JP6400648B2 - 電気自動車の回生制御装置 - Google Patents

Description

本発明は電気自動車の回生制御装置に係り、詳しくは降坂路の走行中にモータを回生制御して発電された電力をバッテリに充電する回生制御装置に関する。

従来からの走行用動力源としてエンジンを搭載したエンジン車両の効率を改善するために、エンジンに加えて走行用動力源としてモータを搭載したハイブリッド電気自動車、或いはエンジンに代えてモータを搭載した電気自動車など（以下、電気自動車と総称する場合もある）が実用化されている。
このような電気自動車では、モータを回生制御することにより発電機として作動可能なため、例えば降坂路での走行時などでは、駆動輪側からの逆駆動によりモータに発電させて発電電力をバッテリに充電している。これにより降坂路で得られる車両の位置エネルギを電力エネルギとして回収でき、その後のモータによる走行時にバッテリからの放電電力を利用している。

また、降坂路での車両の位置エネルギは電力エネルギとして回収できるだけでなく、車速増加の形態で運動エネルギとしても回収できる。即ち、降坂路での走行中にモータの回生トルクを０に制御すれば、車速を増加させて運動エネルギとして回収可能となる。よって、降坂路が終了した後の走行中に車速を次第に低下させて運動エネルギを消費することにより、モータやエンジンの負担を軽減して燃費を節減できる（以下、このような制御を車速増加制御という）。

一方、近年では運転者の負担軽減などを目的として、運転者が任意に設定した目標速度を維持して走行を行うオートクルーズ機能を備えた車両が普及しており、例えば特許文献１に開示されているように電気自動車に適用した例もある。この電気自動車では、オートクルーズ制御による走行中に、目標車速の上下に設定された上限速度及び下限速度の間に車速を維持するように（以下、この状態を目標車速の維持と表現する場合もある)、エンジン及びモータの運転状態を適宜切り換えている。

特開２００７−１８７０９０号公報

特許文献１に開示されたオートクルーズ制御においても、上限速度と下限速度との間に僅かではあるが車速の自由度が存在する。従って、オートクルーズ制御を実行して降坂路を走行する場合でも、モータの回生制御及び車速増加制御を実行することが考えられる。

図３はオートクルーズ制御により降坂路を走行した場合のモータの回生制御と車速増加制御との実行状況を示すタイムチャートであり、下から２段目に従来技術を示している。
降坂路では、車速を維持するために必要な制動力として負側の要求トルクが設定され、この要求トルクを常に達成するようにモータの回生制御や車速増加制御が実行される。図３の例は、要求トルクに対してモータの最大出力時の回生トルクが不足する場合を示しており、その不足分は車両に装備された制動装置、例えばリターダ、エンジンの圧縮開放ブレーキ、排気ブレーキなどにより補われる。
この例のオートクルーズ制御では、目標車速Ｖtgtが８５km/hに設定され、上限速度ＶHiが９０km/hに設定されている。例えば８５km/hで降坂路に到達して車速増加制御を開始した場合には、８５km/hから９０km/hまでの５km/h増加分を運動エネルギとして回収可能となる。

従来技術によれば、車両が降坂路に到達すると、まず車速増加制御を開始し、クラッチを切断してモータのトルクを０に保つ（図３のポイントａ）。車両は惰性走行しながら増速し、車速が９０km/hまで増加した時点で車速増加制御を終了し、続いて、モータの回生制御及び制動装置の作動を開始し（図３のポイントｂ）、この作動状態を降坂路の終了地点まで継続する（図３のポイントｃ）。
モータの回生制御では、要求トルクに対する不足分が制動装置により熱エネルギとして無駄に消費されてしまうが、車速増加制御によれば、全ての位置エネルギを運動エネルギとして回収できるため効率面で有利である。また、この点は、車速増加制御の実行中に全ての要求トルクが運動エネルギとして回収されるため、同時にモータの回生制御を実行できないことを意味する。そして、降坂路がどこまで続くか明らかでないため、先に効率面で優れる車速増加制御により５km/h増加分（図３中にハッチングで示す）を運動エネルギとして回収しておき、その後にモータの回生制御を実行しているのである。

