JPWO2012053609A1

JPWO2012053609A1 - 車両の回生制動制御装置

Info

Publication number: JPWO2012053609A1
Application number: JP2012539766A
Authority: JP
Inventors: 武司平田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2014-02-24
Anticipated expiration: 2031-10-20
Also published as: EP2631103A1; CN103237677A; EP2631103A4; US9205748B2; CN103237677B; US20130238208A1; JP5637217B2; WO2012053609A1; EP2631103B1

Abstract

車両の回生制動制御装置は、ドライバーによるブレーキペダル操作に基づいてドライバーが要求する制動トルクを演算するドライバー要求制動トルク演算部と、車速及び演算されたドライバー要求制動トルクに基づいて、摩擦ブレーキによる制動速度に合うように回生制動トルクの応答速度を制限した回生制動トルクを演算し、ドライバー要求制動トルクが減少する場合には回生制動トルクの応答速度の制限を解除した回生制動トルクを演算する回生制動トルク演算部とを含む。

Description

この発明は、車両の回生制動を制御する装置に関する。

ＪＰ−Ｓ６３−２９３０１−Ｕは、摩擦ブレーキと回生ブレーキとを協調させて車両を制動する技術を開示する。

このように、摩擦ブレーキと回生ブレーキとを協調させて車両を制動する場合において、摩擦ブレーキの応答速度が回生ブレーキに比して遅いシステムがある。このようなシステムでは、応答速度の差によってショックが生じるおそれがある。そこで、回生ブレーキの応答速度を遅らせて摩擦ブレーキの応答速度に合わせることで、ショックを防止している。

しかしながら、運転シーンによっては、回生ブレーキの応答速度を遅らせないほうが望ましいということが、本件発明者らの研究によって知見された。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、運転シーンによって、回生ブレーキの応答速度を遅らせないことで、より望ましい回生制動制御を実行できる車両の回生制動制御装置を提供することである。

本発明のある態様の車両の回生制動制御装置は、ドライバーによるブレーキペダル操作に基づいてドライバーが要求する制動トルクを演算するドライバー要求制動トルク演算部を含む。そして、車速及び演算されたドライバー要求制動トルクに基づいて、摩擦ブレーキによる制動速度に合うように回生制動トルクの応答速度を制限した回生制動トルクを演算し、ドライバー要求制動トルクが減少する場合には回生制動トルクの応答速度の制限を解除した回生制動トルクを演算する回生制動トルク演算部をさらに含む。

本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。

図１は、本発明による回生制動制御装置を搭載するハイブリッド車両のパワートレインの一例を示す図である。図２は、本発明による車両の回生制動制御装置のコントローラーが実行する制御フローチャートを示す図である。図３は、本発明による車両の回生制動制御装置のコントローラーが実行する回生制動トルク演算を示すフローチャートである。図４は、本発明による車両の回生制動制御装置のコントローラーが実行する回生制動トルクの応答速度制限解除ルーチンの第２実施形態を示すフローチャートである。図５Ａは、本発明による回生制動制御装置を搭載するハイブリッド車両のパワートレインの他の例を示す図である。図５Ｂは、本発明による回生制動制御装置を搭載するハイブリッド車両のパワートレインのさらに他の例を示す図である。

（第１実施形態）
図１は、本発明による回生制動制御装置を搭載するハイブリッド車両のパワートレインの一例を示す図である。

車両１００は、内燃エンジン１及びモータージェネレーター５によって駆動輪２を駆動するいわゆるハイブリッド車両である。ハイブリッド車両１００は、フロントエンジン・リヤホイールドライブである。

図１に示されたハイブリッド車両１００のパワートレインは、内燃エンジン１と、自動変速機３と、モータージェネレーター５と、を含む。

自動変速機３は、通常の後輪駆動車と同様にエンジン１の車両前後方向後方にタンデムに配置される。

モータージェネレーター５は、エンジン１及び自動変速機３の間に配置される。モータージェネレーター５は、エンジン１（クランクシャフト１ａ）からの回転を自動変速機３の入力軸３ａへ伝達する軸４に結合される。モータージェネレーター５は、車両の運転状態に応じてモーターとして作用するとともにジェネレーター（発電機）としても作用する。

エンジン１及びモータージェネレーター５の間、より詳しくは、エンジンクランクシャフト１ａと軸４との間には、第１クラッチ６が介挿される。第１クラッチ６は、伝達トルク容量を連続的又は段階的に変更可能である。このようなクラッチとしては、たとえば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量及びクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチがある。伝達トルク容量がゼロになった状態が、第１クラッチ６が完全に切り離された状態であり、エンジン１及びモータージェネレーター５の間が完全に切り離された状態である。

