JP3863092B2 - 車載モータの回生制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載モータの回生制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば二次電池等からなる複数の単位セルを直列に接続してなる組電池（バッテリ）において、各単位セルに並列に接続されたセル電圧検出回路およびバイパス回路を備え、各セル電圧検出回路により検出される端子間電圧に応じて各単位セルが満充電状態か否かを判定し、満充電状態であると判定されたセルへの充電電流をバイパス回路へ通電させることで各単位セルの端子間電圧のばらつきを調整すると共に、検出される端子間電圧に応じて各単位セルへの充電電流を設定するバッテリの充電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
そして、このようなバッテリを駆動用電源として車両に搭載し、バッテリからの電力供給によって走行用モータを駆動させると共に、車両の減速時等において走行用モータの回生作動により発生する回生エネルギーをバッテリに蓄電させ、バッテリと走行用モータとの間で電気エネルギーの授受を行うように構成した車両が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２９９０３２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例に係るバッテリの充電装置においては、セルが満充電状態であると判定されると、セルに対する充電電流をゼロまたはセルの自己放電電流まで低減させるように設定されている。従って、このようなバッテリの充電装置を車両に搭載した場合、例えば車両の減速時等において走行用モータの回生作動により発生する回生エネルギーをバッテリに充電している状態でセルが満充電状態であると判定されると、走行用モータの回生量がゼロまたはゼロ近傍の値まで低減されることになる。これにより、車両の制動動作に運転者が予期しない急激な変化が生じてしまう場合があり、運転者が車両の挙動に違和感を感じてしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車載モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置を保護しつつ、車載モータにより車両を滑らかに走行させることが可能な車載モータの回生制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車載モータの回生制御装置は、車両の駆動源とされる車載モータ（例えば、実施の形態における走行用モータ１５）と、複数のセル（例えば、実施の形態におけるキャパシタセル）が直列に接続されて構成され、前記車載モータの回生作動により発生する回生エネルギーを蓄電する蓄電装置（例えば、実施の形態におけるキャパシタ１３）と、前記複数のセルの端子間電圧の和である総電圧を検出する総電圧検出手段（例えば、実施の形態における電圧センサ２２）と、各前記複数のセルの何れかのセルの端子間電圧（例えば、実施の形態におけるセル電圧）が所定の回生禁止電圧より低く設定された回生制限電圧（例えば、実施の形態における回生制限電圧ＶＲ）を超えたか否かを判定するセル電圧判定手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ０２）と、前記セル電圧判定手段により前記何れかのセルの端子間電圧が前記回生制限電圧を超えたと判定されたときに、何れかのセルの端子間電圧が前記回生禁止電圧（例えば、実施の形態における回生禁止電圧ＶＵ）に到達するときの前記総電圧である総電圧予測値（例えば、実施の形態における総電圧上限値の予測値ＳＶＵ）を予測する総電圧予測手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ０９）と、前記総電圧予測手段により予測される前記総電圧予測値（例えば、実施の形態における総電圧上限値の予測値ＳＶＵ）と、前記総電圧検出手段により検出される前記総電圧（例えば、実施の形態における総電圧検出値ＳＶＥ）との偏差に応じて前記車載モータの回生量を制御する回生制御手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ１０）とを備えることを特徴としている。
【０００６】
上記構成の車載モータの回生制御装置によれば、総電圧予測手段は、各複数のセルの何れかのセルの端子間電圧が所定の回生制限電圧を超えたときに、例えば、この時点で総電圧検出手段により検出される総電圧に、回生制限電圧と回生禁止電圧との差分の複数のセルに亘る積算値を加算することによって、回生制限電圧を超えた何れかのセルの端子間電圧が回生禁止電圧に到達するときの総電圧（総電圧予測値）を予測する。回生制御手段は、予測される総電圧予測値と検出される総電圧との偏差に応じて車載モータの回生量を制御し、例えば偏差が小さくなることに伴い、回生量が減少するように、あるいは、偏差が大きくなることに伴い、回生量が増大するように設定する。
これにより、例えば何れかのセルの端子間電圧が回生禁止電圧に到達した時点や、例えば検出される総電圧が所定の上限値に到達した時点で、セルに対する過充電を防止するために、回生量を、ゼロを含む所定値までステップ状に低減させる場合に比べて、滑らかに回生量を低減させることができ、車両の走行状態に過剰に急激な変化が生じることを防止することができる。
【０００７】
さらに、請求項２に記載の本発明の車載モータの回生制御装置は、前記総電圧検出手段により検出された前記総電圧が前記総電圧予測手段により予測された前記総電圧予測値に到達する以前に、各前記複数のセルの何れかのセルの端子間電圧が前記回生禁止電圧に到達したときに前記車載モータの回生作動を禁止する回生禁止手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ１１）を備えることを特徴としている。
【０００８】
上記構成の車載モータの回生制御装置によれば、例えば検出した総電圧が予測した総電圧予測値に到達する以前において、何れかのセル電圧が回生禁止電圧に到達した場合、つまり総電圧の予測に誤差が生じた場合であっても、回生禁止手段によって車載モータの回生作動を禁止あるいは規制することにより、セルが過充電になることを確実に防止することができる。
しかも、この場合、例えばセル電圧が回生禁止電圧に到達した時点で、回生量をゼロを含む所定値までステップ状に低減したとしても、回生量は総電圧の偏差に応じて適宜に低減された状態から所定値まで変化させられるだけであるから、例えばこのような総電圧の偏差に応じた回生量の低減処理が実行されていない状態から、ステップ状に所定値まで低減させられる場合に比べて、回生量の変化量をより小さくすることができ、車両の走行状態に過剰な変化が生じることを抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る車載モータの回生制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車載モータの回生制御装置１０は、例えば燃料電池車両やハイブリッド車両等の車両に搭載されており、例えば図１に示すように、燃料電池１１と、電流・電圧制御器１２と、キャパシタ１３と、出力制御器１４と、走行用モータ１５と、保護装置１６と、制御装置１７とを備えて構成される燃料電池車両においては、例えば、出力制御器１４と、保護装置１６と、制御装置１７と、電流センサ２１と、電圧センサ２２と、キャパシタ温度センサ２３とを備えて構成されている。
