JPH07163008A - 電気自動車の制動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回生制動を用いる電気自動車において、安定
した制動力が発生するようにする。 【構成】 モータ１とバッテリ２とを有する車両におい
て、機械ブレーキ３と、ブレーキ操作手段４と、該ブレ
ーキ操作手段４の操作量を検出する手段５と、前記検出
手段５により検出される操作量に基づいて所定の回生制
動力を発生するように前記モータ１の回生制動状態を決
定し回生制御指令を出力する演算手段６と、前記回生制
御指令に基づいて前記モータ１を制御する制御手段７
と、前記バッテリ２の回生電力により充電される充電状
態を検出する手段８と、充電状態に基づいて前記モータ
１の実際に発生する回生制動力を推定し、その推定した
結果に応じて前記機械ブレーキ３の発生する機械制動力
を比例方向で減少させる機械制動力制御手段９とが設け
られ、これにより、回生制動力が変動しても、それに応
じて機械制動力が変更され、常に安定した制動力を発生
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、機械ブレーキと回生
ブレーキとを併用するようにした電気自動車の制動装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車の場合は、制動をかけるとき
のその持っている運動エネルギーを利用するため、機械
ブレーキの使用と共に駆動モータによる回生ブレーキを
も多用される。そして、回生ブレーキが作動するときの
発生する回生電力が車載バッテリに充電されて、駆動用
に回され、エネルギーの利用効率が向上する。

【０００３】しかし、一般にバッテリ放電深度は車両の
走行に応じて変化し、これに伴なってその内部抵抗も変
化する。従って走行中に回生電力による充電または駆動
による放電などで、バッテリ電圧は大きく変動する。こ
のため同一の充電電圧に対し、バッテリ充電電流が図１
６で示されているようにバッテリ放電深度の変化によっ
て変わる。つまり、バッテリ放電深度が深いほど、電圧
が下がり、同一制動指令でモータが同様な回生制動状態
に制御されても、回生発電するモータの起電圧に比べ、
バッテリ電圧が相対電位差として大きくなり、大きな回
生電流がその結果として発生し、バッテリに流れる。こ
のため、同一制動指令に対して、回生制動力は図１７で
示されているようにバッテリ放電深度に応じて変化し、
必ずしも一定の制動力は発生しない。

【０００４】一方、電気自動車はその車載バッテリの重
量と性能上の制限から走行持続距離が短く、従来走行レ
ンジが不足している。そのエネルギの不足を補うために
は、機械ブレーキを極力使用せず回生ブレーキで賄う必
要がある。しかし、回生ブレーキの作用をそのまま増強
して使用しようとすると、回生ブレーキ制動力の増大と
共に制動力の変動が一層大きくなり、安全走行に影響を
及ぼしかねない。特に、全輪とも駆動していない電気自
動車の場合は、回生制動力の発生しない非駆動輪側の制
動は機械ブレーキで賄うため、回生制動力が変動する
と、駆動輪と非駆動輪との間の制動力バランスが崩れて
しまう恐れがあり、例えば、前輪駆動自動車の場合は、
制動力バランスが崩れるとそれがドリフトアウト方向
へ、後輪駆動自動車の場合は、スピン方向へ不安定にな
る。このように走行安定性への影響を無視することはで
きない。

【０００５】その対策として、特開昭６１−１４７７４
３号公報に開示されているような回生ブレーキ制御装置
がある。これは、バッテリに回生電力を消費するための
負荷抵抗がスイッチを介して並列に設けられていて、回
生制動のときにバッテリ電圧を検出し、その検出値を予
め設定された目標電圧と比較し、バッテリ電圧が高いと
いう結果が出た場合には、発生する回生制動力が不足と
みなされ、前記スイッチが閉じられ、負荷抵抗で回生制
動電力を消費し、電圧の上昇による回生制動力の不足分
を補うようにし、また、バッテリ電圧が低い場合には、
スイッチが開かれ、負荷抵抗への通電が停止されるよう
に制御し、安定した回生制動力を得ようとしたものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のものにあっては、回生制動力の安定が、負荷
抵抗の作動に基づいているため、負荷抵抗の作用が小さ
いと補う効果が薄く、また、負荷抵抗の作用が大きい
と、その作動する前後の制動力変化が大きく、且つ回生
電力は無駄に消費されるという問題があった。

