電気自動車の制御装置
【課題】バッテリの長寿命化と充電効率の改善を好適に実現可能な電気自動車の制御装置を提供する。
【解決手段】本発明の電気自動車（１）は、バッテリ（１１）の充電電力で力行駆動する電動機（４）を搭載し、下り勾配を走行する際に電動機を回生駆動させてバッテリに充電を行う。その制御装置は、走行路面の勾配情報を取得する手段（１７）と、バッテリ（１１）の充電量を検出する手段（１５）と、勾配継続距離を走行した際にバッテリの充電量が上限充電量となるように、下り勾配を走行中の電動機（４）の回生量を設定する制御手段（２６）とを備えたことを特徴とする。
【解決手段】本発明の電気自動車（１）は、バッテリ（１１）の充電電力で力行駆動する電動機（４）を搭載し、下り勾配を走行する際に電動機を回生駆動させてバッテリに充電を行う。その制御装置は、走行路面の勾配情報を取得する手段（１７）と、バッテリ（１１）の充電量を検出する手段（１５）と、勾配継続距離を走行した際にバッテリの充電量が上限充電量となるように、下り勾配を走行中の電動機（４）の回生量を設定する制御手段（２６）とを備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリに蓄えられた電力で力行駆動することにより走行用の動力源として機能する電動機を搭載し、前記電動機を下り勾配の走行時に回生駆動させることによりバッテリの充電を行う電気自動車の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりを受けて、従来のガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関に加えて、バッテリの充電電力で駆動可能な電動機を動力源として備えるハイブリッド電気自動車や、内燃機関の代わりにこのような電動機を動力源として走行するＥＶ自動車が注目されている。この種の車両では、例えば下り勾配走行時に次第に加速しようとする車両の運動エネルギーを、電動機の回生駆動により電気エネルギーに変換し、バッテリの充電量の回復を図る。これにより、ハイブリッド電気自動車では内燃機関の燃料消費量の削減により燃費性能が改善され、ＥＶ自動車では走行可能距離が延ばすことができる。
【０００３】
このようにハイブリッド電気自動車やＥＶ自動車などの電気自動車において燃費性能や走行可能距離を改善するためには、走行状態に応じていかにバッテリの充電効率を向上させるかが重要である。例えば特許文献１では、車両に搭載されたナビゲーション装置においてＧＰＳ通信衛星からＧＰＳ信号を受信することにより、走行路面の勾配情報を取得し、走行路面の勾配変化に応じた電動機の駆動制御を行うことによって、バッテリへの充電効率の向上を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１７２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動機の回生駆動時に流れるバッテリの充電電流が大きくなると、バッテリの劣化が促進され、内部抵抗が増大する。すると、充電時に発生する熱損失が増加し、結果的に充電効率が悪化してしまうという問題点がある。上記特許文献１における電動機の回生制御では、バッテリの充電電流値を考慮することなく、バッテリを早期に満充電にすることを優先して回生が行われている。そのため、走行条件によっては、バッテリの充電電流値が必要以上に大きい値となる場合があり、バッテリの劣化、更には結果的にバッテリの充電効率が十分に改善することができないという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、バッテリの充電効率の改善と長寿命化とを好適に実現可能な電気自動車の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電気自動車の制御装置は上記課題を解決するために、バッテリに蓄えられた電力で力行駆動することにより走行用の動力源として機能する電動機を搭載し、前記電動機を下り勾配の走行時に回生駆動させることによりバッテリの充電を行う電気自動車の制御装置であって、前記下り勾配の平均勾配及び勾配継続距離を含む勾配情報を取得する勾配情報取得手段と、前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、前記電気自動車が前記下り勾配の最下地点に達した際に、前記バッテリの充電量が上限充電量となるように、前記勾配情報に基づき前記電動機の回生量を設定する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、電気自動車が下り勾配の最下地点に達した際に、バッテリの充電量が上限充電量となるように、勾配情報に基づいて電動機の回生駆動が制御される。これにより、例えば下り勾配の走行途中にバッテリが満充電になることを回避しながらも、バッテリを満充電になるように充電量を確保しつつ、バッテリの充電電流を小さく抑えることができる。その結果、充電時に生じる損失を軽減することによって充電効率を改善すると共に、バッテリの長寿命化を図ることができる。
【０００９】
好ましくは、前記制御手段は、前記勾配継続距離が長くなるに従い、前記電動機の回生量が少なくなるように設定するとよい。この態様によれば、勾配継続距離が長い場合に、下り勾配の途中でバッテリの充電量が上限充電量に達してしまうことがないようにバッテリへの充電電流を小さく抑えることができる。一方、勾配継続距離が短い場合には、下り勾配の最下地点までにバッテリの充電量が上限充電量に達するように、バッテリへの充電電流を大きくする（電動機の回生量を大きくする）ことでバッテリの充電効率を向上させることもできる。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記検出されたバッテリの充電量が少なくなるに従い、前記電動機の回生量が多くなるように設定するとよい。この態様によれば、バッテリの充電量が少ない場合、電動機を回生駆動することによって得られた回生エネルギーを充電する余裕がバッテリに多く残っているため、電動機の回生量を増加させて、バッテリの充電効率を向上することができる。
【００１１】
また、前記電気自動車の走行速度を検出する走行速度検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記検出された走行速度が低くなるに従い、前記電動機の回生量が少なくなるように設定するとよい。この場合、走行速度が低くなるにつれて回生量が小さく設定されるので、低速時（発進時や停車時など）における車両の安全性を良好に確保できる。即ち、電動機の回生時に生じる回生制動トルクを少なく抑えることによって、ブレーキペダルの踏み込み動作などのドライバーの運転操作によって車両を精度よく制御可能とし、低速走行時の安全性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電気自動車が下り勾配の最下地点に達した際に、バッテリの充電量が上限充電量となるように、勾配情報に基づいて電動機の回生駆動が制御される。これにより、例えば下り勾配の走行途中にバッテリが満充電になるような場合を回避しながらも、バッテリが満充電になるような充電量を確保しつつ、バッテリへの充電電流を小さく抑えることができる。これにより、充電時に生じる損失を軽減することによって充電効率の改善を図ると共に、バッテリの長寿命化にも貢献できる。一方、例えば下り勾配の走行完了時にバッテリが満充電になるように、バッテリの充電電流を多く設定し、充電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るハイブリッド電気自動車の全体構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】本発明に係るハイブリッド電気自動車の制御内容を示すフローチャート図である。