しかしながら、以上の従来技術では、車速増加制御の実行期間だけモータの回生制御を実行できる期間、ひいては回生制御により回収できる電力エネルギが減少してしまい、今ひとつ改良の余地があった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、オートクルーズ制御により目標車速を維持しながら、降坂路での走行中にモータの回生制御と車速増加制御とを適切に実行して、車両の位置エネルギを電力エネルギ及び運動エネルギとして高い効率で回収することができる電気自動車の回生制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、モータの駆動力を駆動輪に伝達して走行し、オートクルーズ制御による走行中に目標車速を中心とした上限速度及び下限速度の間に車速を維持する一方、降坂路の走行中にはモータ回生制御手段によりモータを回生制御して回生電力をバッテリに充電する電気自動車において、車両の走行中に車両に装備された制動装置を駆動制御して制動力を調整可能な制動力調整手段と、車両の前方に存在する降坂路の情報を取得する降坂路情報取得手段と、降坂路情報取得手段により取得された降坂路の情報に基づき、降坂路を車両がオートクルーズ制御により走行する際に車速を増加させ、且つ降坂路の終了地点で上限速度に到達させることが可能な車速の増加指標を設定する車速増加指標設定手段と、車両が降坂路に到達して降坂路をオートクルーズ制御により走行するときに、降坂路の走行期間全体に亘ってモータ回生制御手段にモータを回生制御させると共に、これと並行して、車速増加指標設定手段により設定された車速の増加指標に基づき制動力調整手段に制動装置を駆動制御させて車速を増加させるエネルギ回収制御手段とを備えたことを特徴とする。

降坂路の情報に基づき、予めオートクルーズ制御による降坂路の走行中に車速を増加させ、且つ終了地点で上限速度に到達可能な車速の増加指標（例えば目標速度や車速の変化率など）が設定される。そして、実際に車両が降坂路を走行するときにはモータの回生制御と共に車速の増加指標に基づき制動装置が駆動制御される。これにより車速は降坂路の走行中に増加して上限速度に到達し、車速の増加分が運動エネルギとして回収される。このときの運動エネルギは降坂路の走行期間全体に亘って分散して回収されるため、これと並行してモータの回生制御を実行可能となる。このため、降坂路の走行期間全体に亘ってモータの回生制御を実行でき、もって車両の位置エネルギを電力エネルギ及び運動エネルギとして高い効率で回収することができる。

その他の態様として、降坂路の走行中に車速を維持するために必要な要求制動エネルギが、降坂路の走行中に上記モータの回生制御により回収可能な電力エネルギと、車速を上限速度まで増加させることにより回収可能な運動エネルギとの和以上であるか否かを判定するエネルギ判定手段を備え、エネルギ回収制御手段が、エネルギ判定手段により要求制動エネルギが電力エネルギと運動エネルギとの和以上であると判定されたときに、降坂路の走行期間全体に亘ってモータの回生制御と車速の増加指標に基づく制動装置の駆動制御とを並行して実行する一方、要求制動エネルギが電力エネルギと運動エネルギとの和未満であると判定されたときには、降坂路での走行開始と共にモータのトルクを０に保って車速を急増させ、車速が上限速度まで増加した時点でモータの回生制御と制動装置の作動とを開始するように構成することが好ましい。

要求制動エネルギが電力エネルギと運動エネルギとの和未満のときには、降坂路の走行中に車速を増加させながら並行してモータの回生制御を実行するメリットがない。この場合には、降坂路の走行開始当初に車速を急増させ、その後にモータの回生制御と制動装置の作動とが開始される。降坂路の走行中に車速を徐々に増加させる場合に比較して、同一距離を走行した場合の所要時間を短縮できるメリットが得られる。

また別の態様として、エネルギ回収制御手段が、エネルギ判定手段により要求制動エネルギが電力エネルギと運動エネルギとの和未満であると判定されたときに、モータの回生トルクを制限するように構成することが好ましい。
この場合には、要求制動エネルギの不足により電力エネルギ及び運動エネルギを全て回収できないため、モータの回生トルクと車速の増加との何れかを制限する必要がある。電力エネルギはバッテリの充放電時の損失により減少してしまうが、運動エネルギはそのまま後の車両走行に利用できる。よって、モータの回生トルクを制限することにより、降坂路で得られる車両の位置エネルギを最大限に利用することができる。

