JP7375988B1 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

電動車両の制御装置において、設定部は、バッテリに充電可能な電力の最大値として、充電時間が所定時間以下の充電時に適用される短時間ＳＯＰと、充電時間が所定時間を超える充電時に適用される長時間ＳＯＰとを設定する。算出部は、短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰに基づき、モータからの回生電力の最大値に相当する回生ＳＯＰを算出する。制御部は、モータからの回生電力を回生ＳＯＰ以下の範囲で制御する。算出部は、回生発電の継続時間に応じて回生ＳＯＰを短時間ＳＯＰから長時間ＳＯＰへと徐々に変更する。

Description

本件は、モータが搭載された電動車両の制御装置に関する。

従来、電動車両に搭載されるモータの回生発電に際し、その時点でバッテリに充電可能な電力を考慮して回生電力を制限する制御が知られている。この種の制御では、回生発電の継続時間が長時間になりうることを想定して、回生電力が比較的小さく設定される。一方、回生発電の継続時間が短時間である場合には、回生電力を比較的大きく設定することも可能である。このような設定により、バッテリの過電圧による電析や劣化を抑制しつつ、回生電力を増加させることができる（例えば、特許文献１参照）。

日本国特開２０１１－２２３６９８号公報

上記のような制御では、回生時間が所定時間を超えた場合に、回生制御を終了させている。例えば、特許文献１の技術では、当初の回生電力が電力Ｐａであって回生時間が時間Ａを超えた場合に、回生電力を０に向かって急勾配で減少させている（図９参照）。しかしながら、回生時間が時間Ａを超えた直後に回生電力を直ちに０まで減少させなくても、バッテリの電析や劣化が抑制される場合がある。既存の制御では、回生電力が過剰に抑制されており、エネルギーロスが大きいことから電費を向上させにくいという課題がある。

本件の目的の一つは、上記のような課題に照らして創案されたものであり、回生発電において電費を改善できるようにした電動車両の制御装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けられる。

開示の電動車両の制御装置は、以下に開示する態様または適用例として実現でき、上記の課題の少なくとも一部を解決する。
開示の電動車両の制御装置は、バッテリの電力で車輪を駆動する機能と回生発電で生じた電力を前記バッテリに充電する機能とを併せ持つモータが搭載された電動車両の制御装置である。前記制御装置は、前記バッテリに充電可能な電力の最大値として、充電時間が所定時間以下の充電時に適用される短時間ＳＯＰと、前記充電時間が前記所定時間を超える充電時に適用され前記短時間ＳＯＰよりも値が小さい長時間ＳＯＰとを設定する設定部と、前記短時間ＳＯＰ及び前記長時間ＳＯＰに基づき、前記モータからの回生電力の最大値に相当する回生ＳＯＰを算出する算出部と、前記モータからの前記回生電力を前記回生ＳＯＰ以下の範囲で制御する制御部とを備える。また、前記算出部は、前記回生発電の継続時間に応じて前記回生ＳＯＰを前記短時間ＳＯＰから前記長時間ＳＯＰへと徐々に変更する移行演算を実施する。

開示の電動車両の制御装置によれば、回生ＳＯＰを短時間ＳＯＰから長時間ＳＯＰへと徐々に変更することで、バッテリの電析保護要件を満たしつつモータからの回生電力を大きくすることができ、電動車両の回生発電において電費を向上させることができる。また、短時間ＳＯＰから長時間ＳＯＰへの切り替えが滑らかになることから、回生発電時の走行フィーリングを向上させることができる。

電動車両及びその制御装置を示すブロック図である。 モータの回生発電時における短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰの経時変化を例示するグラフである。 移行演算の継続時間と割掛け係数との関係を例示するグラフである。 回生発電時の移行演算に関する制御のフローチャート例である。

開示の電動車両の制御装置は、以下の実施例によって実施されうる。

［１．装置構成］
図１は、実施例としての制御装置１０及び制御装置１０が適用される電動車両１（以下、単に車両１とも表記する）の構成を例示するブロック図である。車両１の具体的な種類としては、電気自動車，ハイブリッド自動車，プラグインハイブリッド自動車等が挙げられる。車両１には、少なくとも駆動源としてのモータ２と電力源としてのバッテリ３とが搭載される。バッテリ３は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の二次電池である。

