JP6394111B2 - 車両制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、回生発電することが可能な車両を制御する車両制御装置の技術分野に関する。
ハイブリッド車両や電気自動車のように、回生発電することが可能な車両が知られている。回生発電するために、車両は、例えば、回転軸が車両の駆動軸に直接的に又は間接的に連結されている回転電機(例えば、モータジェネレータ又はオルタネータ)を備えている。この場合、車両の運動エネルギーが回転電機の回転軸の回転エネルギーに変換されるがゆえに、回転電機は、電力を生成しつつ、車両の運動エネルギーを相殺する回生制動力を車両に付与することができる。
回生発電する車両の一例は、特許文献1及び2に開示されている。特に、特許文献1には、車速が小さくなるほど回生制動力が小さくなる(つまり、回生発電によって生成される電力が小さくなる)と共に車速がある所定値まで小さくなると回生制動力がゼロになる(つまり、回生発電が停止する)車両が開示されている。
特開2011−056969号公報 特開2011−097666号公報
回生発電によって回転電機が生成する電力は、バッテリ(或いは、キャパシタ等の任意の蓄電装置)に入力される。その結果、回生発電によって回転電機が生成する電力によって、バッテリが充電される。従って、バッテリの充電量(つまり、バッテリに入力される電力量)を大きくするための方法の一つとして、回生発電によって回転電機が生成する電力量を大きくする方法があげられる。
回生発電によって回転電機が生成する電力量を大きくするためには、回生発電が停止する車速ができるだけ小さくなる(典型的には、ゼロになる)ことが好ましいとも考えられる。しかしながら、車速が相対的に又は極度に小さい場合には、回転電機が生成した電力がバッテリに入力されない(つまり、バッテリが充電されない)可能性がある。或いは、車速が相対的に又は極度に小さい場合には、回転電機が回生発電することで電力を生成しているにも関わらず、バッテリから電力が出力される(つまり、バッテリが放電する)可能性がある。
例えば、回生発電によって回転電機が生成する電力の全てがバッテリに入力されることは、現実的にはまれである。具体的には、回生発電によって回転電機が生成する電力の少なくとも一部は、回転電機自身に起因した損失となる可能性がある。更には、回転電機が回生発電するために回転電機とバッテリとの間に配置される各種電力機器(例えば、インバータやコンバータ等)が駆動する必要があることを考慮すれば、回生発電によって回転電機が生成する電力の少なくとも一部は、各種電力機器に起因した損失となる可能性がある。一方で、車速が相対的に又は極度に小さい場合には、回生発電によって回転電機が生成する電力もまた相対的に又は極度に小さくなる。このため、車速が相対的に又は極度に小さい場合にまで回転電機が回生発電すると、回生発電によって回転電機が生成する電力の全てが損失として消費されてしまったり、各種電力機器の駆動のためにバッテリから電力が出力されてしまったりする可能性がある。このような状況は、バッテリの利用効率の悪化に繋がるがゆえに好ましいとは言い難い。
他方で、回生発電が停止する車速が相対的に大きくなれば、回転電機が回生発電することで電力を生成しているにも関わらずバッテリから電力が出力される状況は生じにくくなる。しかしながら、車速が相対的に大きい状態で回生発電を停止する場合には、回転電機が回生発電することで生成している電力が相応に大きいにも関わらず回生発電を停止する可能性もある。その結果、回生発電時に回転電機からバッテリに入力される電力量が過度に(言い換えれば、必要以上に)小さくなってしまう可能性がある。
このように、車速に基づいて回生制動力を調整する(或いは、回生発電を停止する)従来技術は、回生発電時のバッテリからの電力の出力を抑制しながら、回生発電時に回転電機からバッテリに入力される電力量を相応に又は相対的に大きくすることが技術的に困難である。つまり、車速に基づいて回生制動力を調整する(或いは、回生発電を停止する)従来技術は、回生発電時のバッテリからの電力の出力の抑制及び回生発電時に回転電機からバッテリに入力される電力量の過度な減少の抑制の双方を両立することが技術的に困難である。
本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、バッテリ等を備える電源手段からの電力の出力を抑制しながら回生発電時に回転電機等の回生手段から電源手段に入力される電力量を相応に又は相対的に大きくすることが可能な車両制御装置を提供することを課題とする。
<1>
第1の車両制御装置は、回生発電することで回生制動力を付与しながら電力を生成する回生手段と、前記回生手段との間で電力をやり取り可能な電源手段と、油圧に起因した油圧制動力を付与する油圧手段とを備える車両を制御する車両制御装置であって、前記車両の制動に必要な要求制動力に対する前記回生制動力及び前記油圧制動力の割合を、前記電源手段に入力されている電力の大きさを示す入力電力値に基づいて調整するように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する制御手段を備える。
第1の車両制御装置によれば、回生手段と、電源手段と、油圧手段とを備える車両を制御することができる。回生手段は、回生発電することができる。つまり、回生手段は、電力を生成することができる。電源手段は、回生手段との間で電力をやり取りすることができる。従って、回生手段が生成した電力の少なくとも一部は、電源手段に入力される。この場合、電源手段は、例えば後述する蓄電手段を用いて、回生手段が生成した電力の少なくとも一部を蓄積(言い換えれば、蓄電)することが好ましい。加えて、回生手段は、回生発電するがゆえに、電力を生成する際に回生制動力を車両に付与することができる。更に、油圧手段は、油圧に起因した油圧制動力を車両に付与することができる。その結果、車両は、回生制動力及び油圧制動力のうちの少なくとも一方によって制動される。
このような車両を制御するために、第1の車両制御装置は、制御手段を備えている。
制御手段は、要求制動力に対する回生制動力及び油圧制動力の割合を調整するように、回生手段及び油圧手段を制御する。特に、制御手段は、回生制動力及び油圧制動力の割合を、電源手段に入力されている電力の大きさを示す入力電力値に基づいて調整するように、回生手段及び油圧手段を制御する。つまり、制御手段は、回生制動力及び油圧制動力の割合を、電源手段の外部から電源手段の内部に向かって供給される電力の大きさを示す入力電力値に基づいて調整するように、回生手段及び油圧手段を制御する。例えば、制御手段は、回生制動力及び油圧制動力の割合が入力電力値に応じて定まる割合となるように、回生手段及び油圧手段を制御してもよい。
ここで、上述したように、回生手段が回生発電することで電力を生成しているにも関わらず電源手段から電力が出力される状況の発生は、電源手段の利用効率の悪化に繋がりかねない。このため、電源手段の利用効率の悪化を抑制するためには、回生手段が電力を生成しているにも関わらず電源手段から電力が出力される状況の発生が抑制されることが好ましい。回生手段が電力を生成しているにも関わらず電源手段から電力が出力される状況の発生を抑制するためには、回生手段が電力を生成しているにも関わらず電源手段から電力が出力される状況が発生する前に、回生手段が回生発電を停止する(つまり、回生制動力を付与せず且つ電力を生成しない)ことが好ましい。
一方で、制御手段は、入力電力値を監視することで、電源手段から電力が出力される状況が発生するか否かを容易に又は直接的に判別可能である。従って、制御手段は、回生手段が電力を生成しているにも関わらず電源手段から電力が出力される状況が発生する前に回生手段が回生発電を停止するように、回生制動力及び油圧制動力の割合を調整することができる。例えば、制御手段は、入力電力値を監視することで、入力電力値がゼロになる前に又はゼロになると同時に(つまり、回生手段が電力を生成しているにも関わらず電源手段から電力が出力される状況が発生する前に)回生手段が回生発電を停止するように、回生制動力及び油圧制動力の割合を調整することができる。その結果、回生発電時の電源手段からの電力の出力(つまり、電源手段の利用効率の悪化)が抑制される。
加えて、制御手段は、入力電力値を監視することで電源手段から電力が出力される状況が発生するか否かを判別可能であるがゆえに、電源手段に電力が入力されている限りは又は電源手段に所定量以上の電力が入力されている限りは回生発電を継続するように、回生制動力及び油圧制動力の割合を調整することもできる。その結果、入力電力値に基づくことなく回生制動力及び油圧制動力の割合が調整される場合と比較して、回生手段は、回生発電することで電力を生成しているにも関わらず電源手段から電力が出力される状況の発生を抑制しながら、回生発電を継続しやすくなる。言い換えれば、入力電力値に基づくことなく回生制動力及び油圧制動力の割合が調整される場合と比較して、回生手段は、回生発電を過度に早いタイミングで停止しなくてもよくなる。その結果、回生発電時に回生手段から電源手段に入力される電力量が相応に又は相対的に大きくなる。つまり、回生発電時に回生手段から電源手段に入力される電力量の過度な減少が好適に抑制される。
このように、第1の車両制御装置は、入力電力値に基づいて回生制動力及び油圧制動力の割合を好適に調整することで、回生発電時の電源手段からの電力の出力を抑制しながら回生発電時に回生手段から電源手段に入力される電力量を相応に又は相対的に大きくすることができる。つまり、第1の車両制御装置は、回生発電時の電源手段からの電力の出力の抑制及び回生発電時に回生手段から電源手段に入力される電力量の過度な減少の抑制の双方を両立することができる。
<2>
第1の車両制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記入力電力値が所定条件を満たす場合に前記回生制動力の割合がゼロになるように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する。
この態様によれば、第1の車両制御装置は、入力電力値が所定条件を満たす場合に回生手段が回生発電を停止するように、回生制動力の割合をゼロにすることができる。その結果、上述した理由から、第1の車両制御装置は、回生発電時の電源手段からの電力の出力を抑制しながら回生発電時に回生手段から電源手段に入力される電力量を相応に又は相対的に大きくすることができる。
<3>
第1の車両制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記入力電力値が第1所定量(但し、第1所定量はゼロ以上)以下となる場合に前記回生制動力の割合がゼロになるように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する。
この態様によれば、第1の車両制御装置は、入力電力値が第1所定量以下となる場合に回生手段が回生発電を停止するように、回生制動力の割合をゼロにすることができる。ここで、第1所定量がゼロ以上であるがゆえに、第1の車両制御装置は、回生手段が電力を生成しているにも関わらず電源手段から電力が出力される状況が発生する前に回生手段が回生発電を停止するように、回生制動力の割合をゼロにすることができる。その結果、第1の車両制御装置は、回生発電時の電源手段からの電力の出力(つまり、電源手段の利用効率の悪化)を抑制するように車両を制御することができる。更には、第1の車両制御装置は、入力電力値が第1所定量以上である限りは(言い換えれば、電源手段に第1所定量以上の電力が入力されている限りは)回生発電を継続するように回生手段を制御することができる。その結果、第1の車両制御装置は、回生発電時に回生手段から電源手段に入力される電力量を相応に又は相対的に大きくすることができる。
<4>
第1の車両制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記入力電力値がゼロになる前に又は前記入力電力値がゼロになると同時に前記回生制動力の割合がゼロになるように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する。
