JP2015000606A - ハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】内燃機関１０と電動発電機２０の両方を車両１の走行用の駆動源とする機能を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両１において、制動エネルギーを充電エネルギーとして最大限に利用しながら、車両１の減速時の制動トルクを十分に確保することができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両１の減速時の目標要求制動トルクＴｔが、電動発電機２０の回生トルクＴ１のみで十分な場合には電動発電機２０による回生トルクＴ１のみを与え、不十分な場合には電動発電機２０による回生トルクＴ１に加えて、圧縮開放ブレーキによる制動トルクＴ２を発生する。また、目標要求制動トルクＴｔが、電動発電機２０の回生トルクＴ１と圧縮開放ブレーキによる制動トルクＴ２の和でも不十分な場合には排気ブレーキ１２による制動トルクＴ３を加える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関と電動発電機の両方を車両の走行用の駆動源とする機能を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両に関し、より詳細には、制動エネルギーを充電エネルギーとして最大限に利用しながら、ハイブリッド車両の減速時の制動トルクを十分に確保することができるハイブリッド車両及びその制御方法に関する。
内燃機関と電動発電機の両方を搭載するハイブリッド車両（ＨＥＶ）においては、大別して、内燃機関に駆動される発電機で発電した電気、又は、発電した電気を充電したバッテリからの電気で駆動する電動機（走行用モータ）のみを走行用の動力源とするシリーズ型ハイブリッド車両と、内燃機関と電動発電機（走行用モータ）との両方を走行用の動力源とするパラレル型ハイブリッド車両とがある。
このハイブリッド車両においては、車両が減速状態にあり、車両の車輪から回生エネルギーを回収できる場合は、電動発電機で回生発電し、このとき電動発電機で発生する制動トルクで車両の減速を行うが、大きな制動トルクが必要な場合は、電動発電機による制動トルクのみでは、車両の減速で必要とされる制動トルクを確保できず、ハイブリッド車両の減速を確実に行うことができないという問題がある。
この問題に関連して、例えば、電動機の回生トルクを制動力として利用する際のドライバビリティを向上させるために、電動機のみによる走行中の減速時に電動機の回生発電により生じる回生トルクを制動力として利用する際に、予め設定されている目標減速度と回生発電により生じる回生トルクによる実減速度とを比較する減速度比較部と、電動機が最大の回生トルクを発生しているにも係わらず減速度比較部の比較結果により実減速度が目標減速度以下となる状態が所定のパターンで生じたとき、今回の減速が終了した後の次回の減速時には、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用する回生制御部と、を有するハイブリッド自動車等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、このハイブリッド自動車は、電動機のみによる走行中の減速時に、電動機の回生トルクのみでは減速が不十分であったときに、その次の減速時に、エンジンと電動機とが協働する走行形態とするものであるため、当初の電動機のみによる走行中の減速時では、電動機の不十分な回生トルクのみで減速するため、ハイブリッド自動車の制動トルクを十分に確保できない状態が発生するという問題がある。
特に、トラックやバス等では、乗用車に比べて車重が大きく、この車重に比べて相対的にドラムブレーキ等の機械的なブレーキの容量が小さくなってしまうため、機械的なブレーキで発生する制動トルクよりも大きな制動トルクを発生する必要がある。そのため、排気ブレーキやリターダ等の補助ブレーキを装備している。
特許第４９８８０４６号公報
そのため、本発明者は、制動エネルギーを充電エネルギーとして利用しながら、ハイブリッド車両の減速時の制動トルクを十分に確保することができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供することを目的に、ハイブリッド車両を減速するために必要とされる目標要求制動トルクが、電動発電機で発電して発生する回生トルクのみで制動トルクを与えることができる間は、電動発電機の回生トルクのみとし、目標要求制動トルクが、電動発電機の回生トルクの最大値を超えたときは、電動発電機の回生トルクに内燃機関のエンジンブレーキによる制動トルクを加え、さらに、目標要求制動トルクが、電動発電機の回生トルクの最大値とエンジンブレーキによる制動トルクの最大値の和を超えたときは、電動発電機の回生トルクとエンジンブレーキによる制動トルクに、排気ブレーキによる制動トルクを加えた制動制御運転を行うことを考えた。
