JP3893744B2 - 電気自動車制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車の走行用モータを制御する電気自動車制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
固定電源又は車載エンジンから充電されるバッテリにより走行する従来の電気自動車制御装置では、走行用モータの回生制動に際し、ヒューズ切れやメインリレー開放等の異常により走行用モータからインバータ回路を通じてバッテリへの給電が遮断されると、回生制動不能となる。
【0003】
このため、従来では、回生制動に際しインバータ回路の入力電圧が所定のしきい値を超えた場合に回生制動不調と判定し、その後の回生制動動作を禁止するとともに、通常のメカニカルブレーキの倍圧を増して、制動力を確保している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した回生制動不調に対する従来の対処方法では、回生制動不調発生からブレーキの倍圧増大が完了するまでの間に時間がかかり、この間の制動力も低下するので制動距離が伸びてしまうという問題があった。
もちろん、しきい値を小さく設定すれば、回生制動不調検出を早期化することもできるが、当然、判定精度が低下してしまう。
【0005】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、回生制動不調判定の精度低下を抑止しつつ回生制動不調時における制動性能を改善した電気自動車制御装置を提供することを、その目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の構成の電気自動車制御装置によれば、回路的な不具合の発生により回生制動が不調となり、走行用モータからバッテリにいたる回生充電回路系の電圧からなる信号電圧は回生制動不調時に増加するので、この信号電圧の増加率が所定値を超えた場合に回生制動不調と判定する。
【0007】
このようにすれば、回生制動不調判定の精度低下を抑止しつつ回生制動不調を速やかに判定することができるので回生制動不調時の制動性能を改善することができる。
請求項2記載の構成によれば請求項1記載の電気自動車制御装置において更に、信号電圧としてインバータ回路の入力電圧を検出する。
【0008】
インバータ回路の入力電圧は回路の他の部位の電圧よりも、回生制動不調時の電圧増加以外の電圧変動が少ないので回生制動不調判定精度を向上することができる。
請求項3記載の構成によれば請求項1記載の電気自動車制御装置において更に、信号電圧としてインバータ回路の入力電圧とバッテリの電圧の電圧差を検出する。
【0009】
このようにすれば、請求項2記載の作用効果に加えて更にバッテリ電圧変動の影響を排除できるので、判定精度の向上を図ることができる。
請求項4記載の構成によれば請求項1乃至3のいずれか記載の電気自動車制御装置において更に、インバータ回路の入力電圧とバッテリの電圧の電圧差が所定のしきい値を超える場合に回生制動不調と判定する。
【0010】
このようにすれば、上述した作用効果に加えて、絶対値が小さいものの、変化率が大きいノイズ電圧などによる誤判定を防止することができる。
【0011】
請求項5記載の電気自動車制御装置によれば、回路的な不具合の発生により回生制動が不調となったと判定すると、機械ブレーキ装置へ制動力増大指令を出力する。更に、その後、前記制動力増大指令より所定時間遅れてインバータ回路へ回生制動の停止を指令する。
【0012】
このようにすれば、回生制動不調を検出して機械制動力増大指令を出した後もなお、回生制動を持続するので、回生電力をコンデンサに蓄電することができ、その結果として走行動力の静電エネルギーへの転換により電気自動車の制動距離を短縮することができる。
特に、機械制動力増大指令の出力と回生制動停止とを同時的に行う場合においては、機械制動力増大指令出力から機械制動力の実際の増大までの遅延時間が存在するために、この遅延時間の間、回生制動停止による全体としての総合制動力は低水準となるが、本構成によれば機械制動力増大指令以後も一時的に回生制動を持続するので、この期間においてコンデンサに余分に蓄電される回生電力分だけ上記総合制動力の向上を図ることができる。
【0013】
請求項6記載の構成によれば請求項5記載の電気自動車制御装置において更に、回生制動の停止は、インバータ回路の入力電圧がインバータ回路の最大許容電圧未満の所定のしきい値電圧を超える場合に回生制動の停止を指令する。
このようにすれば、インバータ回路の安全性を阻害することなく、回生制動不調検出に基づく機械制動力増大指令以後もコンデンサによる走行動力の回収を実施することができ、電気自動車の制動距離短縮を図ることができる。
