JP2015131559A - 電動車両の制動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチバック状態のときだけ充電マージン部分に充電を行うようにしていた場合に、バッテリが過充電状態になることを確実に防止する。【解決手段】バッテリ７の蓄電量（ＳＯＣ）が所定の第１満充電量以上である場合（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）、シフトポジションＳＰの進行方向と電動車両（１）の進行方向とが一致する通常状態から両者が異なるスイッチバック状態となったときに（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、回生制動力（Ｔｒ）を禁止する原則制御（ステップＳＴ５）から回生制動力（Ｔｒ）を許可する例外制御（ステップＳＴ７）に切り替え、さらに当該例外制御を行っている状態においてバッテリ７の蓄電量（ＳＯＣ）が第１満充電量よりも大きな第２満充電量以上となったときに（ステップＳＴ１１：Ｙｅｓ）、回生制動力（Ｔｒ）を低減させるとともに摩擦制動力（Ｔｂ）を増大させる（ステップＳＴ１３）。【選択図】図７

Description

本発明は、運転者の操作から独立して制動力を制御可能なブレーキ・バイ・ワイヤ形式の摩擦制動手段と回生制動力を発生させるモータ・ジェネレータとを備えた電動車両の制動制御装置に関する。

運転者の制動操作に依存せずに電子制御により、摩擦制動手段による通常制動とモータ・ジェネレータによる回生制動とを可能とし、且つＡＢＳ（Antilock Brake System）またはＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）制御が可能なブレーキ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このブレーキ装置は、ペダル反力発生装置であるペダルシミュレータを併用したモータ駆動タンデムシリンダにＡＢＳ油圧ユニットまたはＶＳＡ油圧ユニットを組み合わせた構成とされている。

このブレーキ装置の制御部は、運転者による制動操作量（ブレーキペダル踏み込み量）に応じたブレーキ液圧の規範値を目標ブレーキ液圧に設定し、モータ駆動シリンダを駆動することにより、運転者が要求する液圧をホイールシリンダに発生させる。また、車両が電気自動車またはハイブリッド車である場合には、モータ・ジェネレータに回生制動力を発生させることがあり、回生制動を行う場合には、運転者が要求する制動力に対する摩擦制動力と回生制動力との配分制御が行われる。

燃費向上の観点からは、回生制動は頻繁にかつ大きな配分で行われることが望ましい。ところが、充電直後や長い下り坂を走行するときに回生制動を継続すると、バッテリが満充電となり、過充電によってバッテリを劣化させることになりかねない。そこで、バッテリが満充電になったときには回生制動に制限を加えることでバッテリの過充電を防止している。一方、満充電のときに一律に回生制動が制限されると、例えばＲポジション（後退）で車両が後退しているときに運転者が変速機の操作レバーを操作してＤポジションなどの前進ポジションに切り替えた場合に、制動力が発生しないために減速加速度が抜けたような運転フィールとなってしまう。

そこで本出願人は、坂路の走行中にバッテリが満充電状態である場合は、回生制動を禁止して摩擦制動により制動力を発生させる原則制御と、回生制動の禁止を解除して回生制動により制動力を発生させる例外制御とのいずれかにより制動力を制御し、運転者の操作を原因として、車両の移動方向が後退方向で且つシフトポジションが前進ポジションのスイッチバック状態となった場合には、制動力の制御を原則制御から例外制御に切り替えて回生制動を行うようにした発明を提案している（特許文献１参照）。

また、特許文献１は、スイッチバック状態となった場合であってもバッテリが過充電になるようにすることの他、バッテリの電気化学的満充電状態の蓄電量よりも小さい蓄電量で満充電状態とみなし、このみなし満充電から電気化学的満充電までの充電マージンを通常時（原則制御が行われるとき）にはバッテリに残しておき、スイッチバック状態となって例外制御が行われるときにはこの充電マージンを使用する（充電マージン部分に充電する）ことで過充電を防止することなども開示している。

国際公開第２０１３／０８４６８２号

しなしながら、充電マージンを設けておいた場合でも、登坂路で車両が低速でずり下がるような状態で回生制動が行われると、わずかな大きさではあるが回生電力が発生し、この状態が長時間継続するとバッテリが過充電になる虞がある。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、車両の実際の進行方向とシフトポジションの進行方向とが異なるスイッチバック状態のときだけ充電マージン部分に充電を行うようにしていた場合に、バッテリが過充電状態になることを確実に防止できる電動車両の制動制御装置を提供することを目的とする。

