JP6686767B2 - 電動車両 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両に関し、特に、回生拡大制御を実行可能に構成された電動車両に関する。

従来より、ユーザによる電動車両の省エネルギ運転を支援するためのさまざまな制御が開発が進められている。その１つに、回生拡大制御と呼ばれるものがある（特許文献１参照）。回生拡大制御とは、車両の走行中に車両が停止または減速すると予測される場合、具体的には車両の走行経路の前方に車両が停止または減速すると予測される地点（以下「目標停止減速位置」という）がある場合に、車両の惰性走行中（車両が駆動力を発生せずに慣性で走行している状態）における回生による減速度を増大させる制御である。回生拡大制御が実行されることによって、目標停止減速位置に到達する前の惰性走行中における回生発電量が通常よりも増大されるため、回生エネルギの取りこぼし（摩擦ブレーキの作動等により運動エネルギの一部が熱などに変換されて捨てられる状況）の発生が抑制される。

特開２０１４−１１０６７７号公報 特開２０１２−１１６４２８号公報

しかしながら、電動車両の省エネルギ運転を支援するための制御として、上記の回生拡大制御に加えて、フリーラン制御と呼ばれるものも存在する。フリーラン制御とは、車両の惰性走行中における回生による減速度を低減させる制御である。フリーラン制御が実行されることによって、惰性走行中の回生による減速度が通常よりも低いレベルとなるため、惰性走行距離を延はすことができる。

フリーラン制御と回生拡大制御とは、省エネルギ運転を支援する点で共通するが、フリーラン制御は惰性走行中に回生発電量を低減させるのに対し、回生拡大制御は車両の停止または減速が予測される場合の惰性走行中に回生発電量を増大させる点において、両者は異なる。そのため、両者を選択的に実行可能に構成された電動車両においては、ドライバビリティが悪化することが懸念される。具体的には、回生拡大制御は、車両の停止または減速が予測される場合に実行されるものであり、すべての停止減速シーン（たとえば交差点）で実行されるわけではない。そのため、たとえば回生拡大制御の対象ではない交差点と回生拡大制御の対象である交差点とが連続する状況が生じ得る。このような状況において、たとえば、仮に最初の交差点でフリーラン制御が実行され、次の交差点で回生拡大制御が実行されると、連続する交差点で異なる制御が実行されることになり、ユーザが違和感を感じてしまい、ドライバビリティが悪化することが懸念される。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、フリーラン制御および回生拡大制御を選択的に実行可能に構成された電動車両において、停止減速シーンが連続する場合にドライバビリティが悪化することを抑制することである。

本開示による電動車両は、車両の駆動輪に接続された回転電機と、フリーラン制御および回生拡大制御を選択的に実行可能に構成された制御装置とを備える。フリーラン制御は、車両の惰性走行中における回転電機の回生による減速度を、フリーラン制御を実行しない場合よりも低減する制御である。回生拡大制御は、車両の走行中に車両の停止または減速が予測される場合に、車両の惰性走行中における回転電機の回生による減速度を、回生拡大制御を実行しない場合よりも増加する制御である。制御装置は、フリーラン制御の実行中に回生拡大制御が要求された場合、回生拡大制御を実行せずにフリーラン制御の実行を継続し、回生拡大制御の実行中にフリーラン制御が要求された場合、フリーラン制御を実行せずに回生拡大制御の実行を継続する。

上記構成によれば、フリーラン制御および回生拡大制御の一方の制御の実行中に他方の制御が要求された場合、既に実行中の一方の制御が継続され、後から要求された他方の制御が実行されない。そのため、停止減速シーンが連続する状況において、停止減速シーンごとに異なる制御が実行されることを抑制することができる。その結果、フリーラン制御および回生拡大制御を選択的に実行可能に構成された電動車両において、停止減速シーンが連続する場合にドライバビリティが悪化することを抑制することができる。

車両の全体ブロック図である。 先読み減速制御が実行される場合の車速および減速度レベルの変化の一例を模式的に示す図である。 制御装置の機能ブロックの一例を模式的に示す図である。 調停結果の一例を示す図である。 ＥＣＵの処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態による車両１の全体ブロック図である。車両１は、エンジン１０と、第１モータジェネレータ（以下「第１ＭＧ」ともいう）２０と、第２モータジェネレータ（以下「第２ＭＧ」ともいう）３０と、動力分割装置４０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）５０と、バッテリ６０と、駆動輪８０と、摩擦ブレーキ発生回路９０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを備える。

