JP3774790B2 - ハイブリッド車両の回生制御装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンおよび該エンジンの補助用のモータを動力源とするハイブリッド車両における減速時の回生制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンおよび該エンジンの補助用のモータを動力源とするハイブリッド車両にあって、減速時にモータを発電機として作動させて、車速やエンジン負圧などの車両の運転状態に応じた回生量が予め設定されているテーブルを用いて、そのときの車両の運転状態に応じた所定の回生量を決定し、走行中にスロットルが全閉になった場合やブレーキが踏まれた場合などの減速判定条件の成立時に所定の回生量をもって、モータ駆動用電源としてのバッテリやキャパシタからなる蓄電装置の充電を行うようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、減速時に常にそのときの車両の運転状態に応じて一律に決定された回生量をもって蓄電装置を充電させるのでは、減速の機会が多々ある場合などに蓄電装置が容易に過充電状態に陥ってしまうことである。その際、特に蓄電装置に比較的容量の小さな電気二重層コンデンサからなるキャパシタを用いる場合の過充電が問題となり、過充電による特性の劣化や破壊に至るおそれが多分にあるものになっている。
【0004】
また、蓄電装置がフル充電状態になったときにそれまでのモータの減速回生の駆動を止めるようにするのでは、それまでの回生制動による減速感が急に失われてしまうという問題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モータの発電効率を充分に引き出しながら、車両の減速状態および蓄電装置の充電状態に見合った最適な回生量を決定することができるように、蓄電装置の現在の充電量を検出して、その検出された蓄電装置の充電量と車両の運転状態に応じて決定された回生量との総和から、その蓄電装置の予め設定した許容充電量を差し引いて過充電量を算出し、前記回生量と算出された過充電量との差を前記回生量で除算した割合をもって前記回生量を補正するようにしている。
【0007】
【実施例】
図1はハイブリッド車両のシステム構成を示しており、エンジン1、エンジンアシスト用のモータ2、変速機3、モータ駆動用のパワードライブユニット4およびモータ駆動用電源としての蓄電装置5からなる駆動系と、モータ2の駆動および回生の制御をパワードライブユニット4を介して行うモータECU6および全体の制御を行うECU7からなる制御系とによって構成されている。蓄電装置5は、バッテリまたはキャパシタからなっている。図中、8は車両の駆動輪を示している。
【0008】
ECU7は、各種センサからの検出信号を読み込んで車両の運転状態を判断して、そのときの車両の運転状態に応じて、始動モード、アイドル停止モード、アイドルモード、加速アシストモード、クルーズモード、減速回生モードの各動作モードを決定して、その決定された動作モードの実行指令をモータECU6に与える。そして、その動作モードの実行指令が与えられたモータECU6は、パワードライブユニット4を介してモータ2の停止、アシスト駆動、減速回生の各制御を適宜行うようになっている。
【0009】
なお、ここでは、ECU7によりダウンバータ9を制御することによって、蓄電装置5の電圧を所定に降圧して12V電源用のバッテリ10を充電するようにしている。図中、11は12V電源用負荷である。
【0010】
図2は、ECU7において、車両の運転状態によってモータ2の動作モードを設定するための処理のフローを示している。
【0011】
ここでは、まず、スタータスイッチがオン状態にあるか否かをみたうえで(ステップS1)、それがオン状態になっていれば、そのときのセンサによって検出したエンジン回転数Neが予めエンジン停止判定のために設定された回転数NCR以下であるか否かの判定が行われる(ステップS2)。そのとき、Ne≦NCRであれば、始動モードに設定する(ステップS3)。
【0012】
また、ステップS1の判定時にスタータスイッチがオン状態になっていなければ、アイドル運転時にエンジンを停止させるか否かの制御を行わせるためのエンジン停止制御実施フラグF・FCMGが1に立っているか否かをみて(ステップS4)、そのフラグF・FCMGが立っていなければステップS2の判定に移行する。
【0013】
そのとき、エンジン停止制御実施フラグF・FCMGが1に立っていれば、センサによって検出したスロットル開度THがアイドル開度(全閉)THIDLEになっているか否かの判定を行う(ステップS5)。
