JP2008260383A

JP2008260383A - フライホイール・エネルギ蓄積駆動装置とその制御方法

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Publication number: JP2008260383A
Application number: JP2007104058A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Miyao; 隆之宮尾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2008-10-30

Abstract

【課題】
動力分割型動力伝達装置の入力軸（４a)へフライホイール（３）を連動させた動力伝達系において、出力軸６へ回生制動を加える場合、出力軸６へ連動のモータ・ジェネレータ５と動力分岐を行うモータ・ジェネレータ４あるいは４０との作動形態を求めること。
【解決手段】
フライホイール３および原動機１が連動した入力軸４aと駆動輪に連動した出口軸４b との相対回転によって作動する第１のモータ・ジェネレータと、駆動輪あるいは他の駆動輪のいずれかに連動する第２のモータ・ジェネレータとからなる駆動装置であって、駆動輪に回生制動をかける場合において第2のモータ・ジェネレータに発電作用をさせ、その発電作用によって発電した電力によってモーター作用を行う第１のモータ・ジェネレータが前記相対回転の作動によって入力軸を介してフライホイールを加速駆動し且つ出口軸に制動をかける。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱機関や電動機等の原動機の出力動力を間歇的にフライホイールへ回転エネルギとして蓄積しておき、その蓄積したエネルギのうち、必要なエネルギ分のみを動力分割型変速機の出力軸へ取り出すフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置であって、そのフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置が回生制動する場合のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置およびその制御方法に関する。

従来、この種フライホイール・エネルギ蓄積駆動の方式として図８に示す特開２００３−０２０９７０号がある。
図８において、エンジン１の出力軸１aはクラッチ２を介してフライホイール３の駆動軸３aに連動している。

入力軸４aを介してフライホイール３に連動しているアウターロータ４Aとインナーロータ４Bとは第１のモータ・ジェネレータ４を形成し、インナーロータ４Bは出口軸４bを介して出力軸６へ連動している。

第２のモータ・ジェネレータ５は、駆動軸５a、歯車５bおよび５cを介して出力軸６へ連動している。
なお、モータ・ジェネレータ５は歯車５bおよび５cを介さないで、直接、出力軸６と一体に設けてもよい。
又、出力軸６は車両の駆動輪へ連動している。

上記図８の機構において、エンジン１が作動状態にあり且つクラッチ２が係合状態にあるとき、エンジン１の出力トルクは駆動軸３aにそのまま伝達している。
すなわち、エンジン１が作動しているときは、駆動軸３aにおけるトルクがフライホイール３の回転を駆動加速し且つモータ・ジェネレータ４に発電作用をさせる。
又、エンジン１が作動していないときは、フライホイール３の回転エネルギのみによってモータ・ジェネレータ４に発電作用をさせるものとなっている。

このように、エンジン１が作動しているときも作動していないときも、モータ・ジェネレータ４の発電作用においては、その発電によって入力軸４aにトルクT1が生じ、出口軸４bには入力軸４aにおけるトルクと同じ大きさの反力トルクT2d =T1が生じる。
その出口軸４bに生じたトルクT２dは機械的に、そのまま、出口軸４bを駆動する。
すなわち、トルクT2dによって出口軸４ｂを駆動する機械的動力Pmは、図８における一点破線に示すようにインナー・ローター４Bから出口軸４ｂを介して出力軸６へ伝達する。

又、モータ・ジェネレータ４によって発電した電力は原則として全てモータ・ジェネレータ５に供給し、その電力によってモータ・ジェネレータ５はモーター作用を行い、そのモーター作用による機械的動力が歯車５bおよび５cを介して出力軸６を駆動する。
すなわち、モータ・ジェネレータ４によって発電した電気的動力Peは図８に示す点線のように、モータ・ジェネレータ４、制御装置７A、モータ・ジェネレータ５、駆動軸５a、歯車５bおよび5cを介して出力軸６へ伝達する。

そのエンジン１あるいはフライホイール３から出力軸６の側を駆動する場合の出力軸６のトルク制御は、出力軸６へトルクT2の指示値を与えた場合、その指示トルクT2とモータ・ジェネレータ４の発電トルクT1との間に一定の関係がある。
したがって、その一定の関係によって求めた入力軸４aのトルクT1になるレベルにモータ・ジェネレータ４の発電を行えば、入力軸４aがそれに対応した動力をフライホイール３から取り出すことになる。

すなわち、フライホイール３から取り出したその動力は、図８に示すように、モータ・ジェネレータ４において一旦、機械的動力Pmと電気的動力Peに分岐し、その分岐した両動力(出口軸４bの動力Pmとモータ・ジェネレータ５の出力動力Pe)が出力軸６において合流し、出力軸６の動力は図示していない駆動輪を駆動することになる。

以上の説明は、アウター・ローター４Aとインナー・ローター４Bとが共に回転可能となって、モータ・ジェネレータ４自身がフライホイール３からの動力を機械的動力Pmと電気的動力Peとに動力分割する方式の従来例であり、且つそれは出力軸６を駆動する場合の従来例である。

上記図８の従来例に対して、動力の上記分岐を差動歯車によって行う図７の方式（特願２００６−０５０４５５号）がある。
図７と図８において同一符号同一材を示している。
すなわち、図７が図８と異なるところは、図８におけるモータ・ジェネレータ４の部分が図７において差動歯車４１とモータ・ジェネレータ４０に置き換わっていることである。

その置き換わっている差動歯車４１は、差動歯車４１の内部をブラックボックスとして、その差動歯車４１から入力軸４a 、反力軸４１fおよび出口軸４bを出している。又、反力軸４１fはモータ・ジェネレータ４０のローター４０Bに連動し、モータ・ジェネレータ４０における４０Aは固定子である。

図７において図８の動力分岐に対応した作用は、入力軸４aにおける機械動力が差動歯車４１において一旦、図７に示すように、機械的動力Pmと電気的動力Peに分岐し、その分岐した両動力(出口軸４bの動力Pmとモータ・ジェネレータ５の出力動力Pe)が出力軸６において合流するものとなっている。
その他、図７におけるエンジン１から出力軸６への動力出力の作用は、上記図８に既述した作用と同じである。
特開２００３-０２０９７０号公報、特願２００６−０５０４５５号

上記図７および８におけるフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置は、いずれも出力軸６への駆動トルクを指示して、フライホイール３の側から出力軸６の側を駆動する場合において、第１のモータ・ジェネレータであるモータ・ジェネレータ４あるいは４０の発電レベルをどのレベルに制御するかを開示しているものである。
しかし、図７および図８のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置の出力軸６に回生制動をかける場合において、その回生エネルギをどのようにフライホイール３へエネルギ蓄積するかのメカニズムは未だ解明されていない。

本発明の目的は、図７および図８のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置の出力軸６に回生制動をかける場合において、その回生エネルギをフライホイール３へエネルギ蓄積するフライホイール・エネルギ蓄積駆動の装置とその制御方法を提供することにある。

フライホイール（３）および原動機（１）が連動した入力軸（４a ）と駆動輪に連動した出口軸（４b )との相対回転によって作動する第１のモータ・ジェネレータと、前記駆動輪あるいは他の駆動輪のいずれかに連動する第２のモータ・ジェネレータとからなる駆動装置であって、前記駆動輪に回生制動をかける場合において前記第2のモータ・ジェネレータに発電作用をさせ、その発電作用によって発電した電力によってモーター作用を行う前記第１のモータ・ジェネレータが前記相対回転の作動によって前記入力軸を介して前記フライホイールを加速駆動し且つそのフライホイール加速駆動の反作用によって前記出口軸に制動をかける機構となっている。

