特開 2023-140660 制動補助装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023140660

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】制動補助装置

(51)【国際特許分類】

   B60T 13/40 20060101AFI20230928BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20230928BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20230928BHJP

   H01M 8/04313 20160101ALI20230928BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20230928BHJP

   H01M 8/04537 20160101ALI20230928BHJP

   H01M 8/10 20160101ALI20230928BHJP

   B60L 7/24 20060101ALI20230928BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20230928BHJP

   B60L 50/75 20190101ALI20230928BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20230928BHJP

   B60L 58/40 20190101ALI20230928BHJP

   B60T 8/17 20060101ALI20230928BHJP

   B60T 8/172 20060101ALI20230928BHJP

   B60T 15/08 20060101ALI20230928BHJP

   B60T 13/74 20060101ALI20230928BHJP

   B60T 13/138 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

B60T13/40 Z

H01M8/04 Z

H01M8/00 Z

H01M8/04313

H01M8/04746

H01M8/00 A

H01M8/04537

H01M8/10 101

B60L7/24 D

B60L50/60

B60L50/75

B60L58/12

B60L58/40

B60T8/17 Z

B60T8/172 Z

B60T8/17 C

B60T15/08

B60T13/74 D

B60T13/138 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022046613

(22)【出願日】2022-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100183689

【弁理士】

【氏名又は名称】諏訪 華子

(74)【代理人】

【識別番号】100092978

【弁理士】

【氏名又は名称】真田 有

(72)【発明者】

【氏名】竹井 力

【テーマコード（参考）】

3D048

3D049

3D246

5H125

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

3D048AA06

3D048BB26

3D048CC05

3D048CC23

3D048CC41

3D048EE11

3D048EE12

3D048HH01

3D048HH18

3D048HH46

3D048RR06

3D049AA06

3D049HH01

3D049HH31

3D049HH42

3D049KK17

3D246AA08

3D246BA05

3D246DA01

3D246EA05

3D246EA20

3D246GB39

3D246GC14

3D246HA03A

3D246HA04A

3D246HA32A

3D246HA38A

3D246HA45A

3D246HA86A

3D246JA12

3D246LA07A

3D246LA15B

3D246LA41B

3D246LA54A

3D246LA73Z

5H125AA01

5H125AC07

5H125AC12

5H125BC12

5H125BC14

5H125BD12

5H125CB02

5H125CB07

5H125EE27

5H125EE44

5H125FF09

5H126BB06

5H127AA06

5H127AB04

5H127AB29

5H127BA02

5H127BA22

5H127BA28

5H127BA57

5H127BA59

5H127BA60

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB32

5H127BB37

5H127BB40

5H127DB91

5H127DB99

5H127DC08

5H127EE04

(57)【要約】

【課題】燃料電池に特有の設備を生かして制動関連性能を向上させる。
【解決手段】制動補助装置７０は、高圧燃料タンク３０と、燃料電池２０と、高圧燃料タンク３０及び燃料電池２０を接続する燃料ガス供給管３１とを有する燃料電池システム２を搭載した燃料電池車両１に装備され、制動操作力が入力されると移動する入力部材５３を備えたシリンダ５２内の液圧を上昇させることにより車輪１５に制動力を付与する液圧式制動装置５０の液圧の上昇を補助する。制動補助装置７０は、燃料ガス供給管３１から分岐した分岐流路７１と、分岐流路７１からの燃料ガスの流入に応じて液圧を上昇させる圧力室７２と、制動操作力が入力されると分岐流路７１と圧力室７２とを連通し、制動操作力が解除されると分岐流路７１と圧力室７２とを遮断する連動弁７３と、分岐流路７１から圧力室７２に流入する燃料ガスの圧力を減圧する減圧弁７４と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料ガスが貯留された高圧燃料タンクと、燃料電池と、前記高圧燃料タンク及び前記燃料電池を接続する燃料ガス供給管とを有する燃料電池システムを搭載した燃料電池車両に装備され、制動操作力が入力されると移動する入力部材を備えたシリンダ内の液圧を上昇させることにより車輪に制動力を付与する液圧式制動装置の前記液圧の上昇を補助する制動補助装置であって、
前記燃料ガス供給管から分岐した分岐流路と、
前記分岐流路の先端部に接続され、前記燃料ガスの流入に応じて前記液圧を上昇させる圧力室と、
前記制動操作力が入力されると前記分岐流路と前記圧力室とを連通状態とし、前記制動操作力が解除されると前記分岐流路と前記圧力室とを遮断状態とする連動弁と、
前記分岐流路の前記燃料ガス供給管からの分岐部分に装備され、前記分岐流路から前記圧力室に流入する前記燃料ガスの圧力を予め設定された圧力に減圧する減圧弁と、を備えた
ことを特徴とする、制動補助装置。

【請求項2】

制御信号に応じて前記分岐流路を開閉する開閉弁と、
予め設定された所定の作動条件が成立すると前記開閉弁を開放し、前記作動条件が成立しないと前記開閉弁を閉鎖する制御部と、を備えている
ことを特徴とする、請求項１に記載の制動補助装置。

