JP4565435B2 - Control method of flywheel energy storage drive - Google Patents
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Description
本発明は、熱機関がその経済燃費特性線上において作動する出力動力を機械動力のまま直接にフライホイールへ間歇的に蓄積し、そのフライホイールへ蓄積した動力によって車両を駆動するフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法に関する。 The present invention intermittently accumulates the output power that the heat engine operates on its economic fuel consumption characteristic line as it is in the mechanical power directly on the flywheel, and the flywheel energy accumulation that drives the vehicle by the power accumulated in the flywheel. The present invention relates to a drive control method.
従来、シリーズ方式と言われている図6の車両駆動機構がある。
図6において、ガソリン・エンジン1(以降、単にエンジン1と呼ぶ)の駆動軸1aは発電機2へ連動し、発電機2が発電した電力は制御器3を介して電動機5へ供給している。
又、制御器3と電源4との間は制御器3から電源4へ電力を充電しあるいは電源4から制御器3へ電力を放電する機構になっている。
Conventionally, there is the vehicle drive mechanism of FIG.
In FIG. 6, the
Further, between the
電動機5の出力軸5aはディファレンシャル・ギヤー6a(以降、単にデフ6aと呼ぶ)および駆動軸6b,6bを介して駆動輪6,6へ連動している。
The
図5に示すように、エンジン1は、駆動軸1aの各回転速度Neごとにその燃料消費率(以降、単に燃費率と呼ぶ)が最良となる経済燃費特性線Fecを有している。
図5は、縦軸がエンジン1の出力トルクTeを示し、横軸がエンジン1の回転速度Neを示している。
As shown in FIG. 5, the
In FIG. 5, the vertical axis represents the output torque Te of the
θmはエンジン1のスロットル開度が最大におけるトルク特性を示し、θiは任意のスロットル開度におけるトルク特性を示している。
Pem、Pei、PelおよびPexのそれぞれはエンジン1の出力動力一定の特性を示し、Pemはエンジン1の最大出力動力時の値であり、Pem、PelおよびPexの順に出力動力が小さくなっている。
θm indicates the torque characteristic at the maximum throttle opening of the
Each of Pem, Pei, Pel, and Pex shows a characteristic of constant output power of the
経済燃費特性線Fecは、点線で囲むfeo部分が最も燃費率が良く、feo部分から遠ざかるにつれ燃費率は下がり、特に経済燃費特性線Fec上の作動点PlからPxを介してエンジン・アイドリングのNidlに至る間の特性部分はNidlにおける効率零の状態に向って急速に燃費率が低下する。 The fuel economy characteristic line Fec has the best fuel efficiency at the feo part surrounded by the dotted line, and the fuel efficiency ratio decreases as the distance from the feo part increases.In particular, the engine idle idling Nidl through the operating points Pl to Px on the fuel efficiency characteristic line Fec The fuel consumption rate of the characteristic part during the period decreases rapidly toward the state of zero efficiency in Nidl.
図6の車両の駆動方法には下記の2種類の方法がある。
その1の方法は、運転者が出力軸5aに駆動トルクT2を指示すると、制御器3は、その時点における出力軸5aにおける必要動力すなわち駆動トルクT2と回転角速度ω2との積(T2×ω2)を求める。
There are the following two methods for driving the vehicle in FIG.
In the first method, when the driver instructs the drive shaft T2 to the
同時に、制御器3は、エンジン1におけるその必要動力に相当した動力、例えば図5における動力Peiを求め、エンジン1の作動を経済燃費特性線Fec上の作動点Piに設定する制御を行う。
すなわち、制御器3は、エンジン1のスロットル開度をθiに設定し、発電機2に駆動軸1aの負荷トルクがTeiあるいは駆動軸1aの回転速度がNeiになるように設定する。
At the same time, the
That is, the
そのことによって、エンジン1は発電機2を動力Peiによって発電し、その発電した電力の全ては制御器3の制御を介して電動機5に与えられる。
電動機5はその電力を機械動力に変換し、その動力はデフ6aおよび駆動軸6b、6bを介して駆動輪6,6に伝動する。
As a result, the
The
上記方法に対して下記の方法がある。
この方法においては、エンジン1は間歇的に出力軸5aへの要求動力以上の動力によって発電機2に発電をさせ、そのエンジン1の作動時において出力軸5aへの要求動力以上の余剰電力は一旦、制御器3を介して2次電池等の電源4へ貯蔵しておく。
その貯蔵している電力が所定の充電レベル状態に達すると、制御器3はエンジン1への燃料供給を停止し且つ出力軸5aへの要求動力に見合った電力を電源4から電動機5に供給する。
In this method, the
When the stored electric power reaches a predetermined charge level, the
上記前者の駆動方法は、エンジン1の発生動力がそのまま全て出力軸5aへ出力する方法であるから、出力軸5aへの要求動力が図5におけるPel以下となっているとき、その場合のエンジン1の作動点は経済燃費特性線Fec上のPl〜Nidl間の例えばPx点となって、エンジン1の燃費が非常に悪い作動となってしまう。
特に、このPl〜Nidl間の動力は、市街地走行時の車両走行動力に相当し、その燃費の悪さは燃料満タンから次の燃料満タンまでの燃費を悪くするものである。
The former driving method is a method in which all the generated power of the
In particular, the power between Pl and Nidl corresponds to the vehicle driving power when driving in an urban area, and the poor fuel consumption deteriorates the fuel consumption from the fuel full tank to the next fuel full tank.
次に、後者の方法は、エンジン1が発電機2を駆動している間において発電機2の発電した余剰の電力を一旦、電源4へ充電し、エンジン1への燃料供給を停止している間においては、電源4からの電力によって電動機5を駆動している。
Next, in the latter method, while the
したがって、その余剰電力を電源4に充電する際のエネルギ損失と、電源4の電力を電動機5に放電する際のエネルギ損失が燃費劣化の原因となっている。
本発明の目的は、エンジン1を経済燃費特性線Fec上の燃費の優れたPl〜Pm間を作動させ、常時は発電機2において発電した電力が電池等へ充放電することなく全て電動機5へ供給して燃費を改善できるフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法を提供することにある。
Therefore, the energy loss when charging the surplus power to the power source 4 and the energy loss when discharging the power of the power source 4 to the
The object of the present invention is to operate the
熱機関(1)の駆動軸(1a)はフライホイール(6)を介して発電機(2)に連動し、前記発電機の発電した全ての電力は制御器(3)を介して出力軸(5a)を駆動する電動機(5)に供給する機構になっている。 The drive shaft (1a) of the heat engine (1) is linked to the generator (2) via the flywheel (6), and all the electric power generated by the generator is output to the output shaft (via the controller (3)). It is a mechanism for supplying to the electric motor (5) for driving 5a).
前記熱機関が作動するときは、その熱機関の経済燃費特性線(Fec)上における所定の低出力作動点(Pl)から所定の高出力作動点(Pm)の間において作動させる。
前記所定の高出力作動点(Pm)において前記熱機関が出力する動力をPemとし、前記出力軸への要求動力を指示するアクセルペダル踏込み量Accが0≦Acc≦1.0において、前記フライホイールの有する回転エネルギによって前記発電機に発電させる発電入力動力P1は、P1 = Acc×Pemの関係に制御する。
When the heat engine is operated, the heat engine is operated between a predetermined low output operating point (Pl) and a predetermined high output operating point (Pm) on the economic fuel consumption characteristic line (Fec) of the heat engine.
When the power output from the heat engine at the predetermined high-power operating point (Pm) is Pem, and the accelerator pedal depression amount Acc that instructs the required power to the output shaft is 0 ≦ Acc ≦ 1.0, the flywheel The power generation input power P1 that is generated by the generator using the rotational energy of is controlled to a relationship of P1 = Acc × Pem.
