JP3892520B2 - Vehicle deceleration energy recovery device - Google Patents
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- B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減速エネルギを電気エネルギとして回収し燃費の向上を図る車両の減速エネルギ回収装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、減速エネルギはエンジンブレーキによるポンピング損失とブレーキ操作による機械損失及び熱エネルギに変換されてしまうため、これを有効に回収すべく減速時に発電機を駆動させて当該減速エネルギを電気的に回収するシステムが種々提案されている。
【0003】
例えば特開昭61−104129号公報には、減速エネルギをエンジンのポンピング損失と発電機損失とに分配して無駄に消費されるエネルギを有効に回収すると共に良好な減速感を得ることのできる技術が開示されている。
【0004】
すなわち、良好な減速感を得るためのトータルトルクを予め設定し、このトータルトルクをバッテリ充電のための発電機を駆動するトルクとエンジンのポンピング損失によるトルクとに分配し、減速エネルギの一部で発電機を駆動させることでバッテリの充電率を増加させ、同時にポンピング損失に相応するスロットル開度を設定することで減速時の違和感を軽減している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記先行技術はエンジンのポンピング損失の一部を電気エネルギとして回収する技術に関するものであるが、減速時はエンジンブレーキのみを使用した減速走行以外に機械式制動による減速走行の頻度も比較的多く、この機械式制動による減速走行時に発生する運動エネルギを電力として有効に回収することができず、燃費を向上させるには限界がある。
【0006】
又、上記先行技術では、急速充電に不向きな鉛蓄電池に充電させるものであるため、減速エネルギを有効に回生させることができない。この点、例えば特開平6−276616号公報に開示されているように、電気2重層コンデンサ等の大容量コンデンサを用いることで減速エネルギを有効に回生させることが可能になるが、減速エネルギを有効に回生させるため発電機を最大負荷電圧で駆動した場合、制動力が通常のエンジンブレーキ以上となり、減速ショックが大きくなり通常の期待し得る減速感とならず、運転者に不快感を与えてしまう。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑み、第1の目的はエンジンブレーキによる減速走行に加え強制制動による減速走行においても、通常の減速感を損なうことなく減速エネルギを電気エネルギとして効率良く回収することのできる車両の減速エネルギ回収装置を提供することにある。
【0008】
第2の目的は蓄電池として大容量コンデンサを用いた場合でも、減速時の急速充電によりエンジンブレーキ以上の制動力を与えることなく、しかも減速エネルギを有効に回収することができて燃費の向上を図ることのできる車両の減速エネルギ回収装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による第1の減速エネルギ回収装置は、エンジンと減速エネルギによって駆動する発電機と該発電機による発電電力を充電する蓄電池とブレーキペダル踏込み状態を検出するブレーキ検出手段と上記発電機の回生制動トルクを制御する発電機制御用コントロールユニットとを備える車両において、上記発電機制御用コントロールユニットに、減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当のトルクを設定する手段と、上記エンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定する手段と、減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を検出したときは上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が上記設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段と、上記回生制動信号の出力に同期して動力伝達系に介装した動力伝達クラッチにクラッチ開放信号を出力し或いはエンジンの吸気系に介装した吸気制御弁に全開信号を出力する手段とを備えることを特徴とする。
【0011】
第2の減速エネルギ回収装置は、エンジンと減速エネルギによって駆動する発電機と該発電機による発電電力を充電する大容量コンデンサとブレーキペダル踏込み状態を検出するブレーキ検出手段と上記発電機の回生制動トルクを制御する発電機制御用コントロールユニットとを備える車両において、ブレーキペダルに該ブレーキペダルの遊び量を調整する遊び量調整装置を連設し、又上記発電機制御用コントロールユニットに、減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当のトルクを設定する手段と、上記エンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定する手段と、上記大容量コンデンサの端子電圧から充電率を算出する手段と上記発電機の最大負荷トルクを車速に基づき設定する手段と、上記充電率と上記最大負荷トルクとに基づき上記発電機の充電可能最大制動トルクを設定する手段と、減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を検出したときは上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは上記充電可能最大制動トルクと上記回生制動トルクとを比較し該回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルク以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルクを越えているときは該充電可能最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力すると共に上記遊び量調整装置にブレーキ動作信号を出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段と、上記回生制動信号の出力に同期して動力伝達系に介装した動力伝達クラッチにクラッチ開放信号を出力し或いはエンジンの吸気系に介装した吸気制御弁に全開信号を出力する手段とを備えることを特徴とする。
【0012】
第3の減速エネルギ回収装置は、第1或いは2の減速エネルギ回収装置において、前記動力伝達クラッチが自動変速装置に設けたフォワードクラッチであることを特徴とする。
【0013】
第4の減速エネルギ回収装置は、第1或いは2の減速エネルギ回収装置において、前記吸気制御弁がスロットル弁であり、前記発電機制御用コントロールユニットには、前記回生制動信号の出力に同期して上記スロットル弁の開度を制御するスロットル制御用コントロールユニットにスロットル全開信号を出力する手段を備えることを特徴とする。
【0014】
第5の減速エネルギ回収装置は、第4の減速エネルギ回収装置において、前記発電機制御用コントロールユニットに、前記回生制動信号の出力に同期してエンジン制御用コントロールユニットに燃料カット信号を出力する手段を備えることを特徴とする。
【0015】
第6の減速エネルギ回収装置は、第4或いは5記載の減速エネルギ回収装置において、前記発電機制御用コントロールユニットに、減速時の車速と変速機の変速比に基づき設定したスロットル弁全閉時のエンジンブレーキトルクとスロットル弁全開時のエンジンブレーキトルクとの差を前記エンジンブレーキ相当のトルクとして設定する手段を備えることを特徴とする。
【0017】
第1の減速エネルギ回収装置では、減速エネルギによって駆動する発電機の回生制動トルクを制御する発電機制御用コントロールユニットにて、減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当のトルクを設定し、次いでこのエンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定する。そして、減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏が検出されたときは上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が上記設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する。尚、吸気制御弁を全開動作させ或いは動力伝達系に介装した動力伝達クラッチを開放してエンジンブレーキを軽減しておく。