【００１０】
燃料電池１１は、陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極（アノード）と、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極（カソード）とで挟持してなる電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルを多数組積層して構成されている。
燃料電池１１のアノードには、高圧の水素タンクによって水素からなる燃料ガス（反応ガス）が供給され、アノードのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソードへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。カソードには、例えば酸素を含む酸化剤ガス（反応ガス）である空気がエアーコンプレッサによって供給され、このカソードにおいて、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。
【００１１】
燃料電池１１から取り出される発電電流は電流・電圧制御器１２に入力されており、この電流・電圧制御器１２には、蓄電装置をなす、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなるキャパシタ１３が接続されている。
そして、燃料電池１１とキャパシタ１３は、出力制御器１４を介して、電気的負荷である走行用モータ１５に対して並列に接続されている。
電流・電圧制御器１２は、例えばＤＣ−ＤＣチョッパ等を備えて構成されており、制御装置１７から出力される電流指令値つまり燃料電池１１に対する発電指令に基づいて、燃料電池１１から取り出される発電電流の電流値を制御する。
【００１２】
出力制御器１４は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを備えており、制御装置１７から出力される制御指令に応じて走行用モータ１５の駆動および回生動作を制御する。例えば走行用モータ１５の駆動時には、制御装置１７から出力されるトルク指令に基づき、電流・電圧制御器１２およびキャパシタ１３から出力される直流電力を３相交流電力に変換して走行用モータ１５へ供給する。一方、走行用モータ１５の回生時には、走行用モータ１５から出力される３相交流電力を直流電力に変換し、キャパシタ１３を充電する。
なお、走行用モータ１５は、例えば界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の３相交流同期モータとされており、出力制御器１４から供給される３相交流電力により駆動制御されると共に、車両の減速時に駆動輪側から走行用モータ１５側に駆動力が伝達されると、走行用モータ１５は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【００１３】
キャパシタ１３は、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなる複数のキャパシタセルが直列に接続されて構成されており、キャパシタ１３には各キャパシタセルの入出力端子に接続された電圧検出線を介して保護装置１６が接続されている。
保護装置１６は、例えば、各キャパシタセルの端子間電圧（セル電圧）を検出するセル電圧検出回路と、各キャパシタセルへ通電される充電電流をバイパスし、各キャパシタセルを放電可能なバイパス回路と、バイパス制御部と、セル電圧判定部とを備えて構成され、セル電圧検出回路およびバイパス回路は、電圧検出線を介して各キャパシタセルに並列に接続されている。
【００１４】
バイパス回路は、例えば、バイパス抵抗およびバイパス抵抗への通電のオン／オフを切替可能なスイッチング素子を備えて構成されている。
バイパス制御部は、バイパス回路のスイッチング素子のオン／オフ動作を制御しており、制御装置１７から出力される制御指令や、キャパシタセルのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲ（例えば、ＶＲ＝２．５Ｖ）を超えたことを示す判定結果に応じて、スイッチング素子をオン状態に設定する論理「ハイ」レベルのオン信号を出力する。これにより、対応するキャパシタセルはバイパス抵抗を介して放電すると共に、このキャパシタセルへ通電される充電電流はバイパス抵抗へバイパスされるようになっている。
セル電圧判定部は、各セル電圧が、所定の回生制限電圧ＶＲ（例えば、ＶＲ＝２．５Ｖ）や、回生制限電圧ＶＲよりも大きな値の回生禁止電圧ＶＵ（例えば、ＶＵ＝２．７Ｖ）等の各判定値を超えたか否かを判定し、各判定結果をバイパス制御部や制御装置１７へ出力する。
【００１５】
制御装置１７は、例えば、車両の運転状態や、燃料電池１１のアノードに供給される反応ガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池１１のアノードから排出される排出ガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池１１の発電状態、例えば各複数の燃料電池セルの出力電圧や、燃料電池１１から取り出される発電電流等に基づき、エアーコンプレッサおよび水素タンクから燃料電池１１へ供給される各反応ガスの流量に対する指令値を出力し、燃料電池１１の発電状態を制御すると共に、燃料電池１１に対する発電指令を電流・電圧制御器１２へ出力し、燃料電池１１から取り出される発電電流の電流値を制御する。
【００１６】
また、制御装置１７は、出力制御器１４に具備されたＰＷＭインバータの電力変換動作を制御しており、例えば走行用モータ１５の駆動時においては、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量等に係るアクセル開度の信号に基づいてトルク指令を算出する。そして、制御装置１７が、このトルク指令を出力制御器１４に入力することで、トルク指令に応じたパルス幅変調信号がＰＷＭインバータに入力され、要求されたトルクを発生させるための各相電流が走行用モータ１５の各相へと出力される。
このため、制御装置１７には、例えば、燃料電池１１から取り出される発電電流の電流値を検出する電流センサ２１から出力される検出信号と、アクセル開度センサ３１から出力される検出信号と、運転者によるブレーキ操作の有無を検知するブレーキスイッチ３２から出力される信号と、車両の作動を指示するＩＧスイッチ３３から出力される信号とが入力されている。
【００１７】
さらに、制御装置１７は、保護装置１６のセル電圧判定部から出力される各判定結果、つまり各セル電圧が、所定の回生制限電圧ＶＲや回生禁止電圧ＶＵ等の各判定値を超えたか否かの判定結果と、キャパシタ１３の状態、例えばキャパシタ１３の温度や、複数のキャパシタセルのセル電圧の和である総電圧の検出値（総電圧検出値ＳＶＥ）に基づき、走行用モータ１５の回生動作を制御する。
例えば、制御装置１７は、後述するように、何れかのキャパシタセルのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲを超えたと判定されたときに、このキャパシタセルのセル電圧が回生禁止電圧ＶＵに到達するときの総電圧（つまり、総電圧上限値の予測値ＳＶＵ）を予測する。そして、制御装置１７は、何れかのキャパシタセルのセル電圧が回生禁止電圧ＶＵに到達するまでの期間に亘って、予測した総電圧上限値の予測値ＳＶＵと検出した総電圧検出値ＳＶＥとの偏差に応じて走行用モータ１５の回生動作を制御する。例えば、制御装置１７は、偏差が小さくなることに伴い、回生量が減少するように、あるいは、偏差が大きくなることに伴い、回生量が増大するように設定する。
