JP2010141997A - 電動車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】協調制御が可能な電動車両において、蓄電装置の充電電力制限に伴う協調制御から油圧制動のみへの移行時の制動力低下を防止する。
【解決手段】油圧制動および回生制動による協調制御が可能な電動車両において、蓄電装置の充電電力上限値Ｗｉｎの変化速度ＡＬＦに対応して、回生制動力を制限する充電電力上限値Ｗｉｎの基準値ＬＩＭを可変に設定する。これにより、協調制御から油圧制動のみへの移行時に、油圧の上昇のために必要となる時間を確保することができるので、油圧の追従遅れによる、協調制御から油圧制動のみへの移行時の制動力不足を防止することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動車両およびその制御方法に関し、より特定的には、油圧制動力と回生制動力によりトータル制動力を実現する電動車両の制御に関する。

近年、電気自動車やハイブリッド自動車のように、電動機により駆動される車両においては、制動時に電動機による回生制動力と、油圧などで駆動される機械ブレーキによる制動力との両者を用いて車両のトータル制動力を発生する技術（以下、「協調制御」とも称する。）が実現されている。

たとえば、特開２００７−２０３７９３号公報（特許文献１）には、電動機を備えたハイブリッド自動車において、車両の制動時に、蓄電装置の充電電力上限値とブレーキペダルポジションとに基づいて、電動機により発生する回生トルクの下限リミットを設定することによって、車速が小さくなったときに、電動機から発生する回生トルクを制限する技術が開示されている。

この技術によれば、車速が小さくなり電動機による回生トルクが急増したときに、回生ブレーキと比較して応答性の低い油圧ブレーキが回生トルクの変動に追従できないことによって発生する過剰な制動力を抑制することが可能となる。
特開２００７−２０３７９３号公報

電動機による回生制動と油圧ブレーキによる油圧制動とによる協調制御が可能な電動車両においては、通常時は、回生制動の使用により蓄電装置を充電することによって回生エネルギーを回収しており、これによりエネルギー効率を向上させている。しかし、蓄電装置が満充電状態となってしまうと、それ以上回生電力を蓄電することができなくなる。そうすると、蓄電装置の充電電力が制限されることにより、回生制動が制限されることになる。この場合、不足の制動力は油圧制動によって発生することが必要となる。しかしながら、協調制御から油圧制動のみへの移行期間において、回生制動力の減少に対して油圧の上昇の時間が不足して十分な油圧制動力が確保できないときには、回生制動が禁止され油圧制動のみへ切り替わった際に、瞬間的にトータル制動力が不足となってしまう場合が生じる。そのため、減速度の低下によって車両乗員に対して違和感を与えてしまう可能性がある。

この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、協調制御が可能な電動車両において、蓄電装置の充電制限に伴う協調制御から油圧制動への移行時における制動力不足を防止することである。

本発明による電動車両は、油圧制動装置と、電動発電機と、蓄電装置と、制御装置とを備えている。油圧制動装置は、油圧により駆動され、油圧制動力を発生するように構成される。電動発電機は、車輪との間で回転力が相互に伝達可能であって、回生トルク出力による回生制動時に発電動作を伴って回生制動力を発生するように構成される。また、蓄電装置は、回生制動により発電された電力を蓄電するように構成されている。また、制御装置は、油圧制動装置および電動発電機を制御している。さらに、この制御装置は、蓄電装置の充電状態に基づいて充電電力上限値を算出するように構成された算出部と、充電電力上限値の変化速度を演算するように構成された演算部と、一定期間内での充電電力上限値の変化速度を算出するように構成された演算部と、変化速度に基づいて、回生制動の制限要否を判定するための充電電力上限値の基準値を可変に設定するように構成された基準値設定部と、この基準値と充電電力上限値との比較に基づいて、回生制動の制限要否を判定するように構成された判定部と、車両状態および運転者のペダル操作に応じて、車両の必要なトータル制動力を演算するとともに、トータル制動力に対する、電動発電機による回生制動および油圧制動装置による油圧制動の分担を設定するように構成された協調制御設定部とを含んでいる。そして、協調制御設定部は、回生制動の制限時には、回生制動を低下させるとともに、トータル制動力に対する残余の制動力を油圧制動により発生するように分担を設定する。また、本発明による電動車両の制御方法は、油圧により駆動され、油圧制動力を発生するように構成された油圧制動装置と、車輪との間で回転力が相互に伝達可能であって、回生トルクの出力による回生制動時に発電動作を伴って回生制動力を発生するように構成された電動発電機と、回生制動により発電された電力を蓄電するための蓄電装置とを備えた電動車両において、蓄電装置の充電状態に基づいて充電電力上限値を逐次算出するステップと、一定期間内の充電電力上限値の変化速度を算出するステップと、変化速度に基づいて、回生制動の制限要否を判定するための充電電力上限値の基準値を可変に設定するステップと、上記基準値と充電電力上限値との比較に基づいて、回生制動の制限要否を判定するステップと、電動車両の状態および運転者のペダル操作に応じて、車両のトータル制動力を演算するとともに、トータル制動力に対する、電動発電機による回生制動および油圧制動装置による油圧制動の分担を設定するステップとを備えている。そして、上記制動力の分担を設定するステップは、回生制動の制限時には、回生制動を低下させるとともに、トータル制動力に対する残余の制動力を油圧制動により発生するように分担を設定する。