しかしながら、この場合においては、エンジンブレーキによる制動トルク及び排気ブレーキによる制動トルクは徐々に大きくすることができず、ある程度大きい制動トルクを発生させることになるため、単純に回生トルクの最大値にエンジンブレーキによる制動トルクや排気ブレーキによる制動トルクを加えると、目標要求制動トルクを超えてしまう。そのため、全体の制動トルクを目標要求制動トルクに一致させるためには、この目標要求制動トルクを超える分だけ、電動発電機側の回生トルクを小さくする必要があり、その分回生エネルギーが減少してしまうという問題が生じた。
一方で、大型車両の制動トルクを補助するものとして、ジェイクブレーキとも呼ばれる圧縮開放ブレーキがディーゼルエンジンなどで使用されている。この圧縮開放ブレーキでは、ディーゼルエンジンの圧縮行程でピストンが上死点付近に達した段階で、燃料を噴射せずに排気バルブを開くことで、シリンダ内の空気の圧縮を開放しており、エンジンブレーキと異なり、排気バルブの開放の時期や度合いを調整制御することで、制動トルクを調整することができる。
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関と電動発電機の両方を車両の走行用の駆動源とする機能を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両において、制動エネルギーを充電エネルギーとして最大限に利用しながら、ハイブリッド車両の減速時の制動トルクを十分に確保することができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供することである。
上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両は、内燃機関と電動発電機の両方を車両の走行用の駆動源とする機能を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両において、前記ハイブリッドシステムを制御する制御装置が、回転数をベースに、前記電動発電機の制動トルクの最大値を示す第１判定線と、該第１判定線の制動トルクに前記内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクの最大値を加算した制動トルクを示す第２判定線を設けた制動制御用データを予め備え、前記ハイブリッド車両を減速するために必要とされる目標要求制動トルクが、前記第１判定線とゼロとの間の第１判定領域にあるときは、前記電動発電機で発電して発生する回生トルクのみで制動トルクを与える第１制動制御運転を行い、前記目標要求制動トルクが、前記第１判定線と前記第２判定線の間の第２判定領域にあるときは、前記電動発電機で発電して発生する回生トルクに前記内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクを加えた第２制動制御運転を行うように構成される。
この制動制御用データは、マップデータ（減速時協調制御マップ）や回転数をベースにした関数等で表現されるものであり、また、この回転数は、ハイブリッド車両の車軸又は車輪の回転数や、電動発電機の回転数や内燃機関の回転数であり、これらの回転数は相互に密接な関係を持っているので、これらの回転数のうちの代表的な回転数、例えば、内燃機関の回転数を選択して用いればよい。
この圧縮開放ブレーキは、エンジンの圧縮行程でピストンが上死点付近に達した段階で、燃料を噴射せずに排気バルブを開放する機構であり、ピストンが上死点付近に達した段階で排気バルブを開放し、圧縮されていた空気を排気通路に逃がすことで、圧力エネルギーを放出して、より多くのエネルギー損失を発生させる。さらに、ピストンが上死点を通過した後に排気バルブを閉じると、燃料の燃焼が無いのでピストンの下降に伴ってシリンダ内の圧力が下がり、ピストンの下降及びクランクシャフトの回転に対して抵抗となる。これらにより、制動トルクを発生する。
この構成によれば、電動発電機の回生トルクのみで目標要求制動トルクを確保できる場合は、第１制動制御運転で電動発電機の回生トルクを発生させると共に、電動発電機の回生制御で発電した電気をバッテリに充電することで、制動エネルギーを充電エネルギーとして利用しながら、ハイブリッド車両の減速時の制動トルクを十分に確保できる。また、電動発電機の回生トルクのみで目標要求制動トルクを確保できない場合は、第２制動制御運転で電動発電機の回生トルクに、内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクを加えることで、制動エネルギーを充電エネルギーとして最大限に利用しながら、ハイブリッド車両の減速時の制動トルクを十分に確保できる。
