JP4650758B2 - Engine flywheel drive control method in flywheel energy storage drive - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関であるエンジンによってフライホイールに回転エネルギーを蓄積し、そのフライホイールに蓄積した回転エネルギーから車両の駆動輪へ必要な分のエネルギーを取り出す制御において、エンジンが、その駆動輪への取り出しエネルギー・レベルより高いレベルであって、且つ、常にそのエンジンの最も燃費率の良い作動部分を使用しながらフライホイールへ繰り返しその回転エネルギーを蓄積する、フライホイール・エネルギー蓄積駆動装置におけるエンジンのフライホイール駆動制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガソリン・エンジン等のエンジンは、一般的に図7のような性質がある。
図7は、縦軸Ｔがエンジンの出力トルクを示し、横軸ｎがエンジンの回転速度を示している。
【0003】
図7における記号は下記のとおりである。
θ： エンジンにおけるスロットル開度一定あるいはエンジンへの燃料供給量一定のトルク特性を示し、θｍは燃料供給量最大時のトルク特性を示し、燃料供給量θ一定の値が小さくなるにつれて、そのトルク特性はθａ，θｂのような特性になる。
【０００４】
λ： 単位時間ごとにおける出力動力当たりの燃料消費重量（以後、単に燃費率と呼ぶ）を示し、λａは最小燃費率を示し、点線図示の燃費率一定の曲線がλｂのようにλａの曲線から遠ざかるにしたがって燃費率は低下してゆく。
なお、エンジンの上記燃費率は、特開１０−９８８０３における図８に示すように公知である。
【0005】
Ｐ： 動力一定の特性を示し、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の順に動力が小さくなる。
Ｅ： エンジンにおけるそれぞれの出力動力一定時（例えばＰ１，Ｐ２あるいはＰ３ごと）においてエンジンの燃費率が最小となる経済燃費特性を示している。
【0006】
図7の上記符号説明から理解できるように、それら動力Ｐごとの最小燃費率を得るためには、エンジンに下記の作用をさせればよい。
【0007】
エンジンの出力動力をＰ（例えばＰ１、Ｐ２、Ｐ３）の大きさに設定するため、先ず運転者あるいは制御装置は燃料供給量θを設定（例えばθａ、θｂ）する。
【0008】
次に、それら燃料供給量θの設定ごとに、変速機の変速比操作等によってエンジンの負荷トルクを制御する。
その制御は、それら設定した燃料供給量θと経済燃費特性Ｅと交叉するに相当した回転速度ｎになるように、エンジンの負荷トルクを制御すればよい。
【0009】
特に、エンジンを最小燃費率λａとなるように作動させるためには、燃料供給量をθａ一定に設定しておき、エンジンへの負荷トルクをＴａに相当する値に調節して、エンジンの回転速度がｎａとなるように作動させればよい。
【0010】
そのようなことより、従来の電池自動車において、その電池自動車における電池への電力補充用として、エンジン直結の発電機をその車両に搭載しておく方式がある。
その場合、その発電機が発電する発電レベルは、エンジンにおける作動が上記の燃費率最小の作動点λａにおいて常に作動するように、設定するものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来における電気自動車の機構は、エンジンからの出力動力を全て電気的エネルギーに一旦、置換し、その電力を電動機によって再び、機械的動力に変換して駆動輪を駆動している。
【0012】
このエンジンの出力動力を電力に変換し、その電力を電池に蓄積し、更に、その電力を機械的動力に変換する動力形態の変換には、その変換ごとに動力損失を伴う。その場合、その動力形態の変換は、エンジンから出力した全動力について行っている。
したがって、上記従来の方式は、エンジン自体の作動は燃費率を最良にしても、その動力伝達の効率が良くない。
又、上記経済燃費特性Ｅ上のエンジン出力動力を発電機によって電池に蓄積する方法は、一般的に、経済燃費特性Ｅ上における単位時間ごとの動力（エネルギー）出力が非常に大きいため、その大きなエネルギーを現存の二次電池へ充電することは、電池が非常に大きくなってしまう。
【0013】
本発明の目的は、動力伝達効率の良い機械的な駆動系を介して、エンジンの出力動力を間欠的にフライホイールへ蓄積しておき、その蓄積したエネルギーのうち、その車両の走行に必要なエネルギー分を出力軸へ取り出す、フライホイール・エネルギー蓄積駆動装置におけるエンジンのフライホイール駆動制御方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジン１が車両走行用のエネルギーを一旦、フライホイール３cへ機械的に蓄積させてゆく場合において、エンジン１が常にエンジン１の経済燃費特性Ｅ上を作動しながらフライホイール３cを駆動するための制御方法である。
その制御は、フライホイール３cから車両走行用のエネルギーを取り出しているか否かに拘わらず、制御装置によるエンジン１のみの制御によって行うことが出来る。
【0015】
その制御は、フライホイールにおける回転エネルギーが消費され、フライホイールの回転速度が所定の下限回転速度以下に至ると、エンジンによってフライホイールを増速させる以下の制御を行う。
【0016】
制御装置には、前記エンジンへの任意の燃料供給量（θ）ごとにそのエンジンの燃費率が最良となるそのエンジンにおける特定した回転速度（ｎｓ）を求めたデータを記憶させておく。
【0017】
前記制御装置は、前記エンジンへの前記燃料供給量を増大させることによって前記エンジンの回転速度を増大させながら、前記エンジンが前記フライホイールの回転速度を増大させてゆく。
【００１８】
制御装置におけるその燃料供給量を増大させてゆく制御は、前記データを使用して、その燃料供給量を増大させてゆく過程における現時点の燃料供給量がその現時点の前記エンジンにおける実回転速度（ｎ）とその現時点の前記燃料供給量における前記特定の回転速度（ｎｓ）との偏差が零になる関係の燃料供給量となる、制御を行う。
【0019】
前記エンジンの駆動によって前記フライホイールの回転速度が所定の上限の回転速度に達したとき前記エンジンへの前記燃料供給量を零にする。
【0020】
【発明の実施の形態】
【実施例】
図１は、本発明におけるフライホイール・エネルギー蓄積駆動装置におけるエンジンのフライホイール駆動制御方法を実施するためのフライホイール・エネルギー蓄積駆動装置の一実施例をシステム図によって示したものである。
図１において、エンジン１からの駆動軸１ａは、プラネタリー歯車式の増速機2のキャリヤー2ａに連動している。
増速機2において、キャリヤー2ａに軸支している遊星歯車2ｂは、太陽歯車2ｅの外周に噛み合い且つリング歯車2ｃの内周に噛み合っている。キャリヤー2ａにはブレーキＣ１を設け、太陽歯車2ｅは入力軸2ｄに連動している。
【0021】
入力軸２dは、第１のクラッチである一方向クラッチＣ４を介して、フライホイール３ｃに連動し，フライホイール３ｃにはフライホイールの役目も有する外径ローター３ｂが固着している。このフライホイール３ｃと外径ローター３ｂは連動関係にあればよい。
なお念のため、上記連動とは、フライホイール３cや外径ローターの回転体が回転関係をもって機械的に連なっていることを意味している。
【0022】
外径ローター３ｂと内径ローター３ａは、相互に相対回転することによってモーター作用あるいは発電作用をする差動電動発電機3（以降、単にＭ／Ｇ3と呼ぶ）となっている。このＭ／Ｇ3は、いわゆるクラッチ・モーターと同じものである。
内径ローター３ａの出口軸３dに設けた３ｅは、配線３ｆを介して発電電動機４への電力授受を行うスリップ・リングである。
【0023】
出口軸３dには、駆動軸1ａへ選択的に連動させるクラッチＣ２と、駆動軸４ａへ選択的に連動させるクラッチＣ３を設けている。クラッチC2とクラッチC3とによって第２のクラッチを形成している。
【0024】
駆動軸４ａは、発電電動機4（以降、単にＧ／Ｍ４と呼ぶ）を介して駆動輪に連動した出力軸４ｂに連動している。なお、駆動軸４ａと出力軸４ｂは一体であって、Ｇ／Ｍ４は歯車を介して出力軸４ｂと連動する関係であってもよい。又、その歯車を介しての出力軸４ｂとＧ／Ｍ４の連動は、歯車列を切り換える有段歯車変速機、あるいは無段変速機を介した連動であってもよい。
又、エンジン１は、上述した図7と同様の特性を有している。
【0025】
以下、図7の特性と図4および5の特性を使用しながら、図1における作用を説明する。
エンジン１の始動； 運転者がエンジン・キーを差し込む等、運転者の運転開始の意志を検出器が確認すると、ブレーキＣ１およびクラッチＣ２を係合し、クラッチＣ３を開放する。
すなわち、この状態は、ブレーキＣ１の係合によって駆動軸１ａが拘束状態になり、且つ内径ローター３ａも出口軸３dおよびクラッチＣ２を介して駆動軸１ａと共に拘束状態になっている。
【0026】
この状態において、運転者がエンジン・キーをオン（ｏｎ）にすると、図示していない制御装置は、電池（図示せず）からの電力によってＭ／Ｇ３にモーター作用をさせ、外径ローター３ｂを矢印ａと同方向へ始動する。
その始動による外径ローター３ｂの駆動は、外径ローター３ｂが所定の回転速度Ｎｉに達する迄、駆動する。
その所定の回転速度Ｎｉは、ブレーキＣ１を開放してエンジン１がアイドリング回転速度状態で入力軸２dを駆動していると仮定した状態の、その状態における入力軸２dの回転速度を少し上回った回転速度を言う。
【0027】
外径ローター３ｂおよびフライホイール３ｃの回転速度が上記所定の回転速度Ｎｉに達した後、制御装置は、ブレーキＣ１を開放し、クラッチＣ２は係合したままＭ／Ｇ３に発電作用をさせる。
【0028】
そのことによって、フライホイール３ｃに連動した外径ローター３ｂの回転慣性モーメントが、その発電作用によって内径ローター３ａを矢印ａ方向に駆動する。
その駆動は、出口軸３d、クラッチＣ２および駆動軸１ａを介してエンジン１を始動する。
【0029】
エンジン１のその始動によって、駆動軸１ａはキャリヤー２ａを駆動し、そのキャリヤー２ａの駆動によって、遊星歯車２ｂはリング歯車２ｃの内径を回転しながら太陽歯車２ｅの回転速度を駆動軸１ａにおけるアイドリング回転速度Ｎｅｏのｉ倍に増速する。
【0030】
この場合において、上記のように、フライホイール３ｃが所定の回転速度Ｎｉに達して後、エンジン１を始動させ、その始動後のフライホイール３ｃの回転速度も、上記エンジン・アイドリング回転速度Ｎｅｏのｉ倍より幾分、高い回転速度を維持する関係になっている。
【0031】
又、一方向クラッチＣ４は、入力軸２dがフライホイール３ｃより矢印ａ方向へより早く回転しようとする状態において、入力軸２dがフライホイール３ｃを駆動し、その逆の状態では、フライホイール３ｃが矢印ａ方向に自由回転する関係になっている。
【0032】
すなわち、このエンジン１のアイドリング状態では、入力軸２dがフライホイール３ｃより幾分、低い回転速度となっていて、入力軸２dに対してフライ・ホイール３ｃは自由回転の状態にある。
【0033】
なお、この間に運転者がアクセル・ペダルを踏み込んだ場合は、電池からの電力によってＧ／Ｍ４にモーター作用をさせ、車両を発進させる。
【0034】
ここまでのエンジン１の始動は、図２の機構によって行ってもよい。
図２において図１と異なっている部分は、図１におけるブレーキＣ１を省略し、代わりに、入力軸２dへ一方向クラッチＣｆを設けたことにある。
その他の機構は、図2、図1共に同じである。
又、一方向クラッチＣｆは、入力軸２dが矢印ａ方向に回転するとき自由回転し、その逆方向に回転しようとするとき入力軸２dの回転をケーシングが拘束する機構となっている。
【0035】
図２の機構において、車両が発進する前は、クラッチＣ２が係合し、クラッチＣ３が開放状態になっている。
この状態において、図1における場合と同様、運転者がエンジン・キーをオンにすると、制御装置は、外径ローター３ｂが矢印ａ方向へ回転するようにＭ／Ｇ３にモーター作用をさせる。
【0036】
Ｍ／Ｇ３が上記モーター作用をすると、外径ローター3ｂは、内径ローター３ａに矢印ａと逆方向に反力トルクを与えながら、矢印ａ方向へ回転する。
この状態において、内径ローター３ａに生じているその反力トルクは、出口軸３d、クラッチＣ２、駆動軸１ａ、キャリヤー２ａ、遊星歯車２ｂおよび太陽歯車２ｅを介して入力軸２dを矢印ａと反対方向へ回転させようとする。
【0037】
しかし、一方向クラッチＣｆがその回転を阻止するから、結局、内径ローター3ａは、このＭ／Ｇ３のモーター作用時において回転拘束の状態にあり、図１における場合と同様に、フライホイール３ｃを所定の回転速度Ｎｉまで駆動できることになる。
【0038】
フライホイール３ｃがこの所定の回転速度Ｎｉになった時点において、Ｍ／Ｇ３に発電作用をさせると、フライホイール３ｃの回転慣性モーメントが外径ローター３ｂを駆動し、その発電作用によって内径ローター３ａが外径ローター３ｂと同一方向に回転する。
【0039】
その内径ローター３ａの回転は、出口軸３d、クラッチＣ２および駆動軸１ａを介してエンジン１を始動し、エンジン１をアイドリング状態にする。この場合、そのアイドリング状態によって入力軸２dも矢印ａの方向に回転する。
しかし、その場合、上記のように、入力軸２dがフライホイール３cより僅かに低い回転速度となっているので、そのアイドリング状態は一方向クラッチＣｆが入力軸２dの矢印ａ方向への自由回転を可能にする。したがって、エンジン１の始動は、図1の場合と同じになる。
【0040】
なお、上記エンジン１の始動の間に、運転者がアクセル・ペダルを踏み込んだ場合も、アクセル・ペダルの踏み込みの大きさに応じて、Ｇ／Ｍ４にモーター作用をさせ、自動車が発進出来ることは図1の場合と同じである。
【0041】
又、上記エンジン１の始動は、図３の機構によって行うことも出来る。
