JP3572369B2 - 電気自動車の補機駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車の補機駆動装置に関し、特に一般補機を電気自動車の駆動輪用電動機で駆動する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気自動車では、パワーステアリングポンプ、ブレーキの操作力を倍力するために用いられる負圧ポンプ、エアコンディショナ用コンプレッサ等の補機は専用のモータで駆動されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の電気自動車の補機駆動装置では、夫々の補機に小型の補機専用の電動機が用いられているため、高価なシステムとなる。
さらに、従来の電気自動車では、専用の新設部品を使用しているため、これがコスト高の要因となっている。
【０００４】
そこで、駆動輪用の電動機と駆動輪との間にクラッチを設けて、駆動輪用電動機で補機を駆動することが考えられるが、従来のガソリン等で走行する自動車の構成のまま、補機を駆動すると、停車時には駆動輪用電動機が停止するため、補機の作動も停止してしまう。
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたものであって、補機の駆動源を統合し、コストを低減することが可能であり、さらに車両停止中でも補機を駆動することが可能な電気自動車の補機駆動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明にかかる装置は、図１に示すように、駆動輪へ動力を伝達する電動機を備えた電気自動車において、前記電動機の動力が常時伝達される補機と、前記電動機の動力を駆動輪に伝達する動力伝達経路に、該電動機から駆動輪への動力の伝達・切り離しが自由な動力断接手段と、車両の走行状態を判定する車両走行状態判定手段と、該車両走行状態判定手段により、車両の停止状態と判定されたとき、動力断接手段を制御して前記電動機の動力を駆動輪から切り離し、電動機を駆動する停止時制御手段と、前記車両走行状態判定手段により、車両の発進状態と判定されたときは、前記電動機に逆トルクをかけて電動機を回転停止させてから、動力断接手段を制御して動力伝達状態とし、前記電動機を駆動する発進時制御手段と、を備えている。
【０００６】
かかる構成によれば、車両走行状態判定手段により車両の停止状態と判定されたときは、動力断接手段が停止時制御手段により制御されて電動機の動力が駆動輪から切り離され、電動機が駆動される。したがって、補機には電動機の動力が伝達され、車両の停止状態のときでも、補機が駆動される。また、発進状態と判定されたときは、発進時制御手段の制御により電動機には逆トルクがかかるため、電動機は速やかに回転停止する。そして、動力断接手段が制御されて動力伝達状態となり、その後、電動機が駆動されるので、発進時でも電動機の回転は、ほとんど停止しない。そのため、発進時でも電動機により補機を駆動することが可能となる。このように、電気自動車の走行中だけでなく、車両の停止時、発進時でも、補機を作動させることが可能となるので、内燃機関の動力を利用して常時駆動される補機を使用することにより、電気自動車専用の部品を使わなくてすむので、コストが低減される。
【０００７】
請求項２の発明にかかる装置では、電気自動車の車速を検出する車速検出手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、を備える一方、前記車両走行状態判定手段は、車速検出手段により検出された車速が零であり、アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が零のときに車両の停止状態と判定し、検出された車速が零であり、アクセル開度が零ではないときに車両の発進状態と判定するように構成されている。
【０００８】
かかる構成によれば、アクセル開度、車速は、夫々、アクセル開度検出手段、車速検出手段により検出され、車両走行状態判定手段は、この検出されたアクセル開度と車速に基づいて車両の走行状態を判定することが可能となる。
