JP6455418B2

JP6455418B2 - 車両制御装置

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Publication number: JP6455418B2
Application number: JP2015247591A
Authority: JP
Inventors: 高松　直義; 直義高松; 賢樹岡村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2019-01-23
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: JP2017112796A

Description

本発明は、例えば、回生に起因した回生制動力を生成可能な回転電機を備える車両を制御する車両制御装置の技術分野に関する。

回転電機を備える車両を制御する車両制御装置として、効率良く回生を行うように車両を制御する車両制御装置が提案されている。例えば、特許文献１には、車両が下り坂を下った後に上り坂を上がることになる場合に効率良く回生を行うように車両を制御する行う車両制御装置が記載されている。

特開２００９−２７９９８８号公報

特許文献１に記載された車両制御装置は、効率良く回生を行うように車両を制御する状況として、車両が下り坂を下った後に上り坂を上がることになるという限られた状況のみを考慮している。従って、特許文献１に記載された車両制御装置は、車両が下り坂を下った後に上り坂を上がることになるという限られた状況とは異なる状況下で回生によって車両が減速している場合に、効率良く回生を行うように車両を制御することができない可能性があるという技術的問題を有している。

本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、車両が下り坂を下った後に上り坂を上がることになるという限られた状況とは異なる状況下で回生によって車両が減速している場合においても、効率良く回生を行うように車両を制御することが可能な車両制御装置を提供することを課題とする。

車両制御装置は、回生に起因した回生制動力を生成可能な回転電機を備える車両を制御する車両制御装置であって、前記車両の速度を取得する取得手段と、前記回生制動力を前記車両に付与する場合に、前記取得した速度が高くなるほど前記回生制動力を大きくすることで前記回生の効率が最適になるように、前記回転電機を制御する制御手段とを備える。

車両制御装置によれば、車両が下り坂を下った後に上り坂を上がることになるという限られた状況とは異なる状況下で回生によって車両が減速している場合においても、効率良く回生を行うように車両を制御することができる。

車両制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記取得した速度が高くなるほど前記回生制動力が大きくなるように前記速度と前記回生制動力とを対応付けるマップ情報に基づいて定まる前記回生制動力を付与するように、前記回転電機を制御し、（ｉ）所望位置における前記速度の目標値及び前記マップ情報に基づいて定まる前記回生制動力が付与された前記車両が前記所望位置に到達したと仮定した場合の前記速度の予測値を算出し、（ｉｉ）前記予測値が前記目標値よりも大きい場合には、各速度に対応付けられた前記回生制動力が増加すると共に前記速度が高くなるほど前記回生制動力の増加量が大きくなるように、前記マップ情報を補正し、（ｉｉｉ）前記予測値が前記目標値よりも小さい場合には、各速度に対応付けられた前記回生制動力が減少すると共に前記速度が低くなるほど前記回生制動力の減少量が大きくなるように、前記マップ情報を補正する補正手段を更に備え、前記制御手段は、前記補正手段が前記マップ情報を補正した場合には、補正された前記マップ情報に基づいて定まる前記回生制動力を付与するように、前記回転電機を制御する。

この態様によれば、車両制御装置は、車両が所望位置に目標値に応じた速度で到達するという走行条件を満たしながらも効率良く回生を行うように車両を制御することができる。

図１は、第１実施形態の車両の構成を示すブロック図である。図２は、第１実施形態における回生制御動作の流れを示すフローチャートである。図３は、トルクマップを示すグラフである。図４は、車両１の減速が完了するまで付与される最適回生トルクＴｏの一具体例を示すタイミングチャートである。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、夫々、車両１の走行損失を示すグラフである。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、夫々、車両１の回生損失を示すグラフである。図７は、車両に付与されるブレーキ力を示すグラフである。図８は、回生トルクと回生の効率との関係を示すグラフである。図９は、第２実施形態の車両の構成を示すブロック図である。図１０は、第２実施形態における回生制御動作の流れを示すフローチャートである。図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、夫々、トルクマップの補正例を示すグラフである。図１２は、第３実施形態の車両の構成を示すブロック図である。図１３は、第３実施形態における回生制御動作の流れを示すフローチャートである。図１４は、第４実施形態の車両の構成を示すブロック図である。図１５は、第４実施形態における回生制御動作の流れを示すフローチャートである。図１６は、第５実施形態の車両の構成を示すブロック図である。図１７は、第５実施形態における回生制御動作の流れを示すフローチャートである。図１８は、ディスプレイが表示する指示画面を示す平面図である。

以下、車両制御装置の実施形態について説明する。

（１）第１実施形態
図１から図８を参照しながら、第１実施形態の車両１について説明する。

（１−１）車両１の構成
図１のブロック図を参照して、第１実施形態の車両１の構成について説明する。図１に示すように、車両１は、モータジェネレータ１０と、車軸２１と、車輪２２と、電源３１と、インバータ３２と、「車両制御装置」の一具体例であるＥＣＵ４０と、車速センサ５０とを備える。

モータジェネレータ１０は、車両１が力行している場合には、電源３１から出力される電力を用いて駆動することで、車軸２１に動力（つまり、力行に必要な動力）を供給する電動機として機能する。車軸２１に伝達された動力は、車輪２２を介して車両１を走行させるための動力となる。

