| 【発明の名称】 |
電気自動車の回生制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】金重 慶一
【住所又は居所】東京都港区芝五丁目３３番８号 三菱自動車工業株式会社内
【氏名】ケビン ウォルターズ
【住所又は居所】東京都港区芝五丁目３３番８号 三菱自動車工業株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】バッテリの放電した電気自動車を牽引する場合であって、牽引車と電気自動車とに安全な間隔を保ちつつ、牽引ロープを弛ませないように牽引車の加減速および牽引経路中の道路状況等に応じた最適な回生制御を行う電気自動車の回生制御装置を提供する。
【解決手段】電気自動車が牽引される際の、牽引車との間に張架された牽引ロープの張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段が検出した張力に応じて回生制動力を制御する回生制動力制御手段とを備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電気自動車の回生制御装置であって、前記電気自動車が牽引される際、牽引車との間に張架された牽引ロープの張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段が検出した張力に応じて回生制動力を制御する回生制動力制御手段とを具備したことを特徴とする電気自動車の回生制御装置。
【請求項２】 前記回生制動力制御手段は、前記張力検出手段が検出した張力が小さいときは回生制動力を増加させ、前記張力検出手段が検出した張力が大きいときは回生制動力を減少させるものである請求項１に記載の電気自動車の回生制御装置。
【請求項３】 前記回生制動力制御手段は、前記張力検出手段が検出した張力が所定の範囲となるよう回生制動力を制御するものである請求項１に記載の電気自動車の回生制御装置。
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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、電気自動車の牽引時に電気自動車に搭載されたバッテリの充電制御を行う電気自動車の回生制御装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】バッテリに蓄えられた電力を基に動作する電気自動車が、大気汚染の防止等の環境対策から注目されている。この電気自動車は、制動時に回生制御装置によって、自動車が持っている運動エネルギーを電気エネルギーに変換すると共に、この電気エネルギーをバッテリに蓄えてバッテリの電力消耗を遅らせるよう構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種の電気自動車にあっては、バッテリに蓄えられた電力が喪失すると、例えば、他の自動車等によって電気自動車を充電スタンドまで牽引して貰う必要が生じる。このとき、電気自動車を牽引する自動車と、この電気自動車との間に張架された牽引ロープを弛ませないように、牽引車両の加減速に応じて、電気自動車のブレーキを操作して速度調整を行う必要がある。このため、頻繁な発進停止や、上りと下りの連続する道路状況下を牽引する場合、頻繁にブレーキを操作して適切な速度になるよう運転する必要があり，電気自動車の運転者の負担が大きくなるという問題があった。
【０００４】また、牽引時に電気自動車を回生運転して、放電したバッテリを充電する方法も考えられるが、牽引中、常時一定の回生電力が得られるように電気自動車の回生運転を行うと、牽引車の負担が大きくなるという問題があった。本発明は、上述した課題を解決すべく牽引車と電気自動車とに安全な間隔を保ちつつ、牽引ロープを弛ませないように牽引車の加減速および牽引経路中の道路状況等に応じた最適な回生制御を行うことのできる電気自動車の回生制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成するため、本発明に係る電気自動車の回生制御装置は、前記電気自動車が牽引される際、牽引車との間に張架された牽引ロープの張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段が検出した張力に応じて回生制動力を制御する回生制動力制御手段とを具備したことを特徴としている。
【０００６】特に、前記回生制動力制御手段を、前記張力検出手段が検出した張力が小さいときは回生制動力を増加させ、前記張力検出手段が検出した張力が大きいときは回生制動力を減少するように構成することが好ましい。好ましくは、前記回生制動力制御手段は、前記張力検出手段が検出した張力が所定の範囲となるよう回生制動力を制御するよう構成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係る電気自動車の回生制御装置について説明する。図１は電気自動車の回生制御装置の概略構成図である。そして、図２は本発明を適用した電気自動車の回生制御装置の主要部およびこの電気自動車を牽引する牽引車を示す概略図である。これらの図において、この回生制御装置の主制御装置をなすトルク制御部１０には、牽引車１との間に張架された牽引ロープ２の張力を検出する張力計測部１１の他、車両の状態をモニタする各種センサが設けられている。