この態様によれば、第1の車両制御装置は、入力電力値がゼロになる前に又はゼロになると同時に回生手段が回生発電を停止するように、回生制動力の割合をゼロにすることができる。つまり、第1の車両制御装置は、回生手段が電力を生成しているにも関わらず電源手段から電力が出力される状況が発生する前に回生手段が回生発電を停止するように、回生制動力の割合をゼロにすることができる。その結果、第1の車両制御装置は、回生発電時の電源手段からの電力の出力(つまり、電源手段の利用効率の悪化)を抑制することができる。更には、第1の車両制御装置は、入力電力値がゼロになるまでは又はゼロより大きいある値になるまでは回生発電を継続するように回生手段を制御することができる。その結果、第1の車両制御装置は、回生発電時に回生手段から電源手段に入力される電力量を相応に又は相対的に大きくすることができる。
<5>
第1の車両制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記入力電力値が小さくなるほど前記回生制動力の割合が小さくなるように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する。
この態様によれば、第1の車両制御装置は、回生制動力の割合を徐々に小さくしながら(言い換えれば、油圧制動力の割合を徐々に大きくしながら)回生制動力の割合をゼロにすることができる。従って、回生制動力が突然変化する(例えば、突然ゼロになる)ことに起因した車両の制動性能の悪化又はドライバビリティの悪化が抑制される。
<6>
第1の車両制御装置の他の態様では、前記制御手段は、(i)前記入力電力値が第2所定量以上となる場合には、前記入力電力値に関わらず前記回生制動力の割合が一定となる一方で、(ii)前記入力電力値が前記第2所定量以下となる場合には、前記入力電力値が小さくなるほど前記回生制動力の割合が小さくなるように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する。
この態様によれば、第1の車両制御装置は、回生発電時の電源手段からの電力の出力を抑制しつつも回生発電時に回生手段から電源手段に入力される電力量を相応に又は相対的に大きくすることができる。
具体的には、入力電力値が相対的に大きい(例えば、第2所定量より大きい)場合には、回生手段が回生発電することで電力を生成しているにも関わらず電源手段から電力が出力される状況は相対的に発生しにくい。従って、入力電力値が相対的に大きい場合には、回生発電時に回生手段から電源手段に入力される電力量の最大化を主たる目的として、第1の車両制御装置は、回生制動力の割合を一定に維持する(言い換えれば、減少させない)。
一方で、入力電力値が相対的に小さい(例えば、第2所定量以下となる)場合には、回生手段が回生発電することで電力を生成しているにも関わらず電源手段から電力が出力される状況が相対的に発生しやすくなる。従って、入力電力値が相対的に小さい場合には、回生発電時の電源手段からの電力の出力の抑制を主たる目的として、第1の車両制御装置は、入力電力値が小さくなるほど回生制動力の割合を小さくしていく(更に好ましくは、回生制動力の割合をゼロにする)。更に、徐々に小さくなっていく入力電力値に合わせて回生制動力の割合もまた徐々に小さくなる(つまり、相対的に大きい回生制動力が突然ゼロになることは殆ど又は全くない)がゆえに、回生制動力が突然変化する(例えば、突然ゼロになる)ことに起因した車両の制動性能の悪化又はドライバビリティの悪化もまた抑制される。
尚、入力電力値と比較する所定量として、この態様で説明した第2所定量に加えて、上述した第1所定量がある。典型的には、第2所定量は、第1所定量よりも大きい。
<7>
第1の車両制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記入力電力値及び前記要求制動力に基づいて前記回生制動力の割合を調整するように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する。
この態様によれば、第1の車両制御装置は、要求制動力を満たすことができるように回生制動力の割合を調整することができる。例えば、第1の車両制御装置は、回生制動力の割合を小さくしても(或いは、ゼロにしても)要求制動力が満たされるように、回生制動力の割合を調整することができる。
具体的には、回生制動力の割合が小さくなるほど、油圧制動力の割合は大きくなる。一方で、要求制動力が相対的に大きい場合には、要求制動力が相対的に小さい場合と比較して、車両が相対的に早く停止する。従って、要求制動力が相対的に大きい場合には、要求制動力が相対的に小さい場合と比較して、回生発電を停止するタイミングが早くなることが好ましい。その結果、要求制動力が相対的に大きい場合には、要求制動力が相対的に小さい場合と比較して、回生制動力の割合を相対的に早い速度で小さくしていく(つまり、油圧制動力の割合を相対的に早い速度で大きくしていく)ことが要求される。しかしながら、油圧制動力は、油圧を利用しているがゆえに、急激に大きくなることが困難である。更には、急激に油圧制動力を大きくするための機構の採用は、コストアップに繋がり得るがゆえに現実的ではない。従って、要求制動力が大きくなるほど、要求制動力を満たすことができるほどの増加レートで油圧制動力の割合を大きくしていく(つまり、増加させる)ことが困難になる。そこで、このような技術的困難性を解消するべく、第1の車両制御装置は、入力電力値のみならず要求制動力(典型的には、要求制動力の大きさ)にも基づいて回生制動力の割合を調整するように、回生手段及び油圧手段を制御することができる。従って、第1の車両制御装置は、回生制動力の割合を小さくしつつ(更には、ゼロにしつつ)も、要求制動力を満たすことができるほどの増加レートで油圧制動力の割合を大きくすることができる。
<8>
上述の如く要求制動力に基づいて回生制動力の割合を調整する第1の車両制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記要求制動力が大きくなるほど前記回生制動力の割合が減少し始めるタイミングが早くなるように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する。
この態様によれば、第1の車両制御装置は、要求制動力を満たすことができるように回生制動力の割合を調整することができる。例えば、第1の車両制御装置は、回生制動力の割合を小さくしても(或いは、ゼロにしても)要求制動力が満たされるように、回生制動力の割合を調整することができる。
具体的には、要求制動力が大きくなるほど、要求制動力を満たすことができるほどの増加レートで油圧制動力の割合を大きくしていくことが困難になることは上述したとおりである。そこで、このような技術的困難性を解消するべく、第1の車両制御装置は、要求制動力が大きくなるほど回生制動力の割合が減少し始めるタイミングが早くなる(つまり、油圧制動力の割合が増加し始めるタイミングが早くなる)ように、回生制動力の割合を調整することができる。このため、要求制動力が大きくなるほど、油圧制動力の割合の増加に許される時間がより多く確保される。従って、要求制動力が大きくなる場合であっても、油圧制動力の割合の増加レートが過度に大きくなることは殆ど又は全くない。その結果、第1の車両制御装置は、要求制動力が相対的に大きい場合であっても、要求制動力を満たすことができるほどの増加レートで油圧制動力の割合を大きくしていく(つまり、増加させる)ことができる。
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第2の車両制御装置は、回生発電することで電力を生成する回生手段と、前記回生手段との間で電力をやり取り可能な電源手段とを備える車両を制御する車両制御装置であって、前記回生手段が生成する電力を、前記電源手段に入力されている電力の大きさを示す前記入力電力値に基づいて調整するように、前記回生手段を制御する制御手段を備える。
第2の車両制御装置によれば、回生手段と、電源手段とを備える車両を制御することができる。回生手段は、回生発電することができる。つまり、回生手段は、電力を生成することができる。第2の車両制御装置における電源手段は、第1の車両制御装置における電源手段と同様である。
このような車両を制御するために、第2の車両制御装置は、制御手段を備えている。
制御手段は、回生手段が生成する電力を調整する(例えば、回生手段が生成する電力の大きさを調整する)ように、回生手段を制御する。特に、制御手段は、回生手段が生成する電力を入力電力値に基づいて調整するように、回生手段を制御する。
その結果、第2の車両制御装置は、第1の車両制御装置と同様に、回生手段が電力を生成しているにも関わらず電源手段から電力が出力される状況が発生する前に、回生手段が回生発電を停止する(つまり、回生手段が生成する電力がゼロになる)ように、回生手段が生成する電力を調整することができる。その結果、回生発電時の電源手段からの電力の出力(つまり、電源手段の利用効率の悪化)が抑制される。加えて、第2の車両制御装置は、第1の車両制御装置と同様に、入力電力値を監視することで電源手段から電力が出力される状態が発生するか否かを判別可能であるがゆえに、電源手段に電力が入力されている限りは回生発電するように回生手段を制御することもできる。その結果、入力電力値に基づくことなく回生手段が生成する電力が調整される場合と比較して、回生発電時に回生手段から電源手段に入力される電力量が大きくなる。
このように、第2の車両制御装置は、入力電力値に基づいて回生手段が生成する電力を好適に調整することで、第1の車両制御装置と同様に、回生発電時の電源手段からの電力の出力を抑制しながら回生発電時に回生手段から電源手段に入力される電力量を相応に又は相対的に大きくすることができる。
尚、前記制御手段は、前記入力電力値が所定条件を満たす場合に前記回生手段が生成する電力がゼロになるように、前記回生手段を制御してもよい。
前記制御手段は、前記入力電力値が第1所定量(但し、第1所定量はゼロ以上)以下となる場合に前記回生手段が生成する電力がゼロになるように、前記回生手段を制御してもよい。
前記制御手段は、前記入力電力値がゼロになる前に又は前記入力電力値がゼロになると同時に前記回生手段が生成する電力がゼロになるように、前記回生手段を制御してもよい。
前記制御手段は、前記入力電力値が小さくなるほど前記回生手段が生成する電力が小さくなるように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御してもよい。
制御手段は、電源手段に入力可能な電力の上限値(言い換えれば、許容値)を示す電力制限値(いわゆる、Win)に基づく制御とは別個に又は無関係に、回生制動力及び油圧制動力の割合を入力電力値に基づいて調整することで回生手段が生成する電力を調整するように、回生手段及び油圧手段を制御することが好ましい。 <10>
第2の車両制御装置の他の態様では、前記回生手段は、回生発電することで回生制動力を付与しながら電力を生成し、前記車両は、油圧に起因した油圧制動力を付与する油圧手段を更に備え、前記制御手段は、前記車両の制動に必要な要求制動力に対する前記回生制動力及び前記油圧制動力の割合を前記入力電力値に基づいて調整することで前記回生手段が生成する電力を調整するように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する。
この態様によれば、第2の車両制御装置は、上述した第1の車両制御装置が享受することができる各種効果を好適に享受することができる。
尚、第2の車両制御装置は、第1の車両制御装置が採用し得る各種態様と同様の態様を適宜採用することができる。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