【図３】図２のステップＳ１０６からＳ１０９で行われる場合分けに応じて選択されるマップの内容を示すグラフ図である。
【図４】勾配継続距離が長い下り勾配を走行中のハイブリッド電気自動車における回生量、充電量の推移を示すグラフ図である。
【図５】勾配継続距離が短い下り勾配を走行中のハイブリッド電気自動車における回生量、充電量の推移を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。本実施例では電気自動車の一例として、内燃機関とバッテリに蓄えられた電力を動力源として力行する電動機との少なくとも一方から出力される動力で下り勾配を有する走行路面を走行するハイブリッド電気自動車１を挙げて説明するが、内燃機関の代わりに電動機を動力源として走行するＥＶ自動車にも同様に適用可能である。
【００１５】
まず、図１を参照して、本発明に係るハイブリッド電気自動車１の全体構成について説明する。ここに図１は、本発明に係るハイブリッド電気自動車１の全体構成を概念的に示すブロック図である。
【００１６】
ハイブリッド電気自動車１はパラレル式ハイブリッド電気自動車であり、ディーゼルエンジン２（以下、「エンジン２」と称する）の出力軸にクラッチ３の入力軸が連結されており、クラッチ３の出力軸にモータ４の回転軸を介して変速機５の入力軸が連結されている。変速機５の出力軸には、プロペラシャフト６、差動装置７及び駆動軸８を介して左右の駆動輪９が接続されている。
【００１７】
エンジン２は、ハイブリッド電気自動車１の動力源の一つとして機能する内燃機関である。エンジン２はディーゼルエンジンであり、例えば燃焼室において空気を高温圧縮し燃料を噴射することで、自然発火を利用した燃焼による爆発力によって生じるピストンの往復運動を出力軸の回転運動に変換することが可能に構成されている。
【００１８】
クラッチ３は、エンジン２の出力軸とモータ４の回転軸との間に設けられており、これらの機械的な接続状態を切り替え可能に構成された動力伝達機構である。クラッチ３が接続されている場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸に機械的に接続されるため、駆動輪９はエンジン２の出力軸及びモータ４の回転軸の双方に接続されることとなる。一方、クラッチ３が切断されている場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に切断されるため、駆動輪９にはモータ４の回転軸のみが変速機５を介して機械的に接続されることとなる。
【００１９】
モータ４は、力行時にはバッテリ１１に蓄えられた電力を用いて力行駆動することによりハイブリッド電気自動車１の動力源の一つとして機能すると共に、回生時にはバッテリ１１を充電するための電力を発電する発電機として機能する電動機である。
【００２０】
変速機５は、エンジン２及びモータ４から出力される動力を変換し、プロペラシャフト６、差動装置７及び駆動軸８を介して左右の駆動輪９に伝達する変速機である。尚、変速機５の変速比は、段階的に可変であってもよいし、連続的に可変であってもよい。
【００２１】
バッテリ１１は、モータ４を力行するための電力供給源として機能する、充電可能な蓄電池である。バッテリ１１には直流電力が蓄えられており、当該直流電力はインバータ１０によって交流変換された後、モータ４に供給される。一方、モータ４の回生時に発電された電力は、インバータ１０によって直流変換された後、バッテリ１１に供給されることによって充電される。
【００２２】
クラッチ３が接続状態にある場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に接続されるため、駆動輪９はエンジン２の出力軸及びモータ４の回転軸の双方と接続される。この場合、モータ４の力行時には、駆動輪９にはエンジン２の出力トルクとモータ４の出力トルクの双方が変速機５を介して伝達される。即ち、駆動輪９を駆動させるためのトルクの一部はエンジン２から供給されると共に、残りはモータ４から供給される。また、走行中にバッテリ１１の充電量が少なくなった場合には、エンジン２の出力トルクの一部を用いて駆動輪９を駆動しつつ、エンジン２の出力トルクの残りを用いてモータ４を回生駆動させることにより、バッテリ１１を充電することもできる。一方、ハイブリッド電気自動車１の制動時には、モータ４を回生駆動することによって発電機として機能させ、バッテリ１１を充電することもできる。
【００２３】
クラッチが切断されている場合（即ち、接続状態にない場合）には、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に切断され、駆動輪９にはモータ４の回転軸のみが変速機５を介して機械的に接続される。この場合、モータ４の力行時には、駆動輪９にエンジン２の出力トルクは伝達されず、モータ４の出力トルクのみが伝達される。即ち、ハイブリッド電気自動車１の走行は、専ら、バッテリ１１に蓄えられた電力を用いてモータ４を駆動することによって行われる。一方、ハイブリッド電気自動車１の制動時には、モータ４を回生駆動することによって発電機として機能させ、バッテリ１１を充電することができる。
【００２４】
バッテリ充電量検出手段１５は、例えばバッテリ１１に印加される電流及び電圧をモニタするバッテリ電流センサやバッテリ電圧センサからなり、バッテリ１１の充電量（以下、適宜「ＳＯＣ」と称する）を検出可能な検出手段である。また、車速センサ１６はハイブリッド電気自動車１の走行速度を検出するためのセンサたる走行速度検出手段である。また、ナビゲーション装置１７は、ハイブリッド電気自動車の位置情報及び走行路面の勾配情報（平均勾配及び勾配継続距離などを含む情報）をＧＰＳ通信衛星から受信するための勾配情報取得手段である。アクセルペダル１８は、ドライバーが踏み込むことによってエンジン２又はモータ４の出力値を制御可能に構成されている。
【００２５】
車両ＥＣＵ２６は、エンジンＥＣＵ２７、インバータＥＣＵ２８及びバッテリＥＣＵ２９、並びにバッテリ充電量検出手段１５、車速センサ１６、ナビゲーション装置１７及びアクセルペダル１８などから取得した各種情報に基づいて、ハイブリッド電気自動車１の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットである。具体的には、車両ＥＣＵ２６は、エンジンＥＣＵ２７、インバータＥＣＵ２８及びバッテリＥＣＵ２９に制御信号を送受信することによって、エンジン２、クラッチ３、モータ４及び変速機５をはじめとするハイブリッド電気自動車１を構成する各部位の動作状態を制御する。
【００２６】
エンジンＥＣＵ２７は、エンジン２の動作に必要な各種制御を行うための電子制御ユニットであり、例えば、車両ＥＣＵ２６によって設定されたエンジン２から出力すべきトルクを出力可能なようにエンジン２における燃料の噴射量や噴射タイミングなどを制御する。
【００２７】
インバータＥＣＵ２８は、インバータ１０の動作に必要な各種制御を行うための電子制御ユニットであり、例えば、車両ＥＣＵ２６によって設定されたモータ４から出力すべきトルクを出力可能なようにインバータ１０を制御することにより、モータ４を力行又は回生駆動するように制御する。