請求項３の発明にかかる装置では、車両を停止させる制動手段を備える一方、前記車両走行状態判定手段により、車両の停止状態と判定されたときは、制動手段を制御して車両を停止状態に保持し、車両の発進状態と判定されたときは、制動手段による保持を、発進時制御手段による電動機の駆動に応じて解除するように構成されている。
【０００９】
かかる構成によれば、車両の停止時に、電動機の動力が駆動輪に伝達されなくなるが、車両の停止状態と判定されたときは、制動手段を制御して車両が停止状態に保持されるので、車両が登坂路上で停止していても停止状態が保持される。また発進時には、発進時制御手段による電動機の駆動に応じて制動手段による保持が解除されるので、車両はずり下がることなく、滑らかに発進する。
【００１０】
請求項４の発明にかかる装置では、前記補機は、少なくともオルタネータである。
かかる構成によれば、内燃機関の動力を利用して駆動されるオルタネータを駆動輪用電動機で駆動するので、電気自動車専用の新規部品が不要となり、コストが低減される。
【００１１】
請求項５の発明にかかる装置では、前記補機は、少なくともパワーステアリングポンプである。
かかる構成によれば、内燃機関の動力を利用して常時駆動されるパワーステアリングポンプを駆動輪用の電動機で駆動するので、同様にコストが低減される。
請求項６の発明にかかる装置では、前記補機は、少なくとも操作力を増大させる負圧ポンプである。
【００１２】
かかる構成によれば、内燃機関の動力を利用して常時駆動される負圧ポンプを駆動輪用の電動機で駆動するので、同様にコストが低減される。
請求項７の発明にかかる装置では、前記補機は、少なくとも空調装置用コンプレッサである。
かかる構成によれば、内燃機関の動力を利用して常時駆動される空調装置用コンプレッサを駆動輪用の電動機で駆動するので、同様にコストが低減される。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる装置によれば、停止時、発進時に、動力断接手段を制御して、駆動輪用の電動機により補機を作動させるようにしたので、内燃機関の動力を利用して駆動される補機を使用することにより、電気自動車専用の部品を使わなくてすみ、コストを低減することができる。また、車両の発進時、電動機には逆トルクをかけて速やかに回転停止させてから、動力伝達状態とするので、磨耗、発熱等も少なくなる。
【００１４】
請求項２の発明にかかる装置によれば、アクセル開度、車速に基づいて車両走行状態を判定することができる。
請求項３の発明にかかる装置によれば、車両の停止時、電動機の動力が駆動輪に伝達されなくなるものの、登坂路上で停止していても、車両を停止状態に保持することができ、発進時には、電動機の回転速度に応じて保持が解除されるので、車両はずり下がることなく、車両を滑らかに発進させることができる。
【００１５】
請求項４〜７の発明にかかる装置によれば、内燃機関の動力を利用して駆動されるオルタネータ、パワーステアリングポンプ、負圧ポンプ、空調装置用コンプレッサ等を利用することができるので、コストを低減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図２〜図１２に基づいて説明する。
本実施の形態を示す図２において、車両１は電気自動車の車両を示す。駆動輪用モータ２は電気自動車の車輪９へ動力を供給する電動機であり、駆動輪用モータ２と車軸３との間には、減速機５が介装されている。この減速機５には動力断接手段としてのクラッチ４が内蔵されている。クラッチ４は、油圧アクチュエータ６によって駆動され、駆動輪用モータ２の動力の伝達・切り離しを行う。
【００１７】
駆動輪用モータ２の動力は、ベルト８を介して補機７に常時伝達される。
この補機７は、オルタネータ、パワーステアリングポンプ、負圧ポンプ、空調装置用コンプレッサ等、内燃機関の動力を利用して駆動されるものであり、これを電気自動車に使用する。
アクセルペダル１０には、アクセルペダル１０が踏み込まれているか否かを検出するアクセルスイッチ２１が備えられている。尚、このアクセルペダル１０が踏み込まれていないときをオフ、踏み込まれているときをオンとし、オンのときは、そのアクセル開度も検出される。
【００１８】
車輪９には、車速を検出する車速センサ22が備えられている。
駆動輪用モータ２には、回転速度を検出する回転センサ23が備えられている。
アクセルスイッチ21、車速センサ22、回転センサ23のセンサ信号は、制御装置11に入力される。
