JP2003304601A - 回生装置の制御装置 - Google Patents

回生装置の制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の部品点数を増加することなく、電力の
回収量を増加することができる回生装置の制御装置を提
供する。 【解決手段】 第１の発電機で発生される電力を第１の
蓄電装置に供給するとともに、第１の蓄電装置と、第１
の蓄電装置とは別に設けられている第２の蓄電装置との
間で、中継装置を介して電力が行き来する回生装置の制
御装置において、第１の発電機の発電量が所定量以上で
あるか否かを判断する発電量判断手段（ステップＳ１な
いしステップＳ６）と、発電量判断手段（ステップＳ１
ないしステップＳ６）の判断結果に基づいて、第２の蓄
電装置の電力を中継装置を介して第１の蓄電装置に供給
するか否かを判断する蓄電性能制御手段（ステップＳ７
およびステップＳ８）とを備えている。

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、発電機で発生し
た電力を蓄電装置に供給する回生装置の制御装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、蓄電装置の電力により電動機
を駆動させ、電動機のトルクを車輪に伝達して駆動力を
発生させる車両が知られている。このような車両におい
ては、車両の惰力走行時に、車輪の運動エネルギを電動
機に伝達するとともに、電動機を発電機として機能さ
せ、発生した電力を蓄電装置に蓄電する制御もおこなわ
れており、その一例が特開２０００−５９９０３号公報
に記載されている。この公報に記載された回生エネルギ
充電装置は、車輪に動力伝達可能に連結された発電機
と、発電機に電気的に接続された複数のキャパシタ（ま
たは二次電池）と、複数のキャパシタの接続状態を切り
替える接続切り替え装置とを備えている。
【０００３】そして、車両の減速時に車輪の運動エネル
ギを発電機に伝達して回生制動をおこない、その回生エ
ネルギを複数のキャパシタに充電する。また、発電電圧
とキャパシタの電圧とを比較し、発電電圧が複数のキャ
パシタの電圧未満である場合は、複数のキャパシタの接
続を、直列接続から並列接続に切り替えることで、回生
率を向上できるものとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載されている回生エネルギ充電装置においては、
既存の部品の他に接続切り替え装置を設けなければなら
ならず、充電装置の部品点数が増加していた。その結
果、生産効率が低下し、かつ、製造コストが上昇し、か
つ、装置が大型化および大重量化する問題があった。
【０００５】この発明は上記課題を解決するためのもの
で、装置の部品点数を増加することなく、電力の回収量
を増加することができる回生装置の制御装置を提供する
ことを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、第１の発電機で発生される電力を
第１の蓄電装置に供給するとともに、前記第１の蓄電装
置と、この第１の蓄電装置とは別に設けられている第２
の蓄電装置との間で、中継装置を介して電力が行き来す
る回生装置の制御装置において、前記第１の発電機の発
電量が所定量以上であるか否かを判断する発電量判断手
段と、前記発電量判断手段の判断結果に基づいて、前記
第２の蓄電装置の電力を中継装置を介して前記第１の蓄
電装置に供給するか否かを判断する蓄電性能制御手段と
を備えていることを特徴とするものである。
【０００７】請求項１の発明によれば、第１の発電機の
発電量が所定量以上である場合に、第２の蓄電装置の電
力が中継装置を経由して第１の蓄電装置に供給される。
ここで、第１の蓄電装置が、電圧が高まるほど蓄電性能
（静電容量）が向上するという特性を備えていれば、第
１の発電機の発電量が増加する。また、中継装置は、第
１の蓄電装置と第２の蓄電装置との間で、電力の行き来
をさせるために、予め設けられている部品であるため、
既存の装置に加えて、他の部品を新たに設ける必要はな
い。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１の構成に加え
て、前記第２の蓄電装置は２次電池であり、前記第１の
発電機とは別に第２の発電機が設けられているととも
に、この第２の発電機で発生される電力が、前記第２の
蓄電装置に供給されることを特徴とするものである。
【０００９】請求項２の発明によれば、第２の蓄電装置
は２次電池であり、第２の蓄電装置から第１の蓄電装置
に電力が供給されて、第２の蓄電装置の電圧が低下す
る。この第２の蓄電装置が、電圧が低下するほど蓄電性
能が向上する（充電抵抗が低下する）特性を備えていれ
ば、第２の発電機から第２の蓄電装置に蓄電する場合の
効率が向上する。
【００１０】請求項３の発明は、第１の発電機の電力を
第１の蓄電装置に蓄電するとともに、第２の発電機の電
力を第２の蓄電装置に蓄電する回生装置の制御装置にお
いて、前記第１の発電機の発電量が所定量以上であるか
