(57)【要約】【課題】車両のエネルギー効率を悪化させることなく、摩擦ブレーキの故障を抑制して車両安全性を向上させること。【解決手段】車両１の制動制御装置は、モータ２を回生制御することにより、バッテリ１１に回生電力を供給しつつ、車両１に回生制動力を発生させる回生制動部２１と、バッテリ１１から供給される電力により車両１に制動力を生じさせる電動リターダ５１と、バッテリ１１の充電容量ＳＯＣが所定の上限値以上か否かを判定するバッテリ充電状態判定部２２と、車両１が降坂路を走行する際、回生制動力が必要か否かを判定する制動力判定部２３と、を含み、バッテリ１１の充電容量ＳＯＣが上限値以上であり、かつ、制動力判定部２３により回生制動力が必要と判定される場合、電動リターダ５１をバッテリ１１の電力により駆動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを回生制御することにより、バッテリに回生電力を供給しつつ、車両に回生制動力を発生させる回生制動手段と、
前記バッテリから供給される電力により前記車両に制動力を生じさせる電動リターダと、
前記バッテリの充電容量が所定の上限値以上か否かを判定するバッテリ充電状態判定手段と、
前記車両が降坂路を走行する際、前記回生制動力が必要か否かを判定する制動力判定手段と、を含み、
前記バッテリの充電容量が前記上限値以上であり、かつ、前記制動力判定手段により前記回生制動力が必要と判定される場合、前記電動リターダを前記バッテリの電力により駆動する、車両の制動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを走行用動力源として搭載した従来のエンジン車の効率を改善するために、エンジンに加えて走行用動力源としてのモータ（電動機）を搭載したハイブリッド電気自動車、或いはエンジンに代えてモータを搭載した電気自動車などが実用化されている。
【０００３】
このような電気自動車では、モータは、回生制御により発電機として作動可能であるため、例えば降坂路での走行時などでは、駆動輪側からの逆駆動により発電した電力をバッテリに充電している。これにより降坂路を走行することで得られる車両の走行エネルギーを電力として回収し、その後のモータによる走行時にバッテリからの電力を利用することができる。また、電気自動車は、このときの回生制動力を回生ブレーキとして利用することで減速が補助される。
【０００４】
また、例えば特許文献１には、電気トラックのように荷役が搭載可能な電気自動車においても、荷役の重量の推定量に基づいてモータからの電力回生量を制御することにより、当該電気トラックの良好な走行安定性と回生効率を得る回生制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−８２６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような電気トラックは、特に、積載量が多い状態で長距離の降坂路を走行するような場合に、比較的大きな制動力を必要とする。しかしながら、一般的に電気自動車は、バッテリが満充電状態である場合には、モータを回生制御することができず、それによって回生制動力を利用した減速補助を行うことができない。そして、このような場合に、摩擦ブレーキによって電気トラックを制動しようとすると、摩擦ブレーキが熱限界に達して故障する虞が生じ、車両の安全性が低下してしまう。特に、内燃機関を備えない電気トラック等の電気自動車は、エンジンブレーキや排気ブレーキを減速補助に利用することができないため、摩擦ブレーキが故障する危険性は一段と高まることになる。
【０００７】
また、その他の減速補助方法として、機械式リターダを採用することも考えられる。しかしながら、機械式リターダは、制動時に比較的高温に発熱するため、特に上記のような比較的大きな制動力を必要とする場合においては、機械式リターダを冷却するためのエネルギー消費が増大し、車両のエネルギー効率が悪化する虞が生ずる。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車両のエネルギー効率を悪化させることなく、摩擦ブレーキの故障を抑制して車両安全性を向上させることができる車両の制動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明に係る車両の制動制御装置は、モータを回生制御することにより、バッテリに回生電力を供給しつつ、車両に回生制動力を発生させる回生制動手段と、前記バッテリから供給される電力により前記車両に制動力を生じさせる電動リターダと、前記バッテリの充電容量が所定の上限値以上か否かを判定するバッテリ充電状態判定手段と、前記車両が降坂路を走行する際、前記回生制動力が必要か否かを判定する制動力判定手段と、を含み、前記バッテリの充電容量が前記上限値以上であり、かつ、前記制動力判定手段により前記回生制動力が必要と判定される場合、前記電動リターダを前記バッテリの電力により駆動する。
【００１０】
上記構成によれば、制動補助が必要であるにも拘らず回生制動が行えない場合には、バッテリの電力を使用して電動リターダによる制動制御を行う。これにより、車両は、冷却するためのエネルギー消費が多い機械式リターダを採用することなく、降坂路における制動補助が可能になる。また、摩擦ブレーキは、電動リターダによる制動補助により、制動のための負荷が軽減され、熱限界に達して故障する虞が低減されることになる。したがって、本発明に係る制動制御装置によれば、車両のエネルギー効率を悪化させることなく、摩擦ブレーキの故障を抑制して車両安全性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、車両のエネルギー効率を悪化させることなく、機械摩擦ブレーキの故障を抑制して車両安全性を向上させることができる車両の制動制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る制動制御装置を備える車両のシステム構成図である。
