JP5900746B2 - 電動車両の回生制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機を駆動源として用いる電動車両における回生動作を制御する回生制御装置に関する。

例えば、電気自動車（ＥＶ）や、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）等の電動車両においては、車両の減速時等に電動機を発電させることで、すなわち回生動作を行うことで、制動力を得ると共にバッテリの充電を行う技術が知られている。

このような回生動作に伴う制動力（回生制動力）は、車両の挙動に影響し、操作性や快適性を低下させる虞がある。このため、運転者の意志により回生制動力を適宜調整することができるようにしたものがある。具体的には、例えば、回生レベルを人為的に設定操作しうる回生レベル設定手段が設けられた電気自動車用回生ブレーキ制御装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開平８−７９９０７号公報

特許文献１に記載の技術のように、回生レベルを人為的に設定することで、車両の操作性や快適性を向上することはできる。

しかしながら、回生レベルの設定を人為的な操作に任せてしまうと、操作が煩わしくなりすぎてしまい、操作性や快適性が逆に低下してしまう虞がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、回生動作に伴う車両の操作性や快適性をより確実に向上することができる電動車両の回生制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、バッテリと、該バッテリからの電力により車輪を駆動しうる駆動用モータと、該駆動用モータの動作を制御する駆動用モータ制御手段と、車輪の回転エネルギを前記駆動用モータによって電気エネルギに変換して回生する回生動作を実行する回生実行手段と、前記回生動作における回生レベルを可変に構成され、当該回生レベルを人為的に設定操作しうる回生レベル設定手段と、該回生レベル設定手段の操作を可能な状態に切り替える切替手段と、該回生レベル設定手段によって設定された回生レベルを記憶する回生レベル記憶手段と、を備え、前記回生実行手段は、前記切替手段によって操作可能な状態に切り替えられた際、前記回生レベル記憶手段に記憶されている最後の回生レベルに基づいて初期レベルを設定し、且つ前記回生レベル記憶手段に記憶されている最後の回生レベルと共に、車両状況に基づいて前記初期レベルを決定することを特徴とする電動車両の回生制御装置にある。

かかる第１の態様では、少ない操作回数で、運転者の好みに合わせた操作性や快適性を実現することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様の電動車両の回生制御装置であって、前記車両状況には、車両の傾斜情報が含まれていることを特徴とする電動車両の回生制御装置にある。

かかる第２の態様では、運転者の好みに合わせた操作性や快適性をより確実に実現する
ことができる。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の電動車両の回生制御装置であって、前記車両状況には、車両の速度情報が含まれていることを特徴とする電動車両の回生制御装置にある。

かかる第３の態様では、運転者の好みに合わせた操作性や快適性をより確実に実現する
ことができる。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか一つの態様の電動車両の回生制御装置であって、前記車両状況には、車両が走行する道路の地図情報が含まれていることを特徴とする電動車両の回生制御装置にある。

かかる第４の態様では、運転者の好みに合わせた操作性や快適性をより確実に実現することができる。

かかる本発明では、運転者が回生動作の程度（回生レベル）を人為的に設定することができるため、運転者の好みに合わせた操作性や快適性を実現することができる。さらに、回生レベルを記憶しておき、その記憶された情報に基づいて回生レベルを設定することで、運転者の操作回数を減らしつつ、操作性や快適性をより効果的に向上することができる。

本発明の実施形態１に係る電動車両の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態１に係る回生制御装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態１に係るフロアシフト操作装置の動作を説明する図である。 本発明の実施形態１に係るパドルスイッチ装置の操作による回生レベルの変化を説明する図である。 本発明の実施形態１に係るフロアシフト操作装置による回生レベルの変化を説明する図である。 本発明の実施形態２に係る回生制御装置の構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１に示すように、電動車両の一例である電気自動車１は、二次電池であるバッテリ２と、このバッテリ２からの電力供給により作動する駆動用モータ３とを備える。駆動用モータ３は、駆動機構４を介して駆動輪（本実施形態では、前輪）５に連結されている。駆動機構４としては、例えば、ＣＶＴ（無段自動変速機）、デファレンシャルギア等が挙げられる。駆動用モータ３は、駆動機構４を介して駆動輪５を駆動させる一方、いわゆる回生動作時には、駆動輪５からの回転を受けて発電し、その電力をバッテリ２に供給する。

