(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の減速時に車両の運動エネルギからエネルギを回収するエネルギ回収手段と、
エンジンに供給される空気量を調整する空気量調整手段と、
前記エンジンに供給される空気量を検出する空気量検出手段と、
前記エネルギ回収手段によるエネルギ回収に際して、前記エンジンに供給される空気量が増大するように前記空気量調整手段を制御すると共に、前記エネルギ回収手段により回収されるエネルギの量を、前記空気量検出手段により検出された空気量に応じて制御する制御手段と
を備えることを特徴とするエネルギ回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の減速運転時に車両の運動エネルギの一部を回収エネルギに変換するエネルギ回収装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
エンジン及び電気モータを動力源として備えたハイブリッド車両において、車両の加速運転時に蓄電装置からモータに電気エネルギを供給して機関出力を補助する一方、減速時及び制動時にモータを発電機として動作させて回生制動を行い、発生した電気エネルギで蓄電装置を充電するものがあるが、減速時や制動時に車両の運動エネルギの多くがエンジンブレーキ（ポンピングロス）として消費され、モータによりエネルギを十分に回収できないという問題がある。
【０００３】
そこで、特開平９−１３５５０２号公報に記載のハイブリッド車両では、車両が減速走行に移行するときにスロットルバルブを開いてエンジンブレーキによる制動トルクを減少させると共に、この制動トルク減少分に見合う回生制動トルクをモータにより発生させ、エンジンブレーキとして無駄に消費していた車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収するようにしている。より具体的には、スロットル全閉時に発生するエンジンブレーキによる制動トルクから電気モータによる回生制動トルクを減じて得た制動目標トルクに機関出力トルクが一致するようにスロットル開度をフィードバック制御し、スロットル全閉時のエンジンブレーキによる制動トルクに等しい合成制動トルクを得ている。
【０００４】
また、ハイブリッド車両には、バッテリ残容量と回生可能電力量との和が基準容量より小さいときにモータによる電力回生を行うものがあるが、この様なハイブリッド車両において車両減速時の回生量をエンジン回転数（モータ回転数）及びブレーキ踏量に応じて制御すると、蓄電装置の残容量が極端に低下しても回生量が十分確保されないという問題がある。
【０００５】
そこで、特開平１１−２２０８１０号公報に記載のハイブリッド車両では、車両走行速度に基づいて車両減速時におけるモータによる回生エネルギ量を制御すると共に蓄電手段の残容量に基づいて回生エネルギ量を補正して、車両減速時のエネルギ回生量の制御をより適切に行い、更に、回生エネルギ量の補正に対応してエンジンの出力を補正して、適切な減速度合を得るようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、特開平９−１３５５０２号公報や特開平１１−２２０８１０号公報に記載の従来のハイブリッド車両では、車両減速時のエネルギ回収量を増大するために電気モータによる回生制動トルクが先ず設定され、次いで、減速度合を適正にするべく、回生制動エネルギの設定値に応じてエンジン出力を制御するようにしている。
【０００７】
本発明の目的は、車両減速時のエネルギ回収量を増大すると共に、上記従来のハイブリッド車両のものとは異なる作動原理に基づいて車両減速度合を適正化するエネルギ回収装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のエネルギ回収装置は、エネルギ回収手段によるエネルギ回収に際して、エンジンに供給される空気量が増大するように空気量調整手段を制御手段により制御し、また、エネルギ回収手段により回収されるエネルギの量を空気量検出手段により検出された空気量に応じて制御手段により制御するものとなっている。
【０００９】
