JPH0764251B2

JPH0764251B2 - 車両のブレーキエネルギー回生装置

Info

Publication number: JPH0764251B2
Application number: JP27275088A
Authority: JP
Inventors: 浩二田中; 高志島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPH02120163A

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。

〔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62−372
15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、車速が０でなくブレー
キペダルを踏み込んでいる限り、ポンプ・モータによる
油圧ブレーキ動作を必ず行うが、あくまで油圧ブレーキ
及び／又はエンジンブレーキを掛けるだけであり、最大
の油圧ブレーキトルクが必要ブレーキトルクより小さい
時の対策が講じられていないので、ブレーキペダルの踏
込量が大きい時等には充分なブレーキ力が発生できない
という問題点があった。

従って、本発明は、常に必要なブレーキ力を発生するこ
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、本発明では、減速エネルギ
ー回収時に低圧アキュムレータから（電磁クラッチとPT
O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、ブレーキベダルスイ
ッチと、エア圧制御弁と、エアブレーキ装置と、必要な
全ブレーキトルクに応じてメモリマップより求めた該油
圧回路のポンプ・モータのポンプ容量がその最大容量を
越えている時、該ポンプ容量を最大にして該油圧回路を
作動させ且つ該スイッチが作動していれば不足分のブレ
ーキトルクを該制御弁を制御することにより該エアブレ
ーキ装置で補う制御手段と、を備えている。

〔作用〕

本発明を第１図（ａ）の概略図で説明すると、制御手段
（C/U）64は、必要な全ブレーキトルクから油圧回路
（高圧アキュムレータ26、回路弁25、ポンプ・モータ1
4、低圧アキュムレータ27で構成されている）のポンプ
・モータ14のブレーキ時のポンプ容量を求める。

このポンプ容量がポンプ・モータの最大容量を越えてい
る時には、制御手段64はポンプ・モータ14のポンプ容量
を最大に固定させる制御を行って図示のように油圧回路
による油圧ブレーキを掛けるとともに、この時にブレー
キペダル57が踏み込まれてブレーキペダルスイッチ58が
作動していれば、必要な全ブレーキトルクから最大ポン
プ容量によるブレーキトルクを引いて不足分のブレーキ
トルクを求め、この不足ブレーキトルクを電磁比例式エ
ア圧制御弁70を制御することによりエアブレーキ装置で
発生して補う。

従って、油圧回路によるブレーキ力の不足分をエアブレ
ーキ力によって補うことができる。

〔実施例〕以下、本発明に係る車両のブレーキエネルギー回生装置
の実施例を説明する。

第１図（ｂ）は、本発明に係る車両のブレーキエネルギ
ー回生装置の一実施例の全体構成図であり、１はエンジ
ン、２はエンジン１の負荷センサ、３はアクセルペダル
54の踏込に応答するステップモータ、４はステップモー
タ３により制御されエンジン１への燃料供給量を設定す
るとともに負荷センサ２に接続されたインジェクション
（噴射）ポンプレバー、５はエンジン１の回転を変速し
て出力するT/M（トランスミッション）、６はT/M5のギ
ヤ段（図示せず）を自動的にシフトするギヤシフトアク
チュエータ、７はクラッチ（図示せず）を自動的に接断
するクラッチアクチュエータ、８はT/M5と係合している
PTO装置、９はアクスル10及び車輪11とともに車輪の駆
動系を形成するプロペラシャフト、12はPTO装置８のPTO
軸、13は電磁クラッチ、14はPTO軸12及び電磁クラッチ1
3を介してPTO装置８と係合しており傾転角制御用パイロ
ット配管15、傾転角制御電磁比例弁16及び傾転角制御ピ
ストン17と組み合わされた周知の可変容量斜軸式アキシ
ャルピストンポンプ・モータであり、14aはその吸入
口、14bは吐出口である。また、80はポンプ・モータ14
の傾転角を検出する傾転角センサである。

ここで、このポンプ・モータ14について第２図（ａ）及
び第２図（ａ）のＡ矢視図である第２図（ｂ）に基づい
て説明すると、第２図（ａ）に示すようにシリンダブロ
ック14fの中心孔に出力軸14cと係合しているシャフト14
dが差し込まれており、この反対側はポートプレート14h
を介して傾転角制御ピストン17と係合している。また、
このシリンダブロック14fの周辺には、複数のシリンダ1
4gが設けられており、このシリンダ14gの一端には出力
軸14cと係合しているピストン14eが慴動自在に差し込ま
れ、その反対側はポートプレート14hを介して第２図
（ｂ）に示す吸入口14aまたは吐出口14bと連通してい
る。

上記の傾転角制御ピストン17は、傾転角制御電磁比例弁
16に供給する制御電流に比例して傾転角制御用パイロッ
ト配管15からピストン17の下部に供給される作動油又は
油圧配管20又は21内の作動油に押されることによりその
位置が図の上下方向に変化する。従って、シリンダブロ
ック14f、ピストン14e、シャフト14d及びポートプレー
ト14hから成るアッセンブリは出力軸14cに係合したシャ
フト14dの球形端部を中心として傾転角制御ピストン17
の上下移動に伴い角度が変化する（この場合、出力軸14
cとシャフト14dとが成す角度θを傾転角という）。

