JPH07137558A - 制動エネルギ回生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制動終期における駆動系のごと音を防止しな
がら車両の滑らかな停止を可能とした制動エネルギ回生
装置を提供する。 【構成】 ＥＣＵ１３は、ボリューム２７により設定さ
れたアンロード弁駆動用の設定値を読み込み、これに基
づきアンロード弁２６の駆動デューティ比Ｄulを決定
し、次にこの駆動デューティ比Ｄulに基づきアンロード
弁２６をデューティ駆動し、高圧配管２１内の高圧の作
動油をバイパス配管２５を介して低圧配管２０側に徐々
に排出する。すると、ポンプ／モータ１２に作用する油
圧が次第に減少し、これに応じてポンプ／モータ１２側
の負荷、すなわち制動エネルギ回生装置７による制動力
も減少する。その結果、車両の減速度が漸減し、車速が
次第に低下して、車両が円滑に停止するのである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等に用いられる
蓄圧式の制動エネルギ回生装置に係り、詳しくは制動終
期における駆動系の異音の発生を防止しながら車両を滑
らかに停止させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、路線バス等の車両に搭載され、制
動時に運動エネルギを回収してこれを発進時や加速時に
利用する、制動エネルギ回生装置が開発されている。制
動エネルギ回生装置には、フライホイール式や発電式等
もあるが、特公平４−６４９００号公報や特公平５−１
１６８号公報等に記載された蓄圧式のものが性能やコス
トの面から主流となっている。この制動エネルギ回生装
置は、作動油タンクとアキュムレータとに、それぞれ低
圧油路と高圧油路とを介して、斜板式等の油圧ポンプ／
モータ（以下、単にポンプ／モータと記す）を接続した
ものである。ポンプ／モータは、動力伝達系部材にドッ
グクラッチを介して連結されており、車両の制動時には
ポンプとして作動して、作動油タンク内の作動油をアキ
ュムレータに圧送する。これにより、運動エネルギが圧
力エネルギに変換されてアキュムレータに蓄えられる。
また、車両の発進あるいは加速時には、アキュムレータ
からポンプ／モータに高圧作動油を供給し、ポンプ／モ
ータをモータとして作動させる。これにより、圧力エネ
ルギが運動エネルギに再変換され、動力伝達系部材を介
して車両の駆動輪が駆動される。

【０００３】この種の制動エネルギ回生装置では、制動
時にポンプ／モータをポンプと作動させると、高圧油路
内の油圧が非常に高くなり、制動後の停止時や通常走行
時に配管の接続部位やポンプ／モータのシール部から作
動油が漏洩する。漏洩した作動油は、一旦ドレンタンク
に回収した後、電動ポンプ等により作動油タンクに還流
させるが、漏洩時に作動油に塵埃などが混入する他、電
力消費が多くなる問題があった。そこで、従来装置で
は、アキュムレータに逆止弁の作用をする遮断弁を取り
付けると共に、低圧油路と高圧油路とをポンプ／モータ
を迂回するバイパス油路により連通し、ポンプ作動時以
外は高圧油路内から低圧油路に高圧の作動油を排出させ
るようにしている。作動油の排出はバイパス油路に設け
た電磁式のアンロード弁により行われるが、例えば車両
停止直前にアンロード弁の開放を行うと、ポンプ／モー
タに掛かっていた駆動トルクが急激になくなり、駆動系
のバックラッシュ騒音（いわゆる、ごと音）が発生す
る。そのため、ＥＣＵは、車両が完全に停止する前、例
えば車速が所定値（例えば、１km/H）以下になった時点
でアンロード弁を開放し、ごと音の発生を防止してい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
車両の停止前にアンロード弁を開放する場合、ごと音の
発生は防止できるものの、適切な制動力が得られなくな
るという問題が生じる。すなわち、アンロード弁を急激
に開放すると、その時点でポンプ／モータ側の負荷がな
くなり、制動力の発生源がサービスブレーキのみとなる
のである。一般に、制動エネルギ回生装置の作動中に
は、運転者はブレーキペダルを大きな踏力では踏み込ん
でおらず、サービスブレーキの制動力もそれに比例して
小さくなっている。したがって、アンロード弁の開放後
には制動力が不足し、図４のグラフに示したように、ブ
レーキ流れにより所期の位置に停止できなくなる虞があ
った。尚、ブレーキ流れは図４中の範囲ａで生じ、その
後にブレーキ流れを運転者が認識し、ブレーキペダルを
強く踏み込むことにより車両が停止する。また、アンロ
ード弁の急激な開放を行うと、作動油がバイパス油路か
ら低圧油路に一気に流入し、油撃による異音が発生する
不具合もあった。

