(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱機関（１）の駆動軸（１a）はフライホイール（６）を介して発電機（２）に連動し、前記発電機の発電した全ての電力は制御器（３）を介して出力軸（５a)を駆動する電動機（５）に供給し、
前記熱機関が作動するときは、その熱機関の経済燃費特性線（Fec)上における所定の低出力作動点（Pl)から所定の高出力作動点（Pm)の間において作動させ、
前記所定の高出力作動点（Pm)において前記熱機関が出力する動力をPemとし、前記出力軸への要求動力を指示するアクセルペダル踏込み量Accが０≦Acc≦１.０において、前記フライホイールの有する回転エネルギによって前記発電機に発電させる発電入力動力P１は、P１ = Acc×Pemの関係に制御し、
前記熱機関が前記フライホイールへ回転エネルギを供給し始めるときの前記アクセルペダル踏込み量Accにおけるその熱機関の回転速度は、前記発電入力動力P１以上の動力を出力する前記経済燃費特性線上における作動点Pjの回転速度Nejとなっており、
前記フライホイールの回転速度が前記アクセルペダル踏込み量に対応した前記回転速度Nejに等しい値の限界回転速度Nfminに低下したことによって、前記熱機関は、前記経済燃費特性線上における前記作動点Pjから所定の最高回転速度Nemaxとなる作動点Pk迄の間を作動して、前記フライホイールへ回転エネルギを供給し、
前記フライホイールの回転速度が、前記アクセルペダル踏込み量に対応した前記所定の最高回転速度Nemaxに等しい値の所定の最高回転速度Nfmaxに達した後であって、そのフライホイール回転速度が前記限界回転速度Nfminに達するまで低下してゆく間にあるときは、前記熱機関への燃料供給を停止させるフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の制御方法において、
所定の最高回転速度Nemaxは、アクセルペダル踏込み量Accの低下に応じて低下してゆく特性になっているフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法。
【請求項３】
請求項１記載の制御方法において、
アクセルペダル踏込み量が増大したことによって、フライホイール（６）の回転速度がその新たなアクセルペダル踏込み量に対応した限界回転速度Nfmin 以下になったときは、熱機関（１）によって前記フライホイール（６）を駆動し、前記フライホイールの回転速度がその新たなアクセルペダル踏込み量に対応した前記限界回転速度Nfmin以上になるまで、発電機（３）における発電入力動力P１を、前記エンジンによる前記フライホイールの駆動によって前記フライホイールの回転速度が上昇してゆくレベルに減少させ、その減少させている間、その減少させた発電入力動力dP1に前記発電機から電動機（５）の間の動力伝達効率ηを掛けたdP1×η＝dP2に相当した電力を電源（４）から前記電動機（５）に補給するフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱機関がその経済燃費特性線上において作動する出力動力を機械動力のまま直接にフライホイールへ間歇的に蓄積し、そのフライホイールへ蓄積した動力によって車両を駆動するフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリーズ方式と言われている図６の車両駆動機構がある。
図６において、ガソリン・エンジン１（以降、単にエンジン１と呼ぶ）の駆動軸１aは発電機２へ連動し、発電機２が発電した電力は制御器３を介して電動機５へ供給している。
又、制御器３と電源４との間は制御器３から電源４へ電力を充電しあるいは電源４から制御器３へ電力を放電する機構になっている。
【０００３】
電動機５の出力軸５aはディファレンシャル・ギヤー６a（以降、単にデフ６aと呼ぶ）および駆動軸６b,6ｂを介して駆動輪６，６へ連動している。
【０００４】
図５に示すように、エンジン１は、駆動軸１aの各回転速度Neごとにその燃料消費率（以降、単に燃費率と呼ぶ）が最良となる経済燃費特性線Fecを有している。
図５は、縦軸がエンジン１の出力トルクTeを示し、横軸がエンジン１の回転速度Neを示している。
【０００５】
θmはエンジン１のスロットル開度が最大におけるトルク特性を示し、θiは任意のスロットル開度におけるトルク特性を示している。
Pem、Pei、PelおよびPexのそれぞれはエンジン１の出力動力一定の特性を示し、Pemはエンジン１の最大出力動力時の値であり、Pem、PelおよびPexの順に出力動力が小さくなっている。
【０００６】
経済燃費特性線Fecは、点線で囲むfeo部分が最も燃費率が良く、feo部分から遠ざかるにつれ燃費率は下がり、特に経済燃費特性線Fec上の作動点PlからPxを介してエンジン・アイドリングのNidlに至る間の特性部分はNidlにおける効率零の状態に向って急速に燃費率が低下する。
【０００７】
図６の車両の駆動方法には下記の２種類の方法がある。
その１の方法は、運転者が出力軸５aに駆動トルクT2を指示すると、制御器３は、その時点における出力軸５aにおける必要動力すなわち駆動トルクT2と回転角速度ω２との積（T2×ω２）を求める。
【０００８】
同時に、制御器３は、エンジン１におけるその必要動力に相当した動力、例えば図５における動力Peiを求め、エンジン１の作動を経済燃費特性線Fec上の作動点Piに設定する制御を行う。
すなわち、制御器３は、エンジン１のスロットル開度をθiに設定し、発電機２に駆動軸１aの負荷トルクがTeiあるいは駆動軸１aの回転速度がNeiになるように設定する。
【０００９】
