| 【発明の名称】 |
車両のハイブリッドシステム |
| 【発明者】 |
【氏名】仁科 充広
【住所又は居所】埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産ディーゼル工業株式会社内
【氏名】鈴木 祐次
【住所又は居所】埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産ディーゼル工業株式会社内
【氏名】宮田 達司
【住所又は居所】埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産ディーゼル工業株式会社内
|
| 【要約】 |
【課題】滑りやすい路面を走行する時にも制動時の安定性が確保される車両のハイブリッドシステムを提供する。
【解決手段】エンジンの回転を車輪に伝えるエンジンクラッチと、エンジン１の排気通路を閉じるエキゾーストブレーキ２７と、車輪の回転が伝えられるモータとを備え、エキゾーストブレーキ２７の制動力が要求されるエキゾーストブレーキ要求時を判定するエキゾーストブレーキ要求時判定手段と、エキゾーストブレーキ要求時にエキゾーストブレーキ２７を働かせないでモータ２に回生発電をさせる車両コントロールユニット（制御手段）２０とを備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】エンジンの回転を車輪に伝えるエンジンクラッチと、エンジンの排気通路を閉じるエキゾーストブレーキと、車輪の回転が伝えられるモータとを備え、エキゾーストブレーキの制動力が要求されるエキゾーストブレーキ要求時を判定するエキゾーストブレーキ要求時判定手段と、エキゾーストブレーキ要求時にエキゾーストブレーキを働かせないでモータに回生発電をさせる制御手段と、を備えたことを特徴とする車両のハイブリッドシステム。
【請求項２】前記エキゾーストブレーキ要求時に前記エンジンクラッチを接続してエンジンブレーキを働かせる構成としたことを特徴とする請求項１に記載の車両のハイブリッドシステム。
【請求項３】前記モータの発電電力を蓄える蓄電要素と、この蓄電要素の満充電状態を判定する満充電状態判定手段と、エキゾーストブレーキ要求時にこの満充電状態と判定された場合にモータ２の回生発電を停止してエキゾーストブレーキを働かせる構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両のハイブリッドシステム。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の動力源としてエンジンと電動モータを選択的に切り換えるハイブリッドシステムの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、動力源としてエンジンと電動モータを選択的に切り換えられるパラレル式ハイブリッド車両に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来、パラレル式のハイブリッド車両として、エンジンの出力軸に連結したモータを備え、車両の加速時にモータに電力を供給してエンジンの出力を補助し、減速時および制動時にモータを発電機として作動させて回生制動を行い、発電した電力で蓄電装置を充電するものがあった（特開２０００−３３２９６３号公報、参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の車両のハイブリッドシステムにあっては、トラック等において、補助ブレーキとして設けられるエキゾーストブレーキが作動すると、モータの回生発電力が少なくなり、車両の運動エネルギを有効に回収することができないという問題点があった。
【０００５】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、車両の運動エネルギを有効に回収できるハイブリッドシステムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジンの回転を車輪に伝えるエンジンクラッチと、エンジンの排気通路を閉じるエキゾーストブレーキと、車輪の回転が伝えられるモータとを備え、エキゾーストブレーキの制動力が要求されるエキゾーストブレーキ要求時を判定するエキゾーストブレーキ要求時判定手段と、エキゾーストブレーキ要求時にエキゾーストブレーキを働かせないでモータに回生発電をさせる制御手段とを備えるものとした。
