(57)【要約】【課題】クリープトルクを用いて走行可能な電気自動車の安全性を高める。【解決手段】電気自動車は車輪駆動用のモータジェネレータを有する。発進時等の低車速領域では、アクセルペダルが操作されていない場合であっても、モータジェネレータからクリープトルクが出力され、電気自動車を緩やかに走行させることが可能である。また、電気自動車には摩擦力によって車両を制動する摩擦ブレーキシステムが設けられる。モータジェネレータの目標クリープトルクを設定するＥＶ制御ユニットは、摩擦ブレーキシステムに異常が発生していると判定した場合には(ステップＳ２０)、通常よりも目標クリープトルクを引き下げて設定する(ステップＳ３０)。これにより、摩擦ブレーキシステムに異常が発生し、制動力低下のおそれがある状況であっても、電気自動車の推進力を低減することができるため、電気自動車の安全性を高めることが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪駆動用の電動モータを備える電気自動車の制御装置であって、
車両状態に基づいて、前記電動モータの目標クリープトルクを設定するトルク設定手段と、
前記目標クリープトルクに基づいて、前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段と、
車両を制動するブレーキ系の異常を検出するブレーキ異常検出手段と、
前記ブレーキ系の異常時に、前記目標クリープトルクを引き下げるトルク低減手段とを有することを特徴とする電気自動車の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の電気自動車の制御装置において、
車両重量を推定する重量推定手段を有し、
前記トルク低減手段は、前記車両重量が大きく推定されるほどに前記目標クリープトルクを大きく引き下げることを特徴とする電気自動車の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の電気自動車の制御装置において、
前記ブレーキ系の異常を乗員に知らせる報知手段を有することを特徴とする電気自動車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪駆動用の電動モータを備える電気自動車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪駆動用の電動モータを備える電気自動車として、電動モータからクリープトルクを発生させるようにした電気自動車が提案されている(例えば、特許文献１および２参照)。このように、電動モータからクリープトルクを発生させることにより、エンジンおよび自動変速機を備えた従来の車両と同様に、クリープトルクを用いて車両を発進させることができ、従来の車両に乗り慣れた運転者に対する違和感を解消することが可能となる。
【０００３】
また、車輪駆動用の電動モータを有することから、この電動モータを発電させることにより、エネルギーを回収しながら車両を制動することが可能となっている。しかしながら、この電動モータによる回生ブレーキにあっては、その制動力がバッテリの出力特性や残存容量に左右されることから、大きな制動力を安定して発生させることが困難である。このため、回生ブレーキを備える電気自動車であっても、ディスク式やドラム式の摩擦ブレーキが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３７４１５号公報
【特許文献２】特開平１１−８９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電動モータから出力されるクリープトルクの大きさは、車速、アクセル操作、ブレーキ操作等に基づき設定される。しかしながら、単に、車速等に基づいてクリープトルクを制御することは、車両状態によっては必ずしも好ましいものではなかった。例えば、摩擦ブレーキの油圧系統に圧力低下などの異常が発生した場合には、摩擦ブレーキの制動力が低下してしまうおそれがある。このように、制動力が低下するおそれのある状況のもとで、単に車速等に基づきクリープトルクを設定してクリープ走行させることは、車両の制動機会を増加させる要因となるため、好ましいことではなかった。
【０００６】