上記の電動車両によれば、蓄電装置の充電電力上限値の変化速度に基づいて、回生制動の制限要否を判定することができる。そして、回生制動の制限時には、回生制動を低下させるとともに、トータル制動力に対する残余の制動力を油圧制動で発生するように分担を設定することが可能となる。この結果、充電速度が速い（すなわち、充電電力上限値の変化速度が大きい）場合であっても、回生制動の制限を開始してから回生制動を停止するまでに、所定の時間を確保することができる。これによって、蓄電装置の充電電力制限による回生制動が停止されたときに、トータル制動力を油圧制動のみで発生できるように油圧を上昇させる時間が確保できるので、協調制御から油圧制動への移行時に制動力不足となることを防止することができる。

好ましくは、電動車両は、回生制動を停止したときに、トータル制動力を油圧制動のみによって発生可能となる圧力までの油圧の上昇時間を確保するように基準時間を設定する基準時間設定部をさらに含んでいる。そして、基準値設定部は、充電電力上限値の変化速度と上記基準時間との積に従って、上記充電電力上限値の基準値を設定する。また、電動車両の制御装置は、回生制動を停止したときに、トータル制動力を油圧制動のみによって発生可能となる圧力までの前記油圧の上昇時間を確保するように基準時間を設定するステップをさらに備え、充電電力上限値の基準値を可変に設定するステップは、充電電力上限値の変化速度と上記基準時間との積に従って基準値を設定する。

このような構成とすることで、制限（禁止）された回生制動力を油圧制動によって発生することができるような圧力までの油圧の上昇時間を考慮して、協調制御から回生制動を停止するまでの移行期間（基準時間）を設定することができる。そして、この基準時間と充電電力上限値の変化速度の積に従って回生制動の制限要否を判定する基準値を設定することができる。これにより、当該移行期間中に油圧の上昇が確実に実施できるので、蓄電装置の充電電力制限によって回生制動を停止して油圧制動のみとなった際に、電動車両のトータル制動力が不足することを防止できる。

あるいは好ましくは、電動車両の基準時間設定部は、油圧を発生させる作動油の状態に応じて基準時間を可変に設定する。また、電動車両の制御方法は、基準時間を設定するステップにおいて、油圧を発生させる作動油の状態に応じて基準時間を可変に設定する。

このような構成とすることで、たとえば作動油の温度などにより、油圧上昇に必要な時間の変動を補正することが可能となり、作動油の状態変化にかかわらず、協調制御から油圧制動への移行時において、確実に油圧の上昇ができる時間を確保することができる。

また好ましくは、電動車両の判定部は、充電電力上限値が蓄電装置の充電限界に基づいて設定される所定の基準上限値を超過したか否かをさらに判定する。そして、協調制御設定部は、充電電力上限値が上記基準上限値を超過したときは、回生制動を停止するとともに、トータル制動力を油圧制動のみで発生するように分担を設定する。また、電動車両の制御方法の判定するステップは、充電電力上限値が、蓄電装置の充電限界に基づいて設定される所定の基準上限値を超過したか否かをさらに判定する。そして、制動力の分担を設定するステップは、充電電力上限値が基準上限値を超過したときは、回生制動を停止するとともに、トータル制動力を油圧制動のみで発生するように分担を設定する。

このような構成にすることによって、充電電力上限値が蓄電装置の充電限界により設定される所定の上限基準値を超過する場合には、回生制動を停止して油圧制動のみでトータル制動力を発生するように設定することが可能となる。この結果、蓄電装置の充電限界に達した場合には、回生制動を停止することで蓄電装置の過充電を防止することが可能となる。

この発明によれば、協調制御が可能な電動車両において、蓄電装置の充電制限に伴う協調制御から油圧制動への移行時における制動力不足を防止することができる。

以下において、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従う、電動車両１００の全体ブロック図である。なお、図１においては、電動車両１００としてエンジンを備えたハイブリッド自動車を例として説明を行うが、電動車両１００は、充電可能な蓄電装置からの電力によって走行可能であれば、その構成は特に限定されるものではない。電動車両１００には、ハイブリッド自動車の他に、たとえば電気自動車および燃料電池自動車などが含まれる。

図１を参照して、電動車両１００は、蓄電装置２２０と、コンバータ２４２と、インバータ２４０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン１２０と、動力分割機構２００と、出力部材２０２と、減速機１８０と、ドライブシャフト４００と、ブレーキディスク４０２と、ブレーキ機構４０４と、駆動輪１６０と、油圧コントローラ４０６と、ＨＶ−ＥＣＵ１１０と、バッテリＥＣＵ１１５とを備える。

