JP6351301B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッドカーなどの車両用の制御装置に関する。

電気自動車やハイブリッドカーなどの車両では、バッテリから走行用モータに電力が供給されて、走行用モータの出力が車両の駆動輪に伝達される。制動時には、走行用モータで車輪からの動力が電力に回生されて、その回生により生じる制動力（回生制動力）が車輪に作用する。

特開２００６−１５１０３９号公報

走行用モータで回生される電力は、バッテリに充電される。バッテリを過充電から保護するため、バッテリの充電率を表すＳＯＣ（State Of Charge）などから決まる充電可能電力を回生電力が上回ると、走行用モータにおける回生量が制限される。

ところが、回生量が制限されると、回生制動力が通常よりも弱まるため、運転者にブレーキフィーリングの変化による違和感を与えてしまう。ブレーキフィーリングの変化を抑えることを優先し、制動中における回生量の制限をなくすと、過充電によるバッテリの劣化を招く。

本発明の目的は、ブレーキフィーリングの変化を抑制でき、かつ、過充電によるバッテリの劣化を抑制できる、車両用制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、モータおよびバッテリを搭載した車両用の制御装置であって、モータで動力を電力に回生させ、車両に作用する回生制動力を発生させる回生制動手段と、回生制動力の発生時に、モータで回生される電力がバッテリに充電可能な電力を超える場合、車両に搭載されている電気負荷の消費電力を増大させる消費電力増大手段とを含む。

この構成によれば、車両の制動時には、モータで動力が電力に回生され、回生制動力が車両に作用する。このとき、モータで回生される電力は、バッテリに充電される。モータで回生される電力がバッテリに充電可能な電力を超える場合には、モータで回生される電力の全部をバッテリに充電することができないため、車両に搭載されている電気負荷の消費電力が増大される。

これにより、バッテリのＳＯＣが１００％に近い状態であっても、モータにおける回生量を制限せずに、車両のブレーキペダルなどの操作に応じた回生制動力を車両に作用させることができる。その結果、ブレーキフィーリングの変化を抑制することができる。

また、モータで回生される電力が電気負荷により消費されるので、バッテリを過充電から保護することができる。そのため、過充電によるバッテリの劣化を抑制することができる。

モータで回生される電力がバッテリに充電可能な電力を超える場合に、車室内を冷房する冷房装置と車室内を暖房する暖房装置とを並行して動作させることにより、消費電力が増大されてもよい。

冷房装置または暖房装置の一方のみを動作させると、車室内の気温が変化し、運転者や同乗者による体感温度が変化する。冷房装置および暖房装置を並行して動作させることにより、車室内の気温の変化を抑制でき、運転者や同乗者による体感温度の変化を抑制できながら、消費電力を増大させることができる。

冷房装置と暖房装置とを並行して動作させる場合、冷房装置の冷房能力と暖房装置の暖房能力とが等しくなるように、冷房装置および暖房装置の出力が制御されることが好ましい。

これにより、車室内の気温の変化を一層抑制することができ、運転者や同乗者による体感温度の変化を一層抑制することができる。

本発明によれば、ブレーキフィーリングの変化を抑制することができ、かつ、過充電によるバッテリの劣化を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用制御装置が搭載された車両の要部の構成を図解的に示す図である。 ＥＣＵにより実行される回生制御処理の流れを示すフローチャートである。 回生制動時の空調能力および消費電力の増大量の一例を示す図である。 車両がハイブリッドカーである場合における回生制動時の空調能力および消費電力の増大量の一例を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用制御装置が搭載された車両１の要部の構成を図解的に示す図である。

車両１は、走行用モータ２を搭載した電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）である。

走行用モータ２には、インバータ（ＩＮＶ）３が接続されている。

インバータ３には、バッテリ４が接続されている。

走行用モータ２の駆動時には、バッテリ４が出力する直流電力がインバータ３に供給される。そして、その直流電力がインバータ３で交流電力に変換され、その変換後の交流電力がインバータ３から走行用モータ２に供給されることにより、走行用モータ２が駆動力を発生する。

走行用モータ２が発生する駆動力は、変速機（図示せず）およびディファレンシャルギヤ５を介して、ディファレンシャルギヤ５から左右に延びるドライブシャフト６Ｌ，６Ｒに伝達され、ドライブシャフト６Ｌ，６Ｒを回転させる。そして、ドライブシャフト６Ｌ，６Ｒの回転がそれぞれ駆動輪７Ｌ，７Ｒに伝達されることにより、駆動輪７Ｌ，７Ｒが前進方向または後進方向に回転駆動される。

