(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイブリッド車両が、少なくとも１つの車軸と、ハイブリッド車両内に配置されたエネルギ貯蔵装置と、燃料消費式エンジンと、出力増強の特徴と、コントローラとを備える。【解決手段】燃料消費式エンジン１０８は、前記エネルギ貯蔵装置１０４および前記少なくとも１つの車軸へと出力を選択的にもたらすように作用可能に接続される。同エンジンは、当該ハイブリッド車両を走行させるための平均の動力を少なくとももたらすことができるが、ピークの動力はもたらすことができない。出力増強１１０の特徴は、ハイブリッド車両を加速させるための所望の動力を達成するために、前記燃料消費式エンジンに追加の出力をもたらすように構成される。コントローラ１２２は、前記所望の動力を達成するように前記エネルギ貯蔵装置、前記エンジン、および前記出力増強の特徴のうちの１つ以上から前記１つ以上の車軸への出力の流れを選択的に制御するように構成される。【選択図】図１
2015151126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド車両であって、
少なくとも１つの車軸と、
当該ハイブリッド車両内に配置されたエネルギ貯蔵装置と、
前記エネルギ貯蔵装置および前記少なくとも１つの車軸の少なくとも一方へと出力を選択的にもたらすように作用可能に接続され、典型的な経路において当該ハイブリッド車両を走行させるための平均の動力を少なくとももたらすことができるがピークの動力はもたらすことができない燃料消費式エンジンと、
当該ハイブリッド車両を加速させるための所望の動力を達成するために、前記燃料消費式エンジンに追加の出力をもたらすように構成された出力増強の特徴と、
前記所望の動力を達成するように前記エネルギ貯蔵装置、前記燃料消費式エンジン、および前記出力増強の特徴のうちの１つ以上から前記少なくとも１つの車軸への出力の流れを選択的に制御するように構成されたコントローラと
を備えているハイブリッド車両。
【請求項２】
前記コントローラが、運転者の出力の要求と前記エネルギ貯蔵装置に蓄えられたしきい値エネルギとの組み合わせにもとづいて、前記出力増強の特徴を選択的に係合させるように構成されている請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記エネルギ貯蔵装置が、フライホイール、ウルトラキャパシタ、および電池パックのうちの１つ以上を備える請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
当該ハイブリッド車両の推進のために前記少なくとも１つの車軸へと動力をもたらすように構成されたけん引モータと、
前記燃料消費式エンジンによって駆動されて動作し、前記けん引モータおよび前記エネルギ貯蔵装置の少なくとも一方に電力をもたらすように構成された発電機と
をさらに備える請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記エネルギ貯蔵装置が、１０キロワット〜２００キロワットの間の出力を生み出すように構成されたフライホイールを備えており、
前記燃料消費式エンジンが、１０キロワット〜２００キロワットの間の出力を生み出すように構成され、
前記出力増強の特徴が、スーパーチャージャを備えている請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項６】
前記燃料消費式エンジンが、前記エネルギ貯蔵装置の２倍未満の出力をもたらすことができる請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項７】
ハイブリッド車両の駆動系のためのシステムであって、
１つ以上の車軸と、
前記ハイブリッド車両の前記１つ以上の車軸を駆動するための１０キロワット〜２００キロワットの間の出力を生み出すように構成されたフライホイールと、
１０キロワット〜２００キロワットの間の出力を生み出すように構成され、典型的な経路において前記ハイブリッド車両を走行させるための平均の動力を少なくとももたらすことができるがピークの動力はもたらすことができない燃料消費式エンジンと、
