(57)【要約】【課題】車重によらず、少なくとも駆動輪の制動力を適切に設定可能な回生協調制動装置を提供すること。【解決手段】本開示は、駆動輪と機械的に接続された回生電動機と、駆動輪用の第一摩擦ブレーキとを備えた電気推進車両に適用可能な回生協調制動装置であって、電気推進車両の重量に応じて駆動輪の制動力を導出する第一導出部と、回生電動機の回生制動力を導出すると共に、導出した回生制動力と、第一導出部が導出した駆動輪の制動力とに基づき、第一摩擦ブレーキの摩擦制動力を導出する第二導出部と、を備えた回生協調制動装置に向けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪と機械的に接続された回生電動機と、前記駆動輪用の第一摩擦ブレーキとを備えた電気推進車両に適用可能な回生協調制動装置であって、
前記電気推進車両の重量に応じて前記駆動輪の制動力を導出する第一導出部と、
前記回生電動機の回生制動力を導出すると共に、導出した回生制動力と、前記第一導出部が導出した前記駆動輪の制動力とに基づき、前記第一摩擦ブレーキの摩擦制動力を導出する第二導出部と、を備えた回生協調制動装置。
【請求項２】
前記電気推進車両はさらに、従動輪用の第二摩擦ブレーキを備え、
前記第一導出部は、前記電気推進車両の重量に応じて前記従動輪の制動力をさらに導出する、請求項１に記載の回生協調制動装置。
【請求項３】
駆動輪と機械的に接続された回生電動機と、
前記駆動輪用の第一摩擦ブレーキと、
前記電気推進車両の重量に応じた前記駆動輪の制動力と、前記回生電動機の回生制動力とを導出する共に、導出した前記駆動輪の制動力および回生制動力とに基づき、前記第一摩擦ブレーキの摩擦制動力を導出する制動装置と、を備え、
前記回生電動機は、前記制動装置で導出された回生制動力を前記駆動輪に与え、前記第一摩擦ブレーキは、前記制動装置で導出された摩擦制動力を前記駆動輪に与える、電気推進車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、摩擦制動（液圧制動や空圧制動）と回生制動とを組み合わせた回生協調制動装置、および電気推進車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の回生協調制動装置としては、例えば、下記の特許文献１に記載の電動車両の制動装置（以下、従来の制動装置という）がある。
【０００３】
従来の制動装置は、回生制動システムが正常に機能し、急ブレーキ時でなく、かつ操舵中には、前輪を油圧により制動し後輪を液圧（油圧）と回生により制動する。また、従来の制動装置は、回生制動システムが正常に機能しない場合等には、前輪も後輪も液圧（油圧）により制動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１６１２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気推進車両は常に一定の車重で走行するのでは無い。このような特性は、商用車（貨物輸送用または旅客輸送用の車両）にて顕著に現れる。しかし、従来の制動装置では、車重の変化が考慮されていないため、少なくとも駆動輪（例えば、後輪）の制動力が適切に設定されないことがあった。
【０００６】
本開示は、車重によらず、少なくとも駆動輪の制動力を適切に設定可能な回生協調制動装置および電気推進車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一局面は、駆動輪と機械的に接続された回生電動機と、前記駆動輪用の第一摩擦ブレーキとを備えた電気推進車両に適用可能な回生協調制動装置であって、前記電気推進車両の重量に応じて前記駆動輪の制動力を導出する第一導出部と、前記回生電動機の回生制動力を導出すると共に、導出した回生制動力と、前記第一導出部が導出した前記駆動輪の制動力とに基づき、前記第一摩擦ブレーキの摩擦制動力を導出する第二導出部と、を備えた回生協調制動装置に向けられる。
【０００８】
