(57)【要約】  ハイブリッド電気自動車の駆動システムおよびハイブリッド駆動システムを制御するための制御システムが提供される。駆動システムは、ハウジングと、内燃機関から原動力を入力するための入力シャフトと、少なくとも１つの駆動輪に動作可能に連結された出力シャフトとを含む。駆動システムはまた、ハウジング内に配置された第１の電気モータを含む。さらに、駆動システムは、第２のロータの回転を出力シャフトに伝達するためにハウジング内に配置されかつ第２のロータに結合された歯車装置を含む。なおさらに、駆動システムはハウジング内に配置された遊星歯車セットを含む。歯車セットは、入力シャフトに結合された第１の回転要素と、第１のロータに結合された第２の回転要素と、歯車装置に結合された第３の回転要素とを有する。歯車装置は、第３の回転要素の回転を出力シャフトに伝達する。【選択図】図３
2013517175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド電気自動車の駆動システムにおいて、
ハウジングと、
内燃機関から原動力を入力するための入力シャフトと、
少なくとも１つの駆動輪に動作可能に連結された出力シャフトと、
前記ハウジング内に配置されかつ第１のロータと前記ハウジングに固定されたステータとを含む第１の電気モータと、
前記ハウジング内に配置されかつ第２のロータと前記ハウジングに固定されたステータとを含む第２の電気モータと、
前記第２のロータの回転を前記出力シャフトに伝達するために前記ハウジング内に配置されかつ前記第２のロータに結合された歯車装置と、
前記ハウジング内に配置されかつ前記入力シャフトに結合された第１の回転要素と、前記第１のロータに結合された第２の回転要素と、前記歯車装置に結合された第３の回転要素とを含む遊星歯車セットであって、前記歯車装置が前記第３の回転要素の回転を前記出力シャフトに伝達する遊星歯車セットと、
前記ハウジングに固定された第１のカップリング部材と、前記第２の回転要素に結合された第２のカップリング部材とを含む制御可能なオーバーランニングカップリングアセンブリであって、前記第２のカップリング部材が、オーバランモードで前記第１のカップリング部材に対する回転のために支持されかつロックモードで前記第１のカップリング部材に結合され、前記第２の回転要素が前記カップリングアセンブリの前記ロックモードで前記ハウジングにロックされる制御可能なオーバーランニングカップリングアセンブリと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記歯車装置が減速歯車装置であることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記第１の回転要素がキャリヤ歯車であり、前記第２の回転要素が太陽歯車であり、また前記第３の回転要素がリング歯車であることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記遊星歯車セットがシンプル遊星歯車セットであることを特徴とするシステム。
【請求項５】
ハイブリッド電気自動車の駆動システムを制御するための制御システムであって、ハウジングと、内燃機関から原動力を入力するための入力シャフトと、少なくとも１つの駆動輪に動作可能に連結された出力シャフトと、前記ハウジング内に配置されかつ第１のロータと前記ハウジングに固定されたステータとを含む第１の電気モータと、前記ハウジング内に配置されかつ第２のロータと前記ハウジングに固定されたステータとを含む第２の電気モータと、前記第２のロータの回転を前記出力シャフトに伝達するために前記ハウジング内に配置されかつ前記第２のロータに結合された歯車装置と、前記ハウジング内に配置されかつ前記入力シャフトに結合された第１の回転要素と、前記第１のロータに結合された第２の回転要素と、前記歯車装置に結合された第３の回転要素とを含む遊星歯車セットであって、前記歯車装置が前記第３の回転要素の回転を前記出力シャフトに伝達する遊星歯車セットとを含む制御システムにおいて、
