JP2003018701A - 回生制動中の駆動輪スリップ時のトルクの分配方法 - Google Patents

回生制動中の駆動輪スリップ時のトルクの分配方法

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JP2003018701A JP2002130290A JP2002130290A JP2003018701A JP 2003018701 A JP2003018701 A JP 2003018701A JP 2002130290 A JP2002130290 A JP 2002130290A JP 2002130290 A JP2002130290 A JP 2002130290A JP 2003018701 A JP2003018701 A JP 2003018701A
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アレン ハルス ティモシー
Steven Lee Napier
リー ネーピア スティブン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ABS作動モード中の回生制動の停止を要する事
態を最少にする。 【解決手段】電気自動車又はハイブリッド車両を制動す
る方法が、提供される。車両7は、電気回生ブレーキと
摩擦ブレーキ94を持つ。通常の制動状態において、回生
制動が適用される。車輪42のスリップ状態が検出される
と、選択的に動作可能なクラッチ76が、スリップ状態を
軽減するために、非駆動軸60を駆動軸44,45へねじり接
続する。スリップ状態の軽減は、摩擦ブレーキのアンチ
ロック作動により、電気回生ブレーキが遮断されるのを
防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概略的には電気自
動車又はハイブリッド電気自動車に関する。より具体的
には、回生制動の範囲を広げるために、第２車軸を第１
車軸に対して選択的にねじり接続するために、回生制動
された車軸の車輪スリップ・データを用いる、回生ブレ
ーキと摩擦ブレーキを持つ電気自動車又はハイブリッド
電気自動車（hybrid electric vehicle略してHEV）に関
する。
【０００２】
【従来の技術】回生制動の原理は、車両の全体効率を高
める方法として、電気自動車及びHEVの製造者により、
認識されている。回生制動は、通常の油圧式摩擦ブレー
キ・システムを通じて熱として放散されるのが普通であ
る車両の慣性エネルギーを、電気モーターを発電機とし
て動作させて、発電電流をバッテリーなどのエネルギー
貯蔵装置に貯蔵することにより、慣性エネルギーを回収
することを狙ったものである。しかしながら、回収制動
には、ある限界がある。利用可能な回生制動トルクの最
大値は、一定ではなく、タイヤのパッチにおける横力と
転がり面の摩擦係数の関数である。回生制動トルクの要
求量が、この界面の物理量を超えると、スリップが開始
されることになる。殆どのアンチロック・ブレーキ・シ
ステム（antilock braking system略してABS）は、一般
的な電気モーターの周波数応答を超える速度で、指定の
車輪において制動力が作用そして解除されることを要求
する。多くのABSは、約7分の1秒で、各車輪における制
動力が適用そして解放されることを要求する。従って、
ABSが用いられている間、殆どの電気自動車及びHEVは、
回生制動を遮断して、摩擦制動を開始する様にプログラ
ムされている。回生制動を遮断することは、エネルギー
損失と、全体の燃料経済性の低下を招く。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】それで、ABS作動モー
ド中の回生制動の停止を要する事態が最少にされる、電
気自動車又はHEVの制動方法を提供することが望まれ
る。なお、電気自動車及びHEVに関するこれらの問題
は、以下の米国特許の主題となっている。すなわち、4,
962,969; 5,269,390; 5,294,191; 5,358,084; 5,378,05
3; 5,421,643; 5,450,324;5,551,764; 5,573,312; 5,61
5,933; 5,632,534; 5,895,100; 6,070,689; 6,076,899;
6,086,166及び6,099,089である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施形
態において、アクセル・ペダルの解放又は操作者が発す
る制動命令などにおいて、回生制動の状況が起こると、