この場合においては、圧縮開放ブレーキは、エンジンブレーキと異なり、排気バルブの開放の時期と度合いを調整制御することで、制動トルクを調整することができるので、電動発電機による回生トルクを最大にして、全体の制動トルクを目標要求制動トルクに一致させるように、圧縮開放ブレーキによる制動トルクを調整することにより、電動発電機で回生エネルギーを最大限に利用できる。
上記のハイブリッド車両において、前記制動制御用データに、前記第２判定線の制動トルクに、前記内燃機関に接続する排気通路に設けた排気ブレーキの制動トルクの最大値を加算した制動トルクを示す第３判定線を予め設定し、前記制御装置が、前記目標要求制動トルクが、前記第２判定線と前記第３判定線の間の第３判定領域にあるときは、前記電動発電機で発電して発生する回生トルクと前記内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクに、前記排気ブレーキの作動による制動トルクを加えた第３制動制御運転を行うように構成すると、次の効果を奏することができる。
なお、ここでいう、排気ブレーキの作動による制動トルクとは、排気通路の途中に設けられた排気ブレーキ弁を閉じることで排気圧力を高めて、ポンピングロスをより大きくして、内燃機関の回転抵抗を増加させて得られる制動トルクである。
この構成によれば、電動発電機の回生トルクに内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクを加えても、目標要求制動トルクを確保できない場合に、第３制動制御運転で電動発電機の回生トルク及び内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクに加えて、排気ブレーキの作動による制動トルクを加えることで、制動エネルギーを充電エネルギーとして利用しながら、目標要求制動トルクを十分に確保することができる。
そして、上記の目的を達成するためのハイブリッド車両の制御方法は、内燃機関と電動発電機の両方を車両の走行用の駆動源とする機能を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両の制御方法において、回転数をベースにした、前記電動発電機の制動トルクの最大値を示した第１判定線と、該第１判定線の制動トルクに、前記内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクの最大値を加算した制動トルクを示す第２判定線を設けた制動制御用データを用いて、前記ハイブリッド車両を減速するために必要とされる目標要求制動トルクが、前記第１判定線とゼロとの間の第１判定領域にあるときは、前記電動発電機の発電のみで前記ハイブリッド車両の車輪に制動トルクを与えてエネルギーを回収する第１制動制御運転を行い、前記目標要求制動トルクが、前記第１判定線と前記第２判定線の間の第２判定領域にあるときは、前記電動発電機の発電により前記車輪に制動トルクを与えてエネルギーを回収すると共に、前記内燃機関の圧縮開放ブレーキによる前記車輪の制動トルクを発生する第２制動制御運転を行うことを特徴とする方法である。
この方法によれば、電動発電機の回生トルクのみで目標要求制動トルクを確保できない場合であっても、電動発電機の回生トルクに、内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクを加えることで、制動エネルギーを充電エネルギーとして最大限に利用しながら、ハイブリッド車両の減速時の制動トルクを十分に確保できる。
また、上記のハイブリッド車両の制御方法において、前記制動制御用データに、前記第２判定線の制動トルクに、前記内燃機関に接続する排気通路に設けた排気ブレーキの制動トルクの最大値を加算した制動トルクを示す第３判定線を予め設定し、前記目標要求制動トルクが、前記第２判定線と前記第３判定線の間の第３判定領域にあるときは、前記電動発電機で発電して発生する回生トルクと前記内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクに、前記排気ブレーキの作動による制動トルクを加えた第３制動制御運転を行うようにすると、電動発電機の回生トルクに内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクを加えても、目標要求制動トルクを確保できない場合であっても、さらに、排気ブレーキの作動による制動トルクを加えることで、制動エネルギーを充電エネルギーとして最大限に利用しながら、目標要求制動トルクを十分に確保することができる。