前記ハイブリッド車両を加速させるための所望の動力を達成するために、前記燃料消費式エンジンに追加の出力をもたらすように構成された出力増強の特徴と、
前記所望の動力を達成するように前記フライホイール、前記燃料消費式エンジン、および前記出力増強の特徴のうちの１つ以上から前記１つ以上の車軸への出力の流れを選択的に制御するように構成されたコントローラと
を備えるシステム。
【請求項８】
前記フライホイールから電力を選択的に取り出すように構成され、前記ハイブリッド車両の推進のために前記１つ以上の車軸へと機械的な出力をもたらすように作用可能に接続されたけん引モータ
をさらに備える請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラが、摩擦制動または回生制動の動力の流れへの影響を監視するように構成された請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
ハイブリッド車両を動作させる方法であって、
前記ハイブリッド車両の１つ以上の車軸に動力をもたらすように選択的に動作することができるエネルギ貯蔵装置を用意するステップと、
典型的な経路において前記ハイブリッド車両を走行させるための平均の動力を少なくとももたらすことができるがピークの動力はもたらすことができない燃料消費式エンジンを、前記エネルギ貯蔵装置および前記１つ以上の車軸の少なくとも一方に選択的に動力をもたらすように動作させるステップと、
動力の需要、ならびに前記エネルギ貯蔵装置、前記燃料消費式エンジン、および出力増強の特徴のうちの１つ以上から前記１つ以上の車軸への供給のために利用することができる出力を監視するステップと、
前記ピークの動力を達成するための追加の機械的な出力を前記燃料消費式エンジンにもたらすように構成された前記出力増強の特徴を係合させるステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、広くには、ハイブリッド車両に関し、特には、ハイブリッド車両に出力増強をもたらすための機構に関する。さらに、本出願は、ハイブリッド車両に関する構成要素、装置、システム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車は、典型的には、車輪を駆動し、あるいは他のやり方で自動車を動作させるために、ガソリンまたはディーゼル油などの可燃性の燃料中のエネルギを機械的なエネルギへと変換するために内燃機関を使用して動作する。残念ながら、可燃性の燃料は高価であり、環境汚染の原因となる。これらの欠点ゆえに、自動車および他の高速車両による燃料の消費および汚染物質の排出の削減の問題に、注目が集まっている。
【０００３】
これらの欠点のいくつかを軽減するために、さまざまな構成のハイブリッド車両が提案されている。例えば、いくつかのシリーズハイブリッド車両においては、車両の電池が電気モータによって車輪を駆動するために使用され、内燃機関が発電機を駆動し、電気けん引モータ（電池または発電機によって駆動される）による車両の走行を可能にしつつ、内燃機関を最も燃料効率に優れた出力範囲で動作させることができる。パラレルハイブリッド車両と一般的に呼ばれる別の構成においては、内燃機関と電気モータとが、両者が車両を走行させるためのトルクをもたらすことができるように、複雑な歯車列を介して組み合わせられる。パラレルハイブリッド車両においては、車両を、エンジンを一定の速度で動作させ、余分な出力をモータ／発電機によって電気エネルギに変換して電池に蓄えるモードなど、いくつかの異なるモードにて動作させることができる。他のハイブリッド車両の構成および動作の態様も、知られている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ハイブリッド車両が、少なくとも１つの車軸と、ハイブリッド車両内に配置されたエネルギ貯蔵装置と、燃料消費式エンジンと、出力増強の特徴と、コントローラとを備える。燃料消費式エンジンは、前記エネルギ貯蔵装置および前記少なくとも１つの車軸の少なくとも一方へと出力を選択的にもたらすように作用可能に接続される。このエンジンは、典型的な経路において当該ハイブリッド車両を走行させるための平均の動力を少なくとももたらすことができるが、ピークの動力はもたらすことができない。出力増強の特徴は、車両を加速させるための所望の動力を達成するために、前記燃料消費式エンジンに追加の出力をもたらすように構成される。コントローラは、前記所望の動力を達成するように前記エネルギ貯蔵装置、前記エンジン、および前記出力増強の特徴のうちの１つ以上から前記１つ以上の車軸への出力の流れを選択的に制御するように構成される。