そのことによって、エンジン１は発電機２を動力Peiによって発電し、その発電した電力の全ては制御器３の制御を介して電動機５に与えられる。
電動機５はその電力を機械動力に変換し、その動力はデフ６aおよび駆動軸６b、６bを介して駆動輪６，６に伝動する。
【００１０】
上記方法に対して下記の方法がある。
この方法においては、エンジン１は間歇的に出力軸５aへの要求動力以上の動力によって発電機２に発電をさせ、そのエンジン１の作動時において出力軸５aへの要求動力以上の余剰電力は一旦、制御器３を介して２次電池等の電源４へ貯蔵しておく。
その貯蔵している電力が所定の充電レベル状態に達すると、制御器３はエンジン１への燃料供給を停止し且つ出力軸５aへの要求動力に見合った電力を電源４から電動機５に供給する。
【非特許文献１】野元他：NE Trainの開発.  EVSフォーラム２００５、日本自動車研究所。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記前者の駆動方法は、エンジン１の発生動力がそのまま全て出力軸５aへ出力する方法であるから、出力軸５aへの要求動力が図５におけるPel以下となっているとき、その場合のエンジン１の作動点は経済燃費特性線Fec上のPl〜Nidl間の例えばPx点となって、エンジン１の燃費が非常に悪い作動となってしまう。
特に、このPl〜Nidl間の動力は、市街地走行時の車両走行動力に相当し、その燃費の悪さは燃料満タンから次の燃料満タンまでの燃費を悪くするものである。
【００１２】
次に、後者の方法は、エンジン１が発電機２を駆動している間において発電機２の発電した余剰の電力を一旦、電源４へ充電し、エンジン１への燃料供給を停止している間においては、電源４からの電力によって電動機５を駆動している。
【００１３】
したがって、その余剰電力を電源４に充電する際のエネルギ損失と、電源４の電力を電動機５に放電する際のエネルギ損失が燃費劣化の原因となっている。
本発明の目的は、エンジン１を経済燃費特性線Fec上の燃費の優れたPl〜Pm間を作動させ、常時は発電機２において発電した電力が電池等へ充放電することなく全て電動機５へ供給して燃費を改善できるフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
熱機関（１）の駆動軸（１a）はフライホイール（６）を介して発電機（２）に連動し、前記発電機の発電した全ての電力は制御器（３）を介して出力軸（５a)を駆動する電動機（５）に供給する機構になっている。
【００１５】
前記熱機関が作動するときは、その熱機関の経済燃費特性線（Fec)上における所定の低出力作動点（Pl)から所定の高出力作動点（Pm)の間において作動させる。
前記所定の高出力作動点（Pm)において前記熱機関が出力する動力をPemとし、前記出力軸への要求動力を指示するアクセルペダル踏込み量Accが０≦Acc≦１.０において、前記フライホイールの有する回転エネルギによって前記発電機に発電させる発電入力動力P１は、P１ = Acc×Pemの関係に制御する。
【００１６】
前記熱機関が前記フライホイールへ回転エネルギを供給し始めるときの前記アクセルペダル踏込み量Accにおけるその熱機関の回転速度は、前記発電入力動力P１以上の動力を出力する前記経済燃費特性線上における作動点Pjの回転速度Nejとなっている。
【００１７】
前記フライホイールの回転速度が前記アクセルペダル踏込み量に対応した前記回転速度Nejに等しい値の限界回転速度Nfminに低下したことによって、前記熱機関は、前記経済燃費特性線上における前記作動点Pjから所定の最高回転速度Nemaxとなる作動点Pk迄の間を作動して、前記フライホイールへ回転エネルギを供給する。
【００１８】
前記フライホイールの回転速度が、前記アクセルペダル踏込み量に対応した前記所定の最高回転速度Nemaxに等しい値の所定の最高回転速度Nfmaxに達した後であって、そのフライホイール回転速度が前記限界回転速度Nfminに達するまで低下してゆく間にあるときは、前記熱機関への燃料供給を停止させる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１について、エンジン１が作動しているときは、出力軸５aへの要求動力以上の動力をフライホイール６へエネルギ蓄積し、発電機２は出力軸５aへの要求動力分のみをフライホイール６から取り出し、その要求動力分の全てを電動機５を介して出力軸５aに伝動している。
したがって、特別の加速時を除き、発電機２から電源４への充電および電源４からの電動機５への放電によるエネルギ損失が存在せず、その分、燃費を改善出来る。
【００２０】
請求項２について、請求項１の制御中であってエンジン１の駆動中におけるエンジン１の所定の最高回転速度Nemaxは、アクセルペダル踏込み量Accの低下に応じて低下してゆく特性になっているから、アクセルペダル踏込み量が小さいときは、エンジン１の所定の最高回転速度も低くなり、従来の走行感覚と一致し、自然な感覚での運転が出来る。
【００２１】
請求項３について、請求項１の制御においてアクセルペダルを急速に踏み込んだことによって、現時点におけるフライホイール６の回転速度Nfが新たなアクセルペダル踏込み量に対応したフライホイールの限界回転速度Nfminより低くなってしまったときは、熱機関１によってフライホイール６を駆動する。
その際、フライホイール６の回転速度Nfがその新たなアクセルペダル踏込み量に対応した限界回転速度Nfmin以上になるまで、発電機３における発電入力動力P１を、エンジン１の駆動によってフライホイール６の回転速度が上昇してゆくレベルに減少させ、その減少させている間、その減少させた発電入力動力分に相当した電力を電源４から電動機５に補給する。
