JP2014072933A - 電気自動車の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コースト時の目標回生トルクを適切に設定する。
【解決手段】電気自動車の駆動装置には、駆動輪に連結されるモータジェネレータが設けられる。乗員のアクセル操作およびブレーキ操作が解除されるコースト時には、車速に基づいて電気自動車の走行抵抗ＲＬが算出される(Ｓ１５)。また、走行抵抗ＲＬに基づいてトルク補正値ΔＴが算出され(Ｓ１７)、トルク補正値ΔＴに基づいて目標回生トルクＴｒが算出される(Ｓ１８)。そして、目標回生トルクＴｒに基づいて、モータジェネレータが回生制御される(Ｓ１９)。
【選択図】図１２

Description

本発明は、駆動輪に連結されるモータジェネレータを備える電気自動車の駆動装置に関する。

動力源としてモータジェネレータのみを備える電気自動車や、動力源としてエンジンおよびモータジェネレータを備えるハイブリッド型の電気自動車が開発されている。これらの電気自動車においては、減速走行時に運動エネルギーを回収してエネルギー効率を向上させるため、ブレーキペダルが踏み込まれる際にはモータジェネレータによる回生制動を実施している(特許文献１参照)。また、電気自動車のエネルギー効率を向上させるためには、ブレーキペダルが踏み込まれる制動時だけでなく、アクセルペダルの踏み込みが解除されるコースト時にも、積極的にモータジェネレータを回生させることが望まれている。

特開２０１１−２１３１８１号公報

ところで、コースト時にモータジェネレータの目標回生トルクを小さく設定してしまうと、不足する減速感から乗員によってブレーキペダルが踏み込まれ、摩擦ブレーキを作動させてしまうことが想定される。このような摩擦ブレーキの作動は、モータジェネレータの回生量を減少させる要因であるため、コースト時における目標回生トルクを適切に設定することが望まれている。

本発明の目的は、アクセル操作およびブレーキ操作が解除されるコースト時の目標回生トルクを適切に設定することにある。

本発明の電気自動車の駆動装置は、駆動輪に連結されるモータジェネレータを備える電気自動車の駆動装置であって、乗員のアクセル操作およびブレーキ操作が解除される際に、車速に基づいて走行抵抗を算出する走行抵抗算出部と、前記走行抵抗に基づいて、前記モータジェネレータの目標回生トルクを設定する回生トルク設定部と、前記目標回生トルクに基づいて、前記モータジェネレータを回生制御するモータ制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、アクセル操作およびブレーキ操作が解除されるコースト時に、走行抵抗に基づいて目標回生トルクを設定したので、目標回生トルクを適切に設定することが可能となる。これにより、コースト時における乗員の不要なブレーキ操作を抑制することができ、電気自動車のエネルギー効率を向上させることが可能となる。

本発明の一実施の形態である電気自動車の駆動装置を示す概略図である。 駆動装置の制御系を示すブロック図である。 各走行モードにおけるクラッチ、モータジェネレータ、エンジンの作動状態を示す説明図である。 各走行モードの切換順序を示す説明図である。 (ａ)および(ｂ)はシリーズモードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＥＶモードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＰＳ１モードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＰＳ２モードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＯＤ１モードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)はＯＤ２モードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 (ａ)および(ｂ)は直結モードにおける駆動装置の作動状態を示す概略図および共線図である。 回生制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。 走行抵抗の一例を示す線図である。 (ａ)〜(ｄ)は電気自動車の様々な走行状況を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である電気自動車の駆動装置１０を示す概略図である。図１に示すように、ハイブリッド型の電気自動車に搭載される駆動装置１０は、動力源として内燃機関であるエンジン１１を備えている。また、駆動装置１０は、動力源として第１モータジェネレータＭ１および第２モータジェネレータＭ２を備えている。さらに、第１モータジェネレータ(モータジェネレータ)Ｍ１は、後述するクラッチＣＬ２等を介して駆動輪４２ｆ，４２ｒに連結されている。

