JP7326813B2 - 電動車両の回生制御装置 - Google Patents
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例えば、下記特許文献1は、回生動作に伴う車両の操作性を向上させるため、回生制御装置は、回生動作における回生レベルの選択を行うパドルスイッチ装置と、パドルスイッチ装置の操作に応じて回生レベルを所定段階に遷移させる回生レベル設定手段と、回生レベル設定手段によって遷移された回生レベルの段階に応じて回生動作を実行する回生実行手段とを備える。パドルスイッチ装置が、所定時間内にアップ方向又はダウン方向の一方向に二度以上操作された場合、操作された一方向側の最高段階に回生レベルを遷移させる。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、回生ブレーキの大きさをより直感的に調整可能とすることにある。
請求項2の発明にかかる電動車両の回生制御装置は、前記操作部が前記第1の位置に設定された際に、前記第1のマップに基づいて設定される前記回生トルクよりも前記第2のマップに基づいて設定される前記回生トルクが大きいことを特徴とする。
請求項3の発明にかかる電動車両の回生制御装置は、前記回転電機は、バッテリから蓄積電力の供給を受けて駆動するとともに、回生発電で発生した回生電力を前記バッテリに蓄積可能であり、前記トルク制御部は、前記操作部が前記第2の位置から前記第1の位置に操作されている間の前記回生トルクの増加量を前記バッテリの充電率に基づいて変更する、ことを特徴とする。
請求項4の発明にかかる電動車両の回生制御装置は、前記トルク制御部は、前記バッテリの充電率が高いほど前記回生トルクの増加量を小さくする、ことを特徴とする。
請求項5の発明にかかる電動車両の回生制御装置は、前記トルク制御部は、前記操作部が前記第2の位置から前記第1の位置へ向かって操作される際の操作速度が所定速度以上の場合には、前記回生トルクの増加量を前記第2のマップより小さくする、ことを特徴とする。
図1は、実施の形態にかかる回生制御装置10の構成を示す図である。
本実施の形態では、走行用動力源として回転電機20のみを搭載した電気自動車に回生制御装置10が搭載されているものとする。
回転電機20は、バッテリ22から供給される電力で駆動トルク(正のトルク)を発生させ電動車両の駆動輪を駆動するとともに、電動車両の減速時には回生トルク(負のトルク)を発生させ発電動作が可能である。すなわち、回転電機20は、バッテリ22から蓄積電力の供給を受けて駆動するとともに、回生発電で発生した回生電力をバッテリ22に蓄積可能である。
また、運転者がアクセルペダルを踏み戻すと、回転電機20が出力する駆動トルクを減少させる。アクセルペダルの踏み戻しが更に大きくなると、回転電機20はジェネレータとして機能して発電動作を行う。すなわち、回転電機20は回生発電を行うことにより駆動輪に対して回生トルクを与え、この発電負荷を車両の制動力(回生制動力)として発揮する。回生発電で得られた電力は、インバータで直流に変換されて、バッテリ22に充電される。
回生ペダル12は、電動車両の運転者の足元に設けられ、運転者が踏み込む、または踏み戻すことにより操作される。後述のように、回生ペダル12の操作により回転電機20で発生する回生トルク(負のトルク)の増減が可能である。従来アクセルペダルとブレーキペダルが設けられている位置にアクセルペダルと回生ペダル12とを設けてもよいし、アクセルペダルと回生ペダル12に加えてブレーキペダルを設けてもよい。
回生ペダル12は、棒状のアーム120と、アーム120の一端に取り付けられた踏み込み板122を備える。アーム120は、その他端(踏み込み板122が取り付けられていない方の端部)付近に位置する回転軸Oで電動車両本体に取り付けられている。
操作開始位置P1(第1の操作位置)から運転者が足Fで踏み込み板122を踏み込む(車両前方に押す)と、アーム120が回転軸Oを中心として揺動する。アーム120の揺動は所定角度、すなわち図2の操作限界位置P2(第2の操作位置)で停止し、それ以上の踏み込みはできなくなっている。なお、運転者が踏み込み板122から足を離す(踏む込みを解除する)と、図示しない付勢機構により回生ペダル12が操作開始位置P1へと復帰される。
すなわち、回生ペダル12は、第1の位置(操作開始位置P1)と第2の位置(操作限界位置P2)との間を連続的に移動可能である。
本実施の形態では、回生ペダル12が操作開始位置P1から操作限界位置P2に向かう方向を第1の方向D1、操作限界位置P2から操作開始位置P1に向かう方向を第2の方向D2とする。
なお、回生ペダル12の操作量(踏み込み量)は、図示しないペダルセンサにより検知され、ECU18に出力される。
