(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に連結された駆動軸に回生トルクを出力可能な電動機と、車両に制動力を付与可能な油圧ブレーキとを搭載する電動車両であって、
前記電動機の回転数変動が閾値以上のときに車両の振動を抑制する制振制御を実行し、
前記電動機からの回生トルクの少なくとも一部を徐々に前記油圧ブレーキからの制動力にすり替える回生協調すり替え時には、前記回生協調すり替え時ではないときに比して、前記閾値を小さくする、
ことを特徴とする電動車両。
【請求項２】
車軸に連結された駆動軸に回生トルクを出力可能な電動機と、車両に制動力を付与可能な油圧ブレーキとを搭載する電動車両であって、
前記駆動軸に作用する駆動トルクまたは回生トルクの変動が所定値以上のときに車両の振動を抑制する制振制御を実行し、
前記電動機からの回生トルクの少なくとも一部を徐々に前記油圧ブレーキからの制動力にすり替える回生協調すり替え時には、前記回生協調すり替え時ではないときに比して、前記所定値を小さくする、
ことを特徴とする電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両に関し、詳しくは、車軸に連結された駆動軸に回生トルクを出力可能な電動機と車両に制動力を付与可能な油圧ブレーキとを搭載する電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動車両としては、走行用のモータで回生トルクを出力しているときに、回生トルクの急変が検出されたときには、制振制御を実行するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両では、回生トルクの急変が検出されると、この急変によるモータ回転数の運動を打ち消すような制振補正トルクを計算し、モータに要求される回生トルクに制振補正トルクを加えてトルク指令とすることにより、制振制御を行なっている。そして、こうした制振制御を行なうことにより、回生トルクの急変時の振動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−２１５１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の電動車両では、回生トルクの急変が生じたときに制振制御を実行するものであるから、車両に振動が生じてからその振動を抑制するものとなり、車両の振動を迅速に抑制することができない場合や、車両に生じる振動が大きくなる場合がある。一方、回生トルクの急変の有無に拘わらずに、常に制振制御することも考えられるが、エネルギ消費が大きくなり、燃費を悪化してしまう。
【０００５】
電動車両では、停車する前に、モータからの回生トルクを油圧ブレーキからの制動力にすり替える回生協調すり替え制御を行なうものがある。この回生協調すり替え制御では、回生トルクを徐々に小さくする一方で油圧ブレーキによる制動力を徐々に大きくして回生トルクを油圧ブレーキによる制動力にすり替えるが、応答性が極めて高く比較的正確に制御できる電動機からの回生トルクと電動機に比して応答性が低くて正確に制御できない油圧ブレーキによる制動力とのすり替えであるため、応答性の高低や通信ラグなどにより、等分すり替えができず、車両に振動を生じさせる場合が生じる。
【０００６】
本発明の電動車両は、車両の振動を抑制すると共に燃費の悪化を抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明の電動車両は、
車軸に連結された駆動軸に回生トルクを出力可能な電動機と、車両に制動力を付与可能な油圧ブレーキとを搭載する電動車両であって、
前記電動機からの回生トルクの少なくとも一部を徐々に前記油圧ブレーキからの制動力にすり替える回生協調すり替え時には、前記回生協調すり替え時ではないときに比して、車両の振動を抑制する制振制御の実行の頻度が多くなるようにする、
ことを特徴とする。
【０００９】
この本発明の電動車両では、電動機からの回生トルクの少なくとも一部を徐々に油圧ブレーキからの制動力にすり替える回生協調すり替え時には、回生協調すり替え時ではないときに比して、車両の振動を抑制する制振制御の実行の頻度が多くなるようにする。これにより、回生協調すり替え時の車両の振動を抑制することができる。また、回生協調すり替え時には制振制御の実行の頻度が多くなるから、回生協調すり替え時であるか否かに拘わらずに常に制振制御するものに比して、燃費の悪化を抑制することができる。
【００１０】
