WO2011104856A1 - 車両用減速エネルギ回生装置 - Google Patents

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WO2011104856A1
WO2011104856A1 PCT/JP2010/053061 JP2010053061W WO2011104856A1 WO 2011104856 A1 WO2011104856 A1 WO 2011104856A1 JP 2010053061 W JP2010053061 W JP 2010053061W WO 2011104856 A1 WO2011104856 A1 WO 2011104856A1
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brake
vehicle
flywheel
sun gear
carrier
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PCT/JP2010/053061
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英樹 窪谷
俊哉 山下
敦 本多
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トヨタ自動車株式会社
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    • F16H33/02—Rotary transmissions with mechanical accumulators, e.g. weights, springs, intermittently-connected flywheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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    • B60K6/10—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable mechanical accumulator, e.g. flywheel
    • B60K6/105—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable mechanical accumulator, e.g. flywheel the accumulator being a flywheel
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W30/18109—Braking
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a regeneration device for regenerating kinetic energy of a vehicle when the vehicle is decelerated.
  • a braking device using friction is used for deceleration braking of a vehicle, and the vehicle is decelerated or stopped by converting the kinetic energy of the vehicle into thermal energy.
  • the kinetic energy is used effectively so as to improve the fuel efficiency of the vehicle.
  • a vehicle deceleration energy regenerator that can store the amount of energy is well proposed.
  • the deceleration energy regeneration device for vehicles described in patent document 1 is it.
  • the vehicle deceleration energy regeneration device of Patent Document 1 includes a flywheel for storing kinetic energy of a vehicle at the time of vehicle deceleration, and a belt-type continuously variable transmission (CVT) capable of continuously changing a reduction ratio.
  • CVT continuously variable transmission
  • the continuously variable transmission constitutes a part of a power transmission path between the drive shaft that transmits the driving force from the engine to the drive wheels and the flywheel. Further, a flywheel clutch is provided between the continuously variable transmission and the flywheel to intermittently transmit power between them.
  • a flywheel clutch is engaged to allow power transmission between the continuously variable transmission and the flywheel.
  • the fuel consumption is, for example, a travel distance per unit fuel consumption, and the improvement in fuel consumption is an increase in the travel distance per unit fuel consumption, or the fuel consumption of the entire vehicle.
  • the vehicle deceleration energy regeneration device of Patent Document 1 described above includes a belt-type continuously variable transmission for changing a reduction ratio between the drive shaft and the flywheel. Compared with a planetary gear device and a frictional engagement element, the mechanical configuration is large. For this reason, in consideration of the case where it is mounted on an actual vehicle, a transmission device having a smaller mechanical configuration has been required as a transmission device that transmits a driving force between the driving shaft and the flywheel. Such a problem is not yet known.
  • the mechanical configuration is small, and instead of the continuously variable transmission, it is composed of a brake that is a friction engagement element and a single planetary planetary gear device. It is conceivable to employ a transmission device with a fixed reduction ratio.
  • the deceleration energy regeneration device 210 for vehicles shown in FIG. 9 is it.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the vehicle 208 and an enlarged vehicle deceleration energy regeneration device 210 (hereinafter referred to as “energy regeneration device 210”) that employs the transmission device 212 having the fixed reduction ratio.
  • FIG. FIG. 10 shows a case where regenerative control is performed in which the kinetic energy transmitted from the drive wheel 214 during vehicle deceleration is stored in the flywheel 216, and the kinetic energy stored in the flywheel 216 during vehicle acceleration is supplied to the drive wheel 214.
  • FIG. 10 is an engagement operation table of the transmission device 212 in the case where the assist control is performed. In FIG. 10, “on” indicates engagement, and “off” indicates release.
  • FIG. 11 is a transmission device for explaining the regeneration control and the assist control, taking as an example a case where the regeneration control is executed and the vehicle 208 is stopped, and then the assist control is executed and the vehicle 208 starts to travel forward.
  • the energy regeneration device 210 includes a flywheel 216 and a transmission device 212 including a planetary gear device 222 and a brake B0.
  • the planetary gear unit 222 is a single planetary planetary gear unit, and includes a carrier CA0 that holds the pinion P0 so as to rotate and revolve, a ring gear R0 that meshes with the pinion P0, and a sun gear S0 that meshes with the pinion P0. ing.
  • the carrier CA0 is connected to the drive shaft 220, the sun gear S0 is connected to the flywheel 216, and the ring gear R0 is selectively connected to a transmission case 224 as a non-rotating member by a brake B0.
  • S0 is a two-dimensional coordinate composed of a vertical axis indicating the rotational speed.
  • description will be made assuming that the regenerative control is started from the state indicated by the solid line L01, that is, the carrier CA0 is rotating in the positive direction and the flywheel 216 is stopped.
  • the brake B0 When the regeneration control is started, the brake B0 is engaged, so that the rotational speed Nr0 of the ring gear R0 (hereinafter referred to as “ring gear rotational speed Nr0”) decreases and the rotational speed Ns0 of the sun gear S0 increases.
  • the engagement of the brake B0 at this time is not a complete engagement but a slip engagement that slides the brake B0.
  • This regenerative control is continued until the ring gear rotational speed Nr0 becomes zero, or from the solid line L01 to the solid line L02 in FIG.
  • the brake B0 When the ring gear rotation speed Nr0 becomes zero, the brake B0 is released, and the transmission device 212 enters a neutral state that interrupts power transmission.
  • the rotational speed Nca0 of the carrier CA0 corresponding to the vehicle speed (hereinafter referred to as “carrier rotational speed Nca0”) is made zero by the braking force such as the foot brake or the engine brake. That is, the line changes from the solid line L02 in FIG. 11 to the solid line L03. In the state indicated by the solid line L03, the vehicle 208 is stopped. After that, when the assist control is started, the brake B0 is engaged (specifically, slip engagement), so that the ring gear rotational speed Nr0 is changed from the negative direction. Torque acts in the direction that raises toward zero and raises the carrier rotation speed Nca0.
  • This assist control is continued until the ring gear rotational speed Nr0 becomes zero until it becomes a broken line L04 from a solid line L03 in FIG.
  • the brake B0 is released and the transmission device 212 enters the neutral state.
  • the solid line L02 indicates the state at the end of the regeneration control. According to this, it is considered that the carrier CA0 is still rotating, and if the transmission device 212 can change the speed, the kinetic energy from the drive wheel 214 can be further stored in the flywheel 216. Further, according to the broken line L04 indicating the state at the end of the assist control, the sun gear S0 is still rotating, and if the transmission device 212 is capable of shifting, kinetic energy is further supplied from the flywheel 216 to the drive wheels 214. It is considered possible.
  • the transmission device 212 has a fixed reduction ratio, the state of the collinear diagram in which kinetic energy can be transferred between the drive shaft 220 and the flywheel 216 is limited as compared with the case where transmission is possible, It was thought that the energy regeneration device 210 would be less efficient.
  • the present invention has been made against the background of the above circumstances, and the object of the present invention is to provide a deceleration energy regeneration device for a vehicle that has a small mechanical structure and can efficiently regenerate the kinetic energy of the vehicle. Is to provide.
  • the gist of the present invention is that (a) kinetic energy transmitted from a wheel is accumulated in a flywheel when the vehicle is decelerated, while it is accumulated in the flywheel when the vehicle is accelerated.
  • the vehicle deceleration energy regeneration device for supplying the kinetic energy to the wheel, wherein (b) a stepped transmission mechanism of two or more speeds is used as a part of a power transmission path between the wheel and the flywheel. It is in preparation.
  • the mechanical configuration of the vehicle deceleration energy regenerative device is smaller than that provided with a belt-type continuously variable transmission or the like, so that the vehicle deceleration energy regenerative device is mounted on the vehicle. It becomes easy. Further, since the stepped transmission mechanism has two or more steps, the speed ratio between the input rotational speed and the output rotational speed of the stepped transmission mechanism is changed by switching the reduction ratio as compared with the fixed reduction ratio. Thus, the kinetic energy can be exchanged between the wheel and the flywheel within a wider range, and the kinetic energy of the vehicle can be efficiently regenerated.
  • the stepped transmission mechanism is connected to the wheel and (a) a carrier that holds the first pinion and the second pinion meshing with each other so as to rotate and revolve.
  • a rabinio planetary gear device comprising: a ring gear meshing with a pinion; a first sun gear meshing with the first pinion; and a second sun gear coupled with the flywheel and meshing with the second pinion; A first brake that selectively connects the first sun gear to the non-rotating member; and (c) a second brake that selectively connects the carrier to the non-rotating member.
  • the rotational speed of the first sun gear is a predetermined positive value with the rotational direction of the ring gear as a positive direction.
  • the rotational speed determination value is larger than a certain regeneration speed
  • the first brake is engaged and the second brake is released, while the rotational speed of the first sun gear is less than or equal to the regeneration rotational speed determination value.
  • the carrier is rotating in the forward direction
  • the first brake is released and the second brake is engaged.
  • the first sun gear and the carrier of the stepped transmission mechanism cannot transmit the kinetic energy from the wheel to the flywheel when the first brake is engaged, but are transmitted when the second brake is engaged. Since the kinetic energy can be transmitted from the wheel to the flywheel in a rotational state where it is possible, the kinetic energy from the wheel can be efficiently stored in the flywheel.
  • the assist is such that the rotational speed of the carrier is a predetermined negative value with the rotational direction of the ring gear as a positive direction.
  • the rotational speed determination value is smaller than the hourly rotational speed determination value
  • the first brake is released and the second brake is engaged, while the rotational speed of the carrier is greater than or equal to the assist rotational speed determination value and the first
  • the sun gear is rotating in the negative direction
  • the first brake is engaged and the second brake is released.
  • the first sun gear and the carrier of the stepped transmission mechanism cannot transmit the kinetic energy of the flywheel to the wheel by the engagement of the second brake, but can be transmitted by the engagement of the first brake.
  • the kinetic energy can be transmitted to the wheel, so that the kinetic energy can be efficiently supplied from the flywheel to the wheel.
  • both the first brake and the second brake are released. In this way, the transfer of kinetic energy between the flywheel and the wheel can be easily cut off by controlling the brake.
  • slip engagement is performed so as to generate a predetermined torque without fully engaging the brake.
  • slip engagement is performed so as to generate a predetermined torque without fully engaging the brake.
  • the brake having the smaller brake loss due to the engagement is engaged. In this way, it is possible to efficiently transfer the kinetic energy between the wheel and the flywheel.
  • FIG. 3 shows together the schematic diagram showing the schematic structure of the vehicle to which this invention is applied suitably, and the skeleton which expanded and showed the deceleration energy regeneration apparatus for vehicles mounted in the vehicle.
  • the signal input into the electronic controller with which the deceleration energy regeneration apparatus for vehicles of FIG. 1 is provided, and the signal output from the electronic controller are illustrated.
  • It is a functional block diagram explaining the principal part of the control function of the electronic control apparatus of FIG. 3 is an engagement operation table for explaining engagement or release of a first brake and a second brake included in a stepped transmission mechanism in regenerative control and assist control executed by the electronic control device of FIG. 2.
  • the regeneration control and the assist control will be described by taking as an example a case where the regeneration control is executed and the vehicle stops, and then the assist control is executed and the vehicle starts to travel forward.
  • the first brake is replaced with a first oil pump that generates hydraulic pressure by the rotation of the first sun gear, and the second brake B2 is rotated by the rotation of the carrier.
  • Drawing 1 showing the example replaced with the 2nd oil pump which generates oil pressure.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating the subject which this invention tends to solve, Comprising: The schematic diagram showing schematic structure of a vehicle, and the deceleration energy regeneration apparatus for vehicles which employ
  • FIG. 10 is a collinear diagram of the transmission device provided in the vehicle deceleration energy regeneration device of FIG. 9, in which the regeneration control is executed, the vehicle is stopped, and then the assist control is executed, so that the vehicle starts to travel forward;
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the regeneration control and assist control.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle 8 to which the present invention is preferably applied, and a vehicle deceleration energy regeneration device 24 (hereinafter referred to as “energy regeneration device 24”) mounted on the vehicle 8. It is a figure which shows collectively the skeleton figure expanded and represented.
  • a vehicle 8 includes an engine 12 that is a driving force source, a main transmission 14 that transmits power from the engine 12 to the drive wheels 22, a differential gear device 16, and a main transmission 14.
  • a regenerative device 24 As shown in FIG. 1, in the power transmission path between the engine 12 and the drive wheels 22, the engine 12, the main transmission 14, the drive shaft 18, and the differential gear device 16 are directed from the engine 12 side to the drive wheels 22 side.
  • the axle 20 and the drive wheel 22 are sequentially connected in series.
  • the main transmission 14 is, for example, an automatic transmission composed of a plurality of well-known planetary gear devices and engagement devices, and is connected to the output shaft of the engine 12 via a torque converter (not shown).
  • the main transmission 14 is the automatic transmission described above, but there is no particular limitation on the type thereof.
  • the main transmission 14 may be a CVT or a parallel-shaft always-mesh manual transmission.
  • the energy regeneration device 24 includes a flywheel 30, a stepped transmission mechanism 32 that forms part of a power transmission path between the drive wheel 22 and the flywheel 30, and an electronic device for controlling the stepped transmission mechanism 32. And a control device 80 (see FIG. 2).
  • the flywheel 30 is a mass body for accumulating kinetic energy transmitted from the drive wheels 22 as rotational energy when the vehicle 8 is decelerated, for example, during braking.
  • the stepped transmission mechanism 32 is a two-stage automatic transmission whose reduction ratio (gear ratio) ⁇ R changes in two stages.
  • the planetary gear unit 34, the first brake B1, the second brake B2, A transmission case 36 (hereinafter referred to as “case 36”) is provided as a non-rotating member that is a housing that accommodates them and is attached to the vehicle body.
  • the planetary gear device 34 is a Ravigneaux type planetary gear device, and a carrier CA that holds the first pinion P1 and the second pinion P2 meshing with each other so as to rotate and revolve, and the first pinion.
  • the ring gear RNG meshes with P1, the first sun gear S1 meshed with the first pinion P1, and the second sun gear S2 meshed with the second pinion P2. Since the ring gear RNG is connected to the drive shaft 18 and rotates in a one-to-one relationship with the drive shaft 18, it can be said that the ring gear RNG is connected to the drive wheel 22.
  • the second sun gear S ⁇ b> 2 is connected to the flywheel 30 and rotates integrally with the flywheel 30.
  • the planetary gear unit 34 is provided concentrically with the flywheel 30.
  • the ring gear RNG is operatively connected to the drive shaft 18 via a gear or the like, but in FIG. 1, the gear or the like interposed between the ring gear RNG and the drive shaft 18 is omitted. .
  • the planetary gear unit 34 is configured symmetrically with respect to the center line thereof, the lower half is omitted in FIG.