制御装置11は、これらのセンサ信号に基づいて、駆動輪用モータ２を制御し、油圧アクチュエータ６を介してクラッチ４を駆動制御することにより、補機７が常時駆動されるようにする。
【００１９】
次に、図３〜図７のフローチャートに基づいて補機７の駆動制御について説明する。
まず、図３のステップ（図中では「Ｓ」と記してあり、以下同様とする）１では、車速センサ２２により検出された車速値を入力する。
ステップ２では、アクセルスイッチ２１の信号を入力する。
【００２０】
この車速値とアクセルスイッチ２１のオン・オフ信号に基づいて、車両１の停止、発進、走行、減速状態を判定する。
車速値が零で、かつ、アクセルスイッチ２１がオフのときは、車両１が停止中と判定する。このときは、ステップ３からステップ７に進み、停止時の制御を行う。
【００２１】
この制御は、図４のフローチャートに基づいて行われる。
即ち、ステップ１１では、クラッチ締結指令をオフにする。このクラッチ締結指令は油圧アクチュエータ６に出力される。これにより、クラッチ４が切られ、駆動輪用モータ２は、車両１の停止中でも自由に回転することができる。
ステップ１２では、駆動輪用モータ２にモータ回転指令を出力して駆動輪用モータ２を回転させる。
【００２２】
タイミングチャートである図８に示すように、モータ回転指令＋Ａが駆動輪用モータ２に出力されると、駆動輪用モータ２は、回転速度＋Ａで回転し、車両１の停止時であってもベルト８を介して補機７に駆動輪用モータ２の動力が伝達され、補機７が駆動される。
次に、アクセルペダル１０を踏み込んだときは、アクセルスイッチ２１がオンし、車両１の発進と判定される。
【００２３】
このときは、図３のステップ４からステップ８に進み、発進時の制御を行う。この制御は、図５のフローチャートに基づいて行われる。
ステップ２１では、車両１の停止中に回転していた方向とは逆方向のモータトルク指令を駆動輪用モータ２に出力する。
図８に示すように、駆動輪用モータ２に、このモータトルク指令（−α）が出力されると、駆動輪用モータ２に逆トルクがかかり、駆動輪用モータ２の回転は瞬時に停止する。
【００２４】
このように、駆動輪用モータ２の回転を停止させるのは、クラッチ４を滑らせることなく繋げ、クラッチ４締結時の発熱及び磨耗等を低減するためである。
そして、駆動輪用モータ２の回転が停止したときは、ステップ２２からステップ２３に進み、クラッチ４を締結する。
クラッチ４が繋がったあとは、ステップ２４に進み、検出されたアクセル開度に応じたトルクとなるようにモータトルク指令を出力する。
【００２５】
図８に示すように、このモータトルク指令により、駆動輪用モータ２の回転速度は目標回転速度Ｂまで上昇し、補機７も駆動される。
尚、駆動輪用モータ２は、発進時に一瞬、停止することになるが、瞬時にクラッチ４が締結されて駆動輪用モータ２が回転し始めるので、補機７の駆動には影響はない。
【００２６】
次にアクセル開度及び車速が零でないときは、車両１の走行中と判定される。
このときは、ステップ５からステップ９に進み、走行中の制御が行われる。この制御は、図６のフローチャートに基づいて行われる。
ステップ３１では、アクセル開度を入力し、ステップ３２では、このアクセル開度に応じたモータトルク指令を駆動輪用モータ２に出力する。
【００２７】
図８に示すように、車両１の走行中、正のモータトルク指令が出力されたときは、駆動輪用モータ２の回転速度は上昇し、負のモータトルク指令が出力されたときは、駆動輪用モータ２の回転速度は低下する。そして、モータトルク指令が零となったときは、駆動輪用モータ２の回転速度は一定となり、車両１は定速走行となる。車両１の走行中、かかる駆動輪用モータ２の回転速度に応じて補機７が駆動される。
【００２８】
次に、車速値が零でなく、アクセルスイッチ２１がオフのときは、車両１の減速時と判定される。このときは、図３のステップ６からステップ１０に進み、減速時の制御を行う。
この制御は、図７のフローチャートに基づいて実行される。
ステップ４１では、負のトルク指令を出力する。この負のトルク指令が回生トルク指令となる。
【００２９】
図８に示すように、負のモータトルク指令（−α）が出力されたとき、駆動輪用モータ２に回生制動がかかり、駆動輪用モータ２の回転速度が低下し、それに伴って補機７の回転速度も低下する。
