JP6462213B2 - 電動車両制動システム及び電動車両制動方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータ回生制御装置およびモータ回生制御方法に関する。

スイッチトリラクタンスモータ（以下、ＳＲモータ）は、ステータ及びロータともに突極（突き出た極）構造を有している。ＳＲモータは、ステータが有する複数の突極それぞれに巻線して励磁コイルを形成して、各励磁コイルに選択的に通電することにより、ステータの突極にロータの突極を磁気吸引して、ロータの回転を駆動及び制動する。このため、ＳＲモータは、ロータに永久磁石や巻線を設ける必要がなく、モータ構造が簡単で安価であり、かつ機械的に堅牢、高回転可能、高温環境において使用可能などの利点を有している。このため、ＳＲモータは、様々な用途に利用されており、例えば、電動カートなどの電動車両にも原動機として用いられている。

ＳＲモータを駆動源とする電気自動車では、アクセルをオフとすることによりＳＲモータを発電機として作動させて、その制動時のエネルギーを回収することで、回生ブレーキを得る方法がある（例えば、特許文献１）。

特開２００８−２４５４９５号公報

上述したように、アクセルの操作量に応じて回生制御を行うことで回生ブレーキを得る方法は従来からある。しかしながら、ブレーキ操作は、機械的なブレーキ処理のため、回生ブレーキとは異なり、ＳＲモータの回生制御を行うことができない。回生制御によるエネルギーを生成できないため、バッテリに充電を行い、エネルギー効率の向上を行うことができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ブレーキの操作量に応じた回生ブレーキを用い、回生エネルギーを得ることができるモータ回生制御装置およびモータ回生制御方法を提供することである。

本発明の一態様は、電動車両のブレーキペダルの操作量から前記電動車両を減速させるために必要な油圧ブレーキ力と前記操作量に応じた回生ブレーキ力とを求め、前記油圧ブレーキ力から前記回生ブレーキ力を差し引いた結果を算出する要求トルク部と、前記電動車両における車輪駆動用のＳＲモータの回転速度を求める回転速度検出部と、前記要求トルク部から取得された前記ブレーキペダルの操作量を示すブレーキトルク指令と、前記回転速度検出部によって求められたＳＲモータの回転速度と、前記ＳＲモータに出力する電流の目標値となる電流指令値と、が記憶された励磁電流指令マップを有する励磁電流指令マップ部、及び、前記ブレーキトルク指令と前記回転速度とに応じた電流指令値を前記励磁電流指令マップから選択する励磁電流決定部を備える励磁電流指令設定部と、前記励磁電流決定部によって選択された電流指令値に基づき前記ＳＲモータに流れる電流を制御することで、前記ＳＲモータに制動トルクを発生させるＰＷＭ制御部と、前記要求トルク部で算出された前記結果に基づいて、前記電動車両の車輪の油圧ブレーキの油圧を制御する油圧制御装置と、を有することを特徴とする電動車両制動システムである。

また、本発明の一態様は、上述した電動車両制動システムであって、前記電動車両のブレーキ印加時において、後輪又は前輪に対して、前記油圧ブレーキ力と前記ＳＲモータへの制動トルクによる回生ブレーキ力とを複合させて付与し、前記付与されている前記油圧ブレーキ力と前記回生ブレーキ力とは、前記ブレーキペダルの操作量が増加するについて増加するように設定されている。

また、本発明の一態様は、電動車両のブレーキペダルの操作量から前記電動車両を減速させるために必要な油圧ブレーキ力と前記操作量に応じた回生ブレーキ力とを求め、前記油圧ブレーキ力から前記回生ブレーキ力を差し引いた結果を前記電動車両の油圧制御装置に送信する過程と、前記電動車両における車輪駆動用のＳＲモータの回転速度を求める過程と、要求トルク部から取得された前記ブレーキペダルの操作量を示すブレーキトルク指令と、回転速度検出部によって求められたＳＲモータの回転速度と、前記ＳＲモータに出力する電流の目標値となる電流指令値と、が記憶された励磁電流指令マップを有する励磁電流指令マップ部と、前記ブレーキトルク指令と前記回転速度とに応じた電流指令値を前記励磁電流指令マップから選択する励磁電流決定部とによって、回生制御において前記ＳＲモータに流す電流の電流指令値を算出する過程と、前記励磁電流決定部によって選択された電流指令値に基づき前記ＳＲモータに流れる電流を制御することで、前記ＳＲモータに制動トルクを発生させる過程と、前記油圧制御装置が前記要求トルク部からの前記結果に基づいて、前記電動車両の車輪の油圧ブレーキの油圧を制御する過程と、を有することを特徴とする電動車両制動方法である。

