JP6501069B2

JP6501069B2 - 車両の回生制御装置

Info

Publication number: JP6501069B2
Application number: JP2015146813A
Authority: JP
Inventors: 将大村▲瀬▼
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2019-04-17
Anticipated expiration: 2035-07-24
Also published as: US10124677B2; CN106364331B; EP3121055B1; EP3121055A1; CN106364331A; US20170021729A1; JP2017028905A

Description

本発明は、回生量を変更操作可能な車両の回生制御装置に関する。

従来より、電気自動車やハイブリッド車等のように走行駆動用の電動機を備える車両では、車両の減速時や降坂時等に電動機を発電機として用いて、運動エネルギを電気エネルギに変換し車両に搭載されるバッテリを充電する回生制動装置が備えられている。
回生制動装置には、電動機による回生量（回生負荷）を制御するものがあり、例えばブレーキペダルの操作量に基づいて回生量を制御する。

更に、特許文献１では、運転者が回生量を設定可能な操作装置が車両に搭載されている。この操作装置は、例えばモードスイッチの操作によって回生量を切換えたり、シフトレバー近傍に設けられたスライドスイッチにより連続的に回生量を変更したりすることが可能である。あるいは、ハンドルに設けられたパドルスイッチの操作によって、回生量を段階的に切換え可能な車両についても開発されている。

特開２００５−１６８２８３号公報

しかしながら、上記のように回生量が段階的に切換え可能な車両では、車両の滑らかな減速が困難であるとともに、回生量をすぐに大きく変化させたい場合には、回生量を切換える操作装置を何回も操作させる必要があり、煩雑な操作になってしまう。
また、特許文献１に開示された回生量を連続的に変更設定可能な車両においても、回生量をすぐに大きく変化させることと細かな設定を両立させることが困難である。

本発明は、この様な問題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、
車両の状況に応じて回生量を適切に変更可能な車両の回生制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の車両の回生制御装置は、車両の走行輪に駆動力を伝達する回転電機を車両減速時に回生制動させて電力を発生する回生制動装置と、
前記回生制動装置における回生量を増減操作する回生量増減操作部と、前記回生量増減操作部による増減操作の操作に応じて前記回生量を連続的に増減制御する回生量制御部と、
を備えた車両の回生制御装置であって、前記回生量制御部は、前記回生量増減操作部による前記回生量の増加操作に伴う前記回生量の変化速度が、前記回生量の減少操作に伴う前記回生量の変化速度よりも大きく設定されることを特徴とする車両の回生制御装置。

また、好ましくは、前記車両は、当該車両のブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出部を備え、前記回生量制御部は、前記ブレーキ操作されるとともに前記回生量増減操作部が増加操作された際には、ブレーキ非操作時よりも前記回生量の変化速度を大きく設定するとよい。
また、好ましくは、前記車両は、当該車両の走行速度を検出する車速検出部を備え、
前記回生量制御部は、前記回生量増減操作部が増加操作された際に、前記走行速度が低下するに伴って、前記回生量の変化速度を大きく設定するとよい。

また、好ましくは、前記車両は、前記回生制動により発生させた電力を充電するとともに、前記回転電機に走行駆動用の電力を供給する蓄電池と、前記蓄電池の充電率を検出する充電率検出部と、を備え、前記回生量制御部は、前記回生量増減操作部が増加操作された際に、前記充電率が増加するに伴って、前記回生量の変化速度を小さく設定するとよい。また、好ましくは、前記車両は、当該車両のブレーキ操作量を検出するブレーキ量検出部を備え、前記回生量制御部は、前記回生量増減操作部が増加操作された際に、前記ブレーキ操作量が大きくなるに伴って、前記回生量の変化速度を大きく設定するとよい。

本発明によれば、回生量の増加操作に伴う回生量の変化速度が、回生量の減少操作に伴う回生量の変化速度よりも大きく設定されるので、回生量の増加操作に伴って回生量を素早く増加させることができる。回生量を増加させるのは、例えば前方の信号が赤に変わった際に回生力を得ながら車両を素早く減速させたい場合や衝突を回避する場合のように運転者が急速に減速させたいときに操作する場合が多いので、このような運転者の意図に適したものとなる。

また、回生量を減少させる際には、回生量を急速に低下させるような機会は少なく、回生量を所望の値に合わせるように操作する場合が多いので、回生量の減少操作に伴って回生量の減少速度が小さく設定されることで、回生量を所望の値に正確に設定することができる。このように、回生量増減操作部による回生量の増減操作が使用目的に適した使用性の優れたものとなる。