前記熱機関が前記フライホイールへ回転エネルギを供給し始めるときの前記アクセルペダル踏込み量Accにおけるその熱機関の回転速度は、前記発電入力動力P1以上の動力を出力する前記経済燃費特性線上における作動点Pjの回転速度Nejとなっている。 The rotational speed of the heat engine at the accelerator pedal depression amount Acc when the heat engine starts to supply rotational energy to the flywheel is the operating point on the economic fuel consumption characteristic line that outputs power equal to or greater than the power generation input power P1. Pj rotation speed Nej.
前記フライホイールの回転速度が前記アクセルペダル踏込み量に対応した前記回転速度Nejに等しい値の限界回転速度Nfminに低下したことによって、前記熱機関は、前記経済燃費特性線上における前記作動点Pjから所定の最高回転速度Nemaxとなる作動点Pk迄の間を作動して、前記フライホイールへ回転エネルギを供給する。 When the rotational speed of the flywheel is reduced to a limit rotational speed Nfmin that is equal to the rotational speed Nej corresponding to the accelerator pedal depression amount, the heat engine is predetermined from the operating point Pj on the economic fuel consumption characteristic line. Rotational energy is supplied to the flywheel by operating up to the operating point Pk at which the maximum rotational speed Nemax is reached.
前記フライホイールの回転速度が、前記アクセルペダル踏込み量に対応した前記所定の最高回転速度Nemaxに等しい値の所定の最高回転速度Nfmaxに達した後であって、そのフライホイール回転速度が前記限界回転速度Nfminに達するまで低下してゆく間にあるときは、前記熱機関への燃料供給を停止させる。 After the rotational speed of the flywheel reaches a predetermined maximum rotational speed Nfmax equal to the predetermined maximum rotational speed Nemax corresponding to the accelerator pedal depression amount, the flywheel rotational speed is the limit rotational speed. When the speed is decreasing until the speed reaches Nfmin, the fuel supply to the heat engine is stopped.
請求項1について、エンジン1が作動しているときは、出力軸5aへの要求動力以上の動力をフライホイール6へエネルギ蓄積し、発電機2は出力軸5aへの要求動力分のみをフライホイール6から取り出し、その要求動力分の全てを電動機5を介して出力軸5aに伝動している。
したがって、特別の加速時を除き、発電機2から電源4への充電および電源4からの電動機5への放電によるエネルギ損失が存在せず、その分、燃費を改善出来る。
According to
Accordingly, there is no energy loss due to charging from the
請求項2について、請求項1の制御中であってエンジン1の駆動中におけるエンジン1の所定の最高回転速度Nemaxは、アクセルペダル踏込み量Accの低下に応じて低下してゆく特性になっているから、アクセルペダル踏込み量が小さいときは、エンジン1の所定の最高回転速度も低くなり、従来の走行感覚と一致し、自然な感覚での運転が出来る。
Regarding the second aspect, the predetermined maximum rotational speed Nemax of the
請求項3について、請求項1の制御においてアクセルペダルを急速に踏み込んだことによって、現時点におけるフライホイール6の回転速度Nfが新たなアクセルペダル踏込み量に対応したフライホイールの限界回転速度Nfminより低くなってしまったときは、熱機関1によってフライホイール6を駆動する。
その際、フライホイール6の回転速度Nfがその新たなアクセルペダル踏込み量に対応した限界回転速度Nfmin以上になるまで、発電機3における発電入力動力P1を、エンジン1の駆動によってフライホイール6の回転速度が上昇してゆくレベルに減少させ、その減少させている間、その減少させた発電入力動力分に相当した電力を電源4から電動機5に補給する。
その結果、電動機5は出力軸5aへの要求動力どおりの駆動を可能にし、且つエンジン1はフライホイール6を失速させずにフライホイール6へ回転エネルギを供給出来る。
As for
At that time, until the rotational speed Nf of the
As a result, the
熱機関(1)の駆動軸(1a)はフライホイール(6)を介して発電機(2)に連動し、前記発電機の発電した全ての電力は制御器(3)を介して出力軸(5a)を駆動する電動機(5)に供給し、前記熱機関が作動するときは、その熱機関の経済燃費特性線(Fec)上における所定の低出力作動点(Pl)から所定の高出力作動点(Pm)の間において作動させ、
前記所定の高出力作動点(Pm)において前記熱機関が出力する動力をPemとし、前記出力軸への要求動力を指示するアクセルペダル踏込み量Accが0≦Acc≦1.0において、前記フライホイールの有する回転エネルギによって前記発電機に発電させる発電入力動力P1は、P1 = Acc×Pemの関係に制御し、前記熱機関が前記フライホイールへ回転エネルギを供給し始めるときの前記アクセルペダル踏込み量Accにおけるその熱機関の回転速度は、前記発電入力動力P1以上の動力を出力する前記経済燃費特性線上における作動点Pjの回転速度Nejとなっており、前記フライホイールの回転速度が前記アクセルペダル踏込み量に対応した前記回転速度Nejに等しい値の限界回転速度Nfminに低下したことによって、前記熱機関は、前記経済燃費特性線上における前記作動点Pjから所定の最高回転速度Nemaxとなる作動点Pk迄の間を作動して、前記フライホイールへ回転エネルギを供給し、前記フライホイールの回転速度が、前記アクセルペダル踏込み量に対応した前記所定の最高回転速度Nemaxに等しい値の所定の最高回転速度Nfmaxに達した後であって、そのフライホイール回転速度が前記限界回転速度Nfminに達するまで低下してゆく間にあるときは、前記熱機関への燃料供給を停止させる。
The drive shaft (1a) of the heat engine (1) is linked to the generator (2) via the flywheel (6), and all the electric power generated by the generator is output to the output shaft (via the controller (3)). When the heat engine is operated by supplying it to the electric motor (5) that drives 5a), the predetermined high output operation is performed from the predetermined low output operation point (Pl) on the economic fuel consumption characteristic line (Fec) of the heat engine. Operated between points (Pm),
When the power output from the heat engine at the predetermined high-power operating point (Pm) is Pem, and the accelerator pedal depression amount Acc that instructs the required power to the output shaft is 0 ≦ Acc ≦ 1.0, the flywheel The power generation input power P1 generated by the generator using the rotational energy of the engine is controlled to a relationship of P1 = Acc × Pem, and the accelerator pedal depression amount Acc when the heat engine starts to supply rotational energy to the flywheel is controlled. The rotational speed of the heat engine at is the rotational speed Nej of the operating point Pj on the economic fuel consumption characteristic line that outputs power equal to or greater than the power generation input power P1, and the rotational speed of the flywheel is the accelerator pedal depression amount. The heat engine is reduced in the operating speed on the economic fuel consumption characteristic line by decreasing to the limit rotational speed Nfmin having a value equal to the rotational speed Nej corresponding to It operates from the point Pj to the operating point Pk at which the predetermined maximum rotational speed Nemax is reached, to supply rotational energy to the flywheel, and the rotational speed of the flywheel corresponds to the predetermined amount of depression of the accelerator pedal. When the predetermined maximum rotational speed Nfmax equal to the maximum rotational speed Nemax is reached and the flywheel rotational speed is decreasing until reaching the limit rotational speed Nfmin, the heat engine Stop the fuel supply to
図1は、本発明におけるフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法を行うフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置のシステム図である。
図1においてエンジン1は駆動軸1a 、クラッチ1b 及びフライホイール6を介して発電機2に連動している。
FIG. 1 is a system diagram of a flywheel energy storage drive apparatus for performing a flywheel energy storage drive control method according to the present invention.
