(57)【要約】【課題】電動車両においてスリップグリップに起因するバッテリの劣化を適切に抑制する。【解決手段】電動車両は、駆動輪に機械的に接続された第２モータジェネレータと、第２モータジェネレータに電気的に接続されたバッテリと、外気温度センサと、進行方向前方の路面状況を検出可能に構成されたミリ波レーダおよびカメラと、第２モータジェネレータによる回生発電を制御可能に構成されたＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、外気温度が０℃以下である場合、駆動輪が路面に対してスリップすると予測されるスリップ場所が電動車両の進行方向前方に存在するか否かをミリ波レーダおよびカメラを用いて判定する。ＥＣＵは、スリップ場所が電動車両の進行方向前方に存在すると判定された場合、電動車両がスリップ場所に到達する前から電動車両がスリップ場所を通過するまでの期間、第２モータジェネレータによる回生発電を禁止する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両であって、
駆動輪に機械的に接続されたモータジェネレータと、
前記モータジェネレータに電気的に接続されたバッテリと、
前記電動車両の周辺の外気温度を検出可能に構成された第１検出装置と、
前記電動車両の進行方向前方の路面状況を検出可能に構成された第２検出装置と、
前記モータジェネレータによる回生発電を制御可能に構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第１検出装置によって検出された前記外気温度が０℃以下であるか否かを判定し、
前記外気温度が０℃以下である場合、前記駆動輪が路面に対してスリップすると予測されるスリップ場所が前記電動車両の進行方向前方に存在するか否かを前記第２検出装置の検出結果を用いて判定し、
前記スリップ場所が前記電動車両の進行方向前方に存在すると判定された場合、前記電動車両が前記スリップ場所に到達する前から前記電動車両が前記スリップ場所を通過するまでの期間、前記モータジェネレータによる回生発電を行なわないようにする、電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電動車両に関し、特に、電動車両に搭載される電池の劣化を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平１１−１１５７４３号公報（特許文献１）には、駆動輪に機械的に接続されたモータジェネレータと、モータジェネレータに電気的に接続されたバッテリとを備える電動車両において、駆動輪が路面に対してスリップしたことが検出された後に、モータジェネレータによる回生制動を禁止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１１５７４３号公報
【特許文献２】特開２０１３−２０２９３号公報
【特許文献３】特開２００８−３１２４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動車両において、駆動輪が路面に対してスリップした後にグリップが回復する現象（以下「スリップグリップ」ともいう）が生じると、グリップ時にモータジェネレータによる回生発電によって過大な電流パルスがバッテリに入力され得る。
【０００５】
特に、外気温度が０℃以下の低温環境下においては、スリップグリップによってバッテリが劣化し易くなり得る。具体的には、低温環境下において、グリップ回復時の回生発電に起因する過大な電流パルスがバッテリに入力されると、バッテリの電極の表面に粒状のデンドライトが析出してバッテリ内部で過剰な熱が発生し得るため、バッテリが劣化してしまうことが懸念される。
【０００６】
上述の特許文献１においては、スリップが検出された後に回生制動を禁止するため、たとえばスリップ直後にグリップする場合などにおいては、グリップ時に回生制動の禁止が間に合わず、バッテリの劣化を適切に抑制することができない可能性がある。
【０００７】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電動車両においてスリップグリップに起因するバッテリの劣化を適切に抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示による電動車両は、駆動輪に機械的に接続されたモータジェネレータと、モータジェネレータに電気的に接続されたバッテリと、電動車両の周辺の外気温度を検出可能に構成された第１検出装置と、電動車両の進行方向前方の路面状況を検出可能に構成された第２検出装置と、モータジェネレータによる回生発電を制御可能に構成された制御装置とを備える。制御装置は、第１検出装置によって検出された外気温度が０℃以下であるか否かを判定する。制御装置は、外気温度が０℃以下である場合、駆動輪が路面に対してスリップすると予測されるスリップ場所が電動車両の進行方向前方に存在するか否かを第２検出装置の検出結果を用いて判定する。制御装置は、スリップ場所が電動車両の進行方向前方に存在すると判定された場合、電動車両がスリップ場所に到達する前から電動車両がスリップ場所を通過するまでの期間、モータジェネレータによる回生発電を行なわないようにする。
