JP2001359202A - ハイブリッド車の制動制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車の制動制御装置

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JP2001359202A
JP2001359202A JP2000176814A JP2000176814A JP2001359202A JP 2001359202 A JP2001359202 A JP 2001359202A JP 2000176814 A JP2000176814 A JP 2000176814A JP 2000176814 A JP2000176814 A JP 2000176814A JP 2001359202 A JP2001359202 A JP 2001359202A
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Japan
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braking torque
motor
regenerative
vehicle
required braking
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JP2000176814A
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English (en)
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Mitsuhiro Nishina
充広 仁科
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UD Trucks Corp
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UD Trucks Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】原動機としてのモータと、蓄電装置と、モータ
出力制御手段を備えるハイブリッド車において、蓄電装
置を充電する電源として回生発電に依存する比率を高め
る。 【解決手段】車両の要求制動トルクが車速に応じたモー
タ最大制動トルクを上回るときはモータ回生指令値とし
てモータ最大制動トルクの相当値を、下回るときは要求
制動トルクの相当値を、設定する手段(ステップ1〜
7)と、蓄電装置の総電圧に応じた補正係数に基づいて
モータ回生値全体を補正して回生発電を制御する手段
(ステップ9〜10)と、要求制動トルクに対する不足
量を補うようにサービスブレーキを制御する手段と、を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、原動機としてモ
ータを搭載するハイブリッド車の制動制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、車両の原動機としてのモータ
と、発電機を駆動するエンジンと、を組み合わせる、ハ
イブリッド駆動システムが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような車両におい
ては、発電機の余剰電力などを充電する蓄電装置にバッ
テリが採用されるが、バッテリの内部抵抗の影響で効率
の良いブレーキ回生(車両の制動時にモータを発電機と
して作動させる)が得られず、安定した走行性能を確保
する上からは、発電機を駆動するエンジンによる発電に
依存する比率が大きく、燃費を向上させるのが難しい。
トラックなど大型車両の場合、乗用車に較べると、モー
タの消費電力量が相当に大きく、燃費の向上は強く望ま
れる。
【0004】この発明は、このような不具合を解決する
ための有効な対策手段の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明では、原動機
としてのモータと、モータへの電力を蓄える手段と、モ
ータの出力を制御する手段と、を備えるハイブリッド車
において、車両の要求制動トルクTdを検出する手段
と、車速に応じたモータ最大制動トルクTmaxを求め
る手段と、要求制動トルクTdがモータ最大制動トルク
Tmaxを上回るときはモータの回生指令値Tmとして
100%、同じく下回るときは回生指令値Tmとして要
求制動トルクTdに対応する相当値、を設定する手段
と、蓄電装置の総電圧を検出する手段と、その総電圧に
応じた補正係数kを求める手段と、この係数kに基づい
て駆動輪の回生指令値TmをTm・kを補正する手段
と、この補正値Tm・kにモータの回生発電を制御する
