JPH0216344A - 車両の減速エネルギー回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、エンジンによって駆動される充電発電機を備
え、減速時に上記充電発電機で発電を行うことにより車
両の余剰エネルギーを電気エネルギーに変換して回収し
、燃費性能を高めるとともに、車両の制動効果を高めろ
ようにした車両の減速エネルギー回収装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 一般に発電機は電動機として作用さけることができるが
、このような事実に着目して、エンジン始動時に、充電
発電機を始動電動機として利用するようにした車両が提
案されている（例えば、特公昭６１−５４９４９号公報
、特開昭６１−６１９２６号公報参照）。このような充
電発電機には、普通強磁性体材料で形成されるフライホ
イールを電磁石化するための界磁コイルと、フライホイ
ール外周部まわりの固定部に配置され３相構造をなす固
定コイルと、バッテリから供給される直流電力を３相交
流電力に変換して固定コイルに供給するか、あるいは、
固定コイル内に惹起される３相交ｆｆＬ電力を直胤電力
に変換してバッテリの充電を行うかを切り替えるインバ
ータ部とが設けられている。そして、エンジン始動時に
は、インバータ部から固定コイルに３相交流電力を供給
して上記充電発電機を始動電動機として利用する一方、
所定のエンジン運転時には、充電発？ｕ機を発電機とし
て利用し、固定コイル内に惹起される３相交流電力をイ
ンバータ部で直流電力に変換してバッテリの充電を行う
ようになっている。

そして、このような充電発電機を備えた車両において、
減速時に充電発電機で発電を行い、従来は余剰エネルギ
ーとして捨てられていた車両の力学的エネルギーを電気
エネルギーに変換して回収するようにした車両が提案さ
れているが、この従来のものは、燃費性能の向上が図ら
れるとともに、減速時の車両の制動が促進されるといっ
た利点がある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記のような充電発電機を備え、減速時に余
剰エネルギーの回収を図るようにした従来の車両では、
減速時の発電量、すなわちエネルギー回収率が一定値に
設定されるか、あるいは、バッテリの充電状態、電気負
荷等、電気エネルギーの需要・供給に応じて発電量が制
御されろようになっているだけなので、余剰エネルギー
の回収は図られる乙のの、減速フィーリンクについては
とくに何ら考慮されていない。このため、比較的高速迎
転か行なわれる減速初期には十分な減速感か得られず、
逆に、減速中期ないし終期には、過剰に減速感が高めら
れるので、良好な減速フィーリングが得られないといっ
た問題があった。また、電気エネルギーの需要・供給の
状態によって、充電発電機で回収されるエネルギー、す
なわち逆トルクが変動するので、減速フィーリングか一
定化さｔｈないといった問題があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたしのであっ
て、充電発電機を備え、減速時に上記充電発電機で発電
を行うことにより、余剰エネルギーの回収を図るととら
に車両の制動を促進するようにした車両において、車両
の余剰エネルギーを有効に回収して燃費性能の向上を図
りつつ、良好な減速フィーリックが得られる車両の減速
エネルギー回収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］ 本発明は１−記の目的を達するため、エンジンによって
駆動される充電発電機を備え、所定の減速運転時には上
記充電発電機で発電を行うことにより、車両の力学的余
剰エネルギーを電気工ネルキーとして回収するようにし
た車両において、減速初期のエネルギー回収率を高める
ととらに、減速の進行に伴ってエネルギー回収率を低下
させるように上記充電発電機を制御するエネルギー回収
率制御手段を設けたことを特徴とする車両の減速エネル
ギー回収装置を提供する。

［発明の作用・効果］ 本発明によれば、減速初期には、エネルギー回収率制動
手段によって、例えば界磁電流を増加するなど比で充電
発電機のエネルギー回収率、すなわち逆トルクが高めら
れ、車両の制動作用が高められるので、高速時の大きな
力学的余剰エネルギーを十分に回収しつつ、運転者の減
速フィーリングにマツチする強い減速感を得ることがで
きる。