モータ２は、バッテリ３の電力で車輪を駆動する機能と、回生発電で生じた電力をバッテリ３に充電する機能とを併せ持つモータジェネレータ（電動機兼発電機）である。モータ２によって駆動される車輪（駆動輪）は、前輪でも後輪でもよく、全輪でもよい。モータ２の搭載数や駆動輪の数は不問である。一つのモータ２で一つの駆動輪を駆動してもよいし、一つのモータ２で複数の駆動輪を駆動してもよく、複数のモータ２で一つの駆動輪を駆動してもよく、複数のモータ２で複数の駆動輪を駆動してもよい。また、モータ２と駆動輪とを繋ぐ動力伝達経路上に、図示しない変速機構を介装させてもよい。

図１に示す車両１は、第二の駆動源としてのエンジン４と発電装置としてのジェネレータ５とが搭載されたハイブリッド自動車（ハイブリッド電気自動車，ＨＥＶ）またはプラグインハイブリッド自動車（プラグインハイブリッド電気自動車，ＰＨＥＶ）である。ハイブリッド車両とは、駆動源としてエンジン４及びモータ２が搭載された車両を意味する。また、プラグインハイブリッド車両とは、バッテリ３に対する外部充電、または、バッテリ３からの外部給電が可能なハイブリッド車両を意味する。プラグインハイブリッド車両には、外部充電設備からの電力が送給される充電ケーブルを差し込むための充電口（インレット）や、外部機器に電力を供給する給電ケーブルを差し込むための外部給電用コンセント（アウトレット）が設けられる。

エンジン４は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン４の駆動軸には、少なくともエンジン４の駆動力を利用して発電する機能を持つジェネレータ５（発電機）が連結される。ジェネレータ５の発電電力（発電出力）は、モータ２の駆動やバッテリ３の充電に用いられる。エンジン４とジェネレータ５とを繋ぐ動力伝達経路上には、図示しない変速機構が介装されうる。なお、車両１を走行させる電動機としての機能を兼ね備えたジェネレータ５を適用してもよい。

モータ２とエンジン４とを繋ぐ動力伝達経路上には、クラッチ６が介装される。エンジン４はクラッチ６を介して駆動輪に接続され、モータ２はクラッチ６よりも駆動輪側に配置される。また、ジェネレータ５はクラッチ６よりもエンジン４側に接続される。クラッチ６が切断（解放）されると、エンジン４及びジェネレータ５が駆動輪に対して非接続の状態となり、モータ２が駆動輪に対して接続された状態となる。したがって、例えばモータ２のみを作動させることで、いわゆるＥＶ走行（モータ単独走行）が実現される。これに加えて、エンジン４を作動させてジェネレータ５に発電させることで、いわゆるシリーズ走行が実現される。

一方、クラッチ６が接続（締結）されると、モータ２，エンジン４，ジェネレータ５の三者が駆動輪に対して接続された状態となる。したがって、例えばエンジン４のみを作動させることで、いわゆるＥＮＧ走行（エンジン単独走行）が実現される。これに加えて、モータ２やジェネレータ５を駆動することで、いわゆるパラレル走行が実現される。なお、車両１は少なくともＥＶ走行が可能なハイブリッド車両であればよく、他の走行態様（ＥＮＧ走行，シリーズ走行，パラレル走行）は適宜省略されうる。

モータ２，バッテリ３，エンジン４，ジェネレータ５，クラッチ６の作動状態は、制御装置１０によって制御される。制御装置１０は、少なくともモータ２からの回生電力を制御する機能を持ったコンピュータ（電子制御装置，ＥＣＵ，Electronic Control Unit）である。制御装置１０は、プロセッサ（演算処理装置）及びメモリ（記憶装置）を内蔵する。制御装置１０が実施する制御の内容（制御プログラム）はメモリに保存され、その内容がプロセッサに適宜読み込まれることによって実行される。

制御装置１０には、車速センサ７，ブレーキセンサ８，アクセルセンサ９が接続される。車速センサ７は、車両１の走行速度（車速）を検出するセンサである。ブレーキセンサ８は、ブレーキペダルの踏み込み量に相当するパラメータ（ブレーキ開度，ブレーキペダルストローク，ブレーキ液圧等）を検出するセンサである。アクセルセンサ９は、アクセルペダルの踏み込み量に相当するパラメータ（アクセル開度，アクセルペダルストローク，スロットル開度等）を検出するセンサである。これらの各センサ７～９で検出された情報は、制御装置１０に伝達される。

