JP6056789B2 - 電気自動車の回生制動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車の回生制動制御装置に関する。特には、クルーズコントロール（定速走行制御）を行う電気自動車の回生制動制御装置に関する。

従来、特許文献１に記載のハイブリッド車又は電気自動車では、制動時に電動発電機で電力を発生させ、電力をバッテリに蓄える回生制動（回生ブレーキとも言う）が採用されている。特許文献１は、動力源に発電電動機を用いた車両において、バッテリの過充電を防ぎ、効率的にエネルギを回収でき、機械的ブレーキの消耗を少なくできる推進装置を実現するためのものである。

そのために、車両の駆動時には、バッテリが電動発電機として動作する発電電動機に電力を供給し、制動時には、発電機として動作する発電電動機を用いて制動エネルギをバッテリに蓄えている。

また、発電電動機に接続された第１の熱電変換素子が、発電電動機の回生電力で発電電動機を冷却して発電電動機の銅損および鉄損を低減して電力損失を低減する。それとともに、バッテリの充電電流を低減して過充電を防止する。こうして、過充電を防止できれば機械的ブレーキへの依存を少なくすることができる。

さらに、発電電動機における電力損失による熱エネルギを、第１の熱電変換素子で回収している。また、バッテリの充放電による熱エネルギを、第２の熱電変換素子で回収して燃費を改善することができる。これにより、燃費の向上、及び摩擦ブレーキの使用率低減を実現している。

クルーズコントロールにも同様な制御が適用されており、一定速度制御のための減速時には、上記の回生制動を用い、電力を回収しつつ減速を実現している。

しかし回生制動は、バッテリが満充電時には適用できず、摩擦ブレーキを用いて減速させる必要が有り、バッテリが満充電時には、狙いであった摩擦ブレーキの使用率低減を実現できず、またブレーキ装置との通信途絶時には、減速させることができない。

クルーズコントロール実施中に、上記の状態となった場合には、減速させることができず、制御が破綻し、最悪クルーズコントロールが知らないうちに解除され、前方車両に接近する等のユーザの利便性が損なわれる。

バッテリを最適温度にするためのシステムとして、加熱と冷却を実施するシステムは既に存在する。

また、特許文献２では、カーナビゲーション装置からの情報に基づき走行することにより、登坂路あるいは降坂路が連続しても、バッテリの過放電、過充電を防止している。具体的には、ハイブリッド車において、カーナビゲーション装置からの情報に基づいて、登坂路あるいは降坂路が連続しても、バッテリの過放電、過充電を防止することを目的とし以下の構成を有する。

制御部は、カーナビゲーション装置から道路情報を受け、現在地から目的地までの経路上の必要走行エネルギを算出する。この必要走行エネルギと発電機充電能力とに基づいて、発電機出力パターンを決定する。この発電機出力パターンと、バッテリ充電状態と、に基づいて、目標発電機出力を算出している。この目標発電機出力に、実際の発電機出力を一致させるよう、目標スロットル開度、及び、目標界磁電流量を算出している。そして、スロットルアクチュエータ駆動制御部に、目標スロットル開度信号を、界磁巻線電流制御部に、目標界磁電流量信号をそれぞれ出力している。それにより、発電機の出力を制御し、バッテリの充電状態を所定の制御範囲内に制御している。これによればカーナビゲーション装置からの道路情報に基づいて制御スケジュールを立てるため、回生制動が可能なときにバッテリが満充電であるという事態を極力避けることができる。

特開２００９−２２０６９号公報 特開平８−３２２１０７号公報

上記特許文献１の技術によると、回生による電力を熱電素子により発電機の冷却に用いることができる。しかし、この発電機を冷却してエネルギを消費する方法では、寒冷時に発電機を最適な温度で制御できないなど、環境に左右されることが懸念される。また、カーナビゲーション装置からの情報に基づき走行スケジュールを立てることにより、登坂路あるいは降坂路が連続しても、バッテリの過放電、過充電を防止する技術でも、道路状況の影響を受け限度がある。例えば、非常に長い降坂路が続く場合は、回生制動を長時間使用するため、バッテリが満充電になってしまう。

本発明は、回生エネルギ（バッテリ電力）を、より確実に消費させる手段をもつことが可能となり、満充電に伴う回生制動による制動力不足をいかなる環境や道路状況においても回避できる電気自動車の回生制動制御装置を提供することを目的とする。