エンジン１１とモータジェネレータＭ２との間には、遊星歯車列によって構成される動力分割機構１２が設けられている。動力分割機構１２は、エンジン１１のクランク軸１３にダンパ機構１４を介して連結されるキャリア１５と、キャリア１５に回転自在に支持されるピニオンギヤ１６とを有している。ピニオンギヤ１６には第１ギヤ部１６ａおよび第２ギヤ部１６ｂが形成されており、第１ギヤ部１６ａと第２ギヤ部１６ｂとは同軸上に配置されている。第１ギヤ部１６ａには第１サンギヤ１７が噛み合っており、第２ギヤ部１６ｂには第２サンギヤ１８が噛み合っている。第１サンギヤ１７にはモータ出力軸１９を介してモータジェネレータＭ２のロータ２０ａが連結されており、第２サンギヤ１８には中空軸２１を介してシンクロハブ２２が固定されている。また、ピニオンギヤ１６の第１ギヤ部１６ａにはリングギヤ２３が噛み合っており、リングギヤ２３には中空軸２４を介してスプライン歯２５が固定されている。さらに、駆動装置１０のケース２６にはスプライン歯２７が固定されている。

図１に示すように、シンクロハブ２２の外周部には、軸方向に移動自在にシンクロスリーブ３０が噛み合っている。シンクロスリーブ３０にはフォーク部材３１が装着されており、フォーク部材３１はアクチュエータ３２の伸縮ロッド３２ａに連結されている。シンクロスリーブ３０を矢印ａ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ３０をスプライン歯２５に噛み合わせることが可能となる。これにより、シンクロスリーブ３０を介して第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とを締結することが可能となる。一方、シンクロスリーブ３０を矢印ｂ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ３０をスプライン歯２７に噛み合わせることが可能となる。これにより、シンクロスリーブ３０を介して第２サンギヤ１８とケース２６とを締結することが可能となる。また、シンクロスリーブ３０を図１に示す中立位置に移動させることにより、シンクロスリーブ３０はシンクロハブ２２だけに噛み合った状態となる。

これらのシンクロハブ２２、スプライン歯２５およびシンクロスリーブ３０によって、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とを締結する締結状態と、締結を解除する解放状態とに切り換えられるクラッチＣＬ３が構成されている。このクラッチＣＬ３を締結することにより、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とを締結することができ、動力分割機構１２を構成する複数の回転要素を一体に回転させることが可能となる。一方、クラッチＣＬ３を解放することにより、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とを解放することができ、動力分割機構１２を構成する複数の回転要素を個々に回転させることが可能となる。また、シンクロハブ２２、スプライン歯２７およびシンクロスリーブ３０によって、第２サンギヤ１８とケース２６とを締結する締結状態と、締結を解除する解放状態とに切り換えられるクラッチＣＬ４が構成されている。このクラッチＣＬ４は、サンギヤ１８をケース２６に固定するブレーキ機構として機能している。

これらのクラッチＣＬ３，ＣＬ４は、共用される１つのシンクロスリーブ３０を有している。このシンクロスリーブ３０をアクチュエータ３２によってスライドさせることにより、双方のクラッチＣＬ３，ＣＬ４の作動状態を切り換えることができる。すなわち、シンクロスリーブ３０を矢印ａ方向に移動させることにより、クラッチＣＬ３を締結状態に切り換えることが可能となり、クラッチＣＬ４を解放状態に切り換えることが可能となる。また、シンクロスリーブ３０を図１に示す中立位置に移動させることにより、クラッチＣＬ３，ＣＬ４を共に解放状態に切り換えることが可能となる。さらに、シンクロスリーブ３０を矢印ｂ方向に移動させることにより、クラッチＣＬ４を締結状態に切り換えることが可能となり、クラッチＣＬ３を解放状態に切り換えることが可能となる。