【0014】
請求項7記載の電気自動車制御装置によれば、回生制動不調時に増大する信号電圧(たとえばインバータ入力電圧)とバッテリ電圧との電圧差が、回生制動時に所定値を超えた場合に回生制動不調と判定する。
このようにすれば、バッテリ電圧変動の影響を排除できるので、判定精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための態様】
本発明の電気自動車制御装置の好適な態様を以下の実施例を参照して具体的に説明する。
【0015】
【実施例1】
本発明の電気自動車制御装置を適用した実施例を図1を参照して説明する。図1はこの電気自動車制御装置を含む電気自動車の走行用回路装置のブロック図を示す。
1は入力となる車載のバッテリ、2はバッテリ電圧検出器、3はヒューズ、4a、4bはメインリレー、5はインバータ入力電圧検出器、6は入力コンデンサ、7は6アームのブリッジ構成からなる公知の三相インバータ回路(インバータ回路)、8は走行用モータ、9はインバータに駆動信号を供給するとともに、過電圧、過電流等の各種異常状態を判断し、保護を行うマイコン内蔵のコントローラ、10は機械式ブレーキ装置(図示せず)である。
【0016】
次に本実施例の作動を説明する。
コントローラ9は、図示しない車両全体の制御を司る上位コントローラからの指令に基づいてインバータ7に駆動信号を供給すると共に、インバータ回路7及び走行用モータ8の温度、モータ電流、モータ回転数、バッテリ電圧Vb、インバータ入力電圧Vi等の状態を検出し、図示しない上位コントローラにその情報をフィードバックする。
【0017】
バッテリ電圧検出器2は、ヒューズ3、メインリレー4a、4bよりもバッテリ1側にてバッテリ電圧を検出し、インバータ入力電圧検出器5は、ヒューズ、メインリレーよりインバータ回路7側にてインバータ回路7の入力電圧を検出している。
運転者がブレーキを踏むと、上位コントローラからの指令によりコントローラ9は回生制動をかけるようにインバータ回路7に駆動信号を供給する。
【0018】
正常時には、バッテリ1はインバータ回路7に電力授受可能に接続されているので、バッテリ電圧Vbはインバータ入力電圧Viにほぼ等しく、差として生じるのは配線の抵抗分による電圧降下のみである。また、この正常状態では、回生電力はバッテリ1に流れ込むため、回生中におけるインバータ入力電圧Viの変化率は小さい。
【0019】
これに対して、ヒューズが切れたり、メインリレーが何らかの異常により開放となった場合には、回生電力は全て入力コンデンサ5に流れ込むため、インバータ入力電圧Viの変化率(増加率)dVi/dtが急激に増大し、バッテリ電圧Vbの変化率dVb/dtはほぼ0となる。また、両電圧の差(Vi−Vb)も図2に示すように大きくなる。そこで、この実施例では、インバータ入力電圧Viの変化率dVi/dtが所定のしきい値Vthを超えた場合に、回生制動不調と判定することを特徴としている。
【0020】
コントローラ9により実行される上述した回生制動モニタルーチンの一例を図3に示すフローチャートを参照して説明する。なお、このルーチンは運転者がブレーキを踏んだことを示す信号がコントローラ9に入力されて、コントローラ9が回生制動用の駆動信号をインバータ回路7に出力する場合に開始される。
まず、インバータ入力電圧Viを検出し(S100)、その変化率dVi/dtを算出する(S102)。
【0021】
次に、インバータ入力電圧Viの変化率dVi/dtが所定のしきい値Vthより正方向に大きいかどうかを調べ(S104)、大きければ回生制動不調と判定して機械式ブレーキ装置10にブレーキ倍圧の増加を指令するとともにインバータ回路7への回生制動用駆動信号の出力を禁止し(S106)、そうでない場合には回生制動問題なしと判定してコントローラ9のメインルーチンにリターンする。
【0022】
このようにすれば、インバータ入力電圧Viが所定のしきい値を超えたかどうかを判定する従来判定方式に比較して、バッテリ電圧Vbの変動やばらつきの影響を回避しかつ回生制動不調発生直後に確実かつ速やかに回生制動不調を検出することができ、その結果、短い遅れ時間でブレーキ倍圧増大を実現することができる。
【0023】
なお、上記しきい値Vthは、バッテリ電圧Vbの変化率よりも大きくされる。
【0024】
【実施例2】
本発明の電気自動車制御装置を適用した他の実施例を図4を参照して説明する。
この実施例は、実施例1で説明した電気自動車制御装置において、図3に示される回生制動モニタルーチンを変更しただけである。
【0025】
この実施例の回生制動モニタルーチンでは、図4に示すように、まず、インバータ入力電圧Vi、Vbを検出し(S200)、その変化率d(Vi−Vb)/dtを算出する(S202)。
