JPH04289702A - 電気自動車のブレーキ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータで駆動され、か
つ、モータの回生制動と常用の機械ブレーキとを併用し
て制動を行う電気自動車のブレーキ制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】本願出願人が出願し、既に公開された実
開平１−５８２０３号公報には、モータの回生制動を利
用して制動を行う電気自動車の回生制動制御装置が記載
されている。この装置は、ブレーキペダルの踏み込み量
を検出する手段と、この踏み込み量を検出する手段によ
って検出された踏み込み量に応じた大きさの回生トルク
指令変数信号を出力する回生トルク指令変数信号出力手
段と、モータの回転速度を検出する手段と、モータの回
転速度とその回転速度のときに回生制動によって得られ
る最大回生制動トルクとの関係を記憶する手段と、前記
ブレーキペダルの踏み込み開始時のモータ回転速度を検
出するとともに、その回転速度に応じた最大回生制動ト
ルクを前記記憶手段を利用して算出し、ブレーキペダル
の踏み込み量が０にならず踏み込みが継続されている間
は、回生制動トルクが、ブレーキペダルの踏み込み開始
時のモータの最大回生制動トルクに前記回生トルク指令
変数信号を乗算した値となるように制御する装置とから
構成されたものである。

【０００３】この装置において、走行時にブレーキペダ
ルを踏み込むと、この時の踏み込み量に応じて回生トル
ク指令変数信号が出力されるとともに、このブレーキペ
ダル踏み込み時のモータ回転速度が検出され、この回転
速度に応じた最大回生制動トルクがあらかじめ記憶され
ている内容に基づいて算出される。そして、前記モータ
による回生制動トルクは、ブレーキペダルが踏み続けら
れている間は前記最大回生制動トルクに回生トルク指令
変数信号を乗算して得られる値になるように制御される
。

【０００４】自動車が安全に止まれるかどうかはブレー
キシステムの前後のバランスによる影響が大きく、乗用
車系では車体のスピンを防止する意味で、フロントロッ
ク、すなわち前輪のロックがリアロック、すなわち後輪
のロックより先行するようになっている。このように前
輪が後輪よりさきにロックする動作状態をフロントロッ
ク先行という。フロントロック先行の場合、車の姿勢は
ほぼ直進状態を保ち安全に停止するが、リアロックが先
に起こる場合、すなわちリアロック先行の場合は、タイ
ヤの横方向の摩擦力が急激に小さくなり、わずかなアン
バランスで車体は前輪を中心にスピンを起こし危険であ
る。

【０００５】市販車と同じ機械ブレーキを備えた後輪駆
動の電気自動車において、上記従来の装置は、機械ブレ
ーキの踏力と車両減速度との関係を一定にし、かつ、こ
の機械ブレーキにリアロック先行しない範囲で回生制動
を付加するようになっていた。図８、図９は、このよう
な従来の電気自動車におけるフロント制動力とリア制動
力との制動力配分関係を示す線図である。図において、
ａは、前輪及び後輪のどちらもが最も効率の良いブレー
キ力を発揮する理想ブレーキ力配分線であり、この線上
では、あらゆるタイヤと路面との摩擦係数で前後輪が同
時にロックする。この理想ブレーキ力配分線ａより上は
リアロック先行領域である。また、図８、図９のｂは機
械ブレーキの実働線であり、適当なブレーキ踏力以上で
傾きが小さくなる折れ線特性になっている。

