JP5332913B2 - 車両及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関し、更に詳しくは、制動エネルギーを効率的に回収することができるとともに、省燃費走行を実現することができる車両およびその制御方法に関する。

車両の回生制動システムは、ブレーキ熱等として廃棄していた制動エネルギーを発電機や蓄電器等により電力に転換してバッテリ内に蓄積（回収）し、その電力エネルギーを補機駆動や走行駆動に用いるシステムである。

回生制動は、車両の減速時に行われるが、回生制動時にエンジンと駆動輪との連結を切ることにより、エンジンブレーキが無くなる分、同じ減速度を維持するために回生制動を大きくすることができ、制動エネルギーの回収量を増やすことができる（例えば特許文献１参照）。

ここで図４に従来の車両５０の回生制動装置５１（５１ａ〜５１ｆ）の配置例を示す。従来の車両５０のように回生制動装置５１を回生制動装置５１ａ〜５１ｃで示すようないずれかの位置で、すなわち、クラッチ装置５２よりもエンジン本体５３側に配置すると、クラッチ装置５２を切りエンジンと駆動輪との連結を切った時には回生制動装置５１ａ〜５１ｃのいずれかに配置した回生制動装置５１も切り離されてしまうので回生制動ができない。

そこで、回生制動装置５１を回生制動装置５１ｄ〜５１ｆで示すように変速機５４の内部や変速機５４のＰＴＯ（Power Take Off）位置のいずれかに配置すると、クラッチ装置５２を切っても回生制動ができ、エネルギー回収量を増やすことができる。しかし、このような回生制動装置５１ｄ〜５１ｆのいずれかの位置への配置は、変速（シフトアップやシフトダウン）の際に、変速機５４のギアの回転同期に支障をきたすため、回生制動装置５１の回転同期制御や慣性重量の削減のための切り離しなどが必要となり、全体構造が複雑になり制御が難しくなる。

自動制御式マニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）では、回生量を効率良く得るために変速することなく（すなわち、ギア段固定のまま）回生させている例もあるが、再加速時などに変速時間を要するため、アクセル踏み込み量が増すなど、燃費に悪影響を与える。

したがって、回生制動装置を有する車両においては、如何にして制動エネルギーを効率的に回収しつつ、省燃費走行を実現するかが重要な課題となっている。

特開平１０−１００７３１号公報

本発明の目的は、制動エネルギーを効率的に回収することができるとともに、省燃費走行を実現することができる車両およびその制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の車両は、内燃機関本体と変速機との断接を行うクラッチ装置と、前記クラッチ装置による断接を操作するクラッチペダルと、前記クラッチ装置による断接を前記クラッチペダルの操作とは独立して自動的に行う自動クラッチ操作手段と、前記変速機と駆動輪との間に配置された回生制動装置とを有する車両において、前記クラッチペダルおよびアクセルペダルの両方がオフの時は、前記内燃機関本体と前記変速機との連結を前記自動クラッチ操作手段により自動的に切り、前記回生制動装置により回生制動をオンするとともに、前記アクセルペダルがオフで且つブレーキペダルがオンの状態から、前記クラッチペダルがオンで、且つ、前記アクセルペダルがオフとなった場合には、前記回生制動装置により回生制動をオンし、前記アクセルペダルがオンの状態から、前記クラッチペダルがオンで、且つ、前記ブレーキペダルがオフとなった場合には、回生制動をオフする制御部を有するものである。

また、上記の車両において、前記制御部は、前記アクセルペダル及び前記ブレーキペダルがオフの状態から、前記クラッチペダルがオンで、且つ、前記アクセルペダルがオフとなった場合には、前記回生制動装置により回生制動をオンするものである。

また、上記の目的を達成するための本発明の車両の制御方法は、内燃機関本体と変速機との断接を行うクラッチ装置と、前記クラッチ装置による断接を操作するクラッチペダルと、前記クラッチ装置による断接を前記クラッチペダルの操作とは独立して自動的に行う自動クラッチ操作手段と、前記変速機と駆動輪との間に配置された回生制動装置とを有する車両の制御方法において、前記クラッチペダルおよびアクセルペダルの両方がオフの時は、前記内燃機関本体と前記変速機との連結を前記自動クラッチ操作手段により自動的に切り、前記回生制動装置により回生制動をオンするとともに、前記アクセルペダルがオフで且つブレーキペダルがオンの状態から、前記クラッチペダルがオンで、且つ、前記アクセルペダルがオフとなった場合には、前記回生制動装置により回生制動をオンし、前記アクセルペダルがオンの状態から、前記クラッチペダルがオンで、且つ、前記ブレーキペダルがオフとなった場合には、回生制動をオフするものである。

