JPH10246134A - 車両の減速エネルギ回収装置 - Google Patents

車両の減速エネルギ回収装置

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JPH10246134A
JPH10246134A JP4941697A JP4941697A JPH10246134A JP H10246134 A JPH10246134 A JP H10246134A JP 4941697 A JP4941697 A JP 4941697A JP 4941697 A JP4941697 A JP 4941697A JP H10246134 A JPH10246134 A JP H10246134A
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regenerative braking
torque
brake
braking torque
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Kenji Shibano
憲治 柴野
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】減速時の運動エネルギを運転者に違和感を与え
ることなく効率良く回収する。 【解決手段】減速時、車速Ｖと変速比εとの関係から導
かれる要求エンジンブレーキトルクＴ1を設定し(S10
4)、該トルクＴ1に基づきプロペラシャフトの駆動力で
発電動作する発電機の制動トルクＴ2を設定し(S105)、
発電機に制動トルクＴ2に相応する回生制動信号を出力
する(S108)。尚、その際自動変速装置のフォワードクラ
ッチに開放信号を出力して、該フォワードクラッチを開
放動作させてエンジンブレーキの伝達を遮断しておく。
その結果、減速エネルギを発電機により電気エネルギと
して有効に回収することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、減速エネルギを電
気エネルギとして回収し燃費の向上を図る車両の減速エ
ネルギ回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、減速エネルギはエンジンブレー
キによるポンピング損失とブレーキ操作による機械損失
及び熱エネルギに変換されてしまうため、これを有効に
回収すべく減速時に発電機を駆動させて当該減速エネル
ギを電気的に回収するシステムが種々提案されている。
【０００３】例えば特開昭６１−１０４１２９号公報に
は、減速エネルギをエンジンのポンピング損失と発電機
損失とに分配して無駄に消費されるエネルギを有効に回
収すると共に良好な減速感を得ることのできる技術が開
示されている。
【０００４】すなわち、良好な減速感を得るためのトー
タルトルクを予め設定し、このトータルトルクをバッテ
リ充電のための発電機を駆動するトルクとエンジンのポ
ンピング損失によるトルクとに分配し、減速エネルギの
一部で発電機を駆動させることでバッテリの充電率を増
加させ、同時にポンピング損失に相応するスロットル開
度を設定することで減速時の違和感を軽減している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記先行技術はエンジ
ンのポンピング損失の一部を電気エネルギとして回収す
る技術に関するものであるが、減速時はエンジンブレー
キのみを使用した減速走行以外に機械式制動による減速
走行の頻度も比較的多く、この機械式制動による減速走
行時に発生する運動エネルギを電力として有効に回収す
ることができず、燃費を向上させるには限界がある。
【０００６】又、上記先行技術では、急速充電に不向き
な鉛蓄電池に充電させるものであるため、減速エネルギ
を有効に回生させることができない。この点、例えば特
開平６−２７６６１６号公報に開示されているように、
電気２重層コンデンサ等の大容量コンデンサを用いるこ
とで減速エネルギを有効に回生させることが可能になる
が、減速エネルギを有効に回生させるため発電機を最大
負荷電圧で駆動した場合、制動力が通常のエンジンブレ
ーキ以上となり、減速ショックが大きくなり通常の期待
し得る減速感とならず、運転者に不快感を与えてしま
う。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、第１の目的は
エンジンブレーキによる減速走行に加え強制制動による
減速走行においても、通常の減速感を損なうことなく減
速エネルギを電気エネルギとして効率良く回収すること
のできる車両の減速エネルギ回収装置を提供することに
ある。
【０００８】第２の目的は蓄電池として大容量コンデン
サを用いた場合でも、減速時の急速充電によりエンジン
ブレーキ以上の制動力を与えることなく、しかも減速エ
ネルギを有効に回収することができて燃費の向上を図る
ことのできる車両の減速エネルギ回収装置を提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明による第１の減速エネルギ回収装置は、エンジン
と減速エネルギによって駆動する発電機と該発電機によ
る発電電力を充電する蓄電池と上記発電機の回生制動ト
ルクを制御する発電機制御用コントロールユニットとを
備える車両において、上記発電機制御用コントロールユ
ニットに、減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエ
ンジンブレーキ相当のトルクを設定する手段と、上記エ
ンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生
制動トルクを設定する手段と、上記回生制動トルクに相
応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段と、上
記回生制動信号の出力に同期して動力伝達系に介装した
動力伝達クラッチにクラッチ開放信号を出力し或いはエ
ンジンの吸気系に介装した吸気制御弁に全開信号を出力
する手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】第２の減速エネルギ回収装置は、エンジン
