(57)【要約】      （修正有）【課題】減速時車両の有する運動エネルギーを高効率に回収・蓄積し、その後の加速走行に活用するハイブリッド車両の実現。【解決手段】第一の駆動力源と第二の駆動力源を有し、第一の駆動力源としてのモーター１１は車両の加速走行および定速走行駆動を行い、第二の駆動力源は、車両の運動エネルギーである機械エネルギーを高効率に回収・蓄積可能な小型・軽量の蓄積装置（例えばフライホイール１４）をその構成要素とする回生制動装置であって、減速走行時、車両の有する運動エネルギーを機械エネルギーとして高効率に回収・蓄積し、前記減速走行に続く加速走行時、前記回収・蓄積した機械エネルギーをもって加速走行駆動エネルギー（の一部）とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の駆動力源と第二の駆動力源を有し、第一の駆動力源はモーターによって車両の走行駆動全般を行い、第二の駆動力源は車両の有する運動エネルギーを機械エネルギーとして蓄積するフライホイール等の機械エネルギー高効率蓄積装置を有し、車両減速時に車両の有する運動エネルギーを回収・蓄積して前記減速走行に継続する加速の駆動エネルギー（の一部）とする回生制動装置で構成される、ことを特徴とするハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、電気自動車、燃料電池車等車両駆動の主体がモーターの車両における減速時の運動エネルギーの回収・蓄積を効率的に行うことによってその省エネルギー性能をさらに向上させるハイブリッド車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の減速に際し、最も運動エネルギー利用効率の悪い走行方法は摩擦制動による走行であるのに対し、最も利用効率の良い走行方法は、特許文献３等に示されているごとく、惰性走行である。
しかし、運動エネルギーを最大限に生かした惰性走行では、通常の制動走行に比して減速走行距離が長大化してしまうという大きな問題がある。
この問題は、減速時車両の有している運動エネルギーを回収・蓄積して後の走行に生かす回生制動走行によって解決可能であるが、現状のＨＥＶ（ハイブリッド車両）、ＥＶ（電気自動車）あるいはＦＣＶ（燃料電池車）に採用されている「発電機と大容量二次電池の組み合わせ」を主体とした回生制動方法は、回生制動に際しての発電機から大容量二次電池への急速充電効率の悪さから、前記惰性走行に比べて運動エネルギー利用効率はまだ不十分であるといえる。
【０００３】
上記問題を解決するため、大容量二次電池を用いた大容量・低回生効率の回生制動方法に代えて、蓄エネルギー装置に高回生（蓄エネルギー）効率のもの、例えば、特許文献２に示されるごとく、電気二重層キャパシターの活用も考えられているが、この場合、キャパシターの占有体積が大きくなり、また高価格になるという新たな問題が発生する。
【０００４】
またＩＣＶ（エンジン車両）における運動エネルギーの回収・蓄積に、特許文献１あるいは非特許文献１、２に示されるごとく、「双方向ＣＶＴとフライホイールの組み合わせ」による機械エネルギーとしての蓄積・活用による方法も考えられているが、前記「発電機と大容量二次電池の組み合わせ」による電気エネルギー回収・蓄積方法に比べると高価格であること、蓄積したエネルギーの保持期間が短いこと、あるいは車両事故時の安全性に不安があること、等の問題があり、まだ広く普及するには至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０３８６２１
【特許文献２】特開２０１０−２００５５１
【特許文献３】特願２０１１−０４６２７２
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】２０１２年９月４日  日刊工業新聞記事  「蘭大、車向けフライホイールエンジン開発」
【非特許文献２】response.jp/article/2013/04/30/197134.html 「ボルボカーズ、フライホイールＫＥＲＳを開発」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は、車両駆動の主体（第一の駆動力源）をモーターとするＥＶあるいはＦＣＶにおいて、車両減速時の運動エネルギーの回収・蓄積効果を効率的に行うことができる回生制動装置を第二の駆動力源とし、主として車両の市街地走行時の走行可能距離の大幅拡大を可能にするハイブリッド車を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第一の駆動力源としてモーターを、第二の駆動力源として車両減速時の運動エネルギーを回収・蓄積して、減速・停止に継続する発進・加速に活用する回生制動装置を、有するハイブリッド車を想定する。
従来のＨＥＶあるいはＥＶにおける第二の駆動力源としては、車両の有する運動エネルギーを、発電機を介して電気エネルギーに変換し、これを大容量二次電池に蓄積する回生制動方法が、第一の駆動力源との構成上の整合性から、主流となっている。
