電動車輛的制動控制裝置及制動控制方法
2023-06-02 10:47:46 3
專利名稱：電動車輛的制動控制裝置及制動控制方法
技術領域：
本發明涉及一種同時採用由電動機產生的電力制動和空氣制動等機械制動的電動車輛的制動控制裝置及制動控制方法。
背景技術：
在同時採用由電動機產生的電力制動和空氣制動等機械制動的電動車輛中，一般採用在制動時以電力制動為優先、而相對於車輛整體的制動力電力制動力不夠的制動力則用機械制動來補足的制動系統。然而，由於由電動機產生的電力制動和空氣制動等機械制動分別對制動指令的響應速度不同，尤其在制動起動時為了不損害乘車的舒適性，因此假想地輸出電力制動力並抑制機械制動的動作，以不產生過大的制動力，從而平穩地制動起動。(例如參照專利文獻1)。
專利文獻1日本專利特開平6-253407號公報(圖1)發明的公開發明所要解決的技術問題但是，在已有的電動車輛制動控制裝置中，由於制動起動時輸出的假想制動力並不是按照實際的電力制動力、即再生制動力輸出的，因此在沒有再生負載時，從制動起動至實際開始制動中間產生無效時間，從而存在儘管駕駛員在電動車輛中已進行了制動操作也還是會產生車輛並不制動的自由行駛時間的問題。
鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種電動車輛的制動控制裝置和制動控制方法，在制動起動時，若再生負載小，則改變假想制動力的大小，從而即使在再生負載小的情況下，相對於來自駕駛室的制動力指令的響應遲後也很小。
解決技術問題所採用的技術方案在本發明的電動車輛的制動控制裝置中，利用由直流架線電壓供電的電力變換器驅動交流電動機，並根據來自駕駛室的制動指令來控制所述電力變換器，從而使由所述交流電動機產生的電力制動起作用，並用機械制動來補足不夠的部分，包括根據所述制動指令運算電力制動力指令、並生成機械制動指令的制動裝置；以及根據來自該制動裝置的電力制動力指令和所述制動指令來運算出電力制動力、從而控制所述電力變換器的控制電路，所述控制電路包括運算所述電力制動力並控制所述電力變換器的控制運算部、根據所述制動指令和檢測所述電力變換器的輸入電壓的電壓傳感器的輸出來運算出在制動起動時補全所述電力制動力的假想制動力的假想制動力運算部、以及將所述控制運算部的運算輸出和所述假想制動力運算部的運算輸出相加的加法器，利用所述加法器的輸出來改變來自所述制動裝置的機械指令。
此外，在本發明的電動車輛的制動控制方法中，利用由直流架線電壓供電的電力變換器驅動交流電動機，並根據來自駕駛室的制動指令來控制所述電力變換器，從而使由所述交流電動機產生的再生制動起作用，並用機械制動來補足不夠的部分，運算出在制動起動時補全所述再生制動力的假想制動力，在再生負載小時，改變所述假想制動力以使相對於所述制動指令的響應遲後變小，並使所述機械制動指令隨所述假想制動力的變化而變化。
發明效果採用本發明，對於同時採用電力制動和機械制動的電動車輛而言，在制動起動時，即使在再生負載小的情況下，也能實現相對於來自駕駛室的制動力指令的響應遲後很小的制動控制。
圖1是表示本發明實施形態1的電動車輛的控制裝置的方框結構圖。
圖2是說明圖1中制動時的第1動作的各個波形圖。
圖3是說明圖1中制動時的第2動作的各個波形圖。
圖4是說明圖1中制動時的第3動作的各個波形圖。
圖5是表示圖1中假想制動力運算部的概略結構的方框圖。
(元件符號說明)1 架線2 集電器3 濾波電路
3a 濾波電抗器3b 濾波電容器4 電壓傳感器5 變流器6 交流電動機7 接地電位8 控制電路8a 控制邏輯部8b 假想制動力運算部8c 加法器9 制動裝置9a 變換部9b 減法器具體實施方式
實施形態1圖1是表示本發明實施形態1的電動車輛的控制裝置與交流電動機之間的關係的結構圖。在圖1中，直流電壓從架線1通過集電器2和濾波電路3輸入到作為電力變換器的變流器5中。在濾波電路3中，3a為電抗器，3b為濾波電容器，7為接地電位。