  • the first brake B1 and the second brake B2 are hydraulic friction engagement devices that are often used in conventional stepped automatic transmissions for vehicles.
  • a plurality of friction plates stacked on each other are provided by a hydraulic actuator.
  • the wet multi-plate type to be pressed, one or two bands wound around the outer peripheral surface of the rotating drum are composed of band brakes, etc., which are tightened by a hydraulic actuator, etc. This is for selectively connecting the members.
  • the first brake B1 and the second brake B2 can continuously change the engagement force by hydraulic control, and can continuously change the brake torque generated between the members on both sides. This is an engaging element capable of torque control.
  • the first brake B1 is interposed between the first sun gear S1 and the case 36, and selectively connects the first sun gear S1 to the case 36.
  • the second brake B ⁇ b> 2 is interposed between the carrier CA and the case 36 and selectively connects the carrier CA to the case 36.
  • the stepped transmission mechanism 32 configured as described above, when the first brake B1 is engaged and the second brake B2 is released, one of the two shift stages is established, and the reverse In addition, when the first brake B1 is released and the second brake B2 is engaged, the other one of the two speeds is established. Further, when both the first brake B1 and the second brake B2 are released, the power transmission in the stepped transmission mechanism 32 is cut off, and the flywheel 30 is disconnected from the drive shaft 18.
  • FIG. 2 illustrates a signal input to the electronic control device 80 included in the energy regeneration device 24 and a signal output from the electronic control device 80.
  • the electronic control device 80 of FIG. 2 has a function as a speed change control device of the stepped speed change mechanism 32, and is a so-called microcomputer including a ROM, a RAM, a CPU, an input / output interface, and the like.
  • the input signal is processed according to a program stored in advance in the ROM while using the temporary storage function, and the engagement control and the release control of the first brake B1 and the second brake B2 included in the stepped transmission mechanism 32 are performed.
  • the electronic control unit 80 may be provided in the vehicle 8 independently of the vehicle control unit that performs output control of the engine 12 including starting and stopping of the engine 12, shift control of the main transmission 14, and the like. It may be incorporated in a part of the control device.
  • the electronic control unit 80 includes a signal indicating whether or not the brake pedal 42 is operated from the foot brake switch, the presence or absence of the operation of the accelerator pedal 44 from the accelerator opening sensor, and the accelerator pedal. 44, a signal representing the operation amount (accelerator opening Acc), a signal representing the rotational speed Nr of the ring gear RNG from the ring gear rotational speed sensor (hereinafter referred to as "ring gear rotational speed Nr"), and the carrier CA from the carrier rotational speed sensor.
  • a signal representing the rotational speed Nc (hereinafter referred to as “carrier rotational speed Nc”) and a signal representing the rotational speed Ns1 of the first sun gear S1 from the first sun gear rotational speed sensor (hereinafter referred to as “first sun gear rotational speed Ns1”).
  • first sun gear rotational speed Ns1 a signal representing the rotational speed Ns1 of the first sun gear S1 from the first sun gear rotational speed sensor
  • second sun gear the rotation speed Ns2 of the second sun gear S2 from the second sun gear rotation speed sensor
  • the electronic control unit 80 includes an electromagnetic valve included in the hydraulic control circuit 46 for controlling the hydraulic actuators of the hydraulic friction engagement devices (the first brake B1 and the second brake B2) of the stepped transmission mechanism 32.
  • a valve command signal to be operated is output.
  • the hydraulic control circuit 46 is provided in the stepped speed change mechanism 32, and drives a linear solenoid valve (electromagnetic valve) provided in the hydraulic control circuit 46 in accordance with the valve command signal, so that the first brake B1 and the second brake B1. Each operating state of the brake B2 is switched.
  • FIG. 3 is a functional block diagram for explaining the main part of the control function of the electronic control unit 80.
  • the electronic control unit 80 performs regenerative control in which the kinetic energy transmitted from the drive wheels 22 is accumulated as rotational energy in the flywheel 30 by increasing the flywheel rotational speed Nf when the vehicle 8 is decelerated, for example, during braking. Further, during acceleration of the vehicle 8, assist control is performed in which the flywheel rotational speed Nf is decreased and the kinetic energy accumulated in the flywheel 30 is supplied to the drive wheels 22.
  • the electronic control unit 80 includes a regeneration control execution determination unit 82, an assist control execution determination unit 84, and a shift control unit 86 in order to execute the regeneration control and the assist control.
  • the regenerative control execution determination means 82 determines whether or not a regenerative control execution condition that is a condition for executing the regenerative control is satisfied. For example, the regenerative control execution condition is satisfied when the brake pedal 42 is depressed while the vehicle 8 is traveling. Alternatively, a brake pedal force determination that has been experimentally determined in advance so that the driver does not feel uncomfortable even if the brake pedal force is detected from the brake hydraulic pressure and the regenerative control is executed. When the value is equal to or greater than the value, the regeneration control execution condition may be satisfied. Further, a condition regarding the vehicle speed V may be further added, and the regenerative control execution condition may be satisfied only when the vehicle speed V is equal to or higher than a predetermined vehicle speed determination value. The regenerative control may be executed when the vehicle 8 moves forward or backward, but in this embodiment, the regenerative control is executed when the vehicle 8 moves forward, and the regenerative control execution condition is satisfied only while the vehicle 8 is moving forward. Shall.
  • the regenerative control execution determining means 82 outputs a regenerative control execution command, which is a command to execute the regenerative control, to the shift control means 86 when the regenerative control execution condition is satisfied.
  • Assist control execution determining means 84 determines whether or not an assist control execution condition that is a condition for executing the assist control is satisfied. For example, the assist control execution condition is satisfied when the accelerator pedal 44 is depressed while the flywheel 30 is rotating. Alternatively, the assist control execution condition is satisfied when the accelerator opening Acc is equal to or greater than an accelerator opening determination value that has been experimentally determined in advance so that the passenger does not feel strange even when the assist control is executed. It is good. Further, the condition regarding the flywheel rotational speed Nf may be further added, and the assist control execution condition may be satisfied only when the flywheel rotational speed Nf is equal to or higher than a predetermined flywheel rotational speed determination value. The assist control may be executed when the vehicle 8 moves forward or backward. In this embodiment, the assist control is executed when the vehicle 8 moves forward, and the main transmission 14 is switched to the forward shift stage. Only when the assist control execution condition is satisfied.
  • the assist control execution determination unit 84 When the assist control execution condition is satisfied, the assist control execution determination unit 84 outputs an assist control execution command, which is a command to execute the assist control, to the shift control unit 86.
  • the shift control means 86 executes the shift control of the stepped transmission mechanism 32 by outputting the valve command signal to the hydraulic control circuit 46. Specifically, the shift control means 86, when receiving the regenerative control execution command from the regenerative control execution determining means 82, shift control (regeneration shift control during regeneration) of the stepped transmission mechanism 32 for executing the regenerative control. ). On the other hand, when the shift control means 86 receives the assist control execution command from the assist control execution determining means 84, the shift control of the stepped transmission mechanism 32 for executing the assist control (shift control during assist). Execute. Further, when neither the regenerative control execution command nor the assist control execution command is received, the shift control means 86 blocks the transfer of kinetic energy between the drive wheel 22 and the flywheel 30.
  • Both the first brake B1 and the second brake B2 are released, and the power transmission in the stepped transmission mechanism 32 is interrupted.
  • both the regenerative control execution command and the assist control execution command cannot be received at the same time.
  • the shift control means 86 may include the first brake B1 and the first brake Release both brakes B2.
  • the regenerative shift control executed when the shift control means 86 receives the regenerative control execution command will be described.
  • the rotation direction of the ring gear RNG is set to the positive direction.
  • the shift control means 86 determines whether or not the first sun gear rotational speed Ns1 is greater than a predetermined regenerative rotational speed determination value Nofs1.
  • the regenerative rotation speed judgment value Nofs1 is ideally zero, and thus is a positive value whose absolute value is as small as possible.
  • the hydraulic control delay of each of the first brake B1 and the second brake B2 and each rotation can be switched from the first brake B1 to the second brake B2 in advance while smoothly transferring kinetic energy during the regeneration control. It is set experimentally.
  • the shift control means 86 engages the first brake B1 and releases the second brake B2 when the first sun gear rotation speed Ns1 is larger than the regenerative rotation speed determination value Nofs1.
  • the shift control means 86 does not completely engage the first brake B1, but instead uses the kinetic energy transmitted from the drive wheel 22 to the ring gear RNG to generate the second sun gear rotational speed Ns2.
  • the first brake B1 is slip-engaged so as to rise.
  • the shift control means 86 when the first brake B1 is slip-engaged, suppresses a shock in the regenerative control and the torque (experimentally determined in advance) so that the second sun gear rotation speed Ns2 rises smoothly.
  • the hydraulic pressure of the first brake B1 is controlled so that a reaction torque is generated in the first sun gear S1.
  • the shift control means 86 releases the first brake B1 and the second brake when the first sun gear rotation speed Ns1 is equal to or lower than the regeneration rotation speed determination value Nofs1 and the carrier CA rotates in the forward direction. Engage the brake B2.
  • the shift control means 86 does not fully engage the second brake B2 but engages the slip engagement as in the case of engaging the first brake B1.
  • the speed change control means 86 is configured so that the reaction force torque is generated in the carrier CA in the slip engagement of the second brake B2 in the same manner as the slip engagement of the first brake B1. To control.
  • the shift control means 86 performs the first brake B1 and the second brake B1. Both brakes B2 are released to cut off power transmission in the stepped transmission mechanism 32. That is, the stepped transmission mechanism 32 is set to a neutral state in which power transmission between the drive wheel 22 and the flywheel 30 is interrupted. As described above, the shift control means 86 executes the regeneration shift control when receiving the regeneration control execution command.
  • the assist-time shift control that is executed when the shift control means 86 receives the assist control execution command will be described.
  • the rotation direction of the ring gear RNG is set to the positive direction as in the regeneration speed change control.
  • the shift control means 86 determines whether or not the carrier rotation speed Nc is smaller than a predetermined assist rotation speed determination value (-Nofs2).
  • the assist-time rotational speed determination value (-Nofs2) is ideally zero, so the absolute value is a negative value as small as possible, and the hydraulic control delay of the first brake B1 and the second brake B2 is delayed.
  • the engagement-side engagement element can be switched from the second brake B2 to the first brake B1 while smoothly transferring the kinetic energy during the assist control in consideration of the detection delay of each rotation speed sensor and the like.
  • it is experimentally set in advance. Since the rotational speed determination value at the time of assist is a negative value, in order to make it easy to understand, a minus sign is added instead of Nofs2 and expressed as ( ⁇ Nofs2).
  • the shift control means 86 releases the first brake B1 and engages the second brake B2 when the carrier rotation speed Nc is smaller than the assist rotation speed determination value (-Nofs2).
  • the engagement of the second brake B2 in the shift control at the time of assist is slip engagement similar to the case of the shift control at the time of regeneration.
  • the shift control means 86 is experimentally determined in advance so as to suppress the shock in the assist control and smoothly increase the ring gear rotation speed Nr in the slip engagement of the second brake B2 in the assist shift control.
  • the hydraulic pressure of the second brake B2 is controlled so that the generated reaction force torque is generated in the carrier CA.
  • the shift control means 86 engages the first brake B1 when the carrier rotation speed Nc is equal to or greater than the assist rotation speed determination value ( ⁇ Nofs2) and the first sun gear S1 rotates in the negative direction. And the second brake B2 is released.
  • the engagement of the first brake B1 in the shift control during assist is the same slip engagement as in the shift control during regeneration.
  • the shift control means 86 generates the first reaction torque in the same manner as the slip engagement of the second brake B2 in the assist shift control.
  • the hydraulic pressure of the first brake B1 is controlled so as to be generated in the sun gear S1.
  • the shift control means 86 When the first sun gear rotation speed Ns1 becomes zero or higher, that is, when the first sun gear rotation speed Ns1 is zero or the first sun gear S1 is rotating in the positive direction, the shift control means 86 Both the first brake B1 and the second brake B2 are released, and the power transmission in the stepped transmission mechanism 32 is cut off. That is, the stepped transmission mechanism 32 is set to the neutral state. As described above, the shift control means 86 performs the assist shift control when receiving the assist control execution command.
  • the shift control means 86 performs the regeneration control by executing the regenerative shift control. Therefore, it can be said that the shift control means 86 functions as a regenerative control means, and the execution of the assist shift control. Therefore, it can also be said that it functions as an assist control means.
  • FIG. 4 is an engagement operation table of the stepped transmission mechanism 32 during the regeneration control and the assist control.
  • “on” indicates engagement
  • “off” indicates release
  • FIG. 5 is a stepped view for explaining the regeneration control and the assist control, taking as an example a case where the regeneration control is executed and the vehicle 8 is stopped and then the assist control is executed and the vehicle 8 starts to travel forward.
  • FIG. 6 is a collinear diagram of the speed change mechanism 32 In FIG. 4 and FIG. 5, each function display (regeneration 1, regeneration 2, neutral, assist 1, assist 2) has the same meaning, and L1 to L4-2 displayed in FIG. 4 are broken lines or solid lines in FIG. L1 to L4-2 are shown.
  • the collinear diagram of FIG. 5 is a two-dimensional coordinate composed of a horizontal axis indicating the relationship between the gear ratios ⁇ 1 and ⁇ 2 of the planetary gear device 34 and a vertical axis indicating the rotational speed of each rotating element of the planetary gear device 34.
  • the upward direction in the figure is a positive rotation.
  • Vertical lines Y1, Y2, Y3, and Y4 in FIG. 5 respectively represent the first sun gear S1 as the first rotating element RE1, the carrier CA as the second rotating element RE2, the ring gear RNG as the third rotating element RE3, and the fourth rotation. This corresponds to the second sun gear S2 as the element RE4.
  • the mutual intervals of the vertical lines Y1, Y2, Y3, Y4 are respectively determined according to the tooth number ratios ⁇ 1, ⁇ 2. More specifically, as shown in FIG. 5, when the interval between the vertical lines Y1 and Y2 is set to “1”, the interval between the vertical lines Y2 and Y3 is set to “ ⁇ 1”, and the vertical lines Y3 and Y4 Is set to “ ⁇ 1 ⁇ (1 ⁇ 2) / ⁇ 2”.
  • ⁇ 2 Zs2 / Zr (2)
  • the process until the regenerative control is executed by, for example, depressing the brake pedal 42 and the vehicle 8 traveling forward stops will be described with reference to the alignment chart of FIG.
  • the ring gear RNG is rotating in the forward direction because the vehicle 8 is traveling forward, and the flywheel 30 is stopped. It shall be.
  • the shift control means 86 determines whether or not the first sun gear rotation speed Ns1 is larger than the regeneration rotation speed determination value Nofs1 in the regeneration control.