【０００５】本発明は、上記状況に鑑みなされたもの
で、制動終期における駆動系のごと音を防止しながら車
両の滑らかな停止を可能とした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】そこで、本発明では、こ
の目的を達成するために、それぞれ低圧油路と高圧油路
とを介して作動油タンクとアキュムレータとに接続され
ると共に、車両の動力伝達系部材にクラッチを介して連
結された油圧ポンプ／モータを具え、車両の制動時に
は、前記油圧ポンプ／モータをポンプとして作動させ、
前記作動油タンク内の作動油を加圧して前記アキュムレ
ータに送給して蓄えさせる一方、車両の発進あるいは加
速時には、前記油圧ポンプ／モータをモータとして作動
させ、前記アキュムレータに蓄えられた高圧の作動油を
発進／加速エネルギとして利用する制動エネルギ回生装
置において、前記車両の車速を検出する車速検出手段
と、前記油圧ポンプ／モータを迂回して、前記低圧油路
と前記高圧油路とを連通するバイパス油路と、このバイ
パス油路に配設され、当該バイパス油路の開放・遮断を
行うアンロード弁と、制動時において、前記速検出手段
により検出された車速が所定値以下になった場合、前記
アンロード弁をデューティ駆動するアンロード弁駆動制
御手段とを具えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明では、車両が制動されて所定の車速にな
るまで減速すると、アンロード弁駆動制御手段がアンロ
ード弁を所定のデューティ比でデューティ駆動する。す
ると、高圧油路内の作動油が低圧油路に徐々に排出さ
れ、それに伴いポンプ／モータの負荷は次第に減少す
る。その結果、制動エネルギ回生装置による制動力も漸
減し、車両の停止が円滑に行われる。

【０００８】

【実施例】以下、大型リヤエンジンバス（以下、単にバ
スと記す）に搭載された、本発明に係る制動エネルギ回
生装置の一実施例を図面に基づいて説明する。図１に示
したように、本実施例のバスでは、縦置きに配置された
エンジン１およびトランスミッション２の前端に、プロ
ペラシャフト３を介してスルーシャフト型のディファレ
ンシャルユニット４が連結しており、駆動輪５にエンジ
ン１の駆動力を伝達する。

【０００９】ディファレンシャルユニット４の前端に
は、ドライブシャフト６を介して制動エネルギ回生装置
７のギヤボックス８が連結している。そして、ディファ
レンシャルユニット４内で図示しないディファレンシャ
ルキャリア（すなわち、駆動輪５）が回転すると、ギヤ
ボックス８に内蔵された増速ギヤ９，１０も回転する。
また、ギヤボックス８にはドッグクラッチ１１が内蔵さ
れており、増速ギヤ１０の回転力が、このドッグクラッ
チ１１を介して、斜板式アキシャルプランジャ型のポン
プ／モータ１２に伝達される。

【００１０】ドッグクラッチ１１は、ＥＣＵ１３に駆動
制御されて、接続あるいは切断状態となる。また、ポン
プ／モータ１２も、ＥＣＵ１３に駆動制御される傾転シ
リンダ（図示せず）に付勢されて内蔵する斜板１４の傾
転角が変わり、ポンプとモータ間の機能の切換えや吐出
量の変更が行われる。ＥＣＵ１３には、アクセル開度を
検出するアクセルセンサ１５，ブレーキ圧を検出するブ
レーキ圧センサ１６，車速を検出する車速センサ１７，
蓄圧量を検出する蓄圧センサ１８，エンジン１の制御を
行うガバナコントロールユニット１９等から種々の情報
が入力する。ＥＣＵ１３は、これらの情報を演算処理し
て制動エネルギ回生装置７の作動態様を決定し、ドッグ
クラッチ１１やポンプ／モータ１２等を駆動制御する。

【００１１】一方、ポンプ／モータ１２は、それぞれ低
圧配管２０と高圧配管２１とを介して、作動油を貯留す
る作動油タンク２２と窒素ガス封入式のアキュムレータ
２３とに接続している。高圧配管２１の管路には、アキ
ュムレータ２３に隣接して、電磁式の遮断弁２４が設け
られている。この遮断弁２４は、通常時にはポンプ／モ
ータ１２側からアキュムレータ２３側へのみ作動油を流
通させる逆止弁として作動するが、ＥＣＵ１３に付勢さ
れるとアキュムレータ２３側からポンプ／モータ１２側
へも作動油を流通させる。

