JP2012254676A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の運動エネルギのうち動力伝達機構３０を介してフライホイール３２に蓄えられる回転エネルギを好適に増大させることのできる車両用制御装置を提供する。
【解決手段】回生モードであると判断される状況下において、車両の運動エネルギをフライホイール３２に回転エネルギとして蓄える回生制御処理を行う。また、回生モードでないと判断されて且つ、フライホイール３２の回転速度が規定速度以下であると判断される状況下において、フライホイール３２に蓄えられた回転エネルギを用いて第２オルタネータ４０に発電させる処理を禁止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転エネルギを蓄えるフライホイール、駆動輪、及び自身に作用するトルクを調節可能なトルク調節手段の間の動力伝達を可能とする動力伝達機構であって、前記フライホイール、前記駆動輪及び前記トルク調節手段のそれぞれに機械的に連結される第１の回転体、第２の回転体及び第３の回転体の回転速度を共線図上において１直線上に並ばせる動力伝達機構と、車載主機としての内燃機関とを備える車両に適用される車両用制御装置に関する。

従来、例えば下記特許文献１に見られるように、駆動輪と内燃機関とを接続する回転軸、回転エネルギを蓄えるフライホイール、及び車載発電機の間の動力伝達を可能とする遊星歯車機構を備える車載パワートレインが知られている。詳しくは、このパワートレインの備える上記遊星歯車機構は、フライホイール、回転軸及び車載発電機のそれぞれに機械的に連結される第１の回転体、第２の回転体及び第３の回転体を有して構成されている。上記パワートレインを用いれば、駆動輪から遊星歯車機構を介してフライホイールに至る動力伝達経路によって、車両の運動エネルギをフライホイールに蓄える回生制御処理を行うことが可能となる。

国際公開第２００９／０１０８１９号

ところで、上記遊星歯車機構を介してフライホイールに蓄えられる運動エネルギは、回生制御処理時における第１の回転体、第２の回転体及び第３の回転体の回転速度に大きく影響を及ぼされる。詳しくは、フライホイールと機械的に連結される第１の回転体の回転速度が低い場合、フライホイールに車両の運動エネルギを十分に蓄えることができなくなる懸念がある。

こうした問題を解消し、車両の運動エネルギの有効利用を図る上では、車両の運動エネルギのうちフライホイールに蓄えられるエネルギを増大可能なエネルギ回収手法が要求される。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両の運動エネルギのうちフライホイールに蓄えられるエネルギを好適に増大させることのできる車両用制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、回転エネルギを蓄えるフライホイール、駆動輪、及び自身に作用するトルクを調節可能なトルク調節手段の間の動力伝達を可能とする動力伝達機構であって、前記フライホイール、前記駆動輪及び前記トルク調節手段のそれぞれに機械的に連結される第１の回転体、第２の回転体及び第３の回転体の回転速度を共線図上において１直線上に並ばせる動力伝達機構と、車載主機としての内燃機関とを備える車両に適用され、前記内燃機関の動力生成指示がなされない状況下において、前記動力伝達機構を介して前記車両の運動エネルギを前記フライホイールに回転エネルギとして蓄える回生制御処理を行う回生処理手段と、前記回生制御処理が行われる状況以外の状況において、前記フライホイールの回転速度が規定速度以下であると判断されることに基づき、前記フライホイールに蓄えられた回転エネルギを車載機器に供給することに制約を課す処理を行う制約手段とを備えることを特徴とする。

上記発明では、回生制御処理によってフライホイールに蓄えられた回転エネルギをその後車載機器に供給することで、車両の運動エネルギの有効利用を図っている。ここで、本発明者らは、回生制御処理が行われる状況以外の状況においてフライホイールの回転速度を過度に低下させないことで、車両の運動エネルギのうち回生制御処理によってフライホイールに蓄えられるエネルギを増大させることができるとの知見を得た。

つまり、動力伝達機構を介して動力伝達が行われる状況下における第１〜第３の回転体に加わるトルクの間には比例関係がある。この関係によれば、回生制御処理が行われる状況下において、車両の走行状態に応じて第２の回転体の印加トルクが定まることで、第１，３の回転体の印加トルクが定まることとなる。また、駆動輪から動力伝達機構を介してフライホイールに供給される車両の運動エネルギは、フライホイールの回転速度とフライホイールの印加トルクとの積に比例する。この比例関係と、車両の走行状態に応じて第１〜３の回転体の印加トルクが定まることとによれば、回生制御処理が行われる状況下においてフライホイールの回転速度が高くなるほど、フライホイール側に供給される車両の運動エネルギを増大させることができる。

この点に鑑み、上記発明では、回生制御処理が行われる状況以外の状況において、フライホイールの回転速度が規定速度以下であると判断されることに基づき、フライホイールに蓄えられた回転エネルギを車載機器に供給することに制約を課す。このため、フライホイールの蓄積エネルギの使用によるフライホイールの回転速度の低下を抑制することができ、フライホイールの回転速度が過度に低くなることを極力抑制することができる。すなわち、回生制御処理が開始される際のフライホイールの回転速度を極力高い水準に維持することができる。これにより、回生制御処理が行われる場合に、車両の運動エネルギのうちフライホイールに蓄えられるエネルギを増大させることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第２の回転体は、前記内燃機関と連結され、前記回生制御処理が行われる状況以外の状況において前記内燃機関に要求される動力が低いと判断されることに基づき、前記フライホイールの回転速度を前記規定速度よりも高い状態に維持すべく、前記要求される動力を増大させて且つ、前記内燃機関の生成動力を前記動力伝達機構を介して前記フライホイールに供給する回転速度維持手段を更に備えることを特徴とする。