と減速エネルギによって駆動する発電機と該発電機によ
る発電電力を充電する蓄電池とブレーキペダル踏込み状
態を検出するブレーキ検出手段と上記発電機の回生制動
トルクを制御する発電機制御用コントロールユニットと
を備える車両において、上記発電機制御用コントロール
ユニットに、減速時の車速と変速機の変速比とに基づき
エンジンブレーキ相当のトルクを設定する手段と、上記
エンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回
生制動トルクを設定する手段と、減速時、上記ブレーキ
検出手段でブレーキペダル未踏を検出したときは上記回
生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出
力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレ
ーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは該踏込
み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を
上記発電機に出力し一方上記ブレーキペダル踏込みを検
出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が上記設定遊び量
を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動
信号を上記発電機に出力する手段と、上記回生制動信号
の出力に同期して動力伝達系に介装した動力伝達クラッ
チにクラッチ開放信号を出力し或いはエンジンの吸気系
に介装した吸気制御弁に全開信号を出力する手段とを備
えることを特徴とする。
【００１１】第３の減速エネルギ回収装置は、エンジン
と減速エネルギによって駆動する発電機と該発電機によ
る発電電力を充電する大容量コンデンサとブレーキペダ
ル踏込み状態を検出するブレーキ検出手段と上記発電機
の回生制動トルクを制御する発電機制御用コントロール
ユニットとを備える車両において、ブレーキペダルに該
ブレーキペダルの遊び量を調整する遊び量調整装置を連
設し、又上記発電機制御用コントロールユニットに、減
速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレー
キ相当のトルクを設定する手段と、上記エンジンブレー
キ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを
設定する手段と、上記大容量コンデンサの端子電圧から
充電率を算出する手段と上記発電機の最大負荷トルクを
車速に基づき設定する手段と、上記充電率と上記最大負
荷トルクとに基づき上記発電機の充電可能最大制動トル
クを設定する手段と、減速時、上記ブレーキ検出手段で
ブレーキペダル未踏を検出したときは上記回生制動トル
クに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上
記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダル
の踏込み量が設定遊び量以下のときは上記充電可能最大
制動トルクと上記回生制動トルクとを比較し該回生制動
トルクが上記充電可能最大制動トルク以下のときは該踏
込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号
を上記発電機に出力し一方上記回生制動トルクが上記充
電可能最大制動トルクを越えているときは該充電可能最
大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出
力すると共に上記遊び量調整装置にブレーキ動作信号を
出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブ
レーキペダルの踏込み量が設定遊び量を越えているとき
は最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機
に出力する手段と、上記回生制動信号の出力に同期して
動力伝達系に介装した動力伝達クラッチにクラッチ開放
信号を出力し或いはエンジンの吸気系に介装した吸気制
御弁に全開信号を出力する手段とを備えることを特徴と
する。
【００１２】第４の減速エネルギ回収装置は、第１〜３
の減速エネルギ回収装置において、前記動力伝達クラッ
チが自動変速装置に設けたフォワードクラッチであるこ
とを特徴とする。
【００１３】第５の減速エネルギ回収装置は、第１〜３
の減速エネルギ回収装置において、前記吸気制御弁がス
ロットル弁であり、前記発電制御用コントロールユニッ
トには、前記回生制動信号の出力に同期して上記スロッ
トル弁の開度を制御するスロットル制御用コントロール
ユニットにスロットル全開信号を出力する手段を備える
ことを特徴とする。
【００１４】第６の減速エネルギ回収装置は、第５の減
速エネルギ回収装置において、前記発電機制御用コント
ロールユニットに、前記回生制動信号の出力に同期して
エンジン制御用コントロールユニットに燃料カット信号
を出力する手段を備えることを特徴とする。
【００１５】第７の減速エネルギ回収装置は、第５或い
は６記載の減速エネルギ回収装置において、前記発電機
制御用コントロールユニットに、減速時の車速と変速機
の変速比に基づき設定したスロットル弁全閉時のエンジ
ンブレーキトルクとスロットル弁全開時のエンジンブレ
ーキトルクとの差を前記エンジンブレーキ相当のトルク
として設定する手段を備えることを特徴とする。
【００１６】第１の減速エネルギ回収装置では、減速エ
ネルギによって駆動する発電機の回生制動トルクを制御
する発電機制御用コントロールユニットにて、減速時の
車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当
のトルクを設定し、次いでこのエンジンブレーキ相当の
トルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定し、
