(57)【要約】【課題】フライホイール式回生システムにおいて、フライホイールと車両の動力伝達系との間に設けられた摩擦締結要素を締結する際の摩擦締結要素の回転速度差を低減させる。【解決手段】車両１００に装備され、入力部３１が駆動源１に出力部３２が駆動輪６に接続された変速機３と、フライホイール２と、変速機３に接続された第１要素９２ａとフライホイール２に接続された第２要素９２ｂとを締結及び解放される摩擦締結要素９２と、フライホイール２に接続されたモータ２０と、車両の制動時に摩擦締結要素９２を締結して車両の駆動系の回転エネルギをフライホイール２の回転エネルギに回生する回生制御を行なう制御手段８と、を備え、制御手段８は、摩擦締結要素９２を締結する際に、予め摩擦締結要素９２の第１要素９２ａと第２要素９２ｂとの回転速度差が低減するようモータ２０を制御する。【選択図】図１
2015189279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に装備され、入力部が駆動源に接続され出力部が駆動輪に接続された変速機と、
フライホイールと、
互いに締結及び解放される第１要素及び第２要素を有し、前記第１要素が前記変速機の前記入力部に接続され前記第２要素が前記フライホイールに接続された摩擦締結要素と、
前記フライホイールに接続されたモータと、
前記車両の制動中に前記摩擦締結要素を締結して前記車両の駆動系の回転エネルギを前記フライホイールの回転エネルギに回生する回生制御を行なう制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記摩擦締結要素を締結する前に、前記モータを制御して、前記摩擦締結要素の前記第１要素と前記第２要素との回転速度差を低減させる回転速度差制御を実施する
ことを特徴とする、フライホイール式回生システム。
【請求項２】
前記回転速度差制御は、前記モータを制御して、前記フライホイールの回転速度の低下に伴う前記摩擦締結要素の前記回転速度差の増大を抑制する回転速度差増大抑制制御である
ことを特徴とする、請求項１記載のフライホイール式回生システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記車両の車速に応じて前記フライホイールの目標回転速度を設定し、前記フライホイールの回転速度が前記目標回転速度を下回ることを含む制御開始条件が成立したら、前記回転速度差増大抑制制御を開始する
ことを特徴とする、請求項２記載のフライホイール式回生システム。
【請求項４】
前記変速機は無段変速機であって、前記制御手段は、アクセルペダル開度に応じた変速線を用いて前記変速機の変速比を制御し、
前記目標回転速度は、前記アクセルペダル全閉時の変速線に従って前記車速に応じて決まる前記入力部の回転速度に対応した回転速度に設定される
ことを特徴とする、請求項３記載のフライホイール式回生システム。
【請求項５】
前記変速機の前記入力部の回転により駆動され、前記変速機を変速させる油圧を生成するオイルポンプを備え、
前記変速機を制御するのに必要な前記オイルポンプの吐出流量を確保可能な前記入力部の回転速度の下限値である油量収支確保回転速度に対して、前記アクセルペダル全閉時の変速線に従って前記車速に応じて決まる前記入力部の回転速度に対応した回転速度の方が低い場合は、前記目標回転速度は、前記油量収支確保回転速度に設定される
ことを特徴とする、請求項４記載のフライホイール式回生システム。
【請求項６】
前記制御開始条件には、前記車両が前記駆動源の駆動力で走行していること、及び、前記車速が上限車速以下であることが含まれている
ことを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載のフライホイール式回生システム。
【請求項７】
前記制御開始条件には、前記フライホイールの回転速度が前記目標回転速度未満であること、及び、前記フライホイールの回転速度が前記車速に応じて設定される下限回転速度以上であることが含まれている
ことを特徴とする、請求項３〜６のいずれか１項に記載のフライホイール式回生システム。
【請求項８】
前記制御手段は、前記車両の減速走行を予測する予測手段を備え、
前記制御開始条件には、前記予測手段が減速走行を予測したことが含まれている
ことを特徴とする、請求項３〜７のいずれか１項に記載のフライホイール式回生システム。
【請求項９】
前記回転速度差制御は、前記車両の制動中において、前記フライホイールの回転速度が前記目標回転速度を下回ることを含む制御開始条件が成立したら、前記モータを制御して、前記摩擦締結要素の締結を開始する前に前記摩擦締結要素の前記回転速度差を低減させる締結前制御である
ことを特徴とする、請求項１記載のフライホイール式回生システム。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記摩擦締結要素の前記回転速度差がゼロになるように前記締結前制御を実施する
ことを特徴とする、請求項９記載のフライホイール式回生システム。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記締結前制御により前記回転速度差を低減した後、前記摩擦締結要素をスリップさせながら締結する
ことを特徴とする、請求項９記載のフライホイール式回生システム。
【請求項１２】
前記変速機は無段変速機であって、前記制御手段は、アクセルペダル開度に応じた変速線を用いて前記変速機の変速比を制御し、
前記回生制御の開始条件には、前記車両が制動状態であることに加えて、前記変速機の前記入力部の回転速度が、アクセルペダル全閉の場合の変速線に従った回転速度になったことが含まれている
ことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のフライホイール式回生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の減速時の運動エネルギをフライホイールの回転エネルギに変換して回生する機械的回生を実行可能なフライホイール式回生システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の制動時に駆動軸の回転エネルギを回生して貯留し、その後、この貯留したエネルギを駆動軸の回転エネルギ、即ち車両の走行のための運動エネルギに再利用し、エネルギ効率を高める回生技術が開発されている。この場合のエネルギの回生には、駆動軸の回転エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに回生する電気的回生と、駆動軸の回転エネルギをフライホイールの回転エネルギに変換して回生する機械的回生とがある。
【０００３】
電気的回生の場合も機械的回生の場合も、駆動軸の回転エネルギを各エネルギに変換する際にエネルギ損失が生じ、駆動軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する際のエネルギ損失よりも、駆動軸の回転エネルギをフライホイールの回転エネルギに変換する際のエネルギ損失の方が小さくなる。また、フライホイールの回転エネルギは、摩擦損失等により時間経過に伴って徐々に減衰するという特性がある。
【０００４】
したがって、駆動軸の回転エネルギをフライホイールの回転エネルギに変換する場合、その後速やかにフライホイールの回転エネルギを車両の運動エネルギに変換すればトータルのエネルギ損失は電気エネルギに変換する場合よりも少ない。しかし、フライホイールの回転エネルギに変換後これを車両の運動エネルギに変換するまでの時間が長くなると、トータルのエネルギ損失は電気エネルギに変換する場合よりも多くなる。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１には、フライホイールの回転エネルギの減衰によるエネルギ減衰損失が許容範囲を越えるか否かを予測し、このエネルギ減衰損失が許容範囲を越えると予測されたときにフライホイールの回転力をモータジェネレータに伝達することでフライホイールの回転エネルギをモータジェネレータで電気エネルギに変換してバッテリに回生するようにした技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０３８６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、フライホイールは、回転エネルギ回生時やその後貯留したエネルギの再利用時には、車両の動力伝達系と接続し、これら以外の時には車両の動力伝達系と遮断させておくことが必要である。そこで、フライホイールと車両の動力伝達系との間に、動力を断接するクラッチ（摩擦締結要素）を介装し、このクラッチを、エネルギ回生時やエネルギ再利用時には締結し、その他の時には解放するようにしている。
【０００８】
ここで、クラッチの締結時には、締結される摩擦締結要素に回転速度差があると、締結に至る際に発熱してエネルギ損失を招くので、この点をも考慮してトータルでエネルギ損失の低減を図ることが有効である。このためには、摩擦締結要素の回転速度差を低減させればよいが、この摩擦締結要素の回転速度差をどのようにして低減させるかが重要な課題となる。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、フライホイールと車両の動力伝達系との間に設けられた摩擦締結要素を締結する際の摩擦締結要素の回転速度差を低減させることができるようにした、フライホイール式回生システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記の目的を達成するために、本発明のフライホイール式回生システムは、車両に装備され、入力部が駆動源に接続され出力部が駆動輪に接続された変速機と、フライホイールと、互いに締結及び解放される第１要素及び第２要素を有し、前記第１要素が前記変速機の前記入力部に接続され前記第２要素が前記フライホイールに接続された摩擦締結要素と、前記フライホイールに接続されたモータと、前記車両の制動中に前記摩擦締結要素を締結して前記車両の駆動系の回転エネルギを前記フライホイールの回転エネルギに回生する回生制御を行なう制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記摩擦締結要素を締結する前に、前記モータを制御して、前記摩擦締結要素の前記第１要素と前記第２要素との回転速度差を低減させる回転速度差制御を実施することを特徴としている。
