(57)【要約】本発明は、モジュール式動力補助システムに関する。特には、本発明は、電気システム及び／又はその元の動力システムによって作動／動力供給されるように、車両／エンジン駆動システムに適合可能なモジュール式電力補助システムに関する。モータシステム、モータ制御システム、及び、本発明の回生ブレーキシステムに連結されたエネルギー貯蔵装置の相乗的な組み合わせにより、本発明の動力補助システムがエンジン、パワートレイン、ドライブトレイン、車両の実質的な修正なしに、車両／エンジンに適合可能となる。エンジン及び電動モータは、選択的にエンジン動力要求に応答することにより、車両／エンジン駆動システムの動作条件に基づいて動力源の各利点を取り出す。これにより、燃料効率を高め、不要な排出を削減し、良好な運転性能を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ／ジェネレータシステムと、
速度／トルク制御を提供するように前記モータ及びセンサで構成されたモータ制御システムと、
回生システムに結合されたエネルギー貯蔵装置を備えるエネルギー貯蔵システムであって、前記回生システムが、前記エネルギー貯蔵装置を充電するように、車両及び／又はエンジン駆動システムのエンジンの運動エネルギーの減少を利用する、エネルギー貯蔵システムと、を備えており、
前記モータシステムは、
１又は複数のモータと、
搭載手段を備えるモータ搭載手段であって、振動防止取着具が前記モータ搭載手段に取り付けられるように構成されている、モータ搭載手段と、を備え、
前記モータ伝達手段は、形成された溝で前記モータの前記シャフトに取り付けられた第１プーリと、前記エンジンのクランクシャフトに取り付けられた第２プーリとを備え、１又は複数のエネルギー貯蔵装置を充電することに使用される動力を生成するのと同様に、エンジン負荷を分担することをモータが補助するように、これらプーリがベルトに動作可能に連結され、あるいは、前記伝達手段が、前記クランクシャフトと前記モータシャフトとの間に適合されたユニバーサルカップリングであり、
モータ制御システムは、比例、積分、微分（ＰＩＤ）コントローラ、動力装置、蓄積キャパシタ、専用に適合した論理ループが組み込まれたマイクロコントローラ／データ処理手段、データ貯蔵手段、メモリ、動力源、データ入力及び出力手段を備え、センサシステムは、エンジン／車両センサを前記モータ制御システムで構成するためのインターフェース手段を備え、前記エンジン／車両センサが前記制御システムにアイソレータを介して接合されており、
前記制御システムは、当該システムが適合される前記エンジンの動力要求を予測することに使用される、前記センサからの信号に基づいて、前記モータの電流を制御して、正又は負のトルクをエンジンに提供するように前記モータを動作させ、
前記エネルギー貯蔵システムは、１又は複数のバッテリ、前記モータ制御システム及びモータで構成されたバッテリ充電システム、ソリッドステート動力装置を備える回生ブレーキシステム、バッテリ制御プログラム論理ループが組み込まれた専用のバッテリ制御システム、外部充電手段、及び、ウルトラキャパシタを備えていることを特徴とするモジュール式動力補助システム。
【請求項２】
前記センサインターフェース手段は、ガルバニック絶縁デジタル回路、絶縁ＰＷＭ及びエンコーダ回路並びにガルバニック絶縁アナログ回路を含むアイソレータ回路を備えることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式動力補助システム。
【請求項３】
前記制御システムは、ＰＩＤコントローラと、パワー装置と、蓄積キャパシタと、専用に適合された論理ループが組み込まれたデータ処理手段と、データ貯蔵手段と、メモリと、電源と、温度、スロットル、ブレーキ等のセンサに接続するための拡張性アナログ入力と、エンジン／車両速度を検出するための磁気ピックアップのようなセンサに接続するための拡張性ＰＷＭ入力と、燃料供給、冷却ファン、ポンプ等を制御するようにリレーを動作させるためのデジタル出力を有する出力手段と、ダッシュボードディスプレイ及びアクチュエータを駆動するための拡張性アナログ出力と、比例ドライバのための拡張性パルス幅変調（ＰＷＭ）出力と、モータジェネレータの位置及び方向フィードバックのためのエンコーダ／タコメータ入力と、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）と通信するためのＣＡＮ通信ポートと、安全装置と、ディスプレイを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のモジュール式動力補助システム。
【請求項４】
ガルバニック絶縁デジタル回路を使用して、ブレーキ、ハンドブレーキ、クラッチ、空調、イグニション及び選択モードからのセンサが、前記制御システムに接合されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のモジュール式動力補助システム。
【請求項５】
車両速度センサ（ＶＳＳ）、エンジン速度センサ（ＥＳＳ）及びエンコーダ由来のような拍動信号が、ガルバニック絶縁ＰＷＭ及びエンコーダ回路を使用して、前記制御システムに接合されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のモジュール式動力補助システム。
【請求項６】
モータ温度、エンジン温度、バッテリ温度、スロットル位置、マニホールド圧力及びブレーキ位置に関する信号が、ガルバニックアイソレータを使用して、前記制御システムに接合されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のモジュール式動力補助システム。
【請求項７】
前記制御システムは、無電位リレーデジタル出力を使用する前記エンジンの燃料インジェクタで構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のモジュール式動力補助システム。
【請求項８】
前記制御システムの無電位リレーデジタル出力が、主接触器／ＤＣ電源、コントローラ冷却ファン、欠陥ランプ、ポンプ及び予備設備で構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のモジュール式動力補助システム。
【請求項９】
安全装置が、前記制御システムに通信可能に連結されており、論理の部分が前記安全装置内に存在し、前記論理の部分が前記車両／エンジン駆動システムの動作モードに基づいて前記モータ制御システムに送られ、
様々な車両の駆動条件の間、前記安全装置は、
・車両の始動の際、キーがイグニションに配置されるとき、車両の始動時に要求される必要な論理の部分が、前記制御システムに前記安全装置から通信及び伝達され；
・車両の走行時、走行動作の間、モータ制御に要求される論理及びコマンドが通信及び伝達され、前記始動時に必要な論理及びコマンドが前記制御システムから消去され；
・車両動作の停止時、車両が止まられたとき、前記制御システム内の論理及びコマンドが、重大でない特性となり、或いは、いずれの動作論理及びコマンドをも有しない；
ように動作することを特徴とする請求項１に記載のモジュール式動力補助システム。
【請求項１０】
前記モータ制御システムは、車両を始動させるように動作し、当該動力補助システムが以下のステップ、
・加速器パドル／クラッチが前記エンジンのイグニションスイッチに連動した、加速位置及びクラッチ位置を検出するステップ；
・前記制御システムにこの信号を送信するステップ；
・前記モータに励起電流を起こして、これを始動するステップ；
・車両が動力源としてモータだけを動作させるように、エンジン燃料供給を起動しないステップ；
・ＶＳＳセンサを使用して車両速度を検出するステップ；
・所定の速度を超過したとき、エンジンへの燃料供給のソレノイドバルブに信号を立ち上げるステップ；
によって適合されることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項１１】
前記モータ制御システムは、車両を始動するように動作し、当該動力補助システムが以下のステップ、
・加速度パドルに加圧し、エンジン負荷を検出し、当該信号を前記制御システムに送信するステップ；
・前記モータに励起電流を起こして、これを始動するステップ；
・前記エンジンへの燃料供給を開始するステップ；
