(57)【要約】  ハイブリッド車両において運転モードの移行を制御する方法は、インバータに連結されたジェネレータ及びインバータに連結されたモータを有する車両システムを提供するステップを含む。スイッチボックスはジェネレータとモータとの間に配される。スイッチボックスはジェネレータとモータとの直接電気的接続を許容するために開いたり閉じたりする複数の電気スイッチを含む。方法は、第１運転モードから第２運転モードへの移行に対して車両システム制御装置を用いて移行条件を検出する。移行条件は第１運転モードよりももっと効率的な第２運転モードの所定の効率しきい値を画定する。方法はさらに、ジェネレータとモータとの間で電気特性を同期させることによって車両システムを条件付けする。方法はその後、スイッチボックスを起動し、ジェネレータとモータとの電気的連結を許容する複数のスイッチを閉じる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド車両において運転モードの移行を制御する方法であって、
（ａ）インバータに連結されたジェネレータ及びインバータに連結されたモータと、ジェネレータとモータとの間に配されたスイッチボックスとを有する車両運転システムを提供するステップであって、スイッチボックスはジェネレータとモータとの直接電気的接続を許容するために開閉可能な複数の電気スイッチを有するところのステップと、
（ｂ）第１運転モードから第２運転モードへの移行に対して車両システム制御装置を用いて移行条件を検出するステップであって、この移行条件は第１運転モードよりも、より効率的な第２運転モードの所定の効率しきい値を画定するところのステップと、
（ｃ）（ｉ）ジェネレータとモータからの電気周波数出力が、等しくまたはそれらが重なるような範囲内に同期させ、（ｉｉ）ジェネレータとモータの電気的位相が合うように同期させ、（ｉｉｉ）ジェネレータからの電力出力とモータからの動力出力が比例するように同期させるステップを含む車両システムを条件付けするステップと、
（ｄ）ジェネレータとモータを電気的に連結することを許容する複数のスイッチを閉じ、ジェネレータ及びモータ間で動力出力が移行するのを許容するスイッチボックスを起動するステップと、
を備えてなる方法。
【請求項２】
第１運転モードは、車両システムを直列として運転することを画定し、ジェネレータ及びモータからの動力出力が各対応するインバータを介して、かつ、システムのバッテリーを介して移行する請求項１の方法。
【請求項３】
第２運転モードは、車両システムを直接モードで運転することを画定し、ジェネレータ及びモータが電気的に連結されて、スイッチボックスを介してその間を電力出力が直接移行することを許容する請求項１の方法。
【請求項４】
移行条件の検出は、車両運転条件下で車両システムの効率的なプロファイルを監視することと、第２運転モードに画定されたジェネレータとモータとの直接電気的接続が、第１運転モードに画定された直列よりも効率的にシステムを運転することを許容する状況において第１の運転条件から第２運転条件にスイッチする信号を生成することと、を含む請求項１の方法。
【請求項５】
移行条件はジェネレータ及びモータから比例する電気周波数の検出を含む請求項４の方法。
【請求項６】
車両システムの条件付けは、さらに、モータ動力出力がジェネレータ電力出力と一時的に合致しない条件に対する反応として動力出力をブーストさせる一時的な動的特性を含む請求項１の方法。
【請求項７】
ブーストは、モータのインバータから送られ、モータの動力出力を上昇させてジェネレータの動力出力に合わせる請求項６の方法。
【請求項８】
車両システムの条件付けは、さらに、モータ出力がジェネレータの動力出力を一時的に超える条件に対する反応として動力出力を再生する一時的な動的特性を含む請求項１の方法。
【請求項９】
再生は、ジェネレータのインバータから送られて、ジェネレータの動力出力を上昇させてモータの動力出力に合わせる請求項８の方法。
【請求項１０】
車両システムの条件付けは、さらに、ジェネレータまたはモータのいずれかからの電気出力を調和して、電流を運ぶまたは除いて、第１運転モードから第２運転ステップへのスムーズな移行を確実にする一時的動的特徴を含む請求項１の方法。
【請求項１１】
スイッチボックスを起動することは、複数の電気スイッチを閉じ、（ｉ）ジェネレータのインバータをスイッチオフし、（ｉｉ）電気スイッチの接触器を閉じ、（ｉｉｉ）モータのインバータをゼロ出力に消散させることを許容することでモータのインバータを開放するステップを含む請求項１の方法。
【請求項１２】
第２運転モードと第１運転モードの間の移行ステップをさらに含み、この移行ステップは、（ｉ）ジェネレータのインバータをスイッチオンしてアイドリングで運転することと、（ｉｉ）モータのインバータをスイッチオンすることと、（ｉｉｉ）モータを同期して車両ドライバー要求を維持することと、（ｉｖ）スイッチボックスにおいて電気スイッチを開くこととを含む請求項１の方法。
【請求項１３】
位相及び電流を維持し、駆動系ジャークを防止する一時的調和ステップをさらに含む請求項１２の方法。
【請求項１４】
ハイブリッド車両において運転モードの移行を制御するシステムであって、
（ａ）インバータに連結されたジェネレータとインバータに連結されたモータとを有する車両運転システムと、
（ｂ）ジェネレータとモータとの間に配されたスイッチボックスであって、スイッチボックスはジェネレータとモータとの直接電気的接続を許容するため開いたり閉じたりする複数の電気スイッチを有するところのスイッチボックスと、
（ｃ）ジェネレータとモータとスイッチボックスとに連結され、車両性能及び電気的パラメータを電気的に監視して、第１運転モードから第２運転モードへの移行に対する移行条件を検出できる車両制御装置であって、移行条件は第１運転モードよりも、より効率的な第２運転モードの所定の効率しきい値を画定し、制御装置は、（ｉ）ジェネレータとモータからの電気周波数出力が、互いに等しくまたはそれらが重なるような範囲内に同期させ、（ｉｉ）ジェネレータとモータの電気的位相が合うように同期させ、（ｉｉｉ）ジェネレータからの電力出力とモータからの動力出力が比例するように同期させることにより車両システムを条件付けするものであり、制御装置はスイッチボックスを起動して複数のスイッチを閉じてジェネレータとモータとが電気的に連結するのを許容し、動力出力がジェネレータとモータとの間で移行するのを許容するところの、車両制御装置と、
を備えてなるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年１月１３日出願の米国仮特許出願第６１／２９４，７２２号の利益を主張する。この仮出願の開示は本明細書に参照として完全に取り込まれる。
【０００２】
本開示は概してハイブリッド車両に関し、特には、直列ハイブリッド電気自動車のパワートレインに関する。
【背景技術】
【０００３】