【0018】
第2の減速エネルギ回収装置は、減速エネルギによって駆動する発電機の回生制動トルクを制御する発電機制御用コントロールユニットにて、減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当のトルクを設定し、このエンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定し、上記大容量コンデンサの端子電圧から充電率を算出し、更に上記発電機の最大負荷トルクを車速に基づき設定し、上記充電率と上記最大負荷トルクとに基づき上記発電機の充電可能最大制動トルクを設定する。そして、減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を検出したときは上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは上記充電可能最大制動トルクと上記回生制動トルクとを比較し該回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルク以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルクを越えているときは該充電可能最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段と、上記遊び量調整装置にブレーキ動作信号を出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する。尚、吸気制御弁を全開動作させ或いは動力伝達系に介装した動力伝達クラッチを開放してエンジンブレーキを軽減しておく。
【0019】
第3の減速エネルギ回収装置では、第1或いは2の減速エネルギ回収装置において、前記動力伝達クラッチを自動変速装置に設けたフォワードクラッチとすることで、エンジンブレーキの伝達を遮断する。
【0020】
第4の減速エネルギ回収装置では、、第1或いは2の減速エネルギ回収装置において、前記吸気制御弁をスロットル弁とし、発電機による回生制動時に該スロットル弁を全開動作させる。
【0021】
第5の減速エネルギ回収装置では、第4の減速エネルギ回収装置において、発電機による回生制動時に燃料カットすることで、燃費の向上が図れる。
【0022】
第6の減速エネルギ回収装置は、第4或いは5の減速エネルギ回収装置において、前記エンジンブレーキ相当のトルクを、減速時の車速と変速機の変速比に基づき設定したスロットル弁全閉時のエンジンブレーキトルクとスロットル弁全開時のエンジンブレーキトルクとの差に基づいて設定する。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図1〜図10に本発明の第1実施の形態を示す。図8に本発明による減速エネルギ回収装置を搭載した車両1を示す。この車両1は4輪駆動車で、エンジン2に連設する自動変速装置3の出力軸がセンタデファレンシャル装置4を介して前輪駆動軸5と後輪駆動軸6に連設するプロペラシャフト7とに連設されて、上記自動変速装置3からの出力が前後輪に分配される。
【0024】
上記自動変速装置3の動力伝達経路にはトルクコンバータ、フォワードクラッチ、及び変速機構等が備えられ、例えばセレクトレバーをニュートラル(N)レンジにセットすると、上記フォワードクラッチが開放状態となり、上記前輪駆動軸5及び後輪駆動軸6に対する動力の伝達が遮断される。
【0025】
又、上記プロペラシャフト7のほぼ中央に減速機構部8を介して発電機9が連設されている。尚、この減速機構部8には、車両の走行状態に応じて或いは運転者の手動操作で選択的に接断可能なクラッチが介装されている。
【0026】
上記発電機9にインバータ回路等からなる充放電回路10を介して大容量コンデンサの一例である電気2重層コンデンサ11のモジュールが2つ並列接続されている。又、上記充放電回路10は後述する発電機制御用コントロールユニット19から出力される回生制動指令信号、或いは力行指令信号に応じて上記発電機9の動作を回生制動と力行とに選択的に切換えると共に、回生制動により発生した電力を上記電気2重層コンデンサ11に充電し、又、この電気2重層コンデンサ11から発電機9を力行させるに必要な電力を供給する。
【0027】
又、符号12はアクセルペダル未踏時にON動作するアイドルスイッチとアクセル踏込み量を検出するアクセル開度センサとを備えるアクセルセンサ、13はブレーキペダル14の動作状態を検出するブレーキセンサである。図9に示すように、上記ブレーキセンサ13は上記ブレーキペダル14が開放時にOFF動作し、踏込み時にON動作するブレーキスイッチ13aと、該ブレーキペダル14の踏込み時のストロークを検出するブレーキストロークセンサ13bとを備えている。
【0028】
又、符号15はエンジン制御用コントロールユニットで、エンジン2の運転状態、及び車両1の走行状態を検出して燃料噴射量及び点火時期等を演算する。このエンジン制御用コントロールユニット15にエンジン回転数を検出するクランク角センサ16が接続されている。
【0029】
又、符号17は電子スロットル制御用コントロール(ETC)ユニットであり、図示しない電動スロットル弁に連設するスロットルアクチュエータ18に接続されており、吸入空気量等の吸気系パラメータ及びアクセルペダルの踏込み量に応じてスロットル弁開度を設定し、該スロットル弁開度信号を上記スロットルアクチュエータ18に出力してスロットル弁開度を制御する。
【0030】
又、符号19は発電機制御用コントロールユニットで、上記エンジン制御用コントロールユニット15においてクランク角センサ16の出力信号に基づいて算出したエンジン回転数信号、図示しないシフトレバーのポジションを検出するシフトポジセンサから出力されるシフトポジション信号、アイドルスイッチ信号、ブレーキスイッチ信号、ブレーキペダルストローク信号、電気2重層コンデンサ11の端子電圧、及び車速センサ23から出力される車速信号等の車両走行状態を検出する各信号が入力される。
【0031】
更に、上記発電機制御用コントロールユニット19の出力側に上記充放電回路10及びブレーキペダル遊び量調整弁20が接続されている。
【0032】
このブレーキペダル遊び量調整弁20は、ブレーキペダル遊び量調整装置22に配設されている。図9に示すように、このブレーキペダル遊び量調整装置22は、上記ブレーキペダル14と該ブレーキペダル14の踏込みストロークに応じた油圧を各制動部に供給するマスタシリンダ21との間に介装されている。
【0033】
このブレーキペダル遊び量調整装置22に設けられた流体シリンダ22aの先端面が上記マスタシリンダ21のピストンロッド21aに当接されている。
【0034】
又、上記流体シリンダ22aに介装されているシリンダピストン22bが上記ブレーキペダル14にピストンロッド22cを介して連結され、このピストンロッド22cの中途に形成したリテーナと上記流体シリンダ22aとの間に該流体シリンダ22aの先端面を上記マスタシリンダ21のピストンロッド21aに常時当接させるための圧縮ばねが介装されている。
【0035】
上記流体シリンダ22a内が上記シリンダピストン22bにて前室22dと後室22eとに区画され、この両室22d,22eがバイパス通路22fを介して連通され、このバイパス通路22fに上記ブレーキペダル遊び量調整弁20が介装されている。
【0036】
このブレーキペダル遊び量調整弁20は上記発電機制御用コントロールユニット19からの制御信号に基づいて開閉動作されるもので、通常は開弁状態にあり、上記ブレーキペダル14が解放されているときは、圧縮ばねの付勢力により、初期遊び量XOをもった位置に上記流体シリンダ22aと上記シリンダピストン22bとが相対位置決めされる。この状態からブレーキペダル14を踏み込むと遊び量XOに相当するストローク間は前室22dの流体が上記バイパス通路22fを通り、後室22eへ移動して上記マスタシリンダ21のピストンロッド21aは移動されない。そして、遊び量X0以上踏み込んだときにシリンダピストン22bがシリンダ22aの前端に当接して一体動作し、マスタシリンダ21のピストンロッド21aを移動させる。又、上記ブレーキペダル遊び量調整弁20が閉弁すると上記流体の移動が阻止され、遊び量なしで上記流体シリンダ22aは上記ピストンロッド22cと一体動作する。
【0037】
上記発電機制御用コントロールユニット19では入力されたパラメータに基づき設定される減速時の発電機9の回生制動トルク及びブレーキペダル遊び量調整弁20の開閉制御を、図2〜図4のフローチャートに従って実行する。
