(57)【要約】【課題】本明細書は、電気自動車の後進での登坂発進時の駆動トルクを増加させる技術を提供する。【解決手段】本明細書の電気自動車は、車軸に係合している走行用のモータと、モータと車軸の連結箇所よりもタイヤに近い側で車軸にブレーキ力を加えるブレーキ装置と、路面の車両前後方向の傾斜を検出する傾斜センサと、シフトレバーと、コントローラを備えている。コントローラは、シフトレバーにおいてＲレンジが選択されており、前下がりの傾斜面にてブレーキペダルが踏まれて車両が停止している状態からブレーキペダルが解放されたとき、所定の期間が経過するまで、又は、アクセルペダルの踏込が検知されるまで、モータに後進方向のトルクを発生させつつ、ブレーキ力により車両停止状態を維持し、アクセルペダルが踏まれたら前記ブレーキ力を解放する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に係合している走行用のモータと、
前記モータと前記車軸の連結箇所よりもタイヤに近い側で前記車軸にブレーキ力を加えるブレーキ装置と、
路面の車両前後方向の傾斜を検出する傾斜センサと、
シフトレバーと、
コントローラと、を備えており、
前記コントローラは、前記シフトレバーにおいてＲレンジが選択されており、前下がりの傾斜面にてブレーキペダルが踏まれて車両が停止している状態からブレーキペダルが解放されたとき、所定の期間が経過するまで、又は、アクセルペダルの踏込が検知されるまで、前記モータに後進方向のトルクを発生させつつ、前記ブレーキ力により車両停止状態を維持し、アクセルペダルが踏まれたら前記ブレーキ力を解放する、電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、電気自動車を開示する。本明細書における「電気自動車」には、走行用のモータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車を含む。さらに、燃料電池を電力源として走行用のモータを駆動する燃料電池車を含む。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の中には、後進方向の最大駆動力が前進方向の最大駆動力より小さいタイプがある。例えば、特許文献１の電気自動車（ハイブリッド車）は、エンジンとモータを備えており、エンジンとモータの双方が前進駆動力を出力することができるが、後進駆動力はモータだけに依存する。そのため、後進登坂時に駆動力が不足し、ドライバビリティが低下してしまう虞がある。一方、電気自動車は、モータの過熱を防止すべく、モータの温度が閾値温度を越えるとモータの出力を制限するタイプが多いが、特許文献１のハイブリッド車では、後進登坂時に前述した閾値温度を高める。閾値温度を高めることで、出力制限が加わらない温度範囲を広げ、後進登坂時のドライバビリティ低下を抑える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８６０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本明細書は、特許文献１とは異なる観点の技術により、電気自動車の後進登坂発進時の駆動トルクを増加させる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する電気自動車は、車軸に係合している走行用のモータと、ブレーキ装置と、傾斜センサと、シフトレバーと、コントローラを備える。ブレーキ装置は、モータと車軸の連結箇所よりもタイヤに近い側で車軸にブレーキ力を加えることができる。傾斜センサは、路面の車両前後方向の傾斜を検出する。コントローラは、シフトレバーにおいてＲレンジが選択されており、前下がりの傾斜面にてブレーキペダルが踏まれて車両が停止している状態からブレーキペダルが解放されたとき、所定の期間が経過するまで、又は、アクセルペダルの踏込が検知されるまで、モータに後進方向のトルクを発生させつつ、ブレーキ力により車両停止状態を維持する。車両停止状態を維持しつつ、モータに後進方向のトルクを発生させると、車軸がモータとブレーキの間で捩れ、そこに捩りエネルギが蓄えられる。アクセルペダルが踏み込まれると、コントローラはブレーキ力を解放する。このとき、車軸に蓄えられた捩りエネルギが解放される。解放された捩りエネルギは、後進方向のトルクとなって現れる。即ち、捩りエネルギの解放によるトルクがモータによる後進方向のトルクを補助する。それゆえ、後進登坂発進時の駆動トルクが増大する。本明細書が開示する技術は、後進での登坂発進時の走行性能を向上させる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施例の電気自動車の駆動系のブロック図である。
