JP2000217201A - 回生制動制御装置 - Google Patents

回生制動制御装置

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JP2000217201A JP1715899A JP1715899A JP2000217201A JP 2000217201 A JP2000217201 A JP 2000217201A JP 1715899 A JP1715899 A JP 1715899A JP 1715899 A JP1715899 A JP 1715899A JP 2000217201 A JP2000217201 A JP 2000217201A
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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギ回生効率を高く維持でき且つ常に十
分な制動力を確保可能な回生制動制御装置を提供する。 【解決手段】 車両に制動要求があるときには、通常
は、回生制動手段により、内燃機関と駆動系部材間のク
ラッチが切断され、該駆動系部材に連結された発電機が
駆動系部材を介して車輪より伝達される外力により作動
され発電されることで回生制動が行われ、且つ、制動要
求量に応じてサービスブレーキが作動することで上記回
生制動による制動力の不足分が補われるが(S16〜S22)、
回生制動制限手段によりバッテリの充電量に応じて回生
制動が制限されているとき(S24)にブレーキ負荷検出手
段により検出または推定されるサービスブレーキの制動
負荷が所定量よりも大きくなると(S26)、エンジンブレ
ーキ制御手段によって上記クラッチが接続されてエンジ
ンブレーキが作用する(S28〜S36)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回生制動制御装置
に係り、詳しくは、制動エネルギを電気エネルギとして
回生させる際の制動制御技術に関する。
【0002】
【関連する背景技術】車両に搭載された内燃機関の駆動
軸(駆動系部材)に発電機を接続し、車両が制動状態に
あるときに駆動軸を介して伝達される車輪からの外力で
当該発電機を作動させ、これにより駆動軸を介して車輪
に制動力を付与するとともに発電を行うエネルギ回生装
置が特開平9−135502号公報等に開示され公知で
ある。
【0003】このようなエネルギ回生装置では、発電に
より回生された電気エネルギをバッテリに充電して蓄積
するようにしており、さらに、上記公報に開示された技
術では、エネルギ回生時において発電機による発電量、
即ちエネルギ回生量が極力多くなるように図っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
開示の技術では、内燃機関が常に駆動軸に結合された状
態とされている。故に、当該技術では、発電機によって
エネルギ回生を行おうとしても、常にエンジンブレーキ
が作用することになり、高効率のエネルギ回生を実現す
ることは困難である。
【0005】そこで、エネルギ回生時において駆動軸か
ら内燃機関を切り離すことが考えられており、これによ
り、車輪からの外力を効率よく発電機に伝達することが
可能とされる。そして、この場合、発電機の発電に伴う
制動力で不足する制動力については、制御が容易であり
且つ制動力をレスポンスよく十分に確保できることか
ら、車輪等に設けられたサービスブレーキ(ドラムブレ
ーキ、ディスクブレーキ等の摩擦式ブレーキ)を効かせ
て補うようにしている。
【0006】ところが、バッテリの充電量が充電容量に
達している場合や該充電容量に近いような場合には、通
常は過充電を防止すべく発電機による発電を禁止或いは
大きく制限するようにしており、この際サービスブレー
キの負担が極めて大きくなるという問題がある。特に、
車両を降坂路等で制動させながら長時間に亘って走行さ
せるような場合にあっては、サービスブレーキがフェー
ド現象を起こして制動力が減衰するおそれがあり好まし
いことではない。
【0007】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、エネルギ
