WO2015019788A1 - フライホイール回生システム及びその制御方法 - Google Patents

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WO2015019788A1
WO2015019788A1 PCT/JP2014/068471 JP2014068471W WO2015019788A1 WO 2015019788 A1 WO2015019788 A1 WO 2015019788A1 JP 2014068471 W JP2014068471 W JP 2014068471W WO 2015019788 A1 WO2015019788 A1 WO 2015019788A1
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WO
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flywheel
clutch
input shaft
rotational speed
transmission
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/068471
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English (en)
French (fr)
Inventor
加藤　芳章
亮文 板倉
政治 望月
Original Assignee
ジヤトコ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • 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
    • B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18109—Braking
    • B60W30/18127—Regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/24—Energy storage means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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 flywheel regeneration technology for regenerating kinetic energy of a vehicle with a flywheel.
  • JP2012-516417A is provided with a flywheel that can be engaged / disengaged by a clutch on the input shaft of the transmission, and the flywheel is rotated by the rotation input from the driving wheel by engaging the clutch at the time of deceleration to fly the kinetic energy of the vehicle.
  • a flywheel regenerative system that converts wheel kinetic energy is disclosed.
  • the regenerated kinetic energy can be stored in the flywheel by releasing the clutch, and the kinetic energy stored in the flywheel can be stored if the clutch is engaged during start-up or acceleration. Can be used to start and accelerate the vehicle.
  • the clutch is engaged when the flywheel is regenerated. If the rotational speed difference during clutch engagement is large, the amount of heat generated by the clutch increases and the durability is increased. Decreases. Further, when the rotational speed difference is large, the time until the engagement of the clutch is completed increases.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a flywheel regeneration system that can reduce the amount of heat generated at the time of clutch engagement and shorten the engagement time when regeneration is performed by a flywheel. To do.
  • a transmission that shifts rotation input from a power source of a vehicle and outputs the rotation to a drive wheel, a regenerative flywheel, and a power source and an input shaft of the transmission are provided.
  • a power source clutch provided, and a flywheel clutch provided between the flywheel and the input shaft of the transmission, and when the vehicle decelerates, the flywheel clutch is engaged to regenerate kinetic energy in the flywheel,
  • a flywheel regeneration system that uses flywheel energy for starting or accelerating a vehicle, and when performing regeneration by the flywheel, shifting is performed with the power source clutch released when a predetermined operating condition is satisfied.
  • Flywheel regeneration system comprising regeneration control means for starting engagement of a flywheel clutch after upshifting the transmission ratio of the machine It is provided.
  • the flywheel clutch since the power source clutch is released and the transmission is upshifted, the flywheel clutch is engaged and the gear ratio is downshifted, so that the rotational speed difference when the flywheel clutch is engaged is reduced.
  • the amount of heat generated by the flywheel clutch can be reduced, the time required for the flywheel clutch to be fully engaged can be shortened, and the time for regeneration by the flywheel can be increased, thus increasing energy efficiency. be able to.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle including a flywheel regeneration system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart of the regeneration control according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a time chart of the regeneration control according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a time chart of the regeneration control according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a time chart of the regeneration control according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows an overall configuration of a vehicle 100 including a flywheel regeneration system according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle 100 includes an engine 1 as a power source, a flywheel 2 that regenerates energy, a continuously variable transmission (hereinafter referred to as CVT) 3 that continuously changes the output rotation of the engine 1, and the output rotation of the CVT 3 that decelerates.
  • a final reduction gear 4 a differential 5, left and right drive wheels 6, a hydraulic circuit 7, and a controller 8.
  • the engine clutch CL1 is provided between the engine 1 and the input shaft 3in of the CVT 3.
  • the engine clutch CL1 is a hydraulic clutch whose fastening capacity can be controlled by supplied hydraulic pressure, and the driving force of the engine 1 is transmitted to the CVT 3 when the engine clutch CL1 is brought into a fastening state.
  • the oil pump 10 that is driven by the rotation of the input shaft 3in and generates hydraulic pressure is connected to the input shaft 3in of the CVT 3.
  • the oil pump 10 is constituted by, for example, a gear pump or a vane pump.
  • the hydraulic pressure generated by the oil pump 10 is supplied to a CVT 3, an engine clutch CL1, a starting clutch CL2, which will be described later, and the like via a hydraulic circuit 7 which will be described later.
  • the flywheel 2 is further connected to the input shaft 3 in of the CVT 3 via a pair of reduction gear trains 11 and 12.
  • the flywheel 2 is configured by accommodating a rotatable cylindrical body or a disk-shaped metal body in a container.
  • the inside of the container is evacuated or depressurized in order to reduce the decrease in rotation (also referred to as windage) due to the influence of air resistance or the like when the metal body rotates.
  • a flywheel clutch CLfw is provided between the reduction gear train 11 and the reduction gear train 12.
  • the flywheel clutch CLfw is a hydraulic clutch whose fastening capacity can be controlled by supplied hydraulic pressure.
  • the engagement capacity of the flywheel clutch CLfw is controlled by a hydraulic source capable of supplying hydraulic pressure regardless of the rotation of the input shaft 3in. Specifically, unlike the oil pump 10, the hydraulic pressure generated by a hydraulic pump driven by an electric motor is supplied to the flywheel clutch CLfw.
  • the engagement capacity of the flywheel clutch CLfw may be controlled by an electric actuator instead of a hydraulic pump driven by an electric motor.
  • a start clutch CL2 is provided between the CVT 3 and the final speed reducer 4 to transmit the rotation from the engine 1 or the flywheel 2 input through the CVT 3 to the final speed reducer 4 when starting.
  • the starting clutch CL2 is a hydraulic clutch whose fastening capacity can be controlled by supplied hydraulic pressure.
  • start clutch CL2 may be provided between engine 1 and CVT3. Further, the input shaft 3in may be provided with a torque converter.
  • the hydraulic circuit 7 is configured by a solenoid valve or the like that operates in response to a signal from a controller 8 described later, and is connected to the CVT 3, the engine clutch CL1, the start clutch CL2, and the oil pump 10 through an oil passage.
  • the hydraulic circuit 7 generates the hydraulic pressure required by the pulley of the CVT 3, the engine clutch CL 1, and the start clutch CL 2 using the hydraulic pressure generated by the oil pump 10 as a source pressure, and the generated hydraulic pressure is generated by the pulley of the CVT 3, the engine clutch CL 1 Supply to start clutch CL2.
  • the brake 14 is an electronically controlled brake in which the brake pedal 15 and the master cylinder 16 are mechanically independent.
  • the brake actuator 17 displaces the piston of the master cylinder 16, and the driver depresses the brake pedal 15, that is, the hydraulic pressure corresponding to the required deceleration is supplied to the brake 14.
  • a braking force corresponding to the required deceleration is generated.
  • the brake 14 is also provided on the driven wheel.
  • the controller 8 includes a CPU, a RAM, an input / output interface, and the like.
  • the controller 8 detects a rotational speed sensor 21 that detects the rotational speed of the engine 1, a rotational speed sensor 22 that detects the rotational speed of the input shaft 3 in (input shaft rotational speed Nin) of the CVT 3, and a rotational speed Nfw of the flywheel 2.
  • the controller 8 performs various calculations based on the input signal, and controls the shift of the CVT 3, the engagement / release of the clutches CL1, CL2, and CLfw, and the brake actuator 17. In particular, when the driver depresses the brake pedal 15 and the vehicle 100 decelerates, the controller 8 fastens the flywheel clutch CLfw and accelerates the rotation input from the drive wheels 6 by the reduction gear trains 11 and 12. The kinetic energy of the vehicle 100 is regenerated by rotating the flywheel 2 and converting the kinetic energy of the vehicle 100 into the kinetic energy of the flywheel 2.
  • the controller 8 controls the engagement capacity of the flywheel clutch CLfw so that a braking force (regenerative brake) according to the driver's deceleration request is obtained. If the regenerative brake cannot be generated before the flywheel clutch CLfw is engaged, or if the regenerative brake alone cannot satisfy the driver's deceleration request, the controller 8 operates the brake actuator 17 to increase the braking force of the brake 14. The braking force according to the driver's deceleration request is obtained.
  • the regenerated kinetic energy can be stored as the rotation of the flywheel 2 by releasing the flywheel clutch CLfw.