モータジェネレータ１０は、車両１が回生している場合には、電源３１を充電するための発電機として機能する。具体的には、モータジェネレータ１０は、車両１の運動エネルギーを電力エネルギーに変換する回生を行う。回生によって生成された電力エネルギーによって、電源３１が充電される。加えて、モータジェネレータ１０が回生を行っている場合には、車軸２１には、回生に起因したブレーキトルク（以降、適宜“回生トルク”）Ｔが付与される。その結果、車両１を減速させるようにモータジェネレータ１０が実質的に生成した回生ブレーキ力が車両１に付与される。

尚、車両１は、２つ以上のモータジェネレータ１０を備えていてもよい。更に、車両１は、モータジェネレータ１０に加えて、エンジンを備えていてもよい。

電源３１は、電力の入力（つまり、充電）及び電力の出力（つまり、放電）を行うことが可能である。電源３１は、例えば、電池及びキャパシタのうちの少なくとも一方を含む。

インバータ３２は、車両１が力行している場合には、電源３１から出力される電力（直流電力）を交流電力に変換する。その後、インバータ３２は、交流電力に変換した電力を、モータジェネレータ１０に供給する。インバータ３２は、車両１が回生している場合には、モータジェネレータ１０が発電した電力（交流電力）を直流電力に変換する。その後、インバータ３２は、直流電力に変換した電力を、電源３１に供給する。

ＥＣＵ４０は、車両１の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ４０は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）及びメモリを含む。本実施形態では特に、ＥＣＵ４０は、モータジェネレータ１０によって行われる回生を制御する回生制御動作を行う。

回生制御動作を行うために、ＥＣＵ４０は、「取得手段」の一具体例である車速取得部４１と、格納部４２と、「制御手段」の一具体例であるトルク指令算出部４３とを備える。尚、車速取得部４１、格納部４２及びトルク指令算出部４３の夫々の詳細については、後に詳述する（図２等参照）。

車速センサ５０は、車両１の車速Ｖを検出する。車速センサ５０は、検出した車速Ｖを、ＥＣＵ４０に通知する。

（１−２）回生制御動作の流れ
続いて、図２のフローチャートを参照しながら、第１実施形態の回生制御動作の流れについて説明する。尚、図２に示す回生制御動作は、車両１の走行中にＥＣＵ４０によって所定周期で繰り返し行われる。

図２に示すように、ＥＣＵ４０は、車両１が減速を開始したか否かを判定する（ステップＳ１１）。例えば、ＥＣＵ４０は、これまでブレーキペダルを踏んでいなかったドライバがブレーキペダルを新たに踏んだ場合には、車両１が減速を開始したと判定してもよい。例えば、ＥＣＵ４０は、これまでアクセルペダルを踏んでいたドライバがアクセルペダルから足を離した場合には、車両１が減速を開始したと判定してもよい。車両１の自動運転制御をＥＣＵ４０が行っている場合には、ＥＣＵ４０は、自動運転制御の制御態様に基づいて、車両１が減速を開始したか否かを判定してもよい。

車両１が減速を開始していないと判定される場合には（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ＥＣＵ４０は、回生制御動作を終了する。他方で、車両１が減速を開始したと判定される場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、車速取得部４１は、車速センサ５０が検出した最新の車速Ｖを取得する（ステップＳ１２）。

その後、トルク指令算出部４３は、ステップＳ１２で取得した車速Ｖに基づいて、最適回生トルクＴｏを算出する（ステップＳ１３）。最適回生トルクＴｏは、車両１に付与するべき回生トルクＴの目標値であって、回生の効率の最適化を図ることが可能な回生トルクＴに相当する。本実施形態では、トルク指令算出部４３は、車速Ｖと最適回生トルクＴｏとの対応関係を示すトルクマップを用いて、最適回生トルクＴｏを算出する。トルクマップは、メモリを含む格納部４２に格納されている。

ここで、図３のグラフを参照しながら、トルクマップについて説明する。図３に示すように、トルクマップは、ある車速Ｖに対応する最適回生トルクＴｏを特定可能なマップ（図３に示す例では、グラフ、数式又は関数等）である。本実施形態では、トルクマップは、車速Ｖが高くなるほど最適回生トルクＴｏが大きくなるという対応関係を示す。トルクマップは、車速Ｖが第１車速域にある場合の最適回生トルクＴｏが、車速Ｖが第２車速域（但し、第２車速域は第１車速域よりも遅い車速域である）にある場合の最適回生トルクＴｏよりも大きくなるという対応関係を示す。

その結果、本実施形態では、最適回生トルクＴｏを決定付ける要因としては、ブレーキペダルの踏み込み量等よりも、車速Ｖが優先的に用いられる。逆に言えば、ブレーキペダルの踏み込み量が異なる場合であっても、車速Ｖが同一であれば最適回生トルクＴｏは、原則として同一になる。

再び図２において、その後、トルク指令値算出部４３は、ステップＳ１３で算出した最適回生トルクＴｏが車両１に付与されるように、モータジェネレータ１０（より具体的には、モータジェネレータ１０を制御するインバータ３２）を制御する（ステップ１４）。

本実施形態では、車速Ｖに応じて定まる最適回生トルクＴｏが付与されるため、最適回生トルクＴｏのみがブレーキトルクとして車両１に付与される場合には、車両１を減速させるために必要なブレーキトルクが不足する可能性がある。この場合には、ブレーキトルクの不足量は、液圧ブレーキ等の液圧トルク等で補償されてもよい。或いは、最適回生トルクＴｏのみがブレーキトルクとして車両１に付与される場合であっても、ブレーキトルクに対して最適回生トルクＴｏが過剰となる可能性もある。この場合には、最適回生トルクＴｏ未満の回生トルクＴが車両１に付与されてもよい。但し、車両１がモータジェネレータ１０とは異なる他のモータジェネレータ及びエンジンのうちの少なくとも一方を備える場合には、ブレーキトルクの過剰量は、他のモータジェネレータ及びエンジンのうちの少なくとも一方の出力によって相殺されてもよい。