本発明の目的は、クリープトルクを出力する電動モータを備えた電気自動車の安全性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電気自動車の制御装置は、車輪駆動用の電動モータを備える電気自動車の制御装置であって、車両状態に基づいて、前記電動モータの目標クリープトルクを設定するトルク設定手段と、前記目標クリープトルクに基づいて、前記電動モータを駆動制御するモータ制御手段と、車両を制動するブレーキ系の異常を検出するブレーキ異常検出手段と、前記ブレーキ系の異常時に、前記目標クリープトルクを引き下げるトルク低減手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の電気自動車の制御装置は、車両重量を推定する重量推定手段を有し、前記トルク低減手段は、前記車両重量が大きく推定されるほどに前記目標クリープトルクを大きく引き下げることを特徴とする。
【０００９】
本発明の電気自動車の制御装置は、前記ブレーキ系の異常を乗員に知らせる報知手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ブレーキ系の異常時に目標クリープトルクを引き下げるようにしたので、制動力が低下するおそれのある状況において、電気自動車の推進力を引き下げることができ、電気自動車の安全性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態である電気自動車の制御装置が適用される電気自動車の構成を示す概略図である。
【図２】目標クリープトルクを設定するための制御系を示すブロック図である。
【図３】目標クリープトルクを設定する際に参照される特性線図である。
【図４】目標クリープトルクの引き下げ手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】目標クリープトルクを引き下げる際に参照される特性線図である。
【図６】目標クリープトルクを設定するための制御系を示すブロック図である。
【図７】目標クリープトルクの引き下げ手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】目標クリープトルクを引き下げる際に参照される特性線図である。
【図９】電動パーキングブレーキを備えた電気自動車の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は電気自動車１０の構成を示す概略図であり、この電気自動車１０には本発明の一実施の形態である電気自動車の制御装置が適用されている。図１に示すように、電気自動車１０には車輪駆動用のモータジェネレータ(電動モータ)１１が搭載されている。このモータジェネレータ１１には歯車列１２を介して駆動軸１３が連結され、駆動軸１３には車輪１４，１５が連結されている。また、電気自動車１０には、モータジェネレータ１１に電力を供給するとともに、モータジェネレータ１１によって発電された電力を蓄えるための高電圧バッテリ２０が搭載されている。この高電圧バッテリ２０としては、例えば４００Ｖのリチウムイオン二次電池が用いられる。
【００１３】
また、モータジェネレータ１１にはインバータ２１が接続されており、このインバータ２１は通電ケーブル２２，２３を介して高電圧バッテリ２０に接続されている。モータジェネレータ１１を電動機として駆動する際には、インバータ２１によって高電圧バッテリ２０からの直流電流が交流電流に変換され、変換された交流電流がモータジェネレータ１１に対して供給されることになる。一方、モータジェネレータ１１を発電機として駆動する際には、インバータ２１によってモータジェネレータ１１からの交流電流が直流電流に変換され、変換された直流電流が高電圧バッテリ２０に対して供給されることになる。また、インバータ２１を用いて交流電流の電流値や周波数を制御することにより、モータジェネレータ１１のトルクや回転数を制御することが可能となる。なお、高電圧バッテリ２０からの直流電流を案内する通電ケーブル２２，２３にはメインリレー２４が設けられている。
【００１４】
