JP2011166877A - 車両用制御装置および車両用制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】給電エリア内で車両が回生制動制御を実行する場合に、回生制動制御と外部充電制御とを適切に協調させる。
【解決手段】ECUは、給電エリアの給電情報を取得するステップ(S100)と、受電電力の第1上限値Waを算出するステップ(S102)と、車両が給電エリアを走行している場合であって(S104にてYES)、かつ、回生制動制御の実行要求がある場合(S106にてYES)、蓄電装置に回生される回生電力Wbを算出するステップ(S108)と、蓄電装置への充電を許可する許可電力の第2上限値Wcを算出するステップ(S110)と、第2上限値Wcが第1上限値Waと回生電力Wbとの和以下である場合に(S112にてNO)、受電電力制御を実行するステップ(S114)とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図4
【解決手段】ECUは、給電エリアの給電情報を取得するステップ(S100)と、受電電力の第1上限値Waを算出するステップ(S102)と、車両が給電エリアを走行している場合であって(S104にてYES)、かつ、回生制動制御の実行要求がある場合(S106にてYES)、蓄電装置に回生される回生電力Wbを算出するステップ(S108)と、蓄電装置への充電を許可する許可電力の第2上限値Wcを算出するステップ(S110)と、第2上限値Wcが第1上限値Waと回生電力Wbとの和以下である場合に(S112にてNO)、受電電力制御を実行するステップ(S114)とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図4
Description
給電エリア内において搭載した蓄電装置の外部充電が可能な車両の制御に関し、特に、給電エリア内を車両が減速走行する場合に、回生制動制御と外部充電制御とを協調させる技術に関する。
近年、環境問題対策の1つとして、モータからの駆動力により走行するハイブリッド車あるいは電気自動車などが注目されている。
このような車両として、たとえば、特開平08−126120号公報(特許文献1)は、自動車が所定場所に位置しているとき、バッテリが低下すると自動的に充電ができる自動車の充電システムを開示する。この自動車の充電システムは、自動車と充電テーブルとからなる自動車の充電システムであって、充電テーブルは、自動車を搭載する車両台と、車両台の下方に一次側コイルを設け、交流電力の供給に伴って、所定電力の磁束を一次側コイルから車両台の上方に放射させる磁束発生部と、自動車からの充電希望信号が受信されているときは、交流電力を磁束発生部に供給する送電起動判定部と、送電起動判定部に接続され、充電希望信号の波長帯の光を受光する第1の受信部とを有し、自動車は、底部に二次側コイルを設け、該二次側コイルに発生する磁束に対応する交流を直流に変換して電池に充電する充電制御部と、電池の残存容量を求めながら、自動車のモータあるいはエンジンが停止されたときは、残存容量が所定残存容量より低下すると、充電希望信号を送信させる残存容量コントローラと、自動車が車両台の所定位置で停止されたとき、受信部に送光面が対応する位置に取り付けられ、充電希望信号を光パルスにして送出する第1の送信部とを有することを特徴とする。
上述した公報に開示された自動車の充電システムによると、ドライバは充電テーブルに自動車を置いてエンジン停止させるだけで、非接触で自動的に電池に充電が行われるという効果が得られる。
ところで、給電エリア内で走行中の車両が外部から受電した電力によって蓄電装置の充電を継続している場合であって、かつ、モータによって蓄電装置の電力を回生する回生制動制御を実行する場合には、回生制動制御によって回収されるエネルギーが制限されるという問題がある。これは、蓄電装置を充電するための充電電力に制限があるためである。
上述した公報に開示された自動車の充電システムにおいては、このような問題について何ら考慮されておらず、解決することはできない。
本発明は、上述した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、給電エリア内で車両が回生制動制御を実行する場合に、回生制動制御と外部充電制御とを適切に協調させる車両用制御装置および車両用制御方法を提供することである。
この発明のある局面に係る車両用制御装置は、駆動力および回生制動力を出力する回転電機と、回転電機に電力を供給する蓄電装置とを搭載した車両が給電エリア内に進入した場合に、車両の外部から電力を受電して蓄電装置を充電するための車両用制御装置である。この車両用制御装置は、車両の進行方向に存在する給電エリアの給電情報を取得するための取得部と、給電エリアにおいて車両が外部から受電することができる受電電力の上限値である第1上限値を給電情報に基づいて算出するための第1算出部と、蓄電装置が充電時に受け入れることを許可する電力の上限値である第2上限値を算出するための第2算出部と、車両が給電エリア内に進入し、かつ、回転電機を用いた回生制動制御を実行するという条件が成立した場合に、蓄電装置に回生される回生電力を算出するための第3算出部と、上述した条件が成立した場合に、受電電力と回生電力とに基づく蓄電装置を充電するための充電電力が第2上限値よりも小さくなるように、第1上限値、第2上限値および回生電力に基づいて、受電電力および回生電力のうちの少なくともいずれか一方を制御するための制御部とを含む。