次に、変化率d(Vi−Vb)/dtが所定のしきい値Vthより正方向に大きいかどうかを調べ(S204)、大きければ回生制動不調と判定してブレーキ倍圧の増加を指令するとともにインバータ回路7への回生制動用駆動信号の出力を禁止し(S206)、そうでない場合には回生制動問題なしと判定してコントローラ9のメインルーチンにリターンする。
【0026】
このようにすれば、インバータ入力電圧Viが所定のしきい値を超えたかどうかを判定する従来判定方式に比較して、バッテリ電圧Vbの変動やばらつきの影響を回避しかつ回生制動不調発生直後に確実かつ速やかに回生制動不調を検出することができ、その結果、短い遅れ時間でブレーキ倍圧増大を実現することができる。
【0027】
特に、この実施例では、ヒューズ3やメインリレー4a、4bの開放が生じない状態では、バッテリ電圧Vbの変動にかかわらず、差電圧(Vi−Vb)の変化はきわめて小さいので、バッテリ電圧Vbの変動による誤判定を回避することができるという効果もある。
【0028】
【実施例3】
本発明の電気自動車制御装置を適用した他の実施例を図5を参照して説明する。
この実施例は、実施例2で説明した電気自動車制御装置において、図4に示される回生制動モニタルーチンにS205を追加しただけである。
【0029】
すなわち、この実施例の回生制動モニタルーチンでは、図5に示すように、変化率d(Vi−Vb)/dtが所定のしきい値Vthより正方向に大きいと判定した場合に(S204)、更に両電圧の差(Vi−Vb)が所定のしきい値Vth’より大きいかどうかを調べ(S205)、大きい場合にのみ回生制動不調と判定する。
【0030】
このようにすれば、たとえばインバータ回路7のスイッチング動作などで生じるインバータ入力電圧Viのリップルや外部電磁ノイズなど、絶対値は小さいが変化は高速であるインバータ入力電圧Viの変動を、回生制動不調と誤判定するのを防止することができる。
もちろんS205の絶対値判定は図3に示す実施例1の回生制動不調判定にも適用できることはもちろんである。
【0031】
【実施例4】
本発明の電気自動車制御装置を適用した他の実施例を図6を参照して説明する。
この実施例は、実施例1で説明した電気自動車制御装置において、図3に示される回生制動モニタルーチンを変更しただけである。
【0032】
この実施例の回生制動モニタルーチンでは、図5に示すように、まず、インバータ入力電圧Vi、Vbを検出し(S300)、その差電圧Δ(Vi−Vb)を算出する(S302)。
次に、差電圧Δ(Vi−Vb)が所定のしきい値Vth’より正方向に大きいかどうかを調べ(S304)、大きければ回生制動不調と判定してブレーキ倍圧の増加を指令するとともにインバータ回路7への回生制動用駆動信号の出力を禁止し(S306)、そうでない場合には回生制動問題なしと判定してコントローラ9のメインルーチンにリターンする。
【0033】
このようにすれば、インバータ入力電圧Viが所定のしきい値を超えたかどうかを判定する従来判定方式に比較して、バッテリ電圧Vbの変動やばらつきの影響を回避することができるので、より正確に回生制動不調を判定でき、またその分だけ判定精度を低下させることなくしきい値を小さくすることができるので、判定を素早く行うことができ、速やかなブレーキ倍圧増加を期待することができる。
【0034】
なお、上述の各実施例において、回生制動不調判定した後、ブレーキ倍圧増加と回生制動禁止との動作順序は任意である。
なお、上記各実施例では、回生制動不調検出用に少なくともインバータ入力電圧Viを用いたが、走行用モータ8の回生制動不調時の電圧増加に連動する電圧であれば、メインリレー4aから走行用モータ8までにいたる回路におけるその他の部位の電圧を用いてもよいことはもちろんである。
【0035】
【実施例5】
本発明の電気自動車制御装置を適用した他の実施例を図7を参照して説明する。
この実施例は、実施例1で説明した電気自動車制御装置において、図3に示される回生制動モニタルーチンを変更しただけである。
【0036】
この実施例の回生制動モニタルーチンは、回生制動開始とともに実行され、図7に示すように、まず、回生制動が不調かどうかを判定し、不調でなければメインルーチンにリターンする(S400)。なお、この判定自体は上述した実施例1〜4と同じ判定方式を採用することができる。
回生制動が不調であると判定した場合には、機械式ブレーキ装置10にブレーキ倍圧の増加を指令し(S402)、次に、入力電圧すなわちコンデンサ5の端子電圧Viが所定のしきい値電圧Vth’’を超えたかどうかを調べ(S404)、超えるまで待機し、超えればインバータ回路7に回生制動動作の停止を指令して(S406)、コントローラ9のメインルーチンにリターンする。
【0037】
なお、しきい値電圧Vth’’は、インバータ回路7及びコンデンサ6の許容可能な最大の電圧値より低い範囲で、できるだけ高く設定される。
