(57)【要約】【課題】本発明は、車両減速時、発電用モータジャネレータにてエンジンをモータリングする場合、モータリングされるエンジンの回転数上昇を抑えて、所望の減速力（回生力）が確保される電動車両の回生制御装置を提供する。  【解決手段】本発明は、走行用モータジェネレータ５および発電用モータジェネレータ７と、制御部１９とを備え、車両減速時、バッテリ１７へ入力される回生電力がバッテリの入力限界を越える場合、発電用モータジェネレータにてエンジン９をモータリングする制御装置で、エンジンに、抵抗を高めるべくポンピングロスの増加を可能としたポンピングロス発生手段３１を設け、制御部は、車両減速時、回生電力がバッテリの入力限界を越える場合、ポンピングロス発生手段によるポンピングロスの増加を実行してエンジンをモータリングする。【選択図】図１
2020083040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動輪とつながる走行用モータジェネレータおよび車両のエンジンとつながる発電用モータジェネレータと、前記走行用モータジェネレータおよび前記発電用モータジェネレータとつながるバッテリと、前記発電用モータジェネレータおよび前記走行用モータジェネレータを制御する制御部とを備え、車両減速時、前記バッテリへ入力される回生電力が前記バッテリの入力限界を越える場合、前記発電用モータジェネレータをモータとして機能させて前記エンジンをモータリングする電動車両の回生制御装置であって、
前記エンジンに、当該エンジンの抵抗を高めるべくポンピングロスの増加を可能としたポンピングロス発生手段を設け、
前記制御部は、前記車両減速時、前記バッテリへ入力される回生電力が前記バッテリの入力限界を越える場合、前記ポンピングロス発生手段によるポンピングロスの増加を実行してエンジンをモータリングする
ことを特徴とする電動車両の回生制御装置。
【請求項２】
前記バッテリは、前記バッテリの状態を検出するバッテリ状態検出手段を有し、
前記ポンピングロス発生手段は、ポンピングロス発生具合が調節可能であり、
前記制御部は、前記バッテリへ入力される回生電力が前記バッテリの入力限界を越える場合、前記バッテリの状態に応じて前記ポンピングロス発生手段のポンピングロス発生具合を調節する
ことを特徴とする請求項１に記載の電動車両の回生制御装置。
【請求項３】
前記ポンピングロス発生手段は、前記エンジンの排気管に設けられた常開式のポンピングロス発生用バルブである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動車両の回生制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの入力限界を越える回生電力の入力があるときの回生制御を改良した電動車両の回生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラグインハイブリッド車（電動車両）でおいては、電費を稼ぐため（航続距離：大）、車両の減速時、回生制動を用いて、得られる回生電力をバッテリへ充電させることが行われている。
多くのプラグインハイブリッド車では、二基のモータ、例えば駆動輪とつながる走行用モータジェネレータ（以下、走行用モータという）と、エンジンとつながる発電用モータジェネレータ（以下、発電用モータという）とを用いて、走行モードや回生モードなど各種モードを実現している。
【０００３】
具体的には、主に発電用モータは、エンジンで駆動されるジャネレータであり、走行用モータは、バッテリからの電力で駆動輪を駆動させたり（走行モード）、車両減速時、走行用モータをジェネレータとして機能させて減速力を得て、走行用モータの回生で発生する回生電力をバッテリへ入力させたりする（回生モード）。
こうしたハイブリッド車においては、車両減速時、満充電に近い状態などバッテリが入力限界に達している場合、走行用モータからの回生電力が入力限界よりも多く、回生電力のバッテリへの入力が困難となることがある。
【０００４】
ハイブリッド車では、このような場合の対応として、特許文献１に開示されているように、発電用モータをバッテリ電力で駆動させて、エンジンをモータリング（燃料カット：空回り）させることが行われている。
すなわち、上記技術は、バッテリの入力限界よりもバッテリへ入力される回生電力が大きい場合、発電用モータによるエンジンのモータリングにより、エンジンの損失仕事により減速力を得る。つまり同技術は、バッテリ電力を積極的に消費させ、バッテリに電力的な余裕をもたせる。そして、その余裕分に走行用モータからの回生電力をバッテリへ入力させ、回生電力がバッテリの入力限界を越える場合でも、車両の減速力（回生力）を得ようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−４３９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、エンジンは小損失化が進められている。そのため、エンジン自体の損失は小さく、エンジンのモータリング（空回り）で所望の減速力（回生力）を得るためには、エンジンは、かなりの高回転が求められる。