車両１の制動時には、走行用モータ２が発電機として機能する。すなわち、ドライブシャフト６Ｌ，６Ｒの回転が走行用モータ２の出力軸に伝達され、その出力軸の回転が交流電力に回生される。このとき、走行用モータ２が抵抗となり、その抵抗が回生制動力として車両１に作用する。走行用モータ２で回生される交流電力は、インバータ３で直流電力に変換される。インバータ３が出力する直流電力は、バッテリ４に供給され、バッテリ４に蓄えられる。

また、車両１には、エアコンディショナ１１が搭載されている。エアコンディショナ１１は、ヒータ・クーラ分離式の構成であり、空調ダクト１２と、空調ダクト１２を車室内に向けて流れる送風を生成するブロワ１３と、空調ダクト１２を流れる送風を冷やすための冷房装置１４と、空調ダクト１２を流れる送風を暖めるための暖房装置１５とを備えている。

冷房装置１４は、エバポレータ２１を備えている。エバポレータ２１は、空調ダクト１２内に配置されている。エバポレータ２１には、冷媒循環路２２が接続されている。冷媒循環路２２には、電動エアコンプレッサ（Ａ／Ｃ）２３およびコンデンサ２４が介装されている。

電動エアコンプレッサ２３が駆動されると、電動エアコンプレッサ２３で圧縮された冷媒がコンデンサ２４に供給される。コンデンサ２４では、その圧縮された冷媒が冷却されることにより、冷媒の液化が進む。コンデンサ２４に対して冷媒の流通方向の下流側には、レシーバ（図示せず）およびエキスパンションバルブ（図示せず）が設けられている。コンデンサ２４から流出する冷媒は、レシーバに供給される。レシーバでは、気化したままの冷媒と液化した冷媒とが分離される。そして、液化した冷媒のみがレシーバからエキスパンションバルブに送られ、その液化した冷媒がエキスパンションバルブからエバポレータ２１に噴射されることにより、エバポレータ２１が冷却される。

ブロワ１３からの送風は、エバポレータ２１を通過することによって冷やされ、冷風となって、空調ダクト１２内を車室内に向けて流れる。

暖房装置１５は、ヒータコア３１を備えている。ヒータコア３１は、空調ダクト１２内において、エバポレータ２１よりも車室内側に配置されている。ヒータコア３１には、温水循環路３２が接続されている。温水循環路３２には、電動ポンプ３３および電気式のヒータ３４（たとえば、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ）が介装されている。

電動ポンプ３３が駆動されると、温水循環路３２を水が循環する。ヒータ３４は、電動ポンプ３３に対して水の流通方向の下流側であって、ヒータコア３１に対してその流通方向の上流側に配置されている。温水循環路３２を循環する水は、ヒータ３４によって加熱されて温水となり、ヒータコア３１に供給される。これにより、ヒータコア３１が温水によって加熱される。

空調ダクト１２内には、エバポレータ２１とヒータコア３１との間に、エアミックスダンパ（図示せず）が設けられている。エアミックスダンパの位置により、ヒータコア３１を通過する送風量とヒータコア３１を通過しない送風量とが調整される。ヒータコア３１を通過する送風は、ヒータコア３１によって加熱される。ヒータコア３１を通過した送風とヒータコア３１を通過しない送風とが混合されることにより、適当な温度の空調風となり、その空調風が車室内に向けて流れる。

車両１には、車両用制御装置の一例としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）４１が搭載されている。ＥＣＵ４１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを含む構成である。

ＥＣＵ４１には、車両１の走行速度（車速）を検出する車速センサ、アクセルペダル（図示せず）の操作量を検出するためのアクセルセンサ、ブレーキペダル（図示せず）の操作量を検出するためのブレーキセンサ、バッテリ４に入出力される電流を検出する電流センサ、車室内の気温を検出する温度センサなどの各種センサ（図示せず）の出力信号が入力される。

