JP6034874B2 - 電動車両の回生ブレーキ制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、電動機により駆動輪を駆動し、電動機で回生トルクを発生して駆動輪を制動する電動車両の回生ブレーキ制御システムに関する。
電動機によって駆動輪を駆動する電動車両において、駆動輪の回転力により電動機に発電をさせて、その電力をバッテリ等に送って回生する回生システムが知られている。この回生システムでは、発電により駆動輪に回生制動力が働くようになっており、ブレーキ機構のような機械的な制動力と異なる制動力を駆動輪に与えることができる。このような回生システムとして、例えば特許文献１のような駆動制御装置がある。
特許文献１に記載の駆動制御装置では、駆動輪の回転力に応じた電力を電動機が発電するので、アクセルグリップ等の加速操作子の操作を止めると同時に回生制動力が働く。
特開２００５−１４３２７４号公報
しかしながら、従来の駆動制御装置では、回生制動力が駆動輪の回転力に対して一意的であるため、運転者にとって不所望な回生制動力となる場合がある。
例えば、自動二輪車にとって、減速時に発生するマイナストルク（回生トルク）は、単なる制動作用だけでなく、コーナー進入時の姿勢調整としても重要な要素である。このため、回生制動力が一意的に定められた車両ではコーナー進入速度や倒しこみのクイックさ、また運転技術のレベルに適合することができず、不快の原因となる場合がある。
そこで、本発明は、減速時の運転者の姿勢制御が容易な電動車両の回生ブレーキ制御システムを提供することを目的としている。
前記の課題を解決するために、本発明のある形態（aspect）に係る回生ブレーキ制御システムは、駆動輪を駆動する電動機と、前記駆動輪を機械的に制動するための制動操作子と、前記制動操作子とは別に設定され、前記電動機の回生トルクを操作するための回生操作子と、前記回生操作子以外の車両状態を検出する検出装置と、前記検出装置で検出された車両状態に応じて基準となる基準回生トルクを設定する制御装置とを備える回生ブレーキ制御システムであって、 前記制御装置は、ベースとなる回生量を前記基準回生トルクとして設定し、前記回生操作子での操作が有る場合には前記回生操作子での操作量に基づいて前記基準回生トルクを増加させるよう補正した調整回生トルクを目標値とし、前記回生操作子での操作が無い場合には前記基準回生トルクを前記目標値として、前記電動機が回生トルクを発生するように制御し、且つ前記回生ブレーキ制御システムは、自動二輪車に搭載される。
上記構成により、運転者が走行状況に応じて回生操作子を操作することによって回生量を積極的に調整でき、利便性を向上することができる。例えば自動二輪車の場合、旋回開始時の繊細な制動について運転者が調整できるので、車両姿勢を安定させるように車体を運転操作しやすくなる。
上記回生ブレーキ制御システムは、車両の出力トルク又は加速度を操作するための加速操作子を更に備え、前記加速操作子の操作量が所定値以下である場合に、前記基準回生トルクを設定し、前記回生操作子は、前記加速操作子とは別に設定される。
上記構成により、エンジンブレーキに相当する回生量を基準回生トルクで設定することができる。その基準回生トルクを、回生操作子で微調整することができる。
上記回生ブレーキ制御システムは、駆動輪を機械的に制動するための制動操作子を更に備え、前記回生操作子は、前記制動操作子とは別に設定されてもよい。上記構成により、制動操作とは別に回生制動（回生トルクによる制動）操作をすることができる。
上記回生ブレーキ制御システムは、動力遮断状態と動力接続状態とを切り替えるクラッチ操作子を更に備え、前記回生操作子は、前記クラッチ操作子とは別に設定されてもよい。上記構成により、クラッチ操作とは別に回生制動操作をすることができる。
上記回生操作子は、操作子が移動可能であって、当該操作子の移動量が増えるほど回生トルクが増える傾向に設定されてもよい。上記構成により、運転者の感覚にマッチするので回生操作子を自然に操作することができる。例えば、操作子としてレバーを移動させるようにしてもよい。
上記回生操作子は、複数用意される回生調整量のうちいずれか一つを選択可能に設定されてもよい。例えばスイッチによりモード切換えを行うようにしてもよい。また、一度モードが設定されたら、設定変更されるまで設定値が維持されるようにしてもよい。上記構成により、運転者が回生調整量を自分の好みに合わせるやすくなる。
本発明によれば、減速時の運転者の姿勢制御が容易な電動車両の回生ブレーキ制御システムを提供することができる。