その結果、電動機５は出力軸５aへの要求動力どおりの駆動を可能にし、且つエンジン１はフライホイール６を失速させずにフライホイール６へ回転エネルギを供給出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
熱機関（１）の駆動軸（１a）はフライホイール（６）を介して発電機（２）に連動し、前記発電機の発電した全ての電力は制御器（３）を介して出力軸（５a)を駆動する電動機（５）に供給し、前記熱機関が作動するときは、その熱機関の経済燃費特性線（Fec)上における所定の低出力作動点（Pl)から所定の高出力作動点（Pm)の間において作動させ、
前記所定の高出力作動点（Pm)において前記熱機関が出力する動力をPemとし、前記出力軸への要求動力を指示するアクセルペダル踏込み量Accが０≦Acc≦１.０において、前記フライホイールの有する回転エネルギによって前記発電機に発電させる発電入力動力P１は、P１ = Acc×Pemの関係に制御し、前記熱機関が前記フライホイールへ回転エネルギを供給し始めるときの前記アクセルペダル踏込み量Accにおけるその熱機関の回転速度は、前記発電入力動力P１以上の動力を出力する前記経済燃費特性線上における作動点Pjの回転速度Nejとなっており、前記フライホイールの回転速度が前記アクセルペダル踏込み量に対応した前記回転速度Nejに等しい値の限界回転速度Nfminに低下したことによって、前記熱機関は、前記経済燃費特性線上における前記作動点Pjから所定の最高回転速度Nemaxとなる作動点Pk迄の間を作動して、前記フライホイールへ回転エネルギを供給し、前記フライホイールの回転速度が、前記アクセルペダル踏込み量に対応した前記所定の最高回転速度Nemaxに等しい値の所定の最高回転速度Nfmaxに達した後であって、そのフライホイール回転速度が前記限界回転速度Nfminに達するまで低下してゆく間にあるときは、前記熱機関への燃料供給を停止させる。
【実施例】
【００２３】
図１は、本発明におけるフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法を行うフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置のシステム図である。
図１においてエンジン１は駆動軸１a 、クラッチ１b 及びフライホイール６を介して発電機２に連動している。
【００２４】
発電機２から出力している配線３aは制御器３及び配線３bを介して電動機５へ接続し、電動機５は出力軸５aを介して駆動輪へ連動している。
２次電池あるいはキャパシタ等の電源４と制御器３との間は配線４aによって接続している。
【００２５】
図１のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置を装着した車両の作用は下記のようになっている。
図１の車両を発進させるときは、運転者がキーを入れてスイッチ・オンにすると、制御器３はクラッチ1bを係合させ且つ電源４からの電力を配線４a 、制御器３及び配線３aを介して発電機２にモータ作用をさせる。
そのモータ作用によって、発電機２は入力軸６a ,フライホイール６、クラッチ1b及び駆動軸１aを介してエンジン１を始動させ車両の発進態勢となる。
【００２６】
その態勢から運転者がアクセルペダルを踏み込むと、制御装置３はクラッチ１bを係合させ、エンジン１を作動させる。
そのことによって、エンジン１からの動力は駆動軸１a 及びクラッチ１bを介してフライホイール６を所定の回転速度まで回転加速させると共に入力軸６aを介して発電機２を駆動する。
その際、発電機２が発電する電力はアクセルペダルの踏込み量に応じた動力に相当している。
【００２７】
この場合において、電源４における充電電力が所定値に達している通常時は、発電機２において発電した電力が全て制御器３及び配線３bを介して電動機５に供給され、その電力は電動機５によって機械動力に変換し、その機械動力は出力軸５aから駆動輪へ動力伝達する。
【００２８】
上記動力伝達において、エンジン１の回転速度が所定の最高回転速度に達すると、制御器３はエンジン１への燃料供給を停止し、クラッチ１bを開放する。
上記エンジン１への燃料供給を停止した後、制御器３は、フライホイール６に蓄積した回転エネルギによって発電機２に発電させ、その発電させる電力は上記エンジン１の作動時と同じくアクセルペダルの踏込み量に応じた動力に相当している。
【００２９】
上記のようにエンジン１がフライホイール６へ回転エネルギを間歇的に供給しながら、フライホイール６から出力軸５aへ必要な動力を取り出す作用は下記のようになっている。
入力軸６aの回転角速度ω１と入力軸６aのトルクT1との積T1×ω１は発電機２への入力機械動力P1であり、電動機５が出力軸５aへ出力する動力は出力軸５aの回転角速度ω２と出力軸５aのトルクT2との積T2×ω２＝P2である。
ここで、入力軸６aの機械動力P1が発電機２において電力に変換しその電力が全て電動機５へ供給し、その電力が出力軸５aの機械動力P2に変換するまでの動力伝達効率をηとすると、
（T1×ω１）×η＝（T2×ω２）                                  （１）
の関係にあり、ここで入力軸６aの回転速度をN1とし、出力軸５aの回転速度をN2とすると、ω２/ω１＝N2 / N1であるから、（１）式は、
（T1×N１）×η＝（T2×N２）                                  （２）
となる。
【００３０】
図２は、エンジン１が所定の高出力作動点Pmの作動によって最大出力動力Pemを出力し、その動力が駆動軸１a 及びクラッチ１b介し、且つフライホイール６に何らの回転エネルギを与えず、そのまま入力軸６aに伝達し、更にその動力が（２）式の関係に従って出力軸５aに動力伝達した場合の出力軸５aにおけるトルクT2mと回転速度N2の関係を示している。