また駆動用モータ３とバッテリ２との間には、モータ制御部６が設けられている。モータ制御部６は、駆動用モータ３の動作（出力）、すなわちバッテリ２から駆動用モータ３の電力供給を適宜制御する。

またモータ制御部６には、フロアシフト操作装置７及びパドルスイッチ装置８が接続されている。モータ制御部６は、電気自動車１の走行状態に応じて駆動用モータ３を制御すると共に、運転者によるフロアシフト操作装置７及びパドルスイッチ装置８の操作に応じて、駆動用モータ３の出力を適宜制御する。

本発明に係る回生制御装置１０は、フロアシフト操作装置７及びパドルスイッチ装置８と、モータ制御部６とを備え、以下に説明するように、これらフロアシフト操作装置７及びパドルスイッチ装置８の操作に応じて、回生の程度（回生レベル）の制御を行っている。

図２に示すように、回生制御装置１０を構成するモータ制御部６は、駆動用モータ制御手段６１と、回生実行手段６２と、回生レベル記憶手段６３と、を備える。

駆動用モータ制御手段６１は、電気自動車１の走行状態等に応じて駆動用モータ３の出力を適宜制御する。

回生実行手段６２は、例えば、減速時等に、駆動輪５の回転エネルギを駆動用モータ３によって電気エネルギに変換して回生する、いわゆる回生動作を実行する。すなわち回生動作においては、駆動輪５の回転を利用して駆動用モータ３で発電し、その電力によってバッテリ２を充電する。

回生レベル記憶手段６３は、回生レベル設定手段としてのフロアシフト操作装置７又はパドルスイッチ装置８を操作することで設定された回生レベルを記憶する。ここで回生レベルとは、言い換えれば減速度のレベルのことであり、回生レベルが高いほど減速度のレベルも高くなる。この回生レベルは、フロアシフト操作装置７又はパドルスイッチ装置８を操作することで複数段階での設定が可能となっている。そして回生レベル記憶手段６３は、回生レベルの設定が変更される毎に、新たに設定された回生レベルを記憶する。このとき、回生レベル記憶手段６３は、記憶している回生レベルを新たな回生レベルに更新してもよいし、複数回における回生レベルの設定変更を記憶するようにしてもよい。

そして回生実行手段６２は、フロアシフト操作装置７及びパドルスイッチ装置８の操作を検出し、その検出結果に基づいて所定の回生レベルで回生動作を行う。また詳しくは後述するが、本実施形態では、回生実行手段６２は切替手段としてのフロアシフト操作装置７の操作により、回生レベル設定手段としてのフロアシフト操作装置７の操作が可能な状態に切り替えられた際、回生レベル記憶手段６３に記憶されている最後の回生レベルに基づいて新たな回生レベル（初期レベル）を設定する。本実施形態では、回生実行手段６２は、上記のタイミングで、回生レベル記憶手段６３に記憶されている最後の回生レベルを初期レベルとして設定する。

フロアシフト操作装置７は、電気自動車１のフロア部に設けられ、本実施形態では回生レベル設定手段及び切替手段としての機能を備えている。このフロアシフト操作装置７は、シフトレバー７１を備えると共に、第１〜第３のシフト経路７２〜７４を備えている。第１のシフト経路７２では、シフトレバー７１の操作により、例えば、Ｐ（パーキング），Ｒ（リバース），Ｎ（ニュートラル），Ｄ（ドライブ），Ｂ（ブレーキ）レンジ等のシフト位置の切り替えを行う。なお詳しくは後述するが、シフト位置をＤレンジからＢレンジに切り替えることで回生レベルが変更される。

また第２のシフト経路７３は、Ｍ（マニュアル）レンジを構成し、詳しくは後述するが、回生動作における回生レベルのアップ・ダウンの手動による（人為的な）設定が行われる。すなわち、この第２のシフト経路７３におけるシフトレバー７１の操作が、回生レベル設定手段としてのフロアシフト操作装置７の操作に相当する。

第３のシフト経路７４は、第１のシフト経路７２と第２のシフト経路７３とを接続するものであり、この第３のシフト経路７４を介してシフトレバー７１が第１のシフト経路７２から第２のシフト経路７３に移動される。このシフトレバー７１の第１のシフト経路７２から第２のシフト経路７３への移動により、フロアシフト操作装置７は回生レベルの手動による設定操作が可能な状態となる。つまり、このシフトレバー７１の第１のシフト経路７２から第２のシフト経路７３への移動が、切替手段としてのフロアシフト操作装置７の操作に相当する。