その後、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１２からステップＳ１４までの動作を、車両１の減速が完了するまで繰り返し行う（ステップＳ１５）。尚、ここで言う「減速の完了」とは、「車両１の停止」のみならず、「車速Ｖが所望の完了速度になるまでの減速」をも意味する。

続いて、図４のタイミングチャートを参照しながら、車両１の減速が完了するまで付与される最適回生トルクＴｏの一具体例について説明する。

図４の１段目のグラフに示すように、時刻ｔ３１において車両１が減速を開始したと判定されたものとする。この場合、図４の１段目のグラフに示すように、車速Ｖは、減速によって時間の経過と共に徐々に低下していく。その結果、時刻ｔ３２において、車両１が停止する（つまり、車速Ｖが完了速度（＝ゼロ）になる）ものとする。この場合、図４の２段目のグラフに示すように、時刻ｔ３１において最適回生トルクＴｏの算出及び車両１への付与が開始される。更に、最適回生トルクＴｏは、車速Ｖの減少に合わせて、時間の経過と共に徐々に小さくなっていく。その結果、最適回生トルクＴｏの付与は、車両１が停止する時刻ｔ３２に終了する。

この場合、図４の３段目のグラフに示すように、車速Ｖの低下に伴って車両１の運動エネルギーが徐々に低下していく。この際、運動エネルギーの少なくとも一部は、回生によって回収される。例えば、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２まで行われた回生によって、時刻ｔ３１の時点でＥ１であった車両１の運動エネルギーのうちの一部のエネルギー分Ｅ２（但し、Ｅ２＜Ｅ１）が回収される。この場合、回生の効率は、Ｅ２／Ｅ１という数式によって特定される値である。本実施形態では、Ｅ２／Ｅ１という数式によって特定される回生の効率の最適化を図る（具体的には、回生の効率を最大にする）ことが可能な最適回生トルクＴｏが付与される。このため、最適回生トルクＴｏとは異なる回生トルクＴが付与される場合と比較して、ＥＣＵ４０は、効率良く回生を行うように車両１を制御することができる。従って、ＥＣＵ４０は、車両１が下り坂を下った後に上り坂を上がることになるという限られた状況とは異なる状況下で回生によって車両１が減速している場合においても、効率良く回生を行うように車両１を制御することができる。

ここで、図５から図８を参照しながら、図３に示すトルクマップを用いて算出される最適回生トルクＴｏによって回生の効率の最適化を図ることができる理由について説明する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、夫々、車両１の走行に関連して生ずる損失（以降、“走行損失”と称する）を示す。走行損失は、車両１の空気抵抗による損失や、車輪２２の転がり抵抗による損失や、車両１が走行する走行路の勾配抵抗による損失等を含む。図５（ａ）に示すように、走行損失は、車速Ｖが高くなるほど大きくなる。更に、走行損失は、車両１に付与される回生トルクＴに依存して変動することはない。従って、図５（ｂ）に示すように、ある２つの車速Ｖ５１及びＶ５２（Ｖ５２＜Ｖ５１）に着目すると、車速ＶがＶ５１となる場合の走行損失は、車速ＶがＶ５２となる場合の走行損失よりも大きくなる。これは、空気抵抗による損失が車速Ｖの二乗に比例し、その結果、車速Ｖが高くなるほど走行損失が急激に大きくなっていくからである。

走行損失が相対的に大きい場合には、走行損失が相対的に小さい場合と比較して、車両１の運動エネルギーがより一層減少しやすい。従って、走行損失が大きくなるほど、車両１の運動エネルギーのうち回生によって回収可能なエネルギー量が小さくなってしまう。つまり、走行損失が大きくなるほど、回生の効率がより一層悪化する。このため、効率良い回生を行うためには、走行損失によって減少してしまう車両１の運動エネルギーを回生によってより多く且つより早く回収することが好ましい。ここで、回生トルクＴが大きくなるほど、車両１の運動エネルギーを回生によってより多く且つより早く回収することができる。このため、走行損失による回生の効率の悪化を抑制するためには、回生トルクＴをできるだけ大きくすることで、車両の運動エネルギーを相対的に早く且つ多く回収することが好ましいと言える。

一方で、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、回生に関連して生ずる損失（以降、“回生損失”と称する）を示す。回生損失は、モータジェネレータ１０での電力変換に起因したモータ損失や、インバータ３２での電力変換に起因したインバータ損失や、電源３１での電力の入出力に起因した電源損失等を含む。図６（ａ）に示すように、回生損失は、車速Ｖが高くなるほど大きくなる。更に、回生損失は、車両１に付与される回生トルクＴが大きくなるほど大きくなる。従って、図６（ｂ）に示すように、ある２つの車速Ｖ６１及びＶ６２（Ｖ６２＜Ｖ６１）に着目すると、同一の回生トルクＴが付与されている状況下において、車速ＶがＶ６１となる場合の回生損失は、車速ＶがＶ６２となる場合の回生損失よりも大きくなる。これは、車速Ｖが高くなるほど車両１を減速させるために車両１に付与するべき回生トルクＴが大きくなると共に、回生トルクＴが大きくなるほど電源３１、インバータ３２及びモータジェネレータ１０を流れる電流が大きくなるがゆえに当該電流の二乗に比例する回生損失が大きくなるからである。