手段と、補正値Tm・kに相当する回生制動トルクTb
の要求制動トルクTdに対する不足量Td−Tbを求め
る手段と、その不足量を補うように車両のサービスブレ
ーキを制御する手段と、を備える。
【0006】第2の発明では、原動機としてのモータ
と、モータへの電力を蓄える手段と、モータの出力を制
御する手段と、を備えるハイブリッド両において、車両
の要求制動トルクTdを検出する手段と、要求制動トル
クTdとそのときの駆動輪の制動トルク配分比rとから
駆動輪が分担する要求制動トルクTd・rを求める手段
と、車速に応じたモータ最大制動トルクTmaxを求め
る手段と、駆動輪の要求制動トルクTd・rがモータ最
大制動トルクTmaxを上回るときはモータの回生指令
値Tmとしてモータ最大制動トルクTmaxの相当値、
同じく下回るときは回生指令値Tmとして駆動輪が分担
する要求制動トルクTd・rの相当値、を設定する手段
と、蓄電装置の総電圧を検出する手段と、その総電圧に
応じた補正係数kを求める手段と、この係数kに基づい
て駆動輪の回生指令値TmをTm・kに補正する手段
と、この補正値Tm・kにモータの回生発電を制御する
手段と、補正値Tm・kに相当する回生トルクTbの要
求制動トルクTd・rに対する不足量Td・r−Tbを
求める手段と、その不足量を補うように駆動輪のサービ
スブレーキを制御する手段と、を備える。
【0007】
【発明の効果】第1の発明では、車両の要求制動トルク
Tdがモータ最大制動トルクTmaxを上回るときは、
回生指令値Tmとして100%、同じく下回るときは、
回生指令値TmとしてTdに対応する相当値、が設定さ
れ、基本的には回生指令値Tmに基づいてモータの回生
発電が制御される。つまり、Td>Tmaxのときは、
回生指令値Tmが100%になり、要求制動トルクTd
の不足分(Td−Tmax)をサービスブレーキで補う
一方、Td>Tmaxでないときは、回生指令値Tmが
Tdに対応する相当値になり、要求制動トルクTdの1
00%をモータの回生発電による制動トルクで賄うこと
になる。したがって、モータの回生発電を最大限に効率
よく行えるので、蓄電装置を充電する電源として回生発
電に依存する比率が高められる。
【0008】回生指令値Tmは、蓄電装置の総電圧に応
じた補正係数kに基づいてTm・kに制御されるので、
この係数kの設定により、蓄電装置の過充電を確実に防
止可能となる。補正係数kは、蓄電装置の総電圧に対
し、所定電圧(モータ最大制動トルク値の回生発電によ
り充電しても、蓄電装置に支障を来さない最大電圧)を
越えると、満充電時の電圧へ向けて100%から0%に
変化する特性に設定され、したがって蓄電装置の総電圧
が所定電圧を越えると、要求制動トルクTdと補正値T
m・kに相当する回生制動トルクTbとの間に差(Td
−Tb)を生じるが、その制動トルク分は車両のサービ
スブレーキにより補われることになる。このため、蓄電
装置の過充電を防止しつつ、要求制動トルクを確保でき
るのであり、その範囲において、既述のように回生発電
を最大限に発揮できるという効果が得られる。
【0009】第2の発明では、車両の要求制動トルクT
dが検出されると、モータの出力を受ける受ける駆動輪
について、要求制動トルクTdとその制動トルク配分比
rとから駆動輪が分担する要求制動トルクTd・rが求
められ、この制動トルクTd・rに対して、第1の発明
と同様の制御が行われるので、第1の発明による効果に
加えて、車両の走行状態に適する制動トルク配分に基づ
いて、車両の安定した制動性能を確保できる。なお、全
輪駆動車でなく、フロント側またはリヤ側が駆動輪、リ
ヤ側またはフロント側が従動輪、の車両については、従
動輪が分担する要求制動トルク(車両の要求制動トルク
Tdと従動輪の制動トルク配分比fとからTd・fに設
定される)は、サービスブレーキのみで賄われることに
なる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、バスなど大型車両におけ
る、シリーズ方式のハイブリッド駆動システムに適用す
る実施形態を表すものである。7a,7bは前輪(従動
輪)、6a,6bは後輪(駆動輪)、であり、駆動輪6
a,6bの車軸(アクスル)5にデファレンシャル4が
介装され、そのドライブピニオンにプロペラシャフト3
を介してギヤボックス2の出力軸が連結される。ギヤボ
ックス2は、その入力軸にモータ1a,1bの回転軸が
連結され、モータ1a,1bの回転を所定のギヤ比に減
速して出力する。
【0011】モータ1a,1bは図示しないインバータ
から交流電力の供給を受けると駆動され、その出力(駆
動トルク)はギヤボックス2,プロペラシャフト3,デ
ファレンシャル4,アクスル5を介して駆動輪6a,6
bへ伝達される。9は発電用のエンジンであり、その出
力軸に発電機8の回転軸が連結される。発電機8で発生