本発明によれば、オートクルーズ制御により目標車速を維持しながら、降坂路での走行中にモータの回生制御と車速増加制御とを適切に実行して、車両の位置エネルギを電力エネルギ及び運動エネルギとして高い効率で回収することができる。

実施形態の回生制御装置が搭載されたハイブリッド型トラックを示す全体構成図である。 車両ＥＣＵが実行する降坂路エネルギ回収制御ルーチンを示すフローチャートである。 オートクルーズ制御により降坂路を走行した場合のモータの回生制御と車速増加制御との実行状況を示すタイムチャートである。 車両ＥＣＵが実行する第２エネルギ回収制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明をハイブリッド型トラックの回生制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の回生制御装置が搭載されたハイブリッド型トラックを示す全体構成図である。
ハイブリッド型トラック１はいわゆるパラレル型ハイブリッド車両として構成されており、以下の説明では、車両と称する場合もある。車両１には走行用動力源としてディーゼルエンジン（以下、エンジンという）２、及び例えば永久磁石式同期電動機のように発電機としても作動可能なモータ３が搭載されている。エンジン２の出力軸にはクラッチ４が連結され、クラッチ４にはモータ３の回転軸を介して自動変速機５の入力側が連結されている。自動変速機５の出力側にはプロペラシャフト６を介して差動装置７が連結され、差動装置７には駆動軸８を介して左右の駆動輪９が連結されている。

自動変速機５は一般的な手動変速機をベースとしてクラッチ４の断接操作及び変速段の切換操作を自動化したものであり、本実施形態では、前進１２速後退１速の変速段を有している。当然ながら、変速機５の構成はこれに限るものではなく任意に変更可能であり、例えば手動式変速機として具体化してもよいし、２系統の動力伝達系を備えたいわゆるデュアルクラッチ式自動変速機として具体化してもよい。

モータ３にはインバータ１０を介してバッテリ１１が接続されている。バッテリ１１に蓄えられた直流電力はインバータ１０により交流電力に変換されてモータ３に供給され（力行制御）、モータ３が発生した駆動力は自動変速機５で変速された後に駆動輪９に伝達されて車両１を走行させる。また、例えば車両１の減速時や降坂路での走行時（回生走行時）には、駆動輪９側からの逆駆動によりモータ３が発電機として作動する（回生制御）。モータ３が発生した負側の駆動力は制動力として駆動輪９側に伝達されると共に、モータ３が発電した交流電力がインバータ１０で直流電力に変換されてバッテリ１１に充電される。

このようなモータ３が発生する駆動力は上記クラッチ４の断接状態に関わらず駆動輪９側に伝達され、これに対してエンジン２が発生する駆動力はクラッチ４の接続時に限って駆動輪９側に伝達される。従って、クラッチ４の切断時には、上記のようにモータ３が発生する正側または負側の駆動力が駆動輪９側に伝達されて車両１が走行する。また、クラッチ４の接続時には、エンジン２及びモータ３の駆動力が駆動輪９側に伝達されたり、或いはエンジン２の駆動力のみが駆動輪側に伝達されたりして車両１が走行する。

車両ＥＣＵ１３は車両全体を統合制御するための制御回路である。そのために車両ＥＣＵ１３には、アクセルペダル１４の操作量θaccを検出するアクセルセンサ１５、ブレーキペダル１６の踏込操作を検出するブレーキスイッチ１７、車両１の速度Ｖを検出する車速センサ１８、エンジン２の回転速度Ｎeを検出するエンジン回転速度センサ１９、及びモータ３の回転速度Ｎtを検出するモータ回転速度センサ２０などの各種センサ・スイッチ類が接続されている。
また、車両ＥＣＵ１３には、図示はしないがクラッチ４を断接操作するアクチュエータ、及び自動変速機５を変速操作するアクチュエータなどが接続されると共に、エンジン制御用のエンジンＥＣＵ２２、インバータ制御用のインバータＥＣＵ２３、及びバッテリ１１を管理するバッテリＥＣＵ２４が接続されている。