好ましくは、車両は、給電エリアにおいて外部から伝達される電力を受けるための受電装置を含む。制御部は、上述した条件が成立した場合であって、かつ、第1上限値および回生電力の和が第2上限値以上である場合に、受電電力を制限して受電電力および回生電力の和が第2上限値よりも小さくなるように受電装置を制御する。
さらに好ましくは、制御部は、上述した条件が成立した場合であって、かつ、第1上限値および回生電力の和が第2上限値以上である場合に、受電電力を第1上限値よりも低下させて受電電力および回生電力の和が第2上限値になるように受電装置を制御する。
さらに好ましくは、制御部は、条件が成立した場合であって、かつ、第1上限値および回生電力の和が第2上限値以上である場合に、給電エリアからの受電を停止するように受電装置を制御する。
この発明の他の局面に係る車両用制御方法は、駆動力および回生制動力を出力する回転電機と、回転電機に電力を供給する蓄電装置とを搭載した車両が給電エリア内に進入した場合に、車両の外部から電力を受電して蓄電装置を充電するための車両用制御方法である。この車両用制御方法は、車両の進行方向に存在する給電エリアの給電情報を取得するステップと、給電エリアにおいて車両が外部から受電することができる受電電力の上限値である第1上限値を給電情報に基づいて算出するステップと、蓄電装置が充電時に受け入れることを許可する電力の第2上限値を算出するステップと、車両が給電エリア内に進入し、かつ、回転電機を用いた回生制動制御を実行するという条件が成立した場合に、蓄電装置に回生される回生電力を算出するステップと、条件が成立した場合に、受電電力と回生電力とに基づく蓄電装置を充電するための充電電力が第2上限値よりも小さくなるように、第1上限値、第2上限値および回生電力に基づいて、受電電力および回生電力のうちの少なくともいずれか一方を制御するための制御部とを含む。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る車両用制御装置が適用される車両100の構成を説明する。本実施の形態において、本発明をモータとエンジンとを駆動源とするハイブリッド車両に適用した場合について説明するが、特にハイブリッド車両に限定されるものではなく、たとえば、電気自動車に適用することも可能である。また、車両100は、家庭電源を用いて充電可能なハイブリッド車両であってもよい。
車両100は、回転電機であるジェネレータ172と、駆動源としての、エンジン174と、回転電機であるモータ170とを含む。なお、図1においては、説明の便宜上、モータ170とジェネレータ172と表現するが、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、モータ170がジェネレータとして機能したり、ジェネレータ172がモータとして機能したりする。エンジン174は、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。
車両100は、減速機178と、動力分割機構176とを含む。減速機178は、エンジン174やモータ170で発生した動力を駆動輪104に伝達したり、駆動輪104に対する路面からの反力をエンジン174やジェネレータ172に伝達する。
動力分割機構176は、エンジン174の動力を、駆動輪104とジェネレータ172との両方に振り分けるために、遊星歯車機構が使用される。
運転席にはアクセルペダル(図示せず)が設けられており、アクセルポジションセンサ(図示せず)は、アクセルペダルの踏込み量を検知する。アクセルポジションセンサは、アクセルペダルの踏込み量を示す信号をECU180に出力する。ECU180は、踏込み量に対応する要求駆動パワーを算出して、算出された要求駆動パワーに応じて、モータ170の出力、ジェネレータ172の発電量およびエンジン174の出力を制御する。
なお、要求駆動パワーは、アクセルペダルの踏み込み量に加えて、路面の勾配等の走行抵抗や、クルーズコントロール時の車両の速度を維持するために必要な駆動パワー等を考慮して算出するようにしてもよい。
このような構成を有する車両100は、発進時や低速走行時等であってエンジン174の効率が悪い場合には、モータ170のみによりEV走行を行ない、通常走行時には、たとえば動力分割機構176によりエンジン174の動力を2経路に分け、一方で駆動輪104の直接駆動を行ない、他方でジェネレータ172を駆動して発電を行なう。この時、発生する電力でモータ170を駆動して駆動輪104の駆動補助を行なう。また、高速走行時には、さらに蓄電装置150からの電力をモータ170に供給してモータ170の出力を増大させて駆動輪104に対して駆動力の追加を行なう。
