JP2014024376A - ハイブリッド車両の減速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセルペダルの踏み込み量がゼロにならないような減速操作にあっても、その減速時における運動エネルギーを効率よく電気エネルギーとして回生させる。
【解決手段】本発明のハイブリッド車両１０の減速制御装置は、内燃機関１１にクラッチ１２及び電動発電機１３をこの順序に介して駆動輪１５ｃが連結され、アクセルペダル１９の踏み込みが解消された減速操作時にクラッチ１２を切断状態として電動発電機１３により回生エネルギーを得るように制御する減速制御手段３１を備える。減速制御手段３１は、アクセルペダル１９の踏み込み量が所定時間に所定量以上減少したときも減速操作時であると判断してクラッチ１２を切断状態とするように構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関にクラッチ及び電動発電機をこの順序に介して駆動輪が連結されたハイブリッド車両に関する。更に詳しくは、そのようなハイブリッド車両の減速操作時に電動発電機により回生エネルギーを得るように制御する減速制御手段を備えたハイブリッド車両の減速制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の出力軸にクラッチを介して電動発電機を結合し、この電動発電機の回転駆動力を駆動出力として変速機に伝達し、変速機の駆動出力をディファレンシャル装置から駆動輪に伝達する構造のハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両は、内燃機関又は電動発電機のいずれか一方又は双方の回転駆動力により走行するとともに、減速操作時には電動発電機が車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する発電機として作用する。従って、このようなハイブリッド車両は、内燃機関及び電動発電機がともに車両を駆動するパラレル走行モードと、蓄電手段を充電しながら走行する走行充電モードをとることができるとしている。

一方、このようなハイブリッド車両の減速操作時には、内燃機関と電動発電機の間のクラッチを切断することにより、駆動輪が内燃機関を回転させることが無くなるので、その減速操作時に惰性走行する車両の運動エネルギーを電動発電機により電気エネルギーとして効率よく回収し得るとしている（例えば、特許文献１参照。）。そして、この従来の減速制御装置では、車両が減速操作時であるか否かの判断を、アクセルペダルを踏み込む運転者が、その足をそのアクセルペダルから離して(図４のＴ２)、その踏み込みを解消させてゼロとするアクセル足離し操作が行われたときに減速操作時であるとして、クラッチを切断状態としていた。

特開２００７−６９７８７号公報（段落番号「００５９」）

しかし、例えば、長い下り坂を減速しつつ走行させるような場合、運転者は、その足をそのアクセルペダルから離すことはなく、図４に示すように、単にアクセルペダルの踏み込み量を減少させるだけのような減速操作となる(図４のＴ１)。よって、このようにアクセルペダルの踏み込み量がゼロにならないような減速操作時には、クラッチが切断されることはなく、内燃機関の抵抗による減速が行われ、その内燃機関の抵抗により消失するエネルギー(図４の範囲Ａ)を電気エネルギーとして回生させることができないという、未だ解決すべき課題が残存していた。

本発明の目的は、アクセルペダルの踏み込み量がゼロにならないような減速操作にあっても、その減速時における運動エネルギーを効率よく電気エネルギーとして回生させ得るハイブリッド車両の減速制御装置を提供することにある。

本発明は、内燃機関にクラッチ及び電動発電機をこの順序に介して駆動輪が連結され、アクセルペダルの踏み込みが解消された減速操作時にクラッチを切断状態として電動発電機により回生エネルギーを得るように制御する減速制御手段を備えたハイブリッド車両の減速制御装置の改良である。

その特徴ある構成は、減速制御手段が、アクセルペダルの踏み込み量が所定時間に所定量以上減少したときも減速操作時であると判断してクラッチを切断状態とするように構成されたところにある。

本発明のハイブリッド車両の減速制御装置では、減速制御手段が、アクセルペダルの踏み込み量が所定時間に所定量以上減少したときも減速操作時であると判断するので、そのアクセルペダルの踏み込み量をゼロにしないような減速操作であっても、アクセルペダルの踏み込み量が所定時間に所定量以上減少するような場合には、クラッチは切断されることになる。この結果、アクセルペダルの踏み込み量がゼロにならないような減速操作にあっても、その減速時に内燃機関の抵抗による減速を生じさせることはない。このため、慣性により減速走行する車両の運動エネルギーを更に効率よく電気エネルギーとして回生させることが可能になる。