第1実施形態の車両の構成を示すブロック図である。 ECUの内部に論理的に実現される処理ブロックのうち回生ブレーキトルク及び油圧ブレーキトルクを算出するための処理ブロックの構成を示すブロック図、及び、ECUが備える回生ブレーキ比算出部の構成を示すブロック図である。 ECUが行う回生ブレーキトルク指令値及び油圧ブレーキトルク指令値の算出動作の流れを示すフローチャートである。 電源入力電力値と回生ブレーキ比との対応付けを規定する回生ブレーキ比マップの一例を示すグラフである。 比較例における車速と、要求制動トルク、回生ブレーキトルク及び油圧ブレーキトルクと、回生電力及び電源入力電力値との間の経時的関係を示すタイミングチャートである。 第1実施形態における車速と、要求制動トルク、回生ブレーキトルク及び油圧ブレーキトルクと、回生電力及び電源入力電力値との間の経時的関係を示すタイミングチャートである。 第2実施形態の車両の構成の一例を示すブロック図である。 第2実施形態の車両が備えるECUの内部に論理的に実現される処理ブロックのうち回生ブレーキトルク指令値及び油圧ブレーキトルク指令値を算出するための処理ブロックの構成を示すブロック図である。 第2実施形態のECUが行う回生ブレーキトルク指令値及び油圧ブレーキトルク指令値の算出動作の流れを示すフローチャートである。 車速及びアクセルペダル操作量と要求制動トルク指令値との対応付けを示す要求制動トルクマップの一例を示すグラフである。 第3実施形態の車両の構成の一例を示すブロック図、第3実施形態の車両が備えるECUの内部に論理的に実現される処理ブロックのうち回生ブレーキトルク指令値及び油圧ブレーキトルク指令値を算出するための処理ブロックの構成を示すブロック図、及び、ECUが備える回生ブレーキ比算出部の構成を示すブロック図である。 第3実施形態のECUが行う回生ブレーキトルク指令値及び油圧ブレーキトルク指令値の算出動作の流れを示すフローチャートである。 電源入力電力値及び要求制動トルク指令値と回生ブレーキ比との対応付けを規定する回生ブレーキ比マップの一例を示すグラフである。 第4実施形態の車両の構成の一例を示すブロック図である。 補機の消費電力と比較例の電源入力電力値との関係、及び、補機の消費電力と第4実施形態の電源入力電力値との関係の夫々を示すグラフである。
以下、車両制御装置の実施形態について説明する。
(1)第1実施形態の車両1
初めに、図1から図6を参照しながら、第1実施形態の車両1について説明する。
(1−1)第1実施形態の車両1の構成
はじめに、図1を参照して、第1実施形態の車両1の構成について説明する。ここに、図1は、第1実施形態の車両1の構成の一例を示すブロック図である。
図1に示すように、車両1は、「回生手段」の一具体例であるモータジェネレータ11と、電力変換器12と、「電源手段」の一具体例である電源13と、電源電流センサ13aと、電源電圧センサ13vと、ブレーキペダル14と、「油圧手段」の一具体例である油圧ブレーキユニット15と、車速センサ16と、車軸181と、車輪182と、「車両制御装置」の一具体例であるECU(Electric Control Unit)19とを備える。
モータジェネレータ11は、力行時には、主として、電源13から出力される電力を用いて駆動することで、モータジェネレータ11の回転軸に直接的に又は間接的に連結されている車軸181に動力(つまり、車両1の走行に必要な動力)を供給する電動機として機能する。車軸181に伝達された動力は、車輪182を介して車両1を走行させるための動力となる。
モータジェネレータ11は、回生時には、主として、電源13が備えるバッテリ131を充電するための発電機として機能する。この場合、モータジェネレータ11は、車軸181から伝達される動力を用いてモータジェネレータ11の回転軸を回転させることで、車両1の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。その結果、モータジェネレータ11は、電力を生成する。モータジェネレータ11が生成した電力は、電力変換器12を介して電源13に入力される。その結果、モータジェネレータ11が生成した電力は、電源13が備えるバッテリ131に蓄電される。更に、この場合、モータジェネレータ11は、車輪182に回生ブレーキトルクを付与することで車両1を制動する(つまり、車両1にブレーキをかける)ことができる。従って、モータジェネレータ11は、回生ブレーキユニットとして機能する。尚、回生ブレーキトルクは、「回生制動力」の一具体例である。
尚、モータジェネレータ11は、車軸181に動力を供給する電動機として機能することに加えて又は代えて、その他の駆動機構に動力を供給する電動機として機能してもよい。この場合、モータジェネレータ11の回転軸は、車軸181に加えて又は代えて、その他の駆動機構(例えば、後述のエアコンのコンプレッサの回転軸や、エンジンのクランク軸等)に直接的に又は間接的に連結されていてもよい。例えば、モータジェネレータ11は、車両1が備える補機(例えば、エアコンのコンプレッサ)に動力を供給する電動機として機能してもよい。例えば、車両1がエンジンを備えている場合には、モータジェネレータ11は、エンジンを始動させる電動機(いわゆる、スターター)として機能してもよい。
また、モータジェネレータ11は、車軸181から伝達される動力を用いて電力を生成する発電機として機能することに加えて又は代えて、その他の駆動機構(例えば、エンジン)から伝達される動力を用いて電力を生成する発電機として機能してもよい。この場合、モータジェネレータ11の回転軸は、車軸181に加えて又は代えて、その他の駆動機構(例えば、エンジンのクランク軸等)に直接的に又は間接的に連結されていてもよい。モータジェネレータ11の回転軸が車軸181に連結されない場合には、モータジェネレータ11は、車輪182に回生ブレーキトルクを付与しなくてもよい。但し、モータジェネレータ11が車輪182に回生ブレーキトルクを付与しない場合であっても、モータジェネレータ11が電力を生成することで、モータジェネレータ11の回転軸に回生ブレーキトルクの如きトルクが生ずることに変わりはない。
また、モータジェネレータ11は、発電機として機能する一方で、電動機として機能しなくてもよい。モータジェネレータ11は、いわゆるオルタネータであってもよい。また、車両1は、2つ以上のモータジェネレータ11を備えていてもよい。
また、車両1は、モータジェネレータ11に加えて、エンジンを備えていてもよい。車両1がエンジンを備えている場合には、モータジェネレータ11の回転軸は、車軸181に加えて又は代えて、エンジンのクランク軸に直接的に又は間接的に連結されていてもよい。また、車両1がエンジンを備えている場合には、車両1は、シリーズ方式のハイブリッド車両であってもよい。また、車両1がエンジンを備えている場合には、車両1は、パラレル方式のハイブリッド車両であってもよい。また、車両1がエンジンを備えている場合には、車両1は、スプリット(動力分割)方式のハイブリッド車両であってもよい。
電力変換器12は、力行時には、電源13から出力される電力を変換すると共に、当該変換した電力をモータジェネレータ11に供給する。一方で、電力変換器12は、回生時には、モータジェネレータ11が生成した電力を変換すると共に、当該変換した電力を電源13に供給する。
電力変換器12は、「回生手段」の一具体例であるインバータを含んでいることが好ましい。インバータは、力行時には、電源13から出力される電力(直流電力)を交流電力に変換すると共に、当該変換した電力をモータジェネレータ11に供給してもよい。このとき、インバータが備えるスイッチング素子は、ECU19の制御下で、モータジェネレータ11の出力が所望出力となるようにスイッチング状態を切り替える。一方で、インバータは、回生時には、モータジェネレータ11が生成した電力(交流電力)を直流電力に変換すると共に、当該変換した電力を電源13に供給してもよい。このとき、インバータが備えるスイッチング素子は、ECU19の制御下で、モータジェネレータ11が付与する回生ブレーキトルクが回生ブレーキトルク指令値Tr1に応じたトルクとなるようにスイッチング状態を切り替える。その結果、モータジェネレータ11は、回生ブレーキトルク及び車速Vに応じた大きさの電力を生成する。
電力変換器12は、インバータに加えて、インバータと電源13との間に配置される昇圧コンバータを備えていてもよい。昇圧コンバータは、力行時には、電源13から出力される電力を昇圧してもよい。この場合、インバータは、昇圧コンバータが昇圧した電力を変換する。昇圧コンバータは、回生時には、インバータから出力される電力を降圧してもよい。この場合、電源13には、昇圧コンバータが降圧した電力が供給される。
電源13は、力行時には、モータジェネレータ11が電動機として機能するために必要な電力を、電力変換器12を介してモータジェネレータ11に対して出力する。更に、電源13には、回生時には、発電機として機能するモータジェネレータ11が生成する電力が、電力変換器12を介してモータジェネレータ11から入力される。
電源13は、バッテリ131を備えている。バッテリ131は、電力の出力(つまり、放電)及び電力の入力(つまり、充電)を行うことが可能な二次電池である。このようなバッテリとして、例えば、鉛蓄電池や、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池や、燃料電池が一例としてあげられる。但し、電源13は、バッテリ131に加えて又は代えて、電気二重層コンデンサ等のキャパシタを備えていてもよい。
電源電流センサ13aは、電力変換器12と電源13との間を流れる電流の大きさを示す電源電流値Ibを検出する。尚、以下では、説明の便宜上、電力変換器12から電源13に向かって流れる電流の電源電流値Ibが正となるつまり、電源13から電力変換器12)に向かって流れる電流の電源電流値Ibが負となる)ものとする。電源電流センサ13aは、検出した電源電流値Ibを、ECU19に対して適宜出力する。
電源電圧センサ13vは、電源13の端子間電圧の大きさを示す電源電圧値Vbを検出する。つまり、電源電圧センサ13vは、電力変換器12と電源13との間の電力線の端子間電圧である電源電圧値Vbを検出する。電源電圧センサ13vは、検出した電源電圧値Vbを、ECU19に対して適宜出力する。
ブレーキペダル14は、車両1のドライバによって操作される操作ペダルである。典型的には、ドライバは、車両1にブレーキをかけたい場合にブレーキペダル14を踏み込むように操作する。ECU19は、ブレーキペダル14の操作量(典型的には、踏み込み量)であるブレーキペダル操作量Bを適宜取得する。
油圧ブレーキユニット15は、油圧に起因した油圧ブレーキトルクを車輪182に付与することで車両1を制動する。尚、油圧ブレーキトルクは、「油圧制動力」の一具体例である。油圧ブレーキユニット15は、油圧ブレーキアクチュエータ151と、油圧ブレーキシリンダ152とを備えている。
油圧ブレーキアクチュエータ151は、油圧ブレーキシリンダ152が油圧ブレーキトルクを車輪182に付与するように、油圧ブレーキシリンダ152の油圧を調整する。特に、油圧ブレーキアクチュエータ151は、油圧ブレーキシリンダ152が付与する油圧ブレーキトルクが、ブレーキペダル操作量Bに基づいて算出される油圧ブレーキトルク指令値Tr2に応じたトルクとなるように、油圧ブレーキシリンダ152の油圧を調整する。
油圧ブレーキシリンダ152は、内部にブレーキオイルが充填されているシリンダである。油圧ブレーキシリンダ152内のブレーキオイルの油圧は、油圧ブレーキアクチュエータ151によって調整される。その結果、油圧ブレーキシリンダ152は、油圧ブレーキトルク指令値Tr2に応じた油圧ブレーキトルクを車輪182に付与する。
車速センサ16は、車両1の車速Vを検出する。車速センサ16は、検出した車速Vを、ECU19に対して適宜出力する。
ECU19は、車両1の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。
特に、第1実施形態では、ECU19は、回生時に、車両1を制動するために必要な要求制動トルクが車両1に付与されている状態を維持しながら、モータジェネレータ11が生成する電力(典型的には、電力の大きさ)を調整する。具体的には、ECU19は、回生ブレーキトルクの大きさを指示する回生ブレーキトルク指令値Tr1を算出すると共に、当該回生ブレーキトルク指令値Tr1に応じた回生ブレーキトルクを車両1に付与するようにモータジェネレータ11を制御することで、モータジェネレータ11が生成する電力を調整する。更に、ECU19は、回生ブレーキトルクを車両1に付与するようにモータジェネレータ11を制御することに加えて、油圧ブレーキトルクを車両1に付与するように油圧ブレーキアクチュエータ151を制御することで、要求制動トルクが車両1に付与されている状態(つまり、回生ブレーキトルクと油圧ブレーキトルクとの総和が要求制動トルクに一致する状態)を維持する。具体的には、ECU19は、油圧ブレーキトルクの大きさを指示する油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出すると共に、当該油圧ブレーキトルク指令値Tr2に応じた油圧ブレーキトルクを車両1に付与するように油圧ブレーキアクチュエータ151を制御することで、要求制動トルクが車両1に付与されている状態を維持する。
