JP2023147425A - Regenerative brake control system for vehicle and saddle-riding type vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用回生制動制御システム、及び鞍乗り型車両に関する。 The present invention relates to a regenerative braking control system for a vehicle and a saddle-ride type vehicle.
地球環境問題に対する関心の高まりとともに、EV(Electric Vehicle)の需要が増大してきている。自動二輪車においても、電動二輪車への置き換えが始まっている(特許文献1参照)。電動二輪車においても、電動モータを発電機として働かせることによって生ずる抵抗で制動を行うブレーキ方式である回生制動を使用することがある。 As interest in global environmental issues increases, demand for EVs (Electric Vehicles) is increasing. Motorcycles have also begun to be replaced by electric motorcycles (see Patent Document 1). Even in electric two-wheeled vehicles, regenerative braking is sometimes used, which is a braking method that performs braking using resistance generated by operating an electric motor as a generator.
しかし、回生制動は電力を蓄積するバッテリが満充電だと使用できないという課題を有している。回生制動が使用できない場合に、四輪車ではブレーキバイワイヤによって液圧ブレーキに切り替えて制動を行う等の手法が知られているが、電動二輪車では搭載スペースが限られていることや、コスト等の問題から複雑な機構を用いることは難しい。 However, regenerative braking has the problem that it cannot be used if the battery that stores power is fully charged. When regenerative braking cannot be used, it is known that four-wheeled vehicles use brake-by-wire to switch to hydraulic brakes for braking, but electric two-wheeled vehicles have limited mounting space and are expensive. Due to the problem, it is difficult to use a complicated mechanism.
本発明は、回生制動を掛けるために運転者が操作する操作子を独立に設け、バッテリの充電率に応じて、回生制動の回生トルクを抑制制御する車両用回生制動制御システムを提供する。 The present invention provides a regenerative braking control system for a vehicle, which includes an independent operator operated by a driver to apply regenerative braking, and suppresses and controls regenerative torque for regenerative braking according to the charging rate of a battery.
本発明の一態様は、電動モータと、前記電動モータに電力を供給するバッテリと、前記電動モータの出力を制御する制御装置と、運転者に操作され、回生トルクの出力開始タイミングと、前記回生トルクの出力終了タイミングと、回生トルク量とを指示する回生操作子を備え、前記制御装置は、前記回生操作子からの指示に応じて前記電動モータに前記回生トルクを発生させる、ことを特徴とする車両用回生制動制御システムである。 One aspect of the present invention includes an electric motor, a battery that supplies power to the electric motor, a control device that controls the output of the electric motor, and a control device that is operated by a driver to control output start timing of regenerative torque, and a control device that controls the output of the electric motor. The control device includes a regeneration operator that instructs a torque output end timing and an amount of regenerative torque, and the control device causes the electric motor to generate the regenerative torque in response to an instruction from the regeneration operator. This is a regenerative braking control system for vehicles.
本発明の一態様によれば、独立した操作が可能な回生制動機構を有するので、多様な制動手段を備えた鞍乗り型車両を実現する車両用回生制動制御システムを提供できる。 According to one aspect of the present invention, since a regenerative braking mechanism that can be operated independently is provided, it is possible to provide a regenerative braking control system for a vehicle that realizes a saddle-ride type vehicle equipped with various braking means.
[実施の形態]
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ以下に説明する車両における向きと同一とする。また、以下の説明に用いる図中適所には、車両前方を示す矢印FR、車両右側方を示す矢印RH、車両上方を示す矢印UPが示されている。
[Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the directions such as front, rear, left, and right in the following description are the same as the directions of the vehicle described below unless otherwise specified. Further, at appropriate locations in the drawings used in the following explanation, an arrow FR indicating the front of the vehicle, an arrow RH indicating the right side of the vehicle, and an arrow UP indicating the upward direction of the vehicle are shown.