本発明によれば、車両減速時のエネルギ回収に際して、エンジンへの空気供給量が増大してエンジンのポンピングロスが低減し、エネルギ回収量がその分増大する。但し、一般に、個々の車両に搭載されるエンジンや空気量調整手段には動作特性に個体差があり、また、動作特性に経年変化が生じるので、エネルギ回収に際して空気量調整手段を空気量増大方向へ動作させたとき、エンジンや空気量調整手段の個体差や経年変化に起因して、エンジンへ供給される空気量の増大量にバラツキが生じる。この様に空気供給量の増大分がばらつくと、車両減速度合にバラツキが生じて適正な減速特性が得られないおそれがある。この点、本発明は、エンジンに供給される空気量の検出値に応じてエネルギ回収量を制御するものとなっており、その様な不具合が解消される。すなわち、空気量の検出値は、エンジンや空気量調整手段の個体差や経年変化を反映しており、この検出値に基づいてエネルギ回収量を制御することにより、空気供給量の増大分のバラツキがエネルギ回収過程で相殺される。このため、エンジンブレーキによる制動トルクとエネルギ回収による制動トルクとの合成制動トルクにより、企図した減速度合が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるエネルギ回収装置を説明する。
本実施形態のエネルギ回収装置は、例えば、エンジン及びモータを駆動源として備えたハイブリッド車両に搭載され、車両の減速運転時や制動時にモータを発電機（より一般的にはエネルギ回収手段）として動作させて車両の運動エネルギから電気エネルギを回収するものとなっている。
【００１１】
図１に例示するように、本実施形態に係るハイブリッド車両は、エンジン１１とモータ兼発電機（以下、モータという）１２とを備え、エンジン１１及びモータ１２の出力軸は、ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）１３、遊星ギヤ機構１４、減速機１５および差動機構１６を介して駆動軸１７に連結され、駆動軸１７には駆動輪１８が装着されている。エンジン出力軸とモータ出力軸（ＣＶＴ入力軸）との間には始動クラッチ２１とワンウェイクラッチ２２とが配設され、ワンウェイクラッチ２２は、エンジン回転をＣＶＴ入力軸へ伝達する一方、エンジン１１へのＣＶＴ入力軸回転の伝達を阻止するものとなっている。
【００１２】
ハイブリッド車両には、エンジン１１、モータ１２、ＣＶＴ１３、遊星ギヤ機構１４及び始動クラッチ２１の動作を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１が搭載されている。この制御ユニット３１の制御下で始動クラッチ２１を接状態にすることによりモータ回転力によるエンジン始動が可能であり、また、始動クラッチ２１の接状態を解除することによりエンジンへのモータ回転力の伝達を阻止できる。
【００１３】
エンジン１１は、運転者のアクセルペダル操作に応じて或いはアクセルペダル操作とは独立して動作可能な電子制御式スロットルバルブ（ＥＴＶ）２３を有し、スロットル開度が制御ユニット３１により可変調整され、エンジン１１に供給される空気量がスロットル開度に応じて可変するようになっている。すなわち、電子制御式スロットルバルブ２３は、エンジン１１に供給される空気量を調整する空気量調整手段として機能する。エンジン１１には各種センサが装備され、図１中、参照符号２４は吸入空気量センサを表し、この吸入空気量センサ２４は、エンジン１１の体積効率Ｅｖやインテークマニホールド圧に対応するエンジンへの空気供給量を検出する空気量検出手段を構成している。また、参照符号２５及び２６はエンジン回転数センサおよびアクセルペダル位置（ＡＰＳ）センサを表す。
【００１４】
電子制御ユニット３１は、各種センサからの検出出力に基づいて、スロットル開度やエンジンへの燃料供給量を可変調整してエンジン出力を増減するようになっている。
モータ兼発電機１２は、モータモード（通常モード）と発電機モード（回生モード）との間で作動モードが制御ユニット３１により切り換えられるものとなっており、モータ動作時にはインバータ２７を介するバッテリ２８からの電力供給により駆動力を出力し、発電動作時には駆動輪１８の回転力を受けて発電を行ない、この発電電力によりインバータ２７を介してバッテリ２８を充電するようになっている。
【００１５】
ＣＶＴ１３は、例えば、図示しない入力プーリ、出力プーリおよび両プーリ間に巻回された無端ベルトとからなり、各プーリの可動シーブを油圧により駆動して両プーリの半径比すなわち変速比を可変調節するものとなっている。図１中、ＣＶＴ用の油圧回路の図示を省略する。