自動車などの車両は、車両を運転するための動力を供給するためのエネルギー源を用いる。石油系製品がエネルギー源として多く利用されているが、たとえばメタノール、エタノール、天然ガス、水素、電気、ソーラーなどの代替エネルギー源も利用可能である。ハイブリッド自動車は、車両に動力を供給するためにエネルギー源の組み合わせを用いている。そのような車両は、比較されるガソリン動力車両に比べてハイブリッド車両の性能およびレンジ特性を強化するために、多燃料源の有益性を活用するので望ましい。
【０００４】
直列ハイブリッド車両は、車輪を駆動するモータに電力を供給するエンジン搭載ジェネレータによる電力を用いる。そのような構成で、エネルギーは様々な所定の変換点を介してエンジンから車輪に伝達される。このシステムが機能する一方、各エネルギー変換点は１００％効率より低く、このためプロセスの至るところでエネルギー損失が生じる。この結果、燃料消費が増え、動力要求を満足するためにはより高額な構成部品が要求されてしまう。加えて、エンジン、ジェネレータ及びジェネレータインバータは、最大エンジン出力を扱えるサイズにされなければならない。
【０００５】
よって当該技術分野において、構成部品間の直接電気的接続を介してエネルギー損失を減らし、構成部品のサイズを最小化するシステムと方法の必要性がある。さらに当該技術分野において、ジェネレータとモータとの直接電気的接続によるエネルギー損失を減らすドライブシステム及びそれらの機器を電気的に接続する方法が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本開示は、ハイブリッド車両において運転モードの移行を制御する方法であって、（ａ）インバータに連結されたジェネレータ及びインバータに連結されたモータと、ジェネレータとモータとの間に配されたスイッチボックスとを有する車両運転システムを提供するステップであって、スイッチボックスはジェネレータとモータとの直接電気的接続を許容するために開いたり閉じたりする複数の電気スイッチを有するところのステップと、（ｂ）第１運転モードから第２運転モードへの移行に対して車両システム制御装置を用いて移行条件を検出するステップであって、移行条件は第１運転モードよりもより効率的な第２運転モードの所定の効率しきい値を画定するところのステップと、（ｃ）（ｉ）ジェネレータとモータからの電気周波数出力が、互いに等しくまたはそれらが重なるような範囲内に同期させ、（ｉｉ）ジェネレータとモータの電気位相が並ぶように同期させ、（ｉｉｉ）ジェネレータからの電力出力とモータからの動力出力が比例するように同期させるステップを含む車両システムを条件付けするステップと、（ｄ）ジェネレータとモータを電気的に連結することを許容する複数のスイッチを閉じ、ジェネレータ及びモータ間で動力出力が移行するのを許容するスイッチボックスを起動するステップとを備えてなる方法に関する。
【０００７】
本開示の利点は、直列運転モードと直接接続運転モード間の移行を制御するハイブリッド車両が提供される。本開示の他の利点は、車両システムの運転効率が改善され、燃料消費の減少をもたらすことである。本開示のさらなる利点は、改善された運転効率によってエンジンおよびジェネレータのサイズを小さくできることである。さらなる利点は、エンジンが運転している際のＡＣ−ＤＣエネルギー変換による損失を減らすことで直列駆動効率が改善されることである。本開示のさらなる利点は、ジェネレータとモータ両方に関連するインバータのサイズを小さくすることができることである。本発明のさらに別の利点は、低温熱システムのサイズを小さくすることができることである。本開示の別の利点は、高速ドライブモードでのピーク動力が改善されることである。本発明のさらなる利点は、動力条件において１０〜２０％エンジンのサイズを小さくできる潜在力である。他の潜在的利点は、本発明がＰＨＥＶまたはＨＥＶに適用でき、ＰＨＥＶ及びＨＥＶ間で拡張可能であり、減少した電力負荷サイクルが信頼性を向上させ、増加した数のリンプホームモード（システムの一部機能が低下した時に、完全に機能停止する事態になることを避けて、最低限の機能・性能を残して、運転を継続するモード）が利用可能であり、構造は前輪駆動、後輪駆動、全車輪駆動に適用可能であることである。
【０００８】
本開示の他の特徴及び利点は、添付の図面と併せて説明された以下の詳細な説明を読むことにより容易に評価され、またより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ハイブリッド電気自動車のパワートレイン構成の一例である。
【図２ａ】図１の車両の電気機器を直接接続するシステム及び関連する運転状態を示すブロック概略図である。
【図２ｂ】図１の車両の電気機器を直接接続するシステム及び関連する運転状態を示すブロック概略図である。
【図３】図２のスイッチボックスの運転状況1の概略動力フロー分配である。
【図４】図２のスイッチボックスの運転状況２の概略動力フロー分配である。
【図５】図２のスイッチボックスの運転状況３の概略動力フロー分配である。
【図６】クラッチを有する概略ブロック図である。
【図７】前輪に連結された第３のモータ／ジェネレータとスイッチボックスとを有する概略ブロック図である。
【図８】前輪に連結された第３のモータ／ジェネレータと第２のインバータとを有する概略ブロック図である。
【図９】前輪に連結された第３のモータ／ジェネレータと第１のインバータとを有する概略ブロック図である。
【図１０】前輪に連結された第３のモータ／ジェネレータと第１のインバータ及び該インバータと第３のモータ／ジェネレータとの間に配された第２のスイッチボックスを有する概略ブロック図である。
【図１１】第１のインバータと第３のモータ／ジェネレータとの間に配された第２のスイッチボックスを備え、前輪に連結された第３のモータ／ジェネレータと第１のモータ／ジェネレータとを有する概略ブロック図である。
【図１２】第１のインバータと第３のモータ／ジェネレータとの間に配された第２のスイッチボックスを備え、前輪に連結された第３のモータ／ジェネレータと第１のモータ／ジェネレータとを有し、再生フローを示す概略ブロック図である。
【図１３】スイッチボックスの第２の実施例のブロック図である。
【図１４】図１３のスイッチボックスの別の図である。
【図１５】図１３のスイッチボックスのさらなる図である。
【図１６】電気制御を示す車両システムの概略図である。
【図１７】運転モード間の移行のための制御方法の一例に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、図示されたマルチモータハイブリッドドライブシステムのための直接電気的接続（ｅ−ダイレクト）のシステム及び方法を提供する。ｅ−ダイレクトシステムは、スプリットギアトランスミッション（ｅ−スプリット）と結合されてもよい。そのようなシステムの一例が２０１０年６月２５日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４００８７に記述されており、その主題はすべての目的のために本書に参照として完全に取り込まれる。
【００１１】
