JP7127364B2 - ハイブリッド車両の回生制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車両の回生制御装置に関する。
特許文献１には、運転者のブレーキ踏込み量、車速、及び車両重量から目標駆動輪制動力を算出し、算出された目標駆動輪制動力がモータジェネレータの最大回生制動力以下となる場合に、モータジェネレータによる回生制動力のみで制動させることで、モータジェネレータの回生量を最大限に確保し、燃費を向上させることが開示されている。
特開２０１７－１３６８８５号公報
しかしながら、特許文献１に記載のものは、ハイブリッド車両の、モータジェネレータの駆動力のみで走行するＥＶ走行モードと、エンジンとモータジェネレータの双方の駆動力で走行するＨＥＶ走行モードとの状態の特性が考慮されていない。
ＨＥＶ走行モード時には、エンジンを駆動力として使用するため、モータジェネレータの回生量が大き過ぎると、それに伴ってエンジンの回転負荷も大きくなるため、エンジン回転数が減衰し過ぎてしまい、エンジンストールに繋がる可能性もある。一方で、モータジェネレータの回生量が小さ過ぎると、十分な回生量を確保できない可能性がある。
そこで、本発明は、ＨＥＶ走行モード時にエンジンストールさせることなく、回生量を増加させることができるハイブリッド車両の回生制御装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するため本発明は、内燃機関及び電動機の少なくとも一方が出力する駆動力により走行するハイブリッド車両の回生制御装置であって、ブレーキペダルの踏込み量が所定量を超えた場合、前記電動機のみの駆動力により前記ハイブリッド車両を走行させるＥＶ走行モード時よりも、前記内燃機関と前記電動機の駆動力により前記ハイブリッド車両を走行させるＨＥＶ走行モード時でのモータ回生量を小さく設定する回生制動制御を行なう制御部を備えるものである。
このように、本発明によれば、ＨＥＶ走行モード時にエンジンストールさせることなく、回生量を増加させることができる。
図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の回生制御装置のブロック図である。 図２は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の回生制御装置の回生制動制御処理の手順を示すフローチャートである。
本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の回生制御装置は、内燃機関及び電動機の少なくとも一方が出力する駆動力により走行するハイブリッド車両の回生制御装置であって、ブレーキペダルの踏込み量が所定量を超えた場合、電動機のみの駆動力によりハイブリッド車両を走行させるＥＶ走行モード時よりも、内燃機関と電動機の駆動力によりハイブリッド車両を走行させるＨＥＶ走行モード時でのモータ回生量を小さく設定する回生制動制御を行なう制御部を備えるよう構成されている。
これにより、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の回生制御装置は、ＨＥＶ走行モード時にエンジンストールさせることなく、回生量を増加させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例に係るハイブリッド車両の回生制御装置について詳細に説明する。
図１において、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の回生制御装置を搭載したハイブリッド車両１は、内燃機関としてのエンジン２と、トランスミッション３と、モータ４と、インバータ５と、バッテリ６と、エンジン２を制御するＥＣＭ（Engine Control Module）７と、トランスミッション３を制御するＴＣＭ（Transmission Control Module）８と、ハイブリッド車両１を総合的に制御する制御部９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。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行なうように構成されている。
トランスミッション３は、エンジン２から出力された回転を変速し、駆動軸１１を介して駆動輪１０を駆動する。トランスミッション３は、平行軸歯車機構からなる常時噛合式の図示しない変速機構と、図示しないアクチュエータとを備えている。
エンジン２とトランスミッション３の間には、乾式単板式のクラッチ３１が設けられており、クラッチ３１は、エンジン２とトランスミッション３との間の動力伝達経路に設けられ、その動力伝達経路を接続または切断する。
