JP2017105315A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達状態の切替に高い自由度を確保することができ、併せてコスト面でも良好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、互いに相対回転するサンギヤＳ、リングギヤＲ及びキャリアＣを含む遊星歯車機構ＰＧと、サンギヤＳに接続されるフライホイールＦＷと、リングギヤＲに接続されるモータジェネレータＭＧと、遊星歯車機構ＰＧの接続状態を切り替える切替機構ＳＧであって、第１切替状態、第２切替状態及び第３切替状態と、を有する切替機構ＳＧと、を備える。
【選択図】図１

Description

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。

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。

特表２０１２−５１６４１７号公報

車両の運動エネルギをモータジェネレータとフライホイールとで回生するフライホイール回生システムは、遊星歯車機構を介して変速機の入力軸、モータジェネレータ及びフライホイール間で動力伝達を行うように構成することができる。

ところがこの場合には、動力伝達が複雑になる。このため、具体的な構成の仕方によっては、動力伝達状態の切り替えに多くのクラッチが必要になり、コスト面で不利になる虞がある。また、動力伝達状態の切替時には、モータジェネレータで回転同期を図りながら必要なクラッチを接続していく。ところが、クラッチの数が多いほど動力伝達状態の切替手順が複雑になり、切替応答性が低くなる虞がある。

さらに、遊星歯車機構では、キャリア、サンギヤ及びリングギヤの３つの要素のうち２つの要素間で動力伝達を行おうとしても、残りの要素の負荷が軽過ぎると、その残りの要素の空転によって動力伝達が妨げられる。このため、遊星歯車機構を介してモータジェネレータ及びフライホイール間で動力伝達を行うためには、変速機の入力軸に接続される要素が空転しないようにする必要がある。

ところが、変速機の変速レンジが、Ｎレンジ又はＰレンジ、すなわちニュートラルレンジ又はパーキングレンジの場合には、変速機内で入力軸と出力軸とが切り離される。また、変速機の入力軸は、車両の運転状態に応じて、エンジンクラッチやトルクコンバータのロックアップクラッチによってエンジンと切り離されることもある。

このため、例えばこれらの状況が重なり、変速機の入力軸が変速機の出力軸及びエンジンと切り離された場合には、フライホイールで回生したエネルギを利用してモータジェネレータで発電しようとしても、そのような発電を実施できない虞がある。また、フライホイールを良好に作動させるべくモータジェネレータでフライホイールに初期回転を与えようとしても、そのような動作を実施できない虞がある。

すなわち、モータジェネレータ及びフライホイール間で動力伝達を行おうとしても、動力伝達状態を切り替える機会が、これらの状況が重ならないような場合に制限される虞がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、動力伝達状態の切替に高い自由度を確保することができ、併せてコスト面でも良好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。

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、互いに相対回転する第１要素、第２要素及び第３要素を含む遊星歯車機構と、前記第１要素に接続されるフライホイールと、前記第２要素に接続されるモータジェネレータと、前記遊星歯車機構の接続状態を切り替える接続状態切替機構であって、前記第３要素と前記変速機の入力軸とを接続する第１切替状態と、前記第３要素と前記入力軸とを切り離す第２切替状態と、前記第３要素と前記入力軸とを切り離しつつ前記第１要素及び前記第２要素に対する前記第３要素の相対回転或いは前記第３要素の回転そのものを制限する第３切替状態と、を有する接続状態切替機構と、を備える。

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、互いに相対回転する第１要素、第２要素及び第３要素を含む遊星歯車機構と、前記第１要素に接続されるフライホイールと、前記第２要素に接続されるモータジェネレータと、前記遊星歯車機構の接続状態を切り替える接続状態切替機構と、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、前記接続状態切替機構の切替状態を前記第３要素と前記変速機の入力軸とを接続する第１切替状態に切り替えることと、前記接続状態切替機構の切替状態を前記第３要素と前記入力軸とを切り離す第２切替状態に切り替えることと、前記接続状態切替機構の切替状態を前記第３要素と前記入力軸とを切り離しつつ前記第１要素及び前記第２要素に対する前記第３要素の相対回転或いは前記第３要素の回転そのものを制限する第３切替状態に切り替えることと、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。

これらの態様によれば、第１切替状態、第２切替状態及び第３切替状態に切替可能な接続状態切替機構で遊星歯車機構の接続状態を切り替えることで、必要な動力伝達状態の切り替えを行うことができる。このため、動力伝達状態を切り替えるためのクラッチをさらに設けずに済む分、コストを低くすることができる。

また、これらの態様によれば、第１切替状態と第２切替状態とによって第３要素と変速機の入力軸との断接を行うだけでなく、遊星歯車機構を介したモータジェネレータ及びフライホイール間での動力伝達を行う際に、第３切替状態によって、変速機の入力軸と独立させた状態で、第３要素を空転させないようにすることができる。

したがって、変速機の入力軸が変速機の出力軸及びエンジンと切り離されていても、遊星歯車機構を介してモータジェネレータ及びフライホイール間で動力伝達を行うことができる。

このため、これらの態様によれば、動力伝達状態の切り替えに高い自由度を確保することができ、併せてコスト面も良好にすることができる。

車両の概略構成図である。 接続状態切替機構の第１切替位置の説明図である。 接続状態切替機構の第２切替位置の説明図である。 接続状態切替機構の第３切替位置の説明図である。 第１の制御の一例をフローチャートで示す図である。 第１の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第１図である。 第１の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第２図である。 第１の制御に対応するタイミングチャートの一例を示す図である。 第２の制御の一例をフローチャートで示す図である。 第２の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第１図である。 第２の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第２図である。 第２の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第３図である。 第２の制御に対応するタイミングチャートの一例を示す図である。 第３の制御の一例をフローチャートで示す図である。 第３の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第１図である。 第３の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第２図である。 第３の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第３図である。 第３の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第４図である。 第３の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第５図である。 第３の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第６図である。 第３の制御に対応するタイミングチャートの一例を示す図である。 第４の制御の一例をフローチャートで示す図である。 第４の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第１図である。 第４の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第２図である。 第４の制御に対応する各要素の動きを説明する共線図の第３図である。 第４の制御に対応するタイミングチャートの一例を示す図である。 フライホイール回生システムの変形例の要部を示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。車両２００はさらに、オイルポンプＯＰ停止時に油圧回路２８０に油圧を供給可能な電動オイルポンプを備えることができる。

フライホイール回生システム１００は、遊星歯車機構ＰＧと、フライホイールＦＷと、モータジェネレータＭＧと、補助ブレーキＳＢと、切替機構ＳＧと、を備える。

遊星歯車機構ＰＧは、複数のピニオンギヤＰと、サンギヤＳと、リングギヤＲと、キャリアＣと、を備える。サンギヤＳ、リングギヤＲ及びキャリアＣは互いに相対回転する第１要素、第２要素及び第３要素を構成する。