本発明の実施形態に係る車両の回生制御装置の概略構成図である。回生制御要領を示すフローチャートである。車速に基づく回生量の変化速度補正量設定用のマップである。充電率に基づく回生量の変化速度補正量設定用のマップである。ブレーキストロークに基づく回生量の変化速度補正量設定用のマップである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車両の回生制御装置の構成図であり、以下、図面に基づいて回生制御装置１の構成を説明する。
図１に示すように、本実施形態の回生制御装置１は、走行輪２をモータジェネレータ３（回転電機）によって駆動する電気自動車やハイブリッド車、プラグインハイブリッド車等の車両に搭載されている。

モータジェネレータ３は、モータコントロールユニット４によって駆動制御され、車両に搭載された駆動用バッテリ５（蓄電池）より電力が供給されて駆動する。また、モータジェネレータ３は、車両減速時に発電機としての機能を有する。車両減速時にモータジェネレータ３によって発電した電力は、図示しない車載機器等に使用されるともに、余剰電力は駆動用バッテリ５に充電される。

モータコントロールユニット４は、車両走行の際にモータジェネレータ３の出力トルクを制御するとともに、車両減速時においてモータジェネレータ３による発電量を制御して回生ブレーキトルク（回生量）を制御する機能を有している。なお、モータジェネレータ３及びモータコントロールユニット４は、本発明の回生制動装置に該当する。
車両には、走行モードを切換えるシフトスイッチ１０が設けられている。走行モードとしては、通常走行をするドライブモード（Ｄ）、モータジェネレータ３と走行輪２との間の動力伝達を切断するニュートラルモード（Ｎ）、車両を後退走行させるリバースモード（Ｒ）、回生時にドライブモードよりも制動力を大きく付与させるブレーキモード（Ｂ）、回生時にドライブモードよりも制動力が大きくかつブレーキモードよりも制動力の小さいエコノミーモード（Ｅ）がある。

更に、車両のハンドルには、パドルスイッチ１２（回生量増減操作部）が設けられている。パドルスイッチ１２には、回生量を増加させるＵＰスイッチ１３と、回生量を低下させるＤＯＷＮスイッチ１４が設けられている。ＵＰスイッチ１３及びＤＯＷＮスイッチ１４はモーメンタリスイッチである。
また、車両には、車速（走行速度）を検出する車速センサ１５（車速検出部）、駆動用バッテリ５の充電率を検出する充電率検出部１６、車両の油圧ブレーキ装置のブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダルセンサ１７（ブレーキ操作検出部、ブレーキ量検出部）、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルペダルセンサ１８が設けられている。

メインコントロールユニット２０（回生量制御部）は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びタイマ等を含んで構成され、シフトスイッチ１０、パドルスイッチ１２、車速センサ１５、充電率検出部１６、ブレーキペダルセンサ１７、アクセルペダルセンサ１８から検出、操作情報を入力して、モータコントロールユニット４に制御信号を出力し、モータコントロールユニット４を介して、車両走行時におけるモータジェネレータ３の出力を制御するとともに、減速走行時における回生量Ｔrを制御する。なお、この減速走行時における回生量Ｔrは、パドルスイッチ１２のＵＰスイッチ１３及びＤＯＷＮスイッチ１４夫々のＯＮ操作の操作時間に対応して連続的に変化する。

メインコントロールユニット２０は、車両電源オン時に、パドルスイッチ１２の操作時間に対する回生量Ｔrの変化量（以降、回生量変化速度Ｒという）をあらかじめ決められた基準値に設定する。本実施形態では、回生量変化速度Ｒとして、ＵＰスイッチ１３操作時に適用される回生量増加速度Ｒuと、ＤＯＷＮスイッチ１４操作時に適用される回生量減少速度Ｒdの２種類の値を有する。更に、回生量増加速度Ｒuは回生量減少速度Ｒdより大きく設定される。

図２は、メインコントロールユニット２０における回生制御要領を示すフローチャートである。図３は、車速Ｖに基づく回生量Ｔrの変化速度補正量Ｒv設定用のマップである。図４は、充電率ＳＯＣに基づく回生量Ｔrの変化速度補正量Ｒs設定用のマップである。図５は、ブレーキ操作量Ｓtbに基づく回生量Ｔrの変化速度補正量Ｒb設定用のマップである。なお、図３〜５において、実線ではＵＰスイッチ１３を押した際の回生量増加側での変化速度補正量を示し、破線がＤＯＷＮスイッチ１４を押した際の回生量低下側での変化速度補正量を示す。

