(57)【要約】      （修正有）【課題】既存部品で用いられる並列ハイブリッドシステムを提供する。【解決手段】バッテリィ（５）駆動の電気モータ（４）のための伝達ポートとしてオートマチックトランスミッション（２）におけるパワーテイクオフ（３）接続を利用する並列ハイブリッドシステム。電気モータ（４）は、運転モードにおいて駆動力又は回生ブレーキを提供し、または停車の間に従来のＰＴＯ（３）に一般的に搭載される補機（１０）に電力を供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のパワードライブシステムであって、
トランスミッションを介して前記車両の車輪を駆動するように接続された内部燃焼のエンジンであって、前記トランスミッションはパワーテイクオフ（ＰＴＯ）及びＰＴＯ出力ギアを有する内部燃焼のエンジンと、
電気モータ、エネルギストレージシステム並びに車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）を含む前記ＰＴＯに接続される並列ハイブリッドドライブシステムと、
を含み、
前記電気モータは、双方向の動力の伝達のために、シャフトを介して前記ＰＴＯに接続され、
前記電気モータは補機を有し、
前記エネルギストレージシステムは、電力を送るため及び受け取るために、前記電気モータに接続され、
前記車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）は、前記エネルギストレージシステムから前記電気モータに電力を供給し、駆動力を前記トランスミッションに供給し、前記エンジンによって前記車両の前記車輪に供給される駆動力を補助する第１の加速モードと、前記エンジンが前記車輪に動力を供給していないとき、前記電気モータに、前記ＰＴＯからシャフト動力を受け取らせる一方、発電機として動作させて回生ブレーキングを提供し、前記エネルギストレージシステムに再充電させる第２の減速モードとを有し、さらに、前記ＰＴＯは、前記トランスミッションから切り離されることができ、前記電気モータが前記エネルギストレージシステムから前記補機に動力を自由に提供させることができる車両のパワードライブシステム。
【請求項２】
前記補機は、油圧ポンプ、空気圧縮機及び取り付けられた付属装置からなるグループから選択される請求項１記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項３】
前記ＰＴＯは前記トランスミッション内のＰＴＯ出力ギアに接続された請求項１記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項４】
前記エネルギストレージシステムは、バッテリパック、前記バッテリパックを充電するために外部電源を用いるバッテリ充電器、及びバッテリ管理システムを含む請求項１記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項５】
前記電気モータは補助パワーテイクオフを有する請求項１記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項６】
前記補助パワーテイクオフは、前記ＶＭＣＳが前記第１モードにあるときに非結合とされる請求項５記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項７】
前記ＶＭＣＳは、いずれかの切り換えるモードに結合するときに、前記ＰＴＯの振動及びギアバックラッシュを低減するための減衰機能を備え、前記減衰機能は前記電気モータ及び前記ＰＴＯ出力ギアの速度及び方向を監視し、さらに前記電気モータの加速度及びスピードを調整し、それによって前記車両パワードライブシステムの円滑さ及び効率的な動作を達成するために閉ループフィードバックループを形成する、請求項６記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項８】
前記電気モータは、前記第１のモードの間に付加的なトルクを提供し、さらに前記第２のモードにてより回生電力を提供する永久磁石モータである請求項７記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項９】
前記ＶＭＣＳは、車両の運転性を最適化するため、前記ＰＴＯに適用される動力の量及び周波数を判断するために、さらに全体的な効率を最適化するために、アクセルペダルポジション、エンジンスロットルポジション、バッテリ電圧、車両スピード、及びトルク要求を監視する、請求項８記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項１０】
前記ハイブリッドシステムは、前記エネルギストレージシステム及び前記電気モータ間のパワーの流れを制御するための前記エネルギストレージシステム及びインバータ間の高電圧ＤＣ結合センタを有する請求項９記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項１１】
前記ＶＭＣＳは、前記電気モータが前記バッテリパックを再充電する第３のモードである駐車／ニュートラルモードを有する請求項１０記載の車両パワードライブシステム。
【請求項１２】
前記ＶＭＣＳは、前記電気モータが前記補助パワーテイクオフを動作する前記エンジンシャットダウンを伴う全電気静止モードを第４のモードとして有する請求項１１記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項１３】
車両の複数の車輪を駆動するためにトランスミッションに結合される内部燃焼エンジン、パワーテークオフ（ＰＴＯ）を有する前記トランスミッションを備える車両パワードライブシステム内にあって、前記ドライブシステムを取り付けるための方法であって、