そして、減速の進行に伴ってエネルギー回収率を低下さ
せるようにしているので、減速中期ないし終期には逆ト
ルクが徐々に弱められ、運転者の減速フィーリングにマ
ツチする滑らかな減速感か得られろ。したがって、余剰
エネルギーの回収を十分に図りつつ、車両の速度に応じ
た減速感を得て、減速フィーリングの向上を図ることが
できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第１図に示すように、車両のパワープラントＰＳは、吸
気通路ｌを通してスロットル弁２の開度に応して供給さ
れる吸気（混合気）を燃焼させ、その熱エネルギーをク
ランク軸３の回転エネルギーに変換するエンジンＥと、
ヂエンジレバ−４のソフト位置に応じて、クランク軸３
のトルクを変速してプロペランヤフト５を介して駆動輪
（図示せず）に伝達するトランスミッションＴと、クラ
ッチペダル６か踏み込まれたときにクランク軸３からト
ランスミッションＴへのトルクの伝達を切断するクラッ
チ装置Ｃとで構成されている。

そして、上記クラッチ装置Ｃはクラッチペダル６が踏み
込まれていないときには、クランク軸３に同軸に固定さ
れこれととらに回転するフライホイール８のトルクを、
プレッノヤープレート９の抑圧によってフライホイール
８と摩擦係合さ°せられるクラッチプレート１１と、メ
ーンドライブシャフト１２にスプライン嵌合するクラッ
チハブ１３とを介してメーンドライブシャフト１２に伝
達する一方（クラッチ・オン）、クラッチペダル６が踏
み込まれたときには、ブレッソヤープレート９のフライ
ホイール８側への抑圧を停止してフライホイール８とク
ラッチプレートＩＩとの摩擦係合を解除し、フライホイ
ール８のトルクがメーンドライブノヤフト１２に伝達さ
れない（クラツチ・オフ）ようになっている。

ところで、」−記フライホイール８内及びそのまわりに
は、エンジンＥの始動時にクランク軸３に回転力を加え
てエンジンＥを始動させる一方、エンノンＥが所定の運
転状態にあるときにはクランク軸３のトルクの一部を電
力に変換してバッテリ１５の充電を行う充電発電ＩＭが
設けられているが、以下、この充電発電機Ｍについて説
明する。

フライホイール８は強磁性体材料で形成され、該フライ
ホイール８の外周部のやや内側においてフライホイール
８のフロント面に外周部に沿って環状に配置されたいく
つかのスロット１６内には、界磁コイルＩ７か配設され
ている。該界磁コイル１７は、各スロット１６内で夫々
フライホイール８の半径方向を軸とする螺旋状に形成さ
れ、これらの界磁コイル１７に通電されたときには、各
スロット１６内に配置された界磁コイル１７と対応する
位置において、フライホイール８の外周部にＮ極または
Ｓ極のｆｆｌ極が形成され、フライホイール８は、外周
部にＮ極とＳ極とが交互に配置される電磁石を形成する
ようになっている。そして、界磁コイル１７へは界磁電
流供給導線Ｉ８を通して界磁電流が供給されるようにな
っており、この１、早＠電流供給導線１８はメイン電流
供給導線Ｉ９を通してバッテリ１５から電力が供給され
るようになっている。また、界磁電流の強さは界磁コン
トローラ２１によってコントロールされるようになって
いる。

一方、フライホイール８まイつりに回転磁界を形成する
ために固定コイル２２が設けられ、該固定コイル２２は
、フライホイール８の外周部の外側にこれと近接して環
状に形成されクラッヂ装置Ｃのハウジングに固定された
強磁性体製のザボータ２３に固定されている。上記固定
コイル２２は３相構造（Ｕ、Ｖ、Ｗ）となっており、こ
れらの各相（ＵＶ　、Ｗ）には、３相構造をなす固定コ
イル電流供給導線２４を通してインバータ部２５から３
相交流電力が供給されるか、あるいは、逆に固定コイル
２２内に惹起される３相交流電力をインバータ部２５へ
供給するようになっている。

