(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ（１）で駆動されるモータ（２）に接続された駆動輪（Ｗｒ）を回生制動力で制動することにより、前記モータ（２）が発電する電力で前記バッテリ（１）を充電する電動車両のバッテリ充電装置において、
バッテリ（１）の残容量を検出するバッテリ残容量計（２０）と、バッテリ（１）の温度を検出するバッテリ温度センサ（２１）と、回生制動力の最大値を回生制動力制限値（ＴLMB ）に基づいて抑制する制御手段（５，６，７）とを備え、
前記制御手段（５，６，７）は、バッテリ残容量計（２０）で検出したバッテリ（１）の残容量から算出したバッテリ（１）の放電深度が所定値以下のときに減少する基準制限値（ＴLMB0）を算出するとともに、バッテリ温度センサ（２１）で検出したバッテリ（１）の温度が所定値以上のときに減少する温度係数（Ｋ1 ）を算出し、これら基準制限値（ＴLMB0）および温度係数（Ｋ1 ）を乗算して前記回生制動力制限値（ＴLMB ）を算出することを特徴とする、電動車両のバッテリ充電装置。
【請求項２】
前記制御手段（５，６，７）が、アクセルペダル（２８）の操作量を検出するアクセル開度センサ（２５）の出力信号と、モータ（２）の回転数を検出するモータ回転数センサ（２２）の出力信号とに基づいて前記回生制動力を演算することを特徴とする、請求項１記載の電動車両のバッテリ充電装置。
【請求項３】
前記制御手段（５，６，７）が、ブレーキペダル（８）の操作量を検出するブレーキペダル踏力センサ（２４）の出力信号に基づいて回生制動力および油圧制動力を演算し、前記演算した回生制動力に基づいて駆動輪（Ｗｒ）を回生制動するとともに前記演算した油圧制動力に基づいて駆動輪（Ｗｒ）を油圧制動することを特徴とする、請求項１記載の電動車両のバッテリ充電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、バッテリで駆動されるモータに接続された駆動輪を回生制動力で制動することにより、前記モータが発電する電力で前記バッテリを充電する電動車両のバッテリ充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バッテリをエネルギー源とする電気モータにより走行する車両において、駆動輪を回生制動することにより前記モータが発電した電力でバッテリを充電し、一充電あたりの車両の走行可能距離の延長を図ったものが知られている。
【０００３】
かかる電動車両において、バッテリの劣化時に回生制動力を制限するものが特開平５−２８４６０７号公報により公知であり、また温度によるバッテリの被充電能力の変化に応じて回生制動力を変化させるものが特開平５−１６１２１５号公報により公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バッテリの温度が高い時に大きな回生制動力を発生させると、バッテリが過剰な電力で充電されて劣化してしまう問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バッテリ温度が高いときに回生制動によってバッテリが劣化するのを防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、バッテリで駆動されるモータに接続された駆動輪を回生制動力で制動することにより、前記モータが発電する電力で前記バッテリを充電する電動車両のバッテリ充電装置において、バッテリの残容量を検出するバッテリ残容量計と、バッテリの温度を検出するバッテリ温度センサと、回生制動力の最大値を回生制動力制限値に基づいて抑制する制御手段とを備え、前記制御手段は、バッテリ残容量計で検出したバッテリの残容量から算出したバッテリの放電深度が所定値以下のときに減少する基準制限値を算出するとともに、バッテリ温度センサで検出したバッテリの温度が所定値以上のときに減少する温度係数を算出し、これら基準制限値および温度係数を乗算して前記回生制動力制限値を算出することを特徴とする。
【０００７】
また請求項２に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、前記制御手段が、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサの出力信号と、モータの回転数を検出するモータ回転数センサの出力信号とに基づいて前記回生制動力を演算することを特徴とする。
