(57)【要約】【課題】燃費の悪化を防止するとともに、バッテリの劣化や故障を防止することができる回生制御装置、および、回生制御方法を提供すること。【解決手段】車両の回生制動により得られる回生エネルギの回生量を制御する回生制御装置が、車両の位置を検出する位置検出部１１０と、車両の位置に応じて回生量を制御する回生制御部１２０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の回生制動により得られる回生エネルギの回生量を制御する回生制御装置であって、
前記車両の位置を検出する位置検出部と、
前記車両の位置に応じて前記回生量を制御する回生制御部と、
を備えることを特徴とする回生制御装置。
【請求項２】
前記車両の位置に基づいて前記車両の進行方向にある前方道路の情報を取得する情報取得部をさらに備え、前記回生制御部は、前記前方道路の情報に応じて前記回生量を制御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】
前記前方道路の情報は、前記前方道路の勾配の情報、または、前記勾配を有する前方道路の距離の情報を含むことを特徴とする請求項２に記載の回生制御装置。
【請求項４】
前記車両の車速を検出する車速検出部をさらに備え、
前記回生制御部は、前記車速と前記勾配を有する前方道路の距離とに基づいて算出される時間の情報に基づいて、前記回生量を制御することを特徴とする請求項２に記載の回生制御装置。
【請求項５】
前記車速検出部は、前記位置検出部により登坂路から降坂路へ移行する頂上位置が検出されたことを契機として前記車速を検出することを特徴とする請求項４に記載の回生制御装置。
【請求項６】
車両の回生制動により得られる回生エネルギの回生量を制御する回生制御方法であって、
前記車両の位置を検出する位置検出ステップと、
前記車両の位置に応じて前記回生量を制御する回生制御ステップと、
を含む回生制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機等の回生量を制御する回生制御装置、および、回生制御方法に係わり、特に、道路の勾配状況等に応じて回生量の制限値を決定する回生制御装置、および、回生制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機を回動装置として利用した車両制御装置は多数提案されている。例えば、推定される車両重心位置が基準重心位置からずれている状況を検出した場合に、重心位置ずれによる車両挙動特性変化を抑性するために、回動制動量の制限を行う回生制動量制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この回生制動制御装置によれば、車両重心位置がずれる状況において、必要以上の回生制動量の制限を抑えながら、車両挙動安定性を維持することができた。
【０００４】
また、車両の周囲の状況に基づき電動機の回生量を決定する回生量決定部と、決定された回生量に基づいて電動機を制御する回生制御部と有する車両用制御装置であって、回生量決定部が、自車両の周囲を走行する車両の相対速度に応じて、回生量を決定制御するようにした装置も提案されていた（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
この制御装置によれば、運転者の特段の操作を必要とすることなく、電動機の回生を制御することにより、自車両の周囲を走行する車両の相対速度に応じた減速効果を得ることができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１１８１８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０５４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の技術によれば、いずれも車両位置、特に前方に下り坂が存在する車両位置における、当該下り坂の長さ等の道路情報を考慮した構成になっていなかった。特に、トラック等の大型車両に対してハイブリッドシステムを適用した大型ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）においては、以下の問題をはらんでいた。