図１を参照すると、ハイブリッド車両１０が示されている。この例では、車両１０は内燃エンジン２０とオフボードで充電可能なバッテリー１６とにより動力が与えられるプラグインタイプのハイブリッド車両でもよい。エンジン２０及びバッテリー１６の両方とも、車両１０の動力源として機能可能である。車両１０は各動力源によって独立してまた協働で動力供給され得る。ジェネレータを駆動するエンジンおよび駆動モータに電力を提供するジェネレータなど直列の構成を用いるハイブリッド車両がこの構造を用いることができる。車両１０は、乗用車でもトラックでもオフロード車などでもよい。
【００１２】
また、車両１０は、車両の動きを適正に動作制御する動力伝達装置１１を含む。車両の車輪を動かす駆動軸を機械的に回転させるモータ２４は、動力源（すなわちバッテリー、エンジン及び／またはジェネレータ）によって動力が与えられる。図１の例では、車両１０はモータ２４によって機械的に駆動される後輪を備える後輪駆動の車両である。モータ２４及びジェネレータ１２は、電気機器として取り扱うことができる。一例として、「モータ」および「ジェネレータ」という用語は、各々が逆の機能を達成するために、逆向きに運転され得るので、図ではエネルギーの流れとして示される。従って、電気機器は、負の軸トルクで運転することによって電力を生成（すなわち、ジェネレータ）し、正の軸トルクを生成することによって動力を分配する（すなわち、モータ）こともできる。図２ａ〜１２において、電気機器はモータ／ジェネレータ（「ＭＧ」）として参照される。よって、車両は、エンジン２０に連結したＭＧ１  １２と車輪Ｗに連結したＭＧ２  ２４を含むことができる。
【００１３】
動力伝達装置構成要素の直列、並列または並列分割構成など、動力伝達装置の構造は選択的に決定される。この例では、動力伝達装置は、ＭＧ１  １２およびＭＧ２  ２４を含む。電気モータ、ジェネレータ、永久磁石同期電動機、誘導電動機など様々なタイプのＭＧが可能である。ＭＧ１  １２は、ハウジングと、ハウジング内に配設、固定されたステータと、永久磁石を備え、中心軸回りに回転するロータとを含むことができる。ＭＧ１  １２は、エンジン２０から受けた力学的エネルギーを車輪Ｗへ動力を提供したり、搭載バッテリー１６を充電したり、補助的車両構成部品に電力を提供するために用いられる電気エネルギーに変換する。一般的に、ＭＧ１  １２の出力は、インバータ２２Ａ内のＤＣ電力に変換されるＡＣ電力である。ＤＣ電力は、バッテリー１６に送られ、あるいは他のインバータ２２Ｂに送られて駆動モータに動力を提供する前にＡＣ電力に再変換することもできる。一般的なＭＧおよびインバータの、それぞれの所定の速度／トルクバンドに対応する、あらかじめ設定された運転効率を有する。
【００１４】
この例では、動力伝達装置１１はまた、ある運転状況下で要求されたときに補足の動力を提供するガソリン駆動エンジン２０を含む。エンジン２０はエンジン出力軸を介するなどしてＭＧ１  １２に動作可能に連結される。したがって、エンジン２０が回転しているとき、一般的にＭＧ１  １２は、互いに連結され、結果として動作する。エンジン２０はまた、対応する速度／トルクバンドでの所定の運転効率を有してよい。しかしながら、ジェネレータの速度効率に対するエンジンの速度効率の比率は、特定の速度／トルクバンド内で最善でなくてよい。
【００１５】
一般的な電気機器は、所定の速度／トルクバンドに対応する所定の運転効率を有する。しかしながら、ジェネレータの速度効率に対するエンジンの速度効率の比率は、特定の速度バンド内で最善でなくてもよい。よって、所要電力の減少（すなわち、１５０ｋＷから１２５ｋＷ−１２０ｋＷ）とともにエンジンの優れたダウンサイジングが実現可能となるように、ｅ−スプリットトランスミッション配置が用いられてよい。
【００１６】
ｅ−スプリット配置の一例では、動力伝達装置１１はＭＧ１  １２とエンジン２０との間に配されたトランスミッション１４Ａを含む。一例では、トランスミッション１４Ａは、エンジン２０とＭＧ１  １２との間において、エンジン出力軸と同軸配置された機械的リンク機構を提供する。トランスミッション１４Ａは、電気的、機械的または電気機械的などあらゆるタイプでもよく、選択可能な有効なギア比を提供するため多段速度または連続可変のトランスミッションでもよい。トランスミッションは、ギア比を変え、ジェネレータへのエンジン動力の伝達を容易にする。たとえば、エンジン２０を３０００ｒｐｍで回転させ、ＭＧ１  １２を４５００ｒｐｍで回転させることが望まれることも考えられる。エンジン２０とＭＧ１  １２の間に位置するトランスミッション１４Ａは、エンジン２０及びＭＧ１  １２をそれぞれ対応する速度バンドの所望の速度及び／またはトルクで独立して運転することを可能にすることができる。エンジン２０およびＭＧ１  １２は各々、異なるトルク／速度効率プロファイルを確定することができる。それぞれ異なる速度での運転を可能にすることは、測定された効率マップから特定可能な対応する速度に最も近くなるように各構成部品を運転するようにトランスミッション比選択を調整することによって最適化が可能である。
【００１７】
多段速度のトランスミッションや連続可変のトランスミッションなど、様々なタイプのトランスミッション１４Ａが利用可能である。トランスミッション１４Ａはエンジン２０とＭＧ１  １２間の複数のギアセットを組み込んでもよい。同様に、トランスミッション１４Ａは遊星歯車（複数）を用いてよい。エンジン２０とＭＧ１  １２との間のトランスミッション１４Ａの配置は、多くの異なるハイブリッドの動力伝達装置構造に組み込まれてもよい。トランスミッション１４Ａは、トランスミッションのない標準の動力伝達装置に比較してより効率的なシステム運転を可能にする。高効率化の結果として、停車中に生じた余剰電力は外部構成部品に供給されてよい。一例では、車両は余剰電力を蓄え、グリッドや外部エネルギー貯蔵装置などの外部電源にその電力を分配できる。
【００１８】
ＭＧ１  １２の運転速度はエンジン２０の運転速度から独立することもできる。この結果、異なる伝達率による動力の伝達を制御するために、それらの間のトランスミッション１４Ａを使用して、システムの高効率化が図られる。運転効率プロファイルにより、エンジン設計者にとって、所定の車両運転状況に対応した様々なエンジン運転ポイントを選択する自由度が増す。このようにして、電気機器の一定電力運転範囲が未だ利用され、よって同じ性能を発揮するので、低いトルク特性を有する電気機器が選択可能である。エンジンとジェネレータ間の可変速度は、エンジンの現在の運転ポイントとジェネレータの最大効率とを合わせることができる。
【００１９】
別の例では、システムはまた、ＭＧ２  ２４に連結された後部駆動軸に置かれたインバータ２２Ｂに隣接して動作可能に位置決めされた第２のトランスミッション１４Ｂを含んでもよい。このトランスミッション１４Ｂの追加により、後述するような方法で、車両の運転モードによる駆動ギアの選択を可能にする。この例では、インバータ２２Ｂは１５０ｋＷの電力容量を有する。
【００２０】