このような課題は、本発明の一側面によれば、運転者のブレーキ操作に関わらずに車輪（４）に摩擦制動力（Ｔｂ）を発生させる摩擦制動手段（５、２１）と、バッテリ（７）からの電力供給によって駆動されて車輪（４）に駆動力（Ｔｄ）を発生させるとともに、車輪（４）の回転エネルギーを前記バッテリ（７）に回収する回生電力に変換することで車輪（４）に回生制動力（Ｔｒ）を発生させるモータ・ジェネレータ（２）と、前記摩擦制動手段（５、２１）の前記摩擦制動力（Ｔｂ）ならびに前記モータ・ジェネレータ（２）の前記駆動力（Ｔｄ）および前記回生制動力（Ｔｒ）を制御する制駆動力制御手段（８、２０）と、前記バッテリ（７）の蓄電量（ＳＯＣ）を検出する蓄電量検出手段（２５）とを備えた電動車両（１）の制動制御装置であって、前記制駆動力制御手段（８、２０）は、前記バッテリ（７）の蓄電量（ＳＯＣ）が所定の第１満充電量以上である場合（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）、前記回生制動力（Ｔｒ）を禁止して前記摩擦制動力（Ｔｂ）により制動力を発生させる原則制御（ステップＳＴ５）と、前記回生制動力（Ｔｒ）を許可して前記回生制動力（Ｔｒ）により制動力を発生させる例外制御（ステップＳＴ７）とのいずれか一方の制御により前記制動力を発生させ、前記バッテリ（７）の蓄電量（ＳＯＣ）が所定の第１満充電量以上である場合（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）、シフトポジション（ＳＰ）の進行方向と前記電動車両の進行方向とが一致する通常状態から両者が異なるスイッチバック状態となったときに、前記原則制御から前記例外制御に切り替え、さらに当該例外制御を行っている状態において前記バッテリ（７）の蓄電量（ＳＯＣ）が前記第１満充電量よりも大きな第２満充電量以上となったときに（ステップＳＴ１１：Ｙｅｓ）、前記回生制動力（Ｔｒ）を低減させるとともに前記摩擦制動力（Ｔｂ）を増大させる（ステップＳＴ１３）ことを特徴とする電動車両の制御装置を提供することにより達成される。

この電動車両の制御装置によれば、スイッチバック状態のときにはバッテリの蓄電量が所定の第１満充電量以上である場合であっても、例外制御を行って充電マージン部分に充電を行うことで回生制動力を発生させ、第１満充電量よりも大きな第２満充電量以上となったときには、回生制動力を低減させることでバッテリが過充電状態になることを確実に防止できる。

また、本発明の一側面によれば、前記制駆動力制御手段は、前記例外制御により前記制動力を発生させている状態において前記バッテリ（７）の蓄電量（ＳＯＣ）が前記第１満充電量よりも大きな第２満充電量以上となった場合、前記回生制動力（Ｔｒ）を徐々に低減させる構成とすることができる。

回生制動力の低減と摩擦制動力の増大とを同時に同じ量だけ変化させることは難しく、両者変化時期または変化量に差が生じると、制動力が変化してしまう。そこで、このような構成とすることにより、回生制動力のみにより制動力を発生させている状態から摩擦制動力によっても制動力を発生させる状態に移行する際に、制動力の急激な変化を防止してトルクショック（前後加速度の急激な変化）が生じることを抑制できる。

このように本発明によれば、電動車両の実際の進行方向とシフトポジションの進行方向とが異なるスイッチバック状態のときだけ充電マージン部分に充電を行うようにしていた場合に、バッテリが過充電状態になることを確実に防止できる電動車両の制動制御装置を提供することができる。

本発明が適用された電動車両の制御装置のブロック図 充電直後にスイッチバック状態を経て前進したときの動作を示すタイムチャート 蓄電率と第１回生電力制限値との関係を示すグラフ 蓄電率と第２回生電力制限値との関係を示すグラフ 登坂路を前進走行していた自動車が後退して降坂したときの動作を示すタイムチャート 登坂路を後退していた自動車が前進して登坂したときの動作を示すタイムチャート 図１に示すブレーキ装置による回生トルクの配分制御のフローチャート

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。

本明細書では、加速、減速、加速力、減速力、加速度、減速度などは、操作レバーにより選択されたシフトポジションＳＰの進行方向（以下、単に「操作レバーの進行方向」という。）を基準とするものとする。例えば、操作レバーがＤ（ドライブ）ポジション（操作レバーの進行方向は前方）にある状態で電動車両（以下、単に自動車１と記す。）が後退中（実際の進行方向は後方）に、マイナスの車速Ｖｓが０に近づくときは、自動車１は（前方へ）加速していると表現する。

また、駆動や駆動力は、原則的には自動車１を動かそうとする動作や動かそうとする力であり、制動や制動力は、原則的には自動車１を停止させようとする動作や停止させようとする力であるが、例外的に操作レバーの進行方向を基準としてこれらを用いることがある。例えば、操作レバーがＤ（ドライブ）ポジションにあるときには、原則に従い、モータ・ジェネレータ２による前方への加速や加速力を駆動や駆動力と言い、モータ・ジェネレータ２やブレーキ装置による後方への加速（本明細書に表示法に従えば減速）や加速力（同じく減速力）を制動や制動力と言う。一方、例えば操作レバーがＤ（ドライブ）ポジションにあるにも拘わらず自動車１が後退しているときなど、操作レバーの進行方向と自動車１の実際の進行方向とが相反するスイッチバック状態においては、操作レバーの進行方向と逆方向に回転しているモータ・ジェネレータ２の回生トルクＴｒによる制動や制動力（請求項１の回生制動力に対応する。）、および摩擦ブレーキ５による制動や制動力（請求項１の摩擦制動力に対応する。）を駆動や駆動力と言うことがある。

