JP2022166774A - ハイブリッド型車両の駆動機関制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、低速度域では、低回転時に最大トルクを発生させることができるモータを主として使用するように制御され、中速度域から高速度域にかけてモータからエンジンへ徐々に比重が置かれるように制御され、高速度域では、高回転時に最大馬力を発生させることができるエンジンを主として使用するように制御されている。
当該駆動機関の前記出力を制御する制御部と、
当該制御部に対して所定の処理操作を入力可能なアクセル装置を有するハイブリッド型車両において、
前記制御部が、前記アクセル装置から入力された処理操作に基づいて、前記モータ又は前記エンジンの動作をそれぞれ制御して、前記回転動力に係る前記出力を総合的に制御するハイブリッド型車両の駆動機関制御システムであって、
前記ハイブリッド型車両が、所定の時間、所定の巡航速度を保持して巡航しているとき、
前記制御部が、前記アクセル装置から入力された当該巡航に係る所定の巡航処理操作に基づいて、
前記駆動機関から出力される前記回転動力が変化することに基づく通常走行に係る通常モードから、前記回転動力を所定時間一定に保持して、前記巡航速度を保持する巡航に係る巡航モードへ切り替える処理を行い、
さらに、当該巡航モードであるとき、前記アクセル装置から入力された所定の間欠処理操作に基づいて、
前記エンジンと前記モータをそれぞれ所定の周期で交互に休止させて、前記エンジン又は前記モータをそれぞれ間欠的に動作させる間欠巡航モードへ切り替える処理を行うようにして、
当該間欠巡航モードのとき、所定の周期で間欠的に前記エンジンを休止させるようにしたことを特徴とする。
前記間欠巡航モード中、前記エンジンが休止している間は、当該エンジンの休止直後から漸減する前記回転動力に、前記フライホイールの回転に基づく慣性力と、前記モータによる前記回転動力を加えて、前記巡航速度を維持するようにしたことを特徴とする。
前記間欠巡航モード中、前記エンジンが動作している間は、当該エンジンの前記回転動力で休止している前記モータを回転させて発電し、発電された電力を、前記バッテリへ充電するようにしたことを特徴とする。
さらに、当該巡航モードであるとき、アクセル装置から入力された所定の間欠処理操作に基づいて、エンジンとモータをそれぞれ所定の周期で交互に休止させて、エンジン又はモータをそれぞれ間欠的に動作させる間欠巡航モードへ切り替える処理を行うようにして、間欠巡航モード中は、エンジンを周期的に休止させるようにした。これによって、ドライバーがアクセル装置を操作する単純な処理操作により通常モードから、巡航モード、又は間欠巡航モードへ容易に切り替えることができる。さらに、間欠巡航モード中は、エンジンが周期的に休止するので、バイパス又は高速道路を走行する場合の高速域においても、燃費の改善を図ることができる
これによって、簡単な入力操作でモード切り替えを行うことができるので、運転中のドライバーの負担を減らし、運転操作に集中させることができる。
また、従来のオートクルーズ制御に対して、アクセル装置を操作可能にしたことによって、長時間の巡航中にドライバーの注意力が低下することを防ぐことができ、居眠り運転等の防止を図ることができる。
これによって、市街地域を中低速域で走行している場合、回生ブレーキで発電している場合と比べて、巡航状態における出力軸の定速回転で発電することができるので、バッテリを良好な満充電状態で保つことができる。そして、このように巡航時にバッテリを満充電まで戻すようにしたことによって、たとえば、二つの都市間を移動する場合に、一の都市内の市街地走行でモータのみを使用してバッテリを消費した場合であっても、他の都市に向かう移動中に、都市間のバイパス道路又は高速道路で巡航することでバッテリを満充電まで戻すことができ、他の都市内の市街地でバッテリの残量を気にせず、再び低速走行を行うことができる。
また、ハイブリッド型車両が自動車である場合、高速道路、バイパス道路といった高速域で巡航可能な場所において巡航しているとき、間欠動作に切り替えることで、効果的に燃費を改善することができる。
一方、機関車である場合は、道路に比べて平坦な線路上を走行し、ダイヤグラムに従って運行されることから、自動車と比べて定速で巡航する場面は多く、当該巡航中に間欠動作を行うことで、大きく燃費を改善することができる。
出力軸11aは、同軸上で回転可能に構成された円盤状のフライホイール22を有している。当該フライホイール22は、出力軸11aの回転が急激に変化しないように慣性力で当該出力軸11aの回転を維持するように構成されている。
本実施例に係るエンジン20は、ガソリン、又は軽油をエネルギー源とする一般的な内燃機関であれば良い。なお、これらに限定されず、他のエネルギー源、たとえば、水素、天然ガス、LPガス等を使用するものであっても良い。