【０００７】更に、そもそも走行レンジ不足から回生ブ
レーキを使用するこのような電気自動車においては、軽
量化が大切であるにも拘わらず、大きく重い抵抗が必要
なものとされるから、その熱の発散が必須で、制動装置
の構造が複雑化するのみならず、大型化する。このた
め、自動車の持続走行距離が向上しないという不都合が
あった。本発明は、上記のような問題点に鑑み、機械ブ
レーキの制動力が回生ブレーキの発生する回生制動力に
応じて調整され、バッテリ電圧が大きく変動しても安定
な制動力が発生できる電気自動車の制動装置を提供し、
さらには、回生電力により充電されるバッテリの充電状
態、放電深度も考慮した電気自動車の制動装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明は、図１に示すように、駆動力源としてのモー
タ１とバッテリ２を搭載した電気自動車において、該電
気自動車に対して機械制動をかけるために用いられる機
械ブレーキ３と、該機械ブレーキ３を操作し機械制動力
を発生させるブレーキ操作手段４と、該ブレーキ操作手
段４の操作量を検出する操作量検出手段５と、前記操作
量検出手段５により検出される操作量に基づいて所定の
回生制動力を発生するように前記モータ１の回生制動状
態を決定し回生制御指令を出力する回生制動力演算手段
６と、前記回生制御指令に基づいて前記モータ１を該指
令に指定される回生制動状態に制御する回生制動力制御
手段７と、前記モータ１が指定される回生制動状態に制
御される場合に発生する回生電力により充電される前記
バッテリ２の充電状態を検出する充電状態検出手段８
と、検出される充電状態に基づいて前記モータ１の実際
に発生する回生制動力を推定し、その推定した結果に応
じて前記ブレーキ操作手段４の操作により前記機械ブレ
ーキ３の発生する機械制動力を比例方向で減少させ、機
械制動力の一部または全部が回生制動力に代わられるよ
うに制御する機械制動力制御手段９とを有するものとし
た。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、図２に示
すように、駆動力源としてのモータ１とバッテリ２を搭
載した電気自動車において、該電気自動車に対して機械
制動をかけるために用いられる機械ブレーキ３と、該機
械ブレーキ３を操作し機械制動力を発生させるブレーキ
操作手段４と、該ブレーキ操作手段４の操作量を検出す
る操作量検出手段５と、前記バッテリ２の放電深度を検
出する放電深度検出手段１０と、該放電深度検出手段１
０により検出される放電深度と前記操作量検出手段５に
より検出される操作量とに基づいて所定の回生制動力を
発生するように前記モータ１の回生制動状態を決定し回
生制御指令を出力する回生制動力演算手段６Ａと、前記
回生制御指令に基づいて前記モータ１を該指令に指定さ
れる回生制動状態に制御する回生制動力制御手段７と、
前記モータ１が指定される回生制動状態に制御される場
合に発生する回生電力により充電される前記バッテリ２
の充電状態を検出する充電状態検出手段８と、検出され
る充電状態に基づいて前記モータ１の実際に発生する回
生制動力を推定し、その推定した結果に応じて前記ブレ
ーキ操作手段４の操作により前記機械ブレーキ３の発生
する機械制動力を比例方向で減少させ、機械制動力の一
部または全部が回生制動力に代わられるように制御する
機械制動力制御手段９とを有するものとした。

【００１０】さらに請求項３記載の発明は、図３に示す
ように、駆動力源としてのモータ１とバッテリ２を搭載
した電気自動車において、該電気自動車に対して機械制
動をかけるために用いられる機械ブレーキ３と、該機械
ブレーキ３を操作し機械制動力を発生させるブレーキ操
作手段４と、該ブレーキ操作手段４の操作量を検出する
操作量検出手段５と、前記操作量検出手段５により検出
される操作量に基づいて所定の回生制動力を発生するよ
うに前記モータ１の回生制動状態を決定し回生制御指令
を出力する回生制動力演算手段６と、前記回生制御指令
に基づいて前記モータ１を該指令に指定される回生制動
状態に制御する回生制動力制御手段７と、前記モータ１
が指定される回生制動状態に制御される場合に発生する
回生電力により充電される前記バッテリ２の充電状態を
検出する充電状態検出手段８と、前記モータ１の回転数
を検出する回転数検出手段１１と該回転数検出手段１１
により検出される前記モータ１の回転数と検出される充
電状態とに基づいて前記モータ１の実際に発生する回生
制動力を推定し、その推定した結果に応じて前記ブレー
キ操作手段４の操作により前記機械ブレーキ３の発生す
る機械制動力を比例方向で減少させ、機械制動力の一部
または全部が回生制動力に代わられるように制御する機
械制動力制御手段９Ａとを有するものとした。

【００１１】

【作用】請求項１のものでは、ブレーキ操作手段４の操
作により機械ブレーキ３には機械制動力が発生すると同
時に、操作量検出手段５がブレーキ操作手段４の操作量
を検出し、その検出値に応じて回生制動力演算手段６が
回生制動力を演算し制御指令を出力する。回生制動力制
御手段７がその制御指令を受けて演算された回生制動力
を発生するようにモータ１を制御する。そして、モータ
１の発生する回生電力がバッテリ２に充電され、その充
電状態を充電状態検出手段８が検出する。その検出値で
機械制動力制御手段９が実際に発生する回生制動力を推
定し、そしてその推定値に比例する機械制動力を減少さ
せるように前記機械ブレーキ３を制御するから、ブレー
キ操作手段の操作量とその操作により発生する制動力が
一意に決定される。

【００１２】請求項２のものでは、回生制動力演算手段
６Ａにおいて、検出されるバッテリ放電深度、ブレーキ
操作手段の操作量とに基づいてバッテリに対する過充電
のない回生制動力を発生するように演算するから、走行
中の放電深度が変化しても、その変化値に応じてモータ
１の発生する回生制動力が随時に変更され、常にバッテ
リに対する過充電のない、且つ最大な回生制動力が発生
する。