制御装置１０に伝達される他の情報としては、モータ２の作動状態（回転速度，モータ温度，駆動電流，駆動電圧，駆動周波数等）の情報や、バッテリ３の作動状態（充電率ＳＯＣ，健全度ＳＯＨ，入出力電流，バッテリ電圧，バッテリ温度，内部抵抗等）の情報や、車両１の走行状態（走行モード，外気温等）の情報が挙げられる。本実施例の制御装置１０は、上記のような多様な情報を用いて、モータ２からの回生電力を既存の制御よりも柔軟に変更する制御を実施する。なお、バッテリ３の充電率ＳＯＣは、入出力電流やバッテリ電圧に基づいて算出可能である。

［２．制御構成］
上記の制御を実施するための要素として、制御装置１０には、設定部１１と算出部１２と制御部１３とが設けられる。これらの要素は、制御装置１０の機能を便宜的に分類して示したものであり、ソフトウェア（プログラム）やハードウェア（電子制御回路）で実現されうる。これらの要素は、一つのソフトウェアまたはハードウェアに一体化されてもよいし、複数のソフトウェア及びハードウェアに分散化されてもよい。例えば、モータ２を管理するためのモータＥＣＵ（ＭＣＵ，Motor Control Unit）にこれらの要素を内蔵させてもよいし、バッテリ３を管理するためのバッテリＥＣＵ（ＢＭＵ，Battery Management Unit）にこれらの要素を内蔵させてもよく、あるいは、これらの要素を複数のＥＣＵに分散させて設けてもよい。

設定部１１は、バッテリ３に充電可能な電力[kW]の最大値として、短時間ＳＯＰ（短時間充電可能最大電力，短時間State Of Power）と長時間ＳＯＰ（長時間充電可能最大電力，長時間State Of Power）とを設定するものである。短時間ＳＯＰは、充電時間が所定時間Ｃ以下（比較的短い時間）の充電時に適用される最大電力である。短時間ＳＯＰが適用される所定時間Ｃのスケール（時間の長さの度合い）としては、例えば数秒程度が想定されている。これに対して長時間ＳＯＰは、充電時間が所定時間Ｃを超える充電時に適用される最大電力であって、短時間ＳＯＰよりも値が小さく設定される。長時間ＳＯＰは、例えば一般的なバッテリ３の定格入力電力に相当しうるパラメータである。

短時間ＳＯＰ，長時間ＳＯＰの各々の値は、あらかじめ設定された固定値であってもよいし、バッテリ３の作動状態（充電率ＳＯＣ，健全度ＳＯＨ，回生電流量，バッテリ電圧，バッテリ温度等）や車両１の走行状態（走行モード，車速，外気温，アクセル開度等）に応じて設定される可変値であってもよい。また、短時間ＳＯＰを使用できる所定時間Ｃについても同様であり、あらかじめ設定された固定値であってもよいし、バッテリ３の作動状態や車両１の走行状態に応じて設定される可変値であってもよい。例えば、バッテリ３への充電電流（回生電流量）やバッテリ電圧に基づいて所定時間Ｃを設定してもよい。短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰは、少なくともモータ２が作動していることを前提として設定される。本実施例の短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰは、モータ２の回生発電時に使用されるため、モータ２が回生発電していることを前提として設定されてもよい。

図２は、モータ２の回生発電時における短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰの経時変化を例示するグラフである。この例では、短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰの値が直線状かつ平行に推移している。設定部１１では、モータ２の回生発電中は常に短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰの両方の値が設定される。長時間ＳＯＰ（二点鎖線グラフ）の値は、その時点における短時間ＳＯＰ（破線グラフ）の値よりも小さな値に設定される。また、回生発電の継続時間Ａが長くなるにつれて、バッテリ３の充電率が上昇して満充電に近い状態となる。そのため、短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰの値は、回生発電の継続時間Ａが長くなるほど減少するように設定され、図２中に示す短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰのグラフが下り勾配となる。

図２中の時刻ｔ_２は、モータ２の回生発電が開始されてから所定時間Ｃ（短時間ＳＯＰの最大時間）が経過した時刻である。従来の制御では、所定時間Ｃを超えて短時間ＳＯＰを使用することが想定されていないため、時刻ｔ_２以降に短時間ＳＯＰを設定する必要がなかった。一方、本実施例ではモータ２が作動している限り、時刻ｔ_２以降も短時間ＳＯＰの値の設定が継続され、回生ＳＯＰの算出のために参照される。ただし、以下に説明する回生ＳＯＰの値に短時間ＳＯＰの値を反映させる必要がなくなった後には（図２中の時刻ｔ_３以降は）、短時間ＳＯＰの値の設定を省略してもよい。