【0014】
ステップS5の判定時にTH≦THIDLEであれば、次いで、車速Vが0であるか否かの判定を行う(ステップS6)。そのときV=0になっていれば、エンジン停止制御実施フラグF・FCMGが1に立っているか否かをみて(ステップS7)、そのフラグF・FCMGが立っていればアイドル停止モードに設定し(ステップS8)、そのフラグF・FCMGが立っていなければアイドルモードに設定する(ステップS9)。
【0015】
ステップS6の判定時に、V=0になっていなければ、エンジン停止制御実施フラグF・FCMGが1に立っているか否かをみて(ステップS10)、そのフラグF・FCMGが立っていれば減速回生モードに設定する(ステップS12)。また、そのフラグF・FCMGが立っていなければ、エンジンのアイドル運転を指示するアイドル制御実施フラグF・IDLEが1に立っているか否かの判定を行う(ステップS11)。そのとき、そのフラグF・IDLEが立っていればアイドルモードに設定し(ステップS9)、そのフラグF・IDLEが立っていなければ減速回生モードに設定する(ステップS12)。
【0016】
また、ステップS5の判定時にTH≦THIDLEになっていなければ、予め設定されたアシストトリガテーブルを検索して車両が加速状態にあるかクルーズ状態にあるかの判定を行う(ステップS13)。
【0017】
図3は各ギヤ位置ごとに設定されるそのアシストトリガテーブルの内容を示すもので、エンジン回転数Neとスロットル開度THとをパラメータとして、エンジン回転数Neが減少するにしたがってスロットル開度THが増加する傾向にあるときには、高めに設定されたMASTHライン以上になる場合に加速モード判定フラグF・MASTが0から1に変化し、エンジン回転数Neが増加するにしたがってスロットル開度THが減少する傾向にあるときには、低めに設定されたMASTLライン以下になる場合に加速モード判定フラグF・MASTが1から0に変化するようになっている。
【0018】
そして、加速モード判定フラグF・MASTが1に立っているか否かをみて(ステップS14)、そのフラグF・MASTが立っていれば加速モードに設定し(ステップS15)、またそのフラグF・MASTが立っていなければクルーズモードに設定する(ステップS16)。
【0019】
以上によりモータ2の各動作モードが設定されたら、ECU7はモータECU6にその各動作モードの実行指令を出力して(ステップS17)、以下同様の処理をくり返して行う。
【0020】
本発明は、ECU7の制御下において、回生モードが設定された場合、エンジン回転数およびエンジン負圧の各センサ信号を読み込むとともに、変速機3における変速状態のセンサ信号を読み込んで、そのときの車両の運転状態に応じた回生量を決定したうえで、その決定された回生量を蓄電装置5の充電状態に応じて補正するようにしている。
【0021】
変速機3における変速状態としては、変速機3が有段のもの(MT)であればそのギヤシフト位置を、変速機3が無段のもの(CVT)であればそのギヤレシオを検出する。
【0022】
図4は、ECU7において、車両の運転状態に応じた回生量を決定し、その決定された回生量を補正する際における処理のフローを示している。
【0023】
ここでは、まず、MTの場合、クラッチスイッチがオフ状態にあるか否かをみて(ステップS21)、クラッチスイッチがオフ状態にあれば、次いで、ギヤシフトポジションスイッチがニュートラル位置(CVTの場合にはニュートラルNまたはパーキングP位置)にあるか否かの判定を行う(ステップS22)。
【0024】
そのとき、ニュートラル位置になければ、ブレーキスイッチがオフ状態にあるか否かをみて(ステップS23)、ブレーキスイッチがオフ状態にあれば、予めECU7の内部メモリに登録されているブレーキオフモード時の回生量マップを検索して、そのときの車両の運転状態に応じた回生量を決定する(ステップS24)。
【0025】
また、ステップS23の判定時にブレーキスイッチがオン状態になっているときには、予めECU7の内部メモリに登録されているブレーキオンモード時の回生量マップを検索して、そのときの車両の運転状態に応じた回生量を決定する(ステップS25)。
【0026】
ブレーキオンモード時の回生量としては、ブレーキを踏んで減速したときの回生量の増加分を予め見込んで設定されているものである。
【0027】
なお、ステップS21の判定時にクラッチスイッチがオン状態になっているとき、またはステップS22の判定時にギヤシフトポジションスイッチがニュートラル位置に入っているときには、回生量REGENが0になるようにする(ステップS26)。
【0028】
