
二次電池と電動発電機およびコンデンサとを電気的に接続する配線には、リレーが介在されている。また、予備充電リレーおよび予備充電抵抗からなる直列回路が二次電池と電動発電機およびコンデンサとに接続されている。予備充電抵抗は、リレーと並列に設けられている。そのため、リレーがオンにされることにより、二次電池と電動発電機およびコンデンサとが配線を介して電気的に接続される。また、リレーがオフにされ、予備充電リレーがオンされることにより、二次電池と電動発電機およびコンデンサとが予備充電抵抗を含む直列回路を介して電気的に接続される。 A relay is interposed in the wiring that electrically connects the secondary battery, the motor generator, and the capacitor. In addition, a series circuit including a precharge relay and a precharge resistor is connected to the secondary battery, the motor generator, and the capacitor. The precharging resistor is provided in parallel with the relay. Therefore, when the relay is turned on, the secondary battery, the motor generator, and the capacitor are electrically connected via the wiring. Further, when the relay is turned off and the precharge relay is turned on, the secondary battery, the motor generator, and the capacitor are electrically connected via a series circuit including a precharge resistor.
ブレーキ操作が行われると、摩擦ブレーキ系が作動する。ブレーキ操作中に、摩擦ブレーキ系の異常が発生すると、二次電池の充電状態が判定される。そして、二次電池の充電状態が充電不可能な状態(たとえば、二次電池の充電量が満充電量に近い所定の充電量以上である状態)である場合には、予備充電リレーがオンにされ、リレーがオフにされて、電動発電機の回生動作が実行される。これにより、電動発電機から車両に回生制動力が付与され、車両が制動される。このとき、電動発電機で発生する回生電流は、予備充電抵抗を流れる。その結果、電動発電機で発生する回生エネルギーを予備充電抵抗で熱エネルギーに変換して消費することができる。 When the brake operation is performed, the friction brake system is activated. If an abnormality in the friction brake system occurs during the brake operation, the state of charge of the secondary battery is determined. When the secondary battery is in a state where it cannot be charged (for example, a state where the secondary battery has a charge amount equal to or greater than a predetermined charge amount), the precharge relay is turned on. Then, the relay is turned off, and the regenerative operation of the motor generator is executed. Thereby, the regenerative braking force is applied to the vehicle from the motor generator, and the vehicle is braked. At this time, the regenerative current generated by the motor generator flows through the precharging resistor. As a result, the regenerative energy generated by the motor generator can be consumed after being converted into thermal energy by the pre-charging resistor.
なお、電動発電機の概念には、交流モータおよびインバータが含まれる場合がある。 The concept of the motor generator may include an AC motor and an inverter.
本発明によれば、摩擦ブレーキ系に異常が発生し、かつ、二次電池が充電不可能な状態である場合にも、回生エネルギーを予備充電抵抗で熱エネルギーとして消費させることにより、特別な装置を付加することなく、回生制動力を車両に作用させることができる。 According to the present invention, even when an abnormality occurs in the friction brake system and the secondary battery cannot be charged, the regenerative energy is consumed as thermal energy by the pre-charging resistor, thereby providing a special device. The regenerative braking force can be applied to the vehicle without adding.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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車両の要部の構成を図解的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a main part of a vehicle to which a braking control device according to an embodiment of the present invention is applied.
