(57)【要約】【課題】車両全体としての総合的な燃費改善が損なわれる事態が生じることを改善可能なフライホイール回生システム及びフライホイール回生システムの制御方法を提供する。【解決手段】フライホイール回生システム１００は、変速機ＴＭを備えた車両２００に適用され、フライホイールＦＷと、モータジェネレータＭＧと、動力伝達機構５０と、コントローラ２９０と、を備える。コントローラ２９０は、エンジンＥＮＧが作動している状況下で、予め設定した条件が成立したときに、動力伝達機構５０の動力伝達状態を、動力伝達機構５０を介してフライホイールＦＷに蓄積されている運動エネルギでモータジェネレータＭＧを駆動させる状態にする。【選択図】図１
2017081496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機を備えた車両に適用されるフライホイール回生システムであって、
前記変速機の入力軸に接続されるフライホイールと、
前記フライホイールに接続されるジェネレータと、
前記変速機の入力軸及び前記フライホイールを接続するとともに前記フライホイール及び前記ジェネレータを接続する動力伝達機構であって、前記変速機の入力軸及び前記フライホイールの断接と前記フライホイール及び前記ジェネレータの断接とを行うクラッチ部を有する動力伝達機構と、
前記車両の駆動源が作動している状況下で、予め設定した条件が成立したときに、前記動力伝達機構の動力伝達状態を、前記動力伝達機構を介して前記フライホイールに蓄積されている運動エネルギで前記ジェネレータを駆動させる状態にする制御部と、
を備えることを特徴とするフライホイール回生システム。
【請求項２】
請求項１に記載のフライホイール回生システムであって、
前記条件は、前記変速機に対して前進用以外の変速レンジが選択されていることを含む、
ことを特徴とするフライホイール回生システム。
【請求項３】
請求項１に記載のフライホイール回生システムであって、
前記条件は、前記車両に搭載されたバッテリの充電状態が、設定値よりも低いことを含む、
ことを特徴とするフライホイール回生システム。
【請求項４】
請求項１に記載のフライホイール回生システムであって、
前記条件は、前記フライホイールの回転速度が設定速度よりも高いことを含む、
ことを特徴とするフライホイール回生システム。
【請求項５】
請求項１に記載のフライホイール回生システムであって、
前記条件は、発電指示操作が検出されたことを含む、
ことを特徴とするフライホイール回生システム。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項に記載のフライホイール回生システムであって、
前記制御部は、前記フライホイールに蓄積されている運動エネルギで前記ジェネレータを駆動している際に、前記駆動源の停止指示操作が検出された場合に、前記動力伝達機構によって、前記フライホイールによる前記ジェネレータの駆動を継続させる、
ことを特徴とするフライホイール回生システム。
【請求項７】
変速機を備えた車両に適用され、前記変速機の入力軸に接続されるフライホイールと、前記フライホイールに接続されるジェネレータと、前記変速機の入力軸及び前記フライホイールを接続するとともに、前記フライホイール及び前記ジェネレータを接続する動力伝達機構であって、前記変速機の入力軸及び前記フライホイールの断接と、前記フライホイール及び前記ジェネレータの断接とを行うクラッチ部を有する動力伝達機構と、を備えるフライホイール回生システムの制御方法であって、
前記車両の駆動源が作動している状況下で、予め設定した条件が成立したときに、前記動力伝達機構の動力伝達状態を、前記動力伝達機構を介して前記フライホイールに蓄積されている運動エネルギで前記ジェネレータを駆動させる状態にすること、
を含むことを特徴とするフライホイール回生システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライホイール回生システム及びフライホイール回生システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両減速時に車両の運動エネルギをフライホイールに蓄える技術が例えば特許文献１で開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１２−５１６４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両減速時に車両の運動エネルギをフライホイールに蓄えることを優先すると、オルタネータ等で電気エネルギとして回収していた分のエネルギもフライホイールに運動エネルギとして蓄えることになる。このため、場合によっては車両の駆動源の動力を利用して発電を行うことで、必要電力を補わざるを得なくなる虞がある。