JP3547996B2 - 車両のエネルギ回生ブレーキ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の減速時に運動エネルギを回収して、駆動エネルギとして利用する車両のエネルギ回生ブレーキ装置に関し、特に、運動エネルギの回収率を高めて運動エネルギの有効利用を促進する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のエネルギ回生ブレーキ装置としては、例えば、特開平２−１１７４３２号公報及び特開平６−５６００８号公報等に開示された装置が知られている。
これらの装置は、車輪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オイルタンク（加圧式）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。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、例えば、車両の発進時等にポンプモータを車輪駆動系に接続して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。
【０００３】
さらに、前者の従来装置では、車両の運動エネルギをできるだけ多く回収することを目的として、排気ブレーキ等の作動時にはエンジンクラッチを断とすることでエンジンと駆動輪とを切り離し、排気ブレーキの相当トルクを回収するようにしていた。
しかしながら、従来のエネルギ回生ブレーキ装置では、排気ブレーキ作動時に排気ブレーキの相当トルクを回収するために、毎回エンジンクラッチを断とする必要があり、このエンジンクラッチの断続に起因してトルク変動が発生し、乗り心地が低下するおそれがあった。
【０００４】
そこで、本出願人は、先に、特願平８−１５５５７８号（特開平１０−９５８号公報参照）に、排気ブレーキの作動条件成立時に、エンジンクラッチを断とすることなく排気ブレーキの相当トルクを回収することができるエネルギ回生ブレーキ装置を提案した。
具体的には、排気ブレーキの作動条件が成立したと判断され、かつ、蓄圧が可能であると判断されたときに、排気ブレーキの作動を中断して、エンジンと駆動輪とを毎回切り離さなくとも、車両の運動エネルギの回収率が向上できるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術では、排気ブレーキ相当の回生ブレーキ作動中に、運転者がブレーキペダルを併用すると、フル蓄圧等で回生ブレーキから排気ブレーキ及びサービスブレーキ（通常ブレーキ）への変化が生じて制動力が変化するおそれがあり、ブレーキフィーリングや車体姿勢に影響が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、排気ブレーキ相当の回生ブレーキ作動中に、運転者がブレーキペダルを併用しているときでも、フル蓄圧等で回生ブレーキから排気ブレーキ及びサービスブレーキへの変化が生じた場合の制動力変化をなくして、ブレーキフィーリングや車体姿勢に影響が生じず、安全性と省エネルギ効果とを両立可能な車両のエネルギ回生ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、機関の排気通路に介装された絞り弁によって機関の内部抵抗を増大して減速を行う排気ブレーキを備えると共に、車両の制動時に車輪駆動系の回転力によってポンプモータを駆動し、低圧側オイルタンク内の作動流体を高圧側アキュムレータに圧送して蓄圧することで車両の運動エネルギを回収するエネルギ回生ブレーキ装置において、
前記高圧側アキュムレータへの作動流体の蓄圧が可能であるか否かを判断する蓄圧可能判断手段と、
前記排気ブレーキ作動・非作動を選択切換する排気ブレーキ切換手段と、
前記排気ブレーキの作動条件が成立したか否かを判断する排気ブレーキ作動条件判断手段と、
サービスブレーキの作動指令の有無を判定するサービスブレーキ判定手段と、前記蓄圧可能判断手段により蓄圧可能であると判断された際に、排気ブレーキ切換手段、排気ブレーキ作動条件判断手段及びサービスブレーキ判定手段から夫々出力される信号に基づいて、排気ブレーキ作動選択、排気ブレーキ作動条件成立及びサービスブレーキの作動指令有のときに、サービスブレーキ制動力と排気ブレーキ制動力に相当する制動力の回生ブレーキモードとし、排気ブレーキ作動選択、排気ブレーキ作動条件成立及びサービスブレーキの作動指令無のときに、排気ブレーキ制動力に相当する制動力の回生ブレーキモードとし、排気ブレーキ非作動選択と排気ブレーキ非作動条件のいずれかで、サービスブレーキの作動指令有のときに、サービスブレーキ制動力に相当する制動力の回生ブレーキモードとする回生ブレーキ制御手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする。
