(57)【要約】  本発明の第1の態様は、トラクションモータ、発電機、3位置クラッチ(20)および制御器を備える、車両用の直列ハイブリッド駆動系に関する。この3位置クラッチによって、発電機は、車両の内燃エンジン(12)、トラクションモータに連結し、または自由回転のままでいることが可能になる。本発明の第2の態様では、内燃エンジンを直接車輪に連結し、それによって直列/並列駆動系をもたらすことがさらにできるよう4位置クラッチが使用される。本発明の第3の態様は、そのようなハイブリッド駆動系を動作させる方法に関する。
2007504054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つの駆動輪を含む車両用のハイブリッド駆動装置であって、
出力軸を有するエンジンと、
少なくとも1つの駆動輪に連結される出力軸を有する電気モータと、
出力/入力軸を有する電気モータ/発電機と、
前記電気モータ/発電機の前記出力/入力軸を、前記エンジンの前記出力軸および前記電気モータの前記出力軸に選択的に相互連結させるクラッチアセンブリであって、前記出力/入力軸が前記電気モータの前記出力軸に連結され、それによって、前記電気モータ/発電機をモータとして使用することによって前記電気モータを補う第1の位置と、前記出力/入力軸が前記エンジンの前記出力軸に連結され、それによって、前記電気モータ/発電機を発電機として使用する第2の位置と、前記出力/入力軸が自由回転する第3の位置との間で作動することができるクラッチアセンブリと、
前記電気モータ、前記電気モータ/発電機および前記クラッチアセンブリに、それらの動作を制御できるように接続される制御器と、
を具備してなるハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
前記エンジンが内燃エンジンである請求項1に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
前記電気モータが外側ロータ電気モータである請求項1に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
前記電気モータ/発電機が外側ロータ電気モータである請求項1に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
前記クラッチアセンブリが、
前記電気モータの前記出力軸に連結される第1のディスクと、
前記エンジンの前記出力軸に連結される第2のディスクと、
前記電気モータ/発電機の前記出力/入力軸に連結される可動ディスクと、
前記可動ディスクと関連付けられた作動機構とを含み、
前記作動機構は、前記可動ディスクを、前記可動ディスクが前記第1のディスクと結びつく前記第1の位置と、前記可動ディスクが前記第2のディスクと結びつく前記第2の位置と、前記可動ディスクが自由回転する前記第3の位置との間で移動させるよう前記制御器によって制御される請求項1に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項６】
前記電気モータ/発電機の前記出力/入力軸が、前記電気モータの前記出力軸および前記エンジンの前記出力軸の1つに、同軸的にかつ回転可能に取り付けられる請求項5に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項７】
前記作動機構が電磁式機構である請求項5に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項８】
前記クラッチアセンブリが噛み合いクラッチである請求項5に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項９】
前記クラッチアセンブリが摩擦クラッチおよび噛み合いクラッチから構成される群から選択される請求項5に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１０】
少なくとも1つの駆動輪および出力軸を有するエンジンを含む車両用のハイブリッド駆動装置であって、
少なくとも1つの駆動輪に連結される出力軸を有する電気トラクションモータと、
出力/入力軸を有する電気モータ/発電機と、
前記電気モータ/発電機の前記出力/入力軸を、前記エンジンの前記出力軸および前記電気モータの前記出力軸に選択的に相互連結させるクラッチアセンブリであって、前記出力/入力軸が前記電気モータの前記出力軸に連結され、それによって、前記電気モータ/発電機をモータとして使用することによって前記電気モータを補う第1の位置と、前記出力/入力軸が前記エンジンの前記出力軸に連結され、それによって、前記電気モータ/発電機を発電機として使用する第2の位置と、前記出力/入力軸が自由回転する第3の位置との間で作動することができるクラッチアセンブリと、