但し、図２の０≦N2≦N2oの範囲におけるT2m =T2max一定の特性は、電動機５の最大可能出力トルクによって限定されたトルクである。
【００３１】
運転者がアクセルペダルを踏み込んで車両を走行させるとき、アクセルペダル踏込み量が所定の大きさにおける踏み込み量Accのときその踏み込み量をAcc =1.0とし、アクセルペダル踏込み量がそれ以下の状態は０≦Acc＜1.0となる。
【００３２】
このようなアクセルペダル踏込み量Accによって出力軸５aに要求トルクT2を指令すると、制御装置３は、
T2 = Acc×T2mi                                              （３）
の関係式からその時点において出力軸５aに出力すべきトルクT2を算出する。
ここで、（３）式におけるT2miは、図２におけるように、エンジン１が最大動力Pemを出力し、その動力がフライホイール６へ何らエネルギ供給することなく出力軸５aへ伝達している場合であって、その時点における出力軸５aの回転速度がN2iになっている状態の出力軸トルクT2miである。
【００３３】
又、（３）式において、両辺に出力軸５aのその時点における回転角速度ω２を掛けると、
T2×ω２＝ Acc×（T2mi×ω２）                                （４）
となる。
【００３４】
（４）式における右辺の（T2mi×ω２）は、上記のようにエンジン１がその最大出力動力Pemをフライホイール６へ何らエネルギ供給することなく出力軸５aへ動力伝達している場合に出力軸５aに生ずる動力P2m（以降、単にエンジン最大動力時の出力軸動力P2mと呼ぶ）に相当している。
すなわち、アクセルペダルの踏込み量Accによって出力軸５aへトルクT2を要求することは、出力軸５aにエンジン最大動力時の出力軸動力P2mのAcc（０≦Acc≦1.0）倍に相当した動力を出力させることになる。
【００３５】
このようにアクセルペダル踏込み量Accによって、出力軸５aへトルクT2を出力させること、すなわち出力軸５aに動力（T2×ω２）の動力を出力させるためには、上述したように発電機２がフライホイール６から（１）式の関係を充たした動力（T1×ω１）の動力を取り出すことになる。
【００３６】
ここで（１）式を変形すると、
T1 =｛T2×（ω２ / ω１）｝/ η
であり、上記のようにω２ / ω１＝N2 / N1であるから、
T1=｛T2×（N2 / N1)｝/η                                      （５）
となる。
（５）式において、N１はフライホイール６の回転速度であり、N2は出力軸５aの回転速度であるから、N1およびN2は検出可能である。
又、動力伝達効率ηは実験的に求めておき、制御器３へ記憶させておけばよい。
【００３７】
すなわち、運転者がアクセルペダルを踏込んで出力軸５aへトルクT2を出力させる指示を出すと、制御器３は（３）式の関係によってT2の値を算出し、その算出したT2の値を（５）式に代入して発電トルクT1を求める。
その発電トルクT1に設定して発電した発電機２からの電力は、配線３a ,制御器３および配線３bを介して電動機５に供給することは上述のとおりである。
【００３８】
上記作用において、フライホイール６には、「常時」、（１）式の関係を充たして発電機２へエネルギを供給出来る状態にしておかなければならない。
その「常時」とは、一時的のみならず常にフライホイール６から発電機２へ動力を出し続けることが出来るように、フライホイール６へは回転エネルギの蓄積が可能になっていなければならないと言うことである。
それは、フライホイール６には常に（４）式の関係を充たすエネルギがエンジン１から補給されていなければならないことになる。
【００３９】
以下、エンジン１がフライホイール６へ回転エネルギを補給する作用を説明する。
エンジン１を作動させてフライホイール６へ回転エネルギを供給するときは、クラッチ１bを係合し、その際におけるエンジン１の出力トルクをTeおよびフライホイール６の慣性モーメントをIfとすると、
Te =｛I×（ｄω１/dt)｝+ T1
のトルク平衡式を得る。
なお、ｄω１/dtはフライホイール６の回転角加速度である。
上式を書き換えると、
ｄω１/dt = （Te - T1) / I                                          (6)
となる。
【００４０】
（６）式において、Te ＜ T1の状態になるとフライホイール６の回転角加速度ｄω１/dtが負になって、エンジン１がフライホイール６を駆動しようとしてもフライホイール６の回転速度が失速してしまうことになる。
ここで、図１においてクラッチ１bが係合状態においては、エンジン１の回転角速度ωeも入力軸６aの回転角速度ω１も同じ、すなわちωe = ω１であるから、（６）式における（Te＜ T1）の比較は、動力の大きさの比較（Te×ω１）＜（T1×ω１）と同じである。
【００４１】
すなわち、エンジン１の駆動時においてフライホイール６を失速させないため（６）式におけるｄω１/dtを正とするために、（６）式右辺の（Te - T1)を正の値にすることは、エンジン１の出力動力Te×ωe（＝Te ×ω１）が入力軸６aにおける動力T1×ω１より常に大となっている
Te×ωe ＞ T1×ω１
の関係になければならないことを意味している。
上式において、Te×ωeはエンジン１が出力する任意の出力動力Pejであるから、上記フライホイール６を失速させずにエンジン１を駆動するエンジン１の出力動力Pejは、
