JP5382202B2 - 車両の回生制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の減速走行時に車輪の運動エネルギを利用して発電機を作動させることにより、車輪の運動エネルギを電気エネルギへ変換（回生）させる技術に関する。

特許文献１には、車両の減速走行時に車輪の運動エネルギを利用して発電機を作動させるシステムにおいて、発電機の発電量（回生量）の変化に応じて内燃機関のポンピング損失を変化させる技術について記載されている。

特許文献２には、アイドル噴射量基準値を基準として内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるように燃料噴射量学習値を求めるシステムにおいて、補機類の作動状態や冷却水の温度に応じてアイドル噴射量基準値を補正した上で燃料噴射量学習値を求める技術について記載されている。

特許文献３には、車両の減速走行時に内燃機関の吸入空気量を減少させることにより触媒の温度低下を抑制するシステムにおいて、吸気バルブの開閉タイミングを調整することにより内燃機関のポンプ損失を低減させることにより運動エネルギの回生量を増加させる技術について記載されている。

特許文献４には、発電機の発電電圧を標準発電電圧から低発電電圧へ切り換えるタイミングを、フューエルカット状態から燃料噴射を再開させるタイミングと同期させることにより、発電電圧の変更に伴う内燃機関の回転変動を低減する技術について記載されている。

特開２００４−０８４５１４号公報 特開２００７−１９８１７０号公報 特開２００９−１３８６７１号公報 特開２００６−０９４６２４号公報

ところで、内燃機関を搭載した車両が減速走行状態にあるときは、内燃機関のポンプ仕事による制動力（エンジンブレーキ）が発生する。エンジンブレーキの大きさは、内燃機関のポンプ損失の大きさに加え、フリクションの大きさによっても変化する。そのため、内燃機関のフリクションの大きさが変化すると、車両に作用する総制動力（回生制動力にエンジンブレーキを加算した制動力）の大きさが変化してしまう。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関を搭載した車両の減速走行時に車輪の運動エネルギを利用して発電機を作動させることにより、車輪の運動エネルギを電気エネルギへ変換（回生）させるシステムにおいて、内燃機関のフリクションの大きさが変化することによる総制動力の変化を抑制することにある。

本発明は、上記した課題を解決するために、車両の減速走行時に車輪の運動エネルギを電気エネルギへ変換（回生）させる車両の回生制御システムにおいて、内燃機関のフリクションの大きさに応じて発電機の発電量（回生量）を調整するようにした。

詳細には、本発明は、車輪と連動可能な内燃機関及び発電機を搭載した車両の減速走行時に、前記発電機へ励磁電流を印加することにより車輪の運動エネルギを電気エネルギに変換する車両の回生制御システムにおいて、内燃機関のフリクションの大きさに応じて励磁電流を調整するようにした。

車両の減速走行時に車輪の運動エネルギを電気エネルギに変換（回生）させるための制御（以下、「回生制御」と称する）が実行されると、車両に回生制動力が作用する。さらに、車輪の運動エネルギが内燃機関のポンプ仕事（ポンプ損失）によって消費されるため、車両にエンジンブレーキが作用する。

エンジンブレーキの大きさは、内燃機関のポンプ損失の大きさに加え、内燃機関のフリクション（以下、「機関フリクション」と称する）の大きさによっても変化する。たとえば、機関フリクションが大きいときは小さいときに比べ、エンジンブレーキが大きくなる。そのため、内燃機関のポンプ損失の大きさのみを考慮して回生制動力の大きさ（発電機の発電量）が決定される場合は、機関フリクションの大きさによって総制動力（回生制動力にエンジンブレーキを加算した制動力）の大きさが変化してしまう可能性がある。

これに対し、本発明の車両の回生制御システムは、機関フリクションの大きさに応じて発電機の励磁電流量が調整される。すなわち、機関フリクションの大きさに応じて回生制動力が調整される。たとえば、機関フリクションが大きいときは小さいときに比べ、励磁電流量が少なくされる。その結果、機関フリクションが大きい場合は小さい場合に比べ、回生制動力が小さくなる。また、機関フリクションが小さいときは大きいときに比べ、励磁電流量が多くされる。その結果、機関フリクションが小さい場合は大きい場合に比べ、回生制動力が大きくなる。

このように機関フリクションの大きさに応じて回生制動力が調整されると、機関フリクションの大きさが変化することによって総制動力が変化する事態を回避することができる。たとえば、機関フリクションが大きいときに総制動力が過大になる事態や、機関フリクションが小さいときに総制動力が過少となる事態などを回避することができる。言い換えれば、機関フリクションの大きさにかかわらず、総制動力の大きさを所望の大きさに収束させることができる。

機関フリクションの大きさは、主として、潤滑油の粘度に起因したオイルポンプの駆動損失と内燃機関の摺動部位における摺動抵抗とに相関する。潤滑油の粘度は、潤滑油の温度に応じて変化する。オイルポンプの駆動損失は、潤滑油の粘度とオイルポンプが単位時間当たりに吐出する潤滑油の量に応じて変化する。オイルポンプが単位時間当たりに吐出する潤滑油の量は、機関回転数に相関する。内燃機関の摺動部位（たとえば、クランクジャーナルの軸受部分など）の摺動抵抗は、潤滑油の粘度と機関回転数に応じて変化する。