結果、車両全体としての総合的な燃費改善が損なわれるという本末転倒な事態が生じる虞がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、車両全体としての総合的な燃費改善が損なわれる事態が生じることを改善可能なフライホイール回生システム及びフライホイール回生システムの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様のフライホイール回生システムは、変速機を備えた車両に適用されるフライホイール回生システムであって、前記変速機の入力軸に接続されるフライホイールと、前記フライホイールに接続されるジェネレータと、前記変速機の入力軸及び前記フライホイールを接続するとともに前記フライホイール及び前記ジェネレータを接続する動力伝達機構であって、前記変速機の入力軸及び前記フライホイールの断接と前記フライホイール及び前記ジェネレータの断接とを行うクラッチ部を有する動力伝達機構と、前記車両の駆動源が作動している状況下で、予め設定した条件が成立したときに、前記動力伝達機構の動力伝達状態を、前記動力伝達機構を介して前記フライホイールに蓄積されている運動エネルギで前記ジェネレータを駆動させる状態にする制御部と、を備える。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、変速機を備えた車両に適用され、前記変速機の入力軸に接続されるフライホイールと、前記フライホイールに接続されるジェネレータと、前記変速機の入力軸及び前記フライホイールを接続するとともに、前記フライホイール及び前記ジェネレータを接続する動力伝達機構であって、前記変速機の入力軸及び前記フライホイールの断接と、前記フライホイール及び前記ジェネレータの断接とを行うクラッチ部を有する動力伝達機構と、を備えるフライホイール回生システムの制御方法であって、前記車両の駆動源が作動している状況下で、予め設定した条件が成立したときに、前記動力伝達機構の動力伝達状態を、前記動力伝達機構を介して前記フライホイールに蓄積されている運動エネルギで前記ジェネレータを駆動させる状態にすること、を含むフライホイール回生システムの制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
これらの態様によれば、車両の駆動源が作動している状況下で、予め設定した条件が成立したときに、フライホイールに蓄積されている運動エネルギを電気エネルギに変換して蓄えることができる。このため、オルタネータ等で電気エネルギとして回収していた分のエネルギがフライホイールに運動エネルギとして蓄えられたとしても、電力不足が生じる事態を抑制したり防止したりすることができる。したがって、必要電力を補うために車両の駆動源の動力を利用して発電を行う事態が生じることを抑制したり防止したりすることができる。結果、車両全体としての総合的な燃費改善が損なわれる事態が生じることを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車両の概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る制御の一例をフローチャートで示す図である。
【図３】バッテリ充電状態に対する各設定値の説明図である。
【図４】フライホイールの回転速度に対する各設定値の説明図である。
【図５】キャリアへの負荷トルクの発生方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態に係る車両２００の概略構成を示している。
【００１２】
車両２００は、駆動源としてのエンジンＥＮＧを備え、エンジンＥＮＧの出力回転がエンジンクラッチＣＬＥ、トルクコンバータ２２０、変速機ＴＭ、差動機構２４０を介して駆動輪２５０に伝達される構成である。
【００１３】
エンジンクラッチＣＬＥは、油圧によって締結状態を切り換えることができる油圧クラッチである。エンジンクラッチＣＬＥを解放することで、エンジンＥＮＧのみをパワートレインから切り離すことができる。エンジンクラッチＣＬＥは例えば、電磁クラッチであってもよい。エンジンＥＮＧには、エンジンの動力で発電を行うオルタネータＡＬＴが設けられる。オルタネータＡＬＴが発電した電力は、車両２００に搭載されたバッテリＢＡＴＴに充電される。
【００１４】
トルクコンバータ２２０は、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータである。
【００１５】
変速機ＴＭは、一対の溝幅可変のプーリと、一対のプーリの間に巻き掛けられるベルトとを備え、一対のプーリの溝幅を変更することで変速比を無段階に変更することができるベルト無段変速機である。変速機ＴＭは、この他、前進後進を切り換える前後進切換機構を備える。変速機ＴＭの入力軸２３１には、チェーン２３２を介してオイルポンプＯＰが接続されている。
【００１６】
差動機構２４０は変速機ＴＭの出力回転を左右の駆動輪２５０に振り分ける。
【００１７】
駆動輪２５０及び図示しない従動輪に設けられるタイヤブレーキ２７０は、ブレーキペダル２７１とマスターシリンダ２７２とが機構的に独立しているブレーキである。運転者がブレーキペダル２７１を踏み込むと、ブレーキアクチュエータ２７３によってマスターシリンダ２７２のピストンが変位し、これによって、タイヤブレーキ２７０に油圧が供給されて制動力が発生する。
【００１８】