ここで、回生トルクＴをできるだけ大きくすることで、走行損失に起因した回生の効率の悪化を抑制可能なことは上述したとおりである。しかしながら、回生トルクＴが大きくなるほど回生損失が大きくなることを考慮すれば、回生トルクＴが相対的に大きなトルク値に常に固定されることが必ずしも好ましいとは限らない。そこで、本実施形態では、このような車速Ｖに依存して変動する走行損失及び回生損失の双方をバランスよく考慮して、回生の効率の最適化が図られる。具体的には、車速Ｖが相対的に高い場合には、回生損失も相対的に大きいものの、回生損失による回生の効率の悪化の影響以上に、走行損失による回生の効率の悪化の影響が大きい。従って、車速Ｖが相対的に高い場合には、車速Ｖが相対的に低い場合と比較して、回生損失による回生の効率の悪化の影響よりも走行損失による回生の効率の悪化の影響を優先的に抑制した方が、回生の効率の改善効果が高い。このため、車速Ｖが相対的に高い場合には、車速Ｖが相対的に低い場合と比較して、走行損失による回生の効率の悪化の影響を抑制するべく、回生トルクＴが大きくなることが好ましい。一方で、車速Ｖが相対的に低い場合には、車速Ｖが相対的に高い場合と比較して、走行損失による回生の効率の悪化の影響がそれほど大きくなることはない。このため、車速Ｖが相対的に低い場合には、車速Ｖが相対的に高い場合と比較して、走行損失による回生の効率の悪化の影響よりも回生損失による回生の効率の悪化の影響を優先的に抑制した方が、回生の効率の改善効果が高い。このため、車速Ｖが相対的に低い場合には、車速Ｖが相対的に高い場合と比較して、回生損失による回生の効率の悪化の影響を抑制するべく、回生トルクＴが小さくなることが好ましい。

その結果、回生の効率の最適化を図るためには、車速Ｖが高くなるほど回生トルクＴが大きくなる（つまり、車速Ｖが低くなるほど回生トルクＴが小さくなる）ことが好ましいことが分かる。以上の説明から、ＥＣＵ４０が、図３に示すトルクマップを用いて算出される最適回生トルクＴｏによって回生の効率の最適化を図ることができることが分かる。

以上説明した回生の効率の最適化を図ることができる理由は、回生の効率を示す数式を用いた定量的な観点からも裏付け可能である。具体的には、図７に示すように、車両１に付与されるブレーキ力は、ある回生トルクＴを付与する理想的なモータジェネレータ１０が付与するブレーキ力Ｄ（＝車速Ｖ×回生トルクＴ）に対して、走行損失に相当するブレーキ力Ａを加算した値となる（尚、ここでは、説明の便宜上、液圧トルク等は無視する）。但し、上述した回生損失が現実には発生することを考慮すると、回生トルクＴを付与する実際のモータジェネレータ１０が付与するブレーキ力Ｃは、理想的なモータジェネレータ１０が付与するブレーキ力Ｄから回生損失に相当するブレーキ力Ｂ（＝β×Ｔ^２、但し、βは所定の係数）を減算した値となる。つまり、実際のモータジェネレータ１０が付与するブレーキ力Ｃは、Ｃ＝Ｖ×Ｔ−β×Ｔ^２という数式によって特定可能である。

車両１に付与されるブレーキ力は、車両１を減速させる（つまり、車両１の運動エネルギーを減らす）ために用いられる。実際のモータジェネレータ１０が付与するブレーキ力Ｃは、車両１を減速させると共に回生に用いられる。従って、回生の効率は、車両１に付与されるブレーキ力に対する実際のモータジェネレータ１０が付与するブレーキ力Ｃの比率から特定可能である。つまり、回生の効率Ｒは、Ｒ＝Ｃ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）＝（Ｖ×Ｔ−β×Ｔ^２）／（Ｖ×Ｔ＋Ａ）という数式にて特定可能である。この数式を縦軸が効率Ｒを示し且つ横軸が回生トルクＴを示すグラフ上でプロットすると、図８に示すように、当該数式は、ある回生トルクＴ（＝最適回生トルクＴｏ）において効率Ｒが最大となるグラフを示すことがわかる。尚、図８は、ある２つの車速Ｖ８１及びＶ８２（Ｖ８２＜Ｖ８１）に対応するグラフを示す。そこで、この数式を回生トルクＴについて微分すると共に、効率Ｒが最大となる（つまり、微分値がゼロとなる）回生トルクＴ（つまり、最適回生トルクＴｏ）を求めると、Ｔｏ＝Ｋ×（−Ａ／Ｖ＋（（Ａ^２／Ｖ^２）＋Ａ／β）^１／２）という解が得られる（但し、Ｋは、所定の係数）。この解によって特定される最適回生トルクＴｏは、車速Ｖが高くなるほど最適回生トルクＴｏが大きくなることを示している。従って、定量的な観点から見ても、ＥＣＵ４０は、図３に示すトルクマップを用いて算出される最適回生トルクＴｏによって回生の効率の最適化を図ることができることが分かる。

尚、上述したトルクマップは、図５（ａ）から図８に示した走行損失や回生損失等を考慮した上で、回生の効率化を図ることができるという観点から予め定められていることが好ましい。