モーター発電機が、車両の主駆動軸の駆動輪を回生的に
制動する。回生制動の適用によって駆動輪がロックする
スリップ状態が起こると、第２軸を第１軸へねじり接続
するクラッチが締結される。それで回生制動が、車両の
４輪全てで起こることになり、主駆動輪の摩擦要求を半
分にするのを効率的に行なえる。従って、多くの場合、
主駆動輪はロックすることにはならず、ABSの作動が要
求されることにはならない。ABS作動モードを使わない
ことは、回生制動が維持されるのを可能とし、従って、
車両の燃料経済性が高められる。回生制動作動が終了し
たときには、２つの軸の間のクラッチを解放することが
出来、車両は二輪駆動モードで進み続けることが出来
る。
【０００５】本発明はまた、アンチロック作動モード用
に一般的なブレーキも持つ、四輪駆動の電気自動車又は
HEVの回生制動方法を提供する。
【０００６】本発明は更に、従来よりも長期間、回生制
動動作に留まることの出来る四輪駆動車両を提供する。
【０００７】本発明の他の利点は添付の図面と共に以下
の説明を読むことにより、本発明が属する分野の当業者
に、より明らかとなろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１及び２は、HEVの構成、具体
的には、パラレル・シリーズ式ハイブリッド電気車両7
の（スプリット）構成における、前輪駆動部分を示す図
である。
【０００９】遊星歯車機構20は、ワン・ウェイ・クラッ
チ26を介して、歯車キャリア22を内燃機関24へ接続す
る。遊星歯車機構20はまた、サン・ギア28を発電機モー
ター30とリング（出力）ギア32へ、機械的に接続する。
発電機モーター30はまた、発電機ブレーキ34へ機械的に
接続され、そしてバッテリー36へ電気的に接続される。
推進モーター38は、遊星歯車機構20のリング・ギア32へ
第２歯車機構40を介して、機械的に接続され、バッテリ
ー36へ電気的に接続される。遊星歯車機構20のリング・
ギア32及び推進モーター38は、歯車59、トランスアクス
ル43及びアクスル・ハーフ・シャフト44及び45を介して
前駆動輪42に、機械的に接続される。
【００１０】遊星歯車機構20は、エンジン24の出力エネ
ルギーを、エンジン24から発電機モーター30へのシリー
ズ経路と、エンジン24から駆動輪42へのパラレル経路と
へ、分配する。エンジン24の速度は、パラレル経路によ
る機械的接続を維持したままで、シリーズ経路への分配
量を変化させることにより、制御され得る。推進モータ
ー38は、第２歯車機構40を用いてパラレル経路上で駆動
輪42へのエンジン24の動力を補佐する。推進モーター38
はまたシリーズ経路から直接エネルギーを用いる機会を
提供する、つまり本質的に発電機モーター30が発生する
動力で動いている。これは、バッテリー36の化学エネル
ギーとの間でエネルギーを変換することに伴う損失を低
減し、そして、エンジン24の全エネルギーから変換損失
を差引いた分が駆動輪42へ到達するのを可能とする。
【００１１】車両システム制御器（vehicle system con
troller略してVSC）46は、HEV 7内の多くの構成部品を
各部品の制御器に接続することで制御する。エンジン制
御ユニット（engine control unit略してECU）48は、配
線インターフェースを介してエンジン24に接続する。EC
U 48及びVSC 46は、同一のユニットをベースとするもの
であっても良いが、実際には別個の制御器である。VSC
46は、制御器エリア・ネットワーク（controller area
network略してCAN）（不図示）のような通信ネットワー
クを介して、ECU 48そしてバッテリー制御ユニット（ba
ttery control unit略してBCU）50及びトランスアクス
ル管理ユニット（transaxle management unit略してTM
U）52と通信する。BCU 50は、配線インターフェース
（不図示）を介してバッテリー36へ接続する。TMU 52
は、配線インターフェースを介して、発電機モーター30
及び推進モーター38を制御する。
【００１２】更に図３を参照すると、本発明による車両
7は、リア・アクスル（後車軸）60を持つ。リア・アク
スル60は、車輪64とハーフ・シャフト66, 68を持つ。ハ
ーフ・シャフト66, 68は、リア・デファレンシャル70を
通じて駆動される。リア・デファレンシャル70は、リア
・アクスルの電子クラッチ76により、ドライブ・シャフ
ト74へ接続される。リア・アクスルの電子クラッチ76
は、命令により電気的に作動し得る様にされた粘性式の
