(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記排気ブレーキの作動スイッチの操作状態を検出する操作状態検出手段と、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、前記作動スイッチが操作され、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のみ、前記排気ブレーキの作動条件が成立したと判断する作動条件判断手段と、該排気ブレーキの作動を一時的に中断する作動中断手段と、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、前記作動条件判断手段により排気ブレーキの作動条件が成立したと判断され、かつ、前記蓄圧可能判断手段により蓄圧が可能と判断されたときに、前記作動中断手段により排気ブレーキの作動を一時的に中断する排気ブレーキ中断制御手段と、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。
【請求項２】
前記絞り弁が電気的手段により駆動されるものにあっては、
前記作動中断手段は、前記電気的手段への電力供給を遮断する手段であ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。
【請求項３】
前記絞り弁がエアを駆動源とするアクチュエータにより駆動されるものにあっては、
前記作動中断手段は、前記アクチュエータへのエアの供給を遮断する手段であ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。
【発明の詳細な説明】
【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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００５】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、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供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、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、前記排気ブレーキの作動スイッチの操作状態を検出する操作状態検出手段と、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、前記作動スイッチが操作され、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のみ、前記排気ブレーキの作動条件が成立したと判断する作動条件判断手段と、該排気ブレーキの作動を一時的に中断する作動中断手段と、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、前記作動条件判断手段により排気ブレーキの作動条件が成立したと判断され、かつ、前記蓄圧可能判断手段により蓄圧が可能と判断されたときに、前記作動中断手段により排気ブレーキの作動を一時的に中断する排気ブレーキ中断制御手段と、を含んで構成した。
【０００７】
このようにすれば、操作状態検出手段により排気ブレーキの作動スイッチが操作されたことが検出され、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のみ、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。そして、作動条件判断手段により排気ブレーキの作動条件が成立したと判断され、かつ、蓄圧可能判断手段により蓄圧が可能であると判断されたときに、作動中断手段により排気ブレーキの作動が一時的に中断されるので、従来のように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される。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記絞り弁が電気的手段により駆動されるものにあっては、前記作動中断手段は、前記電気的手段への電力供給を遮断する手段であるものとした。
このようにすれば、電気的手段により駆動される絞り弁への電力供給が遮断されるので、複雑な制御或いは回路を必要とせずに簡単な構成で、排気ブレーキの作動が一時的に中断される。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記絞り弁がエアを駆動源とするアクチュエータにより駆動されるものにあっては、前記作動中断手段は、前記アクチュエータへのエアの供給を遮断する手段であるものとした。
このようにすれば、エアにより駆動されるアクチュエータへのエア供給が遮断されるので、複雑な制御或いは回路を必要とせずに簡単な構成で、排気ブレーキの作動が一時的に中断される。
【００１１】
【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。
【００１２】
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。
【００１３】
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）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。
【００１４】
次に、図示しないサービスブレーキ（フットブレーキ）の中断制御を行うと共に、排気ブレーキ１２の中断制御を行う前記制御回路１４の機能を具備する回路の第１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。
【００１５】