【０００８】
長い下り勾配において、バッテリの入力限界値を超えてバッテリの充電を行うと、バッテリの劣化や故障につながる。その一方で、短い下り勾配の場合においては、バッテリが十分に充電できず、燃費の悪化につながるといった問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、燃費の悪化を防止するとともに、バッテリの劣化や故障を防止することができる回生制御装置、および、回生制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、車両の回生制動により得られる回生エネルギの回生量を制御する回生制御装置であって、車両の位置を検出する位置検出部と、車両の位置に応じて回生量を制御する回生制御部と、を備える。
【００１１】
また、本発明は、車両の回生制動により得られる回生エネルギの回生量を制御する回生制御方法であって、車両の位置を検出する位置検出ステップと、車両の位置に応じて前記回生量を制御する回生制御ステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃費の悪化を防止するとともに、バッテリの劣化や故障を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】コントローラを備えた制御対象車両の模式的な構成図である。
【図２】コントローラのブロック図である。
【図３】入力制限値と連続入力時間との間の関係の説明図である。
【図４】先読み動作の説明図である。
【図５】動作を説明するフローチャートである。
【図６】走行時の制御動作の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。以下に説明する実施形態は一例を示したに過ぎず、本発明は更に種々の変形例を含む。
【００１５】
（全体構成）
図１は、コントローラ１００を備えた制御対象となる車両の駆動系の模式的構成図である。駆動系は、エンジン１と、クラッチ２と、変速機３とを有している。エンジン１は動力源となり、例えば直列６気筒のディーゼルエンジンである。但し、気筒数や気筒配列は様々なものを採用することが可能であり、ガソリンエンジン等を採用してもよい。
【００１６】
クラッチ２は、エンジン１と変速機３との間に設けられ、エンジン１のクランクシャフト（不図示）と変速機３のインプットシャフト（不図示）とを接続したり、その接続を解いたりする断接動作を行う。変速機３は、速度等に応じて適切な変速段になるように油圧等を利用して、その内部のギア機構等を制御する。
【００１７】
エンジン１により生成された動力は、クラッチ２を介して、変速機３に伝達される。変速機３のアウトプットシャフト（不図示）は、推進軸としてのプロペラシャフト５に連結され、プロペラシャフト５は、差動装置６（デファレンシャルギア機構）に連結されている。
【００１８】
差動装置６には、ドライブシャフト７が連結され、プロペラシャフト６の回転運動がドライブシャフト７の回転運動に変換される。ドライブシャフト７には、その左右両端に車輪８が固定されている。かくして、エンジン１を動力源として車輪８が回転するので、この車両は、エンジン１を駆動源として走行可能となる。
【００１９】
また、本車両には、ハイブリッドシステム１０を備えている。ハイブリッドシステム１０は、ＭＧ（Motor Generator）２０と、インバータ３０と、バッテリ４０（蓄電部）とを有している。そして、ＭＧ２０の回転軸と、変速機３のアウトプットシャフトとはＰＴＯ（Power Take Off）軸９を介して連結されている。ＰＴＯ軸９は、動力取り出し装置として機能するＰＴＯ（Power Take Off）装置の一部を構成する。
【００２０】
ＭＧ２０は、バッテリ４０からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機（モータ）として動作することが可能であるし、その一方で、発電機（ジェネレータ）として動作し、バッテリ４０に電力を供給することもできる。ＭＧ２０が電動機として機能した場合、ＭＧ２０はＰＴＯ軸９を介して動力を変速機３のアウトプットシャフトに伝達する動力源となる。一方、ＭＧ２０が発電機として機能する場合には回生動作を行う回生部となる。
【００２１】