【００１８】
このため、制御装置１７には、キャパシタ１３に並列に接続され、セル電圧の総和である総電圧を検出する電圧センサ２２から出力される検出信号と、キャパシタ１３の温度を検出するキャパシタ温度センサ２３から出力される検出信号とが入力されている。
【００１９】
本実施の形態による車載モータの回生制御装置１０は上記構成を備えており、次に、この車載モータの回生制御装置１０の動作、特に走行用モータ１５の回生動作に対し、回生量（例えば、出力制御器１４から出力される回生電流の電流値等）を制御する処理について添付図面を参照しながら説明する。
【００２０】
先ず、例えば図２に示すステップＳ０１においては、キャパシタ１３の各キャパシタセルのセル電圧を検出する。
次に、ステップＳ０２においては、何れかのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲ（例えば、ＶＲ＝２．５Ｖ）を超えたか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０５に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３においては、何れかのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲを超えた後に総電圧上限値の予測値ＳＶＵを予測したことを示すフラグＦのフラグ値にゼロを設定して、フラグＦをリセットする。
そして、ステップＳ０４においては、回生量に対する規制を設けずに、走行用モータ１５に回生動作を実行させ、一連の処理を終了する。
【００２１】
また、ステップＳ０５においては、バイパス処理として、各キャパシタセルに並列に接続されたバイパス回路のスイッチング素子をオン状態に設定し、バイパス抵抗を介してキャパシタセルを放電すると共に、キャパシタセルへ通電される充電電流をバイパス抵抗へバイパスさせる。
次に、ステップＳ０６においては、何れかのセル電圧が、回生制限電圧ＶＲよりも大きな値の所定の回生禁止電圧ＶＵ（例えば、ＶＵ＝２．７Ｖ）を超えたか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ１１に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０７に進む。
【００２２】
ステップＳ０７においては、フラグＦのフラグ値がゼロか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１０に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０８に進む。
ステップＳ０８においては、所定の回生制限電圧ＶＲを超えたキャパシタセルのセル電圧が、回生禁止電圧ＶＵに到達するときの総電圧（総電圧上限値の予測値ＳＶＵ）を予測する。
ここでは、例えば、この時点で検出されるキャパシタ１３の総電圧（総電圧検出値ＳＶＥ）に、回生禁止電圧ＶＵと回生制限電圧ＶＲとの差分のキャパシタセルの個数Ｎ分の総和（（ＶＵ−ＶＲ）×Ｎ）を加算して得た値を、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして設定する。
【００２３】
そして、ステップＳ０９においては、何れかのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲを超えた後に総電圧上限値の予測値ＳＶＵを予測したことを示すフラグＦのフラグ値に１を設定する。
そして、ステップＳ１０においては、この時点で検出されるキャパシタ１３の総電圧検出値ＳＶＥと、予測した総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差に応じて、例えば図４に示すような所定の回生量テーブルのテーブル検索等により回生量を設定し、この回生量によって走行用モータ１５の回生動作を制御し、一連の処理を終了する。
なお、ステップＳ１０における所定の回生量テーブルは、例えば総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差が所定偏差＃Ｖ以上となるときに、回生動作に対する規制が解除されるようにして、偏差の増大に伴って規制の程度が小さくなるように、つまり規制の無い状態での回生量（例えば、回生電流の電流値等）を１００％として、偏差の増大に伴って回生量が０％から１００％まで増大傾向に変化するように設定されている。
また、ステップＳ１１においては、走行用モータ１５の回生動作を禁止、つまり回生量を０％に設定して、一連の処理を終了する。
【００２４】
例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、各セル電圧が回生制限電圧ＶＲ（例えば、ＶＲ＝２．５Ｖ）以下である時刻ｔ１以前においては、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして所定の上限値Ｕ０が設定され、回生量が１００％に設定されている。
そして、何れかのセル電圧（例えば、図３（ｂ）に示すセル電圧の最大値）が所定の回生制限電圧ＶＲを超えたと判定される時刻ｔ１において、バイパス処理が実行されると共に、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして、総電圧検出値ＳＶＥに、回生禁止電圧ＶＵと回生制限電圧ＶＲとの差分のキャパシタセルの個数Ｎ分の総和を加算して得た値Ｕ１（Ｕ１＝ＳＶＥ＋（ＶＵ−ＶＲ）×Ｎ）が設定される。
そして、何れかのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲを超えた状態であって、かつ、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差が減少傾向に変化する時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間においては、所定の回生量テーブルに応じて、回生量が１００％から０％へと減少するように変更される。
そして、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差がゼロとなる時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間においては、回生量が０％とされ、走行用モータ１５の回生動作が禁止される。
【００２５】
そして、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差が増大傾向に変化する時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間においては、回生量が０％から１００％へと増大するように変更され、各セル電圧が、回生制限電圧ＶＲよりも所定の解除ヒステリシスだけ小さな値未満であると判定される時刻ｔ４において、再び、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして所定の上限値Ｕ０（≧Ｕ１）が設定される。
【００２６】
