JP6087539B2 - エネルギ回生システム - Google Patents

Description

本発明は、車載主機の出力軸、駆動輪、及び入力軸を介して入力されるエネルギを蓄積可能なエネルギ蓄積手段の間の動力伝達を自身を介して可能とする動力分割機構を備える車載エネルギ回生システムに関する。

従来、例えば下記特許文献１に見られるように、駆動輪及びエンジンの出力軸（クランク軸）の間に介在する変速装置と、変速装置及びクランク軸を連結するシャフトと、運動エネルギを蓄積するフライホイールと、遊星歯車機構とを備える車載エネルギ回収システムが知られている。このシステムについて詳しく説明すると、遊星歯車機構の備えるサンギアは、フライホイールに連結され、キャリアは、上記シャフトに連結され、リングギアは、モータジェネレータ及びブレーキに連結されている。また、キャリア及びシャフトの連結部と変速装置との間には、これらの間の動力を伝達又は遮断すべく操作される第１のクラッチが設けられ、さらに、上記連結部とクランク軸との間には、これらの間の動力を伝達又は遮断すべく操作される第２のクラッチが設けられている。

こうした構成において、車両の減速時に、上記連結部及び変速装置の間の動力が伝達されるように第１のクラッチを操作するとともに、上記連結部及びクランク軸の間の動力が伝達されるように第２のクラッチを操作する。ここでは、さらに、上記連結部及びフライホイールの間の動力伝達を可能とすべく、モータジェネレータによる発電やブレーキによってリングギアにトルクが印加される。これにより、駆動輪から遊星歯車機構を介してフライホイールに車両の運動エネルギを蓄積したり、車両の運動エネルギを発電機によって電気エネルギに変換したりする回生制御を行うことが可能となる。

特表２０１０−５３３６２０号公報

ここで、上記エネルギ回生システムでは、遊星歯車機構を介した動力伝達のために回生制御時にブレーキによってリングギアにトルクが印加され得る。この場合、車両の運動エネルギの一部がブレーキによって熱エネルギに変換されるため、回生制御によって回生可能な車両の運動エネルギが低下する懸念がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両の運動エネルギの回生量を増大させることのできるエネルギ回生システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

第１の発明は、車載主機（１０）の出力軸（１０ａ）、駆動輪（２０）、及び入力軸（１４ａ）を介して入力されるエネルギを蓄積可能なエネルギ蓄積手段（１４）の間の動力伝達を自身を介して可能とする動力分割機構（１２）を備える車両に適用され、前記出力軸から前記駆動輪に至る第１の動力伝達経路に設けられてかつ、該出力軸及び該駆動輪の間の動力を伝達又は遮断すべく操作される第１のクラッチ手段（２２）と、前記出力軸から前記第１のクラッチ手段を介さずに前記動力分割機構に至る第２の動力伝達経路に設けられてかつ、該出力軸及び該動力分割機構の間の動力を伝達又は遮断すべく操作される第２のクラッチ手段（２４）と、を備え、前記動力分割機構は、前記出力軸、前記駆動輪及び前記入力軸のそれぞれと該動力分割機構との連結部にトルクが印加されることで該出力軸、該駆動輪及び前記エネルギ蓄積手段の間の動力伝達を可能とすることを特徴とする。

上記発明は、自身を介して出力軸、駆動輪、及びエネルギ蓄積手段の間の動力伝達を可能とする動力分割機構が備えられる車両に適用される。こうした構成を前提として、上記発明では、車両の運動エネルギを動力分割機構を介してエネルギ蓄積手段に蓄積する場合に、出力軸及び駆動輪の間の動力を遮断するように第１のクラッチ手段を操作してかつ、出力軸及び動力分割機構の間の動力を伝達するように第２のクラッチ手段を操作することで、出力軸及び動力分割機構の連結部に車載主機によってトルクを印加することができる。すなわち、車両の運動エネルギの回生時において、動力分割機構を介した動力伝達のためのトルクを車載主機によって印加することができる。これにより、例えば、上記特許文献１に記載された技術と比較して、車両の運動エネルギの回生時に生じるエネルギ損失を低減させることができ、ひいては車両の運動エネルギの回生量を増大させることができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記動力分割機構は、前記出力軸、前記駆動輪及び前記入力軸のそれぞれに連結される第１の回転体（Ｒ）、第２の回転体（Ｃ）及び第３の回転体（Ｓ）を有する遊星歯車機構であり、前記第２の動力伝達経路は、前記出力軸から前記第１の回転体に至る経路であることを特徴とする。こうした構成を前提として、第３の発明は、前記出力軸及び前記第１の回転体の間には、該第１の回転体の回転速度よりも該出力軸の回転速度を高くする増速手段（４０）が備えられていることを特徴とする。