（２）第２実施形態
続いて、図９から図１１を参照しながら、第２実施形態の車両２について説明する。尚、第１実施形態の車両１と同一の構成（更には、動作）については、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。以下の第３実施形態以降についても同様である。

図９に示すように、車両２は、車両１と比較して、ＥＣＵ４０ａがマップ補正部４４ａを更に備えているという点において異なっている。ＥＣＵ４０ａは、図１０に示す回生制御動作を行う。

具体的には、図１０に示すように、第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、ＥＣＵ４０ａは、車両１が減速を開始したか否かを判定し、車速センサ５０が検出した最新の車速Ｖを取得し、最適回生トルクＴｏを算出する（ステップＳ１１からステップＳ１３）。

その後、マップ補正部４４ａは、車両１がこの先走行するべき経路上の所望の目標位置に車両１が到達した時点での車速Ｖの目標値（以降、“目標車速”と称する）を取得する（ステップＳ２１）。マップ補正部４４ａは、目標車速を特定可能な情報に基づいて、目標車速を取得してもよい。目標車速を特定可能な情報として、車両１のナビゲーションを行うためのナビ情報、ＩＴＳ（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔＳｙｓｔｅｍｓ）に関連するＩＴＳ情報及び他の車両との通信によって送受信される通信情報のうちの少なくとも一つに基づいて取得してもよい。ナビ情報は、例えば、車両１が走行するべき経路、信号の位置、一時停止が必要な位置、右折が必要な位置、左折が必要な位置、急カーブの位置、高速道路のインターチェンジの位置及び高速道路の料金所の位置等のうちの少なくとも一つを示す情報を含む。ＩＴＳ情報は、ある位置に存在する信号の状態及び当該信号が赤信号になるタイミング等のうちの少なくとも一つを示す情報を含む。通信情報は、先行車両がブレーキをかけているか否かを示す情報及び先行車両との間の距離を示す情報等のうちの少なくとも一つを含む。これらの情報は、いずれも、ある特定の位置で車両１が停止又は減速する可能性があることを示唆する情報である。従って、目標車速を特定可能な情報は、ある特定の位置で車両１が停止又は減速する可能性があることを示唆する情報を含んでいてもよい。

例えば、車両１の経路上の第１位置に第１信号があることをナビ情報が示しており且つ車両１が第１位置に到達した時点で第１信号が赤になることをＩＴＳ情報が示している場合には、車両１は、第１位置において停止する可能性が高い。この場合、マップ補正部４４ａは、目標位置を第１位置に設定し且つ目標車速をゼロに設定してもよい。

更に、マップ補正部４４ａは、ステップＳ１３で算出した最適回生トルクＴｏが付与された車両１が目標位置に到達した時点での車速Ｖを予測する（ステップＳ２２）。尚、予測した車速Ｖを、以降“予測車速”と称する。

その後、マップ補正部４４ａは、予測車速が目標車速よりも高いか否か（ステップＳ２３）及び予測車速が目標車速よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２４）。

予測車速が目標車速よりも高いと判定される場合には（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、車両１が目標車速で目標位置に到達するためには、車両１の減速度をより大きくすることが好ましいと想定される。このため、予測車速が目標車速よりも高いと判定される場合には、予測車速が目標車速よりも高いと判定されない場合と比較して、マップ補正部４４ａは、各車速Ｖに対応する最適回生トルクＴｏが増加するようにトルクマップを補正する。更に、上述したように、車速Ｖが高くなるほど走行損失が大きくなるがゆえに車速Ｖが高くなるほど最適回生トルクＴｏが大きくなることを考慮すれば、車速Ｖが高くなるほど最適回生トルクＴｏの増加量が大きくなるようにトルクマップが補正されれば、走行損失による回生の効率の悪化の影響がより効率的に抑制可能である。このため、マップ補正部４４ａは、車速Ｖが高くなるほど最適回生トルクＴｏの増加量が大きくなるようにトルクマップを補正する。その結果、マップ補正部４４ａは、例えば、図１１（ａ）に示すように、点線によって示されるデフォルトのトルクマップ（つまり、予測車速が目標車速よりも高いと判定されない場合に用いられるトルクマップ）を、実線で示す補正後のトルクマップに補正する。

予測車速が目標車速よりも低いと判定される場合には（ステップＳ２３：Ｎｏ且つステップＳ２４：Ｙｅｓ）、車両１が目標車速で目標位置に到達するためには、車両１の減速度をより小さくすることが好ましいと想定される。このため、予測車速が目標車速よりも低いと判定される場合には、予測車速が目標車速よりも低いと判定されない場合と比較して、マップ補正部４４ａは、各車速Ｖに対応する最適回生トルクＴｏが減少するようにトルクマップを補正する。更に、上述したように、車速Ｖが低くなるほど走行損失による回生の効率の悪化の影響が小さくなり且つ回生トルクが小さくなるほど走行損失及び回生損失が小さくなることを考慮すれば、車速Ｖが低くなるほど最適回生トルクＴｏの減少量が大きくなるようにトルクマップが補正されれば、走行損失及び走行損失による回生の効率の悪化の影響がより効率的に抑制可能である。このため、マップ補正部４４ａは、車速Ｖが低くなるほど最適回生トルクＴｏの減少量が大きくなるようにトルクマップを補正する。その結果、マップ補正部４４ａは、例えば、図１１（ｂ）に示すように、点線によって示されるデフォルトのトルクマップ（つまり、予測車速が目標車速よりも低いと判定されない場合に用いられるトルクマップ）を、実線で示す補正後のトルクマップに補正する。