そして、何れかのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲを超えたと判定される時刻ｔ５において、バイパス処理が実行されると共に、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして、値Ｕ１（Ｕ１＝ＳＶＥ＋（ＶＵ−ＶＲ）×Ｎ）が設定され、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差が減少傾向に変化する時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間においては、所定の回生量テーブルに応じて、回生量が１００％から減少するように変更される。
そして、何れかのセル電圧が所定の回生禁止電圧ＶＵ（例えば、ＶＵ＝２．７Ｖ）を超えたと判定される時刻ｔ６においては、例えば回生量テーブルから得られる回生量が０％よりも大きな値であっても、回生量が０％とされ、走行用モータ１５の回生動作が禁止される。ここでは、例えば図３（ａ）に示すように、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして、総電圧検出値ＳＶＥが設定され、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差がゼロに設定される。
そして、何れかのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲを超えた状態であって、かつ、各セル電圧が回生禁止電圧ＶＵよりも所定の解除ヒステリシスだけ小さな値未満であると判定される時刻ｔ８において、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして、値Ｕ１（Ｕ１＝ＳＶＥ＋（ＶＵ−ＶＲ）×Ｎ）が設定され、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差がゼロとされる設定が解除される。これに伴い、回生量が０％とされる設定が解除され、回生量テーブルから得られる回生量に応じて走行用モータ１５の回生動作が実行される。
【００２７】
そして、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差が増大傾向に変化する時刻ｔ８から時刻ｔ９の期間においては、所定の回生量テーブルに応じて、回生量が１００％へと増大するように変更され、各セル電圧が、回生制限電圧ＶＲよりも所定の解除ヒステリシスだけ小さな値未満であると判定される時刻ｔ９において、再び、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして所定の上限値Ｕ０（≧Ｕ１）が設定される。
【００２８】
上述したように、本実施の形態による車載モータの回生制御装置１０によれば、何れかのセル電圧が回生制限電圧ＶＲを超えたときに予測した総電圧上限値の予測値ＳＶＵと、総電圧検出値ＳＶＥとの偏差に応じて走行用モータ１５の回生動作による回生量を制御することで、回生量を滑らかに変更することができ、車両の走行状態に過剰に急激な変化が生じることを防止することができる。
さらに、総電圧上限値の予測値ＳＶＵと総電圧検出値ＳＶＥとの偏差に応じて回生量を制御している場合であっても、何れかのセル電圧が回生制限電圧ＶＲよりも大きな回生禁止電圧ＶＵに到達した時点で、走行用モータ１５の回生動作を禁止することで、キャパシタ１３が過剰に充電されてしまうことを防止することができる。
しかも、回生制限電圧ＶＲは、バイパス処理を実行するか否かを判定するための判定値を兼ねていることで、バイパス処理および回生制御を行う車載モータの回生制御装置１０の装置構成を簡略化することができる。
【００２９】
なお、上述した実施の形態においては、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差から所定の回生量テーブルに応じて回生量を設定するとしたが、例えば回生量として回生電流を制御する場合には、キャパシタ１３での電流を検出する電流検出器（図示略）を備え、先ず、制御装置１７は、電圧センサ２２により検出される総電圧検出値ＳＶＥと、キャパシタ１３の内部抵抗値および検出される電流値に基づき、キャパシタ１３の開放端電圧、つまり電流値がゼロの状態での電圧を予測する。そして、予測した開放端電圧から総電圧上限値の予測値ＳＶＵに到達するのに要する回生電力を算出し、算出した回生電力に応じて電流（つまり回生電流）に対するフィードバック制御を行う。
【００３０】
なお、上述した実施の形態においては、ステップＳ１１において走行用モータ１５の回生動作を禁止するとしたが、これに限定されず、例えば走行用モータ１５の回生量をゼロ近傍の値まで低減させてもよい。
【００３１】
なお、上述した実施の形態においては、何れかのセル電圧が回生制限電圧ＶＲを超えた後に、予測した総電圧上限値の予測値ＳＶＵと総電圧検出値ＳＶＥとの偏差に応じて回生量を制御するとしたが、これに加えて、例えばキャパシタ１３の温度に応じて変化する総電圧上限値の予測値ＳＶＵのテーブル等を予め備え、セル電圧に応じて予測された総電圧上限値の予測値ＳＶＵと、キャパシタ１３の温度に応じて検索された総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの何れか小さい方の値と、総電圧検出値ＳＶＥとの偏差に応じて回生量を制御してもよい。
【００３２】
なお、上述した実施の形態においては、走行用モータ１５と電気エネルギーの授受を行う蓄電装置をキャパシタ１３としたが、これに限定されず、例えばリチウムイオン電池等の二次電池からなる複数のセルを直列に接続してなる組電池等であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の車載モータの回生制御装置によれば、滑らかに回生量を低減させることができ、車両の走行状態に過剰に急激な変化が生じることを防止することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車載モータの回生制御装置によれば、セルが過充電になることを確実に防止しつつ、車両の走行状態に過剰に大きな変化が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る車載モータの回生制御装置の構成図である。
【図２】 図１に示す車載モータの回生制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】 図３（ａ）は総電圧の時間変化の一例を示す図であり、図３（ｂ）はセル電圧の時間変化の一例を示す図であり、図３（ｃ）は回生量の時間変化の一例を示す図である。
【図４】 総電圧の偏差に応じた回生量の変化の一例を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０ 車載モータの回生制御装置
１３ キャパシタ（蓄電装置）
１５ 走行用モータ（車載モータ）
２２ 電圧センサ（電圧検出手段）
ステップＳ０２ セル電圧判定手段
ステップＳ０９ 総電圧予測手段
ステップＳ１０ 回生制御手段
ステップＳ１１ 回生禁止手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載モータの回生制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば二次電池等からなる複数の単位セルを直列に接続してなる組電池（バッテリ）において、各単位セルに並列に接続されたセル電圧検出回路およびバイパス回路を備え、各セル電圧検出回路により検出される端子間電圧に応じて各単位セルが満充電状態か否かを判定し、満充電状態であると判定されたセルへの充電電流をバイパス回路へ通電させることで各単位セルの端子間電圧のばらつきを調整すると共に、検出される端子間電圧に応じて各単位セルへの充電電流を設定するバッテリの充電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