否かを判断する発電量判断手段と、この発電量判断手段
の判断結果に基づいて、この第１の発電機の電力を前記
第２の蓄電装置に供給して、前記第１の発電機の発電量
を増加させるか否かを判断する発電状態制御手段とを備
えていることを特徴とするものである。
【００１１】請求項３の発明によれば、第１の発電機の
発電量が所定量以上であるか否かが判断され、その判断
結果に基づいて、“第１の発電機の電力を第２の蓄電装
置に供給して第１の発電機の発電量を増加させるか否
か”が判断される。第２の蓄電装置は、予め設けられて
いる部品であるため、新たな部品を設ける必要はない。
【００１２】
【発明の実施の形態】（第１の実施例）つぎに、この発
明の実施例を説明する。図２は、この発明を適用した車
両１のパワートレーン、電気系統、制御系統の構成を示
す概念図である。まず、車両１のパワートレーンの構成
を説明する。車両１は、駆動力源としてエンジン２およ
びモータ・ジェネレータ（回生ジェネレータ）３を有し
ている。エンジン２としては、内燃機関、例えば、ガソ
リンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンな
どを用いることができる。エンジン２の出力側にはトラ
ンスミッション４が設けられており、トランスミッショ
ン４の回転部材５と車輪６とが動力伝達可能に連結され
ている。
【００１３】また、前記モータ・ジェネレータ３と回転
部材５とが動力伝達可能に連結されている。モータ・ジ
ェネレータ３は、電気エネルギを運動エネルギに変換す
る力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する
回生機能とを有している。モータ・ジェネレータ３とし
ては、例えば３相交流形のものを用いることができる。
さらに、エンジン２とトランスミッション４との間の動
力伝達経路には、流体伝動装置１６とロックアップクラ
ッチ１７とが並列に配置されている。なお、ロックアッ
プクラッチ１７の係合圧を制御するアクチュエータ（図
示せず）が設けられている。さらに、車輪６には摩擦ブ
レーキ１８が設けられている。この摩擦ブレーキ１８
は、ブレーキペダル１４のストローク量などに基づい
て、車輪６を制動するものであり、摩擦ブレーキ１８と
しては、ディスクブレーキまたはドラムブレーキを用い
ることができる。また、摩擦ブレーキ１８の制動力を、
ブレーキペダル１４のストローク量およびその他の条件
に基づいて、その制動力するためのアクチュエータ（図
示せず）が設けられている。
【００１４】つぎに、車両１の電気系統について説明す
る。エンジン２のクランクシャフト（図示せず）には、
伝動装置７を介してオルタネータ８が接続されている。
このオルタネータ８にはバッテリ（例えば鉛バッテリ）
９が接続されているとともに、バッテリ９の電力を１２
Ｖ負荷１０に供給する回路が形成されている。バッテリ
９は電気エネルギを化学エネルギに変換して貯蔵するシ
ステムである。
【００１５】また、バッテリ９以外の蓄電装置としてキ
ャパシタ（コンデンサ）１１が設けられており、モータ
・ジェネレータ３により発電された電力を、キャパシタ
１１に充電することができる。キャパシタ１１は、導電
部材（金属板）同士の間に絶縁物を介在させて構成され
ており、各導電部材に電荷が蓄えられる。そして、バッ
テリ９の電圧は１２Ｖであり、キャパシタの電圧は３６
Ｖである。このように、バッテリ９とキャパシタ１１と
を比較すると、電力の貯蔵原理および受け入れ電力など
の特性が異なる。さらに、キャパシタ１１と、バッテリ
９および１２Ｖ負荷１０とを接続する回路が形成され、
バッテリ９とキャパシタ１１との間の回路には、ＤＣ／
ＤＣコンバータ（変圧器）１２が配置されている。
【００１６】さらに、車両１の全体を制御する制御系統
について説明する。電子制御装置（ＥＣＵ）１３が設け
られており、電子制御装置１３により、加速要求および
制動状態、車速、モータ・ジェネレータ３の回転数、バ
ッテリ９の電圧・充放電電流、キャパシタ１１の電圧な
どが判断される。前記制動状態には、ドライバーによる
制動要求、および車両１に作用する実際の制動力などが
含まれており、この制動状態は、ブレーキペダル１４の
ストローク量、ブレーキマスタシリンダ１５の油圧、車
速変化量などに基づいて判断される。これに対して、電
子制御装置１３からは、モータ・ジェネレータ３の発電
量、オルタネータ８の発電量ＤＣ／ＤＣコンバータ１２
の動作、摩擦ブレーキ１８用のアクチュエータ、ロック
アップクラッチ１７用のアクチュエータなど、を制御す
る信号が出力される。
【００１７】つぎに、車両１の制御について説明する。
まず、エンジン２が駆動された場合は、エンジントルク
がトランスミッション４を経由して車輪６に伝達され
て、駆動力が発生する。ここで、電子制御装置１３によ
り、エンジン１に供給する燃料の噴射量および噴射時期
などが制御され、エンジン出力が調整される。また、キ
ャパシタ１１の電力がモータ・ジェネレータ３に供給さ
れて、モータ・ジェネレータ３が電動機として駆動され
た場合は、モータ・ジェネレータ３のトルクが車輪６に
