| 【発明の名称】 |
電気自動車制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】石山 弘
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| 【要約】 |
【課題】回生制動不調判定の精度低下を抑止しつつ回生制動不調時における制動性能を改善した電気自動車制御装置を提供すること。
【解決手段】回路的な不具合の発生により回生制動が不調となり、走行用モータ８からバッテリ１への回生充電系の電圧が上昇する場合に、回生制動不調時に増加する信号電圧Ｖｉ又は（Ｖｉ−Ｖｂ）の増加率が所定値を超えた場合に回生制動不調と判定する。このようにすれば、回生制動不調判定の精度低下を抑止しつつ回生制動不調を速やかに判定することができるので回生制動不調時の制動性能を改善することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 固定電源又は車載エンジンから充電されるバッテリと走行用モータとの間に介設されて前記走行用モータの駆動及び回生制動を行うインバータ回路と、前記回生制動の不調時に増大する信号電圧を求める電圧検出手段と、前記信号電圧の増加率を算出する電圧増加率算出手段と、回生制動時に前記信号電圧の増加率が所定値を超えた場合に回生制動不調と判定する回生制動不調判定手段と、を備えることを特徴とする電気自動車制御装置。
【請求項２】 請求項１記載の電気自動車制御装置において、前記電圧検出手段は、前記信号電圧として前記インバータ回路の入力電圧を検出することを特徴とする電気自動車制御装置。
【請求項３】 請求項１記載の電気自動車制御装置において、前記電圧検出手段は、前記信号電圧として前記インバータ回路の入力電圧と前記バッテリの電圧の電圧差を検出することを特徴とする電気自動車制御装置。
【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか記載の電気自動車制御装置において、前記回生制動不調判定手段は、前記回生制動時に前記信号電圧の増加率が所定値を超え、かつ、前記インバータ回路の入力電圧と前記バッテリの電圧の電圧差が所定のしきい値を超える場合に、回生制動不調と判定することを特徴とする電気自動車制御装置。
【請求項５】 固定電源又は車載エンジンから充電されるバッテリと走行用モータとの間に介設されて前記走行用モータの駆動及び回生制動を行うインバータ回路と、前記回生制動の検出時に増大する信号電圧及びバッテリ電圧を求める電圧検出手段と、回生制動時に前記信号電圧とバッテリ電圧との電圧差が所定値を超えた場合に回生制動不調と判定する回生制動不調判定手段と、を備えることを特徴とする電気自動車制御装置。
【請求項６】 固定電源又は車載エンジンから充電されるバッテリと走行用モータとの間に介設されて前記走行用モータの駆動及び回生制動を行うインバータ回路と、前記インバータ回路の入力端子対間に接続されるコンデンサと、前記回生制動の不調を判定する回生制動不調判定手段と、前記回生制動の不調判定時に、機械ブレーキ装置へ制動力増大指令を出力する機械制動力増大指令手段と、前記回生制動の不調判定時に、前記機械ブレーキ装置への前記制動力増大指令より所定時間遅れて前記インバータ回路へ前記回生制動の停止を指令する回生制動停止手段と、を備えることを特徴とする電気自動車制御装置。
【請求項７】 請求項６記載の電気自動車制御装置において、前記インバータ回路の入力電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記回生制動停止手段は、検出した前記入力電圧が前記インバータ回路の最大許容電圧未満の所定のしきい値電圧を超える場合に前記回生制動の停止を指令することを特徴とする電気自動車制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車の走行用モータを制御する電気自動車制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】固定電源又は車載エンジンから充電されるバッテリにより走行する従来の電気自動車制御装置では、走行用モータの回生制動に際し、ヒューズ切れやメインリレー開放等の異常により走行用モータからインバータ回路を通じてバッテリへの給電が遮断されると、回生制動不能となる。