一方、減速時には、駆動輪104により従動するモータ170がジェネレータとして機能して回生発電を行ない、回収した電力を蓄電装置150に蓄える。さらに、図1に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、車両の運転状態や蓄電装置150の状態によっては、燃費を向上させるために、エンジン174を停止させる。そして、その後も車両の運転状態(たとえば、要求駆動パワー)や蓄電装置150の状態を検知して、エンジン174を再始動させる。
また、図1に示すように、車両100は、受電装置102と、蓄電装置150と、PCU(Power Control unit)160と、ECU(Electronic Control Unit)180と、温度センサ182と、受信部190とをさらに含む。
蓄電装置150は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池である。蓄電装置150は、コンバータ140から供給される電力を蓄えるほか、モータ170によって発電される回生電力も蓄える。蓄電装置150は、その蓄えた電力をPCU160へ供給する。なお、蓄電装置150として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電装置200から供給される電力やモータ170からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をPCU160へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
PCU160は、蓄電装置150から出力される電力あるいはコンバータ140から直接供給される電力によってモータ170を駆動する。また、PCU160は、モータ170またはジェネレータ172により発電された回生電力を整流して蓄電装置150へ出力し、蓄電装置150を充電する。モータ170は、PCU160によって駆動され、車両駆動力を発生して駆動輪へ出力する。また、モータ170は、駆動輪104やエンジン174から受ける運動エネルギーによって発電し、その発電した回生電力をPCU160へ出力する。
受電装置102は、車両100の外部に設けられた給電装置200から伝達される電力を受ける。受電装置102は、二次共振コイルおよびキャパシタ等を含むLC共振器である第1共鳴器110と、整流器130と、コンバータ140とを含む。
整流器130は、第1共鳴器110を経由して取出された交流電力を整流する。コンバータ140は、ECU180から受信する制御信号に基づいて、整流器130によって整流された電力を蓄電装置150の電圧レベルに変換して蓄電装置150へ出力する。
なお、車両の走行中に給電装置200から受電する場合、コンバータ140は、整流器130によって整流された電力をシステム電圧に変換してPCU160へ直接供給してもよい。
また、第1共鳴器110を経由して取出された交流電力は、整流器130によって整流された後に直接蓄電装置150に与えられるようにしてもよい。
給電装置200は、交流電源210を用いて受電装置102に対して電力を伝達する。給電装置200は、一次共振コイルを含む第2共鳴器240と、交流電源210と、高周波電力ドライバ220とを含む。本実施の形態において、給電装置200は、図1に示すように、地面に埋め込まれるとして説明するが、たとえば、地面近傍に配設されるようにしてもよい。
交流電源210は、車両100の外部の電源であり、たとえば系統電源である。高周波電力ドライバ220は、交流電源210から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した高周波電力を第2共鳴器240へ供給する。
受電装置102と給電装置200との間での電力の授受は、受電装置102の第1共鳴器110が、給電装置200の第2共鳴器240と電磁場を介して共鳴することによって行なわれる。なお、給電装置200と受電装置102との間での電力授受の方法としては、上記の方法を一例とした非接触方式での電力授受の方法に特に限定されるものではない。たとえば、上記の方法に代えて、受電装置102の端子と給電装置200の端子とが接触した状態で電力の授受が行なわれる方法を一例とした接触方式での電力授受の方法を用いてもよい。
ECU180は、給電装置200から車両100への給電時、コンバータ140を制御する。ECU180は、たとえば、コンバータ140を制御することによって、整流器130とコンバータ140との間の電圧を所定の目標電圧に制御する。また、ECU180は、車両の走行時、車両の走行状況や蓄電装置150の充電状態(「SOC(State Of Charge)」とも称される。)に基づいてPCU160を制御する。
温度センサ182は、蓄電装置150の温度を検出する。温度センサ182は、ECU182に接続され、検出した蓄電装置150の温度を示す検出信号をECU180に送信する。
受信部190は、車両100の外部の道路に設置される光ビーコンからの給電エリアの給電情報を取得する。受信部190は、ECU180に接続され、取得した給電情報をECU180に送信する。
