JPH0620835B2 - 車両のブレーキエネルギー回生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両の減速エネルギーを回収して発進／加速
エネルギーとして利用する車両のブレーキエネルギー回
生装置に関する。

〔従来の技術〕

車両の減速時に失われる運動エネルギーの内、主として
熱として発散（ブレーキ、エンジン）される分を作動油
圧として回収してアキュムレータに蓄圧し、この蓄圧し
たエネルギーを車両の発進エネルギー及び加速エネルギ
ーとして利用するＰＴＯ(Power-take-off)出力装置又は
トランスファーを併設したアクスルを備えた車両の減速
エネルギー回収装置は従来より知られており、最も古く
は１９７６年にイギリスのＣ．Ｊ．ローレンス社がブリ
ティッシュレイランド社のバスを使って開発中であるこ
とが発表され、以来、欧米で種々の研究・開発が為され
て来ており、最近では特開昭62-15128号公報、特開昭62
-37215号公報及び特開昭62-39327号公報等に開示されて
いる。

後者の装置は、何れも、エンジンクラッチを介して駆動
されるカウンタシャフトと車輪駆動系に接続したメイン
シャフトとカウンタシャフトの回転をメインシャフトに
変速して伝える多段のギヤ列機構を有するトランスミッ
ション（以下、Ｔ／Ｍと略称する）、カウンタシャフト
にカウンタシャフトＰＴＯギヤシンクロナイザを介して
接断可能に装着されたカウンタシャフトＰＴＯギヤとこ
のＰＴＯギヤにギヤ結合されメインシャフトにメインシ
ャフトＰＴＯギヤシンクロナイザを介して接断可能に装
着されたメインシャフトＰＴＯギヤとこのメインシャフ
トＰＴＯギヤに結合された駆動ギヤを介して駆動される
ＰＴＯ出力軸とを有する多段階変速式ＰＴＯ装置、ＰＴ
Ｏ軸に連結されたポンプ・モータ、このポンプ・モータ
を介してアキュムレータとオイルタンクを接続する油圧
回路、この油圧回路とＰＴＯ軸とを接断可能にする電磁
クラッチ、及び電磁クラッチを制御しポンプ・モータと
高圧油回路で接続されたアキュムレータ、及びポンプ・
モータを車両の運転状態に応じて、ポンプ及びモータの
何れか一方として機能させる（即ち、減速時にはポンプ
として機能させ車輪の回転力によりＰＴＯ装置を介して
作動油をアキュムレータに蓄圧させることにより主とし
てブレーキ、エンジンの熱として失われる運動エネルギ
ー（以下、ブレーキエネルギーと呼ぶ）を回収するとと
もに発進／加速時にはアキュムレータに蓄圧していた作
動油により回転力を発生しＰＴＯ装置を介して車輪を回
転駆動させるモータとして機能させる）制御手段を主要
部として構成されたものである。

このような、減速エネルギー回収装置の制御手段は、 発進時、アキュムレータ内油圧が充分のとき、アクセ
ルペダルの踏込量に応じて可変容量型モータの容量（斜
板又は斜軸の傾転角）を制御し且つ電磁クラッチを接続
して油圧回路により油圧力による発進を行い、その間に
運転者が選択したギヤ段に対応して設定された車速を越
えた時には、エンジンクラッチを接続してエンジン駆動
を行うとともにＰＴＯ装置の変速制御を行ってオンだっ
たカウンタシャフトシンクロナイザをオフにしメインシ
ャフトシンクロナイザをオンにし、更にその時のアクセ
ルペダルの踏込量が大きい時のみその踏込量に応じた油
圧力を加える制御を行う。

ブレーキ時、電磁クラッチを接続するとともにブレー
キペダルの踏込に応じた傾転角制御信号（ポンプ容量制
御信号）をポンプ・モータに与えてポンプ動作を行い、
これと同時にエンジンのクラッチを切る制御を行う。

この場合、制御手段は、制御プログラムに基づいて、ブ
レーキエネルギー中のエンジンブレーキで消費する分も
回収するため、またモータによる走行時にはエンジンを
車輪の駆動系から切り離すため、エンジンのクラッチが
“断”となるように制御するとともにモータとエンジン
を併用するか又はエンジンのみで発進／加速する時には
“接”になるように制御している。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来技術の場合には、制動時に、ポンプ・モ
ータのポンプ容量をブレーキペダルの踏込量の０〜３０
％の変化に対応させて０〜１００％に変化させ、ブレー
キペダルの踏込量の初期段階で減速エネルギーを最大の
割合でアキュムレータに蓄圧し油圧ブレーキ力に変換で
きるようにしている。

ところが、ポンプ・モータによる油圧制動力はポンプ容
量と共にその時点での油圧回路内の油圧値によっても左
右されるものであり、ポンプ容量のみをブレーキペダル
の踏込量に対応させても、発生する油圧制動力はブレー
キペダルの踏込量に対応したものにはならなかった。

このため、ブレーキペダルの踏込量が同じであっても油
圧が高い時は発生する制動力が大きく逆に油圧が低い時
は発生する制動力が小さい。また、連続してブレーキペ
ダルを踏んでいると、アキュムレータ内の圧力が高くな
って来るため、制動力が増大する。

このように、運転者にとってブレーキペダルを踏んだ時
の制動力を把握し難いという問題点があった。

従って、本発明は、エネルギー回収時に、最適なブレー
キ力を発生することができる車両のブレーキエネルギー
回生装置を実現することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明に係る車両のブレー
キエネルギー回生装置では、減速エネルギー回収時に低
圧アキュムレータからポンプ・モータ及び回路弁を介し
て高圧アキュムレータに油圧蓄積すると共に蓄積したエ
ネルギーを再生する時は該高圧アキュムレータから該回
路弁及び該ポンプ・モータを介して該低圧アキュムレー
タに油圧放出する油圧回路と、該油圧回路の高圧側回路
内圧力を検出する油圧センサと、ブレーキ踏込量センサ
と、ブレーキ踏込時の減速エネルギー回収時に該ブレー
キ踏込量に対応して必要な制動トルクをメモリマップよ
り求め更に該トルク及び該油圧に対応して必要なポンプ
容量をメモリマップより求めて該ポンプ・モータを制御
すると共に該回路弁を減速エネルギー回収モードに切り
替え動力分岐機構を介して減速エネルギーを該ポンプ・
モータが受けることにより該ブレーキ踏込量に対応した
制動力を発生させる制御手段と、を備えている。

