(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと減速エネルギによって駆動する発電機と該発電機による発電電力を充電する蓄電池とブレーキペダル踏込み状態を検出するブレーキ検出手段と上記発電機の回生制動トルクを制御する発電機制御用コントロールユニットとを備える車両において、
上記発電機制御用コントロールユニットに、
減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当のトルクを設定する手段と、
上記エンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定する手段と、
減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を検出したときは上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が上記設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段と、
上記回生制動信号の出力に同期して動力伝達系に介装した動力伝達クラッチにクラッチ開放信号を出力し或いはエンジンの吸気系に介装した吸気制御弁に全開信号を出力する手段とを備えることを特徴とする車両の減速エネルギ回収装置。
【請求項２】
エンジンと減速エネルギによって駆動する発電機と該発電機による発電電力を充電する大容量コンデンサとブレーキペダル踏込み状態を検出するブレーキ検出手段と上記発電機の回生制動トルクを制御する発電機制御用コントロールユニットとを備える車両において、
ブレーキペダルに該ブレーキペダルの遊び量を調整する遊び量調整装置を連設し、
又上記発電機制御用コントロールユニットに、
減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当のトルクを設定する手段と、
上記エンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定する手段と、
上記大容量コンデンサの端子電圧から充電率を算出する手段と
上記発電機の最大負荷トルクを車速に基づき設定する手段と、
上記充電率と上記最大負荷トルクとに基づき上記発電機の充電可能最大制動トルクを設定する手段と、
減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を検出したときは上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは上記充電可能最大制動トルクと上記回生制動トルクとを比較し該回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルク以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルクを越えているときは該充電可能最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力すると共に上記遊び量調整装置にブレーキ動作信号を出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段と、
上記回生制動信号の出力に同期して動力伝達系に介装した動力伝達クラッチにクラッチ開放信号を出力し或いはエンジンの吸気系に介装した吸気制御弁に全開信号を出力する手段とを備えることを特徴とする車両の減速エネルギ回収装置。
【請求項３】
前記動力伝達クラッチが自動変速装置に設けたフォワードクラッチであることを特徴とする請求項１或いは２に記載の車両の減速エネルギ回収装置。
【請求項４】
前記吸気制御弁がスロットル弁であり、
前記発電機制御用コントロールユニットには、前記回生制動信号の出力に同期して上記スロットル弁の開度を制御するスロットル制御用コントロールユニットにスロットル全開信号を出力する手段を備えることを特徴とする請求項１或いは２に記載の車両の減速エネルギ回収装置。
【請求項５】
前記発電機制御用コントロールユニットに、
前記回生制動信号の出力に同期してエンジン制御用コントロールユニットに燃料カット信号を出力する手段を備えることを特徴とする請求項４記載の車両の減速エネルギ回収装置。
【請求項６】
前記発電機制御用コントロールユニットに、
減速時の車速と変速機の変速比に基づき設定したスロットル弁全閉時のエンジンブレーキトルクとスロットル弁全開時のエンジンブレーキトルクとの差を前記エンジンブレーキ相当のトルクとして設定する手段を備えることを特徴とする請求項４或いは５記載の車両の減速エネルギ回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減速エネルギを電気エネルギとして回収し燃費の向上を図る車両の減速エネルギ回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、減速エネルギはエンジンブレーキによるポンピング損失とブレーキ操作による機械損失及び熱エネルギに変換されてしまうため、これを有効に回収すべく減速時に発電機を駆動させて当該減速エネルギを電気的に回収するシステムが種々提案されている。