前述したように、モータジェネレータ１１を発電機として駆動することにより、電気自動車１０を回生制動させることが可能であるが、図示する電気自動車１０には各車輪１４〜１７を制動する摩擦ブレーキシステム(ブレーキ系)３０が設けられている。この摩擦ブレーキシステム３０は、運転者によるブレーキペダル３１の踏み込みに応じて油圧を発生させるマスタシリンダ３２と、各車輪１４〜１７のディスクロータ１４ａ〜１７ａを摩擦力によって制動するキャリパ１４ｂ〜１７ｂとを備えている。各キャリパ１４ｂ〜１７ｂとマスタシリンダ３２とはブレーキ配管３３，３４を介して接続されており、ブレーキ配管３３，３４から供給される油圧によって各キャリパ１４ｂ〜１７ｂを作動させることが可能となっている。また、マスタシリンダ３２にはバキュームブースター３５が取り付けられており、バキュームブースター３５を介して増大された踏力がマスタシリンダ３２に対して伝達されるようになっている。また、バキュームブースター３５には負圧配管３６を介して電動負圧ポンプ３７が接続されている。
【００１５】
また、高電圧バッテリ２０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を介して低電圧バッテリ４１が接続されている。この低電圧バッテリ４１としては、例えば１２Ｖの鉛蓄電池が用いられている。低電圧バッテリ４１は、インバータ２１、コンバータ４０、後述する各種制御ユニット４２，４３，５０の電源として機能するとともに、電動負圧ポンプ３７、ヘッドライト、テールランプ等の電源として機能することになる。また、コンバータ４０によって高圧電流から低圧電流が生成されるため、高電圧バッテリ２０から低電圧バッテリ４１に電力を供給することが可能である。
【００１６】
また、高電圧バッテリ２０の充放電を制御するため、電気自動車１０にはバッテリ制御ユニット(ＢＣＵ)４２が設けられている。このバッテリ制御ユニット４２は、図示しない各種センサによって検出される高電圧バッテリ２０の電圧、電流、温度等に基づいて、高電圧バッテリ２０の残存容量を表す充電状態ＳＯＣを算出することが可能である。また、摩擦ブレーキシステム３０の作動状態を制御するため、電気自動車１０にはブレーキ制御ユニット(ＡＢＳＣＵ)４３が設けられている。摩擦ブレーキシステム３０の作動状態を検出するため、各車輪１４〜１７には車輪速を検出する車輪速センサ４４ａ〜４７ａが設けられ、ブレーキ配管３３，３４には油圧を検出する油圧センサ４４ｂ〜４７ｂが設けられている。そして、ブレーキ制御ユニット４３は、車輪速センサ４４ａ〜４７ａからの車輪速データや油圧センサ４４ｂ〜４７ｂからの油圧データに基づき、車両制動時に各車輪１４〜１７をロックさせることのないよう、図示しない電磁バルブや油圧ポンプを調整して各キャリパ１４ｂ〜１７ｂを制御している。
【００１７】
さらに、電気自動車１０の車両状態を統括的に制御するため、電気自動車１０にはＥＶ制御ユニット(ＥＶＣＵ)５０が設けられている。このＥＶ制御ユニット５０には、アクセルペダル５１の操作状況を検出するアクセルペダルセンサ５２、ブレーキペダル３１の操作状況を検出するブレーキペダルセンサ５３、セレクトレバー５４の操作位置を検出するレンジスイッチ５５、車速を検出する車速センサ５６等が接続されている。そして、ＥＶ制御ユニット５０には、充電状態、アクセル操作量、ブレーキ操作量、車速、レンジポジション等の車両状態を表す各種信号が入力されている。これらの検出信号に基づき、ＥＶ制御ユニット５０は、モータジェネレータ１１の目標トルクや目標回転数を設定するとともに、インバータ２１に制御信号を出力してモータジェネレータ１１の駆動制御を実行する。また、マスタシリンダ３２のタンク５７にはブレーキフルードの油面高さを検出する油面センサ５８が設けられており、この油面センサ５８からの油面データがＥＶ制御ユニット５０に入力されるようになっている。なお、ＥＶ制御ユニット５０、バッテリ制御ユニット４２、ブレーキ制御ユニット４３、インバータ２１、コンバータ４０等は通信ネットワーク５９を介して相互に接続されている。
【００１８】
