JP2013141339A - 回生制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回生制動中に回生量が制限されることを回避できながら、高いエネルギー回収効率を実現できる、回生制御装置を提供する。
【解決手段】ブレーキペダルストロークセンサ１２の出力に基づいて、ブレーキペダル５の操作開始が検出される。そして、ブレーキペダル５の操作開始時の蓄電装置９のＳＯＣが検出され、そのＳＯＣ、ブレーキペダル５の操作量および車速に基づいて、回生制動中に蓄電装置９が満充電状態とならず、かつ、回生制動の終了時点で蓄電装置９が満充電状態に可及的に近い状態となるように、モータジェネレータ３の目標回生量が設定される。モータジェネレータ３が目標回生量に基づいて制御されることにより、モータジェネレータ３が目標回生量に応じた電力および回生制動力を発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回生制御装置に関する。

電気自動車やハイブリッドカーでは、減速時に、モータジェネレータにより、運動エネルギーが電力（電気エネルギー）に回生される。そして、そのときに生じる抵抗を制動力として利用する、いわゆる回生制動が行われる。また、回生制動力のみでは制動力が不足するときには、油圧ブレーキによる摩擦制動（液圧制動）が併せて行われる。

回生された電力は、バッテリに充電される。ところが、バッテリが満充電状態になると、それ以上はバッテリに充電することができない。そのため、バッテリの蓄電量であるＳＯＣ（State Of Charge）が所定値以上になると、バッテリを過充電から保護するため、モータジェネレータによる回生量が制限される。

特開２００４−１５３９９６号公報 特開２００１−１６９４０６号公報

ところが、回生量が突然に制限されると、回生制動力が急に弱まり、車両の減速度が低減する。そのため、走行安定性が悪化し、また、運転者および同乗者に違和感（乗り心地の悪さ）を与える。

回生量が予め少なく設定されていれば、回生制動中にＳＯＣが所定値以上（バッテリが満充電状態）となることを回避でき、走行安定性や乗り心地の悪化を防止できる。しかしながら、エネルギー回収効率が低下する。

本発明の目的は、回生制動中に回生量が制限されることを回避できながら、高いエネルギー回収効率を実現できる、回生制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る回生制御装置は、運転者によって操作されるブレーキペダルと、前記ブレーキペダルの操作量に応じた液圧による摩擦制動力を発生させる摩擦制動手段と、運動エネルギーを電力に回生して、回生制動力を発生させる回生制動手段と、回生制動手段によって回生された電力を蓄える蓄電装置とを備える車両のための回生制御装置である。前記回生制御装置は、車速を検出する車速センサと、前記ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダルストロークセンサと、前記ブレーキペダルストロークセンサの出力に基づいて、前記ブレーキペダルの操作開始を検出し、当該操作開始時の前記蓄電装置の充電量を検出する充電量検出手段と、前記ブレーキペダルストロークセンサによって検出される前記ブレーキペダルの操作量、前記車速センサによって検出される車速および前記充電量検出手段によって検出される充電量に基づいて、前記回生制動手段による回生制動中に前記蓄電装置が満充電状態とならず、かつ、前記回生制動手段による回生制動の終了時点で前記蓄電装置が満充電状態に可及的に近い状態となるように、前記回生制動手段の目標回生量を設定する目標回生量設定手段と、前記目標回生量設定手段によって設定された目標回生量に基づいて、前記回生制動手段を制御する制御手段とを含む。

ブレーキペダルが操作されると、その操作量に応じた液圧により、摩擦制動手段が摩擦制動力を発生させる。また、ブレーキペダルの操作量がブレーキペダルストロークセンサによって検出される。ブレーキペダルストロークセンサの出力に基づいて、ブレーキペダルの操作開始が検出される。そして、ブレーキペダルの操作開始時の蓄電装置の充電量が検出され、その充電量、ブレーキペダルの操作量および車速に基づいて、回生制動中に蓄電装置が満充電状態とならず、かつ、回生制動の終了時点で蓄電装置が満充電状態に可及的に近い状態となるように、回生制動手段の目標回生量が設定される。回生制動手段が目標回生量に基づいて制御されることにより、回生制動手段が目標回生量に応じた電力および回生制動力を発生させる。