回生効率を高く維持でき且つ常に十分な制動力を確保可
能な回生制動制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項1の発明では、通常は、回生制動手段に
より、内燃機関と駆動系部材間のクラッチが切断され、
該駆動系部材に連結された発電機が駆動系部材を介して
車輪より伝達される外力により作動され発電されること
で回生制動が行われ、且つ、制動要求量に応じてサービ
スブレーキが作動することで上記回生制動による制動力
の不足分が補われるのであるが、回生制動制限手段によ
りバッテリの充電状態に応じて回生制動が制限されてい
るときにブレーキ負荷検出手段により検出または推定さ
れるサービスブレーキの制動負荷が所定量よりも大きく
なると、エンジンブレーキ制御手段によって上記クラッ
チが接続されてエンジンブレーキが作用する。
【0009】従って、エネルギ回生時には、車輪からの
外力により極めて効率よく発電機を作動させることがで
き且つサービスブレーキによりレスポンスのよい確実な
制動が実現可能とされ、さらに、回生制動が制限された
場合にあっては、エンジンブレーキの併用によりサービ
スブレーキの過剰負担によるフェード現象の発生が防止
される。
【0010】これにより、車両の制動時において、高効
率のエネルギ回生が実現可能とされるとともに常に十分
な制動力が確保可能とされる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき説明する。図1を参照すると、ハイブリッド
型電気自動車の概略構成図が示されており、以下、同図
に基づき本発明に係る回生制動制御装置の構成を説明す
る。図1に示すハイブリッド型電気自動車は、所謂パラ
レル式と呼ばれるもので、エンジン(内燃機関)1の出
力軸2は、クラッチ装置(クラッチ)4を介してモータ
ジェネレータ10の回転軸(駆動系部材)12に接続さ
れており、モータジェネレータ(発電機)10の回転軸
12は自動変速機20を介して駆動軸(駆動系部材)2
2に接続されている。さらに、当該駆動軸22にはデフ
ァレンシャルギヤ24を介して車軸26が接続されてい
る。そして、車軸26の両端には駆動輪として一対の車
輪28,28が接続されている。
【0012】エンジン1は、例えば水冷式ガソリンエン
ジンであり、車輪28,28を駆動させ車両を走行させ
ることの可能な十分な最大出力を有したエンジンであ
る。そして、該エンジン1には、冷却水の温度、即ち冷
却水温Twを検出する水温センサ3が設けられており、
さらに、出力軸2の近傍には当該出力軸2の回転速度、
即ちエンジン回転速度Neを検出するエンジン回転セン
サ5が設けられている。
【0013】クラッチ装置4は、モータジェネレータ1
0側のクラッチ板4bに対し、エンジン1側のクラッチ
板4aが可動して断接するようなクラッチ装置であり、
クラッチ板4aはロッド7を介して電動アクチュエータ
6により断接操作されるよう構成されている。モータジ
ェネレータ10はモータとしてもジェネレータ、即ち発
電機としても機能する電動モータであり、回転軸12と
一体にされたロータコイル14の回りをステータコイル
(励磁コイル)16が取り巻くように構成されている。
つまり、モータジェネレータ10は、ステータコイル1
6に通電して磁界を形成するとともにロータコイル14
にも通電して磁界を発生させることで、回転軸12を回
転させるモータとして機能し、ステータコイル16に通
電して磁界を形成する一方、回転軸12と一体のロータ
コイル14を駆動軸22を介して伝達される車輪28,
28からの外力により回転させ磁界を発生させること
で、ロータコイル14に励磁電流を生起させる発電機と
して機能する。
【0014】そして、当該モータジェネレータ10は、
モータとして機能させるときには、ロータコイル14へ
の通電量を変えることで出力を変更でき、一方、発電機
として機能させるときには、ステータコイル16への通
電量を変えることで発電量を変更することが可能とされ
ている。ところで、当該モータジェネレータ10が発電
機として機能するときには、ロータコイル14の回転エ
ネルギが電気エネルギに変換されることになるため、発
電量に相当する分だけロータコイル14の回転速度が減
速されることになる。即ち、当該モータジェネレータ1
