(57)【要約】【課題】バッテリの過充電を防止しつつ、安定した回生ブレーキの制動トルクを確保した車両用回生制御装置を提供する。【解決手段】車輪１６の回転エネルギーから発電を行う回生発電装置１０と、回生発電装置１０に併設された第一送受電ユニット１１と、第一送受電ユニット１１に対向するように設けられ、第一送受電ユニット１１との間で無線送電が可能な第二送受電ユニット１２と、両送受電ユニット１１、１２の間に設けられ、前記無線送電を可能とする開放状態、及び、前記無線送電を不能とする遮蔽状態とすることが可能なシールド部材１３と、車輪１６を駆動する駆動電力を供給するとともに、回生電力によって充電される、第二送受電ユニット１２側に接続されたバッテリ１４と、シールド部材１３に対して制御信号を発するシールド制御手段１５と、を備え、シールド制御手段１５が複数のシールド部材１３を個別に制御する車両用回生制御装置を構成する。【選択図】図１
2017112713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の回転エネルギーから発電を行う回生発電装置と、
前記回生発電装置に併設された第一送受電ユニットと、
前記第一送受電ユニットに対向するように設けられ、前記第一送受電ユニットとの間で無線送電が可能な第二送受電ユニットと、
前記第一送受電ユニットと前記第二送受電ユニットとの間に設けられ、前記無線送電を可能とする開放状態、及び、前記無線送電を不能とする遮蔽状態とすることが可能なシールド部材と、
前記車輪を駆動する駆動電力を供給するとともに、前記回生発電装置によって発生した回生電力によって充電される、前記第二送受電ユニット側に接続されたバッテリと、
前記バッテリの充電状態に対応して、前記シールド部材が前記開放状態又は前記遮蔽状態のいずれかの状態となるように、前記シールド部材に対して制御信号を発するシールド制御手段を備え、
前記回生発電装置と前記第一送受電ユニットを備えた前記車輪、前記第二送受電ユニット、及び、前記シールド部材を複数有し、前記シールド制御手段が、前記複数のシールド部材の前記開放状態又は前記遮蔽状態を個別に制御する車両用回生制御装置。
【請求項２】
前記シールド制御手段が、前記充電状態に対応して、前記各車輪に対応して設けられた前記各シールド部材のうち少なくとも一の前記シールド部材に対して開放状態を指示する制御信号を発する一方で、他の前記シールド部材に対して遮蔽状態を指示する制御信号を発する機能を備えた請求項１に記載の車両用回生制御装置。
【請求項３】
前記シールド制御手段は、前記充電状態に対応して、前記バッテリの充電余力が低いほど、前記シールド部材に対して遮蔽状態を指示する制御信号を発する前記車輪の数を増大させる請求項２に記載の車両用回生制御装置。
【請求項４】
前記回生発電装置が前記車輪に設けられたインホイールモータである請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用回生制御装置。
【請求項５】
前記シールド部材による前記無線送電の遮蔽率を、前記開放状態と前記遮蔽状態との間で可変とした請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用回生制御装置。
【請求項６】
前記シールド制御手段は、前記シールド部材の温度に対応して、前記シールド部材を前記開放状態又は前記遮蔽状態のいずれの状態とするか制御する請求項１から５のいずれか1項に記載の車両用回生制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪の回転エネルギーから発電を行う回生発電装置とバッテリとの間の電力のやり取りを無線で行う車両において、回生電力のバッテリへの充電を制御する車両用回生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、車両側と車輪側に、電力を無線送電するための電力送電アンテナを設け、回生ブレーキを作動させた際に生じた回生電力を無線送電でバッテリに送り、このバッテリを充電する車両駆動装置が開示されている（本文献の段落００３８、図３等参照）。このように、電力を無線送電することにより、送電用ケーブルを車両と可動部である車輪との間に設ける必要がなく、車輪の良好な操舵性を確保することができる（本文献の段落００４８参照）。
【０００３】
