(57)【要約】【課題】標高差により減速度を制御することが可能な回生ブレーキ制御手段を備えた車両を提供する。【解決手段】タイヤ３，４を駆動するモータ２と、モータ２に電力を供給する充放電可能な電池８と、電池８に充電を行うと共に、モータ２を予め設定された複数の回生レベルから選択された任意の回生レベルに応じた減速度となるように回転制御して制動力を得る回生ブレーキ装置９と、標高を検知する標高検知手段１４と、標高検知手段１４により検知された標高が高いほど、回生ブレーキ装置９の減速度を任意の回生レベルに応じた減速度よりも大きくなるように自動設定する回生ブレーキ制御手段１１とを備えた車両１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤを駆動するモータと、
前記モータに電力を供給する充放電可能な電池と、
前記電池に充電を行うと共に、前記モータを予め設定された複数の回生レベルから選択された任意の回生レベルに応じた減速度となるように回転制御して制動力を得る回生ブレーキ装置と、
標高を検知する標高検知手段と、
前記標高検知手段により検知された標高が高いほど、前記回生ブレーキ装置の前記減速度を前記任意の回生レベルに応じた減速度よりも大きくなるように自動設定する回生ブレーキ制御手段とを備えたことを特徴とする車両。
【請求項２】
請求項１記載の車両において、
前記回生ブレーキ制御手段は、前記回生ブレーキ装置の所定時間作動時における車速が前記標高検知手段により検知された標高に応じた車速となるように前記減速度を変化させることを特徴とする車両。
【請求項３】
請求項１または２記載の車両において、
前記電池の充電率を検知する充電率検知手段と、
前記充電率検知手段により検知された前記電池の充電率が所定充電率を下回った際に作動され、前記モータに代わり前記タイヤを駆動するエンジンとを備え、
前記回生ブレーキ制御手段は、前記標高検知手段により検知された標高に基づいて前記所定充電率を変更することを特徴とする車両。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一つに記載の車両において、
前記標高検知手段が大気圧検知手段であることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回生ブレーキ制御手段を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、山道等の標高が高いワインディングロードを走行する場合に、走行する道路の高低差が大きいために平地を走行する場合に比して減速及び加速の頻度が増加する傾向にあり、運転操作が煩雑になるという問題点があった。そこで、ナビゲーションシステムに記憶された情報に基づいて、運転者の減速操作の意図に合致した変速制御を行うことにより、より安全で滑らかな自動車の走行を実現する技術が提案されている（例えば「特許文献１」参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８０３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した技術はオートマティックトランスミッション（ＡＴ）に適用可能な技術であり、連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）への転用も可能であると考えられる。この技術によれば、アクセルをオフすることによるエンジンブレーキのみで下り坂等におけるスピードコントロールを容易化でき、運転者によるブレーキ操作を抑制して運転性を向上している。
現在では、上述したＡＴ車やＣＶＴ車等の動力源としてエンジンを使用する車両に加えて、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）といった動力源としてモータを使用する車両が増加する傾向にあるが、このような車両に対する上述のような技術は未だ見当たらない。
【０００５】
動力源としてモータを使用する車両では、動力源としてエンジンを使用する車両のように変速ギヤを持たないため、下り坂においてはエンジン車のエンジンブレーキに代えて回生ブレーキ力を使用することとなる。しかし回生ブレーキ力は、モータが発電のためにジェネレータとして機能する際の抵抗力であるため、下り坂においてはブレーキ力が不足して運転者によるブレーキ操作が必要となり、運転操作が煩雑になってしまう。