本ルーチンは、メインコントロールユニット２０において実行され、車両電源オン時に繰り返し行われる。
始めにステップＳ１０では、シフトスイッチ１０によって選択された現状のシフトモードを入力する。シフトモードがドライブモード、エコノミーモード、ブレーキモードのいずれかであるか否かを判別する。シフトモードがドライブモード、エコノミーモード、ブレーキモードのいずれかである場合、即ち車両走行状態である場合には、ステップＳ２０に進む。シフトモードがドライブモード、エコノミーモード、ブレーキモードのいずれでもない場合には、ステップＳ１０に戻る。

ステップＳ２０では、車速センサ１５から車速Ｖを入力する。そして、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、ステップＳ２０で入力した車速Ｖに基づいて回生量変化速度Ｒを補正する。回生量変化速度Ｒは、例えば図３に示すようなマップから車速Ｖに基づいて読み出された変化速度補正量Ｒvによって補正される。このとき、ＵＰスイッチ１３操作時には変化速度補正量Ｒvとして変化速度補正量Ｒvuを読み出し、ＤＯＷＮスイッチ１４操作時には変化速度補正量Ｒvとして変化速度補正量Ｒvdを読み出す。そして、現状設定されている回生量変化速度Ｒに変化速度補正量Ｒvを加算して変化速度Ｒに書き換える。詳しくは、回生量増加速度Ｒuに変化速度補正量Ｒvuを加算して回生量増加速度Ｒuに書き換え、回生量減少速度Ｒdに変化速度補正量Ｒvdを加算して回生量減少速度Ｒdに書き換える。図３に示すように、ＵＰスイッチ１３操作時の変化速度補正量ＲvuはＤＯＷＮスイッチ１４操作時の変化速度補正量Ｒvdより大きく設定されている。またＵＰスイッチ１３操作時では、車速Ｖが小さくなるに伴って変化速度補正量Ｒvuが大きくなるように設定されている。そして、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、充電率検出部から駆動用バッテリ５の充電率ＳＯＣを入力する。そして、ステップＳ５０に進む。
ステップＳ５０では、ステップＳ４０で入力した充電率ＳＯＣに基づいて回生量変化速度Ｒを補正する。回生量変化速度Ｒは、例えば図４に示すようなマップから充電率ＳＯＣに基づいて読み出された変化速度補正量Ｒsによって補正される。このとき、ＵＰスイッチ１３操作時には変化速度補正量Ｒsとして変化速度補正量Ｒsuを読み出し、ＤＯＷＮスイッチ１４操作時には変化速度補正量Ｒsとして変化速度補正量Ｒsdを読み出す。そして、現状設定されている回生量変化速度Ｒに変化速度補正量Ｒsを加算して変化速度Ｒに書き換える。詳しくは、回生量増加速度Ｒuに変化速度補正量Ｒsuを加算して回生量増加速度Ｒuに書き換え、回生量減少速度Ｒdに変化速度補正量Ｒsdを加算して回生量減少速度Ｒdに書き換える。図４に示すように、ＵＰスイッチ１３操作時の変化速度補正量ＲsuはＤＯＷＮスイッチ１４操作時の変化速度補正量Ｒsdより大きく設定されている。またＵＰスイッチ１３操作時では、充電率ＳＯＣが１００パーセント付近で高くなるに伴って変化速度補正量Ｒsuが小さくなるように設定されている。そして、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０では、ブレーキペダルセンサ１７からブレーキ操作量Ｓtbを入力する。そして、ステップＳ７０に進む。
ステップＳ７０では、ステップＳ６０で入力したブレーキ操作量Ｓtbに基づいて回生量変化速度Ｒを補正する。回生量変化速度Ｒは、例えば図５に示すようなマップからブレーキ操作量Ｓtbに基づいて読み出された変化速度補正量Ｒbによって補正される。このとき、ＵＰスイッチ１３操作時には変化速度補正量Ｒbとして変化速度補正量Ｒbuを読み出し、ＤＯＷＮスイッチ１４操作時には変化速度補正量Ｒbとして変化速度補正量Ｒbdを読み出す。そして、現状設定されている回生量変化速度Ｒに変化速度補正量Ｒbを加算して変化速度Ｒに書き換える。詳しくは、回生量増加速度Ｒuに変化速度補正量Ｒbuを加算して回生量増加速度Ｒuに書き換え、回生量減少速度Ｒdに変化速度補正量Ｒbdを加算して回生量減少速度Ｒdに書き換える。図５に示すように、ＵＰスイッチ１３操作時の変化速度補正量ＲbuはＤＯＷＮスイッチ１４操作時の変化速度補正量Ｒbdより大きく設定されている。また、ＵＰスイッチ１３操作時ではブレーキ操作量Stbが最大ペダル操作位置に近い位置で大きくなるに伴って変化速度補正量Ｒbuが大きく増加するように設定されている。そして、ステップＳ８０に進む。