伝達される。このように、車両１は、エンジン２または
モータ・ジェネレータ３のうちの少なくとも一方を駆動
力源とすることができる、いわゆるハイブリッド車であ
る。なお、エンジントルクの一部をモータ・ジェネレー
タ３に供給して、そのトルクによりモータ・ジェネレー
タ３を発電機として機能させることもできる。
【００１８】さらに、車両１の惰力走行時には、車輪６
の運動エネルギをモータ・ジェネレータ３に伝達してモ
ータ・ジェネレータ３を発電機として機能させることが
できる。このように、車輪６の運動エネルギによりモー
タ・ジェネレータ３を発電機として機能させた場合は、
発電量に対応する制動力、すなわち回生制動力が車両１
に対して作用する。
【００１９】さらにまた、車両１の惰力走行時には、車
輪６の運動エネルギがトランスミッション４を経由して
エンジン１に伝達され、エンジン１の回転抵抗による制
動力、いわゆるエンジンブレーキ力が、車両１に対して
作用する。また、車両１の惰力走行時において、エンジ
ン回転数が所定回転数以上である場合は、エンジン２に
対する燃料の供給を停止する制御、いわゆるフューエル
カット制御をおこなうことができる。なお、フューエル
カット制御の実行中に、エンジン回転数が所定回転数未
満になった場合は、エンジン２に対する燃料の供給が開
始される。
【００２０】前記電子制御装置１３には、ロックアップ
クラッチ１７のトルク容量を制御するマップが記憶され
ている。このマップに定められているパラメータ、例え
ば車速およびアクセル開度などに基づいて、ロックアッ
プクラッチ１７の係合圧が制御され、ロックアップクラ
ッチ１７が係合またはスリップまたは解放される。この
ように、ロックアップクラッチ８が係合された場合は、
エンジン２とトランスミッション４との間で摩擦力によ
り動力伝達がおこなわれ、ロックアップクラッチ８が解
放された場合は、流体の運動エネルギにより動力伝達が
おこなわれる。このように、ロックアップクラッチ１７
が係合されている場合は、車輪６の運動エネルギにより
オルタネータ８で発電をおこなうことができる。オルタ
ネータ８の発電量は、１２Ｖ負荷１０で要求される電
力、その他の条件に基づいて制御することができる。
【００２１】また、１２Ｖ負荷１０に電力を供給するバ
ッテリ９の電力が低下した場合は、キャパシタ１１の電
力をＤＣ／ＤＣコンバータ１２により降圧してバッテリ
９に供給することができる。また、モータ・ジェネレー
タ３を発電機として駆動するキャパシタ１１の電力が低
下した場合は、バッテリ９の電力をＤＣ／ＤＣコンバー
タ１２により昇圧してキャパシタ１１に供給することも
できる。
【００２２】つぎに、車両１の減速時におこなわれる制
御例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。ま
ず、加速要求がなく、車両１が減速状態にある場合は、
ロックアップクラッチ１７が係合され、かつ、車輪６の
運動エネルギによりモータ・ジェネレータ３が発電機と
して機能して回生制動力が発生し、かつ、車輪６の運動
エネルギがエンジン２を経由してオルタネータ８に伝達
され、オルタネータ８で発生した電力がバッテリ９に蓄
電され、かつ、フューエルカット制御がおこなわれる。
（ステップＳ１）。
【００２３】このステップＳ１についで、ドライバーに
よる制動要求が判断される（ステップＳ２）。この制動
要求は、ブレーキマスターシリンダ１５の油圧、ブレー
キペダル１４のストローク量、車速変化量などが、ある
しきい値を越えたか否かで判断する。車速変化量の一例
を、図３の特性線図に示す。図３に示すように、時刻ｔ
１では車速ｖ１であったものが、時刻ｔ１から所定時間
が経過した時刻ｔ２においては車速ｖ２となる。この車
速ｖ２は車速ｖ１よりも低速である。
【００２４】上記ステップＳ２についで、モータ・ジェ
ネレータ３の発電およびオルタネータ８の発電にともな
い発生する回生制動力が判断され、前記ドライバーの制
動要求に対応する制動力の方が、回生制動力よりも大き
いか否かが判断される（ステップＳ３）。このステップ
Ｓ３で肯定的に判断された場合は、現在の車速およびキ
ャパシタ１１の実際の電圧を判断するとともに（ステッ
プＳ４）、動作回転数Ｎを算出する（ステップＳ５）。
モータ・ジェネレータ３の発電量は回転数により変化す
るため、この実施例では、動作回転数Ｎとを基準として
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御している。以下、この
動作回転数Ｎの算出方法の一例を、図４を参照しながら
説明する。
【００２５】図４は、モータ・ジェネレータ３の回転数
と、モータ・ジェネレータ３の発電量との関係を示す特
性線図である。なお、この実施例では、車速からモータ
・ジェネレータ３の回転数を間接的に判断しているた
め、図４では、モータ・ジェネレータ３の回転数の代わ
りに“車速”と記されている。なお、モータ・ジェネレ
ータ３の回転数を直接検知するレゾルバなどが設けられ
ている場合は、その検知信号をそのまま用いてもよい。
【００２６】図４には、便宜上、２種類の発電特性Ａ