本発明のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、電動発電機の回生トルクのみで車両の減速時の目標要求制動トルクを確保できる場合は、電動発電機で回生制御を行うことで目標要求制動トルクを確保し、この回生制御で発電した電気をバッテリに充電できる。また、電動発電機の回生トルクのみで目標要求制動トルクを確保できない場合は、電動発電機の回生トルクに内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクを加えるので、車両の減速時の制動トルクを十分に確保することができ、また、回生トルクを最大で発生させることにより、制動エネルギーの一部を充電エネルギーとして最大限に利用することができる。
さらに、目標要求制動トルクが、電動発電機の制動トルクに、内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクを加えても不足する場合に、さらに排気ブレーキの作動による制動トルクを発生させるように構成すると、ハイブリッド車両の減速時に発生可能な制動トルクをより大きくすることができる。
本発明の実施の形態のハイブリッド車両の制御方法に関する制御フローの一例を示す図である。 目標要求制動トルクの説明用の図である。 減速制御用マップの一例を模式的に示す図である。 減速制御の選択方法の説明のための図である。 回生エネルギーに変換可能な回生トルクの範囲を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態のハイブリッド車両の構成を示す図である。 第１減速制御運転の運転状態を示す図である。 第２減速制御運転の運転状態を示す図である。 第３減速制御運転の運転状態を示す図である。
以下、本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両及びその制御方法について説明する。図６に示すように、この実施の形態のハイブリッド車両（ＨＥＶ：以下車両とする）１は、エンジン（内燃機関）１０と電動発電機（走行用電動機兼発電機）２０の両方を走行用の動力源とするパラレル型ハイブリッド車両である。
なお、ここでは、パラレル型ハイブリッド車両を例にして説明するが、必ずしもパラレル型ハイブリッド車両でなくてもよく、エンジン１０と電動発電機２０の両方を走行用の動力源とすることができる機能を有するハイブリッド車両であればよい。
最初に、本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両１について説明する。図６に示すように、このエンジン１０の動力は、エンジン１０に接続するトルクコンバータ１４、接続状態のエンジン用クラッチ１５を介してトランスミッション３０に伝達され、さらに、トランスミッション３０よりプロペラシャフト３１を介してデファレンシャルギア３２に伝達され、デファレンシャルギア３２よりドライブシャフト３３を介して車輪３４に伝達される。これにより、エンジン１０の動力が車輪３４に伝達され、車両１が走行する。
一方、電動発電機２０の動力に関しては、バッテリ２２に充電（蓄電）された電力がインバータ２１を介して電動発電機２０に供給され、この電力により電動発電機２０が駆動され動力を発生する。この電動発電機２０の動力は、接続状態の電動発電機用クラッチ２３を介してトランスミッション３０に伝達され、更に、トランスミッション３０よりプロペラシャフト３１を介してデファレンシャルギア３２に伝達され、デファレンシャルギア３２よりドライブシャフト３３を介して車輪３４に伝達される。これにより、電動発電機２０の動力が車輪３４に伝達され、車両１が走行する。
そして、エンジン用クラッチ１５の接続と断絶の切替操作により、エンジン１０の動力の車輪３４への伝達と遮断を行い、また、電動発電機用クラッチ２３の接続と断絶の切替操作により、電動発電機２０の動力の車輪３４への伝達と遮断を行うが、エンジン１０又は電動発電機２０の動力の伝達と遮断を適宜切り替えることができれば良く、エンジン用クラッチ１５及び電動発電機用クラッチ２３を必ずしも設ける必要はない。
なお、このエンジン１０では、エンジン１０内で燃料を燃焼させてピストンを動かすことで動力を発生させるが、この燃焼により生じた排気ガスＧにはＮＯｘ（窒素酸化物）、ＰＭ（Particulate Matter：微粒子状物質）等が含有されるため、そのまま、何の処理も施さず大気中に放出すると環境汚染の面から好ましくない。そのため、酸化触媒装置やＮＯｘ低減触媒装置やＰＭ捕集フィルタ装置等を備えた排気ガス浄化装置１３を排気通路１１に配設して、この排気ガス浄化装置１３により、排気ガスＧ中のＮＯｘ、ＰＭ等を浄化処理している。この浄化処理された排気ガスＧｃは、マフラー（図示しない）等を経由して大気中に放出される。