内燃機関に要求される動力が低いと通常、内燃機関の熱効率が低下し、内燃機関の同一生成動力（内燃機関の出力軸から取り出される動力）に対する内燃機関の燃料消費量が増大する傾向にある。ここで、上記発明では、回生制御処理が行われる状況以外の状況において内燃機関に要求される動力が低いと判断された場合、内燃機関に要求される動力を増大させて且つ内燃機関の生成動力を動力伝達機構を介してフライホイールに供給する。このため、内燃機関の熱効率を上昇させて、フライホイールに内燃機関の生成動力を供給することができる。これにより、内燃機関の燃料消費量に対する内燃機関の機械損失や冷却損失等に対応する燃料消費量の割合を低減しつつ、フライホイールの回転速度を規定速度よりも高い状態に極力維持することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記第２の回転体は、前記内燃機関と連結され、前記車両には、前記動力伝達機構を介さずに前記内燃機関から動力供給を受けて発電する第１の発電機と、前記第１の回転体及び前記フライホイールの間に介在する第２の発電機とが更に備えられることを特徴とする。

上記発明では、内燃機関を動力供給源として第１の発電機に発電させたり、内燃機関又はフライホイールを動力供給源として第２の発電機に発電させたりすることなどができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記第１の発電機の発電用に前記内燃機関で生成されるエネルギに対する該第１の発電機の発電エネルギの割合である第１の発電効率と、前記第２の発電機の発電用に前記内燃機関で生成されるエネルギに対する該第２の発電機の発電エネルギの割合である第２の発電効率とを算出する発電効率算出手段と、前記算出されたこれら発電効率のうち大きいものに対応する発電機の発電処理を行う発電処理手段とを更に備えることを特徴とする。

上記発明では、第１の発電効率及び第２の発電効率のうち大きいものに対応する発電機（第１の発電機又は第２の発電機）の発電処理を行うことで、単位発電エネルギあたりの車両の消費エネルギを極力小さくすることができる。

請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記フライホイールの回転速度が前記規定速度よりも高いと判断されることに基づき、前記フライホイールの回転エネルギを用いて前記第２の発電機に発電させる処理を強制的に行う強制手段を更に備えることを特徴とする。

上記発明では、フライホイールの回転エネルギが大きい状況下において、このエネルギを用いて第２の発電機に発電させることができる。

請求項６記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記第２の回転体は、前記内燃機関と連結され、前記トルク調節手段には、発電機が含まれることを特徴とする。

上記発明では、例えば回生制御処理によってフライホイールに回転エネルギを蓄える場合に、車両の運動エネルギの一部を発電機の発電エネルギに変換することなどができる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記車両には、前記駆動輪及び前記第２の回転体の間の動力の伝達及び遮断を切り替える動力伝達遮断手段と、前記第２の回転体の回転を妨げるトルクを付与する制動手段とが更に備えられることを特徴とする。

上記発明では、動力伝達遮断手段によって駆動輪及び第２の回転体の間の動力を遮断して且つ、制動手段によって第２の回転体にこの回転体の回転を妨げるトルクを付与することで、フライホイールを動力供給源として発電機に発電させることができる。

請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載の発明において、前記車両には、前記フライホイール及び前記第１の回転体の間の動力の伝達及び遮断を切り替える動力伝達遮断手段と、前記第１の回転体の回転を妨げるトルクを付与する制動手段とが更に備えられることを特徴とする。

上記発明では、動力伝達遮断手段によってフライホイール及び第１の回転体の間の動力を遮断して且つ、制動手段によって第１の回転体にこの回転体の回転を妨げるトルクを付与することで、内燃機関を動力供給源として発電機に発電させることができる。

請求項９記載の発明は、請求項６〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記フライホイールの回転速度が前記規定速度よりも高いと判断されることに基づき、前記フライホイールの回転エネルギを用いて前記発電機に発電させる処理を強制的に行う強制手段を更に備えることを特徴とする。

上記発明では、フライホイールの回転エネルギが大きい状況下において、このエネルギを用いて発電機に発電させることができる。

請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発明において、前記制約手段は、前記制約を課す処理として、前記フライホイールに蓄えられた回転エネルギの前記車載機器への供給を禁止する処理を行うことを特徴とする。

上記発明では、フライホイールに蓄えられた回転エネルギの低下を好適に抑制することができる。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる動力伝達機構の概要を示す図。 同実施形態にかかるＦＷ回転速度維持処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる車両の動力伝達経路の概要を示す図。 同実施形態にかかるエンジン出力及び熱効率の計測結果を示す図。 第２の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかるＦＷ回転速度維持処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる車両の動力伝達経路の概要を示す図。 その他の実施形態にかかる動力伝達機構の一部の断面構成を示す図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる車両用制御装置を、車載主機として内燃機関のみが搭載される車両に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。