【０００９】
上記構成によれば、外気温度が０℃以下である場合、スリップグリップによってバッテリが劣化し易くなり得ることに鑑み、スリップ場所が電動車両の進行方向前方に存在するか否かが判定される。そして、スリップ場所が電動車両の進行方向前方に存在すると判定された場合には、スリップ場所に電動車両が到達する前に、予めモータジェネレータによる回生発電が行なわれないようにされる。これにより、グリップ回復時に回生発電に起因する過大な電流パルスが発生することが抑制される。その結果、電動車両においてスリップグリップに起因するバッテリの劣化を適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電動車両の全体構成の一例を模式的に示す図である。
【図２】ミリ波レーダによる検出可能範囲およびカメラによる検出可能範囲の一例を模式的に示す図である。
【図３】バッテリの温度と発熱量との対応関係の一例を示す図である。
【図４】ＥＣＵの処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】ドライ路（スリップし難い場所）における反射強度と、圧雪路（スリップし易い場所）における反射強度との対応関係の一例を示す図である。
【図６】電動車両の後輪がスリップ場所を通過したか否かを判定する手法の一例を説明するための図である。
【図７】回生発電禁止処理の開始タイミングの一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１２】
＜電動車両の全体構成＞
図１は、本実施の形態による電動車両１の全体構成の一例を模式的に示す図である。電動車両１は、エンジン１０と、第１モータジェネレータ２０と、第２モータジェネレータ３０と、動力分割装置４０と、減速機５０と、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）６０と、バッテリ７０と、前輪（駆動輪）８０と、後輪（従動輪）８１と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２００とを備える。
【００１３】
なお、図１に示す電動車両１はエンジン１０と２つのモータジェネレータ２０，３０とを備えるハイブリッド車両であるが、本開示が適用可能な車両は、駆動輪に機械的に接続されたモータジェネレータと、モータジェネレータに電気的に接続されたバッテリとを備える電動車両であればよく、図１に示す電動車両１に限定されない。たとえば、エンジンと１つのモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両にも本開示は適用可能である。また、モータジェネレータのみを備える電気自動車にも本開示は適用可能である。
【００１４】
エンジン１０、第１モータジェネレータ２０および第２モータジェネレータ３０は、動力分割装置４０を介して連結される。そして、この電動車両１は、エンジン１０および第２モータジェネレータ３０の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１０が発生する動力は、動力分割装置４０によって、前輪（駆動輪）８０へ伝達される経路と、第１モータジェネレータ２０へ伝達される経路とに分割される。
【００１５】
なお、図１においては前輪８０が駆動輪である例が示されているが、後輪８１が駆動輪であってもよい。
【００１６】
エンジン１０は、ＥＣＵ２００からの制御信号によって制御される。第１モータジェネレータ２０および第２モータジェネレータ３０は、たとえば三相交流同期電動機である。
【００１７】
第１モータジェネレータ２０は、動力分割装置４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電する。
【００１８】
第２モータジェネレータ３０は、バッテリ７０に蓄えられた電力および第１モータジェネレータ２０により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。第２モータジェネレータ３０は、減速機５０を介して駆動輪８０に機械的に接続される。したがって、第２モータジェネレータ３０の駆動力は、減速機５０を介して駆動輪８０に伝達される。電動車両１の制動時等には、駆動輪８０によって第２モータジェネレータ３０が駆動され、第２モータジェネレータ３０が発電機として動作する。第２モータジェネレータ３０により発電された回生電力は、バッテリ７０に蓄えられる。
【００１９】