車両ＥＣＵ１３は、運転者によるアクセル操作量θaccなどに基づき車両１を走行させるために必要な要求トルクを算出し、その要求トルクやバッテリ１１のＳＯＣ（State Of Charge）などに基づき車両１の走行モードを選択する。本実施形態では走行モードとして、エンジン２の駆動力のみを用いるＥ/Ｇモード、モータ３の駆動力のみを用いるＥＶモード、及びエンジン２及びモータ３の駆動力を共に用いるＨＥＶモードが設定されており、その何れかの走行モードを車両ＥＣＵ１３が選択するようになっている。

車両ＥＣＵ１３は選択した走行モードに基づき、要求トルクをエンジン２やモータ３が出力すべきトルク指令値に換算する。例えばＨＥＶモードでは要求トルクをエンジン２側及びモータ３側に配分した上で、その時点の変速段に基づきエンジン２及びモータ３のトルク指令値を算出する。また、Ｅ/Ｇモードでは要求トルクを変速段に基づきエンジン２へのトルク指令値に換算し、ＥＶモードでは要求トルクを変速段に基づきモータ３へのトルク指令値に換算する。

そして、車両ＥＣＵ１３は選択した走行モードを実行すべく、ＥＶモードでは上記クラッチ４を切断し、Ｅ/Ｇモード及びＨＥＶモードではクラッチ４を接続した上で、エンジンＥＣＵ２２及びインバータＥＣＵ２３にトルク指令値を適宜出力する。また、車両１の走行中において車両ＥＣＵ１３は、アクセル操作量θaccや車速Ｖなどに基づき図示しないシフトマップから目標変速段を算出し、この目標変速段を達成すべく、アクチュエータによりクラッチ４の断接操作及び変速段の切換操作を実行する。

一方、エンジンＥＣＵ２２は、車両ＥＣＵ１３から入力された走行モード及びトルク指令値を達成するように噴射量制御や噴射時期制御を実行する。例えばＥ/ＧモードやＨＥＶモードでは、正側のトルク指令値に対してエンジン２に駆動力を発生させ、負側のトルク指令値に対してエンジンブレーキを発生させる。また、ＥＶモードの場合には、燃料噴射の中止によりエンジン２を停止保持する、またはアイドル運転状態とする。

また、インバータＥＣＵ２３は、車両ＥＣＵ１３から入力された走行モード及びトルク指令値を達成するように、インバータ１０を駆動制御する。例えばＥＶモードやＨＥＶモードでは、正側のトルク指令値に対してモータ３を力行制御して正側の駆動力を発生させ、負側のトルク指令値に対してはモータ３を回生制御して負側の駆動力を発生させる。また、Ｅ/Ｇモードの場合には、モータ３の駆動力を０に制御する。
また、バッテリＥＣＵ２４は、バッテリ１１の温度、バッテリ１１の電圧、インバータ１０とバッテリ１１との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１１のＳＯＣを算出し、このＳＯＣを検出結果と共に車両ＥＣＵ１３に出力する。

一方、車両ＥＣＵ１３には、車両１に装備された各種制動装置３３（例えばリターダ、エンジンの圧縮開放ブレーキ、排気ブレーキなど）が接続されている。車両ＥＣＵ１３は、これらの制動装置３３を任意に駆動制御して走行中の車両１に制動力を作用させる（制動力調整手段）。
また、車両ＥＣＵ１３はオートクルーズ制御を実行する。運転者により図示しないオートクルーズ制御の実行スイッチが操作されて目標車速Ｖtgtが設定されると、車両ＥＣＵ１３は目標車速Ｖtgtの上下に上限速度ＶHi及び下限速度ＶLoを設定し、車両１の走行中にはエンジン２やモータ３の駆動力を適切に制御して車速Ｖを上限速度ＶHiと下限速度ＶLoとの間に保つ。

そして、車両ＥＣＵ１３は、オートクルーズ制御による降坂路の走行中には車速Ｖを維持するために負側の要求トルクを設定し、その要求トルクを達成しながら車両１の位置エネルギを電力エネルギ及び運動エネルギとして回収すべく、モータ３の回生制御及び車速増加制御を実行する。しかしながら、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、図３中に示した従来技術では、降坂路での走行開始の当初に車速増加制御を実行し、その後にモータ３の回生制御を開始するため、モータ３の回生制御の実行期間、ひいては回収できる電力エネルギが減少してしまうという問題がある。