【００２８】
バッテリＥＣＵ２９は、バッテリ充電量検出手段１５からの情報を、車両ＥＣＵ２６を介して取得することにより、バッテリ１１の充電量を求め、当該求めたＳＯＣを車両ＥＣＵ２６に送信する。
【００２９】
上述の車両ＥＣＵ２６、エンジンＥＣＵ２７、インバータＥＣＵ２８及びバッテリＥＣＵ２９は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成される電子制御ユニットであり、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する各種制御を実行することが可能に構成されている。これらの各種の制御の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではない。
【００３０】
続いて、以上のように構成されたハイブリッド電気自動車１の具体的な動作について説明する。図２は、本発明に係るハイブリッド電気自動車１の制御内容を示すフローチャート図である。
【００３１】
まず車両ＥＣＵ２６は、走行速度Ｖ、バッテリ１１のＳＯＣ、アクセルペダル１８の踏み込み量Ｆ，下り勾配情報（平均勾配、勾配継続距離Ｌ）などの本制御に必要な各種情報を取得する（ステップＳ１０１）。ここで、走行速度Ｖは速度センサ１６から検出し、ＳＯＣはバッテリ充電量検出手段１５から検出し、アクセルペダル１８の踏み込み量Ｆはアクセルペダル１８から検出し、下り勾配情報（即ち、平均勾配及び勾配継続距離）はナビゲーション装置１７で取得したＧＰＳ信号と道路情報から取得する。
【００３２】
車両ＥＣＵ２６は、ステップ１０１にて取得したアクセルペダル１８の踏み込み量Ｆから、ドライバーがアクセルペダル１８をＯＦＦにしているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。アクセルペダル１８がＯＮである場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ドライバーは車両を加速させる意思を有していると想定されるため、以下に説明するモータ４の回生駆動を行う必要がないとして、処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００３３】
一方、アクセルペダル１８がＯＦＦである場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、車両ＥＣＵ２６は車速センサ１６から取得した走行速度Ｖが予め規定された所定走行速度Ｖ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、その判定結果に応じて、車両ＥＣＵ２６は充電量検出手段１５から取得したＳＯＣがそれぞれ所定充電量ＳＯＣ１又はＳＯＣ２より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）。後に図３を参照して説明するように、モータ４の回生量は、走行速度Ｖ、バッテリ１１の充電量ＳＯＣの大小に対応して用意された４種類のマップに基づいて設定される。ステップＳ１０３、Ｓ１０４及びＳ１０５では、走行速度Ｖ、バッテリ１１の充電量ＳＯＣの大小によってこれら４種類のマップがそれぞれ選択されるように場合分けがなされる。
【００３４】
まず、走行速度ＶがＶ１より大きく、且つ、ＳＯＣがＳＯＣ１より大きい場合には（ステップＳ１０３：ＹＥＳ＆ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、高速・高ＳＯＣ対応マップ（図３（ａ）を参照）に基づいて、モータ４の回生量が設定される（ステップＳ１０６）。また、走行速度ＶがＶ１より大きく、且つ、ＳＯＣがＳＯＣ１以下である場合には（ステップＳ１０３：ＹＥＳ＆ステップＳ１０４：ＮＯ）、高速・低ＳＯＣ対応マップ（図３（ｂ）を参照）に基づいて、モータ４の回生量が設定される（ステップＳ１０７）。また、走行速度ＶがＶ１以下であり、且つ、ＳＯＣがＳＯＣ２より大きい場合には（ステップＳ１０３：ＮＯ＆ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、低速・高ＳＯＣ対応マップ（図３（ｃ）を参照）に基づいて、モータ４の回生量が設定される（ステップＳ１０８）。また、走行速度ＶがＶ１以下であり、且つ、ＳＯＣがＳＯＣ２以下である場合には（ステップＳ１０３：ＮＯ＆ステップＳ１０５：ＮＯ）、低速・低ＳＯＣ対応マップ（図３（ｄ）を参照）に基づいて、モータ４の回生量が設定される（ステップＳ１０９）。
【００３５】
車両ＥＣＵ２６は、このように走行条件に応じてモータ４の回生量を設定した後（ステップＳ１１０）、モータ４を設定した回生量で回生駆動するように制御する（ステップＳ１１１）。
【００３６】
ここで図３を参照して、図２のステップＳ１０６からＳ１０９で行われる場合分けに応じて選択されるマップの具体的な内容について説明する。図３は、図２のステップＳ１０６からＳ１０９で行われる場合分けに応じて選択されるマップの内容を示すグラフ図である。図３では横軸に走行路面が有する下り勾配の平均勾配、縦軸に勾配継続距離を示しており、モータ４の回生量が等しくなるポイントを実線で表示している。
【００３７】
図３（ａ）は、ステップＳ１０６において読み込まれる高速・高ＳＯＣ対応マップを示している。モータ４の回生量は走行路面の平均勾配が大きくなるに従い（下り勾配がきつくなるに従い）大きくなるように設定されている。平均勾配が大きい場合、下り勾配における車両の加速度は次第に大きくなると想定されるため、回生量を大きく設定することによって回生制動トルクを駆動輪９に伝達して減速しつつ、回生エネルギーをバッテリ１１に回収することができる。
【００３８】
ここでモータ４の回生量は、勾配継続距離が長くなるに従って少なくなるように設定されている。従来技術では、勾配継続距離が長い場合に回生量（即ち、充電電流値）が大きく設定されていると、下り勾配の走行途中でバッテリ１１の充電量が上限充電量に達してしまい、それ以上充電することができなくなってしまう場合がある。図３（ａ）のマップでは、下り勾配の最下地点に達した際にバッテリ１１の充電量が上限充電量となるように、勾配継続距離が長い場合にはモータ４の回生量を小さく設定することによって、バッテリ１１の充電電流値が不必要に大きくなることがないように抑制されている。これにより、バッテリ１１に十分な電力を充電しつつ、充電電流値を小さく抑えることができ、充電時に生じる損失を抑制することによってバッテリ１１への充電効率を向上させると共に、バッテリ１１の長寿命化を図ることができる。
【００３９】
次に図３（ｂ）は、ステップＳ１０７において読み込まれる高速・低ＳＯＣ対応マップを示している。図３（ｂ）におけるモータ４の回生量の増減傾向に関しては、基本的には図３（ａ）の場合と同様である。但し、図３（ｂ）では、ＳＯＣが高い図３（ａ）に比べて、モータ４の回生量が多くなるように設定されている。これは、バッテリ１１の充電量が少ない場合、モータ４を回生駆動することによって得られた回生エネルギーを充電する余裕が多く残っているため、モータ４の回生量を増加させてバッテリ１１の充電効率を向上させているためである。
【００４０】