多段速度のトランスミッションまたは連続可変のトランスミッションなど、様々なタイプのトランスミッションが第１または第２のトランスミッションとして利用できる。トランスミッションは、エンジン及び／または電気機器間の複数のギアセットを組み込んでもよい。同様に、トランスミッションは遊星歯車（複数）を用いてよい。エンジンと電気機器との間のトランスミッションの配置は、多くの異なるハイブリッドの動力伝達構造と組み込まれてもよい。トランスミッション設置の高効率化の結果として、停車中に余剰電力が外部構成部品に供給されてもよい。
【００２１】
図２ａ−１２を参照すると、直接電気的接続（ｅ−ダイレクト）の例示的なシステム及び方法、及び、マルチモータのハイブリッドドライブシステムのためのトランスミッションスプリット（ｅ−スプリット）との可能な組み合わせが図示されている。車両１０は、車両の運転を制御する動力伝達装置を含む。これらの例では、動力伝達装置はプラグインハイブリッドであり、少なくとも２個の電気機器を含む。
【００２２】
システムは、車両システム内の電力を加えたり差し引いたりする構成部品と通信するバッテリー１６などのエネルギー貯蔵装置１６を含む。鉛酸バッテリーやリチウムイオンバッテリーなど様々なタイプが利用可能である。
【００２３】
第１のインバータ２２Ａは第２のインバータ２２Ｂと通信可能な状態にあり、第２のインバータ２２ＢはＤＣ電力をＡＣ電力に変換しなおす。第２のインバータ２２Ｂは、第２の電気機器ＭＧ２  ２４と通信可能な状態にある。ＭＧ２  ２４は、ＡＣ電力を車両の運転に利用可能な力学的エネルギーに変換する。この例では、力学的エネルギーは、車両の車輪Ｗ、すなわち前輪または後輪の動作を制御するために駆動軸に送られる。
【００２４】
エネルギー変換プロセスは１００％の効率より低いので、システム全体で損失となることを理解されたい。一例では、インバータを通した損失は約３％から１０％の範囲であろう。第１の電気機器（ＭＧ１  １２）は第２の電気機器（ＭＧ２  ２４）と直接電気的な通信状態にあり、よって第１の電気機器からのＡＣ電力は直接第２の電気機器に電力を提供する。第１の電気機器は、電力が第２の電気機器に直接送られる速度及び負荷で運転されることを理解されたい。本開示の様々な異なる例および図が図２ａ〜１２に記載されている。
【００２５】
図２ａは、ＭＧ１  １２とＭＧ２  ２４との間でダイレクトＡＣ／ＡＣ接続を可能にするスイッチボックス２１を含む車両１０の例示的概略システムを図示する。スイッチボックス２１による損失は比較的低く、インバータよりもかなり低い。この例では、エンジン２０は、バッテリー１６、他のインバータ２２Ｂまたはスイッチボックス２１によって受け取られるインバータ２２Ａに電力を送ることができるＭＧ１  １２に連結される。その後、エネルギーは、ＭＧ２  ２４及びその後車輪Ｗに転送される。他の図面によって示されたように、エネルギーはいずれかの方向に流れ得る。ボックス２１のさまざまな運転状態の展開図が図２ａにさらに示される。この例では、スイッチボックス２１は状態１（２１Ａ）、状態２（２１Ｂ）および状態３（２１Ｃ）によって表された３個の運転状態で運転可能である。エネルギー流れの典型的なスイッチボックスのモードの様々な実現可能なモードが図４〜１２に示されている。次の表１は各運転状態に関連する様々な特性を示している。
【表１】
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【００２６】
電力は、三相ＡＣバスを介して伝達される。スイッチボックス２１は三相ＡＣ伝送のため３本の配線／スイッチ２５を含む。状態１は、３個のスイッチ２５がすべて開いたボックス２１Ａによって表されている。スイッチ２５が開いているとき、エネルギーはＭＧ１とＭＧ２との間を直接伝達できない。したがって、エネルギーは（ＭＧ１を出る）ＡＣからインバータ２２Ａを介してＤＣに変換され、その後充電のためにバッテリー１６で受け取られるか、第２のインバータ２２ＢでＡＣに再変換されて、ＭＧ２に送られる。２個のインバータを有することにより、互いに直接影響を与えることなしにいずれかのＭＧの動作が可能になる。バッテリー１６が第２のインバータ２２Ｂを介してＭＧ２  ２４にエネルギーを送る間、ＭＧ１  １２はアイドリングか、完全に停止することができる。エネルギーは、バッテリー１６からＭＧ１  １２とＭＧ２  ２４の両方に送られる。これは、エンジンをクランキングし、ＭＧ１  １２がエンジン２０へエネルギーを送るためにジェネレータよりもモータとして動作することを必要とするために望ましい。ある例では、電力はＭＧ１  １２からバッテリー１６を充電するために流れ、同時にＭＧ２  ２４を駆動する。
【００２７】
ボックス２１Ｂに示されるように、状態２は３個のスイッチ２５が閉じており、ＭＧ１  １２とＭＧ２  ２４との間の直接電気リンクを提供する運転状態である。スイッチボックス２１Ｂは、ＭＧ１  １２で生成されたＡＣ電力がＭＧ２  ２４に直接流れることを許容する。この例では、エネルギーの流れはインバータを迂回し、したがって、インバータ２２に関連する、望まれないエネルギー損失を無くす。この実施例では、ＭＧ１  １２はＭＧ２に直接リンクされ、よってつり合いのとれた速度で動作する。これはたとえばクルーズコントロール条件に適しており、車両の動力分配の効率をあげる。２１Ａに関連するスイッチを介するエネルギー損失はインバータ２２によるエネルギー損失よりもはるかに少ない。エネルギーは、インバータ２２を介するのに加えてスイッチボックス２１Ａを直接流れ、バッテリー１６または他のインバータに流れる。エネルギーは両方向に運ばれ得る（すなわち、ＭＧ１  １２及びＭＧ２  ２４からバッテリー１６へ、バッテリー１６からＭＧ１  １２及びＭＧ２  ２４へ）。したがって、車輪Ｗはエンジン２０からのＡＣ電力によって及びバッテリー１６からのＤＣ電力によって動力が与えられ得る。ＤＣ電力がＭＧ１からＭＧ２へ転送されると同時にバッテリーが充電されることも可能である。バッテリー１６は、１台または２台のインバータ２２を用いて増幅したり充電したりできる。
【００２８】
第３の状態（状態３）は、スイッチボックス２１Ｃの運転状態に関連するエネルギー流路である。この実施例では、（ボックス２１Ａおよび２１Ｂに開いて示された）スイッチ２７は１個のスイッチ２５とともに閉じている。閉じている時、スイッチ２７は、ＭＧ１またはＭＧ２のいずれかが逆に動作する際に、ＭＧ１  １２とＭＧ２  ２４との間の直接エネルギー流れを許容する３相に渡るエネルギーの架橋を許容する。したがって、ＭＧ１  １２が前進回転する一方、ＭＧ２が後進回転することができる。
【００２９】
