JP3158235B2 - 車両の蓄圧式制動エネルギ回生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の減速時の運動エ
ネルギを回生して車輪駆動系の駆動エネルギとして利用
する蓄圧式制動エネルギ回生装置に関し、特に、回生エ
ネルギにより車両の低公害性と加速性を向上する技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の蓄圧式制動エネルギ回生
装置としては、例えば、実開平２−１２１３７１号、特
開平４−２１２８４５号公報及び特開平６−８８０６号
公報等に開示されたものが知られている。これらの装置
は、車両駆動系に電磁クラッチを介してポンプモータを
接続し、このポンプモータの一方のポートを高圧側のア
キュムレータに接続すると共に、他方のポートを低圧側
のタンクに接続している。そして、車両の減速時にはポ
ンプモータを車輪駆動系に接続して油圧ポンプとして作
動させることにより、ポンプモータを負荷として車輪駆
動系を制動すると共に、アキュムレータに高圧オイルを
蓄圧することで車両の運動エネルギを回収する。

【０００３】このようにしてアキュムレータに蓄圧され
た高圧オイルは、例えは発進時等にポンプモータを車輪
駆動系に接続して油圧モータとして作用させるエネルギ
源となり、車輪駆動系の駆動エネルギとして利用する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の蓄圧
式制動エネルギ回生装置を利用した所謂蓄圧式ハイブリ
ッド車においては、エネルギの放出時には、エンジン負
荷（トルク）の削減を行うようにしているが、加速時に
は、アクチュエータにおける蓄圧量（圧力）の低下に伴
ってポンプモータにおける油圧モータトルクが低下する
ため、前記蓄圧量（圧力）に応じて、エンジン負荷の削
減量を変化させる必要がある（図１１参照）。

【０００５】このため、ＮＯｘ排出量への寄与が大きい
エンジン高速域での負荷削減量が少なくなり、蓄圧式ハ
イブリッド車の特徴であるＮＯｘ低減効果があまり期待
できないという問題がある。本発明は上記に鑑みてなさ
れたものであり、自動トランスミッションと蓄圧式制動
エネルギ回生装置を採用した車両において、ＮＯｘ低減
効果を高めると共に、ドライバビリティ（動力性能）を
向上することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、車両の制動装置の操作時に、車輪駆動系の回
転力によりポンプモータを駆動してオイルタンク内のオ
イルを高圧側アキュムレータに圧送し蓄圧することで、
制動エネルギを回収するようにした蓄圧式制動エネルギ
回生装置において、エンジンとトランスミッションの制
御を行うコントロールユニットと、制動エネルギ回生制
御を行うコントロールユニットと、を設け、回生動力出
力時に、エンジントルクの削減指令を、前記制動エネル
ギ回生制御用コントロールユニットからエンジン・トラ
ンスミッション制御用コントロールユニットに付与し、
該エンジン・トランスミッション制御用コントロールユ
ニットを、トランスミッションの変速段に応じて高速段
ほどエンジン全負荷トルクの削減量を増大すると共に、
各変速段のエンジン全負荷トルクの削減量を、アキュム
レータの最小蓄圧時における回生動力に相当するエンジ
ントルク分だけ、最大出力点のエンジン全負荷トルクを
削減する制御を行う構成とした。

【０００７】請求項２記載の発明は、前記ポンプモータ
の油圧モータ側の最大斜軸角を、アキュムレータ蓄圧量
が大であるほど制限し、油圧モータの出力トルクが蓄圧
量に依らず一定となるように制御する構成とした。請求
項３記載の発明は、前記エンジン全負荷トルク削減量
は、エンジン回転に依らず略一定とするか、或いエンジ
ン高速域ほど大にした。

【０００８】

【作用】請求項１記載の発明において、車両けん引力が
回生動力の有無に依らず一定となる。請求項２記載に発
明において、アキュムレータの蓄圧量を高速域まで保存
できる。