予測車速が目標車速と同一であると判定される場合には（ステップＳ２３：Ｎｏ且つステップＳ２４：Ｎｏ）、マップ補正部４４ａは、トルクマップを補正しなくてもよい。

その後、トルク指令値算出部４３は、ステップＳ２５又はＳ２６で補正されたトルクマップ（或いは、ステップＳ２５又はＳ２６でトルクマップが補正されていない場合には、デフォルトのトルクマップ）を用いて、最適回生トルクＴｏを算出する（ステップＳ２７）。その後、トルク指令値算出部４３は、ステップＳ２７で算出した最適回生トルクＴｏが車両１に付与されるように、モータジェネレータ１０を制御する（ステップ１４）。

第２実施形態のＥＣＵ４０ａもまた、第１実施形態のＥＣＵ４０が享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。更に、第２実施形態のＥＣＵ４０ａは、車両１が目標位置に目標車速で到達するという走行条件を満たしながらも効率良く回生を行うように車両１を制御することができる。

尚、上述の説明では、予測車速が目標車速よりも低いと判定される場合には、各車速Ｖに対応する最適回生トルクＴｏが減少すると共に車速Ｖが低くなるほど最適回生トルクＴｏの減少量が大きくなるようにトルクマップが補正される。しかしながら、図１１（ｃ）に示すように、マップ補正部４４ａは、ある車速Ｖ１１１以上の車速域のトルクマップを補正せず、ある車速Ｖ１１２（但し、Ｖ１１２＜Ｖ１１１）以上且つある車速Ｖ１１１未満の車速域において車速Ｖが低くなるほど最適回生トルクＴｏが小さくなり、ある車速Ｖ１１２未満の車速域において最適回生トルクＴｏがゼロとなるように、トルクマップを補正してもよい。この場合には、車速Ｖが相対的に高い場合には車両１が回生によって減速するものの、車速Ｖが相対的に低い場合には車両１が惰性で走行することになる。従って、車両１が赤信号に近づく状況下で減速しているがゆえに近いうちに加速をすることが予測される状況において、回生による運動エネルギーの回収量をある程度確保しつつ、次の加速に備えて速度Ｖの過度な低下を抑制することができる。

また、予測車速が目標車速よりも高くなる状況は、目標位置に到達するまでに車両１が走行するべき走行距離（残りの走行距離）が短くなるほど発生しやすい。なぜならば、残りの走行距離が短くなるほど、回生によって車両１が減速する期間が短くなり、結果として、予測車速が高くなる可能性が高いからである。同様に、予測車速が目標車速よりも低くなる状況は、残りの走行距離が長くなるほど発生しやすい。なぜならば、残りの走行距離が長くなるほど、回生によって車両１が減速する期間が長くなり、結果として、予測車速が低くなる可能性が高いからである。従って、マップ補正部４４ａは、予測車速が目標車速よりも高くなるか否か及び予測車速が目標車速よりも低くなるか否かの判定結果に代えて、残り走行距離に基づいて、トルクマップを補正してもよい。例えば、残り走行距離が所定閾値よりも短い場合には、マップ補正部４４ａは、予測車速が目標車速よりも高くなると判定される場合と同様の態様でトルクマップを補正してもよい。例えば、残り走行距離が所定閾値よりも長い場合には、マップ補正部４４ａは、予測車速が目標車速よりも低くなると判定される場合と同様の態様でトルクマップを補正してもよい。

（３）第３実施形態
続いて、図１２から図１３を参照しながら、第３実施形態の車両３について説明する。図１２に示すように、車両３は、車両１と比較して、ＥＣＵ４０ｂが走行距離算出部４５ｂ及びマップ選択部４６ｂを備えているという点において異なっている。更に、車両３は、車両１と比較して、格納部４２が複数のトルクマップを備えているという点において異なっている。ＥＣＵ４０ｂは、図１３に示す回生制御動作を行う。

具体的には、図１３に示すように、第３実施形態でも、第１実施形態と同様に、ＥＣＵ４０ｂは、車両１が減速を開始したか否かを判定し、車速センサ５０が検出した最新の車速Ｖを取得する（ステップＳ１１からステップＳ１２）。

その後、走行距離算出部４５ｂは、目標位置に到達するまでに車両１が走行するべき走行距離（残りの走行距離）を算出する（ステップＳ３１）。その後、マップ選択部４６ｂは、走行距離算出部４５ｂが算出した残りの走行距離に基づいて、格納部４２が格納する複数のトルクマップから最適回生トルクＴｏを算出するために参照するべき一のトルクマップを選択する（ステップＳ３２）。

第３実施形態では、格納部４２は、複数のトルクマップとして、残りの走行距離が第Ａ（１）距離未満となる場合に最適回生トルクＴｏを算出するために参照するべき第１トルクマップと、残りの走行距離が第Ａ（１）距離以上且つ第Ａ（２）距離（但し、第Ａ（２）距離＞第Ａ（１）距離）未満となる場合に最適回生トルクＴｏを算出するために参照するべき第２トルクマップと、・・・、残りの走行距離が第Ａ（ｉ−１）距離以上且つ第Ａ（ｉ）距離（但し、第Ａ（ｉ）距離＞第Ａ（ｉ−１）距離であり、ｉは、２以上の整数）未満となる場合に最適回生トルクＴｏを算出するために参照するべき第ｉトルクマップと、残りの走行距離が第Ａ（ｉ）距離以上となる場合に最適回生トルクＴｏを算出するために参照するべき第ｉ＋１トルクマップとを格納する。従って、マップ選択部４６ｂは、走行距離算出部４５ｂが算出した残りの走行距離に応じて、一のトルクマップを選択することができる。