この車両駆動装置を備えた車両は、回生ブレーキと、油圧制御による機械式ブレーキとを組み合わせて必要な制動力を生成する協調ブレーキによって制動される。バッテリが満充電状態に近いときは、回生電力をバッテリにさらに充電することができない。そこで、回生ブレーキの制動トルクの割合を小さくする一方で、機械式ブレーキの制動トルクの割合を大きくして、全体として必要な制動トルクが得られるよう、協調ブレーキ制御を行なう（本文献の段落０１１０、０１１４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５７７５６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示すように、回生ブレーキと機械式ブレーキを協調させる協調ブレーキにおいては、回生ブレーキが弱まったときに、運転者が機械式ブレーキのペダル踏力を強くする必要があり、運転者の負担が増大するとともに違和感を与える虞がある。また、バッテリの満充電近傍において、回生ブレーキから機械式ブレーキへの制動トルクの割合変更が遅れた場合、バッテリが過充電状態となる問題が生じ得る。その一方で、回生ブレーキから機械式ブレーキへの制動トルクの割合変更が早過ぎた場合、バッテリが満充電状態となる前に回生電力による充電が終了してしまう問題も生じ得る。
【０００６】
そこで、この発明は、回生ブレーキで制動を行う車両において、安定した回生ブレーキの制動トルクを確保しつつ、バッテリを適切に満充電状態とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明においては、車輪の回転エネルギーから発電を行う回生発電装置と、前記回生発電装置に併設された第一送受電ユニットと、前記第一送受電ユニットに対向するように設けられ、前記第一送受電ユニットとの間で無線送電が可能な第二送受電ユニットと、前記第一送受電ユニットと前記第二送受電ユニットとの間に設けられ、前記無線送電を可能とする開放状態、及び、前記無線送電を不能とする遮蔽状態とすることが可能なシールド部材と、前記車輪を駆動する駆動電力を供給するとともに、前記回生発電装置によって発生した回生電力によって充電される、前記第二送受電ユニット側に接続されたバッテリと、前記バッテリの充電状態に対応して、前記シールド部材が前記開放状態又は前記遮蔽状態のいずれかの状態となるように、前記シールド部材に対して制御信号を発するシールド制御手段を備え、前記回生発電装置と前記第一送受電ユニットを備えた前記車輪、前記第二送受電ユニット、及び、前記シールド部材を複数有し、前記シールド制御手段が、前記複数のシールド部材の前記開放状態又は前記遮蔽状態を個別に制御する車両用回生制御装置を構成した。
【０００８】
前記構成においては、前記シールド制御手段が、前記充電状態に対応して、前記各車輪に対応して設けられた前記各シールド部材のうち少なくとも一の前記シールド部材に対して開放状態を指示する制御信号を発する一方で、他の前記シールド部材に対して遮蔽状態を指示する制御信号を発する機能を備えた構成とするのが好ましい。
【０００９】
この構成においては、前記シールド制御手段は、前記充電状態に対応して、前記バッテリの充電余力が低いほど、前記シールド部材に対して遮蔽状態を指示する制御信号を発する前記車輪の数を増大させる構成とするのが好ましい。
【００１０】
前記各構成においては、前記回生発電装置が前記車輪に設けられたインホイールモータである構成とするのが好ましい。
【００１１】
前記各構成においては、前記シールド部材による前記無線送電の遮蔽率を、前記開放状態と前記遮蔽状態との間で可変とした構成とするのが好ましい。
【００１２】
前記各構成においては、前記シールド制御手段は、前記シールド部材の温度に対応して、前記シールド部材を前記開放状態又は前記遮蔽状態のいずれの状態とするか制御する構成とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によると、バッテリの充電量に応じて、シールド部材を開放状態として、第一送受電ユニットと第二送受電ユニットとの間の無線送電を行い、回生ブレーキによる回生電力を効率的に回収したり、シールド部材を遮蔽状態として、第一送受電ユニットと第二送受電ユニットとの間の無線送電を遮蔽したりすることができる。このように、バッテリの充電状態に対応して、シールド部材を制御することにより、バッテリが過充電状態となったり、充電不足となったりするのを防止しつつ、安定した回生ブレーキの制動トルクを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明に係る車両用回生制御装置を搭載した車両において、全てのシールド部材を開放状態としたときの全体構成図