In FIG. 1, the
発電機2から出力している配線3aは制御器3及び配線3bを介して電動機5へ接続し、電動機5は出力軸5aを介して駆動輪へ連動している。
2次電池あるいはキャパシタ等の電源4と制御器3との間は配線4aによって接続している。
The
A power source 4 such as a secondary battery or a capacitor and the
図1のフライホイール・エネルギ蓄積駆動装置を装着した車両の作用は下記のようになっている。
図1の車両を発進させるときは、運転者がキーを入れてスイッチ・オンにすると、制御器3はクラッチ1bを係合させ且つ電源4からの電力を配線4a 、制御器3及び配線3aを介して発電機2にモータ作用をさせる。
そのモータ作用によって、発電機2は入力軸6a ,フライホイール6、クラッチ1b及び駆動軸1aを介してエンジン1を始動させ車両の発進態勢となる。
The operation of the vehicle equipped with the flywheel energy storage drive device of FIG. 1 is as follows.
When starting the vehicle of FIG. 1, when the driver turns on the key and switches it on, the
Due to the motor action, the
その態勢から運転者がアクセルペダルを踏み込むと、制御装置3はクラッチ1bを係合させ、エンジン1を作動させる。
そのことによって、エンジン1からの動力は駆動軸1a 及びクラッチ1bを介してフライホイール6を所定の回転速度まで回転加速させると共に入力軸6aを介して発電機2を駆動する。
その際、発電機2が発電する電力はアクセルペダルの踏込み量に応じた動力に相当している。
When the driver depresses the accelerator pedal from that position, the
As a result, the power from the
At that time, the electric power generated by the
この場合において、電源4における充電電力が所定値に達している通常時は、発電機2において発電した電力が全て制御器3及び配線3bを介して電動機5に供給され、その電力は電動機5によって機械動力に変換し、その機械動力は出力軸5aから駆動輪へ動力伝達する。
In this case, when the charging power in the power source 4 reaches a predetermined value, all the power generated in the
上記動力伝達において、エンジン1の回転速度が所定の最高回転速度に達すると、制御器3はエンジン1への燃料供給を停止し、クラッチ1bを開放する。
上記エンジン1への燃料供給を停止した後、制御器3は、フライホイール6に蓄積した回転エネルギによって発電機2に発電させ、その発電させる電力は上記エンジン1の作動時と同じくアクセルペダルの踏込み量に応じた動力に相当している。
In the power transmission, when the rotational speed of the
After stopping the fuel supply to the
上記のようにエンジン1がフライホイール6へ回転エネルギを間歇的に供給しながら、フライホイール6から出力軸5aへ必要な動力を取り出す作用は下記のようになっている。
入力軸6aの回転角速度ω1と入力軸6aのトルクT1との積T1×ω1は発電機2への入力機械動力P1であり、電動機5が出力軸5aへ出力する動力は出力軸5aの回転角速度ω2と出力軸5aのトルクT2との積T2×ω2=P2である。
ここで、入力軸6aの機械動力P1が発電機2において電力に変換しその電力が全て電動機5へ供給し、その電力が出力軸5aの機械動力P2に変換するまでの動力伝達効率をηとすると、
(T1×ω1)×η=(T2×ω2) (1)
の関係にあり、ここで入力軸6aの回転速度をN1とし、出力軸5aの回転速度をN2とすると、ω2/ω1=N2 / N1であるから、(1)式は、
(T1×N1)×η=(T2×N2) (2)
となる。
While the
The product T1 × ω1 of the rotational angular velocity ω1 of the
Here, the mechanical power P1 of the
(T1 × ω1) × η = (T2 × ω2) (1)
Here, assuming that the rotational speed of the
(T1 × N1) × η = (T2 × N2) (2)
It becomes.
図2は、エンジン1が所定の高出力作動点Pmの作動によって最大出力動力Pemを出力し、その動力が駆動軸1a 及びクラッチ1b介し、且つフライホイール6に何らの回転エネルギを与えず、そのまま入力軸6aに伝達し、更にその動力が(2)式の関係に従って出力軸5aに動力伝達した場合の出力軸5aにおけるトルクT2mと回転速度N2の関係を示している。
但し、図2の0≦N2≦N2oの範囲におけるT2m =T2max一定の特性は、電動機5の最大可能出力トルクによって限定されたトルクである。
FIG. 2 shows that the
However, the constant T2m = T2max characteristic in the range of 0 ≦ N2 ≦ N2o in FIG. 2 is a torque limited by the maximum possible output torque of the
運転者がアクセルペダルを踏み込んで車両を走行させるとき、アクセルペダル踏込み量が所定の大きさにおける踏み込み量Accのときその踏み込み量をAcc =1.0とし、アクセルペダル踏込み量がそれ以下の状態は0≦Acc<1.0となる。 When the driver depresses the accelerator pedal to drive the vehicle, when the accelerator pedal depression amount is the depression amount Acc at a predetermined magnitude, the depression amount is Acc = 1.0, and the condition where the accelerator pedal depression amount is less than 0 is 0 ≦ Acc <1.0.
このようなアクセルペダル踏込み量Accによって出力軸5aに要求トルクT2を指令すると、制御装置3は、
T2 = Acc×T2mi (3)
の関係式からその時点において出力軸5aに出力すべきトルクT2を算出する。
ここで、(3)式におけるT2miは、図2におけるように、エンジン1が最大動力Pemを出力し、その動力がフライホイール6へ何らエネルギ供給することなく出力軸5aへ伝達している場合であって、その時点における出力軸5aの回転速度がN2iになっている状態の出力軸トルクT2miである。
When the required torque T2 is commanded to the
T2 = Acc x T2mi (3)
From the relational expression, the torque T2 to be output to the
Here, T2mi in the expression (3) is a case where the
又、(3)式において、両辺に出力軸5aのその時点における回転角速度ω2を掛けると、
T2×ω2= Acc×(T2mi×ω2) (4)
となる。
Also, in equation (3), if both sides are multiplied by the rotational angular velocity ω2 at that time of the
T2 x ω2 = Acc x (T2mi x ω2) (4)
It becomes.
(4)式における右辺の(T2mi×ω2)は、上記のようにエンジン1がその最大出力動力Pemをフライホイール6へ何らエネルギ供給することなく出力軸5aへ動力伝達している場合に出力軸5aに生ずる動力P2m(以降、単にエンジン最大動力時の出力軸動力P2mと呼ぶ)に相当している。
すなわち、アクセルペダルの踏込み量Accによって出力軸5aへトルクT2を要求することは、出力軸5aにエンジン最大動力時の出力軸動力P2mのAcc(0≦Acc≦1.0)倍に相当した動力を出力させることになる。
(T2mi × ω2) on the right side of the equation (4) is the output shaft when the
That is, requesting the torque T2 to the
このようにアクセルペダル踏込み量Accによって、出力軸5aへトルクT2を出力させること、すなわち出力軸5aに動力(T2×ω2)の動力を出力させるためには、上述したように発電機2がフライホイール6から(1)式の関係を充たした動力(T1×ω1)の動力を取り出すことになる。
As described above, in order to output the torque T2 to the
ここで(1)式を変形すると、
T1 ={T2×(ω2 / ω1)}/ η
であり、上記のようにω2 / ω1=N2 / N1であるから、
T1={T2×(N2 / N1)}/η (5)
となる。
(5)式において、N1はフライホイール6の回転速度であり、N2は出力軸5aの回転速度であるから、N1およびN2は検出可能である。
又、動力伝達効率ηは実験的に求めておき、制御器3へ記憶させておけばよい。
Here, if equation (1) is transformed,
T1 = {T2 × (ω2 / ω1)} / η
Since ω2 / ω1 = N2 / N1 as described above,
T1 = {T2 × (N2 / N1)} / η (5)
It becomes.
