(57)【要約】【課題】電気自動車においてバッテリの上限一杯まで回生電流を回収する。【解決手段】回生操作ペダル１７の操作量から回生量を算出する回生量算出回路１８と、回生量から目標回生出力を算出する目標出力算出回路１６と、その出力に応じて回生出力デューティを決定する回生出力デューティ決定回路２３と、回生電圧判定回路２７・回生出力停止指示回路２８・メモリ２９・回生上限電流値変更回路３０・目標値変更回路３１とを設ける。回生電圧判定回路により、バッテリ電圧が所定の回生制限電圧よりも小さい場合と、回生制限電圧より大きく所定の回生制限電圧より小さい場合と、回生制限電圧より大きい場合とに分けて、電圧が大きくなる程回生電流の上限を制限し、かつ所定値（回生停止電圧）以上では回生電流を０とすることから、バッテリの満充電状態を含むあらゆる場面に対応でき、バッテリの上限まで回生電流を回収することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、前記バッテリから供給される電流により前記車両を走行させる駆動力を発生すると共に回生により制動力を発生するモータと、前記回生時の回生電流目標値を設定するための回生電流設定手段と、前記回生時に前記バッテリを充電し得る回生電流を前記回生電流目標値に合わせて制御する回生制御手段と、前記回生電流を検出する電流センサと、前記バッテリの電圧を検出する電圧センサとを有し、
前記回生制御手段による前記回生電流の上限を、前記電圧が所定の回生制限電圧よりも小さい場合には所定の一定値とし、前記電圧が前記回生制限電圧よりも大きくかつ所定の回生停止電圧よりも小さい場合には前記電圧の増大に応じて漸減しかつ前記回生停止電圧で０になる可変値とし、前記電圧が前記回生停止電圧よりも大きい場合には０とすることを特徴とする電気自動車の回生制御装置。
【請求項２】
前記回生制御手段による回生制御が電流制御またはＰＷＭ制御のいずれかであり、
前記電流制御または前記ＰＷＭ制御のいずれか一方を選択するためのモード設定手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車の回生制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車の回生制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動モータを駆動源とする電気自動車において、ペダルなどの変位型操作部材の操作で回生制動を行う場合に、その変位量に応じて目標回生値を決定することができる。一方、バッテリが満充電近くになった状態で目標回生値どおりに回生を行うと、過充電によりバッテリが破損する虞がある。その防止のために、例えば充電制御装置により充電する時に満充電より小さな値（９０％）で充電し、充電後の回生電力をバッテリに充電することができるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１７２０６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献の技術によれば、過充電を防止することができるが、満充電状態からの走行とはならないため、１回の充電走行距離が短くなってしまうという問題がある。また、走行後の繰り返しの回生制御によりバッテリが満充電された場合には上記問題が生じてしまう。
【０００５】
一方、過充電に対する保護回路を設けることが考えられるが、そのような保護回路を設けたものにあっては、満充電に少し足りない充電状態の場合には少量の電流であれば充電できるが、その状態で大きな回生制動を行う場合にその目標値どおりに電流を流そうとしてしまい、エネルギを回収できないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決して、バッテリの上限一杯まで回生電流を回収することができることを実現するために本発明に於いては、バッテリと、前記バッテリから供給される電流により前記車両を走行させる駆動力を発生すると共に回生により制動力を発生するモータと、前記回生時の回生電流目標値を設定するための回生電流設定手段と、前記回生時に前記バッテリを充電し得る回生電流を前記回生電流目標値に合わせて制御する回生制御手段と、前記回生電流を検出する電流センサと、前記バッテリの電圧を検出する電圧センサとを有し、前記回生制御手段による前記回生電流の上限を、前記電圧が所定の回生制限電圧よりも小さい場合には所定の一定値とし、前記電圧が前記回生制限電圧よりも大きくかつ所定の回生停止電圧よりも小さい場合には前記電圧の増大に応じて漸減しかつ前記回生停止電圧で０になる可変値とし、前記電圧が前記回生停止電圧よりも大きい場合には０とするものとした。