具体的には、複数のピニオンギヤＰに外歯で噛み合うサンギヤＳが、第１要素に対応する。また、複数のピニオンギヤＰに内歯で噛み合うリングギヤＲが、第２要素に対応する。また、複数のピニオンギヤＰの回転軸を支持するキャリアＣが、第３要素に対応する。

サンギヤＳには、フライホイールＦＷが接続される。サンギヤＳは、ワンウェイクラッチやドグクラッチ等のクラッチを介することなくフライホイールＦＷに接続されている。

リングギヤＲには、モータジェネレータＭＧが接続される。リングギヤＲは、ギヤ列Ｇ１を介してモータジェネレータＭＧに接続されている。リングギヤＲも、サンギヤＳと同様、クラッチを介することなくモータジェネレータＭＧに接続されている。

キャリアＣには、変速機ＴＭの入力軸２３１が接続される。キャリアＣは具体的には、キャリアＣの回転軸１１０、切替機構ＳＧ、ギヤ列Ｇ２及びギヤ列Ｇ３を介して入力軸２３１に接続される。ギヤ列Ｇ２のギヤＧ２１は、キャリアＣの回転軸１１０に回転自在に設けられる。

ギヤＧ２１の回転速度Ｎｉは、フライホイール回生システム１００の入力回転速度となる。回転速度Ｎｉは、変速機ＴＭの入力軸２３１の回転速度とギヤ列Ｇ２及びギヤ列Ｇ３のギヤ比とに基づき求めることができる。

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。

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、図示しないバッテリの電力で駆動する。モータジェネレータＭＧが発電した電力はバッテリに充電される。

補助ブレーキＳＢは、モータジェネレータＭＧの回転軸に設けられる。補助ブレーキＳＢは、モータジェネレータＭＧの回転を制動する。補助ブレーキＳＢは例えば、リングギヤＲの回転を制動するように遊星歯車機構ＰＧに設けられてもよい。

切替機構ＳＧは、キャリアＣの接続状態を切り替える接続状態切替機構であり、キャリアＣの回転軸１１０に設けられる。切替機構ＳＧは具体的には、ドグクラッチで実現されており、ハブＨＢとスリーブＳＬＶとを備える。

ハブＨＢは、キャリアＣの回転軸１１０に設けられる。ハブＨＢは、回転軸１１０に固定される。スリーブＳＬＶは、ハブＨＢに設けられ軸方向に摺動する。スリーブＳＬＶは、ギヤＧ２１の係合部及び固定部材ＦＭの係合部と選択的に係合する。

図２Ａから図２Ｃは、切替機構ＳＧが有する切替位置の説明図である。図２Ａは第１切替位置を、図２Ｂは第２切替位置を、図２Ｃは第３切替位置をそれぞれ示す。図２Ａから図２Ｃでは、フライホイール回生システム１００の構成要素の動きを説明するための共線図を併せて示す。

共線図は、縦軸に回転速度、横軸に遊星歯車機構ＰＧの要素であるサンギヤＳ、キャリアＣ及びリングギヤＲを配置した図である。横軸上に示されるサンギヤＳ（フライホイールＦＷ）とキャリアＣ（変速機ＴＭ）との距離を１とした場合、キャリアＣとリングギヤＲ（モータジェネレータＭＧ）との距離はサンギヤＳの歯数をリングギヤＲの歯数で割った大きさである。

図２Ａに示すように、スリーブＳＬＶをギヤＧ２１側に駆動しギヤＧ２１の係合部と係合させると、キャリアＣの回転軸１１０とギヤＧ２１とが接続される。したがって、キャリアＣと変速機ＴＭの入力軸２３１とが接続される。

第１切替位置では、ハブＨＢに対してスリーブＳＬＶが軸方向一方側に偏って位置する。切替機構ＳＧは、キャリアＣと変速機ＴＭの入力軸２３１とを接続する第１切替状態として、第１切替位置を有する。

共線図に示すように、第１切替位置では、キャリアＣからのトルクが、矢印で模式的に示すように、サンギヤＳ及びリングギヤＲに伝達される。キャリアＣから伝達されるトルクは、リングギヤＲのほうがサンギヤＳよりも大きくなる。キャリアＣとの回転速度差は、サンギヤＳのほうがリングギヤＲよりも絶対値で大きくなる。

図２Ｂに示すように、スリーブＳＬＶをハブＨＢ中央に移動させギヤＧ２１の係合部との係合を解除すると、キャリアＣの回転軸１１０とギヤＧ２１とが切り離される。したがって、キャリアＣと変速機ＴＭの入力軸２３１とが切り離される。

第２切替位置では、ハブＨＢに対してスリーブＳＬＶが軸方向中央に位置する。第２切替位置では、スリーブＳＬＶは固定部材ＦＭの係合部とも係合しないので、キャリアＣの接続が断たれ、キャリアＣが空転可能になる。すなわち、キャリアＣがフリーになる。切替機構ＳＧは、キャリアＣと変速機ＴＭの入力軸２３１とを切り離す第２切替状態、具体的にはキャリアＣの接続を断つ第２切替状態として、第２切替位置を有する。

共線図に示すように、第２切替位置では、キャリアＣがフリーになるので、サンギヤＳ、キャリアＣ及びリングギヤＲの回転速度が一直線上に並ばなくなる。

図２Ｃに示すように、スリーブＳＬＶを固定部材ＦＭ側に駆動し固定部材ＦＭの係合部と係合させると、キャリアＣの回転軸１１０と固定部材ＦＭとが接続される。したがって、キャリアＣは、固定部材ＦＭによって回転そのものが禁止され、これによりサンギヤＳ及びリングギヤＲに対する相対回転が禁止される。

第３切替位置では、ハブＨＢに対してスリーブＳＬＶが軸方向他方側に偏って位置する。切替機構ＳＧは、キャリアＣと変速機ＴＭの入力軸２３１とを切り離しつつサンギヤＳ及びリングギヤＲに対するキャリアＣの相対回転或いはキャリアＣの回転そのものを禁止する第３切替状態として、第３切替位置を有する。

共線図に示すように、第３切替位置では、キャリアＣの回転速度Ｎｃがゼロに固定される。結果、矢印で模式的に示すように、サンギヤＳ及びリングギヤＲ間でトルクが伝達される。

切替機構ＳＧでは、図示しないアクチュエータでスリーブＳＬＶを駆動することで、切替位置を変更することができる。切替機構ＳＧは例えば、スリーブＳＬＶを係合させる際に回転同期を促進するシンクロリングをさらに備えたシンクロリング付きのドグクラッチとして構成されてもよい。

図１に戻り、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、アクセルペダル２７４の開度であるアクセル開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２９１、ブレーキペダル２７１の踏み込み状態であるブレーキ状態ＢＲＫを検出するブレーキセンサ２９２、車速ＶＳＰを検出する車速センサ２９３、変速機ＴＭの入力回転速度を検出する回転速度センサ２９４、エンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２９５等からの信号が入力される。

