JPH02123902A - 電気自動車の制動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電気自動車の制動装置、特に機械式制動作用と
回生制動作用とを組み合せた制動装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ バッテリから供給される電流によってモータを駆動して
自動車の動力源とする電気自動車が実用化されつつあり
、特に排気ガスが生じないなどのクリーンな特性から従
来の内燃機関型自動車に代る用途が各種提案されている
。

しかしながら、この電気自動車では、１充電当りの走行
距離が短いという問題を有しており、あらゆる部分にお
いてエネルギー効率の向上が図られている。

この種の電気自動車において、主たる制動作用は機械式
制動装置、通常油圧ＩＩ＋動装置が用いられているが、
このような油圧式制動装置のみでは単に運動エネルギー
を熱として消費してしまうため、周知のように電気自動
車においては回生制動作用を前記油圧式制動装置に併用
してエネルギーの回収を図ることが実用化されている。

特開昭５９−２０９００４にはこのような油圧ブレーキ
と回生制動と組み合せた併用型制動装置が示されており
、両系統の制動力が最適に作用するように回生制動量を
ブレーキ油圧に応じて変化させている。

また、実開昭６３−２９３０１はブレーキペダルの駆動
量に応じた回生制動制御が行われている。

しかしながら、これらのいずれの従来装置においても、
油圧ブレーキと回生制動とはブレーキペダルの全踏込み
領域において互いに協働して行われ、この結果、軽負荷
制動作用時には微小な回生制動しか得ることができず、
エネルギーの回収効率が低いという問題があった。

また、従来における油圧ブレーキの制動特性は各種の遅
れによって必ずしも良好な応答性を示さないという問題
があった。

第７図には油圧ブレーキのみの減速特性と理想減速特性
とが示されており、横軸にはブレーキペダルの踏力Ｆが
また縦軸には減速度ｇが目盛られている。

特性１０１は油圧ブレーキのみによる制動特性であり、
理想的な特性１０２に対して初期遅れを有している。

すなわち、ブレーキペダルの踏力がＦｏに達するまで、
減速度は全く生じることなく、この臨界踏力Ｆ。を超え
た後に特性１０１で示されるごとき減速度が生じている
。

理想特性１０２はブレーキペダルの踏力Ｆが発生すると
同時に減速度が増加する特性を示しており、この臨界踏
力Ｆｏまでの遅れによって制動作用の応答性が著しく低
下することが理解される。

前記遅れは、例えばマスクシリンダのバネや摩擦による
遅れ、あるいはホイールンリンダの遅れ、ブツシュロッ
ドのガタや撓み、ブレーキペダルのリターンスプリング
の蓄勢力等によって生じ、これを縮小することは実際上
極めて困難である。

前述したブレーキペダル踏込み初期の遅れ状態において
集中的に回生制動を行う従来装置が実開昭５８−１８４
３６９として知られている。

この従来装置によれば、ブレーキペダルの踏込み初期及
び軽制動時には、一定の回生制動作用が行われる。

従って、この従来装置によれば、制動初期及び軽制動時
に充分な油圧ブレーキ力が作用しないときにも、回生制
動にてこれを補償することができるという利点がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記従来装置では、回生制動が一定値で
与えられるので、ブレーキペダルの踏込み初期において
比較的大きな回生制動力が与えられ、ブレーキペダルの
踏込み量に対応した良好なブレーキフィーリングが望め
ないという問題があった。

そして、この結果、従来における前記一定の回生制動作
用は比較的低いレベルに抑制されてしまい、電気自動車
として必要な効率の良いエネルギー回収作用を達成でき
ないという問題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、電気的な回生制動作用を機械式制動作用の遅
れ中に充分な効率で作用させ、制動作用の応答性を改善
すると共にエネルギー回収効率の高い制動装置を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明は、機械式制動装置
の利き始めるまでの遅れ期間中にブレーキペダル踏力に
応じて増加する回生制動作用を与え、前記機械式制動作
用の開始点において前記回生制動力をほぼ最大値に設定
することによって、応答性に優れたかつエネルギー回収
効率の高い制動装置を得ることが可能となる。