図１に示すように、リングギヤ２３とスプライン歯２５とを連結する中空軸２４には駆動ギヤ３３が固定されており、この駆動ギヤ３３に噛み合う従動ギヤ３４が中空軸２４に平行となる前輪出力軸３５に回転自在に支持されている。従動ギヤ３４にはスプライン歯３６が固定されており、このスプライン歯３６に隣接するシンクロハブ３７が前輪出力軸３５に固定されている。また、シンクロハブ３７の外周部には、軸方向に移動自在にシンクロスリーブ３８が噛み合っている。シンクロスリーブ３８にはフォーク部材３９が装着されており、フォーク部材３９はアクチュエータ４０の伸縮ロッド４０ａに連結されている。アクチュエータ４０によってシンクロスリーブ３８を矢印ａ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ３８をスプライン歯３６に噛み合わせることが可能となる。これにより、シンクロスリーブ３８を介してリングギヤ２３と前輪出力軸３５とを連結することが可能となる。一方、シンクロスリーブ３８を図１に示す中立位置に移動させることにより、シンクロスリーブ３８をシンクロハブ３７だけに噛み合わせることができ、前輪出力軸３５からリングギヤ２３を切り離すことが可能となる。このように、前輪出力軸３５と従動ギヤ３４との間には、シンクロハブ３７、スプライン歯３６およびシンクロスリーブ３８からなるクラッチＣＬ１が設けられている。なお、前輪出力軸３５の一端部にはデファレンシャル機構４１が接続されており、前輪出力軸３５はデファレンシャル機構４１を介して駆動輪としての前輪４２ｆに連結されている。

また、前輪出力軸３５の他端部には従動ギヤ４３が固定されており、この従動ギヤ４３に噛み合う駆動ギヤ４４が前輪出力軸３５に平行となる中空軸４５に固定されている。中空軸４５にはシンクロハブ４６が固定されており、このシンクロハブ４６に隣接するスプライン歯４７が、モータジェネレータＭ１のモータ出力軸４８に固定されている。また、シンクロハブ４６の外周部には、軸方向に移動自在にシンクロスリーブ４９が噛み合っている。シンクロスリーブ４９にはフォーク部材５０が装着されており、フォーク部材５０はアクチュエータ５１の伸縮ロッド５１ａに連結されている。アクチュエータ５１によってシンクロスリーブ４９を矢印ａ方向に移動させることにより、シンクロスリーブ４９をスプライン歯４７に噛み合わせることが可能となる。これにより、シンクロスリーブ４９を介してモータジェネレータＭ１のロータ５２ａを前輪出力軸３５に連結することが可能となる。一方、シンクロスリーブ４９を図１に示す中立位置に移動させることにより、シンクロスリーブ４９をシンクロハブ４６だけに噛み合わせることができ、前輪出力軸３５からモータジェネレータＭ１を切り離すことが可能となる。このように、モータジェネレータＭ１と駆動ギヤ４４との間には、シンクロハブ４６、スプライン歯４７およびシンクロスリーブ４９からなるクラッチＣＬ２が設けられている。なお、前輪出力軸３５の一端部には駆動ギヤ６０が固定されており、この駆動ギヤ６０に噛み合う従動ギヤ６１が前輪出力軸３５に平行となる後輪出力軸６２に固定されている。モータジェネレータＭ１の中心を貫通して後方に延びる後輪出力軸６２には、トランスファクラッチ６３等を介して駆動輪としての後輪４２ｒに連結されている。

続いて、図２は駆動装置１０の制御系を示すブロック図である。図２に示すように、モータジェネレータＭ１のステータ５２ｂにはインバータ６４が接続されており、モータジェネレータＭ２のステータ２０ｂにはインバータ６５が接続されている。また、双方のインバータ６４，６５には、通電ライン６６，６７を介してバッテリ６８が接続されている。電気自動車には、電動機および発電機として機能するモータジェネレータＭ１，Ｍ２のトルクや回転数(回転速度)を制御するモータ制御ユニット７０が設けられている。モータ制御ユニット７０は、後述する車両制御ユニット７３からのモータ動力要求値に基づき制御信号を設定し、このモータ動力要求値が得られるようにインバータ６４，６５に制御信号を出力する。また、電気自動車には、バッテリ６８の充電状態ＳＯＣ、電流、電圧、温度等を監視するバッテリ制御ユニット７１が設けられている。さらに、電気自動車には、エンジン１１のトルクや回転数(回転速度)を制御するエンジン制御ユニット７２が設けられている。エンジン制御ユニット７２は、車両制御ユニット７３からのエンジン動力要求値に基づき制御信号を設定し、このエンジン動力要求値が得られるように図示しないスロットルバルブやインジェクタ等に制御信号を出力する。