図1は、鞍乗り型車両100の左側面を示す図である。本実施形態の鞍乗り型車両1は、シート8に着座した運転者Dが足裏を載せ置くステップフロア9を有するスクータ型の車両である。シート8の下方には、鞍乗り型車両1の制御を行うためのECU(Electronic Control Unit:電子制御装置)10と、車体の挙動を取得するIMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)49が設けられる。
FIG. 1 is a diagram showing the left side of a saddle-
鞍乗り型車両1は、操向輪である前輪3と、駆動輪である後輪4と、を備えている。前輪3は、左右一対のフロントフォーク6に回転可能に支持されている。また、前輪3は、バーハンドル2によって操向可能とされている。後輪4は、車体フレームFに揺動可能に支持されたスイングアーム20の後部に支持されている。
車体フレームFは、複数種の鋼材を溶接等により一体に接合して形成されている。車体フレームFは、前端部に、ヘッドパイプ12を備えている。ヘッドパイプ12は、ステアリングステム11と左右のフロントフォーク6を介して前輪3を操向可能に保持する。
車体フレームFは、さらに、ヘッドパイプ12の上下方向の実質的中間領域から後斜め下方に延びる左右一対のアッパフレーム13と、ヘッドパイプ12の下部領域から下方に延びた後に車体後方に延び、その後端部から後方に若干傾斜した状態で上方に向かって延びる左右一対のロアフレーム14と、左右のアッパフレーム13の前後方向の実質的中間位置から後斜め上方に向かって延びる左右一対のシートフレーム15と、を備えている。ロアフレーム14は、ヘッドパイプ12から下部後方に延びるダウンフレーム部14aと、ダウンフレーム部14aの後部から上方に向かって延びるリアフレーム部14bとを有している。リアフレーム部14bには、電動モータ30に電力を供給するバッテリ7が固定される。
The
The vehicle body frame F is formed by integrally joining multiple types of steel materials by welding or the like. The vehicle body frame F includes a
The vehicle body frame F further includes a pair of left and right
本実施形態の鞍乗り型車両1は、ユニットスイニング式の自動二輪車である。スイングアーム20には、車両駆動用の電動モータ30と、電動モータ30の駆動力を減速して後輪に伝達する減速機構35と、が搭載されている。
The saddle-
ECU10は、具体的にはCPU(Central ProcessingU nit)等のプロセッサ、プログラムが書き込まれたROM(Read Only Memory)、データの一時記憶のためのRAM(Random Access Memory)等を有するコンピュータである。具体的には、プログラムをコンピュータであるECU10が実行することで各種制御機能が実行される。上記ECU10に代えて又はこれに加えて、上記ECU10の全部又は一部を、それぞれ一つ以上の電子回路部品を含むハードウェアにより構成することもできる。
Specifically, the ECU 10 is a computer having a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) in which a program is written, a RAM (Random Access Memory) for temporarily storing data, and the like. Specifically, various control functions are executed by the ECU 10, which is a computer, executing programs. Instead of or in addition to the
図2は、鞍乗り型車両1の上面図である。図2では、本実施形態に係る鞍乗り型車両1の制動機構について説明する。前輪3は、フロントブレーキ21によって制動される。フロントブレーキ21は右フロントキャリパ23と左フロントキャリパ24が、前輪3のリム(不図示)をパッドで挟んで制動をおこなう。同様に後輪4は、リアブレーキ22によって制動される。リアブレーキ22はリアキャリパ25が、後輪4のリム(不図示)をパッドで挟んで制動をおこなう。運転者Dが右手でハンドブレーキ28を操作することで、フロントブレーキ21が制御され、運転者Dが右足でフットブレーキ16を操作することでリアブレーキ22が制御される。なおPCV(Pressure Control Valbe)(27)によって各ブレーキの油圧は制御される。
本実施形態に係る鞍乗り型車両1には、従来の鞍乗り型車両が備えるクラッチレバーの代わりに、回生操作子29が設けられる。運転者Dが回生操作子29を引く操作をすることで、ECU10に回生制動をおこなうように指示する信号が送信され、ECU10が電動モータ30に対して回生動作をおこなって制動を行わせる。また、ECU10はバッテリ7にも接続されており、ECU10がバッテリ7の充電率に応じて回生操作子29の操作を制限する反力付与手段31を制御する。反力付与手段31の制御については後述する。
FIG. 2 is a top view of the saddle-
The saddle-
図3は、車両用回生制動制御システム100の機能ブロック図である。車両用回生制動制御システム100は、ECU10と、ECU10に接続されるバッテリ7と、電動モータ30を備える。電動モータ30は、力行運転の際には、通常の車両の駆動をおこない、回生運転の際には発電機として機能して生み出した電力をバッテリ7に送る。