車両１は、エンジン１０の動力および第２ＭＧ３０の動力の少なくとも一方によって走行するハイブリッド車両である。なお、本実施の形態では、本開示をハイブリッド車両に適用する例が示されるが、本開示を適用可能な車両は、少なくとも走行用のモータジェネレータを備える電動車両であればよく、ハイブリッド車両に限定されない。

エンジン１０が発生する動力は、動力分割装置４０によって、駆動輪８０へ伝達される経路と、第１ＭＧ２０へ伝達される経路とに分割される。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、ＰＣＵ５０によって駆動される三相交流回転電機である。第１ＭＧ２０は、動力分割装置４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電する。

第２ＭＧ３０は、バッテリ６０に蓄えられた電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて車両１の駆動力を発生する。また、第２ＭＧ３０は、アクセルオフ状態（ユーザがアクセルペダルを踏んでいない状態）での惰性走行中において、駆動輪８０から伝達される車両１の運動エネルギを用いて回生発電する。第２ＭＧ３０が発電した回生電力はバッテリ６０に回収される。

動力分割装置４０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車機構である。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤの各々と噛み合う。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランク軸に連結される。サンギヤは、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤは、第２ＭＧ３０の回転軸および駆動輪８０に連結される。

ＰＣＵ５０は、バッテリ６０に蓄えられた直流電力を第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動可能な交流電力に変換する。また、ＰＣＵ５０は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０で発電された交流電力をバッテリ６０に充電可能な直流電力に変換する。

バッテリ６０は、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等を含んで構成される。バッテリ６０は、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方が発電した電力によって充電される。

摩擦ブレーキ発生回路９０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に応じたブレーキ液圧をブレーキキャリパ９１に供給する。これにより、図示しないブレーキパッドがブレーキディスク９２に押し当てられ、ブレーキパッドとの間に生じる摩擦によってブレーキディスク９２の回転が規制される。これにより、車両１の運動エネルギが熱に変換され摩擦ブレーキが発生する。

さらに、車両１は、アクセルペダルセンサ２、ブレーキペダルセンサ３、シフトセンサ４、ナビゲーション装置５、路車間通信装置６、ＨＭＩ（Human Machine Interface）装置７を備える。アクセルペダルセンサ２は、ユーザによるアクセルペダル操作量（以下「アクセル開度」ともいう）ＡＣＣを検出する。ブレーキペダルセンサ３は、ユーザによるブレーキペダル操作量ＢＰを検出する。シフトセンサ４は、ユーザによって操作されるシフトレバー位置ＳＰを検出する。これらのセンサは、検出結果をＥＣＵ１００に出力する。

ナビゲーション装置５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）および地図データを備える。ナビゲーション装置５は、ＧＰＳによる自車位置情報、地図データを参照して得られる自車位置周辺の道路形状情報、ユーザによって設定される走行ルート情報などを演算し、ＥＣＵ１００に出力する。

また、ナビゲーション装置５は、車両１が過去に減速した位置および停止した位置の情報を蓄積し、その履歴から車両１の停止位置および減速位置を学習する。ナビゲーション装置５は、学習された停止位置および減速位置（以下「停止減速学習位置」ともいう）をＥＣＵ１００に出力する。なお、停止減速位置の学習は、ナビゲーション装置５からの情報に基づいてＥＣＵ１００で行なってもよい。

路車間通信装置６は、道路や信号機などに設置されている路側機（光ビーコンなどの電波メディア）との通信を行なうことによって、自車周辺の信号情報（信号サイクル）、道路線形情報、道路交通情報（渋滞情報、規制情報）などのインフラ情報を取得し、取得した情報をＥＣＵ１００に出力する。

ＨＭＩ装置７は、車両１の運転を支援するための情報をユーザに提供する装置である。ＨＭＩ装置７は、たとえば、車両１の室内に設けられたディスプレイ（視覚情報表示装置）、スピーカ（聴覚情報出力装置）などを含む。ＨＭＩ装置７は、視覚情報（図形情報、文字情報）や聴覚情報（音声情報、音情報）などを出力することによってさまざまな情報をユーザに提供する。なお、ＨＭＩ装置７は、既存の他の装置、たとえば、ナビゲーション装置５のディスプレイやスピーカが流用されてもよい。また、ＨＭＩ装置７は、ハンドル振動、座席振動、ペダル反力などの触覚情報を出力する触覚情報出力装置を含んで構成されてもよい。

