(57)【要約】【課題】駆動バッテリが満充電の場合にもドライバの要求する減速力を得ることができる、回生ブレーキ力制御装置を提供する。【解決手段】駆動バッテリ１６が満充電の場合のブレーキ時に、エンジン１１をクランキング状態とするとともに、第１回転機及び第３回転機をジェネレータとして出力制御し、第２回転機をモータとして出力制御し、第１回転機の出力及び第２回転機の出力を、Pbrk＝Pfr＋Prm，Pfr＋Pgen＝Pfm＋Peng，Prm×ηrm＋Pfm×ηfm＝Pgen／ηgen（Pbrk：ブレーキ踏力から算出される制動力、Pfr：第１車輪軸の制動力、Prm：第２車輪軸の制動力すなわち第３回転機の出力、Pfm：第１回転機の出力、Pgen：第２回転機の出力、Peng：エンジン１１の空回り力、ηfm：第１回転機の効率、ηgen：第２回転機の効率、ηrm：第３回転機の効率）を満たすように制御する。【選択図】図１
2017065584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１車輪軸に連結されるエンジンと、
前記エンジンとともに前記第１車輪軸に連結される、第１回転機及び第２回転機と、
第２車輪軸に連結される第３回転機と、
前記第１回転機、前記第２回転機及び前記第３回転機が電気的に並列接続される、駆動バッテリとを備え、
前記駆動バッテリが満充電の場合のブレーキ時に、前記エンジンをクランキング状態とするとともに、前記第１回転機及び前記第３回転機をジェネレータとして出力制御し、前記第２回転機をモータとして出力制御し、前記第１回転機の出力及び前記第２回転機の出力を、下記式（１）から（３）の全てを満たすように制御する
ことを特徴とする、回生ブレーキ力制御装置。
Pbrk＝Pfr＋Prm      …（１）
Pfr＋Pgen＝Pfm＋Peng      …（２）
Prm×ηrm＋Pfm×ηfm＝Pgen／ηgen      …（３）
（ただし、Pbrk：ブレーキ踏力から算出される制動力、Pfr：前記第１車輪軸の制動力、Prm：前記第２車輪軸の制動力すなわち前記第３回転機の出力、Pfm：前記第１回転機の出力、Pgen：前記第２回転機の出力、Peng：前記エンジンの空回り力、ηfm：前記第１回転機の効率、ηgen：前記第２回転機の効率、ηrm：前記第３回転機の効率）
【請求項２】
前記駆動バッテリが満充電の場合のブレーキ時に、さらに、前記駆動バッテリを出力制御し、前記第１回転機の出力及び前記第２回転機の出力を、前記式（１）及び（２）に加え下記式（３´）を満たすように制御する
ことを特徴とする、請求項１に記載の回生ブレーキ力制御装置。
Prm×ηrm＋Pfm×ηfm＋Pbat＝Pgen／ηgen        …（３´）
（ただし、Pbat：前記駆動バッテリの出力）
【請求項３】
第１車輪軸に連結されるエンジンと、
前記エンジンとともに前記第１車輪軸に連結される、第１回転機及び第２回転機と、
前記第１回転機及び前記第２回転機が電気的に並列接続される、駆動バッテリとを備え、
前記駆動バッテリが満充電の場合のブレーキ時に、前記エンジンをクランキング状態とするとともに、前記第１回転機をジェネレータとして出力制御し、前記第２回転機をモータとして出力制御し、前記第１回転機の出力及び前記第２回転機の出力を、下記式（４）及び（５）を満たすように制御する
ことを特徴とする、回生ブレーキ力制御装置。
Pbrk＋Pgen＝Pm＋Peng      …（４）
Pm×ηm＝Pgen／ηgen      …（５）
（ただし、Pbrk：ブレーキ踏力から算出される制動力、Pm：前記第１回転機の出力、Pgen：前記第２回転機の出力、Peng：前記エンジンの空回り力、ηm：前記第１回転機の効率、ηgen：前記第２回転機の効率）
【請求項４】
前記駆動バッテリが満充電の場合のブレーキ時に、さらに、前記駆動バッテリを出力制御し、前記第１回転機の出力及び前記第２回転機の出力を、前記式（４）及び下記式（５´）を満たすように制御する
ことを特徴とする、請求項３に記載の回生ブレーキ力制御装置。
Pm×ηm＋Pbat＝Pgen／ηgen      …（５´）
（ただし、Pbat：前記駆動バッテリの出力）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両における回生ブレーキ力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両における回生ブレーキシステムは、ブレーキ時に、駆動用モータを発電機として利用することにより制動力を発生させるものであり、駆動用モータによって発電された電力は駆動用バッテリに充電される（下記特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１２３２０号公報