他の例では、図２ｂは、エンジン２０とＭＧ１  １２との間に配されたトランスミッション１４Ａ及びＭＧ２と車輪Ｗに関連する車輪駆動軸との間に配された第２のトランスミッション１４Ｂと共に、図２ａのシステムのボックス図を示す。図４〜１２を参照すると、２個のトランスミッション１４Ａ及び１４Ｂが提供されている。トランスミッション１４Ａ及び１４Ｂは、それぞれ２速トランスミッションであり、よって車両に４速トランスミッションシステムが効果的に作られる。選択されたギアスプリット構成は例示的目的のためであり、他の多速もしくはシングルトランスミッションギア構成も考えられ、本開示の範囲内に含まれることを理解されたい。さらにこの例では、物理的に分離したギアセットの間に電気的スプリットがある。車両は特定の速度／荷重帯に合うように要求されたギアの数のみを用いることができることが好ましい。システムは、ギアを要求に合わせるために別の速度／荷重帯で動作するようギアを変更できる。エネルギー要求は特定の動作モードのために選択されたギアの数によって減少される。
【００３０】
ｅ−スプリット配置の一例では、ギアはエンジン２０とＭＧ１  １２及び車輪Ｗの車輪駆動軸とＭＧ２  ２４との間に位置決めされている。なお、２個のエンジンギアと２個のモータギアはエンジンをかけた状態で４速を効果的に提供する。単一のシンプルな遊星歯車（エンジンにおける２個のギア）または単一の複合の遊星歯車（エンジンにおける３個のギア）構成を介するなど、エンジンにおける２または３個のギアの内包はコンパクトなパッケージングをもたらす。システムはさらに、３個または２個のエンジンギアを実行するため、２個のクラッチ構成など、１個以上のクラッチを含む。一般的に、トランスミッションは分離によりクラッチ効果を含むことができる。エンジンにおける３個のギア及びモータにおける２個のギアの使用は６個のギアに効果的に変換できることを理解されたい。
【００３１】
動力伝達装置は、当該技術分野で公知の他の構成部品を含んでもよい。たとえば、ウエットクラッチやドライクラッチなどのクラッチが、異なる速度比を切り替えるために軸部に設けられてもよい。他の動力伝達装置の構成要素が含まれてもよく、車両の運転に従来通りに関わってよい。
【００３２】
図４〜１２は、本開示に関連する様々な例示的実施例を示す。例示的システムは前輪Ｗに連結された第３の電気機器ＭＧ３  ２６を含む。これらの実施例は、本開示に関連する例示的車両に４輪駆動モードの選択を許容する。ＭＧ３  ２６はスイッチボックス２１に直接リンク可能である。動力はエンジン２０から直接ＭＧ３  ２６に送られる。これらの実施例では、第２のスイッチボックス３１は、ＭＧ３  ２６と連結された第３のインバータ２２Ｃとともに提供される。したがって、第３のインバータと第２のスイッチボックスの存在が、エンジン、バッテリー、インバータ及びモータ／ジェネレータ間の様々なエネルギーの流れのパターンを許容する。図３は、マルチスイッチボックス、インバータ及びモータ／ジェネレータの実施例に関連した、異なるモードの機能説明を示す表である。モード１〜１１は、スイッチボックス、バッテリー、インバータ及びモータ／ジェネレータの動作状況と関連した動作状態の例である。モード７は、スイッチが閉じて相が一列になることができること確実にする同期が起きた例である。バッテリーの欄において、「Ｄ」は放電を示し、「Ｃ」は充電を示す。
【００３３】
ｅ−ダイレクトでの車両の運転（すなわち、スイッチ２５及び／または２７が閉じた状態）は、車両１０のインバータの負荷を大幅に減らす。したがって、インバータのサイズは、スイッチボックス２１及び／または３１を有しない車両に用いられる標準のインバータに比べ、小さくすることができる。インバータのサイズが小さくすることで、車両及び全体のシステム効率のハードウエア費用を減らすことができる。
【００３４】
対応型機械連結装置（クラッチなど）の追加は、車両１０の前輪駆動軸と後輪駆動軸との間の直接動力分配へのｅ−ダイレクトの使用など、システムの多用途性を増やすことができる。ｅ−ダイレクトのハードウエアは、前方ＭＧ１  １２または後方モータ／ジェネレータＭＧ２  ２４のいずれかが係合可能に位置決めされている。駆動モータ２４および２６の両方が同時にまたは別々に係合することが実行可能である。
【００３５】
車両のトランスミッションは、機械的連結装置として機能する。機械的連結装置の例としては、従来のマニュアルトランスミッションやデュアルクラッチトランスミッション、オートマチックトランスミッションに見られるような湿式クラッチ、オートマチックトランスミッションに見られるようなトルクコンバータ、かみ合いクラッチ、または、ある運転モードにおいて〜１００％のトルクトランスファを別の運転モードでは〜０％のトルクトランスファを許容する他の機械的リンク装置などのクラッチが挙げられる。機械的連結装置は、０〜１００％の幅広いトルクを転送できてもよく、または、オートマチックトランスミッショントルクコンバータなどのトルク倍増性能を有してもよい。結果として、ジェネレータ１２はエンジン２０から係合が外れ、電力またはトルクがジェネレータＭＧ１  １２に転送される一方、エンジン２０はジェネレータに関係ない速度で回転する。ｅ−ダイレクトなどの特徴は、機械的滑り装置（すなわち、連結装置またはトランスミッション）の使用によって車両が停止した時にｅ−ダイレクトが係合されることを許容することによって、強化され得る。ジェネレータ１２は、３相バスを介してモータ２４にかたく連結され、ジェネレータ／モータ１２／２４をそれらが機械的にリンクしているように作動できる。他の利点はトランスミッション１４Ａ／１４Ｂによって、インバータ２２またはバッテリー１６の必要なくして車両１０をスタートできるようになる。
【００３６】
２位置スイッチなどスイッチ２５付きのスイッチボックス２１の導入によって、前輪または後輪Ｗへのｅ−ダイレクト運転が許容される。エンジン２０がマルチプルギアにおいてｅ−ダイレクトを介して動力を伝達できるようにポール／ギア比が最適化される、すなわち最適化された多段エンジン速度になり得る。一例では、システムは３相ＡＣ電源ケーブルをジェネレータＭＧ１  １２または後方駆動モータＭＧ２  ２４と同じバスに堅固に連結することを含んでもよい。前方駆動モータＭＧ３  ２６は、後方モータＭＧ２  ２４と同じ電気周波数を有する。これは、２個のモータがポール数に対して常に反比例の速度で回転することを意味する。しかしながら、車軸速度は、車両がカーブを走ったり、タイヤの摩耗、ギア切替えなどよって変化し、したがって柔軟な機械的連結はこれらの変化に適合する。車両がカーブを走ると、前輪Ｗは後輪Ｗよりも長い距離を移動する。これは、前方モータＭＧ３  ２６が後方モータＭＧ２  ２４よりも比して早く回転することを意味する。ｅ−ダイレクト構成は電気相に堅固に連結するので、前方モータＭＧ３  ２６はモータと車輪Ｗとの間の柔軟な連結によって利益を得ることができる。柔軟な連結（エンジン／ジェネレータの柔軟な連結器で説明されたのと同様の可能性を有する）及び前方モータＭＧ３  ２６と車輪Ｗとのドライブユニットは、モータが常に（トランスミッションを用いて）連結出力速度よりも早く回転するように、構成されてよい。これは、モータが車輪に動力を提供してもよいことを意味する。
【００３７】