【０００９】請求項３記載の発明において、エンジン高
速域のエンジン負荷が削減されるため、ＮＯｘ削減効果
を高めることができ、又、車両けん引力が等馬力線に近
づくため、ドライバビリティが向上する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。図１は、本発明の車両の蓄圧式制動エネルギ回生
装置の一実施例を示す図である。先ず、この図に基づい
て、車両のブレーキ配管系の構成について説明すると、
ブレーキペダル１の踏込操作に連動する主ブレーキバル
ブ２は、ブレーキペダル１の踏込角度等の踏込量に応じ
てエアタンク１４からのエアを制御してプライマリ回路
１８及びセカンダリ回路１９に夫々エアを供給する。

【００１１】同じくブレーキペダル１の踏込操作に連動
する補助ブレーキバルブ３は、ブレーキペダル１の踏込
角度等の踏込量に応じてエアタンク１４からのエアを制
御して補助ブレーキ回路１１に供給する。この補助ブレ
ーキ回路１１には、減圧手段としての比例弁９及び常開
式の電磁弁７が設けられている。

【００１２】前記比例弁９は、補助ブレーキバルブ３を
介して補助ブレーキ回路１１に供給されるエア圧を所定
割合で減圧し、電磁弁７を介してリレーバルブ８の信号
圧ポートに供給する。前記電磁弁７は、補助ブレーキバ
ルブ３を介して補助ブレーキ回路１１に出力されるエア
圧を検出するブレーキ圧センサ６からの検出値に基づい
て後述するコントロールユニットにより制動エネルギ回
生装置と共に駆動される。

【００１３】前記リレーバルブ８は、エアタンク１４か
らのエアを、比例弁９からの信号圧に対応したエア圧に
調整してダブルチェックバルブ４の一方のポートに供給
する。前記ダブルチェックバルブ４の他方のポートは、
プライマリ回路１８に接続されている。そして、ダブル
チェックバルブ４は、リレーバルブ８側のエア圧とプラ
イマリ回路１８側のエア圧のうち高圧側を選択して後輪
ブレーキ回路２０に供給する。又、ダブルチェックバル
ブは、図示しないがもう一つ設けられており、やはり図
示しないがもう一つ設けられているリレーバルブのエア
圧とセカンダリ回路１９側のエア圧のうちの高圧側を選
択して図示しない前輪ブレーキ回路に供給する。

【００１４】ダブルチェックバルブ４に接続された後輪
ブレーキ回路２０は、ブースタ（又はブレーキチャン
バ）２１を駆動する。このブースタ２１は、図示しない
ブレーキドラムに連結されて車輪に制動を加えるサービ
スブレーキ装置を構成する。次に、図１に基づいて制動
エネルギ回生システムの構成を説明すると、エンジン３
０の回転を変速して後輪に伝達する自動トランスミッシ
ョン３１の出力軸に、減速機３２のギヤクラッチ３３を
介して斜軸式のポンプモータ３４が連結される。 この
ポンプモータ３４の一方のポートには締切弁３５を介し
てアキュムレータ３６に接続する高圧油通路３７が接続
され、他方のポートにはオイルタンク３８に接続する低
圧油通路３９が接続される。又、オイルタンク３８と締
切弁３５との間には、オイルフィルタ４０及びオイルク
ーラ４１が介装され、定常走行時にポンプモータ３４を
介してオイルを循環させるための油通路４２が設けられ
ている。

【００１５】前記アキュムレータ３６には回生されたエ
ネルギ量をピストン３６ａの位置として検出する蓄圧レ
ベルセンサ４３が設けられている。尚、未説明符号４４
は回転センサ、４５はクラッチ用電磁弁、４６はクラッ
チスイッチ、４７はサーボモータ、４８は斜軸角セン
サ、４９は油温センサ、５０はシフトレバー、５１はア
クセルペダル、５２は表示器である。

【００１６】次に、かかる制動エネルギ回生装置の制御
装置について説明する。図１において、エンジン電制部
と自動トランスミッション電制部とからなるエンジン・
トランスミッション制御用コントロールユニット６０
と、制動エネルギ回生装置制御用コントロールユニット
６１とが設けられる。そして、前記アクセルスイッチ６
２から出力されるアクセル位置信号は制動エネルギ回生
装置制御用コントロールユニット６１に入力され、該コ
ントロールユニット６１からエンジントルクを回生動力
に応じて抑制するエンジントルク抑制指令信号としての
インジェクションポンプの噴射量調整ラック６４を削減
するラック削減指令信号が前記エンジン・トランスミッ
ション制御用コントロールユニット６０に入力される。