【００１１】
（２）前記回転速度差制御は、前記モータを制御して、前記フライホイールの回転速度の低下に伴う前記摩擦締結要素の前記回転速度差の増大を抑制する回転速度差増大抑制制御であることが好ましい。
【００１２】
（３）この場合、前記制御手段は、前記車両の車速に応じて前記フライホイールの目標回転速度を設定し、前記フライホイールの回転速度が前記目標回転速度を下回ることを含む制御開始条件が成立したら、前記回転速度差増大抑制制御を開始することが好ましい。
【００１３】
（４）また、前記変速機は無段変速機であって、前記制御手段は、アクセルペダル開度に応じた変速線を用いて前記変速機の変速比を制御し、前記目標回転速度は、前記アクセルペダルの全閉時の変速線に従って前記車速に応じて決まる前記入力部の回転速度に対応した回転速度に設定されることが好ましい。
【００１４】
（５）さらに、前記変速機の前記入力部の回転により駆動され、前記変速機を変速させる油圧を生成するオイルポンプを備え、前記変速機を制御するのに必要な前記オイルポンプの吐出流量を確保可能な前記入力部の回転速度の下限値である油量収支確保回転速度に対して、前記アクセルペダル全閉時の変速線に従って前記車速に応じて決まる前記入力部の回転速度に対応した回転速度の方が低い場合は、前記目標回転速度は、前記油量収支確保回転速度に設定されることが好ましい。
【００１５】
（６）前記制御開始条件には、前記車両が前記駆動源の駆動力で走行していること、及び、前記車速が上限車速以下であることが含まれていることが好ましい。
【００１６】
（７）また、前記制御開始条件には、前記フライホイールの回転速度が前記目標回転速度未満であること、及び、前記フライホイールの回転速度が前記車速に応じて設定される下限回転速度以上であることが含まれていることが好ましい。
【００１７】
（８）前記制御手段は、前記車両の減速走行を予測する予測手段を備え、前記制御開始条件には、前記予測手段が減速走行を予測したことが含まれていることが好ましい。
【００１８】
（９）前記回転速度差制御は、前記車両の制動中において、前記フライホイールの回転速度が前記目標回転速度を下回ることを含む制御開始条件が成立したら、前記モータを制御して、前記摩擦締結要素の締結を開始する前に前記摩擦締結要素の前記回転速度差を低減させる締結前制御であることが好ましい。
【００１９】
（１０）前記制御手段は、前記摩擦締結要素の前記回転速度差がゼロになるように前記締結前制御を実施することが好ましい。
【００２０】
（１１）前記制御手段は、前記締結前制御により前記回転速度差を低減した後、前記摩擦締結要素をスリップさせながら締結することが好ましい。
【００２１】
（１２）前記変速機は無段変速機であって、前記制御手段は、アクセルペダル開度に応じた変速線を用いて前記変速機の変速比を制御し、前記回生制御の開始条件には、前記車両が制動状態であることに加えて、前記変速機の前記入力部の回転速度が、アクセルペダル全閉の場合の変速線に従った回転速度になったことが含まれていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のフライホイール式回生システムによれば、車両の制動時に摩擦締結要素を締結して車両の駆動系の回転エネルギをフライホイールの回転エネルギに回生するので、その後フライホイールに回生した回転エネルギを車両の走行駆動に利用することにより、車両のエネルギ効率を高めることができる。特に、摩擦締結要素を締結する前に、予め摩擦締結要素の第１要素と第２要素との回転速度差が低減するようモータを制御する回転速度差を実施するので、第１要素と第２要素との締結時に、両者の回転速度差に起因した発熱によるエネルギ損失を抑制することができ、車両のエネルギ効率を高めることに寄与する。
【００２３】
この回転速度差制御には、回生制御の開始条件である車両の制動が開始される前に、事前に、摩擦締結要素の回転速度差の増大を抑制するようにモータを制御する回転速度差増大抑制制御を利用することができる。この場合、摩擦締結要素の回転速度差が事前に抑えられているので、摩擦締結要素を速やかに締結することができ、大きな回転速度差を一気に減少させる場合よりもエネルギ効率が良い場合もある。
【００２４】
また、回転速度差制御には、回生制御の開始条件である車両の制動が開始されたら、摩擦締結要素を締結する直前に、摩擦締結要素の回転速度差が低減するようにモータを制御する締結前制御を利用することができる。摩擦締結要素の締結条件の成立までに時間がかかる場合など、摩擦締結要素の回転速度差を常時抑制するよりもエネルギ効率が良い場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の各実施形態にかかるフライホイール回生システムを備える車両の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかるフライホイール回生システムによる回転速度差増大抑制制御を説明する変速線図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかるフライホイール回生システムによる回転速度差増大抑制制御を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態にかかるフライホイール回生システムによる回転速度差増大抑制制御を説明するタイムチャートの第１例である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかるフライホイール回生システムによる回転速度差増大抑制制御を説明するタイムチャートの第２例である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかるフライホイール回生システムによる締結前制御を説明する変速線図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかるフライホイール回生システムによる締結前制御を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態にかかるフライホイール回生システムによる締結前制御を説明するタイムチャートの第１例である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかるフライホイール回生システムによる締結前制御を説明するタイムチャートの第２例である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明では、摩擦締結要素を締結する際に、予め摩擦締結要素の二つの要素間の回転速度差が低減するようモータを制御するが、この制御の手法が相違する二つの実施形態を説明する。これらの実施形態にかかる装置のハード構成は同様であるので、まず、図１を参照して各実施形態にかかる装置のハード構成を説明し、次に、各実施形態にかかる制御について説明する。
【００２７】
［１．各実施形態にかかる車両の構成］
図１に示すように、車両１００は、動力源としてのエンジン１と、エネルギを回生するフライホイール２と、エンジン１の出力回転を無段階に変速する無段変速機構（ＣＶＴバリエータ、以下、バリエータとも言う）３及びバリエータ３の出力回転を変速する副変速機構４を有する無段変速機（ＣＶＴ）３Ａと、副変速機構４の出力回転を減速する終減速装置５と、左右の駆動輪６と、油圧回路７と、コントローラ（制御手段）８とを備える。なお、終減速装置５と左右の駆動輪６との間には図示しない差動装置が介装される。
【００２８】
エンジン１とＣＶＴ３Ａとの間には、エンジンクラッチ（摩擦締結要素）９１が設けられる。このエンジンクラッチ９１は、供給される油圧によって締結容量を制御可能な油圧式クラッチであり、エンジンクラッチ９１を締結状態としたときに、エンジン１の駆動力がＣＶＴ３Ａへと伝達される。この例では、エンジン１の出力軸（クランク軸）１１とＣＶＴ３Ａの入力軸（入力部）３１との間に、入力軸３１とギヤ対２２により駆動連結される中間軸２１が設けられ、エンジンクラッチ９１は、エンジン１の出力軸１１と中間軸２１との間に介装される。なお、ギヤ対２２はエンジン回転を逆転してＣＶＴ３の入力軸３１に伝達しており、互いに同歯数のギヤからなり、入力軸３１は中間軸２１及びエンジン１の出力軸１１と等速回転する。
【００２９】
中間軸２１には、中間軸２１の回転により駆動され油圧を発生するオイルポンプ１０が接続される。オイルポンプ１０は、例えばギヤポンプやベーンポンプにより構成される。オイルポンプ１０により発生した油圧は後述する油圧回路７を介して、バリエータ３，エンジンクラッチ９１，副変速機構４等に供給される。
【００３０】
中間軸２１には、さらに、減速ギヤ列２３，２４を介してフライホイール２が接続される。フライホイール２は、回転可能な円筒体又は円盤形状の金属体が容器内に収装されて構成される。容器内は、金属体が回転するときの空気抵抗等の影響により回転が低下すること（風損とも呼ぶ）を低減するために、真空状態又は減圧状態とされている。
【００３１】