パラレルハイブリッドドライブシステムを双方向動力流シャフト、電気モータを備える並列ハイブリッドドライブシステム、エネルギストレージシステム、及び車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）を介して、前記ＰＴＯに接続するステップと、
前記内部燃焼エンジンが前記複数車輪を駆動し、前記エンジンが前記車輪にパワーを供給しないときに回生ブレーキを提供し、それによって前記並列ハイブリッドドライブシステムが再充電される、前記車両の前記複数車輪に駆動力を補給するために前記電気モータを用いる前記並列ハイブリッドドライブシステムをＶＭＣＳ制御するステップと
を備える方法。
【請求項１４】
前記ＰＴＯを前記トランスミッションのトルクコンバータに接続するステップを備える請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
外部電源を用いる前記エネルギストレージシステムを再充電するためのステップを備える請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記電気モータが前記エネルギストレージシステムを再充電するときに前記電気モータからの前記補助電力を引き出すステップとを備える請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記電気モータがシャフト動力を前記トランスミッションに伝達するときに前記補助パワーテイクオフを切り離すステップを備える請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記ＶＭＣＳは、補助駆動力と回生ブレーキング間で切り換えられたときに前記ＰＴＯ内の振動を低減するために減衰機能を用いる請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記ＶＭＣＳは、車両の運転性を最適化するため、前記ＰＴＯに適用される動力の量及び周波数を判断するために、さらに全体的な効率を最適化するために、アクセルペダルポジション、エンジンスロットルポジション、バッテリ電圧、車両スピード、及びトルク要求を監視する、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記ハイブリッドシステムは、前記エネルギストレージシステム及び前記電気モータ間の電力の流れを制御するための前記エネルギストレージシステム及びインバータ間の高電圧ＤＣ結合センタを有する請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記電気モータは、前記トランスミッションの駐車又はニュートラル位置の間に、前記エネルギストレージシステムを再充電する請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記ＶＭＣＳは、発進補助のために提供される動力量及び前進及び／又は後退方向にあって適用される回生ブレーキング動力を調節するための方法を提供し、さらに前記ＶＭＣＳは各ギア用に提供される設定用に調節チャートを有し、前記設定はペダル位置に対して適用される正又は負のトルク、バッテリ電圧に対して提供されるトルク、提供されるトルクに対する充電の状態（ＳＯＣ）、さらにシステム無効を有するドライバ入力を含む請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
前記システムは、各ギアを入れ換え、前記トランスミッションは変換イベントのアドバンスト通知を提供するために信号を前記車両データネットワークから前記ＶＭＣＳへ提供し、より円滑及びより効率的な変換を許容し、よって車両乗車性を高めさらに燃料消費を低減しながら、さらにこの情報及びペダルポジションに基づいて、ＶＭＣＳは前記電気モータに提供される電力を増大又は減少する、請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
前記ＶＭＣＳは、アンチロック又はトラクションコントロールイベントに基づいて回生ブレーキングを除去又は低減するために、さらにオリジナルイクイップメントマニュファクチューズ（ＯＥＭ）車両データシステムと相互作用する請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の内部燃焼エンジンが車両の車輪を駆動しているときに、車両の車輪への駆動力を補助するために電気モータを用いる、並列ハイブリッド推進システム及び制御システムに関する。これらのシステムにあっては、エンジンが動力を車輪に動力を伝達しないときに、回生ブレーキを提供することで、並列ハイブリッドドライブシステム内のバッテリが再充電される。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド電気推進システムは、複数の動力源を組み合わせて、車両の車輪にトラクション動力を提供する。ハイブリッド電気推進システムには、直列及び並列という、二つの主要なタイプがある。
【０００３】
直列ハイブリッド技術は、全電気トラクションに基づき、電力はバッテリ及び／又はコンデンサのようなエネルギストレージから供給され、エネルギストレージ装置はＡＣ主電源、回生ブレーキング及び／又は搭載される発電装置によって充電される。
【０００４】
並列ハイブリット技術は、車両の車輪に原動力となる動力を発生するため、複数の動力源の機械的な組み合わせに基づいている。並列ハイブリッド推進システムにあって、原動力となる動力は、一般的に内部燃焼エンジン（ＩＣＥ）によって発生され、電気モータ及び／又は空気圧縮モータのような他の動力源を通して原動力システム内に導入される付加的な機械動力を伴う。
