JP3070451B2

JP3070451B2 - 制動エネルギ回生装置

Info

Publication number: JP3070451B2
Application number: JP7230949A
Authority: JP
Inventors: 徹雄池渕; 元史松阪
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 2000-07-31
Anticipated expiration: 2015-09-08
Also published as: JPH0971149A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作動油をエネルギ
伝達媒体として車両の制動エネルギを発進加速エネルギ
に利用する蓄圧式の制動エネルギ回生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の制動時における車輪駆動側の回転
エネルギを油圧を介して回収し、回収した油圧エネルギ
を発進時や加速時に利用する制動エネルギ回生装置がバ
ス等の車両に搭載されている。この制動エネルギ回生装
置は、車両制動時にポンプ・モータをポンプとして作動
させ、アキュムレータに作動油タンクの作動油を圧送し
て制動エネルギを蓄えるようにしている。そして、車両
の発進時や加速時には、アキュムレータの高圧作動油を
ポンプ・モータに供給してポンプ・モータをモータとし
て作動させ、車両の駆動輪をポンプ・モータで駆動して
制動エネルギを再利用している。

【０００３】このような制動エネルギ回生装置が搭載さ
れた車両では、制動時に車輪駆動側からの駆動エネルギ
を回収しているので、制動時に車輪駆動側から駆動エネ
ルギをいかに多く回収するかがポイントであり、回収エ
ネルギが多いほど再生エネルギを多くすることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の制動エネルギ回
生装置は、制動エネルギの回収機構の作動をエンジンブ
レーキやブレーキ装置による抵抗や、車輪と路面との走
行抵抗を受けながら行なっているいるので、制動エネル
ギの回収効率が良くない。この中で、ブレーキ装置によ
る抵抗は、車両走行の安全上なくすことはできず、車輪
と路面との走行抵抗もなくすことはできない。

【０００５】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、運転者に違和感を与えることなく制動エネルギを回
収する際にエンジンブレーキを作動させないようにする
ことができる制動エネルギ回生装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、作動油を貯留する作動油タンクと油
圧エネルギを蓄圧するアキュムレータとの間に介装さ
れ、車両の走行によって駆動されることで該車両の制動
時には油圧ポンプとして機能して制動エネルギを油圧エ
ネルギに変換して前記アキュムレータに蓄圧すると共
に、前記車両の加速発進時には油圧モータとして機能し
て前記アキュムレータに蓄圧された油圧エネルギを発進
加速源とする油圧ポンプ・モータを備えた制動エネルギ
回生装置において、前記車両の駆動源と動力伝達装置の
間を断接可能に連結するクラッチ装置と、クラッチペダ
ルの操作とは独立して前記クラッチ装置の断接を自動的
に行なう自動クラッチ操作手段と、前記車両のブレーキ
信号を検出するブレーキセンサと、前記油圧ポンプ・モ
ータの容量を可変に制御する制御部材と、車速を検出す
る車速検出手段と、前記車両の減速度を検出する減速度
検出手段と、前記制御部材の作動指令量として前記車速
に基づく第１エネルギ回収量と前記減速度に基づくエン
ジンブレーキの制動エネルギに対応した第２エネルギ回
収量とを演算する演算手段と、前記ブレーキセンサの信
号を検出した際に前記油圧ポンプ・モータの能力対応の
可否を判断した後に、能力対応が可であれば前記自動ク
ラッチ操作手段を作動させて前記クラッチ装置の断動作
を行なわせると共に前記第１エネルギ回収量と前記第２
エネルギ回収量との総和エネルギ回収量に基づき前記油
圧ポンプ・モータの容量を制御し、能力対応が否であれ
ば前記自動クラッチ操作手段の作動を禁止すると共に前
記第１エネルギ回収量のみに基づき前記油圧ポンプ・モ
ータの容量を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
する。

【０００７】また、前記油圧ポンプ・モータは、斜板の
傾転角度を制御することにより容量が設定される斜板ポ
ンプ・モータにより構成され、比例電磁弁の電流値を制
御することにより前記斜板の傾転角度が制御されること
を特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１には本発明の一実施例に係る
制動エネルギ回生装置を備えた車両の概略構成、図２に
は制御手段の作用を説明するフローチャート、図３、図
４には電流値を設定するためのマップを示してある。

