JP2014057417A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作性よく減速時の回生制動力を調整することのできる車両用制御装置を提供する。
【解決手段】車両に搭載されたモータジェネレータ１１は加速時に電力の供給を受けて車輪１６を駆動する機能と減速時に回転する車輪１６から動力を得て発電する機能とを有する。複数のレンジのうちのいずれか１つを選択するために移動操作されるシフトレバーと、シフトレバーのノブ部に設けられ、減速時にモータジェネレータ１１が発電する回生電力を増減させるために操作されるチャージスイッチ２５と、減速時にシフトレバーの移動操作で選択されたレンジとチャージスイッチ２５の操作状態とに基いてモータジェネレータ１１から車輪１６に付与される回生制動力の大きさを決定し、決定した大きさの回生制動力が得られるようにインバータ１３を介してモータジェネレータ１１を制御するＥＣＵ２１とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用制御装置、詳しくは、車両の加速時に電力の供給を受けて車輪を駆動する機能と、車両の減速時に回転する車輪から動力を得て発電する機能とを備えた電動機が搭載された車両を制御する車両用制御装置に関する。

一般に、ハイブリッド車や電気自動車はモータジェネレータを搭載する。このモータジェネレータは、車両の加速時に電力の供給を受けて車輪を駆動する機能と、車両の減速時に回転する車輪から動力を得て発電する機能とを備えている。ここで、加速時とは、運転者が加速を要求してアクセル操作をしているとき（駆動源から車輪に動力が伝達される正駆動時）をいい、車速が増大している場合だけでなく、上り坂等で車速が増大していない場合も含まれる。また、減速時とは、運転者が減速を要求してアクセル操作をしていないとき（車輪から駆動源に動力が伝達される逆駆動時）をいい、車速が減少している場合だけでなく、下り坂等で車速が減少していない場合も含まれる。

減速時は、モータジェネレータが発電する回生電力に呼応する大きさの回生制動力（逆トルク又は回生トルク）が得られる。回生制動力に関する技術として、例えば特許文献１には、シフトレバーのシフトポジションとして、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ等の各レンジが配列されたメイン列と、回生制動力を調整するためのサブ列とが隣接して設けられ、シフトレバーをメイン列のＤレンジからサブ列に移動させてサブ列内でＭＡＸ位置方向又はＭＩＮ位置方向にスライドさせることにより、回生制動力を運転者の意思により通常の大きさから増大又は減少することができるように構成されたハイブリッド車が開示されている。

特開２００８−４９９３１号公報（段落００２１、段落００２７、図２）

しかし、前記特許文献１に記載の技術では、回生制動力を調整しようとすると、シフトレバーをメイン列からサブ列に移動させなければならず、また、その後、レンジをＤレンジから他のレンジに切り替えようとすると、シフトレバーをサブ列からメイン列に移動させなければならず、操作性に劣るという問題がある。

そこで、本発明は、操作性よく減速時の回生制動力を調整することのできる車両用制御装置の提供を目的とする。

前記課題を解決するためのものとして、本発明は、車両の加速時に電力の供給を受けて車輪を駆動する機能と、車両の減速時に回転する車輪から動力を得て発電する機能とを備えた電動機が搭載された車両を制御する車両用制御装置であって、複数の走行レンジのうちのいずれか１つを選択するために移動操作されるシフトレバーと、前記シフトレバーに設けられ、車両の減速時に電動機が発電する回生電力を増大又は減少させるために操作されるチャージスイッチと、車両の減速時に、前記シフトレバーの移動操作で選択された走行レンジと、前記チャージスイッチの操作状態とに基いて、前記電動機から車輪に付与される回生制動力の大きさを決定し、決定した大きさの回生制動力が得られるように前記電動機を制御する制御手段とを有することを特徴とする車両用制御装置である（請求項１）。

本発明によれば、複数の走行レンジのうちのいずれか１つを選択するために移動操作されるシフトレバーの他に、車両の減速時に電動機が発電する回生電力を増大又は減少させるために操作されるチャージスイッチが設けられているので、運転者は、前記チャージスイッチを操作することにより、前記シフトレバーを移動操作することなく、制御手段の動作によって減速時の回生制動力を簡便に調整することができる。しかも、前記チャージスイッチは、シフトレバーに設けられているので、運転者は、シフトレバーでレンジを選択するときと同様の姿勢で回生制動力を調整することができ、回生制動力を調整する操作の負担が軽くて済む。以上により、本発明によれば、運転者は操作性よく減速時の回生制動力を調整することができる。