【０００７】第２の発明は、第１の発明において、エキゾーストブレーキ要求時に前記エンジンクラッチを接続してエンジンブレーキを働かせる構成とした。
【０００８】第３の発明は、第１または第２の発明において、モータの発電電力を蓄える蓄電要素と、この蓄電要素の満充電状態を判定する満充電状態判定手段と、エキゾーストブレーキ要求時にこの満充電状態と判定された場合にモータの回生発電を停止してエキゾーストブレーキを働かせる構成とした。
【０００９】
【発明の作用および効果】第１の発明において、エキゾーストブレーキ要求時でも、エキゾーストブレーキを働かせないでモータに回生発電をさせることにより、エキゾーストブレーキの制動エネルギ相当分の電力が回生され、車両の運動エネルギを有効に回収できる。
【００１０】第２の発明において、モータがエキゾーストブレーキの制動エネルギ相当分の電力を回生しているとき、エンジンクラッチを接続してエンジンブレーキを働かせているため、エンジンブレーキと回生ブレーキによって十分な制動力が得られ、主ブレーキの負担を軽減でき、主ブレーキを含めた制動力に余裕が生じる。さらに、このエンジンブレーキ作動時にエンジンの燃料供給を停止することが可能となり、エンジンの燃費を低減できる。
【００１１】第３の発明において、充電状態に応じて車両の運動エネルギを有効に回収できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】図１に示すように、車両のパワートレインは、エンジン１、エンジンクラッチ３、トランスミッション４を備え、エンジン１の出力がエンジンクラッチ３を介してトランスミッション４の入力軸に伝えられ、トランスミッション４の出力軸の回転が図示しないプロペラシャフトからデファレンシャルギア５およびドライブシャフトを介して左右の後輪（駆動輪）７に伝達される。
【００１４】エンジン１は供給される燃料がシリンダで燃焼し、シリンダで往復動するピストンを介してその出力軸を回転駆動する。エンジンコントロールユニット１０はエンジン回転センサ１３の検出信号や後述する車両コントロールユニット２０からの要求情報信号に応じて燃料供給量を制御し、エンジン１の発生出力を調節する。
【００１５】補助ブレーキとして設けられるエキゾーストブレーキ２７は排気通路にエキブレシャッタが介装され、エキブレシャッタが閉弁することによってエンジン１の排気圧力を高めてエンジンブレーキ力を高める。
【００１６】エンジンコントロールユニット１０はエキゾーストブレーキスイッチ２６が運転者によって操作されてＯＮになると、車両コントロールユニット２０からの要求情報信号に応じてエキブレシャッタが閉じてエキゾーストブレーキ２７を作動させるようになっている。
【００１７】なお、補助ブレーキとして、例えばエンジンの排気弁を吸入工程で開弁させる圧縮圧力開放式ブレーキや、エンジンブレーキ力を高めるもの以外の他の機構を設けても良い。
【００１８】エンジンクラッチ３はクラッチブースタ８を介してエンジン出力軸とトランスミッション入力軸の接続と切り離しを行う。クラッチブースタ８はクラッチアクチュエータ１８から導かれる加圧空気によってエンジンクラッチ３を切り離し、クラッチバルブ１９から導かれる大気圧によってエンジンクラッチ３を接続する（図４参照）。
【００１９】さらに、車両のパワートレインは、モータ２、モータクラッチ１２、ギア装置１３を備え、モータ２の回転がモータクラッチ１２及びギア装置１３を介してトランスミッション入力軸に伝達される。
【００２０】モータ２は三相同期電動機または三相誘導電動機等の交流機であり、インバータ１５によって駆動される。インバータ１５は電気二重相キャパシタ（蓄電要素）１６に接続され、キャパシタ１６の直流充電電力を交流電力に変換してモータ２へ供給するとともに、モータ２の交流発電電力を直流電力に変換してキャパシタ１６に充電する。
【００２１】なお、蓄電要素としてキャパシタ１６に限らず、化学反応を用いた各種蓄電池を用いても良い。また、モータ２は交流機に限らず直流電動機を用い、ＤＣ／ＤＣコンバータによって駆動してもよい。