・前記モータと前記エンジンとを同時に作動させて、車両に動力供給するステップ；
において適合されることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項１２】
前記モータ制御システムは、以下のステップ、
・前記センサから信号を獲得するように、前記車両／エンジンの既存のセンサに接合するステップ；
・外気及び吸気マニホールド圧力間の差を測定し、これを前記データ処理手段に通信するステップ；
・スロットル位置を測定し、前記データ処理手段に通信するステップ；
・前記エンジンへのエアフローを選択的に測定し、前記データ処理手段に通信するステップ；
・前記測定値に基づいてエンジン要求を評価するステップ；
・前記エンジンを補助するのに必要なモータ動力を評価するステップ；
・前記エンジン要求に応答するように、前記モータに信号を伝達するステップ；
で動作することを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項１３】
前記モータ制御システムは、前記車両速度がより高い車両条件に基づいて、以下のステップ、
・前記モータがそのピーク動力で動作されないステップ；
・前記モータが前記エンジンに限定的な補助を提供するステップ；
・前記モータ制御システムが、前記エンジンの負荷／要求をモニタリングし、且つ、任意の突然の加速要求に応答することにより、路上の他の車両を追い越すときの頻繁なギアシフトの問題を抑える、ステップ；
で動作することを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項１４】
前記車両速度がより低い車両条件に基づいて、以下のステップ、
・車両が頻繁に停止及び発進しつつ、より低い速度で走行するステップ；
・前記モータ制御システムが、前記車両の動的速度変化に関して前記エンジンの負荷／要求をモニタリングし、且つ、前記モータが前記エンジンをリード／補助するように応答するステップ；
・前記モータがそのピーク動力で動作して、前記エンジンよりも速く車両の動的速度変化に応答し、エンジン負荷を低く維持するステップ；
で動作し、
前記エンジン／車両を再始動させるために、前記スロットル位置／クラッチからの信号が始動を開始させることに使用され、前記モータがエンジンに高い始動トルクを提供して、前記エンジン／車両を始動させることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項１５】
前記車両が低速で電気／電動モータだけで作動可能であり、前記車両の所定速度を超えて燃料供給を開始することにより前記エンジンが始動し、前記車両が所定の間、動かない場合、前記エンジンが停止し、そして、前記エンジンが切られ、次にモータが停止し、前記加速器が加圧されたとき、前記モータが前記エンジンを駆動し、さらに、前記車両の所定速度に到達した後に前記エンジンの燃料供給を開始することを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項１６】
前記検出された信号は、ＴＰＳ、ＭＡＰ、ＶＳＳ、ブレーキ、ハンドブレーキ、クラッチ、リバーススイッチ、エンジンＲＰＭ、クーラント温度、ＭＡＦ、バッテリ温度、エネルギー貯蔵システム、及び、前記車両のエンジンのイグニションスイッチに連動した加速器パドル位置センサを含むことを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項１７】
前記モータ搭載手段は、モータ付きジェネレータを取り付けるための１又は複数の開口が設けられた第１略平坦支持面と、前記第１面に固定／接続／溶接された第２略平坦支持面とを備え、前記第２面には長形の開口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項１８】
振動絶縁手段は、当該動力補助システムが適合される前記車両のエンジン／シャーシから前記表面を分離するように、前記表面の１つに取り付けられるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項１９】
前記モータシステムの前記伝達システムは、前記モータのシャフトに取り付けられた、溝が形成された第１プーリと、前記エンジンのクランクシャフトに取り付けられた第２プーリと、を備え、これらプーリは動作可能に連結されることにより、前記モータが、１又は複数のエネルギー貯蔵システムを充電することに使用される動力を生成するのと同様に、エンジン負荷を分担することを補助することを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項２０】
これらプーリは、Ｖ型、チェーン又は好適な波状型のベルトにより連結されていることを特徴とする請求項１９に記載のモジュール式補助システム。
【請求項２１】
ベルト引っ張りプーリが、前記第１及び第２プーリの間のベルト張力を維持するように構成されていることを特徴とする請求項１、１９に記載のモジュール式補助システム。
【請求項２２】
ユニバーサルカップリング又はジョーカップリングが、前記モータ付きジェネレータを前記エンジンのクランクシャフトに連結することに使用されることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項２３】
前記エネルギー貯蔵システムは、１又は複数のバッテリと、前記モータ制御システム及びモータで構成されたバッテリ管理システムと、ソリッドステート動力装置を備える回生ブレーキシステムと、バッテリ制御プログラム論理ループが組み込まれた専用バッテリ制御システムと、外部充電手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項２４】
前記モータ制御システムは、ウルトラキャパシタを使用するエネルギー貯蔵で構成されていることを特徴とする請求項１、２３に記載のモジュール式補助システム。
【請求項２５】
前記エネルギー貯蔵システムは、短期間の断絶及び電圧低下の際に電力を供給するスーパーキャパシタを使用して充電され、前記エネルギー貯蔵システムのバッテリが長時間の断絶の際に電力を供給し、前記バッテリの循環負荷を減少させることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項２６】
バッテリが鉛酸、Ｌｉイオン、Ｎｉ−ＭＨ型から選択されることを特徴とする請求項１、２５に記載のモジュール式補助システム。
【請求項２７】
回生ブレーキシステムでは、回生ブレーキの際に、ブレーキ前後の運動エネルギーの差がジェネレータを駆動してバッテリを充電し、
最小ブレーキからのトリクル充電が、前記エネルギー貯蔵システムバッテリを次に充電するために使用されるスーパーキャパシタを使用して捕捉されることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項２８】
前記モータ制御システムは車両を始動させるように動作し、前記システムは、以下のステップ、
・イグニション及び欠陥検知手段を検出するステップ；
・ＶＳＳセンサを使用して車両速度を検出するステップ；
・車両が停止している場合、すなわち、ＶＳＳが０速度を示す場合、ＴＰＳセンサを使用して、スロットル位置及びクラッチ状態を検出するステップ；
・前記ＴＰＳセンサが加速器の所定のパドル位置よりも大きく示された場合、前記ペダル位置及びクラッチセンサが加圧条件を示すステップ；
・１００％トルク設定ポイントをモータ付きジェネレータに適用することによってエンジンを始動させるステップ；
・前記モータ付きジェネレータが前記エンジンに動力補助を提供する、動力補助プロセスを起動するステップ；
・代替的に、前記車両が、ＶＳＳが０速度を示さない走行条件である場合、前記スロットル位置が０％よりも大きいかどうかを検出し、その場合、動力補助プロセスを起動し、前記モータ付きジェネレータが前記エンジンに動力補助を提供するステップ；
で構成されていることを特徴とする請求項１から２７のいずれか一項に記載のモジュール式補助システム。
【請求項２９】
前記モータ制御システムは、以下のステップ、
・点火状態を検出し、欠陥を検出するステップ；
・ＶＳＳセンサを使用して車両速度が０であるかどうかを検出するステップ；
・バッテリ状態変化（ＳＯＣ）及びエンジン温度が所望のレベルであるかどうかを検出するステップ；
・遅延を開始するステップ；
