JP2012244681A

JP2012244681A - 電動車両

Info

Publication number: JP2012244681A
Application number: JP2011110316A
Authority: JP
Inventors: Kenta Watanabe; 健太渡邉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2012-12-10

Abstract

【課題】車両のエネルギ効率をより向上させる。
【解決手段】走行中にモータＭＧ２の回生を伴って減速走行する際には、モータＭＧ２による回生開始時の電池温度Ｔｂと車速Ｖとに基づいてバッテリの入力制限の仮の値である仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１を設定し（Ｓ１５０）、モータＭＧ２による回生開始時の蓄電割合ＳＯＣと車速Ｖとに基づいて仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ２を設定し（Ｓ１７０）、二つの仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１，Ｗｉｎｔｍｐ２のうち制限量が多い方を実行用入力制限Ｗｉｎ＊に設定し（Ｓ１８０）、実行用入力制限Ｗｉｎ＊の範囲内でモータＭＧ２から要求制動トルクＴｒ＊が出力されるようモータＭＧ２を制御する（Ｓ１９０〜Ｓ２２０）。
【選択図】図４

Description

本発明は、走行用の電動機と、該電動機と電力のやり取りが可能な二次電池と、前記二次電池の入力制限を設定する入力制限設定手段と、前記電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに前記設定された入力制限の範囲内で該電動機を回生制御する回生制御手段とを備える電動車両に関する。

従来、この種の電動車両としては、走行用のエンジンと、走行用のモータジェネレータと、モータジェネレータと電力をやり取りするバッテリとを備え、エンジンの動力の一部をモータジェネレータで発電してバッテリを充電したり、車両減速時にモータジェネレータを回生制御することによりバッテリを充電したりするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、バッテリの温度に基づいて許容充電電圧を設定し、設定した許容充電電圧の範囲内でバッテリを充電している。そして、減速回生時にバッテリを充電する際には、それ以外の充電に比して、許容充電電圧を高く設定しており、これにより、減速回生時にバッテリの大電力充電を可能として回生エネルギーを効率良く回収し、車両の燃費を向上させることができるとしている。なお、減速回生時の大電力充電の継続時間は、所定時間までに制限されており、減速回生の時間が所定時間を経過すると、許容充電電圧を低い電圧に戻している。

特開２００４−１０４９３８号公報

しかしながら、上述した車両では、減速回生の開始時の走行状態に拘わらず所定時間の間で許容充電電圧を一律に設定しているため、場合によっては二次電池を充電できる余裕があるにも拘わらず、走行エネルギーが回収されない場合が生じ、なお改善の余地がある。

本発明の電動車両は、走行エネルギーの回収をより効率良く行なうことを主目的とする。

本発明の電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電動車両は、
走行用の電動機と、該電動機と電力のやり取りが可能な二次電池と、前記二次電池の入力制限を設定する入力制限設定手段と、前記電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに前記設定された入力制限の範囲内で該電動機を回生制御する回生制御手段とを備える電動車両であって、
前記二次電池の蓄電割合を演算する蓄電割合演算手段を備え、
前記入力制限設定手段は、前記電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに、前記回生制御の開始時の車速と前記二次電池の温度とに基づいて第１の制限値を設定し、前記回生制御の開始時の車速と前記演算された蓄電割合とに基づいて第２の制限値を設定し、前記設定した第１の制限値と前記設定した第２の制限値とのうち制限量が多い方を前記入力制限に設定する手段である
ことを要旨とする。

この本発明の電動車両では、二次電池の蓄電割合を演算し、電動機に回生制動による制動力の出力が要求されたときに、回生制御の開始時の車速と二次電池の温度とに基づいて第１の制限値を設定し、回生制御の開始時の車速と演算された蓄電割合とに基づいて第２の制限値を設定し、設定した第１の制限値と設定した第２の制限値とのうち制限量が多い方を入力制限に設定する。このように、第１の制限値の設定と第２の制限値の設定とに対して回生開始時の車速が考慮されるため、回生開始から回生終了に至るまでの走行エネルギーの回収をより効率良く行なうことができる。この結果、車両全体の効率をより向上させることができる。もとより、二次電池の温度に基づく第１の制限値と蓄電割合に基づく第２の制限値のうち制限量が多い方を入力制限に設定するから、電動機を回生制御する際に二次電池の温度や蓄電割合がその上限を超えないようにすることができる。