「給電エリア」とは、信号機よりも手前側(車両100が信号機に向かう方向の反対方向側)の道路に給電装置200が設置された領域である。たとえば、信号機が赤信号を点灯している場合に車両100が給電エリア内で停車することによって給電装置200から電力を受電することができる。
「給電情報」は、車両100の進行方向の信号機の状態と、信号の待ち時間(給電情報を取得した時点から起算して、点灯している信号の色が赤から青に切り換わるまでの時間)と、給電エリアにおいて供給できる単位時間あたりの電力と、光ビーコンから給電情報を受信した位置から給電エリアまでの距離等の給電エリアの位置情報とを含む。
「光ビーコン」は、少なくとも車両100が給電エリア内に進入する前に給電情報を受信できるように給電エリアよりもさらに手前側の道路に設置され、赤外線等を用いて車両100と双方向通信を行なう通信装置である。
なお、受信部190は、「光ビーコン」に代えて「電波ビーコン」から給電情報を取得するようにしてもよいし、あるいは「FM多重放送」によって給電情報を取得するようにしてもよい。
ECU180は、受信した給電情報に基づいて車両100が給電エリアを進入したときに給電装置200から受電装置102に電力の伝達が行なわれるように受電装置102を受電可能な状態に作動させる。そのため、車両100の給電エリアへの進入とともに、蓄電装置150の充電が開始される。
以上のような構成を有する車両100は、給電エリア内を走行中あるいは停止中に、給電装置200から受電装置102に電力が伝達されることによって、車両100の蓄電装置150が外部充電される。
しかしながら、給電エリア内で走行中の車両100が給電装置200から受電した電力によって蓄電装置150の充電を継続している場合であって、かつ、モータ170によって蓄電装置150の電力を回生する回生制動制御を実行する場合には、回生制動制御によって回収されるエネルギーが制限される場合がある。これは、蓄電装置150を充電するための充電電力に制限があるためである。
そこで、本実施の形態においては、ECU180が、給電エリアにおいて車両100が給電装置200から受電することができる受電電力の上限値である第1上限値を給電情報に基づいて算出して、蓄電装置150が充電時に受け入れることを許可する電力の上限値である第2上限値を算出して、車両100が給電エリア内に進入し、かつ、モータ170を用いた回生制動制御を実行するという条件が成立した場合に、蓄電装置150に回生される回生電力を算出して、上述した条件が成立した場合に、受電電力と回生電力とに基づく蓄電装置150を充電するための充電電力が第2上限値よりも小さくなるように、第1上限値、第2上限値および回生電力に基づいて、受電電力および回生電力のうちの少なくともいずれか一方を制御する点に特徴を有する。
具体的には、ECU180は、上述した条件が成立した場合であって、かつ、第1上限値および回生電力の和が第2上限値以上である場合に、受電電力を制限して受電電力および回生電力の和が第2上限値よりも小さくなるように受電装置102を制御する。
本実施の形態においては、ECU180は、上述した条件が成立した場合であって、かつ、第1上限値および回生電力の和が第2上限値以上である場合に、受電電力を第1上限値よりも低下させて受電電力および回生電力の和が第2上限値になるように受電装置102を制御する。なお、ECU180は、上述した条件が成立した場合であって、かつ、第1上限値および回生電力の和が第2上限値よりも大きい場合に、給電装置200からの受電を停止するように受電装置102を制御するようにしてもよい。ECU180は、たとえば、車両100の状態に応じて、受電電力および回生電力の和が第2上限値になるように受電装置102を制御するか、給電装置200からの受電を停止するように受電装置102を制御するかを選択するようにしてもよい。
図2に、本実施の形態に係る車両用制御装置であるECU180の機能ブロック図を示す。ECU180は、情報取得部600と、第1上限値算出部602と、走行判定部604と、回生要求判定部606と、回生電力算出部608と、第2上限値算出部610と、電力判定部612と、受電電力制御部614とを含む。
情報取得部600は、光ビーコンから車両100の進行方向に存在する給電エリアの給電情報を取得する。給電情報は、上述した通りであるためその詳細な説明は繰返さない。
第1上限値算出部602は、給電エリアにおいて車両100が給電装置200から受電することができる受電電力の上限値(すなわち、給電装置200が蓄電装置150に対して給電できる単位時間あたりの電力の最大値)である第1上限値Waを給電情報に基づいて算出する。
走行判定部604は、給電情報に基づいて車両100が給電エリア内を走行しているか否かを判定する。たとえば、走行判定部604は、光ビーコンから給電情報を受信した位置から給電エリアまでの距離等の給電エリアの位置情報を受信した場合に、車両100が給電エリアまでの距離を走行した場合に車両100が給電エリア内を走行していると判定するようにしてもよいし、給電情報に含まれる給電エリアの位置情報に基づいて図示しないナビゲーションシステムを用いて車両100が給電エリア内を走行しているか否かを判定するようにしてもよい。