そして、このようにして回生量が決定されたら、そのときの蓄電装置5の充電状態に応じた回生量補正処理(図5参照)が実行される(ステップS27)。
【0029】
以上の処理が、所定のサンプリング周期(10ms程度)をもってくり返して行われることになる。
【0030】
表1は、エンジン1の回転数および負圧をパラメータとして、MTの各ギヤ位置ごとに設定されたブレーキオフ時における回生量マップの一例を示している。
【0031】
ここでは、エンジン回転数をn=20のレベルNEREG0〜NEREG19に分けるとともに、エンジン負圧をn=11のレベルPBREG0〜PBREG10に分けている。例えば、検出されたエンジン回転数がNEREG1のレベルで、エンジン負荷がPBREG1のレベルであるときには、回生量がREGEN#n11として決定される。
【0032】
【表1】
【0033】
また、表2は、ブレーキオン時のエンジン回転数NEREGBRおよびエンジン負圧PBREGBRをパラメータとして、MTの各ギヤ位置ごとに設定されたブレーキオン時における回生量マップの一例を示している。
【0034】
【表2】
【0035】
表1および表2に示す関係にあって、エンジン回転数が大きくなるほど、またエンジン負圧が大きくなるほど回生量が多くなる。
【0036】
なお、CVTの場合にあっても同様に、ブレーキオフモード時およびブレーキオンモード時におけるエンジン回転数および車速をパラメータとして設定された回生量マップがそれぞれ用意されている。
【0037】
図5は、回生量補正処理のフローを示している。
【0038】
ここでは、まず、予め車速に対応して減速回生量の特性が設定されたQREGENテーブルを検索して、そのときの車速に応じて予測的に得られる減速回生量QREGENを求める(ステップS31)。
【0039】
図6はQREGENテーブルに設定された車速VREGに対する減速回生量QREGENの特性を示すもので、車速に応じて得られる減速回生量の予測値を蓄電装置5のキャパシタ容量を100%とした場合の比率で表わした値として設定している。
【0040】
そして、蓄電装置5の実際に検出したキャパシタ容量QCAPと前記テーブルから予測的に得られた減速回生量QREGENとの総和QTOTALを求めたうえで(ステップS32)、その総和QTOTALから予め設定した最大許容充電量QCAPLMTHを差し引くことによって過充電量分QOVERを算出する(ステップS33)。
【0041】
次いで、予測的に得られた減速回生量QREGENが予め設定した回生下限値QREGLMTLよりも高いか否かをみて(ステップS34)、それが高い場合には、減速回生量QREGENと過充電量分QOVERとの差を減速回生量QREGENで除算した割合から補正係数αを求める(ステップS35)。
【0042】
そして、先に回生量マップを検索することによって決定されたブレーキオフ時の回生量REGENにその求められた補正係数αを乗ずることによって回生量補正を行う(ステップS36)。
【0043】
または、先に回生量マップを検索することによって決定されたブレーキオン時の回生量REGENBRにその求められた補正係数αを乗ずることによって回生量補正を行う(ステップS37)。
【0044】
また、ステップS34の判定時に、予測的に得られた減速回生量QREGENが予め設定した回生下限値QREGLMTL以下であれば、補正係数αを0として(ステップS38)、回生を禁止する。
【0045】
このようにして回生量の補正がなされたら、ECU7からモータECU6にその補正された回生量のデータが与えられ、それによりモータECU6の制御下でパワードライブユニット4を介して蓄電装置5にその最大許容充電量を越えることがないような回生の制御が行われる。
【0046】
図7は、回生量の補正前(A)および補正後(B)における蓄電装置5のキャパシタ容量CAPの状態をそれぞれ示している。
【0047】
このように、本発明では回生量の補正を行わせることにより、車両の減速状態および蓄電装置5の充電状態に見合った最適な回生量をもって、蓄電装置5の充電を、常にその最大許容充電量を越えることがないように行わせることができるようになる。したがって、モータ3の減速回生の駆動はそのままの状態であるためにモータ2の回生制動が失われることがなく、常に一定した減速感が得られる。そして、常に蓄電装置5の空き容量分を回生させることができ、モータ2からの回生エネルギの有効利用を図ることができるようになる。
【0048】
また、本発明による他の実施例として、ECU7の制御下において、回生モードが設定された場合、回生量マップ検索により車両の運転状態に応じて決定された回生量と蓄電装置5の現在検出されている充電量との総和がその蓄電装置の予め設定した最大許容充電量よりも大きいときには、回生量を0にして蓄電装置5への回生を禁止させる手段をとるようにしている。
