JP2019068625A - 自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】ワンペダル式の自動車においてアクセルペダルの操作性を向上させる。【解決手段】自動車は、電力供給源に接続されるバッテリーと、前記バッテリーに接続されるモータとを備え、前記電力供給源から供給された電力を前記バッテリーに蓄え、前記バッテリーに蓄えられた電力により前記モータを駆動させることで発生する駆動力を利用して走行可能な自動車であって、走行時に、回生ブレーキにより前記モータの回転を減速する減速領域と、前記バッテリーからの電力供給により前記モータの回転を加速する加速領域とを有する操作領域で操作可能なアクセルペダルと、前記モータの回生ブレーキを無効化する回生ブレーキ無効化手段とを備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、モータにより駆動する自動車に関する。

従来より、ガソリンを燃料としてエンジンを駆動し走行するエンジン自動車がある。近年は、このエンジン自動車に代わって、ハイブリッド自動車、電気自動車等のモータを駆動して走行する電気駆動自動車が注目されている。

エンジン自動車は、アクセルペダルを操作することにより、エンジンに供給される燃料の量が調整され、走行速度を制御することができるのに対して、電気駆動自動車は、アクセルペダルを操作することにより、モータに供給される電力量が調整され、走行速度を制御することができる。

例えば、特許文献１に記載のハイブリッド車は、モータを駆動するための電力を供給するバッテリーを備え、バッテリーからインバータを介してモータジェネレータに電気が供給されることで、モータが回転して自動車が走行する。一方で、モータは外力を受けて回転すると、発電機として機能するため、自動車が惰性走行する際には、モータは回生電力と称されるような起電力を生じる。この回生電力は、バッテリーに蓄電され、再びモータの駆動に利用されたり、自動車の他の電気設備の作動に利用することができる。

ところで、回生電力が生じるときに、モータは回転抵抗により外力による回転と逆方向に力を受ける。この外力と逆方向の力は、回生ブレーキとも称され、自動車が惰性走行する際のブレーキとして利用することができる。

電気駆動自動車には、このような回生ブレーキを利用した減速状態と、バッテリーからの電力供給による加速状態とをアクセルペダル１つで操作可能とした、いわゆるワンペダル式のアクセルペダルを備えるものがある。このようなアクセルペダルは、減速領域と加速領域とを操作領域に有し、アクセルペダルで加速と減速の操作をすることができる。

特開２０１７−９４８２３号公報

しかし、電気駆動自動車のワンペダル式の操作方法は、一般のエンジン自動車の運転に慣れた運転者には、操作が複雑と感じ、運転のストレスとなる場合があった。また、慣れないペダル操作は、事故を引き起こしてしまう要因にもなりかねなかった。

例えば、自動車を停止位置で停止させたい場合に、ワンペダル式のアクセルペダルでは、減速領域において自動車を減速させる度合いを調整することが難しい場合があり、また、場合によってはアクセルペダルを踏み込み過ぎて減速領域を越えて加速領域に入ってしまうこともあった。そうすると、自動車は、予定の停止位置の手前で停止してしまったり、停止位置を越えて、前方の障害物に追突してしまうといった危険性もあった。

本発明に係る自動車は、上記のような問題点に鑑み、ワンペダル式の自動車においてアクセルペダルの操作性を向上させる。

本発明に係る自動車は、電力供給源に接続されるバッテリーと、前記バッテリーに接続されるモータとを備え、前記電力供給源から供給された電力を前記バッテリーに蓄え、前記バッテリーに蓄えられた電力により前記モータを駆動させることで発生する駆動力を利用して走行可能な自動車であって、走行時に、回生ブレーキにより前記モータの回転を減速する減速領域と、前記バッテリーからの電力供給により前記モータの回転を加速する加速領域とを有する操作領域で操作可能なアクセルペダルと、前記モータの回生ブレーキを無効化する回生ブレーキ無効化手段とを備えることを特徴とする。

このような自動車によれば、回生ブレーキを無効化する回生ブレーキ無効化手段により、回生ブレーキを無効化することができるため、回生ブレーキ無効化手段を作動した場合には、いわゆるワンペダル式のアクセルペダルが減速領域におかれても、回生ブレーキによっては減速することがなく、従来のエンジン自動車と同様のペダル操作で惰行速度をコントロールすることができる。これにより、運転者は、減速領域の設けられた、アクセルペダルによる速度コントロール、特に停止直前の速度コントロールにおいて、不慣れなペダル操作を強いられることなく、従来のエンジン自動車と同様の操作で快適、安全に運転することができる。

本発明は、ワンペダル式の自動車においてアクセルペダルの操作性を向上することができる。

本発明に係る自動車の機能ブロック図である。 図１におけるアクセルペダルの操作領域を示す図である。 図１における回生ブレーキ無効化手段の設置状態を示す図である。 本発明に係る回生ブレーキを無効化する制御フローを示す図である。