１，Ｂ１が実線で示されている。発電特性Ａ１に対応す
るキャパシタ１１の電圧は、発電特性Ｂ１に対応するキ
ャパシタ１１の電圧よりも低い。このような発電特性Ａ
１，Ｂ１は、以下のようにして算出したものである。ま
ず、モータ・ジェネレータ３は、回転数が上昇するほど
発電量が増加する特性を備えている。一方、キャパシタ
１１は、その電圧により、蓄電性能（静電容量）が変化
するという特性を備えている。
【００２７】ここで、発電特性Ａ１に相当するモータ・
ジェネレータ３の発電量ｐは、例えば、 ｐ＝ｆ（ｎ，Ｖ） ・・・（式１） で算出することができる。これに対して、発電特性Ｂ１
に相当するモータ・ジェネレータ３の発電量ｐは、 ｐ＝ｆ（ｎ，Ｖ＋ΔＶ） ≒ｆ（ｎ＊Ｖ／（Ｖ＋ΔＶ），Ｖ）＊（Ｖ＋ΔＶ）／Ｖ ・・・（式２） で算出することができる。
【００２８】上記各式において、ｆは発電時の出力特性
を示す関数であり、Ｖはキャパシタ１１の電圧であり、
ｎはモータ・ジェネレータ３の回転数である。この実施
例では、発電特性Ａ１に相当するモータ・ジェネレータ
３の発電量ｐを、モータ・ジェネレータ３の回転数およ
びキャパシタ１１の電圧に基づいて算出している。これ
に対して、発電特性Ｂ１に相当するモータ・ジェネレー
タ３の発電量ｐは、発電特性Ａ１を基準として算出して
いる。具体的には、発電特性Ａ１に比べて、キャパシタ
１１の電圧を２倍とし、かつ、モータ・ジェネレータ３
の回転数を２倍として算出している。
【００２９】すなわち、式２の“（Ｖ＋ΔＶ）／Ｖ”
の項が、キャパシタ１１の電圧を２倍とした場合におけ
る発電量の増加分であり、式２の“Ｖ／（Ｖ＋ΔＶ）”
の項が、モータ・ジェネレータ３の回転数を２倍として
いることを意味している。このようにして算出した２つ
の発電特性Ａ１，Ｂ１は、共にモータ・ジェネレータ３
の回転数が高まるほど、発電量が多くなる傾向を示して
いる。２つの発電特性Ａ１，Ｂ１を示す線分の交点Ｄ１
は、発電特性Ａ１に対応する発電量ｐ＝ｆ（ｎ，Ｖ）
と、発電特性Ｂ１に対応する発電量ｐ＝ｆ（ｎ，Ｖ＋Δ
Ｖ）とが、 ｆ（ｎ，Ｖ）＝ｆ（ｎ，Ｖ＋ΔＶ） の関係になることを意味している。この交点Ｄ１に対応
するモータ・ジェネレータ３の回転数が、動作回転数Ｎ
である。
【００３０】そして、モータ・ジェネレータ３の回転数
が、動作回転数Ｎ未満では、発電特性Ａ１に対応する発
電量の方が、発電特性Ｂ１に対応する発電量よりも多く
なっている。これに対して、モータ・ジェネレータ３の
回転数が、動作回転数Ｎを越えた場合は、発電特性Ｂ１
に対応する発電量の方が、発電特性Ａ１に対応する発電
量よりも多くなっている。なお、動作回転数Ｎ以上にお
いて、発電特性Ａ１のキャパシタ１１の電圧に、さらに
電圧ΔＶを加えて発電特性Ｂ１に切り替えた場合の発電
量の増加分が、図４では斜線の領域Ｃ１として示されて
いる。
【００３１】上記のようにして、ステップＳ５で動作回
転数Ｎを算出した後、現在のモータ・ジェネレータ３の
回転数が動作回転数Ｎを越えているか否かが判断される
（ステップＳ６）。このステップＳ６で肯定的に判断さ
れた場合は、バッテリ９からキャパシタ１１に供給する
電力の電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧させ、
その電力をキャパシタ１１に供給し（ステップＳ７）、
ステップＳ２に戻る。すなわち、モータ・ジェネレータ
３により発生された電力をキャパシタ１１に蓄電する場
合に、モータ・ジェネレータ３の発電量が、発電特性Ｂ
１に対応する発電量に制御される。
【００３２】一方、前記ステップＳ６で否定的に判断さ
れた場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作をオフし
（ステップＳ８）、ステップＳ２に戻る。すなわち、バ
ッテリ９の電力はキャパシタ１１には供給されないとと
もに、モータ・ジェネレータ３の発電量が、発電特性Ａ
１に対応する発電量に制御される。また、前記ステップ
Ｓ３で否定的に判断された場合も、ステップＳ８に進
む。
【００３３】以上のように、この実施例によれば、制動
要求に基づいて、モータ・ジェネレータ３およびオルタ
ネータ８により回生制動力を発生させ、かつ、モータ・
ジェネレータ３により発生した電力をキャパシタ１１に
蓄電する場合に、モータ・ジェネレータ３の発電量がな
るべく多くなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動
作を制御している。したがって、キャパシタ１１による
電力の回収量が増加する。
【００３４】また、この実施例では、バッテリ９の電力
の電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧させてキャ
パシタ１１に供給しているが、このＤＣ／ＤＣコンバー
タ１２は、バッテリ９とキャパシタ１１との間で電力を
行き来させるために設けられている既存の部品であり、
モータ・ジェネレータ３の発電量を増加するために、部
品を新たに設ける必要はない。したがって、車両１の生
産効率が低下すること、製造コストが上昇すること、装