上記発明では、増速手段を備えることで、出力軸の回転速度よりも第１の回転体の回転速度を低くすることができる。このため、エネルギ蓄積手段の入力軸に連結される第３の回転体の回転速度を高くすることができ、駆動輪から遊星歯車機構を介してエネルギ蓄積手段に伝達される車両の運動エネルギを増大させることができる。すなわち、上記運動エネルギの回生量をいっそう増大させることができる。

第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記車載主機は、エンジンであり、前記エンジンの動力生成指示がなされていないこと、及び前記出力軸の回転速度が規定速度（ＮＥｆｃ）以上であることを条件として、該エンジンに対する燃料の供給を停止させる燃料カット手段を更に備えることを特徴とする。

上記発明では、車両の運動エネルギの回生時において、エンジンのフリクションやポンピングロス等に起因したエンジンブレーキによって第１の回転体にトルクを印加することができる。ここでは、第２の回転体から遊星歯車機構に入力されたエネルギの一部が第1の回転体を介して出力軸側へと出力されることで、車両の運動エネルギの回生時における出力軸の回転速度の低下を緩和させることができる。このため、エンジンに対する燃料の供給停止時間を維持しつつ、車両の運動エネルギの回生量を増大させることができる。これにより、エンジンの燃費低減効果をより高めることができる。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる回生制御処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる回生制御処理の一例を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる回生制御処理の効果を示す図。 第２の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる遊星歯車機構の共線図。 第３の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる回生制御処理の手順を示すフローチャート。 第４の実施形態にかかるシステム構成図。 第５の実施形態にかかるシステム構成図。 第６の実施形態にかかるシステム構成図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかるエネルギ回生システムを車載主機としてエンジンのみを備える車両に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、車両には、エンジン１０、遊星歯車機構１２及びエネルギ蓄積装置１４が備えられている。詳しくは、エンジン１０の出力軸（クランク軸１０ａ）は、変速装置１６及びディファレンシャル１８を介して駆動輪２０に連結されている。

クランク軸１０ａ及び変速装置１６の間には、第１のクラッチ２２が設けられている。第１のクラッチ２２は、クランク軸１０ａ及び変速装置１６の間の動力を伝達又は遮断すべく通電操作される電子制御式の部材（例えば電磁クラッチ）である。

遊星歯車機構１２は、互いに連動して回転するキャリアＣ、サンギアＳ及びリングギアＲを備え、サンギアＳの回転速度、キャリアＣの回転速度及びリングギアＲの回転速度の順に、これら回転速度を共線図上において一直線上に並ばせる部材である。詳しくは、キャリアＣは、第１のクラッチ２２及び変速装置１６の間に連結され、サンギアＳは、エネルギ蓄積装置１４の入力軸１４ａに連結され、リングギアＲは、クランク軸１０ａに連結されている。すなわち、遊星歯車機構１２は、クランク軸１０ａ、駆動輪２０及びエネルギ蓄積装置１４の間の動力伝達を自身を介して可能とする。

リングギアＲ及びクランク軸１０ａの間には、第２のクラッチ２４が設けられている。第２のクラッチ２４は、クランク軸１０ａ及びリングギアＲの間の動力を伝達又は遮断すべく通電操作される電子制御式の部材（例えば電磁クラッチ）である。

ちなみに、本実施形態において、クランク軸１０ａから変速装置１６及びディファレンシャル１８を介して駆動輪２０に至る経路が、第１の動力伝達経路に相当する。また、クランク軸１０ａからリングギアＲに至る経路が第２の動力伝達経路に相当する。

エネルギ蓄積装置１４は、フライホイール２６、発電機２８及びバッテリ３０を備えている。詳しくは、入力軸１４ａには、フライホイール２６が連結され、フライホイール２６には、発電機２８が直列に連結されている。フライホイール２６は、ハウジング２６ａに収容され、入力軸１４ａを介して入力される運動エネルギを運動エネルギのまま蓄える運動エネルギ蓄積手段である。

