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JP2003348705A - 電動車両のコーストダウン制動トルクの供給方法及びそのシステム - Google Patents

電動車両のコーストダウン制動トルクの供給方法及びそのシステム

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JP2003348705A
JP2003348705A JP2003080688A JP2003080688A JP2003348705A JP 2003348705 A JP2003348705 A JP 2003348705A JP 2003080688 A JP2003080688 A JP 2003080688A JP 2003080688 A JP2003080688 A JP 2003080688A JP 2003348705 A JP2003348705 A JP 2003348705A
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coast
braking
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brake
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JP2003080688A
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Asi Perach
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Ford Global Technologies LLC
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】回生制動エネルギーを回収する能力を用いるこ
となしに、電動車両のコーストダウン制動トルクを供給
する。 【解決手段】この制御は、制動力又は加速力が加えられ
ていないときなどの、エンジン・ブレーキをシミュレー
トする。この制御は、アクセル・ペダル32及びブレーキ
・ペダル34の両方をドライバーが解放するのに応答して
作動することができ、所定のモーター速度、加速力又は
制動力が加えられたときに、不作動にすることができ
る。実施形態の一つにおける不作動は、ドライバーの期
待の所定の限界値に基き、ゼロ制動トルクまで徐々に減
少させることができる。この制御のための制動力は、AB
Sシステム38により供給され、全ての車輪に、又は後輪4
0だけに加えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動車両に関し、
特に、回生制動エネルギーを回収する能力を持たない電
動車両にコーストダウン制動トルクを供給する方法及び
そのシステムに関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】主に内燃機関（internal combustion en
gine: ICE）により推進される自動車などの車両におけ
る化石燃料の消費量及び排出物を低減する必要性はよく
知られている。電気モーターにより駆動される車両は、
このような必要性に対処しようとするものである。他の
代替解決策は、一つの車両において小型ICEを電気モー
ターと組合せるものである。そのような車両は、ICE車
両及び電気自動車の利点を組合せるもので、ハイブリッ
ド電気自動車と呼ばれるのが一般的である（例えば特許
文献１を参照）。
【０００３】これらの電気モーターを駆動するためのバ
ッテリーに加えて、エネルギー源を見つけるための取組
みにおいて、電気を生成するために電気化学的反応を用
いる燃料電池は、魅力的な代替エネルギーになってきて
いる。燃料電池は、低排出、高燃料エネルギー変換効
率、そして低騒音・振動を提供する（例えば特許文献２
を参照）。各種形式の燃料電池の中で、陽子電解膜（pr
oton electrolyte membrane: PEM）燃料電池は、潜在的
に高エネルギーを発生することができるとともに、重量
及び容積が小さいので、自動車での使用に最も適したも
のとして知られている。このような車両は、ICEの化石
燃料の消費量及び排出物を低減する必要性を無くすこと
ができる。
【０００４】これら新たな形式のパワートレイン構成
は、回生制動（regenerative braking: regen）の追加
を許容する。回生制動は、車両が減速するときに、車両
の慣性エネルギーを回収する。一般の車両において、慣
性エネルギーは通常、減速中に、車両のブレーキ又はエ
ンジンにおいて熱として散逸する。回生制動は、回収し
た慣性エネルギーを、発電機を介して、車両のバッテリ