【００１７】又、前記シフトスイッチ６３から出力され
る前進シフト位置信号（Ｄ，１，２，３，４）はコント
ロールユニット６０で演算されて制動エネルギ回生装置
制御用コントロールユニット６１に制動エネルギ回生装
置運転許可信号として入力され、該コントロールユニッ
ト６１から自動トランスミッション３１の強制中立指示
信号がエンジン・トランスミッション制御用コントロー
ルユニット６０に入力されるように構成される。

【００１８】更に、エンジン・トランスミッション制御
用コントロールユニット６０には、エンジン回転速度セ
ンサ６５、車速センサ６６及びパーキングブレーキ位置
検出センサ６７からの信号が入力される。かかる制御装
置を更に詳述すると、制動エネルギ回生装置制御用コン
トロールユニット６１には、例えば、ブレーキペダル１
と連動するブレーキ圧センサ６からのブレーキ圧力信
号、回転センサ４４からの回転信号、ギヤクラッチ３３
からのクラッチ位置信号、油温センサ４９からの温度信
号、斜軸角センサ４８からの斜軸角信号、蓄圧レベルセ
ンサ４３からの蓄圧量信号等が夫々入力される。

【００１９】又、制動エネルギ回生装置制御用コントロ
ールユニット６１からは、例えば、電磁弁７に、ブレー
キ抑制指令信号が出力され、クラッチ用電磁弁４５にク
ラッチ制御信号が出力され、ポンプモータ３４に制御信
号が出力され、締切弁３５に制御信号が出力される。
尚、制動エネルギ回生装置制御用コントロールユニット
６１から出力される故障信号は故障を表示する表示器５
２に入力される。

【００２０】次に、前記コントロールユニット６０によ
る制御内容を図２及び図３に基づいて、コントロールユ
ニット６１による制御内容を図４に基づいて説明する。
図２はコントロールユニット６０によるエンジン制御、
クラッチ制御及び自動トランスミッション変速制御のフ
ローチャートであり、ステップ１（図ではＳ１と記す。
以下同様）においては、アクセル開度信号、エンジン回
転速度信号、車速信号、制動エネルギ回生装置制御用コ
ントロールユニット６１からの指令信号等の各種入力信
号を読み込む。ステップ２においては、前記読み込んだ
信号に基づいてエンジン制御を実行し、ステップ３にお
いては、クラッチ制御及び自動トランスミッション変速
制御を実行する。

【００２１】ステップ４においては、制動エネルギ回生
装置制御用コントロールユニット６１への出力を含む、
その他の制御を実行する。図３はコントロールユニット
６０による制動エネルギ回生装置の運転制御のフローチ
ャートであり、ステップ１１では、エンジン回転速度＞
０を判定し、エンジン回転速度＞０でなければ、ステッ
プ１２に進んで制動エネルギ回生装置の運転不許可を指
令する。エンジン回転速度＞０であれば、ステップ１３
に進んで、パーキングブレーキが解除されたか否かを判
定し、パーキングブレーキが解除されていなければ、ス
テップ１２に進み、パーキングブレーキが解除されてい
ればステップ１４に進んでシフトレバー５０と連動する
シフトスイッチ６３の位置が前進であるか否かを判定す
る。シフトスイッチ６３の位置が前進でなければ、ステ
ップ１２に進んで、前記のように制動エネルギ回生装置
の運転不許可を指令し、前進であれば、ステップ１５に
進んで、制動エネルギ回生装置の運転許可を指令する。

【００２２】一方、図４はコントロールユニット６１に
よる制動エネルギ回生装置の制御内容を示すフローチャ
ートであり、ステップ２１においては、各種入力信号を
読み込み、ステップ２２においては、コントロールユニ
ット６０からの運転許可指令信号が出力されたか否かを
判定し、運転許可指令信号が出力されなければ、ステッ
プ２３に進んで、制動エネルギ回生装置停止モードに制
御して、ポンプモータ３４を中立に制御する。

【００２３】運転許可指令信号が出力されれば、ステッ
プ２４に進んで、ブレーキペダル１が踏み込まれたか否
かを判定し、踏み込まれなければ、ステップ２５に進
み、踏み込まれれば、ステップ２６に進む。ステップ２
６においては、制動エネルギ回生装置をエネルギ回収モ
ードに制御し、ステップ２７に進んで、トランスミッシ
ョン３１に強制中立指令を出力する。