発電機２８は、車載補機の電源としての機能や、バッテリ３０を充電する機能等を有する。発電機２８の発電電力は、励磁電流の調節によって発電機２８の負荷トルクが大きくなったり、発電機２８の回転速度が高くなったりするほど大きくなる傾向にある。なお、入力軸１４ａを介して入力される運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機２８と、発電機２８によって変換された電気エネルギの少なくとも一部を蓄えるバッテリ３０とは、電気エネルギ蓄積手段を構成する。

制御装置３２は、車両を制御対象とし、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。制御装置３２には、ユーザのアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ３４や、ユーザのブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ３６、更にはクランク軸１０ａの回転速度を検出するクランク角度センサ３８等の出力信号が入力される。制御装置３２は、上記入力に応じて、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、燃料カット制御を含むエンジン１０の燃焼制御処理や、発電機２８による発電制御処理等を行う。

上記燃料カット制御について説明する。本実施形態では、燃料カット制御の実行条件を、アクセルペダルが操作されていないとの条件、及びクランク角度センサ３８の出力値から算出されるエンジン回転速度が第１の規定速度よりも高いとの条件の論理積が真であるとの条件とする。また、燃料カット制御の停止条件を、アクセルペダルが操作されているとの条件、及びエンジン回転速度が第１の規定速度よりも低い第２の規定速度未満になるとの条件の論理和が真であるとの条件とする。なお、アクセルペダルが操作されているか否かは、アクセルセンサ３４の出力値に基づき判断すればよい。

特に、制御装置３２は、回生制御処理を行う。この処理は、ユーザによってブレーキペダルが操作される（車両の制動指示がなされる）状況下、車両の運動エネルギを遊星歯車機構１２及び入力軸１４ａを介してフライホイール２６に蓄えるための処理である。また、この処理は、フライホイール２６に蓄積された運動エネルギや、入力軸１４ａを介して入力された運動エネルギを用いて発電機２８に発電させる処理である。回生制御処理によれば、例えば、フライホイール２６に蓄積された運動エネルギを車両の加速のために用いたり、車載電気機器の作動のために車載補機としての発電機を駆動させる頻度を低下させたりすることができ、エンジン１０の燃費低減効果を高めることが可能となる。

ちなみに、回生制御処理が行われる状況としては、ブレーキペダルの操作によって車両が減速する状況のみならず、例えば、ブレーキペダルの操作によって所定の走行速度を維持しつつ車両が下り坂を走行する状況も考えられる。

続いて、図２を用いて、回生制御処理について更に説明する。図２は、回生制御処理の手順を示す図である。この処理は、制御装置３２によって例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、ブレーキペダルが操作されているか否かを判断する。ここで、ブレーキペダルが操作されているか否かは、ブレーキセンサ３６の出力値に基づき判断すればよい。

ステップＳ１０において肯定判断された場合には、ステップＳ１２に進み、燃料カット制御が実行されているか否かを判断する。

ステップＳ１２において燃料カット制御が実行されていないと判断された場合や、上記ステップＳ１０においてブレーキペダルが操作されていないと判断された場合には、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、クランク軸１０ａ及び駆動輪２０の間の動力を伝達するように第１のクラッチ２２を通電操作してかつ、クランク軸１０ａ及びリングギアＲの間の動力を遮断するように第２のクラッチ２４を通電操作する。これにより、リングギアＲの印加トルクが非常に小さくなることから、遊星歯車機構１２を介して駆動輪２０からエネルギ蓄積装置１４へとトルクが伝達されないこととなる。すなわち、車両の運動エネルギがエネルギ蓄積装置１４に蓄積されない。

一方、上記ステップＳ１２において肯定判断された場合には、ステップＳ１６に進み、クランク軸１０ａ及び駆動輪２０の間の動力を遮断するように第１のクラッチ２２を通電操作してかつ、クランク軸１０ａ及びリングギアＲの間の動力を伝達するように第２のクラッチ２４を通電操作する。これにより、エンジン１０のフリクションやポンピングロス等に起因するエンジンブレーキによってリングギアＲにトルクが印加される。したがって、駆動輪２０からディファレンシャル１８、変速装置１６、遊星歯車機構１２のキャリアＣ、サンギアＳ及び入力軸１４ａを介して車両の運動エネルギがエネルギ蓄積装置１４に蓄積される。