【０００３】
例えば特開昭６１−１０４１２９号公報には、減速エネルギをエンジンのポンピング損失と発電機損失とに分配して無駄に消費されるエネルギを有効に回収すると共に良好な減速感を得ることのできる技術が開示されている。
【０００４】
すなわち、良好な減速感を得るためのトータルトルクを予め設定し、このトータルトルクをバッテリ充電のための発電機を駆動するトルクとエンジンのポンピング損失によるトルクとに分配し、減速エネルギの一部で発電機を駆動させることでバッテリの充電率を増加させ、同時にポンピング損失に相応するスロットル開度を設定することで減速時の違和感を軽減している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記先行技術はエンジンのポンピング損失の一部を電気エネルギとして回収する技術に関するものであるが、減速時はエンジンブレーキのみを使用した減速走行以外に機械式制動による減速走行の頻度も比較的多く、この機械式制動による減速走行時に発生する運動エネルギを電力として有効に回収することができず、燃費を向上させるには限界がある。
【０００６】
又、上記先行技術では、急速充電に不向きな鉛蓄電池に充電させるものであるため、減速エネルギを有効に回生させることができない。この点、例えば特開平６−２７６６１６号公報に開示されているように、電気２重層コンデンサ等の大容量コンデンサを用いることで減速エネルギを有効に回生させることが可能になるが、減速エネルギを有効に回生させるため発電機を最大負荷電圧で駆動した場合、制動力が通常のエンジンブレーキ以上となり、減速ショックが大きくなり通常の期待し得る減速感とならず、運転者に不快感を与えてしまう。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、第１の目的はエンジンブレーキによる減速走行に加え強制制動による減速走行においても、通常の減速感を損なうことなく減速エネルギを電気エネルギとして効率良く回収することのできる車両の減速エネルギ回収装置を提供することにある。
【０００８】
第２の目的は蓄電池として大容量コンデンサを用いた場合でも、減速時の急速充電によりエンジンブレーキ以上の制動力を与えることなく、しかも減速エネルギを有効に回収することができて燃費の向上を図ることのできる車両の減速エネルギ回収装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による第１の減速エネルギ回収装置は、エンジンと減速エネルギによって駆動する発電機と該発電機による発電電力を充電する蓄電池とブレーキペダル踏込み状態を検出するブレーキ検出手段と上記発電機の回生制動トルクを制御する発電機制御用コントロールユニットとを備える車両において、上記発電機制御用コントロールユニットに、減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当のトルクを設定する手段と、上記エンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定する手段と、減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を検出したときは上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が上記設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段と、上記回生制動信号の出力に同期して動力伝達系に介装した動力伝達クラッチにクラッチ開放信号を出力し或いはエンジンの吸気系に介装した吸気制御弁に全開信号を出力する手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第２の減速エネルギ回収装置は、エンジンと減速エネルギによって駆動する発電機と該発電機による発電電力を充電する大容量コンデンサとブレーキペダル踏込み状態を検出するブレーキ検出手段と上記発電機の回生制動トルクを制御する発電機制御用コントロールユニットとを備える車両において、ブレーキペダルに該ブレーキペダルの遊び量を調整する遊び量調整装置を連設し、又上記発電機制御用コントロールユニットに、減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当のトルクを設定する手段と、上記エンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定する手段と、上記大容量コンデンサの端子電圧から充電率を算出する手段と上記発電機の最大負荷トルクを車速に基づき設定する手段と、上記充電率と上記最大負荷トルクとに基づき上記発電機の充電可能最大制動トルクを設定する手段と、減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