」二足インバータ部２５は、いくつかのパワートランジ
スタ（図示せず）で構成される普通の直流・交流変換器
であって、コントロールユニット２７から印加される信
号に応じて各パワートランジスタのオン・オフ状態を所
定の状態にセットずろことにより、イグニッションスイ
ッチ２８がオンされこれに伴ってリレースイッヂ２６か
閉じられたときに、バッテリ１５からメイン電流供給導
線１９を通して供給される直流電力を３相交流電力に変
換して、固定コイル電流供給導線２４を通して固定コイ
ル２２に供給するか、あるいは、固定コイル２２に惹起
される３相交流電力を直流型ツノに変換してバッテリ１
５に供給しバッテリ１５を充電するようになっている。

そして、コントロールユニット２７からの信号を受けて
、インバータ部２５の各パワートランジスタが、固定コ
イル２２によって形成されろ回転磁界の磁極が対応する
フライホイール８の界磁極よりら遅角側に形成されるよ
うな３相交流を発生させるようにセットされたときには
、充電発電機Ｍは発電機として作用し、一方、固定コイ
ル２２によって形成される回転磁界の磁極が対応ケるフ
ライホイール８の界磁極よりも進角側に形成されるよう
な３相交流を発生させるようにセットされたときには、
充電発電機Ｍは′電動機として作用するようになってい
る。そして、コントロールユニット２７からの信号に応
じて、エンジン始動時には充電発電機Ｍを始動電動機と
して作用させ、エンジンＥの始動を行うとと乙に、エン
ノンＥの所定の運転域では充電発電機Ｍを発電機として
作用させ、バッテリ１５の充電を行うようになっている
。

また、車両の減速時には充電発電機Ｍて発電が行なわれ
、車両の力学的余剰エネルギーが電気エネルギーとして
回収され、燃費性能の向上か図られるとともに、車両の
制動が促進されるようになっているが、減速フィーリン
グの向上を図るために、加速初期にはコントロールユニ
ット２７によって界磁コイル１７に通電される界磁電流
が強められ、充電発電機Ｍの発電量が高められ、すなわ
ち逆トルクが高められ、強い減速感が得られるようにな
っている。そして、減速の進行に伴って界磁電流が減ら
され、逆トルクか低下させられ、減速感が徐々に弱めら
れて滑らかな減速フィーリングが得られるようになって
いる。

上記コントロールユニット２７は、本願特許請求の範囲
に記載されたエネルギー回収率制御手段を含む総合制御
装置であって、スロットル開度センサ３１によって検出
されるスロットル開度ＴＶθ、車速センサ３０によって
検出される車速Ｖ、アイドルスイッチ３２によって検出
されるアイドルスイッチ信号、クランク角センサ３３に
よって検出され増幅器３４によって増幅されるクランク
角（回転数Ｎ）、クラッチスイッチ３５によって検出さ
れるクラッチスイッチ信号、ニュートラルスイッチ３６
によって検出されるニュートラルスイッチ信号等を制御
情報として、所定の制御を行うようになっているが、以
下、第２図に示すフローヂャートに従って、本願に関連
する減速時の充電発電機Ｍのエネルギー回収率制御につ
いてのみ制御方法を説明する。

制御が開始されると、ステップＳ！で車速Ｖが読み込ま
れる。

ステップＳ２では、スロットル開度ＴＶθか読み込まれ
、スロットル弁開閉速度Ｖが次式により算出される。

ｖ−（ＴＶθ−ＴＶθ°）／Δを 上式においてＴＶθは今回のスロットル開度であり、Ｔ
Ｖθ°は前回のスロットル開度であり、ΔＬはその間の
経過時間である。

ステップＳ３では、スロットル弁開閉速度Ｖが負である
か否か、すなわち減速操作中であるか否かが比較される
。比較の結果、ｖ＜Ｏであれば（ＹＥＳ）、減速操作が
開始されているので、制御はステップＳ４．Ｓ５の減速
時のエネルギー回収率制御ルーチンに進められる。