この車両１の制動トルク（ブレーキ力）を発生するものとして、ブレーキペダルの踏み込みにより作動する、車輪３４に備えられたドラムブレーキやディスクブレーキ等の機械的な常用ブレーキを備えている。しかしながら、トラック等の大型車両では、車両１の重量に比べて、この油圧式、空気圧式、空気油圧複合式等の機械的な常用ブレーキの制動トルクが相対的に小さいので、圧縮開放ブレーキに加えて、補助ブレーキとして、排気通路１１に排気ブレーキ弁（シャッターバルブ）１２を備えている。
この圧縮開放ブレーキは、エンジン１０の圧縮行程でピストンが上死点付近に達した段階で、燃料を噴射せずに排気バルブを開放する機構である。圧縮行程ではエンジン１０の運動エネルギーはシリンダ内の空気の圧縮による圧力エネルギーと圧縮熱に変換され、シリンダの気密を保ったままピストンが上死点を過ぎると、圧縮されていた空気が膨張し、空気の圧力エネルギーは再び運動エネルギーへと変換されるが、ピストンが上死点付近に達した段階で排気バルブを開放することで、圧縮されていた空気を排気通路に逃がして圧力エネルギーを放出して、より多くのエネルギー損失を発生させる。さらに、ピストンが上死点を通過した後に排気バルブを閉じると、燃料の燃焼が無いのでピストンの下降に伴ってシリンダ内の圧力が下がり、ピストンの下降及びクランクシャフトの回転に対して抵抗となる。これらにより制動トルクが発生する。
一方、排気ブレーキは、排気ブレーキ弁１２を閉じてエンジン１０のシリンダ内の排気圧力を高めることで、ポンピングロスをより大きくして、内燃機関の回転抵抗を増加させることができ、これにより制動トルクを得ることができる。なお、図６においては、排気通路１１で、排気ブレーキ弁１２を排気ガス浄化装置１３の上流側に配設しているが、排気ブレーキ弁１２を排気ガス浄化装置１３の下流側に配設しても、同様な制動トルクを発生することができる。
そして、エンジン１０、電動発電機２０、ハイブリッドシステム、及び車両１の制御を行うための制御装置４０が設けられ、この制御装置４０により、圧縮開放ブレーキ制御を含むエンジン１０の全般の制御、インバータ２１による電動発電機２０の全般の制御、エンジン用クラッチ１５の断接制御と電動発電機用クラッチ２３の断接制御を含むハイブリッドシステムの全般の制御、排気ブレーキ弁１２の開閉制御を含む車両１の全般の制御等々を行う。
次に、本発明に係る実施の形態のハイブリッド車両の制御方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。この図１の制御フローは、車両１の運転開始と共に上級の制御フローにより、繰り返し呼ばれて実施され、車両１の運転停止時には、割り込みによりリターンして上級の制御フローに戻り、上級の制御フローの停止と共に停止する制御フローとして示してある。
この制御フローが、上級の制御フローに呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１で、車両１を減速するための制動トルクが必要か否かを判定する。この判定では、アクセルペダルの踏み込み量や、ブレーキペダルの踏み込み量等を使用する。例えば、アクセルペダルが離され、踏み込み量がゼロになったり、ブレーキペダルが踏み込まれたりする等すると、車両１の減速が指示されており、制動トルクが必要であると判定する。
このステップＳ１１の判定で制動トルクが必要でないと判定されると（ＮＯ）、予め設定した第１時間（ステップＳ１１の判定のインターバルに関係する時間)を経過した後、ステップＳ１１に戻る。また、このステップＳ１１の判定で制動トルクが必要であると判定されると（ＹＥＳ）、次のステップＳ１２に行く。
ステップＳ１２では、目標要求制動トルクＴｔを算出する。この目標要求制動トルクＴｔは、図２に示すように、ブレーキペダルの踏み込み量（α、β、γ）によっても、車速、言い換えれば、プロペラシャフト３１、ドライブシャフト３３、車輪３４等によっても異なる。なお、図２に示す横軸の回転数としては、車両のプロペラシャフト３１、若しくは、ドライブシャフト３３、若しくは、車輪３４の回転数、又は、これらの回転数は相互に密接な関係を持っているトランスミッション３０の出力軸の回転数若しくは電動発電機２０の回転数若しくは内燃機関１０の回転数の内、これらの回転数のうちの代表的な回転数を選択して用いる。ここでは、内燃機関１０の回転数Ｎとする。
ドライバー（運転者）は、車両１を減速させる必要が生じると、アクセルペダルを離し、ブレーキペダルを踏み込むが、このブレーキペダルの踏込量α、β、γに応じて予め設定されている回転数Ｎ１に対する要求目標トルクＴｔ１が算出される。
図２に示すように、この要求目標トルクＴｔ１は、踏み込み量が大きくなるほど回転数Ｎをベースとした要求目標トルクＴｔの線Ｌｔ（Ｌα、Ｌβ、Ｌγ）のトルクの絶対量が大きくなり、踏み込み量α、β、γが小さくなるほど回転数Ｎをベースとした要求目標トルクＴｔの線Ｌｔ（Ｌα、Ｌβ、Ｌγ）のトルクの絶対量が小さくなる。アクセルペダルの踏み込み量が同じであると、回転数Ｎ１の低下に伴い、要求目標トルクＴｔ１は徐々に小さくなる。