Pej ＞ T1×ω１                                                （７）
の関係にあることを必要とする。
【００４２】
ここで、（１）式と（３）式から、
T1×ω１×η＝Acc×（T2mi×ω２）
あるいは
T1×ω１＝Acc×（T2mi×ω２）/ η
の関係が有り、上式における（T2mi×ω２）/ηは、上述した図２の説明から理解出来るように、エンジン１の最大出力動力Pemである。
したがって、上式は
T1×ω１＝ Acc×Pem                                          （８）
の関係にある。
したがって、（７）および（８）式から、フライホイール６を失速させずにエンジン１が出力する動力Pejの大きさは、
Pej ＞ Acc×Pem                                              （９）
の関係になければならない。
【００４３】
本発明における上記エンジン１の作動は、図５における経済燃費特性線Ｆｅｃ上の所定の低出力作動点Ｐｌから所定の高出力作動点Ｐｍの間を作動し、経済燃費特性線Ｆｅｃ上であっても燃費の大きく悪化する作動点ＰｌとＮｉｄｌの間は使用しない。
なお、図５におけるＰｌ点は、経済燃費特性線Ｆｅｃ上の作動点Ｐｍから作動点Ｐｌを介してアイドリングの作動点Ｎｉｄｌ迄において燃費率が急激に悪化する点である。すなわち、経済燃費特性線Ｆｅｃ上の作動点Ｐｍから作動点Ｐｌまでは燃費率が良好であって、作動点Ｐｌから作動点Ｐｘを介してアイドリング作動点Ｎｉｄｌに向かって燃費率は急速に悪化する。
そこで、本実施例においては、エンジン１の作動時において、（９）式を満足させるアクセルペダル踏込み量Ａｃｃとエンジン１の出力との関係を下記のように設定している。
【００４４】
（９）式は、エンジン１の作動をさせているとき、エンジン１の出力動力Pejをエンジン１の最大出力動力PemのAcc倍「以上」にさせる制御を行う。
それは、各アクセルペダル踏込み量Accごとにおいて（９）式右辺の関係に従って求めた動力値Acc×Pem一定の特性曲線Peiを図５上に描き、その描いた特性Pei曲線と経済燃費特性線Fecとの交点（作動点）Piを求め、その求めた作動点Piにおけるエンジン１の回転速度Neiを求める。
【００４５】
そのように求めた回転速度がNeiとなる経済燃費特性線Fec上の作動点Piにおけるエンジン１の出力動力Peiが（９）式の右辺を充たす動力である。
すなわち、エンジン１が非作動状態であって、発電機２がフライホイール６からエネルギを取り出して車両を走行させていることによって、フライホイール６の回転速度Nfが低下してゆく過程において、フライホイール６の回転速度Nfが上記求めたNeiの回転速度に等しい値の回転速度となる「直前」まで低下したとき、エンジン１を経済燃費特性線Fec上の作動であってその回転速度をそのNeiの「直前」の回転速度から作動し始めれば、フライホイール６を失速させずにエンジン１からフライホイール６へ回転エネルギを補充出来ることになる。
【００４６】
ここで、上記“Neiの「直前」まで低下したとき”のその「直前」の回転速度とは、図５においてエンジン１の回転速度NeがNeiとなる直前の回転速度Ne = Nei + dNeである。
図５において、エンジン１の回転速度NeがNe = Nei + dNeであって、その作動が経済燃費特性線Fec上の作動点Pjに作動させると、その作動点Pjにおけるエンジン１の出力動力は、図５から理解出来るようにPeiの動力より僅かに大きなPei + dPeの値になる。
【００４７】
すなわち、エンジン１が非作動状態であって、発電機２がフライホイール６からエネルギを取り出して車両を走行させていることによって、フライホイール６の回転速度Nfが低下してゆく過程において、フライホイール６の回転速度Nfが上記Nei + dNeの値になったとき、エンジン１を経済燃費特性線Fec上の作動点Pjに作動させ始めれば、エンジン１はフライホイール６を失速させずに駆動することが出来る。
【００４８】
上記のようにエンジン１が非作動状態にして発電機２がフライホイール６からエネルギを取り出して車両を走行させていることによって、フライホイール６の回転速度Nfが低下してゆく過程において、エンジン１を再始動させてフライホイール６へ回転エネルギを補給してゆく判定基準は、上記理論に基づいて図３のようになる。
【００４９】
図３は、縦軸がフライホイール６の回転速度Ｎｆを示し、横軸はアクセルペダル踏込み量Ａｃｃを示している。
図３におけるフライホイール６の限界回転速度特性Ｎｆｍｉｎは下記のように求めている。
（９）式において、各Ａｃｃごとに、右辺のＡｃｃ×Ｐｅｍ＝Ｐｅｉを求め、その動力Ｐｅｉを出力する作動点Ｐｉを図５の経済燃費特性線Ｆｅｃ上に求め、その作動点Ｐｉにおけるエンジン１の回転速度Ｎｅｉを求め、各Ａｃｃ（横軸）に対応させてその求めた回転速度ＮｅｉにdＮｅを付加した回転速度Ｎｅｊ（縦軸）をプロットしたものである。
すなわち、その求めた回転速度Ｎｅｊが図３における特性Ｎｆｍｉｎの縦軸（Ｎｆ）の値である。
【００５０】
なお、上記（９）式の関係において、Acc = 1.0の場合は、（８）式の関係から入力軸６aにエンジン１の最大出力動力Pemを出力させる状態になる。
且つ、エンジン１はその最大出力動力Pemを出力する作動点Pmの回転速度Nem以上には回転しない制御としている。
したがって、（９）式の関係においてAcc = 1.0の場合は、エンジン１が駆動中であってもエンジン１の回転速度はそれ以上上昇させない制御になるから、その場合、フライホイール６を更に増速させることは無く、エンジン１のその動力Pemは全て入力軸６aへ与え続けることになる。