【特許文献２】特許第４４７４２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の回生ブレーキシステムでは、駆動バッテリが満充電の場合に、それ以上電力を受け入れることができない。例えば、フロントモータで５ｋＷ、リヤモータで５ｋＷの１０ｋＷの回生ブレーキ力（制動力）を確保したい場合、仮に各モータの効率を９０％とすると、９ｋＷの電力消費が必要となる。本来であれば、この消費電力は駆動バッテリに充電されるが、駆動バッテリが満充電の場合には、この電力を受け入れることができず回生ブレーキ力を確保することができない。すなわち、ドライバが要求する減速力を得ることができない。
【０００５】
本発明は、上述のような技術的課題に鑑み、駆動バッテリが満充電の場合にも、ドライバの要求する減速力を得ることができる、回生ブレーキ力制御装置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】
【０００６】
上記課題を解決する第１の発明に係る回生ブレーキ力制御装置は、
第１車輪軸に連結されるエンジンと、
前記エンジンとともに前記第１車輪軸に連結される、第１回転機及び第２回転機と、
第２車輪軸に連結される第３回転機と、
前記第１回転機、前記第２回転機及び前記第３回転機が電気的に並列接続される、駆動バッテリとを備え、
前記駆動バッテリが満充電の場合のブレーキ時に、前記エンジンをクランキング状態とするとともに、前記第１回転機及び前記第３回転機をジェネレータとして出力制御し、前記第２回転機をモータとして出力制御し、前記第１回転機の出力及び前記第２回転機の出力を、下記式（１）から（３）の全てを満たすように制御する
ことを特徴とする。
Pbrk＝Pfr＋Prm      …（１）
Pfr＋Pgen＝Pfm＋Peng      …（２）
Prm×ηrm＋Pfm×ηfm＝Pgen／ηgen      …（３）
（ただし、Pbrk：ブレーキ踏力から算出される制動力、Pfr：前記第１車輪軸の制動力、Prm：前記第２車輪軸の制動力すなわち前記第３回転機の出力、Pfm：前記第１回転機の出力、Pgen：前記第２回転機の出力、Peng：前記エンジンの空回り力、ηfm：前記第１回転機の効率、ηgen：前記第２回転機の効率、ηrm：前記第３回転機の効率）
【０００７】
上記課題を解決する第２の発明に係る回生ブレーキ力制御装置は、
上記第１の発明に係る回生ブレーキ力制御装置において、
前記駆動バッテリが満充電の場合のブレーキ時に、さらに、前記駆動バッテリを出力制御し、前記第１回転機の出力及び前記第２回転機の出力を、前記式（１）及び（２）に加え下記式（３´）を満たすように制御する
ことを特徴とする。
Prm×ηrm＋Pfm×ηfm＋Pbat＝Pgen／ηgen        …（３´）
（ただし、Pbat：前記駆動バッテリの出力）
【０００８】
上記課題を解決する第３の発明に係る回生ブレーキ力制御装置は、
第１車輪軸に連結されるエンジンと、
前記エンジンとともに前記第１車輪軸に連結される、第１回転機及び第２回転機と、
前記第１回転機及び前記第２回転機が電気的に並列接続される、駆動バッテリとを備え、
前記駆動バッテリが満充電の場合のブレーキ時に、前記エンジンをクランキング状態とするとともに、前記第１回転機をジェネレータとして出力制御し、前記第２回転機をモータとして出力制御し、前記第１回転機の出力及び前記第２回転機の出力を、下記式（４）及び（５）を満たすように制御する
ことを特徴とする。
Pbrk＋Pgen＝Pm＋Peng      …（４）
Pm×ηm＝Pgen／ηgen      …（５）
（ただし、Pbrk：ブレーキ踏力から算出される制動力、Pm：前記第１回転機の出力、Pgen：前記第２回転機の出力、Peng：前記エンジンの空回り力、ηm：前記第１回転機の効率、ηgen：前記第２回転機の効率）
【０００９】
上記課題を解決する第４の発明に係る回生ブレーキ力制御装置は、
上記第３の発明に係る回生ブレーキ力制御装置において、
前記駆動バッテリが満充電の場合のブレーキ時に、さらに、前記駆動バッテリを出力制御し、前記第１回転機の出力及び前記第２回転機の出力を、前記式（４）及び下記式（５´）を満たすように制御する