動力分割装置４０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、第１モータジェネレータ２０の回転軸に連結される。リングギヤは第２モータジェネレータ３０の回転軸および減速機５０に連結される。
【００２０】
ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号によって制御される。ＰＣＵ６０は、バッテリ７０に蓄えられた直流電力を第１モータジェネレータ２０および第２モータジェネレータ３０を駆動可能な交流電力に変換して第１モータジェネレータ２０および／または第２モータジェネレータ３０に出力する。これにより、バッテリ７０に蓄えられた電力で第１モータジェネレータ２０および／または第２モータジェネレータ３０が駆動される。また、ＰＣＵ６０は、第１モータジェネレータ２０および／または第２モータジェネレータ３０によって発電される交流電力をバッテリ７０に充電可能な直流電力に変換してバッテリ７０へ出力する。これにより、第１モータジェネレータ２０および／または第２モータジェネレータ３０が発電した電力でバッテリ７０が充電される。
【００２１】
バッテリ７０は、第１モータジェネレータ２０および第２モータジェネレータ３０に電気的に接続される。バッテリ７０は、第１モータジェネレータ２０および第２モータジェネレータ３０を駆動するための電力を蓄える。本実施の形態において、バッテリ７０は、リチウムイオンバッテリである。
【００２２】
電動車両１は、さらに、ミリ波レーダ１１およびカメラ１２を備える。ミリ波レーダ１１およびカメラ１２は、車両前方に設けられ、車両前方の物体および路面状況を検出可能に構成される。
【００２３】
ミリ波レーダ１１は、検出用のミリ波（たとえば３０〜３００ＧＨｚ帯の電波）を車両前方の所定範囲へ向けて出射するとともに、出射したミリ波が車両前方の物体あるいは路面に反射した反射波を受信する。ミリ波レーダ１１は、受信した反射波の情報Ｄ１をＥＣＵ２００に出力する。ＥＣＵ２００は、ミリ波レーダ１１からの反射波情報から、車両前方の路面状況を検出することができる。
【００２４】
カメラ１２は、車両前方の所定範囲の画像を撮影し、撮影された画像の情報Ｄ２をＥＣＵ２００に出力する。ＥＣＵ２００は、カメラ１２からの画像情報から、車両前方の路面状況を検出することができる。
【００２５】
図２は、ミリ波レーダ１１による検出可能範囲およびカメラ１２による検出可能範囲の一例を模式的に示す図である。図２に示すように、ミリ波レーダ１１による検出可能距離の方がカメラ１２による検出可能距離よりも長いが、カメラ１２による検出可能幅の方がミリ波レーダ１１による検出可能幅よりも大きい。
【００２６】
なお、本実施の形態においては車両前方の路面状況をミリ波レーダ１１およびカメラ１２を用いて検出する場合について説明するが、ミリ波レーダ１１およびカメラ１２に代えてあるいは加えて、レーザー、赤外投光器、ソナー、サーモビュアーなどを用いて車両前方の路面状況を検出するようにしてもよい。
【００２７】
電動車両１は、さらに、外気温センサ１３および車速センサ１４を備える。外気温センサ１３は、電動車両１の周辺の外気温度ＴＨｏｕｔを検出する。車速センサ１４は、ドライブシャフトの回転速度から車速Ｖを検出する。これらの各センサは、検出結果を表わす信号をＥＣＵ２００に送信する。
【００２８】
ＥＣＵ２００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサからの情報に基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。
【００２９】
＜スリップグリップに起因するバッテリ劣化の抑制＞
上述のような構成を有する電動車両１において、駆動輪８０が路面に対してスリップした後にグリップが回復する「スリップグリップ」が生じると、グリップ回復時に第２モータジェネレータ３０による回生発電によって過大な電流パルスがバッテリ７０に入力され得る。
【００３０】
特に、外気温度が０℃以下の低温環境下においては、スリップグリップによってバッテリが劣化し易くなり得る。具体的には、グリップ回復時の回生発電に起因する過大な電流パルスが低温環境下においてバッテリ７０に入力されると、バッテリ７０の電極の表面に粒状のＬｉ（リチウム）デンドライトが析出してバッテリ７０内部で過剰な熱が発生し得るため、バッテリが劣化してしまうことが懸念される。なお、上記のようなＬｉ析出は、特に、バッテリ７０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が高い状態において生じ易い。
【００３１】
図３は、バッテリ７０を充電する際の、バッテリ７０の温度と、Ｌｉ析出による発熱量との対応関係の一例を示す図である。図３に示されるように、バッテリ７０の温度が０℃以下である場合には、充電によるＬｉ析出が非常に大きく、バッテリ７０を劣化させてしまうことが懸念される。
【００３２】