を検出したときは上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは上記充電可能最大制動トルクと上記回生制動トルクとを比較し該回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルク以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルクを越えているときは該充電可能最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力すると共に上記遊び量調整装置にブレーキ動作信号を出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段と、上記回生制動信号の出力に同期して動力伝達系に介装した動力伝達クラッチにクラッチ開放信号を出力し或いはエンジンの吸気系に介装した吸気制御弁に全開信号を出力する手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第３の減速エネルギ回収装置は、第１或いは２の減速エネルギ回収装置において、前記動力伝達クラッチが自動変速装置に設けたフォワードクラッチであることを特徴とする。
【００１３】
第４の減速エネルギ回収装置は、第１或いは２の減速エネルギ回収装置において、前記吸気制御弁がスロットル弁であり、前記発電機制御用コントロールユニットには、前記回生制動信号の出力に同期して上記スロットル弁の開度を制御するスロットル制御用コントロールユニットにスロットル全開信号を出力する手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
第５の減速エネルギ回収装置は、第４の減速エネルギ回収装置において、前記発電機制御用コントロールユニットに、前記回生制動信号の出力に同期してエンジン制御用コントロールユニットに燃料カット信号を出力する手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
第６の減速エネルギ回収装置は、第４或いは５記載の減速エネルギ回収装置において、前記発電機制御用コントロールユニットに、減速時の車速と変速機の変速比に基づき設定したスロットル弁全閉時のエンジンブレーキトルクとスロットル弁全開時のエンジンブレーキトルクとの差を前記エンジンブレーキ相当のトルクとして設定する手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
第１の減速エネルギ回収装置では、減速エネルギによって駆動する発電機の回生制動トルクを制御する発電機制御用コントロールユニットにて、減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当のトルクを設定し、次いでこのエンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定する。そして、減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏が検出されたときは上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が上記設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する。尚、吸気制御弁を全開動作させ或いは動力伝達系に介装した動力伝達クラッチを開放してエンジンブレーキを軽減しておく。
【００１８】
第２の減速エネルギ回収装置は、減速エネルギによって駆動する発電機の回生制動トルクを制御する発電機制御用コントロールユニットにて、減速時の車速と変速機の変速比とに基づきエンジンブレーキ相当のトルクを設定し、このエンジンブレーキ相当のトルクに基づき上記発電機の回生制動トルクを設定し、上記大容量コンデンサの端子電圧から充電率を算出し、更に上記発電機の最大負荷トルクを車速に基づき設定し、上記充電率と上記最大負荷トルクとに基づき上記発電機の充電可能最大制動トルクを設定する。そして、減速時、上記ブレーキ検出手段でブレーキペダル未踏を検出したときは上記回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量以下のときは上記充電可能最大制動トルクと上記回生制動トルクとを比較し該回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルク以下のときは該踏込み量に応じた回生制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力し一方上記回生制動トルクが上記充電可能最大制動トルクを越えているときは該充電可能最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する手段と、上記遊び量調整装置にブレーキ動作信号を出力し、又上記ブレーキペダル踏込みを検出し且つ該ブレーキペダルの踏込み量が設定遊び量を越えているときは最大制動トルクに相応する回生制動信号を上記発電機に出力する。尚、吸気制御弁を全開動作させ或いは動力伝達系に介装した動力伝達クラッチを開放してエンジンブレーキを軽減しておく。