【請求項3】

前記開閉弁は、前記減圧弁に組み込まれている
ことを特徴とする、請求項２に記載の制動補助装置。

【請求項4】

前記燃料電池車両は、駆動モータと、前記燃料電池による発電電力及び前記駆動モータの回生制動による発電電力で充電されるバッテリと、を備え、
前記作動条件には、前記バッテリの充電率が満充電に近い回生制動不可領域にあることが含まれる
ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の制動補助装置。

【請求項5】

前記液圧式制動装置は、前記制動操作力が解除されると前記入力部材を元の位置に戻すリターンスプリングを備え、
前記圧力室は、前記入力部材と連動し、前記制動操作力が前記入力部材に入力されると前記燃料ガスが前記圧力室に流入し前記燃料ガスの圧力を受けて前記圧力室を拡張する側に移動して前記入力部材の動きを補助する受圧部材を備え、
前記制動操作力Ｆｂと、前記リターンスプリングのバネ力Ｆｓと、前記圧力室内の前記燃料ガスの圧力Ｐｇ１と、前記受圧部材の受圧面積Ｓとの関係は、前記制動操作力が入力されたときは以下の式（１）のように設定され、前記制動操作力が解除されたときは以下の式（２）のように設定され、
前記圧力室内の前記圧力Ｐｇ１と、前記燃料ガス供給管の前記減圧弁よりも下流側の前記燃料ガスの圧力Ｐｇ２との関係は以下の式（３）のように設定される
ことを特徴とする、請求項１～４の何れか一項に記載の制動補助装置。
Ｆｂ＋Ｐｇ１×Ｓ＞Ｆｓ・・・（１）
Ｐｇ１×Ｓ＜Ｆｓ ・・・（２）
Ｐｇ１＞Ｐｇ２ ・・・（３）

【請求項6】

前記液圧式制動装置は、前記制動操作力を電動アクチュエータによって加える電動式制動装置である
ことを特徴とする、請求項１～５の何れか一項に記載の制動補助装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本件は、車両の制動を補助する制動補助装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

駆動用モータを備えた電動車両（ハイブリッド車両を含む）では、制動時に駆動用モータを発電負荷として用いた回生制動によりサービスブレーキによる制動を補助する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
また、ブレーキペダルやアクセルペダルの操作等に応じて電動モータを制御し、この電動モータによりブレーキ液圧を発生させて液圧式ブレーキを作動させる、バイワイヤ式の電動ブレーキに関する技術も開発されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、燃料電池を搭載した車両において、油圧ブレーキによる制動力と回生ブレーキによる制動力とを協調させた協調制動力制御に関する技術も開発されている（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２３３０５１号公報

【特許文献2】特開２０１５－０４４５１４号公報

【特許文献3】特開２０１６－０９６６６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記回生制動や上記電動ブレーキや上記協調制動力制御など、車両の制動技術に関し、制動に係るコスト低減や制動フィーリングの向上など、制動に関連した性能の更なる向上が望まれている。特に、例えば特許文献３のように燃料電池を搭載した車両の場合、燃料電池に特有の設備を生かして制動関連性能を向上させ得る余地がある。

【0005】

本件は、上記のような課題を解決するために創案されたものであり、燃料電池に特有の設備を生かして制動関連性能を向上させることができる、制動補助装置を提供することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

開示の制動補助装置は、以下に開示する態様又は適用例として実現でき、上記の課題の少なくとも一部を解決する。
開示の制動補助装置は、燃料ガスが貯留された高圧燃料タンクと、燃料電池と、前記高圧燃料タンクと前記燃料電池とを接続する燃料ガス供給管とを有する燃料電池システムを搭載した燃料電池車両に装備され、制動操作力が入力されると移動する入力部材を備えたシリンダ内の液圧を上昇させることにより車輪に制動力を付与する液圧式制動装置の前記液圧の上昇を補助する制動補助装置であって、前記燃料ガス供給管から分岐した分岐流路と、前記分岐流路の先端部に接続され、前記燃料ガスの流入に応じて前記液圧を上昇させる圧力室と、前記制動操作力が入力されると前記分岐流路と前記圧力室とを連通状態とし、前記制動操作力が解除されると前記分岐流路と前記圧力室とを遮断状態とする連動弁と、前記分岐流路の前記燃料ガス供給管からの分岐部分に装備され、前記分岐流路から前記圧力室に流入する前記燃料ガスの圧力を予め設定された圧力に減圧する減圧弁と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

開示の制動補助装置によれば、シリンダの入力部材に制動操作力が入力されると分岐通路が連通状態となるので、高圧燃料タンク内の高圧な燃料ガスが減圧弁で所定圧力に減圧されたのち、分岐通路を経て圧力室内に流入して、燃料ガスの流入に応じてシリンダ内の液圧を上昇させる。このシリンダ内の液圧上昇により制動力が増大することになり、高圧燃料タンク内の燃料ガスを利用して制動力が補助される。このため、例えば、ブレーキペダルを踏み込んで入力部材を操作するドライバの負担を軽減し制動フィーリングを向上させる効果や、入力部材を操作するアクチュエータの負担を軽減しアクチュエータの作動コストを軽減させる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る燃料電池システム、液圧式制動装置及び制動補助装置を示す構成図である。