前記電気モータ、前記電気モータ/発電機および前記クラッチアセンブリに、それらの動作を制御するよう接続される制御器と、
を具備してなるハイブリッド駆動装置。
【請求項１１】
前記電気モータが外側ロータ電気モータである請求項10に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１２】
前記電気モータ/発電機が外側ロータ電気モータである請求項10に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１３】
前記クラッチアセンブリが、
前記電気モータの前記出力軸に連結される第1のディスクと、
前記エンジンの前記出力軸に連結される第2のディスクと、
前記電気モータ/発電機の前記出力/入力軸に連結される可動ディスクと、
前記可動ディスクと関連付けられた作動機構とを含み、
前記作動機構は、前記可動ディスクを、前記可動ディスクが前記第1のディスクと結びつく前記第1の位置と、前記可動ディスクが前記第2のディスクと結びつく前記第2の位置と、前記可動ディスクが自由回転する前記第3の位置との間で移動させるよう前記制御器によって制御される請求項10に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１４】
前記電気モータ/発電機の前記出力/入力軸が、前記電気モータの前記出力軸および前記エンジンの前記出力軸の1つに、同軸的にかつ回転可能に取り付けられる請求項13に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１５】
前記作動機構が電磁式機構である請求項13に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１６】
前記クラッチアセンブリが噛み合いクラッチである請求項13に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１７】
前記クラッチアセンブリが摩擦クラッチおよび噛み合いクラッチから構成される群から選択される請求項13に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１８】
少なくとも1つの駆動輪と、出力軸を有するエンジンと、少なくとも1つの駆動輪に結びついた出力軸を有する電気モータと、出力/入力軸を有する電気モータ/発電機と、前記電気モータ、前記電気モータ/発電機およびクラッチアセンブリにそれらの動作を制御できるよう接続される制御器と、を含む車両用のハイブリッド駆動装置用のクラッチアセンブリであって、
前記電気モータ/発電機の前記出力/入力軸を、前記エンジンの前記出力軸および前記電気モータの前記出力軸に選択的に相互連結させ、
前記出力/入力軸が前記電気モータの前記出力軸に連結される第1の位置と、前記出力/入力軸が前記エンジンの前記出力軸に連結される第2の位置と、前記出力/入力軸が自由回転する第3の位置との間で作動できるクラッチアセンブリ。
【請求項１９】
前記電気モータの前記出力軸に連結される第1のディスクと、
前記エンジンの前記出力軸に連結される第2のディスクと、
前記電気モータ/発電機の前記出力/入力軸に連結される可動ディスクと、
前記可動ディスクと関連付けられた作動機構とを含み、
前記作動機構は、前記可動ディスクを、前記可動ディスクが前記第1のディスクと結びつく前記第1の位置と、前記可動ディスクが前記第2のディスクと結びつく前記第2の位置と、前記可動ディスクが自由回転する前記第3の位置との間で移動させるよう前記制御器によって制御される請求項18に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２０】
前記電気モータ/発電機の前記出力/入力軸が、前記電気モータの前記出力軸および前記エンジンの前記出力軸の1つに、同軸的にかつ回転可能に取り付けられる請求項19に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２１】
前記作動機構が電磁式機構である請求項19に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２２】
前記クラッチアセンブリが噛み合いクラッチである請求項19に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２３】
前記クラッチアセンブリが摩擦クラッチおよび噛み合いクラッチから構成される群から選択される請求項19に記載のクラッチアセンブリ。
【請求項２４】
使用者用制御器、ICE、トラクションモータ、発電機、および前記発電機を前記ICEおよび前記トラクションモータに選択的に相互連結させるクラッチアセンブリを備えるハイブリッド車両の駆動系を動作させる方法であって、
そこからのデータを受けるために使用者用制御器に、ICEに、およびクラッチアセンブリに接続される制御器を設けるステップと、