【０００５】
この明細書において示されるユニークな技術は、車両の速度を上げるためにギアを切り換える液体圧力及び遠心性強さを用いるオートマチックトランスミッションの使用に基づいている。中及び高耐久性重量クラスの車両（ＵＳＤＯＴクラス６，７，８）用の多くのオートマチックトランスミッションは、動力取出し装置（パワーテイクオフ：ＰＴＯ）のギアオプションを有する。
【０００６】
ＰＴＯギアは、トランスミッションの動力出力への直接の接続であり、ＩＣＥのクランクシャフトへの１：１の比率での接続である（一旦トルクコンバータが固定されると）、トランスミッションのトルクコンバータセクションに一般的に接続されている。ＰＴＯギアは、トランスミッションの外部ハウジング上のカバープレートを通してアクセス可能である。ＰＴＯカバーは取り外され、さらにＰＴＯ要素はトランスミッションのＰＴＯギアに接続される。
【０００７】
ＰＴＯ要素は、トランスミッションＰＴＯギアと噛み合う入力ギアを有する装置であり、ｕ-ジョイント形状のドライブシャフトに結合することができる出力シャフトを有する。ＰＴＯ出力は、エアコンプレッサ、ウォータポンプ、及び／又は液体、油圧ポンプのような補機を駆動するために一般に用いられる。ＰＴＯ動作は、静止モード及び／又は運転の間、成される。
【０００８】
Gruenwald及びその他の者の先行特許（米国特許6,484,830, 6,651,759, 7,004,273及び7,252,165）にあって、車両の推進を補助する回生ブレーキングを用いる、ＰＴＯシャフトを通してＡＣ誘導モータを接続するところの、ウルトラキャパシタ利用ハイブリッドシステムが説明されている。
【０００９】
（発明の目的）
本発明の一つの目的は、クラス６，７又は８のトラック又はバスに見られる既存の部品で用いられる並列ハイブリッド電気的推進システムを実施することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、双方向ＰＴＯ動作を適用することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、複数の動力源の間でシンクロナイズした回転を伴わなければならない並列ハイブリッドドライブシステムの適切な機能である。
【００１２】
本発明の別の目的は、前述した変化の間のシステムの内部部品上に影響が及ぼされるところの影響力の軽減である。
【００１３】
本発明の別の目的は、前記ハイブリッドシステムへの種々の入力を監視する車両監視及び制御システム（Vehicle Monitoring and Control System(VMCS)）である。
【００１４】
本発明の別の目的は、従来のＰＴＯに一般的に取り付けられる補機システムへの駆動条件及び静的な動作の両方の下で動力を供給するために、例えば、バッテリシステムのような、エネルギストレージシステムによって提供される電気モータの使用である。
【発明の概要】
【００１５】
これらの目的及び明白となる他の目的に合わせて、本発明は、原動力及び回生ブレーキのための二次エネルギ源用の伝達ポートとして作動するため、オートマチックトランスミッション上のパワーテイクオフ（ＰＴＯ）結合を用いる並列ハイブリッドシステムを創造する。
【００１６】
トラック及びバス用に設計されたクラス６，７及び８の大部分は、ＰＴＯギアオプション付きトランスミッションを用いる。本発明の目的は、燃料消費を低減するためにＰＴＯを有するいくつかの車両に容易に接続される並列ハイブリッドシステムを提供することである。
【００１７】
本発明の目的は、クラス６，７又は８のトラック又はバスに見られる既存の部品が用いられる並列ハイブリッド電気的推進システムを実施することである。現在他の人たちによって使用されている並列ハイブリッドドライブシステムは、特別なトランスミッションの使用、又はユーザに多くのコストを課す既存のドライブラインの再加工を要求する。この明細書で説明される発明は、車両の使用寿命の間のいつでも工場、又は車両取り付け工にて、再取り付けされることができる「拡張用の」並列ハイブリッド推進システムである。本発明のさらなる利益は、ほとんどの標準的な部品、保守のコスト、時間の使用を介して得られ、さらにプロトコルを劇的に変化しないことである。
【００１８】
本発明の別の目的は、双方向ＰＴＯ操作を提供することである。前述したように、ＰＴＯ出力ギアは、前記エンジンクランクシャフトに結合され、さらにエンジンのＲＰＭに直接的に関連している。バッテリによって給電される電気モータを通してＰＴＯ入力ギアに動力を供給することにより、前記車輪への動力の出力は、バッテリパックによって補われ、このため燃料消費が削減され、内部燃焼エンジンによって供給される動力を減らすことができる。電気モータは、結果的に車両を止めるための方法をもたらすＰＴＯ要素を通して、引きずること、又は負の力を提供する。電気モータの負の力は、前記バッテリを充電するために用いられ、この段階の間、電気モータは発電機として機能する。当業者は、回生ブレーキとしてこれを呼ぶ。
【００１９】
本発明の他の目的は、動力源間にてシンクロナイズされる回転を含まなければならない並列ハイブリッドシステムの適切な機能である。この場合、動力源は、ディーゼル内部燃焼エンジン及び電気モータとして定義されるかもしれない。前記エンジンは、トランスミッションへの動力を伝達する唯一の仕事を有し、一方前記モータは前記トランスミッションに動力を供給し、さらに充電用の動力（すなわち、回生ブレーキ）を受け入れる二つの仕事を有するだろう。二つの異なる仕事は、駆動されるドライバとして動作する間、電気モータを前後に変化させる。
【００２０】