エンジンクラッチＣＬＥ及び変速機ＴＭには油圧回路２８０が接続されている。油圧回路２８０は、後述するコントローラ２９０からの指示に従い、オイルポンプＯＰが吐出する油による油圧を元圧としてエンジンクラッチＣＬＥ及び変速機ＴＭで必要とされる油圧を生成し、エンジンクラッチＣＬＥ及び変速機ＴＭに供給する。
【００１９】
フライホイール回生システム１００は、フライホイールＦＷと、モータジェネレータＭＧと、遊星歯車機構ＰＧと、第１〜第３ドグクラッチＤＯＧ１〜ＤＯＧ３とを備える。第１〜第３ドグクラッチＤＯＧ１〜ＤＯＧ３は、通電状態を切り換えることで締結状態を切り換えることができる電磁クラッチである。
【００２０】
遊星歯車機構ＰＧは、サンギヤＳと、サンギヤＳに噛み合う複数のピニオンギヤＰと、複数のピニオンギヤＰに噛み合うリングギヤＲと、複数のピニオンギヤＰの回転軸を支持するキャリアＣとを備える。
【００２１】
サンギヤＳには、ワンウェイクラッチＯＷＣ及び第３ドグクラッチＤＯＧ３を介してフライホイールＦＷが接続されている。ワンウェイクラッチＯＷＣは、フライホイールＦＷの回転速度ＮｆｗよりもサンギヤＳの回転速度ＮＳが高い場合にのみ締結するクラッチである。
【００２２】
キャリアＣには、第１ドグクラッチＤＯＧ１及びギヤ列Ｇ１を介して変速機ＴＭの入力軸２３１が接続される。
【００２３】
リングギヤＲには、ギヤＧ２及び第２ドグクラッチＤＯＧ２を介してモータジェネレータＭＧが接続される。また、リングギヤＲには、リングギヤＲの回転を制動するリングギヤブレーキＲＢが設けられる。リングギヤブレーキＲＢは、例えば、バンドブレーキである。
【００２４】
モータジェネレータＭＧは、図示しないインバータによって駆動される三相交流電動機であり、力行又は発電が可能である。モータジェネレータＭＧはバッテリＢＡＴＴの電力で駆動する。モータジェネレータＭＧが発電した電力はバッテリＢＡＴＴに充電される。
【００２５】
フライホイールＦＷは、金属製であり、回転時の風損を低減するために真空又は減圧された容器内に収容されている。
【００２６】
フライホイール回生システム１００では、動力伝達機構５０が、遊星歯車機構ＰＧと、第１〜第３ドグクラッチＤＯＧ１〜ＤＯＧ３と、を有して構成される。動力伝達機構５０は、変速機ＴＭの入力軸２３１及びフライホイールＦＷを接続するとともに、フライホイールＦＷ及びモータジェネレータＭＧを接続する。具体的には動力伝達機構５０は、変速機ＴＭの入力軸２３１と、モータジェネレータＭＧと、フライホイールＦＷと、を互いに接続する。
【００２７】
第１〜第３ドグクラッチＤＯＧ１〜ＤＯＧ３は、変速機ＴＭの入力軸２３１及びフライホイールＦＷの断接と、フライホイールＦＷ及びモータジェネレータＭＧの断接とを行うクラッチ部として、動力伝達機構５０に設けられる。具体的には第１〜第３ドグクラッチＤＯＧ１〜ＤＯＧ３は、互いに接続された変速機ＴＭの入力軸２３１、モータジェネレータＭＧ及びフライホイールＦＷから、変速機ＴＭの入力軸２３１、モータジェネレータＭＧ及びフライホイールＦＷそれぞれを個別に断接するクラッチ部として、動力伝達機構５０に設けられる。動力伝達機構５０はさらに、ワンウェイクラッチＯＷＣや、ギヤ列Ｇ１や、ギヤＧ２を含む。
【００２８】
フライホイール回生システム１００は、コントローラ２９０をさらに備える。コントローラ２９０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２９０には、変速機ＴＭの入力回転速度を検出する回転速度センサ２９１、アクセルペダル２７４の開度を検出するアクセル開度センサ２９２、ブレーキペダル２７１の踏み込み量を検出するブレーキセンサ２９３等からの信号が入力される。
【００２９】
コントローラ２９０にはさらに、フライホイールＦＷの回転速度Ｎｆｗを検出する回転速度センサ２９４、エンジンＥＮＧへの始動及び停止指示操作を行うためのイグニッションスイッチ２９５、バッテリＢＡＴＴのバッテリ充電状態ＳＯＣを検出するＳＯＣセンサ２９６、変速機ＴＭに対して選択されている変速レンジを検出するインヒビタスイッチ２９７等からの信号が入力される。バッテリ充電状態ＳＯＣには、バッテリ蓄電量、或いはバッテリ蓄電量に応じたパラメータを適用することができる。以下、イグニッションスイッチをＩＧＳＷと称す。
【００３０】
コントローラ２９０は、入力される信号に基づき各種演算を行い、エンジンクラッチＣＬＥ及び第１〜第３ドグクラッチＤＯＧ１〜ＤＯＧ３の締結状態、変速機ＴＭの変速を制御する。
【００３１】
特に、運転者がブレーキペダル２７１を踏み込んだことを受けて車両２００を減速させる場合は、コントローラ２９０は、フライホイールＦＷを用いて車両２００の持つ運動エネルギをフライホイールＦＷに蓄積する（回生制御）。
【００３２】
また、運転者がアクセルペダル２７４を踏み込んだことを受けて車両２００を発進加速させる場合は、コントローラ２９０は、フライホイールＦＷに蓄積されている運動エネルギを解放し、これを車両２００の発進加速に利用することで、発進加速時にエンジンＥＮＧが消費する燃料量を抑え、車両２００の燃費を向上させる（力行制御）。
【００３３】