なお、走行判定部604は、たとえば、車両100が給電エリア内を走行していると判定した場合に、走行判定フラグをオンするようにしてもよい。
回生要求判定部606は、回生制動制御の実行要求の有無を判定する。具体的には、回生要求判定部606は、運転者がブレーキペダルを踏み込んでブレーキペダルの踏み込み量が予め定められた量以上であると判定された場合に、回生制動制御の実行要求があると判定する。ブレーキペダルの踏み込み量は、ストロークセンサによって検出してもよいし、マスターシリンダ圧等から推定するようにしてもよい。
なお、回生要求判定部606は、回生制動制御の実行要求があると判定された場合に、回生要求判定フラグをオンするようにしてもよい。
回生電力算出部608は、車両100が給電エリア内を走行しており、かつ、回生制動制御の実行要求があるという判定条件が成立した場合に、モータ170の回生制動によって蓄電装置150に回生される回生電力Wbを算出する。回生電力算出部608は、運転者によるブレーキペダルの踏み込み量に基づいて車両100に要求される減速度を算出する。回生電力算出部608は、算出された減速度を実現するためのモータ170のトルクおよび回転数を算出する。回生電力算出部608は、算出されたトルクおよび回転数とを乗算することによって回生電力Wbを算出する。なお、回生電力算出部608は、たとえば、走行判定フラグおよび回生要求判定フラグがいずれもオンである場合に、回生電力Wbを算出するようにしてもよい。
第2上限値算出部610は、蓄電装置150が充電時に受け入れることを許可する許可電力の上限値である第2上限値Wcを算出する。第2上限値算出部610は、たとえば、蓄電装置150の温度に基づいて第2上限値Wcを算出する。
図3に、許可電力の上限値と温度との関係を示す。図3の縦軸は、電力を示し、図3の横軸は、蓄電装置の温度を示す。なお、図3に示す許可電力の上限値と温度との関係は、一例であって、特にこれに限定されるものではなく、蓄電装置150の種類、規模等によって異なるようにしてもよい。
第2上限値算出部610は、蓄電装置150の温度が−20℃より小さい場合には、図3に示す許可電力の上限値と蓄電装置150の温度との関係から予め定められた値P(1)の絶対値を第2上限値Wcとして算出する。
さらに、第2上限値算出部610は、蓄電装置150の温度が−20℃から20℃より小さい場合には、第2上限値Wcが温度の上昇に比例して上昇するように第2上限値Wcを算出する。
許可電力は、図3の破線に示すように蓄電装置150の温度が20℃以上の場合においても温度の上昇に比例して上昇することとなるが、受電装置102に含まれる電気機器によって制限されることとなる。そのため、第2上限値算出部610は、蓄電装置150の温度が20℃以上の場合には、図3に示す許可電力の上限値と蓄電装置150の温度との関係から予め定められた値P(2)の絶対値を第2上限値Wcとして算出する。
なお、第2上限値算出部610は、蓄電装置150の温度に加えて蓄電装置150のSOCを考慮して第2上限値Wcを算出してもよい。たとえば、SOCが蓄電装置150の劣化が促進する予め定められた値以上である場合には、第2上限値Wcをゼロあるいは蓄電装置150の温度に基づいて算出された第2上限値Wcが減少するようにSOCに基づいて補正するようにしてもよいし、SOCが大きくなるほど第2上限値Wcを小さくするようにしてもよい。
図2に戻って、電力判定部612は、第2上限値Wcが第1上限値Waと回生電力Wbとの和よりも大きいか否かを判定する。なお、電力判定部612は、たとえば、第2上限値Wcが第1上限値Waと回生電力Wbとの和よりも大きい場合に、電力判定フラグをオンするようにしてもよい。
受電電力制御部614は、電力判定部612によって第2上限値Wcが第1上限値Waと回生電力Wbとの和以下であると判定された場合に、受電装置102に受電電力制御信号を送信して、受電電力を制限する制御を実行する。
具体的には、受電電力制御部614は、受電電力と回生電力との和が第2上限値Wcになるまで受電電力を第1上限値Waよりも低下させるように受電装置102を制御する。たとえば、受電電力制御部614は、給電装置200と受電装置102との間での電力の伝達の程度が低下するように受電装置102を制御することによって受電電力を低下させるようにしてもよいし、コンバータ140の制御によって受電装置102から蓄電装置に供給される電力を低下させるようにしてもよい。
あるいは、受電電力制御部614は、電力判定部612によって第2上限値Wcが第1上限値Waと回生電力Wbとの和以下であると判定された場合に、受電を停止するように受電装置102を制御するようにしてもよい。
なお、受電電力制御部614は、電力判定部612によって第2上限値Wcが第1上限値Waと回生電力Wbとの和よりも大きいと判定された場合であって、受電を制限していた場合は、受電の制限を解除して、受電電力が第1上限値Waになるように受電装置102を制御する。また、受電電力制御部614は、たとえば、電力判定フラグがオフである場合に、受電電力を制限する制御を実行するようにしてもよい。