別の例では、前輪駆動モータＭＧ３  ２６はジェネレータＭＧ１  １２に堅固に連結しても良い。したがって、前方駆動モータＭＧ３  ２６とジェネレータＭＧ１  １２は、定比例の速度で回転しても良い。インバータ２２Ａは、ｅ−ダイレクト運転の際にジェネレータＭＧ１  １２が前輪Ｗに動力を与えるのに応じて前輪Ｗに動力を与えるか、ジェネレータＭＧ１  １２から電力を吸収するか、電力を調整することもできる。前方及び／または後方モータがジェネレータＭＧ１  １２に均等にかたく連結されるように、第２のｅ−ダイレクト切替え装置３１が加えられてもよい。結果として、第１のインバータ２２Ａが前方のモータＭＧ３  ２６または電気機器に電力を与えてもよい。必要に応じてエンジン２０が離されるようにジェネレータＭＧ１  １２は前方モータＭＧ３  ２６を回転する。
【００３８】
ｅ−スプリット運転において、上述した構成を基準として数多くの変更が行い得る。たとえば：
・従来またはインバータなしの運転で動作するようにインバータのオンオフを切り替える。
・ＩＧＢＴまたは他の制御された回路を用いて、インバータまたは他の電気機器への経路電気機器動力間で切り替える。
・永久磁石同期機器やＡＣ誘導機などの異なるタイプのモータを用いて、２個の電気機器間のタイミング変化に対する耐性を増減できる。
・ＡＣ信号の大きさまたはタイミングを是正または他の方法で修正し、出力動力を制御する。
・２個の電気機器間の電力またはロバスト性を管理するために位相やバスキャパシタンス、インダクタンスや他の特性を調整する。
・エンジン動力を能動的または受動的に制御して、各電気機器の電気相間のタイミングを調整する。
【００３９】
図１３〜１５を参照すると、電気エネルギー動力管理システムの一例が示されており、このシステムは、車両の運転モードによって、エンジン２０と駆動モータＭＧ２  ２４またはＭＧ３  ２６間の動力の分配を制御するｅ−ダイレクトスイッチボックス２１または３１を含むものである。スイッチボックス２１は、エンジン２０とＭＧ１  ２１との間に配置され、それらの直接接続によるシステムを介したＡＣ／ＤＣ動力変換損失をなくす。エネルギー変換プロセスは１００％より低く、その結果システム全体にわたって損失となることを理解されたい。図に示されたように、第１の電気機器ＭＧ１  １２はスイッチボックス２１を介して第２の電気機器ＭＧ２  ２４と直接電気的通信状態にあり、第１の電気機器ＭＧ１  １２からのＡＣエネルギーは直接第２の電気機器ＭＧ２  ２４に電力を提供する。ＭＧ１  １２は、電力が直接第２の電気機器に伝わる速度および負荷で動作するであろうことを理解されたい。
【００４０】
この例のロータリースイッチなどの様々なタイプのスイッチが考えられる。スイッチ２１は、ＡＣ−ＤＣ電源間の電力変換または電源から駆動源への動力変換に関する損失を減らす。
【００４１】
一例では、スイッチボックス２１は、接触機構と感知及び制御要素とを含む。スイッチボックス２１は３相のＡＣスイッチがよいが、他の実施例も考えられる。接触機構の一方は、ジェネレータから３相出力に接続され、他方はトラクションモータへの３相入力に接続される。加えて、相のうち２個を取り替えることによって相の反転を許容する手段がある。さらなる例では、回転型（接触機構が回転型アクチュエータによって作動される）または線形（接触機構が線形アクチュエータまたはリレーなどによって作動される）スイッチが提供される。感知機構は、スイッチボックス２１のいずれか側での電圧間の電圧、周波数および位相関係を感知する。この入力に基づいて、またドライブ状態によって適切な制御アルゴリズムを用いて、スイッチボックス２１は作動され、ｅ−ダイレクトモードを行う（すなわち、スイッチ２５を閉じる）。スイッチボックス２１は、車両／ハイブリッド制御装置と通信し、スイッチ動作を適合させる。この通信は、ＣＡＮプロトコルなどを介して有効となる。
【００４２】
一例では、図１３〜１５に示されたように、回転型スイッチボックス２１は２個のパーツ―ジェネレータ出力側に接続する固定パーツとモータ入力側に接続する固定パーツに対して回転できるパーツ−を含む。回転パーツは、接続がなされる銅製（または他の誘電材料製）の棒を含んでもよい。固定パーツから回転パーツへの接続は、回転パーツの表面を摺動できるブラシ（金属、黒鉛またはそれらの組み合わせ）を介して行われる。誘電性の破片を取り除く補助となるブラシと一体または同位置に配置されたワイパーがあってもよい。回転パーツは、ステッパモータなど回転型アクチュエータに接続されてもよい。感知回路および制御装置がスイッチ２５を行う条件が満たされたと判断したら、回転型アクチュエータは可動化し、回転パーツを起動し、ジェネレータ出力側にモータ入力側を接続する。線形の例は、上述の回転要素を線形要素に置き換えることで同様に実施される。
【００４３】
さらなる例では、スイッチボックス２１は、リレー機構などを用いて機械的接触器が起動される電気的機械スイッチである。電気的機械スイッチの別の例は、ハイブリッド電気および電気機械スイッチである。この例では、電気機械スイッチの各コネクタと並列をなす電力電子デバイス（ＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴなど）がある。制御装置から命令を受けると、電力電子デバイスはまず閉まり、その後電気機械スイッチが起動される。電力電子デバイスは、閉じるのが電気機械スイッチよりもかなり早いため、より早い効果的な閉鎖を可能にする。。電気機械スイッチは駆動電流を取り扱うことができ、よって電力電子デバイスは短い持続時間でピーク電流を取り扱う必要がある。
【００４４】
ＭＧ１  １２とＭＧ２  ２４間で同一速度に調整して近づけることが不可能な例では、ボックス２１内のスイッチは比較的早く閉鎖する必要がある。機械的接触器はそれらが高いレベルの効率を有するので利用可能であるが、それらの応答時間はある状況では適切ではない。ボックス２１内に示されるハイブリッドの電力電子／機械的接触器が利用可能である。ある例では、各機械的接触器に２個のＩＧＢＴが含まれ、それらはいずれかの方向に通電することができるが、1個のＩＧＢＴのみが必要であってもよい。他の電力電子デバイスと用いることができる。他の電力電子デバイスとは、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ、ＳＣＲなどであるが、これに限られない。スイッチが閉じて電気機器間の直接の電力移行を許容する場合、電圧レベルは制御装置によって監視されてもよい。３相電圧が整列する場合（例え、一瞬でも）、半導体スイッチングデバイスは連動し、位相をともにロックする。これによって、機械的接触器にわたる電圧がゼロ近くに保持され、リスクがほとんどない状態でそれらを閉じることができる。
【００４５】
運転中、さまざまな運転モードが、例を挙げて説明され、また他も考えられる。たとえば、車両のブレーキは、回路を開くことによってｅ−ダイレクトを閉じるまたは遮断する。別の例では、加速中、ｅ−ダイレクトスイッチは、所定速度以下、たとえば５〜１５マイル／時などで閉じ、それ以上では、スイッチはｅ−ダイレクトの特徴を完全に実行するために引き続き閉じられる。別の例では、動力要求モードなどの移行モード中、ｅ−ダイレクトが実行される。ｅ−ダイレクトおよびｅ−スプリットの使用は、同時でもまた別個でも実行できることを理解されたい。
