JP2015074346A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に違和感を与えることなく、電動機からの回生制動力の出力が制限されるのを抑制する。
【解決手段】電気自動車１の制御装置としてのメインＥＣＵ１０および空調ＥＣＵ２０は、内気循環モードのもとで空調装置５０が車室内の空気調和を行っている状態で電気自動車１が降坂路を走行する際に、バッテリ４０のＳＯＣの高まり等に応じて許容充電電力Ｗｉｎが制限されるほど、外気の吸入量を増加させて内気率αを低下させるように空調装置５０を制御する（ステップＳ１１０〜Ｓ１５０）。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動軸に回生制動力を出力可能な電動機と、電動機と電力をやり取り可能なバッテリと、車室の内部および外部の少なくとも何れか一方の空気を吸入すると共にバッテリからの電力を消費して車室内の空気調和を行う空調装置とを含む車両の制御装置に関する。

従来、この種の車両の制御装置として、運転者によりブレーキが踏み込まれた際に、ブレーキ作動値に基づいてモータ（電動機）で発生する回生電流の値を算出し、算出した回生電流の値がバッテリ電流制限値よりも大きい場合、すなわち、モータでの回生電力に余剰分（バッテリを充電して残る電力）が発生する場合には、余剰となる回生電力の全部または一部を消費するように空調システム（暖房装置および冷房装置）を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この車両の制御装置では、余剰となる回生電力を空調システムに消費させることで、バッテリ電流制限値によってモータからの回生制動力の出力が制限されるのを抑制し、運転者のブレーキ感覚を一定にすると共にブレーキパッドの摩耗を抑制している。なお、この種の車両に含まれる空調装置としては、外気導入モードと内気循環モードとのうちの何れか一方の空調モードの選択が可能なものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−３３９８１号公報 特開２０１２−１１３３２号公報

しかしながら、上記従来の車両の制御装置では、空調システムの運転間隔（デューティ比）を変更することで当該空調システムによって上記余剰電力を消費させるため、車室内の温度や空調システムから車室内に吹き出される風量等が運転者の意図に反して変化してしまい、運転者等に違和感を与えてしまうおそれがある。

そこで、本発明は、運転者に違和感を与えることなく、電動機からの回生制動力の出力が制限されるのを抑制することを主目的とする。

本発明による車両の制御装置は、
駆動軸に回生制動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力をやり取り可能なバッテリと、車室の内部および外部の少なくとも何れか一方の空気を吸入すると共に前記バッテリからの電力を消費して該車室内の空気調和を行う空調装置とを含む車両の制御装置において、
前記空調装置が前記車室内の空気調和を行っている状態で前記車両が降坂路を走行する際に、前記バッテリのＳＯＣが高いほど前記車室外の空気の吸入量を増加させるように前記空調装置を制御することを特徴とする。

この車両の制御装置は、空調装置が車室内の空気調和を行っている状態で車両が降坂路を走行する際に、バッテリのＳＯＣが高いほど車室外の空気の吸入量を増加させるように空調装置を制御する。このように、降坂路の走行中にバッテリのＳＯＣが高いほど車室外の空気の吸入量を増加させて空調装置の内気率を低下させれば、空調装置における熱交換量すなわち空調装置の負荷が増加するので当該空調装置による消費電力すなわちバッテリの放電量が増加する。これにより、運転者の制動力要求に応じて電動機から回生制動力が出力されるのに伴ってバッテリのＳＯＣが高くなりがちな降坂路の走行中にバッテリの放電を促進させてＳＯＣの高まりを抑え、バッテリのＳＯＣが高いことに起因して電動機からの回生制動力の出力が制限されるのをより良好に抑制することが可能となる。また、車室外の空気の吸入量を増加させるように空調装置を制御しても、当該空調装置は設定された状態を維持するように作動することから、車室内の空調状態（温度等）が大きく変化することはない。従って、この車両の制御装置によれば、運転者に違和感を与えることなく、電動機からの回生制動力の出力が制限されるのを抑制することが可能となる。なお、「内気率」は、例えば、空調装置が単位時間あたりに吸入する全空気量に対する内気量、すなわち車室内から吸入される空気量の割合を示す。

また、前記車両の制御装置は、前記バッテリの前記ＳＯＣに基づいて設定される該バッテリの許容充電電力の範囲内で前記車両に要求される制動力に基づいて算出される回生制動トルクが前記駆動軸に出力されるように前記電動機を制御すると共に、前記空調装置が前記車室内の空気を吸入しながら該車室内の空気調和を行っている状態で前記車両が降坂路を走行する際に、前記許容充電電力が所定値以下である場合に前記車室外の空気の吸入量を増加させるように前記空調装置を制御するものであってもよい。