次に図３（ｃ）は、ステップＳ１０８において読み込まれる低速・高ＳＯＣ対応マップを示している。図３（ｃ）におけるモータ４の回生量の増減傾向に関しては、基本的には図３（ａ）及び図３（ｂ）の場合と同様である。但し、図３（ｃ）では、走行速度Ｖが高い図３（ａ）に比べて、モータ４の回生量が少なくなるように設定されている。この場合、走行速度Ｖが小さくなるにつれてモータ４の回生量が小さく設定されるので、低速時（発進時や停車時など）における車両の安全性を良好に確保できる。即ち、モータ４の回生時に生じる回生制動トルクを少なく抑えることによって、ブレーキペダル（図不示）の踏み込み動作などのドライバーの運転操作によって車両を精度のよく制御可能とし、安全性を確保することができる。
【００４１】
次に図３（ｄ）は、ステップＳ１０８において読み込まれる低速・高ＳＯＣ対応マップを示している。図３（ｄ）におけるモータ４の回生量の増減傾向に関しては、基本的には図３（ａ）及び図３（ｃ）の場合と同様である。但し、図３（ｄ）では、ＳＯＣが高い図３（ｃ）に比べて、モータ４の回生量が多くなるように設定されている。これは、バッテリ１１の充電量が少ない場合、モータ４を回生駆動することによって得られた回生エネルギーを充電する余裕が大きいため、モータ４の回生量を増加させてバッテリ１１の充電効率を向上させているためである。
【００４２】
続いて図４及び図５を参照して、本発明に係るハイブリッド電気自動車の下り勾配走行時における回生量、充電量の推移について説明する。図４は勾配継続距離が長い下り勾配を走行中のハイブリッド電気自動車における回生量（発電電流）、バッテリ１１の充電量（ＳＯＣ）の推移を示すグラフ図であり、図５は勾配継続距離が短い下り勾配を走行中のハイブリッド電気自動車における回生量（発電電流）、バッテリ１１の充電量（ＳＯＣ）の推移を示すグラフ図である。
【００４３】
まず図４（ａ）に示すように、車両の走行路面が、距離Ｒ１からＲ２にかけて長い下り勾配を有している場合を想定する。この場合、モータ４の回生量（充電電流）は図４（ｂ）に実線で示すように、下り勾配が開始する距離Ｒ１からＫ１の値に維持される。これにより、図４（ｃ）に示すように、バッテリ１１の充電量ＳＯＣは車両が下り勾配を走行している間、継続的に増加し、下り勾配が終了した時点でバッテリ１１のＳＯＣが上限充電量に達するように制御される。
【００４４】
一方、グラフ中に示した一点鎖線は、同様の走行条件下で特許文献１などの従来技術に係る電気自動車の下り勾配走行時における回生量（発電電流）、バッテリ１１の充電量（ＳＯＣ）の推移を示している。従来のモータ４の回生制御では、下り勾配の開始と同時に回生量を大きく設定することによって早期にバッテリの充電量を回復することに重点が置かれている。そのため、バッテリ１１のＳＯＣは、下り勾配が終了しない段階で上限充電量に到達してしまい、その後の回生ができなくなってしまう。この場合、バッテリ１１には一時的に大きな充電電流が流れてしまうため、バッテリ１１の充電効率が悪化すると共に、バッテリの劣化が進行してしまうという問題がある。
【００４５】
本発明では、下り勾配が終了した際（下り勾配の最下地点に達した際）にバッテリ１１の充電量が上限充電量となるようにモータ４の回生量を設定するので、バッテリ１１の充電電流値が不必要に大きくなることがない。つまり、走行路面の勾配情報に基づいてモータ４の回生量が設定されるので、バッテリ１１に十分な量を充電しつつ、充電電流値を小さく抑えることができる。これにより、充電時に生じる損失を抑制することによってバッテリ１１への充電効率を向上させると共に、バッテリ１１の長寿命化を図ることができる。
【００４６】
続いて、図５（ａ）に示すように、車両の走行路面が、距離Ｒ３からＲ４にかけて短い下り勾配を有している場合を想定する。この場合、モータ４の回生量は図５（ｂ）に示すように、下り勾配が開始する距離Ｒ３からＫ２の値に維持される。これにより、図５（ｃ）に示すように、バッテリ１１の充電量ＳＯＣは車両が下り勾配を走行している間、継続的に増加し、下り勾配が終了した時点（下り勾配の最下地点）でバッテリ１１のＳＯＣが上限充電量に達するように制御される。
【００４７】
一方、グラフ中に一点鎖線で示すように、従来のモータ４の回生制御において設定される回生量では、下り勾配の走行中にバッテリ１１の充電量を上限充電量に到達させることができない。一方、本発明では下り勾配が終了した時点でバッテリ１１のＳＯＣが上限充電量に達するように、従来の場合に比べて回生量を大きく設定することによって、バッテリの充電効率を向上させることができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施例によれば、ハイブリッド電気自動車１が下り勾配の最下地点に達した際に、バッテリ１１の充電量が上限充電量となるようにモータ４の回生駆動が制御される。これにより、例えば下り勾配の走行途中にバッテリ１１が満充電になるような場合を回避しながらも、バッテリ１１が満充電になるような充電量を確保しつつ、バッテリ１１への充電電流を小さく抑えることができる。これにより、充電時に生じる損失を軽減することによって充電効率の改善を図ると共に、バッテリ１１の長寿命化にも貢献できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、バッテリに蓄えられた電力で力行駆動することにより走行用の動力源として機能する電動機を搭載し、前記電動機を下り勾配の走行時に回生駆動させることによりバッテリの充電を行う電気自動車の制御装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１ ハイブリッド電気自動車
２ エンジン
３ クラッチ
４ モータ
５ 変速機
９ 駆動輪
１１ バッテリ
１５ 充電量検出手段
１６ 車速センサ
１７ ナビゲーション装置
１８ アクセルペダル
２６ 車両ＥＣＵ
２７ エンジンＥＣＵ
２８ インバータＥＣＵ
２９ バッテリＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリに蓄えられた電力で力行駆動することにより走行用の動力源として機能する電動機を搭載し、前記電動機を下り勾配の走行時に回生駆動させることによりバッテリの充電を行う電気自動車の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりを受けて、従来のガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関に加えて、バッテリの充電電力で駆動可能な電動機を動力源として備えるハイブリッド電気自動車や、内燃機関の代わりにこのような電動機を動力源として走行するＥＶ自動車が注目されている。この種の車両では、例えば下り勾配走行時に次第に加速しようとする車両の運動エネルギーを、電動機の回生駆動により電気エネルギーに変換し、バッテリの充電量の回復を図る。これにより、ハイブリッド電気自動車では内燃機関の燃料消費量の削減により燃費性能が改善され、ＥＶ自動車では走行可能距離が延ばすことができる。
【０００３】
