JP2018184086A - Vehicular regeneration control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、モータによる回生力によって車両を制動するための車両用回生制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle regenerative control device for braking a vehicle with a regenerative force of a motor.
ハイブリッド車のようにモータの駆動力で走行する車両においては、その制動時にモータに回生力を生じさせ、この回生力に伴う回生電力を回収することによって、車両に搭載するバッテリの小型化や、充電1回あたりの走行距離の延長を図っている。 In a vehicle that travels with the driving force of a motor such as a hybrid vehicle, a regenerative force is generated in the motor at the time of braking, and the regenerative electric power associated with this regenerative force is recovered, thereby reducing the size of a battery mounted on the vehicle, The mileage per charge is extended.
例えば、特許文献1には、車輪に回生制動による第1車輪制動力を作用させる第1車輪制動力発生手段と、運転者によるブレーキペダルへの操作圧力が伝わって発生した作動流体の圧力を調圧し、該圧力を夫々の前記車輪へと伝達させて当該車輪に第2車輪制動力を作用させる第2車輪制動力発生手段と、を備えた制動装置において、前記第1車輪制動力と前記第2車輪制動力以外の第3車輪制動力(エンジンブレーキやオルタネータ)を前記車輪に作用させる第3車輪制動力発生手段を備えた制動装置が開示されている。この構成によると、第1車輪制動力発生手段のエネルギ変換効率の低下が起きたときに作動流体圧力の変動が抑えられるので、ブレーキペダルの吸い込みや押し戻しの発生を防ぐことができる(特許文献1の段落0012〜0016参照)。
For example, in
特許文献1に示す構成においては、第1車輪制動力発生手段による回生制動の低下分を、第3車輪制動力発生手段によって補填するように制御が行なわれるが、この制御は、運転者によるブレーキペダルの操作感の悪化の回避が目的であって(特許文献1の段落0017参照)、回生電力の回収効率については何ら考慮されていない。このため、第3車輪制動力発生手段の具体的内容によっては、回生電力の回収効率が低下する問題を生じ得る。
In the configuration shown in
そこで、本発明は、複数の回生・制動装置が併設された車両において、制動時に回生電力を効率的に回収することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to efficiently recover regenerative power during braking in a vehicle provided with a plurality of regenerative / braking devices.
上記課題を解決するために、本発明においては、動作時に内部摩擦抵抗によって損失を生じる駆動系の装置に併設され、この装置に回転駆動力を与える一方で、この装置から回生力を発生させることが可能な第一モータと、前記装置に繋げられた車輪とは異なる車輪を駆動するドライブシャフトに併設され、エンジンによる駆動力をアシストする一方で、このドライブシャフトから回生力を発生させることが可能な第二モータと、摩擦による制動力を発生させて車両を制動する機械式ブレーキと、運転者が要求する要求制動力を検出する制動力センサと、前記制動力センサで検出した要求制動力に基づいて、前記第一モータと前記第二モータによる回生電力の回生量が最大となるように各モータによる回生力、および、前記機械式ブレーキによる制動力を決定する回生力決定部と、を備えた車両用回生制御装置を構成した。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a drive system device that generates a loss due to internal frictional resistance during operation is provided, and a regenerative force is generated from this device while applying a rotational driving force to the device. The first motor capable of driving and a drive shaft that drives a wheel different from the wheel connected to the device can assist the driving force of the engine while generating regenerative force from the drive shaft. A second motor, a mechanical brake that brakes the vehicle by generating a braking force due to friction, a braking force sensor that detects a requested braking force requested by the driver, and a requested braking force that is detected by the braking force sensor. Based on the regenerative power by each motor and the mechanical brake so that the regenerative power regenerative power by the first motor and the second motor is maximized. A regenerative force determination unit for determining a braking force that, to constitute a regeneration control device for a vehicle having a.
前記構成においては、前記要求制動力が、前記第二モータによる最大回生力以下のときに、前記回生力決定部が、前記要求制動力を前記第二モータのみによって発生させるよう決定するのが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the regenerative force determining unit determines that the required braking force is generated only by the second motor when the required braking force is equal to or less than the maximum regenerative force by the second motor. .