「請求項１の場合」
駆動輪に回生制動をかける場合において、前記第2のモータ・ジェネレータに発電作用をさせることによって出力軸６に回生制動がかかり、且つ第１のモータ・ジェネレータのモーター作用が出口軸４bを介して更に出力軸６へ回生制動をかけるから、第１のモータ・ジェネレータ４あるいは４０と第２のモータ・ジェネレータ５の両者が駆動輪に制動をかけ得ることになる。

又、出力軸６を一方の駆動輪に連動させ、第２のモータ・ジェネレータ５を他方の駆動輪へ連動させる場合は、第１のモータ・ジェネレータ４あるいは４０のモーター作用が出口軸４bおよび出力軸６を介して一方の駆動輪に回生制動をかけ、第２のモータ・ジェネレータ５が他方の駆動輪に回生制動をかけることを可能としている。
したがって、この場合、その車両の全輪に回生制動をかけることが可能になって、車両全輪の制動エネルギをフライホイール３へ回収出来る。

「請求項２の場合」
請求項１の効果に加え、出力軸６へ回生制動の指示トルクT2を与えた場合、回生制動の指示トルクT2の関数となった一定の関係式から求められる第２のモータ・ジェネレータ５への発電トルクTgを設定すれば、出力軸６に指示通りの回生制動をかけることが可能になり、且つその回生制動のエネルギをフライホイール３へ蓄積することができる。

「請求項３の場合」
図１のフライホイール・エネルギ蓄積装置における動力分割機構は、モータ・ジェネレータ４がアウター・ローター４Aもインナー・ローター４Bも共に回転するから、モータ・ジェネレータ４と固定部との間の電力のやり取りにスリップ・リングを必要とする。
それに対して、請求項３におけるフライホイール・エネルギ蓄積装置の動力分割機構は、差動歯車を使用することによって上記スリップ・リングを使用しない方式となっているから、実用化が容易である。
そのように実用化が容易な差動歯車方式のフライホイール・エネルギ蓄積装置において、請求項２と同じ発明の効果を得ることが出来る。

先ず、本実施例における回生制動のメカニズムを説明する本論に入る前に、その回生制動の作用に入る以前の出力軸６の駆動状態について予備的な説明をしておく。
又、本実施例における説明であって機械動力が伝達する径路の説明において、「連動」と言う言葉を使用している。その「連動」とは、例え図１あるいは図２のシステム図において便宜上単一の駆動軸による表現の図示をしていても、それは「機械動力が駆動軸、歯車あるいはチェイン等のいずれか、あるいはそれらの組み合わせの機械的動力伝達機構を介して伝達することが可能である」ことを意味している。

図８および図７におけるフライホイール３の側から出力軸６側への駆動は、図８あるいは図７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が発進する際において出力軸６の回転角速度ω2がω2 =０であり、フライホイール３すなわち入力軸４aの回転角速度ω１は該発進時を含め車両走行中も零以外の回転角速度の状態を保持している。
したがって、その車両の発進時における速度比e＝ω2 / ω1はe = 0であり、その車両の走行速度が増してゆくと、すなわち出力軸６の回転角速度ω2が増大してゆくと、該速度比eも増大してゆく。

ここで、図８における上記出力軸６を駆動する場合、上記速度比eは０≦e≦１.０の範囲を使用することにしている。
それは入力軸４aから出力軸６までの駆動系が公知の入力分割型無段変速機になっており、０≦e≦１.０の範囲において動力伝達効率に優れ１.０＜eの範囲において速度比eが増大するにつれ急速に動力伝達効率が悪化するからである。

又、０≦e≦１.０の範囲におけるe = １.０の状態は、図８において入力軸４aの回転角速度ω1と出力軸６の回転角速度ω2との相対回転が零になって、入力軸４aの機械動力が全て出口軸４bを介して出力軸６へ伝達している状態を意味している。
すなわち、図８におけるフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置が速度比e = 1.0になっているとき、モータ・ジェネレータ４において発生する電気動力PeはPe = 0になる。
このPe = 0になる速度比eを基準速度比ecと呼び、図８の場合はec = 1.0である。

同様に、図７においても電気動力PeがPe = 0となる状態は、モータ・ジェネレータ４０の回転角速度すなわち反力軸４１fの回転角速度ωrがωr = 0となった状態であり、その状態における入力軸４aの回転角速度ω1と出口軸（あるいは出力軸６）の回転角速度ω2との比e = ω２/ω１も基準速度比ecと呼び、図７におけるその基準速度比ecは、通常、ec ＞１.０に採ることが望ましい。
すなわち、上記図８における場合と同様に、図７における出力軸６を駆動する場合も、上記速度比eは０≦ e ＜ ecの範囲を使用することにしている。

それは図８と図７との異なりは、上述した動力分岐を行う装置が、図８においてはモータ・ジェネレータ４自身であり、図７においては差動歯車４１となっていることのみであり、図８および図７の両駆動装置は、共に入力軸４aから出力軸６までの駆動系が公知の同じ入力分割型無段変速機になっており、図７においても図８においても０≦ e ≦ecの範囲において動力伝達効率に優れ、ec ＜ eの範囲において速度比eが増大するにつれ急速に動力伝達効率が悪化するからである。
すなわち、図７および図８共に、出力軸６をフライホイール３の側から駆動している状態においての上記速度比eは、０≦ e ＜ ecの範囲の使用になっている。
以上が、本実施例における予備的説明である。

「差動歯車を使用しない方式（図１）の説明」
図１の作動図は、図８が出力軸６を駆動している作動を示した図であることに対して、図８と同じフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置が出力軸６に回生制動をかけている作動の場合を示した図である。したがって、図１と図８の機構は同一であって、図１と図８における符号は同一符号同一材を示している。
唯、図８と図１の異なりは駆動と回生制動の場合との異なりであって、その動力PmおおよびPeの流れの源流を各図の左側として、図８はエンジン１の側を左側に図示し、図１は出力軸６の側を左側に図示していることである。
すなわち、従来例としての図８は動力PmおよびPeの流れがフライホイール３の側から出力軸６の側に流れ、本実施例における図１は回生制動によって生ずる動力PmおよびPeの流れが出力軸６の側からフライホイール３の側へ流れる作動図となっている。

又、下記における回生制動をかける作用の説明においては、上記のように動力の流れ方向において動力の入力が出力軸６の側となっているため、各駆動軸における回転角速度ωとトルクTを出力軸６における回転角速度ω２とトルクT2を基準に考えて解析を進める。
又、回生制動をかける直前迄は図１におけるフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置は出力軸６を駆動していたのであって、その駆動状態における入力軸４aの回転角速度ω１と出力軸６の回転角速度ω２との関係は、上述のように速度比e = ω２/ ω１の関係が０≦ e ≦ ecの範囲であった。なお、基準速度比ecの定義については既に言及し、図８の機構にあってはec =１.０であることも既に言及している。

又、回生制動をかけている作動状態の図１において、動力の流れの源流側、すなわち出力軸６の側を基準とするため、上記速度比は図８の場合にe = ω２/ ω１としていたことに対し、図１においてはω２を基準として速度比をedとし且つed = ω１/ ω２として扱っている。すなわち、eとedとの関係はed = 1 / eの関係にある。
又、そのようなことより上記基準速度比も以下の回生制動の解析において、基準速度比をecdとし、且つ上記出力軸６の駆動時における基準速度比ecとの関係はecd = 1 / ecの関係になっている。