本発明の実施形態に係る回生ブレーキ制御システムを備える電動二輪車の左側面図である。 本発明の実施形態に係る回生ブレーキ制御システムの構成を示すブロック図である。 図１の電動二輪車のハンドル付近を拡大して示す拡大平面図である。 図２の回生ブレーキ制御システムによる目標トルク算出処理を示すフローチャートである。 図２の回生ブレーキ制御システムにおける電動機の出力トルクの特性を模式的に示したグラフである。 図２の回生ブレーキ制御システムにおいて回生トルクを調整した場合の電動機の出力トルク特性を示すグラフである。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、本発明に係る電動車両の実施形態として電動二輪車１を例示し、方向の概念は電動二輪車１の運転者から見る方向を基準とする。なお、以下では全図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、特に言及しない場合にはその重複する説明を省略する。
図１は、電動二輪車１の左側面図である。図１に示すように、電動二輪車１は、従動輪である前輪２と、駆動輪である後輪３と、前輪２と後輪３との間に配置される車体フレーム４と、当該電動二輪車１の走行駆動源である電動機５とを備えている。本実施形態に係る電動二輪車１は、内燃機関を備えておらず、電動機５により発生された動力で後輪３を回転駆動することによって走行可能である。
前輪２は、フロントフォーク６の下端部に回転可能に支持され、フロントフォーク６は、ステアリングシャフト７を介してバー型のハンドル８と連結される。本実施の形態では車速センサ４７がフロントフォーク６の下端部の前輪２に設けられている。ステアリングシャフト７は、ヘッドパイプ１１により回動可能に支持されており、このヘッドパイプ１１には、メインフレーム１２が設けられている。メインフレーム１２の後下端部にはピボットフレーム１４が設けられており、ピボットフレーム１４には、スイングアーム１５が設けられている。スイングアーム１５は、その前端部にはピボットフレーム１４に揺動可能に連結され、その後端部には後輪３が回転可能に軸支されている。メインフレーム１２の後端部には、シートレール１６が設けられている。このシートレール１６の上に運転者騎乗用のシート９が設けられている。
電動二輪車１は、いわゆる鞍乗型の乗り物であり、運転者は、シート９に跨った姿勢で着座する。シート９に跨って前を向いた運転者は、両手を延ばしてハンドル８を握ることができる。シート９に跨った運転者は、左脚を左側のピボットフレーム１４よりも左側に位置させ左脚を左側のフットステップ１０に置き、右脚を右側のピボットフレーム１４よりも右側に位置させ右脚を右側のフットステップ１０に置く。運転者がこのようにして車体を跨ぐので、鞍乗型の乗り物の車幅寸法は、少なくともシート９周辺において小型である。特に、自動二輪車は、車体の傾斜により生まれる向心力を遠心力とバランスさせることによって旋回する。
電動二輪車１は、モータケース１８、インバータケース１９、及びバッテリケース８０を搭載している。モータケース１８は、電動機５を収容し、インバータケース１９は、インバータ装置２０をはじめとする電装品を収容している。バッテリケース８０は、電動機５に供給する電力を蓄える高電圧バッテリユニット６０（以下、単にバッテリユニット６０と称する）をはじめとする電装品を収容している。バッテリユニット６０は、直流電力を蓄えることができる。インバータ装置２０は、バッテリユニット６０に蓄えられている直流電力を交流電力に変換する。
電動機５は、インバータ装置２０により変換された交流電力の供給を受けて動作し、走行動力を発生する。電動機５は、たとえば交流モータである。交流モータとして、ブラシレスＤＣモータ、同期電動機、誘導電動機等が例示される。電動機５により発生された走行動力は、動力伝達機構１７を介して後輪３に伝達される。そして、電動機５は、減速時には、後輪３から動力伝達機構１７を介して伝達された回転力により電力を発生するようになっている。
動力伝達機構１７は、変速機（ここでは図示せず）を含んでおり、変速機は電動機５とともにモータケース１８に収容されている。動力伝達機構１７は、例えばチェーン、ベルト又はドライブシャフトであり、走行時は電動機５の出力トルクを駆動輪である後輪３に伝達すると共に、減速時は後輪３の回転力を電動機５に伝達する機能を有している。
次に、電動二輪車１が備える回生ブレーキ制御システム１００の構成について図２を用いて具体的に説明する。
回生ブレーキ制御システム１００は、図２に示すように、走行用動力源としての電動機５と、電動機５の電源となるバッテリユニット６０と、インバータ装置２０と、車両の制御を司る制御装置２２と、各所に配置された操作子３０〜３５と、車両の状態を検出する各種センサ群４０〜４７と、速度表示等を表示する表示装置５０とを備える。尚、同図では電動機５の電源となるバッテリユニット６０のみを示し、制御装置２２その他の電装品は省略している。
電動機５は、インバータ装置２０を介してバッテリユニット６０に接続されており、電動二輪車１の加速・走行時は電動機として力行運転し、減速時は発電機として回生運転する。力行運転では、電動機５はインバータ装置２０により変換された交流電力の供給を受けて動作し、走行動力を発生する。この力行運転では、電動機５はその出力軸から駆動輪に対して駆動力となる駆動トルクを出力する。回生運転では、電動機５は後輪３から伝達された回転力により電力を発生する。電動機５の発電電力はインバータ装置２０を介してバッテリユニット６０に充電される。そして、この回生運転時には、電動機５はその出力軸から後輪３に対して制動力となる回生トルクを発生する。