FIG. 3 is a functional block diagram of the vehicle regenerative
ECU10は、バッテリ7の充電率を取得するバッテリ充電率取得手段37と、電動モータ30が回生運転されている場合の回生トルクを制御する回生トルク制御手段39を備える。ECU10は、回生操作子29と接続され、運転者Dが回生操作子29を操作すると電動モータ30が回生運転を行い、結果として回生制動が働く。このとき、回生操作子29の操作量を取得する回生操作子操作量取得手段41が取得した回生操作子操作量に応じて、回生トルク制御手段39が回生トルクの大きさ(回生トルク量)を決定して回生運転による制動を行う。
ECU10は、IMU49と接続され、鞍乗り型車両1のバンク角の情報を取得するバンク角取得手段47を備える。バンク角の情報はIMU49ではなく、独立して設けられたバンク角センサが検出してもよい。
ECU10は、反力付与手段31を制御する回生操作子制御手段43を備える。反力付与手段31は、運転者Dが回生操作子29を引く動作に対抗する反力を回生操作子29に与える。
さらに車両用回生制動制御システム100は、回生トルクを抑制する制御を行う際に、運転者Dにその旨を知らせる報知手段51を有する。報知手段51は、バーハンドル2に設けられた光や音声を出力する装置(不図示)によって運転者Dに、回生トルクを抑制する旨を報知してよい。また報知手段51は、反力付与手段31と連動して、回生トルクを抑制する旨を運転者Dに報知してもよい。また報知手段51は、反力付与手段31そのものだけであってもよい。
The ECU 10 includes a battery charging
The ECU 10 includes a bank angle acquisition means 47 that is connected to the IMU 49 and acquires information about the bank angle of the saddle-
The
Furthermore, the regenerative
ECU10は、例えばバッテリ7の充電率から回生トルクを抑制制御するか否かを判定する判定手段45を有する。判定手段45の動作処理については図4で説明する。
The
図4は、車両用回生制動制御システムの動作のフローチャートである。具体的には、車両用回生制動制御システム100が行う回生抑制制御の動作処理を説明する。
FIG. 4 is a flowchart of the operation of the vehicle regenerative braking control system. Specifically, the operation processing of regeneration suppression control performed by the vehicle regenerative
まずバッテリ充電率取得手段37が、バッテリ7の充電率を取得する(ステップSA1)。回生トルク制御手段39は、取得された充電率に基づいて回生トルク量の大きさの上限値を決定する(ステップSA2)。次に判定手段45は、バンク角取得手段47によって取得された車体のバンク角が所定の継続時間の間、所定の値以上であるか否かを判定する(ステップSA3)。具体的には、例えば1秒以上継続してバンク角が5度以上であるか否かを判定する。車体のバンク角が所定の継続時間の間、所定の値以上でない場合(ステップSA3:NO)、回生操作子制御手段43は、反力付与手段31を用いて回生操作子29の操作可能範囲を限定する(ステップSA4)。報知手段51は、回生制動の抑制制御をおこなう場合にはその旨を運転者Dに報知する(ステップSA5)。具体的には、回生操作子29の操作可能範囲を限定することや、バーハンドル2に設けられた光や音声を出力する装置(不図示)によって運転者Dに、回生トルクを抑制する旨を報知してよい。
First, the battery charging rate acquisition means 37 acquires the charging rate of the battery 7 (step SA1). The regenerative torque control means 39 determines the upper limit value of the regenerative torque amount based on the acquired charging rate (step SA2). Next, the determining
判定手段45は、回生操作子29が操作されたか否かを判定する(ステップSA6)。回生操作子29が操作された場合(ステップSA6:YES)、回生トルク制御手段39は、回生トルクを制御して、回生制動を抑制制御の範囲内で作動させる(ステップSA7)。そしてステップSA1に戻る。車体のバンク角が所定の継続時間の間、所定の値以上である場合(ステップSA3:YES)、ステップSA1に戻る。回生操作子が操作されなかった場合(ステップSA6:NO)、ステップSA1に戻る。
The determining means 45 determines whether the
以上を言い換えると、運転者Dは回生操作子29を操作することで、回生トルクの出力開始タイミングと、回生トルクの出力終了タイミングと、回生トルク量と、を制御装置10に指示し、制御装置10は、運転者Dの指示に応じて電動モータ30に回生トルクを発生させる。そして運転者Dの操作に応じて発生された回生トルク量は、バッテリ7の充電率に基づいて抑制制御される。
In other words, by operating the
[上記実施形態によりサポートされる構成]
上記実施形態は、以下の構成をサポートする。
[Configurations supported by the above embodiment]
The above embodiment supports the following configurations.