【０００５】
ハイブリッド車両の駆動系のためのシステムが、１つ以上の車軸と、フライホイールと、燃料消費式エンジンと、出力増強の特徴と、コントローラとを備える。フライホイールは、ハイブリッド車両の前記１つ以上の車軸を駆動するための１０キロワット〜２００キロワットの間の出力を生み出すように構成される。燃料消費式エンジンは、１０キロワット〜２００キロワットの間の出力を生み出すように構成される。このエンジンは、典型的な経路において前記ハイブリッド車両を走行させるための平均の動力を少なくとももたらすことができるがピークの動力はもたらすことができない。出力増強の特徴は、車両を加速させるための所望の動力を達成するために、前記燃料消費式エンジンに追加の出力をもたらすように構成される。コントローラは、前記所望の動力を達成するように前記エネルギ貯蔵装置、前記エンジン、および前記出力増強の特徴のうちの１つ以上から前記１つ以上の車軸への出力の流れを選択的に制御するように構成される。
【０００６】
ハイブリッド車両を動作させる方法が、ハイブリッド車両の１つ以上の車軸に動力をもたらすように選択的に動作することができるエネルギ貯蔵装置を用意するステップと、典型的な経路において前記ハイブリッド車両を走行させるための平均の動力を少なくとももたらすことができるがピークの動力はもたらすことができない燃料消費式エンジンを、前記エネルギ貯蔵装置および前記１つ以上の車軸の少なくとも一方に選択的に動力をもたらすように動作させるステップと、動力の需要、ならびに前記エネルギ貯蔵装置、前記燃料消費式エンジン、および出力増強の特徴のうちの１つ以上から前記１つ以上の車軸への供給に利用することができる出力を監視するステップと、前記動力の需要および供給に利用することができる出力にもとづいて、前記ピークの動力を達成するための追加の機械的な出力を前記燃料消費式エンジンにもたらすように構成された前記出力増強の特徴を係合させるステップとを含む。
【０００７】
関連のアセンブリ、方法、システム、物品、構成要素、および技術も、説明される。
【０００８】
上述の概要は、本発明について開示される各々の実施の形態またはすべての実施例を説明しようとしたものではない。図面および以下の詳細な説明が、説明用の実施の形態をさらに詳しく例示する。
【０００９】
明細書の全体を通して、添付の図面が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、機械的なエネルギ貯蔵装置を利用してシリーズハイブリッド動力モードで動作しているハイブリッド車両の概略図である。
【図２】図２は、電気的なエネルギ貯蔵装置を利用してシリーズハイブリッド動力モードで動作しているハイブリッド車両の概略図である。
【図３】図３は、機械的なエネルギ貯蔵装置を利用してパラレルハイブリッド動力モードで動作しているハイブリッド車両の概略図である。
【図４】図４は、電気的なエネルギ貯蔵装置を利用してパラレルハイブリッド動力モードで動作しているハイブリッド車両の概略図である。
【図５】図５は、機械的なエネルギ貯蔵装置を利用して動力分割（シリーズ−パラレル）ハイブリッド動力モードで動作しているハイブリッド車両の概略図である。
【図６】図６は、電気的なエネルギ貯蔵装置を利用して動力分割（シリーズ−パラレル）ハイブリッド動力モードで動作しているハイブリッド車両の概略図である。
【図７】図７は、スルーザロードハイブリッド動力モードで動作しているハイブリッド車両の実施の形態を示している。
【図８】図８は、スルーザロードハイブリッド動力モードで動作しているハイブリッド車両の実施の形態を示している。