インバータ３０は、制御指令に応答して、バッテリ４０から供給される直流電力を３相交流電力に変換してＭＧ１０に供給したり、ＭＧ１０で回生された交流電力を直流電力に変換してバッテリ４０に蓄積したりする。また、インバータ３０は、コントローラ１００から制御指令を受ける構成となっていて、ＭＧ２０の回生動作を制御する。
【００２２】
バッテリ４０は、ＭＧ２０の回生動作によって得られた電力を蓄積する。コントローラ４０は、蓄電量の状態を検出し、検出した蓄電量が所定値以下になると、ＭＧ２０を発電機とする回生制御を行う。かくして、本車両は、エンジン１とＭＧ２０との双方が動力源となるＨＥＶ型車（ハイブリッド電気自動車：Hybrid Electric Vehicle）となっている。
【００２３】
ＧＰＳ装置２００は、衛星からの情報を受けて、例えば緯度・経度等の現在位置情報を得るための装置である。また、メモリカードリーダ３００は、メモリカードに記録された地図データを読み取ることが可能な装置である。地図データには、走行ルートの道路における道路情報が記録されており、コントローラ１００は、この道路情報を読み込み可能になっている。道路情報は、例えば、走行ルートの一定水平距離毎の標高データとこれに対応する位置情報とを含んでいる。なお、道路情報はこの例に限られない。
【００２４】
（コントローラ１００）
図２はコントローラ１００の機能を示すブロック図である。コントローラ１００は、位置検出部１１０と、回生制御部１２０と、入力制限値テーブル１３０と、制限値決定部１４０と、ＳＯＣ検出部１７０と、エンジン制御部１８０とを有している。
【００２５】
位置検出部１１０は、ＧＰＳ装置２００からの情報によって車両の現在位置である車両位置を検出する。また、位置検出部１１０は、ビーコン等から送信される位置に関する情報から車両位置を抽出（検出）することも可能である。また、回生制御部１２０は、回生部としてのＭＧ２０の回生動作を制御する。より具体的には、インバータ３０に制御指令を送ることにより、ＭＧ２０の動作を制御する。
【００２６】
ＳＯＣ検出部１７０は、蓄電部としてのバッテリ４０の蓄電量を検出し、検出した蓄電量が所定値以下の場合には、回生制御部１２０に、そのことを示す信号を送信する。これにより、回生制御部１２０は、インバータ３０に回生動作を行うよう制御指令を送る。
【００２７】
エンジン制御部１８０は、エンジン１の各気筒に対して設けられたインジェクタ（不図示）に対して噴射指示を送る。これに応じて、インジェクタは、噴射指示に応じたタイミング、噴射量等で燃焼室内部へ燃料を噴射する。また、図２には示さないが、コントローラ１００は、変速機３の変速段制御を行う変速機制御部、クラッチ２の断接制御等を行うクラッチ制御部も有している。つまり、コントローラ１００は、エンジン１、クラッチ２、変速機３、ハイブリッドシステム１０等を総合的に制御する機能を有している。
【００２８】
もちろん、エンジン１、変速機３、ハイブリッドシステム１０に対してそれぞれＥＣＵ（Electric Control Unit）を設けて、各ＥＣＵが所要の情報を通信可能に構成することも可能である。
【００２９】
図３は、入力制限値と連続入力時間との間の関係１９０の一例を示す。この関係１９０は、入力制限値テーブル１３０として登録され、回生量の制限値を決定するために使用される。横軸の「連続入力時間」は下り坂の走行時間である。例えば、先読みした下り坂の距離を、登坂路から降坂路に移行する移行位置での車速で除した時間が「連続走行時間」とされる。
【００３０】
一方、縦軸の「入力制限値」は、バッテリ４０への入力の制限値である。この「入力制限値−連続入力時間」を示す曲線は、降坂路を連続走行したとしてもバッテリ４０を保護する制限値となるように設定されている。例えば、降坂路の走行時間が５（sec）の場合には、これに対応する３０（kW）を限度として回生動作が行われる。
【００３１】
回生制御部１２０は、入力制限値を限度としてＭＧ２０の回生動作を行うように、インバータ３０に制御指令を送る。これに対して、インバータ３０は、受信した制御指令に応答して、ＭＧ２０に対して入力制限値を限度とした回生動作を行わせる。これにより、バッテリ４０に過剰な電力が供給されずに済むので、バッテリ４０が保護される。
【００３２】
