(57)【要約】【課題】シフト操作による減速難をユーザに報知することを目的とする。【解決手段】モータジェネレータと、バッテリと、ユーザによりシフト操作が行われるシフト操作手段と、前記バッテリの電力を消費する負荷手段と、を備える電動車両の制御装置であって、前記シフト操作が行われた場合に、前記バッテリの充電量が前記シフト操作に基づく前記モータジェネレータによる回生充電が困難な所定値以上であると判断すると、一時的に、前記電力を前記負荷手段に放電し、前記モータジェネレータのトルクを増減させる、ことを特徴とする。【選択図】図３
2022001000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータジェネレータと、バッテリと、ユーザによりシフト操作が行われるシフト操作手段と、前記バッテリの電力を消費する負荷手段と、を備える電動車両の制御装置であって、
前記シフト操作が行われた場合に、前記バッテリの充電量が前記シフト操作に基づく前記モータジェネレータによる回生充電が困難な所定値以上であると判断すると、一時的に、前記電力を前記負荷手段に放電し、前記モータジェネレータのトルクを増減させる、
ことを特徴とする電動車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転席近傍にシフトレバーが配置されたハイブリッドタイプの車両が知られている。また、ステアリングホイールの所定位置に、変速段（以下、シフト段という）のダウンシフトを要求する指令信号を出力するパドルシフトスイッチ（以下、単にパドルシフトという）が設置されたハイブリッドタイプの車両も知られている（以上、例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１５９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シフト操作による減速を回生制動で実現する場合、ハイブリッドタイプの車両であれば、バッテリが満充電近くであっても、エンジンをモータジェネレータで回転させてバッテリの電力を消費できるため、減速を実現することができる。
【０００５】
しかしながら、電動車両（Electric Vehicle：ＥＶ）においてシフト操作による減速を回生制動で実現する場合、バッテリが満充電近くであると、電力を消費できる手段が少なく、減速することは難しい。
【０００６】
そこで、本発明では、シフト操作による減速難をユーザに報知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電動車両の制御装置は、モータジェネレータと、バッテリと、ユーザによりシフト操作が行われるシフト操作手段と、前記バッテリの電力を消費する負荷手段と、を備える電動車両の制御装置であって、前記シフト操作が行われた場合に、前記バッテリの充電量が前記シフト操作に基づく前記モータジェネレータによる回生充電が困難な所定値以上であると判断すると、一時的に、前記電力を前記負荷手段に放電し、前記モータジェネレータのトルクを増減させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る電動車両の制御装置によれば、シフト操作による減速難をユーザに報知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は電動車両の概略構成図である。
【図２】図２はパドルシフトの一例である。
【図３】図３はＥＣＵの動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４はモータジェネレータのＷｉｎ制限を示すグラフである。
【図５】図５は実施例（その１）である。
【図６】図６は比較例である。
【図７】図７は実施例（その２）である。
【図８】図８は実施例（その３）である。
【図９】図９は実施例（その４）である。
【図１０】図１０は実施例（その５）である。
【図１１】図１１はシフトレバーの一例である。