本発明において、好ましくは、前記シフトレバーで選択可能な走行レンジとして、第１のレンジと、加速時の電動機の出力が第１のレンジよりも控えられる第２のレンジとが設けられ、前記チャージスイッチは、オン又はオフの２段階に操作されるスイッチであり、前記制御手段は、前記シフトレバーで前記第１のレンジが選択され、且つ前記チャージスイッチがオフのとき、減速時の回生制動力を第１のレベルに設定し、前記シフトレバーで前記第１のレンジが選択され、且つ前記チャージスイッチがオンのとき、減速時の回生制動力を第１のレベルよりも大きい第２のレベルに設定し、前記シフトレバーで前記第２のレンジが選択され、且つ前記チャージスイッチがオフのとき、減速時の回生制動力を第１のレベルよりも大きい第３のレベルに設定し、前記シフトレバーで前記第２のレンジが選択され、且つ前記チャージスイッチがオンのとき、減速時の回生制動力を第２のレベル及び第３のレベルよりも大きい第４のレベルに設定する（請求項２）。

この構成によれば、シフトレバーで選択される第１、第２の２つのレンジと、チャージスイッチのオン又はオフとの組み合わせにより、４つの操作パターンが得られ、各操作パターンに応じて種々の回生制動力のいずれか１つが決定される。その場合に、加速時の電動機の出力が相対的に大きい第１のレンジでチャージスイッチがオフのときは、最も小さい第１のレベルの回生制動力が決定されるので、アクセル操作（アクセルオン）からアクセル非操作（アクセルオフ）に切り替わったときの減速度が弱めとなり、加速度の変化が小さいよりスムーズな減速走行が実現される。一方、加速時の電動機の出力が相対的に小さい第２のレンジ（すなわち経済走行が行われるレンジ）でチャージスイッチがオンのときは、最も大きい第４のレベルの回生制動力が決定されるので、アクセル操作（アクセルオン）からアクセル非操作（アクセルオフ）に切り替わった後の発電量が多めとなり、経済走行レンジにおける減速時のエネルギ回収が十分に行われる。

本発明において、好ましくは、前記第２のレベルの回生制動力と前記第３のレベルの回生制動力とは相互に同一の大きさである（請求項３）。

この構成によれば、第１のレンジでチャージスイッチがオンのときと、第２のレンジでチャージスイッチがオフのときとで、得られる減速度が同じになるので、第１のレベルよりも大きく、第４のレベルよりも小さい中間の減速度が２つの操作パターンのいずれを選択しても共通に得られることになる。これにより、設定可能な減速度のレベルが大、中、小の３段階になるので、運転者は現在設定されている減速度のレベルを容易に把握することができ、操作性が向上する。

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、中速域では、車速が大きいほど減速度がリニアに大きくなるように回生制動力の大きさを決定する（請求項４）。

この構成によれば、使用頻度の高い中速域（例えば４０〜１００ｋｍ／ｈ）では、車速が大きいほど減速度がリニアに大きくなるので、車両走行性が向上する。

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、ブレーキ操作量が大きいほど減速度が大きくなるように回生制動力の大きさを決定する（請求項５）。

この構成によれば、運転者が制動力を大きくしようとしてブレーキ操作をしたときに、ブレーキ操作量が大きいほど減速度が大きくなるので、運転者は車両の性能に安心感を持って運転することができる。

本発明によれば、減速時の回生制動力を操作性よく調整することができるので、例えばハイブリッド車や電気自動車の運転中、運転者は希望する減速度を円滑、良好に得ることができる。

本発明の実施形態に係る車両用制御装置のシステム構成図である。 （ａ）は前記車両のシフトレバー及びその周辺を示す斜視図、（ｂ）は前記シフトレバーのシフトポジションを示す表示窓の平面図である。 前記車両のＤレンジ（通常走行レンジ）及びＥレンジ（経済走行レンジ）での加速時のモータジェネレータによる出力レベル及び減速時のモータジェネレータによる回生レベルの一覧表である。 前記車両の減速時のモータジェネレータによる回生トルク（回生制動力）と車速との関係を（ｉ）回生レベルが小のとき、（ｉｉ）回生レベルが中のとき、（ｉｉｉ）回生レベルが大のときで比較して示す特性図である。 前記車両の減速時の減速度と車速との関係を（ｉ）回生レベルが小のとき、（ｉｉ）回生レベルが中のとき、（ｉｉｉ）回生レベルが大のときで比較して示す特性図である。 図４の特性のうち（ｉ）回生レベルが小のときの回生トルクがブレーキ操作に応じて変化することを示す特性図である。 図４の特性のうち（ｉｉ）回生レベルが中のときの回生トルクがブレーキ操作に応じて変化することを示す特性図である。 図４の特性のうち（ｉｉｉ）回生レベルが大のときの回生トルクがブレーキ操作に応じて変化することを示す特性図である。 前記車両用制御装置のＥＣＵが行う回生制動制御のフローチャートである。