置が大型化および大重量化することを、それぞれ抑制で
きる。
【００３５】また、バッテリ９からキャパシタ１１に電
力を供給すれば、バッテリ９の電圧が低下する。このバ
ッテリ９は２次電池であり、図５に示すように、電圧が
低下するほど、蓄電性能が向上する（充電抵抗が低下す
る）特性を備えている。したがって、オルタネータ８で
発生した電力をバッテリ９に蓄電する場合に、電力の回
収量が増加する。
【００３６】上記のように、この実施例では、モータ・
ジェネレータ３の回転数が動作回転数Ｎよりも高くなる
ような高車速において、モータ・ジェネレータ３および
オルタネータ８の発電による電力の回収量が増加する。
したがって、エンジン出力によりモータ・ジェネレータ
３またはオルタネータ８を発電機として駆動させ、その
電力をキャパシタ１１またはバッテリ９に蓄電する機会
（具体的には蓄電回数、蓄電時間）が少なくなり、燃費
が向上する。
【００３７】ところで、ドライバーの制動要求に基づい
て車両１に対して制動力を作用させる場合に、要求制動
力に対して、モータ・ジェネレータ３およびオルタネー
タ８で発生する回生制動力で負担できない分は、摩擦ブ
レーキ１８で負担することになる。これに対して、この
実施例では摩擦ブレーキ１８で負担する制動力をなるべ
く少なくすることができる。したがって、制動エネルギ
が摩擦ブレーキ１８で摩擦熱として失われる量の増加を
抑制できる。なお、図４およびその説明では、発電特性
Ａ１を基準として、他の発電特性を算出する方法を例示
しているが、予めキャパシタ１１の電圧毎に動作回転数
をマップ化し、そのマップを電子制御装置１３に記憶し
ておいてもよい。
【００３８】ここで、図１に示された機能的手段と、こ
の発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ１
ないしステップＳ６が、この発明の発電量判断手段に相
当し、ステップＳ７およびステップＳ８が、この発明の
蓄電性能制御手段に相当する。また、この実施例で説明
した事項と、各請求項に記載された事項との対応関係を
説明すれば、モータ・ジェネレータ３がこの発明の第１
の発電機に相当し、キャパシタ１１がこの発明の第１の
蓄電装置に相当し、オルタネータ８がこの発明の第２の
発電機に相当し、バッテリ９がこの発明の第２の蓄電装
置に相当し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が、この発明の
中継装置に相当する。また、ステップＳ６でモータ・ジ
ェネレータ３の実際の回転数と動作回転数Ｎとを比較し
て、第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かが
判断される。
【００３９】（第２の実施例）図６は、車両１の概略構
成を示す概念図である。図６において、図２の構成と同
じ部分については、図２と同じ符号を付してその説明を
省略する。図６においては、オルタネータ８とバッテリ
９との間の回路に、電源切り替え部（切り替えスイッ
チ）２０が設けられている。この電源切り替え部２０の
切り替えにより、オルタネータ８により発電された電力
を、バッテリ９またはキャパシタ１１に対して選択的に
充電することができる。そして、図６のシステムにおい
て、図１の制御例以外の制御および作用は、図２のシス
テムについて述べた場合と同じである。
【００４０】つぎに、図６のシステムにおいて、実施可
能な制御例を図７のフローチャートに基づいて説明す
る。まず、“モータ・ジェネレータ３を発電機として機
能させ、その電力をキャパシタ１１に蓄電するべき状態
にあるか否か”が判断される（ステップＳ１１）。この
ステップＳ１１では、ブレーキマスタシリンダ１５の油
圧、ブレーキペダル１４のストローク、車速変化量など
の物理量が、あるしきい値を越えたか否かが判断基準と
して用いられる。
【００４１】例えば、加速要求がなく、かつ、制動要求
があり、車両１が惰力走行している場合は、ステップＳ
１１で肯定的に判断されてステップＳ１２に進む。ステ
ップＳ１２では、車輪６の運動エネルギがモータ・ジェ
ネレータ３に伝達され、そのモータ・ジェネレータ３で
発生した電力が、キャパシタ１１に蓄電される。
【００４２】このステップＳ１２についで、要求制動力
が、モータ・ジェネレータ３の機能により発生する回生
制動力の最大値を越えているか否かが判断される（ステ
ップＳ１３）。前記要求制動力は、ブレーキマスタシリ
ンダ１５の油圧、ブレーキペダル１４のストローク量な
どにより判断される。言い換えれば、ステップＳ１３で
は、オルタネータ８の発電により回生制動力を増加する
要求の有無が判断される。このステップＳ１３で肯定的
に判断されるということは、オルタネータ８による発電
量の要求が、所定量以上であることを意味する。そし
て、ステップＳ１３で肯定的に判断された場合は、ロッ
クアップクラッチ１７が係合されているか否かが判断さ
れる（ステップＳ１４）。このステップＳ１４で肯定的
に判断されるということは、車輪６の運動エネルギの一
部がオルタネータ８に伝達されて、オルタネータ８によ