【００１９】
第３の減速エネルギ回収装置では、第１或いは２の減速エネルギ回収装置において、前記動力伝達クラッチを自動変速装置に設けたフォワードクラッチとすることで、エンジンブレーキの伝達を遮断する。
【００２０】
第４の減速エネルギ回収装置では、、第１或いは２の減速エネルギ回収装置において、前記吸気制御弁をスロットル弁とし、発電機による回生制動時に該スロットル弁を全開動作させる。
【００２１】
第５の減速エネルギ回収装置では、第４の減速エネルギ回収装置において、発電機による回生制動時に燃料カットすることで、燃費の向上が図れる。
【００２２】
第６の減速エネルギ回収装置は、第４或いは５の減速エネルギ回収装置において、前記エンジンブレーキ相当のトルクを、減速時の車速と変速機の変速比に基づき設定したスロットル弁全閉時のエンジンブレーキトルクとスロットル弁全開時のエンジンブレーキトルクとの差に基づいて設定する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図１〜図１０に本発明の第１実施の形態を示す。図８に本発明による減速エネルギ回収装置を搭載した車両１を示す。この車両１は４輪駆動車で、エンジン２に連設する自動変速装置３の出力軸がセンタデファレンシャル装置４を介して前輪駆動軸５と後輪駆動軸６に連設するプロペラシャフト７とに連設されて、上記自動変速装置３からの出力が前後輪に分配される。
【００２４】
上記自動変速装置３の動力伝達経路にはトルクコンバータ、フォワードクラッチ、及び変速機構等が備えられ、例えばセレクトレバーをニュートラル（Ｎ）レンジにセットすると、上記フォワードクラッチが開放状態となり、上記前輪駆動軸５及び後輪駆動軸６に対する動力の伝達が遮断される。
【００２５】
又、上記プロペラシャフト７のほぼ中央に減速機構部８を介して発電機９が連設されている。尚、この減速機構部８には、車両の走行状態に応じて或いは運転者の手動操作で選択的に接断可能なクラッチが介装されている。
【００２６】
上記発電機９にインバータ回路等からなる充放電回路１０を介して大容量コンデンサの一例である電気２重層コンデンサ１１のモジュールが２つ並列接続されている。又、上記充放電回路１０は後述する発電機制御用コントロールユニット１９から出力される回生制動指令信号、或いは力行指令信号に応じて上記発電機９の動作を回生制動と力行とに選択的に切換えると共に、回生制動により発生した電力を上記電気２重層コンデンサ１１に充電し、又、この電気２重層コンデンサ１１から発電機９を力行させるに必要な電力を供給する。
【００２７】
又、符号１２はアクセルペダル未踏時にＯＮ動作するアイドルスイッチとアクセル踏込み量を検出するアクセル開度センサとを備えるアクセルセンサ、１３はブレーキペダル１４の動作状態を検出するブレーキセンサである。図９に示すように、上記ブレーキセンサ１３は上記ブレーキペダル１４が開放時にＯＦＦ動作し、踏込み時にＯＮ動作するブレーキスイッチ１３ａと、該ブレーキペダル１４の踏込み時のストロークを検出するブレーキストロークセンサ１３ｂとを備えている。
【００２８】
又、符号１５はエンジン制御用コントロールユニットで、エンジン２の運転状態、及び車両１の走行状態を検出して燃料噴射量及び点火時期等を演算する。このエンジン制御用コントロールユニット１５にエンジン回転数を検出するクランク角センサ１６が接続されている。
【００２９】
又、符号１７は電子スロットル制御用コントロール（ＥＴＣ）ユニットであり、図示しない電動スロットル弁に連設するスロットルアクチュエータ１８に接続されており、吸入空気量等の吸気系パラメータ及びアクセルペダルの踏込み量に応じてスロットル弁開度を設定し、該スロットル弁開度信号を上記スロットルアクチュエータ１８に出力してスロットル弁開度を制御する。
【００３０】
又、符号１９は発電機制御用コントロールユニットで、上記エンジン制御用コントロールユニット１５においてクランク角センサ１６の出力信号に基づいて算出したエンジン回転数信号、図示しないシフトレバーのポジションを検出するシフトポジセンサから出力されるシフトポジション信号、アイドルスイッチ信号、ブレーキスイッチ信号、ブレーキペダルストローク信号、電気２重層コンデンサ１１の端子電圧、及び車速センサ２３から出力される車速信号等の車両走行状態を検出する各信号が入力される。
【００３１】
更に、上記発電機制御用コントロールユニット１９の出力側に上記充放電回路１０及びブレーキペダル遊び量調整弁２０が接続されている。
【００３２】
このブレーキペダル遊び量調整弁２０は、ブレーキペダル遊び量調整装置２２に配設されている。図９に示すように、このブレーキペダル遊び量調整装置２２は、上記ブレーキペダル１４と該ブレーキペダル１４の踏込みストロークに応じた油圧を各制動部に供給するマスタシリンダ２１との間に介装されている。
【００３３】
