JP2011147208A

JP2011147208A - 電動車両

Info

Publication number: JP2011147208A
Application number: JP2010003904A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Katanoda; 智也片野田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2030-01-12
Also published as: JP5257369B2

Abstract

【課題】ユーザの要望に応じて回生音の発生をコントロールできる電動車両を提供する。
【解決手段】バッテリから電力供給を受けて走行用動力を出力可能であるとともに車両の回生制動時に発電を行う第１のモータ１４を備えたハイブリッド車両１であって、第１のモータ１４による回生制動の使用比率を変更するための操作スイッチ５６が設けられている。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、電動車両に関し、特に、電源装置から電力供給を受けて走行用動力を出力可能であるとともに車両の回生制動時に発電を行う回転電機を備えた電動車両に関する。

従来、ガソリン等を燃料とする内燃機関であるエンジンと、バッテリ等から供給される電力により駆動されるモータとを走行用動力源として搭載したハイブリッド車両が知られている。前記モータは車両の減速時や下り坂走行時に回生制動により発電する発電機として機能し、この発電電力をバッテリに充電することによってエネルギー効率および燃費の向上を図っている。

上記モータが回生制動するとき、モータから「ヒューン」というような騒音または回生音が発生する。このような回生音は、車輪から車軸等の駆動系を介して上記モータに入力される運動エネルギーを電気エネルギーに変換する際に生じる機能音であるが、運転者や同乗者によってはあまり好ましくない騒音として感じる場合もあり得る。

例えば、特許文献１には、エンジンを停止させてモータによる駆動力だけで走行する電気自動車モード（以下、ＥＶモードという）を運転者が選択する際に操作されるＥＶスイッチを備えたハイブリッド車が開示されている。

特開２００７−２１０４１４号公報

上記ＥＶスイッチを備えたハイブリッド車では、ＥＶスイッチがオン操作されることで、車両速度が所定値以下である等を条件にＥＶ走行となる。ＥＶ走行時はエンジン音がしないため、エンジン動力により走行するときに比べて車両から発せられる騒音を小さく抑えることができる。

しかし、この場合でも回生制動時のモータの回生音はエンジン動力により走行する場合と同様に発生し、例えば深夜に閑静な住宅街にある自宅にＥＶ走行で帰ろうとする運転者が車両から発せられる回生音をできるだけ抑えたいと思ってもそれを制御することができなかった。

本発明の目的は、ユーザの要望に応じて回生音の発生をコントロールできる電動車両を提供することにある。

本発明に係る電動車両は、電源装置から電力供給を受けて走行用動力を出力可能であるとともに車両の回生制動時に発電を行う回転電機を備えた電動車両であって、前記回転電機による回生制動の使用比率を変更するための操作スイッチを設けたことを特徴とするものである。

本発明に係る電動車両において、前記操作スイッチは、ナビゲーション装置のタッチパネル式の画面上に表示されるマークで構成されるのが好ましい。このようにすれば、特別なハードウエア要素を追加することなく、回生制動の使用比率を変更するための操作スイッチを装備することができ、コスト増加を抑制できる。

また、本発明に係る電動車両において、車両の起動時ごとに前回の回生制動使用比率の設定が前記表示されるようにしてもよい。このようにすれば、車両の起動時ごとに運転者が前回の回生制動使用比率の設定状態を確認することができ、燃費が悪化する設定状態のままで走行してしまうのを防止することができる。

さらに、本発明に係る電動車両において、前記回生制動の使用比率の変更は回生トルク指令値を変更することが好ましい。この場合、回生トルク指令値の変更は、予め記憶された複数のマップのうち前記回生始動の使用比率に応じて選択されるマップを切り換えることによって実行されてもよい。

本発明に係る電動車両によれば、回転電機による回生制動の使用比率を変更するための操作スイッチを設けたことで、運転者等の要望に応じて操作スイッチを操作することにより回転電機の回生制動使用比率を低下させることができ、その結果、回生制動に伴って生じる回生音を抑制することができる。これにより、車両に対するユーザの満足度を向上させることができる。

本発明の一実施形態であるハイブリッド車両の構成を概略的に示す図である。ナビゲーション装置の画面に表示された操作スイッチの一例を示す図である。ナビゲーション装置の画面に表示された操作スイッチの一例を示す、図２と同様の図である。車速と回生トルクとの関係を規定するマップを示す図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。なお、下記においては、電動車両として２モータ型パラレル／シリーズタイプのハイブリッド車両を例に説明するが、本発明は、１モータ型のパラレルタイプのハイブリッド車両に適用されてもよいし、モータのみを動力源として搭載する電気自動車にも適用可能である。