こうした本発明の電動車両において、前記回生協調すり替え時には前記制振制御を実行する、ことを特徴とするものとすることもできる。こうすれば、回生協調すり替え時に、電動機と油圧ブレーキの応答性の相違や通信ラグなどによって等分すり替えができないときでも、車両の振動をより効果的に抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の電動車両において、前記駆動軸に作用する駆動トルクまたは回生トルクの変動が所定値以上のときに前記制振制御を実行する、ことを特徴とするものとすることもできる。即ち、回生協調すり替え時ではないときには、駆動軸に作用する駆動トルクや回生トルクの変動が所定値以上のときに制振制御を実行し、回生協調すり替え時には、駆動軸に作用する駆動トルクや回生トルクの変動が所定値以上のときはもとより、変動が所定値未満のときでも制振制御を実行するものとするのである。例えば、回生協調すり替え時には、駆動軸に作用する駆動トルクや回生トルクの変動に拘わらずに制振制御を実行するものとしたり、駆動軸に作用する駆動トルクや回生トルクの変動が所定値より小さい第２の所定値以上のときに制振制御を実行するものとしたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】メイン電子制御ユニット７０により実行される制振制御実行判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図４】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、駆動輪３４ａ，３４ｂにデファレンシャルギヤ３２を介して接続された駆動軸２８に動力を入出力可能なモータ２２と、モータ２２を駆動するためのインバータ２４と、インバータ２４を介してモータ２２と電力をやり取りするバッテリ２６と、駆動輪３４ａ，３４ｂや従動輪３６ａ，３６ｂに機械的な制動力を作用させるブレーキシステム４０と、車両全体をコントロールするメイン電子制御ユニット７０と、を備える。
【００１５】
モータ２２は、駆動軸２８に接続されると共に永久磁石が埋め込まれたロータと、三相コイルが巻回されたステータと、を備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ２４は、図示しない６つのスイッチング素子により構成されており、バッテリ２６から供給される直流電力を擬似的な三相交流電力に変換してモータ２２に供給する。
【００１６】
ブレーキシステム４０は、ブレーキペダル６５の踏み込みにより加圧されるマスタシリンダ４２と、駆動輪３４ａ，３４ｂや従動輪３６ａ，３６ｂのブレーキホイールシリンダ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄへの油圧を調整するブレーキアクチュエータ４４と、ブレーキアクチュエータ４４を制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵという）４６と、を備える。ブレーキＥＣＵ４６には、マスタシリンダ４２に取り付けられた図示しない圧力センサにより検出されるマスタシリンダ圧（ブレーキ踏力Ｆｂ）などが入力されており、ブレーキＥＣＵ４６からはブレーキアクチュエータ４４への駆動信号が出力されている。ブレーキＥＣＵ４６は、図示しない信号ラインにより、駆動輪３４ａ，３４ｂや従動輪３６ａ，３６ｂに取り付けられた図示しない車輪速センサからの車輪速や図示しない操舵角センサからの操舵角などの信号を入力して、運転者がブレーキペダル６５を踏み込んだときに駆動輪３４ａ，３４ｂや従動輪３６ａ，３６ｂのいずれかがロックによりスリップするのを防止するアンチロックブレーキシステム機能（ＡＢＳ）や運転者がアクセルペダル６３を踏み込んだときに駆動輪３４ａ，３４ｂのいずれかが空転によりスリップするのを防止するトラクションコントロール（ＴＲＣ），車両が旋回走行しているときに姿勢を保持する姿勢保持制御（ＶＳＣ）なども行なう。なお、本実施例では、ブレーキシステム４０を「油圧ブレーキ」と称するときもある。
【００１７】
メイン電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。メイン電子制御ユニット７０には、モータ２２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ２３からの回転位置やモータ２２とインバータ２４との接続ライン（電力ライン）に取り付けられた図示しない電流センサからの相電流，バッテリ２６の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ２６の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ２６に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度，シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ６７からの車速Ｖ，路面の勾配を検出する勾配センサ６８からの勾配θ（上り坂を正とし、下り坂を負とする）などが入力ポートを介して入力されている。