JP6708084B2 - 車両の走行制御システム及び車両の走行制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと、モータージェネレーターと、該モータージェネレーターに接続するバッテリーと、前記エンジンの動力及び前記モータージェネレーターの動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備を駆動する駆動装置と、制御装置と、を備えた車両の走行制御システム及び車両の走行制御方法に関する。

近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）が注目されている。このＨＥＶにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や始動時にはモータージェネレーターによる回生発電が行われる（例えば、特許文献１を参照）。

一方、ＨＥＶに限らず、ディーゼルエンジン等のエンジン（内燃機関）が搭載される車両のなかには、車両の停車中に駆動する架装設備（例えば、塵芥車両の場合はパッカー装置）を備える車両がある。この架装設備を備えた車両において、従来技術では、車両の停車中で、かつ、運転者により架装設備の駆動要求信号が入力された場合には、エンジンの動力を、トランスミッションに接続するＰＴＯ軸を介して、このＰＴＯ軸の他端側に接続され、架装設備を駆動する駆動装置に伝達して、この伝達された動力により駆動装置を駆動して、架装設備を駆動していた。

しかしながら、従来技術では、車両の停車中における架装設備の駆動をエンジンの動力のみで行っているため、エンジンへの負荷が大きくなるとともに、架装設備の駆動時に常時エンジン騒音が発生することとなり、特に、閑静な市街地内では騒音問題に発展する虞もあった。

本発明者は、この従来技術が有していた問題を解決すべく、図１に示すように、エンジン１０と、モータージェネレーター１１１と、このモータージェネレーター１１１にインバーター１１２を介して接続するバッテリー１１３と、エンジン１０の動力及びモータージェネレーター１１１の動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構１１４を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備１１５を駆動する駆動装置１１０と、制御装置８０と、を備えた車両の走行制御システムを有する車両を考案した。この車両では、車両の停車時における架装設備の駆動を、バッテリー１１３の充電量に応じて、エンジン１０の動力、または、モータージェネレーター１１１の動力のいずれか一方の動力により行っており、エンジン１０を常時駆動させる必要がなくなるので、エンジン負荷及びエンジン騒音を軽減することができる。

また、この車両では、車両の走行中または停車中に、モータージェネレーター１１１を発電させることで、バッテリー１１３を充電している。より詳細には、エンジン１０の動力により車両を走行させているときで、バッテリー１１３の充電量が少ない場合には、このエンジン１０の動力の一部を動力伝達機構１１４を介してモータージェネレーター１１１に伝達して、モータージェネレーター１１１を発電させることで、バッテリー１１３を充電している。また、車両を慣性走行させているときで、バッテリー１１３の充電量が少ない場合には、駆動輪２４の回生動力の一部を動力伝達機構１１４を介してモータージェネレーター１１１に伝達して、モータージェネレーター１１１を発電させることで、バッテリー１１３を充電している。さらに、車両の停車中で、バッテリー１１３の充電量が少なく、モータージェネレーター１１１の動力では架装設備１１５を駆動することができない場合には、エンジン１０の動力により動力伝達機構１１４を介して架装設備１１５を駆動するが、この架装設備１１５の駆動と同時に、エンジン１０の動力により動力伝達機構１１４を介してモータージェネレーター１１１を発電させることで、バッテリー１１３を充電している。

しかしながら、エンジン１０の動力により車両を走行させているときで、バッテリー１１３の充電量が少ない場合には、エンジン１０の動力によりモータージェネレーター１１１を発電させて、バッテリー１１３を充電しながら車両を走行させるが、車両の走行に必要な負荷が大幅に増加した場合（例えば、車両が急加速で走行したり、急勾配の坂道を走行したりする場合）、車両の走行に必要な負荷とモータージェネレーター１１１の負荷との合計負荷が過大となり、エンジン負荷が過大となって、車両走行性能に支障をきたす虞がある。

