JP2520676B2 - 車両のブレ―キエネルギ再利用方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両のブレーキエネルギ再利用方法に関す
る。

［従来の技術］ 車両を減速させるときは車両の走行エネルギによって
油圧ポンプモータを駆動して、その駆動された油圧ポン
プモータからの圧油をアキュームレータに蓄積し、その
蓄積した油圧エネルギを再利用するため、その油圧エネ
ルギによってその自動車を駆動するときは、アキューム
レータの圧油によって油圧ポンプモータを駆動し、その
駆動によって自動車の駆動輪を駆動し、その油圧ポンプ
モータを駆動する際の油圧ポンプモータにおける押しの
け容積の制御は、そのアクセルペダルの踏み込み量に比
例して、その押しのけ容積を大きくするようにしてい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記のように自動車の走行エネルギをアキュ
ームレータに蓄積してゆく場合、そのアキュームレータ
における油圧は一定の圧力になっているものではなく、
その蓄積されたエネルギの量、温度等によって異なった
値になっている。

また、その油圧ポンプモータの出力する出力トルク
は、そのアキュームレータにおける油圧と、油圧ポンプ
モータにおける押しのけ容積との積に比例している。

したがって、上記のようにアキュームレータにおける
油圧に関係なく、アクセルペダルの踏み込み量に比例し
て単にその押しのけ容積を変化させるだけでは、同じア
クセルペダルの踏み込み量においても、アキュームレー
タにおける油圧の程度の差によって、油圧ポンプモータ
からの出力トルクが変化してしまう。

このことは、運転者がアクセルペダルを踏み込むごと
にその車両の加速性能が異なり、運転する者にとって、
その車両を運転することにおいてフィーリング上問題を
有していることになる。

本発明の目的は、上記のような問題点を解消した車両
のブレーキエネルギ再利用方法を提供することにある。

［問題点を解決するための方法と作用］ 車両の走行中においてその車両を減速させるときは、
該車両の駆動輪を駆動する駆動軸に連動している油圧ポ
ンプモータをその走行エネルギによって駆動し、 その駆動された油圧ポンプモータからの圧油は、アキ
ュームレータに蓄積して、該車両の走行エネルギを回収
する。

これに対して、車両を駆動する場合は、 a:アクセルペダルの踏み込み量に相当して、エンジンの
みによって駆動軸が駆動されていると仮定した場合の該
駆動軸における出力トルクを算出し、 b:該算出された駆動軸における出力トルクと、アキュー
ムレータに蓄積されている作動圧力から、該算出された
駆動軸における出力トルクを出力するに相当する油圧ポ
ンプモータの押しのけ容積を算出し、 c:該油圧ポンプモータにおける押しのけ容積をその算出
した押しのけ容積に制御してゆくようになっている。

すなわち、同じアクセルペダルの踏み込みであるなら
ば、油圧ポンプモータが車両を駆動する場合であって
も、エンジンのみによってそのアクセルペダルの踏み込
み量に相当して車両が駆動すると同じ駆動力をもって、
車両が駆動されることになっている。

また、第２の発明においては、エンジンとアキューム
レータにおける両者の動力源を交互に、あるいは同時に
利用する場合において、 a:最初、蓄積されたアキュームレータの油圧エネルギを
利用してゆき、その利用は、上記第１の発明と同じに、
アクセルペダルの踏み込み量に相当してエンジンのみが
駆動輪を駆動すると同じ駆動力で油圧ポンプモータが駆
動輪を駆動し、 b:そのアキュームレータにおける油圧エネルギが不足し
てくると、エンジンがその不足分を補ってゆき、その不
足分の補足も、エンジンと油圧ポンプモータが同時に駆
動輪を駆動している状態であっても、アクセルペダルの
踏み込み量に相当してエンジンのみが駆動輪を駆動する
場合と同じ駆動力をもって駆動輪を駆動するようになっ
ている。

［実施例］ 以下、実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明における車両のブレーキエネルギ再
利用方法を実施するために使用する、自動車の駆動系と
その制御装置をシステム図によって示したものである。