第１クラッチ６が完全に切り離されると、エンジン１の出力トルクは駆動輪２に伝わらず、モータージェネレーター５の出力トルクだけが駆動輪２に伝わる。この状態で走行するモードが電気走行モード（ＥＶモード）である。一方、第１クラッチ６が接続されると、エンジン１の出力トルクも、モータージェネレーター５の出力トルクとともに、駆動輪２に伝わる。この状態で走行するモードがハイブリッド走行モード（ＨＥＶモード）である。このように第１クラッチ６の断続によって走行モードが切り替えられる。第１クラッチ６がエンジン側クラッチである。

モータージェネレーター５及びディファレンシャルギヤ装置８の間、より詳しくは、変速機入力軸３ａと変速機出力軸３ｂとの間には、第２クラッチ７が介挿される。図１では、第２クラッチ７は、自動変速機３に内蔵されている。このような第２クラッチ７は、たとえば、自動変速機３の内部に既存する前進変速段選択用の摩擦要素又は後退変速段選択用の摩擦要素を流用することで実現してもよい。第２クラッチ７も第１クラッチ６と同様に、伝達トルク容量を連続的又は段階的に変更可能である。このようなクラッチとしては、たとえば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量及びクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチがある。伝達トルク容量がゼロになった状態が、第２クラッチ７が完全に切り離された状態であり、モータージェネレーター５及びディファレンシャルギヤ装置８の間が完全に切り離された状態である。エンジンを始動するときには、第２クラッチ７の伝達トルク容量を小さくしてスリップ制御する。するとエンジン１を始動するときのショックが駆動輪２に伝わりにくくなる。第２クラッチ７が駆動輪側クラッチである。

自動変速機３は、たとえば、２００３年１月、日産自動車（株）発行「スカイライン新型車（ＣＶ３５型車）解説書」に記載されたと同じものである。複数の摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結したり解放することで、摩擦要素の締結・解放組み合わせによって伝動系路（変速段）を決定するものとする。したがって自動変速機３は、入力軸３ａからの回転を選択変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸３ｂに出力する。この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置８によって左右の駆動輪２へ分配して伝達され、車両の走行に供される。ただし自動変速機３は、上記したような有段式のものに限られず、無段変速機であってもよい。

上述した図１のパワートレインにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行モード（ＥＶモード）で走行するときは、エンジン１からの動力が不要であるので、エンジン１を停止する。そして、第１クラッチ６を解放する。また第２クラッチ７を締結する。さらに自動変速機３を動力伝達状態にする。この状態でモータージェネレーター５を駆動する。するとモータージェネレーター５からの出力回転のみが変速機入力軸３ａに達する。自動変速機３は、入力軸３ａから入力した回転を選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸３ｂから出力する。変速機出力軸３ｂから出力された回転は、その後、ディファレンシャルギヤ装置８を経て駆動輪２に至る。このようにして、車両は、モータージェネレーター５のみによって電気走行（ＥＶモード走行）する。

高速走行時や大負荷走行時などで用いられるハイブリッド走行モード（ＨＥＶモード）で走行するときは、第１クラッチ６及び第２クラッチ７をともに締結し、自動変速機３を動力伝達状態にする。この状態では、エンジン１からの出力回転及びモータージェネレーター５からの出力回転が変速機入力軸３ａに達する。自動変速機３は、入力軸３ａから入力した回転を選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸３ｂから出力する。変速機出力軸３ｂから出力された回転は、その後、ディファレンシャルギヤ装置８を経て駆動輪２に至る。このようにして、車両は、エンジン１及びモータージェネレーター５によってハイブリッド走行（ＨＥＶモード走行）する。

このようなＨＥＶモード走行中に、エンジン１を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合がある。このような場合には、余剰エネルギーによってモータージェネレーター５を作動させて余剰エネルギーを電力に変換し、この電力をモータージェネレーター５のモーター駆動に用いるよう蓄電する。このようにすることで、エンジン１の燃費が向上する。

このような車両では、モータージェネレーター５の作用によって車両を制動するとともに車両の運動エネルギーを回生する。このようにして車両を制動する方法は回生ブレーキと呼ばれている。

このような場合において、摩擦ブレーキの応答速度が回生ブレーキに比して遅いシステムがある。このようなシステムでは、応答速度の差によってショックが生じるおそれがある。そこで、回生ブレーキの応答速度を遅らせて摩擦ブレーキの応答速度に合わせることで、ショックを防止している。

