(57)【要約】【課題】車両に搭載したエネルギー回生装置の能力を最大限にエネルギー回生・蓄積に生かした省エネルギー減速走行制御方法。【解決手段】走行する車両の運動エネルギーを減速走行時回生・蓄積し、それを後の加速走行・定速走行時の駆動エネルギー（の一部）とする回生制動装置を有する車両において、所定値以上の高回生効率が得られかつ安定した制動が可能な車両速度範囲（ｖ２≦ｖ≦ｖ１）をあらかじめ特定し、減速走行に際して、車両速度  ｖ  が  ｖ＞ｖ１の間は惰性走行で、ｖ２≦ｖ≦ｖ１の間は回生制動走行で、ｖ＜ｖ２の間は摩擦制動走行で、各々走行することによって、車両の減速走行を省エネルギーかつ減速走行距離を短縮して安定に行うことを可能にする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中の車両の有する運動エネルギーを減速時回生・蓄積し、後の加速・定速走行時の駆動エネルギーの一部とする回生制動装置を有する車両において、所定値以上の回生効率が得られ、かつ安定した制動が可能な車両速度範囲（ｖ２≦ｖ≦ｖ１）をあらかじめ特定しておき、減速走行に際して、車両速度  ｖ  が  ｖ＞ｖ１の間は惰性走行で、ｖ２≦ｖ≦ｖ１  の間は回生制動走行で、ｖ＜ｖ２の間は摩擦制動走行で、各々走行することを特徴とする省エネルギー減速走行制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、減速走行時、車両の有している運動エネルギーを効率的に回生するとともに、前記回生に余る運動エネルギー分を有効に惰性走行に利用する、車両の省エネルギー減速走行制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の減速に際し、最も運動エネルギー利用効率の悪い走行方法は摩擦制動による減速走行であるのに対し、車両の有している運動エネルギーを最も有効に活用することができる減速走行方法は、特許文献３等に示されているごとく、惰性走行である。
しかし、運動エネルギーを最大限に生かした惰性走行では、通常の摩擦制動走行に比して、減速走行距離が長大化してしまうという大きな問題がある。
この問題は、減速時車両の有している運動エネルギーを回収・蓄積して後の走行に生かす回生制動走行によって低減可能であるが、現状のＥＶあるいはＨＥＶに採用されている「発電機と大容量二次電池の組み合わせ」による回生制動方法では前記惰性走行に比べて運動エネルギー利用効率は大幅に低いという問題がある。
【０００３】
上記「発電機と大容量二次電池の組み合わせ」による回生制動方法で回生効率を低下させている最大の原因は、運動エネルギーによって駆動される発電機の発電効率および前記発電機出力電力の大容量二次電池への充電・蓄積効率の悪さである。
実際のＨＥＶ、ＥＶにおいては、急速充電における回生効率（二次電池の充電・蓄積効率）の悪さへの対応策として、例えば、特許文献２に示されるごとく電気的二重層キャパシター等の出力密度の高い蓄電器を大容量二次電池と併用して、大容量二次電池の見かけ上の急速充電・蓄積効率を改善しているが、この場合電気的二重層キャパシターの占有体積が大きくなり、また高価格になる、という新たな問題が発生する。
【０００４】
さらに、上記大容量二次電池への急速充電による回生効率改善の方策を施したＨＥＶ、ＥＶにおいても、その運動エネルギー利用効率（回生効率）は、惰性走行による運動エネルギー利用効率には及ばない。
【０００５】
また運動エネルギーの回収蓄積に、特許文献１あるいは非特許文献１に示されるごとく、「双方向ＣＶＴとフライホイールの組み合わせ」による機械エネルギーとしての回収・蓄積して活用する方法も考えられているが、蓄積したエネルギーの保持期間が短いこと、あるいは車両事故時の安全性等が問題であるといわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０３８６２１
【特許文献２】特開２０１０−２００５５１
【特許文献３】特願２０１１−０４６２７２