本発明の別の目的は、前述された変化の間、システムの内部部品上に及ぼされる力の緩和である。この変化する力は、部品内のバックラッシュを結果的に反転させる。例えば、ＰＴＯの内部ギアトレインは、バックラッシュを引き起こさせる許容値を規定する。動作の間、各歯のみの一方のサイド上の他のギアから任意のギアが接触を受ける。接触が存在するサイドは、力がどこに及ぼされるかによって判断される。このシステム内において記述される力は、接触ポイントを反対方向に向かわせるようにも対抗するであろう。このシステムにあっては、適切に動作するため（効率的に動作し、さらに寿命を低減しないため）全ての内部部品は、バックラッシュの反転を受け入れることができるに違いない。潜在的に有害な双方向の力は、電気モータ組み立て体内に一体化されるインデックシング機能を用いるフィードバック制御の使用を通して減少される。電気モータのソフトウェア制御アルゴリズム内の「減衰」機能の使用は、ギアバックラッシュ及び車輪への動力トランスミッションによって引き起こされる潜在的に有害な振動を削減できる。
【００２１】
本発明の他の対象は、摩擦システムへの種々の入力を監視する車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）である。前記ＶＭＣＳは、車両の操作性を維持するため及び全体的な効率を最適化するために、ＰＴＯに適用される動力の量及び周波数を判断するために以下の入力／出力を管理する。
−アクセルペダル位置
−エンジンスロット位置
−バッテリ電圧
−車両スピード
−トルク要求
【００２２】
運転の間、二つの特定のモードに入る：１）加速モード及び２）停止モードである。加速モードの間、システムは電気モータからトランスミッションを介して複数の車輪に動力を伝達する。停止モードの間、電気モータは、車両を停止する間エネルギを形成するために（回生エネルギとも呼ばれる）トランスミッションを介して車輪に抵抗力を提供する。
【００２３】
Gruenwald及びPalumbo '165のような他の技術は、モータ（与えられる重量及びサイズ）よりも少ないトルクを形成するＡＣ誘導モータを用いている。
【００２４】
本発明は、前記システムをより効率的にするための発進補助及び回生ブレーキング用の付加的なトルクを提供する永久磁石モータを選択した。Palumboは、２１５フレームがフィットすることができ、使用される機械の動力を制限する最も大きな誘導スタイルモータであることを記した。
【００２５】
本発明は、さらに、電気モータ及びエンジンからトランスミッションを介して車輪に、検出不可能な混合動力を提供することによる、ダウン／アップシフトのため、ＣＡＮ（vehicle network）コマンドの変化により、トランスミッションが直ちにシフトする方法も改善した。
【００２６】
さらに、トランスミッションのトルクコンバータは、固定及び解除される。ＰＴＯハイブリッド技術と共に用いられるタイプのトランスミッションの様々な状態トルクコンバータは、回生ブレーキングの間のエンジン及びトルクコンバータにおける事実上の損失を低減する。
【００２７】
この方法にあって、ドライバインターフェースノード（ＤＩＮ），補助パワーユニットコントローラ（ＡＰＵＣ），充電ポートインターフェース（ＣＰＩ）、バッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ），及び減衰制御及び、アンチ−ロック又は安定制御イベントの中間における回生ブレーキングの安全面はもちろんマスタイベントコントローラ（ＭＥＣ）を組み合わせてなる車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）は、動力混合、シフト制御、トルクコンバータの固定及び解除、減衰制御、及びアンチロックの中間の回生ブレーキング又は制御イベントの安定性はもちろん、動作モードの間の制御及び切換えを監視する。
【００２８】
それゆえ、本発明の車両パワードライブシステムは、車両の複数の車輪を駆動するため、トランスミッションを介して結合される内部燃焼エンジンを備える。トランスミッションは、パワーテイクオフ（ＰＴＯ）及びＰＴＯ出力ギアを有する。ＰＴＯに接続される並列ハイブリッドドライブシステムは、電気モータ、（例えばバッテリのような）エネルギストレージシステム及び車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）を備える。前記電気モータは、双方向の動力の流れのために、シャフトを介して前記ＰＴＯに接続される。一般的に、電気モータは、ハイドロリックポンプ、エアコンプレッサ及び取り付けられた付属装置のような補機を動作させる。前記エネルギストレージシステムは電力を送るため及び受け取るために前記電気モータに接続される。前記車両モニタリング及び制御システム（ＶＭＣＳ）は、
a）前記車両の前記車輪に前記エンジンによって伝達される駆動力を補助するために、駆動力を前記トランスミッションに提供するように、前記電気モータに前記エネルギストレージシステムからの電力を伝達する加速モードである第１のモードと、
b)前記エンジンが前記車輪に動力を伝達しないときに、前記電気モータが回生ブレーキングを提供する発電機として動作している間、及び前記エネルギストレージシステムを再充電する間に、前記ＰＴＯから前記電気モータがシャフト動力を受け取る減速モードである第２のモードとを有し、さらに前記ＰＴＯは前記トランスミッションから切り離されて、前記電気モータに前記エネルギストレージシステムから前記補機に電力を自由に提供させる。
【００２９】