本発明実施形態のハイブリッド車両のブロック構成図である。 その減速制御装置の動作を示す図である。 その減速時の車速とアクセルペダルの踏み込み量と回転数と回生出力との関係を示す図である。 従来の減速制御装置の減速時の車速とアクセルペダルの踏み込み量と回転数と回生出力との関係を示す図３に対応する図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明が適用されるハイブリッド車両１０のブロック構成図を示す。このハイブリッド車両１０では、内燃機関１１の出力軸にクラッチ１２及び電動発電機１３をこの順序に介して変速機１４が連結される。変速機１４にはアクスルシャフト１５ａが連結されディファレンシャル装置１５ｂを介して駆動輪１５ｃに接続される。電動発電機１３は、図示しない蓄電手段であるバッテリからの電気エネルギーにより回転駆動して駆動輪１５ｃを回転可能なものであるとともに、内燃機関１１により又は回転する駆動輪１５ｃにより駆動して電力を発生させ、その電力をバッテリに充電させる発電機として機能するものが用いられる。

クラッチ１２は、図の左側にある内燃機関１１の駆動出力軸に結合されて、その出力軸とともに回転するフライホイール１２ａと、そのフライホイール１２ａに対向配置されて電動発電機１３の回転軸と一体的に回転するクラッチディスク１２ｂを備える。そして、クラッチ１２にはクラッチレバー１２ｃが設けられ、このクラッチレバー１２ｃをクラッチブースタ１７が傾動可能に構成される。クラッチブースタ１７はクラッチアクチュエータ１６により制御される油圧によりそのロッド１７ａを出没させてクラッチレバー１２ｃを動かすものであって、図では、ロッド１７ａが前方に移動（進行）すると、上記フライホイール１２ａ及びクラッチディスク１２ｂは切り離されて、切断状態とする場合を例示する。逆に、ロッド１７ａが後方に移動（退行）すると、上記フライホイール１２ａに対するクラッチディスク１２ｂの圧着荷重は増加して、そのフライホイール１２ａ及びクラッチディスク１２ｂは同期回転する接続状態となる場合を示す。

クラッチアクチュエータ１６の制御入力には自動クラッチ制御回路１８からの制御出力が接続される。また、運転者がその足で踏み込み操作するアクセルペダル１９の踏み込み量は、アクセルセンサ２１により検出されて、内燃機関制御回路２２に取込まれ、この内燃機関制御回路２２からは内燃機関１１における燃料噴射装置１１ａにその制御出力が接続される。更に、電動発電機１３には発電機制御回路２４の制御出力が接続される。この発電機制御回路２４、内燃機関制御回路２２及び自動クラッチ制御回路１８は、それぞれプログラム制御回路であり、これらは、半導体チップおよびその周辺ハードウェアと、その半導体チップにインストールされたソフトウェアとにより構成される。

この発電機制御回路２４、内燃機関制御回路２２及び自動クラッチ制御回路１８は通信網２３により相互に接続され、アクセルペダル１９の踏み込み量に基づいて、燃料噴射装置１１ａ、クラッチ１２及び電動発電機１３をそれぞれ制御し、内燃機関１１又は電動発電機１２のいずれか一方又は双方の回転駆動力により駆動輪１５ｃを回転させて車両１０を走行させるように構成される。即ち、このハイブリッド車両１０は、クラッチ１２を接続状態として、内燃機関１１及び電動発電機１２の双方の回転駆動力により走行可能である他に、そのクラッチ１２を切断状態として、電動発電機１２だけの回転駆動力により走行できるように構成される。その他に、このハイブリッド車両１０では、クラッチ１２を接続状態として、内燃機関１１の回転駆動力により走行するとともに、電動発電機１３を駆動して電力を発生させ、その電力を図示しないバッテリに充電させることもできるように構成される。