本発明は上述した問題点を解決し、標高差により減速度を制御可能な回生ブレーキ制御手段を備えた車両の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、タイヤを駆動するモータと、前記モータに電力を供給する充放電可能な電池と、前記電池に充電を行うと共に、前記モータを予め設定された複数の回生レベルから選択された任意の回生レベルに応じた減速度となるように回転制御して制動力を得る回生ブレーキ装置と、標高を検知する標高検知手段と、前記標高検知手段により検知された標高が高いほど、前記回生ブレーキ装置の前記減速度を前記任意の回生レベルに応じた減速度よりも大きくなるように自動設定する回生ブレーキ制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両において、さらに前記回生ブレーキ制御手段は、前記回生ブレーキ装置の所定時間作動時における車速が前記標高検知手段により検知された標高に応じた車速となるように前記減速度を変化させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の車両において、さらに前記電池の充電率を検知する充電率検知手段と、前記充電率検知手段により検知された前記電池の充電率が所定充電率を下回った際に作動され、前記モータに代わり前記タイヤを駆動するエンジンとを備え、前記回生ブレーキ制御手段は、前記標高検知手段により検知された標高に基づいて前記所定充電率を変更することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つに記載の車両において、さらに前記標高検知手段が大気圧検知手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
標高が高くなるに連れ勾配路の頻度が多くなり、下り勾配が急になる道が増加する。
本発明によれば、標高が高くなるに連れ回生ブレーキ制御によりアクセルオフ時の減速度が大きくなるように自動調整する。これにより、下り坂でのブレーキ操作量を低減でき、エネルギ回生量が増加する。よって、ドライバビリティと電費及び燃費を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両のステアリング及び各パドルスイッチを説明する概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る回生ブレーキ装置の概念図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る回生ブレーキ装置の回生レベルと回生減速度との関係を示す線図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る大気圧センサの検知結果と標高と回生減速度との関係を示す表である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る大気圧センサの検知結果と標高と回生減速度との関係を示す線図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る標高と回生ブレーキ装置の所定時間作動時における車速との関係を示す表である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る標高と回生ブレーキ装置の所定時間作動時における車速との関係を示す線図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る所定時間走行時における標高と電池の充電率との関係を示す表である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る所定時間走行時における標高と電池の充電率との関係及びエンジンの始動状態を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態にかかる車両を示している。同図において車両１は、動力源であるモータ２、車体の下部に配置されて車両１を支持するそれぞれ２個ずつ配置されたフロントタイヤ３及びリヤタイヤ４、モータ２からの駆動力を各タイヤ３，４に伝達する車軸５を有するプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）である。
また車両１は、各タイヤ３，４または車軸５に摩擦を与えて制動力を生じさせる油圧ブレーキ６、モータ２を補助するエンジン７、モータ２へ電力を供給する電池８を有している。
【００１３】
さらに車両１は、車軸５の回転力を回生して電力へと変換させる回生ブレーキ装置９、モータ２の作動により発生した駆動力を車軸５に伝達させるトランスミッション１０を有している。
そして車両１には、車両１の全般的な制御を行うと共に回生ブレーキ装置９の動作制御を行う、回生ブレーキ制御手段として機能するＥＣＵ１１が設けられている。
【００１４】