そこで、本発明の車両の回生制御システムは、回生制御実行時における潤滑油の温度と機関回転数とを引数として、機関フリクションの大きさを演算する演算モデルを具備するようにしてもよい。このような演算モデルを用いることにより、潤滑油の粘度に起因したオイルポンプの駆動損失及び内燃機関の摺動部位における摺動抵抗の大きさが反映されたフリクションの大きさを求めることができる。なお、内燃機関のポンプ損失の大きさは、機関回転数に相関するため、上記した演算モデルは、機関フリクションとポンプ損失との総和を算出する演算モデルとしてもよい。

また、潤滑油が経時劣化した場合や、車両の使用者が潤滑油の種類を変更した場合等は、演算モデルによって算出されるフリクションの大きさと実際のフリクションの大きさとが相異する可能性がある。

そこで、本発明の車両の回生制御システムは、内燃機関が無負荷運転状態にあるときに、燃料噴射量から内燃機関の実際のフリクションの大きさを求めるとともに、演算モデルを利用して機関フリクションの大きさを演算し、それら２つの値の差に応じて演算モデルを補正するようにしてもよい。ここでいう補正は、演算モデルによって算出された値を補正する態様、演算モデルに含まれる係数を補正する態様、演算モデルに補正係数を加減乗除する態様を含むものとする。

無負荷運転時の燃料噴射量は、機関フリクションの大きさと相関する。たとえば、機関フリクションが大きい場合は小さい場合に比べ、燃料噴射量が多くなる。よって、潤滑油の劣化や潤滑油の種類変更によってフリクションの大きさが変化すると、無負荷運転時の燃料噴射量が初期値（たとえば、内燃機関の設計時に想定された種類の潤滑油が使用され、且つ潤滑油の温度が適温であるときの燃料噴射量）から変化することになる。

内燃機関の無負荷運転時の燃料噴射量に基づいて求められたフリクションの大きさと、同運転状態下で演算モデルに従って求められたフリクションの大きさとを比較することにより、潤滑油の経時劣化や種類の変更に伴うフリクションの変化を求めることができる。つまり、両者の差が潤滑油の経時劣化や種類の変更に伴うフリクションの変化幅とみなすことができる。そこで、両者の差を利用して演算モデルが補正されれば、潤滑油が経時劣化した場合や潤滑油の種類が変更された場合においても、機関フリクションの大きさを精度良く求めることができる。

また、減速走行状態の車両には、回生制動力及びエンジンブレーキに加え、走行抵抗や機械式ブレーキ（摩擦を利用して車両の運動エネルギを熱エネルギに変換する制動装置）の制動力（以下、「摩擦制動力」と称する）が作用する。よって、回生制動力の大きさは、エンジンブレーキの大きさに加え、走行抵抗の大きさや摩擦制動力の大きさを考慮して決定されるようにしてもよい。

たとえば、車両の運動エネルギＥｖｈｌから、走行抵抗による減速エネルギＥｒｌと摩擦制動力による減速エネルギＥｂｒｋとエンジンブレーキによる減速エネルギＥｅｇｂｋとを差し引いたエネルギ（＝Ｅｖｈｌ−（Ｅｒｌ＋Ｅｂｒｋ＋Ｅｅｇｂｋ））が電気エネルギへ変換されるように発電機の励磁電流量が決定されるようにしてもよい。このように発電機の励磁電流量（発電量）が決定されると、機関フリクションの大きさが変化した場合や走行抵抗の大きさが変化した場合などに、それらの変化を回生制動力の増減によって相殺させることができる。その結果、機械式ブレーキの操作量と摩擦制動力の大きさとの関係を一定の関係に保つことができる。

本発明によれば、車両の減速走行時に車輪の運動エネルギを電気エネルギへ回生する回生制御システムにおいて、内燃機関のフリクションの大きさが変化することによる総制動力の変化を抑制することができる。

本発明を適用する車輌の概略構成を示す図である。 発電機構の概略構成を示す図である。 基準回転数における油温と油圧と機関負荷との関係を示す図である。 油圧が一定であるときの油温と機関回転数と機関負荷との関係を示す図である。 機関回転数と回転数補正係数との関係を示す図である。 潤滑油の粘度が適正範囲より高くなった場合における機関フリクションと総制動力との関係を示す図である。 潤滑油の粘度が適正範囲より低くなった場合における機関フリクションと総制動力との関係を示す図である。 回生制御ルーチンを示すフローチャートである。 機関フリクションの補正値を学習する際に実行されるルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
まず、本発明の第１の実施例について図１乃至図８に基づいて説明する。図１は、本発明が適用される車輌の概略構成を示す図である。図１に示す車両Ｍは、２対の車輪６，７を具備した自動車である。