トランスミッション３は、いわゆるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）として構成されており、図示しないアクチュエータにより変速機構における変速段の切換えとクラッチ３１の断接が行なわれる。
トランスミッション３と駆動輪１０の間にはディファレンシャル機構３２が設けられている。ディファレンシャル機構３２と駆動輪１０は駆動軸１１により連結されている。
モータ４は、ディファレンシャル機構３２に対して、チェーン等の減速機４１を介して連結されている。モータ４は、電動機として機能する。モータ４は、発電機としても機能し、ハイブリッド車両１の走行によって発電を行う。
インバータ５は、制御部９の制御により、モータ４によって生成された三相の交流電力を直流の電力に変換する。この直流の電力は、例えば、バッテリ６を充電する。
バッテリ６は、例えばリチウムイオン蓄電池で構成されている。バッテリ６は、インバータ５に電力を供給する。
バッテリ６には、バッテリ状態センサ６ａが設けられている。バッテリ状態センサ６ａは、バッテリ６の充放電電流、電圧及びバッテリ温度を検出する。バッテリ状態センサ６ａは、制御部９に接続されている。制御部９は、バッテリ状態センサ６ａの出力によりバッテリ６の充電状態（以下、「ＳＯＣ」という）を検知できるようになっている。
このように、ハイブリッド車両１は、エンジン２とモータ４の両方の動力を車両の駆動に用いることが可能なパラレルハイブリッドシステムを構成しており、エンジン２及びモータ４の少なくとも一方が出力する動力により走行する。
なお、モータ４は、エンジン２から駆動輪１０までの動力伝達経路の何れかの箇所に動力伝達可能に連結されていればよく、必ずしもディファレンシャル機構３２に連結される必要はない。
ＥＣＭ７及びＴＣＭ８、制御部９は、それぞれ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。
これらの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ＥＣＭ７及びＴＣＭ８、制御部９としてそれぞれ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ＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるＥＣＭ７及びＴＣＭ８、制御部９としてそれぞれ機能する。
ハイブリッド車両１には、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ＬＡＮ（Local Area Network）を形成するためのＣＡＮ通信線１２が設けられている。
ＥＣＭ７及びＴＣＭ８、制御部９は、それぞれＣＡＮ通信線１２によって接続されている。ＥＣＭ７及びＴＣＭ８、制御部９は、ＣＡＮ通信線１２を介して制御信号等の信号の送受信を相互に行なう。
ＥＣＭ７の入力ポートには、エンジン回転数センサ９３を含む各種センサ類が接続されている。エンジン回転数センサ９３は、エンジン２の機関回転数であるエンジン回転数を検出する。
一方、ＥＣＭ７の出力ポートには、図示しないインジェクタを含む各種制御対象類が接続されている。インジェクタは、エンジン２に燃料を供給する。
ＴＣＭ８の出力ポートには、トランスミッション３のアクチュエータを含む各種制御対象類が接続されている。ＴＣＭ８は、トランスミッション３のアクチュエータを制御することで、トランスミッション３の変速機構における変速段の切換えとクラッチ３１の断接を行なう。
制御部９の入力ポートには、上述のバッテリ状態センサ６ａに加え、ブレーキストロークセンサ９１、車速センサ９２、図示しないアクセル開度センサ等の各種センサ類が接続されている。
ブレーキストロークセンサ９１は、運転者による図示しないブレーキペダルの踏込み量を検出して、ブレーキペダルの踏込み量に応じた信号を制御部９に出力する。
車速センサ９２は、ハイブリッド車両１の走行速度を検出し、車速に応じた信号を制御部９に出力する。
アクセル開度センサは、図示しないアクセルペダルの開度を検出して、アクセル開度に応じた信号を制御部９に出力する。
一方、制御部９の出力ポートには、上述のインバータ５を含む各種制御対象類が接続されている。
本実施例において、制御部９は、アクセル開度や車速などに基づいて、ドライバの要求する要求トルクを算出する。制御部９は、要求トルクが駆動輪１０に出力されるような駆動軸１１のトルクとして目標車軸トルクを算出し、駆動軸１１に目標車軸トルクを出力するようにエンジン２やモータ４を制御する。
制御部９は、ＥＣＭ７にトルク指令を送信し、ＥＣＭ７によりトルク指令に設定されたトルク値をエンジン２に出力させる。