【０００７】
特に、前記回生制御手段による回生制御が電流制御またはＰＷＭ制御のいずれかであり、前記電流制御または前記ＰＷＭ制御のいずれか一方を選択するためのモード設定手段が設けられていると良い。
【発明の効果】
【０００８】
このように本発明によれば、バッテリ電圧が所定の回生制限電圧よりも小さい場合と、回生制限電圧より大きく所定の回生制限電圧より小さい場合と、回生制限電圧より大きい場合とに分けて、電圧が大きくなる程回生電流の上限を制限し、かつ所定値（回生停止電圧）以上では回生電流を０とすることから、バッテリの満充電状態を含むあらゆる場面に対応でき、バッテリの上限まで回生電流を回収することができる。その場合分けを自動的に処理することができ、それにより、ユーザが現状のバッテリ状態を意識することなく充電することができ、効率的にエネルギマネジメントを行うことができる。
【０００９】
特に、回生の制御モードとして電流制御とＰＷＭ制御とを選択可能にすることにより、走行状況に応じた回生制御が可能になり、より効率的な充電制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に基づくモータのモータ制御装置のブロック回路図である。また、電気自動車の駆動源に用いられるモータＭのモータ制御装置であり、図示例ではアウタロータ型のモータを用い、そのアウタロータに車輪を取り付けたものである。なお、図示例では３相のブラシレスモータＭについて示しているが、一例であり、制御対象となるモータを限定するものではない。
【００１１】
図示例では、車載バッテリＢＴを電源とし、モータＭを制御する制御手段としての制御装置１が示されている。図に示されるように、バッテリＢＴに、ＦＥＴを用いたブリッジ回路が構成された駆動電流供給回路としてのインバータ２を介してモータＭの各相（Ｕ・Ｖ・Ｗ相）コイル３が接続されている。なお、特に断らない限り以下に示す各回路などは制御装置１内に設けられている。
【００１２】
バッテリＢＴとインバータ２とを接続する電源線には電流検出センサ４と電圧検出センサ５とがそれぞれ設けられており、それらにより検出された電流および電圧検出信号が対応する電流検出回路６および電圧検出回路７にそれぞれ入力するようになっている。モータＭにはステータ８に対するロータ９の回転角度を検出する回転角度センサ１１が設けられており、その回転角度信号が回転角度検出回路１２に入力し、回転角度検出回路１２ではロータ９の回転位置及び回転数（回転速度）を算出する。
【００１３】
制御装置１の外部には車両の所定の位置にアクセル１３が設けられている。アクセル１３には、アクセル操作量を検出するための例えばポテンショメータであって良いアクセル操作センサ１３ａが設けられている。アクセル操作センサ１３ａはローパスフィルタ１４ａを介してアクセル量算出回路１５に接続されている。アクセル量算出回路１５は、アクセル操作センサ１３ａからのセンサ出力の変化量を算出し、算出値を目標出力値算出回路１６に出力する。
【００１４】
また、制御装置１の外部には車両の所定の位置に回生操作ペダル１７が設けられている。回生操作ペダル１７には、回生操作量を検出するための例えばポテンショメータであって良い回生操作センサ１７ａが設けられている。回生操作センサ１７ａはローパスフィルタ１４ｂを介して回生量算出回路１８に接続されている。回生量算出回路１８は、回生操作センサ１７ａからのセンサ出力の変化量を算出し、算出値を最大回生力設定回路１９に出力する。
【００１５】
最大回生力設定回路１９は、外部に設けられたダイヤル２０による設定値に応じて回生力の最大値を決めるものであり、最大値に至るまでは回生量算出回路１８の出力（算出値）をそのまま目標出力値算出回路１６に出力する。
