(57)【要約】【課題】低温環境等で蓄電装置の使用が制限される場合であっても大きな発進加速を得られるようにする。【解決手段】外部電源からの電力をバッテリ１９及びＭ／Ｇ３に分配する電力分配器２５を備え、電力分配器２５が外部電源からの電力をバッテリ１９及びＭ／Ｇ３に分配してバッテリ１９に充電する際、Ｍ／Ｇ３は、電力分配器２５から分配された電力によって作動して油圧Ｐ／Ｍ５を駆動し、油圧Ｐ／Ｍ５がアキュムレータ２９に蓄圧する。これにより、バッテリ１９への充電と共にアキュムレータ２９に蓄圧されるため、バッテリ１９の使用制限下においても油圧エネルギにより駆動輪１３，１３を駆動することが可能となり、大きな発進加速を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の減速時に入力される動力を作動流体の圧力エネルギに変換して蓄圧装置に蓄えると共に、該蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギを動力に変換して車両の駆動輪に対して出力する変換装置と、
車両の減速時に入力される動力を電力に変換して蓄電装置に蓄えると共に、該蓄電装置に蓄えられた電力を動力に変換して上記駆動輪に対して出力する電動発電機と、を備えた車両用減速回生装置であって、
外部電源からの電力を上記蓄電装置及び電動発電機に分配する電力分配部をさらに備え、
該電力分配部が外部電源からの電力を上記蓄電装置及び電動発電機に分配して上記蓄電装置に充電する際、上記電動発電機が上記電力分配部から分配された電力によって作動して上記変換装置を駆動し、該変換装置が上記蓄圧装置に圧力エネルギを蓄えることを特徴とする車両用減速回生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用減速回生装置において、
上記変換装置及び電動発電機と上記駆動輪との間には、クラッチが設けられ、
該クラッチは、上記蓄圧装置への蓄圧時に、上記変換装置及び電動発電機と上記駆動輪との間の動力伝達を遮断することを特徴とする車両用減速回生装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用減速回生装置において、
上記電力分配部は、上記蓄電装置の温度が所定温度範囲外にある場合には、上記蓄電装置への充電よりも上記電動発電機への給電を優先することを特徴とする車両用減速回生装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用減速回生装置において、
上記電力分配部は、上記蓄電装置の温度が所定温度範囲内にある場合には、該蓄電装置の充電特性に応じて上記蓄電装置への給電量に対する上記電動発電機への給電量の比率を設定することを特徴とする車両用減速回生装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用減速回生装置において、
上記電力分配部は、上記蓄電装置の充電率が大きくなるに従って、上記比率を大きくすることを特徴とする車両用減速回生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用減速回生装置に関し、特に、車両の走行駆動源としてのモータジェネレータ及び油圧ポンプモータを備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の燃費性能向上を目的として、減速走行時に得られる回生エネルギを蓄電装置や蓄圧装置に回収し、加速走行時に利用することが可能な車両が実用化されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、ハイブリッド車両に搭載される車両制御装置の一例が開示されている。この車両制御装置は、蓄圧装置であるアキュムレータと、該アキュムレータに蓄えられた圧力エネルギを動力に変換して、この動力を駆動輪に対して出力する油圧ポンプモータと、外部電源によって充電するバッテリと、バッテリからの電力供給により駆動する電動機としての機能及び機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能を兼ね備えるモータジェネレータと、を備え、車両が長時間停止すると予測される状況において、アキュムレータに蓄えられた圧力エネルギで油圧ポンプモータを駆動してモータジェネレータを駆動し、蓄電装置に電力を蓄えるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０６６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、蓄電装置に使用される鉛蓄電池等は一般に低温環境下で性能が低下する。そのため、特許文献１の車両制御装置が搭載されたハイブリッド車両が低温環境にある場合、蓄電装置の使用が制限されることがあり、大きな発進加速を得られないという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低温環境等で蓄電装置の使用が制限される場合であっても大きな発進加速を得られるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、車両停止状態で外部電源から蓄電装置に充電する際に油圧ポンプモータを駆動して蓄圧装置に蓄圧するものである。