車両Ｍには、原動機としての内燃機関１が搭載されている。内燃機関１の出力軸はトランスミッション２の入力軸に連結されている。トランスミッション２の出力軸はプロペラシャフト３を介してデファレンシャルギア４に連結されている。デファレンシャルギア４には、２本のドライブシャフト５が接続されている。ドライブシャフト５は、１対の車輪６に接続されている。なお、残りの車輪７は、周方向へ回転自在な態様で車両Ｍに懸架されている（以下では、車輪６を「駆動輪６」と称し、車輪７を「従動輪７」と称する）。

内燃機関１から出力された動力（出力軸の回転トルク）は、トランスミッション２により速度変換された後にプロペラシャフト３に伝達され、次いでデファレンシャルギア４により減速された後にドライブシャフト５及び駆動輪６に伝達される。

内燃機関１には、発電機構１００が併設されている。発電機構１００は、図２に示すように、オルタネータ１０１、高電圧バッテリ１０２、低電圧バッテリ１０３、切換スイッチ１０４、高電圧電気負荷１０５を備えている。

オルタネータ１０１は、内燃機関１の出力軸（または、該出力軸に連動して回転する部材）とプーリやベルトなどを介して連結され、出力軸の運動エネルギ（回転エネルギ）を電気エネルギに変換する発電機である。

詳細には、オルタネータ１０１は、三相の捲線を有するステータコイルと、ロータに巻回されたフィールドコイルと、ステータコイルに発生した交流電流を直流電流に整流する整流器と、フィールドコイルに対する励磁電流（フィールド電流）の通電（オン）と非通電（オフ）を切り換えるレギュレータ１０１ａと、を具備する三相交流発電機である。

このように構成されたオルタネータ１０１は、フィールドコイルにフィールド電流が通電されたときに、ステータコイルに誘起電流（三相交流電流）を発生させ、発生した三相交流電流を直流電流に整流して出力する。

オルタネータ１０１の出力は、切換スイッチ１０４の入力端子１０４ａに入力されるようになっている。切換スイッチ１０４は、１つの入力端子１０４ａと２つの出力端子１０４ｂ，１０４ｃを具備し、入力端子１０４ａの接続先を２つの出力端子１０４ｂ，１０４ｃの何れか一方に切り換える回路である。

切換スイッチ１０４の２つの出力端子１０４ｂ，１０４ｃの一方（以下、「第１出力端子」と称する）１０４ｂは、高電圧バッテリ１０２と高電圧電気負荷１０５に接続されている。２つの出力端子１０４ｂ，１０４ｃの他方（以下、「第２出力端子」と称する）１０４ｃは、低電圧バッテリ１０３に接続されている。

高電圧バッテリ１０２は、高電圧（たとえば、４２Ｖ程度）の電気を充放電可能なバッテリであり、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、或いはリチウムイオン電池により構成されている。高電圧電気負荷１０５は、高電圧の電気エネルギにより作動する電気負荷である。このような電気負荷としては、デフォッガ、オイルヒータ、電動ウォータポンプ、モータアシストターボ、電気加熱式触媒、スタータモータなどを例示することができる。低電圧バッテリ１０３は、高電圧バッテリ１０２より低い電圧（たとえば、１４Ｖ程度）の電気を充放電可能なバッテリであり、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、或いはリチウムイオン電池により構成されている。

ここで図１に戻り、車両には、内燃機関１、トランスミッション２、及び発電機構１００を電気的に制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が併設されている。なお、図１においては、ＥＣＵ２０は１つであるが、内燃機関１用のＥＣＵとトランスミッション２用のＥＣＵと発電機構１００用のＥＣＵとに分割されていてもよい。

ＥＣＵ２０には、アクセルポジションセンサ２１、シフトポジションセンサ２２、ブレーキストロークセンサ２３、クランクポジションセンサ２４、車速センサ２５、油温センサ２６、油圧センサ２７、第１ＳＯＣセンサ１０２ａ、第２ＳＯＣセンサ１０３ａ、第１車輪速センサ６０、第２車輪速センサ７０等の各種センサの出力信号が入力されるようになっている。

アクセルポジションセンサ２１は、アクセルペダルの操作量（踏み込み量）に応じた電気信号を出力するセンサである。シフトポジションセンサ２２は、シフトレバーの操作位置に応じた電気信号を出力するセンサである。ブレーキストロークセンサ２３は、機械式ブレーキ用の操作ペダル（ブレーキペダル）の操作量（踏み込み量）に応じた電気信号を出力するセンサである。クランクポジションセンサ２４は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転位置に応じた電気信号を出力するセンサである。車速センサ２５は、車両の走行速度に応じた電気信号を出力するセンサである。油温センサ２６は、内燃機関１を循環する潤滑油の温度に応じた電気信号を出力するセンサである。油圧センサ２７は、内燃機関１を循環する潤滑油の圧力に応じた電気信号を出力するセンサである。第１ＳＯＣセンサ１０２ａは、高電圧バッテリ１０２の充電状態に応じた電気信号を出力するセンサである。第２ＳＯＣセンサ１０３ａは、低電圧バッテリ１０３の充電状態に応じた電気信号を出力するセンサである。第１車輪速センサ６０は、駆動輪６の回転速度（角速度）に対応した電気信号を出力するセンサである。第２車輪速センサ７０は、従動輪７の回転速度（角速度）に対応した電気信号を出力するセンサである。