前記ハウジングに固定された第１のカップリング部材と、前記第２の回転要素に結合された第２のカップリング部材とを含むオーバーランニングカップリングアセンブリであって、前記第２のカップリング部材が、オーバランモードで前記第１のカップリング部材に対する回転のために支持されかつロックモードで前記第１のカップリング部材に結合され、前記第２の回転要素が前記カップリングアセンブリの前記ロックモードで前記ハウジングにロックされるオーバーランニングカップリングアセンブリと、
制御信号に応答して前記ロックモードと前記オーバランモードとの間の切り替えをするために、前記カップリングアセンブリを制御するための制御器と、
を備えることを特徴とする制御システム。
【請求項６】
請求項５に記載の制御システムにおいて、前記歯車装置が減速歯車装置であることを特徴とする制御システム。
【請求項７】
請求項５に記載の制御システムにおいて、前記第１の回転要素がキャリヤ歯車であり、前記第２の回転要素が太陽歯車であり、また前記第３の回転要素がリング歯車であることを特徴とする制御システム。
【請求項８】
請求項５に記載の制御システムにおいて、前記遊星歯車セットがシンプル遊星歯車セットであることを特徴とする制御システム。
【請求項９】
請求項５に記載の制御システムにおいて、前記駆動システムが、前記カップリングアセンブリの前記ロックモードで固定変速比を有する従来のマニュアル変速機のように機能することを特徴とする制御システム。
【請求項１０】
請求項５に記載の制御システムにおいて、主制御器をさらに備え、前記主制御器が、前記カップリングアセンブリの前記制御器を制御し、前記第１の電気モータを制御し、前記第１の電気モータが、車両の所定の速度において前記第１の電気モータと関連する寄生損失を排除するために、前記カップリングアセンブリの前記ロックモードで前記主制御器から受信された制御信号に応答して給電解除されることを特徴とする制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年１月１５日付けで出願され「Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ，Ｈｙｂｒｉｄ−Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｉｎ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ  Ｏｒ  Ｓｅｌｅｃｔａｂｌｅ  Ｏｖｅｒｒｕｎｎｉｎｇ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｏｆ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ｔｈｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｉｎ」と題された米国仮特許出願第６１／２９５，４２０号明細書の利益を主張し、２０１０年１２月１０日付けで出願され「Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｄｒｉｖｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ａ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｄｒｉｖｅ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題された米国特許出願第１２／９６４，７９２号明細書の優先性を主張する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、制御可能または選択可能なオーバーランニングカップリングアセンブリと、このような駆動システムを制御するためのシステムとを含むハイブリッド電気自動車のパワートレインまたは駆動システムに関し、具体的には、高速道路の燃料経済性の改善のためにエンジントルク反応要素を電気モータの代わりに当該システムのケース（接地）にロックする制御可能な一方向クラッチ（ＯＷＣ）を有するハイブリッド電気駆動システムに関する。
【０００３】