図３が図１と異なる部分は、図１におけるブレーキＣ１を省略し、代わって、図１において常時固定していたリング歯車２ｃを選択的に固定あるいは自由回転させるブレーキＣｏを設け、且つ駆動軸１ａから歯車１ｂ、１ｃおよびクラッチ１ｄを介してエンジン始動用の電動機１Ａを設けている点にある。その他の部分は、図３、図１共に同じである。
なお、１Ｂは補機である。
【0042】
図３の車両が未だ停止しており、エンジン１が未だ始動前においては、ブレーキＣｏ、クラッチＣ３を開放し、クラッチＣ２および１ｄを係合しておき、運転者のエンジン・キーをオンすることによって、電動機１Ａにモーター作用をさせる。その結果、電動機１Ａはクラッチ1ｄ、歯車１ｃおよび１ｂを介してエンジン１を始動させる。
【0043】
エンジン１の始動によって駆動軸１ａが回転すると、キャリヤー２ａも回転するが、この状態において、ブレーキＣｏは開放しているので、リング歯車２ｃは空回りして、駆動軸１ａの駆動力は太陽歯車２ｅに伝達しない。
【0044】
このエンジン１の始動が完了すると、制御装置はＭ／Ｇ３に発電作用をさせる。
すなわち、エンジン１が駆動軸１ａ、クラッチＣ２および出口軸３dを介して内径ローター３ａを矢印ａ方向に回転させている状態において、Ｍ／Ｇ３に発電作用をさせると、内径ローター３ａと外径ローター３ｂとの間に生じているトルクによって外径ローター３ｂおよびフライホイール３ｃが内径ローター３ａと同じ回転方向に加速されてゆく。
【0045】
その加速によって、外径ローター３ｂが上述における所定の回転速度Ｎｉに達した状態において、エンジン１の回転速度を低下させる。その低下は、ブレーキＣｏを係合していると仮定した場合に、入力軸２dの回転速度が上記所定の回転速度Ｎｉに達したと想定されるエンジン１の回転速度まで低下させる。
すなわち、ブレーキＣｏを係合した状態の増速機２の増速比をｉとし、エンジン１の回転速度をＮｅとすると、その低下させたエンジン１の回転速度ＮｅはＮｅ＝Ｎｉ／ｉの関係にある。
【0046】
上記状態に達したとき、すなわち、入力軸２dの回転速度とフライホイール３ｃの回転速度が同期している状態において、ブレーキＣｏを係合する。
この状態に達する迄の間は、制御装置が制御しているが、上述の図１および２におけるように、エンジン１を始動し且つフライホイール３ｃが所定の回転速度に達する迄の間に、運転者がその車両を発進指示したときは、制御装置が電池の電力を使用してＧ／Ｍ４にモーター作用を行わせて車両を発進することが出来る。
【0047】
以上の図１、図２あるいは図３の方法によって、エンジン１の始動とフライホイール３ｃの初期態勢が完了すると、制御装置は下記の制御を行い、その説明は図１を中心に行う。
【0048】
エネルギー蓄積作用； 図１において、ブレーキＣ１およびクラッチＣ２を開放し、クラッチＣ３を係合する。
この状態から、エンジン１における燃料供給量θを、図4のθｏの値に増大させてゆく。
【0049】
ここで、図4は、図7における経済燃費特性Ｅのみを拡大図示したものであって、図4におけるｉ点は、上記のようにエンジン１がアイドリング状態になっている作動点を示している。
【0050】
このように、エンジン１のアイドリングｉの状態から、エンジン１への燃料供給量θを燃料供給量θｏへ増大してゆくと、エンジン１の出力は、駆動軸1ａ,キャリヤー２ａ、遊星歯車２ｂ、太陽歯車２ｅ、入力軸２dおよび一方向クラッチＣ４を介して、フライホイール３ｃを回転加速させてゆく。
【００５１】
ここで、図４におけるｉ点からｐｏ点に至る間の燃料供給量の増大は、エンジン１の作動がｐｏ点に向けて作動する制御をすることである。
【0052】
また、上記所定の燃料供給量θｏにおける作動点ｐｏは、該θｏと経済燃費特性Ｅとの交点ｄにおけるエンジン１の回転速度ｎｄより僅かに低回転速度となるｐｏである。
【0053】
更に、このｉ点からｐｏ点に至る制御は、以下に説明する図4における経済燃費特性Ｅ上でのｄ点からｂ点への作動と同じ制御になるから、そのｉ点からｐｏ点に至る制御は、以下、そのｄ点からｂ点への作動説明と同様に行う。
【0054】
入力軸２dの回転速度はエンジン１における駆動軸１ａの回転が増速機２を介して増速した値となっており、ここで入力軸２dに生ずる駆動トルクをＴｆとする。
【0055】
入力軸２dにおける駆動トルクＴｆが一方向クラッチＣ４を介してフライホイール３ｃを加速してゆく場合、その駆動トルクＴｆとフライホイール３ｃの角加速度ｄω／ｄｔとの関係は、公知のように、
Ｔｆ＝Ｉ×ｄω／ｄｔ （１）
である。
【0056】
なお、（１）式におけるＩは、外径ローター３ｂを含めたフライホイール３ｃの慣性モーメントであり、ωはフライホイール３ｃの角速度である。
又、上記入力軸２dにおけるトルクＴｆとエンジン１の出力トルクＴとの関係は、増速機2の増速比ｉの関係から
Ｔｆ＝Ｔ／ｉ （２）
の一定の関係にある。
【0057】
すなわち、エンジン１の出力トルクＴがフライホイール３を加速して行く関係は、（１）式および（２）式より、
ｄω／ｄｔ＝Ｔ／（Ｉ×ｉ） （３）
となる。
又、上記したように、エンジン１の回転速度Ｎｅとフライホイール３cの回転速度Ｎとの関係はＮ＝i×Ｎｅにあり、これをエンジン１の駆動軸１aにおける回転角速度ωeとフライホイール３cの回転角速度ωとの関係に置き換えるとω＝i×ωeの関係にある。
この関係を（3）式に代入すると、
dωe ／ dt ＝Ｔ／ ( I×i×i ) （３a)
となる。
また、エンジン１の出力トルクＴは、上述のように、燃料供給量θとエンジン１の回転速度nによって定まる関係にある。
したがって、（3a）式は、エンジン１がフライホイール３cを駆動加速中において、エンジン１の回転速度の変化が燃料供給量とエンジン１の回転速度との組み合わせによって定まることを意味している。
【0058】
以下、制御装置がエンジン１の駆動によってフライホイール３cを加速回転させてゆく作用を説明する。
今、エンジン１が図4におけるｐｏ点となっている微小の時間を考える。
この状態において、入力軸２dにおける駆動トルクＴｆは、（１）式の関係によってフライホイール３ｃを加速してゆく。
この微小の時間内において、エンジン１への燃料供給量は未だθｏ一定になっていると考えることが出来る。
【0059】
したがって、この微小時間において、エンジン１は燃料供給量θｏ一定の特性線上を作動しながら、エンジン１は、（３）式に従ってフライホイール３ｃを加速してゆく。その際におけるエンジン１の作動は、作動点ｐｏから図4の燃料供給量θｏ一定線上に沿って、経済燃費特性Ｅ上のｄ点を通過しようとする。
そのｄ点を通過した直後の作動点ｐ1を検出したことによって、制御装置は、エンジン１への燃料供給量を今までのθｏからθ１へ増大させる。
【0060】
ここで、その燃料供給量をθｏからθ１へ増大させる作用は、ステップ状に増大したと仮定する。
そのθｏからθ１へ燃料供給量を増大させたとき、エンジン１の慣性モーメントとフライホイール３ｃの慣性モーメントが存在するため、その瞬間において、エンジン１の回転速度ｎは変化せず、エンジン１の出力トルクのみがｐ２点へ上昇する。
【0061】
そのため、θｏからθ１へ燃料供給量を増大させた瞬間（あるいは瞬間に近い時間に）、エンジン１の作動点は、ｐ１からｐ２へ変化する。
このことによって、エンジン１は、その増大したトルクとなった新たな燃料供給量θ１一定の特性に沿って、（３）式に随って、フライホイール３ｃを加速してゆく。
【0062】
その結果、同様に、エンジン１の作動は、作動点ｐ２から図4の燃料供給量θ１一定線上に沿って、経済燃費特性Ｅ上のｃ点を通過しようとする。
制御装置は、そのｃ点を通過した直後の作動点ｐ３を検出することによって、エンジン１への燃料供給量を今までのθ１からθ２へ増大させる。
【0063】
同様に、そのθ１からθ２へ燃料供給量を増大させたとき、エンジン１の慣性モーメントとフライホイール３の慣性モーメントが存在していることによって、その瞬間も、エンジン１の回転速度ｎは変化せず、そのθ１からθ２へ燃料供給量を増大させた瞬間、エンジン１の作動点は、ｐ３からｐ４へ変化する。
【0064】
このようにｐｏ，ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５…と作動するように、燃料供給量θをθｏ，θ１，θ２…と制御してゆけば、エンジン１は、経済燃費特性Ｅに沿って変化しながらフライホイール３ｃを加速してゆく。
図4におけるｉ点からｐｏ点に至るエンジン１の作動も同様に行えばよい。
【0065】
この経済燃費特性Ｅに沿ってエンジン１を増速させてゆく制御において、その制御の応答性が粗雑になると、下記の問題がある。
燃料供給量θを、例えば、図4におけるθｏからθ１に増大させる場合、その増大量が大き過ぎると、その瞬間におけるｐ２点とｃ点との偏差が大きくなり過ぎ、エンジン１の作動が経済燃費特性Ｅとかけ離れて作動する時間帯が長くなる。
【0066】
又、その燃料供給量θ１上において、エンジン１の作動がｃ点を通過したことを検出したことによって、続いて燃料供給量をθ２に増大させることが遅くなると、ｃ点とｐ3点との偏差が大きくなり過ぎ、エンジン１の作動が経済燃費特性Ｅとかけ離れて作動する時間帯を長くしてしまう。
【００６７】
このことは、制御装置が下記の制御を行えばよいことになる。
制御装置がエンジン１への燃料供給量θを増大させてゆく制御は、『図５のデータを使用して、その燃料供給量を増大させてゆく過程における現時点の燃料供給量がその現時点のエンジン１における実回転速度（ｎ）とその現時点の燃料供給量における特定の回転速度（ｎｓ）との偏差が零になる関係の燃料供給量となる、制御を行えば良い』ことになる。
なお、図５については後述する。
【0068】
上記の場合における「特定の回転速度」は、図7において、燃料供給量θごとにその燃料供給量と経済燃費特性Ｅと交叉する回転速度ｎに相当している。
これを更に具体的に説明すると、燃料供給量θを増大させてゆく過程における現時点の燃料供給量がθ１であるとすると、上記「特定の回転速度」は、経済燃費特性Ｅとその燃料供給量θ１との交点ｃとなるエンジン1の回転速度ｎｃ（図４）に相当している。
【0069】
以上のように、フライホイール３ｃの加速において、上記のようにエンジン１が経済燃費特性Ｅに沿ってその回転速度を上昇させてゆく上限は、図7におけるａ点乃至は、その経済燃費特性Ｅ上であって、図7のａ点における回転速度ｎａより高い所定の上限の回転速度までとする。
ここで、その所定の上限の回転速度におけるエンジン１の作動点は、エンジン１の燃費率が所定の良好な範囲内にあるものとする。
【0070】
又、この場合において、上記所定の上限の回転速度は、現在走行中の車速に比例して高くなるものであってもよい。
要は、上記所定の上限の回転速度を、駆動輪の走行に必要な現在の動力レベルより高い動力レベルに設定することである。
例えば、車両が現在走行している動力レベルが図7におけるＰ３の動力レベルであったとすると、上記所定の上限の回転速度は、図7における動力レベルＰ３よりも高い動力レベルＰ２あるいはＰ１のレベルに設定すればよい。
【0071】
このことは下記のことを意味している。
従来におけるエンジン１の使用方法は、通常の変速機を使用した動力伝達の場合、エンジン１の出力動力レベルと車両の走行に必要な動力レベルが、平衡して等しい値であった。
【0072】
このことに対して、上記のように経済燃費特性Ｅ上において、車両の現在の走行に必要な動力レベルより高い動力レベルにエンジン１を作動させることは、図7において説明したように、更にエンジン１の燃費率の良い作動域を利用して車両を走行できることになる。
すなわち、エンジン１は、車両の現時点の走行に必要な動力レベル以上の動力レベルであって、車両の現時点の走行に必要な動力レベルとは無関係に、経済燃費特性Ｅ上を作動しながらフライホイール３cへ回転エネルギーを蓄積出来るのである。
なお、図１の駆動装置による車両の走行時は、後述のように、車両の現時点の走行に必要な動力をフライホイール３cから取り出せばよい。
【0073】
このように、フライホイール３ｃを所定の上限の回転速度まで増速させた時点において、制御装置は、エンジン１の作動を停止させ、あるいはアイドリング状態に設定する。
その結果、エンジン１がアイドリング状態に入ったときは、一方向クラッチＣ４の存在によって、入力軸２dとフライホイール３ｃとの駆動関係は自然に切れる。
【0074】
なお、この第１のクラッチである一方向クラッチＣ４は、制御装置が、入力軸２dのフライホイール３ｃを駆動開始する時点において、その第１のクラッチを係合し、エンジン１の回転速度を停止あるいはアイドリングに設定する時点においてその第１のクラッチを開放する通常のクラッチであってもよい。
【0075】
又、上記エンジン１の制御において、各燃料供給量θごとに、エンジン１の回転速度がその燃料供給量θと経済燃費特性Ｅとの交点となる特定の回転速度ｎｓを通過した（あるいは達した）ことの検出は、図5のデータを使用して行えばよい。
【００７６】
すなわち、図5のように、エンジン１における上記特定の回転速度ｎｓとエンジン１への燃料供給量θとの関係曲線を図4から求め、これを制御装置内にデータとして記録しておき、制御装置が上記のように燃料供給量θを増大させてゆく作動において、その燃料供給量θの増大は、それぞれの時点における燃料供給量θの設定ごとに、エンジン１における実の回転速度とそのデータにおけるエンジン１の上記特定の回転速度ｎｓとの偏差が零になる関係を維持させながらの制御となる。
以上がエンジン１の駆動によってフライホイール３ｃを回転加速させてゆく作用説明であり、段落００５８から本段落００７６迄の説明が特許請求の範囲の請求項１における本発明の内容である。
【0077】
このようにフライホイール３ｃを加速させて行く間、制御装置は、運転者がアクセル・ペダルを操作する信号とは無関係にエンジン１を制御する。
又、上記エンジン１によってフライホイール３ｃに回転エネルギーを蓄積した後、下記の車両走行にその回転エネルギーを使用してゆくことによって、フライホイール３ｃの回転速度が内径ローター３ａの回転速度近くまで低下した場合、エンジン１は、図４を使用した上記のフライホイール３ｃの増速制御を繰り返す。
【0078】
