JP6091462B2 - 電動車両の充電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置から供給される電力により駆動される電動機の動力を用いて走行し、電動機による回生制動により制動力を付与するとともに、蓄電装置が所定の状態となっていて回生制動が禁止されている場合に摩擦制動力を付与する、電動車両の充電制御装置に関する。

走行動力として電動機を用いる電動車両が知られている。例えば、特許文献１において、電動車両のバッテリが満充電の場合に回生制動が制限されることから、回生制動から摩擦制動に切り替え、違和感のない制動力を得ることのできる電動車両の制動装置が提案されている。

特開平１０−２７１６０５号公報

ところで、例えば、図４（ａ）に示すように、坂の上に位置する自宅等の駐車場で電動車両を毎日満充電にすると、坂道を下る場合にすぐに減速Ｇ抜けが発生する。このため、摩擦制動により減速Ｇ抜けを回避した場合、ブレーキパッドの温度が上昇して減速力が低下し、また、ブレーキパッドの摩耗量が多くなってブレーキ耐久性が低下するという課題があった。また、ＳＯＣ（State Of Charge：残容量）に単純に充電マージンを設定することも考えられるが、この場合、航続距離が短くなるという課題があった。

本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、ブレーキパッドの摩耗量を抑制してブレーキ耐久性の低下を防ぐ電動車両の充電制御装置を提供することを第１の目的とする。また航続距離が短くなることを防止した電動車両の充電制御装置を提供することを第２の目的とする。

請求項１に係る発明は、蓄電装置から供給される電力により駆動される電動機の動力を用いて走行し、前記電動機による回生制動により制動力を付与するとともに、前記蓄電装置が所定の状態となっていて前記回生制動が禁止されている場合に摩擦制動力を付与する電動車両の充電制御装置であって、前記電動車両が走行する降坂路の距離情報を取得する取得手段と、前記蓄電装置への充電量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記取得手段で取得した前記降坂路の距離に応じて前記充電量を抑制することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の電動車両の充電制御装置において、前記取得手段は、前記降坂路の距離情報を地図情報から取得することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１記載の電動車両の充電制御装置において、前記制御手段は、前記取得手段が取得した前記降坂路が複数ある場合は、前記降坂路の距離が最も短い距離に応じて前記充電量を抑制することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３記載の電動車両の充電制御装置において、前記制御手段は、前記電動車両が前記最も短い距離の降坂路でない降坂路を走行する場合は前記回生制動による充電量を抑制する制御を行うことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４記載の電動車両の充電制御装置において、前記制御手段は、シフトポジションＢレンジで走行する場合、シフトポジションＤレンジの回生制動量に徐々に近づける制御を行い、前記シフトポジションＤレンジで走行する場合、前記回生制動量を徐々に０に近づける制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、ブレーキパッドの摩耗量を抑制してブレーキ耐久性の低下を防ぎ、かつ、航続距離が短くなることを防止した電動車両の充電制御装置を提供することができる。

本発明の実施の形態の構成を示すブロック図である。 図１の動作を示すフローチャートである。 充電量制御の一例をグラフで説明した図である。 自宅近傍の坂路を含む走行ルートを示した図である。

以下、本発明の実施の形態（以下、本実施形態という）を添付図に基づいて説明する。

（実施形態の構成）
図１は、本実施形態の電動車両の充電制御装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の電動車両１０は、蓄電装置２２から供給される電力により駆動される電動機１２の動力を用いて走行し、電動機１２による回生制動により制動力を付与するとともに、蓄電装置２２が所定の状態となっていて回生制動が禁止されている場合に摩擦制動力を付与する。このため、電動車両１０は、動力を発生する電動機１２を備え、電動機１２の回転軸は、トランスミッション１４等を介して車輪１６に接続されている。そして、車輪１６には制動力を付与する摩擦ブレーキ１８が係合している。

電動機１２には、３相の結線を介してインバータ２０（電力変換装置）が接続され、インバータ２０には、蓄電装置２２が接続されるとともに、インバータ２０を駆動制御して電動機１２を制御するモータＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）２４が接続される。

蓄電装置２２は、エネルギーストレージであり、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池、又はキャパシタ等を利用することができる。蓄電装置２２には、充放電電流を制御乃至制限する充放電回路６０が内蔵されている。蓄電装置２２には、充放電回路６０の充放電電流を制御するとともに、蓄電装置２２の充電状態であるＳＯＣ（State Of Charge：残容量）を検出する充電検出部２６１と、充電電流（回生量）を制御する充電量制御部２６２とを備えるバッテリＥＣＵ２６が接続されている。

充電量制御部２６２は、後述するナビＥＣＵ４２から電動車両１０が走行する降坂路の距離情報を取得すると、その降坂路の距離に応じて充電量を抑制する制御を行う。また、充電量制御部２６２は、降坂路が複数ある場合は、降坂路の距離が最も短い距離に応じて充電量を抑制する。また、充電量制御部２６２は、電動車両１０が最も短い距離の降坂路でない降坂路を走行する場合は回生制動による充電量を抑制する制御を行なう。