・車両速度を検出するステップ；
・エンジンへの燃料供給を切るようにインジェクタリレーを設定するステップ；
・代替的に、車両速度が０である場合、ＴＰＳセンサによってスロットル位置又はエンジン負荷を検出し、それが非負荷／アイドリング状態よりも大きい場合、動力補助プロセスを起動し、そうでなければ、回生プロセスを起動するステップ；
で、前記エンジンの燃料供給を切るように動作することを特徴とする請求項１から２８のいずれか一項に記載のモジュール式補助システム。
【請求項３０】
前記制御システムは、以下のステップ、
・ＳＯＣ位置が０より大きいか又は０未満であるかどうか、前記ＳＯＣ位置を検出するステップ；
・前記ＳＯＣ位置に基づいて、街路走行条件又は並列ハイブリッドモードからモードを選択するステップ；
・街路走行条件のモードである場合、前記車両が純粋に電気モードで走行するよりも遅い最小車両速度に関して、ＶＳＳセンサを使用して車両速度を検出するステップ；
・所定速度に対して車両速度を基準に従って評価するステップ；
・車両速度が所定速度よりも大きい場合、燃料インジェクタリレーをリセットして、エンジン始動を可能とし、且つ、並列ハイブリット条件で車両を駆動し、前記モータ動力補助と同様にエンジン動力が利用される、ステップ；
・車両速度が所定速度以下である場合、エンジン燃料供給を切るように前記燃料インジェクタリレーを設定するステップ；
・制御システム設定ポイントにオフセットを付加することにより、アイドリングｒｐｍで前記エンジンを駆動させるように前記モータ付きジェネレータを動作させるステップ；
・車両速度を再検査するステップ；
・並列ハイブリッドモードが選択されている場合、エンジン始動を可能として並列モードで前記車両を駆動させるように、前記燃料インジェクタリレーがリセットされるステップ；
で、前記エンジンに動力補助モードを起動するように動作することを特徴とする請求項１から２９のいずれか一項に記載のモジュール式補助システム。
【請求項３１】
前記制御システムは、以下のステップ、
・前記エンジンシステムのギア比に基づいてギア位置を識別するステップ；
・前記ギア位置、車両及びエンジン速度に基づいて所望のトルク要求を選択するステップ；
・トルク要求と同様にＴＰＳセンサを使用してスロットル位置を検出するステップ；
・それが非負荷よりも大きい場合、スロットルの開割合に比例してトルク設定ポイントを構築し、そうでなければ、回生モードで動作するステップ；
・モータ付きジェネレータの巻線温度をモニタリングするステップ；
・前記巻線温度が定格温度よりも大きい場合、前記モータ付きジェネレータの巻線温度上昇に対して、わずかな量で、前記モータ付きジェネレータの電流制限を減少させるステップ；
で、並列ハイブリッド条件で前記車両を作動させるように動作することを特徴とする請求項１から３０のいずれか一項に記載のモジュール式補助システム。
【請求項３２】
前記エネルギー貯蔵システムのバッテリ／キャパシタを充電するための回生プロセスは、以下のステップ、
・ブレーキが適用されたかどうかを検出するステップ；
・前記ブレーキが適用された場合、電気ブレーキを適用するように回生回路をより高い値に設定するステップ；
・前記ブレーキが適用されない場合、前記車両が傾斜を下っているときにブレーキ効果が感じられないように、回生回路の制限をより低い値に設定するステップ；
・モータバッテリ温度を測定するステップ；
・バッテリ温度が所定の動作温度よりも大きい場合、前記バッテリの公称充電電流定格に前記回生ブレーキの電流制限を減少させるステップ；
で実行されることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項３３】
２輪、３輪、４輪車両に適合されることを特徴とする請求項１から３２のいずれか一項に記載のモジュール式補助システム。
【請求項３４】
当該動力補助システムが適合される車両／エンジン駆動システムは、前記車両／エンジン駆動システムの定格動力よりも減少した容量及び動力で動作することを特徴とする請求項１に記載のモジュール式補助システム。
【請求項３５】
前記第１プーリ及び前記第２プーリの径比が１：１から１：２の範囲内であることを特徴とする請求項１、１９に記載のモジュール式補助システム。
【請求項３６】
前記振動防止手段は、円筒形の挟み込み型取り付け具の形態であることを特徴とする請求項１から３５のいずれか一項に記載のモジュール式補助システム。
【請求項３７】
モジュール式動力補助システムであって、
安全装置が前記制御システムに通信可能に連結され、論理及び支持コマンドの適切な態様が前記安全装置内に存在し、前記コマンドの部分が車両／エンジン駆動システムの動作モードに基づいて前記モータ制御システムに送られており、
前記安全装置は、
・前記車両の始動の際、キーがイグニションに配置されるとき、前記車両の始動時に要求される必要な論理及びコマンドが、前記制御システムに前記安全装置から通信及び伝達され、
・前記車両の走行時、ハイウェイオペレーションの間、モータ制御に必要とされる前記論理及びコマンドが通信及び伝達され、始動時に必要な前記論理及びコマンドが前記制御システムから消去され、
・前記車両の操作停止の際、車両が止められたとき、前記制御システム内の前記論理及びコマンドが、重大でない特性となり、或いは、いずれの動作論理及びコマンドをも有しない、
ように動作することを特徴とするモジュール式動力補助システム。
【請求項３８】
モジュール式動力補助システムであって、
制御システムが、ＰＩＤコントローラと、パワー装置と、蓄積キャパシタと、専用に適合された論理ループが組み込まれたデータ処理手段と、データ貯蔵手段と、ＲＡＭと、電源と、温度、スロットル、ブレーキ等のセンサに接続するための拡張性アナログ入力と、エンジン／車両速度をセンシングするための磁気ピックアップのようなセンサに接続するための拡張性ＰＷＭ入力と、燃料供給、冷却ファン、ポンプ等を制御するためにリレーを動作させるためのデジタル出力を有する出力手段と、ダッシュボードディスプレイ及びアクチュエータを駆動するための拡張性アナログ出力と、比例ドライバのための拡張性ＰＷＭ出力と、モータジェネレータの位置及び方向フィードバックのためのエンコーダ／タコメータ入力と、ＥＣＵと通信するためのＣＡＮ通信ポートと、安全装置と、ディスプレイを備え、
センサからのデジタル信号が、ガルバニック絶縁デジタル回路を使用して前記制御システムに接合され、前記センサからの拍動信号が、ガルバニック絶縁ＰＷＭ及びエンコーダ回路を使用して接合され、且つ、前記センサからのアナログ信号が、ガルバニック絶縁アナログ回路に接合されており、
車両／エンジン駆動システムに適合された前記モータ制御システムは、以下のステップ、
・前記センサから信号を獲得するように、前記車両／エンジンの既存のセンサに接合するステップ；
・外気及び吸気マニホールド圧力間の差を測定し、これを前記データ処理手段に通信するステップ；
・スロットル位置を測定し、前記データ処理手段に通信するステップ；
・前記エンジンへのエアフローを選択的に測定し、前記データ処理手段に通信するステップ；
・前記測定値に基づいてエンジン要求を評価するステップ；
で動作することを特徴とするモジュール式動力補助システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モジュール式動力補助システムに関する。特には、本発明は、電気及び元の車両動力源モードで同時に作動するように、車両／エンジン駆動システムを統合する、適合可能なモジュール式電力補助システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどの車が、車を素早く加速させるのに十分な動力を生成するように比較的大きいエンジン（機関）を必要としている。実際、大半のドライバは、（駆動）時間のうち１パーセント未満で、それらのエンジンのピーク動力を使用している。電源及びエンジン動力源を使用するハイブリッド車は、エンジンのサイジングの問題を克服すると共にエンジン性能を強化するように設計されている。これらの車は、より小さいエンジンを使用し、その１つは、ピーク動力よりも平均動力要求により近い大きさに設定される。しかしながら、小さいエンジンでは、小さく、軽い部品を使用することにより、シリンダの数を削減することにより、及び、最大付加にさらに近付けてエンジンを作動させることにより、効率が改善され得る。