蓄電装置２２０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置２２０は、たとえば、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池などの二次電池、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子により構成される。蓄電装置２２０は、コンバータ２４２に接続され、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するインバータ２４０に対し直流電力を供給するとともに、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電された電力を蓄電する。

また、蓄電装置２２０は、図示しない電圧センサおよび温度センサにより検出される蓄電装置２２０の電圧Ｖｂおよび温度ＴｂをバッテリＥＣＵ１１５に出力する。

コンバータ２４２は、蓄電装置２２０から出力される直流電力を、ＨＶ−ＥＣＵ１１０から出力される駆動指令ＰＷＣ１に従って、インバータ２４０が必要とする電圧まで昇圧する。また、コンバータ２４２は、ＨＶ−ＥＣＵ１１０から出力される駆動指令ＰＷＣ１に従って、インバータ２４０からの回生電力を蓄電装置２２０が充電可能な電圧まで降圧する。

インバータ２４０は、コンバータ２４２により昇圧された直流電力を、ＨＶ−ＥＣＵ１１０から出力される駆動指令ＰＷＩ１に従って交流電力に変換し、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、ＨＶ−ＥＣＵ１１０から出力される駆動指令ＰＷＩ２に従って交流電力に変換し、モータジェネレータＭＧ２を駆動する。さらに、インバータ２４０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発電する交流電力を直流電力に変換して回生電力としてコンバータ２４２に出力する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、インバータ２４０から供給される交流電力を受けて回転駆動力を発生する。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、外部から回転力を受けて交流電力を発生するとともに、ＨＶ−ＥＣＵ１１０からの回生トルク指令によって回生制動力を車両に発生する。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータとＹ結線された三相コイルを有するステータとを備える三相交流電動発電機から成る。

また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割機構２００を介してエンジン１２０にも連結される。そして、ＨＶ−ＥＣＵ１１０によって、エンジン１２０の発生する駆動力とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御が実行される。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータＭＧ１をエンジン１２０により駆動される発電機として機能させ、モータジェネレータＭＧ２を駆動輪１６０を駆動する電動機として機能させるものとする。また、電動車両１００が電気自動車や燃料電池自動車の場合は、エンジン１２０の配置が省略される。

動力分割機構２００には、エンジン１２０の動力を、出力部材２０２を介して駆動輪１６０とモータジェネレータＭＧ１との両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。プラネタリーキャリア（Ｃ）がエンジン１２０に、サンギヤ（Ｓ）がモータジェネレータＭＧ１に、リングギヤ（Ｒ）が出力部材２０２を介してモータジェネレータＭＧ２に連結される。これにより、エンジン１２０、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２のうちのいずれか２つの回転方向および回転速度が決まると、残りの回転方向および回転速度も決まる。

エンジン１２０およびモータジェネレータＭＧ２により発生された駆動力は、出力部材２０２、減速機１８０およびドライブシャフト４００を介して、駆動輪１６０に伝達される。

ブレーキ機構４０４は、油圧コントローラ４０６からブレーキ油圧を受け、その受けたブレーキ油圧に応じて、ドライブシャフト４００に設けられたブレーキディスク４０２を挟み込んで制動力を発生して、車両を減速させる。

油圧コントローラ４０６は、ＨＶ−ＥＣＵ１１０からのブレーキ駆動指令ＢＲを受け、ブレーキ駆動指令ＢＲに示される油圧制動力（油圧ブレーキ）を発生させるためのブレーキ油圧を演算する。そして、演算したブレーキ油圧をブレーキ機構４０４に出力する。また、油圧コントローラ４０６は、作動油の油温ＯＬＴをＨＶ−ＥＣＵ１１０に出力する。

バッテリＥＣＵ１１５は、蓄電装置２２０より電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂの入力を受け、蓄電装置の充電状態を示す状態量、たとえば残存容量（ＳＯＣ（State of Charge）とも称する。）および充電電力上限値Ｗｉｎなどを算出する。そして、これらの算出結果を、ＨＶ−ＥＣＵ１１０に出力する。ここで、充電電力上限値Ｗｉｎは、過充電を防止するために蓄電装置の充電状態に応じて変化される。特にリチウムイオン電池では、一般的に過充電し続けると、正極の分解による酸素放出や負極側での金属リチウムの析出が発生する場合があり、電池の故障や劣化の原因につながる。そのため、リチウムイオン電池においては、特に厳格な過充電防止が必要であり、特に急速充電のために大電流充電を行う場合には、充電電力上限値Ｗｉｎが急速に変化する可能性がある。

ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、コンバータ２４２を制御するための信号ＰＷＣ１を生成し、コンバータ２４２へ出力する。また、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、インバータ２４０を駆動するための信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれインバータ２４０へ出力する。