特開２００２−２３８１０５号公報

本発明の目的は、エンジンの動力により、モータージェネレーターを発電させてバッテリーを充電しながら車両を走行させている場合で、車両の走行に必要な負荷が大幅に増加したときでも、車両走行性能に支障をきたすことなく、モータージェネレーターの発電を継続させて、バッテリーの充電を継続することができる車両の走行制御システム及び車両の走行制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の車両の走行制御システムは、エンジンと、モータージェネレーターと、該モータージェネレーターに接続するバッテリーと、前記エンジンの動力及び前記モータージェネレーターの動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備を駆動する駆動装置と、制御装置と、を備えた車両の走行制御システムにおいて、前記制御装置が、前記エンジンの動力により前記車両を走行させている場合で、前記バッテリーの充電量が予め設定される設定充電量値以下であるときには、前記エンジンの動力の一部を前記動力伝達機構を介して前記モータージェネレーターに伝達するように構成し、前記エンジンの運転状態に基づいて推定されるエンジン負荷量が予め設定される設定負荷量値以上となったときには、前記エンジン負荷量が前記設定負荷量値未満となるように、前記モータージェネレーターの発電電力量を制御する車両走行優先制御を行うように構成される。

なお、バッテリーの設定充電量値は、バッテリーの設計上の上限充電量値を基に、バッテリーメーカーの推奨値や予め実験等により求められた最適な値に設定される。また、エンジン負荷量の設定負荷量値は、エンジンの設計上の上限負荷量値（エンジンが構造上耐え得る負荷量の最大値）を基に、予め実験等により求められた最適な値に設定される。

また、上記の車両の走行制御システムにおいて、前記制御装置が、前記車両走行優先制御を行うときに、前記エンジン負荷量と前記設定負荷量値の差が大きくなるにつれて、前記モータージェネレーターの発電電力量を減少させるように構成される。

また、上記の目的を達成する本発明の車両の走行制御方法は、エンジンと、モータージェネレーターと、該モータージェネレーターに接続するバッテリーと、前記エンジンの動力及び前記モータージェネレーターの動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備を駆動する駆動装置と、を備えた車両の走行制御方法において、前記エンジンの動力により前記車両を走行させている場合で、前記バッテリーの充電量が予め設定される設定充電量値以下であるときには、前記エンジンの動力の一部を前記動力伝達機構を介して前記モータージェネレーターに伝達し、前記エンジンの運転状態に基づいて推定されるエンジン負荷量が予め設定される設定負荷量値以上となったときには、前記エンジン負荷量が前記設定負荷量値未満となるように、前記モータージェネレーターの発電電力量を制御する車両走行優先制御を行うことを特徴とする方法である。

また、上記の車両の走行制御方法において、前記車両走行優先制御を行うときに、前記エンジン負荷量と前記設定負荷量値の差が大きくなるにつれて、前記モータージェネレーターの発電電力量を減少させることを特徴とする方法である。

本発明の車両の走行制御システム及び車両の走行制御方法によれば、エンジンの動力により、モータージェネレーターを発電させてバッテリーを充電しながら車両を走行させている場合で、車両の走行に必要な負荷が大幅に増加したときでも、車両走行性能の維持を優先させつつ、エンジンに過大な負荷が加わらないように、モータージェネレーターの発電電力量を制御するので、車両走行性能に支障をきたすことなく、モータージェネレーターの発電を継続させて、バッテリーの充電を継続することができる。

また、エンジン負荷量が過大になるにつれて、モータージェネレーターの発電電力量を減少させるので、車両走行性能をより確実に維持することができる。

本発明の実施形態からなる車両の走行制御システムを備えた車両の構成図である。 本発明の車両の走行制御方法の制御フローを示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなる車両の走行制御システムを備えた車両を示す。

この車両が備えるディーゼルエンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では４個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このクランクシャフト１３の回転動力は、クランクシャフト１３の一端部に接続する湿式多板クラッチ１４を通じてトランスミッション２０に伝達される。

トランスミッション２０には、複数の変速ギヤ段（図示しない）が備えられており、車両の走行状態に応じて変速ギヤ段を設定することにより、エンジン１０の回転動力を変速している。

トランスミッション２０で変速された回転動力は、プロペラシャフト２２を通じてデファレンシャル２３に伝達され、一対の駆動輪２４にそれぞれ駆動力として分配される。

本発明の車両の走行制御システムは、エンジン１０と、架装設備１１５の駆動用のモータージェネレーター（以下、モータージェネレーターと称す）１１１と、このモータージェネレーター１１１にインバーター１１２を介して接続するバッテリー１１３と、エンジン１０の動力及びモータージェネレーター１１１の動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構（ギヤ式、ベルト式、チェーン式等）１１４を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備（塵芥車両のパッカー装置等）１１５を駆動する油圧ポンプ（駆動装置）１１０と、制御装置８０と、を備えたシステムである。