概観
今日のステップ比オートマチック変速機は、油圧を用いて、ギア比の変更を促し、ＮＶＨを低減させ、動力カップリング／デカップリングを促し、また潤滑および冷却を提供する。これは、トルクコンバータ（動力カップリング／デカップリング、トルクの増加およびＮＶＨの低減のため）、オイルポンプ、バルブ本体（または油圧ロジック）、および摩擦式クラッチ（構成要素を選択的にロックおよび解放するために油圧によって作動されるバンドおよび摩擦体）を使用することにより実現される。
【０００４】
多板摩擦式クラッチおよびブレーキ
クラッチおよびブレーキは、遊星歯車セットの部材を駆動または保持するためにそれぞれ使用される。原則として、多板クラッチは遊星部材を相互に連結する。多板ブレーキは、遊星部材を変速機ケースに連結してそれを静止保持する。
【０００５】
クラッチおよびブレーキは、数多くの摩擦ディスクおよびスチールディスクからなる。摩擦ディスクは摩擦材料により被覆されて、内周部に係合突起（スプライン）を有する。スチールディスクは、両面がスチールであり、外周部に配置された係合突起を有する。摩擦ディスクの係合突起は、通常、遊星部材と係合する。スチールディスクの係合突起は、通常、クラッチピストンハウジングと係合する。
【０００６】
摩擦およびスチールディスクに加えて、アプライピストン、ハウジングおよびリターンスプリングも設けられる。油圧流体がクラッチアセンブリに加えられると、ピストンが前進し、摩擦およびスチールディスクが共にロックされる。油圧が解放されると、リターンスプリングはピストンをその休止位置に戻し、摩擦およびスチールディスクがロック解除される。
【０００７】
バンド型ブレーキは、幾つかの用途のために使用されている。ブレーキバンドは、内面に固着された摩擦材料を有する環状バンドである。このバンドは、特定の遊星要素（クラッチドラム）に巻き付けられて、その要素を変速機ケースにロックする。ブレーキバンドは、クラッチアプライピストンによって作動および解放される。
【０００８】
ギア比のシフトを実行するために、流体を多板クラッチ（またはブレーキ）から適用または解放する必要がある。以下の方法が行われる。
１．バルブ本体のシフトバルブからの流体がクラッチアセンブリに適用される。
２．流体圧がアプライピストンの背後で増加し、ダイヤフラムスプリングからの抵抗を克服する。
３．摩擦およびスチールディスクが共に圧接されて、ロックされ、両者間の滑りを防止する。
４．次に、２つの遊星部材が共にロックされる。
５．流体圧が解放されると、スチールおよび摩擦ディスクのロック解除が可能になる。
【０００９】
この方法は幾つかの利点を有していた。油圧を使用してクラッチを締め付け、トルクを増大させるため、出力密度が非常に高い。油圧システムは、良好な緩衝特性と円滑なシフト能力を有することが証明されている。同様に、変速機の構成要素の潤滑を行い、トルクコンバータ、ポンプ、歯車セットおよびベアリング等から熱を取り除く自然な方法でもある。
【００１０】
しかしながら、いくつかの不都合がある。第一に効率である。ポンプは、エンジンの稼働中に常に作動し、オイルを送り込んでいる。摩擦要素がオンに切り替えられると、摩擦要素の締付け圧力を維持するために動力が使用される。
【００１１】
同様に、トルクコンバータの滑りは寄生損失の大きな原因であり、変速機内で開放した摩擦要素は、抗力を与え、したがって寄生損失も与える。他の不都合は、これらの構成要素の複雑さである。クラッチ、ポンプ、トルクコンバータおよびバルブ本体は、問題を生じる可能性が最も高い変速機内の構成要素であり、したがって品質保証費をもたらし、顧客満足に悪影響を与える。また、それら構成要素は、変速機における最も高価な構成要素となる傾向も有する。
【００１２】
一方向クラッチ（すなわちＯＷＣ）は、回転する構成要素の相対的な回転が一方向にあるときに当該構成要素の間の駆動連結（ロック状態）を生成し、相対的な回転が反対方向にあるときにオーバラン（フリーホイール状態）を生成する。一般的な一方向クラッチは、インナーリング、アウターリングおよび２つのリングの間のロック装置からなる。車両用オートマチック変速機によく使用される２種類の一方向クラッチには、