【０００８】
また請求項３に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、前記制御手段が、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダル踏力センサの出力信号に基づいて回生制動力および油圧制動力を演算し、前記演算した回生制動力に基づいて駆動輪を回生制動するとともに前記演算した油圧制動力に基づいて駆動輪を油圧制動することを特徴とする。
【０００９】
【作用】
請求項１の構成によれば、バッテリの放電深度が低いときに回生制動力の最大値が抑制されるので、バッテリの放電深度が低いときに回生制動を行ってバッテリを充電しても、該バッテリの過充電を防止することができる。またバッテリの温度が高いときに回生制動力の最大値が抑制されるので、バッテリの温度が高いときに回生制動を行ってバッテリを充電しても、該バッテリが過剰な充電電力で劣化する虞がない。
【００１０】
請求項２の構成によれば、アクセルペダルの操作量とモータの回転数とに基づいて回生制動力を演算し、その回生制動力に基づいて駆動輪を制動することにより、内燃機関を走行用動力源とする車両のエンジンブレーキに相当する制動力を電動車両に発生させることができる。
【００１１】
請求項３の構成によれば、ブレーキペダルの操作量に基づいて回生制動力および油圧制動力を演算し、その回生制動力および油圧制動力に基づいて駆動輪を制動することにより、回生制動によるエネルギー回収と油圧制動による高い制動応答性とを両立させることができる。
【００１２】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００１３】
図１〜図９は本発明の一実施例を示すもので、図１はその制動装置を備えた電動車両の全体構成図、図２は制御系のブロック図、図３はメインルーチンのフローチャート、図４は図３のステップＳ３００のサブルーチンのフローチャート、図５は図４のステップＳ３０１のサブルーチンのフローチャート、図６は基準制限値ＴＬＭＢ０および温度係数Ｋ１  を求めるマップを示す図、図７は回生制動力制限値ＴＬＭＮ  を求めるマップを示す図、図８はモータトルクを求めるマップを示す図、図９は後輪の回生制動力および油圧制動力の配分特性を示すグラフである。
【００１４】
図１に示すように、この電動車両は従動輪としての一対の前輪Ｗｆと駆動輪としての一対の後輪Ｗｒを備えた４輪車であって、後輪Ｗｒはバッテリ１をエネルギー源とする電気モータ２に前進４段のトランスミッション３およびデフ４を介して接続される。バッテリ１とモータ２との間にはＰＤＵ（パワードライブユニット）５が介装され、バッテリ１によるモータ２の駆動を制御するとともに、回生制動に伴ってモータ２が発電する電力によるバッテリ１の充電を制御する。前記ＰＤＵ５はモータ制御ＥＣＵ（電子制御ユニット）６に接続され、このモータ制御ＥＣＵ６はブレーキＥＣＵ（電子制御ユニット）７に接続される。
【００１５】
ブレーキペダル８により作動するマスタシリンダ９は、油圧ポンプ１０により蓄圧されるアキュムレータ１１に接続されたモジュレータ１２を介して、各前輪Ｗｆのブレーキシリンダ１３ｆ，１３ｆと各後輪Ｗｒのブレーキシリンダ１３ｒ，１３ｒとに接続される。モジュレータ１２は前輪用の２チャンネルのＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）制御バルブ１４ｆと後輪用の１チャンネルのＡＢＳ制御バルブ１４ｒとを有し、前輪Ｗｆおよび後輪Ｗｒにロック傾向が生じた場合に、それらのブレーキシリンダ１３ｆ，１３ｆ，１３ｒ，１３ｒに伝達されるブレーキ油圧を減圧する。
【００１６】
マスタシリンダ９とモジュレータ１２とを接続する油路には、後輪Ｗｒのブレーキシリンダ１３ｒ，１３ｒに伝達されるブレーキ油圧を制御する差圧バルブ１６が介装される。
【００１７】
