(57)【要約】【課題】車両の傾斜角および積載量に応じて回生制御時の回生量を変化させることができる回生制御装置を提供する。【解決手段】車両の駆動力を得ると共に、車両の減速時に回生発電するモータ１１の回生量を制御する回生制御装置において、スロットル開度を検知するスロットル開度センサ５０と、車両の前後方向の傾斜角度を検知する傾斜角センサ４０と、モータ１１の回転速度を検知するモータ回転速度センサ５１と、スロットル開度と傾斜角度とモータ回転速度とに基づいて車両の積載量を決定する積載量検知手段３１と、積載量および傾斜角度の大きさに応じて回生制御時のモータ１１の回生量を決定する回生量決定部３２とを具備する。ドライバ駆動制御部３４は、決定された回生量に応じて、モータ１１を制御するドライバ１８を駆動する。傾斜角センサ４０にポテンショメータを適用する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動力を得ると共に車両の減速時に回生発電するモータも回生量を制御する回生制御装置において、
スロットル開度を検知するスロットル開度センサと、
前記車両の前後方向の傾斜角度を検知する傾斜角度検知手段と、
前記モータの回転速度を検知するモータ回転速度検知手段と、
前記スロットル開度と、前記傾斜角度と、前記モータの回転速度とに基づいて前記車両の積載量を決定する積載量検知手段と、
前記積載量および傾斜角度の大きさに応じて前記モータの回生量を決定する回生量決定部とを具備し、
前記回生量決定部で決定された回生量によって前記モータを回生制御することを特徴とする回生制御装置。
【請求項２】
前記回生量決定部が、前記車両の積載量が大きいほど前記回生制御時の回生量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の回生制御装置。
【請求項３】
前記回生量決定部が、前記傾斜角度検知手段が検知する前傾斜が大きいほど、前記回生制御時の回生量を大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載の回生制御装置。
【請求項４】
前記傾斜角度検知手段がポテンショメータであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回生制御装置。
【請求項５】
前記車両は、電動自動二輪車であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回生制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回生制御装置に係り、特に、車両の状態に応じて回生制御時の回生量を変化させることができる回生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータに給電して車両の駆動力を発生すると共に、減速時にはこのモータを発電機として作動させるモータ制御装置において、車両の状態に応じた適切なモータ制御を実現するための種々の手法が試みられている。
【０００３】
特許文献１には、車両減速時には発電機として動作し、給電時には電動機として動作してエンジンの駆動力をアシストするモータ（回生リターダ）を備えたモータ制御装置において、荷物の積載量を検知する積載量センサを備え、回生リターダに給電してエンジンをアシストする際に車両積載状態であることが検知されると、回生リターダの発生駆動力を非積載状態より大きくするようにした構成が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２２２９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、積載量に応じてアシスト駆動力の大きさを変えるものであり、積載量に応じて回生制御時の回生量を変えることは検討されていなかった。また、特許文献１では、車両の車軸支持部と車体フレームとの間の距離を計測するセンサで車両の積載量を検知するのみであり、登坂または降坂状態を示す車両前後方向の傾斜角度を検知することは検討されていなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、車両の傾斜角および積載量に応じて回生制御時の回生量を変化させることができる回生制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は、車両の駆動力を得ると共に車両の減速時に回生発電するモータも回生量を制御する回生制御装置において、スロットル開度を検知するスロットル開度センサと、前記車両の前後方向の傾斜角度を検知する傾斜角度検知手段と、前記モータの回転速度を検知するモータ回転速度検知手段と、前記スロットル開度と、前記傾斜角度と、前記モータの回転速度とに基づいて前記車両の積載量を決定する積載量検知手段と、前記積載量および傾斜角度の大きさに応じて前記モータの回生量を決定する回生量決定部とを具備し、前記回生量決定部で決定された回生量によって前記モータを回生制御する点に第１の特徴がある。