第１図において、エンジン１からの出力は、変速機1a
および駆動軸1bを介して駆動輪1eに連動する構成になっ
ており、駆動軸1bに連動している歯車列1fおよびクラッ
チ2aを介して油圧ポンプモータ２が連動し、油圧ポンプ
モータ２においてアクチュエータ2bは油圧ポンプモータ
２の押しのけ容積を操作するアクチュエータになってお
り、油圧ポンプモータ２とアキュームレータ３との間に
は、パイロットチェック弁3aを介設し、アクセルペダル
1dは駆動輪1eの駆動力を指示する構成となっている。

油圧ポンプモータ２における押しのけ容積を検出する
検出器5a、アキュームレータ３における油圧を検出する
検出器5b、アクセルペダル1dの踏み込み量を検出する検
出器5c、および駆動軸1bの回転速度を検出する検出器5d
からの各信号はコントローラ５にそれぞれ入力してい
る。

エンジン１におけるキャブレタ1g、アクチュエータ2b
およびパイロットチェック弁3aは、それぞれコントロー
ラ５からの信号によって制御される構成となっている。

以上の第１図の構成において、以下その作用を説明す
る。

最初、アキュームレータ３内において油圧が未だ満た
されていない状態であって、且つその車両が駆動状態に
あるときは、通常の自動車と同じに、エンジン１からの
動力のみがアクセルペダル1dの踏み込みに相当して、変
速機1aおよび駆動軸1bを介して駆動輪1eを駆動した状態
となっている。

なお、この状態においては、クラッチ2aが切り離され
ており、油圧ポンプモータ２の押しのけ容積も零となっ
ている。

この状態において、その車両を減速させるときは、ク
ラッチ2aを係合し、且つ油圧ポンプモータ２の押しのけ
容積を、油圧ポンプモータ２がポンプ作用をする側であ
って、その要求される減速程度に応じて、その押しのけ
容積を大きくしてゆく。

すると、油圧ポンプモータ２は、駆動軸1b、歯車列1f
およびクラッチ2aを介して駆動輪1eの走行エネルギによ
って駆動されてポンプ作用をし、そのポンプ作用によっ
て、リザーバ４からの作動油が圧縮され、その圧縮され
た圧油は、パイロットチェック弁3aを押し開いてアキュ
ームレータ３に油圧エネルギとして蓄積されてゆく。

なお、この場合において、その変速機1aが流体接手を
使用した変速機あるいは流体トルクコンバータである場
合を除き、変速機1aにおけるクラッチが切り離されてい
る。

上記のようにしてアキュームレータ３に圧油が蓄積さ
れた状態において、その車両を再度駆動する場合は、下
記の第２図および第３図のフローチャートに従ってコン
トローラ５の制御が行われる。

演算A1:エンジンの始動とともに、あるいはエンジンが
始動されたことによって、車両駆動用の本演算が開始す
る。

演算A2:検出器5cによってアクセルペダル1dの踏み込み
量θを検出する。

演算A3:踏み込み量θが零であるか否かを判定し、その
判定がyesである場合は演算A2に戻る演算を繰り返して
アクセルペダル1dが踏み込まれるときを監視し続け、演
算A3における判定がnoであったとき演算を演算A4に進行
させる。

演算A4:検出器5dによって駆動軸1bの回転速度ｎを検出
する。

演算A5:踏み込み量θと回転速度ｎから、今、仮にエン
ジン１が変速機1aを介して駆動軸1bと連動状態にあった
とした場合であって、且つその踏み込み量θに比例して
エンジン１におけるキャブレタ1gのスロットル開度αが
操作されていたと仮定した場合の、エンジン１から駆動
軸1bに出力されうる出力トルクを算出する。

この算出を更に詳細に説明すると、第４図を使用した
下記のような算出となっている。

第４図において、縦軸はエンジン１における出力トル
クTeを示し、横軸はエンジン１の回転速度neを示してお
り、パラメータαはキャブレタ1gにおける任意のスロッ
トル開度を示している。