・一方向クラッチのインナーレースとアウターレースとの間のスプリング荷重ローラからなるローラ式と、（ローラ式は、いくつかの用途ではスプリングなしでも用いられる。）
・一方向クラッチのインナーレースとアウターレースとの間に配置された非対称形状のウェッジからなるスプラグ式とが含まれる。
【００１３】
一方向クラッチは、一般には、特定のギアシフト中に駆動トルク（すなわち、動力フロー）の遮断を防止し、惰性走行中にエンジンブレーキを可能にするために変速機で使用される。また、トルクコンバータのステータにも一方向クラッチが設けられる。
【００１４】
制御可能なＯＷＣは、ＯＷＣが両方向にフリーホイールするようにロック作用を「オフ」に切り替えることができる、および／またはＯＷＣが一方または両方の方向にロックするようにロック作用を「オン」に切り替えることができるＯＷＣである。
【００１５】
米国特許第５，９２７，４５５号明細書は、動力回転用に取り付けられた駆動部材と、当該駆動部材に隣接する回転用に取り付けられた被駆動部材とを有する双方向のオーバーランニング爪型クラッチであって、駆動部材と被駆動部材の各々が爪に係合するショルダを有するクラッチと、駆動部材と被駆動部材との間に間挿された複数の硬質爪を有するクラッチを開示している。制御要素は、駆動部材と被駆動部材との間で運動をシフトさせて、爪の位置を制御するために取り付けられ、爪には駆動部材と被駆動部材との間に延在する係合位置に向かって弾力的にバイアスがかけられ、これらの間に駆動係合を生じさせる。制御要素は、駆動部材の回転方向に応じて一方向の駆動およびオーバーランニングまたは反対方向の駆動およびオーバーランニングを許容するように様々な位置にシフト可能である。
【００１６】
米国特許第６，２４４，９６５号明細書は、駆動部材から被駆動部材に一方向にトルクを伝達するための平坦オーバーランニングカップリングを開示しており、逆方向のトルクの際に部材間のフリーホイーリング運動を可能にする。このカップリングはそれらの間に配置されたストラット保持プレートに近接して位置するカップリングプレートを備え、一方のプレートは駆動部材に連結され、他方のプレートは被駆動部材に連結される。各プレートはストラット凹部を備え、一連のストラットは各ストラットが回動可能なように一方のプレートの凹部に配置され、これによって、ストラットは他方のカップリングプレートの随伴凹部に係合できる。保持器は、保持プレートが一方の回転位置にあるときにストラットに合致してストラットの旋回運動を可能にする角度をつけて間隔をあけた開口を有する。保持プレートは、第２の回転位置にあるとき、ストラットの旋回運動を防止し、これによってカップリングプレートの相対的なフリーホイーリング運動を許容する。
【００１７】
米国特許第６，２９０，０４４号明細書は、オートマチック変速機に使用するための選択可能な一方向クラッチアセンブリを開示しており、このアセンブリは、中心のハブの周囲を回転可能でありかつ回動運動のためにその中に取り付けられたポケットおよびストラットを有するストラットプレートを備える。起動ハブの周囲に同心円状に配置された選択プレートは、軸方向に内向きに延びかつ起動プレートの開口内に嵌入するように構成された歯を有する。回転装置は、制御プレートのピンを回転させて、選択中のカムを係合解除するとともに、起動プレートの内向面を超えて内向きに選択中のプレート歯を変位させることによって、一方向クラッチのモードを起動させるように選択的に作動可能であり、この場合、ストラットは、ストラットプレートアセンブリがクラッチ方向に回転されるときに歯を捕捉する。ストラットの捕捉端部は、ストラットプレートアセンブリが反対方向に回転されるときに歯の傾斜カム端部によってポケット内でカム状になり、これによって、オーバーラン方向のストラットプレートのフリーホイーリング運動を可能にする。
【００１８】