【０００８】
具体的には、本発明は、車両の減速時に入力される動力を作動流体の圧力エネルギに変換して蓄圧装置に蓄えると共に、該蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギを動力に変換して車両の駆動輪に対して出力する変換装置と、車両の減速時に入力される動力を電力に変換して蓄電装置に蓄えると共に、該蓄電装置に蓄えられた電力を動力に変換して上記駆動輪に対して出力する電動発電機と、を備えた車両用減速回生装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【０００９】
すなわち、第１の発明は、外部電源からの電力を上記蓄電装置及び電動発電機に分配する電力分配部をさらに備え、該電力分配部が外部電源からの電力を上記蓄電装置及び電動発電機に分配して上記蓄電装置に充電する際、上記電動発電機が上記電力分配部から分配された電力によって作動して上記変換装置を駆動し、該変換装置が上記蓄圧装置に圧力エネルギを蓄えることを特徴とする。
【００１０】
第１の発明によれば、蓄電装置に充電する際に電力分配部によって電動発電機にも電力が供給され、電動発電機が作動して変換装置を駆動し、変換装置が蓄圧装置に蓄圧する。このため、車両停止時に外部電源から蓄電装置に充電するのと同時に蓄圧装置に蓄圧することができる。これにより、低温環境下等の蓄電装置の使用が制限される場合でも、蓄圧装置に蓄えられた油圧エネルギによって変換装置を駆動して動力を駆動輪に対して出力することができるので、大きな発進加速を得ることができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、上記変換装置及び電動発電機と上記駆動輪との間には、クラッチが設けられ、該クラッチは、上記蓄圧装置への蓄圧時に、上記変換装置及び電動発電機と上記駆動輪との間の動力伝達を遮断することを特徴とする。
【００１２】
第２の発明によれば、蓄圧装置への蓄圧時に、変換装置及び電動発電機と駆動輪との間の動力伝達を遮断するため、変換装置及び電動発電機からの動力が駆動輪に伝達されない。そのため、変換装置で生成されたエネルギを蓄圧装置に効率良く蓄えることができる。
【００１３】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記電力分配部は、上記蓄電装置の温度が所定温度範囲外にある場合には、上記蓄電装置への充電よりも上記電動発電機への給電を優先することを特徴とする。
【００１４】
第３の発明によれば、蓄電装置の温度が蓄電効率の低下する温度範囲にある場合に、蓄電装置への充電よりも電動発電機への給電を優先することにより、蓄圧装置への蓄圧を優先することができる。これにより、蓄電装置の信頼性を確保することができると共に、エネルギ充填時間を短縮することができる。
【００１５】
第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、上記電力分配部は、上記蓄電装置の温度が所定温度範囲内にある場合には、該蓄電装置の充電特性に応じて上記蓄電装置への給電量に対する上記電動発電機への給電量の比率を設定することを特徴とする。
【００１６】
第４の発明によれば、蓄電装置の温度が蓄電効率の比較的高くなる温度範囲にある場合に、蓄電装置の充電特性に合わせて蓄電装置への給電量に対する電動発電機への給電量の比率を設定するので、蓄電装置への蓄電及び蓄圧装置への蓄圧という全体のエネルギ蓄積に要する時間を短くしつつ、蓄圧を実施することができる。
【００１７】
第５の発明は、第４の発明において、上記電力分配部は、上記蓄電装置の充電率が大きくなるに従って、上記比率を大きくすることを特徴とする。
【００１８】
