回生装置の制御装置

トップ :: B 処理操作運輸 :: B60 車両一般

【発明の名称】	回生装置の制御装置
【発明者】	【氏名】河合高志【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内【氏名】辻井啓【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内【氏名】呉竹健【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内【氏名】杉浦雅宣【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内【氏名】花田秀人【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内
【要約】	【課題】装置の部品点数を増加することなく、電力の回収量を増加することができる回生装置の制御装置を提供する。【解決手段】第１の発電機で発生される電力を第１の蓄電装置に供給するとともに、第１の蓄電装置と、第１の蓄電装置とは別に設けられている第２の蓄電装置との間で、中継装置を介して電力が行き来する回生装置の制御装置において、第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かを判断する発電量判断手段（ステップＳ１ないしステップＳ６）と、発電量判断手段（ステップＳ１ないしステップＳ６）の判断結果に基づいて、第２の蓄電装置の電力を中継装置を介して第１の蓄電装置に供給するか否かを判断する蓄電性能制御手段（ステップＳ７およびステップＳ８）とを備えている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】第１の発電機で発生される電力を第１の蓄電装置に供給するとともに、前記第１の蓄電装置と、この第１の蓄電装置とは別に設けられている第２の蓄電装置との間で、中継装置を介して電力が行き来する回生装置の制御装置において、前記第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かを判断する発電量判断手段と、前記発電量判断手段の判断結果に基づいて、前記第２の蓄電装置の電力を中継装置を介して前記第１の蓄電装置に供給するか否かを判断する蓄電性能制御手段とを備えていることを特徴とする回生装置の制御装置。
【請求項２】前記第２の蓄電装置は２次電池であり、前記第１の発電機とは別に第２の発電機が設けられているとともに、この第２の発電機で発生される電力が、前記第２の蓄電装置に供給されることを特徴とする請求項１に記載の回生装置の制御装置。
【請求項３】第１の発電機の電力を第１の蓄電装置に蓄電するとともに、第２の発電機の電力を第２の蓄電装置に蓄電する回生装置の制御装置において、前記第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かを判断する発電量判断手段と、この発電量判断手段の判断結果に基づいて、この第１の発電機の電力を前記第２の蓄電装置に供給して、前記第１の発電機の発電量を増加させるか否かを判断する発電状態制御手段とを備えていることを特徴とする回生装置の制御装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、発電機で発生した電力を蓄電装置に供給する回生装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、蓄電装置の電力により電動機を駆動させ、電動機のトルクを車輪に伝達して駆動力を発生させる車両が知られている。このような車両においては、車両の惰力走行時に、車輪の運動エネルギを電動機に伝達するとともに、電動機を発電機として機能させ、発生した電力を蓄電装置に蓄電する制御もおこなわれており、その一例が特開２０００－５９９０３号公報に記載されている。この公報に記載された回生エネルギ充電装置は、車輪に動力伝達可能に連結された発電機と、発電機に電気的に接続された複数のキャパシタ（または二次電池）と、複数のキャパシタの接続状態を切り替える接続切り替え装置とを備えている。
【０００３】そして、車両の減速時に車輪の運動エネルギを発電機に伝達して回生制動をおこない、その回生エネルギを複数のキャパシタに充電する。また、発電電圧とキャパシタの電圧とを比較し、発電電圧が複数のキャパシタの電圧未満である場合は、複数のキャパシタの接続を、直列接続から並列接続に切り替えることで、回生率を向上できるものとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公報に記載されている回生エネルギ充電装置においては、既存の部品の他に接続切り替え装置を設けなければならならず、充電装置の部品点数が増加していた。その結果、生産効率が低下し、かつ、製造コストが上昇し、かつ、装置が大型化および大重量化する問題があった。