車両１は、本実施形態において図１における左方を進行方向とする後輪駆動方式として説明するが、駆動方式は後輪駆動に限られず、前輪駆動であっても４輪駆動であってもよい。また本実施形態では、車両１としてモータ２とエンジン７とを有するＰＨＥＶを示すが、本発明が適用可能な自動車はこれに限られず、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）にも本発明は適用可能である。
【００１５】
車軸５は車両１の前後方向に２個並んで配設され、車両１の車幅方向に延在してモータ２の作動により矢印Ａ方向に回転される。油圧ブレーキ６は、車両１の運転者により図示しないブレーキペダルが踏み込まれると、その踏み込み量に応じて油圧により各タイヤ３，４に対して制動力を付与する。
電池８は、回生ブレーキ装置９によって回生した電力をモータ２に対して供給可能な状態で保持する蓄電池であると共に、車両１の外部から供給された電力を保持する。
【００１６】
モータ２は車両１の減速時や降坂路をアクセルオフで走行する場合に回生駆動され、ジェネレータ（発電機）として機能する。モータ２の回生駆動時には、モータ２に対して回生制動力が与えられると共に、運動エネルギが電気エネルギに変換されて電池８に供給される。このように、動力源としてモータ２を使用する車両１では、モータ２の回生駆動により運動エネルギを電気エネルギに変換して電池８に回収することにより、エネルギの有効利用が行われる。回生ブレーキ装置９の制動力は、後述するようにＥＣＵ１１によって段階的に制御される。
【００１７】
図２は、車両１の運転席に設けられているステアリングを示している。ステアリング１２には、パドルスイッチ１３Ａ，１３Ｂが設けられている。パドルスイッチ１３Ａは回生ブレーキ装置９の減速度であるブレーキ力を減少方向へと段階的に切替可能に構成されており、パドルスイッチ１３Ｂは同ブレーキ力を増加方向へと段階的に切替可能に構成されている。各パドルスイッチ１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ車両１の運転手がステアリング１２を握った状態で操作可能に構成されており、運転者によって各パドルスイッチ１３Ａ，１３Ｂが操作されるとその信号がＥＣＵ１１に送られ、ＥＣＵ１１から切替指示が送られて回生ブレーキ装置９の回生ブレーキ力が切り替えられる。
なお回生ブレーキ装置９における回生ブレーキ力の切替は、連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）機構と同様に無段階で切替可能に構成されており、各パドルスイッチ１３Ａ，１３Ｂによる設定によって後述する各回生ブレーキ力Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５の何れかに選択的に切り替えられる。その他には、パドルスイッチによらず、車両が自動でＢ０〜Ｂ５相当のブレーキ力を選択する態様も考えられる。
【００１８】
図３は、各パドルスイッチ１３Ａ，１３Ｂによって設定可能な回生ブレーキ装置９の回生ブレーキ力を示す概念図である。ここで回生ブレーキ力とはモータ２の回生比率のことであり、回生比率とは一定速度で計測した際のモータ２の回生量を示している。本実施形態において、モータ２の回生ブレーキ力はそれぞれ大きさが異なるＢ０〜Ｂ５の６段階に設定されている。
【００１９】
各回生ブレーキ力Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５には、それぞれ回生レベル０，１，２，３，４，５が対応されており、各回生ブレーキ力の回生減速度はＢ０からＢ５に向かうに従い次第に大きくなるようにそれぞれ構成されている。通常走行時における回生レベルはレベル２を基本位置としており、ここから各パドルスイッチ１３Ａ，１３Ｂを操作することによってその操作回数に応じた各回生レベルへと移行可能に構成されている。
【００２０】
図４は、本実施形態における回生レベルと回生減速度との関係の一例を示す線図である。本実施形態では、回生レベル０のとき回生減速度０（回生動作を行わない）、回生レベル１のとき回生減速度０．５、回生レベル２のとき回生減速度１．０（基本減速度）、回生レベル３のとき回生減速度１．６、回生レベル４のとき回生減速度２．０８、回生レベル５のとき回生減速度２．５となるように設定されている。
【００２１】
上述した構成に加え、車両１は図１に示すように、本発明の特徴部である標高検知手段である大気圧検知手段としての大気圧センサ１４を備えている。大気圧センサ１４は車両１が走行している場所の大気圧を検知するセンサであり、大気圧をｋＰａ単位で測定する。測定された大気圧はＥＣＵ１１に送られ、ＥＣＵ１１は送られた大気圧検知結果から車両１が走行している場所の標高を算出する。