この第４図は、ガソリンエンジンの一般的な特性を示
しており、この場合回転速度neは駆動軸1bの回転速度ｎ
と変速機1aの変速比から求めることが可能であり、現時
点においてその回転速度neがne＝niであり、且つ現時点
の踏み込み量θがスロットル開度α＝αｉに相当してい
るとすると、第４図の特性から、その時点において踏み
込み量θに相当してエンジン１が出力するであろうエン
ジン出力トルクTiを求めることが可能となり、そのエン
ジン出力トルクTiと変速機1aの変速比から駆動軸1bに出
力され得る駆動トルクTtが算出される。

すなわち、アクセルペダル1dによって直接キャブレタ
1gを操作してエンジン１が駆動軸1bに出力したと仮定し
た状態の駆動軸1bにおける要求駆動トルクTtは、踏み込
み量θと回転速度ｎの関数となっている。

演算A6:検出器5bによってアキュームレータ３の作動油
圧ｐを検出する。

演算A7:作動油圧ｐと駆動トルクTtから油圧ポンプモー
タ２に必要な押しのけ容積Diを算出する。

ここで、この演算は下記のことを意味している。

油圧ポンプモータ２がモータ作用をすることによって
油圧ポンプモータ２の出力軸に出力するトルクTmは、公
知のように、 Tm＝ｐ×Di/2π であり、このトルクTmが歯車列1fを介して駆動軸1bに生
ずるトルクTbは、歯車列1fの歯車比を考慮して、 Tb＝k1（ｐ×Di/2π） （１） となる。

ここで、このTbを上記の要求駆動トルクTtと等しくす
るように、駆動トルクTt、作動油圧ｐおよび押しのけ容
積Diの関係を求めると、（１）式から、 Tb＝Tt＝k1（ｐ×Di/2π） あるいはこれを整理して、 Di＝２π・Tt/（k1・ｐ） （２） となる。

すなわち、上述のように作動油圧ｐおよび要求駆動ト
ルクTtから求めた押しのけ容積Diは、油圧ポンプモータ
２のみが駆動軸1bを要求駆動トルクTtで駆動するに必要
となる油圧ポンプモータ２の押しのけ容積を算出したこ
とになる。

演算A8:上記算出した押しのけ容積Diが油圧ポンプモー
タ２において設定し得る最大の押しのけ容積Dmaxより小
さな値、あるいは等しい値となっているか否かの判定を
する。

その判定がnoであった場合、後述のサブルーチンプロ
グラムとなっている演算A10に進み、その判定がyesであ
ったとき、演算を演算A9に進める。

演算A9:油圧ポンプモータ２における押しのけ容積をDi
に設定する。すなわち、（１）式に基づいて、現時点に
おけるアキュームレータ３の作動油圧がｐとなっている
とき、油圧ポンプモータ２のみによって駆動軸1bにおけ
るトルクを要求駆動トルクTtに駆動制御していることに
なる。

なお、油圧ポンプモータ２の押しのけ容積をDiに設定
しているときは、パイロットチェック弁3aが開かれてい
る。

又このことは、油圧ポンプモータ２のみによる駆動軸
1bの駆動が、上述のようにアクセルペダル1dの直接操作
によってエンジン１のみが駆動軸1bを駆動している場合
に相当していることになる。

なお、この状態においてエンジン１はアイドリング状
態に設定され、エンジン１から駆動軸1bには動力を出力
していない。

この演算の後、演算は再び演算A2に戻って、上記演算
ルーチンを繰り返す。

演算A8における判定がnoであったとき、すなわち、ア
キュームレータ３における油圧が減少していて、油圧ポ
ンプモータ２だけで駆動軸1bへ要求駆動トルクTtを出力
し得ないとき、下記の第３図の演算を行う。

演算B1:サブルーチン・プログラムの演算を開始する。

演算B2:上述の（１）式におけると同様、現時点の作動
油圧ｐと最大押しのけ容積Dmaxから、油圧ポンプモータ
２の駆動軸1bに出力し得る最大出力トルクTmaxを算出す
る。