また、上記の車両の制御方法において、前記アクセルペダル及び前記ブレーキペダルがオフの状態から、前記クラッチペダルがオンで、且つ、前記アクセルペダルがオフとなった場合には、前記回生制動装置により回生制動をオンするものである。

本発明によれば、制動時には回生制動により制動エネルギーを効率的に回収することができ、加速時や巡航時には回生制動させずクラッチ断での惰力走行により省燃費走行を実現することができる。

本発明の実施の形態の車両の要部構成図である。 図１の車両の電気系統の要部構成図である。 動作状態Ａ〜Ｄの各々における回生制動のオンオフ状態を表した図である。 従来の車両の部分構成図である。

以下、本発明の実施の形態の車両およびその制御方法について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本実施の形態の車両（内燃機関）１の要部構成図を示している。

車両１のエンジン本体（内燃機関本体）２は、例えばシリンダ（燃焼室）内において圧縮されて高温になった空気に燃料を供給した時に起こる自己着火をもとにした膨張でシリンダ内のピストンを押し出す構成を有するディーゼルエンジンである。なお、本発明はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等にも適用することもできる。

このエンジン本体２の後段には、クラッチ装置３、変速機４、プロペラシャフト５、ディファレンシャルギア６、ドライブシャフト７および駆動輪８が順に設置されている。なお、符号９ａ〜９ｄは減速機である。

クラッチ装置３は、エンジン本体２と変速機４との機械的な接続および切断を行う装置である。クラッチ装置３による断接操作は、操作者のクラッチペダルの操作により行われる他、クラッチペダルの操作とは独立して自動クラッチ操作装置（自動クラッチ操作手段）により自動的に行われるようになっている。

変速機４には、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）または自動制御式マニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）が使用されている。自動制御式マニュアルトランスミッションはクラッチ装置３やギアボックス自体はマニュアルトランスミッションと同様の構造を持つ。自動制御式マニュアルトランスミッションを使用することにより、クラッチ操作のみならず、変速操作をも自動的に行うことができる。

回生制動装置１０（１０ａ〜１０ｆ）は、車両１の減速および停止のための制動に利用されるとともに、車両１の制動時に生じる制動エネルギーを電力に転換する装置である。

本実施の形態の車両１においては、この回生制動装置１０が、図１のハッチングで示すように、変速機４と駆動輪８との間であって、変速時にギアの回転同期に支障をきたさない位置に配置されている。これにより、全体構造を複雑にすることなく制御も難しくすることなく、クラッチ断で回生制動ができ、エネルギー回収量を増やすことができる。なお、図１には、回生制動装置１０を配置する位置を、回生制動装置１０ａ〜１０ｅで示しているが、実際には少なくとも１つ配置すれば良い。ただし、回生制動装置１０ｆについては両方の駆動輪８の対称性を確保する観点から１組（両輪に１つづつ）配置すれば良い。

回生制動装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、変速機４とディファレンシャルギア６との間のプロペラシャフト５の外周に配置されている。回生制動装置１０ａは、変速機４に近い側であって減速機９ａの近傍に配置されている。回生制動装置１０ｂは、変速機４とディファレンシャルギア６との中間であって減速機９ｂの近傍に配置されている。さらに、回生制動装置１０ｃはディファレンシャルギア６に近い側に配置されている。

また、回生制動装置１０ｄは、変速機４に近い側であって、プロペラシャフト５に隣接する位置の減速機９ｃの近傍に配置されている。また、回生制動装置１０ｅは、変速機４とディファレンシャルギア６との中間であって、プロペラシャフト５に隣接する位置の減速機９ｄの近傍に配置されている。

さらに、回生制動装置１０ｆ，１０ｆの１組は、ディファレンシャルギア６と２つの駆動輪８の各々との間のドライブシャフト７の外周に配置されている。

このような回生制動装置１０としては、例えば発電機を使用できる。ただし、回生制動装置１０は、発電機に限定されるものではなく種々変更可能であり、蓄圧式やフライホイール等、発電機と同様に制動エネルギーを電気エネルギーに転換することが可能な構造のブレーキを使用することもできる。