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、本発明の一つでは、電気自動車において、バッテリ（５）の電力で車輪（６Ｔ）を駆動する電動発電機（６）と、車輪の回転エネルギで電動発電機（６）に発電させ、回生制動を行なわせるインバータと、を有する。また電気自動車の回生制動制御装置は、熱交換器（１０ｃ）を含み、冷媒をバッテリ（５）の電力で圧縮し熱交換器（１０ｃ）で温熱を発生させるとともに、熱交換器で冷媒を蒸発させて冷熱を発生させる冷凍サイクル装置（１０）を有する。また、回生制動制御装置は、熱交換器（１０ｃ）によって加熱又は冷却され、バッテリ（５）の温度調整を行う媒体が流れる加熱サイクル装置（１１）を有する。更に、回生制動制御装置は、冷凍サイクル装置（１０）と、加熱サイクル装置（１１）と、インバータ（６ｖ）とを制御する制御装置（２）を備える。また、バッテリ（５）を流れる媒体の温度が熱交換器（１０ｃ）によって調整され、媒体の温度を計測する温度センサ（ＴＨ）にてバッテリ（５）の温度を制御装置（２）が検出して媒体の温度が制御される。

そして制御装置（２）は、バッテリ（５）が電動発電機（６）の回生電力を充電できない満充電状態にある場合に、冷凍サイクル装置（１０）および加熱サイクル装置（１１）を動作させて媒体を加熱又は冷却し、バッテリ（５）の温度を適正に調整しつつバッテリ（５）の電力を強制的に消費させる電力消費制御手段を有する。

この発明によれば、制御装置（２）は、バッテリ（５）が回生電力を充電できない満充電状態にある場合に、冷凍サイクル装置（１０）又は加熱サイクル装置（１１）でバッテリ（５）の電力をあらかじめ定めた所定のパターンによって強制的に消費させる。従って、環境又は走行状態によらず、回生制動力確保のための電力消費を的確に行うことができ、必要な回生制動が利用できなくなる可能性が低下する。

なお、特許請求の範囲及び上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。

本発明の第１実施形態における電気自動車の回生制動制御装置におけるブロック構成図である。 上記実施形態の制御装置における基本制御のフローチャートである。 上記実施形態の制御装置における電力消費の制御フローチャートである。 上記図３の実施形態における制御の一例を説明するグラフである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部を説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。

各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１ないし図４を用いて詳細に説明する。図１は、本案を実施するための電気自動車の回生制動制御装置（システム）の構成を示す。
まず、この実施形態の概要について先に説明する。この電気自動車は、内燃機関から成るエンジンを装備していない。冷却機１は、車室内を空調する装置を兼ねてもよいが、この実施形態では専用の冷凍サイクル装置１０を形成している。

この実施形態は、バッテリ５を温調のために加熱する加熱サイクル装置１１を動作させ、バッテリ５を最適温度に保つように制御して、電力を消費することをポイントとする。
そして、バッテリ５の出力を得るために、バッテリ５を加熱する加熱装置（電気ヒータ）を備える。バッテリ５が満充電時には、回生制動により得られる電力を用いて、バッテリを加熱する加熱サイクル装置１１と、この加熱サイクル装置１１の媒体を加熱するための加熱サイクル装置１１とを積極的に動作させ、エネルギ消費モードにする。このことにより、バッテリ５の電力を消費させるものである。

例えば、バッテリ５が満充電でない状態では、システムは、バッテリ５を最適な温度に保つ。そのため、加熱サイクル装置１１を必要最低限（例えば、２ｋＷ）で動作させる。一方バッテリ５が満充電時には、システムは、バッテリ５の最適温度範囲を保ちつつ加熱サイクル装置１１と冷凍サイクル装置１０とを動作させる。

このように制御することにより、いかなる環境及び道路状況においても、回生エネルギ（バッテリ電力）を消費させる手段をもつことが可能となり、満充電に伴う回生制動力不足を回避でき、ユーザの利便性を損なう可能性を減らすことができる。なお、回生制動力不足は、ユーザの意図しない加速を誘発したり、機械的にブレーキを掛ける手間が増えたりクルーズコントロールが解除されたりという利便性を損なう可能性がある。

また、必要な制動力を得るために必要とする消費電力が確保できない場合には、ユーザにクルーズ制御が解除される可能性について表示器もしくはブザー等により通知する。これによりクルーズ制御中の加速がわかり追突に注意できる。

クルーズコントロールでは、坂道で制動力が得られないと加速してしまい、クルーズコントロール不能となる。この制御の破綻を防止できる。

機械的に強制的な電動ブレーキをかけるとブレーキシューの磨耗にもなる。よって回生制動による制動力不足を極力回避でき、ユーザの利便性を損なう可能性を減らすことができるメリットは大きい。

図１の冷凍サイクル装置１０は、エアコンサイクルである。冷却機１は、制御装置２からの駆動指示に基づき内部の電動圧縮機１ｃの回転数を制御し、冷媒を圧縮（高温及び高圧）して冷凍サイクル内を循環させる。
この電気自動車は、内燃機関から成る高温のエンジン温調流体を生じるエンジンは搭載されていない。つまり電気自動車はハイブリッド自動車でも良いが、高温のエンジン温調流体の温度は利用できない。