前記ＰＴＯは前記トランスミッション内のＰＴＯ出力ギアに接続される。前記エネルギストレージシステムは、バッテリパック、前記バッテリパックを充電するために外部電源を用いるバッテリ充電器、及びバッテリ管理システムを備える。前記電気モータはオプションの補助パワーテイクオフを有してもよく、前記補助パワーテイクオフは、前記ＶＭＣＳが前記第１モードにあるときに非結合とされることがある。前記ＶＭＣＳは、いずれかの切り換えるモードに結合するときに、前記ＰＴＯの振動及びギアバックラッシュを低減するための減衰機能を備え、前記減衰機能は前記電気モータ及び前記ＰＴＯ出力ギアの速度及び方向を監視し、さらに前記電気モータの加速度及びスピードを調整し、それによって前記車両パワードライブシステムの円滑さ及び効率的な動作を達成するために閉ループフィードバックを形成する。前記電気モータは、前記第１のモードの間に付加的なトルクを提供し、さらに前記第２のモードにてより回生電力を提供する永久磁石モータである。
【００３０】
前記ＶＭＣＳは、車両の運転性を最適化するため、前記ＰＴＯに適用される動力の量及び周波数を判断するために、さらに全体的な効率を最適化するために、アクセルペダルポジション、エンジンスロットルポジション、バッテリ電圧、車両スピード、及びトルク要求を好ましくは監視する。
【００３１】
前記ハイブリッドシステムは、前記エネルギストレージシステム及び前記電気モータ間の電力の流れを制御するための前記エネルギストレージシステム及びインバータ間の高電圧ＤＣ結合センタを好ましくは有する。
【００３２】
前記ＶＭＣＳは、前記電気モータが前記バッテリパックを再充電する第３のモードである駐車／ニュートラルモードを好ましくは有する。前記ＶＭＣＳは、前記電気モータが前記補助パワーテイクオフを動作する前記エンジンシャットダウンを伴う全電気停車モードを第４のモードとして好ましくは有する。
【００３３】
全般的に、本発明の車両パワードライブシステムは、車両の複数の車輪を駆動するためにトランスミッションに結合される内部燃焼エンジン、パワーテイクオフ（ＰＴＯ）を有する前記トランスミッションを備えている。前記車両パワードライブシステムを改良するための方法としては、
ａ）電気モータ、エネルギストレージシステム、及び車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）を備える並列ハイブリッドドライブシステムを双方向動力流シャフトを介して前記ＰＴＯに結合するステップと、
ｂ）前記内部燃焼エンジンが前記複数車輪を駆動しているときに、前記車両の前記複数車輪への駆動力を補助するために前記電気モータを用いるべく、前記並列ハイブリッドドライブシステムを車両監視及び制御（ＶＭＣＳ）して補助駆動力を提供する補助駆動力提供ステップと、
さらに前記内部燃焼エンジンが前記車輪に動力を伝達しないときに回生ブレーキを提供し、それによって前記並列ハイブリッドドライブシステムにおける前記エネルギストレージシステムが再充電される回生ブレーキングステップとを備える。
【００３４】
前記車両パワードライブシステムを改良するための方法は、前記ＰＴＯを前記トランスミッションのトルクコンバータに接続するステップと、外部電源を用いる前記エネルギストレージシステムを再充電するためのステップを備える。前記パワードライブシステムを改良するための方法は、前記電気モータが前記エネルギストレージシステムを再充電するときに前記電気モータからの前記補助動力を引き出すステップと、前記電気モータがシャフト動力を前記トランスミッションに伝達するときに前記補助パワーテイクオフを切り離すステップとを備えることができる。
【００３５】
好ましくは、前記ＶＭＣＳは、補助駆動力と回生ブレーキング間で切り換えられたときに前記ＰＴＯ内の振動を低減するために減衰機能を用いる。前記ＶＭＣＳは、車両の運転性を最適化するため、前記ＰＴＯに適用される動力の量及び周波数を判断するために、さらに全体的な効率を最適化するために、アクセルペダルポジション、エンジンスロットルポジション、バッテリ電圧、車両スピード、及びトルク要求を監視する。
【００３６】
前記並列ハイブリッドドライブシステムは、前記エネルギストレージシステムと、前記エネルギストレージシステムと前記電気モータ間の電力の流れを制御するための前記電動モータ用のインバータとの間の高電圧ＤＣ結合センタを用いる。前記電気モータは、前記トランスミッションの駐車又はニュートラル位置の間に、前記エネルギストレージシステムを再充電する。
【００３７】
前記ＶＭＣＳは、発進補助のために提供される動力量及び前進及び／又は後退方向にあって適用される回生ブレーキング動力を調節するための方法を提供し、さらに前記ＶＭＣＳは各ギア用に提供される設定用に調節チャートを有し、前記設定はペダル位置に対して適用される正又は負のトルク、バッテリ電圧に対して提供されるトルク、提供されるトルクに対する充電の状態（ＳＯＣ）、さらにシステム無効を有するドライバ入力を含む。
【００３８】
前記システムは、各ギアを介してシフトし、前記トランスミッションはシフトイベントのアドバンスト通知を提供するために、信号を前記車両データネットワークを通して前記ＶＭＣＳへ提供し、さらにこの情報及びペダル位置に基づいて、より円滑及びより効率的なシフトを許容し、それによって車両乗車性を高めさらに燃料消費を低減させるようにＶＭＣＳは前記電気モータに提供される電力を増大又は減少する。
【００３９】
前記ＶＭＣＳは、アンチロック又はトラクションコントロールイベントに基づいて回生ブレーキングを除去又は低減するために、さらにＯＥＭ（オリジナルイクイップメントマニュファクチューズ：相手先ブランド製造）の車両データシステムと相互作用する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
本発明は、添付の図面に関連付けられることで、最適に理解される。本発明は、図面に示される明確な具体例によって制限されるものではないことに留意されたい。