第２図（ａ）は傾転角制御電磁比例弁16に最大の制御電
流を与えた時を示しており傾転角が最大となることから
出力軸14cの１回転当たりの吐出量は最大となってい
る。傾転角制御電磁比例弁16の制御電流が０の場合は、
点線で示すように傾転角が０となり吐出量も０となる。

第１図（ｂ）に戻って、18は後述の高圧アキュムレータ
26の蓄圧が設定値を越えた時、これを逃がす高圧リリー
フ弁、19aは補給回路の作動油の供給圧が設定値を越え
た時、これを逃がす低圧リリーフ弁、19bは傾転角制御
用パイロット配管15に、ポンプ・モータ14を傾転作動せ
しめるのに必要なパイロット圧を発生させる低圧リリー
フ弁、20はポンプ・モータ14の吸入側配管、21はポンプ
・モータ14の吐出側配管、22は作動油の補給配管、22a
は作動油の戻り配管、23は高圧側配管、24は低圧側配
管、25は上記の配管20〜24を切り替える回路切替弁、26
は高圧側配管23を介して回路切替弁25に接続されている
高圧アキュムレータ、27は低圧側配管24を介して回路切
替弁25に接続され上記ポンプ・モータ14、回路切替弁25
及び高圧アキュムレータ26とともに油圧回路を形成する
低圧アキュムレータである。

尚、回路切替弁25は、ポンプ・モータ14の入出口を固定
して使用する場合、ポンプ時とモータ時の出力切替を行
うため必要なものであり、ポンプ・モータ14に反転式ピ
ストンポンプ・モータを使用すれば回路遮断弁を使用す
ることもできる。これら回路切替弁及び回路遮断弁は回
路弁と総称することができるものである。

ここで、回路切替弁25による配管の切替動作について説
明すると、その電磁石25a及び25bの何れも付勢されてい
ない時、弁位置は３つの弁位置の内の中心部に示す位置
となり４本の配管20、21、23及び24の接続を絶ってい
る。

ブレーキエネルギーを回収する場合には、電磁石25aを
付勢して弁位置を電磁石25a側に切り替える。すると、
低圧アキュムレータ27を配管24及び20を介してポンプ・
モータ14の吸入口14aに連通させ、高圧アキュムレータ2
6を配管23及び21を介してポンプ・モータ14の吐出口14b
に連通させることができる。これにより、低圧アキュム
レータ27に蓄えていた作動油をブレーキエネルギーによ
り駆動されポンプとして機能するポンプ・モータ14によ
り吸入／吐出させ高圧アキュムレータ26に蓄圧する。

反対に、ポンプ・モータ14をモータとして機能させる場
合は、回路切替弁25の電磁石25bを付勢し弁位置を電磁
石25b側に切り替える。すると、低圧アキュムレータ27
を配管24及び21介してポンプ・モータ14の吐出口14bに
連通させ、高圧アキュムレータ26を配管23及び20を介し
てポンプ・モータ14の吸入口14aに連通させることがで
きる。これにより高圧アキュムレータ26に蓄圧されてい
た作動油が配管23及び20を通ってポンプ・モータ14をモ
ータとして回転させた後、配管21及び24を通って低圧ア
キュムレータ27に達し、ここで蓄えられることになる。

28は作動油のドレインタンク、29は作動油のフィルタ、
30はエンジン１により駆動される作動油の補給ポンプ、
31及び32は補給配管22上に設けられ前記油圧回路からド
レインタンクに戻った作動油を前記油圧回路に供給する
とともにポンプ・モータ14に傾転角制御用パイロット配
管15を介してパイロット油圧を供給する電磁弁である。

次に、33は直結冷房リレースイッチ、34はエンジン１の
水温センサ、35はエンジン１の回転数センサ、36はイン
プットシャフト回転数センサ、37はT/M5のクラッチスト
ロークセンサ、38はギヤ位置センサ、39はギヤシフトス
トロークセンサ、40は車速センサ、41はT/M5の油温セン
サ、42は排気ブレーキ制御弁、43は排気ブレーキ弁（図
示せず）を駆動するシリンダ、44は排気ブレーキ制御弁
42を介してシリンダ43に空気圧を供給するエア配管、45
及び46はドレインタンク28に設けられたオイル量検出リ
ミットスイッチ、47は高圧アキュムレータ26に蓄圧され
た作動油の圧力を検出する圧力センサである。尚、ギヤ
位置センサ38とギヤシフトストロークセンサ39とでギヤ
位置検出手段を構成している。