クラッチとしても良い。クラッチ76は通常、後輪64と前
輪42との間の回転差により締結される。他の時点におい
ては、クラッチは非締結であるのが普通である。ドライ
ブ・シャフト74は、パワー・テイク・オフ・ユニット78
に接続される。パワー・テイク・オフ・ユニット78は、
ドライブ・シャフト74を、トランスアクスル43からの出
力シャフトへねじり接続する。
【００１３】車両7はまた、アンチスキッド又はアンチ
ロック制御モジュール92へ接続されるマスター・シリン
ダー90を持つ、一般的な油圧式ブレーキ・システムを持
つ。ブレーキ・モジュール92は、通常のブレーキ作動中
にマスター・シリンダー90が基礎摩擦ブレーキ94に直接
結合されるのを許容する。ABS作動モード中に、ブレー
キ・モジュール92は、基礎摩擦ブレーキ94をマスター・
シリンダー90から分離することになり、それから、動作
モードを変調することになる。ABS作動中に、ブレーキ
・モジュール92は、ブレーキ制御器100により制御され
ることになる。ブレーキ制御器100は、前輪42及び後輪6
4を監視する車速センサー（不図示）と通信することに
なる。ブレーキ制御器100は、車両の主通信バスに接続
されることになり、一般的にはVSC 46を含む要求される
他の構成部品と通信するのを可能とする。
【００１４】図４を参照すると、アクセル・ペダルの解
放（通常圧縮制動と呼ばれる）又は操作者によるブレー
キ命令信号による動作中に、回生制動が、フロント・ア
クスルである主駆動軸に加えられることになる。回生制
動は、推進モーター38の動作ゆえに起こることになる。
駆動輪42が、氷や砂利の様な低摩擦路面上にある場合、
車輪が路面上でスリップしているスリップ状態が生じる
可能性がある。スリップ状態はまた、ブレーキ（回生又
は摩擦）が車輪42が回転させることなく固定されたロッ
ク状態と呼ばれるのが普通である。スリップ状態は、車
速、車輪速、回生トルク、非駆動軸のクラッチ・トルク
が含まれ得る制御パラメーターによって、検出され得
る。スリップ状態が検出されると、VSC 46が非駆動輪60
の電子クラッチ76が解放されているか否かを検出するこ
とになる。電子クラッチ76が解放されると、VSC 46がそ
こに締結用信号を送信することになる。電子クラッチ76
の締結は、駆動軸（ハーフ・シャフト44, 45）に対して
だけでなくだけでなく、非駆動軸60を通じた非駆動輪64
へのトルクに対しても、回生制動を起こさせることにな
る。従って、駆動輪42を停止させるために利用可能なト
ルクは、半分にされることになり、そして多くの場合に
おいて、駆動輪42は、スリップ状態が解消されることに
なる。従って、車輪42についてのスリップ状態の表示は
なされないこととなり、回生制動を続けることが出来
る。前輪42と後輪64の両方が低摩擦路面上にある場合に
は、VSC 46は、回生制動力が減じられるべき旨の信号を
発することになる。回生制動力の減少がスリップ状態の
解消にならない場合、VSC 46は、ブレーキ制御器100がA
BSモードに入るべき旨の信号を発して、ブレーキ・モジ
ュール92が、マスター・シリンダー90から遮断されて、
摩擦ブレーキ94を脈動させることになる。スリップ状態
が解消されると、ブレーキ制御器100が、ブレーキ・モ
ジュール92へ、ABS作動を中止する様に信号を発するこ
とが出来、回生制動が再び、推進モーター38により、起
こさせられ得る。
【００１５】本発明の上述の実施形態は、純粋に例示を
目的としたものである。例えば、本発明はまた、主に後
輪を駆動する車両で用いることも出来る。加えて、本発
明は、スリップ状態を解消するために、回生制動が二次
の非駆動軸に加えられ、クラッチが、非駆動輪の軸を主
駆動輪の軸へねじり接続するために、作動され得る、車
両で用いられ得るものである。他の多くの、変形、改良
及び適用がなされ得る。
【００１６】
【発明の効果】以上述べた様に本発明によれば、電気自
動車又はHEV においてABS作動モード中の回生制動の停
止を要する事態が最少にされ、車両全体の効率を高める
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド電気自動車の常時駆動される車輪
のための全体構成を示す図である。
【図２】図１に示される車両のための遊星歯車機構を示
す図である。
【図３】四輪駆動ハイブリッド電気自動車の全体構成を
示す図である。
【図４】図３に示される車両の制動システムの動作を示
すフローチャートである。
【符号の説明】