【0038】
図2、図3に減速時回生制動トルク設定ルーチンを示す。このルーチンでは、先ず、ステップS101でアイドルスイッチの出力信号に基づきアクセルペダルが未踏かを判別し、アイドルスイッチがONのアクセルペダル未踏のときはステップS102へ進み、又、アイドルスイッチがOFFのアクセルペダル踏込み状態のときはステップS114へ分岐する。
【0039】
そして、ステップS102へ進むと、現在の車速Vをエンジンブレーキを必要とする減速走行中であるか否かを判定するための所定車速Voと比較し、V≧Voの減速走行時にはステップS103へ進み、V<Voの停車直前の低速走行或いは停車時には上記ステップS114へ分岐する。
【0040】
その後、ステップS103へ進むと、ブレーキスイッチの出力信号に基づきブレーキペダルが未踏か否かを判別し、ブレーキスイッチがOFFのブレーキペダル未踏の状態のときはステップS104へ進み、又、ブレーキスイッチがONのブレーキペダル踏込み状態、すなわち制動状態のときはステップS109へ分岐する。
【0041】
上記ステップS101〜S103で、アイドルスイッチON、且つ減速走行、且つブレーキスイッチOFFと判定されてステップS104へ進むと、このステップS104以下で、減速走行時の運動エネルギ回収時の発電機9による回生制動トルクを設定する。
【0042】
先ず、ステップS104では、現在の変速比εと車速Vとによって決定される減速走行時のエンジンブレーキのトルクを要求エンジンブレーキトルクT1として格納する図5に示すマッブを補間計算付で参照し、或いは演算により設定する。
【0043】
次いで、ステップS105で、上記要求エンジンブレーキ相当トルクT1に相応する発電機9の回生制動トルクを、図4に示す回生制動トルク設定サブルーチンに従って設定する。
【0044】
このサブルーチンでは、先ず、ステップS201で、上記要求エンジンブレーキ相当トルクT1を読込み、ステップS202で車速V(∝発電機回転数)に基づき発電機9の最大負荷トルクTmaxを演算により、或いは図6に示す発電機特性のテーブルから補間計算により設定し、ステップS203で上記電気2重層コンデンサ11の端子電圧E1を読込む。
【0045】
その後、ステップS204で上記電気2重層コンデンサ11の端子電圧E1に基づき発電機9に最大条件を与えても取り出すことのできない不足トルクTmを、図7に示す電気2重層コンデンサ11の充電特性に基づき実験等から求め、その値を格納するテーブルを補間計算付で参照し、或いは演算により設定する。
【0046】
そして、ステップS205で上記要求エンジンブレーキ相当トルクT1と上記最大負荷トルクTmaxから上記不足トルクTmを減算した値(充電可能最大制動トルク)とを比較し、T1<Tmax−Tmのときは発電機9の回生作動により要求エンジンブレーキ相当トルクT1をまかなうことができるため、ステップS206へ進み、上記要求エンジンブレーキ相当トルクT1を上記発電機9による回生制動トルクT2として設定し(T2←T1)、ルーチンを抜ける。又、T1≧Tmax−Tmのときは要求エンジンブレーキ相当トルクT1を発電機9の回生だけではまかなえず、ステップS207へ進み、上記回生制動トルクT2を上記充電可能最大制動トルク(Tmax−Tm)で設定して(T2←Tmax−Tm)、ルーチンを抜ける。この場合、回生制動トルクT2によるブレーキ感は運転者の感覚より小さくなることが考えられるが、それ以上のブレーキ感は運転者のブレーキ操作に任される。
【0047】
以上のようなステップS105における回生制動トルクの設定終了後、図2に示すステップS106では、自動変速装置3に設けたフォワードクラッチを開放動作させて駆動系の動力伝達経路を遮断し、ステップS107で発電機作動フラグF(回生時にセット、力行時にクリア)をセットし、ステップS108で、上記ステップS105で設定した回生制動トルクT2に相応する回生制動信号としての界磁電流を上記充放電回路10から上記発電機9へ出力し、ルーチンを抜ける。
【0048】
すると、発電機9によりプロペラシャフト7を介して前輪駆動軸5及び後輪駆動軸6に所定トルクの回生制動が働き、又、回生制動により発生した電力が上記充放電回路10を介して電気2重層コンデンサ11に充電される。
【0049】
又、上記ステップS103でブレーキスイッチONのブレーキ操作時と判別されてステップS109へ進むと、このステップS109以下で、運転者のブレーキ操作に対応させた回生制動時の回生制動トルクを設定する。
【0050】
先ず、ステップS109ではブレーキストロークセンサ13bの出力信号に基づいて算出したブレーキペダルストロークXと、ブレーキペダル14の初期遊び量XOとを比較し、X<XOのブレーキペダル14のストロークXが遊び量XOの範囲内での動作のときはステップS110へ進み、又、X≧XOの上記ストロークXが遊び量XOを越えたときはステップS113へ進む。
【0051】
ステップS110へ進むと、上記ブレーキペダルストロークXに基づいてテーブルを補間計算付で参照し、或いは演算により回生制動トルクT2を設定し、ステップS111で、前述の充電可能最大制動トルク(Tmax−Tm)と上記回生制動トルクT2とを比較し、T2<Tmax−Tmのときは発電機9による回生制動トルクT2に余裕があるため上記ステップS108へ戻り、この回生制動トルクT2に相応する回生制動信号としての界磁電流を上記充放電回路10から上記発電機9へ出力し、ルーチンを抜ける。その結果、ブレーキ操作の遊び量XOの範囲においても減速時の回生エネルギを有効に回収することができる。
【0052】
又、T2≧Tmax−Tmのときは発電機9による回生作動では運転者のブレーキ操作で要求されるブレーキ感が達成できないためステップS112へ進み、ブレーキペダル遊び量調整装置22に設けたブレーキペダル遊び量調整弁20に閉弁信号を出力し、ステップS113へ進む。このブレーキペダル遊び量調整弁20に閉弁信号が出力されると、該ブレーキペダル遊び量調整弁20が閉弁動作し、流体シリンダ22aの前室と後室とに流入されている流体の流通を遮断する。すると、ブレーキペダル14に連結するシリンダピストン22bと流体シリンダ22aとが一体に移動してマスタシリンダ21のピストンロッド21aを押圧し、初期遊び量XOの範囲内であっても機械式ブレーキが動作される。
【0053】
その結果、図10に示すように、実線で記載した通常のブレーキ油圧制動力に比し、電気2重層コンデンサ11の充電率αが高く、発電機9による回生制動が十分に得られないときは、波線で記載したように遊び量が短くなりブレーキ油圧制動力が早期に上昇するため、電気2重層コンデンサ11の充電状況に影響することなく、違和感のない減速走行が可能となる。
【0054】
そして、上記ステップS109或いはステップS112からステップS113へ進むと、充電可能最大制動トルク(Tmax−Tm)で上記回生制動トルクT2を設定して上記ステップS108へ戻り、この回生制動トルクT2に相応する回生制動信号としての界磁電流を上記充放電回路10から上記発電機9へ出力し、ルーチンを抜ける。
【0055】
一方、減速走行後の加速走行時(アイドルスイッチOFF)、又は停車直前の減速走行或いは停車時(V≧Vo)には、ステップS101又はステップS102からステップS114へ分岐する。
【0056】
そして、このステップS114で発電機作動フラグFの値を参照し、F=0の発電機9が力行状態を示しているときはそのままルーチンを抜け、又F=1の回生状態を示しているときはステップS115へ進み、該発電機作動フラグFをクリアし、ステップS116で自動変速装置3に設けたフォワードクラッチを結合し、その後の発進に備えた後、ステップS117で上記発電機9による回生制動を解除し、ステップS118でブレーキペダル遊び量調整装置22に設けたブレーキペダル遊び量調整弁20に開弁信号を出力して、このブレーキペダル遊び量調整弁20を開弁させた後、ルーチンを抜ける。
【0057】
その結果、ブレーキペダル遊び量調整装置22の遊び量が初期遊び量Xoに復帰され、又、走行モードが通常モードに戻される。
【0058】
尚、上記電気2重層コンデンサ11は、加速運転の際に上記発電機9を電動機として動作させて加速走行を支援したり、バッテリの不足分を補う補助電源として利用される。
【0059】
このように、本実施の形態によれば、減速エネルギを電気エネルギとして回収することでエネルギを有効利用することができ、燃費の向上が図れる。更に、エンジンブレーキと同等の減速特性が得られるため減速走行を違和感なく行うことができる。更に、ブレーキを使用した強制制動による減速走行の初期の段階において、電気2重層コンデンサ11の充電率αが高く、発電機9を作動させても期待したとおりの回生制動トルクが得られないときは、ブレーキペダルの遊び量の範囲内であっても直ちにブレーキを動作させるようにしたので、発電機9による回生制動トルクが不十分な場合であっても違和感の無い制動操作が得られ、しかも、ブレーキによる強制制動時においても減速エネルギを効率よく回収することができ、燃費をより一層向上させることができる。