【０００６】機械ブレーキと回生制動の併用の仕方とし
ては、従来、図８と図９に示す２つの方法が採用されて
いた。図８に示す第１の方法は、回生制動トルク量をモ
ータの最高回転速度Ｖｍａｘ　における回生制動トルク
値Ａ（図７のＡに相当）に固定し、その回生制動量と機
械ブレーキの効き量との和（図８の１点鎖線）がリアロ
ック先行領域に入らないように、前記機械ブレーキの効
き量、すなわち実働線ｂを決定する方法である。また、
図９に示す第２の方法は、モータの回転速度が定格回転
速度Ｖ０　以下のときに生じる最大回生制動トルク量Ｂ
（図７のＢに相当）と機械ブレーキの効き量との和（図
９の１点鎖線または破線）がリアロック先行領域に入ら
ないように機械ブレーキの効き量、すなわち実働線ｂを
決める方法であり、回生領域を最大限に利用することが
できるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の課題従来の電気
自動車のブレーキ制御装置は、以上のように図８に示す
第１の方法の場合、モータの回生制動トルクをモータ高
速回転時の比較的小さい値Ａに固定し、この値Ａに対応
して機械ブレーキの実働線ｂを決定している。従って、
定格回転速度以下であり、回生制動トルクが比較的大き
い走行状態から制動をかける場合にも、本来期待できる
回生制動トルクよりはるかに小さい高速回転時の回生制
動トルクしか利用しないので、エネルギ回収能力が小さ
く、一充電あたりの走行距離が短くなるという問題点が
あった。また、図９に示す第２の方法の場合、制動開始
時のモータ回転速度が比較的小さく、モータの回生制動
トルクが大きくなる時にも、機械ブレーキ力と回生制動
力との和が理想ブレーキ力配分線を上回りリアロック先
行を生じることがないように、リア制動力のうちの機械
ブレーキの効き量の部分、すなわち実働線ｂを理想ブレ
ーキ配分線ａに対して充分小さくしてあるので、モータ
の回生制動トルクが小さい高速走行状態から中・高減速
度を要求する制動をかける時に、ブレーキの効きが悪く
なるという問題点があった。従って、上記問題点を解消
しなければならないという課題がある。

【０００８】発明の目的 本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、
回生制動トルクが比較的大きい定格回転速度以下の走行
状態から制動をかける場合にも必ずフロントロックが先
行し、リアロック先行による車体のスピン等の悪影響を
防止でき、利用し得る回生制動を１００％利用して、一
充電あたりの走行距離をより大きくでき、しかも高速走
行をしておりモータの回生制動トルクが小さい状態で中
・高減速度を要求する制動をかける際にも、良好なブレ
ーキ力を得ることができる電気自動車のブレーキ制御装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電気自動
車のブレーキ制御装置は、モータで駆動され、かつ、モ
ータの回生制動と常用の機械ブレーキとを併用して制動
を行うものであり、ブレーキ踏力を検出する手段と、制
動時、ブレーキ踏力に応じて要求される回生制動と機械
ブレーキとからなる全制動量をフロントロック先行を確
保するように決定する手段と、制動時のモータの回転速
度を求める手段と、少なくとも制動初速に応じて前記全
制動量のうちの回生制動量を決定する手段と、前記全制
動量から前記回生制動量を差し引いた残りの制動量を機
械ブレーキに配分する手段とを備えたものである。

【００１０】

【作用】本発明における電気自動車は、モータで駆動さ
れ、かつ、モータの回生制動と機械ブレーキとを併用し
て制動を行う。ブレーキ制御を行うに当っては、まず、
ブレーキ踏力を検出する手段によりブレーキ踏力を検出
し、ついで、制動時、このブレーキ踏力に応じて要求さ
れる回生制動と機械ブレーキとからなる全制動量をフロ
ントロック先行を確保するように決定する。

【００１１】他方、制動時のモータの回転速度を求める
手段により制動開始時のモータ回転速度を求め、少なく
とも制動初速に応じて前記全制動量のうちの回生制動量
を決定する手段により、回生制動量を決定する。その後
、前記全制動量から前記回生制動量を差し引いた残りの
制動量を求め、この残りの制動量を機械ブレーキに配分
する。

【００１２】以上のようにすることにより、回生制動ト
ルクが比較的大きい定格回転速度以下の走行状態から制
動をかける場合に必ずフロントロックが先行し、リアロ
ック先行による車体のスピン等の悪影響を防止できると
ともに、利用し得る回生制動を１００％利用して、一充
電あたりの走行距離をより大きくできる。しかも高速走
行状態にあってモータの回生制動トルクが小さい時に中
・高減速度を要求する制動をかける場合にも良好なブレ
ーキ力を得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図１は、この発明による電気自動車のブレー
キ制御装置のブレーキ配管系統と電気システムの構成を
示す概略図である。

【００１４】４つの車輪１０には、それぞれホイールシ
リンダを含むブレーキ機構（図示せず）が設けられてい
る。そして、この各ブレーキ機構にはこれを油圧駆動す
るブレーキ配管１１が接続されている。このブレーキ配
管１１の他端には、油圧センサ１２を介してマスタシリ
ンダ１３が設けられている。マスタシリンダ１３はフロ
ントマスタシリンダとリアマスタシリンダとが一体化さ
れて構成されており、ブレーキペダル１４で駆動される
。つまり、ブレーキペダル１４を踏み込むと、これに応
じてマスタシリンダ１３が動作し、圧油がブレーキ配管
１１を介して各車輪１０のブレーキ機構に供給され、各
車輪１０が機械的に制動される。また、ブレーキ配管１
１に設けられた油圧センサ１２によりブレーキ配管１１
内の油圧を検出し、この油圧センサ１２によってブレー
キペダル１４の踏力、つまりブレーキ機構により制動し
ようとする制動力の大きさが検出される。

