JPH07264711A - 電動車両の制動装置 - Google Patents
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Abstract
動力の低下を防止するとともに、変速中におけるショッ
クの発生を防止する。 【構成】 モータ2に接続されて駆動される駆動輪Wf
は、ブレーキコントロールユニット7に接続されて回生
制動可能である。ブレーキコントロールユニット7によ
り駆動輪Wfの回生制動が行われているとき、モータ・
ATコントロールユニット6による自動変速機3の変速
が禁止される。これにより、変速中に回生制動を中止す
る必要がなくなり、制動力の低下及びショックの発生が
防止される。
Description
源とするモータと、モータ及び駆動輪間に介在する自動
変速機と、自動変速機の変速操作を制御する変速制御手
段と、制動操作に基づいて駆動輪の回生制動を制御する
回生制動制御手段とを備えた電動車両に関する。
−292603号公報に記載されたものが公知である。
この電動車両は、自動変速機の変速中に制動操作が行わ
れた場合に、液圧制動のみを行って回生制動を行わず、
変速終了後に徐々に回生制動力を増加させることにより
ショックの発生を防止している。
ものは変速中に回生制動を行うことができないため、そ
の間の制動力が低下する問題がある。
低下を回避しようとすると、以下のような問題が発生す
る。即ち、シフトダウン時の変速ショックを軽減するに
は変速前に比べて変速後のモータ回転数を増加させる必
要があるが、モータ回転数を増加させながら回生制動を
行うことは不可能である。しかも、回生制動中の変速は
減速中に行われるので殆どがシフトダウン操作であるた
め、回生制動力の抜けによる制動力の低下は頻繁に発生
することになる。
で、回生制動を行う電動車両において変速中の制動力の
低下を防止するとともに、変速中のショックの発生を防
止することを目的とする。
に、本発明の電動車両の制動装置は、バッテリをエネル
ギー源とするモータと、モータ及び駆動輪間に介在する
自動変速機と、自動変速機の変速操作を制御する変速制
御手段と、制動操作に基づいて駆動輪の回生制動を制御
する回生制動制御手段とを備えた電動車両において、前
記変速制御手段が、制動操作に基づく回生制動中に自動
変速機の変速を禁止することを特徴とする。
する。
ので、図1は電動車両の全体構成図、図2は制御系のブ
ロック図、図3は差圧バルブの構造を示す図、図4は差
圧バルブの特性及び回生制動力の特性を示すグラフ、図
5は入力液圧に対する液圧制動力及び回生制動力の配分
特性を示すグラフ、図6は入力液圧に対するブレーキペ
ダルのストローク特性を示すグラフ、図7はメインルー
チンのフローチャート、図8はメインルーチンのステッ
プS3のサブルーチンのフローチャート、図9はモータ
トルクを求めるマップ、図10はメインルーチンのステ
ップS4のサブルーチンのフローチャート、図11はモ
ータ発生可能トルクを求めるマップ、図12はメインル
ーチンのステップS8のサブルーチンのフローチャート
である。
としての一対の前輪Wfと従動輪としての一対の後輪W
rとを備えた4輪車であって、前輪Wfはバッテリ1を
エネルギー源とする電気モータ2に自動変速機(AT)
3及びデフ4を介して接続される。バッテリ1とモータ
2との間にはパワードライブユニット(PDU)5が介
装され、バッテリ1によるモータ2の駆動を制御すると
ともに、回生制動に伴ってモータ2が発電する電力によ
るバッテリ1の充電を制御する。前記パワードライブユ
ニット5と自動変速機3とはモータ・ATコントロール
ユニット6に接続され、このモータ・ATコントロール
ユニット6はブレーキコントロールユニット7に接続さ
れる。
リンダ9は、前輪Wfのブレーキキャリパ10f,10
fと後輪Wrのブレーキキャリパ10r,10rとに接
続される。マスタシリンダ9と前輪Wfのブレーキキャ
リパ10f,10fとを接続する液圧回路には、マスタ
シリンダ9からのマスタシリンダ液圧(入力液圧)P IN
を調整して所定のキャリパ液圧(出力液圧)POUT を前
