WO2015015931A1 - 車両の回生制動制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上記の協調制御に際しては、回生制動を優先的に利用し、回生制動だけでは目標制動トルクを実現し得ない場合に、不足分を摩擦制動で補うことにより目標制動トルクを実現するという協調制御方式を採用するのが一般的である。
摩擦制動が車両の運動エネルギーを熱として消失させてしまうのを最小限にしつつ、回生制動が車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリへ回収するエネルギー量を最大にすることができる。
その結果、エネルギー効率が向上し、燃料消費率や電気消費率を向上させるできることができる。
当該バッテリ蓄電状態となる直前の所定時間中から前もって回生制動力を徐々に低下させ、これにより上記の問題が発生することのないよう改良した車両の回生制動制御装置を提案することを目的とする。
先ず本発明の前提となる車両を説明するに、これは、モータにより制駆動される車輪を具え、該車輪のモータ駆動により走行可能であって、該車輪の制動力を前記モータの回生制動力によって賄うようにしたものである。
前記モータの電源であるバッテリの蓄電状態が前記回生制動力を予定通りに発生させ得なくなるレベルまで低下する直前の所定時間中、前記回生制動力を漸減させるよう構成した点に特徴づけられるものである。
バッテリの蓄電状態が回生制動力を予定通りに発生させ得なくなるレベルまで低下する直前の所定時間中、前もって回生制動力を漸減させるため、
バッテリ蓄電状態が上記レベルに低下したとき急に回生制動力が得られなくなるという現象を回避することができ、当該回生制動力消失現象に起因した車両減速度変化(低下)による違和感を運転者に与えることがない。
1RL,1RR 左右後輪(モータ制駆動車輪)
2 電動モータ(モータ)
3 終減速機
4 バッテリ
5 インバータ
6FL,6FR 左右前輪ブレーキキャリパ
6RL,6RR 左右後輪ブレーキキャリパ
7 ブレーキペダル
8 電動ブレーキブースタ
9 マスターシリンダ
10 ブレーキユニット
11 車両コントローラ
12 ブレーキペダル踏力センサ
13 アクセル開度センサ
14 車速センサ
15 バッテリ蓄電状態センサ
図1は、本発明の一実施例になる回生制動制御装置を具えた電気自動車の制駆動力制御系に係わる全体制御システムを示す概略系統図である。
なお電動モータ2は、ディファレンシャルギヤ装置を含む終減速機3を介して左右後輪1RL,1RRに駆動結合し、これら左右後輪1RL,1RRの共通な動力源とする。
インバータ5は、バッテリ4の直流(DC)電力を交流(AC)電力に変換して電動モータ2へ供給すると共に電動モータ1への供給電力および電流方向を制御して、電動モータ2の駆動力および回転方向を制御する。
この回生制動中に電動モータ2が発電した電力を、インバータ5により交流(AC)→直流(DC)変換してバッテリ4に蓄電し、以後のモータ駆動に供する。
以上によって左右後輪1RL,1RRはそれぞれ、共通な電動モータ2により終減速機3を介し個別に制駆動されて、車両を駆動走行させたり、減速走行させることができる。
ブレーキユニット10は、マスターシリンダ9からのブレーキ液圧をキャリパ6FL,6FR,6RL,6RR に導き、これらキャリパ6FL,6FR,6RL,6RRの作動により車両(車輪1FL,1FR, 1RL,1RR)を摩擦制動する。
車両コントローラ11は、これら入力情報を基に周知の演算によって、左右後輪1RL,1RRに係わる電動モータ2の目標モータトルクTm(駆動トルクは正値、回生トルクは負値)を求める。
この目標モータトルクTmは、電動モータ2の駆動・回生制御を司るインバータ5に指令される。
インバータ5は目標モータトルクTm(正値の駆動トルク)に応動して、バッテリ4から電動モータ2へ対応するDC→AC変換電力を供給することにより、モータトルクTmで左右後輪1RL,1RRを駆動したり、または目標モータトルクTm(負値の回生トルク)に対応した発電負荷を電動モータ2にかけて左右後輪1RL,1RRを回生制動すると共に、このとき電動モータ2が発電した電力をAC→DC変換してバッテリ4へ蓄電する。
電動ブレーキブースタ8は、目標摩擦制動力Tbに応動してマスターシリンダ9からのブレーキ液圧を目標摩擦制動力Tbに対応したものとなし、このブレーキ液圧でキャリパ6FL,6FR,6RL,6RRを作動させて、車輪1FL,1FR, 1RL,1RR)を摩擦制動する。
本発明が狙いとするバッテリ電欠時回生制動制御に際し、車両コントローラ11は本実施例の場合、図2の制御プログラムを実行して、図3のタイムチャートに示すごとくに当該バッテリ電欠時回生制動制御を遂行する。
設定値SOCsを図3につき詳述する。
図3は、バッテリ蓄電状態SOCが図示のごとくに徐々に低下する状況下で、瞬時t1に「アクセルOFF」として示すようにアクセルペダルが釈放され、その後の瞬時t2に「ブレーキON」として示すようにブレーキペダル7が踏み込まれた場合の動作タイムチャートである。