前記制御器に検知したデータを供給する少なくとも1つのセンサであって、前記ハイブリッド車両の少なくとも1つの特性を検知するための少なくとも1つのセンサを設けるステップと、
前記制御器を介して、前記少なくとも1つのセンサおよび前記使用者用制御器から供給される前記データに応じて、前記発電機を前記ICEおよび前記トラクションモータのいずれかに相互連結させるよう前記クラッチアセンブリを制御するステップと、を含む方法。
【請求項２５】
前記少なくとも1つの特性が、バッテリのSOC、バッテリから利用可能な電力、トラクションモータから利用可能なトルク、トラクションモータの温度およびバッテリから利用可能な最適電力からなる群から選択される請求項24に記載の方法。
【請求項２６】
前記制御ステップで、前記駆動系の複数の動作モードを発生させることができるよう前記制御器が前記駆動系を制御する請求項24に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数のモードが、優先充電モード、動力増加モード、トルク増加モード、通常充電モード、トルク分配モード、動力分配モードおよび中立モードからなる群から選択される請求項26に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の駆動系に関する。より詳しくは、本発明は、ハイブリッド駆動系およびそのような駆動系の動作モードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド駆動系を有する車両は、この分野ではよく知られている。それらは通常は、内燃エンジン(ICE)、動力を車両の少なくとも1つの車輪に伝達できる電気トラクションモータ、および電力をトラクションモータに供給し、かつ/または車両のバッテリを再充電するために使用される発電機を備える。
【０００３】
一方では、ハイブリッド駆動系は、トラクションモータが車輪を駆動するために使用され、ICEがもっぱら車両のバッテリを再充電するための発電機を駆動するため、かつ/または直接、トラクションモータに電力を供給するために使用されるときは、直列ハイブリッド駆動系と呼ばれる。
【０００４】
他方、ハイブリッド駆動系は、トラクションモータおよび/ICEの両方が同時に、または個々に車両の車輪を駆動するときは、並列ハイブリッド駆動系と呼ばれる。並列ハイブリッド駆動系では、ICEは発電機によってバッテリを再充電するためにも使用することができる。
【０００５】
直列/並列車両(SPHV)もこの分野で知られている。従来はこれらの車両は、上で説明したような直列モードと並列モードの間を切り替えることができる駆動系を含む。
【０００６】
初期の並列ハイブリッド駆動装置は、前輪と連結された電気モータおよび後輪と連結されたICEを含んでいた。この配置は、車両内で多くの空間を占有するという欠点を有する。
【０００７】
しばしば、並列ハイブリッド駆動系は、ICE、トラクションモータおよび発電機の間の相互接続を伴う。この相互接続は、しばしば遊星歯車アセンブリによって行われる。そのような相互接続の欠点は、その機械的な複雑性およびそれに固有の非効率性である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって本発明は、車両用の改良されたハイブリッド駆動系を提供することを1つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
より具体的には、本発明によれば、少なくとも1つの駆動輪を含む車両用のハイブリッド駆動装置が提供され、このハイブリッド駆動装置は、
出力軸を有するエンジンと、
少なくとも1つの前記駆動輪に連結される出力軸を有する電気モータと、
出力/入力軸を有する電気モータ/発電機と、
前記電気モータ/発電機の前記出力/入力軸を、前記エンジンの前記出力軸および前記電気モータの前記出力軸に選択的に相互連結させるクラッチアセンブリであって、前記出力/入力軸が前記電気モータの前記出力軸に連結され、それによって、前記電気モータ/発電機をモータとして使用することによって前記電気モータを補う第1の位置と、前記出力/入力軸が前記エンジンの前記出力軸に連結され、それによって、前記電気モータ/発電機を発電機として使用する第2の位置と、前記出力/入力軸が自由回転する第3の位置との間で作動することができるクラッチアセンブリと、
前記電気モータ、前記電気モータ/発電機および前記クラッチアセンブリに、それらの動作を制御するよう接続される制御器と、を具備してなる。
【００１０】
少なくとも1つの駆動輪、および出力軸を有するエンジンを含む車両用のハイブリッド駆動装置であって、このハイブリッド駆動装置は、
少なくとも1つの駆動輪に連結される出力軸を有する電気トラクションモータと、
出力/入力軸を有する電気モータ/発電機と、