そして、このようなバッテリを駆動用電源として車両に搭載し、バッテリからの電力供給によって走行用モータを駆動させると共に、車両の減速時等において走行用モータの回生作動により発生する回生エネルギーをバッテリに蓄電させ、バッテリと走行用モータとの間で電気エネルギーの授受を行うように構成した車両が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２９９０３２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例に係るバッテリの充電装置においては、セルが満充電状態であると判定されると、セルに対する充電電流をゼロまたはセルの自己放電電流まで低減させるように設定されている。従って、このようなバッテリの充電装置を車両に搭載した場合、例えば車両の減速時等において走行用モータの回生作動により発生する回生エネルギーをバッテリに充電している状態でセルが満充電状態であると判定されると、走行用モータの回生量がゼロまたはゼロ近傍の値まで低減されることになる。これにより、車両の制動動作に運転者が予期しない急激な変化が生じてしまう場合があり、運転者が車両の挙動に違和感を感じてしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車載モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置を保護しつつ、車載モータにより車両を滑らかに走行させることが可能な車載モータの回生制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車載モータの回生制御装置は、車両の駆動源とされる車載モータ（例えば、実施の形態における走行用モータ１５）と、複数のセル（例えば、実施の形態におけるキャパシタセル）が直列に接続されて構成され、前記車載モータの回生作動により発生する回生エネルギーを蓄電する蓄電装置（例えば、実施の形態におけるキャパシタ１３）と、前記複数のセルの端子間電圧の和である総電圧を検出する総電圧検出手段（例えば、実施の形態における電圧センサ２２）と、各前記複数のセルの何れかのセルの端子間電圧（例えば、実施の形態におけるセル電圧）が所定の回生禁止電圧より低く設定された回生制限電圧（例えば、実施の形態における回生制限電圧ＶＲ）を超えたか否かを判定するセル電圧判定手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ０２）と、前記セル電圧判定手段により前記何れかのセルの端子間電圧が前記回生制限電圧を超えたと判定されたときに、何れかのセルの端子間電圧が前記回生禁止電圧（例えば、実施の形態における回生禁止電圧ＶＵ）に到達するときの前記総電圧である総電圧予測値（例えば、実施の形態における総電圧上限値の予測値ＳＶＵ）を予測する総電圧予測手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ０９）と、前記総電圧予測手段により予測される前記総電圧予測値（例えば、実施の形態における総電圧上限値の予測値ＳＶＵ）と、前記総電圧検出手段により検出される前記総電圧（例えば、実施の形態における総電圧検出値ＳＶＥ）との偏差に応じて前記車載モータの回生量を制御する回生制御手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ１０）とを備えることを特徴としている。
【０００６】
上記構成の車載モータの回生制御装置によれば、総電圧予測手段は、各複数のセルの何れかのセルの端子間電圧が所定の回生制限電圧を超えたときに、例えば、この時点で総電圧検出手段により検出される総電圧に、回生制限電圧と回生禁止電圧との差分の複数のセルに亘る積算値を加算することによって、回生制限電圧を超えた何れかのセルの端子間電圧が回生禁止電圧に到達するときの総電圧（総電圧予測値）を予測する。回生制御手段は、予測される総電圧予測値と検出される総電圧との偏差に応じて車載モータの回生量を制御し、例えば偏差が小さくなることに伴い、回生量が減少するように、あるいは、偏差が大きくなることに伴い、回生量が増大するように設定する。
これにより、例えば何れかのセルの端子間電圧が回生禁止電圧に到達した時点や、例えば検出される総電圧が所定の上限値に到達した時点で、セルに対する過充電を防止するために、回生量を、ゼロを含む所定値までステップ状に低減させる場合に比べて、滑らかに回生量を低減させることができ、車両の走行状態に過剰に急激な変化が生じることを防止することができる。
【０００７】
さらに、請求項２に記載の本発明の車載モータの回生制御装置は、前記総電圧検出手段により検出された前記総電圧が前記総電圧予測手段により予測された前記総電圧予測値に到達する以前に、各前記複数のセルの何れかのセルの端子間電圧が前記回生禁止電圧に到達したときに前記車載モータの回生作動を禁止する回生禁止手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ１１）を備えることを特徴としている。
【０００８】
上記構成の車載モータの回生制御装置によれば、例えば検出した総電圧が予測した総電圧予測値に到達する以前において、何れかのセル電圧が回生禁止電圧に到達した場合、つまり総電圧の予測に誤差が生じた場合であっても、回生禁止手段によって車載モータの回生作動を禁止あるいは規制することにより、セルが過充電になることを確実に防止することができる。
しかも、この場合、例えばセル電圧が回生禁止電圧に到達した時点で、回生量をゼロを含む所定値までステップ状に低減したとしても、回生量は総電圧の偏差に応じて適宜に低減された状態から所定値まで変化させられるだけであるから、例えばこのような総電圧の偏差に応じた回生量の低減処理が実行されていない状態から、ステップ状に所定値まで低減させられる場合に比べて、回生量の変化量をより小さくすることができ、車両の走行状態に過剰な変化が生じることを抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る車載モータの回生制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車載モータの回生制御装置１０は、例えば燃料電池車両やハイブリッド車両等の車両に搭載されており、例えば図１に示すように、燃料電池１１と、電流・電圧制御器１２と、キャパシタ１３と、出力制御器１４と、走行用モータ１５と、保護装置１６と、制御装置１７とを備えて構成される燃料電池車両においては、例えば、出力制御器１４と、保護装置１６と、制御装置１７と、電流センサ２１と、電圧センサ２２と、キャパシタ温度センサ２３とを備えて構成されている。
【００１０】
燃料電池１１は、陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を、アノード触媒およびガス拡散層からなる燃料極（アノード）と、カソード触媒およびガス拡散層からなる酸素極（カソード）とで挟持してなる電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルを多数組積層して構成されている。