しかしながら、エンジン自体は、許容できる回転範囲（許容回転数）が限られているため、それ以上、エンジン回転数を高回転数まで上昇させることは難しい。これでは、発生する減速力（回生力）は頭打ちとなり、所望とする減速力が確保できない。しかも、エンジンの回転数上昇は、騒音の発生要因ともなるので、併せての改善が求められている。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、車両減速時、発電用モータジャネレータにてエンジンをモータリングする場合、モータリングされるエンジンの回転数上昇を抑えて、所望の減速力（回生力）の確保がされる電動車両の回生制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の態様は、車両の駆動輪とつながる走行用モータジェネレータおよび車両のエンジンとつながる発電用モータジェネレータと、走行用モータジェネレータおよび発電用モータジェネレータとつながるバッテリと、発電用モータジェネレータおよび走行用モータジェネレータを制御する制御部とを備え、車両減速時、バッテリへ入力される回生電力がバッテリの入力限界値を越える場合、発電用モータジェネレータをモータとして機能させてエンジンをモータリングする電動車両の回生制御装置であって、エンジンに、当該エンジンの抵抗を高めるべくポンピングロス増加を可能としたポンピングロス発生手段を設け、制御部は、車両減速時、バッテリへ入力される回生電力がバッテリの入力限界を越える場合、ポンピングロス発生手段によるポンピングロスの増加を実行してエンジンをモータリングするものとした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両減速時、バッテリへ入力される走行用モータジェネレータ（ジェネレータとして機能）からの回生電力がバッテリの入力限界を越えるような場合、エンジンは、モータとして機能する発電用モータジェネレータによって、ポンピングロス発生手段からのポンピングロスが加わりながらモータリングされる。
それ故、バッテリは、別途ポンピングロスが加わることにより、エンジンを高回転にせずとも、より多くの余裕をもたせることができる。これにより、モータリングされるエンジンの回転数の上昇を抑えつつ、所望の減速力（回生力）を確保することができ、減速力（回生力）の頭打ちや回転数上昇による騒音は改善され、効果的に車両の回生制動を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る態様となる、電動車両の回生制御装置の主な構成を示すブロック図。
【図２】同回生制御装置の車両減速時における作用を説明するフローチャート。
【図３】車両減速時、別途ポンピングロスが加わったときのエンジンの排気圧力上昇（モータリングされるエンジン）を説明する線図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を図１から図３に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は、電動車両Ａ（以下、単に車両Ａという）、例えば二基のモータを搭載したプラグインハイブリッド車を示している。
車両Ａの主な構成を説明すると、図１中の符号１は車両Ａの車体、３は車体１の前部両側に設けられた駆動輪（片側しか図示せず）、５は走行用モータジェネレータ（以下、単に走行用モータという）、７は発電用モータジェネレータ（以下、単に発電用モータという）、９はエンジンを示している。
【００１２】
走行用モータ５は、動力伝達系１１を介して駆動輪３とつながり、走行用モータ５のモータ力が駆動輪３へ伝達されたり、回生制動力が駆動輪３へ伝達されたりする。発電用モータ７は、エンジン９とつながり、エンジン９の駆動力によって発電が行われる。また発電用モータ７は、クラッチ部１３を介して動力伝達系１１とつながり、必要に応じてエンジン９の駆動力や、発電用モータ７のモータ力（モータとして機能する場合）が駆動輪３へ伝達される。
【００１３】
両モータ５，７は、インバータ１５を介して車載のバッテリ１７に接続され、バッテリ１７に蓄えられた電力が各モータ５，７へ供給される。むろん、走行用モータ５から発生する回生電力（ジェネレータとして機能する場合）や発電用モータ７で発電される電力は、バッテリ１７へ充電される。
各モータ５，７やエンジン９やインバータ１５やバッテリ１７などは、制御部を構成するＥＣＵ１９へ接続される。そして、ＥＣＵ１９に予め設定された制御内容に基づき、車両の運転状態にしたがい、例えばバッテリ１７の電力で走行用モータ５を駆動して車両Ａを走行させるＥＶモードや、バッテリ電力が不足したときエンジン９で発電用モータ９を駆動して、バッテリ１７の電力を補いながら走行用モータ５での走行を続けるシリースモードや、エンジン９の駆動力をクラッチ部１３を通じて動力伝達系１１へ伝えるエンジン付加モードなどが実行される。もちろん、ＥＣＵ１９には、説明はしないが、この他、多くのモードが設定される。