前記電気モータ/発電機の前記出力/入力軸を、前記エンジンの前記出力軸および前記電気モータの前記出力軸に選択的に相互連結させるクラッチアセンブリであって、前記出力/入力軸が前記電気モータの前記出力軸に連結され、それによって、前記電気モータ/発電機をモータとして使用することによって前記電気モータを補う第1の位置と、前記出力/入力軸が前記エンジンの前記出力軸に連結され、それによって、前記電気モータ/発電機を発電機として使用する第2の位置と、前記出力/入力軸が自由回転する第3の位置との間で作動することができるクラッチアセンブリと、
前記電気モータ、前記電気モータ/発電機および前記クラッチアセンブリに、それらの動作を制御するよう接続される制御器と、を具備してなる。
【００１１】
少なくとも1つの駆動輪と、出力軸を有するエンジンと、少なくとも1つの駆動輪に結びついた出力軸を有する電気モータと、出力/入力軸を有する電気モータ/発電機と、前記電気モータ、前記電気モータ/発電機およびクラッチアセンブリに、それらの動作を制御できるよう接続される制御器と、を含む車両用のハイブリッド駆動装置用のクラッチアセンブリであって、前記クラッチアセンブリは、前記電気モータ/発電機の前記出力/入力軸を、前記エンジンの前記出力軸および前記電気モータの前記出力軸に選択的に相互連結させ、前記クラッチアセンブリは、前記出力/入力軸が前記電気モータの前記出力軸に連結される第1の位置と、前記出力/入力軸が前記エンジンの前記出力軸に連結される第2の位置と、前記出力/入力軸が自由回転する第3の位置との間で作動することができる。
【００１２】
使用者用制御器、ICE、トラクションモータ、発電機および前記発電機を前記ICEおよび前記トラクションモータに選択的に相互連結させるクラッチアセンブリを備えるハイブリッド車両の駆動系を動作させる方法であって、この方法は、
そこからのデータを受けるために使用者用制御器、ICE、およびクラッチアセンブリに接続される制御器を設けるステップと、
前記制御器に検知したデータを供給する少なくとも1つのセンサであって、前記ハイブリッド車両の少なくとも1つの特性を検知するための少なくとも1つのセンサを設けるステップと、
前記制御器を介して、前記少なくとも1つのセンサおよび前記使用者用制御器から供給される前記データに応じて、前記発電機を前記ICEおよび前記トラクションモータのいずれかに相互連結するよう前記クラッチアセンブリを制御するステップと、を含む。
【００１３】
本明細書および特許請求の範囲で使用される用語である「中立状態」、「機械的出力発生状態」および「電気的出力発生状態」は、この分野の技術者には容易に理解されるように、駆動系の発電機の状態を示し、駆動系の状態を示すものではない。
【００１４】
本発明の他の目的、利点および特徴は、添付の図面を参照して例示の目的でのみ与えられる、本発明の好ましい実施形態の以下の非限定的な説明を読むことによって、より明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
一般的に言って、本発明の第1の態様は、(電気モータの形態の) トラクションモータ、(電気モータ/発電機の形態の)発電機、3位置クラッチおよび制御器を備える、車両用直列ハイブリッド駆動系に関する。この3位置クラッチによって、発電機は、車両のICE、トラクションモータに連結され、または自由回転のままでいることが可能となる。本発明の第2の態様では、4位置クラッチが使用され、それによって直列/並列ハイブリッド駆動系をもたらすように、さらにICEが車輪に直接連結することができるようになる。本発明の第3の態様は、そのようなハイブリッド駆動系の動作モードに関する。
【００１６】
次に図1に目を転じると、車両のICE12、バッテリ14および車輪(図示せず)を直接的にまたは間接的に連結することができるハイブリッド駆動系10が示されている。
【００１７】
この駆動系10は、トラクションモータ16、発電機18、3位置クラッチ20、ディスク作動機構21およびICE12、バッテリ14、トラクションモータ16、発電機18およびディスク作動機構21に接続された制御器22を含む。したがって、この制御器22は駆動系10全体を制御し、ICEの動作状態およびバッテリ14の充電状態に関するデータを送りかつ受けることができる。
【００１８】
3位置クラッチ20は、ICE12の軸に連結される第1のディスク24、トラクションモータ16の軸に連結される第2のディスク26および発電機18の軸に連結される可動ディスク28を含む。ディスク作動機構21は制御器22によって制御され、可動ディスク28をその3位置間に移動させる機械要素(図示せず)を含む。ディスク移動装置は、例えば、磁気、フォークまたはソレノイドを介して作動させることができる。
【００１９】
図1は非常に概略的であることに注目されたい。多くの他の構成部品が駆動系10を動作させるのに必要である。例えば、制御器22は、パワー・エレクトロニクス(図示せず)を含む。同様に、バッテリ14、トラクションモータ16および発電機18の全ては、データを制御器22に供給するための異なるセンサを含む。