モータＥＣＵ２４は、満充電状態判定部２４１と、制動量制御部２４２とを含む。満充電状態判定部２４１は、降坂路走行中に蓄電装置２２の充電状態ＳＯＣが満充電状態であるか否かを検出して移動量制御部２４２を制御する。移動量制御部２４２は、Ｂレンジで走行する場合、Ｄレンジの回生制動量に徐々に近づける制御を行い、Ｄレンジで走行する場合、回生制動量を徐々に０に近づける制御を行う。

モータＥＣＵ２４には、アクセルペダル２８の操作量が操作量センサ３０により検出されたアクセル開度θと、ブレーキペダル３２の操作量が操作量センサ３４により検出されたブレーキ操作量Ｂと、シフトレバー３６の操作位置がシフト位置センサ３８により検出された駐車位置Ｐ（Ｐ位置）、後退位置Ｒ（Ｒ位置）、又は漸進位置Ｄ（Ｄ位置）の各シフト位置と、車速センサ４０により検出された車速Ｖｓと、電動機１２を構成するレゾルバ等の回転数センサで検出されたモータ回転数Ｎｍ、及びモータ回転方向（前進方向、停止、後退方向）Ｍｄ等がそれぞれ供給されている。

モータＥＣＵ２４には、ナビゲーションＥＣＵ（以下、単に、ナビＥＣＵ４２という）も接続され、ナビＥＣＵ４２から、自車両における地図上の位置、高度等の情報が供給され、坂路（登坂路／降坂路）走行の有無やその距離情報等が算出される。

モータＥＣＵ２４には、さらにブレーキＥＣＵ５０が接続される。ブレーキＥＣＵ５０には、ブレーキペダル３２の操作量センサ３４からブレーキ操作量Ｂが供給され、液圧モジュレータ５２を介して車輪１６に対し摩擦制動力を付与する。

一方、モータＥＣＵ２４は、電動機１２の回生電力を、インバータ２０を通じて蓄電装置２２に回収させることで、車輪１６に対して電動機１２の回生制動により制動させる制動力を付与する。モータＥＣＵ２４とブレーキＥＣＵ５０とバッテリＥＣＵ２６は、回生制動による制動力と摩擦制動による制動力との協調制御を行う。

なお、バッテリＥＣＵ２６、モータＥＣＵ２４及びブレーキＥＣＵ５０は、ＣＡＮ（Control Area Network：車載ＬＡＮ）等の通信ネットワークに係る図示しない通信線を通じて相互にデータを利用する等、通信可能に接続されている。

したがって、ナビＥＣＵ４２は、「前記電動車両が走行する降坂路の距離情報を取得する取得手段」として機能し、バッテリＥＣＵ２６（充電量制御部２６２）とモータＥＣＵ２４（制動量制御部２４２）とが協働して動作することにより、「蓄電装置２２への充電量を制御する制御手段」として機能する。例えば、ナビゲーションＥＣＵ４２が取得した降坂路が複数ある場合は、降坂路の距離が最も短い距離に応じて充電量を抑制し、最も短い距離の降坂路でない降坂路を走行する場合は回生制動による充電量を抑制する制御を行う。

また、モータＥＣＵ２４（制動量制御部２４２）は、「Ｂレンジで走行する場合、Ｄレンジの回生制動量に徐々に近づける制御を行い、Ｄレンジで走行する場合、回生制動量を徐々に０に近づける制御を行う」制御手段としても機能する。

（実施形態の動作）
以下、図２のフローチャートを参照して本実施形態に係る電動車両の充電制御装置の動作について詳細に説明する。

ここでも図４（ｂ）に示すように、坂の上に位置する自宅等の駐車場で電動車両１０を毎日満充電にして、坂道を下る場合を想定する。まず、バッテリＥＣＵ２６の充電検出部２６１で充電開始が検出されると（ステップＳ１０１“ＹＥＳ”）、充電量制御部２６２は、モータＥＣＵ２４経由でナビゲーションＥＣＵ４２から、内蔵の地図情報を参照した現在地の高度と走行ルート情報を取得して最適なＳＯＣを計算する（ステップＳ１０２）。ここでは、ルートＢの坂の下で満充電になるように充電余裕を持たせる。

すなわち、充電量制御部２６２は、図４（ｂ）に示す降坂路を含む走行ルートの中で、回生による充電量が少ないルートＢ（走行距離が短い）を走行し、ルートＢを降りきった場所で満充電状態になるようＳＯＣ（例えは９５％）を計算する。そして、そのＳＯＣと計算値が等しくなるまで（ステップＳ１０４“ＹＥＳ”）、回生制動による充電を継続して充電量の制御を行ない（ステップＳ１０３）、その結果、坂道を降りきった時点で充電検出部２６１が満充電状態を検出することができるようにしている。