図１において、制御装置２は、冷却機１を制御する。この冷却機１で得られた冷熱を空調用に使用してもよいし専用サイクルとしてもよい。制御装置２には、電気自動車内の各種センサ又はスイッチから、車両情報３が入力されている。この情報には、アクセルペダルの踏み込み量の情報、クルーズ制御スイッチの操作状況、ブレーキペダルの踏み込み量、現在車速、定速走行の目標値、シフトレバーの操作位置、外気温等の車両情報３がある。

バッテリ５で電動発電機６が回転して車輪６Ｔを駆動する。図１では電動発電機（ＭＧ）をインバータと記載しているがインバータ６ｖは電動発電機６に一体化されており、バッテリ５の直流を任意の電圧及び周波数の三相交流に変換する。

電動発電機６の界磁巻線に供給される三相交流の位相回転速度（周波数）は、制御装置（制御装置）２によりリアルタイムに制御される。例えば、この位相回転速度が現在の回転速度つまり車輪６Ｔにより駆動される電動発電機６の回転速度より大きいときには、電動発電機６は電動機となる。このときバッテリ５の電気エネルギが電動発電機６に供給され、電動発電機６によって車輪６Ｔを駆動する。

また、この位相回転速度が、車輪６Ｔにより駆動される電動発電機６の回転速度より小さいときには、この電動発電機６は発電機となり回生電力を発生し回生制動がかかる。このときには、車輪６Ｔにより駆動される電動発電機６に与えられる機械エネルギにより電気エネルギが発生し、当該電気エネルギは、インバータ６ｖにより直流に変換されてバッテリ５を充電することになる。

バッテリ５が非満充電状態のとき（通常時と称する）は、制御装置２は、冷凍サイクル装置（エアコンサイクル）１０による加熱サイクル装置１１の加熱をコントロールしている。冷凍サイクル装置１０は、冷却機１内の電動圧縮機１ｃにより冷媒を圧縮し、この圧縮された冷媒を、コンデンサを兼ねる熱交換器１０ｃで放熱し、温熱を発生する周知のものである。

つまり冷凍サイクル装置１０は、熱交換器１０ｃを介して加熱サイクル装置１１内の媒体となる温調流体の加熱を行うことができる。そして電動圧縮機１ｃにより、バッテリ５の電力を消費することができる。

従って、バッテリ５が満充電状態であり、回生制動が使用できないときは、冷凍サイクル装置１０でバッテリ５の電気エネルギを消費する。つまり熱交換器１０ｃを介して加熱サイクル装置１１内の温調流体を加熱する。この温調流体が流れる加熱サイクル装置１１には熱交換器１０ｃと温度センサＴＨとバッテリ５と、温調流体の温度が低いときに加熱する電気ヒータからなる加熱機１１ｈと、ポンプ１１ｐとを有する。

加熱機１１ｈは、制御装置２からの駆動指示に基づき温調流体を温めて電気エネルギを消費するヒータである。ポンプ１１ｐは、制御装置２からの駆動指示に基づき温調流体を循環させる電動ウォータポンプである。

バッテリ５の放電によって、電動発電機６内のインバータ６ｖが電動発電機６に三相交流を発生させ、電動発電機６、ひいては、車両の車輪６Ｔを駆動する。また坂道等においては、車輪６Ｔの回転エネルギにより電動発電機６を回転させ、電動発電機６を発電機として作動させて回生電力を発生させバッテリ５を充電する。この充電は、バッテリ５が満充電の時には行えない。

図２は、上記システムにおける制御装置２の基本的なフローチャートであり、駆動力算出、駆動信号出力のメインフローを示す。

制御がスタートとすると、ステップＳ２０１において、アクセル要求動力の算出を行う。これはアクセルペダルの踏み込み量の関数としてマップを用いて演算される。次に、ステップＳ２０２においてクルーズ制御実行条件が成立しているか否かの判定を行う。クルーズコントロールスイッチが操作され、定速で走行できる条件がそろっているときにＹＥＳと判定されクルーズ制御に入る。クルーズ制御つまり定速走行制御は周知である。このクルーズ制御中においては、ステップＳ２０３において、クルーズ制御の目標値となる所定の車速を維持するために、現在の車速と所定車速の偏差を求め、この偏差の関数と制御マップとから電動発電機６が出力するクルーズ要求駆動力Ｐｃの算出を行う。
ユーザが、どれだけアクセルを踏んでいるのかに基づいて、車としてどれだけのパワー（Ｎ／ｍ）を出すかの算出をステップＳ２０１で行う。ここで要求駆動力の算出とは、車としてどのくらいのパワーを必要とするかの算出である。これに対して、クルーズ制御に入っているならば、クルーズコントロールの目標車速に対してどれだけのパワーが必要かの算出をステップＳ２０３で行う。