輪Wfのブレーキキャリパ10f,10fに伝達するた
めの差圧バルブ11,11が介装される。
マスタシリンダ9に連なる液圧回路に設けられてマスタ
シリンダ液圧PINを検出するマスタシリンダ液圧センサ
12と、アクセルペダル16に設けられてアクセル開度
THを検出するアクセル開度センサ13と、モータ2に
設けられてモータ回転数NM を検出するモータ回転数セ
ンサ14と、バッテリ1に設けられてバッテリ電圧V
BATTを検出するバッテリ電圧センサ15とがブレーキコ
ントロールユニット7に接続される。ブレーキコントロ
ールユニット7は前記マスタシリンダ液圧PIN、アクセ
ル開度TH、モータ回転数NM 、バッテリ電圧VBATT及
びモータ・ATコントロールユニット6から入力される
自動変速機3のギヤレシオに基づいて、前記差圧バルブ
11,11を制御する。
6はブレーキコントロールユニット7から入力される回
生トルク指令及びシフト禁止信号に基づいて、自動変速
機3及びパワードライブユニット5を制御する。
プリング17で開弁方向に付勢された弁体18と、スプ
リング17のセット荷重を調整するリニアソレノイド1
9と、マスタシリンダ9側からブレーキシリンダ10f
側への液圧の伝達を規制する一方向弁15とを備える。
ノイド19の消磁状態ではマスタシリンダ液圧(入力液
圧)PINとキャリパ液圧(出力液圧)POUT とが一致す
るが、リニアソレノイド19を励磁して付勢力fS で弁
体18を付勢した状態では、図4(A)にO→A→B→
C→Oで示すようなヒステリシスを持つ入出力特性が得
られる。
加する間の出力液圧POUT はゼロであり、A点において
弁体18が開弁すると、入力液圧PINの増加に伴って出
力液圧POUT は、 POUT =PIN−fs/a の関係で増加する。ここで、aは入力ポートの断面積で
ある。そして、B点で入力液圧PINを減少させても弁体
18は閉弁状態に保たれて出力液圧POUT は即座に減少
せず、出力液圧POUT は入力液圧PINと一致するC点ま
で一定に保持される。そしてC点で一方向弁15が開弁
すると出力液圧POUT と入力液圧PINとが一致し、出力
液圧POUT は、 POUT =PIN の関係を保ってO点まで減少する。このとき、増圧時と
減圧時とのヒステリシスHは、 H=fs/a により決定される。
ブ操作量ΔP0 は前記ヒステリシスHに等しく、その値
はリニアソレノイド19に流れる電流を制御することに
より任意に設定することが可能である。
場合には、差圧バルブ11,11を消磁して開弁状態に
保持し、入力液圧PINをそのまま出力液圧POUT として
前輪Wfのブレーキキャリパ10f,10fに伝達す
る。その結果、ブレーキペダル8の踏力が増加するに伴
って、前輪Wfのブレーキキャリパ10f,10fの制
動力と後輪Wrのブレーキキャリパ10r,10rの制
動力とは、何れもリニアに増加する(図5(A)参
照)。
には、差圧バルブ11,11を励磁して入力液圧PINに
対する出力液圧POUT の特性を変化させることにより、
前輪Wfのブレーキキャリパ10f,10fの制動力を
一部制限し、その制限した制動力を前輪Wfの回生制動
で補うことにより、トータルとしてブレーキペダル8の
踏力に応じた前輪Wfの制動力を得ることができる(図
5(B)参照)。
明を行ったが、実際に本実施例においては、回生制動を
実行する際に差圧バルブ11,11を制御して入力液圧
PINに対する出力液圧POUT の特性を、図4(B)に示
すように変化させている。
において入力液圧PINが所定値P0に達するまでは差圧
バルブ11,11を励磁せずに開弁状態に保持し、O点
→a点までは入力液圧PINをそのまま出力液圧POUT と
して伝達する。そして入力液圧PINが所定値P0 に達す
ると、図4(A)の場合と同様に差圧バルブ11,11
を励磁することにより、O→a→b→c→d→eで示す
ような入出力特性を得ている。従って、ブレーキペダル
8を踏み始めた初期は回生制動を行わずに、入力液圧P
INをそのまま出力液圧POUT として前輪Wfのブレーキ