〔作 用〕

本発明を第１図(a)で説明すると、制御手段（Ｃ／Ｕ）
６４は、ブレーキを踏み込んだ減速エネルギー回収時
に、ブレーキ踏込量センサによるブレーキペダルの踏込
量からメモリマップより必要な制動トルクを求める。

そして、この制動トルクと、圧力センサによって検出さ
れた油圧回路の油圧とにより油圧回路内のポンプ・モー
タ１４のポンプ容量（傾転角）を求め、このポンプ容量
になるようにポンプ・モータ１４を制御する。

これと同時に、回路弁２５をエネルギー回収モードに設
定し、電磁クラッチ１３やＰＴＯ装置８及びアクスル等
の通常の駆動系のいずれかから動力を分岐させる動力分
岐機構を介してポンプ・モータ１４に減速エネルギーを
与えることにより低圧アキュムレータ２７からポンプ・
モータ１４及び回路弁２５を介して高圧アキュムレータ
２６に油圧蓄積させ上記のブレーキ踏込量に対応した制
動力を発生させることができる。

従って、本発明において、制御手段は、常に必要とする
制動トルクに対応した適切なブレーキ力を発生させるよ
う制御を行い、不適切な制動力の発生に起因する操作性
の不具合を防止できる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る車両のブレーキエネルギー回生装置
の実施例を説明する。

第１図(b)は、本発明に係る車両のブレーキエネルギー
回生装置の一実施例の全体構成図であり、１はエンジ
ン、２はエンジン１の負荷センサ、３はアクセルペダル
５４の踏込に応答するステップモータ、４はステップモ
ータ３により制御されエンジン１への燃料供給量を設定
するとともに負荷センサ２に接続されたインジェクショ
ン（噴射）ポンプレバー、５はエンジン１の回転を変速
して出力するＴ／Ｍ（トランスミッション）、６はＴ／
Ｍ５のギヤ段（図示せず）を自動的にシフトするギヤシ
フトアクチュエータ、７はクラッチ（図示せず）を自動
的に接断するクラッチアクチュエータ、８はＴ／Ｍ５と
係合しているＰＴＯ装置、９はアクスル１０及び車輪１
１とともに車輪の駆動系を形成するプロペラシャフト、
１２はＰＴＯ装置８のＰＴＯ軸、１３は電磁クラッチ、
１４はＰＴＯ軸１２及び電磁クラッチ１３を介してＰＴ
Ｏ装置８と係合しており傾転角制御用パイロット配管１
５、傾転角制御電磁比例弁１６及び傾転角制御ピストン
１７と組み合わされた周知の可変容量斜軸式アキシャル
ピストンポンプ・モータであり、１４ａはその吸入口、
１４ｂは吐出口である。また、８０はポンプ・モータ１
４の傾転角を検出する傾転角センサである。

ここで、このポンプ・モータ１４について第２図(a)及
び第２図(a)のＡ矢視図である第２図(b)に基づいて説明
すると、第２図(a)に示すようにシリンダブロック１４
ｆの中心孔に出力軸１４ｃと係合しているシャフト１４
ｄが差し込まれており、この反対側はポートプレート１
４ｈを介して傾転角制御ピストン１７と係合している。
また、このシリンダブロック１４ｆの周辺には、複数の
シリンダ１４ｇが設けられており、このシリンダ１４ｇ
の一端には出力軸１４ｃと係合しているピストン１４ｅ
が慴動自在に差し込まれ、その反対側はポートプレート
１４ｈを介して第２図(b)に示す吸入口１４ａまたは吐
出口１４ｂと連通している。

上記の傾転角制御ピストン１７は、傾転角制御電磁比例
弁１６に供給する制御電流に比例して傾転角制御用パイ
ロット配管１５からピストン１７の下部に供給される作
動油又は油圧配管２０又は２１内の作動油に押されるこ
とによりその位置が図の上下方向に変化する。従って、
シリンダブロック１４ｆ、ピストン１４ｅ、シャフト１
４ｄ及びポートプレート１４ｈから成るアッセンブリは
出力軸１４ｃに係合したシャフト１４ｄの球形端部を中
心として傾転角制御ピストン１７の上下移動に伴い角度
が変化する（この場合、出力軸１４ｃとシャフト１４ｄ
とが成す角度θを傾転角という）。

第２図(a)は傾転角制御電磁比例弁１６に最大の制御電
流を与えた時を示しており傾転角が最大となることから
出力軸１４ｃの１回転当たりの吐出量は最大となってい
る。傾転角制御電磁比例弁１６の制御電流が０の場合、
点線で示すように傾転角が０となり吐出量も０となる。

第１図(b)に戻って、１８は後述の高圧アキュムレータ
２６の蓄圧が設定値を越えた時、これを逃がす高圧リリ
ーフ弁、１９ａは補給回路の作動油の供給圧が設定値を
越えた時、これを逃がす低圧リリーフ弁、１９ｂは傾転
角制御用パイロット配管１５に、ポンプ・モータ１４を
傾転作動せしめるのに必要なパイロット圧を発生させる
低圧リリーフ弁、２０はポンプ・モータ１４の吸入側配
管、２１はポンプ・モータ１４の吐出側配管、２２は作
動油の補給配管、２２ａは作動油の戻り配管、２３は高
圧側配管、２４は低圧側配管、２５は上記の配管２０〜
２４を切り替える回路切替弁、２６は高圧側配管２３を
介して回路切替弁２５に接続されている高圧アキュムレ
ータ、２７は低圧側配管２４を介して回路切替弁２５に
接続され上記ポンプ・モータ１４、回路切替弁２５及び
高圧アキュムレータ２６とともに油圧回路を形成する低
圧アキュムレータである。