一方、ルートＢに比較して走行距離が長いルートＡを走行した場合、モータＥＣＵ２４の制動量制御部２４２は、道路勾配と距離とにより回生制動量を抑制し、同じく、坂道を降りきった時点で満充電状態判定部２４１が満充電状態を検出することができるように制御している。図３に、そのための具体的な制動量の抑制制御の仕方が示されている。

図３には、アクセルペダル及びプレーキペダルが踏み込まれていない場合の制動特性図であり、横軸に車速を、縦軸に車体Ｇをそれぞれ目盛った制動特性図が示されている。図３によれば、横軸より上の象限が力行側であり、下の象限が摩擦側である。図３に示すように、前進レンジのＤより減速度が高いＢのシフトポジションで走行する場合、制動量制御部２４２は、矢印ａに示すように、Ｄレンジの回生制動量に徐々に近づける制御を行なう、また、Ｄレンジで走行する場合、矢印ｂに示すように、回生制動量を徐々に０に近づけるような制御を行う。

このように、距離と勾配に応じて回生量を抑制することでブレーキの操作量を少なくでき、極端な減速Ｇ抜けと摩擦ブレーキの使用を回避している。

（実施形態の効果）
以上説明のように本実施形態に係る電動車両の充電制御装置によれば、取得した降坂路の距離に応じて充電量を抑制することにより、例えば、降坂路の距離情報を地図情報から取得し、降坂路が複数ある場合は、降坂路の距離が最も短い距離に応じて充電量を抑制することにより、極端なＧ抜けを回避できて違和感なく運転でき、摩擦制動の機会を極力減らすことができるためブレーキ耐久性の低下を回避することができる。

また、電動車両１０が最も短い距離の降坂路でない降坂路を走行する場合は回生制動による充電量を抑制する制御を行うことにより、通常通りの減速Ｇを回生制動により生成し、降坂路の途中で満充電になって摩擦ブレーキによる減速Ｇ抜けを回避してもブレーキ操作量を少なくできることからブレーキの摩耗量を抑えることができる。更に、回生制動量抑制のために、Ｂレンジで走行する場合、Ｄレンジの回生制動量に徐々に近づける制御を行い、Ｄレンジで走行する場合、回生制動量を徐々に０に近づける制御を行ない、距離と勾配により回生制動量を抑制することで、極端なＧ抜けを回避できて違和感なく運転でき、摩擦制動の機会を極力減らすことができるためブレーキ耐久性の低下を回避することができる。

なお、本実施形態に係る電動車両の充電制御装置によれば、モータＥＣＵ２４に制動量制御部２４２を実装し、バッテリＥＣＵ２６に充電量制御部２６２が実装された構成について説明したが、モータＥＣＵ２４，あるいはバッテリＥＣＵ２６のいずれか一方にそれらをともに実装し、あるいは、モータＥＣＵ２４とバッテリＥＣＵ２６を統合した新たなＥＣＵを設計し、その中に制動量制御部２４２と充電量制御部２６２とを実装してもよい。この場合、ＥＣＵ間の通信が不要になるため、通信トラフイックが低減され、その分だけ処理速度が向上する。なお、ナビＥＣＵ４２以外にも高度を検出できる大気圧センサなどから高度の情報を得てもよい。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１０…電動車両、１２電動機、２２…蓄電装置、２４…モータＥＣＵ、２６…バッテリＥＣＵ、４２…ナビゲーションＥＣＵ、２４１…満充電状態判定部、２４２…制動量制御部、２６１…充電検出部、２６２…充電量制御部

Claims (4)

1. 蓄電装置から供給される電力により駆動される電動機の動力を用いて走行し、前記電動機による回生制動により制動力を付与するとともに、前記蓄電装置が所定の状態となっていて前記回生制動が禁止されている場合に摩擦制動力を付与する電動車両の充電制御装置であって、
   前記電動車両が走行する降坂路の距離情報を取得する取得手段と、
   前記蓄電装置への充電量を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記取得手段で取得した前記降坂路の距離に応じて前記充電量を抑制する際に、前記取得手段が取得した前記降坂路が複数ある場合は、前記降坂路の距離が最も短い距離に応じて前記充電量を抑制する
   ことを特徴とする電動車両の充電制御装置。
2. 前記取得手段は、
   前記降坂路の距離情報を地図情報から取得することを特徴とする請求項１記載の電動車両の充電制御装置。
3. 前記制御手段は、
   前記電動車両が前記最も短い距離の降坂路でない降坂路を走行する場合、前記回生制動による充電量を抑制する制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の電動車両の充電制御装置。
4. 前記制御手段は、
   シフトポジションＢレンジで走行する場合、シフトポジションＤレンジの回生制動量に徐々に近づける制御を行い、前記シフトポジションＤレンジで走行する場合、前記回生制動量を徐々に０に近づける制御を行うことを特徴とする請求項３記載の電動車両の充電制御装置。

Images