【図２】電動リターダの切り替え制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明に係る制動制御装置を備える車両１のシステム構成図である。
【００１４】
車両１は、エンジン等の内燃機関を備えない電気自動車であり、より具体的には、本実施形態では例えばＥＶトラックであるが、エンジン車や所謂ハイブリッド車（ＨＥＶ）であってもよい。車両１には、例えば永久磁石式同期電動機のように発電機としても作動可能なモータ２が搭載されている。モータ２の出力側にはプロペラシャフト３を介して差動装置４が連結され、差動装置４には駆動軸５を介して左右の駆動輪６が連結されている。
【００１５】
モータ２には、直流電力と交流電力とを双方向に変換可能なインバータ１０を介して、直流電力を充放電可能なバッテリ１１が接続されている。バッテリ１１に蓄えられた直流電力はインバータ１０により交流電力に変換されてモータ２に供給され（力行制御）、モータ２が発生させた駆動力は、駆動輪６に伝達されて車両１を走行させる。また、例えば車両１の減速時や降坂路での走行時（回生走行時）には、駆動輪６側からの逆駆動によりモータ２が発電機として作動する（回生制御）。モータ２に発生した負側の駆動力は制動力として駆動輪６側に伝達されると共に、モータ２が発電した交流電力がインバータ１０で直流電力に変換されてバッテリ１１に充電される。
【００１６】
ＥＶ−ＥＣＵ２０は、車両１の全体を統合制御するための制御回路である。そして、ＥＶ−ＥＣＵ２０には、アクセルペダル３０の操作量を検出するアクセルセンサ３１、ブレーキペダル３２の踏込操作を検出するブレーキスイッチ３３、車両１の速度Ｖを検出する車速センサ３５、及びモータ２の回転速度を検出するモータ回転速度センサ３４などの各種センサ・スイッチ類が接続されている。そして、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、運転者によるアクセル操作量等に基づき車両１を走行させるために必要な要求トルクを算出し、その要求トルクやバッテリ１１の充電容量ＳＯＣ（State Of Charge）などに基づき車両１の走行を制御する。ここで、ＳＯＣは、その時々のバッテリ１１の充電容量を満充電状態に対する比率（％）として表すものとする。
【００１７】
また、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、インバータ１０を制御するためのインバータＥＣＵ１２、及びバッテリ１１を管理するバッテリＥＣＵ１３がそれぞれ接続されている。そして、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、インバータＥＣＵ１２及びバッテリＥＣＵ１３を介して、インバータ１０及びバッテリ１１のそれぞれに対し、状態の監視と制御を行う。
【００１８】
インバータＥＣＵ１２は、ＥＶ−ＥＣＵ２０から入力されたトルク指令値を達成するように、インバータ１０を駆動制御する。より具体的には、インバータＥＣＵ１２は、正側のトルク指令値に対してはモータ２を力行制御して正側の駆動力を発生させ、負側のトルク指令値に対してはモータ２を回生制御して負側の駆動力を発生させる。また、インバータＥＣＵ１２は、モータ２における消費電力及び発電電力、バッテリ１１における充電電力及び放電電力をそれぞれ検出する。
【００１９】
バッテリＥＣＵ１３は、バッテリ１１の温度や電圧、インバータ１０とバッテリ１１との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１１のＳＯＣを算出し、このＳＯＣを検出結果と共にＥＶ−ＥＣＵ２０に出力する。
【００２０】
ＥＶ−ＥＣＵ２０には、ナビゲーション装置４０、通信装置４１、勾配センサ４２が接続されている。ナビゲーション装置４０は、内部の記憶領域に記憶されている地図データ、及びアンテナを介して受信されるＧＰＳ情報等に基づき、車両１の走行中に地図上の自車位置を特定する。通信装置４１は、路側に適宜設置されているデータセンタの路側通信システムとの間で通信を行うと共に、周囲を走行中の他車との間で車々間通信を行ってもよい。勾配センサ４２は、自車両が走行している道路勾配を検出する。
【００２１】
さらに、ＥＶ−ＥＣＵ２０には、車両１に備えられた摩擦ブレーキ５０、電動リターダ５１が接続されている。摩擦ブレーキ５０は、ＥＶ−ＥＣＵ２０の指令に基づいて、駆動輪６に対する摩擦力によって車両１を制動するブレーキである。電動リターダ５１は、ＥＶ−ＥＣＵ２０の指令に基づいてバッテリ１１から電力が供給されることにより、電磁誘導を利用してプロペラシャフト３を制動する補助ブレーキである。
【００２２】
ここで、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、より詳しくは、内部に「回生制動手段」としての回生制動部２１、「バッテリ充電状態判定手段」としてのバッテリ充電状態判定部２２、「制動力判定手段」としての制動力判定部２３を含む。
【００２３】
回生制動部２１は、上記のように車両１の減速時や降坂路での走行時等の回生走行時において、インバータＥＣＵ１２を介してインバータ１０を制御する。それによって、回生制動部２１は、モータ２が発電した回生電力をバッテリ１１に充電すると共に、モータ２に発生した負側の駆動力を回生制動力として駆動輪６側に伝達することによって車両１を回生制動する制御を行う。
【００２４】
バッテリ充電状態判定部２２は、バッテリ１１のＳＯＣをバッテリＥＣＵ１３から入力し、ＳＯＣが所定の上限値以上か否かを判定する。ここで、所定の上限値は、バッテリ１１が充電可能な状態か否かを判定するために事前に任意に設定される充電容量の閾値である。そして、当該上限値は、本実施形態においては９７％とする。