図１は、この実施形態に係る自動車１の概略ブロック図である。自動車１は、動力を発生するモータ・ジェネレータ２を備え、モータ・ジェネレータ２の回転軸は、トランスミッション３等を介して車輪４に接続される。車輪４には、摩擦制動力を発生させるための摩擦ブレーキ５が付設されている。

モータ・ジェネレータ２には、３相の結線を介してインバータ６（電力変換装置）が接続され、インバータ６には、バッテリ７が接続されるとともに、インバータ６を駆動制御してモータ・ジェネレータ２を制御するモータＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）８が接続される。

バッテリ７は、エネルギーストレージであり、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池またはキャパシタ等を利用することができる。この実施形態では、リチウムイオン二次電池を利用している。

バッテリ７には、充放電電流を制御する充放電回路２２が内蔵されている。この充放電回路２２の充放電電流を制御するとともに、バッテリ７の蓄電状態である蓄電率ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検出するＳＯＣ検出部２５と充電電流（回生電力）を制限する回生制限部２６とを備えるバッテリＥＣＵ９が、前記バッテリ７に接続されている。バッテリＥＣＵ９で検出されたバッテリ７の蓄電率ＳＯＣ等はモータＥＣＵ８に供給される。

モータＥＣＵ８には、操作量センサ１２によりアクセル操作量Ａとして検出されたアクセルペダル１０の操作量や、操作量センサ１４によりブレーキ操作量Ｂとして検出されたブレーキペダル１３の操作量、シフトポジションセンサ１６によりシフトポジションＳＰとして検出されたセレクトレバー１５の操作位置、車速センサ１７により検出された車速Ｖｓ、モータ・ジェネレータ２を構成するレゾルバ等の回転数センサにより検出されたモータ回転数Ｎｍおよびモータ回転方向Ｍｄ等がそれぞれ供給される。なお、シフトポジションＳＰは、Ｐ（Ｐａｒｋｉｎｇ）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジション、Ｄ（ドライブ）ポジションおよびＢ（ブレーキ）ポジションを含む。モータ回転方向Ｍｄは、正転（前進）、停止および逆転（後退）を含む。

モータＥＣＵ８には、さらにブレーキＥＣＵ２０が接続される。ブレーキＥＣＵ２０は、操作量センサ１４から供給されるブレーキ操作量Ｂなどに基づいて液圧モジュレータ２１を駆動し、摩擦ブレーキ５を介して車輪４に摩擦制動力を発生させる。ブレーキＥＣＵ２０は、液圧モジュレータ２１を駆動することで運転者のブレーキ操作に関わらずに車輪４に摩擦制動力を発生させることができるブレーキ・バイ・ワイヤを構成する。

モータＥＣＵ８は、シフトポジションＳＰおよびアクセル操作量Ａなどに応じてモータ・ジェネレータ２に発生させるべき駆動力（力行トルクＴｄおよび回生トルクＴｒを含む）を設定してモータ・ジェネレータ２を駆動制御するとともに、ブレーキＥＣＵ２０との協調制御により、モータ・ジェネレータ２を発電機として作動させ、車輪４に回生制動力を発生させた場合には、バッテリＥＣＵ９との協調制御により、モータ・ジェネレータ２の回生電力を、インバータ６を通じてバッテリ７に回収させる。このようにしてモータＥＣＵ８、ブレーキＥＣＵ２０およびバッテリＥＣＵ９は、回生制動による制動力と摩擦制動による制動力との協調制御を行う。

上記のモータＥＣＵ８、バッテリＥＣＵ９、およびブレーキＥＣＵ２０の各ＥＣＵは、それぞれマイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリであるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有しており、前記ＣＰＵが前記ＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部（機能実現手段）、たとえば制御部、演算部、および処理部等として機能する。

バッテリＥＣＵ９、モータＥＣＵ８およびブレーキＥＣＵ２０は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信ネットワークに係る図示しない通信線を通じて相互にデータを利用する等、通信可能に接続されている。なお、通信ネットワークは、無線ネットワークとしてもよい。

この実施形態において、バッテリＥＣＵ９は、上述したように、バッテリ７の蓄電率ＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部２５として機能するとともに、モータ・ジェネレータ２からインバータ６を通じてバッテリ７に充電される回生電流（回生電力）を制限する回生制限部２６等として機能する。

モータＥＣＵ８は、蓄電率ＳＯＣに基づいてバッテリ７が満充電状態であるか否かを判定する満充電状態判定部２３として機能し、さらに、満充電状態判定部２３の判定結果等に基づき、自動車１に対する制動力の制御を行う制動力制御部２４等として機能する。満充電状態判定部２３は、バッテリＥＣＵ９に設けてもよいし、バッテリＥＣＵ９の回生制限部２６は、モータＥＣＵ８に設けてもよい。