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（操作状態検出手段）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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
なお、ブレーキリレー２４は、後述する図３のフローチャートに基づいて、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、サービスブレーキへのエア供給を一時的に中断すべく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。
【００２０】
次に、エネルギ回生コントロールユニット６Ｂによるブレーキリレー２４の駆動制御を図３のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１（図では、Ｓ１と略記する。以下同様）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、コンビネーションスイッチ２１がＯＮ、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の作動条件が成立、ＯＦＦのときには排気ブレーキ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２へと進み、作動条件が不成立のときには本ルーチンの処理を終了する。
【００２１】
なお、ステップ１の処理において、開度センサ１７、回転速度センサ１８、エンジンコントロールユニット６Ａ（後述する第２及び第３実施例では、変速機コントロールユニット６Ｃ）、排気ブレーキリクエストリレー２５を含んで作動条件判断手段が構成されている。
ステップ２では、蓄圧レベルセンサ１６からの信号に基づき蓄圧可能か否か、即ち、高圧アキュムレータ１０が満杯であるか否かを判断し、蓄圧可能であればステップ３へと進み、蓄圧不可であれば本ルーチンの処理を終了する。なお、蓄圧レベルセンサ１６からの信号に加え、例えば、高圧アキュムレータ１０内の油温が所定範囲内にあるか否か等の判断条件を付加するようにしてもよい。この処理において、蓄圧レベルセンサ１６及びエネルギ回生コントロールユニット６Ｂを含んで蓄圧可能判断手段が構成されている。
【００２２】
ステップ３では、排気ブレーキの作動条件が成立し、かつ、蓄圧可能である場合の蓄圧ブレーキ制御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。
【００２３】
ステップ４では、ブレーキリレー２４をＯＮにする。このステップにおける処理が排気ブレーキ中断制御手段に相当する。
このようにすれば、サービスブレーキ弁２６がＯＮとなってサービスブレーキが非作動状態となると共に、電磁ソレノイド１５がＯＦＦとなって排気ブレーキ１２が非作動状態となる。従って、従来のように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はポンプモータ８のみによって回収（消費）されるので、運動エネルギの回収効率が向上し、運動エネルギの有効利用を促進することができ、その結果燃料消費量を低減することができる。
【００２４】
なお、高圧アキュムレータ１０への蓄圧が増加し、蓄圧不可となった場合には、ブレーキリレー２４がＯＦＦのままとなるので、サービスブレーキ弁２６がＯＦＦ、電磁ソレノイド１５がＯＮとなり、通常のブレーキ制御、即ち、排気ブレーキ或いはサービスブレーキによるブレーキ制御が行われる。
次に、サービスブレーキの中断制御を行うと共に、排気ブレーキ１２の中断制御を行う制御回路の第２実施例を図４に示し説明する。このものは、排気通路１ａに介装された絞り弁１３をエアシリンダ３０（エアを駆動源とするアクチュエータ）により駆動する排気ブレーキ１２を前提としている。即ち、エアリザーバタンク３１に貯蓄されるエアは、排気ブレーキ弁１５’及び排気ブレーキカット弁２７（作動中断手段の一部を構成する）を介してエアシリンダ３０に供給される。
【００２５】
これらの排気ブレーキ弁１５’及び排気ブレーキリクエストリレー２５には、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を介してバッテリの電圧が夫々供給される。従って、排気ブレーキの作動を許可する条件の成立時（クラッチが接続状態、排気ブレーキの作動指示有、アクセル開度θが０、回転速度Ｎe がアイドル回転速度以上）には、排気ブレーキ弁１５’の作動によりエアがエアシリンダ３０に供給され、排気ブレーキ１２の作動が行われることになる。
【００２６】
しかし、エアリザーバタンク３１とエアシリンダ３０とを連通するエア通路３２には、排気ブレーキ弁１５’に加えて、作動時（ＯＮ）にはエア通路３２を開口し、非作動時（ＯＦＦ）にはエア通路３２を閉口する排気ブレーキカット弁２７が直列に介装されている。この排気ブレーキカット弁２７は、カットリレー２２を介して供給されるバッテリの電圧によって駆動されるもので、エネルギ回生コントロールユニット６Ｂからの駆動信号によってブレーキリレー２４がＯＮになったときに、カットリレー２２が作動し、排気ブレーキカット弁２７への電圧供給が中断される。従って、排気ブレーキ１２の作動条件が成立したときには、排気ブレーキカット弁２７がＯＦＦになりエア通路３２が閉口されるので、エアシリンダ３０へのエア供給が中断して排気ブレーキ１２の作動が行われることがない。
【００２７】
ところで、かかる構成におけるエネルギ回生コントロールユニット６Ｂによるブレーキリレー２４の駆動制御は、前述した第１実施例のフローチャート（図３）と同一であるので、ここではその説明を省略する。
このようにすれば、第１実施例と同様に、従来のように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はポンプモータ８のみによって回収（消費）されるので、運動エネルギの回収効率が向上し、運動エネルギの有効利用を促進することができ、その結果燃料消費量を低減することができる。
