(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用内燃機関にトルク授受可能に連結される発電電動機と、前記発電電動機と電力を授受するとともに車載電気負荷に給電する蓄電手段と、車両減速時に前記発電電動機を回生制動させて回生電流で前記蓄電手段を充電する制御を行う制御手段とを備える車両用回生制動装置において、
前記回生制動中に前記発電電動機から前記蓄電手段に流入する充電電流を積算するとともに前記蓄電手段の放電電流を前記回生制動終了後直後から積算する充放電電流積算手段と、前記放電電流の積算量と前記充電電流の積算量とを比較する比較手段とを備え、前記制御手段は、前記回生制動終了時点から前記両積算量が略等しくなる時点までの期間中、前記発電電動機の発電動作を停止することを特徴とする車両用回生制動装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記回生制動時の前記発電電動機の発電電圧を非回生制動時の前記発電電動機の発電電圧より増大するものである請求項１記載の車両用回生制動装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記期間中に前記発電電動機にトルクアシストのための電動動作を行わせるものである請求項１又は２記載の車両用回生制動装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記期間中に前記発電電動機に車両加速のための電動動作を行わせるものである請求項３記載の車両用回生制動装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記期間中に、前記蓄電手段の所定の放電電流値から前記車載電気負荷への給電電流値を差し引いた差電流値により前記発電電動機にトルクアシストのための電動動作を行わせるものである請求項３記載の車両用回生制動装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記回生制動時に前記充電電流積算量が所定の限界値以上となった場合に前記蓄電手段への充電電流の給電を停止するものである請求項１記載の車両用回生制動装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記回生制動時に前記充電電流積算量が所定の限界値以上となった場合に前記車載電気負荷に給電するものである請求項１記載の車両用回生制動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用回生制動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特公平６−１２９３２号公報は、車両用回生制動装置においてバッテリ容量を定格容量の例えば５０〜７０％程度とすることにより充電電流をバッテリに回収することを提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら回生制動によりバッテリを充電する従来の車両用回生制動装置では、回生制動終了後、通常のバッテリ電圧による通常の発電制御を再開するが、この場合、後述するバッテリ容量不足問題を生じる場合があった。
すなわち、大きな充電電流により充電されたバッテリは通常のバッテリ電圧ー容量特性より高いバッテリ電圧（以下、過電圧と称する）を発生し、この過電圧は時間経過とともに解消され、更に、放電電流の大きさに応じて過電圧解消時間が短縮される。ここで、回生制動終了直後からバッテリが大電流放電を行って急速にその容量が低下する場合、上記過電圧の減少が容量低下より遅れ、その結果、バッテリ端子電圧に対応する見掛け容量より実容量が異常に低下してしまう場合が生じることが判明した。
【０００４】
上記したように従来では回生制動終了後、通常のバッテリ電圧と所定の目標電圧とを比較し、フィードバック制御しているので、このような実容量の異常低下を原理的に回避することができなかった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、回生制動によるバッテリ充電終了後のバッテリ容量の異常低下を回避可能な車両用回生制動装置を提供することをその目的としている。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
本発明の第１の構成は、車両用内燃機関にトルク授受可能に連結される発電電動機と、前記発電電動機と電力を授受するとともに車載電気負荷に給電する蓄電手段と、車両減速時に前記発電電動機を回生制動させて回生電流で前記蓄電手段を充電する制御を行う制御手段とを備える車両用回生制動装置において、