つまり、この目標要求制動トルク線Ｌｔは、内燃機関１０の回転数Ｎの他に、ドライバーのブレーキペダルの踏込量α、β、γに依存するため、目標要求制動トルク線Ｌｔは、ブレーキペダルの踏込量α、β、γに応じて上下に移動する。より詳細には、ブレーキペダルの踏込量α、β、γが、第１の踏込量αより大きい第２の踏込量βであるときは、より大きな目標要求制動トルクＴｔを必要とするため、目標要求制動トルク線Ｌβとなる。また、ブレーキペダルの踏込量α、β、γが、第２の踏込量βより大きい第３の踏込量γであるときは、目標要求制動トルクＴｔがさらに大きくなるため、目標要求制動トルク線Ｌγとなる。
そして、ドライバーによるブレーキペダルの踏込量（α、β、γ等）に対応する目標要求制動トルク線（Ｌα、Ｌβ、Ｌγ等）の中から、実際のブレーキペダルの踏込量（例えばβ）に対応する目標要求制動トルク線Ｌβを選定した後、この選定した目標要求制動トルク線Ｌβ上で、内燃機関１０の回転数Ｎ１に応じた目標要求制動トルクＴｔ１を算出する。
次のステップＳ１３で、このステップＳ１２で算出した目標要求制動トルクＴｔ１が、図３に示すような「減速制御用マップ（減速制御用データ）」Ｍ１の第１判定領域Ｒ１、第２判定領域Ｒ２、第３判定領域Ｒ３のいずれにあるかを判定する。
図３の「減速制御用マップ」Ｍ１は、内燃機関１０の回転数Ｎを横軸に、制動トルクＴを縦軸にして、第１判定線Ｌ１と、第２判定線Ｌ２と、第３判定線Ｌ３を設定した図である。この「制動制御用データ」Ｍ１は、予め走行実験の実験データ等を基に設定され、制御装置４０に組み込まれる。
この第１判定線Ｌ１は、回転数Ｎをベースに、電動発電機２０の回生トルク（制動トルク）Ｔ１の最大値Ｔ１ｍａｘを示す線である。また、第２判定線Ｌ２は、第１判定線Ｌ１で示された電動発電機２０の回生トルクＴ１の最大値Ｔ１ｍａｘに、エンジン１０の圧縮開放ブレーキによる制動トルクＴ２の最大値Ｔ２ｍａｘを加算した制動トルクＴａ（＝Ｔ１ｍａｘ＋Ｔ２ｍａｘ）を示す線である。さらに、第３判定線Ｌ３は、この制動トルクＴａにエンジン１０の排気ブレーキ弁１２の作動による制動トルクＴ３の最大値Ｔ３ｍａｘを加算した制動トルクＴｂ（＝Ｔａ＋Ｔ３ｍａｘ＝Ｔ１ｍａｘ＋Ｔ２ｍａｘ＋Ｔ３ｍａｘ）を示す線である。
この第１判定線Ｌ１と制動トルクゼロを示す横軸Ｌ０との間にある領域を第１判定領域Ｒ１とし、第１判定線Ｌ１と第２判定線Ｌ２の間にある領域を第２判定領域Ｒ２とし、第２判定線Ｌ２と第３判定線Ｌ３の間にある領域を第３判定領域Ｒ３とする。
このステップＳ１３の判定で、目標要求制動トルクＴｔが第１判定線Ｌ１とトルクゼロを示す横軸Ｌ０との間の第１判定領域Ｒ１(例えば、図４のＣ点；Ｔｔｃ)にあるときは、ステップＳ１４へ進み、図７に示すように、電動発電機２０の回生制御で発生する回生トルクＴ１のみで、車両１の車輪３４に制動トルクＴを与える第１制動制御運転を行う。この第１制動制御運転を行うことで、電動発電機２０の回生トルクＴ１（＝Ｔｔｃ）を発生させると共に、電動発電機２０の回生制御で発電した電気をバッテリ２２に充電することで、制動エネルギーを充電エネルギーとして利用しながら、車両１の減速時の目標要求制動トルクＴｔを十分に発生できる。
また、ステップＳ１３の判定で、目標要求制動トルクＴｔが第１判定線Ｌ１と第２判定線Ｌ２の間の第２判定領域Ｒ２(例えば、図４のＢ点；Ｔｔｂ)にあるときは、ステップＳ１５へ進み、図８に示すように、電動発電機２０の発電による回生トルクＴ１の最大値Ｔ１ｍａｘを発生すると共に、エンジン１０の圧縮開放ブレーキによる制動トルクＴ２を発生し、全体として目標要求制動トルクＴｔｂを発生する第２制動制御運転を行う。
この第２制動制御運転を行うことで、電動発電機２０の回生トルクＴ１の最大値Ｔ１ｍａｘに、エンジン１０の圧縮開放ブレーキによる制動トルクＴ２（＝Ｔｔｂ−Ｔ１ｍａｘ）を加えて、制動エネルギーを充電エネルギーとして利用しながら、車両１の減速時の目標要求制動トルクＴｔｂを発生することができ、車両１の減速時の制動トルクＴｔｂを確保できる。
この場合は、圧縮開放ブレーキによる制動トルクＴ２は徐々に大きくすることができるので、目標要求制動トルクＴｔｃになるように、回生トルクＴ１の最大値Ｔ１ｍａｘに圧縮開放ブレーキによる制動トルクＴ２（＝Ｔｔｃ−Ｔ１ｍａｘ）を加える。従って、電動発電機２０側の回生トルクＴ１を最大値Ｔ１ｍａｘとすることができ、電動発電機２０による最大の回生トルク発生状態で、制動エネルギーを回生エネルギーに変換することができ、制動エネルギーの一部を充電エネルギーとして最大限に利用することができる。