すなわち、（９）式におけるAcc = 1.0の場合は、（９）式における不等号を等号に置き換えてPej = Pemとし、その作用はエンジン１の最大出力動力Pemが全て入力軸６aへ出力し続けることになる。
【００５１】
そのようなことから、図３における限界回転速度特性Nfminにおけるm点は、アクセルペダル踏込み量Acc がAcc = 1.0の状態において、フライホイール６の回転速度Nf（このときエンジン１の回転速度に等しい）が上記エンジン１の最大動力出力の回転速度Nemとなるように制御する関係となっている。
【００５２】
又、図３における限界回転速度特性Nfminにおいて、l点は、下記のように設定した点である。
上述のように、本発明においてエンジン１がフライホイール６へ回転エネルギを補充する作動は、エンジン１の燃費を最良に保つため、経済燃費特性線Fec上の所定の低出力作動点Plから所定の高出力作動点Pmの間において作動させる制御を行うことにしている。
又、上述のように、そのエンジン１の作動はフライホイール６の回転速度Nfを失速させない（９）式の条件を充たすものでなければならない。
そこで、エンジン１が上記所定の低出力作動点Plにおいて作動する状態での（９）式の条件を充たす関係が制御上必要になる。
【００５３】
そこで、（９）式におけるPejの値を上記のように出力動力Pelとすると、（９）式は、
Pej = Pel > Acc×Pem
となり、これを整理し、
Acc < Pel / Pem                                                （１０）
を得る。
すなわち、エンジン１の作動点を所定の低出力作動点Plとする状態におけるアクセルペダル踏込み量Accの値は、（１０）式の関係を充たす範囲のアクセルペダル踏込み量Accであれば、全て、エンジン１の作動中においてフライホイール６を失速させることはないことになる。
したがって、（１０）式におけるAccの値は零であっても良い。
【００５４】
又、（１０）式における不等号を等号にして求めたアクセルペダル踏込み量
Acci = Pel / Pem
の値のAcciを求め、そのAcciから僅かな量のdAcc（dAcc = 0.01程度の値）を差し引いたアクセルペダル踏込み量Acco = Acci - dAccを（１０）式に代入しても、（１０）式は成立する。
すなわち、アクセルペダル踏込み量Accが０＜Acc≦ Accoとなる範囲のアクセルペダル踏込み量Accは全て（１０）式を満足する。
【００５５】
このようにして求めた上記Accoの値が図３におけるl点に対応した横軸のAcc = Accoの値である。
又、図３におけるl点に対応した縦軸のNf = Nelの値は、上記（１０）式における動力値Pelが経済燃費特性線Fec（図５）上の作動点Plであって且つその状態におけるエンジン１の回転速度NeがNe = Nelになることに対応している。
すなわち、アクセルペダル踏込み量Accが０＜Acc≦ Accoとなる範囲にあるときであって、発電機２がフライホイール６のみから（８）式の動力（T1×ω１）を取り出していることによってフライホイール６の回転速度が低下してゆき、そのフライホイール回転速度NfがNf = Nel（図３の関係）に達したとき、制御器３はエンジン１を上記所定の低出力作動点Plから経済燃費特性線Fec上をNf = Nfmaxとなるまで上述のように作動させてゆく。
【００５６】
このように、エンジン１が非作動状態であって発電機２がフライホイール６のみからエネルギを取り出して車両を走行させていることによって、フライホイール６の回転速度Nfが低下してゆく過程において、エンジン１を再始動させてフライホイール６へ回転エネルギを補給してゆく場合は、図３の限界回転速度特性Nfminを使用した下記の制御を行う。
【００５７】
図３においてアクセルペダル踏込み量Accに対応させたフライホイール６の回転速度Nf = Nfminを求め、上記低下してゆくフライホイール６の回転速度Nfがその図３から求めた回転速度Nf = Nfminに達したとき、エンジン１をそのNfminの回転速度に一致させて、エンジン１を経済燃費特性線Fec上に始動させればフライホイール６は失速せず（９）式の関係を充たして加速可能になる。
【００５８】
エンジン１が再始動してからのエンジン１の作動は、経済燃費特性線Fec上を最大動力出力点のPm点（図５）まで作動させ、Pm点に至ってエンジン１への燃料供給を停止させてもよい。
しかし、運転者がアクセルペダル踏込みを小さくして車両を走行させている場合においても、エンジン１の作動回転速度が最大動力を出力する状態になることは、従来における車両の走行感覚と異なり違和感を生ずることになる。
【００５９】
ここで、上記説明におけるように、エンジン１の作動中においてエンジン１の回転速度Neはフライホイール６の回転速度Nfと同じNe = Nfである。
したがって、エンジン１の作動によって達するエンジン１の最高回転速度Nemaxは、図３におけるフライホイール６の最高回転速度特性Nfmax（＝Nemax)のように、アクセルペダル踏込み量Accの低下に応じて低くなる特性とすることが望ましい。
【００６０】
このように、エンジン１がフライホイール６と入力軸６aを駆動する場合、制御器３は、上記のように図３の特性Nfmin（ = Nemin)と特性Nfmax( = Nemax)の間の回転速度においてエンジン１を経済燃費特性線Fec上に作動させるのであるが、そのエンジン１を経済燃費特性線Fec上に作動させる制御は下記のようになっている。