【図９】図９は、スルーザロードハイブリッド動力モードで動作しているハイブリッド車両の実施の形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面は、必ずしも比例尺ではない。図面において使用されている類似の番号は、類似の構成要素を指し示している。しかしながら、所与の図において或る番号が或る構成要素を指して使用されていても、必ずしも別の図においてその構成要素に同じ番号が付されるとは限らないことを、理解できるであろう。
【００１２】
本発明は、広くには、高度なハイブリッド化のハイブリッド車両（以下では、「高ＤＯＨ（ｄｅｇｒｅｅｓ  ｏｆ  ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）車両」と称する）に関する。高ＤＯＨ車両は、伝統的な電池によるハイブリッド車両と比べて、車両の比較的高出力のエネルギ貯蔵装置に対して燃料によるエンジンの出力が比較的小さい車両である。高ＤＯＨの明確な定義は存在しないが、本発明の目的において、エネルギ貯蔵装置が、いくつかの実施の形態においては、エンジンの出力の少なくとも半分をもたらす能力を有すると考えることができる。高ＤＯＨ車両における石油燃料の内燃機関は、車両を動作させるための平均出力よりもいくらか大きいが、必ずしもすべての状況下で車両が必要とする最大出力ではない出力をもたらすように設計される。いくつかの場合には、内燃機関が、普通に運転されるときに、予想される車両の使用パターンにもとづいて予想される車両のピーク出力の需要をまかなうことができない。
【００１３】
エンジンの出力を抑えることで、エンジンを最大効率の範囲において動作させることを可能にでき、かつエンジンのコストおよび質量を減らすことができる。通常の動作の状況において、エンジンは、比較的平坦な道路において妥当な速度を維持し、低い速度で坂を上り、比較的低い変化率で加速するために充分な出力を有することができる。高ＤＯＨ車両における石油燃料のエンジンは、車両のサイズおよび性能の要求に対して出力が小さめであるため、本明細書に開示される高ＤＯＨ車両は、出力をもたらし、いくつかの場合にはより迅速な加速および高い性能を可能にするための追加の出力をもたらすために、種々のエネルギ貯蔵装置を使用することができる。
【００１４】
種々の実施の形態においては、エネルギ貯蔵装置が、フライホイールまたはウルトラキャパシタ（スーパーキャパシタとも呼ばれる）あるいは電気化学電池セルであってもよい。フライホイールおよびウルトラキャパシタは、同じ量の出力を電池パックよりも小さくかつ／あるいは安価なユニットにて得ることができるよう、高い出力密度を有する。しかしながら、フライホイールおよびウルトラキャパシタは、出力密度は高いが、エネルギ密度が低い。これは、効果的に加速し、速度を高め、坂を上り、あるいは高い速度を維持することを可能にする充分な出力を車両にもたらすことができるが、その継続時間が限られることを意味する。例えば、最大出力において、ウルトラキャパシタは、典型的には数秒で放電し、フライホイールは、典型的には数十秒または数分で放出を終える。運転手が、エネルギ貯蔵要素が使い果たされたときに加速を意図する場合、利用できる出力は、エンジンの出力に限られ、これは上述のように小さめであるため、不充分である可能性がある。本発明は、エネルギ貯蔵装置（電池パック、フライホイール、ウルトラキャパシタ、など）が使い果たされ、あるいは貯蔵量が少ない状態にあるにもかかわらず、運転手がさらなる性能（すなわち、車輪へのさらなる出力）を要求する状況に対処する。そのような場合および他の場合に、さらなる性能を、車両の駆動系に出力増強の特徴を備えることで、内燃機関から得ることができる。出力増強の特徴は、スーパーチャージャ、ターボチャージャ、亜酸化チッ素注入システム、および可変排気量エンジン、ならびに可変バルブタイミングのうちの１つ以上を含むことができる。
【００１５】
図１が、シリーズハイブリッド動作モードが可能な高ＤＯＨ車両１００の図を示している。高ＤＯＨ車両１００が、２つ以上の車輪１０２ａおよび１０２ｂと、機械的なエネルギ貯蔵装置１０４と、けん引モータ１０６と、エンジン１０８と、出力増強の特徴１１０と、係合機構１１２と、燃料１１４と、発電機１１６と、パワーエレクトロニクス１１８と、モータ−発電機１２０と、パワーフローコントローラ１２２と、ユーザ入力１２３と、配電網１２４と、変速装置１２５と、作動装置１２６と、車軸１２８ａおよび１２８ｂとを備えている。
【００１６】