そこで、本件発明者らは、運転シーンによって、回生ブレーキの応答速度を遅らせないことで、より望ましい回生制動制御を実行できるようにした。以下に詳述する。

図２は、本発明による車両の回生制動制御装置のコントローラーが実行する制御フローチャートを示す図である。

ステップＳ１においてコントローラーは、モータージェネレーターの最大トルクに基づいて、モータージェネレーターが回生可能な最大トルクを演算する。モータージェネレーターの最大トルクは、バッテリーの充電率などによって変わる。すなわちバッテリーが満充電状態に近ければ、満充電以上は充電できないので、モータージェネレーターの最大トルクは小さくなる。逆にバッテリーが空充電状態に近ければ、モータージェネレーターの最大トルクは大きくなる。

ステップＳ２においてコントローラーは、車速に基づいて、モータージェネレーターの回生制動制限トルクを演算する。モータージェネレーターは、車速がゼロであれば、回生制動を実行できない。したがって車速がゼロに近い所定速度以下では、回生制動制限トルクをゼロにする。その所定速度以上では、車速に応じた回生制動制限トルクを演算する。

ステップＳ３においてコントローラーは、ドライバーのブレーキペダル踏み込み操作に基づいてドライバーの要求制動トルクを演算する。ドライバーのブレーキペダル踏み込み操作が大きかったり、速いときには、要求制動トルクを大きく演算する。

ステップＳ４においてコントローラーは、回生制動トルクを演算する。具体的な手法の一例を挙げると、ステップＳ１において演算した回生可能最大トルク、ステップＳ２において演算した回生制動制限トルク、ステップＳ３において演算したドライバー要求制動トルクの中から、最も小さい値を、回生制動トルクとする。また、車速及びドライバー要求制動トルクに基づいて、回生制動トルクを演算してもよい。さらに詳細な内容は後述する。

ステップＳ５においてコントローラーは、回生制動トルクが変速機の伝達可能トルクを超えるか否かを判定する。変速機の伝達可能トルクを超えるトルクがかかると、変速機内に滑りが生じて、トルクを伝達できない。そこで、回生制動トルクが変速機の伝達可能トルクを超えるときには、コントローラーは、ステップＳ６へ処理を移行し、回生制動トルクを変速機の伝達可能トルクで制限する。

図３は、本発明による車両の回生制動制御装置のコントローラーが実行する回生制動トルク演算を示すフローチャートである。

ステップＳ４１においてコントローラーは、協調回生回避条件が成立したか否かを判定する。具体的には、ステップＳ３において演算したドライバー要求制動トルクを回生制動トルクとして採用する場合であってドライバー要求制動トルクが減少するときは協調回生回避条件が成立とする。協調回生回避条件が成立しなければコントローラーはステップＳ４２へ処理を移行し、協調回生回避条件が成立すればコントローラーはステップＳ４３へ処理を移行する。

ステップＳ４２においてコントローラーは、摩擦ブレーキによる制動速度に合うように回生制動トルクの応答速度を制限して、回生制動トルクを演算する。摩擦ブレーキの応答速度が回生ブレーキに比して遅いシステムでは、応答速度の差によってショックが生じるおそれがあるが、このように回生制動トルクの応答速度を制限することで、ショックを防止できる。

ステップＳ４３においてコントローラーは、回生制動トルクの応答速度制限を解除する。具体的には、ドライバー要求制動トルクが急激に減少するのであれば(すなわちドライバーがブレーキペダルから足を直ちに放すのであれば)、回生制動トルクを直ちにゼロにすればよい。

回生ブレーキによって車両を制動するとともに車両の運動エネルギーを回生するシステムがある。このような場合において、摩擦ブレーキの応答速度が回生ブレーキに比して遅いシステムがある。このようなシステムでは、応答速度の差によってショックが生じるおそれがある。そこで、回生ブレーキの応答速度を遅らせて摩擦ブレーキの応答速度に合わせることで、ショックを防止している。

しかしながら、ドライバーがブレーキペダルを踏み続けた後に、パッとブレーキペダルから足を放すシーンがある。このようなシーンでも、回生ブレーキの応答速度を遅らせていては、ドライバーはブレーキペダルから足を放したにもかかわらず、ブレーキが解放されないという違和感を感じるということが、本件発明者らの研究によって知見された。

そこで、本件発明者らは、本実施形態のように、回生ブレーキの応答速度を遅らせないようにしたのである。このようにすることで、ドライバーに無用な違和感を感じさせないのである。