図示されるように、エンジン１０は、車載主機としての内燃機関である。エンジン１０の出力軸（クランク軸１０ａ）は、変速装置１２、シャフト１４及びディファレンシャル１６を介して駆動輪１８に機械的に連結されている。なお、クランク軸１０ａには、減速歯車２０を介して、クランク軸１０ａに初期回転を付与するスタータ２２が設けられている。減速歯車２０は、スタータ２２側の回転速度よりもクランク軸１０ａ側の回転速度を小さくするための変速手段である。

クランク軸１０ａには、ベルト２４を介して第１オルタネータ２６が機械的に連結されている。第１オルタネータ２６は、図示しないレギュレータ及びロータコイル等を備えて構成され、自身が回転駆動されて発電する機能を有する。詳しくは、第１オルタネータ２６は、スタータ２２等の車載補機の電源としての機能や、図示しない車載バッテリ（例えば鉛バッテリ）を充電する機能等を有する。ちなみに、第１オルタネータ２６の発電電力は、上記レギュレータによってロータコイルに流れる励磁電流を調節することで調節される。具体的には、この発電電力は、励磁電流の調節によって第１オルタネータ２６の負荷トルクが大きくなったり、第１オルタネータ２６の回転速度が高くなったりするほど大きくなる傾向にある。

上記シャフト１４には、減速歯車２８を介して動力伝達機構３０が機械的に連結されている。動力伝達機構３０は、互いに連動して回転する回転体であって且つ、駆動輪１８（シャフト１４）、フライホイール３２及びトルク調節装置３４の間の動力を伝達可能とする複数の動力伝達用回転体を備えている。詳しくは、動力伝達機構３０は、１つの遊星歯車機構によって構成されており、そのサンギアＳに増速歯車３６を介してフライホイール３２が機械的に連結され、キャリアＣにシャフト１４が機械的に連結され、リングギアＲにワンウェイクラッチ３８を介してトルク調節装置３４が機械的に連結されている。なお、増速歯車３６は、動力伝達機構３０側（サンギアＳ側）の回転速度よりもフライホイール３２側の回転速度を大きくするための変速手段である。また、ワンウェイクラッチ３８は、出力側であるトルク調節装置３４側に対する入力側であるリングギアＲ側の相対回転速度が負でない場合に動力を伝達させる一方向伝達機構である。

フライホイール３２は、入力される回転エネルギを回転エネルギのまま蓄えるエネルギ蓄積手段である。

トルク調節装置３４は、動力伝達機構３０のリングギアＲの回転を妨げる方向のトルクをリングギアＲに付与するトルク調節手段である。詳しくは、トルク調節装置３４は、リングギアＲに付与するトルクを連続的（又は段階的）に可変設定可能なものである。本実施形態では、トルク調節装置３４として、一対のクラッチ板を有する湿式クラッチ機構と、ブレーキ機構とを備えて構成されるものを想定している。

増速歯車３６と動力伝達機構３０のサンギアＳとの間には、第２オルタネータ４０が接続されている。第２オルタネータ４０は、第１オルタネータ２６と同様に、車載補機の電源としての機能や、車載バッテリを充電する機能等を有する。なお、第２オルタネータ４０の発電電力は、第１オルタネータ２６と同様に、励磁電流の調節によって第２オルタネータ４０の負荷トルクが大きくなったり、第２オルタネータ４０の回転速度が高くなったりするほど大きくなる傾向にある。

なお、フライホイール３２、動力伝達機構３０、トルク調節装置３４及び第２オルタネータ４０等は、実際には、図示しないハウジングに収容されて一体的に構成されている。

また、本実施形態において、トルク調節装置３４として湿式クラッチ機構を備えるものを採用しているのは、上記ハウジング内の構造が複雑になることを回避するためである。つまり、ハウジング内の動力伝達機構３０の遊星歯車機構には、信頼性を維持するために潤滑油が供給される構成とされている。ここで、クラッチ機構として、例えば乾式クラッチ機構を採用する場合、ハウジング内において遊星歯車機構側から乾式クラッチ機構側への潤滑油の流入を防止する必要が生じ、ハウジング内の構造が複雑となる。

さらに、本実施形態において、ワンウェイクラッチ３８が設けられているのは、停車時等、キャリアの回転速度が過度に低くなる状況下において、リングギアＲの回転に起因するフライホイール３２の回転エネルギの減少度合いを極力小さくするためである。つまり、キャリアＣの回転速度が過度に低くなる状況下、フライホイール３２に回転エネルギが蓄積されていると、サンギアＳ側から動力伝達機構３０を介してリングギアＲ側に動力が伝達されることによって、リングギアＲが逆転することがある。この場合、トルク調節装置３４の湿式クラッチ機構によって潤滑油が攪拌されることに起因して、フライホイール３２の回転エネルギの減少度合いが大きくなる懸念がある。ここで、ワンウェイクラッチ３８によれば、リングギアＲが逆転される場合、リングギアＲとトルク調節装置３４との間の動力を遮断することができるため、フライホイール３２の回転エネルギの減少度合いを極力小さくすることができる。