  • the flywheel clutch CLfw By engaging the flywheel clutch CLfw while the kinetic energy is stored in the flywheel 2, the kinetic energy stored in the flywheel 2 is transmitted to the input shaft 3in, and the vehicle 100 starts or accelerates energy. can do.
  • the controller 8 engages the flywheel clutch CLfw, and the kinetic energy of the vehicle 100 is regenerated.
  • the flywheel clutch CLfw when the flywheel clutch CLfw is fastened, if the rotational speed difference between the input side and the output side of the flywheel clutch CLfw is large, the amount of heat accumulated in the flywheel clutch CLfw by being fastened. The peak value of becomes high, and there is a risk of affecting the durability. In order to avoid this, the time from the start of the engagement control of the flywheel clutch CLfw to the completion of the engagement after the rotational speed difference is eliminated is lengthened.
  • the controller 8 performs regenerative control described below, and controls the gear ratio of the CVT 3 to control the engagement of the flywheel clutch CLfw, thereby reducing the rotational speed difference when the flywheel clutch CLfw is engaged.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the regeneration control executed by the controller 8 according to the embodiment of the present invention.
  • the flowchart shown in FIG. 2 is executed in a predetermined cycle (for example, every 10 ms) in parallel with other processing in the controller 8.
  • the controller 8 determines whether or not the vehicle is requested to decelerate and is in a state where regeneration by the flywheel 2 is performed. Whether the vehicle is required to decelerate is determined by whether the accelerator pedal 25 is not depressed by the signal from the accelerator opening sensor 26 (accelerator OFF) and the brake pedal 15 is depressed by the signal from the brake sensor 27. If it is detected that the vehicle is on (brake ON), it is determined that the vehicle is requested to decelerate, and the process proceeds to the next step S12. If the vehicle is not requested to decelerate, the process of this flowchart is temporarily terminated and the process returns to other processes.
  • step S12 the controller 8 determines whether or not the current vehicle speed VSP is less than the lower limit vehicle speed VSP0.
  • the lower limit vehicle speed VSP0 is the vehicle speed when the gear ratio of CVT3 corresponding to the rotational speed of the engine 1 when the accelerator opening APO is 0 is the highest state based on the shift map of CVT3 in which the coast line is set. Is the minimum value.
  • the controller 8 controls the gear ratio of the CVT 3 based on the coast state shift map. Since there is a correlation between the rotational speed Ne of the engine 1, the vehicle speed VSP, and the gear ratio in the coast state, a lower limit vehicle speed VSP0 that is the minimum value of the vehicle speed when the gear ratio is the highest is obtained.
  • step S13 the controller 8 determines whether or not the input shaft rotational speed Nin of the CVT 3 is higher than the input shaft equivalent flywheel rotational speed Nfwin that is the rotational speed of the input shaft 3in of the flywheel 2.
  • the input shaft equivalent flywheel rotational speed Nfwin indicates the rotational speed of the input shaft 3in when the flywheel clutch CLfw is in the engaged state.
  • the input shaft equivalent flywheel rotational speed Nfwin is calculated by dividing the flywheel rotational speed Nfw by the reduction gear ratio of the reduction gear trains 11 and 12.
  • step S14 the controller 8 upshifts the gear ratio of CVT3. Specifically, the engine clutch CL1 is released and the gear ratio of the CVT 3 is controlled to the upshift side. At this time, since the deceleration due to the effect of the engine brake is decreased by releasing the engine clutch CL1, the controller 8 increases the braking force of the brake 14 to compensate for the decrease in the deceleration.
  • the gear ratio is upshifted to the High side by a predetermined value ⁇ i.
  • the upshift to the High side refers to a shift to the High side from the gear ratio corresponding to the coast line in the shift map of the CVT 3.
  • step S15 the controller 8 determines whether or not the gear ratio of the CVT 3 is the highest level. Whether or not the gear ratio is the highest is determined by whether or not the current pulley ratio ip of the CVT 3 is larger than the pulley ratio iOD corresponding to the highest.
  • the gear ratio is the highest, the input shaft rotational speed Nin is the smallest due to the gear ratio of CVT3. Therefore, the rotational speed difference between the input shaft rotational speed Nin and the input shaft equivalent flywheel rotational speed Nfwin at this point in time. Is minimized.
  • the process proceeds to step S21 to perform control for engaging the flywheel clutch CLfw.
  • step S16 the controller 8 determines whether or not the current input shaft rotation speed Nin is higher than the input shaft conversion flywheel rotation speed Nfwin.
  • step S21 This can occur, for example, when the input shaft-converted flywheel rotational speed Nfwin before starting regeneration by the flywheel 2 is greater than zero and less than or equal to the input shaft rotational speed Nin corresponding to the coast line in the shift map of CVT3. . If the input shaft rotational speed Nin is still higher than the input shaft converted flywheel rotational speed Nfwin, the process proceeds to step S17.
  • step S17 the controller 8 determines whether or not the current input shaft rotation speed Nin is greater than a value (oil amount balance allowable rotation speed Npf) obtained by adding a predetermined value ⁇ to the oil amount balance limit rotation speed Npump. .
  • the oil amount balance limit rotational speed Npump is the sum of the hydraulic pressure required for maintaining the transmission ratio and shifting of the CVT 3 and the hydraulic pressure required for the starting clutch CL2 for the discharge pressure of the oil pump 10 rotated by the input shaft 3in. This is the minimum rotational speed of the oil pump 10 necessary to ensure the necessary hydraulic balance.
  • the vehicle 100 is decelerating and the input shaft rotational speed Nin tends to decrease.
  • the flywheel clutch CLfw is engaged when the input shaft rotational speed Nin is close to the oil amount balance limit rotational speed Npump
  • the input shaft rotational speed Nin is reduced by the engagement and the oil amount balance limit is reached.
  • the rotational speed may be lower than Npump.
  • the input shaft rotation speed Nin is controlled so as not to fall below the oil amount balance allowable rotation speed Npf obtained by adding a predetermined amount ⁇ to the oil amount balance limit rotation speed Npump.
  • step S17 when the current input shaft rotational speed Nin is equal to or smaller than the oil amount allowable rotational speed Npf, the process proceeds to step S21 to interrupt the upshifting of the gear ratio of CVT3 and The wheel clutch CLfw is fastened.
  • step S14 If the current input shaft rotation speed Nin is greater than the oil amount allowable rotation speed Npf, the process returns to step S14, and the processes from step S14 to S17 are repeated. In this repeated process, the transmission ratio of the CVT 3 is upshifted.
  • the input shaft rotational speed Nin reaches the input shaft equivalent flywheel rotational speed Nfwin, or the input shaft rotational speed Nin reaches the oil amount until the transmission gear ratio becomes the highest.
  • the gear ratio of the CVT 3 is changed by a predetermined value ⁇ i until the balance allowable rotation speed Npf is reached, and the CVT 3 is upshifted.
  • the actual gear ratio of the CVT 3 is changed following this.
  • the inertia of the CVT3 weight connected to the tip of the input shaft 3in, thrust for holding the belt, etc.
  • step S21 the controller 8 increases the engagement capacity of the flywheel clutch CLfw and controls the flywheel clutch CLfw to the engagement state. As a result, the rotation of the flywheel 2 rises and the kinetic energy is regenerated by the flywheel 2. At this time, since the load corresponding to the flywheel 2 is generated on the input shaft 3in due to the engagement of the flywheel clutch CLfw, the deceleration with respect to the vehicle 100 increases. Therefore, the controller 8 reduces the braking force applied to the brake 14 set in step S14 in response to the change in the variable speed.
  • step S21 the process proceeds to step S22, and the controller 8 determines whether or not the input shaft rotational speed Nin is higher than the input shaft equivalent flywheel rotational speed Nfwin. If the input shaft rotation speed Nin is higher than the input shaft conversion flywheel rotation speed Nfwin, the flywheel clutch CLfw is not yet engaged and is not engaged, so the process returns to step S21 and the process is repeated.
  • step S23 the controller 8 downshifts the transmission ratio of the CVT 3 to the low side.
  • the rotational speed of the input shaft 3in is increased, and the rotational speed of the flywheel 2 can be further increased.