バッテリユニット６０は、インバータ装置２０に接続されており、インバータ装置２０を介して放充電する機能を有している。電動機５の力行運転時には放電し、電動機５の回生運転時には充電される。
制御装置２２は判定部２３を有し、この判定部２３は、電動二輪車１の各所に設けられた操作子３０〜３５から入力される情報及びその他の車両の状態を示す情報を種々のセンサ４０〜４７を介して受信し、この受信した情報に基づいて回生条件を充足しているか否かを判定するようになっている。本実施の形態では、回生条件とは電動機５を回生運転に移行させるか否かを判定するための車両状態に関する種々の条件とする。
制御装置２２は演算部２４を有し、この演算部２４は、判定部２３が判定した判定結果に応じて、各種センサ群４０〜４７で検出された車両の状態を示す情報を基に、後述する目標トルク算出処理を行う。尚、目標トルクとは電動機５に発生させる出力トルクの目標値である。目標トルクが正の値である場合は、インバータ装置２０に指令を与えて電動機５を力行運転に移行させて駆動トルクを発生させための目標駆動トルクを意味するものとし、目標トルクが負の値である場合は、インバータ装置２０に指令を与えて電動機５を回生運転に移行させて回生トルクを発生させるための目標回生トルクを意味するものとする。本実施の形態では、演算部２４はアクセル操作量の検出値、モータ回転数の検出値を用いて目標トルクを決定する。そして、決定した目標トルクをモータ制御部２５に与える。
制御装置２２はモータ制御部２５を有し、このモータ制御部２５は、電力変換器としてのインバータ装置２０を用いて電動機５を可変速駆動し、この可変速駆動において電動機５の瞬時トルクを制御する。電力変換器を用いた電動機の可変速駆動は周知であるので、ここでは省略する。
制御装置２２は記憶部２６を有し、この記憶部２６は、目標トルク、プログラム、種々のセンサにおいて検出された車両の状態を示す情報等のデータを記憶しておく。記憶部２６にはアクセル操作量の検出値、及びモータ回転数の検出値により規定される目標トルクの値をトルクマップとして予め記憶していてもよい。
また、制御装置２２は、マイクロコントローラ等を構成するプロセッサ及び動作プログラムにより構成され、プロセッサにおいて所定の動作プログラムを実行して対応する処理をおこなうことにより、各機能が実現される。また、記憶部２６は、マイクロコントローラのメモリ、又はその他の外部メモリで実現されてもよい。
以下では、電動二輪車１に設けられている各種の操作子３０〜３５及び各種センサ群４０〜４７の構成について、図３も参照しながら説明する。
操舵装置であるハンドル８は、図３に示すように、左右一対のグリップ３６，３０を有している。把持部である一対のグリップ３６，３０は、図３に示すように、ハンドル８の左側端部及び右側端部に夫々形成されており、そのうち右側のグリップ３０は、後輪３を加速回転させる加速指令（より具体的には力行運転のトルク指令）を入力するためのアクセルグリップを構成している。加速操作子であるアクセルグリップ３０は、ハンドル８が延在する方向に延びる軸線Ｌ１周りに回動可能に構成され、非操作状態で所定の基準位置に位置している。
また、アクセルグリップ３０には、アクセルグリップセンサ４０が設けられており、アクセルグリップセンサ４０は、グリップの基準位置からの角変位量（以下、単に「アクセル操作量」ともいう）θに応じた加速指令を制御装置２２に与えるようになっている。制御装置２２のモータ制御部２５は、この加速指令に応じてインバータ装置２０を介して電動機５の出力トルクを調整するようになっている。
また、アクセルグリップ３０の前方には、ブレーキレバー３１が設けられている。このブレーキレバー３１は、前輪２に設けられている図示しない前輪用ブレーキ機構を作動させるための操作子であり、ブレーキレバー３１を手前に引くことで前輪用ブレーキ機構が作動して前輪２に機械的な制動力が作用する。また、ブレーキレバー３１の変位量を調整することで前輪２に作用する制動力を調整することができる。ブレーキレバー３１には、ブレーキセンサ４１が設けられている。ブレーキセンサ４１は、ブレーキレバー３１の操作の有無を検出するようになっており、検出結果を制御装置２２に与えるようになっている。
本実施形態では、回生調整レバー３２がハンドル８の左側のグリップ３６の後方に設けられている。回生調整レバー３２は、回生運転の電動機５に発生する回生トルクを調整するための第１の操作子として機能する。回生調整レバー３２は、それに左手の親指を掛けて左側のグリップ３６と一緒に把持でき、回生調整レバー３２に掛けた親指を奥に押すことで所定の基準位置に対して奥側に揺動させることができるようになっている。また、回生調整レバー３２は、基準位置に戻すような付勢力が与えられており、運転者が奥に押した状態で回生調整レバー３２から手を離すと回生調整レバー３２が基準位置に戻るようになっている。