【０００５】この発明は上記課題を解決するためのもので、装置の部品点数を増加することなく、電力の回収量を増加することができる回生装置の制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目的を達成するために、第１の発電機で発生される電力を第１の蓄電装置に供給するとともに、前記第１の蓄電装置と、この第１の蓄電装置とは別に設けられている第２の蓄電装置との間で、中継装置を介して電力が行き来する回生装置の制御装置において、前記第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かを判断する発電量判断手段と、前記発電量判断手段の判断結果に基づいて、前記第２の蓄電装置の電力を中継装置を介して前記第１の蓄電装置に供給するか否かを判断する蓄電性能制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】請求項１の発明によれば、第１の発電機の発電量が所定量以上である場合に、第２の蓄電装置の電力が中継装置を経由して第１の蓄電装置に供給される。ここで、第１の蓄電装置が、電圧が高まるほど蓄電性能（静電容量）が向上するという特性を備えていれば、第１の発電機の発電量が増加する。また、中継装置は、第１の蓄電装置と第２の蓄電装置との間で、電力の行き来をさせるために、予め設けられている部品であるため、既存の装置に加えて、他の部品を新たに設ける必要はない。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記第２の蓄電装置は２次電池であり、前記第１の発電機とは別に第２の発電機が設けられているとともに、この第２の発電機で発生される電力が、前記第２の蓄電装置に供給されることを特徴とするものである。
【０００９】請求項２の発明によれば、第２の蓄電装置は２次電池であり、第２の蓄電装置から第１の蓄電装置に電力が供給されて、第２の蓄電装置の電圧が低下する。この第２の蓄電装置が、電圧が低下するほど蓄電性能が向上する（充電抵抗が低下する）特性を備えていれば、第２の発電機から第２の蓄電装置に蓄電する場合の効率が向上する。
【００１０】請求項３の発明は、第１の発電機の電力を第１の蓄電装置に蓄電するとともに、第２の発電機の電力を第２の蓄電装置に蓄電する回生装置の制御装置において、前記第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かを判断する発電量判断手段と、この発電量判断手段の判断結果に基づいて、この第１の発電機の電力を前記第２の蓄電装置に供給して、前記第１の発電機の発電量を増加させるか否かを判断する発電状態制御手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１１】請求項３の発明によれば、第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かが判断され、その判断結果に基づいて、“第１の発電機の電力を第２の蓄電装置に供給して第１の発電機の発電量を増加させるか否か”が判断される。第２の蓄電装置は、予め設けられている部品であるため、新たな部品を設ける必要はない。
【００１２】
【発明の実施の形態】（第１の実施例）つぎに、この発明の実施例を説明する。図２は、この発明を適用した車両１のパワートレーン、電気系統、制御系統の構成を示す概念図である。まず、車両１のパワートレーンの構成を説明する。車両１は、駆動力源としてエンジン２およびモータ・ジェネレータ（回生ジェネレータ）３を有している。エンジン２としては、内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。エンジン２の出力側にはトランスミッション４が設けられており、トランスミッション４の回転部材５と車輪６とが動力伝達可能に連結されている。
【００１３】また、前記モータ・ジェネレータ３と回転部材５とが動力伝達可能に連結されている。モータ・ジェネレータ３は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを有している。モータ・ジェネレータ３としては、例えば３相交流形のものを用いることができる。さらに、エンジン２とトランスミッション４との間の動力伝達経路には、流体伝動装置１６とロックアップクラッチ１７とが並列に配置されている。なお、ロックアップクラッチ１７の係合圧を制御するアクチュエータ（図示せず）が設けられている。さらに、車輪６には摩擦ブレーキ１８が設けられている。この摩擦ブレーキ１８は、ブレーキペダル１４のストローク量などに基づいて、車輪６を制動するものであり、摩擦ブレーキ１８としては、ディスクブレーキまたはドラムブレーキを用いることができる。また、摩擦ブレーキ１８の制動力を、ブレーキペダル１４のストローク量およびその他の条件に基づいて、その制動力するためのアクチュエータ（図示せず）が設けられている。