【図１２】図１２は実施例（その６）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すように、電動車両１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０、及びバッテリ３０、ＳＯＣセンサ４１、及びアクセルペダルセンサ４２を含んでいる。また、電動車両１００は、モータジェネレータ５０、変速機構６０、シフト操作手段７０、及び負荷手段８０を含んでいる。尚、電動車両１００はエンジンを搭載しておらず、ハイブリッドタイプの車両と相違する。
【００１２】
ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）
及びＲＡＭ（Random Access Memory）、通信インタフェース等を備え、電動車両１００の各部の動作を制御可能に構成された電子制御装置である。後述するフローチャートに応じたプログラムをＥＣＵ１０が実行することにより、ＥＣＵ１０は様々な機能を発揮する。
【００１３】
ＰＣＵ２０は、バッテリ３０とモータジェネレータ５０との間の電力の入出力を制御可能に構成された電力制御装置である。図示しないが、ＰＣＵ２０は様々な複数の機器を含んでいる。例えば、ＰＣＵ２０はバッテリ３０と電力負荷との電気的接続を遮断可能なＳＭＲ（System Main Relay）を含んでいる。ＰＣＵ２０はバッテリ３０の出力電圧を各モータジェネレータ５０の駆動に適した昇圧指令電圧まで昇圧可能な昇圧コンバータを含んでいる。ＰＣＵ２０はバッテリ３０から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ５０に供給すると共に、モータジェネレータ５０によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ３０に供給可能に構成されたインバータを含んでいる。ＰＣＵ２０はＥＣＵ１０と電気的に接続されており、ＥＣＵ１０によってその動作が制御される。
【００１４】
バッテリ３０はモータジェネレータ５０を力行するための電力を供給し、かつ、モータジェネレータ５０の回生によって得られた電力を蓄電する二次電池ユニットである。バッテリ３０は例えば数百個といった複数の単位電池セルが直列に接続された構成を有している。単位電池セルとしては、例えばリチウムイオンバッテリセル等がある。
【００１５】
ＳＯＣセンサ４１はバッテリ３０の充電量（具体的には充電残量）を百分率で表すＳＯＣ（State of Charge）を検出するセンサである。ＳＯＣセンサ４１はＥＣＵ１０と電気的に接続されており、検出されたＳＯＣはＥＣＵ１０により参照される。アクセルペダルセンサ４２は電動車両１００のユーザによるアクセルペダルの踏量を検出するセンサである。アクセルペダルセンサ４２はＥＣＵ１０と電気的に接続されており、検出されたアクセルペダル踏量は、ＥＣＵ１０により参照される構成となっている。尚、ユーザは電動車両１００の運転者に限らず、例えば電動車両１００の検査担当者等を含んでいてもよい。
【００１６】
モータジェネレータ５０は遊星歯車機構を介して電動車両１００の駆動輪５１に接続されている。モータジェネレータ５０は電気エネルギーを運動エネルギーに変換する力行機能と、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生機能とを備えている。モータジェネレータ５０は外周面に複数個の永久磁石を有するロータ、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータなどを備えている。モータジェネレータの個数は１個であってもよいし、複数個であってもよい。モータジェネレータ５０は、回生時に生じるモータトルクを利用して、電動車両１００に対する制動力を発生する機能（いわゆる「回生ブレーキ」機能）を有している。本実施形態に係る電動車両１００では、モータジェネレータ５０による回生ブレーキを用いることでバッテリ３０に対して回生充電が行われるとともに、減速が行われる。
【００１７】
変速機構６０のシフト段はシフト操作手段７０に対するユーザの手動によるシフト操作に応じて切り替わる。つまり、シフト操作手段７０から出力されるシフト操作信号に従ってＥＣＵ１０が変速機構６０のシフト段を切り替える。
【００１８】