なお、ステップＳ１４、Ｓ１６の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

図３に、本実施形態にかかる回生制御処理の一例を示す。詳しくは、図３（ａ）は、車両の走行速度Ｖの推移を示し、図３（ｂ）は、アクセルペダルの操作状態の推移を示し、図３（ｃ）は、ブレーキペダルの操作状態の推移を示し、図３（ｄ）は、エンジン回転速度Ｎｅの推移を示し、図３（ｅ）は、燃料カットフラグＦｆｃの推移を示す。なお、図３（ｂ）及び図３（ｃ）では、「ＯＮ」によってペダルが操作されていることを示し、「ＯＦＦ」によってペダルが操作されていないことを示している。また、図３（ｅ）の燃料カットフラグＦｆｃは、「１」によって燃料カット制御の実行を指示し、「０」によって燃料カット制御の停止を指示することを示している。

さらに、図３では、実線にて本発明にかかる推移を示し、破線にて比較技術にかかる推移を示している。ここで、比較技術とは、上記特許文献１の図１に記載されたエネルギ回生システムのことである。ちなみに、比較技術において、キャリア及びシャフトの連結部とクランク軸との間に設けられたクラッチを第３のクラッチと称すこととする。

まず、本発明について説明する。

図中実線にて示すように、時刻ｔ１において、ブレーキペダルの操作が開始されることで、車両の走行速度が徐々に低下することとなる。また、アクセルペダルの操作が解除されることで、燃料カット制御が開始される。

さらに、クランク軸１０ａ及び駆動輪２０の間の動力を遮断するように第１のクラッチ２２が通電操作されてかつ、リングギアＲ及びクランク軸１０ａの間の動力を伝達するように第２のクラッチ２４が通電操作される。これにより、エンジンブレーキによってリングギアＲにトルクが印加され、駆動輪２０から遊星歯車機構１２に入力された車両の運動エネルギの一部がエンジン１０に伝達されることとなる。したがって、エンジン回転速度Ｎｅの低下を緩和させることができ、燃料カット制御の実行時間を長くできる。

その後、エンジン回転速度Ｎｅが第２の規定速度ＮＥｆｃ未満になると判断される時刻ｔ３において、燃料カット制御が停止され、燃料噴射弁からの燃料噴射が再開される。

続いて、比較技術について説明する。ちなみに、比較技術では、車両の運動エネルギの回生量を増大させるべく、回生制御処理時においてキャリア及びシャフトの連結部とクランク軸との間の動力を遮断するように第３のクラッチを通電操作することとしている。

比較技術では、上記態様にて第３のクラッチが通電操作されることから、駆動輪からエンジンへと動力が伝達されない。このため、アクセルペダルの操作の解除とともにエンジン回転速度Ｎｅが急速に低下し、時刻ｔ３以前の時刻ｔ２においてエンジン回転速度Ｎｅが第２の規定速度ＮＥｆｃ未満になると判断され、燃料カット制御が早期に停止される。すなわち、比較技術において車両の運動エネルギの回生量を増大させようとすると、燃料カット制御の実行時間が本発明にかかる実行時間よりも短くなり、その結果、エンジンの燃費低減効果が低下することとなる。

また、比較技術では、遊星歯車機構を介した動力伝達のためにブレーキによってリングギアにトルクを印加することがある。この場合、遊星歯車機構に入力された車両の運動エネルギの一部がブレーキによって熱エネルギに変換されることとなり、車両の運動エネルギの回生量が低下する。こうした要因によっても、エンジン１０の燃費低減効果が低下することとなる。

続いて、図４に、本発明及び比較技術によって回生可能なエネルギ量の比較結果を示す。ここで、比較技術における結果は、燃料カット制御の実行時間を本発明にかかる実行時間と同等とすべく、キャリア及びシャフトの連結部とクランク軸との間の動力を伝達するように第３のクラッチを通電操作した場合のものである。

また、図中、「制動エネルギ」は、水平な路面を走行している（位置エネルギに変化がない）状態の車両が減速開始前に有していた運動エネルギを示し、「車両ブレーキ損失」は、車両の制動装置（例えばディスクブレーキであり、回生制御処理に伴うブレーキは除く）の作動に伴い生じる熱エネルギ損失である。また、「車両損失」は、車輪の転がり損失や、車両の空気抵抗等、エンジン１０及びエネルギ蓄積装置１４以外に起因するエネルギ損失であり、「エンジン損失」は、エンジンブレーキによるエネルギ損失を示す。更に、「トルク制御損失」は、駆動輪から遊星歯車機構を介してフライホイール等にエネルギを伝達するために要求されるエネルギ損失（比較技術では、リングギアに接続された発電機やブレーキにより消費されるエネルギに相当）を示す。加えて、「回生システム損失」は、フライホイールの回転及び発電機の発電に伴うエネルギ損失を示し、「回生エネルギ」は、フライホイールに蓄積された運動エネルギを示す。

