JP7632049B2 - 電動車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、フロントモータとリアモータとを独立して制御可能な、４輪駆動の電動車両の制御装置に関する。

特開２０１８－０１１４８８号公報は、フロントモータとリアモータとを独立して制御可能な、４輪駆動の電動車両の制御装置を開示している。

４輪駆動車（４ＷＤ）にあっては、一般的に、操縦安定性が高い、トルクが強い、等の性能が求められている。そのため、上記公報に開示されるような４輪駆動の電動車両で回生電力を得る際には、フロントモータとリアモータの回生制動力の協調量における分配率を、ドライバビリティを優先した所定の分配率としている。

ところで、４輪駆動車であっても、ユーザ（乗員）によって手動でＥＶ航続距離（バッテリに蓄えられた電力により電動車両が航続可能な距離）を向上させるエコモード（ＥＶ優先モードであってもよい）が選択されているときには、ユーザの求めに応じて電費、ＥＶ航続距離を向上させることが望ましい。

しかし、従来技術では、フロントモータとリアモータの回生制動力の協調量における分配率が、ドライバビリティを優先した所定の分配率とされており、フロントモータとリアモータの効率から決定されるものではないため、電費やＥＶ航続距離の向上には改善の余地がある。

特開２０１８－０１１４８８号公報

本発明の目的は、電費やＥＶ航続距離を向上できる、４輪駆動の電動車両の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 少なくともフロントモータまたはリアモータを独立して制御可能な４輪駆動の電動車両の制御装置であって、
通常モードと該通常モードに比べてＥＶ航続距離を増加させるエコモードのどちらが選択されているかを判定する走行モード判定部と、
ユーザのブレーキ要求の有無を判定するブレーキ要求判定部と、
前記エコモードが選択されており前記ブレーキ要求が有る場合には、前記フロントモータと前記リアモータの回生制動力の協調量における分配率を、可変とし、ユーザのブレーキ要求量に応じて算出する、分配率演算部と、
前記分配率演算部で求められる前記分配率に応じて、前記フロントモータと前記リアモータの回生制御を実行させる回生制御実行部と、
を有する電動車両の制御装置。
（２） 前記分配率演算部は、前記ブレーキ要求量に応じて、前記フロントモータと前記リアモータの回生効率に基づいて最大の回生電力量が得られるように前記分配率を算出する、（１）記載の電動車両の制御装置。
（３） 前記フロントモータの回生効率は前記リアモータの回生効率よりも大とされており、
前記分配率演算部は、前記通常モードが選択されている場合における前記分配率に比べて、前記フロントモータの割合を高めるようにされている、（１）または（２）記載の電動車両の制御装置。

上記（１）または（２）の電動車両の制御装置によれば、ユーザによってエコモードが選択されておりブレーキ要求が有る場合には、フロントモータとリアモータの回生制動力の協調量における分配率を、可変とし、ユーザのブレーキ要求量に応じて算出する、分配率演算部を有している。そのため、フロントモータとリアモータの回生制動力の協調量における分配率を、フロントモータとリアモータのそれぞれの回生効率に基づいて最大の（最適な）回生電力量が得られる分配率とすることができる。その結果、フロントモータとリアモータで得られる回生電力量の合計を増加させることができ、電費やＥＶ航続距離を向上できる。

上記（３）の電動車両の制御装置によれば、フロントモータの回生効率がリアモータの回生効率よりも大とされており、分配率演算部が、通常モードが選択されている場合に比べてフロントモータの割合を高めるようにされているため、分配率演算部がリアモータの割合を高めるようにされている場合に比べて、得られる回生電力量を増加させることができる。

本発明実施例の制御装置が搭載される車両の概略構成図である。 本発明実施例の制御装置のブロック図である。 本発明実施例の制御装置の制御フローチャートである。 本発明実施例の制御装置の、通常モード時における、フロントモータとリアモータの回生制動力の協調量における分配率を示すグラフである。

