JPH0624302U - 電気自動車の回生制動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータの発電作用によるバッテリ充電効率を
向上させた電気自動車の回生制動装置を提供する。 【構成】 車両に設けられた４個の車輪６には、ブレー
キ配管５内の油圧により作動するブレーキ機構が各々配
置されている。一対の車輪６，６には、各々モータ７が
配置されており、モータ７は、駆動モードにおいてはバ
ッテリを電源として車輪６，６を駆動し、回生モードお
いては逆に車輪６，６により駆動されて発電機として機
能し得る直流電動機からなる。ブレーキ配管５の基端部
には、マスタシリンダ８が連通されており、該マスタシ
リンダ８に設けられたピストンロッド９の先端部にはピ
ン１０が固着されている。該ピン１０は、ブレーキペダ
ル１に設けられた長孔４に遊嵌されているとともに、ブ
レーキペダル１が非踏み込み状態にあるとき、長孔４の
前傾方向Ｆ側の端部４ａに位置している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、モータを駆動源として走行する電気自動車の回生制動装置に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

従来、電気自動車の回生制動装置としては、図５に示した構造が提案されてい る（実開平１−５８２０３号公報参照）。すなわち、車両に設けられた４個の車 輪５０には、ブレーキ配管５１内の油圧により機械的に制動するブレーキ機構（ 図示せず）が設けられている。前記ブレーキ配管５１には油圧センサ５２が介装 されているとともに、ブレーキペダル５３の踏み込み操作により加圧作動するマ スタシリンダ５４が配設されている。一方、モータ５５の駆動力は、減速機５６ を介して一対の車輪５０，５０に伝動されるようになっており、前記モータ５５ の回転数を検出する回転数センサ５７、前記油圧センサ５２及びブレーキペダル ５３の踏み込み操作によりオンとなるブレーキスイッチ５８からの各信号は制御 装置５９に入力される。

【０００３】 かかる構造において、ブレーキペダル５３が踏み込み操作されずに、ブレーキ スイッチ５８がオフとなっている状態では、制御装置５９は駆動モードを設定す る。該駆動モードが設定されている状態においては、アクセルペダルの踏み込み 量に応じた電力が図示しないバッテリからモータ５５に供給される。これにより 、モータ５５が回転して、減速機５６を介して一対の車輪５０，５０が駆動され 、車両は走行する。

【０００４】 そして、ブレーキペダル５３を踏み込み操作すると、マスタシリンダ５４が加 圧作動して、ブレーキ配管５１内の油圧が上昇する。すると、ブレーキ機構が作 動して各車輪５０は機械的に制動されるとともに、ブレーキ配管５１内の油圧は 油圧センサ５２により検出される。また、このようにブレーキペダル５３が踏み 込み操作されると、ブレーキスイッチ５８がオンとなり、制御装置５９はこれに 応答して、前記駆動モードから回生モードに切り換える。これにより、駆動モー ドにおいてバッテリからの電源により回転動作していたモータ５５は、逆に減速 機５６を介して車輪５０，５０により駆動されて発電機として機能する。

【０００５】 また、モータ５５が発電機として機能すると、これに伴う回生制動が減速機５ ６を介して一対の車輪５０，５０に作用する。よって、車両は前記ブレーキ機構 による機械的制動と、モータ５５が発電機として機能した際の回生制動とを併用 して制動されるとともに、制動時におけるモータ５５の発電作用により発生した 電力がバッテリに充電され、バッテリの一充電当たりの走行距離を増大させるこ とができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来における電気自動車の回生制動装置にあっては 、ブレーキペダル５３を踏み込み操作すると、これと同時にマスタシリンダ５４ が加圧作動して、ブレーキ機構により各車輪５０が機械的に制動される。したが って、ブレーキペダル５３の踏み込み操作に応答して駆動モードから回生モード に切り換えても、ブレーキ機構により車輪５０，５０が制動されてエネルギ損失 が生じ、最も車輪５０が高回転状態にある制動初期の慣性エネルギを有効に利用 してモータ５５を発電機として機能させることができない。このため、エネルギ 回生効率が低下し、モータ５５の発電作用によるバッテリ充電を効率的に行うこ とができるものではなかった。