遊星ギヤ機構１４は、例えば、図示しないサンギヤ、リングギヤ及びキャリアからなり、これらの３要素のうちのいずれか一つがＣＶＴ入力軸側に連結され、別の要素がＣＶＴ出力軸側に連結され、更に別の要素が駆動出力軸に連結されるようになっている。 そして、ＣＶＴ１３の入出力プーリの速度比を調整することにより遊星ギヤ機構１４のサンギヤとリングギヤとの速度比を調整し、これにより、車両を停止、前進または後退させ或いは駆動力や車速を増減するものとなっている。
【００１６】
本実施形態のエネルギ回収装置は、車両減速時のエネルギ回収に際してエンジン１１への空気供給量を増大させてエンジンにおけるポンピングロスの低減ひいてはエネルギ回収量の増大を図ると共に、エネルギ回収量を空気供給量に応じて可変して車両減速度合を適正化することを特徴としている。
すなわち、車両運転中、エネルギ回収装置の制御手段としての制御ユニット３１は、図２に示すスロットル開度・発電量制御ルーチンを繰り返し実行する。
【００１７】
この制御ルーチンにおいて、エンジン回転数センサ２５の検出出力が読み込まれ（ステップＳ１）、次に、ＡＰＳセンサ２６の検出出力の変化量に基づいてアクセルペダルの踏込みが解除されたか否かが判別され、モータ２の作動モードが回生モードであるか否かが判別される（ステップＳ２）。回生モードでなければ、各種センサの検出出力に基づいて判別された車両運転状態に応じて電子制御式スロットルバルブ２３の開度が決定され、このスロットル開度になるようにスロットルバルブ２３が制御される（ステップＳ３）。そして、エンジン１１への空気供給量ひいてはエンジンの体積効率を表す吸入空気量センサ２４の検出出力Ｅｖが読み込まれ、電子制御ユニット３１に内蔵のメモリに検出空気量Ｅｖｌとして格納し（ステップＳ４）、今回周期での制御処理を終了する。
【００１８】
一方、図４に示すようにアクセルペダルの踏込み解除に伴ってモータ２の作動モードが回生モードに移行したことがステップＳ２で判別されると、エンジン燃料カット中であるか否かが更に判別され（ステップＳ５）、この判別結果が否定であれば、上記ステップＳ３において通常のスロットル開度制御が行われる。
回生モードでエンジン燃料カットが開始されると、図３に示すエンジン回転数・目標スロットル開度マップを参照して、ステップＳ１で読み込まれたエンジン回転数に基づき燃料カット中の目標スロットル開度が決定され（ステップＳ６）、この目標スロットル開度になるように電子制御式スロットルバルブ２３が駆動される（ステップＳ７）。
【００１９】
次に、吸入空気量センサ２４の検出出力Ｅｖが読み込まれると共に回生モードでのエンジン燃料カットの開始直前に検出された空気量Ｅｖｌがメモリから読み出される。そして、実際空気量Ｅｖから燃料カット直前の空気量Ｅｖｌを減じることにより空気量増大分が求められ、この空気量増大分（Ｅｖ−Ｅｖｌ）に換算係数Ｋが乗じられて発電量が求められ（ステップＳ８）、モータ兼発電機１２による発電量がステップＳ８で求めたものになるようにモータ兼発電機１２の発電動作がインバータ２７を介して制御ユニット３１により制御される。回生モードでの燃料カット中、図２に示す制御ルーチンが周期的に実行される。
【００２０】
図４に基づいて更に説明すれば、アクセルペダルの踏込みが解除されると、モータ兼発電機２の作動モードが通常モードから回生モードに切り換えられる。その後、エンジン１１への燃料供給が遮断されると、図３に示すマップに従ってエンジン回転数に応じた目標スロットル開度になるようにスロットルバルブ２３が駆動される。回生モードへの移行直後ではスロットルバルブ２３は開弁方向に駆動され、この開弁動作に伴うスロットル開度の増大により、エンジン１１に供給される空気量ひいては体積効率Ｅｖが増大する。
【００２１】
そして、空気供給量の増大によりポンピングロスが低減してモータ兼発電機２の発電動作によるエネルギ回収分が増大するが、エネルギ回収量を目標スロットル開度指令値に単に対応づけるようにした場合には、空気供給量の増大によるエンジンブレーキによる制動トルクの減少分がエネルギ回収による制動トルクの増大分により正確に相殺されず、車両減速度合が企図したものにならず、運転者や乗員に違和感を与えることがある。すなわち、個々のエンジン１１やスロットルバルブ２３等には個体差や経年変化があり、これに起因して、制御ユニット３１からスロットルバルブ２３へ送出される目標スロットル開度指令値がたとえ同一であるとしてもスロットル開度の増大分ひいては空気供給量の増大分にバラツキを生じ、制動トルクが過大になったり或いは過小になるからである。
【００２２】