図１は、本発明の一実施形態であるハイブリッド車両１の概略構成を示す。図１中、動力伝達系は丸棒状の軸要素として図示され、電力系は実線で図示され、信号系は破線で図示されている。

ハイブリッド車両１は、走行用動力源としてのエンジン１２と、別の走行用動力源である第１のモータ（図中「ＭＧ２」と表示）１４と、エンジン１２の出力軸１８が連結される動力分配機構２０を介して回転軸２２が接続される第２のモータ（図中「ＭＧ１」と表示）２４と、第１および第２のモータ１４，２４に駆動電力を供給可能なバッテリ１６と、上記エンジン１２およびモータ１４，２４の作動を統括的に制御するとともに、バッテリ１６の充放電を制御する制御装置（図１中「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」と表示）１０と、を備える。

エンジン１２は、ガソリン等を燃料とする内燃機関であり、制御装置１０からの指令に基づいてクラッキング、スロットル開度、燃料噴射量、点火タイミング等が制御されて、エンジン１２の始動、運転、停止等が制御される。

エンジン１２から動力分配機構２０へと延伸する出力軸１８の近傍にはエンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ２８が設けられている。また、エンジン１２には、エンジン冷却媒体である冷却水の温度Ｔｗを検出する温度センサ１３が設けられている。回転センサ２８および温度センサ１３による各検出値は、制御装置１０に送信される。なお、本実施形態では温度センサ１３によりエンジン冷却水の水温を検出するようにしたが、これに限定されず、温度センサによりエンジン１２自体の温度を直に検出してもよい。

動力分配機構２０は、例えば遊星歯車機構によって好適に構成されることができる。エンジン１２から出力軸１８を介して動力分配機構２０に入力された動力は、減速機３０および車軸３２を介して駆動輪３４に伝達されて、車両１がエンジン動力によって走行することができる。

また、動力分配機構２０は、出力軸１８を介して入力されるエンジン１２の動力の一部または全部を、回転軸２２を介して第２のモータ２４に入力することができる。このとき、例えば三相同期型交流モータによって好適に構成される第１のモータ２４は発電機として機能し、発電された三相交流電圧がインバータ３６によって直流電圧に変換された後、バッテリ（電源装置）１６に充電されるか、または、第１のモータ１４の駆動電圧として用いられる。

また、第２のモータ２４は、バッテリ１６からインバータを介して供給された電力により回転駆動される電動機としても機能することができ、第２のモータ２４が回転駆動されて回転軸２２に出力される動力は動力分配機構２０および出力軸１８を介してエンジン１２に入力され、エンジン１２を始動させる際にエンジン１２をクラッキングさせる。

主として電動機として機能する第１のモータ１４は、例えば三相同期型交流モータによって好適に構成されることができ、バッテリ１６から供給される直流電圧がインバータ３８で三相交流電圧に変換されて駆動電圧として印加されることにより回転駆動される。第１のモータ１４が駆動されて回転軸１５に出力される動力は、減速機３０および車軸３２を介して駆動輪３４に伝達され、これによりＥＶ走行が行われる。また、第１のモータ１４は、ユーザのアクセル操作により車両１に対して急加速要求があった場合等に、走行用動力を出力してエンジン出力をアシストする機能も有する。

さらに、第１のモータ１４は、車両の回生制動時に発電機として機能することができ、駆動輪３４から減速機３０および回転軸１５を介して入力される動力によって交流電力を発電する。第２のモータ２４で発電されて出力される三相交流電圧は、インバータ３８によって直流電圧に変換された後、バッテリ１６に充電されることができる。

車両１の回生制動時の第１のモータ１４による制動力および発電可能電力は、制御装置１０により発せられる回生トルク指令値に基づいて設定される。本実施形態の車両１では、運転者の要望に応じて、回生トルク指令値を変更することにより第１のモータ１４の回生制動の使用比率を変更できるように構成されている。その詳細については後述する。

インバータ３６，３８は、上述したように双方向の交流・直流変換機能を有する公知構成のものを用いることができる。また、第１のモータ２４によって発電された電力をインバータ３６からインバータ３８に直に供給して、第２のモータ１４の駆動電力として用いることもできる。

バッテリ１６には、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池等の充放電可能な二次電池を好適に用いることができる。バッテリ１６には、バッテリ電圧Ｖｂを検出する電圧センサ４０と、バッテリ１６に出入りするバッテリ電流Ｉｂを検出する電流センサ４２、バッテリ温度Ｔｂを検出する温度センサ４４とが設けられている。各センサ４０，４２，４４による検出値は、制御装置１０に入力されてバッテリ１６の充電状態（ＳＯＣ（State Of Charge））を制御するために用いられる。