される交流電力は、図示しないコンバータを介して直流
電力に変換され、モータ1a,1bの駆動や蓄電装置1
1の充電に供給される。
【0012】蓄電装置11は、大電力での充放電が可能
となるよう、バッテリなど2次電池ではなく、電気二重
層コンデンサが用いられ、多数を直並列に接続すること
により、大容量に設定される。そして、モータ1a,1
bの駆動にインバータへ直流電力を放電する一方、コン
バータからの直流電力(発電機8による発電電力)およ
びインバータからの直流電力(モータ1a,1bによる
回生電力)を充電する。
【0013】各従動輪7a,7bおよび各駆動輪6a,
6bにブレーキ装置が配置され、従動輪7a,7b側の
ブレーキ装置および駆動輪6a,6b側のブレーキ装置
は、プロポーショナルブレーキバルブ12を介して圧力
供給源(エアリザーバなど)に接続される。プロポーシ
ョナルブレーキバルブ12は、駆動輪6a,6b側のプ
ロポーショナルバルブと、従動輪7a,7b側のプロポ
ーショナルバルブの2つからなり、これらは各指令値に
応じたサービスブレーキを駆動輪6a,6b側のブレー
キ装置および従動輪7a、7b側のブレーキ装置に発生
させるように制御される。
【0014】インバータおよびプロポーショナルブレー
キバルブ12を制御するのがコントロールユニット10
であり、アクセルペダルの踏角に応じた車両の要求駆動
トルクをモータ1a,1bに発生させるようにインバー
タへの出力指令値を調整する出力制御のほか、ブレーキ
ペダルの踏角に応じた車両の要求駆動トルクの全部また
は一部をモータに発生させるようにインバータへの回生
指令値を調整する一方、この回生指令値を蓄電装置11
の総電圧に応じて補正すると共に、補正指令値に相当す
る回生制動トルクと要求制動トルクとの差(不足分)を
サービスブレーキで補うようにプロポーショナルブレー
キバルブ12の各開度を調整する制動制御、などを行う
ようになっている。
【0015】なお、図示しないが、コントロールユニッ
ト10の出力制御および制動制御などに必要な検出手段
として、アクセルペダルの踏角(運転者によるアクセル
操作量)を検出する手段と、ブレーキペダルの踏角(運
転者によるブレーキ操作量)を検出する手段と、蓄電装
置の総電圧を検出する手段と、などが備えられる。
【0016】図2および図3は、コントロールユニット
10の制動制御を説明するフローチャートであり、所定
の制御周期で繰り返し処理される。
【0017】図2の場合(回生発電に係る制御内容を表
す)、ステップ1およびステップ2においては、ブレー
キペダルの踏角(検出信号)を読み取り、これを車両の
要求制動トルクTdに変換する。ステップ3およびステ
ップ4においては、車速(検出信号)を読み取り、車速
に対応するモータ最大制動トルクTmaxを求める。
【0018】ステップ5においては、要求制動トルクT
dとモータ最大制動トルクTmaxを比較し、Td>T
maxのときは、ステップ6において、回生指令値Tm
としてモータ最大制動トルクTmaxに相当する値、T
d>Tmaxでないときは、ステップ7において、回生
指令値Tmとして要求制動トルクTdに相当する値、を
設定する。
【0019】ステップ8およびステップ9においては、
蓄電装置11の総電圧(検出信号)を読み取り、これに
対応する補正係数kを図示のマップから求め、回生指令
値TmをTm・kに補正する。補正係数kは、蓄電装置
11の過充電を防止するためのものであり、蓄電装置1
1の総電圧に対し、所定電圧Vb(モータ最大制動トル
クの回生電力を充電しても、蓄電装置11に支障を来さ
ない最大電圧)に越えると、満充電時の電圧Vfへ向け
て100%から0%に変化する特性に設定される。
【0020】そして、ステップ10において、補正指令
値Tm・k(蓄電装置11の総電圧が所定電圧Vb以下
の場合、補正係数k=100%のため、Tm=Tm・k
となる)にモータ1a,1bの回生発電を作動させるよ
うにインバータを制御する。
【0021】図3の場合(サービスブレーキに係る制御
内容を表す)、ステップ11においては、回生指令値T
m・kを読み取り、この指令値Tm・kをモータの回生
制動トルクTbに変換する。ステップ12においては、
車両の要求制動トルクTdを読み取り、これと回生制動
トルクTbとの差(Td−Tb)をサービスブレーキの
制動トルクTsに設定する。
【0022】ステップ13およびステップ14において
は、プロポーショナルブレーキバルブ12下流の圧力
(検出信号)を読み取り、その圧力と制動トルクTsと
のPID演算に基づいて、制動トルクTs分のサービス
ブレーキを発生させるよう、プロポーショナルブレーキ
バルブの各開度(デューティ値)を制御する。
【0023】このような構成により、車両の要求制動ト
ルクTdがモータ最大制動トルクTmaxを上回るとき