各トルクマップは、回生中の車両１が各トルクマップに対応する残りの走行距離を走行する場合における回生の効率の最適化を図ることが可能な最適回生トルクＴｏを、車速Ｖに対応付けて示す。例えば、複数のトルクマップは、第２実施形態におけるデフォルトのトルクマップ＃１（例えば、図１１（ａ）の点線のトルクマップ）と、当該デフォルトのトルクマップを各車速Ｖに対応する最適回生トルクＴｏが増加するように補正することで得られるトルクマップ＃２（例えば、図１１（ａ）の実線のトルクマップ）と、当該デフォルトのトルクマップを各車速Ｖに対応する最適回生トルクＴｏが減少するように補正することで得られるトルクマップ＃３（例えば、図１１（ｂ）の実線のトルクマップ）とを含んでいてもよい。この場合、例えば、残り走行距離が第１閾値未満である場合には、マップ選択部４６ｂは、トルクマップ＃２を選択してもよい。例えば、残り走行距離が第１閾値以上且つ第２閾値（但し、第２閾値＞第１閾値）未満である場合には、マップ選択部４６ｂは、トルクマップ＃１を選択してもよい。例えば、残り走行距離が第２閾値以上である場合には、マップ選択部４６ｂは、トルクマップ＃３を選択してもよい。

その後、トルク指令値算出部４３は、ステップＳ３２で選択されたトルクマップを用いて、最適回生トルクＴｏを算出する（ステップＳ１３）。その後、トルク指令値算出部４３は、ステップＳ１３で算出した最適回生トルクＴｏが車両１に付与されるように、モータジェネレータ１０を制御する（ステップ１４）。

第３実施形態のＥＣＵ４０ｂもまた、第１実施形態のＥＣＵ４０が享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。更に、第３実施形態のＥＣＵ４０ｂは、第２実施形態のＥＣＵ４０ａが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。というのも、第２実施形態における残り走行距離に基づくトルクマップの補正は、第３実施形態における残り走行距離に基づくトルクマップの選択（例えば、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示す２つのトルクマップからの一のトルクマップの選択）と等価であるからである。

（４）第４実施形態
続いて、図１４から図１５を参照しながら、第４実施形態の車両４について説明する。図１４に示すように、車両４は、車両１と比較して、ＥＣＵ４０ｃが走行距離算出部４５ｂ、プロファイル選択部４７ｃ及び速度差算出部４８ｃを備えているという点において異なっている。更に、車両４は、車両１と比較して、格納部４２がトルクマップに代えて、複数の減速プロファイル（複数の車速マップ）を備えているという点において異なっている。ＥＣＵ４０ｃは、図１５に示す回生制御動作を行う。

具体的には、図１５に示すように、第４実施形態でも、第３実施形態と同様に、ＥＣＵ４０ｃは、車両１が減速を開始したか否かを判定し、車速センサ５０が検出した最新の車速Ｖを取得し、目標位置に到達するまでに車両１が走行するべき走行距離（残りの走行距離）を算出する（ステップＳ１１からステップＳ３１）。

その後、プロファイル選択部４７ｃは、走行距離算出部４５ｂが算出した残りの走行距離に基づいて、格納部４２が格納する複数の減速プロファイルから一の減速プロファイルを選択する（ステップＳ４１）。

各減速プロファイルは、回生の効率の最適化を図りながら回生中の車両１を減速させることが可能な車速Ｖのプロファイル（推移）を規定する。従って、車両１は、ＥＣＵ４０ｃの制御下で、減速プロファイルが規定する車速Ｖで減速しながら回生する。特に、第４実施形態では、格納部４２は、複数の減速プロファイルとして、第Ｂ（１）距離未満となる残りの走行距離を走行する車両１が回生によって減速する場合に回生の効率の最適化を図ることが可能な第１減速プロファイルと、第Ｂ（１）距離以上且つ第Ｂ（２）距離（但し、第Ｂ（２）距離＞第Ｂ（１）距離）未満となる残りの走行距離を走行する車両１が回生によって減速する場合に回生の効率の最適化を図ることが可能な第２減速プロファイルと、・・・、第Ｂ（ｊ−１）距離以上且つ第Ｂ（ｊ）距離（但し、第Ｂ（ｊ）距離＞第Ｂ（ｊ−１）距離であり、ｊは、２以上の整数）未満となる残りの走行距離を走行する車両１が回生によって減速する場合に回生の効率の最適化を図ることが可能な第ｊ減速プロファイルと、第Ｂ（ｊ）距離以上となる残りの走行距離を走行する車両１が回生によって減速する場合に回生の効率の最適化を図ることが可能な第ｊ＋１減速プロファイルとを格納する。従って、プロファイル選択部４７ｃは、走行距離算出部４５ｂが算出した残りの走行距離に応じて、一の減速プロファイルを選択することができる。

その後、速度算出部４８ｃは、ステップＳ１２で検出された車速ＶとステップＳ４１で選択された減速プロファイルが規定する車速Ｖとの速度差を算出する（ステップＳ４２）。つまり、速度算出部４８ｃは、現在の実際の車速Ｖと減速プロファイルが規定する現在の理想的な車速Ｖとの速度差を算出する。