フライホイールＦＷは、例えば上述の回生制御を通じて、車両２００の減速時に駆動輪２５０から変速機ＴＭを介して伝達される動力をエネルギとして回収する。コントローラ２９０は、回生制御の際に、エンジンクラッチＣＬＥを解放状態にすることで、更には第２ドグクラッチＤＯＧ２を解放状態にしつつ、リングギヤブレーキＲＢを締結することで、フライホイールＦＷへの運動エネルギの蓄積を優先することができる。
【００３４】
その一方で、車両２００の減速時に車両２００の運動エネルギをフライホイールＦＷに蓄えることを優先すると、オルタネータＡＬＴ等で電気エネルギとして回収していた分のエネルギもフライホイールＦＷに運動エネルギとして蓄えることになる。
【００３５】
このため、場合によってはエンジンＥＮＧの動力を利用して発電を行うことで、必要電力を補わざるを得なくなる可能性がある。結果、車両２００の総合的な燃費改善が損なわれるという本末転倒な事態が生じる可能性がある。このような事態は例えば、電力を利用してモータジェネレータＭＧで力行する場合に、消費電力が大きくなることと相俟って特に発生し易くなる。
【００３６】
このような事情に鑑み、本実施形態ではコントローラ２９０が、図２を用いて以下で説明するように、ＦＷ発電を行う。ＦＷ発電は、動力伝達機構５０の動力伝達状態を、動力伝達機構５０を介してフライホイールＦＷに蓄積されている運動エネルギでモータジェネレータＭＧを駆動させる状態にすることで行う発電である。
【００３７】
ＦＷ発電を行うにあたり、コントローラ２９０は具体的には、第２ドグクラッチＤＯＧ２及び第３ドグクラッチＤＯＧ３が締結状態となるように、更には第１ドグクラッチＤＯＧ１が締結状態になるように、第１〜第３ドグクラッチＤＯＧ１〜ＤＯＧ３を制御する。
【００３８】
次に、コントローラ２９０が行う制御の一例を図２に示すフローチャートを用いて説明する。以下の説明では、図３及び図４を適宜参照する。図３は、バッテリ充電状態ＳＯＣに対する各設定値の説明図である。図４は、フライホイールＦＷの回転速度Ｎｆｗに対する各設定値の説明図である。コントローラ２９０は、図２に示すフローチャートの処理を例えば微小時間毎に繰り返し実行することができる。
【００３９】
ステップＳ１で、コントローラ２９０は、バッテリ充電状態ＳＯＣが第１設定値Ｃ１１よりも低く、且つ回転速度Ｎｆｗが第１設定速度Ｎ１１よりも高いか否かを判定する。
【００４０】
図３に示すように、第１設定値Ｃ１１は、バッテリ充電状態ＳＯＣに第１範囲ＣＲ１を設定するための値であり、バッテリ充電状態ＳＯＣが第１設定値Ｃ１１よりも高い場合を第１範囲ＣＲ１として設定する。第１範囲ＣＲ１はＦＷ発電の禁止範囲であり、具体的にはバッテリ充電状態ＳＯＣが高すぎて、バッテリＢＡＴＴに充電できない範囲とされる。
【００４１】
第１設定値Ｃ１１は具体的には、バッテリＢＡＴＴのバッテリ容量であり、予め設定した演算式やマップデータによって、劣化度合いや温度に応じた可変値として設定することができる。第１設定値Ｃ１１は、温度に応じて１００％よりも高く設定されることがあってもよい。
【００４２】
図４に示すように、第１設定速度Ｎ１１は、回転速度Ｎｆｗに第１範囲ＮＲ１を設定するための値であり、回転速度Ｎｆｗが第１設定速度Ｎ１１よりも低い場合を第１範囲ＮＲ１として設定する。第１範囲ＮＲ１はＦＷ発電の禁止範囲であり、具体的には回転速度Ｎｆｗが低すぎて、ＦＷ発電を行うことができない範囲とされる。
【００４３】
ステップＳ１で肯定判定であった場合、処理はステップＳ２に進む。ステップＳ２で、コントローラ２９０は、フラグＦ１がＯＮであるか否かを判定する。フラグＦ１は、予め設定された条件であるＦＷ発電実行条件の成立、不成立を示すフラグである。フラグＦ１は、ＦＷ発電を実行するための条件として、予め設定され、ＦＷ発電実行条件が成立している場合にＯＮとされる。後述するフラグＦ２、フラグＦ３についても同様である。ステップＳ２で否定判定であれば、処理はステップＳ３に進む。
【００４４】
ステップＳ３で、コントローラ２９０は、ＩＧＳＷ２９５がＯＦＦであるか否かを判定する。ステップＳ３で否定判定であれば、エンジンＥＮＧが作動している状況下であると判断され、処理はステップＳ４に進む。
【００４５】
ステップＳ４で、コントローラ２９０は、変速機ＴＭに対して前進用以外の変速レンジが選択されているか否かを判定する。前進用以外の変速レンジは例えば、ＰレンジやＮレンジやリバースレンジ、すなわちパーキングレンジやニュートラルレンジやリバースレンジである。前進用の変速レンジは例えば、Ｄレンジすなわちドライブレンジである。
【００４６】
ステップＳ３又はステップＳ４で肯定判定であった場合、すなわちＩＧＳＷ２９５がＯＦＦであるか、或いはＩＧＳＷ２９５がＯＮであっても前進用以外の変速レンジが選択されている場合、フライホイールＦＷの運動エネルギが力行エネルギとして用いられる状態ではないと言える。
【００４７】
この場合、処理はステップＳ５に進み、コントローラ２９０は、フラグＦ１をＯＮにする。したがって、フラグＦ１は、ＩＧＳＷ２９５がＯＦＦであるか、或いはＩＧＳＷ２９５がＯＮであっても前進用以外の変速レンジが選択されていることをＦＷ発電実行条件として、条件成立時にＯＮにされるフラグとなっている。バッテリＢＡＴＴからコントローラ２９０を含むフライホイール回生システム１００への給電は、ＩＧＳＷ２９５がＯＦＦの場合も継続される。ステップＳ５の後には、処理はステップＳ１５に進む。
