JP7438619B2 - 回生制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）やハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）などの車両に搭載される回生制御装置に関する。

ハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）や電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）などの車両には、走行用の駆動源としてのモータが搭載されている。モータの動力は、デファレンシャルギヤに伝達され、デファレンシャルギヤから左右の駆動輪に伝達される。車両の減速時には、モータの回生制御により、モータの回転軸に入力される動力が電力に変換される。このとき、モータが駆動系の抵抗となり、その抵抗が車両を制動する回生制動力として作用する（回生ブレーキ）。モータが発生する電力は、電池に蓄えられて、その後のモータの駆動に利用される。そのため、回生制御が積極的に行われることにより、車両の燃費または電費が向上する。

一方、車両には、油圧式の制動装置が搭載されている。電気自動車やハイブリッド車に搭載される制動装置では、ブレーキペダルが踏まれると、たとえば、電動油圧ポンプが駆動されて、ブレーキアクチュエータに油圧が供給され、ブレーキアクチュエータから各車輪に設けられたブレーキシリンダに油圧が分配されて、ブレーキパッドが車輪と一体的に回転するブレーキロータに押しつけられることにより、車輪に摩擦制動力が付与される（油圧ブレーキ）。

回生ブレーキと油圧ブレーキとは、回生協調制御により併用される。回生協調制御では、車速やブレーキペダルの踏み込み量などに応じて目標制動力が設定され、この目標制動力が回生制動力（回生ブレーキ量）と摩擦制動力（油圧ブレーキ量）とに配分される。そして、その回生制動力および摩擦制動力がそれぞれ得られるように、モータおよび電動油圧ポンプなどが制御される。

また、車両には、旋回走行時に車両挙動を安定させる車両安定制御装置（車両姿勢制御装置）を搭載したものがある。車両安定制御装置による制御では、車速や操舵角などから目標ヨーレートが求められ、その目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差からヨーイングモーメントの目標が設定される。そして、目標ヨーイングモーメントを得るために必要な制動力が前後左右の各輪に付与される。これにより、車両の旋回性能の向上および旋回限界領域での車両挙動の安定化を図ることができる。

特開平１０－１８１３８９号公報

ところが、従来の車両では、モータの回生制御中に車両安定制御装置による制御が介入すると、回生制御が中断される。回生制御の中断により、回生制動力が０に急峻に低下し、その回生制動力の低下が車両の加速度の変化（ショック）となって現れる。その結果、車両のノイズバイブレーション（ＮＶ）特性が悪化する。

本発明の目的は、回生制御中に車両安定制御装置による制御が介入した場合の回生制動力の変動による加速度の変化を低減できる、回生制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明の一の局面に係る回生制御装置は、力行運転により走行のための動力を駆動系に付与し、回生運転により回生制動力を駆動系に付与するモータと、液圧による摩擦制動力を駆動系に付与する液圧制動装置と、液圧制動装置を制御する液圧制動制御装置とともに車両に搭載されて、モータの回生運転を制御する回生制御装置であって、モータの回生運転の制御中に、所定のパラメータから液圧制動制御装置による車両の挙動の安定のための制御の介入を推定し、当該制御の介入が推定された場合、その介入前にモータの回生運転を制御して回生制動力を低減する。

この構成によれば、モータの回生運転の制御中に、車両の挙動の安定のための制御の介入が推定されると、その介入に備えて、モータの回生運転による回生制動力が低減される。そのため、車両の挙動の安定のための制御が実際に介入されて、回生運転の制御が中断されたときに、回生制動力の低下量（０までの減少量）を小さく抑えることができる。その結果、回生制動力の低下による車両の加速度の変化が低減され、車両のノイズバイブレーション特性および安定性が向上する。