すなわち、回生制動をかける直前迄の出力軸６の駆動状態における図８の速度比eの使用範囲が０≦ e ≦ ec（＝１.０）の範囲であったことに対して、図１の回生制動の作動において使用する速度比edの範囲は、図８における速度比eの逆数になるから∞＞ ed ≧１.０となる。
以下、その速度比edの使用範囲∞＞ ed ≧１.０における図１の回生制動時における解析を行う。

図１において、出力軸６へ回生制動をかける場合は、第２のモータ・ジェネレータ５に発電作用をさせ、第１のモータ・ジェネレータ４にモーター作用をさせる。
又、モータ・ジェネレータ４におけるそのモーター作用は、フライホイール３の回転を更にその回転方向へ加速駆動する方向に作動させる。
モータ・ジェネレータ５による上記発電は、駆動軸５aの回転方向に対して逆方向への制動をかける発電トルクTgを生じさせる。

それに対して、モータ・ジェネレータ４のモーター作用は、入力軸４aにその回転方向と同じ方向に入力トルクT1を生じさせる。その結果、モータ・ジェネレータ４における一方のローター４Aと他方のローター４Bとの作用反作用の関係によって、出口軸４bには入力トルクT1と大きさ同じであって方向が反対のトルクT２d（＝T1）が生じ、そのトルクT2dは出力軸４bへの制動トルクとなる。
すなわち、出力軸６の駆動時（図８）において入力軸４aと出力軸６および出口軸４bの回転方向は同じであったから、その出力軸６における駆動時の直後の本回生制動に入った状態においても、入力軸４aと出力軸６および出口軸４bの回転方向は同じであり、その結果、上記回生制動に入ってからの出口軸４bに生じたトルクT２dは出力軸６の回転方向に抗した制動をかける状態になる。

ここで、駆動軸５aがモータ・ジェネレータ５を駆動する発電入力動力はTg×ω２であり、モータ・ジェネレータ４が入力軸４aおよび出口軸４bを駆動するモーター出力動力はT1×（ω１−ω２）である。
又、駆動軸５aの上記発電入力動力がモータ・ジェネレータ５において発電をさせ、その発電した電力が制御装置７Aを介してモータ・ジェネレータ４にモーター作用させて上記モーター出力動力となるまでの間の動力伝達効率をηeとすると、
Tg×ω２×ηe = ( ω１−ω２）×T２d
あるいは
Tg = ｛ ( ed −1)×T２d ｝/ ηe （ a )
となる。

又、上記したように、出口軸４bに生じているトルクT2dと駆動軸５aに生じているトルクTgは共に出力軸６に制動をかける方向に作用するので、出力軸６における制動トルクT2と、出口軸４bに生じているトルクT2dおよび駆動軸５aに生じているトルクTgとの関係は、
T2d + Tg = T2 ( b )
となる。

又、上記のように、出口軸４bにおけるトルクT2dと入力軸４aにおけるトルクT1とは作用反作用の関係から、
T2d = T1 （ c )
の関係にある。
したがって、（ a ) 式, ( b ) 式および（ c ) 式より、
T1+［｛ ( ed −1)×T１｝/ ηe ］= T2
あるいは整理して、
T2 =［｛ ed −( １−ηe）｝×T1］/ ηe ( d )
となる。

又、( b ) 式、（ c )式および ( d ) 式より、
Tg =｛（ ed −1 )×T2 ｝/ ｛ ed − (１−ηe)｝ ( e )
を得る。

すなわち、図１の機構におけるフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置において、制御装置７Aへブレーキ信号Brを入力し、その信号Brが出力軸６への回生制動トルクT2を指示すると、制御装置７Aは、( e ) 式を使用して駆動軸５aの発電トルクTgを求め、且つモータ・ジェネレータ５による駆動軸５aの負荷トルクがTgの値になるレベルにモータ・ジェネレータ５の発電を制御する。

なお、( e ) 式におけるedは、既述のようにed = ω１/ ω２であるから、制御装置７Aの各演算ごとにその時点における入力軸４aの回転角速度ω１および出力軸６の回転角速度ω２を計測し、その計測値から速度比ed =ω１/ ω２を演算すればよい。
又、( e ) 式におけるηeの値はモータ・ジェネレータ５とモータ・ジェネレータ４の間における動力伝達効率ηeを実機による各作動状態ごとに実験的に計測しておき、その計測値を制御装置７Aに記憶させて置けば良い。

又、（ e ) 式において、簡略な検討のため、ηe = 1.0と置くと、（ e ) 式は、
Tg = ｛( ed −1)×T2｝/ ed
あるいは
Tg / T2 = １−( 1 / ed ) ( f )
となる。
( f ) 式の物理的な意味は、出力軸６へ回生制動トルクT2を指示している状態において、速度比ed = ω１/ ω２が１.０なるとき発電トルクTgが零になって、出力軸６の回生制動トルクT2が全てモータ・ジェネレータ４および入力軸４aを介してフライホイール３に伝達し、速度比ed = ω１/ ω２が無限大なるとき発電トルクTgが出力軸６の回生制動トルクT2の全てを負担してTg = T2になり、それらの中間における０＜ed ＜∞においては、Tg ＜ T2となってモータ・ジェネレータ５が出力軸６における回生制動トルクT2のうちの一部を負担し、出力軸６の回生制動トルクT2のうち残部は出口軸４bに生ずる上記反力トルクT2dが負担することを意味している。

以上の ( e ) 式の演算によってモータ・ジェネレータ５に発電させた電力は全て、制御装置７Aにおけるコンバータやインバータを介してモータ・ジェネレータ４へ送電する。
その際、モータ・ジェネレータ４においてモーター作用を行う関係式は、（ d ) 式を変形して、
T1 = （ηe×T2）/｛ed −( １−ηe )｝ ( g )
となる。

すなわち、上記のようにモータ・ジェネレータ５からの発電電力によってモータ・ジェネレータ４にモーター作用をさせるときは、出力軸６への回生制動トルクT2の指示に対して、制御装置７Aが( g ) 式を使用してトルクT1を演算し、制御装置７Aは、入力軸４aのトルクがその演算したトルクT1になるレベルにモータ・ジェネレータ４を制御する。
又、そのモータ・ジェネレータ４の制御によって入力軸４aにトルクT1が生ずると、そのトルクT1はフライホイール３を加速回転させ、フライホイール３に回生制動のエネルギを回転エネルギとして蓄積させる。

なお、制御装置７Aが( g ) 式を使用してT1を演算する際の速度比edおよび動力伝達効率ηeの値は、上述における( e ) 式におけるed およびηeの値の使用と同じであって、制御装置７Aにおける各演算ごとに求めた計測値edと制御装置７Aに記憶させている動力伝達効率ηeを使用すればよい。
以上が図１のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置の回生制動時における作用説明である。

「差動歯車を使用した方式（図２）の説明」
図２の作動図は、図７が出力軸６を駆動している作動を示した図であることに対して、出力軸６に回生制動をかけている作動を示した図である。したがって、図２と図７の機構は同一であって、図２と図７における符号は同一符号同一材を示している。
唯、図７と図２の異なりは駆動と回生制動の場合との異なりであって、その動力の流れの源流を各図の左側として、図７はエンジン１の側を左側に図示し、図２は出力軸６の側を左側に図示していることである。

すなわち、従来例としての図７は動力PmおよびPeの流れがフライホイール３の側から出力軸６の側に流れ、本実施例における図２は回生制動によって生ずる動力PmおよびPeの流れは出力軸６の側からフライホイール３の側へ流れる作動図となっている。
又、図８、図７および図１におけると同様に、図２における７Aは制御装置であり、７a 、7b 、７cおよび７dのそれぞれは配線（複数の電線あるいは信号線を単一の配線によって表現している）であり、７は二次電池あるいはキャパシタ等の電源である。