キャリパ10f,10fに伝達して液圧制動を行い、入
力液圧PINが所定値P0 に達した後に差圧バルブ11,
11で出力液圧POUT を遮断して前輪Wfの液圧制動力
を制限し、その減少分を前輪Wfの回生制動で補うこと
になる。
を併用する場合、ブレーキペダル8の踏力を増加または
減少させる過程で液圧制動力と回生制動力との比率が変
化するため、両制動力の総和が急変しないためには、回
生制動力の大きさを図4(C)のように制御する必要が
ある。
に対して出力液圧POUT (即ち液圧制動力)が増加する
O点〜a点の領域では回生制動力をゼロに保持し、入力
液圧PINが増加しても出力液圧POUT が増加しないa点
〜b点の領域では、踏力の増加に伴って回生制動力を増
加させ、入力液圧PINの増加に対して出力液圧POUTが
増加するb点〜c点の領域では回生制動力の増加を抑制
し、入力液圧PINが減少しても出力液圧POUT が減少し
ないc点〜d点の領域では踏力の減少に伴って回生制動
力を減少させ、入力液圧PINの減少に伴って出力液圧P
OUT が減少するd点〜O点の領域では、回生制動力をゼ
ロに保持する必要がある。
と回生制動力との配分特性は図5(B)のようになり、
回生制動を優先的に行ってエネルギーを効果的に回収
し、回生制動力がリミットに達した後は液圧制動を付加
して必要なトータル制動力を確保することができる。
ラフに基づいて詳述する。
における該ブレーキペダル8のストロークの変化につい
て説明する。
マスタシリンダが発生する液圧でブレーキキャリパを作
動させるとき、該ブレーキキャリパの遊びにより制動初
期の消費液量は大きくなり、前記遊びが無くなって制動
力が増加するにつれて消費液圧量の増加は小さくなる。
の増加に伴って後輪Wrのブレーキキャリパ10r,1
0rの消費液量によるブレーキペダル8のストローク
は、ラインL1 で示すように制動初期に大きくなる。こ
のとき、差圧バルブ11,11を励磁して液圧回路を閉
塞していれば、前輪Wfのブレーキキャリパ10f,1
0fの消費液量はゼロになるため、ブレーキペダル8の
ストロークはラインL1に沿って変化する。また、差圧
バルブ11,11を消磁して液圧回路を開放していれ
ば、前輪Wfのブレーキキャリパ10f,10fの消費
液量は最大になるため、ブレーキペダル8のストローク
はラインL2 に沿って変化する。
ロから次第に増加して所定値P0 に達するまで差圧バル
ブ11,11を消磁して液圧回路を開放し、入力液圧P
INが所定値P0 に達したときに差圧バルブ11,11を
励磁して液圧回路を閉塞すれば、ブレーキペダル8のス
トロークはラインL3 に沿って変化する。
るべく差圧バルブ11,11を励磁状態から消磁状態に
変化させて液圧回路を開放したとき、差圧バルブ11,
11の特性を図4(A)のように制御した場合には、図
6にS1 で示す大きなストローク変化が発生してブレー
キフィーリングを損ねることになる。そこで、本実施例
の如く差圧バルブ11,11の特性を図4(B)のよう
に制御すれば、図6にS2 で示す小さなストローク変化
しか発生しないことになり、ブレーキフィーリングを向
上させることができる。
10fの消費液量が大きい制動初期に一時的に液圧制動
を行い、ブレーキキャリパ10f,10fの遊びによる
ストロークを吸収することにより、回生制動から液圧制
動に切り換えたときのブレーキペダル8のストローク変
化を最小限に抑えることが可能となる。
ことにより回生制動の開始が遅れ、図5(B)にαで示
す分の回生制動力が減少してエネルギー回収率が低下す
るが、その減少分は極僅かなもので実質上問題とはなら
ない。
照しながら更に説明する。
トにおいて、先ずステップS1でモータ・ATコントロ
ールユニット6及びブレーキコントロールユニット7が
作動可能な状態に初期設定される。このとき出力液圧P
OUT の値の初期値が図 4(B)に示す所定値P0 に設定
される。続いてステップS2でマスタシリンダ液圧セン
サ12、アクセル開度センサ13、モータ回転数センサ
14及びバッテリ電圧センサ15からブレーキコントロ