【０００３】このため、従来では、回生制動に際しインバータ回路の入力電圧が所定のしきい値を超えた場合に回生制動不調と判定し、その後の回生制動動作を禁止するとともに、通常のメカニカルブレーキの倍圧を増して、制動力を確保している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した回生制動不調に対する従来の対処方法では、回生制動不調発生からブレーキの倍圧増大が完了するまでの間に時間がかかり、この間の制動力も低下するので制動距離が伸びてしまうという問題があった。もちろん、しきい値を小さく設定すれば、回生制動不調検出を早期化することもできるが、当然、判定精度が低下してしまう。
【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、回生制動不調判定の精度低下を抑止しつつ回生制動不調時における制動性能を改善した電気自動車制御装置を提供することを、その目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成の電気自動車制御装置によれば、回路的な不具合の発生により回生制動が不調となり、走行用モータからバッテリにいたる回生充電回路系の電圧からなる信号電圧は回生制動不調時に増加するので、この信号電圧の増加率が所定値を超えた場合に回生制動不調と判定する。
【０００７】このようにすれば、回生制動不調判定の精度低下を抑止しつつ回生制動不調を速やかに判定することができるので回生制動不調時の制動性能を改善することができる。請求項２記載の構成によれば請求項１記載の電気自動車制御装置において更に、信号電圧としてインバータ回路の入力電圧を検出する。
【０００８】インバータ回路の入力電圧は回路の他の部位の電圧よりも、回生制動不調時の電圧増加以外の電圧変動が少ないので回生制動不調判定精度を向上することができる。請求項３記載の構成によれば請求項１記載の電気自動車制御装置において更に、信号電圧としてインバータ回路の入力電圧とバッテリの電圧の電圧差を検出する。
【０００９】このようにすれば、請求項２記載の作用効果に加えて更にバッテリ電圧変動の影響を排除できるので、判定精度の向上を図ることができる。請求項４記載の構成によれば請求項１乃至３のいずれか記載の電気自動車制御装置において更に、インバータ回路の入力電圧とバッテリの電圧の電圧差が所定のしきい値を超える場合に回生制動不調と判定する。
【００１０】このようにすれば、上述した作用効果に加えて、絶対値が小さいものの、変化率が大きいノイズ電圧などによる誤判定を防止することができる。請求項５記載の電気自動車制御装置によれば、回生制動不調検出時に増大する信号電圧（たとえばインバータ入力電圧）とバッテリ電圧との電圧差が、回生制動時に所定値を超えた場合に回生制動不調と判定する。
【００１１】このようにすれば、バッテリ電圧変動の影響を排除できるので、判定精度の向上を図ることができる。請求項６記載の電気自動車制御装置によれば、回路的な不具合の発生により回生制動が不調となったと判定すると、機械ブレーキ装置へ制動力増大指令を出力する。更に、その後、前記制動力増大指令より所定時間遅れてインバータ回路へ回生制動の停止を指令する。
