專利名稱：電動車輛的制動控制裝置及制動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同時采用由電動機(jī)產(chǎn)生的電力制動和空氣制動等機(jī)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(shù)：
在同時采用由電動機(jī)產(chǎn)生的電力制動和空氣制動等機(jī)械制動的電動車輛中，一般采用在制動時以電力制動為優(yōu)先、而相對于車輛整體的制動力電力制動力不夠的制動力則用機(jī)械制動來補(bǔ)足的制動系統(tǒng)。然而，由于由電動機(jī)產(chǎn)生的電力制動和空氣制動等機(jī)械制動分別對制動指令的響應(yīng)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并抑制機(jī)械制動的動作，以不產(chǎn)生過大的制動力，從而平穩(wěn)地制動起動。(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開平6-253407號公報(圖1)發(fā)明的公開發(fā)明所要解決的技術(shù)問題但是，在已有的電動車輛制動控制裝置中，由于制動起動時輸出的假想制動力并不是按照實(shí)際的電力制動力、即再生制動力輸出的，因此在沒有再生負(fù)載時，從制動起動至實(shí)際開始制動中間產(chǎn)生無效時間，從而存在盡管駕駛員在電動車輛中已進(jìn)行了制動操作也還是會產(chǎn)生車輛并不制動的自由行駛時間的問題。
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于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(fù)載小，則改變假想制動力的大小，從而即使在再生負(fù)載小的情況下，相對于來自駕駛室的制動力指令的響應(yīng)遲后也很小。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案在本發(fā)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(qū)動交流電動機(jī)，并根據(jù)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(jī)產(chǎn)生的電力制動起作用，并用機(jī)械制動來補(bǔ)足不夠的部分，包括根據(jù)所述制動指令運(yùn)算電力制動力指令、并生成機(jī)械制動指令的制動裝置；以及根據(jù)來自該制動裝置的電力制動力指令和所述制動指令來運(yùn)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(yùn)算所述電力制動力并控制所述電力變換器的控制運(yùn)算部、根據(jù)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(yùn)算出在制動起動時補(bǔ)全所述電力制動力的假想制動力的假想制動力運(yùn)算部、以及將所述控制運(yùn)算部的運(yùn)算輸出和所述假想制動力運(yùn)算部的運(yùn)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(jī)械指令。
此外，在本發(fā)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(qū)動交流電動機(jī)，并根據(jù)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(jī)產(chǎn)生的再生制動起作用，并用機(jī)械制動來補(bǔ)足不夠的部分，運(yùn)算出在制動起動時補(bǔ)全所述再生制動力的假想制動力，在再生負(fù)載小時，改變所述假想制動力以使相對于所述制動指令的響應(yīng)遲后變小，并使所述機(jī)械制動指令隨所述假想制動力的變化而變化。
發(fā)明效果采用本發(fā)明，對于同時采用電力制動和機(jī)械制動的電動車輛而言，在制動起動時，即使在再生負(fù)載小的情況下，也能實(shí)現(xiàn)相對于來自駕駛室的制動力指令的響應(yīng)遲后很小的制動控制。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的電動車輛的控制裝置的方框結(jié)構(gòu)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(yùn)算部的概略結(jié)構(gòu)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(jī)7 接地電位8 控制電路8a 控制邏輯部8b 假想制動力運(yùn)算部8c 加法器9 制動裝置9a 變換部9b 減法器具體實(shí)施方式
實(shí)施形態(tài)1圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的電動車輛的控制裝置與交流電動機(jī)之間的關(guān)系的結(jié)構(gòu)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(shè)置有電壓傳感器4，電壓傳感器4檢測變流器的直流側(cè)電壓、即濾波電容器電壓，并輸出到控制電路8中。變流器5根據(jù)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?yōu)橹绷麟?，并將交流電壓供給到感應(yīng)電動機(jī)等交流電動機(jī)6中。
在此，變流器5由半導(dǎo)體元件等構(gòu)成，例如可采用由PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制方式來控制的電力變換器。這些電力變換器由PWM控制輸出脈沖電壓，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(jù)來自駕駛室等的制動指令BC以及來自制動裝置9的電力制動指令BL對變流器5進(jìn)行PWM控制，對構(gòu)成變流器5的半導(dǎo)體元件輸出轉(zhuǎn)換信號。
此外，在控制邏輯部8a中，例如由電動機(jī)電流(未圖示)等運(yùn)算出與交流電動機(jī)6實(shí)際產(chǎn)生的扭矩相當(dāng)?shù)闹苿恿Γ蛘哂芍苿优ぞ貍鞲衅?未圖示)等檢測出電動機(jī)的制動力，并將第1制動力BTO輸出到加法器8c中。
此外，在控制電路8內(nèi)的假想制動力運(yùn)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于形成補(bǔ)全電力制動力的假想制動力的制動力虛假信號BTD，并輸出到加法器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(jù)在變換部9a中預(yù)先設(shè)置的表格等來運(yùn)算出電力制動力指令BL，并輸出到控制電路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，并將其結(jié)果作為機(jī)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(fā)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(fù)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(jù)來自駕駛室的制動指令BC(圖2b)以及來自制動裝置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(dāng)于電動機(jī)實(shí)際所產(chǎn)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，由于要有為使變流器動作的準(zhǔn)備動作等的緣故，因此從接受制動指令起到電力制動實(shí)際動作為止產(chǎn)生時間遲后(區(qū)間A)，此外，為了平穩(wěn)地加上電力制動而不致?lián)p害乘車的舒適性，因而使之具有一提升(區(qū)間B)。