第５の発明によれば、蓄電装置の充電受入性の高い充電初期段階に充電比率を高くし、そして、蓄電装置の充電受入性が低くなる段階で蓄圧比率を高くすることにより、蓄電装置への蓄電及び蓄圧装置への蓄圧という全体のエネルギ蓄積時間を短くしつつ、蓄圧を実施することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上、本発明によれば、低温環境等で蓄電装置の使用が制限される場合であっても大きな発進加速を得られるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用減速回生装置を備えた車両の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す車両用減速回生装置の制御ブロック図である。
【図３】実施形態に係る車両用減速回生装置の制御を示すフローチャート図である。
【図４】（ａ）はバッテリの充電状態の時間経過の一例を示す図であり、（ｂ）はアキュムレータの蓄圧状態の時間経過の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る車両用減速回生装置１を備えた車両の概略構成を示すブロック図である。
【００２３】
上記車両は電気自動車であり、走行駆動源として、モータジェネレータ（以下、Ｍ／Ｇという）３（電動発電機）と、油圧ポンプモータ（以下、油圧Ｐ／Ｍという）５（変換装置）とを備えている。Ｍ／Ｇ３の回転軸と油圧Ｐ／Ｍ５の回転軸は一体となり（符号７で示す）、この回転軸７が差動装置９を介して車軸１１に連結されている。該車軸１１には駆動輪１３，１３が連結されている。回転軸７にはクラッチ１５が設けられており、クラッチ１５によってＭ／Ｇ３及び油圧Ｐ／Ｍ５と駆動輪１３，１３とが断続する。なお、図１では、回転軸７及び車軸１１を破線で示している。
【００２４】
Ｍ／Ｇ３は、インバータ１７を介してバッテリ１９（蓄電装置）に接続されており、昇圧機能を有するインバータ１７によりその作動状態が制御される。このＭ／Ｇ３は、バッテリ１９から供給される電力によりモータとして作動することができると共に、車両減速時等に駆動輪１３，１３の回転によりジェネレータとして作動することもできる。なお、バッテリ１９は蓄電装置の一例である。
【００２５】
バッテリ１９は、外部電源接続用のプラグ２１にＤＣＤＣコンバータ２３を介して接続されている。プラグ２１とＤＣＤＣコンバータ２３との間には、電力分配器２５（電力分配部）が設けられている。ＤＣＤＣコンバータ２３は、交流電流を直流電流に変換すると共に昇圧する機能を有しており、例えばＡＣ１００ＶをＤＣ４００Ｖに変換する。また、電力分配器２５は、プラグ２１から供給される電力を後述するＶＣＭ４１によって設定された分配比率に基づいてインバータ１７及びＤＣＤＣコンバータ２３に分配する。
【００２６】
油圧Ｐ／Ｍ５は、油路を構成する配管２７を通じてアキュムレータ２９とリザーバ（リザーバタンク）３１に接続されている。アキュムレータ２９は、作動油を加圧状態で蓄えることができる蓄圧装置の一例である。油圧Ｐ／Ｍ５は、車両減速時等にリザーバ３１から作動油を吸い込んでアキュムレータ２９に油圧を蓄える油圧ポンプとして作動することができると共に、アキュムレータ２９から供給される油圧により油圧モータとして作動することもできる。油圧Ｐ／Ｍ５が油圧ポンプとして作動するか油圧モータとして作動するかは、油圧Ｐ／Ｍ５に取り付けられた図示しないコントローラにより切り替えられる。
【００２７】
配管２７は、油圧Ｐ／Ｍ５のアキュムレータ２９側の高圧油路３３と、リザーバ３１側の低圧油路３５とによって構成され、両油路３３，３５には、それぞれアキュムレータ２９及びリザーバ３１への作動油の出入りを制御する給排油弁３７，３９が設けられている。給排油弁３７，３９が開くと、油圧Ｐ／Ｍ５を介してアキュムレータ２９とリザーバ３１との間で作動油のやり取りが行われる。一方、給排油弁３７，３９を閉じると、配管２７を流れず、アキュムレータ２９に蓄えられた油圧により駆動輪１３，１３が駆動されることも、アキュムレータ２９に蓄圧されることもなく、Ｍ／Ｇ３のみ作動する状態が実現される。なお、図１では、配管２７を一点鎖線で示している。
【００２８】
図２は、車両用減速回生装置１の制御ブロック図である。車両は、制御装置として車両制御モジュール（以下、ＶＣＭ（Vehicle Control Module）という。）４１を備え、このＶＣＭ４１が車両用減速回生装置１の制御も兼ねている。ＶＣＭ４１には、車両の速度を検出する車速センサ４３、アキュムレータ２９に蓄えられた残油圧（蓄圧油圧）を検出する蓄圧油圧センサ４５、バッテリ１９の充電状態を検出するバッテリ充電センサ４７、及び、バッテリ１９の温度を検出するバッテリ温度センサ４９等が接続されている。ＶＣＭ４１は、インバータ１７、クラッチ１５、電力分配器２５及び給排油弁３７，３９に制御信号を送信し、インバータ１７の出力、クラッチ１５の断続状態、電力分配器２５の分配比率、及び、給排油弁３７，３９の開度を制御する。
【００２９】