ーにおける蓄電気の形で電気エネルギーへ変換する。こ
の蓄えられたエネルギーは、後で電気モーターを駆動す
るのに用いられる。結果として、回生制動もまた、燃料
使用量と排出物の生成量を低減する。ある種の車両構成
においては、エンジンを残りのパワートレインから分離
することができ、それにより、より多くの慣性エネルギ
ーが蓄えられる電気エネルギーに変換されるのを可能と
する。
【０００５】新たな形式のパワートレイン構成のいずれ
かの実施に際しては、他のことと共に、ドライバーの期
待と車両のICEブレーキの作用とを考慮しなければなら
ない。このエンジン・ブレーキは、アクセル・ペダルも
ブレーキ・ペダルも踏み込まれていない状態でのICE車
両のコーストダウン中によくわかる。エンジン・ブレー
キは、エンジン摩擦とポンプ損失を含む２種類の負パワ
ートレイン・トルクにより特徴付けられるのが一般的で
ある。両種の損失は、パワートレインを介してエンジン
が車輪に駆動される結果として生じるものである。エン
ジン摩擦損失は、ピストン・リングのシリンダー壁に沿
う摺動と、エンジンのベアリングにおける回転との結果
として生じる。エンジンのポンピング（pumping）は、
エンジンがそのストロークに亘り動くときに、エンジン
のシリンダーのそれぞれの中での空気の圧縮を指す。エ
ンジン・ブレーキは、ドライバーがブレーキ・ペダルに
力を加えることなしに、車速を減少させるのを可能にす
る。
【０００６】特許文献３は、所定の設定速度を維持する
ために、連続的に変化可能な制動トルクを用いて車速を
制御するシステム及び方法を開示している。このシステ
ムは電気自動車に適用可能であり、そして、回生制動及
び／又は摩擦ブレーキを用いて制動トルクが加えられる
ようになっている。特許文献３は更に、車両の現在の状
態を監視するためのセンサーからのモーター速度を含む
各種信号を受けることのできる制御器と推進モーターや
発電機により実現されて油圧結合により一つ又はそれよ
り多い数の車輪に直接結合された制動装置とを開示す
る。しかしながら、特許文献３は、エンジン・ブレーキ
をシミュレートするコーストダウン制御に対処するもの
ではない。
【０００７】特許文献４は、回生と摩擦制動のための方
法及び装置を開示する。制動制御ユニットが、アンチロ
ック・ブレーキ・システム（ABS）に従って望ましい制
動状態を確立するために、駆動モーター制御ユニットと
通信し、そして協働することで、前後のブレーキを制御
するように機能する。
【０００８】燃料電池のような用途において、回生制御
は常時必要とはされない場合もあり、このような用途に
おいて、空冷抵抗器がバッテリーの充電に用いられる代
わりに過剰な回生エネルギーを吸収し得るし、回生制御
を単純に回避することもできる。
【０００９】このように、回生制動エネルギーを吸収す
る装備を持たない、若しくは回生制動システムが迂回さ
れている電動車両にコーストダウン制動トルクを供給す
る方法に対する必要性が残っている。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５３４３９７０号明細書
【特許文献２】米国特許第５２４８５６６号明細書
【特許文献３】米国特許第６１２２５８８号明細書
【特許文献４】米国特許第６０９９０８９号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、回生制動エネルギーを吸収する能力を用いることな
しに、電動車両に対するコーストダウン制動トルクを供
給することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
つの前輪と少なくとも一つの後輪を持つ車両のための、
アンチロック・ブレーキ・システム（ABS）、モーター
に取り付けられたモーター速度センサー、アクセル・ペ
ダル、該アクセル・ペダルに取り付けられたアクセル・
ペダル位置センサー、制動手段、該制動手段に取り付け
られた制動手段位置センサー、車輪に機械的に接続され
そして作動すると負のトルクを車輪に対して加えること
の可能なアンチロック・ブレーキ・システム（ABS）を
有する機械式ブレーキ、上記アクセル・ペダル位置セン
サー、上記制動手段位置センサー、上記モーター速度セ
ンサー及び上記機械式ブレーキと通信する制御器及び、
上記制動手段位置センサーと上記アクセル・ペダル位置
センサーからの両方が解放されているとの通信に応答し
て作動させられ、少なくとも一つの車輪へABSを適用す
るコーストダウン制御を作動させる上記制御器内の制御
を用いて、エンジン・コーストダウン制動をシミュレー
トする。
【００１３】このシステムは、モーター速度が所定の限
界値を下回るというモーター速度センサーからの通信に
応答して、不作動にされ得る。一つの実施形態におい
て、コーストダウン制御は、ドライバーの期待の所定の