算出部１２は、設定部１１で設定された短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰに基づき、モータ２からの回生電力の最大値に相当する回生ＳＯＰを算出するものである。ここでは、回生発電の継続時間Ａに応じて、回生ＳＯＰを短時間ＳＯＰから長時間ＳＯＰへと徐々に変更する移行演算が実施される。回生発電の開始時（図２中の時刻ｔ_０）には、短時間ＳＯＰの値がそのまま回生ＳＯＰの値として算出される。その後、回生発電の開始時から時間Ｂ（移行演算を開始するまでの時間Ｂ）が経過すると（図２中の時刻ｔ_１）、移行演算が開始される。時間Ｂは、図２に示すように所定時間Ｃよりも短く設定される。これにより、回生発電によるバッテリ３への充電時間が所定時間Ｃに達する前に、回生ＳＯＰの値が長時間ＳＯＰへ向かって減少し始めることになる。

本実施例の算出部１２は、上記の移行演算において、回生ＳＯＰに反映される短時間ＳＯＰの割合または長時間ＳＯＰの割合を回生発電の継続時間Ａに対して線形に変化させる演算を実施しうる。例えば、算出部１２は以下の式１や式２に基づいて回生ＳＯＰを算出する。なお、式１，式２中の移行時間Ｄは、移行演算が開始された時刻を基準とした時間（移行演算の実施時間）であって、回生発電の継続時間Ａ（回生発電が開始された時刻を基準とした時間）から時間Ｂを減じた時間に相当する。
式１．回生ＳＯＰ＝（１－ｋ_１）×（短時間ＳＯＰ）＋ｋ_１×（長時間ＳＯＰ）
（ｋ_１：移行時間Ｄに比例して増加する割掛け係数，０≦ｋ_１≦１）
式２．回生ＳＯＰ＝ｋ_２×（短時間ＳＯＰ）＋（１－ｋ_２）×（長時間ＳＯＰ）
（ｋ_２：移行時間Ｄに比例して減少する割掛け係数，０≦ｋ_２≦１）

式１中の割掛け係数ｋ_１は、移行演算の移行時間Ｄに比例して０から１へと増加する係数である。図３中の実線は、移行演算の移行時間Ｄと割掛け係数ｋ_１との関係を例示するグラフである。この例では、移行時間Ｄが時間Ｅ_１であるときに割掛け係数ｋ_１の値が０．５に設定され、移行時間Ｄが時間Ｅ_２以上になると割掛け係数ｋ_１の値が１に設定されている。また、式２中の割掛け係数ｋ_２は、移行時間Ｄに比例して１から０へと減少する係数である。図３中の破線は、移行演算の移行時間Ｄと割掛け係数ｋ_２との関係を例示するグラフである。図３中の時間Ｅ_２は、時間Ｅ_１の倍の時間であって、図２のグラフ中における時刻ｔ_１から時刻ｔ_３までの時間に対応する。時刻ｔ_３以降は、回生ＳＯＰに反映される短時間ＳＯＰの割合が０となり、長時間ＳＯＰの値がそのまま回生ＳＯＰの値として算出される。時間Ｅ_１は、移行演算において割掛け係数ｋ_１，ｋ_２が０．５に変化するまでの時間である。また、時間Ｅ_２は、移行演算において割掛け係数ｋ_１，ｋ_２の変化が停止するまでの時間である。

上記の割掛け係数ｋ_２は、厳密には（数学的な意味においては）移行時間Ｄに「比例」しているとはいえない。移行時間Ｄに「比例」しているのは、割掛け係数ｋ_２から１を減じた値である。したがって、割掛け係数ｋ_２と移行時間Ｄとの関係をより厳密な定義に即応させて理解したい場合には、割掛け係数ｋ_２から１を減じた値を「割掛け係数ｋ_３」と定義し、この「割掛け係数ｋ_３」が移行時間Ｄに「比例」して０から－１へと減少するものと捉えればよい。