この回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電
機に出力する。尚、吸気制御弁を全開動作させ或いは動
力伝達系に介装した動力伝達クラッチを開放してエンジ
ンブレーキを軽減しておく。
【００１７】第２の減速エネルギ回収装置では、減速エ
ネルギによって駆動する発電機の回生制動トルクを制御
する発電機制御用コントロールユニットにて、減速時の
車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当
のトルクを設定し、次いでこのエンジンブレーキ相当の
トルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定す
る。そして、減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキ
ペダル未踏が検出されたときは上記回生制動トルクに相
応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレ
ーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込
み量が設定遊び量以下のときは該踏込み量に応じた回生
制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力
し一方上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレー
キペダルの踏込み量が上記設定遊び量を越えているとき
は最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機
に出力する。尚、吸気制御弁を全開動作させ或いは動力
伝達系に介装した動力伝達クラッチを開放してエンジン
ブレーキを軽減しておく。
【００１８】第３の減速エネルギ回収装置は、減速エネ
ルギによって駆動する発電機の回生制動トルクを制御す
る発電機制御用コントロールユニットにて、減速時の車
速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当の
トルクを設定し、このエンジンブレーキ相当のトルクに
基づき上記発電機の回生制動トルクを設定し、上記大容
量コンデンサの端子電圧から充電率を算出し、更に上記
発電機の最大負荷トルクを車速に基づき設定し、上記充
電率と上記最大負荷トルクとに基づき上記発電機の充電
可能最大制動トルクを設定する。そして、減速時、上記
ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を検出したとき
は上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発
電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且
つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のとき
は上記充電可能最大制動トルクと上記回生制動トルクと
を比較し該回生制動トルクが上記充電可能最大制動トル
ク以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相
応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記回生
制動トルクが上記充電可能最大制動トルクを越えている
ときは該充電可能最大制動トルクに相応する回生制動信
号を上記発電機に出力する手段と、上記遊び量調整装置
にブレーキ動作信号を出力し、又上記ブレーキペダル踏
込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊
び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生
制動信号を上記発電機に出力する。尚、吸気制御弁を全
開動作させ或いは動力伝達系に介装した動力伝達クラッ
チを開放してエンジンブレーキを軽減しておく。
【００１９】第４の減速エネルギ回収装置では、第１〜
３の減速エネルギ回収装置において、前記動力伝達クラ
ッチを自動変速装置に設けたフォワードクラッチとする
ことで、エンジンブレーキの伝達を遮断する。
【００２０】第５の減速エネルギ回収装置では、、第１
〜３の減速エネルギ回収装置において、前記吸気制御弁
をスロットル弁とし、発電機による回生制動時に該スロ
ットル弁を全開動作させる。
【００２１】第６の減速エネルギ回収装置では、第５の
減速エネルギ回収装置において、発電機による回生制動
時に燃料カットすることで、燃費の向上が図れる。
【００２２】第７の減速エネルギ回収装置は、第５，６
の減速エネルギ回収装置において、前記エンジンブレー
キ相当のトルクを、減速時の車速と変速機の変速比に基
づき設定したスロットル弁全閉時のエンジンブレーキト
ルクとスロットル弁全開時のエンジンブレーキトルクと
の差に基づいて設定する。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施の形態を説明する。図１〜図１０に本発明の第１実
施の形態を示す。図８に本発明による減速エネルギ回収
装置を搭載した車両１を示す。この車両１は４輪駆動車
で、エンジン２に連設する自動変速装置３の出力軸がセ
ンタデファレンシャル装置４を介して前輪駆動軸５と後
輪駆動軸６に連設するプロペラシャフト７とに連設され
て、上記自動変速装置３からの出力が前後輪に分配され
る。
【００２４】上記自動変速装置３の動力伝達経路にはト
ルクコンバータ、フォワードクラッチ、及び変速機構等
が備えられ、例えばセレクトレバーをニュートラル
（Ｎ）レンジにセットすると、上記フォワードクラッチ
が開放状態となり、上記前輪駆動軸５及び後輪駆動軸６
に対する動力の伝達が遮断される。
【００２５】又、上記プロペラシャフト７のほぼ中央に
減速機構部８を介して発電機９が連設されている。尚、
この減速機構部８には、車両の走行状態に応じて或いは
運転者の手動操作で選択的に接断可能なクラッチが介装
されている。