ールユニット7にマスタシリンダ液圧PIN、アクセル開
度TH、モータ回転数NM 及びバッテリ電圧VBATTが読
み込まれる(図2参照)。
下エンブレと略記する)相当回生制動力演算ルーチン
(図8参照)により、内燃機関を駆動源とする車両のエ
ンジンブレーキに相当するエンブレ相当回生制動力RT
E の演算が行われる。
算ルーチン(図10参照)により、各瞬間において発揮
可能な回生制動力の制限値であるブレーキ操作時使用可
能トルクRTLが、バッテリ1の状態やモータ2の状態
に基づいて演算される。
ーキ操作時使用可能トルクRTL)の値がゼロであって
回生制動を行えない場合、或いはステップS5で回生ト
ルクリミットの値がゼロでなくとも、ステップS6でブ
レーキ液圧が所定値P0 に達していない場合(即ちブレ
ーキペダル8を踏み始めた直後に対応する図4(B)の
O点〜a点の領域)には、ステップS7において回生制
動を禁止して油圧制動を実行すべく、キャリパ液圧(P
OUT )を所定値P0 に、差圧バルブ操作量(ΔP0 )を
ゼロに、回生トルク指令値(RT)をゼロに設定する。
の値がゼロでなく、且つステップS6でブレーキ液圧が
所定値P0 に達している場合には、ステップS8におい
て前輪Wfの液圧制動力を決定する差圧バルブ操作量が
求められるとともに、前輪Wfの回生制動力を決定する
回生トルク指令値が求められる。
算したブレーキ操作量に相当する回生トルクRTB (後
述)の値がゼロと比較され、RTB >0の場合には、ス
テップS10でブレーキコントロールユニット7からモ
ータ・ATコントロールユニット6にシフト禁止信号が
出力され、これにより自動変速機3の変速が禁止され
る。
回生トルクRTB の値がゼロ以上であって前輪Wfの回
生制動が実行されるときに自動変速機3の変速が禁止さ
れるので、換言すれば自動変速機3の変速が行われると
きには前輪Wfの回生制動が実行されないので、変速時
に回生制動を中止する必要がない。これにより、変速時
における制動力の低下が防止されるだけでなく、ショッ
クの発生が未然に防止される。
1,11を制御することにより、所定の制動力で前輪W
fの液圧制動が実行され、ステップS12で回生指令値
出力により前輪Wfの回生制動が実行される。
ップS3におけるエンブレ相当回生制動力演算ルーチン
の具体的内容を、図8のフローチャート及び図9のマッ
プに基づいて説明する。
転数NM 及びアクセル開度THに基づいてモータトルク
TM が求められる。図9は前記モータトルクTM を求め
るためのマップを示すもので、モータ回転数NM 及びア
クセル開度THが決定されると、それに対応するモータ
トルクTM が関数fM (NN ,TH)で与えられる。そ
して、そのモータトルクTM の値は、縦軸原点よりも上
方にある場合には駆動トルクとなり、原点よりも下方に
ある場合には回生トルクとなる。
プS21で求めたモータトルクTMの正負が判断され、
そのモータトルクTM が負であって回生制動が行われる
場合には、ステップS23でエンブレ相当回生制動力R
TE が−TM として設定される。一方、ステップS22
でモータトルクTM が非負であって通常の駆動が行われ
る場合には、ステップS24でエンブレ相当回生制動力
RTE がゼロに設定されるとともに、ステップS25で
車軸トルク相当のモータ発生可能トルクRTL M がゼロ
に設定される。
ップS4における回生トルクリミット演算ルーチンの具
体的内容を、図10のフローチャート及び図11のマッ
プに基づいて説明する。
圧センサ15で検出したバッテリ電圧VBATTが所定値以
上であるか否かが判断され、バッテリ電圧VBATTが所定
値以上である場合には回生制動を行う必要がないため、
ステップS35でブレーキ操作時使用可能トルクRTL
をゼロとする。
サ13で検出したアクセル開度THがゼロであるか否か
が判断され、アクセル開度THがゼロでない場合、即ち
モータ2が駆動されている場合には回生制動が実行され
ないため、ステップS35でブレーキ操作時使用可能ト
ルクRTLをゼロとする。
が所定値未満であり、且つ前記ステップS32でアクセ