ここで、図2(a)及び図2(b)を参照しながら、ECU19の内部に論理的に実現される処理ブロックのうち回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出するための処理ブロックについて説明する。図2(a)は、ECU19の内部に論理的に実現される処理ブロックのうち回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出するための処理ブロックの構成を示すブロック図である。図2(b)は、ECU19が備える回生ブレーキ比算出部192の構成を示すブロック図である。
図2(a)に示すように、ECU19は、要求制動トルク算出部191と、回生ブレーキ比算出部192と、油圧ブレーキ比算出部193と、乗算器194と、乗算器195とを備える。
要求制動トルク算出部191は、車速V及びブレーキペダル操作量Bに基づいて、要求制動トルクの大きさを指示する要求制動トルク指令値Tr0を算出する。例えば、要求制動トルク算出部191は、車速V及びブレーキペダル操作量Bと要求制動トルク指令値Tr0との対応付けを示すマップを参照することで、要求制動トルク指令値Tr0を算出してもよい。
回生ブレーキ比算出部192は、要求制動トルクに対する回生ブレーキトルクの割合を示す回生ブレーキ比(つまり、回生ブレーキトルク/要求制動トルクにて示される比)r1を算出する。回生ブレーキ比算出部192は、電源電流値Ib及び電源電圧値Vbに基づいて、回生ブレーキ比r1を算出する。尚、回生ブレーキ比r1は、0以上であり且つ1以下の数値(言い換えれば、0%以上であり且つ100%以下の数値)となる。
より具体的には、図2(b)に示すように、回生ブレーキ比算出部192は、乗算器1921とマップ参照部1922とを備えている。
乗算器1921は、電源電流値Ibと電源電圧値Vbとを掛け合わせることで、電源入力電力値Pinを算出する。電源入力電力値Pinは、電力変換器12から電源13に対して入力される電力の大きさを示している。尚、第1実施形態では、電力変換器12から電源13に対して入力される電力の電源入力電力値Pinが正となる(つまり、電源13から電力変換器12に対して出力される電力の電源入力電力値Pinが負となる)ものとする。
マップ参照部1922は、乗算器1921が算出した電源入力電力値Pinに基づいて回生ブレーキ比r1を算出する。具体的には、マップ参照部1922は、電源入力電力値Pinと回生ブレーキ比r1との対応付けを規定する回生ブレーキ比マップを参照することで、回生ブレーキ比r1を算出する。
再び図2(a)において、油圧ブレーキ比算出部193は、回生ブレーキ比算出部192が算出した回生ブレーキ比r1を1から減算することで、要求制動トルクに対する油圧ブレーキトルクの割合を示す油圧ブレーキ比r2(=1−r1)を算出する。
乗算器194は、要求制動トルク算出部191が算出した要求制動トルク指令値Tr0に対して、回生ブレーキ比算出部192が算出した回生ブレーキ比r1を掛け合わせることで、回生ブレーキトルク指令値Tr1を算出する。
乗算器195は、要求制動トルク算出部191が算出した要求制動トルク指令値Tr0に対して、油圧ブレーキ比算出部193が算出した油圧ブレーキ比r2を掛け合わせることで、油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出する。
以下、このような構成を有するECU19が行う回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2の算出動作の流れについて更に詳細に説明する。
(1−2)第1実施形態のブレーキトルク指令値算出動作
続いて、図3を参照しながら、ECU19が行う回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2の算出動作の流れについて説明する。図3は、ECU19が行う回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2の算出動作の流れを示すフローチャートである。尚、ECU19は、図3に示す回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2の算出動作を、周期的に又は任意のタイミングで行ってもよい。
図3に示すように、ECU19は、車両1が回生しているか否かを判定する(ステップS11)。
ステップS11の判定の結果、車両1が回生していないと判定される場合には(ステップS11:No)、ECU19は、回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出しなくてもよい。この場合、ECU19は、動作を終了してもよい。
他方で、ステップS11の判定の結果、車両1が回生していると判定される場合には(ステップS11:Yes)、ECU19は、ステップS12からステップS15の動作を行うことで、要求制動トルクに対する回生ブレーキトルクの割合を示す回生ブレーキ比r1を算出する。具体的には、ECU19が備える回生ブレーキ比算出部192は、電源電流センサ13aから電源電流値Ibを取得する(ステップS12)。更に、回生ブレーキ比算出部192は、電源電圧センサ13vから電源電圧値Vbを取得する(ステップS13)。その後、回生ブレーキ比算出部192は、乗算器1921においてステップS12で取得された電源電流値IbとステップS13で取得された電源電圧値Vbとを掛け合わせることで、電源入力電力値Pinを算出する(ステップS14)。その後、回生ブレーキ比算出部192は、ステップS14で算出された電源入力電力値Pinに基づいて、回生ブレーキ比r1を算出する(ステップS15)。具体的には、回生ブレーキ比算出部192が備えるマップ参照部1922は、電源入力電力値Pinと回生ブレーキ比r1との対応付けを規定する回生ブレーキ比マップを参照することで、回生ブレーキ比r1を算出する。
ここで、図4(a)から図4(d)を参照しながら、電源入力電力値Pinと回生ブレーキ比r1との対応付けを規定する回生ブレーキ比マップについて説明する。図4(a)から図4(d)は、夫々、電源入力電力値Pinと回生ブレーキ比r1との対応付けを規定する回生ブレーキ比マップの一例を示すグラフである。
図4(a)に示すように、電源入力電力値Pinが所定閾値TH1(但し、TH1>0)より大きい第1領域では、電源入力電力値Pinの大きさに関わらずに回生ブレーキ比r1が1(言い換えれば、100%)に固定される。従って、電源入力電力値Pinが所定閾値TH1より大きい場合には、要求制動トルクの全てが、回生ブレーキトルクによって分担される。言い換えれば、電源入力電力値Pinが所定閾値TH1以上となる場合には、油圧ブレーキトルクは車両1に付与されない。尚、所定閾値TH1は、「第1所定量」の一具体例である。
電源入力電力値Pinが所定閾値TH1以下であって且つ0より大きい第2領域では、電源入力電力値Pinが小さくなるほど回生ブレーキ比r1が小さくなる。図4(a)は、電源入力電力値Pinと回生ブレーキ比r1との間の関係が線形である(つまり、関係が線形関数によって表現可能である)例を示している。従って、電源入力電力値Pinが所定閾値TH1以下であって且つ0より大きい場合には、要求制動トルクの一部が回生ブレーキトルクによって分担されると共に、要求制動トルクの他の一部が油圧ブレーキトルクによって分担される。
電源入力電力値Pinが0以下となる第3領域では、電源入力電力値Pinの大きさに関わらずに回生ブレーキ比r1が0(言い換えれば、0%)に固定される。従って、電源入力電力値Pinが0以下となる場合には、要求制動トルクの全てが、油圧ブレーキトルクによって分担される。言い換えれば、電源入力電力値Pinが0以下となる場合には、回生ブレーキトルクは車両1に付与されない(つまり、モータジェネレータ11が生成する電力がゼロになる)。尚、0は、「第2所定量」の一具体例である。
尚、図4(a)に示す回生ブレーキ比マップは一例である。従って、図4に示す回生ブレーキ比マップとは異なるブレーキ比マップが用いられてもよい。例えば、図4(b)に示すように、電源入力電力値Pinが所定閾値TH1以上となる第1領域では、電源入力電力値Pinの大きさに関わらずに回生ブレーキ比r1が1より小さい一定値に固定されてもよい。例えば、図4(c)に示すように、電源入力電力値Pinが所定閾値TH1未満であって且つ0より大きい第2領域では、電源入力電力値Pinと回生ブレーキ比r1との間の関係が非線形であってもよい。例えば、図4(d)に示すように、電源入力電力値Pinが小さくなるほど回生ブレーキ比r1が小さくなる第2領域は、電源入力電力値Pinが所定閾値TH1以下であって且つ所定閾値TH2(但し、0<TH2<TH1であり、所定閾値TH2は、「第2所定量」の一具体例である)より大きい領域であってもよい。この場合、図4(d)に示すように、電源入力電力値Pinの大きさに関わらずに回生ブレーキ比r1が0に固定される第3領域は、電源入力電力値Pinが所定閾値TH2以下となる領域であってもよい。
再び図3において、ステップS12からステップS15に示す回生ブレーキ比r1を算出する動作に続いて、相前後して又は並行して、ECU19は、要求制動トルク指令値Tr0を算出する(ステップS16)。具体的には、ECU19が備える要求制動トルク算出部191は、車速V及びブレーキペダル操作量Bに基づいて、車速V及びブレーキペダル操作量Bと要求制動トルク指令値Tr0との対応付けを示す要求制動トルクマップを参照することで、要求制動トルク指令値Tr0を算出する。尚、典型的には、車速Vが大きくなるほど要求制動トルク指令値Tr0が大きくなる要求制動トルクマップが用いられる。また、典型的には、ブレーキペダル操作量Bが所定操作量未満となる領域ではブレーキペダル操作量Bが大きくなるほど要求制動トルク指令値Tr0が大きくなると共に、ブレーキペダル操作量Bが所定操作量以上となる領域ではブレーキペダル操作量Bの大きさに関わらずに要求制動トルク指令値Tr0が一定値に固定される要求制動トルクマップが用いられる。
その後、ECU19は、回生ブレーキトルク指令値Tr1を算出する(ステップS17)。具体的には、ECU19は、ステップS15で算出された回生ブレーキ比r1とステップS16で算出された要求制動トルク指令値Tr0とを乗算器194において掛け合わせることで、回生ブレーキトルク指令値Tr1を算出する。つまり、ECU19は、回生ブレーキトルク指令値Tr1=要求制動トルク指令値Tr0×回生ブレーキ比r1という数式に基づいて、回生ブレーキトルク指令値Tr1を算出する。
ステップS17に示す回生ブレーキトルク指令値Tr1を算出する動作に続いて、相前後して又は並行して、ECU19は、油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出する(ステップS18)。具体的には、ECU19が備える油圧ブレーキ算出部193は、ステップS15で算出された回生ブレーキ比r1を1から減算することで、油圧ブレーキ比r2を算出する。その後、ECU19は、油圧ブレーキ比r2とステップS16で算出された要求制動トルク指令値Tr0とを乗算器195において掛け合わせることで、油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出する。つまり、ECU19は、油圧ブレーキトルク指令値Tr2=要求制動トルク指令値Tr0×油圧ブレーキ比r2という数式に基づいて、油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出する。
その後、図3に示すフローチャートに図示していないものの、ECU19は、ステップS17で算出した回生ブレーキトルク指令値Tr1に応じた回生ブレーキトルクをモータジェネレータ11が車両1に付与するように、電力変換器12が備えるインバータを制御する。この場合、インバータが備えるスイッチング素子は、モータジェネレータ11が車両1に付与する回生ブレーキトルクが回生ブレーキトルク指令値Tr1に応じたトルクとなるようにスイッチング状態を切り替える。その結果、車両1には、回生ブレーキトルク指令値Tr1に応じた回生ブレーキトルクが付与される。更には、モータジェネレータ11は、車両1に付与した回生ブレーキトルクに応じた大きさの電力(典型的には、回生ブレーキトルク×モータジェネレータ11の回転数に応じた大きさの電力)を生成することができる。