【００１４】つぎに、車両１の電気系統について説明する。エンジン２のクランクシャフト（図示せず）には、伝動装置７を介してオルタネータ８が接続されている。このオルタネータ８にはバッテリ（例えば鉛バッテリ）９が接続されているとともに、バッテリ９の電力を１２Ｖ負荷１０に供給する回路が形成されている。バッテリ９は電気エネルギを化学エネルギに変換して貯蔵するシステムである。
【００１５】また、バッテリ９以外の蓄電装置としてキャパシタ（コンデンサ）１１が設けられており、モータ・ジェネレータ３により発電された電力を、キャパシタ１１に充電することができる。キャパシタ１１は、導電部材（金属板）同士の間に絶縁物を介在させて構成されており、各導電部材に電荷が蓄えられる。そして、バッテリ９の電圧は１２Ｖであり、キャパシタの電圧は３６Ｖである。このように、バッテリ９とキャパシタ１１とを比較すると、電力の貯蔵原理および受け入れ電力などの特性が異なる。さらに、キャパシタ１１と、バッテリ９および１２Ｖ負荷１０とを接続する回路が形成され、バッテリ９とキャパシタ１１との間の回路には、ＤＣ／ＤＣコンバータ（変圧器）１２が配置されている。
【００１６】さらに、車両１の全体を制御する制御系統について説明する。電子制御装置（ＥＣＵ）１３が設けられており、電子制御装置１３により、加速要求および制動状態、車速、モータ・ジェネレータ３の回転数、バッテリ９の電圧・充放電電流、キャパシタ１１の電圧などが判断される。前記制動状態には、ドライバーによる制動要求、および車両１に作用する実際の制動力などが含まれており、この制動状態は、ブレーキペダル１４のストローク量、ブレーキマスタシリンダ１５の油圧、車速変化量などに基づいて判断される。これに対して、電子制御装置１３からは、モータ・ジェネレータ３の発電量、オルタネータ８の発電量ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作、摩擦ブレーキ１８用のアクチュエータ、ロックアップクラッチ１７用のアクチュエータなど、を制御する信号が出力される。
【００１７】つぎに、車両１の制御について説明する。まず、エンジン２が駆動された場合は、エンジントルクがトランスミッション４を経由して車輪６に伝達されて、駆動力が発生する。ここで、電子制御装置１３により、エンジン１に供給する燃料の噴射量および噴射時期などが制御され、エンジン出力が調整される。また、キャパシタ１１の電力がモータ・ジェネレータ３に供給されて、モータ・ジェネレータ３が電動機として駆動された場合は、モータ・ジェネレータ３のトルクが車輪６に伝達される。このように、車両１は、エンジン２またはモータ・ジェネレータ３のうちの少なくとも一方を駆動力源とすることができる、いわゆるハイブリッド車である。なお、エンジントルクの一部をモータ・ジェネレータ３に供給して、そのトルクによりモータ・ジェネレータ３を発電機として機能させることもできる。
【００１８】さらに、車両１の惰力走行時には、車輪６の運動エネルギをモータ・ジェネレータ３に伝達してモータ・ジェネレータ３を発電機として機能させることができる。このように、車輪６の運動エネルギによりモータ・ジェネレータ３を発電機として機能させた場合は、発電量に対応する制動力、すなわち回生制動力が車両１に対して作用する。
【００１９】さらにまた、車両１の惰力走行時には、車輪６の運動エネルギがトランスミッション４を経由してエンジン１に伝達され、エンジン１の回転抵抗による制動力、いわゆるエンジンブレーキ力が、車両１に対して作用する。また、車両１の惰力走行時において、エンジン回転数が所定回転数以上である場合は、エンジン２に対する燃料の供給を停止する制御、いわゆるフューエルカット制御をおこなうことができる。なお、フューエルカット制御の実行中に、エンジン回転数が所定回転数未満になった場合は、エンジン２に対する燃料の供給が開始される。
【００２０】前記電子制御装置１３には、ロックアップクラッチ１７のトルク容量を制御するマップが記憶されている。このマップに定められているパラメータ、例えば車速およびアクセル開度などに基づいて、ロックアップクラッチ１７の係合圧が制御され、ロックアップクラッチ１７が係合またはスリップまたは解放される。このように、ロックアップクラッチ８が係合された場合は、エンジン２とトランスミッション４との間で摩擦力により動力伝達がおこなわれ、ロックアップクラッチ８が解放された場合は、流体の運動エネルギにより動力伝達がおこなわれる。このように、ロックアップクラッチ１７が係合されている場合は、車輪６の運動エネルギによりオルタネータ８で発電をおこなうことができる。オルタネータ８の発電量は、１２Ｖ負荷１０で要求される電力、その他の条件に基づいて制御することができる。