さらに、図示していないが、車両１には、車速を検出する車速センサ、バッテリ６０の状態（電圧、電流、温度など）を検出する監視センサなど、車両１の制御に必要なさまざまな物理量を検出するための複数のセンサを備える。これらの各センサは検出結果をＥＣＵ１００に出力する。

ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサからの情報に基づいて所定の演算処理を実行する。ＥＣＵ１００は、演算処理の結果に基づいて、エンジン１０、ＰＣＵ５０、摩擦ブレーキ発生回路９０、ＨＭＩ装置７などの各機器を制御する。

たとえば、ＥＣＵ１００は、ユーザがアクセルペダルを踏んでいる（操作している）場合、アクセル開度ＡＣＣおよび車速などから要求駆動力を算出し、要求駆動力を満足するように、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の出力を制御する。

また、ＥＣＵ１００は、ユーザがブレーキペダルを踏んでいる（操作している）場合、ブレーキペダル操作量ＢＰおよび車速などから要求ブレーキ力を算出し、要求ブレーキ力を満足するように回生ブレーキ力および摩擦ブレーキ力を制御する。

＜フリーラン制御および回生拡大制御＞
ＥＣＵ１００は、車両１の省エネルギ運転を支援するための制御として、フリーラン制御および回生拡大制御を選択的に実行する。

フリーラン制御とは、アクセルオフ状態かつブレーキオフ状態での惰性走行中における回生による減速度を低減させる制御である。フリーラン制御が実行されることによって、惰性走行中の回生による減速度が通常よりも低いレベルとなるため、惰性走行距離を延はすことができる。

回生拡大制御とは、車両１の走行中に車両が停止または減速すると予測される場合、具体的には車両１の走行経路の前方に車両１が停止すると予測される地点（以下「目標停止位置」ともいう）または減速すると予測される地点（以下「目標減速位置」ともいう）がある場合、アクセルオフ状態での惰性走行中における回生による減速度を増大させる制御である。回生拡大制御が実行されることによって、目標停止位置または目標減速位置（以下「目標停止減速位置）ともいう）に到達する前の惰性走行中における回生発電量が通常よりも増大されるため、回生エネルギの取りこぼし（摩擦ブレーキの作動等により車両１の運動エネルギの一部が熱などに変換されて捨てられる状況）の発生が抑制される。

本実施の形態において、ＥＣＵ１００は、ナビゲーション装置５および路車間通信装置６からの情報に基づいて目標停止減速位置を設定する。具体的には、ＥＣＵ１００は、ナビゲーション装置５からの情報に基づいて車両１の走行経路の前方に停止減速学習位置があるか否かを判定し、停止減速学習位置がある場合には当該学習位置を目標停止減速位置に設定する。また、ＥＣＵ１００は、走行経路の前方にある交差点に設置される路側機から当該交差点の信号サイクルを路車間通信装置６を用いて受信し、受信した信号サイクルから車両１が当該交差点で停止すると予測される場合には、当該交差点を目標停止減速位置に設定する。なお、目標停止減速位置の設定手法は上記のものに限定されない。たとえば、前方車両との車間距離や相対加速度を検出する装置（カメラ、レーダ等）を車両１が備える場合には、当該装置からの情報に基づいて自車が減速すると予測される場合に、減速すると予測される地点を目標減速位置に設定することができる。

本実施の形態によるＥＣＵ１００は、回生拡大制御を実行する前の段階で、ユーザにアクセルオフ操作（アクセルペダルを踏むのを止める操作）を誘導するための案内をＨＭＩ装置７を用いてユーザに報知する制御（以下「アクセルオフ案内制御」という）を開始する。以下、アクセルオフ案内制御および回生拡大制御を合せて「先読み減速制御」ともいう。

図２は、先読み減速制御が実行される場合の車速および減速度レベルの変化の一例を模式的に示す図である。図２においては、横軸に走行距離（走行位置）が示され、上側の縦軸に車速が示され、下側の縦軸に減速度レベルが示される。また、図２において、先読み減速制御が実行される場合の変化の一例が実線で示され、先読み減速制御が実行されない場合の変化の一例が一点鎖線で示される。