在變流器5與濾波電路3之間設置有電壓傳感器4，電壓傳感器4檢測變流器的直流側電壓、即濾波電容器電壓，並輸出到控制電路8中。變流器5根據來自控制電路8的信號從直流電變換為交流電或者從交流電變為直流電，並將交流電壓供給到感應電動機等交流電動機6中。
在此，變流器5由半導體元件等構成，例如可採用由PWM(脈衝寬度調製)控制方式來控制的電力變換器。這些電力變換器由PWM控制輸出脈衝電壓，將直流電壓變換為具有所要的電壓幅值和頻率的交流電壓。
在控制電路8的控制邏輯部8a中，為了根據來自駕駛室等的制動指令BC以及來自製動裝置9的電力制動指令BL對變流器5進行PWM控制，對構成變流器5的半導體元件輸出轉換信號。
此外，在控制邏輯部8a中，例如由電動機電流(未圖示)等運算出與交流電動機6實際產生的扭矩相當的制動力，或者由制動扭矩傳感器(未圖示)等檢測出電動機的制動力，並將第1制動力BTO輸出到加法器8c中。
此外，在控制電路8內的假想制動力運算部8b中，由制動指令BC以及從電壓傳感器4輸入的濾波電容器電壓來生成用於形成補全電力制動力的假想制動力的制動力虛假信號BTD，並輸出到加法器8c中。加法器8c將第1制動力BTO和制動力虛假信號BTD相加、作為第2制動力BT而輸出到制動裝置9中。
制動裝置9由制動指令根據在變換部9a中預先設置的表格等來運算出電力制動力指令BL，並輸出到控制電路8和減法器9b中。減法器9b從電力制動力指令BL減去第2制動力BT，並將其結果作為機械制動指令來輸出。
下面，參照圖2～圖4來說明圖1的電動車輛的制動控制裝置的動作。
為了使發明的效果更明確，首先參照圖2來說明最初制動時有再生負載且電力制動充分地起作用時的情況。
在控制電路8的控制邏輯部8a中，根據來自駕駛室的制動指令BC(圖2b)以及來自製動裝置9的電力制動力指令BL(圖2c)來控制變流器5以使電力制動動作。再將相當於電動機實際所產生的扭矩的制動力作為第1制動力BTO(圖2d)輸出。另外，在控制電路8中，由於要有為使變流器動作的準備動作等的緣故，因此從接受制動指令起到電力制動實際動作為止產生時間遲後(區間A)，此外，為了平穩地加上電力制動而不致損害乘車的舒適性，因而使之具有一提升(區間B)。
在再生負載足夠大時，濾波電容器電壓(圖2a)並不上升，為了使電力制動力像指令那樣生成，電動機的制動力BTO如圖2d所示地生成。另外，為了避免加上制動時電力制動和機械制動的重疊，如圖2e所示，輸出作為假想制動力的制動力虛假信號BTD。其結果是，在加法器8c中將電動機的制動力BTO和制動力虛假信號BTD相加，並如圖2f所示，將第2制動力BT輸出到制動裝置中。此外，在此，制動力虛假信號BTD是以階梯形給出的，但也可用斜坡函數等。
另一方面，在制動裝置9中，在加上制動指令BC時，由於電力制動的動作遲後期間第二制動力BT就是原來為零的狀態，因此由減法器9b運算出第二制動力BT相對於電力制動力指令BL的不足，並將其補足部分作為機械制動力指令輸出。通常，作為機械制動採用空氣制動，其特性方面有響應遲後，因此實際的制動力像圖2g那樣增加。
在制動起動時，以上所示動作的結果是，車輛的制動力如圖2h所示地變化，從而可以實現平穩的制動起動而不損害乘車的舒適性。
下面，參照圖3來說明在制動時沒有再生負載時的情況。
如圖3a所示，在沒有再生負載時，若加上電力制動，則濾波電容器電壓增加。在控制電路8中，若濾波電容器電壓繼續增加，則可能會損壞構成變流器5的半導體元件，因此在濾波電容器電壓超出設定值時，對電力制動力加以限制。其結果是，如圖3d所示，即使在有與圖2同樣的制動指令BC時，與電力制動力相當的第1制動力BTO在濾波電容器電壓超出設定值的時刻還是縮減到零。這種情況下，若由假想制動力運算部8b與圖2同樣地輸出制動力虛假信號BTD，則由於電力制動力縮減，因此如圖3h所示，車輛的減速度在c點處下降。另外，由於在制動力虛假信號BTD為零的D點處與電力制動力相當的第1制動力BTO為零，故第2制動力BT也為零，因此，相對於電力制動指令BL，第2制動力BT不夠，為了補足其不夠的部分，從D點起加上機械制動。如上所述，由於機械制動在其特性方面響應遲後而像圖3g那樣變化(區間E)，因此車輛的制動力、即減速度成為如圖3h的實線所示，與圖3h的虛線部相當的部分實際上成為制動缺漏的狀態，從而儘管駕駛員進行了制動操作，還會有制動加不上去的情況的問題存在。