【００２５】
制動力判定部２３は、例えば車両１が降坂路を走行する際に、摩擦ブレーキ５０による制動に加えてモータ２に対する回生制動が必要か否かを判定する。より具体的には、制動力判定部２３は、ナビゲーション装置４０、通信装置４１、勾配センサ４２から、車両１が走行する降坂路の距離や勾配を取得すると共に、車速センサ３５から入力される車両１の速度Ｖを検出し、回生制動を行う必要があるか否かを判定する。そして、回生制動が必要であると判定した場合には、回生制動部２１が上記の回生制動制御を行う。
【００２６】
次に、ＥＶ−ＥＣＵ２０による電動リターダ５１のオン／オフの切り替え制御について、図２を参照しながら説明する。図２は、電動リターダ５１の切り替え制御を示すフローチャートである。
【００２７】
ＥＶ−ＥＣＵ２０は、例えば車両１が降坂路に進入する場合に、上記のように制動力判定部２３によって、回生制動が必要であるか否かが判定される。そして、回生制動が必要であると判定された場合、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、回生制動部２１が上記の回生制動制御を行う前に、以下の切り替え制御プログラムを開始する。尚、電動リターダ５１は、当該プログラムの開始時点ではオフの状態である。
【００２８】
切り替え制御プログラムが開始されると、まずＥＶ−ＥＣＵ２０は、バッテリ１１のＳＯＣが所定の上限値として事前に設定された所定の閾値以上（本実施例では９７％以上）であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００２９】
ステップＳ１において、バッテリ１１のＳＯＣが９７％未満であると判定された場合には（ステップＳ１でＮｏ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、ステップＳ７において電動リターダ５１をオフの状態のまま、当該切り替え制御プログラムをリターンする。すなわち、バッテリ１１のＳＯＣが９７％未満である場合には、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、バッテリ１１が充電可能な状態であると判定し、回生制動部２１が上記の回生制動制御を行う。
【００３０】
ステップＳ１において、バッテリ１１のＳＯＣが９７％以上であると判定された場合には（ステップＳ１でＹｅｓ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、車両１の車速Ｖを車速センサ３５によって確認し、車両１が走行状態であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００３１】
ステップＳ２において、車両１が停止状態であると判定された場合には（ステップＳ２でＮｏ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、ステップＳ７において電動リターダ５１をオフの状態のまま、当該切り替え制御プログラムをリターンする。すなわち、車両１が停止状態である場合には、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、電動リターダ５１による制動補助が不要であると判定する。
【００３２】
ステップＳ２において、車両１が走行状態であると判定された場合には（ステップＳ２でＹｅｓ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、アクセルセンサ３１から入力される信号に基づいて、運転者がアクセルペダル３０を操作しているか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００３３】
ステップＳ３において、アクセルペダル３０が操作されていると判定された場合には（ステップＳ３でＮｏ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、ステップＳ７において電動リターダ５１をオフの状態のまま、当該切り替え制御プログラムをリターンする。すなわち、運転者がアクセルペダル３０を操作している場合には、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、電動リターダ５１による制動補助が不要であると判定する。
【００３４】
ステップＳ３において、アクセルペダル３０が操作されていないと判定された場合には（ステップＳ３でＹｅｓ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、ブレーキスイッチ３３から入力される信号に基づいて、運転者がブレーキペダル３２を操作しているか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００３５】
ステップＳ４において、ブレーキペダル３２が操作されていないと判定された場合には（ステップＳ４でＮｏ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、ステップＳ７において電動リターダ５１をオフの状態のまま、当該切り替え制御プログラムをリターンする。すなわち、運転者がブレーキペダル３２を操作していない場合には、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、電動リターダ５１による制動補助が不要であると判定する。
【００３６】
ステップＳ４において、ブレーキペダル３２が操作されていると判定された場合には（ステップＳ４でＹｅｓ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、電動リターダ５１をオンにし、電動リターダ５１による制動補助を開始する（ステップＳ５）。すなわち、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、ステップＳ５において、車両１に制動補助が必要であるにも拘らず回生制動による減速補助ができない状態であると判定し、バッテリ１１からの電力を使用して電動リターダ５１を作動させる。