制限値決定部１４０は、位置検出部１１０が検出した車両位置に応じて、回生量の制限値を決定する。図２に示す構成例によれば、制限値決定部１４０は、先読み部１５０と、車速検出部１６０とを備えている。車速検出部１６０は、車速センサ１６５から送られる車速情報に基づいて車両の速度である車速を検出する。
【００３３】
先読み部１５０は、メモリカードに記録されている道路情報を読み込み、位置検出部１１０が検出した車両位置の進行方向に延在する道路の状況を示す道路情報を先読みする。より具体的には、位置検出部１１０が検出した車両位置の前方道路の勾配、および、その勾配を有する前方道路の距離などを示す勾配情報を道路情報として先読みする。
【００３４】
地図情報は、標高データと対応する位置情報とが所定水平距離毎に記録されている。したがって、先読み部１５０が、標高データを先読みすれば、登坂路から降坂路へ移行する頂点部が前方にあることや、頂点部の位置を検出することができる。
【００３５】
（先読み動作）
図４を参照して、先読み部１５０の先読み動作について説明する。道路情報として、水平距離ＬＴ毎に標高データが設定されている例について説明する。図４においては、２種類の降坂路ＳＰ１、ＳＰ２を描いている。ＳＰ１の方が、ＳＰ２より勾配が小さい。
【００３６】
ここで、図４に示した降坂路ＳＰ２の最高点の標高をｈ１、降坂路ＳＰ２の最下点の標高をｈ２とし、先読み部１５０がこれらの標高の情報を先読みしたとすると、降坂路ＳＰ２の距離ｌ２は、ｌ２＝（（ｈ１−ｈ２）2＋ＬＴ2）1/2によって求めることができる。
【００３７】
同様に、図４に示した降坂路ＳＰ１の最高点の標高をｈ１、降坂路ＳＰ１の最下点の標高をｈ２とし、先読み部１５０がこれらの標高の情報を先読みしたとすると、降坂路ＳＰ１の距離ｌ１は、ｌ１＝（（ｈ１−ｈ２）2＋４ＬＴ2）1/2によって求めることができる。
【００３８】
なお、降坂路の距離の求め方や道路情報の例はこれに限られない。例えば、降坂路ＳＰ１、ＳＰ２の勾配θ１、θ２が地図情報に含まれている場合には、降坂路ＳＰ１、ＳＰ２の距離ｌ１、ｌ２をｌ１＝２ＬＴ／ｃｏｓθ１、ｌ２＝ＬＴ／ｃｏｓθ２によって求めてもよい。また、地図情報が予め降坂路ＳＰ１、ＳＰ２の距離ｌ１、ｌ２の情報を含んでいてもよい。
【００３９】
そして、先読み位置における車速をＶとすると、降坂路ＳＰ１、ＳＰ２を下る際の回生時間は、ｌ１／Ｖ、ｌ２／Ｖとなる。この回生時間は、図３で説明した「連続入力時間」に相当する。
【００４０】
その後、制限値決定部１４０は、上述したようにして先読みした勾配長さを車速検出部１６０が検出した車速で除し、その結果得られた値（連続入力時間）に対応する入力制限値を入力制限値テーブル１３０を参照して決定する。回動制御部１２０は、制限値決定部１４０が決定した制限値を限度としてＭＧ２０の回生動作を行うように、インバータ３０に制御指令を送る。
【００４１】
なお、図４では、あたかも頂上位置で前方の道路情報を先読みするように図示しているが、これは動作原理を理解容易にするためのもので、通常は、先読み部１５０が先読みする時点は、頂上位置に到達する前の時点であるので、降坂路に備えた制御の準備等を適切なタイミングで実行することが可能である。
【００４２】
（全体動作）
図５を参照して全体動作を説明する。まず、ステップＳ５００において、先読み部１５０が、位置検出部１１０により検出された車両位置の情報に基づいて、前方の道路情報を先読みする。具体的には、先読み部１５０は、現在の車両位置の前方に延在する道路の標高データ等を先読みする。
【００４３】
次に、ステップＳ５１０において、先読み部１５０が先読みした道路情報に基づいて、前方に下り坂（降坂路）があるか否かを判定する。下り坂が無いと判定した場合（Ｎｏ）には、本処理を終了する。一方、下り坂が前方に有ると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５２０に移行する。
【００４４】
次に、ステップＳ５２０においては、位置検出部１１０が、先読み部１５０が先読みした下り坂に対応する頂上位置を検出したか否かを判定する。位置検出部１１０が、頂上位置を検出した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ５３０に移行する。一方、頂上位置を検出しない場合（Ｎｏ）には、本ステップでウエイト状態となる。
【００４５】