次に、車両が停止し且つプラグ２１が外部電源に接続された状態におけるＶＣＭ４１の制御について図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る車両減速回生装置１の制御を示すフローチャートである。
【００３０】
先ず、ＶＣＭ４１は、各センサ等４３，４５，４７，４９からの信号を取得し、車速センサ４３の信号に基づいて車両の停止状態を判別し、かつプラグ２１と外部電源との接続を判別すると、オイル充填及びバッテリ充電処理を開始する。
【００３１】
このとき、ＶＣＭ４１は、バッテリ１９への給電量に対するインバータ１７への給電量の比率Ｒを比較的低い第１比率Ｒ１に設定し、この第１比率Ｒ１に基づいて電力分配器２５を制御して、プラグ２１から供給される電力をバッテリ１９及びインバータ１７に分配する。このように比率Ｒを比較的低い第１比率Ｒ１に設定してバッテリ１９への給電量を大きくすることにより、バッテリ１９の充電受入性が比較的高い充電初期段階で効率良く充電することができる。そして、ＶＣＭ４１は、バッテリ１９への充電を開始すると共に、インバータ１７によってＭ／Ｇ３を作動させ、油圧Ｐ／Ｍ５を駆動してアキュムレータ２９への蓄圧を開始する。なお、この蓄圧に際して、ＶＣＭ４１は、給排油弁３７，３９を開いている。
【００３２】
次いで、ＶＣＭ４１は、バッテリ温度センサ４９からの信号を取得し（ステップＳ１）、その信号に基づく温度が所定温度範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００３３】
バッテリ１９の温度が所定温度範囲内（例えば−３０度以上６０度以下）である場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、バッテリ１９の蓄電効率が比較的高いため、ＶＣＭ４１は、比率Ｒを第１比率Ｒ１よりも低い第２比率Ｒ２に設定し、電力分配器２５を制御して、Ｍ／Ｇ３への給電量を低減すると共に、バッテリ１９への給電量を増加させる（ステップＳ５）。
【００３４】
次に、ＶＣＭ４１は、バッテリ充電センサ４７からの信号を取得して、バッテリ１９の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を検出し（ステップＳ７）、充電状態ＳＯＣが所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００３５】
バッテリ１９の充電状態ＳＯＣが所定範囲内（例えば２０％以上９７％以下）である場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、ＶＣＭ４１は、処理をステップＳ５に戻し、比率Ｒをさらに下げる。一方、充電状態ＳＯＣが所定範囲外（例えば充電状態ＳＯＣが１００％）である場合（ステップＳ９でＮＯ）、ＶＣＭ４１は、バッテリ１９への充電を終了し（ステップＳ１１）、蓄圧油圧センサ４５からの信号を取得して、アキュムレータ２９のオイル充填率を検出する（ステップＳ１３）。
【００３６】
一方、ステップＳ３において、バッテリ１９の温度が所定温度範囲外にある場合（ステップＳ３においてＮＯ）、ＶＣＭ４１は、電力分配器２５を制御して、比率Ｒを第１比率Ｒ１よりも高く設定し、Ｍ／Ｇ３への給電量を増加させると共に、クラッチ１５を制御して、Ｍ／Ｇ３及び油圧Ｐ／Ｍ５と駆動輪１３，１３との間を遮断する。これにより、油圧Ｐ／Ｍ５の駆動量が増加し、リザーバ３１からアキュムレータ２９への蓄圧量が増加する。また、このとき、上記のようにクラッチ１５によってＭ／Ｇ３及び油圧Ｐ／Ｍ５と駆動輪１３，１３との間が遮断されるため、油圧Ｐ／Ｍ５で生じる動力が駆動輪１３，１３に伝達せず、油圧Ｐ／Ｍ５で生成されるエネルギをアキュムレータ２９に効率良く蓄圧することができる。
【００３７】
次に、ＶＣＭ４１は、蓄圧油圧センサ４５からの信号を取得して、アキュムレータ２９のオイル充填率を検出し（ステップＳ１３）、オイル充填率が所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１７）。
【００３８】
オイル充填率が所定範囲内（例えばオイル充填率が１００％）である場合（ステップＳ１７でＹＥＳ）、ＶＣＭ４１は、バッテリ１９への充電及びアキュムレータ２９への蓄圧を終了し（ステップＳ１９）、処理をステップＳ５に戻す。一方、オイル充填率が所定範囲外（例えばオイル充填率が１００％未満）である場合（ステップＳ１７でＮＯ）、ＶＣＭ４１は、処理をステップＳ１５に戻す。
【００３９】
以上の処理により、車両停止状態でバッテリ１９に充電されると共にアキュムレータ２９に蓄圧される。
【００４０】