ここで、シフト操作手段７０としては、例えば図２に示すように、パドルシフト７１を採用することができる。パドルシフト７１はステアリングホイール７２に取り付けられている。パドルシフト７１は、ステアリングホイール７２の回転中心を基準に右側に位置するシフトアップスイッチ７１Ｕと、左側に位置するシフトダウンスイッチ７１Ｄのペアで構成されている。
【００１９】
ユーザはシフトアップスイッチ７１Ｕやシフトダウンスイッチ７１Ｄを手動で操作することによって、変速機構６０のシフトアップやシフトダウンを行うことができる。例えば、シフトダウンスイッチ７１Ｄを手前側（運転席側）へ引く操作が行われた場合、変速機構６０をシフトダウンさせるためのシフト操作信号が出力される。
【００２０】
このように、パドルシフト７１であれば、ユーザが両手でステアリングホイール７２を握ったまま手指による操作を行うことができる。特に、ユーザがアクセルペダルを踏み込まずに電動車両１００を減速させている際に、減速度を拡大させるべく、シフトダウンスイッチ７１Ｄを手前側へ引く操作が行われると、モータジェネレータ５０の回生時に大きなモータトルクが生じて、減速度が拡大する。
【００２１】
図１に戻り、負荷手段８０はバッテリ３０の電力を消費する手段であって、例えば水加熱ヒータや電動エアコンなどを採用することができる。尚、負荷手段８０は水加熱ヒータや電動エアコンに限定されず、電池冷却ファンやバッテリ加熱ヒータ、寒冷地仕様の電熱線加熱ヒータなどであってもよい。
【００２２】
続いて、ＥＣＵ１０が実行する処理について説明する。図３に示すように、まず、ＥＣＵ１０は電動車両１００が走行中にパドルシフト減速操作が行われたか否かを判断する（ステップＳ１）。より詳しくは、ＥＣＵ１０はシフトダウンスイッチ７１Ｄが操作されたか否かを判断する。パドルシフト減速操作が行われていないと判断した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は後述する処理をスキップし、処理を終了する。
【００２３】
一方、パドルシフト減速操作が行われたと判断した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、次いで、ＥＣＵ１０は充電量が所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２）。より詳しくは、ＥＣＵ１０はバッテリ３０の充電量がシフト操作に基づくモータジェネレータ５０による回生充電が困難な充電量以上であるか否かを判断する。例えば、図４に示すように、ＳＯＣセンサ４１が検出したＳＯＣが低く、バッテリ３０の充電可能量が多い場合（即ちバッテリ３０の充電余力が高い場合）、ＥＣＵ１０は充電量が所定値未満であると判断する（ステップＳ２：ＮＯ）。ＳＯＣが低い場合を、充電電力上限値を示すＷｉｎに余裕がある場合と言い換えてもよい。
【００２４】
この場合、回生ブレーキによる減速が可能であるため、ＥＣＵ１０はシフト段を変更する（ステップＳ３）。したがって、シフトダウンスイッチ７１Ｄに対し３段から２段に変速（減速）する操作が行われると、図５に示すように、ＥＣＵ１０はシフトダウンスイッチ７１Ｄから出力されたシフト操作信号に応じて、変速機構６０のシフト段を３段から２段に変速する。これにより、バッテリ３０に回生充電が行われるとともに、電動車両１００は時間の経過に伴い回生ブレーキに従って減速する。シフトダウンスイッチ７１Ｄに対し２段から１段に変速する操作が行われた場合も同様である。ステップＳ３の処理が完了すると、ＥＣＵ１０は処理を終了する。
【００２５】
尚、図４において、縦軸は放電側をプラス側とし、充電側をマイナス側としたので、縦軸の下方に行くほどＷｉｎの絶対値が大きいことを示す。以下では、符号をマイナス側に限定して、Ｗｉｎが大きいとは、充電電力上限値の絶対値が大きいことを示す。また、ＳＯＣにはバッテリ３０の破損や寿命短縮を抑制すべく、例えば７０％程度の許容ＳＯＣ上限値（ＳＯＣ上限と表記）が設定されている。
【００２６】
バッテリ３０についてＷｉｎ制限を行う理由はいくつかある。例えばＳＯＣがある程度高くなったときの過充電を防ぐために、それ以上のＳＯＣについては、ＳＯＣが高くなるに応じてＷｉｎを低くする。電動車両１００の回生が続いた場合や、外部充電が可能な電動車両１００で外部充電が完了した場合等には、ＳＯＣが高くなるので、Ｗｉｎを小さな値に制限して過充電にならないようにする。