上記の割掛け係数ｋ_１，ｋ_２の特性に関して、好ましくは所定時間Ｃから時間Ｂを減算した時間と時間Ｅ_１とが一致するように、割掛け係数ｋ_１，ｋ_２のグラフ形状が設定される。つまり、回生発電の継続時間Ａが所定時間Ｃに達した時点で、回生ＳＯＰに反映される短時間ＳＯＰの割合と回生ＳＯＰに反映される長時間ＳＯＰの割合とを一致させる（ともに５０％にする）ことが好ましい。言い換えれば、回生発電の継続時間Ａが所定時間Ｃに達したときに、回生ＳＯＰが短時間ＳＯＰと長時間ＳＯＰとの中間値（平均値）になるように、割掛け係数ｋ_１の特性を定めておくことが好ましい。

これにより、図２における時刻ｔ_１～ｔ_２間のハッチング部分の三角形が時刻ｔ_２～ｔ_３間のハッチング部分の三角形と合同になる。換言すれば、時刻ｔ_１～ｔ_２間のハッチング面積Ｓ_１が、時刻ｔ_２～ｔ_３間のハッチング面積Ｓ_２に一致する。ハッチング面積Ｓ_１は、時刻ｔ_１～ｔ_２間の短時間ＳＯＰよりも回生ＳＯＰを減少させることによって生じる余剰分の充電可能電力量[Wh]に相当する。また、ハッチング面積Ｓ_２は、時刻ｔ_２～ｔ_３間の長時間ＳＯＰよりも回生ＳＯＰを増加させることによって必要となる充電可能電力量[Wh]に相当する。

これらの二つの面積（二つの電力量）を一致させることで、充電可能電力量の過不足が相殺される。したがって、バッテリ３の電析保護要件が満たされる範囲において、モータ２からの回生電力が最大化されうる。また、時刻ｔ_２に回生ＳＯＰを短時間ＳＯＰから長時間ＳＯＰへと不連続に（階段状に）変化させた場合と比較すると、回生電力の変動が滑らかになり、車両の走行フィーリングが良好となる。

算出部１２における回生ＳＯＰの算出に際し、回生発電の開始時から移行演算を開始するまでの時間Ｂは、あらかじめ設定された固定値（例えば、数秒）であってもよいし、バッテリ３の作動状態（充電率ＳＯＣ，健全度ＳＯＨ，回生電流量，バッテリ電圧，バッテリ温度等）や車両１の走行状態（走行モード，車速，外気温，アクセル開度等）に応じて設定される可変値であってもよい。同様に、割掛け係数ｋ_１，ｋ_２の時間変化率（すなわち、移行演算中における回生ＳＯＰの時間変化率）は、あらかじめ設定された固定値であってもよいし、バッテリ３の作動状態や車両１の走行状態に応じて設定される可変値であってもよい。

制御部１３は、算出部１２で算出された回生ＳＯＰを用いて、モータ２からの回生電力を制御するものである。制御部１３は、モータ２からの回生電力が回生ＳＯＰ以下になるように、モータ２（あるいは図示しないインバータ）の作動状態を制御する。これにより、モータ２に接続された駆動輪に回生制動力が発生するとともに、回生電力がバッテリ３に充電される。また、ドライバーが要求する制動力（制動トルク）の大きさに応じて、図示しないブレーキ機構を介して駆動輪に摩擦制動力が付与される。

［３．フローチャート］
図４は、回生発電時の移行演算に関する制御のフローチャート例である。このフローチャートに示す制御は、モータ２が作動している状況（例えば、ＥＶ走行モード時やハイブリッド走行モード時）において、制御装置１０の内部で所定の周期で繰り返し実行される。なお、このフローチャートに示す制御は、少なくともモータ２が作動する走行モードを有する車両１であれば実施可能であり、エンジン４，ジェネレータ５，クラッチ６等の有無は不問である。

ステップＡ１では、制御装置１０の設定部１１において、短時間ＳＯＰと長時間ＳＯＰとが設定される。短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰは、バッテリ３の作動状態（充電率ＳＯＣ，健全度ＳＯＨ，回生電流量，バッテリ電圧，バッテリ温度等）や車両１の走行状態（走行モード，車速，外気温，アクセル開度等）に応じて設定される。長時間ＳＯＰは、短時間ＳＯＰよりも値が小さく設定される。