【００２６】上記発電機９にインバータ回路等からなる
充放電回路１０を介して大容量コンデンサの一例である
電気２重層コンデンサ１１のモジュールが２つ並列接続
されている。又、上記充放電回路１０は後述する発電機
制御用コントロールユニット１９から出力される回生制
動指令信号、或いは力行指令信号に応じて上記発電機９
の動作を回生制動と力行とに選択的に切換えると共に、
回生制動により発生した電力を上記電気２重層コンデン
サ１１に充電し、又、この電気２重層コンデンサ１１か
ら発電機９を力行させるに必要な電力を供給する。
【００２７】又、符号１２はアクセルペダル未踏時にＯ
Ｎ動作するアイドルスイッチとアクセル踏込み量を検出
するアクセル開度センサとを備えるアクセルセンサ、１
３はブレーキペダル１４の動作状態を検出するブレーキ
センサである。図９に示すように、上記ブレーキセンサ
１３は上記ブレーキペダル１４が開放時にＯＦＦ動作
し、踏込み時にＯＮ動作するブレーキスイッチ１３ａ
と、該ブレーキペダル１４の踏込み時のストロークを検
出するブレーキストロークセンサ１３ｂとを備えてい
る。
【００２８】又、符号１５はエンジン制御用コントロー
ルユニットで、エンジン２の運転状態、及び車両１の走
行状態を検出して燃料噴射量及び点火時期等を演算す
る。このエンジン制御用コントロールユニット１５にエ
ンジン回転数を検出するクランク角センサ１６が接続さ
れている。
【００２９】又、符号１７は電子スロットル制御用コン
トロール（ＥＴＣ）ユニットであり、図示しない電動ス
ロットル弁に連設するスロットルアクチュエータ１８に
接続されており、吸入空気量等の吸気系パラメータ及び
アクセルペダルの踏込み量に応じてスロットル弁開度を
設定し、該スロットル弁開度信号を上記スロットルアク
チュエータ１８に出力してスロットル弁開度を制御す
る。
【００３０】又、符号１９は発電機制御用コントロール
ユニットで、上記エンジン制御用コントロールユニット
１５においてクランク角センサ１６の出力信号に基づい
て算出したエンジン回転数信号、図示しないシフトレバ
ーのポジションを検出するシフトポジセンサから出力さ
れるシフトポジション信号、アイドルスイッチ信号、ブ
レーキスイッチ信号、ブレーキペダルストローク信号、
電気２重層コンデンサ１１の端子電圧、及び車速センサ
２３から出力される車速信号等の車両走行状態を検出す
る各信号が入力される。
【００３１】更に、上記発電機制御用コントロールユニ
ット１９の出力側に上記充放電回路１０及びブレーキペ
ダル遊び量調整弁２０が接続されている。
【００３２】このブレーキペダル遊び量調整弁２０は、
ブレーキペダル遊び量調整装置２２に配設されている。
図９に示すように、このブレーキペダル遊び量調整装置
２２は、上記ブレーキペダル１４と該ブレーキペダル１
４の踏込みストロークに応じた油圧を各制動部に供給す
るマスタシリンダ２１との間に介装されている。
【００３３】このブレーキペダル遊び量調整装置２２に
設けられた流体シリンダ２２ａの先端面が上記マスタシ
リンダ２１のピストンロッド２１ａに当接されている。
【００３４】又、上記流体シリンダ２２ａに介装されて
いるシリンダピストン２２ｂが上記ブレーキペダル１４
にピストンロッド２２ｃを介して連結され、このピスト
ンロッド２２ｃの中途に形成したリテーナと上記流体シ
リンダ２２ａとの間に該流体シリンダ２２ａの先端面を
上記マスタシリンダ２１のピストンロッド２１ａに常時
当接させるための圧縮ばねが介装されている。
【００３５】上記流体シリンダ２２ａ内が上記シリンダ
ピストン２２ｂにて前室２２ｄと後室２２ｅとに区画さ
れ、この両室２２ｄ，２２ｅがバイパス通路２２ｆを介
して連通され、このバイパス通路２２ｆに上記ブレーキ
ペダル遊び量調整弁２０が介装されている。
【００３６】このブレーキペダル遊び量調整弁２０は上
記発電機制御用コントロールユニット１９からの制御信
号に基づいて開閉動作されるもので、通常は開弁状態に
あり、上記ブレーキペダル１４が解放されているとき
は、圧縮ばねの付勢力により、初期遊び量ＸOをもった
位置に上記流体シリンダ２２ａと上記シリンダピストン
２２ｂとが相対位置決めされる。この状態からブレーキ
ペダル１４を踏み込むと遊び量ＸOに相当するストロー
ク間は前室２２ｄの流体が上記バイパス通路２２ｆを通
り、後室２２ｅへ移動して上記マスタシリンダ２１のピ
ストンロッド２１ａは移動されない。そして、遊び量Ｘ
0以上踏み込んだときにシリンダピストン２２ｂがシリ
ンダ２２ａの前端に当接して一体動作し、マスタシリン
ダ２１のピストンロッド２１ａを移動させる。又、上記
ブレーキペダル遊び量調整弁２０が閉弁すると上記流体
の移動が阻止され、遊び量なしで上記流体シリンダ２２
ａは上記ピストンロッド２２ｃと一体動作する。
【００３７】上記発電機制御用コントロールユニット１
９では入力されたパラメータに基づき設定される減速時
の発電機９の回生制動トルク及びブレーキペダル遊び量
調整弁２０の開閉制御を、図２〜図４のフローチャート
に従って実行する。
【００３８】図２、図３に減速時回生制動トルク設定ル
ーチンを示す。このルーチンでは、先ず、ステップＳ１
０１でアイドルスイッチの出力信号に基づきアクセルペ
ダルが未踏かを判別し、アイドルスイッチがＯＮのアク
セルペダル未踏のときはステップＳ１０２へ進み、又、
アイドルスイッチがＯＦＦのアクセルペダル踏込み状態
のときはステップＳ１１４へ分岐する。
【００３９】そして、ステップＳ１０２へ進むと、現在
の車速Ｖをエンジンブレーキを必要とする減速走行中で
あるか否かを判定するための所定車速Ｖoと比較し、Ｖ
≧Ｖoの減速走行時にはステップＳ１０３へ進み、Ｖ＜
Ｖoの停車直前の低速走行或いは停車時には上記ステッ
プＳ１１４へ分岐する。
【００４０】その後、ステップＳ１０３へ進むと、ブレ
ーキスイッチの出力信号に基づきブレーキペダルが未踏
か否かを判別し、ブレーキスイッチがＯＦＦのブレーキ
ペダル未踏の状態のときはステップＳ１０４へ進み、
又、ブレーキスイッチがＯＮのブレーキペダル踏込み状
態、すなわち制動状態のときはステップＳ１０９へ分岐
する。