回生制動装置は、車両の挙動の安定のための制御の介入の推定後、その介入のタイミングが近づくにつれて回生制動力を段階的に低減してもよい。

この構成により、車両の挙動の安定のための制御の介入前の回生制動力の急変を抑制できる。

本発明は、液圧制動制御装置と回生制御装置とを含む制御装置に係る発明と捉えることもできる。すなわち、本発明の他の局面に係る制御装置は、力行運転により走行のための動力を駆動系に付与し、回生運転により回生制動力を駆動系に付与するモータと、液圧による摩擦制動力を駆動系に付与する液圧制動装置とを搭載した車両に用いられる制御装置であって、液圧制動装置を制御する液圧制動制御装置と、回生制動力が駆動系に付与されている状態で所定のパラメータから液圧制動制御装置による車両の挙動の安定のための制御の介入を推定した場合、その介入前にモータの回生運転を制御して回生制動力を低減する回生制御装置とを含む。

液圧制動制御装置は、回生制御装置により回生制動力が低減されたことに応じて、その低減分に相当する摩擦制動力が増加するように液圧制動装置を制御してもよい。

この構成により、回生制動力の低減による制動力の不足を抑制することができる。また、車両の挙動の安定のための制御の開始までに、必要な制動力のうちの多くを摩擦制動力に担わせておくことができるので、その制御をスムーズに開始させることができる。

本発明によれば、回生制御中に車両安定制御装置による制御が介入した場合の回生制動力の低下による車両の加速度の変化を低減でき、車両のノイズバイブレーション特性および安定性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る回生制御装置が制御系に組み込まれた車両の要部の構成を示すブロック図である。 回生低減処理の流れを示すフローチャート（その１）である。 回生低減処理の流れを示すフローチャート（その２）である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の要部の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る回生制御装置が制御系に組み込まれた車両１の要部の構成を示すブロック図である。

車両１は、モータ２を走行用の駆動源として搭載した電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）である。モータ２は、たとえば、回転子に永久磁石を用いた永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ：Permanent Magnet Synchronous Motor）である。

モータ２の力行運転時には、車両１に搭載された電池（図示せず）から出力される直流電力がインバータで交流電力に変換され、その交流電力がモータ２に供給される。これにより、モータ２が動力を発生し、その動力がデファレンシャルギヤなどを介して左右の駆動輪に伝達される。

一方、モータ２の回生運転時には、モータ２で駆動輪からの動力が交流電力に変換される。このとき、モータ２が駆動系の抵抗となり、その抵抗による回生制動力が駆動輪に作用する。すなわち、モータ２が回生ブレーキとして機能する。モータ２で発生した交流電力は、インバータで直流電力に変換されて、電池に充電される。

車両１には、油圧ブレーキ３が搭載されている。油圧ブレーキ３では、ユーザ（車両１のドライバ）によりブレーキペダルが操作されると、電動油圧ポンプが駆動されて、ブレーキアクチュエータに油圧が供給され、ブレーキアクチュエータから各車輪（駆動輪、従動輪）に設けられたブレーキシリンダに油圧が分配されて、ブレーキパッドが車輪と一体的に回転するブレーキロータに押しつけられることにより、車輪に摩擦制動力が付与される。

車両１には、各部を制御するため、複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が搭載されている。各ＥＣＵは、マイコン（マイクロコントローラ）を含む構成である。複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。また、各ＥＣＵには、制御に必要な各種センサが接続されている。

複数のＥＣＵには、ブレーキＥＣＵ４およびモータ制御ＥＣＵ５が含まる。ブレーキＥＣＵ４には、外気温センサ１１、車輪速センサ１２、車速センサ１３、舵角センサ１４およびヨーレートセンサ１５が接続されている。

外気温センサ１１は、車外の気温（外気温）に応じた検出信号を出力する。

車輪速センサ１２は、車輪ごとに設けられ、車輪の回転速度に応じた検出信号（車輪の回転に同期したパルス信号）を出力する。

車速センサ１３は、車両１の走行速度（車速）に応じた検出信号を出力する、

舵角センサ１４は、車両１のステアリング機構の舵角中点に対する舵角に応じた検出信号を出力する。舵角は、運転者により操作されるステアリングホイールの中立位置からの操舵角（回転操作角）であってもよいし、ステアリング機構による操舵輪の中立位置からの転舵角であってもよい。