ここで、モータＥＣＵ８の制動力制御部２４は、基本的には、走行中にバッテリ７が満充電状態でない場合は、モータ・ジェネレータ２の回生制動により自動車１に対して制動力を付与する一方、走行中にバッテリ７が満充電状態である場合は、モータ・ジェネレータ２の回生制動を禁止して摩擦ブレーキ５による摩擦制動により自動車１に対して制動力を付与する原則制御と、回生制動を許可して回生制動により自動車１に対し制動力を付与する例外制御とのいずれか一方の制御により制動力を発生させる。

制動力制御部２４は、自動車１の進行方向を前方から後方または後方から前方に反転させる運転者のセレクトレバー１５の操作（ＤポジションからＲポジションまたはＲポジションからＤポジションへのシフト操作）、あるいは自動車１の進行方向の反転（前進から後退または後退から前進）を原因として、自動車１の実際の進行方向とシフトポジションＳＰの進行方向とが相違するスイッチバック状態となった場合には、制動力の制御を原則制御から例外制御に切り替える機能等を有する。なお、スイッチバック状態以外の状態（自動車１の実際の進行方向とシフトポジションＳＰの進行方向とが一致する場合や、自動車１が停止している場合など。）は、通常状態と呼ぶものとする。

基本的には以上のように構成されるこの実施形態に係る自動車１の制御装置としてのモータＥＣＵ８の動作について、次に、図２のタイムチャートを参照しながら説明する。

図２のタイムチャートは、充電スタンドで充電を完了した後、自動車１を一度後退させてから停止させずにシフトポジションＳＰを前進走行に切り替えるときの各項目の変化を示しており、この過程のなかで上述したスイッチバック状態が発生している。図２のタイムチャートには、モータＥＣＵ８で検出されるシフトポジションＳＰを（ａ）に、アクセル操作量Ａを（ｂ）に、シフトポジションＳＰとアクセル操作量Ａとにより決まるドライバ要求駆動力を（ｃ）に、車速Ｖｓを（ｄ）に、自動車１の実際の進行方向に基づく走行状態を（ｅ）に、バッテリＥＣＵ９を通じてモータＥＣＵ８で検出されるバッテリ７の蓄電率ＳＯＣを（ｆ）にそれぞれ示している。

なお、（ｃ）のドライバ要求駆動力は、モータＥＣＵ８で算出されるモータトルクＭＴ（力行トルクＴｄおよび回生トルクＴｒを含む。）のことであり、この項目には、後述する最終回生電力制限値ＲＰＬに対応する回生トルク制限値を一点鎖線で示すとともに、力行および回生の別を示している。（ｅ）の自動車１の走行状態は、モータ回転方向Ｍｄに基づいて、モータ回転方向Ｍｄが正転方向であれば前進状態、モータ回転方向Ｍｄが逆転方向であれば後退状態、モータ回転数Ｎｍが０であれば停止状態となる。

まず、充電中は、（ａ）のシフトポジションＳＰがＰポジションとされ、（ｅ）の自動車１の走行状態は停止状態である。充電完了後、（ｆ）のバッテリ７の蓄電率ＳＯＣは、充電によって第１満充電状態となっている。この第１満充電状態は、バッテリ７の電気化学的満充電状態とすることもできるが、後述するスイッチバック時の回生制動により電気化学的満充電状態以上に充電した場合にはバッテリ７の劣化が早まるため、電気化学的満充電状態よりも小さい第１満充電率以上の蓄電状態であることをもって満充電とみなしたみなし満充電状態である。一方、第１満充電率よりも大きな値（本実施形態では、上記の電気化学的満充電状態の蓄電量に対応するバッテリ７の蓄電限界（１００％）よりも小さな値）に、第２満充電状態であることを判定するための第２満充電率が設定されている。

そして充電完了後に運転者が走行を開始すると、時点ｔ１において、（ａ）のシフトポジションＳＰがＲポジションに切り替えられ、（ｂ）のアクセル操作量Ａが大きくなると、（ｃ）のドライバ要求駆動力がマイナス側（後ろ向き）に大きくなる。このドライバ要求駆動力は、モータ・ジェネレータ２の逆転方向の力行トルクＴｄによって実現される。モータトルクＭＴが出力されると、（ｄ）の車速Ｖｓがマイナス側（後退方向）に大きくなり、（ｅ）の自動車１の走行状態は後退状態になる。また、（ｆ）の蓄電率ＳＯＣは若干低下する。

その後、時点ｔ２において（ｂ）のアクセル操作量Ａが０になると、（ｃ）のドライバ要求駆動力も０になり、（ｄ）の車速Ｖｓは、自動車１の慣性によって概ね一定に保たれる。この状態で時点ｔ３〜時点ｔ４にかけて運転者がシフト操作を行って（ａ）のシフトポジションＳＰがＤポジションに切り換えられると、（ｅ）の自動車１の走行状態は後退状態のままであるため、車両の実際の進行方向（後ろ向き）とシフトポジションＳＰの進行方向（前向き）とが異なるスイッチバック状態が発生する。