【0060】
本実施の形態は自動変速装置として電磁式クラッチと無段変速機とを備えた電子制御式無段変速装置に適用することも可能で、この場合、本実施の形態のフォワードクラッチの開放或いは結合動作に代えて、上記電磁クラッチを開放或いは結合動作させ、又、変速比εはプライマリプーリとセカンダリプーリとの変速比を読込む。
【0061】
又、図11〜図13に本発明の第2実施の形態を示す。上述した第1実施の形態では、減速時の燃料カットの際に動力伝達系を遮断して、スロットル弁全閉時に相当するエンジンブレーキを発電機9による回生制動により生成するようにしたが、本実施の形態では、減速時の燃料カットの際に、動力伝達系は遮断することなく、その代わりにスロットル弁を全開としてエンジンブレーキ力を軽減し、エンジンブレーキ相当の回生制動トルクを発電機9により発生させるようにしたものである。
【0062】
図11に示すように、スロットル制御用コントロールユニット(TCU)17は、車速信号、吸入空気量等の吸気系パラメータ、アイドルスイッチ信号、及びアクセル開度信号に基づきスロットル弁(図示せず)の開度を設定し、インジェクタから噴射される燃料量に応じた空気量を筒内へ供給する。又、発電機制御用コントロールユニット19からスロットル全開信号が出力されたときはスロットル弁を全開にする。
【0063】
以下、本実施の形態における発電機制御用コントロールユニット19で実行される減速時回生制動トルク設定ルーチンについて図12に示すフローチャートに従って説明する。
【0064】
先ず、ステップS101〜S103で、アイドルスイッチONの減速走行、且つ、現在の車速Vが設定車速Vo以上、且つ、ブレーキスイッチOFFと判別されて、ステップS301へ進むと、エンジン制御用コントロールユニット15へ燃料カット信号を出力して燃料カットし、続くステップS302で、TCU17へスロットル全開信号を出力し、該TCU17を介してスロットル弁を全開状態にして、実際に作用するエンジンブレーキトルクを低減する。
【0065】
その後、ステップS303へ進み、スロットル弁全閉相当の回生制動トルクT2を演算する。すなわち、図3に示す特性図に基づき車速Vとシフトポジションセンサからの出力信号に基づいて検出した現在の変速比εに基づき、スロットル弁全閉時のエンジンブレーキトルクとスロットル全開時のエンジンブレーキトルクとの差分ΔT1を算出し、この差分ΔT1に相応する回生制動トルクT2を演算により、或いはテーブル参照により設定する。
【0066】
その後、ステップS107で発電機作動フラグF(回生時にセット、力行時にクリア)をセットし、ステップS304へ進み、この回生制動トルクT2に相応する回生制動信号としての界磁電流を上記充放電回路10を経て上記発電機9へ出力し、ルーチンを抜ける。
【0067】
一方、上記ステップS103でブレーキスイッチONのブレーキ操作時と判別されたときは、前述した第1実施の形態の図3に示すステップS109へ進み、このステップS109以下のルーチンで回生制動トルクT2を所定に設定した後、上記ステップS304へ戻る。
【0068】
又、減速走行後の加速走行時(アイドルスイッチOFF)、又は、停車直前の減速走行或いは停車時(V<Vo)には、ステップS101又はステップS102からステップS114へ分岐し、前述した第1実施の形態と同様、発電機作動フラグFの値を参照し、F=0の発電機9が力行状態を示しているときはそのままルーチンを抜ける。又、F=1の回生状態を示しているときはステップS115へ進み、該発電機作動フラグFをクリアし、ステップS305でTCU17に対してスロットル弁全開解除信号を出力して上記TCU17を正常動作状態に復帰させ、ステップS306でエンジン制御用コントロールユニット15へ燃料復帰信号を出力し、ステップS307で、上記発電機9による回生制動を解除し、ステップS308でブレーキペダル遊び量調整装置22に設けたブレーキペダル遊び量調整弁20に閉弁信号を出力して、このブレーキペダル遊び量調整弁20を開弁させた後、ルーチンを抜ける。
【0069】
このように、本実施の形態では、発電機9により回生制動させる際にスロットル弁を全開状態にして、減速時のポンピング損失を軽減するため、その分、発電機9による運動エネルギの回収率を向上させることができる。又、動力伝達系を強制的に遮断する必要がないので、TCU17を併設するエンジンであれば自動変速装置を搭載する車両以外に、手動変速機を搭載する車両にも容易に採用することができる。
【0070】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、発電機により回生制動トルクをエンジンブレーキ相当のトルクに設定すると共に、吸気制御弁を全開とし或いは動力伝達クラッチを開放させるようにしたので、減速走行時のエンジンのポンピング損失を軽減し、且つ減速エネルギを電気エネルギとして有効に回収することができる。
更に、エンジンブレーキによる減速走行のみならず、機械式制動による減速走行においても、減速感を損なうことなく減速エネルギを電気エネルギとして有効に回収することができ、その分、燃費の向上を図ることができる。
【0072】
請求項2記載の発明によれば、蓄電池として大容量コンデンサを採用したことで急速充電が可能となり、減速時のエンジンブレーキ相当のトルクに応じた発電電力を無理なく充電させることができる。
【0073】
請求項3記載の発明によれば、請求項1或いは2記載の発明において、減速時、自動変速装置に設けたフォワードクラッチを開放することで、エンジンブレーキの伝達を簡単に遮断することができ、減速エネルギをより一層有効に回収することができる。
【0074】
請求項4記載の発明によれば、請求項1或いは2記載の発明において、減速時、スロットル弁を全開動作させることで、エンジンのポンピング損失を軽減し、減速エネルギを有効に回収することができる。
【0075】
請求項5記載の発明によれば、請求項4記載の発明において、発電機により回生制動時に燃料カットを行うことで燃費を向上させることができる。
【0076】
請求項6記載の発明によれば、請求項4或いは5記載の発明において、発電機の回生制動トルクを設定する際に求めるエンジンブレーキ相当トルクを、スロットル全閉時のブレーキトルクとスロットル全開時のエンジンブレーキトルクとの差から算出するようにしたので、上記発電機により回生制動トルクを生じさせた場合でも、通常のエンジンブレーキとほぼ同等の制動力が働くため、違和感のない減速走行が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施の形態による減速エネルギ回収装置の機能ブロック図
【図2】同、減速時回生制動トルク設定ルーチンを示すフローチャート
【図3】同、減速時回生制動トルク設定ルーチンを示すフローチャート(続き)
【図4】同、回生制動トルク設定サブルーチンを示すフローチャート
【図5】同、スロットル弁全閉時の車速と変速比とエンジンブレーキトルクとの関係を示す特性図
【図6】同、車速と発電機の負荷トルクとの関係を示す特性図
【図7】同、電気2重層コンデンサの充電率と電圧との関係を示す特性図
【図8】同、車両の駆動系の平面図
【図9】同、ブレーキペダル遊び量調整装置の側面図
【図10】同、ブレーキペダルストロークと油圧制動力との関係を示す特性図
【図11】第2実施の形態による減速エネルギ回収装置の機能ブロック図
【図12】同、減速時回生制動トルク設定ルーチンを示すフローチャート
【図13】同、スロットル弁全閉時と全開時の車速と変速比とエンジンブレーキトルクとの関係を示す特性図
【符号の説明】
1…車両
9…発電機
11…電気2重層コンデンサ
14…ブレーキペダル
15…エンジン制御用コントロールユニット
17…スロットル制御用コントロールユニット
19…発電機制御用コントロールユニット
T1…要求エンジンブレーキトルク
T2…回生制動トルク
Tmax…最大負荷トルク
(Tmax−Tm)…最大制動トルク
ΔT1…エンジンブレーキの差
V…車速
X…踏込み量
Xo…設定遊び量
α…充電率
ε…変速比[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle deceleration energy recovery device that recovers deceleration energy as electric energy to improve fuel efficiency.