【０００３】
しかしながら、これは、電動モータ及び駆動トランスミッションシステムに連結された専用エンジンの開発を必要とする。さらに、調整されたトランスミッションが車両を走らせるのに必要である。この結果、既存又は新開発の車両／エンジン駆動システムへのハイブリッド技術の適用が妨げられている。さらに、燃料効率を高めるように、平均動力要求範囲内で、エンジン駆動システムのいずれかのエンジンを、サイジングし、且つ、作動させることが常に必要とされている。すなわち、動力補助システムをエンジン駆動システム／車両に提供し、このような補助システムをエンジン／車両に統合することの柔軟性を提供することにより、専用駆動システム、エンジン等を使用する必要なしにエンジン／車両性能を強化することの必要性が存在している。
【０００４】
ハイブリッド車は１００年以上前に概念化された。ハイブリッド車両の最初の議論は１９０２年に遡る。ベルギーのパイパーが、ハイブリッドの題目で米国に特許出願した最初の１人である。彼の出願は１００年前に特許されている。過去に、様々な試みが存在しているが、より高効率な、組み込み容易な、及び、コスト効果の高いハイブリッド設計のための文献は発見されていない。現在の大きい原油の価格変動で、ハイブリッド車を設計及び構築することの関心が急激に高まっている。しかしながら、その需要は、それに関連する高いコストによって低いままである。先行技術について以下に言及する。
【０００５】
米国特許第６３６７５７０号は、ストラテジ（戦略的）動力補助を負荷平衡内燃機関に提供する電動モータを有するハイブリッド電気自動車を開示する。これは、モータ及び制御システムに連結された内燃機関から構成される。
【０００６】
米国特許第５６７８６４６号は、電動モータと、当該電動モータの界磁巻線を切り替える回路ブレーカと、同様にクーラント回路によって界磁巻線及び回路ブレーカを冷却する冷却装置と、を備える車両のための推進システムを開示する。電動モータは、それ自体に機械的機能性を有する第１モジュールユニットの形態で実現されている。回路ブレーカは、少なくとも１つの第２モジュールユニットに組み立てられ、それは、推進ユニットを形成するように第１モジュールユニットにしっかりと接続される。個々のモジュールユニットは、互いに分離可能であり、尚且つ、着脱式電気インターフェース接続及び着脱式クーラントインターフェース接続の両方によって互いに接続可能である。この構造によって、追加のモジュールユニットを追加することで推進ユニットを選択的に拡張可能であり、或いは、個々のモジュールユニットが故障したり、機能不良が生じたりした場合に、推進ユニット全体を交換する必要なしにモジュールユニットを交換することを可能とする。
【０００７】
ＰＣＴ公報ＷＯ／１９９２／０１８３４６号は、外燃自由ピストン機関を有するハイブリッド電気車両推進システムに、統合線形電気回路ジェネレータ及びパルス周波数コントローラが設けられていることを開示する。システムは、動力統合プロセッサ、周波数モジュレータ回路及びパルス幅モジュレータ回路を含んでおり、動力統合プロセッサが周波数モジュレータ回路及びパルス幅モジュレータ回路を制御して、周波数変調パルス電流及びパルス幅において変化する補助動力電流の両方を生成する。周波数変調パルス電流及びパルス幅変調補助電流が組み合わされて、統合電気差を有する電動駆動モータに動力を供給する。充電式電池パックのような小さい補助動力源は、加速及び登坂動力のための補助電流を提供する。外燃機関は、いずれかの無公害燃料（例えば、天然ガス、アルコール、プロパンなど）を燃焼させ、エンジン内に統合されたコイルから定周波電流を生成するように、定常ピーク効率速度で駆動する。ジェネレータ電流は、通常の駆動状況では車両を推進するのに十分である。推進モータは、各出力推進シャフトについて、固定された固定子と、２つの軸両側の永久磁石又は誘導式ロータとを組み合わせる。
【０００８】
米国特許第５１７２７８４号は、外燃自由ピストン機関を有するハイブリッド電気車両推進システムに、統合線形電気回路ジェネレータ及びパルス周波数コントローラが設けられていることを開示する。システムは、動力統合プロセッサ、周波数モジュレータ回路及びパルス幅モジュレータ回路を含んでおり、動力統合プロセッサが周波数モジュレータ回路及びパルス幅モジュレータ回路を制御して、周波数変調パルス電流及びパルス幅において変化する補助動力電流の両方を生成する。周波数変調パルス電流及びパルス幅変調補助電流が組み合わされて、統合電気差を有する電動駆動モータに動力を供給する。
【０００９】
米国特許出願第２００６００００６５１号は、ハイブリッド車用の熱電増幅ハイブリッド電気推進システムを開示する。システムは、燃焼機関及び車両の車輪を回転させるための電動モータを含む。燃焼機関と熱接触して提供されたホット側を有する熱電装置は、電動モータに電気接続されている。作動時、熱電装置は、燃焼機関から廃熱を受け取り、車両推進を増幅させるように電動モータのための電力を生成する。
【００１０】
米国特許第６８２３８４０号は、ハイブリッド電気車両のためのマニホールド（分岐管における）絶対圧力制御システム及び方法を開示する。電動モータ／ジェネレータと並列に内燃機関を含むハイブリッド電気車両において、マニホールド絶対圧力を制御するための方法及び装置が提供される。方法は、ハイブリッド電気車両上でトルク要求をモニタリングするステップ、マニホールド絶対圧力強度及び内燃機関の変化率をモニタリングするステップと、トルク要求に適合するように内燃機関からトルクを供給するステップと、内燃機関から供給されたトルクを負荷平準化すると共に、許容範囲及び許容率内に内燃機関のマニホールド絶対圧力を維持するように、モータ／ジェネレータからトルクを供給するステップと、を含む。
【００１１】
米国特許出願第２００４０１７４１２４号は、並列ハイブリッド電気車両のためのモータ制御方法及びシステムを開示する。モータ制御システム提供され、これは加速コマンド及びモータの予測慣性モーメントを使用してモータを制御する。モータ制御方法は、モータの予測慣性モーメントを計算するステップと、予測慣性モーメント及び加速コマンドに基づいて前補償電流を計算するステップと、スピードコントローラ出力電流及び前補償電流に基づいて最終電流コマンドを計算するステップであって、スピードコントローラ出力電流が加速コマンドに基づいて計算されるステップと、最終電流コマンドを使用してモータを制御するステップとからなる。
【００１２】
米国特許出願第２００３００９８１８７号は、並列ハイブリッド電気車両のための制御システム及び方法を開示する。これは、並列ハイブリッド電気車両（ＨＥＶ）構成用の制御ストラテジを提供し、エンジン及びモータからの動力がそれぞれ個別にトルクを車両パワートレイン（伝導機構）に提供する。
【００１３】
米国特許第６３２１１４３号は、ハイブリッド電気車両のための制御システム及び方法を開示する。車両システムコントローラは、車両のための動作モードを示す複数の所定状態を有する状態機械を有する。ルールのセットは、状態機械内の任意の２状態間の変移を制御するために定義される。これら状態は、ドライバの要求、エネルギー管理概念及びシステム欠陥発生に応じて優先順位が付けられる。車両システムコントローラは、ルールのセットに基づいて、低優先状態から高優先状態への変移を制御する。
【００１４】
日本国特許公報第３５８０２５７号は、ハイブリッド車両を開示する。ここでは、ホイールに複数の駆動力源の動力を伝達するための少なくとも１つのトランスミッションラインの部品が共通に形成されており、且つ、動力伝達状態を変化させるための動力伝達状態制御装置が、ライン内の２つの回転部材の間に提供される。ここでは、複数の駆動力源内の特定の駆動力源から出力された動力がホイールに伝達される。
【００１５】
日本国特許公開公報第２００２１３５９１０号は、同様の制御のためのハイブリッド車両及び方法を開示する。動力出力ユニットには、原動機が設けられている。当該原動機は、出力シャフトと、動力を出力する駆動シャフトと、出力シャフト及び駆動シャフトに連結され、増加又は減少された、原動機から出力された動力を駆動シャフトに伝達可能な動力調整ユニットと、回転シャフトを有するモータと、該回転シャフト、出力シャフト及び駆動シャフトの接続状態を切り替える切替構造と、切替構造を制御する切替制御ユニットと、を有する。
【００１６】