また、ＥＣＵ４１には、インバータ３、ブロワ１３、電動エアコンプレッサ２３、電動ポンプ３３およびヒータ３４が制御対象として接続されている。

ＥＣＵ４１は、アクセルペダルの操作量に基づいて、インバータ３を制御することにより、バッテリ４から走行用モータ２への電力の供給を制御する。また、ＥＣＵ４１は、車速およびブレーキペダルの操作量に基づいて、走行用モータ２での回生を制御する。また、ＥＣＵ４１は、バッテリ４に入出力される電流量に基づいて、バッテリ４の充電率であるＳＯＣ（State Of Charge）を演算する。そして、その演算したＳＯＣなどに基づいて、ＥＣＵ４１は、回生制御時に、電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４を必要に応じて制御する。また、ＥＣＵ４１は、車室内の気温などに基づいて、ブロワ１３、電動エアコンプレッサ２３、電動ポンプ３３およびヒータ３４を制御する。

図２は、ＥＣＵ４１により実行される回生制御処理の流れを示すフローチャートである。図３は、回生制動時の空調能力および消費電力の増大量の一例を示す図である。

運転者によりブレーキペダルが操作されると、ＥＣＵ４１は、図２に示される回生制御処理を実行する。

回生制御処理では、ＥＣＵ４１は、まず、ブレーキペダルの操作開始時の車速およびブレーキペダルの操作量に基づいて、走行用モータ２から出力される回生制動力の目標値である目標回生制動力を設定する（ステップＳ１）。

次に、その目標回生制動力および車速に基づいて、ＥＣＵ４１は、走行用モータ２で回生される電力である目標回生電力を演算する（ステップＳ２）。

また、ＥＣＵ４１は、バッテリ４のＳＯＣに基づいて、バッテリ４に充電することが可能な電力である充電可能電力を演算する（ステップＳ３）。充電可能電力は、バッテリ４の過充電を防止するため、たとえば、ＳＯＣが増加するほど減少し、上限値では０となるようなテーブルから求めることができる。

そして、ＥＣＵ４１は、目標回生電力が充電可能電力を超えているか否かを判定される（ステップＳ４）。

目標回生電力が充電可能電力を超えている場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、ＥＣＵ４１は、その目標回生電力と充電可能電力との差分の電力が追加して消費されるように、車両１に搭載されている電気負荷により消費される電力を増大させる（ステップＳ５）。

具体的には、ＥＣＵ４１は、電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４の各出力を増大させることにより、電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４による消費電力を増大させる。より具体的には、ＥＣＵ４１は、冷房装置１４の冷房能力の増大量と暖房装置１５の暖房能力の増大量とが等しくなるように、電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４の出力を増大させることにより、電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４による消費電力を増大させる。

たとえば、ＥＣＵ４１は、図３に示されるように、冷房装置１４の冷房能力および暖房装置１５の暖房能力の両方が１ｋＷずつ増大するように、電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４の各出力を増大させる。この場合、空調能力（冷房能力＋暖房能力）としては、±０ｋＷでありながら、電動エアコンプレッサ２３による消費電力が０．２ｋＷ（２００Ｗ）増大し、ヒータ３４による消費電力が１ｋＷ増大し、消費電力が合計で１．２ｋＷ増大する。

そして、ＥＣＵ４１は、目標回生制動力が得られるように、走行用モータ２を制御し（ステップＳ６：回生制御）、回生制御処理を終了する。これにより、走行用モータ２から目標回生制動力に等しい回生制動力が出力され、その回生制動力が車両１に作用する。このとき、電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４による消費電力が増大されているので、走行用モータ２で回生される電力のうち、バッテリ４に充電不可能な余剰分（目標回生電力と充電可能電力との差分）の電力は、電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４により消費される。したがって、バッテリ４は、充電可能電力値以下で充電され、バッテリ４のＳＯＣは、制御上限値を超えない。

目標回生電力が充電可能電力以下である場合には（ステップＳ４のＮＯ）、ＥＣＵ４１は、電気負荷の消費電力を増大せず（ステップＳ５のスキップ）、目標回生制動力が得られるように、走行用モータ２を制御し（ステップＳ６）、回生制御処理を終了する。この場合、走行用モータ２で回生される電力はすべて、バッテリ４に充電される。

以上のように、車両１の制動時には、走行用モータ２で動力が電力に回生され、回生制動力が車両１に作用する。このとき、走行用モータ２で回生される電力は、バッテリ４に充電される。走行用モータ２で回生される電力である目標回生電力がバッテリ４に充電可能な電力である充電可能電力を超える場合には、走行用モータ２で回生される電力の全部をバッテリ４に充電することができない。そのため、車両１に搭載されている電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４の消費電力が増大され、電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４により、バッテリ４に充電不可能な余剰分の電力が消費される。