また、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、いずれも図示しないブレーキペダルの操作量ＢＰおよび車速センサにより検知される車速ＶＳの入力を受ける。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ１１０はバッテリＥＣＵ１１５から、蓄電装置２２０のＳＯＣおよび充電電力上限値Ｗｉｎの入力を受ける。そして、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、これらの情報に基づいてトータル制動力を算出するとともに、このトータル制動力を、油圧ブレーキによる油圧制動力とモータジェネレータＭＧ２による回生制動力とに分配する協調制御を行う。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、分配された油圧制動力および回生制動力に基づいて、油圧コントローラ４０６およびインバータ２４０に対する、それぞれの駆動指令ＢＲおよびＰＷＩ２を生成して出力する。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、油圧コントローラ４０６からの作動油の油温ＯＬＴを受けるとともに、図示しない温度センサにより検出される車外の気温Ｔｅｍｐの入力を受ける。そして、これらを考慮して、協調制御から油圧制動への移行期間を定める基準時間の補正を行う。

なお、ＨＶ−ＥＣＵ１１０およびバッテリＥＣＵ１１５は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置と、入出力バッファとを含み、各センサの入力や各機器への制御指令の出力を行い、電動車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、一部を専用のハードウエア（電子回路）で構築して処理することも可能である。

また、図１においては、ＨＶ−ＥＣＵ１１０とバッテリＥＣＵ１１５とを別個の制御装置とする構成としているが、ＥＣＵの構成はこれに限定されず、図１の破線で示すように、１つの制御装置として構成してもよい。また、ＨＶ−ＥＣＵ１１０のうちの一部の機能を、さらに別個の制御装置に分割することとしてもよい。

次に、図２を用いて、油圧制動と回生制動による協調制御の概要について説明する。
図２を参照して、Ｗ１０は車両乗員のブレーキ操作に基づくトータル制動力を示しており、Ｗ２０はモータジェネレータＭＧ２による回生制動力を示している。また、図１に示したようなエンジン１２０を搭載するハイブリッド車両においては、上記の油圧制動と回生制動に加えて、いわゆるエンジンブレーキによる機関制動も考慮される。

ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、ブレーキペダルの操作量ＢＰおよび車速ＶＳに基づいて、車両に与えるトータル制動力を算出する。そして、図２の例に示すようなマップに従って、トータル制動力を、油圧制動および回生制動に分配する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、それぞれの制動力が発生するように、インバータ２４０および油圧コントローラ４０６に対する駆動指令を生成して出力する。

ここで、上述のように、回生制動により発生した回生電力は、インバータ２４０を介して蓄電装置２２０に蓄えられる。そして、蓄電装置２２０が満充電状態になってしまうと、それ以上は回生電力を蓄電することができなくなるため、回生制動力を発生することができなくなる。この場合、不足する制動力は油圧制動によって補われることになるが、電気的な回生制動と比較して、機械的な油圧制動は指令の変化に対して実際の動作に遅れが生じるため、上記のように充電電力制限によって回生制動力が急激に減少してしまうような場合には、油圧制動力の増加（油圧の上昇）が追従できず、目標とするトータル制動力が瞬間的に確保できなくなってしまう可能性がある。そうすると、この瞬間的な制動力低下の発生によって、車両乗員に対し違和感を与えてしまうことになる。

そこで、本実施の形態においては、蓄電装置の充電電力制限によって回生制動が制限される場合に、充電電力上限値Ｗｉｎの変化速度に応じて、回生制動を制限する開始タイミングを変更することによって、油圧制動力（油圧の上昇）が追従できる時間を確保する協調制限制御を実施する。以下に、本制御の詳細について説明する。

図３に、本協調制限制御の概念図が示される。なお、本説明においては、充電電力は負値として表す。したがって、充電電力上限値Ｗｉｎはゼロ以下（Ｗｉｎ≦０）であり、充電電力上限値Ｗｉｎは満充電状態でゼロとなる。

図３の縦軸は蓄電装置２２０の充電電力上限値Ｗｉｎを示し、横軸は時間ｔを示している。また、図中の曲線Ｗ３１およびＷ３２は、回生電力の大きさが異なる場合の充電電力上限値Ｗｉｎの変化の状態を示している。曲線３１は回生電力が大きい場合を示しており、一方Ｗ３２は回生電力が小さい場合を示している。

時刻ｔ０におけるＰ点までは、蓄電装置２２０の充電のためのＳＯＣに余裕があるため、充電電力上限値Ｗｉｎもほぼ一定の値となっているが、時刻ｔ０を過ぎたところで蓄電装置２２０のＳＯＣが所定の容量より大きくなるため、充電電力上限値Ｗｉｎが増加（絶対値では減少）する。