【００１２】また、高圧配管２１は、ポンプ／モータ１
２と遮断弁２４との間で、ポンプ／モータ１２を迂回す
るバイパス配管２５を介して低圧配管２０に接続されて
おり、このバイパス配管２５の管路には電磁式ＯＮ／Ｏ
ＦＦ型のアンロード弁２６が設けられている。アンロー
ド弁２６はＥＣＵ１３に付勢されると閉弁する常時開放
型であり、消勢時においてバイパス配管２５を介して高
圧配管２１と低圧配管２０とを連通する。図１中、符号
２７はＥＣＵ１３に装備されたデューティ比調整用のボ
リュームであり、このボリューム２７を手動操作で正逆
回転させることにより、アンロード弁２６をデューティ
駆動する際の駆動デューティ比Ｄulを所望の値に設定す
ることができる。

【００１３】以下、本実施例の作用を述べる。制動時に
おいて所定の条件が整うと、ＥＣＵ１３は、制動エネル
ギを圧力エネルギに変換させるべく、制動エネルギ回生
装置７を制動モードとする。すなわち、ギヤボックス８
内のドッグクラッチ１１を駆動してギヤ１０とポンプ／
モータ１２とを接続し、同時にポンプ／モータ１２内の
斜板１４の傾転角を変えてポンプとして機能させる。す
ると、ディファレンシャルキャリアおよび増速ギヤ９，
１０を介して、駆動輪５の回転力が伝達され、ポンプ／
モータ１２が回転する。これにより、作動油タンク２２
内の作動油が低圧配管２０を介してポンプ／モータ１２
に吸引・加圧され、高圧配管２１を介してアキュムレー
タ２３に圧送される。圧送された作動油は、アキュムレ
ータ２３内に蓄えられ、封入された窒素ガスを圧縮し、
逆止弁として作動する遮断弁２４によりその逆流が防止
される。

【００１４】一方、発進／加速時において所定の条件が
整うと、ＥＣＵ１３は、圧力エネルギを制動エネルギに
再変換させるべく、制動エネルギ回生装置７を発進／加
速モードとする。すなわち、ドッグクラッチ１１により
ギヤ１０とポンプ／モータ１２とを接続し、斜板１４の
傾転角を変えてポンプ／モータ１２をモータとして機能
させ、更に遮断弁２４を付勢する。すると、アキュムレ
ータ２３からの高圧の作動油が高圧配管２１から圧送さ
れ、ポンプ／モータ１２を駆動する。ポンプ／モータ１
２の回転力は、制動時とは逆に、増速ギヤ９，１０およ
びディファレンシャルキャリアを介して駆動輪５に伝達
され、発進あるいは加速を補助する。作動油は、ポンプ
／モータ１２を駆動した後、低圧配管２０を介して作動
油タンク２２に還流する。

【００１５】さて、本実施例の制動エネルギ回生装置７
では、制動終期に高圧配管２１内の作動油を低圧配管２
０に排出するが、以下にその手順を図２のフローチャー
トを用いて説明する。本実施例では、図示しないイグニ
ッションスイッチをＯＮにすると、所定の制御インター
バル（例えば、５０ｍｓ）で、図２に示したアンロード
弁駆動制御サブルーチンが実行される。制御が開始され
ると、ＥＣＵ１３は先ず、ステップＳ１で、制動エネル
ギ回生装置７が制動モードであるか否かを判定する。こ
の判定は、トランスミッション２がリバース位置にない
こと、ドッグクラッチ１１が接続状態にあること、ブレ
ーキ圧が所定値より大きいこと等の諸条件が満たされた
場合に肯定（ＹＥＳ）となり、ステップＳ２に進む。

【００１６】ステップＳ２では、ＥＣＵ１３は、車速セ
ンサ１７により検出された車速が、所定の閾値（本実施
例では、３km/H）以下になったか否かを判定する。そし
て、この判定が否定（ＮＯ）の場合には、ステップＳ３
で、ブレーキ圧センサ１５や蓄圧センサ１８等の検出結
果に基づき、傾転シリンダを介してポンプ／モータ１２
の斜板１４を駆動する比例電磁弁（図示せず）の傾転角
制御値ＥＬＰを設定し、次にステップＳ４で斜板１４を
駆動する。

【００１７】一方、ステップＳ２での判定が肯定（ＹＥ
Ｓ）になると、ＥＣＵ１３はステップＳ５に進み、傾転
角制御値ＥＬＰを０として比例電磁弁に駆動信号を出力
する。この駆動信号により傾転シリンダから圧油が徐々
に排出され、斜板１４が中立位置となって、ポンプ／モ
ータ１２は非作動モードに移行する。次に、ＥＣＵ１３
はステップＳ６に進み、傾転シリンダ駆動用の圧油を供
給する２ポート弁（図示せず）をＯＦＦにする。

【００１８】次に、ＥＣＵ１３は、ステップＳ７におい
て、ボリューム２７により設定されたアンロード弁駆動
用の設定値を読み込み、これに基づきアンロード弁２６
の駆動デューティ比Ｄulを決定する。尚、ボリューム２
７は、積載重量や車種等に応じ、車両製造時や整備時等
に個々に調整され、駆動デューティ比Ｄulを制動終期に
ブレーキ流れが生じない最適値に設定することができ
る。