【０００７】 本考案は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、モータの発電 作用によるバッテリ充電効率を向上させた電気自動車の回生制動装置を提供する ことを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するために本考案にあっては、ブレーキペダルの踏み込み操作 に応じて機械的に制動する制動手段と、バッテリを電源として車輪を駆動する駆 動モード及び発電作用により回生制動する回生モードとに切り換え可能なモータ とを有し、前記制動手段の機械的制動と前記モータの回生制動とを併用するとと もに、前記発電作用により生じた電力を前記バッテリに還流させる電気自動車に おいて、前記ブレーキペダルの踏み込み操作に応答して前記駆動モードから回生 モードに切り換える切換手段を設けるとともに、前記ブレーキペダルが所定量踏 み込み操作された位置から前記制動手段の機械的制動を開始させる遊び手段を設 けてある。

【０００９】

【作用】

前記構成において、駆動モードの状態では、モータはバッテリを電源として作 動し、これにより車両は走行する。そして、ブレーキペダルを踏み込み操作する と、切換手段はこれに応答して駆動モードから回生モードに切り換え、該回生モ ードによりモータは発電機として機能する。このとき遊び手段は、ブレーキペダ ルが所定量踏み込み操作された位置から、制動手段の機械的制動を開始させるこ とから、該制動手段はブレーキペダルが踏み込み操作されても、その踏み込み量 が所定量となるまでは、非制動状態にある。よって、この間モータは制動手段に よる機械的制動がない状態で、車両の慣性エネルギにより駆動されて発電機とし て機能し、電力を発生させてバッテリ充電を行う。そして、ブレーキペダルが所 定量踏み込み操作されると、制動手段が機械的制動を開始し、車両は制動手段の 機械的制動とモータの回生制動とを併用して制動される。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の一実施例について図にしたがって説明する。すなわち、図１に 示したように、ブレーキペダル１は上端部にペダル部２を有し、下端部に挿通さ れた軸３にて前傾方向Ｆへ回動自在に枢支されている。また、ブレーキペダル１ は、リターンスプリング（図示せず）により起立状態に付勢されているとともに 、下端部側には前記前傾方向Ｆに沿って遊び手段としての長孔４が設けられてい る。

【００１１】 一方、車両には４個の車輪６が設けられており、各車輪６にはブレーキ配管５ 内の油圧により作動する制動手段としての公知のブレーキ機構が各々配置されて いる。また、一対の車輪６，６には、モータ７が配置されており、該モータ７は 、後述する駆動モードにおいてはバッテリを電源として車輪６，６を駆動し、回 生モードおいては逆に車輪６，６により駆動されて発電機として機能し得る直流 電動機からなる。

【００１２】 前記ブレーキ配管５の基端部には、マスタシリンダ８が連通されており、該マ スタシリンダ８に設けられたピストンロッド９の先端部にはピン１０が固着され ている。該ピン１０は、前記ブレーキペダル１に設けられた長孔４に遊嵌されて いるとともに、ブレーキペダル１が非踏み込み状態にあるとき、前記長孔４の前 傾方向Ｆ側の端部４ａに位置している。

【００１３】 前記軸３には、ブレーキペダル１とともに補助アーム１１の下端部が枢支され ており、該補助アーム１１の上端部にはポテンショメータ１２の摺動子１３が枢 支されている。前記補助アーム１１の下端部は、補助スプリング１４を介してブ レーキペダル１に係止されている。これにより、ブレーキペダル１が踏み込み操 作された際には、補助アーム１１はブレーキペダル１と一体的に前傾方向Ｆに回 動し、補助アーム１１の回動に伴って、ポテンショメータ１２の摺動子１３がフ ルストローク位置まで摺動したときには、補助スプリング１４に抗して補助アー ム１１が停止し、ブレーキペダル１のみが引き続き回動し得るように構成されて いる。

【００１４】 前記ポテンショメータ１２からの出力信号は、制御装置１５に入力される。該 制御装置１５はマイクロコンピュータ等からなり、駆動モードと回生モードとを 切り換える切換手段を構成する。そして、駆動モードにおいては前記モータ７に 図外のバッテリからの電源が供給される回路を形成し、回生モードおいては車輪 ６，６により駆動されて発電機として機能するモータ７からの電力をバッテリに 還流させる回路を形成する。