スイッチバック状態で時点ｔ５において運転者がアクセルペダル１０を踏み込み、（ｂ）のアクセル操作量Ａが大きくなると、（ｃ）のドライバ要求駆動力がプラス側（前向き）に大きくなる。このときモータ・ジェネレータ２は逆転していることから、（ｄ）の車速Ｖｓが０になる時点ｔ６までは、ドライバ要求駆動力は逆転中のモータ・ジェネレータ２の回生トルクＴｒによって実現される。モータ・ジェネレータ２は回生トルクＴｒを発生することにより発電し、発電した回生電力をバッテリ７に回収する。このとき、自動車１が平坦路を走行していれば、自動車１が後退したときに消費した電力量以上の回生電力量が発生することは基本的にはないが、走行路が上り勾配（車両の後方に向かって下り勾配）である場合や、自動車１を後退させたときの電力が小さく、バッテリ７の蓄電率ＳＯＣが第１満充電率を維持している場合には、（ｆ）のバッテリ７の蓄電率ＳＯＣが第１満充電率を超えることがある。詳細は後述するが、スイッチバック状態であるとき、（ｆ）のバッテリ７の蓄電率ＳＯＣが第１満充電率を超えたとしても、例外制御によって回生制動力の発生およびバッテリ７への充電は継続される。

その後、時点ｔ６において（ｄ）の車速Ｖｓが０を超え、（ｅ）の自動車１の走行状態が前進状態になると、車両の実際の進行方向（前向き）とシフトポジションＳＰの進行方向（前向き）とが同一になり、スイッチバック状態が解消される（通常状態となる）。また、（ｃ）のドライバ要求駆動力は、モータ・ジェネレータ２の正転方向の力行トルクＴｄによって実現される。そのため、（ｆ）のバッテリ７の蓄電率ＳＯＣは再び低下を始める。

その後、時点ｔ７までは、（ｂ）のアクセル操作量Ａおよび（ｃ）のドライバ要求駆動力が維持されており、（ｄ）の車速Ｖｓが高くなり、時点ｔ７で（ｂ）のアクセル操作量Ａが０になると、（ｃ）のドライバ要求駆動力も０になり、（ｄ）の車速Ｖｓは、自動車１の慣性によって概ね一定に保たれる。

図３は、バッテリ７の蓄電率ＳＯＣの値に対応する充電電流すなわち回生電力の制限値（以下、第１回生電力制限値ＲＰＬ１と記す。）を実線で示している。蓄電率ＳＯＣが０から第１満充電率までは、第１回生電力制限値ＲＰＬ１は一定の値とされ、蓄電率ＳＯＣが第１満充電率を超えると、第１回生電力制限値ＲＰＬ１は０とされている。これにより、通常状態の第１回生電力制限値ＲＰＬ１は、蓄電率ＳＯＣを第１満充電率で制限するように、言い換えれば第１満充電率からバッテリ７の蓄電限界（１００％）までを充電マージンとして残すように、回生制動を規制する。

一方、回生制動が一律に蓄電率ＳＯＣに応じて制限されると、第１満充電状態でスイッチバック状態が生じたときに、制動力が発生しないために減速加速度が抜けたような運転フィールとなってしまう。そのため、本実施形態では、回生電力量が低いと考えられる低車速時に回生制動を許容するための回生電力の制限値（以下、第２回生電力制限値ＲＰＬ２と記す。）を設定し、スイッチバック状態のときには、第１回生電力制限値ＲＰＬ１と第２回生電力制限値ＲＰＬ２とのうちのより大きな値を採用して最終回生電力制限値ＲＰＬとする。

図４は、車速Ｖｓの絶対値｜Ｖｓ｜に対応する第２回生電力制限値ＲＰＬ２を実線で示している。第２回生電力制限値ＲＰＬ２がこのように設定されることにより、スイッチバック状態のときのように比較的低い車速Ｖｓのときには、回生制動が実施されるようになる。特に、図４に示すように、車速Ｖｓの絶対値｜Ｖｓ｜が小さいときに大きな回生電力を許容することにより、スイッチバック状態から通常状態へ切り替わる際に、より正確には車速Ｖｓが所定の回生確保ＭＡＸ車速から０になるまでの間に、トルクショックを防止するのに適した摩擦制動力の緩やかな切り替えが担保される。

図２のタイムチャート中、（ｃ）のドライバ要求駆動力の項目において、１点鎖線で示す回生トルク制限値は、図３の第１回生電力制限値ＲＰＬ１に対応する値となっている。なお、（ｃ）にはプラス側のみに第１回生電力制限値ＲＰＬ１に対応する回生トルク制限値を示しているが、マイナス側にもプラス側と同じ絶対値の回生トルク制限値が存在する。

走行路が上り勾配であることなどにより、時点ｔ５から時点ｔ６までの回生制動によって（ｆ）の蓄電率ＳＯＣが第１満充電率を超えると、（ｃ）に示した回生トルク制限値は第２回生電力制限値ＲＰＬ２に対応するより小さな値になる。具体的には、回生トルク制限値は、車速Ｖｓの絶対値｜Ｖｓ｜が最も小さくなる時点ｔ６において、回生制動力を発揮し得る程度の大きさであり、車速Ｖｓの絶対値｜Ｖｓ｜が図４の停車判定車速よりも大きいときには車速Ｖｓに応じて小さくなる。

