JP2590550B2 - 車両のブレーキエネルギー回生装置 - Google Patents

車両のブレーキエネルギー回生装置

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JP2590550B2
JP2590550B2 JP63270269A JP27026988A JP2590550B2 JP 2590550 B2 JP2590550 B2 JP 2590550B2 JP 63270269 A JP63270269 A JP 63270269A JP 27026988 A JP27026988 A JP 27026988A JP 2590550 B2 JP2590550 B2 JP 2590550B2
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高志 島
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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62−3
7215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PT
O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てメインシ
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、油圧力による発進を
行うときアクセルペダルを一定量(最大踏込量の40%)
以上踏み込むことが必要なので、例えば坂道で発進する
には、その一定踏込量に達するまでは車両に駆動力が発
生せず、パーキングブレーキを引いていない限り車両が
後退してしまうという問題点があった。
一方、最近では、自動制御式エンジンクラッチを用い
た自動変速式車両等において、停車時にパーキングブレ
ーキを引かないでもブレーキペダルを一旦踏めばその制
動状態を保持することにより坂道でも後退させない坂道
発進補助(以下、HSAを略称する)機構が設けられてい
る。
従って、本発明は、斯かるHSA機構を備えた車両のブ
レーキエネルギー回生装置において、HSAを解除しても
車両が後退しないように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、油圧回路
と、アイドルスイッチと、アクセル踏込量センサと、ギ
ヤ位置センサと、車輪に接続されたPTO装置と該油圧回
路のポンプ・モータとを接続する電磁クラッチと、制動
力保持用電磁逆止弁と、該スイッチがアクセル状態を示
し該油圧回路及び該電磁クラッチがエネルギー再生モー
ドに設定された時に該アクセル踏込量とギヤ位置から予
め記憶したメモリマップで求めた該ポンプ・モータで出
力可能なトルクが坂道発進に必要な所定値以上の時には
該逆止弁を解除する制御手段と、を備えている。
〔作用〕
本発明では、制御手段は、アクセルペダルが踏まれた
結果、アイドルスイッチがアクセル状態を示している
時、油圧回路及び電磁クラッチがエネルギー再生モード
に設定されて油圧回路が電磁クラッチ及びPTO装置によ
り車輪に駆動エネルギーを伝達可能な状態になった時、
その時点で油圧回路のポンプ・モータが、検出した現在
のアクセル踏込量とギヤ位置から必要とされる出力トル
クに関して所定値以上の出力トルクを発生し得るときに
は、制動力保持用電磁逆止弁をオフにする。
この場合のポンプ・モータの出力トルクは、アクセル
ペダルの踏込量によって決まるが、この出力トルクが坂
道発進に必要な所定トルク値以上あれば坂道等において
も車両が後退しないで済むので、電磁逆止弁をオフにし
てHSAを解除することができる。
〔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、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との間には高圧アキュムレータ
5に蓄圧されたオイルの蓄圧センサ7が取り付けられて
いる。10はPTO装置1を含み自動制御式エンジンクラッ
チ22によってエンジン(図示せず)に接続される変速機
(T/M)、11は変速機10のギヤ位置を検出するギヤ位置
センサ、12は変速機10の出力軸の回転から車両の速度を
検出する車速センサ、15は制御手段としてのMPU(マイ
クロプロセッサ)であり、センサ7、センサ11、12の出
力に基づづき、ポンプ・モータ3の傾転角(容量)制
御、回路切替弁4の切替/遮断制御、電磁クラッチ2及
びエンジンクラッチ22の開閉制御を行う。
また、24はMPU15から出力信号により消勢された時
に、既にブレーキペダル25を踏み込んだことにより油圧
(又はエア)ルート26aを通ってホイールブレーキ27に
送られている制動オイル(又はエア)をルート26bを介
して逆流させることにより制動力を解除し、付勢されて
いる時にはルート26aとともに制動オイルの逆流を阻止
して制動力を保持する制動力保持用電磁逆止弁、28はブ
レーキペダル8を踏み込んだ時にオンとなるブレーキス
イッチ、30はアクセルペダル、31はアクセルペダルを僅
かでも踏んだ時にオフになるアイドルスイッチ、32はア
クセル踏込量センサである。
次に上記実施例の本発明によるHSA解除動作をMPU15に
記憶され且つ実行される第2図のフローチャート図に沿
って説明する。
まず、MPU15はアイドルスイッチ31がオン(アイドル
状態)かオフ(アクセル状態)かを判定する(ステップ
S1)。判定の結果、アイドルスイッチ31がオフであった
ときのみHSAを解除する前提となり、下記のステップS2
〜S5を実行する。
ステップS2では電磁クラッチ2の状態を、ステップS3
では回路切替弁4の状態を判定し、更にステップS4で現
在の油圧でポンプ・モータ3が発生し得る出力トルクを
判定する。
これらの判定では、第3図に示すように予めMPU15に
記憶された電磁クラッチ、回路切替弁、ポンプ・
モータの状態が用いられる。