その場合にあって、エンジン１がそのフライホイール３ｃの増速を開始する際、エンジン１が停止状態になっている場合は、フライホイール３ｃが有する慣性モーメントによってＭ／Ｇ３に発電作用をさせ、その発電作用において内径ローター３ａに生ずるトルクによってエンジン１を始動させればよい。
【0079】
すなわち、図１あるいは図2において、クラッチＣ３を開放し、クラッチＣ２を係合し、上記発電作用を生じさせると、内径ローター３ａに生じたトルクが出口軸３d、クラッチＣ２および駆動軸１ａを介してエンジン１を始動することになる。
【００８０】
又、図３の機構においては、エンジン１を始動する専用の電動機１Ａが存在するから、クラッチ１ｄを係合し、歯車１ｃおよび１ｂを介して電動機１Ａがそのエンジン１の始動を可能にしている。
【0081】
上記エンジン１側への制御装置による制御に対して、運転者がアクセル・ペダルを操作することによる出力軸４ｂの前進走行の制御は、制御装置が下記の制御を行う。
【0082】
アクセル・ペダルからの信号は、出力軸４ｂに出力するトルクあるいは出力軸４ｂの回転速度の指示となっている。
この場合において、アクセル・ペダルが出力軸４ｂの駆動トルクを増減する指示は、出力軸４ｂの駆動動力レベルを現在の走行状態から増減させることであり、
又、アクセル・ペダルが出力軸４ｂの回転速度を増減する指示も、出力軸４ｂの駆動動力レベルを現在の走行状態から増減させることである。
【0083】
したがって、以降の説明においては、アクセル・ペダルが出力軸４ｂに、駆動トルクを増減させる指示の場合と、回転速度を増減させる指示の場合の両者を含め、これをアクセル・ペダルが出力軸４ｂへ動力レベルの増減を指示する表現によって代表させる。
【0084】
車両の前進運転； 図１の駆動装置を使用して車両を前進させる場合は、ブレーキＣ１およびクラッチＣ２を開放状態にし、且つクラッチＣ３を係合する。
この状態において、運転者がアクセル・ペダルを踏み込んで目標の上記動力レベルを指示すると、Ｍ／Ｇ３に発電作用をさせ、その発電作用によって生じた電力によってＧ／Ｍ４にモーター作用をさせる。
【0085】
なお、上記最初のエネルギー蓄積作用中において、運転者がアクセル・ペダルを踏み込んで車両を発進させる指示を出した場合は、電池の電力によってＧ／Ｍ４にモーター作用をさせ発進する。
【0086】
ここで、Ｍ／Ｇ３が発電をするに要する機械的な動力Ｐｄは、下記のようになる。
すなわち、フライホイール３ｃに連動の外径ローター３ｂがその慣性モーメントによって駆動するＭ／Ｇ３の発電作用は、その発電に伴って、内径ローター３ａにフライホイール３ｃの回転方向と同じ方向へ機械的なトルクＴ３を生じさせる。
【0087】
そして、外径ローター３ｂの回転角速度をωｆおよび内径ローター３ａの回転角速度をωｏとすると、その発電に要するＭ／Ｇ３の機械的動力Ｐｄは、
Ｐｄ＝Ｔ３×（ωｆ−ωｏ） （４）
である。
（４）式の動力ＰｄによってＭ／Ｇ３が発電した電力は、スリップ・リング３ｅ、配線３ｆおよび制御装置を介してＧ／Ｍ４に送電する。
【0088】
その送電によってＧ／Ｍ４がモーター作用によって出力軸４ｂへ出力するトルクをＴ４とすると、Ｇ／Ｍ４が出力軸４ｂへ出力する動力Ｐｍは
Ｐｍ＝Ｔ4×ωｏ （5）
である。
なお、この場合において、内径ローター３aと出力軸４bはクラッチＣ３を介して一体回転となっているから、出力軸４bの回転角速度は内径ローター３aと同じ回転角速度ωoとなっている。
【0089】
ここで、Ｍ／Ｇ３の発電からＧ／Ｍ４のモーター作用までの間の動力伝達効率をηｅとすると、
Ｐｄ×ηｅ＝Ｐｍ （６）
であるから、
（４）、（５）および（6）式から
Ｔ３×（ωｆ−ωｏ）×ηｅ＝Ｔ４×ωｏ （7）
となる。
【0090】
又、上記内径ローター３ａに生ずるトルクＴ３とＧ／Ｍ４の出力トルクＴ４との和が出力軸４ｂに出力するトルクＴｏであるから、
Ｔｏ＝Ｔ３＋Ｔ４ （8）
の関係がある。
【0091】
上記（7）および（8）式から
Ｔ３＝｛Ｔｏ−（１−ηｅ）｝ｅ／ηｅ （9）
を得る。
なお、（9）式において
ｅ＝ωｏ／ωｆ
である。
【0092】
簡単のため、ηｅを１．0と仮定すると、（９）式は、
Ｔ３＝Ｔｏ×ωｏ／ωｆ （10）
の関係を得る。
【0093】
ここで、Ｔｏはアクセル・ペダルからの要求トルクでもある。又、アクセル・ペダルからの要求が要求動力である場合は、（10）式におけるＴｏ×ωｏの項がその要求動力となる。
【0094】
結局、制御装置がＭ／Ｇ３に発電作用をさせる制御は、Ｍ／Ｇ３に（9）式のトルクＴ３を生じさせるように制御すればよいことになる。
又、図１の駆動装置によって走行する車両は、上記のようにフライホイール３cへ蓄積している回転エネルギーから上記Ｔo×ωoの動力を取り出して走行していることになる。
したがって、フライホイール３cの回転速度はそのＴo×ωoの動力取り出しによって減速してゆく。
【0095】
なお、上記各動力の関係式は、説明の便宜上、機械的な動力伝達経路の動力伝達効率を100％としているが、実際には、その機械的な動力伝達経路においても動力伝達効率を考慮することが望ましい。
【0096】
又、上記の場合において、上述の説明におけるようにエンジン１の始動等に使用する電池の充電量が所定のレベル以下である状態においては、上記（4）式の動力Ｐｄを電池の充電に充当する分、上乗せして発電する。
【0097】
又、上記場合は、Ｍ／Ｇ３において発電した電力の全てをＧ／Ｍ４へ供給することを原則としているが、急加速等の特別な場合は、Ｍ／Ｇ３での発電動力に電池からの必要な電力を加算してＧ／Ｍ４にモーター作用をさせてもよい。
上記車両の前進走行作用の説明において、Ｍ／Ｇ３が発電作用を行って外側ローター３bが内側ローター３aにトルクＴ３を発生させる際、そのトルクＴ３は、（10）式に示すように、アクセルペダルへの要求トルクＴoに比例している。
すなわち、発電トルクＴ３は要求トルクＴoの大小に応じて変化する。
その発電トルクＴ３が変化すると言うことは、その発電トルクＴ３の発生によって外径ローター３bと内径ローター３aとのトルク的な結びつきが発生し、トルクＴ３が大きくなってその結びつきが大きくなれば内径ローター３aの回転速度が外径ローター３bの回転速度にその結びつきの大きさに応じて無段階に近づくことになる。
このことは、当該車両の前進走行において、フライホイール３cと出口軸３dの間は、出力軸４bへの要求トルクＴoに応じて無段変速を行う無段変速機構になっていることを意味している。
以上がアクセル・ペダルを操作することによる出力軸４ｂの前進走行時における制御の説明である。
【0098】
以上の説明において、図１、図２および図３における出力軸４ｂには、有段変速機あるいは無段変速機を設けてもよい。又、出力軸４ｂには前進・後退切り換えの変速機を設けても良い。
又、後退運転は、図１，図２あるいは図３のいずれにおいても、クラッチＣ３を開放し、電池からの電力によってＧ／Ｍ４に後退運転方向へのモーター作用をさせてもよい。
又、下記の作用による後退運転も可能である。
【0099】
後退運転； 図１における車両の後退運転時においても、フライホイール３ｃが所定の低い回転速度に低下するごとに、エンジン１が増速機２および一方向クラッチＣ４を介してフライホイール３ｃを所定の高いレベルの回転速度まで増速させるエンジン１の間歇運転は、上述の前進運転の場合と同様に行う。
【0100】
図１において後退運転の場合、クラッチＣ３は開放しておく。
この態勢において、上記のようにエンジン１がフライホイール３ｃを増速している場合と、フライホイール３ｃを増速し終わってエンジン１が停止している場合の2通りの状態が存在する。
【0101】
エンジン１がフライホイール３ｃを増速する状態においては、当然にブレーキＣ１は開放しておく。
そのエンジン１によるフライホイール３ｃの増速は、駆動軸１ａ、増速機２、入力軸２dおよび一方向クラッチＣ４を介してフライ・ホイール３ｃおよび外径ローター３を駆動することは、上述における前進走行の場合と同じである。
【0102】
更に、この後退運転の場合は、図１においてクラッチＣ２を上記のように係合しているから、エンジン１を駆動している状態において、上記フライ・ホイール３ｃの駆動と同時に、駆動軸１ａの回転はクラッチＣ２および出口軸３dを介して内径ローター３ａをも駆動する。
【0103】
しかも、この場合、フライ・ホイール３ｃの側は駆動軸１ａから増速機２を介して駆動し、内径ローター３ａは駆動軸１ａから増速無しで駆動している。
したがって、エンジン１が外径ローター３ｂと内径ローター３ａを同時に駆動している状態において、外径ローター３ｂと内径ローター３ａとの間には、回転速度差が生じている。
【0104】
その回転速度差の生じている状態において、Ｍ／Ｇ３に発電作用をさせ、そのＭ／Ｇ３において発電した電力によってＧ／Ｍ４に車両の後退運転の方向にモーター作用をさせる。
【０１０５】
その際、アクセル・ペダルからＧ／Ｍ４へ要求する動力要求量Ｐに対して、制御装置はその動力要求量Ｐに相当する発電電力量をＭ／Ｇ３に発電させる。
なお、その際、エンジン１は、その動力要求量Ｐの動力レベル以上の範囲において、Ｍ／Ｇ３の発電量とは関係なく上述の図４に従った経済燃費特性Ｅ上の駆動を行っている。
又、この状態におけるフライホイール３ｃの加速は、上述の（３）式におけるエンジン・トルクＴから、上記発電による内径ローター３aの駆動トルク分を差し引いた値になる。
このことを具体的に説明すると下記のようになる。
エンジン１がフライホイール３ｃを駆動している状態において、上記のように出力軸４ｂを駆動する発電電動機４へ動力を供給するために差動電動発電機３が発電作用をしてフライホイール３ｃに負荷トルクＴ３をかけると、（１）式においてフライホイール３ｃを駆動するトルクＴｆはその負荷トルクＴ３の分、差し引かれた小さなトルクＴｆとなる。
そのようにフライホイール・駆動トルクＴｆが小さくなっても（１）式の関係は成立している。
すなわち、トルクＴｆが大きくなっても小さくなっても（１）式の関係は成立するからである。
唯、上記のように差動電動発電機３に負荷が発生している場合は（１）式におけるＴｆが上記のように小さくなって、（１）式右辺のフライホイール角加速度ｄω／ｄｔが小さくなり、差動電動発電機３に負荷が発生していない場合は、逆にＴｆが大きくなってｄω／ｄｔが大きくなるだけである。
又、（３）式におけるエンジン・トルクＴと（１）式におけるフライホイール・トルクＴｆとは（２）式の関係によって比例関係にあるから、上記（１）式の関係は、そのまま（３）式についても同様になり、差動電動発電機３に負荷が発生している場合は、（３）式においてエンジン・トルクＴがその負荷の分、差し引かれて小さくなり（3）式の左辺におけるフライホイール角加速度ｄω／ｄｔが小さくなる。
したがって、（１）式および（３）式は、出力軸４ｂへ要求動力を出力していることとは無関係に、エンジン１がフライホイール３ｃを回転加速駆動させる関係になっている。
【0106】
これに対して、エンジン１を停止させている状態においては、ブレーキＣ１を係合させる。即ち、ブレーキＣ１は駆動軸１ａ、クラッチＣ２および出口軸３dを介して内径ローター３ａの回転を阻止する態勢になる。
【0107】
この状態において、フライホイ―ル３ｃおよび外径ローター３ｂの回転慣性によってＭ／Ｇ３にこの後退運転に必要な量の発電量Ｐを発電させ、その発電電力Ｐによって、Ｇ／Ｍ４に後退運転方向へのモーター作用をさせる。
【0108】
又、上記後退運転において、エンジン１によってフライホイール３ｃを増速している場合からエンジン１の作動を停止する場合へと、あるいはその逆の場合の切り換え時に、上記Ｇ／Ｍ４のモーター作用への電力不足分が生ずる場合、補助の電池からの電力を補充使用する。
【0109】
以上の図１、図２および図３の説明において、Ｇ／Ｍ４は出力軸４bを介して駆動輪に連動しているものであるから、そのＧ／Ｍ４の駆動輪への連動は、前後輪のうち、いずれかの駆動輪に連動していればよいことになる。
例えば、図１における駆動系は、図６に示す機構にしてもよい。
【0110】
図６において、エンジン１から増速機２、Ｍ／Ｇ３およびクラッチＣ２、Ｃ３までの駆動系は図１と同一である。クラッチＣ３からの駆動軸５ｆは、歯車５ｅから歯車５ｄに至る歯車列（あるいはスプロケット５eおよび５ｄ間に掛けたチェーン駆動系）、出力軸５ｃおよびディファレンシャル歯車5（以後、単にデフ5と呼ぶ）を介して前輪あるいは後輪５ａ，５ｂに連動している。
すなわち、図１においてクラッチＣ３からの駆動軸４ａに設けたＧ／Ｍ４は、図６のクラッチＣ３から駆動輪５ａ，５ｂに至る駆動系には設けていない。
【0111】
それに対して、図６においては、そのＧ／Ｍ４をディファレンシャル歯車6（以後、単にデフ6と呼ぶ）を介して後輪あるいは前輪６ａ、６ｂに連動させている。
【0112】
図１に対して図６は、Ｇ／Ｍ４がエンジン１からの駆動系に連動の駆動輪とは異なる側の駆動輪に連動しているのみであって、その両駆動輪は両者共に同じ路面を駆動するものであるから、前進運転の場合も後退運転の場合も、図６における設定、操作および作用は図１における場合と同じになる。
【0113】
しかし、図６における前進運転の場合、エンジン１からの駆動系が駆動輪５ａ，５ｂの側を駆動し、Ｇ／Ｍ４の駆動系が駆動輪６ａ，６ｂの側を駆動するため、その作用は、図１における２輪駆動に対して図６の場合は4輪駆動となる。
【0114】
又、図６の後退運転の場合において、駆動軸５ｆから出力軸５ｃへ至るまでの駆動系に前進・後退切り換えの変速機を設ければ、4輪駆動による後退運転が可能になる。
【0115】
その後退運転時は、ブレーキＣ１とクラッチＣ２を開放し、クラッチＣ３を係合した態勢に設定する。
その態勢において、図１の前進運転の場合と同様、エンジン１がフライ・ホイール３ｃを常に所定の範囲内の回転速度に維持させる間歇駆動を行う。
すなわち、フライ・ホイール３ｃの回転エネルギーが消耗する毎に、エンジン１は駆動軸１ａ、増速機２および一方向クラッチＣ４を介してのフライ・ホイール３ｃおよび外径ローター３ｂの間歇増速を行う。その結果、フライ・ホイール３ｃは常に、所定の範囲内での回転速度を保持している。
【0116】