これにより、バッテリ４のＳＯＣが制御上限値に近い状態であっても、走行用モータ２における回生量を制限せずに、車両１のブレーキペダルなどの操作に応じた回生制動力を車両１に作用させることができる。その結果、ブレーキフィーリングの変化を抑制することができる。

そして、走行用モータ２で回生される電力が電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４により消費されるので、バッテリ４の過充電を防止することができる。そのため、過充電によるバッテリ４の劣化を抑制することができる。

また、冷房装置１４の冷房能力と暖房装置１５の暖房能力とが等しくなるように、電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４の出力が増大される。これにより、車室内の気温の変化が抑制される。その結果、運転者や同乗者による体感温度の変化を抑制できながら、消費電力を増大させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、車両１は、電気自動車に限らず、ハイブリッドカー（ＨＶ：Hybrid Vehicle）にであってもよい。車両１がハイブリッドカーである場合、暖房の熱源として、エンジンが利用されてもよい。この場合、図４に示されるように、冷房装置１４の冷房能力および暖房装置１５の暖房能力の両方が１ｋＷずつ増大されても、暖房能力の増大による消費電力の増大はないので、消費電力の増大は０．２ｋＷとなる。

また、前述の実施形態では、冷房装置１４の冷房能力と暖房装置１５の暖房能力とが等しくなるように、電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４の出力が増大される構成を取り上げたが、運転者や同乗者が体感温度の変化を感じない程度であれば、冷房装置１４の冷房能力と暖房装置１５の暖房能力とに差がつけられてもよい。たとえば、冬場は、送風により体感温度が低くなるので、ヒータ３４の出力がさらに増大されて、暖房装置１５の暖房能力が冷房装置１４の冷房能力より高くされてもよい。一方、夏場、車室内の湿度が比較的高い場合（所定湿度よりも高い場合）には、送風により体感温度が高くなるので、電動エアコンプレッサ２３の出力がさらに増大されて、冷房装置１４の冷房能力が暖房装置１５の暖房能力より高くされてもよい。夏場であっても、車室内の湿度が比較的低い場合には、冷房装置１４の冷房能力が高いと、運転者や同乗者が肌寒いと感じるおそれがあるので、冷房装置１４の冷房能力と暖房装置１５の暖房能力とが等しくされることが好ましい。

また、電動エアコンプレッサ２３およびヒータ３４に限らず、ブロワ１３の送風量を増大させることにより、ブロワ１３により消費される電力が増大されてもよい。この場合、空調ダクト１２から車室内への送風量が増大するので、運転者や同乗者による体感温度が変化しないように、電動エアコンプレッサ２３および／またはヒータ３４の出力が調整されることが好ましい。

また、ヒータ・クーラ分離式のエアコンディショナ１１を取り上げたが、本発明は、ヒートポンプ式のエアコンディショナを搭載した車両にも適用することができる。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 車両
２ 走行用モータ（モータ）
４ バッテリ
１４ 冷房装置
１５ 暖房装置
２３ 電動エアコンプレッサ（負荷）
３４ ヒータ（負荷）
４１ ＥＣＵ（車両用制御装置）

Claims (1)

1. モータおよびバッテリを搭載した車両用の制御装置であって、
   前記モータで動力を電力に回生させ、前記車両に作用する回生制動力を発生させる回生制動手段と、
   回生制動力の発生時に、前記モータで回生される電力が前記バッテリに充電可能な電力を超える場合、前記車両に搭載されている電気負荷の消費電力を増大させる消費電力増大手段とを含み、
   前記電気負荷には、空調ダクト内に配置されるエバポレータを備え、前記車両の車室内を冷房する冷房装置と、前記空調ダクト内に配置されるヒータコアを備え、前記車室内を暖房する暖房装置とが含まれ、
   前記消費電力増大手段は、前記空調ダクト内を流れる送風が前記冷房装置の前記エバポレータを通過することによる冷房能力の増大量と前記空調ダクト内を流れる送風が前記暖房装置の前記ヒータコアを通過することによる暖房能力の増大量とが等しくなるように、前記冷房能力および前記暖房能力を増大させることにより消費電力を増大させる、車両用制御装置。

Images