前記回生制動中に前記発電電動機から前記蓄電手段に流入する充電電流を積算するとともに前記蓄電手段の放電電流を前記回生制動終了後直後から積算する充放電電流積算手段と、前記放電電流の積算量と前記充電電流の積算量とを比較する比較手段とを備え、前記制御手段は、前記回生制動終了時点から前記両積算量が略等しくなる時点までの期間中、前記発電電動機の発電動作を停止することを特徴とする車両用回生制動装置である。
【０００６】
本発明の第２の構成は、上記第１の構成において更に、前記制御手段が、前記回生制動時の前記発電電動機の発電電圧を非回生制動時の前記発電電動機の発電電圧より増大するものであることを特徴としている。
本発明の第３の構成は、上記第１又は第２の構成において更に、前記制御手段が、前記期間中に、前記発電電動機にトルクアシストのための電動動作を行わせるものであることを特徴としている。
【０００７】
本発明の第４の構成は、上記第３の構成において更に、前記制御手段が、前記期間中に、前記発電電動機に車両加速のための電動動作を行わせるものであることを特徴としている。
本発明の第５の構成は、上記第３の構成において更に、前記制御手段が、前記期間中に、前記蓄電手段の所定の放電電流値から前記車載電気負荷への給電電流値を差し引いた差電流値により前記発電電動機にトルクアシストのための電動動作を行わせるものであることを特徴としている。
【０００８】
本発明の第６の構成は、上記第１の構成において更に、前記制御手段が、前記回生制動時に前記充電電流積算量が所定の限界値以上となった場合に前記蓄電手段への充電電流の給電を停止するものであることを特徴としている。
本発明の第７の構成は、上記第１の構成において更に、前記制御手段が、回生制動時に前記充電電流積算量が所定の限界値以上となった場合に前記車載電気負荷に給電するものであることを特徴としている。
【０００９】
【作用及び発明の効果】
本発明の第１の構成では、回生制動終了後直後から積算した蓄電手段の放電電流積算量が、前記回生制動中に積算した蓄電手段へ給電される充電電流積算量と略等しくなる時点までの期間中、発電電動機の発電動作を停止する。このようにすれば、回生により回収した電流量（容量）だけ正確に放電（消費）することができるので、回生制動終了直後から大電流放電を行っても上記した過電圧の一時的な発生にかかわらず、蓄電手段容量の異常低下を阻止することができる。  本発明の第２の構成では、上記第１の構成において更に、回生制動時の発電電圧を非回生制動時の発電電圧より増大するので、充分な回生制動力を発生することができる。なお、好ましくは、回生制動において（発電電流ー車載電気負荷消費電流）が所定の電流値（例えばバッテリの容量値の２倍）を超えないように発電が制御される。このようにすれば、蓄電手段がバッテリである場合にその寿命を延長することができる。なお、この場合、更に大きな回生制動力を得たい場合には余剰の発電電流で例えばデフロスタなどに放出してもよい。このようにすれば回生制動時に充電電流が急減した際における発電電流の急変を防止することができ、回生制動力の急変を防止することができる。
【００１０】
本発明の第３の構成では、上記第１又は第２の構成において更に、回生された充電電流積算量の一部又は全部を回生制動終了時点から放電電流積算量と充電電流積算量とが略等しくなる時点までの期間中にトルクアシストのための電動動作に消費する。このようにすれば、燃費低減するとともに蓄電手段の過剰な容量を速やかに消費して次の回生制動に備えることができる。したがって本構成は、例えば下り坂、平坦路、下り坂が繰り返されるような走行モードにおいて特に効果的である。
【００１１】
本発明の第４の構成では、上記第３の構成において更に、回生された充電電流積算量の一部又は全部を回生制動終了時点から放電電流積算量と充電電流積算量とが略等しくなる時点までの期間中に車両加速に消費する。このようにすれば、燃費低減するとともに蓄電手段の過剰な容量を速やかに消費して次の回生制動に備えることができる。したがって本構成は、例えば頻繁な加速、減速を繰り返す走行モードにおいて特に効果的である。
【００１２】
本発明の第５の構成は、上記第３の構成において更に、蓄電手段の所定の放電電流値から車載電気負荷への給電電流値を差し引いた差電流値により、発電電動機にトルクアシストのための電動動作を回生制動終了時点から放電電流積算量と充電電流積算量とが略等しくなる時点までの期間中に行わせる。