以下、発明の実施形態を通して本発明をさらに詳しく説明する。なお、以下の実施形態では、車両がエンジンを搭載せずモータのみを搭載する電気自動車である場合について説明するが、本発明は、電気自動車に限らず、例えば、エンジンとモータとを搭載するハイブリッド車（エンジンと車輪とが常に連結され、エンジンによる走行をモータでアシストするパラレル式のハイブリッド車や、エンジンと車輪とが状況に応じて連結又は切り離され、エンジンによる走行とモータによる走行とエンジン及びモータによる走行とが可能なシリーズパラレル式のハイブリッド車や、エンジンと車輪とが常に切り離され、モータによる走行のみが可能なシリーズ式のハイブリッド車等）にも適用可能である。

（１）全体構成
図１は、本実施形態に係る車両用制御装置のシステム構成図である。本実施形態に係る車両は、駆動源であるモータジェネレータ（図面では「ＭＧ」と略記）１１と、加速時は電動機として働く前記モータジェネレータ１１に電力を供給し、減速時は発電機として働く前記モータジェネレータ１１で発電された電力が充電される高電圧バッテリ１２とがインバータ１３を介して相互に電気的に接続された電気自動車である。モータジェネレータ１１は、減速機１４を介して車軸１５及び車輪１６，１６と機械的に連結されている。高電圧バッテリ１２は、出力密度と容量密度とに優れるリチウムイオン電池である。

モータジェネレータ１１は、車輪側と連動して回転するロータと、ロータの周囲に配置されたステータとを備えている（いずれも図示省略）。ロータには、磁界を発生させるためのフィールドコイルが巻装され、ステータには、磁界を発生させるための三相コイルが巻装されている。

前記フィールドコイル及び三相コイルはそれぞれ個別にインバータ１３に接続されている。インバータ１３から三相コイルに電流が印加されると、モータジェネレータ１１は、正トルクを発生する電動機として働く。一方、ロータが車輪側の回転によって強制的に回転されると、モータジェネレータ１１は、電力と逆トルク（回生トルク）とを発生する発電機として働く。

モータジェネレータ１１による発電時には、インバータ１３からフィールドコイルに電流が印加され、それによって発生された磁界の中をロータが回転することにより、ステータの三相コイルに誘導電流が発生する。モータジェネレータ１１の発電量は、フィールドコイルへの印加電流の増減によって調節される。フィールドコイルへの印加電流が高く磁束密度が高いほどモータジェネレータ１１の発電量が多くなり、モータジェネレータ１１による回生トルク（回生制動力）が大きくなる。

運転者がアクセル操作をし、モータジェネレータ１１の回転によって車輪１６が回転される加速時は、モータジェネレータ１１が電動機として働いて、モータジェネレータ１１による駆動力（正トルク）が得られる。モータジェネレータ１１の回転は、減速機１４を介して車軸１５及び車輪１６，１６に伝達され、これら１５，１６を回転させる。加速時は、高電圧バッテリ１２からの直流電力がインバータ１３によって交流電流に変換されてモータジェネレータ１１に供給される。

運転者がアクセル操作をせず、車輪１６の回転によってモータジェネレータ１１が回転される減速時は、モータジェネレータ１１が発電機として働いて、モータジェネレータ１１による回生制動力（逆トルク又は回生トルク）が得られる。車軸１５及び車輪１６，１６の回転は、減速機１４を介してモータジェネレータ１１に伝達され、モータジェネレータ１１のロータを回転させる。減速時は、モータジェネレータ１１で発電された交流電力がインバータ１３によって直流電力に変換されて高電圧バッテリ１２に蓄えられる。

ここで、図２（ａ）に示すように、本実施形態においては、車両のシフトレバー３１のノブ部に、シフトボタン３２とチャージスイッチ（充電スイッチ）２５とが設けられている。なお、チャージスイッチ２５は、ノブ部に限られず、シフトレバー３１の他の部位、例えばシフトレバー３１のレバー部等に設けられてもよい。

シフトボタン３２は、押圧に抗する側に常に付勢されており、押圧されることによりシフトレバー３１のレンジ間の移動規制が解除され、押圧が解除されることによりシフトレバー３１のレンジ間の移動が規制される。

チャージスイッチ２５は、本実施形態では、前記シフトボタン３２と同様、押しボタンの形式であり、押圧される毎に押圧が維持された状態と押圧が解除された状態とが交互に繰り返され、押圧が維持された状態ではオンとなり、押圧が解除された状態ではオフとなる。チャージスイッチ２５がオンのときはオフのときに比べて減速時の回生レベルが大きくなる。つまり、インバータ１３からロータのフィールドコイルに印加される電流が高くなり、モータジェネレータ１１の発電量が多くなり、回生電力ひいては回生制動力が大きくなる。