その状態において、制御装置は、Ｍ／Ｇ３に発電作用をさせる。すると、フライ・ホイール３ｃの回転慣性が外径ローター３ｂを駆動する発電作用をし、そのことによって、内径ローター３ａには外径ローター３ｂの回転方向と同方向のトルクが生ずる。
【0117】
その結果、内径ローター３ａは、クラッチＣ３および駆動軸５ｆから出力軸５ｃまでの間に設けた後退用変速機を介して、駆動輪５ａ，５ｂを後退運転方向に駆動する。
この作用と同時に、Ｍ／Ｇ３において発電した電力によってＧ／Ｍ４を後退運転方向のモーター作用をさせれば、Ｇ／Ｍ４もデフ６を介して駆動輪６ａ，６ｂを後退運転方向に駆動する。
【0118】
又、図６において、回生制動をする場合、下記のように、４輪全部からの回生が可能になるから、図１における２輪のみの回生制動に比し、その回生効率が向上する。
【0119】
図６の回生制動を行う場合は、エンジン１への燃料供給を停止し、クラッチＣ２を開放し、クラッチＣ３を係合する。その態勢において、Ｇ／Ｍ４に発電作用をさせ、その発電による電力によってＭ／Ｇ３を矢印ａの回転方向へモーター作用させる。
【0120】
すなわち、Ｇ／Ｍ４の発電作用によって、Ｇ／Ｍ４はデフ６を介して駆動輪６ａ，６ｂに制動をかける。又、同時に、Ｍ／Ｇ３のモーター作用は外径ローター３ｂを矢印ａの回転方向に駆動させる。
その結果、その外径ローター３ｂを駆動するための反力トルクが内径ローター３ａに生じ、その反力トルクは矢印ａと反対の回転方向になる。
したがって、内径ローター３ａに生ずるこの反力トルクは歯車５ｆ，５ｄの歯車系、出力軸５ｃおよびデフ５を介して駆動輪５ａ，５ｂにも制動をかける。
【0121】
なお、上記制動において、Ｍ／Ｇ３のモーター作用に使用の電力は、必ずしもＧ／Ｍ４が発電した電力のみを使用せずに、その電力へ電池からの電力を追加し、あるいはその電力から所定の電力を差し引きしたものであってもよい。また、その差し引きした電力は電池へ充電する。
そのようにすると、駆動輪5ａ,5ｂ側と駆動輪6ａ,6ｂ側との制動力の配分を調整できる。
【0122】
又、図６においては、駆動軸５ｆと出力軸５ｃの間に有段変速機あるいは無段変速機を介しても良い。そのようにすると、同じ出力動力においてＭ／Ｇ３の作動状態を更に効率の良い状態において使用出来る。又、そのことはＧ／Ｍ４とデフ６との間においても同様である。
【0123】
以上の図１、図２、図３および図６における増速機２は、必ずしも必要ではない。
すなわち、エンジン１の駆動軸１ａから、直接、一方向クラッチＣ４を介してフライ・ホイール３ｃを駆動してもよい。
【0124】
唯、エンジン１は経済燃費特性Ｅの範囲内における低い回転速度範囲内の作動であっても、エンジン１の回転が、増速機２の存在によって、フライ・ホイール３ｃの回転速度を更に増速することが可能になり、フライ・ホイール３ｃへ、より大きな回転エネルギーを蓄積出来ることになる。
【0125】
又、上述の説明において、差動電動発電機３は、内径ローター３ａと外径ローター３ｂとの差動回転によって、発電作用あるいはモーター作用を行うものであるが、この差動電動発電機３は、差動歯車の差動回転を使用した下記の機構であってもよい。
【0126】
例えば、その差動歯車は図１における増速機２のブレーキＣ１を省略し、且つリング歯車２cを回転可能にした機構のようになる。すなわち、図１において、その差動歯車は、太陽歯車２ｅ（Ａ）の外径とリング歯車２ｃ（Ｂ）の内径にそれぞれ噛み合っている遊星歯車２ｂと、遊星歯車２ｂを軸支したキャリヤー２ａ（Ｃ）からなっている。
【０１２７】
そのように、一般的表現としての太陽歯車Ａ、リング歯車ＢおよびキャリヤーＣの相互に相対回転可能な３要素のうち、いずれかの要素を入力軸としてその入力軸にフライホイールを連動し、他の残る要素のいずれかに固定子と回転子からなる通常のモーター・ジェネレーターの回転子を連動し、残る最後の要素を図１の出口軸３ｄへ連動させた機構とすることによって、差動歯車型の差動電動発電機を形成できる。
なお、上記差動歯車を使用した差動電動発電機において使用するフライホイールは、車両の前進走行時において一方向クラッチ（例えばＣ４と同じ機構）を介して入力軸（図１における入力軸２ｄ）へ連動する。
すなわち、差動歯車と通常のモーター・ジェネレーターからなる上記差動発電電動機は、車両の前進走行時において、上記入力軸と上記出口軸との相対回転によって発電あるいはモーター作用を行い、その入力軸と出口軸との相対回転を行う機構は、図１のＭ／Ｇ３と同様、その相対回転によって無段変速を行う無段変速機構になっているものである。
それに対して、図１における差動電動発電機３も、車両の前進走行時において、入力軸２ｄ（外径ローター３ｂと一体になっている）と出口軸３ｄ（内径ローター３aと一体になっている）との相対回転により発電作用あるいはモーター作用を行うものである。
以上の段落００５８から本段落０１２７までが特許請求の範囲の請求項２および請求項３の本発明における発明の内容である。
【0128】
このように、本発明は、車両の走行時にフライホイール３cへ蓄積したエネルギーから車両の駆動輪へ必要な分の車両走行用エネルギーを取り出す制御において、エンジン1からフライホイール３cへ回転エネルギーを蓄積させるエンジン１の制御方法を説明したものである。
【０１２９】
特に、エンジン１からフライホイール３cへの回転エネルギーの蓄積は、フライホイール３cから駆動輪への車両走行用のエネルギーを取り出す制御とは無関係に、（１）式のみの関係によってフライホイール３cの回転加速駆動を行うことが出来る点に特徴がある。
【0130】
すなわち、エンジン１からのフライホイール３cを駆動するトルクＴfとその負荷トルク（Ｉ×dω／dt )との平衡は（1）式の関係によって成立しているから、エンジン１がフライホイール３cを回転加速駆動してゆく制御はエンジン１とフライホイール３cとの間のみの独立した制御を行うことが出来る。
【０１３１】
そのことを具体的に説明すると、
１）エンジン１への燃料供給量θを増大させることによって、エンジン１の出力トルクＴが増大し且つエンジン１に連動したフライホイール３cを駆動するトルクＴfも増大する。
２）そのＴfが増大した結果、（１）式の関係によって、（1）式右辺におけるdω／dtすなわちフライホイール３cの回転速度が増大する。
そのことによって、フライホイール３cと機械的に連動したエンジン１の回転速度も増大してゆく。
すなわち、燃料供給量θを増大させることによってエンジン１の回転速度を増大させながら、エンジン１がフライホイール３cの回転速度を増大させてゆく。
３）そのように燃料供給量θの増大によってエンジン１がフライホイール３ｃの回転速度を増大させてゆく制御装置の制御は、図５のデータを使用して、その燃料供給量を増大させてゆく過程における現時点の燃料供給量がその現時点のエンジン１における実回転速度（ｎ）とその現時点の燃料供給量における特定の回転速度（ｎｓ）との偏差が零になる関係の燃料供給量となる、制御を行う。
【0132】
そのようにすれば、燃料供給量θを増大させてフライホイール３cの回転速度を回転加速駆動させてゆく際において、エンジン１の作動が常にエンジン１の経済燃費特性線Ｅ上を作動することになる。
【0133】
なお、上記エンジン１がフライホイール３cを回転加速駆動している最中において、フライホイール３cから駆動輪へ走行用のエネルギーを取り出している状態においては、（１）式におけるフライホイール駆動トルクＴfからその走行用のエネルギーを取り出すための必要トルクを取り出す（あるいは差し引く）ことになる。
しかし、そのことは（1）式においてＴfがその差し引いた分、小さい値になることであり、そのことは（1）式の関係からその状態において、dω／dtすなわちフライホイール３cの回転速度増大の程度が小さくなるのみである。
したがって、エンジン１がフライホイール３cを回転加速駆動している最中において、フライホイール３cから走行用のエネルギーを取り出している際においても、（1）式の関係は成立し、エンジン１のフライホイール３cを回転加速駆動する制御の方法は、駆動輪へのエネルギー取り出しとは無関係に行うことが出来る。
【0134】
更に、フライホイール３ｃへの回転エネルギーの蓄積は、動力を機械系から一旦、電気系へ変換するような手段を用いず、エンジン１が、直接に、動力伝達効率の良い機械的な駆動系のみによっている点に特徴がある。
【０１３５】
又、入力軸２ｄと出口軸３ｄとの相対回転によって発電をする差動電動発電機３とその出口軸３ｄが連動している駆動輪へ連動のモーター作用をする発電電動機４との機構によって、フライホイール３ｃから駆動輪へ必要な動力を取り出す場合は、差動電動発電機３の発電作用による反力トルクが機械的に駆動輪へ伝達するから、その動力取り出しの動力伝達効率が良い特徴がある。
【0136】
【発明の効果】
本発明は、エンジン１からフライホイール３cへの回転エネルギーの蓄積において、エンジン１は、常にエンジン１の経済燃費特性Ｅ上を作動しながら、フライホイール３cへ回転エネルギーを蓄積するものであるから、エンジン１の燃費が良好になる。
【0137】
又、エンジン１からフライホイール３cへの回転エネルギーの蓄積は、エンジン1の機械的動力を何ら電気的動力等に変換することなく、そのまま機械的な連動によって行うものであるからそのエネルギー蓄積効率が良い。
【0138】
請求項３の発明において、フライホイール３ｃから駆動輪へのエネルギー取り出しは、直接、動力伝達効率の良い一部機械的伝動可能な動力分割型変速機を形成させているから、他の電気的動力伝達に比し、動力伝達効率が良い。
【0139】
請求項３の発明において、フライホイール３cから駆動輪へ取り出す出力エネルギーが、高速走行の高エネルギー・レベルから零車速近傍の低エネルギー・レベル迄、全て、動力伝達効率の良い上記動力分割型変速機の機構のまま、駆動することが可能である。
したがって、特に車速の低い低動力における走行燃費は、従来のアシスト駆動によるパラレル・ハイブリッド方式や純電気的駆動のシリーズ方式に比し、動力伝達効率およびエンジンの燃費を良好にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明としてのフライホイール・エネルギー蓄積駆動装置におけるエンジンのフライホイール駆動制御方法を実施することにおいて、フライホイール３cから駆動輪へ動力を取り出すために使用するフライホイール・エネルギー蓄積駆動装置の一実施例をシステム図によって示したものである。
【図２】 図１に対する他の実施例をシステム図によって示したものである。
【図３】 図１および図２に対する他の実施例を示したものである。
【図４】 エンジン１の特性を示した図7における経済燃費特性Ｅの部分を拡大図示したものであって、エンジン１をアイドリングから所定の上限の回転速度まで増速してゆく制御過程を示したものである。
【図5】 図４の経済燃費特性Ｅ上において、任意の燃料供給量θに対応したエンジン１の回転速度ｎｓと、その燃料供給量θとの関係を示したものである。
【図6】 図１、図２および図３に対する他の実施例をシステム図によって示したものである。
【図7】 エンジン１の従来における特性を示したものである。
【符号の説明】
1 エンジン、 １ａ 駆動軸、 ２ 増速機、 ３差動電動発電機、 ３ａ 内径ローター、 ３ｂ 外径ローター、 ３ｃ フライ・ホイール、 ４ 発電電動機、 ４ｂおよび５ｃ 出力軸、 C4 第１のクラッチ、 C2,C3 第２のクラッチ、 θ 燃料供給量、 ｎｓ エンジン１における特定した回転速度。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  According to the present invention, in an engine that is an internal combustion engine, rotational energy is accumulated in a flywheel, and in the control for extracting necessary energy from the rotational energy accumulated in the flywheel to a drive wheel of a vehicle, the engine is applied to the drive wheel. The engine of a flywheel energy storage drive system that repeatedly accumulates its rotational energy in the flywheel while always using the engine's most fuel efficient operating part. The present invention relates to a flywheel drive control method.
[0002]
[Prior art]
  Engines such as gasoline engines generally have the properties shown in FIG.
  In FIG. 7, the vertical axis T represents the engine output torque, and the horizontal axis n represents the engine speed.
[0003]
  The symbols in FIG. 7 are as follows.
    θ: Torque characteristics with constant throttle opening in the engine or constant fuel supply amount to the engine, θm indicates torque characteristics when the fuel supply amount is maximum, and the torque characteristic as the constant fuel supply amount θ decreases. Has characteristics such as θa and θb.