続いて、モータジェネレータ１１からクリープトルクを発生させるクリープ制御について説明する。ここで、図２は目標クリープトルクを設定するための制御系を示すブロック図であり、図３は目標クリープトルクを設定する際に参照される特性線図である。図２に示すように、トルク設定手段およびモータ制御手段として機能するＥＶ制御ユニット５０は、車両状態に基づいて目標クリープトルクを設定するとともに、インバータ２１に対して目標クリープトルクに応じた制御信号を出力する。ＥＶ制御ユニット５０は、レンジスイッチ５５からの検出信号に基づいて、レンジポジションが走行レンジであるか否かを判定する。また、ＥＶ制御ユニット５０は、アクセルペダルセンサ５２からの検出信号に基づいて、アクセルペダル５１が踏み込まれているか否かを判定する。そして、走行レンジが選択されており、アクセルペダル５１が踏み込まれていない場合には、図３の特性線図を参照することにより、車速に応じた目標クリープトルクを設定することになる。このように、発進時等の低車速領域において、アクセルペダル５１が踏み込まれていない場合であっても、クリープトルクによって電気自動車１０を緩やかに走行させることができ、利用者の利便性を向上させることが可能となる。なお、前述した走行レンジとは、走行時に選択されるドライブレンジ(Ｄレンジ)やリバースレンジ(Ｒレンジ)等である。
【００１９】
ところで、モータジェネレータ１１から出力されるクリープトルクは、電気自動車１０を加速させる方向に作用するトルクであるため、万が一、電気自動車１０を制動する摩擦ブレーキシステム３０に異常が発生した場合には、安全面からクリープトルクを適切に制御することが重要である。そこで、ＥＶ制御ユニット５０は、摩擦ブレーキシステム３０に異常が認められた場合に、目標クリープトルクを引き下げるようにしている。
【００２０】
ここで、図４は目標クリープトルクの引き下げ手順の一例を示すフローチャートである。また、図５は目標クリープトルクを引き下げる際に参照される特性線図である。図４に示すように、ステップＳ１０では、摩擦ブレーキシステム３０の異常を検出するブレーキ異常検出処理が実行される。このブレーキ異常検出処理においては、各車輪速センサ４４ａ〜４７ａの車輪速データに関する所定範囲を超えたバラツキの発生、油圧センサ４４ｂ〜４７ｂの油圧データに関する異常値の発生、油面センサ５８の油面データに関する異常値の発生、ブレーキ制御ユニット４３に関する通信異常の発生、電動負圧ポンプ３７に関する作動異常の発生等が検出されることになる。
【００２１】
続くステップＳ２０では、ブレーキ異常検出手段としてのＥＶ制御ユニット５０により、前述したブレーキ異常検出処理の各種検出結果に基づいて、摩擦ブレーキシステム３０に異常が発生しているか否かが判定される。ステップＳ２０において、摩擦ブレーキシステム３０に異常が発生していないと判定された場合には、目標クリープトルクが維持されてルーチンを抜けることになる。一方、ステップＳ２０において、摩擦ブレーキシステム３０に異常が発生していると判定された場合には、ステップＳ３０に進み、トルク低減手段としてのＥＶ制御ユニット５０により、図５の特性線図に従って目標クリープトルクが引き下げられる。そして、ステップＳ４０では、摩擦ブレーキシステム３０の異常が報知手段である警告灯６０等を介して乗員に通知される。なお、報知手段としてインストルメントパネル等に組み込まれた警告灯６０を用いることなく、報知手段としてスピーカを用いることにより、警告音等によって乗員に摩擦ブレーキシステム３０の異常を通知しても良い。
【００２２】
このように、摩擦ブレーキシステム３０に異常が発生したときには、目標クリープトルクを引き下げるようにしたので、電気自動車１０の加速を抑制することが可能となる。これにより、摩擦ブレーキシステム３０を用いた車両制動の機会を減らすことができ、電気自動車１０の安全性を高めることが可能となる。また、摩擦ブレーキシステム３０の異常を乗員に通知するため、乗員に対して適切な処置を促すことができ、電気自動車１０の安全性を更に高めることが可能となる。なお、前述の説明では、摩擦ブレーキシステム３０の異常時に、図５に示す特性線を参照して目標クリープトルクを低減しているが、これに限られることはなく、補正係数を用いた演算によって目標クリープトルクを低減しても良い。また、摩擦ブレーキシステム３０の異常時に、目標クリープトルクをゼロまで引き下げるようにしても良い。さらに、摩擦ブレーキシステム３０に発生した異常内容に応じて、目標クリープトルクの引き下げ量を変化させても良い。
【００２３】