  • the controller 8 determines that the current vehicle speed VSP in step S12 is the lower limit vehicle speed in a predetermined operating condition (the vehicle in step S11 is requested to decelerate and regeneration is performed by the flywheel 2). If the input shaft rotational speed Nin in step S13, which is less than VSP0, is greater than the input shaft converted flywheel rotational speed Nfwin), the gear ratio of CVT3 is upshifted while the engine clutch CL1 is released. In step S21, the engagement of the flywheel clutch CLfw is started.
  • the rotational speed difference when the flywheel clutch CLfw is engaged is reduced, so that the amount of heat generated during engagement can be suppressed and the engagement time can be shortened, and the deceleration energy of the vehicle can be reduced. More regeneration can be achieved by the flywheel 2. Even when the vehicle is not decelerating, it may be determined that a predetermined driving condition is satisfied at least when step S13 is YES.
  • the regenerated kinetic energy is output from the input shaft 3in to the drive wheels 6 by setting the start clutch CL2 and the flywheel clutch CLfw to the engaged state when the vehicle starts or accelerates.
  • the fuel consumption of the engine 1 can be reduced and the fuel consumption can be improved.
  • step S14 when the input shaft rotation speed Nin is higher than the input shaft conversion flywheel rotation speed Nfwin in step S13, the process proceeds to step S14.
  • the present invention is not limited to this.
  • the process of step S13 when (input rotational speed Nin ⁇ input shaft converted flywheel rotational speed Nfwin)> predetermined value, the process may proceed to step S14.
  • the predetermined value here is set to a rotational speed difference that does not affect the decrease in durability when the flywheel clutch CLfw is engaged.
  • FIG. 3 is a time chart of the regeneration control according to the embodiment of the present invention.
  • the time chart shown in FIG. 3 shows, from the top, the vehicle speed VSP, the accelerator opening APO, the brake state, the transmission ratio of CVT3, the input shaft rotational speed Nin, the input shaft converted flywheel rotational speed Nfwin, the state of the engine clutch CL1, and
  • the flywheel clutch CLfw state is shown with time on the horizontal axis.
  • FIG. 3 shows the operation of regenerative control when the vehicle is traveling at a certain vehicle speed and the accelerator is off and the brake is on.
  • step S11 of the flowchart shown in FIG. The process is executed.
  • Controller 8 releases engine clutch CL1 in step S14 and gradually upshifts the transmission ratio of CVT3. At this time, the controller 8 controls the brake 14 so that the deceleration according to the engine brake and the depression of the brake pedal is obtained until the flywheel clutch CLfw is controlled to be engaged after the engine clutch CL1 is released. Increase power. In FIG. 3, the state where the braking force of the brake 14 is increased is indicated by shading.
  • step S15 in FIG. 2 the determination in step S15 in FIG. 2 is YES, and the process proceeds to step S21 in FIG.
  • the controller 8 controls the flywheel clutch CLfw to the engaged state. At this time, the engagement capacity of the flywheel clutch CLfw is gradually increased, and the difference in rotational speed between the input shaft rotational speed Nin and the input shaft converted flywheel rotational speed Nfwin is gradually eliminated.
  • the controller 8 downshifts the transmission ratio of the CVT 3 to the Low side and further increases the rotational speed of the flywheel 2.
  • the rotational speed difference B when the transmission ratio of the CVT 3 becomes the highest is smaller than the rotational speed difference A when the transmission ratio of the CVT 3 is not set to the highest.
  • control is performed such that the flywheel clutch CLfw is engaged after the CVT 3 is upshifted.
  • the inertia of the CVT3 is small, and the upshift of the CVT3 can be performed faster than the normal shift, and therefore the timing of engaging the flywheel clutch CLfw is slightly delayed by the shift time of the CVT3.
  • the rotational speed difference in the flywheel clutch CLfw can be reduced (from timing t01 to t02).
  • the time required until the flywheel clutch CLfw is completely engaged is shortened, the time for regenerating the flywheel 2 can be increased, and the efficiency of regenerating kinetic energy can be increased.
  • FIG. 4 is a time chart of another example of regenerative control according to the embodiment of the present invention.
  • the time chart shown in FIG. 4 is similar to the time chart of FIG. 3, and shows the operation of regenerative control when the accelerator is OFF and the brake is ON when the vehicle is traveling at a certain vehicle speed.
  • step S11 in the flowchart shown in FIG. 2 is YES, and the processing from step S12 onward is executed.
  • Controller 8 releases engine clutch CL1 in step S14 and gradually upshifts the gear ratio of CVT3 to increase the braking force of brake 14. Also in FIG. 4, as in FIG. 3, the state in which the braking force of the brake 14 is increased is indicated by shading.
  • step S16 in FIG. 2 the determination in step S16 in FIG. 2 is YES. In this case, the process proceeds to step S21 in FIG. 2, and the controller 8 controls the flywheel clutch CLfw to the engaged state.
  • the flywheel clutch CLfw can be immediately brought into a completely engaged state. After the flywheel clutch CLfw is completely engaged, the controller 8 changes the gear ratio of the CVT 3 to the Low side and increases the rotational speed of the flywheel 2.
  • FIG. 5 is a time chart of still another example of the regeneration control according to the embodiment of the present invention.
  • the time chart shown in FIG. 5 is similar to the time chart of FIG. 3, and shows the operation of regenerative control when the accelerator is turned off and the brake is turned on when the vehicle is traveling at a certain vehicle speed.
  • step S11 in the flowchart shown in FIG. 2 is YES, and the processing from step S12 onward is executed.
  • step S17 of FIG. 2 the determination in step S17 of FIG. 2 is YES. In this case, the process proceeds to step S21 in FIG. 2, and the controller 8 controls the flywheel clutch CLfw to the engaged state.
  • the engagement capacity of the flywheel clutch CLfw is gradually increased, and the rotational speed difference between the input shaft rotational speed Nin and the input shaft equivalent flywheel rotational speed Nfwin is gradually eliminated.
  • the input shaft rotational speed Nin slightly decreases with this engagement, but the oil amount balance allowable rotational speed Npf is set to a value that is larger by a predetermined value ⁇ than the oil amount balance limit rotational speed Npump, and therefore the flywheel clutch CLfw Even if the input shaft rotational speed Nin is reduced by the fastening of, the oil amount balance limit rotational speed Npump will not fall below.
  • the controller 8 changes the gear ratio of the CVT 3 to the Low side and increases the rotational speed of the flywheel 2.
  • the input shaft rotational speed Nin decreases when the flywheel clutch CLfw is engaged, but the oil amount balance allowable rotational speed Npf that is a trigger for engaging the flywheel clutch CLfw is the oil amount balance limit rotational speed Npump. Therefore, even if the input shaft rotational speed Nin is reduced, the oil amount balance lowering speed Npump is controlled to be lower than the oil amount balance limit rotational speed Npump.
  • the amount of heat generated when the flywheel clutch CLfw is engaged can be suppressed, the engagement time can be shortened, and also when the engine clutch CL1 is released and the flywheel clutch CLfw is engaged, the transmission ratio of the CVT3
  • the minimum rotation speed of the oil pump 10 necessary to secure a necessary hydraulic pressure balance that is the sum of the hydraulic pressure required for maintenance and shifting and the hydraulic pressure required for the start clutch CL2 can be maintained.
  • the CVT 3 as a transmission that shifts the rotation input from the engine 1 that is the power source of the vehicle 100 and outputs it to the drive wheels 6, the regenerative flywheel 2, the engine
  • the engine clutch CL1 provided between 1 and the input shaft 3in of the CVT 3
  • the flywheel clutch CLfw provided between the flywheel 2 and the input shaft 3in of the CVT 3 are provided.
  • the flywheel clutch CLfw is engaged to regenerate kinetic energy to the flywheel 2, and the flywheel 2 is configured as a flywheel regeneration system that uses the rotational energy of the flywheel 2 for starting or accelerating the vehicle 100.
  • flywheel regeneration system when regeneration is performed by the flywheel 2, when a predetermined operation condition is satisfied, the transmission ratio of the CVT 3 is upshifted in a state where the engine clutch CL1 is released.
  • a controller 8 that performs regenerative control for starting the engagement of the flywheel clutch CLfw later is provided.
  • the engine clutch CL1 is released when the flywheel clutch CLfw is engaged, and the gear ratio of the CVT 3 is upshifted. Therefore, the flywheel clutch CLfw The rotational speed difference at can be reduced. As a result, the amount of heat generated by the flywheel clutch CLfw can be reduced, the time required for the flywheel clutch CLfw to be fully engaged is shortened, the time for regenerating the flywheel 2 can be lengthened, and energy efficiency can be increased. Can be increased.