制動エネルギは、各部の損失により熱エネルギに変換されたり、フライホイールに運動エネルギとして蓄積されたりする。これにより、車両は減速されて停止される。ここで、本発明によれば、比較技術と異なり、エンジン損失をトルク制御損の一部とすることができる。このため、比較技術と比較して、回生エネルギ量を増大させることができる。

以上説明したように、本実施形態では、クランク軸１０ａ及び変速装置１６の間に第１のクラッチ２２を設けてかつ、リングギアＲ及びクランク軸１０ａの間に第２のクラッチ２４を設けた。そして、こうした構成を前提として、回生制御処理を行った。このため、エンジン損失をトルク制御損の一部とすることができ、燃料カット制御の実行時間を維持しつつ、車両の運動エネルギの回生量を増大させることができる。これにより、エンジン１０の燃費低減効果を好適に高めることができる。

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

本実施形態では、エネルギ回生システムに増速機を追加する。

図５に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図５において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を示している。

図示されるように、リングギアＲ及び第２のクラッチ２４の間には、増速機４０が備えられている。増速機４０は、クランク軸１０ａの回転速度（エンジン回転速度Ｎｅ）よりもリングギアＲの回転速度Ｎｒを低くするための部材である。

続いて、図６を用いて、本実施形態にかかる回生制御処理について説明する。ここで、図６は、遊星歯車機構１２のサンギアＳ、キャリアＣ及びリングギアＲの回転速度の共線図である。なお、図中、矢印は、トルクの向きを示すものである。トルクの向きは、回転速度と同様、図中上側を正としており、これにより、遊星歯車機構１２に動力が入力される場合の動力の符号を正と定義している。

本実施形態では、増速機４０を備えるため、リングギアＲの回転速度Ｎｒをエンジン回転速度Ｎｅ未満とすることができる。このため、増速機４０が備えられない構成（図中一点鎖線にて表記）と比較して、リングギアＲの回転速度Ｎｒを低下させることができる。これにより、サンギアＳの回転速度Ｎｓを高くすることができ、また、リングギアＲの印加トルクを増大させることができるため、駆動輪２０から遊星歯車機構１２を介してエネルギ蓄積装置１４に伝達される車両の運動エネルギを増大させることができる。すなわち、車両の運動エネルギの回生量をより増大させることができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、エネルギ回生システムにブレーキを追加する。

図７に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図７において、先の図５に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を示している。

図示されるように、増速機４０及び第２のクラッチ２４の間には、ブレーキ４２が連結されている。ブレーキ４２は、リングギアＲの回転を妨げる方向のトルクをリングギアＲに印加可能なトルク印加手段である。本実施形態では、ブレーキ４２として、対となる摩擦板を有するクラッチ機構と、電磁コイルとを備える電磁ブレーキを用いている。ブレーキ４２は、電磁コイルへの通電操作による一対の摩擦板同士の摩擦により、リングギアＲにトルクを印加する。

図８に、本実施形態にかかる回生制御処理の手順を示す。この処理は、制御装置３２によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図８において、先の図２に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、ステップＳ１６の処理の完了後、ステップＳ１８においてブレーキ４２を通電操作する。ここでは、エンジンブレーキによってリングギアＲに印加されるトルクの不足分を補償するようにブレーキ４２が通電操作される。ここで、ブレーキ４２の通電操作手法の一例について説明すると、まず、ブレーキセンサ３６の出力値から算出されたブレーキペダルの操作量等に基づき車両の要求減速度を算出する。ここで、要求減速度は、上記操作量が大きいほど大きく算出される。そして、回生制御処理に伴うブレーキによる車両の減速度を上記要求減速度から減算した値として、ブレーキ４２による車両の減速度として算出する。そして、ブレーキ４２による車両の減速度に基づき、ブレーキ４２を通電操作する。

なお、ステップＳ１４、Ｓ１８の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態によれば、エンジンブレーキによってリングギアＲに印加されるトルクの不足分を補償することができる。このため、リングギアＲの印加トルクの不足に起因した車両の運動エネルギの回生量の低下を回避することができる。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、ブレーキに代えて、車載補機としての発電機をエネルギ回生システムに追加する。

