JP2008193772A - 電気自動車の制御装置および制御方法、ならびに電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な登坂路発進性能を得ることが可能な電気自動車の制御装置を提供する。
【解決手段】電気自動車１は、車輪５０に連結され、当該車輪５０を駆動するＭＧ３０と、当該ＭＧ３０の回生電力が充電される高圧バッテリ１０と、制御装置１００と、を有する。制御装置１００は、車両のずり下がり動作を検知するずり下がり検知部１０１と、ずり下がり動作が検知された場合に、高圧バッテリ１０に蓄電された電力またはＭＧ３０の回生電力を電気負荷（例えばコンプレッサ６０）に消費させる消費制御部１０２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪を駆動する発電電動機を有する電気自動車の制御装置および制御方法、ならびに電気自動車に関する。

車輪に連結され、当該車輪を駆動する発電電動機を有し、当該発電電動機の回生電力がバッテリ等の蓄電装置に充電される電気自動車がある（例えば、特許文献１〜３参照）。この電気自動車では、制動時、車輪の駆動力により発電電動機が回生動作し、それにより生じた回生電力が蓄電装置に充電される。この回生充電を行う際、蓄電装置には受け入れ可能な電力に限度があり、蓄電装置の受け入れ可能電力を超えて充電することはできない。そこで、従来、回生電力が蓄電装置の受け入れ可能電力を超えないように、発電電動機の出力トルクを制限している。

なお、特許文献１には、電力の回生が行われている場合に、バッテリの残容量が所定値よりも大きいか否かを判断し、所定値以下と判断されたときには回生電力をバッテリに充電し、所定値よりも大きいと判断されたときには回生電力を冷却ファンに消費させる技術が開示されている。

特開平１１−６９５１０号公報 特開２００５−２９５７７２号公報 特開２００６−１４９０２３号公報

ところで、坂路等における車両のずり下がりからの発進では、発電電動機が回生動作となるが、この場合に発電電動機の出力トルクが制限されると、ユーザが要求するトルク（例えばアクセルの踏み込み量に応じたトルク）が出力されず、良好な登坂路発進性能が得られない。特に、例えばバッテリの温度が低い場合やバッテリの残容量（SOC: State Of Charge）が高い場合など、蓄電装置の受け入れ可能電力が小さい場合には、ずり下がりからの登坂路発進性能が非常に低下してしまう。

なお、特許文献１に記載の技術では、バッテリの残容量が所定値以下である場合には、冷却ファンによる回生電力の消費が行われず、バッテリへの回生電力の充電が行われる。このため、特許文献１に記載の技術では、バッテリの残容量が所定値以下である場合において、ずり下がりからの発進時のトルクが非常に大きくなったとき、受け入れ可能電力を超えた回生電力がバッテリに入力されてしまう。これを回避しようとすると、例えば、上記のとおり発電電動機の出力トルクを制限する必要がある。

そこで、本発明は、良好な登坂路発進性能を得ることが可能な電気自動車の制御装置および制御方法、ならびに電気自動車を提供する。

本発明に係る電気自動車の制御装置は、車輪に連結され、当該車輪を駆動する発電電動機を有し、当該発電電動機の回生電力が蓄電装置に充電される電気自動車の制御装置であって、車両のずり下がり動作を検知するずり下がり検知手段と、前記ずり下がり動作が検知された場合に、前記蓄電装置に蓄電された電力または前記発電電動機の回生電力を電気負荷に消費させる消費制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明の一態様では、前記消費制御手段は、前記ずり下がり動作が検知され、かつ車両を発進させるべき旨の指示が受け付けられた場合に、前記消費させる処理を実行する。

また、本発明の一態様では、前記電気自動車は、前記蓄電装置に蓄電された電力または前記発電電動機の回生電力を降圧して補機に供給するＤＣ−ＤＣコンバータを有し、前記消費制御手段は、前記消費させる処理として、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を上げ、前記補機の消費電力を増大させる処理を実行する。

また、本発明の一態様では、前記電気自動車は、前記蓄電装置に蓄電された電力または前記発電電動機の回生電力を降圧して補機用の蓄電装置に充電するＤＣ−ＤＣコンバータを有し、前記消費制御手段は、前記消費させる処理として、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を上げ、前記補機用の蓄電装置への充電量を増大させる処理を実行する。