さらにＥＣＵ１１は、算出された標高に基づいて回生ブレーキ装置９の回生減速度を制御する。本発明の第１の実施形態における、検知された大気圧と算出された標高とこの標高に対応する回生減速度との関係を図５及び図６に示す。
【００２２】
図５及び図６に示すように、本発明では標高０ｍ地点において回生減速度を１．０に、標高５００ｍ地点において回生減速度を１．２に、標高１０００ｍ地点において回生減速度を１．４に、標高１５００ｍ地点において回生減速度を１．６に、標高２０００ｍ地点において回生減速度を１．８に、標高２５００ｍ地点において回生減速度を２．１に、標高３０００ｍ地点において回生減速度を２．４に、標高３５００ｍ地点において回生減速度を２．８にそれぞれ設定している。つまり、標高０ｍにおいては回生レベル２（基本減速度）の回生減速度１．０となり、標高が高くなるに連れ回生減速度が強くなっていく。
【００２３】
回生レベルは、運転者がシフトレバーやパドルシフトで手動変更しない限りレベル２のままで、回生減速度も１．０のままである。本発明においては、手動で回生レベルが変更されていなくとも、標高に応じて回生減速度が図５及び図６に示すように変更される。
また他の態様としては、運転者がシフトレバーやパドルシフトで回生レベルを手動で変更していない場合においても、走行状況に応じて自動でレベル２から他の回生レベルに変更する車両も考えられる。その場合において、標高に応じて回生減速度が図５及び図６に示すように変更される。
さらに他の態様としては、回生レベルをシフトレバーやパドルシフトで運転者が手動で変更している場合においては、標高によらず手動で変更した回生減速度を常に優先するようにしてもよい。また、さらにそれとは異なり、手動で変更している場合においても標高による回生減速度を優先するようにしてもよい。
【００２４】
回生レベルを手動で変更している場合において、標高による回生減速度を優先する場合には、標高０ｍ地点では回生レベルと回生減速度とは図４に示す関係を持ち、標高２０００ｍ地点ではＥＣＵ１１が回生減速度を１．８に変更する。従って標高２０００ｍ地点では、回生レベル０，１，２，３ではそれぞれの回生減速度が０，０．５，１．０，１．６からそれぞれ１．８に引き上げられる。また標高３０００ｍ地点では、回生レベル０〜４の回生減速度がそれぞれ２．４に引き上げられる。
なお、標高２０００ｍ地点での回生レベル４以上、及び標高３０００ｍ地点での回生レベル５は、元々の回生減速度の方が高いため再設定は行われない。この再設定動作は、回生ブレーキ装置９における無段階切替機構において切り替えられる。
なお、手動操作により回生レベルを切り替えるときに、基準となる回生減速度はそのときの標高に応じて変更するようにしてもよい。
【００２５】
このように本発明の第１の実施形態によれば、大気圧センサ１４によって検知された標高が高いほど、回生ブレーキ装置９の回生減速度を任意の回生レベルに応じた回生減速度よりも大きくなるようにＥＣＵ１１が自動設定するので、標高が高くなるに連れ回生ブレーキ制御によりアクセルオフ時の減速度が大きくなり、下り坂でのブレーキ操作量を低減でき、エネルギ回生量が増加する。このため、ドライバビリティと電費及び燃費を向上できる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態では、第１の実施形態においてさらに、回生ブレーキ装置９の所定時間作動時における車両１の車速が、大気圧センサの検知結果により検知された標高に応じた車速となるように、回生ブレーキ装置９の回生減速度を制御するものである。
この第２の実施形態では、図７及び図８に示すように、大気圧センサ１４による検知結果が９５ｋＰａを超えた場合を標高０ｍの平地（レベル１）と認識しており、以下９５ｋＰａ以下（レベル２）、８５ｋＰａ以下（レベル３）、７５ｋＰａ以下（レベル４）、６５ｋＰａ以下（レベル５）の５段階で制御している。本実施形態では、図８に示す地点Ｂまでが上り坂であり、地点Ｂまでアクセルを踏み込んで上った後、地点Ｂにおいてアクセルをオフした場合を示している。地点Ｂにおける車速は、各レベル共に４５ｋｍ／ｈである。
【００２７】
図７及び図８に示すように、レベル１では上り始めてから４０秒後の車速、すなわち車両１が坂道を登り切ってアクセルをオフした１２秒地点から２８秒後の車速が７８ｋｍ／ｈ以下となるように、ＥＣＵ１１が回生ブレーキ装置９の回生減速度を制御する。レベル５では、上り始めてから４０秒後の車速が５１ｋｍ／ｈ以下となるように回生減速度を制御する。
つまり、制御なしのレベル１よりも６５ｋＰａ制御のレベル５の方が坂道を下るときの減速度が強いため、速度の上昇が抑制される。図７及び図８に示す通り、レベル１からレベル５に近付くに連れ減速度が徐々に強くなる。