コントローラ２９０にはさらに、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２９６、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２９７、サンギヤＳの回転速度Ｎｓを検出する回転速度センサ２９８、リングギヤＲの回転速度Ｎｒを検出する回転速度センサ２９９、キャリアＣの回転速度Ｎｃを検出する回転速度センサ３００等からの信号が入力される。以下、イグニッションスイッチをＩＧＳＷと称す。

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の締結状態や切替機構ＳＧの切替位置や変速機ＴＭの変速を制御する。

ところで、フライホイール回生システム１００では、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、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ＦＷ回生を行うことができる。

また、フライホイール回生システム１００では、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、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ＦＷ力行を行うことができる。ＦＷ力行では、発進加速時にエンジンＥＮＧが消費する燃料量を抑えることで、車両２００の燃費を向上させることができる。

さらに、フライホイール回生システム１００では、フライホイールＦＷに蓄積されている運動エネルギを利用してモータジェネレータＭＧを発電するＦＷ発電や、モータジェネレータＭＧでフライホイールＦＷに初期回転を与えるＦＷイニシャライズを行うことができる。ＦＷイニシャライズを行うことで、フライホイールＦＷの回転中にＦＷ回生が行われるようにし、これによりＦＷ回生やその後のＦＷ力行が良好に行われるようにすることができる。

これらを実現するために、本実施形態ではコントローラ２９０が、以下に説明する第１の制御から第４の制御を行う。

（第１の制御）
まず、ＦＷイニシャライズを行うための制御である第１の制御について、図３から図５を用いて説明する。

図３は、第１の制御の一例をフローチャートで示す図である。図４Ａ、図４Ｂは、第１の制御に対応するフライホイール回生システム１００の構成要素の動きを説明するための共線図である。図５は第１の制御に対応するタイミングチャートの一例を示す図である。

以下の説明では、図３に示すフローチャートに沿って第１の制御について説明し、その理解を容易にするために適宜図４Ａ、図４Ｂ、図５を参照する。コントローラ２９０は、図３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。

ステップＳ１１で、コントローラ２９０は、ＩＧＳＷ２９７がＯＮになったか否かを判定する。ステップＳ１１で否定判定であれば、本フローチャートの処理は一旦終了する。ステップＳ１１で肯定判定であれば、処理はステップＳ２に進む。

ステップＳ１２で、コントローラ２９０は、切替機構ＳＧの切替位置を第３切替位置に制御する。これにより、キャリアＣが固定されるので、モータジェネレータＭＧ及びフライホイールＦＷ間で動力伝達を行うことができる。

ステップＳ１３で、コントローラ２９０は、モータジェネレータＭＧに力行させてフライホイールＦＷを駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧでフライホイールＦＷに初期回転を与えることができる。

ここまでの各パラメータの状態は、図５において、タイミングＴ１２までの状態で示される。図５につき、タイミングＴ１２までの各パラメータの状態を具体的に説明すると、次の通りである。

すなわち、タイミングＴ１１前では、車速ＶＳＰはゼロであり、ＩＧＳＷ２９７はＯＦＦである。また、変速レンジはＰレンジであり、アクセル開度ＡＰＯはゼロであり、ブレーキ状態ＢＲＫはＯＮすなわち踏み込み状態である。また、変速機ＴＭの変速比は最Ｌｏｗ変速比であり、回転速度Ｎｅ、サンギヤＳの回転速度Ｎｓ、リングギヤＲの回転速度Ｎｒ、キャリアＣの回転速度Ｎｃ及びギヤＧ２１の回転速度Ｎｉはゼロである。また、切替機構ＳＧの切替位置はキャリアＣがフリーとなる第２切替位置であり、モータジェネレータＭＧのトルクであるＭＧトルクはゼロである。また、補助ブレーキＳＢとエンジンクラッチＣＬＥとは、ともにＯＦＦすなわち解放されている。

タイミングＴ１１では、ＩＧＳＷ２９７がＯＮになる。結果、エンジンＥＮＧが始動し、回転速度Ｎｅが立ち上がる。但し、エンジンクラッチＣＬＥがＯＦＦのため、回転速度Ｎｅが立ち上がっても、回転速度Ｎｃ、回転速度Ｎｓ、回転速度Ｎｒ及び回転速度Ｎｉはゼロのままである。

タイミングＴ１２では、切替機構ＳＧの切替位置がキャリアＣをロックする第３切替位置に制御される。また、モータジェネレータＭＧに力行をさせるので、ＭＧトルクは力行トルクとなる。ここでは、フライホイールＦＷの回転速度ＮＦＷを高めるためにモータジェネレータＭＧでリングギヤＲを逆転させる必要があるので、ＭＧトルクはリングギヤＲを逆転させる逆転側で力行トルクになる。この点については後述する。

図３に戻り、ステップＳ１４で、コントローラ２９０は、フライホイールＦＷの回転速度ＮＦＷが所定回転速度ＮＦＷ１よりも高いか否かを判定する。フライホイールＦＷの回転速度ＮＦＷは、サンギヤＳの回転速度Ｎｓと同じなので、回転速度センサ２９８からの信号に基づき検出することができる。所定回転速度ＮＦＷ１は、フライホイールＦＷに与える初期回転の回転速度であり、実験等により予め設定することができる。

ステップＳ１４で否定判定であれば、処理はステップＳ１３に戻る。結果、ステップＳ１４で肯定判定されるまでの間、モータジェネレータＭＧによってフライホイールＦＷの回転速度ＮＦＷが高められる。そして、回転速度ＮＦＷが所定回転速度ＮＦＷ１よりも高くなると、ステップＳ１４で肯定判定され処理はステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５で、コントローラ２９０は、切替機構ＳＧの切替位置を第２切替位置に制御する。これにより、モータジェネレータＭＧ及びフライホイールＦＷ間で動力伝達が行われようとしても、その動力伝達はキャリアＣの空転によって妨げられることになる。

ステップＳ１６で、コントローラ２９０は、モータジェネレータＭＧに力行を中止させる。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。

ここまでのフライホイール回生システム１００の構成要素の動きは、図４Ａにおいて、動作Ｍ１１として示される。また、ここまでの各パラメータの状態は、図５において、タイミングＴ１２からタイミングＴ１３までの状態で示される。

図４Ａに示すように、サンギヤＳの回転速度Ｎｓを高めるためには、キャリアＣがロックされている関係上、リングギヤＲの回転速度Ｎｒを低下させる必要がある。そして、このときに回転速度Ｎｒは負になるので、回転速度Ｎｓを高めるためにはリングギヤＲを逆転させる必要がある。

このため、図５に示すように、タイミングＴ１２からは、ＭＧトルクはリングギヤＲを逆転させる逆転側で力行トルクとなり、これに応じてサンギヤＳの回転速度Ｎｓ、したがってフライホイールＦＷの回転速度ＮＦＷが上昇する。

