JP3599525B2 - 蓄圧式ハイブリッド車両の制動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は蓄圧式ハイブリッド車両の制動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蓄圧式ハイブリッド車両として、制動時に油圧ポンプ・モータを介してアキュームレータに蓄圧する一方、車両の発進・加速時に油圧ポンプ・モータを介してその蓄圧力（制動エネルギ）を車輪の駆動力に回生するようにしたものが知られている（特開平７ー１４９２１３号公報，特開平７ー１４９２１４号公報，特開平１５６７５６号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような車両にあっては、サービスブレーキの制動力を一定の割合で削減し、その分を蓄圧制動力で補うよう油圧ポンプ・モータを制御する手段を備える。つまり、油圧ポンプ・モータの蓄圧制動力は、サービスブレーキの補助ブレーキとして利用される。また、急制動時には素早いブレーキ操作に応じた十分な制動力が得られるよう、サービスブレーキの制動力削減をキャンセルする機能が要求される。このような機能を備えるサービスブレーキ回路として、既述の特許公報に開示のものは、いずれも構成が複雑で部品数も多く、コストの上昇を招くという問題点があった。
【０００４】
この発明は蓄圧式ハイブリッド車両において、サービスブレーキ回路がシンプルで制御も容易な制動装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、制動エネルギを油圧ポンプ・モータを介してアキュームレータに蓄圧し、その蓄圧力を駆動エネルギとして油圧ポンプ・モータを介して回生するハイブリッド運転を行うようにした車両において、サービスブレーキのブレーキバルブからブレーキアクチュエータ側へその出力圧を一定の割合で削減するリミティング・クイック・リリースバルブを介して供給する第１のブレーキ回路と、蓄圧制動の非作動時に開弁する常閉の電磁弁を介してブレーキバルブからその出力圧をブレーキアクチュエータ側へ供給する第２のブレーキ回路と、ブレーキバルブの出力圧が所定値以上になると開弁するプロテクションバルブを介してブレーキバルブからその出力圧をブレーキアクチュエータ側へ供給する第３のブレーキ回路と、を備える。
【０００６】
第２の発明では、第１の発明において、電磁弁およびプロテクションバルブの下流側にブレーキアクチュエータ側の圧力をブレーキ解除時に開放するクイック・リリースバルブを設ける。
【０００７】
第１の発明においては、サービスブレーキのエアタンクの内圧を検出する手段と、エアタンクの内圧がプロテクションバルブの開弁圧以下に低下するとハイブリッド運転を中止して電磁弁を開弁する手段と、を備える。
【０００８】
【発明の効果】
第１の発明では、蓄圧制動の作動時において、ブレーキバルブの出力圧がプロテクションバルブの開弁圧（所定値）に達しないときは、ブレーキバルブの出力圧は第１のブレーキ回路からリミティング・クイック・リリースバルブを介して一定の割合で削減してブレーキアクチュエータ側へ供給される。ブレーキバルブの出力圧が所定値以上になると、プロテクションバルブが開弁するため、ブレーキバルブから第２のブレーキ回路を介して削減されない出力圧がブレーキアクチュエータ側へ供給される。蓄圧制動の非作動時は、電磁弁が開弁するため、プロテクションバルブの開閉に拘わらず、ブレーキバルブから第３のブレーキ回路を介して削減されない出力圧がブレーキアクチュエータ側へ供給される。
【０００９】
これらにより、通常のブレーキ操作時は、サービスブレーキの制動力が一定の割合で削減されるため、その分を油圧ポンプ・モータの蓄圧制動力で補う制御を行うことにより、従前のサービスブレーキと同等の車両制動力が得られる。急制動時や蓄圧制動の非作動時には、プロテクションバルブや電磁弁を介してサービスブレーキの制動力削減がキャンセルされるため、サービスブレーキはブレーキペダルの踏角に相当する制動力を発生する。ブレーキバルブ下流側は配管構成がシンプルで部品（バルブ）数も３つと少なく、リミティング・クイック・リリースバルブやプロテクションバルブについては制御が不要なため、サービスブレーキの制動力と油圧ポンプ・モータの蓄圧制動力との分担割合の良好な切り替えを低コストで実現することができる。
【００１０】
第２の発明では、急制動時や蓄圧制動の非作動時は、ブレーキバルブからブレーキアクチュエータ側へ削減されない出力圧が供給されるが、その解除時にはブレーキアクチュエータ側の圧力をクイック・リリースバルブが素早く開放するため、ブレーキ解除の良好な応答性が得られる。