本発明による車両の制御装置の説明図である。

次に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明による制御装置としてのメイン電子制御ユニット（以下、「メインＥＣＵ」という）１０および空調用電子制御ユニット（以下、「空調ＥＣＵ」という）２０の説明図である。同図に示すメインＥＣＵ１０は、走行モータＭＧを備えた車両としての電気自動車１に搭載されて車両全体を制御するものであり、空調ＥＣＵ２０は、電気自動車１に含まれる空調装置５０を制御するものである。電気自動車１は、走行モータＭＧおよび空調装置５０に加えて、走行モータＭＧを駆動するためのインバータ３０と、インバータ３０に電気的に接続されたバッテリ４０とを含む。

電気自動車１の走行モータＭＧは、インバータ３０を介してバッテリ４０と電力をやり取り可能な周知の同期発電電動機として構成され、駆動軸ＤＳに連結された駆動輪ＤＷに走行用の駆動力（駆動トルク）や回生制動力（制動トルク）を出力することができる。インバータ３０は、例えばスイッチング素子としての図示しない６個のトランジスタと、これらのトランジスタに逆方向に並列接続された図示しない６個のダイオードとを有するものであり、メインＥＣＵ１０により制御される。バッテリ４０は、例えばリチウムイオン二次電池セルまたはニッケル水素二次電池セルを複数接続することにより構成される。

空調装置５０は、図示しない車室内の空気調和（冷暖房）を行う周知のエアコンユニットとして構成される。空調装置５０は、車室内の空気（以下、「内気」という）および車室外の空気（以下、「外気」という）の少なくとも何れか一方を吸入し、吸入した内気や外気をコンプレッサやコンデンサ、エバポレータ等を含む周知の冷却サイクルや周知の電気式のヒータユニットまたはヒートポンプユニット等を用いて冷却または昇温させ、当該冷却または昇温させた空気を車室内へと送風することにより当該車室内の温度等を調整する。本実施形態において、空調装置５０のコンプレッサやヒータユニット等は、バッテリ４０からの電力により駆動され、空調装置５０は、バッテリ４０からの電力を消費しながら者室内の空気調和を行う。

空調ＥＣＵ２０には、車室内に設けられた空調オンオフスイッチからの空調オンオフ信号や、温度設定スイッチからの設定温度信号、車室内の温度を設定温度に保つと共に吹出口からの風量等をも自動的に調整する自動空調モードの実行を選択するための自動空調指示スイッチからの自動空調指令信号、内気循環モードと外気導入モードとを切り替える吸気モード切替スイッチからの吸気モード切替信号、外気温度を検出する外気温度センサからの外気温度、車室内の温度を検出する室温センサからの車室内温度、日射センサからの日射量等が入力される（各種スイッチやセンサは何れも図示せず）。また、空調ＥＣＵ２０は、メインＥＣＵ１０と通信しており、必要に応じて空調装置５０の状態に関するデータや、制御に必要なデータをメインＥＣＵ１０とやり取りする。そして、空調ＥＣＵ２０は、上述のような信号に基づいて、少なくとも車室内の温度が運転者等により設定された設定温度に保たれるように空調装置５０を制御する。更に、本実施形態において、吸気モードとして内気循環モードが選択された場合には、空調ＥＣＵ２０により設定される内気率α、すなわち単位時間あたりに空調装置５０により吸入される全空気量に対する内気量の割合に従って、内気および外気を吸入しながら車室内の空気調和を行うように空調装置５０が制御される。また、吸気モードとして外気循環モードが選択された場合、空調装置５０は、外気のみを吸入して（α＝０％）車室内の空気調和を行う。

メインＥＣＵ１０には、図示しない電圧センサにより検出されるバッテリ４０の充放電電圧（端子間電圧）Ｖｂ、図示しない電流センサにより検出されるバッテリ４０の充放電電流Ｉｂ、図示しない温度センサにより検出されるバッテリ４０の温度Ｔｂ等が入力される。メインＥＣＵ１０は、充放電電圧Ｖｂおよび充放電電流Ｉｂの少なくとも何れか一方に基づいてバッテリ４０のＳＯＣ（例えば充電率といった充電状態値）を算出したり、ＳＯＣと温度Ｔｂとに基づいてバッテリ４０の許容充電電力Ｗｉｎや許容放電電力Ｗｏｕｔを算出したりする。本実施形態において、バッテリ４０の許容充電電力Ｗｉｎは、バッテリ４０のＳＯＣが所定値以上となると、当該ＳＯＣが高いほど充電電力として小さくなる傾向に設定される。また、メインＥＣＵ１０には、例えば走行モータＭＧのロータの回転位置を検出する回転位置検出センサからの信号や走行モータＭＧの三相コイルのＵ相、Ｖ相に流れる相電流を検出する電流センサからの相電流といった走行モータＭＧの駆動制御に必要な信号が入力される。そして、メインＥＣＵ１０は、回転位置検出センサからの信号に基づいて走行モータＭＧの回転数Ｎｍ等を演算し、インバータ３０のトランジスタへのスイッチング制御信号等を出力する。