また、本実施例に係るモータ21は、バッテリ21aを有し、当該バッテリ21aから給電されるように構成されている。なお、これに限定されず、燃料電池から給電されるものであったり、架線から給電されるものであったりしても良い。
クラッチ装置25は、駆動機関11側の主ロータ27と変速装置26側の従ロータ28を有している。主ロータ27と従ロータ28は互いに接離自在に形成されている。
これによって、主ロータ27と従ロータ28が圧接されたとき、駆動機関11で発生した動力が変速装置26側へ伝達され、主ロータ27と従ロータ28が離隔されたとき、駆動機関11側から変速機26側へ伝達される動力は遮断されるように構成されている。
なお、クラッチ装置25は、上記のように機械的に主ロータ27と従ロータ28を互いに接離させる構造に限定されず、たとえば、粘性の高いオイルを封入したケース内で主ロータ27と従ロータ28を対向配置し、主ロータ27を回転させたときに、その回転にしたがって従ロータ28が回転するいわゆるトルクコンバータ装置であっても良い。
ここで、アクセルペダル30が踏み込まれる操作を、アクセル装置16の開操作とし、これによってアクセルペダル30が進む方向を順方向とする。一方、アクセルペダル30が戻される操作を、アクセル装置16の閉操作とし、これによってアクセルペダル30が戻る逆方向とする。
アクセル装置16は、上記のアクセルペダル30に係る開閉操作に応じて入力信号を形成するように構成されている。形成された入力信号は、車内通信網14aへ随時出力される。
このようにして、アクセルペダル30が踏み込まれ、又は戻された操作量に応じて、入力信号が形成され、当該入力信号に基づいて開閉するスロットル本体15aの開度信号が形成され、制御部14は当該開度信号に基づいて駆動機関11の出力の増減に係る出力制御信号を形成するように構成されている。
要求信号が供給量を減らすものであった場合は、エンジン20へ供給される燃料、又はモータ21へ供給される電力が減らされ、或いはカットされる。これによって、駆動機関11の出力を下げる処理が行われ、出力軸11aの回転出力を下げることができる。
そして、燃料又は電力の供給量が減り、或いはカットされて回転出力が下がったとき、たとえば、エンジン20では、フリクションによるエンジンブレーキ効果の発生が促される。また、モータ21では、エンジン21による出力軸11aの回転動力を利用する回生ブレーキ効果で発電が促される。
このように、本実施例に係る巡航制御システムに係るハイブリッド型車両10は、制御部14が備える車内通信網14a上で様々な信号を伝送させて、各装置は目的に合った信号を取り込み、また信号を出力する世に構成されており、制御部14は、各種信号に基づいて総合的に各装置を制御することによって、車両の走行を制御するように構成されている。
走行制御手段105は、通常の走行を制御する走行制御信号を形成し、当該走行制御信号を車内通信網14aへ出力して、ハイブリッド型車両10の走行を制御するように構成されている。
このとき、ハイブリッド型車両10の走行モードを通常モードとする。
巡航制御手段110は、所定時間、一定の速度を維持しながら走行する巡航を制御する巡航制御信号を形成し、当該巡航制御信号を車内通信網14aへ出力して、ハイブリッド型車両10の巡航を制御するように構成されている。このとき、ハイブリッド型車両10の走行モードを巡航モードとする。
さらに、制御部14は、判定手段100を有している。
判定手段100は、制御部14が車内通信網14a上を伝送している開度信号を取り込んだとき、当該開度信号に含まれているスロットル開度の大きさに係る情報に基づいて、巡航であるか否かを判定するように構成されている。当該判定手段100の判定結果に基づいて、通常モードと巡航モードが切り替えられるように構成されている。
制御部14は、車内通信網14a上を伝送している開度信号を取り込むように構成されている。走行制御手段105は、当該開度信号に基づいて走行制御信号を形成し、当該走行制御信号を車内通信網14aへ出力する。車内通信網14a上を伝送している走行制御信号は、駆動機関11、ドライブトレイン12、クラッチ装置25、変速装置26等の車内各装置へ入力されて操作処理が行われる。この走行制御信号に基づいて行われる操作処理による走行を通常走行とし、この時の走行モードを通常モードとする。
スロットル開度が所定時間一定に維持されている情報を含んだ開度信号は、車内通信網14aを経由して制御部14へ入力される。
判定手段100は、当該開度信号からスロットル開度が所定時間一定に維持されている情報を読み取り、巡航状態にあると判定したとき、走行制御手段105から巡航制御手段110へ切り替える処理を行う。
巡航制御手段110へ切り替えたときの速度を巡航速度とし、このとき、制御部14へ入力された開度信号を第1開度信号とする。巡航速度でハイブリッド型車両10が巡航する走行モードを巡航モードとする。