【図2】実施形態に係る制動補助装置の制御を説明するフローチャート例である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図面を参照して、実施形態としての制動補助装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。各実施形態の構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

【0010】

［１．構成］
本件の制動補助装置は、燃料電池システムを搭載した燃料電池車両に装備されるもので、液圧式制動装置の液圧の上昇を補助する装置である。
そこで、まず、燃料電池車両及び燃料電池システムの構成を説明し、次に、液圧式制動装置の構成を説明し、その後、制動補助装置の構成を説明する。

【0011】

［１－１．燃料電池車両及び燃料電池システム］
図１に示すように、本実施形態に係る燃料電池車両１（以下「車両１」という））は、燃料電池システム２に装備された燃料電池２０で発電された電力を二次電池１１（以下「バッテリ１１」という）に充電し、バッテリ１１の電力で駆動モータ１２を駆動する、いわゆるレンジエクステンダー電動車両である。バッテリ１１は、充放電可能な電池であり、特に限定はないが、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。

【0012】

燃料電池２０は、燃料ガスとして水素が供給され、酸化ガスとして空気が供給され、酸素と水素の電気化学反応によって発電する固体高分子形燃料電池である。燃料電池２０の具体的な構成は特に限定はないが、ここでは、複数のセルがセパレータを介して複数積層されたスタック構造を有する。

【0013】

各セルは、アノード電極２Ａ（水素極）、カソード電極２Ｂ（酸素極）、及び、これらの間に配置された電解質膜（本実施形態では、一例として固体高分子電解質膜）を備えている。アノード電極２Ａは、電解質膜に接触する電極触媒層と、電極触媒層の電解質膜とは反対側に設けられるガス拡散層とからなる。同様に、カソード電極２Ｂも、電極触媒層とガス拡散層とからなる。図１では、アノード電極２Ａ及びカソード電極２Ｂを模式的に示している。なお、アノード電極２Ａ及びカソード電極２Ｂの具体的な構成については省略する。

【0014】

このようなセルを有する燃料電池２０には、詳細は図示しないが、アノード電極２Ａのガス拡散層やこれに連通する流路からなるアノード流路（燃料ガス流路）、及び、カソード電極２Ｂのガス拡散層やこれに連通する流路からなるカソード流路（酸化ガス流路）が設けられる。

【0015】

燃料電池システム２は、燃料電池２０のアノード電極２Ａ側のアノード流路の上下流に連通接続された燃料ガス流通系統３と、燃料電池２０のカソード電極２Ｂ側のカソード流路の上下流に連通接続された酸化ガス流通系統４とを備えている。燃料ガス流通系統３は、上流から順に、燃料ガス（水素ガス）が貯留された高圧燃料タンク３０（以下「燃料タンク３０」という）と、燃料ガス供給管３１と、アノード電極２０側のアノード流路（図示略）と、燃料ガス排出管３５とが連通接続される。

【0016】

燃料ガス供給管３１は、燃料タンク３０とアノード流路とを繋ぐ流路である。燃料タンク３０内の燃料ガスは、燃料ガス供給管３１を通じてアノード流路に供給される。燃料ガス供給管３１には、上流から順に、元弁３２、後述する油圧補助減圧弁７４及びＦＣ稼働減圧弁３３が介装される。元弁３２は、燃料タンク３０の開口部を開閉する弁であり、ＦＣ稼働減圧弁３３は、燃料タンク３０から供給された燃料ガスを所定圧力まで減圧させ、一定圧力にするための弁である。燃料ガス供給管３１のＦＣ稼働減圧弁３３の下流部分には、燃料再循環流路３７の下流端が連通接続される。燃料再循環流路３７には、再循環ポンプ３８が介装されている。

【0017】

燃料ガス排出管３５は、アノード流路内から排出される燃料ガスが流通する流路である。燃料ガス排出管３５には、アノード背圧弁（図示略）が装備され、開度調整により燃料電池２０のアノード電極２Ａに供給される燃料ガスの圧力を調節することが可能となっている。
燃料ガス排出管３５には、アノード流路内で電気化学反応によって生成された水と電気化学反応しなかった燃料ガス（水素ガス）とが排出される。この水を含んだ燃料ガスは、気液分離装置において水と分離されて、燃料再循環流路３７を経由して、再循環ポンプ３８により所定圧力に昇圧されて燃料ガス供給管３１に送られる。

【0018】

酸化ガス流通系統４は、上流から順に、空気圧縮機４０と、酸化ガス供給管４１と、カソード電極２Ｂ側のカソード流路（図示略）と、酸化ガス排出管４５とが連通接続される。空気圧縮機４０は、外気を取り込み所定圧力に昇圧する装置である。酸化ガス供給管４１は、空気圧縮機４０とカソード流路とを繋ぐ流路である。酸化ガス供給管４１には、加湿器４３が設けられる。図示しない加湿ガス導入弁によって、空気圧縮機４０で所定圧力に昇圧された外気（空気）を、加湿器４３に通過させるルートと、加湿器４３に通過させずに（加湿器４３を迂回して）バイパス路（図示略）に通過させるルートとに切り替えることができる。