即ち、ステップS2では、エネルギー再生モードとして
MPU15から既に制御を受けたことにより、電磁スィッチ
2の状態がPTO装置1とポンプ・モータ3の接続状態
を示しているか否かを例えば、フラグとしてMPU15に記
憶しておき、このフラグが“1"のときにはHSAを解除す
る条件を満足すると判定される。
また、ステップS3では、やはりエネルギー再生モード
としてMPU15から既に制御を受けたことにより、回路切
替弁4の状態が図示のようなエネルギー再生モードに
接続されているか否かを例えばフラグとしてMPU15に記
憶しておき、このフラグが“10"{その他、エネルギー
回収モード時が“11"、油圧回路遮断時が"00"となる)
のときにはHSAを解除する条件を満足すると判定され
る。
そして、上記のステップS1〜S3がHSAの解除条件を満
たしたので、ステップS4では、HSAを解除した場合に車
両が後退しない条件をポンプ・モータによる出力トルク
が満足しているか否かをやはりMPU15に既に記憶してお
いたポンプ・モータ3の出力トルクから判定する。
ここで、このポンプ・モータ3の出力トルクは第4図
に示すギヤの段毎のセンサ32で検出されたアクセルペダ
ル30の踏込量に対応したマップから求められるもので、
MPU15では求めた出力トルク値を第3図に示すように記
憶しておく。但し、この出力トルク値はアクセル踏込量
に応じて時々変化するので、MPU15の処理周期の各時点
でのトルク値が記憶されることとなる。
尚、この出力トルク値をアクスル20内のファイナルギ
ヤのギヤ比及びPTO装置1のギヤ比で除したポンプ・モ
ータ3でのトルク値Tから下記の理論式(1)によって
ポンプ・モータ3の容量Vを求めることができる。
VP=200πT/P (1) ここで、 P:蓄圧センサ7で検出される油圧回路内圧力(kg/c
m2)、 VP:ポンプ・モータ3の容量(cc)、 T:ポンプ・モータ3に必要なトルク(kgfm). 上記のように求めた容量に従ってMPU15はポンプ・モ
ータ3の傾転角制御を行う。ポンプ・モータ3として
は、斜軸式アキシャルピストン式又は斜板式アキシャル
ピストン式が用いられる。
このステップS4において、車両が登坂可能と考えられ
る最大勾配の坂道での油圧発進に必要なトルクがPTO出
力軸上において例えば16kgfm以上である場合、ステップ
S4では現在MPU15に記憶されているポンプ・モータ3の
出力トルクと比較して16kgfm以上であればHSAを解除し
ても車両は後退しないと判定する。
上記のステップS1〜S4によりHSAを解除可能となった
とき、MPU15は制動力保持用電磁逆止弁24をオフにす
る。
これにより、既にブレーキペダル25を踏み込んだこと
により油圧ルート26aを通ってホイールブレーキ27に送
られている制動オイルをルート26bを介して逆流させる
ことにより制動力を解除する。
尚、制動力保持用電磁止弁24がオンになるときは、車
速センサ12からの車速が停車状態を示し、ギヤ位置セン
サ11からのギヤ位置がニュートラルか又はエンジンクラ
ッチ22が断状態であることを示し、ブレーキペダル25が
踏まれてスィッチ28がオンになった場合である。
このようにしてHSAが解除された後は、ポンプ・モー
タ3→電磁クラッチ2→PTO装置1→車輪21の経路で高
圧アキュムレータ5に蓄圧されたオイルのエネルギーに
より車両は坂道でも後退することなく発進される。
尚、HSAの解除動作時には、自動制御式エンジンクラ
ッチ22は断状態に保持され、変速機10をエンジンに接続
しないようにする。また、自動制御式エンジンクラッチ
を有しない通常の流体制御式自動変速式車両ではギヤ位
置をニュートラル位置に制御することになる。
〔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、アクセル状態で油圧回路及び電磁クラ
ッチがエネルギー再生モードに設定された時に坂道発進
に必要な所定値以上の出力トルクがポンプ・モータで発
生し得る時には制動力保持用電磁逆止弁を解除するよう
に構成したので、坂道発進に必要なトルクがポンプ・モ
ータによって発生されるまではアクセルペダルの踏込量
が不足してもHSAにより制動力を保持するので車両の後
退という危険な状態が回避でき、運転者は安全で然も円
滑な坂道で油圧発進を行うことができる。
【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HSA解除のためのフローチャート
図、 第3図は第2図のステップで用いられるMPUの記憶対象
と内容を示す図、 第4図はアクセルペダルの踏込量と必要トルクとの関係
を示したマップ図、である。 第1図において、1はPTO装置、3はポンプ・モータ、
4は回路切替弁、15はMPU、24は制動力保持用電磁逆止
弁、30はアクセルペダル、31はアイドルスイッチをそれ
ぞれ示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】油圧回路と、アイドルスイッチと、アクセ
    ル踏込量センサと、ギヤ位置センサと、車輪に接続され
    たPTO装置と該油圧回路のポンプ・モータとを接続とす
    る電磁クラッチと、制動力保持用電磁逆止弁と、該スイ
    ッチがアクセル状態を示し該油圧回路及び該電磁クラッ
    チがエネルギー再生モードに設定された時に該アクセル
    踏込量とギヤ位置から予め記憶したメモリマップで求め
    た該ポンプ・モータで出力可能なトルクが坂道発進に必
    要な所定値以上の時には該逆止弁を解除する制御手段
    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。
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KR100666304B1 (ko) * 2005-12-23 2007-01-12 심종택 운전자의 편익 증진용 페달연동장치
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