制御装置４４は、車両を制御対象とし、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されるものである。制御装置４４には、ユーザのアクセル操作量を検出するアクセルセンサ４６や、ユーザのブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ４８、クランク軸１０ａの回転速度を検出するクランク角度センサ４９、更にはフライホイール３２の回転速度を検出する回転速度センサ５０等の出力信号が入力される。制御装置４４は、上記入力に応じて、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、スタータ２２による始動制御処理や、エンジン１０の燃焼制御処理、更には第１オルタネータ２６，第２オルタネータ４０による発電制御処理等を行う。

上記エンジン１０の燃焼制御処理は、アクセルセンサ４６の出力値等に基づきエンジン１０の要求動力を算出する処理、及びこの要求動力に基づきエンジン１０に燃料を供給する処理等からなる処理である。ちなみに、エンジン１０の要求動力が大きくなるほど、エンジン１０への燃料供給量が多くなる傾向にある。

特に、制御装置４４は、回生制御処理を行う。この処理は、ユーザによってブレーキ操作（車両の制動指示）がなされる状況下、より詳しくは車両の減速時であって且つエンジン１０への燃料の供給を停止させる燃料カット制御が行われる状況下、車両の運動エネルギを動力伝達機構３０を介してフライホイール３２に蓄えるための処理である。回生制御処理によれば、例えばその後車載バッテリの充電のために第１オルタネータ２６（又は第２オルタネータ４０）を駆動させる頻度を低下させることができ、エンジン１０の燃費低減効果を向上させることが可能となる。なお、ブレーキ操作がなされているか否かは、ブレーキセンサ４８の出力値に基づき判断すればよい。また、回生制御処理が行われる状況としては、ブレーキ操作によって車両が減速する状況のみならず、例えばブレーキ操作によって所定の走行速度を維持しつつ車両が下り坂を走行する状況も考えられる。

さらに、制御装置４４は、回転速度センサ５０によって検出されるフライホイール回転速度を規定速度よりも高い状態に極力維持するＦＷ回転速度維持処理を行う。この処理は、回生制御処理が行われる場合に、フライホイール３２及びトルク調節装置３４のうちフライホイール３２側への車両の運動エネルギの配分を増大させるための処理である。以下、図２を用いて、この処理について説明する。

図２は、動力伝達機構３０のサンギアＳ、キャリアＣ及びリングギアＲの回転速度の共線図である。なお、図中、矢印は、トルクの向きを示すものである。トルクの向きは、回転速度と同様、図中上側を正としており、これにより、動力伝達機構３０に動力が入力される場合の動力の符号を正と定義している。

動力伝達機構３０を介して動力伝達が行われる状況下におけるサンギアＳ、キャリアＣ及びリングギアＲへの印加トルクの間には比例関係がある。詳しくは、サンギアＳのトルクＴｓ、キャリアＣのトルクＴｃ及びリングギアＲのトルクＴｒの関係は、リングギアＲの歯数Ｚｒに対するサンギアＳの歯数Ｚｓの比ρ（Ｚｓ／Ｚｒ）を用いて、下式（ｃ１）、（ｃ２）にて表現される。

Ｔｒ＝−Ｔｃ／（１＋ρ） …（ｃ１）
Ｔｓ＝−ρＴｃ／（１＋ρ） …（ｃ２）
この関係によれば、回生制御処理が行われる状況下において、車両の走行状態に応じてキャリアＣへの入力トルクが定まることで、サンギアＳ及びリングギアＲの出力トルクが定まることとなる。なお、キャリアＣの回転速度Ｎｃ、サンギアＳの回転速度Ｎｓ及びリングギアＲの回転速度Ｎｒのそれぞれについては、下式（ｃ３）で表される関係を満たすことが要求される。
Ｎｒ＝（１＋ρ）×Ｎｃ−ρ×Ｎｓ …（ｃ３）
また、駆動輪１８から動力伝達機構３０を介してフライホイール３２に供給される車両の運動エネルギは、フライホイール３２の回転速度とフライホイール３２への入力トルク（サンギアＳの出力トルクを増速歯車３６の増速比で除算したトルク）との積に比例する。この比例関係と、車両の走行状態に応じてサンギアＳ、キャリアＣ及びリングギアＲの印加トルクが定まることとによれば、フライホイール回転速度が高くなるほど、トルク調節装置３４及びフライホイール３２のうちフライホイール３２側に供給される車両の運動エネルギが増大することとなる。このため、フライホイール回転速度を規定速度よりも高い状態に極力維持することで、回生制御処理が行われる場合にフライホイール３２に回収可能な車両の運動エネルギが増大する。

図３に、本実施形態にかかるＦＷ回転速度維持処理を含む車両制御処理の手順を示す。この処理は、制御装置４４によって例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、回生制御処理を行う状況である回生モードであるか否かを判断する。ここで、回生モードであるか否かは、例えば燃料カット制御の実行中であるか否かで判断すればよい。

ステップＳ１０において回生モードでないと判断された場合には、ステップＳ１２に進み、フライホイール回転速度Ｎｆｗが規定速度Ｎα以下であるか否かを判断する。ここで、規定速度Ｎαは、例えば、所定の走行モード（例えばＪＣ０８モード）においてエンジン１０の燃費低減効果を向上させる観点から予め実験等で適合される値である。