【００４６】
システムは、センサーを用いてジェネレータ／モータの速度が、また、センサーを用いてエンジン速度が検知され得る。速度信号はそれぞれ、プロセッサに送られる。プロセッサ内のロジックは両方の速度信号を評価し、トランスミッションへ信号を送り、ジェネレータ／モータへのエンジン動力の移行をさらに制御するために、トランスミッションギアを選択的に制御する。結果として、ジェネレータ／モータは、システムの効率を最大にするために、エンジン速度から独立した速度で運転可能である。これらの効果の結果として、車両の設計者は、システム効率を最大にするために、エンジン運転ポイントの選択において拡大した自由度を持つ。さらに、信号は、動力分配を制御するためにｅ−ダイレクトスイッチに送られる。
【００４７】
直列ドライビングモード（従来のドライビングの運転状態も可）とｅ−ダイレクトモードとの間の移行を切替え制御する方法が提供される。この手法は、前述したシステムのいずれかを用いて実行される。さらに、この手法はｅ−スプリットモード及びｅ−ダイレクトモードの両方を有する車両に使用されてもよい。図１７を参照すると、２個の異なるモード間を移行する方法が提供されている。各ステップは、プロセスを実行するための１個以上のサブステップを含む。直列ドライビング（すなわち、インバータがジェネレータとモータとの間でエネルギーの移行をするのに用いられている）と、ｅ−ダイレクト及び／またはｅ−スプリットとの間の制御によって、運転のしやすさや、システム効率、及び途切れのないモード移行に関するドライバーの要望が達成される。
【００４８】
運転のしやすさは、車両の敏捷性や燃料効率を考慮することで最適化または改善できる。システム効率は、一定のドライバーの要望に対する構成要素による損失のいくつかまたは全てを含む望ましいモードを計算することによって、高めることができる。変速装置は、所望のまたは適切な速度範囲内でモータ及び／またはジェネレータを運転するために活用される。
【００４９】
手法は、移行条件を検出するステップを伴うブロック３００から始まる。移行条件の検出は、車両システム制御装置において特定のパラメータを測定し、測定されたパラメータを、車両を運転するための所定の効率比較に関連付けることによって行われてもよい。移行条件の例は、クルーズモード、定常モードなど車両の運転条件である。車両システム制御装置は、直列モードとｅ−ダイレクトモードとの間を評価し、効率条件を評価することができる。効率チャートは、ｅ−ダイレクトがより効率的か否かを判断するための判断基準を提供することができる。一般的に、ジェネレータ及びモータは、等しい電気周波数で動作しなければならない。所与の車両速度について、エンジン及びジェネレータは、有効な範囲内となる特定のＲＰＭまたは速度で動作し、モータはその効果的なプロファイルを有するであろう。システム制御装置は、ｅ−ダイレクトでの動作が、インバータを介する損失が起きる直列での動作よりも効果的であるか否かを評価しなければならない。直列からｅ−ダイレクトへの移行を制御する移行条件が満たされてから、Ｍｄｅｍａｎｄ＜Ｍｇｅｎｍａｘ（所与の条件または目標状態条件のための最大ジェネレータ動力出力）及びシステム全体の損失が望ましい動作条件について考慮される。
【００５０】
ｅ−ダイレクトへの移行に対して、プロセスは駆動系出力へのドライバー要求の実質的に途切れのない移行を成し遂げる。ｅ−ダイレクトスイッチはその後閉じられる。このステップはＧ−ＩＮＶを即座に切ることを含む。その後、Ｍ−ＩＮＶがアイドリングするよう制御され、これにより、もはや動力出力を生み出さない。ｅ−ハーモナイズ機能が駆動系ジャークを中和することに関してＭ−ＩＮＶが移行相を監視することを許容する。
【００５１】
ブロック３１０において条件が満たされないと判断されると、システムはブロック３１０に進む。ブロック３１０では、車両が直列モードなどで引き続き動作する。システム制御装置は、連続するドライバー要求、システム状態及び損失を監視し、移行条件を生成するようアルゴリズムがプログラムされ得る。
【００５２】
ブロック３００で移行条件が満たされたと判断されると、手順はブロック３２０に進み、連続する。たとえば、上述したようなインバータによる電気損失をなくすことでｅ−ダイレクトモードがシステムをさらに効率的な運転条件に設定する特定の条件で車両が動作している場合、移行条件は満たされ、ｅ−ダイレクトで動作するという決定がボックス３２０においてシステムの条件付けを開始する信号が生成される。
【００５３】
システムの条件付けの例はブロック３３０に示されており、ブロック３３１に示されたモータとジェネレータの同期を含む。モータとジェネレータの同期は、（ｉ）ブロック３３２に示されたように電気周波数と、（ｉｉ）ブロック３３３に示されたように電気的位相と、（ｉｉｉ）ブロック３３４に示されたような電力出力とを同期することを含んでよい。電気周波数は、等しいか、システムがいかなる周期的差分でも調整することができるように、それらが一瞬重なる範囲で動作すべきである。なお、電気周波数は等しくあるべきであるが、各構成要素の速度はそうでなくてよい。速度は、電気周波数が等しければ比例し得る。位相は合うように調整されるべきである。電力出力、ある例ではトルクは等しくなるべきである。
【００５４】
条件付けは、エンジン／ジェネレータ及びモータが電気周波数、位相（位相ロックループ）及び動力出力に関して同期されることを含む。位相ロックループ回路は、入力信号ｎＧｅｎ（ジェネレータの周波数）、ｐＧｅｎ（ジェネレータの位相）およびｎＭｏｔ（モータの周波数）、ｐＭｏｔ（モータの位相）の周波数と位相の両方に応答し、周波数および位相の両方における参照ｎＭｏｔ，  ｐＭｏｔに合うまで、制御された発振器（エンジンの入力、ジェネレータの速度制御）の周波数を自動で上げたり下げたりする。負荷条件付けは、ジェネレータがモータと同じ電力出力を生成すること、Ｍｇｅｎ＝Ｍｍｏｔを確実にすることで成し遂げられる。したがって、Ｍｄｅｍａｎｄ＝Ｍｍｏｔ＝Ｍｇｅｎ（モータ及びジェネレータのインバータは可動状態のまま）が成立する。
【００５５】
条件付けの別の例は、特定の基準を満たしてもよい。ドライバーの動力出力要求（Ｍｄｅｍａｎｄ）が所定動作範囲内である。さらに、エンジンはＯＦＦとは反対にＯＮとなり、ジェネレータの回転を許容すべきである。モータはドライバーの要求に実質的に等しい動力要求：Ｍｍｏｔ＝Ｍｄｅｍａｎｄを生成しなければならない。ジェネレータは、生成モードでなければならない。ジェネレータのインバータ（Ｇ−ＩＮＶ）及びモータのインバータ（Ｍ−ＩＮＶ）は可動状態にある。３相接触器は開状態でよい。これらの条件付けの条件はｅ−ダイレクトスイッチを起動する前に発生する。条件付けのためには、モータとジェネレータが２つのアクターと同期される。エンジンは開ループの速度制御装置として働く。ジェネレータは位相差を取り除くための閉ループの制御装置として並行して働く。ジェネレータはモータと同等な電力出力を生成する負荷条件付けを経験する。したがって、接触器を閉じる条件が達成される。
