JP4742462B2

JP4742462B2 - 車両の回生制御装置

Info

Publication number: JP4742462B2
Application number: JP2001224783A
Authority: JP
Inventors: 健呉竹; 啓辻井; 雅宣杉浦; 秀人花田; 高志河合
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: JP2003037901A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の回収源から回生エネルギーを回収することができる車両における回生制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両において回生エネルギーを効率良く回収するために、例えば、特開平７−１５６６４５号公報に開示されるように、ジェネレータ（発電機）とエアコン（空調装置）内のコンプレッサ（圧縮機）との双方から回生エネルギーを回収することができるようにした車両システムが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようなシステムにおいて、回生エネルギーを回収するために動作させる回収源をジェネレータからエアコン内コンプレッサへ切り換える際に、ジェネレータの動作を即時にオフにすると、コンプレッサが充分に回生エネルギーを回収することができる動作状態になるまでの間、回生エネルギーの回収が充分に図られないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の回収源から回生エネルギーを回収する制御を行なう車両の回生制御装置であって、動作させる回収源を切り換える際においても、回生エネルギーを無駄なく回収することができるものを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の面によれば、複数の回収源から回生エネルギーを回収する制御を行なう車両の回生制御装置であって、各回収源が所定の回収状態に至るまでの応答性を考慮して動作させる回収源の切り換え制御を行なうことを特徴とする車両の回生制御装置が提供される。
【０００６】
上述の如く構成された、本発明の第１の面による、車両の回生制御装置においては、各回収源が所定の回収状態に至るまでの応答性を考慮して、動作させる回収源の切り換え制御が行なわれるため、回生エネルギーを無駄なく回収することができる。
【０００７】
また、本発明の第２の面によれば、応答の早い第１の回収源と応答の遅い第２の回収源とから回生エネルギーを回収する制御を行なう車両の回生制御装置であって、動作させる回収源を該第１の回収源から該第２の回収源へ切り換える際に、該第２の回収源からの回生エネルギーの回収が充分に行なわれるようになるまで該第１の回収源からの回生エネルギーの回収を継続させることを特徴とする車両の回生制御装置が提供される。
【０００８】
上述の如く構成された、本発明の第２の面による、車両の回生制御装置においては、応答の早い第１の回収源から応答の遅い第２の回収源へと、動作させる回収源が切り換えられる際に、該第２の回収源からの回生エネルギーの回収が充分に行なわれるようになるまで該第１の回収源からの回生エネルギーの回収が継続せしめられるため、充分な回生エネルギーの回収が図られる。
【０００９】
また、本発明の第３の面によれば、前記第２の面による車両の回生制御装置において、該切り換えの際に継続される該第１の回収源からの回生エネルギーの回収が、停止に向けて徐々に縮小されていく。
【００１０】
このように第１の回収源からの回生エネルギーの回収が、停止に向けて徐々に縮小されていくようにすることにより、回収源の切り換えの間、第１の回収源から回収される回生エネルギーと第２の回収源から回収される回生エネルギーとの和がほぼ一定となるため、回収源の切り換えが車両の運転性に与える影響も最小限に抑えられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る回生制御装置を備えた車両のシステム構成を示す図である。エンジン１０には、トランスミッション１２が接続されている。また、エンジン１０を始動する際には、スタータモータ（直流モータ）１４の動力がエンジン１０のクランクシャフトに伝えられることにより、クランクシャフトが回転せしめられる。
【００１３】
また、このシステムでは、エンジン１０のクランクシャフトに取り付けられたベルトに、蓄冷式エアコン（空調装置）１６がクラッチ１５を介して接続されるとともに、オルタネータ（交流発電機）１８が接続されている。そのオルタネータ１８によって生成された電気エネルギーは、１２Ｖバッテリ２０に供給されて蓄えられる。
【００１４】
また、トランスミッション１２には、エンジンの運動エネルギーを電気エネルギーに変換することにより制動力を発生させて車両を減速させるとともにその電気エネルギーを回生エネルギーとして回収する回生ジェネレータ（回生発電機）２２が接続されている。
【００１５】
この回生ジェネレータ２２は、回転界磁型の交流発電機であり、界磁コイルを備えるとともにトランスミッション１２の一つの軸に機械的に結合されて回転せしめられる回転子と、界磁コイルが発生させる磁界との相対回転運動によって誘導起電力を発生させる電機子コイルを備えた固定子と、から構成されている。なお、バッテリ２０から界磁コイルに流される界磁電流Ｉ_fを調整することによって単位時間当たりの回生エネルギー量を制御することができる。
【００１６】
その回生ジェネレータ２２によって回収された電気エネルギーを蓄積するために、キャパシタ２４が設けられている。そして、そのキャパシタ２４は、直流高圧電源として作用するものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介してバッテリ２０に電気エネルギーを供給する。
【００１７】
このシステムでは、スタータ１４は、バッテリ２０又はキャパシタ２４のいずれによっても駆動され得るように構成されている。キャパシタ２４は、高圧電源であるため、キャパシタ２４によってスタータ１４が駆動される場合には、バッテリ２０による場合に比較して、始動性が良好となる。
【００１８】
なお、回生ジェネレータ２２を使用して減速時にエネルギーを回生するときには、エンジン１０が停止される。そのため、バッテリ２０によって駆動される電動ウォータポンプ２８及び電動オイルポンプ３０が設けられている。
【００１９】