シフトレバー14は、運転者の操作によって走行モードを切り換え可能とする操作部であり、電動車両の運転席に設けられている。シフトレバー14は、初期状態として図示のホームポジションに設定されており、運転者が矢印に沿って前後左右にシフトポジションを変更することにより、対応する走行モードに切り換え可能になっている。
ここで、Nポジションは回転電機20の動力を駆動輪に伝達しないニュートラルモードであり、Dポジションは前進走行を行う通常走行モードであり、Rポジションは後退走行を行う後退モードを示している。
パドルスイッチ16は、回生レベルを増加方向に段階的に切り換え可能なプラススイッチ16Aと回生レベルを減少方向に段階的に切り換え可能なマイナススイッチ16Bとを備えており、運転者がステアリングホイール17を握った状態でプラススイッチ16Aまたはマイナススイッチ16Bを運転者側(車両後方側)に移動させることによって操作可能に構成されている。
運転者がプラススイッチ16Aまたはマイナススイッチ16Bを操作した後に同スイッチを開放すると、同スイッチは自動的にホームポジションに自動復帰するように構成されており、各スイッチの操作回数に応じて回生レベルが増方向または減方向にシフトするようになっている。
回転電機20の回生制動力は、その大きさによって例えばB0~B5の6段階の回生レベルが設定されている。回生制動力はB0からB5に向かうに従って相対的に強くなり、運転者の減速フィーリングや回生発電量(回生トルク)が増大するようになっている。
なお、これら複数の回生レベルのうち、基準となる初期設定を例えばB2とする。すなわち、パドルスイッチ16がB2に操作されている、またはシフトレバー14がDポジションにある状態を初期設定とする。
ECU18は、上記CPUが上記制御プログラムを実行することにより、トルク制御部180として機能する。
ここで、トルク制御部180は、回生ペダル12を操作開始位置P1から操作限界位置P2に操作する際の回生トルクの減少量を示す第1のマップM1と、回生ペダル12を操作限界位置P2から操作開始位置P1に操作する際の回生トルクの増加量を示す第2のマップM2とを備える。第1のマップM1では、回生ペダル12の操作量に対して一定の割合で回生トルクが増減する。第2のマップM2では、回生ペダル12の操作量に対して回生トルクの増加量が異なる複数区間を有する。
マップM1は踏み込み量0から踏み込み量MAXまで一定の傾きを有する。すなわち、踏み込み量0から踏み込み量MAXまで一定速度で操作した場合、回生トルクの減少量は一定となる。
図6の例では、マップM1は、踏み込み開始時の回生トルクをαとし、踏み込み量MAXでは回生トルクが0となるよう一定の傾きを有している。踏み込み量MAXにおける回生トルクは0に限らず、踏み込み開始時の回生トルクαより小さい値であればよく、例えば駆動トルク(正のトルク)を発生させるようにしてもよい。
また、区間N1~N2で回生トルクの増加量が大きくなることから、回生ペダル12を踏み込み量0(操作開始位置P1)から踏み込み量MAX(操作限界位置P2)まで操作し、踏み込み量0(操作開始位置P1)に戻した場合、最初に回生ペダル12を踏み込んだ時よりも回生トルクが大きくなっていることになる。例えば、図6の例では、マップM1の踏み込み開始時の回生トルクがαであるのに対して、マップM2の踏み戻し完了時の回生トルクがβ(>α)となっている。マップM2の踏み戻し完了後の回生トルクは、車速が0になると、βからαに変更される。すなわち、回生ペダル12が操作開始位置P1に設定された際に、マップM1に基づいて設定される生トルクよりもマップM2に基づいて設定される回生トルクの方が大きい。
なお、回生トルクの増加量が変化する区間は1区間に限らず、複数設けられていても良い。
また、例えば、回生ペダル12の操作開始時に回生レベルB5(シフトレバー14やパドルスイッチ16によって設定できる回生レベルの最大値)に設定されている場合には(α=B5の場合には)、例えばβを回生レベルB5よりも大きく設定してもよいし、β=α=B5としてマップM1上を往復するような(マップM1=マップM2とするような)制御としてもよい。
これは、特に回生ペダル12の踏み込み量が小さい領域では、マップM1・M2間の回生トルクの差が大きく、使用マップを切り替えると運転者に不安を与える可能性があるためである。
具体的には、例えば図7に示すように、バッテリ22の充電率が所定値未満の場合には踏み戻し時にマップM2(最大回生トルクβ)を用い、バッテリ22の充電率が所定値以上の場合には踏み戻し時にマップM3(最大回生トルクγ(|γ|<|β|))を用いるなどとすることができる。図7のように2段階のマップを設定するに限らず、3以上のマップを設けたり、充電率に基づいて連続的にマップ(最大回生トルク)を変更するようにしてもよい。