【0019】

酸化ガス排出管４５は、燃料電池２０のカソード側から排出された排ガスの流路である。当該排ガスは、車両１の外部へ放出される。酸化ガス排出管４５には、カソード背圧弁（図示略）が装備され、開度調整により、燃料電池２０のカソード電極２Ｂに供給される酸化ガスの圧力を調節することが可能となっている。なお、本実施形態では、空気圧縮機４０で所定圧力に昇圧された外気を導入して燃料電池２０に酸化ガスとして供給しているが、外気を直接導入するルートと、空気圧縮機４０を経て外気を導入するルートとを設け、これらを切り替えて燃料電池２０に酸化ガスを供給する構成としてもよい。

【0020】

このような燃料電池２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に接続される。燃料電池２０で発電された直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４により所定電圧にされる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４はバッテリ１１及びインバータ１３に接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４で所定電圧にされた直流電力は、バッテリ１１に充電可能になっている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４で所定電圧にされた直流電力は、インバータ１３により交流電力に変換されて駆動モータ１２に供給される。

【0021】

駆動モータ１２は、インバータ１３により変換された交流電力によって、駆動輪１５Ａを駆動するためのプラス側の駆動力（トルク）を発生する。また、駆動モータ１２は、車両１の回生制動時等の減速時には発電機として作動し、マイナス側の回生力（トルク）を発生する。この回生電力は、インバータ１３により直流電力に変換され、バッテリ１１に充電される。なお、図１では、左右の駆動輪１５Ａのうち一方のみを示すが、駆動モータ１２の回転トルクは、分配ギア（デファレンシャル）１６で左右の駆動輪１５Ａに配分される。

【0022】

これらの燃料電池２０、バッテリ１１及び駆動モータ１２の充放電や駆動についての制御は、ＥＣＵ６０（Electronic Control Unit，電子制御ユニット）により行われているが、公知の技術であるので詳細な説明は省略する。ＥＣＵ６０は、図示しないプロセッサ（中央処理装置），主記憶装置（メインメモリやストレージ等），インタフェース装置などを備えるマイクロコンピュータによって構成される。ＥＣＵ６０は、各種センサから検知信号を得ることが可能となっている。

【0023】

また、車両１には、車速Ｖを検出する車速センサ６２と、充電率ＳＯＣを取得するための検出手段６３（例えば電圧センサや電流センサ）と、燃料タンク３０内の燃料ガスの圧力Ｐｇｔ（以下「タンク圧Ｐｇｔ」という）を検出する圧力センサ６４とが設けられる。さらに、車両１には、アクセルペダル（図示略）の踏み込み操作を検出する図示しないアクセルセンサ（例えばアクセルスイッチやアクセル開度センサ）と、ブレーキペダル５１の踏み込みを検出する図示しないブレーキセンサ（例えばブレーキスイッチやブレーキ開度センサ）とを備える。なお、充電率は、検出手段６３で検出された情報に基づきＥＣＵ６０で演算（推定）されてよい。

【0024】

［１－２．液圧式制動装置］
本実施形態に係る油圧式制動装置５０（液圧式制動装置）は、図１に示すように、ブレーキペダル５１と、マスターシリンダ５２（シリンダ）と、プッシュロッド５３（入力部材）と、リターンスプリング５４と、油圧回路５５と、ディスクブレーキ装置５６（各輪制動装置）と、を備えている。マスターシリンダ５２は、プッシュロッド５３に入力される制動操作力に応じて制動用の油圧（液圧）を発生する。リターンスプリング５４は、プッシュロッド５３を制動前の初期位置に戻す。ディスクブレーキ装置５６は、各車輪１５（駆動輪１５Ａ及び図示しない従動輪）に設けられて、マスターシリンダ５２で発生した油圧を、油圧回路５５を経て制動用油室（図示略）に供給されて作動し各車輪１５に摩擦制動力を付与する。

【0025】

したがって、油圧式制動装置５０では、ブレーキペダル５１が踏み込まれるとリターンスプリング５４に抗してプッシュロッド５３が移動して、マスターシリンダ５２で制動用の油圧が発生し、この油圧が油圧回路５５を通じて各車輪１５のディスクブレーキ装置５６の制動用油室に供給されて、ディスクブレーキ装置５６が作動する。
一方、ブレーキペダル５１の踏み込みが解除されると、即ち、制動操作力の入力が解除されると、リターンスプリング５４の付勢力によって、プッシュロッド５３が制動前の初期位置に戻される。

【0026】

また、本油圧式制動装置５０には、後述する制御部６１の制御によって作動する制動用の電動モータ５７（電動アクチュエータ）が付設されている。この電動モータ５７は、プッシュロッド５３を移動させるものである。電動モータ５７は、ブレーキペダル５１が踏み込まれない場合にも制御部６１の制御によって作動してプッシュロッド５３を移動させることができる。

【0027】

［１－３．制動補助装置］
本実施形態に係る制動補助装置７０は、燃料ガス供給管３１から分岐した分岐流路７１と、この分岐流路７１の先端部に接続された圧力室７２と、制動操作力の入力に連動して作動する連動弁７３と、分岐流路７１の燃料ガス供給管３１からの分岐部分７１ａに装備された油圧補助減圧弁７４とを備えている。また、本制動補助装置７０は、弁７３，７４の開閉状態を制御する制御部６１をさらに備える。