なお第１のシフト経路７２は、シフトレバー７１が、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｂの各レンジに対応する位置に保持されるように構成されている。一方、第２のシフト経路７３は、シフトレバー７１を「−」表示側、又は「＋」表示側に傾倒すると、その後、シフトレバー７１が元の中心位置に自動復帰するように構成されている。

パドルスイッチ装置８は、一対のスイッチレバー８１，８２を備えている。これら一対のスイッチレバー８１，８２は、電気自動車１のステアリングホイール９の軸部に取り付けられている。また一対のスイッチレバー８１，８２は、それぞれ独立して操作可能に構成されている。そして本実施形態では、これらのスイッチレバー８１，８２によっても、回生動作時の回生レベルを変更できるようになっている。具体的には、左側のスイッチレバー８１は、運転者が手前側（ステアリングホイール９の側）に引き起こすことにより、回生レベルをアップさせる指令を出力するスイッチであり、「−」の表示が設けられている。右側のスイッチレバー８２は、回生レベルをダウンさせる指令を出力するスイッチであり、「＋」の表示が設けられている。

次に、このような構成の回生制御装置１０の動作について説明する。上述のように、回生制御装置１０では、フロアシフト操作装置７及びパドルスイッチ装置８の操作によって回生レベルを人為的に設定操作することができる。例えば、本実施形態に係る回生制御装置１０は、回生レベルをＢ０〜Ｂ５の６段階で設定することができる。なお回生レベルがＢ０に設定されると回生が最も弱く、回生レベルがＢ５に設定されると回生が最も強くなる。また本実施形態では、回生が常時実行されており、Ｄレンジにおける回生レベル（初期設定）はＢ２相当に設定されている。

図３（ａ）に示すように、まず電気自動車１が走行を開始してシフトレバー７１を第１のシフト経路７２においてＰレンジからＤレンジに移動させると、回生レベルはＢ２相当に設定される。通常走行ではこの回生レベルが維持されるが、運転者がフロアシフト操作装置７又はパドルスイッチ装置８を操作することで、回生レベルが変更される。

例えば、パドルスイッチ装置８の一方のスイッチレバー（−）８１を操作した（引き起こした）場合（図２参照）、回生レベルは、図４（ａ）に矢印で示すように、Ｂ２からＢ３にアップする。なおシフトレバー７１を第１のシフト経路７２においてＤレンジからＢレンジに移動させた場合にも、回生レベルは、Ｂ２からＢ３にアップする。その後、スイッチレバー８１を一回操作する毎に、回生レベルは順次アップする。例えば、回生レベルがＢ３に設定された状態で、スイッチレバー８１を操作することで、図４（ｂ）に示すように、回生レベルはＢ３からＢ４に変更される。一方、他方のスイッチレバー（＋）８２を一回操作する毎に、回生レベルは順次ダウンする。

また回生レベルがＢ２相当に設定（初期設定）された状態で、運転者が他方のスイッチレバー８２を操作した場合（図２参照）、回生レベルは、図４（ｃ）に示すように、Ｂ２からＢ１にダウンする。その後、スイッチレバー８２を一回操作する毎に、回生レベルが順次ダウンする。またスイッチレバー８１を一回操作する毎に、回生レベルが順次アップする。さらに本実施形態では、スイッチレバー８１又はスイッチレバー８２の何れかを長引きすることで、図４（ｄ）に示すように、現在の回生レベルに拘わらず、Ｄレンジにおける初期状態であるＢ２相当に戻るように構成されている。なおシフト位置がＢレンジにある場合には、スイッチレバー８１又はスイッチレバー８２の何れかを長引きすることで、Ｂレンジにおける初期状態であるＢ３相当に戻るようになっている。

このような一対のスイッチレバー８１，８２の操作によって変更された回生レベルは、回生レベル記憶手段６３によって記憶される。なお回生レベル記憶手段６３によって記憶された回生レベルの情報はキーオフ後も残る。

また回生レベルの設定操作は、パドルスイッチ装置８だけでなく、フロアシフト操作装置７によっても行うことができる。その場合、まずは図３（ｂ）に示すように、第１のシフト経路７２のＤレンジに位置するシフトレバー７１を、第３のシフト経路７４を介して第２のシフト経路７３に移動させる。これにより、フロアシフト操作装置７の操作レンジが回生レベルを手動で可変できる状態（Ｍレンジ）に切り替わる。そして、Ｍレンジでのフロアシフト操作装置７の切替操作により、回生レベルが適宜変更される。本実施形態では、シフトレバー７１を「−」表示側に傾倒する毎に回生レベルが順次アップし、シフトレバー７１を「＋」表示側に傾倒する毎に回生レベルが順次ダウンする。