タイミングＴ１３では、サンギヤＳの回転速度Ｎｓが所定回転速度ＮＦＷ１よりも高くなる。このため、タイミングＴ１３では、切替機構ＳＧの切替位置が第２切替位置に制御され、キャリアＣがフリーになる。タイミングＴ１３では、モータジェネレータＭＧの力行も中止される。結果、リングギヤＲの回転がモータジェネレータＭＧによって減衰し、ＭＧトルクが発電トルクとなる。

タイミングＴ１３からは、各パラメータは次のように変化する。すなわち、モータジェネレータＭＧの発電に応じて、リングギヤＲの回転速度Ｎｒは絶対値で小さくなる。そして、タイミングＴ１４で回転速度Ｎｒがゼロになると、発電が行われなくなる。なお、キャリアＣは、サンギヤＳによって空転される。タイミングＴ１３からタイミングＴ１４までのフライホイール回生システム１００の構成要素の動きは、図４Ｂで動作Ｍ１２として示される。

コントローラ２９０は、切替機構ＳＧを制御する制御部として、上述してきた第１の制御を行う。コントローラ２９０は、図３のステップＳ１１及びステップＳ１２に示すように、エンジンＥＮＧの始動に応じて切替機構ＳＧの切替位置を第３切替位置に制御する。このとき、コントローラ２９０は具体的には、切替機構ＳＧの切替位置を第２切替位置から第３切替位置に切り替える。

（第２の制御）
次に、コントローラ２９０が行う第２の制御について説明する。第２の制御は、前述したＦＷ回生を行うための制御であり、車両２００の走行中に行われる。

図６は、コントローラ２９０が行う第２の制御の一例をフローチャートで示す図である。図７Ａから図７Ｃは、第２の制御に対応するフライホイール回生システム１００の構成要素の動きを説明するための共線図である。図８は、第２の制御に対応するタイミングチャートの一例を示す図である。

ステップＳ２１で、コントローラ２９０は、減速要求があったか判断する。減速要求は、運転者がブレーキペダルを踏み込んだことがブレーキセンサ２９２によって検出された場合に減速要求ありと判断される。

ステップＳ２１で否定判定であれば、処理が一旦終了する。ステップＳ２１で肯定判定であれば、処理がステップＳ２２に進む。ステップＳ２２で、コントローラ２９０は、エンジンクラッチＣＬＥを解放する。

ステップＳ２３で、コントローラ２９０は、ギヤＧ２１の回転速度ＮｉがキャリアＣの回転速度Ｎｃよりも高いか判断する。回転速度Ｎｉが回転速度Ｎｃよりも高い場合はステップＳ２４及びステップＳ２５の処理が行われる。

ステップＳ２４及びステップＳ２５は、ギヤＧ２１の回転速度ＮｉとキャリアＣの回転速度Ｎｃとを一致させるための同期処理である。この同期処理により、後述するステップＳ２６で切替機構ＳＧの切替位置を第１切替位置に制御する際の締結ショックを抑制する。

ステップＳ２４で、コントローラ２９０は、モータジェネレータＭＧに力行させることでリングギヤＲの回転速度Ｎｒを上昇させる。このとき、切替機構ＳＧの切替位置は第２切替位置になっており、キャリアＣの回転速度Ｎｃは回転速度Ｎｒに応じて上昇する。このため、コントローラ２９０は、モータジェネレータＭＧに力行させることで、回転速度Ｎｃを上昇させて、キャリアＣの回転速度Ｎｃを回転速度Ｎｉに近づける。

ステップＳ２５で、コントローラ２９０は、タイヤブレーキ２７０を作動させて、運転者の要求する減速度を実現する。コントローラ２９０は同期処理としてさらに例えば、変速機ＴＭをアップシフトさせて回転速度Ｎｉを下げてもよい。

ステップＳ２５の後には、処理がステップＳ２３に戻る。そして、回転速度Ｎｉと回転速度Ｎｃとが等しくなったら処理がステップＳ２３からステップＳ２６に進み、コントローラ２９０は、切替機構ＳＧの切替位置を第１切替位置に制御する。

図７ＡはステップＳ２３からステップＳ２６の処理が行われるときのフライホイール回生システム１００の構成要素の動き（動作Ｍ２１）を示している。動作Ｍ２１では、モータジェネレータＭＧに力行させることでリングギヤＲの回転速度Ｎｒが上昇し、これを受けてキャリアＣの回転速度Ｎｃが上昇する。

図８では、タイミングＴ２１からタイミングＴ２２までの各パラメータの状態がこのときの動作に対応する。なお、このときにはリングギヤＲを正転させるので、ＭＧトルクは正転側で力行トルクとなる。

動作Ｍ２１が終了すると、処理がステップＳ２７に進む。

ステップＳ２７で、コントローラ２９０は、フラグＦＬＧが１か判断する。フラグＦＬＧは後述する動作Ｍ２２が終了したか否かを示すフラグである。フラグＦＬＧには初期値としてゼロがセットされ、動作Ｍ２２が終了すると１がセットされる。このため、動作Ｍ２１が終了した時点ではフラグＦＬＧはゼロであり、処理がステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８で、コントローラ２９０は、リングギヤＲの回転速度Ｎｒがゼロになったか判断する。回転速度Ｎｒがゼロでない場合は、回転速度ＮｒがゼロになるまでステップＳ２８の処理が繰り返される。この間に、フライホイール回生システム１００では、モータジェネレータＭＧに発電させてリングギヤＲの回転速度Ｎｒを低下させる。

ステップＳ２８で、リングギヤＲの回転速度Ｎｒがゼロになったと判断されると、処理がステップＳ２９に進む。ステップＳ２９で、コントローラ２９０は補助ブレーキＳＢを締結することでリングギヤＲの回転速度Ｎｒをゼロに固定して動作Ｍ２２を終了する。また、コントローラ２９０は、ステップＳ３０でフラグＦＬＧに動作Ｍ２２が終了したことを示す１をセットする。

図７Ｂはこのときのフライホイール回生システム１００の構成要素の動き（動作Ｍ２２）を示している。動作Ｍ２２では、モータジェネレータＭＧの発電によりリングギヤＲの回転速度Ｎｒが低下し、これに応じてサンギヤＳの回転速度Ｎｓ、すなわちフライホイールＦＷの回転速度ＮＦＷが上昇する。結果、フライホイールＦＷに運動エネルギが蓄積される。

図８では、タイミングＴ２２からタイミングＴ２３までの各パラメータの状態がこのときの動作に対応する。

動作Ｍ２２が終了すると、フラグＦＬＧが１になるので、次回フローチャートを実行する際には処理がステップＳ２７からステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１で、コントローラ２９０は、エンジンクラッチＣＬＥを解放状態、補助ブレーキＳＢを締結状態に維持したまま、変速機ＴＭをダウンシフトさせて回転速度Ｎｉを上昇させる。これにより、サンギヤＳの回転速度Ｎｓ、すなわちフライホイールＦＷの回転速度ＮＦＷを上昇させ、フライホイールＦＷに運動エネルギを蓄積する。またこれにより、運転者が要求する減速度を実現する。

