WO2015019791A1

WO2015019791A1 - フライホイール回生システム及びその制御方法

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Publication number: WO2015019791A1
Application number: PCT/JP2014/068482
Authority: WO
Inventors: 加藤　芳章
Original assignee: ジヤトコ株式会社
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2015-02-12
Also published as: JP2015034588A

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、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、車両の減速中に、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、車両が定常状態であるときに、フライホイールクラッチを動力伝達状態として、フライホイールを回転させる。

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、回生した運動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。

　前述のように、ＪＰ２０１２－５１６４１７Ａに開示されている従来のフライホイール回生システムでは、クラッチを解放することにより、運動エネルギーを保存できる。しかし、クラッチを解放した後は、フライホイールの回転軸のフリクションや空気抵抗等によって、フライホイールの回転速度が徐々に低下する。

　そのため、フライホイールに運動エネルギーを保存した後にクラッチを解放すると、フライホイールの回転速度の低下に伴い、フライホイールに保存された運動エネルギーも低下する。従って、クラッチの解放により、運転者の発進又は加速要求を満足することができない運動エネルギーに対応するフライホイールの回転速度まで低下している状態にて、運転者から車両の発進又は加速要求があった場合、フライホイールに保存された運動エネルギーでは十分な加速度が得られないという問題がある。また、クラッチの解放によりフライホイールの回転速度が低下するため、車両の発進又は加速に際して、フライホイールに保存された運動エネルギーで走行できる期間が削減され、動力源によって走行する期間が増加するため、燃費、電費を向上させることができないという問題がある。

　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、フライホイールの回転が低下することを抑制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、車両が減速するときに、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、フライホイールの回生を行うとき、フライホイールクラッチを締結し、変速機の変速比を運転者が要求する要求減速度に基づいて算出された変速速度にてダウンシフトさせ、フライホイールの回転速度が上限回転速度に基づいて規定された所定回転速度に達したときは、フライホイールの回転速度が第１目標回転速度を維持するように変速機の変速比を制御する変速比制御手段と、を備えることを特徴とする。

　上記態様によれば、フライホイールの回転速度が上限回転速度に基づいて規定された所定回転速度に達したときは、フライホイールの回転速度が第１目標回転速度を維持するように前記変速機の変速比を制御するので、フライホイールクラッチを解放するときまで、フライホイールの回転速度を高いまま維持できる。これにより、フライホイールクラッチを解放してエネルギーを保存するときにも、フライホイールの回転の低下が抑制されるので、フライホイールに保存されたエネルギーにより車両を発進又は加速することができて、動力源により走行する期間が削減され、燃費、電費を向上することができる。

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。

　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。フライホイールクラッチＣＬｆｗは、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締結容量が制御されてもよい。

　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。

　このとき、後述するようにＣＶＴ３の変速比をＬｏｗ側にダウンシフトすることにより、駆動輪６の回転速度を増速してフライホイール２に入力することができ、フライホイール２の回転速度、すなわち、保存される運動エネルギーの大きさを高めることができる。

　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２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。

　一方で、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放した後は、フライホイール２の回転軸に備わるベアリング等のフリクション、フライホイール２の周囲に存在する空気による風損等により、フライホイール２の回転速度が徐々に低下する。フライホイール２の回転速度が低下した場合は、車両１００を発進又は加速させるときの運動エネルギーが不足する可能性がある。そのため、車両１００が減速している間はフライホイール２に運動エネルギーを回生させ、フライホイール２の回転速度を可能な限り高めておくることが望ましい。

　しかしながら、フライホイール２が高回転速度となると、フライホイール２や周辺部材の耐久性が低下するおそれがあることから、フライホイール２の回転速度に対して上限が決まっており、回生中に回転速度が上限に達した場合は、フライホイールクラッチＣＬｆｗが解放される。特に、ＣＶＴ３の変速比をダウンシフトしてフライホイール２を回転させる場合、ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗとなる前にフライホイール２の回転が上限に達した場合は、ＣＶＴ３の変速により運動エネルギーをさらに回生する余地があるにもかかわらず、フライホイールクラッチＣＬｆｗが解放されることで運動エネルギーを回生できなくなる。フライホイールクラッチＣＬｆｗが解放されている間は、フライホイール２の回転は風損等により減少する。