In equation (5), N1 is the rotational speed of the
The power transmission efficiency η may be obtained experimentally and stored in the
すなわち、運転者がアクセルペダルを踏込んで出力軸5aへトルクT2を出力させる指示を出すと、制御器3は(3)式の関係によってT2の値を算出し、その算出したT2の値を(5)式に代入して発電トルクT1を求める。
その発電トルクT1に設定して発電した発電機2からの電力は、配線3a ,制御器3および配線3bを介して電動機5に供給することは上述のとおりである。
That is, when the driver depresses the accelerator pedal and gives an instruction to output torque T2 to the
As described above, the electric power from the
上記作用において、フライホイール6には、「常時」、(1)式の関係を充たして発電機2へエネルギを供給出来る状態にしておかなければならない。
その「常時」とは、一時的のみならず常にフライホイール6から発電機2へ動力を出し続けることが出来るように、フライホイール6へは回転エネルギの蓄積が可能になっていなければならないと言うことである。
それは、フライホイール6には常に(4)式の関係を充たすエネルギがエンジン1から補給されていなければならないことになる。
In the above operation, the
The "always" means that the rotational energy must be stored in the
That is, the
以下、エンジン1がフライホイール6へ回転エネルギを補給する作用を説明する。
エンジン1を作動させてフライホイール6へ回転エネルギを供給するときは、クラッチ1bを係合し、その際におけるエンジン1の出力トルクをTeおよびフライホイール6の慣性モーメントをIfとすると、
Te ={I×(dω1/dt)}+ T1
のトルク平衡式を得る。
なお、dω1/dtはフライホイール6の回転角加速度である。
上式を書き換えると、
dω1/dt = (Te - T1) / I (6)
となる。
Hereinafter, an operation in which the
When the
Te = {I × (dω1 / dt)} + T1
The torque balance equation is obtained.
Dω1 / dt is the rotational angular acceleration of the
Rewriting the above formula,
dω1 / dt = (Te-T1) / I (6)
It becomes.
(6)式において、Te < T1の状態になるとフライホイール6の回転角加速度dω1/dtが負になって、エンジン1がフライホイール6を駆動しようとしてもフライホイール6の回転速度が失速してしまうことになる。
ここで、図1においてクラッチ1bが係合状態においては、エンジン1の回転角速度ωeも入力軸6aの回転角速度ω1も同じ、すなわちωe = ω1であるから、(6)式における(Te< T1)の比較は、動力の大きさの比較(Te×ω1)<(T1×ω1)と同じである。
In the equation (6), when Te <T1, the rotational angular acceleration dω1 / dt of the
Here, in FIG. 1, when the clutch 1b is engaged, the rotational angular velocity ωe of the
すなわち、エンジン1の駆動時においてフライホイール6を失速させないため(6)式におけるdω1/dtを正とするために、(6)式右辺の(Te - T1)を正の値にすることは、エンジン1の出力動力Te×ωe(=Te ×ω1)が入力軸6aにおける動力T1×ω1より常に大となっている
Te×ωe > T1×ω1
の関係になければならないことを意味している。
上式において、Te×ωeはエンジン1が出力する任意の出力動力Pejであるから、上記フライホイール6を失速させずにエンジン1を駆動するエンジン1の出力動力Pejは、
Pej > T1×ω1 (7)
の関係にあることを必要とする。
That is, in order not to stall the
Te × ωe> T1 × ω1
It means that you have to be in a relationship.
In the above equation, Te × ωe is an arbitrary output power Pej output from the
Pej> T1 × ω1 (7)
Need to be in a relationship.
ここで、(1)式と(3)式から、
T1×ω1×η=Acc×(T2mi×ω2)
あるいは
T1×ω1=Acc×(T2mi×ω2)/ η
の関係が有り、上式における(T2mi×ω2)/ηは、上述した図2の説明から理解出来るように、エンジン1の最大出力動力Pemである。
したがって、上式は
T1×ω1= Acc×Pem (8)
の関係にある。
したがって、(7)および(8)式から、フライホイール6を失速させずにエンジン1が出力する動力Pejの大きさは、
Pej > Acc×Pem (9)
の関係になければならない。
Here, from the equations (1) and (3),
T1 × ω1 × η = Acc × (T2mi × ω2)
Or
T1 × ω1 = Acc × (T2mi × ω2) / η
(T2mi × ω2) / η in the above equation is the maximum output power Pem of the
Therefore, the above formula is
T1 × ω1 = Acc × Pem (8)
Are in a relationship.
Therefore, from the equations (7) and (8), the magnitude of the power Pej output from the
Pej> Acc x Pem (9)
Must be in a relationship.
本発明における上記エンジン1の作動は、図5における経済燃費特性線Fec上の所定の低出力作動点Plから所定の高出力作動点Pmの間を作動し、経済燃費特性線Fec上であっても燃費の大きく悪化する作動点PlとNidlの間は使用しない。
なお、図5におけるPl点は、経済燃費特性線Fec上の作動点Pmから作動点Plを介してアイドリングの作動点Nidl迄において燃費率が急激に悪化する点である。すなわち、経済燃費特性線Fec上の作動点Pmから作動点Plまでは燃費率が良好であって、作動点Plから作動点Pxを介してアイドリング作動点Nidlに向かって燃費率は急速に悪化する。
そこで、本実施例においては、エンジン1の作動時において、(9)式を満足させるアクセルペダル踏込み量Accとエンジン1の出力との関係を下記のように設定している。
The operation of the
The point Pl in FIG. 5 is a point at which the fuel consumption rate rapidly deteriorates from the operating point Pm on the economic fuel efficiency characteristic line Fec to the idling operating point Nidl via the operating point Pl. That is, the fuel consumption rate is good from the operating point Pm to the operating point Pl on the economic fuel consumption characteristic line Fec, and the fuel consumption rate rapidly deteriorates from the operating point Pl to the idling operating point Nidl via the operating point Px. .