前記差圧バルブ１６は、スプリング１７で閉弁方向に付勢された弁体１８と、前記スプリング１７のセット荷重を調整するリニアソレノイド１９とを備えるもので、マスタシリンダ９が発生するブレーキ油圧がスプリング１７のセット荷重に抗して弁体１８を開弁させるまで、後輪Ｗｒのブレーキシリンダ１３ｒ，１３ｒに対するブレーキ油圧の伝達を規制する。尚、差圧バルブ１６の前後間には、マスタシリンダ９からモジュレータ１２への油圧の伝達を規制し、モジュレータ１２からマスタシリンダ９への油圧の伝達を許容する一方向弁１５が介装される。また、マスタシリンダ９から前輪Ｗｆのブレーキシリンダ１３ｆ，１３ｆに連なる油路には前記差圧バルブ１６は介装されない。
【００１８】
図２を併せて参照すると明らかなように、前記ブレーキＥＣＵ７には、バッテリ１に設けたバッテリ残容量計２０およびバッテリ温度センサ２１と、モータ２の回転数を検出するモータ回転数センサ２２と、前輪Ｗｆおよび後輪Ｗｒに設けられた車輪速センサ２３…と、前記ブレーキペダル８に設けられたブレーキペダル踏力センサ２４と、アクセルペダル２８に設けられたアクセル開度センサ２５ととが接続されるとともに、それらの出力信号に基づいて制御される前記油圧ポンプ１０と、前記差圧バルブ１６と、前記ＡＢＳ制御バルブ１４ｆ，１４ｒとが接続される。
【００１９】
また、前記ブレーキＥＣＵ７からの回生制動指令を受けて作動するモータ制御ＥＣＵ６には、バッテリ１およびモータ２を制御する前記ＰＤＵ５と、前記トランスミッション３とが接続される。
【００２０】
次に、前述の構成を備えた制動装置の作用を、図３に示すメインルーチンのフローチャートに基づいて説明する。
【００２１】
先ずステップＳ１００において、ブレーキＥＣＵ７およびモータ制御ＥＣＵ６の記憶装置に各種プログラムやデータが記憶され、制動装置が作動可能な状態に初期設定される。続くステップＳ２００では、前記バッテリ残容量計２０、バッテリ温度センサ２１、モータ回転数センサ２２、車輪速センサ２３…、ブレーキペダル踏力センサ２４およびアクセル開度センサ２５の出力信号がブレーキＥＣＵ７に読み込まれる（図２参照）。
【００２２】
ステップＳ３００では、各瞬間において発生可能な回生制動力の制限値が前記各種センサの出力信号に基づいて演算される。この回生制動力限界は、バッテリ１の状態やモータ２の状態によって決定されるものであり、以下その詳細をステップＳ３のサブルーチンに基づいて詳述する。
【００２３】
図４の回生制動力制限値演算ルーチンに示すように、先ずステップＳ３０１でバッテリ１の状態による回生制動力の制限値ＴＬＭＢ  が演算され、更にステップＳ３０２でモータ２の回転数による回生制動力の制限値ＴＬＭＮ  （モータ２が発生し得る最大回生制動力に相当）が演算される。前記制限値ＴＬＭＢ  と制限値ＴＬＭＮ  との大小はステップＳ３０３で比較され、制限値ＴＬＭＢ  が制限値ＴＬＭＮ  よりも大きい場合には、ステップＳ３０４で小さい方の制限値ＴＬＭＮ  が回生制動力制限値ＴＬＭとして選択され、制限値ＴＬＭＢ  が制限値ＴＬＭＮ  以下である場合には、ステップＳ３０５で小さい方の制限値ＴＬＭＢ  が回生制動力制限値ＴＬＭとして選択される。すなわち、その時の回生制動力制限値ＴＬＭは、バッテリ１の状態による制限値ＴＬＭＢ  とモータ２の回転数による制限値ＴＬＭＮ  との何れか小さい方によって決定される。
【００２４】
次に、前記図４のステップＳ３０１（バッテリ状態による制限値演算）のサブルーチンを、図５に基づいて説明する。
【００２５】
ステップＳ３１１でブレーキペダル８が踏まれて回生制動が開始されたことがブレーキペダル踏力センサ２４の出力信号によって検出された場合、あるいはアクセルペダル２８が戻されて回生制動が開始されたことがアクセル開度センサ２５の出力信号によって検出された場合、ステップＳ３１２でバッテリ残容量計２０の出力信号に基づいてバッテリ１の放電深度（ＤＯＤ）が演算される。
【００２６】
続くステップＳ３１３で基準制限値ＴＬＭＢ０が演算される。基準制限値ＴＬＭＢ０は前記ＤＯＤの大きさに基づいて図６（Ａ）のマップから検索されるもので、ＤＯＤが例えば２０％以下の領域（すなわちバッテリ１の残容量が大きい状態）では前記基準制限値ＴＬＭＢ０が減少するように設定されており、これにより回生制動によるバッテリ１の過充電防止を図っている。
【００２７】