は、回生指令値Tmとして100%、同じく下回るとき
は、回生指令値TmとしてTdに相当する値、が設定さ
れ、基本的には回生指令値Tmに基づいて、モータ1
a,1bの回生発電が制御される。つまり、Td>Tm
axのときは、回生指令値Tmが100%になり、要求
制動トルクTdの不足分(Td−Tmax)をサービス
ブレーキで補う一方、Td>Tmaxでないときは、回
生指令値TmがTdに相当する値になり、要求制動トル
クTdの100%をモータ1a,1bの回生発電による
制動トルクで賄うことになる。
【0024】したがって、モータ1a,1bの回生発電
を最大限に効率よく行えるので、蓄電装置11を充電す
る電源として回生発電に依存する比率が高められる。言
い換えれば、エンジン9に駆動される発電機8による発
電に依存する比率が相対的に低下するので、エンジンの
小型化および燃費の向上を促進できる。
【0025】回生指令値Tmは、蓄電装置11の総電圧
に応じた補正係数kに基づいてTm・kに制御されるの
で、この係数kの設定により、蓄電装置11の過充電を
確実に防止可能となる。補正係数kは、蓄電装置11の
総電圧に対し、所定電圧Vbに越えると、満充電時の電
圧Vfへ向けて100%から0%に変化する特性に設定
され、したがって蓄電装置11の総電圧が所定電圧Vb
を越えると、Td>Tmaxでないときにおいても、T
dとTm・kとの間に差(Td−Tb)を生じるが、そ
の不足分についても車両のサービスブレーキにより補わ
れることになる。このため、蓄電装置11の過充電を防
止しつつ、車両の要求制動トルクTdを確保できるので
あり、その範囲において、既述のようにモータ1a,1
bによる回生発電を最大限に発揮できるという効果が得
られる。蓄電装置11は、大容量コンデンサのため、大
電力での充放電が可能となり、モータ1a,1bにより
制動エネルギを最大限に回生できるのである。
【0026】図4および図5は、別の実施形態としてコ
ントロールユニット10の制動制御を説明するフローチ
ャートであり、所定の制御周期で繰り返し処理される。
【0027】図4の場合(回生発電に係る制御内容を表
す)、ステップ1およびステップ2においては、ブレー
キペダルの踏角(検出信号)を読み取り、これを車両の
要求制動トルクTdに変換する。ステップ3において
は、車両状態および走行状態から前後の制動トルク配分
比f:rを決め、従動輪側の要求制動トルクTd・fと
駆動輪側の要求制動トルクTd・fを求める。
【0028】ステップ4およびステップ5においては、
車速(検出信号)と駆動輪6a,6b側の要求制動トル
クTd・rとから、図示のような3次元マップに基づい
て、回生指令値Tmを設定する。この処理は、図2のス
テップ3〜ステップ7に対応するものであり、Td・r
>Tmaxのときは、回生指令値TmとしてTmaxに
相当する値、Td・r>Tmaxでないときは、回生指
令値TmとしてTd・rに相当する値、が設定されるこ
とになる。
【0029】ステップ6およびステップ7においては、
蓄電装置11の総電圧(検出信号)を読み取り、これに
対応する補正係数kをマップ(図2、参照)から求め、
回生指令値TmをTm・kに補正する。そして、ステッ
プ8において、補正指令値Tm・kにモータ1a,1b
の回生発電を作動させるようにインバータを制御する。
【0030】図5の場合(サービスブレーキに係る制御
内容を表す)、ステップ11においては、回生指令値T
m・kを読み取り、この指令値Tm・kをモータ1a,
1bの回生制動トルクTbに変換する。ステップ12に
おいては、駆動輪6a,6b側の要求制動トルクTd・
rを読み取り、これと回生制動トルクTbとの差(Td
・r−Tb)を駆動輪6a,6b側のサービスブレーキ
に要求制動トルクTrsに設定する。また、従動輪7
a,7b側の要求制動トルクTd・fを読み取り、従動
輪7a,7b側のサービスブレーキの要求制動トルクT
fsに設定する。
【0031】ステップ13およびステップ15において
は、従動輪7a,7b側のプロポーショナルバルブ下流
の圧力(検出信号)および駆動輪6a,6b側のプロポ
ーショナルバルブ下流の圧力(検出信号)を読み取り、
従動輪7a,7b側の圧力と要求制動トルクTfsとの
PID演算および駆動輪6a,6b側の圧力と要求制動
トルクTrsとのPID演算に基づいて、従動輪7a,
7b側のサービスブレーキに制動トルクTfsを発生さ
せるよう、駆動輪6a,6b側のサービスブレーキに制
動トルクTrsを発生させるよう、各プロポーショナル
バルブの開度(デューティ値)を制御する。
【0032】このような制動制御により、車両の要求制
動トルクTdが検出されると、モータの出力を受ける駆
動輪6a,6b側については、要求制動トルクTdとそ
の制動トルク配分比rとから駆動輪6a,6b側が分担