燃料電池１１のアノードには、高圧の水素タンクによって水素からなる燃料ガス（反応ガス）が供給され、アノードのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソードへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。カソードには、例えば酸素を含む酸化剤ガス（反応ガス）である空気がエアーコンプレッサによって供給され、このカソードにおいて、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。
【００１１】
燃料電池１１から取り出される発電電流は電流・電圧制御器１２に入力されており、この電流・電圧制御器１２には、蓄電装置をなす、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなるキャパシタ１３が接続されている。
そして、燃料電池１１とキャパシタ１３は、出力制御器１４を介して、電気的負荷である走行用モータ１５に対して並列に接続されている。
電流・電圧制御器１２は、例えばＤＣ−ＤＣチョッパ等を備えて構成されており、制御装置１７から出力される電流指令値つまり燃料電池１１に対する発電指令に基づいて、燃料電池１１から取り出される発電電流の電流値を制御する。
【００１２】
出力制御器１４は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを備えており、制御装置１７から出力される制御指令に応じて走行用モータ１５の駆動および回生動作を制御する。例えば走行用モータ１５の駆動時には、制御装置１７から出力されるトルク指令に基づき、電流・電圧制御器１２およびキャパシタ１３から出力される直流電力を３相交流電力に変換して走行用モータ１５へ供給する。一方、走行用モータ１５の回生時には、走行用モータ１５から出力される３相交流電力を直流電力に変換し、キャパシタ１３を充電する。
なお、走行用モータ１５は、例えば界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の３相交流同期モータとされており、出力制御器１４から供給される３相交流電力により駆動制御されると共に、車両の減速時に駆動輪側から走行用モータ１５側に駆動力が伝達されると、走行用モータ１５は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【００１３】
キャパシタ１３は、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなる複数のキャパシタセルが直列に接続されて構成されており、キャパシタ１３には各キャパシタセルの入出力端子に接続された電圧検出線を介して保護装置１６が接続されている。
保護装置１６は、例えば、各キャパシタセルの端子間電圧（セル電圧）を検出するセル電圧検出回路と、各キャパシタセルへ通電される充電電流をバイパスし、各キャパシタセルを放電可能なバイパス回路と、バイパス制御部と、セル電圧判定部とを備えて構成され、セル電圧検出回路およびバイパス回路は、電圧検出線を介して各キャパシタセルに並列に接続されている。
【００１４】
バイパス回路は、例えば、バイパス抵抗およびバイパス抵抗への通電のオン／オフを切替可能なスイッチング素子を備えて構成されている。
バイパス制御部は、バイパス回路のスイッチング素子のオン／オフ動作を制御しており、制御装置１７から出力される制御指令や、キャパシタセルのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲ（例えば、ＶＲ＝２．５Ｖ）を超えたことを示す判定結果に応じて、スイッチング素子をオン状態に設定する論理「ハイ」レベルのオン信号を出力する。これにより、対応するキャパシタセルはバイパス抵抗を介して放電すると共に、このキャパシタセルへ通電される充電電流はバイパス抵抗へバイパスされるようになっている。
セル電圧判定部は、各セル電圧が、所定の回生制限電圧ＶＲ（例えば、ＶＲ＝２．５Ｖ）や、回生制限電圧ＶＲよりも大きな値の回生禁止電圧ＶＵ（例えば、ＶＵ＝２．７Ｖ）等の各判定値を超えたか否かを判定し、各判定結果をバイパス制御部や制御装置１７へ出力する。
【００１５】
制御装置１７は、例えば、車両の運転状態や、燃料電池１１のアノードに供給される反応ガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池１１のアノードから排出される排出ガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池１１の発電状態、例えば各複数の燃料電池セルの出力電圧や、燃料電池１１から取り出される発電電流等に基づき、エアーコンプレッサおよび水素タンクから燃料電池１１へ供給される各反応ガスの流量に対する指令値を出力し、燃料電池１１の発電状態を制御すると共に、燃料電池１１に対する発電指令を電流・電圧制御器１２へ出力し、燃料電池１１から取り出される発電電流の電流値を制御する。
【００１６】
また、制御装置１７は、出力制御器１４に具備されたＰＷＭインバータの電力変換動作を制御しており、例えば走行用モータ１５の駆動時においては、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量等に係るアクセル開度の信号に基づいてトルク指令を算出する。そして、制御装置１７が、このトルク指令を出力制御器１４に入力することで、トルク指令に応じたパルス幅変調信号がＰＷＭインバータに入力され、要求されたトルクを発生させるための各相電流が走行用モータ１５の各相へと出力される。
このため、制御装置１７には、例えば、燃料電池１１から取り出される発電電流の電流値を検出する電流センサ２１から出力される検出信号と、アクセル開度センサ３１から出力される検出信号と、運転者によるブレーキ操作の有無を検知するブレーキスイッチ３２から出力される信号と、車両の作動を指示するＩＧスイッチ３３から出力される信号とが入力されている。
【００１７】
さらに、制御装置１７は、保護装置１６のセル電圧判定部から出力される各判定結果、つまり各セル電圧が、所定の回生制限電圧ＶＲや回生禁止電圧ＶＵ等の各判定値を超えたか否かの判定結果と、キャパシタ１３の状態、例えばキャパシタ１３の温度や、複数のキャパシタセルのセル電圧の和である総電圧の検出値（総電圧検出値ＳＶＥ）に基づき、走行用モータ１５の回生動作を制御する。
例えば、制御装置１７は、後述するように、何れかのキャパシタセルのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲを超えたと判定されたときに、このキャパシタセルのセル電圧が回生禁止電圧ＶＵに到達するときの総電圧（つまり、総電圧上限値の予測値ＳＶＵ）を予測する。そして、制御装置１７は、何れかのキャパシタセルのセル電圧が回生禁止電圧ＶＵに到達するまでの期間に亘って、予測した総電圧上限値の予測値ＳＶＵと検出した総電圧検出値ＳＶＥとの偏差に応じて走行用モータ１５の回生動作を制御する。例えば、制御装置１７は、偏差が小さくなることに伴い、回生量が減少するように、あるいは、偏差が大きくなることに伴い、回生量が増大するように設定する。
【００１８】
このため、制御装置１７には、キャパシタ１３に並列に接続され、セル電圧の総和である総電圧を検出する電圧センサ２２から出力される検出信号と、キャパシタ１３の温度を検出するキャパシタ温度センサ２３から出力される検出信号とが入力されている。
【００１９】