図２には、走行経路前方の位置Ｄ６に目標停止位置があると判定されている例が示されている。なお、目標停止位置は、上述したように、ナビゲーション装置５および路車間通信装置６からの情報に基づいて算出される。目標停止位置としては、たとえば、交差点、横断歩道地点、Ｔ字路、一時停止線などが挙げられる。

目標停止位置Ｄ６から走行経路手前の所定位置Ｄ１に車両１が到達すると、ＥＣＵ１００は、その時の車速および目標停止位置Ｄ６までの残距離から、回生拡大制御を開始するのに最適な開始位置Ｄ４を算出する。

ＥＣＵ１００は、算出された開始位置Ｄ４から走行経路手前の所定位置Ｄ２に車両１が到達すると、上述のアクセルオフ案内制御を開始する。この案内に気付いたユーザがアクセルオフ操作を行なうと、通常回生が開始される。通常回生とは、アクセルオフ状態での惰性走行中にであって、回生拡大制御が実行されていないときの回生制御である。

その後、開始位置Ｄ４に車両１が到達すると、ＥＣＵ１００は、上述の回生拡大制御を開始する。回生拡大制御では、通常回生時よりも回生による減速度（回生発電量）が増大される。そのため、通常回生を継続するよりも、より多くの回生エネルギが回収される。

その後、車両１が所定位置Ｄ５に到達した時にユーザがブレーキオン操作（ブレーキペダルを踏む操作）を行なうと、摩擦ブレーキ力が加えられ、目標停止位置Ｄ６で車両１が停止される。

なお、先読み減速制御が実行されない場合（一点鎖線）においては、アクセルオフ案内制御が実行されないため、ユーザがアクセルオフ操作を行なうタイミング（位置Ｄ３）が、先読み減速制御が実行される場合（位置Ｄ２）よりも遅れてしまう。さらに、アクセルオフ操作後の惰性走行中においても、回生拡大制御ではなく通常回生が行なわれる。そのため、ユーザがブレーキオン操作を行なうタイミング（位置Ｄ５）までに回生エネルギを十分に回収することができず、回生エネルギの取りこぼしが発生してしまう。これに対し、本実施の形態においては、上述の先読み減速制御が実行されることによって、回生エネルギの取りこぼしの発生が抑制される。

＜フリーラン制御および回生拡大制御の選択＞
上述したフリーラン制御と回生拡大制御とは、省エネルギ運転を支援する点で共通するが、フリーラン制御は惰性走行中の回生発電量を低減させるのに対し、回生拡大制御は車両１の停止または減速が予測される場合の惰性走行中の回生発電量を増大させる点において、両者は異なる。

そのため、両者を選択的に実行可能に構成された車両１においては、ドライバビリティが悪化することが懸念される。具体的には、回生拡大制御は、車両１の停止または減速が予測される場合に実行されるものであり、すべての停止減速シーン（たとえば交差点）で実行されるわけではない。そのため、回生拡大制御の対象ではない停止減速シーンと回生拡大制御の対象である停止減速シーンとが連続する状況が生じ得る。このような状況において、たとえば、仮に最初の停止減速シーンでフリーラン制御が実行され、次の停止減速シーンで回生拡大制御が実行されると、連続する停止減速シーンで異なる制御が実行されることになり、ユーザが違和感を感じてしまい、ドライバビリティが悪化することが懸念される。

そこで、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、フリーラン制御および回生拡大制御の一方の制御の実行中に他方の制御の要求があった場合、既に実行中の一方の制御を継続し、後から要求された他方の制御を実行しない。これにより、停止減速シーンが連続する状況において、停止減速シーンごとに異なる制御が実行されることを抑制することができ、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

図３は、本実施の形態によるＥＣＵ１００の機能ブロックの一例を模式的に示す図である。ＥＣＵ１００は、上述のフリーラン制御を実質的に行なうフリーラン制御部１１０と、先読み減速制御部１２０と、調停部１３０とを含む。

先読み減速制御部１２０は、上述のアクセルオフ案内制御を行なう案内制御部１２１と、回生拡大制御を実質的に行なう回生拡大制御部１２２とを含む。

調停部１３０は、フリーラン制御部１１０および回生拡大制御部１２２に接続され、フリーラン制御と回生拡大制御との調停を行なう。具体的には、調停部１３０は、フリーラン制御および回生拡大制御の一方の制御の実行中に他方の制御の要求があった場合、既に実行中の一方の制御を継続し、後から要求された他方の制御を実行しない。