なお、図示しないが、運転者の便宜のためにチャージスイッチ２５がオンのときに点灯しオフのときに消灯する表示ランプが例えば運転席前方のインストルメントパネル等に備えられている。

また、図２（ｂ）に示すように、本実施形態においては、前記シフトレバー３１のシフトポジションとして、Ｐ（駐車），Ｒ（後退），Ｎ（中立），Ｄ（通常走行），Ｅ（経済走行）の各レンジが一列に配列され、その配列順が表示窓３４に表示されている。

図１に戻り、本実施形態に係る車両には、車両の走行速度（車速）を検出するための車速センサ２２と、運転者のアクセル操作（アクセルペダルの踏込み）の有無及びアクセル操作量（アクセルペダルの踏込み量）を検出するためのアクセル開度センサ２３と、シフトレバー３１のシフトポジションを検出するためのレンジスイッチ２４と、運転者の押圧操作でオン又はオフとされるチャージスイッチ２５と、運転者のブレーキ操作（ブレーキペダルの踏込み）の有無を検出するためのブレーキスイッチ２６と、運転者のブレーキ操作量（ブレーキペダルの踏込み量）を検出するためのブレーキ液圧センサ２７とが設けられており、これらの各種センサ及びスイッチ２２〜２７とＥＣＵ（電子制御ユニット）２１とが相互に電気的に接続されている。

ＥＣＵ２１は、周知の通り、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサであり、本発明の制御手段に相当する。ＥＣＵ２１は、車両に備えられた前記各種センサ及びスイッチ２２〜２７から入力される種々の情報に基き、特に、減速時は、モータジェネレータ１１が目標回生トルクを発生するようにインバータ１３を制御する。換言すれば、ＥＣＵ２１は、インバータ１３を介して、目標回生トルクが得られるようにモータジェネレータ１１を制御する（回生制動制御）。

（２）具体的制御
図３は、本実施形態に係る車両において、Ｄレンジ及びＥレンジでの加速時のモータジェネレータ１１による出力レベルと減速時のモータジェネレータ１１による回生レベルとを一覧にした表である。

図３に示すように、加速時は、Ｄレンジ（第１のレンジ）では、モータジェネレータ１１の出力レベルが相対的に大きくされ、モータジェネレータ１１の出力（駆動力）がフル活用される（通常走行）。一方、Ｅレンジ（第２のレンジ）では、モータジェネレータ１１の出力レベルが相対的に小さくされ、モータジェネレータ１１の出力が控えめにされる（経済走行）。

減速時は、Ｄレンジでは、モータジェネレータ１１の回生レベルが相対的に小さくされ、モータジェネレータ１１の発電量（回生制動力）が総じて少なくされる。一方、Ｅレンジでは、モータジェネレータ１１の回生レベルが相対的に大きくされ、モータジェネレータ１１の発電量が総じて多くされる。

そして、レンジに拘らず、チャージスイッチ２５がオフのとき、つまり運転者がそれほど大きい回生制動力を要求していないときは、モータジェネレータ１１の回生レベルが相対的に小さくされる。一方、チャージスイッチ２５がオンのとき、つまり運転者が大きい回生制動力を要求しているときは、モータジェネレータ１１の回生レベルが相対的に大きくされる。

その結果、本実施形態では、シフトレバー３１で選択されるＤレンジ、Ｅレンジの２つのレンジと、チャージスイッチ２５のオン又はオフとの組み合わせにより、Ｄレンジでチャージスイッチ２５がオフの第１の操作パターン、Ｄレンジでチャージスイッチ２５がオンの第２の操作パターン、Ｅレンジでチャージスイッチ２５がオフの第３の操作パターン、及びＥレンジでチャージスイッチ２５がオンの第４の操作パターンの４つの操作パターンが得られる。そして、各操作パターンに応じて複数の回生レベルのいずれか１つが決定される。その場合、第１の操作パターンの回生レベルが最も小さくされ（「小」の大きさ）、第２の操作パターンの回生レベル及び第３の操作パターンの回生レベルがそれよりも大きくされ、第４の操作パターンの回生レベルが最も大きくされている（「大」の大きさ）。そのため、第１の操作パターンの回生制動力が最も小さくされ、第２の操作パターンの回生制動力及び第３の操作パターンの回生制動力がそれよりも大きくされ、第４の操作パターンの回生制動力が最も大きくされている。

本実施形態では、第２の操作パターンの回生レベルと第３の操作パターンの回生レベルとが相互に同一の大きさ（「中」の大きさ）とされている。そのため、第２の操作パターンの回生制動力と第３の操作パターンの回生制動力とが相互に同一の大きさとされている。