減速ギヤ列２３と減速ギヤ列２４との間には、後述のフライホイール式回生システムで用いる摩擦締結要素であるフライホイールクラッチ９２が設けられる。フライホイールクラッチ９２は、供給される油圧によって締結容量を制御可能な油圧式クラッチである。フライホイールクラッチ９２は、中間軸２１の回転にかかわらず油圧を供給可能な油圧源によって締結容量が制御される。具体的には、オイルポンプ１０とは異なり、電動モータにより駆動される電動オイルポンプ１０Ｅにより発生された油圧がフライホイールクラッチ９２に供給される。なお、フライホイールクラッチ９２は、電動オイルポンプ１０Ｅではなく、電動のアクチュエータによって締結容量が制御されてもよい。
【００３２】
副変速機構４は、バリエータ３の出力軸３２に接続された前進２段・後進１段の変速機構である。この副変速機構４については、詳細は図示しないが、２つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ型遊星歯車機構と、ラビニョウ型遊星歯車機構を構成する複数の回転要素に接続され、それらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素（ローブレーキ，ハイクラッチ，リバースブレーキ）とを備える。各摩擦締結要素への供給油圧を調整し、各摩擦締結要素の締結・解放状態を変更すると、副変速機構４の変速段が変更される。
【００３３】
また、副変速機構４内の何れの摩擦締結要素も締結しなければＣＶＴ３Ａと終減速装置５及び駆動輪６とは動力遮断され、、副変速機構４の出力軸（変速機３Ａの出力部）から動力は出力されない。したがって、発進時に使用するローブレーキ又はハイクラッチは、発進クラッチとしても機能する。
なお、この例では設けられていないが、エンジン１とＣＶＴ３Ａとの間の例えば中間軸２１に、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータを備えてもよい。
【００３４】
油圧回路７は、後述するコントローラ８からの信号を受けて動作するソレノイド弁等で構成され、オイルポンプ１０，バリエータ３，エンジンクラッチ９１，副変速機構４，フライホイールクラッチ９２と油路を介して接続される。油圧回路７は、オイルポンプ１０で発生した油圧を元圧として、バリエータ３の各プーリ，エンジンクラッチ９１及び副変速機構４で必要とされる油圧を生成し、生成した油圧をバリエータ３の各プーリ，エンジンクラッチ９１及び副変速機構４に供給する。
【００３５】
エンジン１の出力軸１１には、補機としてオルタネータ１２及びエアコンのコンプレッサ１３が、動力伝達部材（ベルト・プーリ機構）１４を介して接続されている。オルタネータ１２はバッテリ１５に電気的に接続され、オルタネータ１２による発電電力によりバッテリ１５が充電される。また、エンジン１の出力軸１１には、ギヤ対１７を介してスタータモータ１８が接続され、エンジン始動時にはスタータモータ１８の出力回転でエンジン１が始動する。
【００３６】
そして、フライホイール２にはモータ（電動モータ）２０が接続されている。このモータ２０は、インバータ１６を介してバッテリ１５と接続される。インバータ１６は、フライホイール２が設定された回転速度で回転するようにモータ２０の作動を制御する。これにより、フライホイール２はフライホイールクラッチ９２が接続されていない状態でモータ２０によって回転を制御される。ここでは、モータ２０に、発電モードも有するモータジェネレータが適用されており、フライホイール２の回転エネルギによって発電し、この発電電力によりバッテリ１５を充電できるようにもなっている。なお、各回転速度については、単位時間当たりの回転数であることから回転数とも呼ばれる。
【００３７】
車両１００には、駆動輪６及び図示しない従動輪の各車輪を制動するブレーキ装置６０が装備されている。ブレーキ装置６０は、ブレーキペダル６１とマスターシリンダ６２とが機構的に独立している電子制御式ブレーキである。運転者がブレーキペダル６１を踏み込むと、後述のコントローラ８の制御により作動するブレーキアクチュエータ６３がマスターシリンダ６２のピストンを変位させ、運転者がブレーキペダル６１を踏み込む力、すなわち要求減速度に応じた油圧が各車輪のホイールシリンダ６４に供給され、ブレーキキャリパ６５がブレーキディスク６６を挟圧して制動力が発生する。なお、ブレーキ装置６０には、エンジン１の負圧または、エンジン１停止時は電動真空ポンプの負圧を利用したサーボシステムが利用されている。
【００３８】
コントローラ８は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，入出力インターフェース等で構成される。コントローラ８には、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ８１、ＣＶＴ３Ａの入力軸３１の回転速度（入力軸回転速度）Ｎinを検出する回転速度センサ８２、フライホイール２の回転速度（フライホイール回転速度）Ｎfwを検出する回転速度センサ８３、車速ＶＳＰを検出する車速センサ８４、アクセルペダル８５の開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ８６、運転者がブレーキペダル６１の踏む力を検出するブレーキセンサ８７等からの信号が入力される。
【００３９】
コントローラ８は、入力される信号に基づき各種演算を行ない、バリエータ３，副変速機構４の変速、各クラッチ９１，９２の締結・解放、ブレーキアクチュエータ６３の作動を制御する。特に、運転者がブレーキペダル６１を踏み込み、車両１００が減速するときは、コントローラ８は、フライホイールクラッチ９２を締結し、駆動輪６から入力される回転を減速ギヤ列２３，２４により増速してフライホイール２を回転させ、車両１００が持つ運動エネルギをフライホイール２の運動エネルギに変換することで、車両１００の運動エネルギをフライホイール２で回生する回生ブレーキを実施する。
【００４０】
このとき、後述するようにＣＶＴバリエータ３の変速比（以下、ＣＶＴ変速比と言う）をＬｏｗ側にダウンシフトすることにより、駆動輪６の回転速度を増速してフライホイール２に入力することができ、フライホイール２の回転速度、すなわち、保存される運動エネルギの大きさを高めることができる。
【００４１】
フライホイール２による回生中には、コントローラ８は、運転者の減速度要求に応じた制動力（回生ブレーキ）が得られるようフライホイールクラッチ９２の締結容量を制御する。フライホイールクラッチ９２を締結する前で回生ブレーキを発生させられない場合や回生ブレーキのみでは運転者の減速度要求を満たせない場合は、コントローラ８は、ブレーキアクチュエータ６３を動作させてブレーキ６０の制動力を増大させ、運転者の減速度要求に応じた制動力が得られるようにする。
【００４２】
フライホイール２で回生した運動エネルギは、フライホイールクラッチ９２を解放することによってフライホイール２の回転として保存できる。フライホイール２に運動エネルギが保存されている状態でフライホイールクラッチ９２を締結することで、フライホイール２に保存されている運動エネルギが中間軸２１から入力軸３１に伝達され、車両１００の発進又は加速のエネルギに利用することができる。
【００４３】
特に、フライホイール２の質量や減速ギヤ列２３，２４の減速比を適切に選定することにより、フライホイール２が十分に回転している状態で、重量物である車両１００を発進させるのに十分なエネルギを保存することができる。
このように、車両１００が減速する時に、コントローラ８がフライホイールクラッチ９２を締結し、車両１００の運動エネルギがフライホイール２の運動エネルギに回生される。
【００４４】
ところで、フライホイールクラッチ９２の締結開始時に、フライホイールクラッチ９２の２つの締結要素９２ａ，９２ｂに回転速度差があると、締結時に締結要素９２a，９２ｂ間で発熱が生じ、エネルギの熱損失を招く。そこで、コントローラ８は、後述のフライホイール式回生システムでは、フライホイールクラッチ９２を締結する際に、予め２つの締結要素９２ａ，９２ｂ間の回転速度差が低減するようモータ２０を制御する回転速度差制御を実施する。ここで、「回転速度差が低減する」の「低減する」とは、この制御を実施しない場合に比べて低減することを意味し、単に回転速度差が小さくなることのみを意味するのではない。
【００４５】
［２．各実施形態にかかるフライホイール式回生システム］
各実施形態にかかるフライホイール式回生システムは、ＣＶＴ３Ａと、フライホイールクラッチ９２と、フライホイール２と、モータ２０と、コントローラ８とを備えて構成される。コントローラ８は、上述のように、車両の制動中、即ち、ブレーキペダル６１が踏み込み操作されているときに、フライホイールクラッチ９２を締結して車両の駆動系の回転エネルギをフライホイール２の回転エネルギに回生する回生制御を実施し、その後、フライホイールに回生した回転エネルギを車両の走行駆動に利用する回生制御を行なう。
【００４６】
このように回生制御には、フライホイール２に回転エネルギを回収する段階の回生制御と、フライホイール２に回収した回転エネルギを車両の走行駆動のために放出する段階の回生制御とがあるが、本発明はエネルギ回収段階の回生制御に関し、各実施形態で説明する回生制御も、このエネルギ回収段階の回生制御である。
【００４７】
また、本フライホイール式回生システムにおいては、モータ２０には発電機能は必須ではなく、エンジンクラッチ９１も必須ではない。ただし、エンジンクラッチ９１を設けることにより、回生制御時にはエンジンクラッチ９１を解放することにより、エンジンブレーキとして失われるエネルギの分もフライホイールクラッチ９２の回転エネルギに回生でき回生効率を向上させることができる。
【００４８】