【００５６】
条件付けステップのさらなる例では、ブロック３４０で示されるように３個の動的な一時的特徴：（ｉ）ｅ−ブースト；（ｉｉ）ｅ−リジェネ；及び（ｉｉｉ）ｅ−ハーモナイズが、条件付けを容易にするために提供されてよい。ｅ−ブーストはドライバー要求（例えば、ドライバーがペダルから離し、その後ペダルを押すチップインなど）の動的応答が達成されないであろう場合、ドライバー要求を一時的にあげるために起動される。したがって、ｅ−ブーストは、補償のためインバータから動力を引き出す。ｅ−リジェネは、ｅ−ブーストの機能及び条件とは反対である。この特徴は、ドライバー要求（例えば、ドライバーがペダルを押し、その後ペダルから離れるチップアウトなど）の動的応答が達成されないであろう場合、ドライバー要求を一時的に減らすために起動される。ｅ−ハーモナイズは、シフティングによって、または、完全に同期したモード移行でない場合に起きる駆動系の出力変動に一時的に対抗するために起動される。制御装置は、モード間のスムーズな移行に電流を加え、または取り除くためにジェネレータとモータの両方の状態に注意を向ける。
【００５７】
車両システムの条件付けが完了すると、手法はブロック３５０に進み、ｅ−ダイレクトスイッチを起動するなどことによって、ｅ−ダイレクトを作動する。スイッチボックス３５０を起動することは、電気スイッチを閉じることを含む。手法はブロック３６０に進み、車両はｅ−ダイレクト運転モードでの運転を続ける。移行条件および条件付けステップが満たされると、ｅ−ダイレクトスイッチの３相接触器は閉じられる。これは、Ｇ−ＩＮＶをスイッチオフしたり、接触器を閉じたり、Ｍ−ＩＮＶ（Ｍｍｏｔ＝０Ｎｍ）を解放するなどの動作を同時に実行することを含む。Ｍ−ＩＮＶは、モータ出力において生じ得るジャークを打ち消すことができるように可動状態のままにある。ｎＧｅｎおよびｎＭｏｔが等しく同相であり、ＭｇｅｎがＭｄｅｍａｎｄ及びＭｍｏｔと等しいので、車両速度は接触器を閉じる前と等しく保持される。Ｍｄｅｍａｎｄは、両インバータの変換損失なくジェネレータからモータへ直接移行される。
【００５８】
手法はブロック３７０に進み、ｅ−ダイレクトを解除するために条件があっているか否かを決定する。ブロック３７０は、システムが直列モードに移行するために所定条件が合致するか否かを判断する。条件の一例は、Ｍｄｅｍａｎｄ＞Ｍｇｅｎｍａｘであるか否かである。条件の別の例は、充電維持モードまたは車両速度がｅ−ダイレクト条件下で所定の最小車両速度よりも低いか否かである。
【００５９】
手法はブロック３８０に進み、移行が起こる。たとえば、ドライバー要求から駆動系出力への移行は、Ｇ−ＩＮＶをスイッチオンし、Ｇ−ＩＮＶを制御してアイドリング（ｉｎｐｕｔ＝０Ｎｍ）するステップを含んでもよい。Ｍ−ＩＮＶ及びＧ−ＩＮＶは制御される。モータはジェネレータからドライバー要求を引き受け、インバータがループに返される。ジェネレータからモータへの負荷の移行は、たとえばｅ−ダイレクトスイッチを開いて直列モードに移動することにより、終了する。ｅ−ハーモナイズステップは、駆動系ジャークを打ち消すことに関してＭ−ＩＮＶが移行相を監視する場合に用いることができる。
【００６０】
図１６は、例示的車両運転システム１００上の制御図を示す。システム１００は車両の動きを動作可能に制御する動力伝達装置１１１を含む。車両の車輪Ｗを動かす車両の駆動軸１０１を機械的に駆動するモータ１２４は、電源（すなわち、バッテリー１１６、エンジン１２０、及び／またはジェネレータ１１２）によって動力が与えられる。モータ１２４及びジェネレータ１１２は、電気的または電気機器として参照されてもよい。一例では、「モータ」及び「ジェネレータ」という用語は、それぞれ逆の機能を成し遂げるために逆に運転されるので、エネルギーの流れを示している。従って、電気機器は、負の軸トルクで運転することによって電力を生成（すなわち、ジェネレータ）し、正の軸トルクを生成することによって動力を分配する（すなわち、モータ）こともできる。よって、車両は、エンジン１２０に連結したジェネレータ１１２と車輪Ｗに連結したモータ１２４を含むことができる。図１６では、モータ１２４は、さらにトランスミッション１１４とクラッチ２１４に連結される。ジェネレータ１１２はインバータ１２２（Ｇ−ＩＮＶ）に連結され、モータ１２４はインバータ２２２（Ｍ−ＩＮＶ）に連結される。
【００６１】
一般的に、ジェネレータ１１２の出力は、インバータ１２２でＤＣ電力に変換されるＡＣ電力である。ＤＣ電力はバッテリー１１６に送られるか、別のインバータ２２２に送られＡＣ電力に再変換された後、いずれかの駆動モータ１２４に動力を与える。そのようなモータ／ジェネレータおよびインバータの典型例は、それぞれ所与の速度／トルクバンドに対応する所定の運転効率を有する。この例では、動力伝達装置１１１はまた、ある運転条件下で要求されたとき補助動力を提供するガソリン駆動エンジン１２０を含む。エンジン１２０は、エンジン出力軸などを介してジェネレータ１１２に運転可能に連結される。よって、エンジン１２０が駆動するとき、互いに係合した結果としてジェネレータ１１２は通常動作する。エンジン１２０はまた、対応する速度／トルクバンドで所定の運転効率を有する。しかしながら、エンジン速度効率とジェネレータ速度効率との比率は、特定の速度／トルクバンド内で最適でなくてよい。電気スイッチボックス１２１は、ジェネレータ１１２とモータ１２４の間に配置され、複数の電気スイッチ１２５を含む。この例では、スイッチボックス１２１は３相スイッチ１２５を含む。
【００６２】
図１６の例では、車両システム制御装置とも呼ばれる、ハイブリッド制御装置（ＨＣＵ）２２０は、各インバータ１２２，２２２と連結され、電気パラメータを監視する。さらに、それはエンジンの動きを制御するエンジン制御装置（ＥＣＵ）２３０にも連結されている。点線で示されているものは、ＥＣＵ２３０またはＨＣＵ２２０に含まれてもよい、擬似制御ボックス２１０である。ボックス２１０は、スイッチボックス１２１及びインバータ１２２及び２２の他にジェネレータ１１２及びモータ１２４にも効果的に連結される。ボックス２１０は、Δｎで示されるジェネレータとモータ間の周波数における変化を監視し、ボックス２１１で示される条件付けステップに関連した動きを制御する。その後、Δｎ値はＥＣＵ２３０またはＨＣＵ２２０のいずれかによって監視される。ボックス２１２は、ジェネレータ１１２及びモータ１２４の位相を監視する３相検出器である。制御ボックス２１０は、制御のステップと方法を満足する監視機能を提供する。
【００６３】
ハイブリッド車は、ガソリンモータや、他の制御装置、動力伝達装置など車両にとって公知の他の特徴を含んでもよい。本開示の多くの修正や変形が上記の教示に照らして可能である。したがって、添付のクレームの範囲内で、本開示は具体的に記述されたもの以外でも実践し得る。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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