ステップＳ１２においてフライホイール回転速度Ｎｆｗが規定速度Ｎαを上回ると判断された場合には、ステップＳ１４に進み、フライホイール３２に蓄えられた回転エネルギを用いて強制的に第２オルタネータ４０に発電させる。この処理は、エンジン１０に燃料を消費させることなく発電するための処理である。具体的には、図４（Ａ）に示すように、フライホイール３２及び増速歯車３６（動力伝達経路ｒ１）を介してフライホイール３２の回転エネルギを供給することで第２オルタネータ４０に発電させる。ここでは、駆動輪１８とフライホイール３２との間の動力を遮断すべく、トルク調節装置３４によるリングギアＲへの印加トルクを０とする。

なお、摩擦抵抗等によって単位時間あたりに失われるフライホイール３２の回転エネルギは、フライホイール回転速度Ｎｆｗが高いほど大きくなる傾向にある。このため、この損失分を極力有効に活用すべく、フライホイール回転速度Ｎｆｗが高いほど、例えば第２オルタネータ４０の発電電力を大きく設定してもよい。

図３の説明に戻り、上記ステップＳ１２において肯定判断された場合には、ステップＳ１６に進み、フライホイール３２の回転エネルギの利用を禁止する。具体的には、上記回転エネルギを用いた第２オルタネータ４０の発電を禁止する。

続くステップＳ１８では、エンジン１０の要求動力Ｗｅｇが規定動力Ｗα以下であるか否かを判断する。

ステップＳ１８においてエンジン１０の要求動力Ｗｅｇが規定動力Ｗα以下であると判断された場合には、エンジン１０が低負荷領域で運転されていると判断し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、フライホイール回転速度Ｎｆｗを規定速度Ｎαよりも高い状態に維持すべく、エンジン１０の要求動力Ｗｅｇを増大させて且つ、エンジン１０の生成動力を動力伝達機構３０を介してフライホイール３２に供給する処理を行う。この処理は、エンジン１０の燃料消費量のうちエンジン１０の機械損失や冷却損失等に対応する燃料消費量の割合を低減しつつ、フライホイール３２にエンジン１０の生成動力を供給することで、フライホイール回転速度Ｎｆｗを規定速度Ｎαよりも高い状態とするための処理である。

つまり、エンジン１０の要求動力Ｗｅｇが低い領域においては通常、図５に示すように、エンジン１０の熱効率が低下する傾向にある。このため、エンジン１０の同一図示出力を生成するために要求される燃料の燃焼エネルギが増大する傾向にある。こうした点に鑑み、エンジン１０の要求動力Ｗｅｇが低い場合、エンジン１０の要求動力Ｗｅｇを増大させて且つエンジン１０の生成動力をフライホイール３２に供給することで、エンジン１０の機械損失や冷却損失等に対応する燃料をフライホイール３２の回転エネルギの蓄積に活用する。

上記活用手法について説明すると、具体的には例えば、エンジン１０の図示出力を１ｋＷ（図中☆１にて表記）から１．６ｋＷ（図中☆２にて表記）に増大させ、この増分である０．６ｋＷをフライホイール３２の回転エネルギの蓄積に活用する。図示出力が１ｋＷ，１．６ｋＷに対応する熱効率が２０％，３０％であるから、これら図示出力を得る過程における損失が４ｋＷ，３．７ｋＷとなる。このため、損失を低減しつつフライホイール３２に回転エネルギを蓄えることができる。

ちなみに、本ステップの処理によってエンジン１０の要求動力Ｗｅｇを増大させる場合であっても、要求動力Ｗｅｇの増大分は車両の力行に用いられる動力と比較して小さい傾向にある。このため、本ステップの処理によるエンジン１０の要求動力Ｗｅｇの増大がドライバビリティに与える影響は小さいと考えられる。

図３の説明に戻り、上記ステップＳ１８において否定判断された場合や、ステップＳ２０の処理が完了する場合には、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、第１オルタネータ２６の発電用にエンジン１０に投入されるエネルギ（燃料の燃焼によって生成されるエネルギ）に対する第１オルタネータ２６の発電エネルギの割合である第１の発電効率ｅｆ１と、第２オルタネータ４０の発電用にエンジン１０に投入されるエネルギ（燃料の燃焼によって生成されるエネルギ）に対する第２オルタネータ４０の発電エネルギの割合である第２の発電効率ｅｆ２とを算出する。

ここで、第１の発電効率ｅｆ１は、例えば、制御装置４４やエンジン１０の燃焼制御用の各種アクチュエータを含む車載機器に要求される電力（要求電力）と、クランク角度センサ４９の出力値に基づく第１オルタネータ２６の回転速度と、エンジン１０の運転状態とから算出し、第２の発電効率ｅｆ２は、例えば、要求電力と、回転速度センサ５０の出力値に基づく第２オルタネータ４０の回転速度と、エンジン１０の運転状態とから算出すればよい。ちなみに、第１，２の発電効率ｅｆ１，ｅｆ２の算出にオルタネータの回転速度を用いるのは、この回転速度によってオルタネータに入力される動力に対するオルタネータの発電電力の割合を把握可能なためである。

