JP6485242B2 - 車両用発電制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用発電制御装置に関する。

従来、車両が減速しているときには、エンジンに対する燃料の供給を停止する燃料カットが行われる。エンジンとモータジェネレータとを駆動源として搭載したハイブリッド車両においては、車両が減速しているときには、燃料カットとともに、減速時の運動エネルギーを回生して得られた電力でバッテリの充電が行われる。

このような車両に対して、例えば、車両が低車速域で減速走行をしているときに、燃料カットを実行していない場合には、ブレーキの作動が検出された際に回生を停止することにより、低車速域でのエンジンの機関回転速度のハンチングを抑制する技術が特許文献1に提案されている。

また、車両が加速されるときに、燃料カットを停止してエンジンに対する燃料の供給を再開するとともに、燃料カットの停止よりも遅延させて回生を停止させることにより、加速開始時に発生する過剰なトルクを回生トルクとして用いる技術が特許文献2に提案されている。

特開2003−061211号公報 特開2002−166754号公報

しかしながら、特許文献1に提案されたような従来の技術は、燃料カットを実行していないときに回生を停止するため、車両の状態によっては、回生を停止した後にエンジンの出力によって発電を行う場合には、燃料カットの停止時におけるモータジェネレータの発電電圧を満たすためにエンジンに多めに燃料を供給する必要があり、燃費が悪化してしまうといった課題があった。

また、特許文献2に提案されたような従来の技術は、回生を停止する前に燃料カットを停止するため、回生による燃費効果が低くなり、燃費が悪化してしまうといった課題があった。

そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、燃費を向上させることができる車両用発電制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る車両用発電制御装置の一態様は、内燃機関及びモータジェネレータを有する車両に設けられ、前記車両が減速しているときに前記車両の速度が所定の燃料供給復帰車速以下となるまで前記内燃機関に対する燃料の供給を停止する燃料供給停止部と、前記内燃機関の出力によって前記モータジェネレータを駆動させることにより発電される電力及び前記車両の減速時の運動エネルギーを前記モータジェネレータに回生させることにより発電される電力を制御する発電電力制御部と、を備えた車両用発電制御装置であって、前記発電電力制御部は、前記車両が減速しているときに前記車両の速度が前記燃料供給復帰車速よりも高く設定された回生制限車速以下となったことを条件として、前記モータジェネレータにより回生される電力の電圧を低下させる回生発電制限モードに設定し、前記回生発電制限モード中に前記車両の速度が前記燃料供給復帰車速以下となったときに前記モータジェネレータにより回生される電力の電圧を所定の目標値へと徐々に近づけるように低下させる。

本発明は、燃費を向上させることができる車両用発電制御装置を提供することができる。

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車両用発電制御装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。 図2は、本発明の第1の実施の形態に係る車両用発電制御装置の回生発電許可判定動作を示すフローチャートである。 図3は、本発明の第1の実施の形態に係る車両用発電制御装置の回生発電実行動作を示すフローチャートである。 図4は、本発明の第1の実施の形態に係る車両用発電制御装置の作用を説明するための概念図である。 図5は、本発明の第2の実施の形態に係る車両用発電制御装置の回生発電実行動作を示すフローチャートである。 図6は、本発明の第2の実施の形態に係る車両用発電制御装置の作用を説明するための概念図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態に係る車両用発電制御装置を搭載した車両について説明する。

図1に示すように、車両1は、内燃機関型のエンジン2と、ベルト3などを介してエンジン2の出力軸を回転させるモータジェネレータ4と、エンジン2によって出力された動力を変速する変速機5と、ECU(Electronic Control Unit)6と、蓄電装置としてのバッテリ7と、を含んで構成される。

エンジン2には、複数の気筒が形成されている。本実施の形態において、エンジン2は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の4行程を行うように構成されている。

モータジェネレータ4は、バッテリ7から供給された電力によって駆動することにより、エンジン2の出力軸を回転させる電動機として機能する。また、モータジェネレータ4は、エンジン2の出力軸によって駆動されることにより、バッテリ7に充電する電力を生成する発電機として機能する。

ECU6は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

コンピュータユニットのROMには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをECU6として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、CPUがROMに格納されたプログラムをRAMを作業領域として実行することにより、当該コンピュータユニットは、本実施の形態におけるECU6として機能する。

ECU6の入力ポートには、車両1の速度を検出する車速センサ11と、変速機5の変速比を検出する変速比センサ12と、バッテリ7に流出入する電流を検出する電流センサ13とを含む各種センサ類が接続されている。

