(57)【要約】【課題】車両にて発電した電力を蓄電せずに有効利用できる車両用走行制御装置を提供すること。【解決手段】車両に生ずる排熱によって発電する排熱発電部２と、電力供給により車両に制動力を与える電磁式リターダ３と、電力供給により電動機として機能し車両に走行駆動力を与え走行駆動力の供給により発電機として機能して発電するモータジェネレータ４と、車両の走行駆動時に排熱発電部２により発電された電力をモータジェネレータ４に供給し車両の減速時にモータジェネレータ４により発電された電力を電磁式リターダ３に供給するＥＣＵ５とを備えて構成されている。【選択図】図１
2008284971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に生ずる排熱によって発電する排熱発電手段と、
電力供給により前記車両に制動力を与える電磁式リターダと、
電力供給により電動機として機能し前記車両に走行駆動力を与え、走行駆動力の供給により発電機として機能して発電するモータジェネレータと、
前記車両の走行駆動時に前記排熱発電手段により発電された電力を前記モータジェネレータに供給し、前記車両の減速時に前記モータジェネレータにより発電された電力を前記電磁式リターダに供給する電力供給制御手段と、
を備えた車両用走行制御装置。
【請求項２】
輸送用車両に搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両にて発電した電力を用いて走行制御する車両用走行制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両にて発電を行うものとして、特開２００６−２２００４５号公報に記載されるように、車両減速時に発電機として機能するモータジェネレータを備えるハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両は、減速時にモータジェネレータで発電した電力をバッテリに蓄電し、駆動時にモータジェネレータに電力供給して電動機として機能させるものである。
【特許文献１】特開２００６−２２００４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような車両では、車両にて発電した電力をバッテリに蓄電するため、車両に重量の大きいバッテリを搭載する必要がある。この場合、バッテリの重量により車両の燃費を悪化させる原因となる。このため、車両にて発電した電力をバッテリに蓄電せずに有効利用する技術の開発が望まれている。
【０００４】
そこで本発明は、車両にて発電した電力を蓄電せずに有効利用できる車両用走行制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明に係る車両用走行制御装置は、車両に生ずる排熱によって発電する排熱発電手段と、電力供給により前記車両に制動力を与える電磁式リターダと、電力供給により電動機として機能し前記車両に走行駆動力を与え、走行駆動力の供給により発電機として機能して発電するモータジェネレータと、前記車両の走行駆動時に前記排熱発電手段により発電された電力を前記モータジェネレータに供給し、前記車両の減速時に前記モータジェネレータにより発電された電力を前記電磁式リターダに供給する電力供給制御手段とを備えて構成されている。
【０００６】
この発明によれば、車両の走行駆動時に排熱発電手段により発電された電力をモータジェネレータに供給してその電力を走行駆動力として用い、車両の減速時にモータジェネレータにより発電された電力を電磁式リターダに供給してその電力を制動力として用いることができる。このため、車両の走行駆動時及び減速時に発電した電力をバッテリに蓄電することなく有効に利用することができる。
【０００７】
また本発明に係る車両用走行制御装置は、輸送用車両に搭載されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両減速時に発電した電力を電磁式リターダに供給して補助ブレーキ力として用い、車両駆動時に発電した電力をモータジェネレータに供給して走行駆動力として用いることにより、車両にて発電した電力を蓄電せずに有効利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
