JPH02120145A - 車両のブレーキエネルギー回生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両の減速エネルギーを回収して発進／加速
エネルギーとして利用する車両のブレーキエネルギー回
生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

車両の減速時に失われる運動エネルギーの内、主として
熱として発散（ブレーキ、エンジン）される分を作動油
圧として回収してアキュムレータに蓄圧し、この蓄圧し
たエネルギーを車両の発進エネルギー及び加速エネルギ
ーとして利用するＰＴ　Ｏ（Ｐｏｗｅｒ−ｔａｋｅ−ｏ
ｆｆ）出力装置又はトランスファーを併設したアクスル
を備えた車両の減速エネルギー回収装置は従来より知ら
れており、最も古くは１９７６年にイギリスのＣ，Ｊ、
　　ローレンス社がブリティッシュレイランド社のバス
を使って開発中であることが発表され、以来、欧米で種
々の研究・開発が為されて来ており、最近では特開昭６
２−１５１２８号公報、特開昭６２−３７２１５号公報
及び特開昭６２−３９３２７号公報等に開示されている
。

後者の装置は、何れも、エンジンクラッチを介して駆動
されるカウンタシャフトと車輪駆動系に接続したメイン
シャフトとカウンタシャフトの回転をメインシャフトに
変速して伝える多段のギア列機構を有するトランスミッ
ション（以下、Ｔ／Ｍと略称する）、カウンタシャフト
にカウンタシャフトＰＴＯギヤシンクロナイザを介して
横断可能に装着されたカウンタシャフトＰＴＯギヤとこ
のＰＴＯギヤにギヤ結合されメインシャフトにメインシ
ャフトＰＴＯギヤシンクロナイザを介して横断可能に装
着されたメインシャフトＰＴＯギヤとこのメインシャフ
トＰＴＯギヤに結合された駆動ギヤを介して駆動される
ＰＴＯ出力軸とを有する多段階変速式ＰＴＯ装置、ＰＴ
Ｏ軸に連結されたポンプ・モータ、このポンプ・モータ
を介してアキュムレータとオイルタンクを接続する油圧
回路、この油圧回路とＰＴＯ軸とを横断可能にする電磁
クラッチ、及び電磁クラッチを制御しポンプ・モータと
高圧油回路で接続されたアキュムレータ、及びポンプ・
モータを車両の運転状態に応じて、ポンプ及びモータの
何れか一方として機能させる（即ち、減速時にはポンプ
として機能させ車輪の回転力によりＰＴＯ装置を介して
作動油をアキュムレータに蓄圧させることにより主とし
てブレーキ、エンジンの熱として失われる運動エネルギ
ー（以下、ブレーキエネルギーと呼ぶ）を回収するとと
もに発進／加速時にはアキュムレータに蓄圧していた作
動油により回転力を発生しＰＴＯ装置を介して車輪を回
転駆動させるモータとして機能させる）制？■手段を主
要部として構成されたものである。

このような、減速エネルギー回収装置の制御手段は、 ■発進時、アキュムレータ内油圧が充分のとき、アクセ
ルペダルの踏込量に応じて可変容量型モータの容量（斜
板又は斜軸の傾転角）を制御し且つ電磁クラッチを接続
して油圧回路により油圧力による発進を行い、その間に
運転者が選択したギア段に対応して設定された車速を越
えた時には、エンジンクラッチを接続してエンジン駆動
を行うとともにＰＴＯ装置の変速制御を行ってオンだっ
たカウンタシャフトシンクロナイザをオフにしメインシ
ャフトシンクロナイザをオンにし、更にその時のアクセ
ルペダルの踏込量が大きい時のみその踏込量に応じた油
圧力を加える制御を行う。

■ブレーキ時、電磁クラッチを接続するとともにブレー
キペダルの踏込に応じた傾転角制御信号（ポンプ容量制
御信号）をポンプ・モータに与えてポンプ動作を行い、
これと同時にエンジンのクラッチを切る制御を行う。

この場合、制御手段は、制御プログラムに基づいて、ブ
レーキエネルギー中のエンジンブレーキで消費する分も
回収するため、またモータによる走行時にはエンジンを
車輪の駆動系から切り離すため、エンジンのクラッチが
“断”となるように制御するとともにモータとエンジン
を併用するか又はエンジンのみで発進／加速する時には
“接”になるように制御している。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来技術の場合には、油圧を利用してブレー
キエネルギーの回収／再生を行うときに、油圧回路内の
回路弁（遮断弁）の制御をオープンループで行い、実際
にその通り制御された状態になったか否かを確認しない
状態で油圧回路を見切作動させるため、回路弁の応答遅
れにより油圧回路内のポンプ・モータにキャビテーショ
ンが発生するという問題点があった。