[0004]
    λ: Fuel consumption per output power per unit timeweight(Hereinafter simply referred to as the fuel efficiency), λa indicates the minimum fuel efficiency, and the fuel efficiency ratio decreases as the curve of the constant fuel efficiency indicated by the dotted line moves away from the curve of λa as indicated by λb.
  The fuel efficiency of the engine is known as shown in FIG. 8 in JP-A-10-98803.
[0005]
  P: Shows a constant power characteristic, and the power decreases in the order of P1, P2, and P3.
  E: Economic fuel consumption characteristics at which the fuel consumption rate of the engine is minimized when the output power of each engine is constant (for example, every P1, P2, or P3).
[0006]
    As can be understood from the above description of the symbols in FIG. 7, in order to obtain the minimum fuel consumption rate for each power P, the engine may be operated as follows.
[0007]
  In order to set the output power of the engine to P (for example, P1, P2, P3), first, the driver or the control device sets the fuel supply amount θ (for example, θa, θb).
[0008]
  Next, for each setting of the fuel supply amount θ, the engine load torque is controlled by a gear ratio operation of the transmission or the like.
  The control may be performed by controlling the engine load torque so that the rotational speed n corresponding to the crossing of the set fuel supply amount θ and the economic fuel efficiency characteristic E is obtained.
[0009]
  In particular, in order to operate the engine so as to achieve the minimum fuel consumption rate λa, the fuel supply amount is set to be constant θa, the load torque to the engine is adjusted to a value corresponding to Ta, and the engine rotational speed is set. May be operated so that becomes na.
[0010]
  For this reason, in a conventional battery car, there is a method in which a generator directly connected to the engine is mounted on the car for supplementing the battery in the battery car.
  In this case, the power generation level generated by the generator is set so that the engine always operates at the operating point λa where the fuel efficiency is minimum.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
  The conventional electric vehicle mechanism temporarily replaces all output power from the engine with electric energy, and converts the electric power into mechanical power again by the electric motor to drive the drive wheels.
[0012]
  The conversion of the power form that converts the output power of the engine into electric power, accumulates the electric power in a battery, and further converts the electric power into mechanical power involves a power loss for each conversion. In that case, the conversion of the power form is performed for all the power output from the engine.
  Therefore, in the above conventional system, even if the operation of the engine itself has the best fuel efficiency, the power transmission efficiency is not good.
  Further, the method of accumulating engine output power on the fuel economy characteristic E in the battery by the generator is generally large because the power (energy) output per unit time on the fuel economy characteristic E is very large. Charging energy into an existing secondary battery would make the battery very large.
[0013]
  An object of the present invention is to intermittently accumulate engine output power in a flywheel through a mechanical drive system having good power transmission efficiency, and out of the accumulated energy, it is necessary for traveling of the vehicle. An object of the present invention is to provide a flywheel drive control method for an engine in a flywheel energy storage drive device that extracts energy from an output shaft.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  In the present invention, when the engine 1 temporarily accumulates the energy for driving the vehicle in the flywheel 3c, the engine 1 always drives the flywheel 3c while operating on the fuel economy characteristic E of the engine 1. It is the control method for doing.
The control can be performed by controlling only the engine 1 by the control device regardless of whether or not the vehicle running energy is extracted from the flywheel 3c.
[0015]
In the control, when the rotational energy in the flywheel is consumed and the rotational speed of the flywheel reaches a predetermined lower limit rotational speed or less, the following control for increasing the speed of the flywheel by the engine is performed.
0016
  The control device stores data obtained for the specified rotational speed (ns) in the engine at which the fuel efficiency of the engine is the best for every arbitrary fuel supply amount (θ) to the engine.
[0017]
  The control device increases the rotational speed of the flywheel while increasing the rotational speed of the engine by increasing the amount of fuel supplied to the engine.
[0018]
  The control for increasing the fuel supply amount in the control device uses the data to determine the current fuel supply amount in the process of increasing the fuel supply amount as the actual rotational speed (n ) And the specific rotation speed (ns) in the current fuel supply amount, and the control is performed so that the fuel supply amount is such that the deviation is zero.
[0019]
When the rotational speed of the flywheel reaches a predetermined upper limit rotational speed by driving the engine, the fuel supply amount to the engine is made zero.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【Example】
  FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of a flywheel energy storage drive device for carrying out an engine flywheel drive control method in a flywheel energy storage drive device according to the present invention.
  In FIG. 1, a drive shaft 1 a from the engine 1 is linked to a carrier 2 a of a planetary gear type gearbox 2.
  In the speed increaser 2, the planetary gear 2b that is pivotally supported by the carrier 2a meshes with the outer periphery of the sun gear 2e and meshes with the inner periphery of the ring gear 2c. The carrier 2a is provided with a brake C1, and the sun gear 2e is interlocked with the input shaft 2d.
[0021]
  The input shaft 2d is linked to the flywheel 3c via a one-way clutch C4 that is a first clutch, and an outer diameter rotor 3b that also functions as a flywheel is fixed to the flywheel 3c. The flywheel 3c and the outer diameter rotor 3b may be in an interlocking relationship.
  Note that the interlocking means that the flywheel 3c and the rotating body of the outer diameter rotor are mechanically linked in a rotational relationship.
[0022]
  The outer diameter rotor 3b and the inner diameter rotor 3a are a differential motor generator 3 (hereinafter simply referred to as M / G3) that performs a motor action or a power generation action by rotating relative to each other. This M / G3 is the same as a so-called clutch motor.
  3e provided on the outlet shaft 3d of the inner diameter rotor 3a is a slip ring that transmits and receives power to the generator motor 4 via the wiring 3f.
[0023]
  The outlet shaft 3d is provided with a clutch C2 that is selectively interlocked with the drive shaft 1a and a clutch C3 that is selectively interlocked with the drive shaft 4a. The clutch C2 and the clutch C3 form a second clutch.
[0024]
  The drive shaft 4a is linked to an output shaft 4b linked to the drive wheels via a generator motor 4 (hereinafter simply referred to as G / M4). In addition, the drive shaft 4a and the output shaft 4b may be integrated, and G / M4 may be linked to the output shaft 4b via a gear. Further, the linkage between the output shaft 4b and the G / M 4 via the gear may be a linkage via a stepped gear transmission for switching the gear train or a continuously variable transmission.
  The engine 1 has the same characteristics as those in FIG.
[0025]
  Hereinafter, the operation in FIG. 1 will be described using the characteristics of FIG. 7 and the characteristics of FIGS.
  When the detector confirms the driver's intention to start driving, such as when the driver inserts an engine key, the brake C1 and the clutch C2 are engaged, and the clutch C3 is released.
  That is, in this state, the drive shaft 1a is constrained by the engagement of the brake C1, and the inner rotor 3a is also constrained together with the drive shaft 1a via the outlet shaft 3d and the clutch C2.
[0026]
  In this state, when the driver turns on the engine key, a control device (not shown) causes the M / G 3 to perform a motor action with electric power from a battery (not shown), and turns the outer rotor 3b. Start in the same direction as arrow a.
  The outer diameter rotor 3b is driven by the start until the outer diameter rotor 3b reaches a predetermined rotational speed Ni.
  The predetermined rotational speed Ni is a rotation slightly higher than the rotational speed of the input shaft 2d in that state, assuming that the brake C1 is released and the engine 1 is driving the input shaft 2d in the idling rotational speed state. Say speed.
[0027]
  After the rotational speeds of the outer diameter rotor 3b and the flywheel 3c reach the predetermined rotational speed Ni, the control device releases the brake C1 and causes the M / G 3 to generate electric power while the clutch C2 is engaged.
[0028]
  As a result, the rotational moment of inertia of the outer diameter rotor 3b interlocked with the flywheel 3c drives the inner diameter rotor 3a in the direction of arrow a by its power generation action.
  The drive starts the engine 1 via the exit shaft 3d, the clutch C2, and the drive shaft 1a.
[0029]
  When the engine 1 is started, the drive shaft 1a drives the carrier 2a, and when the carrier 2a is driven, the planetary gear 2b rotates the inner diameter of the ring gear 2c, and the rotational speed of the sun gear 2e is rotated by idling in the drive shaft 1a. The speed is increased to i times the Neo.
[0030]
  In this case, as described above, after the flywheel 3c reaches the predetermined rotational speed Ni, the engine 1 is started, and the rotational speed of the flywheel 3c after the start is also equal to i of the engine idling rotational speed Neo. The relationship is to maintain a rotational speed somewhat higher than double.
[0031]
  The one-way clutch C4 is configured such that the input shaft 2d drives the flywheel 3c when the input shaft 2d is about to rotate faster in the direction of the arrow a than the flywheel 3c, and vice versa. It is in a relationship of free rotation in the direction of arrow a.
[0032]
  That is, in the idling state of the engine 1, the input shaft 2d has a rotational speed somewhat lower than that of the flywheel 3c, and the flywheel 3c is in a freely rotating state with respect to the input shaft 2d.
0033
  If the driver depresses the accelerator pedal during this time, the motor is operated on the G / M 4 by the electric power from the battery to start the vehicle.
[0034]
  The engine 1 so far may be started by the mechanism shown in FIG.
  2 differs from FIG. 1 in that the brake C1 in FIG. 1 is omitted and a one-way clutch Cf is provided on the input shaft 2d instead.
  Other mechanisms are the same in both FIG. 2 and FIG.
  The one-way clutch Cf has a mechanism in which the casing restrains the rotation of the input shaft 2d when the input shaft 2d rotates freely in the direction of the arrow a and tries to rotate in the opposite direction.
[0035]
  In the mechanism of FIG. 2, before the vehicle starts, the clutch C2 is engaged and the clutch C3 is in the released state.
  In this state, as in FIG. 1, when the driver turns on the engine key, the control device causes the M / G 3 to act as a motor so that the outer diameter rotor 3b rotates in the direction of arrow a.
[0036]
  When M / G3 performs the motor action, the outer diameter rotor 3b rotates in the direction of arrow a while applying a reaction torque to the inner diameter rotor 3a in the direction opposite to that of arrow a.
  In this state, the reaction torque generated in the inner diameter rotor 3a is applied to the input shaft 2d in the direction opposite to the arrow a via the outlet shaft 3d, the clutch C2, the drive shaft 1a, the carrier 2a, the planetary gear 2b and the sun gear 2e. Try to rotate to.
[0037]
  However, since the one-way clutch Cf prevents its rotation, the inner rotor 3a is eventually in a rotationally restricted state when the motor of the M / G 3 is operated, and the flywheel 3c is set in a predetermined manner as in FIG. It is possible to drive up to the rotational speed Ni.
[0038]
  When the flywheel 3c reaches the predetermined rotational speed Ni, when the M / G 3 generates power, the moment of inertia of the flywheel 3c drives the outer diameter rotor 3b, and the power generation action causes the inner rotor 3a to move. It rotates in the same direction as the outer diameter rotor 3b.
[0039]
  The rotation of the inner diameter rotor 3a starts the engine 1 through the outlet shaft 3d, the clutch C2, and the drive shaft 1a, and puts the engine 1 in an idling state. In this case, the input shaft 2d also rotates in the direction of the arrow a depending on the idling state.
However, in that case, as described above, the input shaft 2d has a slightly lower rotational speed than the flywheel 3c, so that the one-way clutch Cf performs free rotation in the direction of arrow a of the input shaft 2d in the idling state. enable. Therefore, the start of the engine 1 is the same as in the case of FIG.
[0040]
  Even if the driver depresses the accelerator pedal during the start of the engine 1, the motor can be started by causing the G / M4 to act on the motor according to the amount of depression of the accelerator pedal. This is the same as in the case of FIG.
[0041]
  The engine 1 can be started by the mechanism shown in FIG.
  3 differs from FIG. 1 in that the brake C1 in FIG. 1 is omitted, and a brake Co that selectively fixes or freely rotates the ring gear 2c that is always fixed in FIG. An electric motor 1A for starting the engine is provided from 1a through gears 1b and 1c and a clutch 1d. Other parts are the same in both FIG. 3 and FIG.
  In addition, 1B is an auxiliary machine.
[0042]
  When the vehicle in FIG. 3 is still stopped and the engine 1 is not yet started, the brake Co and the clutch C3 are released, the clutches C2 and 1d are engaged, and the driver's engine key is turned on. This causes the motor 1A to act as a motor. As a result, the electric motor 1A starts the engine 1 through the clutch 1d and the gears 1c and 1b.
[0043]
  When the drive shaft 1a is rotated by starting the engine 1, the carrier 2a is also rotated. In this state, the brake Co is released, so that the ring gear 2c is idled, and the driving force of the drive shaft 1a is the sun gear 2e. Do not communicate to.
[0044]
  When the start of the engine 1 is completed, the control device causes the M / G 3 to generate power.
  That is, when the engine 1 rotates the inner diameter rotor 3a in the direction of the arrow a via the drive shaft 1a, the clutch C2, and the outlet shaft 3d, when the M / G 3 generates power, the inner diameter rotor 3a and the outer diameter rotor The outer diameter rotor 3b and the flywheel 3c are accelerated in the same rotational direction as the inner diameter rotor 3a by the torque generated between the inner diameter rotor 3a and the torque 3b.
[0045]
  The acceleration reduces the rotational speed of the engine 1 in a state where the outer diameter rotor 3b reaches the predetermined rotational speed Ni described above. When the brake Co is assumed to be engaged, the reduction is reduced to the rotational speed of the engine 1 where the rotational speed of the input shaft 2d is assumed to have reached the predetermined rotational speed Ni.
  That is, if the speed increase ratio of the speed increaser 2 with the brake Co engaged is i and the rotational speed of the engine 1 is Ne, the reduced rotational speed Ne of the engine 1 is Ne = Ni / i. It is in.
[0046]
  When the above state is reached, that is, when the rotational speed of the input shaft 2d and the rotational speed of the flywheel 3c are synchronized, the brake Co is engaged.
  Until this state is reached, the control device controls, but as shown in FIGS. 1 and 2, the engine 1 is started and the flywheel 3c reaches a predetermined rotational speed. When the person gives an instruction to start the vehicle, the control device can start the vehicle using the electric power of the battery to cause the G / M 4 to perform a motor action.
[0047]
  When the start of the engine 1 and the initial state of the flywheel 3c are completed by the method of FIG. 1, FIG. 2, or FIG. 3, the control device performs the following control, and the description will be made mainly with reference to FIG.