【００１３】請求項３のものでは、機械制動力制御手段
９Ａにおいて、検出されたモータの回転数、バッテリ充
電状態とに基づいて実際に発生する回生制動力を推定す
るから、回生制動力の発生実態が反映され、機械制動力
がより簡単に決定され、精度よく操作量に一意に追従す
る制動力を発生することができる。

【００１４】

【実施例】図４は、本発明の第１実施例を示す。 タイ
ヤ３０Ａ、３０Ｂが取り付けられる後車軸３３Ａ及び３
３Ｂがそれぞれ差動歯車装置３５によりトランスミッシ
ョン６５を介してモータ６０に連結されている。各タイ
ヤ３０Ａ、３０Ｂには、それぞれデイスク３２Ａ、３２
Ｂとこれを挟んで押圧し機械制動力を得るためのブレー
キシリンダ３１Ａ、３１Ｂからなるブレーキユニットが
装備されている。これと同様、前輪側においても、前車
軸３３Ｃ、３３Ｄにタイヤ３０Ｃ、３０Ｄが取り付けら
れ、ディスク３２Ｃ、３２Ｄとブレーキシリンダ３１
Ｃ、３１Ｄからなるブレーキユニットが装備されてい
る。マスタバック１５’を備え、ブレーキペダル１６と
連結されたマスタシリンダ１５は、クロス配管５２、５
３によりブレーキシリンダ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３
１Ｄと接続され、クロス配管の後車軸側５２’、５３’
には、電磁比例減圧弁５０Ａ、５０Ｂが設置されてい
る。マスタシリンダ１５には圧力センサ７５が付設され
ている。

【００１５】バッテリ２０は直流ケーブル４２を経てコ
ントローラ４０に接続され、コントローラ４０とモータ
６０が交流ケーブル４３により連結されている。直流ケ
ーブル４２にはバッテリ２０の充電電流を検出するため
の電流センサ８０が付設されている。この電流センサ８
０の出力端子は制御ケーブルにより電磁比例減圧弁５０
Ａ、５０Ｂの電気端子に接続される。

【００１６】図４において、駆動時は、バッテリ２０か
らの直流電源は直流ケーブル４２によりコントローラ４
０で３相交流電力に変換される。そして、変換された電
力は、アクセレレータ８９からの駆動指令に対応する駆
動力を発生するように制御されてから交流ケーブル４３
を介してモータ６０に導かれる。その電力の駆動でモー
タ６０には駆動力が発生する。そして、その駆動力は、
トランスミッション６５を経て、タイヤ３０Ａ、３０Ｂ
に伝達される。

【００１７】制動時は、ブレーキペダル１６を踏んで、
その踏力がマスタバック１５’により増幅され、マスタ
シリンダ１５で油圧に変換され、クロス配管５２、５３
を通じて油圧シリンダ３１Ｃ、３１Ｄに伝達されると同
時に電磁比例減圧弁５０Ａ、５０Ｂにより制御されて、
ブレーキシリンダ３１Ａ、３１Ｂに伝達される。その油
圧がブレーキシリンダ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ
を作動させ、制動用のディスク３２Ａ、３２Ｂ、３２
Ｃ、３２Ｄを押圧して機械制動力を発生させる。これと
同時に、前記ブレーキペダル１６の踏力またはマスタシ
リンダ１５内の油圧は圧力センサ７５で検出され、その
検出値がコントローラ４０に入力される。

【００１８】コントローラ４０は、圧力検出値と回生制
動力との間の関係が予め設定されている。入力された圧
力センサ７５の検出値に基づいて所定の回生制動力を発
生するようモータ６０の回生制動状態を演算し、それを
制御する。そしてこのときに回生制動状態に制御される
モータ６０には回生電力が発生し、バッテリ２０に対し
て充電が行なわれる。その充電電流が電流センサ８０に
より検出され、電磁比例減圧弁５０Ａ、５０Ｂ内の電磁
ソレノイドに流れ、その電磁作用で充電電流値に比例す
る油圧を減少するようクロス配管５２、５３内の油圧を
制御する。電磁比例減圧弁５０Ａ、５０Ｂの特性である
油圧の減圧量と電磁ソレノイド電流の関係は、例えば図
５のように回生制動のときには比例の関係であるが、駆
動のときには無関係である。つまり、モータが駆動して
いる状態では電磁比例減圧弁５０Ａ、５０Ｂは作動せ
ず、減圧量が０で、制動している状態では電磁比例減圧
弁は電磁ソレノイド電流に比例する減圧量で油圧を減少
させる。

【００１９】上記のように電磁比例減圧弁が動作するた
めには、この電流センサ８０は、例えば図６のようにバ
ッテリ電流の流れる直流ケーブル４２が貫通する磁性体
リング８０Ａに、コイル８１を巻きつけて構成される。
そしてこのコイル８１と電磁比例減圧弁５０の電磁ソレ
ノイド５０Ｓを接続してその接続線にダイオート５０Ｊ
を設けて、直流ケーブル４２に充電方向電流Ｉが流れる
ときのみ電磁ソレノイド５０Ｓに１方向に電流が流れる
ようにする。または図７の様に一般的な微小出力電流セ
ンサ８０Ｂを用いるときはアンプ８０Ｃにより、トラン
ジスタ８０Ｄを制御して電流を比例制御させ、電磁比例
減圧弁の電磁ソレノイド５０Ｓに流す電流を１方向にす
る。