図１は本発明の実施形態に係る車両用走行制御装置の構成概要図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る車両用走行制御装置１は、車両で発電した電力を走行駆動力や走行制動力として用いて走行制御する装置であり、例えば輸送用車両に搭載される。輸送用車両は、例えば高速道路、自動車専用道路を走行して輸送を行うトラックなどが該当する。この車両用走行制御装置１は、排熱発電部２、電磁式リターダ３、モータジェネレータ４及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）５を備えている。
【００１２】
排熱発電部２は、車両に搭載される熱源の排熱により発電する排熱発電手段であって、例えばエンジン１１に接続される排気管１２に取り付けられ、エンジン１１の排気ガスの排熱により発電するものが用いられる。この場合、排熱発電部２としては、排熱の熱エネルギを得て発電できるものものであればいずれのものであってもよいが、例えば熱電変換素子を備えたものが用いられる。
【００１３】
電磁式リターダ３は、電力供給により作動し車両に制動力を与えるものであって、例えばロータ３１及び励磁部３２を備えて構成される。ロータ３１は、鋼製のリング体であって、車両のプロペラシャフトなどの駆動軸１３に取り付けられ、駆動軸１３と共に回転する。励磁部３２は、車両の減速時に磁界を発生させロータ３１に渦電流を生じさせるものであり、コイルなどにより構成される。この励磁部３２は、ロータ３１の周面から所定の距離だけ離間させて配置されている。図１では、ロータ３１の外周側に配置されているが、ロータ３１の内面側に配置されていてもよい。
【００１４】
モータジェネレータ４は、電力供給により電動機として機能して車両に走行駆動力を与え、走行駆動力の供給により発電機として機能して発電するものである。このモータジェネレータ４は、車両の駆動軸１３に取り付けられている。
【００１５】
ＥＣＵ５は、装置全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。このＥＣＵ５は、車両の走行駆動時に排熱発電部２により発電された電力をモータジェネレータ４に供給し、車両の減速時にモータジェネレータ４により発電された電力を電磁式リターダ３に供給する電力供給制御手段として機能する。
【００１６】
車両用走行制御装置１は、接続切替部６、スイッチング部７及び直流変圧器８を備えている。接続切替部６は、排熱発電部２、電磁式リターダ３、モータジェネレータ４の接続を切り替えるものであり、ＥＣＵ５の切替制御信号を受けて接続切替を行う。接続切替部６は、ＥＣＵ５の切替制御信号を受けて切替制御可能なスイッチにより構成され、モータジェネレータ４と排熱発電部２側、電磁式リターダ３側との接続切替を行う。
【００１７】
スイッチング部７は、電磁式リターダ３の作動時に供給される電圧をスイッチングするものであり、ＥＣＵ５の作動制御信号を受けてスイッチングするスイッチにより構成される。スイッチング部７は、接続切替部６と電磁式リターダ３との間に配設されている。
【００１８】
直流変圧器８は、排熱発電部２により発電された電圧をモータジェネレータ４の駆動要求に応じた電圧に変圧する変圧手段であって、ＥＣＵ５の変圧制御信号を受けて作動する。この直流変圧器８は、排熱発電部２と接続切替部６との間に配設されている。
【００１９】
ＥＣＵ５には、リターダレバー９１、スロットルセンサ９２及びクラッチペダルセンサ９３が接続されている。リターダレバー９１は、電磁式リターダ３の操作レバーであり、ＥＣＵ５にリターダ操作信号を入力する。スロットルセンサ９２は、スロットルバルブのスロットル開度を検出するセンサであり、ＥＣＵ５にスロットル開度信号を入力する。クラッチペダルセンサ９３は、クラッチペダルの踏み込み量を検出するセンサであり、クラッチペダルの操作信号をＥＣＵ５に入力する。
【００２０】
次に、本実施形態に係る車両用走行制御装置１の動作について説明する。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る車両用走行制御装置１の基本動作を示すフローチャートである。図２における制御処理は、例えばＥＣＵ５により所定時間（例えば１０ｍｓ程度）ごとに繰り返し実行される。図３は、本実施形態に係る車両用走行制御装置１におけるモータジェネレータ４の入力電圧演算処理を示すフローチャートである。
【００２２】
まず図２のＳ１０に示すように、運転操作情報の読み込み処理が行われる。運転操作情報の読み込み処理は、運転操作に関する情報、例えばリターダレバー９１の操作信号、スロット開度信号、クラッチペダル信号を読み込む処理である。
【００２３】
