JPH0723065B2 - 車両のブレーキエネルギー回生装置 - Google Patents

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PTO（Power-take-off）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62-15128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ヤ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接断
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接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、PTO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
とを接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）制御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ヤ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
駆動を開始させるとともに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
応じた油圧力をエンジン駆動力に加える制御を行う。

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、停車して運転者がキー
スイッチをオフにしてもCPUから電源断の信号が同時に
発生しない限りシステム全体の電源を最終的に切るアク
チュエータリレーが依然励磁された状態にあるのが一般
的である。

即ち、第３図に示すように、自動車等に用いられるアク
チュエータリレー40は、キースイッチ41が投入された時
には、“H"レベル出力がNORゲート43に与えられるのでN
ORゲート43はMPU42の出力にかかわらずに出力が“L"レ
ベルとなるため、トランジスタ44がオンとなってリレー
コイル40aが付勢され以て接点40bが接続されることによ
り車両全体に24Vの電源を与える。

一方、キースイッチ41を切ったときには、キースイッチ
レ41の出力は“L"レベルとなるが、この状態ではMPU42
の出力は“H"レベルを保っているのでトランジスタ44は
オン状態を保持し、従ってアクチュエータリレー40は付
勢されたままである。これは、キースイッチ41を切った
後にも一定時間、車両に電源を与える必要があるためで
ある。

このため、キースイッチ41を切った時点からMPU42の出
力が“L"レベルになるまでの一定時間内に運転者がアク
セルペダルを踏んでしまうと油圧回路が働いてしまい不
測の事故を発生する原因になるという問題点があった。

従って、本発明は、キースイッチをオフにした時には必
ず油圧回路が働かない様にすることができる車両のブレ
ーキエネルギー回生装置を実現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、減速エネルギー回収時に低
圧アキュムレータから動力分岐機構に接続されたポンプ
・モータ及び回路弁を介して高圧アキュムレータに油圧
蓄積すると共に蓄積したエネルギーを再生する時は該高
圧アキュムレータから該回路弁及び該ポンプ・モータを
介して該低圧アキュムレータに油圧放出する油圧回路
と、装置全体の電源をオン／オフするアクチュエータリ
レーと、キースイッチをオフにした時、該ポンプ・モー
タの傾転角を零にしてから該回路弁を遮断して、次に該
動力分岐機構を該油圧回路から切り離した後に該アクチ
ュエータリレーをオフにして電源を切る制御手段と、を
備えている。

〔作用〕

本発明では、制御手段は、運転者がキースイッチをオフ
にした時、これを検出してまず油圧回路を作動しないよ
うにするため、油圧回路内のポンプ・モータの傾転角を
零にし、油圧回路内の回路弁を閉弁状態にし、更に電磁
クラッチとPTO装置及びアクスル等の通常の駆動系のい
ずれかとの動力分岐機構を油圧回路から切り離す。

このように、いずれかの制御を行った後にアクチュエー
タリレーをオフにするための信号を発生して車両全体の
電源が切られる。

これにより、停車時又は走行時にキースイッチがオフと
なっても安全を確保するため油圧系を全て安全な状態に
戻した後で電源を切るように制御しているので、アクチ
ュエータリレーがオフになる前、即ちまだ電源が切れる
前であってもアクセルペダルを踏んでも油圧発進する危
険性は無くなる。

〔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、１はアクスル20
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断を
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、11はポンプ・モータ３の傾転
角センサである。また、回路切替弁６とポンプ・モータ
３との間、及びポンプ・モータ３と回路切替弁４との間
にはそれぞれ圧力センサ12、13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コントロールユニット
（C/U）15に送っている。そして、このコントロールユ
ニット15は、ポンプ・モータ３の傾転角（容量）制御、
回路切替弁４の切替／閉弁制御、及び電磁クラッチ２の
接断制御を行う。尚、22はPTO装置１を含み自動制御式
エンジンクラッチ23によりエンジン（図示せず）に接続
される変速機（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／再生時のエンジンの切り離しを行うことができ
る。

このような実施例のブレーキエネルギー回生装置の動作
を第２図のフローチャートを参照して以下に説明する。

まず、コントロールユニット15はキースイッチ41の状態
を判定する（ステップS1）。この判定の結果、キースイ
ッチ41が投入されているときには、油圧エネルギー制御
及び通常ブレーキ制御が実行される（ステップS6）。

ここで、これらの制御について簡単に説明する。

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
込んだことによりコントロールユニット15にエネルギー
回収モード指令が与えられると、コントロールユニット
15は電磁クラッチ２を接続状態に制御してから回路切替
弁４を切替制御し、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。