【０００７】
また、前記回生量決定部は、前記車両の積載量が大きいほど前記回生制御時の回生量を大きくする点に第２の特徴がある。
【０００８】
また、前記回生量決定部は、前記傾斜角度検知手段が検知する前傾斜が大きいほど、前記回生制御時の回生量を大きくする点に第３の特徴がある。
【０００９】
また、前記傾斜角度検知手段がポテンショメータである点に第４の特徴がある。
【００１０】
さらに、前記車両は、電動自動二輪車である点に第５の特徴がある。
【発明の効果】
【００１１】
第１の特徴によれば、積載量検知手段が、スロットル開度と傾斜角度とモータの回転速度とに基づいて車両の積載量を推定し、回生量決定部が、積載量および傾斜角度の大きさに応じて回生制御時の回生量を決定し、モータを回生制御するので、例えば、同じ傾斜角度の下り勾配路を走行する場合において、積載量が大きいときには回生量を大きくし、また、積載量が小さいときには回生量を小さくすることで、積載量の大きさに関わらず回生ブレーキによる車両の減速度を一定にすることができ、安定した走行フィーリングを得ることができる。また、荷重センサ等を用いることなく車両の積載量を検知することが可能となり、部品点数の低減が可能となる。
【００１２】
第２の特徴によれば、回生量決定部が、車両の積載量が大きいほど回生制御時の回生量を大きくするので、例えば、下り勾配路を走行する場合において、積載量の大きさに応じて回生量を大きくすることで、積載量が大きい場合でも積載量が小さい場合と同様の車両の減速度を得ることができる。これにより、回生制御時の車両の減速感が積載量によって大きく変化することがなく、安定した乗車フィーリングを得ることができる。また、車両の積載量に応じてモータの発電量を増すことができるので、効率のよい発電制御を実行することが可能となる。
【００１３】
第３の特徴によれば、回生量決定部が、傾斜角度検知手段が検知する前傾斜が大きいほど回生制御時の回生量を大きくするので、例えば、車両の前傾斜が大きい、すなわち下り勾配が大きい場合でも、下り勾配が小さい場合と同様の車両の減速度を得ることができる。また、下り勾配の大きさに応じてモータの発電量を増して、効率のよい発電制御を実行できる。
【００１４】
第４の特徴によれば、傾斜角度検知手段がポテンショメータであるので、傾斜角度の検知精度を高めることができ、回生量の制御をきめ細かく実行することが可能となる。
【００１５】
第５の特徴によれば、積載量や傾斜角が車速に影響を与えやすい電動二輪車において、最適な回生制御を実行できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る回生制御装置が適用された自動二輪車１の側面図である。自動二輪車１は、足乗せフロア１３を有するスクータ型の電動車両である。鋼管によって構成される車体フレーム２は、ヘッドパイプ３から後方下方に延びて、車体下方のアンダフレーム６および車体後方のリヤフレーム７に連結されている。ヘッドパイプ３には、不図示のステアリングステムが回転可能に軸支されており、このステアリングステムの上下には、乗員が把持する操向ハンドル５と、前輪ＷＦを回転自在に軸支するフロントフォーク４とが取り付けられている。操向ハンドル５の車幅方向両端部には、筒状のハンドルグリップが取り付けられている。車幅方向右側のハンドルグリップは、車両の駆動力を調整する回動式のスロットル装置として構成されており、操向ハンドル５の近傍にはスロットル開度センサ５０が設けられている。また、操向ハンドル５の上部には、各種の計器類を含むメータユニット６０が配設されている。
【００１７】