【００１１】
第１の発明では、エアタンクの内圧（タンク圧）が所定値以下になると、ハイブリッド運転が中止され、蓄圧制動の非作動状態となり、電磁弁が開弁するため、ブレーキバルブからの削減されない出力圧により、サービスブレーキはブレーキペダルの踏角に相当する制動力を発生する。つまり、急制動時にタンク圧の低下により、ブレーキバルブの出力圧がプロテクションバルブの開弁圧に達しなくても、電磁弁が第２のブレーキ回路を開くため、急制動能力の確保が可能となる。また、油圧ポンプ・モータの連結を断続するクラッチの制御をエアタンクのエア圧で行っている場合、タンク圧の低下に伴ってクラッチの作動が不安定になるのを回避することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１，図２において、１はエンジン、２はクラッチ、３はトランスミッション、４は駆動軸であり、エンジン回転はクラッチ２を介してトランスミッション３に入力され、トランスミッション３からプロペラシャフトを介して駆動軸４のファナルギヤへ伝達される。ファナルギヤの回転はデファレンシャルを介して左右に振り分けられ、両側の車輪を回転駆動する。ファナルギヤにギヤボックス５を介して油圧ポンプ・モータ６が連結される。ギヤボックス５と油圧ポンプ・モータ６との連結を断続するクラッチ７と、クラッチ７の断続操作を行う作動圧（エア圧）を給排する電磁弁８と、クラッチ７の断続状態を検出するクラッチスイッチ９と、が設けられる。
【００１３】
油圧ポンプ・モータ６は斜軸式のピストンポンプ・モータが用いられ、高圧ポートに配管１０を介してアキュームレータ１１が、低圧ポートに配管１２を介してオイルタンク１３がそれぞれ接続される。アキュームレータ１１は殻体がシリンダ形に形成され、その内部にガス室と油室とに仕切るピストン１４が収装される。アキュームレータ１１に蓄圧量をピストン１４のストローク位置から検出する蓄圧センサ１５が設けられる。高圧側の配管１０にバルブブロック１６介装され、バルブブロック１６とオイルタンク１３を接続する配管１７が設けられる。この配管１７にオイルフィルタ１８およびオイルクーラ１９（電動ファン付き）が介装され、定常走行中の必要なときに油圧ポンプ・モータ６を介して作動油を循環する回路を形成する。
【００１４】
油圧ポンプ・モータ６にはその斜軸角（傾転角）を検出する斜軸角センサ２０と、作動油の温度を検出する油温センサ２１と、油圧ポンプ・モータ６の斜軸角を要求値に一致させるよう駆動するサーボモータ２２と、が設けられる。油圧ポンプ・モータ６のサーボモータ２２およびクラッチ７と、後述するブレーキ配管の電磁弁４０を制御するのがハイブリッド装置コントロールユニット３５であり、この例ではエンジンおよびトランスミッションの制御装置３６（エンジンコントロールユニットおよびトランスミッションコントロールユニットなど）との間に信号のやり取りを行う通信回線が設けられる。２７はギヤボックス５のギヤ回転（車速）を検出するギヤ回転センサである。
【００１５】
車両の自動変速については、トランスミッション３とエンジン燃料噴射ポンプ１ａおよびクラッチ２のそれぞれに図示しないが、これらの作動状態を検出する各種センサ類と、これらを作動させるアクチュエータと、が備えられる。２５はアクセルペダルの踏角を検出するアクセル開度センサ、２６はシフトレバーによるシフト位置指示信号を発生するシフトレバー装置であり、制御装置３６はこれら検出信号に応じて変速要求が発生すると、その要求位置へギヤシフトすべく一連の変速操作（トランスミッション３のギヤシフト）を制御する。
【００１６】
ブレーキ配管においては、前輪（従動輪）側と後輪（駆動輪）側にそれぞれブースタ４１が配置される。これらブースタ４１はダブルチェックバルブ４２から配管４３を介して供給されるエア圧を油圧に変換し、各車輪のブレーキ装置（図示せず）へ配管４４を介して供給する。ダブルチェックバルブ４２の２つの入口はそれぞれ配管４５，４６を介してブレーキバルブ４７に接続される。配管４５（第１のブレーキ回路）には、ブレーキバルブ４７の出力圧を一定の割合で減圧するＬＱＲＶ４８（リミティング・クイック・リリースバルブ）が介装される。配管にはプロテクションバルブ４９と常閉の電磁弁４０とが並列に介装され、これらの合流部にクイックリリースバルブ５０が設けられる。
【００１７】
なお、ブレーキバルブ４７は後輪側のブレーキ配管をプライマリ回路、前輪側のブレーキ配管をセカンダリ回路として出力圧を供給する。図２において、５１はブレーキバルブ４７の出力圧でブレーキ作動時にオンするストップランプスイッチ、５２はそのスイッチ５１のオンにより点灯するストップランプ、５９は路面状況に応じて前輪側の制動力を増減するよう切り替え可能なリミティング・クイック・リリースバルブである。