演算B3:油圧ポンプモータ２における押しのけ容積を最
大押しのけ容積Dmaxに設定する。

演算B4:駆動トルクTtと最大出力トルクTmaxとのトルク
差dTを算出する。

演算B5:現時点においてエンジン１が駆動軸1bに連動状
態にあると仮定した場合のエンジン１における回転速度
njを、変速機1aの変速比および駆動軸1bの回転速度ｎか
ら算出し、第４図の特性からその算出した回転速度njに
おいて、上記算出したトルク差dT分を出力しうるｊ点の
スロットル開度αｊを求める。

なお、第４図におけるk3・dTにおけるk3は、駆動軸1b
におけるトルク差dTをエンジン１における出力トルクに
換算するため、トルク差dTに変速機1aにおける変速比を
考慮した値となっているものである。

演算B6:変速機1aにおけるクラッチを係合させてゆきな
がら、キャブレタ1gをそのアイドリング状態からスロッ
トル開度αがα＝αｊへ向けて増大させられてゆく。

すなわち、駆動軸1bに要求されている駆動トルクTtに
対して、油圧ポンプモータ２は出力し得る最大のTmaxを
出力し、その不足分dTをエンジン１から出力することに
なる。

演算B7:演算を第２図のメインプログラムに戻す。

以上の実施例において、エンジン１はガソリンエンジ
ンを例にしているが、エンジン１はディーゼルエンジン
あるいはガスタービン等であってもよい。このようにエ
ンジン１を他のエンジンに置換した場合は、キャブレタ
1gがそのエンジンにおける出力動力の増減調節装置とな
る。

なお、上記第１図の実施例における検出器5bは、油圧
ポンプモータ２がモータ作用する場合の油圧管路入口に
おいて、その作動油圧ｐを検出するものであってもよ
い。

また、上記実施例においては、要求駆動トルクTtに対
して油圧ポンプモータ２からの最大出力トルクTmaxが不
足しているとき、その不足分をエンジン１から追加して
ゆく方法となっているが、この方法は下記のような方法
であってもよい。

例えば、公害問題を重視したバス等の車両において、
通常のルート走行においてはバッテリーによって走行
し、そのバッテリーの電力が不足した場合、あるいはそ
のバスが特に長距離の走行を必要とする場合にディーゼ
ルエンジンを使用するようなハイブリッド駆動となって
いる構成において、第１図の油圧ポンプモータ２のブレ
ーキエネルギ再利用機構が付設している場合である。

このような場合、通常のルート走行時にはバッテリー
の電力とアキュームレータ３の油圧エネルギによって走
行しており、上記のように油圧ポンプモータ２からの最
大出力トルクTmaxが要求駆動トルクTtに達しないとき、
その不足分を上記のように、バッテリーからの電力によ
って補うことになる。

また、上記のようにそのバッテリーを使用せずに、エ
ンジン１に切り換えて走行する場合は、運転手がバッテ
リーの使用からエンジン１への使用に切り換えて使用す
ることになる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明における効果
は下記のとおりである。

１）単一のアクセルペダル1dの操作によって、エンジン
１とアキュームレータ３からの動力を選択的に出力させ
ることにおいて、アクセルペダル1dの操作感覚は、常に
従来における車両と同様、エンジン１のみの動力によっ
て車両を駆動する場合と同様の操作感覚となって、同じ
アクセルペダル1dの踏み込み量θであれば、その車両の
駆動力は常に同じ駆動力となっていることが可能となる
ものである。

２）第２の発明においては、エンジン１とアキュームレ
ータ３の両者のみの動力源を交互にに利用する場合にお
いて、上記効果を得ながら、且つ最初、蓄積されたアキ
ュームレータ３の油圧エネルギを利用してゆき、そのア
キュームレータ３における油圧エネルギが不足してくる
と、エンジン１がその不足分を補ってゆくから、常に蓄
積されたブレーキエネルギが優先して使用され、次の減
速時に対処して、アキュームレータ３は、常にエネルギ
回収可能な状態になっているものである。