（第２実施形態）
図４は、本発明による車両の回生制動制御装置のコントローラーが実行する回生制動トルクの応答速度制限解除ルーチンの第２実施形態を示すフローチャートである。

第１実施形態では、ステップＳ３において演算したドライバー要求制動トルクを回生制動トルクとして採用する場合であってドライバー要求制動トルクが減少するときは協調回生回避条件が成立とした(ステップＳ４１)。そして協調回生回避条件が成立したときには、回生制動トルクを直ちにゼロにした(ステップＳ４３)。

これに対して、本実施形態では、ステップＳ４１においてコントローラーは、モータージェネレーターの故障や変速機の故障などのシステム異常であるときに、協調回生回避条件の成立を判定する。

そしてシステム異常であるときは、ステップＳ４３１においてコントローラーは、そのシステム異常が回生制動トルクをかけることができるモードであるか否かを判定する。回生制動トルクをかけることができるモードとは、たとえば、変速機が故障して変速できないモード(すなわち変速比が固定されるモード)である。回生制動トルクをかけることができないモードとは、たとえば、モータージェネレーターが故障するモードである。またたとえば複数のコントローラー間で通信して統合制御する場合に、通信不能な場合も回生制動トルクをかけることができないモードになる。

コントローラーは、システム異常が回生制動トルクをかけることができるモードであるときはステップＳ４３２へ処理を移行し、システム異常が回生制動トルクをかけることがでないモードであるときはステップＳ４３３へ処理を移行する。

ステップＳ４３２においてコントローラーは、回生制動トルクの応答速度制限を解除して回生制動トルクを徐々に減少させてゼロにする。

ステップＳ４３３においてコントローラーは、回生制動トルクの応答速度制限を解除して回生制動トルクを直ちにゼロにする。

本実施形態によれば、システム異常があったときには、回生ブレーキの応答速度を遅らせないようにしたのである。そして回生制動トルクをかけることができないときには、回生制動トルクの応答速度制限を課しても、無駄に処理時間が徒過するだけなので、回生制動トルクの応答速度制限を解除して回生制動トルクを直ちにゼロにする。このようにすることで迅速に対応できる。また、回生制動トルクをかけることができるときには、回生制動トルクの応答速度制限を解除して回生制動トルクを徐々に減少させてゼロにするようにした。このようにすることで、急激な変化を回避でき、ショックなく制動力を確保できるのである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

たとえば、図１では、モータージェネレーター５及び駆動輪２を切り離し可能に結合する第２クラッチ７は、モータージェネレーター５及び自動変速機３間に介在させるとともに、自動変速機３に内蔵されていた。しかしながらこのような構造に限らず、図５Ａに示されるように、自動変速機３とは別に、自動変速機３の外部に設けられていてもよい。また図５Ｂに示されるように、自動変速機３とディファレンシャルギヤ装置８とのに介在させてもよい。これらのようにしても、上述と同様に機能させることができる。

また、上記実施形態においては、内燃エンジン及びモータージェネレーターによって駆動輪を駆動するいわゆるハイブリッド車両を例示して説明したが、モータージェネレーターによって駆動輪を駆動する電気自動車に適用することもできる。

さらに上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

本願は、２０１０年１０月２２日に日本国特許庁に出願された特願２０１０−２３７５３９に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

ドライバーによるブレーキペダル操作に基づいてドライバーが要求する制動トルクを演算するドライバー要求制動トルク演算部と、
車速及び演算されたドライバー要求制動トルクに基づいて、摩擦ブレーキによる制動速度に合うように回生制動トルクの応答速度を制限して回生制動トルクを演算し、ドライバー要求制動トルクが減少する場合には回生制動トルクの応答速度の制限を解除して回生制動トルクを演算する回生制動トルク演算部と、
を含む車両の回生制動制御装置。
請求項１に記載の車両の回生制動制御装置において、
前記回生制動トルク演算部は、システムに異常がある場合は回生制動トルクの応答速度の制限を解除する、
車両の回生制動制御装置。
請求項２に記載の車両の回生制動制御装置において、
前記回生制動トルク演算部は、前記システム異常が回生制動トルクをかけることができるモードのときには回生制動トルクを徐々に減少させてゼロにし、前記システム異常が回生制動トルクをかけることができないモードのときには直ちに回生制動トルクをゼロにする、
車両の回生制動制御装置。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両の回生制動制御装置において、
前記回生制動トルク演算部によって求められた回生制動トルクが変速機の伝達可能トルクを超えるときには、変速機の伝達可能トルクを回生制動トルクとする回生制動トルク制限部をさらに含む、
車両の回生制動制御装置。