アンダフレーム６の後部のピボット９には、後輪ＷＲを回転自在に軸支するスイング式のパワーユニット１０の前端部が軸支されている。パワーユニット１０は、その後部上面とリヤフレーム７とがリヤクッション８を介して連結されることで、ピボット９を中心に上下揺動自在に車体に吊り下げられている。アンダフレーム６に連結されたスタンド２２は、図示した格納位置においてパワーユニット１０の下面を覆い、その内部に収納されたモータ１１を保護する機能を有する。また、モータ１１の近傍には、モータ回転速度検知手段としてのモータ回転速度センサ５１が設けられている。
【００１８】
リヤフレーム７の上部には、ヘルメット等を収容するための物入れ１６が設けられている。物入れ１６は、その収容物がモータ１１の発生する磁気による影響を受けないように、磁気をシールドする導電性樹脂等で形成されている。物入れ１６の開口部は、開閉式のシート１７で覆われ、該シート１７の下方側は、薄板状の樹脂等で形成されたリヤカバー１５で覆われている。リヤカバー１５の内側で車幅方向略中央の位置には、車体の前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角センサ４０が取り付けられている。また、リヤカバー１５の前方下方に配設されるアンダカバー１４の内部には、モータ１１の駆動用電源であるバッテリ２０が配設されている。
【００１９】
ヘッドパイプ３の前方はフロントカバー１２で覆われており、このフロントカバー１２の内部に、モータ駆動手段としてのドライバ１８、バッテリ２０の充電器１９、ＥＣＵ３０が配設されている。自動二輪車１は、充電器１９を用いて家庭用の商業電源等からバッテリ２０に充電し、このバッテリ２０の電力で走行する。そして、加速時等には、バッテリ２０からモータ１１に給電して後輪ＷＲの駆動力を得る一方、減速時には、モータ１１を発電機として作動させる回生制御を実行して、発電した電力でバッテリ２０に充電することが可能である。モータ１１の回生制御中は、モータ１１の回転抵抗によって回生ブレーキ力を得ることができる。このようなモータ１１の駆動制御および回生制御は、ドライバ１８によって実行される。
【００２０】
図２は、傾斜角センサ４０の一部断面正面図である。本実施形態に係る傾斜角センサ４０には、非接触式のポテンショメータが適用されている。取り付け基部４２を用いて車体に固定されるハウジング４１の内部には、揺動軸４４を中心に揺動自在な振り子４３がダンパオイルに浮遊するように収納されている。ハウジング４１は、車体の前後方向の傾動に応じて振り子４３が揺動するように、揺動軸４４を車幅方向に向けて車体に固定されている。振り子４３は、所定の厚みを有する扇状の樹脂等で形成されており、その一端部に取り付けられたマグネット４５の位置変動をホール素子によって検知することで、車体の前後方向の傾斜角度、すなわち、登坂角度または降板角度を検知することができる。なお、傾斜角センサ４０の構成は種々の変更が可能であり、例えば、巻線抵抗を使用した接触式の可変抵抗器を用いたロータリ式のポテンショメータや、ロータリエンコーダ等を用いて、振り子４３の位置変動を検知する構成としてもよい。
【００２１】
図３は、メータユニット６０（図１参照）の正面図である。メータユニット６０は、各種計器類が設けられたメータ基板をメータハウジング６１内に収納し、クリアレンズ６２で蓋をした構成とされる。メータ基板は、略中央に配置された速度計６３およびバッテリ残量計６４の周囲に、車両が一時停止した際などに点滅して主電源のオン状態を知らせるスタンバイ灯６９、車速が所定値以上に達すると点滅する速度警告灯６７、サイドスタンドが突出状態にあると点灯するサイドスタンド警告灯６８、車両のウインカ装置（不図示）と連動して点滅するウインカ灯６６、モータ１１の回生制御時に点灯するチャージ灯７０、バッテリ残量が所定値以下となった時に点灯するバッテリ残量警告灯６５を配置した構成とされる。
【００２２】
なお、計器や警告灯類の種類や配置は、本実施形態に限られず種々の変形が可能であり、例えば、計器類を液晶表示として構成することも可能である。また、自動二輪車１の乗員は、減速時等に前記チャージ灯７０が点灯することによって、モータ１１が回生制御中であることを認識できる。このチャージ灯は、回生制御時の回生量の大きさに応じて長さが変化する棒グラフ等で表示してもよい。
【００２３】