する要求制動トルクTd・rが求められ、この制動トル
クTd・rについては、図2,図3と同様の処理が行わ
れ、モータ1a,1bによる回生制動トルクを最優先に
その不足分(Tdr−Tb)をサービスブレーキで補う
ようになる。また、従動輪7a、7b側については、要
求制動トルクTdとその制動トルク配分比fとから従動
輪側7a,7bが分担する要求制動トルクTd・fが求
められ、この制動トルクTd・fをサービスブレーキの
みで賄うことになる。
【0033】このため、図2、図3の実施形態による効
果に加えて、車両状態や走行状態に適する制動トルク配
分に基づいて、車両の安定した良好な制動性能を確保す
ることができる。なお、図2,図3の実施形態および図
4,図5の実施形態は、全輪駆動車の場合においても、
広く適用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態を表すハイブリット駆動シ
ステムの概要図である。
【図2】同じく制動制御の内容を説明するフローチャー
トである。
【図3】同じく制動制御の内容を説明するフローチャー
トである。
【図4】別の実施形態として制動制御の内容を説明する
フローチャートである。
【図5】同じく制動制御の内容を説明するフローチャー
トである。
【符号の説明】
1a,1b モータ 6a,6b 駆動輪 8 発電機 9 発電用エンジン 10 コントロールユニット 11 蓄電装置 12 プロポーショナルバルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3D046 AA00 BB00 CC03 CC06 HH02 HH05 HH12 HH22 LL22 LL46 5H115 PA12 PC06 PG04 PI13 PI24 PI29 PO02 PO06 PO09 PU08 PU24 PU26 PV07 PV09 QE10 QI04 QI08 QI15 QN03 QN22 QN23 QN24 RB21 SE03 SE04 SE10 TB03 TI05 TO21 TO23 TO26

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原動機としてのモータと、モータへの電力
    を蓄える手段と、モータの出力を制御する手段と、を備
    える車両において、車両の要求制動トルクTdを検出す
    る手段と、車速に応じたモータ最大制動トルクTmax
    を求める手段と、要求制動トルクTdがモータ最大制動
    トルクTmaxを上回るときはモータの回生指令値Tm
    としてモータ最大制動トルクTmaxの相当値、同じく
    下回るときは回生制動力Tmとして要求制動トルクTd
    の相当値、を設定する手段と、蓄電装置の総電圧を検出
    する手段と、その総電圧に応じた補正係数kを求める手
    段と、この係数kに基づいて駆動輪の回生指令値Tmを
    Tm・kを補正する手段と、この補正値Tm・kにモー
    タの回生発電を制御する手段と、補正値Tm・kに相当
    する回生トルクTbの要求制動トルクTdに対する不足
    量Td−Tbを求める手段と、その不足量を補うように
    車両のサービスブレーキを制御する手段と、を備えたこ
    とを特徴とするハイブリッド車の制動制御装置。
  2. 【請求項2】原動機としてのモータと、モータへの電力
    を蓄える手段と、モータの出力を制御する手段と、を備
    える車両において、車両の要求制動トルクTdを検出す
    る手段と、要求制動トルクTdとそのときの駆動輪の制
    動トルク配分比rとから駆動輪が分担する要求制動トル
    クTd・rを求める手段と、車速に応じたモータ最大制
    動トルクTmaxを求める手段と、駆動輪の要求制動ト
    ルクTd・rがモータ最大制動トルクTmaxを上回る
    ときはモータの回生指令値Tmとしてモータ最大制動ト
    ルクTmaxの相当値、同じく下回るときは回生指令値
    Tmとして駆動輪が分担する要求制動トルクTd・rの
    相当値、を設定する手段と、蓄電装置の総電圧を検出す
    る手段と、その総電圧に応じた補正係数kを求める手段
    と、この係数kに基づいて駆動輪の回生指令値TmをT
    m・kに補正する手段と、この補正値Tm・kにモータ
    の回生発電を制御する手段と、補正値Tm・kに相当す
    る回生トルクTbの要求制動トルクTd・rに対する不
    足量Td・r−Tbを求める手段と、その不足量を補う
    ように駆動輪のサービスブレーキを制御する手段と、を
    備えたことを特徴とするハイブリッド車の制動制御装
    置。
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