Therefore, in the present embodiment, the relationship between the accelerator pedal depression amount Acc that satisfies the expression (9) and the output of the
(9)式は、エンジン1の作動をさせているとき、エンジン1の出力動力Pejをエンジン1の最大出力動力PemのAcc倍「以上」にさせる制御を行う。
それは、各アクセルペダル踏込み量Accごとにおいて(9)式右辺の関係に従って求めた動力値Acc×Pem一定の特性曲線Peiを図5上に描き、その描いた特性Pei曲線と経済燃費特性線Fecとの交点(作動点)Piを求め、その求めた作動点Piにおけるエンジン1の回転速度Neiを求める。
The expression (9) performs control to increase the output power Pej of the
For each accelerator pedal depression amount Acc, a power characteristic Acc × Pem constant characteristic curve Pei obtained according to the relationship on the right side of equation (9) is drawn on FIG. 5, and the drawn characteristic Pei curve and economic fuel consumption characteristic line Fec Is obtained, and the rotational speed Nei of the
そのように求めた回転速度がNeiとなる経済燃費特性線Fec上の作動点Piにおけるエンジン1の出力動力Peiが(9)式の右辺を充たす動力である。
すなわち、エンジン1が非作動状態であって、発電機2がフライホイール6からエネルギを取り出して車両を走行させていることによって、フライホイール6の回転速度Nfが低下してゆく過程において、フライホイール6の回転速度Nfが上記求めたNeiの回転速度に等しい値の回転速度となる「直前」まで低下したとき、エンジン1を経済燃費特性線Fec上の作動であってその回転速度をそのNeiの「直前」の回転速度から作動し始めれば、フライホイール6を失速させずにエンジン1からフライホイール6へ回転エネルギを補充出来ることになる。
The output power Pei of the
That is, in the process in which the rotational speed Nf of the
ここで、上記“Neiの「直前」まで低下したとき”のその「直前」の回転速度とは、図5においてエンジン1の回転速度NeがNeiとなる直前の回転速度Ne = Nei + dNeである。
図5において、エンジン1の回転速度NeがNe = Nei + dNeであって、その作動が経済燃費特性線Fec上の作動点Pjに作動させると、その作動点Pjにおけるエンジン1の出力動力は、図5から理解出来るようにPeiの動力より僅かに大きなPei + dPeの値になる。
Here, the "immediately before" rotational speed of "when Nei falls to" immediately before "" is the rotational speed Ne = Nei + dNe immediately before the rotational speed Ne of the
In FIG. 5, when the rotational speed Ne of the
すなわち、エンジン1が非作動状態であって、発電機2がフライホイール6からエネルギを取り出して車両を走行させていることによって、フライホイール6の回転速度Nfが低下してゆく過程において、フライホイール6の回転速度Nfが上記Nei + dNeの値になったとき、エンジン1を経済燃費特性線Fec上の作動点Pjに作動させ始めれば、エンジン1はフライホイール6を失速させずに駆動することが出来る。
That is, in the process in which the rotational speed Nf of the
上記のようにエンジン1が非作動状態にして発電機2がフライホイール6からエネルギを取り出して車両を走行させていることによって、フライホイール6の回転速度Nfが低下してゆく過程において、エンジン1を再始動させてフライホイール6へ回転エネルギを補給してゆく判定基準は、上記理論に基づいて図3のようになる。
In the process in which the rotational speed Nf of the
図3は、縦軸がフライホイール6の回転速度Nfを示し、横軸はアクセルペダル踏込み量Accを示している。
図3におけるフライホイール6の限界回転速度特性Nfminは下記のように求めている。
(9)式において、各Accごとに、右辺のAcc×Pem=Peiを求め、その動力Peiを出力する作動点Piを図5の経済燃費特性線Fec上に求め、その作動点Piにおけるエンジン1の回転速度Neiを求め、各Acc(横軸)に対応させてその求めた回転速度NeiにdNeを付加した回転速度Nej(縦軸)をプロットしたものである。
すなわち、その求めた回転速度Nejが図3における特性Nfminの縦軸(Nf)の値である。
In FIG. 3, the vertical axis represents the rotational speed Nf of the
The limit rotational speed characteristic Nfmin of the
In equation (9), for each Acc, Acc × Pem = Pei on the right side is obtained, and an operating point Pi for outputting the power Pei is obtained on the economic fuel consumption characteristic line Fec of FIG. The rotational speed Nei (vertical axis) obtained by adding dNe to the obtained rotational speed Nei in correspondence with each Acc (horizontal axis) is plotted.
That is, the obtained rotation speed Nej is the value of the vertical axis (Nf) of the characteristic Nfmin in FIG.
なお、上記(9)式の関係において、Acc = 1.0の場合は、(8)式の関係から入力軸6aにエンジン1の最大出力動力Pemを出力させる状態になる。
且つ、エンジン1はその最大出力動力Pemを出力する作動点Pmの回転速度Nem以上には回転しない制御としている。
したがって、(9)式の関係においてAcc = 1.0の場合は、エンジン1が駆動中であってもエンジン1の回転速度はそれ以上上昇させない制御になるから、その場合、フライホイール6を更に増速させることは無く、エンジン1のその動力Pemは全て入力軸6aへ与え続けることになる。
すなわち、(9)式におけるAcc = 1.0の場合は、(9)式における不等号を等号に置き換えてPej = Pemとし、その作用はエンジン1の最大出力動力Pemが全て入力軸6aへ出力し続けることになる。
In the relationship of the above equation (9), when Acc = 1.0, the maximum output power Pem of the
In addition, the
Therefore, when Acc = 1.0 in the relationship of the expression (9), the control is performed such that the rotational speed of the
That is, in the case of Acc = 1.0 in equation (9), the inequality sign in equation (9) is replaced with an equal sign to Pej = Pem, and the action continues to output all the maximum output power Pem of the
そのようなことから、図3における限界回転速度特性Nfminにおけるm点は、アクセルペダル踏込み量Acc がAcc = 1.0の状態において、フライホイール6の回転速度Nf(このときエンジン1の回転速度に等しい)が上記エンジン1の最大動力出力の回転速度Nemとなるように制御する関係となっている。
Therefore, the point m in the limit rotational speed characteristic Nfmin in FIG. 3 indicates the rotational speed Nf of the flywheel 6 (equal to the rotational speed of the
又、図3における限界回転速度特性Nfminにおいて、l点は、下記のように設定した点である。
上述のように、本発明においてエンジン1がフライホイール6へ回転エネルギを補充する作動は、エンジン1の燃費を最良に保つため、経済燃費特性線Fec上の所定の低出力作動点Plから所定の高出力作動点Pmの間において作動させる制御を行うことにしている。
又、上述のように、そのエンジン1の作動はフライホイール6の回転速度Nfを失速させない(9)式の条件を充たすものでなければならない。
そこで、エンジン1が上記所定の低出力作動点Plにおいて作動する状態での(9)式の条件を充たす関係が制御上必要になる。
Further, in the limit rotational speed characteristic Nfmin in FIG. 3, the point l is a point set as follows.
As described above, in the present invention, the operation in which the
Further, as described above, the operation of the
Therefore, a relationship satisfying the condition of the expression (9) in a state where the
そこで、(9)式におけるPejの値を上記のように出力動力Pelとすると、(9)式は、
Pej = Pel > Acc×Pem
となり、これを整理し、
Acc < Pel / Pem (10)
を得る。
すなわち、エンジン1の作動点を所定の低出力作動点Plとする状態におけるアクセルペダル踏込み量Accの値は、(10)式の関係を充たす範囲のアクセルペダル踏込み量Accであれば、全て、エンジン1の作動中においてフライホイール6を失速させることはないことになる。
したがって、(10)式におけるAccの値は零であっても良い。
Therefore, if the value of Pej in equation (9) is the output power Pel as described above, equation (9) is
Pej = Pel> Acc × Pem
And organize this,
Acc <Pel / Pem (10)
Get.
That is, if the value of the accelerator pedal depression amount Acc in the state where the operation point of the
Therefore, the value of Acc in equation (10) may be zero.
又、(10)式における不等号を等号にして求めたアクセルペダル踏込み量
Acci = Pel / Pem
の値のAcciを求め、そのAcciから僅かな量のdAcc(dAcc = 0.01程度の値)を差し引いたアクセルペダル踏込み量Acco = Acci - dAccを(10)式に代入しても、(10)式は成立する。
すなわち、アクセルペダル踏込み量Accが0<Acc≦ Accoとなる範囲のアクセルペダル踏込み量Accは全て(10)式を満足する。
Also, the accelerator pedal depression amount obtained by using the inequality sign in equation (10) as the equal sign
Acci = Pel / Pem
Even if the accelerator pedal depression amount Acco = Acci-dAcc obtained by subtracting a small amount of dAcc (a value of about dAcc = 0.01) from that Acci is substituted into the equation (10), the equation (10) Holds.
That is, the accelerator pedal depression amount Acc in the range where the accelerator pedal depression amount Acc is 0 <Acc ≦ Acco all satisfies the expression (10).