これにより、ブレーキペダルが一定の操作量で操作されている状態で、回生量が制限されることを防止でき、回生量の制限による回生制動力（減速度）の低下を防止することができる。その結果、減速度の急変による走行安定性や乗り心地の悪化を防止することができる。

また、回生制動の終了時には、蓄電装置を満充電状態に可及的に近い状態とすることができる。

よって、回生制動中に回生量が制限されることを回避できながら、高いエネルギー回収効率を実現できる。

なお、満充電状態に可及的に近い状態とは、蓄電装置が満容量まで充電された状態はもちろん、満容量に対して制御誤差による所定量だけ増減した容量まで充電された状態を含む。

回生制動中のブレーキペダル操作量変化においては、その変化時の蓄電装置の充電量および車速に基づいて、回生制動手段の目標回生量が再設定されることが好ましい。

これにより、回生制動中における回生量の制限および高いエネルギー回収効率の実現を良好に両立させることができる。

本発明によれば、回生制動中に回生量が制限されることを回避できながら、高いエネルギー回収効率を実現できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る制動装置が搭載されたハイブリッドカーの要部構成を示すブロック図である。 図２は、ブレーキペダルの操作量と目標回生量との関係を定めたマップである。 図３は、ブレーキペダルの操作量、回生制動のオン／オフ、蓄電装置のＳＯＣおよび減速度の時間変化を示すグラフである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る制動装置が搭載されたハイブリッドカーの要部構成を示すブロック図である。

ハイブリッドカー１には、エンジン２およびモータジェネレータ３が駆動源として搭載されている。

エンジン２は、たとえば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンであり、ハイブリッドカー１の走行に必要な駆動力を発生する。エンジン２から出力される駆動力（エンジン出力）は、ハイブリッドカー１の駆動輪、たとえば、左右の前輪ＦＬ，ＦＲに伝達される。

モータジェネレータ３は、ＤＣブラシレスモータからなり、モータとしての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを有している。

また、ハイブリッドカー１には、摩擦ブレーキ機構４が備えられている。

摩擦ブレーキ機構４には、ブレーキペダル５、バキュームブースタ６、マスタシリンダ７および電動式負圧ポンプ８が含まれる。

ブレーキペダル５は、車室内の運転席の前方に設定され、運転者の足で操作される。ブレーキペダル５が操作されると（踏み込まれると）、ブレーキペダル５に入力された力がバキュームブースタ６に伝達される。電動式負圧ポンプ８からバキュームブースタ６に伝達される負圧により、ブレーキペダル５からバキュームブースタ６に入力された力が増幅（倍力）され、その増幅された力がマスタシリンダ７に伝達される。そして、マスタシリンダ７に入力された力が油圧として、各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに設けられたブレーキシリンダ（図示せず）に伝達され、ブレーキパッド（図示せず）が車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲと一体的に回転するブレーキロータ（図示せず）に押しつけられることにより、車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに摩擦制動力が作用する。

また、ハイブリッドカー１には、蓄電装置９が備えられている。

蓄電装置９は、たとえば、二次電池からなる。

モータジェネレータ３がモータとして機能するときには、蓄電装置９からモータジェネレータ３に電力が供給されて、モータジェネレータ３から出力される駆動力がハイブリッドカー１の駆動輪に伝達される。一方、モータジェネレータ３が発電機として機能するときには、ハイブリッドカー１の駆動輪またはエンジン２から伝達される動力が電力に回生（変換）される。モータジェネレータ３によって回生された電力は、蓄電装置９に供給されて、蓄電装置９に充電される。このとき、モータジェネレータ３が抵抗となって、ハイブリッドカー１に回生制動力が作用する。