図５は、登坂路において駆動力が勾配抵抗よりも小さくなったことにより、Ｄポジションで前進走行していた自動車１が後退（ずり下がり）したときの各項目の変化を示しており、この過程のなかでも上述したスイッチバック状態が発生している。図５のタイムチャートには、シフトポジションＳＰとアクセル操作量Ａとにより決まるドライバ要求駆動力を（ａ）に、車速Ｖｓを（ｂ）にそれぞれ示している。

自動車１の走行中、（ａ）のモータ・ジェネレータ２の力行トルクＴｄによって実現されるドライバ要求駆動力が勾配抵抗と同等である時点ｔ１０から時点ｔ１１の間は、自動車１は（ｂ）の車速Ｖｓをプラス側で一定に保っている。時点ｔ１１においてドライバ要求駆動力が低下し、勾配抵抗よりも低くなると、（ｂ）の車速Ｖｓは低下し、時点ｔ１２においてマイナスになり、自動車１が後退（ずり下がり）状態となる。このとき、シフトポジションＳＰはＤポジション（前進）のままであるため、シフトポジションＳＰの進行方向と自動車１の実施の進行方向とが異なるスイッチバック状態となる。

また時点ｔ１２において車速Ｖｓがマイナスになり、（ａ）のドライバ要求駆動力がプラス側のままであることから、時点ｔ１１まで同方向のモータトルクＭＴによって実現されていたドライバ要求駆動力は、時点ｔ１２において逆転中のモータ・ジェネレータ２の回生トルクＴｒによって発揮されるように切り替わる。一方、回生トルクＴｒのみによって車速Ｖｓを０に維持することはできないため、不足する駆動力は摩擦ブレーキ５の後退を抑制しようとするブレーキトルクＴｂによって賄われる。

（ａ）に一点鎖線で示すスイッチバック状態の回生トルク制限値（第１回生電力制限値ＲＰＬ１に対応する）は、時点ｔ１２において比較的大きな値に設定される。この状態が継続し、（ｄ）の蓄電率ＳＯＣが時点ｔ１３において第１満充電率を超えると、第１回生電力制限値ＲＰＬ１が０になることから、回生トルク制限値は、第２回生電力制限値ＲＰＬ２に対応するより小さな値となる。ところが、坂道でこの状態がさらに継続すると、（ｄ）の蓄電率ＳＯＣがさらに上昇し、時点ｔ１５において第２満充電率に達する。

すると、制御ユニット１１は、回生トルク制限値が変化していなくとも、回生トルクＴｒを徐々に小さな値にしてゆくとともに、ドライバ要求駆動力が確保されるようにブレーキトルクＴｂを徐々に大きな値にしてゆき、回生トルクＴｒを０にする。（ｄ）の蓄電率ＳＯＣは、時点ｔ１５以降にも回生トルクＴｒが発生していることから、時点ｔ１５以降に若干第２満充電率よりも上昇するが、蓄電限界に至るまえに上昇が停止する。

つまり、本実施形態では、時点ｔ１３で蓄電率ＳＯＣが第１満充電率になった後にバッテリ７に充電された電力の積算値である充電電力量（充電マージン使用量）と、第２満充電率と第１満充電率との差（充電マージン）とを比較し、両者が同じ値になったときに、回生トルクＴｒを徐々に低減させている。一方、蓄電率ＳＯＣが第１満充電率になった後に、スイッチバック状態で行われる回生制動の継続時間に基づいて回生制動を規制するようにしてもよい。

図６は、登坂路で自動車１がＤポジションのまま後退（ずり下がり）している状態において、駆動力が勾配抵抗よりも大きくなったことにより、前進走行していた自動車１が前進に転じてスイッチバック状態から通常状態に移行したときの各項目の変化を示している。図６のタイムチャートにも、図５と同様に、シフトポジションＳＰとアクセル操作量Ａとにより決まるドライバ要求駆動力を（ａ）に、車速Ｖｓを（ｂ）にそれぞれ示している。

自動車１の後退（ずり下がり）中、（ａ）のドライバ要求駆動力が勾配抵抗と同等である時点ｔ２０から時点ｔ２１の間は、自動車１は（ｂ）の車速Ｖｓをマイナス側で一定に保っている。ドライバ要求駆動力は、（ｄ）の蓄電率ＳＯＣが第２満充電率以上であるため、その全量を摩擦ブレーキ５のブレーキトルクＴｂによって実現されている。時点ｔ２１においてドライバ要求駆動力が増加し、勾配抵抗よりも大きくなると、（ｂ）の車速Ｖｓは増大し、時点ｔ２３においてプラスになって自動車１が前進状態となる。このとき、自動車１の実施の進行方向とシフトポジションＳＰ（Ｄポジション）の進行方向（前進）とが一致するため、スイッチバック状態から通常状態となる。