また、ステップＳ１３の判定で、目標要求制動トルクＴｔが第２判定線Ｌ２と第３判定線Ｌ３の間の第３判定領域Ｒ３(例えば、図４のＡ点；Ｔｔａ)にあるときは、ステップＳ１６へ進み、図９に示すように、電動発電機２０の発電による回生トルクＴ１と圧縮開放ブレーキの作動による制動トルクＴ２ｍａｘに加えて、排気ブレーキ弁１２を絞り(閉弁し）、排気ブレーキ弁１２の作動による制動トルクＴ３を発生させる第３制動制御運転を行う。
この場合も、排気ブレーキ弁１２による制動トルクＴ３は徐々に大きくすることができず、ある程度大きい制動トルクＴ３を発生させることになるが、圧縮開放ブレーキによる制動トルクＴ２は徐々に大きくすることができるので、目標要求制動トルクＴｔａになるように、回生トルクＴ１の最大値Ｔ１ｍａｘと排気ブレーキによる制動トルクＴ３に圧縮開放ブレーキによる制動トルクＴ２（＝Ｔｔａ−Ｔ１ｍａｘ−Ｔ３）を加える。従って、電動発電機２０側の回生トルクＴ１を最大値Ｔ１ｍａｘとすることができ、電動発電機２０による最大の回生トルク発生状態で、制動エネルギーを回生エネルギーに変換することができ、制動エネルギーの一部を充電エネルギーとして最大限に利用することができる。
この第３制動制御運転を行うことで、制動トルクＴ３（＝Ｔｔａ−Ｔ１ｍａｘ−Ｔ２）を加えて、制動エネルギーを充電エネルギーとして利用しながら、車両１の減速時の目標要求制動トルクＴｔａを発生することができ、車両１の減速時の制動トルクＴｔａを確保できる。
そして、ステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１６では、第１、第２、第３の制動制御運転をそれぞれ行い、予め設定した第２時間（制御のインターバルに関係する時間）を経過した後、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１〜Ｓ１３〜Ｓ１１、Ｓ１１〜Ｓ１４〜Ｓ１１、Ｓ１１〜Ｓ１５〜Ｓ１１を繰り返し行う。そして、車両１の運転停止時には、割り込みによりリターンして上級の制御フローに戻り、上級の制御フローの停止と共に停止する。
なお、実際の制御では、減速要求が出ると、ドライバーによるブレーキペダルの踏込量(例えばβ）から、図３を参考に、これに対応する目標要求制動トルク線Ｌβが選定され、図４に示すように、その時の回転数Ｎが、例えば、回転数がＮａのときは、目標要求トルクＴｔはＡ点のＴｔａと算出され、第３判定領域Ｒ３にあると判定されて第３制動制御運転がなされ、回転数Ｎは低下する。
そのまま、ブレーキペダルの踏込量(例えばβ）が変化しない場合は、目標要求トルクＴｔは、目標要求制動トルク線Ｌβ上を図４の左側に移動し、第２判定領域Ｒ２に入るので、第２制動制御運転がなされ、目標要求制動トルク線Ｌβ上を更に図４の左側に移動し、第１判定領域Ｒ１に入る。この第１判定領域Ｒ１では、第１制動制御運転がなされることになる。
また、図５に、目標要求制動トルク線Ｌβ上を移動する場合の回収エネルギー源として使用できる回収トルクの範囲（クロスハッチングの部分）を模式的に示す。圧縮開放ブレーキを用いる場合には、回収トルクを最大限に利用できるので、回収エネルギー源として使用できる回収トルクの範囲（クロスハッチングの部分）は、第１判定線Ｌ１に沿って変化することになる。
上記の構成のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、電動発電機２０の回生トルク（制動トルクＴ１）のみで、車両１の減速時の目標要求制動トルクＴｔを確保できると判定した場合は、電動発電機２０のみで回生制御を行うことで目標要求制動トルクＴｔを確保し、この回生制御で発電した電気をバッテリ２２に充電できる。また、電動発電機２０の回生トルクＴ１のみでは、車両１の減速時の目標要求制動トルクＴｔを確保できないと判定した場合は、電動発電機２０の制動トルクＴ１に、エンジン１０の圧縮開放ブレーキによる制動トルクＴ２を加えて、車両１の減速時の目標要求制動トルクＴｔを確保するので、最大の回生トルクの発生により制動エネルギーの一部を充電エネルギーとして最大限に利用しながら、車両１の減速時の制動トルクを十分に確保することができる。
さらに、目標要求制動トルクＴｔが、電動発電機２０の制動トルクＴ１に、エンジン１０の圧縮開放ブレーキによる制動トルクＴ２を加えても不足すると判定した場合は、これらの始動トルクＴ１、Ｔ２に加えて排気ブレーキ弁１２の作動による制動トルクＴ３を発生させて、車両１の減速時に必要とされる目標要求制動トルクＴｔを発生することができる。また、最大の回生トルクの発生により、制動エネルギーの一部を充電エネルギーとして最大限に利用することができる。
１ 車両（ハイブリッド車両：ＨＥＶ）
１０ エンジン（内燃機関）
１１ 排気通路
１２ 排気ブレーキ弁
１３ 排気ガス浄化装置
１４ トルクコンバータ
１５ エンジン用クラッチ
１６ クランクシャフト
２０ 電動発電機
２１ インバータ
２２ バッテリ
２３ 電動発電機用クラッチ
３０ トランスミッション