すなわち、トルク制御部180は、回生ペダル12が操作限界位置P2から操作開始位置P1に操作されている間の回生トルクの増加量をバッテリ22の充電率に基づいて変更してもよい。この時、トルク制御部180は、バッテリ22の充電率が高いほど回生トルクの増加量を小さくする。トルク制御部180は、バッテリ22の充電率と目標充電率との乖離が大きいほど、回生トルクの増加量を大きくするように変更してもよい。
これは、踏み戻しの速度が速い場合、運転者が誤操作を行った可能性があるためである。すなわち、運転者は回生トルクを減少させる意図がないにも関わらず誤って踏み込みを行い、これに気づいて慌てて踏み戻しを行ったことが予想されるためである。またこのとき、運転者は、踏み戻し後の回生トルクを踏み込み前に近い回生トルクに戻すことを望むと予想されるためである。なお、所定速度以上とは、例えば運転者が回生ペダル12から足を離した場合に自動的に操作開始位置P1に復帰する速度が含まれるように設定する。
また、本実施の形態では、回生制御装置10が搭載される電動車両として、走行用動力源として回転電機のみを有する電気自動車を例にして説明したが、回転電機に加えて内燃機関を備えたハイブリッド電気自動車にも、本発明にかかる回生制御装置が適用可能なことは無論である。
また、回生制御装置10において、バッテリ22の充電率に基づいて回生ペダル12が操作限界位置P2から操作開始位置P1に操作されている間のトルクの増加量を変更するようにすれば、回生トルクを用いた発電量をバッテリ22の充電率に基づいて変更することができる。例えば、バッテリ22の充電率と目標充電率との乖離が大きいほど、回生トルクの増加量を大きくするようにすれば、目標充電率を維持しやすくなる。特に、バッテリ22の充電率が高いほど回生トルクの増加量を小さくするようにすれば、バッテリ22が過充電されるのを防止することができる。
また、回生制御装置10において、回生ペダル12が操作限界位置P2から第2の方向D2へ操作される際の操作速度が所定速度以上の場合には回生トルクの増加量を第2のマップM2より小さくするようにすれば、誤操作により、減速度制御装置を第1の方向に操作してしまった際に、所定操作速度以上で操作手段を第2の方向へ操作することで、不必要に回生トルクを増加させることなく、元の回生トルクに近いトルクに戻すことが出来るため、運転者の意思をより反映した制御を行うことができる。
12 回生ペダル
120 アーム
122 踏み込み板
14 シフトレバー
16 パドルスイッチ
18 ECU
180 トルク制御部
20 回転電機
22 バッテリ
D1 第1の方向
D2 第2の方向
P1 操作開始位置(第1の位置)
P2 操作限界位置(第2の位置)
Claims (5)
- 電動車両に設けられた回転電機の回生量を制御する回生制御装置であって、
第1の位置と第2の位置との間を連続的に移動可能な操作部と、
前記操作部の操作量に応じて前記回転電機が出力する回生トルクを増減させるトルク制御部と、を備え、
前記トルク制御部は、前記操作部を第1の位置から第2の位置に操作する際の前記操作量の変化に対する回生トルクの減少量を示す第1のマップと、前記操作部を第2の位置から第1の位置に操作する際の前記操作量の変化に対する前記回生トルクの増加量を示す第2のマップと、を備え、
前記第1のマップは、前記操作量に対して一定の割合で前記回生トルクが減少し、
前記第2のマップは、前記操作量に対して前記回生トルクの増加量の変化率が異なる複数区間を有することを特徴とする電動車両の回生制御装置。 - 前記操作部が前記第1の位置に設定された際に、前記第1のマップに基づいて設定される前記回生トルクよりも前記第2のマップに基づいて設定される前記回生トルクの方が大きいことを特徴とする請求項1記載の電動車両の回生制御装置。
- 前記回転電機は、バッテリから蓄積電力の供給を受けて駆動するとともに、回生発電で発生した回生電力を前記バッテリに蓄積可能であり、
前記トルク制御部は、前記操作部が前記第2の位置から前記第1の位置に操作されている間の前記回生トルクの増加量を前記バッテリの充電率に基づいて変更する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の電動車両の回生制御装置。 - 前記トルク制御部は、前記バッテリの充電率が高いほど前記回生トルクの増加量を小さくする、
ことを特徴とする請求項3記載の電動車両の回生制御装置。 - 前記トルク制御部は、前記操作部が前記第2の位置から前記第1の位置へ向かって操作される際の操作速度が所定速度以上の場合には、前記回生トルクの増加量を前記第2のマップより小さくする、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の電動車両の回生制御装置。
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