JPH05211703A - 電気自動車の制動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走行状況に適した回生制動量が異なるモータ
出力特性の指示により得られかつ機械ブレーキの作用領
域で異なるモータ出力特性を指示しても違和感を生じさ
せない。 【構成】 駆動用モータ１が装備された各車輪には機械
的制動力を与える機械式制動装置が設けられている。制
御装置２はブレーキ６とアクセル７の踏込量、シフトレ
バー８のシフト位置から車両の要求トルクを演算し、各
車輪に応じたトルク指令によりモータドライバ３を動作
させて駆動用モータの制御を行う。トルク指令はシフト
位置により異なるモータ出力特性を指示し、このモータ
出力特性に応じた駆動力または回生制動力を発生させ
る。異なるモータ出力特性は所定のブレーキ踏込量で同
じ最大回生制動力が得られ、この近傍から機械式制動力
が作用するため、電力を効率良く回収できると共に、機
械ブレーキの作用領域で異なるモータ出力特性を指示し
てもブレーキ量が変化しないので違和感がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気自動車の制動制御装
置に係り、特にエンジンブレーキ感覚による回生制動力
が得られるようにした電気自動車の制動制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車の制動作用は、油圧ブレーキ
に代表される機械式制動装置と駆動モータを発電機とし
て作用させたときの回生制動を組み合わせたものが用い
られている。この種の併用型制動装置としては、例えば
特開平２−１２３９０２号公報、特開昭５９−２０９０
０４号公報、実開昭６３−２９３０１号公報、実開昭５
８−１８４３６９号公報に提案されている。一方電気自
動車の駆動装置には、アクセル量で駆動トルクが一義的
に決定されてしまう、いわゆる変速機を持たずに一つの
レンジにより構成されたもの、あるいはドライバの選択
により坂道や悪路などの路面状況に適した走行を実現さ
せるために同じアクセル量で異なる駆動トルクを発生さ
せる複数の変速段とそれを切り替えるシフト選択装置を
備えたものがある。

【０００３】ところで、油圧ブレーキは大きな制動力が
得られるが、ブレーキペダルを踏んでから制動力が発生
されてブレーキが効き出すまでにペダルの遊びなどによ
り応答遅れを生ずる。また回生制動では使用される駆動
モータの特性からあまり大きな回生制動力を得ることが
できないが、アクセルペダルおよび／またはブレーキペ
ダルを操作してから制動力が発生されるまでの時間的な
遅れが殆ど無い。このように、それぞれには一長一短が
あるため、併用型制動装置は各制動特性の長所を利用し
て構成される。したがって、回生制動は制動性能を向上
させる目的から、通常機械式制動装置の補助的な役割を
果すように組み込まれると共に、制動時にエネルギーを
回収してバッテリの高効率化が図られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】シフト選択装置をもつ
電気自動車において、従来の回生制動はシフトレンジに
関係して、所定の回生制動トルクが得られる。すなわ
ち、アクセルペダルおよび／またはブレーキペダルの踏
込量（操作量）が同じであっても、変速機の変速段に応
じてモータの速度が変わり、モータの回生制動トルクが
同じでも車両の制動力は変わるように構成されている。
電気自動車では、電池のエネルギー量が少ないために車
両停止中でもオイルポンプを回しているガソリン車など
に使われている自動変速機はほとんど使われていない。
このため、近時自動変速機が多く使われる中、電気自動
車はマニュアル変速機を使用しているものが多く、クラ
ッチやシフト操作をする必要がある。またこのような変
速機を用いずにダイレクトに車輪を駆動するものや固定
された減速機により車輪を駆動するものがある。このよ
うに変速機を持たないものでは、同じアクセルペダルお
よび／またはブレーキペダルの操作量に対する回生制動
力が同じであった為、ガソリン車のエンジンブレーキ感
覚での良好な操縦性が得られないという不具合があっ
た。本発明の目的は、走行状況に適した回生制動量が異
なるモータ出力特性の指示により得られかつ機械ブレー
キの作用領域で異なるモータ出力特性を指示しても違和
感を生じないようにした電気自動車の制動制御装置を提
供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成させる
ため、本発明の電気自動車の制動制御装置はブレーキの
操作によって機械式制動力を与える機械式制動装置と、
前記所定のブレーキ操作量で同じ最大回生制動力が得ら
れる異なるモータ出力特性を運転者が指示する手段と、
前記指示されたモータ出力特性に対応した信号を発する
センサと、前記ブレーキの操作量信号を発するセンサ
と、前記各センサ出力に基づいて駆動モータへの回生制
動トルクを指令する制御装置と、前記指令により駆動モ
ータの回生制動を行うモータドライバとを含み、前記所
定のブレーキ操作量の近傍から前記機械式制動力が作用
するよう設定されていることを構成とする。