そして、Ｓ１２に移行しリターダ作動要求があるか否かが判断される。この判断は、リターダレバー９１の操作信号に基づいて判断される。例えば、リターダレバー９１の操作信号がオンを示すものである場合にはリターダ作動要求があると判断され、リターダレバー９１の操作信号がオフを示すものである場合にはリターダ作動要求がないと判断される。
【００２４】
Ｓ１２にてリターダ作動要求がないと判断された場合には、排熱発電部２で発電された電力をモータジェネレータ４に供給し、モータジェネレータ４を電動機として機能させる。それに際し、まず電力上限値Ｐ１、電力変換効率目標値Ｎ１の演算処理が行われる（Ｓ１４）。電力上限値Ｐ１は、アクセル開度（スロットル開度）に基づいて設定される値であり、例えば図４に示すように、予めＥＣＵ５に設定されるアクセル開度ＴＡ−電力上限値Ｐ１のマップを用いて演算される。電力変換効率目標値Ｎ１は、クラッチペダル位置（ペダル踏み込み量）に基づいて設定される値であり、例えば図５に示すように、予めＥＣＵ５に設定されるクラッチペダル位置Ｘ−電力変換効率目標値Ｎ１のマップを用いて演算される。図５において、クラッチペダル位置Ｘが大きくなるほどクラッチが切れる方向に作動し、電力変換効率目標値Ｎ１が小さく設定される。
【００２５】
そして、Ｓ１６に移行し、モータジェネレータ４に入力される入力電圧Ｖｍの演算処理が行われる。モータジェネレータ４に入力される入力電圧Ｖｍは、Ｓ１４で演算された電力上限値Ｐ１、電力変換効率目標値Ｎ１を用いて演算される。この入力電圧Ｖｍの演算処理の詳細については、後述する。
【００２６】
そして、Ｓ１８に移行し、変圧制御処理が行われる。変圧制御処理は、排熱発電部２から出力される電圧を変圧制御する処理であり、モータジェネレータ４に入力電圧がＶｍとなるようにＥＣＵ５から直流変圧器８に変圧制御信号を出力する。これにより、図６に示すように、排熱発電部２で発電された電力は、直流変圧器８で変圧され、接続切替部６を介してモータジェネレータ４に入力される。モータジェネレータ４は、電動機として機能し、回転駆動して駆動軸１３に走行駆動力Ｔを与える。
【００２７】
一方、Ｓ１２にてリターダ作動要求があると判断された場合には、接続切替処理が行われる。接続切替処理は、モータジェネレータ４と電磁式リターダ３が接続されるように、接続切替部６のスイッチ接続を切り替える処理である。そして、Ｓ２２に移行し、リターダ制御処理が行われる。リターダ制御処理は、電磁式リターダ３を作動制御する処理であり、ＥＣＵ５からスイッチング部７に制御信号を出力して行われる。この制御信号としては、スイッチング部７のスイッチをオンオフさせるパルス信号が用いられる。制御信号のデューティー比を調整することにより、電磁式リターダ３が発生する制動力を制御することができる。
【００２８】
このリターダ制御処理が行われることにより、図７に示すように、モータジェネレータ４で発電された電力は、接続切替部６及びスイッチング部７を介して電磁式リターダ３に入力される。このため、電磁式リターダ３の励磁部３２が磁界を発生させ、ロータ３１に渦電流を生じさせる。これにより、ロータ３１の回転が抑制され、大きな制動力Ｓ１が得られる。このとき、発電機として機能するモータジェネレータ４にも制動力Ｓ２が生じているが、電磁式リターダ３により生ずる制動力Ｓ１と比べると小さくものとなる。そして、Ｓ１８、Ｓ２２の処理を終えたら、一連の制御処理を終了する。
【００２９】
次に、本実施形態に係る車両用走行制御装置１における入力電圧演算処理について説明する。
【００３０】
この入力電圧演算処理は、排熱発電部２の電力をモータジェネレータ４に供給して走行駆動力を得る場合に、モータジェネレータ４に入力する入力電圧Ｖｍを演算する処理である。この処理は図２のＳ１６で実行される処理であり、その詳細を図３に基づいて説明する。
【００３１】
まず図３のＳ１６０に示すように、排熱発電部２の出力電圧Ｖｓ、出力電流Ｉｓの読み込み処理が行われる。そして、排熱発電部２の出力電力Ｐｓの演算処理が行われる（Ｓ１６１）。この出力電力Ｐｓの演算処理は、出力電圧Ｖｓと出力電流Ｉｓを乗ずることにより出力電力Ｐｓを算出する処理である。
【００３２】
そして、Ｓ１６２に移行し、排熱発電部２の出力電力Ｐｓが排熱発電部２の最大出力電力値Ｐｓｍａｘより大きく、電力上限値Ｐ１が排熱発電部２の最大出力電力値Ｐｓｍａｘより大きく、電力変換効率目標値Ｎ１であるか否かが判断される。Ｓ１６２にて排熱発電部２の出力電力Ｐｓが排熱発電部２の最大出力電力値Ｐｓｍａｘより大きく、電力上限値Ｐ１が排熱発電部２の最大出力電力値Ｐｓｍａｘより大きく、電力変換効率目標値Ｎ１であると判断された場合には、最大出力電力値Ｐｓｍａｘとして排熱発電部２の出力電力Ｐｓが設定され、排熱発電電圧値Ｖ０として出力電圧Ｖｓを２で除した値（Ｖｓ／２）が設定される。