【００１２】このようにすれば、回生制動不調を検出して機械制動力増大指令を出した後もなお、回生制動を持続するので、回生電力をコンデンサに蓄電することができ、その結果として走行動力の静電エネルギーへの転換により電気自動車の制動距離を短縮することができる。特に、機械制動力増大指令の出力と回生制動停止とを同時的に行う場合においては、機械制動力増大指令出力から機械制動力の実際の増大までの遅延時間が存在するために、この遅延時間の間、回生制動停止による全体としての総合制動力は低水準となるが、本構成によれば機械制動力増大指令以後も一時的に回生制動を持続するので、この期間においてコンデンサに余分に蓄電される回生電力分だけ上記総合制動力の向上を図ることができる。
【００１３】請求項７記載の構成によれば請求項６記載の電気自動車制御装置において更に、回生制動の停止は、インバータ回路の入力電圧がインバータ回路の最大許容電圧未満の所定のしきい値電圧を超える場合に回生制動の停止を指令する。このようにすれば、インバータ回路の安全性を阻害することなく、回生制動不調検出に基づく機械制動力増大指令以後もコンデンサによる走行動力の回収を実施することができ、電気自動車の制動距離短縮を図ることができる。
【００１４】
【発明を実施するための態様】本発明の電気自動車制御装置の好適な態様を以下の実施例を参照して具体的に説明する。
【００１５】
【実施例１】本発明の電気自動車制御装置を適用した実施例を図１を参照して説明する。図１はこの電気自動車制御装置を含む電気自動車の走行用回路装置のブロック図を示す。１は入力となる車載のバッテリ、２はバッテリ電圧検出器、３はヒューズ、４ａ、４ｂはメインリレー、５はインバータ入力電圧検出器、６は入力コンデンサ、７は６アームのブリッジ構成からなる公知の三相インバータ回路（インバータ回路）、８は走行用モータ、９はインバータに駆動信号を供給するとともに、過電圧、過電流等の各種異常状態を判断し、保護を行うマイコン内蔵のコントローラ、１０は機械式ブレーキ装置（図示せず)である。
【００１６】次に本実施例の作動を説明する。コントローラ９は、図示しない車両全体の制御を司る上位コントローラからの指令に基づいてインバータ７に駆動信号を供給すると共に、インバータ回路７及び走行用モータ８の温度、モータ電流、モータ回転数、バッテリ電圧Ｖｂ、インバータ入力電圧Ｖｉ等の状態を検出し、図示しない上位コントローラにその情報をフィードバックする。
【００１７】バッテリ電圧検出器２は、ヒューズ３、メインリレー４ａ、４ｂよりもバッテリ１側にてバッテリ電圧を検出し、インバータ入力電圧検出器５は、ヒューズ、メインリレーよりインバータ回路７側にてインバータ回路７の入力電圧を検出している。運転者がブレーキを踏むと、上位コントローラからの指令によりコントローラ９は回生制動をかけるようにインバータ回路７に駆動信号を供給する。
【００１８】正常時には、バッテリ１はインバータ回路７に電力授受可能に接続されているので、バッテリ電圧Ｖｂはインバータ入力電圧Ｖｉにほぼ等しく、差として生じるのは配線の抵抗分による電圧降下のみである。また、この正常状態では、回生電力はバッテリ１に流れ込むため、回生中におけるインバータ入力電圧Ｖｉの変化率は小さい。
【００１９】これに対して、ヒューズが切れたり、メインリレーが何らかの異常により開放となった場合には、回生電力は全て入力コンデンサ５に流れ込むため、インバータ入力電圧Ｖｉの変化率（増加率）ｄＶｉ／ｄｔが急激に増大し、バッテリ電圧Ｖｂの変化率ｄＶｂ／ｄｔはほぼ０となる。また、両電圧の差（Ｖｉ−Ｖｂ）も図２に示すように大きくなる。そこで、この実施例では、インバータ入力電圧Ｖｉの変化率ｄＶｉ／ｄｔが所定のしきい値Ｖｔｈを超えた場合に、回生制動不調と判定することを特徴としている。
【００２０】コントローラ９により実行される上述した回生制動モニタルーチンの一例を図３に示すフローチャートを参照して説明する。なお、このルーチンは運転者がブレーキを踏んだことを示す信号がコントローラ９に入力されて、コントローラ９が回生制動用の駆動信号をインバータ回路７に出力する場合に開始される。まず、インバータ入力電圧Ｖｉを検出し（Ｓ１００）、その変化率ｄＶｉ／ｄｔを算出する（Ｓ１０２）。