り発電がおこなわれていることを意味している。そこ
で、オルタネータ８の発電量が最大となっているか否か
が判断される（ステップＳ１５）。
【００４３】このステップＳ１５で否定的に判断された
場合は、オルタネータ８で発生した電力をキャパシタ１
１に充電する場合の発電量の予測値と、オルタネータ８
で発生した電力をバッテリ９に充電している場合の発電
量の現状値とを比較し、発電量の予測値の方が発電量の
現状値よりも多いか否かが判断される（ステップＳ１
６）。
【００４４】前記発電量の予測値は、 Ｆ（Ｖcap,Ｎalt,Ｉaltmax） ・・・（式１） で求められる。また、発電量の現状値は、 Ｆ（Ｖbat,Ｎalt,Ｉalt ） ・・・（式２） で求められる。上記の各式において、式１のＦ（ａ、
ｂ、ｃ）はモータ・ジェネレータ３の出力特性の関数で
あり、式２のＦ（ａ，ｂ，ｃ）はオルタネータ８の出力
特性の関数である。また、Ｖcap はキャパシタ１１の電
圧であり、Ｎalt はオルタネータ８の回転数であり、Ｉ
altmaxはオルタネータ８の最大励磁電流であり、Ｖbat
はバッテリ９の電圧であり、Ｉalt はオルタネータ８の
現在の励磁電流である。
【００４５】そして、ステップＳ１６で肯定的に判断さ
れた場合は、ステップＳ１７を経由してこの制御ルーチ
ンを終了する。前記ステップＳ１６で肯定的に判断され
るということは、オルタネータ８で実行可能な発電量
が、現状の発電量（所定値）以上であることを意味して
いる。そこで、ステップＳ１７では、まず、キャパシタ
１１の電力を、その電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１２で
降圧してバッテリ９に供給する。つぎに、オルタネータ
８の発電を一旦停止し、かつ、電源切り替え装置２０を
制御して、オルタネータ８とキャパシタ１１との間の回
路を接続する。その後、オルタネータ８による発電を再
開し、その電力をキャパシタ１１に充電する。なお、オ
ルタネータ８およびモータ・ジェネレータ３により発生
する回生制動力を、要求制動力に近づけるように、オル
タネータ８およびモータ・ジェネレータ３の発電量を制
御する。
【００４６】これに対して、前記ステップＳ１６で否定
的に判断された場合は、ステップＳ１８を経由してこの
制御ルーチンを終了する。このステップＳ１８では、オ
ルタネータ８とバッテリ９との間の回路が接続された状
態が継続される。また、キャパシタ１１の充電量によ
り、以下のように異なる制御がおこなわれる。まず、キ
ャパシタ１１の充電量が所定値以上である場合は、キャ
パシタ１の電力を、その電圧をＤＣ／ＤＣコンバータに
より降圧してバッテリ９に供給する。このとき、オルタ
ネータ８による発電は停止する。一方、キャパシタ１１
の充電量が所定値未満である場合は、キャパシタ１１の
電力はバッテリ９に供給されない。また、オルタネータ
８により発生された電力により、バッテリ９を満充電す
る制御がおこなわれる。
【００４７】なお、ステップＳ１５で肯定的に判断され
た場合はステップ１８に進む。また、ステップＳ１４で
否定的に判断された場合もステップＳ１８に進むが、ロ
ックアップクラッチ１７が解放されているため、前述し
たステップＳ１８の制御のうち、オルタネータ８による
発電制御はおこなえない。さらに、ステップＳ１３で否
定的に判断された場合もステップＳ１８に進むが、要求
制動力を、モータ・ジェネレータ３の回生制動力で確保
することができるため、ステップＳ１８の制御のうち、
“キャパシタ１１の電力をバッテリ９に供給し、かつ、
オルタネータ８の発電を停止する制御”のみをおこな
う。さらに、ステップＳ１１で否定的に判断された場合
もステップＳ１８に進む。
【００４８】このように、図７の制御例においては、オ
ルタネータ８に対する要求発電量が所定量以上となった
場合に、オルタネータ８の電力の蓄電対象として、キャ
パシタ１１を選択している。そして、キャパシタ１１の
電圧はバッテリ９の電圧よりも高く、かつ、電力の受け
入れ性が高いという特性を有しているため、オルタネー
タ８の実際の発電量を増加することができる。
【００４９】したがって、オルタネータ８の発電により
発生する電力の回収量が増加する。また、キャパシタ１
１は、モータ・ジェネレータ３との間で電力の行き来を
おこなうために、予め設けられている部品であるため、
オルタネータ８の発電量を増加するために、新たな部品
を増加する必要はない。したがって、車両１の生産効率
が低下すること、製造コストが上昇すること、装置が大
型化および大重量化することを、それぞれ抑制できる。
【００５０】さらに、電源切り替え部２０として、オル
タネータ８の発電を継続したまま、その切り替えをおこ
なうことのできるもの、例えば半導体素子を用いたもの
を使用することもできる。このように構成すれば、前記
ステップＳ１７でオルタネータ８による発電を一旦停止
する必要がなくなるため、車両１に作用する制動力の変
化が抑制され、ドライバーが違和感を持ちにくくなる。
【００５１】さらにまた、図７の制御例では、オルタネ
ータ８で発電される電力量が増加し、その電力をキャパ