その後、トルク指令値算出部４３は、ステップＳ４２で算出された速度差がゼロになるように車両１に付与するべき回生トルクＴを、最適回生トルクＴｏとして算出する（ステップＳ４２）。尚、回生トルクＴを算出する動作は、速度差をゼロにするためのフィードバック制御に相当する。従って、トルク指令値算出部４３は、ＰＩ演算等を用いて、回生トルクＴを算出してもよい。その後、トルク指令値算出部４３は、ステップＳ４２で算出した最適回生トルクＴｏが車両１に付与されるように、モータジェネレータ１０を制御する（ステップ１４）。その結果、車両１は、ステップＳ４１で選択された減速プロファイルが規定する車速Ｖで減速しながら回生する。

第４実施形態のＥＣＵ４０ｃもまた、第１実施形態のＥＣＵ４０が享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。更に、第４実施形態のＥＣＵ４０ｃは、第３実施形態のＥＣＵ４０ｂが享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。なぜならば、まず、最適回生トルクＴｏ、現在の車速Ｖ及び残りの走行距離が判明していれば、車両１の減速の態様が演算等により算出可能である。このため、トルクマップが残りの走行距離に応じて選択可能であり且つ最適回生トルクＴｏを示していることを考慮すれば、トルクマップは、実質的には、最適回生トルクＴｏが車両１に付与された場合の車両１の減速の態様（例えば、減速中の車速Ｖの推移）を示しているとも言える。そうすると、第３実施形態における残り走行距離に基づくトルクマップの選択は、第４実施形態における残り走行距離に基づく減速プロファイルの選択と等価であるからである。

（５）第５実施形態
続いて、図１６から図１８を参照しながら、第５実施形態の車両５について説明する。図１４に示すように、車両５は、車両１と比較して、ＥＣＵ４０ｄが表示制御部４９ｄを備えているという点において異なっている。更に、車両５は、車両１と比較して、ディスプレイ６０を備えているという点において異なっている。ＥＣＵ４０ｄは、図１７に示す回生制御動作を行う。

具体的には、図１７に示すように、第５実施形態でも、第１実施形態と同様に、ＥＣＵ４０ｄは、車両１が減速を開始したか否かを判定し、車速センサ５０が検出した最新の車速Ｖを取得し、最適回生トルクＴｏを算出する（ステップＳ１１からステップＳ１３）。

その後、表示制御部４９ｄは、ステップＳ１３で算出された最適回生トルクＴｏを付与可能なブレーキ操作等をドライバに行わせるための指示画面を表示するように、ディスプレイ６０を制御する（ステップＳ５１）。その結果、ドライバのブレーキ操作等に起因して、最適回生トルクＴｏが車両１に付与される。一方で、第５実施形態では、トルク指令算出部４３は、最適回生トルクＴｏが車両１に付与されるように、モータジェネレータ１０を制御しなくてもよい。

指示画面は、例えば、図１８に示すように、各車速Ｖに最適なブレーキ力（つまり、最適回生トルクＴｏに応じたブレーキ力）を示すブレーキプロファイル上で、現在のブレーキ力を表示してもよい。指示画面は更に、過去のブレーキ力の推移を表示してもよい。図１８に示す例では、現在のブレーキ力が最適なブレーキ力に対して不足している。従って、ドライバは、図１８に示す指示画面を参照することで、ブレーキペダルを更に踏み込むブレーキ操作等を行う。その結果、最適なブレーキ力が車両１に付与され、回生の効率の最適化が図られる。

第５実施形態のＥＣＵ４０ｄもまた、第１実施形態のＥＣＵ４０が享受可能な効果と同様の効果を享受することができる。更に、第５実施形態では、最適回生トルクＴｏを付与可能なブレーキ操作等をドライバに行わせるための指示画面が表示される。従って、ドライバは、あくまでドライバ自身のブレーキ操作等で、回生の効率の最適化を図るように車両１を減速させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１車両
１０モータジェネレータ
４０ＥＣＵ
４１車速取得部
４２格納部
４３トルク指令算出部

Claims

回生に起因した回生制動力を生成可能な回転電機を備える車両を制御する車両制御装置であって、
前記車両の速度を取得する取得手段と、
前記回生制動力を前記車両に付与する場合に、前記取得した速度が高くなるほど前記回生制動力を大きくすることで前記回生の効率が最適になるように、前記回転電機を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記速度が高くなるほど前記回生制動力が大きくなるように前記速度と前記回生制動力とを対応付けるマップ情報に基づいて定まる前記回生制動力を付与するように、前記回転電機を制御し、
（ｉ）所望位置における前記速度の目標値及び前記マップ情報に基づいて定まる前記回生制動力が付与された前記車両が前記所望位置に到達したと仮定した場合の前記速度の予測値を算出し、（ｉｉ）前記予測値が前記目標値よりも大きい場合には、各速度に対応付けられた前記回生制動力が増加すると共に前記速度が高くなるほど前記回生制動力の増加量が大きくなるように、前記マップ情報を補正し、（ｉｉｉ）前記予測値が前記目標値よりも小さい場合には、各速度に対応付けられた前記回生制動力が減少すると共に前記速度が低くなるほど前記回生制動力の減少量が大きくなるように、前記マップ情報を補正する補正手段を更に備え、
前記制御手段は、前記補正手段が前記マップ情報を補正した場合には、補正された前記マップ情報に基づいて定まる前記回生制動力を付与するように、前記回転電機を制御することを特徴とする車両制御装置。