図４は、本実施形態に係る車両において、減速時のモータジェネレータ１１による回生トルク（回生制動力）と車速との関係を示す特性図であり、図５は、本実施形態に係る車両において、減速時の車両の減速度と車速との関係を示す特性図である。図中、実線は、回生レベルが小のとき（つまり第１の操作パターンのとき）の特性（ｉ）であり、破線は、回生レベルが中のとき（つまり第２の操作パターン又は第３の操作パターンのとき）の特性（ｉｉ）であり、鎖線は、回生レベルが大のとき（つまり第４の操作パターンのとき）の特性（ｉｉｉ）である。

なお、各特性は、すべて、惰行時（ブレーキ非操作時）の特性である。後述するように、制動時（ブレーキ操作時）は惰行時（図４）に比べて回生トルクが大きくされ、その結果、車両減速度も図５に比べて大きくされる。また、ブレーキ操作量が大きいほど図４に示す回生トルクがより大きくされ、その結果、図５に示す車両減速度もより大きくされる。また、図５に示す車両減速度は、図４に示す回生トルクによるものであり、最終的には、図５に示す車両減速度に、ブレーキ液圧で作動する機械式ブレーキによる車両減速度が加えられる。

図４に示すように、車速に拘らず、回生レベルが小、中、大の順に回生トルクが大きくされている。また、図５に示すように、車速に拘らず、回生レベルが小、中、大の順に車両減速度が大きくされている。ただし、車速が大きくなるに従って走行抵抗が大きくなるので、たとえ図４のように車速が大きくなるに従って回生トルクが大きくならなくても、図５のように車速が大きくなるに従って車両減速度は大きくなる。

本実施形態では、図４に示すように、車速が所定の低車速Ｖｏ（例えば１０ｋｍ／ｈ）以下では、クリープ力が得られるように、回生トルクはゼロとされている。そのため、図５に示すように、車速が前記低車速Ｖｏ以下では、車両には加速度が作用する。したがって、本実施形態では、車速が前記低車速Ｖｏより大きい中速域及び高速域において、車速が大きいほど車両減速度が大きくなっている。

図６は、図４に示す回生レベルが小のときの特性（ｉ）がブレーキ操作に応じてどのように変化するかを示す特性図であり、図７は、図４に示す回生レベルが中のときの特性（ｉｉ）がブレーキ操作に応じてどのように変化するかを示す特性図であり、図８は、図４に示す回生レベルが大のときの特性（ｉｉｉ）がブレーキ操作に応じてどのように変化するかを示す特性図である。図中、実線は、ブレーキスイッチ２６がオフのとき（つまりブレーキ非操作時）の特性であり、破線は、ブレーキ液圧が最小のとき（つまりブレーキスイッチ２６がオフからオンに切り替わったとき）の特性であり、鎖線は、ブレーキ液圧が最大のときの特性である。

図６、図７、図８に示すように、回生レベルに拘らず、制動時（破線及び鎖線）は惰行時（実線）に比べて回生トルクが大きくされ（したがって車両減速度が大きくされ）、また、ブレーキ操作量が大きいほど回生トルクが大きくされ（したがって車両減速度が大きくされ）ている。

次に、図９のフローチャートを参照して、前記ＥＣＵ２１が行う回生制動制御の動作を説明する。なお、以下の動作では、ＥＣＵ２１は、図５に示す減速度と車速との関係の特性（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）をメモリに格納し、選択した特性から目標減速度を演算し、演算した目標減速度が実現する目標回生トルクを決定する場合について説明するが、ＥＣＵ２１が図４又は図６〜図８に示す回生トルクと車速との関係の特性（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）をメモリに格納し、選択した特性から直接目標回生トルクを決定してもよい。

回生制動制御がスタートすると、ＥＣＵ２１は、ステップＳ１で、前記各種センサ及びスイッチ２２〜２７から入力される信号を読み込む。

次いで、ＥＣＵ２１は、ステップＳ２で、アクセル開度センサ２３からの信号に基き、運転者がアクセル操作をしているか否かを判定する。

その結果、運転者がアクセル操作をしているときは、ＥＣＵ２１は、ステップＳ１３で、加速時の制御を実行し、リターンする。一方、運転者がアクセル操作をしていないときは、ＥＣＵ２１は、ステップＳ３で、レンジスイッチ２４からの信号に基き、運転者のシフトレバー操作により選択されたレンジがＤレンジか否かを判定する。

その結果、Ｄレンジが選択されているときは、ＥＣＵ２１は、ステップＳ４で、チャージスイッチ２５からの信号に基き、チャージスイッチ２５がオンか否か、つまり運転者がより大きい回生制動力を要求してチャージスイッチ２５をオンにしているか否かを判定する。