図中のＢ１およびＢ２は、それぞれ充電電力上限値Ｗｉｎがゼロとなる時であり、この状態においては、これ以上蓄電装置２２０は充電ができないため、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、回生制動を禁止して油圧制動のみの制御に移す。また、図中のＡ１およびＡ２は、回生制動および油圧制動による協調制御の制限を開始する時である。回生制動の制限の手法としては、たとえば油圧制動力の増加に対して油圧の追従が可能であり、かつ蓄電装置２２０が過充電とならない範囲で固定の回生制動力を発生するように設定してもよいし、回生制動力を時間とともに徐々に減少させるように設定してもよい。

上記の協調制御の制限を開始するタイミングについては、ＨＶ−ＥＣＵ１１０により、充電電力上限値Ｗｉｎの変化速度と油圧の上昇のために必要となる移行期間（基準時間ＴＩＭ）とに基づいて、協調制御の制限を開始する充電電力上限値Ｗｉｎの基準値が設定されるとともに、充電電力上限値Ｗｉｎがその基準値に到達した時点で協調制御の制限が開始されるように設定される。

たとえば、図中のＷ３２の場合であれば、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、充電電力上限値Ｗｉｎの変化速度α２（＝ΔＷｉｎ／Δｔ）と基準時間ＴＩＭとから基準値ＬＩＭ２を算出する。そして、充電電力上限値Ｗｉｎが基準値ＬＩＭ２より大きく（絶対値では小さく）なった時（図中のＡ２）に、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は協調制御の制限を開始する。

一方、図中のＷ３１のように、回生電力が大きい場合などで、充電電力上限値Ｗｉｎの変化速度が速い場合では、上記の基準値ＬＩＭ２を使用すると、基準時間ＴＩＭの確保ができなくなる。そのため、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、上記同様に充電電力上限値Ｗｉｎの変化速度α１と基準時間ＴＩＭとから、基準値ＬＩＭ２より小さい（絶対値では大きい）基準値ＬＩＭ１を算出する。そして、充電電力上限値Ｗｉｎが基準値ＬＩＭ１より大きく（絶対値では小さく）なった時（図中のＡ１）に、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は協調制御の制限を開始する。

このように、充電電力上限値Ｗｉｎの変化速度に応じて、協調制御の制限を開始する充電電力上限値Ｗｉｎの基準値を可変に設定することで、トータル制動力を油圧制動のみで発生するための油圧上昇時間を確保することが可能となる。これにより、協調制御から油圧制動のみへの移行時において、制動力が不足することを抑制することが可能となる。

次に、図４を用いて、ＨＶ−ＥＣＵ１１０およびバッテリＥＣＵ１１５において実行される、図３で示した協調制限制御の詳細について説明する。図４は、協調制限制御を説明する機能ブロック図である。

図４を参照して、バッテリＥＣＵ１１５は、バッテリ状態算出部３００を含む。また、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、変化速度演算部３１０と、基準時間設定部３２０と、基準値設定部３２５と、協調禁止判定部３３０と、協調制御設定部３４０と、指令生成部３８０と、記憶部３７０とを含む。さらに、指令生成部３８０は、インバータ指令生成部３５０および油圧ブレーキ指令生成部３６０を含む。

バッテリ状態算出部３００は、蓄電装置２２０から、いずれも図示しない電圧センサおよび温度センサにより検出された蓄電装置２２０の電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂの入力を受ける。そして、バッテリ状態算出部３００は、蓄電装置２２０の充電電力上限値Ｗｉｎを算出して、変化速度演算部３１０および協調禁止判定部３３０へ充電電力上限値Ｗｉｎを出力する。

変化速度演算部３１０は、入力された充電電力上限値Ｗｉｎの一定期間内の変化速度ＡＬＦを演算し、基準値設定部３２５に出力する。なお、上記変化速度ＡＬＦは、たとえば現在から遡った制御周期ｎ回分（ｎ：自然数）の変化速度の移動平均から算出することが好ましい。

基準時間設定部３２０は、協調制御の制限が開始された時から回生制動禁止となるまでの移行期間として、油圧上昇の時間が確保できる基準時間ＴＩＭを設定し、基準値設定部３２５に出力する。また、基準時間設定部３２０は、油圧コントローラ４０６から入力される作動油の油温ＯＬＴ、または図示しない温度センサから入力される車外の気温Ｔｅｍｐに応じて、上記基準時間ＴＩＭを補正する。

基準値設定部３２５は、変化速度演算部３１０からの充電電力上限値Ｗｉｎの変化速度ＡＬＦおよび基準時間設定部３２０からの基準時間ＴＩＭの入力を受ける。そして、これら積に基づいて、協調制御の制限要否を判定する充電電力上限値Ｗｉｎの基準値ＬＩＭを算出する。そして、基準値設定部３２５は、この基準値ＬＩＭを、協調禁止判定部３３０に出力する。