【００２１】また、１２Ｖ負荷１０に電力を供給するバッテリ９の電力が低下した場合は、キャパシタ１１の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１２により降圧してバッテリ９に供給することができる。また、モータ・ジェネレータ３を発電機として駆動するキャパシタ１１の電力が低下した場合は、バッテリ９の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１２により昇圧してキャパシタ１１に供給することもできる。
【００２２】つぎに、車両１の減速時におこなわれる制御例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。まず、加速要求がなく、車両１が減速状態にある場合は、ロックアップクラッチ１７が係合され、かつ、車輪６の運動エネルギによりモータ・ジェネレータ３が発電機として機能して回生制動力が発生し、かつ、車輪６の運動エネルギがエンジン２を経由してオルタネータ８に伝達され、オルタネータ８で発生した電力がバッテリ９に蓄電され、かつ、フューエルカット制御がおこなわれる。（ステップＳ１）。
【００２３】このステップＳ１についで、ドライバーによる制動要求が判断される（ステップＳ２）。この制動要求は、ブレーキマスターシリンダ１５の油圧、ブレーキペダル１４のストローク量、車速変化量などが、あるしきい値を越えたか否かで判断する。車速変化量の一例を、図３の特性線図に示す。図３に示すように、時刻ｔ１では車速ｖ１であったものが、時刻ｔ１から所定時間が経過した時刻ｔ２においては車速ｖ２となる。この車速ｖ２は車速ｖ１よりも低速である。
【００２４】上記ステップＳ２についで、モータ・ジェネレータ３の発電およびオルタネータ８の発電にともない発生する回生制動力が判断され、前記ドライバーの制動要求に対応する制動力の方が、回生制動力よりも大きいか否かが判断される（ステップＳ３）。このステップＳ３で肯定的に判断された場合は、現在の車速およびキャパシタ１１の実際の電圧を判断するとともに（ステップＳ４）、動作回転数Ｎを算出する（ステップＳ５）。モータ・ジェネレータ３の発電量は回転数により変化するため、この実施例では、動作回転数Ｎとを基準としてＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御している。以下、この動作回転数Ｎの算出方法の一例を、図４を参照しながら説明する。
【００２５】図４は、モータ・ジェネレータ３の回転数と、モータ・ジェネレータ３の発電量との関係を示す特性線図である。なお、この実施例では、車速からモータ・ジェネレータ３の回転数を間接的に判断しているため、図４では、モータ・ジェネレータ３の回転数の代わりに“車速”と記されている。なお、モータ・ジェネレータ３の回転数を直接検知するレゾルバなどが設けられている場合は、その検知信号をそのまま用いてもよい。
【００２６】図４には、便宜上、２種類の発電特性Ａ１，Ｂ１が実線で示されている。発電特性Ａ１に対応するキャパシタ１１の電圧は、発電特性Ｂ１に対応するキャパシタ１１の電圧よりも低い。このような発電特性Ａ１，Ｂ１は、以下のようにして算出したものである。まず、モータ・ジェネレータ３は、回転数が上昇するほど発電量が増加する特性を備えている。一方、キャパシタ１１は、その電圧により、蓄電性能（静電容量）が変化するという特性を備えている。
【００２７】ここで、発電特性Ａ１に相当するモータ・ジェネレータ３の発電量ｐは、例えば、ｐ＝ｆ（ｎ，Ｖ）・・・（式１）
で算出することができる。これに対して、発電特性Ｂ１に相当するモータ・ジェネレータ３の発電量ｐは、ｐ＝ｆ（ｎ，Ｖ＋ΔＶ）
≒ｆ（ｎ＊Ｖ／（Ｖ＋ΔＶ），Ｖ）＊（Ｖ＋ΔＶ）／Ｖ・・・（式２）
で算出することができる。
【００２８】上記各式において、ｆは発電時の出力特性を示す関数であり、Ｖはキャパシタ１１の電圧であり、ｎはモータ・ジェネレータ３の回転数である。この実施例では、発電特性Ａ１に相当するモータ・ジェネレータ３の発電量ｐを、モータ・ジェネレータ３の回転数およびキャパシタ１１の電圧に基づいて算出している。これに対して、発電特性Ｂ１に相当するモータ・ジェネレータ３の発電量ｐは、発電特性Ａ１を基準として算出している。具体的には、発電特性Ａ１に比べて、キャパシタ１１の電圧を２倍とし、かつ、モータ・ジェネレータ３の回転数を２倍として算出している。
【００２９】すなわち、式２の“（Ｖ＋ΔＶ）／Ｖ” の項が、キャパシタ１１の電圧を２倍とした場合における発電量の増加分であり、式２の“Ｖ／（Ｖ＋ΔＶ）”の項が、モータ・ジェネレータ３の回転数を２倍としていることを意味している。このようにして算出した２つの発電特性Ａ１，Ｂ１は、共にモータ・ジェネレータ３の回転数が高まるほど、発電量が多くなる傾向を示している。２つの発電特性Ａ１，Ｂ１を示す線分の交点Ｄ１は、発電特性Ａ１に対応する発電量ｐ＝ｆ（ｎ，Ｖ）と、発電特性Ｂ１に対応する発電量ｐ＝ｆ（ｎ，Ｖ＋ΔＶ）とが、ｆ（ｎ，Ｖ）＝ｆ（ｎ，Ｖ＋ΔＶ）
の関係になることを意味している。この交点Ｄ１に対応するモータ・ジェネレータ３の回転数が、動作回転数Ｎである。