【００１５】 なお、長孔４の長さとポテンショメータ１２のフルストロークとの関係は、ブ レーキペダル１のストロークに対して図２に示した特性となるように設定されて いる。すなわち、長孔４はブレーキペダル１のストロークが０からＰまでの領域 において、前記ピン１０が相対摺動し得る長さを有し、ポテンショメータ１２は ブレーキペダル１がストロークＥとなった時点でフルストロークとなる。ここで 、Ｐ＜Ｅであり、よって、ポテンショメータ１２がフルストロークとなる直前で 、ピン１０が長孔４の他端部４ｂに到達するように構成されている。

【００１６】 次に、以上の構成にかかる本実施例の動作を、図３に示した制御装置の動作フ ローチャートに基づいて説明する。すなわち、図示しないメインスイッチのオン に伴って制御装置１５は、このフローチャートにしたがって動作し、前記ポテン ショメータ１２からの出力信号に基づき、ブレーキペダル１がＯＮか否か、つま りブレーキペダル１が踏み込み操作されているか否かを判別する（Ｓ１）。

【００１７】 この判別がＮＯであって、ブレーキペダル１が踏み込み操作されていない状態 にあれば駆動モードを設定し（Ｓ２）、よって、ブレーキペダル１が踏み込み操 作されてない状態にあると、Ｓ１，Ｓ２のループが繰り返されることにより、駆 動モードの状態が継続して形成される。この駆動モードにおいては、前述のよう にモータ７，７はバッテリを電源として作動し、アクセルペダルの踏み込み量に 応じて、一対の車輪６，６を駆動し、これにより車両は走行する。

【００１８】 そして、車両を制動あるいは停止させるべく、ブレーキペダル１を踏み込み操 作すると、該ブレーキペダル１が前傾方向Ｆに回動するとともに、補助スプリン グ１４により弾持されている補助アーム１１もブレーキペダル１と一体的に同方 向に回動する。すると、摺動子１３が押圧されてポテンショメータ１２内に退入 し、該ポテンショメータ１２からの出力信号により制御装置１５はブレーキペダ ル１が踏み込み操作されたことを検出する。

【００１９】 よって、Ｓ１の判別がＹＥＳとなり、制御装置１５はこれに応答して駆動モー ドから回生モードに切り換え、該回生モードを設定する（Ｓ３）。これにより、 モータ７，７は発電機として機能し、発電作用により生じた電力をバッテリに還 流させ、バッテリは制動時における慣性エネルギを利用して充電される。また、 このように回生モードが設定されると、制御装置１５は抵抗値を変化させる等に より、図２に示したようにブレーキペダル１のペダルストロークに応じて制動力 を増加させ、これによりブレーキペダル１の踏み込み量に応じた回生制動ａが作 用する。

【００２０】 このとき、図２をもって説明したように、ブレーキペダル１が所定ストローク Ｐとなるまで、ピン１０は長孔４内を摺動する。よって、ブレーキペダル１が所 定ストロークＰとなるまでは、ピストンロッド９はブレーキペダル１により押圧 されず、マスタシリンダ８及びブレーキ配管５は常圧状態に維持され、各車輪６ はブレーキ機構により制動されることなく回転する。

【００２１】 したがって、モータ７，７は、最も車輪６が高回転状態にある制動初期におい て、ブレーキ機構により制動されることなくエネルギ損失のない状態で回転して いる車輪６，６により駆動されることとなる。よって、このときのモータ７，７ の発電作用により、車両の慣性エネルギを効率的に回生して、バッテリ充電を行 うことができ、これにより充電効率を向上させることができる。