米国特許第７，２５８，２１４号明細書は、平坦な第１部材および第２部材の係合を制御するオーバーランニングカップリングアセンブリおよび方法を開示し、この場合、２組の対向する係合ストラットが単一の制御プレートまたは部材の一動作により作動される。平坦な第１部材および第２部材は、第１軸線に対して概して垂直に延びる内面を有する。アセンブリは、自由浮動の前進キーと、これに対向する自由浮動の後進キーとを含む。前進および後進キーは、ノッチに係合する係合位置と、第２部材が第１部材に対してフリーホイールすることが許容される係合解除位置との間で移動可能である。平坦な制御部材は、第１面と第２面との間に配置され、第１部材に対して第１角度位置と第２角度位置との間で第１軸線を中心に制御可能に回転可能である。
【００１９】
米国特許第７，３４４，０１０号明細書は、平坦な第１部材および第２部材の係合を制御するオーバーランニングカップリングアセンブリおよび方法を開示し、この場合、アセンブリは集合爪と、それらのそれぞれの爪保持部とを含む。平坦な第１部材および第２部材は、第１軸線に対して概して垂直に延びる内面を有する。爪は、自由浮動の前進爪セットと、自由浮動の後進集合爪セットとを含む。前進および後進爪セットは、ノッチに係合する係合位置と、係合解除位置との間で移動可能である。集合のため、第１面と第２面との間に配置された制御要素は、完全に円形である必要は無く、第１部材に対して第１角度位置と第２角度位置との間で第１軸線を中心に制御可能に回転可能である。
【００２０】
米国特許第７，４８４，６０５号明細書は、アセンブリのインナーおよびアウタープレートまたは部材の係合を制御するオーバーランニングラジアルカップリングアセンブリまたはクラッチおよび方法を開示し、この場合、完全ロックの一方向ロックおよび一方向オーバーラン状態を得るために、隣接する係合ラジアルロック爪が単一の回転可能な制御プレートまたは要素によって選択的に制御される。アセンブリは、自由浮動の前進爪と、それらのそれぞれの前進爪に隣接する自由浮動の後進爪とを含む。前進および後進爪は、ノッチに係合する係合位置（すなわち、完全ロック状態）と、係合解除位置との間で移動可能であり、この場合、アウター部材は、第１軸線を中心とする一方向において、一方向オーバーラン状態にあるインナー部材に対してフリーホイールすることが許容され、かつアウター部材は、その反対方向において、一方向ロック状態にあるインナー部材に対してロックされる。アセンブリおよび方法のいくつかの異なる実施形態が提供されている。
【００２１】
適切に設計された制御可能なＯＷＣは、「オフ」状態でゼロに近い寄生損失を有することができる。また、当該のＯＷＣは電気機構によって作動することができ、油圧ポンプおよびバルブの複雑さも寄生損失も有しない。
【００２２】
他の関連の米国特許文献は、米国特許出願公開第２０１０／０２５２３８４号明細書、同第２０１０／０２３０２２６号明細書、同第２０１０／０２００３５８号明細書、同第２００９／０２１１８６３号明細書、同第２００９／０１５９３９１号明細書、同第２００９／００９８９７０号明細書、同第２００８／０２２３６８１号明細書、同第２００８／０１１０７１５号明細書、同第２００８／０１６９１６６号明細書、同第２００８／０１８５２５３号明細書、同第２００７／０２７８０６１号明細書、同第２００７／００５６８２５号明細書、同第２００６／０１８５９５７号明細書、および米国特許第７，４６４，８０１号明細書、同第７，２７５，６２８号明細書、同第７，１９８，５８７号明細書、同第６，８１４，２０１号明細書、同第６，１９３，０３８号明細書、同第４，０５０，５６０号明細書、同第５，６３８，９２９号明細書、同第５，３６２，２９３号明細書、同第５，６７８，６６８号明細書、および同第５，９１８，７１５号明細書を含む。
【００２３】
図１を参照すると、一般的な単一モードのハイブリッド変速機またはパワートレインは、エンジン、２つの電気モータ、３ノードの遊星キャリヤ、およびバッテリ（図示せず）を含む。エンジンは遊星歯車セットの中心ノードに連結され、第１のモータ（モータＡ）は一方の端部ノードに連結され、また出力および第２のモータ（モータＢ）の両方は他方のノードに連結される。トヨタプリウスに使用される装置は、シンプル遊星歯車セットのキャリヤに連結されたエンジンを有し、第１のモータは太陽歯車に連結され、また第２のモータおよびリング歯車の両方は減速歯車装置を通して出力に連結される。出力は、差動歯車ユニットを介して１対の車軸に連結される。ホイールがそれぞれの車軸に取り付けられる。モータの各々のコイルは車体に支持される。制御セクションまたは主制御器はモータおよびエンジン制御器を含む。