フライホイールクラッチ９２は、ＣＶＴ３Ａ側に接続される第１要素９２ａとフライホイール９２側に接続される第２要素９２ｂとを結合または解放するが、本回生システムの特徴は、コントローラ８による回生制御において、フライホイールクラッチ９２を締結する際に、第１要素９２ａと第２要素９２ｂとの回転速度差を予め低減するようモータ２０を制御する点にある。回転速度差を予め低減する制御手法は様々あるが、以下、第１実施形態及び第２実施形態として回転速度差を予め低減する回転速度差制御を説明する。
【００４９】
［３．第１実施形態］
［３−１．構成（回転制御の構成）］
本実施形態にかかるフライホイール式回生システムは、上述のようなハード構成を備えており、コントローラ８による回生制御では、フライホイール２の回転速度の低下に伴ってフライホイールクラッチ９２の二つの要素９２ａ，９２ｂ間の回転速度差が増大する場合にこの増大を抑制するようにモータ２０を制御する。
【００５０】
ここで、「増大を抑制する」とは、例えば回転速度差を一定に保つなど、回転速度差自体が増大しないようにする形態に限られるものではなく、回転速度差が増大する場合の増大の量を小さくする形態も含まれるものとする。これにより、エネルギ効率アップや電力消費の抑制を促進することができる。もちろん、回転速度差の大きさを低減させる形態であってもよく、この場合、上記効果をより一層得やすくなる。
以下、この回転速度差制御を回転速度差増大抑制制御と呼び、この制御を中心に本実施形態を説明する。
【００５１】
フライホイール２が回転しているときには、回転トルクを加えない限り、回転エネルギの減衰によるフライホイール２の回転速度は低下し、フライホイール２側に接続されるフライホイールクラッチ９２の第２要素９２ｂの回転速度は低下する。一方、ＣＶＴ３Ａ側に接続されるフライホイールクラッチ９２の第１要素９２ａは、中間軸２１の回転速度、即ち、ＣＶＴ３Ａの入力軸３１の回転速度に対応して変動する。したがって、ＣＶＴ３Ａの入力軸３１の回転速度がフライホイール２の回転速度と同様に低下しない限り、二つの要素９２ａ，９２ｂ間の回転速度差は増大しうる。
【００５２】
そこで、コントローラ８は、以下の制御開始条件が成立すると、フライホイールクラッチ９２の二つの要素９２ａ，９２ｂ間の回転速度差の増大を抑制する回転速度差増大抑制制御を実施する。
【００５３】
（１）車両がエンジン１の駆動力で走行するエンジン走行状態であること。
（２）車速ＶＳＰが上限車速Ｖｓ以下であること。
（３）フライホイールクラッチ９２が解放状態（ＯＦＦ）であること。
（４）バッテリ１５の残存容量ＳＯＣが適正範囲内であること。
（５）フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが制御に用いる目標回転速度Ｎａ未満であること。
（６）フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが下限回転速度Ｎlimit以上であること。
【００５４】
本実施形態にかかる回転速度差増大抑制制御では、上記の制御開始条件が何れも成立すると、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａと一致するようにモータ２０の回転を制御する。本回転制御は、目標回転速度Ｎａの設定、及び、上記の各制御開始条件に特徴があり、以下、この回転速度差増大抑制制御の具体的な手法を、各制御開始条件と共に説明する。
【００５５】
なお、本回転速度差増大抑制制御は、フライホイールクラッチ９２の締結前に行なう制御なので、上記の条件（３）は前提条件であり、また、本制御は、バッテリ１５の電力を用いてモータ２０を作動させるので、バッテリ１５を保護する観点から上記の条件（４）も前提条件である。以下、上記の条件については、条件（１），（２），（５），（６）について説明する。
【００５６】
まず、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinとは、回転速度センサ８３により検出されるフライホイール回転速度ＮfwをＣＶＴ３Ａの入力軸３１の回転速度（入力軸回転速度）Ｎinに換算した値である。車両１００の駆動系では、入力軸回転速度Ｎinが各制御の中心になるが、フライホイール２とＣＶＴ３Ａの入力軸３１との間には、減速ギヤ列２３，２４が介在し、フライホイールクラッチ９２が締結されると、フライホイール２の回転は減速ギヤ列２３，２４で減速されて入力軸３１に伝達される。したがって、フライホイールクラッチ９２の回転速度差を見る場合に、フライホイール回転速度Ｎfwと入力軸回転速度Ｎinとを直に比較することはできない。
【００５７】
減速ギヤ列２３，２４により減速されるフライホイール２側の回転速度は、フライホイール回転速度Ｎfwを減速ギヤ列２３，２４のギヤ比を用いて補正すれば求めることができ、この回転速度がフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinとなる。このフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが入力軸回転速度Ｎinと一致すれば、フライホイールクラッチ９２の第１要素９２ａと第２要素９２ｂとの間の回転速度差は解消される。
【００５８】
次に、目標回転速度Ｎａを説明する。この目標回転速度Ｎａは、車両のアクセルオフ時（即ち、コースト走行時）における変速線（コースト線とも呼ぶ）Ｌｃと、ポンプ１０の油量収支を確保する回転速度（油量収支確保回転速度）Ｎｐと、上限車速Ｖｓとで規定される制御目標線Ｌａに応じて決められる。
【００５９】
コースト線Ｌｃに着目するのは、次の理由による。
回生のためにフライホイールクラッチ９２を締結する条件は、車速ＶＳＰが下限車速Ｖｓ０以上の場合において、ブレーキペダル６１が踏込操作（ブレーキオン）されることであるが、アクセルオンからアクセルオフへの切替後、直ぐに、ブレーキオフからブレーキオンへと操作される場合や、アクセルオンから、アクセルオフ且つブレーキオフの惰性走行状態（いわゆる、コースト走行状態）を経てブレーキオンへと操作される場合がある。アクセルオフであれば、コースト走行状態でも、ブレーキオンの制動時でも、変速制御にはアクセル開度が０の場合の変速線（コースト線）を用いる。なお、車速ＶＳＰが下限車速Ｖｓ０以上であることをフライホイールクラッチ９２の締結条件とするのは、車速ＶＳＰが低すぎるとフライホイール２に回収する回転エネルギ量に比べてエネルギロスが大きくなってしまうためである。
【００６０】
つまり、変速制御は、図２の変速線図に二点鎖線等で示すように、アクセル開度に対応して設けられた変速線（即ち、車速ＶＳＰとＣＶＴ３Ａ（バリエータ３）の入力軸回転速度Ｎin（本実施形態では、エンジン回転速度Ｎｅと一致する）との対応関係（変速比）を規定する線）に従って行なう。アクセルペダル８５の踏込を解除したコースト走行状態では、アクセル開度が０の場合の変速線である、コースト線Ｌｃを用いる。このコースト線Ｌｃは、各アクセル開度に対応した変速線の中で最も最ハイ線（最オーバードライブ線）Ｌｈの側に位置する。ただし、低車速時にはエンジン作動に支障がない最低限のエンジン回転速度を確保するため、コースト線Ｌｃは最ハイ線Ｌｈよりも低変速比側（入力軸回転速度Ｎinが高い側）に位置する。これは、図２において車速ＶＳＰが所定車速Ｖｓ１未満の場合である。
【００６１】
アクセルオフ時には、入力軸回転速度Ｎinがこのようにコースト線Ｌｃにしたがって車速ＶＳＰに対応させた回転速度（コースト線対応回転速度）Ｎｃとなるように変速制御が行われる。このため、コースト走行状態になった時にフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinがこのコースト線対応回転速度Ｎｃと一致していれば、フライホイールクラッチ９２の第１要素９２ａと第２要素９２ｂとの間の回転速度差は発生しない。
【００６２】
そこで、目標回転速度Ｎａをコースト線対応回転速度Ｎｃに設定し、コースト走行状態となる前のエンジン走行時であることを条件に（上記条件（１））、予め、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを、コースト線対応回転速度Ｎｃと一致するように制御する。これによりその後にコースト走行状態となったら、入力軸回転速度Ｎinがコースト線対応回転速度Ｎｃに制御されるため、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinがコースト線対応回転速度Ｎｃと一致していれば、フライホイールクラッチ９２の回転速度差は解消される。
【００６３】
ただし、図２に示すように、さらに低車速の領域（図２において車速ＶＳＰが所定車速Ｖｓ２未満の場合）には、コースト線Ｌｃよりも回転速度が高い油量収支確保回転速度Ｎｐが設定されている。車速ＶＳＰがこの低車速領域に入ると目標回転速度Ｎａを油量収支確保回転速度Ｎｐに設定し、フライホイール２の入力軸換算回転速度Ｎfwinを油量収支確保回転速度Ｎｐ以上に保持する。この油量収支確保回転速度Ｎｐは入力軸回転速度Ｎinが低下してポンプ１０の吐出油量が低下して油量収支が不足する状況に備えたものである。
【００６４】
つまり、回生のためフライホイールクラッチ９２の締結後、ＣＶＴ変速比をＬｏｗ側にダウンシフトさせるには、このダウンシフトに作動油が用いられるため、バリエータ３や副変速機構４において滑りが生じないために必要な油量に対して、システム全体の必要油量が増加する。ポンプ１０は入力軸３１によって回転駆動されるため、入力軸回転速度Ｎinが低くなるとポンプ１０の吐出油量も低下する。低車速領域のコースト線Ｌｃでは、ポンプ１０の吐出油量を、バリエータ３を所望の変速速度で変速させるのに必要な分だけ確保できなくなってＣＶＴ変速比の変更に支障をきたす。
【００６５】