又、本実施例としての下記における回生制動をかける作用の説明においても、上記のように動力の流れ方向において動力の入力が出力軸６の側となっているため、各駆動軸における回転角速度ωとトルクTに対して、出力軸６における回転角速度ω２とトルクT2を基準に考えて解析を進める。
又、回生制動をかける直前迄は図２におけるフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置は出力軸６をフライホイール３側から駆動していたのであって、その駆動状態における入力軸４aの回転角速度ω１と出力軸６の回転角速度ω２の使用範囲は、上述のように速度比e = ω２/ ω１の関係が０≦ e ≦ ecの範囲であった。なお、図２における基準速度比ecdの定義は反力軸４１fを拘束した状態におけるω１/ ω２であり、図７の機構にあっては既述のようにec ＞１.０であることが望ましい。

又、回生制動をかけている作動状態の図２において、動力の流れの源流側、すなわち出力軸６の側を基準とするため、上記速度比は図７の場合にe = ω２/ ω１としていたことに対し、図２においてはω２を基準として速度比をedとし且つed = ω１/ ω２として扱っている。すなわち、図２においても図１におけると同じにeとedとの関係はed = 1 / eの関係にある。
又、そのようなことより上記基準速度比も以下の回生制動の解析において、基準速度比をecdとし、且つ上記出力軸６の駆動時（図７）における基準速度比ecとの関係はecd = 1 / ecの関係になっている。

すなわち、回生制動をかける直前迄の出力軸６の駆動状態における図７の速度比eの使用範囲が０≦ e ≦ ecの範囲であったことに対して、上記図２の回生制動の作動において使用する速度比edの範囲は、図７における速度比eの逆数になるから∞＞ ed ≧ ecdとなる。
以下、速度比edの使用範囲 ∞＞ ed ≧ ecdにおける図２の回生制動時における解析を行う。

その解析を進める前に、図２における差動歯車４１の機構について予備的な説明を行っておく。
図２における差動歯車４１の図示は差動歯車４１内における具体的な機構をブラックボックスとした一般的な表現になっている。
図３は、図２における差動歯車４１内の具体的な機構についての具体例を示している。

図３における符号は、図２と符号が同一符号同一部材を示しており、図３における差動歯車４１と第１のモータ・ジェネレータ４０の両者が、図８あるいは図１におけるモータ・ジェネレータ４に相当している。

図３における差動歯車４１の具体例は、リング歯車４１d、遊星歯車４１bおよび太陽歯車４１aからなっており、遊星歯車４１bはキャリヤ４１cに軸支している。
駆動軸３aから延長した入力軸４aがキャリヤ４１cに連動し、遊星歯車４１bは太陽歯車４１aおよびリング歯車４１dと歯車係合し、太陽歯車４１aは反力軸４１fを介してモータ・ジェネレータ４０におけるローター４０Bに連動しており、４０Aはモータ・ジェネレータ４０における固定子である。

ここで、図３に図示した具体例としての差動歯車４１の機構は上記した基準速度比ecがec ＞１.０であり、本実施例としてのフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置としては図３に示す差動歯車のように基準速度比ecがec ＞１.０となる機構が望ましい。
それは、図７あるいは図２における入力軸４aから出力軸６までの動力分割型伝動装置の動力伝達効率が、速度比e = ω２ / ω１として０≦ e ≦ ecの範囲において優れており、ec ＜ eにおいては速度比eが増大するにつれ急速に動力伝達効率が劣化するから、その動力伝達効率の良好な上記０≦ e ≦ ecの範囲を出来るだけ広く使用したいからである。

なお、図７あるいは図２における入力軸４aから出力軸６までの動力分割型伝動装置（フライホイール３は含まず）の機構は公知であって、又その動力伝達効率が０≦ e ≦ ecの範囲において良好であって、ec ＜ eにおいて劣化することも公知である。それは、ec ＜ eにおいてモータ・ジェネレータ５とモータ・ジェネレータ４０との間において動力循環が生じてその動力循環における動力損失が増大して動力伝達効率を劣化させるからであり、その動力循環も公知であることは、既に述べた。

しかし、上記動力伝達効率を強く問題にせず、あるいは上記速度比eの使用範囲０≦ e ≦ ecを問題にしなければ、差動歯車４１における各歯車の組み合わせについて、一般的には、太陽歯車４１a、キャリヤ４１cあるいはリング歯車４１dの３部材のうち、いずれかの部材を入力軸４aに連動し、そのうちの残るいずれかの部材が出口軸４bに連動し、そのうちの残る最後の部材が反力軸４１fに連動するものであればよい。
したがって、一般的には、図３における差動歯車４１の仮想線（２点破線）によって示した中身がブラック・ボックスであって、上記３部材のうち仮想線から外部に出ている各部材を反力軸４１f、入力軸４aおよび出口軸４bとして図２のように表現出来る。

すなわち、図２における４１が差動歯車の一般表現をしたものであり、図２における差動歯車４１が図３における２点破線部分の差動歯車４１に相当する。
図２における各符号は、図３および図１におけるものと同一符号同一材を示している。

更に図２における一般表現の差動歯車４１の場合、その差動歯車４１のみの特性は以下のようになる。
差動歯車４１について、入力軸４aの回転角速度をω1とし、出口軸４bの回転角速度をω2とし、反力軸４１fの回転角速度をωrとし、
速度比ed = ω１ / ω２ ,
反力軸速度比erd = ωｒ / ω２
とし、反力軸４１fの回転を拘束した状態における速度比edをecd（以下、基準速度比ecdと呼ぶ）とすると、反力軸速度比erd の特性が図４における実線Laあるいは破線Lbによって示すようになる。
すなわち、実線Laあるいは破線Lbの特性のように、反力軸速度比erdの特性は図４のように、必ず（ed =1.0 , erd =1.0）点を通る直線特性になることは公知である。
その公知例としては、例えば油空圧学会誌、第５巻第２号、宮尾：自動車用油圧変速機開発の技術的動向、図９がある。

なお、図４において、実線特性Laのerd = 0における基準速度比 ecd の値は、その実線特性Laに相当する差動歯車４１の差動歯車内における歯車の組み合わせによって決まる値であってecd ＞1.0の場合を示し、破線特性Lbのerd = 0における基準速度比ecd の値は、同じくその破線特性Lbに相当する差動歯車４１の差動歯車内における歯車の組み合わせによって決まる値であってecd ＜1.0の場合を示しているものである。
言い換えれば、差動歯車４１の差動歯車内における歯車の組み合わせを任意に選択することによって、基準速度比ecd の値を自由に選択できる。
（但し、図２における差動歯車方式にあっては、実用上ecd =1.0は存在し得ず、ecd = 1.0
を実用化させるためには図１の一方のロータ４Aと他方のロータ４Bがそれぞれ回転する方式のモータ・ジェネレータ４を使用することになる。）

すなわち、図４における反力軸速度比erd の一般特性式は、図４から理解出来るように、
erd = ( ed −ecd ) / (１−ecd ) （１）
の関係になる。
又、入力軸４a、出口軸４bおよび反力軸４１fとの間には一定のトルク比関係がある。
それは、差動歯車４１内が歯車の連動関係にあるため、それら連動している歯車の歯車比によって入力軸４a、出口軸４bおよび反力軸４１fとの間に一定のトルク比関係が決まってしまうからである。
以上が、差動歯車４１の機構についての予備的な説明である。