ヨーレートセンサ１５は、車両１の重心点を通る鉛直軸まわりの回転角速度であるヨーレートに応じた検出信号を出力する。

車両１では、運転者によるブレーキ操作（アクセルペダルの戻し操作、ブレーキペダルの踏み込み操作）がなされると、モータ２の回生運転が可能であれば、回生協調制御が実行される。回生協調制御では、ブレーキＥＣＵ４により、車速やブレーキペダルの踏み込み量などに応じて目標制動力が設定され、この目標制動力が回生制動力（回生量）と摩擦制動力とに配分される。そして、ブレーキＥＣＵ４により、目標の摩擦制動力が得られるようにモータ２が制御される。また、ブレーキＥＣＵ４からモータ制御ＥＣＵ５に目標の回生制動力を得るための指示が出され、モータ制御ＥＣＵ５により、その指示に従って、モータ２の回生運転が制御される。

また、ブレーキＥＣＵ４により、車両１の旋回走行時に車両挙動を安定させる車両安定制御が実行される場合がある。車両安定制御では、車速や操舵角などから目標ヨーレートが求められ、その目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差からヨーイングモーメントの目標が設定される。そして、目標ヨーイングモーメントを得るために必要な制動力が前後左右の各輪に付与されるように、電動油圧ポンプおよびブレーキアクチュエータが制御される。この車両安定制御により、車両１の旋回性能の向上および旋回限界領域での挙動の安定化を図ることができる。

＜回生低減処理＞
図２Ａおよび図２Ｂは、回生低減処理の流れを示すフローチャートである。

回生協調制御時に、車両安定制御が介入すると、回生協調制御が中断されて、モータ２の回生運転が中断される。モータ２の回生運転の中断による回生量（回生制動力）の低下によるショックの発生を抑制するため、モータ２の回生運転時には、ブレーキＥＣＵ４により、回生低減処理が実行される。

回生低減処理では、外気温センサ１１の検出信号から、外気温の実測値である実測外気温Ｔが求められる（ステップＳ１１）。

そして、実測外気温Ｔが所定の閾値Ｔ０未満であるか否かが判定される（ステップＳ１２）。実測外気温Ｔが閾値Ｔ０未満である場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、１未満の外気温注意係数Ｔｋ０が設定される（ステップＳ１３）。一方、実測外気温Ｔが閾値Ｔ０以上である場合（ステップＳ１２のＮＯ）、実測外気温Ｔが閾値Ｔ０よりも大きい閾値Ｔ１未満であるか否かが判定される（ステップＳ１４）。実測外気温Ｔが閾値Ｔ１未満である場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、１未満で外気温注意係数Ｔｋ０よりも大きい外気温注意係数Ｔｋ１が設定される（ステップＳ１５）。実測外気温Ｔが閾値Ｔ１以上である場合には（ステップＳ１４のＮＯ）、外気温注意係数Ｔｋ１よりもさらに大きい外気温注意係数Ｔｋ２が設定される（ステップＳ１６）。外気温注意係数Ｔｋ２は、１であってもよい。これにより、実測外気温Ｔが低いほど小さい外気温注意係数Ｔｋ０＜Ｔｋ１＜Ｔｋ２が設定される。

また、各車輪速センサ１２の検出信号から、各車輪の回転速度（車輪速）が求められ、各車輪の回転速度から、車両１が所在している路面の摩擦係数（路面μ）が推定される（ステップＳ１７）。