ＥＣＵ２０は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、内燃機関１の運転状態、トランスミッション２の変速状態、発電機構１００の発電状態などを制御する。以下では、ＥＣＵ２０が発電機構１００を制御する方法について述べる。

ＥＣＵ２０は、レギュレータ１０１ａのオン／オフをデューティ制御することにより、オルタネータ１０１の発電電圧を変更する。詳細には、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１０１の発電電圧を高める場合は、レギュレータ１０１ａのオン時間が長く（オフ時間が短く）なるようにデューティ比を決定する。一方、オルタネータ１０１の発電電圧を低める場合は、ＥＣＵ２０は、レギュレータ１０１ａのオン時間が短く（オフ時間が長く）なるようにデューティ比を決定する。さらに、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１０１の実際の発電電圧をセンシングし、実際の発電電圧と目標発電電圧との差に応じてデューティ比のフィードバック制御も行う。

ＥＣＵ２０は、高電圧バッテリ１０２を充電するとき、或いは高電圧電気負荷１０５へ電気を供給するときは、オルタネータ１０１の発電電圧を高電圧バッテリ１０２の充電に適した電圧（以下、「高電圧」と称する）と一致するようにレギュレータ１０１ａをデューティ制御するとともに、入力端子１０４ａと第１出力端子１０４ｂとが接続されるように切換スイッチ１０４を制御する。

一方、低電圧バッテリ１０３を充電するときは、ＥＣＵ２０は、オルタネータ１０１の発電電圧を低電圧バッテリ１０３の充電に適した電圧（以下、「低電圧」と称する）と一致するようにレギュレータ１０１ａをデューティ制御するとともに、入力端子１０４ａと第２出力端子１０４ｃとが接続されるように切換スイッチ１０４を制御する。

また、車両Ｍが減速走行状態にあるとき、たとえば、車速が零より大きく且つアクセルペダルの操作量が零であるときは、駆動輪６の運動エネルギがドライブシャフト５、デファレンシャルギア４、プロペラシャフト３、トランスミッション２、及び内燃機関１を介してオルタネータ１０１へ伝達される。つまり、オルタネータ１０１のロータが駆動輪６に連動して回転する。その際、オルタネータ１０１にフィールド電流が印加されれば、駆動輪６の運動エネルギを電気エネルギに変換（回生）することができる。

そこで、ＥＣＵ２０は、車両Ｍが減速走行状態にあるときにオルタネータ１０１にフィールド電流を印加させることにより、駆動輪６の運動エネルギを電気エネルギへ変換（回生）させる回生制御を実行する。

車両Ｍの減速走行時において、車両Ｍの減速度と走行条件（たとえば、車速、シフトポジション、ブレーキペダルの操作量など）との関係は可能な限り一定の関係であることが望ましい。そのため、回生制動力とエンジンブレーキとの総和（総制動力）の大きさも、車両Ｍの走行条件に対して一定であることが望ましい。

ところで、エンジンブレーキの大きさは、ポンプ損失の大きさに加え、フリクションの大きさによっても変化する。そのため、内燃機関１のフリクション（機関フリクション）の大きさが変化すると、総制動力の大きさ、及び車両Ｍの減速度が変化する。よって、回生制動力の大きさ（オルタネータ１０１の発電量（回生量））は、機関フリクションの大きさを考慮して決定されることが望ましい。

機関フリクションの大きさは、潤滑油の粘度に相関する。すなわち、潤滑油の粘度が変化すると、オイルポンプの駆動損失や摺動部位の摺動抵抗などの大きさが変化する。たとえば、潤滑油の粘度が高い場合は低い場合に比べ、オイルポンプの駆動損失が大きくなるとともに摺動部位の摺動抵抗が大きくなる。その結果、潤滑油の粘度が高い場合は低い場合に比べ、機関フリクションが大きくなる。

従って、機関フリクションの大きさを考慮せずに回生制動力の大きさ（オルタネータ１０１に印加されるフィールド電流量）が決定されると、機関フリクションの大きさによって総制動力の大きさが変化する事態が発生し得る。そのような場合は、車両Ｍの減速度が機関フリクションの大きさによって変化することになり、車両Ｍの運転者に違和感を与える可能性がある。

そこで、本実施例の回生制御では、ＥＣＵ２０は、潤滑油の粘度に起因したオイルポンプの駆動損失の大きさ及び摺動部位の摺動抵抗の大きさに基づいて機関フリクションの大きさを特定し、特定された機関フリクションの大きさに応じて回生制動力（オルタネータ１０１に印加されるフィールド電流量）を調整するようにした。

ここで、機関フリクションの大きさを特定する方法について図３乃至図５に基づいて説明する。なお、ここでいう機関フリクションには、潤滑油の粘度に起因したオイルポンプの駆動損失及び摺動部位の摺動抵抗に加え、内燃機関１のポンプ仕事（ポンプ損失）も含まれるものとする。

ＥＣＵ２０は、まず、油温センサ２６の出力信号Ｔｏｉｌと油圧センサ２７の出力信号Ｐｏｉｌとを引数として、予め定められた機関回転数（以下、「基準回転数」と称する）における機関フリクション（以下、「基準機関フリクション」と称する）を演算する。