そして、48はエキゾーストブレーキを作動させるハンド
レバー、49はドライバーシート、50は運転者がドライバ
ーシート49を離れたか否かを検出する離席検出スイッ
チ、51はパーキングブレーキレバー、52はパーキングブ
レーキスイッチ、53はブレーキエネルギー回生装置（以
下、RBSという）メインスイッチ、54はアクセルペダ
ル、55はアイドル位置検出スイッチ、56はアクセル開度
検出センサ、57はブレーキペダル、58はブレーキペダル
戻し位置検出スイッチ（以下、単にブレーキペダルスイ
ッチと称する）、59はブレーキ踏込量センサ、60はギヤ
セレクトレバー、61は坂道発進補助装置（以下、HSAと
略称する）スイッチ、62はアイドルコントロールスイッ
チ、63はインジケータ類、65はドアスイッチ、66はキー
スイッチ、67はブレーキエア配管、68はブレーキエアタ
ンク、69はブレーキエア圧力センサ、70は電磁比例式圧
力制御弁、71及び73はエア圧力スイッチ、72はHSA弁、7
4はエアマスタ、64は上記のセンサ及びスイッチ等の出
力に基づきポンプ・モータ14及びアクチュエータを制御
してブレーキエネルギーを回生する制御手段としてのコ
ントロールユニット（以下、C/Uと略称する）である。
尚、C/U64には下記に述べるプログラム、マップ及びフ
ラグを記憶するメモリ（図示せず）を含んでいる。

第３図は、第１図に示すC/U64に記憶され且つ実行され
るプログラムのフローチャート図であり、このフローチ
ャートに基づいて第１図の実施例の動作を説明する。

プログラムがスタートするとC/U64は初期化サブルーチ
ンを実行し、全出力をオフとし、内蔵するRAM（図示せ
ず）のクリアチェックを行う（第３図ステップS1）。

初期化を実行した後、前述のスイッチ33、45、46、50、
52、53、55、58、61、62、65、66、71及び73並びにセン
サ38からの信号の読み込みサブルーチンを実行し（同ス
テップS2）、次にセンサ35、36及び40から読み込んだ回
転信号（パルス）の処理サブルーチンを実行してそれぞ
れエンジン回転数、インプットシャフト回転数及び車速
を算出する（同ステップS3）。これらの処理において
は、車速に応じて後述する第15図のフラグFL−SPEEDを
生成する。

そして、センサ２、34、37、39、41、47、56、59、69か
ら読み込んだアナログ信号の処理サブルーチンを実行し
てそれぞれディジタル値のエンジン負荷、クラッチスト
ローク、シフトストローク、油温、圧力、アクセル開
度、ブレーキ踏込量及びブレーキエア圧を求める（同ス
テップS4）。

これらの信号の読込及び処理は一回のC/U処理毎に更新
する。また、読み込んだ信号及び処理した信号によりロ
ジック中に使用されるフラグ（後述）をこれらのサブル
ーチンの中で立てておく（制御履歴中、セット／リセッ
トされるフラグを除く）。

続いて、キースイッチ66がオンか否かチェックし（同ス
テップS5）、オフの時は、全制御停止サブルーチンを実
行する（同ステップS6）。

このサブルーチンは、停車時又は走行時にキースイッチ
66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、ステップS7でアクチュエータリレ
ー（図示せず）をオフにしてC/U64の電源を絶つことに
より全制御を停止させるものである。

ステップS5においてキースイッチ66がオンの時は、RBS
メインスイッチ53がオンか否かをチェックし（第３図の
ステップS8）、オフの時は、後述の通常ブレーキ制御モ
ードサブルーチンを実行する（同ステップS22）が、オ
ンの時は、運転者がブレーキエネルギー回生装置（以
下、RBSという）動作を実行しようとしているとして、
制御を続行する。

このため、C/U64は、運転者がパーキングブレーキ51を
作動させているか否かをチェックし（同ステップS9）、
作動させていない時（パーキングブレーキスイッチ52a
（P/B1）がオフの時）は、RBS使用可能としてステップS
11に進むが、作動させている時（パーキングブレーキス
イッチ52aがオンの時）は、通常ブレーキ制御モード
（同ステップS22）に進んでRBSの使用禁止とする。これ
は、パーキングブレーキレバー51を引いている時に不用
意にアクセルペダル54を踏んでも車両が飛び出さないよ
うにするためである。

但し、坂道発進等でパーキングブレーキを作動させたま
まポンプ・モータ14の出力トルクを車輪11に伝える時の
ためにもう１つのパーキングブレーキスイッチ52bがオ
ンか否かをチェックする（同ステップS10）。

ここで、パーキングブレーキスイッチ52b（P/B2）は、
第14図に示すように、パーキングブレーキレバー51のノ
ブ51aを押している時にのみオンとなるものである。即
ち、ノブ51aを押している状態はパーキングブレーキを
解除しようとする意志がある時であるから、パーキング
ブレーキレバー51が引かれていてパーキングブレーキス
イッチ52aがオンであってもRBSを使用可能とするもので
ある。