ことを特徴とする。
Pm×ηm＋Pbat＝Pgen／ηgen      …（５´）
（ただし、Pbat：前記駆動バッテリの出力）
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る回生ブレーキ力制御装置によれば、駆動バッテリが満充電の場合にも、ドライバの要求する減速力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る回生ブレーキ力制御装置を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る回生ブレーキ力制御装置を実施例にて図面を用いて説明する。
【００１３】
［実施例１］
本実施例に係る回生ブレーキ力制御装置の装置構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施例に係る回生ブレーキ力制御装置を説明するブロック図である。
【００１４】
図１に示す電動車両は、エンジン１１、フロントモータ（第１又は２回転機）１２、ジェネレータ（第２又は１回転機）１３、フロントモータ用インバータ（ＦＭＣＵ）１４、ジェネレータ用インバータ（ＧＣＵ）１５、駆動バッテリ１６、リヤモータ（第３回転機）１７、及び、リヤモータ用インバータ（ＲＭＣＵ）１８を備えている。なお、ここでは四輪駆動のハイブリッドカーを想定した装置構成としている。
【００１５】
エンジン１１、フロントモータ１２、及び、ジェネレータ１３は、フロント機械２０を介して前車輪軸１９に連結している。フロント機械２０は、エンジン１１及びジェネレータ１３側と、フロントモータ１２及び前車輪軸１９側との間に、クラッチ２１が設けられている。
【００１６】
また、フロントモータ１２は、フロントモータ用インバータ１４を介して駆動バッテリ１６に対し電気的に接続している。さらに、ジェネレータ１３は、ジェネレータ用インバータ１５を介して駆動バッテリ１９に対し（フロントモータ１２と並列に）電気的に接続している。
【００１７】
リヤモータ１７は、リヤ機械２３を介して後車輪軸２２と連結している。また、リヤモータ１７は、リヤモータ用インバータ１８を介して駆動用バッテリ１６に対し（フロントモータ１２及びジェネレータ１３と並列に）電気的に接続している。
【００１８】
以下では、駆動バッテリ１６が満充電でない場合と満充電の場合における、本実施例に係る回生ブレーキ力制御装置の動作について、それぞれ説明する。
【００１９】
≪駆動バッテリ１６が満充電でない場合≫
ブレーキ時、フロント側においては、クラッチ２１が切り離され、フロントモータ１２が発電機として発電し、その電力はフロントモータ用インバータ１４を介して（三相交流から直流に変換され）駆動バッテリ１６に充電される。これにより所望のフロント制動力Pfrが発生する。
【００２０】
また、リヤ側においては、リヤモータ１７が発電機として発電し（リヤモータ出力）、その電力はリヤモータ用インバータ１８を介して（三相交流から直流に変換され）駆動バッテリ１６に充電される。このとき、リヤモータ出力＝リヤ制動力Prmとなる。これにより所望のリヤ制動力Prmが発生する。
【００２１】
なお、上記フロント制動力Pfr及び上記リヤ制動力Prmは、ブレーキ踏力から算出される全制動力Pbrk（車両として必要な制動力）を分配した値となる。
【００２２】
駆動バッテリ１６が満充電でない場合には、上記動作によりドライバの要求する減速力を得ることができる。
【００２３】
≪駆動バッテリ１６が満充電の場合≫
ブレーキ時、フロント側においては、クラッチ２１を繋ぎ、エンジン１１をクランキング状態とするとともに、フロントモータ１２を発電機として出力制御し、ジェネレータ１３をモータとして出力制御する。これにより、フロントモータ１２による出力（フロントモータ出力）Pfm、及び、クランキング状態のエンジン１１による空回し力（エンジン出力）Pengが発生するとともに、ジェネレータ１３による出力（ジェネレータ出力）Pgen、そしてフロント制動力Pfrが発生する。
【００２４】