このブレーキペダル遊び量調整装置２２に設けられた流体シリンダ２２ａの先端面が上記マスタシリンダ２１のピストンロッド２１ａに当接されている。
【００３４】
又、上記流体シリンダ２２ａに介装されているシリンダピストン２２ｂが上記ブレーキペダル１４にピストンロッド２２ｃを介して連結され、このピストンロッド２２ｃの中途に形成したリテーナと上記流体シリンダ２２ａとの間に該流体シリンダ２２ａの先端面を上記マスタシリンダ２１のピストンロッド２１ａに常時当接させるための圧縮ばねが介装されている。
【００３５】
上記流体シリンダ２２ａ内が上記シリンダピストン２２ｂにて前室２２ｄと後室２２ｅとに区画され、この両室２２ｄ，２２ｅがバイパス通路２２ｆを介して連通され、このバイパス通路２２ｆに上記ブレーキペダル遊び量調整弁２０が介装されている。
【００３６】
このブレーキペダル遊び量調整弁２０は上記発電機制御用コントロールユニット１９からの制御信号に基づいて開閉動作されるもので、通常は開弁状態にあり、上記ブレーキペダル１４が解放されているときは、圧縮ばねの付勢力により、初期遊び量ＸOをもった位置に上記流体シリンダ２２ａと上記シリンダピストン２２ｂとが相対位置決めされる。この状態からブレーキペダル１４を踏み込むと遊び量ＸOに相当するストローク間は前室２２ｄの流体が上記バイパス通路２２ｆを通り、後室２２ｅへ移動して上記マスタシリンダ２１のピストンロッド２１ａは移動されない。そして、遊び量Ｘ0以上踏み込んだときにシリンダピストン２２ｂがシリンダ２２ａの前端に当接して一体動作し、マスタシリンダ２１のピストンロッド２１ａを移動させる。又、上記ブレーキペダル遊び量調整弁２０が閉弁すると上記流体の移動が阻止され、遊び量なしで上記流体シリンダ２２ａは上記ピストンロッド２２ｃと一体動作する。
【００３７】
上記発電機制御用コントロールユニット１９では入力されたパラメータに基づき設定される減速時の発電機９の回生制動トルク及びブレーキペダル遊び量調整弁２０の開閉制御を、図２〜図４のフローチャートに従って実行する。
【００３８】
図２、図３に減速時回生制動トルク設定ルーチンを示す。このルーチンでは、先ず、ステップＳ１０１でアイドルスイッチの出力信号に基づきアクセルペダルが未踏かを判別し、アイドルスイッチがＯＮのアクセルペダル未踏のときはステップＳ１０２へ進み、又、アイドルスイッチがＯＦＦのアクセルペダル踏込み状態のときはステップＳ１１４へ分岐する。
【００３９】
そして、ステップＳ１０２へ進むと、現在の車速Ｖをエンジンブレーキを必要とする減速走行中であるか否かを判定するための所定車速Ｖoと比較し、Ｖ≧Ｖoの減速走行時にはステップＳ１０３へ進み、Ｖ＜Ｖoの停車直前の低速走行或いは停車時には上記ステップＳ１１４へ分岐する。
【００４０】
その後、ステップＳ１０３へ進むと、ブレーキスイッチの出力信号に基づきブレーキペダルが未踏か否かを判別し、ブレーキスイッチがＯＦＦのブレーキペダル未踏の状態のときはステップＳ１０４へ進み、又、ブレーキスイッチがＯＮのブレーキペダル踏込み状態、すなわち制動状態のときはステップＳ１０９へ分岐する。
【００４１】
上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０３で、アイドルスイッチＯＮ、且つ減速走行、且つブレーキスイッチＯＦＦと判定されてステップＳ１０４へ進むと、このステップＳ１０４以下で、減速走行時の運動エネルギ回収時の発電機９による回生制動トルクを設定する。
【００４２】
先ず、ステップＳ１０４では、現在の変速比εと車速Ｖとによって決定される減速走行時のエンジンブレーキのトルクを要求エンジンブレーキトルクＴ1として格納する図５に示すマッブを補間計算付で参照し、或いは演算により設定する。
【００４３】
次いで、ステップＳ１０５で、上記要求エンジンブレーキ相当トルクＴ1に相応する発電機９の回生制動トルクを、図４に示す回生制動トルク設定サブルーチンに従って設定する。
【００４４】
このサブルーチンでは、先ず、ステップＳ２０１で、上記要求エンジンブレーキ相当トルクＴ1を読込み、ステップＳ２０２で車速Ｖ（∝発電機回転数）に基づき発電機９の最大負荷トルクＴｍａｘを演算により、或いは図６に示す発電機特性のテーブルから補間計算により設定し、ステップＳ２０３で上記電気２重層コンデンサ１１の端子電圧Ｅ1を読込む。
【００４５】
その後、ステップＳ２０４で上記電気２重層コンデンサ１１の端子電圧Ｅ1に基づき発電機９に最大条件を与えても取り出すことのできない不足トルクＴｍを、図７に示す電気２重層コンデンサ１１の充電特性に基づき実験等から求め、その値を格納するテーブルを補間計算付で参照し、或いは演算により設定する。
【００４６】