本実施の形態による車載モータの回生制御装置１０は上記構成を備えており、次に、この車載モータの回生制御装置１０の動作、特に走行用モータ１５の回生動作に対し、回生量（例えば、出力制御器１４から出力される回生電流の電流値等）を制御する処理について添付図面を参照しながら説明する。
【００２０】
先ず、例えば図２に示すステップＳ０１においては、キャパシタ１３の各キャパシタセルのセル電圧を検出する。
次に、ステップＳ０２においては、何れかのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲ（例えば、ＶＲ＝２．５Ｖ）を超えたか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０５に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３においては、何れかのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲを超えた後に総電圧上限値の予測値ＳＶＵを予測したことを示すフラグＦのフラグ値にゼロを設定して、フラグＦをリセットする。
そして、ステップＳ０４においては、回生量に対する規制を設けずに、走行用モータ１５に回生動作を実行させ、一連の処理を終了する。
【００２１】
また、ステップＳ０５においては、バイパス処理として、各キャパシタセルに並列に接続されたバイパス回路のスイッチング素子をオン状態に設定し、バイパス抵抗を介してキャパシタセルを放電すると共に、キャパシタセルへ通電される充電電流をバイパス抵抗へバイパスさせる。
次に、ステップＳ０６においては、何れかのセル電圧が、回生制限電圧ＶＲよりも大きな値の所定の回生禁止電圧ＶＵ（例えば、ＶＵ＝２．７Ｖ）を超えたか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ１１に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０７に進む。
【００２２】
ステップＳ０７においては、フラグＦのフラグ値がゼロか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１０に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０８に進む。
ステップＳ０８においては、所定の回生制限電圧ＶＲを超えたキャパシタセルのセル電圧が、回生禁止電圧ＶＵに到達するときの総電圧（総電圧上限値の予測値ＳＶＵ）を予測する。
ここでは、例えば、この時点で検出されるキャパシタ１３の総電圧（総電圧検出値ＳＶＥ）に、回生禁止電圧ＶＵと回生制限電圧ＶＲとの差分のキャパシタセルの個数Ｎ分の総和（（ＶＵ−ＶＲ）×Ｎ）を加算して得た値を、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして設定する。
【００２３】
そして、ステップＳ０９においては、何れかのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲを超えた後に総電圧上限値の予測値ＳＶＵを予測したことを示すフラグＦのフラグ値に１を設定する。
そして、ステップＳ１０においては、この時点で検出されるキャパシタ１３の総電圧検出値ＳＶＥと、予測した総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差に応じて、例えば図４に示すような所定の回生量テーブルのテーブル検索等により回生量を設定し、この回生量によって走行用モータ１５の回生動作を制御し、一連の処理を終了する。
なお、ステップＳ１０における所定の回生量テーブルは、例えば総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差が所定偏差＃Ｖ以上となるときに、回生動作に対する規制が解除されるようにして、偏差の増大に伴って規制の程度が小さくなるように、つまり規制の無い状態での回生量（例えば、回生電流の電流値等）を１００％として、偏差の増大に伴って回生量が０％から１００％まで増大傾向に変化するように設定されている。
また、ステップＳ１１においては、走行用モータ１５の回生動作を禁止、つまり回生量を０％に設定して、一連の処理を終了する。
【００２４】
例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、各セル電圧が回生制限電圧ＶＲ（例えば、ＶＲ＝２．５Ｖ）以下である時刻ｔ１以前においては、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして所定の上限値Ｕ０が設定され、回生量が１００％に設定されている。
そして、何れかのセル電圧（例えば、図３（ｂ）に示すセル電圧の最大値）が所定の回生制限電圧ＶＲを超えたと判定される時刻ｔ１において、バイパス処理が実行されると共に、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして、総電圧検出値ＳＶＥに、回生禁止電圧ＶＵと回生制限電圧ＶＲとの差分のキャパシタセルの個数Ｎ分の総和を加算して得た値Ｕ１（Ｕ１＝ＳＶＥ＋（ＶＵ−ＶＲ）×Ｎ）が設定される。
そして、何れかのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲを超えた状態であって、かつ、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差が減少傾向に変化する時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間においては、所定の回生量テーブルに応じて、回生量が１００％から０％へと減少するように変更される。
そして、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差がゼロとなる時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間においては、回生量が０％とされ、走行用モータ１５の回生動作が禁止される。
【００２５】
そして、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差が増大傾向に変化する時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間においては、回生量が０％から１００％へと増大するように変更され、各セル電圧が、回生制限電圧ＶＲよりも所定の解除ヒステリシスだけ小さな値未満であると判定される時刻ｔ４において、再び、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして所定の上限値Ｕ０（≧Ｕ１）が設定される。
【００２６】
そして、何れかのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲを超えたと判定される時刻ｔ５において、バイパス処理が実行されると共に、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして、値Ｕ１（Ｕ１＝ＳＶＥ＋（ＶＵ−ＶＲ）×Ｎ）が設定され、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差が減少傾向に変化する時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間においては、所定の回生量テーブルに応じて、回生量が１００％から減少するように変更される。