また、前記要求制動力が、前記第二モータによる最大回生力よりも大きく、前記第二モータによる最大回生力と前記損失の大きさとの和以下のときに、前記回生力決定部が、要求制動力を前記第二モータによって発生させるとともに、その不足分を前記機械式ブレーキによる制動力によって発生させるよう決定するのが好ましい。 Further, when the required braking force is greater than the maximum regenerative force by the second motor and is equal to or less than the sum of the maximum regenerative force by the second motor and the magnitude of the loss, the regenerative force determining unit is configured to It is preferable to determine that power is generated by the second motor and the shortage is generated by the braking force of the mechanical brake.
さらに、前記要求制動力が、前記第二モータによる最大回生力と前記損失の大きさとの和よりも大きく、前記第二モータによる最大回生力と前記損失の大きさと前記第一モータによる最大回生力との和以下のときに、前記回生力決定部が、要求制動力を前記第一モータおよび前記第二モータによって発生させるよう決定するのが好ましい。 Further, the required braking force is larger than the sum of the maximum regenerative force by the second motor and the magnitude of the loss, the maximum regenerative force by the second motor, the magnitude of the loss, and the maximum regenerative force by the first motor. It is preferable that the regenerative force determination unit determines that the required braking force is generated by the first motor and the second motor when the sum is less than or equal to.
前記各構成においては、前記装置が、車両に搭載されたエンジンまたはトランスミッションである構成とすることができる。 In each said structure, the said apparatus can be set as the structure which is the engine or transmission mounted in the vehicle.
この発明によると、複数の回生・制動装置が併設された車両において、運転者が要求する要求制動力に対応して、回生電力の回生量が最大となるように、各モータによる回生力、および、機械式ブレーキによる制動力を決定するようにしたので、制動時に回生電力を効率的に回収することができる。 According to the present invention, in a vehicle provided with a plurality of regenerative / braking devices, the regenerative power by each motor is set so as to maximize the regenerative power regeneration amount corresponding to the required braking force requested by the driver, and Since the braking force by the mechanical brake is determined, the regenerative power can be efficiently recovered during braking.
この発明に係る車両用回生制御装置を搭載した車両の平面図を図1に示す。この車両は、車両を駆動するエンジン10と、エンジン10による駆動力をアシストするとともに回生力を生じさせるモータ(後述する第二モータ13)とを備えた、いわゆるマイルドハイブリッド車である。この車両は、前輪11aをエンジンの駆動力で、後輪11bをモータ(第二モータ13)のアシスト力によってそれぞれ駆動する四輪駆動車である。
FIG. 1 shows a plan view of a vehicle equipped with a vehicle regeneration control device according to the present invention. This vehicle is a so-called mild hybrid vehicle that includes an
この車両用回生制御装置は、第一モータ12、第二モータ13、機械式ブレーキ14、制動力センサ15、および、回生力決定部16を主要な構成要素としている。
The regenerative control device for a vehicle includes a
第一モータ12は、動作時に内部摩擦抵抗によって損失を生じる装置に併設されたモータである。この実施形態においては、前記装置はエンジン10である。エンジンは、その動作時に内部摩擦抵抗による損失が生じ、この内部摩擦抵抗は、制動時にエンジンブレーキ(制動力)として利用される。この第一モータ12は、ベルト17によってエンジン10のクランクシャフト18に直結されており(図1参照)、主にエンジン始動に利用される。第一モータ12は、エンジン10の作動中は常に、エンジン10のクランクシャフト18によって連れ回されている。
The