【0028】

圧力室７２は、軸方向の一端が開口したシリンダ状に形成され、内部に受圧部材７５を装備する。受圧部材７５は、圧力室７２の内圧を受ける部材であり、例えばピストンやダイヤフラムを適用できる。受圧部材７５は、プッシュロッド５３と連動するもので、ここでは、受圧部材７５にプッシュロッド５３が貫通状態で固定されている。受圧部材７５は、圧力室７２内を軸方向に可動に装備されるが、受圧部材７５の外周部は圧力室７２の内壁に対して気密に接触している。なお、気密性を考慮すると、受圧部材７５にはダイヤフラムが好ましい。

【0029】

また、圧力室７２を、真空倍力装置の空気室に対応させ、受圧部材７５を境として圧力室７２の反対側に位置する空間（図１中、受圧部材７５の下方の大気圧が作用する空間）を、真空倍力装置の真空室に対応させることができる。本実施形態の車両１をはじめとした、エンジンを備えない電動車両の場合、負圧を発生させるには、真空ポンプが必要になるが、制動補助装置７０は、大気圧よりも大幅に高圧な燃料ガスを利用することで、負圧を発生させることなく、真空倍力装置に近い作用が得られるようになっている。

【0030】

上記のリターンスプリング５４は、受圧部材７５を圧力室７２の他端側に常時押圧しており、受圧部材７５を介してプッシュロッド５３を初期位置側に付勢している。また、リターンスプリング５４によりプッシュロッド５３が初期位置に戻されると、受圧部材７５も圧力室７２内の容積を最小とする初期位置に戻される。

【0031】

連動弁７３は、例えば、ブレーキペダル５１による制動操作力や、制御部６１の指令に応じた電動モータ５７による制動操作力が入力されると作動する。連動弁７３は、プッシュロッド５３及び受圧部材７５が初期位置に来ると閉鎖し、プッシュロッド５３及び受圧部材７５がこの初期位置から圧力室７２を拡張する側に移動を開始すると開放する、機械的な弁として構成される。これにより、連動弁７３は、制動操作力が入力されてプッシュロッド５３が初期位置から移動すると、分岐流路７１と圧力室７２とを連通状態とする。また、連動弁７３は、制動操作力が解除されてプッシュロッド５３が初期位置に戻ると、分岐流路７１と圧力室７２とを遮断状態とする。

【0032】

油圧補助減圧弁７４は、図１中に破線矢印で示すように、分岐流路７１から圧力室７２に流入する燃料ガスの圧力を、予め設定された圧力に減圧する減圧弁である。本実施形態の油圧補助減圧弁７４には、制御信号に応じて分岐流路７１を開閉する開閉弁としての機能も組み込まれている。以下の説明では、油圧補助減圧弁７４が開閉弁として機能する場合には「開閉弁７４」と表記する。

【0033】

制御部６１は、予め設定された所定の作動条件が成立すると開閉弁７４を開放し、作動条件が成立しないと開閉弁７４を閉鎖する。この作動条件については後述する。なお、本実施形態の制御部６１は、ＥＣＵ６０で実行されるプログラムの一部の機能（ＥＣＵ６０内の機能要素）として設けられ、例えばソフトウェアで実現されるものとする。ただし、制御部６１をＥＣＵ６０とは別のハードウェア（電子回路）で実現してもよく、あるいはソフトウェアとハードウェアとを併用して実現してもよい。

【0034】

ここで、油圧補助減圧弁７４を開放する制御条件を説明する。
本実施形態では、バッテリ１１の充電率（ＳＯＣ）が満充電に近い回生制動不可領域にあることを制御条件に含んでいる。回生制動不可領域とは、充電率が、例えば満充電に近い閾値ＳＯＣ１以上であり、回生発電した電力をバッテリ１１に充電できないことから回生制動ができない領域である。つまり、充電率が回生制動不可領域にあると、回生制動ができなくなり、この回生制動ができなくなる分だけ、ブレーキペダル５１を踏み込むドライバの負担が増えることになる。この場合、単に負担が増えるだけでなく、制動フィーリングが悪化することにもなるので好ましくない。このような状況を回避すべく、本実施形態では、上記の制御条件を設定している。

【0035】

また、タンク圧Ｐｇｔが基準値Ｐｇｔ０未満の場合、燃料ガスを用いた制動補助装置７０が利用できないので、タンク圧Ｐｇｔが基準値Ｐｇｔ０以上であることも、制御条件に含んでいる。なお、回生制動は、車速Ｖが基準車速Ｖ１以下であること（条件１）、及び、アクセルペダルの踏み込みが解除されていること（条件２）を前提条件として実施される。

【0036】

つまり、本実施形態の車両１では、上記の条件１，２と、下記の条件３，４とがすべて成立する場合に、後述する制動補助が実施される。
充電率が回生制動不可領域にあること（条件３）
タンク圧Ｐｇｔが基準値Ｐｇｔ０以上であること（条件４）
また、開閉弁７４が開放される際には、油圧補助減圧弁７４は燃料ガスを所定の圧力に減圧調整し、圧力室７２内の燃料ガスの圧力がこの減圧調整された状態となる。