本発明者は、この問題点について考察した結果、車速増加制御の制御内容を変更することにより不具合を解消できることを見出した。即ち、従来技術では、降坂路の走行開始当初に車速増加制御により車速Ｖを上限速度ＶHiまで一気に急増させた（以下、第１エネルギ回収制御という）。結果として車速増加制御の実行中には全ての位置エネルギ（＝要求トルク）が運動エネルギとして回収されるため、これと並行してモータ３の回生制御を実行する余地がなかった。

そこで、降坂路の走行期間全体に亘って車速Ｖを徐々に増加させれば、車速Ｖの増加として回収される位置エネルギを一部のみに制限できる。結果として、残存分をモータ３の回生制御による電力エネルギの回収に利用できるため、降坂路の走行期間全体に亘って車速増加制御と共にモータ３の回生制御を並行して実行可能となる。このような知見の下に本実施形態では、オートクルーズ制御による降坂路の走行中に、車速Ｖを略一定の変化率で上限速度ＶHiまで増加させるように車速増加制御を実行し、これと並行してモータ３の回生制御を実行しており（以下、第２エネルギ回収制御という）、その詳細を以下に説明する。

第２エネルギ回収制御で実行される車速増加制御は、降坂路の走行中に車速Ｖを略一定の変化率で増加させて降坂路の終了地点で上限速度ＶHiに到達させるものである。そのためには、車両１が降坂路に到達した時点（降坂路の開始地点）の車速Ｖ、及び降坂路の長さＬなどが判明している必要がある。降坂路の開始地点の車速Ｖが判らなければ、上限速度ＶHiとの差分（車速Ｖを増加させるべき増加分）を特定できず、降坂路の長さＬが判らなければ、車速Ｖの増加分に基づき車速Ｖの変化率も特定できないためである。
そこで、実際に自車が降坂路を走行する以前に、自車の道路上の前方に存在する降坂路の情報を取得しており、そのために図１に示すように、車両ＥＣＵ１３にはナビゲーション装置３１（降坂路情報取得手段）及び通信装置３２（降坂路情報取得手段）が接続されている。

ナビゲーション装置３１は自己の記憶領域に記憶されている地図データ、及びアンテナを介して受信されるＧＰＳ情報やＶＩＣＳ（登録商標）情報などに基づき、車両１の走行中に地図上の自車位置を特定する。通信装置３２は、路側に適宜設置されているデータセンタの路側通信システムとの間で路車間通信を行うと共に、周囲を走行中の他車との間で車々間通信を行う。
通信対象となる情報は多岐にわたり、例えば自車が保有しない地図情報、或いは道路情報（道路のカーブや勾配など）や交通情報（渋滞情報、事故情報、工事情報など）、或いは地域情報（観光スポットの案内など）を路側通信システムや他車から取得したり、逆にこれらの情報を他車に供給したりする。

図２は車両ＥＣＵ１３が実行する降坂路エネルギ回収制御ルーチンを示すフローチャートであり、車両ＥＣＵ１３はオートクルーズ制御による車両１の走行中に当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
まず、ステップＳ２でナビゲーション装置３１及び通信装置３２を利用して自車の前方に存在する降坂路の情報を取得する（降坂路情報取得手段）。以下に述べるように、取得した降坂路の情報は他の情報（例えば車両重量、車両１の転がり抵抗、車両１の空気抵抗、モータ３の最大出力、バッテリ１１の容量、バッテリ１１の現在のＳＯＣなど）と共に、ステップＳ４以降の算出処理に利用される。

ステップＳ４で降坂路の走行中に得られる車両１の位置エネルギＥposを算出し、続くステップＳ６で降坂路を走行中に車両１が受ける走行抵抗エネルギＥresを算出する。例えば位置エネルギＥposは、降坂路の開始地点と終了地点との標高差から算出され、走行抵抗エネルギＥresは、転がり抵抗と空気抵抗との和から算出される。
その後、ステップＳ８で次式(1)に従って要求制動エネルギＥbrkを算出する、要求制動エネルギＥbrkは、降坂路の走行中に車速Ｖを維持するために必要な制動エネルギ、換言すれば、車両１が降坂路の走行中に回収可能な最大のエネルギを意味する。
Ｅbrk＝Ｅpos−Ｅres ……(1)