また、メイン電子制御ユニット７０からは、モータ２２を駆動するインバータ２４へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。このメイン電子制御ユニット７０は、回転位置検出センサ２３により検出されたモータ２２のロータの回転位置に基づいてモータ２２の回転数Ｎｍを演算したり、電流センサにより検出されたバッテリ２６の充放電電流の積算値に基づいてバッテリ２６から放電可能な蓄電量の全容量（蓄電容量）に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、温度センサにより検出されたバッテリ２６の電池温度と演算した蓄電割合ＳＯＣとに基づいてバッテリ２６を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、入力制限Ｗｉｎは、蓄電割合ＳＯＣが高くなるほど制限が厳しくなるよう演算される。また、メイン電子制御ユニット７０は、ブレーキＥＣＵ４６と図示しない通信ポートを介して接続され各種制御信号やデータのやりとりを行なう。
【００１８】
なお、実施例の電気自動車２０では、シフトポジションセンサ６２により検出されるシフトレバー６１のポジションとしては、駐車ポジション（Ｐポジション）やニュートラルポジション（Ｎポジション），前進方向に走行するためのドライブポジション（Ｄポジション），前進方向に走行するがアクセルオフ時の制動力がドライブポジションのときより大きなブレーキポジション（Ｂポジション），後進方向に走行するためのリバースポジション（Ｒポジション）などがある。
【００１９】
こうして構成された実施例の電気自動車２０は、運転者によるアクセルペダル６３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸２８に出力すべき要求トルクＴｄ＊を計算し、この要求トルクＴｄ＊をバッテリ２６の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔで制限してモータ２２から出力すべきトルクとしてトルク指令Ｔｍ＊を設定し、トルク指令Ｔｍ＊に基づいてモータ２２を駆動制御する。
【００２０】
また、実施例の電気自動車２０では、走行中にアクセルオフして減速するときには、シフトポジションＳＰとブレーキ踏力Ｆｂとに応じた制動力のうち、バッテリ２６の入力制限Ｗｉｎの範囲内且つモータ２２の定格値の範囲内でモータ２２を回生制御すると共にモータ２２の回生制御による制動力（回生トルク）では不足する制動力についてはブレーキシステム４０（油圧ブレーキ）から出力されるようブレーキシステム４０のブレーキアクチュエータ４４を制御する。そして、車速Ｖが小さくなると車両にショックなどを生じさせずに車両をスムーズに停止するために、モータ２２による制動力（回生トルク）を徐々にブレーキシステム４０による制動力にすり替える回生協調すり替え制御が行なわれる。これらのモータ２２とブレーキシステム４０とによる制動力の作用の制御や回生協調すり替え制御を総じてブレーキ協調制御という。こうしたブレーキ協調制御を行なうことにより、運動エネルギの多くをモータ２２により電力として回生し、バッテリ２６に蓄えることができると共に、車両にショックが生じるのを抑制して停車することができる。ここで、ブレーキ協調制御としては、例えば、メイン電子制御ユニット７０によりモータ２２から出力すべき回生トルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊とブレーキシステム４０から作用させるべき制動力としての目標制動力Ｂ＊とを計算すると共に目標制動力Ｂ＊についてはブレーキＥＣＵ４６に送信し、メイン電子制御ユニット７０によりトルク指令Ｔｍ＊に基づいてモータ２２を駆動制御すると共にブレーキＥＣＵ４６により目標制動力Ｂ＊に基づいてブレーキアクチュエータ４４を駆動制御することによって行なうことができる。
【００２１】
次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特に車両の振動を抑制する制振制御の実行の要請の有無を判定する際の動作について説明する。ここで、制振制御としては、駆動軸２８のトルク変動を打ち消す方向の制振用補正トルクを要求トルクＴｄ＊に加算してトルク指令Ｔｍ＊を設定し、このトルク指令Ｔｍ＊に基づいてモータ２２を駆動制御することによって行なうことができる。この場合、駆動軸２８のトルク変動は、駆動軸２８の回転数の変化量（回転数変動）として現われるから、駆動軸２８の回転数Ｎｄであるモータ２２の回転数Ｎｍの単位時間当たりの変化量としての回転数変動ΔＮｍで代用することができる。したがって、制振用補正トルクは、回転数変動ΔＮｍの周期的な変化が打ち消されるように定めればよい。こうした制振制御は、例えば、メイン電子制御ユニット７０により実行することができる。なお、制振制御の内容については本発明の中核をなすものではなく、車両の振動を抑制することができるものであれば、如何なる制御（周知の制御）を用いるものとしてもよい。