本発明によれば、ブレーキペダルの操作量に応じでモータのブレーキトルクを制御することができる。

第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１の構成例を示す図である。 第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１のブロック図である。 前後輪のブレーキ力と回生ブレーキ力の分配例を説明する図である。 励磁電流指令マップを示す図である。 回生進角マップと回生通電角マップを示す図である。 低回転時における回生制御時のＳＲモータ５の回転速度とトルク特性と電流波形との関係を示す波形図である。 高回転時における回生制御時のＳＲモータ５の回転速度とトルク特性と電流波形との関係を示す波形図である。 第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１の処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａの構成例を示す図である。 第２の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａのブロック図である。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１について図面を用いて説明する。
図１は第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１を適用する電動車両のシステムの構成図である。
電動車両のシステムは、ブレーキペダル２、ブレーキペダル２の操作量（踏力量）を検出するブレーキ操作検出部３、油圧を前後輪のブレーキに配分する油圧制御装置４、配分された油圧に応じで制動力を発生する前輪８の油圧ブレーキ１０と後輪７の油圧ブレーキ１１、ＳＲモータ５、ＳＲモータ５に備えられている回転角センサ６、バッテリ９を備える。

ブレーキ操作検出部３は、運転者が操作するブレーキの制動力を選択する入力装置、例えば、ブレーキペダル２の操作量を検出する。ブレーキ操作検出部３は、そのブレーキペダルの操作量に応じたブレーキ信号をモータ回生制御装置１に出力する。例えば、ブレーキ操作検出部３は、可変抵抗器を有し、ブレーキペダル２と可変抵抗器のつまみ部とを剛性部材で接続し、ブレーキペダル２の操作量に応じて変化する可変抵抗器により分圧させた電圧を検出し、検出した電圧をブレーキ信号としてモータ回生制御装置１に出力する。また、ブレーキ操作検出部３は、ブレーキペダル２の踏力量を検出する圧力センサ等を有し、その検出結果をブレーキ信号としてモータ回生制御装置１に出力してもよい。

ＳＲモータ５は、リアギア５Ａを介して後輪７を駆動する。ＳＲモータ５の詳細は後述する。

前輪８の油圧ブレーキ１０と後輪７の油圧ブレーキ１１とは、制動時に発生する熱を放熱しやすく、制動性能の低下を防ぐためにディスクブレーキを用いてもよい。その際、ブレーキキャリパは、対向ピストン型を用いることが好ましい。なお、車両重量が軽量である場合にはドラムブレーキを用いてもよい。

モータ回生制御装置１は、ブレーキ操作検出部３からブレーキ信号を取得する。モータ回生制御装置１は、後輪７の回転速度を検出する回転角センサ６の出力信号を受信する。モータ回生制御装置１は、ブレーキ信号と回転角センサ６の出力信号とに基づいて、ＳＲモータ５の駆動を制御する。また、モータ回生制御装置１は、後輪７の油圧ブレーキ１１の油圧を減圧することを示す減圧信号を油圧制御装置４に出力する。

油圧制御装置４は、油圧を前後輪のブレーキに配分する。また、油圧制御装置４は、モータ回生制御装置１から減圧信号を受信すると、その減圧信号に基づいて後輪７の油圧ブレーキ１１の油圧を減圧する。

次に、第１の実施形態におけるＳＲモータ５のモータ回生制御装置１について説明する。図２は、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１のブロック図である。
図２に示すように、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１は、駆動回路１２と、制御装置１３とを備えて構成されている。

ＳＲモータ５は、４つの突極部を有するロータ３１と、ロータ３１を外囲するように設けられ、内側のロータに向かって６つの突極部を有するステータ３２と、ロータ３１の回転角を検出する回転角センサ６とを備える。ステータ３２の６つの突極部は、それぞれ巻線して励磁コイルを形成し、対向する突極部を対とするコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを形成する。コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに対して選択的に通電することにより、ステータ３２の突極部がロータ３１の突極部を磁気吸引して、ロータ３１に駆動トルク及び制動トルクを発生させる。

駆動回路１２は、バッテリ９に接続され、コンデンサ５１と、スイッチ素子としてｎ型チャネルのＦＥＴ（Field Effective Transistor;電界効果トランジスタ）５２〜５７と、ダイオード５８〜６３とを備える。コンデンサ５１は、一端がバッテリ９の正極に接続され、他端が負極に接続される。
ＦＥＴ５２は、ドレインがバッテリ９の正極に接続され、ソースがダイオード５８のカソードに接続される。ダイオード５８のアノードは、バッテリ９の負極に接続される。ダイオード５９は、カソードがバッテリ９の正極に接続され、アノードがＦＥＴ５３のドレインに接続される。ＦＥＴ５３のソースは、バッテリ９の負極に接続される。