エンジン10の駆動力は、トルクコンバータ19、連続可変トランスミッション20、エンジン側クラッチ21、および前輪側ディファレンシャル22を介して、前輪11aを駆動する前輪側ドライブシャフト23に伝達される。トルクコンバータ19は、エンジン10の駆動力を連続可変トランスミッション20に伝達する機能を有する。エンジン側クラッチ21は、エンジン10と前輪側ディファレンシャル22との間の駆動力を伝達可能な連結状態、または、伝達不可能な遮断状態のいずれかの状態に切り替える機能を有している。前輪側ディファレンシャル22は、左右前輪11a、11aの回転抵抗に対応して、エンジン10からの駆動力を左右前輪11a、11aに振り分ける機能を有している。
The driving force of the
エンジン側クラッチ21を連結状態とすると、力行時には、エンジン10から前輪11aに駆動力が伝達される。その一方で、制動時には、前輪11aの回転力がエンジン10に伝達されてエンジン10に併設された第一モータ12によって回生力が発生し、回生電力を回収することができる。既述の通り、第一モータ12とエンジン10のクランクシャフト18は直結されているため、第一モータ12で回生力を生じさせる際には、クランクシャフト18も回転した状態となる。このため、エンジン10の内部摩擦抵抗(エンジンフリクション)によって、エネルギの一部が損失となる。
When the engine-
エンジン側クラッチ21を遮断状態とすると、エンジン10と前輪11aが切り離された状態となるため、制動時における第一モータ12による回生力およびエンジン10による損失のいずれも生じない。
When the engine-
第二モータ13は、後輪11bを駆動する後輪側ドライブシャフト24に併設されたモータである。この第二モータ13で、力行時にエンジン10による駆動力をアシストする一方で、制動時に回生力を発生させることができる。力行時における第二モータ13のアシスト力は、モータ側クラッチ25および後輪側ディファレンシャル26を介して、後輪11bを駆動する後輪側ドライブシャフト24に伝達される。モータ側クラッチ25は、第二モータ13と後輪側ディファレンシャル26との間の駆動力を伝達可能な連結状態、または、伝達不可能な遮断状態のいずれかの状態に切り替える機能を有している。
The
モータ側クラッチ25を連結状態とすると、力行時に第二モータ13から後輪11bにアシスト力が伝達される一方で、制動時に後輪11bの回転力が第二モータ13に伝達されて、この第二モータ13によって回生力が発生する。この第二モータ13には、後輪側ディファレンシャル26を介して後輪11bの回転力が伝達されるが、この後輪側ディファレンシャル26の内部摩擦抵抗は、エンジン10と比較して大幅に小さい。このため、後輪11bからの回転力は、ほとんど損失を生じることなく第二モータ13に伝達され、効率良く回生電力を回収することができる。
When the motor-
モータ側クラッチ25を遮断状態とすると、第二モータ13と後輪11bが切り離された状態となるため、制動時において第二モータ13によって回生力を発生させることはできない。
When the motor-
機械式ブレーキ14は、摩擦による制動力を発生させて車両を制動するブレーキである。この機械式ブレーキ14による制動力は、運転者によるブレーキペダル27の操作量に基づいて、例えば、左右前後輪11a、11bに併設されたブレーキディスクにブレーキパッドを押し付けることによって発生する。
The
制動力センサ15は、運転者が要求する要求制動力を検出する機能を有している。この制動力センサ15として、ブレーキペダル27に併設された、ブレーキペダル27の踏み込み時におけるストローク量を検出するストロークセンサや、踏み込み力を検出する踏力センサを採用することができる。
The
回生力決定部16は、制動力センサ15で検出した要求制動力に基づいて、第一モータ12と第二モータ13による回生電力の回生量が最大となるように各モータ12、13による回生力、および、機械式ブレーキ14による制動力を決定する機能を有している。
Based on the required braking force detected by the
既述の通り、後輪側ディファレンシャル26に併設された第二モータ13は、損失が少なく、回生電力を効率良く回収することができるため、まず、この第二モータ13を最大限利用して回生力を発生させるのが好ましい。そして、運転者による要求制動力が、第二モータ13による最大回生力を超えたときに、第一モータ12による回生力、または、機械式ブレーキ14による制動力で要求制動力を充足するように、第二モータ13による回生力と組み合わせる必要がある。
As described above, since the
第一モータ12と機械式ブレーキ14を比較した場合、一見すると、第一モータ12による回生力を作用させる方が、回生電力を効率良く回収できるように思われる。ところが、第一モータ12で回生力を生じさせると、この第一モータ12と連動するエンジン10において損失が生じ、トータルの回生電力が、第二モータ13のみで回生力を発揮させた場合よりも却って減少する場合がある。この場合は、第一モータ12で回生力を生じさせる代わりに、機械式ブレーキ14で制動力を発揮させる。このようにすると、第二モータ13の回生力を最大限に活用することができ、回生電力を効率良く回収することができる。
When comparing the
制動力センサ15で検出した要求制動力に基づいて、第一モータ12と第二モータ13による回生力、および、機械式ブレーキ14による制動力をどのように配分するかについては、回生力決定部16に格納された、例えば図2に示す判断マップに基づいて決定される。この図の横軸は時間、縦軸は運転者による要求制動力を示しており、時間の経過に伴って車速(エンジンの回転数)は低下する。
Based on the required braking force detected by the
なお、図2を用いた説明においては、理解を容易とするために、運転者による要求制動力、第一モータ12および第二モータ13による回生力、および、機械式ブレーキ14による制動力をエネルギ値(kW)で表示する。この実施形態においては、第一モータ12の最大回生力を5kW、第一モータ12の作動に伴うエンジン10での損失(エンジンブレーキ)をエンジン10の回転数に関係なく1kW、第二モータ13の最大回生力を10kWとする。
In the description using FIG. 2, in order to facilitate understanding, the required braking force by the driver, the regenerative force by the