【００２４】
トヨタに譲渡されまたこのような変速機またはパワートレインを記載している米国特許は、米国特許第５，８４７，４６９号明細書、同第５，８５６，７０９号明細書、同第６，０１９，６９９号明細書、同第６，３０６，０５７号明細書、同第６，３４４，００８号明細書、同第７，２０１，６９０号明細書、同第７，２２３，２００号明細書、同第７，２５５，１８６号明細書、同第７，３９３，２９６号明細書、同第７，３９７，２９６号明細書、同第７，４２６，９７１号明細書、同第７，６１４，４６６号明細書、同第７，６２１，３５９号明細書、および同第７，６９０，４５５号明細書を含む。
【００２５】
図１のハイブリッドパワートレインは、エンジンと出力との間の無限に可変の速度比を可能にする。これにより、最大燃料経済性のためにエンジンを最適な設定で作動させることが可能である。エンジン速度は次のようにモータＡによって管理される。
【００２６】
低い車両速度では、エンジンはオフのままであることができる。エンジンをゼロ速度に維持するために、モータＡは、出力速度が増加するにつれますます逆回転する。
【００２７】
設定速度では、エンジンは、モータＡを前進方向に加速することによって始動される。
【００２８】
車両が加速し続けるとき、エンジン速度は、モータＡを減速することによって効率的な速度範囲に管理される。
【００２９】
高速道路の速度では、モータＡはゼロ速度の近くにあり、この場合は、変速機は従来のオーバードライブ歯車セットと同様に作用する。
【００３０】
図２は、上述のハイブリッドの動作を表すグラフを示している。
【００３１】
エンジンは常に効率的な動作点に管理されるが、モータＡを保持クラッチとして使用することに関連して、寄生損失が存在する。この理由により、単一モードのハイブリッドの高速道路の燃料経済性は普通であり、ある速度では従来の車両よりも劣っていることがある。
【００３２】
本出願のため、「カップリング」という用語は、クラッチまたはブレーキを含むと解釈されるべきであり、この場合、プレートの一方は変速機のトルク伝達要素に駆動可能に連結され、他方のプレートは他のトルク伝達要素に駆動可能に連結されるか、または変速機ハウジングに対して固定されかつ静止保持される。「カップリング」、「クラッチ」および「ブレーキ」という用語は交換可能に使用可能である。
【発明の概要】
【００３３】
本発明の少なくとも１つの実施形態の目的は、制御可能または選択可能なオーバーランニングカップリングアセンブリを含む改良されたハイブリッド電気自動車の駆動システム、およびハイブリッド電気自動車の駆動システムを制御するための制御システムを提供することである。
【００３４】
本発明の少なくとも１つの実施形態の上記の目的および他の目的を実施することで、ハイブリッド電気自動車の駆動システムが提供される。システムは、ハウジングと、内燃機関から原動力を入力するための入力シャフトと、少なくとも１つの駆動輪に動作可能に連結された出力シャフトとを含む。システムはまた、ハウジング内に配置されかつ第１のロータとハウジングに固定されたステータとを有する第１の電気モータと、ハウジング内に配置されかつ第２のロータとハウジングに固定されたステータとを有する第２の電気モータとを含む。さらに、システムは、第２のロータの回転を出力シャフトに伝達するためにハウジング内に配置されかつ第２のロータに結合された歯車装置と、ハウジング内に配置された遊星歯車セットとを含む。歯車セットは、入力シャフトに結合された第１の回転要素と、第１のロータに結合された第２の回転要素と、歯車装置に結合された第３の回転要素とを有する。歯車装置は、第３の回転要素の回転を出力シャフトに伝達する。なおさらに、システムは、ハウジングに固定された第１のカップリング部材と、第２の回転要素に結合された第２のカップリング部材とを有する制御可能なオーバーランニングカップリングアセンブリを含み、第２のカップリング部材は、オーバランモードで第１のカップリング部材に対する回転のために支持されかつロックモードで第１のカップリング部材に結合される。第２の回転要素は、カップリングアセンブリのロックモードでハウジングにロックされる。