【００２２】車両に備えられるエアオーバーブレーキシステムは、運転者に操作されて制動空気圧を調節するブレーキバルブ４１と、このブレーキバルブ４１の制動空気圧を前輪ブレーキブースタ５１に導く前輪制動圧通路５０と、同じくブレーキバルブ４１の制動空気圧を後輪ブレーキブースタ６１に導く後輪制動圧通路６０とを備える。ブレーキバルブ４１は運転者によるブレーキペダルの踏み込み量に応じて前輪制動圧通路５０の前輪側制動圧と後輪制動圧通路６０の後輪側制動圧をそれぞれ調節する。
【００２３】後輪制動圧通路６０の途中にはブレーキバルブ４１の制動空気圧を遮断するカットバルブ６２と、車両コントロールユニット２０から指令に基づいて制動空気圧を調節するプロポーショナルバルブ６３とが介装される。そして、ブレーキバルブ４１の制動空気圧をプロポーショナルバルブ６３を迂回して後輪ブレーキブースタ６１に導くバイパス通路６４と、プロポーショナルバルブ６３から導かれる圧力とバイパス通路６４から導かれる圧力のうち高い方を選択して後輪ブレーキブースタ６１に導くダブルチェックバルブ６５とを備える。図１において、７０はブレーキバルブ４１及びプロポーショナルバルブ５３，６３の空気圧源となるリザーバタンクである。
【００２４】前輪制動圧通路５０の途中にはブレーキバルブ４１の制動空気圧を遮断するカットバルブ５２と、車両コントロールユニット２０から指令に基づいて制動空気圧を調節するプロポーショナルバルブ５３とが介装される。そして、ブレーキバルブ４１の制動空気圧をプロポーショナルバルブ５３を迂回して前輪ブレーキブースタ５１に導くバイパス通路５４と、プロポーショナルバルブ５３から導かれる圧力とバイパス通路５４から導かれる圧力のうち高い方を選択して前輪ブレーキブースタ５１に導くダブルチェックバルブ５５とを備える。
【００２５】ブレーキブースタ５１，６１はブレーキバルブ４１またはプロポーショナルバルブ５３，６３から導かれる制動空気圧を制動油圧に変換するものであり、図示しないＡＢＳモジュレータを介して前輪側ブレーキアクチュエータ５７及び後輪側ブレーキアクチュエータ６７を作動させ、前輪（従動輪）６及び後輪７に制動力を付与する。ＡＢＳモジュレータは車両の制動時に各車輪６，７のスリップ率が目標値に近づくように各ブレーキアクチュエータ５７，６７に導かれる制動油圧を断続するものである。
【００２６】ブレーキバルブ４１の制動空気圧によって各ブレーキブースタ５１，６１が作動する手動制動時、車両コントロールユニット２０からの指令に基づいてカットバルブ５２，６２が開かれ、ブレーキバルブ４１の制動空気圧が各ブレーキブースタ５１，６１に導かれる。
【００２７】一方、プロポーショナルバルブ５３，６３の制動空気圧によって各ブレーキブースタ５１，６１が作動する自動制動時、車両コントロールユニット２０からの指令に基づいてカットバルブ５２，６２が閉じられ、プロポーショナルバルブ５３，６３からの制動空気圧が各ブレーキブースタ５１，６１に導かれる。
【００２８】プロポーショナルバルブ５３，６３は電磁比例流量制御弁で構成され、車両コントロールユニット２０からのデューティ信号に応じてその開度がフィードバック制御される。一方、カットバルブ５２，６２は車両コントロールユニット２０からの信号のＯＮ・ＯＦＦによって開閉する電磁開閉弁によって構成される。
【００２９】車両コントロールユニット２０は、エンジンコントロールユニット１０及びインバータ１５からの情報を入力するとともに、非常スイッチ２８、エキゾーストブレーキスイッチ２６、アクセル開度センサ２２、エンジンクラッチ３のストロークセンサ２４、トランスミッション４のギアポジションセンサ２３、車速センサ２５、制動圧通路５０，６０に設けられるストップランプスイッチ５８，６８及び制動圧力センサ５９，６９からの各検出信号を入力し、これらの信号に基づく運転条件に応じてエンジンクラッチ３の断接、モータクラッチ１２の断接、エンジン１の出力とモータ２の出力及びブレーキ制動力を協調して制御する。
【００３０】アクセル開度センサ２２は運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を検出するものである。
【００３１】非常スイッチ２８は運転者の操作によってシステムの作動、停止を切り換えるもので、システムに何らかの異常が発生した場合に車両コントロールユニット２０による制御システムを停止できる。