また、本開示の他の局面は、駆動輪と機械的に接続された回生電動機と、前記駆動輪用の第一摩擦ブレーキと、前記電気推進車両の重量に応じた前記駆動輪の制動力と、前記回生電動機の回生制動力とを導出する共に、導出した前記駆動輪の制動力および回生制動力とに基づき、前記第一摩擦ブレーキの摩擦制動力を導出する制動装置と、を備え、前記回生電動機は、前記制動装置で導出された回生制動力を前記駆動輪に与え、前記第一摩擦ブレーキは、前記制動装置で導出された摩擦制動力を前記駆動輪に与える、電気推進車両に向けられる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、駆動輪の制動力を適切に設定可能な回生協調制動装置、および電気推進車両を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の回生協調制動装置および電気推進車両の構成を示す図
【図２】図１の回生協調制動装置の動作を示すフロー図
【図３】積車時の制動力配分と、空車時の制動力配分を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、上記図面を参照して、本開示に係る回生協調制動装置（以下、単に制動装置という）１と、電気推進車両Ｖとを詳説する。
【００１２】
＜１．制動装置１の概略構成＞
図１において、電気推進車両Ｖは、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）または燃料電池自動車（ＦＣＶ）である。また、本開示では、電気推進車両Ｖは、典型的には、商用車（貨物輸送用または旅客輸送用の車両）である。
【００１３】
電気推進車両Ｖは、一対の従動輪としての一対の前輪ＦＲと、一対の駆動輪としての一対の後輪ＲＲと、を有する。後輪ＲＲは、バッテリ（図示せず）からの電力供給を受ける回生電動機１１に、トランスミッション（図示せず）等を介して機械的に接続される。回生電動機１１の駆動はパワードライブユニットにより制御される。パワードライブユニットは、回生制動中に回生電動機１１から生じた電力がバッテリに適切に蓄積されるよう充電制御も行う。
【００１４】
電気推進車両Ｖにはさらに、ブレーキペダル１３と、マスタシリンダ１４と、ハイドロリックユニット（以下、ＨＵという）１５と、第一電子制御ユニット（以下、第一ＥＣＵという）１７と、前輪用の摩擦ブレーキ１９Ｆと、後輪用の摩擦ブレーキ１９Ｒと、液圧センサ２１と、第二電子制御ユニット（以下、第二ＥＣＵという）２３と、データ伝送路２５と、が搭載される。
【００１５】
また、少なくとも第一ＥＣＵ１７および第二ＥＣＵ２３は、制動装置１を構成する。
【００１６】
ブレーキペダル１３から摩擦ブレーキ１９Ｆ，１９Ｒのキャリパに至るまでの配管は多種多様わたる。ブレーキペダル１３の踏力により、マスタシリンダ１４内のブレーキオイルに圧力がかかる。この圧力が配管およびＨＵ１５を介してキャリパに伝わるように構成されることもあるが、ブレーキペダル１３とキャリパとが液圧的に遮断されていることもある。
【００１７】
ＨＵ１５は、第一ＥＣＵ１７の制御下で、摩擦ブレーキ１９Ｆ，１９Ｒへの液圧を独立的に制御して、摩擦ブレーキ１９Ｆ，１９Ｒそれぞれの液圧制動力を調整する。
【００１８】
液圧センサ２１は、マスタシリンダ１４およびＨＵ１５を接続する配管内の液圧を検出して、検出結果に相関する電気信号（以下、単に、検出結果という）を第二ＥＣＵ２３に送信する。
【００１９】
また、上記回生電動機１１はさらに、第二ＥＣＵ２３の制御下で回生トルクを発生して、後輪ＲＲに回生制動力を与える。
【００２０】
＜２．各ＥＣＵ１７，２３の構成＞
第一ＥＣＵ１７も第二ＥＣＵ２３も、回路基板上に実装された、コネクタ、ＣＰＵ、プログラムメモリ、ワーキングメモリ、通信インタフェイスおよび各種電子部品を備えている。
【００２１】
第一ＥＣＵ１７において、ＣＰＵは、プログラムメモリに格納されたプログラムをワーキングメモリを使って実行して、主としてＨＵ１５による摩擦制動を担う。それに対し、第二ＥＣＵ２３において、ＣＰＵは、プログラムメモリに格納されたプログラムをワーキングメモリを使って実行して、主として回生電動機１１による回生制動を担う。これによって、制動装置１は、摩擦制動と回生制動とを組み合わせた回生協調制動を実施する。