【００３５】
歯車装置は減速歯車装置でもよい。
【００３６】
第１の回転要素はキャリヤ歯車でもよく、第２の回転要素は太陽歯車でもよく、また第３の回転要素はリング歯車でもよい。
【００３７】
遊星歯車セットは、シンプル遊星歯車セットでもよい。
【００３８】
さらに、本発明の少なくとも１つの実施形態の上記の目的および他の目的を実施することで、ハイブリッド電気自動車の駆動システムを制御するための制御システムが提供される。駆動システムは、ハウジングと、内燃機関から原動力を入力するための入力シャフトと、少なくとも１つの駆動輪に動作可能に連結された出力シャフトとを有する。駆動システムはまた、ハウジング内に配置されかつ第１のロータとハウジングに固定されたステータとを有する第１の電気モータと、ハウジング内に配置されかつ第２のロータとハウジングに固定されたステータとを有する第２の電気モータとを有する。駆動システムはまた、第２のロータの回転を出力シャフトに伝達するためにハウジング内に配置されかつ第２のロータに結合された歯車装置と、ハウジング内に配置された遊星歯車セットとを有する。歯車セットは、入力シャフトに結合された第１の回転要素と、第１のロータに結合された第２の回転要素と、歯車装置に結合された第３の回転要素とを有する。歯車装置は、第３の回転要素の回転を出力シャフトに伝達する。制御システムは、ハウジングに固定された第１のカップリング部材と、第２の回転要素に結合された第２のカップリング部材とを含むオーバーランニングカップリングアセンブリを含み、第２のカップリング部材は、オーバランモードで第１のカップリング部材に対する回転のために支持されかつロックモードで第１のカップリング部材に結合される。第２の回転要素は、カップリングアセンブリのロックモードでハウジングにロックされる。制御システムはまた、制御信号に応答してロックモードとオーバランモードとの間の切り替えをするために、カップリングアセンブリを制御する制御器を含む。
【００３９】
駆動システムは、カップリングアセンブリのロックモードで固定変速比を有する従来のマニュアル変速機のように機能することが可能である。
【００４０】
さらに、制御システムは主制御器を含んでもよい。主制御器は、カップリングアセンブリの制御器を制御し、第１の電気モータを制御する。第１の電気モータは、車両の所定の速度において第１の電気モータと関連する寄生損失を排除するために、カップリングアセンブリのロックモードで主制御器から受信された制御信号に応答して給電解除される。
【００４１】
本発明の少なくとも１つの実施形態の上記目的および他の目的、特徴、および利点は、添付図面に関連して考慮するとき本発明を実施するための最善の様式の次の詳細な説明から容易に明白である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、従来技術の単一モードのハイブリッド電気自動車のパワートレインまたは変速機の概略図である。
【図２】図２は、図１のパワートレインの車両速度に対するエンジンＲＰＭおよびモータＡ（または第１のモータ）ＲＰＭのグラフである。
【図３】図３は、単一モードのハイブリッド電気自動車のパワートレインまたは駆動システム、ならびに本発明の少なくとも１つの実施形態に従って構成された制御システムの概略図である。
【図４】図４は、図３のパワートレインまたは駆動システムの車両速度に対するエンジンＲＰＭおよびモータＡのＲＰＭのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