本発明の実施形態に係る自動車Ａの実施形態について図１〜図３を参照して説明する。本実施形態において、自動車Ａは、いわゆるシリーズＨＶの自動車について説明するが、モータ４を駆動して走行する電気駆動自動車であれば、他の自動車であってもよい。

図１に示すように、電気駆動の自動車Ａは、ガソリン等を燃料に動作するエンジン１と、エンジン１に連結される発電機２と、発電機２に接続されるバッテリー３と、バッテリー３に接続されるモータ４と、モータ４に連結する駆動系５と、バッテリー３とモータ４との間およびバッテリー３と発電機２との間に介在するインバータ６と、インバータ６に接続する制御装置７と、制御装置７に接続するアクセルペダル８と、制御装置７に接続する回生ブレーキ無効化手段９とを備える。電気駆動の自動車Ａは、エンジン１とモータ４とが連結していない、いわゆるシリーズＨＶのハイブリッド自動車である。

エンジン１はガソリン等を燃料にして動作し、発電機２を駆動する。発電機２は、駆動することで、インバータ６を介してバッテリー３に電力を供給する。バッテリー３は、インバータ６を介して蓄えられた電力をモータ４に供給する。モータ４は、バッテリー３から電力供給を受け、自動車Ａの駆動系５を動作させて自動車Ａが走行する。

また、自動車Ａの駆動系５が惰性で走行（以下、「惰行」とも称する）する場合に、駆動系５を介してモータ４が回転し、駆動系５からの外力により、モータ４は、発電装置として機能し、回生電力を発生する。回生電力は、インバータ６を介してバッテリー３に供給されて蓄えられる。モータ４は、回生電力を生じる際に、モータ４の回転抵抗である回生ブレーキを受けて減速する。

インバータ６は、バッテリー３からモータ４に供給される電力に応じてＤＣ／ＡＤ変換してモータ４の回転数を制御する。同様に、発電機２からの電力をＡＤ／ＤＣ変換してバッテリー３に蓄える。制御装置７は、エンジン１、モータ４、インバータ６、アクセルペダル８、回生ブレーキ無効化手段９等をはじめ、自動車Ａの他の電子機器を制御する。

アクセルペダル８は、インバータ６を制御する制御装置７に接続されており、アクセルペダル８の操作量に応じて、バッテリー３からモータ４に供給される電力が調整され、モータ４の回転数を制御できる。すなわち、アクセルペダル８の操作量により、自動車Ａの走行速度を制御することができる。また、アクセルペダル８は、制御装置７を介してエンジン１の駆動を制御することができる。

図２に示すように、アクセルペダル８は、従来のエンジン１自動車Ａと同様に、運転者が踏み込むことにより、操作量を調整できる。自動車Ａのような電気駆動自動車Ａは、操作量を調整できる操作領域に、アクセルペダル８の踏み込みが浅い状態の減速領域Ｐａと、踏み込みが深くなる状態の加速領域Ｐｂとを有する。減速領域Ｐａでは、回生ブレーキが生じてモータ４の回転を減速する。また、加速領域Ｐｂでは、バッテリー３からモータ４に電力が供給され、モータ４の回転を加速する。

減速領域Ｐａと加速領域Ｐｂとは、連続しており、自動車Ａの走行速度やエンジン１の作動状態の影響等により、変動する。例えば、停止時は、減速領域Ｐａを有さず、アクセルペダル８を浅く踏み込んでも加速領域Ｐｂとして作用する。また、例えば、走行時に、走行速度が遅い場合は減速領域Ｐａが小さく、走行速度が速くなると減速領域Ｐａが大きくなっていく。

図３に示すように、回生ブレーキ無効化手段９は、運転手の操作するステアリング１０に設けられている。本実施形態において、回生ブレーキ無効化手段９は、いわゆるボタンスイッチで、運転手は、ボタンスイッチを押すことで回生ブレーキ無効化手段９を操作することができる。

回生ブレーキ無効化手段９は、制御装置７に接続しており、制御装置７は、回生ブレーキ無効化手段９が操作されたとき、すなわちボタンスイッチが押されたときに、インバータ６を介して、モータ４からの回生電力によるモータ電圧Ｖｍをバッテリー電圧Ｖｂに一致させる。これにより、モータ４は、回転していてもバッテリー３との間で電力の電送はされず、いわゆる空回りの状態となる。

このような空回り状態においては、回生電力は発生せず、回生電力が発生する際の回生ブレーキも生じない。すなわち、回生ブレーキ無効化手段９を操作することにより、モータ電圧Ｖｍとバッテリー電圧Ｖｂとを一致させて回生ブレーキを無効化できる。

次に、図４を用いて、回生ブレーキを無効化する制御フローについて説明する。以下の説明において、制御フローは、自動車Ａを例に説明するが、電気駆動の他の自動車で行われてもよい。