車両の停車中における、架装設備１１５の駆動の詳細について説明する。車両の停車中で、かつ、運転者により架装設備１１５の駆動要求信号が制御装置８０に入力された場合（運転者が車両の運転席等に設けた架装設備の駆動用スイッチを操作した場合等）には、バッテリー１１３の充電量Ｂに応じて、エンジン１０の動力またはモータージェネレーター１１１の動力のいずれか一方を動力伝達機構１１４を介して油圧ポンプ１１０に伝達して、この伝達した動力により油圧ポンプ１１０を駆動して、架装設備１１５を駆動させる。

より詳細には、制御装置８０が、バッテリー１１３の充電量Ｂが実験等により予め設定される第１の設定量以下であるときには、モータージェネレーター１１１の動力のみでは架装設備１１５を駆動できないと判定して、エンジン１０を駆動して、エンジン１０の動力をトランスミッション２０、ＰＴＯ軸１１６、第１クラッチ１１７、動力伝達機構１１４、第２クラッチ１１８を介して、第１クラッチ１１７及び第２クラッチ１１８を接状態として、油圧ポンプ１１０に伝達して、架装設備１１５を駆動させる。このとき、エンジン１０の動力を動力伝達機構１１４を介してモータージェネレーター１１１に伝達して、この伝達された動力によりモータージェネレーター１１１を発電させることで、この発電電力量をバッテリー１１３に充電する。

一方、制御装置８０が、バッテリー１１３の充電量Ｂが第１の設定量を超えているときには、モータージェネレーター１１１の動力のみで架装設備１１５を駆動できると判定して、エンジン１０を停止して、モータージェネレーター１１１の動力を動力伝達機構１１４、第２クラッチ１１８を介して、第２クラッチ１１８を接状態として、油圧ポンプ１１０に伝達して、架装設備１１５を駆動させる。

また、この車両では、上記の車両の停車中だけでなく、車両の走行中にも、モータージェネレーター１１１を発電させることで、バッテリー１１３を充電している。より詳細には、制御装置８０が、エンジン１０の動力により車両を走行させているときで、バッテリー１１３の充電量が実験等により予め設定される第２の設定量以下であるときには、このエンジン１０の動力の一部をトランスミッション２０、ＰＴＯ軸１１６、第１クラッチ１１７、動力伝達機構１１４を介して、第１クラッチ１１７を接状態として、モータージェネレーター１１１に伝達して、モータージェネレーター１１１を発電させることで、バッテリー１１３を充電する。

一方、制御装置８０が、車両を慣性走行または制動走行させているときで、バッテリー１１３の充電量が第２の設定量以下であるときには、駆動輪２４の回生動力の一部をトランスミッション２０、ＰＴＯ軸１１６、第１クラッチ１１７、動力伝達機構１１４を介して、第１クラッチ１１７を接状態として、モータージェネレーター１１１に伝達して、モータージェネレーター１１１を発電させることで、バッテリー１１３を充電する。なお、バッテリー１１３の充電量について、第１の設定量と第２の設定量は同じ値に設定してもよいし、異なる値に設定してもよい。

そして、本発明の車両の走行制御システムでは、制御装置８０が、エンジン１０の動力により車両を走行させている場合で、バッテリー１１３の充電量Ｂが予め設定される設定充電量値Ｂ１（＝第１の設定量）以下であるときには、エンジン１０の動力の一部を動力伝達機構１１４を介してモータージェネレーター１１１に伝達するように構成し、エンジン１０の運転状態（エンジン回転数、気筒内への燃料噴射量等）に基づいて推定されるエンジン負荷量Ｐが予め設定される設定負荷量値Ｐ１以上となったときには、エンジン負荷量Ｐが設定負荷量値Ｐ１未満となるように、モータージェネレーター１１１の発電電力量を制御する車両走行優先制御を行うように構成する。