また、ハイブリッドカー１には、マイクロコンピュータを含む構成のＥＣＵ（電子制御ユニット）１１が搭載されている。

ＥＣＵ１１には、ブレーキペダル５の踏み込み量（ストローク）を検出するブレーキペダルストロークセンサ１２および車速を検出する車速センサ１３の検出信号が入力されるようになっている。また、ＥＣＵ１１にはさらに、蓄電装置９に入出力される電流量が入力されるようになっている。

ＥＣＵ１１は、蓄電装置９に入出力される電流量に基づいて、蓄電装置９の充電量であるＳＯＣ（State Of Charge）を演算する。そして、ＥＣＵ１１は、ブレーキペダルストロークセンサ１２および車速センサ１３の各検出信号ならびにＳＯＣに基づいて、モータジェネレータ３および電動式負圧ポンプ８を制御する。

図２は、ブレーキペダルの操作量と目標回生量との関係を定めたマップである。

ＥＣＵ１１に備えられるメモリには、ブレーキペダル５の操作量（踏み込み量）とモータジェネレータ３の目標回生量との関係を定めたマップＭ１，Ｍ２，Ｍ３が記憶されている。蓄電装置９のＳＯＣが「ＳＯＣ少」、「ＳＯＣ中」および「ＳＯＣ多」の３つの範囲に分けられて、マップＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、それぞれ「ＳＯＣ少」、「ＳＯＣ中」および「ＳＯＣ多」に対応づけて用意されている。また、０ｋｍ／ｈ以上の車速が複数の車速域に分けられて、車速域ごとに、マップＭ１，Ｍ２，Ｍ３が用意されている。

マップＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、たとえば、次のようにして作成されている。

すなわち、ブレーキペダル５の操作開始時の車速および減速度（ブレーキペダル５の操作量）に基づいて、ハイブリッドカー１が停止するまでにモータジェネレータ３が発生可能な電力量を算出することができるので、車速域ごとに、ブレーキペダル５の操作量とモータジェネレータ３が発生可能な電力量との関係が求められる。また、モータジェネレータ３が発生可能な電力量とブレーキペダル５の操作開始時のＳＯＣとに基づいて、ブレーキペダル５の操作量に対して、モータジェネレータ３が発生する回生制動力による回生制動中に蓄電装置９が満充電状態（蓄電装置９が満容量まで充電された状態）にならず、かつ、回生制動の終了時点で蓄電装置９が満充電状態に可及的に近い状態（蓄電装置９が満容量または満容量よりも所定量だけ少なく充電された状態）となるようなモータジェネレータ３の目標回生量が求められる。そして、車速域および「ＳＯＣ少」、「ＳＯＣ中」および「ＳＯＣ多」の範囲ごとに、ブレーキペダル５の操作量とその求められた目標回生量とが関係づけられることにより、各車速域のマップＭ１，Ｍ２，Ｍ３が作成されている。

図３は、ブレーキペダルの操作量、回生制動のオン／オフ、蓄電装置のＳＯＣおよび減速度の時間変化を示すグラフである。

運転者によってブレーキペダル５が操作されると、ＥＣＵ１１は、ブレーキペダル５の操作開始時に、車速センサ１３の検出信号から車速を取得し、また、蓄電装置９のＳＯＣを取得する。そして、ＥＣＵ１１は、車速およびＳＯＣに応じたマップＭ１，Ｍ２，Ｍ３を選択する。この選択したマップＭ１，Ｍ２，Ｍ３に基づいて、ＥＣＵ１１は、ブレーキペダルストロークセンサ１２の検出信号から取得されるブレーキペダル５の操作量に応じた目標回生量を設定し、目標回生量に基づいて、モータジェネレータ３に供給される励磁電流を制御する。

これにより、モータジェネレータ３による回生が開始され、回生制動力がハイブリッドカー１に作用し、ハイブリッドカー１が減速し始める（時刻Ｔ１）。これに伴って、モータジェネレータ３から出力される電力で蓄電装置９が充電され、蓄電装置９のＳＯＣが上昇する。

そして、ハイブリッドカー１の車速が所定車速以下となり、モータジェネレータ３による回生が停止すると、蓄電装置９の充電が終了する（時刻Ｔ２）。この時点で、蓄電装置９は、満充電状態に可及的に近い状態となっている。