  • the controller 8 determines that the rotational speed (input shaft rotational speed Nin) on the input shaft 3in side of the CVT 3 in the flywheel clutch CLfw is larger than the rotational speed on the flywheel 2 side (input shaft converted flywheel rotational speed Nfwin). Since it is determined that the predetermined operating condition is satisfied (step S13 in FIG. 2), when the heat generation is generated at the time of engagement because the rotational speed difference in the flywheel clutch CLfw is large, or when it takes time to complete engagement Since the CVT 3 is upshifted, it is possible to prevent a time for regenerating the flywheel 2 from being shortened by performing an unnecessary upshift.
  • the controller 8 upshifts the CVT 3 until the difference in rotational speed when the flywheel clutch CLfw is engaged becomes substantially zero, the flywheel clutch CLfw can be completely engaged immediately. The amount of heat generated can be suppressed, and the fastening time can be shortened.
  • the controller 8 includes an oil pump 10 that is connected to the input shaft 3in of the CVT 3 and generates hydraulic pressure.
  • the controller 8 has a minimum rotational speed (oil amount balance limit rotational speed Npump) determined by the required hydraulic balance.
  • the CVT3 upshift is controlled so as not to fall below. As a result, even when the engine clutch CL1 is released and the flywheel clutch CLfw is engaged, the necessary hydraulic pressure balance that is the sum of the hydraulic pressure required for maintaining the gear ratio of the CVT 3 and shifting, and the hydraulic pressure required for the start clutch CL2.
  • the minimum rotation speed of the oil pump 10 necessary for ensuring the above can be maintained.
  • a brake 14 for braking the drive wheel 6 of the vehicle 100 is provided, and the controller 8 controls the braking force of the brake 14 to set the deceleration required for the vehicle when the engine clutch CL1 is released. To do. By configuring in this way, it is possible to achieve the deceleration intended by the driver by increasing the braking force of the brake 14 instead of the engine brake that is lost when the engine clutch CL1 is released.
  • the vehicle 100 includes only the engine 1 as a power source.
  • the vehicle 100 may include the engine 1 and a motor as power sources, or may include only a motor instead of the engine 1. Good.
  • the vehicle 100 includes the CVT 3 as a transmission
  • the type of the transmission is not limited to this, and may include a stepped transmission instead of the CVT 3.
  • the processing after step S14 is executed, and control is performed so as to upshift every shift stage instead of ⁇ i in step S14. Can do.

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Abstract

　車両の動力源から入力される回転を変速して駆動輪に出力する変速機と、フライホイールと、動力源と変速機の入力軸との間に設けられる動力源クラッチと、フライホイールと変速機の入力軸との間に設けられるフライホイールクラッチと、を備え、車両が減速中、フライホイールクラッチを締結してフライホイールに運動エネルギーを回生し、フライホイールのエネルギーを車両の発進又は加速に用いるフライホイール回生システムであって、フライホイールによる回生を行うとき、所定の運転条件が満たされると、動力源クラッチが解放された状態で変速機の変速比をアップシフトさせた後にフライホイールクラッチの締結を開始する。

Description

フライホイール回生システム及びその制御方法
　本発明は、車両の運動エネルギーをフライホイールで回生するフライホイール回生技術に関する。
　車両の燃費・電費を向上させるには、減速時に車両が持つ運動エネルギーを電気的又は機械的に回生し、回生したエネルギーを発進時や加速時に利用するのが有効である。
　ＪＰ２０１２－５１６４１７Ａには、変速機の入力軸にクラッチによって断続可能なフライホイールを設け、減速時に当該クラッチを締結して駆動輪から入力される回転でフライホイールを回転させ、車両の運動エネルギーをフライホイールの運動エネルギーに変換するフライホイール回生システムが開示されている。
　このようなフライホイール回生システムにおいては、クラッチを解放すれば回生した運動エネルギーをフライホイールに保存することができ、また、発進時や加速時にクラッチを締結すれば、フライホイールに保存された運動エネルギーを放出させ、車両の発進や加速に利用することができる。
　ＪＰ２０１２－５１６４１７Ａに開示されている構成のフライホイール回生システムでは、フライホイールの回生を行うときにクラッチを締結するが、クラッチ締結時の回転速度差が大きいと、クラッチの発熱量が大きくなり耐久性が低下する。また、回転速度差が大きいと、クラッチの締結が完了するまでの時間が大きくなる。
　クラッチの耐久性の低下を防止するためにクラッチ摩擦板の枚数や表面積を増やすなどしてクラッチ容量を大きくすることも考えられるが、この場合はクラッチの重量やサイズが大型化し、燃費効率が低下する。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、フライホイールで回生を行うとき、クラッチ締結時の発熱量を低減でき、締結時間を短縮できるフライホイール回生システムを提供することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、車両の動力源から入力される回転を変速して駆動輪に出力する変速機と、回生用のフライホイールと、動力源と変速機の入力軸との間に設けられる動力源クラッチと、フライホイールと変速機の入力軸との間に設けられるフライホイールクラッチと、を備え、車両が減速中、フライホイールクラッチを締結してフライホイールに運動エネルギーを回生し、フライホイールのエネルギーを車両の発進又は加速に用いるフライホイール回生システムであって、フライホイールによる回生を行うとき、所定の運転条件が満たされるときに、動力源クラッチが解放された状態にて、変速機の変速比をアップシフトさせた後にフライホイールクラッチの締結を開始する回生制御手段を備える、フライホイール回生システムが提供される。
　上記態様によれば、動力源クラッチを解放して変速機をアップシフトさせた後にフライホイールクラッチを締結し、変速比をダウンシフトさせるので、フライホイールクラッチを締結するときの回転速度差を小さくすることができ、フライホイールクラッチの発熱量を低減できると共に、フライホイールクラッチが完全に締結するまでに要する時間を短縮でき、フライホイールによる回生を行う時間を大きくすることができるので、エネルギー効率を高めることができる。