【００２８】
次に、サービスブレーキの中断制御を行うと共に、排気ブレーキ１２の中断制御を行う制御回路の第３実施例を図５に示し説明する。このものは、排気通路１ａに介装された絞り弁１３をエアシリンダ３０により駆動する排気ブレーキ１２であり、トランスミッション２が自動変速機であることを前提としている。即ち、本実施例ではクラッチスイッチ２３（図２及び図４参照）が配設されていない場合のものである。
【００２９】
バッテリから供給される電圧Ｖは、コンビネーションスイッチ２１を介し変速機コントロールユニット（本実施例では、コントロールユニット６はこの機能をも有する）６Ｃに入力される。この変速機コントロールユニット６Ｃには、開度センサ１７及び回転速度センサ１８の信号が入力され、コンビネーションスイッチ２１がＯＮ、アクセル開度θが０、かつ、回転速度Ｎe がアイドル回転速度以上のときに、排気ブレーキ弁１５’に駆動信号を出力する。従って、かかる条件が成立したときには、無条件で排気ブレーキ弁１５’が作動し、エアがエアシリンダ３０に供給されることになる。
【００３０】
しかし、第２実施例と同様に、エアリザーバタンク３１とエアシリンダ３０とを連通するエア通路３２には、排気ブレーキ弁１５’に加えて、作動時（ＯＮ）にはエア通路３２を開口し、非作動時（ＯＦＦ）にはエア通路３２を閉口する排気ブレーキカット弁２７（作動中断手段の一部を構成する）が直列に介装されている。この排気ブレーキカット弁２７は、ブレーキリレー２４を介して供給されるバッテリの電圧によって駆動されるもので、エネルギ回生コントロールユニット６Ｂからの駆動信号によってブレーキリレー２４がＯＮになったときに、排気ブレーキカット弁２７への電圧供給が中断される。従って、排気ブレーキ１２の作動条件が成立したときには、排気ブレーキカット弁２７がＯＦＦになりエア通路３２が閉口されるので、エアシリンダ３０へのエア供給が中断して排気ブレーキ１２の作動が行われることがない。
【００３１】
ところで、かかる構成におけるエネルギ回生コントロールユニット６Ｂによるブレーキリレー２４の駆動制御は、クラッチスイッチ２３からの信号がないことを除き、前述した第１実施例のフローチャート（図３）と同一であるので、ここではその説明を省略する。
このようにすれば、第１実施例及び第２実施例と同様に、従来のように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はポンプモータ８のみによって回収（消費）されるので、運動エネルギの回収効率が向上し、運動エネルギの有効利用を促進することができ、その結果燃料消費量を低減することができる。
【００３２】
なお、本発明の実施形態では、図２、４及び５に示した回路によって排気ブレーキ１２の制御を行ったが、このような電気回路によれば、現状のエネルギ回生ブレーキ制御の改造を最少にしつつ本発明の効果を得ることができるが、例えば、クラッチスイッチ２３、コンビネーションスイッチ２１、開度センサ１７及び回転速度センサ１８の信号を夫々コントロールユニット６に入力し、コントロールユニット６に記憶したプログラムに従って電磁ソレノイド１５若しくは排気ブレーキ弁１５’の制御を行うようにしてもよい。この場合には、ブレーキリレー２４等の各種リレーが不要になるので、コストダウンを図ることが可能となる。
【００３３】
【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、排気ブレーキの作動条件が成立し、かつ、蓄圧可能と判断されたときに、排気ブレーキの作動が一時的に中断されるので、従来のように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はポンプモータのみによって消費されるようになり、運動エネルギの回収率が向上し、運動エネルギの有効利用を促進することができ、その結果燃料消費量を低減することができる。また、エンジンと駆動輪との切り離しが不要となるので、かかる切り離しに起因するトルク変動が抑制され、乗り心地を向上することもできる。
【００３４】
このとき、排気ブレーキの作動スイッチが操作され、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のみ、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。
【００３５】
請求項２記載の発明によれば、簡単な構成によって、電気的手段により駆動される絞り弁への電力供給が遮断され、排気ブレーキの作動を一時的に中断することができる。
請求項３記載の発明によれば、簡単な構成によって、エアにより駆動されるアクチュエータへのエア供給が遮断され、排気ブレーキの作動を一時的に中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】  同上の制御回路の第１実施例を示す回路図
【図３】  同上の制御内容を示すフローチャート
【図４】  同上の制御回路の第２実施例を示す回路図
【図５】  同上の制御回路の第３実施例を示す回路図
【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
６Ｃ  変速機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
１５’  排気ブレーキ弁
１６  蓄圧レベルセンサ
１７  開度センサ
１８  回転速度センサ
２１  コンビネーションスイッチ
２２  カットリレー
２５  排気ブレーキリクエストリレー
２７  排気ブレーキカット弁
３０  エアシリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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