従って、本発明は、油圧回路に使用される回路弁の制御
時の動作を確認することにより見切制御を防止し、ポン
プ・モータがキャビテーションを起こさない車両のブレ
ーキエネルギー回生装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明に係る車両のブレー
キエネルギー回生装置では、油圧回路と、該油圧回路を
構成する回路弁の４つの入出口にそれぞれ設けた圧力セ
ンサと、該回路弁を工ふルギー再生用又は回収用に制御
した時、オイルの流れに沿った該回路弁の両側の圧力セ
ンサの出力差の絶対値が共に該油圧回路の管路内紙抗圧
以下の時、該回路弁の動作完了と判定する制御手段と、
を備えている。

また、本発明では、該回路弁を閉弁制御した時、該ポン
プ・モータ例の圧力センサの出力差の絶対値が該ポンプ
・モータ内の管路抵抗圧に実質的に等しいとき該制御手
段は該回路弁の閉弁動作完了と判定することもできる。

〔作　　用］ 本発明では、制御手段は、油圧回路中に設けられる回路
弁をエネルギー再生用又は回収用に制御した時、オイル
は高圧側のアキュムレータから低圧側のアキュムレータ
へ又は低圧側のアキュムレータから高圧側のアキュムレ
ータへ流れるが、このオイルの流れに沿って該回路弁の
両側、即ち回路弁を挟んだ２つの圧力センサの圧力差の
絶対値を求める。

そして、４つの圧力センサの２つづつの圧力差の絶対値
が共に該油圧回路の一定の管路内紙抗圧以下であれば、
この油圧回路内にはオイルが正常に流れていると判定す
ることができ、回路弁のエネルギー回収／再生のための
所定の動作は完了したことを確認することができる。

これに基づき、制御１手段は例えば通常の如く油圧回路
のポンプ・モータを傾転制御し電磁クラッチを介してこ
の油圧回路とＰＴＯ装置とを接続し車輪からのブレーキ
エネルギー又は車輪への駆動エネルギーを伝達する。

また、本発明では、回路弁を閉弁状態にした時、ポンプ
・モータ側の圧力センサの出力差の絶対値がポンブーモ
ータ内の管路抵抗圧と実質的に等しいとき、制御手段は
回路弁が油圧回路の遮断動作を完了したと判定すること
ができ、油圧制御禁止の制御ｎを確認して例えば油圧回
路を不作動状態に保持することができる。

〔実　施　例〕

第１図は、本発明が適用される車両のブレーキエネルギ
ー回生装置の一実施例の構成図であり、■はアクスル２
０を介して車輪２１の駆動力を油圧ブレーキ力として取
り出すＰＴＯ装置、２はＰＴＯ装置１とブレーキ時にポ
ンプ動作を実行するポンプ・モータ３との間の駆動力伝
達の接話を行う電磁クラッチ、４は回路弁としての回路
切替弁、５は高圧アキュムレータ、６はポンプ・モータ
３と回路切替弁４と高圧アキュムレータ５とともに油圧
回路を構成する低圧アキュムレータである。

また、高圧アキュムレータ５と回路切替弁６との間、回
路切替弁６とポンプ・モータ３との間、ポンプ・モータ
３と回路切替弁４との間、回路切替弁４と低圧アキュム
レータ６との間にはそれぞれ圧力センサ１１〜１４が取
り付けられており、各部の油圧値を制御手段としてのＭ
ＰＵ１５に送っている。そして、このＭＰＵ　１５は、
ポンプ・モータ３のｆψ転角（容量）制御、回路切替弁
４の切替／遮断制御、及び電磁クラッチ２の開閉制御を
行う。尚、２２はＰＴＯ装置装置台み自動制御式エンジ
ンクラッチ２３によりエンジン（図示せず）に接続され
る変速１！　（Ｔ／Ｍ）であるが、流体制御式変速機の
場合には、ニュートラル位置にすることによってエネル
ギー回収／再生時のエンジン切り離しを行うことができ
る。