このようにハイブリッド電気自動車やＥＶ自動車などの電気自動車において燃費性能や走行可能距離を改善するためには、走行状態に応じていかにバッテリの充電効率を向上させるかが重要である。例えば特許文献１では、車両に搭載されたナビゲーション装置においてＧＰＳ通信衛星からＧＰＳ信号を受信することにより、走行路面の勾配情報を取得し、走行路面の勾配変化に応じた電動機の駆動制御を行うことによって、バッテリへの充電効率の向上を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１７２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動機の回生駆動時に流れるバッテリの充電電流が大きくなると、バッテリの劣化が促進され、内部抵抗が増大する。すると、充電時に発生する熱損失が増加し、結果的に充電効率が悪化してしまうという問題点がある。上記特許文献１における電動機の回生制御では、バッテリの充電電流値を考慮することなく、バッテリを早期に満充電にすることを優先して回生が行われている。そのため、走行条件によっては、バッテリの充電電流値が必要以上に大きい値となる場合があり、バッテリの劣化、更には結果的にバッテリの充電効率が十分に改善することができないという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、バッテリの充電効率の改善と長寿命化とを好適に実現可能な電気自動車の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電気自動車の制御装置は上記課題を解決するために、バッテリに蓄えられた電力で力行駆動することにより走行用の動力源として機能する電動機を搭載し、前記電動機を下り勾配の走行時に回生駆動させることによりバッテリの充電を行う電気自動車の制御装置であって、前記下り勾配の平均勾配及び勾配継続距離を含む勾配情報を取得する勾配情報取得手段と、前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、前記電気自動車が前記下り勾配の最下地点に達した際に、前記バッテリの充電量が上限充電量となるように、前記勾配情報に基づき前記電動機の回生量を設定する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、電気自動車が下り勾配の最下地点に達した際に、バッテリの充電量が上限充電量となるように、勾配情報に基づいて電動機の回生駆動が制御される。これにより、例えば下り勾配の走行途中にバッテリが満充電になることを回避しながらも、バッテリを満充電になるように充電量を確保しつつ、バッテリの充電電流を小さく抑えることができる。その結果、充電時に生じる損失を軽減することによって充電効率を改善すると共に、バッテリの長寿命化を図ることができる。
【０００９】
好ましくは、前記制御手段は、前記勾配継続距離が長くなるに従い、前記電動機の回生量が少なくなるように設定するとよい。この態様によれば、勾配継続距離が長い場合に、下り勾配の途中でバッテリの充電量が上限充電量に達してしまうことがないようにバッテリへの充電電流を小さく抑えることができる。一方、勾配継続距離が短い場合には、下り勾配の最下地点までにバッテリの充電量が上限充電量に達するように、バッテリへの充電電流を大きくする（電動機の回生量を大きくする）ことでバッテリの充電効率を向上させることもできる。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記検出されたバッテリの充電量が少なくなるに従い、前記電動機の回生量が多くなるように設定するとよい。この態様によれば、バッテリの充電量が少ない場合、電動機を回生駆動することによって得られた回生エネルギーを充電する余裕がバッテリに多く残っているため、電動機の回生量を増加させて、バッテリの充電効率を向上することができる。
【００１１】
また、前記電気自動車の走行速度を検出する走行速度検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記検出された走行速度が低くなるに従い、前記電動機の回生量が少なくなるように設定するとよい。この場合、走行速度が低くなるにつれて回生量が小さく設定されるので、低速時（発進時や停車時など）における車両の安全性を良好に確保できる。即ち、電動機の回生時に生じる回生制動トルクを少なく抑えることによって、ブレーキペダルの踏み込み動作などのドライバーの運転操作によって車両を精度よく制御可能とし、低速走行時の安全性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電気自動車が下り勾配の最下地点に達した際に、バッテリの充電量が上限充電量となるように、勾配情報に基づいて電動機の回生駆動が制御される。これにより、例えば下り勾配の走行途中にバッテリが満充電になるような場合を回避しながらも、バッテリが満充電になるような充電量を確保しつつ、バッテリへの充電電流を小さく抑えることができる。これにより、充電時に生じる損失を軽減することによって充電効率の改善を図ると共に、バッテリの長寿命化にも貢献できる。一方、例えば下り勾配の走行完了時にバッテリが満充電になるように、バッテリの充電電流を多く設定し、充電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るハイブリッド電気自動車の全体構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】本発明に係るハイブリッド電気自動車の制御内容を示すフローチャート図である。
【図３】図２のステップＳ１０６からＳ１０９で行われる場合分けに応じて選択されるマップの内容を示すグラフ図である。
【図４】勾配継続距離が長い下り勾配を走行中のハイブリッド電気自動車における回生量、充電量の推移を示すグラフ図である。
【図５】勾配継続距離が短い下り勾配を走行中のハイブリッド電気自動車における回生量、充電量の推移を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。本実施例では電気自動車の一例として、内燃機関とバッテリに蓄えられた電力を動力源として力行する電動機との少なくとも一方から出力される動力で下り勾配を有する走行路面を走行するハイブリッド電気自動車１を挙げて説明するが、内燃機関の代わりに電動機を動力源として走行するＥＶ自動車にも同様に適用可能である。
【００１５】
まず、図１を参照して、本発明に係るハイブリッド電気自動車１の全体構成について説明する。ここに図１は、本発明に係るハイブリッド電気自動車１の全体構成を概念的に示すブロック図である。
【００１６】
ハイブリッド電気自動車１はパラレル式ハイブリッド電気自動車であり、ディーゼルエンジン２（以下、「エンジン２」と称する）の出力軸にクラッチ３の入力軸が連結されており、クラッチ３の出力軸にモータ４の回転軸を介して変速機５の入力軸が連結されている。変速機５の出力軸には、プロペラシャフト６、差動装置７及び駆動軸８を介して左右の駆動輪９が接続されている。
【００１７】
エンジン２は、ハイブリッド電気自動車１の動力源の一つとして機能する内燃機関である。エンジン２はディーゼルエンジンであり、例えば燃焼室において空気を高温圧縮し燃料を噴射することで、自然発火を利用した燃焼による爆発力によって生じるピストンの往復運動を出力軸の回転運動に変換することが可能に構成されている。
【００１８】
クラッチ３は、エンジン２の出力軸とモータ４の回転軸との間に設けられており、これらの機械的な接続状態を切り替え可能に構成された動力伝達機構である。クラッチ３が接続されている場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸に機械的に接続されるため、駆動輪９はエンジン２の出力軸及びモータ４の回転軸の双方に接続されることとなる。一方、クラッチ３が切断されている場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に切断されるため、駆動輪９にはモータ４の回転軸のみが変速機５を介して機械的に接続されることとなる。
【００１９】