また、この発電機制御回路２４と内燃機関制御回路２２と自動クラッチ制御回路１８は、通信網２３により、本発明における減速制御手段である減速制御回路３１に接続される。この減速制御回路３１も、半導体チップおよびその周辺ハードウェアと、その半導体チップにインストールされたソフトウェアとにより構成される。この減速制御回路２３には、アクスルシャフト１５ａの回転から車両が走行状態であるか否かを検出する車速センサ２６の検出出力が接続される。この減速制御回路３１は、通信網２３を介して入力されるアクセルペダル１９の踏み込み量から車両１０が減速操作時であるか否かを判断するとともに、減速操作時であると判断したときには、自動クラッチ制御回路１８に信号を発してクラッチ１２を切断状態とするとともに、内燃機関制御回路２２に信号を発して内燃機関１１をアイドリング状態とさせる。そして、発電機制御回路２４に信号を発して回転する駆動輪１５ｃにより電動発電機１３を駆動させて電力を発生させ、その電力を図示しないバッテリに充電させるように構成される。

この減速制御回路３１における減速操作時であるか否かの判断は、車速センサ２６の検出出力から車両１０が走行状態である場合において、アクセルペダル１９の踏み込みが解消されて、アクセルペダル１９の踏み込み量がゼロとなった場合に減速操作時であると判断するように構成される。そして、本発明の特徴ある構成は、この減速制御手段である減速制御回路３１は、アクセルペダル１９の踏み込み量が所定時間に所定量以上減少したときも減速操作時であると判断するところにある。ここで、所定時間とは、２〜３秒であることが好ましく、所定量とは、アクセルペダル１９の踏み込みを減少させる以前の踏み込み量を１００としたとき、その所定時間に４０〜５０％その踏み込み量が減少した場合であることが好ましい。

このように構成されたハイブリッド車両の減速制御装置における動作を説明する。

このハイブリッド車両１０では、アクセルペダル１９を運転者が踏み込むことにより走行することができる。アクセルペダル１９の踏み込み量はアクセルセンサ２１により検出され、その検出出力により、発電機制御回路２４、内燃機関制御回路２２及び自動クラッチ制御回路１８は、燃料噴射装置１１ａ、クラッチ１２及び電動発電機１３をそれぞれ制御し、内燃機関１１又は電動発電機１２のいずれか一方又は双方の回転駆動力により図示しない駆動輪１５ｃを回転させて車両１０を走行させることになる。

次に、走行状態のハイブリッド車両１０を減速させて停止させる場合を説明する。このために、アクセルペダル１９を踏み込んでいた運転者は、その足をそのアクセルペダル１９から離して、その踏み込みを解消させることになる。図２に示すように、アクセルペダル１９の踏み込みが解消されて（Ｓ０１）、アクセルペダル１９の踏み込み量がゼロとなった場合（Ｓ０２）に、減速制御回路３１は減速操作時であると判断する。そして、減速制御回路３１は、内燃機関制御回路２２に信号を発して内燃機関１１をアイドリング状態とさせ、自動クラッチ制御回路１８に信号を発して内燃機関と電動発電機との間に設けられたクラッチ１２を切断状態とする（Ｓ０３）。そして、発電機制御回路２４に信号を発して車両１０が惰性走行することにより回転する駆動輪１５ｃが電動発電機１３を駆動させて回生エネルギーとなる電力を発生させ、その回生エネルギーを図示しないバッテリに充電させる。そして、このエネルギーを車両１０を走行させる際に使用することにより、燃料の消費量を抑制することが可能になる。