図２において、出力軸６へ回生制動をかける場合は、第２のモータ・ジェネレータ５に発電作用をさせ、第１のモータ・ジェネレータ４０にモーター作用をさせる。
そのモータ・ジェネレータ４０のモーター作用は、反力軸４１f 、差動歯車４１および入力軸４aを介してフライホイール３の回転を更にその回転方向へ加速駆動する方向に作動させ、モータ・ジェネレータ５による上記発電は駆動軸５aにその回転方向に抗して制動をかける発電トルクTgを生じさせ、そのことはモータ・ジェネレータ５による上記発電が駆動軸５a 、歯車５bおよび５cを介して出力軸６へ回生制動をかけることになる。

この場合において、出力軸６の駆動時（図７）における入力軸４a 、出力軸６および出口軸４bの回転方向は上記のように同じであったから、出力軸６におけるその駆動時直後の本回生制動に入った状態においても、入力軸４a ,出力軸６および出口軸４bの回転方向は同じである。
又、本回生制動におけるモータ・ジェネレータ５の上記発電作用とモータ・ジェネレータ４０の上記モーター作用による入力軸４a ,出力軸６および出口軸４bの回転方向およびトルクの生ずる状態は下記のようになる。

この場合、具体的な理解を助けるために、差動歯車４１における歯車列は図３における場合を例にとり且つ図３におけるa-a断面を図示した図５を使用して説明する。なお、図５における符号は図２および図３と同一符号同一材を示している。
ここで、既述のように、入力軸４aおよび出力軸６の回転方向は同一方向であり且つその速度比ed = ω１/ω２の使用範囲がecd ≦ ed ＜ ∞であるから、入力軸４aおよび出力軸６の回転角速度をベクトル表示すると図５におけるω１およびω２になっている。

モータ・ジェネレータ４０のモーター作用によって反力軸４１fを介して太陽歯車４１aが、入力軸４aの回転角速度ω１を上記のように更に加速駆動させると、図５において遊星歯車４１bにはトルクTpが生じ、そのトルクTpはリング歯車４１dへトルクT2dを生じさせる。
そのトルクT2dは、図５に示すように、リング歯車４１dの回転方向（ω２）に抗して制動をかけるトルクとなる。
すなわち、リング歯車４１dの回転方向に抗して制動をかけるトルクT2dは、出口軸４bを介して出力軸６への制動トルクとなる。

このように、差動歯車を使用しない図１のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置も差動歯車を使用した図２のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置も共に、モータ・ジェネレータ５が発電作用をすることによってモータ・ジェネレータ５が出力軸６へ制動をかけ、且つモータ・ジェネレータ４あるいは４０も出口軸４bを介して出力軸６へ制動をかけることになる。
以上が差動歯車４１の具体例としての図５の歯車列を使用した図２の回生制動時における入力軸４a 、反力軸４１f 、出口軸４bおよび出力軸６に生ずるトルクの方向の説明である。
このことは、第１のモータ・ジェネレータ４あるいは４０も第２のモータ・ジェネレータ５も共に出力軸６に制動をかける作用を行っていることになる。

ここで、図１および図２においてモータ・ジェネレータ５が出力軸６を介して駆動輪へ連動していることは、モータ・ジェネレータ５が出力軸６を介さず直接に駆動輪へ連動しても同じである。
又、そのようにモータ・ジェネレータ５が出力軸６を介さず直接に駆動輪へ連動してもよいことは、モータ・ジェネレータ５が出力軸６へ連動した駆動輪以外の駆動輪に連動しても、その機構は実質、図１あるいは図２の機構と同じになる。

そのように図１あるいは図２のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置において、モータ・ジェネレータ５を出力軸６へ連動させず、モータ・ジェネレータ５を出力軸６が連動した駆動輪以外の駆動輪へ連動させた場合、下記の効果がある。
通常、前輪あるいは後輪のいずれかを駆動輪とした２輪駆動の場合、モータ・ジェネレータ５を出力軸６へ連動させた図１あるいは図２の機構において、上記回生制動を行うと、その２輪駆動の駆動輪のみの回生エネルギがフライホイール３へ回収することになり、その駆動輪となった２輪以外の残る２輪の制動エネルギは熱エネルギとして損失せざるを得ない。

それに対して、モータ・ジェネレータ５を出力軸６へ連動させず、モータ・ジェネレータ５を出力軸６が連動した一方の駆動輪以外の他方の駆動輪へ連動させた場合は、上記残る２輪の制動エネルギも回生制動としてエネルギ回収出来る。
すなわち、モータ・ジェネレータ５が出力軸６へ連動していなくとも、上述のように、回生制動時において、図１における方式も図２における方式も、出口軸４bが出力軸６を介して一方の駆動輪（前輪あるいは後輪）を回生制動することが出来る。

又、そのモータ・ジェネレータ５を出力軸６へ連動させていない場合において、モータ・ジェネレータ５は既述のようにその発電作用によって他方の駆動輪（後輪あるいは前輪）へ回生制動をかけることになって、他方の駆動輪における制動エネルギもフライホイール３へ回収出来ることになる。
以上が、モータ・ジェネレータ５を出力軸６が連動した駆動輪以外の駆動輪へ連動させた場合の効果である。

次に、図２のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置において、運転者がブレーキ・ペダル（図示せず）踏込み制御装置７Aへブレーキ信号Brを指令することによって、出力軸６へ回生制動トルクT2を指示すると、上記モータ・ジェネレータ５の発電作用と上記モータ・ジェネレータ４０のモーター作用によって、駆動軸５aのトルクTg 、反力軸４１fのトルクTr 、入力軸４aのトルクT1および出口軸４bのトルクT2dが生ずる。

その場合にあって、差動歯車４１に出入りする動力の合計はその正負符号を含め、
（T2d×ω２）+（Tr×ωr）+（T1×ω１）＝０
となり、上記式の両辺をT2d×ω2で除し、且つTr / T2d = trd 、T1 / T2d = td 、ωr / ω２＝erdおよびω１/ ω２＝edと置くと、
上式は、
１+（trd×erd ) + ( td×ed ) = 0 （２）
となる。

又、図２の差動歯車４１における各駆動軸のトルクの合計、すなわち出口軸４bのトルクT2d 、反力軸４１fのトルクTrおよび入力軸４aのトルクT1の符号を含めた合計値は零になるから、
T2d +Tr +T1 = 0
となり、上式を（２）式における場合と同様に両辺をT2dで除し、Tr / T2d = trd 、T1 / T2d = tdとおくと、上式は、
１+ trd + td = 0 （３）
となる。

その結果、（１）式、（２）式および（３）式より
trd = (１−ecd ) / ecd （４）
あるいはtrd =Tr / T2d であることより、
Tr =｛(１−ecd )×T2d ｝/ ecd （４a）
を得る。

又、（３）式および（４）式より
td = −１/ ecd （５）
あるいはtd = T1 / T2dゆえ、
T2d ＝−ecd ×T1 （５a）
を得る。

又、（４a）式および（５a）式から
T1 = Tr / (ecd −1) （６）
を得る。
しかし、（６）式は差動歯車４１の作動における損失を考慮していない理論式であって、実際には,反力軸４１f から差動歯車４１を介して入力軸４aに至る迄の間のトルク効率ηm1を考慮しなければならないから、（６）式は
T1 =（Tr×ηm1）/ (ecd −1) （6a）
となる。