図１は、本発明の実施形態のフライホイール回生システムを備える車両の構成図である。 図２は、本発明の実施形態の回生制御のフローチャートである。 図３は、本発明の実施形態の回生制御のタイムチャートである。 図４は、本発明の実施形態の回生制御のタイムチャートである。 図５は、本発明の実施形態の回生制御のタイムチャートである。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係るフライホイール回生システムを備える車両１００の全体構成を示す。
　車両１００は、動力源としてのエンジン１と、エネルギーを回生するフライホイール２と、エンジン１の出力回転を無段階に変速する無段変速機（以下、ＣＶＴ）３と、ＣＶＴ３の出力回転を減速する終減速装置４と、差動装置５と、左右の駆動輪６と、油圧回路７と、コントローラ８とを備える。
　エンジン１とＣＶＴ３の入力軸３ｉｎとの間には、エンジンクラッチＣＬ１が設けられる。エンジンクラッチＣＬ１は、供給される油圧によって締結容量を制御可能な油圧式クラッチであり、エンジンクラッチＣＬ１を締結状態としたときに、エンジン１の駆動力がＣＶＴ３へと伝達される。
　ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎには、入力軸３ｉｎの回転により駆動され油圧を発生するオイルポンプ１０が接続される。オイルポンプ１０は、例えばギヤポンプやベーンポンプにより構成される。オイルポンプ１０が発生した油圧は後述する油圧回路７を介して、ＣＶＴ３、エンジンクラッチＣＬ１、後述する発進クラッチＣＬ２等に供給される。
　ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎには、さらに、一対の減速ギヤ列１１、１２を介してフライホイール２が接続される。フライホイール２は、回転可能な円筒体又は円盤形状の金属体が容器内に収装されて構成される。容器内は、金属体が回転するときの空気抵抗等の影響により回転が低下すること（風損とも呼ぶ）を低減するために、真空状態又は減圧されている。
　減速ギヤ列１１と減速ギヤ列１２との間にはフライホイールクラッチＣＬｆｗが設けられる。フライホイールクラッチＣＬｆｗは、供給される油圧によって締結容量を制御可能な油圧式クラッチである。フライホイールクラッチＣＬｆｗは、入力軸３ｉｎの回転にかかわらず油圧を供給可能な油圧元によって締結容量が制御される。具体的には、オイルポンプ１０とは異なり、電動モータにより駆動される油圧ポンプにより発生された油圧がフライホイールクラッチＣＬｆｗに供給される。電動モータにより駆動される油圧ポンプではなく、電動のアクチュエータによってフライホイールクラッチＣＬｆｗの締結容量を制御してもよい。
　ＣＶＴ３と終減速装置４の間には、発進時に締結され、ＣＶＴ３を介して入力されるエンジン１又はフライホイール２からの回転を終減速装置４に伝達する発進クラッチＣＬ２が設けられる。発進クラッチＣＬ２は、供給される油圧によって締結容量を制御可能な油圧式クラッチである。図１に示す例では、ＣＶＴ３と終減速装置４との間には発進クラッチＣＬ２しか設けられていないが、ＣＶＴ３と終減速装置４の間に有段変速機を設ける構成であってもよく、この場合は、有段変速機の１速を実現するブレーキ又はクラッチが発進クラッチＣＬ２となる。発進クラッチＣＬ２はエンジン１とＣＶＴ３との間に備えられてもよい。また、入力軸３ｉｎにトルクコンバータを備えてもよい。
　油圧回路７は、後述するコントローラ８からの信号を受けて動作するソレノイド弁等で構成され、ＣＶＴ３、エンジンクラッチＣＬ１、発進クラッチＣＬ２及びオイルポンプ１０と油路を介して接続される。油圧回路７は、オイルポンプ１０で発生した油圧を元圧として、ＣＶＴ３のプーリ、エンジンクラッチＣＬ１及び発進クラッチＣＬ２で必要とされる油圧を生成し、生成した油圧をＣＶＴ３のプーリ、エンジンクラッチＣＬ１及び発進クラッチＣＬ２に供給する。
　ブレーキ１４は、ブレーキペダル１５とマスターシリンダ１６とが機構的に独立している電子制御式ブレーキである。運転者がブレーキペダル１５を踏み込むと、ブレーキアクチュエータ１７がマスターシリンダ１６のピストンを変位させ、運転者がブレーキペダル１５を踏み込む力、すなわち要求減速度に応じた油圧がブレーキ１４に供給され、ブレーキ１４によって要求減速度に応じた制動力が発生する。図示は省略するが、ブレーキ１４は従動輪にも設けられる。
　コントローラ８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等で構成される。コントローラ８には、エンジン１の回転速度を検出する回転速度センサ２１、ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎの回転速度（入力軸回転速度Ｎｉｎ）を検出する回転速度センサ２２、フライホイール２の回転速度Ｎｆｗを検出する回転速度センサ２３、車速ＶＳＰを検出する車速センサ２４、アクセルペダル２５の開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２６、運転者がブレーキペダル１５の踏む力を検出するブレーキセンサ２７等からの信号が入力される。
　コントローラ８は、入力される信号に基づき各種演算を行い、ＣＶＴ３の変速、各クラッチＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬｆｗの締結・解放、ブレーキアクチュエータ１７を制御する。特に、運転者がブレーキペダル１５を踏み込み、車両１００が減速するときは、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結し、駆動輪６から入力される回転を減速ギヤ列１１、１２により増速してフライホイール２を回転させ、車両１００が持つ運動エネルギーをフライホイール２の運動エネルギーに変換することで、車両１００の運動エネルギーを回生する。
　回生中、コントローラ８は、運転者の減速度要求に応じた制動力（回生ブレーキ）が得られるようフライホイールクラッチＣＬｆｗの締結容量を制御する。フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結する前で回生ブレーキを発生させられない場合や回生ブレーキのみでは運転者の減速度要求を満たせない場合は、コントローラ８はブレーキアクチュエータ１７を動作させてブレーキ１４の制動力を増大させ、運転者の減速度要求に応じた制動力が得られるようにする。
　回生された運動エネルギーは、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放することによってフライホイール２の回転として保存できる。フライホイール２に運動エネルギーが保存されている状態でフライホイールクラッチＣＬｆｗを締結することで、フライホイール２に保存されている運動エネルギーが入力軸３ｉｎに伝達され、車両１００の発進又は加速のエネルギーとすることができる。
　特に、フライホイール２の質量や減速ギヤ列１１、１２の減速比を適切に選定することにより、フライホイールが十分に回転している状態で、重量物である車両１００を発進させるのに十分なエネルギーを保存することができる。
　このように、車両１００が減速する時に、コントローラ８がフライホイールクラッチＣＬｆｗを締結し、車両１００の運動エネルギーが回生される。
　ここで、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するときに、フライホイールクラッチＣＬｆｗにおける入力側と出力側との回転速度差が大きい場合は、短時間で締結させることによりフライホイールクラッチＣＬｆｗに蓄積される発熱量のピーク値が高くなり、耐久性に影響を及ぼす恐れがある。これを避けるべく、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結制御を開始してから回転速度差が解消して締結が完了するまでの時間を長くする。
　これは、減速状態において、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結が開始され、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結後のＣＶＴ３の変速比をダウンシフトして車両の運動エネルギーを回生する回生システムであるため、フライホイールクラッチＣＬｆｗが締結完了するまでの時間が長くなると、ダウンシフトによりフライホイール２が回生を行う時間が短くなり、車両１００の運動エネルギーを十分に回生することができないおそれがあることを意味する。
　このような理由から、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するとき、入力側と出力側との回転速度差が小さいことが望ましい。
　そこで、コントローラ８は、以下に説明する回生制御を行い、ＣＶＴ３の変速比を制御してフライホイールクラッチＣＬｆｗの締結を制御することでフライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するときの回転速度差を小さくした。
　図２は、本発明の実施形態のコントローラ８が実行する回生制御を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、コントローラ８における他の処理と並列して、所定の周期（例えば１０ｍｓ毎）に実行される。
　まず、Ｓ１１において、コントローラ８は、車両に減速が要求されて、フライホイール２による回生を行う状態であるか否かを判定する。車両に減速が要求されているか否かは、アクセル開度センサ２６からの信号によりアクセルペダル２５が踏み込まれていない（アクセルＯＦＦ）、かつ、ブレーキセンサ２７からの信号によりブレーキペダル１５が踏み込まれている（ブレーキＯＮ）ことを検出した場合は、車両に減速が要求されている状態と判定して、次のステップＳ１２に移行する。車両に減速が要求されていない場合は、本フローチャートの処理を一旦終了し、他の処理に戻る。
　次に，ステップＳ１２では、コントローラ８は、現在の車速ＶＳＰが下限車速ＶＳＰ０未満であるか否かを判定する。