協調禁止判定部３３０は、バッテリ状態算出部３００から入力される充電電力上限値Ｗｉｎの入力を受ける。そして、協調禁止判定部３３０は、これらの情報および予め設定された充電電力上限値Ｗｉｎの所定の管理上限値を比較することによって、協調制御の制限を開始するか否かおよび回生制動を禁止するか否かについての判定を行う。そして、判定結果を示す制限信号ＣＳＴＰにより、協調制御継続、協調制御禁止、回生制動禁止のいずれかが指定される。そして、協調禁止判定部３３０は、制限信号ＣＳＴＰを協調制御設定部３４０へ出力する。

協調制御設定部３４０は、ブレーキペダルの操作量ＢＰおよび車速ＶＳを図示しないセンサから入力を受け、これらの信号に基づいて車両全体で必要となるトータル制動力を算出するとともに、記憶部３７０に予め記憶された回生制動および油圧制動の分配割合が設定されたマップに基づいて、トータル制動力を回生制動力および油圧制動力に分配する。

そして、協調制御設定部３４０は、上記で分配された制動力を発生させるための回生制動力の指令値ＢＴ１および油圧制動力の指令値ＢＴ２を算出し、インバータ指令生成部３５０および油圧ブレーキ指令生成部３６０にそれぞれ出力する。なお、分配割合の設定については、図２の例で示したようなマップによる設定に限られず、たとえば所定の演算式により設定するようにしてもよい。また、エンジンが搭載されるハイブリッド自動車の場合には、さらにエンジンブレーキによる機関制動を考慮して、上記分配割合が設定される。

また、協調制御設定部３４０は、協調禁止判定部３３０から制限信号ＣＳＴＰの入力を受ける。そして、制限信号ＣＳＴＰが協調制御禁止の設定であった場合は、協調制御設定部３４０は、回生制動を低下させるとともに、トータル制動力に対する残余の制動力を油圧制動で発生させるように指令値ＢＴ１，ＢＴ２を設定して、インバータ指令生成部３５０および油圧ブレーキ指令生成部３６０に出力する。

さらに、協調制御設定部３４０は、制限信号ＣＳＴＰが回生制動禁止の設定であった場合には、トータル制動力を油圧制動のみで発生するように指令値ＢＴ１，ＢＴ２を設定して、インバータ指令生成部３５０および油圧ブレーキ指令生成部３６０に出力する。

インバータ指令生成部３５０は、協調制御設定部３４０から入力される指令値ＢＴ１に従って、インバータ２４０の駆動指令ＰＷＩ２を生成し、インバータ２４０に出力する。

油圧ブレーキ指令生成部３６０は、協調制御設定部３４０から入力される指令値ＢＴ２に従って、油圧コントローラ４０６の駆動指令ＢＲを生成し、油圧コントローラ４０６へ出力する。

図５は、図１に示したＨＶ−ＥＣＵ１１０およびバッテリＥＣＵ１１５による協調制限制御の処理を説明するフローチャートである。図５に示すフローチャート中の各ステップについては、ＨＶ−ＥＣＵ１１０およびバッテリＥＣＵ１１５に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図５を参照してバッテリＥＣＵ１１５は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）５００において、蓄電装置２２０から入力される電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂに基づいて、蓄電装置２２０の充電電力上限値Ｗｉｎを算出する。

次に、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、Ｓ５１０にて、Ｓ５００で算出した充電電力上限値Ｗｉｎの変化速度ＡＬＦを算出する。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、Ｓ５２０にて、基準時間ＴＩＭを設定する（Ｓ５２０）とともに、変化速度ＡＬＦと基準時間ＴＩＭとの積に従って、協調制御を制限する基準値ＬＩＭを算出する（Ｓ５３０）。なお、Ｓ５２０で設定される基準時間ＴＩＭは、油圧上昇の時間が確保できる時間であれば、所定の固定値としてもよいし、油圧コントローラ４０６から入力される油温ＯＬＴなどの作動油の状態に応じて可変に設定するようにしてもよい。なお、図示しない温度センサから入力される車外の気温Ｔｅｍｐによって、作動油の状態を推定することもできる。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、Ｓ５４０にて充電電力上限値Ｗｉｎと、Ｓ５３０で算出した基準値ＬＩＭとを比較して、充電電力上限値Ｗｉｎが基準値ＬＩＭより小さいか否か、すなわち協調制御を継続すべきか否かを判定する。

充電電力上限値Ｗｉｎが基準値ＬＩＭより小さい場合（Ｓ５４０にてＹＥＳ）は、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、処理をＳ５５０に進めて、協調制御を継続して実行するように制限信号ＣＳＴＰを設定する。

次に、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、Ｓ５６０にて、ブレーキペダルの操作量ＢＰ、車速ＶＳおよび記憶部３７０に予め設定された制動力の分配割合に従って、回生制動による制動力の指令値ＢＴ１および油圧制動による制動力の指令値ＢＴ２を設定する。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、Ｓ５７０にて、指令値ＢＴ１に従ってインバータ２４０を駆動するための駆動指令ＰＷＩ２を生成して、インバータ２４０に出力する。また、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、Ｓ５８０にて、指令値ＢＴ２に従って油圧コントローラ４０６を駆動するための駆動指令ＢＲを生成して、油圧コントローラ４０６に出力する。