続くステップＳ２４では、算出された第１の発電効率ｅｆ１及び第２の発電効率ｅｆ２のうち大きい方に対応するオルタネータへの発電指示を行う。

詳しくは、第１の発電効率ｅｆ１が大きいと判断された場合、図４（Ｂ）に示すように、クランク軸１０ａ及びベルト２４（動力伝達経路ｒ２）を介してエンジン１０の動力を供給することで第１オルタネータ２６に発電させる。ここでは、上記ステップＳ２０においてフライホイール３２にエンジン動力を供給する指示がなされていないと判断された場合、トルク調節装置３４によるリングギアＲへの印加トルクを０とする。これは、駆動輪１８とフライホイール３２との間の動力を遮断するためである。つまり、上式（ｃ１），（ｃ２）に示すように、動力伝達機構３０のいずれかの回転体にトルクを印加しない場合には、これら回転体間の動力伝達がなされない。一方、上記ステップＳ２０においてフライホイール３２にエンジン動力を供給する指示がなされていると判断された場合、トルク調節装置３４によってリングギアＲへトルクを印加する。これは、駆動輪１８とフライホイール３２との間の動力を伝達状態とするためである。

一方、第２の発電効率ｅｆ２が大きいと判断された場合、同図（Ｃ）に示すように、クランク軸１０ａ、変速装置１２、減速歯車２８及び動力伝達機構３０（動力伝達経路ｒ３）を介してエンジン１０の動力を供給することで第２オルタネータ４０に発電させる。ここでは、トルク調節装置３４によってリングギアＲにトルクを印加する。これは、エンジン１０の動力を動力伝達機構３０を介して第２オルタネータ４０に伝達させるための設定である。ちなみに、上記ステップＳ２０においてフライホイール３２にエンジン動力を供給する指示がなされていると判断された場合、第２オルタネータ４０とともにフライホイール３２にもエンジン１０の動力を伝達可能なように、トルク調節装置３４によってリングギアＲに印加するトルクを適宜調節すればよい。一方、上記ステップＳ２０においてフライホイール３２にエンジン動力を供給する指示がなされていないと判断された場合、第２オルタネータ４０の発電によってフライホイール３２の回転エネルギが消費される事態を回避すべく、第２オルタネータ４０に要求される発電電力の生成に必要な動力を全てサンギアＳ側から第２オルタネータ４０に供給可能なように、トルク調節装置３４によってリングギアＲに印加するトルクを適宜調節すればよい。

なお、上記ステップＳ１０において肯定判断された場合や、ステップＳ１４、Ｓ２４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）第１の発電効率ｅｆ１及び第２の発電効率ｅｆ２を算出し、算出されたこれら発電効率ｅｆ１，ｅｆ２のうち大きい方に対応するオルタネータへの発電指示を行った。これにより、単位発電エネルギあたりに要求されるエンジン１０の燃料消費量を極力低減することができる。

（２）フライホイール回転速度Ｎｆｗが規定速度Ｎα以下であると判断された場合、フライホイール３２の回転エネルギを動力供給源とした第２オルタネータ４０の発電を禁止した。これにより、フライホイール回転速度Ｎｆｗが過度に低くなることを極力抑制することができ、回生制御処理が開始される際のフライホイール回転速度Ｎｆｗを極力高い水準に維持することができる。したがって、回生制御処理によって車両の運動エネルギのうちフライホイール３２側に供給されるエネルギを増大させることができる。

（３）フライホイール回転速度Ｎｆｗが規定速度Ｎαよりも高いと判断された場合、フライホイール３２の回転エネルギを用いて第２オルタネータ４０に強制的に発電させた。これにより、エンジン１０の燃料消費量を増大させることなく第２オルタネータ４０に発電させることができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図６に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図６において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を示している。

図示されるように、エンジン１０のクランク軸１０ａは、クラッチ５２を介して変速装置１２に機械的に連結されている。ここで、クラッチ５２は、エンジン１０と変速装置１２との間の締結状態および解除状態を切り替えることで、エンジン１０と変速装置１２との間の動力の伝達及び遮断を切り替える電子制御式の動力伝達遮断手段である。

クラッチ５２及び変速装置１２間には、減速歯車２８、クラッチ５４及びロック機構５６を介して動力伝達機構３０が機械的に連結されている。ここで、クラッチ５４は、エンジン１０や駆動輪１８と動力伝達機構３０（キャリアＣ）との間の締結状態及び解除状態を切り替えることで、エンジン１０や駆動輪１８とキャリアＣとの間の動力の伝達及び遮断を切り替える電子制御式の動力伝達遮断手段である。また、ロック機構５６は、動力伝達機構３０のキャリアＣの回転を禁止する制動手段である。

動力伝達機構３０のサンギアＳには、ロック機構５８、クラッチ６０及び増速歯車３６を介してフライホイール３２が機械的に連結されている。ここで、ロック機構５８は、動力伝達機構３０のサンギアＳの回転を禁止する制動手段である。また、クラッチ６０は、フライホイール３２と動力伝達機構３０（サンギアＳ）との間の締結状態及び解除状態を切り替えることで、フライホイール３２とサンギアＳとの間の動力の伝達及び遮断を切り替える電子制御式の動力伝達遮断手段である。

リングギアＲとワンウェイクラッチ４２の間には、オルタネータ６２が機械的に連結されている。オルタネータ６２は、上記第１の実施形態の第１オルタネータ２６（又は第２オルタネータ４０）と同様の機能を有する。