このシステムを制御するために複数の電子制御装置（ＥＣＵ）が備えられている。エンジン／トランスミッションＥＣＵ３２は、エンジン１０及びトランスミッション１２を制御するものであり、また、ブレーキＥＣＵ３４は、図示しないブレーキ系統を制御するものであり、また、エアコンＥＣＵ３６は、クラッチ１５及びエアコン１６を制御するものである。
【００２０】
さらに、回生ジェネレータＥＣＵ３８は、エンジン／トランスミッションＥＣＵ３２、ブレーキＥＣＵ３４及びエアコンＥＣＵ３６の各々と通信しつつ、回生ジェネレータ２２による回生系統の制御を実行する。
【００２１】
このシステムでは、蓄冷式エアコン（空調装置）１６内のコンプレッサ（圧縮機）と回生ジェネレータ２２とが回生エネルギーの回収源として作用する。回生ジェネレータＥＣＵ３８は、キャパシタ２４に一定量の電気エネルギーが蓄積されたことを検出すると、回生エネルギーの回収源を回生ジェネレータからエアコン内コンプレッサへ切り換えるべく、図２（Ａ）に示される切り換え信号をエアコンＥＣＵ３６へ送出する。
【００２２】
回生ジェネレータＥＣＵ３８は、この切り換え信号をオンにすると同時に、回生ジェネレータ２２による回生エネルギーの回収動作を停止させること、すなわち界磁電流Ｉ_fを零にすることができる。この場合には、図２（Ｂ）に示されるように、回生ジェネレータ２２による単位時間当たり回生エネルギー量Ｐ_Gは、切り換え信号がオンにされた時点ｔ₀にて、階段状に零へと低下することとなる。なお、ｔ₀以前の回生エネルギー量Ｐ_Gの値Ｐ_MAXは、車両の運転性に影響を与えることなく回収可能な回生エネルギー量の最大値である。
【００２３】
一方、エアコンＥＣＵ３６は、切り換え信号がオンにされた時点ｔ₀にて、クラッチ１５を接続してエアコン内コンプレッサを作動させる制御を開始することとなる。しかし、クラッチやコンプレッサの機構部分に応答遅れがあるために、エアコン内コンプレッサによる単位時間当たり回生エネルギー量Ｐ_Aが、目標値Ｐ_MAXに達するまでには、図２（Ｂ）に示されるように、時間Ｔを要してしまう。
【００２４】
したがって、このような応答性の違いから、結果として、図２（Ｂ）に示される面積Ｅに相当するエネルギーが回収されていないこととなる。そこで、本実施形態においては、コンプレッサによる単位時間当たり回生エネルギー量Ｐ_Aが目標値Ｐ_MAXに達するまで回生ジェネレータからの回生エネルギーの回収が継続される。
【００２５】
好ましくは、図２（Ｃ）に示されるように、時点ｔ₀から時間Ｔの間は、回生ジェネレータによる回生エネルギー量Ｐ_Gとコンプレッサによる回生エネルギー量Ｐ_Aとの和が一定値Ｐ_MAXになるように、すなわち、回生ジェネレータ２２からの回生エネルギーの回収が停止に向けて徐々に縮小されていくように、応答性の早い回生ジェネレータ２２が制御される。
【００２６】
具体的には、コンプレッサの立ち上がり特性が予めわかっているため、切り換え時において回生ジェネレータ２２の界磁電流Ｉ_fを時間的にどのように変化させればよいかを示す、図３の如きマップが回生ジェネレータＥＣＵ３８に記憶される。そして、回生ジェネレータＥＣＵ３８は、回生エネルギーの回収源を回生ジェネレータからエアコン内コンプレッサへ切り換える際には、このマップを参照して回生ジェネレータ２２の界磁電流Ｉ_fを制御する。
【００２７】
図４は、回生ジェネレータＥＣＵ３８による、回生ジェネレータからコンプレッサへの切り換え制御の手順を示すフローチャートである。
【００２８】
まず、ステップ１０２において、回生ジェネレータＥＣＵ３８は、回生エネルギーの回収源を回生ジェネレータからエアコン内コンプレッサへ切り換えることを指令する切り換え信号をエアコンＥＣＵ３６へ送出する。
【００２９】
次いで、ステップ１０４において、回生ジェネレータＥＣＵ３８は、切り換え信号送出時点からの経過時間を計測するためのタイマーをスタートさせる。
【００３０】
そして、ステップ１０６において、回生ジェネレータＥＣＵ３８は、前述したタイマーを読み取ることにより経過時間ｔを検出する。
【００３１】
次いで、ステップ１０８において、回生ジェネレータＥＣＵ３８は、図３のマップを参照することにより、経過時間ｔに応じた界磁電流Ｉ_fを算出し、実際の界磁電流がその値となるように回生ジェネレータ２２を制御する。
【００３２】
最後のステップ１１０では、界磁電流Ｉ_fが零に到達したか否かを判定し、未だ界磁電流Ｉ_fが零に到達していない場合にはステップ１０６に戻る一方、界磁電流Ｉ_fが零に到達した場合には本ルーチンを終了する。
【００３３】
このように、本実施形態においては、回生エネルギーの回収源が所定の回収状態に至るまでの応答性を考慮して、動作させる回収源の切り換え制御が行なわれるため、回生エネルギーが無駄なく回収される。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について述べてきたが、もちろん本発明はこれに限定されるものではなく、様々な実施形態を採用することが可能である。例えば、本実施形態においては、予めマップを設けて回生ジェネレータの界磁電流を制御しているが、エアコンＥＣＵ３６との通信によりコンプレッサの作動状況に関する報告を受けて界磁電流を制御するようにしてもよいし、また、前述のマップとそのような通信とを組み合わせて界磁電流を制御してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の回収源から回生エネルギーを回収する車両において、動作させる回収源を切り換える際に回生エネルギーを無駄なく回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回生制御装置を備えた車両のシステム構成を示す図である。
【図２】切り換え信号の変化及び単位時間当たりの回生エネルギー量の変化を示すタイムチャートである。
【図３】回生エネルギーの回収源を回生ジェネレータからエアコン内コンプレッサへ切り換える際に流すべき回生ジェネレータ界磁電流の時間的変化を定めたマップを示す図である。
【図４】回生ジェネレータＥＣＵによる、回生ジェネレータからコンプレッサへの切り換え制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン
１２…トランスミッション
１４…スタータモータ
１５…クラッチ
１６…エアコン
１８…オルタネータ
２０…バッテリ
２２…回生ジェネレータ
２４…キャパシタ
２６…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２８…電動ウォータポンプ
３０…電動オイルポンプ
３２…エンジン／トランスミッションＥＣＵ
３４…ブレーキＥＣＵ
３６…エアコンＥＣＵ
３８…回生ジェネレータＥＣＵ