そこで、バリエータ３を所望の変速速度で変速させるのに必要な吐出流量が確保される回転速度の下限値を油量収支確保回転速度Ｎｐとし、入力軸３１の回転速度を上げて必要油量を確保できるように備えている。したがって、フライホイールクラッチ９２の回転速度差が生じるが、この状況下では、回転速度差に起因する熱損失を解消する以上に、ポンプ１０の吐出油量を確保することを重視するのである。これにより、フライホイールクラッチ９２の締結後、ＣＶＴ変速比の変更を支障なく行なえる。
解消される。
【００６６】
また、図２に下限回転速度線Ｌlimiｔで示すように、回転速度差増大抑制制御を実施する条件である下限回転速度Ｎlimitが車速に対応して設定されており、回転速度差増大抑制制御の開始時に、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinがこの下限回転速度Ｎlimiｔ以上にある場合のみ回転速度差増大抑制制御を実施する（上記条件（６））。これは、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinがこの下限回転数Ｎlimiｔに達しない場合には、２つの締結要素９２ａ、９２ｂ間の回転速度差が大きく、コストや搭載性の点から小型のモータ２０を用いた場合、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwを目標回転速度Ｎａまで上昇させることができず、制御を確実に達成できないおそれがあるためである。
【００６７】
また、仮に大型のモータを搭載した場合であっても、２つの締結要素９２ａ、９２ｂ間の回転速度差が大きいと、完全締結状態となるまでの発熱量が大きく、フライホイールクラッチ９２の耐久性が低下するおそれがあるためである。このような点から、下限回転速度Ｎlimitは、搭載されるモータの出力に応じて、フライホイール回転速度Ｎfwを目標回転速度Ｎａまで上昇可能な回転速度分、目標回転速度Ｎａから低減した値に設定される。但し、設定された下限回転速度Ｎlimitと目標回転速度Ｎａとの回転速度差が、締結に際してフライホイールクラッチ９２の耐久性が低下する恐れがある場合は、耐久性が低下しない範囲となるよう下限回転速度Ｎlimitを大きく設定する。さらに、フライホイール回転速度Ｎfwが下限回転速度Ｎlimitに達しない場合に回転速度差増大抑制制御を実施しない理由として、２つの締結要素９２ａ，９２ｂ間の回転速度差が大きいと、モータ２０による電力消費が大きくなることと、低車速域であるためドライバによる発進、加速が要求されることが多く、フライホイール回転エネルギを回生する機会が失われる可能性が高いためである。
【００６８】
フライホイール２の慣性モーメントをＩfwvとし、フライホイール２の回転速度に対応する角速度ωを、下限回転速度Ｎlimiｔに対応する下限角速度ωlimiｔからコースト線Ｌｃに応じた回転速度に対応する角速度ωｃまで上昇させるのに、時間ｔだけかけるものとし、フライホイール２の角速度上昇（回転速度上昇）に要するモータ２０の出力をＰ１として、モータ２０の消費エネルギとフライホイール２の運動エネルギの増加に着目すると、以下の式（１´）が成り立つ。
【００６９】
Ｐ１・ｔ＝Ｉfwv／（ωｃ２−ωlimiｔ２）・・・（１´）
よって、式（１）が導かれる。
Ｐ１＝（Ｉfwv／ｔ）・（ωｃ２−ωlimiｔ２）・・・（１）
式（１´），（１）からわかるように、角速度ωｃと下限角速度ωlimiｔとの差が大きいほど、回転速度上昇に要するモータ２０の出力Ｐ１や時間ｔが要求されるため、下限角速度ωlimiｔが設定される。
【００７０】
また、モータの出力Ｐのうちフライホイール２のフリクショントルクＴfricにより消費される出力Ｐ２は、以下の式（２）のように、フライホイール２のフリクショントルクＴfricと角速度ωｃとの積となる。
Ｐ２＝Ｔfric・ωｃ                 ・・・（２）
【００７１】
この消費出力Ｐ２は、角速度ωｃが増大するほど、即ち、車速ＶＳＰが増大するほど、大きくなり、フライホイール２の角速度上昇（回転速度上昇）に利用される出力Ｐ１は、モータの出力Ｐからこの消費出力Ｐ２を減算した値（Ｐ−Ｐ２）となるので、角速度ωｃが増大するほど、即ち、車速ＶＳＰが増大するほど、フライホイール２の回転速度上昇に利用される出力Ｐ１は小さくなる。
【００７２】
このようにして、車速ＶＳＰが増大するほど、モータ２０によって所定時間ｔ内にフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを制御目標線Ｌａに上昇できる下限回転速度Ｎlimiｔは制御目標線Ｌａに近づき、車速ＶＳＰが上限車速Ｖｓに達すると、モータ２０の出力Ｐが全てフリクショントルクＴfricに消費されてしまう。そこで、車速ＶＳＰが上限車速Ｖｓ以下であることを条件に（上記条件（２））フライホイール２の回転制御（回転速度差増大抑制制御）を実施する。
【００７３】
また、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａ以上であれば、モータ２０によってフライホイール２の回転速度上昇を行なう必要はなく、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａ未満であることを条件に（上記条件（５））、回転速度差増大抑制制御を実施する。
【００７４】
［３−２．作用及び効果］
［３−２−１．フローチャート］
次に、コントローラ８によるモータ２０を通じたフライホイール２の回転制御（回転速度差増大抑制制御）を図３のフローチャートを用いて説明する。
図３に示すように、コントローラ８は、はじめに、回転速度差増大抑制制御の開始条件を判定する。
【００７５】
つまり、車速ＶＳＰが上限車速Ｖｓ以下（条件（２））であり且つエンジン走行状態である（条件（１））か否かを判定する（ステップＡ１０）。ここで、車速ＶＳＰが上限車速Ｖｓ以下で且つエンジン走行状態であれば、フライホイールクラッチ９２がオフ（解放状態）である（条件（３））か否かを判定する（ステップＡ２０）。フライホイールクラッチ９２がオフであれば、バッテリ１５の残存容量ＳＯＣが適正範囲内である（条件（４））か否かを判定する（ステップＡ３０）。バッテリ１５の残存容量ＳＯＣが適正範囲内であれば、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａ未満である（条件（５））か否かを判定する（ステップＡ４０）。フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａ未満であれば、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが下限回転速度Ｎlimit以上である（条件（６））か否かを判定する（ステップＡ５０）。
【００７６】
このようにして、制御条件（１）〜（６）が何れも成立したら、回転速度差増大抑制制御（ステップＡ６０〜Ａ９０）を実施するが、制御条件（１）〜（６）の何れかが成立しなければ、回転速度差増大抑制制御（ステップＡ６０〜Ａ９０）は実施しない。
回転速度差増大抑制制御では、まず、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinの目標回転速度Ｎａを、このときの車速ＶＳＰ及びコースト線Ｌｃに基づいたコースト線対応回転速度Ｎｃに設定する（ステップＡ６０）。
【００７７】
次に、このコースト線対応回転速度Ｎｃがポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐ未満であるか否かを判定する（ステップＡ７０）。コースト線対応回転速度Ｎｃがポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐ未満であれば、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinの目標回転速度Ｎａを、このポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐに設定する（ステップＡ８０）。
そして、モータ２０を最大出力状態としてフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａとなるように制御する（ステップＡ９０）。
【００７８】
このような制御の後、アクセルオンの状態からアクセルオフのコースト走行状態となると、入力軸回転速度Ｎinがコースト線対応回転速度Ｎｃとなるように変速制御が行われる。コースト線対応回転速度Ｎｃがポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐ以上で目標回転速度Ｎａがコースト線対応回転速度Ｎｃに設定されれば、上記のように、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinはコースト線対応回転速度Ｎｃに制御されているので、フライホイールクラッチ９２の第１要素９２ａと第２要素９２ｂとの間の回転速度差は発生していない。
【００７９】
この後、運転者によりブレーキペダル６１が踏み込まれると、コントローラ８はブレーキスイッチ８７の情報からこれを判断して、フライホイールクラッチ９２を締結し、駆動輪６から入力される回転を減速ギヤ列２３，２４により増速してフライホイール２を回転させ、車両１００が持つ運動エネルギをフライホイール２の運動エネルギに変換することで、車両１００の運動エネルギをフライホイール２で回収し、回生ブレーキを実施する。
【００８０】
このフライホイールクラッチ９２の締結時には、フライホイールクラッチ９２の第１要素９２ａと第２要素９２ｂとの間の回転速度差は発生していないので、両者の回転速度差に起因した発熱によるエネルギ損失を抑制することができ、車両のエネルギ効率を高めることができる。
【００８１】