なお、バッテリー１１３の設定充電量値Ｂ１は、バッテリー１１３の設計上の上限充電量値Ｂｍａｘを基に、バッテリーメーカーの推奨値や予め実験等により求められた最適な値に設定される。また、エンジン負荷量の設定負荷量値Ｐ１は、エンジン１０の設計上の上限負荷量値（エンジン１０が構造上耐え得る負荷量の最大値）Ｐｍａｘを基に、予め実験等により求められた最適な値に設定される。

すなわち、エンジン１０の動力により車両を走行させているときで、バッテリー１１３の充電量Ｂが設定充電量値Ｂ１以下であるときには、エンジン１０の動力によりモータージェネレーター１１３を発電させて、バッテリー１１３を充電しながら車両を走行させるが、車両の走行に必要な負荷が大幅に増加した場合（例えば、車両が急加速で走行したり、急勾配の坂道を走行したりする場合）には、車両の走行に必要な負荷とモータージェネレーター１１１の負荷との合計負荷が過大とならないように、言い換えれば、エンジン負荷が過大とならないように、エンジン１０の動力で車両の走行に必要な負荷を確実に賄えるようにしつつ（車両走行性能の維持を優先させつつ）、モータージェネレーター１１１の発電電力量を制御する車両走行優先制御を行う。

また、制御装置８０が、車両走行優先制御を行うときに、エンジン負荷量Ｐと設定負荷量値Ｐ１の差が大きくなるにつれて、モータージェネレーター１１１の発電電力量を減少させるように構成する。

次に、上記の車両の走行制御システムを基にした、本発明の車両の走行制御方法について、図２の制御フローを参照しながら説明する。図２の制御フローは、エンジン１０の動力により車両が走行を開始したときに、上級の制御フローから呼ばれ、エンジン１０の動力による車両の走行中は繰り返し実施されるとともに、車両の停車時に、上級の制御フローに戻る制御フローとして示している。

図２の制御フローについて説明する。車両が走行を開始して、図２の制御フローがスタートすると、ステップＳ１１にて、バッテリー１１３の充電量Ｂが設定充電量値Ｂ１を超えているか否かを判定する。バッテリー１１３の充電量Ｂが設定充電量値Ｂ１を超えている場合（ＮＯ）には、ステップＳ１５に進む。

一方、ステップＳ１１にて、バッテリー１１３の充電量Ｂが設定充電量値Ｂ１以下である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１２に進み、ステップＳ１２にて、エンジン１０の動力の一部をトランスミッション２０、ＰＴＯ軸１１６、第１クラッチ１１７、動力伝達機構１１４を介して、第１クラッチ１１７を接状態として、モータージェネレーター１１１に伝達して、この伝達された動力によりモータージェネレーター１１１を発電させて、この発電電力量をバッテリー１１３に充電する（走行発電制御）。ステップＳ１２の制御を実施後、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３にて、エンジン負荷量Ｐが設定負荷量値Ｐ１以上であるか否かを判定する。エンジン負荷量Ｐが設定負荷量値Ｐ１未満である場合（ＮＯ）には、ステップＳ１５に進む。

一方、ステップＳ１３にて、エンジン負荷量Ｐが設定負荷量値Ｐ１以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１４に進み、ステップＳ１４にて、エンジン負荷量Ｐが設定負荷量値Ｐ１未満となるように、モータージェネレーター１１１の発電電力量を制御する車両走行優先制御を行う。ステップＳ１４の制御を実施後、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５にて、車両が走行停止して停車しているか否かを判定する。車両が走行中である場合（ＮＯ）には、ステップＳ１１に戻る。一方、車両が停車中である場合（ＹＥＳ）には、リターンに進み、上級の制御フローに戻って、図２の制御フローを終了する。

以上より、上記の車両の走行制御システムを基にした、本発明の車両の走行制御方法は、エンジン１０と、モータージェネレーター１１１と、このモータージェネレーター１１１に接続するバッテリー１１３と、エンジン１０の動力及びモータージェネレーター１１１の動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構１１４を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備１１５を駆動する駆動装置１１０と、を備えた車両の走行制御方法において、エンジン１０の動力により車両を走行させている場合で、バッテリー１１３の充電量Ｂが予め設定される設定充電量値Ｂ１以下であるときには、エンジン１０の動力の一部を動力伝達機構１１４を介してモータージェネレーター１１１に伝達し、エンジン１０の運転状態に基づいて推定されるエンジン負荷量Ｐが予め設定される設定負荷量値Ｐ１以上となったときには、エンジン負荷量Ｐが設定負荷量値Ｐ１未満となるように、モータージェネレーター１１１の発電電力量を制御する車両走行優先制御を行うことを特徴とする方法である。