図４は、本実施形態に係る回生制御装置の構成を示すブロック図である。前記と同一符号は、前記と同一または同等部分を示す。整流回路やインバータ等を用いてモータ１１を駆動するドライバ１８は、ＥＣＵ３０内のドライバ駆動制御部３４の指令によって作動する。ドライバ駆動制御部３４は、各種センサの出力信号等に基づいて決定されたモータ駆動時の駆動力および回生制御時の回生量によってモータ１１が駆動されるように、ドライバ１８を制御する。
【００２４】
定常走行時や加速時等においてモータ１１が発生する駆動力は、スロットル開度センサ５０およびモータ回転速度センサ５１の出力信号を、３次元マップ等からなる駆動力マップ３６に適用することで導き出される。一方、減速時等においてモータ１１を回生制御する際の回生量は、積載量検知手段３１および傾斜角センサ４０の出力信号に基づいて、回生量決定部３２が決定する。
【００２５】
本実施形態に係る積載量検知手段３１は、スロットル開度センサ５０、傾斜角センサ４０およびモータ回転速度センサ５１の出力信号に基づいて、車両の積載量、すなわち荷物および乗員の重量を推測検知する。この推測検知は、上記各センサからの出力値を、予め設定された演算式やデータマップ等に適用することで実行される。そして、回生量決定部３２は、積載量検知手段３１および傾斜角センサ４０の出力信号を、３次元マップ等からなる回生量マップ３３に適用することで回生制御時の回生量を決定する。なお、本実施形態において「車両の積載量」とは、運転者のみが乗車している１名乗車時（標準状態）に対して増加した分の重量を指しているが、この標準状態を空車時に設定して、運転者の体重の大小も考慮するように設定してもよい。
【００２６】
本発明において、車両の積載量および傾斜角に応じて回生量を変化させるのは、回生制御の電力回収効率を高めると共に、回生ブレーキによる車体の減速度を適切な値に調整して、安定した走行フィーリングを得るためである。例えば、回生制御時の回生量が不変である時に、車両の積載量が１名乗車時より大幅に増加した状態であると、１名乗車時に比して車体の慣性力が強くなり、スロットルオフで同じ下り勾配を走行した際の減速度が小さくなってしまう。この場合、１名乗車時と同等の減速度を得るためには、摩擦式ブレーキ等を作動させる必要があり、エネルギー損失が大きくなる。また、逆に、積載状態に合わせて回生量を固定設定すると、１名乗車時の回生ブレーキの効力が強すぎて走行フィーリングに影響を与える可能性がある。
【００２７】
これに対し、本発明に係る回生制御装置では、積載量の増加に合わせて回生量を増して回生ブレーキを強く作用させるので、積載量の大きさにかかわらず、１名乗車時と同様の減速フィーリングを得ることができる。また、回生量の増加に伴って電力の回収量も増すので、積載量の増加に伴って増加する消費電力に対応するように、バッテリ充電量を増やすことが可能である。
【００２８】
積載量検知手段３１は、種々の走行状態において車両の積載量を推測検知することができる。例えば、同じ上り勾配を同じスロットル開度を維持して走行したとき、１名乗車時より車速が低い、すなわち、モータ１１の回転速度が低ければ、車両の積載量が増加したものと推測できる。積載量の大きさは、車速の低下度合との関係を示すデータテーブルを用いることで推測検知できる。このようなデータテーブルは、予め実験で求められて、ＥＣＵ３０内のメモリに格納されている。
【００２９】
また、積載量検知手段３１は、同じ下り勾配路をスロットルオフで走行する場合に、１名乗車時より減速度が小さいとき、積載量が増加したものと判定できる。車両の減速度は、モータ１１の回転速度とタイマ３５で計測される所定時間とから算出される。さらに、同じ平坦路を定常走行中にスロットルがオフにされた場合の減速度が１名乗車時より小さい場合や、同じ平坦路で加速した場合の加速度が１名乗車時より小さい場合にも、積載量が増加したものと判定することができる。
【００３０】
上記したような手法によって、車両の積載量が推測検知されると、回生量決定部３２は、車両の積載量および傾斜角の値を回生量マップ３３に適用して、回生制御時の回生量を決定する。なお、回生量決定部３２は、スロットル開度やモータ回転速度等の情報に基づいて、回生制御を実行するタイミングも決定する。なお、モータ１１の回生制御は、上り勾配を走行中にスロットルがオフにされたりブレーキが操作された場合にも実行され、その回生量の大きさも車両の積載量および傾斜角の値に応じて調整される。
【００３１】