  • the shift control means 86 engages the first brake B1 (slip engagement) and engages the second brake B2. release. Therefore, the first brake B1 generates torque in the direction of decreasing the first sun gear rotation speed Ns1, and increases the second sun gear rotation speed Ns2. This corresponds to the regeneration 1 shown in FIGS. In the regeneration 1, the first sun gear rotation speed Ns1 gradually decreases from the state indicated by the solid line L1, and the regeneration 1 continues until the first sun gear rotation speed Ns1 becomes equal to or lower than the regeneration rotation speed determination value Nofs1.
  • FIG. 5 when the first sun gear rotational speed Ns1 becomes equal to or lower than the regeneration rotational speed determination value Nofs1, the carrier CA is still rotating in the forward direction. Is switched from the first brake B1 to the second brake B2. That is, the first brake B1 is released and the second brake B2 is engaged (slip engagement).
  • the solid line L2-1 in FIG. 5 shows the rotational elements RE1 to 1 when the first sun gear rotational speed Ns1 is equal to or lower than the regeneration rotational speed judgment value Nofs1, specifically, when the first sun gear rotational speed Ns1 becomes zero from the positive direction.
  • the rotational speed of RE4 is shown.
  • the rotation direction of the carrier CA indicated by the solid line L2-1 is the positive direction.
  • the shift control means 86 releases the first brake B1 and engages the second brake B2 during the forward rotation of the carrier CA, the second brake B2 generates torque in the direction of decreasing the carrier rotation speed Nc. Then, the second sun gear rotation speed Ns2 is further increased. This corresponds to the regeneration 2 shown in FIGS. In the regeneration 2, the carrier rotation speed Nc gradually decreases, and the regeneration 2 continues until the carrier rotation speed Nc becomes zero or substantially zero (however, a positive value). 4 and 5, the kinetic energy from the drive wheel 22 is transmitted to the flywheel 30 in the regeneration 1 and the regeneration 2, and the regeneration 1 and the regeneration 2 correspond to the regeneration control.
  • a solid line L2-2 in FIG. 5 indicates the rotation speed of each of the rotation elements RE1 to RE4 when the carrier rotation speed Nc is decreased from the positive direction and becomes zero in the regeneration 2.
  • the shift control means 86 causes the flywheel rotation speed Nf (second sun gear rotation speed Ns2) regardless of which of the first brake B1 and the second brake B2 is engaged during vehicle deceleration. ) Cannot be further raised, the regeneration control is terminated. Accordingly, both the first brake B1 and the second brake B2 are released.
  • a solid line L3 indicates the rotational speed of each of the rotating elements RE1 to RE4 when the ring gear rotational speed Nr becomes zero from the solid line L2-2.
  • the period from the release of both the first brake B1 and the second brake B2 to the solid line L3 to the solid line L3 corresponds to the braking (neutral) shown in FIGS.
  • the shift control means 86 determines whether or not the carrier rotational speed Nc is smaller than the assist rotational speed determination value (-Nofs2) in the assist control. Since the carrier rotational speed Nc indicated by the solid line L3 in FIG. 5 is smaller than the assist rotational speed determination value (-Nofs2), the shift control means 86 releases the first brake B1 and engages the second brake B2. (Slip engagement).
  • the second brake B2 generates a torque in a direction that increases the carrier rotation speed Nc, and generates a positive assist torque in the ring gear RNG, while decreasing the second sun gear rotation speed Ns2.
  • the carrier rotational speed Nc gradually increases from the state indicated by the solid line L3, and the assist 1 continues until the carrier rotational speed Nc becomes equal to or higher than the assist rotational speed determination value (-Nofs2).
  • FIG. 5 when the carrier rotation speed Nc becomes equal to or higher than the assist rotation speed determination value ( ⁇ Nofs2), the first sun gear S1 is still rotating in the negative direction.
  • the engagement element is switched from the second brake B2 to the first brake B1. That is, the first brake B1 is engaged (slip engagement) and the second brake B2 is released.
  • a broken line L4-1 in FIG. 5 indicates each rotation when the carrier rotation speed Nc becomes equal to or higher than the assist rotation speed determination value ( ⁇ Nofs2), specifically, when the carrier rotation speed Nc becomes zero from the negative direction.
  • the rotational speed of elements RE1 to RE4 is shown.
  • the rotation direction of the first sun gear S1 indicated by the broken line L4-1 is a negative direction.
  • the shift control means 86 engages the first brake B1 and releases the second brake B2 during the negative rotation of the first sun gear S1, the first brake B1 torques in a direction to increase the first sun gear rotation speed Ns1. And the second sun gear rotation speed Ns2 is further reduced while generating positive assist torque in the ring gear RNG.
  • the assist 2 the first sun gear rotation speed Ns1 gradually increases, and the assist 2 continues until the first sun gear rotation speed Ns1 becomes zero or substantially zero (however, it is a negative value). 4 and 5, the kinetic energy (rotational energy) of the flywheel 30 is transmitted to the drive wheel 22 in the assist 1 and the assist 2, and the assist 1 and the assist 2 correspond to the assist control.
  • a broken line L4-2 in FIG. 5 indicates the rotational speed of each of the rotating elements RE1 to RE4 when the assist 2 is finished, that is, when the first sun gear rotational speed Ns1 is increased from the negative direction to zero in the assist 2. Is shown.
  • the flywheel 30 In the state of the broken line L4-2, the flywheel 30 is still rotating, but when the first sun gear rotation speed Ns1 becomes zero or more, the shift control means 86 causes the first brake B1 and the second brake B2 to No matter which one is engaged, the assist torque in the positive direction cannot be generated in the ring gear RNG, so the assist control is terminated. Accordingly, both the first brake B1 and the second brake B2 are released.
  • FIG. 6 shows an example of the rotation speed of each rotating element in the example described with reference to FIG. 5 when the regenerative control is executed and the vehicle 8 is stopped and then the assist control is executed and the vehicle 8 starts to travel forward.
  • the unit is “rpm”, the torque (the unit is “Nm”, for example), the power (the unit is “J / s”, for example), the kinetic energy transfer efficiency ⁇ E (hereinafter referred to as “regenerative control” and “assist control”).
  • regenerative control the kinetic energy transfer efficiency ⁇ E
  • Energy transfer efficiency ⁇ E ”) as a time chart. Therefore, each of regeneration 1, regeneration 2, braking (neutral), assist 1, and assist 2 shown in FIG. 6 has the same meaning as that in FIG.
  • Tc is a torque (carrier torque) generated in the carrier CA
  • Ts1 is a torque (first sun gear torque) generated in the first sun gear S1
  • Tr is generated in the ring gear RNG. It is a torque (ring gear torque)
  • Ts2 is a torque (second sun gear torque) generated in the second sun gear S2
  • each torque has a relationship represented by the following formula (3).
  • the energy transfer efficiency eta E of this embodiment is shown in solid lines, regeneration 1 and regenerative second period ( At time t0 to t2, the output power is the power Ws2 of the second sun gear S2 (flywheel 30), and the input power is the power Wr of the ring gear RNG (drive shaft 18). In the assist 2 period (from time t3 to t5), the output power is the power Wr of the ring gear RNG, and the input power is the power Ws2 of the second sun gear S2.
  • the energy transfer efficiency ⁇ E is calculated as an absolute value.
  • Tc -(Tr + Ts1 + Ts2) (3)
  • the period from time t0 to time t1 is the period of regeneration 1
  • the period from time t1 to time t2 is the period of regeneration 2
  • the period from time t2 to time t3 is the period of braking (neutral)
  • time t3 From time t4 to time t4 is the assist 1 period
  • time t4 to time t5 is the assist 2 period.
  • the rotational speeds Nc, Ns1, Nr, and Ns2 in the time chart of the uppermost rotational speed in FIG. 6 are represented in the collinear chart of FIG. 5 as L1, L2-1, L2- of FIG. It changes sequentially as shown by 2, L3, L4-1, and L4-2.
  • both the first brake B1 and the second brake B2 are released at the time t2 to t3 and after the time t5 in FIG. 6 (neutral), all the torques Tc, Ts1, Tr, and Ts2 are zero. .
  • the work rate Ws2 of the second sun gear S2 (flywheel 30), which is the output work rate immediately before the time point t1, is higher as an absolute value than immediately after the time point t1.
  • the regenerative control is executed by the engagement of the first brake B1 at the time t0 to t1, and therefore the brake power is compared with the case where the regenerative control is executed by the engagement of the second brake B2.
  • This shows that a certain brake loss ( brake slip rotation speed ⁇ brake shared torque) was reduced, and the output power (absolute value) was further increased.
  • the energy transfer efficiency eta E of the regenerative control for example, assuming that the second brake B2 instead first brake B1 has been engaged
  • the first brake B1 is engaged rather than the second brake B2, so that it is higher than the energy transfer efficiency ⁇ E of regenerative control indicated by the one-dot chain line LB2.
  • the shift control means 86 determines which of the first brake B1 and the second brake B2 is engaged based on whether or not the first sun gear rotation speed Ns1 is larger than the regeneration rotation speed determination value Nofs1.
  • the brake on the engagement side is selected so that the energy transfer efficiency ⁇ E of the regenerative control is increased at time t0 to t1 (regeneration 1), in other words, the brake loss is reduced. It can be said that.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining a main part of the control operation of the electronic control unit 80, that is, a control operation for executing the regeneration control and the assist control. For example, an extremely short cycle of about several milliseconds to several tens of milliseconds It is executed repeatedly in time.
  • step it is determined whether or not the regenerative control execution condition is satisfied. If the determination of SA1 is affirmative, that is, if the regenerative control execution condition is satisfied, the process proceeds to SA2. On the other hand, if the determination of SA1 is negative, the process proceeds to SA6.
  • the first brake B1 is engaged and the second brake B2 is released.
  • the engagement of the first brake B1 at this time is not the complete engagement but the slip engagement. Due to the engagement of the first brake B1, the kinetic energy transmitted from the drive wheel 22 is accumulated as rotational energy in the flywheel 30.
  • SA4 it is determined whether or not the carrier CA is rotating in the positive direction, that is, whether or not the carrier rotational speed Nc is greater than zero. If the determination at SA4 is affirmative, that is, if the carrier CA is rotating in the positive direction, the process proceeds to SA5. On the other hand, if the determination at SA4 is negative, the operation goes to SA11.
  • the first brake B1 is released and the second brake B2 is engaged.
  • the engagement of the second brake B2 at this time is not the complete engagement but the slip engagement. Due to the engagement of the second brake B2, the kinetic energy transmitted from the drive wheel 22 is accumulated as rotational energy in the flywheel 30.
  • SA6 corresponding to the assist control execution determination means 84, it is determined whether or not the assist control execution condition is satisfied. If the determination in SA6 is affirmative, that is, if the assist control execution condition is satisfied, the process proceeds to SA7. On the other hand, if the determination at SA6 is negative, the operation goes to SA11.
  • SA7 it is determined whether or not the carrier rotational speed Nc is smaller than the assist rotational speed determination value (-Nofs2). If the determination at SA7 is affirmative, that is, if the carrier rotation speed Nc is smaller than the assist rotation speed determination value (-Nofs2), the process proceeds to SA8. On the other hand, if the determination at SA7 is negative, the operation proceeds to SA9.
  • the first brake B1 is released and the second brake B2 is engaged.
  • the engagement of the second brake B2 at this time is not the complete engagement but the slip engagement.
  • the kinetic energy accumulated in the flywheel 30 is supplied to the drive wheels 22 by the engagement of the second brake B2.
  • SA9 it is determined whether or not the first sun gear S1 is rotating in the negative direction, that is, whether or not the first sun gear rotation speed Ns1 is smaller than zero. If the determination at SA9 is affirmative, that is, if the first sun gear S1 is rotating in the negative direction, the process proceeds to SA10. On the other hand, if the determination at SA9 is negative, the operation proceeds to SA11.
  • the first brake B1 is engaged and the second brake B2 is released.
  • the engagement of the first brake B1 at this time is not the complete engagement but the slip engagement.
  • the kinetic energy accumulated in the flywheel 30 is supplied to the drive wheels 22 by the engagement of the first brake B1.
  • both the first brake B1 and the second brake B2 are released, and the stepped transmission mechanism 32 is set to the neutral state.
  • SA2 to SA5 and SA7 to SA11 correspond to the shift control means 86.
  • the energy regeneration device 24 includes the step-variable transmission mechanism 32 of two-stage shift as a part of the power transmission path between the drive wheels 22 and the flywheel 30, Compared to a belt-type continuously variable transmission or the like instead of the transmission mechanism 32, the mechanical configuration of the deceleration energy regeneration device 24 is reduced. Therefore, it is easy to mount the energy regeneration device 24 on the vehicle 8.
  • the stepped transmission mechanism 32 has two or more steps, the switching between the input rotational speed and the output rotational speed of the stepped transmission mechanism 32 is achieved by switching the reduction ratio ⁇ R as compared with the fixed reduction ratio.
  • kinetic energy can be exchanged between the drive wheel 22 and the flywheel 30 within a wider range of the speed ratio, and the kinetic energy of the vehicle 8 can be efficiently regenerated.
  • the stepped transmission mechanism 32 is connected to the drive wheel 22 and (a) the carrier CA that holds the first pinion P1 and the second pinion P2 that mesh with each other so as to rotate and revolve. And a ring gear RNG that meshes with the first pinion P1, a first sun gear S1 that meshes with the first pinion P1, and a second sun gear S2 that is connected to the flywheel 30 and meshes with the second pinion P2. Rabinio type planetary gear unit 34, (b) a first brake B1 that selectively connects the first sun gear S1 to the case 36 that is a non-rotating member, and (c) a carrier CA that is selectively connected to the case 36.
  • a second brake B2 to be connected. Therefore, since the stepped transmission mechanism 32 with two speeds can be constituted by one planetary gear unit 34, for example, compared with the case where the stepped transmission mechanism 32 with two steps is configured with a single planetary gear unit, The mechanical structure of the stepped transmission mechanism 32 can be reduced. Further, as shown at time t0 to t1 or time t3 to t4 in the time chart of FIG. 6, in the regenerative control or the assist control, any of the first brake B1 and the second brake B2 is engaged. When regenerative control or assist control can be performed, it is possible to increase the energy transfer efficiency ⁇ E of the regenerative control or assist control by engaging the brake with the smaller brake loss.
  • the shift control means 86 when the kinetic energy transmitted from the drive wheel 22 is accumulated in the flywheel 30, that is, when the regeneration control is executed, the shift control means 86 is set with the rotation direction of the ring gear RNG as the positive direction.
  • a predetermined rotation speed determination value Nofs1 which is a predetermined positive value
  • the first brake B1 is engaged and the second brake B2 is released
  • the first sun gear rotation speed Ns1 is equal to or less than the regeneration rotation speed determination value Nofs1
  • the carrier CA is rotating in the forward direction
  • the first brake B1 is released and the second brake B2 is engaged.