図１のブロック図は、機械的なエネルギ貯蔵装置１０４を使用してシリーズハイブリッド動力動作モードにて動作している高ＤＯＨ車両１００の駆動系の一実施の形態を示している。構成要素間の考えられる動力伝達の経路および電気的な連絡の経路が、図１に矢印によって示されている。
【００１７】
全体として、図面は、高ＤＯＨ車両の種々の実施の形態および考えられる車両の動作モードを示している。そのようなモードとして、例えば、機械的なエネルギの貯蔵によるシリーズハイブリッド動力モード、電気的なエネルギの貯蔵によるシリーズハイブリッド動力モード、機械的なエネルギの貯蔵によるパラレルハイブリッド動力モード、電気的なエネルギの貯蔵によるパラレルハイブリッド動力モード、電気的なエネルギに貯蔵による動力分割シリーズ−パラレルハイブリッド動力モード、および種々のスルーザロード（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｔｈｅ  ｒｏａｄ）ハイブリッド動力モードが挙げられる。さらに、これらの動作モード（および、具体的には示さない他の動作モード）のいくつかは、出力増強の特徴１１０によって増強されたエンジン１０８への出力を有することができる。パワーフローコントローラ１２２が、後述されるように、高ＤＯＨ車両１００の種々の構成要素の動作の態様を制御する。パワーフローコントローラ１２２は、１つ以上のマイクロプロセッサまたはコンピュータ／コンピュータシステムなどの制御回路、個別の構成要素、関連のソフトウェア、などを含むことができる。
【００１８】
車輪１０２ａおよび１０２ｂを、１つ以上の車軸１２８ａおよび１２８ｂを介してトルクおよび動力の伝達の関係にて作動装置１２６へと接続することができる。図示および本明細書において説明されるとおり、車輪１０２ａおよび１０２ｂの各々は、助手席側の前輪および運転席側の前輪などの単一の車輪を備えることができ、あるいは高ＤＯＨ車両１００の前輪および後輪などの車輪の組を備えることができる。同様に、車軸１２８ａおよび１２８ｂの各々は、前車軸などの単一の車軸の一部、または２つ以上の車軸を備えることができる。作動装置１２６は、単一の作動装置または２つ以上の作動装置を備えることができ、あるいはすべての実施の形態において利用されなくてもよい。
【００１９】
機械的なエネルギ貯蔵装置１０４は、高ＤＯＨ車両１００の車上に配置され、いくつかの実施の形態においてはフライホイールを備えることができる。エンジン３０８が、１０キロワット〜２００キロワットの間の出力を生み出すように構成される一方で、機械的なエネルギ貯蔵装置１０４、特にはフライホイールが、一実施の形態においては１０キロワット〜２００キロワットの間の出力を生み出すように構成される。
【００２０】
図１に示されるとおり、機械的なエネルギ貯蔵装置１０４は、モータ−発電機１２０から動力を受け取り、動力を蓄え、モータ−発電機１２０へと動力を出力するように構成される。
【００２１】
図１に示されるとおり、モータ−発電機１２０は、パワーエレクトロニクス１１８へと電力を出力し、パワーエレクトロニクス１１８から電力を受け取ることができる。パワーエレクトロニクス１１８は、けん引モータ１０６および発電機１１６へと電気的に接続され、いくつかの場合においては充電の目的で配電網１２４へと電気的に接続される。
【００２２】
いくつかの実施の形態においては、けん引モータ１０６が、ＡＣけん引モータを備える。したがって、モータ−発電機１２０からの電力は、いくつかの場合においてはインバータなどのパワーエレクトロニクス１１８によってＤＣ電力からＡＣ電力へと変換されると考えられる。同様に、モータ−発電機１２０への電力は、いくつかの実施の形態においてはＡＣ電力からＤＣ電力へと変換されると考えられる。しかしながら、スイッチドリラクタンスモータ、ＤＣ永久磁石モータ、反発誘導モータ、または他の適切な電気モータなど、他の電気モータも使用可能である。
【００２３】