【００１６】
ダイヤル２０による設定値は運転手が状況に応じて調整することができ、例えば回生操作ペダル１７を最大に操作した時の回生力（エンジンブレーキに相当）の最大値を設計による所定の範囲で任意に設定することができる。また、上記目標出力値算出回路１６には、外部に設けられた例えばダイヤルにより構成されたポイント設定器２１からの各設定値が入力するようになっている。各設定値としては、最小ダイヤル設定値・最大ダイヤル設定値・最大回生値であって良い。これにより、回生操作ペダル１７の操作範囲における最小値および最大値の設定と回生の最大値とを設定することができる。
【００１７】
なお、アクセル１３と回生操作ペダル１７とは連動し、いずれか一方のみの操作を許容するようになっていると良い。制御で行う場合には、目標出力値算出回路１６で、いずれか一方からの入力がある状態で他方からの入力があった場合には、他方の入力を無視するようにしても良い。
【００１８】
目標出力値算出回路１６では、ポイント設定器２１からの上記各設定値に基づいて各ポイントを設定し、回生操作センサ１７ａ（最大回生力設定回路１９）の出力に応じて回生力の目標出力値を算出する。また、駆動力の目標出力値にあっては、アクセル操作センサ１３ａ（アクセル量算出回路１５）の出力に応じて駆動力の目標出力値を算出する。しそて、駆動出力信号にあっては駆動出力デューティ決定回路２２に出力し、回生出力信号にあっては回生出力デューティ決定回路２３に出力する。また、駆動出力デューティ決定回路２２および回生出力デューティ決定回路２３には上記電流検出回路６および電圧検出回路７からの各検出信号値がそれぞれ対で入力している。
【００１９】
駆動出力デューティ決定回路２２にあっては、目標出力算出回路１６からの駆動出力と電流・電圧の各検出信号値とに基づいて駆動出力制御におけるデューティ比を決定し、そのデューティ比決定信号を進角制御回路２４に出力すると共にＰＷＭ信号生成回路２５に出力する。回生出力デューティ決定回路２３にあっては、目標出力算出回路１６からの回生出力と電流・電圧の各検出信号値とに基づいて回生出力制御におけるデューティ比を決定し、そのデューティ比決定信号をＰＷＭ信号生成回路２５に出力する。
【００２０】
進角制御回路２４は、ブラシレスモータに対する公知の進角制御における進角を決定し、その進角信号をインバータ制御回路２６に出力する。また、ＰＷＭ信号生成回路２５にあっても、ブラシレスモータに対する公知のＰＷＭ制御におけるパルス幅変調されかつデューティ比に応じた制御信号としてのＰＷＭ信号を決定し、そのＰＷＭ信号をインバータ制御回路２６に出力する。なお、インバータ制御回路２６には回転角度検出回路１２からの回転位置及び回転速度信号が入力し、その信号に合わせて上記ＰＷＭ信号および進角信号によりインバータ２を制御する。なお、回生制御にあっては、図示例の３相ブラシレスモータであってインバータ２がＦＥＴを用いたＨブリッジに基づく回路で構成されている場合にはＦＥＴをチョッピング制御する。チョッピング・デューティが０で回生力最大となり、チョッピング・デューティ０では、全てのＦＥＴがオフし、ＦＥＴの寄生ダイオードを介して回生電流が全波整流される。
【００２１】
さらに、電圧検出回路７からの電圧検出信号が回生停止電圧判定回路２７に入力する。回生停止電圧判定回路２７は、電圧検出値が０から所定の回生制限電圧に至るまではその電圧値をメモリ２９に出力し、回生制限電圧から所定の回生停止電圧に至るまではその電圧値を回生上限電流値変更回路３０に出力し、回生停止電圧以上になった場合にその判定信号を回生出力停止指示回路２８に出力する。回生出力停止指示回路２８は、回生出力を停止する回生停止指示信号を回生出力デューティ決定回路２３に出力する。
【００２２】
また、回生上限電流値変更回路３０には電圧検出信号が入力する。回生上限電流値変更回路３０は、回生制限電圧から回生停止電圧に至る範囲での電圧検出値の増大に応じて漸減する回生時の上限電流値信号を目標値変更回路３１に出力する。
【００２３】