続いて、本発明の他の実施の形態である制御装置について説明する。図６は目標クリープトルクを設定するための制御系を示すブロック図であり、図２に示す構成と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。図６に示すように、ＥＶ制御ユニット５０には車高センサ６１が接続されており、車高センサ６１からの車高データがＥＶ制御ユニット５０に入力される。この車高センサ６１は電気自動車１０の図示しないサスペンションに設けられており、積載重量の増減に伴う車高変化を車高センサ６１によって検出することが可能である。そして、重量推定手段として機能するＥＶ制御ユニット５０は、車高センサ６１からの車高データに基づいて、電気自動車１０の重量(車両重量)を推定することになる。なお、車両重量を推定する際には、電気自動車１０の静止状態における車高データを用いることが望ましい。また、車高データだけによって車両重量を推定することなく、シートベルトの利用状況やシートの着座状況から推定される乗員人数を加味して車両重量を推定しても良い。
【００２４】
次いで、摩擦ブレーキシステム３０の異常に伴う目標クリープトルクの引き下げ手順について説明する。ここで、図７は目標クリープトルクの引き下げ手順の一例を示すフローチャートであり、図４に示すステップと同一のステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。また、図８は目標クリープトルクを引き下げる際に参照される特性線図である。図７に示すように、ステップＳ１０ではブレーキ異常検出処理が実行され、ステップＳ２０では摩擦ブレーキシステム３０に異常が発生しているか否かが判定される。ステップＳ２０において、摩擦ブレーキシステム３０に異常が発生していないと判定された場合には、目標クリープトルクが維持されてルーチンを抜けることになる。一方、ステップＳ２０において、摩擦ブレーキシステム３０に異常が発生していると判定された場合には、ステップＳ２１に進み、電気自動車１０の車両重量が推定される。続くステップＳ３０では、図８の特性線図に従って、推定された車両重量に基づき、目標クリープトルクの引き下げが実行される。そして、ステップＳ４０では、摩擦ブレーキシステム３０の異常が警告灯６０等を介して乗員に通知される。
【００２５】
図８に示すように、車両重量が大きく(重く)推定されたときには、目標クリープトルクを大きく下げる一方、車両重量が小さく(軽く)推定されたときには、目標クリープトルクを小さく下げるようにしている。このように、目標クリープトルクの引き下げ量を車両重量に応じて変化させることにより、電気自動車１０に作用する慣性力を加味して適切に目標クリープトルクを設定することが可能となる。これにより、車両重量が重いことから摩擦ブレーキシステム３０への負荷が大きくなる状況であっても、目標クリープトルクを大きく引き下げて摩擦ブレーキシステム３０にかかる負荷を軽減することができ、電気自動車１０の安全性を向上させることが可能となる。なお、図８には、車両重量の大小に応じて参照される２つの特性線が示されているが、車両重量に応じて多段階的あるいは連続的に目標クリープトルクの引き下げ量を変化させても良い。
【００２６】
また、前述の説明では、摩擦ブレーキシステム３０に異常が認められたときに目標クリープトルクを引き下げているが、これに限られることはなく、例えば駐停車時に使用される電動パーキングブレーキ７１に異常が認められたときに目標クリープトルクを引き下げても良い。ここで、図９は電動パーキングブレーキ７１を備えた電気自動車７０の構成を示す概略図である。なお、図９に示す電気自動車７０の構成は、前述した電気自動車１０に電動パーキングブレーキ７１を加えた構成となっている。また、図９において図１に示す部材と同じ部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