本発明に係る電気自動車の制御方法は、車輪に連結され、当該車輪を駆動する発電電動機を有し、当該発電電動機の回生電力が蓄電装置に充電される電気自動車の制御方法であって、車両のずり下がり動作を検知するステップと、前記ずり下がり動作が検知された場合に、前記蓄電装置に蓄電された電力または前記発電電動機の回生電力を電気負荷に消費させるステップと、を有することを特徴とする。

本発明に係る電気自動車は、車輪に連結され、当該車輪を駆動する発電電動機と、前記発電電動機の回生電力が充電される蓄電装置と、車両のずり下がり動作を検知するずり下がり検知手段と、前記ずり下がり動作が検知された場合に、前記蓄電装置に蓄電された電力または前記発電電動機の回生電力を電気負荷に消費させる消費制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、良好な登坂路発進性能を得ることが可能な電気自動車の制御装置および制御方法、ならびに電気自動車を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は、本実施の形態に係る制御装置１００を含む電気自動車１の構成の一例を示すブロック図である。この電気自動車１は、車輪に連結され、当該車輪を駆動する発電電動機を有し、当該発電電動機の回生電力が蓄電装置に充電される自動車である。電気自動車１としては、例えば、いわゆる電気自動車（EV: Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（HV: Hybrid Vehicle）、燃料電池車（FCEV: Fuel cell Electric Vehicle）などが挙げられるが、その種類は特に限定されない。

図１において、電気自動車１は、蓄電装置として、２００〜３００Ｖ程度の高圧バッテリ１０を有する。この高圧バッテリ１０には、インバータ２０の入力側が接続されており、インバータ２０の出力側には、発電電動機（モータジェネレータ、以下「ＭＧ」と記す）３０が接続されている。ＭＧ３０は、例えば３相の永久磁石モータである。ＭＧ３０には、動力伝達機構４０を介して車輪（例えば左右一対の前輪や後輪）５０が接続されている。

上記構成において、力行時には、インバータ２０は、高圧バッテリ１０の直流電圧を交流電圧に変換してＭＧ３０に供給する。ＭＧ３０は、インバータ２０から電力の供給を受けて駆動力を発生させる。このＭＧ３０の駆動力は、動力伝達機構４０を介して車輪５０に伝達され、これにより車輪５０が回転駆動される。一方、制動時には、ＭＧ３０は、車輪５０からの駆動力により回生電力を発生させる。この回生電力は、インバータ２０によって直流に変換されて高圧バッテリ１０に充電される。

高圧バッテリ１０には、当該高圧バッテリ１０に蓄電された電力またはＭＧ３０の回生電力を消費する電気負荷が並列に接続されている。具体的には、高圧バッテリ１０には、電動エアコンのコンプレッサ６０が並列に接続されている。また、高圧バッテリ１０とインバータ２０との間には、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０の一方側が接続されており、このＤＣ−ＤＣコンバータ７０の他方側には、ライトやオーディオ機器等の補機８０と、当該補機８０に電力を供給する補機用の蓄電装置である補機バッテリ９０とが接続されている。補機バッテリ９０は、例えば１２〜１４Ｖ程度の低電圧バッテリである。ＤＣ−ＤＣコンバータ７０は、高圧バッテリ１０に蓄電された電力またはＭＧ３０の回生電力を降圧して補機８０および補機バッテリ９０に供給するものである。

さらに、電気自動車１は、制御装置１００を有する。この制御装置１００は、例えば、１または複数のコンピュータにより実現され、その機能は、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記録媒体に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実行されることにより実現される。ただし、制御装置１００の具体的構成は上記に限定されず、制御装置１００はハードウェアのみにより実現されてもよい。

制御装置１００は、ずり下がり検知部１０１と消費制御部１０２とを有する。

ずり下がり検知部１０１は、車両（電気自動車１）のずり下がり動作を検知する。ここで、ずり下がり動作は、車両の進行方向（具体的にはユーザが意図する進行方向）に対して逆方向に車両が移動する動作であり、例えば、登坂路発進の際にユーザがブレーキを解除したときに生じる。一つの態様では、ずり下がり検知部１０１は、シフトレンジが前進レンジである場合に車両が後進したとき、または、シフトレンジが後進レンジである場合に車両が前進したときに、ずり下がり動作を検知する。