【００２０】第１の実施例は、以上のように構成され、
ブレーキペダルの操作量に対応する回生制動力が発生す
るときにそれに伴なって発生するバッテリの充電電流が
検出され、その検出された電流が電磁比例減圧弁に流さ
れ、その減圧量を制御するから、バッテリの放電深度の
変化による回生制動力の変動が機械制動力の変更でバラ
ンスを得、駆動輪にとっての制動力が変動しない。駆動
輪と非駆動輪の制動力バランスを失うことなく、安定し
た制動効果が得られる。なお、電磁比例減圧弁を用いる
ことで、簡易、安価であり、かつ、断線などで回生制動
が失効した場合は、確実に機械制動に戻るので、フェー
ルセーフとも有利にできるという効果が得られる。

【００２１】図８は、本発明の第２実施例を示す。この
実施例は、図４に示した第１実施例にさらにバッテリ２
０の電圧を検出する電圧センサ１０２とモータ６０の回
転数を検出する回転数センサ１０１及び回生制動力を推
定し機械制動力の制御指令を出力する減圧指令推定器１
００を設けたものである。この電圧センサ１０２の検出
値がバッテリ２０の充電電流を検出する電流センサ８０
の検出値及び回転数センサ１０１の検出値とともに減圧
指令推定器１００に入力される。そして減圧指令推定器
１００の出力信号が電磁比例減圧弁５０Ａ、５０Ｂに入
力される。そのほかの構成は、第１実施例と同じであ
る。

【００２２】次に、減圧指令推定器１００における回生
制動力の推定と電磁比例減圧弁５０Ａ、５０Ｂへの制御
指令の決定について説明する。一般にモータは、エネル
ギの変換手段として、一定の電圧ｖ、電流ｉの電力が入
力されると回転数ｎの駆動力を出力する。逆に制動力が
発生すると電力を出力するという性質がある。すなわ
ち、回生制動のときにバッテリに充電される回生電圧
ｖ、電流ｉ、及びモータの回転数ｎで回生制動力を求め
ることができる。このため、モータ６０の発生する回生
制動力は、電圧センサ１０２、電流センサ８０及び回転
数センサ１０１の各検出値に基づいて演算される。

【００２３】その演算を行なうため、減圧指令推定器１
００は内部にメモリを有し、電圧ｖ、電流ｉ、回転数ｎ
をパラメータとして予め実験で制動力との関係を得て、
その得たデータを３次元マップとして記憶させてある。
減圧指令推定器１００は、その３次元マップに基づいて
回生制動のときの制動力を推定する。その推定にあたっ
ては、電圧センサ１０２、電流センサ８０及び回転数セ
ンサ１０１の各検出値が入力されるとともに、メモリか
ら保有している３次元マップが読み出される。そして入
力された各検出値に基づいて３次元マップによりそれら
に対応する回生制動力を演算し推定する。推定した結果
により、それに比例する機械制動力を減少させるための
電磁比例減圧弁５０Ａ、５０Ｂの減圧量Δｐを演算す
る。回生制動力が負のとき即ちモータが駆動する状態で
は、減圧量Δｐ＝０とし、回生制動力が正のときのみ演
算方程式は数１のようになる。

【数１】 但し、Ｎ：回生制動力 Δｐ：電磁比例減圧弁の減圧量、ｉｇ：トータルギア
比、ｒ：タイヤ半径、ｋ：ブレーキシリンダ内の油圧と
制動力の係数（制動用のディスク、シリンダの直径で決
める）である。そして、電磁比例減圧弁５０Ａ、５０Ｂ
に対して演算された減圧量Δｐを減少するための電磁ソ
ラノイド電流を演算しそれに出力する。

【００２４】本実施例は以上のように構成され、回生制
動力を推定するに際し、バッテリの電圧と充電電流及び
モータの回転数をパラメータとして制動力の関係を予め
実験で求めておき、３次元マップとして内部メモリに保
有し、上記のパラメータの実際値が入力されると、それ
に基づいて３次元マップより回生制動力を推定するもの
としたから、正確に推定することができ、それに基づい
て電磁比例減圧弁の減圧量がより正確に演算される。こ
れにより、回生制動力発生の不安定領域でも、例えば大
回生制動力または小回生制動力が発生するときにも、安
定な制動力を発生することができ、駆動輪と非駆動輪の
制動力バランスを失わせることがなく、高い走行安定性
が維持可能となる。

【００２５】図９は、本発明の第３実施例を示す。 こ
の実施例は、図４に示した第１実施例に電流センサ８０
に代えて放電深度センサ１０５、及び車両走行状況を検
出する走行状況センサ１０４が設けられて、非駆動輪と
駆動輪のブレーキが独立してそれぞれコントローラ２４
０に制御されるようにしたものである。走行状況センサ
１０４及び放電深度センサ１０５がコントローラ２４０
に接続される。そのほかの構成は、第１実施例と同じで
ある。