ＦＥＴ５４は、ドレインがバッテリ９の正極に接続され、ソースがダイオード６０のカソードに接続される。ダイオード６０のアノードは、バッテリ９の負極に接続される。
ダイオード６１は、カソードがバッテリ９の正極に接続され、アノードがＦＥＴ５５のドレインに接続される。ＦＥＴ５５のソースは、バッテリ９の負極に接続される。
ＦＥＴ５６は、ドレインがバッテリ９の正極に接続され、ソースがダイオード６２のカソードに接続される。ダイオード６２のアノードは、バッテリ９の負極に接続される。
ダイオード６３は、カソードがバッテリ９の正極に接続され、アノードがＦＥＴ５７のドレインに接続される。ＦＥＴ５７のソースは、バッテリ９の負極に接続される。

すなわち、コンデンサ５１と、直列に接続されたＦＥＴ５２及びダイオード５８と、直列に接続されたＦＥＴ５３及びダイオード５９と、直列に接続されたＦＥＴ５４及びダイオード６０と、直列に接続されたＦＥＴ５５及びダイオード６１と、直列に接続されたＦＥＴ５６及びダイオード６２と、直列に接続されたＦＥＴ５７及びダイオード６３とは、それぞれバッテリ９に対して並列に接続される。

また、ＦＥＴ５２とダイオード５８との接続点には、ＳＲモータ５のコイルＬｕの一端が接続され、ＦＥＴ５３とダイオード５９との接続点には、コイルＬｕの他端が接続される。ＦＥＴ５４とダイオード６０との接続点には、ＳＲモータ５のコイルＬｖの一端が接続され、ＦＥＴ５５とダイオード６１との接続点には、コイルＬｖの他端が接続される。ＦＥＴ５６とダイオード６２との接続点には、ＳＲモータ５のコイルＬｗの一端が接続され、ＦＥＴ５７とダイオード６３との接続点には、コイルＬｗの他端が接続される。

上述のように、駆動回路１２は、Ｈブリッジ回路により構成され、制御装置１３から入力される制御信号がＦＥＴ５２〜５７のゲートに入力され、入力される制御信号に応じて、ＦＥＴ５２〜５７のオンとオフとが切り替えられることにより、ＳＲモータ５が有するコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗそれぞれに通電を行う。
電流センサ２０は、ＳＲモータ５が有するコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗそれぞれに流れる電流を検出して制御装置１３に出力する。

制御装置１３は、回生動作モード判別部１３１、要求トルク部１３２、励磁電流指令設定部１３３、ＰＷＭ制御部１３４、位置検出部１３５、回転速度検出部１３６、通電タイミング決定部１３７、進角通電角マップ部１３８、電流検出部１３９を有する。

回生動作モード判別部１３１は、ブレーキ操作検出部３が出力するブレーキ信号を検出する検出部である。また、回生動作モード判別部１３１がブレーキ信号を検出すると、モータ回生制御装置１は、ＳＲモータ５の回生動作を行う。ＳＲモータ５の回生動作を行う場合、回生動作モード判別部１３１は、要求トルク部１３２に回生動作を行うことを示す回生信号を出力する。

要求トルク部１３２は、回生動作モード判別部１３１から回生信号が供給されると、ブレーキ操作検出部３からブレーキ信号を取得する。要求トルク部１３２は、回生信号を取得すると、不図示の記憶部に予め記憶してある第１のテーブルを参照し、ブレーキペダル２の操作量に対応した後輪７の油圧ブレーキ力を取得する。油圧ブレーキ力は、電動車両を減速させるのに必要な後輪７の油圧ブレーキ１１のブレーキ力である。
また、要求トルク部１３２は、不図示の記憶部に予め記憶してある第２のテーブルを参照し、ブレーキペダル２の操作量に対応した回生ブレーキ力を取得する。回生ブレーキ力は、ＳＲモータ５の回生動作によって、電動車両を減速させる制動力である。
要求トルク部１３２は、後輪７の油圧ブレーキ力から回生ブレーキ力を差し引くことで算出される差引ブレーキ力を減圧信号として油圧制御装置４に出力する。
また、要求トルク部１３２は、取得した回生ブレーキ力をブレーキトルク指令として励磁電流指令設定部１３３に送信する。

図３は、前後輪のブレーキ力と回生ブレーキ力の分配例を説明する図である。図３（ａ）は、前輪８に付与されるブレーキ力とブレーキペダル２の操作量の関係を説明する模式図であり、縦軸が前輪８に付与されるブレーキ力、横軸がブレーキペダル２の操作量を示している。図３（ａ）に示すように、前輪８のブレーキ力において、油圧制御装置４は、ブレーキペダル２の操作量に比例し、前輪８の油圧ブレーキ１０に与える油圧を大きくすることで電動車両を減速させる。