【図２】後進登坂発進アシスト制御のフローチャート図である。
【図３】後進登坂発進アシスト制御のタイムチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図面を参照して実施例の電気自動車を説明する。実施例の電気自動車は、走行用に２個のモータ（第１モータ１２ａ、第２モータ１２ｂ）とエンジン１４を備えるハイブリッド車２である。図１に、ハイブリッド車２の駆動系のブロック図を示す。図１の破線は、信号あるいは電力が伝達される電気ケーブルを意味する。
【０００８】
第１モータ１２ａは、主として発電とエンジンのクランキングを行う。第１モータ１２ａは、直接には車両の推進力を出力しないが、後述する動力分配機構３０においてエンジントルクの一部を車軸に伝達することに関与する。従って第１モータ１２ａも走行用のモータとみなす。また、第１モータ１２ａと第２モータ１２ｂは発電することがあるが、本明細書では、発電する機能も含めて「モータ」と称する。
【０００９】
エンジン１４の出力軸と第１モータ１２ａの出力軸と第２モータ１２ｂの出力軸は、動力分配機構３０で連結されている。エンジン１４の出力トルクと第１モータ１２ａ、第２モータ１２ｂの出力トルクは動力分配機構３０によって適宜に分割、合成される。図１の下側に動力分配機構３０のスケルトン図を示す。動力分配機構３０は、プラネタリギア３１を主な部品とするギアセットである。プラネタリギア３１のサンギア３１ａが第１モータ１２ａに連結しており、キャリア３１ｂがエンジン１４に連結している。リングギア３１ｃは、カウンタギア３２に係合している。カウンタギア３２は、車軸１５の一端に連結されている。車軸１５の他端は駆動輪３５に連結されており、途中にデファレンシャルギア３４が実装されている。車軸１５のカウンタギア３２には、リダクションギア３３を介して第２モータ１２ｂが係合している。即ち、第２モータ１２ｂは、カウンタギア３２とリダクションギア３３を介して車軸１５に係合している。なお、サンギア３１ａと第１モータ１２ａの間、あるいは、エンジン１４とキャリア３１ｂの間には別のギアが介在してもよい。第２モータ１２ｂと車軸１５の間には、カウンタギア３２及びリダクションギア３３とは別のギアが介在してもよい。
【００１０】
図１のスケルトン図から理解されるように、エンジン１４が車軸１５にトルクを伝達する際、その反力を第１モータ１２ａが受ける。第１モータ１２ａの負荷を調整することで、エンジントルクの車軸１５と第１モータ１２ａへの分配比率が変化する。第１モータ１２ａの負荷は、第１モータ１２ａに電気的に接続されているインバータ８ａで調整される。インバータ８ａは、第１モータ１２ａが逆駆動されるときに発生する電力の流れを制御することで、第１モータ１２ａの逆駆動負荷を調整する。第１モータ１２ａがエンジントルクの一部で逆駆動されるとき、第１モータ１２ａは発電する。即ち、動力分配機構３０によって、エンジントルクは、第１モータ１２ａで発電するためのトルクと、車軸１５へ伝達されるトルクに分配される。分配比率はインバータ８ａで調整される。
【００１１】
ハイブリッド車２は、より大きな推進力が必要なときには第２モータ１２ｂを駆動し、エンジントルクを補助する。また、ハイブリッド車２は、エンジン１４を停止し、第２モータ１２ｂの出力だけで走行する場合もある。第２モータ１２ｂは直接的にはインバータ８ｂによって制御される。ドライバがブレーキペダルを踏んだ時、車両の前進慣性力で第２モータ１２ｂを逆駆動し、制動と発電とを同時に行うことがある。制動力は、第２モータ１２ｂの逆駆動負荷と、ブレーキ装置９で分担する。第２モータ１２ｂによる制動力は、第２モータ１２ｂが逆駆動されるときに発生する電力の流れをインバータ８ｂが制御することで調整される。
【００１２】
エンジン１４、第１、第２モータ１２ａ、１２ｂ、ブレーキ装置９は、メインコントローラ３によって制御される。メインコントローラ３は、直接にはインバータ８ａ、８ｂに指令を与え、夫々のインバータが第１、第２モータ１２ａ、１２ｂを制御する。別言すれば、メインコントローラ３は間接的に第１、第２モータ１２ａ、１２ｂを制御する。メインコントローラ３には、車両の前後方向の路面傾斜を計測する傾斜センサ７も接続されている。メインコントローラ３は、後述する後進登坂発進アシスト制御を実行する際、傾斜センサ７の計測データを参照する。
【００１３】
ハイブリッド車２のメインコントローラ３は、シフトレバー４、ブレーキペダル５、アクセルペダル６、及び、不図示のメインバッテリの残量などの情報に基づいて、エンジン１４と第１、第２モータ１２ａ、１２ｂ、及び、ブレーキ装置９を制御する。