ステップＳ３２で、コントローラ２９０は、変速機ＴＭの変速比が最Ｌｏｗ変速比に到達したか判断する。変速機ＴＭの変速比が最Ｌｏｗ変速比に到達していない場合はステップＳ３１の処理が繰り返されることになり、変速機ＴＭの変速比が最Ｌｏｗ変速比に到達したら処理がステップＳ３３に進む。

図７Ｃはこのときのフライホイール回生システム１００の動き（動作Ｍ２３）を示している。動作Ｍ２３では、変速機ＴＭがダウンシフトすることで回転速度Ｎｉが上昇し、キャリアＣの回転速度Ｎｃが上昇する。また、これに応じてサンギヤＳの回転速度Ｎｓ、すなわちフライホイールＦＷの回転速度ＮＦＷが上昇する。結果、フライホイールＦＷに運動エネルギが蓄積される。

図８では、タイミングＴ２３からタイミングＴ２４までの各パラメータの状態がこのときの動作に対応する。

動作Ｍ２３が終了すると、処理がステップＳ３３に進み、コントローラ２９０は、切替機構ＳＧの切替位置を第２切替位置に制御する。また、コントローラ２９０は、ステップＳ３４で補助ブレーキＳＢを解放状態にし、ステップＳ３５でフラグＦＬＧにゼロをセットする。ステップＳ３５の後には処理が終了する。

このときには、キャリアＣと変速機ＴＭの入力軸２３１とが切替機構ＳＧによって切り離されているので、回転速度Ｎｉが低下しても、キャリアＣの回転速度Ｎｃ及びサンギヤＳの回転速度Ｎｓそれぞれを動作Ｍ２３によって高められた回転速度に維持することができる。

図８では、タイミングＴ２４以降の各パラメータの状態がこのときの動作に対応する。

コントローラ２９０は、切替機構ＳＧを制御する制御部としてこのような第２の制御をさらに行う。コントローラ２９０は、ステップＳ２１及びステップＳ２６に示すように、車両２００の減速要求時に切替機構ＳＧの切替位置を第１切替位置に制御する。このとき、コントローラ２９０は具体的には、ステップＳ２２からステップＳ２５に示すように、回転速度Ｎｃが回転速度Ｎｉと異なる場合には、モータジェネレータＭＧに力行させて回転速度Ｎｃを回転速度Ｎｉに近づける同期制御を行った上で、切替機構ＳＧの切替位置を第１切替位置に制御する。

（第３の制御）
次に、コントローラ２９０が行う第３の制御について説明する。第３の制御は、前述したＦＷ力行を行うための制御である。第３の制御はさらに、車両２００走行中に前述したＦＷ発電を行うための制御を含む。第３の制御は、フライホイールＦＷが運動エネルギを蓄えている場合に行うことができる。

図９は、コントローラ２９０が行う第３の制御の一例をフローチャートで示す図である。図１０Ａから図１０Ｆは、第３の制御に対応するフライホイール回生システム１００の構成要素の動きを説明するための共線図である。図１１は、第３の制御に対応するタイミングチャートの一例を示す図である。

ステップＳ４１で、コントローラ２９０は、発進加速要求があったか判断する。ステップＳ４１では、運転者がアクセルペダルを踏み込んだことがアクセル開度センサ２９１によって検出された場合に発進加速要求ありと判断される。ステップＳ４１で肯定判定であれば、車両２００の発進加速時であり、処理がステップＳ４２に進む。ステップＳ４１で否定判定であれば、処理は一旦終了する。

ステップＳ４２からステップＳ４４は、ギヤＧ２１の回転速度ＮｉとキャリアＣの回転速度Ｎｃとを一致させるための同期処理である。この同期処理により、後述するステップＳ４５で切替機構ＳＧの切替位置を第１切替位置に制御する際の締結ショックを抑制する。

ステップＳ４２で、コントローラ２９０は、ギヤＧ２１の回転速度ＮｉとキャリアＣの回転速度Ｎｃとが等しいか判断する。両者が等しい場合は処理がステップＳ４５に進み、そうでない場合は処理がステップＳ４３に進む。

ステップＳ４３で、コントローラ２９０は、モータジェネレータＭＧに力行させることでリングギヤＲの回転速度Ｎｒを逆転させ、絶対値で大きくする。このとき、切替機構ＳＧの切替位置は第２切替位置になっており、キャリアＣの回転速度Ｎｃは回転速度Ｎｒに応じて低下する。このため、コントローラ２９０は、モータジェネレータＭＧに力行させることでキャリアＣの回転速度Ｎｃを低下させ、回転速度ＮｃをギヤＧ２１の回転速度Ｎｉに近づける。

ステップＳ４４で、コントローラ２９０は、ギヤＧ２１の回転速度ＮｉとキャリアＣの回転速度Ｎｃとが等しくなったか再び判断する。両者が等しくない場合は処理がステップＳ４３に戻され、ステップＳ４３及びステップＳ４４の処理が繰り返される。両者が等しい場合は処理がステップＳ４５に進む。

なお、車両２００の発進加速時でも、フライホイールＦＷが運動エネルギを蓄えている場合には、サンギヤＳの回転に応じてキャリアＣが空転するため、上記同期処理が必要になる。初期状態でギヤＧ２１の回転速度ＮｉとキャリアＣの回転速度Ｎｃとが共にゼロの場合、ステップＳ４２で直ちに肯定判定されるので、上記同期処理は行われない。

図１０Ａは、このときのフライホイール回生システム１００の動き（動作Ｍ３１）を示している。また、図１１では、タイミングＴ３１からタイミングＴ３２までの各パラメータの状態がこのときの動作に対応する。

ステップＳ４５で、コントローラ２９０は、切替機構ＳＧの切替位置を第１切替位置に制御する。これにより、フライホイールＦＷから変速機ＴＭの入力軸２３１及びモータジェネレータＭＧに動力を伝達することができる。このため、フライホイールＦＷに力行させることで、車両２００を発進加速させることができる。また、モータジェネレータＭＧに発電させることができる。

ステップＳ４６で、コントローラ２９０は、リングギヤＲの回転速度Ｎｒがゼロか否かを判定する。ステップＳ４６で否定判定であれば、処理がステップＳ４５に戻る。ステップＳ４６で肯定判定であれば、処理はステップＳ４７に進む。

図１０Ｂは、このときのフライホイール回生システム１００の動き（動作Ｍ３２）を示している。また、図１１では、タイミングＴ３２からタイミングＴ３３までの各パラメータの状態が、このときの動作に対応する。

ステップＳ４７からステップＳ４９は、ギヤＧ２１の回転速度ＮｉとエンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅとを一致させるための同期処理である。この同期処理により、後述するステップＳ５０でエンジンクラッチＣＬＥを締結する際の締結ショックを抑制する。