日本国特許公報第３８１７９８２号は、ハイブリッド車両における連続可変トランスミッションの動力伝達効率を改善するためのハイブリッド車両を開示する。エンジンのトルクは、連続可変トランスミッションを通してホイールに伝達され、モータジェネレータのトルクをエンジンとホイールとの間のトルク伝達路内に入力可能であり、ギアが遊星歯車機構を通してモータジェネレータのトルクを加える。
【００１７】
米国特許第６１５５３６４号は、遊星歯車機構がモータ／ジェネレータの固定子コイルの内方に放射状に配置されたハイブリッド駆動システムを開示する。これは、（ａ）燃料の燃焼によって作動されるエンジンと、（ｂ）太陽歯車及びその中の１つがエンジンに接続されたキャリアを有する遊星歯車機構と、（ｃ）出力部材に接続されたモータ／ジェネレータと、（ｄ）出力シャフト及び出力部材から受け取る駆動力によって回転される入力部材を含む差動歯車装置と、を含んでおり、モータ／ジェネレータ、遊星歯車機構及び出力部材が、互いに第１軸に沿って同軸に配置され、且つ、差動歯車装置の出力シャフトが第１軸と平行な第２軸に沿って配置されている。
【００１８】
上述の特許のレビューによって、以下の技術的欠点が明らかとなる。
・エンジン／車両／それらの製造ラインを大きく変更することなく、車両に適合可能である電気駆動システムが利用不可能である。
・既存のエンジンのための非適合性。特には、同じフレームサイズを有するモータがエンジン容量の範囲で使用されるべき状況によって、製造者に特定のモータ及び動力伝達システムに統合される専用エンジンを開発させることを強制する。
・エンジン／車両センサ及び他の制御ユニットと途切れなく接続する、非適合性の制御システム。
・高速バッテリ充電手段を利用不可能である。
・バッテリ、モータ等の冷却システムの必要性。
【００１９】
モジュール式補助システムを提供する切実な必要性が存在している。特には、車両／エンジン駆動システムが電気システム及びその元（オリジナル）の動力システムによって作動／動力供給可能であるように、車両／エンジン駆動システムに適合可能な電力補助システムを提供することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の主目的はモジュール式動力補助システムを提供することにある。さらに、本発明の目的は、車両／エンジン駆動システムが電気システム及び／又はその元の動力システムによって作動／動力供給可能であるように、車両／エンジン駆動システムに適合可能である、適合性モジュール式電気システムを提供することにある。
【００２１】
本発明の別目的は、車両が内燃機関及び／又は電動モータを使用して動作するように車両用電気モジュール式動力補助システムを提供することにある。
【００２２】
本発明のさらなる別目的は、その機能に対してコンパクトであり且つ実質的に軽量化した重量を有するモータ付きジェネレータでソリューションを提供することにある。
【００２３】
本発明の別目的は、モジュール式電力補助システムを適合させることにより、既存の容量よりも削減した容量及び動力で車両／エンジン駆動システムを動作させることにある。
【００２４】
本発明のさらなる別目的は、モジュール式電力補助システムを適合させることにより、車両／エンジン駆動システムの定格動力よりも、さらなる動力を取り出すことにある。
【００２５】
本発明の別目的は、モータを実質的により高い電流密度で提供することにある。
【００２６】
本発明のさらなる別目的は、ジェネレータとしてモータを作動させることにある。
【００２７】
本発明のさらなる別目的は、動作条件に関してモータ速度を制御するようにモータ制御手段を提供することにある。
【００２８】
本発明のさらなる別目的は、動力補助システムが適合されているエンジン管理システムに影響を与えることなく、ＭＡＰ（マニホールド絶対圧力）センサ、ＴＰＳ（スロットル位置センサ）及び車両速度センサ（ＶＳＳ）を接合（インターフェース）するための手段をモータ制御システムに提供することにある。
【００２９】
本発明の別目的は、エンジン／車両からのデジタル信号をモータ制御システムに接合するための手段を提供することにある。
【００３０】
本発明の別目的は、車両速度センサからの拍動信号をモータ制御システムに接合することにある。
【００３１】
本発明のさらなる別目的は、動力補助システムのモータ付きジェネレータの巻線温度を制御するための手段を提供することにある。
【００３２】
本発明のさらなる別目的は、ＭＡＰ、ＴＰＳ及び選択的にＶＳＳセンサ入力に基づいて、モータの電流を制御することにある。
【００３３】
本発明の別目的は、モータに制御入力を提供するための燃料消費管理に関する問題を取り除くことにある。
【００３４】
本発明の別目的は、車両を休止から始動させるために、エンジンでなくモータだけを始動させるための手段を提供することにある。
【００３５】
本発明のさらなる別目的は、所望の車両速度を達成するとエンジンを始動させる方法を提供することにある。
【００３６】
本発明のさらなる別目的は、信号又は同様の動作条件で機能するエンジンを停止させるための方法を提供することにある。
【００３７】
本発明のさらなる別目的は、制御システムが調整された車両のエンジン／エンジン自体のトルク特性で、モータトルク特性を構成及び適合させるための手段を提供することにある。
【００３８】
本発明の別目的は、モータコントローラが必要である場合、エンジンセンサと追加のセンサとを接合することにある。
【００３９】
本発明のさらなる別目的は、ＥＣＵを独立化し、且つ、既存の車両及びモータ制御システムの修正を回避することにある。
【００４０】
本発明のさらなる別目的は、モータ制御システムの作動のためにセンサから直接的に信号を流すことにある。さらには、本発明の目的は、ＣＡＮ上に信号を流すことよりも、既存のセンサから直接的に信号を流すことにある。
【００４１】
本発明のさらなる別目的は、マニホールド絶対圧力、モータの動力／トルク要求を評価するように他のパラメータと共にスロットル位置を測定するためのシステムを提供することにある。
【００４２】
本発明の別目的は、モータをエンジンに結合するモータ駆動システムを提供することにある。
【００４３】
本発明の別目的は、エンジンのクランクシャフトと結合手段との間の遊び、振動等に関する問題を取り除くように、車両のエンジンに電動モータを搭載及び結合することにある。
【００４４】
本発明のさらなる別目的は、動力補助手段のモータシャフトとエンジンのクランクシャフトとの間の中間距離調整手段を提供することにある。
【００４５】
本発明のさらなる別目的は、モータの高さ調整手段を提供することにある。
【００４６】
本発明のさらなる別目的は、運動エネルギーを変換することによってエネルギー貯蔵装置を充電するように、車両／エンジンの運動エネルギーの減少を利用することにある。
【００４７】
本発明の別目的は、動力補助システムのバッテリを充電するように、回生に基づく機会及び回生ブレーキシステムを提供することにある。
【００４８】
本発明のさらなる別目的は、電流パルスを使用して動力補助システムのバッテリを充填することにある。
【００４９】
本発明のさらなる別目的は、動力補助システムに結合する、車両のギアボックスにおける変更／修正を回避することにある。
【００５０】
本発明のさらなる別目的は、車両／エンジンのエンジンスタータ及びオルタネータの使用を抑えることにある。
【００５１】
本発明のさらなる別目的は、ドライバ／オペレータが特別に任意のレバー／ギアシフトを操作する、或いは、相当な変化を経験する必要がないように、電動モータと車両のエンジンとの間で絶え間なく負荷を分担するための装置を提供することにある。
【００５２】
本発明の別目的は、交通条件におけるギアシフトを最小化し、運転性能を高めることにある。
【００５３】
本発明のさらなる別目的は、車両／エンジン駆動システムのエンジンからの排出レベルを削減することにある。
【００５４】
本発明の別目的は、バッテリ、モータ及びモータ制御システムのようなエネルギー貯蔵手段の冷却システムの使用を抑えることにある。
【００５５】
本発明の別目的は、エンジン及びモータ付きジェネレータのトルク特性を示すように、エンジン及びモータの定格回転速度に応じて既存のエンジンにモータ付きジェネレータを適合させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００５６】
本発明によれば、システムは、
・モータ／ジェネレータシステムと、