【0037】

ここで、ブレーキペダル５１で加えられる制動操作力をＦｂ、リターンスプリング５４のバネ力をＦｓ（＝ｋ・ｘ、ただし、ｋ：バネ乗数，ｘ：バネの収縮量）、圧力室７２内の燃料ガスの圧力をＰｇ１（以下「圧力室圧Ｐｇ１」という）、受圧部材７５の受圧面積をＳとする。これらの関係は、制動操作力Ｆｂが入力されたときは以下の式（１）のように設定され、制動操作力Ｆｂが解除されたときは以下の式（２）のように設定される。
Ｆｂ＋Ｐｇ１×Ｓ＞Ｆｓ・・・（１）
Ｐｇ１×Ｓ＜Ｆｓ ・・・（２）

【0038】

また、燃料ガス供給管３１のＦＣ稼働減圧弁３３よりも下流側の燃料ガスの圧力をＰｇ２（以下「下流圧Ｐｇ２」という）とすると、上記の圧力室圧Ｐｇ１と下流圧Ｐｇ２との関係は、以下の式（３）のように設定される。
Ｐｇ１＞Ｐｇ２ ・・・（３）

【0039】

式（１）のように設定されることで、制動操作力Ｆｂが入力されると、プッシュロッド５３及び受圧部材７５が初期位置から圧力室７２を拡張する側に移動し、圧力室７２内に燃料ガスが流入しつつマスターシリンダ５２で制動用の油圧を発生させる。
このときの圧力室圧Ｐｇ１が高いほど制動操作力Ｆｂを小さくでき、ドライバの負担を軽減できる。ただし、本実施形態では、燃料ガスの圧力による制動の補助を回生制動に代わるものとして行っているので、回生制動で得られる制動力に近い制動補助力が得られるように、圧力室圧Ｐｇ１を設定することが好ましい。

【0040】

また、式（２）のように設定されることで、制動操作力Ｆｂが解除されると、リターンスプリング５４の付勢力により、プッシュロッド５３及び受圧部材７５が初期位置に移動し、図１中に一点鎖線の矢印で示すように、圧力室７２内の燃料ガスが排出されつつマスターシリンダ５２で発生した制動用の油圧が排除される。ただし、このとき、式（３）のように、圧力室圧Ｐｇ１の方が、下流圧Ｐｇ２よりも高く設定されることが必要であり、この設定により、圧力室７２内の燃料ガスは、分岐流路７１を経て、燃料ガス供給管３１の油圧補助減圧弁７４よりも下流側に送られることになって、分岐部分７１ａの下流にある燃料電池２０の発電に用いることができる。

【0041】

ここで、本実施形態に係る制動補助装置７０による制動補助について説明する。
制御部６１は、上記の車速センサ６２、検出手段６３、圧力センサ６４、アクセルセンサ、及び、ブレーキセンサからの情報に基づいて、上記の四つの条件が成立するか否かを判定し、条件１～４が何れも成立すれば、制動補助装置７０による制動補助を行う。また、制御部６１は、条件１～３が成立しても、条件４が成立しない場合には、電動モータ５７による制動補助を行う。

【0042】

なお、制動補助とは、車両１の車速Ｖが基準車速Ｖ１以下のときに、ドライバがブレーキペダル５１を踏んで制動操作を行った場合（ブレーキオン）の制動補助と、ドライバがアクセルペダルの踏み込みを解除したが制動操作は行っていない場合（アクセルオフ）の制動補助とに分けることができる。

【0043】

上記のように、本実施形態の制動補助は、回生制動が行えない時に回生制動の代わりに行うものである。ブレーキオン時の回生制動は、ドライバの制動操作に応じた油圧式制動装置５０による制動を補助するように行われる。したがって、ブレーキオン時の制動補助装置７０による制動補助は、回生制動による制動補助と同程度に制動を補助するように行われる。ただし、タンク圧Ｐｇｔが基準値Ｐｇｔ０以上ないと制動補助装置７０による制動補助に支障をきたす。そこで、この場合には、電動モータ５７によって制動補助を行う。

【0044】

また、本実施形態の車両１はエンジンを備えないので、アクセルオフ時（ブレーキもオフ）の回生制動は、エンジンで駆動する車両におけるエンジンブレーキ相当の制動力が発生するように行われる。また、回生制動が行えない時には、電動モータ５７を用いてエンジンブレーキ相当の制動力を発生させる。このとき、制動補助装置７０は、電動モータ５７を補助するように制動補助を行う。ただし、タンク圧Ｐｇｔが基準値Ｐｇｔ０以上ないときには、電動モータ５７によって制動補助を行う。したがって、アクセルオフ時の制動補助装置７０のみによってエンジンブレーキ相当の制動力を発生させる。

【0045】

［１－４．フローチャート］
図２は、上記の制動補助を説明するフローチャート例であり、所定の制御周期で繰り返し実施されるものとする。
図２に示すように、制御部６１は、上記の各種センサ等（車速センサ６２や検出手段６３など）から、車速Ｖ、充電率ＳＯＣ、タンク圧Ｐｇｔ、アクセル操作状態、及びブレーキ操作状態の各情報を判定情報として取得する（ステップＳ１）。