そして、各制御ユニット７０〜７２を統括的に制御するとともに、アクチュエータ３２，４０，５１やトランスファクラッチ６３等を制御するため、電気自動車には車両制御ユニット７３が設けられている。車両制御ユニット７３には、セレクトレバーの操作状況を検出するインヒビタスイッチ７４、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルペダルセンサ７５、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキペダルセンサ７６、車速を検出する車速センサ７７等が接続されている。車両制御ユニット７３は、各種センサ７４〜７７からの情報に基づき車両状態(要求駆動力や車速等)を判定し、所定の制御プログラムやモードマップ等を用いて車両状態に応じた走行モードを設定する。なお、要求駆動力とは、乗員が車両に対して要求する駆動力であり、アクセルペダルの踏み込み量、アクセルペダルの踏み込み速度、スロットルバルブ開度、吸気管負圧等に基づき演算される。そして、車両制御ユニット７３は、車両状態および走行モードに応じたエンジン動力やモータ動力を設定し、各制御ユニット７０〜７２やアクチュエータ３２，４０，５１等に対して制御信号を出力する。なお、各制御ユニット７０〜７３は、通信ネットワーク７８を介して相互に接続されている。また、各制御ユニット７０〜７３は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等によって構成されている。

続いて、車両状態に応じて設定される各走行モードについて説明する。図３は各走行モードにおけるクラッチＣＬ１〜ＣＬ４、モータジェネレータＭ１，Ｍ２、エンジン１１の作動状態を示す説明図である。図４は各走行モードの切換順序を示す説明図である。図５(ａ)および(ｂ)はシリーズモードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図６(ａ)および(ｂ)はＥＶモードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図７(ａ)および(ｂ)はＰＳ１モードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図８(ａ)および(ｂ)はＰＳ２モードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図９(ａ)および(ｂ)はＯＤ１モードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図１０(ａ)および(ｂ)はＯＤ２モードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。図１１(ａ)および(ｂ)は直結モードにおける駆動装置１０の作動状態を示す概略図および共線図である。なお、図５(ａ)〜図１１(ａ)の概略図においては、ダンパ機構１４、後輪出力軸６２、トランスファクラッチ６３を省いて図示している。また、図５(ｂ)〜図１１(ｂ)の共線図において、符号Ｓ_αは第１サンギヤ１７を示し、符号Ｓ_βは第２サンギヤ１８を示し、符号Ｃはキャリア１５を示し、符号Ｒはリングギヤ２３を示している。

図３および図４に示すように、電気自動車には、走行モードとして、シリーズモード、ＥＶモード、ＰＳ１モード、ＰＳ２モード、ＯＤ１モード、ＯＤ２モードおよび直結モードの７つの走行モードが設定されている。

図３および図５に示すように、シリーズモードにおいては、クラッチＣＬ２，ＣＬ３が締結され、クラッチＣＬ１，ＣＬ４が解放される。このように、クラッチＣＬ１〜ＣＬ４を制御することにより、前輪出力軸３５にモータジェネレータＭ１が接続される一方、前輪出力軸３５から動力分割機構１２が切り離される。また、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とが締結されるため、動力分割機構１２を介してエンジン１１とモータジェネレータＭ２とは直結された状態となる。このシリーズモードは、例えば低車速領域かつ要求駆動力が大きい場合に設定される走行モードとなっている。シリーズモードを設定することにより、エンジン動力によってモータジェネレータＭ２を発電させながら、モータジェネレータＭ１のモータ動力を用いた走行が可能となる。これにより、モータジェネレータＭ１に多くの電力を供給することができ、大きなモータトルクを得ることが可能となる。なお、シリーズモードにおいては、前輪出力軸３５から動力分割機構１２が切り離されるため、停車時においてもモータジェネレータＭ２による発電が可能となる。また、シリーズモードでの走行中に要求駆動力が低下した場合には、モータジェネレータＭ２の発電を停止させるＥＶモードに切り換えられる。図３および図６に示すように、ＥＶモードにおいては、クラッチＣＬ２が締結され、クラッチＣＬ１，ＣＬ３，ＣＬ４が解放される。このＥＶモードを設定することにより、要求駆動力の低下に伴ってエンジン１１を停止させることができ、電気自動車のエネルギー効率を向上させることが可能となる。