・速度／トルク制御を提供するように前記モータ及びセンサで構成されたモータ制御システムと、
・回生システムに結合されたエネルギー貯蔵装置を備えるエネルギー貯蔵システムであって、前記回生システムが、前記エネルギー貯蔵装置を充電するように、車両及び／又はエンジン駆動システムのエンジンの運動エネルギーの減少を利用する、エネルギー貯蔵システムと、を備えており、
前記モータシステムは、
１又は複数のモータと、
搭載手段を備えるモータ搭載手段であって、振動防止取着具が前記モータ搭載手段に取り付けられるように構成されている、モータ搭載手段と、を備え、
前記モータ伝達手段は、形成された溝で前記モータの前記シャフトに取り付けられた第１プーリと、前記エンジンのクランクシャフトに取り付けられた第２プーリとを備え、１又は複数のエネルギー貯蔵装置を充電することに使用される動力を生成するのと同様に、エンジン負荷を分担することをモータが補助するように、これらプーリがベルトに動作可能に連結され、あるいは、前記伝達手段が、前記クランクシャフトと前記モータシャフトとの間に適合されたユニバーサルカップリング（自在継手、ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）又はジョーカップリング（ｊａｗ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）であり、
前記エネルギー貯蔵システムは、１又は複数のバッテリ、前記モータ制御システム及びモータで構成されたバッテリ充電システム、ソリッドステート動力装置を備える回生ブレーキシステム、バッテリ制御プログラム論理ループが組み込まれた専用のバッテリ制御システム、外部充電手段及びウルトラキャパシタを備え、
モータ制御システムは、ＰＩＤコントローラ、動力装置、蓄積キャパシタ、専用に適合した論理ループが組み込まれたマイクロコントローラ／データ処理手段、データ貯蔵手段、メモリ、動力源、データ入力及び出力手段を備えており、センサシステムは、エンジン／車両センサを前記モータ制御システムで構成するためのインターフェース手段を備え、エンジン／車両センサが前記制御システムにアイソレータを介して接合されており、
該モータ制御システムは以下のステップ、
・センサから信号を獲得するように、（車両／エンジンの）既存のセンサに接合（インターフェース）するステップ；
・外気及び吸気マニホールド圧力間の差を測定し、これをデータ処理手段に通信するステップ；
・スロットル位置を測定し、データ処理手段に通信するステップ；
・エンジンへのエアフローを選択的に測定し、データ処理手段に通信するステップ；
・該測定値に基づいてエンジン要求を評価するステップ；
・エンジンを補助するのに必要なモータ動力を評価するステップ；
・エンジン要求に応答するように、該モータに信号を伝達するステップ；
で動作する。
【００５７】
本発明の別実施形態では、該システムは、航空機推進システムに使用するように適合される。本発明の別実施形態では、該システムは、海洋推進システムに使用するように適合される。本発明の別実施形態では、本発明のシステムは、いずれの定置機関にも適合可能である。本発明のさらなる別実施形態では、動力補助システムは、２輪、３輪、４輪車両に適合される。
【００５８】
本発明の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面を参照として好適な実施形態において明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】システムの概略代表図（シート１）。
【図２】モータ制御システムの概略図（シート２）。
【図３】モータ制御システムの動作ステップ（シート３）。
【図４】モータ制御システムの動作ステップ（シート４）。
【図５】モータ制御システムの動作ステップ（シート４）。
【図６】回生プロセスの動作ステップ（シート５）。
【図７】バッテリ充電システムの代表図（シート６）。
【図８】欠陥検出プロセス（シート６）。
【図９】モータ搭載手段の図（シート７）
【図１０】排出チャート（シート８）。
【図１１】排出チャート（シート９）。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
システムの概略が図１に示されている。システムは、モータシステム１、モータ制御システム２及びエネルギー貯蔵装置３から構成される。（本発明のシステムが適合される）エンジン及び車両は本発明の一部ではないが、車両と共に統合システムの底面図が本発明をより良く理解するために示されている。
【００６１】
このモータシステム１は、適合したモータ付きジェネレータ４を備え、これはモータ搭載手段の補助で（システムが適合される車両の）エンジンに搭載されるように構成されている。搭載手段の一実施形態が図９に示されている。搭載手段はブラケット形状を有する。それは、第１略平坦支持面５００を備え、これにはモータ付きジェネレータを取り付けるための１又は複数の開口５０２が設けられている。第２略平坦支持面５０１は、略垂直に第１面５００に固定／接続／溶接されている。当該第２面には、長形の開口５０３が設けられている。この第２面５０１は、リブ５０６で該第１面５００に接続されている。第１及び／又は第２面をエンジン／シャーシ／車両の搭載設備に表面接触させないように、振動防止搭載手段が一方又は両方の表面に取り付けられている。
【００６２】
一実施形態では、複数のモータが該エンジンに結合されている。適合したコンパクトなモータはジェネレータとしても機能する。モータ搭載手段は、振動緩衝設備を備え、且つ、エンジン近傍の利用可能な空間に応じて適合されている。該モータシステムは、エンジン結合及び伝達手段を備えており、伝達手段の第１プーリ５が該モータ４のシャフトに取り付けられると共に、第２プーリ６が該エンジンのクランクシャフトに取り付けられている。そして、これらプーリがベルト７に動作可能に結合されることにより、１又は複数のエネルギー貯蔵装置を充電するように使用される動力（電力）を生成するのと同様に、モータ４がエンジン負荷を分担することを補助する。一実施形態では、ベルト引っ張りプーリがベルト張力を維持するのに使用される。当該ベルト引っ張りプーリは、第１及び第２プーリの間に配置されることにより、それは当該ベルトの直線移動方向に垂直な方向に移動可能である。当該引っ張りプーリが適合（調整）されるように構成されることにより、ネジ式配置の形態である垂直距離調整手段を変化させ、そして、これを回転させるとともに、該引っ張りプーリの移動を調整して、第１及び第２プーリ間のベルト張力を調整する。さらなる別実施形態では、該モータ付きジェネレータとエンジンのクランクシャフトとを連結することに自在継手が使用される。さらなる別実施形態では、プーリが波形ベルト型プーリであり、対応するベルトが波形ベルトである。さらなる別実施形態では、エンジン及びモータ付きジェネレータのトルク特性を達成するように、第１プーリ及び第２プーリの径の割合が１：１から１：２の範囲内にある。図２は、制御システムのブロック図を示す。当該制御システムは、ＰＩＤコントローラと、パワー装置と、蓄積キャパシタと、専用に適合された論理ループが組み込まれたデータ処理手段と、データ貯蔵手段と、ＲＡＭと、電源と、温度、スロットル、ブレーキ等のセンサに接続するための拡張性アナログ入力と、エンジン／車両速度をセンシングするための磁気ピックアップのようなセンサに接続するための拡張性ＰＷＭ入力と、を備える。制御システムは、燃料供給、冷却ファン、ポンプ等を制御するためにリレーを動作させるためのデジタル出力を有する出力手段と、ダッシュボードディスプレイ及びアクチュエータを駆動するための拡張性アナログ出力と、比例ドライバのための拡張性ＰＷＭ出力と、モータジェネレータの位置及び方向フィードバックのためのエンコーダ／タコメータ入力と、ＥＣＵと通信するためのＣＡＮ通信ポートと、安全装置と、ディスプレイ等をさらに備える。
【００６３】
センサは、アイソレータ（遮断）回路２００、２０１及び２０２を通して制御システムで構成される。ブレーキ、ハンドブレーキ、クラッチ、空調、イグニション（点火装置）及び選択モードからのセンサが、ガルバニック絶縁デジタル回路（Ｇａｌｖａｎｉｃ  ｉｓｏｌａｔｅｄ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｉｒｅｃｕｉｔｒｙ）２００に接合される。ＶＳＳ、ＥＳＳ及びエンコーダ由来のような拍動信号が、ガルバニック絶縁ＰＷＭ及びエンコーダ回路２０１を使用して接合される。モータ温度、エンジン温度、バッテリ温度、スロットル位置、マニホールド圧力及びブレーキ位置に関する信号が、ガルバニック絶縁アナログ回路２０２を使用して制御システムに接合される。