尚、回路切替弁２５は、ポンプ・モータ１４の入出口を
固定して使用する場合、ポンプ時とモータ時の出力切替
を行うため必要なものであり、ポンプ・モータ１４に反
転式ピストンポンプ・モータを使用すれば回路遮断弁を
使用することもできる。これら回路切替弁及び回路遮断
弁は回路弁と総称することができるものである。

ここで、回路切替弁２５による配管の切替動作について
説明すると、その電磁石２５ａ及び２５ｂの何れも付勢
されていない時、弁位置は３つの弁位置の内の中心部に
示す位置となり４本の配管２０、２１、２３及び２４の
接続を絶っている。

ブレーキエネルギーを回収する場合には、電磁石２５ａ
を付勢して弁位置を電磁石２５ａ側に切り替える。する
と、低圧アキュムレータ２７を配管２４及び２０を介し
てポンプ・モータ１４の吸入口１４ａに連通させ、高圧
アキュムレータ２６を配管２３及び２１を介してポンプ
・モータ１４の吐出口１４ｂに連通させることができ
る。これにより、低圧アキュムレータ２７に蓄えていた
作動油をブレーキエネルギーにより駆動されポンプとし
て機能するポンプ・モータ１４により吸入／吐出させ高
圧アキュムレータ２６に蓄圧する。

反対に、ポンプ・モータ１４をモータとして機能させる
場合は、回路切替弁２５の電磁石２５ｂを付勢し弁位置
を電磁石２５ｂ側に切り替える。すると、低圧アキュム
レータ２７を配管２４及び２１介してポンプ・モータ１
４の吐出口１４ｂに連通させ、高圧アキュムレータ２６
を配管２３及び２０を介してポンプ・モータ１４の吸入
口１４ａに連通させることができる。これにより高圧ア
キュムレータ２６に蓄圧されていた作動油が配管２３及
び２０を通ってポンプ・モータ１４をモータとして回転
させた後、配管２１及び２４を通って低圧アキュムレー
タ２７に達し、ここで蓄えられることになる。

２８は作動油のドレインタンク、２９は作動油のフィル
タ、３０はエンジン１により駆動される作動油の補給ポ
ンプ、３１及び３２は補給配管２２上に設けられ前記油
圧回路からドレインタンクに戻った作動油を前記油圧回
路に供給するとともにポンプ・モータ１４に傾転角制御
用パイロット配管１５を介してンイロット油圧を供給す
る電磁弁である。

次に、３３は直結冷房リレースイッチ、３４はエンジン
１の水温センサ、３５はエンジン１の回転数センサ、３
６はインプットシャフト回転数センサ、３７はＴ／Ｍ５
のクラッチストロークセンサ、３８はギヤ位置センサ、
３９はギヤシフトストロークセンサ、４０は車速セン
サ、４１はＴ／Ｍ５の油温センサ、４２は排気ブレーキ
制御弁、４３は排気ブレーキ弁（図示せず）を駆動する
シリンダ、４４は排気ブレーキ制御弁４２を介してシリ
ンダ４３に空気圧を供給するエア配管、４５及び４６は
ドレインタンク２８に設けられたオイル量検出リミット
スイッチ、４７は高圧アキュムレータ２６に蓄圧された
作動油の圧力を検出する圧力センサである。尚、ギヤ位
置センサ３８とギヤシフトストロークセンサ３９とでギ
ヤ位置検出手段を構成している。

そして、４８はエキゾーストブレーキを作動させるハン
ドレバー、１９はドライバーシート、５０は運転者がド
ライバーシート４９を離れたか否かを検出する離席検出
スイッチ、５１はパーキングブレーキレバー、５２はパ
ーキングブレーキスイッチ、５３はブレーキエネルギー
回生装置（以下、ＲＢＳという）メインスイッチ、５４
はアクセルペダル、５５はアイドル位置検出スイッチ、
５６はアクセル開度検出センサ、５７はブレーキペダ
ル、５８はブレーキペダル戻し位置検出スイッチ（以
下、単にブレーキペダルスイッチと称する）、５９はブ
レーキ踏込量センサ、６０はギヤセレクトレバー、６１
は坂道発進補助装置（以下、ＨＳＡと略称する）スイッ
チ、６２はアイドルコントロールスイッチ、６３はイン
ジケータ類、６５はドアスイッチ、６６はキースイッ
チ、６７はブレーキエア配管、６８はブレーキエアタン
ク、６９はブレーキエア圧力センサ、７０は電磁比例式
圧力制御弁、７１及び７３はエア圧力スイッチ、７２は
ＨＳＡ弁、７４はエアマスタ、６４は上記のセンサ及び
スイッチ等の出力に基づきポンプ・モータ１４及びアク
チュエータを制御してブレーキエネルギーを回生する制
御手段としてのコントロールユニット（以下、Ｃ／Ｕと
略称する）である。尚、Ｃ／Ｕ６４には下記に述べるプ
ログラム、マップ及びフラグを記憶するメモリ（図示せ
ず）を含んでいる。

第３図は、第１図に示すＣ／Ｕ６４に記憶され且つ実行
されるプログラムのフローチャート図であり、このフロ
ーチャートに基づいて第１図の実施例の動作を説明す
る。

プログラムがスタートするとＣ／Ｕ６４は初期化サブル
ーチンを実行し、全出力をオフとし、内蔵するＲＡＭ
（図示せず）のクリアチェックを行う（第３図ステップ
Ｓ１）。

初期化を実行した後、前述のスイッチ３３、４５、４
６、５０、５２、５３、５５、５８、６１、６２、６
５、６６、７１及び７３並びにセンサ３８からの信号の
読み込みサブルーチンを実行し（同ステップＳ２）、次
にセンサ３５、３６及び４０から読み込んだ回転信号
（パルス）の処理サブルーチンを実行してそれぞれエン
ジン回転数、インプットシャフト回転数及び車速を算出
する（同ステップＳ３）。これらの処理においては、車
速に応じて後述する第１５図のフラグＦＬ−ＳＰＥＥＤ
を生成する。

そして、センサ２、３４、３７、３９、４１、４７、５
６、５９、６９から読み込んだアナログ信号の処理サブ
ルーチンを実行してそれぞれディジタル値のエンジン負
荷、クラッチストローク、シフトストローク、油温、圧
力、アクセル開度、ブレーキ踏込量及びブレーキエア圧
を求める（同ステップＳ４）。