【００４８】
ステップＳ１５で、コントローラ２９０は、フラグＦ１、フラグＦ２及びフラグＦ３のうちいずれかがＯＮであるか否かを判定する。ここでは、フラグＦ１がＯＮなので、ステップＳ１５で肯定判定され、コントローラ２９０はステップＳ１６でＦＷ発電を実行する。これにより、フライホイールＦＷの運動エネルギが力行エネルギとして用いられることがない場合に、ＦＷ発電を行うことができる。ステップＳ１６の後には、本フローチャートの処理は一旦終了する。
【００４９】
その後のルーチンでは、バッテリ充電状態ＳＯＣが第１設定値Ｃ１１よりも低く、且つ回転速度Ｎｆｗが第１設定速度Ｎ１１よりも高い間は、ステップＳ１で肯定判定される。また、フラグＦ１がＯＮなので、処理はステップＳ２、ステップＳ５、ステップＳ１５及びステップＳ１６の順に進み、ＦＷ発電が継続される。
【００５０】
その後のルーチンで、バッテリ充電状態ＳＯＣが第１設定値Ｃ１１以上になった場合、或いは回転速度Ｎｆｗが第１設定速度Ｎ１１以下になった場合には、ステップＳ１で否定判定され、処理はステップＳ１４に進む。
【００５１】
ステップＳ１４で、コントローラ２９０は、フラグＦ１、フラグＦ２及びフラグＦ３をＯＦＦにする。すなわちこの場合には、回転速度ＮｆｗがＦＷ発電の禁止範囲である第１範囲ＮＲ１に含まれるか、或いはバッテリ充電状態ＳＯＣがＦＷ発電の禁止範囲である第１範囲ＣＲ１に含まれるので、フラグＦ１、フラグＦ２及びフラグＦ３をＯＦＦにする。この場合、次のステップＳ１５で否定判定され本フローチャートの処理は一旦終了する。
【００５２】
ステップＳ１５で否定判定の場合、ＩＧＳＷ２９５がＯＦＦの場合を含め、ＦＷ発電を停止することができる。ＦＷ発電を停止するには例えば、モータジェネレータＭＧを電気回路上、ＯＦＦ状態にすることができる。ステップＳ１５で否定判定の場合、例えばバッテリＢＡＴＴへの充電を禁止してもよい。
【００５３】
ＩＧＳＷ２９５がＯＦＦの場合、ＦＷ発電の停止やバッテリＢＡＴＴへの充電禁止を行ってから、バッテリＢＡＴＴからフライホイール回生システム１００への給電を停止することができる。バッテリＢＡＴＴへの充電禁止は例えば、フライホイール回生システム１００への給電停止と併せて行われるようにしてもよい。
【００５４】
ステップＳ１で肯定判定され、且つステップＳ２からステップＳ４で否定判定であった場合には、次のように処理が行われる。
【００５５】
すなわちこの場合には、処理はステップＳ６に進み、コントローラ２９０は、バッテリ充電状態ＳＯＣが第２設定値Ｃ２１よりも低いか否かを判定する。
【００５６】
図３に示すように、第２設定値Ｃ２１は、第２範囲ＣＲ２を設定するための値であり、バッテリ充電状態ＳＯＣが第２設定値Ｃ２１よりも低い場合を第２範囲ＣＲ２として設定する。第２範囲ＣＲ２は、ＦＷ発電の一時的な実行を含む優先的な実行の許可範囲であり、具体的にはバッテリ充電状態ＳＯＣが低すぎて、電力不足が発生し得る範囲とされる。第２設定値Ｃ２１は、実験等により予め設定することができる。
【００５７】
ステップＳ６で肯定判定であった場合、処理はステップＳ７に進み、コントローラ２９０は、フラグＦ２をＯＮにする。したがって、フラグＦ２は、充電状態ＳＯＣが第２設定値Ｃ２１よりも低いことをＦＷ発電実行条件として、条件成立時にＯＮにされるフラグとなっている。ステップＳ７の後には、処理はステップＳ１０に進む。
【００５８】
ステップＳ１０で、コントローラ２９０は、回転速度Ｎｆｗが第２設定速度Ｎ２１よりも高いか否かを判定する。
【００５９】
図４に示すように、第２設定速度Ｎ２１は、第２範囲ＮＲ２を設定するための値であり、回転速度Ｎｆｗが第２設定速度Ｎ２１よりも高い場合を第２範囲ＮＲ２として設定する。第２範囲ＮＲ２は、ＦＷ発電の一時的な実行を含む優先的な実行の許可範囲であり、具体的には回転速度Ｎｆｗが高すぎて、フライホイールＦＷの力行時に回転速度Ｎｆｗを強制的に低下させざるを得なくなる範囲とされる。
【００６０】
第２範囲ＮＲ２はさらに具体的には、フライホイールＦＷの力行時に回転速度Ｎｆｗを適切な範囲内に収めるために補助ブレーキを用いざるを得なくなる結果、熱ロスが大きくなる範囲として設定される。第２設定速度Ｎ２１は、フライホイールＦＷの設計上の上限回転速度ＭＡＸよりも低く設定される。第２設定値Ｃ２１は、実験等により予め設定することができる。
【００６１】
ステップＳ１０で肯定判定であった場合、処理はステップＳ１１に進み、コントローラ２９０は、フラグＦ３をＯＮにする。したがって、フラグＦ３は、回転速度Ｎｆｗが第２設定速度Ｎ２１よりも高いことをＦＷ発電実行条件として、条件成立時にＯＮにされるフラグとなっている。ステップＳ１１の後には、処理はステップＳ１５に進む。この場合、少なくともフラグＦ３がＯＮなので、ステップＳ１５で肯定判定され、ステップＳ１６でＦＷ発電が行われる。
【００６２】
これにより、バッテリ充電状態ＳＯＣが低すぎて電力不足が発生する事態や、回転速度Ｎｆｗが高すぎてフライホイールＦＷの力行時に回転速度Ｎｆｗを強制的に低下させざるを得なくなる事態が生じないようにすることができる。