図３（ｂ）は、後輪７のブレーキ力とブレーキペダル２の操作量の関係を説明する模式図であり、縦軸が後輪７に付与されるブレーキ力、横軸がブレーキペダル２の操作量を示している。図３（ｂ）に示すように、後輪７のブレーキにおいて、油圧制御装置４は、ブレーキペダル２の操作量に比例し、前輪８の油圧ブレーキ１１に与える油圧を大きくすることで電動車両を減速させる。
しかしながら、油圧制御装置４は、要求トルク部１３２から減圧信号を受信すると、その減圧信号が示す差引ブレーキ力だけ後輪７のブレーキ力を低下させるため、油圧ブレーキ１１の油圧を下げる。図３（ｃ）は、後輪７のブレーキ力とブレーキペダル２の操作量の関係を説明する模式図であり、縦軸が後輪７に付与されるブレーキ力、横軸がブレーキペダル２の操作量を示している。図３（ｃ）に示すように、モータ回生制御装置１は、後輪７のブレーキ力において、油圧制御装置４が図３（ｃ）で低下させたブレーキ力（差引ブレーキ力分）をＳＲモータ５の回生ブレーキ力で補う。

位置検出部１３５は、ＳＲモータ５に備えられた回転角センサ６が出力する信号より、ロータ３１の回転角（ロータ３１の回転位置）を検出して、回転速度検出部１３６と、ＰＷＭ制御部１３４とに出力する。
回転速度検出部１３６は、位置検出部１３５が出力するロータの回転角を示す信号の単位時間あたりの変化量を検出し、検出した変化量からロータ３１の回転速度（回転数）を算出して励磁電流指令設定部１３３と通電タイミング決定部１３７とに出力する。

励磁電流指令設定部１３３は、励磁電流決定部１３３Ｂと励磁電流指令マップ部１３３Ａとを備える。励磁電流指令マップ部１３３Ａは、例えば励磁電流マップが記憶されている内部記憶部を有している。図４は、励磁電流指令設定部１３３の内部記憶部に記憶されている励磁電流指令マップの模型を示している。図４において、励磁電流指令マップ部１３３Ａは、ＳＲモータ５の回生制御を行うときのＳＲモータ５の回転速度とブレーキペダル２の操作量を示すブレーキトルク指令とＳＲモータ５に出力する電流の目標値である励磁電流指令値とが記憶された励磁電流指令マップを有する。
図４に示すように、ｘ軸方向がブレーキトルク指令、ｙ軸方向が回転速度、ｚ軸方向が励磁電流指令値を示している。励磁電流指令マップにおいて、ブレーキトルク指令値が増大し、回転速度が減少する傾向にある場合、励磁電流指令値は、増大傾向に変化することが示されている。なお、励磁電流指令マップにおける電流値（励磁電流指令値）は、ＳＲモータ５の特性値よりシミュレーションを用いて算出されるか、又は、ＳＲモータ５の実測値により予め定められる。

励磁電流決定部１３３Ｂは、ブレーキペダル２の操作量を示すブレーキトルク指令を、要求トルク部１３２から取得すると、励磁電流指令マップを励磁電流指令マップ部１３３Ａから読み出す。また、励磁電流決定部１３３Ｂは、ＳＲモータ５の回転速度を、回転速度検出部１３６から取得する。励磁電流決定部１３３Ｂは、取得したブレーキトルク指令と回転速度とに応じた励磁電流指令値を、読み出した励磁電流指令マップから選択し、選択した励磁電流指令値をＰＷＭ制御部１３４に出力する。
また、励磁電流決定部１３３Ｂは、通電タイミング決定部１３７にブレーキトルク指令を出力する。

電流検出部１３９は、電流センサ２０より出力されるＳＲモータ５のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗそれぞれに流れる電流の検出結果が入力されて、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに流れる電流値をＰＷＭ制御部１３４に出力する。例えば各電流センサ２０から出力される各相電流（巻線電流）の検出信号に基づき、ＳＲモータ５に通電されている巻線電流を検出し、この巻線電流の検出値をＰＷＭ制御部１３４に出力する。

通電タイミング決定部１３７は、回転速度検出部１３６からの回転速度と励磁電流決定部１３３Ｂからのブレーキトルク指令とに応じた進角を回生進角マップから選択する。また。通電タイミング決定部１３７は、回転速度検出部１３６からの回転速度と励磁電流決定部１３３Ｂからのブレーキトルク指令とに応じた通電角を回生通電角マップから選択する。通電タイミング決定部１３７は、選択した進角および通電角をＰＷＭ制御部１３４に出力する。

図５（ａ）は、回生進角マップを示す図である。図５（ａ）に示すように、ｘ軸方向がブレーキトルク指令、ｙ軸方向が回転速度、ｚ軸方向が進角を示している。回生進角マップは、ＳＲモータ５の各相の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電開始位相および通電終了位相を、各相のインダクタンス変化に応じた所定位相（例えば、インダクタンスの増大開始位相および減少開始位相等）から進角側に変更するための進角と、ブレーキトルク指令と回転速度との所定の対応関係を示すマップである。
図５（ｂ）は、回生通電角マップを示す図である。図５（ｂ）に示すように、ｘ軸方向がブレーキトルク指令、ｙ軸方向が回転速度、ｚ軸方向が通電角を示している。回生通電角マップは、各相の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電角（例えば、電気角１２０°以上の値等）と、ブレーキトルク指令と回転速度との所定の対応関係を示すマップである。