【００１４】
また図１中の符号２１はエンジン回転数センサ、２３はバッテリ１７の状態を検出するバッテリ状態検出センサ（バッテリ状態検出手段に相当）である。エンジン回転数センサ２１は、エンジン９の回転数を検出する機器であり、バッテリ状態検出センサ２３は、例えばバッテリセルの温度やＳＯＣやセルの劣化度合いなどを検出する機器である。
ちなみに、図１中の符号２５は車両Ａの速度を検出する車速センサ、２７は車両Ａのアクセルペダル（図示しない）の開度を検出するアクセルペダルセンサ、２９は車両Ａのブレーキペダル（図示しない）のストローク量を検出するブレーキストロークセンサを示している。
【００１５】
こうした車両Ａに回生制御装置Ｂが搭載されている。この回生制御装置Ｂには、今までの回生制御に、エンジン９の抵抗を高めるポンピングロス発生手段を組み合わせた構成が用いられる。
ポンピングロス発生手段は、例えばエンジン９の排気管９ａの途中に設けたポンピングロス増加用のバルブ３１（以下、ポンピングロス用バルブ３１という）が用いられる。さらに述べるとポンピングロス用バルブ３１は、排気管９ａの開口を例えば全開から全閉まで段階的に塞ぐことが可能な常開式のバタフライバルブで構成される。同ポンピングロス用バルブ３１は、排気管９ａが塞がれるとエンジン９の排気圧力が上昇する挙動を用いて、エンジン９の空回り時におけるポンピングロスを高める機器である。つまり、バタフライバルブの閉開度量に応じてエンジン９のポンピングロス具合が調節可能となる。
【００１６】
一方、回生制御装置Ｂは、基本制御となる車両Ａの減速時（車速下降、アクセルペダルオフ、ブレーキペダルオンなど）、走行用モータ５の回生制動によって得られる回生電力をバッテリ１７へ入力させる機能を有している。これにより、ブレーキペダルのストローク量や車速に応じた減速力が得られる。
さらに回生制御装置Ｂは、車両減速時、例えば満充電などバッテリ１７へ入力される走行用モータ５からの回生電力がバッテリ１７の入力限界値を越えるような場合、ポンピングロス用バルブ３１を閉側へ変位させて、発電用モータ７にてエンジン９をモータリングさせる機能を有している。これにより、回生電力がバッテリ１７の入力限界値を越える場合、エンジン９は、元々の損失にエンジン９の排気圧力の上昇によるポンピングロスが加わりながらモータリングされる。
【００１７】
すなわち、バッテリ１７の入力限界よりも回生電力が大きい場合は、発電用モータ７によるエンジン９のモータリングにより、減速力を得ている間にバッテリ電力を消費させ、バッテリに電力的な余裕をもたせ、その余裕分に走行用モータ５からの回生電力をバッテリへ入力させるが、上記のようにエンジン９に別途ポンピングロスが加わることによって、エンジン９を高回転に駆動せず、低回転域内で、所望の減速力（回生力）が得られる。
【００１８】
特に同回生制御は、効果的に減速力が確保されるよう、バッテリ１７のバッテリ状態に応じて、ポンピングロス用バルブ３１の開度を調節する機能を有している。つまり、エンジン９へ付加されるポンピングロスは、バッテリ１７の状態に応じて作動するポンピングロス用バルブ３１によって発生量（ポンピングロス発生具合）が調節される。
この回生制御の実現のため、ＥＣＵ１９には、図示はしないが各種機能が設けられている。例えば、減速力を算出する機能、具体的にはアクセルペダルの開度やブレーキペダルのストロークにより減速トルクを算出し、算出された減速トルクと車速とから減速力を算出する機能。バッテリ１７の入力限界を算出する機能、具体的にはバッテリ温度やバッテリ１７のＳＯＣやバッテリ１７の劣化度合（バッテリ容量に基づく）などから入力限界を算出する機能。減速力とバッテリ１７の入力限界とを対比する機能、具体的には入力限界と減速トルクとを対比する機能。不足する電力量を算出機能、具体的には減速力から電池入力限界を引く機能。目標のエンジン回転速度を算出する機能、具体的には車速によりエンジンの目標回転速度を算出する機能。エンジンのポンピングロスを算出する機能、具体的には不足電力と目標エンジン回転速度と元々のエンジンの損失に基づきポンピングロス増加量を算出する機能。ポンピングロス用バルブ３１の開度を設定する機能、具体的にはポンピングロス増加量、エンジンン回転速度にしたがいバルブ開度を決める機能などが設定され、効果的にエンジン９の回転数を抑えながら、所望の減速力（回生力）が得られるようにしている。
【００１９】
つぎに、図２に示されるフローチャートに基いて回生制御装置Ｂの作用を説明する。
今、車両Ａの走行中、減速のため、運転者はアクセルペダルをオフし、ブレーキペダルを踏み込むとする。
すると、ＥＣＵ１９は、走行用モータ５をジェネレータとして機能させ、車両Ａに回生制動を加える。