[0002]
[Prior art]
In general, deceleration energy is converted into pumping loss due to engine braking, mechanical loss due to brake operation, and thermal energy. Therefore, in order to effectively recover this, the generator is driven during deceleration to electrically recover the deceleration energy. Various systems have been proposed.
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-104129 discloses a technology that can distribute a deceleration energy to an engine pumping loss and a generator loss to effectively recover wastefully consumed energy and obtain a good feeling of deceleration. Is disclosed.
[0004]
That is, a total torque for obtaining a good feeling of deceleration is set in advance, and this total torque is distributed to the torque for driving the generator for charging the battery and the torque due to the pumping loss of the engine. Driving the generator increases the charging rate of the battery, and at the same time reduces the uncomfortable feeling during deceleration by setting the throttle opening corresponding to the pumping loss.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The above prior art relates to a technique for recovering part of the pumping loss of the engine as electric energy, but at the time of deceleration, in addition to the deceleration traveling using only the engine brake, the frequency of deceleration traveling by mechanical braking is relatively high, The kinetic energy generated at the time of deceleration traveling by this mechanical braking cannot be effectively recovered as electric power, and there is a limit to improving the fuel consumption.
[0006]
Moreover, in the said prior art, since the lead storage battery unsuitable for quick charge is charged, deceleration energy cannot be regenerated effectively. In this regard, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-276616, it is possible to effectively regenerate deceleration energy by using a large-capacity capacitor such as an electric double layer capacitor. When the generator is driven at the maximum load voltage for regeneration, the braking force becomes higher than the normal engine brake, the deceleration shock becomes large, and the normal feeling of deceleration is not expected, and the driver feels uncomfortable. .
[0007]
In view of the above circumstances, the first object of the present invention is to efficiently recover deceleration energy as electric energy without deteriorating the normal deceleration feeling even in deceleration traveling by forced braking in addition to deceleration traveling by engine braking. The object is to provide a vehicle deceleration energy recovery device.
[0008]
The second purpose is to improve fuel efficiency by effectively recovering deceleration energy without applying braking force more than engine braking by rapid charging during deceleration even when a large capacity capacitor is used as a storage battery. An object of the present invention is to provide a vehicle deceleration energy recovery device that can perform the above operation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first according to the present invention.The decelerating energy recovery device includes an engine, a generator driven by the decelerating energy, a storage battery for charging the power generated by the generator, a brake detecting means for detecting a brake pedal depression state, and a power generator for controlling the regenerative braking torque of the generator. In a vehicle comprising a machine control unit, a means for setting a torque equivalent to an engine brake on the generator control control unit based on a vehicle speed during deceleration and a transmission gear ratio, and a torque equivalent to the engine brake A means for setting the regenerative braking torque of the generator; and when the brake detection means detects that the brake pedal has not been depressed at the time of deceleration, a regenerative braking signal corresponding to the regenerative braking torque is output to the generator, and the brake Detects pedal depression and the amount of brake pedal depression is the set play amount When it is lower, a regenerative braking signal corresponding to the regenerative braking torque corresponding to the depression amount is output to the generator, while the depression of the brake pedal is detected, and the depression amount of the brake pedal exceeds the set play amount. In some cases, a means for outputting a regenerative braking signal corresponding to the maximum braking torque to the generator and a clutch disengagement signal to a power transmission clutch interposed in the power transmission system in synchronism with the output of the regenerative braking signal or the engine And a means for outputting a full-open signal to an intake control valve interposed in the intake system.
[0011]
First2This deceleration energy recovery device controls the engine, a generator driven by the deceleration energy, a large-capacity capacitor that charges the power generated by the generator, a brake detection means that detects the depression of the brake pedal, and the regenerative braking torque of the generator In a vehicle comprising a generator control control unit, a play amount adjusting device for adjusting the play amount of the brake pedal is connected to the brake pedal, and the generator control control unit is provided with a vehicle speed and a gearbox during deceleration. A charging rate is calculated from a means for setting a torque equivalent to the engine brake based on the gear ratio, a means for setting a regenerative braking torque of the generator based on the torque equivalent to the engine brake, and a terminal voltage of the large capacity capacitor. Means for setting the maximum load torque of the generator based on the vehicle speed; and Means for setting the maximum rechargeable braking torque of the generator based on the electric power and the maximum load torque, and regenerative braking corresponding to the regenerative braking torque when the brake detection means is not depressed by the brake detecting means during deceleration. A signal is output to the generator, and when the brake pedal depression is detected and the brake pedal depression amount is less than a set play amount, the rechargeable braking torque is compared with the rechargeable braking torque and the regenerative braking torque is compared. When the torque is less than or equal to the maximum rechargeable braking torque, a regenerative braking signal corresponding to the regenerative braking torque corresponding to the depression amount is output to the generator, while the regenerative braking torque exceeds the maximum rechargeable braking torque. When this occurs, a regenerative braking signal corresponding to the maximum chargeable braking torque is output to the generator and a brake operation signal is sent to the play amount adjusting device. Means for outputting a regenerative braking signal corresponding to a maximum braking torque when the brake pedal depression is detected and the amount of depression of the brake pedal exceeds a set play amount, and the regenerative braking And means for outputting a clutch open signal to a power transmission clutch interposed in the power transmission system in synchronization with the output of the signal or outputting a fully open signal to an intake control valve interposed in the intake system of the engine. To do.
[0012]
First3The deceleration energy recovery device of the firstOr 2In this deceleration energy recovery apparatus, the power transmission clutch is a forward clutch provided in an automatic transmission.
[0013]
The fourth deceleration energy recovery device is the first or second deceleration energy recovery device, wherein the intake control valve is a throttle valve, and the power generationMachineThe control control unit includes means for outputting a throttle full open signal to the throttle control control unit for controlling the opening of the throttle valve in synchronization with the output of the regenerative braking signal.
[0014]
First5The deceleration energy recovery device of the first4In this deceleration energy recovery apparatus, the generator control control unit is provided with means for outputting a fuel cut signal to the engine control control unit in synchronization with the output of the regenerative braking signal.
[0015]
First6The deceleration energy recovery device of the first4Or5In the described deceleration energy recovery device, the generator control control unit includes an engine brake torque when the throttle valve is fully closed and an engine brake torque when the throttle valve is fully open, which is set based on the vehicle speed during deceleration and the transmission gear ratio. A means for setting the difference as a torque corresponding to the engine brake is provided.
[0017]
First1In this deceleration energy recovery device, a generator control control unit that controls the regenerative braking torque of the generator driven by the deceleration energy sets the torque equivalent to the engine brake based on the vehicle speed during deceleration and the transmission gear ratio. Then, the regenerative braking torque of the generator is set based on the torque corresponding to the engine brake. During deceleration, if the brake detection means detects that the brake pedal has not been depressed, a regenerative braking signal corresponding to the regenerative braking torque is output to the generator, the depression of the brake pedal is detected, and the brake pedal When the depression amount is less than the set play amount, a regenerative braking signal corresponding to the regenerative braking torque corresponding to the depression amount is output to the generator, while the brake pedal depression is detected, and the depression amount of the brake pedal is set as described above. When the play amount is exceeded, a regenerative braking signal corresponding to the maximum braking torque is output to the generator. The engine brake is reduced by fully opening the intake control valve or opening the power transmission clutch interposed in the power transmission system.