【００６４】
当該モータ制御システムは、エネルギー管理システムモジュール２０４及びウルトラキャパシタ２０５を通して構成されたエネルギー貯蔵手段２０３でさらに構成されている。該モータ制御システムの出力は、１又は複数の燃料インジェクタを切るように、無電位（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｆｒｅｅ）非接触式リレーデジタル出力２０６を通して提供される。無電位リレーデジタル出力２０７は、主接触器（ＤＣ電源）、コントローラ冷却ファン、欠陥ランプ、ポンプ及び予備設備で構成されている。さらに、出力はドライバ情報システム２０８で構成されている。制御システムのモータ動力ＰＷＭ制御モジュール２０９は、自在継手２１１又はベルトドライブ２１２又はジョーカップリングを使用してエンジンに結合された多相モータ２１０で構成されている。
【００６５】
安全装置２１５は、該モータ制御システムで構成されている。この装置は、該制御システムに通信可能に連結されており、論理及び支持コマンド／ソフトウェアの適切な態様が該安全装置内に存在し、また、ソフトウェアの部分が、車両／エンジン駆動システムの動作モードに基づいて該モータ制御システムに送られる。様々な車両の駆動条件の際、該安全装置は以下のステップで動作する。
・車両の始動の際、キーがイグニションに配置されるとき、車両の始動時に要求される必要な論理及びコマンド／ソフトウェアが、該制御システムに該安全装置から通信及び伝達される。
・車両の走行時、ハイウェイオペレーションの間、モータ制御に必要とされる論理及びコマンド／ソフトウェアが通信及び伝達され、始動時に必要な論理及びコマンド／ソフトウェアが該制御システムから消去される。
・車両操作を停止する際、車両が止められたとき、該制御システム内の論理及びコマンド／ソフトウェアが、重大でない特性となり、或いは、いずれの動作論理及びコマンド／ソフトウェアをも有しない。
【００６６】
センサシステムは、該モータ制御システムで、エンジン／車両センサを設定／調整するように電子インターフェース設備から構成される。当該センサは、スロットル位置センサ、平均絶対圧センサ、空気流量、ベンエアフロー（Ｖｅｎ  Ａｉｒ  Ｆｌｏｗ）センサ、ブレーキ、ＨＶＡＣ、Ｏ２、車両速度センサ、エンジン速度センサ、クラッチ、ギア位置センサ、ブレーキセンサを含むが、これらに限定されない。検出信号は、ＴＰＳ、ＭＡＰ、ＶＳＳ、ブレーキ、ハンドブレーキ、クラッチ、リバーススイッチ、エンジンＲＰＭ、クーラント温度、ＭＡＦ、バッテリ温度、エンジン貯蔵システム、及び、車両エンジンのイグニション（点火）スイッチに連動した加速器パドル位置センサを含む。
【００６７】
該モータ制御システム２は、次のステップで動作する。
・センサから信号を獲得するように、（車両／エンジンの）既存のセンサに接合すること。
・外気及び吸気マニホールド圧力間の差を測定し、これをデータ処理手段に通信すること。
・スロットル位置を測定し、データ処理手段に通信すること。
・エンジンへのエアフローを選択的に測定し、データ処理手段に通信すること。
・該測定値に基づいてエンジン要求を評価すること。
・エンジンを補助するのに必要なモータ動力を評価すること。
・エンジン要求に応答するように、該モータ４に信号を伝達すること。
【００６８】
図３ａは、車両を始動させる際のモータ制御システムの動作を示す。制御システムは以下のステップで動作する。
・イグニション（点火）及び欠陥検知手段を検出すること。
・ＶＳＳセンサを使用して車両速度を検出すること。
・車両が停止している場合、すなわち、ＶＳＳが０速度を示す場合、ＴＰＳセンサを使用したスロットル位置の検出、及び  クラッチ状態の検出。
・ＴＰＳセンサが所定の加速器のパドル位置よりも大きく示された場合、パドル位置及びクラッチセンサが加圧条件を示す。
・１００％トルク設定ポイントをモータ付きジェネレータに適用することによってエンジンを始動させること。
・モータ付きジェネレータがエンジンに動力補助を提供する、動力補助プロセスを起動すること。
・代替的に、車両が、ＶＳＳが０速度を示さない走行条件である場合、スロットル位置が０％よりも大きいかどうかを検出し、その場合、モータ付きジェネレータがエンジンに動力補助を提供する動力補助プロセスを起動する。
【００６９】
別実施形態では、該モータ制御システムは、以下のステップで車両を始動させるように動作する。
・該加速器パドルがエンジンのイグニションスイッチに連動した、加速位置を検出すること。
・該制御システムにこの信号を送信すること。
・該モータに励起電流を起こして、これを始動すること。
・車両が動力源としてモータだけを動作させるように、エンジン燃料供給を起動しないこと。
・ＶＳＳセンサを使用して車両速度を検出すること。
・所定の速度を超過したとき、エンジンへの燃料供給のソレノイドバルブに信号を生成すること。
【００７０】
別実施形態では、モータ制御システムは、以下のステップで車両を始動するように動作する。
・加速度パドルに加圧したとき、信号を該制御システムに送信すること。
・該モータに励起電流を起こして、これを始動すること。
・エンジンへの燃料供給を開始すること。
・モータとエンジンとを同時に作動させて、車両に動力供給すること。
【００７１】
図３ｂに示すとおり、モータ制御システムは、以下のステップでエンジンの燃料供給を切ってエンジン着火を停止させるように動作する。
・点火状態を検出すること、及び、欠陥を検出すること。
・ＶＳＳセンサを使用して車両速度が０であるかどうかを検出すること。
・ＳＯＣ及びエンジン温度が所望のレベルであるかどうかを検出すること。
・遅延を開始すること。
・車両速度を検出すること。
・エンジンへの燃料供給を切るようにインジェクタリレーを設定すること。
・代替的に、車両速度が０である場合、ＴＰＳセンサによってスロットル位置を検出し、それが０よりも大きい場合、動力補助プロセスを起動し、そうでなければ、回生プロセスを起動すること。
【００７２】
図４に示すとおり、該制御システムは、以下のステップでエンジンへの動力補助モードを起動するように動作する。
・バッテリの変化状態（ＳＯＣ）位置が０より大きいか又は０未満であるかどうか、バッテリの変化状態（ＳＯＣ）位置を検出すること。
・ＳＯＣ位置に基づいて、街路走行条件又は並列ハイブリッドモードからモードを選択すること。
・街路走行条件モードである場合、車両が純粋に電気モードで走行するよりも遅い最小車両速度に関して、ＶＳＳセンサを使用して車両速度を検出すること。
・所定速度に対して車両速度を基準に従って評価する（ベンチマーキング）こと。
・車両速度が所定速度よりも大きい場合、燃料インジェクタリレーをリセットして、エンジン始動を可能とし、且つ、並列ハイブリット条件で車両を駆動し、モータ動力補助と同様にエンジン動力が利用される。
・車両速度が所定速度以下である場合、エンジン燃料供給を切るように燃料インジェクタリレーを設定すること。
・制御システム設定ポイントにオフセットを付加することにより、アイドリングｒｐｍでエンジンを駆動させるようにモータ付きジェネレータを動作させること。
・車両速度を再検査すること。
・並列ハイブリッドモードが選択されている場合、エンジン始動を可能として並列モードで車両を駆動させるように、燃料インジェクタリレーがリセットされる。
【００７３】
図５は、並列ハイブリッド条件で車両を動作させるように制御システムの動作を示しており、車両がモータ付きジェネレータとエンジンとの両方で動力供給されている。制御システムは以下のステップで動作する。
・エンジンシステムのギア比に基づいてギア位置を識別すること。
・ギア位置、車両及びエンジン速度に基づいて適切なトルク要求を選択すること。
・トルク要求と同様にＴＰＳセンサを使用してスロットル位置を検出すること。
・それが非負荷／アイドリング状態よりも大きい場合、スロットルの開割合に比例してトルク設定ポイントを構築すること。そうでなければ、回生モードで動作すること。
・モータ付きジェネレータの巻線温度をモニタリングすること。