上記の点に鑑み、本実施の形態によるＥＣＵ２００は、外気温度ＴＨｏｕｔが０℃以下である場合、ミリ波レーダ１１およびカメラ１２からの情報を用いて、駆動輪８０が路面に対してスリップすると予測される場所（以下、単に「スリップ場所」ともいう）が進行方向前方に存在するか否かを判定する。そして、スリップ場所が進行方向前方に存在すると判定された場合には、ＥＣＵ２００は、スリップ場所に電動車両１が到達する前に、予め第２モータジェネレータ３０による回生発電を禁止する。ＥＣＵ２００は、第２モータジェネレータ３０による回生発電の禁止を、電動車両１がスリップ場所を通過するまで継続する。これにより、電動車両１がスリップ場所を通過する際にスリップグリップが生じたとしても、回生発電に起因する過大な電流パルスが発生することが抑制される。その結果、電動車両１においてスリップグリップに起因するバッテリ７０の劣化を適切に抑制することができる。
【００３３】
図４は、スリップグリップに起因するバッテリ７０の劣化をＥＣＵ２００が抑制する際に実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、電動車両１の前進走行中に繰り返し実行される。
【００３４】
ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＥＣＵ２００は、外気温センサ１３によって検出された外気温度ＴＨｏｕｔが０℃以下であるか否かを判定する。外気温度ＴＨｏｕｔが０℃以下でない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、以降の処理をスキップして、処理をリターンへと移行する。
【００３５】
次いで、ＥＣＵ２００は、ミリ波レーダ１１およびカメラ１２からの情報を用いて、電動車両１の進行方向前方に上述のスリップ場所（駆動輪８０が路面に対してスリップすると予測される場所）が存在するか否かを判定する（Ｓ１２）。
【００３６】
スリップ場所としては、未舗装道路、ベルジャン路（石畳路）、凍結路、圧雪路、水溜り、道路上に設置される金属物（マンホール等）などが想定される。
【００３７】
たとえば、カメラ１２からの画像情報を用いてスリップ場所を特定する場合には、画像照合を利用することができる。具体的には、ＥＣＵ２００の内部メモリに、複数のスリップ場所の画像を予め記憶しておく。予め記憶しておくスリップ場所としては、電動車両１の諸元から摩擦円の限界を超えると予測される場所（上述の未舗装道路、ベルジャン路等）、あるいは過去に実際にスリップした場所などが想定される。
【００３８】
そして、ＥＣＵ２００は、カメラ１２からの画像と内部メモリに記憶されているスリップ場所の画像とを照合し、カメラ１２からの画像に内部メモリに記憶されているスリップ場所の画像と一致する場所が存在する場合に、当該場所をスリップ場所と特定することができる。
【００３９】
また、ミリ波レーダ１１からの反射波情報を用いてスリップ場所を特定する場合には、ミリ波レーダ１１が受信する反射波の強度を利用することができる。
【００４０】
図５は、ドライ路（スリップし難い場所）における反射強度と、圧雪路（スリップし易い場所）における反射強度との対応関係の一例を示す図である。図５に示すように、ドライ路における反射強度はほぼ０であるのに対し、圧雪路における反射強度は大きい。この点を利用することによって、ミリ波レーダ１１からの反射波情報から、圧雪路（スリップ場所）の有無を判定することができる。具体的には、ＥＣＵ２００の内部メモリに、圧雪路（スリップ場所）の反射強度を判定値として予め記憶しておく。そして、ＥＣＵ２００は、ミリ波レーダ１１からの反射波の強度が内部メモリに記憶されている判定値に近いレベルである場合、当該場所を圧雪路（スリップ場所）と特定することができる。なお、レーザーを用いてスリップ場所を特定する場合においても、同様の手法でスリップ場所の有無を判定することができる。
【００４１】
図４に戻って、スリップ場所が存在すると判定されない場合（Ｓ１２にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、以降の処理をスキップして、リターンへと処理を移行する。
【００４２】
スリップ場所が存在すると判定された場合（Ｓ１２にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、そのスリップ場所に電動車両１が到達する前に、第２モータジェネレータ３０による回生発電を禁止する（Ｓ１４）。具体的には、ＥＣＵ２００は、第２モータジェネレータ３０による回生発電が発生しないようにＰＣＵ６０を制御する。なお、回生発電の禁止中にブレーキ力が要求された場合には、回生ブレーキを発生させることができないため、他の摩擦ブレーキ（図示せず）等を用いてブレーキ力を発生させるようにすればよい。
【００４３】