まず、制御装置７は、走行時に、回生ブレーキ無効化手段９が操作されたかを判断する（Ｓ１：ステップ１）。回生ブレーキが操作された場合（Ｓ１＝ＹＥＳ）には、ステップ２（Ｓ２）に制御フローが移行する。回生ブレーキが操作されていない場合（Ｓ１＝ＮＯ）は、制御フローは「ＲＥＴＥＲＮ」に移行し、「ＳＴＡＲＴ」に戻る。

回生ブレーキ無効化手段９が操作された場合に、制御装置７は、バッテリー電圧Ｖｂを確認する（Ｓ２：ステップ２）。なお、バッテリー電圧Ｖｂは、蓄えられた電力量等により電圧が変動するため、制御装置７は適宜バッテリー電圧Ｖｂを常時監視している。

バッテリー電圧Ｖｂを確認した後、制御手段は、バッテリー電圧Ｖｂに一致するようにモータ電圧Ｖｍを制御する（Ｓ３：ステップ３）。モータ電圧Ｖｍがバッテリー電圧Ｖｂと一致することにより、回生ブレーキを無効化することができる。なお、ここで「一致」とは、完全に同一になることのみを意味せず、回生ブレーキを無効化する程度にモータ電圧Ｖｍがバッテリー電圧Ｖｂと近似する場合も含む。

モータ電圧Ｖｍとバッテリー電圧Ｖｂとが一致した後に、制御フローは、「ＲＥＴＵＲＮ」に移行し、再び「ＳＴＡＲＴ」に戻る。そして再び回生ブレーキ無効化手段９が操作されたかを判断する（ステップ１）。これにより、制御装置７は、回生ブレーキが操作されている間は、バッテリー電圧Ｖｂとモータ電圧Ｖｍとが一致するように制御装置７は制御する。

このように自動車Ａを制御することにより、回生ブレーキ無効化手段９が回生ブレーキを無効化することができる。回生ブレーキ無効化手段９が作動した場合には、いわゆるワンペダル式のアクセルペダル８が減速領域Ｐａにおかれても、回生ブレーキによっては減速することがない。

よって、従来のエンジン自動車と同様のペダル操作で惰行速度をコントロールすることができる。これにより、運転者は、減速領域Ｐａの設けられた、アクセルペダル８による速度コントロール、特に停止直前の速度コントロールにおいて、不慣れなペダル操作を強いられることなく、従来のエンジン自動車と同様の操作で快適、安全に運転することができる。

本実施形態において、自動車Ａは、シリーズＨＶのハイブリッド自動車を例に説明したが、モータ４の駆動により走行する自動車であれば、シリーズ・パラレルＨＶのハイブリッド自動車や電気自動車のような自動車であってもよい。

本実施形態において、バッテリー電圧Ｖｂとモータ電圧Ｖｍを一致させる制御は、モータ電圧Ｖｍ側を調整することにより行われているが、例えばＤＣ-ＤＣコンバータを介在させるなどの手段によりバッテリー電圧Ｖｂ側を調整するようにしてもよい。

本実施形態において、バッテリー電圧Ｖｂとモータ電圧Ｖｍを一致させることで回生ブレーキを無効化したが、他の機能によって無効化してもよい。例えば、駆動系５が惰行する際に、モータ４が回転しないように、駆動系５との連結を切るようにしてもよい。

回生ブレーキ無効化手段９は、ステアリング１０に設けられたボタンスイッチとしたが、運転者が操作できる場所であれば、例えば、シフトレバー等の他の場所に設けてもよい。また、ボタンスイッチに限らず、他の手段により操作できてもよく、例えば、タッチセンサのような手段であってもよい。

さらに、回生ブレーキ無効化手段９は、運転者が操作することなく、所定の条件により、自動で回生ブレーキを無効化するように動作してもよい。

本発明は、モータにより駆動する自動車に利用することができる。

Ａ 自動車
１ エンジン
２ 発電機
３ バッテリー
４ モータ
５ 駆動系
６ インバータ
７ 制御装置
８ アクセルペダル
９ 回生ブレーキ無効化手段
１０ ステアリング
Ｐａ 減速領域
Ｐｂ 加速領域

Claims (1)

1. 電力供給源に接続されるバッテリーと、前記バッテリーに接続されるモータとを備え、前記電力供給源から供給された電力を前記バッテリーに蓄え、前記バッテリーに蓄えられた電力により前記モータを駆動させることで発する駆動力を利用して走行可能な自動車であって、
   走行時に、回生ブレーキにより前記モータの回転を減速する減速領域と、前記バッテリーからの電力供給により前記モータの回転を加速する加速領域とを有する操作領域で操作可能なアクセルペダルと、
   前記モータの回生ブレーキを無効化する回生ブレーキ無効化手段とを備えることを特徴とする、自動車。

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