この回生調整レバー３２には、回生調整レバー３２の操作量を検知する回生量センサ４２が設けられている。回生量センサ４２は、ポジションセンサであり、ポジションセンサは、所定の基準位置に対する位置（即ち、操作量）に応じて回生トルクの調整指令を出力するようになっている。回生量センサ４２は、制御装置２２に接続され、回生トルクの調整指令を制御装置２２に入力するようになっている。制御装置２２は、入力された回生トルクの調整指令に基づいて回生運転の電動機５の回生制動力の調整を行うようになっている。本実施の形態では、回生トルクの調整指令は調整レバー３２の操作量が増えるほど回生トルクが増えるように設定される。これにより、回生トルクを増量調整できる。
更に、本実施の形態では、回生モードスイッチ３３が、ハンドル８の左側のグリップ３６に設けられている。回生モードスイッチ３３は、回生運転の電動機５に発生する回生トルクを調整するための第２の操作子として機能する。この回生モードスイッチ３３は、本実施形態において、複数用意される回生調整量のうちいずれか一つを選択するためのものである。以下では、回生モードスイッチ３３により選択する回生調整量を回生モードと称する。回生モードスイッチ３３は、シフトアップボタン３３ａとシフトダウンボタン３３ｂの二つの入力ボタンを備えている。運転者は、左側のグリップ３６を把持しながら、シフトアップボタン３３ａ又はシフトダウンボタン３３ｂのいずれかを左手の親指で押すことで所望の回生モードを選択することができる。また、運転者が回生モードスイッチ３３により、所望の回生モードの選択をしなかった場合は、予め設定された通常の回生モードが自動的に選択されるよう構成されている。
この回生モードスイッチ３３には、回生モードスイッチ３３の入力を検知する回生モードセンサ４３が設けられている。回生モードセンサ４３は、いわゆるスイッチングセンサであり、この例では、シフトアップボタン３３ａとシフトダウンボタン３３ｂの二つの入力ボタンの操作の有無を検出するようになっている。回生モードセンサ４３もまた、制御装置２２に接続されており、検出結果を制御装置２２に与えるようになっている。なお、回生モードを選択するスイッチ３３は、メータ等を表示する表示装置５０に設置されてもよい。
また、電動二輪車１は、図２及び図３に示すように、クラッチレバー３４を備えている。クラッチレバー３４は、左側のグリップ３６の前方に設けられている。このクラッチレバー３４は、本実施形態において、動力遮断状態と動力接続状態とを切り替える操作子として機能している。このような機能を有するクラッチレバー３４には、クラッチセンサ４４が設けられている。クラッチセンサ４４は、いわゆるスイッチングセンサであり、クラッチレバー３４の操作の有無を検出するようになっている。クラッチセンサ４４もまた、制御装置２２に接続されており、検出結果を制御装置２２に与えるようになっている。
また、電動二輪車１は、図２に示すように、フットブレーキレバー３５を備えている。このフットブレーキレバー３５は、後輪３に設けられている後輪用ブレーキ機構（図示せず）を作動させるための操作子であり、フットブレーキレバー３５の先端部を下方に押すことで後輪用ブレーキ機構が作動して後輪３に機械的な制動力が作用する。また、フットブレーキレバー３５の変位量を調整することで後輪３に作用する制動力を調整することができる。このような機能を有するフットブレーキレバー３５には、フットブレーキセンサ４５が設けられている。フットブレーキセンサ４５は、いわゆるスイッチングセンサであり、フットブレーキレバー３５の操作の有無を検出し、検出結果を制御装置２２に与えるようになっている。
電動二輪車１は、図２に示すように、車両のその他の状態を検出するセンサとしてモータ回転数センサ４６及び車速センサ４７を備えている。モータ回転数センサ４６は電動機５の回転数を検出し、車速センサ４７は電動二輪車１の速度を検出する。モータ回転数センサ４６及び車速センサ４７は制御装置２２にそれぞれ接続されており、検出結果を制御装置２２に与えるようになっている。
電動二輪車１は、図２及び図３に示すように、速度表示等を表示するための表示装置５０を備えている。表示装置５０は、制御装置２２から与えられる情報に基づいて、車両の状態を表示する。図３に示すように、表示装置５０の表示パネル５１は、計器盤として実現され、車幅方向中心のハンドルバー８前方に配置される。表示パネル５１は、車両の時速をデジタル表示するスピード表示部５２、電動機５の回転数を表示するモータ回転数表示部５３、回生トルクを表示する回生トルク表示部５４、加速トルクを表示する表示部５５、バッテリの残量を表示する残電力表示部５６を有している。尚、上記表示以外にもその他、走行モード、ギヤ比、走行距離、時間等を表示してもよい。
また、ハンドル８には、電動二輪車１の主要な電子部品への電力供給の開始及び終了を指令するためのメインスイッチ（図示せず）が設けられている。メインスイッチにより回生ブレーキ制御システム１００もまた起動される。メインスイッチは、例えば押しボタン式のスイッチ、キーシリンダ等のようにキーを差し込んで回動させるような回動式のスイッチ、ＩＣカード及び無線通信可能な携帯端末等をかざすことによって開始の指令を与えることができるようなスイッチであってもよい。