変速比センサ12は、例えば、変速機5の入力軸と出力軸との回転速度を検出するようになっている。ECU6は、変速比センサ12によって検出された変速機5の入力軸と出力軸との回転速度の比から変速機5の変速比を算出するようになっている。

ECU6の出力ポートには、モータジェネレータ4に加えて、エンジン2に燃料を供給するインジェクタ21を含む各種制御対象類が接続されている。ECU6は、各種センサ類から得られる情報に基づいて、各種制御対象類を制御するようになっている。

例えば、ECU6は、車両1が減速しているときに車両1の速度が所定の燃料供給復帰車速以下となるまでエンジン2に対する燃料の供給を停止する燃料供給停止部30としての機能を有する。燃料供給復帰車速は、エンジン2がストールしないように、エンジン2に対する燃料の供給が開始される速度であり、その値は、予め実験的に定められた適合値である。

ECU6は、エンジン2の出力によってモータジェネレータ4を駆動させることにより発電される電力と、車両1の減速時の運動エネルギーをモータジェネレータ4に回生させることにより発電される電力とを制御する発電電力制御部31を構成する。

例えば、ECU6は、モータジェネレータ4を駆動させるための励磁電流を制御することにより、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を制御するようになっている。

ECU6は、車両1が減速しているときに車両1の速度が燃料供給復帰車速よりも高く設定された回生制限車速以下となったことを条件として、モータジェネレータ4によって回生される電力の電圧を低下させるようになっている。

詳細には、ECU6は、車両1が減速しているときに車両1の速度が回生制限車速以下となったことを条件として、車両1の速度が燃料供給復帰車速となったときの目標電圧となるように、モータジェネレータ4によって回生される電力の電圧を低下させるようになっている。

ECU6のROMには、変速機5のギア比と、回生制限車速とが対応付けられた回生制限車速マップが格納されている。ECU6は、回生制限車速マップを参照し、変速比センサ12の検出結果から得られた変速機5のギア比から回生制限車速を決定する回生制限車速設定部32を構成する。

このように、車両1が減速しているときに車両1の速度が回生制限車速より高い場合には、ECU6は、モータジェネレータ4の回生による発電を許可し、モータジェネレータ4の励磁電流を実質的な最大値として、車両1の減速時の運動エネルギーをモータジェネレータ4に回生させて発電させるようになっている。

一方、車両1が減速しているときに車両1の速度が回生制限車速以下の場合には、ECU6は、モータジェネレータ4の回生による発電を制限し、車両1の運転状態に応じて、モータジェネレータ4の励磁電流を制御して、車両1の速度が燃料供給復帰車速となったときの目標電圧となるように、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を制御するようになっている。

以上のように構成されたECU6による回生発電許可判定動作について図2を参照して説明する。なお、以下に説明する回生発電許可判定動作は、ECU6の起動が完了してから停止するまで、繰り返し実行される。

まず、ECU6は、エンジン2に対する燃料の供給を停止する燃料カット中であるか否かを判断する(ステップS1)。燃料カット中であると判断した場合には、ECU6は、回生制限車速マップを参照し、変速比センサ12の検出結果から得られた変速機5のギア比から回生制限車速を決定する(ステップS2)。

次に、ECU6は、車速センサ11によって検出された車速が回生制限車速以下であるか否かを判断する(ステップS3)。ステップS1において、燃料カット中でないと判断した場合、又は、ステップS3において、車速センサ11によって検出された車速が回生制限車速以下であると判断した場合には、ECU6は、モータジェネレータ4の回生による発電を制限する回生発電制限モードとなり(ステップS4)、回生発電許可判定動作を終了する。

ステップS3において、車速センサ11によって検出された車速が回生制限車速以下でないと判断した場合には、ECU6は、モータジェネレータ4の回生による発電を許可する回生発電許可モードとなり(ステップS5)、回生発電許可判定動作を終了する。

次いで、図3を参照して、ECU6による回生発電実行動作について説明する。なお、以下に説明する回生発電実行動作は、図2を参照して説明した回生発電許可判定動作が実行された後、ECU6によって実行されてもよく、回生発電許可判定動作と並行してECU6によって繰り返し実行されてもよい。

まず、ECU6は、回生発電許可モードであるか否かを判断する(ステップS11)。回生発電許可モードであると判断した場合には、ECU6は、モータジェネレータ4の励磁電流を実質的な最大値として、車両1の減速時の運動エネルギーをモータジェネレータ4に回生させる回生発電を実行し(ステップS12)、回生発電実行動作を終了する。