図３および図７に示すように、パワースプリットモードとも呼ばれるＰＳ１モードにおいては、クラッチＣＬ１，ＣＬ２が締結され、クラッチＣＬ３，ＣＬ４が解放される。このように、クラッチＣＬ１〜ＣＬ４を制御することにより、前輪出力軸３５にモータジェネレータＭ１が接続されるとともに、前輪出力軸３５に動力分割機構１２が接続される。また、第２サンギヤ１８およびリングギヤ２３の拘束が解かれるため、動力分割機構１２を介してエンジン動力はリングギヤ２３とモータジェネレータＭ２とに分配され、モータジェネレータＭ２の回転数を制御することでリングギヤ２３の無段変速が可能となる。このＰＳ１モードは、例えば低中車速領域かつ要求駆動力が大きい場合に設定される走行モードとなっている。ＰＳ１モードを設定することにより、エンジン動力を無段変速させながら前輪出力軸３５に伝達するとともに、モータジェネレータＭ１のモータ動力を前輪出力軸３５に伝達しながら、電気自動車を走行させることが可能となる。また、ＰＳ１モードでの走行中に高車速領域に達した場合には、前輪出力軸３５からモータジェネレータＭ１を切り離して走行するＰＳ２モードに切り換えられる。図３および図８に示すように、ＰＳ１モードからＰＳ２モードに切り換える際には、ＰＳ１モードの状態からクラッチＣＬ２が解放されるとともにモータジェネレータＭ１が停止される。このＰＳ２モードを設定することにより、高車速領域においてモータジェネレータＭ１を駆動輪４２ｆ，４２ｒから切り離すことが可能となる。これにより、モータジェネレータＭ１の引きずり損失を解消することができ、電気自動車のエネルギー効率を向上させることが可能となる。

図３および図９に示すように、オーバードライブモードとも呼ばれるＯＤ１モードにおいては、クラッチＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ４が締結され、クラッチＣＬ３が解放される。これにより、前輪出力軸３５にモータジェネレータＭ１が接続されるとともに、前輪出力軸３５に動力分割機構１２が接続される。また、第２サンギヤ１８がケース２６に固定されることから、エンジン動力を固定変速比で増速してリングギヤ２３に伝達することが可能となる。このＯＤ１モードは、例えば中車速領域かつ要求駆動力が小さい場合に設定される走行モードとなっている。ＯＤ１モードを設定することにより、エンジン動力を増速させながら前輪出力軸３５に伝達するとともに、モータジェネレータＭ１のモータ動力を前輪出力軸３５に伝達しながら、電気自動車を走行させることが可能となる。また、ＯＤ１モードでの走行中に高車速領域に達した場合には、前輪出力軸３５からモータジェネレータＭ１を切り離して走行するＯＤ２モードに切り換えられる。図３および図１０に示すように、ＯＤ１モードからＯＤ２モードに切り換える際には、ＯＤ１モードの状態からクラッチＣＬ２が解放されるとともにモータジェネレータＭ１が停止される。このＯＤ２モードを設定することにより、高車速領域においてモータジェネレータＭ１を駆動輪４２ｆ，４２ｒから切り離すことが可能となる。これにより、モータジェネレータＭ１の引きずり損失を解消することができ、電気自動車のエネルギー効率を向上させることが可能となる。

図３および図１１に示すように、直結モードにおいては、クラッチＣＬ１，ＣＬ３が締結され、クラッチＣＬ２，ＣＬ４が解放される。これにより、前輪出力軸３５に動力分割機構１２が接続される。また、第２サンギヤ１８とリングギヤ２３とが締結されることから、動力分割機構１２を介してエンジン１１とモータジェネレータＭ２とは直結された状態となる。この直結モードは、例えば高車速領域かつ要求駆動力が大きい場合に設定される走行モードとなっている。直結モードを設定することにより、前述したＯＤ１モードやＯＤ２モードよりも変速比を増大つまりダウンシフトさせることが可能となる。すなわち、直結モードにおいては、エンジン動力を等速で前輪出力軸３５に伝達することができるため、大きな駆動力で電気自動車を走行させることが可能となる。なお、高車速領域で実行される直結モードにおいては、前述したＰＳ２モードやＯＤ２モードと同様に、駆動輪４２ｆ，４２ｒからモータジェネレータＭ１が切り離される。