次に、C/U64は、選択されているギヤ段をギヤ位置検出
センサ38及びギヤシフトストロークセンサ39によってチ
ェックし（同ステップS11）、ギヤ段がＮ（ニュートラ
ル）又はＲ（リバース）であればRBSは使わずに通常ブ
レーキ制御モードサブルーチン（同ステップS22）に進
むが、ギヤ段が１速乃至５速であればRBSは使用可能で
あるため制御を続行する。

そして、停車しているか否かを車速センサ40の出力から
チェックし（同ステップS12）、走行中であればステッ
プS14に進んで現時点の速度がポンプ・モータ14の許容
回転数以下に相当するか否かチェックする。この許容回
転数は、ポンプ・モータ14が電磁クラッチ13、PTO軸1
2、PTO装置８、プロペラシャフト９及びアクスル10を介
して車輪11と接続されていることからPTO装置８および
アクスル10のギヤ比が一定であれば車速で判断でき、市
販品であるポンプ・モータ14の許容回転数からギヤ比、
車輪外周長を掛け合わせると、例えば、50km/h迄がRBS
の使用可能範囲であると条件付けできる。

ステップS14において、車速が50km/h以下、即ち、ポン
プ・モータ14の許容回転数範囲内ならば制御を続ける
が、許容回転数範囲を越えていると判定した時は、ステ
ップS22の通常ブレーキ制御モードサブルーチンを実行
する。尚、このサブルーチン（ステップS22）を実行し
た時には、第16図のフラグFL−RBSのビット２に“1"を
立てておく。

ステップS12において、停車中であった時、車両がバス
の場合は、発進禁止サブルーチンを実行する（同ステッ
プS13）。このサブルーチンは、バスがドアを開けてい
る時に油圧回路の使用を禁止するものであり、ドアが開
いている時は、乗客が乗降中であると見なして乗客の安
全確保のために不用意にアクセルを踏んでも車両が動き
出さないようにするために実行するものである。

次に、C/U64は運転者のペダル操作をブレーキ（同ステ
ップS15）、アクセル（同ステップS16）の順でチェック
する（それぞれの信号処理はステップS4のアナログ信号
処理サブルーチンで処理済）。ブレーキ操作のチェック
がアクセル操作のチェックより優先されるのは、ブレー
キペダル57とアクセルペダル54を同時に踏んだ場合に車
両の安全側としてブレーキを優先させるためである。

ステップS15でブレーキペダル57が踏まれている場合、
第４図に示すエネルギー回収モードサブルーチンを実行
する（同ステップS17）。

まず、第17図に示すフラグFL_REDALのビット０（BRK1）
をチェックする（第４図のステップS171）。このフラグ
BRK1は、第17図に示すように初めてエネルギー回収を実
行する時にセットされ、通常ブレーキ制御、エネルギー
再生制御の先頭でリセットされるようになっているフラ
グである。従って、初めてブレーキを使う時は０である
から、次に速度フラグ（FL_SPEED、第15図参照）から車
速をチェックする（同ステップS172）。

車速が低速域（例えば、車速10km/h以下）では、回収で
きるエネルギーが少ない反面、渋滞時等の低速でのブレ
ーキ使用が多い時は油圧系の制御がその分頻繁になるた
めに油圧を使わないようにするため、速度フラグFL−SP
EEDのビット０、ビット１、ビット２のうちのいずれか
１つが“1"であれば通常ブレーキ制御モードサブルーチ
ンを実行する（同ステップS173）。このサブルーチンは
メインブログラムのステップS22のサブルーチンと同じ
ものである。

車速が、例えば、10km/hを越えた場合（ビット０、ビッ
ト１、ビット２がいずれも“0"）、第９図に示すブレー
キトルクマップにより制御トルク検索を行い（同ステッ
プS174）、ブレーキペダル57の踏込量（角度）から運転
者が発生させようとしている制動トルクを検索して記憶
する。

ここで第９図に示すブレーキトルクマップを説明する
と、このマップはエアブレーキ、エアオーバーハイドロ
リック（エア・オイル）ブレーキ等のブレーキペダル57
踏込量と車両１台当たりの制動トルクの合計（前・後
輪）の関係を示す線図を基にしたもので、ペダル操作フ
ィーリング、乗客のフィーリング及び安全性からRBSで
のペダル操作と実際のブレーキの効き具合はエアブレー
キ、エア・オイルブレーキ等の操作と同等となる。

第９図において、ブレーキペダル57踏込の初期状態（例
えば、０〜3.5゜）をブレーキ遊びとし、ブレーキペダ
ル57に取り付けられたブレーキ踏込量センサ59の出力電
圧をブレーキペダルスイッチ58により０としてある。ブ
レーキペダル57踏込の初期状態（例えば、3.5゜）を越
えると、上記スイッチ58はオンとなり、センサ59はペダ
ル踏込角に比例した電圧を出力する。従って、ブレーキ
ペダル57の踏込角度はセンサ59の出力から検出できる。