ステップＳ５３０では、車速検出部１６０は、前ステップＳ５２０での頂上位置の検出を契機として、頂上位置での車速を検出する。次いで、ステップＳ５４０において、制限値決定部１４０は、車速と勾配距離とに基づいて回生時間を算出する。具体的には、先読み部１５０が先読みした勾配の距離を、車速検出部１６０が検出した車速で除した回生時間を求める。回生時間の求め方は、先に説明した通りである。
【００４６】
次に、ステップＳ５５０において、制限値決定部１４０は、入力制限値を決定する。制限値決定部１４０は、図３に示した入力制限値と連続入力時間との間の関係１９０が登録された入力制限値テーブル１３０を参照して、回生時間（連続入力時間）に対応する入力制限値を求めて、これを制限値と決定する。
【００４７】
そして、ステップＳ５６０では、回生制御部１２０が、制限値決定部１４０が決定した制限値を参照して、ＭＧ２０の回生動作を制御する。具体的には、回生制御部１２０は、インバータ３０に制御指令を送る。これに応答して、インバータ３０は、ＭＧ２０に対して入力制限値を限度とした回生動作を行わせる。回生時間が経過した場合等には本処理を終える。
【００４８】
以上のように、制限値決定１４０部は、位置検出部１１０が検出した車両位置に応じて回生量の制限値を決定し、回生制御部は、制限値決定部１４０が決定した制限値を参照してＭＧ２０の回生制御を行う。
【００４９】
したがって、車両位置に応じて決定した回生制限値を限度として、ＭＧ２０の回生制御を行えるので、例えば長い下り勾配において、バッテリ４０が、入力限界値を超えて回生エネルギを導入すること等がなくなるので、バッテリ４０の保護を図ることができる。
【００５０】
図６は、本装置を適用した車両４００の動作の説明図である。走行道路ＲＤ上を車両４００が走行している様子を模式的に記載している。車両４００は、例えば、水平距離で「２ＬＴ」分の標高データを先読みしながら走行している。
【００５１】
頂上位置Ｐに位置する前に、先読み部１５０の先読みによって下り坂があることがわかるので、この下り坂の距離を頂上位置Ｐにおいて、車速検出部１６０が検出した車速度で除して回生時間を求める。そして、制限値決定部１４０は、回生時間に応じた制限値を決定し、回生制御部１２０は、この決定された制限値を超えないようにＭＧ２０を回動制御する。
【００５２】
このように、長い下り坂での多量の回生エネルギに対しては入力制限を大きな値に設定してバッテリ４０を保護する一方で、短い下り坂の少量の回生エネルギに対しては入力制限値を低く抑えて、バッテリ４０を十分に充電して燃費悪化を解消することが可能であるので、大型ＨＥＶ車両等に適用して格段の効果が得られる。
【００５３】
（他の構成例）
上述した実施形態例は一例であり、種々の変形例を提案可能である。例えば、ＧＰＳ装置により位置検出することに代えて、例えば、ＷＩＦＩ等の電気通信回線を利用して位置検出情報を得る構成等が挙げられる。
【００５４】
また、車両が走行している道路が下り勾配である場合に、連続入力時間から入力制限値を求める代わりに、回生制御部１２０が、回生量を所定の入力制限値に制限することとしてもよい。この場合、回生制御部１２０は、道路の勾配に応じて異なる入力制限値に制限することとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上説明してきたように、運動エネルギを回生する回生部により回生された電力を蓄積可能な車両に利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  エンジン
１０  ハイブリッドシステム
２０  ＭＧ（モータジェネレータ）
３０  インバータ
４０  バッテリ
１００  コントローラ
１１０  位置検出部
１２０  回生制御部
１３０  入力制限値テーブル
１４０  制限値決定部
１５０  先読み部
１６０  車速検出部
１６５  車速センサ
１７０  ＳＯＣ検出部
１８０  エンジン制御部
１９０  入力制限値と連続入力時間との間の関係
２００  ＧＰＳ装置
３００  メモリカードリーダ
【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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