更に、メインＥＣＵ１０には、図示しないイグニッションスイッチ（スタートスイッチ）からのイグニッション信号や、図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出する図示しないアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度（アクセル操作量）Ａｃｃ、図示しないブレーキペダルの踏み込み量を検出する図示しないブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジションＢＰ、図示しない車速センサからの車速Ｖ、図示しない勾配センサからの路面勾配θ等が入力される。

上述のように構成された電気自動車１において、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれると、メインＥＣＵ１０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ４０の許容放電電力Ｗｏｕｔおよび許容充電電力Ｗｉｎの範囲内で要求トルクＴｒ＊に応じたトルクが駆動軸ＤＳに出力されるように走行モータＭＧ（インバータ３０）を制御する。一方、運転者によりブレーキペダルが踏み込まれた際には、メインＥＣＵ１０は、ブレーキペダルポジションＢＰの値に応じて電気自動車１の制動に要求される要求制動力ＢＦ＊を算出し、要求制動力ＢＦ＊と車速Ｖと予め定められた分配比とを用いて走行モータＭＧに対する要求回生制動力ＲＢＦ＊と図示しない油圧摩擦式ブレーキユニットに対する要求摩擦制動力ＦＢＦ＊とを設定する。そして、メインＥＣＵ１０は、バッテリ４０の許容放電電力Ｗｏｕｔおよび許容充電電力Ｗｉｎの範囲内で要求回生制動力ＲＢＦ＊に応じた回生制動トルクが駆動軸ＤＳに出力されるように走行モータＭＧ（インバータ３０）を制御する。

次に、電気自動車１の空調ＥＣＵ２０により実行される空調装置５０の内気率αの設定処理について説明する。空調ＥＣＵ２０は、電気自動車１の走行中に運転者により空調オンオフスイッチおよびオート空調スイッチがオンされると共に吸気モードとして内気循環モードが選択されている間、図１に示す内気率設定ルーチンを所定時間毎に繰り返し実行する。当該内気率設定ルーチンの開始に際して、空調ＥＣＵ２０は、路面勾配θおよびバッテリ４０の許容充電電力Ｗｉｎの値を入力する（ステップＳ１００）。これら路面勾配θおよび許容充電電力Ｗｉｎの値は、メインＥＣＵ１０から通信により入力される。

続いて、空調ＥＣＵ２０は、ステップＳ１００にて入力した路面勾配θに基づいて電気自動車１が降坂路を走行中であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。本実施形態では、運転者がブレーキを踏み込む頻度（走行モータＭＧから回生制動トルクが出力される頻度）が比較的増加すると推定される路面勾配（下り勾配を正とする）θの閾値が予め設定されており、ステップＳ１１０において、空調ＥＣＵ２０は、ステップＳ１００にて入力した路面勾配θが当該閾値よりも大きい場合に電気自動車１が降坂路を走行中であると判定する。ステップＳ１００にて電気自動車１が降坂路を走行中でないと判定した場合、すなわち電気自動車１が平坦路もしくは登坂路を走行中であると判定した場合には、空調ＥＣＵ２０は、空調装置５０の内気率αを基本値αｒｅｆ（例えば、５０％程度）に設定し（ステップＳ１２０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。

一方、ステップＳ１１０にて電気自動車１が降坂路を走行中であると判定した場合、空調ＥＣＵ２０は、ステップＳ１００にて入力したバッテリ４０の許容充電電力Ｗｉｎの値と、予め定められた第１および第２閾値Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２の値とを比較し、許容充電電力Ｗｉｎが当該許容充電電力Ｗｉｎの最大値に対してどの程度低下しているかを判定する（ステップＳ１３０）。例えば、第１閾値Ｗｉｎ１は、許容充電電力Ｗｉｎの最大値に対して２０％程度に制限された値（最大値×２０％）として定められ、第２閾値Ｗｉｎ２は、許容充電電力Ｗｉｎの最大値に対して１０％程度に制限された値（最大値×１０％）として定められる。