図１に示されるとおり、けん引モータ１０６およびモータ−発電機１２０の一方または両方が、公知の電磁誘導の原理に従って発電機モードおよびモータモードの両方にて機能することができる。発電機モードにて動作するとき、けん引モータ１０６は、機械的な力を電力へと変換することができ、この電力を、いくつかの実施の形態においては、機械的なエネルギ貯蔵装置１０４に動力を蓄えるために使用することができる。モータモードにて動作するとき、けん引モータ１０６は、車輪１０２ａおよび１０２ｂへと間接的または直接的に動力およびトルクをもたらすために、電気エネルギを機械的なエネルギへと変換する。動力およびトルクを、いくつかの実施の形態においては、変速装置１２５、作動装置１２６、ならびに車軸１２８ａおよび１２８ｂのうちの１つ以上を介して、車輪１０２ａおよび１０２ｂへともたらすことができる。
【００２４】
エンジン１０８は、高ＤＯＨ車両１００の車上に配置され、内燃機関を備えることができる。一実施の形態においては、エンジン１０８が、けん引モータ１０６の２倍未満の出力をもたらすことができる。さらなる実施の形態においては、エンジン１０８が、けん引モータ１０６とほぼ同じ出力しかもたらすことができない。またさらなる実施の形態においては、エンジン１０８が、１０キロワット〜２００キロワットの間の出力を生み出すように構成される一方で、けん引モータ１０６が、１０キロワット〜２００キロワットの間の出力を生み出すように構成される。
【００２５】
動作時に、エンジン１０８は、ガソリン、ディーゼル油、または代替燃料（メタノール、エタノール、ポロパン、水素、など）などの燃料１１４を利用する。燃料１１４を、所望に応じて出力増強の特徴１１０を動作させるために供給することもできる。クラッチ、自動変速機、または他のトルク伝達装置などの係合機構１１２を、電気けん引モータ１０６およびエンジン１０８の一方または両方によってもたらされる動力よりも多くの動力が所望される場合に、出力増強の特徴１１０の機械的な係合を選択的に促進するために使用することができる。
【００２６】
通常の動作状況のもとで、エンジン１０８は、高ＤＯＨ車両１００の典型的な経路の走行に関して、少なくとも平均の動力をもたらすことができるが、ピーク動力をもたらすことはできなくてもよい。本明細書において使用されるとき、「通常の動作状況」は、出力増強の特徴１１０からの出力増強が、高ＤＯＨ車両１００を走行させるために使用されるアルゴリズムによって実行されると期待される状況である。出力増強により、エンジン１０８が、高ＤＯＨ車両１００へとピーク出力をもたらすことができる。パワーフローコントローラ１２２が、高ＤＯＨ車両１００を効率的に動作させながら、依然として性能の目標を満たすことができるように、このアルゴリズムおよび他の制御アルゴリズムを実行するように構成される。
【００２７】
さらなる実施の形態においては、もたらされる出力増強の量が、機械的なエネルギ貯蔵装置１０４において利用することができるエネルギの量にもとづく。さらに、この量は、負荷需要、種々の構成要素からの出力の利用可能性、および／またはユーザ入力１２３（例えば、ユーザの好みおよび設定）、などの組み合わせにもとづくことができる。出力／負荷需要を、車軸１２８ａおよび１２８ｂへと加えられる動力ならびにペダル位置またはスロットル量の組み合わせによって測定および監視することができる。さらに、パワーフローコントローラ１２２は、機械的なエネルギ貯蔵装置１０４に蓄えられたしきい値エネルギ（すなわち、機械的な貯蔵装置の出力を利用できるかどうか）を監視するように構成される。このように、パワーフローコントローラ１２２を、いくつかの実施の形態においては、運転手の出力の要求（例えば、アクセルペダルの踏み込み）および機械的なエネルギ貯蔵装置１０４に蓄えられたしきい値エネルギの組み合わせにもとづいて出力増強の特徴１１０を選択的に動作させるように構成することができる。充分なエネルギが機械的なエネルギ貯蔵装置１０４において利用できる場合、出力増強の特徴１１０は、車両の性能の補助に関与しないと考えられる。
【００２８】