　これに対して、本実施形態では、コントローラ８が以下に説明する回生制御を行い、フライホイール２の回転速度の低下を抑制するように構成した。

　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１００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１００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１００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１００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。

　ステップＳ１２では、コントローラ８は、エンジンクラッチＣＬ１を解放し、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結する。フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結することにより入力軸３ｉｎの回転がフライホイール２に伝達され、フライホイール２の回転が上昇する。これにより、フライホイール２によって運動エネルギーが回生される。

　フライホイールクラッチＣＬｆｗが締結状態となった後、ステップＳ１３では、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の回転速度が上昇し、フライホイール２の回転速度をさらに上昇できる。

　ステップＳ１３で行われるダウンシフトの変速速度は、運転者が要求する要求減速度を達成するように算出された変速速度に設定される。すなわち、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の負荷により発生する車両の減速度が、運転者が要求する要求減速度に応じた減速度となるように、ダウンシフトの制御値を算出して、算出された制御値に応じてＣＶＴ３の変速比を制御する。例えば、運転者が要求する要求減速度が大きいほどダウンシフトの変速速度を速くして、フライホイール回転速度Ｎｆｗを早く上昇させることにより、要求下速度に応じた減速度を得ることができる。フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結する前にＣＶＴ３の変速比を予めＨｉｇｈ側に設定して、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を縮小して、締結の完了を促進させてからダウンシフトを行ってもよい。

　次に、ステップＳ１４では、コントローラ８は、フライホイール２の回転速度であるフライホイール回転速度Ｎｆｗが、所定回転速度Ｎｔｈ以上であるか否かを判定する。

　所定回転速度Ｎｔｈは、上限回転速度Ｎｍａｘに基づいて規定された値であり、フライホイール回転速度Ｎｆｗが十分に大きくなり、上限として予め設定されている上限回転速度Ｎｍａｘにまもなく達することが見込まれることを判断する回転速度である。一例として、所定回転速度Ｎｔｈは、上限回転速度Ｎｍａｘから所定の余裕分αを減じた値に設定する。

　フライホイール回転速度Ｎｆｗが所定回転速度Ｎｔｈと等しい又はそれ以上となった場合は、ステップＳ１５に移行する。

　ステップＳ１５では、コントローラ８は、フライホイール回転速度Ｎｆｗが上限回転速度Ｎｍａｘ（第１目標回転速度）を維持するようにＣＶＴ３変速比を制御する。コントローラ８は、ＣＶＴ８のダウンシフトにおける変速速度を制御することで、フライホイール回転速度Ｎｆｗが上限回転速度Ｎｍａｘを上回らないようにしながら、上限回転速度Ｎｍａｘを維持させる。より具体的には、フライホイール回転速度Ｎｆｗと上限回転速度Ｎｍａｘとの回転速度差がゼロとなるように、ＣＶＴ３の変速比をフィードバック制御する。例えば、フライホイール回転速度Ｎｆｗが上限回転速度Ｎｍａｘよりも小さい場合には、コントローラ８は、ダウンシフト側への変速速度が速くなるようＣＶＴ３の変速比を制御して、回転速度差がゼロになるように制御する。このとき、コントローラ８は、ＣＶＴ３の変速比の変更により車両１００の減速度が低下することに対応して、ブレーキ１４の制動力を増加させる。

　ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗとなる前にフライホイール２が上限回転速度Ｎｍａｘとなった場合は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放する必要がある。フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放した後は運動エネルギーを回生することができないため、エネルギーが無駄となる。さらに、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放した後はフライホイール２が自由回転するが、フライホイール２の回転軸や減速ギヤ列１１、１２等に備わる図示しないベアリング等のフリクション、フライホイール２の周囲に僅かに残留する空気による風損等により、フライホイール回転速度Ｎｆｗは、徐々に低下する。

　そこで、フライホイール回転速度Ｎｆｗが所定回転速度Ｎｔｈ以上となったときは、まもなく上限回転速度Ｎｍａｘに達することが予測される。この場合は、コントローラ８は、ＣＶＴ３の変速比の変化量を制限して、フライホイール回転速度Ｎｆｗが上限回転速度Ｎｍａｘを維持する共に、上限回転速度Ｎｍａｘを超えない範囲で維持するようにＣＶＴ３の変速比を制御する。