ステップＳ１３０にて許容充電電力Ｗｉｎが第１閾値Ｗｉｎ１よりも大きいと判定した場合、空調ＥＣＵ２０は、内気率αを基本値αｒｅｆに設定し（ステップＳ１２０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。一方、ステップＳ１３０にて許容充電電力Ｗｉｎが第１閾値Ｗｉｎ１以下であると共に第２閾値Ｗｉｎ２よりも大きいと判定した場合、空調ＥＣＵ２０は、内気率αを基本値αｒｅｆよりも小さい第１制限値α１（例えば、２５％）に設定し（ステップＳ１４０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。また、ステップＳ１３０にて許容充電電力Ｗｉｎが第２閾値Ｗｉｎ２以下であると判定した場合、空調ＥＣＵ２０は、内気率αを第１制限値α１よりも小さい第２制限値α２（例えば、０％）に設定し（ステップＳ１５０）、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。

上述のような内気率設定ルーチンが実行されることにより、内気循環モードのもとで車室内の温度を設定温度に保つように空調装置５０が車室内の空気調和を行っている状態で電気自動車１が降坂路を走行する際に、空調ＥＣＵ２０は、バッテリ４０のＳＯＣの高まり等に応じて許容充電電力Ｗｉｎが制限されるほど、すなわちＳＯＣが高いほど、外気の吸入量を増加させて内気率αを低下させるように空調装置５０を制御する。このように、降坂路の走行中にバッテリ４０のＳＯＣが高いほど（許容充電電力Ｗｉｎが充電電力として小さいほど）外気の吸入量を増加させて空調装置５０の内気率αを低下させれば、内気と外気との温度差に起因して空調装置５０における熱交換量すなわち空調装置５０の負荷が増加するので当該空調装置５０による消費電力すなわちバッテリ４０の放電量が増加する。

これにより、運転者のブレーキ操作（制動力要求）に応じてモータＭＧから回生制動トルクが出力されるのに伴ってバッテリ４０のＳＯＣが高くなりがちな降坂路の走行中にバッテリ４０の放電を促進させてＳＯＣの高まりを抑え、バッテリ４０のＳＯＣが高いこと、すなわち許容充電電力Ｗｉｎが充電電力として小さくなることに起因してモータＭＧからの回生制動トルクの出力が制限されるのをより良好に抑制することが可能となる。従って、ブレーキ操作に対する制動力の不足感を運転者に与えてしまうのを抑制することができる。また、外気の吸入量を増加させて内気率αを低下させるように空調装置５０を制御しても、当該空調装置５０は設定温度を保つように作動する（制御される）ことから、車室内の空調状態（温度や風量等）が大きく変化することはない。この結果、運転者に違和感を与えることなく、モータＭＧからの回生制動トルクの出力が制限されるのを抑制することが可能となる。

以上説明したように、この電気自動車１の制御装置としてのメインＥＣＵ１０および空調ＥＣＵ２０は、空調装置５０が車室内の空気調和を行っている状態で電気自動車１が降坂路を走行する際に、バッテリ４０のＳＯＣが高いほど、すなわちＳＯＣの高まり等に応じて許容充電電力Ｗｉｎが制限されるほど、外気の吸入量を増加させて内気率αを低下させるように空調装置５０を制御する。これにより、運転者に違和感を与えることなく、モータＭＧからの回生制動トルクの出力が制限されるのを抑制することが可能となる。

なお、上述の内気率設定ルーチンのステップＳ１３０では、バッテリ４０のＳＯＣと予め定められたＳＯＣ用の複数の閾値とを比較し、ＳＯＣが各閾値以上である場合に、ＳＯＣが高いほど内気率αを基本値αｒｅｆよりも小さく設定してもよい。また、本発明の適用対象は、上述のような１モータ式の電気自動車１に限られるものではなく、本発明は、駆動軸に回生制動力（回生制動トルク）を出力可能なモータを含む車両であれば、エンジンを含むパラレル式、シリーズ式、またはシリーズパラレル式のハイブリッド車両に適用されてもよい。この場合、空調装置は、エンジンの冷却水との熱交換により内気または外気を昇温可能な熱交換器を含むものであってもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車の製造産業等において利用可能である。

１ 電気自動車、１０ メイン電子制御ユニット、２０ 空調用電子制御ユニット、３０ インバータ、４０ バッテリ、５０ 空調装置。

Claims (1)

1. 駆動軸に回生制動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力をやり取り可能なバッテリと、車室の内部および外部の少なくとも何れか一方の空気を吸入すると共に前記バッテリからの電力を消費して該車室内の空気調和を行う空調装置とを含む車両の制御装置において、
   前記空調装置が前記車室内の空気調和を行っている状態で前記車両が降坂路を走行する際に、前記バッテリのＳＯＣが高いほど前記車室外の空気の吸入量を増加させるように前記空調装置を制御することを特徴とする車両の制御装置。

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