【０００８】
このようにすれば、蓄圧可能であると判断された際に、排気ブレーキ作動選択の有無、排気ブレーキ作動条件成立の有無、サービスブレーキの作動指令の有無に応じて、所定の回生ブレーキモードに切り換わるため、車両の運動エネルギの回収率が向上され、最大限にエネルギ回生が行える。
そして、特に、排気ブレーキ作動条件成立時にサービスブレーキの指令の有無を判定して、サービスブレーキの指令があった場合に、サービスブレーキ制動力と排気ブレーキ制動力に相当する制動力の回生ブレーキモードとしたから、排気ブレーキ相当の回生ブレーキ作動中に、運転者がブレーキペダルを併用しても、フル蓄圧等で回生ブレーキから排気ブレーキ及びサービスブレーキ（通常ブレーキ）への変化が生じた場合、制動力が変化することがなく、ブレーキフィーリングや車体姿勢に影響が生じることがなく、安全性の向上も図ることができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記作動条件判断手段は、アクセル開度を検出する開度検出手段と、機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、を含んで構成され、アクセル開度が０であり、かつ、機関回転速度が所定のアイドル回転速度以上のときに前記排気ブレーキの作動条件が成立したと判断するようにした。
このようにすれば、開度検出手段により検出されるアクセル開度が０、かつ、回転速度検出手段により検出される機関回転速度が所定のアイドル回転速度以上のときに、作動条件判断手段は排気ブレーキの作動条件が成立したと判断するので、排気ブレーキの作動が必要な条件が検出される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明に係るエネルギ回生ブレーキ装置の一実施形態を示すシステム図である。
エンジン１の回転を所定回転速度に変速するトランスミッション２の出力軸３には、ディファレンシャルギヤ４を介して駆動輪となる後輪５と、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット６により断続制御される減速機７を介してポンプモータ８が連結されている。このポンプモータ８には、コントロールユニット６により切換制御される回路弁９を介して、高圧アキュムレータ１０及び加圧式オイルタンク１１が夫々接続されている。
【００１１】
また、エンジン１の排気通路１ａの開口面積を減少させることで、エンジン１の内部抵抗を増大してブレーキ効果を奏する排気ブレーキ１２が設けられている。即ち、排気ブレーキ１２は、排気通路１ａに介装された絞り弁１３を、制御回路１４を介してコントロールユニット６により駆動制御される電磁ソレノイド１５（電気的手段）により開閉動作させることで、排気通路１ａの開口面積に応じてブレーキ効果が奏されるものである。
【００１２】
かかる構成のエネルギ回生ブレーキ装置の制御を決定する基礎となる各種状態を検出するセンサとしては、回生されたエネルギの量を高圧アキュムレータ１０のピストン１００の位置として検出する蓄圧レベルセンサ１６、アクセルの開度θを検出する開度センサ１７（開度検出手段、スロットル開度を検出するスロットルセンサでもよい）、エンジンの回転速度Ｎｅ を検出する回転速度センサ１８（回転速度検出手段）、ブレーキバルブ出力（ブレーキペダル踏込量）を検出するブレーキ圧センサ１９等が配設されており、これらの信号がコントロールユニット６に入力されている。
【００１３】
次に、前記制御回路１４の機能を具備する回路の実施例を図２に示し説明する。なお、前記コントロールユニット６は、エンジン制御を行うエンジンコントロールユニット６Ａと、エネルギ回生ブレーキ装置の制御を行うエネルギ回生ブレーキ装置コントロールユニット（以下「エネルギ回生コントロールユニット」と略記する）６Ｂとを含んで構成されており、前記蓄圧レベルセンサ１６からの信号はエネルギ回生コントロールユニット６Ｂに、開度センサ１７及び回転速度センサ１８からの信号はエンジンコントロールユニット６Ａに、夫々入力されている。
【００１４】
バッテリから供給される電圧Ｖは、排気ブレーキ１２の作動を許可する排気ブレーキリレー２０と、排気ブレーキ１２の動作スイッチであるコンビネーションスイッチ２１と、排気ブレーキの作動を一時的に中断させるカットリレー２２（作動中断手段）と、を介して作動時に排気通路１ａの開口面積を減少させるべく絞り弁１３を駆動する電磁ソレノイド１５に供給される。