【０００８】この各種センサとしては、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン／オフ状態を検出するイグニッションスイッチセンサ１２、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み状態を検出するアクセル開度センサ１３、ブレーキペダル（図示せず）の踏み込み状態を検出するブレーキ開度センサ１４、シフトレバー（図示せず）のポジションを検出するシフトポジションセンサ１５、主蓄電池４０の充電状態を検出する充電状態センサ１６および主蓄電池４０の電池残量を検出する電池管理部１７などがある。
【０００９】また、この回生制御装置には、トルク制御部１０の指令に基づき、モータ３０を制御するモータ制御部２０が設けられている。このモータ制御部２０は、電気自動車の駆動源となるモータ３０Ｒ、３０Ｌに与える電力を制御するインバータ２１を備え、このインバータ２１を介してモータ３０を駆動するように構成されている。ちなみに、このモータ３０は、例えば三相誘導電動機などで構成され、その出力は、図示しない駆動系へ与えられている。
【００１０】また、モータ３０の電源となる主蓄電池４０の端子には、図示しないイグニッションスイッチと連動するコンタクタ４１が接続され、主蓄電池４０をモータ３０およびその周辺回路から開放／接続可能なように構成されている。一方、前記張力計測部１１は、例えば車両前部の牽引フック４の部位に設けられた張力センサ１１ｓからなる。この張力センサ１１ｓは、図２に示すように牽引車１が電気自動車３を牽引した場合、牽引ロープ２を介して電気自動車３に加わる張力を検出する役割を担う。そして、張力計測部１１を介して検出された張力情報は、前記トルク制御部１０に与られている。尚、この回生制御装置の制御回路用電源として、制御用電池４２を主蓄電池４０とは別に備えている。
【００１１】このように構成された電気自動車は、アクセル開度センサ１３およびシフトポジションセンサ１５により検出された情報からトルク制御部１０が運転に必要なトルクを計算し、モータ制御部２０へ転送する。モータ制御部２０は、この情報に基づきインバータ２１の点弧角制御を行い、モータ３０を可変速制御する。また、この点弧角制御情報からモータ３０の回転速度を求めることができるので、モータ制御部２０は、点弧角制御情報をトルク制御部１０へ転送する。この回転速度を受け取ったトルク制御部１０は、点弧角制御情報から車速を計算すると共に、コンビネーションメータ１８に車速を表示する。更には、電池管理部１７が検出するバッテリ残量を受け取ったトルク制御部１０は、電池残量をコンビネーションメータ１８へ表示する。これらは電気自動車の構成として，良く知られているのでここではこれ以上詳しく述べない。
【００１２】ところで、電気自動車３に搭載された主蓄電池４０の電力を使い切ってしまった場合、他の自動車などの牽引車１によって電気自動車３を充電スタンドまで牽引して貰う必要があるが、このような状態における本発明の電気自動車の回生制御装置の特徴とするところを以下に詳述する。先ず、牽引車１により電気自動車３を牽引するとき、電気自動車３の運転者は、牽引運転が行われること（牽引モード）をモード切替スイッチ１９によってトルク制御部１０に伝える。この牽引モードでは、モータ３０を誘導発電機として利用すると共に、インバータ２１を回生運転動作させモータ３０が発生する交流電力から直流電力を作り出し，主蓄電池４０を充電する。
【００１３】詳しくはインバータ２１で直流電力に変換回生電力は、コンタクタ４１を介して主蓄電池４０に供給されて充電される。このとき、主蓄電池４０に対する充電電圧は、充電状態センサ１６でモニタされ、主蓄電池４０を充電するにふさわしい電圧になるように、トルク制御部１０およびモータ制御部２０を介して、インバータ２１戻され、フィードバック制御される。
【００１４】また、牽引車１と電気自動車３との間に張架された牽引ロープ２の張力が張力計測部１１により検出される。例えば図３に示すように、この張力計測部１１によって検出された張力情報を受けたトルク制御部１０は、トルク制御部１０が有する張力―回生トルク特性１０ａによって、張力に見合う回生トルクを発生させるようモータ制御部２０に指令する。例えば、この張力の大きさに反比例するような回生トルクを発生させるように指令を出す。具体的には、牽引車１が電気自動車３を牽引しながら発進や加速または登坂などの状態にある場合、牽引ロープ２を介して電気自動車３に加わる張力が大きくなる。このとき、電気自動車３を回生運転すると、牽引車１の走行の妨げとなる。したがって、この場合トルク制御部１０は、モータ制御部２０に回生トルクを減少させる指令を出す。
【００１５】逆に、牽引車１が減速または下り坂を走行中は、牽引ロープ２を介して電気自動車３に加わる張力が減少する。このとき、電気自動車３に適切な制動力（回生トルク）を発生させないと、牽引されている電気自動車３が、牽引車１に追突する虞がある。したがって、この場合、トルク制御部１０は、モータ制御部２０に回生トルクを増加させる指令を出す。
【００１６】より詳しくは、張力―トルク特性１０ａを例えば、１００［％］の回生トルクをＴM［Ｎ・ｍ］、張力の最大値をＦM［Ｎ］としたとき、牽引ロープ２の張力がＦ［Ｎ］であったとすれば、そのときの回生トルクＴを、Ｔ＝ＴM｛１−（Ｆ／ＦM）｝［Ｎ・ｍ］
となるように制御すればよい。