【００２７】
また、バッテリ３０がリチウムイオンバッテリの場合、長時間に渡って大電流の充電が続くと、リチウムが電極上に析出する可能性がある。リチウムの析出を防止するため、Ｗｉｎを小さな値に絞る制限を行う。このように、バッテリ３０の充電状態によって、Ｗｉｎが制限される。
【００２８】
ここで、図４に示すように、ＳＯＣセンサ４１が検出したＳＯＣが高く、バッテリ３０の充電可能量が少ない場合（即ちバッテリ３０の充電余力が低い場合）、図３に示すように、ＥＣＵ１０は充電量が所定値以上であると判断する（ステップＳ２：ＮＯ）。ＳＯＣが高い場合を、Ｗｉｎに余裕がない場合又はＷｉｎが狭い場合と言い換えてもよい。
【００２９】
この場合、モータジェネレータ５０による回生充電が困難なため、図６に示すように、仮にシフトダウンスイッチ７１Ｄに対し３段から２段に変速する操作が行われ、ＥＣＵ１０がシフトダウンスイッチ７１Ｄから出力されたシフト操作信号に応じて、変速機構６０のシフト段を３段から２段に切り替えても、実際には電動車両１００は回生ブレーキに従って減速されない。
【００３０】
したがって、本実施形態では、図３に示すように、このような動作に代えて、ＥＣＵ１０は一時的に放電してトルクを増減させ（ステップＳ４）、シフト段を変更する（ステップＳ５）。より詳しくは、ＥＣＵ１０はＰＣＵ２０を制御してバッテリ３０電力を一時的又は瞬間的（以下、単に一時的という）に負荷手段８０に放電し、モータジェネレータ５０のモータトルクを一時的に増減させてから、シフト段を変更する。負荷手段８０がバッテリ３０の電力を一時的に消費するため、バッテリ３０に対し一時的に回生充電を行うことができる。
【００３１】
この結果、図７に示すように、シフトダウンスイッチ７１Ｄに対し３段から２段に変速する操作が行われ、ＥＣＵ１０がシフトダウンスイッチ７１Ｄから出力されたシフト操作信号に応じて、変速機構６０のシフト段を３段から２段に切り替えると、電動車両１００はモータジェネレータ５０のモータトルクの一時的な増大と減少に従って一時的に減速される。すなわち、電動車両１００は一時的に振動する。電動車両１００が振動すると、電動車両１００を運転するユーザはその振動を体感する。
【００３２】
すなわち、ユーザがシフトダウンスイッチ７１Ｄを操作した場合に、シフトダウンスイッチ７１Ｄから出力されたシフト操作信号に基づく減速が困難である場合には、ＥＣＵ１０は電動車両を振動させて、その減速が困難であることをユーザに報知する。これにより、ユーザはシフトダウンスイッチ７１Ｄを操作することによる減速を中止し、ブレーキペダルの踏込など他の減速手法に移行することができる。シフトダウンスイッチ７１Ｄに対し２段から１段に変速する操作が行われた場合も同様である。ステップＳ５の処理が完了すると、ＥＣＵ１０は処理を終了する。尚、図７では、一時的な減速を減速度が増大する側に突出した山型で示しているが、減速度が増大する側に突出した椀型であってもよいし、山型の頂点が直線的である台形型などであってもよい。
【００３３】
以上、本実施形態に係る電動車両１００は、モータジェネレータ５０と、バッテリ３０と、ユーザによりシフト操作が行われるパドルシフト７１と、バッテリ３０の電力を消費する負荷手段８０と、ＥＣＵ１０とを備える。特に、ＥＣＵ１０は減速側にシフト操作が行われた場合に、所定値以上であると判断すると、一時的に、バッテリ３０の電力を負荷手段８０に放電し、モータジェネレータ５０のトルクを増減させる。所定値は、例えばバッテリ３０の充電量がシフト操作に基づくモータジェネレータ５０による回生充電が困難な値を採用することができる。モータジェネレータ５０のトルクの一時的な増減により、電動車両１００が一時的に振動し、シフト操作による減速難をユーザに報知することができる。
【００３４】
（その他の実施形態）
以下、図８から図１２を参照して、その他の実施形態について説明する。上述した実施形態では、図７を一例として、シフト段を３段から２段に切り替えることができない場合を説明したが、以下に説明する種々の実施形態であってもよい。
【００３５】