【０００９】図１に基づいて制動エネルギ回生装置の構
成を説明する。図に示したように、エンジン１の出力軸
はクラッチ２を介してトランスミッション３に接続さ
れ、トランスミッション３の出力軸４は後輪駆動軸５の
差動装置（スルーシャフト型）６に接続されている。

【００１０】制動エネルギ回生装置７は、油圧エネルギ
を蓄圧するピストン型のアキュムレータ８と、作動油を
貯留する作動油タンク９と、車両の走行によって駆動さ
れ車両の制動時には油圧ポンプとして機能すると共に車
両の加速発進時には油圧モータとして機能する斜板式可
変容量ピストン型の油圧ポンプ・モータ１０と、ギヤボ
ックス１１及び制御手段としてのコントロールユニット
（ＥＣＵ）１２とを備えている。ＥＣＵ１２には、ブレ
ーキペダル１３の踏込みを検出する、即ち、車両のブレ
ーキ信号を検出するブレーキスイッチ１４が接続され、
また、アクセルペダル１５の踏込みを検出するアクセル
スイッチ１６が接続されている。

【００１１】アキュムレータ８は高圧油路１８を介して
油圧ポンプ・モータ１０の第１ポート１９に接続され、
油圧ポンプ・モータ１０の第２ポート２０は低圧油路２
１を介して低圧作動油タンク９に接続されている。アキ
ュムレータ８はピストン２２によりガス室２３と作動油
室２４とに区画され、ガス室２３に所定圧の窒素ガスが
封入されると共に作動油室２４に圧油が蓄圧される。ア
キュムレータ８の作動油室２４に接続される高圧油路１
８には切換弁２５が設けられ、この切換弁２５は、通常
時には油圧ポンプ・モータ１０から作動油室２４へ向か
う作動油の流れを許容し逆方向への流れを阻止する逆止
弁として機能する。切換弁２５にはＥＣＵ１２から遮断
信号が送られ、切換弁２５に遮断信号が入力すると作動
油室２４側から油圧ポンプ・モータ１０側への圧油の流
れを許容するようになっている。

【００１２】油圧ポンプ・モータ１０はギヤボックス１
１及び駆動軸２６を介して差動装置６側に連結されてお
り、後輪駆動軸５の制動エネルギは駆動軸２６及びギヤ
ボックス１１を介して油圧ポンプ・モータ１０に伝達さ
れる。また、油圧ポンプ・モータ１０の発進加速エネル
ギはギヤボックス１１から駆動軸２６及び差動装置６を
介して後輪駆動軸５に伝達される。ギヤボックス１１に
は一対の歯車２７及びドグクラッチ２８が設けられ、駆
動軸２６の回転が歯車２７によって一定のギヤ比で増速
されて油圧ポンプ・モータ１０に伝達され、駆動軸２６
と油圧ポンプ・モータ１０との連結がドグクラッチ２８
によって断接される。

【００１３】油圧ポンプ・モータ１０には、ギヤボック
ス１１の出力軸に接続されたポンプ駆動軸２９が備えら
れ、ポンプ駆動軸２９と一体回転するシリンダ３０が設
けられている。シリンダ３０にはピストン３１が軸方向
に往復動自在に嵌着され、ピストン３１はポンプ駆動軸
２９の回転に伴って斜板３２によって往復動される。斜
板３２は傾転角が可変となっており、斜板３２の傾転角
を制御することにより油圧ポンプ・モータ１０の容量が
設定される。つまり、斜板３２がポンプ駆動側に傾転さ
れると、油圧ポンプ・モータ１０はポンプとして作動し
て所望の吐出量の圧油を作動油室２４に蓄圧し、斜板３
２がモータ駆動側に傾転されると、油圧ポンプ・モータ
１０はモータとして作動して蓄圧された圧油を駆動源と
して所定の出力トルクが発生する。斜板３２の傾転角は
制御部材としての比例電磁弁３３を介して圧油が送られ
る図示しないシリンダにより可変制御されるようになっ
ており、比例電磁弁３３の指令電流値（作動指令量）に
応じて斜板３２の傾転角、即ち、油圧ポンプ・モータ１
０の容量（ポンプ作動時にあっては突出量、モータ作動
時にあっては出力トルク）が調整される。