ＰＷＭ制御部１３４は、電流制御処理部１４０、通電タイミング出力部１４１、ＰＷＭ出力部１４２を備えている。

電流制御処理部１４０は、ＳＲモータ５に通電されている巻線電流のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う。電流制御処理部１４０は、励磁電流指令設定部１３３から供給される励磁電流指令値と電流検出部１３９から供給される電流検出値との差（以下、「電流差分値」という。）を算出する。

ＰＷＭ制御部１３４は、ＳＲモータ５を回生制御する場合、電流差分値が減少するように、ＳＲモータ５に電圧を印加する。そのために、例えば、電流制御処理部１４０は、ＦＥＴ５２、５４、５６を常にオンにする１００％のデューティ比をＰＷＭ出力部１４２に出力する。また、例えば、電流制御処理部１４０は、一旦、電流差分値が０になると、電流差分値が０になる電圧値を算出し、算出した電圧値からＰＷＭ制御におけるデューティ比を算出する。電流制御処理部１４０は、算出したデューティ比をＰＷＭ出力部１４２に出力する。ここで、電流制御処理部１４０は、入力される電流値の差に基づいて、一般的に公知のＰＩ（Proportional Integral）制御、又は、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御等を用いて上述のデューティ比を算出する。

通電タイミング出力部１４１は、位置検出部１３５から入力されるロータ３１の回転角を取得する。通電タイミング出力部１４１は、通電タイミング決定部１３７から進角および通電角を取得する。通電タイミング出力部１４１は、取得したロータ３１の回転角と進角と通電角とに基づいて、駆動回路１２が有するＦＥＴ５３、５５、５７のオンとオフとを切り替える制御信号をＦＥＴ５３，５５、５７のゲートに出力する。
また、通電タイミング出力部１４１は、取得した進角と通電角とをＰＷＭ出力部１４２に出力する。

また、通電タイミング出力部１４１は、回生制御において、電流制御処理部１４０が出力する信号から、ＳＲモータ５に流れる電流が励磁電流指令値に達したことを検出すると、ＦＥＴ５３、５５、５７をオフにする。

ＰＷＭ出力部１４２は、通電タイミング出力部１４１から供給される進角及び通電角に応じた通電区間において、電流制御処理部１４０が算出したデューティ比を、ＦＥＴ５２、５４、５６のゲートに出力する。

図６は、低回転領域における回生制御時のＳＲモータ５の回転速度とトルク特性と電流波形との関係を示す波形図である。図６（ａ）の縦軸方向が巻線インダクタンス、図６（ｂ）の縦方向が巻線電圧、図６（ｃ）の縦方向が巻線電流であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）各々の横軸方向がロータ３１の回転角を示している。
図７は、高回転領域における回生制御時のＳＲモータ５の回転速度とトルク特性と電流波形との関係を示す波形図である。図７（ａ）の縦軸方向が巻線インダクタンス、図６（ｂ）の縦方向が巻線電圧、図７（ｃ）の縦方向が巻線電流であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）各々の横軸方向がロータ３１の回転角を示している。
図６、図７に示すように、それぞれの関係をＳＲモータ５におけるロータ３１の回転速度に応じて、低回転領域と高回転領域とに分けて説明する。以下にまず、本実施形態における回生制御について説明し、次に低回転領域と高回転領域における回生制御について説明する。ここでは、コイルＬｕにおけるインダクタンスと巻線電圧と巻線電流とについて説明するが、コイルＬｖ、Ｌｗについても同様である。

回生制御において、コイルＬｕにロータ３１の突極がステータ３２の突極との対向位置に近づく場合、ＰＷＭ制御部１３４の通電タイミング出力部１４１は、回生により起電力を得るために、例えばＦＥＴ５３とＦＥＴ５２とをオン状態にして、予め定めた電流値である励磁電流指令値の電流が流れるまでコイルＬｕに通電し、コイルＬｕを励磁する。コイルＬｕに流れる電流値が励磁電流指令値に達すると、通電タイミング出力部１４１は、ＦＥＴ５３をオフ状態にし、ＰＷＭ出力部１４２は、ＰＷＭデューティ算出部２１３から入力されたデューティ比によりＦＥＴ５２のオンとオフとを切り替える。
ここで、ＦＥＴ５２、５３ともにオン状態、すなわち、バッテリ９により供給される電力がコイルＬｕに印加される状態を供給モードという。また、ＦＥＴ５２がオン状態であり、ＦＥＴ５３がオフ状態、すなわち、コイルＬｕに生じた起電力をＦＥＴ５２、コイルＬｕ、ダイオード５９に還流させる状態を還流モードという。また、ＦＥＴ５２、５３がともにオフ状態、すなわち、コイルＬｕに生じた起電力をバッテリ９に出力する状態を回生モードという。