さらに、ステップＳ１０で回収電力エネルギＥmotを算出し、続くステップＳ１２で回収運動エネルギＥkineを算出する。回収電力エネルギＥmotは、降坂路の走行中にモータ３の回生制御により回収可能な最大の電力エネルギであり、例えば降坂路の長さＬ、モータ３の最大出力、バッテリ１１の容量、バッテリ１１のＳＯＣなどに基づき算出される。また、回収運動エネルギＥkineは、車両１が降坂路に到達した時点の車速Ｖを上限速度ＶHiまで増加させることにより回収可能な最大の運動エネルギであり、このときの車速Ｖの増加分（ＶHi−Ｖ）や車両重量などに基づき算出される。

続くステップＳ１４では車両１が降坂路に到達したか否かを判定し、判定のＮo（否定）のときには一旦ルーチンを終了する。ステップＳ１４の判定がＹes（肯定）になると、ステップＳ１６に移行して次式(2)が成立するか否かを判定する（エネルギ判定手段）。
Ｅbrk≧Ｅmot＋Ｅkine ……(2)

上記したように第２エネルギ回収制御は、降坂路の走行期間全体に亘って車速増加制御により車速Ｖを略一定の変化率で増加させることにより、これと並行してモータ３の回生制御を実行可能とするものである。その趣旨は、車速増加制御により最大の運動エネルギ（回収運動エネルギＥkine）を回収するのみならず、降坂路の走行期間全体に亘ってモータ３の回生制御を実行することにより、回生制御についても最大の電力エネルギ（回収電力エネルギＥmot）を回収する点にある。
しかしながら、降坂路の走行中に回収可能な最大エネルギ（要求制動エネルギＥbrk）が回収運動エネルギＥkineと回収電力エネルギＥmotとの和に満たない場合には、第２エネルギ回収制御を実行したとしても要求制動エネルギＥbrkを回収できず、当該制御を実行するメリットがない。

ステップＳ１６ではその見極めを行っており、判定がＮoのときには第２エネルギ回収制御を実行するメリット無しと見なし、ステップＳ１８で第１エネルギ回収制御を実行した後にルーチンを終了する。また、ステップＳ１６の判定がＹesのときには第２エネルギ回収制御を実行するメリット有りと見なし、ステップＳ２０で第２エネルギ回収制御を実行した後にルーチンを終了する。

ステップＳ１８で実行される第１エネルギ回収制御の内容は従来技術と同様であるため、降坂路の走行時の制御状況を示す図３のタイムチャートに基づき概略のみを述べる。
車両１が降坂路に到達すると、まず車速増加制御を開始し、クラッチ４を切断してモータ３のトルクを０に保つ（図３のポイントａ）。なお、このときクラッチ切断に代えて変速機５をニュートラルに切り換えてもよい。車両１は路面勾配により惰性走行しながら増速し、車速Ｖが上限速度ＶHiとして設定されている９０km/hまで増加した時点で車速増加制御を終了し、モータ３を最大出力で回生制御し始める（図３のポイントｂ）。これと共に制動装置３３の作動を開始して要求トルクに対する不足分を補い、この作動状態を降坂路の終了地点まで継続する（図３のポイントｃ）。

このように第２エネルギ回収制御を実行するメリットが無い場合には、これに代えて第１エネルギ回収制御が実行され、降坂路の走行開始当初に車速Ｖが急増する。このため、降坂路の走行中に車速Ｖを徐々に増加させる第２エネルギ回収制御の場合に比較して、同一距離の走行に要する所要時間を短縮できるメリットが得られる。
また、この場合には要求制動エネルギＥbrkの不足により回収運動エネルギＥkine及び回収電力エネルギＥmotを全て回収できない。このため、車速増加制御による車速Ｖの増加とモータ３の回生トルクとの何れかを制限する必要がある。モータ３により発電された電力エネルギはバッテリ１１の充放電時の損失により減少してしまうが、車速増加による運動エネルギはそのまま後の車両走行に利用できる。よって、この場合にはモータ３の回生トルクを制限することにより要求トルクを達成することが望ましく、これにより降坂路で得られる車両１の位置エネルギを最大限に利用することができる（エネルギ回収制御手段）。