このようにすれば、放電電流が過大となって蓄電手段を損傷したり、放電効率が低下したりする不具合を回避することができる。
【００１３】
本発明の第６の構成では、上記第１の構成において更に、回生制動時に充電電流積算量が所定の限界値以上となった場合に蓄電手段の充電を停止するので、蓄電手段が過充電されることが無い。
本発明の第７の構成では、上記第１の構成において更に、回生制動時に充電電流積算量が所定の限界値以上となった場合に車載電気負荷に給電するので、回生制動力の急減を回避しつつ蓄電手段の過充電も防止することができる。
【００１４】
【実施例】
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１に、実施例１の車両用回生制動装置のブロック図を示す。
この装置は、内燃機関１０と動力伝達系（クラッチ、トルクコンバータ、ミッションなど）１１との間に介設されて内燃機関１０を始動させる発電電動機（本実施例では三相同期機）１と、発電電動機１の電機子電流を制御する三相のインバータ２と、インバータ２と電力授受するバッテリ３と、バッテリ３の充放電電流と電圧を検出する電流センサ４及び電圧センサ５と、マイコンを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６と、始動を指令するイグニッションＳＷ７と、内燃機関１０の回転数を検出する回転数センサ８と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ９とを備えている。
【００１５】
また、インバータ２とバッテリ３とを接続する電力線はＤＣーＤＣコンバータ１２を通じて車載電気負荷１３に接続されている。
次に、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６の動作を示す図２のフローチャートを参照してこの車両用回生制動装置の動作を説明する。
電源電圧の印加によりスタ−トした後、バッテリの充放電電流積算量Ｃを保持するレジスタを０にリセットし（３０２）、そのままイグニッションスイッチがオン（エンジン始動のため）されるまで待機する（３０３）。
【００１６】
次に、内燃機関回転数Ｎｅ、スロットル開度Ｄを読み込み（３０５）、スロットル開度Ｄが０で、内燃機関の回転数が１２００ｒｐｍ以上であるかどうかを調べ（３０６）、そうであれば減速エネルギ回収モ−ドと判断して発電電動機１の発電電圧ＶをＶｈまで高めて回生制動を掛け、発電電流によりバッテリ３に充電する（３０７）。次に、この時の充電電流Ｉを読み込み（３０８）、充電電流Ｉと演算サイクル時間ｔから積算電流量Ｃを求める（３０９）。一方、ステップ１０６で減速エネルギ回収モ−ドでないと判定すれば、ステップ３１０に進んで放電すべき積算電流量Ｃが存在するかどうかを判定する。
【００１７】
ステップ３１０では、積算電流値Ｃが正であってバッテリ３に減速エネルギが回収蓄電されているかどうかを調べ、そうであればスロットル開度が１０ｄｅｇ以上かどうかを調べ（３１１）、スロットル開度が１０ｄｅｇ以上なら加速状態と判定して、発電電動機１を電動動作させ（３１２）、内燃機関１０をトルクアシストする。この時の放電電流Ｉを読み込み（３１４）、積算電流量Ｃから減算する（３１５）。一方、ステップ３１１で否定判断された場合は、加速状態では無いので、発電電動機１が発電動作であれば発電動作を停止して（３１３）、ステップ３１４に進む。
【００１８】
一方、ステップ３１０にて回収した積算電流量Ｃが０になれば、以下に説明する通常の発電制御に移行する。
すなわち、まず定められた発電電圧Ｖｉ（Ｖｉ＜Ｖｈ）で発電電動機１を発電して（３１６）、この時の充放電電流Ｉを読み込み（３１７）、バッテリ３が充電状態か放電状態かを判別する（３１８）。放電状態であれば発電電圧を△Ｖｉだけ上昇させ（３１９）、一方、充電状態であるかまたは充電電流が０であれば、充電電流Ｉが所定値Ｉｃよりも大きいかどうかを調べ（３２０）、充電電流Ｉが所定値Ｉｃよりも大きいと充電過多状態と判断して、発電電圧ＶｉをΔＶｉだけ下げて（３２１）、ステップ３０３にリターンする。また、ステップ３２０にて充電電流が過多でなければステップ３０３に直接、リターンする。なお、図２には図示しないがステップ３１７にて算出された発電電圧Ｖｉが所定の最大値及び所定の最小値を超える場合には、この最大値及び所定の最小値が出力される。
【００１９】
更に付け加えると、ステップ３２０において充電電流が所定値０以下になれば、その時点で発電電圧Ｖはその時点のＶｉに固定される。この状態が維持されるとバッテリ電圧が充電とともに上昇していき、その結果、充電電流Ｉは自動的に減少し、所定のバッテリ電圧値において０となる。