【００３２】図２は車両の減速走行時に制御例を示している車速が例えば３ｋｍ／ｈを超えて低下するまでの減速走行時に、プロポーショナルバルブ５３，６３によって制動空気圧が制御される。一方、車速が例えば３ｋｍ／ｈを超えて低下すると、カットバルブ５２，６２が開弁し、ブレーキバルブ４１による手動制動に切換られる。この状態から車速が例えば５ｋｍ／ｈを超えて上昇すると、カットバルブ５２，６２が閉弁し、手動制動から自動制動に切り換えられる。こうして３〜５ｋｍ／ｈ以下の低速走行時に手動制動が行われることにより、制動力をきめ細かに調節することが可能となり、ブレーキフィーリングを損なわないで済む。
【００３３】ブレーキバルブ４１の制動空気圧をカットバルブ５２及びプロポーショナルバルブ５３を迂回して前輪ブレーキブースタ５１に導くバックアップ通路７１と、ブレーキバルブ４１の制動空気圧が所定値を超えるのに伴ってバックアップ通路７１を開通させるアダプタバルブ７２と、プロポーショナルバルブ５３から導かれる圧力とバックアップ通路７１から導かれる圧力のうち高い方を選択して前輪ブレーキブースタ５１に導くダブルチェックバルブ７３とを備える。
【００３４】アダプタバルブ７２はブレーキバルブ４１の制動空気圧が所定値を超えるのに伴ってバックアップ通路７１を開通させるようになっている。アダプタバルブ７２は運転者によってブレーキペダルが大きく踏み込まれない状態ではバックアップ通路７１を絞ってブレーキバルブ４１の制動空気圧を遮断する一方、ブレーキペダルが大きく踏み込まれるのに伴ってバックアップ通路７１を開通させてブレーキバルブ４１の制動空気圧を前輪ブレーキブースタ５１に導く。万一車両コントロールユニット２０等の制御系が失陥した場合には、ブレーキバルブ４１の制動空気圧がアダプタバルブ７２を介して前輪ブレーキブースタ５１に導かれ、前輪６の制動が行われるフェイルセーフ機能が果たされる。
【００３５】図３に示すように、車両の制動時はコースト時、エキゾーストブレーキ要求時、主ブレーキ要求時、エキゾーストブレーキ２７と主ブレーキ両方要求時に分けて以下のように制御される。
【００３６】１）コースト時は次の条件で判定される。
・アクセルペダルの踏み込み量が所定値以下のアクセルＯＦＦ時・エキゾーストブレーキスイッチ２６がＯＦＦとなるエキゾーストブレーキＯＦＦ時・ブレーキペダルの踏み込み量が所定値以下の主ブレーキＯＦＦ時このコースト時と判定された場合、エンジンクラッチ３を切断し、モータクラッチ１２を接続して、エンジンブレーキの制動力（エンジン１のフリクション）の相当分を生じるようにモータ２の交流発電電力をインバータ１５を介して制御する。
【００３７】一方、キャパシタ１６の充電圧が規定値を超えると、モータクラッチ１２を切断し、エンジンクラッチ３を接続して、エンジン１のフリクションのみにより制動する。
【００３８】２）エキゾーストブレーキ要求時は次の条件で判定される。
・アクセルペダルの踏み込み量が所定値以下のアクセルＯＦＦ時・エキゾーストブレーキスイッチ２６がＯＮとなるエキゾーストブレーキＯＮ時・主ブレーキＯＦＦ時このエキゾーストブレーキ要求時と判定された場合、エンジンクラッチ３を接続し、エキブレシャッタを開弁し、モータクラッチ１２を接続して、エキゾーストブレーキ２７の制動力の相当分を生じるようにモータ２の交流発電電力を制御する。
【００３９】一方、キャパシタ１６の充電圧が規定値を超えると、モータクラッチ１２を切断し、エキブレシャッタを閉弁して、エンジンブレーキのみにより制動する。
【００４０】３）主ブレーキ要求時は次の条件で判定される。
・アクセルＯＦＦ時・エキゾーストブレーキＯＦＦ時・ブレーキペダルの踏み込み量が所定値を超えた主ブレーキＯＮ時この主ブレーキ要求時と判定された場合、エンジンクラッチ３を切断し、エキブレシャッタを開弁し、モータクラッチ１２を接続して、予め設定されたマップに基づき求められた制動力の相当分を生じるようにモータ２の交流発電電力を制御するとともに、残りの制動力を各プロポーショナルバルブ５３，６３を作動させて各ブレーキアクチュエータ５７，６７の制動力を制御する。
【００４１】一方、キャパシタ１６の充電圧が規定値を超えると、モータクラッチ１２を切断し、各ブレーキアクチュエータ５７，６７のみにより制動する。
【００４２】４）エキゾーストブレーキ２７と主ブレーキの両方要求時は次の条件で判定される。