低回転領域において巻線インダクタンスは、ロータ３１の突極がコイルＬｕに近づくにしたがい増加し、ロータ３１の突極とコイルＬｕの突極とが対向する回転角において最も高くなり、ロータ３１の突極がコイルＬｕから離れるにしたがい減少する。このコイルＬｕのインダクタンスが減少する領域において回生による発電が行われる。
回生制御において、ＰＷＭ制御部１３４は、コイルＬｕとロータ３１が対向する付近で上述の供給モードにより、起電力を得るために電圧をコイルＬｕに印加する（巻線電圧が正の値になる）ことで、巻線電流が上昇する。巻線電流が励磁電流指令値に達すると、ＰＷＭ制御部１３４は、還流モードと回生モードへ切り替えて、コイルＬｕに生じる起電力をバッテリ９に出力させる（巻線電圧が負の値と０とに変化する）。また、ＰＷＭ制御部１３４は、還流モードと回生モードとを切り替えることにより、コイルＬｕに流れる巻線電流を励磁電流指令値近傍に保つ。

高回転領域における回生制御において、低回転領域と同様に、コイルＬｕとロータ３１が対向する付近で供給モードにより、起電力を得るために電圧をコイルＬｕに印加する。しかし、コイルＬｕに流れる電流が励磁電流指令値に達すると、還流モードと回生モードとを切り替えずに、回生モードのみを選択し、コイルＬｕに生じる起電力をバッテリ９に出力させる。

次に、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１の処理について、図を用いて説明する。図８は、第１の実施形態のモータ回生制御装置１の処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１００において、回生動作モード判別部１３１は、ブレーキ信号を検出すると、回生制御を行う。回生動作モード判別部１３１は、回生制御を行う場合、要求トルク部１３２に、回生信号を送信する。

ステップＳ１０１において、要求トルク部１３２は、回生動作モード判別部１３１から、回生信号を取得する。また、要求トルク部１３２は、ブレーキ操作検出部３からブレーキ信号を取得する。要求トルク部１３２は、後輪７のブレーキ力から上記ブレーキ信号に応じた回生ブレーキ力を減算し、減算結果として得られる減圧信号を油圧制御装置４に出力する。また、要求トルク部１３２は、回生ブレーキ力をブレーキトルク指令として励磁電流指令設定部１３３に送信する。

ステップＳ１０２において、回転速度検出部１３６は、位置検出部１３５が出力するロータ３１の回転角を示す信号の時間単位あたりの変化量を検出し、検出した変化量からロータ３１の回転速度を算出して励磁電流決定部１３３Ｂと通電タイミング決定部１３７とに出力する。

ステップＳ１０３において、励磁電流決定部１３３Ｂは、要求トルク部１３２からブレーキトルク指令を取得する。また、励磁電流決定部１３３Ｂは、回転速度検出部１３６から回転速度を取得する。励磁電流決定部１３３Ｂは、励磁電流指令マップ部１３３Ａから励磁電流指令マップを読み出す。励磁電流決定部１３３Ｂは、取得した回転速度とブレーキトルク指令とに対応する励磁電流指令値を、励磁電流指令マップから選択して、選択した励磁電流指令値を電流制御処理部１４０に出力する。また、励磁電流決定部１３３Ｂは、通電タイミング決定部１３７にブレーキトルク指令を出力する。

ステップＳ１０４において、通電タイミング決定部１３７は、回転速度検出部１３６からの回転速度と励磁電流決定部１３３Ｂからのブレーキトルク指令とに応じた進角を回生進角マップから選択する。また。通電タイミング決定部１３７は、回転速度検出部１３６からの回転速度と励磁電流決定部１３３Ｂからのブレーキトルク指令とに応じた通電角を回生通電角マップから選択する。通電タイミング決定部１３７は、選択した進角および通電角を通電タイミング出力部１４１に出力する。

ステップＳ１０５において、電流制御処理部１４０は、電流差分値を算出してＰＷＭ出力部１４２と通電タイミング出力部１４１とに出力する。
また、電流制御処理部１４０は、電流差分値が０まで、ＦＥＴ５２、５４、５６それぞれを常にオンにする１００％のデューティ比をＰＷＭ出力部１４２に出力する。
通電タイミング出力部１４１は、位置検出部１３５から出力されるロータ３１の回転角に応じて、ＦＥＴ５３、５５、５７それぞれをオンにし、ロータ３１の回転角より進角及び通電角を算出してＰＷＭ出力部１４２に出力する。
ＰＷＭ出力部１４２は、電流制御処理部１４０から出力されたデューティ比と、通電タイミング出力部１４１から出力された進角及び通電角とに応じて、ＦＥＴ５２、５４、５６それぞれをオンにして、ＳＲモータ５のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗそれぞれの通電状態を供給モードにする。