又、（６）式および（４a）式から、
T1 = −T2d / ecd （７）
を得る。
又、（６）式および（７）式より
T2d = ecd×Tr / (１−ecd )
を得る。しかし、上式は（６）式における場合と同様に差動歯車４１の作動における損失を考慮していない理論式であって、実際には,モータ・ジェネレータ４０のモーター作用による反力軸４１f からのトルクTrが差動歯車４１を介して出口軸４bに至る迄の間のトルク効率ηm２を考慮しなければならないから、上式は
T2d =（ecd×ηm2×Tr） / （１−ecd ）
となり、あるいは
Tr = （１−ecd ）×T2d / ( ecd×ηm2) （８）
となる。

ここで、上述のように、モータ・ジェネレータ５において発電した電力は全てモータ・ジェネレータ４０におけるモーター作用に使用するので、モータ・ジェネレータ５における入力機械動力（Tg×ω２）とモータ・ジェネレータ４０における出力機械動力（Tr×ωｒ）との関係は、
Tg×ω２×ηe = Tr×ωr
あるいは整理して、
Tg = (１/ηe )×erd×Tr （９）
を得る。
但し、ηeは、駆動軸５aの駆動によってモータ・ジェネレータ５に発電をさせ、その発電電力が制御装置７Aを介してモータ・ジェネレータ４０にモーター作用をさせ、そのモーター作用による機械動力が反力軸４１fへ伝達する迄の間の動力伝達効率であり、Tgは駆動軸５aにおけるトルクであり、Trは反力軸４１fのトルクであり、erd = ωr / ω２である。

更に、（９）式のerdへ（１）式のerdを代入すると、（９）式は、
Tg = (１/ηe ) ×｛( ed −ecd ) ×Tr ｝/ (１−ecd ) （１０）
となる。
又、（８）式および（１０）式より
Tg =｛T2d / (ηe×ηm2 ) ｝×｛（ed−ecd ) / ecd ｝（１１）
を得る。

ここで、上述のように、駆動軸５aにおけるトルクTgと出口軸４bにおけるトルクT2dは共に、出力軸６に制動をかける成分になっているから、出力軸６におけるトルクT2と駆動軸５aにおけるトルクTgおよび出口軸４bにおけるトルクT2dとは、
T2 = Tg + T2d (１２）
の関係にある。
したがって、（１１）式および（１２）式より、
T2 = ｛1 / (ecd×ηe×ηm2 ) ｝×［ed −
｛ecd ×（１−（ηe×ηm2 ) )｝］×T2d （１３）
を得る。

更に、（１１）式および（１３）式より、
Tg = ｛（ed −ecd )×T2 ｝/ ［ed −
｛ecd×（１−（ηe×ηm2 ) )｝］（１４）
を得る。

更に、（８）式および（１３）式より、
Tr = ηe×（１−ecd ）×T2 / ［ed −
｛ecd×（１−（ηe×ηm2））｝］（１５）
を得る。

又、（６a )式および（１５）式より、
T1 = ηm1×ηe×T2 / ［ed −
｛ecd×（１−（ηe×ηm2））｝］（１６）
を得る。

以上の計算結果において、（１４）式は、指示された回生制動トルクT2に対して、モータ・ジェネレータ５の発電トルクTgを求める式である。
その（１４）式の演算において、基準速度比ecdは差動歯車４１における具体的な歯車列によって決まる一定値であり、速度比ed = ω１/ω２は制御装置７Aが演算を行うごとに入力軸４aの回転角速度ω１と出力軸６の回転角速度ω２を検出器（図示せず）によって検出した値を使用して速度比edを求めることが可能であり、効率ηeおよびηm2の値は、図２におけるフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置の実機によって、実験的に各作動状態における値を求め、その値を制御装置７Aへ記憶させておき、制御装置７Aの各演算ごとにそれら効率ηeおよびηm2の値を使用すればよい。

すなわち、指示された回生制動トルクT2に対して、制御装置７Aは、各演算ごとに、（１４）式を使用してモータ・ジェネレータ５の発電トルクTgを演算し、且つモータ・ジェネレータ５の発電レベルがその演算結果の発電トルクTgになるレベルにモータ・ジェネレータ５を制御すればよい。

又、（１４）式において、ηm2の値は、既述のように、差動歯車４１内における反力軸４１fから出口軸４bに至る間の機械的な動力伝達効率であって、実際にはηm2＝１.０に近い値である。
したがって、（１４）式においてηm2＝１.０と置くと、（１４）式は、
Tg = ｛（ed −ecd )×T2 ｝/ ［ed −｛ecd×（1−ηe)｝] （１４a)
となる。

ここで、モータ・ジェネレータ４において動力分岐を行う図１のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置におけるモータ・ジェネレータ５の発電トルクTgを求めた式は、既述のように、
Tg =｛（ ed −1 )×T2 ｝/ ｛ ed − (１−ηe)｝ ( e )
となっている。
しかも、（ e ) 式は既述のように基準速度比ecdがecd = 1.0である。

そのようなことより、ecd = 1.0と置いた（１４a) 式は（ e )式と全く同じになる。
したがって、図１のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置の場合も、図２のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置の場合も、共に、モータ・ジェネレータ５の発電トルクTgを求める式は、（１４a ）式によって代表させることが出来る。

しかも、上記動力分岐を行う図１のモータ・ジェネレータ４のモータ・ジェネレータ４自身も、同じく動力分岐を行う図２の差動歯車４１におけるモータ・ジェネレータ４０も、共に、「入力軸４aと出口軸４bとの相対回転によって作動する第１のモータ・ジェネレータになっている」ものである。

更に、説明を（１４）式に戻し且つ（１４）式の有する定性的な特性を検討するために、（１４）式において、便宜上、各効率ηe およびηm2が１００％の効率であるとすると、（１４）式は、
Tg = ｛（ed −ecd )×T2 ｝/ ed
あるいは
Tg / T2 = ｛１−( ecd / ed ) ｝ (１４b )
となる。

（１４b）式において、図２における回生制動時のed = ω１/ω２の使用範囲は、既述のようにed ≧ecdであるため、（１４b )式の関係を示すと図６のようになる。
図６は、ed = ecdのとき、すなわち反力軸４１の回転を拘束している状態において、モータ・ジェネレータ５の発電トルクTgがTg =０となり、速度比edが無限大（すなわちω２＝０）においてTg = T2となり、ecd ＜ ed ＜∞において（Tg / T2 ) ＜１.０となる。

「（１４）式におけるηe及びηm2を一定値とする場合」：
又、（１４）式における効率ηeおよびηm2の値は、簡易的に、一定値としてもよい。
一般的に、モータ・ジェネレータ５が発電しその発電した電力がモータ・ジェネレータ４０にモーター作用をさせる迄の間の動力伝達効率ηeの値は０.６５〜０.９０に入り、差動歯車４１の動力伝達効率ηm2は１.０に近い値である。
したがって、それらηeおよびηm2の値は変数ではなく一定値として、例えば、ηeを平均的な値のηe = ０.７５およびηm2を簡略的にηm2 ＝１.０と置くと、（１４）式は、
Tg = ｛（ed −ecd )×T2 ｝/ ｛ed −（０.２５×ecd）｝（１４c)
となる。

又、（１４c）式における制御演算の微小時間の間において、出力軸６及びフライホイール３は慣性力を有しているから、（１４c）式の速度比ed = ω１/ω２における出力軸６及びフライホイール３における回転角速度ω2及びω１は殆ど変化せず、且つ基準速度比ecdの値は、既述のように、差動歯車４１の歯車列によって決まる一定値である。
それに対して、運転者が出力軸６に指示する回生制動トルクT2は瞬時に大きく変化することもある。

すなわち、（１４c）式における速度比edの殆ど変化しない制御演算の微小時間の間において、運転者が回生制動トルクT2の増減変化を指示すると、（１４c）式において、モータ・ジェネレータ５の発電トルクTgはそのT2の増減に比例して変化する関係になっている。