【００１４】
図１のスケルトン図に示されているように、ハイブリッド車２では、エンジン１４と第２モータ１２ｂが前進用の駆動力を供給することができる。一方、後進の場合、エンジン１４を停止させ、第２モータ１２ｂの駆動力のみで走行する。即ち、ハイブリッド車２では、第２モータ１２ｂの出力のみが後進用の駆動力に寄与する。ハイブリッド車２は、前進の最大駆動力に比較して後進の最大駆動力が小さい。それゆえ、ハイブリッド車２は、後進時の加速力が小さい。ハイブリッド車２は、特に、後進での登坂発進時の出足が力不足になり易い。ハイブリッド車２では、後進での登坂発進時のトルクを補助する制御が組み込まれている。次にその制御（後進登坂発進アシスト制御）を説明する。
【００１５】
図２に後進登坂発進アシスト制御のフローチャートを示す。図２の処理は、シフトレバー４にてＲレンジ（後進レンジ）が選択されており、なおかつ、運転者がブレーキペダル５を解放したときに開始される。なお、ブレーキ装置９は、不図示のアクチュエータで動作する。ブレーキペダル５の情報（ブレーキペダルの踏込量）はメインコントローラ３に送られる。メインコントローラ３が、ブレーキペダル５の情報に基づいてブレーキ装置９を制御する。ハイブリッド車２は、いわゆるドライブバイワイヤ方式を採用している。
【００１６】
メインコントローラ３は、まず、傾斜センサ７の計測データを参照し、下り勾配が所定の勾配閾値Ｓｔｈよりも大きいか否かをチェックする（Ｓ２）。下り勾配とは、車両前部が後部よりも低くなる勾配を意味する。また、ここでは、下り勾配の値が大きいほど、勾配がきついことを意味する。さらに、ここでは、上り勾配のことは考えない。下り勾配が勾配閾値Ｓｔｈよりも小さい場合（Ｓ２：ＮＯ）、すなわち、下り勾配が緩やかな場合、メインコントローラ３は、後進登坂発進アシスト制御の必要なしと判断し、ブレーキ力を解放し（Ｓ１０）、処理を終了する。なお、「ブレーキ力を解放する」とは、より正確には、ブレーキ装置９が車軸１５に加えているブレーキ力を解放する、ということである。
【００１７】
下り勾配が勾配閾値Ｓｔｈよりも大きい場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、メインコントローラ３は、運転者がブレーキペダル５を解放したにも関わらず、ブレーキ装置９が車軸１５に加えているブレーキ力を保持する（Ｓ３）。別言すれば、メインコントローラ３は、運転者がブレーキペダル５を解放したにも関わらず、ブレーキ力を保持し、車両が重力で前方に動き出してしまうことを防止する。メインコントローラ３は、ブレーキ力を保持しつつ、第２モータ１２ｂに所定の大きさの負トルクを出力させる（Ｓ４）。ここで、「負トルク」とは、車両を後進させる方向のトルクを意味する。ステップＳ４における負トルクの大きさは、ブレーキ力で車両の停止状態が保持できる程度の大きさに設定されている。別言すれば、メインコントローラ３は、シフトレバー４においてＲレンジが選択されており、前下がりの傾斜面にてブレーキペダル５が踏まれて車両が停止している状態からブレーキペダル５が解放されたとき、第２モータ１２ｂに後進方向のトルク（負トルク）を発生させつつ、ブレーキ装置９のブレーキ力により車両停止状態を維持する。
【００１８】
メインコントローラ３は、ブレーキ装置９のブレーキ力を保持したまま、運転者によるブレーキペダル５の解放から５秒間、アクセルペダル６が踏み込まれたか否かを監視する（Ｓ５：ＮＯ、Ｓ６）。この５秒間のブレーキ力の保持は、車両が自重で坂道を下っていかないようにする制御であり、ＨＡＣ（Ｈｉｌｌ  ｈｏｌｄ  Ａｓｓｉｓｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれることがある。
【００１９】
ブレーキペダル５の解放から５秒間、アクセルペダル６の踏み込みが検知できなかった場合、メインコントローラ３は、第２モータ１２ｂを停止するとともに、ブレーキ装置９が車軸１５に加えているブレーキ力を解放する（Ｓ５：ＹＥＳ、Ｓ９）。ステップＳ９の処理が実行されると、車両は前方（即ち、下り方向）に惰性で進み始める。ブレーキペダル５の解放から５秒間、アクセルペダル６の踏込が検知できなかった場合とは、運転者が車両を惰性で前方へ進めることを意図している場合である。
【００２０】
一方、アクセルペダル６の踏み込みが検知された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、メインコントローラ３は、直ちにブレーキ力を解放する（Ｓ７）。そして、アクセルペダル６の踏込量に応じて第２モータ１２ｂが出力する負トルクを調整する（Ｓ８）。ステップＳ８により、アクセルペダル６の踏込量に応じた負トルクが車軸１５に伝達され、車両は後進を開始する。