つまり、ステップＳ２０３において、クルーズ要求駆動力Ｐｃの算出を行う。クルーズ要求駆動力Ｐｃはクルーズ制御中においては所定の車速を維持するために現在の車速と所定車速の偏差の関数として求められる。

次に、ステップＳ２０４において要求駆動力の調停を行う。これは、ステップＳ２０４において、アクセル要求駆動力Ｐａとクルーズ要求駆動力Ｐｃとを調停し、最終的なドライバ要求駆動力を算出する。ここで言う調停とは、二つの駆動力で今回どちらを採用するか決定することである。クルーズ制御選択中の場合はクルーズ要求駆動力Ｐｃを採用し、そうでなければドライバの要求するアクセル要求駆動力Ｐａを採用する。

更に、ステップＳ２０５において、回生制動を実施できるか否かの判定を行う。ブレーキスイッチ作動（ブレーキを踏んでいる）と、クルーズ要求駆動力Ｐｃとから回生制動を実行するかどうかを判定する。ブレーキを踏んでいる場合は原則として回生制動を実施するが、登坂時等においてクルーズ要求駆動力Ｐｃが現在の駆動力に比べかけ離れて大きいときは回生制動を実施しない。

回生制動を実施する場合には、ブレーキのふみ込み量と車輪６Ｔの回転速度に応じて、回生実行トルクと回生電力とを算出する（ステップＳ２０６）。なお、この場合の算出した回生実行トルクと回生電力からのインバータへのトルク指令値の算出は、単位変換を実施する。なお、回生電力の単位は（Ｗ）ワットである。実行トルクτは、そのときの回転速度ωと回生電力Ｐの関数となる（Ｐ＝τω）。

バッテリ５が満充電でなく電動発電機６を発電機として回生電力を取り出すことが可能であると判定されると、ステップＳ２０６において、回生実行トルクの指令値を算出し、回生電力の算出を行う。これは現在の車速、定速走行の目標値との偏差、坂道等の情報、バッテリ５の残電力等を関数としてマップで演算する。回生実行トルクの指令値は、どの程度の回生制動を掛けるかを決めるものである。

次にステップＳ２０７において、回生実行トルクの指令値と、算出された回生電力の算出値とに応じて、インバータ６ｖへの指令値を算出する。インバータ６ｖでは、この指令値に基づいて車輪６Ｔ側から駆動されている電動発電機６の発電電力を調整する。

なお、回生でどれだけの制動力を得られるかの計算は、電池の入力制限値（単位：Ｗ）に基づき算出される。また、今の車輪の回転数、バッテリのＳＯＣ、バッテリ５への最大入力電力（電池温度の関数）及び、回生動力の上限に基づいてマップで求めることができる。次に、算出した駆動力から、インバータ５ｖへの指令値（実行トルク）を算出する（ステップＳ２０７）。

次に、ステップＳ２０８で、図１の加熱サイクル装置１１の加熱機１１ｈ、ポンプ１１ｐへの指令値を算出する。これはバッテリ５内を流れる温調流体の温度を最適温度にするべく、冷却機１内の電動圧縮機１ｃ、加熱機１１ｈ、ポンプ１１ｐへの制御値が算出される。このためには、バッテリ５の温度、現在の温調流体の温度、理想的なバッテリ５の温度範囲と現在のバッテリ５の温度との偏差等によってマップで求められる。

最後に、ステップＳ２０９において、演算された各制御値が制御機器の駆動信号として出力される。
このようにして、電動発電機６の回生動力がクルーズ制御中において制御され、バッテリ５内を流れる温調流体の温度が適正化される。

次に、図３に基づいて、回生制動の実施に伴う図１の加熱サイクル装置１１の制御について説明する。図３において、制御がスタートするとステップＳ３０１において、バッテリ５の情報を取得する。具体的にはバッテリ５の温度、電圧、及びバッテリのＳＯＣの値を取得する。

バッテリのＳＯＣはState Of Chargeつまり、バッテリ残量の略で、充電率と呼ばれている。要は、現在の容量を、満充電を１００％とした場合のパーセンテージである。半分残っていれば５０％である。バッテリ５が満充電ではなく回生電力を投入できるかの判断をステップＳ３０２にて行う。回生電力でバッテリ５の充電が実施可能と判断されると、ステップＳ３０３に進む。このステップＳ３０３において、回生制動で得られる発電電力（回生電力）と、バッテリ５の温度と、バッテリ５のＳＯＣとを基に、冷却機１内の電動圧縮機１ｃ、加熱機１１ｈ、ポンプ１１ｐへの指令値を算出する。また、回生制動を実施しないときは、電力消費制御手段となるステップＳ３０５において、バッテリ５の温度を基に、冷却機１内の電動圧縮機１ｃ、加熱機１１ｈ、ポンプ１１ｐへの指令値を算出する。