【００２１】次に、インバータ入力電圧Ｖｉの変化率ｄＶｉ／ｄｔが所定のしきい値Ｖｔｈより正方向に大きいかどうかを調べ（Ｓ１０４）、大きければ回生制動不調と判定して機械式ブレーキ装置１０にブレーキ倍圧の増加を指令するとともにインバータ回路７への回生制動用駆動信号の出力を禁止し（Ｓ１０６）、そうでない場合には回生制動問題なしと判定してコントローラ９のメインルーチンにリターンする。
【００２２】このようにすれば、インバータ入力電圧Ｖｉが所定のしきい値を超えたかどうかを判定する従来判定方式に比較して、バッテリ電圧Ｖｂの変動やばらつきの影響を回避しかつ回生制動不調発生直後に確実かつ速やかに回生制動不調を検出することができ、その結果、短い遅れ時間でブレーキ倍圧増大を実現することができる。
【００２３】なお、上記しきい値Ｖｔｈは、バッテリ電圧Ｖｂの変化率よりも大きくされる。
【００２４】
【実施例２】本発明の電気自動車制御装置を適用した他の実施例を図４を参照して説明する。この実施例は、実施例１で説明した電気自動車制御装置において、図３に示される回生制動モニタルーチンを変更しただけである。
【００２５】この実施例の回生制動モニタルーチンでは、図４に示すように、まず、インバータ入力電圧Ｖｉ、Ｖｂを検出し（Ｓ２００）、その変化率ｄ（Ｖｉ−Ｖｂ）／ｄｔを算出する（Ｓ２０２）。次に、変化率ｄ（Ｖｉ−Ｖｂ）／ｄｔが所定のしきい値Ｖｔｈより正方向に大きいかどうかを調べ（Ｓ２０４）、大きければ回生制動不調と判定してブレーキ倍圧の増加を指令するとともにインバータ回路７への回生制動用駆動信号の出力を禁止し（Ｓ２０６）、そうでない場合には回生制動問題なしと判定してコントローラ９のメインルーチンにリターンする。
【００２６】このようにすれば、インバータ入力電圧Ｖｉが所定のしきい値を超えたかどうかを判定する従来判定方式に比較して、バッテリ電圧Ｖｂの変動やばらつきの影響を回避しかつ回生制動不調発生直後に確実かつ速やかに回生制動不調を検出することができ、その結果、短い遅れ時間でブレーキ倍圧増大を実現することができる。
【００２７】特に、この実施例では、ヒューズ３やメインリレー４ａ、４ｂの開放が生じない状態では、バッテリ電圧Ｖｂの変動にかかわらず、差電圧（Ｖｉ−Ｖｂ）の変化はきわめて小さいので、バッテリ電圧Ｖｂの変動による誤判定を回避することができるという効果もある。
【００２８】
【実施例３】本発明の電気自動車制御装置を適用した他の実施例を図５を参照して説明する。この実施例は、実施例２で説明した電気自動車制御装置において、図４に示される回生制動モニタルーチンにＳ２０５を追加しただけである。
【００２９】すなわち、この実施例の回生制動モニタルーチンでは、図５に示すように、変化率ｄ（Ｖｉ−Ｖｂ）／ｄｔが所定のしきい値Ｖｔｈより正方向に大きいと判定した場合に（Ｓ２０４）、更に両電圧の差（Ｖｉ−Ｖｂ）が所定のしきい値Ｖｔｈ’より大きいかどうかを調べ（Ｓ２０５）、大きい場合にのみ回生制動不調と判定する。
【００３０】このようにすれば、たとえばインバータ回路７のスイッチング動作などで生じるインバータ入力電圧Ｖｉのリップルや外部電磁ノイズなど、絶対値は小さいが変化は高速であるインバータ入力電圧Ｖｉの変動を、回生制動不調と誤判定するのを防止することができる。もちろんＳ２０５の絶対値判定は図３に示す実施例１の回生制動不調判定にも適用できることはもちろんである。
【００３１】
【実施例４】本発明の電気自動車制御装置を適用した他の実施例を図６を参照して説明する。この実施例は、実施例１で説明した電気自動車制御装置において、図３に示される回生制動モニタルーチンを変更しただけである。
【００３２】この実施例の回生制動モニタルーチンでは、図５に示すように、まず、インバータ入力電圧Ｖｉ、Ｖｂを検出し（Ｓ３００）、その差電圧Δ（Ｖｉ−Ｖｂ）を算出する（Ｓ３０２）。次に、差電圧Δ（Ｖｉ−Ｖｂ）が所定のしきい値Ｖｔｈ’より正方向に大きいかどうかを調べ（Ｓ３０４）、大きければ回生制動不調と判定してブレーキ倍圧の増加を指令するとともにインバータ回路７への回生制動用駆動信号の出力を禁止し（Ｓ３０６）、そうでない場合には回生制動問題なしと判定してコントローラ９のメインルーチンにリターンする。