【００１４】一方、前述したクラッチ２は、リレーズフ
ォーク３４を介してリレーズシリンダ３５に接続され、
リレーズシリンダ３５にはクラッチブースター３６から
作動油が供給される。クラッチブースタ３６には、クラ
ッチペダル１７の操作によって駆動されるマスタシリン
ダ３８を介して作動されるマニュアル操作系３８が接続
されている。クラッチペダル１７の操作によりクラッチ
ブースタ３６に作動油が送られると、リレーズシリンダ
３５の駆動によってリレーズフォーク３４を介してクラ
ッチ２がマニュアルで断接される。

【００１５】また、クラッチブースタ３６には、切換弁
３９によってエアタンク４０からダブルチェック弁４１
を介して送られるエアによって作動される自動操作系
（自動クラッチ操作手段）４２がマニュアル操作系３８
と並列的に接続されている。切換弁３９はＥＣＵ１２か
ら作動信号が入力されることで、エアタンク４０側から
クラッチブースタ３６にエアを供給する状態に切り換え
られる。ＥＣＵ１２の指令によりクラッチブースタ３６
にエアが送られると、リレーズシリンダ３５の駆動によ
ってリレーズフォーク３４を介してクラッチ２が自動的
に断接される。

【００１６】つまり、マニュアル操作系３８及び自動操
作系４２によって断接されるクラッチ２によりクラッチ
装置３７が構成されている。

【００１７】ＥＣＵ１２には車速検出手段としての車速
センサ４３からの車速信号が入力されると共に、蓄圧セ
ンサ４４からの蓄圧力の情報が入力される。また、トラ
ンスミッションの現在の変速段が車速やマップによりＥ
ＣＵ１２で演算される。ＥＣＵ１２では、前述したブレ
ーキスイッチ１４、アクセルスイッチ１６の検出情報、
車速センサ４３からの車速情報及び蓄圧センサ４４から
の蓄圧力情報等に基づいて比例電磁弁３３の指令電流値
が演算される（演算手段）。

【００１８】上述した制動エネルギ回生装置７を備えた
車両では、車両が予め定められた所定の運転状態になる
と、ギヤボックス１１のドグクラッチ２８が接続され、
油圧ポンプ・モータ１０が駆動される。そして、走行状
態等に応じてＥＣＵ１２から比例電磁弁３３に所定の指
令電流値が出力され、油圧ポンプ・モータ１０の斜板３
２の傾転角が制御される。制動時には油圧ポンプ・モー
タ１０がポンプとして機能し、斜板３２の傾転角に応じ
た吐出量の圧油がアキュムレータ８の作動油室２４に送
られてアキュムレータ８に圧油が蓄圧され、制動エネル
ギが回収される（ポンプ制御）。発進加速時には油圧ポ
ンプ・モータ１０が蓄圧油を駆動源とするモータとして
機能し、斜板３２の傾転角に応じた出力トルクが後輪駆
動軸５に伝達される（モータ制御）。

【００１９】制動エネルギ回生装置７によってポンプ制
御が実行される際、ブレーキペダル１３の踏込みがブレ
ーキスイッチ１４により検出されると、クラッチ装置３
７の自動操作系４２の切換弁３９が切り換えられて自動
操作系４２によってクラッチ２が断動作される。即ち、
制動エネルギを回収する時に、エンジン１と後輪駆動軸
５側との連結を絶ってエンジンブレーキの作動解除を行
ない、エンジンブレーキの制動エネルギ相当分をアキュ
ムレータ８に蓄圧して回収する。これにより、燃料供給
調整等の手段を用いることなくエンジンブレーキの作動
を解除することができ、排気ガス性能を悪化させたり燃
費を低下させることがない。

【００２０】ところで、ポンプ制御が実行される際、ブ
レーキスイッチ１４によりエンジンブレーキの作動解除
を行なった場合、エンジンブレーキの制動エネルギ相当
分を回収することができ、制動エネルギの回収を効率良
く実施できる。しかし、油圧ポンプ・モータ１０の能
力、即ち、ポンプとしての吐出量には限界があり、この
限界を越えると制動力を回収することができない。この
ため、油圧ポンプ・モータ１０の能力を越えた状態でク
ラッチ２の断動作を継続すると、エンジンブレーキ相当
の減速が得られずブレーキペダル１３の踏込みと制動感
にずれが生じて所謂ブレーキ流れが生じてしまい、運転
者に違和感を与えてしまう。そこで、本発明では油圧ポ
ンプ・モータ１０の能力に応じてクラッチ２の断動作を
行なう制御を実行している。