要求制動力が、第二モータ13による最大回生力の10kW以下のときは(本図中の丸数字1の範囲内)、この第二モータ13のみによって回生力(制動力)を発生させる。このようにすると、制動時において最大限に回生電力を回収することができる。
When the required braking force is 10 kW or less of the maximum regenerative force by the second motor 13 (within the range of the circled
要求制動力が、第二モータ13による最大回生力の10kWよりも大きく、第二モータ13による最大回生力の10kWとエンジン10での損失の1kWとの和である11kW以下のときは(本図中の丸数字2の範囲内)、第二モータ13でその最大回生力を発生させるとともに、その不足分を機械式ブレーキ14による制動力によって発生させる。このようにすると、機械式ブレーキ14による制動力の分だけ損失となるものの、第二モータ13の最大回生力に対応する回生電力は確実に回収することができる。
When the required braking force is larger than 10 kW of the maximum regenerative force by the
要求制動力が、第二モータ13による最大回生力の10kWとエンジン10での損失の1kWとの和である11kWよりも大きく、第二モータ13による最大回生力の10kWとエンジン10での損失の1kWと第一モータ12による最大回生力の5kWとの和である16kW以下のときは(本図中の丸数字3の範囲内)、第一モータ12および第二モータ13によって回生力を発生させる。このようにすると、エンジン10での損失の1kWだけ損失となるものの、第一モータ12と第二モータ13によって最大限に回生電力を回収することができる。第一モータ12と第二モータ13の回生力の分配は適宜決めることができる。
The required braking force is larger than 11 kW which is the sum of 10 kW of the maximum regenerative power by the
要求制動力が、第二モータ13による最大回生力の10kWとエンジン10での損失の1kWと第一モータ12による最大回生力の5kWとの和である16kWよりも大きいときは(本図中の丸数字4の範囲内)、第一モータ12および第二モータ13の最大回生力を発生させるとともに、その不足分を機械式ブレーキ14による制動力によって発生させる。このようにすると、エンジン10での損失の1kWと、機械式ブレーキ14による制動力の分だけ損失となるものの、第一モータ12および第二モータ13の最大回生力に対応する回生電力は確実に回収することができる。
When the required braking force is larger than 16 kW, which is the sum of 10 kW of the maximum regenerative power by the
図2に示した判断マップは、エンジン10での損失が、エンジン10の回転数に関係なく一定(1kW)であるとしたが、実際には、制動時において時間の経過とともにエンジンの回転数が小さくなり、エンジン内部での内部摩擦抵抗による損失が低下することもあり得る。このときは、図3に示すように、時間の経過とともに丸数字2と丸数字3の各領域を区切るライン、および、丸数字3と丸数字4の各領域を区切るラインが右肩下がりとなる判断マップを採用することができる。そして、この判断マップに基づいて、運転者の要求制動力に対する第一モータ12と第二モータ13による回生力、および、機械式ブレーキ14による制動力の配分が回生力決定部16によって決定される。
The determination map shown in FIG. 2 assumes that the loss in the
上記においては、前輪11aおよび後輪11bの両方を駆動可能な四輪駆動車について説明したが、図4に示すように、前輪11aをエンジン10の駆動力で駆動するとともに、この前輪11aにモータ(第二モータ13)のアシスト力を与える二輪駆動車に適用することもできる。
In the above description, the four-wheel drive vehicle capable of driving both the
図4に示す車両(二輪駆動車)に搭載される車両用回生制御装置の主要な構成要素は、第一モータ12、第二モータ13、機械式ブレーキ14、制動力センサ15、および、回生力決定部16であって、図1に示した車両(四輪駆動車)と同じであるが、第二モータ13が前輪側ディファレンシャル22に併設されている点で相違する。この場合も、図2や図3に示す判断マップに基づいて、第一モータ12と第二モータ13による回生力、および、機械式ブレーキ14による制動力を適切に配分することにより、回生電力を効率良く回収することができる。
The main components of the vehicle regenerative control device mounted on the vehicle (two-wheel drive vehicle) shown in FIG. 4 are the
上記の実施形態はあくまでも一例であって、複数の回生・制動装置が併設された車両において、制動時に回生電力を効率的に回収する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、各構成要素の構成や配置等を適宜変更することができる。 The above-described embodiment is merely an example, and in a vehicle provided with a plurality of regenerative / braking devices, as long as the problem of this invention of efficiently recovering regenerative power during braking can be solved, each component The configuration, arrangement, and the like can be changed as appropriate.