（ａ）のドライバ要求駆動力は、時点ｔ２３よりも前であって、（ｂ）の車速Ｖｓの絶対値｜Ｖｓ｜が所定値ＴＨ以下となる時点ｔ２２までは、その全量を摩擦ブレーキ５のブレーキトルクＴｂによって実現されている。この所定値ＴＨは、逆転しているモータ・ジェネレータ２を電力供給によって正転させることができる程度に小さな値である。

一方、（ｂ）の車速Ｖｓがプラスになる時点ｔ２３においてドライバ要求駆動力の全量がブレーキトルクＴｂからモータ・ジェネレータ２の力行トルクＴｄに一気に切り替わると、トルクショックが生じることから、時点ｔ２２から時点ｔ２３にかけては、モータ・ジェネレータ２の力行トルクＴｄが出力され始める一方で、摩擦ブレーキ５のブレーキトルクＴｂが徐々に低減する。そして、（ｂ）の車速Ｖｓがプラスに転じる時点ｔ２３においてモータ・ジェネレータ２の力行トルクＴｄが駆動力の１００％を負担する。時点ｔ２３以降は、（ａ）のドライバ要求駆動力は、正転方向に回転するモータ・ジェネレータ２の力行トルクＴｄによって実現される。なお、時点ｔ２２以降は、モータ・ジェネレータ２に電力が供給されるため、（ｄ）の蓄電率ＳＯＣが徐々に低下する。

このように、蓄電率ＳＯＣが第２満充電率以上であり、回生制動が行われない場合であっても、摩擦ブレーキ５のブレーキトルクＴｂからモータ・ジェネレータ２の回生トルクＴｒへの切り替わりが瞬間的に行われるのではなく、時点ｔ２２から時点ｔ２３にかけて徐々に行われるため、切り替え時のトルクショックが抑制される。

図７は、モータＥＣＵ８、バッテリＥＣＵ９およびブレーキＥＣＵ２０により協調制御されるドライバ要求駆動力の回生トルクＴｒへの配分制御のフローチャートを示している。

モータＥＣＵ８は、操作量センサ１２、１４が検出するアクセル操作量Ａに基づいて、自動車１に要求されるドライバ要求駆動力を算出する（ステップＳＴ１）。次に、モータＥＣＵ８は、図３に示すような特性のテーブルを参照し、蓄電率ＳＯＣに応じた第１回生電力制限値ＲＰＬ１を設定する（ステップＳＴ２）。その後、モータＥＣＵ８は、蓄電率ＳＯＣが第１満充電率以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ３）。

ステップＳＴ３で蓄電率ＳＯＣが第１満充電率以上であると判定された場合（Ｙｅｓ）、モータＥＣＵ８は次に、自動車１がスイッチバック状態にあるか否かを判定する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４でスイッチバック状態でないと判定された場合（Ｎｏ）、モータＥＣＵ８は、第１回生電力制限値ＲＰＬ１を最終回生電力制限値ＲＰＬに設定する（ステップＳＴ５）。一方、ステップＳＴ４でＹｅｓと判定された場合、モータＥＣＵ８は、図４に示すような特性のテーブルを参照し、車速Ｖｓの絶対値に応じた第２回生電力制限値ＲＰＬ２を設定し（ステップＳＴ６）、第１回生電力制限値ＲＰＬ１と第２回生電力制限値ＲＰＬ２とのうち、値がより大きな方を最終回生電力制限値ＲＰＬに設定する（ステップＳＴ７）。

その後、モータＥＣＵ８は、現在行っている回生制動による回生電力が第１回生電力制限値ＲＰＬ１よりも大きいか否かを判定し（ステップＳＴ８）、この判定結果がＹｅｓの場合、回生電力から第１回生電力制限値ＲＰＬ１を減算した値を積算することで、充電マージン使用電力量ＷＨＣＨＧ、すなわち第１満充電率を超えてバッテリ７に回収された電力量を算出する。一方、ステップＳＴ８の判定結果がＮｏであった場合、モータＥＣＵ８は、充電マージン使用電力量ＷＨＣＨＧとして前回値を保持する（ステップＳＴ１０）。

次にモータＥＣＵ８は、蓄電率ＳＯＣが第２満充電率以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。ステップＳＴ１１で蓄電率ＳＯＣが第２満充電率未満であると判定された場合（Ｎｏ）、モータＥＣＵ８は、ステップＳＴ５またはステップＳＴ７で設定した最終回生電力制限値ＲＰＬの範囲内でドライバ要求駆動力を回生トルクＴｒに割り当て（ステップＳＴ１２）、上記手順を繰り返す。なお、ステップＳＴ１２においては、ステッチバック状態であったならば（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、回生トルクＴｒは０に設定され、ステッチバック状態でなかったならば（ステップＳＴ４：Ｎｏ）、回生トルクＴｒは図４の車速Ｖｓの絶対値｜Ｖｓ｜に応じた第２回生電力制限値ＲＰＬ２によって制限される。