【００２４】ステップ２５においては、アクセルペダル
５１が踏み込まれたか否かを判定し、踏み込まれなけれ
ば、ステップ２１に戻り、踏み込まれれば、ステップ２
８に進む。このステップ２８においては、制動エネルギ
回生装置をエネルギ放出モードに制御し、ステップ２９
に進んで、ラック削減指令を出力する。

【００２５】上記ステップ２８においては、アクセル開
度信号に比例したポンプモータ３４の油圧モータ制御信
号を制動エネルギ回生制御用コントロールユニット６１
に出力して、該コントロールユニット６１によりポンプ
モータ３４の油圧モータを制御する。即ち、図５は、ポ
ンプモータ３４の油圧モータ側の斜軸角（エネルギ回収
時は油圧ポンプ側の斜軸角）とアクセル開度（エネルギ
回収時はブレーキ圧力）との関係を示しており、本実施
例においては、油圧モータ側の斜軸角とアクセル開度と
の関係が、蓄圧レベル（蓄圧量）に応じて変化するよう
に制御している。

【００２６】尚、エネルギ回収時はポンプモータ３４の
油圧ポンプ側の斜軸角とブレーキ圧力との関係が、蓄圧
レベル（蓄圧量）に応じて変化するように制御する。か
かるフローチャートに依る制御内容を具体的に述べる。 （１）先ず、図４のフローチャートから明らかなよう
に、回生動力（油圧モータ）出力時に、エンジントルク
の削減指令（ラック削減指令）を、コントロールユニッ
ト６１からコントロールユニット６０に付与する。 （２）このとき、コントロールユニット６０は、トラン
スミッションのギヤポジションに応じて高速段ほどエン
ジン全負荷トルクの削減量を増大する。

【００２７】即ち、図６はエンジン負荷の削減特性図で
あり、回生動力があるときは、図の一点鎖線（変速段２
ｎｄ）、二点鎖線（変速段３ｒｄ）、点線（変速段４ｔ
ｈ）に夫々示すようなエンジン全負荷トルクとなるよう
にエンジン全負荷トルクを削減する。 （３）この場合、各変速段のエンジン全負荷トルクの削
減量は、アキュムレータの最小蓄圧時における回生動力
に相当するエンジントルク分だけ、最大出力点のエンジ
ン全負荷トルクを削減するものとする（図７参照）。 （４）又、前述したように、ポンプモータ３４の油圧モ
ータ側の最大斜軸角を、アキュムレータ蓄圧レベル（蓄
圧量）が大であるほど制限し、油圧モータの出力トルク
が蓄圧量に依らず一定となるように制御する。 （５）前記（３）のエンジン全負荷トルク削減量は、図
７に示すように、エンジン回転に依らず略一定とする
か、或いは図８に示すようにエンジン高速域ほど大にす
る。

【００２８】かかる制御内容（１）〜（５）によると、
次のような利点がある。即ち、（１），（２）及び
（３）によると、回生動力（油圧モータ）出力時に、エ
ンジントルクの削減指令（ラック削減指令）を出力し、
トランスミッションのギヤポジションに応じて高速段ほ
どエンジン全負荷トルクの削減量を増大し、各変速段の
エンジン全負荷トルクの削減量を、アキュムレータの最
小蓄圧時における回生動力に相当するエンジントルク分
だけ、最大出力点のエンジン全負荷トルクを削減するも
のとしたから、車両けん引力が回生動力の有無に依らず
一定となる（図９参照）。

【００２９】更に、（４）によると、油圧モータの出力
トルクが蓄圧量に依らず一定となるように制御するよう
にしたから、アキュムレータの蓄圧量を高速域まで保存
できる。又、（１）〜（３）又は（１）〜（４）並びに
（５）によると、従来の図１１に示した特性と比較し
て、エンジン高速域のエンジン負荷が削減されるため、
ＮＯｘ削減効果を高めることができ、特に、（５）にお
いて、エンジン全負荷トルク削減量を、エンジン高速域
ほど大にすれば、よりＮＯｘ削減効果を高めることがで
きる。