図３に示すように、機関回転数が一定の下では、油温が低く且つ油圧が高いときは、油温が高く且つ油圧が低いときに比べ、機関フリクションが大きくなる傾向がある。そこで、本実施例では、基準回転数における油温と油圧と基準機関フリクションとの関係を予め実験的に求めておくとともに、それらの関係をマップ化しておくようにした。

ＥＣＵ２０は、図３に示すマップを利用することにより、油温センサ２６の出力信号Ｔｏｉｌと油圧センサ２７の出力信号Ｐｏｉｌとを引数として基準機関フリクションを算出することができる。

なお、油温Ｔｏｉｌ及び油圧Ｐｏｉｌが測定されたときの機関回転数（以下、「実機関回転数」と称する）は、基準回転数と相違する可能性が高い。そのため、実機関回転数が基準回転数と相違する場合は、実機関回転数に適合した機関フリクションを求める必要がある。

図４は、油圧が一定である場合において、油温と機関回転数と機関フリクションとの関係を測定した結果である。図４の測定結果によれば、油圧及び油温が一定であっても、機関回転数が高いときは低いときに比べ、機関フリクションが大きくなる傾向がある。このため、実機関回転数が基準回転数より高い場合は基準機関フリクションを増量補正する必要があり、実機関回転数が基準回転数より低い場合は基準機関フリクションを減量補正する必要がある。

そこで、ＥＣＵ２０は、実機関回転数に基づく補正係数（以下、「回転数補正係数」と称する）により基準機関フリクションを補正することにより、実機関回転数に適合した機関フリクションを求めるようにした。

図５は、回転数補正係数と機関回転数との関係を示す図である。図５に示す回転数補正係数は、各機関回転数における機関フリクション（図３と同様に、機関回転数一定の下で測定された機関フリクション）を基準機関フリクションで除算した値である。図５に示す関係は、予め実験などを利用した適合作業によりマップ化されているものとする。

ＥＣＵ２０は、図５に示すマップを利用することにより、実機関回転数を引数として回転数補正係数を算出する。続いて、ＥＣＵ２０は、図５のマップにより求められた回転数補正係数を前記基準機関フリクションに乗算することにより、実機関回転数に適合した機関フリクションを算出する。

なお、上記したように図３乃至図５のマップを利用して機関フリクションを求めてもよいが、図３乃至図５の関係に基づいて演算モデルを作成しておき、その演算モデルに従って機関フリクションが算出されるようにしてもよい。その際の演算モデルは、たとえば、以下のような式で表すことができる。
Ｆ＝α＊ＥＸＰ（β＊Ｎｅ）＊（γ＊Ｏｖ^２＋δ＊Ｏｖ＋ε）

上記の式において、「Ｆ」は機関フリクション、「Ｎｅ」は機関回転数、「Ｏｖ」は潤滑油の温度に応じて定まる粘度をそれぞれ示している。また、「α」は内燃機関１の摺動部位の面積などに応じて決まる係数、「β」は内燃機関１の機関回転数の変化に対する機関フリクションの変化の度合いに応じて決まる係数、「γ」及び「δ」は油温Ｔｏｉｌの変化に対する機関フリクションの変化の度合いに応じて決まる係数、「ε」は油圧Ｐｏｉｌの変化に対する機関フリクションの変化の度合いに応じて決まる定数をそれぞれ示している。

上記したような種々の方法により機関フリクションが求められると、ＥＣＵ２０は、総制動力が目標値に一致するように回生制動力の大きさ（オルタネータ１０１の目標発電量）を演算する。

総制動力の目標値Ｅｔｏｌｔｒｇは、車両Ｍの運動エネルギＥｖｈｌから、走行抵抗による減速エネルギＥｒｌと摩擦制動力による減速エネルギＥｂｒｋとを差し引いた値（Ｅｔｏｌｔｒｇ＝Ｅｖｈｌ−（Ｅｒｌ＋Ｅｂｒｋ））である。

車両Ｍの運動エネルギは、車両Ｍの重量と車速（車速センサ２５の出力信号）とをパラメータとして算出することができる。

走行抵抗は、車両Ｍの進行方向と逆方向に作用する力であり、車体の空気抵抗、車輪６，７の転がり抵抗、走行路の勾配抵抗、車輪６，７の軸受などにおける摩擦抵抗などを含む。走行抵抗による減速エネルギ（以下、単に「走行抵抗」と記す）Ｅｒｌは、車体の空気抵抗係数と、前面投影面積と、車速（車速センサ２５の出力信号）と、車輪６，７の転がり抵抗係数と、車両Ｍの重量と、走行路の勾配と、をパラメータにして算出することができる。

摩擦制動力による減速エネルギ（以下、単に「摩擦制動力」と記す）Ｅｂｒｋは、機械式ブレーキに用いられる摩擦材（ブレーキパッド）の摩擦係数と、車輪６，７の回転速度（車輪速センサ６０，７０の出力信号）と、ブレーキペダルの操作量レーキペダルの操作量（ブレーキストロークセンサ２３の出力信号）と、をパラメータにして算出することができる。