【００１５】油圧センサ１２はブレーキ油圧に応じた１
より小さい回生トルク指令変数信号δＢ　＊　を出力し
、その後は１を出力する。また、ブレーキペダル１４が
踏み込まれているかどうかは、ブレーキスイッチ１５に
よって検出される。ブレーキスイッチ１５は、自動車が
一般的に備えているブレーキランプの点灯用のスイッチ
と兼用すると良い。

【００１６】走行用モータ１６の回転は、減速機１７を
介して車輪１０に伝えられ、これによって電気自動車の
走行が行われる。この走行用モータ１６はインバータ１
８を介してバッテリ１９に接続され、駆動される一方、
制動時には走行用モータ１６の回生制動によるエネルギ
がバッテリ１９の充電に用いられる。また、走行用モー
タ１６には回転数センサ２０が設けられており、走行用
モータ１６の回転数（回転速度）ｎ＊　がこれによって
検出される。

【００１７】２１はＬＳＰＶ（ｌｏａｄ　ｓｅｎｓｉｎ
ｇ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｉｎｇ　ｖａｌｖｅ）、２２
はリニアソレノイドである。ブレーキペダル１４の踏力
に対応して油圧センサ１２から出力される回生トルク指
令変数信号δＢ　＊　、走行用モータ１６の回転速度に
対応する信号ｎ＊　、ブレーキスイッチ１５によるブレ
ーキ踏み込みについての信号及びリニアソレノイド２２
のストローク位置信号がＥＣＵ（電子制御装置）２３に
入力され、ＥＣＵ２３は、これらの信号に基づきインバ
ータ１８を介して走行用モータ１６の回生制動及びリニ
アソレノイド２２のストローク位置を適正に制御し、制
動時、ブレーキ踏力に応じて要求される回生制動と機械
ブレーキとからなる全制動量をフロントロック先行を確
保するように決定する。

【００１８】図２は、このような働きをする市販車用の
ＬＳＰＶ（Ｌｏａｄ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｐｒｏｐｏｒｔ
ｉｏｎｉｎｇ　ｖａｌｖｅ）２１と、これを電気的に制
御するリニアソレノイド２２の構造を示す断面説明図で
あり、２１ａはピストン、Ｐ１はリアマスタシリンダか
らの配管を接続するポート、Ｐ２はフロントマスタシリ
ンダからの配管を接続するポート、Ｐ３はリアホイール
シリンダへの配管を接続するポートである。また、図３
（ａ）は、リニアソレノイド２２の入力電流とピストン
２１ａのストロークとの関係を示す線図、図３（ｂ）は
、制動初速とリニアソレノイドの入力電流との関係を示
す線図である。リニアソレノイド２２の制御は、制動初
速に応じてリニアソレノイドのストローク量を変化させ
る構成になっている。図３のＶ０　、Ｖｍａｘ　は、図
７に示す定格回転速度Ｖ０　、及び、最大回転速度Ｖｍ
ａｘ　に等しい。

【００１９】次に、このＥＣＵ２３における制御のロジ
ックを図４に基づいて説明する。

【００２０】ブレーキペダル１４が踏み込まれると、ブ
レーキスイッチ１５によってこれが検知される。そこで
、まずステップ１０１で、ブレーキスイッチ１５がＯＮ
かどうかをチェックする。ブレーキスイッチ１５がＯＮ
の場合は、ＢｒｋＦｌａｇが１かどうかを判定する（ス
テップ１０２）。

【００２１】このフラグが０の場合は、ブレーキペダル
１４が踏み込まれた初期のループであるから、そのとき
の走行用モータ１６の回転速度に応じた最大回生制動ト
ルクＴ＊　ｍａｘ　を算出する。ここで、走行用モータ
１６の回転速度と最大回生制動トルクとの間には図７に
示すような関係がある。つまり、図７において実線で示
したように、走行用モータ１６の最大回生制動トルクは
、モータの定格回転速度まではほとんど変化しないが、
これを越えると徐々に減少する。