消費制御部１０２は、ずり下がり検知部１０１により車両のずり下がり動作が検知された場合に、高圧バッテリ１０に蓄電された電力またはＭＧ３０の回生電力を電気負荷に消費させる。ここで、上記電気負荷は、特に限定されないが、例えば、コンプレッサ６０、補機８０、補機バッテリ９０などである。電力を電気負荷に消費させる処理（以下、「電力消費処理」と称す）としては、電気負荷を高圧バッテリ１０に接続する処理や、高圧バッテリ１０に既に接続されている電気負荷による電力消費を増大させる処理がある。電力消費を増大させる処理としては、例えば、電動エアコンのコンプレッサ６０の回転数を上昇させる処理や、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０の出力電圧を上げ、補機８０の抵抗負荷消費を増大させる処理、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０の出力電圧を上げ、補機バッテリ９０への充電量を増大させる処理などがある。

一つの態様では、消費制御部１０２は、ずり下がり動作が検知されると、登坂路発進に備えて、発進指示を待たずに、電力消費処理を実行する。

また、別の一つの態様では、消費制御部１０２は、ずり下がり動作が検知され、かつ車両を発進させるべき旨の指示が受け付けられた場合に、電力消費処理を実行する。上記発進させるべき旨の指示は、具体的には、ずり下がりの方向と逆方向に発進させるべき旨の指示であり、例えばアクセルの踏み込みである。

上記の電力消費処理が実行された後、発進指示に応じて車両を発進させる場合、ＭＧ３０は回生動作となり、回生電力を発生させる。この場合、一つの態様では、制御装置１００は、回生電力の全てを電気負荷に消費させ、高圧バッテリ１０への充電は行わない。また、別の一つの態様では、制御装置１００は、高圧バッテリ１０の受け入れ可能電力に基づき、回生電力の一部（例えば受け入れ可能電力を超える部分）を電気負荷に消費させ、残りを高圧バッテリ１０に充電する。

図２は、本実施の形態に係る制御装置１００の動作手順の一例を示すフローチャートである。図２に示される処理は、車両のイグニッションスイッチがＯＮされると実行され、イグニッションスイッチがＯＦＦされるまで、繰り返し実行される。

図２に示されるように、制御装置１００は、車両のずり下がり動作が検知されたか否かを判断する（Ｓ１）。そして、ずり下がり動作が検知された場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御装置１００は、電力消費処理を実行する（Ｓ２）。一方、ずり下がり動作が検知されていない場合には（Ｓ１：ＮＯ）、処理は終了する。

以上のとおり、本実施の形態では、車輪に連結され、当該車輪を駆動する発電電動機を有し、当該発電電動機の回生電力が蓄電装置に充電される電気自動車において、車両のずり下がり動作が検知された場合に、蓄電装置に蓄電された電力または発電電動機の回生電力を電気負荷に消費させる。このため、本実施の形態によれば、良好な登坂路発進性能を得ることが可能となる。具体的には、ずり下がりからの発進の際に、発電電動機の回生電力を電気負荷に消費させるので、回生可能電力を増大させることができ、発電電動機が出力可能なトルクを増加させることができる。

また、ずり下がり動作が検知され、かつ車両を発進させるべき旨の指示が受け付けられた場合に、電力消費処理を実行する態様によれば、発進させるべき旨の指示が受け付けられる前に電力消費処理を実行する態様と比較して、電力消費を低減することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することができる。

例えば、上記の説明では蓄電装置としてバッテリを用いる構成を例示したが、大容量コンデンサ等の他の蓄電装置を用いてもよい。

また、電気自動車１は、図３に示されるように、ハイブリッド自動車として構成されてもよい。図３において、電気自動車１は、燃料により動力を出力する内燃機関であるエンジン１１０と、当該エンジン１１０に接続された動力分割機構１２０と、当該動力分割機構１２０に接続されたＭＧ１３０およびＭＧ３０と、高圧バッテリ１０とＭＧ１３０との間に接続されたインバータ１４０とを備えている。