限界値に基き、制動トルクがゼロになるまで徐々に不作
動にすることができる。不作動はまた、システムが、操
作者が機械ブレーキ又はアクセル・ペダルを操作したこ
とを検出しても、起こり得る。
【００１４】本発明は、電気油圧制動（electric hydra
ulic braking: EHB）ユニット、車両システム制御器（v
ehicle system controller: VSC）又は、これら２つの
組合せにより、制御され得る。車両の中での通信は、制
御器エリア・ネットワーク（controller area networ
k）を介することができる。
【００１５】一つの実施形態において、システムが作動
させられると、ABSは、少なくとも一つの後輪に適用さ
れる。別の実施形態において、ABSは、全ての車輪に適
用される。
【００１６】本発明の他の目的は、添付の図面に関連さ
せて以下の説明から、本発明が属する分野の当業者に、
より明らかとなるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は、電気自動車に関し、回
生制動エネルギーを吸収する手段を用いることなしに、
コーストダウン制動トルクを電動車両に供給する有効な
制御を記載する。本発明のコーストダウン制動制御は、
制動力又は加速力が加えられていないときにおけるよう
な、通常の内燃機関の制動力をシミュレートする。本発
明は、回生能力を持たない、回生制動制御が故障した又
は、何らかの理由により、回生制動制御が迂回されてい
る車両に適用することができる。
【００１８】図１は、本発明に適用可能なシステム構成
を示している。車両システム制御器（vehicle system c
ontroller: VSC）20は、各構成部品の制御器を接続する
ことにより、多くの車両構成部品を制御するものであ
る。全ての車両制御器は、いかなる組合せでも物理的に
組合せることができ、また別個のユニットとすることも
できる。図１に示される例においては、トランスアクス
ル・マネージメント・ユニット（transaxle management
unit: TMU）22が、モーター24に配線インターフェース
を介して接続する。モーター24は、一組の車輪40に機械
的に接続され、燃料電池スタック及び／又はバッテリー
26へ電気的に接続される。なお、本発明は、電力を供給
するいかなる手段にも適用することができる。図示の構
成は、モーター24のバッテリー26への電力を生成する能
力を示しているが、この能力は本発明のコーストダウン
制御の間には、用いられることはない。
【００１９】VSC 20は、TMU 22と、燃料電池スタック26
と電気油圧制動（electric hydraulic brake: EHB）ユ
ニット28と、制御器エリア・ネットワーク（controller
areanetwork）のような通信ネットワークとを介して通
信する。EHB 28は、最終的に車輪40に接続される機械式
ブレーキ38へ接続される。EHB 28は、アンチロック・ブ
レーキ・システム（ABS）、回生制動、トラクション・
コントロールそして通常の制動を制御することができ
る。また、EHB 28は、制動手段位置センサー34（例えば
ブレーキ・ペダル）についての入力を受けることができ
る。
【００２０】さらに、VSC 20は各種車両構成部品からの
入力を受けることもできる。本発明に特有なのは、アク
セル位置センサー32（例えばアクセル・ペダル）そして
モーター24へ接続されるモーター速度センサー36につい
ての入力である。
【００２１】本発明は、機械式ブレーキ38内のアンチロ
ック・ブレーキ・システム（ABS）に指示して、エンジ
ン・ブレーキをシミュレートするように車両のホイール
40への制動力を供給させるために、EHB 28を用いる。AB
Sを用いることの利点は、EHB28が従来技術においてよく
知られているように、油圧ポンプと作動弁（共に図示せ
ず）とを持つので、余分な車両ハードウェアを必要とす
ることなく、軽いコーストダウン制動トルクをABSが供
給することができるということである。油圧ポンプは、
車両ドライバーからのブレーキ要求なしに、油圧をブレ
ーキ・キャリパー又はブレーキ・ドラム（図示せず）へ
供給することができる。油圧キャリパーは、ディスク又
はドラムへの締付力を供給し、それで、選択された車輪
40へ制動トルクを供給する。エンジン・ブレーキをシミ
ュレートするコーストダウン制御は、同様のトラクショ
ン・コントロール機能がしばしばアンチロック・ブレー
キ・システムの一部となっているので、EHB 28に容易に
組み込まれる。
【００２２】コーストダウン制御は、アクセル位置セン
サー32の出力、ブレーキ位置センサー34の出力そしてモ
ーター速度センサー36の出力に基き、ドライバーの期待
に沿う車両を減速させる力を供給しなければならない。
すなわち、車両が減速するとき、制動トルクの大きさ