【００１５】
この排気ブレーキリレー２０は、後述するようにアクセル開度θが０であり、かつ、エンジン回転速度Ｎｅ がアイドル回転速度以上のときに、エンジンコントロールユニット６Ａからの駆動信号によって作動し、作動時には通電状態（ＯＮ）となるものである。さらに、排気ブレーキリレー２０の駆動部には、クラッチの非作動時（クラッチペダルを踏まずクラッチが接続された状態）のときに通電状態（ＯＮ）となり、クラッチの作動時に非通電状態（ＯＦＦ）となるクラッチスイッチ２３が直列に介装されている。即ち、排気ブレーキリレー２０は、アクセル開度θが０、エンジン回転速度Ｎｅ がアイドル回転速度以上、かつ、クラッチが非作動状態のときに、通電状態（ＯＮ）となる。
【００１６】
コンビネーションスイッチ２１は、運転席に設置されている排気ブレーキ１２を作動させるハンドレバー等のスイッチ（排気ブレーキスイッチ）を操作すると通電状態（ＯＮ）となるものであり、また、カットリレー２２は、後述するブレーキリレー２４によって作動するものであって、非作動時には電磁ソレノイド１５を作動状態にし、作動時には電磁ソレノイド１５を非作動状態、即ち、その作動を一時的に中断させるものである。
【００１７】
また、排気ブレーキリレー２０及びコンビネーションスイッチ２１を介して供給される電圧は、カットリレー２２と並列に、排気ブレーキ１２の作動条件が成立したことを検出する排気ブレーキリクエストリレー２５の駆動部に供給され、この排気ブレーキリクエストリレー２５の通電状態（ＯＮ／ＯＦＦ）がエネルギ回生コントロールユニット６Ｂに入力される。即ち、エネルギ回生コントロールユニット６Ｂは、排気ブレーキリクエストリレー２５からの信号を監視することで、排気ブレーキ１２の作動条件が成立したか否かを判断できることになる。
【００１８】
なお、ブレーキリレー２４は、エネルギ回生コントロールユニット６Ｂによりその駆動制御がなされるものであり、作動時（ＯＮ）にはカットリレー２２を作動させて電磁ソレノイド１５を非作動状態にすると共に、サービスブレーキ弁２６を作動状態にし、車両の運動エネルギをモータポンプ８によって有効に回収するものである。
【００１９】
一方、図３は、サービスブレーキの系統図である。
即ち、この図において、ブレーキペダル３１の踏み込み操作に連動する主ブレーキバルブ３２は、ブレーキペダル３１の踏み込み角度等の踏み込み量に応じてエアリザーバ３４，３５からのエアを制御してプライマリ回路３８及びセカンダリ回路３９に夫々エアを供給する。主ブレーキバルブ３２は、ブレーキペダル３１の踏み込み角度が所定値に達するまでは、プライマリ回路３８及びセカンダリ回路３９にエアを出力しない不作動域を有する。ここで、プライマリ回路３８及びセカンダリ回路３９が主ブレーキ回路を構成する。
【００２０】
前記プライマリ回路３８及びセカンダリ回路３９には、夫々圧力比例弁４０，４１が介装されている。
プライマリ回路３８の圧力比例弁４０の上流側から分岐した回路４２には、開閉弁として常開の電磁弁４３が設けられ、プライマリ回路３８からのエア圧は電磁弁４３を介してリレーバルブ４４の信号圧ポートに供給される。尚、電磁弁４３は、ブレーキ圧センサ４５からの検出値に基づいてエネルギ回生コントロールユニットにより回生装置４６と共に駆動される。
【００２１】
リレーバルブ４４は、エアリザーバ３５からのエアを、セカンダリ回路３９と後輪ブレーキ回路４７との間に設けられるダブルチェックバルブ４８のポートに供給する。
そして、ダブルチェックバルブ４８は、リレーバルブ４４のエア圧とセカンダリ回路３９側のエア圧のうち高圧側を選択して後輪ブレーキ回路４７に供給する。
【００２２】
一方、前記電磁弁４３が介装された回路４２の該電磁弁４３下流側から分岐した回路４９はクイックリリースバルブ５０を介して、ダブルチェックバルブ５１のポートに接続されており、ダブルチェックバルブ５１は、クイックリリースバルブ５０のエア圧とプライマリ回路３８側のエア圧のうち高圧側を選択して前輪ブレーキ回路５２に供給する。
【００２３】
そして、前輪ブレーキ回路５２及び後輪ブレーキ回路４７は、夫々ブースタ５３，５４を駆動する。
次に、図４は、エネルギ回生コントロールユニット６Ｂによる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１（図では、Ｓ１と略記する。以下同様）においては、各種入力信号を読み込み、ステップ２においては、エンジンコントロールユニット６Ａ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３に進んで、エネルギ回生装置停止モードに制御して、ポンプモータ８を中立に制御する。