このようにして求めた上記Accoの値が図3におけるl点に対応した横軸のAcc = Accoの値である。
又、図3におけるl点に対応した縦軸のNf = Nelの値は、上記(10)式における動力値Pelが経済燃費特性線Fec(図5)上の作動点Plであって且つその状態におけるエンジン1の回転速度NeがNe = Nelになることに対応している。
すなわち、アクセルペダル踏込み量Accが0<Acc≦ Accoとなる範囲にあるときであって、発電機2がフライホイール6のみから(8)式の動力(T1×ω1)を取り出していることによってフライホイール6の回転速度が低下してゆき、そのフライホイール回転速度NfがNf = Nel(図3の関係)に達したとき、制御器3はエンジン1を上記所定の低出力作動点Plから経済燃費特性線Fec上をNf = Nfmaxとなるまで上述のように作動させてゆく。
The value of Acco thus obtained is the value of Acc = Acco on the horizontal axis corresponding to the point l in FIG.
Also, the value of Nf = Nel on the vertical axis corresponding to the point l in FIG. 3 indicates that the power value Pel in the above equation (10) is the operating point Pl on the economic fuel consumption characteristic line Fec (FIG. 5) and its state This corresponds to the rotation speed Ne of the
That is, when the accelerator pedal depression amount Acc is in the range of 0 <Acc ≦ Acco, the
このように、エンジン1が非作動状態であって発電機2がフライホイール6のみからエネルギを取り出して車両を走行させていることによって、フライホイール6の回転速度Nfが低下してゆく過程において、エンジン1を再始動させてフライホイール6へ回転エネルギを補給してゆく場合は、図3の限界回転速度特性Nfminを使用した下記の制御を行う。
Thus, in the process in which the rotational speed Nf of the
図3においてアクセルペダル踏込み量Accに対応させたフライホイール6の回転速度Nf = Nfminを求め、上記低下してゆくフライホイール6の回転速度Nfがその図3から求めた回転速度Nf = Nfminに達したとき、エンジン1をそのNfminの回転速度に一致させて、エンジン1を経済燃費特性線Fec上に始動させればフライホイール6は失速せず(9)式の関係を充たして加速可能になる。
In FIG. 3, the rotational speed Nf = Nfmin of the
エンジン1が再始動してからのエンジン1の作動は、経済燃費特性線Fec上を最大動力出力点のPm点(図5)まで作動させ、Pm点に至ってエンジン1への燃料供給を停止させてもよい。
しかし、運転者がアクセルペダル踏込みを小さくして車両を走行させている場合においても、エンジン1の作動回転速度が最大動力を出力する状態になることは、従来における車両の走行感覚と異なり違和感を生ずることになる。
The operation of the
However, even when the driver is driving the vehicle with the accelerator pedal depressed, the operating rotational speed of the
ここで、上記説明におけるように、エンジン1の作動中においてエンジン1の回転速度Neはフライホイール6の回転速度Nfと同じNe = Nfである。
したがって、エンジン1の作動によって達するエンジン1の最高回転速度Nemaxは、図3におけるフライホイール6の最高回転速度特性Nfmax(=Nemax)のように、アクセルペダル踏込み量Accの低下に応じて低くなる特性とすることが望ましい。
Here, as described above, during the operation of the
Therefore, the maximum rotational speed Nemax of the
このように、エンジン1がフライホイール6と入力軸6aを駆動する場合、制御器3は、上記のように図3の特性Nfmin( = Nemin)と特性Nfmax( = Nemax)の間の回転速度においてエンジン1を経済燃費特性線Fec上に作動させるのであるが、そのエンジン1を経済燃費特性線Fec上に作動させる制御は下記のようになっている。
上記説明から理解出来るように、図3に設定した限界回転速度である特性Nfminと最高回転速度である特性Nfmaxに従ってエンジン1を経済燃費特性線Fec上において作動させていることは、(6)式における右辺の(Te - T1)を正の値に設定していることになり、そのことは(6)式左辺のdω1/ dt ( = dωe / dt )が正になって、フライホイール6の回転と共にエンジン1の回転速度Neが常に増速し続けることを意味している。
但し、アクセルペダル踏込み量AccがAcc = 1.0なるときは、上述のようにエンジン1の回転速度NeがNe = Nem一定のまま作動し続ける。
As described above, when the
As can be understood from the above description, the fact that the
However, when the accelerator pedal depression amount Acc is Acc = 1.0, the
そのエンジン1が経済燃費特性線Fec上を増速し続けるように制御するために、制御装置3は、エンジン1への燃料供給量を時間経過と共に増大させてゆく。
その燃料供給量増大によってエンジン1の回転速度Neを増大させてゆく関係は、その燃料供給量の増大速度が、各時点において、その時点の燃料供給量θi(図5)とその時点におけるエンジン1の回転速度Neiとが経済燃費特性線Fec上の作動点Piに一致する速度をもって増大させる制御を行っている。
In order to perform control so that the
The relationship of increasing the rotational speed Ne of the
上述の制御による車両走行において、アクセルペダル踏込み量AccがAcc =0.4およびAcc = 0.8の場合におけるフライホイール6の回転速度Nfの変化を図4に示す。
図4は、縦軸がフライホイール6の回転速度Nfを示し、横軸が経過時間tを示している。
図4のアクセルペダル踏込み量AccがAcc = 0.4及びAcc = 0.8の両者において、フライホイール回転速度Nfが上昇している間は、エンジン1がフライホイール6を回転加速させながら且つ発電機2がフライホイール6からアクセルペダル踏込み量Accに対応した(8)式の関係のエネルギを取り出している状態を示している。
又、図4においてフライホイール回転速度Nfが下降している間は、エンジン1への燃料供給を停止し、発電機2がフライホイール6のみからアクセルペダル踏込み量Accに対応した(8)式の関係のエネルギを取り出している状態を示している。
FIG. 4 shows changes in the rotational speed Nf of the
In FIG. 4, the vertical axis represents the rotational speed Nf of the
When the accelerator pedal depression amount Acc in FIG. 4 is both Acc = 0.4 and Acc = 0.8, while the flywheel rotational speed Nf is increasing, the
Further, in FIG. 4, while the flywheel rotational speed Nf is decreasing, the fuel supply to the
図4において、アクセルペダル踏込み量Acc = 0.4の場合のフライホイール回転速度NfはNfaとNfbの間において、その回転上昇と回転下降を繰り返している。
それは、アクセルペダル踏込み量Acc = 0.4の場合、図3において設定しているフライホイール6の限界回転速度Nfminと最高回転速度Nfmaxの特性に基づいて、そのa点とb点との間でその回転上昇と回転下降を繰り返すように制御しているからである。
In FIG. 4, when the accelerator pedal depression amount Acc = 0.4, the flywheel rotational speed Nf repeatedly increases and decreases between Nfa and Nfb.
When the accelerator pedal depression amount is Acc = 0.4, the rotation between point a and point b is based on the characteristics of the limit rotational speed Nfmin and the maximum rotational speed Nfmax of the
又、図4において、アクセルペダル踏込み量Acc = 0.8の場合のフライホイール回転速度NfはNfcとNfdの間において、その回転上昇と回転下降を繰り返している。
この場合も、アクセルペダル踏込み量Acc = 0.8の場合、図3において設定しているフライホイール6の限界回転速度Nfminと最高回転速度Nfmaxの特性に基づいて、そのc点とd点との間でその回転上昇と回転下降を繰り返すように制御しているからである。
In FIG. 4, the flywheel rotational speed Nf in the case where the accelerator pedal depression amount Acc = 0.8 is repeatedly increased and decreased between Nfc and Nfd.