一方、車両ＥＣＵ１３はステップＳ１６からステップＳ２０に移行すると、図４に示す第２エネルギ回収制御ルーチンを開始する。
まず、ステップＳ２２で、車両１が降坂路に到達した今現在の車速Ｖ、上限速度ＶHi、及び降坂路の長さＬに基づき、降坂路の開始地点から終了地点まで略一定の変化率で車速Ｖを増加させ、且つ終了地点で上限速度ＶHiに到達させることが可能な目標車速Ｖtgt（車速増加指標）を算出する（車速増加指標設定手段）。即ち、このときの車速Ｖは、図３に示すように降坂路の開始地点の車速Ｖと降坂路の終了地点の上限速度ＶHiとを結ぶラインＬ上を、車両１の走行に伴って変位する。そこで、降坂路の開始地点から終了地点までの各地点毎に、目標車速Ｖtgtをライン上に位置するようにそれぞれ設定しておく。

その後、ステップＳ２４でクラッチ４を切断し、ステップＳ２６でモータ３を最大出力で回生制御し始める。続くステップＳ２８では、制動装置３３の作動を開始して要求トルクに対する不足分を補いながら、同時に各地点毎に設定されている目標車速Ｖtgtを達成するように制動装置３３の制動力を制御する（エネルギ回収制御手段）。更にステップＳ３０で降坂路に到達したか否かを判定し、判定がＮoの間はステップＳ２４〜２８の処理を繰り返し、判定がＹesになるとルーチンを終了する。

要求トルクに対する不足分を的確に補いながら降坂路の走行中に目標車速Ｖtgtを常に達成するために、ステップＳ２８では連続的に制御可能な制動装置３３、例えば流体式のリターダやサービスブレーキなどをＦ/Ｂ制御しながら用いる。また、これらの制動装置３３だけでは制動力が不足する場合には、連続的には制御できない制動装置３３、例えばエンジンの圧縮開放ブレーキや排気ブレーキなどで不足分を補う。

以上の第２エネルギ回収制御により、図３に示すように車両１が降坂路に到達すると（図３のポイントｄ）、その時点から車速Ｖが略一定の変化率で増加する。この車速Ｖの増加は降坂路の終了地点まで継続されるため（図３のポイントｅ）、図中にハッチングで示すように、降坂路の走行期間全体（降坂路の開始地点から終了地点まで）に亘って運動エネルギが分散して回収される。このときの車速Ｖの増加分は従来技術（第１エネルギ回収制御）と同一であるため、降坂路の終了地点では従来技術の場合と相違ない運動エネルギを回収できる。

そして、このように降坂路の走行中に車速Ｖを徐々に増加させることから、車速増加のために発生する負側のトルクは従来技術に比較してごく小さなものとなる（図中の例では１５kW相当分）。よって、車速増加のためのトルクに対してモータ３の最大出力時の回生トルク（図中の例では１００kW相当分）を加えても要求トルク（図中の例では２００kW相当分）を上回らないため、車速増加制御と並行してモータ３の回生制御を実行可能となる。このため、降坂路の走行期間全体に亘ってモータ３の回生制御を実行でき、もって車両１の位置エネルギを電力エネルギ及び運動エネルギとして高い効率で回収することができる。

