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JP3348954B2 - 電気自動車の制動力制御装置 - Google Patents

電気自動車の制動力制御装置

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JP3348954B2
JP3348954B2 JP03648894A JP3648894A JP3348954B2 JP 3348954 B2 JP3348954 B2 JP 3348954B2 JP 03648894 A JP03648894 A JP 03648894A JP 3648894 A JP3648894 A JP 3648894A JP 3348954 B2 JP3348954 B2 JP 3348954B2
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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力制御
装置に関し、特に搭載電動機の回生制動力を利用する制
動力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車においてＡＢＳ（アンチロッ
ク ブレーキシステム）を行う場合に、通常の自動車と
同様の油圧ブレーキによるＡＢＳ装置を別途搭載して、
ＡＢＳ作動時には搭載電動機による回生制動を中止する
ことが考えられるが、これでは電気自動車の最大の特徴
である制動時のバッテリへのエネルギー回生が行われな
い。
【０００３】そこで、搭載電動機の回生制動によるＡＢ
Ｓが種々試みられており、例えば特開昭４８−２５１５
号公報では、駆動輪の車輪速を検出し、該車輪速より車
速およびスリップ率を推定して回生制動力を制御するこ
とによりＡＢＳを実現するものが示されている（第１従
来例）。また、実開平５−２５０１号公報では、駆動輪
と従動輪の回転数差からスリップ率を計算して回生制動
力を制御するものが示されている（第２従来例）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１従来
例によると、車輪速のみの情報では車速を正確に推定す
ることが困難なため、路面摩擦が最大となる好適なスリ
ップ率（０．２程度）での回生制動には限界がある。ま
た、第２従来例においては、従動輪のメカブレーキ力が
大きいとその車輪速は車速に正確には対応しなくなり、
やはり好適なスリップ率での回生制動は困難である。
【０００５】本発明はかかる課題を解決するもので、電
動機の制動トルクを常に最大に維持して好適なＡＢＳ回
生制動をなし得る電気自動車の制動力制御装置を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一の構成を図７
で説明すると、駆動輪に連結された電動機を有する電気
自動車において、上記電動機の回生エネルギーを検出す
る手段と、検出された回生エネルギーより制動トルクを
計算する手段と、ブレーキの操作を検出する手段と、ブ
レーキ操作量を測定する手段と、ブレーキ操作量に応じ
て制動トルク指令値を設定する手段と、ブレーキ操作が
なされた後に上記検出された回生エネルギーが極大値に
至ったことを確認してこの時の制動トルク計算値を最大
制動トルク値として記憶し、以後、制動トルク指令値と
制動トルク計算値の差が所定範囲内にある場合には上記
制動トルク指令値を、上記最大制動トルク値と現在の制
動トルク計算値との差に応じて強制的に増減せしめると
ともに、上記差が上記所定範囲外になった場合には上記
制動トルク指令値を強制的に減少せしめる制動トルク指
令値変更手段とを具備している。
【０００７】本発明の他の構成では、上記制動トルク指
令値変更手段はさらに、制動トルク指令値と制動トルク
計算値の差が所定範囲外になった場合に、この時の制動
トルク計算値を最大制動トルク値として記憶するように
設定されている
【０００８】
【作用】上記構成において、通常のブレーキ操作時には
ブレーキ操作量に応じて制動トルク指令値が設定され