ここで、シフトレバー７１をＤレンジからＭレンジに移動させた場合、初期状態では回生レベルはＢ２のままである。一方、上述のように回生レベル記憶手段６３によって回生レベルが記憶されている場合、回生レベル記憶手段６３に記憶されている最後の回生レベルが、Ｍレンジにおける回生レベルとなる。

例えば、山道等における下り坂を走行しており、前回キーオフ時の回生レベルがＢ５であった場合、電気自動車１の走行を再開し、第１のシフト経路７２から第２のシフト経路７３にシフトレバー７１を移動することで、すなわちシフト位置をＤレンジからＭレンジに切り替えることで、図５（ａ）に示すように、Ｄレンジでの回生レベルがＢ２からＢ５に設定変更される。勿論、キーオフしない場合でも、シフトレバー７１を第１のシフト経路７２から第２のシフト経路７３に移動させた場合には、回生レベル記憶手段６３に記憶されている最後の回生レベルが適用される。同様に、シフト位置をＤレンジからＢレンジに切り替えた場合にも、回生レベル記憶手段６３に記憶されている最後の回生レベルが適用される。

また例えば、高速道路等を走行しており、前回のキーオフ時の回生レベルがＢ１であった場合、第１のシフト経路７２から第２のシフト経路７３にシフトレバー７１を移動することで、すなわちシフト位置をＤレンジからＭレンジに変更することで、図５（ｂ）に示すように、回生レベルがＢ２からＢ１に変更される。なおシフトレバー７１を第２のシフト経路７３から第１のシフト経路７２に移動させることで、すなわちシフト位置をＭレンジからＤレンジに戻すことで、現在の回生レベルに拘わらず回生レベルは初期状態（Ｂ２相当）に戻る。

このように、前回の回生レベルを記憶しておき、その記憶された情報に基づいて回生レベルを設定することで、運転者による操作回数を減らしつつ、操作性や快適性をより効果的に向上することができる。例えば、山道等で電気自動車１を一旦停車させ、再度走行を開始する場合等であっても、少ない操作回数で所望の回生レベルに設定することが可能となる。

上述したようにＤレンジでの回生レベルがＢ２である状態で、例えば、スイッチレバー８１の操作により回生レベルをＢ５に設定しようとすると、回生レベルはＢ２からＢ３、Ｂ４、Ｂ５の順で変更されるため（図４参照）、３回のレバー操作が必要となる。これに対し、シフトレバー７１の操作の場合、１回の操作で所望の回生レベルをＢ５に設定変更することができる。

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る回生制御装置の構成を示す概略図であり、実施形態１に係る回生制御装置と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態は、回生実行手段６２Ａが、回生レベル記憶手段６３に記憶されている最後の回生レベルと共に、車両状況に基づいて回生レベル（初期レベル）を決定する。

車両状況の特定方法は、特に限定されないが、例えば、電気自動車１の傾斜状態や速度、走行する道路の地図情報等から特定すればよい。

具体的には、図６に示すように、本実施形態に係る回生制御装置１０Ａは、坂道等を走行することによる電気自動車１の傾斜状態を検出する傾斜センサ２０と、電気自動車１の速度を検出する速度センサ３０と、を備える。さらに電気自動車１が走行する道路の地図情報を取得する地図情報取得装置４０を備える。なお地図情報取得装置４０の構成は特に限定されないが、代表例としては、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）を利用したカーナビゲーション装置が挙げられる。

そして、回生実行手段６２Ａは、回生レベル記憶手段６３に記憶されている最後の回生レベルと共に、これら車両の傾斜情報、車両の速度情報、車両が走行する道路の地図情報等から特定される車両状況に基づいて回生レベル（初期レベル）を決定する。

例えば、実施形態１では、山道等における下り坂を走行しており、記憶されている回生レベルがＢ５であった場合、第１のシフト経路７２から第２のシフト経路７３にシフトレバー７１を移動することで、すなわちシフト位置をＤレンジからＭレンジに変更することで、回生レベルがＢ２からＢ５に設定変更される例を説明した（図５参照）。これに対し、本実施形態では、記憶されている回生レベルがＢ５であった場合でも、回生レベルがＢ５に設定されない場合もある。例えば、車両の現在の傾斜角度（下り傾斜）が比較的小さい車両状況である場合、記憶されている回生レベルと共にその車両状況を考慮して、所定の回生レベル（例えば、Ｂ４）に設定する。