しかし、この回生制動方法においては前記のとおり、主として大容量二次電池の急速充電時の蓄電効率の悪さから、充分なエネルギー回生ができず、運動エネルギーの利用効率は低いことが大きな問題である。
【０００９】
上記問題を解決するため、即ち、発電機により電気エネルギーに変換された運動エネルギーの急速充電時の蓄電効率を高める手段として、電気二重層キャパシターの使用が考えられている。
しかし、電気二重層キャパシターは、大容量二次電池に比べてエネルギー密度が低くいことによる車両用蓄エネルギー装置としての占有体積の大きさ等の車両への適合性、およびその高価格、からまだ大容量二次電池に置き換わるところまでは至っていない。
【００１０】
一方、第一の駆動力源としてエンジンを使用する場合においては、従来のＨＥＶにおける発電機と大容量二次電池の組み合わせによる運動エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄積する回生制動装置に代えて、車両の運動エネルギーを機械エネルギーのまま高効率で回収・蓄積する方法、例えば、「双方向ＣＶＴとフライホイールの組み合わせ」、あるいは「ポンプと油圧系の組み合わせ」による回生制動を行う方法が提案され、その一部は実用化されようとしている（非特許文献２）。
【００１１】
本願発明は、第一の駆動力源としてモーターを使用する車両、即ちＥＶあるいはＦＣＶににおいて、「双方向ＣＶＴとフライホイールの組み合わせ」等、車両の有する運動エネルギーを機械エネルギーとして高効率に回収・蓄積・活用する回生制動装置を、第二の駆動力源とする、ハイブリッド車両を提供しようとするものである。
この方法は、第二の駆動力源として運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収・蓄積する従来方法に比べて、第一の駆動力源（モーター）とのハイブリッド車両構成上の整合性には劣るが、それに勝る（炭素繊維材利用による高速回転フライホイール等での）小型・軽量化、低価格化、（回生制動による大容量二次電池への急速充電を行わないことによる電池の）長寿命化、等の効果が期待できる。
【００１２】
車両の市街地走行における減速は交差点赤信号での減速・停止がその殆どである。
また交差点間距離は平均１０００ｍ程度であるのに対し、減速開始時の車両の有する運動エネルギーを最大限惰性走行に活用した走行可能距離は５００ｍ程度であると想定される。
従って、前記惰性走行に活用される運動エネルギーを、例えば回生効率９０％程度の高効率回生制動装置によって回生すれば、この回生制動による燃費向上効果は、概略４５％（通常の摩擦制動による減速をする場合の交差点間走行に車両の消費する平均エネルギーは、上記回生制動による減速を行う場合の交差点間走行に車両が消費する平均エネルギーの約１．４５倍）にもなると推測される。
現に、前記非特許文献２には、新欧州ドライビングサイクルで、市街地において４５％の燃費向上効果があると記載されている。
【００１３】
但し、従来のＥＶにおいては低効率ながら（エネルギー回生効率は約３０％といわれている）回生制動走行を行っていることから、従来のＥＶに比べての本願発明による走行可能距離伸長は約３０％程度と推測される。
従って、同一容量の大容量二次電池を搭載したＥＶの市街地走行においては、上記回生制動走行を行うことによって通常の約１．３倍の距離走行が可能ということになる。
【発明の効果】
【００１４】
上記の如く本願発明によるモーターを車両駆動の主体とする、即ちモーターを第一の駆動力源とするハイブリッド車両においては、従来の発電機によって運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、それを大容量二次電池に急速充電する運動エネルギー回生方法に代えて、運動エネルギーを機械エネルギーのまま機械エネルギー蓄積装置に高効率で回収・蓄積しそれを効果的に活用する方法によって、少なくとも市街地走行においては大容量二次電池容量を１．３倍にすると同等な走行可能距離を得ることができるといえる。
これは、ＥＶにおいて、同一走行距離を得るために必要な大容量二次電池容量増大に必要な費用に比べても大幅な費用低減が期待できるということである。
さらに、大容量二次電池への回生制動による急速充電がなくなることから、大容量二次電池サイクル寿命の伸長にも貢献できる。
【００１５】
さらに車両減速時上記「双方向ＣＶＴとフライホイールの組み合わせ」等運動エネルギーを機械エネルギーのまま回収・蓄積し、その後の加速時にそれを加速エネルギーとして活用する回生制動装置は、電気エネルギーの急速充電が可能な電気二重層キャパシターを使用する回生制動装置に比べて大幅な小型・軽量化が可能である。
また、車両減速時に回収・蓄積したエネルギーは、減速に継続する加速に利用されることから、蓄エネルギー装置としてのエネルギー保持時間は長時間である必要もなく安全性の問題も軽減できる可能性が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本願発明によるハイブリッド車両の構成例概念図、