一方、例えば、平坦な道路を走行していた車両１０を長い下り坂において減速させつつ走行させるような場合、運転者が、その足をそのアクセルペダル１９から離すことはなく、図３に示すように、単にアクセルペダル１９の踏み込み量を減少させるだけのような減速操作となる（図３のＴ１）。本発明では、減速制御手段である減速制御回路３１が、アクセルペダル１９の踏み込み量が所定時間に所定量以上減少したときも減速操作時であると判断するように構成した。このため、長い下り坂にさしかかり、図２に示すように、そのアクセルペダル１９の踏み込みを減少させた場合にあって（Ｓ０１）、その踏み込み量がゼロでない場合であっても（Ｓ０２）、その踏み込みを減少させる以前の踏み込み量を１００としたとき（Ｓ０４）、その後に所定時間が経過したとき（Ｓ０５）の踏み込み量が所定量以上減少すると（Ｓ０６）、減速制御回路３１は減速操作時であると判断し、クラッチ１２を切断状態とする（Ｓ０７）。

即ち、図３に示すように、運転者が、アクセルペダル１９の踏み込み量を減少させ（Ｔ１１）、アクセルペダル１９の踏み込み量が所定時間に所定量以上減少したとき（Ｔ１２）、減速制御回路３１は、自動クラッチ制御回路１８に信号を発して内燃機関と電動発電機との間に設けられたクラッチ１２を切断状態とする。そして、内燃機関制御回路２２に信号を発して内燃機関１１をアイドリング状態とさせる（Ｔ１２）。すると、それ以前にはクラッチ１２が接続状態であったことから内燃機関１１と電動発電機１２は同期回転して、その回転数は同じであったけれども、減速操作時であると判断された後には（Ｔ１２）、内燃機関１１のみが破線で示すようにアイドリング状態となり、燃料の消費を抑制することになる。

一方、減速操作時であるとしてクラッチ１２を切断状態とした減速制御回路３１は、発電機制御回路２４にも信号を発して、車両１０が長い下り坂を惰性走行することにより回転する駆動輪１５ｃが電動発電機１３を駆動させて回生エネルギーとなる電力を発生させるようにする。このため、図４の範囲Ａに示すように、従来内燃機関の抵抗により減速していた運動エネルギーをも回生エネルギーとして回生させることができ、そのエネルギーを図示しないバッテリに充電させることができる。

その後、車両１０を停止させる為に、運転者はアクセルペダル１９の踏み込みを解消させる（図３のＴ１３）と、減速制御回路３１は電動発電機１３が発生させる回生エネルギーを増加させて、その電動発電機１２の抵抗による車両１０の減速を増して、車両１０を停止させることになる（図３のＴ１４）。

このように、本発明のハイブリッド車両の減速制御装置では、減速制御手段が、アクセルペダル１９の踏み込み量が所定時間に所定量以上減少したときも減速操作時であると判断するので、アクセルペダル１９の踏み込み量を減少させるけれども、そのアクセルペダル１９の踏み込み量をゼロにしないような減速操作であっても、アクセルペダル１９の踏み込み量が所定時間に所定量以上減少するような場合には、クラッチ１２は切断されることになる。この結果、クラッチ１２が切断される機会は図４に示す従来より増加して、車両１０の減速操作時に回生される電気エネルギーを従来よりも増加させることが可能になるのである。

なお、上述した実施の形態では、クラッチブースタ１７を備えて油圧によりクラッチ１２を制御する場合を説明したけれども、クラッチブースタ１７を用いることなく、空気圧やモータを用いてクラッチ１２の断接制御を行うようにしても良い。

１０ ハイブリッド車両
１１ 内燃機関
１２ クラッチ
１３ 電動発電機
１５ｃ 駆動輪
１９ アクセルペダル
３１ 減速制御回路（減速制御手段）

Claims (1)

1. 内燃機関(11)にクラッチ(12)及び電動発電機(13)をこの順序に介して駆動輪(15c)が連結され、アクセルペダル(19)の踏み込みが解消された減速操作時に前記クラッチ(12)を切断状態として前記電動発電機(13)により回生エネルギーを得るように制御する減速制御手段(31)を備えたハイブリッド車両の減速制御装置において、
   前記減速制御手段(31)は、前記アクセルペダル(19)の踏み込み量が所定時間に所定量以上減少したときも減速操作時であると判断して前記クラッチ(12)を切断状態とするように構成された
   ことを特徴とするハイブリッド車両の減速制御装置。

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