そして、推定された路面摩擦係数（推定路面μ）が所定の閾値Ｆ０未満であるか否かが判定される（ステップＳ１８）。推定路面μが閾値Ｆ０未満である場合（ステップＳ１８のＹＥＳ）、１未満の路面μ注意係数Ｒｋ０が設定される（ステップＳ１９）。一方、推定路面μが閾値Ｆ０以上である場合（ステップＳ１８のＮＯ）、推定路面μが閾値Ｆ０よりも大きい閾値Ｆ１未満であるか否かが判定される（ステップＳ２０）。推定路面μが閾値Ｆ１未満である場合（ステップＳ２０のＹＥＳ）、１未満であって路面μ注意係数Ｒｋ０よりも大きい路面μ注意係数Ｒｋ１が設定される（ステップＳ２１）。推定路面μが閾値Ｆ１以上である場合には（ステップＳ２０のＮＯ）、路面μ注意係数Ｒｋ１よりもさらに大きい路面μ注意係数Ｒｋ２が設定される（ステップＳ２２）。路面μ注意係数Ｒｋ１は、１であってもよい。これにより、推定路面μが低いほど大きい路面μ注意係数Ｒｋ０＜Ｒｋ１＜Ｒｋ２が設定される。

さらに、車速センサ１３の検出信号から、車両１の実際の車速である実車速Ｖが求められる（ステップＳ２３）。

そして、実車速Ｖが所定の閾値Ｖｓより大きく、かつ、推定路面μが所定の閾値Ｆ未満であるか否かが判定される（ステップＳ２４）。実車速Ｖが閾値Ｖｓより大きく、かつ、推定路面μが閾値Ｆ未満である場合（ステップＳ２４のＹＥＳ）、１未満の車速注意係数Ｖｋ０が設定される（ステップＳ２５）。実車速Ｖが閾値Ｖｓ以上であるか、または、推定路面μが閾値Ｆ以上である場合（ステップＳ２４のＮＯ）、実車速Ｖが閾値Ｖｓよりも小さい閾値Ｖｓ１より大きく、かつ、推定路面μが閾値Ｆ未満であるか否かが判定される（ステップＳ２６）。実車速Ｖが閾値Ｖｓ１より大きく、かつ、推定路面μが閾値Ｆ未満である場合（ステップＳ２６のＹＥＳ）、１未満であって車速注意係数Ｖｋ０よりも大きい車速注意係数Ｖｋ１が設定される（ステップＳ２７）。実車速Ｖが閾値Ｖｓ１以上であるか、または、推定路面μが閾値Ｆ以上である場合（ステップＳ２６のＮＯ）、車速注意係数Ｖｋ１よりもさらに大きい車速注意係数Ｖｋ２が設定される（ステップＳ２８）。車速注意係数Ｖｋ２は、１であってもよい。これにより、実車速Ｖが大きいほど大きい車速注意係数Ｖｋ０＜Ｖｋ１＜Ｖｋ２が設定される。

また、舵角センサ１４の検出信号から、実際の舵角である実舵角Θが求められる（ステップＳ２９）。その後、実舵角Θから、ヨーレートを推定する計算が行われる（ステップＳ３０）。一方、ヨーレートセンサ１５から、実際のヨーレートである実ヨーレートＹｊが求められる（ステップＳ３１）。

そして、実ヨーレートＹｊと計算により推定された推定ヨーレートＹｏとが比較されて、車両１がスリップ（横滑り）しているか否かが判定される（ステップＳ３２）。すなわち、推定ヨーレートＹｏが実ヨーレートＹｊよりも大きいか否かが判定される。推定ヨーレートＹｏが実ヨーレートＹｊよりも大きい場合（ステップＳ３２のＹＥＳ）、車両１がスリップしている可能性があると考えることができる。この場合、１未満で相対的に小さいヨーレート注意係数Ｙｋ０が設定される（ステップＳ３３）。逆に、推定ヨーレートＹｏが実ヨーレートＹｊ以下である場合（ステップＳ３２のＮＯ）、車両１がスリップしていないと考えることができる。この場合、相対的に大きいヨーレート注意係数Ｙｋ１が設定される（ステップＳ３４）。ヨーレート注意係数Ｙｋ１は、１であってもよい。