【００２０】
図1は、中立状態にある、すなわち、可動ディスク28に連結された発電機の軸が自由回転している駆動系10を示す。これが駆動系10の初期設定状態である。
【００２１】
図2は、電気出力発生状態にある、すなわち、発電機の軸が3位置クラッチ20を介してICE12に連結されている駆動系10を示す。実際、可動ディスク28が作動機構21の制御のもと、第1のディスク24と接触させられている。
【００２２】
この分野の技術者には容易に理解されるように、駆動系10がこの状態のときは、ICE12の軸回転は発電機18の軸を回転させる。ICE12によって発生する機械エネルギを発電機18によって、既知の技術によって電気エネルギに転換することができる。これらの技術はこの分野の技術者にはよく知られているので、それについてはこれ以上詳細に説明しない。
【００２３】
次に図3に目を転じると、機械的出力発生状態にある駆動系10を示している。実際、可動ディスク28が第2のディスク26と接触させられており、したがって発電機18の軸とトラクションモータ16の軸とが連接されている。
【００２４】
駆動系10がそのような機械的出力発生状態にあるとき、発電機18はモータモードで使用され、機械的動力を発生させ、この機械的動力をトラクションモータの軸に、したがって車両の車輪(図示せず)に伝達することができる。
【００２５】
換言すれば、本明細書で説明するハイブリッド駆動系10は3つの機械的な状態を有する。発電機18の出力/入力軸が自由回転する中立状態(図1)、発電機18の出力/入力軸がICE12の出力軸に連結される電気的出力発生状態(図2)、および発電機18の出力/入力軸が電気モータ１６の出力軸に連結される機械的出力発生状態(図3)である。
【００２６】
本明細書をさらに読めば理解されるように、図3の機械的出力発生状態では回生制動を行なうこともできる。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、駆動系10の制御器22は、駆動系のさまざまな要素を制御し、その結果、駆動系の3つの機械的状態から7つのモードが使用可能になる。
【００２８】
[モード1:優先充電モード]
これは電力発生モードである。したがって、制御器22がこのモードが必要であると判定したとき、駆動系10は図2の電気的出力発生状態に置かれる。
【００２９】
一般に、優先充電モードは、バッテリ14の充電状態(State of Charge)(SOC)が所定の値以下に低下したとき使用される。例えば、SOCが20%以下に低下したとき優先充電モードが要求されるよう制御器22を構成することができる。
【００３０】
駆動系10が優先充電モードにあるときは、発電機18は可能な限り多くの電力を発生させ、可能な限り多くの電力をトラクションモータに供給すると共にバッテリを充電する。もちろん、発電される電力は、バッテリの制限(電力および/または電流)によって制限される場合がある。しかしながら、駆動系がこのモードにあるときは、駆動系のさまざまな要素の定格電力に応じて、例えば、最大速度、トルクおよび/または許容電力を制限することによって、制御器は車両の性能を制限することが可能である。
【００３１】
[モード2:動力増加モード]
これは電力発生モードである。したがって、制御器22がこのモードが要求されていると判定するとき、駆動系10は図2の電気的出力発生状態に置かれる。
【００３２】
このモードは一般に、バッテリ14内に存在する電力が、主として使用者によって駆動系の高性能が要求されたという理由で、またはバッテリのSOCが要求される性能に達するのに十分ではないという理由で、トラクションモータ18が要求される機械的動力を生み出すのに十分ではないと制御器が判定するとき使用される。発電機18によって発電された電力は、バッテリ14によって供給される電力を補うためにトラクションモータ18に伝送される。
【００３３】
この動力増加モードは、車両が高速で移動しており、使用者が加速を望むとき、強い向かい風が吹いているとき、または車両が登り坂に至ったとき、最もしばしば使用される。
【００３４】
動力増加モードでの電力発生のレベルは変動する可能性がある。実際、制御器22は、a)最小限の要求される電力を発電する、b)最大限の電力を発電する、c)最良の動力効率を得る、ことができるように発電機18を制御することができる。
【００３５】
発電機18が最小限の要求される電力を発電するときは、その目的はできるだけ少ない燃料を使用することである。
【００３６】
バッテリ14のSOCの適切な最小限のレベルを維持することが望まれるときは、制御器22は、最大限の電力を発生させるように発電機18を制御する。
【００３７】
第3の任意選択は、駆動系の最良の動力効率を維持することが望まれるとき使用される。