また、コースト線対応回転速度Ｎｃがポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐ未満であれば、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinの目標回転速度Ｎａを、このポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐに設定して、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａとなるように制御するので、その後のフライホイールクラッチ９２の締結時に、入力軸３１の回転速度が上げられてポンプ１０の吐出油量が確保される。
【００８２】
これにより、油量収支不足を招くことがなく、ＣＶＴバリエータ３における駆動力伝達や変速比の変更を支障なく行なうことができ、ドライバからの発進，加速意図に基づき直ちにドライバが意図した変速比へ所望の変速速度で変速ができ、ドライバからの発進，加速意図に対して駆動力発生までのタイムラグを短くし、車両の走行駆動力を確保することができる。さらに、バリエータ３や副変速機構４において油量収支不足となることがなく、フライホイール２に回転エネルギを回生する回生制御中、回生制御による減速度をバリエータ３と副変速機構４とをスリップすることなく伝達することができるため、ドライバが意図した減速要求度を達成することができる。
【００８３】
［３−２−１．タイムチャート］
つぎに、図４，図５のタイムチャートを参照して、本実施形態にかかる制御の具体例を説明する。図４はコースト線対応回転速度Ｎｃがポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐ以上であって、目標回転速度Ｎａがコースト線対応回転速度Ｎｃに設定されている場合を示し、図５はコースト線対応回転速度Ｎｃがポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐ未満であって、目標回転速度Ｎａがポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐに設定されている場合を示す。フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａを下回った時点で回転速度差増大抑制制御を行わなかった場合のＮfwinを二点鎖線で示す。
【００８４】
図４に示すように、アクセルペダルを踏み込んでいるアクセルオン時に、車速ＶＳＰが上昇しつつＣＶＴ変速比が緩やかにハイ側にシフトし、エンジン回転速度Ｎｅ及び入力軸回転速度Ｎinが上昇して、目標回転速度Ｎａがコースト線対応回転数Ｎｃに設定されている場合、フライホイール入力軸換算回転数Ｎfwinが目標回転速度Ｎａ（コースト線対応回転速度Ｎｃ）を下回った時点ｔ１１でモータ２０が作動して回転速度差増大抑制制御が開始される。その後の時点ｔ１２で、アクセルがオンからオフに、ブレーキがオフからオンに切り替えられて、コースト走行状態となると、入力軸回転速度Ｎinがコースト線対応回転速度Ｎｃとなるように変速制御が行われる。
【００８５】
変速制御により、その後の時点ｔ１３で、入力軸回転速度Ｎinがコースト線対応回転速度Ｎｃとなると、このとき、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinはコースト線対応回転速度Ｎｃに制御されているので、フライホイールクラッチ９２の第１要素９２ａと第２要素９２ｂとの間の回転速度差は発生していない状態となる。
【００８６】
したがって、この時点ｔ１３で、エンジンクラッチ９１を解放し、フライホイールクラッチ９２を締結することにより、フライホイールクラッチ９２の二要素９２ａ，９２ｂの回転速度差に起因した発熱によるエネルギ損失を抑制することができ、フライホイール２の回転エネルギの回生効率を高めることに寄与する。また、ここでは、時点ｔ１３のフライホイールクラッチ９２を締結するタイミングでエンジンクラッチ９１を締結から解放に切り替えるので、エンジンブレーキで消費されるエネルギ分までフライホイールクラッチ９２の運動エネルギに回生できる。
【００８７】
図５に示すように、アクセルオンで、車速ＶＳＰが上昇しつつＣＶＴ変速比が緩やかにハイ側にシフトし、エンジン回転速度Ｎｅ及び入力軸回転速度Ｎinが上昇している状態から、時点ｔ２１でアクセルオフとされコースト走行状態となると、ＣＶＴ変速比はコースト線に沿って制御される。このため、その後の時点ｔ２２から入力軸回転速度Ｎinはコースト線対応回転速度Ｎｃに制御される。また、車速の低下と共にＣＶＴ変速比はロー側にシフトしていく。
【００８８】
そして、ＣＶＴ変速比が最ロー付近になると、コースト線対応回転速度Ｎｃは低下していくため、入力軸回転速度Ｎinも低下していく。このため、やがて入力軸回転速度Ｎinはポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐを下回ることになる（時点ｔ２３）。一方、時点ｔ２３からは、目標回転速度Ｎａがポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐに設定されるので、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinはポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐに維持される。フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが油量収支確保回転速度Ｎｐを下回った時点で回転速度差増大抑制制御を行わなかった場合のＮfwinを点線で示す。
【００８９】
したがって、その後の時点ｔ２４でブレーキがオフからオンに切り替えられて、回生制御が開始されフライホイールクラッチ９２が締結されると、入力軸回転速度Ｎinは、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinがポンプ油量収支確保回転速度Ｎｐに維持されているフライホイール２の回転によって引き上げられる。このように、ポンプ１０を駆動する入力軸３１の回転速度が引き上げられてポンプ１０の吐出油量が確保される。
【００９０】
これにより、フライホイールクラッチ９２の締結時に、油量収支不足を招くことがなく、ＣＶＴバリエータ３における駆動力伝達や変速比の変更を支障なく行なうことができ、ドライバからの発進、加速意図に基づき直ちにドライバが意図した変速比へ所望の変速速度で変速ができ、ドライバからの発進，加速要求に対して駆動力発生までのタイムラグを短くし、車両の走行駆動力を確保することができる。さらに、フライホイールクラッチ９２が解放している間、フライホイール入力軸換算回転速度Nfwinが油量収支確保回転速度Ｎpに維持されているため、オイルポンプ１０の吐出油量が確保された状態で、その後のフライホイール２による回生制御を開始することができる。
【００９１】
［３−３．その他］
なお、本実施形態において、コントローラ８に、車両１００がその後に減速走行することを予測する機能（予測手段）を備えるようにして、制御開始条件に、予測手段が減速走行を予測したことを含めるようにしてもよい。この場合の減速走行の予測は、車両１００に搭載されているナビゲーションシステムの情報（ナビ情報）に基づき行なうことができる。具体的には、ナビ情報から、前方が渋滞していること、前方に赤信号があること、前方にコーナーがあること、などの情報を得たら、その後車両１００が減速走行することを予測することができる。
【００９２】
このように、回転速度差増大抑制制御の制御開始条件に、減速走行を予測したことを含めることにより、回転速度差増大抑制制御を有効に利用することができる。つまり、回転速度差増大抑制制御では、バッテリ１５の電力を用いてモータ２０を作動させるため、回転速度差増大抑制制御を長く行なえばそれだけバッテリ１５の電気エネルギが失われる。しかし、予測手段により減速走行が予測された場合のみ回転速度差増大抑制制御を行うことにより、ブレーキオンによる減速走行が開始される直前の僅かな期間だけ回転速度差増大抑制制御が行われることになり、回転速度差制御の効果を得ることができ、バッテリ１５の電気エネルギの消費を抑えることができエネルギ効率が良くなる。
【００９３】
［４．第２実施形態］
［４−１．構成（回転制御の構成）］
本実施形態にかかるフライホイール式回生システムは、第１実施形態と同様に上述のようなハード構成を備えており、コントローラ８による回生制御では、車両１００の制動時にフライホイールクラッチ９２を締結する直前において、フライホイールの回転速度（ここでは、第１実施形態で説明したフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwin）が目標回転速度Ｎａを下回ることを含む制御開始条件が成立したらフライホイールクラッチ９２の二つの要素９２ａ，９２ｂ間の回転速度差が低減するようにモータ２０を制御する。以下、この回転速度差制御を締結前制御と呼び、この制御を中心に本実施形態を説明する。
【００９４】
本実施形態にかかるコントローラ８は、以下の制御開始条件が成立すると、車両１００の制動時にフライホイールクラッチ９２を締結する指令があった場合に、フライホイールクラッチ９２の締結前において、フライホイールクラッチ９２の二つの要素９２ａ，９２ｂ間の回転速度差を低減する締結前制御を実施する。
（１）ブレーキがオン操作されたこと。
（２）フライホイールクラッチ９２が解放状態である又は完全締結されていないこと。
（３）フライホイールクラッチ９２が締結指令されていること。
（４）バッテリ１５の残存容量ＳＯＣが適正範囲内であること。
【００９５】