回生発電許可モードでないと判断した場合には、ECU6は、モータジェネレータ4の回生による発電を制限し、車両1の運転状態に応じて、モータジェネレータ4の励磁電流を制御して、車両1の速度が燃料供給復帰車速となったときの目標電圧となるように、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を制御する弱発電を実行し(ステップS13)、回生発電実行動作を終了する。

以上に説明した回生発電許可判定動作及び回生発電実行動作の作用について図4を参照して説明する。

符号50で示すグラフにおいて、縦軸は車速を表し、横軸は時刻を表している。符号51で示すグラフにおいて、縦軸はモータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を表し、横軸は時刻を表している。また、符号52で示す破線は、比較対象のため、従来の制御でモータジェネレータ4によって発電される電力の電圧の変化を示している。

図4は、車両1が減速しており、燃料カットが実行されている状態から示されている。すなわち、時刻t1よりも前の図外の時刻から、車両1が減速しており、燃料カットが実行されている。

時刻t1において、車両1の速度が回生制限車速以下となると、ECU6は、回生発電許可モードから回生発電制限モードとなり、時刻t2で車両1の速度が燃料供給復帰車速となったときの目標電圧となるように、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を制御する。

モータジェネレータ4による発電負荷の急激な変動によるトルクの変動を防止する目的で、ECU6は、積分制御により、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を目標電圧に徐々に近づけるようになっている。

図4に矢印53で示すように、時刻t2で車両1の速度が燃料供給復帰車速となったときには、従来の制御と比較して、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧が低くなっているため、燃料カットを停止したときに、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を維持するために要する燃料の量が低減される。

以上のように、本実施の形態は、車両1が減速しているときに車両1の速度が燃料供給復帰車速よりも高く設定された回生制限車速以下となったことを条件として、モータジェネレータ4によって回生される電力の電圧を低下させる。

特に、本実施の形態は、車両1が減速しているときに車両1の速度が燃料供給復帰車速よりも高く設定された回生制限車速以下となったことを条件として、車両1の速度が燃料供給復帰車速となったときの目標電圧となるように、モータジェネレータ4によって回生される電力の電圧を低下させる。

このため、本実施の形態は、燃料カットを停止したときに、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を目標電圧にするために要する燃料の量を低減させるとともに、車両1の速度が燃料供給復帰車速となりエンジン2のアイドリングが開始されたとき負荷の変動を抑制することができる。

また、本実施の形態は、変速機5のギア比に応じて回生制限車速を設定するため、変速機5のギア比に対して回生制限車速を最適に設定することができる。

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態については、本発明の第1の実施の形態との相違点について説明する。なお、本実施の形態は、本発明の第1の実施の形態と同一なハードウェア構成によって実現することができるため、本実施の形態については、図1も参照しながら説明する。

本実施の形態は、本発明の第1の実施の形態に対して、ECU6のROMに格納されているプログラムが相違する。具体的には、本実施の形態において、ECU6は、本発明の第1の実施の形態におけるECU6が有する機能に加えて、車両1が減速しているときに車両1の速度が回生制限車速以下であり、かつ、バッテリ7の蓄電量が所定蓄積量以下である発電制御実行条件が成立していない場合には、モータジェネレータ4が発電することを禁止する機能を有する。所定蓄積量は、予め実験的に定められた適合値である。

本実施の形態において、ECU6は、電流センサ13によって検出された電流を積算することにより、バッテリ7の蓄電量を算出するようになっている。

以上のように構成されたECU6による回生発電許可判定動作については、図2を参照して説明した回生発電許可判定動作と同一であるため、説明を省略する。

次いで、図5を参照して、ECU6による回生発電実行動作について説明する。なお、以下に説明する回生発電実行動作は、図2を参照して説明した回生発電許可判定動作が実行された後、ECU6によって実行されてもよく、回生発電許可判定動作と並行してECU6によって繰り返し実行されてもよい。

まず、ECU6は、回生発電許可モードであるか否かを判断する(ステップS21)。回生発電許可モードであると判断した場合には、ECU6は、モータジェネレータ4の励磁電流を実質的な最大値として、車両1の減速時の運動エネルギーをモータジェネレータ4に回生させる回生発電を実行し(ステップS22)、回生発電実行動作を終了する。