0は、発電機として機能するときには、発電を行うと同
時に制動装置として機能することになる。つまり、車両
を制動させたいときにモータジェネレータ10を発電機
として機能させるようにすれば、制動エネルギを良好に
電気エネルギに変えながら車両制動(回生制動)を行う
ことができる(回生制動手段)。
【0015】自動変速機20は、回転軸12の回転速度
を減速或いは増速し、モータジェネレータ10側で生起
される出力トルクを変更して車輪28,28側へ伝達す
るものであり、ここでは、例えば無段自動変速機が使用
される。なお、無段自動変速機は公知であり、ここでは
説明を省略する。同図に示すように、車軸26には、車
輪28,28に近接して一対の油圧ディスクブレーキ装
置(サービスブレーキ)30,30が設けられている。
該油圧ディスクブレーキ装置30,30は、車軸26と
ともに回転するディスク32,32を油圧で作動するブ
レーキパッド34,34で挟み込んで摩擦力を発生さ
せ、該摩擦力によって車輪28,28の回転を減衰さ
せ、車両を制動する油圧ブレーキである。
【0016】従って、ブレーキパッド34,34には高
圧油路36の一端がそれぞれ接続されており、該高圧油
路36の他端は、電磁圧力調整弁38を介して高圧ポン
プ40に接続されている。さらに、高圧ポンプ40はオ
イルタンク42に接続されている。即ち、オイルタンク
42の作動油は、高圧ポンプ40によって高圧とされ、
その後電磁圧力調整弁38により圧力調節されてブレー
キパッド34,34に供給される。これにより、電磁圧
力調整弁38が適宜調節されて油圧が変化することで、
油圧ディスクブレーキ装置30,30の制動力が可変と
される。
【0017】電子コントロールユニット(ECU)50
は、中央処理装置(CPU)等からなり、当該電気自動
車の各種運転制御を司る主制御装置であり、その入力側
には、上述の水温センサ3、エンジン回転センサ5等の
他、アクセルペダル52に接続され、アクセルペダル5
2の操作量、即ちアクセル開度θaccを検出するアクセ
ルポジションセンサ(APS)54や、ブレーキペダル
56に接続され、ブレーキペダル56の踏み込み圧力、
即ち制動要求度合を検出するブレーキ踏圧センサ58が
接続されており、さらに、当該ECU50のみならず各
種駆動ユニット類を作動させるためのバッテリ(二次電
池)70が接続されている。なお、当該バッテリ70
は、モータジェネレータ10が発電機として機能したと
きには、ステータコイル16への通電量に応じた発電電
力が充電され蓄積されるよう接続されている。
【0018】一方、ECU50の出力側には、上記電動
アクチュエータ6、モータジェネレータ10のロータコ
イル14及びステータコイル16、電磁圧力調整弁38
等が接続されている。以下、このように構成されたハイ
ブリッド型電気自動車の本発明に係る回生制動制御装置
の作用について説明する。
【0019】図2を参照すると、ECU50が実行す
る、制動制御の制御ルーチンのフローチャートが示され
ており、以下、当該フローチャートに沿って説明する。
先ず、ステップS10では、アクセルオフであるか否か
を判別する。即ち、アクセルペダル52から運転者の足
が離れ、APS54の出力値に基づきアクセル開度θac
cが値0(或いは、値0近傍の所定値)になり、車両が
制動状態に移行したか否かを判別する。
【0020】該ステップS10の判別結果が偽(No)
の場合には、車両は制動状態に移行していないとみなす
ことができ、この場合には何もせずに当該ルーチンを抜
ける。一方、判別結果が真(Yes)で、車両が制動状
態に移行したと判定された場合には、次にステップS1
2に進む。ステップS12では、バッテリ70の充電量
(SOC:ステイト・オブ・チャージ)を演算により求
める。実際には、バッテリ70の充電電圧とSOCとの
関係が予めマップ化されており、該SOCは当該マップ
より読み出される(充電状態検出手段)。
【0021】ステップS14では、SOCが所定値X1
以上であるか否か、即ちバッテリ70の充電量が飽和状
態にあるか否かを判別する。通常、アクセルオフとなる
直前においてモータジェネレータ10がモータとして機
能して車両が走行していた場合には、バッテリ70に充
電されている電力はモータジェネレータ10に消費され
る一方であったと考えられる。故に、この場合には、ス