ステップＳ４では界磁コイル１７の界磁電流の初期値ｉ
。が決定される。本実施例では、例えば第３図に示すよ
うに、時刻ｔ０で減速が開始された場合（ｖ＜０）、折
れ線Ｇ１で示すような減速信号が発信され、この減速信
号を受けて、減速時の界磁コイル１７の界磁電流ｉの目
標値が決定される。界磁電Ａｉの目標値は折れ線Ｇ、で
示すように、減速信号が発信されたときに初期値ｉ。に
セットされ、この後、一定の減少率（Δｉ／Δｔ）で減
少するような特性となっている。そして、界磁電流初期
値ｉ。

は、スロットル弁の閉弁速度が大きいとき、すなわち減
速度が大きいとき程、制動効果を高めろために大きな値
に設定されるようになっている。

ステップＳ５では、界磁電流ｉの時間に対する減少率（
Δｉ／Δｔ）が決定される。前記したように、界磁電流
ｉの目標値は初期値ｉ。にセットされた後、一定の減少
率（Δｉ／Δｔ）で減少するようになっているが、この
界磁電流減少率（Δｉ／ΔＬ）は、第４図に示すように
、スロットル弁閉弁速度−Ｖと車速Ｖとに基づいて決定
され、このような界磁電流減少率（Δｉ／Δｔ）は、コ
ントロールユニット２７内にマツプ化して記憶されてい
る。そして、このステップＳ５では上記マツプからスロ
ットル弁閉弁速度−■と車速Ｖとに対応する界磁電流減
少率（Δｉ／Δｔ）が読み取られる。このようにして、
減速初期には界磁電流ｉを高い値１０にセットされるの
で、充電発電機Ｍの発電量が増加し、逆トルクが高くな
り、車両の制動が強力に行なわれ、強い減速感が得られ
る。一方、減速中期ないし終期には界磁電流ｉが低下す
るので、充電発電機Ｍの発電量が減少して逆トルクが低
下し、車両の制動が徐々に弱められるので、滑らかな減
速感が得られる。

この後、制御はステップＳ１に復帰して続行される。

一方、ステップＳ３での比較の結果、■≧０であれば（
Ｎｏ）、減速操作か行なわれていないので、減速時のエ
ネルギー回収率制御を行なうステップＳ５．Ｓ６は実行
されず、制御はステップＳｌに復帰して続行される。

なお、本実施例では、スロットル弁開閉速度Ｖと車速Ｖ
とに基づいて界磁電流ｉを変化させているか、車速の変
化率、エンジン回転数変化率、ブレーキの作動の有無等
を制御情報として、よりリアルタイムに界磁電流ｉを制
御するようにしてらよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる減速エネルギー回収装置を備
えた車両のパワープラントのンステム構成図である。 第２図は、コントロールユニットによる減速時のエネル
ギー回収率制御の制御方法を示すフローチャートである
。 第３図は、減速時に発信される減速信号と界磁電流制御
目標値の時間に対する特性を示す図であ第４図は、スロ
ットル弁閉弁速度と車速とを独立変数とする界磁電流制
御目標値のマツプを示す図である。 ＰＳ・・パワープラント、Ｅ・・・エンジン、Ｃ・・ク
ラッチ装置、Ｔ・・トランスミッション、Ｍ・・・充電
発電機、１・・・吸気通路、２・・・スロットル弁、３
・・・クランク軸、６・　クラッチペダル、８　・フラ
イホイール、１訃・バッテリ、１７・・・界磁コイル、
２１・・・界磁コントローラ、２２・・固定コイル、２
５・・・インバータＬ２７・・・コントロールユニット
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンによって駆動される充電発電機を備え、
   所定の減速運転時には上記充電発電機で発電を行うこと
   により、車両の力学的余剰エネルギーを電気エネルギー
   として回収するようにした車両において、 減速初期のエネルギー回収率を高めるとともに、減速の
   進行に伴ってエネルギー回収率を低下させるように上記
   充電発電機を制御するエネルギー回収率制御手段を設け
   たことを特徴とする車両の減速エネルギー回収装置。