【００６３】
その後のルーチンにおいて、ステップＳ１で肯定判定され、且つステップＳ２からステップＳ４で否定判定される状況が継続する場合、次のように処理が行われる。
【００６４】
すなわち、バッテリ充電状態ＳＯＣが第２設定値Ｃ２１よりも低い間は、ステップＳ６で肯定判定される。結果、処理がステップＳ７に進み、フラグＦ２がＯＮのままとされる。また、回転速度Ｎｆｗが第２設定速度Ｎ２１よりも高い間は、ステップＳ１０で肯定判定される。結果、処理がステップＳ１１に進み、フラグＦ３がＯＮのままとされる。これらの場合には、処理がステップＳ１５の肯定判定を経てステップＳ１６に進み、ＦＷ発電が継続される。
【００６５】
バッテリ充電状態ＳＯＣが第２設定値Ｃ２１以上になれば、ステップＳ６で否定判定され、処理はステップＳ８に進む。また、回転速度Ｎｆｗが第２設定速度Ｎ２１以下になれば、ステップＳ１０で否定判定され、処理はステップＳ１２に進む。
【００６６】
まず、ステップＳ８について説明すると、ステップＳ８でコントローラ２９０は、バッテリ充電状態ＳＯＣが第３設定値Ｃ２２よりも高いか否かを判定する。図３に示すように、第３設定値Ｃ２２は、第２設定値Ｃ２１に対して設けられたヒステリシス値として、第２設定値Ｃ２１よりも高い値に設定される。第３設定値Ｃ２２は、実験等により予め設定することができる。
【００６７】
ステップＳ８で否定判定であった場合、処理はステップＳ１０に進む。したがってこの場合には、フラグＦ２はＯＮのままとなり、フラグＦ２に基づくＦＷ発電は継続される。ステップＳ８で肯定判定であれば、処理はステップＳ９に進み、コントローラ２９０はフラグＦ２をＯＦＦにする。
【００６８】
これにより、フラグＦ２に基づくＦＷ発電を実行及び停止するにあたり、制御ハンチングが発生しないようにすることができる。また、フラグＦ２に基づくＦＷ発電をバッテリ充電状態ＳＯＣが低すぎて電力不足が発生する事態を避けるために必要な一時的な発電として行うことができる。ステップＳ９の後には、処理はステップＳ１０に進む。
【００６９】
次に、ステップＳ１２について説明すると、ステップＳ１２でコントローラ２９０は、回転速度Ｎｆｗが第３設定速度Ｎ２２よりも低いか否かを判定する。図４に示すように、第３設定速度Ｎ２２は、第２設定速度Ｎ２１に対して設けられたヒステリシス値として、第２設定速度Ｎ２１よりも低い値に設定される。第３設定速度Ｎ２２は、実験等により予め設定することができる。
【００７０】
ステップＳ１２で否定判定であった場合、処理はステップＳ１５に進む。したがってこの場合には、フラグＦ３はＯＮのままとなり、フラグＦ３に基づくＦＷ発電は継続される。ステップＳ１２で肯定判定であれば、処理はステップＳ１３に進み、コントローラ２９０はフラグＦ３をＯＦＦにする。
【００７１】
これにより、フラグＦ３に基づくＦＷ発電を実行及び停止するにあたり、制御ハンチングが発生しないようにすることができる。また、フラグＦ３に基づくＦＷ発電を回転速度Ｎｆｗが高すぎてフライホイールＦＷの力行時に回転速度Ｎｆｗを強制的に低下させざるを得なくなる事態を避けるために必要な一時的な発電として行うことができる。ステップＳ１３の後には、処理はステップＳ１５に進む。
【００７２】
ところで、処理がステップＳ３に進む状況で、ＩＧＳＷ２９５のＯＮからＯＦＦへの切り替え操作が検出された場合、ステップＳ３で肯定判定される。結果、ステップＳ５でフラグＦ１がＯＮになり、ステップＳ１５の肯定判定を介してステップＳ１６でＦＷ発電が行われる。このため、ＩＧＳＷ２９５のＯＮからＯＦＦへの切り替え操作は、エンジンＥＮＧの停止指示操作であると同時に、発電指示操作となっている。
【００７３】
処理がステップＳ３に進む状況で、フラグＦ２やフラグＦ３に基づくＦＷ発電が行われている際も、ＩＧＳＷ２９５のＯＮからＯＦＦへの切り替え操作が検出された場合には、ステップＳ３で肯定判定され、同様にＦＷ発電が行われる。
【００７４】
このため、コントローラ２９０は、ＦＷ発電が行われている際に、エンジンＥＮＧの停止指示操作としてのＩＧＳＷ２９５のＯＮからＯＦＦへの切り替え操作が検出された場合には、ＦＷ発電を継続させる。コントローラ２９０は、動力伝達機構５０の動力伝達状態をそのままの状態に維持することで、ＦＷ発電を継続させることができる。ＦＷ発電を継続させるにあたり、ＦＷ発電は、フラグＦ１に基づくＦＷ発電としてではなく、フラグＦ２やフラグＦ３に基づくＦＷ発電として行われてもよい。
【００７５】
ところで、ＦＷ発電の際に、遊星歯車機構ＰＧを介したモータジェネレータＭＧ及びフライホイールＦＷ間の動力伝達を行う本実施形態の場合、このような動力伝達を有効にするために、キャリアＣが空転しないようにする必要がある。このためには例えば、次のようにしてキャリアＣへの負荷トルクを発生させることができる。
【００７６】
図５は、キャリアＣへの負荷トルクの発生方法を示す図である。
【００７７】