一方、充電電力上限値Ｗｉｎが基準値ＬＩＭ以上の場合（Ｓ５４０にてＮＯ）は、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、Ｓ５９０にて、充電電力上限値Ｗｉｎが蓄電装置２２０の充電限界として設定される所定の管理上限値より大きいか否かを判定する。

そして、充電電力上限値Ｗｉｎがこの上限値以下の場合（Ｓ５９０にてＮＯ）は、Ｓ６００に処理が移され、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、制限信号ＣＳＴＰに協調制御禁止の設定を行い、Ｓ５６０に処理を移す。

Ｓ５６０では、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、制御信号ＣＳＴＰに基づいて、回生制動による制動力の指令値ＢＴ１を制限下の値にするとともに、トータル制動力に対する残余の制動力を油圧制動にて発生するように指令値ＢＴ２を設定する。

その後、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、Ｓ５７０−Ｓ５８０の処理を行い、インバータ２４０および油圧コントローラ４０６へ、それぞれの駆動信号（ＰＷＩ２，ＢＲ）を出力する。

また、充電電力上限値Ｗｉｎが所定の上限値より大きい場合（Ｓ５９０にてＹＥＳ）には、これ以上回生制動を行うと過充電になってしまうため、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、回生制動を禁止するように判定する。そして、Ｓ６１０に処理が移され、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、制限信号ＣＳＴＰに回生制動禁止の設定を行い、Ｓ５６０に処理を移す。

そして、Ｓ５６０にて、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、制御信号ＣＳＴＰに基づいて、回生制動を停止するとともに、トータル制動力を油圧制動のみで発生するように指令値ＢＴ１およびＢＴ２を設定する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ１１０は、Ｓ５７０−Ｓ５８０において、インバータ２４０および油圧コントローラ４０６の駆動信号（ＰＷＩ２，ＢＲ）をそれぞれ生成して出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ１１０およびバッテリＥＣＵ１１５にて、上記のような処理をすることによって、蓄電装置２２０の充電電力上限値Ｗｉｎの変化速度に応じて協調制御を制限する充電電力上限値Ｗｉｎの基準値を可変とできるので、協調制御から油圧制動のみへの移行時において、油圧上昇の時間を確保することができる。その結果、上記移行時において制動力が不足することを抑制できるので、減速度の低下によって車両乗員に違和感を与えることを防止できる。

なお、本実施の形態において、油圧コントローラ４０６、ブレーキ機構４０４およびブレーキディスク４０２は、本発明における「油圧制動装置」に対応する。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、本発明における「電動発電機」に対応する。また、ＨＶ−ＥＣＵ１１０およびバッテリＥＣＵ１１５は本発明における「制御装置」に対応する。さらに、バッテリ状態算出部３００，変化速度演算部３１０，協調禁止判定部３３０は、それぞれ本発明における「算出部」，「演算部」，「判定部」に対応する。

なお、上述した機能ブロック図およびフローチャートについては、記載したすべての機能ブロックおよびステップを備えることは必須ではなく、必要に応じて一部の機能ブロック、ステップを省略することが可能であることを、確認的に述べておく。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に従う、電動車両の全体ブロック図である。 油圧制動と回生制動による協調制御の概要を説明する図である。 本実施の形態による、協調制限制御の概念を示す図である。 本実施の形態による、協調制限制御を説明する機能ブロック図である。 本実施の形態による、協調制限制御の処理を説明するフローチャートを示す図である。

符号の説明

１００ 電動車両、１１０ ＨＶ−ＥＣＵ、１１５ バッテリＥＣＵ、１２０ エンジン、１６０ 駆動輪、１８０ 減速機、２００ 動力分割機構、２０２ 出力部材、２２０ 蓄電装置、２４０ インバータ、２４２ コンバータ、３００ バッテリ状態算出部、３１０ 変化速度演算部、３２０ 基準時間設定部、３２５ 基準値設定部、３３０ 協調禁止判定部、３４０ 協調制御設定部、３５０ インバータ指令生成部、３６０ 油圧ブレーキ指令生成部、３７０ 記憶部、３８０ 指令生成部、４００ ドライブシャフト、４０２ ブレーキディスク、４０４ ブレーキ機構、４０６ 油圧コントローラ、ＡＬＦ 変化速度、ＢＰ ブレーキ操作量、ＢＲ ブレーキ駆動指令、ＢＴ１，ＢＴ２ 指令値、ＣＳＴＰ 制限信号、ＬＩＭ，ＬＩＭ１，ＬＩＭ２ 基準値、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＯＬＴ 油温、ＰＷＩ１，ＰＷＩ２ インバータ駆動指令、Ｔｂ 温度、Ｔｅｍｐ 気温、ＴＩＭ 基準時間、Ｖｂ 電圧、ＶＳ 車速、Ｗｉｎ 充電電力上限値。