24 内燃機関 30 発電機モーター 44, 45 第１車軸 60 第２車軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティブン リー ネーピア アメリカ合衆国 ミシガン州 48188，カ ントン アップルウッド 43565 Ｆターム(参考） 3D046 BB28 CC02 CC06 EE01 GG01 GG02 GG05 HH00 HH02 HH05 HH12 HH17 HH22 HH36 LL05 LL14 5H115 PA08 PA11 PG04 PI16 PU01 PU21 PU27 QE14 QI04 QI07 QI11 SE03 SE10 TO24 TZ05 TZ08

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の車軸を電気的に回生制動する工
    程、 上記第１車軸の車輪のスリップ状態を検出する工程、及
    び上記第１車軸の車輪のスリップ状態に際して、該第１
    車軸を少なくとも第２車軸に対してねじり接続する工
    程、 を有する、車両を制動する方法。
  2. 【請求項２】 上記回生制動が駆動軸で最初に起こる、
    請求項１の車両を制動する方法。
  3. 【請求項３】 上記第１及び第２の車軸の回生制動力を
    上記第１車軸のスリップ条件未満に低減する工程を、更
    に有する、請求項１に記載の車両を制動する方法。
  4. 【請求項４】 上記第１車軸の上記回生制動を遮断し
    て、上記第１車軸をアンチロック・ブレーキ作動モード
    を持つ第２ブレーキ・システムへ締結する工程、を更に
    含む、請求項１に記載の車両の制動方法。
  5. 【請求項５】 電気的に駆動され、電気的に回生制動さ
    れる第１車軸を持つと共に、上記第１車軸へ選択的にね
    じり接続される第２車軸を持つ車両を制動する方法であ
    って、 上記第１車軸を電気的に回生制動する工程、 上記第１車軸がスリップしているか否かを判断するため
    の検出を行なう工程、及び上記第１及び第２車軸を電気
    的に回生制動するために、上記第２車軸を上記第１車軸
    へねじり接続する工程、 を有する方法。
  6. 【請求項６】 上記第１車軸の上記車輪がスリップ状態
    から脱する様に、上記第１及び第２軸の電気回生制動力
    を減ずる工程、を更に有する、請求項５に記載の車両を
    制動する方法。
  7. 【請求項７】 上記第１車軸をアンチロック動作モード
    を持つ第２ブレーキ・システムで制動する工程を、更に
    含む、請求項５に記載の車両を制動する方法。
  8. 【請求項８】 電気的に駆動され、回生制動される第１
    車軸と、第２車軸を持つと共に、アンチロック動作モー
    ドを持つ上記第１車軸用の第２ブレーキ・システムを持
    つ車両を制動する方法であって、 上記第１車軸の車輪のスリップ状態を検出する工程、 上記第１車軸が現在回生制動されているか否かを判定す
    る工程、 上記第１車軸の車輪に所定レベルのスリップ状態が検出
    されたときであって、上記電気回生ブレーキが作動させ
    られていないときに、アンチロック動作モードで上記第
    ２ブレーキ・システムを用いて上記第１車軸を制動する
    工程、 上記電気回生ブレーキが作動されるときに、上記第２車
    軸が上記第１車軸とねじり接続されているか否かを検出
    する工程、 上記第２車軸が上記第１車軸にねじり接続されていると
    きに、アンチロック作動モードで上記第１車軸の上記第
    ２ブレーキ・システムを利用するか、又は上記第１車軸
    の電気回生制動力を上記車輪のスリップのレベルが上記
    所定レベル未満になるように低減する工程、及び上記第
    １車軸が電気回生制動されているときに、上記第２車軸
    を上記第１車軸へねじり接続する工程、 を有する工程。
  9. 【請求項９】 上記車両を圧縮制動するために、上記第
    １車軸が、電気回生制動される、請求項８に記載の車両
    を制動する方法。
  10. 【請求項１０】 操作者命令信号に応答して、上記車両
    が電気回生制動される、請求項８に記載の車両を制動す
    る方法。
  11. 【請求項１１】 上記第１車軸が、電気モーター又は内
    燃機関により駆動される、請求項９に記載の車両を制動
    する方法。
  12. 【請求項１２】 ２つのモーター発電機があり、全ての
    電気回生制動が第２モーター発電機により実行される、
    請求項10に記載の車両を制動する方法。
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