加えて、図3に示すフローチャートに図示していないものの、ECU19は、ステップS18で算出した油圧ブレーキトルク指令値Tr2に応じた油圧ブレーキトルクを油圧ブレーキユニット15が車両1に付与するように、油圧ブレーキアクチュエータ151を制御する。この場合、油圧ブレーキアクチュエータ151は、油圧ブレーキシリンダ152が車両1に付与する油圧ブレーキトルクが油圧ブレーキトルク指令値Tr2に応じたトルクとなるように、油圧ブレーキシリンダ152の油圧を調整する。その結果、車両1には、油圧ブレーキトルク指令値Tr2に応じた油圧ブレーキトルクが付与される。
(1−3)技術的効果
以上説明したように、第1実施形態では、ECU19は、電源入力電力値Pinに基づいて回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出することができる。言い換えれば、第1実施形態では、電源入力電力値Pinに応じて定まる回生ブレーキトルク及び油圧ブレーキトルクが車両1に付与される。その結果、ECU19は、回生時の電源13からの電力の出力が抑制されつつも回生時に電源13に入力される電力量が相応に又は相対的に大きくなるように車両1を制御することができる。言い換えれば、ECU19は、回生時の電源13からの電力の出力の抑制及び回生時に電源13に入力される電力量の過度な減少の抑制の双方を両立するように車両1を制御することができる。以降、説明の便宜上、モータジェネレータ11が生成する電力を“回生電力”と称し、且つ、回生電力の積算量を“回生電力量”と称する。
以下、図5及び図6を参照しながら、回生時の電源13からの電力の出力が抑制されつつも回生時に電源13に入力される電力量が相応に又は相対的に大きくなるという技術的効果が得られる理由について説明する。尚、説明の便宜上、電源入力電力値Pinに応じて定まる回生ブレーキトルク及び油圧ブレーキトルクが車両1に付与されない(具体的には、車速Vに応じて定まる回生ブレーキトルク及び油圧ブレーキトルクが車両1に付与される)比較例と対比しながら、上述した技術的効果について説明する。図5は、比較例における車速Vと、要求制動トルク、回生ブレーキトルク及び油圧ブレーキトルクと、回生電力及び電源入力電力値Pinとの間の経時的関係を示すタイミングチャートである。図6は、第1実施形態における車速Vと、要求制動トルク、回生ブレーキトルク及び油圧ブレーキトルクと、回生電力及び電源入力電力値Pinとの間の経時的関係を示すタイミングチャートである。
比較例では、回生ブレーキ比r1は、車速Vに応じて算出される。つまり、比較例では、回生ブレーキトルクは、車速Vに応じたトルクとなる。具体的には、比較例では、車速Vが所定速度V1(但し、V1>0)より大きい場合には、回生ブレーキ比r1が1に固定される。更に、比較例では、車速Vが所定速度V1以下であって且つ所定速度V2(但し、0≦V2<V1)より大きい場合には、回生ブレーキ比r1は、車速Vが小さくなるほど小さくなる。更に、比較例では、車速Vが所定速度V2以下となる場合には、回生ブレーキ比r1は0に固定される。このような回生ブレーキ比r1の算出方法以外の比較例の動作は、上述した第1実施形態の動作と同様であってもよい。
この場合、図5の中段のグラフに示すように、車速Vが所定速度V1より大きい場合には、要求制動トルクの全てが、回生ブレーキトルクによって分担される。従って、車速Vが所定速度V1より大きい場合には、油圧ブレーキトルクは車両1に付与されない。
回生ブレーキトルクが車両1に付与されている場合には、モータジェネレータ11は、回生ブレーキトルク及びモータジェネレータ11の回転数(実質的には、車速V)に応じた回生電力を生成する。
回生電力は、電源13に入力される。但し、回生電力の少なくとも一部は、モータジェネレータ11自身に起因した損失(例えば、鉄損や銅損)となる。また、回生電力の少なくとも一部は、電力変換器12に起因した損失(例えば、インバータ損やコンバータ損であり、典型的にはスイッチング損)となる。従って、回生電力の少なくとも一部は、電源13に入力されない。つまり、図5の下段のグラフに示すように、電源入力電力値Pinは、回生電力よりも小さくなる。
その後、時刻t51において車速Vが所定速度V1以下になると、要求制動トルクの一部が回生ブレーキトルクによって分担される一方で、要求制動トルクの他の一部が油圧ブレーキトルクによって分担されることになる。その結果、例えば、回生ブレーキトルクが徐々に小さくなる一方で、油圧ブレーキトルクが徐々に大きくなる。
その後、時刻t52において車速Vが所定速度V2以下になると、要求制動トルクの全てが油圧ブレーキトルクによって分担されることになる。従って、車速Vが所定速度V2以下となる場合には、回生ブレーキトルクは車両1に付与されない。裏を返せば、回生ブレーキトルクは、車速Vが所定速度V2以下になる直前まで車両1に付与される。従って、モータジェネレータ11は、車速Vが所定速度V2以下になる直前まで回生ブレーキトルク及びモータジェネレータ11の回転数(実質的には、車速V)に応じた量の回生電力を生成する。
その後、時刻t53において車速Vがゼロになる。つまり、車両1が停止する。
ここで、回生時に電源13に入力される電力量を大きくする方法の一つとして、回生電力量を大きくする方法があげられる。そこで回生電力量を大きくする方法について検討するに、回生ブレーキトルクがゼロになるタイミングが遅くなればなるほど、モータジェネレータ11が回生電力を生成可能な期間が長くなる。つまり、回生ブレーキトルクがゼロになるタイミングが遅くなればなるほど、回生電力量が大きくなる。そうすると、回生電力量をできるだけ大きくするためには、回生ブレーキトルクがゼロになる(つまり、回生を停止する)タイミングを規定する所定速度V2ができるだけ小さくなればよいと考えられる。
しかしながら、車速Vが相対的に小さい状態では、回生ブレーキトルクも相対的に小さいがゆえに、回生電力もまた相対的に小さくなる。そうすると、回生電力の少なくとも一部が損失となることを考慮すれば、図5の下段のグラフに示すように、車速Vが相対的に小さい状態では、回生電力がゼロより大きいにも関わらず、電源入力電力値Pinがゼロより小さくなってしまう可能性がある。つまり、モータジェネレータ11が回生電力を生成しているにも関わらず、電源13が電力を出力しなければならない(例えば、電源13から出力される電力を用いて電力変換器12が駆動する)可能性がある。つまり、モータジェネレータ11が回生電力を生成している主たる目的がバッテリ131の充電であるにもかかわらず、回生電力がバッテリ131の充電に用いられないだけでなく、バッテリ131が放電してしまう可能性がある。モータジェネレータ11が回生電力を生成しているにも関わらず電源13が電力を出力する状況は、電源13の利用効率の悪化に繋がりかねないため好ましいとは言い難い。
他方で、回生ブレーキトルクがゼロになるタイミングが相対的に早くなれば、モータジェネレータ11が回生電力を生成しているにも関わらず電源13が電力を出力する状況の発生自体は抑制可能である。つまり、回生ブレーキトルクがゼロになる(つまり、回生を停止する)タイミングを規定する所定速度V2が相対的に大きくなれば、モータジェネレータ11が回生電力を生成しているにも関わらず電源13が電力を出力する状況の発生自体は抑制可能である。しかしながら、所定速度V2が大きくなるほど、回生ブレーキトルクがゼロになるタイミングが早くなるがゆえに、回生電力量が過度に小さくなってしまう可能性がある。その結果、回生時に電源13に入力される電力量もまた過度に小さくなってしまう可能性がある。
このように、車速Vに応じて定まる回生ブレーキトルク及び油圧ブレーキトルクが車両1に付与される比較例では、回生時の電源13からの電力の出力が抑制されつつも回生時に電源13に入力される電力量が相応に又は相対的に大きくなるように車両1を制御することが困難である。
このような比較例に対して、第1実施形態では、電源入力電力値Pinに応じて定まる回生ブレーキトルク及び油圧ブレーキトルクが車両1に付与される。例えば、図6に示すように、電源入力電力値Pinが所定閾値TH1より大きい場合には、回生ブレーキ比r1は1に固定される。従って、要求制動トルクの全てが、回生ブレーキトルクによって分担される。従って、電源入力電力値Pinが所定閾値TH1より大きい場合には、油圧ブレーキトルクは車両1に付与されない。
その後、時刻t61において電源入力電力値Pinが所定閾値TH1以下になると、回生ブレーキ比r1は、電源入力電力値Pinが小さくなるほど小さくなる。従って、要求制動トルクの一部が回生ブレーキトルクによって分担される一方で、要求制動トルクの他の一部が油圧ブレーキトルクによって分担されることになる。その結果、例えば、回生ブレーキトルクが徐々に小さくなる一方で、油圧ブレーキトルクが徐々に大きくなる。
その後、時刻t62において電源入力電力値Pinがゼロになると、回生ブレーキ比r1は0に固定される。つまり、時刻t62において電源入力電力値Pinがゼロになると同時に、回生ブレーキ比r1は0になる。従って、要求制動トルクの全てが油圧ブレーキトルクによって分担されることになる。従って、電源入力電力値Pinがゼロとなる場合には、回生ブレーキトルクは車両1に付与されない。裏を返せば、回生ブレーキトルクは、電源入力電力値Pinがゼロになる直前まで車両1に付与される。従って、モータジェネレータ11は、電源入力電力値Pinがゼロになる直前まで回生ブレーキトルク及びモータジェネレータ11の回転数(実質的には、車速V)に応じた量の回生電力を生成する。
その後、時刻t63において車速Vがゼロになる。つまり、車両1が停止する。
このように、第1実施形態では、モータジェネレータ11は、電源入力電力値Pinがゼロになる直前まで回生ブレーキトルクを車両1に付与する一方で、電源入力電力値Pinがゼロになると同時に回生ブレーキトルクをゼロにすることができる。言い換えれば、モータジェネレータ11は、電源入力電力値Pinがゼロになる直前まで回生電力を生成する一方で、電源入力電力値Pinがゼロになると同時に回生電力の生成を停止することができる。つまり、第1実施形態では、図6の下段のグラフに示すように、回生電力がゼロより大きいにも関わらず電源入力電力値Pinがゼロより小さくなってしまう状況は殆ど又は全く発生しない。言い換えれば、第1実施形態では、モータジェネレータ11が回生電力を生成しているにも関わらず電源13が電力を出力する状況は殆ど又は全く発生しない。このため、電源13の利用効率の悪化が好適に抑制される。
更には、第1実施形態では、モータジェネレータ11は、電源入力電力値Pinがゼロになる直前まで回生電力を生成することができる。つまり、モータジェネレータ11は、モータジェネレータ11が回生電力を生成しているにも関わらず電源13が電力を出力する状況の発生を抑制しながら、できる限り回生電力を生成し続けることができる。言い換えれば、回生ブレーキトルクがゼロになる(言い換えれば、回生電力がゼロになる)タイミングが過度に早くなることは殆ど又は全くない。つまり、モータジェネレータ11は、モータジェネレータ11が回生電力を生成しているにも関わらず電源13が電力を出力する状況の発生の抑制に過度に固執するあまり、回生電力の生成を過度に早いタイミングで停止してしまうことは殆ど又は全くない。従って、回生電力量が過度に小さくなってしまうことは殆ど又は全くない。その結果、回生時に電源13に入力される電力量の過度な減少が好適に抑制される。
このように、第1実施形態のECU19は、回生時の電源13からの電力の出力が抑制されつつも回生時に電源13に入力される電力量が相応に又は相対的に大きくなるように車両1を制御することができる。つまり、ECU19は、回生時の電源13からの電力の出力の抑制及び回生時に電源13に入力される電力量の過度な減少の抑制の双方を両立するように車両1を制御することができる。
加えて、第1実施形態では、ECU19が算出する回生ブレーキ比r1は、電源入力電力値Pinが小さくなるにつれて小さくなる。つまり、ECU19は、回生ブレーキ比r1を徐々に小さくしながら(言い換えれば、油圧ブレーキ比r2を徐々に大きくしながら)、最終的に回生ブレーキ比r1をゼロにすることができる。従って、回生ブレーキ比r1が変化する場合であっても、車両1に付与される要求制動トルクが大きく変化することは殆ど又は全くない。従って、回生ブレーキトルクの変化(例えば、突然の変化)に起因した車両1の制動性能の悪化又はドライバビリティの悪化が抑制される。