これらの信号の読込及び処理は一回のＣ／Ｕ処理毎に更
新する。また、読み込んだ信号及び処理した信号により
ロジック中に使用されるフラグ（後述）をこれらのサブ
ルーチンの中で立てておく（制御履歴中、セット／リセ
ットされるフラグを除く）。

続いて、キースイッチ６６がオンか否かチェックし（同
ステップＳ５）、オフの時は、全制御停止サブルーチン
を実行する（同ステップＳ６）。

このサブルーチンは、停車時又は走行時にキースイッチ
６６がオフとなっても安全を確保するため油圧系を全て
安全な状態に戻した後、ステップＳ７でアクチュエータ
リレー（図示せず）をオフにしてＣ／Ｕ６４の電源を断
つことにより全制御を停止させるものである。

ステップＳ５においてキースイッチ６６がオンの時は、
ＲＢＳメインスイッチ５３がオンか否かをチェックし
（第３図のステップＳ８）、オフの時は、後述の通常ブ
レーキ制御モードサブルーチンを実行する（同ステップ
Ｓ２２）が、オンの時は、運転者がブレーキエネルギー
回生装置（以下、ＲＢＳという）動作を実行しようとし
ているとして、制御を続行する。

このため、Ｃ／Ｕ６４は、運転者がパーキングブレーキ
５１を作動させているか否かをチェックし（同ステップ
Ｓ９）、作動させていない時（パーキングブレーキスイ
ッチ５２ａ（Ｐ／Ｂ１）がオフの時）は、ＲＢＳ使用可
能としてステップＳ１１に進むが、作動させている時
（パーキングブレーキスイッチ５２ａがオンの時）は、
通常ブレーキ制御モード（同ステップＳ２２）に進んで
ＲＢＳの使用禁止とする。これは、パーキングブレーキ
レバー５１を引いている時に不用意にアクセルペダル５
４を踏んでも車両が飛び出さないようにするためであ
る。

但し、坂道発進等でパーキングブレーキを作動させたま
まポンプ・モータ１４の出力トルクを車輪１１に伝える
時のためにもう１つのパーキングブレーキスイッチ５２
ｂがオンか否かをチェックする（同ステップＳ１０）。

ここで、パーキングブレーキスイッチ５２ｂ（Ｐ／Ｂ
２）は、第１４図に示すように、パーキングブレーキレ
バー５１のノブ５１ａを押している時にのみオンとなる
ものである。即ち、ノブ５１ａを押している状態はパー
キングブレーキを解除しようとする意志がある時である
から、パーキングブレーキレバー５１が引かれていてパ
ーキングブレーキスイッチ５２ａがオンであってもＲＢ
Ｓを使用可能とするものである。

次に、Ｃ／Ｕ６４は、選択されているギヤ段をギヤ位置
検出センサ３８及びギヤシフトストロークセンサ３９に
よってチェックし（同ステップＳ１１）、ギヤ段がＮ
（ニュートラル）又はＲ（リバース）であればＲＢＳは
使わずに通常ブレーキ制御モードサブルーチン（同ステ
ップＳ２２）に進むが、ギヤ段が１速乃至５速であれば
ＲＢＳは使用可能であるため制御を続行する。

そして、停車しているか否かを車速センサ４０の出力か
らチェックし（同ステップＳ１２）、走行中であればス
テップＳ１４に進んで現時点の速度がポンプ・モータ１
４の許容回転数以下に相当するか否かチェックする。こ
の許容回転数は、ポンプ・モータ１４が電磁クラッチ１
３、ＰＴＯ軸１２、ＰＴＯ装置８、プロペラシャフト９
及びアクスル１０を介して車輪１１と接続されているこ
とからＰＴＯ装置８およびアクスル１０のギヤ比が一定
であれば車速で判断でき、市販品であるポンプ・モータ
１４の許容回転数からギヤ比、車輪外周長を掛け合わせ
ると、例えば、５０ｋｍ／ｈ迄がＲＢＳの使用可能範囲
であると条件付けできる。

ステップＳ１４において、車速が５０ｋｍ／ｈ以下、即
ち、ポンプ・モータ１４の許容回転数範囲内ならば制御
を続けるが、許容回転数範囲を越えていると判定した時
は、ステップＳ２２の通常ブレーキ制御モードサブルー
チンを実行する。尚、このサブルーチン（ステップＳ２
２）を実行した時には、第１６図のフラグＦＬ−ＲＢＳ
のビット２に“１”を立てておく。

ステップＳ１２において、停車中であった時、車両がバ
スの場合は、発進禁止サブルーチンを実行する（同ステ
ップＳ１３）。このサブルーチンは、バスがドアを開け
ている時に油圧回路の使用を禁止するものであり、ドア
が開いている時は、乗客が乗降中であると見なして乗客
の安全確保のために不用意にアクセルを踏んでも車両が
動き出さないようにするために実行するものである。

次に、Ｃ／Ｕ６４は運転者のペダル操作をブレーキ（同
ステップＳ１５）、アクセル（同ステップＳ１６）の順
でチェックする（それぞれの信号処理はステップＳ４の
アナログ信号処理サブルーチンで処理済）。ブレーキ操
作のチェックがアクセル操作のチェックより優先される
のは、ブレーキペダル５７とアクセルペダル５４を同時
に踏んだ場合に車両の安全側としてブレーキを優先させ
るためである。

ステップＳ１５でブレーキペダル５７が踏まれている場
合、第４図に示すエネルギー回収モードサブルーチンを
実行する（同ステップＳ１７）。

まず、第１７図に示すフラグＦＬ ＰＥＤＡＬのビット
０（ＢＲＫ１）をチェックする（第４図のステップＳ１
７１）。このフラグＢＲＫ１は、第１７図に示すように
初めてエネルギー回収を実行する時にセットされ、通常
ブレーキ制御、エネルギー再生制御の先頭でリセットさ
れるようになっているフラグである。従って、初めてブ
レーキを使う時は０であるから、次に速度フラグ（ＦＬ
ＳＰＥＥＤ、第１５図参照）から車速をチェックする
（同ステップＳ１７２）。