以上のように、ブレーキペダル５が操作されると、その操作量に応じた液圧により、摩擦ブレーキ機構４が摩擦制動力を発生させる。また、ブレーキペダル５の操作量がブレーキペダルストロークセンサ１２によって検出される。ブレーキペダルストロークセンサ１２の出力に基づいて、ブレーキペダル５の操作開始が検出される。そして、ブレーキペダル５の操作開始時の蓄電装置９のＳＯＣが検出され、そのＳＯＣ、ブレーキペダル５の操作量および車速に基づいて、回生制動中に蓄電装置９が満充電状態とならず、かつ、回生制動の終了時点で蓄電装置９が満充電状態に可及的に近い状態となるように、モータジェネレータ３の目標回生量が設定される。モータジェネレータ３が目標回生量に基づいて制御されることにより、モータジェネレータ３が目標回生量に応じた電力および回生制動力を発生させる。

これにより、ブレーキペダル５が一定の操作量で操作されている状態で、回生量が制限されることを防止でき、回生量の制限による回生制動力（減速度）の低下を防止することができる。その結果、減速度の急変による走行安定性や乗り心地の悪化を防止することができる。

また、回生制動の終了時には、蓄電装置９を満充電状態に可及的に近い状態とすることができる。

よって、回生制動中に回生量が制限されることを回避できながら、高いエネルギー回収効率を実現できる。

図３に二点鎖線で示されるように、回生制動中にブレーキペダル５の操作量が変更された場合には、その変更時の蓄電装置９のＳＯＣおよび車速に基づいて、モータジェネレータ３の目標回生量が再設定される。

これにより、回生制動中に、蓄電装置９が満充電状態となることを良好に防止することができながら、回生制動の終了時には、蓄電装置９を満充電状態に可及的に近い状態とすることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、蓄電装置９のＳＯＣが「ＳＯＣ少」、「ＳＯＣ中」および「ＳＯＣ多」の３つの範囲に分けられて、マップＭ１，Ｍ２，Ｍ３がそれぞれ「ＳＯＣ少」、「ＳＯＣ中」および「ＳＯＣ多」に対応づけて用意されているとした。しかしながら、蓄電装置９のＳＯＣがさらに多くの範囲に分けられて、その範囲ごとに、ブレーキペダルの操作量と目標回生量との関係を定めたマップが用意されてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

３ モータジェネレータ（回生制動手段）
４ 摩擦ブレーキ機構（摩擦制動手段）
５ ブレーキペダル
９ 蓄電装置
１１ ＥＣＵ（充電量検出手段、目標回生量設定手段、制御手段）
１２ ブレーキペダルストロークセンサ
１３ 車速センサ

Claims (1)

1. 運転者によって操作されるブレーキペダルと、前記ブレーキペダルの操作量に応じた液圧による摩擦制動力を発生させる摩擦制動手段と、運動エネルギーを電力に回生して、回生制動力を発生させる回生制動手段と、回生制動手段によって回生された電力を蓄える蓄電装置とを備える車両のための回生制御装置であって、
   車速を検出する車速センサと、
   前記ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダルストロークセンサと、
   前記ブレーキペダルストロークセンサの出力に基づいて、前記ブレーキペダルの操作開始を検出し、当該操作開始時の前記蓄電装置の充電量を検出する充電量検出手段と、
   前記ブレーキペダルストロークセンサによって検出される前記ブレーキペダルの操作量、前記車速センサによって検出される車速および前記充電量検出手段によって検出される充電量に基づいて、前記回生制動手段による回生制動中に前記蓄電装置が満充電状態とならず、かつ、前記回生制動手段による回生制動の終了時点で前記蓄電装置が満充電状態に可及的に近い状態となるように、前記回生制動手段の目標回生量を設定する目標回生量設定手段と、
   前記目標回生量設定手段によって設定された目標回生量に基づいて、前記回生制動手段を制御する制御手段とを含む、回生制御装置。

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