パワーフローコントローラ１２２を、１つ以上の車軸１２８ａおよび１２８ｂについて、機械的なエネルギ貯蔵装置１０４からの動力の流れを監視および制御し、エンジン１０８からの動力の流れを監視および制御し、出力増強の特徴１１０からの動力の流れを監視および制御し、さらにはけん引モータ１０６からの動力の流れを（パワーエレクトロニクス１１８を介して）監視および制御するように構成することができる。上記に加え、さらには／あるいは上記に代えて、パワーフローコントローラ１２２を、１つ以上の車両１０２ａおよび１０２ｂによる制動または回生制動の動力の流れへの影響を監視および制御するように構成することができる。同様に、上記に加え、あるいは上記に代えて、パワーフローコントローラ１２２を、いくつかの場合においてはエンジン１０８から機械的なエネルギ貯蔵装置１０４への動力の流れを監視および制御するように構成することができる。いくつかの場合には、パワーフローコントローラ１２２が、機械的なエネルギ貯蔵装置１０４の「貯蔵状態」を監視し、これを制御アルゴリズムへの入力として使用することができる。上記に加え、あるいは上記に代えて、パワーフローコントローラ１２２は、機械的なエネルギ貯蔵装置１０４からの「瞬時出力」および「健康状態」などのしるしをフィードバックすることができる。
【００２９】
上述のように、出力増強の特徴１１０は、エンジン１０８からの出力を増強するように構成され、スーパーチャージャ、ターボチャージャ、亜酸化チッ素注入システム、可変排気量エンジン、および可変バルブタイミングのうちの１つ以上を含むことができる。スーパーチャージャは、内燃機関へと供給される空気を圧縮して出力を向上させる機械的な装置である。ターボチャージャは、同様の装置であるが、エンジンそのものの代わりに車両の排気ガスを動力とするタービンによって駆動される。亜酸化チッ素注入システムは、エンジンに亜酸化チッ素を注入することによって出力を増大させる。可変排気量エンジンは、所望に応じて追加の出力をもたらすためにエンジンの追加のシリンダを選択的に利用する。可変バルブタイミングは、エンジン１０８におけるバルブの開きの事象のタイミングを変化させるプロセスであり、性能、燃料経済性、および／または排出物の改善において公知である。可変バルブタイミングを、機械的な装置（例えば、カムの切り替え、カムの位相調節、カムの振れ、偏心カム駆動、カム耳、らせん状のカムシャフト）、電気−油圧システム、およびカムレスシステムを使用して実現することができる。
【００３０】
高ＤＯＨ車両１００は、動作の最中に公知の手段によってエンジン１０８からの動力を発電機１１６へと渡すように構成される。発電機１１６を、所望に応じて動力を機械的なエネルギ貯蔵装置１０４へと渡し、さらに／あるいはけん引モータ１０６を介して車輪１０２ａおよび１０２ｂへと渡すパワーエレクトロニクス１１８を動作させるための電力を供給するために使用することができる。
【００３１】
動作の際に、けん引モータ１０６を、図１に示されるように変速装置１２５、作動装置１２６、または他のトルク伝達／歯車バランス機構を介して車輪１０２ａおよび１０２ｂを駆動するように接続することができる。作動装置１２６は、左前輪および右前輪などの対向する車輪が、タイヤを滑らせることのない旋回およびコーナリングを容易にするために異なる回転速度で回転することを可能にする。
【００３２】
エンジン１０８が発電機１１６を駆動し、次いで発電機１１６が、いくつかのモードにおいて、機械的なエネルギ貯蔵装置１０４および／またはけん引モータ１０６へと出力を渡す。さらに他の実施の形態においては、エンジン１０８および機械的なエネルギ貯蔵装置１０４の両方が、同時にけん引モータ１０６へと出力をもたらすことができる。さらに、けん引モータ１０６が、いくつかの動作モードにおいて、回生制動または他の機構によって機械的なエネルギ貯蔵装置１０４へと出力をもたらすことができる。
【００３３】
図１および２が、シリーズハイブリッド動力モードで動作している高ＤＯＨ車両１００および２００の実施の形態を示している。シリーズハイブリッド動力モードは、内燃機関が電気を生み出すために発電機にのみトルクをもたらし、内燃機関からのいかなるトルクも駆動輪に直接供給されることがないことを意味する。シリーズハイブリッド動力モードに属する多数の下位モードを用意することができ、２つだけが図１および２に示される。
【００３４】
図２には、高ＤＯＨ車両２００の図が提示され、２つ以上の車輪２０２ａおよび２０２ｂと、モーター発電機２０４と、けん引モータ２０６と、エンジン２０８と、出力増強の特徴２１０と、係合機構２１２と、燃料２１４と、発電機２１６と、パワーエレクトロニクス２１８と、パワーフローコントローラ２２２と、ユーザ入力２２３と、配電網２２４と、変速装置２２５と、作動装置２２６と、車軸２２８ａおよび２２８ｂとを含む高ＤＯＨ車両２００の種々の構成要素を示している。