回生発電の禁止中において、ＥＣＵ２００は、電動車両１がスリップ場所を通過したか否かを判定する（Ｓ１６）。たとえば、ＥＣＵ２００は、少なくとも後輪８１がスリップ場所を通過したと予測される場合に、電動車両１がスリップ場所を通過したと判定することができる。
【００４４】
図６は、電動車両１の後輪８１がスリップ場所を通過したか否かを判定する手法の一例を説明するための図である。
【００４５】
図６に示すように、センサ（ミリ波レーダ１１あるいはカメラ１２）の搭載位置からセンサの検出可能範囲の最短位置までの距離を「α」とし、センサの搭載位置から後輪８１までの距離を「β」とすると、センサによってスリップ場所が検出されなくなってから、αとβとの合計距離を車速Ｖで除算して得られる時間（＝（α＋β）／Ｖ）が経過した場合に、後輪８１がスリップ場所を通過したと判定することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態においては、グリップ回復時に第２モータジェネレータ３０による回生発電が生じるのは前輪（駆動輪）８０である点に鑑み、後輪８１ではなく前輪８０がスリップ場所を通過したと予測される場合に、電動車両１がスリップ場所を通過したと判定するようにしてもよい。前輪８０がスリップ場所を通過したか否かを判定する手法については、上述の図６で説明した手法と同様の考え方を採用することができる。
【００４７】
図４に戻って、電動車両１がスリップ場所を通過したと判定されない場合（Ｓ１６にてＮＯ）、ＥＣＵ２００は、処理をＳ１４に戻し、第２モータジェネレータ３０による回生発電の禁止を継続する。
【００４８】
電動車両１がスリップ場所を通過したと判定された場合（Ｓ１６にてＹＥＳ）、ＥＣＵ２００は、第２モータジェネレータ３０による回生発電の禁止を解除する（Ｓ１８）。
【００４９】
以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ２００は、外気温度ＴＨｏｕｔが０℃以下である場合、ミリ波レーダ１１およびカメラ１２からの情報を用いてスリップ場所が進行方向前方に存在するか否かを判定する。そして、スリップ場所が進行方向前方に存在すると判定された場合には、ＥＣＵ２００は、電動車両１がスリップ場所に到達する前からスリップ場所を通過するまでの期間、第２モータジェネレータ３０による回生発電の禁止する。これにより、電動車両１がスリップ場所を通過する際にスリップグリップが生じたとしても、回生発電に起因する過大な電流パルスが発生することが抑制される。その結果、電動車両１においてスリップグリップに起因するバッテリ７０の劣化を適切に抑制することができる。
【００５０】
＜変形例＞
上述の実施の形態においては、進行方向前方にスリップ場所が存在すると判定されたタイミングで、回生発電禁止処理（図４のＳ１４の処理）を開始する例について説明した。
【００５１】
これに対し、以下のように、回生発電禁止処理の開始タイミングを、スリップ場所が存在すると判定されたタイミングよりも遅らせるようにしてもよい。
【００５２】
図７は、本変形例による回生発電禁止処理の開始タイミングの一例を説明するための図である。図７に示すように、電動車両１が車速Ｖでの前進中に、ミリ波レーダ１１によって距離Ｄだけ先にスリップ場所が検出された場合を想定する。この場合、電動車両１がスリップ場所に到達するまでの時間Ｔは、スリップ場所までの距離Ｄを車速Ｖで除算した値（＝Ｄ／Ｖ）となる。
【００５３】
そして、回生発電禁止処理を開始するのに要する時間は、ミリ波処理時間、通信時間、判定時間、回生禁止制御時間などを合計した時間である。
【００５４】
したがって、電動車両１がスリップ場所に到達するまでの時間Ｔ（＝Ｄ／Ｖ）が回生禁止処理を開始するのに要する時間に達するタイミングまでは、回生発電禁止処理の開始タイミングを遅らせることができる。このようにすることで、必要な回生エネルギーを無駄にすることなく、スリップグリップ時の回生発電に起因する過大な電流パルスの発生を抑制することができる。
【００５５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５６】
１  車両、１０  エンジン、１１  ミリ波レーダ、１２  カメラ、１３  外気温センサ、１４  車速センサ、２０  第１モータジェネレータ、３０  第２モータジェネレータ、４０  動力分割装置、５０  減速機、７０  バッテリ、８０  前輪（駆動輪）、８１  後輪（従動輪）、２００  ＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
2018131097.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018131097.tif 000006
【図５】
2018131097.tif 000007
【図６】
2018131097.tif 000008
【図７】
2018131097.tif 000009