【００３０】そして、モータ・ジェネレータ３の回転数が、動作回転数Ｎ未満では、発電特性Ａ１に対応する発電量の方が、発電特性Ｂ１に対応する発電量よりも多くなっている。これに対して、モータ・ジェネレータ３の回転数が、動作回転数Ｎを越えた場合は、発電特性Ｂ１に対応する発電量の方が、発電特性Ａ１に対応する発電量よりも多くなっている。なお、動作回転数Ｎ以上において、発電特性Ａ１のキャパシタ１１の電圧に、さらに電圧ΔＶを加えて発電特性Ｂ１に切り替えた場合の発電量の増加分が、図４では斜線の領域Ｃ１として示されている。
【００３１】上記のようにして、ステップＳ５で動作回転数Ｎを算出した後、現在のモータ・ジェネレータ３の回転数が動作回転数Ｎを越えているか否かが判断される（ステップＳ６）。このステップＳ６で肯定的に判断された場合は、バッテリ９からキャパシタ１１に供給する電力の電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧させ、その電力をキャパシタ１１に供給し（ステップＳ７）、ステップＳ２に戻る。すなわち、モータ・ジェネレータ３により発生された電力をキャパシタ１１に蓄電する場合に、モータ・ジェネレータ３の発電量が、発電特性Ｂ１に対応する発電量に制御される。
【００３２】一方、前記ステップＳ６で否定的に判断された場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作をオフし（ステップＳ８）、ステップＳ２に戻る。すなわち、バッテリ９の電力はキャパシタ１１には供給されないとともに、モータ・ジェネレータ３の発電量が、発電特性Ａ１に対応する発電量に制御される。また、前記ステップＳ３で否定的に判断された場合も、ステップＳ８に進む。
【００３３】以上のように、この実施例によれば、制動要求に基づいて、モータ・ジェネレータ３およびオルタネータ８により回生制動力を発生させ、かつ、モータ・ジェネレータ３により発生した電力をキャパシタ１１に蓄電する場合に、モータ・ジェネレータ３の発電量がなるべく多くなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作を制御している。したがって、キャパシタ１１による電力の回収量が増加する。
【００３４】また、この実施例では、バッテリ９の電力の電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２で昇圧させてキャパシタ１１に供給しているが、このＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、バッテリ９とキャパシタ１１との間で電力を行き来させるために設けられている既存の部品であり、モータ・ジェネレータ３の発電量を増加するために、部品を新たに設ける必要はない。したがって、車両１の生産効率が低下すること、製造コストが上昇すること、装置が大型化および大重量化することを、それぞれ抑制できる。
【００３５】また、バッテリ９からキャパシタ１１に電力を供給すれば、バッテリ９の電圧が低下する。このバッテリ９は２次電池であり、図５に示すように、電圧が低下するほど、蓄電性能が向上する（充電抵抗が低下する）特性を備えている。したがって、オルタネータ８で発生した電力をバッテリ９に蓄電する場合に、電力の回収量が増加する。
【００３６】上記のように、この実施例では、モータ・ジェネレータ３の回転数が動作回転数Ｎよりも高くなるような高車速において、モータ・ジェネレータ３およびオルタネータ８の発電による電力の回収量が増加する。したがって、エンジン出力によりモータ・ジェネレータ３またはオルタネータ８を発電機として駆動させ、その電力をキャパシタ１１またはバッテリ９に蓄電する機会（具体的には蓄電回数、蓄電時間）が少なくなり、燃費が向上する。
【００３７】ところで、ドライバーの制動要求に基づいて車両１に対して制動力を作用させる場合に、要求制動力に対して、モータ・ジェネレータ３およびオルタネータ８で発生する回生制動力で負担できない分は、摩擦ブレーキ１８で負担することになる。これに対して、この実施例では摩擦ブレーキ１８で負担する制動力をなるべく少なくすることができる。したがって、制動エネルギが摩擦ブレーキ１８で摩擦熱として失われる量の増加を抑制できる。なお、図４およびその説明では、発電特性Ａ１を基準として、他の発電特性を算出する方法を例示しているが、予めキャパシタ１１の電圧毎に動作回転数をマップ化し、そのマップを電子制御装置１３に記憶しておいてもよい。
【００３８】ここで、図１に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ１ないしステップＳ６が、この発明の発電量判断手段に相当し、ステップＳ７およびステップＳ８が、この発明の蓄電性能制御手段に相当する。また、この実施例で説明した事項と、各請求項に記載された事項との対応関係を説明すれば、モータ・ジェネレータ３がこの発明の第１の発電機に相当し、キャパシタ１１がこの発明の第１の蓄電装置に相当し、オルタネータ８がこの発明の第２の発電機に相当し、バッテリ９がこの発明の第２の蓄電装置に相当し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が、この発明の中継装置に相当する。また、ステップＳ６でモータ・ジェネレータ３の実際の回転数と動作回転数Ｎとを比較して、第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かが判断される。