車速が低速域（例えば、車速１０ｋｍ／ｈ以下）では、
回収できるエネルギーが少ない反面、渋滞時等の低速で
のブレーキ使用が多い時は油圧系の制御がその分頻繁に
なるために油圧を使わないようにするため、速度フラグ
ＦＬ−ＳＰＥＥＤのビット０、ビット１、ビット２のう
ちのいずれか１つが“１”であれば通常ブレーキ制御モ
ードサブルーチンを実行する（同ステップＳ１７３）。
このサブルーチンはメインプログラムのステップＳ２２
のサブルーチンと同じものである。

車速が、例えば、１０ｋｍ／ｈを越えた場合（ビット
０、ビット１、ビット２がいずれも“０”）、第９図に
示すブレーキトルクマップによる制動トルク検索を行い
（同ステップＳ１７４）、ブレーキペダル５７の踏込量
（角度）から運転者が発生させようとしている制動トル
クを検索して記憶する。

ここで第９図に示すブレーキトルクマップを説明する
と、このマップはエアブレーキ、エアオーバーハイドロ
リック（エア・オイル）ブレーキ等のブレーキペダル５
７踏込量と車両１台当たりの制動トルクの合計（前・後
輪）の関係を示す線図を基にしたもので、ペダル操作フ
ィーリング、乗客のフィーリング及び安全性からＲＢＳ
でのペダル操作と実際のブレーキの効き具合はエアブレ
ーキ、エア・オイルブレーキ等の操作と同等となる。

第９図において、ブレーキペダル５７踏込の初期状態
（例えば、０〜3.5 ゜）をブレーキ遊びとし、ブレーキ
ペダル５７に取り付けられたブレーキ踏込量センサ５９
の出力電圧をブレーキペダルスイッチ５８により０とし
てある。ブレーキペダル５７踏込の初期状態（例えば、
3.5 ゜）を越えると、上記スイッチ５８はオンとなり、
センサ５９はペダル踏込角に比例した電圧を出力する。
従って、ブレーキペダル５７の踏込角度はセンサ５９の
出力から検出できる。

ブレーキペダル５７踏込の初期に続く区間がブレーキ力
制御区間（例えば、3.5 ゜〜１６゜）であり、この区間
においてポンプ・モータ１４、エアブレーキ又はエア・
オイルブレーキを制御する。このため、マップからブレ
ーキペダル５７の踏込角に相当する制動トルクＴを求め
る。

ブレーキ力制御区間を越える区間（例えば、１６゜〜２
５゜）は、パニックブレーキ時であり、この時、電磁比
例式エア圧制御弁７０はブレーキペダル５７と連通した
リンク機構（図示せず）により強制的に押し下げられ、
ブレーキエアタンク６８とブレーキ力発生装置、例え
ば、エア・オイル式においてのエアマスター７４、とを
全通にして圧縮エアによる最大の制動力を発生させる。
このとき、車両が不安定な状態となる虞があるため、油
圧回路の使用は禁止される。

制御がステップＳ１７４に進むのは、ブレーキが初めて
踏まれた時（フラグＢＲＫ１＝０）で且つステップＳ１
７２で車速が低速（例えば、10km/h）以上か、又はブレ
ーキが継続して踏まれている時（フラグＢＲＫ１＝１）
で且つステップＳ１７５で車速が微速（例えば、２ｋｍ
／ｈ）以上を検出した場合である。

これは、初期状態で車速が１０ｋｍ／ｈ以下の、低速域
（ステップＳ１７２）では油圧回路の制御・駆動の手数
の割りに回収できるエネルギーが少ないが、一旦ポンプ
・モータ１４による油圧でブレーキをかけた後は（フラ
グＢＲＫ１＝１）、ポンプ・モータ１４が安定して回転
する微速度（２ｋｍ／ｈ）まで継続して使用し、出来る
だけ多くの減速エネルギーを回収しようとするためであ
る。

ステップＳ１７５において、車速が微速（２ｋｍ／ｈ以
下）になったことが検出されると、通常ブレーキ制御モ
ードサブルーチンを実行し（同ステップＳ１７６）、エ
アブレーキ又はエア・オイルブレーキで制動をかける。
このサブルーチンはステップＳ１７３と同様にメインプ
ログラムのステップＳ２２のサブルーチンと同じもので
ある。

このようにしてエネルギー回収モードサブルーチンを実
行した後、Ｃ／Ｕ６４は、第５図に示すエンジンブレー
キモードサブルーチンを実行する（第３図のステップＳ
１８）。このサブルーチンは、通常の車両とフィーリン
グの差異をなくすためのもの、即ち、エキゾースト（排
気）ブレーキ又はエンジンブレーキに相当するブレーキ
力を発生させるものである。

エキゾーストブレーキは、ブレーキペダル５７を踏むこ
となく、運転席のハンドレバー４８（又はスイッチ）に
よって操作される補助ブレーキであり、エンジンブレー
キは、車両がエンジンを駆動することによりその負荷と
して制動力を発生させる補助ブレーキである。

本ブレーキエネルギー回生装置では、エネルギー回収モ
ードにおいて車両の持っている運動エネルギーをできる
だけ多く回収するため、エンジンクラッチを断とし（第
８図参照）、車輪１１とエンジン１とを切り離して上記
２つの補助ブレーキの代替制御を行う。このため、上記
のエンジンブレーキモードサブルーチンを実行し、２つ
の補助ブレーキの発生する制動力をポンプ・モータ１４
で代用して発生させるいる。

第５図のステップＳ１８１では、フラグＦＬ ＰＥＤＡ
Ｌのビット０（ＢＲＫ１）に基づき第４図のステップＳ
１７１と同様に油圧によるブレーキ制動の最初か、継続
中かをチェックする。ステップＳ１８１とステップＳ１
７１のフラグは共通であるため、ステップＳ１７及びス
テップＳ１８の何れかで油圧によるブレーキ制御を開始
していれば、ステップＳ１７及びステップＳ１８の両方
のモードでステップＳ１７５又はステップＳ１８３へ進
み継続したブレーキ制御が実行される。