図3に示すアクセル装置16では、所定時間点aでアクセルペダル30を止めたときに通常モードから巡航モードへ切り替えられるものとする。このモード切替は、アクセルペダル30の停止位置に依存するものでは無く、停止時間が所定時間以上であるかによって行われるものであるから、点aの位置は第1開度信号に含まれるスロットル開度の大きさによるものであって、巡航速度に応じて位置が異なっている。
点bの位置は、第1開度信号に係る点aの位置から所定の割合で定まる位置であって、たとえば、第1開度信号に係るスロットル開度に対して80%のスロットル開度となる位置を点bとするといったように、制御プログラム上で任意に設定できる位置である。
間欠巡航モードとは、所定時間ごとにエンジン20とモータ21とを交互に休止させて、エンジン20又はモータ21をそれぞれ間欠的に動作させつつ、巡航速度を維持する走行モードである。
これによって、エンジン20又はモータ21は、それぞれ交互に周期的な動作と休止を繰り返し、またそれぞれ交互に間欠的な動作を繰り返すことができる。
この問題に対して、本実施例では、図1に示すように、出力軸11a上にフライホイール22を設けて解決している。当該フライホイール22は、出力軸11a及びドライブシャフト12aを慣性で回し続けようとするので、エンジン20を休止させた場合であっても、フライホイール22の慣性出力によって、急激な速度低下を招くことなく巡航速度を維持することができる。しかし、維持することができるとはいえ、走行抵抗等を原因として、車速は緩やかに減少する。
そこで、図4に示すように、エンジン20がオフとなったとき、巡航制御手段110は、間欠巡航制御信号によって、モータ21の電源をオンにする。そして、当該巡航制御手段は、図4に示すようにフライホイール22の出力が漸減するにしたがって、モータ21の出力を漸増させる処理を行う。これによって、間欠巡航制御信号が入力された駆動機関11は、出力軸11aから出力される回転動力を一定に保持することができ、ハイブリッド型車両10は、図4に示すように、巡航速度を長時間に亘って一定に保持することができる。
また、エンジン20よりも定格出力が小さいモータ21であっても、フライホイール22の慣性回転動力を補うように出力することによって、巡航速度を維持するに十分な出力軸11aの回転動力を維持することができる。
ここで、停止中のモータ21とエンジン20の回転動力を利用して、モータ21で発電し、バッテリ21aへ充電する処理を行うようにしても良い。これによって、従来ハイブリッド型車両10が充電に利用している回生ブレーキに頼らずとも、巡航中にエンジン20で走行する一方でバッテリ21aを充電することができ、エンジン20が再度休止したとき、充電量が回復したバッテリ21aからモータ21へ給電することができる。
当該第3開度信号を車内通信網14aから取り込んだ制御部14は、判定手段100が、第1開度信号と第3開度信号を比較判定する処理を行う。
第3開度信号に係るスロットル開度が、第1開度信号に係るスロットル開度と同じかそれ以下の場合、判定手段100は、図3に示す点aよりも逆方向手前側にアクセルペダル30が位置していると判定する。この場合、すなわち、アクセルペダル30の位置が点a-点b間である場合は、巡航制御手段110は、間欠巡航モードを維持する処理を行う。
一方、第3開度信号に係るスロットル開度が、第1開度信号に係るスロットル開度以上の場合、判定手段100は、図3に示す点aよりも順方向奥側にアクセルペダル30が位置していると判定する。この場合、すなわち、アクセルペダル30の位置が点aよりも奥にある場合、判定手段100は、巡航制御手段110から走行制御手段105に切り替える処理を行い、間欠巡航モードは、通常モードへ切り替えらる。これによって、巡航から通常走行に切り替えられてハイブリッド型車両10は、エンジン20によって、加速される。
当該第4開度信号を車内通信網14aから取り込んだ制御部14は、判定手段100が、第4開度信号に係るスロットル開度が図3に示すアクセルペダルの位置が点cに対してどこに位置しているか判定する処理を行う。
ここで、点cの位置は、点bと同様に、第1開度信号に係る点aの位置から所定の割合で定まる位置であって、たとえば、第1開度信号に係るスロットル開度に対して50%のスロットル開度となる位置を点cとするといったように、制御プログラム上で任意に設定できる位置である。
第4開度信号に係るスロットル開度が、アクセルペダル30が点cの位置のときスロットル開度と同じかそれ以上の場合、判定手段100は、図3に示す点cよりも順方向奥側にアクセルペダル30が位置していると判定する。この場合、すなわち、アクセルペダル30の位置が点b-点c間である場合は、巡航制御手段110は、間欠巡航モードを維持する処理を行う。