上記説明から理解出来るように、図３に設定した限界回転速度である特性Nfminと最高回転速度である特性Nfmaxに従ってエンジン１を経済燃費特性線Fec上において作動させていることは、（６）式における右辺の（Te - T1）を正の値に設定していることになり、そのことは（６）式左辺のdω１/ dt ( = dωe / dt )が正になって、フライホイール６の回転と共にエンジン１の回転速度Neが常に増速し続けることを意味している。
但し、アクセルペダル踏込み量AccがAcc = 1.0なるときは、上述のようにエンジン１の回転速度NeがNe = Nem一定のまま作動し続ける。
【００６１】
そのエンジン１が経済燃費特性線Fec上を増速し続けるように制御するために、制御装置３は、エンジン１への燃料供給量を時間経過と共に増大させてゆく。
その燃料供給量増大によってエンジン１の回転速度Neを増大させてゆく関係は、その燃料供給量の増大速度が、各時点において、その時点の燃料供給量θi（図５）とその時点におけるエンジン１の回転速度Neiとが経済燃費特性線Fec上の作動点Piに一致する速度をもって増大させる制御を行っている。
【００６２】
上述の制御による車両走行において、アクセルペダル踏込み量AccがAcc ＝0.4およびAcc = 0.8の場合におけるフライホイール６の回転速度Nfの変化を図４に示す。
図４は、縦軸がフライホイール６の回転速度Nfを示し、横軸が経過時間tを示している。
図４のアクセルペダル踏込み量AccがAcc = 0.4及びAcc = 0.8の両者において、フライホイール回転速度Nfが上昇している間は、エンジン１がフライホイール６を回転加速させながら且つ発電機２がフライホイール６からアクセルペダル踏込み量Accに対応した（８）式の関係のエネルギを取り出している状態を示している。
又、図４においてフライホイール回転速度Nfが下降している間は、エンジン１への燃料供給を停止し、発電機２がフライホイール６のみからアクセルペダル踏込み量Accに対応した（８）式の関係のエネルギを取り出している状態を示している。
【００６３】
図４において、アクセルペダル踏込み量Acc = 0.4の場合のフライホイール回転速度NfはNfaとNfbの間において、その回転上昇と回転下降を繰り返している。
それは、アクセルペダル踏込み量Acc = 0.4の場合、図３において設定しているフライホイール６の限界回転速度Nfminと最高回転速度Nfmaxの特性に基づいて、そのa点とb点との間でその回転上昇と回転下降を繰り返すように制御しているからである。
【００６４】
又、図４において、アクセルペダル踏込み量Acc = 0.８の場合のフライホイール回転速度NfはNfcとNfdの間において、その回転上昇と回転下降を繰り返している。
この場合も、アクセルペダル踏込み量Acc = 0.８の場合、図３において設定しているフライホイール６の限界回転速度Nfminと最高回転速度Nfmaxの特性に基づいて、そのc点とd点との間でその回転上昇と回転下降を繰り返すように制御しているからである。
【００６５】
以上の説明は、アクセルペダル踏込み量Accが一定の場合であるが、アクセルペダル踏込み量Accを急速に踏込んだ場合の制御は下記のようになる。
例えば、アクセルペダル踏込み量AccがAcc = 0.4であってフライホイール６の回転速度Nfが下降してゆき、その現時点における作動点がe点（図４）であったとする。
その次の瞬間に、アクセルペダル踏込み量AccをAcc = 0.8へ踏込んだ場合、その踏込んだ瞬間におけるフライホイール６の回転速度Nfは、図３におけるAcc = 0.8に対応した限界回転速度Nfminと最高回転速度Nfmaxの特性におけるc点からｄ点の範囲を外れてしまう。
【００６６】
すなわち、アクセルペダル踏込み量AccがAcc = 0.8になったときは、図４において、フライホイール６の回転速度NfがNfc＜Nf＜Nfdとなっていなければならない。しかし、そのAcc = 0.8になった瞬間において、フライホイール６の回転速度Nfは未だNf < Nfcとなっている。
【００６７】
そこで、制御装置３は、その低くなり過ぎているフライホイール６の回転速度Nfを高めるために、エンジン１へ燃料を供給して上述の作用を行うことになるが、上述の制御のままでは、エンジン１を駆動してもフライホイール６の回転は失速してしまう。
それは、今迄、アクセルペダル踏込み量がAcc = 0.4であった状態においてエンジン１の出力動力Peiは、（９）式にAcc = 0.4を代入した
Pej > 0.4×Pem
の動力Pejで良かった。
ところが、次の現時点に至りアクセルペダル踏込み量がAcc = 0.8に増大した「瞬間」において、エンジン１の出力動力Pejは、新たに（９）式へAcc = 0.8を代入した
Pej > 0.8×Pem
の大きな動力Pejとなっていなければならないからである。
【００６８】
この問題を解決するためには、発電機２に要求する（９）式左辺Acc×Pemの値を一時的に小さくし、その小さくした分の動力補正は下記のように電動機５側で行う。
ここで、上記（９）式左辺Acc×Pemは（８）式に示すように、
Acc×Pem = T1×ω１
であるから、（９）式左辺Acc×Pemの値を一時的に小さくすることは、上記式左辺のT1を小さくすれば良いことになる。
【００６９】
以下、その作用を説明する。
図４において、アクセルペダル踏込み量がAcc = 0.4であってその作動点がe点に至ったとき、新たにアクセルペダル踏込み量がAcc = 0.8へと増大した場合、制御器３は、エンジン１へ経済燃費特性線Fec上の作動条件を充たしながら、（６）式に従って入力軸６aの回転角加速度dω１/dt（dNf /dtに比例)が正の値になるまで発電機２の発電トルクT1をT1iの値に小さくしてゆく。
【００７０】
そのT1をT1iに小さくしてdω１/dtの値が正、すなわちdNf / dtの値が正になった結果、フライホイール６の回転速度Nfはe点（図４）から上昇してゆき、f点に至る迄その制御を続ける。