【００４１】上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０３で、アイ
ドルスイッチＯＮ、且つ減速走行、且つブレーキスイッ
チＯＦＦと判定されてステップＳ１０４へ進むと、この
ステップＳ１０４以下で、減速走行時の運動エネルギ回
収時の発電機９による回生制動トルクを設定する。
【００４２】先ず、ステップＳ１０４では、現在の変速
比εと車速Ｖとによって決定される減速走行時のエンジ
ンブレーキのトルクを要求エンジンブレーキトルクＴ1
として格納する図５に示すマッブを補間計算付で参照
し、或いは演算により設定する。
【００４３】次いで、ステップＳ１０５で、上記要求エ
ンジンブレーキ相当トルクＴ1に相応する発電機９の回
生制動トルクを、図４に示す回生制動トルク設定サブル
ーチンに従って設定する。
【００４４】このサブルーチンでは、先ず、ステップＳ
２０１で、上記要求エンジンブレーキ相当トルクＴ1を
読込み、ステップＳ２０２で車速Ｖ（∝発電機回転数）
に基づき発電機９の最大負荷トルクＴｍａｘを演算によ
り、或いは図６に示す発電機特性のテーブルから補間計
算により設定し、ステップＳ２０３で上記電気２重層コ
ンデンサ１１の端子電圧Ｅ1を読込む。
【００４５】その後、ステップＳ２０４で上記電気２重
層コンデンサ１１の端子電圧Ｅ1に基づき発電機９に最
大条件を与えても取り出すことのできない不足トルクＴ
ｍを、図７に示す電気２重層コンデンサ１１の充電特性
に基づき実験等から求め、その値を格納するテーブルを
補間計算付で参照し、或いは演算により設定する。
【００４６】そして、ステップＳ２０５で上記要求エン
ジンブレーキ相当トルクＴ1と上記最大負荷トルクＴｍ
ａｘから上記不足トルクＴｍを減算した値（充電可能最
大制動トルク）とを比較し、Ｔ1＜Ｔｍａｘ−Ｔｍのと
きは発電機９の回生作動により要求エンジンブレーキ相
当トルクＴ1をまかなうことができるため、ステップＳ
２０６へ進み、上記要求エンジンブレーキ相当トルクＴ
1を上記発電機９による回生制動トルクＴ2として設定し
（Ｔ2←Ｔ1）、ルーチンを抜ける。又、Ｔ1≧Ｔｍａｘ
−Ｔｍのときは要求エンジンブレーキ相当トルクＴ1を
発電機９の回生だけではまかなえず、ステップＳ２０７
へ進み、上記回生制動トルクＴ2を上記充電可能最大制
動トルク（Ｔｍａｘ−Ｔｍ）で設定して（Ｔ2←Ｔｍａ
ｘ−Ｔｍ）、ルーチンを抜ける。この場合、回生制動ト
ルクＴ2によるブレーキ感は運転者の感覚より小さくな
ることが考えられるが、それ以上のブレーキ感は運転者
のブレーキ操作に任される。
【００４７】以上のようなステップＳ１０５における回
生制動トルクの設定終了後、図２に示すステップＳ１０
６では、自動変速装置３に設けたフォワードクラッチを
開放動作させて駆動系の動力伝達経路を遮断し、ステッ
プＳ１０７で発電機作動フラグＦ（回生時にセット、力
行時にクリア）をセットし、ステップＳ１０８で、上記
ステップＳ１０５で設定した回生制動トルクＴ2に相応
する回生制動信号としての界磁電流を上記充放電回路１
０から上記発電機９へ出力し、ルーチンを抜ける。
【００４８】すると、発電機９によりプロペラシャフト
７を介して前輪駆動軸５及び後輪駆動軸６に所定トルク
の回生制動が働き、又、回生制動により発生した電力が
上記充放電回路１０を介して電気２重層コンデンサ１１
に充電される。
【００４９】又、上記ステップＳ１０３でブレーキスイ
ッチＯＮのブレーキ操作時と判別されてステップＳ１０
９へ進むと、このステップＳ１０９以下で、運転者のブ
レーキ操作に対応させた回生制動時の回生制動トルクを
設定する。
【００５０】先ず、ステップＳ１０９ではブレーキスト
ロークセンサ１３ｂの出力信号に基づいて算出したブレ
ーキペダルストロークＸと、ブレーキペダル１４の初期
遊び量ＸOとを比較し、Ｘ＜ＸOのブレーキペダル１４の
ストロークＸが遊び量ＸOの範囲内での動作のときはス
テップＳ１１０へ進み、又、Ｘ≧ＸOの上記ストローク
Ｘが遊び量ＸOを越えたときはステップＳ１１３へ進
む。
【００５１】ステップＳ１１０へ進むと、上記ブレーキ
ペダルストロークＸに基づいてテーブルを補間計算付で
参照し、或いは演算により回生制動トルクＴ2を設定
し、ステップＳ１１１で、前述の充電可能最大制動トル
ク（Ｔｍａｘ−Ｔｍ）と上記回生制動トルクＴ2とを比
較し、Ｔ2＜Ｔｍａｘ−Ｔｍのときは発電機９による回
生制動トルクＴ2に余裕があるため上記ステップＳ１０
８へ戻り、この回生制動トルクＴ2に相応する回生制動
信号としての界磁電流を上記充放電回路１０から上記発
電機９へ出力し、ルーチンを抜ける。その結果、ブレー
キ操作の遊び量ＸOの範囲においても減速時の回生エネ
ルギを有効に回収することができる。
【００５２】又、Ｔ2≧Ｔｍａｘ−Ｔｍのときは発電機
９による回生作動では運転者のブレーキ操作で要求され
るブレーキ感が達成できないためステップＳ１１２へ進
み、ブレーキペダル遊び量調整装置２２に設けたブレー
キペダル遊び量調整弁２０に閉弁信号を出力し、ステッ
プＳ１１３へ進む。このブレーキペダル遊び量調整弁２
０に閉弁信号が出力されると、該ブレーキペダル遊び量
調整弁２０が閉弁動作し、流体シリンダ２２ａの前室と
後室とに流入されている流体の流通を遮断する。する
と、ブレーキペダル１４に連結するシリンダピストン２
２ｂと流体シリンダ２２ａとが一体に移動してマスタシ
リンダ２１のピストンロッド２１ａを押圧し、初期遊び
量ＸOの範囲内であっても機械式ブレーキが動作され
る。
【００５３】その結果、図１０に示すように、実線で記
載した通常のブレーキ油圧制動力に比し、電気２重層コ
ンデンサ１１の充電率αが高く、発電機９による回生制
動が十分に得られないときは、波線で記載したように遊
び量が短くなりブレーキ油圧制動力が早期に上昇するた
め、電気２重層コンデンサ１１の充電状況に影響するこ
となく、違和感のない減速走行が可能となる。
【００５４】そして、上記ステップＳ１０９或いはステ
ップＳ１１２からステップＳ１１３へ進むと、充電可能
最大制動トルク（Ｔｍａｘ−Ｔｍ）で上記回生制動トル
クＴ2を設定して上記ステップＳ１０８へ戻り、この回
生制動トルクＴ2に相応する回生制動信号としての界磁