  • the first sun gear S1 and the carrier CA of the stepped transmission mechanism 32 cannot transmit the kinetic energy from the drive wheels 22 to the flywheel 30 when the first brake B1 is engaged, but can transmit it when the second brake B2 is engaged. In the rotational state, the kinetic energy can be transmitted from the drive wheel 22 to the flywheel 30, so that the kinetic energy from the drive wheel 22 can be efficiently stored in the flywheel 30. Further, when the first sun gear rotation speed Ns1 is larger than the regenerative rotation speed determination value Nofs1, any of the first brake B1 and the second brake B2 is selected as shown as regeneration 1 in the alignment chart of FIG.
  • the regenerative control can be executed even when engaged, the first brake B1 is engaged and the second brake B2 is released, as shown at time t0 to t1 (regeneration 1) in the time chart of FIG.
  • ⁇ E of the regenerative control it is possible to increase the energy transfer efficiency ⁇ E of the regenerative control as compared with the reverse case, that is, the case where the first brake B1 is released and the second brake B2 is engaged.
  • either the first brake B1 or the second brake B2 is selected according to the first sun gear rotation speed Ns1 as the engagement element to be slip-engaged during the regeneration control. Compared with the case where the regeneration control is executed only by slip engagement of one engagement element, the durability of the engagement element can be improved.
  • the shift control means 86 when the kinetic energy accumulated in the flywheel 30 is supplied to the drive wheels 22, that is, when the assist control is executed, the shift control means 86 is set with the rotation direction of the ring gear RNG as the positive direction.
  • the carrier rotational speed Nc is smaller than the assist rotational speed determination value (-Nofs2), which is a predetermined negative value, the first brake B1 is released and the second brake B2 is engaged.
  • the carrier rotational speed Nc is equal to or greater than the assist rotational speed determination value (-Nofs2) and the first sun gear S1 is rotating in the negative direction, the first brake B1 is engaged and the second brake B2 is released.
  • the first sun gear S1 and the carrier CA of the stepped transmission mechanism 32 cannot transmit the kinetic energy of the flywheel 30 to the drive wheels 22 by the engagement of the second brake B2, but can be transmitted by the engagement of the first brake B1.
  • the kinetic energy can be transmitted to the drive wheel 22, so that the kinetic energy can be efficiently supplied from the flywheel 30 to the drive wheel 22.
  • the carrier rotational speed Nc is smaller than the assist rotational speed determination value (-Nofs2), as shown as assist 1 in the alignment chart of FIG. 5, any of the first brake B1 and the second brake B2 is used.
  • the assist control can be executed even when engaged, the first brake B1 is released and the second brake B2 is engaged, as shown at time t3 to t4 (assist 1) in the time chart of FIG.
  • the energy transfer efficiency ⁇ E of the assist control can be increased compared to the reverse case, that is, the case where the first brake B1 is engaged and the second brake B2 is released.
  • either the first brake B1 or the second brake B2 is selected according to the carrier rotation speed Nc as the engagement element to be slip-engaged during the assist control. Compared with the case where the assist control is executed only by slip engagement of two engagement elements, the durability of the engagement elements can be improved.
  • both the first brake B1 and the second brake B2 are used. release. In this way, the transfer of kinetic energy between the flywheel 30 and the drive wheel 22 can be easily and quickly performed by controlling the first brake B1 and the second brake B2. is there.
  • the brakes B1 and B2 are not completely engaged regardless of whether the first brake B1 is engaged or the second brake B2 is engaged. And slip engagement so as to generate a predetermined torque. Therefore, it is possible to reduce a shock that may occur when the transfer of kinetic energy between the drive wheel 22 and the flywheel 30 is started or ended. Further, it is possible to reduce a shock that may occur when the engagement side and the release side are switched between the first brake B1 and the second brake B2.
  • the shift control means 86 is transmitted from the drive wheel 22 as shown at time t0 to t1 (regeneration 1) and time t3 to t4 (assist 1) in the time chart of FIG.
  • the brake When the kinetic energy is stored in the flywheel 30 and when the kinetic energy stored in the flywheel 30 is supplied to the drive wheels 22, the brake by engagement of the first brake B1 and the second brake B2. Engage the brake with the smaller loss. Therefore, the kinetic energy exchange between the drive wheel 22 and the flywheel 30 can be performed with a high energy exchange efficiency ⁇ E.
  • the stepped transmission mechanism 32 is a stepped transmission with two steps, but may be a stepped transmission with three or more steps. Further, the stepped transmission mechanism 32 may be constituted by a device other than the planetary gear device, may be provided with two or more planetary gear devices, or may be a parallel shaft constantly meshed transmission. There may be.
  • the vehicle 8 is generally an engine vehicle.
  • the vehicle 8 may be a hybrid vehicle including an electric motor together with the engine 12 as a driving force source, or may include an electric motor without the engine 12. It may be an electric vehicle.
  • the main transmission 14 is provided.
  • the main transmission 14 is not essential, and the vehicle 8 without the main transmission 14 may be used.
  • the stepped transmission mechanism 32 is an independent transmission that is separate from the main transmission 14.
  • the stepped transmission mechanism 32 and the main transmission 14 are combined into one shift.
  • the machine can be configured.
  • the stepped transmission mechanism 32 is connected to the drive wheel 22 via the drive shaft 18 or the like, but may be connected to a driven wheel that is a non-driven wheel.
  • the stepped transmission mechanism 32 is connected to the drive shaft 18 between the main transmission 14 and the differential gear device 16, but as shown in FIG. It may be connected to an engine output shaft that transmits driving force between the engine 12 and the main transmission 14.
  • the first brake B1 and the second brake B2 are hydraulic friction engagement devices, but there is no particular limitation on the type thereof, and for example, an electromagnetic clutch or the like may be used.
  • the flywheel 30 and the stepped transmission mechanism 32 are connected to the output side of the main transmission 14, and the stepped transmission mechanism 32 includes the first brake B1 and the second brake B2.
  • the first brake B1 is provided to apply a predetermined rotational load to the first sun gear S1
  • the second brake B2 is provided to apply a predetermined rotational load to the carrier CA.
  • the B1 and the second brake B2 may be replaced by other devices such as an oil pump having a variable load torque.
  • a configuration of a stepped transmission mechanism 32 as shown in FIG. 8 is conceivable. In FIG.
  • the flywheel 30 and the stepped transmission mechanism 32 are connected to the input side of the main transmission 14, and in the stepped transmission mechanism 32, the first brake B1 generates hydraulic pressure by the rotation of the first sun gear S1.
  • An example in which the first oil pump 102 is replaced and the second brake B2 is replaced with a second oil pump 104 that generates hydraulic pressure by the rotation of the carrier CA is shown.
  • the first oil pump 102 can change the rotational load applied to the first sun gear S1
  • the second oil pump 104 can change the rotational load applied to the carrier CA. If the stepped speed change mechanism 32 as shown in FIG. 8 is used, the frictional engagement devices such as the first brake B1 and the second brake B2 are not required, and the first oil pump 102 and the second oil pump 104 are provided.