ステップＳ８０では、パドルスイッチ１２を操作したか否かを判別する。パドルスイッチ１２を操作している場合には、ステップＳ９０に進む。パドルスイッチ１２を操作していない場合には、ステップＳ１０に戻る。
ステップＳ９０では、パドルスイッチ１２の操作に応じて回生量Ｔrを変化させる。詳しくは、パドルスイッチのＵＰスイッチが操作されている場合には回生量Ｔrを増加させ、パドルスイッチのＤＯＷＮスイッチが操作されている場合には回生量Ｔrを低下させる。その際の回生量Ｔrは連続的に変化し、回生量変化速度、即ちパドルスイッチ１２の操作時間に対する回生量Ｔrの変化量は、現状設定されている回生量変化速度Ｒとする。そして、本ルーチンをリターンする。

以上のように、本実施形態では、パドルスイッチ１２の操作によって、回生量Ｔrを増加側及び減少側に連続的に変化させることができる。そして、その変化速度である回生量変化速度Ｒについては、パドルスイッチ１２のＵＰスイッチ１３操作時には、ＤＯＷＮスイッチ１４操作時よりも大きく設定される。これにより、ＵＰスイッチ１３操作により回生量Ｔrを素早く増加させることができる。一方、ＤＯＷＮスイッチ１４操作時における回生量減少速度Ｒdが、ＵＰスイッチ１３操作時における回生量増加速度Ｒuよりも小さく設定されるので、ＤＯＷＮスイッチ１４操作により回生量Ｔrを緩やかに低下させることができる。

ＵＰスイッチ１３の操作は、例えば衝突を回避する場合のように回生量Ｔr、即ち回生ブレーキトルクを急速に増加させるために運転者が操作する場合が多いので、ＵＰスイッチ１３操作時に回生量Ｔrを素早く増加させる特性にすることで、このような運転者の意図に適したものとなる。また、回生量Ｔrを急速に低下させるように運転者がＤＯＷＮスイッチ１４を操作する機会は少なく、回生ブレーキトルクを所望の値に合わせるために低下させる場合が多いので、ＤＯＷＮスイッチ１４操作時に回生量Ｔrを緩やかに低下させる特性にすることで、回生ブレーキトルクを所望の値に容易かつ正確に設定することができる。このようにして、パドルスイッチ１２による回生量Ｔrの増減操作が使用目的に適したものとなり、使用性を向上させることができる。

特に、ＵＰスイッチ１３操作時には、ブレーキ非操作時よりもブレーキ操作時の方が変化速度補正量Ｒbuが大きくなるので、ＵＰスイッチ１３の操作により回生量Ｔrが速やかに大きくなる。これにより、回生制動力を急速に増加させることができ、衝突回避性を向上させることができる。
更に、ＵＰスイッチ１３操作時には、ブレーキ操作量Ｓtbが大きくなるに伴って、変化速度補正量Ｒbuが増加し回生量増加速度Ｒuが増加する。したがって、急速に車両を制動すべくブレーキ操作量Ｓtbが大きくなるに伴って、ＵＰスイッチ１３の操作により回生制動力を急速に増加させることができ、衝突回避性を更に向上させることができる。