【００２２】 そして、ブレーキペダル１が所定ストロークＰまで踏み込み操作されると、ピ ン１０が長孔４の他端部４ｂに当接し、ピン１０を介してピストンロッド９が押 圧される。これにより、該ピストンロッド９がマスタシリンダ８内に退入して、 該マスタシリンダ８が加圧作動し、ブレーキ配管５内が高圧状態となって、図２ に示したように、Ｐ点からブレーキ機構による機械的制動ｂが開始される。よっ て、Ｐ点以降は、モータ７，７の発電作用による回生制動ａとブレーキ機構によ る機械的制動ｂとの合成制動ｃにより車両は制動される。すなわち、このように 車輪６が高速で回転しブレーキ機構の摩耗が著しい制動初期においては、ブレー キ機構による機械的制動が行われず、回生制動ａにより車輪６の回転が低下した 所定ストロークＰ以降に、ブレーキ機構による機械的制動ｂが行われる。よって 、ブレーキ機構の摩耗が抑制され、該ブレーキ機構の耐久性を向上させることも できる。

【００２３】 また、さらにブレーキペダル１を踏み込み操作し、該ブレーキペダル１がスト ロークＥに達すると、補助アーム１１により押圧されているポテンショメータ１ ２の摺動子１３がフルストロークとなる。すると、補助アーム１１はこの時点で 補助スプリング１４に抗して回動を停止し、以降ブレーキペダル１の回動位置に 拘わらず、回生制動力は一定に維持される。他方、ブレーキペダル１は踏み込み 操作に応じて回動を継続し、これにより機械的制動ｂは、ブレーキペダル１のス トロークに応じて増加する。

【００２４】 つまり、図２に示したように、回生制動ａはＥ点までストロークに応じて制動 力を増加させるのに対し、機械的制動ｂはＰ点（Ｐ＜Ｅ）からストロークに応じ て制動力を増加させる。よって、Ｐ〜Ｅ間には回生制動と機械的制動とが、とも にブレーキペダル１のストロークに応じて増加するラップ代ｄが存在することと なる。このため、ラップ代ｄを存在させずに、回生制動ａから機械的制動ｂに移 行させた場合のように、急激な制動力の変化が生ずることがなく、ブレーキペダ ル１のストロークに応じて合成制動ｃが増加する良好なブレーキ操作感を得るこ とができる。

【００２５】 図４は、本考案の他の実施例を示す要部斜視図であり、ブレーキペダル１は上 端部にペダル部２を有し、下端部に挿通された軸３にて前傾方向Ｆへ回動自在に 枢支されているとともに、リターンスプリング（図示せず）により起立状態に付 勢されている。また、ブレーキペダル１の下端部側には前傾方向Ｆに沿って遊び 手段としての長孔４が設けられおり、さらに中程部には、略Ｌ字状のブラケット １６が取り付けられている。

【００２６】 一方、マスタシリンダ８に設けられたピストンロッド９の先端部には、縦長状 の受圧板１８が固着されており、該受圧板１８と前記ブラケット１６間にダンパ １７がロッド２０を介して支持されている。前記受圧板１８の下部側には、ブラ ケット２１を介してピン１０が取り付けられている。該ピン１０は、前記ブレー キペダル１に設けられた長孔４に遊嵌されているとともに、ブレーキペダル１が 非踏み込み状態にあるとき、前記長孔４においてブレーキペダル１の回動方向側 の端部４ａ（図１参照）に位置している。

【００２７】 なお、補助アーム１１及び補助スプリング１４の構成は、前述した実施例と同 様であり、補助アーム１１の上端部にはポテンショメータ１２の摺動子１３が枢 支されている。

【００２８】 以上の構成にかかる本実施例において、車両を制動あるいは停止させるべく、 ブレーキペダル１を踏み込み操作すると、該ブレーキペダル１が前傾方向Ｆに回 動するとともに、補助スプリング１４により弾持されている補助アーム１１もブ レーキペダル１と一体的に同方向に回動する。このとき、ブレーキペダル１を通 常の踏み込み速度で踏み込み操作した場合には、ブレーキペダル１の前傾方向Ｆ への回動に応じて、ダンパ１７が徐々に圧接し収縮する。

【００２９】 したがって、ブレーキペダル１の回動に伴う加圧力が受圧板１８に伝達されず 、該受圧板１８及びピストンロッド９は従前の状態を維持し、他方ピン１０は、 長孔４内を相対的に他端部４ｂ方向へ摺動する。よって、その間ピストンロッド ９はブレーキペダル１により押圧されず、マスタシリンダ８及び図１に示したブ レーキ配管５は常圧状態に維持され、各車輪６はブレーキ機構により制動される ことなく回転する。