【0046】

制御部６１は、まず、車速Ｖが基準車速Ｖ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ２，条件１）。車速Ｖが基準車速Ｖ１以下でなければリターンし、車速Ｖが基準車速Ｖ１以下であれば、アクセルオフであるか否かを判定する（ステップＳ３，条件２）。アクセルオフでなければリターンし、アクセルオフであれば、ブレーキオンであるか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、ブレーキオンでなければ、ステップＳ１０以降に進んで、エンジンブレーキ相当の制動力を発生させる制御を実施する。これについては後述する。

【0047】

ブレーキオンであれば、ステップＳ５以降に進んで、ドライバの制動操作を補助するように制動力を発生させる制御を実施する。制御部６１は、まず、充電率ＳＯＣが閾値ＳＯＣ１以上の回生制動不可領域にあるか否かを判定する（ステップＳ５，条件３）。充電率ＳＯＣが回生制動不可領域になければ回生制動は可能であり、ドライバの制動操作に応じた油圧式制動装置５０による制動を補助するように回生制動を行う（ステップＳ９）。つまり、回生制動と油圧式制動装置５０による制動とを協調制動することで、制動を行う。これにより、運動エネルギの一部を電気エネルギとして回収することができる。この場合の回生制動では、開閉弁７４及び連動弁７３を閉鎖し、制動補助装置７０が作動しないようにする。

【0048】

ステップＳ５において、充電率ＳＯＣが回生制動不可領域にあれば、回生制動は不可であり、続いて、タンク圧Ｐｇｔが基準値Ｐｇｔ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ６，条件４）。タンク圧Ｐｇｔが基準値Ｐｇｔ０以上であれば、制動補助装置７０による制動補助を実施し、回生制動による制動補助と同程度に制動を補助する（ステップＳ７）。

【0049】

一方、タンク圧Ｐｇｔが基準値Ｐｇｔ０以上でなければ、制動補助装置７０による制動補助は適切に行えないので、この場合には、電動モータ５７によって、回生制動による制動補助と同程度に制動を補助する（ステップＳ８）。この場合も、ステップＳ９の回生制動と同様、開閉弁７４及び連動弁７３を閉鎖して制動補助装置７０が作動しないようにする。

【0050】

アクセルオフであるがブレーキオンでない場合は、ステップＳ４からステップＳ１０に進んで、充電率ＳＯＣが閾値ＳＯＣ１以上の回生制動不可領域にあるか否かを判定する。充電率ＳＯＣが回生制動不可領域になければ回生制動は可能であるため、ステップＳ１０からステップＳ１４に進み、エンジンブレーキ相当の制動力が発生するように回生制動を行う。これにより、運動エネルギの一部を電気エネルギとして回収することができる。つまり、回生制動と電動モータ５７を用いた油圧式制動装置５０による制動とを協調制動することで、制動を行う。この場合も、ステップＳ９の回生制動と同様、開閉弁７４及び連動弁７３を閉鎖して制動補助装置７０が作動しないようにする。

【0051】

ステップＳ１０において、充電率ＳＯＣが閾値ＳＯＣ１以上の回生制動不可領域にある場合は、回生制動は不可であり、次いで、タンク圧Ｐｇｔが基準値Ｐｇｔ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。タンク圧Ｐｇｔが基準値Ｐｇｔ０以上であれば、電動モータ５７を作動させつつ、制動補助装置７０による制動補助を実施し、エンジンブレーキ相当の制動力を発生させる（ステップＳ１２）。これにより、制動補助装置７０によって電動モータ５７が補助されるため、電動モータ５７の作動コスト（消費電力）が抑制される。

【0052】

一方、ステップＳ１１において、タンク圧Ｐｇｔが基準値Ｐｇｔ０以上なければ、制動補助装置７０による制動補助は適切に行えないので、この場合には、電動モータ５７のみによって、エンジンブレーキ相当の制動力を発生させる（ステップＳ１３）。この場合も、ステップＳ９の回生制動と同様、開閉弁７４及び連動弁７３を閉鎖して制動補助装置７０が作動しないようにする。

【0053】

［２．作用，効果］
（１）上述した制動補助装置７０によれば、例えばブレーキペダル５１の踏み込みや電動モータ５７の作動によってプッシュロッド（入力部材）５３に制動操作力が入力されると、連動弁７３が開放し、分岐通路７１と圧力室７２とが連通状態となる。このため、燃料タンク３０内の高圧な燃料ガスが油圧補助減圧弁７４で所定圧力に減圧されてから分岐通路７１を経て圧力室７２内に流入する。この圧力室７２内への燃料ガスの流入に応じて制動用の油圧が上昇し、この油圧の上昇分だけ制動力が増大することになり、制動力が補助される。このため、例えば、ブレーキペダル５１を踏み込むドライバの負担を軽減できる効果や、電動モータ５７の負担を軽減し電動モータ５７の電力消費を抑え作動コストを軽減できる効果がある。また、例えばトラック等に採用されているエアブレーキと比較すると、エアブレーキの場合では空気圧縮機による補機損失が発生するが、本装置７０の場合、既存の燃料タンク３０の燃料圧力をそのまま利用できるため、補機損失を大きく抑制させることができる。