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】２０１２年９月４日  日刊工業新聞記事  「蘭大、車向けフライホイールエンジン開発」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願発明は、車両の有する運動エネルギーを最大限走行に活用する方策としての従来の惰性走行による減速走行に際しての減速走行距離長大化問題の解決策として、近年急速に開発が進んでいるエネルギー密度・出力密度の高い、大容量二次電池を運動エネルギー回生用蓄積装置として使用するとともに、前記高効率化した回生装置においてもなおエネルギー回収・蓄積能力に余る運動エネルギー分は惰性走行へ有効活用して、全体として運動エネルギーの利用効率の高い、かつ惰性走行主体の減速走行に比べて減速走行距離の比較的短い、省エネルギー減速走行制御方法を実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明による運動エネルギー回生装置は発電機と大容量二次電池で構成する。一般的に大容量二次電池のエネルギー充電・蓄積効率は、車両走行速度の増加に対応して発電機出力電力が特定のレベル以上になると低下する。そこで、発電機出力電力の大容量二次電池への充電は、大容量二次電池の充電・蓄積効率が一定レベル以上の高効率で得られかつ回生制動が安定して行える車両速度範囲、即ち車両速度 ｖがｖ２≦ｖ≦ｖ１にある間のみ行い、その他の減速走行の間、即ち車両速度が前記一定速度ｖ１を超えている間は惰性走行で、車両速度が一定速度ｖ２未満の間は摩擦制動による制動走行で、行うことによって、運動エネルギーの利用効率を一定以上に確保しつつ、減速走行を惰性走行主体で行う場合に比して減速走行距離（惰性走行距離）を短縮し、かつ回生制動が安定して行えない低速度ｖ２からの制動は車両走行の安全を確保しつつ、各々行うことが可能となる。
【００１０】
以下に、図１を用いて上記の基本的考え方を説明する。
回生装置において、車両速度と車両速度に対応した発電機出力と、発電機出力の大容量二次電池への回生（充電・蓄積）効率の関係を計測し、回生効率が一定レベル以上かつ回生制動が正常に行なえる車両速度範囲ｖ２≦ｖ≦ｖ１を特定する。
【００１１】
図１において、速度ｖｃ（但しｖｃ＞ｖ１、ｖ１：回生装置を構成する大容量二次電池の回生効率が一定値以上となる車両走行速度上限値）で走行中の車両の時刻Ｔｄでの停止のための通常の制動による減速は、一般的には目標停止点上流距離Ｌｂ１地点からの制動減速度αｂによる制動走行によって行われる。ここで距離Ｌｂ１は（数１）であらわされる。
（数１）
Ｌｂ１ ＝ｖｃ２ ／（２・αｂ ）
しかしこの制動走行においては、制動走行開始時（図１の時刻Ｔｂ１時）車両の有している運動エネルギーの車両走行に寄与する部分は上記距離Ｌｂ１走行に際しての走行抵抗分での消費に要する分だけであって、残りは摩擦制動による熱エネルギーとして放散される。
【００１２】
この運動エネルギーの浪費対策として回生制動走行があるが、そのエネルギー蓄積装置としての大容量二次電池は、現状では、車両の高速走行時は発電機出力の回生（充電・蓄積）効率が悪く、十分な省エネルギー効果は得られていない。
上記回生装置におけるエネルギー回生効率の不充分さ対策として惰性走行がある。
しかし、前記の如く、惰性走行には（図１距離Ｌｉ１に示す如く）惰性走行距離が長大であるという大きな問題がある。ここで距離Ｌｉ１は（数２）であらわされる。
（数２）
Ｌｉ１ ＝（ｖｃ２ −ｖｂ２）／｛２・αｉ(ｖｃ)｝
【００１３】
上記回生制動走行の運動エネルギー回生・蓄積効率の問題、および惰性走行による減速走行距離長大化の問題を、両者の合理的組み合わせにより解決しようとするものが本願発明である。
即ち、速度ｖｃ（但しｖｃ＞ｖ１）で走行中の車両の目標停止点までの減速走行を、時刻Ｔｂ１から時刻Ｔｄまでの距離Ｌｂ１間の摩擦制動走行、あるいは時刻Ｔｉ１から時刻Ｔｂ２までの距離Ｌｉ１間の惰性走行および時刻Ｔｂ２から時刻Ｔｄまでの距離Ｌｂ２間の摩擦制動走行、に代えて、時刻Ｔｉ２から時刻Ｔｒ２までの距離Ｌｉ２間の惰性走行、時刻Ｔｒ２から時刻Ｔｂ２までの距離Ｌｒ２間の回生制動走行および時刻Ｔｂ２から時刻Ｔｄまでの距離Ｌｂ２間の制動走行、によって行う。