ここで、動力分割機構１２０は、外歯歯車のサンギアと、このサンギアと同心円上に配置された内歯歯車のリングギアと、サンギアに噛合すると共にリングギアに噛合する複数のピニオンギアと、複数のピニオンギアを自転かつ公転自在に保持するキャリアとを備え、サンギアとリングギアとキャリアとを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。キャリアにはエンジン１１０のクランクシャフトが、サンギアにはＭＧ１３０が、リングギアにはリングギア軸を介してＭＧ３０がそれぞれ連結されている。動力分割機構１２０のリングギアは、不図示の減速機を介して車輪５０に接続されている。

上記構成では、エンジン１１０の動力は、動力分割機構１２０によってＭＧ１３０と車輪５０とに分配され、ＭＧ１３０での発電と車輪５０の駆動とに用いられる。ＭＧ１３０で発電された電力は、インバータ１４０により直流に変換され、高圧バッテリ１０の充電またはＭＧ３０の駆動に用いられる。

ＭＧ３０は、高圧バッテリ１０またはＭＧ１３０から電力の供給を受けて動力を発生させ、当該動力は、動力分割機構１２０を介して車輪５０に伝達される。

上記構成を有するハイブリッド自動車では、制御装置１００は、電力消費処理として、エンジン１１０の吹き上げを行い、ＭＧ１３０に電力を消費させる処理を行うことができる。

実施の形態に係る制御装置を含む電気自動車の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態に係る制御装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。 ハイブリッド自動車として構成された、実施の形態に係る電気自動車の構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電気自動車、１０ 高圧バッテリ、２０ インバータ、３０ 発電電動機（ＭＧ）、４０ 動力伝達機構、５０ 車輪、６０ コンプレッサ、７０ ＤＣ−ＤＣコンバータ、８０ 補機、９０ 補機バッテリ、１００ 制御装置、１０１ ずり下がり検知部、１０２ 消費制御部。

Claims (6)

1. 車輪に連結され、当該車輪を駆動する発電電動機を有し、当該発電電動機の回生電力が蓄電装置に充電される電気自動車の制御装置であって、
   車両のずり下がり動作を検知するずり下がり検知手段と、
   前記ずり下がり動作が検知された場合に、前記蓄電装置に蓄電された電力または前記発電電動機の回生電力を電気負荷に消費させる消費制御手段と、
   を有することを特徴とする電気自動車の制御装置。
2. 請求項１に記載の電気自動車の制御装置であって、
   前記消費制御手段は、前記ずり下がり動作が検知され、かつ車両を発進させるべき旨の指示が受け付けられた場合に、前記消費させる処理を実行することを特徴とする電気自動車の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の電気自動車の制御装置であって、
   前記電気自動車は、前記蓄電装置に蓄電された電力または前記発電電動機の回生電力を降圧して補機に供給するＤＣ−ＤＣコンバータを有し、
   前記消費制御手段は、前記消費させる処理として、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を上げ、前記補機の消費電力を増大させる処理を実行する、
   ことを特徴とする電気自動車の制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の電気自動車の制御装置であって、
   前記電気自動車は、前記蓄電装置に蓄電された電力または前記発電電動機の回生電力を降圧して補機用の蓄電装置に充電するＤＣ−ＤＣコンバータを有し、
   前記消費制御手段は、前記消費させる処理として、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を上げ、前記補機用の蓄電装置への充電量を増大させる処理を実行する、
   ことを特徴とする電気自動車の制御装置。
5. 車輪に連結され、当該車輪を駆動する発電電動機を有し、当該発電電動機の回生電力が蓄電装置に充電される電気自動車の制御方法であって、
   車両のずり下がり動作を検知するステップと、
   前記ずり下がり動作が検知された場合に、前記蓄電装置に蓄電された電力または前記発電電動機の回生電力を電気負荷に消費させるステップと、
   を有することを特徴とする電気自動車の制御方法。
6. 車輪に連結され、当該車輪を駆動する発電電動機と、
   前記発電電動機の回生電力が充電される蓄電装置と、
   車両のずり下がり動作を検知するずり下がり検知手段と、
   前記ずり下がり動作が検知された場合に、前記蓄電装置に蓄電された電力または前記発電電動機の回生電力を電気負荷に消費させる消費制御手段と、
   を有することを特徴とする電気自動車。

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