ステップＡ２では、モータ２に回生発電を実施させるための回生発電条件が成立するか否かが判定される。回生発電条件には公知の諸条件が含まれ、例えばアクセル開度が減少したこと、ブレーキ開度が増加したこと、バッテリ３への充電が可能な状態であること（充電率ＳＯＣが所定値以下であること，健全度ＳＯＨが所定値以上であること，バッテリ温度が適正範囲内であること）、車両１が停止していないこと（車速が０でないこと）などが含まれる。回生発電条件が成立しなければ（ステップＡ２にてＮｏ）、この周期での制御が終了する。一方、回生発電条件が成立すると（ステップＡ２にてＹｅｓ）、制御がステップＡ３に進む。

ステップＡ３では、回生発電の継続時間Ａが計測される。継続時間Ａとは、ステップＡ２で回生発電条件が最初に成立した時刻からの経過時間である。また、ステップＡ４では、移行演算を開始するまでの時間Ｂが算出される。時間Ｂは、所定時間Ｃ（短時間ＳＯＰの最大時間）よりも短く設定される。続くステップＡ５では、回生発電の継続時間Ａが時間Ｂ未満であるか否かが判定される。この条件が成立する場合には（ステップＡ５にてＹｅｓ）制御がステップＡ６に進み、算出部１２において短時間ＳＯＰの値が回生ＳＯＰに代入される。その後、ステップＡ１０では、制御部１３においてモータ２からの回生電力が回生ＳＯＰ以下の範囲で制御される。ステップＡ５に続くＹｅｓルートの制御は、図２中の時刻ｔ_０～ｔ_１間の制御に対応する。

回生発電の継続時間Ａが時間Ｂ以上になり、ステップＡ５の条件が成立しなくなった場合には（ステップＡ５にてＮｏ）、制御がステップＡ７に進む。ステップＡ７では、移行演算の移行時間Ｄが計測される。移行時間Ｄとは、ステップＡ５で回生発電条件が最初に成立した時刻からの経過時間である。また、ステップＡ８では、算出部１２において、移行時間Ｄに応じて割掛け係数ｋ_１が算出される。割掛け係数ｋ_１は、例えば図３中の実線グラフのように、移行時間Ｄに対して線形に増加するように算出される。

続くステップＡ９では、算出部１２において、上記の式１に基づいて回生ＳＯＰが算出される。回生ＳＯＰの値は、移行時間Ｄが増加するにつれて短時間ＳＯＰから長時間ＳＯＰへと徐々に移行するように算出される。その後、ステップＡ１０では、制御部１３においてモータ２からの回生電力が回生ＳＯＰ以下の範囲で制御される。ステップＡ５に続くＮｏルートの制御は、図２中の時刻ｔ_１以降の制御に対応する。

［４．効果］
（１）上記の制御装置１０（電動車両の制御装置）には、設定部１１と算出部１２と制御部１３とが設けられる。設定部１１は、バッテリ３に充電可能な電力の最大値として、充電時間が所定時間Ｃ以下の充電時に適用される短時間ＳＯＰと、充電時間が所定時間Ｃを超える充電時に適用され短時間ＳＯＰよりも値が小さい長時間ＳＯＰとを設定する。算出部１２は、短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰに基づき、モータ２からの回生電力の最大値に相当する回生ＳＯＰを算出する。制御部１３は、モータ２からの回生電力を回生ＳＯＰ以下の範囲で制御する。また、算出部１２は、回生発電の継続時間Ａに応じて回生ＳＯＰを短時間ＳＯＰから長時間ＳＯＰへと徐々に変更する移行演算を実施する。

上記のように、回生ＳＯＰを短時間ＳＯＰから長時間ＳＯＰへと徐々に変更することで、回生電力が過剰に抑制されることがなくなり、バッテリ３の電析保護要件を満たしつつモータ２からの回生電力を大きくすることができる。したがって、車両１の回生発電において電費を向上させることができる。また、短時間ＳＯＰから長時間ＳＯＰへの切り替えが滑らかになることから、回生発電時の走行フィーリングを向上させることができる。

（２）上記の算出部１２は、図２に示すように、回生発電の継続時間Ａが所定時間Ｃに達する前に移行演算を開始する。このように、所定時間Ｃが経過する前に回生ＳＯＰを短時間ＳＯＰよりも小さくすることで、所定時間Ｃの経過後における回生ＳＯＰを長時間ＳＯＰよりも大きくすることができる。つまり、所定時間Ｃが経過するまで回生ＳＯＰを短時間ＳＯＰと同一値にし、かつ、所定時間Ｃの経過後に回生ＳＯＰを長時間ＳＯＰと同一値にした場合と比較して、バッテリ３に充電されるトータルの電力量を変化させることなく回生ＳＯＰの急変を抑制できる。したがって、バッテリ３の電析保護要件を満たしつつ、走行フィーリングをさらに向上させることができる。