また、上記の車両の走行制御方法において、車両走行優先制御を行うときに、エンジン負荷量Ｐと設定負荷量値Ｐ１の差が大きくなるにつれて、モータージェネレーター１１１の発電電力量を減少させることを特徴とする方法である。

本発明の車両の走行制御システム及び車両の走行制御方法によれば、エンジン１０の動力により、モータージェネレーター１１１を発電させてバッテリー１１３を充電しながら車両を走行させている場合で、車両の走行に必要な負荷が大幅に増加したときでも、車両走行性能の維持を優先させつつ、エンジン１０に過大な負荷が加わらないように、モータージェネレーター１１１の発電電力量を制御するので、車両走行性能に支障をきたすことなく、モータージェネレーター１１１の発電を継続させて、バッテリー１１３の充電を継続することができる。

また、エンジン負荷量が過大になるにつれて、モータージェネレーター１１１の発電電力量を減少させるので、車両走行性能をより確実に維持することができる。

１０ ディーゼルエンジン（エンジン）
８０ 制御装置
１１０ 油圧ポンプ（駆動装置）
１１１ 架装設備駆動用のモータージェネレーター
１１２ インバーター
１１３ バッテリー
１１４ 動力伝達機構
１１５ 架装設備
１１６ ＰＴＯ軸
１１７ 第１クラッチ
１１８ 第２クラッチ
Ｂ バッテリーの充電量
Ｂ１ 設定充電量値
Ｐ エンジン負荷量
Ｐ１ 設定負荷量値

Claims (4)

1. エンジンと、モータージェネレーターと、該モータージェネレーターに接続するバッテリーと、前記エンジンの動力及び前記モータージェネレーターの動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備を駆動する駆動装置と、制御装置と、を備えた車両の走行制御システムにおいて、
   前記制御装置が、
   前記エンジンの動力により前記車両を走行させている場合で、前記バッテリーの充電量が予め設定される設定充電量値以下であるときには、前記エンジンの動力の一部を前記動力伝達機構を介して前記モータージェネレーターに伝達するように構成し、
   前記エンジンの運転状態に基づいて推定されるエンジン負荷量が予め設定される設定負荷量値以上となったときには、前記エンジン負荷量が前記設定負荷量値未満となるように、前記モータージェネレーターの発電電力量を制御する車両走行優先制御を行うように構成される車両の走行制御システム。
2. 前記制御装置が、
   前記車両走行優先制御を行うときに、前記エンジン負荷量と前記設定負荷量値の差が大きくなるにつれて、前記モータージェネレーターの発電電力量を減少させるように構成される請求項１に記載の車両の走行制御システム。
3. エンジンと、モータージェネレーターと、該モータージェネレーターに接続するバッテリーと、前記エンジンの動力及び前記モータージェネレーターの動力のいずれか一方の動力を動力伝達機構を介して伝達し、この伝達した動力で架装設備を駆動する駆動装置と、を備えた車両の走行制御方法において、
   前記エンジンの動力により前記車両を走行させている場合で、前記バッテリーの充電量が予め設定される設定充電量値以下であるときには、前記エンジンの動力の一部を前記動力伝達機構を介して前記モータージェネレーターに伝達し、
   前記エンジンの運転状態に基づいて推定されるエンジン負荷量が予め設定される設定負荷量値以上となったときには、前記エンジン負荷量が前記設定負荷量値未満となるように、前記モータージェネレーターの発電電力量を制御する車両走行優先制御を行うことを特徴とする車両の走行制御方法。
4. 前記車両走行優先制御を行うときに、前記エンジン負荷量と前記設定負荷量値の差が大きくなるにつれて、前記モータージェネレーターの発電電力量を減少させることを特徴とする請求項３に記載の車両の走行制御方法。

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