制御部９は、目標車軸トルクやバッテリ６のＳＯＣなどに基づいて、エンジン２に出力させるトルクやモータ４に出力させるトルクを算出する。
制御部９は、バッテリ６のＳＯＣや要求トルクなどに基づいて、エンジン２とモータ４の駆動力を駆動軸１１に伝達してハイブリッド車両１を走行させるＨＥＶ走行モードと、モータ４のみの駆動力を駆動軸１１に伝達してハイブリッド車両１を走行させるＥＶ走行モードと、を切り替える。
制御部９は、ハイブリッド車両１の減速時、エンジン回転数が所定回転数を下回った場合、クラッチ３１を切断状態にして、エンジンストールを防止する。所定回転数は、例えば、エンジン２のアイドル回転数程度の回転数である。
制御部９は、ハイブリッド車両１の減速時、モータ４に回生トルクを出力させて発電させ、バッテリ６を充電する。
制御部９は、ハイブリッド車両１の減速時、ブレーキペダルの踏込み量が所定量を超えた場合、モータ回生量を、ＨＥＶ走行モード時にはＥＶ走行モード時よりも小さく設定する回生制動制御を行なう。モータ回生量は、モータ４に出力させる回生トルクのトルク量である。なお、モータ回生量は、例えば、モータ４の界磁電流を制御することで制御する。
制御部９は、ハイブリッド車両１の減速時、車速が所定車速を下回ると、モータ回生量を、ＨＥＶ走行モード時にはＥＶ走行モード時よりも小さく設定する回生制動制御を行なう。
制御部９は、ハイブリッド車両１の減速時、エンジン回転数がエンジン２のアイドル回転数を下回ると、モータ回生量を、ＨＥＶ走行モード時にはＥＶ走行モード時よりも小さく設定する回生制動制御を行なう。なお、エンジン回転数の時間変化率が所定の閾値を上回った場合に、モータ回生量を、ＨＥＶ走行モード時にはＥＶ走行モード時よりも小さく設定する回生制動制御を行なうようにしてもよい。
制御部９は、ハイブリッド車両１の減速時、車速が所定車速を下回ると、モータ回生量を車速が低くなるほど小さく設定する回生制動制御を行なう。
このような回生制動制御を行なうことで、ＨＥＶ走行モード時にエンジンストールが発生することを防止することができる。また、ＥＶ走行モード時には、回生を行なう領域を拡大して、回生量を増加させることができる。
制御部９は、ハイブリッド車両１の減速時、例えば、車速からモータ回生量が決まるマップによりモータ回生量を算出する。
制御部９は、ハイブリッド車両１の減速時、例えば、ブレーキペダルの踏込み量が所定量を超え、かつ車速が所定車速を下回り、かつＥＶ走行モードである場合、車速からモータ回生量が決まる第１のマップによりモータ回生量を算出する。
制御部９は、ハイブリッド車両１の減速時、例えば、ブレーキペダルの踏込み量が所定量を超え、かつ車速が所定車速を下回り、かつＨＥＶ走行モードであり、かつエンジン回転数がアイドル回転数を下回った場合、車速からモータ回生量が決まる第２のマップによりモータ回生量を算出する。
制御部９は、ハイブリッド車両１の減速時、例えば、ブレーキペダルの踏込み量が所定量を超え、かつ車速が所定車速を下回り、かつＨＥＶ走行モードであり、かつエンジン回転数がアイドル回転数以上の場合、車速からモータ回生量が決まる第１のマップによりモータ回生量を算出する。
第２のマップは、同じ車速でのモータ回生量が第１のマップよりも小さく設定され、第１のマップよりも車速が高速のときに回生を止めるように設定される。
このようにすることで、ＨＥＶ走行モード時にエンジンストールが発生することを防止することができる。また、ＥＶ走行モード時には、回生を行なう領域を拡大して、回生量を増加させることができる。
制御部９は、ハイブリッド車両１の減速時、例えば、ブレーキペダルの踏込み量が所定量以下の場合、車速からモータ回生量が決まる第３のマップによりモータ回生量を算出する。第３のマップは、同じ車速でのモータ回生量が第２のマップよりも小さく設定される。
なお、上述した回生制動制御は、エンジン回転数の時間変化率が所定の閾値を上回った場合に行なうようにしてもよい。
上述のクラッチ３１を切断状態にしてエンジンストールを防止する場合、クラッチ３１が切断状態となるまでにある程度の時間が必要となる。このため、エンジン回転数の低下速度（エンジン回転数の低下の傾き）が急激であると、クラッチ３１が完全に切断状態となる前にエンジンストールする可能性がある。
エンジン回転数の低下速度が急激であったとしても、エンジン回転数の時間変化率が所定の閾値を下回った場合に、モータ回生量を下げることで、エンジンストールを防止することができる。
以上のように構成された本実施例に係るハイブリッド車両の回生制御装置による回生制動制御処理について、図２を参照して説明する。なお、以下に説明する回生制動制御処理は、ハイブリッド車両１が減速すると開始され、予め設定された時間間隔で実行され、ハイブリッド車両１の減速が終了すると実行が停止される。