【0054】

（２）制動補助装置７０を作動させるときには開閉弁７４を開放して、燃料タンク３０内の燃料ガスを利用して制動力を補助する。一方、制動補助装置７０の補助を必要としないときには開閉弁７４及び連動弁７３を閉鎖し、制動補助装置７０の影響がないようにする。これにより、制動フィーリングを良好に操作することができる。
（３）また、上記の制動補助装置７０では、開閉弁の機能が油圧補助減圧弁７４に組み込まれている（一体化されている）ので、構成を簡素化できる。

【0055】

（４）制動補助装置７０は、バッテリ１１の充電率が満充電に近い回生制動不可領域にあるときに作動するので、制動補助装置７０による制動補助で回生制動を補完することができ、回生制動不可のときの制動フィーリングの悪化を回避することができる。つまり、回生制動が行われるべき状況で、回生制動が行われないと、その分、ドライバのブレーキペダル５１の操作負担が増えて制動フィーリングの悪化を招くが、これを抑制することができる。

【0056】

（５）制動操作力Ｆｂと、リターンスプリング５４のバネ力Ｆｓと、圧力室圧Ｐｇ１と、受圧部材７５の受圧面積Ｓとの関係が、制動操作力Ｆｂが入力されたときは上記の式（１）のように設定され、制動操作力Ｆｂが解除されたときは上記の式（２）のように設定されるので、制動補助装置７０を適正に作動させることができる。さらに、圧力室圧Ｐｇ１と、下流圧Ｐｇ２との関係が、上記の式（３）のように設定されるので、制動補助装置７０の作動が終了した時に、圧力室７２内の燃料ガスが分岐流路７１側に戻され、さらに、燃料ガス供給管３１の油圧補助減圧弁７４よりも下流側に流れていき、燃料電池２０に供給される。したがって、圧抜きのため水素残圧を回収して燃料電池２０の発電に利用できる。

【0057】

（６）また、油圧式制動装置５０は制動操作力を加える電動モータ５７を備えるので、制動補助装置７０を利用できない状況下で電動モータ５７を用いて回生制動を補完することができる。また、ドライバによるブレーキ操作のないときの回生制動の補完も可能になる。

【0058】

（７）本実施形態では、アクセルオフ時でブレーキオンでないときにも、エンジンブレーキ相当の制動力を回生制動、電動モータ５７及び制動補助装置７０による制動、及び、電動モータ５７のみによる制動を、この順番の優先順位を付けて選択的に実施するので、エンジンブレーキ相当の制動力を安定して発生させることができる。

【0059】

［３．変形例］
上述した制動補助装置７０の構成は一例であって、上述したものに限られない。例えば、本実施形態の車両１は、エンジンを備えていないが、燃料電池２０を搭載する車両であれば、エンジンを備えたプラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）をはじめとしたハイブリッド車両（ＨＥＶ）にも本制動補助装置７０を適用できる。なお、プラグインハイブリッド車両とは、バッテリに対する外部充電又はバッテリからの外部給電が可能なハイブリッド車両である。

【0060】

本実施形態では、ブレーキオン時のドライバの積極的な制動操作に応じた制動補助の場合と、アクセルオフであるがブレーキオンではないエンジンブレーキ相当の制動を行う際の制動補助の場合との両方に、制動補助装置７０を用いる例を説明したが、ブレーキオン時のみに適用するなど何れか一方のみに用いてもよい。

【0061】

また、本制動補助装置７０は、液圧式制動装置を前提とすればよい。上記実施形態では、車輪１５側にディスクブレーキ装置５６を備える例を説明したが、これに限定されず、例えば、ドラム式のブレーキ装置に適用してもよい。
さらに、本制動補助装置７０を既存の真空倍力装置と並列的に用いるなど、種々の適用が考えられる。
また、上記実施形態では、電動モータ５７を装備しているが、これも省略可能である。

【符号の説明】

【0062】

１ 車両（燃料電池車両）
２ 燃料電池システム
１１ 二次電池（バッテリ）
１２ 駆動モータ
１５ 車輪
２０ 燃料電池
３０ 高圧燃料タンク
３１ 燃料ガス供給管
５０ 油圧式制動装置（液圧式制動装置）
５２ マスターシリンダ（シリンダ）
５３ プッシュロッド（入力部材）
５４ リターンスプリング
５７ 電動モータ（電動アクチュエータ）
６０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
６１ 制御部
７０ 制動補助装置
７１ 分岐流路
７１ａ 分岐部分
７２ 圧力室
７３ 連動弁
７４ 油圧補助減圧弁（減圧弁，開閉弁）
７５ 受圧部材
Ｆｂ 制動操作力
Ｆｓ リターンスプリングのバネ力
Ｐｇ１ 圧力室圧（圧力室内の燃料ガスの圧力）
Ｐｇ２ 下流圧（燃料ガス供給管のＦＣ稼働減圧弁よりも下流側の燃料ガスの圧力

【図1】

【図2】