以上のように構成される回生ブレーキ制御システム１００における制御装置２２の目標トルク算出処理について図４のフローチャートを用いて説明する。本実施の形態では、電動二輪車１が始動後、走行しており電動機５が力行運転している場合を例にとり説明を行う。尚、制御装置２２の処理は、所定の演算処理周期で逐次実行されるものとする。
まず、制御装置２２は、判定部２３によって走行中の車両の状態が回生条件を満たすか否かを判定する（ステップ１）。ここで回生条件とは電動機５を回生運転に移行させるか否かを判定するための車両状態に関する種々の条件である。本実施の形態では、アクセル操作量が０［％］であること、且つアクセル操作量が０［％］となる直前のアクセル操作の時間変化ΔＴＨが正ではないこと、例えばマイナスであることを回生条件とする。判定部２３はアクセルセンサ４０からの入力値に基づいて上記回生条件を満たすか否かを判定する。尚、アクセル操作量が０［％］とは、アクセルグリップ３０が操作されていない状態、すなわち、アクセルグリップ３０が基準位置から規定範囲（例えば、グリップの角変位量θが０ｄｅｇ以上１ｄｅｇ以下）内の操作量まで戻されている状態とする。
次に、制御装置２２は、判定部２３により回生条件を満たすと判定した場合には、電動機５に回生トルクを発生させるために、演算部２４によって、車両状態に応じて目標トルクの基準となる基準回生トルクＴｒｒを設定する（ステップ２）。本実施の形態では基準回生トルクはモータ回転数およびアクセル操作量の検出値に応じて設定されるものとし、演算部２４は、アクセルセンサ４０及びモータ回転数センサ４６からの入力値に基づいて目標トルクの基準となる基準回生トルクを設定する。
具体的には、基準回生トルクは、モータ回転数域が第１値Ｘ１（図５を参照）以下である場合にモータ回転数域がゼロに近づくにつれて小さくなり、モータ回転数域が第１値Ｘ１よりも大きい第２値Ｘ２（図５を参照）以上である場合モータ回転数域が大きくなるにつれて小さくなるように設定される。更に、基準回生トルクは、アクセル操作量がゼロに達するまでのアクセル開度の時間変化が大きいほど大きくなるように設定される。アクセル操作量の時間変化は、回生条件満足前のアクセル操作量の時間変化を用いてもよいし、アクセル操作量がゼロ以上でも回生条件を満足する場合には回生条件を満足してからのアクセル操作量の時間変化を用いてもよい。
次に、制御装置２２は、判定部２３によって調整レバー３２による入力操作の有無を判定する（ステップ３）。判定部２３は、回生量センサ４２の検出値に基づいて回生調整レバー３２の入力の有無を判定する。
そして、制御装置２２は、調整レバー３２による入力が有った場合には、演算部２４によって、回生調整レバー３２の操作量、すなわち回生量センサ４２で検出した回生トルクの調整指令に基づいて基準回生トルクの補正量ΔＴｒｒを算出する（ステップ４）。また、調整レバー３２による入力が無かった場合には、演算部２４は基準回生トルクの補正量ΔＴｒｒをゼロとする。
最後に、制御装置２２は、演算部２４により、基準回生トルクＴｒｒと補正量ΔＴｒｒに基づいて、具体的には基準回生トルクＴｒｒの値に補正量ΔＴｒｒを加算して目標トルクＴｒｃを算出する（ステップ５）。そして、演算部２４は、算出した目標トルクＴｒｃをモータ制御部２５に与える。
これにより、運転者は、電動二輪車１の走行状況に応じてフロントブレーキ及びフットブレーキによる機械的な制動に加えて、回生調整レバー３２により、回生ブレーキの制動量を積極的に調整できる。例えばコーナ進入時の姿勢調整にあたって、運転者が自発的に回生制動について調整できるので、車両姿勢を安定させるように車体を運転操作しやすくなる。
一方、ステップ１において制御装置２２の判定部２３が回生条件を満たさないと判定した場合は、電動機５の力行運転が継続される。この場合は電動機５に駆動トルクを継続して発生させるために、演算部２４によって、車両状態に応じて目標トルクの基準となる基準駆動トルクＴｒｄを設定する（ステップ６）。本実施の形態では基準駆動トルクはモータ回転数およびアクセル操作量の検出値に応じて正の値に設定されるものとし、演算部２４は、アクセルセンサ４０及びモータ回転数センサ４６からの入力値に基づいて目標トルクの基準となる基準駆動トルクを設定する。この場合は、演算部２４によって、基準駆動トルクＴｒｄの値を目標トルクＴｒｃとして、この目標トルクＴｒｃをモータ制御部２５に与える。これにより、回生制動することなく電動二輪車１は走行を継続する。
図５は、回生ブレーキ制御システム１００における電動機５で発生する出力トルク特性を模式的に示したグラフである。横軸はモータ回転数を示し、縦軸はモータの出力トルクを示している。
出力トルクが正の値の領域の曲線は、力行運転時の電動機５の出力トルクの特性を、アクセル操作量に対応させて示している。これらの曲線は、上から順にアクセル操作量が１００％、９０％、８０％、７０％、５０％の場合のトルク特性を示している。このように、アクセル操作量が大きいほど力行運転時の電動機５で発生する駆動トルクは大きくなっている。