【００２６】コントローラ２４０に、圧力センサ７５か
らの要求制動力信号としての圧力検出値と走行状況セン
サ１０４からの信号が入力されるとともに放電深度セン
サ１０５の出力信号が入力される。一般に、モータの回
生制動力はバッテリの放電深度の変化に伴なって変動す
る。このため、常に最大回生制動力で制動をかけると、
たとえ機械制動力が発生しなくても要求制動力を越えて
しまう恐れがある。例えば要求制動力が小さいときやあ
るいは路面が滑りやすくそもそも小さい制動力Ｂ１の発
生が要求されるときには、回生制動を最大に利用すると
図１０に点線で示されているように駆動輪側の制動力配
分値Ｂｒ１を越えてしまう。しかも、そのとき機械ブレ
ーキを全く使用せず、回生制動力のみで制動力を賄って
しまうというようなゾーンが存在する。こうすると、非
駆動輪と駆動輪の制動力バランスが崩れてしまう。その
ため、特に滑りやすいコーナリング中等においては自動
車のドリフトアウトやスピンに入ってしまう。

【００２７】そこで、ブレーキペダル１６の出力に応
じ、走行状況センサ１０４の信号によって駆動輪である
後輪と非駆動輪である前輪との制動力配分を決め制御す
る必要がある。その制動力配分を決める手順は図１１を
参照しながら説明する。

【００２８】まず、ステップ１０１においてブレーキペ
ダル１６の操作により発生するマスタシリンダ１５内の
油圧は圧力センサ７５で検出され、要求制動力信号とし
てコントローラ２４０に入力され、次いでステップ１０
２で、走行状況センサ１０４で検出された走行状況信号
が入力される。ステップ１０３において、その要求制動
力信号と走行状況信号とに基づいて非駆動輪側の制動力
Ｂｆと駆動輪側の制動力Ｂｒの配分が演算される。ステ
ップ１０４で演算された非駆動輪側の制動力配分値Ｂｆ
に応じて非駆動輪側（すなわち前輪側）の電磁比例減圧
弁５０Ｃ、５０Ｄへ制御指令が出力される。

【００２９】ステップ１０５では、放電深度センサで検
出されたバッテリの放電深度信号が入力される。ステッ
プ１０６で、予め設けられている放電深度と回生制動力
の関係マップに基づいて放電深度信号に対応する回生制
動力の最大値Ｒｏが演算される。そしてこのあと、ステ
ップ１０７で、演算された回生制動力の最大値Ｒｏで配
分値Ｂｒをカバーできるか否かの判別が行なわれる。そ
の結果ＹＥＳの場合は、ステップ１０８で、制動力配分
値Ｂｒを回生制動力で賄うようモータの回生制動状態を
決定、回生制動指令値を演算する。ステップ１０９で、
機械ブレーキの制動力を発生しないように駆動輪側（後
輪側）の電磁比例減圧弁５０Ａ、５０Ｂが閉じられる。
このあと、ステップ１１０で、上の回生制動指令値に基
づいてモータ６０が制御される。ステップ１０７での判
別結果がＮＯの場合は、ステップ１１１で、最大値Ｒｏ
の回生制動力を発生するようモータの回生制動状態を決
定、回生制動指令値を演算し、ステップ１１２で、図１
０に示すように配分値Ｂｒに対して制動力の不足分Ｒ１
は機械制動力で補足するよう機械ブレーキが発生すべき
制動力が演算され、機械ブレーキの制御指令が駆動輪側
（後輪側）の電磁減圧弁５０Ａ、５０Ｂに出力される。
最後にステップ１１０で、ステップ１１１で演算された
回生制動指令値に基づいてモータ６０が制御される。

【００３０】本実施例は以上のように構成され、駆動輪
と非駆動輪の駆動力配分決定は、走行状況と要求制動力
とに基づいて行なわれるものとしたから、具体的な制動
状況に応じて配分値が調整される。これにより、要求駆
動力の小さいときや滑りやすい路面などのときでも理想
な制動効果が得られる。

【００３１】さらに駆動輪側の制動力配分を決定するに
際し、回生制動力はバッテリの放電深度とブレーキペダ
ルからの制動指令とに基づいて決定されるものとしたか
ら、バッテリに対して過充電することがなく、且つ最大
な回生制動力を安定に発生することができる。これによ
り、前後輪の駆動力配分は崩れることがなく、制動の安
定性と回生制動力最大化を両立させることができる。

【００３２】図１２は、本発明の第４実施例を示す。こ
の実施例は図４に示した第１実施例における駆動用のモ
ータ６０を６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ４個のモー
タに変え、２輪駆動から４輪駆動に変えて、各モータご
とにコントローラ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄを設
けたものである。各コントローラには電流検出センサ７
０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄが設けられる。電磁比例
減圧弁も５０Ｃ、５０Ｄ２個が増え各ブレーキシリンダ
ごとに１個ずつを設けた。それらはそれぞれに対応する
電流検出センサと接続されている。そのほかの構成は、
第１実施例と同じである。

【００３３】単純にバッテリ充電電流を検知し、これに
応じて各車輪のブレーキ制動油圧を一様に減小させる
と、各車輪に設けたモータの発電量が異なる場合は、車
輪間に制動力アンバランスを助長してしまい、車両の安
定性を損なう恐れがある。このため、４輪駆動の場合
は、図１２で示されているように、電流センサとコント
ローラ及び電磁比例減圧弁をそれぞれ独立に設け、モー
タと同様に機械制動力を個別に制御することを可能に
し、各モータの発電量によりそれに対応する電磁比例減
圧弁の減圧量で車輪ごとに機械ブレーキの制動油圧を制
御する。