[0018]
First2This deceleration energy recovery device is a generator control control unit that controls the regenerative braking torque of the generator driven by the deceleration energy, and sets the torque equivalent to the engine brake based on the vehicle speed during deceleration and the transmission gear ratio. The regenerative braking torque of the generator is set based on the torque equivalent to the engine brake, the charging rate is calculated from the terminal voltage of the large-capacity capacitor, and the maximum load torque of the generator is set based on the vehicle speed. Based on the charging rate and the maximum load torque, the maximum chargeable braking torque of the generator is set. During deceleration, when the brake detection means detects that the brake pedal is not depressed, it outputs a regenerative braking signal corresponding to the regenerative braking torque to the generator, detects the depression of the brake pedal, and depresses the brake pedal. When the amount is less than the set play amount, the rechargeable maximum braking torque is compared with the regenerative braking torque, and when the regenerative braking torque is less than the maximum rechargeable braking torque, the regenerative braking torque corresponding to the depression amount is met. Means for outputting a regenerative braking signal to the generator, and when the regenerative braking torque exceeds the maximum chargeable braking torque, a regenerative braking signal corresponding to the maximum rechargeable braking torque is output to the generator. And outputs a brake operation signal to the play amount adjusting device, detects the depression of the brake pedal, and sets the depression amount of the brake pedal. The regenerative braking signal corresponding to the maximum braking torque when exceeds the amount of play and outputs to the generator. The engine brake is reduced by fully opening the intake control valve or opening the power transmission clutch interposed in the power transmission system.
[0019]
First3In the deceleration energy recovery apparatus of the first,Or 2In this deceleration energy recovery apparatus, the transmission of the engine brake is cut off by using the power transmission clutch as a forward clutch provided in the automatic transmission.
[0020]
First4In the deceleration energy recovery apparatus, the firstOr 2In this deceleration energy recovery apparatus, the intake control valve is a throttle valve, and the throttle valve is fully opened during regenerative braking by a generator.
[0021]
First5In the deceleration energy recovery device,4In this decelerating energy recovery device, the fuel consumption can be improved by cutting the fuel during regenerative braking by the generator.
[0022]
First6The deceleration energy recovery device of the first4 or 5The difference between the engine brake torque when the throttle valve is fully closed and the engine brake torque when the throttle valve is fully opened is set based on the vehicle speed during deceleration and the transmission gear ratio. Set based on.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 10 show a first embodiment of the present invention. FIG. 8 shows a
[0024]
The power transmission path of the
[0025]
In addition, a generator 9 is connected to the propeller shaft 7 through a speed reduction mechanism unit 8 at the center. The deceleration mechanism 8 is provided with a clutch that can be selectively connected / disconnected according to the traveling state of the vehicle or manually by the driver.
[0026]
Two modules of an electric double layer capacitor 11 which is an example of a large-capacity capacitor are connected in parallel to the generator 9 via a charge /
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
Further, the charge /
[0032]
The brake pedal play
[0033]
The front end surface of the
[0034]
A cylinder piston 22b interposed in the
[0035]
The
[0036]
The brake pedal play
[0037]
In the generator
[0038]
2 and 3 show the regenerative braking torque setting routine during deceleration. In this routine, first, in step S101, it is determined whether the accelerator pedal is not depressed based on the output signal of the idle switch. If the accelerator switch is not depressed, the process proceeds to step S102, and the accelerator pedal is turned off. When in the depressed state, the process branches to step S114.
[0039]
Then, when proceeding to step S102, the current vehicle speed V is compared with a predetermined vehicle speed Vo for determining whether or not the vehicle is decelerating that requires engine braking, and when decelerating when V ≧ Vo, the process proceeds to step S103. When the vehicle runs at a low speed or stops just before the stop of V <Vo, the process branches to step S114.
[0040]
Thereafter, when the process proceeds to step S103, it is determined whether or not the brake pedal is not depressed based on the output signal of the brake switch. When the brake pedal is depressed, that is, in the braking state, the process branches to step S109.
[0041]
If it is determined in steps S101 to S103 that the idle switch is ON, the vehicle is decelerating, and the brake switch is OFF, the process proceeds to step S104. Set the torque.
[0042]
First, in step S104, the map shown in FIG. 5 in which the engine brake torque during deceleration traveling determined by the current speed ratio ε and the vehicle speed V is stored as the required engine brake torque T1 is referenced with interpolation calculation, or Set by calculation.
[0043]
Next, in step S105, the regenerative braking torque of the generator 9 corresponding to the required engine brake equivalent torque T1 is set according to the regenerative braking torque setting subroutine shown in FIG.
[0044]
In this subroutine, first, in step S201, the required engine brake equivalent torque T1 is read, and in step S202, the maximum load torque Tmax of the generator 9 is calculated based on the vehicle speed V (the generator speed), or as shown in FIG. It sets by interpolation calculation from the table of generator characteristics shown, and reads the terminal voltage E1 of the electric double layer capacitor 11 in step S203.
[0045]
Thereafter, in step S204, the insufficient torque Tm that cannot be taken out even if the maximum condition is given to the generator 9 based on the terminal voltage E1 of the electric double layer capacitor 11 is determined based on the charging characteristics of the electric double layer capacitor 11 shown in FIG. It is obtained from an experiment or the like, and a table storing the values is referred to with interpolation calculation or set by calculation.
[0046]
In step S205, the required engine brake equivalent torque T1 is compared with a value obtained by subtracting the insufficient torque Tm from the maximum load torque Tmax (chargeable maximum braking torque). When T1 <Tmax-Tm, the generator 9 Since the required engine brake equivalent torque T1 can be provided by the regenerative operation, the process proceeds to step S206, where the required engine brake equivalent torque T1 is set as the regenerative braking torque T2 by the generator 9 (T2 ← T1). Exit. Further, when T1 ≧ Tmax−Tm, the required engine brake equivalent torque T1 cannot be achieved only by regenerating the generator 9, and the process proceeds to step S207, where the regenerative braking torque T2 is set to the rechargeable maximum braking torque (Tmax−Tm). Set (T2 ← Tmax-Tm) and exit the routine. In this case, the brake feeling due to the regenerative braking torque T2 can be considered to be smaller than the driver's feeling, but the braking feeling beyond that is left to the driver's brake operation.
[0047]
After completion of the setting of the regenerative braking torque in step S105 as described above, in step S106 shown in FIG. 2, the forward clutch provided in the
[0048]
Then, regenerative braking with a predetermined torque acts on the front wheel drive shaft 5 and the rear wheel drive shaft 6 via the propeller shaft 7 by the generator 9, and the electric power generated by the regenerative braking is supplied to the electric 2 via the charge /
[0049]
If it is determined in step S103 that the brake switch is ON, the process proceeds to step S109. In step S109 and subsequent steps, a regenerative braking torque for regenerative braking corresponding to the driver's brake operation is set.
[0050]
First, in step S109, the brake pedal stroke X calculated based on the output signal of the
[0051]
In step S110, the table is referred to with interpolation calculation based on the brake pedal stroke X, or the regenerative braking torque T2 is set by calculation. In step S111, the aforementioned maximum rechargeable braking torque (Tmax-Tm) is set. Is compared with the regenerative braking torque T2, and when T2 <Tmax-Tm, the regenerative braking torque T2 by the generator 9 has a margin, so the process returns to step S108, and a regenerative braking signal corresponding to the regenerative braking torque T2 is obtained. Is output from the charge /
[0052]
When T2 ≧ Tmax−Tm, the regenerative operation by the generator 9 cannot achieve the brake feeling required by the driver's brake operation, so the routine proceeds to step S112 and the brake pedal play provided in the brake pedal play
[0053]
As a result, as shown in FIG. 10, when the charging rate α of the electric double layer capacitor 11 is higher than the normal brake hydraulic braking force indicated by a solid line, and regenerative braking by the generator 9 is not sufficiently obtained. As described with the wavy line, the play amount is shortened and the brake hydraulic braking force is increased early, so that the decelerating traveling without any sense of incongruity is possible without affecting the charging state of the electric double layer capacitor 11.