次に、ＥＣＵ２０は、総制動力の目標値Ｅｔｏｌｔｒｇからエンジンブレーキによる減速エネルギ（以下、単に「エンジンブレーキ」と記す）Ｅｅｇｂｋを減算することにより、回生制動力の目標値Ｅｒｅｇｔｒｇ（＝Ｅｔｏｌｔｒｇ−Ｅｅｇｂｋ）を算出する。なお、エンジンブレーキＥｅｇｂｋは、内燃機関１のポンプ損失Ｅｅｇｐｌに機関フリクションＦを加算したものである（Ｅｅｇｂｋ＝Ｅｅｇｐｌ＋Ｆ）。内燃機関１のポンプ損失Ｅｅｇｐｌは、機関回転数Ｎｅやスロットル弁の開度をパラメータとして演算することができる。

このようにして回生制動力の目標値Ｅｒｅｇｔｒｇ（＝Ｅｖｈｌ−（Ｅｒｌ＋Ｅｂｒｋ＋Ｅｅｇｂｋ））が決定されると、機関フリクションＦの変化によって総制動力が過大又は過少となる事態を回避することができる。

図６は、潤滑油の粘度が適正範囲（たとえば、内燃機関１の暖機完了後における潤滑油の粘度）より高くなった場合における機関フリクションＦと総制動力との関係を示す図である。図６中のＡは、潤滑油の粘度が適正範囲にあるときの総制動力を示している。図６中のＢは、潤滑油の粘度が適正範囲より高く且つ回生制動力の調整が実施されないときの総制動力を示している。図６中のＣは、潤滑油の粘度が適正範囲より高く且つ回生制動力の調整が実施されたときの総制動力を示している。

図６中のＢに示すように、潤滑油の粘度が適正範囲より高くなると、機関フリクションＦが増加する。その際、回生制動力Ｅｒｅｇの調整が実施されなければ、総制動力が目標値Ｅｔｏｌｔｒｇを上回ることになる。その結果、ブレーキペダルの操作量に対して車両Ｍの減速度が過大になる。ブレーキペダルの操作量に対して車両Ｍの減速度が過大になると、運転者がブレーキペダルの操作量を減量させる必要が生じる。

これに対し、図６中のＣに示すように、機関フリクションＦの増加量に応じて回生制動力Ｅｒｅｇが減量されると、総制動力が目標値Ｅｔｏｌｔｒｇと同等になる。つまり、機関フリクションＦの増加分が回生制動力Ｅｒｅｇの減少分によって相殺されることになる。その結果、ブレーキペダルの操作量に対して車両Ｍの減速度が過大になる事態を回避することができる。

図７は、潤滑油の粘度が適正範囲より低くなった場合における機関フリクションＦと総制動力との関係を示す図である。図７中のＡは、潤滑油の粘度が適正範囲にあるときの総制動力を示している。図７中のＢは、潤滑油の粘度が適正範囲より低く、且つ回生制動力の調整が実施されないときの総制動力を示している。図７中のＣは、潤滑油の粘度が適正範囲より低く、且つ回生制動力の調整が実施されたときの総制動力を示している。

図７中のＢに示すように、潤滑油の粘度が適正範囲より低くなると、機関フリクションＦが減少する。その際、回生制動力Ｅｒｅｇの調整が実施されなければ、総制動力が目標値Ｅｔｏｌｔｒｇを下回ることになる。その結果、ブレーキペダルの操作量に対して車両Ｍの減速度が過少になる。ブレーキペダルの操作量に対して車両Ｍの減速度が過少になると、運転者がブレーキペダルの操作量を増量させる必要が生じる。

これに対し、図７中のＣに示すように、機関フリクションＦの減少量に応じて回生制動力Ｅｒｅｇが増量されると、総制動力が目標値Ｅｔｏｌｔｒｇと同等になる。つまり、機関フリクションＦの減少分が回生制動力Ｅｒｅｇの増加分によって相殺されることになる。その結果、ブレーキペダルの操作量に対して車両Ｍの減速度が過少になる事態を回避することができる。

ところで、上記したような方法により回生制動力Ｅｒｅｇが決定されると、オルタネータ１０１により発電された電力が高電圧バッテリ１０２及び低電圧バッテリ１０３に充電しきれない可能性がある。そのような場合は、ＥＣＵ２０は、余剰の発電電力を高電圧電気負荷１０５へ供給するようにしてもよい。

以下、本実施例における回生制御の実行手順について図８に沿って説明する。図８は、回生制御ルーチンを示すフローチャートである。回生制御ルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ２０によって周期的に実行される。

回生制御ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、まずＳ１０１において車両Ｍが減速走行状態にあるか否かを判別する。具体的には、ＥＣＵ２０は、アクセルポジションセンサ２１の出力信号（アクセル開度）が零であり、且つ車速センサ２５（又は車輪速センサ６０，７０）の出力信号が零より大きく、且つブレーキストロークセンサ２３の出力信号（ブレーキペダルの操作量）が零より大きい場合に、車両Ｍが減速走行状態にあると判定する。