【００３９】（第２の実施例）図６は、車両１の概略構成を示す概念図である。図６において、図２の構成と同じ部分については、図２と同じ符号を付してその説明を省略する。図６においては、オルタネータ８とバッテリ９との間の回路に、電源切り替え部（切り替えスイッチ）２０が設けられている。この電源切り替え部２０の切り替えにより、オルタネータ８により発電された電力を、バッテリ９またはキャパシタ１１に対して選択的に充電することができる。そして、図６のシステムにおいて、図１の制御例以外の制御および作用は、図２のシステムについて述べた場合と同じである。
【００４０】つぎに、図６のシステムにおいて、実施可能な制御例を図７のフローチャートに基づいて説明する。まず、“モータ・ジェネレータ３を発電機として機能させ、その電力をキャパシタ１１に蓄電するべき状態にあるか否か”が判断される（ステップＳ１１）。このステップＳ１１では、ブレーキマスタシリンダ１５の油圧、ブレーキペダル１４のストローク、車速変化量などの物理量が、あるしきい値を越えたか否かが判断基準として用いられる。
【００４１】例えば、加速要求がなく、かつ、制動要求があり、車両１が惰力走行している場合は、ステップＳ１１で肯定的に判断されてステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、車輪６の運動エネルギがモータ・ジェネレータ３に伝達され、そのモータ・ジェネレータ３で発生した電力が、キャパシタ１１に蓄電される。
【００４２】このステップＳ１２についで、要求制動力が、モータ・ジェネレータ３の機能により発生する回生制動力の最大値を越えているか否かが判断される（ステップＳ１３）。前記要求制動力は、ブレーキマスタシリンダ１５の油圧、ブレーキペダル１４のストローク量などにより判断される。言い換えれば、ステップＳ１３では、オルタネータ８の発電により回生制動力を増加する要求の有無が判断される。このステップＳ１３で肯定的に判断されるということは、オルタネータ８による発電量の要求が、所定量以上であることを意味する。そして、ステップＳ１３で肯定的に判断された場合は、ロックアップクラッチ１７が係合されているか否かが判断される（ステップＳ１４）。このステップＳ１４で肯定的に判断されるということは、車輪６の運動エネルギの一部がオルタネータ８に伝達されて、オルタネータ８により発電がおこなわれていることを意味している。そこで、オルタネータ８の発電量が最大となっているか否かが判断される（ステップＳ１５）。
【００４３】このステップＳ１５で否定的に判断された場合は、オルタネータ８で発生した電力をキャパシタ１１に充電する場合の発電量の予測値と、オルタネータ８で発生した電力をバッテリ９に充電している場合の発電量の現状値とを比較し、発電量の予測値の方が発電量の現状値よりも多いか否かが判断される（ステップＳ１６）。
【００４４】前記発電量の予測値は、Ｆ（Ｖcap,Ｎalt,Ｉaltmax）・・・（式１）
で求められる。また、発電量の現状値は、Ｆ（Ｖbat,Ｎalt,Ｉalt ）・・・（式２）
で求められる。上記の各式において、式１のＦ（ａ、ｂ、ｃ）はモータ・ジェネレータ３の出力特性の関数であり、式２のＦ（ａ，ｂ，ｃ）はオルタネータ８の出力特性の関数である。また、Ｖcap はキャパシタ１１の電圧であり、Ｎalt はオルタネータ８の回転数であり、Ｉaltmaxはオルタネータ８の最大励磁電流であり、Ｖbat はバッテリ９の電圧であり、Ｉalt はオルタネータ８の現在の励磁電流である。
【００４５】そして、ステップＳ１６で肯定的に判断された場合は、ステップＳ１７を経由してこの制御ルーチンを終了する。前記ステップＳ１６で肯定的に判断されるということは、オルタネータ８で実行可能な発電量が、現状の発電量（所定値）以上であることを意味している。そこで、ステップＳ１７では、まず、キャパシタ１１の電力を、その電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１２で降圧してバッテリ９に供給する。つぎに、オルタネータ８の発電を一旦停止し、かつ、電源切り替え装置２０を制御して、オルタネータ８とキャパシタ１１との間の回路を接続する。その後、オルタネータ８による発電を再開し、その電力をキャパシタ１１に充電する。なお、オルタネータ８およびモータ・ジェネレータ３により発生する回生制動力を、要求制動力に近づけるように、オルタネータ８およびモータ・ジェネレータ３の発電量を制御する。