  • the generated hydraulic pressure can be used as, for example, the operating hydraulic pressure of the main transmission 14 or other hydraulic equipment. Since the first oil pump 102 is basically driven by the first sun gear S1 and the second oil pump 104 is driven by the carrier CA, the brake B1 is applied when a rotational load is applied to the first sun gear S1 or the carrier CA. , B2 can be saved as compared with the case of operating B2.

Abstract

　装置の機械的構成が小さく且つ車両の運動エネルギを効率よく回生することができる車両用減速エネルギ回生装置を提供する。　エネルギ回生装置２４は、２段変速の有段変速機構３２を、駆動輪２２とフライホイール３０との間の動力伝達経路の一部として備えているので、その有段変速機構３２の替わりにベルト式の無段変速機等を備えたものと比較して、減速エネルギ回生装置２４の機械的構成が小さくなる。そのため、減速エネルギ回生装置２４を車両８に搭載することが容易である。また、有段変速機構３２は２段変速以上であるので、固定減速比のものと比較して、減速比γRの切替えにより、駆動輪２２とフライホイール３０との間での運動エネルギの授受が、有段変速機構３２の入出力回転速度比の一層広範な範囲内で可能となり、車両８の運動エネルギを効率よく回生することができる。

Description

車両用減速エネルギ回生装置
　本発明は、車両減速時において車両の運動エネルギを回生する回生装置に関するものである。
　車両の減速制動には、一般に摩擦によるブレーキ装置が用いられており、このブレーキ装置が車両の運動エネルギを熱エネルギに変換することにより、車両は減速され或いは停止される。ここで、上記運動エネルギの全てを上記ブレーキ装置で消費するのではなくその運動エネルギを有効に利用し車両の燃費向上等を図るため、車両減速時に上記運動エネルギでフライホイールを回転させその運動エネルギを蓄えることができる車両用減速エネルギ回生装置がよく提案されている。例えば、特許文献１に記載された車両用減速エネルギ回生装置がそれである。その特許文献１の車両用減速エネルギ回生装置は、車両減速時の車両の運動エネルギを蓄えるためのフライホイールと、減速比を無段階に変化させることができるベルト式の無段変速機（ＣＶＴ）とを備えている。そして、その無段変速機は、エンジンからの駆動力を駆動輪に伝達する駆動軸と上記フライホイールとの間の動力伝達経路の一部を構成している。また、上記無段変速機と上記フライホイールとの間には、それらの間の動力伝達を断続するフライホイールクラッチが設けられている。この特許文献１の車両用減速エネルギ回生装置では、駆動軸からの運動エネルギを上記フライホイールに蓄える場合、及び、そのフライホイールに蓄えられた運動エネルギを上記駆動軸に供給する場合には、上記フライホイールクラッチが係合されて、上記無段変速機と上記フライホイールとの間の動力伝達が可能にされる。なお、前記燃費とは、例えば、単位燃料消費量当たりの走行距離等であり、燃費の向上とはその単位燃料消費量当たりの走行距離が長くなることであり、或いは、車両全体としての燃料消費率（＝燃料消費量／駆動輪出力）が小さくなることである。逆に、燃費の低下とはその単位燃料消費量当たりの走行距離が短くなることであり、或いは、車両全体としての燃料消費率が大きくなることである。
特開昭６１－１９２９６１号公報 特開平６－１３７４００号公報
　上述した特許文献１の車両用減速エネルギ回生装置は、前記駆動軸と前記フライホイールとの間の減速比を変化させるためにベルト式の無段変速機を備えているが、その無段変速機は、遊星歯車装置及び摩擦係合要素等から構成されるものと比較すると、機械的構成が大きい。そのため、実際の車両に搭載する場合を考慮すれば、前記駆動軸と前記フライホイールとの間で駆動力を伝達する伝達装置として、より機械的構成が小さいものが求められていた。なお、このような課題は未公知のことである。
　その一方で、例えば未公知のことであるが、上記機械的構成が小さいものとして、上記無段変速機に換えて、摩擦係合要素であるブレーキとシングルプラネタリの遊星歯車装置とから構成された固定減速比の伝達装置を採用することが考えられる。例えば、図９に示す車両用減速エネルギ回生装置２１０がそれである。
　図９は、車両２０８の概略構成を表した模式図と、上記固定減速比の伝達装置２１２を採用した車両用減速エネルギ回生装置２１０（以下、「エネルギ回生装置２１０」という）を拡大して表した骨子図とを併せて示す図である。図１０は、車両減速時に駆動輪２１４から伝達される運動エネルギをフライホイール２１６に蓄積する回生制御を実行する場合、及び、車両加速時にフライホイール２１６に蓄積された運動エネルギを駆動輪２１４へ供給するアシスト制御を実行する場合における伝達装置２１２の係合作動表であり、図１０において「on」は係合を示し、「off」は解放を示している。図１１は、前記回生制御が実行されて車両２０８が停止しその後前記アシスト制御が実行されて車両２０８が前進走行し始める場合を例として、前記回生制御および前記アシスト制御を説明するための伝達装置２１２の共線図である。
　図９に示す車両２０８では、エンジン２１８から出力される駆動力は、駆動軸２２０、差動歯車装置、一対の車軸を順次経て一対の駆動輪２１４に伝達される。エネルギ回生装置２１０は、フライホイール２１６と、遊星歯車装置２２２及びブレーキＢ０から構成された伝達装置２１２とを備えている。その遊星歯車装置２２２は、シングルプラネタリの遊星歯車装置であり、ピニオンＰ０を自転かつ公転自在に保持するキャリヤＣＡ０と、そのピニオンＰ０に噛み合うリングギヤＲ０と、そのピニオンＰ０に噛み合うサンギヤＳ０とから構成されている。そして、キャリヤＣＡ０は駆動軸２２０に連結されており、サンギヤＳ０はフライホイール２１６に連結されており、リングギヤＲ０はブレーキＢ０によって選択的に非回転部材としてのトランスミッションケース２２４に接続される。
　図１１の共線図は、遊星歯車装置２２２の歯数比ρ０（＝サンギヤＳ０の歯数／リングギヤＲ０の歯数）の関係を示す横軸と、遊星歯車装置２２２の各回転要素Ｒ０，ＣＡ０，Ｓ０の回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標である。図１１では、実線L01で示す状態、すなわち、キャリヤＣＡ０が正方向に回転しており且つフライホイール２１６が停止しているところから、前記回生制御が開始されるとして説明する。前記回生制御が開始されるとブレーキＢ０が係合されるので、リングギヤＲ０の回転速度Ｎr0（以下、「リングギヤ回転速度Ｎr0」という）が低下すると共にサンギヤＳ０の回転速度Ｎs0が上昇する。このときのブレーキＢ０の係合は完全係合ではなくブレーキＢ０を滑らせるスリップ係合である。この回生制御は上記リングギヤ回転速度Ｎr0が零になるまで、図１１で言えば実線L01から実線L02になるまで継続する。リングギヤ回転速度Ｎr0が零になるとブレーキＢ０は解放されて、伝達装置２１２は動力伝達を遮断するニュートラル状態になる。例えば、そのニュートラル状態では、フットブレーキやエンジンブレーキなどの制動力により、車速に対応するキャリヤＣＡ０の回転速度Ｎca0（以下、「キャリヤ回転速度Ｎca0」という）が零にされる。すなわち、図１１の実線L02から実線L03に変化する。この実線L03で示される状態では車両２０８は停止しており、その後、前記アシスト制御が開始されるとブレーキＢ０が係合（詳しくはスリップ係合）されるので、リングギヤ回転速度Ｎr0が負方向から零に向けて上昇すると共にキャリヤ回転速度Ｎca0を引き上げる方向にトルクが作用する。このアシスト制御は上記リングギヤ回転速度Ｎr0が零になるまで、図１１で言えば実線L03から破線L04になるまで継続する。リングギヤ回転速度Ｎr0が零になるとブレーキＢ０は解放されて、伝達装置２１２は前記ニュートラル状態になる。
　以上、図９～図１１を用いて、固定減速比の伝達装置２１２を採用したエネルギ回生装置２１０における前記回生制御および前記アシスト制御について説明したが、上記回生制御終了時の状態を示す実線L02によれば、キャリヤＣＡ０は未だ回転しており、仮に伝達装置２１２が変速可能であれば更に駆動輪２１４からの運動エネルギをフライホイール２１６に蓄えることが可能であると考えられる。また、上記アシスト制御終了時の状態を示す破線L04によれば、サンギヤＳ０は未だ回転しており、仮に伝達装置２１２が変速可能であれば更にフライホイール２１６から駆動輪２１４へ運動エネルギを供給することが可能であると考えられる。すなわち、伝達装置２１２が固定減速比である場合には、変速可能な場合と比較して、駆動軸２２０とフライホイール２１６との間で運動エネルギの授受可能な共線図の状態が限定され、エネルギ回生装置２１０が低効率なものになると考えられた。
　本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、装置の機械的構成が小さく且つ車両の運動エネルギを効率よく回生することができる車両用減速エネルギ回生装置を提供することにある。
　前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、（ａ）車両の減速時には車輪から伝達される運動エネルギをフライホイールに蓄積する一方で、前記車両の加速時にはそのフライホイールに蓄積された運動エネルギを前記車輪へ供給する車両用減速エネルギ回生装置であって、（ｂ）２段変速以上の有段変速機構を、前記車輪と前記フライホイールとの間の動力伝達経路の一部として備えていることにある。
　このようにすれば、ベルト式の無段変速機等を備えたものと比較して、車両用減速エネルギ回生装置の機械的構成が小さくなるので、その車両用減速エネルギ回生装置を車両に搭載することが容易となる。また、前記有段変速機構は２段変速以上であるので、固定減速比のものと比較して、減速比の切替えにより、有段変速機構の入力回転速度と出力回転速度との間の速度比の一層広範な範囲内において前記車輪と前記フライホイールとの間での運動エネルギの授受が可能となり、車両の運動エネルギを効率よく回生することができる。
　ここで、好適には、前記有段変速機構は、（ａ）相互に噛み合う第１ピニオンと第２ピニオンとを自転かつ公転自在に保持するキャリヤと、前記車輪に連結されており且つ前記第１ピニオンに噛み合うリングギヤと、その第１ピニオンに噛み合う第１サンギヤと、前記フライホイールに連結されており且つ前記第２ピニオンに噛み合う第２サンギヤとから構成されたラビニオ式遊星歯車装置と、（ｂ）非回転部材に対し前記第１サンギヤを選択的に接続する第１ブレーキと、（ｃ）前記非回転部材に対し前記キャリヤを選択的に接続する第２ブレーキとを、備えている。このようにすれば、２段変速の有段変速機構を１つの遊星歯車装置で構成できるので、例えばシングルプラネタリの遊星歯車装置で２段変速の有段変速機構を構成する場合と比較して、その有段変速機構の機械的構成を小さくすることが可能である。
　また、好適には、前記車輪から伝達される運動エネルギを前記フライホイールに蓄積する場合において、前記リングギヤの回転方向を正方向として、前記第１サンギヤの回転速度が予め定められた正の値である回生時回転速度判定値よりも大きい場合には前記第１ブレーキを係合し且つ前記第２ブレーキを解放する一方で、前記第１サンギヤの回転速度が前記回生時回転速度判定値以下であり且つ前記キャリヤが正方向に回転している場合には前記第１ブレーキを解放し且つ前記第２ブレーキを係合する。このようにすれば、前記有段変速機構の第１サンギヤ及びキャリヤが、前記車輪からの運動エネルギを前記第１ブレーキの係合では前記フライホイールへ伝達できないが前記第２ブレーキの係合により伝達できる回転状態にある場合において、その運動エネルギを上記車輪から上記フライホイールへ伝達できるので、上記車輪からの運動エネルギを効率よく上記フライホイールに蓄積することが可能である。
　また、好適には、前記フライホイールに蓄積された運動エネルギを前記車輪へ供給する場合において、前記リングギヤの回転方向を正方向として、前記キャリヤの回転速度が予め定められた負の値であるアシスト時回転速度判定値よりも小さい場合には前記第１ブレーキを解放し且つ前記第２ブレーキを係合する一方で、前記キャリヤの回転速度が前記アシスト時回転速度判定値以上であり且つ前記第１サンギヤが負方向に回転している場合には前記第１ブレーキを係合し且つ前記第２ブレーキを解放する。このようにすれば、前記有段変速機構の第１サンギヤ及びキャリヤが、前記フライホイールの運動エネルギを前記第２ブレーキの係合では前記車輪へ伝達できないが前記第１ブレーキの係合により伝達できる回転状態にある場合において、その運動エネルギを上記車輪へ伝達できるので、上記運動エネルギを効率よく前記フライホイールから前記車輪へ供給することが可能である。
　また、好適には、前記フライホイールと前記車輪との間での運動エネルギの授受を遮断する場合には、前記第１ブレーキおよび前記第２ブレーキの両方を解放する。このようにすれば、前記フライホイールと前記車輪との間での運動エネルギの授受を遮断することを、上記ブレーキの制御により容易に行うことが可能である。
　また、好適には、前記第１ブレーキを係合する場合および前記第２ブレーキを係合する場合の何れでも、ブレーキを完全係合せずに予め定められたトルクを発生するようにスリップ係合にする。このようにすれば、前記車輪と前記フライホイールとの間での運動エネルギの授受を開始する場合または終了する場合に生じ得るショックを低減することが可能である。また、前記第１ブレーキと前記第２ブレーキとの間で係合側と解放側とを入れ替えるときに生じ得るショックを低減することが可能である。
　また、好適には、前記車輪から伝達される運動エネルギを前記フライホイールに蓄積する場合、及び、そのフライホイールに蓄積された運動エネルギを上記車輪へ供給する場合の少なくとも何れかの場合において、前記第１ブレーキと前記第２ブレーキとのうち係合によるブレーキ損失が小さい方のブレーキを係合する。このようにすれば、上記車輪と上記フライホイールとの間での上記運動エネルギの授受を効率よく行うことが可能である。
本発明が好適に適用される車両の概略構成を表した模式図と、その車両に搭載された車両用減速エネルギ回生装置を拡大して表した骨子図とを併せて示す図である。 図１の車両用減速エネルギ回生装置が備える電子制御装置に入力される信号及びその電子制御装置から出力される信号を例示している。 図２の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図２の電子制御装置が実行する回生制御およびアシスト制御において、有段変速機構が備える第１ブレーキおよび第２ブレーキの係合または解放を説明する係合作動表である。 図１の車両用減速エネルギ回生装置において、前記回生制御が実行されて車両が停止しその後前記アシスト制御が実行されて車両が前進走行し始める場合を例として、前記回生制御および前記アシスト制御を説明するための有段変速機構の共線図である。 前記回生制御が実行されて車両が停止しその後前記アシスト制御が実行されて車両が前進走行し始める場合の図５の例において、有段変速機構の各回転要素の回転速度、トルク、仕事率、前記回生制御時および前記アシスト制御時のエネルギ授受効率をタイムチャートとして表した図である。 図３の電子制御装置の制御作動の要部、すなわち、前記回生制御および前記アシスト制御を実行する制御作動を説明するためのフローチャートである。 図１の車両用減速エネルギ回生装置が備える有段変速機構において、第１ブレーキが、第１サンギヤの回転により油圧を発生させる第１オイルポンプに置き換えられ、第２ブレーキＢ２が、キャリヤの回転により油圧を発生させる第２オイルポンプに置き換えられた例を示した、図１に相当する図である。 本発明が解決しようとする課題を説明するための図であって、車両の概略構成を表した模式図と、有段変速機構ではなく固定減速比の伝達装置を採用した車両用減速エネルギ回生装置を拡大して表した骨子図とを併せて示す図である。 図９の車両用減速エネルギ回生装置が備える上記伝達装置の係合作動表である。 図９の車両用減速エネルギ回生装置が備える上記伝達装置の共線図であって、前記回生制御が実行されて車両が停止しその後前記アシスト制御が実行されて車両が前進走行し始める場合を例として、その回生制御およびアシスト制御を説明するための図である。
　以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
　図１は、本発明が好適に適用される車両８の概略構成を表した模式図と、その車両８に搭載された車両用減速エネルギ回生装置２４（以下、「エネルギ回生装置２４」という）を拡大して表した骨子図とを併せて示す図である。図１において、車両８は、駆動力源であるエンジン１２と、エンジン１２からの動力を駆動輪２２側へ伝達する主変速機１４と、差動歯車装置１６と、主変速機１４と差動歯車装置１６との間を連結しエンジン１２と駆動輪２２との間の動力伝達経路の一部を構成する駆動軸１８と、一対の車軸２０と、一対の駆動輪（車輪）２２と、エネルギ回生装置２４とを備えている。図１に示すように、エンジン１２と駆動輪２２との間の動力伝達経路ではエンジン１２側から駆動輪２２側に向けて、エンジン１２、主変速機１４、駆動軸１８、差動歯車装置１６、車軸２０、及び駆動輪２２が順次直列的に連結されている。
　主変速機１４は、例えば、よく知られた複数の遊星歯車装置と係合装置とから構成された自動変速機であり、図示しないトルクコンバータを介してエンジン１２の出力軸に連結されている。主変速機１４は、上記自動変速機であるが、その形式に特に限定はなく、例えば、ＣＶＴや、平行軸常時噛合式の手動変速機であっても差し支えない。
　エネルギ回生装置２４は、フライホイール３０と、駆動輪２２とフライホイール３０との間の動力伝達経路の一部を構成する有段変速機構３２と、その有段変速機構３２を制御するための電子制御装置８０（図２参照）とを備えている。