【００２２】
図２は、制振制御の実行の要請の有無を判定する際にメイン電子制御ユニット７０により実行される制振制御実行判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。この制振制御実行判定ルーチンが実行されると、メイン電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、モータ２２の回転数Ｎｍを入力し（ステップＳ１００）、入力した回転数Ｎｍからそれまでに入力した回転数Ｎｍのうち単位時間前（例えば、４ｍｓｅｃ前や８ｓｅｃ前など）の回転数Ｎｍを減じて回転数変動ΔＮｍを計算する（ステップＳ１１０）。この回転数変動ΔＮｍは、上述したように駆動軸２８のトルク変動を代用するものであるから、このステップＳ１００，Ｓ１１０の処理は、駆動軸２８のトルク変動を計算する処理と同様の意義を有する。
【００２３】
続いて、計算した回転数変動ΔＮｍを閾値Ｎｒｅｆと比較し（ステップＳ１２０）、回転数変動ΔＮｍが閾値Ｎｒｅｆ以上のときには、制振制御が実行されていないときには制振制御を実行するよう又は制振制御が実行されているときには制振制御の実行を継続するよう制振制御オン要求を出力し（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。ここで、閾値Ｎｒｅｆは、回転数変動ΔＮｍが大きくて車両に振動が生じて制振制御が必要と判断される程度の値として予め実験などにより定められるものである。このステップＳ１２０，Ｓ１４０処理は、駆動軸２８のトルク変動が閾値以上のときに制振制御の実行を要請する処理と同様の意義を有する。
【００２４】
一方、ステップＳ１２０で回転数変動ΔＮｍが閾値Ｎｒｅｆ未満であると判定されたときには、回生協調すり替え制御を実行している最中であるか否かを判定し（ステップＳ１３０）、回生協調すり替え制御を実行している最中のとき、即ち、モータ２２の回生トルクをブレーキシステム４０による制動力にすり替えているときには、制振制御オン要求を出力して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了し、回生協調すり替え制御を実行している最中ではないとき、即ち、モータ２２の回生トルクをブレーキシステム４０による制動力にすり替えていないときには、制振制御が実行されているときには制振制御の実行を中止するよう又は制振制御が実行されていないときには制振制御の不実行を継続するよう制振制御オフ要求を出力して（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。このステップＳ１３０〜Ｓ１５０の処理は、回生協調すり替え制御を実行しているときには、回生協調すり替え制御を実行していないときに比して制振制御の実行の頻度を多くする処理と言うことができる。ここで、回転数変動ΔＮｍが閾値Ｎｒｅｆ未満であっても回生協調すり替え制御を実行している最中であるときに制振制御を実行するよう要請するのは、モータ２２の回生トルクをブレーキシステム４０による制動力にすり替えているときには、モータ２２の応答性に比してブレーキシステム４０の応答性が低いことやメイン電子制御ユニット７０とブレーキＥＣＵ４６との通信による遅れ（通信ラグ）などにより、駆動軸２８にトルク変動が生じやすくなるために、駆動軸２８のトルク変動による車両の振動が生じる前から制振制御を実行するためである。これにより、駆動軸２８のトルク変動による車両の振動を抑制すると共に車両に振動が生じてもその振動を迅速に小さくすることができる。
【００２５】
以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、モータ２２の回転数変動ΔＮｍが閾値Ｎｒｅｆ未満のときでも、即ち、駆動軸２８のトルク変動が閾値未満で通常は制振制御の実行を要請しないでも、回生協調すり替え制御を実行しているときには、制振制御を実行するよう要請することにより、モータ２２の回生トルクをブレーキシステム４０による制動力にすり替えているときに生じやすい駆動軸２８のトルク変動による車両の振動を抑制することができると共に、回生協調すり替え制御を実行している最中に駆動軸２８のトルク変動に伴って車両に振動が生じても、その振動を迅速に小さくすることができる。もとより、回生協調すり替え制御を実行していないときには、モータ２２の回転数変動ΔＮｍが閾値以上のときに制振制御の実行を要請し、モータ２２の回転数変動ΔＮｍが閾値未満のときに制振制御の不実行を要請するから、常に制振制御を実行する車両に比して、燃費の悪化を抑制することができる。
【００２６】