次に、図２は、図１の車両１の電気系統の要部構成図を示している。なお、破線は配線を示しその矢印は電流が流れる方向を示している。また、図２では回生制動装置１０ａに回生制動装置１０を配置した場合を例として示している。

回生制動装置１０ａは、インバータ１５および接続切換装置１６を順に介してバッテリ１７に電気的に接続されている。インバータ１５は、回生制動装置１０ａで発電された交流電流を直流電流に変換する回路である。接続切換装置１６は、回生制動装置１０ａとバッテリ１７との電気的な接続および切断を行うとともに、バッテリ１７と電装補機との電気的な接続および切断を行う装置である。バッテリ１７は、例えばリチウムイオン蓄電池からなり、回生制動装置１０ａで生成された電気を蓄電する装置である。

このような回生制動装置１０ａ、インバータ１５、接続切換装置１６およびバッテリ１７を有する回生制動システムは、ブレーキ熱等として廃棄されていた制動エネルギーを電力に転換してバッテリ１７内に蓄積（回収）し、その電力エネルギーを電装補機の駆動や車両１の走行駆動に用いるようになっている。

制御系２０は、例えばエンジン本体２の燃料噴射装置の燃料噴射量の制御、エンジン本体２への供給空気量の制御、クラッチ装置３の自動断接制御、変速機４の自動変速操作制御、回生制動システム（インバータ１５、接続切換装置１６およびバッテリ１７）の回路動作制御等、車両１の全体の電気的な制御を行う。

また、制御系２０は、上記した自動クラッチ操作装置としての機能を有しており、上記のクラッチ装置３の自動断接制御として、回生制動時に際し、クラッチペダル２３が踏まれていなくてもクラッチ装置３を自動的に切る（すなわち、エンジン本体２と変速機４との連結を切る）ようになっている。これにより、エンジンブレーキが無くなる分、同じ減速度を維持するために回生制動を大きくすることができ、制動エネルギーの回収量を増やすことができる。

また、制御系２０には、アクセルペダル２１、ブレーキペダル２２、クラッチペダル２３およびシフトレバー２４の各々に設けられたセンサからの検出信号が伝送されるようになっており、制御系２０は、その検出信号に基づいて上記した各種の制御を行うようになっている。

なお、エンジン本体２の前方側近傍にはオルタネータ２５が設置されている。オルタネータ２５は、エンジン本体２の回転運動エネルギーを交流電流に変換する装置である。オルタネータ２５は、バッテリ２６に電気的に接続されており、オルタネータ２５で生成された電気はバッテリ２６に充電されるようになっている。バッテリ２６は、鉛蓄電池等かなり、電装補機に電力を供給する。

次に、本実施の形態の車両１の制御方法（回生制動方法）の一例について図２および図３を参照しながら説明する。

図３は動作状態Ａ〜Ｄの各々における回生制動のオンオフ状態を表した図である。なお、アクセルペダル２１、ブレーキペダル２２およびクラッチペダル２３の各々において、それが踏まれた状態をオンといい、それが踏まれてない状態をオフという。このオンオフは、各々のペダルのセンサから制御系２０に伝送された検出信号に基づいて判定される。

まず、本実施の形態の車両１においては、図２のクラッチペダル２３およびアクセルペダル２１の両方がオフの時は、クラッチ装置３を制御系２０の指令により自動的に切り、回生制動に突入し、その状態を継続する（回生制動をオンする）。すなわち、回生制動装置１０ａにより回生制動を行う。

一方、クラッチペダル２３がオンの時は、図３に示すように、制御系２０はアクセルペダル２１およびブレーキペダル２２の動作状態に基づいて回生制動のオンオフを判定し回生制動のオンオフを指示する。

すなわち、動作状態Ｃ、Ｄに示すように、アクセルペダル２１がオフで且つブレーキペダル２２がオンの状態から、クラッチペダル２３がオンで、且つ、アクセルペダル２１がオフの場合は、減速力に変更のための変速操作と見なし、回生制動に突入し、その状態を継続する（回生制動をオンする）。すなわち、回生制動装置１０により回生制動をおこなう。