　このように、ステップＳ１５において、ＣＶＴ３の変速比を制御して、フライホイール回転速度Ｎｆｗが上限回転速度Ｎｍａｘを維持することにより、ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗとなるまでフライホイール２の回転の低下を抑制することができる。これにより、減速中、可能な限りフライホイール２に保存される運動エネルギーが大きい状態を維持させることができる。ステップＳ１５の処理の後、ステップＳ１６に移行する。

　ステップＳ１４において、フライホイール回転速度Ｎｆｗが所定回転速度Ｎｔｈに満たない場合は、運動エネルギーが十分に回生されていないので、ステップＳ１５の処理を行うことなく、ステップＳ１６に移行する。

　ステップＳ１６では、コントローラ８は、ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗとなったか否かを判定する。ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗではない場合は、本フローチャートを一旦終了して、他の処理に戻る。

　ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗとなった場合は、駆動輪６からの回転をこれ以上増速できなくなり、ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗとなった時点以降もフライホイールクラッチＣＬｆｗを締結状態としておくと、フライホイール２に回生された運動エネルギーが減少する。ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗとなった時点で、ステップＳ１７に移行し、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放する。フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放した後は、車両１００の減速度がエンジンブレーキとブレーキペダル１５の踏み込みとに応じた減速度となるように、ブレーキ１４の制動力を増加させる。その後、本フローチャートの処理を一旦終了し、他の処理に戻る。

　このように、コントローラ８が図２に示す制御を行うことによって、車両１００の減速時の運動エネルギーを回生して、フライホイール２の回転を上昇させる。

　特に、フライホイール回転速度Ｎｆｗが上限回転速度Ｎｍａｘに近づいた場合は、それ以上はフライホイール２の回転を上昇することはできないが、ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗとなるまで、フライホイール回転速度Ｎｆｗが上限回転速度Ｎｍａｘを維持するように変速比を制御することで、フライホイール２に回転を与え続けることができる。これにより、フライホイール２に十分な運動エネルギーを回生できる。

　さらに、変速比が最Ｌｏｗとなるまでは、フライホイールクラッチＣＬｆｗは締結状態なので、フライホイールクラッチＣＬｆｗが締結状態である間に運転者がアクセルペダル２５を踏み込む等の車両１００の加速要求を行った場合には、フライホイール２に回生された運動エネルギーを直ちに車両１００の加速に用いることができる。従って、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するためのタイムラグがなく、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。

　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、フライホイール回転速度Ｎｆｗ、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１００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Ｓ１２においてエンジンクラッチＣＬ１を解放すると共に、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結する（タイミングｔ０２）。そして、ステップＳ１３において、運転者が要求する要求減速度を達成するように算出された変速速度にてＣＶＴ３の変速比をＬｏｗ側にダウンシフトさせる。ＣＶＴ３の変速比をＬｏｗ側にダウンシフトさせることにより、フライホイール回転速度Ｎｆｗが上昇する。

　フライホイール回転速度Ｎｆｗが上昇して所定回転速度Ｎｔｈに達したとき（タイミングｔ０３）、コントローラ８は、ＣＶＴ３の変速比を制御して、フライホイール回転速度Ｎｆｗが上限回転速度Ｎｍａｘを維持させる。

　このとき、フライホイール２による回生ブレーキ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、回生ブレーキによる減速度が得られなくなった場合は、ブレーキ１４の制動力をさらに増加させ、ブレーキ１４のみによって減速度要求を満たすように制御する。

　ＣＶＴ３の変速の結果、ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗに達した場合は（タイミングｔ０４）、図２のステップＳ１６の判定がＹＥＳとなり、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放する。

　以降、加速又は発進要求があった場合は、フライホイール２の回転により車両１００の発進又は加速のエネルギーとすることができる。また、タイミングｔ０２からｔ０４の間はフライホイールクラッチＣＬｆｗが締結されているので、フライホイールクラッチＣＬｆｗが締結状態である間に運転者から加速要求があった場合には、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するためのタイムラグがなくフライホイール２に回生されたエネルギーを用いて、直ちに車両１００を加速させることができる。

　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１００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、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Ｓ１２においてエンジンクラッチＣＬ１を解放すると共に、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結する（タイミングｔ１２）。そして、ステップＳ１３において、運転者が要求する要求減速度を達成するように算出された変速速度にてＣＶＴ３の変速比をＬｏｗ側にダウンシフトさせる。ＣＶＴ３の変速比をＬｏｗ側にダウンシフトさせることにより、フライホイール回転速度Ｎｆｗを上昇させる。