【００２８】
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態における作用効果に加え、アクセルをオフした後の車速を大気圧センサ１４によって検知された標高に応じた車速にできるので、標高が高ければ高いほど減速度が大きくなるようにＥＣＵ１１が回生ブレーキ装置９を制御することにより、アクセルのオンオフのみで車両１の速度コントロールを行うことが容易化され、ドライバビリティと電費及び燃費をさらに向上できる。
【００２９】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。車両１はモータ２によって各タイヤ３，４を回転駆動するＰＨＥＶであり、モータ２には電池８からの電力が供給され、モータ２の非作動時には回生ブレーキ装置９の作動により回生充電動作が行われ、回生充電された電力が電池８に蓄えられる。そして、電池８の充電率が予め定められている所定値よりも低下すると、補助的にエンジン７が始動されてモータ２の作動が停止され、電池８に対して回生充電が行われる。
すなわち車両１には、図１に示すように電池８の充電率（ＳＯＣ：電池の残容量ともいう）を検知する充電率検知手段１５が設けられており、充電率検知手段１５によって検知された電池８の充電率情報はＥＣＵ１１に送られる。
【００３０】
本実施形態で示した車両１では、充電率が３０％を下回った際にエンジン７が始動し、充電率が３２％を上回った際にエンジン７が停止するように制御されている。これは、充電率が低下しすぎると電池８が劣化し、エンジン７を始動し過ぎると燃費が悪化すると共に排気ガス量が増加してしまうため、これ等の問題点を解決するための最適な条件となるように予め設定されている。
上述の条件で、標高０ｍ地点から高低差のある道路を１０００秒間走行した際の、標高差と充電率との関係を図９及び図１０に示す。図１０において破線は標高差を、一点鎖線は上述した従来の制御における関係をそれぞれ示している。図１０に示すように従来の制御では、図に示す領域Ｃ，Ｄにおいてエンジン７が始動することとなる。
【００３１】
本発明の第３の実施形態では、例えば標高２００地点よりも標高の高い場所を車両１が走行することが設定したナビ情報等から予め判っている場合に、ＥＣＵ１１は充電率が３０％を下回った際に始動し充電率が３２％を上回った際に停止するというエンジン７の動作条件を、例えば充電率が２７％を下回った際に始動し充電率が３２％を上回った際に停止するというように変更する。これは、標高が高くなるに連れて下り坂が増え、モータ２を作動させることなく車両１を走行させることができ、これによって回生ブレーキ装置９による回生充電動作を行う頻度が増えるためである。
上述の構成により、エンジン７の始動領域が従来の領域Ｃ，Ｄの２箇所から領域Ｅの１箇所に変更され、エンジン７の始動による燃費の悪化を抑制できる。また、エンジン７の排気ガス量はエンジン７の始動時において最も悪化するので、エンジン７の始動回数を減少させることにより排気ガス量の減少を図ることができる。
【００３２】
上述した第１及び第２の実施形態では、車両１が走行する地点の標高を検知する標高検知手段として大気圧を検知する大気圧検知手段である大気圧センサ１４を用いたが、標高検知手段としては大気圧センサ１４には限られず、第３の実施形態のように、例えばナビゲーションシステムによる標高情報を用いてもよい。この他にもＧＰＳ、カメラ、インターネット情報等により標高を検出することも考えられる。しかし、これ等ナビゲーションシステム等は一部の車両にしか搭載されていないのに対し、大気圧センサ１４はほぼ全ての車両に搭載されているため、標高検知手段として大気圧センサ１４を用いることによりコストアップを抑制できる。
さらに考えられる他の態様としては、標高が高くなるに連れ、かつ気温が低いときに、前後駆動分配が可変な車両においては、駆動分配を凍結路面に適切な駆動分配に調整することも考えられる。これにより、凍結の可能性がある勾配路面での走行安定性をより向上できる。
【００３３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・車両、２・・・モータ、３・・・フロントタイヤ、４・・・リヤタイヤ、７・・・エンジン、８・・・電池、９・・・回生ブレーキ装置、１１・・・回生ブレーキ制御手段（ＥＣＵ）、１４・・・標高検知手段、大気圧検知手段（大気圧センサ）、１５・・・充電率検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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