３１ プロペラシャフト
３２ デファレンシャルギア
３３ ドライブシャフト
３４ 車輪
４０ 制御装置（ＥＣＵ）
Ｌ０ 横軸（制動トルク＝ゼロ）
Ｌ１ 第１判定線
Ｌ２ 第２判定線
Ｌ３ 第３判定線
Ｍ１ 減速制御用マップ（減速制御用データ）
Ｔ１ 電動発電機による回生トルク
Ｔ１ｍａｘ 電動発電機による回生トルクの最大値
Ｔ２ 圧縮開放ブレーキによる制動トルク
Ｔ２ｍａｘ 圧縮開放ブレーキによる制動トルクの最大値
Ｔ３ 排気ブレーキによる制動トルク
Ｔ３ｍａｘ 排気ブレーキによる制動トルクの最大値
Ｔｔ、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ 目標要求制動トルク

Claims (4)

  1. 内燃機関と電動発電機の両方を車両の走行用の駆動源とする機能を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両において、
    前記ハイブリッドシステムを制御する制御装置が、回転数をベースに、前記電動発電機の制動トルクの最大値を示す第１判定線と、該第１判定線の制動トルクに前記内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクの最大値を加算した制動トルクを示す第２判定線を設けた制動制御用データを予め備え、
    前記ハイブリッド車両を減速するために必要とされる目標要求制動トルクが、前記第１判定線とゼロとの間の第１判定領域にあるときは、前記電動発電機で発電して発生する回生トルクのみで制動トルクを与える第１制動制御運転を行い、
    前記目標要求制動トルクが、前記第１判定線と前記第２判定線の間の第２判定領域にあるときは、前記電動発電機で発電して発生する回生トルクに前記内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクを加えた第２制動制御運転を行うように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両。
  2. 前記制動制御用データに、前記第２判定線の制動トルクに、前記内燃機関に接続する排気通路に設けた排気ブレーキの制動トルクの最大値を加算した制動トルクを示す第３判定線を予め設定し、
    前記制御装置が、前記目標要求制動トルクが、前記第２判定線と前記第３判定線の間の第３判定領域にあるときは、前記電動発電機で発電して発生する回生トルクと前記内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクに、前記排気ブレーキの作動による制動トルクを加えた第３制動制御運転を行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
  3. 内燃機関と電動発電機の両方を車両の走行用の駆動源とする機能を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両の制御方法において、
    回転数をベースに、前記電動発電機の制動トルクの最大値を示す第１判定線と、該第１判定線の制動トルクに前記内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクの最大値を加算した制動トルクを示す第２判定線を設けた制動制御用データを用いて、
    前記ハイブリッド車両を減速するために必要とされる目標要求制動トルクが、前記第１判定線とゼロとの間の第１判定領域にあるときは、前記電動発電機で発電して発生する回生トルクのみで制動トルクを与える第１制動制御運転を行い、
    前記目標要求制動トルクが、前記第１判定線と前記第２判定線の間の第２判定領域にあるときは、前記電動発電機で発電して発生する回生トルクに前記内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクを加えた第２制動制御運転を行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
  4. 前記制動制御用データに、前記第２判定線の制動トルクに、前記内燃機関に接続する排気通路に設けた排気ブレーキの制動トルクの最大値を加算した制動トルクを示す第３判定線を予め設定し、
    前記目標要求制動トルクが、前記第２判定線と前記第３判定線の間の第３判定領域にあるときは、前記電動発電機で発電して発生する回生トルクと前記内燃機関の圧縮開放ブレーキによる制動トルクに、前記排気ブレーキの作動による制動トルクを加えた第３制動制御運転を行うことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の制御方法。
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