テップS14の判別結果は偽(No)であってSOCは
所定値X1未満と判定でき、次にステップS16に進
む。
【0022】車両が制動状態に移行しており、且つ、S
OCが所定値X1未満であってバッテリ70に充電の余
地がある場合には、モータジェネレータ10の回生制動
が優先的に実施されて制動エネルギの回収が効果的に行
われ、ここではその不足分が制動レスポンスのよい油圧
ブレーキによって補われるようにされている。このと
き、回生制動のみで制動力を賄える場合には油圧ブレー
キ力はゼロとされる。
【0023】そこで、ステップS16では、これら回生
制動力と油圧ブレーキ力の配分を演算する。詳しくは、
先ず、ブレーキ踏圧センサ58からの制動要求度合情報
に基づいてステータコイル16への通電量が設定され、
モータジェネレータ10による回生制動力が設定され
る。実際には、ステータコイル16への通電量と回生制
動力とが予めマップ化されており、当該マップより制動
要求度合を満たすような回生制動力が読み出される。そ
して、当該回生制動力が制動要求度合に満たない場合
に、その差分が油圧ブレーキ力で補われることになる。
【0024】このように回生制動力と油圧ブレーキ力の
配分が決定されたら、次にステップS18において、ク
ラッチ断とする。即ち、クラッチ装置4を切断状態とし
て、モータジェネレータ10の回転軸12とエンジン1
の出力軸2との接続を断つようにする。なお、クラッチ
断とした後、エンジン1はアイドル状態、或いは停止状
態とされて非駆動状態とされる。
【0025】このように、制動時においてクラッチ断と
すると、エンジン1によるエンジンブレーキ作用を一切
排除でき、これにより、駆動軸22を介して伝達される
車輪28,28からの外力を略100%ロータコイル1
4に伝達させることができ、モータジェネレータ10に
よる発電量を最大限のものとして制動エネルギを効率よ
く電気エネルギに変換することが可能となる。
【0026】そして、ステップS20において、上記ス
テップS16で求めた回生制動力に基づいて回生制動制
御を実施する。つまり、モータジェネレータ10のステ
ータコイル16への通電量等を制御する。なお、当該回
生制動制御はサブルーチン(図示せず)で実施される。
さらに、ステップS22において、上記ステップS16
で求めた油圧ブレーキ力に基づいて油圧ブレーキを実施
する。つまり、電磁圧力調整弁38の弁開度等を制御す
る。なお、当該油圧ブレーキ制御についてもサブルーチ
ン(図示せず)で実施される。
【0027】このようにして、制動時、SOCが所定値
X1未満と判定されると、回生制動力と油圧ブレーキ力
とによって制動が行われるが、当該回生制動力と油圧ブ
レーキ力による制動は、当該ルーチンが繰り返し実行さ
れ、ステップS14の判別結果が偽(No)でSOCが
所定値X1未満と判定されている限り継続される。な
お、回生制動が実施されると制動要求度合は小さくなる
ため、回生制動力と油圧ブレーキ力の配分は、回生制動
を優先しながら、ステップS16が繰り返し実行される
ことで常に適正なものに更新される。
【0028】以上のようにして回生制動が実施される
と、SOCが増大し、特に回生制動時間が長いとSOC
は所定値X1に達することになり、この場合には、ステ
ップS14の判別結果は真(Yes)とされる。このよ
うにSOCが所定値X1に達し、充電量が飽和状態とな
ると、それ以上バッテリ70に充電を行うとバッテリ7
0やモータジェネレータ10自体を破損させるおそれが
ある。従って、この場合には、ステップS24におい
て、回生制動を中止する。つまり、モータジェネレータ
10のステータコイル16への通電量を値0(ゼロ)と
して発電しないようにし、ロータコイル14を磁界によ
る抵抗なく空転させるようにする(回生制動制限手
段)。
【0029】次のステップS26では、現在、車両が山
岳路等において長い下り坂を走行中であって油圧ブレー
キに掛かる制動負荷が大きいか否かを判別する。具体的
には、例えば、ブレーキ踏圧センサ58から制動要求度
合信号が出力されてからの継続時間を計測しておき、当
該継続時間が途切れることなく長く継続しているような
場合に車両が長い下り坂を走行中であって制動負荷が大
きいと判定するようにする(ブレーキ負荷検出手段)。