図５に示すように、キャリアＣへの負荷トルクの発生方法、換言すればキャリアＣの制動方法としては例えば、タイヤブレーキ２７０を利用する第１の方法と、停止したエンジンＥＮＧを利用する第２の方法と、オルタネータＡＬＴを利用する第３の方法とがある。これらの方法は、車両２００の状態、具体的には変速レンジの状態、車両２００の走行状態、及びエンジンＥＮＧの運転状態に応じて使い分けることができる。
【００７８】
車両２００の走行状態は、車両２００の走行、停止を含む。車両２００の走行状態が走行である場合はさらに、トルクコンバータ２２０の作動状態で区分される。走行Ｌ／Ｕは、車両２００が走行しており、且つトルクコンバータ２２０のロックアップクラッチが締結されている状態を示す。走行Ｔ／Ｃは、車両２００が走行しており、且つトルクコンバータ２２０のロックアップクラッチが解放されている状態、したがってトルクコンバータ２２０が流体を介した動力伝達を行う状態を示す。エンジンＥＮＧの運転状態は、エンジンＥＮＧの停止、運転を含む。
【００７９】
第１の方法では具体的には、タイヤブレーキ２７０を作動させることで、キャリアＣを制動する。第１の方法は、変速レンジがＤレンジ又はＲレンジであり、且つ車両２００が停止している場合に適用することができる。
【００８０】
第２の方法では具体的には、エンジンクラッチＣＬＥ及びトルクコンバータ２２０のロックアップクラッチを締結することで、キャリアＣを制動する。第２の方法は、変速レンジがＤレンジ、Ｒレンジ又はＮレンジであり、車両２００の走行状態が走行Ｔ／Ｃ又は停止であり、且つエンジンＥＮＧの運転状態が停止である場合に適用することができる。
【００８１】
第２の方法はさらに、変速レンジがＰレンジであり、車両２００の走行状態が停止であり、且つエンジンＥＮＧの運転状態が停止である場合にも適用することができる。図５において、二重丸の印は、丸印の場合よりもＦＷ発電をより好適に行うことができる場合であることを示す。
【００８２】
第３の方法では具体的には、エンジンクラッチＣＬＥを締結するとともにオルタネータＡＬＴの負荷を高めることで、キャリアＣを制動する。この場合、モータジェネレータＭＧが発生する負荷トルクと釣り合うようにオルタネータＡＬＴの負荷を制御する。第３の方法では、キャリアＣからの駆動トルクをオルタネータＡＬＴで負荷として吸収することで、車両２００の駆動力に影響が及ばないようにすることができる。
【００８３】
第３の方法は、変速レンジがＤレンジ、Ｒレンジ又はＮレンジであり、且つエンジンＥＮＧの運転状態が運転である場合に適用することができる。第３の方法はさらに、変速レンジがＰレンジであり、車両２００の走行状態が停止であり、且つエンジンＥＮＧの運転状態が運転である場合にも適用することができる。二重丸及び丸印については、第２の方法の場合と同様である。
【００８４】
なお、変速レンジがＰレンジである場合、車両２００の走行状態が走行であることは通常、想定されないので、打ち消し線で示すようにここでは除外している。変速レンジがＤレンジ又はＲレンジであり且つ車両２００の走行状態が走行Ｌ／Ｕである場合におけるエンジンＥＮＧの停止や、変速レンジがＮレンジであり且つ車両２００の走行状態が走行Ｌ／Ｕである場合におけるアイドルストップＩ／Ｓについても同様である。
【００８５】
図４に示すフローチャートでは、コントローラ２９０は、例えばステップＳ１６でさらに、車両２００の状態に応じて第１の方法から第３の方法のいずれかを選択及び実行することで、ＦＷ発電を行う際にキャリアＣへの負荷トルクを発生させることができる。
【００８６】
コントローラ２９０は、本フローチャートの処理を実行することで制御部として機能する。コントローラ２９０は、ステップＳ３で否定判定であった場合に、ステップＳ４に示すＦＷ発電実行条件や、ステップＳ６に示すＦＷ発電実行条件や、ステップＳ１０に示すＦＷ発電実行条件が成立したときに、ステップＳ１６でＦＷ発電を行う。コントローラ２９０はさらに、フラグＦ２やフラグＦ３がＯＮである際に、ＩＧＳＷ２９５がＯＦＦになりステップＳ３の判定が肯定判定になっても、ステップＳ１６でＦＷ発電を行うことで、ＦＷ発電を継続させる。コントローラ２９０は制御部として機能することで、制御部を備える。
【００８７】
次にフライホイール回生システム１００の主な作用効果について説明する。フライホイール回生システム１００は、車両２００に適用される。フライホイール回生システム１００は、フライホイールＦＷと、モータジェネレータＭＧと、動力伝達機構５０と、コントローラ２９０と、を備える。コントローラ２９０は、エンジンＥＮＧが作動している状況下で、ＦＷ発電実行条件が成立したときに、ＦＷ発電を行う。
【００８８】
このような構成のフライホイール回生システム１００によれば、エンジンＥＮＧが作動している状況下で、ＦＷ発電実行条件が成立したときに、フライホイールＦＷに蓄積されている運動エネルギを電気エネルギに変換して蓄えることができる。このため、オルタネータＡＬＴ等で電気エネルギとして回収していた分のエネルギがフライホイールＦＷに運動エネルギとして蓄えられたとしても、電力不足が生じる事態を抑制したり防止したりすることができる。したがって、必要電力を補うためにエンジンＥＮＧでオルタネータＡＬＴ等を駆動して発電を行う事態が生じることを抑制したり防止したりすることができる。結果、車両２００全体としての総合的な燃費改善が損なわれる事態が生じることを改善することができる。換言すれば、車両２００の燃費改善を安定して図ることができる（請求項１、７に対応する効果）。