[0054]
Then, when the process proceeds from step S109 or step S112 to step S113, the regenerative braking torque T2 is set with the maximum chargeable braking torque (Tmax-Tm), and the process returns to step S108, and the regenerative braking torque T2 corresponding to the regenerative braking torque T2 is set. The field current as a braking signal is output from the charging / discharging
[0055]
On the other hand, when accelerating after deceleration (idle switch OFF), or when decelerating or stopping immediately before stopping (V ≧ Vo), the process branches from step S101 or step S102 to step S114.
[0056]
Then, in step S114, the value of the generator operation flag F is referred to. When the generator 9 with F = 0 indicates the power running state, the routine exits as it is, and when the regeneration state with F = 1 is indicated. Advances to step S115, clears the generator operation flag F, engages the forward clutch provided in the
[0057]
As a result, the play amount of the brake pedal play
[0058]
The electric double layer capacitor 11 is used as an auxiliary power source for assisting acceleration running by operating the generator 9 as an electric motor during acceleration operation, or supplementing a shortage of batteries.
[0059]
Thus, according to the present embodiment, energy can be effectively used by recovering deceleration energy as electric energy, and fuel efficiency can be improved. Furthermore, since deceleration characteristics equivalent to engine braking can be obtained, deceleration traveling can be performed without a sense of incongruity. Furthermore, when the charge rate α of the electric double layer capacitor 11 is high and the regenerative braking torque as expected cannot be obtained even if the generator 9 is operated in the initial stage of the deceleration traveling by forced braking using the brake. Since the brake is immediately operated even within the range of the play amount of the brake pedal, a braking operation without a sense of incongruity can be obtained even when the regenerative braking torque by the generator 9 is insufficient, Even during forced braking by the brake, deceleration energy can be recovered efficiently, and fuel consumption can be further improved.
[0060]
The present embodiment can also be applied to an electronically controlled continuously variable transmission including an electromagnetic clutch and a continuously variable transmission as an automatic transmission. In this case, the forward clutch of the present embodiment is released or coupled. Instead of the operation, the electromagnetic clutch is released or coupled, and the gear ratio ε reads the gear ratio between the primary pulley and the secondary pulley.
[0061]
FIGS. 11 to 13 show a second embodiment of the present invention. In the first embodiment described above, the power transmission system is shut off at the time of fuel cut at the time of deceleration, and the engine brake corresponding to when the throttle valve is fully closed is generated by regenerative braking by the generator 9. In the embodiment, at the time of fuel cut at the time of deceleration, the power transmission system is not cut off. Instead, the throttle valve is fully opened to reduce the engine braking force, and the regenerative braking torque corresponding to the engine brake is generated by the generator 9. It is made to generate.
[0062]
As shown in FIG. 11, a throttle control control unit (TCU) 17 opens a throttle valve (not shown) based on a vehicle speed signal, an intake system parameter such as an intake air amount, an idle switch signal, and an accelerator opening signal. The degree of air is set, and an air amount corresponding to the amount of fuel injected from the injector is supplied into the cylinder. When the
[0063]
Hereinafter, a deceleration regenerative braking torque setting routine executed by the generator
[0064]
First, in steps S101 to S103, when it is determined that the idle switch is turned on at a reduced speed and the current vehicle speed V is equal to or higher than the set vehicle speed Vo and the brake switch is OFF, the process proceeds to step S301. In step S302, a fuel cut signal is output to cut the fuel, and in step S302, a throttle fully open signal is output to the
[0065]
Thereafter, the process proceeds to step S303, and a regenerative braking torque T2 corresponding to the throttle valve fully closed is calculated. That is, based on the current speed ratio ε detected based on the vehicle speed V and the output signal from the shift position sensor based on the characteristic diagram shown in FIG. 3, the engine brake torque when the throttle valve is fully closed and the engine brake torque when the throttle is fully open And a regenerative braking torque T2 corresponding to the difference ΔT1 is set by calculation or by referring to a table.
[0066]
Thereafter, in step S107, the generator operation flag F (set during regeneration, cleared during power running) is set, and the process proceeds to step S304, where the field current as a regenerative braking signal corresponding to the regenerative braking torque T2 is converted into the charge /
[0067]
On the other hand, if it is determined in step S103 that the brake switch is ON, the process proceeds to step S109 shown in FIG. 3 of the first embodiment described above, and the regenerative braking torque T2 is set to a predetermined value in the routine after step S109. Then, the process returns to step S304.
[0068]
Further, at the time of acceleration traveling after deceleration traveling (idle switch OFF), or at the time of deceleration traveling immediately before stopping or at the time of stopping (V <Vo), the process branches from step S101 or step S102 to step S114, and the first embodiment described above. As in the above embodiment, the value of the generator operation flag F is referred to, and when the generator 9 with F = 0 indicates the power running state, the routine is directly exited. If F = 1 indicates a regenerative state, the process proceeds to step S115, the generator operation flag F is cleared, and in step S305, the throttle valve full open release signal is output to the
[0069]
As described above, in this embodiment, when the regenerative braking is performed by the generator 9, the throttle valve is fully opened to reduce the pumping loss during deceleration, and accordingly, the recovery rate of the kinetic energy by the generator 9 is increased. Can be improved. In addition, since it is not necessary to forcibly shut off the power transmission system, an engine equipped with a
[0070]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the regenerative braking torque is set to the torque equivalent to the engine brake by the generator, and the intake control valve is fully opened or the power transmission clutch is opened. The pumping loss can be reduced, and the deceleration energy can be effectively recovered as electric energy.
Furthermore, not only deceleration traveling by engine braking but also deceleration traveling by mechanical braking can effectively recover deceleration energy as electric energy without impairing the feeling of deceleration, thereby improving fuel efficiency. it can.
[0072]
Claim2According to the described invention, rapid charging is possible by adopting a large-capacity capacitor as a storage battery, and generated power corresponding to torque equivalent to engine braking during deceleration can be charged without difficulty.
[0073]
Claim3According to the described invention, claim 1Or 2In the described invention, at the time of deceleration, the forward clutch provided in the automatic transmission is released, whereby transmission of the engine brake can be easily cut off, and deceleration energy can be recovered more effectively.
[0074]
Claim4According to the described invention, claim 1Or 2In the described invention, by fully opening the throttle valve during deceleration, the pumping loss of the engine can be reduced and deceleration energy can be effectively recovered.
[0075]
Claim5According to the described invention, the claims4In the described invention, fuel consumption can be improved by performing fuel cut during regenerative braking by a generator.
[0076]
Claim6According to the described invention, the claims4 or 5In the described invention, the engine brake equivalent torque obtained when setting the regenerative braking torque of the generator is calculated from the difference between the brake torque when the throttle is fully closed and the engine brake torque when the throttle is fully open. Even when the regenerative braking torque is generated by the generator, the braking force almost equal to that of a normal engine brake is applied, so that the vehicle can be decelerated without feeling uncomfortable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of a deceleration energy recovery device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing a deceleration regenerative braking torque setting routine;
FIG. 3 is a flowchart showing a deceleration regenerative braking torque setting routine (continued).