図５は、ドライバ１８内の全波整流器の構成を示す回路図である。ドライバ１８は、モータ１１を構成するステータコイル１１ａのＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されたＦＥＴ（一般的には固体スイッチング素子）１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆを有する。モータ１１の駆動時は、ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆをスイッチングし、バッテリ２０の直流電圧を三相の交流電圧に変換して電動機として作動させる。一方、回生制御時は、発電機として機能させるためにスイッチング動作を停止して、ＦＥＴ１８ａ〜１８ｆによって発電交流を整流してバッテリ２０および電装負荷２１に給電する。ドライバ駆動制御部３４は、ステータコイル１１ａへの遅角または進角通電が行われるようにＦＥＴ１８ａ〜１８ｆを制御することで、回生発電中の回生量を制御する。
【００３２】
図６は、回生量マップ３３の一例を示す表である。この表では、回生制御時の回生量を、大、中、小の３段階に設定している。すなわち、車体の傾斜角が降板状態（車両が前傾斜）でかつ積載量が大きい場合には回生量を「大」とし、また、車両が登坂状態（車両が後傾斜）でかつ積載量が小さい場合には回生量を「小」とし、それらの中間の場合には「中」とするように設定されている。このような回生量マップは、回生量の細かい制御が不要な場合や、傾斜角センサ４０の検知精度が高くない場合等に好適である。
【００３３】
図７は、回生量マップ３３の一例を示す３次元マップである。このマップでは、傾斜角および積載量の変化がより小さい単位で考慮されて、回生量をより多段階に制御することができる。本実施形態では、傾斜角センサ４０にポテンショメータを適用することで、このような詳細なマップの適用を可能としている。なお、積載量または車両の前傾斜の増加に伴って回生量が大きくなるように設定する点は、図６の表と同様である。
【００３４】
上記したように、本発明に係る回生制御装置によれば、車両の積載量および傾斜角度に応じて回生制御時の回生量の大きさを変化させることが可能となる。これにより、例えば、同じ傾斜角度の下り勾配路を走行する場合において、積載量が大きいときには回生量を大きくし、また、積載量が小さいときには回生量を小さくすることで、積載量の大きさに関わらず回生ブレーキによる車両の減速度を一定にすることが可能となり、安定した走行フィーリングを得ることができる。また、積載量検知手段は、スロットル開度、傾斜角度およびモータの回転速度とに基づいて車両の積載量を推測検知するので、荷重センサ等を用いることなく車両の積載量を検知することが可能となり、部品点数の低減が可能となる。
【００３５】
なお、車両の積載量を演算する手順、回生制御時の回生量を演算する手順、回生量マップの形態、傾斜センサの構造や取り付け位置等は、上記した実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、ＥＣＵ内の回生量決定部とドライバ駆動制御部を一体に構成したり、ＥＣＵとドライバを一体に構成することもできる。本発明に係る回生制御装置は、自動二輪車に限られず、三輪車や四輪車等に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る回生制御装置が適用された自動二輪車１の側面図である。
【図２】傾斜角センサの一部断面正面図である。
【図３】メータユニットの正面図である。
【図４】本実施形態に係る回生制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】ドライバ内の全波整流器の構成を示す回路図である。
【図６】回生量マップの一例を示す表である。
【図７】回生量マップの一例を示す３次元マップである。
【符号の説明】
【００３７】
１…自動二輪車、１８…ドライバ（モータ駆動手段）、２０…バッテリ、３０…ＥＣＵ、３１…積載量検知手段、３２…回生量決定部、３３…回生量マップ、３４…ドライバ駆動制御部、３５…タイマ、３６…駆動力マップ、４０…傾斜角センサ（傾斜角度検知手段）、５０…スロットル開度センサ、５１…モータ回転速度センサ（モータ回転速度検知手段）、ＷＲ…駆動輪（後輪）
【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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