また、その油圧エネルギの不足によって、その不足分
をエンジン１によって補ってゆく間も、上記１における
効果と同じに、エンジン１のみによって車両を駆動して
ゆく場合と同じアクセルペダルの感覚となって、車両の
運転に違和感がないものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における車両のブレーキエネルギ再利
用方法を実施するために使用する、自動車の駆動系とそ
の制御装置をシステム図によって示したものであり、第
２図および第３図のそれぞれは、第１図のコントローラ
５における演算のフローチャートを示し、第４図は、エ
ンジン１をガソリンエンジンとした場合の一般的なエン
ジン特性を示したものである。 実施例に使用した主な符号は下記のとおりである。 1:エンジン、1b:、駆動軸、1d:アクセルペダル、1e:駆
動輪、1g:キャブレタ、2:油圧ポンプモータ、3:アキュ
ームレータ、3a:パイロットチェック弁、5:コントロー
ラ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の走行中においてその車両を減速させ
   るときは、該車両の駆動輪を駆動する駆動軸に連動して
   いる油圧ポンプモータをその走行エネルギによって駆動
   し、 その駆動された油圧ポンプモータからの圧油は、アキュ
   ームレータに蓄積して該車両の走行エネルギを回収し、 車両の駆動時においては、 a:アクセルペダルの踏み込み量に相当して、エンジンの
   みによって前記駆動軸が駆動されていると仮定した場合
   の該駆動軸における出力トルクを算出し、 b:該算出された駆動軸における出力トルクの値と、前記
   アキュームレータにおける作動圧力値から、その作動圧
   力時において該算出された駆動軸における出力トルクを
   出力するに相当した前記油圧ポンプモータの押しのけ容
   積を算出し、 c:該油圧ポンプモータにおける押しのけ容積をその算出
   した押しのけ容積に制御してゆくようになっている、 以上の作動を有している車両のブレーキエネルギ再利用
   方法。
2. 【請求項２】車両の走行中においてその車両を減速させ
   るときは、該車両の駆動輪を駆動する駆動軸に連動して
   いる油圧ポンプモータをその走行エネルギによって駆動
   し、 その駆動された油圧ポンプモータからの圧油は、アキュ
   ームレータに蓄積して該車両の走行エネルギを回収し、 車両の駆動時においては、 a:アクセルペダルの踏み込み量に相当して、エンジンの
   みによって前記駆動軸が駆動されていると仮定した場合
   の該駆動軸における出力トルクを算出し、 b:該算出された駆動軸における出力トルクの値と、前記
   アキュームレータにおける作動圧力値から、その作動圧
   力時において該算出された駆動軸における出力トルクを
   出力するに相当した前記油圧ポンプモータの押しのけ容
   積を算出し、 c:その算出した押しのけ容積が該油圧ポンプモータにお
   ける押しのけ容積の最大値より小さいときは、該油圧ポ
   ンプモータにおける押しのけ容積をその算出した押しの
   け容積に制御してゆき、 d:その算出した押しのけ容積が該油圧ポンプモータにお
   ける押しのけ容積の最大値より大きいときは、その押し
   のけ容積の最大値と該アキュームレータにおける現時点
   の作動油圧から出力し得る該油圧ポンプモータからの出
   力トルクを算出し、且つ押しのけ容積をその最大値に設
   定し、 e:該駆動軸に必要な前記算出された出力トルクとその最
   大押しのけ容積における油圧ポンプモータの出力トルク
   との差を求め、 f:前記駆動軸における回転速度を出力しているに相当す
   る前記エンジンの回転速度において、該エンジンが該出
   力トルクの差分を出力するに相当する、該エンジンにお
   ける出力動力の調節割合を求め、 g:該エンジンの動力調節装置をその求められた調節割合
   に制御するようになっている車両のブレーキエネルギ再
   利用方法。