ここで、（１４c）式は、（１４）式に対してηeおよびηm2の値を簡易的に一定値として精度を欠いている関係式になっていることは確かである。
しかし、上記のように制御装置７Aが（１４c）式を使用しモータ・ジェネレータ５の発電によって駆動軸５aにトルクTgを生じさせれば、その制御の微小演算時間において、そのTg値に比例して回生制動トルクT2の値も増減することを示している。
それは、制御装置７Aが（１４c)式の関係から駆動軸５aにトルクTgを生じさせた結果、（１４）式を使用した場合に比し精度は落ちている回生制動トルクT2を生じさせることになる。

ここで重要なことは、運転者は出力軸６へ具体的な値の回生制動トルクT2を指示しているのではなく、運転者がブレーキペダルを操作していることは、出力軸６へ回生制動トルクを増やすか、減らすかの指示を行っていると言うことである。
すなわち、（１４c）式はその関係を充たしているのである。

そのことを更に詳述すると下記のようになる。
運転者が与えた“指示トルクT2”によって、制御装置７Aが（１４c）式を使用してモータ・ジェネレータ５の発電によって駆動軸５aにトルクTgを生じさせ、そのTgが生ずると、現実の出力軸６には（１４c）式から求めたTgを（１４）式に代入して求められる「実際のトルクT2」が生ずることになる。
すなわち、（１４c）式を使用した場合、その「実際のトルクT2」は“指示トルクT2”と幾分、異なったトルク値となる。
しかし、「実際のトルクT2」が“指示トルクT2”と幾分、異なったトルク値となっていても、上記理由から実用上は問題ない。

それは、運転者がブレーキペダルの踏込み量を必要と感ずる分、増減させることによって、出力軸６における実際のトルクT2もその必要な分、増減して運転者の意志を充たしているからである。
すなわち、ブレーキペダルを踏込んだ結果、運転者がその車両の減速度に不足を感じたとき、運転者は更にブレーキペダルを踏込んで出力軸６における減速トルクT2を更に増大させるからである。
そのような理由によって、上記（１４）式においては、ηeおよびηm2の値を簡易的に一定値としてもよいことになる。
以上が、（１４）式におけるηe及びηm2を一定値とした場合の説明である。

更に、制御装置７Aは、モータ・ジェネレータ５において発電したその電力をモータ・ジェネレータ４０に送電してモータ・ジェネレータ４０にモーター作用をさせる。

そのモーター作用において、制御装置７Aは、ブレーキ・ペダルからの回生制動信号Brに基づいた回生制動指示トルクT2に対し、（１５）式を使用して反力軸４１fのモーター・トルクTrを演算する。
続いて、制御装置７Aは、モータ・ジェネレータ４０のモーター作用が反力軸４１fのトルクをその演算結果のトルク値Trに一致するレベルに制御する。

又、上記モータ・ジェネレータ５の発電作用時の（１４c）式を使用してηeおよびηm2を簡易的に一定値とした場合と同様の理由により、上記モータ・ジェネレータ４０のモーター作用の制御において、（１５）式における効率ηeおよびηm2の値も簡易的に一定値として使用してもよい。
それは、（１５）式においてηeおよびηm2を一定値とした式も、回生制動の指示トルク値T2と反力軸トルクTrも比例関係にあるからである。

すなわち、制御装置７Aが、（１５）式においてηeおよびηm2を一定値とした式を使用してモータ・ジェネレータ４０にモーター作用をさせると、反力軸４１fには回生制動の指示トルク値T2に比例したトルクTrが生じ、そのトルクTrの発生は、差動歯車４１の歯車列から必然的にそのトルクTrに比例した入力軸４aにおけるトルクT1と出口軸４bにおけるトルクT2dが生ずることになるからである。
又、その（１５）式においてηeおよびηm2を一定値とした式の使用は、上記のように、出口軸４bのトルクT2dがトルクTrに比例して出力軸６を制動する。

モータ・ジェネレータ４０のモーター作用によって反力軸４１fにトルクTrが生ずると、差動歯車４１における歯車列によって入力軸４aにトルクT1が生じる。
そのトルクT1の値は、ブレーキ・ペダルからの回生制動信号Brに基づいた回生制動指示トルクT2を使用して、（１６）式から求めることが出来る。
入力軸４aに生じたそのトルクT1は、既述したように、フライホイール３をその回転方向に加速駆動を行い、その加速駆動によって回生制動エネルギがフライホイール３へ回転エネルギとして蓄積する。

なお、上記の場合において、差動歯車４１の出口軸４bに生ずるトルクT2dの値は、回生制動の指示トルクT2を使用して（１３）式の関係から求めることが出来る。
又、差動歯車４１は、上記の反力軸４１ｆのトルクTr、入力軸４aのトルクT1および出口軸４bのトルクT2dによってトルク平衡している。

「クラッチ必要性の可否」：
本来、図１あるいは図２におけるクラッチ２の必要性は、本発明の作用における回生制動の場合ではなく、出力軸６を駆動する場合において必要となっているものである。
すなわち、出力軸６を駆動する場合、エンジン１とフライホイール３とを係合してエンジン１からの動力をフライホイール３へ回転エネルギとして蓄積させ、又、フライホイール３へのエネルギ蓄積を不用としてエンジン１への燃料供給を停止しているときエンジン１とフライホイール３を切り離すためにクラッチ２を設けている。

しかし、以上の図１あるいは図２の説明において、クラッチ２は必ずしも必要ではない。
それは、エンジン１がフライホイール３を駆動しているときは、勿論、クラッチ２を必要とせず、駆動軸１aと駆動軸３aは直結のままでよい。
更に、エンジン１へ燃料供給を停止し且つフライホイール３の回転エネルギから出力軸６への動力取り出しを行っている場合、駆動軸１aと駆動軸３aは直結のままであっても、エンジン１は駆動軸３aの側から駆動されるだけであって、図８あるいは図７の作動図に示す出力軸６の駆動は可能である。
又、本実施例の回生制動時（図１あるいは図２）の作動において、入力軸４aがクラッチ２を介して係合していてもエンジン１はフライホイール３の側から駆動されるだけであって、その場合も上記した回生制動の制御は可能である。

唯、エンジン１へ燃料供給を停止し且つフライホイール３の回転エネルギから出力軸６への動力取り出しを行っている場合、あるいは本実施例における回生制動の作用を行っている場合において、クラッチ２を省略すると、フライホイール３の側からエンジン１を連れ回すので、その連れ回しによるエンジン１のトルク損失が生ずる。

「モータ・ジェネレータ５の駆動輪への連動の問題」：
又、図１あるいは図２の実施例における第２のモータ・ジェネレータ５は、出力軸６が駆動している駆動輪ではなく、他の側の駆動輪に連動しても、実質上、図１あるいは図２の機構と同じになることは、既に述べた。

そのように図１あるいは図２における第２のモータ・ジェネレータ５を出力軸６が連動している以外の駆動輪に連動させる場合、（１４）式から（１６）式に至る各式における回生制動の指示トルクT2の値は、第２のモータ・ジェネレータ５が出力軸６に連動していると想定した場合の下記の値を使用すればよい。

ここで、第２のモータ・ジェネレータ５が出力軸６に連動している場合であって、出力軸６へ連動の駆動輪における制動トルクをTtとし、駆動輪の回転角速度をωtとし、駆動輪から出力軸６に至る動力伝達の効率をηmeとすると、図１あるいは図２の場合、出力軸６における動力（T2×ω２）と駆動輪における動力（Tt×ωt）との関係は、
（T2×ω２）＝ (Tt×ωt）×ηme
あるいは
T2 =ηme×（ωt /ω２）×Tt
であり、（ω２ /ωt）は、出力軸６と駆動輪との間に存在する最終減速機の歯車比idであるから上式は、
T2 = ηme×Tt / id （１７）
の一定な関係にある。