（３）上記の算出部１２は、図３に示すように、回生ＳＯＰに反映される短時間ＳＯＰの割合または長時間ＳＯＰの割合を回生発電の移行時間Ｄに対して線形に変化させる演算を実施しうる。例えば、図３中に実線で示す割掛け係数ｋ_１は、移行時間Ｄに比例して０から増加する特性を持つ。このように、回生ＳＯＰに反映される短時間ＳＯＰや長時間ＳＯＰの割合をリニアに変化させることで、回生ＳＯＰを滑らかに変化させることができ、走行フィーリングをさらに向上させることができる。

（４）上記の算出部１２は、以下のような式１に基づいて回生ＳＯＰを算出しうる。
式１．回生ＳＯＰ＝（１－ｋ_１）×（短時間ＳＯＰ）＋ｋ_１×（長時間ＳＯＰ）
（ｋ_１：移行時間Ｄに比例して増加する割掛け係数，０≦ｋ_１≦１）
このようなシンプルな算定式を利用することで、滑らかに変化する回生ＳＯＰを素早くかつ容易に算出できるようになり、走行フィーリングをさらに向上させることができる。

（５）上記の算出部１２は、回生発電の開始時から移行演算を開始するまでの時間Ｂ及び割掛け係数ｋ_１の時間変化率を、バッテリ３の作動状態や車両１の走行状態に応じた可変値として設定しうる。これにより、車両１やバッテリ３の状態に応じて移行演算の実施期間の長さを変更でき、電費の改善度合いと走行フィーリングの改善度合いとのバランスを容易に調節できるようになる。

例えば、回生発電が比較的長時間にわたって継続される可能性がある場合には、時間Ｂを短く設定する（所定時間Ｃから遠ざける）とともに、割掛け係数ｋ_１の時間変化率を比較的小さく設定してもよい。このように、早めに移行演算を開始することで移行演算の実施期間が長くなるため、回生ＳＯＰを緩やかに変化させることができる。ただし、移行演算の実施期間が長くなるほど、その途中で回生発電が終了しやすくなるため、電費の改善効果を最大化できるとは限らない。

反対に、回生発電が比較的短時間で終了する可能性がある場合には、時間Ｂを長く設定する（所定時間Ｃに近づける）とともに、割掛け係数ｋ_１の時間変化率を比較的大きく設定してもよい。このように、遅めに移行演算を開始することで移行演算の実施期間が短くなるため、回生ＳＯＰを速やかに変化させることができ、より確実に電費の改善効果を最大化できる。

（６）上記の算出部１２は、回生発電の継続時間Ａが所定時間Ｃに達した時点で、回生ＳＯＰに反映される短時間ＳＯＰの割合と回生ＳＯＰに反映される長時間ＳＯＰの割合とを一致させる移行演算を実施しうる。例えば、図３に示す時間Ｅ_１が、所定時間Ｃから時間Ｂを減算した時間と一致するように、割掛け係数ｋ_１，ｋ_２のグラフ形状が設定される。これにより、回生発電の継続時間Ａが所定時間Ｃに達した時点で、回生ＳＯＰに反映される短時間ＳＯＰの割合と回生ＳＯＰに反映される長時間ＳＯＰの割合とがともに５０％になる。

ここで、図２において、短時間ＳＯＰ及び長時間ＳＯＰのグラフがともに直線かつ平行であると仮定すると、時刻ｔ_１～ｔ_２のハッチング部分の三角形は、時刻ｔ_２～ｔ_３のハッチング部分の三角形と合同になる。また、前者の三角形の面積Ｓ_１は、後者の三角形の面積Ｓ_２と同一になる。したがって、時刻ｔ_２に回生ＳＯＰを短時間ＳＯＰから長時間ＳＯＰへと不連続に（階段状に）変化させた場合と比較して、同じ充電可能電力量を確保しながら、回生ＳＯＰを急変させることなく滑らかに変動させることができる。したがって、走行フィーリングをさらに向上させることができる。