は、ドライバーの期待に基き、所定の値又は一組の所定
の値を用いて徐々にゼロまで減少させる。つまり制動が
不作動にされる。
【００２３】本発明のコーストダウン制御は、制動トル
クを供給するために用いられる車輪の選択と、予想され
るドライバーの期待とに基き、複数の構成とすることが
できる。一つの実施形態においては、後輪だけが制動力
のために用いられる。後輪のブレーキ・パッドは、車両
の通常の作動状態では、前輪のブレーキ・パッドほど積
極的に用いられることはない。それで、後輪パッドの磨
耗速度は、前輪パッドのそれより低いのが普通である。
これは、前輪のパッドの寿命を短縮させる可能性なし
に、後輪のブレーキ・パッドを用いることを可能とす
る。第２の実施形態においては、全ての車輪を制動力の
供給のために含めることができ、それにより、通常の車
両で期待されるのと同じ割合でブレーキ・パッドの磨耗
を分散させる。
【００２４】図２は、本発明の実施形態の一つについて
の制御ロジックを示すフローチャートであり、EHB 28の
一部として、又はVSC 20の一部として、含められ得るも
のである。この制御は、「キー・オン」の度にスタート
し、「キー・オフ」で終了する。この制御は、車両のア
クセル・ペダルが踏み込まれているか否かをアクセル位
置センサー32からのデータを用いて判断することにより
始まる。YESの場合には、制御はステップ42へ戻る。NO
の場合には、制御はステップ44において、ブレーキ・ペ
ダルが踏み込まれているか否かをブレーキ位置センサー
34からのデータを用いて判断する。YESの場合には、制
御はステップ42へ戻る。NOの場合には、制御はステップ
46において、コーストダウン制御が作動されるように命
令する。この制御は、上述のように、機械式ブレーキ38
内のABSを用いて、ドライバーの期待に基きコーストダ
ウン制動トルクをシミュレートするのに充分な制動トル
クを選択された車輪40へ供給する。
【００２５】コーストダウン制御がステップ46で作動さ
せられると、制御ロジック全体として、車両状態の監視
を続ける。ステップ48において、この制御は、車輪（車
両）の速度が所定の限界値を下回るか否かを、モーター
速度センサー36からのデータに基き判断する。モーター
速度センサー36から導かれる車輪速度は、車両ドライバ
ーにより制動力が期待されているか否かを検出するため
に用いることができる。YES（つまり、モーター速度が
所定の限界値を下回る）の場合は、制御はステップ50に
おいてコーストダウン制御を不作動にし、ステップ42へ
戻る。NOの場合には、制御はステップ52において、再び
アクセル位置センサー32からのデータを用いて、車両の
アクセル・ペダルが踏み込まれているか否かを判断す
る。NOの場合には、制御はステップ54において、ブレー
キ位置センサー32からのデータを用いて、ブレーキ・ペ
ダルが踏み込まれているか否かを判断する。YESの場合
には、制御はステップ50へ戻りコーストダウン制御を不
作動にする。ステップ54において、制御がブレーキ・ペ
ダルが踏み込まれていないと判断する場合には、制御は
ステップ46へ戻る。
【００２６】本発明の上述の実施形態は、純粋に例示目
的で示されているものであり、他の多くの変形、改良、
そして適用をなし得るものである。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、回生
制動エネルギーを吸収する能力を用いることなしに、電
動車両に対するコーストダウン制動トルクを供給するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いることのできるシステム構成を示
す図である。
【図２】本発明の実施形態の一つを示すフローチャート
である。
【符号の説明】
20 車両システム制御器 28 電気油圧制動ユニット 30 制御器 36 モーター速度センサー 40 車輪（後輪）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６０Ｔ 8/00 Ｂ６０Ｔ 8/00 Ｅ 8/58 8/58 Ｚ (72)発明者 アシ ペラッチ アメリカ合衆国 ミシガン州 48331，フ ァーミントン ヒルズ ホワイトホール ドライヴ 29650 Ｆターム(参考） 3D041 AA33 AB01 AC01 AC28 AD10 AD41 AE01 AE41 AE43 AF01 3D046 AA09 CC02 CC06 GG02 GG11 HH02 HH05 HH12 HH36 JJ06 5H115 PA10 PC06 PG04 PI16 PI18 PI29 PU01 PU21 QE11 QI07 QI11 QN03 SE03 SJ12 SJ13 TB01 TO22 TO24 TU07