図９に示すように、電気自動車７０に搭載される電動パーキングブレーキ７１は、車輪１６，１７に設けられるブレーキユニット７２ａ，７２ｂを有している。このブレーキユニット７２ａ，７２ｂは、ディスクロータ１６ａ，１７ａの内径側に位置する図示しないホイールハブ部に組み込まれている。また、ブレーキユニット７２ａ，７２ｂは、車輪１６，１７に連結される図示しないブレーキドラムと、これに収容される図示しないブレーキシューとによって構成されている。さらに、ブレーキユニット７２ａ，７２ｂには、ブレーキドラムに対するブレーキシューの押圧状態を制御するリアケーブル７３ａ，７３ｂが接続されている。そして、リアケーブル７３ａ，７３ｂを牽引することにより、ブレーキユニット７２ａ，７２ｂは車輪１６，１７を制動する制動状態に切り換えられ、リアケーブル７３ａ，７３ｂを弛緩させることにより、ブレーキユニット７２ａ，７２ｂは車輪１６，１７を制動しない解除状態に切り換えられる。なお、リアケーブル７３ａ，７３ｂは、図示しないリアサスペンションのストロークに応じて変形するような可撓性を備えている。
【００２８】
また、リアケーブル７３ａ，７３ｂを操作するため電気自動車７０には電動アクチュエータ７４が設けられており、この電動アクチュエータ７４はパーキングブレーキ制御ユニット(ＥＰＢＣＵ)７５によって駆動制御される。また、電動アクチュエータ７４は、左右のリアケーブル７３ａ，７３ｂの端部が連結されるイコライザー７６と、このイコライザー７６にネジ結合されるリードスクリュ７７とを有している。さらに、電動アクチュエータ７４には、減速歯車列７８を介してリードスクリュ７７を回転駆動するＤＣモータ７９が設けられている。そして、乗員によるブレーキ操作スイッチ８０の操作状況に応じて、パーキングブレーキ制御ユニット７５はＤＣモータ７９の駆動状態を制御し、リードスクリュ７７およびイコライザー７６を介してリアケーブル７３ａ，７３ｂを牽引し、弛緩させることになる。また、それぞれのリアケーブル７３ａ，７３ｂにはケーブル張力を検出する張力センサ８１ａ，８１ｂが組み付けられている。
【００２９】
このような電動パーキングブレーキ７１を搭載した電気自動車７０においては、ブレーキ異常検出手段として機能するＥＶ制御ユニット５０によって、電動パーキングブレーキ７１に異常が発生しているか否かが判定される。ＥＶ制御ユニット５０に対しては、パーキングブレーキ制御ユニット７５から、ブレーキ操作スイッチ８０の操作状況、イコライザー７６の作動位置、リアケーブル７３ａ，７３ｂのケーブル張力等が入力されており、これらの情報に基づいてＥＶ制御ユニット５０は電動パーキングブレーキ７１の異常を判定する。例えば、電動パーキングブレーキ７１を作動させるため、電動アクチュエータ７４によってリアケーブル７３ａ，７３ｂを牽引したにも拘わらず、張力センサ８１ａ，８１ｂによって検出されたケーブル張力が所定値を下回る場合などには、電動パーキングブレーキ７１の異常と判定し、前述したように目標クリープトルクが引き下げられる。このように、電動パーキングブレーキ７１の異常時に目標クリープトルクを引き下げた場合であっても、前述した効果と同様の効果を得ることが可能である。
【００３０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図示する場合には、動力源としてモータジェネレータ１１のみを備えた電気自動車１０に対して本発明を適用しているが、これに限られることはなく、動力源としてモータジェネレータ１１およびエンジンを備えたハイブリッド型の電気自動車に対して本発明を適用しても良い。また、前述の説明では、車速に応じて目標クリープトルクを設定するようにしているが、ブレーキ操作量に応じて目標クリープトルクの大きさを変化させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１０    電気自動車
１１    モータジェネレータ(電動モータ)
３０    摩擦ブレーキシステム(ブレーキ系)
５０    ＥＶ制御ユニット(トルク設定手段，モータ制御手段，ブレーキ異常検出手段，トルク低減手段，重量推定手段)
６０    警告灯(報知手段)
７１    電動パーキングブレーキ(ブレーキ系)
【図１】
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【図２】
2010075036.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010075036.tif 000007
【図６】
2010075036.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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