Claims

応答の早い第１の回収源と応答の遅い第２の回収源とから回生エネルギーを回収する制御を行なう車両の回生制御装置であって、
動作させる回収源を該第１の回収源から該第２の回収源へ切り換える際に、該第２の回収源からの回生エネルギーの回収が充分に行なわれるようになるまで該第１の回収源からの回生エネルギーの回収を継続させ、
該切り換えの際、該第１の回収源による回生エネルギー量と該第２の回収源による回生エネルギー量との和が一定値となるように、継続される該第１の回収源からの回生エネルギーの回収が停止に向けて徐々に縮小されていく、
ことを特徴とする車両の回生制御装置。
回生ジェネレータと空調装置内のコンプレッサとから回生エネルギーを回収する制御を行なう車両の回生制御装置であって、
動作させる回収源を該回生ジェネレータから該コンプレッサへ切り換える際に、該コンプレッサからの回生エネルギーの回収が充分に行なわれるようになるまで該回生ジェネレータからの回生エネルギーの回収を継続させ、
該切り換えの際、該回生ジェネレータによる回生エネルギー量と該コンプレッサによる回生エネルギー量との和が一定値となるように、継続される該回生ジェネレータからの回生エネルギーの回収が停止に向けて徐々に縮小されていくよう、該回生ジェネレータによる回生エネルギー量を制御するための切り換え経過時間対ジェネレータ界磁電流マップを備える、
ことを特徴とする車両の回生制御装置。