こうした本発明の電動車両において、前記入力制限設定手段は、前記回生制御の開始時の車速による走行から停車に至るまでに前記二次電池の温度が上限温度を超えない範囲内で該二次電池を充電し続けることができる最大電力を前記第１の制限値に設定する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の電動車両において、前記入力制限設定手段は、前記回生制御の開始時の車速が低いほど制限量が少なくなる傾向に前記第１の制限値を設定する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の電動車両において、前記入力制限設定手段は、前記回生制御の開始時の車速による走行から停車に至るまでに前記二次電池の蓄電割合が上限蓄電割合を超えない範囲内で該二次電池を充電し続けることができる最大電力を前記第２の制限値に設定する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の電動車両において、前記入力制限設定手段は、前記回生制御の開始時の車速が低いほど制限量が少なくなる傾向に前記第２の制限値を設定する手段であるものとすることもできる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値との関係の一例を示す説明図である。蓄電割合ＳＯＣと補正係数との関係の一例を示す説明図である。実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。電池温度Ｔｂと車速Ｖと仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１との関係の一例を示す説明図である。蓄電割合ＳＯＣと車速Ｖと仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ２との関係の一例を示す説明図である。変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関として構成されたエンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して複数のピニオンギヤ３３を連結したキャリア３４が接続されると共に駆動輪３９ａ，３９ｂにギヤ機構６０とデファレンシャルギヤ６２とを介して連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにリングギヤ３２が接続されて遊星歯車機構として構成された３軸式の動力分配統合機構３０と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて動力分配統合機構３０のサンギヤ３１にロータが接続されたモータＭＧ１と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに変速機６０を介してロータが接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための駆動回路として構成されたインバータ４１，４２と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやり取りするバッテリ５０と、駆動輪３９ａ，３９ｂや図示しない従動輪のブレーキを制御するためのブレーキアクチュエータ９２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４によりその燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御がなされている。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力されており、エンジンＥＣＵ２４からは、図示しないスロットルバルブや燃料噴射弁，点火プラグ，可変バルブタイミング機構などへの駆動制御信号が出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、エンジンＥＣＵ２４は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン回転数Ｎｅも演算している。

モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ５０の正極側の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからの充放電電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、電流センサ５１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ５０から放電可能な蓄電量の全容量に対する割合としての蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりする。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。図２に電池温度Ｔｂと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値との関係の一例を示し、図３に蓄電割合ＳＯＣと補正係数との関係の一例を示す。この入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、図示するように、バッテリ５０の劣化をより確実に抑止するために電池温度Ｔｂの上下限付近や蓄電割合ＳＯＣの上下限付近で比較的制限量が多くなる、即ち値０に近づくように設定される。

ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキペダル８５の踏み込みに応じて生じるブレーキマスターシリンダ９０の圧力（ブレーキ圧）と車速Ｖとにより車両に作用させる制動力におけるブレーキの分担分に応じた制動トルクが駆動輪３９ａ，３９ｂや図示しない従動輪に作用するようブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄの油圧を調整する。以下、ブレーキアクチュエータ９２の作動により駆動輪３９ａ，３９ｂや図示しない従動輪に制動力を作用させる場合を油圧ブレーキと称する。ブレーキアクチュエータ９２は、ブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵという）９４により制御されている。ブレーキＥＣＵ９４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってブレーキアクチュエータ９２を駆動制御したり、必要に応じてブレーキアクチュエータ９２の状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号やシフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ９４と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ９４と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであるから、以下、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、走行中に制動力の出力が要求されたときの動作について説明する。図４は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、車速Ｖが所定車速（例えば、時速１０ｋｍなど）以上でアクセルオフやブレーキオンされているときに所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

制動時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、ブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰや車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２，バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣ，電池温度Ｔｂ，入力制限Ｗｉｎなどの制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４４により検出されたモータＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣは、電流センサ５１ｂにより検出されたバッテリ５０の充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣとに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪３９ａ，３９ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求制動トルクＴｒ＊と要求制動パワーＰ＊とを設定する（ステップＳ１１０）。要求制動トルクＴｒ＊は、ブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて車両に作用すべき制動力における回生ブレーキの分担分のトルクと油圧ブレーキの分担分のトルクとを設定し、設定した回生ブレーキ分担分のトルクを要求制動トルクＴｒ＊として設定するものとした。また、要求制動パワーＰ＊は、設定した要求制動トルクＴｒ＊にリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒを乗じたものとして計算するものとした。なお、リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒは、車速Ｖに換算係数ｋを乗じること（Ｎｒ＝ｋ・Ｖ）によって求めたり、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ること（Ｎｒ＝Ｎｍ２／Ｇｒ）によって求めることができる。