【００３８】
動力増加モードのこの3つの任意選択は、制御器22によって自動的に選択される場合があり、または使用者用制御器(図示せず)を介して車両の使用者によって選択される場合があることに注目されたい。
【００３９】
[モード3:トルク増加モード]
これは機械的出力発生モードである。したがって、制御器22がこのモードが要求されていると判定するとき、駆動系10は図3の機械的出力発生状態に置かれる。
【００４０】
このモードは、駆動系10から要求されるトルクが、トラクションモータ16単独で供給することができる最大トルクより大きいとき使用される。したがって、このモードは、車両が発進するとき、使用者によって強い加速が要求されるとき、強い向かい風が吹いているとき、または車両が登り坂に至ったとき、最もしばしば使用される。
【００４１】
トルク増加モードでの機械的出力発生のレベルは変動する可能性がある。実際、制御器22は、a) トラクションモータのさまざまな要素の過剰な過熱を防止する、b)最良の全体動力効率を得ることができるように発電機18を制御することができる。
【００４２】
第1の場合は、トラクションモータ16および発電機18のさまざまな要素の温度を監視するために、温度センサ(図示せず)を設置することができる。これらのセンサによって供給されるデータに基づいて、制御器22は、過熱を防止するため、トラクションモータ16によって、かつ、発電機18によって発生させるべきトルクの量を判定する。
【００４３】
制御器が過熱は存在しないと判定するとき、例えば、車両の速度が一定であるとき、制御器は、要求されるトルクをトラクションモータ16と発電機18の間で分割することができると判定することができる。この分野の技術者は適切な比を求める立場にいるであろう。
【００４４】
[モード4:通常充電モード]
これは電気的出力発生モードである。したがって、制御器22がこのモードが要求されていると判定するとき、駆動系10は図2の電気的出力発生状態に置かれる。
【００４５】
一般に、通常充電モードは、バッテリ14のSOCが、上で説明した優先充電モードを指示するSOCの値より大きい所定の値以下に低下したとき使用される。例えば、SOCが40%以下に低下したとき通常充電モードが要求されるように制御器22を構成することができる。
【００４６】
駆動系10が通常充電モードにあるとき、発電機18によって発電される電力は変動する可能性があることに注目されたい。一方では、できるだけ早くバッテリを充電すべき場合は、発電機18はできるだけ多くの電力を供給できるように制御される。他方では、電力発生のより効率的なレベルを選択することによって、燃料の量を最小限にすることができる。別法として、制御器は、使用者によって感知される騒音を最小にするように、車両の対地速度の関数である、あるレベルでICE12が動作する静粛モードを可能にする場合もある。
【００４７】
通常充電モードのこの3つの任意選択は、制御器22によって自動的に選択される場合があり、または使用者用制御器(図示せず)を介して車両の使用者によって選択される場合があることに注目されたい。
【００４８】
[モード5:トルク分配モード]
これは機械的出力発生モードである。したがって、制御器22がこのモードが要求されていると判定するとき、駆動系10は図3の機械的出力発生状態に置かれる。
【００４９】
いくつかの例では、駆動系10をトルク分配モードに置き、要求されるトルクをトラクションモータ16と発電機18の間で動的に分割することが望ましい場合がある。例えば、トラクションモータ16によって発生するトルクが大体その公称トルクであり、かつ発電機18によって供給されるトルクが大体その公称トルクであるとき、このトルク分割が効率的であることが見出されてきている。
【００５０】
このモードは、トラクションモータ18、またはその関連する構成部品の1つが所定の値を超えるとき使用することもできる。
【００５１】
トラクションモータ16および発電機18から要求されるトルクの比は、例えば、これらの要素の温度の読みに応じて、最大トルク定格を超えることなしに変更できることに注目されたい。別法として、この比は、最良の駆動系効率を生み出すためにそれらの公称トルクに固定することもできる。
【００５２】
[モード6:動力分配モード]
これは上に記載した動力増加モードに非常に似ている電気的出力発生モードである。したがって、制御器22がこのモードが要求されていると判定するとき、駆動系10は図2の電気的出力発生状態に置かれる。
【００５３】
動力分配モードは一般に、トラクションモータによって要求される電力をバッテリと発電機の間で分割することによって、バッテリの寿命を増加させるために使用される。
【００５４】
この分野の技術者は、バッテリの寿命を増加させるためには、使用可能な最適な電力より大きな電力を引き出さないことが最良であることを理解するであろう。バッテリの最適電力は、1つのバッテリ技術から他へと変化し、通常はバッテリのSOCと共に減少する。したがって、SOCに対する最適電力曲線が制御器に入れられる。
