JP2584444B2 - 車両用蓄力式駆動システムの制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、特には車両用の、蓄力式静水力学的駆動
システムの制御方法および制御装置に関するものであ
り、上記システムは、駆動軸への動力伝達装置および静
水力学的機械と共に主のエンジンを具え、その静水力学
的機械は、上記駆動軸に選択的に結合可能でありかつ液
圧流体回路に接続されている。ここで、前記液圧流体回
路は、液圧流体の、少なくとも一つの高圧圧力源および
少なくとも一つの低圧圧力源を具え、前記静水力学的機
械は、例えば車両の減速中には、前記駆動軸に結合され
て、前記高圧圧力源の充填のためのポンプとして作用
し、その高圧圧力源は、例えば車両の加速中には、前記
静水力学的機械をモータとして駆動して、前記駆動軸を
駆動する。

近年、環境保護に関し、エネルギーの節約にも係わる
世界の多くの場所での努力の一環として、内燃機関によ
り駆動される車両に関する改善が達成され得るか否かに
つき、より詳細な検討がなされており、特にバス、さら
に特定すれば、建物の密集した区域における交通の中で
のバスが、強力な加速と、駆動エンジン、好ましくはデ
ィーゼルエンジンの経済的作動速度での短距離の走行
と、強力な制動とからなる運転サイクルを呈することか
ら、特に車両の制動期間が、車両の慣性あるいは運動エ
ネルギーの再利用の可能性に関して研究されている。

検討された提案の一つは、自動変速機を有する内燃機
関と車両の駆動軸との間の動力伝達装置に、液圧作動機
械が分離可能に結合され、その液圧作動機械が、液圧流
体用の高圧アキュームレータおよび低圧アキュームレー
タを具える閉じた液圧流体回路に接続されているシステ
ムを含んでおり、これを特に車両への適用に関連づける
ならば、スペースおよび経済上の理由から、そのアキュ
ームレータの容積を小さく保ち、かつ可能な限り充分に
利用することは重要である。しかしながら、その作動の
いくつかの状態の中には最終的な状態もあり、かかる状
態は、機能不全となる危険性あるいは、機械部品の物理
的損傷さえもたらす可能性がある。それゆえ、該システ
ムの作動中、そのシステム内、特に高圧アキュームレー
タ内における液圧流体の状態を、連続的に、しかも正確
かつ信頼性を有するように監視し得るということは、極
めて重要なことである。

従来の上述した監視および制御を行う試みは、高圧ア
キュームレータの圧力の監視が基礎とされており、その
アキュームレータの圧力はガス体によってもたらされて
いるが、ガスの圧力は、周知の如く温度に左右される。
このため、かかる温度依存性を避けるべくこれに代え
て、高圧および低圧アキュームレータの両方のピストン
の位置を連続的に検知する試みも行われたが、この試み
は、例えば長いリンク装置を含む複雑で高価な構成を必
要として、リンク装置および他の不都合についての危険
性を負う結果となった。また、液圧流体がいかにしてシ
ステム内を移動するかを計算のみによって監視すること
も、その精度が低いために不充分な結果に終わった。

この発明の目的は、かかる蓄力式静水力学的駆動シス
テムの、高価で複雑な解決構成を必要とすることのない
制御方法を提供することにあり、この発明にあっては、
高圧圧力源内の液圧流体の残量を求めるために、高圧圧
力源から低圧圧力源へ向かう液圧流体の流動の間の、一
つの圧力源内における流体の所定量への到達が検知さ
れ、その所定流体量の検知が低圧アキュームレータ内で
行われる場合には、前記残量を求めるために、液圧流体
の温度に関する補正係数が組込まれるとともに、液圧流
体の与えられた全量が考慮され、前記検知の後は、主の
エンジンのみによる駆動への円滑な移行を可能ならしめ
るために必要な液圧流体の最少量が、前記静水力学的機
械の瞬間的な作動速度および作動容量に基づき連続的に
求められると同時に、高圧圧力源の液圧流体の残量変化
も、その静水力学的機械の瞬間的な作動速度および作動
容量に基づき連続的に求められ、前記二つの求められた
結果が連続的に比較される。そして高圧圧力源内の液圧
流体の残量を最大限利用すべく、ここでは、それらの結
果が等しくなったときに前記移行が開始される。

この発明によれば、駆動システム内における液圧流体
の量の瞬間的な状態を極めて正確に求めることができ、
このことにて、液圧流体が空の状態で作動する危険や、
エンジン駆動への移行の際の、駆動軸への動力伝達の中
断および急激な再開なしに、高圧圧力源を、それが完全
に使い切られた状態と、その高圧アキュームレータの全
容量の0.5％のオーダーの極めて少ない量だけ液圧流体
が残る状態との間の状態まで利用することができる。