一方、第4開度信号に係るスロットル開度が、アクセルペダル30が点cの位置のときスロットル開度以下の場合、判定手段100は、図3に示す点cよりも逆方向手前側にアクセルペダル30が位置していると判定する。この場合、判定手段100は、巡航制御手段110から走行制御手段105に切り替える処理を行い、間欠巡航モードは、通常モードへ切り替えらる。これによって、巡航から通常走行に切り替えられ、ハイブリッド型車両10は、エンジンブレーキ又は回生ブレーキによって減速される。
これによって、アクセルペダル30の点a-点c間に、いわゆる遊びの状態を設け、アクセルペダル30の操作に余裕を持たせることができ、巡航中にアクセルペダル30を動かすことができるようにすることで、たとえば、オートクルーズのように、長時間に亘って運転操作が簡略化されることによる注意力の低下を防止することができ、居眠り運転、わき見運転等を防止することができる。
このように、アクセル装置16のアクセルペダル30の開操作又は閉操作によって、車両の加減速を操作するだけにとどまらず、通常の動力走行に係る通常モードと、速度を一定に保って巡航する巡航モードを切り替え可能に構成し、さらには巡航モード中に、エンジン20とモータ21を互い違いに動作させて、エンジン20又はモータ21をそれぞれ間欠的に動作させる間欠巡航モードへ切り替え可能に構成した。
このようなモード切り替えは特別な装置を組み込んだりすることなく、従来の制御部14にインストールされている制御プログラムへ追加インストールすることで容易に実現させることができ、間欠巡航モードにおいては、巡航中の燃料消費を抑えて燃費を良くし、かつ、バッテリ21aへ充電することができる。
20…エンジン、21…モータ、21a…バッテリ、22…フライホイール、
25…クラッチ装置、26…変速装置、27…主ロータ、28…従ロータ、
30…アクセルペダル、31…開度センサ、
100…判定手段、105…走行制御手段、110…巡航制御手段。
Claims (6)
- エンジン及びモータを備え、前記エンジン又は前記モータの回転軸に連結された出力軸から回転動力を出力する駆動機関と、
当該駆動機関の前記出力を制御する制御部と、
当該制御部に対して所定の処理操作を入力可能なアクセル装置を有するハイブリッド型車両において、
前記制御部が、前記アクセル装置から入力された処理操作に基づいて、前記モータ又は前記エンジンの動作をそれぞれ制御して、前記回転動力に係る前記出力を総合的に制御するハイブリッド型車両の駆動機関制御システムであって、
前記ハイブリッド型車両が、所定の時間、所定の巡航速度を保持して巡航しているとき、
前記制御部が、前記アクセル装置から入力された当該巡航に係る所定の巡航処理操作に基づいて、
前記駆動機関から出力される前記回転動力が変化することに基づく通常走行に係る通常モードから、前記回転動力を所定時間一定に保持して、前記巡航速度を保持する巡航に係る巡航モードへ切り替える処理を行い、
さらに、当該巡航モードであるとき、前記アクセル装置から入力された所定の間欠処理操作に基づいて、
前記エンジンと前記モータをそれぞれ所定の周期で交互に休止させて、前記エンジン又は前記モータをそれぞれ間欠的に動作させる間欠巡航モードへ切り替える処理を行うようにして、
当該間欠巡航モードのとき、所定の周期で間欠的に前記エンジンを休止させるようにしたことを特徴とするハイブリッド型車両の駆動機関制御システム。 - 前記巡航処理操作、及び前記間欠処理操作を、前記アクセル装置が備えるアクセルペダルで行うようにしたことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド型車両の駆動機関制御システム。
- 前記駆動機関の前記出力軸に慣性による回転を維持するフライホイールを設け、
前記間欠巡航モード中、前記エンジンが休止している間は、当該エンジンの休止直後から漸減する前記回転動力に、前記フライホイールの回転に基づく慣性力と、前記モータによる前記回転動力を加えて、前記巡航速度を維持するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド型車両の駆動機関制御システム。 - 前記ハイブリッド型車両に、前記モータと接続されたバッテリを設け、
前記間欠巡航モード中、前記エンジンが動作している間は、当該エンジンの前記回転動力で休止している前記モータを回転させて発電し、発電された電力を、前記バッテリへ充電するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド型車両の駆動機関制御システム。 - 前記ハイブリッド型車両が、自動車であることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド型車両の駆動機関制御システム。
- 前記ハイブリッド型車両が、機関車であることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド型車両の駆動機関制御システム。
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