【図２】図１に示す車両において、全てのシールド部材を遮蔽状態としたときの全体構成図
【図３】図１に示す車両において、一部のシールド部材を開放状態としたときの全体構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明に係る車両用回生制御装置を搭載した車両１の全体構成図を図１に示す。この車両用回生制御装置は、回生発電装置１０としてのインホイールモータ（以下において、回生発電装置１０と同じ符号を付する。）、第一送受電ユニット１１、第二送受電ユニット１２、シールド部材１３、バッテリ１４、及び、シールド制御手段１５を主要な構成要素としている。本図は、全ての車輪にインホイールモータ１０等を備えた四輪自動車を例示したが、二輪車や三輪車のように、本図とは異なる車輪数の車両にも適用することができる。
【００１６】
インホイールモータ１０は、車輪１６内に設けられており、力行時には、車輪１６に駆動力を与える駆動源として機能する一方で、回生時には、電力の回生を行う回生発電装置１０として機能する。なお、図示は省略したが、インホイールモータ１０には、電力変換ユニットやインバータが併設されている。
【００１７】
第一送受電ユニット１１は、インホイールモータ１０に併設されている。第二送受電ユニット１２は、第一送受電ユニット１１に対し、所定間隔だけ離間しつつこの第一送受電ユニット１１に対向するように設けられている。このように、第一送受電ユニット１１及び第二送受電ユニット１２を配置することにより、両送受電ユニット１１、１２間で電磁波による無線送電を行うことができ、この無線送電によって、バッテリ１４からインホイールモータ１０への駆動電力の供給、及び、インホイールモータ１０によって生じた回生電力のバッテリ１４への充電を行うことができる（図１中の矢印ｆ参照）。
【００１８】
力行時には、バッテリ１４に蓄えられた電力がインホイールモータ１０側に送られるため（図１中の矢印ｅ１参照）、第二送受電ユニット１２が送電側、第一送受電ユニット１１が受電側となる。その一方で、回生時には、インホイールモータ１０側から回生電力がバッテリ１４に送られるため（図１中の矢印ｅ２参照）、第一送受電ユニット１１が送電側、第二送受電ユニット１２が受電側となる。両送受電ユニット１１、１２として、例えば、巻回したコイルを採用することができる。第二送受電ユニット１２には電力変換ユニット１７が併設されており、この電力変換ユニット１７で直流と交流間の変換を行う。
【００１９】
シールド部材１３は、第一送受電ユニット１１と第二送受電ユニット１２との間に設けられている。このシールド部材１３は、第二送受電ユニット１２の表面に沿ってスライドするように移動し、第一送受電ユニット１１から第二送受電ユニット１２を臨むことが可能な開放状態と、第一送受電ユニット１１に対し第二送受電ユニット１２を遮蔽する遮蔽状態のいずれかの状態とすることができる。このシールド部材１３の素材として、絶縁体又は電波吸収体（例えば、電磁シールド材として機能する金属）を採用することができる。
【００２０】
シールド制御手段１５は、バッテリ１４の充電状態に対応して、シールド部材１３が開放状態又は遮蔽状態のいずれかの状態となるように、シールド部材１３に対して制御信号を発する。バッテリ１４の充電量が少ないとき（十分に充電可能なとき）は、全てのシールド部材１３を開放状態として、第一送受電ユニット１１と第二送受電ユニット１２との間の無線送電を行い、回生ブレーキによる回生電力を効率的に回収する（図１参照）。
【００２１】
図１に示すように、シールド部材１３を開放状態とすることにより、第一送受電ユニット１１から第二送受電ユニット１２を臨むことができ、インホイールモータ１０で回生された回生電力を、第一送受電ユニット１１から第二送受電ユニット１２に電磁波として無線送電することができる。第二送受電ユニット１２に到達した電磁波によって交流電流が生じ、この交流電流は、電力変換ユニット１７によって直流電流に変換され、バッテリ１４が充電される。
【００２２】
バッテリ１４が満充電状態のときは、図２に示すように、シールド制御手段１５が、全てのシールド部材１３に対して遮蔽状態を指示する制御信号を発する。このように、シールド部材１３を遮蔽状態とすることにより第一送受電ユニット１１に対し第二送受電ユニット１２が遮蔽された状態となり、第一送受電ユニット１１から第二送受電ユニット１２に向けて発せられた電磁波は、第二送受電ユニット１２まで到達することができない（図２中の矢印Ｅ２参照）。このとき、電磁波として無線送電された回生電力は、シールド部材１３で熱として消費される。