尚、上述の説明では、モータジェネレータ11は、電源入力電力値Pinがゼロになる直前まで回生ブレーキトルクに応じた量の回生電力を生成している。これは、図4(a)に示すように、電源入力電力値Pinがゼロになると同時に回生ブレーキ比r1が0になるからである。一方で、図4(d)を用いて説明したように、第1実施形態においても、電源入力電力値Pinが所定閾値TH2(但し、TH2>0)以下となる場合に、回生ブレーキ比r1が0に固定されてもよいことは上述した通りである。電源入力電力値Pinが所定閾値TH2以下となる場合に回生ブレーキ比r1が0に固定される場合には、モータジェネレータ11は、電源入力電力値Pinが所定閾値TH2になる直前まで回生ブレーキトルクに応じた量の回生電力を生成することになる。つまり、電源入力電力値Pinが所定閾値TH2以下となる場合に回生ブレーキ比r1が0に固定される場合には、電源入力電力値Pinがゼロになると同時に回生ブレーキ比r1が0になる場合と比較して、回生電力量自体は小さくなる。しかしながら、電源入力電力値Pinに基づいて回生ブレーキ比r1(つまり、回生ブレーキトルク)が算出されるがゆえに、車速Vに基づいて回生ブレーキ比r1(つまり、回生ブレーキトルク)が算出される比較例と比較して、回生電力量の過度な減少が相応に抑制可能であることに変わりはない。つまり、電源入力電力値Pinが所定閾値TH2以下となる場合に回生ブレーキ比r1が0に固定される場合であっても、ECU19は、回生時に電源13に入力される電力量が相応に又は相対的に大きくなるように車両1を制御することができることに変わりはない。
また、上述の説明では、車両1は、回生ブレーキトルクを車両1に付与可能なモータジェネレータ11を備えている。しかしながら、上述したように、車両1は、電力を生成する一方で車両1に回生ブレーキトルクを付与しないモータジェネレータ11を備えていてもよい。例えば、車両1は、車軸181から伝達される動力(或いは、車両1の運動エネルギー)とは異なる動力を用いて電力を生成するモータジェネレータ11を備えていてもよい。この場合であっても、モータジェネレータ11が電力を生成することでモータジェネレータ11の回転軸に回生ブレーキトルクの如きトルクが生ずることに変わりはない。従って、回生ブレーキトルクを付与しないモータジェネレータ11を車両1が備えている場合であっても、ECU19は、上述した態様で回生ブレーキトルク指令値Tr0を算出すると共に、当該算出した回生ブレーキトルク指令値Tr0に基づいてモータジェネレータ11を制御してもよい。つまり、回生ブレーキトルクを付与しないモータジェネレータ11を車両1が備えている場合であっても、ECU19は、回生ブレーキトルク指令値Tr0に基づいてモータジェネレータ11を制御することで、モータジェネレータ11が生成する電力(典型的には、電力の大きさ)を調整してもよい。その結果、回生ブレーキトルクを付与しないモータジェネレータ11を車両1が備えている場合であっても、ECU19は、モータジェネレータ11が電力を生成している間の電源13からの電力の出力が抑制されつつもモータジェネレータ11が電力を生成している間に電源13に入力される電力量が相応に又は相対的に大きくなるように車両1を制御することができる。尚、回生ブレーキトルクを付与しないモータジェネレータ11を車両1が備えている場合には、ECU19は、図3に示す態様で油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出しなくてもよい。この場合、例えば、ECU19は、要求制動トルク指令値Tr0と一致する油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出してもよい。
(2)第2実施形態の車両2
続いて、図7から図10を参照しながら、第2実施形態の車両2について説明する。尚、第1実施形態の車両1と同一の構成及び動作については、同一の参照符号及びステップ番号を付することでその詳細な説明を省略する。
(2−1)第2実施形態の車両2の構成
はじめに、図7及び図8を参照して、第2実施形態の車両2の構成について説明する。図7は、第2実施形態の車両2の構成の一例を示すブロック図である。図8は、第2実施形態の車両2が備えるECU29の内部に論理的に実現される処理ブロックのうち回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出するための処理ブロックの構成を示すブロック図である。
図7に示すように、第2実施形態の車両2は、要求制動トルク指令値Tr0を算出するためにアクセルペダル24の操作量であるアクセルペダル操作量AをECU29が取得すると言う点で、要求制動トルク指令値Tr0を算出するためにアクセルペダル操作量AをECU19が取得しなくてもよい第1実施形態の車両1とは異なる。第2実施形態の車両2のその他の構成は、第1実施形態の車両1のその他の構成と同一であってもよい。
アクセルペダル24は、車両1のドライバによって操作される操作ペダルである。典型的には、ドライバは、車両1の速度を調整するために操作ペダルを踏み込む又は戻すように操作する。ECU29は、アクセルペダル24の操作量(典型的には、踏み込み量)であるアクセルペダル操作量Aを適宜取得する。
図8に示すように、第2実施形態のECU29は、アクセルペダル操作量A及び車速Vに基づいて要求制動トルク指令値Tr0を算出すると言う点で、アクセルペダル操作量A及び車速Vに基づいて要求制動トルク指令値Tr0を算出しなくてもよい第1実施形態のECU19とは異なる。このため、ECU29は、ブレーキペダル操作量B及び車速Vに基づいて要求制動トルク指令値Tr0を算出する要求制動トルク算出部191に代えて、アクセルペダル操作量A及び車速Vに基づいて要求制動トルク指令値Tr0を算出する要求制動トルク算出部291を備えている。但し、ECU29は、ブレーキペダル操作量B及び車速Vに基づいて要求制動トルク指令値Tr0を算出する要求制動トルク算出部191をも備えていてもよい。尚、アクセルペダル操作量A及び車速Vに基づく要求制動トルク指令値Tr0の算出動作については後に詳述する(図9から図10参照)。
(2−2)第2実施形態のブレーキトルク指令値算出動作
続いて、図9を参照しながら、ECU29が行う回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2の算出動作の流れについて説明する。図9は、ECU29が行う回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2の算出動作の流れを示すフローチャートである。
図9に示すように、ECU29は、ドライバがアクセルペダル24を戻す操作を行っているか否かを判定する(ステップS21)。例えば、ECU291は、アクセルペダル操作量Aを監視することで、ドライバがアクセルペダル24を戻す操作を行っているか否かを判定してもよい。
尚、「アクセルペダル24を戻す操作」は、「アクセルペダル24を踏み込んでいる状態(つまり、アクセルペダル操作量Aがゼロでない状態)から、アクセルペダル24を踏み込んでいない状態(つまり、アクセルペダル操作量Aがゼロになる状態)に移行する操作」を含んでいてもよい。「アクセルペダル24を戻す操作」は、「アクセルペダル24を第1所定操作量だけ踏み込んでいる状態(つまり、アクセルペダル操作量A=第1所定操作量となる状態)から、アクセルペダル24を第1所定量よりも小さい第2所定操作量だけ踏み込んでいる状態(つまり、アクセルペダル操作量A=第2所定操作量<第1所定操作量となる状態)に移行する操作」を含んでいてもよい。
ステップS21の判定の結果、ドライバがアクセルペダル24を戻す操作を行っていないと判定される場合には(ステップS21:No)、ECU29は、回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出しなくてもよい。この場合、ECU29は、動作を終了してもよい。
他方で、ステップS21の判定の結果、ドライバがアクセルペダル24を戻す操作を行っていると判定される場合には(ステップS21:Yes)、ドライバは、アクセルペダル24を戻すことで車速Vを調整しようとしていると推定される。言い換えれば、ドライバは、アクセルペダル24を戻すことで車両2を減速しようとしていると推定される。この場合、ECU29は、回生ブレーキトルクを付与することで、車両2の減速を実現してもよい。
アクセルペダル24を戻す操作に応じて回生ブレーキトルクを付与することで車両2の減速を実現する場合には、ECU29は、第1実施形態のECU19と同様に、ステップS12からステップS15の動作を行うことで、要求制動トルクに対する回生ブレーキトルクの割合を示す回生ブレーキ比r1を算出する(ステップS12からステップS15)。
ステップS12からステップS15に示す回生ブレーキ比r1を算出する動作に続いて、相前後して又は並行して、ECU29は、要求制動トルク指令値Tr0を算出する(ステップS26)。具体的には、ECU29が備える要求制動トルク算出部291は、車速V及びアクセルペダル操作量Aに基づいて、要求制動トルク指令値Tr0を算出する。この場合、要求駆動トルク算出部291は、車速V及びアクセルペダル操作量Aと要求制動トルク指令値Tr0との対応付けを示す要求制動トルクマップを参照することで、要求制動トルク指令値Tr0を算出してもよい。
ここで、図10を参照しながら、車速V及びアクセルペダル操作量Aと要求制動トルク指令値Tr0との対応付けを示す要求制動トルクマップについて説明する。図10は、車速V及びアクセルペダル操作量Aと要求制動トルク指令値Tr0との対応付けを示す要求制動トルクマップの一例を示すグラフである。
図10に示すように、アクセルペダル操作量Aが所定操作量THA以下となる領域では、アクセルペダル操作量Aの大きさに関わらずに、要求制動トルク指令値Tr0は一定値となる。アクセルペダル操作量Aが所定操作量THA以上となる領域では、アクセルペダル操作量Aが大きくなるほど要求制動トルク指令値Tr0は小さくなる。更に、アクセルペダル操作量Aが同一である場合には、車速Vが大きくなるほど要求制動トルク指令値Tr0が大きくなる。尚、図10に示す要求制動トルクマップは一例である。従って、図10に示す要求制動トルクマップとは異なる要求制動トルクマップが用いられてもよい。
再び図9において、その後、ECU29は、第1実施形態のECU19と同様に、回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出する(ステップS17及びステップS18)。
以上説明した第2実施形態の車両2は、ブレーキペダル14が操作されていない場合であっても、第1実施形態の車両1が享受することができる各種効果を好適に享受することができる。例えば、ECU29は、ブレーキペダル14が操作されていない場合であっても、回生時の電源13からの電力の出力が抑制されつつも回生時に電源13に入力される電力量が相応に又は相対的に大きくなるように車両1を制御することができる。
(3)第3実施形態の車両3
続いて、図11から図13を参照しながら、第3実施形態の車両3について説明する。尚、第1実施形態の車両1から第2実施形態の車両2と同一の構成及び動作については、同一の参照符号及びステップ番号を付することでその詳細な説明を省略する。
(3−1)第3実施形態の車両3の構成
はじめに、図11(a)から図11(c)を参照して、第3実施形態の車両3の構成について説明する。図11(a)は、第3実施形態の車両3の構成の一例を示すブロック図である。図11(b)は、第3実施形態の車両3が備えるECU39の内部に論理的に実現される処理ブロックのうち回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出するための処理ブロックの構成を示すブロック図である。図11(c)は、ECU39が備える回生ブレーキ比算出部392の構成を示すブロック図である。
図11(a)に示すように、第3実施形態の車両3は、第1実施形態の車両1と比較して、ECU19に代えてECU39を備えていると言う点で異なっている。第3実施形態の車両3のその他の構成は、第1実施形態の車両1のその他の構成と同一であってもよい。