【００１８】
ブレーキバルブ４７は配管５３を介してエアタンク５４に接続され、エアタンク５４からの入力圧をペダル踏角に応じた出力圧に調整して配管４５および配管４６へ供給する。プロテクションバルブ４９はブレーキバルブ４７の出口圧が所定値以上になると配管４６ｂ（第３のブレーキ回路）を開くようになっている。電磁弁４０はハイブリッド装置コントロールユニット３５により、蓄圧制動の作動時に配管４６ａ（第２のブレーキ回路）を閉じる一方、蓄圧制動の非作動時に配管４６ａを開くよう制御される。また、油圧ポンプ・モータ６の蓄圧制動力を制御するため、ブレーキバルブ４７の出口圧を検出するブレーキ圧センサ５６と、エアタンク５４の内圧（タンク圧）を検出するタンク圧センサ５７が設けられる。
【００１９】
ハイブリッド装置コントロールユニット３５で行われる制御内容を説明すると、定常走行時は油温センサ２１の検出信号に基づいて、油温が所定値以上に上昇すると、バルブブロック１６のバルブを油圧ポンプ・モータ６へ開くことにより、オイルタンク１３と油圧ポンプ・モータ６との間で作動油がオイルフィルタ１８およびオイルクーラ１９を循環する回路を形成する。その場合、油圧ポンプ・モータ６はモータ側に制御される。
【００２０】
ブレーキ圧センサ４７の検出信号と蓄圧センサ１５の検出信号とに基づいて、アキュームレータ１１の蓄圧レバルに余裕があり、ギヤ回転センサ２７の検出信号（車速）が規定の範囲内のとき（蓄圧制動の作動時）は、ブレーキ配管の電磁弁４０を閉弁すると共に、ブレーキ回路のリミティング・クイック・リリースバルブ４８を介して削減される分の制動力を補うよう、油圧ポンプ・モータ６をポンプ側へ作動させる。また、蓄圧センサ１５の検出信号に基づいて、アキュームレータ１１の蓄圧レベルが限界に達しているとき又は車速が規定範囲外のとき（蓄圧制動の非作動時）は、油圧ポンプ・モータ６を中立位置に制御し、ブレーキ配管の電磁弁４０を開弁する。
【００２１】
シフトレバー装置２６のシフト位置指示信号とアクセル開度センサ２５の検出信号およびギヤ回転センサ２７の検出信号（車速）とから、車両の発進・加速時を判定すると、油圧ポンプ・モータ６をモータ側へ作動させることにより、車両の駆動系にアキュームレータ１１の蓄圧力を回生する一方、エンジン燃料噴射ポンプ１ａのアクセル開度に応じた燃料噴射量からエネルギ回生分の燃料噴射量を削減するラック信号を出力する。車両の加速に伴う変速時は、エンジン出力の中断により加速のもたつきを生じるため、アクセル開度に応じた駆動力を回生エネルギのみで賄うよう、油圧ポンプ・モータ６の斜軸角をモータ側へ制御する（特開平８ー１５６７５６号公報参照）。
【００２２】
アクセル開度センサ２５の検出信号およびシフトレバー装置２６のシフト位置指示信号は、エンジンおよびトランスミッションの制御装置３６に入力され、ハイブリッド装置コントロールユニット３５へ通信される。また、エンジンおよびトランスミッションの制御装置３６においては、所定条件が成立するとハイブリッド運転の許可信号を出力する。ハイブリッド装置コントロールユニット３５ではその許可信号の入力時にのみ、既述のように制動エネルギの蓄圧とその回生を制御する。エンジン燃料噴射量のラック削減信号は、ハイブリッド装置コントロールユニット３５から自動変速の制御装置３６へ通信され、エンジンコントロールユニットを介して燃料噴射ポンプ１ａのラック位置を減少補正する。
【００２３】
油圧ポンプ・モータ６のクラッチ７はエアタンク５４からのエア圧で駆動されるため、エアタンク５４の内圧が低下すると、油圧ポンプ・モータ６のクラッチ作動が不安定になる。また、エアタンク５４の内圧低下により、急制動時にブレーキバルブ４７の出力圧がプロテクションバルブ４９の開弁圧に達せず、車両制動力が不足する可能性も考えられる。そのため、タンク圧センサ５７の検出信号に基づいて、タンク圧が所定値（プロテクションバルブ４９の開弁圧）以下のときは、ハイブリッド運転を中止する制御機能が付加される。
【００２４】
図３においては、ハイブリッド装置コントロールユニット３５とエンジンおよびトランスミッションの制御装置３６との間にハイブリッド運転の許可信号をキャンセルする圧力スイッチ５７ａが介装される。圧力スイッチ５７ａはエアタンク５４の内圧が所定値以下になると運転許可の通信回線を開成（オフ）する。ハイブリッド装置コントロールユニット３５側にリレー５７ｂが設けられ、圧力スイッチ５７ａのオフにより、リレー５７ａがその接点を開くと、ハイブリッド運転が中止されるようになっている。