電流を上記充放電回路１０から上記発電機９へ出力し、
ルーチンを抜ける。
【００５５】一方、減速走行後の加速走行時（アイドル
スイッチＯＦＦ）、又は停車直前の減速走行或いは停車
時（Ｖ≧Ｖo）には、ステップＳ１０１又はステップＳ
１０２からステップＳ１１４へ分岐する。
【００５６】そして、このステップＳ１１４で発電機作
動フラグＦの値を参照し、Ｆ＝０の発電機９が力行状態
を示しているときはそのままルーチンを抜け、又Ｆ＝１
の回生状態を示しているときはステップＳ１１５へ進
み、該発電機作動フラグＦをクリアし、ステップＳ１１
６で自動変速装置３に設けたフォワードクラッチを結合
し、その後の発進に備えた後、ステップＳ１１７で上記
発電機９による回生制動を解除し、ステップＳ１１８で
ブレーキペダル遊び量調整装置２２に設けたブレーキペ
ダル遊び量調整弁２０に開弁信号を出力して、このブレ
ーキペダル遊び量調整弁２０を開弁させた後、ルーチン
を抜ける。
【００５７】その結果、ブレーキペダル遊び量調整装置
２２の遊び量が初期遊び量Ｘoに復帰され、又、走行モ
ードが通常モードに戻される。
【００５８】尚、上記電気２重層コンデンサ１１は、加
速運転の際に上記発電機９を電動機として動作させて加
速走行を支援したり、バッテリの不足分を補う補助電源
として利用される。
【００５９】このように、本実施の形態によれば、減速
エネルギを電気エネルギとして回収することでエネルギ
を有効利用することができ、燃費の向上が図れる。更
に、エンジンブレーキと同等の減速特性が得られるため
減速走行を違和感なく行うことができる。更に、ブレー
キを使用した強制制動による減速走行の初期の段階にお
いて、電気２重層コンデンサ１１の充電率αが高く、発
電機９を作動させても期待したとおりの回生制動トルク
が得られないときは、ブレーキペダルの遊び量の範囲内
であっても直ちにブレーキを動作させるようにしたの
で、発電機９による回生制動トルクが不十分な場合であ
っても違和感の無い制動操作が得られ、しかも、ブレー
キによる強制制動時においても減速エネルギを効率よく
回収することができ、燃費をより一層向上させることが
できる。
【００６０】本実施の形態は自動変速装置として電磁式
クラッチと無段変速機とを備えた電子制御式無段変速装
置に適用することも可能で、この場合、本実施の形態の
フォワードクラッチの開放或いは結合動作に代えて、上
記電磁クラッチを開放或いは結合動作させ、又、変速比
εはプライマリプーリとセカンダリプーリとの変速比を
読込む。
【００６１】又、図１１〜図１３に本発明の第２実施の
形態を示す。上述した第１実施の形態では、減速時の燃
料カットの際に動力伝達系を遮断して、スロットル弁全
閉時に相当するエンジンブレーキを発電機９による回生
制動により生成するようにしたが、本実施の形態では、
減速時の燃料カットの際に、動力伝達系は遮断すること
なく、その代わりにスロットル弁を全開としてエンジン
ブレーキ力を軽減し、エンジンブレーキ相当の回生制動
トルクを発電機９により発生させるようにしたものであ
る。
【００６２】図１１に示すように、スロットル制御用コ
ントロールユニット（ＴＣＵ）１７は、車速信号、吸入
空気量等の吸気系パラメータ、アイドルスイッチ信号、
及びアクセル開度信号に基づきスロットル弁（図示せ
ず）の開度を設定し、インジェクタから噴射される燃料
量に応じた空気量を筒内へ供給する。又、発電機制御用
コントロールユニット１９からスロットル全開信号が出
力されたときはスロットル弁を全開にする。
【００６３】以下、本実施の形態における発電機制御用
コントロールユニット１９で実行される減速時回生制動
トルク設定ルーチンについて図１２に示すフローチャー
トに従って説明する。
【００６４】先ず、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３で、ア
イドルスイッチＯＮの減速走行、且つ、現在の車速Ｖが
設定車速Ｖo以上、且つ、ブレーキスイッチＯＦＦと判
別されて、ステップＳ３０１へ進むと、エンジン制御用
コントロールユニット１５へ燃料カット信号を出力して
燃料カットし、続くステップＳ３０２で、ＴＣＵ１７へ
スロットル全開信号を出力し、該ＴＣＵ１７を介してス
ロットル弁を全開状態にして、実際に作用するエンジン
ブレーキトルクを低減する。
【００６５】その後、ステップＳ３０３へ進み、スロッ
トル弁全閉相当の回生制動トルクＴ2を演算する。すな
わち、図３に示す特性図に基づき車速Ｖとシフトポジシ
ョンセンサからの出力信号に基づいて検出した現在の変
速比εに基づき、スロットル弁全閉時のエンジンブレー
キトルクとスロットル全開時のエンジンブレーキトルク
との差分ΔＴ1を算出し、この差分ΔＴ1に相応する回生
制動トルクＴ2を演算により、或いはテーブル参照によ
り設定する。
【００６６】その後、ステップＳ１０７で発電機作動フ
ラグＦ（回生時にセット、力行時にクリア）をセット
し、ステップＳ３０４へ進み、この回生制動トルクＴ2
に相応する回生制動信号としての界磁電流を上記充放電
回路１０を経て上記発電機９へ出力し、ルーチンを抜け
る。
【００６７】一方、上記ステップＳ１０３でブレーキス
イッチＯＮのブレーキ操作時と判別されたときは、前述
した第１実施の形態の図３に示すステップＳ１０９へ進
み、このステップＳ１０９以下のルーチンで回生制動ト
ルクＴ2を所定に設定した後、上記ステップＳ３０４へ
戻る。
【００６８】又、減速走行後の加速走行時（アイドルス
イッチＯＦＦ）、又は、停車直前の減速走行或いは停車
時（Ｖ＜Ｖo）には、ステップＳ１０１又はステップＳ
１０２からステップＳ１１４へ分岐し、前述した第１実
施の形態と同様、発電機作動フラグＦの値を参照し、Ｆ
＝０の発電機９が力行状態を示しているときはそのまま
ルーチンを抜ける。又、Ｆ＝１の回生状態を示している
ときはステップＳ１１５へ進み、該発電機作動フラグＦ
をクリアし、ステップＳ３０５でＴＣＵ１７に対してス
ロットル弁全開解除信号を出力して上記ＴＣＵ１７を正
常動作状態に復帰させ、ステップＳ３０６でエンジン制
御用コントロールユニット１５へ燃料復帰信号を出力
し、ステップＳ３０７で、上記発電機９による回生制動