因此，為了在沒有再生負載的狀態下也能解決如圖3所示的問題，利用電壓傳感器4檢測出濾波電容器電壓，據此運算出制動力虛假信號BTD。參照圖4來說明此時的動作。
與圖3一樣，在沒有再生負載時，若加上電力制動，則濾波電容器電壓增加。在假想制動力運算部8b中，如圖5所示，監視濾波電容器電壓EFC，在輸入了制動指令BC後，例如運算出濾波電容器電壓，並在所述電壓的變化率超過設定值時由變化率運算器8b1、比較器8b2來判斷出沒有再生負載(比較器輸出C為H)，通過單觸發信號發生器8b3如圖4e所示地將制動力虛假信號BTD取為零。其結果是，由於第2制動力BT如圖4f所示地變化，因此在制動裝置中判斷出在F點處第2制動力BT相對於電力制動指令BL不夠，為了補足其不夠的部分，從F點起加上機械制動。
其結果是，車輛的制動力、即減速度成為如圖4h所示，可消除圖3所見到的減速度不夠、制動缺漏的狀態，對車輛而言就能獲得如駕駛員的操作那樣的減速度。
採用以上的實施形態1，可實現在制動起動時若再生負載小，則改變假想制動力的大小，從而即使在再生負載小的情況下相對於來自駕駛室的制動指令響應遲後也很小的電動車輛的制動控制裝置及制動控制方法。
權利要求
1.一種電動車輛的制動控制裝置，利用由直流架線電壓供電的電力變換器驅動交流電動機，並根據來自駕駛室的制動指令來控制所述電力變換器，從而使由所述交流電動機產生的電力制動起作用，並用機械制動來補足不夠的部分，其特徵在於，包括根據所述制動指令運算電力制動力指令、並生成機械制動指令的制動裝置；以及根據來自該制動裝置的電力制動力指令和所述制動指令來運算出電力制動力、從而控制所述電力變換器的控制電路，所述控制電路包括運算所述電力制動力並控制所述電力變換器的控制運算部、根據所述制動指令和檢測所述電力變換器的輸入電壓的電壓傳感器的輸出來運算出在制動起動時補全所述電力制動力的假想制動力的假想制動力運算部、以及將所述控制運算部的運算輸出和所述假想制動力運算部的運算輸出相加的加法器，利用所述加法器的輸出來改變來自所述制動裝置的機械制動指令。
2.如權利要求1所述的電動車輛的制動控制裝置，其特徵在於，所述電壓傳感器對設於所述電力變換器的直流側的濾波電路的濾波電容器電壓進行檢測。
3.一種電動車輛的制動控制方法，利用由直流架線電壓供電的電力變換器驅動交流電動機，並根據來自駕駛室的制動指令來控制所述電力變換器，從而使由所述交流電動機產生的再生制動起作用，並用機械制動來補足不夠的部分，其特徵在於，運算出在制動起動時補全所述再生制動力的假想制動力，在再生負載小時，改變所述假想制動力以使相對於所述制動指令的響應遲後變小，並使所述機械制動指令隨所述假想制動力的變化而變化。
全文摘要
本發明提供一種即使在再生負載小的情況下相對於來自駕駛室的制動力指令的響應遲後也很小的電動車輛的控制裝置及制動控制方法。所述裝置包括根據制動指令運算電力制動力指令、並生成機械制動指令的制動裝置；以及根據來自該制動裝置的電力制動力指令和制動指令來運算電力制動力、控制電力變換器的控制電路，控制電路包括運算電力制動力、控制電力變換器的控制運算部；根據制動指令和檢測電力變換器的輸入電壓的電壓傳感器的輸出來運算出補全制動起動時的電力制動力的假想制動力的假想制動力運算部；以及將控制運算部的運算輸出和假想制動力運算部的運算輸出相加的加法器，利用加法器的輸出來改變來自製動裝置的機械制動指令。
文檔編號B60T8/17GK101061019SQ20058003935
公開日2007年10月24日 申請日期2005年9月15日 優先權日2005年9月15日
發明者根來秀人 申請人:三菱電機株式會社