【0030】当該ステップS26の判別結果が真(Ye
s)で、車両が現在長い下り坂を走行中であると判定さ
れた場合には、次にステップS28に進む。ステップS
28では、今度は、クラッチ接とする。即ち、クラッチ
装置4を接続状態として、モータジェネレータ10の回
転軸12とエンジン1の出力軸2とを同期回転させるよ
うにする。これにより、非駆動状態であるエンジン1に
よってエンジンブレーキが車輪28,28に作用するこ
とになる(エンジンブレーキ制御手段)。
【0031】つまり、回生制動が中止されているときに
は、その分油圧ブレーキ力を大きくしなければならず、
この際、特に車両が長い下り坂を走行中であって制動負
荷が大きいと、油圧ディスクブレーキ装置30,30の
ディスク32,32とブレーキパッド34,34とが摩
擦熱で過熱するおそれがあるのであるが、このようにエ
ンジンブレーキを効かせることで、油圧ディスクブレー
キ装置30,30の過熱を抑制するようにする。これに
より、油圧ブレーキの所謂フェード現象による制動力の
低下が好適に防止されることになる。
【0032】そして、ステップS30では、エンジン回
転センサ5からエンジン回転速度情報Neを検出すると
ともに、水温センサ3から冷却水温情報Twを検出し、
ステップS32において、これらエンジン回転速度情報
Neと冷却水温情報Twとからエンジンブレーキ力を演算
する。実際には、エンジン回転速度情報Neと冷却水温
情報Twとに応じて予めエンジンブレーキ力がマップと
して設定されており、エンジンブレーキ力は当該マップ
から読み出される。
【0033】ステップS34では、油圧ブレーキ力を演
算する。詳しくは、ブレーキ踏圧センサ58からの制動
要求度合情報に基づき、当該制動要求度合と上記エンジ
ンブレーキ力との差分が油圧ブレーキ力とされる。そし
て、ステップS36において、当該油圧ブレーキ力に基
づいて上記ステップS22の場合と同様に油圧ブレーキ
制御を実施する。
【0034】一方、ステップS26の判別結果が偽(N
o)で、現在、車両は長い下り坂を走行中ではなく、例
えば平坦路を走行していると判定された場合には、次に
ステップS38に進む。ステップS38では、クラッチ
断とする。一般に、車両が平坦路等を走行している場合
には、制動要求度合も小さく、回生制動を中止しても油
圧ブレーキ力は油圧ディスクブレーキ装置30,30が
過熱するほど、即ち油圧ブレーキがフェード現象を引き
起こすほど大きくはならない。従って、車両が長い下り
坂を走行しておらず平坦路等を走行している場合には、
クラッチ断としてエンジンブレーキを作用させないよう
にし、よりレスポンスのよい油圧ブレーキを優先的に使
用するようにするのである。
【0035】従って、この場合には、ステップS40に
おいて、エンジンブレーキなく制動要求度合に応じて油
圧ブレーキ制御のみを実施する。ところで、上記実施形
態では、車両が長い下り坂を走行しているような場合に
エンジンブレーキを効かせるようにしたが、例えば、他
の実施形態として、図3に示すように、長い下り坂であ
るか否かの判別に代えて、油圧ブレーキ温度Tbを直接
的に推定し(ステップS26a)、当該油圧ブレーキ温
度Tbが所定値T1以上であるか否かを判別し(ステップ
S26b)、この判別結果が真(Yes)である場合に
制動負荷が大きいと判定しクラッチ接としてエンジンブ
レーキを効かせるようにしてもよい。
【0036】この場合、油圧ブレーキ温度Tbは、摩擦
熱の発生量がブレーキ踏圧センサ58から出力される踏
み込み圧力に相関することから、例えば、ブレーキペダ
ル56が連続的に踏み込まれたときの当該踏み込み圧力
を積算し、この積算値に応じて推定するようにする(ブ
レーキ負荷検出手段)。また、上記実施形態では、エン
ジンブレーキをバッテリ70のSOCが所定値X1に達
し回生制動を中止した後に使用するようにしたが、例え
ば、SOCが所定値X1に達していなくても当該SOC
値に応じて回生制動を制限するようにしてもよく(回生
制動制限手段)、このとき、油圧ブレーキ力の配分が極
めて多くなるような場合にエンジンブレーキを併用する
ようにしてもよい。
【0037】また、上記実施形態では、ハイブリッド型
電気自動車を例に説明したが、これに限られず、モータ
ジェネレータ10の代わりに発電機能のみからなるジェ