一方、出力トルクが負の値の領域の曲線は、回生運転時（アクセル操作量が０％）の電動機５の出力トルクの特性を示している。
破線で示した曲線は、回生運転時において回生調整レバー３２操作により出力トルクの特性が変化した状態を示している。ここではレバー操作量が１０％の場合とレバー操作量が３０％の場合の出力トルクの特性を示している。本実施の形態では、回生トルクの調整指令は回生調整レバー３２の移動量が増えるほど回生トルクが増えるように設定されるので、回生調整レバー３２操作により回生トルクが増加している。
従って、本実施の形態によれば電動二輪車１の回生制動時において、運転者は走行状況に応じて回生調整レバー３２により、回生ブレーキ量を積極的に調整できる。
また、回生調整レバー３２があるので、基準回生トルクを全ての運転者に当てはまるように設定する必要がない。言い換えると、様々な走行スタイルに応じて、最低限必要となるベースとなる回生量を基準回生トルクとして設定するだけでよく、基準回生トルクの設定を容易に行うことができる。坂道の傾斜に応じた下り走行時の制動、車重増加時の制動など、基準回生トルクでは設定できない状況にも運転者の操作に応じて基準回生トルクに加えて、回生量を増加させることができる。また、本実施の形態のように、フロントフォークにより前輪が支持され、スイングアームにより後輪が支持される自動二輪車の場合、前輪機械制動では車幅方向に延びる軸線周りに車体が角変位するピッチングが生じてシート・リア部分が浮き上がる方向の力が生じる。これに対して、回生制動では前輪による制動とは異なり、シート・リア部分が沈む方向の力が生じる。これによって後輪回生制動では、前輪機械制動に比べて、コーナー進入前後の車両姿勢のコントロールを良好に行うことができる。
また、上記実施の形態では、回生トルクの補正は、回生調整レバー３２の操作量に比例するようにしたが、回生モードスイッチ３３により回生モードを選択することで回生トルクの補正量ΔＴｒｒを段階的に変更してもよい。図６は、回生ブレーキ制御システム１００において回生モードを選択した場合の電動機５で発生する出力トルク特性を模式的に示したグラフである。ここでも横軸はモータ回転数を示し、縦軸はモータの出力トルクを示している。
出力トルクが正の値の領域の曲線は、図５と同様に、力行運転時の電動機５の出力特性をアクセル操作量に対応させて示している。
一方、出力トルクが負の値の領域の曲線は、回生運転時の電動機５の出力トルクの特性を示している。図６では回生トルクが低い特性から順にＡ，Ｂ，Ｃの３段階の回生トルクの特性が示されている。ここで初期設定をモードＡとすると、回生モードのシフトアップボタン３３ａを操作することで、例えばモードＡからＢ、モードＢからＣと順次切り替えることができる。また、運転者は回生モードのシフトダウンボタン３３ｂを操作することで、例えばモードＣからＢ、モードＢからＡと順次切り替えることができる。このように、運転者は回生モードスイッチ３３により、回生トルクの調整量を変更することができるので、操作性を向上させることができる。
また、回生調整レバー３２と回生モードスイッチ３３の両方を備える場合には、レバーによる補正量ΔＴｒｒＬ及びスイッチによる補正量ΔＴｒｒＳの両方に基づいて回生トルクを調整するようにしてもよい。
また、本実施の形態では、回生モードスイッチ３３は、シフトアップ用とシフトダウン用に２つのボタンを設けたが、１つのボタンのみで回生モードスイッチを構成してもよい。この場合は、例えばボタンを１回押すごとに例えばモードＡ、モードＢ、モードＣ、モードＡと順次切り替えを繰り返すようにしてもよい。 尚、上記実施の形態では基準回生トルクはモータ回転数の検出値に応じて設定されるものとしたが、これに限られるものではなく、基準回生トルクはモータ回転数だけでなく、変速比等の車両状態に応じて設定するようにしてもよい。
具体的には、基準回生トルクは、例えばモータ回転数が所定値に近づくほど回生量を大きくし、所定値から遠ざかるほど回生量を小さくしてもよい。更に、所定値が最大モータ回転数よりも低く設定されることで、モータ回転数が極小又は極大では、回生量が小さくなるように設定してもよい。
また、変速装置における減速比に応じて回生量を変更してもよく、例えば減速比が大きい場合は、減速比が小さい場合に比べて、回生量を大きくしてもよい。また時間経過に応じて回生量を変更してもよく、回生開始から所定時間経過するまで回生量を大きくし、所定時間経過すると、回生量を小さくするようにしてもよい。
また、基準回生トルクについて、車両速度又はモータ回転数が低下するにつれて回生量を低下させてもよく、車両速度またはモータ回転数が所定値未満に達すると回生制御を終了するようにしてもよい。これによって回生制動によって車速が極めて小さくなり、走行が不安定となることを防いだり、不所望に後進したりすることを防ぐことができる。
また、アクセル操作量が所定値以下に達するまでのアクセル操作量の時間変化の絶対値が大きい場合、具体的にはアクセルグリップを早く戻したい場合には、アクセルグリップをゆっくり回した場合に比べて、回生量を大きくしてもよい。