FIG. 4 is a flowchart showing a regenerative braking torque setting subroutine;
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the vehicle speed, the gear ratio, and the engine brake torque when the throttle valve is fully closed.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the vehicle speed and the load torque of the generator.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the charging rate and voltage of the electric double layer capacitor.
FIG. 8 is a plan view of the drive system of the vehicle
FIG. 9 is a side view of the brake pedal play amount adjusting device.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between brake pedal stroke and hydraulic braking force.
FIG. 11 is a functional block diagram of a deceleration energy recovery device according to a second embodiment.
FIG. 12 is a flowchart showing a deceleration regenerative braking torque setting routine;
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship among vehicle speed, gear ratio, and engine brake torque when the throttle valve is fully closed and fully open;
[Explanation of symbols]
1 ... Vehicle
9 ... Generator
11 ... Electric double layer capacitor
14 ... Brake pedal
15 ... Control unit for engine control
17 ... Control unit for throttle control
19 ... Control unit for generator control
T1 ... Required engine brake torque
T2: Regenerative braking torque
Tmax: Maximum load torque
(Tmax-Tm) ... Maximum braking torque
ΔT1 ... engine brake difference
V ... Vehicle speed
X ... Depression amount
Xo: Set play amount
α ... Charging rate
ε ... speed ratio
Claims (6)
上記発電機制御用コントロールユニットに、
減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当のトルクを設定する手段と、
上記エンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定する手段と、
減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を検出したときは上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が上記設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段と、
上記回生制動信号の出力に同期して動力伝達系に介装した動力伝達クラッチにクラッチ開放信号を出力し或いはエンジンの吸気系に介装した吸気制御弁に全開信号を出力する手段とを備えることを特徴とする車両の減速エネルギ回収装置。An engine, a generator driven by deceleration energy, a storage battery for charging power generated by the generator, brake detection means for detecting a brake pedal depression state, and a generator control unit for controlling regenerative braking torque of the generator In the vehicle,
In the generator control control unit,
Means for setting a torque equivalent to an engine brake based on a vehicle speed during deceleration and a transmission gear ratio;
Means for setting the regenerative braking torque of the generator based on the torque equivalent to the engine brake;
During deceleration, when the brake detection means detects that the brake pedal has not been depressed, a regenerative braking signal corresponding to the regenerative braking torque is output to the generator, the brake pedal depression is detected, and the amount of depression of the brake pedal is When the play amount is less than the set play amount, a regenerative braking signal corresponding to the regenerative braking torque corresponding to the stepping amount is output to the generator, while the brake pedal stepping is detected, and the stepping amount of the brake pedal satisfies the set play amount. Means for outputting a regenerative braking signal corresponding to the maximum braking torque to the generator when exceeding,
Means for outputting a clutch release signal to a power transmission clutch interposed in the power transmission system in synchronization with the output of the regenerative braking signal or outputting a full-open signal to an intake control valve interposed in the intake system of the engine. A vehicle deceleration energy recovery device.
ブレーキペダルに該ブレーキペダルの遊び量を調整する遊び量調整装置を連設し、
又上記発電機制御用コントロールユニットに、
減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当のトルクを設定する手段と、
上記エンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定する手段と、
上記大容量コンデンサの端子電圧から充電率を算出する手段と
上記発電機の最大負荷トルクを車速に基づき設定する手段と、
上記充電率と上記最大負荷トルクとに基づき上記発電機の充電可能最大制動トルクを設定する手段と、
減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を検出したときは上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは上記充電可能最大制動トルクと上記回生制動トルクとを比較し該回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルク以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルクを越えているときは該充電可能最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力すると共に上記遊び量調整装置にブレーキ動作信号を出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段と、
上記回生制動信号の出力に同期して動力伝達系に介装した動力伝達クラッチにクラッチ開放信号を出力し或いはエンジンの吸気系に介装した吸気制御弁に全開信号を出力する手段とを備えることを特徴とする車両の減速エネルギ回収装置。An engine, a generator driven by deceleration energy, a large-capacitance capacitor for charging power generated by the generator, a brake detection means for detecting a brake pedal depression state, and a generator control unit for controlling the regenerative braking torque of the generator In a vehicle comprising:
A play amount adjusting device for adjusting the play amount of the brake pedal is connected to the brake pedal,
In addition, the control unit for controlling the generator
Means for setting a torque equivalent to an engine brake based on a vehicle speed during deceleration and a transmission gear ratio;
Means for setting the regenerative braking torque of the generator based on the torque equivalent to the engine brake;
Means for calculating the charging rate from the terminal voltage of the large-capacitance capacitor; means for setting the maximum load torque of the generator based on the vehicle speed;
Means for setting a maximum chargeable braking torque of the generator based on the charging rate and the maximum load torque;
During deceleration, when the brake detection means detects that the brake pedal has not been depressed, a regenerative braking signal corresponding to the regenerative braking torque is output to the generator, the brake pedal depression is detected, and the amount of depression of the brake pedal is When the play amount is less than the set play amount, the rechargeable maximum braking torque is compared with the regenerative braking torque. When the regenerative braking torque is less than the maximum chargeable braking torque, the regenerative braking torque corresponding to the stepping amount is regenerated. When a braking signal is output to the generator and the regenerative braking torque exceeds the rechargeable maximum braking torque, a regenerative braking signal corresponding to the maximum rechargeable braking torque is output to the generator and the idle The brake operation signal is output to the amount adjusting device, and the brake pedal depression is detected, and the depression amount of the brake pedal indicates the set play amount. Means for outputting a regenerative braking signal corresponding to the maximum braking torque in the generator when being e,
Means for outputting a clutch release signal to a power transmission clutch interposed in the power transmission system in synchronization with the output of the regenerative braking signal or outputting a full-open signal to an intake control valve interposed in the intake system of the engine. A vehicle deceleration energy recovery device.
前記発電機制御用コントロールユニットには、前記回生制動信号の出力に同期して上記スロットル弁の開度を制御するスロットル制御用コントロールユニットにスロットル全開信号を出力する手段を備えることを特徴とする請求項1或いは2に記載の車両の減速エネルギ回収装置。The intake control valve is a throttle valve;
Wherein the generator control for a control unit, wherein, characterized in that it comprises means for outputting a full throttle signal to the throttle control for the control unit for controlling the opening of the throttle valve in synchronization with the output of the regenerative braking signal Item 3. The vehicle deceleration energy recovery device according to Item 1 or 2.
前記回生制動信号の出力に同期してエンジン制御用コントロールユニットに燃料カット信号を出力する手段を備えることを特徴とする請求項4記載の車両の減速エネルギ回収装置。In the generator control control unit,
The regenerative braking signal in synchronization with the deceleration energy recovery system for a vehicle according to claim 4, characterized in that it comprises means for outputting a fuel cut signal to the engine control for the control unit to the output.
減速時の車速と変速機の変速比に基づき設定したスロットル弁全閉時のエンジンブレーキトルクとスロットル弁全開時のエンジンブレーキトルクとの差を前記エンジンブレーキ相当のトルクとして設定する手段を備えることを特徴とする請求項4或いは5記載の車両の減速エネルギ回収装置。In the generator control control unit,
And means for setting a difference between the engine brake torque when the throttle valve is fully closed and the engine brake torque when the throttle valve is fully opened, which is set based on the vehicle speed during deceleration and the transmission gear ratio, as a torque equivalent to the engine brake. The vehicle deceleration energy recovery device according to claim 4 or 5, characterized in that
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