実施例の電気自動車２０では、回生協調すり替え制御を実行しているときには、モータ２２の回転数変動ΔＮｍが閾値Ｎｒｅｆ以上であるか否かに拘わらずに、制振制御を実行するよう要請するものとしたが、回生協調すり替え制御を実行しているときには、回生協調すり替え制御を実行していないときに比して、制振制御の実行の頻度を多くするものとすればよいから、例えば、回生協調すり替え制御を実行しているときには、モータ２２の回転数変動ΔＮｍが閾値Ｎｒｅｆより小さな閾値Ｎｒｅｆ２以上であるときに制振制御を実行するよう要請し、モータ２２の回転数変動ΔＮｍが閾値Ｎｒｅｆ２未満のときには制振制御の不実行を要請するものとしてもよい。
【００２７】
実施例の電気自動車２０では、モータ２２の回転数変動ΔＮｍが閾値Ｎｒｅｆ以上であるか否かの判定と回生協調すり替え制御を実行している最中であるか否かの判定とにより、制振制御の実行の要請（制振制御オン要請）と制振制御の不実行の要請（制振制御オフ要請）とを出力するものとしたが、駆動軸２８のトルク変動が閾値以上であるか否かの判定と回生協調すり替え制御を実行している最中であるか否かの判定とにより、制振制御の実行の要請（制振制御オン要請）と制振制御の不実行の要請（制振制御オフ要請）とを出力するものとしてもよい。
【００２８】
実施例では、駆動軸２８に動力を入出力可能なモータ２２を備える電気自動車２０に適用するものしたが、ブレーキオンに伴う制動力を電動機とブレーキ装置との協調により出力できると共にアクセルオフに伴う制動力を電動機から出力できるものであれば如何なるタイプの自動車としてもよく、２つ以上のモータを搭載する電気自動車やシリーズ型のハイブリッド自動車，パラレル型のハイブリッド自動車などに適用するものなどしてもよい。例えば、図３の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、遊星歯車機構１２６を介して駆動軸２８に接続されたエンジン１２２およびモータ１２４と、駆動軸２８に動力を入出力可能なモータ２２と、を備えるハイブリッド自動車１２０に適用するものとしてもよい。あるいは、図４の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、図３に例示したハイブリッド自動車１２０に、商用電源からの交流電力を直流電力に変換してバッテリを充電するためのＤＣ／ＤＣコンバータ２５６やＡＣ／ＤＣコンバータ２５８を有する充電器２５５をさらに備える、いわゆるプラグインハイブリッド自動車として構成するものとしてもよい。
【００２９】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、駆動軸２８が「駆動軸」に相当し、モータ２２が「電動機」に相当し、ブレーキシステム４０が「油圧ブレーキ」に相当する。また、図２の制振制御実行判定ルーチンを実行するメイン電子制御ユニット７０の処理が「前記電動機からの回生トルクの少なくとも一部を徐々に前記油圧ブレーキからの制動力にすり替える回生協調すり替え時には、前記回生協調すり替え時ではないときに比して、車両の振動を抑制する制振制御の実行の頻度が多くなるようにする」処理に相当する。
【００３０】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３１】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、電動車両の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
２０  電気自動車、２２  モータ、２３  回転位置検出センサ、２４  インバータ、２６  バッテリ、２８  駆動軸、３２  デファレンシャルギヤ、３４ａ，３４ｂ  駆動輪、３６ａ，３６ｂ  従動輪、４０  ブレーキシステム、４２  マスタシリンダ、４４  ブレーキアクチュエータ、４５ａ〜４５ｄ  ブレーキホイールシリンダ、４６  ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、６１  シフトレバー、６２  シフトポジションセンサ、６３  アクセルペダル、６４  アクセルペダルポジションセンサ、６５  ブレーキペダル、６６  ブレーキペダルポジションセンサ、６７  車速センサ、６８  勾配センサ、７０  メイン電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、１２０，２２０  ハイブリッド自動車、１２２  エンジン、１２６  遊星歯車機構、２５５  充電器、２５６  ＤＣ／ＤＣコンバータ、２５８  ＡＣ／ＤＣコンバータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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