駆動輪用モータ２の回転速度が、補機７駆動に必要な最低回転速度Ｖ_ＴＨまで下がったときは、ステップ４３に進み、クラッチ４を切る。
【００３０】
ステップ４４では、モータ回転指令Ｖ_ＴＨを出力する。これにより、補機７は、停止することなく駆動される。
尚、ステップ１が車速検出手段、ステップ２がアクセル開度検出手段、ステップ３〜６が車両１走行状態判定手段に、ステップ７が停止時制御手段、ステップ８が発進時制御手段に相当する。
【００３１】
かかる構成によれば、停止時、発進時、走行中、減速時にクラッチ４を制御して駆動輪用モータ２で補機７を駆動するようにしたので、車両１の停止時、発進時でも補機７を作動させることができる。従ってエンジンで駆動される自動車用の一般補機を共用することができ、補機７を駆動するための電気自動車用の新設部品は不要となり、コストを低減することができる。
【００３２】
次に、第２の実施の形態について説明する。
このものは、車両停止時等、クラッチが切れて車輪に動力が伝達されていないときでも、登坂路等での停止時からの発進の際、車両１が自重で動くのを防止するようにしたものである。
第２の実施の形態では、図９に示すように、第１の実施の形態の構成に加え、車輪９には、制動手段としてのブレーキキャリパ１４が備えられている。このブレーキキャリパ１４が、図示しないブレーキ板に圧着される。
【００３３】
ブレーキ油圧ホールド装置１３は、制御装置１１から出力されたブレーキホールド指令に基づいて、このブレーキキャリパ１４を駆動制御する。
ブレーキペダル１２には、ブレーキペダル１２のオン・オフを検出するブレーキスイッチ２４が配設されている。
このブレーキスイッチ２４の信号は、制御装置１１に入力され、制御装置１１は、このブレーキスイッチ２４の信号に基づいて、ブレーキ油圧ホールド装置１３を介してブレーキキャリパ１４を駆動制御する。
【００３４】
次に、図１０及び図１１のフローチャートに基づいて第２の実施の形態の制御内容について説明する。尚、第１の実施の形態と同一ステップについては同一符号を付しておく。
車両１の停止時は、図１０のフローチャートに基づいて制御が行われる。
車両１の停止時、クラッチ４締結指令をオフにしてクラッチ４を切り離し（ステップ１１）、駆動輪用モータ２にモータ回転指令Ａを出力する（ステップ１２）。
【００３５】
これにより、タイミイグチャートである図12に示すように、駆動輪用モータ２は、補機７を駆動させる為に必要な回転速度Ａで回転する。
ここで、ブレーキペダル12が一定時間Ｔｂ以上継続して踏み続けられたときは、ステップ51からステップ52に進み、ブレーキ油圧ホールド装置13にブレーキホールド指令を出力する。ブレーキホールド指令が出力されると、ブレーキ油圧ホールド装置13はブレーキキャリパ14を駆動制御し、ブレーキキャリパ14はブレーキ板に圧着されてブレーキが効き、車両１は登坂路等で停車しているときでも動かなくなる。
【００３６】
次に、車両１の発進時と判定されたときは、図１１のフローチャートに基づいて制御が行われる。
車両１の発進時、駆動輪用モータ２に停止中に回転していた方向とは逆方向のトルク指令を出力して駆動輪用モータ２を瞬時に停止する（ステップ２１）。駆動輪用モータ２が停止したとき、クラッチ４を締結し（ステップ２３）、正のモータトルク指令を出力する（ステップ２４）。
【００３７】
ステップ６１では、モータトルク指令に応じたブレーキホールド指令を出力する。
図１２に示すように、クラッチ締結指令がオンとなったとき、ブレーキホールド指令は、 １００％であるが、モータトルク指令が大きくなるにしたがって、徐々に低下する。そして、駆動輪用モータ２の回転速度が所定回転速度Ｂに達したとき、ブレーキホールド指令は０％となる。
【００３８】
このように、車両１の発進時では、駆動輪用モータ２の回転速度が上昇するにしたがってブレーキホールドが解除されるので、登坂路等でも車両１がずり下がることもなく、滑らかに発進する。
尚、車両１の走行中は、ブレーキホールドを行わず、アクセル開度に基づくトルク指令により駆動輪用モータ２を運転する。
【００３９】
また、停止するまでの減速時も、ブレーキホールドを行なわず、第１の実施の形態と同様に、駆動輪用モータ２を、回生トルク指令に基づく回生運転を行い、補機７の駆動に必要な最低回転速度Ｖ _TH までモータ回転速度が下がった時、クラッチ４を切り離す。