目標値変更回路３１には、電流検出値と目標出力値算出回路１６からの回生出力とメモリ２９からの電圧検出値とが入力する。目標値変更回路３１は、電圧検出値および回生出力に基づいた目標出力信号を回生出力デューティ決定回路２３に出力する。なお、電流検出値が所定の回生上限電流値以上になったら、その回生上限電流値を限度とする目標出力信号を出力する。
【００２４】
また、例えばユーザが設定変更ツールで設定することができるようにした目標追従モード設定回路３２が設けられている。この設定変更ツールでの設定内容にあっては、電流制御とＰＷＭ（デューティ）制御との選択であって良い。
【００２５】
なお、各回路はＩＣを用いて構成されるものと、ＣＰＵのプログラム制御により構成されるものとを含むものであって良い。また、図示された回路名称及び信号線により理解される部分についてはその詳しい説明を省略する。
【００２６】
次に、本発明に基づく回生制御要領について図２および図３を参照して以下に示す。ステップＳＴ１では目標追従モードが電流制御モードとＰＷＭ制御モードとのどちらが選択されているかを判別する。電流制御モードが選択されている場合にはステップＳＴ２に進み、ＰＷＭ制御が選択されている場合には後記するフローに進む。
【００２７】
ステップＳＴ２では目標出力値算出回路１６により目標電流値Ｉｏを算出する。次のステップＳＴ３では回生電圧判定回路２７により現在電圧（電圧検出値）Ｖが回生停止電圧Ｖ２より小さいか否かを判別し、小さい場合にはステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ４では現在電圧Ｖが回生制限電圧Ｖ１より大きいか否かを判別し、大きい場合にはステップＳＴ５に進む。
【００２８】
ステップＳＴ５では、図３に示される回生制限電圧Ｖ１〜回生停止電圧Ｖ２の領域における制限電流値Ｉｖを次式により算出する。
Ｉｖ＝｛（Ｖ−Ｖ１）／（Ｖ２−Ｖ１）｝×Ｉ１
ここで、Ｉ１は回生上限電流であり、電圧検出値が回生制限電圧Ｖ１以下の場合の回生電流の上限値として設定した値であり、図３に示されるように一定値であって良い。
【００２９】
次のステップＳＴ６では、目標電流値Ｉｏが上記式で求めた制限電流値Ｉｖより大きいか否かを判別し、大きい場合にはステップＳＴ７に進む。ステップＳＴ７に進んだ場合には、そこで目標電流値Ｉｏを制限電流値Ｉｖに設定して、ステップＳＴ８に進む。また、ステップＳＴ６で目標電流値Ｉｏが制限電流値Ｉｖ以下であると判定された場合にもステップＳＴ８に進む。
【００３０】
ステップＳＴ８では、回生出力決定処理を行い本フローを終了する。この回生処理決定にあっては、目標電流値Ｉｏに基づいた回生出力デューティ決定回路２３からの出力信号値の決定となり、その出力信号に応じた回生制御を行う。ステップＳＴ８で用いられる目標電流値Ｉｏは、ステップＳＴ７を経た場合には制限電流値Ｉｖであり、ステップＳＴ７をパスした場合にはステップＳＴ２で算出した目標電流値Ｉｏとなる。この場合の回生制御は図３の範囲Ａ１の中で行われることになる。
【００３１】
また、上記ステップＳＴ３で現在電圧（電圧検出値）Ｖが回生停止電圧Ｖ２以上であると判定された場合にはステップＳＴ９に進み、そこで目標電流値Ｉｏに０Ａを設定し、ステップＳＴ８に進む。この場合には、図３の回生停止電圧Ｖ２以上の領域となり、回生電流が０Ａとなり、実質的な回生制御は行われない。
【００３２】
上記ステップＳＴ４で現在電圧Ｖが回生制限電圧Ｖ１以下であると判定された場合にはステップＳＴ１０に進む。ステップＳＴ１０では目標電流値Ｉｏが回生上限電流値Ｉ１より大きいか否かを判別し、大きい場合にはステップＳＴ１１に進む。ステップＳＴ１１では目標電流値Ｉｏを回生上限電流値Ｉ１に設定してステップＳＴ８に進む。ステップＳＴ１０で目標電流値Ｉｏが回生上限電流値Ｉ１以下であると判定された場合にはステップＳＴ１１をパスしてステップＳＴ８に進む。この場合の回生制御は図３の範囲Ａ２の中で行われる。
【００３３】