本実施形態にかかる締結前制御では、上記の制御開始条件が何れも成立すると、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａに接近するようにモータ２０の回転を制御する。本回転制御は、ブレーキペダル６１が踏み込まれた車両１００の制動時に、フライホイールクラッチ９２を締結してフライホイール２に回転エネルギを回収する回生制御を開始する直前に、この回生制御を微小時間だけ遅らせて実施するので、ブレーキ装置６０による制動と回生制御による制動とを協調させることも必要になる。以下、この締結前制御の具体的な手法を説明する。
【００９６】
なお、本締結前制御は、フライホイールクラッチ９２の締結指令があった時に行なう制御なので、上記の条件（３）は前提条件である。フライホイールクラッチ９２の締結指令は、ブレーキオンと車速ＶＳＰが下限車速Ｖｓ０以上であることを条件とするので、条件（３）は「車速ＶＳＰが下限車速Ｖｓ０以上であること」と置き換えることもできる。また、本制御は、バッテリ１５の電力を用いてモータ２０を作動させるので、バッテリ１５を保護する観点から上記の条件（４）も前提条件である。条件（２）については以下に説明する。
【００９７】
まず、目標回転速度Ｎａを説明する。この目標回転速度Ｎａは、第１実施形態で説明したように、車両のアクセルオフ時（即ち、コースト走行時）における変速線（コースト線）Ｌｃで規定される制御目標線Ｌａに応じて決められる。
コースト線Ｌｃに着目する理由は、第１実施形態と同様である。
【００９８】
つまり、回生のためにフライホイールクラッチ９２を締結する条件は、車速ＶＳＰが下限車速Ｖｓ０以上であって、ブレーキペダル６１を踏込操作したブレーキオンの場合であるが、このときには、アクセルオフが前提となる。アクセルオフ時には、コースト走行状態であってもブレーキオンの制動時であっても、変速制御にはアクセル開度が０の場合の変速線（コースト線）を用いる。
【００９９】
フライホイールクラッチ９２を締結する際に、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinがこのコースト線Ｌｃにしたがった回転速度（コースト線対応回転速度）Ｎｃと一致していれば、フライホイールクラッチ９２の第１要素９２ａと第２要素９２ｂとの間の回転速度差は発生しない。また、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinがコースト線対応回転速度Ｎｃと一致しなくても接近すれば第１要素９２ａと第２要素９２ｂとの間の回転速度差の影響は軽減される。
【０１００】
そこで、図６に示すように、目標回転速度Ｎａをコースト線対応回転速度Ｎｃに設定し、フライホイールクラッチ９２の締結前に、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを、コースト線対応回転速度Ｎｃに接近するように制御する。この「接近するように制御する」とは、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinをコースト線対応回転速度Ｎｃと必ずしも一致させなくても良いことを意味する。これは、締結前制御においてモータ２０で消費される電力が過剰にならないように考慮したためである。
【０１０１】
つまり、締結前制御では、モータ２０を作動させてフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを上昇させて目標回転速度Ｎａ（コースト線対応回転速度Ｎｃ）に近づけるが、モータ２０を作動させる際にはバッテリ１５の電力を消費する。フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを上昇させるのは、第１要素９２ａと第２要素９２ｂとの間の回転速度差を抑止し、フライホイールクラッチ９２の締結時の熱損エネルギを低減するためであるが、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを上昇させるのに電力エネルギを使い過ぎると、熱損エネルギの低減分を上回ってしまう。
【０１０２】
そこで、エネルギ収支をプラスにするように、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを上昇させる際に用いるバッテリ１５の電力消費を抑えるようにしている。この結果、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinがコースト線対応回転速度Ｎｃに近づくが一致しない場合も生じるのである。なお、本実施形態では、バッテリ１５の電力消費を抑える手段として、締結前制御を規定時間内に限定して実施するようにしている。
【０１０３】
また、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを上昇させる際には、短時間に回転速度を上昇させるために、基本的には、モータ２０の出力トルクを最大出力状態又はこれに近い状態で作動させる。ただし、この場合のモータ２０の最大出力トルクは、バッテリ１５の残存容量ＳＯＣによって規制される。つまり、残存容量ＳＯＣが適正範囲内であっても、残存容量ＳＯＣが低ければモータ２０の最大出力トルクを抑えるようにする。また、締結前制御中に、残存容量ＳＯＣが適正範囲から外れた場合にはその時点で締結前制御は終了させることになる。このような場合には、モータ２０の最大出力トルク自体が低下するので、規定時間内にフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを目標回転速度Ｎａに到達させることができないことがある。
【０１０４】
一方、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａに近ければ、残存容量ＳＯＣが低い場合も含めてモータ２０の出力トルクを抑えることができる。そこで、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinと目標回転速度Ｎａとの偏差に基づいて締結前制御におけるモータ２０の出力トルクを調整するようにしても良い。また、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａ以上であれば、締結前制御は不要である。
【０１０５】
また、上述のように、残存容量ＳＯＣが低い場合や、車速が高くフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａから大きく離隔している場合などには、締結前制御によって、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinがコースト線対応回転速度Ｎｃに近づくが一致しない場合が生じるが、このときには、締結前制御の後、フライホイールクラッチ９２をスリップさせながら完全締結する。
【０１０６】
また、締結前制御において、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを目標回転速度Ｎａに近づける際や、締結前制御の後、フライホイールクラッチ９２をスリップさせながら完全締結する際には、短時間だけＣＶＴ変速比（プーリ比）をフライホイール回生開始車速時点のものに固定する。従って、車速ＶＳＰの低下に伴って入力軸回転速度Ｎinは図６中の破線に沿って低下してフライホイール回生開始時点の入力軸回転速度Ｎcより低い回転速度Ｎcoとなる。これにより、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが目標回転速度Ｎａに速やかに到達する。
【０１０７】
［４−２．作用及び効果］
［４−２−１．フローチャート］
次に、コントローラ８によるモータ２０を通じたフライホイール２の回転制御（回転速度差増大抑制制御）を図７のフローチャートを用いて説明する。
図７に示すように、コントローラ８は、はじめに、締結前制御の開始条件を判定する。
【０１０８】
つまり、ブレーキオンである（条件（１））か否か（ステップＢ１０）、フライホールクラッチ９２が完全締結されていない状態である（つまり、条件（２）のフライホイールクラッチ９２が解放状態である又は完全締結されていない）か否か（ステップＢ２０）、フライホイールクラッチ９２が締結指令されている（条件（３））か否か（ステップＢ３０）、バッテリ１５の残存容量ＳＯＣが適正範囲内である（条件（４））か否かを判定する（ステップＢ４０）。
【０１０９】
これらの条件が何れも成立すれば、タイマを起動してタイマカウントを開始し（ステップＢ５０）、タイマカウント値Ｔを規定時間に対応する閾値Ｔ０と比較する（ステップＢ６０）。タイマカウント値Ｔが閾値Ｔ０未満であれば、モータ２０を作動させてフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを引き上げ目標回転速度Ｎａに近づける締結前制御を実施する（ステップＢ７０）。
【０１１０】
その後、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが固定回転速度Ｎco（≒目標回転速度Ｎａ）と一致したかを判定し（ステップＢ８０）、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが固定回転速度Ｎcoと一致したら、フライホイールクラッチ９２を完全締結させ（ステップＢ９０）、タイマを停止してタイマカウント値Ｔを０にリセットし（ステップＢ１００）、制御は終了する。フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが固定回転速度Ｎcoと一致したら、フライホイールクラッチ９２の第１要素９２ａと第２要素９２ｂとの間の回転速度差は発生していない状態となり、回転速度差に起因した発熱によるエネルギ損失を抑制することができる。