【００３３】
そして、Ｓ１６４に移行し、電圧値Ｖｍ１の演算処理が行われる。電圧値Ｖｍ１は、排熱発電部２の発電量、モータジェネレータ４の回転数などに基づいて決定される電圧値であり、次の式（１）により算出される。
【００３４】
Ｖｍ１＝（ｎ・Ａ＋（ｎ２・Ａ２＋４・Ｐｍ・Ｒｍ）１／２）／２  …（１）
【００３５】
この式（１）において、ｎはモータジェネレータ４の回転数、Ａはモータジェネレータ４の設計で決定される定数、ＰｍはＰ１とＰｓｍａｘ・Ｎ１のうち小さい方の値が設定されるモータジェネレータ消費電力（ｍｉｎ（Ｐ１、Ｐｓｍａｘ・Ｎ１））、Ｒｍはモータジェネレータ４の電気抵抗値である。
【００３６】
そして、Ｓ１６５に移行し、電圧変動値ΔＶが設定される。電圧変動値ΔＶは、入力電圧Ｖｍの変動値であり、例えば入力電圧Ｖｍの１／４程度の振幅の正弦波が設定される。そして、Ｓ１６６に移行し、モータジェネレータ４の入力電圧Ｖｍの演算処理が行われる。この演算処理は、次の式（２）に示すように、電圧値Ｖｍ１と電圧変動値ΔＶを加算して入力電圧Ｖｍを算出する処理である。
【００３７】
Ｖｍ＝Ｖｍ１＋ΔＶ  …（２）
【００３８】
そして、このＳ１６６の処理を終えたら、一連の制御処理を終了する。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係る車両用走行制御装置１によれば、車両の走行駆動時に排熱発電部２により発電された電力をモータジェネレータ４に供給してその電力を走行駆動力として用い、車両の減速時にモータジェネレータ４により発電された電力を電磁式リターダ３に供給してその電力を制動力として用いることができる。このため、車両の走行駆動時及び減速時に発電した電力をバッテリに蓄電することなく有効に利用することができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る車両用走行制御装置１によれば、車両で発電した電力をバッテリに蓄電することなく車両の駆動力や制動力として用いるため、バッテリ搭載により車両重量を増加させることない。従って、車両の燃費の悪化を防止しつつ、発電電力を有効利用することができる。従って、輸送用車両に適用することにより非常に有用である。特に、高速道路などを走行する長距離輸送車両、リターダを搭載している大型貨物車両に最適である。
【００４１】
また、車両の走行駆動時に排熱発電部２により発電された電力をモータジェネレータ４に供給する際、モータジェネレータ４の回転数に応じてその入力電圧を算出し、排熱発電部２の最大電力に応じて直流変圧器８によって変圧制御を行うため、モータジェネレータ４の駆動に必要な電力を適宜供給することができる。また、アクセル開度やクラッチペダル位置の変数（Ｐ１、Ｎ１）として変圧効率を設定することにより、運転者の望む動力を得ることができる。
【００４２】
なお、上述した各実施形態は本発明に係る車両用走行制御装置の一例を示すものである。本発明に係る車両用走行制御装置は、このようなものに限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係る車両用走行制御装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用走行制御装置の構成概要図である。
【図２】図１の車両用走行制御装置における基本動作処理を示すフローチャートである。
【図３】図１の車両用走行制御装置における入力電圧演算処理を示すフローチャートである。
【図４】図３の入力電圧演算処理における電力上限値の演算に用いるマップの説明図である。
【図５】図３の入力電圧演算処理における電力変換効率目標値の演算に用いるマップの説明図である。
【図６】図１の車両用走行制御装置の走行駆動時における動作説明図である。
【図７】図１の車両用走行制御装置の減速時における動作説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…車両用走行制御装置、２…排熱発電部、３…電磁式リターダ、４…モータジェネレータ、５…ＥＣＵ、６…接続切替部、７…スイッチング部、８…直流変圧器。
【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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【図７】
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