シタ１１に蓄電したり、キャパシタ１１からバッテリ９
に供給したりできるため、エンジン出力によりモータ・
ジェネレータ３またはオルタネータ８を発電機として駆
動させ、その電力をキャパシタ１１またはバッテリ９に
蓄電する機会（具体的には蓄電回数、蓄電時間）が少な
くなり、燃費が向上する。さらに、オルタネータ８の発
電量を可及的に増加し、その電力をキャパシタ１１に供
給するため、キャパシタ１１に電力を供給するモータ・
ジェネレータ３の出力が低くて（少なくて）も済み、モ
ータ・ジェネレータ３の体格を小型化できる。
【００５２】ここで、図７に示された機能的手段と、こ
の発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ１
３、ステップＳ１６がこの発明の発電量判断手段に相当
し、ステップＳ１７、ステップＳ１８がこの発明の発電
状態制御手段に相当する。また、図６および図７で説明
した事項と、この発明の構成との対応関係を説明すれ
ば、オルタネータ８がこの発明の第１の発電機に相当
し、バッテリ９がこの発明の第１の蓄電装置に相当し、
モータ・ジェネレータ３がこの発明の第２の発電機に相
当し、キャパシタ１１がこの発明の第２の蓄電装置に相
当する。
【００５３】なお、図２、図６に示す車両１は、エンジ
ン２およびモータ・ジェネレータ３が、共に同じ車輪６
に対して動力伝達可能に構成されているパワートレーン
を有しているが、エンジンが動力伝達可能に連結される
車輪と、モータ・ジェネレータが連結される車輪とが異
なるように、パワートレーンが構成されている車両（図
示せず）に対しても、図１、図７の制御例を適用でき
る。また、各実施例において、蓄電装置の一例として挙
げているキャパシタ１１およびバッテリ９は、共に２次
電池であるが、蓄電装置が１次電池である場合にも、請
求項２以外の発明を適用できる。
【００５４】ここで、第１の実施例に開示された特徴的
な構成を記載すれば、以下のとおりである。すなわち、
第１の発電機で発生される電力を第１の蓄電装置に供給
するとともに、前記第１の蓄電装置と、この第１の蓄電
装置とは別に設けられている第２の蓄電装置との間で、
中継装置を介して電力が行き来するとともに、第１の蓄
電装置は電圧が高くなるほど、蓄電性能が高まる特性を
備えている回生装置の制御装置において、前記第１の発
電機の発電量が所定量以上であるか否かを判断する発電
量判断手段と、前記第１の発電機の発電量が所定量以上
である場合に、前記第２の蓄電装置の電力を中継装置を
介して前記第１の蓄電装置に供給し、第１の蓄電装置の
電圧を高める蓄電性能制御手段とを備えていることを特
徴とする回生装置の制御装置である。
【００５５】また、第２の実施例に開示された特徴的な
構成を記載すれば、以下のとおりである。すなわち、第
１の発電機の電力を第１の蓄電装置に蓄電するととも
に、第２の発電機の電力を第２の蓄電装置に蓄電すると
ともに、前記第１の蓄電装置よりも前記第２の蓄電装置
の方が、電力の受入量が多い特性を有する回生装置の制
御装置において、前記第１の発電機の発電量が所定量以
上であるか否かを判断する発電量判断手段と、前記第１
の発電機の発電量が所定量以上である場合は、この第１
の発電機の電力を前記第２の蓄電装置に供給して、前記
第１の発電機の発電量を増加させるか否かを判断する発
電状態制御手段とを備えていることを特徴とする回生装
置の制御装置である。
【００５６】なお、特許請求の範囲の請求項１、２に記
載された“発電量判断手段”を“発電量判断器”または
“発電量判断用コントローラ”と読み替え、“蓄電性能
制御手段”を“蓄電性能制御器”または“蓄電性能制御
用コントローラ”と読み替えることもできる。この場
合、電子制御装置１３が、発電量判断器、蓄電性能制御
器、発電量判断用コントローラ、蓄電性能制御用コント
ローラに相当する。また、特許請求の範囲の請求項１、
２に記載された“発電量判断手段”を“発電量判断ステ
ップ”と読み替え、“蓄電性能制御手段”を“蓄電性能
制御ステップ”と読み替え、かつ、“回生装置の制御装
置”を“回生装置の制御方法”と読み替えることもでき
る。
【００５７】また、特許請求の範囲の請求項３に記載さ
れた“発電量判断手段”を“発電量判断器”または“発
電量判断用コントローラ”と読み替え、“発電状態制御
手段”を“発電状態制御器”または“発電状態制御用コ
ントローラ”と読み替えることもできる。この場合、電
子制御装置１３が、発電量判断器、発電状態制御器、発
電量判断用コントローラ、発電状態制御用コントローラ
に相当する。また、特許請求の範囲の請求項３に記載さ
れた“発電量判断手段”を“発電量判断ステップ”と読
み替え、“発電状態制御手段”を“発電状態制御ステッ
プ”と読み替え、かつ、“回生装置の制御装置”を“回
生装置の制御方法”と読み替えることもできる。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、第２の蓄電装置の電力を中継装置を介して第１の
蓄電装置に供給し、第１の蓄電装置の電圧を高めること
ができる。したがって、第１の発電機の発電量が増加