換言すると、フロントモータ１２が発電した電力すなわちフロントモータ出力Pfmは、フロントモータ用インバータ１４及びジェネレータ用インバータ１５を介して（三相交流から直流、さらに直流から三相交流に変換され）、ジェネレータ１３に送り込まれる。それとともに、クランキング状態のエンジン１１による空回し力すなわちエンジン出力Pengを発生させる。ジェネレータ１３が回転することで、フロント機械２０に動力としてのエネルギーが還元されるものの、該エネルギーはエンジン１１及びフロントモータ１２による消費エネルギー（フロントモータ出力Pfm＋エンジン出力Peng）の全てを補っておらず、その差分がフロント制動力Pfrとなる。
【００２５】
一方、リヤ側においては、リヤモータ１７を発電機として出力制御し、リヤモータ１７が発電した電力すなわちリヤモータ出力（リヤ制動力）Prmは、リヤモータ用インバータ１４及びジェネレータ用インバータ１５を介して（三相交流から直流、さらに直流から三相交流に変換され）、ジェネレータ１３に送り込まれる。
【００２６】
ここで、フロントモータ１２及びジェネレータ１３に対する出力制御について説明する。
【００２７】
まず、ブレーキ踏力から全制動力Pbrkを算出する。さらに、四輪駆動の場合は、全制動力Pbrkをフロント制動力Pfrとリヤ制動力Prmとに分配する（分配率は任意）。そして、このフロント制動力Pfr及びリヤ制動力Prmに基づき、フロントモータ出力Pfm及びジェネレータ出力Pgenを算出する。
【００２８】
フロントモータ出力Pfm及びジェネレータ出力Pgenの算出については、まず、フロント機械２０の入出力の和が±０となるようにする。すなわち、フロント制動力Pfrとジェネレータ出力Pgenとの和が、フロントモータ出力Pfmとエンジン出力Pengとの和と等しくなるようにする。
【００２９】
さらに、電機出力の和が±０となるようにする。すなわち、リヤ制動力（＝リヤモータ出力）Prmにリヤモータ１７のモータ効率ηrmを乗じた値と、フロントモータ出力Pfmにフロントモータ１２のモータ効率ηfmを乗じた値との和が、ジェネレータ出力Pgenからジェネレータ１３のジェネレータ効率ηgenを除した値と等しくなるように、フロントモータ出力Pfm及びジェネレータ出力Pgenの値を求める。
【００３０】
上述したフロントモータ出力Pfm及びジェネレータ出力Pgenの算出手順の具体例を下記表１，２に示す。なお、以下では一先ず四輪駆動を想定しているため、
Pbrk＝Pfr＋Prm      …（１）
である。
【表１】
2017065584.tif 000003
【表２】
2017065584.tif 000004
【００３１】
上記表１の各数値は、一例として設定したものである。ここでは、全制動力Pbrkを１０ｋＷとし、フロント制動力Pfr及びリヤ制動力Prmをそれぞれ全制動力Pbrkの１／２の５ｋＷとしている（既に説明したように分配率は任意であり、ここでの１／２はその一例である）。また、エンジン出力Pengは２ｋＷとしている。なおこのエンジン出力Pengは、固定値としても、あるいは予め設定したマップに基づき変動するものとしてもよい。さらに、フロントモータ効率ηfmは９２％とし、リヤモータ効率ηrmは８５％とし、ジェネレータ効率ηgenは９０％としている。これらの値もエンジン出力Pengと同様に、固定値としても、あるいは予め設定したマップに基づき変動するものとしてもよい。
【００３２】
そして、フロント機械入出力の和が±０、かつ電機出力の和が±０となる、フロントモータ出力Pfm及びジェネレータ出力Pgenを求める。すなわち、上記式（１）に加えて（上記表２に示すように）、
Pfr＋Pgen＝Pfm＋Peng      …（２）
Prm×ηrm＋Pfm×ηfm＝Pgen／ηgen      …（３）
を同時に満たすPfm及びPgenを求める。
【００３３】
上記表１，２の数値例の場合は、フロントモータ出力Pfm＝３９．７ｋＷ、ジェネレータ出力Pgen＝３６．７ｋＷとなる。このようにして、本実施例では上記（１）〜（３）を満たす値となるように、フロントモータ１２及びジェネレータ１３を出力制御する。
【００３４】
これにより、本実施例に係る回生ブレーキ力制御装置は、駆動バッテリが満充電の場合にも、ドライバの要求する減速力を得ることができる。
【００３５】
また、ブレーキ時に満充電の駆動バッテリ１６の電力を消費するものとしてもよい。すなわち、駆動バッテリ１６を出力制御することで、駆動バッテリ１６の出力（消費電力）をPbatとすると、上記式（１）及び（２）に加え（式（３）に代えて）、
Prm×ηrm＋Pfm×ηfm＋Pbat＝Pgen／ηgen      …（３´）
を満たすPfm及びPgenを求めることなる。
なお、駆動バッテリ１６の出力については、固定値としても、あるいは予め設定したマップに基づき変動するものとしてもよい。