　下限車速ＶＳＰ０とは、アクセル開度ＡＰＯが０の場合におけるエンジン１の回転速度に対応するＣＶＴ３の変速比が、コースト線が設定されているＣＶＴ３の変速マップに基づく最Ｈｉｇｈ状態である場合の車速の最小値である。アクセルＯＦＦである場合、すなわちコースト状態では、コントローラ８は、コースト状態の変速マップに基づいてＣＶＴ３の変速比を制御する。コースト状態ではエンジン１の回転速度Ｎｅと車速ＶＳＰと変速比とに相関があるので、変速比が最Ｈｉｇｈのときの車速の最小値である下限車速ＶＳＰ０が求まる。
　車速が下限車速ＶＳＰ０以上である場合は、変速比が最Ｈｉｇｈであり、後述する制御においてＣＶＴ３の変速比をこれ以上アップシフトできない。この場合は本フローチャートの処理を一旦終了し、他の処理に戻る。
　次に、ステップＳ１３では、コントローラ８は、ＣＶＴ３の入力軸回転速度Ｎｉｎがフライホイール２の入力軸３ｉｎにおける回転速度である入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎよりも大きいか否かを判定する。
　入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎとは、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結状態とした場合に入力軸３ｉｎにおける回転速度を示す。フライホイールクラッチＣＬｆｗが解放状態の場合は、入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎは、フライホイールの回転速度Ｎｆｗに減速ギヤ列１１、１２の減速比で除算することにより算出される。
　入力軸回転速度Ｎｉｎが入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎと等しい又は小さい場合は、フライホイール２の回転速度が車両１００の減速により得られる回転速度以上であり、運動エネルギーをさらに回生することができないので、本フローチャートの処理を一旦終了し、他の処理に戻る。
　入力軸回転速度Ｎｉｎが入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎよりも大きい場合は、変速比をアップシフト側に制御するために、次のステップＳ１４に移行する。
　ステップＳ１４では、コントローラ８は、ＣＶＴ３の変速比をアップシフトさせる。具体的には、エンジンクラッチＣＬ１を解放し、ＣＶＴ３の変速比をアップシフト側に制御する。このとき、エンジンクラッチＣＬ１を解放することによってエンジンブレーキの効果による減速度が減少するので、コントローラ８は、減速度の減少を補うようにブレーキ１４の制動力を増加させる。
　ステップＳ１４において、ＣＶＴ３の変速比をアップシフトするときは、コントローラ８は、ＣＶＴ３の現在のプーリ比ｉｐに対して所定値Δｉを減算した新たなプーリ比（ｉｐ＝ｉｐ－Δｉ）を算出し、ＣＶＴ３の変速比の目標値として設定する。ステップＳ１４の処理により、変速比が所定値ΔｉだけＨｉｇｈ側にアップシフトされる。ここでのＨｉｇｈ側へのアップシフトとは、ＣＶＴ３の変速マップにおけるコースト線に対応する変速比よりＨｉｇｈ側への変速のことである。
　次に、ステップＳ１５に移行し、コントローラ８は、ＣＶＴ３の変速比が最Ｈｉｇｈとなったか否かを判定する。変速比が最Ｈｉｇｈとなったか否かは、ＣＶＴ３の現在のプーリ比ｉｐが、最Ｈｉｇｈに対応するプーリ比ｉＯＤよりも大きいか否かにより判定する。変速比が最Ｈｉｇｈとなった場合は、ＣＶＴ３の変速比により入力軸回転速度Ｎｉｎが最も小さくなるため、この時点での入力軸回転速度Ｎｉｎと入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎとの回転速度差が最小となる。この場合は、ステップＳ２１に移行してフライホイールクラッチＣＬｆｗを締結する制御を行う。
　ステップＳ１６では、コントローラ８は、現在の入力軸回転速度Ｎｉｎが入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎよりも大きいか否かを判定する。
　ＣＶＴ３をアップシフトした結果、入力軸回転速度Ｎｉｎが入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎと等しい又は小さくなった場合には、フライホイールクラッチＣＬｆｗにおける回転速度差が最小となり、これ以上変速比をアップシフトさせる必要がないので、ステップＳ２１に移行する。これは、例えば、フライホイール２による回生開始前の入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎがゼロより大きく、かつ、ＣＶＴ３の変速マップにおけるコースト線に対応する入力軸回転速度Ｎｉｎ以下である場合に生じうる。入力軸回転速度Ｎｉｎが入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎよりも未だ大きい場合はステップＳ１７に移行する。
　ステップＳ１７では、コントローラ８は、現在の入力軸回転速度Ｎｉｎが、油量収支限界回転速度Ｎｐｕｍｐに所定値αを加算した値（油量収支許容回転速度Ｎｐｆ）よりも大きいか否かを判定する。
　油量収支限界回転速度Ｎｐｕｍｐとは、入力軸３ｉｎにより回転されるオイルポンプ１０の吐出圧が、ＣＶＴ３の変速比維持及び変速に必要な油圧、発進クラッチＣＬ２で必要とされる油圧の合計である必要油圧収支を確保するために必要な最低のオイルポンプ１０の回転速度である。
　オイルポンプ１０の回転速度が油量収支限界回転速度Ｎｐｕｍｐを下回った場合は、オイルポンプ１０の吐出油圧が低下してＣＶＴ３や発進クラッチＣＬ２等において締結容量が不足し、動力を正しく伝達することができなくなる。
　特に、本実施形態における回生制御中は車両１００が減速中であり、入力軸回転速度Ｎｉｎが減少傾向となっている。このような状況において、入力軸回転速度Ｎｉｎが油量収支限界回転速度Ｎｐｕｍｐ付近となったときにフライホイールクラッチＣＬｆｗの締結を行うと、締結により入力軸回転速度Ｎｉｎが低下して油量収支限界回転速度Ｎｐｕｍｐを下回る可能性がある。これを防ぐために、入力軸回転速度Ｎｉｎが油量収支限界回転速度Ｎｐｕｍｐに余裕分の所定値αを加算した油量収支許容回転速度Ｎｐｆを下回らないように制御する。
　ステップＳ１７の処理において、現在の入力軸回転速度Ｎｉｎが油量収支許容回転速度Ｎｐｆと等しい又は小さくなった場合にはステップＳ２１に移行し、ＣＶＴ３の変速比をアップシフトさせることを中断してフライホイールクラッチＣＬｆｗを締結させる。
　現在の入力軸回転速度Ｎｉｎが油量収支許容回転速度Ｎｐｆよりも大きい場合は、ステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４からＳ１７の処理を繰り返す。この繰り返しの課程において、ＣＶＴ３の変速比がアップシフトされる。
　これらステップＳ１４からＳ１７の処理が繰り返されることにより、変速比が最Ｈｉｇｈとなるまで、入力軸回転速度Ｎｉｎが入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎとなるまで、または、入力軸回転速度Ｎｉｎが油量収支許容回転速度Ｎｐｆとなるまで、ＣＶＴ３の変速比が所定値Δｉずつ変更されて、ＣＶＴ３がアップシフトされる。
　変速比を所定量ずつ段階的に変更させることにより、ＣＶＴ３の実変速比がこれに追従して変更される。ＣＶＴ３のアップシフトにおいて、エンジンクラッチＣＬ１を解放状態とした場合は、ＣＶＴ３のイナーシャ（入力軸３ｉｎの先に繋がる重量、ベルトを挟持する推力等）が小さいので、ＣＶＴ３の変速速度を、通常の変速時と比較して小さくすることができる。
　ステップＳ２１では、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結容量を増加させ、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結状態に制御する。これによりフライホイール２の回転が上昇して、フライホイール２による運動エネルギーの回生が行われる。このとき、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結により入力軸３ｉｎにフライホイール２に応じた負荷が生じるため車両１００に対する減速度が増加する。そこで、コントローラ８は、変速度の変化に対応してステップＳ１４で設定したブレーキ１４に対する制動力を低減する。
　ステップＳ２１の処理の後、ステップＳ２２に移行し、コントローラ８は、入力軸回転速度Ｎｉｎが入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎよりも大きいか否かを判定する。入力軸回転速度Ｎｉｎが入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎよりも大きい場合は、未だフライホイールクラッチＣＬｆｗに差回転が生じて締結状態ではないので、ステップＳ２１に戻り処理を繰り返す。
　入力軸回転速度Ｎｉｎが入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎと等しくなった場合は、フライホイールクラッチＣＬｆｗが完全に締結状態となる。この状態で、入力軸３ｉｎの回転が減速ギヤ列１１、１２を介してフライホイール２に伝達され、運動エネルギーを回生する。
　フライホイールクラッチＣＬｆｗが完全に締結状態となった後、ステップＳ２３に移行して、コントローラ８は、ＣＶＴ３の変速比をＬｏｗ側へとダウンシフトさせる。ＣＶＴ３をダウンシフトすることにより、入力軸３ｉｎの回転速度が増加し、フライホイール２の回転速度をさらに増加させることができる。
　このように、図２のフローチャートでは、コントローラ８は、所定の運転条件（ステップＳ１１における車両に減速が要求されてフライホイール２による回生を行う状態である、ステップＳ１２における現在の車速ＶＳＰが下限車速ＶＳＰ０未満である、ステップＳ１３における入力軸回転速度Ｎｉｎが入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎよりも大きい）が満たされると、エンジンクラッチＣＬ１が開放された状態でＣＶＴ３の変速比をアップシフトさせた後に、ステップＳ２１においてフライホイールクラッチＣＬｆｗの締結を開始する。