基準回生トルクは、回生制動時のスリップを防ぐように設定されることが好ましい。スリップに関する監視値が設定値を超えた場合には回生量を小さくするようにしてもよい。例えば監視値は、前後輪の回転速度差としてもよいし、回転速度差を車速で除した値でもよい。
また、監視値は、ギヤ比、車速に基づいて補正するようにしてもよい。例えば、スリップ防止の要否について運転者が切り替え可能に設定されることが好ましい。スリップ防止設定が選択されている場合には、調整レバーを用いて回生量を増加させるとしても、スリップに関する監視値が設定値を超えない範囲で回生制動を生じさせないようにしてもよい。これによって回生制動にかかるスリップ発生をさらに抑えることができる。
また、調整レバーを用いて回生量を増加させる場合に、スリップに関する監視値が設定値を超える回生制動を生じさせてもよい。これによって、監視値が低めに設定される場合にも回生量の増量調整を運転者が指示することができ、利便性を向上することができる。
バンク角センサの値に基づき、車体のバンク角が大きくなるにつれて基準回生トルクを小さくするように設定してもよい。これにより、旋回前及び旋回時に急減速して車体が不安定となるのを防ぐことができる。このように旋回に関する基準回生トルクが小さい場合でも、運転者が回生調整レバーによって回生トルクを増量補正調整することで、旋回前及び旋回時の姿勢調整として回生制動を用いることができ、運転者の技量に応じて、旋回開始時の姿勢調整として回生制動を用いることができる。この場合、回生調整レバーによる回生トルク補正は基準回生トルクに比べてバンク角の影響を小さくして、設定されることが好ましい。
また、基準回生トルク発生時において時間変化に応じて徐々に目標値に達するように設定してもよい。これにより、回生制動開始時の急減速を防ぐことができる。このように回生トルク発生時の回生量が小さい場合でも、運転者が回生調整レバーによって回生トルクを増量補正調整することで、回生制動開始時の急減速を実現することができ、運転者の技量に応じて旋回前の進入速度調整として回生制動を用いることができる。この場合、回生調整レバーによる回生トルク補正は、基準回生トルクに比べて目標値に達する時間遅れを小さくして、短時間に目標値に達するように設定されていることが好ましい。
尚、本実施の形態では、回生操作子である回生調整レバー３２は、制動操作子であるブレーキレバー３１又はフットブレーキレバー３５とは別に設定されている。これにより、制動操作とは別に回生ブレーキ量を調整することができる。
また、本実施の形態では、回生操作子である回生調整レバー３２は、クラッチ操作子であるクラッチレバー３４とは別に設定されている。これにより、クラッチ操作とは別に回生ブレーキ量を調整することができる。
また、上記実施の形態では、アクセル操作量が０［％］であること及び直前のスロットル操作の時間変化がマイナスであることを回生条件としたが、これに限られるものではない。例えば、アクセル操作量が０［％］以外の所定値未満であることを条件にしてもよいし、走行速度に基づいて条件設定してもよい。また、走行速度と同様に、モータ回転数に基づいて条件設定してもよい。
回生条件は、少なくともアクセル操作量が所定値以下であればよく、直前のアクセル操作量の時間変化率がマイナス以外でも回生運転に移行してもよい。さらに、車両速度（モータ回転数）が所定速度以下である場合には、回生制御しないようにしてもよい。これによって、制動量が過剰となることを防ぐことができる。また、クラッチ操作がある場合には、回生制御しないようにしてもよい。これによって、エンジンを備えるモータと類似の走行フィーリングを与えることができる。回生開始条件は、一例であって、種々のセンサや車両条件に応じて任意に設定可能である。
また、本実施の形態では、アクセルグリップの操作がゼロの場合について説明したが、アクセルグリップ操作がある場合に、回生調整レバーを操作した場合、アクセルグリップ操作による基準駆動トルクに対して、出力指令を抑制するように設定してもよい。また、回生調整レバーの操作量が大きくなるにつれて出力トルクを抑制するように設定してもよい。すなわち、回生調整レバーを操作することで、減速指令を与える操作子として機能させてもよい。アクセルグリップと回生調整レバーの２つの操作子でトルク指令を与えることで、トルク指令の微調整を行うことができる。
その他、シフトボタンによる回生モードの変更指令により、走行中全域においてモード変更を許可するようにしてもよい。これにより、速やかな回生調整を行うことができる。その場合、モード変化時に時間変化に伴って徐変するようにすることで、回生量の急変を防ぐことができる。また回生モードの変更指令により、非回生制動時にモード変更を許可するようにしてもよい。これにより、回生量の急変を防ぐことができる。このように、基準回生量とは別に、運転者調整可能な設定手段を有することで、本実施の形態と同様に基準回生トルクの設定を容易に行うことができる。