【００３６】
このようにして、本実施例に係る回生ブレーキ制御装置では、過充電を防ぎ、安全性を向上させることができる。
【００３７】
［実施例２］
本実施例に係る回生ブレーキ力制御装置は、四輪駆動を想定して説明した実施例１と異なり、二輪駆動を想定したものである。以下では、図１を用いて、実施例１と重複する部分は極力説明を省略し、異なる部分を中心に説明する（符号については、実施例１と同様のものはそのまま引用し、異なるものには説明を付す）。
【００３８】
以下では、エンジン１１、フロントモータ１２、ジェネレータ１３、フロントモータ用インバータ（ＦＭＣＵ）１４、ジェネレータ用インバータ（ＧＣＵ）１５、及び、駆動バッテリ１６を備えた前輪駆動のハイブリッドカーを想定して説明するが、後輪駆動については、フロント側の装置構成をリヤ側にもってくれば、以下の説明と同様の動作が成立する。
【００３９】
≪駆動バッテリ１６が満充電でない場合≫
ブレーキ時には、クラッチ２１が切り離され、フロントモータ１２が発電機として発電し、その電力はフロントモータ用インバータ１４を介して（三相交流から直流に変換され）駆動バッテリ１６に充電される。これにより所望の（ブレーキ踏力から算出される）制動力Pbrkが発生する（言うまでもなく、二輪駆動では制動力Pbrkがフロント側とリヤ側に分配されることはない）。
【００４０】
よって、本実施例に係る回生ブレーキ力制御装置は、駆動バッテリが満充電でない場合に、ドライバの要求する減速力を得ることができる。
【００４１】
≪駆動バッテリ１６が満充電の場合≫
実施例１における式（１）〜（３）は、四輪駆動を想定しているが、これを二輪駆動に適用する場合、式（１）〜（３）に代えて、式（１）〜（３）に対応する下記式（４），（５）を同時に満たすPm及びPgenを求める。なお、二輪駆動では制動力Pbrkがフロント側とリヤ側に分配されることはないため、実施例１における式（１）は除外される。また、Pmとは、フロントモータ１２の出力（実施例１のPfmに対応）であり、ηmは、フロントモータ１２のモータ効率（実施例１のηfmに対応）である。
Pbrk＋Pgen＝Pm＋Peng      …（４）
Pm×ηm＝Pgen／ηgen      …（５）
【００４２】
これにより、本実施例に係る回生ブレーキ力制御装置は、駆動バッテリが満充電の場合にも、ドライバの要求する減速力を得ることができる。
【００４３】
また、本実施例においても、ブレーキ時に満充電の駆動バッテリ１６の電力を消費するものとしてもよい。すなわち、駆動バッテリ１６を出力制御することで、上記式（４）に加えて、
Pfm×ηfm＋Pbat＝Pgen／ηgen      …（５´）
を満たすPm及びPgenを求めることなる。
なお、駆動バッテリ１６の出力については、固定値としても、あるいは予め設定したマップに基づき変動するものとしてもよい。
【００４４】
このようにして、本実施例に係る回生ブレーキ制御装置では、過充電を防ぎ、安全性を向上させることができる。
【００４５】
上記実施例１，２では、ブレーキ時に、ジェネレータ１３をモータとして使用し、フロントモータ１２及びリヤモータ１７を発電機として使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ジェネレータ１３の働き及びフロントモータ１２の働きを通常どおりとしても適用できる（ただし、この場合リヤモータ１７はブレーキ時には発電機とする）。
【００４６】
さらに、上記実施例１，２では、エンジン１１をクランキング状態とし、これによりエネルギーを消費するようにしているが、本発明はハイブリッドカーに限定されるものではなく、電気自動車にも適用可能である。この場合は、式（２），（４）におけるエンジン出力Pengを０として、Pfm（又はPm）及びPgenを求めればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、電動車両における回生ブレーキ力制御装置として好適である。
【符号の説明】
【００４８】
１１  エンジン
１２  フロントモータ
１３  ジェネレータ
１４  フロントモータ用インバータ
１５  ジェネレータ用インバータ
１６  駆動バッテリ
１７  リヤモータ
１８  リヤモータ用インバータ
１９  前車輪軸
２０  フロント機械
２１  クラッチ
２２  後車輪軸
２３  リヤ機械
【図１】
2017065584.tif 000005