そして、ステップＳ２０５で上記要求エンジンブレーキ相当トルクＴ1と上記最大負荷トルクＴｍａｘから上記不足トルクＴｍを減算した値（充電可能最大制動トルク）とを比較し、Ｔ1＜Ｔｍａｘ−Ｔｍのときは発電機９の回生作動により要求エンジンブレーキ相当トルクＴ1をまかなうことができるため、ステップＳ２０６へ進み、上記要求エンジンブレーキ相当トルクＴ1を上記発電機９による回生制動トルクＴ2として設定し（Ｔ2←Ｔ1）、ルーチンを抜ける。又、Ｔ1≧Ｔｍａｘ−Ｔｍのときは要求エンジンブレーキ相当トルクＴ1を発電機９の回生だけではまかなえず、ステップＳ２０７へ進み、上記回生制動トルクＴ2を上記充電可能最大制動トルク（Ｔｍａｘ−Ｔｍ）で設定して（Ｔ2←Ｔｍａｘ−Ｔｍ）、ルーチンを抜ける。この場合、回生制動トルクＴ2によるブレーキ感は運転者の感覚より小さくなることが考えられるが、それ以上のブレーキ感は運転者のブレーキ操作に任される。
【００４７】
以上のようなステップＳ１０５における回生制動トルクの設定終了後、図２に示すステップＳ１０６では、自動変速装置３に設けたフォワードクラッチを開放動作させて駆動系の動力伝達経路を遮断し、ステップＳ１０７で発電機作動フラグＦ（回生時にセット、力行時にクリア）をセットし、ステップＳ１０８で、上記ステップＳ１０５で設定した回生制動トルクＴ2に相応する回生制動信号としての界磁電流を上記充放電回路１０から上記発電機９へ出力し、ルーチンを抜ける。
【００４８】
すると、発電機９によりプロペラシャフト７を介して前輪駆動軸５及び後輪駆動軸６に所定トルクの回生制動が働き、又、回生制動により発生した電力が上記充放電回路１０を介して電気２重層コンデンサ１１に充電される。
【００４９】
又、上記ステップＳ１０３でブレーキスイッチＯＮのブレーキ操作時と判別されてステップＳ１０９へ進むと、このステップＳ１０９以下で、運転者のブレーキ操作に対応させた回生制動時の回生制動トルクを設定する。
【００５０】
先ず、ステップＳ１０９ではブレーキストロークセンサ１３ｂの出力信号に基づいて算出したブレーキペダルストロークＸと、ブレーキペダル１４の初期遊び量ＸOとを比較し、Ｘ＜ＸOのブレーキペダル１４のストロークＸが遊び量ＸOの範囲内での動作のときはステップＳ１１０へ進み、又、Ｘ≧ＸOの上記ストロークＸが遊び量ＸOを越えたときはステップＳ１１３へ進む。
【００５１】
ステップＳ１１０へ進むと、上記ブレーキペダルストロークＸに基づいてテーブルを補間計算付で参照し、或いは演算により回生制動トルクＴ2を設定し、ステップＳ１１１で、前述の充電可能最大制動トルク（Ｔｍａｘ−Ｔｍ）と上記回生制動トルクＴ2とを比較し、Ｔ2＜Ｔｍａｘ−Ｔｍのときは発電機９による回生制動トルクＴ2に余裕があるため上記ステップＳ１０８へ戻り、この回生制動トルクＴ2に相応する回生制動信号としての界磁電流を上記充放電回路１０から上記発電機９へ出力し、ルーチンを抜ける。その結果、ブレーキ操作の遊び量ＸOの範囲においても減速時の回生エネルギを有効に回収することができる。
【００５２】
又、Ｔ2≧Ｔｍａｘ−Ｔｍのときは発電機９による回生作動では運転者のブレーキ操作で要求されるブレーキ感が達成できないためステップＳ１１２へ進み、ブレーキペダル遊び量調整装置２２に設けたブレーキペダル遊び量調整弁２０に閉弁信号を出力し、ステップＳ１１３へ進む。このブレーキペダル遊び量調整弁２０に閉弁信号が出力されると、該ブレーキペダル遊び量調整弁２０が閉弁動作し、流体シリンダ２２ａの前室と後室とに流入されている流体の流通を遮断する。すると、ブレーキペダル１４に連結するシリンダピストン２２ｂと流体シリンダ２２ａとが一体に移動してマスタシリンダ２１のピストンロッド２１ａを押圧し、初期遊び量ＸOの範囲内であっても機械式ブレーキが動作される。
【００５３】
その結果、図１０に示すように、実線で記載した通常のブレーキ油圧制動力に比し、電気２重層コンデンサ１１の充電率αが高く、発電機９による回生制動が十分に得られないときは、波線で記載したように遊び量が短くなりブレーキ油圧制動力が早期に上昇するため、電気２重層コンデンサ１１の充電状況に影響することなく、違和感のない減速走行が可能となる。
【００５４】
そして、上記ステップＳ１０９或いはステップＳ１１２からステップＳ１１３へ進むと、充電可能最大制動トルク（Ｔｍａｘ−Ｔｍ）で上記回生制動トルクＴ2を設定して上記ステップＳ１０８へ戻り、この回生制動トルクＴ2に相応する回生制動信号としての界磁電流を上記充放電回路１０から上記発電機９へ出力し、ルーチンを抜ける。
【００５５】
一方、減速走行後の加速走行時（アイドルスイッチＯＦＦ）、又は停車直前の減速走行或いは停車時（Ｖ≧Ｖo）には、ステップＳ１０１又はステップＳ１０２からステップＳ１１４へ分岐する。
【００５６】
そして、このステップＳ１１４で発電機作動フラグＦの値を参照し、Ｆ＝０の発電機９が力行状態を示しているときはそのままルーチンを抜け、又Ｆ＝１の回生状態を示しているときはステップＳ１１５へ進み、該発電機作動フラグＦをクリアし、ステップＳ１１６で自動変速装置３に設けたフォワードクラッチを結合し、その後の発進に備えた後、ステップＳ１１７で上記発電機９による回生制動を解除し、ステップＳ１１８でブレーキペダル遊び量調整装置２２に設けたブレーキペダル遊び量調整弁２０に開弁信号を出力して、このブレーキペダル遊び量調整弁２０を開弁させた後、ルーチンを抜ける。
【００５７】