このように、記憶されている回生レベルと共に、車両状況に基づいて回生レベルを決定することで、回生レベルをより適切に設定することができ、車両の操作性や快適性をさらに効果的に向上することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、パドルスイッチ装置８の一方のスイッチレバー（−）８１を操作すると回生レベルがアップし、他方のスイッチレバー（＋）８２を操作すると回生レベルがダウンする例を説明したが、スイッチレバー８１，８２の操作はこれに限定されるものではない。例えば、上述の例とは逆に、スイッチレバー（−）８１を操作すると回生レベルがダウンし、スイッチレバー（＋）８２を操作すると回生レベルがアップするようにしてもよい。同様に、シフトレバー７１の操作も上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、シフトレバー７１を「＋」表示側に傾倒させる毎に回生レベルが順次アップし、シフトレバー７１を「−」表示側に傾倒する毎に回生レベルが順次ダウンするようにしてもよい。

また上述の実施形態では、回生レベル設定手段及び切替手段としてのフロアシフト操作装置と共に、パドルスイッチ装置によっても回生レベルの設定操作を行うことができる構成を例示したが、パドルスイッチ装置は必ずしも設けられていなくてもよい。

またフロアシフト操作装置の代わりに、パドルスイッチ装置が回生レベル設定手段及び切替手段として機能するようにしてもよい。この場合には、フロアシフト操作装置によって回生レベルの設定を行うことができなくてもよい。

またフロアシフト操作装置又はパドルスイッチ装置が、回生レベル設定手段及び切替手段として機能する必要はなく、これら回生レベル設定手段と切替手段とは別々に設けられていてもよい。

また回生レベル設定手段及び切替手段の構成は特に限定されず、上述したフロアシフト操作装置又はパドルスイッチ装置だけでなく、例えば、いわゆるコラムシフトやインパネシフト、或いはモーメンタリスイッチ等で構成されていてもよい。

また上述の実施形態では、電動車両の一例として電気自動車を一例として本発明を説明したが、勿論、本発明は、駆動用モータと共にエンジン（内燃機関）を備えるハイブリッド自動車等にも適用可能なものである。

１ 電気自動車
２ バッテリ
３ 駆動用モータ
４ 駆動機構
５ 駆動輪
６ モータ制御部
７ フロアシフト操作装置
８ パドルスイッチ装置
９ ステアリングホイール
１０ 回生制御装置
２０ 傾斜センサ
３０ 速度センサ
４０ 地図情報取得装置
７１ シフトレバー
７２ 第１のシフト経路
７３ 第２のシフト経路
７４ 第３のシフト経路
８１，８２ スイッチレバー

Claims (4)

1. バッテリと、
   該バッテリからの電力により車輪を駆動しうる駆動用モータと、
   該駆動用モータの動作を制御する駆動用モータ制御手段と、
   車輪の回転エネルギを前記駆動用モータによって電気エネルギに変換して回生する回生動作を実行する回生実行手段と、
   前記回生動作における回生レベルを可変に構成され、当該回生レベルを人為的に設定操作しうる回生レベル設定手段と、
   該回生レベル設定手段の操作を可能な状態に切り替える切替手段と、
   該回生レベル設定手段によって設定された回生レベルを記憶する回生レベル記憶手段と、
   を備え、
   前記回生実行手段は、前記切替手段によって操作可能な状態に切り替えられた際、前記回生レベル記憶手段に記憶されている最後の回生レベルに基づいて初期レベルを設定し、且つ前記回生レベル記憶手段に記憶されている最後の回生レベルと共に、車両状況に基づいて前記初期レベルを決定することを特徴とする電動車両の回生制御装置。
2. 請求項１に記載の電動車両の回生制御装置であって、
   前記車両状況には、車両の傾斜情報が含まれていることを特徴とする電動車両の回生制
   御装置。
3. 請求項１又は２に記載の電動車両の回生制御装置であって、
   前記車両状況には、車両の速度情報が含まれていることを特徴とする電動車両の回生制御装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の電動車両の回生制御装置であって、
   前記車両状況には、車両が走行する道路の地図情報が含まれていることを特徴とする電動車両の回生制御装置。

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