【０００６】

【作用および発明の効果】制御装置はブレーキ操作量か
ら指示されたモータ出力特性に応じた回生制動トルクを
指令する構成にしたことにより、変速機を持たない電気
自動車においても走行状況に適した回生制動量をモータ
出力特性の指示によりコントロールすることができる。
また所定のブレーキ操作量の近傍から機械式制動力が作
用するように設定したことにより、異なるモータ出力特
性においても機械ブレーキが作用するまでに最大回生制
動量となるため電力を効率良く回収できる。更に機械ブ
レーキが作用する領域では異なるモータ出力特性を指示
してもブレーキ量が変化しないので違和感がない。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は本発明の電気自動車の制動制御装置の
構成図が示されている。車両は前輪ＦＬ，ＦＲおよび後
輪ＲＬ，ＲＲを独立して駆動するための駆動用モータ１
が各車輪に装備され、またマスタシリンダ５から送られ
てくるブレーキペタル６の踏込量に応じた作動油圧によ
り作動し、各車輪に機械的制動力を与える機械式制動装
置が設けられている。制御装置２は、ブレーキペタル６
の踏込量情報、アクセルペタル７の踏込量情報およびシ
フトレバー８のシフト位置情報に基づいて車両が要求す
るトルクを演算し、各車輪に応じたトルク指令を発して
各車輪のモータドライバ３を動作させて電源装置４から
駆動用モータ１に駆動電流を供給して４輪駆動制御を行
う。ここでは電源装置として、充電可能なバッテリーを
使用しているが、燃料電池でも良い。

【０００８】また制御装置は、温度センサ９からのモー
タ温度情報を取り込んで各駆動用モータの発熱を監視し
ており、モータ温度上昇時にはオイルポンプ（図示せ
ず）を作動し、オイルを循環させて冷却する。さらに運
転者には、例えばバッテリモニタ、ウォーニングランプ
などの警告装置１０を通して車両状態に関する情報が知
らされる。モータドライバ３は、制御装置２から出力さ
れるトルク指令、駆動用モータ１の回転方向指令および
駆動／制動指令により所定の駆動電流を駆動用モータ１
に供給し、指令された回転方向で駆動または制動を行う
と共に、車速を演算する基礎データとして位置センサ１
１からのモータのロータ位置信号、回転方向信号、トラ
ンジスタの動作が正常であるか否かを判断するためのド
ライバ状態信号やモータ温度信号を制御装置へ入力す
る。

【０００９】次に制動制御について説明する。図２は制
動制御の回路構成が示されている。制御装置２はブレー
キの操作量として、例えばブレーキペダル６の踏込量を
検出するブレーキセンサ６Ｓ、アクセルの操作量とし
て、例えばアクセルペダル７の踏込量を検出するアクセ
ルセンサ７Ｓ、シフトレバー８の位置を検出するシフト
レバーセンサ８Ｓから発せられる信号およびモータドラ
イバ３からのモータ回転数信号に基づいて現車速に応じ
たモータトルクを決定し、モータドライバ３に対してモ
ータの回転方向とトルクを指令する。