モータ４は、力行時にはバッテリ１１に蓄えられた電力を用いて力行駆動することによりハイブリッド電気自動車１の動力源の一つとして機能すると共に、回生時にはバッテリ１１を充電するための電力を発電する発電機として機能する電動機である。
【００２０】
変速機５は、エンジン２及びモータ４から出力される動力を変換し、プロペラシャフト６、差動装置７及び駆動軸８を介して左右の駆動輪９に伝達する変速機である。尚、変速機５の変速比は、段階的に可変であってもよいし、連続的に可変であってもよい。
【００２１】
バッテリ１１は、モータ４を力行するための電力供給源として機能する、充電可能な蓄電池である。バッテリ１１には直流電力が蓄えられており、当該直流電力はインバータ１０によって交流変換された後、モータ４に供給される。一方、モータ４の回生時に発電された電力は、インバータ１０によって直流変換された後、バッテリ１１に供給されることによって充電される。
【００２２】
クラッチ３が接続状態にある場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に接続されるため、駆動輪９はエンジン２の出力軸及びモータ４の回転軸の双方と接続される。この場合、モータ４の力行時には、駆動輪９にはエンジン２の出力トルクとモータ４の出力トルクの双方が変速機５を介して伝達される。即ち、駆動輪９を駆動させるためのトルクの一部はエンジン２から供給されると共に、残りはモータ４から供給される。また、走行中にバッテリ１１の充電量が少なくなった場合には、エンジン２の出力トルクの一部を用いて駆動輪９を駆動しつつ、エンジン２の出力トルクの残りを用いてモータ４を回生駆動させることにより、バッテリ１１を充電することもできる。一方、ハイブリッド電気自動車１の制動時には、モータ４を回生駆動することによって発電機として機能させ、バッテリ１１を充電することもできる。
【００２３】
クラッチが切断されている場合（即ち、接続状態にない場合）には、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に切断され、駆動輪９にはモータ４の回転軸のみが変速機５を介して機械的に接続される。この場合、モータ４の力行時には、駆動輪９にエンジン２の出力トルクは伝達されず、モータ４の出力トルクのみが伝達される。即ち、ハイブリッド電気自動車１の走行は、専ら、バッテリ１１に蓄えられた電力を用いてモータ４を駆動することによって行われる。一方、ハイブリッド電気自動車１の制動時には、モータ４を回生駆動することによって発電機として機能させ、バッテリ１１を充電することができる。
【００２４】
バッテリ充電量検出手段１５は、例えばバッテリ１１に印加される電流及び電圧をモニタするバッテリ電流センサやバッテリ電圧センサからなり、バッテリ１１の充電量（以下、適宜「ＳＯＣ」と称する）を検出可能な検出手段である。また、車速センサ１６はハイブリッド電気自動車１の走行速度を検出するためのセンサたる走行速度検出手段である。また、ナビゲーション装置１７は、ハイブリッド電気自動車の位置情報及び走行路面の勾配情報（平均勾配及び勾配継続距離などを含む情報）をＧＰＳ通信衛星から受信するための勾配情報取得手段である。アクセルペダル１８は、ドライバーが踏み込むことによってエンジン２又はモータ４の出力値を制御可能に構成されている。
【００２５】
車両ＥＣＵ２６は、エンジンＥＣＵ２７、インバータＥＣＵ２８及びバッテリＥＣＵ２９、並びにバッテリ充電量検出手段１５、車速センサ１６、ナビゲーション装置１７及びアクセルペダル１８などから取得した各種情報に基づいて、ハイブリッド電気自動車１の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットである。具体的には、車両ＥＣＵ２６は、エンジンＥＣＵ２７、インバータＥＣＵ２８及びバッテリＥＣＵ２９に制御信号を送受信することによって、エンジン２、クラッチ３、モータ４及び変速機５をはじめとするハイブリッド電気自動車１を構成する各部位の動作状態を制御する。
【００２６】
エンジンＥＣＵ２７は、エンジン２の動作に必要な各種制御を行うための電子制御ユニットであり、例えば、車両ＥＣＵ２６によって設定されたエンジン２から出力すべきトルクを出力可能なようにエンジン２における燃料の噴射量や噴射タイミングなどを制御する。
【００２７】
インバータＥＣＵ２８は、インバータ１０の動作に必要な各種制御を行うための電子制御ユニットであり、例えば、車両ＥＣＵ２６によって設定されたモータ４から出力すべきトルクを出力可能なようにインバータ１０を制御することにより、モータ４を力行又は回生駆動するように制御する。
【００２８】
バッテリＥＣＵ２９は、バッテリ充電量検出手段１５からの情報を、車両ＥＣＵ２６を介して取得することにより、バッテリ１１の充電量を求め、当該求めたＳＯＣを車両ＥＣＵ２６に送信する。
【００２９】
上述の車両ＥＣＵ２６、エンジンＥＣＵ２７、インバータＥＣＵ２８及びバッテリＥＣＵ２９は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成される電子制御ユニットであり、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する各種制御を実行することが可能に構成されている。これらの各種の制御の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではない。
【００３０】
続いて、以上のように構成されたハイブリッド電気自動車１の具体的な動作について説明する。図２は、本発明に係るハイブリッド電気自動車１の制御内容を示すフローチャート図である。
【００３１】
まず車両ＥＣＵ２６は、走行速度Ｖ、バッテリ１１のＳＯＣ、アクセルペダル１８の踏み込み量Ｆ，下り勾配情報（平均勾配、勾配継続距離Ｌ）などの本制御に必要な各種情報を取得する（ステップＳ１０１）。ここで、走行速度Ｖは速度センサ１６から検出し、ＳＯＣはバッテリ充電量検出手段１５から検出し、アクセルペダル１８の踏み込み量Ｆはアクセルペダル１８から検出し、下り勾配情報（即ち、平均勾配及び勾配継続距離）はナビゲーション装置１７で取得したＧＰＳ信号と道路情報から取得する。
【００３２】
車両ＥＣＵ２６は、ステップ１０１にて取得したアクセルペダル１８の踏み込み量Ｆから、ドライバーがアクセルペダル１８をＯＦＦにしているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。アクセルペダル１８がＯＮである場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ドライバーは車両を加速させる意思を有していると想定されるため、以下に説明するモータ４の回生駆動を行う必要がないとして、処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００３３】
一方、アクセルペダル１８がＯＦＦである場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、車両ＥＣＵ２６は車速センサ１６から取得した走行速度Ｖが予め規定された所定走行速度Ｖ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、その判定結果に応じて、車両ＥＣＵ２６は充電量検出手段１５から取得したＳＯＣがそれぞれ所定充電量ＳＯＣ１又はＳＯＣ２より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）。後に図３を参照して説明するように、モータ４の回生量は、走行速度Ｖ、バッテリ１１の充電量ＳＯＣの大小に対応して用意された４種類のマップに基づいて設定される。ステップＳ１０３、Ｓ１０４及びＳ１０５では、走行速度Ｖ、バッテリ１１の充電量ＳＯＣの大小によってこれら４種類のマップがそれぞれ選択されるように場合分けがなされる。