【００２０】
このときＥＣＵ１９は、アクセルペダル開度やブレーキペダルストロークや車速などから車両Ａの減速力（回生力）を算出（ステップＳ１）する。またＥＣＵ１９は、バッテリセル温度やＳＯＣやバッテリ劣化度合いなどからバッテリ１７の入力限界を算出（ステップＳ３）し、算出した入力限界と算出した減速力とを対比している（ステップＳ５）。
ここでＥＣＵ１９において、バッテリ１７の入力限界より減速力（回生力）より小さいと判定されると、回生電力は入力限界よりも小さいと判断され、通常の回生制御の如く、走行用モータ５から発生する回生電力が、そのままバッテリ１７に入力される。つまり、通常の回生制御により、車両Ａは所望の減速力で減速が行われる（ステップＳ６）。
【００２１】
一方、バッテリ１７の入力限界より減速力（回生力）が大きいと判定されるとＥＣＵ１９は、走行用モータ５から発生する回生電力がバッテリ１７の入力限界を越える電力であると判断され、これに対処するべく、まず不足する電力を算出（減速力−電池入力限界）する（ステップＳ７）。
ついで、車速などからエンジン９の目標回転数を算出（ステップＳ９）や、不足する電力や目標エンジン回転速度、元々のエンジン損失などからエンジン９のポンピングロス増加量を算出する（ステップＳ１１）。
【００２２】
続いてＥＣＵ１９は、エンジン９のポンピングロス増加量やエンジン９の目標回転速度などからポンピングロス用バルブ３１の開度を設定（ステップＳ１３）し、ポンピングロス用バルブ３１を閉側（図１中の破線β）に駆動した後、発電用モータ７をモータとして機能させてエンジン９をモータリング（燃料カット状態で空回り）する。
つまり、エンジン９は、バッテリ１７の不足電力量に応じて、ポンピングロス用バルブ３１が全開位置から閉方向に段階的に変位されたまま、モータリングされる（ステップＳ１５）。
【００２３】
このポンピングロスを高める制御により、図３に示される線図のようにエンジン９の排気圧力は、ポンピングロス用バルブ３１の閉変位にしたがい高まる。このエンジン９の排気圧力の上昇が、バッテリ１７の不足電力を補うためのポンピングロス、すなわち別途ポンピングロスの付加となって表れる（ポンピングロス：高）。
こうしたポンピングロスの付加により、バッテリ１７における電力消費は、エンジン９の回転数を高回転にせずとも急激に多くなり、ポンピングロス付加分、バッテリ１７には、より多くの余裕、具体的には不足電力分に応じた余裕がもたらせられる。これが、入力限界を回生電力が越えた場合におけるバッテリ１７の余裕となる。これにより、従来のようにエンジン９を許容回転数まで上昇させなくとも、バッテリ１７には十分に余裕ができる。
【００２４】
このバッテリ１７の余裕分に、走行用モータ５で発生した回生電力が入力され、エンジン９を高回転に駆動（モータリング）せずとも、低回転域内で、所望の減速力（回生力）を得ることができる。
それ故、本実施形態の回生制御装置Ｂのように車両減速時、走行用モータ５からの回生電力がバッテリ１７の入力限界を越えるような場合、ポンピングロス用バルブ３１によって別途ポンピングロスを付加させながらエンジン９をモータリングさせたことにより、バッテリ１７に、より多くの余裕をもたらすことでき、モータリングされるエンジン９の回転数の上昇を抑えつつ、所望の減速力（回生力）を確保することができる。
【００２５】
これにより、従来のような減速力（回生力）の頭打ちや回転数上昇による騒音は改善され、効果的に車両Ａの回生制動を実施することができる（請求項１）。
しかも、ポンピングロス用バルブ３１は、バッテリ１７の状態に応じポンピングロス発生量が調節されるので、バッテリ１７の状態に応じ、電力不足分に見合った余裕ができるので、バッテリ１７の負担を抑えながら、効果的に車両Ａの回生制動を実施することができる（請求項２）。
【００２６】
そのうえ、ポンピングロス発生には、エンジン９の排気管９ａにポンピングロス用バルブ３１（常開式のバルブ）を設ける構成を採用したので、エンジン自体に手を加えない簡単な構造ですむ（請求項３）。
なお、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば一実施形態では、ポンピングロス発生手段としてポンピングロス用バルブ（常開式のバルブ）を用いたが、これに限らず、他の構造でも構わない。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ  車両
Ｂ  回生制御装置
３  駆動輪
５  走行用モータジェネレータ
７  発電用モータジェネレータ
９  エンジン
９ａ  排気管
１７  バッテリ
１９  ＥＣＵ（制御部）
２３  バッテリ状態検出センサ（バッテリ状態検出手段）
３１  ポンピングロス用バルブ（常開式バルブ、ポンピングロス発生手段）
【図１】
2020083040.tif 000003
【図２】
2020083040.tif 000004
【図３】
2020083040.tif 000005