ステップＳ１８２では、ステップＳ１７２と同様に低速
域（例えば、車速10km/h）以下（フラグＦＬ ＳＰＥＥ
Ｄのビット０〜ビット２のいずれかが１）では、油圧に
よるブレーキ制御を開始しない。一方、ステップＳ１８
３では、ステップＳ１７５と同様に一旦ポンプ・モータ
１４によるブレーキ制御を開始した後（フラグＢＲＫ１
＝１）は車速が微速（例えば、２ｋｍ／ｈ）に落ちる迄
の間（フラグＦＬ ＳＰＥＥＤのビット０又はビット１
が０）は、油圧力によるブレーキ制御を継続する。

次に、運転席のハンドレバー４８（スイッチでも良い）
がオンか否かをチェックし（第５図のステップＳ１８
４）、オンであれば、エキゾーストブレーキ相当の制動
トルクをマップより検索する（同ステップＳ１８５）。

第１０図は、エキゾーストブレーキ相当の制動トルクマ
ップであり、このマップは、実際のエキゾーストブレー
キと同じ線図であるためエキゾーストブレーキに慣れた
運転者にとって違和感のないものとなっている。また、
このマップはエンジンで発生する制動トルクであるた
め、車輪１１では制動トルクを出すためには、現在シフ
トされているギヤ段とファイナルのギヤ比を掛け合わせ
たネットの制動トルク値に変換して記憶しておく。

ステップＳ１８４において、ハンドレバー７５がオフの
時は実際のエンジンブレーキと同等の制動トルクを、第
１１図に示すマップより検索する（同ステップＳ１８
６）。

第１１図は、エンジンブレーキ相当の制動トルクマップ
であり、このマップもエンジン１で発生する制動トルク
であるため、車輪１１での制動トルクを出すためには、
現在シフトされているギヤ段とファイナルのギヤ比を掛
け合わせたネット値に変換して記憶しておく。

ステップＳ１８のサブルーチンへは、ブレーキペダル５
７を踏んでいる場合は、ステップＳ１７のサブルーチン
から、アクセスペダル５４を踏んでいない時（アクセル
ペダルがアイドル位置にある時）は、ステップＳ１６か
らそれぞれ進んで行くが、エンジンブレーキモードサブ
ルーチン（第３図のステップＳ１８）は、エンジンで発
生する補助ブレーキの代用モードであるため第３図のス
テップＳ１７のブレーキペダル操作とは関係がない。即
ち、エキゾーストブレーキもエンジンブレーキも、アク
セルペダル５４を踏んでいない限りハンドレバー４８の
出力により制御されて代替の力が発生する。言い換える
と、ステップＳ１７４でブレーキペダルの踏込量に対応
した制動力を求めた時に、車両が一定の速度以上で走行
していれば更にエキゾーストブレーキ又はエンジンブレ
ーキ相当の制動トルクを求めるものである。

続いて、Ｃ／Ｕ６４は、前記ステップＳ１７及びステッ
プＳ１８のサブルーチンで検索され記憶された必要制御
トルクを発生するのに必要なポンプ・モータ１４の容量
を油圧回路内圧力に応じて決定するポンプ計算サブルー
チンを実行する（第３図のステップＳ１９）。

まず、通常ブレーキ制御モードサブルーチンを実行した
か否かを第１６図に示したフラグＦＬ ＲＢＳのビット
２によりチェックし（第６図のステップＳ１９１）、通
常ブレーキ制御モードサブルーチンを実行していれば、
ポンプ・モータ１４の制御は不要なのでステップＳ１９
のサブルーチンを全てパスする。

次に、前述のステップＳ１７及びステップＳ１８でポン
プ・モータ１４を使った油圧ブレーキ制御を行っていれ
ば、ステップＳ１７、Ｓ１８で検索した各ブレーキモー
ドの必要制動トルクを積算する（同ステップＳ１９
２）。即ち、ポンプ・モータ１４で発生する必要のある
全制動トルクを計算する。

続けて、ステップＳ１９２で求めた必要トルク値をファ
イナルギヤ及びＰＴＯ装置のギヤ比で除したポンプ・モ
ータ１４でのトルク値Ｔから下記の理論式(1)によりポ
ンプ・モータ１４の容量Ｖ_Ｐを求める。

Ｖ_Ｐ＝２００πＴ／Ｐ (1) ここで、 Ｐ：圧力センサ４７で検出される油圧回路内圧力（ｋｇ
／ｃｍ^２）、 Ｖ_Ｐ：ポンプ・モータ１４の容量（ｃｃ）、 Ｔ：必要制御トルク（ｋｇ・ｍ）。

しかし、これを計算させることは、複雑になるので、こ
の式(1)により第１２図に示すような、圧力、トルク及
び容量のマップを予め作成しておき、このマップから必
要な容量を検索する（同ステップＳ１９３）。

本発明では、第２図に示すように斜軸式アキシャルピス
トン式（又は、斜板式アキシャルピストン式でも良い）
ポンプ・モータ１４を用いることができるから、その容
量Ｖ_Ｐは斜軸（又は斜板）の傾転角を制御することによ
り制御される。

そして、上記マップから検索したポンプ・モータ１４の
容量Ｖ_Ｐがポンプ・モータ１４の最大容量Ｖ_MAX を越え
ているか否かをチェックし（同ステップＳ１９４）、越
えている場合はＶ_Ｐ＝Ｖ_MAX とする（同ステップＳ１９
５）。そして、フラグＦＬ ＰＥＤＡＬのビット１であ
るＢＲＫ２（第１７図参照）をチェックし（同ステップ
Ｓ１９６）、運転者がブレーキペダル５７を踏んでいな
い時（ＢＲＫ２＝０）は、ポンプ・モータ１４で発生す
る制御トルクが必要トルクより不足でもそのまま制御を
続行する。

運転者が、ブレーキペダル５７を踏んでいる時はフラグ
ＢＲＫ２＝１となるため、不足分の制動トルクをエアブ
レーキ又はエア・オイルブレーキで補足するためステッ
プＳ１９７に進み第１２図に示すマップから不足制動ト
ルクを検索する。