図４は、上記冷却機１内の電動圧縮機１ｃ、加熱機１１ｈ、ポンプ１１ｐへの指令値の算出例である。この図４のグラフは、バッテリ５のバッテリ温度の最適温度を３５℃、現在温度が３０℃のときの制御マップの一例である。最適温度を３５℃、現在温度が３０℃であるから、５℃の温調流体の昇温が好ましい。

図４の横軸には、バッテリ残量となるバッテリのＳＯＣをとり、縦軸には、消費電力をとっている。バッテリ５が満充電でないときは、通常モードが実施される。この通常モードの場合は、回生制動電力でバッテリ５の充電と、バッテリ５の温度制御つまり加熱サイクル装置１１の温調流体の温度管理を行う。５℃の昇温が必要であるから、図１の加熱サイクル装置１１の温調流体温度を昇温されるために、冷却機１内の電動圧縮機１ｃの制御が必要となる。また、電気ヒータから構成された加熱機１１ｈへ電力を投入して加熱機１１ｈで加熱サイクル装置１１内の温調流体の温度を昇温させる必要がある。

バッテリ５が満充電状態で、回生電力をバッテリ５に充電できない場合には、図４のように、加熱機へ１１ｈの指令値及び冷却機１内の電動圧縮機１ｃの指令値を強制的にあらかじめ定めた所定のパターンで上昇させる。そして、加熱機１１ｈと冷却機１内の電動圧縮機１ｃとで電力が消費されるように制御する。これにより、回生電力を消費させる。この結果、電動発電機６は回生制動を行うことができる。また、ブレーキの摩擦シューをすり減らす機械的ブレーキを運転者が行わなくても、回生制動で制動力が発生する。更に、バッテリ５の充電で電力消費でき、電力を加熱機１１ｈと冷却機１とで電力消費させることができる。クルーズ制御中においては、機械的ブレーキを運転者が行わなくてもよい。そのため、クルーズ制御が自動解除されることもない。以上のように、図４は、冷却機１、加熱機１１ｈ等への指令値マップの一例を示す。

図４はバッテリを暖めなければならない場合を示す。冷却機１への指令値を所定時間ある角度で立ち上げ、後にフラットにする。加熱器１０ｈへの指令値を所定時間ある角度で立ち上げる。これらのマップは、車種毎に予め適合試験を行って設定する。これによって最適な電力を消費させる。

図３において、ステップＳ３０２で回生制動を実施しないときは、現時点のバッテリ５のバッテリ温度を基に冷却機１、加熱機１１ｈ、ポンプ１１ｐへの指令値を算出する。これは例えば、最適温度を３５℃、現在温度が３０℃であるから、５℃の昇温が行われるようマップで各制御値を算出する。マップは、あらあらかじめ実験で求めたその車両のマップを使用する。

回生制動を実施するときは、回生電力によるバッテリ５の充電を加熱サイクル装置１１の温調流体の加熱よりも優先する。このようにして、回生電力の一部は、バッテリ５の温度調整に使用される。バッテリ５の最適温度は多くの場合、約３５℃であるため、温調流体温度を加熱することが多い。しかし、冷媒が蒸発する蒸発器から構成された熱交換器１０ｃを構成し、蒸発器によって発生した冷熱を、バッテリ５内に流れる温調流体に与えて、温調流体を冷却することも可能である。
（第１実施形態の作用効果）
上記実施形態においては、電気自動車の回生制動制御装置は、車両情報であるアクセルペダル、クルーズスイッチ、ブレーキスイッチ、車速、シフト入力を直接の入力としている。シフト入力は、回生電力の算出に用いる。また制御装置は、バッテリ５の情報である電圧値、バッテリ温度、温調流体温度、電流値を直接の入力としている。また、制御装置は、クルーズスイッチと走行状態とに応じて、運転モードを判断し、各装置に対して駆動信号を出力している。

また、電流値からバッテリ５の充電状態を把握し、充電量を制御してもよい。熱交換器１０ｃは、放熱器と成るコンデンサを有するが、冷媒を断熱膨張させる膨張弁を備え、冷媒を気化させることで熱交換を実施する蒸発器を有していてもよい。これによれば、加熱サイクル装置１１の温調流体を冷やすことも可能である。加熱サイクル装置１１の温調流体は、バッテリ５の温度調整を行う冷却水である。