以下、ＥＶモードおよびシリーズモードにおけるモータジェネレータＭ１の回生制御について説明する。このモータジェネレータＭ１の回生制御は、モータ制御ユニット７０および車両制御ユニット７３によって実行される。ここで、図１２は回生制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図１２には、アクセルペダルの踏み込み(アクセル操作)を解除する状況がアクセルＯＦＦとして示され、ブレーキペダルの踏み込み(ブレーキ操作)を解除する状況がブレーキＯＦＦとして示されている。また、アクセル操作が解除されたか否かは、アクセルペダルセンサ７５によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量に基づき判定される。この場合において、アクセルペダルの踏み込み量がゼロとなる場合に、アクセル操作が解除されたと判定しても良く、アクセルペダルの踏み込み量がゼロ以外の所定値を下回る場合に、アクセル操作が解除されたと判定しても良い。同様に、ブレーキ操作が解除されたか否かは、ブレーキペダルセンサ７６によって検出されるブレーキペダルの踏み込み量に基づき判定される。この場合において、ブレーキペダルの踏み込み量がゼロとなる場合に、ブレーキ操作が解除されたと判定しても良く、ブレーキペダルの踏み込み量がゼロ以外の所定値を下回る場合に、ブレーキ操作が解除されたと判定しても良い。

図１２に示すように、ステップＳ１０では、セレクトレバーがＤレンジ(前進レンジ)に操作されているか否かが判定される。ステップＳ１０において、Ｄレンジが選択されていると判定された場合には、ステップＳ１１に進み、走行モードがＥＶモードまたはシリーズモードであるか否かが判定される。ステップＳ１１において、走行モードがＥＶモードまたはシリーズモードであると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、ブレーキ操作が解除されているか否かが判定される。ステップＳ１２において、ブレーキ操作が解除されていると判定された場合には、ステップＳ１３に進み、アクセル操作が解除されているか否かが判定される。ステップＳ１３において、アクセル操作が解除されていると判定された場合には、ステップＳ１４に進み、電気自動車に作用する車両減速力Ｆが算出される。なお、ステップＳ１０においてＤレンジ以外が選択されていると判定された場合や、ステップＳ１１においてＥＶモードやシリーズモード以外が設定されていると判定された場合には、再びステップＳ１０から各種条件が判定される。同様に、ステップＳ１２においてブレーキ操作が実施されていると判定された場合や、ステップＳ１３においてアクセル操作が実施されていると判定された場合にも、再びステップＳ１０から各種条件が判定される。

このように、ＥＶモードまたはシリーズモードでの前進走行中に、ブレーキ操作およびアクセル操作が解除された場合には、ステップＳ１４に進み、コースト状態の電気自動車に作用する車両減速力Ｆが算出される。このステップＳ１４においては、減速力算出部として機能する車両制御ユニット７３により、車両減速度(負側の車両加速度)ａと車重Ｗとが乗算されて車両減速力Ｆが算出される。なお、電気自動車の車両減速度ａは、車速Ｖから算出しても良く、加速度センサを用いて検出しても良い。また、車重Ｗは、電気自動車の総重量を予め設定しても良く、出力トルクや車両加速度等から実際の重量を推定しても良い。続いて、ステップＳ１５では、走行抵抗算出部として機能する車両制御ユニット７３により、車速Ｖと車重Ｗとに基づいて走行抵抗ＲＬが算出される。ここで、図１３は走行抵抗ＲＬの一例を示す線図である。図１３に示すように、走行抵抗ＲＬは、車速の上昇に伴って増大する値となっている。なお、ステップＳ１５で算出される走行抵抗ＲＬとは、転がり抵抗Ｒａと空気抵抗Ｒｂとを合算した走行抵抗である。すなわち、ステップＳ１５で算出される走行抵抗ＲＬとは、勾配抵抗を合算していない平坦路での走行抵抗となっている。なお、転がり抵抗Ｒａについては、例えば、以下の式(１)を用いて算出することが可能である。また、空気抵抗Ｒｂについては、例えば、以下の式(２)を用いて算出することが可能である。以下の式(１)および(２)において、μａは転がり抵抗係数であり、Ｗは車重であり、μｂは空気抵抗係数であり、Ａは前面投影面積であり、Ｖは車速である。
Ｒａ＝μａ×Ｗ …(１)
Ｒｂ＝μｂ×Ａ×Ｖ^２ …(２)