　フライホイール回転速度Ｎｆｗが上昇して所定回転速度Ｎｔｈ達したとき（タイミングｔ１３）、コントローラ８は、ＣＶＴ３の変速比を制御して、フライホイール回転速度Ｎｆｗが上限回転速度Ｎｍａｘを維持する。図３と同様に、フライホイール２による回生ブレーキ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る（網掛けで示す）。

　そして、図３においては、タイミングｔ１４において、ＣＶＴ３の変速比がまもなく最Ｌｏｗに達すると判断した場合は、コントローラ８は、変速比が最Ｌｏｗに達する直前に、ＣＶＴの変速比を制御して、フライホイール回転速度Ｎｆｗが一時的に上限回転速度Ｎｍａｘを上回るように上昇させる。ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗから所定値だけＨｉｇｈ側に設定された変速比となることで、変速比が最Ｌｏｗに達する直前であると判断する。

　フライホイール２は、その機械的構造から強度限界回転速度Ｎｌｉｍが設定されている。前述のように、フライホイール回転速度Ｎｆｗが強度限界回転速度Ｎｌｉｍを超えないように、余裕分を持った上限回転速度Ｎｍａｘが設定されている。コントローラ８は、通常はフライホイール回転速度Ｎｆｗが上限回転速度Ｎｍａｘを超えないように、フライホイール２の回転を制御する。このとき、余裕分は、フライホイール回転速度がＮｍａｘを超えたことをトリガとして、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放する等のフライホイール回転速度Ｎｆｗの上昇を抑制する制御を行った場合にも、フライホイール回転速度Ｎｆｗが強度限界回転速度Ｎｌｉｍを超えないように設定される。すなわち、強度限界回転速度Ｎｌｉｍに対して、前記制御の遅れや、制御を前倒して指示を出力するために必要な余裕分が上限回転速度Ｎｍａｘとなるように設定する。

　一方で、図４のタイミングｔ１４の時点では、車両１００が減速し続けており、かつ、ＣＶＴ３の変速比は最Ｌｏｗに到達する直前である。そこで、コントローラ８は、フライホイール２の回転を上昇できる最後の機会であるタイミングｔ１４において、フライホイール回転速度Ｎｆｗを、一時的に上限回転速度Ｎｍａｘを超える回転速度となるように、ＣＶＴ３の変速比を制御する。この場合にも、フライホイール回転速度Ｎｆｗが強度限界回転速度Ｎｌｉｍを超えないように制御する。

　このような制御によって、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放する直前にフライホイール２の回転を上昇させておき、運動エネルギーをより少しでも多く回生するように制御することもできる。

　このとき、車両１００の減速度が緩やかであるほど、フライホイール回転速度Ｎｆｗの回転上昇を急としてもよい。すなわち、図４におけるタイミングｔ１４からｔ１５の右上がりの傾きを急としてもよい。

　これは、車両１００の減速度が急であるほど、フライホイール回転速度Ｎｆｗの変化が急となるので、このような場合にはフライホイール回転速度Ｎｆｗを上昇させると、強度限界回転速度Ｎｌｉｍに到達する可能性が高くなる。このため、急減速である場合は、フライホイール２の耐久性の低下を抑制するために、フライホイール回転速度Ｎｆｗの変化を緩やかとし、フライホイール回転速度Ｎｆｗが急に上昇して、強度限界回転速度Ｎｌｉｍに到達しないように制御する。

　一方で、車両１００の減速度が緩やかである場合は、フライホイール回転速度Ｎｆｗが急に上昇しないので、できるだけフライホイール回転速度Ｎｆｗを多く上昇させることで、運動エネルギーをより多く蓄積することができる。

　ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗに達した場合は、図２のステップＳ１６の判定がＹＥＳとなり、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放する（タイミングｔ１５）。

　以降、加速又は発進要求があった場合は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結させて、フライホイール２の回転により車両１００の発進又は加速のエネルギーとすることができる。タイミングｔ１２からｔ１５の間はフライホイールクラッチＣＬｆｗが締結されているので、フライホイールクラッチＣＬｆｗが締結状態である間に運転者から加速要求があった場合には、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結するためのタイムラグがなくフライホイール２に回生されたエネルギーを用いて、直ちに車両１００を加速させることができる。