在再生負(fù)載足夠大時，濾波電容器電壓(圖2a)并不上升，為了使電力制動力像指令那樣生成，電動機(jī)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(jī)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(jié)果是，在加法器8c中將電動機(jī)的制動力BTO和制動力虛假信號BTD相加，并如圖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(shù)等。
另一方面，在制動裝置9中，在加上制動指令BC時，由于電力制動的動作遲后期間第二制動力BT就是原來為零的狀態(tài)，因此由減法器9b運(yùn)算出第二制動力BT相對于電力制動力指令BL的不足，并將其補(bǔ)足部分作為機(jī)械制動力指令輸出。通常，作為機(jī)械制動采用空氣制動，其特性方面有響應(yīng)遲后，因此實(shí)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(jié)果是，車輛的制動力如圖2h所示地變化，從而可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)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(fù)載時的情況。
如圖3a所示，在沒有再生負(fù)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(xù)增加，則可能會損壞構(gòu)成變流器5的半導(dǎo)體元件，因此在濾波電容器電壓超出設(shè)定值時，對電力制動力加以限制。其結(jié)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(dāng)?shù)牡?制動力BTO在濾波電容器電壓超出設(shè)定值的時刻還是縮減到零。這種情況下，若由假想制動力運(yùn)算部8b與圖2同樣地輸出制動力虛假信號BTD，則由于電力制動力縮減，因此如圖3h所示，車輛的減速度在c點(diǎn)處下降。另外，由于在制動力虛假信號BTD為零的D點(diǎn)處與電力制動力相當(dāng)?shù)牡?制動力BTO為零，故第2制動力BT也為零，因此，相對于電力制動指令BL，第2制動力BT不夠，為了補(bǔ)足其不夠的部分，從D點(diǎn)起加上機(jī)械制動。如上所述，由于機(jī)械制動在其特性方面響應(yīng)遲后而像圖3g那樣變化(區(qū)間E)，因此車輛的制動力、即減速度成為如圖3h的實(shí)線所示，與圖3h的虛線部相當(dāng)?shù)牟糠謱?shí)際上成為制動缺漏的狀態(tài)，從而盡管駕駛員進(jìn)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(fù)載的狀態(tài)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(jù)此運(yùn)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(fù)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(yùn)算部8b中，如圖5所示，監(jiān)視濾波電容器電壓EFC，在輸入了制動指令BC后，例如運(yùn)算出濾波電容器電壓，并在所述電壓的變化率超過設(shè)定值時由變化率運(yùn)算器8b1、比較器8b2來判斷出沒有再生負(fù)載(比較器輸出C為H)，通過單觸發(fā)信號發(fā)生器8b3如圖4e所示地將制動力虛假信號BTD取為零。其結(jié)果是，由于第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(diǎn)處第2制動力BT相對于電力制動指令BL不夠，為了補(bǔ)足其不夠的部分，從F點(diǎn)起加上機(jī)械制動。
其結(jié)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(tài)，對車輛而言就能獲得如駕駛員的操作那樣的減速度。
采用以上的實(shí)施形態(tài)1，可實(shí)現(xiàn)在制動起動時若再生負(fù)載小，則改變假想制動力的大小，從而即使在再生負(fù)載小的情況下相對于來自駕駛室的制動指令響應(yīng)遲后也很小的電動車輛的制動控制裝置及制動控制方法。
權(quán)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(qū)動交流電動機(jī)，并根據(jù)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(jī)產(chǎn)生的電力制動起作用，并用機(jī)械制動來補(bǔ)足不夠的部分，其特征在于，包括根據(jù)所述制動指令運(yùn)算電力制動力指令、并生成機(jī)械制動指令的制動裝置；以及根據(jù)來自該制動裝置的電力制動力指令和所述制動指令來運(yùn)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(yùn)算所述電力制動力并控制所述電力變換器的控制運(yùn)算部、根據(jù)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(yùn)算出在制動起動時補(bǔ)全所述電力制動力的假想制動力的假想制動力運(yùn)算部、以及將所述控制運(yùn)算部的運(yùn)算輸出和所述假想制動力運(yùn)算部的運(yùn)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(jī)械制動指令。
2.如權(quán)利要求1所述的電動車輛的制動控制裝置，其特征在于，所述電壓傳感器對設(shè)于所述電力變換器的直流側(cè)的濾波電路的濾波電容器電壓進(jìn)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(qū)動交流電動機(jī)，并根據(jù)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(jī)產(chǎn)生的再生制動起作用，并用機(jī)械制動來補(bǔ)足不夠的部分，其特征在于，運(yùn)算出在制動起動時補(bǔ)全所述再生制動力的假想制動力，在再生負(fù)載小時，改變所述假想制動力以使相對于所述制動指令的響應(yīng)遲后變小，并使所述機(jī)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(fā)明提供一種即使在再生負(fù)載小的情況下相對于來自駕駛室的制動力指令的響應(yīng)遲后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(jù)制動指令運(yùn)算電力制動力指令、并生成機(jī)械制動指令的制動裝置；以及根據(jù)來自該制動裝置的電力制動力指令和制動指令來運(yùn)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(yùn)算電力制動力、控制電力變換器的控制運(yùn)算部；根據(jù)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(yùn)算出補(bǔ)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(yùn)算部；以及將控制運(yùn)算部的運(yùn)算輸出和假想制動力運(yùn)算部的運(yùn)算輸出相加的加法器，利用加法器的輸出來改變來自制動裝置的機(jī)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(yōu)先權(quán)日2005年9月15日
發(fā)明者根來秀人 申請人:三菱電機(jī)株式會社