【００１４】
ここで距離Ｌｂ２、距離Ｌｉ２、距離Ｌｒ２、は各々（数３）、（数４）、（数５）であらわされる。
（数３）
Ｌｂ２＝ｖｂ２ ／（２・αｂ ）
（数４）
Ｌｉ２＝（ｖｃ２ −ｖ１２）／｛２・αｉ(ｖｃ)｝
（数５）
Ｌｒ２＝（ｖ１２ −ｖｂ２）／（２・αｒ）
【００１５】
この結果速度ｖｃで走行時車両の有していた運動エネルギーは、速度ｖｃから速度ｖ１までの距離Ｌｉ２間は惰性走行によって、また速度ｖ１から速度ｖ２（ここで速度  ｖ２＝ｖｂ  とする）までの距離
Ｌｒ２間は高効率な回生制動走行で行うことになり、この間の運動エネルギー利用効率は前記時刻Ｔｉ１から時刻Ｔｂ２間の惰性走行とほぼ同等とすることができる。
一方時刻Ｔｉ２から時刻Ｔｂ２間の減速走行距離は（Ｌｉ２＋Ｌｒ２）となり時刻Ｔｉ１から時刻Ｔｂ２間の惰性走行距離Ｌｉ１に比べて、｛Ｌｉ１−（Ｌｉ２＋Ｌｒ２）｝短くなる。即ち、運動エネルギー利用効率の惰性走行との同等化および減速走行距離の短縮が可能となる。
【００１６】
近年、大容量二次電池の研究が急速に進み、従来問題であった大容量二次電池のエネルギー密度と合わせて出力密度の向上も顕著である。しかし車両の高速走行時からの減速走行をすべて回生制動走行で行うにはまだ無理がある。
従って主として高速走行時からの減速は惰性走行で、中速度からの大容量二次電池の出力密度が許す速度範囲での減速を回生制動走行で、各々行うことによって、大容量二次電池の性能向上に合わせた、また惰性走行の長所を併せ持った省エネルギー減速走行が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
上記の如く本願発明によって、発電機と大容量二次電池主体で構成される回生装置を、その回生効率の良い速度領域においてのみ制動に使用し、それに余る運動エネルギーを惰性走行主体で消費することによって、運動エネルギー利用効率の高い省エネルギー減速走行が可能になる。
本願発明は近年特にその進歩が著しい大容量二次電池のエネルギー密度および出力密度の向上があって初めて実現可能になるものであり、その結果としての、ＥＶあるいはＨＥＶのさらなる省エネルギー性能向上を可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本願発明による省エネルギー減速走行制御方法の基本的考え方説明図、
【図２】本願発明による省エネルギー減速走行制御方法処理手順例、である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本願発明実施に際しては、回生装置を構成する発電機出力の大容量二次電池への充電・蓄積効率から、所望の充電・蓄積効率を得ることができる（発電機出力が得られる）車両走行速度範囲を特定しておくことがまず必要である。
さらに、車両の目標停止点位置情報、車両の現在位置情報、車両の現速度情報、および車両の制動減速度αｂ、惰性走行減速度αｉ、前記許容できる充電・蓄積効率が得られる車両速度範囲での回生制動減速度αｒ、の各情報の特定、さらに前記各種情報に基づいた距離Ｌｉ２、距離
Ｌｒ２、距離Ｌｂ２の各情報の特定も各々最適なタイミングで行う必要がある。
【００２０】
ここで、車両の摩擦制動時の減速度は正確には、制動減速度（αｂ）＋惰性走行減速度（αｉ）、回生制動時の減速度は、回生制動減速度（αｒ）＋惰性走行減速度（αｉ）であるが、各々αｂ＞αｉ、αｒ＞αｉであることから、上記本願発明の説明においては近似的に摩擦制動時の減速度は摩擦制動減速度αｂ、回生制動時の減速度は回生制動減速度αｒ  としている。
【実施例１】
【００２１】
図２に本願発明による省エネルギー減速走行制御方法の処理手順例を示す。
図２において、
２０１は、省エネルギー減速走行制御処理手順開始点、
２０２は、車両が走行中か否かの判定処理、
２０３は、車両の目標停止地点が特定済か否かの判定処理、