以下に、図面を参照して、本発明実施例の、４輪駆動の電動車両の制御装置１０について説明する。

〔制御装置が搭載される車両〕
図１は、本発明実施例の制御装置１０が搭載される車両２０の一例を示している。なお、図１では、制御装置１０が搭載される車両２０が、ＥＶ（Electric Vehicle）である場合を示しているが、車両２０は、後述するフロントモータ２５とリアモータ２８を有していれば、ＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）、ＨＶ（Hybrid Vehicle）、またはＦＣＶ（Fuel Cell Vehicle）であってもよい。

図１に示すように、車両２０は、４輪駆動の電動車両であって、バッテリ２１と、コンバータ２２と、フロントインバータ２３と、フロントトランスアクスル２４に収容されるフロントモータ２５と、リアインバータ２６と、リアトランスアクスル２７に収容されるリアモータ２８と、を有している。車両２０は、また、前輪２９と、後輪３０と、ブレーキセンサ３１と、エコモードスイッチ３２と、を有している。

バッテリ２１は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池である。バッテリ２１は、車両２０の外部から供給される電力や、フロントモータ２５とリアモータ２８が発電した電力で、充電可能である。

コンバータ２２は、バッテリ２１から供給される直流電力を昇圧し、昇圧後の直流電力をフロントインバータ２３とリアインバータ２６に供給する。コンバータ２２は、また、フロントインバータ２３とリアインバータ２６から供給される直流電力を降圧し、降圧後の直流電力をバッテリ２１に供給する。

フロントインバータ２３は、バッテリ２１から供給されてコンバータ２２で昇圧された直流電力を三相交流電力に変換し、変換した交流電力をフロントモータ２５に供給する。フロントインバータ２３は、また、フロントモータ２５から供給される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力をコンバータ２２に供給する。

リアインバータ２６は、バッテリ２１から供給されてコンバータ２２で昇圧された直流電力を三相交流電力に変換し、変換した交流電力をリアモータ２８に供給する。リアインバータ２６は、また、リアモータ２８から供給される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力をコンバータ２２に供給する。

フロントモータ２５は、三相同期電動機によって構成される。フロントモータ２５は、フロントインバータ２３と電気的に接続されている。フロントモータ２５は、フロントインバータ２３によって駆動され、車両の前輪（駆動輪）２９に動力を伝達する。フロントモータ２５は、ユーザ（乗員）がアクセル操作を解除したときや図示略のブレーキペダルを踏み込んだ時には、前輪２９の回転力によって駆動されて発電する。フロントモータ２５によって発電された回生電力は、フロントインバータ２３とコンバータ２２を介してバッテリ２１に充電可能とされている。

リアモータ２８は、三相同期電動機によって構成される。リアモータ２８は、リアインバータ２６に電気的に接続されている。リアモータ２８は、リアインバータ２６によって駆動され、車両の後輪（駆動輪）３０に動力を伝達する。リアモータ２８は、ユーザがアクセル操作を解除したときや図示略のブレーキペダルを踏み込んだ時には、後輪３０の回転力によって駆動されて発電する。リアモータ２８によって発電された回生電力は、リアインバータ２６とコンバータ２２を介してバッテリ２１に充電可能とされている。

フロントモータ２５とリアモータ２８とは、互いに異なるモータ効率特性を有している。詳しくは、フロントモータ２５は、リアモータ２８よりも高効率な（モータ損失が少ない）特性を有している。そのため、フロントモータ２５の回生効率（得られる回生電力量）は、リアモータ２８の回生効率（得られる回生電力量）よりも大となっている。

ブレーキセンサ３１は、ユーザによる図示略のブレーキペダルの踏み込み量を検出する。ブレーキセンサ３１からの信号（情報）は、制御装置１０に入力される。

エコモードスイッチ（ＥＶ優先モードスイッチであってもよい）３２は、ユーザによって手動でオンにされると、エコモード（ＥＶ航続距離を優先、増加させるモード）がオンに設定され、ユーザによって手動でオフにされると、エコモードがオフとなりエコモードではない通常モード（ドライバビリティを優先したモード）に設定されるスイッチである。エコモードスイッチ３２のオン、オフの信号（情報）は、制御装置１０に入力される。