本実施例では、バッテリ蓄電状態SOCが回生制動力を予定通りに発生させ得なくなるSOC限界値SOCLに低下する瞬時t6よりも所定時間ΔTMs前のタイミングt3を判定するための予定のバッテリ蓄電状態として上記の設定値SOCsを設定しておく。
ステップS13においては、ステップS12で0にリセットされていた電欠判定タイマTMを歩進(インクリメント)させることにより、ステップS11で(SOC≦SOCs)と判定している継続時間、つまり図3の瞬時t3からの経過時間を計測する。
ステップS14でTM<ΔTMsと判定する間(図3の瞬時t3~t6間)と判定する場合、制御を順次ステップS15およびステップS16を進め、ステップS15において回生トルクTm(図1参照)を徐々に0に向け漸減させ、ステップS16においてステップS15での回生トルク減少分を摩擦制動トルクTb(図1参照)によって補填する。
バッテリ蓄電状態SOCなどによって、図3の瞬時t3までの破線により例示するごとくに決まる回生制限トルクTm_Limを、図3の(SOC≦SOCs)判定瞬時t3以降、徐々に低下するよう、また(TM=ΔTMs)判定瞬時t6に丁度Tm_Lim=0になるような時間変化勾配θで漸減させる。
瞬時t4~t5において上記の通り協調回生分制動トルクTm_bをTm_Limに沿って時間変化勾配θで低下するよう漸減させる間、当該協調回生分制動トルクTm_bの漸減分を補填して合成トルク(Tm+Tb)を瞬時t4における値に保持する摩擦制動トルクTbを図3に二点鎖線で示すように発生させる。
上記した実施例の回生制動制御によれば、バッテリ蓄電状態SOCが回生制動力を予定通りに発生させ得なくなるレベルSOCLまで低下する直前(図3の瞬時t6の直前)における所定時間ΔTMs中、前もって回生制動トルクTmを漸減させるよう構成したため、
バッテリ蓄電状態SOCが上記レベルSOCLに低下した瞬時t6に急に回生制動トルクTmが得られなくなるという現象を回避することができ、この回生制動力消失現象に起因して車両減速度が、運転者の操作に係わりのない変化(低下)を持ったものになる違和感を防止することができる。
上記の回生制動トルクTmの漸減制御が、もともと回生制御に既存の回生制限トルクTm_Limを漸減させるだけで可能となり、回生制動トルクTmの漸減制御が容易であって、コスト的にも大いに有利である。
図3のt5~t6における合成制動トルク(Tm+Tb)の変化から明らかなように、電欠判定時t6に車両制動力が低下されることとなる。
かかる車両制動力(合成制動トルクTm+Tb)の低下から運転者は、バッテリ4が電欠状態になったのを感覚的に知ることができ、バッテリ電欠状態への対処を確実に行うことができる。
この代わりに図3のt5~t6で合成制動トルク(Tm+Tb)の増大(車両制動力の増大)変化が発生するような摩擦制動トルクTbを、回生制動トルクTmの漸減終末期(図3のt5~t6)に付与するようにしてもよいのは言うまでもない。
Claims (5)
- モータにより制駆動される車輪を具え、該車輪のモータ駆動により走行可能であって、該車輪の制動力を前記モータの回生制動力によって賄うようにした車両の回生制動制御装置において、
前記モータの電源であるバッテリの蓄電状態が前記回生制動力を予定通りに発生させ得なくなるレベルまで低下する直前の所定時間中、前記回生制動力を漸減させるよう構成したことを特徴とする車両の回生制動制御装置。 - 請求項1に記載された、車両の回生制動制御装置において、
前記バッテリ蓄電状態が前記回生制動力を予定通りに発生させ得なくなる瞬時よりも前記所定時間前のタイミングを判定するための予定のバッテリ蓄電状態を設定しておき、バッテリ蓄電状態が該予定のバッテリ蓄電状態まで低下した時から前記所定時間中、前記回生制動力の漸減を行うよう構成したことを特徴とする車両の回生制動制御装置。 - 車両が車輪の摩擦制動によっても制動可能である、請求項1または2に記載された、車両の回生制動制御装置において、
前記回生制動力の漸減中、該回生制動力の漸減量を前記車輪の摩擦制動により補って補償するよう構成したことを特徴とする車両の回生制動制御装置。 - 請求項3に記載された、車両の回生制動制御装置において、
前記回生制動力の漸減終末期における前記摩擦制動による車輪制動力を、前記回生制動力の漸減量と異ならせて、前記所定時間の経過時に車両制動力が変化するよう構成したことを特徴とする車両の回生制動制御装置。 - 請求項4に記載された、車両の回生制動制御装置において、
前記回生制動力の漸減終末期における前記摩擦制動による車輪制動力を、該終末期の開始時における値に保持することにより、前記所定時間の経過時に車両制動力が低下するよう構成したことを特徴とする車両の回生制動制御装置。
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