ル開度THがゼロである場合、続くステップS33にお
いてモータ2が発生可能なモータ発生可能トルクRTL
M が、図11のマップとモータ回転数センサ14で検出
したモータ回転数NM とから求められる。
キ操作時使用可能トルクRTLが、モータ発生可能トル
クRTLM とエンブレ相当回生制動力RTE との差に自
動変速機3のギヤレシオRTMを乗算することにより演算
される。
ルーチンの具体的内容を、図12のフローチャートに基
づいて説明する。
ブ操作量ΔP0 を、図10の回生トルクリミット演算ル
ーチンで求めたブレーキ操作時使用可能トルクRTLに
トルク→液圧換算定数KP を乗算することにより演算す
る。
ーチンのステップS1で予めPOUT=P0 に初期設定さ
れているため、ブレーキペダル8を踏んで入力液圧PIN
が所定値P0 を越えるとPIN≧POUT となってステップ
S43に移行する。ステップS43ではPF をPF =P
IN−ΔP0 によって算出し、続くステップS45でP F
とPOUT とを比較する。図4(B)のa点〜b点の領域
ではPF の値はPOUT以下であるため、ステップS45
の答えはNOになってステップS47に移行する。
OUT で算出する。このときa点〜b点の領域ではPOUT
=P0 であるため、差圧ΔPはPIN−P0 に等しくな
る。
c点の領域に入ると、PF >POUTになるためにステッ
プS45の答えがYESになり、ステップS46に移行
してPOUT を前記ステップS43で演算したPF で置き
換える。これにより、ステップS47で差圧ΔP=ΔP
0 (一定値)となる。
るc点〜d点の領域に入ると、ステップS45の答えは
再びNOになってステップS47に移行する。このとき
c点〜d点の領域では差圧ΔPはΔP0 からゼロまで減
少する。
点〜O点の領域に入ると、ステップS42の答えがNO
になってステップS44に移行し、そこでPOUT の値が
PINで置き換えられる。これによりステップS47で差
圧ΔPはゼロになる。
POUT との差圧ΔPが求められると、ステップS48で
差圧ΔP、液圧→トルク換算定数KT 及びギヤレシオR
TMからブレーキ操作量に相当する回生トルクRTB が求
められ、ステップS49でブレーキ操作量に相当する回
生トルクRTB にエンブレ相当回生制動力RTE を加算
することにより回生トルク指令値RTが求められる。
ブ操作量ΔP0 に基づいて差圧バルブ11,11を操作
することにより液圧制動力が制御され、またステップS
49で求めた回生トルク指令値RTに基づいて回生制動
力が制御される。
明は前記実施例に限定されるものではなく、種々の設計
変更を行うことが可能である。
り後輪Wrが従動輪である車両を例示したが、本発明は
前輪Wfが従動輪であり後輪Wrが駆動輪である車両に
対しても適用可能である。また、マスタシリンダ液圧セ
ンサ12でブレーキペダル8の操作量を間接的に検出す
る代わりに、ストロークセンサ等によりブレーキペダル
8の操作量を直接検出することができる。
に基づく回生制動中に自動変速機の変速が禁止されるの
で、変速中に回生制動を中止する必要がなくなって制動
力の低下が回避されるばかりか、回生制動の中止に伴う
ショックの発生を防止することができる。
グラフ
配分特性を示すグラフ
特性を示すグラフ
のフローチャート
ンのフローチャート
ンのフローチャート
制御手段) 7 ブレーキコントロールユニット(回生制動
制御手段) Wf 前輪(駆動輪)
Claims (1)
- 【請求項1】 バッテリ(1)をエネルギー源とするモ
ータ(2)と、 モータ(2)及び駆動輪(Wf)間に介在する自動変速
機(3)と、 自動変速機(3)の変速操作を制御する変速制御手段
(6)と、 制動操作に基づいて駆動輪(Wf)の回生制動を制御す
る回生制動制御手段(7)と、を備えた電動車両におい
て、 前記変速制御手段(6)が、制動操作に基づく回生制動
中に自動変速機(3)の変速を禁止することを特徴とす
る、電動車両の制動装置。
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