このようなブレーキエネルギー回生装置の一般的な動作
をまず説明する。

■エネルギー回収モード 今、運転者が例えばブレーキペダル（図示せず）を踏み
込んだことによりＭＰＵ１５に工茅ルギー回収モード指
令が与えられると、ＭＰＵ１５はまず電磁クラッチ２を
接続状態に制御し、回路切替弁４を実線で示したように
切替制御し、そしてブレーキペダルの踏込量に応じてポ
ンプ・モータ３の傾転角（容量）を制御する。

これにより、低圧アキュムレータ６内のオイルは回路切
替弁４→ポンプ・モータ３→回路切替弁４→高圧アキュ
ムレータ５のルートを通って高圧アキュムレータ５に蓄
圧される。

■エネルギー再生モード 上記のように高圧アキエムレータ５に蓄えられた油圧エ
ネルギーは、運転者が例えばアクセルペダル（図示せず
）を踏み込むことによりエネルギー再生モード指令がＭ
ＰＵ　１５に与えられ、これによりＭＰＵｌ５はまず電
磁クラッチ２を接続状態に制御し、破線で示したように
回路切替弁４を制御し、そしてポンプ・モータ３の傾転
角をアクセルペダルの踏込量に応じて制御する。

尚、上記の■、■の油圧回路動作においては、通常はエ
ンジンクラッチ２２はＭＰＵ１５からの制御信号により
自動的に切り離される。これは自動クラッチを用いない
通常の自動変速式車両の場合にはギヤ位置が二；−トラ
ルに制御される。

■゛常ジブレーキ御モード これ以外に油圧回路を全く使用しないモードがあり、こ
の場合には、ポンプ・モータ３の傾転角を０（容量Ｏ）
にして例えポンプ・モータ３に圧力が加わっていてもポ
ンプ・モータ３が回転しないようにし、回路切替弁４を
完全にオフ（断状Ｂ）にして油圧回路を遮断状態にし、
電磁クラッチ２を“断”にし、ポンプ・モータ３をＰＴ
Ｏ装置ｌ及び車輪２１から切り離して油圧ブレーキ力を
車輪２１から完全に遮断する。

このようにしていずれのモードにおいてもＭＰＵ１５は
回路切替弁４の制御を行うが、上述したように回路切替
弁４の制御動作が完了していない状態で次の制御を行う
と油圧回路内のポンプ・モータ３にキャビテーションが
発生してしまう。

そこで本発明では、上記のそれぞれのモードにおいて次
のようにして回路切替弁４の制御動作完了を確認する。

■エネルギー回収モード時の動作確認（第２図）まず、
ＭＰＵ１５から回路切替弁４に対してエネルギー回収用
に切替制御指令が与えられたとき（第２図のステップＳ
ｌ）、ステップＳ２、Ｓ３においてオイルの流れに沿っ
た回路切替弁４の両側の２つの圧力センサ、卯ちセンサ
１１と１２並びにセンサ１３と１４のそれぞれの圧力差
の絶対値１ｐ、、−ｐ、ｔｌ　　Ｉｐ、、−ｐ、、１を
求め、その絶対値が油圧回路の配管内の一定の管路抵抗
圧Ｐ。

より高いか低いかを判定する。

そして、ステップＳ２及びＳ３共に管路抵抗圧Ｐ、より
低いときのみ、例えばポンプ・モータ３の傾転角制御許
可信号を発生する（同ステップＳ４）。

この場合、通常、Ｐ　＋＋＞　Ｐ　１２．　Ｐ　＋ｓ＞
　Ｐ　ｌａであるが、絶対値をとったのは、例えば高圧
アキュムレータ５と回路切替弁４との間で僅かにオイル
漏れがあった場合にはＰ、、＜Ｐ、□なる関係も生じ得
るからである。但し、管路抵抗圧Ｐａ以上の差圧が存在
するのは回路切替弁４が未だ切替完了していないと考え
られるため、次の制御には移らず、ＭＰＵ１５の次の処
理周期において再びステップＳ２、Ｓ３をチエツクする
ことになる。

■エネルギー再生モード時の動作確認（第３図）ＭＰＵ
１５から回路切替弁４に対してエネルギー再生用に切替
制御指令が与えられた時（第３図のステップ５１１）、
ステップ３１２、Ｓ１３においてオイルの流れに沿った
回路切替弁４の両側の２つの圧力センサ、即ちセンサ１
１と１３並びにセンサ１２と１４のそれぞれの圧力差の
絶対値Ｐ１．−Ｐ１３１１ＰＩ！−ＰＩ４１を求め、そ
の絶対値が油圧回路の配管内の一定の管路抵抗圧Ｐ。