【００４６】これに対して、前記ステップＳ１６で否定的に判断された場合は、ステップＳ１８を経由してこの制御ルーチンを終了する。このステップＳ１８では、オルタネータ８とバッテリ９との間の回路が接続された状態が継続される。また、キャパシタ１１の充電量により、以下のように異なる制御がおこなわれる。まず、キャパシタ１１の充電量が所定値以上である場合は、キャパシタ１の電力を、その電圧をＤＣ／ＤＣコンバータにより降圧してバッテリ９に供給する。このとき、オルタネータ８による発電は停止する。一方、キャパシタ１１の充電量が所定値未満である場合は、キャパシタ１１の電力はバッテリ９に供給されない。また、オルタネータ８により発生された電力により、バッテリ９を満充電する制御がおこなわれる。
【００４７】なお、ステップＳ１５で肯定的に判断された場合はステップ１８に進む。また、ステップＳ１４で否定的に判断された場合もステップＳ１８に進むが、ロックアップクラッチ１７が解放されているため、前述したステップＳ１８の制御のうち、オルタネータ８による発電制御はおこなえない。さらに、ステップＳ１３で否定的に判断された場合もステップＳ１８に進むが、要求制動力を、モータ・ジェネレータ３の回生制動力で確保することができるため、ステップＳ１８の制御のうち、“キャパシタ１１の電力をバッテリ９に供給し、かつ、オルタネータ８の発電を停止する制御”のみをおこなう。さらに、ステップＳ１１で否定的に判断された場合もステップＳ１８に進む。
【００４８】このように、図７の制御例においては、オルタネータ８に対する要求発電量が所定量以上となった場合に、オルタネータ８の電力の蓄電対象として、キャパシタ１１を選択している。そして、キャパシタ１１の電圧はバッテリ９の電圧よりも高く、かつ、電力の受け入れ性が高いという特性を有しているため、オルタネータ８の実際の発電量を増加することができる。
【００４９】したがって、オルタネータ８の発電により発生する電力の回収量が増加する。また、キャパシタ１１は、モータ・ジェネレータ３との間で電力の行き来をおこなうために、予め設けられている部品であるため、オルタネータ８の発電量を増加するために、新たな部品を増加する必要はない。したがって、車両１の生産効率が低下すること、製造コストが上昇すること、装置が大型化および大重量化することを、それぞれ抑制できる。
【００５０】さらに、電源切り替え部２０として、オルタネータ８の発電を継続したまま、その切り替えをおこなうことのできるもの、例えば半導体素子を用いたものを使用することもできる。このように構成すれば、前記ステップＳ１７でオルタネータ８による発電を一旦停止する必要がなくなるため、車両１に作用する制動力の変化が抑制され、ドライバーが違和感を持ちにくくなる。
【００５１】さらにまた、図７の制御例では、オルタネータ８で発電される電力量が増加し、その電力をキャパシタ１１に蓄電したり、キャパシタ１１からバッテリ９に供給したりできるため、エンジン出力によりモータ・ジェネレータ３またはオルタネータ８を発電機として駆動させ、その電力をキャパシタ１１またはバッテリ９に蓄電する機会（具体的には蓄電回数、蓄電時間）が少なくなり、燃費が向上する。さらに、オルタネータ８の発電量を可及的に増加し、その電力をキャパシタ１１に供給するため、キャパシタ１１に電力を供給するモータ・ジェネレータ３の出力が低くて（少なくて）も済み、モータ・ジェネレータ３の体格を小型化できる。
【００５２】ここで、図７に示された機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、ステップＳ１３、ステップＳ１６がこの発明の発電量判断手段に相当し、ステップＳ１７、ステップＳ１８がこの発明の発電状態制御手段に相当する。また、図６および図７で説明した事項と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、オルタネータ８がこの発明の第１の発電機に相当し、バッテリ９がこの発明の第１の蓄電装置に相当し、モータ・ジェネレータ３がこの発明の第２の発電機に相当し、キャパシタ１１がこの発明の第２の蓄電装置に相当する。
【００５３】なお、図２、図６に示す車両１は、エンジン２およびモータ・ジェネレータ３が、共に同じ車輪６に対して動力伝達可能に構成されているパワートレーンを有しているが、エンジンが動力伝達可能に連結される車輪と、モータ・ジェネレータが連結される車輪とが異なるように、パワートレーンが構成されている車両（図示せず）に対しても、図１、図７の制御例を適用できる。また、各実施例において、蓄電装置の一例として挙げているキャパシタ１１およびバッテリ９は、共に２次電池であるが、蓄電装置が１次電池である場合にも、請求項２以外の発明を適用できる。