また、動作状態Ｃに示すように、アクセルペダル２１及びブレーキペダル２２がオフの状態から、クラッチペダル２３がオンで、且つ、アクセルペダル２１及びブレーキペダル２２がオフとなった場合も、減速力に変更のための変速操作と見なし、回生制動に突入し、その状態を継続する（回生制動をオンする）。すなわち、回生制動装置１０により回生制動を行う。

また、動作状態Ａ，Ｂに示すように、アクセルペダル２１がオンの状態から、クラッチペダル２３がオンで、且つ、ブレーキペダル２２がオフとなった場合は、加速または巡航のために必要な変速操作とみなし、回生制動を禁止または解除する（回生制動をオフする）。

ここで、クラッチペダル２３がオンの直前とは、例えばクラッチペダル２３が踏まれる０〜１秒程度の間とする。また、クラッチペダル２３がオンの時は強制的にクラッチ断が行われ、回生制動がオンの突入条件の場合はクラッチ断のまま回生制動を行う。

このように本実施の形態の車両１の制御方法によれば、制動時には回生制動により制動エネルギーを効率的に回収することができ、加速時や巡航時には回生制動させずクラッチ断での惰力走行により省燃費走行を実現することができる。

本発明の車両およびその制御方法は、制動時には回生制動により制動エネルギーを効率的に回収することができ、加速時や巡航時には回生制動させずクラッチ断での惰力走行により省燃費走行を実現することができるので、自動車等の車両およびその制御方法に利用できる。

１ 車両（内燃機関）
２ エンジン本体（内燃機関本体）
３ クラッチ装置
４ 変速機
５ プロペラシャフト
６ ディファレンシャルギア
７ ドライブシャフト
８ 駆動輪
１０，１０ａ〜１０ｆ 回生制動装置
１５ インバータ
１６ 接続切換装置
１７ バッテリ
２０ 制御系（制御部）
２１ アクセルペダル
２２ ブレーキペダル
２３ クラッチペダル
２４ シフトレバー

Claims (4)

1. 内燃機関本体と変速機との断接を行うクラッチ装置と、前記クラッチ装置による断接を操作するクラッチペダルと、前記クラッチ装置による断接を前記クラッチペダルの操作とは独立して自動的に行う自動クラッチ操作手段と、前記変速機と駆動輪との間に配置された回生制動装置とを有する車両において、
   前記クラッチペダルおよびアクセルペダルの両方がオフの時は、前記内燃機関本体と前記変速機との連結を前記自動クラッチ操作手段により自動的に切り、前記回生制動装置により回生制動をオンするとともに、
   前記アクセルペダルがオフで且つブレーキペダルがオンの状態から、前記クラッチペダルがオンで、且つ、前記アクセルペダルがオフとなった場合には、前記回生制動装置により回生制動をオンし、
   前記アクセルペダルがオンの状態から、前記クラッチペダルがオンで、且つ、前記ブレーキペダルがオフとなった場合には、回生制動をオフする制御部を有する車両。
2. 前記制御部は、前記アクセルペダル及び前記ブレーキペダルがオフの状態から、前記クラッチペダルがオンで、且つ、前記アクセルペダルがオフとなった場合には、前記回生制動装置により回生制動をオンする請求項１記載の車両。
3. 内燃機関本体と変速機との断接を行うクラッチ装置と、前記クラッチ装置による断接を操作するクラッチペダルと、前記クラッチ装置による断接を前記クラッチペダルの操作とは独立して自動的に行う自動クラッチ操作手段と、前記変速機と駆動輪との間に配置された回生制動装置と、制御装置とを有する車両の制御方法において、
   前記クラッチペダルおよびアクセルペダルの両方がオフの時は、前記内燃機関本体と前記変速機との連結を前記自動クラッチ操作手段により自動的に切り、前記回生制動装置により回生制動をオンするとともに、
   前記アクセルペダルがオフで且つブレーキペダルがオンの状態から、前記クラッチペダルがオンで、且つ、前記アクセルペダルがオフとなった場合には、前記回生制動装置により回生制動をオンし、
   前記アクセルペダルがオンの状態から、前記クラッチペダルがオンで、且つ、前記ブレーキペダルがオフとなった場合には、回生制動をオフする車両の制御方法。
4. 前記アクセルペダル及び前記ブレーキペダルがオフの状態から、前記クラッチペダルがオンで、且つ、前記アクセルペダルがオフとなった場合には、前記回生制動装置により回生制動をオンする請求項３記載の車両の制御方法。

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