図11(b)に示すように、第3実施形態のECU39は、第1実施形態のECU19と比較して、回生ブレーキ比算出部392が要求制動トルク指令値Tr0に基づいて回生ブレーキ比r1を算出すると言う点で、回生ブレーキ比算出部192が要求制動トルク指令値Tr0に基づいて回生ブレーキ比r1を算出しなくてもよい第1実施形態のECU19とは異なる。より具体的には、図11(c)に示すように、第3実施形態の回生ブレーキ比算出部392は、第1実施形態の回生ブレーキ比算出部192と比較して、マップ参照部3922が要求制動トルク指令値Tr0に基づいて回生ブレーキ比r1を算出すると言う点で、マップ参照算出部1922が要求制動トルク指令値Tr0に基づいて回生ブレーキ比r1を算出しなくてもよい第1実施形態の回生ブレーキ比算出部192とは異なる。第3実施形態のECU39のその他の構成は、第1実施形態のECU19のその他の構成と同一であってもよい。
(3−2)第3実施形態のブレーキトルク指令値算出動作
続いて、図12を参照しながら、ECU39が行う回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2の算出動作の流れについて説明する。図12は、ECU39が行う回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2の算出動作の流れを示すフローチャートである。
図12に示すように、ECU39は、車両1が回生しているか否かを判定する(ステップS11)。ステップS11の判定の結果、車両1が回生していると判定される場合には(ステップS11:Yes)、ECU39は、第1実施形態のECU19と同様に、ステップS12からステップS14の動作を行うことで、電源入力電力値Pinを算出する(ステップS12からステップS14)。
第3実施形態では、ステップS12からステップS14に示す電源入力電力値Pinを算出する動作に続いて、相前後して又は並行して、ECU39は、要求制動トルク指令値Tr0を算出する(ステップS16)。つまり、第3実施形態では、ECU39は、回生ブレーキ比r1を算出する前に、要求制動トルクTr0を算出する。
その後、ECU39が備える回生ブレーキ比算出部392は、ステップS14で算出された電源入力電力値Pin及びステップS16で算出された要求制動トルクTr0に基づいて、回生ブレーキ比r1を算出する(ステップS35)。具体的には、回生ブレーキ比算出部392が備えるマップ参照部3922は、電源入力電力値Pin及び要求制動トルク指令値Tr0と回生ブレーキ比r1との対応付けを規定する回生ブレーキ比マップを参照することで回生ブレーキ比r1を算出する。
ここで、図13を参照しながら、電源入力電力値Pin及び要求制動トルク指令値Tr0と回生ブレーキ比r1との対応付けを規定する回生ブレーキ比マップについて説明する。図13は、電源入力電力値Pin及び要求制動トルク指令値Tr0と回生ブレーキ比r1との対応付けを規定する回生ブレーキ比マップの一例を示すグラフである。
図13に示すように、第3実施形態においても、第1実施形態の回生ブレーキ比マップと同様に、(i)電源入力電力値Pinが所定閾値より大きい第1領域では、電源入力電力値Pinの大きさに関わらずに回生ブレーキ比r1が1に固定され、(ii)電源入力電力値Pinが所定閾値TH1以下であって且つ0より大きい第2領域では、電源入力電力値Pinが小さくなるほど回生ブレーキ比r1が小さくなり、(iii)電源入力電力値Pinが0以下となる第3領域では、電源入力電力値Pinの大きさに関わらずに回生ブレーキ比r1が0に固定される。
第3実施形態では特に、要求制動トルク指令値Tr0に応じて所定閾値TH1が変動する。具体的には、要求制動トルク指令値Tr0が大きくなるほど、所定閾値TH1が大きくなる。例えば、要求制動トルク指令値Tr0が「Tr0#1」という値になる場合には、所定閾値TH1は「TH1#1」という値になる。例えば、要求制動トルク指令値Tr0が「Tr0#2(但し、Tr0#2>Tr#1)」という値になる場合には、所定閾値TH1は「TH1#2(但し、TH1#2>TH1#1)」という値になる。例えば、要求制動トルク指令値Tr0が「Tr0#3(但し、Tr0#3<Tr#1)」という値になる場合には、所定閾値TH1は「TH1#3(但し、TH1#3<TH1#1)」という値になる。
つまり、図13に示す回生ブレーキ比マップを用いる第3実施形態では、要求制動トルク指令値Tr0が大きくなるほど、回生ブレーキ比r1が減少し始める(言い換えれば、1未満になり始める)タイミングが早くなる。言い換えれば、要求制動トルク指令値Tr0が大きくなるほど、油圧ブレーキ比r2が増加し始める(言い換えれば、0より大きくなり始める)タイミングが早くなる。従って、第3実施形態で用いられる回生ブレーキ比マップは、要求制動トルク指令値Tr0が大きくなるほど油圧ブレーキトルクの車両1への付与が開始されるタイミングを早くすることが可能な回生ブレーキ比r1を規定していると言える。
再び図12において、その後、ECU39は、第1実施形態のECU19と同様に、回生ブレーキトルク指令値Tr1及び油圧ブレーキトルク指令値Tr2を算出する(ステップS17及びステップS18)。
以上説明した第3実施形態の車両3は、第1実施形態の車両1が享受することができる各種効果を好適に享受することができる。例えば、ECU39は、回生時の電源13からの電力の出力が抑制されつつも回生時に電源13に入力される電力量が相応に又は相対的に大きくなるように車両1を制御することができる。
加えて、ECU39は、要求制動トルク指令値Tr0に応じた要求制動トルクが車両3に適切に付与されるように回生ブレーキ比r1を算出することができる。特に、ECU39は、回生ブレーキ比r1がゼロに向かって徐々に小さくなっていく場合であっても要求制動トルク指令値Tr0に応じた要求制動トルクが車両3に適切に付与されるように、回生ブレーキ比r1を算出することができる。以下、要求制動トルク指令値Tr0に基づいて回生ブレーキ比r1を算出することで実現される技術的効果について説明する。
まず、回生ブレーキ比r1が小さくなるほど、油圧ブレーキ比r2は大きくなる。このため、電源入力電力値Pinが小さくなるにつれて回生ブレーキ比r1が小さくなっていく場合には、油圧ブレーキ比r2は大きくなっていく。このため、回生ブレーキトルクが小さくなるにつれて、油圧ブレーキトルクが大きくなっていく(図5及び図6参照)。
一方で、要求制動トルク指令値Tr0が相対的に大きい場合には、要求制動トルク指令値Tr0が相対的に小さい場合と比較して、車両3が相対的に早く停止する可能性が高い。従って、要求制動トルク指令値Tr0が相対的に大きい場合には、要求制動トルク指令値Tr0が相対的に小さい場合と比較して、回生ブレーキトルクがゼロになる(つまり、回生を停止する)タイミング相対的に早くなることが好ましい。その結果、要求制動トルク指令値Tr0が相対的に大きい場合には、要求制動トルク指令値Tr0が相対的に小さい場合と比較して、回生ブレーキ比r1(つまり、回生ブレーキトルク)が相対的に早い速度で小さくなっていく(つまり、減少していく)ことが好ましい。言い換えれば、要求制動トルク指令値Tr0が相対的に大きい場合には、要求制動トルク指令値Tr0が相対的に小さい場合と比較して、油圧ブレーキ比r2(つまり、油圧ブレーキトルク)が相対的に早い速度で大きくなっていく(つまり、増加していく)ことが好ましい。
しかしながら、油圧ブレーキトルクは、油圧を利用して生成されるトルクであるがゆえに、急激に大きくなることが困難である。更には、急激に油圧ブレーキトルクを大きくすることが可能な仕様の油圧ブレーキアクチュエータ151の採用は、油圧ブレーキユニット15のサイズアップ及びコストアップに繋がり得るがゆえに現実的ではない。従って、要求制動トルク指令値Tr0が大きくなるほど、油圧ブレーキアクチュエータ151は、要求制動トルク指令値Tr0に応じた要求制動トルクを車両3に適切に付与することが可能な増加レートで油圧ブレーキトルクを大きくしていく(つまり、増加させる)ことが困難になる。
そこで、第3実施形態では、このような技術的困難性を解消するべく、ECU39は、要求制動トルク指令値Tr0に基づいて回生ブレーキ比r1を算出する。具体的には、ECU39は、要求制動トルク指令値Tr0が大きくなるほど油圧ブレーキトルクの車両1への付与が開始されるタイミングが早くなるように、回生ブレーキ比r1を算出する。このため、要求制動トルク指令値Tr0が大きくなるほど、油圧ブレーキトルクを大きくするための時間がより多く確保される。つまり、要求制動トルク指令値Tr0が大きくなったとしても、要求制動トルク指令値Tr0に応じた要求制動トルクを車両3に適切に付与するために必要な油圧ブレーキトルクの増加レートが過度に大きくなることは殆ど又は全くない。このため、要求制動トルク指令値Tr0が大きくなったとしても、油圧ブレーキアクチュエータ151は、要求制動トルク指令値Tr0に応じた要求制動トルクを車両3に適切に付与可能な増加レートで油圧ブレーキトルクを大きくする(つまり、増加させる)ことができる。従って、要求制動トルク指令値Tr0が大きくなったとしても、要求制動トルク指令値Tr0に応じた要求制動トルクが車両3に対して適切に付与される。このため、車両3の制動性能の悪化やドライバビリティの悪化が好適に抑制される。
(4)第4実施形態の車両4
続いて、図14を参照しながら、第4実施形態の車両4について説明する。図14は、第4実施形態の車両4の構成の一例を示すブロック図である。尚、第1実施形態の車両1から第3実施形態の車両3と同一の構成及び動作については、同一の参照符号及びステップ番号を付することでその詳細な説明を省略する。
図14に示すように、第4実施形態の車両4は、電源43が電気的に並列に接続される複数のバッテリ(図14に示す例では、2つのバッテリ131及び431)を備えていると言う点で、電源13が複数のバッテリを備えていなくてもよい第1実施形態の車両1とは異なる。更に、第4実施形態の車両4は、補機44を備えていると言う点で、補機44を備えていなくてもよい第1実施形態の車両1とは異なる。第4実施形態の車両4のその他の構成は、第1実施形態の車両1のその他の構成と同一であってもよい。
電源43は、バッテリ131に加えて、バッテリ131に対して電気的に並列に接続されているバッテリ431を備えている。但し、電源43は、バッテリ131に対して電気的に並列に接続されているバッテリ431に加えて又は代えて、バッテリ131に対して電気的に直列に接続されているバッテリを備えていてもよい。
バッテリ431は、電力の出力(つまり、放電)及び電力の入力(つまり、充電)を行うことが可能な二次電池である。このようなバッテリとして、例えば、鉛蓄電池や、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池や、燃料電池が一例としてあげられる。但し、電源43は、バッテリ431に加えて又は代えて、電気二重層コンデンサ等のキャパシタを備えていてもよい。
第4実施形態では、バッテリ131の電圧(つまり、端子間電圧)は、バッテリ431の電圧(つまり、端子間電圧)とは異なる。典型的には、バッテリ131の電圧は、バッテリ431の電圧よりも高い。例えば、バッテリ131の電圧は、電源43の第1入出力端子433(具体的には、電力変換器12と電気的に接続される入出力端子)の端子間電圧と同一である。一方で、バッテリ431の電圧は、電源43の第1入出力端子433の電圧と異なる。同様に、バッテリ131の電圧は、電源43の第2入出力端子434(具体的には、補機44と電気的に接続される入出力端子)の端子間電圧と異なる。一方で、バッテリ431の電圧は、電源43の第2入出力端子434の電圧と同一である。
バッテリ131の電圧がバッテリ431の電圧とは異なるがゆえに、電源43は、電力変換器432を備えていることが好ましい。電力変換器432は、バッテリ431とバッテリ131及び第1入出力端子433のうちの少なくとも一方の間でやり取りされる電力に対する電圧変換を行う。更に、電力変換器432は、バッテリ131とバッテリ431及び第2入出力端子434のうちの少なくとも一方の間でやり取りされる電力に対する電圧変換を行う。このような電力変換器432は、典型的には、電圧を変換することが可能なコンバータ(いわゆる、DC−DCコンバータ)である。
但し、バッテリ131の電圧は、バッテリ431の電圧と同一であってもよい。この場合には、電源43は、電力変換器432を備えていなくてもよい。