【００５５】
したがって動力分配モードは、駆動系によって要求される動力がバッテリから入手可能な最適動力より大きいときに使用される。
【００５６】
駆動系がこのモードにあるとき、制御器は、駆動系がSOCの優先充電モードレベルに落ちるのを防止することを目標とすることに注目されたい。したがって、発電機は、できるだけ最大の電力を発生させるよう制御される。
【００５７】
[モード7:中立モード]
これは駆動系10の初期設定状態である。したがって、制御器22は、駆動系10がこのモードに置かれるべきであると判定するとき、クラッチ20を図1に示すその中立状態に置く。
【００５８】
クラッチ20が電気的出力発生状態にあり、機械的出力発生状態に変更しなければならない、またはその逆のときのいくつかの場合では、いかなる望ましくない感覚も運転者に起こらないようにし、かつ、駆動系の機械的な応力を制限するために、クラッチ20を最初にその中立状態に置くことが有利であることに注目されたい。
【００５９】
運転者が上に記載された、いかなるモードも手動で要求できるように、使用者用制御器は、任意選択のモードセレクタ(図示せず)を含むことができることに注目されたい。
【００６０】
図4は、本発明の1つの態様による、上に記載した7つのモードおよびそれらの優先順位の概略ブロック図を示す。このブロック図は、これ以降で本発明の一実施形態による、駆動系10の制御方法を説明するために使用される。この分野の技術者には容易に理解されるように、この制御方法は制御器22によって実施することができる。
【００６１】
一般的に言って、決定プロセスが開始した後は、この方法は、適切なすべての方法を求めるために7つのモードを別々に検証する。これらの検証は、並行して行なわれ、次いでその結果は、どのモードを選択すべきかを求めるために比較される。
【００６２】
ステップ100は、この決定プロセスの開始点である。次いで、ステップ102〜112で、制御器は、車両のさまざまな特性に応じて適切な全てのモードを求める。
【００６３】
非中立の各モードに対して、この方法がそのモードが適切であると判定する場合、変数が所定の値にセットされ、この方法がそのモードが不適切であると判定する場合、変数は7の値にセットされる。
【００６４】
したがって、
この方法が、SOCが20%以下であると判定した場合(ステップ114)は、変数「優先充電モード」が1にセットされ、そうでない場合は7にセットされ(ステップ116)、
この方法が、トラクションモータによって要求される動力がバッテリから利用可能な動力より大きいと判定した場合(ステップ118)は、変数「動力増加モード」が2にセットされ、そうでない場合は、この変数は7にセットされ(ステップ120)、
この方法が、駆動系によって要求されるトルクがトラクションモータから利用可能なトルクより大きいと判定した場合(ステップ122)は、変数「トルク増加モード」が3にセットされ、そうでない場合は、この変数は7にセットされ(ステップ124)、
この方法が、SOCが40%以下であると判定した場合(ステップ126)は、変数「通常充電モード」が4にセットされ、そうでない場合は、この変数は7にセットされ(ステップ128)、
この方法が、トラクションモータに過熱が検出されていると判定した場合(ステップ130)は、変数「トルク分配モード」が5にセットされ、そうでない場合は、この変数は7にセットされ(ステップ132)、
この方法が、駆動系によって要求される動力がトラクションモータから利用可能な最適動力より大きいと判定した場合(ステップ134)は、変数「動力分配モード」が6にセットされ、そうでない場合は、この変数は7にセットされる(ステップ136)。
【００６５】
最後に、ステップ138で、この方法は最低の値を有する変数を探し出すことによって駆動系の動作モードを選択し作動させる。次いで、この方法はステップ100に戻る。
【００６６】
本明細書で与えられたSOCのパーセントは例示のみであり、これらのパーセントは、例えば、車両の性能要件およびその車両の異なる要素の定格動力に応じて変更することができることに注目されたい。
【００６７】
この分野の技術者には容易に理解されるように、上で説明した選択方法は、駆動系の設計段階中異なるモード間の優先度を変更するためには、対応するモードが適切であると分かったとき変数に与えられる値を単純に変更すべきであるので興味深い。もちろん、必要な場合、これらの値は設計段階の後でも変更できる。
【００６８】
もちろん、この分野の技術者は、他の制御方法も使用可能であることを理解するであろう。例えば、決定プロセスを上で説明した並列プロセスとする代わりに、例えば、IF-THEN-ELSE方法を使用して、直列で行なうこともできる。
【００６９】