本実施の形態において、情報取得部600と、第1上限値算出部602と、走行判定部604と、回生要求判定部606と、回生電力算出部608と、第2上限値算出部610と、電力判定部612と、受電電力制御部614とは、いずれもECU180のCPUがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。
図4を参照して、本実施の形態に係る車両用制御装置であるECU180で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、ECU180は、給電エリアの給電情報を取得する。S102にて、ECU180は、給電情報に基づいて給電エリアにおいて給電装置200から受電することができる受電電力の上限値である第1上限値Waを算出する。
S104にて、ECU180は、車両100が給電エリア内を走行しているか否かを判定する。車両100が給電エリア内を走行していると判定された場合(S104にてYES)、処理はS106に移される。もしそうでない場合(S104にてNO)、この処理は終了する。
S106にて、ECU180は、回生制動制御の実行要求の有無を判定する。ECU180は、運転者のブレーキペダルの踏み込み量に基づいて回生制動制御の実行要求があると判定した場合(S106にてYES)、処理はS108に移される。もしそうでない場合(S106にてNO)、この処理は終了する。
S108にて、ECU180は、回生電力Wbを算出する。S110にて、ECU180は、許可電力の上限値である第2上限値Wcを算出する。
S112にて、ECU180は、第2上限値Wcが第1上限値Waと回生電力Wbとの和よりも大きいか否かを判定する。第2上限値Wcが第1上限値Waと回生電力Wbとの和よりも大きいと判定された場合(S112にてYES)、処理はS104に戻される。もしそうでない場合(S112にてNO)、処理はS114に移される。S114にて、ECU180は、受電電力制御を実行する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両用制御装置であるECU180の動作について図5および6を用いて説明する。なお、図5に道路506を走行する車両100の動作を示す。また、第1上限値Wa、回生電力Wbおよび第2上限値Wcの変化、給電装置200から受電する受電電力の変化および受電電力および回生電力Wbに基づく蓄電装置150に対する実際の充電電力の変化を図6に示す。なお、本実施の形態においては、第1上限値Waおよび第2上限値Wcは、説明の便宜上、一定であるものとする。
図5に示すように、たとえば、交差点500を途中に有する道路506に沿って図4の紙面右側から左側に車両100が交差点500に向かって走行している場合を想定する。
交差点500は、信号機504と、停止線502とを含む。停止線の手前(停止線502から車両100の進行方向と反対方向側)には、給電エリア300が設定される。給電エリア300よりもさらに手前には、光ビーコン400が設置されている。
車両100が光ビーコン400を通過することによって、ECU180は、光ビーコン400から給電エリア300の給電情報を取得する(S100)。ECU180は、取得した給電情報に基づいて給電装置200から受電する受電電力の第1上限値Waを算出する(S102)。本実施の形態において第1上限値Waは、15kwであるとして説明するが、一例であって特にこの値に限定されるものではない。
車両100が給電エリア300内に進入した場合に(S104にてYES)、蓄電装置150は、給電装置200から受電装置102を経由して受電した電力を用いて充電されることとなる。このときの蓄電装置150に対する充電電力は、第1上限値Wa=15kwとなる。
車両100の運転者が交差点500の信号機504が赤信号であると認識するなどして、運転者がブレーキペダルを踏み込む場合に、図5および図6に示すように、時間T(0)にて、回生制動制御が実行されるため(S106)、車両100は減速していく。
車両100は、給電エリア300内を走行し(S104にてYES)、かつ、回生制動制御の実行要求があるため(S106にてYES)、回生電力Wbが算出される(S108)。さらに、蓄電装置150の温度およびSOC等に基づいて第2上限値Wcが算出される(S110)。本実施の形態において第2上限値Wcは、20kwであるとして説明するが、一例であって特にこの値に限定されるものではない。
図6に示すように、時間T(0)から時間T(1)まで、第2上限値Wcは、第1上限値Waと回生電力Wbとの和よりも大きいため(S112にてYES)、受電電力の制限は行なわれない。
一方、時間T(0)から時間T(1)まで、回生電力Wbが増加することによって、第1上限値Waと回生電力Wbとの和は増加することとなる、また、回生電力Wbが5kwになるまで増加することによって、蓄電装置150を充電するための充電電力は、第1上限値Waである15kwから20kwになるまで増加することとなる。