ブレーキペダル57踏込の初期に続く区間がブレーキ力制
御区間（例えば、3.5゜〜16゜）であり、この区間にお
いてポンプ・モータ14、エアブレーキ又はエア・オイル
ブレーキを制御する。このため、マップからブレーキペ
ダル57の踏込角に相当する制動トルクＴを求める。

ブレーキ力制御区間を越える区間（例えば、16゜〜25
゜）は、パニックブレーキ時であり、この時、電磁比例
式エア圧制御弁70はブレーキペダル57と連通したリンク
機構（図示せず）により強制的に押し下げられ、ブレー
キエアタンク68とブレーキ力発生装置、例えば、エア・
オイル式においてのエアマスター74、とを全通にして圧
縮エアによる最大の制動力を発生させる。このとき、車
両が不安定な状態となる虞があるため、油圧回路の使用
は禁止される。

制御がステップS174に進むのは、ブレーキが初めて踏ま
れた時（フラグBRK1＝０）で且つステップS172で車速が
低速（例えば、10Km/h）以上か、又はブレーキが継続し
て踏まれている時（フラグBRK1＝１）で且つステップS1
75で車速が微速（例えば、2km/h）以上を検出した場合
である。

これは、初期状態で車速が10km/h以下の、低速域（ステ
ップS172）では油圧回路の制御・駆動の手数の割りに回
収できるエネルギーが少ないが、一旦ポンプ・モータ14
による油圧でブレーキをかけた後は（フラグBRK1＝
１）、ポンプ・モータ14が安定して回転する微速度（2k
m/h）まで継続して使用し、出来るだけ多くの減速エネ
ルギーを回収しようとするためである。

ステップS175において、車速が微速（2km/h以下）にな
ったことが検出されると、通常ブレーキ制御モードサブ
ルーチンを実行し（同ステップS176）、エアブレーキ又
はエア・オイルブレーキで制動をかける。このサブルー
チンはステップS173と同様にメインブログラムのステッ
プS22のサブルーチンと同じものである。

このようにしてエネルギー回収モードサブルーチンを実
行した後、C/U64は、第５図に示すエンジンブレーキモ
ードサブルーチンを実行する（第３図のステップS1
8）。このサブルーチンは、通常の車両とフィーリング
の差異をなくすためのもの、即ち、エキゾースト（排
気）ブレーキ又はエンジンブレーキに相当するブレーキ
力を発生させるものである。

エキゾーストブレーキは、ブレーキペダル57を踏むこと
なく、運転席のハンドレバー48（又はスイッチ）によっ
て操作される補助ブレーキであり、エンジンブレーキ
は、車両がエンジンを駆動することによりその負荷とし
て制動力を発生させる補助ブレーキである。

本ブレーキエネルギー回生装置では、エネルギー回収モ
ードにおいて車両の持っている運動エネルギーをできる
だけ多く回収するため、エンジンクラッチを断とし（第
８図参照）、車輪11とエンジン１とを切り離して上記２
つの補助ブレーキの代替制御を行う。このため、上記の
エンジンブレーキモードサブルーチンを実行し、２つの
補助ブレーキの発生する制動力をポンプ・モータ14で代
用して発生させている。

第５図のステップS181では、フラグFL_PEDALのビット０
（BRK1）に基づき第４図のステップS171と同様に油圧に
よるブレーキ制動の最初か、継続中かをチェックする。
ステップS181とステップS171のフラグは共通であるた
め、ステップS17及びステップS18の何れかで油圧による
ブレーキ制御を開始していれば、ステップS17及びステ
ップS18の両方のモードでステップS175又はステップS18
3へ進み継続したブレーキ制御が実行される。

ステップS182では、ステップS172と同様に低速域（例え
ば、車速10Km/h）以下（フラグFL_SPEEDのビット０〜ビ
ット２のいずれかが１）では、油圧によるブレーキ制御
を開始しない。一方、ステップS183では、ステップS175
と同様に一旦ポンプ・モータ14によるブレーキ制御を開
始した後（フラグBRK1＝１）は車速が微速（例えば、2k
m/h）に落ちる迄の間（フラグFL_SPEEDのビット０又は
ビット１が０）は、油圧力によるブレーキ制御を継続す
る。

次に、運転席のハンドレバー48（スイッチでも良い）が
オンか否かをチェックし（第５図のステップS184）、オ
ンであれば、エキゾーストブレーキ相当の制動トルクを
マップより検索する（同ステップS185）。

第10図は、エキゾーストブレーキ相当の制動トルクマッ
プであり、このマップは、実際のエキゾーストブレーキ
を同じ線図であるためエキゾーストブレーキに慣れた運
転者にとって違和感のないものとなっている。また、こ
のマップはエンジンで発生する制動トルクであるため、
車輪11での制動トルクを出すためには、現在シフトされ
ているギヤ段とファイナルのギヤ比を掛け合わせたネッ
トの制動トルク値に変換して記憶しておく。