上で説明した制御方法に対する考え得る改変は、動力増加モード(モード2)およびトルク増加モード(モード3)を使用者によって手動で始動させることができる任意選択モードとして扱うことであろう。より具体的には、車両の使用者用制御器は、押したときにこれら2つのモードを可能にする「スポーツ」ボタンを含むことができる。
【００７０】
次いで図5に目を転じると、本発明の一態様による3位置クラッチ20の概略図が記載されている。
【００７１】
この図から分かるように、それぞれ第2のディスク26および可動ディスク28に連接される軸26Aおよび28Aは同軸である。したがって、軸28Aが軸26A内で入れ子式に摺動できるので、可動ディスク28は、発電機18に連接したままで、作動機構21によって移動させることができる。この分野の技術者には、軸28Aを発電機18に、かつ軸26Aをトラクションモータ16に連接することに何ら問題はないであろう。
【００７２】
別法として、別の構成(図示せず)では、発電機18およびICE12と結びついた軸を、同様な結果をもたらすように同軸とすることができる。
【００７３】
次いで図6に目を転じると、本発明の別の実施形態による駆動系10'が記載されている。駆動系10'は、上で図1〜図3を参照して説明した駆動系10と非常に似ているので、これらの駆動系の間の相違点のみを説明する。
【００７４】
図1の駆動系10と図6の駆動系10'の間の主要な相違点は、クラッチに関する。実際、図1のクラッチ20は3位置クラッチであるのに対して、図6のクラッチ20'は4位置クラッチである。実際、クラッチ20'は、図1〜図3に示す3位置に位置付けることもできるが、図6に示す4位置も可能である。
【００７５】
この第4の位置によって、発電機18がICE12およびトラクションモータ16の両方に同時に連結することが可能になる。したがって、これによって、少なくとも一部分の機械動力を2枚組(28'および28'')の可動ディスクを介してICE12から車両の車輪に伝達することができる、並列ハイブリッドモードが可能になる。
【００７６】
この分野の技術者は、2枚組の可動ディスクの2つの部品28'および28''は、図1〜図3に示す3つの状態を実現するため互いに係合させることができることを理解するであろう。
【００７７】
上で3位置クラッチは一般的なクラッチとして説明してきたが、従来型の摩擦クラッチ、噛み合いクラッチまたは他のクラッチ技術も使用可能であることに注目されたい。
【００７８】
本明細書では駆動系10のさまざまな要素の定格動力は特定されてこなかったが、ハイブリッド駆動系の分野の技術者は、車両の所望の性能に基づいて適切な要素を選択し、設計することに何ら問題はないであろうと思われる。
【００７９】
上で、いくつかのモードは効率を改善することができるよう制御することができることが述べられている。しかしながら、効率レベルは駆動系10のさまざまな要素の定格動力および他の特性に依存するので、そのような改善された効率を得るために要求される制御方法の正確な表示は何ら与えられていない。この分野の技術者は、最良の効率を生み出すために駆動系に使用される要素にしたがって、制御器22を構成する立場にあるであろう。
【００８０】
トラクションモータ16は車両の車輪を駆動するように主として設計されるが、車両が減速するときは、トラクションモータ16はエネルギを回収し、それをバッテリに貯蔵する発電機としても使用できることに注目されたい。
【００８１】
エンジンは内燃エンジンとして説明してきたが、他の型式のエンジンも使用できることにも注目されたい。
【００８２】
本発明は、上でその好ましい実施形態として説明してきたが、特許請求の範囲で規定された本発明の趣旨および本質から逸脱することなく改変することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】中立状態で示す、本発明の一実施形態によるハイブリッド駆動系の概略図である。
【図２】発電状態にあるハイブリッド駆動系を示す図1と同様な概略図である。
【図３】牽引状態にあるハイブリッド駆動系を示す図1と同様な概略図である。
【図４】図1のハイブリッド駆動系のさまざまな動作モードの例示的な概略フロー図である。
【図５】図1の駆動系に使用されるクラッチのさまざまな要素の考え得る配置を示す概略図である。
【図６】並列モードで示す、本発明の第2の実施形態によるハイブリッド駆動系の概略図である。
【符号の説明】
【００８４】
10  ハイブリッド駆動系
12  内燃エンジン(ICE)
14  バッテリ
16  トラクションモータ
18  発電機
20  3位置クラッチ
21  ディスク作動機構
22  制御器
24  第1のディスク
26  第2のディスク
28  可動ディスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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