ネレータ(発電機)を備えたエネルギ回生車両であって
も本発明を良好に適用可能である。
【0038】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項1の回生制動制御装置によれば、エネルギ回生時に
は、車輪からの外力により極めて効率よく発電機を作動
させることができ且つサービスブレーキによりレスポン
スのよい確実な制動を実現可能であり、さらに、回生制
動が制限された場合には、エンジンブレーキの併用によ
りサービスブレーキの過剰負担によるフェード現象の発
生を好適に防止することができる。
【0039】従って、車両の制動時において、高効率の
エネルギ回生を実現できるとともに常に十分な制動力を
確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハイブリッド型電気自動車の概略構成図であっ
て、本発明に係る回生制動制御装置の構成を示す図であ
る。
【図2】本発明に係る回生制動制御装置の制動制御ルー
チンを示すフローチャートである。
【図3】本発明の他の実施形態に係る制動制御ルーチン
を示すフローチャートの一部である。
【符号の説明】
1 エンジン(内燃機関) 3 水温センサ 4 クラッチ装置 5 エンジン回転センサ 10 モータジェネレータ(発電機) 12 回転軸(駆動系部材) 14 ロータコイル 16 ステータコイル 22 駆動軸(駆動系部材) 26 車軸 28 車輪 30 油圧ディスクブレーキ装置(サービスブレーキ) 50 電子コントロールユニット(ECU) 54 アクセルポジションセンサ(APS) 58 ブレーキ踏圧センサ 70 バッテリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 13/04 F02D 13/04 Z // B60K 6/00 B60K 9/00 Z 8/00 Fターム(参考) 3D041 AA21 AA33 AA34 AA65 AB01 AC01 AC06 AC26 AD02 AD10 AD41 AD50 AE00 AE02 AE03 AE14 AE41 AF00 3G092 AA01 AC02 DF05 FA24 FA34 HE01Z HE08Z HF01X HF02Z HF08Z HF15X HF26Z 5H115 PA08 PC06 PG04 PI16 PI22 PI29 PO02 PU01 PU22 PU23 PU25 QE05 QE06 QE10 QI04 QI07 QI09 QI13 QI14 QN03 RB08 SE04 TE02 TE08 TI02 TI05 TO21 TO23 TU16

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の駆動系部材にクラッチを介して連
    結された内燃機関と、 車両に制動要求があるとき、車両の駆動系部材に連結さ
    れた発電機を前記駆動系部材を介して車輪より伝達され
    る外力により作動させ発電させることで前記駆動系部材
    に制動力を付与し回生制動を行う回生制動手段と、 車両に制動要求があるとき、前記回生制動手段による制
    動力を補うべく制動要求量に応じて車両の駆動系部材に
    摩擦による制動力を付与するサービスブレーキと、 前記発電機からの電力を蓄積するバッテリと、 該バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、 前記充電状態検出手段からの充電状態情報に応じ、前記
    回生制動手段による回生制動を制限する回生制動制限手
    段と、 前記サービスブレーキの制動負荷の大きさを検出または
    推定するブレーキ負荷検出手段と、 前記回生制動制限手段により回生制動が制限されていな
    いとき前記クラッチを切断させ、回生制動が制限され且
    つ前記ブレーキ負荷検出手段により検出または推定され
    る制動負荷が所定量よりも大きいとき、前記クラッチを
    接続させ前記駆動系部材にエンジンブレーキによる制動
    力を付与するエンジンブレーキ制御手段と、 を備えたことを特徴とする回生制動制御装置。
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