図９に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図９において、先の図７に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を示している。また、本実施形態において、発電機２８を第１の発電機と称すこととする。

図示されるように、増速機４０及び第２のクラッチ２４の間には、ブレーキ４２に代えて、第２の発電機４４が連結されている。本実施形態において、第２の発電機４４は、発電機２８と同様の機能を有する。また、第２の発電機４４の発電電力は、バッテリ３０や車載電気機器に供給される。

ちなみに、本実施形態にかかる回生制御処理は、先の図８の処理に準じた処理によって実行される。詳しくは、先の図８のステップＳ１８の処理を、回生制御処理に伴うブレーキによる車両の減速度を上記要求減速度から減算した値に基づき第２の発電機４４の発電電力を調節する処理とすればよい。

以上説明した本実施形態によれば、第２の発電機４４によってリングギアＲの印加トルクの不足分を補償しつつ、第２の発電機４４の発電電力をバッテリ３０や車載電気機器に供給することで有効利用することができる。

（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、ブレーキに代えて、真空ポンプをエネルギ回生システムに追加する。

図１０に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図１０において、先の図７に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を示している。

図示されるように、増速機４０及び第２のクラッチ２４の間には、ブレーキ４２に代えて、真空ポンプ４６が連結されている。真空ポンプ４６は、ハウジング２６ａに接続されている。なお、ハウジング２６ａと真空ポンプ４６とを接続する通路上には、フライホイール２６側から真空ポンプ４６側への気体（空気）の流れのみを許容するチェックバルブ４８が設けられている。

こうした構成によれば、回生制御処理時において、真空ポンプ４６によってハウジング２６ａ内を減圧することができる。このため、フライホイール２６の回転に伴いフライホイール２６が周囲の気体から受ける抵抗を低減させることができ、フライホイール２６に一旦蓄積された運動エネルギの単位時間当たりの減少量を低減させることができる。

（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について、先の第５の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、真空ポンプの接続先を変更する。

図１１に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図１１において、先の図１０に示した部材と同一の部材については、便宜上同一の符号を示している。

図示されるように、真空ポンプ４６は、ブレーキブースタ５０の負圧室５０ａに接続されている。ブレーキブースタ５０は、ブレーキブースタ５０内を負圧室５０ａと大気圧室５０ｂとに区画するダイアフラム５０ｃと、ダイアフラム５０ｃを大気圧室５０ｂ側に付勢すべく負圧室５０ａ側に設けられるリターンスプリング５０ｄと、ダイアフラム５０ｃの中心部から負圧室５０ａ及び大気圧室５０ｂ側に延びる出力ロッド５０ｅとを備えて構成されている。

出力ロッド５０ｅの一端はブレーキペダル５２と接続され、他端はマスタシリンダ５４内の図示しないピストンと接続されている。なお、真空ポンプ４６と負圧室５０ａとを接続する経路には、負圧室５０ａから真空ポンプ４６への空気の流れのみを許容するチェックバルブ５６が設けられている。なお、負圧室５０ａは、チェックバルブ５６を介してエンジン１０の図示しない吸気通路にも接続されている。

ブレーキブースタ５０内は、ブレーキペダル５２が踏み込まれていない場合、負圧室５０ａと大気圧室５０ｂとが連通する構造となっている。このため、真空ポンプ４６や吸気通路によって負圧室５０ａが減圧され、負圧室５０ａの圧力と、大気圧室５０ｂの圧力とが等圧に維持される。一方、ブレーキブースタ５０内は、ブレーキペダル５２が踏み込まれる場合には、上記連通がなくなり、大気圧室５０ｂに大気圧が導入される構造となっている。このため、負圧室５０ａと大気圧室５０ｂとの間に差圧が生じ、ダイアフラム５０ｃの中心部がリターンスプリング５０ｄの付勢力に抗して負圧室５０ａ側に変位し、これに伴い出力ロッド５０ｅも変位する。これにより、ブレーキペダル５２の踏み込み力が所定の倍率でアシストされる。アシストされた上記踏み込み力は、出力ロッド５０ｅを介してマスタシリンダ５４内の図示しないピストンに伝達され、これにより、駆動輪２０を含む車輪に制動力が付与される。