続くステップＳ３１４で温度係数Ｋ１  が演算される。温度係数Ｋ１  はバッテリ温度センサ２１で検出したバッテリ１の温度に基づいて図６（Ｂ）のマップから検索されるもので、バッテリ１の温度が例えば５０℃よりも大きい領域において１から漸減し、且つバッテリ１の温度が例えば０℃よりも小さい領域において１から漸減するように設定されている。これにより、バッテリ１の温度が高いときおよび低いときに回生制動によるバッテリ１の充電を規制し、高温時に過剰な電力でバッテリ１を充電することにより発生するバッテリ１の劣化の防止と、バッテリ１の被充電能力が低下する低温時に過剰な電力でバッテリ１を充電することにより発生する充電効率の低下の防止とを図っている。
【００２８】
続くステップＳ３１５で、前記基準制限値ＴＬＭＢ０に前記温度係数Ｋ１  を乗算することにより、回生制動力制限値ＴＬＭＢ  が演算される。
【００２９】
したがって、前記回生制動力制限値ＴＬＭＢ  はバッテリ１のＤＯＤが所定値以下になった場合、バッテリ１の温度が所定値以上になった場合、バッテリ１の温度が所定値以下になった場合に減少し、回生制動によるバッテリ１の劣化を防止する。
【００３０】
図７は図４のフローチャートのステップＳ３０２に対応するもので、モータ回転数センサ２２の出力信号ＮＭ  による回生制動力制限値ＴＬＭＮ  の変化を示すものである。同図から明らかなように、モータ１の回転数ＮＭ  の増加に伴ってリニアに増加した制限値ＴＬＭＮ  はやがて略一定になり、その後急激に減少する。
【００３１】
図３のフローチャートのステップＳ４００では、エンジンブレーキ相当の回生制動力が演算される。内燃機関を走行用動力源とする車両では、アクセルペダルの踏力を解除するとエンジンブレーキが作動するが、本実施例の如くモータ２を走行用動力源とする車両では、前記エンジンブレーキに相当する制動力を回生制動により後輪Ｗｒに作用させることにより、内燃機関を持つ通常の車両と同様の制動フィーリングが与えられる。
【００３２】
図８のグラフから明らかなように、アクセル開度センサ２５により検出されたアクセル開度およびモータ回転数センサ２２により検出されたモータ回転数に基づいてモータ２のトルクが検索される。すなわち、前記トルクがアクセル開度およびモータ回転数により規定される平面よりも上の領域にあればモータ２は駆動力を発生し、前記平面よりも下の領域にあればモータ２は回生制動力を発生する。そして前記回生制動力が、内燃機関を走行用動力源とするエンジンブレーキに相当する制動力として作用する。
【００３３】
図３のフローチャートのステップＳ５００では、ドライバーがブレーキペダル８を踏んで制動操作を行った場合に、発生させるべき回生制動力と油圧制動力との比率が演算される。
【００３４】
図９のグラフから明らかなように、ブレーキペダル踏力センサ２４で検出したブレーキペダル８の踏力の増加に応じて、要求される後輪Ｗｒのトータル制動力（回生制動力と油圧制動力との総和）はリニアに増加するが、ブレーキペダル８の踏み始めの領域では先ず回生制動力のみが発生し、ブレーキペダル８の踏力の増加に応じて回生制動力が前記回生制動力制限値ＴＬＭ（回生制動力制限値ＴＬＭＢ  および回生制動力制限値ＴＬＭＮ  の何れか小さい方）に達すると、回生制動力は回生制動力制限値ＴＬＭに保持されたまま不足分の制動力が油圧制動力により補われる。このように、ブレーキペダル８を踏んだ場合に回生制動を油圧制動に優先して行うことにより、車両の運動エネルギーを有効に回収してバッテリ１の充電に供することができる。
【００３５】
尚、ブレーキペダル８を踏んだ場合に、前輪Ｗｆが油圧制動されることは勿論である。
【００３６】
続くステップＳ６００では、回生制動力と油圧制動力とを所定の比率で配分すべく、回生制動と油圧制動とが以下のようにして実行される。
【００３７】
すなわち、ブレーキペダル８の踏力が低い初期制動時には、マスタシリンダ９が発生したブレーキ油圧は前記差圧バルブ１６に阻止されてモジュレータ１２に伝達されず、後輪Ｗｒの油圧制動は行われない。その間、後輪Ｗｒにはブレーキペダル８の踏力に応じた回生制動力およびアクセル開度に応じた回生制動が作用する。ブレーキペダル８の踏力の増加によって後輪Ｗｒの回生制動力が回生制動力制限値ＴＬＭに達すると、マスタシリンダ９が発生したブレーキ油圧によって差圧バルブ１６が開弁し、ブレーキ油圧が後輪Ｗｒのブレーキシリンダ１３ｒ，１３ｒに伝達されて油圧制動力が作用し始める。そして、それ以後は後輪Ｗｒに一定量の回生制動力と可変量の油圧制動力とが作用することになる（図９参照）。差圧バルブ１６が開弁するタイミングは、リニアソレノイド１９によってスプリング１７のセット荷重を変更することにより行われる。