時間T(1)にて、回生電力Wbが5kwとなる場合、第2上限値Wcは、第1上限値Waと回生電力Wbとの和以下となる(S112にてNO)。そのため、受電電力を制限する制御が行なわれる(S114)。
<回生電力Wbに応じて受電電力を低下させる制御が行なわれる場合>
受電電力を制限する制御として回生電力Wbに応じて受電電力を低下させる制御が行なわれる場合、図6の受電電力および充電電力の変化に対応した実線のタイミングチャートに示すように、時間T(1)から時間T(2)まで、ECU180は、給電装置200から受電する受電電力と回生電力Wbとの和が第2上限値Wcとなるように受電装置102を制御する。ECU180は、回生電力Wbが5kwよりもさらに増加した場合に、受電電力が第2上限値Wcから回生電力Wbを減算した値となるように受電装置102を制御する。この受電電力を制限する制御によって、蓄電装置150を充電するための充電電力は、第2上限値Wcと同一の20kwとなる。また、時間T(1)から時間T(2)まで受電電力を制限する制御が行なわれることによって、蓄電装置150を充電するための充電電力が時間T(1)から時間T(2)まで継続して第2上限値Wcと同一の20kwとなる。
受電電力を制限する制御として回生電力Wbに応じて受電電力を低下させる制御が行なわれる場合、図6の受電電力および充電電力の変化に対応した実線のタイミングチャートに示すように、時間T(1)から時間T(2)まで、ECU180は、給電装置200から受電する受電電力と回生電力Wbとの和が第2上限値Wcとなるように受電装置102を制御する。ECU180は、回生電力Wbが5kwよりもさらに増加した場合に、受電電力が第2上限値Wcから回生電力Wbを減算した値となるように受電装置102を制御する。この受電電力を制限する制御によって、蓄電装置150を充電するための充電電力は、第2上限値Wcと同一の20kwとなる。また、時間T(1)から時間T(2)まで受電電力を制限する制御が行なわれることによって、蓄電装置150を充電するための充電電力が時間T(1)から時間T(2)まで継続して第2上限値Wcと同一の20kwとなる。
時間T(2)以降において、回生電力Wbが5kwよりも低下した場合、第2上限値Wcは、第1上限値Waと回生電力Wbとの和よりも大きくなる(S112にてYES)。そのため、受電電力の制限が解除され、給電装置200から受電する受電電力は、第1上限値Waと同一の15kwに復帰する。
時間T(2)から時間T(3)まで回生電力Wbは、5kwからゼロになるまで時間の経過とともに低下していく。回生電力Wbが5kwからゼロになるまで減少することによって、蓄電装置150を充電するための充電電力は、20kwから第1上限値Waである15kwまで減少することとなる。
時間T(3)以降、車両100が完全に停止するなどして、回生制動制御が実行されない場合(S106にてNO)、蓄電装置150は、給電装置200からの受電する受電電力の第1上限値Wa(=15kw)を充電電力として充電されることとなる。
図5に戻って、信号機504が赤信号から青信号に切り換わるなどして、運転者がアクセルペダルを踏み込む場合に、車両100は発進する。そして、車両100が給電エリア300を通過した時点で、給電装置200からの電力の受電が停止することとなる。
<受電電力を停止する制御が行なわれる場合>
受電電力を制限する制御として受電電力を停止する制御が行なわれる場合、図6の受電電力および充電電力の変化に対応した太破線のタイミングチャートに示すように、時間T(1)から時間T(2)まで、ECU180は、給電装置200からの電力の受電が停止するように受電装置102を制御する。そのため、時間T(1)から時間T(2)まで、給電装置200からの受電電力は、ゼロになる。したがって、時間T(1)から時間T(2)まで、蓄電装置150を充電するための充電電力は、回生電力Wbに基づく充電電力のみとなる。その結果、時間T(1)から時間T(2)まで、回生電力Wbの変化とともに蓄電装置150を充電するための充電電力が変化することとなる。
受電電力を制限する制御として受電電力を停止する制御が行なわれる場合、図6の受電電力および充電電力の変化に対応した太破線のタイミングチャートに示すように、時間T(1)から時間T(2)まで、ECU180は、給電装置200からの電力の受電が停止するように受電装置102を制御する。そのため、時間T(1)から時間T(2)まで、給電装置200からの受電電力は、ゼロになる。したがって、時間T(1)から時間T(2)まで、蓄電装置150を充電するための充電電力は、回生電力Wbに基づく充電電力のみとなる。その結果、時間T(1)から時間T(2)まで、回生電力Wbの変化とともに蓄電装置150を充電するための充電電力が変化することとなる。
時間T(2)以降のECU180の動作は、上述の回生電力Wbに応じて受電電力を低下させる制御が行なわれる場合のECU180の動作と同様である。そのため、その詳細な説明は繰返さない。