この発明の他の目的は、前記方法の実施のための、添
付請求の範囲第３項の序文に記した種類の装置を提供す
ることにあり、その装置を本質的に特徴づける要素は、
上記請求の範囲第３項の特徴部分に述べられている。

以下には添付図面を参照して、この発明が例示の形で
さらに詳細に説明されており、ここで、第１図は、蓄力
式静水力学的駆動システムの原理を略線図にて示し、第
２図は、自動車に適用した上記駆動システムをこれも略
線図にて示している。

第１図から明らかなように、ここにおける静水力学的
駆動システムは、軸１を介して、例えば車両駆動用エン
ジンの如き適当な動力源（図示せず）に連結された静水
力学的機械２を具えており、前記機械は可逆的なもので
あって、モータもしくはポンプとして選択的に作動する
よう適合されている。前記機械はまた、液圧流体回路に
接続されており、この回路は、液圧流体の高圧アキュー
ムレータ３およびそれと同じ流体用の低圧アキュームレ
ータ４を具えている。ここで、前記静水力学的機械は、
好ましくは、その機械の調節ヨークを角度αとする角度
調節によって容量変更がなされる可変容量形の、いわゆ
る斜軸式ピストン機械とする。そして、上記システムの
制御のためにはさらに、高圧アキュームレータ３に圧力
計Ｐが設けられる一方、低圧アキュームレータ４が温度
センサＴを有していると都合が良い。

第２図には、車両駆動システムへの実施例がより詳細
に示されており、前記例においては、静水力学的機械２
は、この場合はバスの後車軸である駆動軸６への動力伝
達装置５に連結されている。ここで、その連結のための
手段は、好ましくは、所要に応じて解放可能なカップリ
ング７と、適当な歯車装置８とを含む。尚、上記車両も
しくはバスは、主駆動用エンジンとしてのディーゼルエ
ンジン９を有し、そしてこのエンジン９は、好ましく
は、自動変速機あるいはギヤボックス10を介して動力伝
達装置５に連結されており、そのギヤボックス10は、シ
フト部材11によって、中立状態Ｎと、駆動状態Ｄとに移
行可能である。

またここにおける静水力学的機械２は、可変容量形の
ものとされており、その作動容量の変更は、車両のエン
ジン９によって駆動されるポンプ13から制御流体回路12
を介して供給される制御流体により、通常の方法で達成
される。ここで、その制御流体は、好ましくは、作動流
体のための低圧アキュームレータ４から取出される。こ
の一方、上記車両駆動用エンジン９は、補償シリンダ16
を具えるリンク装置15を介しそのエンジン９に連結され
た加速もしくはスピードペダル14の助力により、通常の
方法で制御されている。そして、上記車両にはさらに、
その制御のためにブレーキペダル17が設けられており、
このブレーキペダル17は、ここにおける静水力学的駆動
システムの監視および制御のために、後述する機能を持
つ電子制御ユニット20に接続されている。

第２図では、上記静水力学的駆動システムおよび上記
車両が、高圧アキュームレータ３からの液圧流体のみに
よる駆動状態から車両駆動用エンジン９のみによる駆動
状態へ移行する直前の状態にて示されており、ここにお
ける高圧アキュームレータ３からの液圧流体は、そのア
キュームレータ３から低圧アキュームレータ４へ向かっ
て流れ続け、その低圧アキュームレータ４内における流
体の所定量への到達は、適当な検知手段21（この場合は
低圧アキュームレータ４に配置されている）によって検
知される。尚、かかる検知は実際上は、低圧アキューム
レータのピストン22に、スイッチ21の近傍を通過すると
きに信号を出力させる、磁気を帯びた細片（図示せず）
を設けることにて行うことができ、その出力信号は、上
記電子制御ユニット20に供給される。静水力学的システ
ムが上述した状態にあるときは、高圧液圧流体の量は急
速にゼロに近づき、電子制御ユニット20は、スイッチ21
から出力信号を受取った時点で、前記高圧アキュームレ
ータ３の液圧流体の残量を求める。しかしながら、液圧
流体の比容積は、アキュームレータ内の液圧流体量を求
める場合に考慮に入れなければならない限りにおいて温
度に依存するので、上記の高圧アキュームレータ３内の
液圧流体の残量を求めるには、この温度依存性を考慮に
入れなければならない。このため、液圧流体の温度は、
上述した温度センサＴによって検知され、この温度セン
サＴは、電子制御ユニット20内で、前記残量を求めるた
めの補正要素を形成させるために、その電子制御ユニッ
ト20へ出力信号を送出する。尚、前記残量を求める過程
には、このシステム内に含まれている液圧流体のあらか
じめ知られている全量が考慮される。