【００３４】制動するときには、ブレーキペダル１６の
操作により発生するマスタシリンダ１５内の油圧を圧力
センサ７５で検出し要求制動力信号としてコントローラ
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄに入力し、各コントロ
ーラはその入力値に対応する制動力を発生するようそれ
に対応するモータを制御する。そしてそのときの各モー
タの回生電力がそれぞれ電流センサにより検出されて、
対応する電磁比例減圧弁に入力される。こうして、例え
ば回転数の不一致による各モータの回生制動力が異なっ
ても、それぞれの回生電流に応じて電磁減圧弁の減圧量
が変更される。

【００３５】本実施例は、以上のように構成されて、各
車輪のモータの回生電流に応じてその車輪の機械制動力
が独立変更されて、回生制動力の不一致による各車輪の
制動力バランスを失うことがなく、安定な制動力バラン
スを得ることができる。なお、この実施例では、電流セ
ンサによる回生電流から回生制動力を求める例を示した
が、これに限らず前記説明したバッテリ電圧、電流及び
モータの回転数から各回生制動力を推定し、機械制動力
を制御する方式も同様に可能である。

【００３６】図１３は、本発明の第５実施例を示す。
マスタシリンダ２０７にブレーキペダル２０６が設けら
れるとともに油圧配管２０９により機械ブレーキと連結
される。ブレーキペダル２０６にはサーボアクチュエー
タ２１０とストロークセンサ２０８が付設される。バッ
テリ２００は演算器２０４からの制御指令により制御さ
れるインバータ２２０により３相誘導モータ２３０と接
続される。３相誘導モータ２３０にフィードバック用の
回転数センサ２４０が設けられる。回転数センサ２４０
はインバータ２２０と接続されていて回転数信号がそれ
にフィードバックされる。バッテリ２００には電圧セン
サ２０１と電流センサ２０２が設けられ、それらはそれ
ぞれ充電状態検出器２０３と接続される。充電状態検出
器２０３はストロークセンサ２０８とともに演算器２０
４と接続される。演算器はインバータ２２０と接続され
るとともに駆動回路２０５と接続される。駆動回路２０
５はサーボアクチュエータ２１０と接続される。

【００３７】ブレーキペダル２０６を踏んでそのストロ
ークに応じてマスタシリンダ２０７に油圧が発生し、こ
の油圧が油圧配管２０９により各車輪に設けられている
制動装置に伝達され、制動をかける。それと同時に踏み
込みストロークはストロークセンサ２０８で検出され、
制動力指令信号に変換される。一方、バッテリ２００の
電圧は電圧センサ２０１で検出され、流れる電流は電流
センサ２０２で検出される。各検出値は充電状態検出器
２０３に入力され、それらをもとにバッテリ２００の充
電率、即ち放電深度を演算し充電率信号を出力する。

【００３８】その充電率信号とストロークセンサ２０８
からの制動力指令信号が演算器２０４に入力される。演
算器２０４において，この入力された二つの信号に基づ
いて回生制動力指令値である３相誘導モータ２３０の回
生制動滑り角周波数指令値ωｓを演算し、演算されたω
ｓによってインバータ２２０を制御すると共に機械制動
力を制御するためのサーボアクチュエータ２１０の動作
量を演算し、それに対応する制御指令を駆動回路へ出力
する。

【００３９】演算器２０４において、ωｓを演算する際
に、まず入力される充電率信号によりバッテリ２００の
充電率を調べる。もし充電率が０〜９０％なら、充電率
信号はωｓの演算パラメータに加えないで、ストローク
センサ２０８からの制動力指令信号のみでωｓを演算す
る。演算の内容としては例えば図１４に実線で示してい
るように制動力指令値がＴｂ’以上では、ωｓを制動力
指令値に比例させ、以下ではωｓを制動力指令値に関係
させず、一定値ωｓ’に固定する。こうすることによっ
て、ブレーキペダル２０６の操作量に比例する回生制動
力が発生できるとともに、ある一定値以下、またはブレ
ーキペダル２０６を全く踏まない状態でも、一定の回生
制動力が発生する。所謂エンジンブレーキと同様の運転
感覚を得る。

【００４０】一方、バッテリ２００の充電率が９０％を
越え、満充電状態に近くなると、そもそもバッテリ２０
０は回生電力を吸収することできなくなる。このとき図
１４に点線ａで示しているように制動力指令値がある一
定値以上では、ωｓと制動力指令値を関係させず、ωｓ
を固定する。つまりωｓの最大値を設け、誘導モータの
発生する回生電力を制限する。またこれと異なってωｓ
の最大値を設ける代わりに例えば全域にわたってωｓを
比例縮小しバッテリ２００の吸収能力以上の回生電力を
発生しないようにしてもよい。