ステップS184において、ハンドレバー75がオフの時は実
際のエンジンブレーキと同等の制動トルクを、第11図に
示すマップより検索する（同ステップS186）。

第11図は、エンジンブレーキ相当の制動トルクマップで
あり、このマップもエンジン１で発生する制動トルクで
あるため、車輪11での制動トルクを出すためには、現在
シフトされているギヤ段とファイナルのギヤ比を掛け合
わせたネット値に変換して記憶しておく。

ステップS18のサブルーチンへは、ブレーキペダル57を
踏んでいる場合は、ステップS17のサブルーチンから、
アクセルペダル54を踏んでいない時（アクセルペダルが
アイドル位置にある時）は、ステップS16からそれぞれ
進んで行くが、エンジンブレーキモードサブルーチン
（第３図のステップS18）は、エンジンで発生する補助
ブレーキの代用モードであるため第３図のステップS17
のブレーキペダル操作とは関係がない。即ち、エキゾー
ストブレーキもエンジンブレーキも、アクセルペダル54
を踏んでいない限りハンドレバー48の出力により制御さ
れて代替の力が発生する。言い換えると、ステップS174
でブレーキペダルの踏込量に対応した制動力を求めた時
に、車両が一定の速度以上で走行していれば更にエキゾ
ーストブレーキ又はエンジンブレーキ相当の制動トルク
を求めるものである。

続いて、C/U64は、前記ステップS17及びステップS18の
サブルーチンで検索され記憶された必要制御トルクを発
生するのに必要なポンプ・モータ14の容量を油圧回路内
圧力に応じて決定するポンプ計算サブルーチンを実行す
る（第３図のステップS19）。

まず、通常ブレーキ制御モードサブルーチンを実行した
か否かを第16図に示したフラグFL_RBSのビット２により
チェックし（第６図のステップS191）、通常ブレーキ制
御モードサブルーチンを実行していれば、ポンプ・モー
タ14の制御は不要なのでステップS19のサブルーチンを
全てパスする。

次に、前述のステップS17及びステップS18でポンプ・モ
ータ14を使った油圧ブレーキ制御を行っていれば、ステ
ップS17、S18で検索した各ブレーキモードの必要制動ト
ルクを積算する（同ステップS192）。即ち、ポンプ・モ
ータ14で発生する必要のある全制動トルクを計算する。

続けて、ステップS192で求めた必要トルク値をファイナ
ルギヤ及びPTO装置のギヤ比で除したポンプ・モータ14
でのトルク値Ｔから下記の理論式（１）によりポンプ・
モータ14の容量V_Pを求める。

V_P＝200πT/P （１）ここで、 P:圧力センサ47で検出される油圧回路内圧力（kg/c
m²）、 V_P:ポンプ・モータ14の容量（cc）、 T:必要制御トルク（kg・ｍ）。

しかし、これを計算させることは、複雑になるので、こ
の式（１）により第12図に示すような、圧力、トルク及
び容量のマップを予め作成しておき、このマップから必
要な容量を検索する（同ステップS193）。

本発明では、第２図に示すように斜軸式アキシャルピス
トン式（又は、斜板式アキシャルピストン式でも良い）
ポンプ・モータ14を用いることができるから、その容量
V_Pは斜軸（又は斜板）の傾転角を制御することにより制
御される。

そして、上記マップから検索したポンプ・モータ14の容
量V_Pがポンプ・モータ14の最大容量V_MAXを越えているか
否かをチェックし（同ステップS194）、越えている場合
はV_P＝V_MAXとする（同ステップS195）。そして、フラグ
FL_PEDALのビット１であるBRK2（第17図参照）をチェッ
クし（同ステップS196）、運転者がブレーキペダル57を
踏んでいない時（BRK2＝０）は、ポンプ・モータ14で発
生する制動トルクが必要トルクより不足でもそのまま制
御を続行する。

運転者が、ブレーキペダル57を踏んでいる時はフラグBR
K2＝１となるため、不足分の制動トルクをエアブレーキ
又はエア・オイルブレーキで補足するためステップS197
に進み第12図に示すマップから不足制動トルクを検索す
る。

ここで、このマップでの不足制動トルク検索方法を第13
図で説明すると、必要な制御トルクＴに対応する油圧回
路内圧力Ｐの点がポンプ・モータ14の最大容量Vmaxの直
線上又は下側、即ち、図の斜線部内に有る場合は、V_P≦
V_MAXなのでポンプ・モータ14だけで必要制動トルクを発
生できるが（例えば、必要制動トルクT_F）、V_MAXの線よ
り上側にある場合（例えば、必要制動トルクT_A）は、V_P
＞V_MAXとなり、ポンプ・モータ14では必要制動トルクT_A
を発生することができないことになる。

そこで、V_P＞V_MAXの場合、不足する制動トルク、例え
ば、T_A−T_Pを検索して求め、この分をエアブレーキ又は
エア・オイルブレーキによって補充するものである。

このため、ステップS197で検索した不足分の制動トルク
発生に見合うエアをエアタンク68からエアマクタ74に送
り込むように電磁比例式エア圧制御弁70を駆動する（同
ステップS198）。