その結果、ブレーキペダル遊び量調整装置２２の遊び量が初期遊び量Ｘoに復帰され、又、走行モードが通常モードに戻される。
【００５８】
尚、上記電気２重層コンデンサ１１は、加速運転の際に上記発電機９を電動機として動作させて加速走行を支援したり、バッテリの不足分を補う補助電源として利用される。
【００５９】
このように、本実施の形態によれば、減速エネルギを電気エネルギとして回収することでエネルギを有効利用することができ、燃費の向上が図れる。更に、エンジンブレーキと同等の減速特性が得られるため減速走行を違和感なく行うことができる。更に、ブレーキを使用した強制制動による減速走行の初期の段階において、電気２重層コンデンサ１１の充電率αが高く、発電機９を作動させても期待したとおりの回生制動トルクが得られないときは、ブレーキペダルの遊び量の範囲内であっても直ちにブレーキを動作させるようにしたので、発電機９による回生制動トルクが不十分な場合であっても違和感の無い制動操作が得られ、しかも、ブレーキによる強制制動時においても減速エネルギを効率よく回収することができ、燃費をより一層向上させることができる。
【００６０】
本実施の形態は自動変速装置として電磁式クラッチと無段変速機とを備えた電子制御式無段変速装置に適用することも可能で、この場合、本実施の形態のフォワードクラッチの開放或いは結合動作に代えて、上記電磁クラッチを開放或いは結合動作させ、又、変速比εはプライマリプーリとセカンダリプーリとの変速比を読込む。
【００６１】
又、図１１〜図１３に本発明の第２実施の形態を示す。上述した第１実施の形態では、減速時の燃料カットの際に動力伝達系を遮断して、スロットル弁全閉時に相当するエンジンブレーキを発電機９による回生制動により生成するようにしたが、本実施の形態では、減速時の燃料カットの際に、動力伝達系は遮断することなく、その代わりにスロットル弁を全開としてエンジンブレーキ力を軽減し、エンジンブレーキ相当の回生制動トルクを発電機９により発生させるようにしたものである。
【００６２】
図１１に示すように、スロットル制御用コントロールユニット（ＴＣＵ）１７は、車速信号、吸入空気量等の吸気系パラメータ、アイドルスイッチ信号、及びアクセル開度信号に基づきスロットル弁（図示せず）の開度を設定し、インジェクタから噴射される燃料量に応じた空気量を筒内へ供給する。又、発電機制御用コントロールユニット１９からスロットル全開信号が出力されたときはスロットル弁を全開にする。
【００６３】
以下、本実施の形態における発電機制御用コントロールユニット１９で実行される減速時回生制動トルク設定ルーチンについて図１２に示すフローチャートに従って説明する。
【００６４】
先ず、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３で、アイドルスイッチＯＮの減速走行、且つ、現在の車速Ｖが設定車速Ｖo以上、且つ、ブレーキスイッチＯＦＦと判別されて、ステップＳ３０１へ進むと、エンジン制御用コントロールユニット１５へ燃料カット信号を出力して燃料カットし、続くステップＳ３０２で、ＴＣＵ１７へスロットル全開信号を出力し、該ＴＣＵ１７を介してスロットル弁を全開状態にして、実際に作用するエンジンブレーキトルクを低減する。
【００６５】
その後、ステップＳ３０３へ進み、スロットル弁全閉相当の回生制動トルクＴ2を演算する。すなわち、図３に示す特性図に基づき車速Ｖとシフトポジションセンサからの出力信号に基づいて検出した現在の変速比εに基づき、スロットル弁全閉時のエンジンブレーキトルクとスロットル全開時のエンジンブレーキトルクとの差分ΔＴ1を算出し、この差分ΔＴ1に相応する回生制動トルクＴ2を演算により、或いはテーブル参照により設定する。
【００６６】
その後、ステップＳ１０７で発電機作動フラグＦ（回生時にセット、力行時にクリア）をセットし、ステップＳ３０４へ進み、この回生制動トルクＴ2に相応する回生制動信号としての界磁電流を上記充放電回路１０を経て上記発電機９へ出力し、ルーチンを抜ける。
【００６７】
一方、上記ステップＳ１０３でブレーキスイッチＯＮのブレーキ操作時と判別されたときは、前述した第１実施の形態の図３に示すステップＳ１０９へ進み、このステップＳ１０９以下のルーチンで回生制動トルクＴ2を所定に設定した後、上記ステップＳ３０４へ戻る。
【００６８】
又、減速走行後の加速走行時（アイドルスイッチＯＦＦ）、又は、停車直前の減速走行或いは停車時（Ｖ＜Ｖo）には、ステップＳ１０１又はステップＳ１０２からステップＳ１１４へ分岐し、前述した第１実施の形態と同様、発電機作動フラグＦの値を参照し、Ｆ＝０の発電機９が力行状態を示しているときはそのままルーチンを抜ける。又、Ｆ＝１の回生状態を示しているときはステップＳ１１５へ進み、該発電機作動フラグＦをクリアし、ステップＳ３０５でＴＣＵ１７に対してスロットル弁全開解除信号を出力して上記ＴＣＵ１７を正常動作状態に復帰させ、ステップＳ３０６でエンジン制御用コントロールユニット１５へ燃料復帰信号を出力し、ステップＳ３０７で、上記発電機９による回生制動を解除し、ステップＳ３０８でブレーキペダル遊び量調整装置２２に設けたブレーキペダル遊び量調整弁２０に閉弁信号を出力して、このブレーキペダル遊び量調整弁２０を開弁させた後、ルーチンを抜ける。