【図１】本発明の主要なハードウェア間の関係を示す高レベルブロック図である。
【図２】本発明の車両システムの部品及びサブシステムの詳細なブロック図である。
【図３】矢印に沿って示される車両加速の間に用いられるブロックを示すブロック図である。
【図４】動力の流れる方向を示すための矢印を含む車両減速の間に用いられるブロックを示すブロック図である。
【図５】可能な動力の流れる経路を示す矢印付きの「駐車／ニュートラル」運転モードにて用いられるブロックを示すブロック図である。
【図６】矢印を介して動力の流れる方向を示す全電気停車モードのサポートにあって含まれるブロックを示すブロック図である。
【図７】動力の流れる方向を示すエンジン動力停車モードのサポートにあって含まれる要素を示すブロック図である。
【図８】本発明のＰＴＯハイブリッドシステムのプラグイン充電モードにあって含まれるブロック及び動力の流れを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
（図面の詳細な説明）
図１は本発明の高レベルの機能的な説明図である。この説明図は、提案されるクラス６，７又は８のバス又はトラックにおける内部燃焼エンジン（１）によって動力が供給されるオートマチックトランスミッション（２）の付加物としての並列ハイブリッド推進システムの全てのシステムの相互関係を示す。
【００４２】
要素（１），（２），（３），（７）及び（８）は、従来のクラス６，７又は８のバス又はトラックにあって見られる一般の部品である。これらは、内部燃焼エンジン（１）、前記トランスミッション（２）、パワーテイクオフ（ＰＴＯ）要素（３）を備え、前記トランスミッション（２）は車輪を駆動する差動装置（７）と通信する。当業者は、これらの部品の動作及び一般的な駆動条件の下でそれらがどのように相互に作用するかを理解できる。
【００４３】
本発明の機械的な部分は、ＰＴＯ装置（３）、電気モータ（４）、パワーエレクトロニクス／バッテリ（５）、車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）（６）及びコンプレッサのような補機（１０）を備える複数の要素の中に示されている。ＰＴＯ要素（３）は、短いドライブシャフト（９）によって電気モータ（４）に接続される。前記シャフト（９）は、前記ＰＴＯ要素（３）の内部又は外部に動力を伝達する。前記電気モータ（４）は、パワーエレクトロニクス／バッテリシステム（５）、また動力を供給する、あるいはＰＴＯ（３）を通して機械的に作動される電気モータ（４）からの動力を受け入れる双方向システムによって動力が供給される。
【００４４】
車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）（６）は、前記ドライバ及び／又は他のオンボード車両システムに出力データを提供するとともに上述の入力をモニタすることによってパワーエレクトロニクス／バッテリシステム（５）の動作を監視する。
【００４５】
コンプレッサー（１０）のようなオプションの補機は、電気モータ終端のシャフト上に取り付けされる。これら補助システムは、前記ＰＴＯを通して液体及び／又は動力を伝達するために用いられる種々の回転する機械を備える。
【００４６】
動作モデルを説明する。図２−８に示される以下の図は、前記ＰＴＯハイブリッドがその中で動作される各動作モードの動力の流れの説明図である。
【００４７】
図２は全体的なシステム図、
図３は加速中の運転モード、
図４は減速中の運転モード、
図５は駐車／ニュートラル中の運転モード、
図６は全ての電気的動作中の静的（停車）モードであり、
図７はエンジン動作中の静的（停車）モードであり、
図８はバッテリ充電中のプラグインモードである。
【００４８】
図３乃至８の図面は、機械的なエネルギ、電気的エネルギ、動力制御及び各動作モードの夫々内の制御ロジックを示す。
【００４９】
図２は本発明のＰＴＯハイブリッドシステム内で用いられる主要なサブシステム及び要素の全てを示す図である。図示されるブロックのほとんどは、理解できるであろうが、いくかは詳述が必要である。左側中央の「バッテリ絶縁装置／結合器」（１５）に注目すると、これは車両バッテリ（１６）と「ヒーティングシステム」（１８）と同様に制御システムを操作する本発明の個別の１２Ｖバッテリ（１７）との間の接続を制御する。中央ブロック、「高電圧ＤＣ結合センタ」（１９）は、ＰＭモータを動作するためにバッテリパックからのＤＣをＡＣに変換するインバータ（２０）への、及び二つの３００Ｖバッテリパックへの接続を含む一般の車両負荷用に６００ＶＤＣを１２Ｖに変換するＤＣ／ＤＣ変換器（２１）への、さらにそれ自身のローカルマネージメントシステム及び充電器付きＳＥＳＩ（２５）及びＳＥＳ２（２６）への、３つの接続を有する。右側のＡＣ充電ポート（３０）は、充電ポートインターフェース（３１）（ＣＰＩ）を介して二つのバッテリ充電器に接続する。「ＰＴＯクラッチ」（３）を介して加速及び回生ブレーキの両方に用いられる「電気モータ」（４）に注目すると、その電気モータ（４）は、「油圧ポンプ」（３５）に、油圧バケットのため、動力を供給する。補助パワーユニットコントローラ（３７）（ＡＰＵＣ）及びドライバインターフェースノード（３８）（ＤＩＮ）は、加速ペダル位置及び停車モード動作の間に要求される動力にそれぞれ基づいてモータ／ドライブインバータモータへの動力要求を、電気モータ（４）に電気エネルギを順番に供給する「モータドライブ／インバータ」（２０）に提供する。
【００５０】