て、電動機の制動がなされる。急ブレーキ操作時には、
制動トルク指令値の増大に伴って電動機の回生エネルギ
ーは大きくなるが、駆動輪に大きなスリップを生じ始め
ると回生エネルギーは極大値を示した後、減少する。こ
の回生エネルギーの極大値より制動トルクを計算してこ
れを最大制動トルク値として記憶しておくとともに、以
後、最大制動トルク値と現在の制動トルク計算値との差
に応じて強制的に制動トルク指令値を増大ないし減少せ
しめる。かくして、電動機の制動トルクは常にほぼ最大
付近に維持され、良好な制動状態が維持される。
【０００９】かかる構成は、特にブレーキ操作中に走行
路面が高μ路から低μ路へ移行した際に有効である。す
なわち、低μ路へ移行して制動トルク計算値が減少する
とこれと制動トルク指令値との差が所定範囲外となり、
制動トルク指令値は速やかに低下せしめられる。そし
て、上記制動トルク計算値と制動トルク指令値との差が
再び上記所定範囲内になると、制動トルク指令値は再び
上記最大制動トルク値と現在の制動トルク計算値との差
に応じて強制的に増減せしめられるが、この過程で低μ
路における回生エネルギーが極大値を示すと、この時の
制動トルク計算値が最大制動トルク値として記憶され、
以後当該最大制動トルク値を実現するように制動トルク
指令値が変更される。しかして、低μ路に移行しても回
生制動力は最大に維持される。
【００１０】ところで、低μ路に移行した際に往々にし
て回生エネルギーの極大値が現れないことがある。この
場合、上記他の構成によれば、低μ路へ移行して制動ト
ルク計算値が減少し、これと制動トルク指令値との差が
所定範囲外になると、この時の制動トルク計算値が最大
トルク値として記憶されて、以後当該最大制動トルク値
を実現するように制動トルク指令値が変更される。
【００１１】
【実施例】図１に本発明の制動力制御装置を組み込んだ
電気自動車の駆動系を示す。駆動輪を回転駆動するモー
タ１は三相誘導電動機であり、モータ制御装置２に接続
されている。モータ制御装置２はバッテリ３より直流電
源を得て、中央制御装置４からの出力信号４ａに基づき
所定周波数の三相駆動信号２ａをモータ１に与える。す
なわち、モータ１のすべりＳは式で与えられ、Ｓ＞０
の場合は駆動力制御、Ｓ＜０の場合は制動力制御とな
る。 Ｓ＝（ｆ0 −ｆ）／ｆ0 … ここで、ｆ0 は駆動信号の周波数、ｆはモータの回転周
波数である。
【００１２】モータ制御装置２からバッテリ３へ至る通
電線中には電流計５１と電圧計５２が設けられており、
その出力信号５１ａ，５２ａが中央制御装置４の入力イ
ンターフェース４１に入力している。この入力インター
フェース４１には、ブレーキ操作時に作動するブレーキ
スイッチ６１と、ブレーキの操作量に応じた出力を発す
るブレーキセンサ６２の各信号６１ａ，６２ａ、および
モータ回転数センサ６３の信号６３ａが入力している。
【００１３】さて、ＣＰＵ４２における制御手順を説明
する前に、制動トルクＴとモータ１の回生エネルギ−Ｐ
の関係を説明する。タイヤのスリップ率ρと制動トルク
Ｔは図２に示す如き関係を有することが知られており、
スリップ率ρが０から０．２程度までは、スリップ率ρ
が大きくなるにつれて制動トルクＴも大きくなる安定領
域であり、スリップ率ρが０．２辺りで上記制動トルク
Ｔが極大となった後、スリップ率ρの増大につれて小さ
くなる不安定領域に移行する。したがって、制動制御は
安定領域で行うと良く、また、急ブレーキ時にはスリッ
プ率ρを０．２程度に抑えて制動トルクＴが大きい所で
維持した方が制動距離は短くなる。これがＡＢＳの考え
方である。
【００１４】また、図３より知られる如く、モータ回生
エネルギーＰは制動トルクＴが極大値を示す直前の安定
領域内で極大値を示す。しかして、モータ１の回生制動
制御中において、上記回生エネルギーＰが極大になるよ
うに回生制動を行えば、制動トルクＴは安定領域におい
て常に大きい値となり、ＡＢＳが実現される。
【００１５】なお、回生エネルギーＰは回生電流をＩB
、回生電圧をＶB として次式で示される。 Ｐ＝ＩB ・ＶB …… また、制動トルクＴは次式となる。
【００１６】
【数１】 ここでμは効率、Ｉはイナーシャ、γは減速比である。