・アクセルＯＦＦ時・エキゾーストブレーキＯＮ時・主ブレーキＯＮ時このエキゾーストブレーキ２７と主ブレーキの両方要求時と判定された場合、エンジンクラッチ３を接続し、エキブレシャッタを開弁し、モータクラッチ１２を接続して、予め設定されたマップに基づき求められた制動力の相当分を生じるようにモータ２の交流発電電力を制御するとともに、残りの制動力を各プロポーショナルバルブ５３，６３を作動させて各ブレーキアクチュエータ５７，６７の制動力を制御する。
【００４３】一方、キャパシタ１６の充電圧が規定値を超えると、モータクラッチ１２を切断し、エキブレシャッタを閉弁して、エンジンブレーキと各ブレーキアクチュエータ５７，６７により制動する。
【００４４】図４は上記した制動を行うための制御ブロック図である。車両コントロールユニット２０は、エキゾーストブレーキスイッチ２６がＯＮとなる回生エキゾーストブレーキ時（エキゾーストブレーキ要求時）を判定する手段３１と、エキゾーストブレーキスイッチ２６がＯＦＦとなる回生エンジンブレーキ時を判定する手段３２と、エンジンクラッチ３の断接を制御する手段３３と、クラッチアクチュエータ１８の作動を制御するエンジンクラッチカット手段３５と、クラッチバルブ１９の作動を制御するエンジンクラッチクローズ手段３６と、エキゾーストブレーキの作動を制御する手段３４とを備える。
【００４５】図５のフローチャートは上記した制動を行うルーチンを示している。これについて説明すると、まずステップ１にてエキゾーストブレーキスイッチ２６がＯＮとなる回生エキゾーストブレーキ時と判定されると、ステップ２に進んでエンジンクラッチ３を接続し、ステップ３にてキャパシタ１６の充電圧が規定値を超える満充電状態かどうかを判定する。ここで満充電状態と判定されると、ステップ４に進んでエンジンコントロールユニット１０がエキゾーストブレーキ２７を働かせる指令をする。一方、満充電状態でないと判定されると、ステップ８に進んでエンジンコントロールユニット１０がモータ２に回生発電をさせる。
【００４６】ステップ６にてエキゾーストブレーキスイッチ２６がＯＦＦとなる回生エンジンブレーキ時と判定されると、ステップ７に進んでキャパシタ１６の充電圧が規定値を超える満充電状態かどうかを判定する。ここで満充電状態と判定されると、ステップ８に進んでエンジンコントロールユニット１０がメインクラッチ３を接続させる指令をする。一方、満充電状態でないと判定されると、ステップ９に進んでモータ２に回生発電をさせる。
【００４７】このようにして、エキゾーストブレーキスイッチ２６がＯＮとなるエキゾーストブレーキ要求時でも、エキゾーストブレーキ２７を働かせないでモータ２に回生発電をさせることにより、エキゾーストブレーキ２７の制動エネルギ相当分の電力が回生され、車両の運動エネルギを有効に回収できる。
【００４８】モータ２がエキゾーストブレーキ２７の制動エネルギ相当分の電力を回生しているとき、エンジンクラッチ３を接続してエンジンブレーキを働かせているため、エンジンブレーキと回生ブレーキによって十分な制動力が得られ、主ブレーキの負担を軽減でき、主ブレーキを含めた制動力に余裕が生じる。さらに、このエンジンブレーキ作動時にエンジン１の燃料供給を停止することが可能となり、エンジン１の燃費を低減できる。
【００４９】本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９０８
【氏名又は名称】日産ディーゼル工業株式会社
【住所又は居所】埼玉県上尾市大字壱丁目１番地
|
| 【出願日】 |
平成１４年３月２０日（２００２．３．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５５１３
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 政喜 （外１名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００３−２８４２０４（Ｐ２００３−２８４２０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１０月３日（２００３．１０．３） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−７８５６３（Ｐ２００２−７８５６３） |
|