　フライホイール３０は、車両８の減速時たとえば制動時において駆動輪２２から伝達される運動エネルギを回転エネルギとして蓄積するための質量体である。
　有段変速機構３２は、その減速比（変速比）γRが２段階で変化する２段変速の自動変速機であり、遊星歯車装置３４と、第１ブレーキＢ１と、第２ブレーキＢ２と、それらを収容する筐体であって車体に取り付けられた非回転部材としてのトランスミッションケース３６（以下、「ケース３６」という）とを備えている。
　遊星歯車装置３４は、図１に示すように、ラビニオ式遊星歯車装置であり、相互に噛み合う第１ピニオンＰ１と第２ピニオンＰ２とを自転かつ公転自在に保持するキャリヤＣＡと、その第１ピニオンＰ１に噛み合うリングギヤＲＮＧと、その第１ピニオンＰ１に噛み合う第１サンギヤＳ１と、第２ピニオンＰ２に噛み合う第２サンギヤＳ２とから構成されている。リングギヤＲＮＧは、駆動軸１８に連結されておりその駆動軸１８と一対一の関係で回転するので、駆動輪２２に連結されていると言える。第２サンギヤＳ２は、フライホイール３０に連結されておりそのフライホイール３０と一体回転する。遊星歯車装置３４はフライホイール３０と同心に設けられている。なお、リングギヤＲＮＧは駆動軸１８に対しギヤ等を介して作動的に連結されているが、図１では、リングギヤＲＮＧと駆動軸１８との間に介在するギヤ等は省略されて図示されている。また、遊星歯車装置３４はそれの中心線に対して対称的に構成されているため、図１では下半分が省略されている。また、本実施例では、前記減速比γRは、リングギヤＲＮＧの回転速度をＮrと表し、第２サンギヤＳ２の回転速度をＮs2と表した場合に、「γR＝Ｎs2／Ｎr」で算出されるものとする。
　第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２は、従来の車両用有段式自動変速機においてよく用いられている油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた１本または２本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介装されている両側の部材を選択的に接続するためのものである。第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２は、油圧制御により、係合力を連続的に変化させることができるものであり、上記両側の部材の相互間に発生するブレーキトルクを連続的に変化させることができるトルクコントロール可能な係合要素である。
　第１ブレーキＢ１は第１サンギヤＳ１とケース３６との間に介装されており、ケース３６に対し第１サンギヤＳ１を選択的に接続する。第２ブレーキＢ２は、キャリヤＣＡとケース３６との間に介装されており、ケース３６に対しキャリヤＣＡを選択的に接続する。
　このように構成された有段変速機構３２では、第１ブレーキＢ１が係合され且つ第２ブレーキＢ２が解放されることにより、２段の変速段のうちの一方の変速段が成立し、逆に、第１ブレーキＢ１が解放され且つ第２ブレーキＢ２が係合されることにより、上記２段の変速段のうちの他方の変速段が成立する。また、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の両方ともが解放されることにより、有段変速機構３２での動力伝達が遮断され、フライホイール３０が駆動軸１８に対して切り離される。
　図２は、エネルギ回生装置２４が備える電子制御装置８０に入力される信号及びその電子制御装置８０から出力される信号を例示している。図２の電子制御装置８０は、有段変速機構３２の変速制御装置としての機能を有しており、たとえばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ、入出力インターフェースなどを含む所謂マイクロコンピュータであって、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って入力信号を処理して、有段変速機構３２が有する第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２の係合制御及び解放制御を行う。電子制御装置８０は、エンジン１２の始動および停止を含むエンジン１２の出力制御や主変速機１４の変速制御等を行う車両制御装置に対し独立して車両８に設けられてもよいし、その車両制御装置の一部に組み込まれていてもよい。
　電子制御装置８０には、図２に示す各センサやスイッチなどから、フットブレーキスイッチからのブレーキペダル４２の操作の有無を表す信号、アクセル開度センサからのアクセルペダル４４の操作の有無及びアクセルペダル４４の操作量（アクセル開度Ａcc）を表す信号、リングギヤ回転速度センサからのリングギヤＲＮＧの回転速度Ｎr（以下、「リングギヤ回転速度Ｎr」という）を表す信号、キャリヤ回転速度センサからのキャリヤＣＡの回転速度Ｎc（以下、「キャリヤ回転速度Ｎc」という）を表す信号、第１サンギヤ回転速度センサからの第１サンギヤＳ１の回転速度Ｎs1（以下、「第１サンギヤ回転速度Ｎs1」という）を表す信号、及び、第２サンギヤ回転速度センサからの第２サンギヤＳ２の回転速度Ｎs2（以下、「第２サンギヤ回転速度Ｎs2」という）を表す信号などが、それぞれ供給される。なお、図１に示すように、リングギヤＲＮＧは駆動軸１８及び差動歯車装置１６等を介して駆動軸２２に連結されているので、リングギヤ回転速度Ｎrは車速Ｖに対応している。また、第２サンギヤＳ２はフライホイール３０に連結されているので、第２サンギヤ回転速度Ｎs2はフライホイール３０の回転速度Ｎf（以下、「フライホイール回転速度Ｎf」という）に対応する。
　また、電子制御装置８０からは、有段変速機構３２の油圧式摩擦係合装置（第１ブレーキＢ１，第２ブレーキＢ２）の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路４６に含まれる電磁弁を作動させるバルブ指令信号などが出力される。油圧制御回路４６は、有段変速機構３２に備えられており、上記バルブ指令信号に従って、その油圧制御回路４６に備えられたリニヤソレノイド弁（電磁弁）を駆動して第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２のそれぞれの作動状態を切り換える。
　図３は、電子制御装置８０の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。電子制御装置８０は、車両８の減速時たとえば制動時等にフライホイール回転速度Ｎfを上昇させて駆動輪２２から伝達される運動エネルギをフライホイール３０に回転エネルギとして蓄積する回生制御を実行する。また、車両８の加速時にはフライホイール回転速度Ｎfを低下させてフライホイール３０に蓄積された運動エネルギを駆動輪２２へ供給するアシスト制御を実行する。電子制御装置８０は、前記回生制御および前記アシスト制御を実行するために、図３に示すように、回生制御実行判断手段８２とアシスト制御実行判断手段８４と変速制御手段８６とを備えている。
　回生制御実行判断手段８２は、前記回生制御を実行するための条件である回生制御実行条件が成立したか否かを判断する。例えば、車両８の走行中にブレーキペダル４２が踏込まれた場合に前記回生制御実行条件が成立する。或いは、ブレーキペダル４２の踏込力（ブレーキ踏力）をブレーキ油圧から検出し、そのブレーキ踏力が、前記回生制御が実行されても乗員に違和感が生じないように予め実験的に定められたブレーキ踏力判定値以上である場合に、前記回生制御実行条件が成立するとしてもよい。また、車速Ｖに関する条件を更に加えて、車速Ｖが予め定められた車速判定値以上である場合に限り前記回生制御実行条件が成立するものとしてもよい。前記回生制御は車両８の前後進の何れで実行されてもよいが、本実施例では車両８の前進時に実行されるものとし、車両８の前進走行中に限り前記回生制御実行条件が成立するものとする。
　回生制御実行判断手段８２は、前記回生制御実行条件が成立した場合には、前記回生制御を実行すべき旨の指令である回生制御実行指令を変速制御手段８６に対して出力する。
　アシスト制御実行判断手段８４は、前記アシスト制御を実行するための条件であるアシスト制御実行条件が成立したか否かを判断する。例えば、フライホイール３０が回転しているときにアクセルペダル４４が踏込まれた場合に前記アシスト制御実行条件が成立する。或いは、アクセル開度Ａccが、前記アシスト制御が実行されても乗員に違和感が生じないように予め実験的に定められたアクセル開度判定値以上である場合に、前記アシスト制御実行条件が成立するとしてもよい。また、フライホイール回転速度Ｎfに関する条件を更に加えて、フライホイール回転速度Ｎfが予め定められたフライホイール回転速度判定値以上である場合に限り前記アシスト制御実行条件が成立するものとしてもよい。前記アシスト制御は車両８の前後進の何れで実行されてもよいが、本実施例では車両８の前進時に実行されるものとし、主変速機１４が前進用の変速段に切り換えられている場合に限り前記アシスト制御実行条件が成立するものとする。
　アシスト制御実行判断手段８４は、前記アシスト制御実行条件が成立した場合には、前記アシスト制御を実行すべき旨の指令であるアシスト制御実行指令を変速制御手段８６に対して出力する。
　変速制御手段８６は、油圧制御回路４６に対し前記バルブ指令信号を出力することにより、有段変速機構３２の変速制御を実行する。具体的に、変速制御手段８６は、回生制御実行判断手段８２から前記回生制御実行指令を受けた場合には、前記回生制御を実行するための有段変速機構３２の変速制御（回生時変速制御）を実行する。一方で、変速制御手段８６は、アシスト制御実行判断手段８４から前記アシスト制御実行指令を受けた場合には、前記アシスト制御を実行するための有段変速機構３２の変速制御（アシスト時変速制御）を実行する。また、変速制御手段８６は、上記回生制御実行指令及び上記アシスト制御実行指令の何れも受けていない場合には、駆動輪２２とフライホイール３０との間での運動エネルギの授受を遮断するので、第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２の両方を解放して有段変速機構３２内の動力伝達を遮断する。また、上記回生制御実行指令及び上記アシスト制御実行指令の両方を同時に受けることはあり得ないと考えられるが、もしそうなった場合には、例えば、変速制御手段８６は、第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２の両方を解放する。
　先ず、変速制御手段８６が前記回生制御実行指令を受けた場合に実行する前記回生時変速制御について説明する。この回生時変速制御ではリングギヤＲＮＧの回転方向を正方向とする。上記回生時変速制御において、変速制御手段８６は、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が予め定められた回生時回転速度判定値Nofs1よりも大きいか否かを判断する。上記回生時回転速度判定値Nofs1は、理想的には零であるので絶対値が可及的に小さい正の値であって、第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２の油圧制御の遅れや各回転速度センサの検出遅れ等を加味して、前記回生制御中の運動エネルギ授受を滑らかに継続させつつ係合側係合要素を第１ブレーキＢ１から第２ブレーキＢ２に切り替えることができるように、予め実験的に設定されている。
　変速制御手段８６は、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が回生時回転速度判定値Nofs1よりも大きい場合には、第１ブレーキＢ１を係合し且つ第２ブレーキＢ２を解放する。変速制御手段８６は、その第１ブレーキＢ１を係合する場合、第１ブレーキＢ１を完全に係合するのではなく、駆動輪２２からリングギヤＲＮＧに伝達される運動エネルギで第２サンギヤ回転速度Ｎs2を上昇させるように第１ブレーキＢ１を滑らせるスリップ係合にする。例えば、変速制御手段８６は、その第１ブレーキＢ１のスリップ係合では、前記回生制御でのショックを抑えて第２サンギヤ回転速度Ｎs2が滑らかに上昇するように予め実験的に定められたトルク（反力トルク）が第１サンギヤＳ１に発生するように、第１ブレーキＢ１の油圧を制御する。
　一方、変速制御手段８６は、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が回生時回転速度判定値Nofs1以下であり且つキャリヤＣＡが正方向に回転している場合には、第１ブレーキＢ１を解放し且つ第２ブレーキＢ２を係合する。変速制御手段８６は、その第２ブレーキＢ２を係合する場合には上記の第１ブレーキＢ１を係合する場合と同様に、第２ブレーキＢ２を完全に係合するのではなくスリップ係合にする。例えば、変速制御手段８６は、その第２ブレーキＢ２のスリップ係合では、上記第１ブレーキＢ１のスリップ係合と同様にして反力トルクがキャリヤＣＡに発生するように、第２ブレーキＢ２の油圧を制御する。
　そして、変速制御手段８６は、キャリヤ回転速度Ｎcが零以下になった場合、すなわち、キャリヤ回転速度Ｎcが零またはキャリヤＣＡが負方向に回転している場合には、第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２の両方を解放して有段変速機構３２内の動力伝達を遮断する。すなわち、有段変速機構３２を、駆動輪２２とフライホイール３０との間の動力伝達を遮断するニュートラル状態にする。以上のようにして、変速制御手段８６は、前記回生制御実行指令を受けた場合に前記回生時変速制御を実行する。
　次に、変速制御手段８６が前記アシスト制御実行指令を受けた場合に実行する前記アシスト時変速制御について説明する。このアシスト時変速制御でも前記回生時変速制御と同様にリングギヤＲＮＧの回転方向を正方向とする。上記アシスト時変速制御において、変速制御手段８６は、キャリヤ回転速度Ｎcが予め定められたアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)よりも小さいか否かを判断する。上記アシスト時回転速度判定値(-Nofs2)は、理想的には零であるので絶対値が可及的に小さい負の値であって、第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２の油圧制御の遅れや各回転速度センサの検出遅れ等を加味して、前記アシスト制御中の運動エネルギ授受を滑らかに継続させつつ係合側係合要素を第２ブレーキＢ２から第１ブレーキＢ１に切り替えることができるように、予め実験的に設定されている。なお、前記アシスト時回転速度判定値は負の値であるので、解り易くするため、Nofs2とは表記せずにマイナス符号を付けて(-Nofs2)と表記している。
　変速制御手段８６は、キャリヤ回転速度Ｎcがアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)よりも小さい場合には、第１ブレーキＢ１を解放し且つ第２ブレーキＢ２を係合する。前記アシスト時変速制御における第２ブレーキＢ２の係合は、前記回生時変速制御の場合と同様のスリップ係合である。例えば、変速制御手段８６は、上記アシスト時変速制御での第２ブレーキＢ２のスリップ係合では、前記アシスト制御でのショックを抑えてリングギヤ回転速度Ｎrが滑らかに上昇するように予め実験的に定められた反力トルクがキャリヤＣＡに発生するように、第２ブレーキＢ２の油圧を制御する。
　一方、変速制御手段８６は、キャリヤ回転速度Ｎcがアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)以上であり且つ第１サンギヤＳ１が負方向に回転している場合には、第１ブレーキＢ１を係合し且つ第２ブレーキＢ２を解放する。前記アシスト時変速制御における第１ブレーキＢ１の係合も、前記回生時変速制御の場合と同様のスリップ係合である。例えば、変速制御手段８６は、上記アシスト時変速制御での第１ブレーキＢ１のスリップ係合では、上記アシスト時変速制御での第２ブレーキＢ２のスリップ係合と同様にして反力トルクが第１サンギヤＳ１に発生するように、第１ブレーキＢ１の油圧を制御する。
　そして、変速制御手段８６は、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が零以上になった場合、すなわち、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が零または第１サンギヤＳ１が正方向に回転している場合には、第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２の両方を解放して有段変速機構３２内の動力伝達を遮断する。すなわち、有段変速機構３２を前記ニュートラル状態にする。以上のようにして、変速制御手段８６は、前記アシスト制御実行指令を受けた場合に前記アシスト時変速制御を実行する。
　変速制御手段８６は、上述したように、前記回生時変速制御の実行により前記回生制御を実行するものであるので、回生制御手段として機能すると言うことができ、また、前記アシスト時変速制御の実行により前記アシスト制御を実行するものであるので、アシスト制御手段として機能すると言うこともできる。
　図４は、前記回生制御時および前記アシスト制御時における有段変速機構３２の係合作動表である。図４において「on」は係合を示し、「off」は解放を示している。図５は、前記回生制御が実行されて車両８が停止しその後前記アシスト制御が実行されて車両８が前進走行し始める場合を例として、前記回生制御および前記アシスト制御を説明するための有段変速機構３２の共線図である。図４および図５において各機能の表示（回生１，回生２，ニュートラル，アシスト１，アシスト２）は互いに同一の意味であり、図４に表示したL1～L4-2は図５における破線又は実線L1～L4-2を示している。