【００２１】図２乃至図４に基づいて制動エネルギ回生
装置７によるポンプ制御を更に具体的に説明する。

【００２２】図２に示すように、ＥＣＵ１２によって車
両の制動動作が判断されると、ポンプ制御に移行する。
ポンプ制御に移行すると、車両の状態に応じた斜板３２
の傾転角（第１エネルギ回収量）を得るため、車速(Km/
h)と蓄圧力(Kgf/cm²) とから設定されている指令電流値
ELを、図３に示した蓄圧マップにより算出する。次に、
エンジンブレーキの制動エネルギに相当する分の斜板３
２の傾転角（第２エネルギ回収量）を得るため、車速に
よって換算される減速Ｇと蓄圧力とから設定（減速度検
出手段）されている加算電流値elを、図４に示した加算
マップにより算出する。尚、蓄圧マップは全変速段共用
でＥＣＵ１２に記憶され、加算マップは変速段に応じて
ＥＣＵ１２に記憶されている。

【００２３】指令電流値EL及び加算電流値elを算出した
後、指令電流値ELに加算電流値elを加算して電流値Ｅと
する。電流値Ｅが演算されると、ステップＳ１で電流値
Ｅが最大値、即ち、斜板３２が油圧ポンプ・モータ１０
の能力の許容範囲内で最大傾転角となる時の比例電磁弁
３３に出力される電流値と比較される。

【００２４】比較の結果、電流値Ｅが最大値よりも小さ
いと判断された場合、電流値Ｅが比例電磁弁３３に出力
されても斜板３２の傾転角が油圧ポンプ・モータ１０の
能力の許容範囲内であるため、ステップＳ２でクラッチ
装置３７の自動操作系４２の切換弁３９を切り換えて自
動操作によってクラッチ２を断動作する（クラッチ自動
断制御）。即ち、第１エネルギ回収量と第２エネルギ回
収量との総和に基づき油圧ポンプ・モータの容量を制御
する。ステップＳ２でクラッチ自動断制御を実行した
後、ステップＳ３で電流値Ｅを比例電磁弁３３に出力
し、エンジンブレーキを解除した状態でポンプ制御を継
続する。これにより、油圧ポンプ・モータ１０の能力の
許容範囲内でエンジンブレーキの制動エネルギに相当す
る分の制動エネルギを回収することができる。

【００２５】一方、ステップＳ１で電流値Ｅが最大値以
上であると判断された場合、電流値Ｅが比例電磁弁３３
に出力されると斜板３２の傾転角が油圧ポンプ・モータ
１０の能力の許容範囲を越えることになるため、ステッ
プＳ４でクラッチ装置３７の自動操作系４２の切換弁３
９を切り換えて自動操作によってクラッチ２を断動作す
る制御を禁止する（クラッチ自動断禁止）。ステップＳ
４でクラッチ自動断を禁止した後、ステップＳ５で指令
電流値ELを比例電磁弁３３に出力し、エンジンブレーキ
を解除しない状態でポンプ制御を継続する。つまり、第
１エネルギ回収量のみに基づき油圧ポンプ・モータの容
量を制御する。これにより、エンジンブレーキの制動エ
ネルギに相当する分の制動エネルギは回収せずに能力の
許容範囲を越えない状態で油圧ポンプ・モータ１０を作
動させ、ブレーキペダル１３の踏込みと制動感にずれが
生じない状態にしてブレーキ流れを回避する。

【００２６】上述した制動エネルギ回生装置７は、制動
時に制動エネルギを回収する際に、自動的にクラッチ２
を断動作させるようにしたので、エンジンブレーキを解
除することができる。このため、エンジンブレーキの制
動エネルギに相当するエネルギの回収が行なえ、制動時
の制動エネルギを有効に回収することができる。

【００２７】また、比例電磁弁３３に出力される電流値
が油圧ポンプ・モータ１０の能力の許容範囲内であるか
を判断し、油圧ポンプ・モータ１０の容量の許容範囲を
越える要求制動力があった時は、自動操作系４２による
クラッチ２の断動作制御を禁止するようにしたので、油
圧ポンプ・モータ１０は能力を越えて作動することがな
い。このため、要求制動力に対して制動感にずれが生じ
ることがなく、また、クラッチ２の断接頻度が減少し、
ブレーキ流れが回避されると共に、クラッチ装置３７の
耐久性が向上する。