[0048]
  In FIG. 1, the brake C1 and the clutch C2 are released, and the clutch C3 is engaged.
  From this state, the fuel supply amount θ in the engine 1 is increased to the value of θo in FIG.
[0049]
  Here, FIG. 4 is an enlarged view of only the fuel economy characteristic E in FIG. 7, and the point i in FIG. 4 indicates the operating point where the engine 1 is in the idling state as described above. .
[0050]
  Thus, when the fuel supply amount θ to the engine 1 is increased from the idling i state of the engine 1 to the fuel supply amount θo, the output of the engine 1 is the drive shaft 1a, the carrier 2a, the planetary gear 2b, The flywheel 3c is rotationally accelerated through the sun gear 2e, the input shaft 2d, and the one-way clutch C4.
[0051]
  here,Fuel supply amount from point i to point po in FIG.Increase inIn other words, the engine 1 is controlled to operate toward the po point.
[0052]
  Further, the operating point po at the predetermined fuel supply amount θo is a po that is slightly lower than the rotational speed nd of the engine 1 at the intersection d between the θo and the economic fuel efficiency characteristic E.
[0053]
  Further, the control from the i point to the po point is the same control as the operation from the d point to the b point on the fuel economy characteristic E in FIG. 4 described below, so that the i point to the po point is reached. The control is performed in the same manner as the description of the operation from the point d to the point b.
[0054]
  The rotational speed of the input shaft 2d is a value obtained by increasing the rotation of the drive shaft 1a in the engine 1 through the speed increaser 2. Here, the driving torque generated in the input shaft 2d is Tf.
[0055]
  When the driving torque Tf on the input shaft 2d accelerates the flywheel 3c via the one-way clutch C4, the relationship between the driving torque Tf and the angular acceleration dω / dt of the flywheel 3c is known as follows:
                Tf = I × dω / dt (1)
It is.
[0056]
  In the equation (1), I is the moment of inertia of the flywheel 3c including the outer diameter rotor 3b, and ω is the angular velocity of the flywheel 3c.
  The relationship between the torque Tf on the input shaft 2d and the output torque T of the engine 1 is based on the speed increase ratio i of the speed increaser 2.
              Tf = T / i (2)
There is a certain relationship.
[0057]
  That is, the relationship in which the output torque T of the engine 1 accelerates the flywheel 3 is based on the formulas (1) and (2):
            dω / dt = T / (I × i) (3)
It becomes.
  Further, as described above, the relationship between the rotational speed Ne of the engine 1 and the rotational speed N of the flywheel 3c is N = i × Ne, which is the rotational angular speed ωe on the drive shaft 1a of the engine 1 and the flywheel 3c. In terms of the relationship with the rotational angular velocity ω, the relationship is ω = i × ωe.
  Substituting this relationship into equation (3) gives
            dωe / dt = T / (I × i × i) (3a)
It becomes.
  Further, the output torque T of the engine 1 has a relationship determined by the fuel supply amount θ and the rotational speed n of the engine 1 as described above.
  Therefore, equation (3a) means that the change in the rotational speed of the engine 1 is determined by the combination of the fuel supply amount and the rotational speed of the engine 1 while the engine 1 is driving and accelerating the flywheel 3c.
[0058]
  Hereinafter, an operation in which the control device accelerates and rotates the flywheel 3c by driving the engine 1 will be described.
  Now, consider the minute time when the engine 1 is at the point po in FIG.
  In this state, the driving torque Tf on the input shaft 2d accelerates the flywheel 3c according to the relationship of the expression (1).
  It can be considered that the fuel supply amount to the engine 1 is still constant in the minute time.
[0059]
  Therefore, in this minute time, the engine 1 accelerates the flywheel 3c according to the equation (3) while the engine 1 operates on a characteristic line with a constant fuel supply amount θo. The operation of the engine 1 at that time tends to pass through the point d on the fuel economy characteristic E along the fuel supply amount θo constant line of FIG. 4 from the operating point po.
  By detecting the operating point p1 immediately after passing through the point d, the control device increases the fuel supply amount to the engine 1 from the current θo to θ1.
[0060]
  Here, it is assumed that the effect of increasing the fuel supply amount from θo to θ1 has increased stepwise.
  When the fuel supply amount is increased from θo to θ1, the moment of inertia of the engine 1 and the moment of inertia of the flywheel 3c exist. Therefore, at that moment, the rotational speed n of the engine 1 does not change and the output of the engine 1 Only the torque rises to point p2.
[0061]
  Therefore, at the moment when the fuel supply amount is increased from θo to θ1 (or at a time close to the moment), the operating point of the engine 1 changes from p1 to p2.
  As a result, the engine 1 accelerates the flywheel 3c according to the equation (3) in accordance with the constant characteristic of the new fuel supply amount θ1 with the increased torque.
[0062]
  As a result, similarly, the operation of the engine 1 tends to pass through the point c on the economic fuel consumption characteristic E along the fuel supply amount θ1 constant line of FIG. 4 from the operating point p2.
  The control device detects the operating point p3 immediately after passing through the point c, thereby increasing the fuel supply amount to the engine 1 from θ1 to θ2.
[0063]
  Similarly, when the fuel supply amount is increased from θ 1 to θ 2, since the inertia moment of the engine 1 and the inertia moment of the flywheel 3 exist, the rotational speed n of the engine 1 also changes at that moment. First, at the moment when the fuel supply amount is increased from θ1 to θ2, the operating point of the engine 1 changes from p3 to p4.
[0064]
  If the fuel supply amount θ is controlled to θo, θ1, θ2,... So as to operate as po, p1, p2, p3, p4, p5, in this way, the engine 1 follows the economic fuel efficiency characteristic E. The flywheel 3c is accelerated while changing.
  The operation of the engine 1 from the point i to the point po in FIG.
[0065]
  In the control of increasing the speed of the engine 1 along the economic fuel consumption characteristic E, the following problems occur when the response of the control becomes rough.
  For example, when the fuel supply amount θ is increased from θo to θ1 in FIG. 4, if the increase amount is too large, the deviation between the point p2 and the point c at that moment becomes too large, and the operation of the engine 1 is economically fuel efficient. The time zone that operates apart from the characteristic E becomes longer.
[0066]
  Further, when it is detected that the operation of the engine 1 has passed the point c on the fuel supply amount θ1, and subsequently the increase in the fuel supply amount to θ2 is delayed, the deviation between the points c and p3 Becomes too large, and the time period in which the operation of the engine 1 operates apart from the economic fuel efficiency characteristic E is lengthened.
[0067]
  This means that the control device performs the following control.
  The control device increases the fuel supply amount θ to the engine 1.The control is as follows: “Using the data in FIG. 5, the current fuel supply amount in the process of increasing the fuel supply amount is the actual rotational speed (n) of the current engine 1 and the current fuel supply amount. It is sufficient to perform the control so that the fuel supply amount is such that the deviation from the specific rotation speed (ns) becomes zero.
  Note that FIG. 5 will be described later.
[0068]
  The “specific rotation speed” in the above case corresponds to the rotation speed n that intersects the fuel supply amount and the economic fuel efficiency characteristic E for each fuel supply amount θ in FIG.
  More specifically, assuming that the current fuel supply amount in the process of increasing the fuel supply amount θ is θ1, the above-mentioned “specific rotation speed” is the fuel efficiency characteristic E and its fuel supply amount. This corresponds to the rotational speed nc (FIG. 4) of the engine 1 at the intersection c with θ1.
[0069]
  As described above, in the acceleration of the flywheel 3c, the upper limit at which the engine 1 increases its rotational speed along the economic fuel efficiency characteristic E as described above is the point a in FIG. Up to a predetermined upper limit rotation speed higher than the rotation speed na at the point a in FIG.
  Here, the operating point of the engine 1 at the predetermined upper limit rotational speed is such that the fuel consumption rate of the engine 1 is within a predetermined good range.
[0070]
  In this case, the predetermined upper limit rotational speed may be increased in proportion to the vehicle speed currently being traveled.
  The point is that the predetermined upper limit rotational speed is set to a power level higher than the current power level required for traveling of the drive wheels.
  For example, if the power level at which the vehicle is currently traveling is the power level P3 in FIG. 7, the predetermined upper limit rotational speed is set to a power level P2 or P1 higher than the power level P3 in FIG. You only have to set it.
[0071]
  This means the following.
  In the conventional method of using the engine 1, in the case of power transmission using a normal transmission, the output power level of the engine 1 and the power level required for traveling of the vehicle are equal in value in equilibrium.
[0072]
  On the other hand, operating the engine 1 at a power level higher than the power level required for the current running of the vehicle on the fuel economy characteristic E as described above is further described in FIG. Thus, the vehicle can be driven using an operating range with a good fuel efficiency of 1.
  In other words, the engine 1 has a power level that is higher than the power level necessary for the current travel of the vehicle, and operates on the fuel economy characteristic E regardless of the power level necessary for the current travel of the vehicle. Rotational energy can be stored in 3c.
  Note that when the vehicle is driven by the drive device of FIG. 1, the power necessary for the current driving of the vehicle may be extracted from the flywheel 3c, as will be described later.
[0073]
  Thus, when the flywheel 3c is accelerated to a predetermined upper limit rotational speed, the control device stops the operation of the engine 1 or sets it to an idling state.
  As a result, when the engine 1 enters the idling state, the drive relationship between the input shaft 2d and the flywheel 3c is naturally cut by the presence of the one-way clutch C4.
[0074]
  The one-way clutch C4, which is the first clutch, engages the first clutch and stops the rotational speed of the engine 1 when the control device starts to drive the flywheel 3c of the input shaft 2d. Alternatively, it may be a normal clutch that releases the first clutch at the time of setting to idling.
[0075]
  In the control of the engine 1, for each fuel supply amount θ, the rotation speed of the engine 1 passes (or has reached) a specific rotation speed ns that is the intersection of the fuel supply amount θ and the economic fuel consumption characteristic E. ) Can be detected using the data shown in FIG.
[0076]
  That is, as shown in FIG. 5, a relationship curve between the specific rotation speed ns in the engine 1 and the fuel supply amount θ to the engine 1 is obtained from FIG. 4, and this is recorded as data in the control device, and the control In the operation in which the apparatus increases the fuel supply amount θ as described above, the fuel supply amount θIncrease in, Fuel supply amount θ at each timesettings ofEvery time, the control is performed while maintaining the relationship that the deviation between the actual rotational speed of the engine 1 and the specific rotational speed ns of the engine 1 in the data becomes zero.
  The above is the description of the action of rotationally accelerating the flywheel 3c by driving the engine 1, and the description from paragraph 0058 to this paragraph 0076 is the contents of the present invention in claim 1 of the claims.
[0077]
  While accelerating the flywheel 3c in this way, the control device controls the engine 1 regardless of a signal for the driver to operate the accelerator pedal.
  Further, after accumulating rotational energy in the flywheel 3c by the engine 1, the rotational speed of the flywheel 3c is reduced to near the rotational speed of the inner diameter rotor 3a by using the rotational energy for the following vehicle travel. In this case, the engine 1 repeats the speed increase control of the flywheel 3c using FIG.
[0078]
  In that case, when the engine 1 is stopped when the engine 1 starts to increase the speed of the flywheel 3c, the M / G 3 is caused to generate power by the moment of inertia of the flywheel 3c, What is necessary is just to start the engine 1 by the torque which arises in the internal-diameter rotor 3a in the electric power generation action.
[0079]
  That is, in FIG. 1 or FIG. 2, when the clutch C3 is disengaged and the clutch C2 is engaged to generate the power generation action, the torque generated in the inner diameter rotor 3a passes through the outlet shaft 3d, the clutch C2 and the drive shaft 1a. Thus, the engine 1 is started.
[0080]
  Further, in the mechanism of FIG. 3, since there is a dedicated electric motor 1A for starting the engine 1, the clutch 1d is engaged, and the electric motor 1A can start the engine 1 through gears 1c and 1b..
[0081]
  In contrast to the control by the control device for the engine 1, the control device performs the following control for the forward travel of the output shaft 4b by the driver operating the accelerator pedal.
[0082]
  The signal from the accelerator pedal is an instruction of the torque output to the output shaft 4b or the rotational speed of the output shaft 4b.
  In this case, the instruction to increase or decrease the driving torque of the output shaft 4b by the accelerator pedal is to increase or decrease the driving power level of the output shaft 4b from the current traveling state.
An instruction to increase or decrease the rotation speed of the output shaft 4b by the accelerator pedal is also to increase or decrease the driving power level of the output shaft 4b from the current traveling state.
[0083]
  Accordingly, in the following description, the accelerator pedal includes both the case of an instruction to increase / decrease the driving torque and the case of an instruction to increase / decrease the rotational speed to the output shaft 4b. It is represented by an expression that indicates the increase or decrease of the power level.
[0084]
  When the vehicle is moved forward using the drive device shown in FIG. 1, the brake C1 and the clutch C2 are opened, and the clutch C3 is engaged.
  In this state, when the driver depresses the accelerator pedal to indicate the target power level, the M / G 3 is caused to generate power, and the electric power generated by the power generation action causes the G / M 4 to act as a motor.
[0085]
  When the driver gives an instruction to start the vehicle by depressing the accelerator pedal during the initial energy storage operation, the G / M 4 is motorized by the battery power to start.
[0086]
  Here, the mechanical power Pd required for the M / G 3 to generate power is as follows.
    That is, the power generation action of the M / G 3 driven by the moment of inertia of the outer diameter rotor 3b linked to the flywheel 3c is mechanically applied to the inner diameter rotor 3a in the same direction as the rotation direction of the flywheel 3c. Torque T3 is generated.
[0087]
  When the rotational angular velocity of the outer rotor 3b is ωf and the rotational angular velocity of the inner rotor 3a is ωo, the mechanical power Pd of the M / G 3 required for the power generation is
            Pd = T3 × (ωf−ωo) (4)
It is.
    The electric power generated by the M / G 3 by the power Pd of the equation (4) is transmitted to the G / M 4 via the slip ring 3e, the wiring 3f, and the control device.
[0088]
  Assuming that the torque output from the G / M4 to the output shaft 4b by the motor action by the power transmission is T4, the power Pm output from the G / M4 to the output shaft 4b is
          Pm = T4 × ωo (5)
It is.