熱交換器１０ｃは、通常、冷媒の温度で加熱サイクル装置１１の温調流体を加熱する上記水冷媒熱交換器を成す放熱器で構成される。また熱交換器１０ｃの上流側と下流側との温調流体温度は、サーミスタから成る温度センサＴＨで計測され制御装置２に報告される。これにより熱交換器１０ｃによる昇温の程度を制御できる。

バッテリ５は、筐体内に複数の単位バッテリを直列及び並列に接続した高圧バッテリである。バッテリ５は、筐体内部にバッテリ温度を測定するための温度センサ電圧センサを備える。バッテリ５は、電動発電機６、冷凍サイクル装置１０又は加熱サイクル装置１１以外の他の電気負荷装置２０（ヘッドライト等）などの電気負荷に電源を供給する。

電流センサ１５は、バッテリ５の充電量、放電量を測定するための電流値を計測する。ＤＣ／ＤＣとあるのは、ＤＣＤＣコンバータ１６を意味し、各電気負荷に対して適切な電源電圧の電源を供給する。

電動発電機６に流れる電流は、電流センサ１５で計測され、制御装置２に報告される。制御装置２では電流値により、回生制動時の回生電力、回生制御動力等を把握する。

制御装置２からの駆動指示に基づき、インバータ６ｖは、車両の走行出力をコントロールする。つまり、減速時には、電動発電機６で回生電力を発生させ、バッテリ５を充電する。

表示器１７は、制御装置２からの指令で運転者に警告を発生するものであり、メータ内に設けられた例えば液晶表示装置から構成される。
クルーズ制御中において、回生制動が不可能になって、クレーズ制御が破綻する可能性、つまり、回生制動力だけでは必要とされる制動力が得られない可能性を事前に運転者に図３のステップＳ３０４において表示器１７を用いて報知する。表示器１７は、音声又はブザーを併用して報知することもでき、クルーズ制御の解除の可能性を事前に報知する。これによって運転者が知らない間にクルーズ制御が解除されて、前方車両と意図せず接近するなどの不具合を回避する。

図２のステップＳ２０１では、現在車速と目標車速の両方を持っているので、現在車速と目標車速との偏差がわかる。よって偏差を解消するに要する電動発電機６のパワーがわかる。制御装置２は、アクセルペダルのふみ込み量をあらわす入力を受け、ドライバの要求による駆動力を算出し、ドライバのアクセル要求駆動力Ｐａを取得する。またドライバのクルーズスイッチ操作を受け、クルーズ実行条件から実行許可を判定（ステップＳ２０２）し、実行可能状態であれば、現在車速と設定車速からクルーズ要求駆動力Ｐｃを算出する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０４では、アクセル要求駆動力Ｐａとクルーズ要求駆動力Ｐｃとを調停し、最終的なドライバ要求駆動力を算出する。

なお、アクセル踏み込み量は、アクセルを踏んだ力の関数であり、これはトータルで必要な制動力をあらわす。このトータルで必要な制動力のうち回生制動でどれだけでまかなうか計算する。この計算は、バッテリのＳＯＣ、車速と目標車速との偏差、アクセル踏み込量、バッテリの温度と理想温度との偏差等を関数としてマップで演算する。そして算出した駆動力から、インバータへの指令値（実行トルク）をステップＳ２０６で算出する。

制御装置２は、電圧値、電流値、バッテリ温度、温調流体温度を含むバッテリ情報を取得し、かつ、バッテリ残量と成るバッテリのＳＯＣを算出する。

ステップＳ３０２において、回生制動を実施する場合には、回生電力と現在のバッテリ温度、バッテリ残量ＳＯＣとから図４に一例を示したマップに従い、各指令値を算出（ステップＳ３０３）する。

また熱交換器の入り口と出口に設置されている温度センサＴＨの入力値を用いて、バッテリの温度を検出してバッテリの温度が最適になるように、精度よく上記指令値を算出することも可能である。必要な制動力を得るために要する消費電力が得られない場合には、クルーズ制御が解除される可能性がある旨をドライバへ表示器１７で通知する（ステップＳ３０４）。
この通知（クルーズキャンセル予告）の条件は、クルーズ中であることと、満充電であることと、回生電力で充分な制動力が得られないつまり、回生電力が小さいつまり加速することを知らせる。

回生制動を実施しない場合には、バッテリ温度に従い各指令値を算出する（ステップＳ３０５）。適温になっている場合には電動圧縮機１ｃ等を停止させることにより、電力消費を抑える。

バッテリ温度、バッテリ残量をパラメータとし、冷却機１、加熱サイクル装置１１（加熱機１１ｈ）に対する指令値を求める。バッテリ残量が満充電のＳＯＣ以上では通常モードからエネルギ消費モードに切り替わり、各装置への出力が大となる。バッテリ電力を無駄に使用せず、最適温を維持できるように適合されたマップとなっている。