車両1は、電動発電機2を駆動源とする電気自動車である。
The
また、車両1は、後輪駆動車である。左右の後輪3RL,3RRには、それぞれディファレンシャルギヤ4から左右に延びるドライブシャフト5RL,5RRが連結されている。電動発電機2の出力軸は、変速機などを介して、ディファレンシャルギヤ4に連結されている。
The
車両1の加速時には、電動発電機2がモータとして機能する。電動発電機2が発生する駆動力は、変速機およびディファレンシャルギヤ4を介して、ドライブシャフト5RL,5RRに伝達される。これにより、ドライブシャフト5RL,5RRが回転し、ドライブシャフト5RL,5RRとともに、後輪3RL,3RRが回転する。
When the
車両1の制動時には、電動発電機2が発電機として機能する。ドライブシャフト5RL,5RRの回転が電動発電機2の出力軸に伝達され、電動発電機2の出力軸の回転が電力に回生される。このとき、電動発電機2が抵抗となり、その抵抗が後輪3RL,3RRに回生制動力として付与される。
When the
電動発電機2には、インバータ6が接続されている。
An
インバータ6には、電動発電機2に供給される電力を蓄えておくための二次電池7が接続されている。
A
インバータ6と二次電池7とを接続する回路には、プラス配線8およびマイナス配線9が含まれる。プラス配線8およびマイナス配線9の途中部には、それぞれプラス(+)側リレー10およびマイナス(−)側リレー11が介在されている。また、プラス配線8とマイナス配線9との間には、プラス側リレー10およびマイナス側リレー11に対してインバータ6側において、コンデンサ12がインバータ6と並列に設けられている。さらに、プラス配線8には、二次電池7とコンデンサ12との間において、予備充電リレー13および予備充電抵抗14の直列回路が接続されている。
A circuit that connects the
プラス側リレー10およびマイナス側リレー11がオンされた状態において、電動発電機2の駆動時には、二次電池7が出力する直流電力がインバータ6に供給される。そして、その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インバータ6から電動発電機2に供給される。一方、電動発電機2の発電時には、電動発電機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、二次電池7が充電される。
In the state where the
左右の前輪3FL,3FRおよび左右の後輪3RL,3RRには、それぞれ摩擦ブレーキ15FL,15FR,15RL,15RRが設けられている。また、摩擦ブレーキ15FL,15FR,15RL,15RRを作動させるために、バキュームブースタ、マスタシリンダおよび電動式負圧ポンプなどを含むブレーキ油圧機構16が設けられている。
Friction brakes 15FL, 15FR, 15RL, 15RR are provided on the left and right front wheels 3FL, 3FR and the left and right rear wheels 3RL, 3RR, respectively. A brake
車両1の車室内の運転席の前方には、ブレーキペダル(図示せず)が配設されている。ブレーキペダルが踏まれると、ブレーキペダルに入力された力がバキュームブースタに伝達される。電動式負圧ポンプからバキュームブースタに伝達される負圧により、ブレーキペダルからバキュームブースタに入力された力が増幅(倍力)され、その増幅された力がマスタシリンダに伝達される。そして、マスタシリンダに入力された力が油圧として、各摩擦ブレーキ15FL,15FR,15RL,15RRに伝達される。これにより、摩擦ブレーキ15FL,15FR,15RL,15RRからそれぞれ車輪3FL,3FR,3RL,3RRに、油圧による摩擦制動力が付与される。
A brake pedal (not shown) is disposed in front of the driver's seat in the passenger compartment of the
そして、車両1には、CPUおよびメモリを含む構成のVCU(車両制御ユニット)21が備えられている。
The
VCU21には、ブレーキペダルが踏まれていることを検出するブレーキセンサ22、ブレーキ油圧機構16の電動式負圧ポンプが発生する負圧を検出するブレーキ負圧センサ23、および二次電池7に入出力される電流を検出する電流センサ24の各検出信号が入力される。
The
VCU21は、インバータ6を制御し、インバータ6から電動発電機2に供給される電力を制御する。また、VCU21は、電動発電機2で回生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。
The
さらに、VCU21は、ブレーキ負圧センサ23から入力される検出信号に基づいて、ブレーキ油圧機構16の電動式負圧ポンプを制御する。
Further, the
また、VCU21は、電流センサ24から入力される検出信号に基づいて、二次電池7の充電量(SOC:State Of Charge)を演算する。そして、VCU21は、二次電池7の充電量、ならびにブレーキ負圧センサ23および電流センサ24の各検出信号に基づいて、プラス側リレー10、マイナス側リレー11および予備充電リレー13を制御する。
Further, the
具体的には、プラス側リレー10およびマイナス側リレー11がオフからオンに切り替えられる際には、突入電流が回路に流れることを防止するため、プラス側リレー10のオンに先立ち、予備充電リレー13およびマイナス側リレー11がオンにされる。これにより、二次電池7から出力される電流は、予備充電抵抗14を介して、コンデンサ12に供給される。このとき、予備充電抵抗14の働きにより、回路に流れる電流が制限されながら、コンデンサ12が予備充電される。そして、コンデンサ12の予備充電により、二次電池7の電圧とコンデンサ12の電圧との差が小さくなった後に、プラス側リレー10がオンにされ、予備充電リレー13がオフにされる。
Specifically, when the plus-
また、車両1の走行中、VCU21は、次に説明するブレーキフェイルセーフ制御を繰り返し実行する。
Further, while the
図2は、ブレーキフェイルセーフ制御の流れを示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart showing the flow of brake failsafe control.