このように、回生電流の上限値を、バッテリ電圧の大きさで分け、回生制限電圧Ｖ１よりも小さい場合にはバッテリＢＴへの充電電流の上限値（Ｉ１）まで回生電流を許容し、回生制限電圧Ｖ１以上の場合には、バッテリＢＴへ充電を行うと過充電となる限度に相当する回生停止電圧Ｖ２に至るまで電圧上昇に伴って０まで低減させている。これにより、バッテリＢＴの充電許容量の限界近くまで回生電流を回収することができる。そして、満充電に相当する回生停止電圧Ｖ２以上の場合にはバッテリＢＴの損傷を防止するために回生電流を０とすることから、満充電状態で走行し始めて回生する場合でもバッテリＢＴに対して過充電となってしまうことを防止し得るため、走行前に満充電より少なく充電するような予防をする必要はなく、１回の充電による最大走行距離を最大限まで上げることができる。また、上記したように自動的に制御することから、ユーザが意識してバッテリ過充電対策をする必要はなく、取り扱い性が良い。
【００３４】
次に、上記ステップＳＴ１で目標追従モードにＰＷＭ制御が選択された場合について図４を参照して示す。図４のステップＳＴ２１〜ＳＴ２４の流れは、上記ステップＳＴ２〜ＳＴ５と同じである。ステップＳＴ２４の次のステップＳＴ２５では、電流検出値（現在バッテリ電流値）Ｉｂが制限電流値Ｉｖよりも大きいか否かを判別し、大きい場合にはステップＳＴ２６に進む。ステップＳＴ２６では目標追従モードを電流制御モードにしてステップＳＴ２７に進み、そしてステップＳＴ２８に進む。ステップＳＴ２７・ＳＴ２８は上記ステップＳＴ７・８と同じである。すなわち、ステップＳＴ２５で現在バッテリ電流値Ｉｂが制限電流値Ｉｖよりも大きい場合には目標電流値Ｉｏを制限電流値Ｉｖに設定する上記と同じ回生制御を行う。なお、ステップＳＴ２５で現在バッテリ電流値Ｉｂが制限電流値Ｉｖ以下であると判定された場合にはステップＳＴ２８に進む。この場合には、現在バッテリ電流値Ｉｂに基づいて回生出力を決定する処理を行う。
【００３５】
また、上記ステップＳＴ２２で現在電圧（電圧検出値）Ｖが回生停止電圧Ｖ２以上であると判定された場合にはステップＳＴ２９に進み、そこでは目標デューティ値Ｄｏに０％を設定し、ステップＳＴ２８に進む。この場合には、上記図３の回生停止電圧Ｖ２以上の領域と同様に、回生電流が０Ａとなり、実質的な回生制御は行われない。
【００３６】
また、上記ステップＳＴ２３で現在電圧Ｖが回生制限電圧Ｖ１以下であると判定された場合にはステップＳＴ３０に進む。ステップＳＴ３０では現在バッテリ電流値Ｉｂが回生上限電流値Ｉ１より大きいか否かを判別し、大きい場合にはステップＳＴ３１に進む。ステップＳＴ３１では目標追従モードを電流制御モードにしてステップＳＴ３２に進み、ステップＳＴ３２では上記ステップＳＴ１１と同様に目標電流値Ｉｏを回生上限電流値Ｉ１に設定してステップＳＴ２８に進む。なお、ステップＳＴ３０で現在バッテリ電流値Ｉｂが回生上限電流値Ｉ１以下であると判定された場合にはステップＳＴ３１・ＳＴ３２をパスしてステップＳＴ８に進む。
【００３７】
上記ステップＳＴ２５またはステップＳＴ３０からステップＳＴ２８に直接進んだ場合には、ステップＳＴ２８における回生出力はＰＷＭ制御となり、目標電流値Ｉｏに基づいて目標デューティ値を算出し、出力する。
【００３８】
このＰＷＭ制御モードによる回生制御においても、上記電流制御と同じ作用効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に基づく電気自動車の回生制御装置のブロック回路図である。
【図２】本発明に基づくフローを示す図である。
【図３】制御要領を示す図である。
【図４】ＰＷＭ制御の例を示す図２に対応する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  制御装置
２  インバータ
１６  目標出力値算出回路
１７  回生操作ペダル、１７ａ  回生操作センサ
１８  回生量算出回路
１９  最大回生力設定回路
２３  回生出力デューティ決定回路
２７  回生電圧判定回路
２８  回生出力停止指示回路
２９  メモリ
３０  回生上限電流値変更回路
３１  目標値変更回路
３２  目標追従モード設定回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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