【００２３】
このように、回生電力をシールド部材１３で消費することによって、バッテリ１４に充電余力がないときでも、回生ブレーキを機能させることができる。このため、回生電力によってバッテリ１４が過充電状態となるのを回避しつつ、回生ブレーキの制動トルクを確保することができ、バッテリ１４の充電状態に関係なく、安定的に車輪１６を制動することができる。
【００２４】
バッテリ１４に若干充電する余裕があるとき（例えば、充電率が９５％のとき）は、図３に示すように、シールド制御手段１５が、一部のシールド部材１３に対して開放状態を指示する制御信号を発する一方で、他のシールド部材１３に対して遮蔽状態を指示する制御信号を発する。本図においては、シールド制御手段１５によって、右前車輪１６に設けられたシールド部材１３に対してのみ開放状態を指示し、その他の車輪１６に設けられたシールド部材１３に対しては遮蔽状態を指示する制御信号が発せられた状態を示す。
【００２５】
このように、一部のシールド部材１３のみを開放状態とすることによって、右前車輪１６に設けた第一送受電ユニット１１と第二送受電ユニット１２との間でのみ電磁波による回生電力の送電が行なわれ（図３中の矢印Ｅ１参照）、回生ブレーキを作動させたときのバッテリ１４への充電速度を緩やかにすることができる。このため、バッテリ１４が過充電状態となるのを防止することができる。しかも、遮蔽状態とした残りのシールド部材１３においては、回生電力の送電が遮蔽されて（図３中の矢印Ｅ２参照）、この回生電力が熱として消費されるため、回生ブレーキの制動トルクを確保することができ、安定的に車輪１６を制動することができる。
【００２６】
本図においては、右前車輪１６に設けられたシールド部材１３のみ開放状態とした場合について示したが、これはあくまでも例示であって、例えば充電率がさらに低いとき（例えば９０％のとき）には、四輪のうち二輪又は三輪に設けられたシールド部材１３に対して開放状態を指示する制御を行なってもよい。
【００２７】
また、回生電力がシールド部材１３で熱として消費されることによるシールド部材１３の温度上昇度合いに応じて、開放状態を指示する車輪１６を制御してもよい。例えば、遮蔽状態としたシールド部材１３が所定温度を超えた場合に、当該シールド部材１３を開放状態とし、そのとき開放状態にある他のシールド部材１３を遮蔽状態へ移行させることが考えられる。
【００２８】
なお、図１から図３に示したシールド部材１３の配置や形状はあくまでも一例であって、上記の開放状態と遮蔽状態のいずれかの状態に切り替えることができるのであれば、他の配置や形状とすることも許容される。また、シールド部材１３の素材は、電力の送電媒体の種類に対応して適宜変更される。
【００２９】
また上記においては、シールド部材１３を完全に開放状態とした場合（遮蔽率０％。図１等参照）、及び、完全に遮蔽状態とした場合（遮蔽率１００％。図２等参照）について説明したが、シールド部材１３による遮蔽率を開放状態と遮蔽状態との間で可変とする構成とすることもできる。このように、遮蔽率を可変とすることによって、バッテリ１４が満充電に近い状態において、例えば遮蔽率を８０％として、バッテリ１４が過充電状態となるのを防止することもできる。
【００３０】
上記の実施形態はあくまでも一例であって、回生ブレーキで制動を行う車両１において、バッテリ１４の過充電を防止しつつ、安定した回生ブレーキの制動トルクを確保する、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成要素の構成や配置、素材等を適宜変更することができる。
【００３１】
例えば、上記の実施形態においては、インホイールモータ１０を備えた車両１を例示したが、一般的なブレーキに回生電力の回収機構を設けた場合でも、この発明の構成が適用可能である。また、回生電力の送電に電磁波を用いる構成について例示したが、他の送電手段で送電する場合も、この発明の構成が適用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  車両
１０  回生発電装置（インホイールモータ）
１１  第一送受電ユニット
１２  第二送受電ユニット
１３  シールド部材
１４  バッテリ
１５  シールド制御手段
１６  車輪
１７  電力変換ユニット
【図１】
2017112713.tif 000003
【図２】
2017112713.tif 000004
【図３】
2017112713.tif 000005