なお、リングギアＲには、トルク調節装置３４及びオルタネータ６２の合計トルクが印加されることとなる。このため、例えば車載バッテリが満充電状態となってオルタネータ６２のトルクが小さくなる状況下、リングギアＲへの印加トルクが不足する場合、この不足分をトルク調節装置３４によって印加すればよい。

また、本実施形態において、クラッチ５２と変速装置１２との間に動力伝達機構３０を接続するのは、エンジン１０から動力伝達機構３０に動力を伝達する場合、変速装置１２を動力伝達経路に含めることに起因するエネルギロスを回避するためである。

さらに、本実施形態において、制御装置４４によって回生制御処理が行われる場合、クラッチ５２が遮断状態とされる。

図７に、本実施形態にかかるＦＷ回転速度維持処理を含む車両制御処理の手順を示す。この処理は、制御装置４４によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図７において、先の図３に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、ステップＳ１０において否定判断された場合には、ステップＳ１２に進む。そして、ステップＳ１２において否定判断された場合には、ステップＳ１４ａに進み、フライホイール３２に蓄えられた回転エネルギを用いて強制的にオルタネータ６２に発電させる。詳しくは、図８（Ａ）に示すように、増速歯車３６、クラッチ６０、ロック機構５８、動力伝達機構３０（動力伝達経路ｒ４）を介してフライホイール３２の回転エネルギを供給することでオルタネータ６２に発電させる。ここでは、クラッチ５４を遮断状態にして且つロック機構５６によってキャリアＣの回転を禁止するとともに、クラッチ６０を締結状態とすることで、オルタネータ６２に発電させる。

図７の説明に戻り、上記ステップＳ１２において肯定判断された場合には、ステップＳ１６ａに進み、フライホイール３２の回転エネルギを用いたオルタネータ６２の発電を禁止する。

続くステップＳ１８において否定された場合や、ステップＳ２０の処理が完了した場合には、ステップＳ２６に進み、エンジン１０によってオルタネータ６２に発電させる。詳しくは、図８（Ｂ）に示すように、エンジン１０、クラッチ５２、減速歯車２８、クラッチ５４、ロック機構５６、動力伝達機構３０（動力伝達経路ｒ５）を介してエンジン１０の動力を供給することでオルタネータ６２に発電させる。ここでは、クラッチ５２，５４を締結状態とする。

さらに、上記ステップＳ２０においてフライホイール３２にエンジン動力の供給指示がなされていると判断された場合、エンジン１０、クラッチ５２、減速歯車２８、クラッチ５４、ロック機構５６、動力伝達機構３０、ロック機構５８、クラッチ６０及び増速歯車３６（動力伝達経路ｒ６）を介してエンジン１０からフライホイール３２へと動力が供給される。ここでは、クラッチ５２，５４に加えて、クラッチ６０を締結状態として且つ、オルタネータ６２の発電によってリングギアＲにトルクを印加する。これにより、エンジン動力をフライホイールに伝達する場合に、例えばリングギアＲへのトルクの印加をトルク調節装置３４に全て担わせるときと比較して、エンジン１０の生成エネルギのうちトルク調節装置３４のブレーキによって熱エネルギとして放出される損失分を低減できる。

なお、上記ステップＳ１０において肯定判断された場合や、ステップＳ１４ａ、Ｓ２６の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

このように、本実施形態では、上記構成の車載システムにおいてＦＷ回転速度維持処理を適切に行うことができる。さらに、フライホイール３２にエンジン動力の供給指示がなされていると判断された場合、エンジン動力をフライホイール３２に伝達するために、トルク調節装置３４及びオルタネータ６２のうちオルタネータ６２を優先的に駆動（発電）させてリングギアＲにトルクを印加した。これにより、エンジン１０の生成エネルギのうちトルク調節装置３４のブレーキによって熱エネルギとして放出される損失分を低減することもできる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・エンジン１０の動力生成指示がなされないか否かの判断手法としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、ユーザのエンジンブレーキ要求があると判断された場合、エンジン１０の動力生成指示がなされないと判断してもよい。

・上記第１の実施形態において、フライホイール回転速度Ｎｆｗが規定速度Ｎα以下であると判断された場合、第１オルタネータ２６のみに発電させる制御ロジックを採用してもよい。

・フライホイール３２に蓄えられた回転エネルギを車載機器に供給する手法としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、車両の加速時においてフライホイール３２の回転エネルギを車両の力行として用いる手法を採用してもよい。また、例えば、上記第１の実施形態において、減速歯車２８と駆動輪１８との間の動力を伝達又は遮断するクラッチ手段を備え、クラッチ手段によって減速歯車２８と駆動輪１８との間の動力が遮断されることを条件として、停車時においてスタータ２２を用いることなく上記回転エネルギをクランク軸１０ａへの初期回転付与に用いる手法を採用してもよい。

・上記第１の実施形態では、フライホイール回転速度Ｎｆｗが規定速度Ｎα以下であると判断された場合、フライホイール３２の回転エネルギの利用を禁止する手法を採用したがこれに限らない。例えば、フライホイール３２の回転エネルギの使用量を低下させる手法を採用してもよい。具体的には例えば、第２オルタネータ４０の発電指示がなされる場合、このオルタネータの発電電力を低下させればよい。なお、第２オルタネータ４０の発電電力の低下によって車載機器の電力を賄うことができないと判断された場合には、エンジン１０の動力によって第１オルタネータ２６に発電させることで、車載機器の電力の不足分を補償すればよい。