ステップＳ１において、制御部９は、ブレーキペダルの踏込み量が所定量より大きいか否かを判定する。ブレーキペダルの踏込み量が所定量より大きくないと判定した場合、ステップＳ７において、制御部９は、第３のマップによりモータ回生量を設定して、処理を終了する。
ステップＳ１においてブレーキペダルの踏込み量が所定量より大きいと判定した場合、ステップＳ２において、制御部９は、ハイブリッド車両１の車速が所定車速より低いか否かを判定する。ハイブリッド車両１の車速が所定車速より低いと判定した場合、ステップＳ３において、制御部９は、ハイブリッド車両１がＥＶ走行モードで走行しているか否かを判定する。
ＥＶ走行モードで走行していないと判定した場合、すなわち、ＨＥＶ走行モードで走行していると判定した場合、ステップＳ４において、制御部９は、エンジン回転数がエンジン２のアイドル回転数を下回っているか否かを判定する。エンジン回転数がエンジン２のアイドル回転数を下回っていると判定した場合、ステップＳ６において、制御部９は、第２のマップによりモータ回生量を設定して、処理を終了する。
ステップＳ２においてハイブリッド車両１の車速が所定車速より低くないと判定した場合、または、ステップＳ３においてハイブリッド車両１がＥＶ走行モードで走行していると判定した場合、または、ステップＳ４においてエンジン回転数がエンジン２のアイドル回転数を下回っていないと判定した場合、ステップＳ５において、制御部９は、第１のマップによりモータ回生量を設定して、処理を終了する。
このように、上述の実施例では、ＨＥＶ走行モード時のモータ回生量をＥＶ走行モード時のモータ回生量よりも小さく設定しているため、ＨＥＶ走行モード時にエンジンストールが発生することを防止することができる。また、ＥＶ走行モード時には、回生を行なう領域を拡大して、回生量を増加させることができる。
本実施例では、各種センサ情報に基づき制御部９が各種の判定や算出を行なう例について説明したが、これに限らず、ハイブリッド車両１が外部サーバ等の車外装置と通信可能な通信部を備え、該通信部から送信された各種センサの検出情報に基づき車外装置によって各種の判定や算出が行なわれ、その判定結果や算出結果を通信部で受信して、その受信した判定結果や算出結果を用いて各種制御を行なってもよい。
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
１ ハイブリッド車両
２ エンジン（内燃機関）
４ モータ（電動機）
９ 制御部
９１ ブレーキストロークセンサ
９２ 車速センサ
９３ エンジン回転数センサ

Claims (5)

  1. 内燃機関及び電動機の少なくとも一方が出力する駆動力により走行するハイブリッド車両の回生制御装置であって、
    ブレーキペダルの踏込み量が所定量を超えた場合、前記電動機のみの駆動力により前記ハイブリッド車両を走行させるＥＶ走行モード時よりも、前記内燃機関と前記電動機の駆動力により前記ハイブリッド車両を走行させるＨＥＶ走行モード時でのモータ回生量を小さく設定する回生制動制御を行なう制御部を備えるハイブリッド車両の回生制御装置。
  2. 前記制御部は、車両速度が所定車速を下回った場合、前記ＥＶ走行モード時よりも前記ＨＥＶ走行モード時での前記モータ回生量を小さく設定する回生制動制御を行なう請求項１に記載のハイブリッド車両の回生制御装置。
  3. 前記制御部は、前記内燃機関の回転数が前記内燃機関のアイドル回転数を下回った場合、前記ＥＶ走行モード時よりも前記ＨＥＶ走行モード時での前記モータ回生量を小さく設定する回生制動制御を行なう請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の回生制御装置。
  4. 前記制御部は、前記内燃機関の回転数の時間変化率が所定の閾値を上回った場合、前記回生制動制御を行なう請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の回生制御装置。
  5. 内燃機関及び電動機の少なくとも一方が出力する駆動力により走行するハイブリッド車両の回生制御装置であって、
    ブレーキペダルの踏込み量が所定量を超えた場合、前記電動機のみの駆動力により前記ハイブリッド車両を走行させるＥＶ走行モード時よりも、前記内燃機関と前記電動機の駆動力により前記ハイブリッド車両を走行させるＨＥＶ走行モード時でのモータ回生量を小さく設定し、回生を継続する回生制動制御を行なう制御部を備えるハイブリッド車両の回生制御装置。
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