そして、何れかのセル電圧が所定の回生禁止電圧ＶＵ（例えば、ＶＵ＝２．７Ｖ）を超えたと判定される時刻ｔ６においては、例えば回生量テーブルから得られる回生量が０％よりも大きな値であっても、回生量が０％とされ、走行用モータ１５の回生動作が禁止される。ここでは、例えば図３（ａ）に示すように、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして、総電圧検出値ＳＶＥが設定され、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差がゼロに設定される。
そして、何れかのセル電圧が所定の回生制限電圧ＶＲを超えた状態であって、かつ、各セル電圧が回生禁止電圧ＶＵよりも所定の解除ヒステリシスだけ小さな値未満であると判定される時刻ｔ８において、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして、値Ｕ１（Ｕ１＝ＳＶＥ＋（ＶＵ−ＶＲ）×Ｎ）が設定され、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差がゼロとされる設定が解除される。これに伴い、回生量が０％とされる設定が解除され、回生量テーブルから得られる回生量に応じて走行用モータ１５の回生動作が実行される。
【００２７】
そして、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差が増大傾向に変化する時刻ｔ８から時刻ｔ９の期間においては、所定の回生量テーブルに応じて、回生量が１００％へと増大するように変更され、各セル電圧が、回生制限電圧ＶＲよりも所定の解除ヒステリシスだけ小さな値未満であると判定される時刻ｔ９において、再び、総電圧上限値の予測値ＳＶＵとして所定の上限値Ｕ０（≧Ｕ１）が設定される。
【００２８】
上述したように、本実施の形態による車載モータの回生制御装置１０によれば、何れかのセル電圧が回生制限電圧ＶＲを超えたときに予測した総電圧上限値の予測値ＳＶＵと、総電圧検出値ＳＶＥとの偏差に応じて走行用モータ１５の回生動作による回生量を制御することで、回生量を滑らかに変更することができ、車両の走行状態に過剰に急激な変化が生じることを防止することができる。
さらに、総電圧上限値の予測値ＳＶＵと総電圧検出値ＳＶＥとの偏差に応じて回生量を制御している場合であっても、何れかのセル電圧が回生制限電圧ＶＲよりも大きな回生禁止電圧ＶＵに到達した時点で、走行用モータ１５の回生動作を禁止することで、キャパシタ１３が過剰に充電されてしまうことを防止することができる。
しかも、回生制限電圧ＶＲは、バイパス処理を実行するか否かを判定するための判定値を兼ねていることで、バイパス処理および回生制御を行う車載モータの回生制御装置１０の装置構成を簡略化することができる。
【００２９】
なお、上述した実施の形態においては、総電圧検出値ＳＶＥと総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの偏差から所定の回生量テーブルに応じて回生量を設定するとしたが、例えば回生量として回生電流を制御する場合には、キャパシタ１３での電流を検出する電流検出器（図示略）を備え、先ず、制御装置１７は、電圧センサ２２により検出される総電圧検出値ＳＶＥと、キャパシタ１３の内部抵抗値および検出される電流値に基づき、キャパシタ１３の開放端電圧、つまり電流値がゼロの状態での電圧を予測する。そして、予測した開放端電圧から総電圧上限値の予測値ＳＶＵに到達するのに要する回生電力を算出し、算出した回生電力に応じて電流（つまり回生電流）に対するフィードバック制御を行う。
【００３０】
なお、上述した実施の形態においては、ステップＳ１１において走行用モータ１５の回生動作を禁止するとしたが、これに限定されず、例えば走行用モータ１５の回生量をゼロ近傍の値まで低減させてもよい。
【００３１】
なお、上述した実施の形態においては、何れかのセル電圧が回生制限電圧ＶＲを超えた後に、予測した総電圧上限値の予測値ＳＶＵと総電圧検出値ＳＶＥとの偏差に応じて回生量を制御するとしたが、これに加えて、例えばキャパシタ１３の温度に応じて変化する総電圧上限値の予測値ＳＶＵのテーブル等を予め備え、セル電圧に応じて予測された総電圧上限値の予測値ＳＶＵと、キャパシタ１３の温度に応じて検索された総電圧上限値の予測値ＳＶＵとの何れか小さい方の値と、総電圧検出値ＳＶＥとの偏差に応じて回生量を制御してもよい。
【００３２】
なお、上述した実施の形態においては、走行用モータ１５と電気エネルギーの授受を行う蓄電装置をキャパシタ１３としたが、これに限定されず、例えばリチウムイオン電池等の二次電池からなる複数のセルを直列に接続してなる組電池等であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明の車載モータの回生制御装置によれば、滑らかに回生量を低減させることができ、車両の走行状態に過剰に急激な変化が生じることを防止することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車載モータの回生制御装置によれば、セルが過充電になることを確実に防止しつつ、車両の走行状態に過剰に大きな変化が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る車載モータの回生制御装置の構成図である。
【図２】 図１に示す車載モータの回生制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】 図３（ａ）は総電圧の時間変化の一例を示す図であり、図３（ｂ）はセル電圧の時間変化の一例を示す図であり、図３（ｃ）は回生量の時間変化の一例を示す図である。
【図４】 総電圧の偏差に応じた回生量の変化の一例を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０ 車載モータの回生制御装置
１３ キャパシタ（蓄電装置）
１５ 走行用モータ（車載モータ）
２２ 電圧センサ（電圧検出手段）
ステップＳ０２ セル電圧判定手段
ステップＳ０９ 総電圧予測手段
ステップＳ１０ 回生制御手段
ステップＳ１１ 回生禁止手段
Claims (2)
- 車両の駆動源とされる車載モータと、
複数のセルが直列に接続されて構成され、前記車載モータの回生作動により発生する回生エネルギーを蓄電する蓄電装置と、
前記複数のセルの端子間電圧の和である総電圧を検出する総電圧検出手段と、
各前記複数のセルの何れかのセルの端子間電圧が所定の回生禁止電圧より低く設定された回生制限電圧を超えたか否かを判定するセル電圧判定手段と、
前記セル電圧判定手段により前記何れかのセルの端子間電圧が前記回生制限電圧を超えたと判定されたときに、何れかのセルの端子間電圧が前記回生禁止電圧に到達するときの前記総電圧である総電圧予測値を予測する総電圧予測手段と、
前記総電圧予測手段により予測される前記総電圧予測値と、前記総電圧検出手段により検出される前記総電圧との偏差に応じて前記車載モータの回生量を制御する回生制御手段と
を備えることを特徴とする車載モータの回生制御装置。 - 前記総電圧検出手段により検出された前記総電圧が前記総電圧予測手段により予測された前記総電圧予測値に到達する以前に、各前記複数のセルの何れかのセルの端子間電圧が前記回生禁止電圧に到達したときに前記車載モータの回生作動を禁止する回生禁止手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車載モータの回生制御装置。
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