より高いか低いかを判定する。

そして、ステップＳ１２及び３１３共に管路抵抗圧Ｐ、
より低いときのみ、例えばポンプ・モータ３の傾転角制
御信号を発生する（同ステップ５１４）。

この場合も同様に絶対値をとって回路切替弁４の切替動
作完了を判定している。

■通常ブレーキ制御モード時の動作確認（第４図）ＭＰ
Ｕ１５から回路切替弁４に対して通常ブレーキ制御モー
ド指令として閉弁状態にするための制御Ｂが行われる（
第４図のステップ５２１）。そして、この後は回路切替
弁４のポンプ・モータ側の圧力センサ１２と１３の圧力
差の絶対ＭＩＰ、２Ｐ、、１を求め、この絶対値がポン
プ・モータ３内の一定の管路抵抗圧Ｐ、Ｉより高いか低
いかを判定する（ステップ５２２）。

そして、１Ｐ１ｚ　　Ｐ＋ｚｌが管路抵抗圧Ｐ、と実質
的に等しいときはポンプ・モータ２を挟んでの油圧差が
ポンプ・モータ２自身の管路内紙抗圧に等しいことを示
しており、このことは回路切替弁４が遮断状態を完了し
たことを示している。

従って、このような場合には、例えば油圧回路開状態信
号を発生する（ステップ５２３）。

このようにして回路切替弁の各制御モードにおいて動作
の確認を行っている。

尚、上記の実施例では、それぞれの確認動作が終了した
ときには、ポンプ・モータ３をすぐに傾転制御してもよ
いし或いは上記のようにこの状態をフラグ等で記憶して
おき、後で他のフラグとともに考慮して制御を行っても
よい。

また、第２図〜第４図には電磁クラッチについて示され
ていないが、電磁クラッチについては回路弁の制御を行
う前に接続状態に制御しておき、ポンプ・モータに対し
て一定の負荷を与えるようにするのが廿通である。

また、回路弁として回路切替弁について説明したが、ポ
ンプ・モータの種類によっては油圧回路を切り替える必
要の無い単なる回路遮断弁でも同様に行うことができる
。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係るｍ車両の ブレーキエネルギー回生装置では、油圧回路に設けられ
る回路弁の４つの入出口にそれぞれ圧力センサを設け、
（１）回路弁のエネルギー回収／再生制御時には、オイ
ルの流れに沿った回路弁の両側の圧力センサの出力差の
絶対値が共に該油圧回路の管路内紙抗圧以下の時、（２
）回路弁を閉制御した時、ポンプ・モータ側の圧力セン
サの出力差の絶対値が該ポンプ・モータ内の管路抵抗圧
に実質的に等しい時、それぞれ回路弁が所定の動作を完
了したと判定して油圧走行、油圧ブレーキ動作又は通常
ブレーキ動作を行うように構成したので、見切制御時の
回路弁の動作遅れによるポンプ・モータのキャビテーシ
ョンの発生を防止することができ、異常な油圧制御状態
を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る任務奔達轟車両のブレーキエネ
ルギー回生装置が適用される一実施例の構成を示す図、 第２図は本発明によるエネルギー回収モード時の回路弁
切替動作の確認動作を示すフローチャート図、 第３図は本発明によるエネルギー再生モード時の回路弁
切替動作の確認動作を示すフローチャート図、 一ト図、である。 第１図において、３はポンプ・モータ、４は回路切替弁
、５は高圧アキュムレータ、６は低圧アキュムレータ、
１５はＭＰＵをそれぞれ示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）油圧回路と、該油圧回路を構成する回路弁の４つ
   の入出口にそれぞれ設けた圧力センサと、該回路弁をエ
   ネルギー再生用又は回収用に制御した時、オイルの流れ
   に沿った該回路弁の両側の圧力センサの出力差の絶対値
   が共に該油圧回路の管路内抵抗圧以下の時、該回路弁の
   動作完了と判定する制御手段と、を備えたことを特徴と
   する車両のブレーキエネルギー回生装置。
2. （２）該回路弁を閉弁制御した時、該ポンプ・モータ側
   の圧力センサの出力差の絶対値が該ポンプ・モータ内の
   管路抵抗圧に実質的に等しいとき該制御手段は該回路弁
   の閉動作完了と判定することを特徴とした請求項１に記
   載の車両のブレーキエネルギー回生装置。