　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、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に保存されたエネルギーを車両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の回生を行うとき、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結し、ＣＶＴ３の変速比を運転者が要求する変速比に基づいて算出された変速速度にてダウンシフトさせ、フライホイール回転速度Ｎｆｗが上限回転速度Ｎｍａｘに基づいて規定された所定回転速度Ｎｔｈに達したときには、フライホイール回転速度Ｎｆｗが第１目標回転速度を維持するようにＣＶＴ３の変速比を制御するコントローラ８を備える。

　本実施形態では、このような構成によって、フライホイール回転速度Ｎｆｗが所定回転速度Ｎｔｈに達したときは、フライホイール回転速度Ｎｆｗが上限回転速度Ｎｍａｘ（第１目標回転速度）を維持するように制御するので、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放する直前までフライホイール２の回転の低下を抑制することができる。これにより、フライホイール２による回生を行う時間を大きくすることができ、エネルギー効率を高めることができる。第１目標回転速度は、上限回転速度Ｎｍａｘと同じ値に設定されるがこれに限られず、第１目標回転速度と上限回転速度Ｎｍａｘが異なる値であってもよい。フライホイール回転速度Ｎｆｗが強度限界回転速度Ｎｌｉｍに到達しないような値であればよい。

　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１００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減速度を設定することができる。

　また、コントローラ８は、ＣＶＴ３の変速比が最Ｌｏｗとなったときに、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放するので、フライホイール２の回転が最大限に高い状態で自由回転させることによりエネルギーを保存することができる。

　また、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放する前に、ＣＶＴ３の変速比を制御して、フライホイール回転速度Ｎｆｗを上限回転速度Ｎｍａｘよりも大きく設定するので、フライホイール２の回転をより大きく上昇させておき、運動エネルギーを多く回生することができる。

　また、コントローラ８は、車両１００の減速度が緩やかであるほど、フライホイール回転速度Ｎｆｗを上限回転速度Ｎｍａｘよりも、より速く大きくさせるので、減速度が緩やかでありフライホイール回転速度の変化が小さい場合には、フライホイール２の回転をより速く上昇させることで、運動エネルギーをより大きく蓄積することができる。

　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、フライホイールの回生において、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結してから、変速段を１段ずつダウンシフトさせることにより、フライホイール回転速度Ｎｆｗを上昇させることができる。

　本願は、２０１３年８月８日に日本国特許庁に出願された特願２０１３－１６５３０６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

　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、
　前記車両の減速中に、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の回生を行うとき、前記フライホイールクラッチを締結し、前記変速機の変速比を運転者が要求する要求減速度に基づいて算出された変速速度にてダウンシフトさせ、前記フライホイールの回転速度が上限回転速度に基づいて規定された所定回転速度に達したときには、前記フライホイールの回転速度が第１目標回転速度を維持するように前記変速機の変速比を制御する変速比制御手段を備える
フライホイール回生システム。
　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、
　前記車両の駆動輪を制動するブレーキを備え、
　前記変速比制御手段は、前記フライホイールの回転速度が前記第１目標回転速度を維持するように前記変速機の変速比を制御している場合に、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。
　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、
　前記変速比制御手段は、前記変速機の変速比が最Ｌｏｗとなったときに、前記フライホイールクラッチを解放する
フライホイール回生システム。
　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、
　前記変速比制御手段は、前記フライホイールクラッチを解放する直前に、前記変速機の変速比を制御して、前記フライホイールの回転速度を前記第１目標回転速度よりも大きく設定する
フライホイール回生システム。
　請求項４に記載のフライホイール回生システムであって、
　前記変速比制御手段は、前記車両の減速度が緩やかであるほど、前記フライホイールの回転速度をより速く前記第１目標回転速度よりも大きくさせる
フライホイール回生システム。
　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、前記車両の減速中に、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の回生を行うとき、前記フライホイールクラッチを締結し、前記変速機の変速比を運転者が要求する要求減速度に基づいて算出された変速速度にてダウンシフトさせて、
　前記フライホイールの回転速度が上限回転速度に基づいて規定された所定回転速度に達したときは、前記フライホイールの回転速度が第１目標回転速度を維持するように前記変速機の変速比を制御する、
ことを特徴とするフライホイール回生システムの制御方法。