  In this case, since the inner diameter rotor 3a and the output shaft 4b are integrally rotated via the clutch C3, the rotational angular velocity of the output shaft 4b is the same rotational angular velocity ωo as that of the inner diameter rotor 3a.
[0089]
  Here, when the power transmission efficiency from the power generation of M / G3 to the motor action of G / M4 is ηe,
          Pd × ηe = Pm (6)
Because
  From equations (4), (5) and (6)
      T3 × (ωf−ωo) × ηe = T4 × ωo (7)
It becomes.
[0090]
  Further, the sum of the torque T3 generated in the inner diameter rotor 3a and the output torque T4 of G / M4 is the torque To output to the output shaft 4b.
                  To = T3 + T4 (8)
There is a relationship.
[0091]
  From equations (7) and (8) above
      T3 = {To- (1-ηe)} e / ηe (9)
Get.
  In equation (9)
        e = ωo / ωf
It is.
[0092]
  For simplicity, assuming ηe is 1.0, equation (9) is
        T3 = To × ωo / ωf (10)
Get a relationship.
[0093]
  Here, To is also a required torque from the accelerator pedal. If the demand from the accelerator pedal is the required power, the term To × ωo in the equation (10) is the required power.
[0094]
  Eventually, the control for causing the control device to generate power in M / G3 may be such that M / G3 generates torque T3 of equation (9).
  Further, the vehicle traveling by the driving device of FIG. 1 is traveling by taking out the power of To × ωo from the rotational energy accumulated in the flywheel 3c as described above.
  Accordingly, the rotational speed of the flywheel 3c is decelerated by taking out the power of To × ωo.
[0095]
  In the above relational expression of each power, the power transmission efficiency of the mechanical power transmission path is assumed to be 100% for convenience of explanation, but in reality, the power transmission efficiency is also considered in the mechanical power transmission path. It is desirable.
[0096]
  In the above case, when the charge amount of the battery used for starting the engine 1 is not more than a predetermined level as described above, the power Pd of the above formula (4) is used for charging the battery. As much as possible, add power to generate electricity.
[0097]
  In the above case, the principle is to supply all the power generated in M / G3 to G / M4. However, in special cases such as sudden acceleration, the power generated by M / G3 is required from the battery. It is also possible to add a large amount of power to cause the G / M4 to act as a motor.
  In the description of the forward traveling action of the vehicle, when the M / G 3 performs a power generation action and the outer rotor 3b generates torque T3 in the inner rotor 3a, the torque T3 is expressed by an accelerator pedal as shown in the equation (10). Is proportional to the required torque To.
  That is, the power generation torque T3 changes according to the magnitude of the required torque To.
  The change in the power generation torque T3 means that the generation of the power generation torque T3 causes a torque connection between the outer diameter rotor 3b and the inner diameter rotor 3a, and if the torque T3 increases and the connection becomes larger, the inner diameter rotor. The rotational speed of 3a approaches the rotational speed of the outer diameter rotor 3b steplessly according to the magnitude of the connection.
  This means that in the forward traveling of the vehicle, a continuously variable transmission mechanism is provided between the flywheel 3c and the outlet shaft 3d to perform a continuously variable transmission according to the required torque To to the output shaft 4b. ing.
The above is the description of the control during forward traveling of the output shaft 4b by operating the accelerator pedal.
[0098]
  In the above description, the output shaft 4b in FIGS. 1, 2 and 3 may be provided with a stepped transmission or a continuously variable transmission. The output shaft 4b may be provided with a forward / reverse switching transmission.
  Further, in the reverse operation, in any of FIGS. 1, 2, or 3, the clutch C3 may be released and the motor from the battery may be operated in the reverse operation direction by the electric power from the battery.
  Further, reverse operation by the following action is also possible.
[0099]
  Reverse operation; Even during reverse operation of the vehicle in FIG. 1, every time the flywheel 3c drops to a predetermined low rotational speed, the engine 1 moves the flywheel 3c through the speed increaser 2 and the one-way clutch C4. The intermittent operation of the engine 1 to increase the rotational speed to a high level is performed in the same manner as in the forward operation described above.
[0100]
  In the case of reverse operation in FIG. 1, the clutch C3 is released.
  In this state, there are two states, when the engine 1 is increasing the speed of the flywheel 3c as described above and when the engine 1 is stopped after increasing the speed of the flywheel 3c.
[0101]
  In the state where the engine 1 increases the speed of the flywheel 3c, the brake C1 is naturally opened.
  The speed of the flywheel 3c by the engine 1 is determined by driving the flywheel 3c and the outer diameter rotor 3 via the drive shaft 1a, the speed increaser 2, the input shaft 2d and the one-way clutch C4. The same as in the case of traveling.
[0102]
  Further, in the case of this reverse operation, since the clutch C2 is engaged as described above in FIG. 1, in the state where the engine 1 is being driven, simultaneously with the drive of the flywheel 3c, the drive shaft 1a The rotation also drives the inner diameter rotor 3a via the clutch C2 and the outlet shaft 3d.
[0103]
  Moreover, in this case, the flywheel 3c side is driven from the drive shaft 1a via the speed increaser 2, and the inner diameter rotor 3a is driven from the drive shaft 1a without speed increase.
  Therefore, in the state where the engine 1 drives the outer diameter rotor 3b and the inner diameter rotor 3a at the same time, a rotational speed difference is generated between the outer diameter rotor 3b and the inner diameter rotor 3a.
[0104]
  In a state where the rotational speed difference is generated, the M / G 3 is caused to generate electric power, and the electric power generated in the M / G 3 causes the G / M 4 to act as a motor in the direction of reverse operation of the vehicle.
[0105]
  At this time, the control device causes the M / G 3 to generate the generated power amount corresponding to the required power amount P for the required power amount P requested from the accelerator pedal to the G / M 4.
  In this case, the engine 1 is in the above-described FIG. 4 regardless of the power generation amount of the M / G 3 within the range of the power level of the required power amount P.ObeyedDriving on the fuel economy characteristic E is performed.
  Further, the acceleration of the flywheel 3c in this state is a value obtained by subtracting the driving torque of the inner diameter rotor 3a by the power generation from the engine torque T in the above equation (3).
  This will be specifically described as follows.
  In the state where the engine 1 is driving the flywheel 3c, the differential motor / generator 3 generates power to supply power to the generator / motor 4 that drives the output shaft 4b as described above. When the load torque T3 is applied, the torque Tf for driving the flywheel 3c in the equation (1) becomes a small torque Tf subtracted by the load torque T3.
  Thus, even if the flywheel / drive torque Tf decreases, the relationship of the expression (1) is established.
  That is, the relationship of formula (1) is established regardless of whether the torque Tf increases or decreases.
  However, when a load is generated in the differential motor generator 3 as described above, Tf in the equation (1) is reduced as described above, and the flywheel angular acceleration dω / dt on the right side of the equation (1) is When the load is reduced and no load is generated in the differential motor generator 3, conversely, Tf increases and dω / dt only increases.
  Further, since the engine torque T in the equation (3) and the flywheel torque Tf in the equation (1) are proportional to each other by the relationship of the equation (2), the relationship of the above equation (1) remains as it is (3) formulaInThis also applies to the case where a load is generated in the differential motor / generator 3. In the equation (3), the engine torque T is subtracted by the amount corresponding to the load, and the fly on the left side of the equation (3) is reduced. Wheel angular acceleration dω / dt decreases.
  Therefore, the expressions (1) and (3) are4bRegardless of the output of the required power to the engine 1, the engine 1 is in a relation of rotationally accelerating the flywheel 3c.
[0106]
  On the other hand, the brake C1 is engaged when the engine 1 is stopped. That is, the brake C1 is ready to prevent the rotation of the inner diameter rotor 3a through the drive shaft 1a, the clutch C2, and the outlet shaft 3d.
[0107]
  In this state, the M / G 3 generates a power generation amount P necessary for the reverse operation by the rotational inertia of the flywheel 3c and the outer diameter rotor 3b, and the generated electric power P causes the G / M 4 to move in the reverse operation direction. Let the motor work.
[0108]
  In the reverse operation, when the flywheel 3c is accelerated by the engine 1 or when the operation of the engine 1 is stopped or vice versa, the motor action of the G / M4 is changed. If there is a power shortage, supplement the power from the auxiliary battery.
[0109]
  In the above description of FIGS. 1, 2 and 3, since G / M4 is linked to the drive wheel via the output shaft 4b, the G / M4 is linked to the drive wheel. Of these, it only needs to be linked to one of the drive wheels.
  For example, the drive system in FIG. 1 may be the mechanism shown in FIG.
[0110]
  In FIG. 6, the drive system from the engine 1 to the gearbox 2, M / G3, and clutches C2 and C3 is the same as that in FIG. The drive shaft 5f from the clutch C3 includes a gear train extending from the gear 5e to the gear 5d (or a chain drive system hung between the sprockets 5e and 5d), an output shaft 5c, and a differential gear 5 (hereinafter simply referred to as differential 5). Via the front wheels or the rear wheels 5a and 5b.
  That is, the G / M 4 provided on the drive shaft 4a from the clutch C3 in FIG. 1 is not provided in the drive system from the clutch C3 to the drive wheels 5a and 5b in FIG.
[0111]
  On the other hand, in FIG. 6, the G / M 4 is linked to the rear wheels or the front wheels 6a and 6b via a differential gear 6 (hereinafter simply referred to as differential 6).
[0112]
  In contrast to FIG. 1, FIG. 6 shows that the G / M 4 is only linked to a drive wheel on a side different from the drive wheel linked to the drive system from the engine 1, and both the drive wheels are the same on the road surface. Therefore, the settings, operations, and actions in FIG. 6 are the same as in FIG. 1 in both the forward operation and the reverse operation.
[0113]
  However, in the forward operation in FIG. 6, the drive system from the engine 1 drives the drive wheels 5a and 5b, and the G / M4 drive system drives the drive wheels 6a and 6b. The two-wheel drive in FIG. 1 is a four-wheel drive in the case of FIG.
[0114]
  Further, in the case of the reverse operation of FIG. 6, if a forward / reverse switching transmission is provided in the drive system from the drive shaft 5f to the output shaft 5c, the reverse operation by four-wheel drive becomes possible.
[0115]
  During the reverse operation, the brake C1 and the clutch C2 are released and the clutch C3 is set in an engaged state.
  In this state, as in the case of the forward operation shown in FIG. 1, the engine 1 performs intermittent driving to always maintain the flywheel 3c at a rotational speed within a predetermined range.
  That is, every time the rotational energy of the flywheel 3c is consumed, the engine 1 increases the speed between the flywheel 3c and the outer rotor 3b via the drive shaft 1a, the speed increaser 2, and the one-way clutch C4. . As a result, the flywheel 3c always maintains a rotational speed within a predetermined range.
[0116]
  In this state, the control device causes the M / G 3 to generate power. Then, the rotational inertia of the flywheel 3c acts to generate electric power for driving the outer diameter rotor 3b, whereby torque in the same direction as the rotation direction of the outer diameter rotor 3b is generated in the inner diameter rotor 3a.
[0117]
  As a result, the inner diameter rotor 3a drives the drive wheels 5a and 5b in the reverse operation direction via the clutch C3 and the reverse transmission provided between the drive shaft 5f and the output shaft 5c.
  At the same time, if G / M4 is operated in the reverse operation direction by the electric power generated in M / G3, G / M4 also drives the drive wheels 6a, 6b via the differential 6 in the reverse operation direction.
[0118]
  In FIG. 6, when regenerative braking is performed, regenerative braking from all four wheels is possible as described below, so that the regenerative efficiency is improved as compared with regenerative braking of only two wheels in FIG.
[0119]
  When performing regenerative braking in FIG. 6, the fuel supply to the engine 1 is stopped, the clutch C2 is released, and the clutch C3 is engaged. In this state, G / M4 is caused to generate power, and M / G3 is caused to motor-operate in the rotational direction indicated by arrow a by the generated power.
[0120]
  That is, G / M4 brakes the drive wheels 6a and 6b through the differential 6 by the power generation action of the G / M4. At the same time, the motor action of M / G3 drives the outer diameter rotor 3b in the direction of rotation of arrow a.
  As a result, a reaction torque for driving the outer diameter rotor 3b is generated in the inner diameter rotor 3a, and the reaction torque is in the rotation direction opposite to the arrow a.
  Therefore, the reaction torque generated in the inner rotor 3a also applies braking to the drive wheels 5a and 5b via the gear system of the gears 5f and 5d, the output shaft 5c and the differential 5.
[0121]
  In the above braking, the electric power used for the motor action of the M / G3 is not necessarily using only the electric power generated by the G / M4, but the electric power from the battery is added to the electric power, or the predetermined electric power is obtained from the electric power. The power may be subtracted. The subtracted power is charged to the battery.
  By doing so, the distribution of the braking force between the drive wheels 5a, 5b and the drive wheels 6a, 6b can be adjusted.
[0122]
  In FIG. 6, a stepped transmission or a continuously variable transmission may be interposed between the drive shaft 5f and the output shaft 5c. If it does so, the operation state of M / G3 can be used in a more efficient state at the same output power. The same is true between G / M 4 and differential 6.
[0123]
  The speed increaser 2 in FIGS. 1, 2, 3 and 6 is not always necessary.
  That is, the flywheel 3c may be driven directly from the drive shaft 1a of the engine 1 via the one-way clutch C4.
[0124]
  However, even if the engine 1 operates within a low rotational speed range within the range of the economic fuel consumption characteristic E, the rotation of the engine 1 further increases the rotational speed of the flywheel 3c due to the presence of the gearbox 2. It becomes possible to accumulate more rotational energy in the flywheel 3c.
[0125]
  In the above description, the differential motor generator 3 performs a power generation operation or a motor operation by differential rotation between the inner diameter rotor 3a and the outer diameter rotor 3b. The following mechanism using differential rotation of the differential gear may be used.
[0126]
  For example, the differential gear is like a mechanism in which the brake C1 of the speed increaser 2 in FIG. 1 is omitted and the ring gear 2c is rotatable. That is, in FIG. 1, the differential gear includes a planetary gear 2b meshed with the outer diameter of the sun gear 2e (A) and the inner diameter of the ring gear 2c (B), and a carrier 2a (supporting the planetary gear 2b). C).