ブレーキフェイルセーフ制御では、まず、ブレーキペダルが踏まれたか否かが調べられる(ステップS1)。 In the brake fail-safe control, first, it is checked whether or not the brake pedal has been depressed (step S1).
ブレーキペダルが踏まれていないときには、ブレーキフェイルセーフ制御が直ちに終了される。 When the brake pedal is not depressed, the brake failsafe control is immediately terminated.
ブレーキペダルが踏まれると(ステップS1のYES)、摩擦ブレーキ15FL,15FR,15RL,15RR、ブレーキ油圧機構16およびブレーキ負圧センサ23を含む摩擦ブレーキ系に異常が発生していないか否かが判断される(ステップS2)。具体的には、ブレーキ負圧センサ23によって検出される負圧が異常値を示していないか否かが調べられる。そして、ブレーキ負圧センサ23によって検出される負圧が異常値を示していれば、摩擦ブレーキ系に異常が発生していると判断される。
When the brake pedal is depressed (YES in step S1), it is determined whether or not an abnormality has occurred in the friction brake system including the friction brakes 15FL, 15FR, 15RL, 15RR, the brake
摩擦ブレーキ系に異常が発生していない場合には(ステップS2のNO)、ブレーキ油圧機構16の電動式負圧ポンプが制御されて、摩擦ブレーキ15FL,15FR,15RL,15RRからそれぞれ車輪3FL,3FR,3RL,3RRに摩擦制動力が付与される(ステップS3)。
If no abnormality has occurred in the friction brake system (NO in step S2), the electric negative pressure pump of the brake
摩擦ブレーキ系に異常が発生している場合には(ステップS2のYES)、二次電池7の現在の充電量が参照されて、二次電池7への充電が可能であるか否かが判断される(ステップS4)。具体的には、二次電池7の現在の充電量が満充電量に近い所定の充電量以上であるか否かが判断される。そして、現在の充電量が所定の充電量未満であれば、二次電池7の充電が可能であると判断される。一方、現在の充電量が所定の充電量以上であれば、二次電池7の充電が不可能であると判断される。
When an abnormality has occurred in the friction brake system (YES in step S2), it is determined whether or not the
二次電池7への充電が可能である場合には(ステップS4のYES)、プラス側リレー10およびマイナス側リレー11がオンにされたまま、インバータ6が制御されて、電動発電機2の出力軸の回転が電力に回生される(ステップS5)。そして、ブレーキフェイルセーフ制御が終了される。電動発電機2から出力される回生電流は、プラス側リレー10を流れて、二次電池7に供給される。これにより、二次電池7が充電される。電動発電機2で電力が回生されることにより、後輪3RL,3RRに回生制動力が付与される。
When the
二次電池7への充電が不可能な状態である場合には(ステップS4のNO)、予備充電リレー13がオフからオンに切り替えられる(ステップS6)。
When the
また、プラス側リレー10がオンからオフに切り替えられる(ステップS7)。
Further, the
その後、インバータ6が制御されて、電動発電機2の出力軸の回転が電力に回生される(ステップS5)。そして、ブレーキフェイルセーフ制御が終了される。電動発電機2から出力される回生電流は、予備充電抵抗14を流れる。これにより、電動発電機2で発生する回生エネルギー(回生電力)は、予備充電抵抗14で熱エネルギーとして消費される。
Thereafter, the
このように、摩擦ブレーキ系に異常が発生し、かつ、二次電池7が充電不可能な状態である場合にも、回生エネルギーを予備充電抵抗14で熱エネルギーとして消費させることにより、特別な装置を付加することなく、フェイルセーフとして、回生制動力を車両1(後輪3RL,3RR)に作用させることができる。
In this way, even when an abnormality occurs in the friction brake system and the
以上、本発明の一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。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
たとえば、二次電池7の現在の充電量が満充電量に近い所定の充電量以上である場合に、二次電池7への充電が不可能であるとして、予備充電リレー13がオンにされ、プラス側リレー10がオフにされるとした。しかしながら、二次電池7の充電量が満充電量に達するまでは、プラス側リレー10がオンのままで維持され、二次電池7の充電量が満充電量に達したときに、二次電池7への充電が完全に不可能であるとして、予備充電リレー13がオンにされ、プラス側リレー10がオフにされてもよい。
For example, when the current charge amount of the
また、車両1の一例として、電気自動車を取り上げたが、本発明は、エンジンおよびモータを駆動源とするハイブリッドカーに適用することもできる。
Moreover, although an electric vehicle is taken up as an example of the