以上のようにして、本実施の形態に係る車両用制御装置によると、車両が給電エリア内に進入し、かつ、モータを用いた回生制動制御を実行するという条件が成立し、給電装置から受電する受電電力の上限値である第1上限値Waおよび蓄電装置に回生される回生電力Wbの和が蓄電装置が充電時に受け入れることを許可する電力の上限値である第2上限値Wc以上である場合に、給電装置から受電する受電電力を制限して受電電力および回生電力Wbの和が第2上限値Wcよりも小さくなるように受電装置を制御することによって、モータによって回生された電力を無駄にすることなく、車両に搭載された蓄電装置を充電することができる。すなわち、回生制動制御と外部充電制御との協調制御時に回生電力を優先することによって回生電力を効率よく利用することができる。したがって、給電エリア内で車両が回生制動制御を実行する場合に、回生制動制御と外部充電制御とを適切に協調させる車両用制御装置および車両用制御方法を提供することができる。
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。
100 車両、102 受電装置、104 駆動輪、110 第1共鳴器、130 整流器、140 コンバータ、150 蓄電装置、170 モータ、172 ジェネレータ、174 エンジン、176 動力分割機構、178 減速機、180 ECU、182 温度センサ、190 受信部、200 給電装置、210 交流電源、220 高周波電力ドライバ、240 第2共鳴器、300 給電エリア、400 光ビーコン、500 交差点、502 停止線、504 信号機、506 道路、600 情報取得部、602 第1上限値算出部、604 走行判定部、606 回生要求判定部、608 回生電力算出部、610 第2上限値算出部、612 電力判定部、614 受電電力制御部。
Claims (5)
- 駆動力および回生制動力を出力する回転電機と、前記回転電機に電力を供給する蓄電装置とを搭載した車両が給電エリア内に進入した場合に、前記車両の外部から電力を受電して前記蓄電装置を充電するための車両用制御装置であって、
前記車両の進行方向に存在する前記給電エリアの給電情報を取得するための取得部と、
前記給電エリアにおいて前記車両が外部から受電することができる受電電力の上限値である第1上限値を前記給電情報に基づいて算出するための第1算出部と、
前記蓄電装置が充電時に受け入れることを許可する電力の上限値である第2上限値を算出するための第2算出部と、
前記車両が前記給電エリア内に進入し、かつ、前記回転電機を用いた回生制動制御を実行するという条件が成立した場合に、前記蓄電装置に回生される回生電力を算出するための第3算出部と、
前記条件が成立した場合に、前記受電電力と前記回生電力とに基づく前記蓄電装置を充電するための充電電力が前記第2上限値よりも小さくなるように、前記第1上限値、前記第2上限値および前記回生電力に基づいて、前記受電電力および前記回生電力のうちの少なくともいずれか一方を制御するための制御部とを含む、車両用制御装置。 - 前記車両は、前記給電エリアにおいて外部から伝達される電力を受けるための受電装置を含み、
前記制御部は、前記条件が成立した場合であって、かつ、前記第1上限値および前記回生電力の和が前記第2上限値以上である場合に、前記受電電力を制限して前記受電電力および前記回生電力の和が前記第2上限値よりも小さくなるように前記受電装置を制御する、請求項1に記載の車両用制御装置。 - 前記制御部は、前記条件が成立した場合であって、かつ、前記第1上限値および前記回生電力の和が前記第2上限値以上である場合に、前記受電電力を前記第1上限値よりも低下させて前記受電電力および前記回生電力の和が前記第2上限値になるように前記受電装置を制御する、請求項2に記載の車両用制御装置。
- 前記制御部は、前記条件が成立した場合であって、かつ、前記第1上限値および前記回生電力の和が前記第2上限値以上である場合に、前記給電エリアからの受電を停止するように前記受電装置を制御する、請求項2に記載の車両用制御装置。
- 駆動力および回生制動力を出力する回転電機と、前記回転電機に電力を供給する蓄電装置とを搭載した車両が給電エリア内に進入した場合に、前記車両の外部から電力を受電して前記蓄電装置を充電するための車両用制御方法であって、
前記車両の進行方向に存在する前記給電エリアの給電情報を取得するステップと、
前記給電エリアにおいて前記車両が外部から受電することができる受電電力の上限値である第1上限値を前記給電情報に基づいて算出するステップと、
前記蓄電装置が充電時に受け入れることを許可する電力の第2上限値を算出するステップと、
前記車両が前記給電エリア内に進入し、かつ、前記回転電機を用いた回生制動制御を実行するという条件が成立した場合に、前記蓄電装置に回生される回生電力を算出するステップと、
前記条件が成立した場合に、前記受電電力と前記回生電力とに基づく前記蓄電装置を充電するための充電電力が前記第2上限値よりも小さくなるように、前記第1上限値、前記第2上限値および前記回生電力に基づいて、前記受電電力および前記回生電力のうちの少なくともいずれか一方を制御するための制御部とを含む、車両用制御方法。
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