２０４は、車両現位置―目標停止地点間距離Ｌの特定（算出）処理、
２０５は、車両の現走行速度ｖ特定処理、
２０６は、車両現速度ｖが速度ｖ１（ｖ１：回生装置の回生効率が一定値以上得られる車両走行速度上限値）を超えているか否かの判定処理、
２０７は、処理２０４で特定した距離Ｌが、図１に示す惰性走行開始距離（Ｌｉ２＋Ｌｒ２＋Ｌｂ２）を超えているか否かの判定処理、
２０８は、車両現走行速度ｖが、回生制動可能速度範囲内（ｖ２≦ｖ≦ｖ１）か否かの判定処理、
２０９は、車両が目標停止地点に到達したか否かの判定処理、
【００２２】
２１０は、処理２０７で距離Ｌが、図１に示す惰性走行開始距離（Ｌｉ２＋Ｌｒ２＋Ｌｂ２）を超えていると判定された場合現走行状態を継続する現走行状態継続処理、
２１１は、処理２０６で車両現速度ｖが速度ｖ１（ｖ１：回生装置の回生効率が一定値以上得られる車両走行速度上限値）を超えていない、また処理２０７で距離Ｌが、図１に示す惰性走行開始距離（Ｌｉ２＋Ｌｒ２＋Ｌｂ２）以内と判定された場合、惰性走行を行う惰性走行（移行）処理、
２１２は、処理２０２で現走行速度ｖが（ｖ２≦ｖ≦ｖ１）を満足していると判定された場合、回生制動を行う回生制動（移行）処理、
２１３は、処理２０６および処理２０８から車両現速度ｖがｖ＜ｖ２であると判定された場合、車両現在位置から目標停止地点までの距離ＬがＬ＝０（あるいは速度ｖがｖ＝０）であるか否かを判定する、目標停止地点到達判定処理、
２１４は、処理２１３で、車両が目標停止地点に到達したと判定された場合、車両停止を行う車両停止処理、
２１５は、一連の省エネルギー減速走行制御処理を終了し、次の目標停止点への減速走行制御処理開始点（処理２０１）に移行するＲＥＴ処理、
である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本願発明は近年そのエネルギー密度・出力密度性能の向上が著しい全固体大容量二次電池等の大容量二次電池を車両減速時の運動エネルギーの回生・蓄積装置として利用した回生装置を搭載したＨＶ、ＰＨＶ、およびＥＶにおけるさらなる省エネルギー減速走行制御方法として、特に上記高効率な回生制動可能な速度範囲（ｖ２≦ｖ≦ｖ１）が、市街地での走行速度範囲をカバーできる場合、回生制動走行に先立っての惰性走行は不要となることから、有効である。
【符号の説明】
【００２４】
（数１）〜（数）および図１、図２において、
Ｌ：車両現在地−目標停止点間距離
ｖ：車両速度
ｖｃ：車両定速走行速度
ｖ１：一定以上の運動エネルギー回生効率が得られる車両走行速度上限値、回生制動開始速度、
ｖ２：一定以上の運動エネルギー回生効率が得られる車両走行速度下限値、回生制動終了速度、
ｖｂ：摩擦制動走行開始速度、（図1に示す説明図においては  ｖｂ＝ｖ２  としている）
Ｔｉ１：速度ｖｃから速度ｖｂへの惰性走行開始時刻
Ｔｉ２：速度ｖｃから速度ｖ１への惰性走行開始時刻
Ｔｒ１：速度ｖｃから速度ｖｂへの回生制動走行開始時刻
Ｔｒ２：速度ｖ１から速度ｖｂへの回生制動走行開始時刻
Ｔｂ１：速度ｖｃからの摩擦制動開始時刻
Ｔｂ２：速度ｖ1からの摩擦制動開始時刻
Ｔｄ  :目標地点到達時刻
【００２５】
Ｌｉ１：速度ｖｃ〜速度ｖｂ間の惰性走行可能距離
＝（ｖｃ２−ｖｂ２）／｛２・αｉ(vc)｝
Ｌｉ２：速度ｖｃ〜速度ｖ１間の惰性走行可能距離
＝（ｖｃ２−ｖ１２）／｛２・αｉ(vc)｝
Ｌｒ１：速度ｖｃ〜速度ｖｂ間の回生制動走行距離
＝（ｖｃ２−ｖｂ２）／（２・αｒ）
Ｌｒ２：速度ｖ１〜速度ｖｂ間の回生制動走行距離
＝（ｖ１２−ｖｂ２）／（２・αｒ）
Ｌｂ１：速度ｖｃ〜速度０間の摩擦制動距離
＝ｖｃ２／（２・αｂ）
Ｌｂ２：速度ｖｂ〜速度０間の摩擦制動距離
＝ｖｂ２／（２・αｂ）
αｉ(vc)：速度ｖｃからの惰性走行減速度
αｒ：回生制動減速度
αｂ：摩擦制動減速度
である。
【図１】
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【図２】
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