また、ＵＰスイッチ１３操作時には、車速Ｖが低下するに伴って、変化速度補正量Ｒvuが増加し回生量増加速度Ｒuが増加する。このように、低車速時であってもＵＰスイッチ１３を操作することは、運転者が更なる急減速あるいは急停車を意図している可能性が高いので、回生量増加速度Ｒuを増加させることで、このような意図に適したものとなる。
また、ＵＰスイッチ１３操作時には、駆動用バッテリ５の充電率ＳＯＣが満充電に近づくに連れて、変化速度補正量Ｒbuが低下し回生量増加速度Ｒuが低下する。このように、充電率ＳＯＣが満充電に近づくと、回生しても発電した電力を受入れる余裕が少なくなってしまうので、回生量増加速度Ｒuを低下させることで、発電量を上昇し難くして過充電を抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定するものではない。例えば上記実施形態では、ＤＯＷＮスイッチ１４操作時では、変化速度補正量Ｒvd、Ｒsd、Ｒbdが一定であるが、ＵＰスイッチ１３操作時と同様に、車速Ｖ、充電率ＳＯＣ、ブレーキ操作量Ｓtbに基づいて変化速度補正量を変化させてもよい。
また、上記実施形態では、車速Ｖ、充電率ＳＯＣ、ブレーキ操作量Ｓtbの順番に変化速度補正量を加算して回生量変化速度を補正しているが、これらの３つの条件の補正順番を変更してもよいし、まとめて行なってもよい。また、変化速度補正量Ｒv、Ｒs、Ｒbによる加算の代わりに、車速Ｖ等に基づいて変化速度補正係数を読み出して回生量変化速度Ｒに積算して補正してもよいし、マップから車速Ｖ等に基づいて回生量変化速度Ｒを直接読み出して変更してもよい。

また、車速Ｖ、充電率ＳＯＣ、ブレーキ操作量Ｓtbの３つの条件のうち、少なくともいずれか１つに基づいて回生量変化速度Ｒを変化させてもよいし、他の条件で回生量変化速度Ｒを変化させてもよい。あるいは、これらの条件によって回生量変化速度Ｒを変化させなくともよい。本発明は、少なくとも回生量増加操作時（ＵＰスイッチ１３操作時）には、回生量減少操作時（ＤＯＷＮスイッチ１４操作時）よりも、回生量変化速度Ｒが大きくなるように設定すればよい。

また、上記実施形態の車両は、車両の走行駆動用モータと、回生発電用の発電機が一体となったモータジェネレータ３を使用しているが、走行駆動用モータと発電機が別々でもよいし、走行駆動用モータの他に発電用あるいは走行駆動用のエンジンを備えたハイブリッド車であってもよい。本発明は、回生発電可能であり、かつ回生発電量を変更操作可能な車両に広く適用することができる。

１回生制御装置
３モータジェネレータ（回転電機、回生制動装置）
４モータコントロールユニット（回生制動装置）
５駆動用バッテリ（蓄電池）
１２パドルスイッチ（回生量増減操作部）
１５車速センサ（車速検出部）
１６充電率検出部
１７ブレーキペダルセンサ（ブレーキ操作検出部、ブレーキ量検出部）
２０メインコントロールユニット（回生量制御部）

Claims

車両の走行輪に駆動力を伝達する回転電機を車両減速時に回生制動させて電力を発生する回生制動装置と、
前記回生制動装置における回生量を増減操作する回生量増減操作部と、
前記回生量増減操作部による増減操作の操作に応じて前記回生量を連続的に増減制御する回生量制御部と、
を備えた車両の回生制御装置であって、
前記回生量制御部は、前記回生量増減操作部による前記回生量の増加操作に伴う前記回生量の変化速度が、前記回生量の減少操作に伴う前記回生量の変化速度よりも大きく設定されることを特徴とする車両の回生制御装置。
前記車両は、当該車両のブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出部を備え、
前記回生量制御部は、前記ブレーキ操作が検出されるとともに前記回生量増減操作部が増加操作された際には、ブレーキ非操作時よりも前記回生量の変化速度を大きく設定する請求項１に記載の車両の回生制御装置。
前記車両は、当該車両の走行速度を検出する車速検出部を備え、
前記回生量制御部は、前記回生量増減操作部が増加操作された際に、前記走行速度が低下するに伴って、前記回生量の変化速度を大きく設定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両の回生制御装置。
前記車両は、前記回生制動により発生させた電力を充電するとともに、前記回転電機に走行駆動用の電力を供給する蓄電池と、
前記蓄電池の充電率を検出する充電率検出部と、を備え、
前記回生量制御部は、前記回生量増減操作部が増加操作された際に、前記充電率が増加するに伴って、前記回生量の変化速度を小さく設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両の回生制御装置。
前記車両は、当該車両のブレーキ操作量を検出するブレーキ量検出部を備え、
前記回生量制御部は、前記回生量増減操作部が増加操作された際に、前記ブレーキ操作量が大きくなるに伴って、前記回生量の変化速度を大きく設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両の回生制御装置。