ステップＳ４７で、コントローラ２９０は、補助ブレーキＳＢを締結し、リングギヤＲを固定する。また、ステップＳ４８で、コントローラ２９０は、変速機ＴＭをアップシフトさせる。

リングギヤＲを固定し、フライホイールＦＷに力行させることで、後述する動作Ｍ３３に示すようにサンギヤＳの回転速度Ｎｓの低下に応じて、キャリアＣの回転速度Ｎｃを低下させることができる。したがって、回転速度Ｎｉを低下させることができる。また、変速機ＴＭをアップシフトさせることで、車両２００の発進中に回転速度Ｎｉを低下させても、車速ＶＳＰを適切に制御することができる。

ステップＳ４９で、コントローラ２９０は、ギヤＧ２１の回転速度Ｎｉ´がエンジンＥＮＧの回転速度Ｎｅと等しいか否かを判定する。回転速度Ｎｉ´は、エンジンクラッチＣＬＥにおける回転速度Ｎｉに応じた回転速度である。回転速度Ｎｉ´は、ギヤＧ２１及びエンジンクラッチＣＬＥ間のギヤ比に基づき回転速度Ｎｉを換算して得られる回転速度とすることができる。エンジンＥＮＧは、ステップＳ４７で補助ブレーキＳＢを締結した後に始動される。ステップＳ４９で否定判定であれば、処理はステップＳ４８に戻る。ステップＳ４９で肯定判定であれば、処理はステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０で、コントローラ２９０は、エンジンクラッチＣＬＥを締結する。また、ステップＳ５１で、コントローラ２９０は、補助ブレーキＳＢを解除する。さらに、ステップＳ５２で、コントローラ２９０は、切替機構ＳＧの切替位置を第２切替位置に制御する。

ステップＳ５０からステップＳ５２の処理を行うことで、車両２００の駆動をフライホイールＦＷでの駆動からエンジンＥＮＧでの駆動に切り替えることができる。変速機ＴＭの変速比は、以後変速マップに基づき制御することができる。ステップＳ５２の後には、処理はステップＳ５３に進む。

図１０Ｃは、このときのフライホイール回生システム１００の動き（動作Ｍ３３）を示している。また、図１１では、タイミングＴ３３からタイミングＴ３４までの各パラメータの状態が、このときの動作に対応する。なお、図１１では説明の便宜上、回転速度Ｎｉ´が回転速度Ｎｉと等しくなる場合を例示する。

ステップＳ５３及びステップＳ５４は、ＦＷ発電を可能にするためのＦＷ発電準備処理である。ＦＷ発電準備処理により、後述するステップＳ５５で切替機構ＳＧの切替位置を第３切替位置に制御する際の締結ショックを抑制する。

ステップＳ５３で、コントローラ２９０は、ステップＳ４３と同様にモータジェネレータＭＧに力行させることでキャリアＣの回転速度Ｎｃを低下させる。

ステップＳ５４で、コントローラ２９０は、キャリアＣの回転速度Ｎｃがゼロか判断する。ステップＳ５４で否定判定であれば、処理がステップＳ５３に戻り、ステップＳ５４で肯定判定であれば、処理がステップＳ５５に進む。

図１０Ｄは、このときのフライホイール回生システム１００の動き（動作Ｍ３４）を示している。また、図１１では、タイミングＴ３５からタイミングＴ３６までの各パラメータの状態がこのときの動作に対応する。タイミングＴ３４からタイミングＴ３５までの期間は、ステップＳ５２の処理が実行されてからステップＳ５３の処理が実行されるまでの期間に対応する。

ステップＳ５５で、コントローラ２９０は、切替機構ＳＧの切替位置を第３切替位置に制御する。これにより、変速機ＴＭの入力軸２３１と独立してモータジェネレータＭＧ及びフライホイールＦＷ間で動力伝達を行うことが可能になり、ＦＷ発電が可能になる。

ステップＳ５６で、コントローラ２９０は、フライホイールＦＷの回転速度ＮＦＷが所定回転速度ＮＦＷ２よりも低いか否かを判定する。所定回転速度ＮＦＷ２は、ＦＷ発電を禁止するための回転速度であり、実験等により予め設定することができる。ステップＳ５６で否定判定であれば、処理はステップＳ５５に戻る。ステップＳ５６で肯定判定であれば、処理はステップＳ５７に進む。

ステップＳ５７で、コントローラ２９０は、切替機構ＳＧの切替位置を第２切替位置に制御する。これにより、フライホイールＦＷが回転してもキャリアＣが空転するようになるので、ＦＷ発電を禁止することができる。

図１０Ｅは、このときのフライホイール回生システム１００の動き（動作Ｍ３５）を示している。また、図１１では、タイミングＴ３６からタイミングＴ３７までの各パラメータの状態がこのときの動作に対応する。

その後は、フライホイールＦＷの回転に応じてキャリアＣが空転し始めることで、回転速度Ｎｃが上昇する。また、リングギヤＲの回転が減衰し、回転速度Ｎｒがゼロになる。

図１０Ｆは、このときのフライホイール回生システム１００の動き（動作Ｍ３６）を示している。また、図１１では、タイミングＴ３７からタイミングＴ３８までの各パラメータの状態がこのときの動作に対応する。

コントローラ２９０は、切替機構ＳＧを制御する制御部としてこのような第３の制御をさらに行う。コントローラ２９０は、ステップＳ４１及びステップＳ４５に示すように、車両２００の発進加速時に切替機構ＳＧの切替位置を第１切替位置に制御する。このとき、コントローラ２９０は具体的には、ステップＳ４２からステップＳ４４に示すように、回転速度Ｎｃが回転速度Ｎｉと異なる場合に、モータジェネレータＭＧを駆動して回転速度Ｎｃを回転速度Ｎｉに近づける同期制御を行った上で、切替機構ＳＧの切替位置を第１切替位置に制御する。

（第４の制御）
次に、コントローラ２９０が行う第４の制御について説明する。第４の制御は、選択レンジがＤレンジ以外の変速レンジである場合にＦＷ発電を行うための制御である。第４の制御は、フライホイールＦＷが運動エネルギを蓄えている場合に行うことができる。

図１２は、コントローラ２９０が行う第４の制御の一例をフローチャートで示す図である。図１３Ａから図１３Ｃは、第４の制御に対応するフライホイール回生システム１００の各要素の動きを説明するための共線図である。図１４は、第４の制御に対応するタイミングチャートの一例を示す図である。

ステップＳ６１で、コントローラ２９０は、Ｄレンジ以外の変速レンジが選択されているか否かを判定する。このような判定は、インヒビタスイッチ２９６の出力に基づき行うことができる。ステップＳ６１で否定判定であれば、本フローチャートの処理は一旦終了する。ステップＳ６１で肯定判定であれば、処理はステップＳ６２に進む。