【００６９】
このように、本実施の形態では、発電機９により回生制動させる際にスロットル弁を全開状態にして、減速時のポンピング損失を軽減するため、その分、発電機９による運動エネルギの回収率を向上させることができる。又、動力伝達系を強制的に遮断する必要がないので、ＴＣＵ１７を併設するエンジンであれば自動変速装置を搭載する車両以外に、手動変速機を搭載する車両にも容易に採用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、発電機により回生制動トルクをエンジンブレーキ相当のトルクに設定すると共に、吸気制御弁を全開とし或いは動力伝達クラッチを開放させるようにしたので、減速走行時のエンジンのポンピング損失を軽減し、且つ減速エネルギを電気エネルギとして有効に回収することができる。
更に、エンジンブレーキによる減速走行のみならず、機械式制動による減速走行においても、減速感を損なうことなく減速エネルギを電気エネルギとして有効に回収することができ、その分、燃費の向上を図ることができる。
【００７２】
請求項２記載の発明によれば、蓄電池として大容量コンデンサを採用したことで急速充電が可能となり、減速時のエンジンブレーキ相当のトルクに応じた発電電力を無理なく充電させることができる。
【００７３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１或いは２記載の発明において、減速時、自動変速装置に設けたフォワードクラッチを開放することで、エンジンブレーキの伝達を簡単に遮断することができ、減速エネルギをより一層有効に回収することができる。
【００７４】
請求項４記載の発明によれば、請求項１或いは２記載の発明において、減速時、スロットル弁を全開動作させることで、エンジンのポンピング損失を軽減し、減速エネルギを有効に回収することができる。
【００７５】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明において、発電機により回生制動時に燃料カットを行うことで燃費を向上させることができる。
【００７６】
請求項６記載の発明によれば、請求項４或いは５記載の発明において、発電機の回生制動トルクを設定する際に求めるエンジンブレーキ相当トルクを、スロットル全閉時のブレーキトルクとスロットル全開時のエンジンブレーキトルクとの差から算出するようにしたので、上記発電機により回生制動トルクを生じさせた場合でも、通常のエンジンブレーキとほぼ同等の制動力が働くため、違和感のない減速走行が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態による減速エネルギ回収装置の機能ブロック図
【図２】同、減速時回生制動トルク設定ルーチンを示すフローチャート
【図３】同、減速時回生制動トルク設定ルーチンを示すフローチャート（続き）
【図４】同、回生制動トルク設定サブルーチンを示すフローチャート
【図５】同、スロットル弁全閉時の車速と変速比とエンジンブレーキトルクとの関係を示す特性図
【図６】同、車速と発電機の負荷トルクとの関係を示す特性図
【図７】同、電気２重層コンデンサの充電率と電圧との関係を示す特性図
【図８】同、車両の駆動系の平面図
【図９】同、ブレーキペダル遊び量調整装置の側面図
【図１０】同、ブレーキペダルストロークと油圧制動力との関係を示す特性図
【図１１】第２実施の形態による減速エネルギ回収装置の機能ブロック図
【図１２】同、減速時回生制動トルク設定ルーチンを示すフローチャート
【図１３】同、スロットル弁全閉時と全開時の車速と変速比とエンジンブレーキトルクとの関係を示す特性図
【符号の説明】
１…車両
９…発電機
１１…電気２重層コンデンサ
１４…ブレーキペダル
１５…エンジン制御用コントロールユニット
１７…スロットル制御用コントロールユニット
１９…発電機制御用コントロールユニット
Ｔ1…要求エンジンブレーキトルク
Ｔ2…回生制動トルク
Ｔｍａｘ…最大負荷トルク
（Ｔｍａｘ−Ｔｍ）…最大制動トルク
ΔＴ1…エンジンブレーキの差
Ｖ…車速
Ｘ…踏込み量
Ｘo…設定遊び量
α…充電率
ε…変速比
【図１】
0003892520.tif 000002
【図２】
0003892520.tif 000003
【図３】
0003892520.tif 000004
【図４】
0003892520.tif 000005
【図５】
0003892520.tif 000006
【図６】
0003892520.tif 000007
【図７】
0003892520.tif 000008
【図８】
0003892520.tif 000009
【図９】
0003892520.tif 000010
【図１０】
0003892520.tif 000011
【図１１】
0003892520.tif 000012
【図１２】
0003892520.tif 000013
【図１３】
0003892520.tif 000014