Claims (8)

1. 油圧により駆動され、油圧制動力を発生するように構成された油圧制動装置と
   車輪との間で回転力が相互に伝達可能であって、回生トルクの出力による回生制動時に発電動作を伴って回生制動力を発生するように構成された電動発電機と、
   前記回生制動時に発電された電力を蓄電するための蓄電装置と、
   前記油圧制動装置および前記電動発電機を制御するための制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記蓄電装置の充電状態に基づいて充電電力上限値を逐次算出するように構成された算出部と、
   一定期間内での前記充電電力上限値の変化速度を算出するように構成された演算部と、
   前記変化速度に基づいて、前記回生制動の制限要否を判定するための前記充電電力上限値の基準値を可変に設定するように構成された基準値設定部と、
   前記基準値と前記充電電力上限値との比較に基づいて、前記回生制動の制限要否を判定するように構成された判定部と、
   車両状態および運転者のペダル操作に応じて、前記車両に必要なトータル制動力を演算するとともに、前記トータル制動力に対する、前記電動発電機による前記回生制動および前記油圧制動装置による油圧制動の分担を設定するように構成された協調制御設定部とを含み、
   前記協調制御設定部は、前記回生制動の制限時には、非制限時と比較して前記回生制動を低下させるとともに、前記トータル制動力に対する残余の制動力を前記油圧制動により発生するように前記分担を設定する、電動車両。
2. 前記制御装置は、
   前記回生制動を停止したときに、前記トータル制動力を前記油圧制動のみによって発生可能となる圧力までの前記油圧の上昇時間を確保するように基準時間を設定する基準時間設定部をさらに含み、
   前記基準値設定部は、前記変化速度と前記基準時間との積に従って前記基準値を設定する、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記基準時間設定部は、前記油圧を発生させる作動油の状態に応じて前記基準時間を可変に設定する、請求項２に記載の電動車両。
4. 前記判定部は、前記充電電力上限値が前記蓄電装置の充電限界に基づいて設定される所定の基準上限値を超過したか否かをさらに判定し、
   前記協調制御設定部は、前記充電電力上限値が前記基準上限値を超過したときは、前記回生制動を停止するとともに、前記トータル制動力を前記油圧制動のみで発生するように前記分担を設定する、請求項１−３のいずれか１項に記載の電動車両。
5. 電動車両の制御方法であって、
   前記電動車両は、
   油圧により駆動され、油圧制動力を発生するように構成された油圧制動装置と、
   車輪との間で回転力が相互に伝達可能であって、回生トルクの出力による回生制動時に発電動作を伴って回生制動力を発生するように構成された電動発電機と、
   前記回生制動に発電された電力を蓄電するための蓄電装置とを備え、
   前記制御方法は、
   前記蓄電装置の充電状態に基づいて充電電力上限値を逐次算出するステップと、
   一定期間内での前記充電電力上限値の変化速度を算出するステップと、
   前記変化速度に基づいて、前記回生制動の制限要否を判定するための前記充電電力上限値の基準値を可変に設定するステップと、
   前記基準値と前記充電電力上限値との比較に基づいて、前記回生制動の制限要否を判定するステップと、
   前記車両状態および運転者のペダル操作に応じて、前記車両に必要なトータル制動力を演算するとともに、前記トータル制動力に対する、前記電動発電機による前記回生制動および前記油圧制動装置による油圧制動の分担を設定するステップとを備え、
   前記分担を設定するステップは、前記回生制動の制限時には、非制限時と比較して前記回生制動を低下させるとともに、前記トータル制動力に対する残余の制動力を前記油圧制動により発生するように前記分担を設定する、電動車両の制御方法。
6. 前記制御方法は、
   前記回生制動を停止したときに、前記トータル制動力を前記油圧制動のみによって発生可能となる圧力までの前記油圧の上昇時間を確保するように基準時間を設定するステップをさらに備え、
   前記充電電力上限値の基準値を可変に設定するステップは、前記変化速度と前記基準時間との積に従って前記基準値を設定する、請求項５に記載の電動車両の制御方法。
7. 前記基準時間を設定するステップは、前記油圧を発生させる作動油の状態に応じて前記基準時間を可変に設定する、請求項６に記載の電動車両の制御方法。
8. 前記判定するステップは、前記充電電力上限値が、前記蓄電装置の充電限界に基づいて設定される所定の基準上限値を超過したか否かをさらに判定し、
   前記分担を設定するステップは、前記充電電力上限値が前記基準上限値を超過したときは、前記回生制動を停止するとともに、前記トータル制動力を前記油圧制動のみで発生するように前記分担を設定する、請求項５−７のいずれか１項に記載の電動車両の制御方法。

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