一方、ステップＳＴ１１で蓄電率ＳＯＣが第２満充電率以上であると判定された場合（Ｙｅｓ）、モータＥＣＵ８は、ステップＳＴ５またはステップＳＴ７で設定した最終回生電力制限値ＲＰＬの範囲内で漸減させるようにドライバ要求駆動力を回生トルクＴｒに割り当て（ステップＳＴ１３）、上記手順を繰り返す。なお、ステップＳＴ１３においても、ステッチバック状態であったならば（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、回生トルクＴｒは０に設定され、ステッチバック状態でなかったならば（ステップＳＴ４：Ｎｏ）、回生トルクＴｒは図４の車速Ｖｓの絶対値｜Ｖｓ｜に応じた第２回生電力制限値ＲＰＬ２によって制限されるとともに、経時的な漸減処理を施される。

ステップＳＴ３に戻り、蓄電率ＳＯＣが第１満充電率未満であると判定された場合（Ｎｏ）、モータＥＣＵ８は、第１回生電力制限値ＲＰＬ１を最終回生電力制限値ＲＰＬに設定し（ステップＳＴ１４）、充電マージン使用電力量ＷＨＣＨＧをリセットする（ステップＳＴ１５）。その後、モータＥＣＵ８は、ステップＳＴ１４で設定した最終回生電力制限値ＲＰＬの範囲内でドライバ要求駆動力を回生トルクＴｒに割り当て（ステップＳＴ１６）、上記手順を繰り返す。なお、ステップＳＴ１６においては、回生トルクＴｒは図５の（ａ）に示した比較的大きな回生トルク制限値によって制限される。

このように、バッテリ７の蓄電率ＳＯＣが第１満充電率以上である場合（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）、スイッチバック状態である場合には（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、図４の車速Ｖｓの絶対値｜Ｖｓ｜に応じた第２回生電力制限値ＲＰＬ２を用いずにステップＳＴ５で最終回生電力制限値ＲＰＬを設定する原則制御から、第２回生電力制限値ＲＰＬ２を用いてステップＳＴ７で最終回生電力制限値ＲＰＬを設定する例外制御に切り替え、さらに例外制御を行っている状態においてバッテリ７の蓄電率ＳＯＣが第１満充電率よりも大きな第２満充電率以上となったときには（ステップＳＴ１１：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１３において回生トルクＴｒを漸減させるとともにブレーキトルクＴｂを漸増させることにより、回生トルクＴｒを有効に利用しつつ、バッテリ７が過充電状態になることを確実に防止することができる。

また、本実施形態では、ステップＳＴ１３において回生トルクＴｒが徐々に低減させることにより、制動力の急激な変化が防止されてトルクショックの発生が抑制される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、数値、具体的制御態様などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した自動車１の制動装置の各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。

１ 自動車
２ モータ・ジェネレータ
４ 車輪
５ 摩擦ブレーキ（摩擦制動手段）
７ バッテリ
８ モータＥＣＵ（制駆動力制御手段）
２０ ブレーキＥＣＵ（制駆動力制御手段）
２１ 液圧モジュレータ（摩擦制動手段）
２５ ＳＯＣ検出部（蓄電量検出手段）
ＳＯＣ 蓄電率（蓄電量）
ＳＰ シフトポジション
Ｔｂ ブレーキトルク（摩擦制動力）
Ｔｄ 力行トルク（駆動力）
Ｔｒ 回生トルク（回生制動力）

Claims (2)

1. 運転者のブレーキ操作に関わらずに車輪に摩擦制動力を発生させる摩擦制動手段と、
   バッテリからの電力供給によって駆動されて車輪に駆動力を発生させるとともに、車輪の回転エネルギーを前記バッテリに回収する回生電力に変換することで車輪に回生制動力を発生させるモータ・ジェネレータと、
   前記摩擦制動手段の前記摩擦制動力ならびに前記モータ・ジェネレータの前記駆動力および前記回生制動力を制御する制駆動力制御手段と、
   前記バッテリの蓄電量を検出する蓄電量検出手段と
   を備えた電動車両の制動制御装置であって、
   前記制駆動力制御手段は、
   前記バッテリの蓄電量が所定の第１満充電量以上である場合、前記回生制動力を禁止して前記摩擦制動力により制動力を発生させる原則制御と、前記回生制動力を許可して前記回生制動力により制動力を発生させる例外制御とのいずれか一方の制御により前記制動力を発生させ、
   前記バッテリの蓄電量が所定の第１満充電量以上である場合、シフトポジションの進行方向と前記電動車両の進行方向とが一致する通常状態から両者が異なるスイッチバック状態となったときに、前記原則制御から前記例外制御に切り替え、さらに当該例外制御を行っている状態において前記バッテリの蓄電量が前記第１満充電量よりも大きな第２満充電量以上となったときに、前記回生制動力を低減させるとともに前記摩擦制動力を増大させることを特徴とする電動車両の制御装置。
2. 前記制駆動力制御手段は、前記例外制御により前記制動力を発生させている状態において前記バッテリの蓄電量が前記第１満充電量よりも大きな第２満充電量以上となった場合、前記回生制動力を徐々に低減させることを特徴とする、請求項１に記載の電動車両の制御装置。

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