上記制御時における車速、バッテリ電圧、電流、容量のタイムチャートを図３に示す。
【００２０】
アイドル状態や一定速走行時の場合である期間Ａ、Ｃではバッテリ電圧ＶがＶｉ（４９Ｖ前後）に設定され、バッテリ３にはわずかに充電され、発電電動機１の発電電流のほとんどが車載電気負荷１３に給電されている。車両が減速状態（期間Ｂ）になると、バッテリ電圧ＶはＶｈ（５９Ｖ）に増加され、発電電動機１により発電された電流の多く（図５中、×の領域）がバッテリ３に充電される。この×の充電量は積算されている。加速状態となると（期間Ｄ）、上記期間Ｂにおいて回収された領域×の充電量（アンペアアワー）を使って車載電気負荷１３への給電と加速アシストが実行される。またそれに先んじて、期間Ｄにおける車載電気負荷１３への給電も領域×の充電量（アンペアアワー）を使って車載電気負荷１３への給電と加速アシストが実行される。
【００２１】
なお、上記実施例では、回収電流積算値Ｃにより回生制動直後の時点から車載電気負荷１３への給電及び加速アシストを行ったが、回生制動直後の時点から車載電気負荷１３への給電及び上記加速アシストのどちらか一方だけを行うようにすることも可能であり、更に加速アシストの代わりにトルクアシストとしてもよい。すなわち、ステップ３１１ではスロットル開度１０ｄｅｇ以上を加速走行と規定しているが、場合によっては重負荷定速走行であるかもしれない。ステップ３１１は、要するに、内燃機関の負荷トルクの一部を発電電動機１で負担することにより回収電流積算値Ｃを消費するということを意味している。
【００２２】
（実施例２）
他の実施例を図４のフローチャートを参照して説明する。
まず、図２のステップ３１２にて電動動作を開始後、バッテリ３の充放電電流Ｉを読み込み（４００）、充放電電流がそれぞれ所定の最小値Ｉａ、最大値Ｉｂと比較し、Ｉａより小さければ電動電流をアップし、範囲内ならそのままとし、Ｉｂより大きければ電動電流をダウンする。このようにすれば、放電電流が大きくなり過ぎてバッテリ３に悪影響を及ぼすことが無い。
【００２３】
（実施例３）
他の実施例を図５のフローチャートを参照して説明する。
まず、図２のステップ３０６にて回生制動が必要と判断されれば、現在の積算アンペアワーＣが所定の最大値Ｃｍを超えたかどうかを判別し（５００）、超えていなければそのまま、超えていれば発電を停止してステップ３０８へ進む。
【００２４】
このようにすれば、バッテリ３が過充電されるのを防止することができる。
なお、発電電流又は電動電流の制御は発電電動機１の発電電圧を制御すればよく、発電電圧の制御は例えば界磁電流の制御により実施される。
（実施例４）
他の実施例を図６のフローチャートを参照して説明する。
【００２５】
まず、図２のステップ３０９の後の回生制動中において、現在の積算アンペアワーＣが所定の最大値Ｃｍを超えたかどうかを判別し（６００）、超えていなければそのまま、超えていれば例えばデフロスタなどのオンしても支障が無い車載電気負荷をオンする（６０２）。このようにすれば、回生制動を急遮断を回避して制動変化衝撃を緩和しつつバッテリ３の過充電を防止することができる。
【００２６】
その他、ステップ３０９で検出したＣが上記Ｃｍに接近するにつれて発電電流を低下させていくことも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用回生制動装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１の装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】実施例２の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】実施例３の制御動作を示すフローチャートである。
【図６】実施例４の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０は内燃機関、１は発電電動機、２はインバータ（制御手段の一部）、３はバッテリ（蓄電手段）、４は電流センサ（充放電電流積算手段の一部）、５は電圧センサ、６はＥＣＵ（制御手段の残部、充放電電流積算手段の残部、比較手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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