【００２２】ＥＣＵ２３はこのような特性をあらかじめ
記憶しており、そのときの回転数センサ２０の検出値で
ある回転速度ｎ＊　に応じて最大回生制動トルクＴ＊　
ｍａｘ　を算出する（ステップ１０３）。

【００２３】そして、この最大回生制動トルクＴ＊　ｍ
ａｘ　に油圧センサ１２からのブレーキペダル１４の踏
力に応じた回生トルク指令変数信号δＢ　＊　を乗算し
、回生トルク指令値Ｔを算出する（ステップ１０４）。 これによって、回生トルク指令値Ｔはブレーキペダル１
４の踏力、つまり運転車の減速指示に対応したものにな
る。ＥＣＵ２３は、この回生トルク指令値Ｔによって走
行用モータ１６の回生制動量を決定し、回生制動を制御
する。続くステップ１０５では、図３（ｂ）に示す特性
線図に従って、この回生トルク指令値Ｔに対応する大き
さのリニアソレノイド２２の入力電流Ｉ＊　（Ｖ）の算
出を行う。

【００２４】このようにして、回生トルク指令値Ｔとリ
ニアソレノイド２２の入力電流Ｉ＊　（Ｖ）の値を出力
した後、Ｂｒｋ　　Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ
１０６）、ブレーキが踏み込まれた１回目の制御を終了
して、次回の制御に戻る。

【００２５】２回目以降のループにおいてブレーキペダ
ル１４が踏み続けられている場合、Ｂｒｋ　　Ｆｌａｇ
は１のままなので、最大回生制動トルクＴ＊ｍａｘ　の
計算は行わず、１回目に算出したＴ＊　ｍａｘ　にδＢ
　＊　を乗算し、回生トルク指令値Ｔを算出する。そし
て、この回生トルク指令値Ｔによって、走行用モータ１
６の回生制動を制御する。つまり、ブレーキペダル１４
が踏み続けられている間は、回生トルク指令変数信号δ
Ｂ　＊　が変化した時だけ回生トルク指令値Ｔが変更さ
れることになる。

【００２６】上記実施例の構成によれば、制動初速がモ
ータの最高回転速度Ｖｍａｘ　であり、最大回生制動ト
ルクが図７の回生制動トルク値Ａのように比較的小さい
場合、その回生制動量と機械ブレーキの効き量との和が
リアロック先行領域に入らない限度内で後輪に対する機
械ブレーキの効き量を充分大きくなるように設定される
（図５の折れ線ｃ）。

【００２７】また、制動開始時のモータの回転速度が定
格回転速度Ｖ０　以下であり、したがって最大回生制動
トルクが図７のＢのように比較的大きい場合には、機械
ブレーキの効き量を機械ブレーキ力と回生制動力との和
が理想ブレーキ力配分線ａを上回りリアロック先行を生
じることがないように、リア制動力のうちの機械ブレー
キの効き量の部分を理想ブレーキ配分線ａに対して充分
小さく設定される（図５の折れ線ｄ）。従って、常にフ
ロントロック先行を確保しつつ、回生制動エネルギを最
大限に利用することができる。

【００２８】次に、この発明の第２実施例について図６
に示すフローチャートを参照して説明する。前記第１実
施例と同様にブレーキペダル１４が踏み込まれると、ブ
レーキスイッチ１５によってこれが検知される。そこで
、まずステップ２０１で、ブレーキスイッチ１５がＯＮ
かどうかをチェックする。

【００２９】ＥＣＵ２３はこのような特性をあらかじめ
記憶しており、そのときの回転数センサ２０の検出値で
ある回転速度ｎ＊　に応じて最大回生制動トルクＴ＊　
ｍａｘ　を算出する（ステップ２０１）。

【００３０】そして、この最大回生制動トルクＴ＊ｍａ
ｘに油圧センサ１２からのブレーキペダル１４の踏み込
み量に応じた回生トルク指令変数信号δＢ　＊　を乗算
し、回生トルク指令値Ｔを算出する（ステップ２０３）
。これによって、回生トルク指令値Ｔはブレーキペダル
１４の踏み込み量、つまり運転車の減速指示に対応した
ものになる。ＥＣＵ２３は、この回生トルク指令値Ｔに
よって走行用モータ１６の回生制動を制御する。続くス
テップ２０４では、この回生トルク指令値Ｔに対応する
大きさのリニアソレノイド２２の入力電流Ｉ＊　（Ｖ）
の算出を行う。