ステップＳ６２及びステップＳ６３は、ＦＷ発電準備処理であり、前述したステップＳ５３及びステップＳ５４と同様である。ステップＳ６３で肯定判定であれば、処理がステップＳ６４に進む。

図１３Ａは、このときのフライホイール回生システム１００の動き（動作Ｍ４１）を示している。また、図１４では、タイミングＴ４２からタイミングＴ４３までの各パラメータの状態がこのときの動作に対応する。図１４に示す例では、タイミングＴ４１からタイミングＴ４２にかけて変速レンジがＤレンジからＰレンジに切り替えられている。

ステップＳ６４で、コントローラ２９０は、前述したステップＳ５５と同様、切替機構ＳＧの切替位置を第３切替位置に制御する。これにより、ＦＷ発電が可能になる。

ステップＳ６５で、コントローラ２９０は、ＩＧＳＷ２９７がＯＮであるか否かを判定する。ステップＳ６５で肯定判定であれば、処理はステップＳ６６に進む。

ステップＳ６６で、コントローラ２９０は、フライホイールＦＷの回転速度ＮＦＷが所定回転速度ＮＦＷ２よりも低いか否かを判定する。ステップＳ６６で否定判定であれば、処理はステップＳ６５に戻る。そして、ＩＧＳＷ２９７がＯＦＦにされた場合には、ステップＳ６５で否定判定され、処理はステップＳ６７に進む。ステップＳ６７以降の処理を行うために必要なコントローラ２９０等への給電は、ＩＧＳＷ２９７がＯＦＦになった後も継続される。

図１３Ｂは、このときのフライホイール回生システム１００の動き（動作Ｍ４２）を示している。また、図１４では、タイミングＴ４３からタイミングＴ４４までの各パラメータの状態がこのときの動作に対応する。

ステップＳ６７で、コントローラ２９０は、フライホイールＦＷの回転速度ＮＦＷがゼロであるか否かを判定する。すなわち、コントローラ２９０は、フライホイールＦＷが停止したか否かを判定する。

ステップＳ６７で否定判定であれば、ステップＳ６７の処理が繰り返し行われる。これにより、ＦＷ発電を最大限継続することができる。ステップＳ６７で肯定判定であれば、処理はステップＳ６８に進む。

ステップＳ６８で、コントローラ２９０は、切替機構ＳＧの切替位置を第２切替位置に制御する。これにより、次にエンジンＥＮＧを始動した際の切替機構ＳＧの切替位置を第２切替位置にすることができる。ＩＧＳＷ２９７のＯＦＦ後に継続していた給電は、ステップＳ６８の処理を実行した後に停止することができる。

ステップＳ６６で肯定判定であった場合にも、処理はステップＳ６８に進む。この場合には、ＦＷ発電を禁止することができる。

図１３Ｃは、ステップＳ６７からステップ６８にかけてのフライホイール回生システム１００の動き（動作Ｍ４３）を示している。また、図１４では、タイミングＴ４４からタイミングＴ４５までの各パラメータの状態がこのときの動作に対応する。

コントローラ２９０は、切替機構ＳＧを制御する制御部としてこのような第４の制御をさらに行う。コントローラ２９０は、ステップＳ６１及びステップＳ６４に示すように、変速機ＴＭに対してＤレンジ以外の変速レンジが選択されている場合に、切替機構ＳＧの切替位置を第３切替位置に制御する。このとき、コントローラ２９０は具体的には、ステップＳ６２及びステップＳ６３に示すように、モータジェネレータＭＧに力行させて回転速度Ｎｃをゼロに近づけるＦＷ発電準備を行った上で、切替機構ＳＧの切替位置を第３切替位置に制御する。

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、変速機ＴＭを備えた車両２００に適用され、互いに相対回転するサンギヤＳ、リングギヤＲ及びキャリアＣを含む遊星歯車機構ＰＧと、サンギヤＳに接続されるフライホイールＦＷと、リングギヤＲに接続されるモータジェネレータＭＧと、遊星歯車機構ＰＧの接続状態を切り替える切替機構ＳＧと、を備える。切替機構ＳＧは、キャリアＣと変速機ＴＭの入力軸２３１とを接続する第１切替状態、キャリアＣと入力軸２３１とを切り離す第２切替状態、及びキャリアＣと入力軸２３１とを切り離しつつサンギヤＳ及びリングギヤＲに対するキャリアＣの相対回転或いはキャリアＣの回転そのものを禁止する第３切替状態と、を有する。

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、第１切替状態、第２切替状態及び第３切替状態に切替可能な切替機構ＳＧで遊星歯車機構ＰＧの接続状態を切り替えることで、必要な動力伝達状態の切り替えを行うことができる。このため、動力伝達状態を切り替えるためのクラッチをさらに設けずに済む分、コストを低くすることができる。

また、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、第１切替状態と第２切替状態とによってキャリアＣと変速機ＴＭの入力軸２３１との断接を行うだけでなく、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間での動力伝達を行う際に、第３切替状態によって、変速機ＴＭの入力軸２３１と独立させた状態で、キャリアＣを空転させないようにすることができる。

したがって、変速機ＴＭの入力軸２３１が変速機ＴＭの出力軸及びエンジンＥＮＧと切り離されていても、遊星歯車機構ＰＧを介してモータジェネレータＭＧ及びフライホイールＦＷ間で動力伝達を行うことができる。

このため、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、動力伝達状態の切り替えに高い自由度を確保することができ、併せてコスト面も良好にすることができる（請求項１、１０に対応する効果）。

フライホイール回生システム１００では、切替機構ＳＧは、第３切替状態でキャリアＣを固定部材ＦＭと接続する。

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、第３切替状態でキャリアＣの回転そのものを禁止することができる（請求項２に対応する効果）。

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、エンジンＥＮＧの始動に応じて切替機構ＳＧの切替状態を第３切替状態に制御する。

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、クラッチの断接制御として、切替機構ＳＧの切替状態を第３切替状態に制御するだけでＦＷイニシャライズを行えるので、ＦＷイニシャライズを容易に行うことができる（請求項４に対応する効果）。

コントローラ２９０をさらに備えるフライホイール回生システム１００では、コントローラ２９０は、車両２００の減速要求時に切替機構ＳＧの切替状態を第１切替状態に制御する。

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、クラッチの断接制御として、切替機構ＳＧを第１切替状態に制御するだけでＦＷ回生を行えるので、ＦＷ回生を容易に行うことができる（請求項５に対応する効果）。

コントローラ２９０をさらに備えるフライホイール回生システム１００では、コントローラ２９０は、車両２００の発進加速時に切替機構ＳＧの切替状態を第１切替状態に制御する。

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、クラッチの断接制御として、切替機構ＳＧの切替状態を第１切替状態に制御するだけでＦＷ力行を行えるので、ＦＷ力行を容易に行うことができる（請求項６に対応する効果）。