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本願発明におけるハイブリッド車において第一の駆動力源（モーター）は、基本的には従来のＥＶにおけると同様な、走行全般における車両駆動を行う。一方第二の駆動力源（車両の運動エネルギーを機械エネルギーとして回収・蓄積する回生制動装置）は、減速走行開始時に車両の有する運動エネルギーからエネルギーを回収・蓄積し、前記回生制動走行に継続する発進・加速走行に際して、前記回収・蓄積したエネルギーを加速走行駆動エネルギー（の一部）として利用する、ことが基本となる。
【００１８】
すなわち、第二の駆動力源回生制動装置におけるエネルギー回生及び利用動作は、基本的には連続する短時間の減速・停止・発進・加速（および定速）走行一サイクルにおいて完結する回生制動動作であるといえる。
従って、停止するための減速時だけではなく、走行途中の減速・加速の繰り返し時においても、減速時運動エネルギーの回収・蓄積したエネルギーによる加速走行によって、省エネルギー走行が可能となる。
ただし上記減速時に回収・蓄積したエネルギーが継続する加速走行に不足の場合は、第一の駆動力源から供給される。
また、減速走行開始時車両の有する運動エネルギーが上記第二の駆動力源による回収・蓄積に余る場合は、回生制動に先立っての惰性走行によってこれを活用する方法もある。
【実施例１】
【００１９】
図１に本願発明のハイブリッド車両において、第一の駆動力源をモーター、第二の駆動力源のエネルギー蓄積機能をフライホイール、とした場合の基本構成例を示す。
図１において、
１１は、モーター、
１２は、モーターを駆動する電気エネルギーを蓄積する大容量二次電池、
１３は、前記モーター１１と大容量二次電池１２によって構成され、車両走行駆動の主体となる、第一の駆動力源、
１４は、機械エネルギーを高効率で蓄積するフライホイール、
１５は、車両減速時、車両の有する運動エネルギーを駆動輪１８・駆動軸１７経由フライホイール
１４に供給し、車両加速時、フライホイール１４に蓄積されたエネルギーを駆動軸１７経由で駆動輪１８に供給する双方向型無段変速機、
１６は、前記フライホイール１４と、双方向型無段変速機１５によって構成される第二の駆動力源、
１７は、駆動軸
１８は、駆動輪、である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
上記高効率回生制動装置を従来のＥＶ等モーターを主たる駆動力源とする車両に搭載することによって、高価格な大容量二次電池容量を増やすことなく、あるいは急速充放電は可能であるが低エネルギー密度の電気二重層キャパシターを使用することなく、従来の電気的に運動エネルギーを回生する場合に比べて、少なくとも市街地走行においては３０％以上の走行可能距離伸長が可能となることから、ＥＶ車普及の最大の問題である一回の充電での走行可能距離問題を大幅に改善することができ、ＥＶ車普及に大きく貢献できる。
【符号の説明】
【００２１】
図１において、
１１：モーター、
１２：大容量二次電池、
１３：前記モーター１１と大容量二次電池によって構成される第一の駆動力源、
１４：フライホイール、
１５：双方向型無段変速機、
１６：前記フライホイール１４と、双方向型無段変速機１５によって構成される第二の駆動力源、
１７：駆動軸
１８：駆動輪、
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年9月12日(2014.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
車両の市街地走行における減速は交差点赤信号での減速・停止がその殆どである。
また交差点間距離は平均１０００ｍ以下であるのに対し、減速開始時の車両の有する運動エネルギーを最大限惰性走行に活用した走行可能距離は５００ｍ程度であると想定される。
従って、前記惰性走行に活用される運動エネルギーを、例えば回生効率９０％程度の高効率回生制動装置によって回生すれば、この回生制動による燃費向上効果は、概略４５％（通常の摩擦制動による減速をする場合の交差点間走行に車両の消費する平均エネルギーは、上記回生制動による減速を行う場合の交差点間走行に車両が消費する平均エネルギーの約１．４５倍）にもなると推測される。
但し、交差点で赤信号停止する確率が０．５であるとすると、平均停止間距離は２０００ｍとなり、この場合の燃費向上効果は１．３０倍となる。
現に、前記非特許文献２には、新欧州ドライビングサイクルでの公道テストの結果、市街地において２５％の燃費向上効果があると記載されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
但し、従来のＥＶにおいては低効率ながら（エネルギー回生効率は約３０％といわれている）回生制動走行を行っていることから、従来のＥＶに比べての本願発明による走行可能距離伸長は約２０％程度と推測される。
従って、同一容量の大容量二次電池を搭載したＥＶの市街地走行においては、上記回生制動走行を行うことによって従来のＥＶに比べて約１．２倍の距離走行が可能、即ちエネルギー利用効率が向上することになる。