し、第１の発電機により発生する電力の回収量が増加す
る。また、中継装置は、第１の蓄電装置と第２の蓄電装
置との間で、電力の行き来をさせるために、予め設けら
れている部品であるため、既存の部品に加えて他の部品
を設ける必要はない。したがって、制御装置の生産効率
が低下すること、製造コストが上昇すること、制御装置
が大型化および大重量化することを、それぞれ抑制でき
る。
【００５９】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
と同様の効果を得られる他に、第２の蓄電装置から第１
の蓄電装置に電力を供給することにより、第２の蓄電装
置の電圧が低下する。この第２の蓄電装置は電圧が低下
するほど、蓄電性能が向上する（充電抵抗が低下する）
特性を備えているため、第２の発電機から第２の蓄電装
置に蓄電する場合の電力量が増加する。
【００６０】請求項３の発明によれば、第１の発電機の
発電量が所定量以上であるか否かが判断され、その判断
結果に基づいて、第１の発電機の電力を第２の蓄電装置
に供給して第１の発電機の発電量を増加させるか否かが
判断される。したがって、第１の発電機を起動して回収
できる電力量を増加することができる。また、第２の蓄
電装置は、予め設けられている部品であるため、新たな
部品をも受ける必要はない。したがって、制御装置の生
産効率が低下すること、製造コストが上昇すること、制
御装置が大型化および大重量化することを、それぞれ抑
制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施例を示すフローチャー
トである。
【図２】 第１の実施例を適用可能な車両の構成例を示
す概念図である。
【図３】 第１の実施例で判断される車速変化の一例を
示すマップである。
【図４】 第１の実施例で用いる特性線図であり、モー
タ・ジェネレータの回転数と発電量との対応関係を示す
特性線図である。
【図５】 第１の実施例において、バッテリ電圧と、充
電抵抗との対応関係の一例を示す特性線図である。
【図６】 第２の実施例を適用可能な車両の構成例を示
す概念図である。
【図７】 この発明の第２の実施例を示すフローチャー
トである。
【符号の説明】
１…車両、 ３…モータ・ジェネレータ、 ８…オルタ
ネータ、 ９…バッテリ、 １１…キャパシタ、 １２
…ＤＣ／ＤＣコンバータ、 １３…電子制御装置、 ２
０…電源切り替え装置。
フロントページの続き (72)発明者 呉竹 健 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 杉浦 雅宣 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 花田 秀人 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H115 PA12 PC06 PG04 PI16 PI22 PI29 PO01 PO06 PO09 PO17 PU01 PU24 PU25 PV02 QE10 QI04 QN03 RE02 RE05 SE02 TE02 TI05 TO30

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の発電機で発生される電力を第１の
    蓄電装置に供給するとともに、前記第１の蓄電装置と、
    この第１の蓄電装置とは別に設けられている第２の蓄電
    装置との間で、中継装置を介して電力が行き来する回生
    装置の制御装置において、 前記第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かを
    判断する発電量判断手段と、 前記発電量判断手段の判断結果に基づいて、前記第２の
    蓄電装置の電力を中継装置を介して前記第１の蓄電装置
    に供給するか否かを判断する蓄電性能制御手段とを備え
    ていることを特徴とする回生装置の制御装置。
  2. 【請求項２】 前記第２の蓄電装置は２次電池であり、
    前記第１の発電機とは別に第２の発電機が設けられてい
    るとともに、この第２の発電機で発生される電力が、前
    記第２の蓄電装置に供給されることを特徴とする請求項
    １に記載の回生装置の制御装置。
  3. 【請求項３】 第１の発電機の電力を第１の蓄電装置に
    蓄電するとともに、第２の発電機の電力を第２の蓄電装
    置に蓄電する回生装置の制御装置において、 前記第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かを
    判断する発電量判断手段と、 この発電量判断手段の判断結果に基づいて、この第１の
    発電機の電力を前記第２の蓄電装置に供給して、前記第
    １の発電機の発電量を増加させるか否かを判断する発電
    状態制御手段とを備えていることを特徴とする回生装置
    の制御装置。
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