そのe点からf点までの制御においては、上記T1をT1iの値に小さくした分、発電機２において発電する電力が小さくなっている。
【００７１】
すなわち、発電機２の入力動力は、（１）式において示すように、本来、T1×ω１の値でなければならない。
しかし、アクセルペダル踏込み量が急速に増大した場合において上記のように、入力軸６aの入力トルクをT1からT1iに減じている状態においては、本来の入力動力T1×ω１に対して、
（T1 - T1i）×ω１＝ｄP1
の入力動力が減じている。
【００７２】
このことは、本来、dP1の電力が制御装置３を介して電動機５へ動力伝達していなければならないものである。
この動力伝達の関係を式によって表現すると、
dP1×η＝ｄP2                                                （１１）
となる。
但し、ηは、発電機２への入力動力dP1が電動機５の出力動力dP2となるまでの動力伝達効率である。
【００７３】
すなわち、図４のe点からf点までの制御において上記T1をT1iの値に小さくしたことによるその制御の間、出力軸５aには（１１）式の動力dP2が不足することになる。
このようなことから、制御装置３は、図４の上記e点からf点までの制御においては、そのdP2が出力する分の電力を電源４から制御装置３を介して電動機５へ補充する。
その結果、上記e点からf点までの制御においても、アクセルペダル踏込み量Accに対応して出力軸５aに要求どおりの動力を出力することが可能になる。
【００７４】
上記制御によってフライホイール回転速度Nfが図４のf点に至ると、フライホイール６の回転速度Nfが現時点のアクセルペダル踏込み量Acc = 0.8に対応した回転速度Nfc以上の領域に入り、正規の制御を可能にし、そのf点以後、エンジン１からフライホイール６への回転エネルギの供給が可能になって、フライホイール回転速度Nfは図４におけるgのように、上昇してゆく。
【００７５】
すなわち、フライホイール回転速度Nfが図４のf点に至ったことは、図３において、フライホイール回転速度Nfが新たなアクセルペダル踏込み量Acc = 0.8に対応した限界回転速度Nfminのc点における回転速度Nfcに達したことになる。
又、図３において、フライホイール回転速度Nfがアクセルペダル踏込み量Accに対応して限界回転速度Nfmin以上になることは、エンジン１の作動が再び（９）式の条件を充たす領域に入ったことを意味している。
【００７６】
以上の実施例において、エンジン１はガソリン・エンジンを例にして説明したが、エンジン１はディーゼル・エンジンやガス・タービン等の熱機関に適用できる。
それは、熱機関はその広い作動回転速度範囲において必ず燃費の良くなる経済燃費特性線が存在するから、上述の説明のように、熱機関がフライホイール６へ回転エネルギを供給する際、熱機関がその経済燃費特性線上の好ましい範囲で間歇的に作動するように制御すれば良いことになる。
【００７７】
又、図１の実施例においてはクラッチ１を設けているが、エンジン１の駆動軸１aはフライホイール６へ直結したままでも良い。
唯、クラッチ１bを設けていると、エンジン１の非作動時においてクラッチ１bを開放状態にすることによって、フライホイール６側からエンジン１を駆動することが無くなり、非作動状態におけるエンジン１を駆動するトルク損失が存在しない利点がある。
しかし、エンジン１の非作動中において、エンジン１がフライホイール６と連動していても、上述の制御と図１の装置の駆動は十分に可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、上述の自動車への適用のみならず、出力軸５aの負荷動力を変動させて使用する動力伝達装置として、建設機械、鉄道車両、船舶等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明のフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法を実施するためのフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置の一例をシステム図によって示したものである。
【図２】図１における出力軸５aの回転速度N2に対する最大出力トルク特性T2mを示したものである。
【図３】エンジン１がフライホイール６へ回転エネルギを補充し始める時点のフライホイール６の限界回転速度Nfmin特性と、その回転エネルギ補充時のフライホイール６の最高回転速度Nfmax特性をアクセルペダル踏込み量Accに対して示したものである。
【図４】本発明のフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法を使用した場合におけるフライホイール６の回転速度Nfの時間的変化を示したものである。
【図５】図１におけるエンジン１の作動特性を示したものである。
【図６】従来におけるエンジンを使用した純電気駆動装置をシステム図によって示したものである。
【符号の説明】
【００８０】
1  エンジン、  ２  発電機、  ３  制御器、  ４  電源、  ５  電動機、  ５a  出力軸、  ６  フライホイール、  ６a  入力軸、  Fec  経済燃費特性線。
【図１】
0004565435.tif 000002
【図２】
0004565435.tif 000003
【図３】
0004565435.tif 000004
【図４】
0004565435.tif 000005
【図５】
0004565435.tif 000006
【図６】
0004565435.tif 000007