こうした構成によれば、回生制御処理時において、真空ポンプ４６によって負圧室５０ａを減圧することができる。

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

・上記第１の実施形態において、フライホイール２６に直列に連結される車載補機としては、発電機２８に限らない。例えば、車載ポンプ（例えば、ウォータポンプや燃料ポンプ）や、空調用の圧縮機であってもよい。また、フライホイール２６に連結される車載補機としては、１つに限らず、複数であってもよい。さらに、フライホイール２６と車載補機との連結手法としては、これらを直列に連結させる手法に限らず、例えば、増速機等を介して並列に連結させる手法であってもよい。

・上記第２の実施形態において、増速機４０に代えて、無段変速装置（ＣＶＴ）を用いてもよい。この場合、例えば、キャリアＣの回転速度Ｎｃが過度に低くないことを条件として、サンギアＳの回転速度Ｎｓを高い水準に維持するように制御装置３２によってＣＶＴの変速比を操作してもよい。

・上記第３，第４の実施形態において、ブレーキ４２や車載補機（第２の発電機４４）を複数連結してもよい。この場合、これらを直列に連結してもよいし、並列に連結してもよい。

・上記第３の実施形態において、第２の動力伝達経路のうち第１の動力伝達経路以外の経路であってかつ第２のクラッチ２４よりもエンジン１０側にブレーキ４２を接続してもよい。なお、上記第４〜第６の実施形態における車載補機（第２の発電機４４、真空ポンプ４６）についても同様である。

・上記第４の実施形態において、第２の動力伝達経路に第２の発電機４４に加えてブレーキ４２を連結してもよい。

・上記第６の実施形態において、真空ポンプ４６をハウジング２６ａ及びブレーキブースタ５０の負圧室５０ａの双方に接続してもよい。

・上記第１の実施形態において、遊星歯車機構１２のサンギアＳに第２のクラッチ２４を介してクランク軸１０ａを連結してかつ、リングギアＲに入力軸１４ａを連結してもよい。この場合、上記第１の実施形態と比較して、回生制御処理時における入力軸１４ａの回転速度が低下するものの、車両の運動エネルギをフライホイール２６等に蓄積することはできる。

・エネルギ蓄積手段としては、上記運動エネルギ蓄積手段（フライホイール２６）及び上記電気エネルギ蓄積手段（発電機２８及びバッテリ３０）の双方に限らない。例えば、これらのうち一方であってもよい。

また、エネルギ蓄積手段としては、入力された運動エネルギを熱エネルギに変換して蓄える熱エネルギ蓄積手段であってもよい。具体的には例えば、熱エネルギ蓄積手段は、入力軸１４ａに連結されたブレードと、ブレードの回転によって攪拌される流体（作動油）が収容された箱とを備える。この場合、熱エネルギ蓄積手段に蓄えられた熱エネルギは、例えば、暖房などに使用される。

・「動力分割機構」としては、遊星歯車機構１２に限らない。クランク軸１０ａ、駆動輪２０及び入力軸１４ａのそれぞれと動力分割機構との連結部にトルクが印加されることでクランク軸１０ａ、駆動輪２０及び入力軸１４ａの間の動力伝達を可能とするものであれば、他の機構であってもよい。また、「動力分割機構」としては、自身に入力されたエネルギの出力先が２つ（具体的には、動力分割機構の備えるエネルギ出力側の軸が２つ）のものに限らず、３つ以上のものであってもよい。

・本発明が適用される車両としては、車載主機としてエンジンに加えて回転機を備える車両であってもよく、また、車載主機として回転機のみを備える車両であってもよい。これらの場合であっても、車両の減速時に回転機にて回生制御が行われることで、回転機の出力軸の回転トルクが増大することから、これをリングギアに印加することで、車両の運動エネルギの回生量を増大させることができると考えられる。

１０…エンジン、１０ａ…クランク軸、１２…遊星歯車機構、１４ａ…入力軸、１４…エネルギ蓄積装置、２０…駆動輪、２２…第１のクラッチ、２４…第２のクラッチ。

Claims (9)