【００５４】ここで、第１の実施例に開示された特徴的な構成を記載すれば、以下のとおりである。すなわち、第１の発電機で発生される電力を第１の蓄電装置に供給するとともに、前記第１の蓄電装置と、この第１の蓄電装置とは別に設けられている第２の蓄電装置との間で、中継装置を介して電力が行き来するとともに、第１の蓄電装置は電圧が高くなるほど、蓄電性能が高まる特性を備えている回生装置の制御装置において、前記第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かを判断する発電量判断手段と、前記第１の発電機の発電量が所定量以上である場合に、前記第２の蓄電装置の電力を中継装置を介して前記第１の蓄電装置に供給し、第１の蓄電装置の電圧を高める蓄電性能制御手段とを備えていることを特徴とする回生装置の制御装置である。
【００５５】また、第２の実施例に開示された特徴的な構成を記載すれば、以下のとおりである。すなわち、第１の発電機の電力を第１の蓄電装置に蓄電するとともに、第２の発電機の電力を第２の蓄電装置に蓄電するとともに、前記第１の蓄電装置よりも前記第２の蓄電装置の方が、電力の受入量が多い特性を有する回生装置の制御装置において、前記第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かを判断する発電量判断手段と、前記第１の発電機の発電量が所定量以上である場合は、この第１の発電機の電力を前記第２の蓄電装置に供給して、前記第１の発電機の発電量を増加させるか否かを判断する発電状態制御手段とを備えていることを特徴とする回生装置の制御装置である。
【００５６】なお、特許請求の範囲の請求項１、２に記載された“発電量判断手段”を“発電量判断器”または“発電量判断用コントローラ”と読み替え、“蓄電性能制御手段”を“蓄電性能制御器”または“蓄電性能制御用コントローラ”と読み替えることもできる。この場合、電子制御装置１３が、発電量判断器、蓄電性能制御器、発電量判断用コントローラ、蓄電性能制御用コントローラに相当する。また、特許請求の範囲の請求項１、２に記載された“発電量判断手段”を“発電量判断ステップ”と読み替え、“蓄電性能制御手段”を“蓄電性能制御ステップ”と読み替え、かつ、“回生装置の制御装置”を“回生装置の制御方法”と読み替えることもできる。
【００５７】また、特許請求の範囲の請求項３に記載された“発電量判断手段”を“発電量判断器”または“発電量判断用コントローラ”と読み替え、“発電状態制御手段”を“発電状態制御器”または“発電状態制御用コントローラ”と読み替えることもできる。この場合、電子制御装置１３が、発電量判断器、発電状態制御器、発電量判断用コントローラ、発電状態制御用コントローラに相当する。また、特許請求の範囲の請求項３に記載された“発電量判断手段”を“発電量判断ステップ”と読み替え、“発電状態制御手段”を“発電状態制御ステップ”と読み替え、かつ、“回生装置の制御装置”を“回生装置の制御方法”と読み替えることもできる。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によれば、第２の蓄電装置の電力を中継装置を介して第１の蓄電装置に供給し、第１の蓄電装置の電圧を高めることができる。したがって、第１の発電機の発電量が増加し、第１の発電機により発生する電力の回収量が増加する。また、中継装置は、第１の蓄電装置と第２の蓄電装置との間で、電力の行き来をさせるために、予め設けられている部品であるため、既存の部品に加えて他の部品を設ける必要はない。したがって、制御装置の生産効率が低下すること、製造コストが上昇すること、制御装置が大型化および大重量化することを、それぞれ抑制できる。
【００５９】請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、第２の蓄電装置から第１の蓄電装置に電力を供給することにより、第２の蓄電装置の電圧が低下する。この第２の蓄電装置は電圧が低下するほど、蓄電性能が向上する（充電抵抗が低下する）特性を備えているため、第２の発電機から第２の蓄電装置に蓄電する場合の電力量が増加する。
【００６０】請求項３の発明によれば、第１の発電機の発電量が所定量以上であるか否かが判断され、その判断結果に基づいて、第１の発電機の電力を第２の蓄電装置に供給して第１の発電機の発電量を増加させるか否かが判断される。したがって、第１の発電機を起動して回収できる電力量を増加することができる。また、第２の蓄電装置は、予め設けられている部品であるため、新たな部品をも受ける必要はない。したがって、制御装置の生産効率が低下すること、製造コストが上昇すること、制御装置が大型化および大重量化することを、それぞれ抑制できる。

【出願人】	【識別番号】０００００３２０７【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町１番地
【出願日】	平成１４年４月９日（２００２．４．９）
【代理人】	【識別番号】１０００８３９９８【弁理士】【氏名又は名称】渡辺丈夫
【公開番号】	特開２００３－３０４６０１（Ｐ２００３－３０４６０１Ａ）
【公開日】	平成１５年１０月２４日（２００３．１０．２４）
【出願番号】	特願２００２－１０７０７１（Ｐ２００２－１０７０７１）