上記実施形態においては、電気自動車の回生制動制御装置において、バッテリ５の電力で車輪６Ｔを駆動する電動発電機６と、車輪６Ｔの回転エネルギで電動発電機６にて発電し回生制動を行うインバータとを有する。また電気自動車の回生制動制御装置は、冷媒をバッテリの電力で圧縮し熱交換器１０ｃを加熱させる冷凍サイクル装置１０と、熱交換器１０ｃによって加熱され、バッテリを加熱する媒体が流れる加熱サイクル装置１１とを有する。更に電気自動車の回生制動制御装置は、冷凍サイクル装置１０と、加熱サイクル装置１１と、インバータ６ｖとを制御する制御装置２とを備える。

そして制御装置２は、バッテリ５が電動発電機６の回生電力を充電できない満充電状態にある場合に、冷凍サイクル装置１０および加熱サイクル装置１１でバッテリ５の電力を強制的に消費させる。このため、図３の電力消費制御手段となるステップＳ３０３、ステップＳ３０５を有する。

これによれば、制御装置２は、バッテリ５が回生電力を充電できない満充電状態にある場合に、冷凍サイクル装置１０又は加熱サイクル装置１１でバッテリ５の電力を強制的に消費させる電力消費制御手段を有する。よって、環境及び走行状態によらず、回生制動力確保のための電力消費を的確に行うことができ、必要な回生制動が利用できなくなる可能性が低下する。

次に、電力消費制御手段となるステップＳ３０３、ステップＳ３０５は、回生制動による制動力を確保するために、バッテリ５の充電状態に応じて冷凍サイクル装置１０及び加熱サイクル装置１１の制御を通常モードとエネルギ消費モードに切替える。通常モードでは、回生電力を利用してバッテリ５の充電を優先しかつバッテリ温度を適正に管理する。エネルギ消費モードでは、冷凍サイクル装置１０及び加熱サイクル装置１１で、バッテリ５の電力を強制的にあらかじめ定めた所定のパターンにより消費させ、バッテリ５を回生制動が可能な状態にする。

これによれば、バッテリ５の充電状態に応じて冷凍サイクル装置１０及び加熱サイクル装置１１の制御を通常モードとエネルギ消費モードに切替える。よって、バッテリ５が満充電ではなく通常の回生制動ができるときには回生電力を利用してバッテリ５の充電を行いかつ、バッテリ５の温度を適正に管理する通常モードを実行できる。また、バッテリ５が満充電であり回生制動が不可能な場合は、エネルギ消費モードに切替えてバッテリ５の電力をあらかじめ定めた所定のパターンにより消費させ、回生制動が可能な状態にすることができる。

次に、制御装置２は、バッテリ５が回生電力を充電できない満充電状態の場合に、冷凍サイクル装置１０又は加熱サイクル装置以外の他の電気負荷装置２０（図１参照）で、バッテリ５の電力を強制的に消費させる。これによれば、バッテリ５が回生電力を充電できない場合に、冷凍サイクル装置１０又は加熱サイクル装置１１以外の他の電気負荷装置２０で、バッテリ５の電力を強制的に消費させるから、より確実に回生制動が可能な状態にすることができる。

また、冷凍サイクル装置１０は、バッテリ５によって圧縮された冷媒の熱を放熱する熱交換器１０ｃを備える。加熱サイクル装置１１はバッテリ５内を流れる媒体の温度を熱交換器１０ｃによって調整される。そして、媒体の温度を計測する温度センサにてバッテリ５の温度を制御装置２が制御する。これによれば、精度良くバッテリ５の温度を制御することによりバッテリ５の劣化、出力低下を防ぐことができる。

更に、制御装置２は、冷凍サイクル装置１０及び加熱サイクル装置１１及び他の電気負荷装置２０で、バッテリ５の電力を強制的に充分に消費させることができない場合は、ユーザに警報又は表示を行う。これによれば、冷凍サイクル装置１０及び加熱サイクル装置１１及び他の電気負荷装置２０で、バッテリ５の電力を強制的に充分に消費させることができない場合は、警報又は表示を行う。よって、回生制動が行われなくなる状態を車両のユーザに告知することができる。

次に電気自動車は、機械的ブレーキが運転車両者によって操作された場合に定速走行制御を解除するクルーズ制御装置を備える。

これによれば、機械的ブレーキが運転車両者によって操作された場合に定速走行制御を解除するクルーズ制御装置を備えるから、極力回生制動が可能な状態にできることで、クルーズ制御の自動解除を極力回避することができる。