かかる第２の実施の形態の構成によれば、駆動輪用モータ２を補機７駆動用として用いるため、停止時、クラッチ４が切れて車輪９に動力が伝わらなくなるが、ブレーキキャリパ14によりブレーキがかけられるので、車両１が登坂路等で停車しているときでも車両１が自重で動くのを防止することができ、発進時には、車両１のずり下がりを防止することができ、滑らかに発進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロック構成図。
【図３】図２の動作を示すフローチャート。
【図４】図３の停止時の制御を示すフローチャート。
【図５】図３の発進時の制御を示すフローチャート。
【図６】図３の走行中の制御を示すフローチャート。
【図７】図３の減速時の制御を示すフローチャート。
【図８】第１の実施の形態の動作を示すタイミングチャート。
【図９】本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロック構成図。
【図１０】図９の停止時の制御を示すフローチャート。
【図１１】図９の発進時の制御を示すフローチャート。
【図１２】第２の実施の形態の動作を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１ 車両
２ 駆動輪用モータ
４ クラッチ
７ 補機
１１ 制御装置
２１ アクセルスイッチ
２２ 車速センサ
２３ 回転センサ

Claims (7)

1. 駆動輪へ動力を伝達する電動機を備えた電気自動車において、
   前記電動機の動力が常時伝達される補機と、
   前記電動機の動力を駆動輪に伝達する動力伝達経路に設けられてあって、該電動機から駆動輪への動力の伝達・切り離しが自由な動力断接手段と、
   車両の走行状態を判定する車両走行状態判定手段と、
   該車両走行状態判定手段により、車両の停止状態と判定されたとき、動力断接手段を制御して前記電動機の動力を駆動輪から切り離し、電動機を駆動する停止時制御手段と、
   前記車両走行状態判定手段により、車両の発進状態と判定されたときは、前記電動機に逆トルクをかけて電動機を回転停止させてから、動力断接手段を制御して動力伝達状態とし、前記電動機を駆動する発進時制御手段と、
   を備えたことを特徴とする電気自動車の補機駆動装置。
2. 電気自動車の車速を検出する車速検出手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、を備える一方、
   前記車両走行状態判定手段は、車速検出手段により検出された車速が零であり、アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が零のときに車両の停止状態と判定し、検出された車速が零であり、アクセル開度が零ではないときに車両の発進状態と判定するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の補機駆動装置。
3. 車両を停止させる制動手段を備える一方、
   前記車両走行状態判定手段により、車両の停止状態と判定されたときは、制動手段を制御して車両を停止状態に保持し、車両の発進状態と判定されたときは、制動手段による保持を、発進時制御手段による電動機の駆動に応じて解除するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の電気自動車の補機駆動装置。
4. 前記補機は、少なくともオルタネータであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電気自動車の補機駆動装置。
5. 前記補機は、少なくともパワーステアリングポンプであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電気自動車の補機駆動装置。
6. 前記補機は、少なくとも操作力を増大させる負圧ポンプであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電気自動車の補機駆動装置。
7. 前記補機は、少なくとも空調装置用コンプレッサであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電気自動車の補機駆動装置。

Images