電子制御ユニット20は、その後、上記静水力学的機械
２の瞬間的な作動速度および作動容量を基にして、高圧
圧力源３内の液圧流体の残量変化を連続的に求め続け、
これと同時に、車両駆動用エンジン９のみによる駆動へ
の円滑な移行を可能ならしめるために必要な液圧流体の
最小量を、これも静水力学的機械２の瞬間的な作動速度
および作動容量を基にして求め続ける。そして、これら
二つの求めた結果が等しくなったことが判明したら、動
力の急激な変動を避けるために必然的に車両駆動用エン
ジン９のみによる駆動へ移行しなければならない時点に
到達したのであって、その時点で制御ユニット20は、前
記移行のための出力信号を送出する。かかる制御ユニッ
ト20に、多様な制御用補助変数を適当に用いれば、高圧
アキュームレータ３内の液圧流体の量をほとんど全て利
用することができ、このことにて、車両駆動用エンジン
９のみによる駆動への移行が終了した後の高圧アキュー
ムレータ３の残量を、その全容量の0.5％のオーダーの
みにすることができる。

この発明の実施例における実際の圧力および量の限定
するものでない例として、第２図に示す駆動システムの
高圧アキュームレータ３内の液圧流体の残量は、圧力24
0バール（bar）で11リットル（）であり、この時のガ
ス体の量は140リットル（）である。そしてこの状態
では、低圧アキュームレータ４は、ガス体を59リットル
（）有するとともに、4.5バール（bar）の圧力の液圧
流体を54リットル（）含有している。

この一方、車両の制動時には、車両の運動エネルギー
を再利用するべく、空の高圧アキュームレータ３は再充
填され、このとき、静水力学的機械２は、高圧アキュー
ムレータ３の充填のためのポンプとして作動を開始す
る。

約55km/hの経済速度からの、車両の制動の初期段階で
は、ギヤボックス10は結合状態あるいは駆動状態Ｄに保
たれているが、高圧アキュームレータ３内の液圧流体の
量が所定の最少量に到達した後は、エネルギーの不必要
な寄生的損失をさけるため、電子制御ユニット20を介す
るシフト部材11の作動によって、その自動変速機は中立
状態Ｎに移行される。かかる経済速度から概略停止速度
におちるまでの如き比較的長時間の制動が車両に必要な
場合には、適当な寸法に設定された高圧アキュームレー
タの概ね全容量に液圧流体を満たす、もしくは再充填す
ることが意図され、その再充填では、例えば110リット
ル（）のガス体量にて、41リットル（）の液圧流体
が360バール（Bar）の圧力に到達し、これに対応する低
圧アキュームレータ４での値は、89リットル（）のガ
ス体量にて、24リットル（）の液体流体が2.5バール
（bar）の圧力となる。