図１に示すような４輪駆動車においては、操縦安定性が高い、トルクが強い、等の性能が求められる。そのため、エコモードが選択されていない通常モード時に回生電力を得る際には、図４に示すように、フロントモータ２５とリアモータ２８の回生制動力の協調量における分配率（以下、単に分配率ともいう）を、ドライバビリティを優先した所定（一定）の分配率（たとえばフロントモータ：リアモータ＝７：３）としている。しかし、４輪駆動車であっても、ユーザによって手動でエコモードが選択されているときには、ユーザの求めに応じて電費、ＥＶ航続距離を向上させることが望ましい。そこで、本発明実施例では、制御装置１０はつぎのようになっている。

〔制御装置〕
制御装置１０は、図２に示すように、走行モード判定部１１と、ブレーキ要求判定部１２と、分配率演算部１３と、回生制御実行部１４と、を有する。

走行モード判定部１１は、エコモードスイッチ３２からの情報に基づいて、ユーザによって通常モードとエコモードのどちらが選択されているかを判定する。具体的には、走行モード判定部１１は、エコモードスイッチ３２がオンされている場合にはエコモードであると判定し、エコモードスイッチ３２がオンされていない場合（エコモードスイッチ３２がオフの場合）にはエコモードではなく通常モードであると判定する。

ブレーキ要求判定部１２は、ブレーキセンサ３１からの情報に基づいてユーザのブレーキ要求があるか否かを判定する。なお、ブレーキ要求判定部１２は、図示略のブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ３１からの信号に基づいてブレーキ要求の有無を判定するため、ユーザがアクセル操作を解除したとき等のブレーキペダルが踏み込まれていない減速時には、ブレーキ要求がないと判定する。

分配率演算部１３は、エコモードが選択されている場合であってユーザのブレーキ要求がある場合に、フロントモータ２５とリアモータ２８の分配率を可変とする。そして、ブレーキ要求量を算出するとともに、フロントモータ２５とリアモータ２８の分配率をブレーキ要求量に応じて算出する。分配率演算部１３は、ブレーキ要求量に応じて、フロントモータ２５とリアモータ２８の回生効率に基づいて最大の回生電力量が得られるように（モータ損失の合計が最小となるように）分配率を算出する。分配率演算部１３では、前述したようにフロントモータ２５の回生効率がリアモータ２８の回生効率よりも大となっているため、通常モードが選択されている場合における所定の分配率（フロントモータ：リアモータ＝７：３）に比べて、フロントモータ：リアモータ＝８：２、９：１、１０：０等、フロントモータ２５の割合を高めるようにされている。

分配率演算部１３は、予め作成されて制御装置１０に記憶されている図示略のマップ（損失合計が最小となる分配率マップ）を用いて、分配率を算出する。該マップは、フロントモータ２５とリアモータ２８について作成されているそれぞれのモータ損失マップから作成されるマップであり、要求される任意のフロントモータ２５とリアモータ２８の回生制動力の協調量に対してフロントモータ２５とリアモータ２８のモータ損失の合計が最小となるように分配率が算出されて作成されるマップである。

回生制御実行部１４は、分配率演算部１３で求められる分配率に応じて、フロントインバータ２３とリアインバータ２６を制御してフロントモータ２５とリアモータ２８の回生制御を実行させる。

図３は、制御装置１０の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、所定時間間隔で行われる。
まず、ステップＳ１で、走行モード判定部１１で、ユーザによって手動でエコモードが選択されているか否かを判定する。ステップＳ１で、エコモードが選択されていないと判定した場合には、ステップＳ５に進み、フロントモータ２５とリアモータ２８の分配率がドライバビリティを優先した所定の分配率のままで、エンドステップに進む。一方、ステップＳ１でエコモードが選択されていると判定した場合には、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ブレーキ要求判定部１２で、ユーザのブレーキ要求が有るか否かを判定する。ステップＳ２で、ブレーキ要求が無いと判定した場合には、ステップＳ５に進み、フロントモータ２５とリアモータ２８の分配率がドライバビリティを優先した所定の分配率のままで、エンドステップに進む。一方、ステップＳ２でブレーキ要求が有ると判定した場合には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、分配率演算部１３で、フロントモータ２５とリアモータ２８の分配率を可変とする。そして、ユーザによるブレーキ要求量を算出するとともに、フロントモータ２５とリアモータ２８の回生制動力の協調量における分配率をブレーキ要求量に応じて算出する。次いで、ステップＳ４に進み、この算出された分配率に応じて、フロントインバータ２３とリアインバータ２６を制御してフロントモータ２５とリアモータ２８の回生制御を実行させる。そしてエンドステップに進む。

つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。
（Ａ）ユーザによってエコモードが選択されておりブレーキ要求が有る場合には、フロントモータ２５とリアモータ２８の回生制動力の協調量における分配率を、可変とし、ユーザのブレーキ要求量に応じて算出する、分配率演算部１３を有している。そのため、フロントモータ２５とリアモータ２８の回生制動力の協調量における分配率を、フロントモータ２５とリアモータ２８のそれぞれの回生効率に基づいて最大の（最適な）回生電力量が得られる分配率とすることができる。その結果、フロントモータ２５とリアモータ２８で得られる回生電力量の合計を増加させることができ、電費やＥＶ航続距離を向上できる。

（Ｂ）フロントモータ２５の回生効率がリアモータ２８の回生効率よりも大とされており、分配率演算部１３が、通常モードが選択されている場合に比べてフロントモータ２５の割合を高めるようにされているため、分配率演算部１３がリアモータ２８の割合を高めるようにされている場合に比べて、得られる回生電力量を増加させることができる。

（Ｃ）ブレーキ要求判定部１２が、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ３１からの信号に基づいてブレーキ要求の有無を判定しており、ユーザがアクセル操作を解除したとき等のブレーキペダルが踏み込まれていない減速時にはブレーキ要求がないと判定している。そのため、ブレーキペダルが踏み込まれる減速時（回生電力量が比較的大きい減速時）に特化して効率よく回生電力量を増加させることができるとともに、ブレーキペダルが踏み込まれていない減速時（回生電力量が比較的小さい減速時）には４輪駆動車のドライバビリティを優先させることができる。

１０ 制御装置
１１ 走行モード判定部
１２ ブレーキ要求判定部
１３ 分配率演算部
１４ 回生制御実行部
２０ 車両
２１ バッテリ
２２ コンバータ
２３ フロントインバータ
２６ リアインバータ
２５ フロントモータ
２８ リアモータ
３１ ブレーキセンサ
３２ エコモードスイッチ

Claims (3)

1. 少なくともフロントモータまたはリアモータを独立して制御可能な４輪駆動の電動車両の制御装置であって、
   通常モードと該通常モードに比べてＥＶ航続距離を増加させるエコモードのどちらが選択されているかを判定する走行モード判定部と、
   ユーザのブレーキ要求の有無を判定するブレーキ要求判定部と、
   前記エコモードが選択されており前記ブレーキ要求が有る場合には、前記フロントモータと前記リアモータの回生制動力の協調量における分配率を、可変とし、ユーザのブレーキ要求量に応じて算出する、分配率演算部と、
   前記分配率演算部で求められる前記分配率に応じて、前記フロントモータと前記リアモータの回生制御を実行させる回生制御実行部と、
   を有し、
   前記分配率演算部は、前記フロントモータと前記リアモータについて作成されているそれぞれのモータ損失マップから、要求される任意の前記フロントモータと前記リアモータの回生制動力の協調量に対して前記フロントモータと前記リアモータのモータ損失の合計が最小となるように分配率が算出されて作成された分配率マップを用いて、前記分配率を算出する電動車両の制御装置。
2. 前記分配率演算部は、前記ブレーキ要求量に応じて、前記フロントモータと前記リアモータの回生効率に基づいて最大の回生電力量が得られるように前記分配率を算出する、請求項１記載の電動車両の制御装置。
3. 前記フロントモータの回生効率は前記リアモータの回生効率よりも大とされており、
   前記分配率演算部は、前記通常モードが選択されている場合における前記分配率に比べて、前記フロントモータの割合を高めるようにされている、請求項１または請求項２記載の電動車両の制御装置。

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