ところで、第２エネルギ回収制御と従来技術とでは、車速増加制御による車速Ｖの増加分は同一であるが、降坂路を走行中に車両１が受ける全体としての空気抵抗は、従来技術よりも第２エネルギ回収制御の方が少ない。降坂路の走行開始当初に車速Ｖを急増させる従来技術に対し、第２エネルギ回収制御では車速Ｖを徐々に増加させるためである。
例えば、要求トルクが小さくてモータ３の最大出力時の回生トルクを僅かに上回っているだけの状況では、車速増加制御により車速増加のためのトルクが発生すると要求トルクを上回ってしまうため、回生トルクを制限する必要が生じる。車速増加のためのトルクは空気抵抗の影響を受け、空気抵抗が大であるほど車速増加のために要するトルクが増加し、必然的に回生トルクをより大きく制限する必要が生じる。よって、降坂路の走行中の空気抵抗が少ない第２エネルギ回収制御の方が、このような状況においてもモータ３の回生制御でより多くの電力エネルギを回収できるという利点もある。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ハイブリッド型トラック１に具体化したが、これに代えてハイブリッド型のバスや乗用車に具体化してもよい。
また上記実施形態では、第２エネルギ回収制御の実行時に目標車速Ｖtgtに基づき制動装置３３を駆動制御したが、本発明の車速増加指標は目標車速に限定されるものではない。例えば目標車速Ｖtgtに代えて、図２のステップＳ２２では、降坂路の開始地点の車速Ｖを終了地点までに上限速度ＶHiに到達させることが可能な車速Ｖの変化率を車速増加指標として設定し、その変化率に基づきステップＳ２８で制動装置３３を駆動制御するようにしてもよい。

３ モータ
９ 駆動輪
１１ バッテリ
１３ 車両ＥＣＵ（モータ回生制御手段、制動力調整手段、降坂路情報取得手段、
車速増加指標設定手段、エネルギ回収制御手段、エネルギ判定手段）
２３ インバータＥＣＵ（エネルギ回収制御手段）
３３ 制動装置
３１ ナビゲーション装置（降坂路情報取得手段）
３２ 通信装置（降坂路情報取得手段）

Claims (3)

1. モータの駆動力を駆動輪に伝達して走行し、オートクルーズ制御による走行中に目標車速を中心とした上限速度及び下限速度の間に車速を維持する一方、降坂路の走行中にはモータ回生制御手段によりモータを回生制御して回生電力をバッテリに充電する電気自動車において、
   車両の走行中に該車両に装備された制動装置を駆動制御して制動力を調整可能な制動力調整手段と、
   上記車両の前方に存在する降坂路の情報を取得する降坂路情報取得手段と、
   上記降坂路情報取得手段により取得された降坂路の情報に基づき、該降坂路を上記車両がオートクルーズ制御により走行する際に車速を増加させ、且つ該降坂路の終了地点で上記上限速度に到達させることが可能な車速の増加指標を設定する車速増加指標設定手段と、
   上記車両が降坂路に到達して該降坂路をオートクルーズ制御により走行するときに、該降坂路の走行期間全体に亘って上記モータ回生制御手段に上記モータを回生制御させると共に、これと並行して、上記車速増加指標設定手段により設定された車速の増加指標に基づき上記制動力調整手段に上記制動装置を駆動制御させて該車速を増加させるエネルギ回収制御手段と
   を備えたことを特徴とする電気自動車の回生制御装置。
2. 上記降坂路の走行中に車速を維持するために必要な要求制動エネルギが、該降坂路の走行中に上記モータの回生制御により回収可能な電力エネルギと、上記車速を上記上限速度まで増加させることにより回収可能な運動エネルギとの和以上であるか否かを判定するエネルギ判定手段を備え、
   上記エネルギ回収制御手段は、上記エネルギ判定手段により上記要求制動エネルギが上記電力エネルギと上記運動エネルギとの和以上であると判定されたときに、上記降坂路の走行期間全体に亘って上記モータの回生制御と上記車速の増加指標に基づく上記制動装置の駆動制御とを並行して実行する一方、上記要求制動エネルギが上記電力エネルギと上記運動エネルギとの和未満であると判定されたときには、上記降坂路での走行開始と共に上記モータのトルクを０に保って車速を急増させ、該車速が上記上限速度まで増加した時点で上記モータの回生制御と上記制動装置の作動とを開始することを特徴とする請求項１記載の電気自動車の回生制御装置。
3. 上記エネルギ回収制御手段は、上記エネルギ判定手段により上記要求制動エネルギが上記電力エネルギと上記運動エネルギとの和未満であると判定されたときに、上記モータの回生トルクを制限することを特徴とする請求項２記載の電気自動車の回生制御装置。

Images