【００３０】 したがって、前述した実施例と同様に、モータ７，７は、最も車輪６が高回転 状態にある制動初期に、ブレーキ機構により制動されることなく回転している車 輪６，６により駆動されることとなる。このため、高回転状態にある車輪６，６ によりモータ７，７が駆動されることにより、効率的にエネルギ回生を行うこと ができ、モータ５５の発電作用によるバッテリ充電を効率的に行うことができる 。

【００３１】 これに対し、ブレーキペダル１を急激に踏み込み操作した場合には、ブレーキ ペダル１が急速に前傾方向Ｆへ回動し、ダンパ１７には微小時間内に大きな加圧 力が入力される。このため、ダンパ１７はこの微小時間内に入力圧に応じた収縮 を行うことができず、その結果ブレーキペダル１の回動に伴う加圧力がダンパ１ ７、及びロッド２０を介して受圧板１８に伝達される。したがって、ピストンロ ッド９は受圧板１８に入力された加圧力に応じてマスタシリンダ８内に退入する 。これにより、該マスタシリンダ８が加圧作動して、ブレーキ配管５内が高圧状 態となり、ブレーキ機構による機械的制動が開始される。すなわち、このように ブレーキペダル１を急激に踏み込み操作した場合には、踏み込み直後からモータ ７，７の発電作用による回生制動のみならず、ブレーキ機構による機械制動も同 時に開始され、これにより確実な急ブレーキ効果を得ることが可能となる。

【００３２】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、ブレーキペダルの踏み込み操作に応答して駆動 モードから回生モードに切り換えるとともに、ブレーキペダルが所定量踏み込み 操作された位置から制動手段による機械的制動を行うようにした。よって、車両 に大きな慣性エネルギが作用している制動初期において、機械的制動によるエネ ルギ損失がない状態で、モータを駆動して効率的にエネルギ回生を行うことがで き、これによりモータの発電作用によるバッテリ充電を効率的に行うことが可能 となる。また、このように車両に大きな慣性エネルギが作用し制動手段の摩耗が 激しい制動初期には、モータの発電作用による回生制動のみを行い、しかる後に 制動手段による機械的制動を行うことから、制動手段の摩耗を抑制してその耐久 性を向上させることもできる。

【００３３】 加えて、前述した実施例にあっては、踏み込み量に応じて回生制動及び機械制 動を増加させるとともに、回生制動と機械的制動とが共に踏み込み量に応じて変 化するラップ代を設けるようにしたことから、ラップ代を存在させずに回生制動 から機械的制動に移行させた場合のように、急激な制動力の変化が生ずることが なく、これにより良好なブレーキ操作感を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す模式図である。

【図２】同実施例のペダルストローク−制動力特性図で
ある。

【図３】同実施例の動作フローチャートである。

【図４】本考案の他の実施例を示す要部斜視図である。

【図５】従来の電気自動車の回生制動装置を示す模式図
である。

【符号の説明】

１ ブレーキペダル ４ 長孔（遊び手段） ５ ブレーキ配管 ６ 車輪 ７ モータ ８ マスタシリンダ １５ 制御装置（切換手段） ａ 回生制動 ｂ 機械的制動

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレーキペダルの踏み込み操作に応じて
   機械的に制動する制動手段と、バッテリを電源として車
   輪を駆動する駆動モード及び発電作用により回生制動す
   る回生モードとに切り換え可能なモータとを有し、前記
   制動手段の機械的制動と前記モータの回生制動とを併用
   するとともに、前記発電作用により生じた電力を前記バ
   ッテリに還流させる電気自動車において、 前記ブレーキペダルの踏み込み操作に応答して前記駆動
   モードから回生モードに切り換える切換手段を設けると
   ともに、前記ブレーキペダルが所定量踏み込み操作され
   た位置から前記制動手段の機械的制動を開始させる遊び
   手段を設けたことを特徴とする電気自動車の回生制動装
   置。