［作用］ 従って、ブレーキペダルを踏み込むと、機械式制動装置
は前述した各種の機械的な遅れによって一定踏力までは
制動作用を生じないが、一方において、本発明によれば
、この遅れ期間中に回生制動作用を能カー杯まで働かせ
ることができ、その踏力−回生制動力特性もほぼ線形な
特性とすることによって、ブレーキペダル踏力に応じた
良好なブレーキフィーリングが得られ、さらに機械式制
動力開始点以降においては回生制動力をほぼ一定値に保
ち、これによって初期回生制動とその後の併用制動力と
を連続的につなぐことができ、全ブレーキペダル踏込み
範囲において良好なブレーキフィーリングと強力かつエ
ネルギー回収効率の高い制動作用を得ることが可能とな
る。

［実施例］ 以上、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には本発明に係る電気自動車の制動装置か示され
ており、電気自動車は周知のごとく、交流誘導電動機な
どの駆動モータ１０を含み、このモータ１０の回転が減
速機１２及び図示していないデフ装置を介して駆動輪１
４．１６に伝達される。

前記駆動モータ１０を駆動制御するためにモータ制御回
路１８が設けられており、周知のベクトル制御その他に
よってモータ１０に所望の力行トルクを出力させる。

また、前記モータ１０の回転数は回転センサ２０によっ
て検出され、回生制動制御回路２２が後述するブレーキ
ペダルの踏力検出信号と共に前記モータ制御回路１８へ
回生制動信号を出力する。

従って、本発明によれば、回生制動制御回路２２の信号
によってモータ１０を回生制動作用に切替えて所望の回
生制動力を与えると共にこのときのエネルギーを回収す
ることができる。

一方、前記駆動輪１４．１６そして非駆動輪２４．２６
に対しては油圧ブレーキなどの機械式制動力が与えられ
、このためにマスクシリンダ２８からの油圧制動力が各
車輪の油圧シリンダに供給されている。

前記マスクシリンダに所望の油圧を発生させるためにブ
レーキペダル３０の踏力がマスタシリンダ２８に与えら
れ、このブレーキペダル３０の踏力によって所望の油圧
制動力が得られる。

本実施例において、前記ブレーキペダル３０の踏力が回
生制動制御回路２２へ取り込まれ、このために、実施例
ではブレーキペダル３０のストコクがストロークセンサ
３２によって検出されストローク信号Ｓとして回生制動
制御回路２２へ供給されている。

また、本実施例では、前記ブレーキペダル３０の踏力を
油圧シリンダ２８の油圧として検出することもでき、前
記マスクシリンダ２８の出力側に設けられた油圧センサ
３４から油圧信号δが回生制動制御回路２２へ供給され
る。

従って、本発明によれば、前記回生１り動制御回路２２
が油圧ブ１ノーキの利き始めるまでに最大回生制動力を
モータ１０に指令することができ、この回生制動力は油
圧ブレーキの利き始め時点で最大値となるように踏力に
応じて増加する特性を与えることができる。

第２図には本発明の第１実施例における制動制御作用が
示されており、ステップ２０１にてブレーキ操作が行わ
れたか否かが判定され、この判定は例えばブレーキスト
ロークセンサ３２あるいは独自に設けられたブレーキペ
ダルの初期移動を検出するスイッチを設けてもよい。

ブレーキ操作が行われないときには、回生制動＠１１御
回路２２は常にブレーキフラグをＯとしている（ステッ
プ２０２）。

一方、ブレーキ操作が行われると、ステップ２０３にお
いて前記ブレーキフラグが判定され、制動の開始点にお
いては前述したごとくブレーキフラグが「０」であるの
で、ステップ２０４にて最大回生制動トルクＴｍが算出
される。

この最大回生１り動トルクＴｍはこの時のモータ１０の
回転数によって予め定められており、現車速においてモ
ータ１０に許容される最大回生制動トルクが決定されて
おり、モータの加熱などを防止するためには、これ以」
二の回生制動トルクを与えることは好ましくない。