ステップＳ１０６において、電流制御処理部１４０は、ＳＲモータ５に流れる電流値が励磁電流指令値に到達したか否かを判定する。
電流制御処理部１４０は、電流検出部１３９から出力された電流値が、励磁電流指令値を超えない場合（電流差分値が０以上の場合）、上述のステップＳ１０５に進む。一方、電流制御処理部１４０は、電流検出部１３９から出力された電流値が、励磁電流指令値を超える場合（電流差分値が０未満の場合）、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、電流制御処理部１４０は、電流差分値に応じて、ＦＥＴ５２、５４、５６それぞれをオンにするデューティ比を算出し、算出したデューティ比をＰＷＭ出力部１４２に出力する。さらに、通電タイミング出力部１４１は、ＦＥＴ５３、５５、５７それぞれをオフにする。ＰＷＭ出力部１４２は、電流制御処理部１４０から出力されたデューティ比に応じて、ＦＥＴ５２、５４、５６それぞれのオンとオフとを切り替える。
これにより、ＳＲモータ５のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗそれぞれの通電状態が、ＦＥＴ５２、５４、５６のオンとオフとの切り替え、すなわち、ＰＷＭ制御により、還流モードと回生モードとになり、回生制御される。

上述したように、本実施形態によると、モータ回生制御装置１は、ブレーキの操作量とＳＲモータ５の回転速度とから励磁電流指令マップを用いて励磁電流指令値を求める。また、モータ回生制御装置１は、電流指令値に基づきＳＲモータ５に流れる電流（巻線電流）を制御する。これにより、モータ回生制御装置１は、ブレーキペダル２の操作量に応じでＳＲモータ５のブレーキトルクを制御することができ、回生ブレーキ力を得ることができる。

また、上述したように、本実施形態によると、前輪８の油圧ブレーキ１０と後輪７の油圧ブレーキ１１とが独立していて、後輪７を駆動するＳＲモータ５が搭載された電動車両において、モータ回生制御装置１は、後輪７又は前輪８に対して、油圧ブレーキ力とＳＲモータ５による回生ブレーキ力とを複合させて付与することで、エネルギー効率の向上を行うことができる。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａを適用する電動車両のシステムの構成図である。本実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａを適用した電動車両のシステムの構成は、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置を適用した電動車両のシステムの構成と比べ、後輪７を回転させるのにＳＲモータ５が２つ搭載されている。それに応じで、回転角センサ６とリアギア５Ａの数も同様に２つ搭載されている。なお、第１の実施形態と同じ構成には、同じ符号を付してその説明を省略する。

図１０は、第２の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａのブロック図である。
図１０に示すように、本実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａは、２つのＳＲモータ５の回生制御を行うため、モータ回生制御装置１を２つ備えている。
バッテリ９は、駆動回路１２の各々に接続されている。また、バッテリ９は、要求トルク部１３２の各々に接続されている。
ブレーキ操作検出部３は、回生動作モード判別部１３１の各々に接続され、ブレーキ信号を出力する。
油圧制御装置４は、要求トルク部１３２の各々に接続され、減圧信号を受信する。
モータ回生制御装置１Ａの処理は、図８のフローチャートと同様となるため、説明は省略する。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
上述した実施形態において、モータ回生制御装置１は、ブレーキ操作検出部３からブレーキ信号を取得したが、本発明は、これに限定されない。例えば、モータ回生制御装置１は、油圧制御装置４から前輪８の油圧ブレーキ１０の油圧をブレーキ信号として取得してもよい。
また、モータ回生制御装置１は、油圧制御装置４から後輪７の油圧ブレーキ１１の油圧をブレーキ信号として取得してもよい。その際、ＳＲモータ５が前輪８を駆動するように構成され、モータ回生制御装置１は、減圧信号を取得すると、その減圧信号に基づいて前輪８の油圧ブレーキ１０の油圧を減圧する。

また、上述した実施形態において、モータ回生制御装置１は、バッテリ９からバッテリ９の充電状態を示すＳＯＣ信号を取得し、バッテリ９の充電状態が満タンに近ければ、回生制御を行わないようにしてもよい。その際、モータ回生制御装置１は、油圧制御装置４に減圧信号を送信しない。

また、上述した実施形態において、モータ回生制御装置１は、ブレーキ操作検出部３からブレーキ信号を受信することで、回生制御を行ったが、本発明は、これに限定されない。例えば、モータ回生制御装置１は、さらにアクセルペダルの操作量を示すアクセル信号を検出し、ブレーキ信号とアクセル信号とに基づいて回生制御を行ってもよい。また、モータ回生制御装置１は、ブレーキ信号とアクセル信号とに応じで励磁電流指令値を算出し、算出した励磁電流指令値をＰＷＭ制御部１３４に出力してもよい。