次に図３を参照すると、本発明の少なくとも１つの実施形態が示され、太陽歯車（すなわち、第１の端部ノード）と駆動システムのケースまたはハウジングとの間の機械的連結を生成するために、遊星歯車セットの第１の端部ノードに結合された制御可能なＯＷＣを示している。図３の構成要素は、制御可能なＯＷＣおよびＯＷＣを制御するための主制御器に結合された制御器を除いて、実質的に図１の構成要素と同一である。制御可能なＯＷＣは、一般に上記の米国特許およびＭｅａｎｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．ｏｆ  Ｓａｇｉｎａｗ，Ｍｉｃｈｉｇａｎに譲渡された公開された特許出願に示した種類であることが好ましい。
【００４４】
ハイブリッド電気自動車の駆動システムの少なくとも１つの実施形態が図３に示されている。駆動システムは、ハウジングと、内燃機関から原動力を入力するための入力シャフトと、少なくとも１つの駆動輪に動作可能に連結された出力シャフトとを含む。駆動システムはまた、ハウジング内に配置されかつ第１のロータとハウジングに固定されたステータとを有する第１の電気モータ（すなわちモータＡ）と、ハウジング内に配置されかつ第２のロータとハウジングに固定されたステータとを含む第２の電気モータ（すなわちモータＢ）とを含む。
【００４５】
さらに、駆動システムは、第２のロータの回転を出力シャフトに伝達するためにハウジング内に配置されかつ第２のロータに結合された歯車装置と、ハウジング内に配置された遊星歯車セットとを含む。歯車セットは、入力シャフトに結合された第１の回転要素（Ｃ）と、第１のロータに結合された第２の回転要素（Ｓ）と、歯車装置に結合された第３の回転要素（Ｒ）とを有する。歯車装置は、第３の回転要素の回転を出力シャフトに伝達する。
【００４６】
さらに、駆動システムは、ハウジングに固定された第１のカップリング部材と、第２の回転要素に結合された第２のカップリング部材とを含む制御可能なオーバーランニングカップリングアセンブリ（ＯＷＣ）を含み、第２のカップリング部材は、オーバランモードで第１のカップリング部材に対する回転のために支持されかつロックモードで第１のカップリング部材に結合される。第２の回転要素は、ＯＷＣのロックモードでハウジングにロックされる。
【００４７】
制御器は、制御信号に応答して制御器のロックモードとオーバランモードとの間の切り替えをするためにカップリングアセンブリを制御する。図３の駆動システムは、カップリングアセンブリのロックモードで固定変速比を有する従来のマニュアル変速機のように機能する。
【００４８】
さらに、制御システムは主制御器を含む。主制御器は、カップリングアセンブリの制御器を制御し、第１の電気モータを制御する。第１の電気モータは、図４に示したように、車両の所定の速度において第１の電気モータと関連する寄生損失を排除するために、カップリングアセンブリのロックモードで主制御器から受信された制御信号に応答して給電解除される。
【００４９】
図４と図２とを比較して、対比すると、低速度および中位の速度で、図３のハイブリッド電気パワートレインまたは駆動システムは、上述のように動作するであろう。高速道路の速度では、ＯＷＣが作動されかつモータＡが給電解除され、それと関連する寄生損失が排除される。その結果、パワートレインは、固定変速比を有する従来のマニュアル変速機のように機能するであろう。エンジンはもはや最適速度には管理されないであろうが、エンジンの効率損失よりも、寄生（電気）損失の低減による利得の方が大きく、高速道路の全体的な燃料経済性が改善されるであろう。
【００５０】
二重モードのハイブリッド構造は、第２の制御可能なオーバーランニングカップリングアセンブリおよび第３の電気モータ（例えば電気ポンプとして具体化し得る）を含め、３モータハイブリッドが得られることによって達成することが可能である。
【００５１】
本発明の実施形態を示し、説明してきたが、これらの実施形態が本発明の可能なすべての形態を示しかつ説明することは意図されない。むしろ、本明細書に使用した用語は、限定よりもむしろ説明の用語であり、本発明の精神と範囲から逸脱することなしに様々な変更を行うことが可能であることが理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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