図３にあって、加速モードの間、二つの３００Ｖバッテリパックから電力が、高電圧ＤＣ結合センタ（１９）、及びモータドライブ／インバータ（２０）を介して、電気モータ（４）に流れ、エンジン（１）の動力とその動力を混合するＰＴＯエントリポイントを通り、車輪（８）を駆動する。この進行アシストは、バッテリパックＳＥＳ１（２５）及びＳＥＳ２（２６）の充電状態と同じように要求によって制御され、そのアシストは、燃料消費及び汚染を減らすためブレーキング中に集められたエネルギを再利用する。
【００５１】
これに対して、図４にあって減速モードの間、機械的動力は、差動装置（７）及びギアボックスから流れ、ＰＴＯ（３）を介して、モータドライブ／インバータ（２０）及び高電圧結合センタ（１９）を通して二つの３００Ｖバッテリパックを充電するための発電機として、電気モータ（４）を回転する。このため、ブレーキの中の熱として廃棄されるエネルギは、後の使用のために復旧される。
【００５２】
図５は、車両が「駐車／ニュートラル」にあり、動いたままのエンジン（１）によりエンジンの動力がＰＴＯ（３）を通して電気モータ（４）を回転するのに用いられるときの典型的な動作を示す。動いたままのエンジン（１）は、二つの３００Ｖバッテリパックスを充電し、及び／又は補助ドライブに動力を供給する。このモードにあっては、油圧ポンプ（３５）は、電気モータ（４）から切り離されることに留意されたい。
【００５３】
図６は、車両がエンジン（１）をオフとされた状態で駐車されているときの本発明のＰＴＯハイブリッドシステムによってサポートされる動作を示す。このモードにあって、汚染又は排気は発生されず、さらにエンジンの雑音も発生されない。全ての電力は、二つの３００Ｖバッテリパックから供給されている。この全ての電動モードは、バケットハイドロリックス、補機、及びＤＣ／ＤＣ変換器（２１）を介して本発明の１２Ｖバッテリはもちろん車両の１２Ｖバッテリ（１６）の充電のために供給される。太線の電力の矢印は、流れの経路を示す。
【００５４】
図７は、停車モードのエンジン駆動のカウンターパート用の動力の流れを示す。このモードにあって全ての動力は、エンジン（１）から伝達され、さらに３００Ｖバッテリパックはエンジンの動力を介して充電される。このモードは、全てのパワーモードにおけるワークサイトでバッテリ容量がなくなったときに、３００Ｖのバッテリが充電されるまでに一時的に用いられる。しかし、電気モータ（４）は油圧ポンプ（３５）にシャフト接続されるので、二つの３００Ｖバッテリパックを充電するために発電機として、電気モータ（４）がエンジン（１）によって回転されている間、このモードは、バケットハイドロリックスを供給することもできる。
【００５５】
図８は、充電ステーションでのプラグイン充電用の接続を示すダイアグラムである。車両システムの一部分だけではない、１２Ｖバッテリ充電器は、二つの１２Ｖバッテリを充電するために用いられる一方、３００ＶパックＳＥＳ１（２５）及びＳＥＳ２（２６）内に形成される充電器はこれらの高電圧パックを充電するために用いられる。
【００５６】
前述の説明、特定の用語及び視覚的な描写は、好ましい具体例を表すために用いられる。しかし、ここで用いられる用語又は描写される図は、先行技術にて示される技術にはないものであり、不要な制限が解釈されるものではない。また、前記用語及び図面は、具体例に過ぎず、本発明の範囲を制限することを意味するものではない。
【００５７】
添付の特許請求の範囲に記述されている、本発明の範囲からそれることなく、他の変形例が本発明にあって成されることは明らかである。
【図１】
2015157628.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月30日(2015.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のパワードライブシステムであって、
トランスミッション（２）を介して前記車両の車輪（８）を駆動するように接続された内部燃焼のエンジン（１）であって、前記トランスミッション（２）はパワーテイクオフ（ＰＴＯ）（３）及びＰＴＯ出力ギアを有する内部燃焼のエンジン（１）と、
前記ＰＴＯ（３）に接続された並列ハイブリッドドライブシステムであって、電気モータ（４）、エネルギストレージシステム（５）並びに車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）（６）を含む並列ハイブリッドドライブシステムと、
を含み、
前記電気モータ（４）は、双方向の動力の伝達のために、シャフト（９）を介して前記ＰＴＯ（３）に接続され、
前記電気モータ（４）は補機（１０）に接続され、
前記エネルギストレージシステム（５）は、電力を送るため及び受け取るために、前記電気モータ（４）に接続され、
前記車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）（６）は、前記電気モータ（４）に、前記ＰＴＯ（３）からシャフト動力を受け取らせる一方、回生ブレーキングを提供する発電機として動作させ、前記エネルギストレージシステムを再充電させる減速モードを有し、
前記ＶＭＣＳ（６）は、アンチロック又はトラクションコントロールイベントに応じて回生ブレーキングを除去又は低減するために、オリジナルイクイップメントマニュファクチャラ（ＯＥＭ）の車両データシステムと相互作用することを特徴とする車両のパワードライブシステム。
【請求項２】
前記補機（１０）は、油圧ポンプ、空気圧縮機及び取り付けられた付属装置からなるグループから選択されることをさらに特徴とする請求項１記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項３】