また、上述した実施形態において、モータ回生制御装置１は、励磁電流指令値と電流検出部１３９からの電流検出値との差がなくなるように、巻線電流を制御したが、これに限定されず、電流指令値に基づき巻線電流を制御すればよい。例えば、モータ回生制御装置１は、電流検出部１３９からの電流検出値が励磁電流指令値から多少オフセットさせた電流値となるように巻線電流を制御してもよい。なお、モータ回生制御装置１が励磁電流指令値や励磁電流指令値から多少オフセットさせた電流値を目標値として巻線電流を制御する場合、巻線電流が目標値と一致せずに漸近してもよい。

また、上述した実施形態の油圧制御装置４に代えて、アクチュエータを設け、油圧ブレーキ１０、１１の油圧制御を行うようにしてもよい。また、ブレーキパッドを直接押下する油圧なしのブレーキアクチュエータであってもよい。

１、１Ａ…モータ回生制御装置 ２…ブレーキペダル ３…ブレーキ操作検出部 ４…油圧制御装置 ５…スイッチドリラクタンスモータ ６…回転角センサ ７…後輪 ８…前輪 ９…バッテリ １０、１１…油圧ブレーキ １２…駆動回路 １３…制御装置 ３１…ロータ ３２…ステータ ５２…コンデンサ ５２、５３、５４、５５、５６、５７…ＦＥＴ ５８、５９、６０、６１、６２、６３…ダイオード １３１…回生動作モード判別部 １３２…要求トルク部 １３３…励磁電流指令設定部 １３４…ＰＷＭ制御部 １３５…位置検出部 １３６…回転速度検出部 １３７…通電タイミング決定部 １３８…進角通電角マップ部 １３９…電流検出部 １４０…電流制御処理部 １４１…通電タイミング出力部 １４２…ＰＷＭ出力部

Claims (3)

1. 電動車両のブレーキペダルの操作量から前記電動車両を減速させるために必要な油圧ブレーキ力と前記操作量に応じた回生ブレーキ力とを求め、前記油圧ブレーキ力から前記回生ブレーキ力を差し引いた結果を算出する要求トルク部と、
   前記電動車両における車輪駆動用のＳＲモータの回転速度を求める回転速度検出部と、
   前記要求トルク部から取得された前記ブレーキペダルの操作量を示すブレーキトルク指令と、前記回転速度検出部によって求められたＳＲモータの回転速度と、前記ＳＲモータに出力する電流の目標値となる電流指令値と、が記憶された励磁電流指令マップを有する励磁電流指令マップ部、及び、前記ブレーキトルク指令と前記回転速度とに応じた電流指令値を前記励磁電流指令マップから選択する励磁電流決定部を備える励磁電流指令設定部と、
   前記励磁電流決定部によって選択された電流指令値に基づき前記ＳＲモータに流れる電流を制御することで、前記ＳＲモータに制動トルクを発生させるＰＷＭ制御部と、
   前記要求トルク部で算出された前記結果に基づいて、前記電動車両の車輪の油圧ブレーキの油圧を制御する油圧制御装置と、
   を有することを特徴とする電動車両制動システム。
2. 前記電動車両のブレーキ印加時において、後輪又は前輪に対して、前記油圧ブレーキ力と前記ＳＲモータへの制動トルクによる回生ブレーキ力とを複合させて付与し、前記付与されている前記油圧ブレーキ力と前記回生ブレーキ力とは、前記ブレーキペダルの操作量が増加するについて増加するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動車両制動システム。
3. 電動車両のブレーキペダルの操作量から前記電動車両を減速させるために必要な油圧ブレーキ力と前記操作量に応じた回生ブレーキ力とを求め、前記油圧ブレーキ力から前記回生ブレーキ力を差し引いた結果を前記電動車両の油圧制御装置に送信する過程と、
   前記電動車両における車輪駆動用のＳＲモータの回転速度を求める過程と、
   要求トルク部から取得された前記ブレーキペダルの操作量を示すブレーキトルク指令と、回転速度検出部によって求められたＳＲモータの回転速度と、前記ＳＲモータに出力する電流の目標値となる電流指令値と、が記憶された励磁電流指令マップを有する励磁電流指令マップ部と、前記ブレーキトルク指令と前記回転速度とに応じた電流指令値を前記励磁電流指令マップから選択する励磁電流決定部とによって、回生制御において前記ＳＲモータに流す電流の電流指令値を算出する過程と、
   前記励磁電流決定部によって選択された電流指令値に基づき前記ＳＲモータに流れる電流を制御することで、前記ＳＲモータに制動トルクを発生させる過程と、
   前記油圧制御装置が前記要求トルク部からの前記結果に基づいて、前記電動車両の車輪の油圧ブレーキの油圧を制御する過程と、
   を有することを特徴とする電動車両制動方法。