【００１０】ブレーキセンサ６Ｓは、運転者が操作する
ブレーキペダル６で、車両に制動力の大きさを指令す
る。ブレーキペダル６の踏込量に応じた電圧を発生する
ポテンショメータで構成している。アクセルセンサ７Ｓ
は、運転者が操作するアクセルペダル７で、車両に駆動
力の大きさを指令する。アクセルペダル７の踏込量に応
じた電圧を発生するポテンショメータで構成している。
シフトレバーセンサ８Ｓは、運転者の操作するシフトレ
バー８により前進（Ｄ）、後進（Ｒ）、ニュートラル
（Ｎ）を切り替える。シフトレバー８に設けられたスイ
ッチにより入力する。

【００１１】モータドライバ３は、自動車の前輪および
／または後輪を駆動するモータ１、例えばブラシレスの
直流電動機に制御された所定電圧の交流電流を供給する
もので、バッテリ４から供給される直流を三相交流に変
換するトランジスタ回路およびこのトランジスタ回路を
構成する各トランジスタを制御装置２からのトルク指令
により制御する制御回路から構成されている。制御回路
は、制御装置からの回転方向指令およびトルク指令によ
り各トランジスタのベース信号を制御し、モータに供給
する交流電流を調節してモータトルク制御、すなわち車
輪のトルク制御を行うと共に、位置センサで検出される
モータの磁極位置情報、モータの温度情報および各トラ
ンジスタの温度情報を制御装置に送信する。制御装置２
は、モータドライバ３から送られてくる上記情報を基に
モータドライバへの指令タイミングや決定されたトルク
値の修正などを処理したり、モータドライバの不具合状
態を運転者に知らせるための警告などの処理を行う。

【００１２】次に制御装置の制動処理について説明す
る。図３は制動処理のフローチャートの一例が示されて
いる。図４はモータ出力特性を示す。なお、ここではＣ
ＰＵで構成された制御装置の制動処理を説明する。車両
の電源が投入されると、ＣＰＵが起動して各種データの
初期設定が行われる（Ｓ１００）。その後、ドライバの
操作情報としてアクセル、ブレーキの操作量およびシフ
トレバーの位置に関するセンサ信号を取り込む（Ｓ１０
１）。まずシフトレバー位置がパーキングＰ（Ｐレン
ジ）またはニュートラルＮ（Ｎレンジ）を選択している
かを判断する（Ｓ１０２）。ＰレンジまたはＮレンジの
場合は駐車または停車の状態にあるので、モータトルク
を「ゼロ」に決定する。また上記以外のレンジの場合は
更にシフトレバー位置がリバースＲ（Ｒレンジ）を選択
しているかを判断する（Ｓ１０３）。Ｒレンジを選択し
ていないとき、すなわち前進のためのレンジを選択して
いるときは車輪の回転方向を前進にセットする（Ｓ１０
４）。一方Ｒレンジを選択しているときは回転方向を後
進にセットする（Ｓ１０５）。

【００１３】車輪の回転方向がセットされると、シフト
レバー位置とアクセル信号，ブレーキ信号によりモータ
トルクを決定する（Ｓ１０９）。ここで、モータ出力特
性は、図４に示されているようにＲ、Ｄ、Ｓ、Ｌの各レ
ンジごとに予め設定されている。図６はｆ（Ｔ，ＳＰ）
のデータマップの一例であり、モータ出力特性から予め
作成され、メモリ装置に記憶されている。このｆ（Ｔ，
ＳＰ）の値はモータの最大トルクに対する出力（％）を
示す。例えば、値“９０”の場合、モータの最大トルク
の９０％を出力することを示している。

【００１４】図５に示すモータトルク決定ルーチンが起
動すると、まずアクセル踏込量ａｃからブレーキ踏込量
ｂｒを差し引いた値Ｔ（＝ａｃ−ｂｒ）を求める（Ｓ１
１０）。次いでトルクＦ（＝ｆ（Ｔ，ＳＰ））は、図６
に示すデータマップにより値Ｔとシフトレバーポジショ
ンＳＰから求める（Ｓ１１１）。そしてトルクＦ＞０を
判定し（Ｓ１１２）、Ｆ＞０であればシフトレバーの前
進または後進に応じた向きの駆動トルクＦをセットし
（Ｓ１１３）、またＦ＜０であれば車輪の回転方向と逆
向きのトルク、すなわち制動トルクＦをセットする（Ｓ
１１４）。