1. 車載主機（１０）の出力軸（１０ａ）、駆動輪（２０）、及び入力軸（１４ａ）を介して入力されるエネルギを蓄積可能なエネルギ蓄積手段（１４）の間の動力伝達を自身を介して可能とする動力分割機構（１２）を備える車両に適用され、
   前記動力分割機構は、前記出力軸、前記駆動輪及び前記入力軸のそれぞれに連結される第１の回転体（Ｒ）、第２の回転体（Ｃ）及び第３の回転体（Ｓ）を有してかつ、前記第１の回転体の回転速度、前記第２の回転体の回転速度及び前記第３の回転体の回転速度の順に、これら回転速度を共線図上において一直線上に並ばせる遊星歯車機構であり、
   前記出力軸から前記動力分割機構を介さずに前記駆動輪に至る第１の動力伝達経路に設けられてかつ、該出力軸及び該駆動輪の間の動力を伝達又は遮断すべく操作される第１のクラッチ手段（２２）と、
   前記出力軸から前記第１のクラッチ手段を介さずに前記第１の回転体に至る第２の動力伝達経路において前記出力軸及び前記第１の回転体の間に設けられてかつ、該出力軸及び該第１の回転体の間の動力を伝達又は遮断すべく操作される第２のクラッチ手段（２４）と、
   を備え、
   前記第２の動力伝達経路において前記出力軸及び前記第１の回転体の間には、該第１の回転体の回転速度よりも該出力軸の回転速度を高くする増速手段（４０）が備えられていることを特徴とするエネルギ回生システム。
2. 前記第２の動力伝達経路において前記第２のクラッチ手段及び前記第１の回転体の間には、前記第１の回転体の回転を妨げる方向のトルクを印加すべく操作されるトルク印加手段（４２、４４、４６）が連結されていることを特徴とする請求項１記載のエネルギ回生システム。
3. 車載主機（１０）の出力軸（１０ａ）、駆動輪（２０）、及び入力軸（１４ａ）を介して入力されるエネルギを蓄積可能なエネルギ蓄積手段（１４）の間の動力伝達を自身を介して可能とする動力分割機構（１２）を備える車両に適用され、
   前記動力分割機構は、前記出力軸、前記駆動輪及び前記入力軸のそれぞれに連結される第１の回転体（Ｒ）、第２の回転体（Ｃ）及び第３の回転体（Ｓ）を有してかつ、前記第１の回転体の回転速度、前記第２の回転体の回転速度及び前記第３の回転体の回転速度の順に、これら回転速度を共線図上において一直線上に並ばせる遊星歯車機構であり、
   前記出力軸から前記動力分割機構を介さずに前記駆動輪に至る第１の動力伝達経路に設けられてかつ、該出力軸及び該駆動輪の間の動力を伝達又は遮断すべく操作される第１のクラッチ手段（２２）と、
   前記出力軸から前記第１のクラッチ手段を介さずに前記第１の回転体に至る第２の動力伝達経路において前記出力軸及び前記第１の回転体の間に設けられてかつ、該出力軸及び該第１の回転体の間の動力を伝達又は遮断すべく操作される第２のクラッチ手段（２４）と、
   を備え、
   前記第２の動力伝達経路において前記第２のクラッチ手段及び前記第１の回転体の間には、前記第１の回転体の回転を妨げる方向のトルクを印加すべく操作されるトルク印加手段（４２、４４、４６）が連結されていることを特徴とするエネルギ回生システム。
4. 前記トルク印加手段は、車載補機（４４）及びブレーキ（４２）のうち少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項２又は３記載のエネルギ回生システム。
5. 前記エネルギ蓄積手段は、前記入力軸を介して入力される運動エネルギを運動エネルギのまま蓄えるフライホイール（２６）を備え、
   前記トルク印加手段は、真空ポンプ（４６）を備え、
   前記真空ポンプは、前記フライホイールが収容される収容手段（２６ａ）に接続されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のエネルギ回生システム。
6. 前記トルク印加手段は、真空ポンプ（４６）を備え、
   前記真空ポンプは、前記車両の制動装置を構成するブレーキブースタ（５０）に接続されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のエネルギ回生システム。
7. 前記車載主機は、エンジンであり、
   前記エンジンの動力生成指示がなされていないこと、及び前記出力軸の回転速度が規定速度（ＮＥｆｃ）以上であることを条件として、該エンジンに対する燃料の供給を停止させる燃料カット手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のエネルギ回生システム。
8. 前記車両が走行中であってかつ前記車載主機の動力生成指示がなされていないことを条件として、前記出力軸及び前記駆動輪の間の動力を遮断するように前記第１のクラッチ手段を操作してかつ、該出力軸及び前記動力分割機構の間の動力を伝達するように前記第２のクラッチ手段を操作する操作手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のエネルギ回生システム。
9. 前記エネルギ蓄積手段は、前記入力軸を介して入力される運動エネルギを運動エネルギのまま蓄えるフライホイール（２６）を備えることを特徴とする請求項１〜４、６〜８のいずれか１項に記載のエネルギ回生システム。

Images