【００１７】このように、トルク制御部１０は、牽引ロープ２を介して電気自動車３に加わる張力が大きいときは、回生トルクを徐々に（段階的に）減少させ、逆にこの張力が小さいときには、回生トルクを徐々に（段階的に）増加させるようにモータ制御部２０を制御する。更に、トルク制御部１０の回生制御手順の一例を図４に示す回生制御装置の制御手順を示すフロー図を用いて説明する。このフローチャートは、例えば予め定めた所定の範囲の牽引力となるように制御する手順を示すものである。
【００１８】先ず、トルク制御部１０は、電気自動車３が回生制動モードかどうかを判定する（ステップＳ１）。ちなみに、回生モードかどうかはモード切替スイッチ１９のポジションをトルク制御部１０が読み取ることによって検出可能である。そして、このステップＳ１で、回生モードでない場合はそのままリターンし、回生モードの場合、トルク制御部１０は張力計測部１１から得られる牽引ロープを介して電気自動車３に加わる牽引トルクの情報を得る（ステップＳ２）。
【００１９】この張力情報を受けたトルク制御部１０は、予め定めたトルク値Ｔ１よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ３）。そして、このＴ１よりトルク値が小さい場合、牽引車１が減速しているか、または下り坂を走行中であるので、トルク制御部１０は、回生トルクを増加させるようモータ制御部２０へ指令を出す（ステップＳ４）。ステップＳ３でＴ１より牽引トルクＴが大きい場合、トルク制御部１０は、更に予め定めたトルク値Ｔ２と比較する（ステップＳ５）。ちなみに、上述したＴ１およびＴ２との関係は［Ｔ２＞Ｔ１］となるよう予め設定しておく。
【００２０】ところで、ステップＳ５で予め定めたＴ２より牽引トルクＴが小さい場合は、そのままリターンし、逆にＴ２より牽引トルクＴが大きい場合は、牽引車１が発進や加速または登坂などの状況にあると判断できるので、回生トルクを減少させるためモータ制御部２０へ指令を出す（ステップＳ６）。かくして、このように構成された電気自動車の回生制御装置によれば、牽引車の運転状態に応じて回生トルクを自動的に可変調整することができるので最適な回生トルクを得ることができると共に、牽引時の回生発電の効率を向上させることができる。また、従来のような牽引車の加減速や上り／下りの路面状況に対応するべく、運転者の頻繁なブレーキ制御が不要となり、運転者の負担を激減させることができる。
【００２１】尚、この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々変型して実施することができる。上述した実施形態では牽引ロープにもたらされる張力の大きさに回生制動力を変化させる構成であったが、張力の時間変化によって回生トルクを変化させるように構成してもよい。この場合、微小時間ｄｔ［ｓ］間に牽引ロープに加わる張力の微小変化がｄＦ［Ｎ］であったとすれば、次に示すように回生制御を行うとよい。
【００２２】（１）［ｄＦ／ｄｔ＞０］のときこの場合は、加速や登坂走行等により牽引車１に負荷が加わる状態にあるので、回生運転を行わない。ただし、一定加速度の場合は［ｄＦ／ｄｔ＝０］となるので、好ましくは前述した張力による回生制御の手段を併用するとよい。或いは、［ｄＦ／ｄｔ＞０］を検出してから所定の時間内は回生運転しないように制御してもよい。
【００２３】（２）［ｄＦ／ｄｔ≦０］のときこの場合は、減速や下り坂走行等により牽引ロープの張力Ｆが減少している状態にある。このため、速やかに回生運転に移行する。このような制御方法をとることによって、例えば牽引車の加速度が一定でない場合であっても、牽引力の時間的変化を捉えて制御しているので、牽引車の運転状態を検出することができ、牽引車の過渡的な過負荷となることを防ぐことができると共に、確実に電気自動車を回生運転させることができる。このため、なめめらかな回生運転が可能となり運転者に与える違和感を極めて少なくすることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の電気自動車の回生制御装置によれば、牽引車の運転状態に応じて電気自動車の回生電力を自動的に可変調整することができるので最適な回生トルクを得ることができると共に、牽引時の回生発電効率を向上させることができる。また、運転者の頻繁なブレーキ制御が不要となり、運転者の負担を激減させることができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２８６
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
【住所又は居所】東京都港区港南二丁目１６番４号
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| 【出願日】 |
平成１４年３月２９日（２００２．３．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９００２２
【弁理士】
【氏名又は名称】長門 侃二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２９９２０５（Ｐ２００３−２９９２０５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１０月１７日（２００３．１０．１７） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−９７１１７（Ｐ２００２−９７１１７） |
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