その後、以上の処理で設定された外気温注意係数Ｔｋｉ、路面μ注意係数Ｒｋｉ、車速注意係数Ｖｋｉおよびヨーレート注意係数Ｙｋｉ（ｉ＝０，１，２）が回生協調制御で設定された目標回生量（目標回生制動力）に掛け合わされることにより、その目標回生量がそれよりも低い目標回生量に低減される（ステップＳ３５）。

＜作用効果＞
以上のように、モータ２の回生運転の制御中に、実測外気温Ｔ、推定路面μ、実車速Ｖおよび推定ヨーレートＹｏと実ヨーレートＹｊとの大小関係に応じて、目標回生量が低減される。すなわち、実測外気温Ｔが低い場合、車両１が所在する路面の摩擦係数が低く、車両１が横滑りしやすい状況であると推定できる。推定路面μが低い場合はもちろん、車両１が横滑りしやすい状況である。また、実車速Ｖが大きい場合には、車両１がアンダステアの挙動を示し、横滑りしやすい。推定ヨーレートＹｏが実ヨーレートＹｊよりも大きい場合、車両１が実際に横滑り（スリップ）している状況であると推定できる。車両１が横滑りしやすい状況または実際に横滑りしている状況では、その後に車両挙動を安定させる車両安定制御が介入すると推定される。

そこで、その車両安定制御の介入に備えて、モータ２の回生運転による目標回生量が低減される。そのため、車両安定制御が実際に介入されて、モータ２の回生運転が中断されたときに、回生量の低下（０までの減少量）を小さく抑えることができる。その結果、回生量の低下による車両１の加速度の変化が低減され、車両１のノイズバイブレーション特性および安定性が向上する。

なお、回生協調制御中であるので、目標回生量が低減されると、その低減分、摩擦制動力が増加する。そのため、目標回生量が低減されても、制動力に不足が生じることを抑制できる。また、車両安定制御の開始までに、必要な制動力のうちの多くを摩擦制動力に担わせておくことができるので、車両安定制御をスムーズに開始させることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、回生低減処理において、目標回生量の低減は、段階的に行われてもよい。すなわち、回生協調制御中に車両安定制御の介入が推定される状況が生じた後、その介入のタイミングが近づくにつれて目標回生量が段階的に低減されてもよい。これにより、車両安定制御の介入前の回生制動力の急変を抑制できる。その結果、目標回生量の低減と摩擦制動力の増大とのタイミングが多少ずれても、車両１に作用する制動力の変化による加速度の変化を抑制でき、車両１のノイズバイブレーション特性および安定性をさらに向上させることができる。

また、前述の実施形態では、車両１が電気自動車であるとしたが、車両１は、モータ２を走行用の駆動源として搭載したハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）であってもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両
２：モータ
３：油圧ブレーキ（液圧制動装置）
４：ブレーキＥＣＵ（回生制御装置、液圧制動制御装置）
５：モータ制御ＥＣＵ（回生制御装置）

Claims (2)

1. 力行運転により走行のための動力を駆動系に付与し、回生運転により回生制動力を前記駆動系に付与するモータと、
   液圧による摩擦制動力を前記駆動系に付与する液圧制動装置と、
   前記液圧制動装置を制御する液圧制動制御装置とともに車両に搭載されて、前記モータの回生運転を制御する回生制御装置であって、
   前記モータの回生運転の制御中に、所定のパラメータから前記液圧制動制御装置による前記車両の旋回走行時における前記車両の挙動の安定のための車両安定制御の介入を推定し、
   当該車両安定制御の介入が推定された場合、その介入前に前記モータの回生運転を制御して前記回生制動力を低減し、
   前記モータの回生運転の制御中に、前記車両安定制御が実際に介入すると、前記モータの回生運転を中断する、回生制御装置。
2. 前記車両の挙動の安定のための制御の介入の推定後、その介入のタイミングが近づくにつれて前記回生制動力を段階的に低減する、請求項１に記載の回生制御装置。

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