ステップS194においてV_P≦V_MAX時、及びステップS196に
おいてフラグBRK2＝０の時は、電磁比例式エア圧制御弁
70を作動させず、ポンプ力だけでブレーキ動作を行う
（ステップS200）。

上記のサブルーチンの実行を行った後、C/U64は、フラ
グBRK2を０にリセットして（同ステップS199）、メイン
プログラムに戻る。

メインプログラムのステップS16に戻って、アクセルペ
ダル54が踏まれている時、C/U64は、エネルギー再生モ
ードサブルーチン（回収して高圧アキュムレータ26に蓄
積されている減速エネルギーを利用して走行するもの）
を実行する（第３図のスチップS20）。

このサブルーチンでは、アクセルペダル54の踏込量をギ
ヤ段毎に検出して必要なトルクを求め、このトルク及び
現在の油圧回路の蓄圧によりポンプ・モータ14の傾転角
（容量）を決定する。

そして、メインプログラムはステップS22の通常ブレー
キ制御モードサブルーチンを実行するが、これは油圧を
使わずエアブレーキ又はエア・オイルブレーキだけでブ
レーキをかけるモードである。

第７図に基づきこのサブルーチンを説明すると、まず、
ブレーキペダル57の踏込量と電磁比例式エア圧制御弁70
の吐出圧を第９図のマップにより検索する（第７図のス
テップS221）。これは、制動トルクは、例えばエアオイ
ルブレーキの場合、エアマスター74に送られる吐出圧で
決まるため行う検索であり、このマップは、制動のフィ
ーリングを合わせるため通常のエアブレーキ車（又は、
エア・オイルブレーキ車）と同等の吐出圧線図になって
いる。尚、第３図のステップS8、S10、S11及びS14から
このサブルーチンに進んだときにもブレーキペダル57の
踏込量が与えられて制動トルクが求められる。

次に、ステップS221で検索した吐出圧に基づいて電磁比
例式エア圧制御弁70を駆動し（同ステップS222）、本サ
ブルーチンはエアのみによるので油圧系をオフとするた
めにポンプ・モータ14の傾転角を“0"にし（同ステップ
S223）、回路切替弁25及び電磁クラッチ13をオフとして
（同ステップS224）、メインプログラムに戻る。

以上の制御の後、C/U64は、オイル量制御を行う（第３
図のステップS21）。このオイル量制御はオイル量検出
リミットスイッチ45がオンであるかオフであるかにより
オイル補給の必要の有無を判定して電磁弁31、32に対し
て作動リクエストを発生するサブルーチンである。

また、C/U64は、周知の特開昭60−11769号公報と同様に
車速センサ40からの車速信号、アクセル開度検出センサ
56からのアクセルペダル54の踏込量に対応する信号及び
ギヤセレクトレバー60からのセレクト信号（マトリック
ス信号）を読み込み、車速及びアクセルペダル54の踏込
量に応じて作成した第18図に示すマップに基づき適正な
T/M5のギヤ段を選択する（第３図のステップS23及びS2
4）。

この動作は、クラッチアクチュエータ７及びギヤシフト
アクチュエータ６を駆動して、エンジンクラッチ（図示
せず）を切り→T/M5のギヤを中立状態にし→セレクト
し、シフトし→エンジンクラッチを接続することで行
い、これによりT/M5のギヤ段は、車速及びアクセルペダ
ル54の踏込量に応じた適切なものに自動的にシフトアッ
プ／ダウンされる。

尚、C/U64は、第８図に示すクラッチ制御方法の決定サ
ブルーチンに基づき、油圧だけで走行している場合、フ
ラグFL_RBSのビット３＝１になっていること（第８図の
ステップS241）からエンジンクラッチを断としている
（同ステップS242）。このフラグFL_RBSのビット３は第
16図に示すように、エネルギー回収モードにあっては必
ず、またエネルギー再生モードにあっては油圧のみで走
行する場にセットセットされるものである。

尚、エンジンクラッチの接／断制御については現在では
自動クラッチ式の自動変速機車両が既に知られており、
また自動変速機を持たない車両であってもエンジンクラ
ッチのみが自動的に接／断制御できればよい。更に、流
体式自動変速機車両の場合はエンジンとの切り離しはギ
ヤをニュートラル位置に制御すれば同様の効果が得られ
る。

続けて、上述のエネルギー回収モード、再生モード、通
常ブレーキ制御モード等で決定された、ポンプ・モータ
14の容量、電磁クラッチ13の断／接、回路切替弁25の切
替位置に従い、実際にこれらを駆動する油圧回路制御サ
ブルーチンを実行する（第３図のステップS25）。

この油圧回路制御サブルーチンは上記の各種の判定・演
算結果に基づいて油圧回路を構成する回路切替弁25やポ
ンプ・モータ14並びに電磁クラッチ13を実際に制御する
ためのものである。