その結果、チャージスイッチ２５がオフのときは、ＥＣＵ２１は、ステップＳ５で、回生レベルが小のマップを選択し、ステップＳ６に進む。ここで、回生レベルが小のマップとは、図５に示す減速度と車速との関係の特性（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）のうち回生レベルが小の特性（ｉ）のことである。一方、チャージスイッチ２５がオンのときは、ＥＣＵ２１は、ステップＳ１１で、回生レベルが中のマップを選択し、ステップＳ６に進む。ここで、回生レベルが中のマップとは、図５に示す減速度と車速との関係の特性（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）のうち回生レベルが中の特性（ｉｉ）のことである。

前記ステップＳ３の判定の結果、Ｄレンジが選択されていないときは、ＥＣＵ２１は、ステップＳ９で、レンジスイッチ２４からの信号に基き、運転者のシフトレバー操作により選択されたレンジがＥレンジか否かを判定する。

その結果、Ｅレンジが選択されているときは、ＥＣＵ２１は、ステップＳ１０で、チャージスイッチ２５からの信号に基き、チャージスイッチ２５がオンか否か、つまり運転者がより大きい回生制動力を要求してチャージスイッチ２５をオンにしているか否かを判定する。

その結果、チャージスイッチ２５がオフのときは、ＥＣＵ２１は、ステップＳ１１で、回生レベルが中のマップを選択し、ステップＳ６に進む。一方、チャージスイッチ２５がオンのときは、ＥＣＵ２１は、ステップＳ１２で、回生レベルが大のマップを選択し、ステップＳ６に進む。ここで、回生レベルが大のマップとは、図５に示す減速度と車速との関係の特性（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）のうち回生レベルが大の特性（ｉｉｉ）のことである。

前記ステップＳ９の判定の結果、Ｅレンジが選択されていないときは、ＥＣＵ２１は、ステップＳ１４で、その他のレンジ（Ｐ，Ｒ，Ｎ）の制御を実行し、リターンする。

ステップＳ６では、ＥＣＵ２１は、目標車両減速度を演算する。すなわち、ＥＣＵ２１は、前記ステップＳ５、Ｓ１１又はＳ１２で選択したマップに車速センサ２２からの信号に基き特定される車速を当てはめることにより得られる車両減速度を目標車両減速度とする。その場合、ＥＣＵ２１は、ブレーキスイッチ２６からの信号に基き、制動時等で運転者がブレーキ操作をしているか否かを判定し、運転者がブレーキ操作をしているときは、ブレーキ操作をしていないときに比べて、目標車両減速度を大きくする。また、ＥＣＵ２１は、ブレーキ液圧センサ２７からの信号に基き、ブレーキ液圧（ブレーキ操作量）が大きいほど目標車両減速度を大きくする。

次いで、ステップＳ７では、ＥＣＵ２１は、下記式（１）に基き、目標回生トルクＴｒを演算する。ここで、式（１）中、Ｗは車両重量、Ｋは前記ステップＳ６で演算した目標車両減速度、Ｄはタイヤ半径、Ｇは減速機１４のギヤ比である。

式（１）：Ｔｒ＝（Ｗ×Ｋ×Ｄ）／Ｇ

これにより、前記ステップＳ６で演算した目標車両減速度Ｋが実現する目標回生トルクＴｒが決定される。換言すれば、車速、ブレーキ操作の有無、ブレーキ操作量に応じて変化する図４又は図６〜図８に示すような特性に従った目標回生トルクが決定される。

次いで、ステップＳ８では、ＥＣＵ２１は、前記ステップＳ７で決定した目標回生トルクが発生するようにモータジェネレータ１１による回生制動を実行し、リターンする。すなわち、ＥＣＵ２１は、目標回生トルク（目標回生制動力）に基き、モータジェネレータ１１のロータのフィールドコイルに印加すべき電流値を算出し、算出した電流値の電流がフィールドコイルに印加されるようにインバータ１３を制御する。

（３）作用等
以上のように、本実施形態に係る車両用制御装置は、車両の加速時に電力の供給を受けて車輪１６を駆動する機能と、車両の減速時に回転する車輪１６から動力を得て発電する機能とを備えたモータジェネレータ１１が搭載された車両を制御する車両用制御装置であって、次のような特徴的構成を備えている。

まず、複数の走行レンジのうちのいずれか１つを選択するために移動操作されるシフトレバー３１と、前記シフトレバー３１のノブ部に設けられ、車両の減速時にモータジェネレータ１１が発電する回生電力を増大又は減少させるために操作されるチャージスイッチ２５とが備えられている。そして、車両の減速時に、シフトレバー３１の移動操作で選択された走行レンジ（ＤレンジかＥレンジか）と、チャージスイッチ２５の操作状態（チャージスイッチ２５がオフかオンか）とに基いて、ステップＳ７でモータジェネレータ１１から車輪１６に付与される目標回生トルク（回生制動力の大きさ）を決定し、決定した目標回生トルクが得られるようにステップＳ８でモータジェネレータ１１を制御するＥＣＵ２１が備えられている。