次に、この′最大回生制動トルクＴｍが油圧ブレーキの
開始点において回生制動トルクとして得られるよう、踏
力に応じた制御が開始される。

実施例において、ブレーキペダル３０の踏力は油圧セン
サ３４の出力によって判定されている。

実施例において、機械式すなわち油圧ブレーキの利き始
める油圧がＰ。で示されており、ステップ２０５におい
ては油圧センサ３４の出力がこの臨界油圧Ｐ。を超えた
か否かの判定を行う。

制動の初期においては、勿論この油圧はＰ。以下であり
、このとき、ステップ２０６において回生制動トルクＴ
はペダルストロークセンサ３２の出力Ｓに応じた値に設
定される。すなわち、ステップ２０６では、ペダルスト
ロークセンサ３２の出力Ｓを前記ステップ２０４にて求
めた最大回生制動トルクＴｍと乗算し、ブレーキペダル
３０の踏力が増大するに従い、このストロークセンサ出
力ＳＧ　ｒｌＪに近づくまで順次増加させ、これによっ
て、第３図に示されるごときペダル踏力に応じて順次増
加する回生制動による車両減速度を得ている。

一方、ステップ２０５においてペダル踏力、実施例にお
いてはマスタンリンダ２８の油圧Ｐが臨界油圧Ｐ。に到
達すると、回生制動トルクＴはこの時の最大回生制動ト
ルクＴｍを保持する（ステップ２０６）。

そして、ステップ２０７にてブレーキフラグを「１」に
切り替える。

以上のようにして、一連の制動作用は第３図に示される
ごとく、臨界油圧Ｐ。以降において一定の回生制動トル
クに機械制動力が加わった特性となり、ブレーキペダル
３０を踏み込んだ後に極めて迅速な応答性で機械制動と
回生制動の両者を併用した応答性の高い制動作用を行う
ことができる。

また、本発明によれば、機械制動の開始点において既に
回生制動トルクが最大値となっており、制動の初期ある
いは軽制動状態であっても充分な回生制動を行いエネル
ギーを効果的に回収することができる。

このような一連の制動作用中、油圧が臨界油圧Ｐｏを超
えた後には、通常ステップ２０３においてブレーキフラ
グが既に「１」となっているのでこれ以降は回生制動ト
ルクＴｍはこの臨界油圧通過時におけるトルクが固定さ
れ、ステップ２０９〜２１１にてこの固定された最大回
生制動トルクＴｍに基づいた制御が行われる。

すなわち、これ以降においては、油圧が臨界油圧Ｐｏを
超えたか否かによってステップ２１０及び２１１におい
てそれぞれ固定された最大回生制動トルクＴｍあるいは
これにペダルストロークＳを乗じたトルクが回生制動作
用に用いられる。

以上のようにして、本発明によれば、機械制動が開始さ
れるまでに充分に大きな回生制動を利用して応答性に優
れかつエネルギー回収効率を高めることが可能となる。

第４図にはブレーキペダル３０の踏力を検出するために
油圧センサ３４の出力を用いた場合の特性が示されてお
り、第３図と同様に、機械制動のみの特性１０１に対し
て特性１２０で示される制動特性が得られる。

前記第３図のペダルストロークＳで回生制動を行う特性
１１０と比べ、第４図の特性１２０はその始点が若干遅
れるが、これでも、従来の特性１０１に比して、充分に
初期遅れを解消することができる。

第４図の実施例におけるブレーキ油圧の遅れは、ペダル
ストロークそのものに比して、マスクシリンダ２８の起
動遅れをその原因としている。

第５図には本発明の第２実施例のフローチャートが示さ
れており、この第２実施例においては、回生制動制御回
路２２の電気的な信号処理における増幅度Ｇがコントロ
ールされ、車両の走行が開始された後の１回目の制動操
作時に臨界踏力以降の特性とそれ以前の特性とを滑かに
連続させるゲインコントロールが行われる。

すなわち、第６図で示されるごとく、機械制動のみの特
性１０１に対して、臨界踏力Ｆ。以下ではその特性が１
３１．１３２で示されるごとく２置によって定まる異な
る傾きとなり、この傾きが機械制動の傾き１０１と異な
る場合が生じる。