【００１７】したがって、回生エネルギーＰを測定すれ
ば、制動トルク（以下、制動トルク計算値という）Ｔが
知られる。そこで、ＣＰＵ４２は、入力する上記各信号
５１ａ〜６２ａに基づいて、以下に説明する手順でモー
タの回生エネルギーＰから実際の制動トルクＴを計算す
るとともに、制動トルク指令値を決定し、これを実現す
べく出力インターフェース４３を介して上記モータ制御
装置２に出力信号４ａを発する。
【００１８】図４には上記ＣＰＵ４２の制御手順を示
す。ステップ（以下単にＳとする）１では電流計５１、
電圧計５２、モータ回転数センサ５３の各出力信号５１
ａ〜５３ａを入力し、Ｓ２ではこれらの信号より、上式
、で回生エネルギーＰおよび制動トルク計算値Ｔを
算出する。Ｓ３でブレーキスイッチ６１がＯＮでブレー
キ操作がなされたことを確認すると、Ｓ５で回生エネル
ギーＰが極大値をとったか確認する。この極大値の確認
はエネルギー値が上昇から下降へ転じたことにより行
う。極大値をとっていない場合には制動トルク指令値に
対して制動トルク計算値が所定範囲Ｋ（定数）内にある
か確認し（Ｓ８）、ＳＬＩＰフラグをＯＦＦして（Ｓ１
２）ＡＢＳフラグがＯＮとなっているか確認する（Ｓ１
３）。ＯＮとなっていなければＳ１５で制動トルク指令
値を算出する。この制動トルク指令値は図５に示す如く
ブレーキ操作量に比例した値として決定される。これは
ブレーキ操作後、駆動輪が未だ大きなスリップをしてい
ない安定域にある状態であり、図６のＡ領域に相当して
いる。したがって、ブレーキの操作量に応じて制動トル
ク指令値は上昇し、回生エネルギーおよび制動トルク計
算値が増大している。
【００１９】駆動輪が大きくスリップを始めると回生エ
ネルギーは極大値をとり、その後低下する。そこでこれ
を図４のＳ５で確認し、ＡＢＳフラグをＯＮとして（Ｓ
６）以後ＡＢＳ制御を開始するとともに、この時の制動
トルク計算値（Ｓ２参照）を最大制動トルクＴＭＡＸと
して記憶しておく（Ｓ７）。回生エネルギーが一旦極大
値をとった後はＳ８に進み、制動トルク指令値と計算値
の差が一定範囲Ｋ内にあるか確認し、一定範囲Ｋ内にあ
ればＳ１２を経てＳ１３でＡＢＳフラグがＯＮとなって
いるのでＳ１４に進む。Ｓ１４では上記最大制動トルク
ＴＭＡＸ（Ｓ７参照）と現在のトルク計算値の差に応じ
て制動トルク指令値を増減せしめる。これにより、制動
トルク計算値はほぼ最大制動トルクＴＭＡＸ近くに維持
される。これは図６のＢ領域に相当する。
【００２０】この状態で走行路面が高μ路から低μ路へ
変化すると、図６のＣ領域に示す如く制動トルク計算値
が大きく低下する。そこで、図４のＳ８における判断が
ＮＯとなり、Ｓ９で制動トルク指令値を減少せしめると
ともに、Ｓ１１でＳＬＩＰフラグをＯＮとし、Ｓ７でこ
の時（すなわちスリップ直後）の制動トルク計算値を最
大制動トルクＴＭＡＸとして記憶しておく。Ｓ８，Ｓ
９，Ｓ１０を繰り返すことにより制動トルク指令値は次
第に低下せしめられる。
【００２１】その後、低下した制動トルク指令値が計算
値に対して一定範囲Ｋ内に入ると、Ｓ８よりＳ１２、Ｓ
１４と進み、上記最大制動トルクＴＭＡＸと現在のトル
ク計算値との差に応じて制動トルク指令値を増減せしめ
る（この場合は増加のみ）。これを図６のＤ領域に示
す。
【００２２】この低μ路で回生エネルギーが極大値を示
すと、Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７と進んでこの時の制動トルク計
算値を最大制動トルクＴＭＡＸとして更新記憶する。以
後はＳ８，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４と進んで上記最大制
動トルクＴＭＡＸと現在のトルク計算値の差に応じて制
動トルク指令値を増減する。以後、制動トルク計算値は
低μ路における最大値付近に維持される。これを図６の
Ｅ領域で示す。
【００２３】このようにして、急ブレーキ操作時のモー
タの回生制動力が走行路面に対して最大に維持されると
ともに、走行路面が高μ路から低μ路へ変化してもこれ
に応じて新たな低μ路における最大の回生制動力が維持