　図５の共線図は、遊星歯車装置３４の歯数比ρ１，ρ２の関係を示す横軸と、遊星歯車装置３４の各回転要素の回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標である。図５では、図の上方向を正方向の回転とする。図５の縦線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４はそれぞれ、第１回転要素RE1としての第１サンギヤＳ１、第２回転要素RE2としてのキャリヤＣＡ、第３回転要素RE3としてのリングギヤＲＮＧ、第４回転要素RE4としての第２サンギヤＳ２に対応する。上記縦線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４の相互間隔は、歯数比ρ１，ρ２に応じてそれぞれ定められる。詳細には、図５に示すように、縦線Ｙ１とＹ２との間が「１」にされると、縦線Ｙ２とＹ３との間は「ρ１」に設定され、縦線Ｙ３とＹ４との間は「ρ１×（１－ρ２）／ρ２」に設定される。なお、歯数比ρ１，ρ２は、リングギヤＲＮＧの歯数をＺrで表し、第１サンギヤＳ１の歯数をＺs1で表し、第２サンギヤＳ２の歯数をＺs2で表した場合に、それぞれ下記式（１）と式（２）とによって算出される。また、図１に示すように「Ｚs1＞Ｚs2」の関係にあるので、「ρ１＞ρ２」である。
　　ρ１＝Ｚs1／Ｚr　・・・（１）
　　ρ２＝Ｚs2／Ｚr　・・・（２）
　先ず、ブレーキペダル４２が踏み込まれる等して前記回生制御が実行され、前進走行中の車両８が停止するまでを、図５の共線図を用いて説明する。図５の共線図において、前記回生制御の開始時には、実線L1で示すように、車両８が前進走行中であるためリングギヤＲＮＧが正方向に回転しており、且つ、フライホイール３０は停止しているものとする。変速制御手段８６は、前記回生制御において、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が回生時回転速度判定値Nofs1よりも大きいか否かを判断する。そして、実線L1が示す第１サンギヤ回転速度Ｎs1が回生時回転速度判定値Nofs1よりも大きいので、変速制御手段８６は、第１ブレーキＢ１を係合（スリップ係合）し且つ第２ブレーキＢ２を解放する。そのため、第１ブレーキＢ１は第１サンギヤ回転速度Ｎs1を低下させる方向にトルクを発生させるとともに、第２サンギヤ回転速度Ｎs2を上昇させる。これが、図４，５に示す回生１に相当する。この回生１では、実線L1が示す状態から第１サンギヤ回転速度Ｎs1が次第に低下し、上記回生１は、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が回生時回転速度判定値Nofs1以下になるまで継続する。
　図５において、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が回生時回転速度判定値Nofs1以下になったときに、未だキャリヤＣＡが正方向に回転しているので、変速制御手段８６は、係合側係合要素を第１ブレーキＢ１から第２ブレーキＢ２に切り換える。すなわち、第１ブレーキＢ１を解放し且つ第２ブレーキＢ２を係合（スリップ係合）する。図５の実線L2-1は、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が回生時回転速度判定値Nofs1以下、具体的には第１サンギヤ回転速度Ｎs1が正方向から零になったときの各回転要素RE1～RE4の回転速度を示している。この実線L2-1が示すキャリヤＣＡの回転方向は正方向である。そのキャリヤＣＡの正回転時において変速制御手段８６が第１ブレーキＢ１を解放し且つ第２ブレーキＢ２を係合するので、第２ブレーキＢ２はキャリヤ回転速度Ｎcを低下させる方向にトルクを発生させるとともに、第２サンギヤ回転速度Ｎs2を更に上昇させる。これが、図４，５に示す回生２に相当する。この回生２では、キャリヤ回転速度Ｎcが次第に低下し、上記回生２は、キャリヤ回転速度Ｎcが零乃至は略零（但し、正の値）になるまで継続する。図４，５では、前記回生１および前記回生２において駆動輪２２からの運動エネルギがフライホイール３０に伝達されており、これら回生１および回生２が前記回生制御に対応する。
　図５の実線L2-2は、上記回生２においてキャリヤ回転速度Ｎcが正方向から低下させられて零になったときの各回転要素RE1～RE4の回転速度を示している。キャリヤ回転速度Ｎcが零以下になると、変速制御手段８６は、車両減速時において第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２との何れを係合させてもフライホイール回転速度Ｎf（第２サンギヤ回転速度Ｎs2）を更に上昇させることはできないので、前記回生制御を終了する。従って、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の両方を解放する。そして、車速Ｖに対応するリングギヤ回転速度Ｎrはフットブレーキやエンジンブレーキ等による制動力により実線L2-2から更に低下して零になる、すなわち車両８が停止する。実線L3は、実線L2-2からリングギヤ回転速度Ｎrが零になったときの各回転要素RE1～RE4の回転速度を示している。第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の両方が解放されて実線L2-2から実線L3に至るまでが、図４，５に示す制動（ニュートラル）に相当する。この制動（ニュートラル）では有段変速機構３２がニュートラル状態であるので、リングギヤ回転速度Ｎrが低下してもそれが第２サンギヤＳ２には影響せず、実線L2-2と実線L3との間で、第２サンギヤ回転速度Ｎs2は変化していない。
　次に、図５の実線L3で示す状態すなわち車両８が停止しており且つフライホイール３０が回転している状態から、アクセルペダル４４が踏み込まれる等して前記アシスト制御が実行される場合について説明する。変速制御手段８６は、前記アシスト制御において、キャリヤ回転速度Ｎcがアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)よりも小さいか否かを判断する。そして、図５の実線L3が示すキャリヤ回転速度Ｎcがアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)よりも小さいので、変速制御手段８６は、第１ブレーキＢ１を解放し且つ第２ブレーキＢ２を係合（スリップ係合）する。そのため、第２ブレーキＢ２はキャリヤ回転速度Ｎcを上昇させる方向にトルクを発生させるとともに、リングギヤＲＮＧに正方向のアシストトルクを発生させる一方で第２サンギヤ回転速度Ｎs2を低下させる。これが、図４，５に示すアシスト１に相当する。このアシスト１では、実線L3が示す状態からキャリヤ回転速度Ｎcが次第に上昇し、上記アシスト１は、キャリヤ回転速度Ｎcがアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)以上になるまで継続する。
　図５において、キャリヤ回転速度Ｎcがアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)以上になったときに、未だ第１サンギヤＳ１が負方向に回転しているので、変速制御手段８６は、係合側係合要素を第２ブレーキＢ２から第１ブレーキＢ１に切り換える。すなわち、第１ブレーキＢ１を係合（スリップ係合）し且つ第２ブレーキＢ２を解放する。図５の破線L4-1は、キャリヤ回転速度Ｎcがアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)以上になったとき、具体的にはキャリヤ回転速度Ｎcが負方向から零になったときの各回転要素RE1～RE4の回転速度を示している。この破線L4-1が示す第１サンギヤＳ１の回転方向は負方向である。その第１サンギヤＳ１の負回転時において変速制御手段８６が第１ブレーキＢ１を係合し且つ第２ブレーキＢ２を解放するので、第１ブレーキＢ１は第１サンギヤ回転速度Ｎs1を上昇させる方向にトルクを発生させるとともに、リングギヤＲＮＧに正方向のアシストトルクを発生させる一方で第２サンギヤ回転速度Ｎs2を更に低下させる。これが、図４，５に示すアシスト２に相当する。このアシスト２では、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が次第に上昇し、上記アシスト２は、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が零乃至は略零（但し、負の値）になるまで継続する。図４，５では、前記アシスト１および前記アシスト２においてフライホイール３０の運動エネルギ（回転エネルギ）が駆動輪２２に伝達されており、これらアシスト１およびアシスト２が前記アシスト制御に対応する。
　図５の破線L4-2は、上記アシスト２の終了時、すなわち、アシスト２において第１サンギヤ回転速度Ｎs1が負方向から上昇させられて零になったときの各回転要素RE1～RE4の回転速度を示している。破線L4-2の状態ではフライホイール３０は未だ回転しているが、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が零以上になると、変速制御手段８６は、車両加速時において第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２との何れを係合させてもリングギヤＲＮＧに正方向のアシストトルクを発生させることができないので、前記アシスト制御を終了する。従って、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の両方を解放する。
　以上のように、図５では、前進走行中の車両８が停止して発進する過程において、実線L1、実線L2-1、実線L2-2、実線L3、破線L4-1、破線L4-2に示すように、各回転要素RE1～RE4の回転速度は順次変化する。
　図６は、前記回生制御が実行されて車両８が停止しその後前記アシスト制御が実行されて車両８が前進走行し始める場合の図５を用いて説明した例において、各回転要素の回転速度（単位は例えば「rpm」）、トルク（単位は例えば「Nm」）、仕事率（単位は例えば「J/s」）、前記回生制御時および前記アシスト制御時における運動エネルギ授受の効率ηE（以下、「エネルギ授受効率ηE」という）をタイムチャートとして表した図である。従って、図６に記載された回生１，回生２，制動（ニュートラル），アシスト１，アシスト２の各々は、図５のものと同一の意味である。
　図６のトルクのタイムチャートにおいて、ＴcはキャリヤＣＡに発生するトルク（キャリヤトルク）であり、Ｔs1は第１サンギヤＳ１に発生するトルク（第１サンギヤトルク）であり、ＴrはリングギヤＲＮＧに発生するトルク（リングギヤトルク）であり、Ｔs2は第２サンギヤＳ２に発生するトルク（第２サンギヤトルク）であり、それぞれのトルクは下記式（３）で示す関係にある。また、図６の仕事率のタイムチャートにおいて、Ｗc（＝Ｔc×Ｎc）はキャリヤＣＡの仕事率であり、Ｗs1（＝Ｔs1×Ｎs1）は第１サンギヤＳ１の仕事率であり、Ｗr（＝Ｔr×Ｎr）はリングギヤＲＮＧの仕事率であり、Ｗs2（＝Ｔs2×Ｎs2）は第２サンギヤＳ２の仕事率である。上記の括弧内の仕事率を算出する式では単位換算のための比例定数は省略している。また、図６のエネルギ授受効率ηE（＝出力仕事率／入力仕事率）のタイムチャートにおいて、本実施例のエネルギ授受効率ηEは実線で示されており、回生１および回生２の期間（t0～t2時点）では、出力仕事率は第２サンギヤＳ２（フライホイール３０）の仕事率Ｗs2であり、且つ、入力仕事率はリングギヤＲＮＧ（駆動軸１８）の仕事率Ｗrであるが、アシスト１およびアシスト２の期間（t3～t5時点）では、出力仕事率はリングギヤＲＮＧの仕事率Ｗrであり、且つ、入力仕事率は第２サンギヤＳ２の仕事率Ｗs2である。なお、上記エネルギ授受効率ηEは絶対値として算出される。
　　Ｔc＝－（Ｔr＋Ｔs1＋Ｔs2）　・・・（３）
　図６では、t0時点からt1時点までが回生１の期間であり、t1時点からt2時点までが回生２の期間であり、t2時点からt3時点までが制動（ニュートラル）の期間であり、t3時点からt4時点までがアシスト１の期間であり、t4時点からt5時点までがアシスト２の期間である。従って、図６の最上段の回転速度のタイムチャートにおける各回転速度Ｎc，Ｎs1，Ｎr，Ｎs2は、図５の共線図に表せば、時間経過に従って図５のL1、L2-1、L2-2、L3、L4-1、L4-2で示されるように順次変化する。
　図６のt0～t1時点（回生１）では、第１ブレーキＢ１が係合され且つ第２ブレーキＢ２が解放されるので、第１サンギヤトルクＴs1が発生している一方でキャリヤトルクＴcは零である。また、t1～t2時点（回生２）では、第１ブレーキＢ１が解放され且つ第２ブレーキＢ２が係合されるので、第１サンギヤトルクＴs1は零である一方でキャリヤトルクＴcが発生している。t0～t2時点では、リングギヤトルクＴrと第１サンギヤトルクＴs1又はキャリヤトルクＴcとに釣り合うように第２サンギヤトルクＴs2が発生し、第２サンギヤトルクＴs2によりフライホイール回転速度Ｎf（第２サンギヤ回転速度Ｎs2）が引き上げられている。
　また、図６のt3～t4時点（アシスト１）では、第１ブレーキＢ１が解放され且つ第２ブレーキＢ２が係合されるので、第１サンギヤトルクＴs1は零である一方でキャリヤトルクＴcが発生している。また、図６のt4～t5時点（アシスト２）では、第１ブレーキＢ１が係合され且つ第２ブレーキＢ２が解放されるので、第１サンギヤトルクＴs1が発生している一方でキャリヤトルクＴcは零である。t3～t5時点では、第２サンギヤトルクＴs2と第１サンギヤトルクＴs1又はキャリヤトルクＴcとに釣り合うようにリングギヤトルクＴrが発生し、リングギヤトルクＴrが車両８を加速させる方向に作用している。前記回生１，２と前記アシスト１，２とでは相互に、図６に示す各トルクＴc，Ｔs1，Ｔr，Ｔs2は何れも逆向きになっている。
　また、図６のt2～t3時点及びt5時点以降（ニュートラル）では、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の両方が解放されるので、各トルクＴc，Ｔs1，Ｔr，Ｔs2は何れも零である。
　図６の仕事率のタイムチャートにおいて、t1時点直前の前記出力仕事率である第２サンギヤＳ２（フライホイール３０）の仕事率Ｗs2は、t1時点直後よりも絶対値として高くなっている。これは、t0～t1時点において第１ブレーキＢ１の係合により前記回生制御が実行されたため、第２ブレーキＢ２の係合により前記回生制御が実行される場合と比較して、ブレーキの仕事率であるブレーキ損失（＝ブレーキのスリップ回転速度×ブレーキの分担トルク）が低減され、前記出力仕事率（絶対値）がより高められたことを示している。そのため、エネルギ授受効率ηEのタイムチャートにおいて、t0～t1時点では、上記回生制御のエネルギ授受効率ηEは、例えば、第１ブレーキＢ１ではなく第２ブレーキＢ２が係合されていたと仮定すれば一点鎖線LB2以下で推移するところ、第２ブレーキＢ２ではなく第１ブレーキＢ１が係合されたことにより、その一点鎖線LB2が示す回生制御のエネルギ授受効率ηEと比較して高くなっている。すなわち、変速制御手段８６は、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が回生時回転速度判定値Nofs1よりも大きいか否かに基づいて、第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２との何れを係合するかを選択するが、結果として、t0～t1時点（回生１）では上記回生制御のエネルギ授受効率ηEが高くなるように、言い換えれば、前記ブレーキ損失が小さくなるように係合側のブレーキを選択していると言える。
　上述したt0～t1時点（回生１）における上記回生制御のエネルギ授受効率ηEに関することと同様にして、t3～t4時点（アシスト１）における上記アシスト制御のエネルギ授受効率ηEに関しても説明できる。つまり、図６の仕事率のタイムチャートにおいて、t4時点直前の前記入力仕事率である第２サンギヤＳ２（フライホイール３０）の仕事率Ｗs2は、t4時点直後よりも絶対値として低くなっている。これは、t3～t4時点において第２ブレーキＢ２の係合により前記アシスト制御が実行されたため、第１ブレーキＢ１の係合により前記アシスト制御が実行される場合と比較して、前記ブレーキ損失が低減され、前記入力仕事率（絶対値）がより抑えられたことを示している。そのため、エネルギ授受効率ηEのタイムチャートにおいて、t3～t4時点では、上記アシスト制御のエネルギ授受効率ηEは、例えば、第２ブレーキＢ２ではなく第１ブレーキＢ１が係合されていたと仮定すれば一点鎖線LB1以下で推移するところ、第１ブレーキＢ１ではなく第２ブレーキＢ２が係合されたことにより、その一点鎖線LB1が示すアシスト制御のエネルギ授受効率ηEと比較して高くなっている。すなわち、変速制御手段８６は、キャリヤ回転速度Ｎcがアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)よりも小さいか否かに基づいて、第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２との何れを係合するかを選択するが、結果として、t3～t4時点（アシスト１）では上記アシスト制御のエネルギ授受効率ηEが高くなるように、言い換えれば、前記ブレーキ損失が小さくなるように係合側のブレーキを選択していると言える。
　図７は、電子制御装置８０の制御作動の要部、すなわち、前記回生制御および前記アシスト制御を実行する制御作動を説明するためのフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。
　先ず、回生制御実行判断手段８２に対応するステップ（以下、「ステップ」を省略する）ＳＡ１においては、前記回生制御実行条件が成立したか否かが判断される。このＳＡ１の判断が肯定された場合、すなわち、前記回生制御実行条件が成立した場合には、ＳＡ２に移る。一方、このＳＡ１の判断が否定された場合には、ＳＡ６に移る。
　ＳＡ２においては、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が回生時回転速度判定値Nofs1よりも大きいか否かが判断される。このＳＡ２の判断が肯定された場合、すなわち、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が回生時回転速度判定値Nofs1よりも大きい場合には、ＳＡ３に移る。一方、このＳＡ２の判断が否定された場合には、ＳＡ４に移る。
　ＳＡ３においては、第１ブレーキＢ１が係合され且つ第２ブレーキＢ２が解放される。このときの第１ブレーキＢ１の係合は、完全係合ではなく前記スリップ係合である。上記第１ブレーキＢ１の係合により、駆動輪２２から伝達される運動エネルギがフライホイール３０に回転エネルギとして蓄積される。