・巻線温度が、例えば１２０℃のような定格温度よりも大きい場合、モータ付きジェネレータ巻線温度の上昇に対して、実質的により低い量で、モータ付きジェネレータの電流制限を減少させること。
【００７４】
エネルギー貯蔵システム３は、１又は複数のエネルギー貯蔵装置１０を備え、これは、エネルギー貯蔵装置搭載手段（図示せず）の補助で車両内に取り付けられる。図１のエネルギー貯蔵装置の配置が、説明のための代表的なものの１つであるにすぎないことを留意すべきである。一実施形態では、エネルギー貯蔵装置がバッテリである。しかしながら、バッテリは、本発明のシステムが適合可能である、車両の適切な位置に搭載可能である。該バッテリは、バッテリ充電手段（図示せず）で構成され、これはさらにモータ制御システム及びモータで構成される。一実施形態では、バッテリは、鉛酸、Ｌｉイオン、Ｎｉ−ＭＨ、燃料電池、水素を基にしたエネルギー貯蔵装置等から選択される。
【００７５】
さらに、該バッテリ充電システムは、ソリッドステート（ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ）動力装置を備える回生ブレーキシステム、エネルギー貯蔵装置制御プログラム論理ループが組込まれた専用エネルギー貯蔵装置制御システムで構成される。
【００７６】
回生ブレーキの際、充電量がブレーキ前後の運動エネルギーの差異に応じて変化する。エネルギーの差異がジェネレータを駆動する。ジェネレータが充電を形成する。最小ブレーキからのトリクル充電はしばしば捕捉されない。このような充電は、スーパーキャパシタを使用して捕捉可能である。スーパーキャパシタが充電されると、これらは次にバッテリを充電することに使用される。図６は、エネルギー貯蔵システム３のバッテリを充電するための回生プロセスを示す。このプロセスは以下のステップで実行される。
・ブレーキが適用されたかどうかを検出すること。
・ブレーキが適用された場合、電気ブレーキを適用するように回生回路をより高い値に設定すること。
・ブレーキが適用されない場合、車両が傾斜を駆け下りるときにブレーキ効果が感じられないように、回生回路制限をより小さい値に設定すること。
・モータバッテリ温度を測定すること。
・バッテリ温度が所定の動作温度よりも大きい場合、バッテリの公称充電電流定格に回生ブレーキ電流制限を減少させること。
・ループ（ｌｏｏｐ，閉回路）においてブレーキ適用の有無をチェックすること。
【００７７】
図７は、バッテリ充電システムの概略代表図である。該エネルギー貯蔵システムのバッテリは、短期間の断絶及び電圧低下の際に電力を供給するスーパーキャパシタを使用して充電される。スーパーキャパシタをバッテリ式動力供給システムに組み合わせることによって、バッテリ寿命を強化する。バッテリは、より長い断絶時にだけ電力を供給し、バッテリの循環負荷（ｃｙｃｌｉｎｇ  ｄｕｔｙ）を軽減する。図８は、制御システムによって使用される欠陥発見プロセスを示す。
【００７８】
親車両への統合時の動力補助システムが以下のハイウェイ条件で動作する。
・車両速度がより高く、大幅な動力補助を必要としない。
・モータがそのピーク動力で動作していない。
・モータがエンジンに限定的な補助を提供する。
・モータ制御システムが、エンジンの負荷／要求をモニタリングし、且つ、任意の突然の加速要求に応答し、その結果、路上の他の車両を追い越すときに、頻繁なギアシフトの問題を抑える。
【００７９】
親車両への統合時の動力補助システムが以下のハイウェイ条件で動作する。
・車両が頻繁に停止及び発進しつつ、より低い速度で走行する。
・モータ制御システムが、車両の動的速度変化に関してエンジンの負荷／要求をモニタリングし、モータがエンジンをリードし又は補助するように応答する。
・モータがそのピーク動力で動作して、エンジンよりも速く車両の動的速度変化に応答し、エンジン負荷を低く維持する。
【００８０】
エンジン／車両を始動させるプロセスが起動し、スロットル位置からの信号が始動を開始させることに使用され、エンジン／車両を始動させるために、モータがエンジンの始動トルクを提供する。
【００８１】
車両は、低速で電気／電動モータだけで動作可能であり、車両の所定速度を超えて燃料供給を開始させることによってエンジンが始動する。車両が所定の間、動かない場合、エンジンが停止し、エンジンが切れ、次にモータが停止する。加速器の加圧時、モータがエンジン駆動を開始し、さらに、車両の所定速度に到達した後にエンジンの燃料供給を開始する。
【００８２】
本発明の一実施形態では、該システムは、航空機推進システムに使用するように適合される。本発明の別実施形態では、該システムは、海洋推進システムに使用するように適合される。別実施形態では、本発明のシステムは、いずれの定置機関にも適合可能である。
【００８３】
さらなる別実施形態では、モータ伝達手段がギアシステムである。この実施形態の別の変形例では、伝達手段がチェーン駆動である。
【００８４】
一実施形態では、エネルギー貯蔵装置がバッテリ及び／又はキャパシタである。
【００８５】
別実施形態では、動力補助システムは、２輪、３輪、４輪車両に適合される。
【００８６】
さらなる別実施形態では、冷却手段は、エネルギー貯蔵システムのバッテリに必要ない。
【００８７】
さらなる別実施形態では、冷却手段は、モータに必要ない。
【００８８】
本発明の、モータシステム、モータ制御システム、及び、回生ブレーキシステムに結合したエネルギー貯蔵装置の相乗的な組み合わせにより、本発明の動力補助システムが、エンジン、パワートレイン、ドライブトレイン及び車両への実質的な修正を含むことなく、車両／エンジンに適合することが可能である。さらに、並列して動作する２つの動力源で車両を駆動させることの利点を提供する。エンジン及び電動モータは、車両の動作状態に基づいて動力源のそれぞれの利点を利用することにより、車両のエンジンが平均動力要求の範囲内で作動され、本発明の動力補助システムが選択的にエンジンのピーク動力要求に応答し、燃料効率を高めるように空燃吸気条件に応答し、不要な排出を削減し、且つ、より良好な運転性能を提供する。
【００８９】
（実施例）
本発明の動力補助システムは、ハッチバック乗用車に適用された。表１が第１例を提供し、車両の対応仕様が示されている。
【表１】
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【００９０】
動力補助システムのモータがエンジン近傍に搭載されており、第１プーリがモータのシャフトに取り付けられ、第２プーリがエンジンクランクシャフトに取り付けられ、これらプーリが適切なベルトで動作可能に連結されている。該動力補助システムのモータ制御システムは、既存のエンジンのセンサ、モータ制御システム及びエネルギー貯蔵装置を接合されている。この実施例で使用されたエネルギー貯蔵装置は、車両のラゲッジスペースに配置された鉛酸バッテリのセットである。
【００９１】
本発明の動力補助システムで適合されたハッチバック車両は、
・シャーシ・ダイナモメータ及び修正したインディアンドライビングサイクル（Ｉｎｄｉａｎ  ｄｒｉｖｉｎｇ  ｃｙｃｌｅ）、
・４０００ｋｍより長い道路、
でテストされた。
【００９２】
図１０は、特にＣＯ２排出の排出チャートにおけるテスト結果を示す。図１０ａは、本発明の動力補助システムで適合させていない、特にＣＯ２（緑色で表示）の排出レベルを示している。図１０ｂは、動力補助システムの適合後のレベルを示している。２つのチャートから、動力補助システムの適合後、車両においてＣＯ２レベルが実質的に減少していることが明らかである。図１１ａ及び図１１ｂから、本発明の動力補助システムを使用して、ＣＯ及び炭化水素の排出レベルが実質的に減少していることが明らかである。燃料効率の実質的な改善及び排出の削減がなされていることに注目すべきである。これらテストからの重要結果は表２に示されている。
【表２】
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【００９３】
本発明の新規な動力補助システムの車両への適合により、燃料効率の約４０％の実質的な向上及び実質的な排出量削減が達成されることが、これらのテストから明白である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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