【００２５】
このような構成により、蓄圧制動の作動時において、ブレーキバルブ４７の出力圧がプロテクションバルブ４９の開弁圧（所定値）に達しないときは、ブレーキバルブ４７の出力圧はリミティング・クイック・リリースバルブ４８を介して一定の割合で削減してブースタ４１へ供給される。ブレーキバルブ４７の出力圧が所定値以上になると、プロテクションバルブ４９が開弁するため、ブレーキバルブ４７から削減されない出力圧がブースタ４１へ供給される。蓄圧制動の非作動時は、電磁弁４０が開弁するため、プロテクションバルブ４９の開閉に拘わらず、ブレーキバルブ４７から削減されない出力圧がブースタ４１へ供給される。
【００２６】
したがって、通常のブレーキ操作時は、サービスブレーキの制動力が一定の割合で削減され、その分は油圧ポンプ・モータ６の蓄圧制動力で補われるため、従前のサービスブレーキと同等の車両制動力が得られる。急制動時や蓄圧制動の非作動時には、プロテクションバルブ４９や電磁弁４０を介してサービスブレーキの制動力削減がキャンセルされ、サービスブレーキはブレーキペダルの要求値（ペダル踏角）に相当する制動力を発生する。
【００２７】
ブレーキバルブ４７下流側の配管は構成がシンプルで部品数も少なく、リミティング・クイック・リリースバルブ４８やプロテクションバルブ４９については、制御が不要なため、サービスブレーキの制動力と油圧ポンプ・モータ６の蓄圧制動力との分担割合の良好な切り替えを低コストで実現することができる。
【００２８】
急制動時や蓄圧制動の非作動時は、ブレーキバルブ４７からブースタ４１へ削減されない出力圧が供給されるが、ブースタ４１側の圧力はブレーキ解除時にクイック・リリースバルブ５０を介して素早く開放されるため、ブレーキ解除の良好な応答性が得られる。また、エアタンク５４の内圧が所定値以下になると、ハイブリッド運転が中止されるため、蓄圧制動の非作動状態となり、電磁弁が開弁するので、ブレーキバルブ４７からの削減されない出力圧により、サービスブレーキはブレーキペダルの要求値に相当する制動力を発生する。つまり、急制動時にタンク圧の低下により、ブレーキバルブ４７の出力圧でプロテクションバルブ４９が開弁しなくても、電磁弁４０が開弁するため、車両の急制動能力を確保できる。また、タンク圧の低下に伴って油圧ポンプ・モータ６のクラッチ作動が不安定になるのも回避できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を表す全体構成図である。
【図２】同じくサービスブレーキの回路構成図である。
【図３】同じくハイブリッド運転中止手段の一例を表す構成図である。
【符号の説明】
５ ギヤボックス
６ 油圧ポンプ・モータ
１１ アキュームレータ
１３ オイルタンク
３５ ハイブリッド装置コントロールユニット
４０ 電磁弁
４１ ブースタ
４２ ダブルチェックバルブ
４５ 配管（第１のブレーキ回路）
４６ａ 配管（第２のブレーキ回路）
４６ｂ 配管（第３のブレーキ回路）
４８ リミティング・クイック・リリースバルブ
４９ プロテクションバルブ
５０ クイック・リリースバルブ
５４ エアタンク
５６ ブレーキ圧センサ
５７ タンク圧センサ

Claims (2)

1. 制動エネルギを油圧ポンプ・モータを介してアキュームレータに蓄圧し、その蓄圧力を駆動エネルギとして油圧ポンプ・モータを介して回生するハイブリッド運転を行うようにした車両において、サービスブレーキのブレーキバルブからブレーキアクチュエータ側へその出力圧を一定の割合で削減するリミティング・クイック・リリースバルブを介して供給する第１のブレーキ回路と、蓄圧制動の非作動時に開弁する常閉の電磁弁を介してブレーキバルブからその出力圧をブレーキアクチュエータ側へ供給する第２のブレーキ回路と、ブレーキバルブの出力圧が所定値以上になると開弁するプロテクションバルブを介してブレーキバルブからその出力圧をブレーキアクチュエータ側へ供給する第３のブレーキ回路と、サービスブレーキのエアタンクの内圧を検出する手段と、エアタンクの内圧がプロテクションバルブの開弁圧以下に低下するとハイブリッド運転を中止して電磁弁を開弁する手段と、を備えたことを特徴とする蓄圧式ハイブリッド車両の制動装置。
2. 電磁弁およびプロテクションバルブの下流側にブレーキアクチュエータ側の圧力をブレーキ解除時に開放するクイック・リリースバルブを設けたことを特徴とする請求項１に記載の制動装置。

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