【0049】
図8は、ECU7において、車両の運転状態に応じた回生量を0にして、蓄電装置5への回生を禁止させる際の処理のフローを示している。
【0050】
この処理のフローでは、図4に示すフローにおけるステップS26の回生量補正処理の代わりに、回生禁止処理を行わせるようにしている(ステップS47)。ステップS41〜S46の内容は、図4のフローにおけるステップS21〜S26と同じである。
【0051】
図9は、その回生禁止処理のフローを示している。
【0052】
ここでは、まず、QREGENテーブルを検索して、そのときの車速に応じて予測的に得られる減速回生量QREGENを求めたうえで(ステップS51)、その減速回生量QREGENと蓄電装置5における実際に検出したキャパシタ容量QCAPとの総和QTOTALを算出する(ステップS52)。
【0053】
そして、その算出された総和QTOTALが予め設定した蓄電装置5の最大許容充電量QCAPLMTHよりも小さいか否かの判定を行う(ステップS53)。
【0054】
そのとき、QTOTAL>QCAPLMTHであれば、先に回生量マップを検索することによって決定されたブレーキオフ時の回生量REGENまたはブレーキオン時の回生量REGENBRを0にして(ステップS54)、蓄電装置5への回生を禁止する。
【0055】
また、そのとき蓄電装置5に余裕があって、QTOTAL≦QCAPLMTHであれば、回生禁止を行うことなく、先に決定されたブレーキオフ時の回生量REGENまたはブレーキオン時の回生量REGENBRをもって蓄電装置5への回生が行われる。
【0056】
このように、本発明では回生禁止の処理を行わせることにより、モータ3の減速回生の駆動を止めることなくそのままの状態で、蓄電装置5が過充電状態に陥るような蓄電装置5への回生を未然に防止することができるようになる。また、モータ2の回生制動が失われることがなく、常に一定した減速感が得られるようになる。
【0057】
【発明の効果】
以上、本発明によるハイブリッド車両の回生制御装置にあっては、蓄電装置の現在の充電量を検出して、その検出された蓄電装置の充電量と車両の運転状態に応じて決定された回生量との総和から、その蓄電装置の予め設定した許容充電量を差し引いて過充電量を算出し、前記回生量と算出された過充電量との差を前記回生量で除算した割合をもって前記回生量を補正するようにしたもので、モータの発電効率を充分に引き出しながら、車両の減速状態および蓄電装置の充電状態に見合った最適な回生量を決定することができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るハイブリッド車両のシステム構成例を示すブロック図である。
【図2】車両の運転状態によってモータ動作モードを設定する処理のフローを示す図である。
【図3】各ギヤ位置ごとに設定されるアシストトリガテーブルの内容を示す特性図である。
【図4】車両の運転状態に応じた回生量を決定し、その決定された回生量を補正する処理のフローを示す図である。
【図5】回生量補正処理のフローを示す図である。
【図6】QREGENテーブルに設定された車速VREGに対する減速回生量QREGENの特性を示す図である。
【図7】回生量の補正前および補正後における蓄電装置のキャパシタ容量の状態をそれぞれ示すグラフ図である。
【図8】車両の運転状態に応じた回生量を0にして、蓄電装置への回生を禁止させる際の処理のフローを示す図である。
【図9】回生禁止処理のフローを示す図である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 エンジンアシスト用モータ
3 変速機
4 パワードライブユニット
5 蓄電装置
6 モータECU
7 ECU
9 ダウンバータ
10 12V電源用バッテリ
Claims (1)
- エンジンおよび該エンジンの補助用のモータを動力源とするハイブリッド車両の減速時にモータを発電機として作動させて、そのときの車両の運転状態に応じて決定された回生量をもってモータ駆動用の蓄電装置の充電を行うハイブリッド車両の回生制御装置において、蓄電装置の充電量を検出する手段と、その検出された蓄電装置の充電量と前記回生量との総和から、その蓄電装置の予め設定した許容充電量を差し引いて過充電量を算出する手段と、前記回生量と算出された過充電量との差を前記回生量で除算した割合をもって前記回生量を補正する手段とをとるようにしたことを特徴とするハイブリッド車両の回生制御装置。
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