前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を終了する。一方、前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２へ進む。Ｓ１０２では、ＥＣＵ２０は、各種データの読み込みを行う。具体的には、ＥＣＵ２０は、シフトポジションセンサ２２の出力信号（シフトポジション）、ブレーキストロークセンサ２３の出力信号（ブレーキペダルの操作量）、機関回転数Ｎｅ、車速センサ２５の出力信号（車速）Ｖ、油温センサ２６の出力信号（油温）Ｔｏｉｌ、及び油圧センサ２７の出力信号（油圧）Ｐｏｉｌを読み込む。

Ｓ１０３では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０２で読み込まれた油温Ｔｏｉｌ、油圧Ｐｏｉｌ、及び機関回転数Ｎｅをパラメータとして、機関フリクションＦを演算する。その際、ＥＣＵ２０は、前述した図３乃至図５のマップを利用して機関フリクションＦを算出してもよく、或いは前述した演算モデルを利用して機関フリクションＦを算出してもよい。

Ｓ１０４では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０２で読み込まれた各種のデータと、前記Ｓ１０３で算出された機関フリクションＦとを用いて回生制動力の目標値Ｅｒｅｇｔｒｇを演算する。詳細には、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０１で読み込まれた各種データをパラメータとして、車両Ｍの運動エネルギＥｖｈｌ、走行抵抗Ｅｒｌ、摩擦制動力Ｅｂｒｋ、及び内燃機関１のポンプ損失Ｅｅｇｐｌを算出する。次いで、ＥＣＵ２０は、車両Ｍの運動エネルギＥｖｈｌから、走行抵抗Ｅｒｌ、摩擦制動力Ｅｂｒｋ、内燃機関１のポンプ損失Ｅｅｇｐｌ、及び機関フリクションＦを減算することにより、回生制動力の目標値Ｅｒｅｇｔｒｇ（＝Ｅｖｈｌ−（Ｅｒｌ＋Ｅｂｒｋ＋Ｅｅｇｐｌ＋Ｆ））を算出する。

Ｓ１０５では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０４で算出された回生制動力の目標値Ｅｒｅｇｔｒｇと、オルタネータ１０１の回転数と、充電対象となるバッテリ１０２，１０３の充電に適した電圧と、をパラメータとしてフィールド電流の目標値を決定する。その際、ＥＣＵ２０は、第１ＳＯＣセンサ１０２ａ及び第２ＳＯＣセンサ１０３ａの出力信号から各バッテリ１０２，１０３が受け入れ可能な電力を算出し、受け入れ可能な電力が多い方のバッテリ１０２，１０３を充電対象のバッテリに選定する。

Ｓ１０６では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０５で決定されたフィールド電流の目標値に従ってオルタネータ１０１を作動させる。その際、充電対象のバッテリ１０２，１０３がオルタネータ１０１の発電電力をすべて受け入れられない場合は、ＥＣＵ２０は、余剰の発電電力を高電圧電気負荷１０５へ供給する。

以上述べた実施例によれば、車両Ｍの減速走行時において、機関フリクションＦが変化した場合であっても、総制動力の大きさを所望の大きさにすることができる。その結果、ブレーキペダルの操作量に対して車両Ｍの減速度が過大になる事態や、ブレーキペダルの操作量に対して車両Ｍの減速度が過少になる事態を回避することができる。

＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図９に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。

前述した第１の実施例と本実施例との相違点は、潤滑油の性状変化に基づいて機関フリクションＦの計算値を補正する点にある。

潤滑油が経時劣化した場合や、車両Ｍの使用者によって潤滑油の種類が変更された場合等は、第１の実施例で述べた方法により算出された機関フリクションが実際の機関フリクションと相異する可能性がある。

そこで、本実施例の回生制御システムでは、ＥＣＵ２０は、内燃機関１が無負荷運転状態にあるときに、燃料噴射量から実際の機関フリクション（以下、「実機関フリクションＦｒ」と称する）を求めるとともに、第１の実施例で述べた方法により機関フリクションＦを演算する。

ＥＣＵ２０は、実機関フリクションＦｒと機関フリクションＦとの差ΔＦ（＝Ｆｒ−Ｆ）を算出する。ところで、前記した差ΔＦは、内燃機関１が無負荷運転状態にあるときの実機関フリクションＦｒと機関フリクションＦとの差である。内燃機関１が無負荷運転状態にあるときの機関回転数と回生制御が実行されるときの機関回転数（実機関回転数）は相異する。そのため、回生制御実行時に算出された機関フリクションＦが前記差ΔＦによって補正されても、補正後の機関フリクションＦが実際の機関フリクションと相異する可能性がある。そこで、ＥＣＵ２０は、前述した図５の説明で述べた回転数補正係数を前記差ΔＦに乗算し、その演算結果により機関フリクションＦを補正するようにした。

このようにして機関フリクションＦが補正されると、潤滑油が経時劣化した場合や、潤滑油の種類が変更された場合であっても、機関フリクションＦの計算精度を高めることが可能になる。

以下、機関フリクションＦの補正値を求める手順について図９に沿って説明する。図９は、機関フリクションＦの補正値を学習する際にＥＣＵ２０が実行するルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されているルーチンであり、ＥＣＵ２０によって周期的に実行される。