［５．その他］
上記の実施例はあくまでも例示に過ぎず、本実施例で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施例の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、本実施例の各構成は、必要に応じて取捨選択でき、あるいは、適宜組み合わせることができる。

上記の実施例では、駆動源としてのモータ２及びエンジン４を搭載したハイブリッド自動車における制御装置１０について詳述したが、制御装置１０をハイブリッド自動車以外の車両１に適用してもよい。また、図２，図３に示すような出力の経時変化や割掛け係数の特性は、適宜変更可能である。少なくとも、モータ２が搭載された車両１に上記の制御装置１０を適用することで、上述の実施形態と同様の制御を実現でき、上述の実施形態と同様の効果を獲得できる。

以上、各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

なお、本出願は、２０２２年３月４日出願の日本特許出願（特願２０２２－０３３１９５）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

本件は、電動車両（電気自動車，ハイブリッド自動車，プラグインハイブリッド自動車）の製造産業に利用可能であるとともに、電動車両に搭載される制御装置の製造産業に利用可能である。

１ 車両（電動車両）
２ モータ
３ バッテリ
４ エンジン
５ ジェネレータ
６ クラッチ
７ 車速センサ
８ ブレーキセンサ
９ アクセルセンサ
１０ 制御装置
１１ 設定部
１２ 算出部
１３ 制御部
Ａ 回生発電の継続時間
Ｂ 移行演算を開始するまでの時間
Ｃ 所定時間（短時間ＳＯＰの最大時間）
Ｄ 移行時間（移行演算の実施時間）
Ｅ_１ 時間（移行演算において割掛け係数ｋ_１，ｋ_２が０．５に変化するまでの時間）
Ｅ_２ 時間（移行演算において割掛け係数ｋ_１，ｋ_２の変化が停止するまで時間）
ｋ_１～ｋ_３ 割掛け係数
ｔ_０～ｔ_３ 時刻

Claims (6)

1. バッテリの電力で車輪を駆動する機能と回生発電で生じた電力を前記バッテリに充電する機能とを併せ持つモータが搭載された電動車両の制御装置であって、
   前記バッテリに充電可能な電力の最大値として、充電時間が所定時間以下の充電時に適用される短時間ＳＯＰと、前記充電時間が前記所定時間を超える充電時に適用され前記短時間ＳＯＰよりも値が小さい長時間ＳＯＰとを設定する設定部と、
   前記短時間ＳＯＰ及び前記長時間ＳＯＰに基づき、前記モータからの回生電力の最大値に相当する回生ＳＯＰを算出する算出部と、
   前記モータからの前記回生電力を前記回生ＳＯＰ以下の範囲で制御する制御部と、を備え、
   前記算出部が、前記回生発電の継続時間に応じて前記回生ＳＯＰを前記短時間ＳＯＰから前記長時間ＳＯＰへと徐々に変更する移行演算を実施することを特徴とする、電動車両の制御装置。
2. 前記算出部は、前記回生発電の継続時間が前記所定時間に達する前に前記移行演算を開始することを特徴とする、請求項１記載の電動車両の制御装置。
3. 前記算出部は、前記移行演算において、前記回生ＳＯＰに反映される前記短時間ＳＯＰの割合または前記長時間ＳＯＰの割合を前記回生発電の継続時間に対して線形に変化させることを特徴とする、請求項１記載の電動車両の制御装置。
4. 前記算出部は、以下の式１に基づいて前記回生ＳＯＰを算出する
   式１．回生ＳＯＰ＝（１－ｋ１）×（短時間ＳＯＰ）＋ｋ１×（長時間ＳＯＰ）
   （ｋ１：移行演算の実施時間に比例して増加する割掛け係数，０≦ｋ１≦１）
   ことを特徴とする、請求項３記載の電動車両の制御装置。
5. 前記算出部は、前記回生発電を開始してから前記移行演算が開始されるまでの時間及び前記割掛け係数ｋ１の時間変化率を、前記バッテリの作動状態または前記電動車両の走行状態に応じて設定することを特徴とする、請求項４記載の電動車両の制御装置。
6. 前記算出部は、前記回生発電の継続時間が前記所定時間に達した時点で、前記回生ＳＯＰに反映される前記短時間ＳＯＰの割合と前記回生ＳＯＰに反映される前記長時間ＳＯＰの割合とを一致させることを特徴とする、請求項３～５のいずれか一項に記載の電動車両の制御装置。

Images