図４は、オイル充填及びバッテリ充電処理実行時におけるバッテリ１９の充電状態ＳＯＣ（％）及びアキュムレータ２９のオイル充填率（％）の時間経過の一例を示す図である。上記処理が始まると、先ず、バッテリ１９の充電が開始する。充電開始から時間Ｔ１が経過してバッテリ１９の充電率がＳＯＣ１（％）（例えば７０％〜８０％）に達すると、バッテリ１９への給電が停止すると共に、Ｍ／Ｇ３への給電がスタートし、Ｍ／Ｇ３によって油圧Ｐ／Ｍ５が駆動されてアキュムレータ２９へのオイル充填がスタートする。充電開始から時間Ｔ２が経過してアキュムレータ２９のオイル充填率が１００％に達すると、Ｍ／Ｇ３への給電がストップすると同時に、バッテリ１０への充電を再開する。そして、バッテリ１９の充電率が１００％に達すると、処理を終了する。このようにして、バッテリ１９の充電及びアキュムレータ２９のオイル充填がなされる。
【００４１】
−発明の実施形態の効果−
上記実施形態によれば、バッテリ１９に充電する際に電力分配器２５によってＭ／Ｇ３にも電力が供給され、Ｍ／Ｇ３が作動して油圧Ｐ／Ｍ５を駆動し、油圧Ｐ／Ｍ５がアキュムレータ２９に蓄圧する。このため、車両停止時に外部電源からバッテリ１９に充電するのと同時にアキュムレータ２９に蓄圧することができる。これにより、低温環境下等のバッテリ１９の使用が制限される場合でも、アキュムレータ２９に蓄えられた油圧エネルギによって油圧Ｐ／Ｍ５を駆動して動力を駆動輪１３，１３に対して出力することができるので、大きな発進加速を得ることができる。
【００４２】
また、上記実施形態によれば、アキュムレータ２９への蓄圧時に、クラッチ１５によって油圧Ｐ／Ｍ５及びＭ／Ｇ３と駆動輪１３，１３との間の動力伝達が遮断されるため、油圧Ｐ／Ｍ５及びＭ／Ｇ３からの動力が駆動輪１３，１３に伝達されない。そのため、油圧Ｐ／Ｍ５で生成されたエネルギをアキュムレータ２９に効率良く蓄えることができる。
【００４３】
また、上記実施形態によれば、バッテリ１９の温度が蓄電効率の低下する温度範囲にある場合に、バッテリ１９への充電よりもＭ／Ｇ３への給電を優先することにより、アキュムレータ２９への蓄圧を優先することができる。これにより、バッテリ１９の信頼性を確保することができると共に、エネルギ充填時間を短縮することができる。
【００４４】
さらに、上記実施形態によれば、バッテリ１９の温度が蓄電効率の比較的高くなる温度範囲にある場合に、バッテリ１９の充電特性に合わせてバッテリ１９への給電量に対するＭ／Ｇ３への給電量の比率を設定するので、バッテリ１９への蓄電及びアキュムレータ２９への蓄圧という全体のエネルギ蓄積に要する時間を短くしつつ、蓄圧を実施することができる。
【００４５】
さらにまた、上記実施形態によれば、バッテリ１９の充電受入性の高い充電初期段階に充電比率を高くし、そして、バッテリ１９の充電受入性が低くなる段階で蓄圧比率を高くすることにより、バッテリ１９への蓄電及びアキュムレータ２９への蓄圧という全体のエネルギ蓄積時間を短くしつつ、蓄圧を実施することができる。
【００４６】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、インバータ１７が昇圧機能を有するものであるが、これに限定されず、インバータ１７が昇圧機能を有しなくてもよい。その場合、ＤＣＤＣコンバータ２３と電力分配器２５とを入れ替えて、プラグ２１から供給された電力をＤＣＤＣコンバータ２３で直流電力から交流電力に変換すると共に昇圧することにより、バッテリ１９及びインバータ１７に給電することができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、アキュムレータ２９への蓄圧時にクラッチ１５によって油圧Ｐ／Ｍ５と駆動輪１３，１３とを遮断しているが、これに限定されず、両者を接続してもよい。ただし、その場合、油圧Ｐ／Ｍ５で生成された動力エネルギが駆動輪１３，１３にも伝達されるので、アキュムレータ２９へ蓄圧の効率性の観点から、両者を遮断するのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明したように、本発明に係る車両用減速回生装置は、低温環境等で蓄電装置の使用が制限される場合でも大きな発進加速を得られるようにする用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１    車両用減速回生装置
３    モータジェネレータ（電動発電機）
５    油圧ポンプモータ（変換装置）
１３  駆動輪
１５  クラッチ
１９  バッテリ（蓄電装置）
２５  電力分配器（電力分配部）
２９  アキュムレータ（蓄圧装置）
【図１】
2015228765.tif 000003
【図２】
2015228765.tif 000004
【図３】
2015228765.tif 000005
【図４】
2015228765.tif 000006