【００３４】
まず、走行速度ＶがＶ１より大きく、且つ、ＳＯＣがＳＯＣ１より大きい場合には（ステップＳ１０３：ＹＥＳ＆ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、高速・高ＳＯＣ対応マップ（図３（ａ）を参照）に基づいて、モータ４の回生量が設定される（ステップＳ１０６）。また、走行速度ＶがＶ１より大きく、且つ、ＳＯＣがＳＯＣ１以下である場合には（ステップＳ１０３：ＹＥＳ＆ステップＳ１０４：ＮＯ）、高速・低ＳＯＣ対応マップ（図３（ｂ）を参照）に基づいて、モータ４の回生量が設定される（ステップＳ１０７）。また、走行速度ＶがＶ１以下であり、且つ、ＳＯＣがＳＯＣ２より大きい場合には（ステップＳ１０３：ＮＯ＆ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、低速・高ＳＯＣ対応マップ（図３（ｃ）を参照）に基づいて、モータ４の回生量が設定される（ステップＳ１０８）。また、走行速度ＶがＶ１以下であり、且つ、ＳＯＣがＳＯＣ２以下である場合には（ステップＳ１０３：ＮＯ＆ステップＳ１０５：ＮＯ）、低速・低ＳＯＣ対応マップ（図３（ｄ）を参照）に基づいて、モータ４の回生量が設定される（ステップＳ１０９）。
【００３５】
車両ＥＣＵ２６は、このように走行条件に応じてモータ４の回生量を設定した後（ステップＳ１１０）、モータ４を設定した回生量で回生駆動するように制御する（ステップＳ１１１）。
【００３６】
ここで図３を参照して、図２のステップＳ１０６からＳ１０９で行われる場合分けに応じて選択されるマップの具体的な内容について説明する。図３は、図２のステップＳ１０６からＳ１０９で行われる場合分けに応じて選択されるマップの内容を示すグラフ図である。図３では横軸に走行路面が有する下り勾配の平均勾配、縦軸に勾配継続距離を示しており、モータ４の回生量が等しくなるポイントを実線で表示している。
【００３７】
図３（ａ）は、ステップＳ１０６において読み込まれる高速・高ＳＯＣ対応マップを示している。モータ４の回生量は走行路面の平均勾配が大きくなるに従い（下り勾配がきつくなるに従い）大きくなるように設定されている。平均勾配が大きい場合、下り勾配における車両の加速度は次第に大きくなると想定されるため、回生量を大きく設定することによって回生制動トルクを駆動輪９に伝達して減速しつつ、回生エネルギーをバッテリ１１に回収することができる。
【００３８】
ここでモータ４の回生量は、勾配継続距離が長くなるに従って少なくなるように設定されている。従来技術では、勾配継続距離が長い場合に回生量（即ち、充電電流値）が大きく設定されていると、下り勾配の走行途中でバッテリ１１の充電量が上限充電量に達してしまい、それ以上充電することができなくなってしまう場合がある。図３（ａ）のマップでは、下り勾配の最下地点に達した際にバッテリ１１の充電量が上限充電量となるように、勾配継続距離が長い場合にはモータ４の回生量を小さく設定することによって、バッテリ１１の充電電流値が不必要に大きくなることがないように抑制されている。これにより、バッテリ１１に十分な電力を充電しつつ、充電電流値を小さく抑えることができ、充電時に生じる損失を抑制することによってバッテリ１１への充電効率を向上させると共に、バッテリ１１の長寿命化を図ることができる。
【００３９】
次に図３（ｂ）は、ステップＳ１０７において読み込まれる高速・低ＳＯＣ対応マップを示している。図３（ｂ）におけるモータ４の回生量の増減傾向に関しては、基本的には図３（ａ）の場合と同様である。但し、図３（ｂ）では、ＳＯＣが高い図３（ａ）に比べて、モータ４の回生量が多くなるように設定されている。これは、バッテリ１１の充電量が少ない場合、モータ４を回生駆動することによって得られた回生エネルギーを充電する余裕が多く残っているため、モータ４の回生量を増加させてバッテリ１１の充電効率を向上させているためである。
【００４０】
次に図３（ｃ）は、ステップＳ１０８において読み込まれる低速・高ＳＯＣ対応マップを示している。図３（ｃ）におけるモータ４の回生量の増減傾向に関しては、基本的には図３（ａ）及び図３（ｂ）の場合と同様である。但し、図３（ｃ）では、走行速度Ｖが高い図３（ａ）に比べて、モータ４の回生量が少なくなるように設定されている。この場合、走行速度Ｖが小さくなるにつれてモータ４の回生量が小さく設定されるので、低速時（発進時や停車時など）における車両の安全性を良好に確保できる。即ち、モータ４の回生時に生じる回生制動トルクを少なく抑えることによって、ブレーキペダル（図不示）の踏み込み動作などのドライバーの運転操作によって車両を精度のよく制御可能とし、安全性を確保することができる。
【００４１】
次に図３（ｄ）は、ステップＳ１０８において読み込まれる低速・高ＳＯＣ対応マップを示している。図３（ｄ）におけるモータ４の回生量の増減傾向に関しては、基本的には図３（ａ）及び図３（ｃ）の場合と同様である。但し、図３（ｄ）では、ＳＯＣが高い図３（ｃ）に比べて、モータ４の回生量が多くなるように設定されている。これは、バッテリ１１の充電量が少ない場合、モータ４を回生駆動することによって得られた回生エネルギーを充電する余裕が大きいため、モータ４の回生量を増加させてバッテリ１１の充電効率を向上させているためである。
【００４２】
続いて図４及び図５を参照して、本発明に係るハイブリッド電気自動車の下り勾配走行時における回生量、充電量の推移について説明する。図４は勾配継続距離が長い下り勾配を走行中のハイブリッド電気自動車における回生量（発電電流）、バッテリ１１の充電量（ＳＯＣ）の推移を示すグラフ図であり、図５は勾配継続距離が短い下り勾配を走行中のハイブリッド電気自動車における回生量（発電電流）、バッテリ１１の充電量（ＳＯＣ）の推移を示すグラフ図である。
【００４３】
まず図４（ａ）に示すように、車両の走行路面が、距離Ｒ１からＲ２にかけて長い下り勾配を有している場合を想定する。この場合、モータ４の回生量（充電電流）は図４（ｂ）に実線で示すように、下り勾配が開始する距離Ｒ１からＫ１の値に維持される。これにより、図４（ｃ）に示すように、バッテリ１１の充電量ＳＯＣは車両が下り勾配を走行している間、継続的に増加し、下り勾配が終了した時点でバッテリ１１のＳＯＣが上限充電量に達するように制御される。
【００４４】
一方、グラフ中に示した一点鎖線は、同様の走行条件下で特許文献１などの従来技術に係る電気自動車の下り勾配走行時における回生量（発電電流）、バッテリ１１の充電量（ＳＯＣ）の推移を示している。従来のモータ４の回生制御では、下り勾配の開始と同時に回生量を大きく設定することによって早期にバッテリの充電量を回復することに重点が置かれている。そのため、バッテリ１１のＳＯＣは、下り勾配が終了しない段階で上限充電量に到達してしまい、その後の回生ができなくなってしまう。この場合、バッテリ１１には一時的に大きな充電電流が流れてしまうため、バッテリ１１の充電効率が悪化すると共に、バッテリの劣化が進行してしまうという問題がある。
【００４５】