エルネギー再生モード 上記のように高圧アキュムレータ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
コントロールユニット15に与えられ、これによりコント
ロールユニット15は、電磁クラッチ２を接続状態にし、
回路切替弁４を切替制御し、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、は油圧回路動作においては、通常、エ
ンジンクラッチ22はコントロールユニット15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
ニュートラルに制御される。

通常ブレーキ制御モード 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０）
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が回転し得ないようにし、回路切替弁４
を完全にオフ（閉弁状態）として油圧回路を遮断状態に
し、次に電磁クラッチ２を“断”にし、ポンプ・モータ
３をPTO装置１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。

第２図のステップS1に戻って、キースイッチ41が切られ
てオフになったときには下記の全制御停止の制御が行わ
れる。

まず、ポンプ・モータ３の傾転角を“0"にして容量を
“0"、即ちポンプ・モータ出力を“0"にする（ステップ
２）。

この場合、ポンプ・モータ３の傾転角が正確に“0"にな
っていないと出力が発生してしまうので、傾転角センサ
11により実際の傾転角信号をコントロールユニット15に
取り込んでフィードバック制御を掛けることにより傾転
角“0"を実現するのが好ましい。

次に、回路切替弁４の弁位置を全ポートの接続が断たれ
た図示のような閉弁状態に制御する（ステップS3）。

この場合も、回路切替弁４が実際に閉弁状態にならない
と高圧アキュムレータ５からポンプ・モータ３を介して
低圧アキュムレータ６への油圧回路が働いてしまう可能
性がある。

そこで、回路切替弁４の制御が完全に行われたことの確
認を行うことが好ましい。

即ち、コントロールユニット15から回路切替弁４に対し
て閉弁状態にするための制御が行われた後は回路切替弁
４のポンプ・モータ側に設けた圧力センサ12と13の圧力
差の絶対値｜P₁₂−P₁₃｜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_Mより高いか低いかを判
定すればよい。

そして、｜P₁₂−P₁₃｜が管路抵抗圧P_M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自身の管路内抵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が閉弁完了したことを示すこと
になる。

このようにして油圧回路を構成する回路切替弁４及びポ
ンプ・モータ３を制御することにより油圧回路を不動作
とした後、更に電磁クラッチ２を断に制御する（同ステ
ップS4）。この電磁クラッチ２の制御はオープンループ
制御でも良い。

以上で油圧系の全制御を停止したことになり、運転者が
アクセルペダルを踏んでも車両が発進するようなことは
ない。

この後、コントロールユニット15は第３図に示すよう
に、内部の演算装置42がNORゲート43を介してトランジ
スタ44をオフにすることによりアクチュエータリレー40
のコイル40aをオフにするための出力信号を発生し、こ
れによりアクチュエータリレー40のコイル40aが消勢れ
されるためリレー接点40bにより回生システム電源が切
られることになる。

尚、上記の実施例では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。

また、ポンプ・モータの傾転角制御と回路切替弁の閉弁
制御と電磁クラッチの断制御との内の少なくとも１つの
制御が行われればキースイッチ・オフ後の油圧発進等の
動作は防ぐことができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る車両のブレーキエネルギー
回生装置では、キースイッチをオフにした時に油圧回路
系を不動作にし動力分岐機構を切り離ししてからアクチ
ュエータリレーをオフにするように構成したので、アク
セルペダルを誤って踏んでも油圧回路による車両発進等
の危険性は除去され、車両を安全な状態に置くことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る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図は本発明による全制御停止時の動作を示すフロー
チャート図、 第３図は一般的に良く知られたアクチュエータリレーの
制御回路を示す図、である。 第１図において、１はPTO装置、２は電磁クラッチ、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、11は傾転角センサ、
12、13は油圧センサ、15はコントロールユニット（C/
U）、40はアクチュエータリレー、41はキースイッチ、4
2はコントロールユニット15内部の演算装置（MPU）、を
それぞれ示す。 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】減速エネルギー回収時に低圧アキュムレー
   タから動力分岐機構に接続されたポンプ・モータ及び回
   路弁を介して高圧アキュムレータに油圧蓄積すると共に
   蓄積したエネルギーを再生する時は該高圧アキュムレー
   タから該回路弁及び該ポンプ・モータを介して該低圧ア
   キュムレータに油圧放出する油圧回路と、装置全体の電
   源をオン／オフするアクチュエータリレーと、キースイ
   ッチをオフにした時、該ポンプ・モータの傾転角を零に
   してから該回路弁を遮断して、次に該動力分岐機構を該
   油圧回路から切り離した後に該アクチュエータリレーを
   オフにして電源を切る制御手段と、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。