【００１５】例えばＦ＞０の場合、アクセル踏込量側の
特性線から駆動力または回生制動力が求められる。例え
ばＴ₁のとき、駆動力としてＲ，ＤレンジではＡ₃、Ｓレ
ンジではＡ₂、ＬレンジではＡ₁が決定される。またＴ₂
のとき、Ｒ，ＤレンジではＡ₀の駆動力を、Ｌレンジで
はＢ₀の回生制動力が決定される。そしてＦ＜０の場
合、ブレーキ踏込量側の特性線から回生制動力が求めら
れる。例えばＴ₃のとき、回生制動力としてＲ，Ｄレン
ジではＢ₁、ＳレンジではＢ₂、ＬレンジではＢ₃が決定
される。さらにＦ＝０の場合、Ｒ，Ｄレンジでは駆動力
および回生制動力もない、いわゆるトルク「０」が決定
される。またＳとＬレンジでは所定の値の回生制動力が
決定される。決定されたトルクおよび回転方向はモータ
ドライバに指令した後に、ステップＳ１０１にリターン
する（Ｓ１０８）。

【００１６】ここで、油圧ブレーキが図４に示す制動特
性の場合、ブレーキ踏込量Ｔ₄において各レンジの最大
回生制動力Ｂ₄が同じとなるようなモータ出力特性が設
定されており、このブレーキ踏込量の近傍から油圧ブレ
ーキを作用させる。すなわち、ブレーキ踏込量が少ない
ときには主に回生制動力が作用し、所定のブレーキ踏込
量Ｔ₄を超えると回生制動力に機械的制動力が加わって
作用する。さらにブレーキ踏込量が大きくなると主に機
械的制動力が作用する。このように、ブレーキ初期の機
械的制動力の働きの遅れを回生制動力が補うと共に、大
きな制動力が必要なときに機械的制動力が働くため、各
レンジで最適な制動力が得られる。特に、機械ブレーキ
の作用領域ではシフトレバーを操作しても回生制動によ
るブレーキ量が変化しないので、違和感が生じない。

【００１７】上記実施例では、図４に示すように、節度
的に可動するシフトレバーで選択する複数のレンジに対
応させたモータ出力特性になっているが、シフトレバー
センサにポテンショメータを用い、シフトレバー位置を
連続的に検出し、この信号によりモータトルクを連続的
に変化させるモータ出力特性にすることもできる。また
実施例では、ＲとＤレンジを同じモータ出力特性で構成
されているが、ＲとＤレンジを異なるモータ出力特性で
構成することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電気自動車の制動制御装置のシステ
ム構成図である。

【図２】 制動制御装置の回路構成図である。

【図３】 制御装置の制動処理のフローチャートであ
る。

【図４】 モータ出力特性を示す図である。

【図５】 トルク決定のフローチャートである。

【図６】 ｆ（Ｔ，ＳＰ）のデータマップの一例を示す
図である。

【符号の説明】

１ 駆動用モータ、２ 制御装置、３ モータドライ
バ、４ バッテリ、５マスタシリンダ、６Ｓ ブレーキ
センサ、７Ｓ アクセルセンサ、８Ｓ シフト位置セン
サ、９ モータ温度センサ、１０ 警告装置、１１ モ
ータの位置センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレーキの操作によって機械式制動力を
   与える機械式制動装置と、 前記所定のブレーキ操作量で同じ最大回生制動力が得ら
   れる異なるモータ出力特性を運転者が指示する手段と、 前記指示されたモータ出力特性に対応した信号を発する
   センサと、 前記ブレーキの操作量信号を発するセンサと、 前記各センサ出力に基づいて駆動モータへの回生制動ト
   ルクを指令する制御装置と、 前記指令により駆動モータの回生制動を行うモータドラ
   イバとを含み、 前記所定のブレーキ操作量の近傍から前記機械式制動力
   が作用するよう設定されていることを特徴とする電気自
   動車の制動制御装置。