【００２２】
＜３．回生協調制御＞
以下、図２を参照して、本開示の回生協調制御の詳細について説明する。
まず、第二ＥＣＵ２１は、電気推進車両Ｖの現在の重量Ｍｖを導出する（ステップＳ００１）。重量Ｍｖは、大略的には、回生発電機１１による駆動力を加速度で除算することで導出される。ここで、駆動力は、回生発電機１１の現在の回転数と車輪の径とを乗算することで求められる。また、加速度は、加速度センサ（図示せず）の出力から得られる。
【００２３】
次に、第二ＥＣＵ２１は、回生電動機１１で生じる回生制動力の制限値（以下、単に制限値という）ＲＢＦｌｉｍｉｔを、バッテリ（図示せず）のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）や回生電動機１１の現在の回転数等に基づき導出する（ステップＳ００３）。
【００２４】
次に、第二ＥＣＵ２１は、回生電動機１１の現在の回生制動力ＲＢＦｃｕｒｒｅｎｔを、回生電動機１１の回転数、変速段および車輪速等に基づき導出する（ステップＳ００５）。ここで、周知のように、電気推進車両Ｖのアクセルペダルへの踏力を無くすと、回生電動機１１は、発電機として機能すると共に、回生制動力を発生する。生じた電力は、パワードライブユニットによりバッテリに適切に充電される。
【００２５】
次に、第二ＥＣＵ２１は、液圧センサ２１より検出結果を取得して、取得した検出結果（即ち、ブレーキペダル１３の踏力）から、前輪側制動力ＢＦｆｒｏｎｔを導出する（ステップＳ００７）。なお、本開示では、運転者がブレーキペダル１３を操作すると、マスタシリンダ１４から、踏力に応じた圧力が、ＨＵ１５を素通りして、摩擦ブレーキ１９Ｆに伝達される。これにより、摩擦ブレーキ１９Ｆは、踏力に相当する前輪側制動力ＢＦｆｒｏｎｔを前輪ＦＲに加える。
【００２６】
ここで、第二ＥＣＵ２１のプログラムメモリには、電気推進車両Ｖの重量および前輪側制動力ＢＦｆｒｏｎｔの組み合わせ毎に、後輪側制動力ＢＦｒｅａｒを記述したテーブル（下表１を参照）が格納されている。トラック等の商用車では前後の荷重割合の変化が大きいため、図３に例示するように、積車時の制動力配分に関する特性直線の傾きが、空車時のそれよりも大きくなっている。本回生協調制動装置１の設計開発段階において、制動力配分（積車時）と制動力配分（空車時）のデータ（図３を参照）を表すようにテーブルは作成される。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
上記テーブルでは、例えば、車両の重量がＷ１で前輪側制動力がＦＢｆｒｏｎｔ１であれば、後輪側制動力ＢＦｒｅａｒはＦＢｒｅａｒ１１となる。
【００２９】
第二ＥＣＵ２１は、現在の車重Ｍｖと、ステップＳ００７で導出した前輪側制動力ＢＦｆｒｏｎｔとの組み合わせに対応する後輪側制動力ＢＦｒｅａｒを、上記のようなテーブルから選択する（ステップＳ００９）。上記のようにして、第二ＥＣＵ２１は、前輪側制動力ＢＦｆｒｏｎｔおよび後輪側制動力ＢＦｒｅａｒを導出する。
【００３０】
次に、第二ＥＣＵ２１は、ステップＳ００９で導出した後輪側制動力ＢＦｒｅａｒに基づき、後輪ＲＲについて、設定すべき回生制動力（以下、回生設定値という）ＲＢＦｓｅｔと、設定すべき摩擦制動力（以下、摩擦設定値という）ＬＢＦｓｅｔとを導出する（ステップＳ０１１）。詳細は下記の通りである。
【００３１】
現在の回生制動力ＲＢＦｃｕｒｒｅｎｔが制限値ＲＢＦｌｉｍｉｔ以下の場合、回生設定値ＲＢＦｓｅｔは、現在の回生制動力ＲＢＦｃｕｒｒｅｎｔと決定され、摩擦設定値ＬＢＦｓｅｔは、ステップＳ００９で導出した後輪制動力ＦＢｒｅａｒから、回生設定値ＲＢＦｓｅｔ（現在の回生制動力ＲＢＦｃｕｒｒｅｎｔ）を減算した値である。
【００３２】
上記に対し、現在の回生制動力ＲＢＦｃｕｒｒｅｎｔの方が大きい場合、回生設定値ＲＢＦｓｅｔは、制限値ＲＢＦｌｉｍｉｔと決定され、摩擦設定値ＬＢＦｓｅｔは、ステップＳ００９で導出した後輪制動力ＦＢｒｅａｒから、回生設定値ＲＢＦｓｅｔ（制限値ＲＢＦｌｉｍｉｔ）を減算した値である。