続いて、ステップＳ１６では、車両減速力Ｆの絶対値|Ｆ|が、走行抵抗ＲＬを下回るか否かが判定される。ステップＳ１６において、絶対値|Ｆ|が走行抵抗ＲＬを下回ると判定された場合には、ステップＳ１７に進み、走行抵抗ＲＬから絶対値|Ｆ|を減算してトルク補正値ΔＴが算出される。続いて、ステップＳ１８では、トルク補正値ΔＴに基づいてモータジェネレータＭ１の目標回生トルクＴｒが設定される。すなわち、ステップＳ１８においては、回生トルク設定部として機能する車両制御ユニット７３により、現在の目標回生トルクＴｒにトルク補正値ΔＴが加算され、新たな目標回生トルクＴｒが設定される。なお、目標回生トルクＴｒの初期値は、車速やバッテリ６８の充電状態ＳＯＣ等に基づき設定される値となっている。前述したように、ステップＳ１８において、トルク補正値ΔＴに基づく新たな目標回生トルクＴｒが設定されると、ステップＳ１９に進み、モータ制御部として機能するモータ制御ユニット７０により、目標回生トルクＴｒに基づいてモータジェネレータＭ１の回生制御が実行される。一方、ステップＳ１６において、絶対値|Ｆ|が走行抵抗ＲＬ以上であると判定された場合には、ステップＳ２０に進み、トルク補正値ΔＴがゼロに設定される。すなわち、絶対値|Ｆ|が走行抵抗ＲＬ以上である場合には、現在の目標回生トルクＴｒが維持されるとともに、維持された目標回生トルクＴｒに基づきモータジェネレータＭ１の回生制御が実行されることになる。

ここで、図１４(ａ)〜(ｄ)は電気自動車の様々な走行状況を示す説明図である。図１４(ａ)に示すように、電気自動車が下り坂Ｘ１を走行する場合や、図１４(ｂ)に示すように、電気自動車が滑らかな路面Ｘ２を走行する場合には、アクセルペダルが解放されても車速が低下し難い状況となっている。すなわち、図１４(ａ)および(ｂ)に示す走行状況とは、小さな車両減速力Ｆが発生している走行状況であり、図１３に符号ａで示すように、車両減速力Ｆの絶対値|Ｆ|が走行抵抗ＲＬを下回る走行状況である。この場合には、絶対値|Ｆ|と走行抵抗ＲＬとの差がトルク補正値ΔＴとして算出され、このトルク補正値ΔＴだけ目標回生トルクＴｒが増加して設定される。すなわち、走行抵抗ＲＬ相当の車両減速力Ｆが得られるように、モータジェネレータＭ１の目標回生トルクＴｒが引き上げられる。

このように、走行抵抗ＲＬに基づいて目標回生トルクＴｒを設定することにより、低車速領域においては走行抵抗ＲＬ相当の小さな車両減速力Ｆを発生させることができ、高車速領域においては走行抵抗ＲＬ相当の大きな車両減速力Ｆを発生させることができる。すなわち、如何なる車速領域でアクセル操作が解除された場合であっても、乗員に対して適切な減速感を与えることができるため、乗員の不要なブレーキ操作を抑制することが可能となり、摩擦ブレーキ(ディスクブレーキやドラムブレーキ等)の作動を抑えることが可能となる。これにより、コースト時においてモータジェネレータＭ１の回生量を増大させることができ、電気自動車のエネルギー効率を向上させることが可能となる。

一方、図１４(ｃ)に示すように、電気自動車が上り坂Ｘ３を走行する場合や、図１４(ｄ)に示すように、電気自動車が荒れた路面Ｘ４を走行する場合には、アクセルペダルの解放に伴って車速が低下し易い状況となっている。すなわち、図１４(ｃ)および(ｄ)に示す走行状況とは、大きな車両減速力Ｆが発生している走行状況であり、図１３に符号ｂで示すように、車両減速力Ｆの絶対値|Ｆ|が走行抵抗ＲＬを上回る走行状況である。この場合には、トルク補正値ΔＴをゼロに設定することにより、現在の目標回生トルクＴｒが維持されている。すなわち、車両減速力Ｆの絶対値|Ｆ|が走行抵抗ＲＬを上回る状態とは、既に十分な減速感から乗員のブレーキ操作が抑制された状態であるため、現在の目標回生トルクＴｒを増加させずに維持するようにしている。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、ハイブリッド型電気自動車の駆動装置１０に本発明を適用しているが、これに限られることはなく、動力源としてモータジェネレータのみを備える電気自動車の駆動装置に本発明を適用しても良い。また、図示する駆動装置１０は、所謂シリーズパラレル方式のハイブリッド型電気自動車に搭載される駆動装置であるが、これに限られることはなく、シリーズ方式やパラレル方式のハイブリッド型電気自動車に搭載される駆動装置に本発明を適用しても良い。