まず、図８に示すように、シフト段を３段から２段に切り替えることができるが、Ｗｉｎ制限によりシフト段を２段から１段に切り替えることができない場合には、ＥＣＵ１０はシフト段を２段から１段に切り替える場合に限って、バッテリ３０の電力を一時的に放電してもよい。ＥＣＵ１０によるこのような制御によっても、シフトダウンスイッチ７１Ｄの操作に基づく減速が困難であることをユーザに報知することができる。
【００３６】
また、図９に示すように、Ｗｉｎ制限がない状態で、シフト段が一番大きな減速度である１段のときに、シフトダウンスイッチ７１Ｄに対しさらに減速する操作が行われた場合、ＥＣＵ１０がバッテリ３０の電力を一時的に放電してもよい。このような制御によっても、シフトダウンスイッチ７１Ｄの操作に基づく減速が困難であることをユーザに報知することができる。
【００３７】
さらに、図１０に示すように、Ｗｉｎ制限がない状態で、シフト段が一番小さな減速度である３段のときに、シフトアップスイッチ７１Ｕに対し加速する操作が行われた場合、ＥＣＵ１０が一時的にＳＯＣ上限を超えてバッテリ３０に電力を蓄電してもよい。このような制御によれば、シフトアップスイッチ７１Ｕの操作に基づく加速が困難であることをユーザに報知することができる。図１０では、一時的な加速を減速度が減少する側に突出した谷型で示しているが、減速度が減少する側に突出した椀型であってもよいし、谷型の頂点が直線的である台形型などであってもよい。
【００３８】
尚、ＥＣＵ１０が一時的にＳＯＣ上限を超えてバッテリ３０に電力を蓄電するため、ＥＣＵ１０が加速の困難をユーザに報知した後速やかに、ＳＯＣ上限を超えて蓄電された電力を消費することが望ましい。ＥＣＵ１０は当該電力を負荷手段８０で消費してもよいが、例えば、当該電力を補機用のバッテリ（不図示）に供給して充電させてもよい。
【００３９】
さらに、パドルシフト７１に代えて、図１１に示すように、シフトレバー７５をシフト操作手段７０として採用してもよい。シフトレバー７５は運転席の近傍に配設されている。シフトレバー７５は、外力が付与されていない状態では初期位置(元位置又はホームポジション)に戻されるモーメンタリ式(すなわち操作力を解くと初期位置へ自動的に復帰する自動復帰式)である。
【００４０】
シフトレバー７５は、変速機構６０の複数の走行モードに対応した複数のシフトポジションへユーザにより選択的操作される。複数の走行モードとしては、例えばリバースモード（Ｒモード）、ニュートラルモード（Ｎモード）、ドライブモード（Ｄモード)、エンジンブレーキモード（Ｂモード）などがある。複数のシフトポジションとしては、リバースシフトポジション（Ｒシフトポジション）、ニュートラルシフトポジション（Ｎシフトポジション）、ドライブシフトポジション（Ｄシフトポジション）、ブレーキシフトポジション（Ｂシフトポジション）などがある。
【００４１】
このように、シフト操作手段７０としてシフトレバー７５を採用した場合には、図１２に示すように、Ｗｉｎ制限がある状態で、シフトポジションがＤシフトポジションのときに、シフトレバー７５に対しＢシフトポジションにシフト操作が行われた場合、ＥＣＵ１０がバッテリ３０の電力を一時的に放電してもよい。このような制御によっても、シフトレバー７５の操作に基づく減速が困難であることをユーザに報知することができる。
【００４２】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ＥＣＵ（制御装置）
３０  バッテリ
５０  モータジェネレータ
７０  シフト操作手段
７１  パドルシフト
７１Ｕ  シフトアップスイッチ
７１Ｄ  シフトダウンスイッチ
７５  シフトレバー
８０  負荷手段
１００  電動車両
【図１】
2022001000.tif 000003
【図２】
2022001000.tif 000004
【図３】
2022001000.tif 000005
【図４】
2022001000.tif 000006
【図５】
2022001000.tif 000007
【図６】
2022001000.tif 000008
【図７】
2022001000.tif 000009
【図８】
2022001000.tif 000010
【図９】
2022001000.tif 000011
【図１０】
2022001000.tif 000012
【図１１】
2022001000.tif 000013
【図１２】
2022001000.tif 000014