[0127]
  As such, among the three elements of the sun gear A, the ring gear B, and the carrier C that can be rotated relative to each other as a general expression, any element is used as an input shaft, and a flywheel is linked to the input shaft. By connecting a rotor of a normal motor / generator composed of a stator and a rotor to any one of the remaining elements, and a mechanism in which the remaining last element is linked to the outlet shaft 3d in FIG. A type of differential motor generator can be formed.
  The flywheel used in the differential motor generator using the differential gear has an input shaft (input shaft 2d in FIG. 1) via a one-way clutch (for example, the same mechanism as C4) when the vehicle is traveling forward. Linked to.
  That is, the differential generator-motor comprising a differential gear and a normal motor / generator generates power or acts as a motor by the relative rotation of the input shaft and the outlet shaft during forward travel of the vehicle.The mechanism that performs the relative rotation between the input shaft and the outlet shaft is a continuously variable transmission mechanism that performs a continuously variable transmission by the relative rotation, as in the case of M / G3 in FIG.
  On the other hand, the differential motor generator 3 in FIG. 1 is also integrated with the input shaft 2d (integrated with the outer diameter rotor 3b) and the outlet shaft 3d (integrated with the inner diameter rotor 3a) when the vehicle is traveling forward. Power generation action or motor action by relative rotation.
  The above paragraphs 0058 to 0127 are the contents of the inventions of claims 2 and 3 of the present invention.
[0128]
  Thus, the present invention accumulates rotational energy from the engine 1 to the flywheel 3c in the control for extracting the necessary amount of vehicle travel energy from the energy accumulated in the flywheel 3c during vehicle travel to the drive wheels of the vehicle. The control method of the engine 1 is demonstrated.
[0129]
  In particular, the accumulation of rotational energy from the engine 1 to the flywheel 3c is independent of the control for extracting the energy for driving the vehicle from the flywheel 3c to the driving wheel, and the flywheel 3c is related only by the equation (1).ofIt is characterized in that rotational acceleration drive can be performed.
[0130]
  That is, since the balance between the torque Tf for driving the flywheel 3c from the engine 1 and the load torque (I × dω / dt) is established by the relationship of the expression (1), the engine 1 rotates the flywheel 3c. The acceleration driving control can be performed independently only between the engine 1 and the flywheel 3c.
[0131]
  To explain that specifically,
    1) By increasing the fuel supply amount θ to the engine 1, the output torque T of the engine 1 increases and the torque Tf for driving the flywheel 3c linked to the engine 1 also increases.
    2) As a result of the increase in Tf, dω / dt on the right side of the equation (1), that is, the rotational speed of the flywheel 3c increases due to the relationship of the equation (1).
  As a result, the rotational speed of the engine 1 mechanically interlocked with the flywheel 3c also increases.
  That is, the engine 1 increases the rotational speed of the flywheel 3c while increasing the rotational speed of the engine 1 by increasing the fuel supply amount θ.
    3)The control of the control device in which the engine 1 increases the rotational speed of the flywheel 3c by increasing the fuel supply amount θ in the process of increasing the fuel supply amount using the data of FIG. The control is such that the current fuel supply amount is a fuel supply amount in which the deviation between the actual rotational speed (n) of the current engine 1 and the specific rotational speed (ns) of the current fuel supply amount becomes zero. Do.
[0132]
  By doing so, when the fuel supply amount θ is increased and the rotational speed of the flywheel 3c is rotationally accelerated, the operation of the engine 1 always operates on the economic fuel consumption characteristic line E of the engine 1. Become.
[0133]
  In the state where the engine 1 is driving the flywheel 3c to rotate and accelerate, in the state where the energy for traveling is taken out from the flywheel 3c to the drive wheel, the flywheel drive torque Tf in the equation (1) is obtained. The necessary torque for taking out the energy for running is taken out (or subtracted).
  However, this means that Tf in Equation (1) is reduced by the subtraction, which means that in this state, dω / dt, that is, an increase in the rotational speed of flywheel 3c, from the relationship of Equation (1). The degree of is only small.
  Therefore, even when the driving energy is taken out from the flywheel 3c while the engine 1 is rotationally accelerating the flywheel 3c, the relationship of the expression (1) is established and the flywheel of the engine 1 is satisfied. The control method for rotationally accelerating 3c can be performed independently of the energy extraction to the drive wheels.
[0134]
  Further, the rotational energy is stored in the flywheel 3c without using a means for temporarily converting the power from the mechanical system to the electric system, and the engine 1 directly only has a mechanical drive system with good power transmission efficiency. There is a feature in that it depends on.
[0135]
  Input shaft2dAnd outlet shaft3dDifferential motor generator 3 that generates electric power by rotating relative to it and its outlet shaft3dGenerator motor that operates in conjunction with the drive wheels that are linked4When the necessary power is taken out from the flywheel 3c to the drive wheels by the mechanism, the differential motor generator3Since the reaction torque generated by the power generation action is mechanically transmitted to the drive wheels, the power transmission efficiency of the power extraction is good.
[0136]
【The invention's effect】
  In the present invention, in the accumulation of rotational energy from the engine 1 to the flywheel 3c, the engine 1 always accumulates rotational energy in the flywheel 3c while operating on the economic fuel efficiency characteristic E of the engine 1. The fuel consumption of the engine 1 is improved.
[0137]
In addition, the accumulation of rotational energy from the engine 1 to the flywheel 3c is carried out by mechanical interlocking without converting the mechanical power of the engine 1 into any electrical power, so the energy storage efficiency is high. good.
[0138]
  In the invention of claim 3, the energy extraction from the flywheel 3c to the drive wheel directly forms a power split type transmission capable of partial mechanical transmission with good power transmission efficiency. Power transmission efficiency is better than transmission.
[0139]
  In the invention according to claim 3, the power split type transmission having a high power transmission efficiency, all of the output energy taken out from the flywheel 3c to the driving wheel from a high energy level for high speed running to a low energy level near zero vehicle speed. It is possible to drive with this mechanism.
  Therefore, the driving fuel consumption at low power, especially at low vehicle speeds, makes it possible to improve the power transmission efficiency and the fuel consumption of the engine compared to the conventional parallel hybrid system using assist driving and the series system of pure electric driving. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a flywheel energy storage drive device used for extracting power from a flywheel 3c to a drive wheel in carrying out a flywheel drive control method for an engine in a flywheel energy storage drive device according to the present invention. 1 is a system diagram showing an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a system diagram showing another embodiment of FIG.
FIG. 3 shows another embodiment for FIGS. 1 and 2. FIG.
4 is an enlarged view of the portion of the fuel economy characteristic E in FIG. 7 showing the characteristics of the engine 1, and shows a control process in which the engine 1 is increased from idling to a predetermined upper limit rotational speed. It is a thing.
FIG. 5 shows the relationship between the rotational speed ns of the engine 1 corresponding to an arbitrary fuel supply amount θ and the fuel supply amount θ on the economic fuel efficiency characteristic E of FIG.
FIG. 6 is a system diagram showing another embodiment of FIGS. 1, 2 and 3;
FIG. 7 shows conventional characteristics of the engine 1;
[Explanation of symbols]
1 engine, 1a drive shaft, 2 speed increaser, 3 differential motor generator, 3a inner diameter rotor, 3b outer diameter rotor, 3c flywheel, 4 generator motor, 4b and 5c output shaft, C4 first clutch, C2 , C3 Second clutch, θ Fuel supply, ns Rotation speed specified in engine 1.

Claims (3)

車両における走行用エネルギーを蓄積するフライホイール（３c)を機械的に駆動するエンジン（１）の制御であって、前記フライホイールの回転速度が所定の下限回転速度以下にあって、前記エンジンが前記フライホイールを増速させる制御において、
制御装置には、前記エンジンへの任意の燃料供給量（θ）ごとにそのエンジンの燃費率が最良となるそのエンジンにおける特定の回転速度（ｎｓ）を求めたデータを記憶させておき、
前記燃料供給量の増大によって前記エンジンが前記フライホイールの回転速度を増大させてゆく前記制御装置の制御は、前記データを使用して、その燃料供給量を増大させてゆく過程における現時点の燃料供給量がその現時点の前記エンジンにおける実回転速度（ｎ）とその現時点の前記燃料供給量における前記特定の回転速度（ｎｓ）との偏差が零になる関係の燃料供給量となる、制御を行い、
前記エンジンの駆動によって前記フライホイールの回転速度が所定の上限の回転速度に達したとき前記エンジンへの前記燃料供給量を零にするフライホイール・エネルギー蓄積駆動装置におけるエンジンのフライホイール駆動制御方法。Control of an engine (1) that mechanically drives a flywheel (3c) that accumulates travel energy in a vehicle, wherein the rotational speed of the flywheel is below a predetermined lower limit rotational speed, and the engine In the control to increase the flywheel speed,
The control device, any fuel supply amount (theta) per the fuel consumption rate of the engine may be stored data to determine the specific rotational speed (ns) in the engine to be best to said engine,
The control of the control device, in which the engine increases the rotational speed of the flywheel due to the increase in the fuel supply amount, the current fuel supply in the process of increasing the fuel supply amount using the data. Control is performed so that the amount of fuel supply is such that the deviation between the actual rotational speed (n) of the engine at the current time and the specific rotational speed (ns) of the current fuel supply is zero.
A flywheel drive control method for an engine in a flywheel energy storage drive device that reduces the amount of fuel supplied to the engine to zero when the rotational speed of the flywheel reaches a predetermined upper limit rotational speed by driving the engine. 車両の走行中におけるその車両の動力伝達経路が、エンジン（１）、入力軸（２d）、フライホイール（３c)、無段変速機構、出力軸（４b）及び駆動輪の順の経路となっているフライホイール・エネルギー蓄積駆動装置の前記フライホイールの回転速度が所定の下限回転速度以下にあって、前記エンジンが前記フライホイールを増速させる制御において、 制御装置には、前記エンジンへの任意の燃料供給量（θ）ごとにそのエンジンの燃費率が最良となるそのエンジンにおける特定の回転速度（ｎｓ）を求めたデータを記憶させておき、
前記燃料供給量の増大によって前記エンジンが前記フライホイールの回転速度を増大させてゆく前記制御装置の制御は、前記データを使用して、その燃料供給量を増大させてゆく過程における現時点の燃料供給量がその現時点の前記エンジンにおける実回転速度（ｎ）とその現時点の前記燃料供給量における前記特定の回転速度（ｎｓ）との偏差が零になる関係の燃料供給量となる、制御を行い、
前記エンジンの駆動によって前記フライホイールの回転速度が所定の上限の回転速度に達したとき前記エンジンへの前記燃料供給量を零にするフライホイール・エネルギー蓄積駆動装置におけるエンジンのフライホイール駆動制御方法。While the vehicle is running, the power transmission path of the vehicle is the order of the engine (1), the input shaft (2d), the flywheel (3c), the continuously variable transmission mechanism, the output shaft (4b), and the drive wheels. In the control in which the rotational speed of the flywheel of the flywheel energy storage drive device is less than or equal to a predetermined lower limit rotational speed, and the engine increases the speed of the flywheel, the control device includes an arbitrary power supply to the engine. fuel supply amount (theta) per the fuel consumption rate of the engine may be stored data to determine the specific rotational speed (ns) in the engine becomes the best,
The control of the control device, in which the engine increases the rotational speed of the flywheel due to the increase in the fuel supply amount, the current fuel supply in the process of increasing the fuel supply amount using the data. Control is performed so that the amount of fuel supply is such that the deviation between the actual rotational speed (n) of the engine at the current time and the specific rotational speed (ns) of the current fuel supply is zero.
A flywheel drive control method for an engine in a flywheel energy storage drive device that reduces the amount of fuel supplied to the engine to zero when the rotational speed of the flywheel reaches a predetermined upper limit rotational speed by driving the engine. 車両の走行中におけるその車両の動力伝達経路が、エンジン（１）、入力軸（２d）、クラッチ（Ｃ４）、フライホイール（３c)、前記入力軸と出口軸（３d）との相対回転によって発電作用を行う差動電動発電機、および前記出口軸に連動した駆動輪の経路となっており、且つ、前記差動電動発電機の発電した電力によってモーター作用を行う前記出口軸あるいは前記駆動輪のいずれかに連動の発電電動機（４）からなっているフライホイール・エネルギー蓄積駆動装置の制御であって、前記フライホイールの回転速度が所定の下限回転速度以下にあって、前記エンジンが前記フライホイールを増速させる制御において、 制御装置には、前記エンジンへの任意の燃料供給量（θ）ごとにそのエンジンの燃費率が最良となるそのエンジンにおける特定の回転速度（ｎｓ）を求めたデータを記憶させておき、
前記燃料供給量の増大によって前記エンジンが前記フライホイールの回転速度を増大させてゆく前記制御装置の制御は、前記データを使用して、その燃料供給量を増大させてゆく過程における現時点の燃料供給量がその現時点の前記エンジンにおける実回転速度（ｎ）とその現時点の前記燃料供給量における前記特定の回転速度（ｎｓ）との偏差が零になる関係の燃料供給量となる、制御を行い、
前記エンジンの駆動によって前記フライホイールの回転速度が所定の上限の回転速度に達したとき前記エンジンへの前記燃料供給量を零にするフライホイール・エネルギー蓄積駆動装置におけるエンジンのフライホイール駆動制御方法。While the vehicle is running, the power transmission path of the vehicle generates power by relative rotation of the engine (1), the input shaft (2d), the clutch (C4), the flywheel (3c), and the input shaft and the outlet shaft (3d). A differential motor generator that operates, and a path of a drive wheel that is linked to the outlet shaft, and the outlet shaft or the drive wheel that performs a motor action by the electric power generated by the differential motor generator Control of a flywheel energy storage drive device comprising a generator motor (4) linked to any of the above, wherein the rotational speed of the flywheel is below a predetermined lower limit rotational speed, and the engine is the flywheel In the control for increasing the speed of the engine, the control device has the best fuel efficiency of the engine for each fuel supply amount (θ) to the engine. May be stored data to determine the specific rotational speed (ns),
The control of the control device, in which the engine increases the rotational speed of the flywheel due to the increase in the fuel supply amount, the current fuel supply in the process of increasing the fuel supply amount using the data. Control is performed so that the amount of fuel supply is such that the deviation between the actual rotational speed (n) of the engine at the current time and the specific rotational speed (ns) of the current fuel supply is zero.
A flywheel drive control method for an engine in a flywheel energy storage drive device that reduces the amount of fuel supplied to the engine to zero when the rotational speed of the flywheel reaches a predetermined upper limit rotational speed by driving the engine.
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