制御装置１０は、各種の制御プログラムを実行するＣＰＵ、制御プログラムや制御用マップ等を予め記憶するＲＯＭ、ＲＯＭから読み出された制御プログラムや各センサ４０，４２，４４による検出値などを一時的に記憶するＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータとして好適に構成されることができる。制御装置１０は、エンジン回転数Ｎｅ、バッテリ電流Ｉｂ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ温度Ｔｂ、アクセル開度信号Ａｃｃ、車速Ｓｖ、エンジン冷却水の水温Ｔｗ等が入力される入力ポート、ならびに、エンジン１２、インバータ３６，３８等の運転または作動を制御する制御信号を出力する出力ポートを含む入出力インターフェースを有する。

さらに、ハイブリッド車両１は、ＥＶスイッチ５０およびナビゲーション装置５２を備える。ＥＶスイッチ５０は、運転席近傍であって運転者が操作しやすい位置に配置されている。運転者によりＥＶスイッチ５０がオン操作されると、車速Ｓｖが所定速度以下であり、且つ、バッテリ１６のＳＯＣが所定範囲の充電量であることを条件に、エンジン１２を停止させて第１のモータ１４の駆動力のみで走行するＥＶモードに移行する。また、ナビゲーション装置５２は、タッチパネル式の表示画面５４（図２Ａ参照）を有しており、運転者による上記表示画面５４上での目的地設定に応じて、目的地までの経路を運転者に地図表示や音声によって提供する等の公知の機能を有する。

次に、図２Ａ、２Ｂおよび３を参照して、第１のモータ１４の回生制動の使用比率を変更する構成および制御について説明する。図２Ａおよび２Ｂは、操作スイッチ５６が表示されたナビゲーション装置５２の表示画面５４を示し、図３は車速Ｓｖとの関連で回生トルク指令値ＧＴ＊を規定する複数（本実施形態では５つ）のマップを示す図である。

図２Ａを参照すると、ナビゲーション装置５２のタッチパネル式の表示画面５４には、「１」〜「５」の番号が付された５つの矩形状マークからなる操作ボタン５６が表示される。この表示画面は、図示しないメニュー画面から一階層を降りることによって表示される。図２Ａでは、操作ボタン５６のうち１番のボタンが選択されて点灯表示した状態を示し、図２Ｂでは、操作ボタン５６のうち５番のボタンが選択されて点灯表示した状態を示す。

図２Ｂに示すように運転者等のタッチ操作により操作ボタン５６のうち最も右側に位置する５番のボタンが選択されているとき、第１のモータ１４の回生制動使用比率は通常時の状態に設定される。この場合、制御装置１０は、最上部のマップ５８を参照して車速に応じた回生トルク指令値ＧＴ＊を設定する。このマップ５８は、車速が零から第１の所定速度までは回生トルク指令値ＧＴ＊が最大回生トルクＧＴｍａｘまで直線的に増加し、第１の所定速度以上では最大回生トルクＧＴｍａｘで一定となり、さらに高速域の第２の所定速度以上になると漸減する関係にある。このマップ５８を参照して回生トルク指令値ＧＴ＊が設定されるとき、回生制動の使用比率は１００％となる。

上記５番の操作ボタンが選択されているとき、回生制動を最大限利用して電力を回収することでエネルギー効率および燃費を良好にすることができる。したがって、第１のモータ１４から発生する「ヒューン」という感じの回生音が全く気にならないか、または、多少は気になったとしても燃費向上を優先させたい運転者等のユーザにとっては好都合である。

一方、図３に示すように、上記マップ５８の下方には、４つのマップ６０，６２，６４，６６が示されている。これらのマップ６０−６６は、車速が第１の所定速度までは直線的に増加し、第１〜第２の所定速度の車速では一定となり、第２の所定速度以上では漸減する関係は上記マップ５８と同様であるが、各マップ６０−６６の最大回生トルク値は上記マップ５８の最大回生トルク値ＧＴｍａｘに対して、４／５、３／５、２／５、および、１／５になっている。換言すれば、第1のモータ１４による回生制動の使用比率が上記マップ５８の１００％に対して、８０％、６０％、４０％、２０％にそれぞれ対応する。操作ボタン５６のうち４番から１番の各ボタンは、上記マップ６０，６２，６４，６６にそれぞれ対応し、選択される操作ボタンに応じて参照されるマップが切り換えられる。すなわち、番号が小さいボタンほど回生音が小さくなるが回生電力低下によりエネルギー効率および燃費が低下し、逆に、番号が大きいボタンほど回生音が大きくなるが回生電力増加によりエネルギー効率および燃費が良好になる。