本実施の形態では、回生トルクを調整するために回生調整レバー及び回生モードスイッチを備えた構成について説明したが、調整レバーが無くスイッチだけある場合も本発明に含まれる。また、このような回生トルクを調整するための操作子の構成については、本実施の形態は一例であり、運転者の操作量を検出可能であればよく、他の形態を用いてもよい。
また、電動機５は、電力変換装置を用いて瞬時トルクを制御可能なものであれば、特に限定されない。たとえば、ＤＣモータであってもよい。
また、上記実施の形態では、車両は鞍乗りタイプの電動二輪車としたが、これに限られるものではなく、例えば、スクータタイプの電動二輪車でもよい。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する好適な態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の趣旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
また、上記実施の形態では、電動二輪車としたが、これに限られるものではなく、電動二輪車以外の乗り物でもよい、例えば旋回時にバンクする乗り物が好ましい。
本発明は、運転者による回生量調整を行う上で有用である。
１・・・電動二輪車
５・・・電動機
２２・・・制御装置（ＥＣＵ）
２３・・・判定部
２４・・・演算部
２５・・・モータ制御部
２６・・・記憶部
３２・・・回生調整レバー
３３・・・回生モードスイッチ
４０・・・アクセル操作量センサ
４２・・・回生操作量センサ
４３・・・回生モードセンサ
５０・・・表示装置
１００・・・回生ブレーキ制御システム

Claims (6)

  1. 駆動輪を駆動する電動機と、
    前記駆動輪を機械的に制動するための制動操作子と、
    前記制動操作子とは別に設定され、前記電動機の回生トルクを操作するための回生操作子と、
    前記回生操作子以外の車両状態を検出する検出装置と、
    前記検出装置で検出された車両状態に応じて基準となる基準回生トルクを設定する制御装置とを備える回生ブレーキ制御システムであって、
    前記制御装置は、ベースとなる回生量を前記基準回生トルクとして設定し、前記回生操作子での操作が有る場合には前記回生操作子での操作量に基づいて前記基準回生トルクを増加させるよう補正した調整回生トルクを目標値とし、前記回生操作子での操作が無い場合には前記基準回生トルクを前記目標値として、前記電動機が回生トルクを発生するように制御し、且つ
    前記回生ブレーキ制御システムは、自動二輪車に搭載される、回生ブレーキ制御システム。
  2. 車両の出力トルク又は加速度を操作するための加速操作子を更に備え、
    前記制御装置は、前記加速操作子の操作量が所定値以下である場合に、前記基準回生トルクを設定し、
    前記回生操作子は、前記加速操作子とは別に設定される、請求項１に記載の回生ブレーキ制御システム。
  3. 動力遮断状態と動力接続状態とを切り替えるためのクラッチ操作子を更に備え、
    前記回生操作子は、前記クラッチ操作子とは別に設定される、請求項１又は２に記載の回生ブレーキ制御システム。
  4. 前記回生操作子は、操作子が移動可能であって、
    当該操作子の移動量が増えるほど回生トルクが増える傾向に設定される、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の回生ブレーキ制御システム。
  5. 前記回生操作子は、複数用意される回生調整量のうちいずれか一つを選択可能に設定される、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の回生ブレーキ制御システム。
  6. 駆動輪を駆動する電動機と、
    前記駆動輪を機械的に制動するための制動操作子と、
    前記制動操作子とは別に設定され、前記電動機の回生トルクを操作するための回生操作子と、
    前記回生操作子以外の車両状態を検出する検出装置と、
    前記検出装置で検出された車両状態に応じて基準となる基準回生トルクを設定する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、ベースとなる回生量を前記基準回生トルクとして設定し、前記回生操作子での操作が有る場合には前記回生操作子での操作量に基づいて前記基準回生トルクを増加させるよう補正した調整回生トルクを目標値とし、前記回生操作子での操作が無い場合には前記基準回生トルクを前記目標値として、前記電動機が回生トルクを発生するように制御し、且つ
    前記制御装置は、前記電動機の回転数が第１値以下の回転数域である場合に回転数がゼロに近づくに連れて小さくなり、前記電動機の回転数が前記第１値よりも大きい第２値以上の回転数域である場合に回転数が大きくなるに連れて小さくなるように前記基準回生トルクを設定する、回生ブレーキ制御システム。
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