例えば、上記の実施形態においては、動作時に内部摩擦抵抗によって損失を生じる装置としてエンジン10を例示したが、この装置はトランスミッション20(図1などに示す実施形態においては、連続可変トランスミッション20)であってもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、上記の実施形態においては、第二モータ13として単独のモータを採用した例を示したが、この第二モータ13を複数のモータで構成した態様とすることもできる。
Moreover, in said embodiment, although the example which employ | adopted the independent motor as the
10 エンジン
11a 前輪(車輪)
11b 後輪(車輪)
12 第一モータ
13 第二モータ
14 機械式ブレーキ
15 制動力センサ
16 回生力決定部
17 ベルト
18 クランクシャフト
19 トルクコンバータ
20 連続可変トランスミッション(トランスミッション)
21 エンジン側クラッチ
22 前輪側ディファレンシャル
23 前輪側ドライブシャフト(ドライブシャフト)
24 後輪側ドライブシャフト(ドライブシャフト)
25 モータ側クラッチ
26 後輪側ディファレンシャル
27 ブレーキペダル
10
11b Rear wheel (wheel)
12
21 Engine side clutch 22 Front wheel side differential 23 Front wheel side drive shaft (drive shaft)
24 Rear wheel drive shaft (drive shaft)
25 Motor side clutch 26 Rear wheel side differential 27 Brake pedal
Claims (5)
前記装置に繋げられた車輪とは異なる車輪を駆動するドライブシャフトに併設され、エンジンによる駆動力をアシストする一方で、このドライブシャフトから回生力を発生させることが可能な第二モータと、
摩擦による制動力を発生させて車両を制動する機械式ブレーキと、
運転者が要求する要求制動力を検出する制動力センサと、
前記制動力センサで検出した要求制動力に基づいて、前記第一モータと前記第二モータによる回生電力の回生量が最大となるように各モータによる回生力、および、前記機械式ブレーキによる制動力を決定する回生力決定部と、
を備えた車両用回生制御装置。 A first motor that is attached to a drive system device that generates a loss due to internal frictional resistance during operation, and that provides rotational drive force to the device while generating regenerative force from the device;
A second motor that is attached to a drive shaft that drives a wheel different from the wheel connected to the device and assists the driving force by the engine, while generating regenerative force from the drive shaft;
A mechanical brake that brakes the vehicle by generating braking force due to friction;
A braking force sensor for detecting a requested braking force requested by the driver;
Based on the required braking force detected by the braking force sensor, the regenerative power by each motor and the braking force by the mechanical brake so that the regenerative power of the first motor and the second motor is maximized. A regenerative power determination unit for determining
A vehicle regenerative control device comprising:
請求項1に記載の車両用回生制御装置。 2. The vehicle according to claim 1, wherein when the requested braking force is equal to or less than a maximum regenerative force by the second motor, the regenerative force determining unit determines to generate the requested braking force only by the second motor. Regenerative control device.
請求項2に記載の車両用回生制御装置。 When the required braking force is greater than the maximum regenerative force by the second motor and is equal to or less than the sum of the maximum regenerative force by the second motor and the magnitude of the loss, the regenerative force determining unit determines the required braking force. The regenerative control device for a vehicle according to claim 2, wherein the regenerative control device for a vehicle according to claim 2 is determined so as to be generated by the second motor and to be generated by a braking force by the mechanical brake.
請求項3に記載の車両用回生制御装置。 The required braking force is greater than the sum of the maximum regenerative force by the second motor and the magnitude of the loss, and the maximum regenerative force by the second motor, the magnitude of the loss, and the maximum regenerative force by the first motor. The regenerative control device for a vehicle according to claim 3, wherein the regenerative force determination unit determines that the required braking force is generated by the first motor and the second motor when the sum is less than or equal to the sum.
請求項1から4のいずれか1項に記載の車両用回生制御装置。 The vehicle regeneration control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device is an engine or a transmission mounted on a vehicle.
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