【００３３】このようにすれば、インバータ入力電圧Ｖｉが所定のしきい値を超えたかどうかを判定する従来判定方式に比較して、バッテリ電圧Ｖｂの変動やばらつきの影響を回避することができるので、より正確に回生制動不調を判定でき、またその分だけ判定精度を低下させることなくしきい値を小さくすることができるので、判定を素早く行うことができ、速やかなブレーキ倍圧増加を期待することができる。
【００３４】なお、上述の各実施例において、回生制動不調判定した後、ブレーキ倍圧増加と回生制動禁止との動作順序は任意である。なお、上記各実施例では、回生制動不調検出用に少なくともインバータ入力電圧Ｖｉを用いたが、走行用モータ８の回生制動不調時の電圧増加に連動する電圧であれば、メインリレー４ａから走行用モータ８までにいたる回路におけるその他の部位の電圧を用いてもよいことはもちろんである。
【００３５】
【実施例５】本発明の電気自動車制御装置を適用した他の実施例を図７を参照して説明する。この実施例は、実施例１で説明した電気自動車制御装置において、図３に示される回生制動モニタルーチンを変更しただけである。
【００３６】この実施例の回生制動モニタルーチンは、回生制動開始とともに実行され、図７に示すように、まず、回生制動が不調かどうかを判定し、不調でなければメインルーチンにリターンする（Ｓ４００）。なお、この判定自体は上述した実施例１〜４と同じ判定方式を採用することができる。回生制動が不調であると判定した場合には、機械式ブレーキ装置１０にブレーキ倍圧の増加を指令し（Ｓ４０２）、次に、入力電圧すなわちコンデンサ５の端子電圧Ｖｉが所定のしきい値電圧Ｖｔｈ’’を超えたかどうかを調べ（Ｓ４０４）、超えるまで待機し、超えればインバータ回路７に回制制動動作の停止を指令して（Ｓ４０６）、コントローラ９のメインルーチンにリターンする。
【００３７】なお、しきい値電圧Ｖｔｈ’’は、インバータ回路７及びコンデンサ６の許容可能な最大の電圧値より低い範囲で、できるだけ高く設定される。ただし、回生制動停止によりその後、入力電圧Ｖｉはモータ８からの電磁エネルギの放出により多少増大するのでしきい値電圧Ｖｔｈ’’はこの増大を加味して設定されるべきである。
【００３８】このようにすれば、回生制動不調を検出して（Ｓ４００）、機械制動力増大指令を出した（Ｓ４０２）後もなお、入力電圧Ｖｉがしきい値電圧Ｖｔｈ’’を超えるまでは回生電力のコンデンサ５への蓄電により回生制動を持続するので、回生制動効果の一層の向上を図ることができる。なお、上記回生制動の超過持続時において回生電力の一部は配線やインバータ回路などで消費することができることはもちろんである。
【００３９】更に、本実施例は、メインンリレー４ａ、４ｂの不完全導通や、インバータ回路７とバッテリ１とを結ぶ配線の一部の部分的開放などにより回生制動が完全ではないが動作可能である状態においても上記と同様の効果を奏することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）５月１５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】大川 宏
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３３２００６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１１月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１３３８４０ |
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