(構成1)電動モータと、前記電動モータに電力を供給するバッテリと、前記電動モータの出力を制御する制御装置と、運転者に操作され、回生トルクの出力開始タイミングと、前記回生トルクの出力終了タイミングと、回生トルク量とを指示する回生操作子を備え、前記制御装置は、前記回生操作子からの指示に応じて前記電動モータに前記回生トルクを発生させる、ことを特徴とする車両用回生制動制御システム。
このような構成によれば、運転者が任意のタイミングで、他の操作とは独立した操作により回生制動を掛けることが可能になる。
(Configuration 1) An electric motor, a battery that supplies power to the electric motor, a control device that controls the output of the electric motor, and a control device that is operated by a driver to determine the timing to start outputting regenerative torque and the output of the regenerative torque. A vehicle for a vehicle, comprising a regeneration operator that instructs an end timing and an amount of regeneration torque, and the control device causes the electric motor to generate the regeneration torque in response to an instruction from the regeneration operator. Regenerative braking control system.
According to such a configuration, the driver can apply regenerative braking at any timing by an operation independent of other operations.
(構成2)前記回生操作子からの指示に応じて発生された前記回生トルク量は、前記バッテリの充電率に基づいて抑制制御されることを特徴とする構成1に記載の車両用回生制動制御システム。
回生制動は、バッテリが満充電の場合には使用できない。このような構成によれば、充電率に応じて回生制動を抑制制御することができるのでバッテリの過充電を防ぐことができる。
(Configuration 2) Regenerative braking control for a vehicle according to
Regenerative braking cannot be used when the battery is fully charged. According to such a configuration, regenerative braking can be suppressed and controlled according to the charging rate, so overcharging of the battery can be prevented.
(構成3)前記回生トルク量についての前記抑制制御は、前記回生トルクが発生されている場合には行わないことを特徴とする構成2に記載の車両用回生制動制御システム。
回生制動を運転者が使用しているときに、突然その回生トルクが変化してしまうと制動に違和感を生じる。このような構成によれば、自然な制動操作が可能になる効果を奏する。
(Configuration 3) The regenerative braking control system for a vehicle according to
When a driver is using regenerative braking, if the regenerative torque suddenly changes, the driver will feel uncomfortable during braking. According to such a configuration, it is possible to perform a natural braking operation.
(構成4)前記回生トルク量についての前記抑制制御は、車体が傾斜している場合には行わないことを特徴とする構成3に記載の車両用回生制動制御システム。
自動二輪車の場合、車体を傾斜させて旋回するときに制動動作が運転者の意図と異なる働きをすると運転に違和感が生じる。このような構成にすれば、自然な旋回運転が可能になる効果を奏する。
(Configuration 4) The regenerative braking control system for a vehicle according to
In the case of a motorcycle, if the braking operation is different from the driver's intention when turning with the vehicle body tilted, the driver will feel uncomfortable while driving. Such a configuration has the effect of enabling natural turning operation.