本実施形態によれば、複数の走行レンジのうちのいずれか１つを選択するために移動操作されるシフトレバー３１の他に、車両の減速時にモータジェネレータ１１が発電する回生電力を増大又は減少させるために操作されるチャージスイッチ２５が設けられているので、運転者は、前記チャージスイッチ２５を操作することにより、シフトレバー３１を移動操作することなく、減速時の回生トルク（回生制動力）を簡便に調整することができる。しかも、前記チャージスイッチ２５は、シフトレバー３１のノブ部に設けられているので、運転者は、シフトレバー３１でレンジを選択するときと同様の姿勢で回生トルクを調整することができ、回生トルクを調整する操作の負担が軽くて済む。以上により、本実施形態によれば、運転者は操作性よく減速時の回生制動力を調整することができる。

加えて、本実施形態によれば、シフトレバー３１によるレンジの選択によっても、またチャージスイッチ２５によるオン又はオフの選択によっても、回生レベルひいては回生制動力を個別に切り替えることができるので、次のような作用も奏される。すなわち、チャージスイッチ２５を設けず、シフトレバー３１によるレンジの選択のみによって回生レベルを切り替える場合は、回生レベルの切替えに随伴して、加速時におけるモータジェネレータ１１の出力レベルも切り替わってしまうという不具合がある（図３参照）。つまり、モータジェネレータ１１の出力レベルをそのままにして回生レベルだけを切り替えることができないのである。これに対し、本実施形態では、チャージスイッチ２５を設けることにより、走行レンジをそのままにして、つまり加速時の出力レベルをそのままにして、減速時の回生レベルひいては回生制動力のみを切り替えることが可能となる。

本実施形態では、シフトレバー３１で選択可能な走行レンジとして、Ｄレンジと、加速時のモータジェネレータ１１の出力がＤレンジよりも控えられるＥレンジ（エコレンジ）とが設けられている。また、チャージスイッチ２５は、オン又はオフの２段階に操作されるスイッチである。そして、ＥＣＵ２１は、シフトレバー３１でＤレンジが選択され且つチャージスイッチ２５がオフの第１の操作パターンのとき（ステップＳ５）、回生レベルが小のマップを選択する。すなわち、減速時の回生制動力を第１のレベルに設定する。また、ＥＣＵ２１は、シフトレバー３１でＤレンジが選択され且つチャージスイッチ２５がオンの第２の操作パターンのとき（ステップＳ１１）、回生レベルが中のマップを選択する。すなわち、減速時の回生制動力を第１のレベルよりも大きい第２のレベルに設定する。また、ＥＣＵ２１は、シフトレバー３１でＥレンジが選択され且つチャージスイッチ２５がオフの第３の操作パターンのとき（ステップＳ１１）、回生レベルが中のマップを選択する。すなわち、減速時の回生制動力を第１のレベルよりも大きい第３のレベルに設定する。また、ＥＣＵ２１は、シフトレバー３１でＥレンジが選択され且つチャージスイッチ２５がオンの第４の操作パターンのとき（ステップＳ１２）、回生レベルが大のマップを選択する。すなわち、減速時の回生制動力を第２のレベル及び第３のレベルよりも大きい第４のレベルに設定する。

この構成によれば、シフトレバー３１で選択されるＤとＥの２つのレンジと、チャージスイッチ２５のオン又はオフとの組み合わせにより、第１〜第４の４つの操作パターンが得られ、各操作パターンに応じて種々の回生制動力のいずれか１つが決定される。その場合に、加速時のモータジェネレータ１１の出力が相対的に大きいＤレンジでチャージスイッチ２５がオフのときは（ステップＳ５）、最も小さい第１のレベルの回生制動力が決定されるので、アクセル操作（アクセルオン）からアクセル非操作（アクセルオフ）に切り替わったときの減速度が弱めとなり、加速度の変化が小さいよりスムーズな減速走行が実現される。一方、加速時のモータジェネレータ１１の出力が相対的に小さいＥレンジでチャージスイッチ２５がオンのときは（ステップＳ１２）、最も大きい第４のレベルの回生制動力が決定されるので、アクセル操作（アクセルオン）からアクセル非操作（アクセルオフ）に切り替わった後の発電量が多めとなり、経済走行レンジ（エコレンジ）における減速時のエネルギ回収が十分に行われる。

本実施形態では、図３に示したように、第２の操作パターンの回生レベルと第３の操作パターンの回生レベルとが相互に同一の「中」の大きさとされ、その結果、第２の操作パターンの回生制動力と第３の操作パターンの回生制動力とが相互に同一の大きさとされている。