本実施形態では、空気供給量の増大のために図２のステップＳ７においてスロットルバルブ２３を目標スロットル開度まで開弁させた後において、モータ兼発電機２による発電量を単にこの目標スロットル開度やその変化分に基づいて設定するのではなく、燃料カット後に時々刻々と変化する実際空気供給量Ｅｖと燃料カット直前における空気供給量Ｅｖｌとから求めた空気供給量の実際増大分に基づいて発電量を設定するものとなっている（図２のステップＳ８）。上述のように、個々のエンジン１１やスロットルバルブ２３の個体差や経年変化に起因して、目標スロットル開度指令値が同一であるとしてもこの指令値に対する空気供給上の応答特性は個々の車両によって異なるが、上記のようにして求められる空気供給量の実際増大分はこの様な個体差や経年変化を反映しており、実際増大分に基づいて発電量を設定した場合には、この設定に従うモータ兼発電機２の発電動作により回収されるエネルギ量（発電量）はスロットルバルブ２３などの個体差や経年変化に応じて増減し、これにより、空気供給量の増大分のバラツキが相殺されることになる。この結果、エンジンブレーキによる制動トルクとエネルギ回収による制動トルクとの合成制動トルクにより、企図した減速度合が得られる。すなわち、スロットルバルブ２３などの個体差や経年変化に起因する減速度合のばらつきが解消される。
【００２３】
そして、エンジンブレーキとエネルギ回収の双方による制動作用により車速やエンジン回転数が時間経過につれて減少する。本実施形態のエネルギ回収装置は、空気供給量の増大のための目標スロットル開度を図３に示すようにエンジン回転数の減少につれて減少させ、これによりエネルギ回収の開始時からの時間経過につれて発電量を可変設定して適正な減速度合を維持するものとなっている。
【００２４】
本発明は上記実施形態のものに限定されず、種々に変形可能である。
例えば、実施形態では、エネルギ回収装置のエネルギ回収手段としてハイブリッド車に搭載されるモータ兼発電機を車両減速時に発電動作させて車両の運動エネルギの一部を電気エネルギに変換してエネルギを回収するようにしたが、モータ兼発電機に代えて種々のエネルギ回収手段を使用可能である。例えば、モータ・ポンプを備えた蓄圧式エネルギ回収手段により運動エネルギをガス圧に変換してエネルギを回収可能である。
【００２５】
また、電子制御式スロットルバルブに代えて、種々の空気量調整手段を用いることができ、例えば吸気系のバイパス吸気通路に流量制御弁を設け、この制御弁の開度を調整することにより吸気量を調整可能である。
更に、本発明のエネルギ回収装置が搭載されるハイブリッド車両の細部構成は実施態様のものに限定されない。また、エネルギ回収装置は、ハイブリッド車両に限らず、種々のエネルギ回収手段を搭載した各種車両に搭載可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、車両減速時のエネルギ回収手段によるエネルギ回収に際して、エンジンに供給される空気量が増大するように空気量調整手段を制御手段により制御すると共に、エネルギ回収手段により回収されるエネルギの量を空気量検出手段により検出された空気量に応じて制御手段により制御するようにしたので、エネルギ回収時におけるエンジンへの空気供給量を増大させてエンジンのポンピングロスを低減でき、エネルギ回収量を増大可能であると共に、空気量調整手段による空気量の増大量のバラツキをエネルギ回収過程で相殺でき、企図した減速度合を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるエネルギ回収装置を同装置が搭載されるハイブリッド車両と共に示す概略図である。
【図２】エネルギ回収装置の電子制御ユニットが実行するスロットル開度・発電量制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】図２に示した制御ルーチンの実行に際して参照されるエンジン回転数・目標スロットル開度マップである。
【図４】スロットル開度・発電量制御中におけるスロットル開度、空気供給量、エンジン出力トルク、モータ回生量および車速のそれぞれの変化を示す概略図である。
【符号の説明】
１１  エンジン
１２  モータ兼発電機
２３  電子制御式スロットルバルブ
２４  吸気量センサ
２５  エンジン回転数センサ
３１  電子制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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