【０１１１】
一方、条件（１），（２），（３）は何れかも成立するが条件（４）が成立しなければ、モータ２０を作動させることはできない。また、タイマカウント値Ｔが閾値Ｔ０以上になった場合も、電力消費抑制の観点からモータ２０を作動させない。このため、フライホイールクラッチ９２をスリップ締結させてフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを固定回転速度Ｎcoに近づけていく（ステップＢ７２）。この場合、要求減速度に応じてスリップさせながら締結する。この後、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが固定回転速度Ｎcoと一致したかを判定し（ステップＢ８０）、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが固定回転速度Ｎcoと一致したら、フライホイールクラッチ９２を完全締結させ（ステップＢ９０）、タイマを停止してタイマカウント値Ｔを０にリセットし（ステップＢ１００）、制御は終了する。
【０１１２】
フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが固定回転速度Ｎcoと一致しない場合でも、締結前制御（ステップＢ７０）が少しでも実施されたら、フライホイールクラッチ９２の第１要素９２ａと第２要素９２ｂとの間の回転速度差は減少しているので、ステップＢ７２によるスリップ締結時の回転速度差に起因した発熱によるエネルギ損失を抑制することができる。
【０１１３】
［４−２−１．タイムチャート］
つぎに、図８，図９のタイムチャートを参照して、本実施形態にかかる制御の具体例を説明する。図８は締結前制御によりフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが固定回転速度Ｎco（≒目標回転速度Ｎａ）と一致する場合を示し、図９は締結前制御によりフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinが固定回転速度Ｎco（≒目標回転速度Ｎａ）と一致しない場合を示す。
【０１１４】
図８に示すように、下限車速Ｖｓ０以上の場合において、アクセルペダルが踏み込まれていて（アクセルオン）、車速ＶＳＰが上昇しつつＣＶＴ変速比が緩やかにハイ側にシフトし、エンジン回転速度Ｎｅ及び入力軸回転速度Ｎinが上昇して、目標回転速度Ｎａがコースト線対応回転速度Ｎｃに設定されている状態において、時点ｔ31で、アクセルがオンからオフに、ブレーキがオフからオンに切り替えられる。これにより回生制御の開始条件が成立する。この時点から、ＣＶＴ変速比はコースト線に向けて制御される。
【０１１５】
ここで、バッテリ１５の残存容量ＳＯＣが適正領域であれば、エンジンクラッチ９１がオフにされ、このエンジンクラッチ９１がオフ（解放）にされるタイミングｔ32で、モータ２０が起動されてフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを引き上げ目標回転速度Ｎａに近づける締結前制御を実施する。締結前制御は所定時間に制限され、この間、ＣＶＴ変速比は固定される。
【０１１６】
時点ｔ3３では、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinは固定回転速度Ｎco（≒目標回転速度Ｎａ）と一致しているため、モータ２０が停止されて、フライホイールクラッチ９２がオン（締結）される。これにより、フライホイールクラッチ９２の締結時に発熱によるエネルギ損失が生じない。車両１００の運動エネルギをフライホイール２で回転エネルギとして回収し、回生ブレーキを実施することで、その後、回収したエネルギ車両の発進や加速に有効に利用できる。なお、ブレーキオンから回生ブレーキが作動されるまでは、ブレーキ装置６０のサービスブレーキが作動する。
【０１１７】
図９に示す例でも、下限車速Ｖｓ０以上の場合において、アクセルペダルが踏み込まれていて（アクセルオン）、車速ＶＳＰが上昇しつつＣＶＴ変速比が緩やかにハイ側にシフトし、エンジン回転速度Ｎｅ及び入力軸回転速度Ｎinが上昇して、目標回転速度Ｎａがコースト線対応回転速度Ｎｃに設定されている状態において、時点ｔ41で、アクセルがオンからオフに、ブレーキがオフからオンに切り替えられる。これにより回生制御の開始条件が成立する。この時点から、ＣＶＴ変速比はコースト線に向けて制御される。
【０１１８】
ここでは、バッテリ１５の残存容量ＳＯＣが適正領域であるが少ない状況にあるものとする。エンジンクラッチ９１がオフにされ、このエンジンクラッチ９１がオフ（解放）にされるタイミングｔ42で、モータ２０が起動されてフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを引き上げ目標回転速度Ｎａに近づける締結前制御を実施する。締結前制御は所定時間に制限され、この間、ＣＶＴ変速比は固定される。
【０１１９】
モータ２０が起動されてから所定時間後の時点ｔ4３でモータ２０が停止されるが、残存容量ＳＯＣが少ないためモータ２０の最大出力トルクが規制され、時点ｔ4３ではフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinは目標回転速度Ｎａには到達していない。この場合、時点ｔ4３以降フライホイールクラッチ９２をスリップ締結させてフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinを固定回転速度Ｎcoに近づけていく。
【０１２０】
時点ｔ４４で、フライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinは固定回転速度Ｎco（≒目標回転速度Ｎａ）と一致したら、フライホイールクラッチ９２がオン（締結）される。締結前制御を所定時間行った分だけフライホイール入力軸換算回転速度Ｎfwinと固定回転速度Ｎcoとの回転速度差が低減されるため、フライホイールクラッチ９２の締結時に発熱によるエネルギ損失が低減される。そして、車両１００の運動エネルギをフライホイール２で回転エネルギとして回収し、回生ブレーキを実施することで、その後、回収したエネルギ車両の発進や加速に有効に利用できる。なお、ブレーキオンから回生ブレーキが作動されるまでは、ブレーキ装置６０のサービスブレーキが作動する。特に、フライホイールクラッチ９２をスリップ締結させる際に、フライホイールクラッチ９２をスリップ締結させることにより、ドライバの意図する制動操作量を実現できない場合は、フライホイールクラッチ９２をスリップ締結させる回生制動力とサービスブレーキの制動力とを協調させる。
【０１２１】
［４−３．その他］
なお、本実施形態において、タイマ等を利用した時間制限により、締結前制御によるエネルギ消費を制限しているが、時間制限ではなく、電力消費量などエネルギ消費量で制限することも考えられる。
【０１２２】
［５．その他］
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態を適宜変更したり、一部を採用したりして実施することができる。
上記の各実施形態では、発電機能も有するモータ２０はフライホイール２（締結要素９２ａ）の回転速度を制御しているが、運転状態に応じては、このモータ２０の発電機能を利用して、フライホイール２に蓄積された回転エネルギを電気エネルギとして回生して、フライホイール２の回転速度を制御することもできる。
【０１２３】
また、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせることも考えられる。例えば、第１実施形態にかかる回転速度差増大抑制制御に、制御開始条件として予測手段が減速走行を予測したことを含めるようにし、回転速度差増大抑制制が可能であればこれを実施し、回転速度差増大抑制制御ができなかった場合には、第２実施形態にかかる締結前制御を実施することも考えられる。
また、変速機としては、ＣＶＴ（無段変速機）のみならず有段変速機も適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１  動力源としてのエンジン
２  フライホイール
３  無段変速機構（ＣＶＴバリエータ，バリエータ）
３Ａ  無段変速機（ＣＶＴ）
４  副変速機構
５  終減速装置
６  駆動輪
７  油圧回路
８  コントローラ（制御手段）
１０  オイルポンプ
１１  エンジン１の出力軸（クランク軸）
１２  オルタネータ
１５  バッテリ
１６  インバータ
２０  モータ（電動モータ）
２１  中間軸
２３，２４  減速ギヤ列
３１  ＣＶＴ３の入力軸（入力部）
６０  ブレーキ装置
６１  ブレーキペダル
８１，８２，８３  回転速度センサ
８４  車速センサ
８５  アクセルペダル
８６  アクセル開度センサ
８７  ブレーキセンサ
９１  エンジンクラッチ（摩擦締結要素）
９２  フライホイールクラッチ
９２ａ，９２ｂ  締結要素（第１要素，第２要素）
１００  車両
【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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【図６】
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【図７】
2015189279.tif 000009
【図８】
2015189279.tif 000010
【図９】
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