を解除し、ステップＳ３０８でブレーキペダル遊び量調
整装置２２に設けたブレーキペダル遊び量調整弁２０に
閉弁信号を出力して、このブレーキペダル遊び量調整弁
２０を開弁させた後、ルーチンを抜ける。
【００６９】このように、本実施の形態では、発電機９
により回生制動させる際にスロットル弁を全開状態にし
て、減速時のポンピング損失を軽減するため、その分、
発電機９による運動エネルギの回収率を向上させること
ができる。又、動力伝達系を強制的に遮断する必要がな
いので、ＴＣＵ１７を併設するエンジンであれば自動変
速装置を搭載する車両以外に、手動変速機を搭載する車
両にも容易に採用することができる。
【００７０】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、発電機に
より回生制動トルクをエンジンブレーキ相当のトルクに
設定すると共に、吸気制御弁を全開とし或いは動力伝達
クラッチを開放させるようにしたので、減速走行時のエ
ンジンのポンピング損失を軽減し、且つ減速エネルギを
電気エネルギとして有効に回収することができる。
【００７１】請求項２記載の発明によれば、エンジンブ
レーキによる減速走行のみならず、機械式制動による減
速走行においても、減速感を損なうことなく減速エネル
ギを電気エネルギとして有効に回収することができ、そ
の分、燃費の向上を図ることができる。
【００７２】請求項３記載の発明によれば、蓄電池とし
て大容量コンデンサを採用したことで急速充電が可能と
なり、減速時のエンジンブレーキ相当のトルクに応じた
発電電力を無理なく充電させることができる。
【００７３】請求項４記載の発明によれば、請求項１〜
３記載の発明において、減速時、自動変速装置に設けた
フォワードクラッチを開放することで、エンジンブレー
キの伝達を簡単に遮断することができ、減速エネルギを
より一層有効に回収することができる。
【００７４】請求項５記載の発明によれば、請求項１〜
３記載の発明において、減速時、スロットル弁を全開動
作させることで、エンジンのポンピング損失を軽減し、
減速エネルギを有効に回収することができる。
【００７５】請求項６記載の発明によれば、請求項５記
載の発明において、発電機により回生制動時に燃料カッ
トを行うことで燃費を向上させることができる。
【００７６】請求項７記載の発明によれば、請求項５，
６記載の発明において、発電機の回生制動トルクを設定
する際に求めるエンジンブレーキ相当トルクを、スロッ
トル全閉時のブレーキトルクとスロットル全開時のエン
ジンブレーキトルクとの差から算出するようにしたの
で、上記発電機により回生制動トルクを生じさせた場合
でも、通常のエンジンブレーキとほぼ同等の制動力が働
くため、違和感のない減速走行が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態による減速エネルギ回収装置の
機能ブロック図
【図２】同、減速時回生制動トルク設定ルーチンを示す
フローチャート
【図３】同、減速時回生制動トルク設定ルーチンを示す
フローチャート（続き）
【図４】同、回生制動トルク設定サブルーチンを示すフ
ローチャート
【図５】同、スロットル弁全閉時の車速と変速比とエン
ジンブレーキトルクとの関係を示す特性図
【図６】同、車速と発電機の負荷トルクとの関係を示す
特性図
【図７】同、電気２重層コンデンサの充電率と電圧との
関係を示す特性図
【図８】同、車両の駆動系の平面図
【図９】同、ブレーキペダル遊び量調整装置の側面図
【図１０】同、ブレーキペダルストロークと油圧制動力
との関係を示す特性図
【図１１】第２実施の形態による減速エネルギ回収装置
の機能ブロック図
【図１２】同、減速時回生制動トルク設定ルーチンを示
すフローチャート
【図１３】同、スロットル弁全閉時と全開時の車速と変
速比とエンジンブレーキトルクとの関係を示す特性図
【符号の説明】
１…車両 ９…発電機 １１…電気２重層コンデンサ １４…ブレーキペダル １５…エンジン制御用コントロールユニット １７…スロットル制御用コントロールユニット １９…発電機制御用コントロールユニット Ｔ1…要求エンジンブレーキトルク Ｔ2…回生制動トルク Ｔｍａｘ…最大負荷トルク （Ｔｍａｘ−Ｔｍ）…最大制動トルク ΔＴ1…エンジンブレーキの差 Ｖ…車速 Ｘ…踏込み量 Ｘo…設定遊び量 α…充電率 ε…変速比
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｈ０２Ｐ 15/00 Ｈ０２Ｐ 15/00 Ｇ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンと減速エネルギによって駆動する
    発電機と該発電機による発電電力を充電する蓄電池と上
    記発電機の回生制動トルクを制御する発電機制御用コン
    トロールユニットとを備える車両において、 上記発電機制御用コントロールユニットに、 減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレ
    ーキ相当のトルクを設定する手段と、 上記エンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機
    の回生制動トルクを設定する手段と、 上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電
    機に出力する手段と、 上記回生制動信号の出力に同期して動力伝達系に介装し
    た動力伝達クラッチにクラッチ開放信号を出力し或いは
    エンジンの吸気系に介装した吸気制御弁に全開信号を出
    力する手段とを備えることを特徴とする車両の減速エネ
    ルギ回収装置。
  2. 【請求項２】エンジンと減速エネルギによって駆動する
    発電機と該発電機による発電電力を充電する蓄電池とブ
    レーキペダル踏込み状態を検出するブレーキ検出手段と
    上記発電機の回生制動トルクを制御する発電機制御用コ
    ントロールユニットとを備える車両において、 上記発電機制御用コントロールユニットに、 減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレ
    ーキ相当のトルクを設定する手段と、 上記エンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機
    の回生制動トルクを設定する手段と、 減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を
    検出したときは上記回生制動トルクに相応する回生制動
    信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込
    みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び
    量以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相
    応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記ブレ
    ーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込
    み量が上記設定遊び量を越えているときは最大制動トル
    クに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段
    と、 上記回生制動信号の出力に同期して動力伝達系に介装し
    た動力伝達クラッチにクラッチ開放信号を出力し或いは
    エンジンの吸気系に介装した吸気制御弁に全開信号を出
    力する手段とを備えることを特徴とする車両の減速エネ
    ルギ回収装置。
  3. 【請求項３】エンジンと減速エネルギによって駆動する
    発電機と該発電機による発電電力を充電する大容量コン
    デンサとブレーキペダル踏込み状態を検出するブレーキ
    検出手段と上記発電機の回生制動トルクを制御する発電
    機制御用コントロールユニットとを備える車両におい
    て、 ブレーキペダルに該ブレーキペダルの遊び量を調整する
    遊び量調整装置を連設し、 又上記発電機制御用コントロールユニットに、 減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレ
    ーキ相当のトルクを設定する手段と、 上記エンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機
    の回生制動トルクを設定する手段と、 上記大容量コンデンサの端子電圧から充電率を算出する
    手段と上記発電機の最大負荷トルクを車速に基づき設定
    する手段と、 上記充電率と上記最大負荷トルクとに基づき上記発電機
    の充電可能最大制動トルクを設定する手段と、 減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を
    検出したときは上記回生制動トルクに相応する回生制動
    信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込
    みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び
    量以下のときは上記充電可能最大制動トルクと上記回生
    制動トルクとを比較し該回生制動トルクが上記充電可能
    最大制動トルク以下のときは該踏込み量に応じた回生制
    動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し
    一方上記回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルク
    を越えているときは該充電可能最大制動トルクに相応す
    る回生制動信号を上記発電機に出力すると共に上記遊び
    量調整装置にブレーキ動作信号を出力し、又上記ブレー
    キペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み
    量が設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相
    応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段と、 上記回生制動信号の出力に同期して動力伝達系に介装し
    た動力伝達クラッチにクラッチ開放信号を出力し或いは
    エンジンの吸気系に介装した吸気制御弁に全開信号を出
    力する手段とを備えることを特徴とする車両の減速エネ
    ルギ回収装置。
  4. 【請求項４】前記動力伝達クラッチが自動変速装置に設
    けたフォワードクラッチであることを特徴とする請求項
    １〜３の何れかに記載の車両の減速エネルギ回収装置。
  5. 【請求項５】前記吸気制御弁がスロットル弁であり、 前記発電制御用コントロールユニットには、前記回生制
    動信号の出力に同期して上記スロットル弁の開度を制御
    するスロットル制御用コントロールユニットにスロット
    ル全開信号を出力する手段を備えることを特徴とする請
    求項１〜３の何れかに記載の車両の減速エネルギ回収装
    置。
  6. 【請求項６】前記発電機制御用コントロールユニット
    に、 前記回生制動信号の出力に同期してエンジン制御用コン
    トロールユニットに燃料カット信号を出力する手段を備
    えることを特徴とする請求項５記載の車両の減速エネル
    ギ回収装置。
  7. 【請求項７】前記発電機制御用コントロールユニット
    に、 減速時の車速と変速機の変速比に基づき設定したスロッ
    トル弁全閉時のエンジンブレーキトルクとスロットル弁
    全開時のエンジンブレーキトルクとの差を前記エンジン
    ブレーキ相当のトルクとして設定する手段を備えること
    を特徴とする請求項５或いは６記載の車両の減速エネル
    ギ回収装置。
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