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電動車両に対して、エンジン・コースト
    ダウン・ブレーキをシミュレートする電動車両のコース
    トダウン制動トルク供給方法であって、 車両のアクセル・ペダル及びブレーキ・ペダルの両方が
    解放されていることを判定する工程と、 上記アクセル・ペダル及びブレーキ・ペダルの両方が解
    放されているときに、コーストダウン制御を作動させる
    工程と、 上記コーストダウン制御が作動中に、アンチロック・ブ
    レーキ・システムを用いて、少なくとも一つの車輪に対
    して、エンジン・コーストダウン・ブレーキをシミュレ
    ートする制動トルクを加える工程とを有することを特徴
    とする電動車両のコーストダウン制動トルク供給方法。
  2. 【請求項２】 アクセル・ペダル及びブレーキ・ペダル
    の両方が解放されていないときに、コーストダウン制御
    を不作動にする工程を更に有することを特徴とする請求
    項１の電動車両のコーストダウン制動トルク供給方法。
  3. 【請求項３】 モーター速度が所定の限界値を下回ると
    判断するとき、モーター速度センサーがコーストダウン
    制御を不作動にする工程を更に有することを特徴とする
    請求項１の電動車両のコーストダウン制動トルク供給方
    法。
  4. 【請求項４】 コーストダウン制御を不作動にする工程
    が、ドライバーの期待の所定の限界値に基き、制動トル
    クをゼロまで徐々に減少させる工程を更に有することを
    特徴とする請求項３の電動車両のコーストダウン制動ト
    ルク供給方法。
  5. 【請求項５】 電動車両のエンジン・コーストダウン・
    ブレーキをシミュレートする電動車両のコーストダウン
    制動トルク供給システムであって、 車両のアクセル・ペダル及びブレーキ・ペダルの両方が
    解放されていることを判定し、該アクセル・ペダル及び
    ブレーキ・ペダルの両方が解放されているときに、エン
    ジン・コーストダウンをシミュレートするように、アン
    チロック・ブレーキ・システムに対する制動トルク要求
    を発生する制御器と、 少なくとも一つの車輪に結合され、上記制動トルク要求
    に応答して、制動トルクを加えるアンチロック・ブレー
    キ装置とを有することを特徴とする電動車両のコースト
    ダウン制動トルク供給システム。
  6. 【請求項６】 制御器が更に、アクセル・ペダル及びブ
    レーキ・ペダルの両方が解放されていないとき、制動ト
    ルク要求の不作動を要求するように構成されていること
    を特徴とする請求項５の電動車両のコーストダウン制動
    トルク供給システム。
  7. 【請求項７】 制御器が更に、モーター速度センサーが
    モーター速度が所定の限界値を下回ると判断するとき
    に、制動トルク要求の不作動を要求するように構成され
    ていることを特徴とする請求項５の電動車両のコースト
    ダウン制動トルク供給システム。
  8. 【請求項８】 制動トルク要求の不作動要求が、ドライ
    バーの期待の所定の限界値に基き、制動トルクをゼロま
    で徐々に減少させる要求を有することを特徴とする請求
    項７の電動車両のコーストダウン制動トルク供給システ
    ム。
  9. 【請求項９】 制御器が電気油圧制動（EHB）ユニット
    を有することを特徴とする請求項５の電動車両のコース
    トダウン制動トルク供給システム。
  10. 【請求項１０】 制御器が車両システム制御器（VSC）
    を有することを特徴とする請求項５の電動車両のコース
    トダウン制動トルク供給システム。
  11. 【請求項１１】 制御器が車両システム制御器（VSC）
    と電気油圧制動（EHB）ユニットとを有することを特徴
    とする請求項５の電動車両のコーストダウン制動トルク
    供給システム。
  12. 【請求項１２】 制御器が更に、制御器エリア・ネット
    ワーク（CAN）を有することを特徴とする請求項５の電
    動車両のコーストダウン制動トルク供給システム。
  13. 【請求項１３】 アンチロック・ブレーキ・システムが
    少なくとも一つの後輪に制動トルクを加えるように構成
    されていることを特徴とする請求項５の電動車両のコー
    ストダウン制動トルク供給システム。
  14. 【請求項１４】 アンチロック・ブレーキ・システムが
    全ての車輪へ制動トルクを加えるように構成されている
    ことを特徴とする請求項５の電動車両のコーストダウン
    制動トルク供給システム。
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