【００３１】このようにして、回生トルク指令値Ｔを出
力した後、ブレーキが踏み込まれた１回目の制御を終了
し、次の回の制御に戻る。

【００３２】次に、上記第２実施例の場合、制御ループ
の各回毎にモータの回転速度を求め、この回転速度に対
応するモータの最大回生制動トルクＴ＊　ｍａｘ　を算
出して回生トルク指令値Ｔを出力し、かつ、この回生ト
ルク指令値Ｔによって走行用モータ１６の回生制動を制
御する。従って、制動初速に応じて機械ブレーキの効き
量を可変にできるのはもとより、制動途中における回転
速度を検出し、機械ブレーキの効き量を可変にするので
、ダイナミクでよりきめの細かい制御が可能である。

【００３３】以上説明したように、上記実施例によれば
、少なくとも制動初速に応じて機械ブレーキの効き量を
可変にすることができる。従って、ブレーキ特性は、図
５に示すように、ブレーキの効きを低下させないで、モ
ータの回生制動能力を充分に利用することができる。 また、図８に示す従来の方法に比べ、機械ブレーキの負
担が減少するので、ブレーキシューの寿命を延長するこ
とが可能である。

【００３４】以上この発明の実施例について説明したが
、この発明はこのような実施例に何等限定されるもので
はなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において種
々の態様で実施し得ることは勿論である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明は、制動時、ブ
レーキ踏力に応じて要求される回生制動と機械ブレーキ
とからなる全制動量をフロントロック先行を確保するよ
うに決定する手段と、制動時のモータの回転速度を求め
る手段と、少なくとも制動初速に応じて前記全制動量の
うちの回生制動量を決定する手段と、前記全制動量から
前記回生制動量を差し引いた残りの制動量を機械ブレー
キに配分する手段とを備えた構成により、回生制動トル
クが比較的大きい定格回転速度以下の走行状態から制動
をかける場合にも必ずフロントロック先行が確保され、
車両のスピン等の悪影響を防止できるとともに、利用し
得る回生制動を充分利用して、一充電あたりの走行距離
をより大きくでき、しかも高速走行をしておりモータの
回生制動トルクが小さい状態で中・高減速度を要求する
制動をかける際にも、良好なブレーキ力を得ることがで
きる。また、回生制動の利用により機械ブレーキの負担
が軽減されるので、ブレーキシューの寿命を延長するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による電気自動車のブレーキ制御装置
のブレーキ配管系統と電気システムを示す概略図である
。

【図２】市販車用のＬＳＰＶ（Ｌｏａｄ　ｓｅｎｓｉｎ
ｇ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｉｎｇ　ｖａｌｖｅ）２１と
、これを電気的に制御するリニアソレノイドの構造を示
す断面説明図である。

【図３】（ａ）はリニアソレノイドの入力電流とピスト
ンのストロークとの関係を示す線図、（ｂ）は制動初速
とリニアソレノイドの入力電流との関係を示す線図であ
る。

【図４】この発明によるブレーキ制御装置の第１実施例
のフローチャートである。

【図５】この発明のブレーキ制御装置の一実施例の制動
力配分を示す線図である。

【図６】この発明によるブレーキ制御装置の第２実施例
のフローチャートである。

【図７】モータ回転速度と回生制動トルクとの関係を示
す線図である。

【図８】従来のブレーキ制御装置の一例の制動力配分を
示す線図である。

【図９】従来のブレーキ制御装置の他の実例の制動力配
分を示す線図である。

【符号の説明】

１０　　車輪 １１　　ブレーキ配管 １２　　油圧センサ １３　　マスタシリンダ １４　　ブレーキペダル １５　　ブレーキスイッチ １６　　走行用モータ １７　　減速機 １８　　インバータ １９　　バッテリ ２０　　回転数センサ ２１　　ＬＳＰＶ ２２　　リニアソレノイド ２３　　ＥＣＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータで駆動され、かつ、モータの回生制
   動と常用の機械ブレーキとを併用して制動を行う電気自
   動車のブレーキ制御装置において、ブレーキ踏力を検出
   する手段と、制動時、ブレーキ踏力に応じて要求される
   回生制動と機械ブレーキとからなる全制動量をフロント
   ロック先行を確保するように決定する手段と、制動時の
   モータの回転速度を求める手段と、少なくとも制動初速
   に応じて前記全制動量のうちの回生制動量を決定する手
   段と、前記全制動量から前記回生制動量を差し引いた残
   りの制動量を機械ブレーキに配分する手段と、を備えた
   ことを特徴とする電気自動車のブレーキ制御装置。