　ＳＡ４においては、キャリヤＣＡが正方向に回転しているか否か、すなわち、キャリヤ回転速度Ｎcが零よりも大きいか否かが判断される。このＳＡ４の判断が肯定された場合、すなわち、キャリヤＣＡが正方向に回転している場合には、ＳＡ５に移る。一方、このＳＡ４の判断が否定された場合には、ＳＡ１１に移る。
　ＳＡ５においては、第１ブレーキＢ１が解放され且つ第２ブレーキＢ２が係合される。このときの第２ブレーキＢ２の係合は、完全係合ではなく前記スリップ係合である。上記第２ブレーキＢ２の係合により、駆動輪２２から伝達される運動エネルギがフライホイール３０に回転エネルギとして蓄積される。
　アシスト制御実行判断手段８４に対応するＳＡ６においては、前記アシスト制御実行条件が成立したか否かが判断される。このＳＡ６の判断が肯定された場合、すなわち、前記アシスト制御実行条件が成立した場合には、ＳＡ７に移る。一方、このＳＡ６の判断が否定された場合には、ＳＡ１１に移る。
　ＳＡ７においては、キャリヤ回転速度Ｎcがアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)よりも小さいか否かが判断される。このＳＡ７の判断が肯定された場合、すなわち、キャリヤ回転速度Ｎcがアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)よりも小さい場合には、ＳＡ８に移る。一方、このＳＡ７の判断が否定された場合には、ＳＡ９に移る。
　ＳＡ８においては、第１ブレーキＢ１が解放され且つ第２ブレーキＢ２が係合される。このときの第２ブレーキＢ２の係合は、完全係合ではなく前記スリップ係合である。上記第２ブレーキＢ２の係合により、フライホイール３０に蓄積された運動エネルギが駆動輪２２へ供給される。
　ＳＡ９においては、第１サンギヤＳ１が負方向に回転しているか否か、すなわち、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が零よりも小さいか否かが判断される。このＳＡ９の判断が肯定された場合、すなわち、第１サンギヤＳ１が負方向に回転している場合には、ＳＡ１０に移る。一方、このＳＡ９の判断が否定された場合には、ＳＡ１１に移る。
　ＳＡ１０においては、第１ブレーキＢ１が係合され且つ第２ブレーキＢ２が解放される。このときの第１ブレーキＢ１の係合は、完全係合ではなく前記スリップ係合である。上記第１ブレーキＢ１の係合により、フライホイール３０に蓄積された運動エネルギが駆動輪２２へ供給される。
　ＳＡ１１においては、第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２の両方が解放されて、有段変速機構３２が前記ニュートラル状態とされる。なお、ＳＡ２～ＳＡ５、及び、ＳＡ７～ＳＡ１１は変速制御手段８６に対応する。
　本実施例によれば、エネルギ回生装置２４は、２段変速の有段変速機構３２を、駆動輪２２とフライホイール３０との間の動力伝達経路の一部として備えているので、その有段変速機構３２の替わりにベルト式の無段変速機等を備えたものと比較して、減速エネルギ回生装置２４の機械的構成が小さくなる。そのため、エネルギ回生装置２４を車両８に搭載することが容易である。また、有段変速機構３２は２段変速以上であるので、固定減速比のものと比較して、減速比γRの切替えにより、有段変速機構３２の入力回転速度と出力回転速度との間の速度比の一層広範な範囲内において駆動輪２２とフライホイール３０との間での運動エネルギの授受が可能となり、車両８の運動エネルギを効率よく回生することができる。
　また、本実施例によれば、有段変速機構３２は、（ａ）相互に噛み合う第１ピニオンＰ１と第２ピニオンＰ２とを自転かつ公転自在に保持するキャリヤＣＡと、駆動輪２２に連結されており且つ第１ピニオンＰ１に噛み合うリングギヤＲＮＧと、その第１ピニオンＰ１に噛み合う第１サンギヤＳ１と、フライホイール３０に連結されており且つ第２ピニオンＰ２に噛み合う第２サンギヤＳ２とから構成されたラビニオ式の遊星歯車装置３４と、（ｂ）非回転部材であるケース３６に対し第１サンギヤＳ１を選択的に接続する第１ブレーキＢ１と、（ｃ）ケース３６に対しキャリヤＣＡを選択的に接続する第２ブレーキＢ２とを、備えている。従って、２段変速の有段変速機構３２を１つの遊星歯車装置３４で構成できるので、例えばシングルプラネタリの遊星歯車装置で２段変速の有段変速機構３２を構成する場合と比較して、その有段変速機構３２の機械的構成を小さくすることが可能である。また、図６のタイムチャートのt0～t1時点またはt3～t4時点に示すように、前記回生制御または前記アシスト制御において、第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２との何れを係合してもその回生制御またはアシスト制御を実行し得る場合には、前記ブレーキ損失が小さくなる側のブレーキを係合させることにより、上記回生制御またはアシスト制御のエネルギ授受効率ηEを高めることが可能である。
　また、本実施例によれば、駆動輪２２から伝達される運動エネルギをフライホイール３０に蓄積する場合すなわち前記回生制御を実行する場合において、リングギヤＲＮＧの回転方向を正方向として、変速制御手段８６は、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が予め定められた正の値である回生時回転速度判定値Nofs1よりも大きい場合には第１ブレーキＢ１を係合し且つ第２ブレーキＢ２を解放する一方で、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が回生時回転速度判定値Nofs1以下であり且つキャリヤＣＡが正方向に回転している場合には第１ブレーキＢ１を解放し且つ第２ブレーキＢ２を係合する。従って、有段変速機構３２の第１サンギヤＳ１及びキャリヤＣＡが、駆動輪２２からの運動エネルギを第１ブレーキＢ１の係合ではフライホイール３０へ伝達できないが第２ブレーキＢ２の係合により伝達できる回転状態にある場合において、その運動エネルギを駆動輪２２からフライホイール３０へ伝達することができるので、駆動輪２２からの運動エネルギを効率よくフライホイール３０に蓄積することが可能である。また、第１サンギヤ回転速度Ｎs1が回生時回転速度判定値Nofs1よりも大きい場合には、図５の共線図に回生１として示すように、第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２との何れを係合しても前記回生制御を実行し得るが、図６のタイムチャートのt0～t1時点（回生１）に示すように、第１ブレーキＢ１を係合し且つ第２ブレーキＢ２を解放することにより、逆の場合すなわち第１ブレーキＢ１を解放し且つ第２ブレーキＢ２を係合する場合と比較して、上記回生制御のエネルギ授受効率ηEを高めることが可能である。
　また、本実施例によれば、前記回生制御中にスリップ係合させる係合要素として、第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２との何れかが第１サンギヤ回転速度Ｎs1に応じて選択されるので、１つの係合要素のスリップ係合だけで前記回生制御が実行される場合と比較して、係合要素の耐久性を向上できる。
　また、本実施例によれば、フライホイール３０に蓄積された運動エネルギを駆動輪２２へ供給する場合すなわち前記アシスト制御を実行する場合において、リングギヤＲＮＧの回転方向を正方向として、変速制御手段８６は、キャリヤ回転速度Ｎcが予め定められた負の値であるアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)よりも小さい場合には第１ブレーキＢ１を解放し且つ第２ブレーキＢ２を係合する一方で、キャリヤ回転速度Ｎcがアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)以上であり且つ第１サンギヤＳ１が負方向に回転している場合には第１ブレーキＢ１を係合し且つ第２ブレーキＢ２を解放する。従って、有段変速機構３２の第１サンギヤＳ１及びキャリヤＣＡが、フライホイール３０の運動エネルギを第２ブレーキＢ２の係合では駆動輪２２へ伝達できないが第１ブレーキＢ１の係合により伝達できる回転状態にある場合において、その運動エネルギを駆動輪２２へ伝達することができるので、上記運動エネルギを効率よくフライホイール３０から駆動輪２２へ供給することが可能である。また、キャリヤ回転速度Ｎcがアシスト時回転速度判定値(-Nofs2)よりも小さい場合には、図５の共線図にアシスト１として示すように、第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２との何れを係合しても前記アシスト制御を実行し得るが、図６のタイムチャートのt3～t4時点（アシスト１）に示すように、第１ブレーキＢ１を解放し且つ第２ブレーキＢ２を係合することにより、逆の場合すなわち第１ブレーキＢ１を係合し且つ第２ブレーキＢ２を解放する場合と比較して、上記アシスト制御のエネルギ授受効率ηEを高めることが可能である。
　また、本実施例によれば、前記アシスト制御中にスリップ係合させる係合要素として、第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２との何れかがキャリヤ回転速度Ｎcに応じて選択されるので、１つの係合要素のスリップ係合だけで前記アシスト制御が実行される場合と比較して、係合要素の耐久性を向上できる。
　また、本実施例によれば、変速制御手段８６は、フライホイール３０と駆動輪２２との間での運動エネルギの授受を遮断する場合には、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の両方を解放する。このようにすれば、フライホイール３０と駆動輪２２との間での運動エネルギの授受を遮断することを、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２の制御により容易に且つ迅速に行うことが可能である。
　また、本実施例によれば、前記回生制御および前記アシスト制御において、第１ブレーキＢ１を係合する場合および第２ブレーキＢ２を係合する場合の何れでも、ブレーキＢ１，Ｂ２を完全係合せずに予め定められたトルクを発生するようにスリップ係合にする。そのため、駆動輪２２とフライホイール３０との間での運動エネルギの授受を開始する場合または終了する場合に生じ得るショックを低減することが可能である。また、第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２との間で係合側と解放側とを入れ替えるときに生じ得るショックを低減することが可能である。
　また、本実施例によれば、図６のタイムチャートのt0～t1時点（回生１）及びt3～t4時点（アシスト１）に示すように、変速制御手段８６は、駆動輪２２から伝達される運動エネルギをフライホイール３０に蓄積する場合、及び、そのフライホイール３０に蓄積された運動エネルギを駆動輪２２へ供給する場合において、第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２とのうち、係合によるブレーキ損失が小さい方のブレーキを係合する。従って、駆動輪２２とフライホイール３０との間での上記運動エネルギの授受を、高いエネルギ授受効率ηEで行うことが可能である。
　以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
　例えば、前述の実施例において、有段変速機構３２は２段変速の有段変速機であるが、３段変速以上の有段変速機であっても差し支えない。また、有段変速機構３２は、遊星歯車装置以外のもので構成されていてもよいし、２つ以上の遊星歯車装置を備えていてもよいし、或いは、平行軸常時噛合式の変速機であってもよい。
　また、前述の実施例において、車両８は一般的にエンジン車両であるが、駆動力源としてエンジン１２とともに電動機を備えたハイブリッド車両であってもよいし、エンジン１２を備えずに電動機を備えた電気自動車であってもよい。
　また、前述の実施例において、主変速機１４が設けられているが、その主変速機１４は必須ではなく、主変速機１４を備えない車両８であっても差し支えない。
　また、前述の実施例において、有段変速機構３２は主変速機１４とは別個の独立した変速機であるが、車両８において有段変速機構３２と主変速機１４とを併せて１つの変速機が構成されていても差し支えない。
　また、前述の実施例において、有段変速機構３２は駆動軸１８等を介して駆動輪２２に連結されているが、駆動されない側の車輪である従動輪に連結されていても差し支えない。
　また、前述の実施例の図１において、有段変速機構３２は主変速機１４と差動歯車装置１６との間の駆動軸１８に連結されているが、後述する図８に示すように、エンジン１２と主変速機１４との間で駆動力を伝達するエンジン出力軸に連結されていても差し支えない。
　また、前述の実施例おいて、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２は油圧式摩擦係合装置であるが、その形式に特に限定はなく、例えば電磁クラッチ等であっても差し支えない。
　また、前述の実施例において、フライホイール３０および有段変速機構３２は主変速機１４の出力側に接続され、その有段変速機構３２は第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２とを備えているが、第１ブレーキＢ１は第１サンギヤＳ１に所定の回転負荷を与えるために設けられており、第２ブレーキＢ２はキャリヤＣＡに所定の回転負荷を与えるために設けられているので、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２はそれぞれ他の装置たとえば可変負荷トルクのオイルポンプ等に置き換えられても差し支えない。例えば、図８に示すような有段変速機構３２の構成が考えられる。図８は、フライホイール３０および有段変速機構３２が主変速機１４の入力側に接続され、その有段変速機構３２において、第１ブレーキＢ１が、第１サンギヤＳ１の回転により油圧を発生させる第１オイルポンプ１０２に置き換えられ、第２ブレーキＢ２が、キャリヤＣＡの回転により油圧を発生させる第２オイルポンプ１０４に置き換えられた例を示している。第１オイルポンプ１０２は第１サンギヤＳ１に与える回転負荷を変更することが可能であり、第２オイルポンプ１０４はキャリヤＣＡに与える回転負荷を変更することが可能である。この図８のような有段変速機構３２にすれば、第１ブレーキＢ１および第２ブレーキＢ２のような摩擦式係合装置が不要になると共に、第１オイルポンプ１０２及び第２オイルポンプ１０４が発生させる油圧を例えば主変速機１４やその他の油圧機器の作動油圧として利用することができる。また、基本的に第１オイルポンプ１０２は第１サンギヤＳ１によって駆動され、第２オイルポンプ１０４はキャリヤＣＡによって駆動されるので、第１サンギヤＳ１またはキャリヤＣＡに回転負荷を与える際に、ブレーキＢ１，Ｂ２を作動させる場合と比較して、消費する動力を節約できる。
　その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
８：車両
２２：駆動輪（車輪）
２４：車両用減速エネルギ回生装置
３０：フライホイール
３２：有段変速機構
３４：遊星歯車装置（ラビニオ式遊星歯車装置）
３６：トランスミッションケース（非回転部材）
ＲＮＧ：リングギヤ
ＣＡ：キャリヤ
Ｓ１：第１サンギヤ
Ｓ２：第２サンギヤ
Ｐ１：第１ピニオン
Ｐ２：第２ピニオン
Ｂ１：第１ブレーキ
Ｂ２：第２ブレーキ

Claims (5)

  1. 　車両の減速時には車輪から伝達される運動エネルギをフライホイールに蓄積する一方で、前記車両の加速時には該フライホイールに蓄積された運動エネルギを前記車輪へ供給する車両用減速エネルギ回生装置であって、
    　２段変速以上の有段変速機構を、前記車輪と前記フライホイールとの間の動力伝達経路の一部として備えている
    　ことを特徴とする車両用減速エネルギ回生装置。
  2. 　前記有段変速機構は、
    　相互に噛み合う第１ピニオンと第２ピニオンとを自転かつ公転自在に保持するキャリヤと、前記車輪に連結されており且つ前記第１ピニオンに噛み合うリングギヤと、該第１ピニオンに噛み合う第１サンギヤと、前記フライホイールに連結されており且つ前記第２ピニオンに噛み合う第２サンギヤとから構成されたラビニオ式遊星歯車装置と、
    　非回転部材に対し前記第１サンギヤを選択的に接続する第１ブレーキと、
    　前記非回転部材に対し前記キャリヤを選択的に接続する第２ブレーキとを、備えている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の車両用減速エネルギ回生装置。
  3. 　前記車輪から伝達される運動エネルギを前記フライホイールに蓄積する場合において、前記リングギヤの回転方向を正方向として、前記第１サンギヤの回転速度が予め定められた正の値である回生時回転速度判定値よりも大きい場合には前記第１ブレーキを係合し且つ前記第２ブレーキを解放する一方で、前記第１サンギヤの回転速度が前記回生時回転速度判定値以下であり且つ前記キャリヤが正方向に回転している場合には前記第１ブレーキを解放し且つ前記第２ブレーキを係合する
    　ことを特徴とする請求項２に記載の車両用減速エネルギ回生装置。
  4. 　前記フライホイールに蓄積された運動エネルギを前記車輪へ供給する場合において、前記リングギヤの回転方向を正方向として、前記キャリヤの回転速度が予め定められた負の値であるアシスト時回転速度判定値よりも小さい場合には前記第１ブレーキを解放し且つ前記第２ブレーキを係合する一方で、前記キャリヤの回転速度が前記アシスト時回転速度判定値以上であり且つ前記第１サンギヤが負方向に回転している場合には前記第１ブレーキを係合し且つ前記第２ブレーキを解放する
    　ことを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用減速エネルギ回生装置。
  5. 　前記フライホイールと前記車輪との間での運動エネルギの授受を遮断する場合には、前記第１ブレーキおよび前記第２ブレーキの両方を解放する
    　ことを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の車両用減速エネルギ回生装置。
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