モータジェネレータ11は、力行時には、主として、バッテリ131から出力される電力を用いて駆動する。但し、モータジェネレータ11は、力行時には、バッテリ131から出力される電力に加えて又は代えて、バッテリ431から出力される電力を用いて駆動してもよい。更に、モータジェネレータ11は、回生時には、主として、バッテリ131を充電する。但し、モータジェネレータ11は、回生時には、バッテリ131を充電することに加えて又は代えて、バッテリ331を充電する。
補機44は、主としてバッテリ431から出力される電力を用いて駆動する電気負荷である。但し、補機44は、バッテリ431から出力される電力を用いることに加えて又は代えて、バッテリ131から出力される電力を用いて駆動してもよい。更に、補機44は、バッテリ131及び431のうちの少なくとも一方から出力される電力を用いることに加えて又は代えて、回生時に第1入出力端子433を介して電源43に入力される電力(つまり、モータジェネレータ11が回生によって生成した電力)を用いて駆動してもよい。このような補機44として、例えば、セルモータや、エアコンや、EPS(Electric Power Steering:電動パワーステアリング)等の操舵装置や、油圧ブレーキユニット15等の制動装置等が例示される。
電気的に並列に接続されるバッテリ131及び431を電源43が備えている場合であっても、電源電流センサ13aは、電力変換器12と電源43との間を流れる電流の大きさを示す電源電流値Ibを検出する。言い換えれば、電源電流センサ13aは、電力変換器12と電源43の第1入出力端子433との間を流れる電流の大きさを示す電源電流値Ibを検出する。更に、言い換えれば、電源電流センサ13aは、電力変換器12と電源43内のバッテリ接続点435との間を流れる電流の大きさを示す電源電流値Ibを検出する。尚、バッテリ接続点435は、バッテリ131に向かう電力経路とバッテリ431に向かう電力経路とが接続する(言い換えれば、電力変換器12から電源43に向かう電力経路が、バッテリ131に向かう電力経路とバッテリ431に向かう電力経路とに分岐する)位置に相当する。
同様に、電気的に並列に接続されるバッテリ131及び431を電源43が備えている場合であっても、電源電圧センサ13vは、電源43の端子間電圧の大きさを示す電源電圧値Vbを検出する。言い換えれば、電源電圧センサ13vは、電力変換器12と電源43の第1入出力端子433との間の電力線の端子間電圧である電源電圧値Vbを検出する。更に、言い換えれば、電源電圧センサ13vは、電力変換器12と電源43内のバッテリ接続点435との間の電力線の端子間電圧の大きさを示す電源電圧値Vbを検出する。
以上説明した第4実施形態の車両4は、第1実施形態の車両1が享受することができる各種効果を好適に享受することができる。例えば、ECU19は、回生時の電源43からの電力の出力が抑制されつつも回生時に電源43に入力される電力量が相応に又は相対的に大きくなるように車両4を制御することができる。
特に、第4実施形態では、電気的に並列に接続されている複数のバッテリを電源43が備えている場合であっても、電源電流センサ13a及び電源電圧センサ13vは、電源43と電力変換器12との間に配置される。従って、電気的に並列に接続されている複数のバッテリを電源43が備えている場合であっても、ECU19は、回生時の電源43からの電力の出力が抑制されつつも回生時に電源43に入力される電力量が相応に又は相対的に大きくなるように車両4を制御することができる。
ここで、比較例として、仮に電源電流センサ13a及び電源電圧センサ13vが電源43内のバッテリ131とバッテリ接続点435との間に配置されている車両を例に挙げて説明を進める。電源電流センサ13a及び電源電圧センサ13vがバッテリ131とバッテリ接続点435との間に配置されると、電源入力電力Pinは、電源43に入力される電力ではなく、バッテリ131に入力される電力の大きさを示すことになる。この場合、以下に示す理由から、電源43に電力が入力されている(つまり、電源43全体としては、モータジェネレータ11が生成した電力によって充電されている)にも関わらず、電源入力電力値Pinが0以下になると判定されてしまう可能性がある。
具体的には、補機44が主としてバッテリ431から出力される電力を用いて駆動することは上述した通りである。しかしながら、補機44の消費電力が相対的に大きい場合には、補機44は、バッテリ431から出力される電力に加えて又は代えて、バッテリ131から出力される電力を用いて駆動することがある。このため、比較例では、バッテリ131に入力される電力量を示す電源入力電力値Pinは、補機44の消費電力によって変動する。従って、比較例では、補機44の消費電力が相対的に大きい場合には、電源43に電力が入力されているにも関わらず電源入力電力値Pinが0以下になる状況が発生してしまう。
ここで、図15(a)及び図15(b)を参照しながら、補機44の消費電力によって比較例の電源入力電力値Pinが変動する例について説明する。図15(a)は、補機44の消費電力と比較例の電源入力電力値Pinとの関係を示すグラフである。図15(b)は、補機44の消費電力と第4実施形態の電源入力電力値Pinとの関係を示すグラフである。
図15(a)に示すように、比補機44の消費電力が相対的に大きい場合には、補機44がバッテリ131から出力される電力を用いて駆動する可能性が相対的に大きくなるがゆえに、比較例では、電源43に電力が入力されているにも関わらず電源入力電力値Pinが0以下になる状況が発生する可能性が大きくなる。尚、補機44の消費電力が相対的に小さい場合には、補機44がバッテリ131から出力される電力を用いて駆動する可能性が相対的に小さくなるがゆえに、比較例であっても、電源43に電力が入力されているにも関わらず電源入力電力値Pinが0以下になる状況が発生する可能性が小さくなる。
このように、比較例では、特に補機44の消費電力が相対的に大きい場合には、電源43に電力が入力されているにも関わらず電源入力電力値Pinが0以下になる状況が発生してしまう。その結果、電源43に電力が入力されているにも関わらず回生ブレーキトルクがゼロになる(つまり、回生が停止してしまう)可能性がある。従って、回生時に電源43に入力される電力量が過度に(言い換えれば、必要以上に)小さくなる可能性がある。
しかるに、第4実施形態では、電気的に並列に接続されている複数のバッテリを電源43が備えている場合であっても、電源電流センサ13a及び電源電圧センサ13vは、電源43と電力変換器12との間に配置される。このため、図15(b)に示すように、第4実施形態の電源入力電力値Pinは、補機44の消費電力によって変動することは殆ど又は全くない。従って、第4実施形態では、電源43に電力が入力されているにも関わらず電源入力電力値Pinが0以下になる状況が発生することは殆ど又は全くない。このため、第4実施形態では、電源入力電力値Pinがゼロになると同時に回生ブレーキ比r1が0になる回生ブレーキ比マップを用いて回生ブレーキトルク指令値Tr1が算出される限りは、電源43に電力が入力されているにも関わらず回生ブレーキトルクがゼロになる(つまり、回生が停止してしまう)ことは殆ど又は全くない。その結果、回生時に電源13に入力される電力量の過度な減少が抑制される。
尚、上述した第1実施形態から第4実施形態において説明した各種構成及び各種動作は、互いに適宜組み合わせることが可能である。例えば、アクセルペダル操作量Aに基づいて要求制動トルク指令値Tr0を算出する車両2において、第3実施形態の車両3と同様に、要求制動トルク指令値Tr0に基づいて回生ブレーキ比r1が算出されてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
1、2、3、4 車両
11 モータジェネレータ
12、432 電力変換器
13 電源
13a 電源電流センサ
13v 電源電圧センサ
131、431 バッテリ
14 ブレーキペダル
15 油圧ブレーキユニット
152 油圧ブレーキアクチュエータ
153 油圧ブレーキシリンダ
17 車速センサ
181 車軸
182 車輪
19 ECU
191、291 要求制動トルク算出部
192、392 回生ブレーキ比算出部
1921 乗算器
1922、3922 マップ参照部
193 油圧ブレーキ比算出部
194、195 乗算器
24 アクセルペダル
44 補機
Ib 電源電流値
Vb 電源電圧値
Pin 電源入力電力
A アクセルペダル操作量
B ブレーキペダル操作量
V 車速
Tr0 要求制動トルク指令値
Tr1 回生ブレーキトルク指令値
Tr2 油圧ブレーキトルク指令値
r1 回生ブレーキ比
r2 油圧ブレーキ比

Claims (7)

  1. 回生発電することで回生制動力を付与しながら電力を生成する回生手段と、前記回生手段との間で電力をやり取り可能な電源手段と、油圧に起因した油圧制動力を付与する油圧手段とを備える車両を制御する車両制御装置であって、
    前記車両の制動に必要な要求制動力に対する前記回生制動力及び前記油圧制動力の割合を、前記電源手段に入力されている電力の大きさを示す入力電力値に基づいて調整するように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する制御手段
    を備え、
    前記制御手段は、前記入力電力値がゼロになる前に又は前記入力電力値がゼロになると同時に前記回生制動力の割合がゼロになり且つ前記入力電力値が小さくなるほど前記回生制動力の割合が小さくなるように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御することを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記入力電力値が所定条件を満たす場合に前記回生制動力の割合がゼロになるように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記制御手段は、前記入力電力値が第1所定量(但し、第1所定量はゼロ以上)以下となる場合に前記回生制動力の割合がゼロになるように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両制御装置。
  4. 前記制御手段は、(i)前記入力電力値が第2所定量以上となる場合には、前記入力電力値に関わらず前記回生制動力の割合が一定となる一方で、(ii)前記入力電力値が前記第2所定量以下となる場合には、前記入力電力値が小さくなるほど前記回生制動力の割合が小さくなるように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する
    ことを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の車両制御装置。
  5. 前記制御手段は、前記入力電力値及び前記要求制動力に基づいて前記回生制動力の割合を調整するように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する
    ことを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の車両制御装置。
  6. 前記制御手段は、前記要求制動力が大きくなるほど前記回生制動力の割合が減少し始めるタイミングが早くなるように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する
    ことを特徴とする請求項に記載の車両制御装置。
  7. 回生発電することで回生制動力を付与しながら電力を生成する回生手段と、前記回生手段との間で電力をやり取り可能な電源手段と、油圧に起因した油圧制動力を付与する油圧手段とを備える車両を制御する車両制御装置であって、
    前記回生手段が生成する電力を、前記電源手段に入力されている電力の大きさを示す前記入力電力値に基づいて調整するように、前記回生手段を制御する制御手段
    を備え、
    前記制御手段は、前記車両の制動に必要な要求制動力に対する前記回生制動力及び前記油圧制動力の割合を前記入力電力値に基づいて調整することで前記回生手段が生成する電力を調整するように、前記回生手段及び前記油圧手段を制御する
    前記制御手段は、前記入力電力値がゼロになる前に又は前記入力電力値がゼロになると同時に前記回生手段が生成する電力がゼロになり且つ前記入力電力値が小さくなるほど前記回生制動力の割合が小さくなるように、前記回生手段を制御することを特徴とする車両制御装置。
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