回生発電許可モードでないと判断した場合には、ECU6は、発電制御実行条件が成立しているか否かを判断する(ステップS23)。発電制御実行条件が成立していると判断した場合には、ECU6は、モータジェネレータ4の回生による発電を制限し、車両1の運転状態に応じて、モータジェネレータ4の励磁電流を制御して、車両1の速度が燃料供給復帰車速となったときの目標電圧となるように、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を制御する弱発電を実行し(ステップS24)、回生発電実行動作を終了する。

発電制御実行条件が成立していないと判断した場合には、ECU6は、モータジェネレータ4に発電することを禁止し(ステップS25)、回生発電実行動作を終了する。

以上に説明した回生発電許可判定動作及び回生発電実行動作の作用について図6を参照して説明する。

符号60で示すグラフにおいて、縦軸は車速を表し、横軸は時刻を表している。符号61で示すグラフにおいて、縦軸はモータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を表し、横軸は時刻を表している。また、符号62で示す破線は、比較対象のため、従来の制御によってモータジェネレータ4によって発電される電力の電圧の変化を示している。

図6は、車両1が減速しており、燃料カットが実行されている状態から示されている。すなわち、時刻t11よりも前の図外の時刻から、車両1が減速しており、燃料カットが実行されている。

時刻t11において、車両1の速度が回生制限車速以下となったときに、発電制御実行条件が成立していない場合には、ECU6は、モータジェネレータ4に発電することを禁止する発電禁止モードとなる。

発電禁止モードにおいて、モータジェネレータ4による発電負荷の急激な変動によるトルクの変動を防止する目的で、ECU6は、積分制御により、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を0に徐々に近づけるようになっている。

時刻t12で車両1の速度が燃料供給復帰車速となり、その後、時刻t13で発電制御実行条件が成立すると、ECU6は、回生発電制限モードとなり、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を目標電圧となるように制御する。

図6に矢印63で示すように、時刻t12で車両1の速度が燃料供給復帰車速となったときには、従来の制御と比較して、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧が低くなっているため、燃料カットを停止したときに、モータジェネレータ4によって発電される電力の電圧を維持するために要する燃料の量が低減される。

以上のように、本実施の形態は、本発明の第1の実施の形態と同様な効果が得られるとともに、バッテリ7の蓄電量が所定蓄積量より多いときには、モータジェネレータ4が発電することを禁止するため、バッテリ7の過充電を防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について開示したが、本発明の範囲を逸脱することなく本実施の形態に変更を加えられ得ることは明白である。本発明の実施の形態は、このような変更が加えられた等価物が特許請求の範囲に記載された発明に含まれることを前提として開示されている。

1 車両
2 エンジン(内燃機関)
4 モータジェネレータ
5 変速機
7 バッテリ(蓄電装置)
30 燃料供給停止部
31 発電電力制御部
32 回生制限車速設定部

Claims (3)

  1. 内燃機関及びモータジェネレータを有する車両に設けられ、
    前記車両が減速しているときに前記車両の速度が所定の燃料供給復帰車速以下となるまで前記内燃機関に対する燃料の供給を停止する燃料供給停止部と、
    前記内燃機関の出力によって前記モータジェネレータを駆動させることにより発電される電力及び前記車両の減速時の運動エネルギーを前記モータジェネレータに回生させることにより発電される電力を制御する発電電力制御部と、を備えた車両用発電制御装置であって、
    前記発電電力制御部は、前記車両が減速しているときに前記車両の速度が前記燃料供給復帰車速よりも高く設定された回生制限車速以下となったことを条件として、前記モータジェネレータにより回生される電力の電圧を低下させる回生発電制限モードに設定し、前記回生発電制限モード中に前記車両の速度が前記燃料供給復帰車速以下となったときに前記モータジェネレータにより回生される電力の電圧を所定の目標値へと徐々に近づけるように低下させる車両用発電制御装置。
  2. 前記車両は、前記内燃機関によって出力された動力を変速する変速機を更に有し、
    前記変速機のギア比に応じて前記回生制限車速を設定する回生制限車速設定部を更に備えた請求項1に記載の車両用発電制御装置。
  3. 前記車両は、前記モータジェネレータによって発電された電力を蓄電する蓄電装置を更に有し、
    前記発電電力制御部は、前記車両の速度が前記回生制限車速以下であり、かつ、前記蓄電装置の蓄電量が所定蓄積量以下であることを発電制御実行条件として、前記発電制御実行条件が成立した場合には発電を実行し、前記発電制御実行条件が成立していない場合には、前記モータジェネレータが発電することを禁止する請求項1又は請求項2に記載の車両用発電制御装置。
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