したがって、上記のように第２のモータ・ジェネレータ５を出力軸６が連動している以外の駆動輪に連動させる場合、（１７）式の関係を使用して全駆動輪の総合駆動トルクTtから出力軸トルクT2を求め、そのT2を（１４）式から（１６）式に至る各式の回生制動トルクT2としても良い。

すなわち、上記のように、出力軸６の連動している駆動輪以外の駆動輪へモータ・ジェネレータ５を連動させる場合は、モータ・ジェネレータ５を連動させていない出力軸６が連動している側の駆動輪の制動トルクTt1と、モータ・ジェネレータ５が連動している側の駆動輪の制動トルクTt2との和（Tt1+Tt2)を（１７）式における総合制動トルクTtとして、（１７）式から回生制動の指示トルクT2を求めればよい。

このことは、出力軸６の連動している駆動輪以外の駆動輪へモータ・ジェネレータ５を連動させる場合、上記Tt =（Tt1+Tt2)の計算から求めたTtによって（１７）式から仮想指示トルク(回生制動トルク）T2を求め、且つモータ・ジェネレータ５を出力軸６へ連動させていると想定（仮想）して（１４）式から（１６）式に至る各式にその仮想指示トルクT2 を代入すればよいことになる。

又、図１あるいは図２におけるエンジン１は、上記のように、出力軸６を駆動する場合において、フライホイール３における回転エネルギの量が不足した場合、その不足エネルギ量を補充するために設けているものである。
したがって、その出力軸６を駆動する場合であってフライホイール３における回転エネルギの補充を行うエネルギ供給源となる手段は、エンジン以外に回転動力を出力し得る動力源であれば良いことになる。
例えば、その動力源は、電力源からの電力によって作動する電動機等であってもよい。

本発明のフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御装置あるいはその方法は、上述の説明における自動車への適用のみならず、作業機械、農業機械、鉄道の動力車あるいは船舶等の制動作動を行う動力伝達系に利用可能である。

モータ・ジェネレータ４自身が機械動力Pmと電気動力Peとに動力分岐を行う動力分割型動力伝達装置を使用した本発明におけるフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置の作動説明図である。差動歯車４１が機械動力Pmと電気動力Peとに動力分岐を行う動力分割型動力伝達装置を使用した本発明におけるフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置の作動説明図である。図２における差動歯車の詳細説明をするための差動歯車４１部分のスケルトン図である。図２の差動歯車４１における反力軸４１fの一般特性を示したものである。図３におけるa−a断面矢視である。。（１４b )式による図２のモータ・ジェネレータ５における発電トルクTgの特性を示したものである。図２の出力軸６へ回生制動を加える作動図に対して、同一駆動装置において出力軸６を駆動する場合の従来例の作動図を示したものである。図１の出力軸６へ回生制動を加える作動図に対して、同一駆動装置において出力軸６を駆動する場合の従来例の作動図を示したものである。

符号の説明

1 エンジン、３フライホイール、４a 入力軸、４b 出口軸、４、４０第１のモータ・ジェネレータ、４１差動歯車、４１f 反力軸、５第２のモータ・ジェネレータ、６出力軸、７電源、７A 制御装置（モータ・ジェネレータ５および４０のドライバを含む）。

Claims

駆動輪に回生制動をかける場合において、前記駆動輪あるいは他の駆動輪のいずれかに連動して発電作用を行う第２のモータ・ジェネレータと、前記第２のモータ・ジェネレータの前記発電した電力によってモーター作用を行い且つそのモーター作用がフライホイール（３）および原動機（１）を連動させた入力軸（４a ）と前記駆動輪に連動した出口軸（４b )とを相対回転させる第１のモータ・ジェネレータとからなる駆動装置であって、前記第１のモータ・ジェネレータの前記モーター作用による前記相対回転の作動が前記入力軸を介して前記フライホイールを加速駆動し且つ前記出口軸に制動をかけるフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置。
フライホイール（３）および原動機（１）が連動している入力軸（４a ）と出口軸（４b )との相対回転によって作動する第１のモータ・ジェネレータと、前記出口軸を介して駆動輪に連動する出力軸（６）と、前記駆動輪あるいは他の駆動輪のいずれかに連動する第２のモータ・ジェネレータとからなる駆動装置の制御であって、且つ前記駆動輪に回生制動をかける場合において前記第2のモータ・ジェネレータに発電作用をさせ、その発電作用によって発電した電力によってモーター作用を行う前記第１のモータ・ジェネレータが前記相対回転の作動によって前記入力軸を介して前記フライホイールを加速駆動する制御であって、且つ前記第２のモータ・ジェネレータが前記出力軸に連動している場合に相当したその出力軸に回生制動トルクT2の値を指示する制御において、
前記出力軸の回転角速度ω２と前記入力軸の回転角速度ω１との比をω１/ω２＝ed とし、前記入力軸と前記出口軸との前記相対回転が前記第１のモータ・ジェネレータの前記モーター作動を停止する状態における前記edをecdとし、前記第２のモータ・ジェネレータの駆動軸、その第２のモータ・ジェネレータおよび前記第１のモータ・ジェネレータを介してその第１のモータ・ジェネレータの出力軸に至る迄の間の動力伝達効率をηeとし、
Tg＝｛（ed - ecd )×T2｝/［ed -｛ecd×(1 - ηe )｝］
の関係式によってトルクTgを求め、前記第２のモータ・ジェネレータの発電がその第２のモータ・ジェネレータの駆動軸へその求めたトルクTgを発生させる制御を行うフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法。
反力軸（４１f ）、入力軸（４a )および出口軸（４b )を有した差動歯車（４１）において、前記反力軸には第１のモータ・ジェネレータ（４０）が連動し、前記入力軸にはフライホイール（３）と原動機（１）が連動し、前記出口軸（４b )は出力軸（６）を介して車両における駆動輪に連動し、第２のモータ・ジェネレータ（５）は前記車両における前記駆動輪あるいは他の駆動輪のいずれかに連動し、前記駆動輪に回生制動をかける場合において前記第2のモータ・ジェネレータに発電作用をさせ、その発電作用によって発電した電力によってモーター作用を行う前記第１のモータ・ジェネレータは前記反力軸、前記差動歯車および前記入力軸を介して前記フライホイールを加速駆動する制御であって、前記第２のモータ・ジェネレータが前記出力軸に連動している場合に相当したその出力軸に回生制動トルクT2の値を指示する車両の制御において、
前記出力軸の回転角速度ω２と前記入力軸の回転角速度ω１との比をω１/ω２＝edとし、前記反力軸を固定させた状態における前記edを基準速度比ecdとし、前記反力軸から前記差動歯車を介して前記出口軸へトルクが伝達するトルク効率をηm2とし、前記第２のモータ・ジェネレータの駆動軸、その第２のモータ・ジェネレータおよび前記第１のモータ・ジェネレータを介して前記反力軸に至る動力伝達効率をηeとし、
Tg =｛（ed - ecd ) ×T2 ｝/ [ed −｛ ecd×(１−（ηe×ηm2））｝]
の関係式によってトルクTgを求め、前記第２のモータ・ジェネレータの発電がその第２のモータ・ジェネレータの駆動軸へその求めたトルクTgを発生させる制御を行うフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法。