【００２４】
運転許可指令信号が出力されれば、ステップ４に進んで、排気ブレーキ指令があるか否かが判定され、あれば、ステップ５に進み、なければ、ステップ６に進む。
ステップ５では、図３のブレーキペダル３１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７に進み、踏み込まれれば、ステップ６に進む。
【００２５】
ステップ６においては、エネルギ回生装置をエネルギ回収モードに制御する。ステップ７においては、アクセルペダル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１に戻り、踏み込まれれば、ステップ８に進む。
このステップ８においては、エネルギ回生装置をエネルギ放出モードに制御する。
【００２６】
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８の油圧モータ制御信号をエネルギ回生コントロールユニット６Ｂに出力して、該コントロールユニット６Ｂによりポンプモータ８の油圧モータを制御する。
次に、図４のフローチャートのステップ６におけるエネルギ回収モードの制御内容を図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００２７】
ステップ１１では、排気ブレーキスイッチがＯＮとなっているか否かが判定され、ＯＮであれば、ステップ１２に、ＯＦＦであれば、ステップ１３に進む。
ステップ１２では、排気ブレーキリクエストリレー２５からの信号に基づいて排気ブレーキ１２の作動条件が成立しているか否かを判断する。具体的には、クラッチスイッチ２３がＯＮ（クラッチ接続）、開度センサ１７によって検出されるアクセル開度θが０、かつ、回転速度センサ１８によって検出されるエンジン回転速度Ｎｅ がアイドル回転速度以上のときに、排気ブレーキリクエストリレー２５からの信号がＯＮとなるので、この信号がＯＮのときには排気ブレーキ１２の作動条件が成立、ＯＦＦのときには排気ブレーキ１２の作動条件が不成立と判断する。そして、作動条件が成立したときにはステップ１５へと進み、作動条件が不成立のときには、ステップ１３に進む。
【００２８】
ステップ１５では、サービスブレーキ指令があったか否かが判定され、サービスブレーキ指令があれば、ステップ１６に進み、なければ、ステップ１７に進む。
ステップ１６では、サービスブレーキの制動力と排気ブレーキ１２の制動力とを加えたものに相当する制動力の回生ブレーキ作動を実行する処理を行い、具体的には、ポンプモータ８がポンプとして働き高圧アキュムレータ１０に運動エネルギを回収すべく回路弁９を切り換えると共に、後輪５の回転をポンプモータ８に伝達すべく減速機７を接続状態にする。このようにすれば、後輪５の回転が減速機７を介してポンプモータ８に伝達され、この回転によるトルクによりポンプモータ８が駆動されて、制動力を得ると共に運動エネルギの回収が行われる。
【００２９】
又、ステップ１７では、排気ブレーキ１２の制動力に相当する制動力の回生ブレーキ作動を実行する処理を行う。
一方、ステップ１３では、サービスブレーキ指令があったか否かが判定され、サービスブレーキ指令があれば、ステップ１４に進み、なければ、ステップ１１に戻る。
【００３０】
ステップ１４では、サービスブレーキの制動力に相当する制動力の相当の回生ブレーキ作動を実行する処理を行う。
ここで、図５のフローチャートのステップ１６のサービスブレーキと排気ブレーキ相当の回生ブレーキ制動力（ｃ）は、図５のフローチャートのステップ１７の排気ブレーキ相当の回生ブレーキ制動力（ｂ）と、図５のフローチャートのステップ１４のサービスブレーキ相当の回生ブレーキ制動力（ａ）とを加算した制動力となるように、ポンプモータ８の斜軸（又は、斜板）の傾転角を制御する。
【００３１】
サービスブレーキ操作時の回生ブレーキ制動力（ａ）は、図６（ａ）に示すように、サービスブレーキペダルの操作量（ブレーキ圧）によって決定される。
又、排気ブレーキ相当の回生ブレーキ制動力（ｂ）は、図６（ｂ）に示すように、車速とトランスミッションの変速比によって決定される。
ここで、図５のフローチャートのステップ１６，１７，１４の回生ブレーキ作動モードにおいて、蓄圧可能な限り、ポンプモータ８を駆動して、その間、サービスブレーキの制動力を削減し、排気ブレーキ１２は作動停止する。
【００３２】
又、蓄圧可能条件が成立しない場合には、回生を中止し、サービスブレーキ及び排気ブレーキ１２を回復させる（前記サービスブレーキの制動力削減、排気ブレーキ作動停止を夫々中止）。