前記エネルギストレージシステム（５）は、バッテリパック、前記バッテリパックを充電するために外部電源を用いるバッテリ充電器、及びバッテリ管理システムを含むことをさらに特徴とする請求項１記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項４】
前記ＶＭＣＳ（６）は、いずれかの切り換えるモードに結合するときに、前記ＰＴＯ（３）の振動及びギアバックラッシュを低減するための減衰機能を含み、前記減衰機能は前記電気モータ（４）及び前記ＰＴＯ出力ギアの速度及び方向を監視し、さらに前記電気モータ（４）の加速度及びスピードを調整し、それによって閉ループフィードバックループを形成することをさらに特徴とする請求項１記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項５】
前記電気モータ（４）は、永久磁石モータであり、前記減速モードにおいてより多くの回生電力を提供することをさらに特徴とする請求項３記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項６】
前記電気モータ（４）は補助パワーテイクオフを有し、前記ＶＭＣＳ（６）は、前記電気モータ（４）が前記エネルギストレージシステムのバッテリパックを再充電する駐車／ニュートラルモードを有し、前記電気モータが前記補助パワーテイクオフを動作させる前記エンジン（１）のシャットダウンを伴う全電気停車モードを有することをさらに特徴とする請求項１記載の車両のパワードライブシステム。
【請求項７】
車両パワードライブシステムを取り付ける方法であって、前記車両パワードライブシステムは、車両の車輪を駆動するためにトランスミッション（２）を介して結合される内部燃焼のエンジンを含み、前記トランスミッション（２）はパワーテイクオフ（ＰＴＯ）を有し、この方法は、
前記ＰＴＯ（３）に双方向動力伝達シャフト（９）を介して電気モータ（４）、エネルギストレージシステム（５）、及び車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）（６）を接続し、並列ハイブリッドドライブシステムを形成するステップと、
補機（１０）を前記電気モータ（４）に接続するステップと、
車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）（６）は、前記内部燃焼のエンジン（１）が前記車輪（８）を駆動するとき、前記並列ハイブリッドドライブシステムを制御して前記電気モータ（４）を使用し、前記車両の前記車輪（８）に駆動力を補助するようにし、前記エンジン（１）が前記車輪（８）に動力を伝達せずに、前記並列ハイブリッドドライブシステムのバッテリ（５）が再充電されているとき、回生ブレーキングを提供し、前記ＶＭＣＳ（６）は前記並列ハイブリッドドライブシステムをさらに制御し、前記トランスミッション（２）から前記ＰＴＯ（３）を切り離し、前記電気モータ（４）が前記エネルギストレージシステム（５）から前記補機（１０）に自由に動力を提供することができるようにするステップと、
を含み、
前記ＶＭＣＳ（６）は、アンチロック又はトラクションコントロールイベントに応じて回生ブレーキングを除去又は低減するために、オリジナルイクイップメントマニュファクチャラー（ＯＥＭ）車両データシステムと相互作用することを特徴とする方法。
【請求項８】
前記ＰＴＯ（３）を前記トランスミッション（２）のトルクコンバータに接続するステップをさらに特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記ＶＭＣＳ（６）は補助駆動力と回生ブレーキングとの間でスイッチングされたときに前記ＰＴＯ内の振動を低減するために減衰機能を用いること、前記ＶＭＣＳ（６）はアクセルペダルポジション、エンジンスロットルポジション、バッテリ電圧、車両スピード、及びトルク要求を監視し、車両の運転性を維持して全体的な効率を最適化するように前記ＰＴＯ（３）に適用される動力の量及び周波数を判断することをさらに特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ＶＭＣＳ（６）は、アクセルペダルポジション、エンジンスロットルポジション、バッテリ電圧、車両スピード、及びトルク要求を監視し、車両の運転性を維持して全体的な効率を最適化するように前記ＰＴＯに適用される動力の量及び周波数を判断することを特徴とし、前記車両パワードライブシステムは各ギアを介してシフトし、前記トランスミッションはシフトイベントのアドバンスト通知を提供するために信号を車両データネットワークから前記ＶＭＣＳ（６）へ提供し、ＶＭＣＳ（６）はシフトイベントのアドバンスト通知を提供する前記信号を受信し、前記信号及び前記アクセルペダルポジションに基づいて前記電気モータ（４）に提供される電力を増大又は減少させ、円滑でより効率的なシフトになり、よって車両乗車性を高めさらに燃料消費を低減するようにすることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記ＶＭＣＳ（６）は加速ペダルポジション、エンジンスロットルポジション、バッテリ電圧、車両スピード、及びトルク要求を監視し、車両の運転性を維持して全体的な効率を最適化するように前記ＰＴＯに適用される動力の量及び周波数を判断し、前記ＶＭＣＳは、発進補助のために提供される動力の量及び前進及び／又は後退方向にあって適用される回生ブレーキングの動力を調節し、さらに前記ＶＭＣＳ（６）は各ギア用に提供される設定のために調節チャートを有し、前記設定はペダルポジションに対して適用される正又は負のトルク、バッテリ電圧に対して提供されるトルク、提供されるトルクに対する充電の状態（ＳＯＣ）、さらにシステム無効を有するドライバ入力を含む請求項７記載の方法。
【外国語明細書】
2015157628000001.pdf