Also in this case, when the accelerator pedal depression amount Acc = 0.8, the points c and d are calculated based on the characteristics of the limit rotational speed Nfmin and the maximum rotational speed Nfmax of the
以上の説明は、アクセルペダル踏込み量Accが一定の場合であるが、アクセルペダル踏込み量Accを急速に踏込んだ場合の制御は下記のようになる。
例えば、アクセルペダル踏込み量AccがAcc = 0.4であってフライホイール6の回転速度Nfが下降してゆき、その現時点における作動点がe点(図4)であったとする。
その次の瞬間に、アクセルペダル踏込み量AccをAcc = 0.8へ踏込んだ場合、その踏込んだ瞬間におけるフライホイール6の回転速度Nfは、図3におけるAcc = 0.8に対応した限界回転速度Nfminと最高回転速度Nfmaxの特性におけるc点からd点の範囲を外れてしまう。
The above explanation is for the case where the accelerator pedal depression amount Acc is constant, but the control when the accelerator pedal depression amount Acc is rapidly depressed is as follows.
For example, it is assumed that the accelerator pedal depression amount Acc is Acc = 0.4, the rotational speed Nf of the
When the accelerator pedal depression amount Acc is depressed to Acc = 0.8 at the next moment, the rotation speed Nf of the
すなわち、アクセルペダル踏込み量AccがAcc = 0.8になったときは、図4において、フライホイール6の回転速度NfがNfc<Nf<Nfdとなっていなければならない。しかし、そのAcc = 0.8になった瞬間において、フライホイール6の回転速度Nfは未だNf < Nfcとなっている。
That is, when the accelerator pedal depression amount Acc becomes Acc = 0.8, the rotational speed Nf of the
そこで、制御装置3は、その低くなり過ぎているフライホイール6の回転速度Nfを高めるために、エンジン1へ燃料を供給して上述の作用を行うことになるが、上述の制御のままでは、エンジン1を駆動してもフライホイール6の回転は失速してしまう。
それは、今迄、アクセルペダル踏込み量がAcc = 0.4であった状態においてエンジン1の出力動力Peiは、(9)式にAcc = 0.4を代入した
Pej > 0.4×Pem
の動力Pejで良かった。
ところが、次の現時点に至りアクセルペダル踏込み量がAcc = 0.8に増大した「瞬間」において、エンジン1の出力動力Pejは、新たに(9)式へAcc = 0.8を代入した
Pej > 0.8×Pem
の大きな動力Pejとなっていなければならないからである。
Therefore, the
Until now, in the state where the accelerator pedal depression amount was Acc = 0.4, the output power Pei of the
Pej> 0.4 × Pem
The power of Pej was good.
However, at the “instant” when the accelerator pedal depression amount increased to Acc = 0.8 until the next current time, the output power Pej of the
Pej> 0.8 × Pem
This is because it must be a great power of Pej.
この問題を解決するためには、発電機2に要求する(9)式左辺Acc×Pemの値を一時的に小さくし、その小さくした分の動力補正は下記のように電動機5側で行う。
ここで、上記(9)式左辺Acc×Pemは(8)式に示すように、
Acc×Pem = T1×ω1
であるから、(9)式左辺Acc×Pemの値を一時的に小さくすることは、上記式左辺のT1を小さくすれば良いことになる。
In order to solve this problem, the value of equation (9) left side Acc × Pem required for the
Here, the left side Acc × Pem of the above equation (9) is as shown in the equation (8):
Acc × Pem = T1 × ω1
Therefore, to temporarily reduce the value of the left side Acc × Pem of the equation (9), it is only necessary to reduce T1 on the left side of the equation.
以下、その作用を説明する。
図4において、アクセルペダル踏込み量がAcc = 0.4であってその作動点がe点に至ったとき、新たにアクセルペダル踏込み量がAcc = 0.8へと増大した場合、制御器3は、エンジン1へ経済燃費特性線Fec上の作動条件を充たしながら、(6)式に従って入力軸6aの回転角加速度dω1/dt(dNf /dtに比例)が正の値になるまで発電機2の発電トルクT1をT1iの値に小さくしてゆく。
The operation will be described below.
In FIG. 4, when the accelerator pedal depression amount is Acc = 0.4 and the operating point reaches the point e, when the accelerator pedal depression amount is newly increased to Acc = 0.8, the
そのT1をT1iに小さくしてdω1/dtの値が正、すなわちdNf / dtの値が正になった結果、フライホイール6の回転速度Nfはe点(図4)から上昇してゆき、f点に至る迄その制御を続ける。
そのe点からf点までの制御においては、上記T1をT1iの値に小さくした分、発電機2において発電する電力が小さくなっている。
As a result of reducing T1 to T1i and the value of dω1 / dt being positive, that is, the value of dNf / dt becoming positive, the rotational speed Nf of the
In the control from the point e to the point f, the electric power generated by the
すなわち、発電機2の入力動力は、(1)式において示すように、本来、T1×ω1の値でなければならない。
しかし、アクセルペダル踏込み量が急速に増大した場合において上記のように、入力軸6aの入力トルクをT1からT1iに減じている状態においては、本来の入力動力T1×ω1に対して、
(T1 - T1i)×ω1=dP1
の入力動力が減じている。
That is, the input power of the
However, in the state where the input torque of the
(T1-T1i) × ω1 = dP1
The input power is reduced.
このことは、本来、dP1の電力が制御装置3を介して電動機5へ動力伝達していなければならないものである。
この動力伝達の関係を式によって表現すると、
dP1×η=dP2 (11)
となる。
但し、ηは、発電機2への入力動力dP1が電動機5の出力動力dP2となるまでの動力伝達効率である。
This essentially means that the power of dP1 must be transmitted to the
This power transmission relationship is expressed by an equation:
dP1 × η = dP2 (11)
It becomes.
However, η is the power transmission efficiency until the input power dP1 to the
すなわち、図4のe点からf点までの制御において上記T1をT1iの値に小さくしたことによるその制御の間、出力軸5aには(11)式の動力dP2が不足することになる。
このようなことから、制御装置3は、図4の上記e点からf点までの制御においては、そのdP2が出力する分の電力を電源4から制御装置3を介して電動機5へ補充する。
その結果、上記e点からf点までの制御においても、アクセルペダル踏込み量Accに対応して出力軸5aに要求どおりの動力を出力することが可能になる。
That is, in the control from point e to point f in FIG. 4, during the control by reducing T1 to the value of T1i, the
For this reason, in the control from the e point to the f point in FIG. 4, the
As a result, even in the control from the point e to the point f, it is possible to output the required power to the
上記制御によってフライホイール回転速度Nfが図4のf点に至ると、フライホイール6の回転速度Nfが現時点のアクセルペダル踏込み量Acc = 0.8に対応した回転速度Nfc以上の領域に入り、正規の制御を可能にし、そのf点以後、エンジン1からフライホイール6への回転エネルギの供給が可能になって、フライホイール回転速度Nfは図4におけるgのように、上昇してゆく。
When the flywheel rotational speed Nf reaches the point f in FIG. 4 by the above control, the rotational speed Nf of the
すなわち、フライホイール回転速度Nfが図4のf点に至ったことは、図3において、フライホイール回転速度Nfが新たなアクセルペダル踏込み量Acc = 0.8に対応した限界回転速度Nfminのc点における回転速度Nfcに達したことになる。
又、図3において、フライホイール回転速度Nfがアクセルペダル踏込み量Accに対応して限界回転速度Nfmin以上になることは、エンジン1の作動が再び(9)式の条件を充たす領域に入ったことを意味している。
That is, the fact that the flywheel rotational speed Nf has reached the point f in FIG. 4 indicates that the flywheel rotational speed Nf is the rotation at the point c of the limit rotational speed Nfmin corresponding to the new accelerator pedal depression amount Acc = 0.8 in FIG. The speed Nfc has been reached.