ここで、このマップでの不足制動トルク検索方法を第１
３図で説明すると、必要な制御トルクＴに対応する油圧
回路内圧力Ｐの点がポンプ・モータ１４の最大容量Ｖ_Ｐ
の直線上又は下側、即ち、図の斜線部内に有る場合は、
Ｖ_Ｐ≦Ｖ_MAX なのでポンプ・モータ１４だけで必要制動
トルクを発生できるが（例えば、必要制動トルク
Ｔ_Ｐ）、Ｖ_MAX の線より上側にある場合（例えば、必要
制動トルクＴ_Ａ）は、Ｔ_Ｐ＞Ｖ_MAX となり、ポンプ・モ
ータ１４では必要制動トルクＴ_Ａを発生することができ
ないことになる。

そこで、Ｖ_Ｐ＞Ｖ_MAX の場合、不足する制動トルク、例
えば、Ｔ_Ａ−Ｔ_Ｐを検索して求め、この分をエアブレー
キ又はエア・オイルブレーキによって補充するものであ
る。

このため、ステップＳ１９７で検索した不足分の制動ト
ルク発生に見合うエアをエアタンク６８からエアマスタ
７４に送り込むように電磁比例式エア圧制御弁７０を駆
動する（同ステップＳ１９８）。

ステップＳ１９４においてＶ_Ｐ≦Ｖ_MAX 時、及びステッ
プＳ１９６においてフラグＢＲＫ２＝０の時は、電磁比
例式エア圧制御弁７０を作動させず、ポンプ力だけでブ
レーキ動作を行う（ステップＳ２００）。

上記のサブルーチンの実行を行った後、Ｃ／Ｕ６４は、
フラグＢＲＫ２を０にリセットして（同ステップＳ１９
９）、メインプログラムに戻る。

メインプログラムのステップＳ１６に戻って、アクセル
ペダル５４が踏まれている時、Ｃ／Ｕ６４は、エネルギ
ー再生モードサブルーチン（回収して高圧アキュムレー
タ２６に蓄積されている減速エネルギーを利用して走行
するもの）を実行する（第３図のステップＳ２０）。

このサブルーチンでは、アクセルペダル５４の踏込量を
ギヤ段毎に検出して必要なトルクを求め、このトルク及
び現在の油圧回路の蓄圧によりポンプ・モータ１４の傾
転角（容量）を決定する。

そして、メインプログラムはステップＳ２２の通常ブレ
ーキ制御モードサブルーチンを実行するが、これは油圧
を使わずエアブレーキ又はエア・オイルブレーキだけで
ブレーキをかけるモードである。

第７図に基づきこのサブルーチンを説明すると、まず、
ブレーキペダル５７の踏込量と電磁比例式エア圧制御弁
７０の吐出圧を第９図のマップにより検索する（第７図
のステップＳ２２１）。これは、制動トルクは、例えば
エアオイルブレーキの場合、エアマスター７４に送られ
る吐出圧で決まるため行う検索であり、このマップは、
制動のフィーリングを合わせるため通常のエアブレーキ
車（又は、エア・オイルブレーキ車）と同等の吐出圧線
図になっている。尚、第３図のステップＳ８、Ｓ１０、
Ｓ１１及びＳ１４からこのサブルーチンに進んだときに
もブレーキペダル５７の踏込量が与えられて制動トルク
が求められる。

次に、ステップＳ２２１で検索した吐出圧に基づいて電
磁比例式エア圧制御弁７０を駆動し（同ステップＳ２２
２）、本サブルーチンはエアのみによるので油圧系をオ
フとするためにポンプ・モータ１４の傾転角を“０”に
し（同ステップＳ２２３）、回路切替弁２５及び電磁ク
ラッチ１３をオフとして（同ステップＳ２２４）、メイ
ンプログラムに戻る。

以上の制御の後、Ｃ／Ｕ６４は、オイル量制御を行う
（第３図のステップＳ２１）。このオイル量制御はオイ
ル量検出リミットスイッチ４５がオンであるかオフであ
るかによりオイル補給の必要の有無を判定して電磁弁３
１、３２に対して作動リクエストを発生するサブルーチ
ンである。

また、Ｃ／Ｕ６４は、周知の特開昭60-11769号公報と同
様に車速センサ４０からの車速信号、アクセル開度検出
センサ５６からのアクセルペダル５４の踏込量に対応す
る信号及びギヤセレクトレバー６０からのセレクト信号
（マトリックス信号）を読み込み、車速及びアクセルペ
ダル５４の踏込量に応じて作成した第１８図に示すマッ
プに基づき適正なＴ／Ｍ５のギヤ段を選択する（第３図
のステップＳ２３及びＳ２４）。

この動作は、クラッチアクチュエータ７及びギヤシフト
アクチュエータ６を駆動して、エンジンクラッチ（図示
せず）を切り→Ｔ／Ｍ５のギヤを中立状態にし→セレク
トし、シフトし→エンジンクラッチを接続することで行
い、これによりＴ／Ｍ５のギヤ段は、車速及びアクセル
ペダル５４の踏込量に応じた適切なものに自動的にシフ
トアップ／ダウンされる。

尚、Ｃ／Ｕ６４は、第８図に示すクラッチ制御方法の決
定サブルーチンに基づき、油圧だけで走行している場
合、フラグＦＬ ＲＢＳのビット３＝１になっているこ
と（第８図のステップＳ２４１）からエンジンクラッチ
を断としている（同ステップＳ２４２）。このフラグＦ
Ｌ ＲＢＳのビット３は第１６図に示すように、エネル
ギー回収モードにあっては必ず、またエネルギー再生モ
ードにあっては油圧のみで走行する場合にセットセット
されるものである。

尚、エンジンの切り離し制御については現在では自動ク
ラッチ式の自動変速機車両が既に知られており、また自
動変速機を持たない車両であってもエンジンクラッチの
みが自動的に接／断制御できればよい。更に、流体式自
動変速機車両の場合はエンジンとの切り離しはギヤをニ
ュートラル位置に制御すれば同様の効果が得られる。

続けて、上述のエネルギー回収モード、再生モード、通
常ブレーキ制御モード等で決定された、ポンプ・モータ
１４の容量、電磁クラッチ１３の断／接、回路切替弁２
５の切替位置に従い、実際にこれらを駆動する油圧回路
制御サブルーチンを実行する（第３図のステップＳ２
５）。