【００４１】さらに、バッテリ２００が満充電になると
例えば図１４の点線ｂのように充電率が９７％を越える
と、ωｓと制動力指令値を関係させず、そのときのバッ
テリ２００の吸収能力に応じて点線ｂ、ｃのように一定
にする。さらに点線ｂを越えるとそのときバッテリ２０
０は全く回生電力を吸収できなく、エンジンブレーキ効
果も得られない。従って予め別に回生電力を放電するた
めの抵抗器などを設ければ図１５のｅに示されているよ
うに満充電のときでも一定の回生制動を得ることがで
き、エンジンブレーキ効果が得られる。演算器はωｓを
上記のように決定するとともに、ωｓに基づいて回生制
動力に対応する機械制動力を演算し、それを発生するよ
うに駆動回路２０５への制御指令を出力する。演算器か
らの出力信号を受けて、インバータ２２０は指定される
制動状態ωｓに制御され、３相誘導モータ２３０は回生
制動力を発生し、そして回生電力がバッテリ２００に充
電される。駆動回路２０５はサーボアクチュエータ２１
０の動作量を制御しマスタシリンダ２０７内の油圧を増
減する。これにより、ブレーキペダル２０６の踏力でト
ータル制動力は一意的に決定される。

【００４２】以上説明したように本実施例は、バッテリ
の充電率が検出され、充電率が１００％に近い状態で
は、回生制動力を少なめに発生させるように構成されて
いるから、バッテリが満充電のときに回生制動を使用し
てもバッテリが過充電になることがなく、回生電力を消
費させるための大容量抵抗器などが不要となるため制動
装置の小型化、単純化を達成できる。そして、回生制動
力の発生量に応じて機械制動力量が制御されるから、回
生制動力の発生量が変化しても、ブレーキペダルの踏力
と発生する制動力の関係が一定であるため、安定した制
動効果が得られる。

【００４３】なお、本実施例は３相誘導モータの滑り角
周波数を用いて説明してきたが、これに限らず回生制動
と機械制動を併用した電気自動車であれば本実施例と同
様な効果が得られる。バッテリ充電状態の検出方法とし
ても、本実施例の方法に限らずバッテリ液の比重、ある
いは出力電流の積算値などによるものを使っても本実施
例と同様に有効である。制動力指令値の検出方法として
も本実施例に限らずブレーキペダル踏力、マスタシリン
ダ内の油圧などを用いる場合であっても、本実施例が有
効である。

【００４４】

【発明の効果】以上のとおり、本発明は、回生制動力の
発生と同時にその回生電力により充電されるバッテリの
充電状態が検出され、その検出値に基づいて実際に発生
する回生制動力を推定して、その推定値に応じて機械制
動力の発生量を決定するようにしたから、回生制動力が
変化しても、それに応じて機械制動力が変更され、要求
制動力に対してトータル制動力が不変で、常に安定な制
動力を得ることができる。また、回生制動力は、検出さ
れるバッテリ放電深度に応じて発生するから、バッテリ
に対する過充電のない回生制動力を発生することがで
き、走行中にバッテリ放電深度が変化しても、最適な回
生制動電力を得ることができる。さらに、回生制動力の
推定において、モータの回転数、バッテリ充電状態を推
定パラメータとして用いるときには、さらに、精度よく
推定することができ、それに基づいて機械制動力の発生
もより正確にすることができる。これにより、回生制動
力を最大限に発生することが可能で、電気自動車の持続
走行距離が増大するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の第３の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の第１実施例を示す図である。