この構成によれば、Ｄレンジでチャージスイッチ２５がオンのときと、Ｅレンジでチャージスイッチ２５がオフのときとで、得られる減速度が同じになるので、第１の操作パターンよりも大きく、第４の操作パターンよりも小さい中間の減速度が第２の操作パターン及び第３の操作パターンのいずれを選択しても共通に得られることになる。これにより、設定可能な減速度のレベルが大、中、小の３段階になるので、運転者は現在設定されている減速度のレベルを容易に把握することができ、操作性が向上する。

本実施形態では、図５に示したように、ＥＣＵ２１は、中速域では、車速が大きいほど車両減速度がリニアに大きくなるようにステップＳ７で目標回生トルクを決定する。そのため、使用頻度の高い中速域（例えば４０〜１００ｋｍ／ｈ）では、車速が大きいほど車両減速度がリニアに大きくなるので、車両走行性の向上が図られる。

本実施形態では、図６〜図８に示したように、ＥＣＵ２１は、ブレーキ操作量が大きいほど車両減速度が大きくなるようにステップＳ７で目標回生トルクを決定する。そのため、運転者が制動力を大きくしようとしてブレーキ操作をしたときに、ブレーキ操作量が大きいほど車両減速度が大きくなるので、運転者は車両の性能に安心感を持って運転することができる。

なお、前記実施形態では、回生レベルが相違する走行レンジとしてＤレンジとＥレンジとの２つのレンジを設けたが、これに限らず、回生レベルが相違する走行レンジとして３つ以上のレンジを設けても構わない。

また、前記実施形態では、第２の操作パターンの回生レベルと第３の操作パターンの回生レベルとを相互に同一の大きさとし、その結果、第２の操作パターンの回生制動力と第３の操作パターンの回生制動力とを相互に同一の大きさとしたが、これに限らず、第２の操作パターンの回生レベルと第３の操作パターンの回生レベルとを相違する大きさとし、その結果、第２の操作パターンの回生制動力と第３の操作パターンの回生制動力とを相違する大きさとしても構わない。

１１ モータジェネレータ（電動機）
１２ 高電圧バッテリ
１３ インバータ
１４ 減速機
２１ ＥＣＵ（制御手段）
２２ 車速センサ
２３ アクセル開度センサ
２４ レンジスイッチ
２５ チャージスイッチ
２６ ブレーキスイッチ
２７ ブレーキ液圧センサ
３１ シフトレバー

Claims (5)

1. 車両の加速時に電力の供給を受けて車輪を駆動する機能と、車両の減速時に回転する車輪から動力を得て発電する機能とを備えた電動機が搭載された車両を制御する車両用制御装置であって、
   複数の走行レンジのうちのいずれか１つを選択するために移動操作されるシフトレバーと、
   前記シフトレバーに設けられ、車両の減速時に電動機が発電する回生電力を増大又は減少させるために操作されるチャージスイッチと、
   車両の減速時に、前記シフトレバーの移動操作で選択された走行レンジと、前記チャージスイッチの操作状態とに基いて、前記電動機から車輪に付与される回生制動力の大きさを決定し、決定した大きさの回生制動力が得られるように前記電動機を制御する制御手段とを有することを特徴とする車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
   前記シフトレバーで選択可能な走行レンジとして、第１のレンジと、加速時の電動機の出力が第１のレンジよりも控えられる第２のレンジとが設けられ、
   前記チャージスイッチは、オン又はオフの２段階に操作されるスイッチであり、
   前記制御手段は、
   前記シフトレバーで前記第１のレンジが選択され、且つ前記チャージスイッチがオフのとき、減速時の回生制動力を第１のレベルに設定し、
   前記シフトレバーで前記第１のレンジが選択され、且つ前記チャージスイッチがオンのとき、減速時の回生制動力を第１のレベルよりも大きい第２のレベルに設定し、
   前記シフトレバーで前記第２のレンジが選択され、且つ前記チャージスイッチがオフのとき、減速時の回生制動力を第１のレベルよりも大きい第３のレベルに設定し、
   前記シフトレバーで前記第２のレンジが選択され、且つ前記チャージスイッチがオンのとき、減速時の回生制動力を第２のレベル及び第３のレベルよりも大きい第４のレベルに設定することを特徴とする車両用制御装置。
3. 請求項２に記載の車両用制御装置において、
   前記第２のレベルの回生制動力と前記第３のレベルの回生制動力とは相互に同一の大きさであることを特徴とする車両用制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記制御手段は、中速域では、車速が大きいほど減速度がリニアに大きくなるように回生制動力の大きさを決定することを特徴とする車両用制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記制御手段は、ブレーキ操作量が大きいほど減速度が大きくなるように回生制動力の大きさを決定することを特徴とする車両用制御装置。

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