油圧回路制御（ステップS25）を行った後、直結冷房リ
レースイッチ33及び水温センサ34からの信号を読み込
み、エンジン１の暖機運転時、冷房時のアイドル回転の
安定を図る他、補給用ポンプ30を駆動する時のアイドル
回転の安定を図るアイドル制御サブルーチンを実行する
（同ステップS26）。

その後、上述のエネルギー再生モード等で決定されたエ
ンジン１の出力トルクによりステップモータ３の目標位
置を設定し、これを駆動するエンジン制御サブルーチン
を実行する（同ステップS27）。この場合、上述のエネ
ルギー再生モード等で決定されたポンプ・モータ14の容
量Ｖが、Ｖ＜250ccの時はアイドリングとし、Ｖ＞250cc
の時は、下記の式（２）から求めたエンジン必要出力が
発生するようにエンジンを制御する。

エンジン必要出力＝〔（T/M必要出力） −（ポンプ・モータ最大出力） ×（PTOギヤ比）〕／（T/Mギヤ比）（２）このエンジン出力は上述の如くアクセルペダルの踏込量
に換算してから燃料噴射ガバナをステップモータが駆動
することにより得られる。

以上の制御・処理の後、油圧及び動力源（油圧、エンジ
ン）表示を含み、インジケータ類63の表示制御を行うイ
ンジケータ制御サブルーチンを実行する（同ステップS2
8）。

そして、車速が０で且つブレーキペダル57が踏まれてい
ることを条件としHSA弁72を閉じてブレーキ状態を保持
し、アクセルペダル54が踏まれるか、又はギヤセレクト
レバー60がニュートラル位置になったことによりブレー
キ状態を解除するHSA制御サブルーチンを実行する（同
ステップS29）。

この後は、自己診断実行の時間になったか否かチェック
し（同ステップS30）、時間になると定期的（例えば、5
00ms）に自己診断を実行して（同ステップS31）、処理
の時間を一定にするための時間待ちの後（同ステップS3
2）、ステップS2に戻り上述の処理を繰り返す。

尚、上記のサブルーチン（ステップS23〜31）は現在既
に知られている技術を用いることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、第６図のフローチャー
ト及び第13図のマップに示したように、ポンプ容量を最
大にしても必要なブレーキトルクが得られない時には、
該ポンプ容量を最大にした上で不足分のブレーキトルク
を電磁比例式エア圧制御弁を制御することによりエアブ
レーキ装置で発生して補うように達成したので、油圧ブ
レーキ不足により車両が所定の位置で停車しない等の危
険な状態を回避することができ、安全な車両運行を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明に係る車両のブレーキエネルギ
ー回生装置の概念図、第１図（ｂ）は、本発明に係る車両のブレーキエネルギ
ー回生装置の実施例の構成を示す図、第２図（ａ）、（ｂ）は、本発明に使用する斜軸式アキ
シャルピストンポンプ・モータのそれぞれ断面図及び斜
視図、第３図は、本発明の制御手段に記憶され且つ実行される
プログラムのフローチャート図、第４図は、エネルギー回収モードサブルーチンのフロー
チャート図、第５図は、エンジンブレーキモードサブルーチンのフロ
ーチャート図、第６図は、ポンプ計算サブルーチンのフローチャート
図、第７図は、通常ブレーキ制御モードサブルーチンのフロ
ーチャート図、第８図は、クラッチ制御方法決定サブルーチンのフロー
チャート図、第９図は、ブレーキトルクマップ図、第10図は、エキゾーストブレーキ相当制動トルクマップ
図、第11図は、エンジンブレーキ相当制動トルクマップ図、第12図は、ポンプ・モータの制動トルクマップ図、第13図は、ポンプ・モータの制動トルクマップの説明
図、第14図は、パーキングブレーキレバーを説明する概略
図、第15図は、フラグFL_SPEEDを説明する図、第16図は、フラグFL_RBSを説明する図、第17図は、フラグFL_PEDALを説明する図、第18図は、車速及びアクセルペダル踏込量に基づくギヤ
シフトマップ図、である。図において、１はエンジン、５はT/M、８はPTO装置、13
は電磁クラッチ、14はポンプ・モータ、25は回路遮断
（切替）弁、26は高圧アキュムレータ、27は低圧アキュ
ムレータ、47は圧力センサ、57はブレーキペダル、58は
ブレーキペダル（戻し位置）スイッチ、59はブレーキ踏
込量センサ、64は制御手段としてのC/U、67はブレーキ
エア配管、70は電磁比例式圧力制御弁、をそれぞれ示
す。尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【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、ブレーキペダ
ルスイッチと、エア圧制御弁と、エアブレーキ装置と、
必要な全ブレーキトルクに応じてメモリマップより求め
た該油圧回路のポンプ・モータのポンプ容量がその最大
容量を越えている時、該ポンプ容量を最大にして該油圧
回路を作動させ且つ該スイッチが作動していれば不足分
のブレーキトルクを該制御弁を制御することにより該エ
アブレーキ装置で補う制御手段と、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。