図４は、調停部１３０による調停結果の一例を示す図である。図４に示す例では、車両１の走行経路上に２つの交差点（位置Ｄ１２および位置Ｄ１４）が連続しており、１つ目の位置Ｄ１２の交差点は回生拡大制御の対象（目標停止減速位置）ではなく、２つ目の位置Ｄ１４の交差点は回生拡大制御の対象（目標停止減速位置）である。

このような状況において、１つ目の交差点の手前の位置Ｄ１１で、フリーラン制御の実行が開始されている。しかしながら、１つ目の交差点は回生拡大制御の対象ではないため、回生拡大制御は実行されない。

フリーラン制御の実行が継続されたまま車両１が１つ目の交差点を通過し、回生拡大制御の対象である２つ目の交差点の手前の位置Ｄ１３に到達すると、回生拡大要求（回生拡大制御の要求）がオフからオンに変化している。この際、フリーラン制御の実行中であるため、制御装置１００は、既に実行中のフリーラン制御制御の実行を継続し、後から要求された回生拡大制御を実行しない。これにより、回生拡大制御の対象でない交差点と回生拡大制御の対象である交差点とのどちらにおいても、フリーラン制御が実行され、回生拡大制御は実行されない。そのため、交差点（停止減速シーン）が連続する状況において、交差点ごとに異なる制御が実行されることを抑制することができ、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

図５は、ＥＣＵ１００が上記機能を実現する際に行なう処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＥＣＵ１００は、回生拡大要求がオフからオンに変化したか否かを判定する。

回生拡大要求がオフからオンに変化した場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０にて、フリーラン制御中であるか否かを判定する。

フリーラン制御中である場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２１にて回生拡大要求をリジェクトして回生拡大制御を実行せず、Ｓ２２にてフリーラン制御の実行を継続する。なお、フリーラン制御中でない場合（Ｓ２０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ３３にて回生拡大制御を実行する。

回生拡大要求がオフからオンに変化していない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ３０にて、フリーラン要求（フリーラン制御の要求）がオフからオンに変化したか否かを判定する。

フリーラン要求がオフからオンに変化した場合（Ｓ３０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ３１にて、回生拡大制御中であるか否かを判定する。

回生拡大制御中である場合（Ｓ３１にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ３２にてフリーラン要求をリジェクトしてフリーラン制御を実行せず、Ｓ３３にて回生拡大制御の実行を継続する。なお、回生拡大制御中でない場合（Ｓ３１にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２２にてフリーラン制御を実行する。

以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、フリーラン制御および回生拡大制御の一方の制御の実行中に他方の制御の要求があった場合、既に実行中の一方の制御を継続し、後から要求された他方の制御を実行しない。これにより、停止減速シーンが連続する状況において、停止減速シーンごとに異なる制御が実行されることを抑制することができ、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、２ アクセルペダルセンサ、３ ブレーキペダルセンサ、４ シフトセンサ、５ ナビゲーション装置、６ 路車間通信装置、７ ＨＭＩ装置、１０ エンジン、２０ 第１ＭＧ、３０ 第２ＭＧ、４０ 動力分割装置、６０ バッテリ、８０ 駆動輪、９０ 摩擦ブレーキ発生回路、９１ ブレーキキャリパ、９２ ブレーキディスク、１００ 制御装置、１１０ フリーラン制御部、１２０ 先読み減速制御部、１２１ 案内制御部、１２２ 回生拡大制御部、１３０ 調停部。

Claims (1)

1. 車両の駆動輪に接続された回転電機と、
   フリーラン制御および回生拡大制御を選択的に実行可能に構成された制御装置とを備え、
   前記フリーラン制御は、前記車両の惰性走行中における前記回転電機の回生による減速度を、前記フリーラン制御を実行しない場合よりも低減する制御であり、
   前記回生拡大制御は、前記車両の走行中に前記車両の停止または減速が予測される場合に、前記車両の惰性走行中における前記回転電機の回生による減速度を、前記回生拡大制御を実行しない場合よりも増加する制御であり、
   前記制御装置は、前記フリーラン制御の実行中に前記回生拡大制御が要求された場合、前記回生拡大制御を実行せずに前記フリーラン制御の実行を継続し、前記回生拡大制御の実行中に前記フリーラン制御が要求された場合、前記フリーラン制御を実行せずに前記回生拡大制御の実行を継続する、電動車両。

Images