【００３０】更に、（１）〜（３）又は（１）〜（４）
並びに（５）によると、図１０に示すように、車両けん
引力が等馬力線に近づくため、ドライバビリティが向上
する。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、回生動力（油圧モータ）出力時に、エンジ
ントルクの削減指令を出力し、トランスミッションの変
速段に応じて高速段ほどエンジン全負荷トルクの削減量
を増大し、各変速段のエンジン全負荷トルクの削減量
を、アキュムレータの最小蓄圧時における回生動力に相
当するエンジントルク分だけ、最大出力点のエンジン全
負荷トルクを削減するものとしたから、車両けん引力が
回生動力の有無に依らず一定となる。

【００３２】請求項２記載の発明によれば、油圧モータ
の出力トルクが蓄圧量に依らず一定となるように制御す
るようにしたから、アキュムレータの蓄圧量を高速域ま
で保存できる。請求項３記載の発明によれば、エンジン
高速域のエンジン負荷が削減されるため、ＮＯｘ削減効
果を高めることができ、特に、エンジン全負荷トルク削
減量を、エンジン高速域ほど大にすれば、よりＮＯｘ削
減効果を高めることができる。

【００３３】又、車両けん引力が等馬力線に近づくた
め、ドライバビリティが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る車両の蓄圧式制動エネルギ回生
装置の一実施例を示すシステム図

【図２】 同上実施例の制動内容を説明するフローチャ
ート

【図３】 同上実施例の制動内容を説明するフローチャ
ート

【図４】 同上実施例の制動内容を説明するフローチャ
ート

【図５】 ポンプモータの油圧モータ側の斜軸角（又
は、油圧ポンプ側の斜軸角）とアクセル開度（又は、ブ
レーキ圧力）との関係を示す特性図

【図６】 エンジン負荷削減特性図

【図７】 エンジン全負荷トルク削減特性図

【図８】 エンジン全負荷トルク削減特性図

【図９】 けん引力線図

【図10】 けん引力線図

【図11】 従来例におけるエンジン全負荷トルク削減特
性図

【符号の説明】

３０ エンジン ３１ トランスミッション ３４ ポンプモータ ３６ アキュムレータ ３８ オイルタンク ６０ エンジン・トランスミッション制御用コントロー
ルユニット ６１ 制動エネルギ回生装置制御用コントロールユニッ
ト

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−8806（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−144617（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−144619（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−233411（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−156108（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−121371（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−48501（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−117224（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 25/00 B60T 1/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の制動装置の操作時に、車輪駆動系の
   回転力によりポンプモータを駆動してオイルタンク内の
   オイルを高圧側アキュムレータに圧送し蓄圧すること
   で、制動エネルギを回収するようにした蓄圧式制動エネ
   ルギ回生装置において、 エンジンとトランスミッションの制御を行うコントロー
   ルユニットと、 制動エネルギ回生制御を行うコントロールユニットと、 を設け、 回生動力出力時に、エンジントルクの削減指令を、前記
   制動エネルギ回生制御用コントロールユニットからエン
   ジン・トランスミッション制御用コントロールユニット
   に付与し、 該エンジン・トランスミッション制御用コントロールユ
   ニットを、トランスミッションの変速段に応じて高速段
   ほどエンジン全負荷トルクの削減量を増大すると共に、
   各変速段のエンジン全負荷トルクの削減量を、アキュム
   レータの最小蓄圧時における回生動力に相当するエンジ
   ントルク分だけ、最大出力点のエンジン全負荷トルクを
   削減する制御を行う構成としたことを特徴とする車両の
   蓄圧式制動エネルギ回生装置。
2. 【請求項２】前記ポンプモータの油圧モータ側の最大斜
   軸角を、アキュムレータ蓄圧量が大であるほど制限し、
   油圧モータの出力トルクが蓄圧量に依らず一定となるよ
   うに制御する構成としたことを特徴とする請求項１記載
   の車両の蓄圧式制動エネルギ回生装置。
3. 【請求項３】前記エンジン全負荷トルク削減量は、エン
   ジン回転に依らず略一定とするか、或いエンジン高速域
   ほど大にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の車
   両の蓄圧式制動エネルギ回生装置。