【００１９】次に、ＥＣＵ１３は、ステップＳ８におい
て、決定された駆動デューティ比Ｄulに基づきアンロー
ド弁２６をデューティ駆動し、高圧配管２１内の高圧の
作動油をバイパス配管２５を介して低圧配管２０側に徐
々に排出する。すると、ポンプ／モータ１２に作用する
油圧が次第に減少し、これに応じてポンプ／モータ１２
側の負荷、すなわち制動エネルギ回生装置７による制動
力も減少する。その結果、図３のグラフに示したように
車両の減速度が漸減し、車速が次第に低下して、車両が
円滑に停止するのである。尚、ＥＣＵ１３は、車両が停
止するまで、あるいは所定サイクル（例えば、２０サイ
クル）だけ、アンロード弁２６をデューティ駆動する
が、それ以降はアンロード弁２６を消勢してバイパス配
管２５を全開する。上述した所定サイクルは、駆動系に
おける異音や油圧配管内における油撃が発生しないよう
な値に設定すればよい。

【００２０】一方、前述したステップＳ１での判定が否
定（ＮＯ）、すなわち制動エネルギ回生装置７が制動モ
ードでない場合、これは走行中に一旦制動を行った後に
ブレーキペダルの踏み込みを中止した場合等であるが、
ＥＣＵ１３はステップＳ５に進む。そして、ステップＳ
５からステップＳ８の手順を経て、ポンプ／モータ１２
を非作動モードに移行させると共に、アンロード弁２６
のデューティ駆動を行い高圧配管２１内の作動油を低圧
配管２０側に排出する。この場合も、作動油の排出は徐
々に行われるため、油圧配管内における油撃の発生等が
防止される。

【００２１】以上で具体的実施例の説明を終えるが、本
発明の態様はこの実施例に限られるものではない。例え
ば、上記実施例ではデューティ比調整用のボリュームに
より駆動デューティ比を決定するようにしたが、自重計
等の検出結果に基づいて駆動デューティ比を演算・決定
するようにしてもよい。また、アンロード弁を一定の駆
動デューティ比で駆動せず、車速の検出値等に応じて変
化させてもよい。更に、アンロード弁としてＯＮ／ＯＦ
Ｆ型を用いず、比例電磁弁等を用いるようにしてもよ
く、この場合はアンロード弁の開度を徐々に大きくすれ
ばよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明の制動エネルギ回生装置では、制
動時において車速が所定値以下になった場合に、アンロ
ード弁をデューティ駆動するようにしたため、ポンプ／
モータに作用する油圧が次第に減少し、これに応じてポ
ンプ／モータ側の負荷、すなわち制動エネルギ回生装置
による制動力も減少する。その結果、高圧油路からの作
動油の急激な排出による駆動系のごと音が防止される一
方、車両が円滑に停止するようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制動エネルギ回生装置の一実施例
の全体構造を示した概略図。

【図２】アンロード弁駆動制御サブルーチンを示したフ
ローチャート。

【図３】実施例での、減速度とアンロード弁開度と車速
との関係を示したグラフ。

【図４】従来装置での、減速度とアンロード弁開度と車
速との関係を示したグラフ。

【符号の説明】

１１ ドッグクラッチ １２ ポンプ／モータ １３ ＥＣＵ ２２ 作動油タンク ２３ アキュムレータ ２４ 遮断弁 ２５ バイパス回路 ２６ アンロード弁 ２７ ボリューム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ低圧油路と高圧油路とを介して
   作動油タンクとアキュムレータとに接続されると共に、
   車両の動力伝達系部材にクラッチを介して連結された油
   圧ポンプ／モータを具え、車両の制動時には、前記油圧
   ポンプ／モータをポンプとして作動させ、前記作動油タ
   ンク内の作動油を加圧して前記アキュムレータに送給し
   て蓄えさせる一方、車両の発進あるいは加速時には、前
   記油圧ポンプ／モータをモータとして作動させ、前記ア
   キュムレータに蓄えられた高圧の作動油を発進／加速エ
   ネルギとして利用する制動エネルギ回生装置において、 前記車両の車速を検出する車速検出手段と、 前記油圧ポンプ／モータを迂回して、前記低圧油路と前
   記高圧油路とを連通するバイパス油路と、 このバイパス油路に配設され、当該バイパス油路の開放
   ・遮断を行うアンロード弁と、 制動時において、前記速検出手段により検出された車速
   が所定値以下になった場合、前記アンロード弁をデュー
   ティ駆動するアンロード弁駆動制御手段とを具えたこと
   を特徴とする制動エネルギ回生装置。