Further, in FIG. 3, when the flywheel rotational speed Nf becomes equal to or higher than the limit rotational speed Nfmin corresponding to the accelerator pedal depression amount Acc, the operation of the
以上の実施例において、エンジン1はガソリン・エンジンを例にして説明したが、エンジン1はディーゼル・エンジンやガス・タービン等の熱機関に適用できる。
それは、熱機関はその広い作動回転速度範囲において必ず燃費の良くなる経済燃費特性線が存在するから、上述の説明のように、熱機関がフライホイール6へ回転エネルギを供給する際、熱機関がその経済燃費特性線上の好ましい範囲で間歇的に作動するように制御すれば良いことになる。
In the above embodiments, the
This is because the heat engine has an economic fuel consumption characteristic line that always improves the fuel consumption in its wide operating rotational speed range. Therefore, when the heat engine supplies rotational energy to the
又、図1の実施例においてはクラッチ1を設けているが、エンジン1の駆動軸1aはフライホイール6へ直結したままでも良い。
唯、クラッチ1bを設けていると、エンジン1の非作動時においてクラッチ1bを開放状態にすることによって、フライホイール6側からエンジン1を駆動することが無くなり、非作動状態におけるエンジン1を駆動するトルク損失が存在しない利点がある。
しかし、エンジン1の非作動中において、エンジン1がフライホイール6と連動していても、上述の制御と図1の装置の駆動は十分に可能である。
Although the
However, when the clutch 1b is provided, the
However, even when the
本発明は、上述の自動車への適用のみならず、出力軸5aの負荷動力を変動させて使用する動力伝達装置として、建設機械、鉄道車両、船舶等にも適用可能である。
The present invention can be applied not only to the above-described automobile but also to a construction machine, a railway vehicle, a ship, and the like as a power transmission device that is used by changing the load power of the
1 エンジン、 2 発電機、 3 制御器、 4 電源、 5 電動機、 5a 出力軸、 6 フライホイール、 6a 入力軸、 Fec 経済燃費特性線。
1 engine, 2 generator, 3 controller, 4 power supply, 5 motor, 5a output shaft, 6 flywheel, 6a input shaft, Fec economy fuel consumption characteristic line.
Claims (3)
前記熱機関が作動するときは、その熱機関の経済燃費特性線(Fec)上における所定の低出力作動点(Pl)から所定の高出力作動点(Pm)の間において作動させ、
前記所定の高出力作動点(Pm)において前記熱機関が出力する動力をPemとし、前記出力軸への要求動力を指示するアクセルペダル踏込み量Accが0≦Acc≦1.0において、前記フライホイールの有する回転エネルギによって前記発電機に発電させる発電入力動力P1は、P1 = Acc×Pemの関係に制御し、
前記熱機関が前記フライホイールへ回転エネルギを供給し始めるときの前記アクセルペダル踏込み量Accにおけるその熱機関の回転速度は、前記発電入力動力P1以上の動力を出力する前記経済燃費特性線上における作動点Pjの回転速度Nejとなっており、
前記フライホイールの回転速度が前記アクセルペダル踏込み量に対応した前記回転速度Nejに等しい値の限界回転速度Nfminに低下したことによって、前記熱機関は、前記経済燃費特性線上における前記作動点Pjから所定の最高回転速度Nemaxとなる作動点Pk迄の間を作動して、前記フライホイールへ回転エネルギを供給し、
前記フライホイールの回転速度が、前記アクセルペダル踏込み量に対応した前記所定の最高回転速度Nemaxに等しい値の所定の最高回転速度Nfmaxに達した後であって、そのフライホイール回転速度が前記限界回転速度Nfminに達するまで低下してゆく間にあるときは、前記熱機関への燃料供給を停止させるフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法。 The drive shaft (1a) of the heat engine (1) is linked to the generator (2) via the flywheel (6), and all the electric power generated by the generator is output to the output shaft (via the controller (3)). 5a) to the electric motor (5) for driving,
When the heat engine is operated, the heat engine is operated between a predetermined low output operating point (Pl) and a predetermined high output operating point (Pm) on an economic fuel consumption characteristic line (Fec) of the heat engine,
When the power output from the heat engine at the predetermined high-power operating point (Pm) is Pem, and the accelerator pedal depression amount Acc that instructs the required power to the output shaft is 0 ≦ Acc ≦ 1.0, the flywheel The power generation input power P1 to be generated by the generator by the rotational energy possessed by is controlled by the relationship P1 = Acc × Pem
The rotational speed of the heat engine at the accelerator pedal depression amount Acc when the heat engine starts to supply rotational energy to the flywheel is an operating point on the economic fuel consumption characteristic line that outputs power of the power generation input power P1 or more. Pj rotation speed Nej,
When the rotational speed of the flywheel is reduced to a limit rotational speed Nfmin that is equal to the rotational speed Nej corresponding to the accelerator pedal depression amount, the heat engine is predetermined from the operating point Pj on the economic fuel consumption characteristic line. Operating up to the operating point Pk at which the maximum rotational speed Nemax becomes, supplying rotational energy to the flywheel,
After the rotational speed of the flywheel reaches a predetermined maximum rotational speed Nfmax equal to the predetermined maximum rotational speed Nemax corresponding to the accelerator pedal depression amount, the flywheel rotational speed is the limit rotational speed. A flywheel energy storage drive control method for stopping the fuel supply to the heat engine when the speed is decreasing until the speed reaches Nfmin.
所定の最高回転速度Nemaxは、アクセルペダル踏込み量Accの低下に応じて低下してゆく特性になっているフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法。 The control method according to claim 1,
The predetermined maximum rotational speed Nemax is a flywheel energy storage drive control method in which the predetermined maximum rotational speed Nemax decreases as the accelerator pedal depression amount Acc decreases.
アクセルペダル踏込み量が増大したことによって、フライホイール(6)の回転速度がその新たなアクセルペダル踏込み量に対応した限界回転速度Nfmin 以下になったときは、熱機関(1)によって前記フライホイール(6)を駆動し、前記フライホイールの回転速度がその新たなアクセルペダル踏込み量に対応した前記限界回転速度Nfmin以上になるまで、発電機(3)における発電入力動力P1を、前記エンジンによる前記フライホイールの駆動によって前記フライホイールの回転速度が上昇してゆくレベルに減少させ、その減少させている間、その減少させた発電入力動力dP1に前記発電機から電動機(5)の間の動力伝達効率ηを掛けたdP1×η=dP2に相当した電力を電源(4)から前記電動機(5)に補給するフライホイール・エネルギ蓄積駆動の制御方法。
The control method according to claim 1,
When the accelerator pedal depression amount increases and the rotational speed of the flywheel (6) falls below the limit rotational speed Nfmin corresponding to the new accelerator pedal depression amount, the heat engine (1) causes the flywheel ( 6) until the rotational speed of the flywheel becomes equal to or higher than the limit rotational speed Nfmin corresponding to the new accelerator pedal depression amount, the power generation input power P1 in the generator (3) is supplied to the flywheel by the engine. The driving speed of the flywheel is reduced to a level at which the rotational speed of the flywheel increases, and the power transmission efficiency between the generator and the electric motor (5) is reduced to the reduced power generation input power dP1 during the reduction. Flywheel energy storage drive that replenishes the electric motor (5) with power corresponding to dP1 × η = dP2 multiplied by η from the power source (4) Control method of.
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