なお、本実施形態では、５つのマップ５８−６６を用いるものとして説明するが、これに限定されるものではない。例えば、２つまたは３つのマップを用いてもよいし、６つ以上のマップを用いてもよい。また、上記では最下部のマップ６６の使用比率が２０％であると説明したが、例えば０〜１０％ともっと低く設定されてもよい。

図２Ａには、操作ボタン５６のうち１番のボタンが選択されて点灯表示した状態が示されている。上記１番のボタンが運転者等によってタッチ操作により選択されると、上記のようにマップ６６が参照されて回生トルク指令値ＧＴ＊が設定される。これにより、回生トルク指令値ＧＴ＊が最低に抑えられ、これにより回生電力も低下することからエネルギー効率および燃費の観点からは不利になる。

しかし、回生制動時に第１のモータ１４から発生する「ヒューン」という感じの回生音は、車内および車外のいずれにおいてもほとんど聞こえないレベルにすることができる。これにより、例えば、助手席や後部座席で眠っている同乗者に対して静かな環境を提供して睡眠を妨げたくないときや、深夜に静寂な住宅街にある自宅へとＥＶ走行で帰るときに車外に回生音を出したくないとき等には、運転者であるユーザにとっては好都合である。

このように本実施形態のハイブリッド車両１によれば、運転者等の要望に応じて操作スイッチ５６を操作することにより第１のモータ１４の回生制動使用比率を低下させることができ、その結果、回生制動に伴って生じる回生音を抑制することができる。これにより、車両に対するユーザの満足度を向上させることができる。

また、操作スイッチ５６は、ナビゲーション装置５２のタッチパネル式の表示画面５４上に表示されるマークで構成されるため、特別なハードウエア要素を追加することなく、回生制動の使用比率を変更するための操作スイッチ５６を車両に装備することができ、コスト増加を抑制できる。

さらに、操作スイッチ５６により第１のモータ１４による回生制動使用比率、すなわち回生音発生レベルを複数段階に切り換え可能にしてあることで、ユーザが回生音の気になる程度に応じて変更可能であり、回生音に対する感じ方がそれぞれ異なるユーザに対して幅広く対応することができる。

上記において本発明に係る一実施形態であるハイブリッド車両１ついて説明したが、本発明に係る電動車両は上記の構成に限定されるものではなく、種々の変更や改良が可能である。

例えば、上記において操作ボタン５６は表示画面５４でメニュー画面から一階層降りることで表示されると説明したが、パワースイッチがオン操作されたハイブリッド車両１が起動されるごとに表示画面５４に操作スイッチ５６がまず表示されるようにしてもよい。このようにすれば、車両１の起動時ごとに運転者が前回の操作ボタン５６の設定状態を必ず確認することができる。これにより、例えば、昨晩帰宅したときの設定が１番のボタンに設定されているとき、翌日にエネルギー効率および燃費が悪化する設定状態のままで走行してしまうのを防止することができる。

また、第１のモータ１４の回生制動の使用状態を変更する操作スイッチは、例えばボタン式やダイヤル式等のハードウエア部品で構成して、運転者が操作しやすい位置に装備されてもよい。

１ハイブリッド車両、１０制御装置、１２エンジン、１３温度センサ、１４第１のモータ、１５回転軸、１６バッテリ、１８出力軸、２０動力分配機構、２２回転軸、２４第２のモータ、２８エンジン回転数センサ、３０減速機、３２車軸、３４駆動輪、３６，３８インバータ、４０電圧センサ、４２電流センサ、４４温度センサ、５０ＥＶスイッチ、５２ナビゲーション装置、５４表示画面、５６操作スイッチ、５８−６６マップ。

Claims

電源装置から電力供給を受けて走行用動力を出力可能であるとともに車両の回生制動時に発電を行う回転電機を備えた電動車両であって、
前記回転電機による回生制動の使用比率を変更するための操作スイッチを設けたことを特徴とする、
電動車両。
請求項１に記載の電動車両において、
前記操作スイッチは、ナビゲーション装置のタッチパネル式の画面上に表示されるマークで構成されることを特徴とする電動車両。
請求項２に記載の電動車両において、
車両の起動時ごとに前回の回生制動使用比率の設定が表示されることを特徴とする電動車両。
請求項１に記載の電動車両において、
前記回生制動の使用比率の変更は、回生トルク指令値を変更することによって行われることを特徴とする電動車両。
請求項４に記載の電動車両において、
前記回生トルク指令値の変更は、予め記憶された複数のマップのうち前記回生始動の使用比率に応じて選択されるマップを切り換えることによって実行されることを特徴とする電動車両。