本発明では、下り勾配が終了した際（下り勾配の最下地点に達した際）にバッテリ１１の充電量が上限充電量となるようにモータ４の回生量を設定するので、バッテリ１１の充電電流値が不必要に大きくなることがない。つまり、走行路面の勾配情報に基づいてモータ４の回生量が設定されるので、バッテリ１１に十分な量を充電しつつ、充電電流値を小さく抑えることができる。これにより、充電時に生じる損失を抑制することによってバッテリ１１への充電効率を向上させると共に、バッテリ１１の長寿命化を図ることができる。
【００４６】
続いて、図５（ａ）に示すように、車両の走行路面が、距離Ｒ３からＲ４にかけて短い下り勾配を有している場合を想定する。この場合、モータ４の回生量は図５（ｂ）に示すように、下り勾配が開始する距離Ｒ３からＫ２の値に維持される。これにより、図５（ｃ）に示すように、バッテリ１１の充電量ＳＯＣは車両が下り勾配を走行している間、継続的に増加し、下り勾配が終了した時点（下り勾配の最下地点）でバッテリ１１のＳＯＣが上限充電量に達するように制御される。
【００４７】
一方、グラフ中に一点鎖線で示すように、従来のモータ４の回生制御において設定される回生量では、下り勾配の走行中にバッテリ１１の充電量を上限充電量に到達させることができない。一方、本発明では下り勾配が終了した時点でバッテリ１１のＳＯＣが上限充電量に達するように、従来の場合に比べて回生量を大きく設定することによって、バッテリの充電効率を向上させることができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施例によれば、ハイブリッド電気自動車１が下り勾配の最下地点に達した際に、バッテリ１１の充電量が上限充電量となるようにモータ４の回生駆動が制御される。これにより、例えば下り勾配の走行途中にバッテリ１１が満充電になるような場合を回避しながらも、バッテリ１１が満充電になるような充電量を確保しつつ、バッテリ１１への充電電流を小さく抑えることができる。これにより、充電時に生じる損失を軽減することによって充電効率の改善を図ると共に、バッテリ１１の長寿命化にも貢献できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、バッテリに蓄えられた電力で力行駆動することにより走行用の動力源として機能する電動機を搭載し、前記電動機を下り勾配の走行時に回生駆動させることによりバッテリの充電を行う電気自動車の制御装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１ ハイブリッド電気自動車
２ エンジン
３ クラッチ
４ モータ
５ 変速機
９ 駆動輪
１１ バッテリ
１５ 充電量検出手段
１６ 車速センサ
１７ ナビゲーション装置
１８ アクセルペダル
２６ 車両ＥＣＵ
２７ エンジンＥＣＵ
２８ インバータＥＣＵ
２９ バッテリＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリに蓄えられた電力で力行駆動することにより走行用の動力源として機能する電動機を搭載し、前記電動機を下り勾配走行時に回生駆動させることによりバッテリの充電を行う電気自動車の制御装置であって、
前記下り勾配の平均勾配及び勾配継続距離を含む勾配情報を取得する勾配情報取得手段と、
前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、
前記電気自動車が前記下り勾配の最下地点に達した際に、前記バッテリの充電量が上限充電量となるように、前記勾配情報に基づき前記電動機の回生量を設定する制御手段と
を備えたことを特徴とする電気自動車の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記勾配継続距離が長くなるに従い、前記電動機の回生量が少なくなるように設定することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記検出されたバッテリの充電量が少なくなるに従い、前記電動機の回生量が多くなるように設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気自動車の制御装置。
【請求項４】
前記電気自動車の走行速度を検出する走行速度検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記検出された走行速度が低くなるに従い、前記電動機の回生量が少なくなるように設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気自動車の制御装置。
【請求項１】
バッテリに蓄えられた電力で力行駆動することにより走行用の動力源として機能する電動機を搭載し、前記電動機を下り勾配走行時に回生駆動させることによりバッテリの充電を行う電気自動車の制御装置であって、
前記下り勾配の平均勾配及び勾配継続距離を含む勾配情報を取得する勾配情報取得手段と、
前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、
前記電気自動車が前記下り勾配の最下地点に達した際に、前記バッテリの充電量が上限充電量となるように、前記勾配情報に基づき前記電動機の回生量を設定する制御手段と
を備えたことを特徴とする電気自動車の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記勾配継続距離が長くなるに従い、前記電動機の回生量が少なくなるように設定することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記検出されたバッテリの充電量が少なくなるに従い、前記電動機の回生量が多くなるように設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気自動車の制御装置。
【請求項４】
前記電気自動車の走行速度を検出する走行速度検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記検出された走行速度が低くなるに従い、前記電動機の回生量が少なくなるように設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気自動車の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３０２１３（Ｐ２０１２−１３０２１３Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８１６１４（Ｐ２０１０−２８１６１４）
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（５９８０５１８１９）ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト (1,147)
【氏名又は名称原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １３７，７０３２７ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（５９８０５１８１９）ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト (1,147)
【氏名又は名称原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １３７，７０３２７ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
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