【図５】電磁比例減圧弁の減圧量とそのソレノイド電流
の関係を示す図である。

【図６】電流センサの構造を示す図である。

【図７】他の電流センサの構造を示す図である。

【図８】本発明の第２実施例を示す図である。

【図９】本発明の第３実施例を示す図である。

【図１０】制動力の配分を説明する図である。

【図１１】制動力の配分決定の流れを示すフローチャー
トである。

【図１２】本発明の第４実施例を示す図である。

【図１３】本発明の第５実施例を示す図である。

【図１４】回生制動すべり角周波数と充電状態の関係を
示す図である。

【図１５】他の回生制動すべり角周波数と充電状態の関
係を示す図である。

【図１６】バッテリ放電深度とその充電電流の関係を示
す図である。

【図１７】バッテリ放電深度と回生制動力の関係を示す
図である。

【符号の説明】

１、６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ
モータ ２、２０、２００ バッテリ ３ 機械ブレーキ ４ ブレーキ操作手段 ５ 操作量検出手段 ６、６Ａ 回生制動力演算手段 ７ 回生制動力演算手段 ８ 充電状態検出手段 ９、９Ａ 機械制動力制御手段 １５ マスタシリンダ １５’ マスタバック １６、２０６ ブレーキペダル ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ タイヤ ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ ブレー
キシリンダ ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ ディス
ク ３３Ａ、３３Ｂ 後車軸 ３３Ｃ、３３Ｄ 前車軸 ３５ 差動歯車装置 ４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、１４０、２４
０ コントローラ ４２ 直流ケーブル ４３ 交流ケーブル ５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ 電磁比
例減圧弁 ５０Ｊ ダイオード ５０Ｓ 電磁ソレノイド ５２、５３、５２’、５３’ クロス
配管 ６５ トランスミッション ８０、８０Ｂ、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ、２０
２ 電流センサ ７５ 圧力センサ ８０Ａ 磁性体リング ８０Ｃ アンプ ８０Ｄ トランジスタ ８１ コイル ８９ アクセレレータ １００ 減圧指令推定器 １０１、２４０ 回転数センサ １０２、２０１ 電圧センサ １０４ 走行状況センサ １０５ 放電深度センサ ２０３ 充電状態検出器 ２０４ 演算器 ２０５ 駆動回路 ２０７ マスタシリンダ ２０８ ストロークセンサ ２０９ 油圧配管 ２１０ サーボアクチュエータ ２２０ インバータ ２３０ 誘導モータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動力源としてのモータとバッテリを搭
   載した電気自動車において、 該電気自動車に対して機械制動をかけるために用いられ
   る機械ブレーキと、 該機械ブレーキを操作し機械制動力を発生させるブレー
   キ操作手段と、 該ブレーキ操作手段の操作量を検出する操作量検出手段
   と、 前記操作量検出手段により検出される操作量に基づいて
   所定の回生制動力を発生するように前記モータの回生制
   動状態を決定し回生制御指令を出力する回生制動力演算
   手段と、 前記回生制御指令に基づいて前記モータを該指令に指定
   される回生制動状態に制御する回生制動力制御手段と、 前記モータが指定される回生制動状態に制御される場合
   に発生する回生電力により充電される前記バッテリの充
   電状態を検出する充電状態検出手段と、 検出される充電状態に基づいて前記モータの実際に発生
   する回生制動力を推定し、その推定した結果に応じて前
   記ブレーキ操作手段の操作により前記機械ブレーキの発
   生する機械制動力を比例方向で減少させ、機械制動力の
   一部または全部が回生制動力に代わられるように制御す
   る機械制動力制御手段とを具備することを特徴とする電
   気自動車の制動装置。
2. 【請求項２】 駆動力源としてのモータとバッテリを搭
   載した電気自動車において、 該電気自動車に対して機械制動をかけるために用いられ
   る機械ブレーキと、 該機械ブレーキを操作し機械制動力を発生させるブレー
   キ操作手段と、 該ブレーキ操作手段の操作量を検出する操作量検出手段
   と、 前記バッテリの放電深度を検出する放電深度検出手段
   と、 該放電深度検出手段により検出される放電深度と前記操
   作量検出手段により検出される操作量とに基づいて所定
   の回生制動力を発生するように前記モータの回生制動状
   態を決定し回生制御指令を出力する回生制動力演算手段
   と、 前記回生制御指令に基づいて前記モータを該指令に指定
   される回生制動状態に制御する回生制動力制御手段と、 前記モータが指定される回生制動状態に制御される場合
   に発生する回生電力により充電される前記バッテリの充
   電状態を検出する充電状態検出手段と、 検出される充電状態に基づいて前記モータの実際に発生
   する回生制動力を推定し、その推定した結果に応じて前
   記ブレーキ操作手段の操作により前記機械ブレーキの発
   生する機械制動力を比例方向で減少させ、機械制動力の
   一部または全部が回生制動力に代わられるように制御す
   る機械制動力制御手段とを具備することを特徴とする電
   気自動車の制動装置。
3. 【請求項３】 駆動力源としてのモータとバッテリを搭
   載した電気自動車において、 該電気自動車に対して機械制動をかけるために用いられ
   る機械ブレーキと、 該機械ブレーキを操作し機械制動力を発生させるブレー
   キ操作手段と、 該ブレーキ操作手段の操作量を検出する操作量検出手段
   と、 前記操作量検出手段により検出される操作量に基づいて
   所定の回生制動力を発生するように前記モータの回生制
   動状態を決定し回生制御指令を出力する回生制動力演算
   手段と、 前記回生制御指令に基づいて前記モータを該指令に指定
   される回生制動状態に制御する回生制動力制御手段と、 前記モータが指定される回生制動状態に制御される場合
   に発生する回生電力により充電される前記バッテリの充
   電状態を検出する充電状態検出手段と、 前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と該回転
   数検出手段により検出される前記モータの回転数と検出
   される充電状態とに基づいて前記モータの実際に発生す
   る回生制動力を推定し、その推定した結果に応じて前記
   ブレーキ操作手段の操作により前記機械ブレーキの発生
   する機械制動力を比例方向で減少させ、機械制動力の一
   部または全部が回生制動力に代わられるように制御する
   機械制動力制御手段とを具備することを特徴とする電気
   自動車の制動装置。
4. 【請求項４】 前記回生制動力演算手段は、前記放電深
   度検出手段により検出される放電深度と前記操作量検出
   手段により検出される操作量とに基づいて所定の回生制
   動力と機械制動力の配分を演算し、その配分値に応じて
   前記モータの回生制動状態を決定し回生制御指令と機械
   制動指令を出力し、 前記機械制動力制御手段は、前記機械制動指令を受け
   て、演算された機械制動力配分値に基づいて前記ブレー
   キ操作手段の操作により前記機械ブレーキの発生する機
   械制動力を制御することを特徴とする請求項２記載の電
   気自動車の制動装置。
5. 【請求項５】 前記充電状態検出手段は、前記バッテリ
   の充電電流を検出することを特徴とする請求項１、２ま
   たは３記載の電気自動車の制動装置。
6. 【請求項６】 前記充電状態検出手段は、前記バッテリ
   の電圧と充電電流を検出することを特徴とする請求項
   １、２または３記載の電気自動車の制動装置。