　このような制御を行うことによって、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するときの回転速度差が小さくなるので、締結時の発熱量を抑制できると共に締結時間を短縮することができて、車両の減速エネルギーをフライホイール２により多く回生することができる。車両が減速中でない場合にも、少なくともステップＳ１３がＹＥＳになったときに、所定の運転条件が満たされたと判断してもよい。
　回生された運動エネルギーは、車両の発進時又は加速時に、発進クラッチＣＬ２及びフライホイールクラッチＣＬｆｗを締結状態とすることにより、入力軸３ｉｎから駆動輪６へと出力される。この結果、エンジン１の燃料消費量が削減できて、燃費を向上できる。
　図２のフローチャートでは、ステップＳ１３において入力軸回転速度Ｎｉｎが入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎよりも大きい場合にステップＳ１４へ移行したが、これに限られない。例えば、ステップＳ１３の処理に代えて、（入力回転速度Ｎｉｎ－入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎ）＞所定値である場合にステップＳ１４へ移行するようにしてもよい。ここでの所定値とは、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結に際して耐久性の低下に影響がない回転速度差に設定される。
　さらに、このように判定を行った場合は、ＣＶＴ３のアップシフトを終了する条件として、ステップＳ１５からＳ１７の判定に加えて、（入力軸回転速度Ｎｉｎ－入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎ）＞所定値」という判定を追加し、この判定がＹＥＳの場合はステップＳ１４に戻り、ＮＯの場合はステップＳ２１に移行するようにしてもよい。このような形態とすることにより、フライホイール２の回生を行うに際して、フライホイールクラッチＣＬｆｗの回転速度差が耐久性の低下に影響しない回転速度差である場合は、回転速度差を低減させるアップシフトを行わずにフライホイールクラッチＣＬｆｗを締結させるので、アップシフトに要する時間の分だけフライホイール２の回生を早く開始することができる。
　次に、本実施形態における回生制御を行うことによる作用効果について説明する。
　図３は、本発明の実施形態の回生制御のタイムチャートである。
　図３に示すタイムチャートは、上段から、車速ＶＳＰ、アクセル開度ＡＰＯ、ブレーキ状態、ＣＶＴ３の変速比、入力軸回転速度Ｎｉｎ、入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎ、エンジンクラッチＣＬ１の状態、及び、フライホイールクラッチＣＬｆｗ状態、を、それぞれ時間を横軸として示したものである。
　図３に示す例は、車両がある車速で走行しているとき、アクセルＯＦＦかつブレーキＯＮとなった場合の、回生制御の動作を示す。
　タイミングｔ０１において、アクセルＯＦＦ、すなわちアクセル開度ＡＰＯが０であり、かつ、ブレーキＯＮ、すなわちブレーキペダル１５が踏み込まれた場合は、図２に示すフローチャートのステップＳ１１の判定がＹＥＳとなり、ステップＳ１２以降の処理が実行される。
　コントローラ８は、ステップＳ１４でエンジンクラッチＣＬ１を解放すると共に、ＣＶＴ３の変速比を徐々にアップシフトさせる。このとき、コントローラ８は、エンジンクラッチＣＬ１が解放されてからフライホイールクラッチＣＬｆｗが締結制御されるまでは、エンジンブレーキとブレーキペダルの踏み込みとに応じた減速度が得られるように、ブレーキ１４の制動力を増加させる。図３において、ブレーキ１４の制動力を増加させている状態を網掛けで示す。
　その後、タイミングｔ０２において、ＣＶＴ３の変速比が最Ｈｉｇｈに達する。ＣＶＴ３の変速比が最Ｈｉｇｈに達した場合は、図２のステップＳ１５の判定がＹＥＳとなり、図２のステップＳ２１に移行する。コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結状態へと制御する。このとき、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結容量が徐々に高められ、入力軸回転速度Ｎｉｎと入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎとの回転速度差が徐々に解消するようになる。
　入力軸回転速度Ｎｉｎと入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎとの回転速度差が略ゼロとなった時点で（タイミングｔ０３）、フライホイールクラッチＣＬｆｗが完全に締結された状態となる。
　フライホイールクラッチＣＬｆｗが完全に締結された後、コントローラ８はＣＶＴ３の変速比をＬｏｗ側へとダウンシフトさせ、フライホイール２の回転速度を更に増加させる。
　このように、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するときにＣＶＴ３の変速比を最Ｈｉｇｈに設定することで、入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎと入力軸回転速度Ｎｉｎとの回転速度差を小さくできる。
　図３に示す例では、ＣＶＴ３の変速比を最Ｈｉｇｈに設定しなかった場合の回転速度差Ａに対して、ＣＶＴ３の変速比が最Ｈｉｇｈとなったときの回転速度差Ｂが小さい。このようにフライホイールクラッチＣＬｆｗの回転速度差を小さくすることにより、締結時の発熱量を抑制でき、締結時間を短縮することができる。
　特に、本実施形態では、フライホイール２による回生を行うことと決定したとき（アクセルＯＦＦかつブレーキＯＮ）に、ＣＶＴ３をアップシフトさせてからフライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するように制御している。このとき、エンジンクラッチＣＬ１は解放されているのでＣＶＴ３のイナーシャは小さく、ＣＶＴ３のアップシフトは通常の変速時よりも速く行えるこのため、ＣＶＴ３の変速時間だけフライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するタイミングが若干遅れるものの（タイミングｔ０１からｔ０２）、フライホイールクラッチＣＬｆｗにおける回転速度差を小さくできるのである。
　この結果、フライホイールクラッチＣＬｆｗが完全に締結するまでに要する時間が短くなり、フライホイール２の回生を行う時間を大きくすることができ、運動エネルギーを回生する効率を高めることができる。
　図４は、本発明の実施形態の回生制御の他の例のタイムチャートである。
　図４に示すタイムチャートは、図３のタイムチャートと同様であり、車両がある車速で走行しているとき、アクセルＯＦＦかつブレーキＯＮとなった場合の、回生制御の動作を示す。
　タイミングｔ１１において、アクセルＯＦＦかつブレーキＯＮとなった場合は、図２に示すフローチャートのステップＳ１１の判定がＹＥＳとなり、ステップＳ１２以降の処理が実行される。
　コントローラ８は、ステップＳ１４でエンジンクラッチＣＬ１を解放すると共にＣＶＴ３の変速比を徐々にアップシフトさせ、ブレーキ１４の制動力を増加させる。図４においても図３と同様に、ブレーキ１４の制動力を増加させている状態を網掛けで示す。
　その後、タイミングｔ１２において、入力軸回転速度Ｎｉｎと入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎとが略一致した場合は、図２のステップＳ１６の判定がＹＥＳとなる。この場合は、図２のステップＳ２１に移行して、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結状態へと制御する。
　タイミングｔ１２では、入力軸回転速度Ｎｉｎと入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎとの回転速度差は略ゼロであるので、フライホイールクラッチＣＬｆｗを直ちに完全に締結された状態とすることができる。フライホイールクラッチＣＬｆｗが完全に締結された後、コントローラ８はＣＶＴ３の変速比をＬｏｗ側に変速させ、フライホイール２の回転速度を上昇させる。
　このように、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するときにＣＶＴ３の変速比をアップシフトさせた結果、入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎと入力軸回転速度Ｎｉｎとの回転速度差が略ゼロとなった場合は、直ちにフライホイールクラッチＣＬｆｗを完全に締結することができるので、締結時の発熱量を抑制でき、締結時間を短縮することができる。
　図５は、本発明の実施形態の回生制御の更に他の例のタイムチャートである。
　図５に示すタイムチャートは、図３のタイムチャートと同様であり、車両がある車速で走行しているとき、アクセルＯＦＦかつブレーキＯＮとなった場合の回生制御の動作を示す。
　タイミングｔ２１において、アクセルＯＦＦかつブレーキＯＮとなった場合は、図２に示すフローチャートのステップＳ１１の判定がＹＥＳとなり、ステップＳ１２以降の処理が実行される。
　その後、タイミングｔ２２において、入力軸回転速度Ｎｉｎが油量収支許容回転速度Ｎｐｆ以下となった場合には、図２のステップＳ１７の判定がＹＥＳとなる。この場合は、図２のステップＳ２１に移行して、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結状態へと制御する。
　これにより、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結容量が徐々に高められ、入力軸回転速度Ｎｉｎと入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎとの回転速度差が徐々に解消するようになる。この締結に伴って入力軸回転速度Ｎｉｎが若干低下するが、油量収支許容回転速度Ｎｐｆは油量収支限界回転速度Ｎｐｕｍｐよりも所定値αだけ大きな値に設定されているので、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結により入力軸回転速度Ｎｉｎが低下したとしても、油量収支限界回転速度Ｎｐｕｍｐを下回ることはない。