【００２１】
図２のフローチャートの利点を、図３を参照して説明する。図３は、後進登坂発進アシスト制御のタイムチャートである。車両は、勾配が勾配閾値Ｓｔｈよりも大きい下り坂で停車しており、時刻Ｔ１にて運転者がブレーキペダル５を解放したとする。図３（Ａ）の縦軸はブレーキペダル５の踏込量を示しており、「０」はブレーキペダル５の完全解放を意味する。図３（Ｂ）の縦軸は、アクセルペダルの踏込量を示しており、「０」はアクセルペダル６の完全解放を意味する。図３（Ｃ）の縦軸は車軸１５に加えられるブレーキ力を示している。図３（Ｄ）は、第２モータ１２ｂの出力トルクを示しており、負値が後進方向のトルク（負トルク）を意味する。図３（Ｅ）は車速を示しており、負値が後進方向の車速を意味する。図３の横軸は時間である。
【００２２】
時刻Ｔ１で運転者がブレーキペダル５を解放すると、メインコントローラ３は、ブレーキ力を保持したまま（車両停止状態を保持したまま）、第２モータ１２ｂに負トルクＴｑａを出力させる。ブレーキ装置９は、第２モータ１２ｂと車軸１５の連結箇所よりも駆動輪３５に近い側で車軸１５にブレーキ力を加える（図１参照）。従って、ブレーキ力を保持したまま第２モータ１２ｂが負トルクを車軸１５に加えると、ブレーキ装置９と第２モータ１２ｂの間で車軸１５が捩れ、車軸１５に捩りエネルギが蓄えられる。
【００２３】
運転者は時刻Ｔ２にてアクセルペダル６を踏み込み始める。時刻Ｔ３でアクセルペダル６の踏込量がＡｔｈに達したところで、図２のステップＳ６の判定がＹＥＳとなる。アクセルペダルの踏込量Ａｔｈは、ステップＳ６の判定のＹＥＳとＮＯを区別する閾値である。メインコントローラ３は、時刻Ｔ３以降、徐々にブレーキ力を解放するとともに（Ｓ７）、アクセルペダル６の踏込量に応じて第２モータ１２ｂの負トルクを調整する（Ｓ８）。時刻Ｔ３でブレーキ力が解放され始めるので、車両は後進を開始する。即ち、車速がゼロから負値に変化し始める。
【００２４】
先に述べたように、時刻Ｔ１以降、車軸１５には捩りエネルギが蓄えられている。時刻Ｔ３でブレーキ力が解放され始めると、捩りエネルギが解放される。解放された捩りエネルギは、後進方向のトルク（負トルク）となって駆動輪３５に現れる。ブレーキ力を解放するとき、車軸１５の捩りエネルギの解放による負トルクが第２モータ１２ｂの出力する負トルクに加わる。後進登坂発進時に、第２モータ１２ｂによる負トルクに捩りエネルギに起因する負トルクが加わり、後進駆動力が増加する。その結果、後進登坂発進時の駆動トルクが増大し、車両の出足が良くなる。
【００２５】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。図２のステップＳ４の処理において、第２モータ１２ｂに発生させる負トルクの大きさは、勾配の大きさに対して正の相関を持つように定めてもよい。即ち、メインコントローラ３は、勾配がきついほど大きな負トルクを第２モータ１２ｂに出力させてもよい。
【００２６】
図２のフローチャートにおいて、メインコントローラ３は、ブレーキペダルが解放されてから５秒間、アクセルペダルを監視する（ステップＳ５、Ｓ６）。「５秒」は一例であり、５秒よりも短くてもよいし、５秒よりも長くてもよい。
【００２７】
図３の例示では、図２のステップＳ６の判定で、アクセルペダルの踏込量に所定の閾値Ａｔｈを設けた。閾値Ａｔｈは、例えば、アクセルペダル踏込量５％が設定される。
【００２８】
実施例の電気自動車は、走行用にモータとエンジンの双方を用いるハイブリッド車であった。本明細書が開示する技術は、エンジンを備えない電気自動車や、燃料電池を搭載した電気自動車に適用することも好適である。
【００２９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３０】
２：ハイブリッド車
３：メインコントローラ
４：シフトレバー
５：ブレーキペダル
６：アクセルペダル
７：傾斜センサ
８ａ、８ｂ：インバータ
９：ブレーキ装置
１２ａ、１２ｂ：モータ
１４：エンジン
１５：車軸
３０：動力分配機構
３１：プラネタリギア
３２：カウンタギア
３３：リダクションギア
３４：デファレンシャルギア
３５：駆動輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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