（他の実施形態）
上記の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

バッテリが満充電されており、回生電力をバッテリが吸収できないときに冷凍サイクル装置１０および加熱サイクル装置１１以外の他の電気負荷装置２０である例えばヘッドライトや特許文献１と同様の熱電変換素子に電力消費させてもよい。これにより、更なる電力消費を確保できる。ヘッドライトは、ユーザにとって違和感を与えないときに点灯される。また、必要な回生制動力を得られない場合には、制御装置２から他の電気負荷装置２０の中の電動ブレーキ制御装置に摩擦ブレーキを実施させる制御信号を出すようにしてもよい。これによれば、回生制動が不可能な場合に必要な、制動力を自動確保することができる。

バッテリ５の寿命に応じ、満充電判定のためＳＯＣの値を可変とすることにより、バッテリ５が劣化した場合でも適切に満充電かどうかの判定が可能となる。

５ バッテリ
６Ｔ 車輪
６ 電動発電機
６ｖ インバータ
１０ｃ 熱交換器
１０ 冷凍サイクル装置
１１ 加熱サイクル装置
２ 制御装置
ステップＳ３０３、ステップＳ３０５ 電力消費制御手段

Claims (7)

1. バッテリ（５）の電力で車輪（６Ｔ）を駆動する電動発電機（６）と、
   前記電動発電機（６）を駆動し、前記車輪（６Ｔ）の回転エネルギで前記電動発電機（６）に発電させ、回生制動を行なわせるインバータ（６ｖ）と、
   熱交換器（１０ｃ）を含み、冷媒を前記バッテリ（５）の電力で圧縮し前記熱交換器で温熱を発生させるとともに、前記熱交換器で前記冷媒を蒸発させて冷熱を発生させる冷凍サイクル装置（１０）と、
   前記熱交換器（１０ｃ）によって加熱又は冷却され、前記バッテリ（５）の温度調整を行う媒体が流れる加熱サイクル装置（１１）と、
   前記冷凍サイクル装置（１０）と、前記加熱サイクル装置（１１）と、前記インバータ（６ｖ）とを制御する制御装置（２）と、を備え、
   前記バッテリ（５）を流れる前記媒体の温度が前記熱交換器（１０ｃ）によって調整され、前記媒体の温度を計測する温度センサ（ＴＨ）にて前記バッテリ（５）の温度を前記制御装置（２）が検出して前記媒体の温度が制御され、
   前記制御装置（２）は、前記バッテリ（５）が、前記電動発電機（６）の回生電力を充電できない満充電状態にある場合に、前記冷凍サイクル装置（１０）および前記加熱サイクル装置（１１）を動作させて前記媒体を加熱又は冷却し、前記バッテリ（５）の温度を適正に調整しつつ前記バッテリ（５）の電力を強制的に消費させる電力消費制御手段（ステップＳ３０３、ステップＳ３０５）を有することを特徴とする電気自動車の回生制動制御装置。
2. 前記電力消費制御手段（ステップＳ３０３、ステップＳ３０５）は、回生制動による制動力を確保するために、前記バッテリ（５）の充電状態に応じて前記冷凍サイクル装置（１０）及び前記加熱サイクル装置（１１）の制御を通常モードとエネルギ消費モードに切替え、前記通常モードでは、回生電力を利用して前記バッテリ（５）の充電を行いながら前記バッテリ（５）の温度を適正に調整し、前記エネルギ消費モードでは、前記冷凍サイクル装置（１０）及び前記加熱サイクル装置（１１）で、前記バッテリ（５）の電力を強制的にあらかじめ定めた所定のパターンで消費させ、前記バッテリ（５）を回生制動が可能な非満充電状態にすることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の回生制動制御装置。
3. 前記制御装置（２）は、前記バッテリ（５）が回生電力を充電できない満充電状態の場合に、前記冷凍サイクル装置（１０）又は前記加熱サイクル装置（１１）以外の他の電気負荷装置（２０）により、前記バッテリ（５）の電力を強制的にあらかじめ定めた所定のパターンで消費させることを特徴とする請求項１または２に記載の電気自動車の回生制動制御装置。
4. 前記制御装置（２）は、前記冷凍サイクル装置（１０）及び前記加熱サイクル装置（１１）において、前記バッテリ（５）の電力を強制的に充分に消費させることができない場合は、ユーザに警報又は表示を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電気自動車の回生制動制御装置。
5. 更に、機械的ブレーキが運転者によって操作された場合に、定速走行制御を解除するクルーズ制御装置を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電気自動車の回生制動制御装置。
6. 前記制御装置（２）は、必要な回生制動力を得られない場合には、前記他の電気負荷装置（２０）の中の電動ブレーキ制御装置により摩擦ブレーキを掛ける指示を出すことを特徴とする請求項３に記載の電気自動車の回生制動制御装置。
7. 内燃機関から成るエンジンを装備していない電気自動車に搭載されてなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電気自動車の回生制動制御装置。

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