【００３８】
一方、前輪Ｗｆのブレーキシリンダ１３ｆ，１３ｆには初期制動時からマスタシリンダ９が発生したブレーキ油圧が伝達され、前輪Ｗｆは油圧により制動される。
【００３９】
而して、ブレーキペダル８またはアクセルペダル２８の操作に基づく回生制動時にモータ２が発電した電力でバッテリ１を充電する際に、バッテリ１の温度に応じて回生制動力制限値ＴＬＭＢ  を変化させているので、高温時に過剰な電力でバッテリ１を充電して該バッテリ１の劣化を引き起こす虞がない。
【００４０】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４１】
例えば、実施例では前輪Ｗｆが従動輪であり後輪Ｗｒが駆動輪である車両を例示したが、本発明は前輪Ｗｆが駆動輪であり後輪Ｗｒが従動輪である車両や、前輪Ｗｆおよび後輪Ｗｒが共に駆動輪である車両に対しても適用可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、バッテリ残容量計で検出したバッテリの残容量から算出したバッテリの放電深度が所定値以下のときに減少する基準制限値を算出するとともに、バッテリ温度センサで検出したバッテリの温度が所定値以上のときに減少する温度係数を算出し、これら基準制限値および温度係数を乗算して回生制動力制限値を算出するので、バッテリの放電深度が低いときに回生制動力制限値を低く設定してバッテリの過充電を防止し、またバッテリ温度が高いときに回生制動力制限値を低く設定して過剰な充電電力によるバッテリの劣化を防止することができる。
【００４３】
また請求項２に記載された発明によれば、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサの出力信号と、モータの回転数を検出するモータ回転数センサの出力信号とに基づいて回生制動力を演算しているので、内燃機関を走行用動力源とする車両のエンジンブレーキに相当する制動力を電動車両に発生させ、制動フィーリングを向上させることができる。
【００４４】
また請求項３に記載された発明によれば、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダル踏力センサの出力信号に基づいて回生制動力および油圧制動力を演算し、前記演算した回生制動力に基づいて駆動輪を回生制動するともに前記演算した油圧制動力に基づいて駆動輪を油圧制動することにより、回生制動によるエネルギー回収と油圧制動による高い制動応答性とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による制動装置を備えた電動車両の全体構成図
【図２】制御系のブロック図
【図３】メインルーチンのフローチャート
【図４】図３のステップＳ３００のサブルーチンのフローチャート
【図５】図４のステップＳ３０１のサブルーチンのフローチャート
【図６】基準制限値ＴＬＭＢ０および温度係数Ｋ１  を求めるマップを示す図
【図７】回生制動力制限値ＴＬＭＮ  を求めるマップを示す図
【図８】モータトルクを求めるマップを示す図
【図９】後輪の回生制動力および油圧制動力の配分特性を示すグラフ
【符号の説明】
１          バッテリ
２          モータ
５          ＰＤＵ（制御手段）
６          モータ制御ＥＣＵ（制御手段）
７          ブレーキＥＣＵ（制御手段）
８          ブレーキペダル
２０ バッテリ残容量計
２１        バッテリ温度センサ
２２        モータ回転数センサ
２４        ブレーキペダル踏力センサ
２５        アクセル開度センサ
２８        アクセルペダル
Ｋ1  温度係数
ＴLMB  回生制動力制限値
ＴLMB0 基準制限値
Ｗｒ        後輪（駆動輪）
【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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【図８】
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【図９】
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