従って、このような場合には、臨界踏力Ｆｏの前後にお
いて傾きの相違によるブレーキフィーリングの違和感が
生じることとなる。

第２実施例においては、この傾きを機械制動のみの特性
１０１の傾きに合せて最終的に臨界踏力Ｆｏの前後にお
ける特性を１４０．１４１で示されるように同一の傾き
に修正することができる。

第５図において、イグニッションスイッチがオン作動さ
れ、車両の走行が開始されると、ステップ３０１におい
て、ゲインコントロールの制御が行われたか否かを判定
するＧフラグが「０」とされ、また増幅器のゲインＧが
初期値Ｇ。に定められる。

ステップ３０２〜３０９は第１実施例におけるステップ
２０１〜２０８とほぼ一致しているので詳細な説明は省
略する。

但し、第２実施例においては、ステップ３０７において
、回生制動トルクＴを求めるために増幅器のゲインＧが
乗算されており、初期状態ではこのＧは予め定められた
所定値Ｇｏに設定されている。

ステップ３０９において、ブレーキフラグが「１」とさ
れ、臨界踏力Ｆ。を超えたときに１よ、ステップ３１０
においてＧフラグが判定され、通常、この状態ではＧフ
ラグは「０」であり、ステップ３１１において、このと
きのゲンイＧが変更される。

実施例において、この新たに設定されるゲインＧは最大
回生制動ｌ・ルクＴｍを臨界踏力までのストロークＳ　
　（一般にはＳ。は装置の違いや劣化により異なる値と
なる）で除した値に対応させ、これが以降の制動操作時
における増幅器ゲインＧとして用いられる。

このゲイン変更が完了した後、ステップ３１２において
Ｇフラグが「１」に切り替えられる。

前記ステップ３１０において、既にＧフラグが「１」で
あるときには前記ステップ３１１．３１２をスキップし
て制御か継続される。

ステップ３０４において、ブレーキフラグが「１」であ
ったとき、すなわち、ブレーキペダル踏力が臨界踏力Ｆ
。を超えたときには、ステップ３１３に進み、前記定め
られた最大回生制動トルクＴｍに基づく制御がステップ
３１４．３１５にて行われ、この制御が第１実施例のス
テップ２１０．２１１と同様であるのでその詳細な説明
は省略する。

勿論、本実施例において、ステップ３１５では、前記与
えられたゲインＧが演算に用いられている。

従って、本発明によれば、第１回目の制御においては臨
界踏力Ｆｏの前後でブレーキフィーリングに違和感が生
じるが、その後においては、第６図の特性１４０．１４
１で示されるように臨界踏力Ｆｏの前後においてゲイン
コントロールによる連続性が達成されることとなる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、電気自動車にお
いて機械制動と回生制動とを併用した制動作用を行うと
共に、回生制動は機械制動の遅れ部分においてその最大
制動トルクまで利用し、この結果、ブレーキペダルの操
作に対して迅速な応答作用を与えることができ、かつ回
生制動によるエネルギー回収を効率的に行うことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気自動車の制動装置の好適な実
施例を示す概略説明図、 第２図は本発明に係る制動装置の第１実施例のフローチ
ャー１・図、 第３図はペダルストロークを用いた制動特性図、第４図
はブレーキ油圧を用いた制動特性図、第５図は本発明の
第２実施例における制動作用を示すフローチャート図、 第６図は第２実施例における制動特性図、第７図は従来
における機械制動のみの制動特性と理想特性とを比較し
た特性図である。 １０　・・・　モータ １８　・・・　モータ制御回路 ２２　・・・　回生制動制御回路 ３０　・・・　ブレーキペダル ３２　・・・　ペダルストロークセンサ３４　・・・　
油圧センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ブレーキペダルの踏込みによって電気自動車に機械式制
   動力を与える機械制動装置と、 前記ブレーキペダルの踏力を検出する踏力センサと、 前記ブレーキペダル踏力に応じて電気自動車に回生制動
   力を与える回生制動制御装置と、を含み、前記回生制動
   制御回路は、機械制動力が発生するブレーキペダル踏力
   まで該踏力に応じて最大回生制動力まで制動力が変化す
   る制御を行い、機械制動力発生からはほぼ一定の最大回
   生制動力を保持する構成からなることを特徴とする電気
   自動車の制動装置。