される。また、低μ路で回生エネルギーが極大値を示さ
ない場合にも、記述の如く路面移行時のスリップ直後の
制動トルク計算値が最大制動トルクＴＭＡＸとして記憶
されているから、制動制御が大きく外れることはない。
【００２４】
【発明の効果】以上の如く、本発明の制動力制御装置に
よれば、電動機の制動トルクを常に最大に維持して好適
なＡＢＳ回生制動をなし得るとともに、走行路面のμが
変化しても良好に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における制動力制御装置のブ
ロック構成図である。
【図２】スリップ率と制動トルクとの関係を示すグラフ
である。
【図３】スリップ率に対する制動トルクとモータ回生エ
ネルギーの関係を示すグラフである。
【図４】モータ制御のフローチャートである。
【図５】ブレーキ操作量に対する制動トルク指令値の変
化を示すグラフである。
【図６】装置作動時のタイムチャートである。
【図７】クレーム対応図である。
【符号の説明】
１ モータ（電動機） ２ モータ制御装置 ４ 中央制御装置（制動トルク計算手段、制動トルク指
令値設定手段、制動トルク指令値変更手段） ５１ 電流計（回生エネルギー検出手段） ５２ 電圧計（回生エネルギー検出手段） ６１ ブレーキスイッチ（ブレーキ操作検出手段） ６２ ブレーキセンサ（ブレーキ操作量測定手段） ６３ モータ回転数センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 麻 弘知 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 棚橋 慈孝 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−351104（ＪＰ，Ａ) 米国特許5549371（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 7/14 B60L 9/18 B60L 15/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動輪に連結された電動機を有する電気
    自動車において、上記電動機の回生エネルギーを検出す
    る手段と、検出された回生エネルギーより制動トルクを
    計算する手段と、ブレーキの操作を検出する手段と、ブ
    レーキ操作量を測定する手段と、ブレーキ操作量に応じ
    て制動トルク指令値を設定する手段と、ブレーキ操作が
    なされた後に上記検出された回生エネルギーが極大値に
    至ったことを確認してこの時の制動トルク計算値を最大
    制動トルク値として記憶し、以後、制動トルク指令値と
    制動トルク計算値の差が所定範囲内にある場合には上記
    制動トルク指令値を、上記最大制動トルク値と現在の制
    動トルク計算値との差に応じて強制的に増減せしめると
    ともに、上記差が上記所定範囲外になった場合には上記
    制動トルク指令値を強制的に減少せしめる制動トルク指
    令値変更手段とを具備する電気自動車の制動力制御装
    置。
  2. 【請求項２】 上記制動トルク指令値変更手段はさら
    に、制動トルク指令値と制動トルク計算値の差が所定範
    囲外になった場合に、この時の制動トルク計算値を最大
    制動トルク値として記憶するように設定されている請求
    項１記載の電気自動車の制動力制御装置。
JP03648894A 1994-02-09 1994-02-09 電気自動車の制動力制御装置 Expired - Fee Related JP3348954B2 (ja)

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US08/383,768 US5549371A (en) 1994-02-09 1995-02-03 Braking force controller and control method for electric car

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