コントローラ２９０をさらに備えるフライホイール回生システム１００では、コントローラ２９０は、変速機ＴＭに対してＤレンジ以外の変速レンジが選択されている場合に、切替機構ＳＧの切替状態を第３切替状態に制御する。

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、クラッチの断接制御として、切替機構ＳＧの切替状態を第３切替状態に制御するだけでＦＷ発電を可能にすることができるので、ＦＷ発電を可能にすることが容易である（請求項７に対応する効果）。

フライホイール回生システム１００では、切替機構ＳＧは、ハブＨＢとスリーブＳＬＶとを備え、第１切替状態として第１切替位置を、第２切替状態として第２切替位置を、第３切替状態として第３切替位置をそれぞれ有するドグクラッチで構成される。

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、切替機構ＳＧを簡素に構成することができるので、制御の簡素化やコストの面で有利である（請求項８に対応する効果）。

フライホイール回生システム１００では、遊星歯車機構ＳＧにつき、第１要素はサンギヤＳとされ、第２要素はリングギヤＲとされ、第３要素はキャリアＣとされる。

フライホイール回生システム１００はこのような構成である場合に、動力伝達状態の切り替えに高い自由度を確保することができ、併せてコスト面も良好にすることができる（請求項９に対応する効果）。

フライホイール回生システム１００は例えば、次のように構成されてもよい。

図１５は、フライホイール回生システム１００の変形例の要部を示す図である。この例では、切替機構ＳＧは、第３切替状態でキャリアＣをサンギヤＳと接続するように構成される。切替機構ＳＧは、第３切替状態でキャリアＣをリングギヤＲと接続するように構成されてもよい。或いは切替機構ＳＧは、第３切替状態でサンギヤＳをリングギヤＲと接続するように構成されてもよい。

これら場合、切替機構ＳＧは、共線図の関係からわかるように、第３切替状態でサンギヤＳ及びリングギヤＲに対するキャリアＣの相対回転を禁止することができる（請求項３に対応する効果）。

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。

上述した実施形態では、切替機構ＳＧが第３切替状態でサンギヤＳ及びリングギヤＲに対するキャリアＣの相対回転或いはキャリアＣの回転そのものを禁止する場合について説明した。

しかしながら、切替機構ＳＧは例えば、第３切替状態で摩擦負荷を与えることによって、サンギヤＳ及びリングギヤＲに対するキャリアＣの相対回転或いはキャリアＣの回転そのものを制限してもよい。

この場合でも、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間での動力伝達を行う際に、第３切替状態によって、変速機ＴＭの入力軸２３１と独立させた状態で、キャリアＣを空転させないようにすることができる。

上述した実施形態では、切替機構ＳＧが１つのドグクラッチで構成される場合について説明した。しかしながら、切替機構ＳＧは例えば、２つのドグクラッチによって第１切替状態、第２切替状態及び第３切替状態を実現するように構成されてもよい。

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る場合について説明した。しかしながら、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。

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。

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）
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
ＰＧ 遊星歯車機構
ＳＧ 切替機構（接続状態切替機構）
ＴＭ 変速機

Claims (10)

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、
   互いに相対回転する第１要素、第２要素及び第３要素を含む遊星歯車機構と、
   前記第１要素に接続されるフライホイールと、
   前記第２要素に接続されるモータジェネレータと、
   前記遊星歯車機構の接続状態を切り替える接続状態切替機構であって、前記第３要素と前記変速機の入力軸とを接続する第１切替状態と、前記第３要素と前記入力軸とを切り離す第２切替状態と、前記第３要素と前記入力軸とを切り離しつつ前記第１要素及び前記第２要素に対する前記第３要素の相対回転或いは前記第３要素の回転そのものを制限する第３切替状態と、を有する接続状態切替機構と、
   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。
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、
   前記接続状態切替機構は、前記第３切替状態で前記第３要素を固定部材と接続する、
   ことを特徴とするフライホイール回生システム。
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、
   前記接続状態切替機構は、前記第３切替状態で前記第１要素、前記第２要素及び前記第３要素のうちいずれか２つの要素を接続し固定する、
   ことを特徴とするフライホイール回生システム。
4. 請求項１から３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、
   前記接続状態切替機構を制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記車両の駆動源の始動に応じて、前記接続状態切替機構の切替状態を前記第３切替状態に制御する、
   ことを特徴とするフライホイール回生システム。
5. 請求項１から３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、
   前記接続状態切替機構を制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記車両の減速要求時に、前記接続状態切替機構の切替状態を前記第１切替状態に制御する、
   ことを特徴とするフライホイール回生システム。
6. 請求項１から３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、
   前記接続状態切替機構を制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記車両の発進加速時に、前記接続状態切替機構の切替状態を前記第１切替状態に制御する、
   ことを特徴とするフライホイール回生システム。
7. 請求項１から３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、
   前記接続状態切替機構を制御する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、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場合に、前記接続状態切替機構の切替状態を前記第３切替状態に制御する、
   ことを特徴とするフライホイール回生システム。
8. 請求項１から７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、
   前記接続状態切替機構は、
   前記第３要素の回転軸に設けられたハブと、
   前記ハブに設けられ軸方向に摺動するスリーブと、
   を備え、
   前記第１切替状態として、前記スリーブが前記ハブに対して軸方向一方側に偏って位置する第１切替位置を、
   前記第２切替状態として、前記スリーブが前記ハブに対して軸方向中央に位置する第２切替位置を、
   前記第３切替状態として、前記スリーブが前記ハブに対して軸方向他方側に偏って位置する第３切替位置を、
   それぞれ有するドグクラッチである、
   ことを特徴とするフライホイール回生システム。
9. 請求項１から８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、
   前記遊星歯車機構は、複数のピニオンギヤを備え、
   前記第１要素は、前記複数のピニオンギヤに外歯で噛み合うサンギヤであり、
   前記第２要素は、前記複数のピニオンギヤに内歯で噛み合うリングギヤであり、
   前記第３要素は、前記複数のピニオンギヤの回転軸を支持するキャリアである、
   ことを特徴とするフライホイール回生システム。
10. 変速機を備えた車両に適用され、互いに相対回転する第１要素、第２要素及び第３要素を含む遊星歯車機構と、前記第１要素に接続されるフライホイールと、前記第２要素に接続されるモータジェネレータと、前記遊星歯車機構の接続状態を切り替える接続状態切替機構と、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、
    前記接続状態切替機構の切替状態を前記第３要素と前記変速機の入力軸とを接続する第１切替状態に切り替えることと、
    前記接続状態切替機構の切替状態を前記第３要素と前記入力軸とを切り離す第２切替状態に切り替えることと、
    前記接続状態切替機構の切替状態を前記第３要素と前記入力軸とを切り離しつつ前記第１要素及び前記第２要素に対する前記第３要素の相対回転或いは前記第３要素の回転そのものを制限する第３切替状態に切り替えることと、
    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。

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