前述の説明では、走行抵抗ＲＬとして、勾配抵抗を合算していない平坦路での走行抵抗を用いているが、これに限られることはない。例えば、走行抵抗ＲＬとしては、転がり抵抗Ｒａと空気抵抗Ｒｂとを合算するだけでなく、更に所定勾配での勾配抵抗を合算した走行抵抗を用いても良い。また、前述の説明では、トルク補正値ΔＴに基づき目標回生トルクＴｒを増加補正しているが、これに限られることはない。例えば、トルク補正値ΔＴを用いることなく、走行抵抗ＲＬと一致するように目標回生トルクＴｒを直に設定しても良い。さらに、前述の説明では、ＥＶモードおよびシリーズモードの双方の走行モードにおいて、走行抵抗ＲＬに基づき目標回生トルクＴｒを設定しているが、これに限られることはない。例えば、ＥＶモードが選択された場合にのみ走行抵抗ＲＬに基づき目標回生トルクＴｒを設定しても良く、シリーズモードが選択された場合にのみ走行抵抗ＲＬに基づき目標回生トルクＴｒを設定しても良い。さらに、ＥＶモードやシリーズモード以外の走行モードにおいて、走行抵抗ＲＬに基づき目標回生トルクＴｒを設定しても良い。

前述の説明では、モータ制御ユニット７０をモータ制御部として機能させ、車両制御ユニット７３を減速力算出部、走行抵抗算出部および回生トルク設定部として機能させているが、これに限られることはない。例えば、減速力算出部、走行抵抗算出部および回生トルク設定部を、複数の制御ユニットに分けて構成しても良い。また、１つの制御ユニットを、モータ制御部、減速力算出部、走行抵抗算出部および回生トルク設定部として機能させても良い。

１０ 駆動装置
４２ｆ，４２ｒ 駆動輪
７０ モータ制御ユニット(モータ制御部)
７３ 車両制御ユニット(走行抵抗算出部，回生トルク設定部，減速力算出部)
Ｍ１ 第１モータジェネレータ(モータジェネレータ)
Ｆ 車両減速力
ＲＬ 走行抵抗
ａ 車両減速度(車両加速度)
Ｖ 車速
Ｔｒ 目標回生トルク

Claims (5)

1. 駆動輪に連結されるモータジェネレータを備える電気自動車の駆動装置であって、
   乗員のアクセル操作およびブレーキ操作が解除される際に、車速に基づいて走行抵抗を算出する走行抵抗算出部と、
   前記走行抵抗に基づいて、前記モータジェネレータの目標回生トルクを設定する回生トルク設定部と、
   前記目標回生トルクに基づいて、前記モータジェネレータを回生制御するモータ制御部と、を有することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
2. 請求項１記載の電気自動車の駆動装置において、
   乗員のアクセル操作およびブレーキ操作が解除される際に、車両加速度に基づいて車両減速力を算出する減速力算出部を有し、
   前記回生トルク設定部は、前記車両減速力の絶対値が前記走行抵抗を下回る場合に、前記走行抵抗に基づいて前記目標回生トルクを設定することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
3. 請求項２記載の電気自動車の駆動装置において、
   前記回生トルク設定部は、前記車両減速力の絶対値が前記走行抵抗を下回る場合に、前記車両減速力の絶対値と前記走行抵抗との差をトルク補正値として設定し、前記トルク補正値に基づいて前記目標回生トルクを増加させることを特徴とする電気自動車の駆動装置。
4. 請求項３記載の電気自動車の駆動装置において、
   前記回生トルク設定部は、前記車両減速力の絶対値が前記走行抵抗を上回る場合に、前記トルク補正値をゼロに設定することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気自動車の駆動装置において、
   前記走行抵抗は、平坦路での走行抵抗であることを特徴とする電気自動車の駆動装置。

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