【００３７】
その後、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、車両１が走行する降坂路が終了したか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００３８】
ステップＳ６において、降坂路が終了したと判定された場合には（ステップＳ６でＹｅｓ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、電動リターダ５１をオフに切り替え（ステップＳ７）、当該切り替え制御プログラムをリターンする。すなわち、降坂路が終了した場合には、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、電動リターダ５１による制動補助が不要になったと判定する。
【００３９】
ステップＳ６において、降坂路が継続していると判定された場合には（ステップＳ６でＮｏ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、バッテリ１１のＳＯＣが所定の下限値以下であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで、所定の下限値とは、バッテリ１１が十分に充電可能な状態まで充電容量を消費したか否かを判定するために事前に任意に設定される充電容量の閾値である。そして、当該下限値は、本実施形態においては９０％とする。
【００４０】
ステップＳ８において、バッテリ１１のＳＯＣが９０％以下であると判定された場合には（ステップＳ８でＹｅｓ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、ステップＳ７において電動リターダ５１をオフに切り替え、当該切り替え制御プログラムをリターンする。すなわち、バッテリ１１が十分に充電可能な状態になった場合には、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、電動リターダ５１による制動から回生制動に切り替える。
【００４１】
ステップＳ８において、バッテリ１１のＳＯＣが９０％よりも多いと判定された場合には（ステップＳ８でＮｏ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、再びステップＳ２に戻り、車両１が走行状態であるか否かを判定する。すなわち、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、制動補助が必要な状態において、ＳＯＣが９０％以下となるまでは、電動リターダ５１による制動補助を継続する（ステップＳ２〜ステップＳ６でＹｅｓ、及びステップＳ８でＮｏ）。また、この電動リターダ５１による制動中に制動補助が不要となった場合には（ステップＳ２〜ステップＳ４のいずれかでＮｏ、又はステップＳ６でＹｅｓ）、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、ステップＳ７において電動リターダ５１をオフに切り替え、当該切り替え制御プログラムをリターンする。ここでは、バッテリ１１のＳＯＣに上限値と下限値との幅を設けることによって、電動リターダ５１によるオン／オフのハンチングを防止している。
【００４２】
以上のように、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、各種入力情報により制動補助が必要か否かを判定すると共に、バッテリ１１のＳＯＣにより回生制動が可能か否かを判定する。そして、ＥＶ−ＥＣＵ２０は、制動補助が必要であるにも拘らず回生制動が行えない場合には、バッテリ１１の電力を使用して電動リターダ５１による制動制御を行う。これにより、車両１は、冷却するためのエネルギー消費が多い機械式リターダを採用することなく、降坂路における制動補助が可能になる。また、摩擦ブレーキ５０は、電動リターダ５１による制動補助により、制動のための負荷が軽減され、熱限界に達して故障する虞が低減されることになる。したがって、本発明に係る制動制御装置によれば、車両１のエネルギー効率を悪化させることなく、摩擦ブレーキ５０の故障を抑制して車両安全性を向上させることができる。
【００４３】
以上で本発明に係る車両１の制動制御装置の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば上記の実施形態では、電動リターダ５１による制動補助が必要か否かを判定するために、ブレーキペダル３２の操作を確認しているが（図２のステップＳ４）、例えばＥＶ−ＥＣＵ２０が車速Ｖを自動制御する場合等には、ブレーキ操作の確認をスキップしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  車両
２  モータ
３  プロペラシャフト
４  差動装置
５  駆動軸
６  駆動輪
１０  インバータ
１１  バッテリ
１２  インバータＥＣＵ
１３  バッテリＥＣＵ
２０  ＥＶ−ＥＣＵ
２１  回生制動部
２２  バッテリ充電状態判定部
２３  制動力判定部
３０  アクセルペダル
３１  アクセルセンサ
３２  ブレーキペダル
３３  ブレーキスイッチ
３４  モータ回転速度センサ
３５  車速センサ
４０  ナビゲーション装置
４１  通信装置
４２  勾配センサ
５０  摩擦ブレーキ
５１  電動リターダ
【図１】
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【図２】
2018023212.tif 000004