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。 In addition, various design changes can be made to the above-described configuration within the scope of the matters described in the claims.
1 車両
7 二次電池
2 電動発電機
12 コンデンサ9
8 プラス配線(配線)
10 プラス側リレー(リレー)
13 予備充電リレー
14 予備充電抵抗
15FL 摩擦ブレーキ(摩擦ブレーキ系)
15FR 摩擦ブレーキ(摩擦ブレーキ系)
15RL 摩擦ブレーキ(摩擦ブレーキ系)
15RR 摩擦ブレーキ(摩擦ブレーキ系)
16 ブレーキ油圧機構(摩擦ブレーキ系)
21 VCU(制動制御装置、ブレーキ操作検出手段、異常検出手段、充電状態判定手段、回生制動実行手段)
22 ブレーキセンサ(ブレーキ操作検出手段)
23 ブレーキ負圧センサ(摩擦ブレーキ系)
1
8 Positive wiring (wiring)
10 Positive relay (relay)
13
15FR friction brake (friction brake system)
15RL friction brake (friction brake system)
15RR friction brake (friction brake system)
16 Brake hydraulic mechanism (friction brake system)
21 VCU (braking control device, brake operation detecting means, abnormality detecting means, charging state determining means, regenerative braking executing means)
22 Brake sensor (brake operation detection means)
23 Brake negative pressure sensor (friction brake system)
Claims (1)
前記車両におけるブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出手段と、
前記摩擦ブレーキ系の異常を検出する異常検出手段と、
前記二次電池が充電状態を判定する充電状態判定手段と、
前記ブレーキ操作検出手段によるブレーキ操作の検出中に、前記異常検出手段によって前記摩擦ブレーキ系の異常が検出され、かつ、前記充電状態判定手段によって前記二次電池が充電不可能な状態であると判定された場合に、前記予備充電リレーをオンにし、前記リレーをオフにして、前記電動発電機を回生動作させる回生制動実行手段とを含む、制動制御装置。 Secondary battery, motor generator, capacitor provided in parallel with the motor generator with respect to the secondary battery, wiring for electrically connecting the secondary battery to the motor generator and the capacitor, to the wiring An intervening relay, a series circuit comprising a precharge relay and a precharge resistor provided in parallel with the relay, electrically connected to the secondary battery, the motor generator and the capacitor, and for friction braking A braking control device for controlling braking of the vehicle, which is used in a vehicle including the friction brake system of
Brake operation detecting means for detecting a brake operation in the vehicle;
An abnormality detecting means for detecting an abnormality of the friction brake system;
Charging state determination means for determining a charging state of the secondary battery;
While detecting the brake operation by the brake operation detecting means, the abnormality detecting means detects the abnormality of the friction brake system, and the charging state determining means determines that the secondary battery is in a state incapable of charging. And a regenerative braking execution means for regenerating the motor generator by turning on the precharge relay and turning off the relay.
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