この油圧回路制御サブルーチンは上記の各種の判定・演
算結果に基づいて油圧回路を構成する回路切替弁２５や
ポンプ・モータ１４並びに電磁クラッチ１３を実際に制
御するためのものである。

油圧回路制御（ステップＳ２５）を行った後、直結冷房
リレースイッチ３３及び水温センサ３４からの信号を読
み込み、エンジン１の暖機運転時、冷房時のアイドル回
転の安定を図る他、補給用ポンプ３０を駆動する時のア
イドル回転の安定を図るアイドル制御サブルーチンを実
行する（同ステップＳ２６）。

その後、上述のエネルギー再生モード等で決定されたエ
ンジン１の出力トルクによりステップモータ３の目標位
置を設定し、これを駆動するエンジン制御サブルーチン
を実行する（同ステップＳ２７）。この場合、上述のエ
ネルギー再生モード等で決定されたポンプ・モータ１４
の容量Ｖが、Ｖ＜２５０ｃｃの時はアイドリングとし、
Ｖ＞２５０ｃｃの時は、下記の式(2)から求めたエンジ
ン必要出力が発生するようにエンジンを制御する。

エンジン必要出力＝〔（Ｔ／Ｍ必要出力） −（ポンプ・モータ最大出力） ×（ＰＴＯギヤ比）〕 ／（Ｔ／Ｍギヤ比） (2) このエンジン出力は上述の如くアクセルペダルの踏込量
に換算してから燃料噴射ガバナをステップモータが駆動
することにより得られる。

以上の制御・処理の後、油圧及び動力源（油圧、エンジ
ン）表示を含み、インジケータ類６３の表示制御を行う
インジケータ制御サブルーチンを実行する（同ステップ
Ｓ２８）。

そして、車速が０で且つブレーキペダル５７が踏まれて
いることを条件としＨＳＡ弁７２を閉じてブレーキ状態
を保持し、アクセルペダル５４が踏まれるか、又はギヤ
セレクトレバー６０がニュートラル位置になったことに
よりブレーキ状態を解除するＨＳＡ制御サブルーチンを
実行する（同ステップＳ２９）。

この後は、自己診断実行の時間になったか否かチェック
し（同ステップＳ３０）、時間になると定期的（例え
ば、５００ｍｓ）に自己診断を実行して（同ステップＳ
３１）、処理の時間を一定にするための時間待ちの後
（同ステップＳ３２）、ステップＳ２に戻り上述の処理
を繰り返す。

尚、上記のサブルーチン（ステップＳ２３〜３１）は現
在既に知られている技術を用いることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、第４図及び第６図に示
したように、エネルギー回収時にブレーキペダルの踏込
量に対応して現在必要な制動トルクと現在の油圧とから
ポンプ・モータのポンプ容量を求めてポンプ・モータを
制御し、油圧回路により制動力を発生させるように構成
したので、常に必要とする制動トルクに対応した適切な
制動トルクを発生できるので通常の車両と同様に違和感
なく操作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図(a)は、本発明に係る車両のブレーキエネルギー
回生装置の概念図、 第１図(b)は、本発明に係る車両のブレーキエネルギー
回生装置の実施例の構成を示す図、 第２図(a)、(b)は、本発明に使用する斜軸式アキシャル
ピストンポンプ・モータのそれぞれ断面図及び斜視図、 第３図は、本発明の制御手段に記憶され且つ実行される
プログラムのフローチャート図、 第４図は、エネルギー回収モードサブルーチンのフロー
チャート図、 第５図は、エンジンブレーキモードサブルーチンのフロ
ーチャート図、 第６図は、ポンプ計算サブルーチンのフローチャート
図、 第７図は、通常ブレーキ制御モードサブルーチンのフロ
ーチャート図、 第８図は、クラッチ制御方法決定サブルーチンのフロー
チャート図、 第９図は、ブレーキトルクマップ図、 第１０図は、エキゾーストブレーキ相当制動トルクマッ
プ図、 第１１図は、エンジンブレーキ相当制動トルクマップ
図、 第１２図は、ポンプ・モータの制動トルクマップ図、 第１３図は、ポンプ・モータの制動トルクマップの説明
図、 第１４図は、パーキングブレーキレバーを説明する概略
図、 第１５図は、フラグＦＬ ＳＰＥＥＤを説明する図、 第１６図は、フラグＦＬ ＲＢＳを説明する図、 第１７図は、フラグＦＬ ＰＥＤＡＬを説明する図、 第１８図は、車速及びアクセルペダル踏込量に基づくギ
ヤシフトマップ図、である。 図において、１はエンジン、５はＴ／Ｍ、８はＰＴＯ装
置、１３は電磁クラッチ、１４はポンプ・モータ、２５
は回路遮断（切替）弁、２６は高圧アキュムレータ、２
７は低圧アキュムレータ、４７は圧力センサ、５７はブ
レーキペダル、５９はブレーキ踏込量センサ、６４は制
御手段としてのＣ／Ｕ、をそれぞれ示す。 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】減速エネルギー回収時に低圧アキュムレー
   タからポンプ・モータ及び回路弁を介して高圧アキュム
   レータに油圧蓄積すると共に蓄積したエネルギーを再生
   する時は該高圧アキュムレータから該回路弁及び該ポン
   プ・モータを介して該低圧アキュムレータに油圧放出す
   る油圧回路と、該油圧回路の高圧側回路内圧力を検出す
   る油圧センサと、ブレーキ踏込量センサと、ブレーキ踏
   込時の減速エネルギー回収時に該ブレーキ踏込量に対応
   して必要な制動トルクをメモリマップより求め更に該ト
   ルク及び該油圧に対応して必要なポンプ容量をメモリマ
   ップより求めて該ポンプ・モータを制御すると共に該回
   路弁を減速エネルギー回収モードに切り替え動力分岐機
   構を介して減速エネルギーを該ポンプ・モータが受ける
   ことにより該ブレーキ踏込量に対応した制動力を発生さ
   せる制御手段と、を備えたことを特徴とする車両のブレ
   ーキエネルギー回生装置。