(構成5)前記抑制制御が行われているときに、前記抑制制御が行われていることを前記運転者に報知する報知手段を備えることを特徴とする構成2から構成4のうちのいずれかに記載の車両用回生制動制御システム。
回生トルクが生じない状態で、回生操作子を操作しても回生制動は掛からない。したがって運転者が制動操作をしたいときに、回生制動が使用できるかどうかを知ることができるのは重要である。このような構成にすれば、回生制動が使用し難い抑制制御が行われていることを、運転者が知ることができるので適切な操作、例えば回生制動の代わりに油圧ブレーキを使用するといった代替策をとることが可能になる。
(Configuration 5) Any one of
Regenerative braking will not be applied even if the regenerative operator is operated in a state where regenerative torque is not generated. Therefore, it is important for the driver to be able to know whether regenerative braking is available when he or she wants to perform a braking operation. With this configuration, the driver will be able to know that inhibitory control is being performed that makes it difficult to use regenerative braking, and will therefore be able to take appropriate action, such as using an alternative measure such as using hydraulic brakes instead of regenerative braking. It becomes possible to take
(構成6)前記報知手段は、前記回生操作子の前記運転者による操作に反力を与える反力付与手段であることを特徴とする構成5記載の車両用回生制動制御システム。
車両に制動操作が掛けられるかどうか知ることは、安全運転のために大変重要である。このような構成によれば、運転者が回生操作子を操作したときに、すぐ抑制制御が行われているか否かがわかるので適切な操作が可能になる。
(Structure 6) The regenerative braking control system for a vehicle according to Structure 5, wherein the notification means is a reaction force applying means that applies a reaction force to the operation of the regeneration operator by the driver.
Knowing whether a braking operation can be applied to a vehicle is very important for safe driving. According to such a configuration, when the driver operates the regeneration operator, it is immediately known whether or not suppression control is being performed, so that an appropriate operation can be performed.
(構成7)構成1から構成6のうちのいずれかに記載の車両用回生制動制御システムを備える鞍乗り型車両。
このような構成によれば、運転者にとっても、車両にとっても適切なタイミングで回生制動を活用することが可能な鞍乗り型車両が実現できるという優れた効果を奏する。
(Configuration 7) A saddle-ride type vehicle comprising the regenerative braking control system for a vehicle according to any one of
According to such a configuration, it is possible to achieve the excellent effect of realizing a saddle-ride type vehicle that can utilize regenerative braking at a timing that is appropriate for both the driver and the vehicle.
なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。 Note that the above embodiment shows one mode to which the present invention is applied, and the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、図4に示す動作のステップ単位は、車両用回生制動制御システムの動作の理解を容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものであり、処理単位の分割の仕方や名称によって、本発明が限定されることはない。処理内容に応じて、さらに多くのステップ単位に分割してもよい。また、1つのステップ単位がさらに多くの処理を含むように分割してもよい。また、そのステップの順番は、本発明の趣旨に支障のない範囲で適宜に入れ替えてもよい。 For example, the operation step units shown in Figure 4 are divided according to the main processing content in order to facilitate understanding of the operation of the regenerative braking control system for vehicles. The present invention is not limited thereby. Depending on the processing content, the process may be divided into more steps. Furthermore, the process may be divided so that one step unit includes more processes. Further, the order of the steps may be changed as appropriate within a range that does not interfere with the spirit of the present invention.
7 バッテリ
10 ECU(制御装置)
29 回生操作子
30 電動モータ
31 反力付与手段
100 車両用回生制動制御システム
D 運転者
7
29
Claims (7)
前記電動モータ(30)に電力を供給するバッテリ(7)と、
前記電動モータ(30)の出力を制御する制御装置(10)と、
運転者(D)に操作され、回生トルクの出力開始タイミングと、前記回生トルクの出力終了タイミングと、回生トルク量とを指示する回生操作子(29)を備え、
前記制御装置(10)は、前記回生操作子(29)からの指示に応じて前記電動モータ(30)に前記回生トルクを発生させる、
ことを特徴とする車両用回生制動制御システム。 an electric motor (30);
a battery (7) that supplies power to the electric motor (30);
a control device (10) that controls the output of the electric motor (30);
A regeneration operator (29) is operated by a driver (D) and instructs a regenerative torque output start timing, a regenerative torque output end timing, and a regenerative torque amount,
The control device (10) causes the electric motor (30) to generate the regeneration torque in response to an instruction from the regeneration operator (29).
A regenerative braking control system for vehicles characterized by the following.
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