【００３３】
次に、第二ＥＣＵ２１は、ステップＳ０１１で導出した後輪側の摩擦設定値ＬＢＦｓｅｔとを、データ伝送路２５を介して、第一ＥＣＵ１７に送信する（ステップＳ０１３）。
【００３４】
第一ＥＣＵ１７は、ＨＵ１５における摩擦ブレーキ１９Ｒの摩擦制動力が、受け取った後輪側の摩擦設定値ＬＢＦｓｅｔとなるように、摩擦ブレーキ１９Ｒへの摩擦を制御する（ステップＳ０１５）。
【００３５】
第二ＥＣＵ２３は、回生設定値ＲＢＦｓｅｔが示す制動力が生じるように回生電動機１１を制御する（ステップＳ０１７）。
【００３６】
＜４．作用・効果＞
上記の通り、本開示では、第二ＥＣＵ２１のプログラムメモリには、電気推進車両Ｖの重量および前輪側制動力ＢＦｆｒｏｎｔの組み合わせ毎に、後輪側制動力ＢＦｒｅａｒを記述したテーブル（上表１を参照）が格納されている。このようなテーブルを用いて、現在の車重Ｍｖと、ステップＳ００７で導出した前輪制動力ＢＦｆｒｏｎｔとの組み合わせに対応する、後輪側制動力ＢＦｒｅａｒが決定される（ステップＳ００９）。
【００３７】
その後、ステップＳ００９で導出した後輪側制動力ＢＦｒｅａｒに基づき、回生設定値ＲＢＦｓｅｔと、摩擦設定値ＬＢＦｓｅｔとを導出されて（ステップＳ０１１）、これらに基づき、摩擦ブレーキ１９Ｒの摩擦制動力が摩擦設定値ＬＢＦｓｅｔとなるように摩擦ブレーキ１９Ｒへの摩擦が制御されると共に（ステップＳ０１５）、回生設定値ＲＢＦｓｅｔが生じるように回生電動機１１が制御される（ステップＳ０１７）。
【００３８】
このように本開示の協調制動装置１および電気推進車両Ｖによれば、車重によらず、少なくとも駆動輪（後輪ＲＲ）の制動力を適切に設定することが可能となる。
【００３９】
＜５．付記＞
上記実施形態では、回生協調制動装置１を電気推進車両Ｖに搭載した場合について説明した。しかし、回生協調制動装置１は単独で流通する場合もある。このような場合、回生協調制動装置１の必須の構成は、上記の通り、電子制御ユニット（ＥＣＵ）のみとなる。換言すると、例えば摩擦ブレーキ１９Ｆ，１９Ｒ等は、回生協調制動装置１の必須の構成では無い。
【００４０】
上記実施形態では、電気推進車両Ｖにおいて駆動輪は後輪ＲＲであるとして説明した。しかし、これに限らず、駆動輪は前輪ＦＲであっても構わないし、駆動輪は前後両側であっても構わない。四輪駆動の場合、前輪ＦＲおよび後輪ＲＲのそれぞれに対し、回生協調制動装置１は、上記のような処理を行うことが望ましい。
【００４１】
上記実施形態では、各ＥＣＵの１７，２３プログラムメモリに、対応するプログラムが格納されるとして説明した。しかし、これに限らず、各プログラムは、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体（例えばＤＶＤ等）に格納されて提供されても構わない。他にも、各種端末装置がダウンロードできるように、プログラムはサーバ装置に格納されていても良い。
【００４２】
上記実施形態では、電気推進車両Ｖは、前輪用の摩擦ブレーキ１９Ｆと、後輪用の摩擦ブレーキ１９Ｒとを備えるとして説明した。しかし、これに限らず、電気推進車両Ｖは、前輪用および後輪用に、空圧ブレーキその他の摩擦ブレーキを備えていても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本開示の協調制動装置および電気推進車両は、車重によらず駆動輪の制動力を適切に設定可能であり、商用の電気推進車両に好適である。
【符号の説明】
【００４４】
Ｖ  電気推進車両
ＦＲ  前輪
ＲＲ  後輪（駆動輪）
１１  回生電動機
１  回生協調制動装置
１７  第一ＥＣＵ
２３  第二ＥＣＵ
１９Ｆ  前輪用の摩擦ブレーキ
１９Ｒ  後輪用の摩擦ブレーキ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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