いわゆる当業者にとっては、上述した制御方法および
装置がさらに有利な創造的発展をもたらすことは明白で
あろう。例えば、高圧アキュームレータ内の液圧流体に
よる加速が終了してその高圧アキュームレータが実質的
に空になった後の車両の制動中、すなわち、低圧アキュ
ームレータから高圧アキュームレータへ液圧流体が戻り
流動して高圧アキュームレータが再充填される間も、高
圧アキュームレータ内の液圧流体の量の変化を連続的に
求め続け、これと同時に、その高圧アキュームレータに
よる駆動の再開に必要な、静水力学的機械の瞬間速度に
おける液圧流体の最少量も求め続けるという実施の態様
も有利であり、前記二つの求めた結果は連続的に比較さ
れ、それらが等しくなったときには、摩擦によるエネル
ギー損失を最小化すべく主のエンジンと駆動軸との間の
連結を解除して静水力学的機械により駆動を行うことが
許容される。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動軸への動力伝達装置および静水力学的
   機械と共に主のエンジンを具え、前記静水力学的機械
   が、前記駆動軸に対し結合および分離可能でありかつ液
   圧流体回路に接続されており、前記液圧流体回路が、液
   圧流体の、少なくとも一つの高圧圧力源および少なくと
   も一つの低圧圧力源を具え、前記静水力学的機械が、車
   両の減速中には、前記駆動軸に結合されて、前記高圧圧
   力源の充填のためのポンプとして作用し、前記高圧圧力
   源が、車両の加速中には、前記静水力学的機械をモータ
   として駆動して、前記駆動軸を駆動する、車両用の、蓄
   力式静水力学的駆動システムを制御するに際し、 前記高圧圧力源から前記低圧圧力源へ前記液圧流体が流
   動する間、前記高圧圧力源内の液圧流体の残量を求める
   ために、前記圧力源の一つである低圧アキュームレータ
   内における前記液圧流体の所定量への到達が検知され、
   前記残量を求めるために、前記液圧流体の温度に関する
   補正係数がその残量の計算に組込まれるとともに、その
   液圧流体の、与えられた全量が考慮され、前記検知の後
   は、前記主のエンジンのみによる駆動への円滑な移行を
   可能ならしめるために必要とされる、前記液圧流体の最
   少量が、前記静水力学的機械の瞬間的な作動速度および
   作動容量に基づき連続的に求められると同時に、前記高
   圧圧力源内の前記液圧流体の残量の変化も、その静水力
   学的機械の瞬間的な作動速度および作動容量に基づき連
   続的に求められ、前記二つの求められた結果が連続的に
   比較され、そして、前記高圧圧力源内の前記液圧流体の
   残量を最大限利用すべく、前記二つの求められた結果が
   等しくなったときに前記主のエンジンのみによる駆動へ
   の移行が開始されることを特徴とする、車両用蓄力式静
   水力学的駆動システムの制御方法。
2. 【請求項２】前記高圧圧力源内の前記液圧流体による加
   速が終了した後の車両の制動中、すなわち、前記低圧圧
   力源から前記高圧圧力源へ前記液圧流体が戻り流動して
   その高圧圧力源が再充填される間も、その高圧圧力源内
   の前記液圧流体の量の変化が連続的に求め続けられ、こ
   れと同時に、その高圧圧力源による駆動の再開に必要
   な、前記静水力学的機械の瞬間的な速度における前記液
   圧流体の最少量も連続的に求め続けられ、前記二つの求
   められた結果が連続的に比較され、そして、前記二つの
   求められた結果が等しくなったときに、摩擦によるエネ
   ルギー損失を最少化すべく前記主のエンジンと前記駆動
   軸との間の連結を解除して前記静水力学的機械により駆
   動を行うことが当該駆動システムに許容されることを特
   徴とする、請求の範囲第１項に記載の制御方法。
3. 【請求項３】駆動軸（６）への動力伝達装置（５）およ
   び静水力学的機械（２）と共に主のエンジン（９）を具
   え、前記静水力学的機械（２）が、前記駆動軸（６）に
   対し結合および分離可能でありかつ液圧流体回路に接続
   されており、前記液圧流体回路が、液圧流体の、少なく
   とも一つの高圧圧力源（３）および少なくとも一つの低
   圧圧力源（４）を具え、前記静水力学的機械（２）が、
   車両の制動中には、前記駆動軸（６）に結合されかつ前
   記高圧圧力源（３）の充填のためにその高圧圧力源
   （３）内に前記液圧流体を送り込むポンプとして適合さ
   れ、また前記静水力学的機械（２）が、車両の加速中に
   は、前記駆動軸（６）の駆動のために、モータとして、
   前記高圧圧力源（３）からの前記液圧流体により駆動さ
   れるよう適合された、車両用の蓄力式静水力学的駆動シ
   ステムを制御するための装置において、 流体残量検知手段（21）が、前記高圧圧力源（３）から
   前記低圧圧力源（４）へ向かう前記液圧流体の流動の
   間、前記圧力源（3,4）の一つにおける所定流体量の到
   達を検知して、その検知に基づき電子制御ユニット（2
   0）へ、前記高圧圧力源（３）内の前記液圧流体の残量
   を求めるための出力信号を送出すべく適合され、温度検
   知手段（Ｔ）が、前記液圧流体の温度を検知すべく適合
   され、前記流体残量検知手段（21）が、前記流体残量の
   検知のために前記低圧圧力源（４）に配置されるととも
   に前記残量を求めるための補正要素の形成のために前記
   電子制御ユニット（20）へ出力信号を送出し、前記流体
   残量が、前記液圧流体のあらかじめ知られた全量を考慮
   して求められ、また、前記電子制御ユニット（20）が前
   記残量検知手段（21）からの出力信号を受信した後に
   は、その電子制御ユニット（20）が、一方では、前記静
   水力学的機械（２）の瞬間的な作動速度および作動容量
   の値としてその制御ユニット（20）に送られて来る信号
   を基にして、前記高圧圧力源（３）内の前記液圧流体の
   残量変化を連続的に求め、他方では、前記静水力学的機
   械（２）の前記瞬間的な作動速度および作動容量を基に
   して、前記主の駆動エンジン（９）のみによる駆動状態
   への円滑な移行を可能ならしめるために必要な、前記液
   圧流体の最少量を求め、さらに、前記二つの求めた結果
   を連続的に比較して、それらの結果が等しくなったとき
   に、前記主の駆動用エンジン（９）のみによる駆動状態
   への移行を開始させるための出力信号を送出することを
   特徴とする、車両用蓄力式静水力学的駆動システムの制
   御装置。