図９のルーチンでは、ＥＣＵ２０は、まずＳ２０１において内燃機関１が無負荷運転状態にあるか否かを判別する。詳細には、ＥＣＵ２０は、エアコンディショナ用のコンプレッサなどの補機が非作動状態にあり、且つ油温Ｔｏｉｌが適正範囲（たとえば、内燃機関１の暖機完了後における潤滑油の温度）にあり、且つ内燃機関１がアイドル状態にあるときに、内燃機関１が無負荷運転状態にあると判定する。

前記Ｓ２０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を終了する。一方、前記Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０２へ進む。

Ｓ２０２では、ＥＣＵ２０は、各種データの読み込みを行う。具体的には、ＥＣＵ２０は、燃料噴射量、機関回転数Ｎｅ、油温センサ２６の出力信号（油温）Ｔｏｉｌ、及び油圧センサ２７の出力信号（油圧）Ｐｏｉｌを読み込む。

Ｓ２０３では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ２０２で読み込まれた機関回転数Ｎｅ、油温Ｔｏｉｌ、及び油圧Ｐｏｉｌをパラメータとして機関フリクションＦを演算する。その際の演算方法は、前述した第１の実施例と同様の演算方法を用いる。

Ｓ２０４では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ２０２で読み込まれた燃料噴射量をパラメータとして、実機関フリクションＦｒを演算する。その際、燃料噴射量と実機関フリクションＦｒとの相関関係は、予めマップ化されていてもよい。

Ｓ２０５では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ２０３で求められた機関フリクションＦと前記Ｓ２０４で求められた実機関フリクションＦｒとの差ΔＦ（＝Ｆ−Ｆｒ）を演算する。Ｓ２０６では、ＥＣＵ２０は、前記した差ΔＦを補正値として記憶する。

このようにして補正値ΔＦが求められると、ＥＣＵ２０は、回生制御において機関フリクションＦを算出した際に、算出された機関フリクションＦを前記補正値ΔＦにより補正する。詳細には、ＥＣＵ２０は、機関フリクションＦが算出されたときの機関回転数Ｎｅと前述した図５のマップとから回転数補正係数を求める。続いて、ＥＣＵ２０は、前記補正値ΔＦに回転数補正係数を乗算し、その乗算値を機関フリクションＦに加算する。このような方法により機関回転数Ｎｅが補正されると、潤滑油の性状が変化した場合であっても、より正確な機関フリクションＦを求めることが可能になる。

なお、機関フリクションＦを補正する方法は、上記した方法に限られるものではなく、たとえば、前述した演算モデルに用いられるＯｖが前記した差ΔＦによって補正されてもよい。

１ 内燃機関
２ トランスミッション
３ プロペラシャフト
４ デファレンシャルギア
５ ドライブシャフト
６ 駆動輪
７ 従動輪
２０ ＥＣＵ
２１ アクセルポジションセンサ
２２ シフトポジションセンサ
２３ ブレーキストロークセンサ
２４ クランクポジションセンサ
２５ 車速センサ
２６ 油温センサ
２７ 油圧センサ
６０ 第１車輪速センサ
７０ 第２車輪速センサ
１００ 発電機構
１０１ オルタネータ
１０１ａ レギュレータ
１０２ 高電圧バッテリ
１０２ａ 第１ＳＯＣセンサ
１０３ 低電圧バッテリ
１０３ａ 第２ＳＯＣセンサ
１０４ 切換スイッチ
１０４ａ 入力端子
１０４ｂ 第１出力端子
１０４ｃ 第２出力端子
１０５ 高電圧電気負荷

Claims (2)

1. 車輪と連動可能な内燃機関及び発電機を搭載した車両の減速走行時に、前記発電機へ励磁電流を印加することにより車輪の運動エネルギを電気エネルギに変換する車両の回生制御システムにおいて、
   前記発電機へ印加される励磁電流量は、潤滑油の温度と機関回転数とを引数とする演算モデルによって求められる内燃機関のフリクションの大きさに応じて、調整され、
   前記演算モデルは、前記内燃機関が無負荷運転状態にあるときに前記演算モデルにより演算される前記内燃機関のフリクションの大きさと燃料噴射量をパラメータとして演算される前記内燃機関のフリクションの大きさとの差を用いて補正される車両の回生制御システム。
2. 車両の車輪と連動可能な内燃機関と、
   前記車輪又は前記内燃機関と連動可能な発電機と、
   前記車両の減速走行時に前記発電機へ励磁電流を供給することにより車輪の運動エネルギを電気エネルギへ変換させる回生制御部と、
   潤滑油の温度および機関回転数を引数とする演算モデルにより前記内燃機関のフリクションの大きさを求め、求められたフリクションの大きさに応じて、前記発電機へ供給される励磁電流量を調整する調整処理部と、を備え、
   前記演算モデルは、前記内燃機関が無負荷運転状態にあるときに、前記演算モデルにより前記内燃機関のフリクションの大きさを演算するとともに、燃料噴射量をパラメータとして前記内燃機関のフリクションの大きさを演算し、算出された２つの値の差を用いて補正される車両の回生制御システム。

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