【００２８】

【発明の効果】本発明の制動エネルギ回生装置は、制動
時に制動エネルギを回収する際に、自動クラッチ操作手
段によってクラッチ装置を断動作させるようにしたの
で、エンジンブレーキを解除することができる。この結
果、エンジンブレーキの制動エネルギに相当するエネル
ギの回収が行なえ、制動時の制動エネルギを有効に回収
することができる。

【００２９】また、本発明の制動エネルギ回生装置は、
油圧ポンプ・モータの容量を可変に制御する制御部材に
出力される作動指令量が油圧ポンプ・モータの能力の許
容範囲内であるかを判断し、要求制動力に基づいて演算
される作動指令量が油圧ポンプ・モータの能力を越える
と判断された場合には、自動クラッチ操作手段によるク
ラッチ装置の断動作を禁止するようにしたので、油圧ポ
ンプ・モータが能力を越えて作動することがない。この
結果、要求制動力に対して制動感にずれが生じることが
なく、また、クラッチ装置の断接頻度が減少し、ブレー
キ流れが回避されると共に、クラッチ装置の耐久性が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る制動エネルギ回生装置
を備えた車両の概略構成図。

【図２】制御手段の作用を説明するフローチャート。

【図３】指令電流値を算出するための蓄圧マップ。

【図４】加算電流値を算出するための加算マップ。

【符号の説明】

１エンジン２クラッチ３トランスミッション５後輪駆動軸７エネルギ回生装置８アキュムレータ９作動油タンク１０油圧ポンプ・モータ１２コントローラ（ＥＣＵ）１３ブレーキペダル１４ブレーキスイッチ１５アクセルペダル１６アクセルスイッチ１７クラッチペダル１８高圧油路１９第１ポート２０第２ポート２１低圧油路２２ピストン２３ガス室２４作動油室２９ポンプ駆動軸３２斜板３３比例電磁弁３５リレーズシリンダ３６クラッチブースタ３７クラッチ装置３８マニュアル操作系３９切換弁４０エアタンク４２自動操作系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 25/00 B60T 1/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】作動油を貯留する作動油タンクと油圧エ
ネルギを蓄圧するアキュムレータとの間に介装され、車
両の走行によって駆動されることで該車両の制動時には
油圧ポンプとして機能して制動エネルギを油圧エネルギ
に変換して前記アキュムレータに蓄圧すると共に、前記
車両の加速発進時には油圧モータとして機能して前記ア
キュムレータに蓄圧された油圧エネルギを発進加速源と
する油圧ポンプ・モータを備えた制動エネルギ回生装置
において、前記車両の駆動源と動力伝達装置の間を断接可能に連結
するクラッチ装置と、クラッチペダルの操作とは独立して前記クラッチ装置の
断接を自動的に行なう自動クラッチ操作手段と、前記車両のブレーキ信号を検出するブレーキセンサと、前記油圧ポンプ・モータの容量を可変に制御する制御部
材と、車速を検出する車速検出手段と、前記車両の減速度を検出する減速度検出手段と、前記制御部材の作動指令量として前記車速に基づく第１
エネルギ回収量と前記減速度に基づくエンジンブレーキ
の制動エネルギに対応した第２エネルギ回収量とを演算
する演算手段と、前記ブレーキセンサの信号を検出した際に前記油圧ポン
プ・モータの能力対応の可否を判断した後に、能力対応
が可であれば前記自動クラッチ操作手段を作動させて前
記クラッチ装置の断動作を行なわせると共に前記第１エ
ネルギ回収量と前記第２エネルギ回収量との総和エネル
ギ回収量に基づき前記油圧ポンプ・モータの容量を制御
し、能力対応が否であれば前記自動クラッチ操作手段の
作動を禁止すると共に前記第１エネルギ回収量のみに基
づき前記油圧ポンプ・モータの容量を制御する制御手段
とを備えたことを特徴とする制動エネルギ回生装置。
【請求項２】前記油圧ポンプ・モータは、斜板の傾転
角度を制御することにより容量が設定される斜板ポンプ
・モータにより構成され、比例電磁弁の電流値を制御す
ることにより前記斜板の傾転角度が制御されることを特
徴とする請求項１に記載の制動エネルギ回生装置。