・上記第２の実施形態において、リングギアＲにトルク調節装置３４が接続されない構成を採用してもよい。

・上記第２の実施形態において、減速歯車２８をシャフト１４と連結する構成を採用してもよい。

・第１の発電効率ｅｆ１及び第２の発電効率ｅｆ２の算出手法としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。例えば、第１の発電効率ｅｆ１を、エンジン１０から第１オルタネータ２６に供給される動力に対する第１オルタネータ２６の発電電力の割合として算出し、第２の発電効率ｅｆ２を、エンジン１０から第２オルタネータ４０に供給される動力に対する第２オルタネータ４０の発電電力の割合として算出してもよい。

・上記各実施形態において、先の図３，７のステップＳ２０の処理を除いてもよい。すなわち、この場合、フライホイール回転速度Ｎｆｗが規定速度Ｎα以下であると判断された場合、強制的にエンジン動力がフライホイール３２に供給されることとなる。

・上記第１の実施形態において、増速歯車３６を備えない構成を採用してもよい。この場合、フライホイール３２、動力伝達機構３０、トルク調節装置３４及び第２オルタネータ４０等は、図９（動力伝達機構３０の断面構成図）に示すように、ハウジング６４に収容されて一体的に構成されればよい。なお、この場合、シャフト１４とキャリアＣとの間をチェーン６６及びスプロケット６８を介して連結する構造を採用してもよい。

１０…エンジン、１８…駆動輪、２６…第１オルタネータ、３０…動力伝達機構、３２…フライホイール、３４…トルク調節装置、４４…制御装置（車両用制御装置の一実施形態）。

Claims (10)

1. 回転エネルギを蓄えるフライホイール、駆動輪、及び自身に作用するトルクを調節可能なトルク調節手段の間の動力伝達を可能とする動力伝達機構であって、前記フライホイール、前記駆動輪及び前記トルク調節手段のそれぞれに機械的に連結される第１の回転体、第２の回転体及び第３の回転体の回転速度を共線図上において１直線上に並ばせる動力伝達機構と、車載主機としての内燃機関とを備える車両に適用され、
   前記内燃機関の動力生成指示がなされない状況下において、前記動力伝達機構を介して前記車両の運動エネルギを前記フライホイールに回転エネルギとして蓄える回生制御処理を行う回生処理手段と、
   前記回生制御処理が行われる状況以外の状況において、前記フライホイールの回転速度が規定速度以下であると判断されることに基づき、前記フライホイールに蓄えられた回転エネルギを車載機器に供給することに制約を課す処理を行う制約手段とを備えることを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記第２の回転体は、前記内燃機関と連結され、
   前記回生制御処理が行われる状況以外の状況において前記内燃機関に要求される動力が低いと判断されることに基づき、前記フライホイールの回転速度を前記規定速度よりも高い状態に維持すべく、前記要求される動力を増大させて且つ、前記内燃機関の生成動力を前記動力伝達機構を介して前記フライホイールに供給する回転速度維持手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の車両用制御装置。
3. 前記第２の回転体は、前記内燃機関と連結され、
   前記車両には、前記動力伝達機構を介さずに前記内燃機関から動力供給を受けて発電する第１の発電機と、前記第１の回転体及び前記フライホイールの間に介在する第２の発電機とが更に備えられることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用制御装置。
4. 前記第１の発電機の発電用に前記内燃機関で生成されるエネルギに対する該第１の発電機の発電エネルギの割合である第１の発電効率と、前記第２の発電機の発電用に前記内燃機関で生成されるエネルギに対する該第２の発電機の発電エネルギの割合である第２の発電効率とを算出する発電効率算出手段と、
   前記算出されたこれら発電効率のうち大きいものに対応する発電機の発電処理を行う発電処理手段とを更に備えることを特徴とする請求項３記載の車両用制御装置。
5. 前記フライホイールの回転速度が前記規定速度よりも高いと判断されることに基づき、前記フライホイールの回転エネルギを用いて前記第２の発電機に発電させる処理を強制的に行う強制手段を更に備えることを特徴とする請求項３又は４記載の車両用制御装置。
6. 前記第２の回転体は、前記内燃機関と連結され、
   前記トルク調節手段には、発電機が含まれることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用制御装置。
7. 前記車両には、前記駆動輪及び前記第２の回転体の間の動力の伝達及び遮断を切り替える動力伝達遮断手段と、前記第２の回転体の回転を妨げるトルクを付与する制動手段とが更に備えられることを特徴とする請求項６記載の車両用制御装置。
8. 前記車両には、前記フライホイール及び前記第１の回転体の間の動力の伝達及び遮断を切り替える動力伝達遮断手段と、前記第１の回転体の回転を妨げるトルクを付与する制動手段とが更に備えられることを特徴とする請求項６又は７記載の車両用制御装置。
9. 前記フライホイールの回転速度が前記規定速度よりも高いと判断されることに基づき、前記フライホイールの回転エネルギを用いて前記発電機に発電させる処理を強制的に行う強制手段を更に備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
10. 前記制約手段は、前記制約を課す処理として、前記フライホイールに蓄えられた回転エネルギの前記車載機器への供給を禁止する処理を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の車両用制御装置。

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