続いて、回生開始フラグＦが値１か否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、回生開始フラグＦは、モータＭＧ２による回生制御の開始を示すフラグであり、初期値としては値０が設定されている。アクセルオフやブレーキオンされて本ルーチンが初回に実行されたときには値０が設定されているため、回生開始フラグＦに値１を設定し（ステップＳ１３０）、入力した電池温度Ｔｂが所定値Ｔ１以上で所定値Ｔ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。ここで、所定値Ｔ１，Ｔ２は、電池温度Ｔｂがバッテリ５０の使用温度範囲の下限値と上限値を示し、所定値Ｔ１としては例えば−３０℃や−２０℃などのように定めることができ、所定値Ｔ２としては４０℃や４５℃などのように定めることができる。電池温度Ｔｂが所定値Ｔ１以上で所定値Ｔ２以下のときには、電池温度Ｔｂと車速Ｖとに基づいてバッテリ５０の入力制限の仮の値である仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１を設定する（ステップＳ１５０）。ここで、仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１は、車速Ｖで走行中の車両が停車するまでに電池温度Ｔｂが上限値ＴＨ（例えば所定値Ｔ２よりも若干高い温度）を超えない範囲内でバッテリ５０を充電し続けることができる最大電力として設定されるものであり、実施例では、電池温度Ｔｂと車速Ｖと仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、電池温度Ｔｂと車速Ｖとが与えられると、マップから対応する仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１を導出して設定するものとした。このマップの一例を図５に示す。仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１は、図示するように、電池温度Ｔｂが高いほど大きく（絶対値が小さく）なり且つ車速Ｖが高いほど大きく（絶対値が小さく）なる傾向に設定される。

そして、入力した蓄電割合ＳＯＣが所定値Ｓ１以上で所定値Ｓ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ここで、所定値Ｓ１，Ｓ２は、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣの管理範囲の下限値と上限値を示し、所定値Ｓ１としては例えば３０％や４０％などのように定めることができ、所定値Ｓ２としては例えば７５％や８０％などのように定めることができる。蓄電割合ＳＯＣが所定値Ｓ１以上で所定値Ｓ２以下のときには、蓄電割合ＳＯＣと車速Ｖとに基づいてバッテリ５０の入力制限の仮の値である仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ２を設定する（ステップＳ１７０）。ここで、仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ２は、車速Ｖで走行中の車両が停車するまでにバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが上限値ＳＨ（例えば所定値Ｓ２よりも若干高い蓄電割合）を超えない範囲内でバッテリ５０を充電し続けることができる最大電力として設定されるものであり、実施例では、蓄電割合ＳＯＣと車速Ｖと仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ２との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、蓄電割合ＳＯＣと車速Ｖとが与えられると、マップから対応する仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ２を導出して設定するものとした。このマップの一例を図６に示す。仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ２は、図示するように、蓄電割合ＳＯＣが高いほど大きく（絶対値が小さく）なり且つ車速Ｖが高いほど大きく（絶対値が小さく）なる傾向に設定される。

こうして仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１と仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ２とを設定すると、設定した仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１，Ｗｉｎｔｍｐ２のうち大きい方を実行用入力制限Ｗｉｎ＊に設定する（ステップＳ１８０）。即ち、仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１，Ｗｉｎｔｍｐ２のうち制限量の多い方を実行用入力制限Ｗｉｎ＊に設定する。これにより、実行用入力制限Ｗｉｎ＊は、車速Ｖで走行中の車両が停車するまでに電池温度Ｔｂが上限値ＴＨを超えず蓄電割合ＳＯＣも上限値ＳＨを超えない範囲内でバッテリ５０を充電し続けることができる最大電力となる。このとき、実行用入力制限Ｗｉｎ＊は、車速Ｖが低いほど小さく（絶対値が大きく）なるため、特に車速Ｖが低い走行領域で上述した入力制限Ｗｉｎに比して制限量が少ない値が設定されることになる。

実行用入力制限Ｗｉｎが設定されると、要求制動トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによりモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算し（ステップＳ１９０）、バッテリ５０の実行用入力制限Ｗｉｎ＊をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎを計算すると共に（ステップＳ２００）、設定した仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐとトルク制限Ｔｍｉｎとのうち大きい方をモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し（ステップＳ２１０）、設定したトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。これにより、バッテリ５０の実行用入力制限Ｗｉｎ＊の範囲内でモータＭＧ２から要求制動トルクＴｒ＊をリングギヤ軸３２ａに出力して減速走行することができる。