かかる構成においては、蓄圧可能であると判断された際に、排気ブレーキ作動選択の有無、排気ブレーキ作動条件成立の有無、サービスブレーキの作動指令の有無に応じて、所定の回生ブレーキモードに切り換わるため、車両の運動エネルギの回収率が向上され、最大限にエネルギ回生が行える。
【００３３】
そして、特に、排気ブレーキ作動条件成立時にサービスブレーキの指令の有無を判定して、サービスブレーキの指令があった場合に、サービスブレーキ制動力と排気ブレーキ制動力とを加えたものに相当する制動力の回生ブレーキモードとしたから、排気ブレーキ相当の回生ブレーキ作動中に、運転者がブレーキペダルを併用しても、フル蓄圧等で回生ブレーキから排気ブレーキ及びサービスブレーキ（通常ブレーキ）への変化が生じた場合、制動力が変化することがなく、ブレーキフィーリングや車体姿勢に影響が生じることがなく、安全性の向上も図ることができる。
【００３４】
【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、車両の運動エネルギの回収率が向上され、最大限にエネルギ回生が行えると共に、ブレーキフィーリングや車体姿勢に影響が生じることがなく、安全性の向上も図ることができる。
請求項２記載の発明によれば、アクセル開度が０、かつ、機関回転速度が所定のアイドル回転速度以上のときに、排気ブレーキの作動条件が成立したと判断されるので、既存のセンサ類を有効に利用してコストアップを防ぎつつ、車両の定常走行等からブレーキを掛ける動作に移行する状態、即ち、アクセルペダルから足を離す状態を、高精度に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエネルギ回生ブレーキ装置の一実施形態を示すシステム図
【図２】同上の制御回路の一実施形態を示す回路図
【図３】サービスブレーキの系統図
【図４】同上の制御内容を示すフローチャート
【図５】同上の制御内容を示すフローチャート
【図６】（ａ）はサービスブレーキ操作時の回生ブレーキ制動力とサービスブレーキペダルの操作量（ブレーキ圧）との関係を示すマップ、（ｂ）は排気ブレーキ相当の回生ブレーキ制動力と車速及び変速比との関係を示すマップ
【符号の説明】
１ エンジン
１ａ 排気通路
５ 後輪
６ コントロールユニット
６Ａ エンジンコントロールユニット
６Ｂ 回生ブレーキコントロールユニット
８ ポンプモータ
１０ 高圧アキュムレータ
１１ 加圧式オイルタンク
１２ 排気ブレーキ
１３ 絞り弁
１５ 電磁ソレノイド
１６ 蓄圧レベルセンサ
１７ 開度センサ
１８ 回転速度センサ
２２ カットリレー
２５ 排気ブレーキリクエストリレー

Claims (2)

1. 機関の排気通路に介装された絞り弁によって機関の内部抵抗を増大して減速を行う排気ブレーキを備えると共に、車両の制動時に車輪駆動系の回転力によってポンプモータを駆動し、低圧側オイルタンク内の作動流体を高圧側アキュムレータに圧送して蓄圧することで車両の運動エネルギを回収するエネルギ回生ブレーキ装置において、
   前記高圧側アキュムレータへの作動流体の蓄圧が可能であるか否かを判断する蓄圧可能判断手段と、
   前記排気ブレーキ作動・非作動を選択切換する排気ブレーキ切換手段と、
   前記排気ブレーキの作動条件が成立したか否かを判断する排気ブレーキ作動条件判断手段と、
   サービスブレーキの作動指令の有無を判定するサービスブレーキ判定手段と、前記蓄圧可能判断手段により蓄圧可能であると判断された際に、排気ブレーキ切換手段、排気ブレーキ作動条件判断手段及びサービスブレーキ判定手段から夫々出力される信号に基づいて、排気ブレーキ作動選択、排気ブレーキ作動条件成立及びサービスブレーキの作動指令有のときに、サービスブレーキ制動力と排気ブレーキ制動力に相当する制動力の回生ブレーキモードとし、排気ブレーキ作動選択、排気ブレーキ作動条件成立及びサービスブレーキの作動指令無のときに、排気ブレーキ制動力に相当する制動力の回生ブレーキモードとし、排気ブレーキ非作動選択と排気ブレーキ非作動条件のいずれかで、サービスブレーキの作動指令有のときに、サービスブレーキ制動力に相当する制動力の回生ブレーキモードとする回生ブレーキ制御手段と、
   を含んで構成されたことを特徴とする車両のエネルギ回生ブレーキ装置。
2. 前記作動条件判断手段は、アクセル開度を検出する開度検出手段と、機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、を含んで構成され、アクセル開度が０であり、かつ、機関回転速度が所定のアイドル回転速度以上のときに前記排気ブレーキの作動条件が成立したと判断することを特徴とする請求項１記載の車両のエネルギ回生ブレーキ装置。

Images