【００８９】
フライホイール回生システム１００では、ＦＷ発電実行条件は、変速機ＴＭに対して前進用以外の変速レンジが選択されていることを含む。
【００９０】
このような構成のフライホイール回生システム１００によれば、フライホイールＦＷの運動エネルギが力行エネルギとして用いられることがない場合に、ＦＷ発電を行うことができる。このため、フライホイールＦＷに蓄積されている運動エネルギのうち電気エネルギに変換可能なエネルギのすべてを電気エネルギに変換して蓄えることができる（請求項２に対応する効果）。
【００９１】
フライホイール回生システム１００では、ＦＷ発電実行条件は、バッテリ充電状態ＳＯＣが第２設定値Ｃ２１よりも低いことを含む。
【００９２】
このような構成のフライホイール回生システム１００によれば、バッテリ充電状態ＳＯＣに照らして、電力不足が発生する事態が生じないようにすることができる（請求項３に対応する効果）。
【００９３】
フライホイール回生システム１００では、ＦＷ発電実行条件は、回転速度Ｎｆｗが第２設定速度Ｎ２１よりも高いことを含む。
【００９４】
このような構成のフライホイール回生システム１００によれば、フライホイールＦＷの力行時に回転速度Ｎｆｗを強制的に低下させずに済むので、フライホイールＦＷに蓄えた運動エネルギが熱ロス等によるエネルギロスとして失われることを抑制することができる（請求項４に対応する効果）。
【００９５】
フライホイール回生システム１００では、ＦＷ発電実行条件は、発電指示操作としてのＩＧＳＷ２９５のＯＮからＯＦＦへの切り替え操作が検出されたことを含む。
【００９６】
このような構成のフライホイール回生システム１００によれば、運転者の操作によって任意にＦＷ発電を行うことができる（請求項５に対応する効果）。
【００９７】
フライホイール回生システム１００では、コントローラ２９０は、ＦＷ発電が行われている際に、エンジンＥＮＧの停止指示操作としてのＩＧＳＷ２９５のＯＮからＯＦＦへの切り替え操作が検出された場合には、ＦＷ発電を継続させる。
【００９８】
このような構成のフライホイール回生システム１００によれば、ＩＧＳＷ２９５がＯＦＦにされても、ＦＷ発電を継続することができる。したがって、ＩＧＳＷ２９５がＯＦＦにされた後、フライホイールＦＷに蓄積されていた運動エネルギが熱として発散し失われてしまうことを防止することができる（請求項６に対応する効果）。
【００９９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【０１００】
上述した実施形態では、変速機ＴＭがベルト無段変速機であり、モータジェネレータＭＧがジェネレータを構成し、第１〜第３ドグクラッチＤＯＧ１〜ＤＯＧ３がクラッチ部を構成する場合について説明した。
【０１０１】
この場合、コスト面を含め力行制御及び回生制御を行う上でフライホイール回生システム１００を合理的な構成にすることができることと相俟って、車両２００を特に燃費に優れた合理的な構成とすることができる。
【０１０２】
しかしながら、フライホイール回生システム１００は例えば、モータジェネレータＭＧの代わりにモータとして機能されないジェネレータを備えてもよい。
【０１０３】
また、クラッチ部は例えば、複数の摩擦締結要素などドグクラッチ以外の締結要素や、ドグクラッチとドグクラッチ以外の締結要素との組み合わせによって構成されてもよい。
【０１０４】
また、変速機ＴＭは例えば、トロイダル型無段変速機や、有段自動変速機すなわち所謂オートマチックトランスミッションや、マニュアルトランスミッションであってもよい。
【０１０５】
上述した実施形態では、ＩＧＳＷ２９５のＯＮからＯＦＦへの切り替え操作が、発電指示操作を兼ねる場合について説明した。しかしながら、発電指示操作は例えば、発電指示用に設けられたスイッチなど、ＩＧＳＷ２９５以外のスイッチを用いて行われる発電指示操作であってもよい。
【０１０６】
上述した実施形態では、コントローラ２９０によって制御部が構成される場合について説明した。しかしながら、制御部は例えば、複数のコントローラで構成されてもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
５０      動力伝達機構
１００    フライホイール回生システム
２００    車両
２３１    入力軸
２８０    油圧回路
２９０    コントローラ（制御部）
ＢＡＴＴ  バッテリ
ＤＯＧ１  第１ドグクラッチ（クラッチ部）
ＤＯＧ２  第２ドグクラッチ（クラッチ部）
ＤＯＧ３  第３ドグクラッチ（クラッチ部）
ＥＮＧ    エンジン（駆動源）
ＦＷ      フライホイール
ＭＧ      モータジェネレータ
ＴＭ      変速機
【図１】
2017081496.tif 000003
【図２】
2017081496.tif 000004
【図３】
2017081496.tif 000005
【図４】
2017081496.tif 000006
【図５】
2017081496.tif 000007