次回以降に本ルーチンが実行されると、ステップＳ１２０では回生開始フラグＦが値１と判定されるため、ステップＳ１９０に進んで、初回に設定したバッテリ５０の実行用入力制限Ｗｉｎ＊を用いてこの実行用入力制限Ｗｉｎ＊の範囲内で要求制動トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する処理を実行する（ステップＳ１９０〜Ｓ２２０）。このように、車両に制動力の出力が要求されたときに、モータＭＧ２による回生開始時の電池温度Ｔｂおよび車速Ｖに基づいて設定される仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１と回生開始時の蓄電割合ＳＯＣおよび車速Ｖに基づいて設定される仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ２とのうち大きい方を実行用入力制限Ｗｉｎ＊に設定し、実行用入力制限Ｗｉｎ＊の範囲内でモータＭＧ２から要求制動トルクＴｒ＊を出力することにより、電池温度Ｔｂが上限値ＴＨを超えず蓄電割合ＳＯＣも上限値ＳＨを超えない範囲内で車両が持つ運動エネルギーのできる限り多くを電気エネルギーに変換してバッテリ５０を充電することができるのである。

ステップＳ１４０で電池温度Ｔｂが所定値Ｔ１以上で所定値Ｔ２以下でないと判定されたり、ステップＳ１６０で蓄電割合ＳＯＣが所定値Ｓ１以上で所定値Ｓ２以下でないと判定されると、蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて設定された入力制限Ｗｉｎを実行用入力制限Ｗｉｎ＊として設定し（ステップＳ２３０）、設定した実行用入力制限Ｗｉｎ＊の範囲内で要求制動トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する処理を実行する（ステップＳ１９０〜Ｓ２２０）。この場合、実行用入力制限Ｗｉｎ＊として制限量が比較的多い入力制限Ｗｉｎを用いてモータＭＧ２が回生制御される。

なお、図４の制動時制御ルーチンには示していないが、ステップＳ２１０で仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐがトルク制限Ｔｍｉｎによって制限されてトルク指令Ｔｍ２＊が設定された場合には、本来モータＭＧ２から出力すべき仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐに対して不足する制動トルクが油圧ブレーキから出力されるようブレーキアクチュエータ９２が制御される。実施例では、基本的には、モータＭＧ２による回生開始時から回生終了までに亘って実行用入力制限Ｗｉｎ＊は一定であるから、モータＭＧ２のトルク制限Ｔｍｉｎも一定となる。したがって、トルク指令Ｔｍ２＊がトルク制限Ｔｍｉｎによって制限された場合に、油圧ブレーキから出力されるトルクは変動しないため、ドライバビリティを損なうことがない。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、走行中にモータＭＧ２の回生を伴って減速走行する際には、モータＭＧ２による回生開始時の電池温度Ｔｂと車速Ｖとに基づいてバッテリ５０の入力制限の仮の値である仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１を設定し、モータＭＧ２による回生開始時の蓄電割合ＳＯＣと車速Ｖとに基づいて仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ２を設定し、二つの仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１，Ｗｉｎｔｍｐ２のうち制限量が多い方を実行用入力制限Ｗｉｎ＊に設定し、実行用入力制限Ｗｉｎ＊の範囲内でモータＭＧ２から要求制動トルクＴｒ＊が出力されるようモータＭＧ２を制御するから、電池温度Ｔｂが上限値ＴＨを超えず蓄電割合ＳＯＣも上限値ＳＨを超えない範囲内で車両が持つ運動エネルギーのできる限り多くを電気エネルギーに変換してバッテリ５０を充電することができる。この結果、車両のエネルギ効率（燃費）をより向上させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力を駆動軸が接続された車軸（駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪３９ｃ，３９ｄに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸に出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフトに接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３９ａ，３９ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸に出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車３２０に例示するように、駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸に変速機３３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機３３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。あるいは、図１０の変形例のハイブリッド自動車４２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速機４３０を介して駆動輪３９ａ，３９ｂに接続された駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧからの動力を駆動輪３９ａ，３９ｂが接続された車軸とは異なる車軸（図１０における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。即ち、エンジンと走行用の動力を出力する電動機とを備えるものであれば如何なるタイプのハイブリッド自動車としてもよいのである。

実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、走行用の動力源としてモータのみを備える電気自動車してもよいし、自動車以外の車両の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、バッテリ５０の充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算するバッテリＥＣＵ５２が「蓄電割合演算手段」に相当し、モータＭＧ２の回生開始時の電池温度Ｔｂと車速Ｖとに基づいて仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１を設定すると共にモータＭＧ２の回生開始時の蓄電割合ＳＯＣと車速Ｖとに基づいて仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ２を設定し、設定した二つの仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１，Ｗｉｎｔｍｐ２のうち大きい方をバッテリ５０の実行用入力制限Ｗｉｎ＊に設定する図４のアクセルオフ時制御ルーチンのステップＳ１２０〜Ｓ１８０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「入力制限設定手段」に相当し、アクセルオフ時に車速Ｖに基づいて要求制動トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ５０の実行用入力制限Ｗｉｎ＊の範囲内で設定した要求制動トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＥＣＵ４０に送信する図４のアクセルオフ時制御ルーチンのステップＳ１００，Ｓ１１０，Ｓ１９０〜Ｓ２２０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と受信したトルク指令Ｔｍ２＊に基づいてインバータ４２をスイッチング制御するモータＥＣＵ４０とが「回生制御手段」に相当する。

ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、走行用の動力を出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。また、「蓄電割合演算手段」としては、バッテリ５０の充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算するものに限られず、バッテリ５０の端子間電圧に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算したり、充放電電流Ｉｂの積算値と端子間電圧との組み合わせに基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算するなど、蓄電割合を演算することができるものであれば、如何なる手法により演算するものとしても構わない。また、「入力制限設定手段」としては、モータＭＧ２の回生開始時の電池温度Ｔｂと車速Ｖとに基づいて仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１を設定すると共にモータＭＧ２の回生開始時の蓄電割合ＳＯＣと車速Ｖとに基づいて仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ２を設定し、設定した二つの仮入力制限Ｗｉｎｔｍｐ１，Ｗｉｎｔｍｐ２のうち大きい方をバッテリ５０の実行用入力制限Ｗｉｎ＊に設定するものに限定されるものではなく、電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに、回生制御の開始時の車速と二次電池の温度とに基づいて第１の制限値を設定し、回生制御の開始時の車速と演算された蓄電割合とに基づいて第２の制限値を設定し、設定した第１の制限値と第２の制限値とのうち制限量が多い方を入力制限に設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「回生制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「回生制御手段」としては、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求制動トルクＴｒ＊に基づいてモータＭＧ２から出力すべき仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを設定し、実行用入力制限Ｗｉｎ＊をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ってトルク制限Ｔｍｉｎを設定し、仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍｉｎで制限したトルクをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し、設定したトルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信するものに限定されるものではなく、電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに入力制限の範囲内で電動機を回生制御するものであれば如何なるものとしても構わない。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電動車両の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０，２２０，３２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０動力分配統合機構、３１サンギヤ、３２リングギヤ、３２ａリングギヤ軸、３３ピニオンギヤ、３４キャリア、３５減速ギヤ、３７ギヤ機構、３８デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ駆動輪、３９ｃ，３９ｄ車輪、４０モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、４３，４４回転位置検出センサ、５０バッテリ、５１ａ電圧センサ、５１ｂ電流センサ、５１ｃ温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、９０ブレーキマスターシリンダ、９２ブレーキアクチュエータ、９４ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、９６ａ〜９６ｄブレーキホイールシリンダ、２３０対ロータ電動機、２３２インナーロータ、２３４アウターロータ、３２９クラッチ、３３０，４３０変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

走行用の電動機と、該電動機と電力のやり取りが可能な二次電池と、前記二次電池の入力制限を設定する入力制限設定手段と、前記電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに前記設定された入力制限の範囲内で該電動機を回生制御する回生制御手段とを備える電動車両であって、
前記二次電池の蓄電割合を演算する蓄電割合演算手段を備え、
前記入力制限設定手段は、前記電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに、前記回生制御の開始時の車速と前記二次電池の温度とに基づいて第１の制限値を設定し、前記回生制御の開始時の車速と前記演算された蓄電割合とに基づいて第２の制限値を設定し、前記設定した第１の制限値と前記設定した第２の制限値とのうち制限量が多い方を前記入力制限に設定する手段である
電動車両。
前記入力制限設定手段は、前記回生制御の開始時の車速による走行から停車に至るまでに前記二次電池の温度が上限温度を超えない範囲内で該二次電池を充電し続けることができる最大電力を前記第１の制限値に設定する手段である請求項１記載の電動車両。
前記入力制限設定手段は、前記回生制御の開始時の車速が低いほど制限量が少なくなる傾向に前記第１の制限値を設定する手段である請求項２記載の電動車両。
前記入力制限設定手段は、前記回生制御の開始時の車速による走行から停車に至るまでに前記二次電池の蓄電割合が上限蓄電割合を超えない範囲内で該二次電池を充電し続けることができる最大電力を前記第２の制限値に設定する手段である請求項１ないし３いずれか１項に記載の電動車両。
前記入力制限設定手段は、前記回生制御の開始時の車速が低いほど制限量が少なくなる傾向に前記第２の制限値を設定する手段である請求項４記載の電動車両。