ただし、回生制動停止によりその後、入力電圧Viはモータ8からの電磁エネルギの放出により多少増大するのでしきい値電圧Vth’’はこの増大を加味して設定されるべきである。
【0038】
このようにすれば、回生制動不調を検出して(S400)、機械制動力増大指令を出した(S402)後もなお、入力電圧Viがしきい値電圧Vth’’を超えるまでは回生電力のコンデンサ5への蓄電により回生制動を持続するので、回生制動効果の一層の向上を図ることができる。
なお、上記回生制動の超過持続時において回生電力の一部は配線やインバータ回路などで消費することができることはもちろんである。
【0039】
更に、本実施例は、メインンリレー4a、4bの不完全導通や、インバータ回路7とバッテリ1とを結ぶ配線の一部の部分的開放などにより回生制動が完全ではないが動作可能である状態においても上記と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の電気自動車制御装置を含む電気自動車の走行用回路装置のブロック図である。
【図2】 実施例1の電気自動車制御装置におけるバッテリ電圧Vb、インバータ入力電圧Vi、インバータ入力電圧Viの変化率dVi/dt、ブレーキ倍圧の時間変化を示すタイミングチャートである。
【図3】 実施例1の電気自動車制御装置における回生制動モニタルーチンを示すフローチャートである。
【図4】 実施例2の電気自動車制御装置における回生制動モニタルーチンを示すフローチャートである。
【図5】 実施例3の電気自動車制御装置における回生制動モニタルーチンを示すフローチャートである。
【図6】 実施例4の電気自動車制御装置における回生制動モニタルーチンを示すフローチャートである。
【図7】 実施例5の電気自動車制御装置における回生制動モニタルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1はバッテリ、5はインバータ入力電圧検出器(電圧検出手段)、6はコンデンサ、7はインバータ回路、8は走行用モータ、9はコントローラ(電圧増加率算出手段、回生制動不調判定手段、機械制動力増大指令手段(s402)、回生制動停止手段(s406))
Claims (7)
- 固定電源又は車載エンジンから充電されるバッテリと走行用モータとの間に介設されて前記走行用モータの駆動及び回生制動を行うインバータ回路と、
前記回生制動の不調時に増大する信号電圧を求める電圧検出手段と、
前記信号電圧の増加率を算出する電圧増加率算出手段と、
回生制動時に前記信号電圧の増加率が所定値を超えた場合に回生制動不調と判定する回生制動不調判定手段と、
を備えることを特徴とする電気自動車制御装置。 - 請求項1記載の電気自動車制御装置において、
前記電圧検出手段は、前記信号電圧として前記インバータ回路の入力電圧を検出することを特徴とする電気自動車制御装置。 - 請求項1記載の電気自動車制御装置において、
前記電圧検出手段は、前記信号電圧として前記インバータ回路の入力電圧と前記バッテリの電圧の電圧差を検出することを特徴とする電気自動車制御装置。 - 請求項1乃至3のいずれか記載の電気自動車制御装置において、
前記回生制動不調判定手段は、前記回生制動時に前記信号電圧の増加率が所定値を超え、かつ、前記インバータ回路の入力電圧と前記バッテリの電圧の電圧差が所定のしきい値を超える場合に、回生制動不調と判定することを特徴とする電気自動車制御装置。 - 請求項1記載の電気自動車制御装置において、
前記インバータ回路の入力端子対間に接続されるコンデンサと、
前記回生制動の不調判定時に、機械ブレーキ装置へ制動力増大指令を出力する機械制動力増大指令手段と、
前記回生制動の不調判定時に、前記機械ブレーキ装置への前記制動力増大指令より所定時間遅れて前記インバータ回路へ前記回生制動の停止を指令する回生制動停止手段と、
を備えることを特徴とする電気自動車制御装置。 - 請求項5記載の電気自動車制御装置において、
前記回生制動停止手段は、検出した前記入力電圧が前記インバータ回路の最大許容電圧未満の所定のしきい値電圧を超える場合に前記回生制動の停止を指令することを特徴とする電気自動車制御装置。 - 固定電源又は車載エンジンから充電されるバッテリと走行用モータとの間に介設されて前記走行用モータの駆動及び回生制動を行うインバータ回路と、
前記回生制動の不調時に増大する信号電圧及びバッテリ電圧を求める電圧検出手段と、
回生制動時に前記信号電圧とバッテリ電圧との電圧差が所定値を超えた場合に回生制動不調と判定する回生制動不調判定手段と、
を備えることを特徴とする電気自動車制御装置。
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