　その後、入力軸回転速度Ｎｉｎと入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎとの回転速度差が略ゼロとなった時点で（タイミングｔ２３）、フライホイールクラッチＣＬｆｗが完全に締結された状態となる。
　フライホイールクラッチＣＬｆｗが完全に締結された後、コントローラ８はＣＶＴ３の変速比をＬｏｗ側に変速させ、フライホイール２の回転速度を上昇させる。
　このように、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するときにＣＶＴ３の変速比を最Ｈｉｇｈに設定することで、入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎと入力軸回転速度Ｎｉｎとの回転速度差を小さくできる。
　この場合、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するときに入力軸回転速度Ｎｉｎが低下するが、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結状態とするトリガである油量収支許容回転速度Ｎｐｆは、油量収支限界回転速度Ｎｐｕｍｐよりも所定値αだけ大きな値に設定されているので、入力軸回転速度Ｎｉｎが低下したとしても油量収支限界回転速度Ｎｐｕｍｐを下回ることは内容に制御される。
　この結果、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結時の発熱量を抑制でき、締結時間を短縮することができると共に、エンジンクラッチＣＬ１を解放して、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するときにも、ＣＶＴ３の変速比維持及び変速に必要な油圧、発進クラッチＣＬ２で必要とされる油圧の合計である必要油圧収支を確保するために必要な最低のオイルポンプ１０の回転速度を保つことができる。
　以上のように、本実施形態では、車両１００の動力源であるエンジン１から入力される回転を変速して駆動輪６に出力する変速機としてのＣＶＴ３と、回生用のフライホイール２と、エンジン１とＣＶＴ３の入力軸３ｉｎとの間に設けられるエンジンクラッチＣＬ１と、フライホイール２とＣＶＴ３の入力軸３ｉｎとの間に設けられるフライホイールクラッチＣＬｆｗと、を備え、車両１００が減速するときに、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結してフライホイール２に運動エネルギーを回生し、フライホイール２の回転エネルギーを車両１００の発進又は加速に用いるフライホイール回生システムとして構成される。
　このように構成されたフライホイール回生システムにおいて、フライホイール２による回生を行うとき、所定の運転条件が満たされると、エンジンクラッチＣＬ１が解放された状態にて、ＣＶＴ３の変速比をアップシフトさせた後にフライホイールクラッチＣＬｆｗの締結を開始する回生制御を行うコントローラ８を備える。
　本実施形態では、このような構成によって、所定の運転条件が満たされると、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するときにエンジンクラッチＣＬ１を解放してＣＶＴ３の変速比をアップシフトさせるので、フライホイールクラッチＣＬｆｗにおける回転速度差を小さくできる。この結果、フライホイールクラッチＣＬｆｗの発熱量を低減できると共に、フライホイールクラッチＣＬｆｗが完全に締結するまでに要する時間が短くなり、フライホイール２の回生を行う時間を長くすることができ、エネルギー効率を高めることができる。
　また、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗおけるＣＶＴ３の入力軸３ｉｎ側の回転速度（入力軸回転速度Ｎｉｎ）が、フライホイール２側の回転速度（入力軸換算フライホイール回転速度Ｎｆｗｉｎ）より大きい場合に、所定の運転条件が満たされると判断するので（図２にステップＳ１３）、フライホイールクラッチＣＬｆｗにおける回転速度差が大きいために、締結に際して発熱が生じる場合や、完全締結に時間を要する場合に、ＣＶＴ３をアップシフトさせるので、不要なアップシフトを行うことによりフライホイール２の回生を行う時間が短くなることを防止できる。
　また、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗが締結されるときの回転速度の差が略ゼロとなるまでＣＶＴ３をアップシフトさせるので、直ちにフライホイールクラッチＣＬｆｗを完全に締結することができ、締結時の発熱量を抑制でき、締結時間を短縮することができる。
　また、ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎに連結されて油圧を発生するオイルポンプ１０を備え、コントローラ８は、入力軸３ｉｎの回転速度が、必要油圧収支から決まる最低回転速度（油量収支限界回転速度Ｎｐｕｍｐ）を下回らないように、ＣＶＴ３のアップシフトを制御する。これにより、エンジンクラッチＣＬ１を解放して、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するときにも、ＣＶＴ３の変速比維持及び変速に必要な油圧、発進クラッチＣＬ２で必要とされる油圧の合計である必要油圧収支を確保するために必要な最低のオイルポンプ１０の回転速度を保つことができる。
　また、車両１００の駆動輪６を制動するブレーキ１４を備え、コントローラ８は、エンジンクラッチＣＬ１を解放しているときに、ブレーキ１４の制動力を制御して、車両に要求される減速度を設定する。このように構成することにより、エンジンクラッチＣＬ１を解放した場合に喪失するエンジンブレーキの代わりにブレーキ１４の制動力を増加することにより運転者の意図する減速度を達成することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　例えば、上記実施形態では、車両１００は動力源としてエンジン１のみを備えているが、動力源としてエンジン１とモータとを備えていてもよいし、エンジン１に代えてモータのみを備えていてもよい。
　また、車両１００は変速機としてＣＶＴ３を備えているが、変速機の種類はこれに限定されず、ＣＶＴ３に代えて有段変速機を備えていてもよい。この場合、図２のフローチャートにおいて、最Ｈｉｇｈの変速段でない変速段の場合にステップＳ１４以降の処理が実行され、ステップＳ１４におけるΔｉの代わりに変速段１段毎にアップシフトするように制御することができる。
　本願は、２０１３年８月８日に日本国特許庁に出願された特願２０１３－１６５３００に基づく優先権を主張する。これらの出願のすべての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (6)

  1. 　車両の動力源から入力される回転を変速して駆動輪に出力する変速機と、
    　フライホイールと、
    　前記動力源と前記変速機の入力軸との間に設けられる動力源クラッチと、
    　前記フライホイールと前記変速機の入力軸との間に設けられるフライホイールクラッチと、を備え、
    　前記車両が減速中、前記フライホイールクラッチを締結して前記フライホイールに運動エネルギーを回生し、前記フライホイールのエネルギーを前記車両の発進又は加速に用いるフライホイール回生システムであって、
    　前記フライホイールによる回生を行うとき、所定の運転条件が満たされると、前記動力源クラッチが解放された状態にて、前記変速機の変速比をアップシフトさせた後に前記フライホイールクラッチの締結を開始する回生制御手段を備える、
    フライホイール回生システム。
  2. 　請求項１に記載のフライホイール回生システムであって、
    　前記回転制御手段は、前記フライホイールクラッチにおいて、前記変速機の入力軸側の回転速度が前記フライホイール側の回転速度より大きい場合に、前記所定の運転条件が満たされると判断する
    フライホイール回生システム。
  3. 　請求項１又は２に記載のフライホイール回生システムであって、
    　前記回生制御手段は、前記フライホイールクラッチが締結されるときの前記フライホイールクラッチにおける回転速度差が略ゼロとなるまで、前記変速機をアップシフトさせる、
    フライホイール回生システム。
  4. 　請求項１から３のいずれか一つに記載のフライホイール回生システムであって、
    　前記変速機の入力軸に連結されて油圧を発生するオイルポンプを備え、
    　前記回生制御手段は、前記変速機の入力軸の回転速度が必要油圧収支から決まる最低回転速度を下回らないように、前記変速機のアップシフトを制限する、
    フライホイール回生システム。
  5. 　請求項１から４のいずれか一つに記載のフライホイール回生システムであって、
    　前記車両の駆動輪を制動するブレーキを備え、
    　前記回生制御手段は、前記動力源クラッチを解放しているときに、前記ブレーキの制動力を制御して、前記車両に要求される減速度を設定する
    フライホイール回生システム。
  6. 　車両の動力源から入力される回転を変速して駆動輪に出力する変速機と、回生用のフライホイールと、前記動力源と前記変速機の入力軸との間に設けられる動力源クラッチと、前記フライホイールと前記変速機の入力軸との間に設けられるフライホイールクラッチと、を備え、前記車両が減速中、前記フライホイールクラッチを締結して前記フライホイールに運動エネルギーを回生し、前記フライホイールのエネルギーを前記車両の発進又は加速に用いるフライホイール回生システムの制御方法であって、
    　前記フライホイールによる回生を行うとき、
    　所定の運転条件が満たされると、前記動力源クラッチが解放された状態にて、前記変速機の変速比をアップシフトさせた後に前記フライホイールクラッチの締結を開始する
    フライホイール回生システムの制御方法。
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