【００３５】
高ＤＯＨ車両２００の種々の構成要素の全体的な構成および動作は、図１に関連して提示済みであるため、図２に関連して詳しく説明することはしない。図２は、電池パックおよび／またはウルトラキャパシタなどの電気的なエネルギ貯蔵装置２０４を利用するシリーズハイブリッド動力動作モードを示している。構成要素間の考えられる動力伝達の経路および電気的な連絡の経路が、図２に矢印によって示されている。例えば、いくつかの場合において、エンジン２０８が、発電機２１６へと機械的な力をもたらすように動作することができ、発電機２１６が、機械的な力を電気的なエネルギ貯蔵装置２０４の充電のための電力へと変換する。他の場合には、発電機２１６からの電力が、車輪２０２ａおよび２０２ｂへとトルク／動力をもたらすけん引モータ２０６を動作させるために使用される。さらに、けん引モータ２０６は、いくつかの動作モードにおいて、回生制動または他の機構によって電気的なエネルギ貯蔵装置２０４を充電することができる。
【００３６】
図２に示されるとおり、クラッチ、自動変速機、または他のトルク伝達装置などの係合機構２１２を、電気けん引モータ２０６およびエンジン２０８の一方または両方によってもたらされる動力よりも多くの動力が所望される場合に、パワーフローコントローラ２２２によって制御されるとおりの出力増強の特徴２１０の係合を選択的に促進するために使用することができる。
【００３７】
図３が、機械的なエネルギ貯蔵装置３０４を利用してパラレルハイブリッド動力モードで動作している別の高ＤＯＨ車両３００の実施の形態の図である。パラレルハイブリッド動力モードは、典型的にはクラッチまたは他の係合可能な機械的機構などのトルクカプラ３３２の装置を介して駆動輪を駆動するためのトルク／動力を選択的にもたらすために内燃機関を使用する。さらに、トルク／動力は、機械的なエネルギ貯蔵装置３０４によって駆動されるトルクカプラ３３２によって車輪へと選択的にもたらされる。機械的なエネルギ貯蔵装置３０４およびエンジン３０８が、動力をもたらすために協力して働くことができ、あるいは自発的に働くことができる。さらに、エンジン３０８は、後の使用のためにエネルギとして貯蔵することができる動力を機械的なエネルギ貯蔵装置３０４へともたらすことができる。種々の実施の形態において、パラレルハイブリッド動力モードに属する多数の下位モードを利用することができ、典型的な２つの実施の形態だけが説明される。
【００３８】
図３は、２つ以上の車輪３０２ａおよび３０２ｂと、機械的なエネルギ貯蔵装置３０４と、エンジン３０８と、出力増強の特徴３１０と、係合機構３１２と、燃料３１４と、パワーフローコントローラ３２２と、ユーザ入力３２３と、変速装置３２５と、作動装置３２６と、車軸３２８ａおよび３２８ｂと、変速装置３３０と、トルクカプラ３３２と、変速装置３３４とを含む高ＤＯＨ車両３００の構成要素を示している。
【００３９】
図３において、高ＤＯＨ車両３００は、エンジン３０８が変速装置３３０、トルクカプラ３３２、変速装置３２５、作動装置３２６、ならびに／あるいは車軸３２８ａおよび３２８ｂのうちのいくつかまたはすべてを介して車輪３０２ａおよび３０２ｂを駆動できるように構成されている。さらに、エンジン３０８は、変速装置３３０、トルクカプラ３３２、および変速装置３３４を介して機械的なエネルギ貯蔵装置３０４へと出力をもたらすことができる。エネルギが、機械的なエネルギ貯蔵装置３０４に貯蔵され、これを変速装置３３４、トルクカプラ３３２、変速装置３２５、作動装置３２６、ならびに／あるいは車軸３２８ａおよび３２８ｂのうちのいくつかまたはすべてを介して車輪３０２ａおよび３０２ｂを駆動するために使用することができる。
【００４０】
クラッチなどの係合機構３１２を、エンジン３０８を含む１つ以上の構成要素によってもたらされるよりも多くの動力が望まれる場合に、パワーフローコントローラ３２２によって制御されるとおりに出力増強の特徴３１０の係合を選択的に促進するために使用することができる。
【００４１】
図４が、電気的なエネルギ貯蔵装置４０４を利用してパラレルハイブリッド動力モードで動作している別の高ＤＯＨ車両４００の実施の形態の図である。図４は、２つ以上の車輪４０２ａおよび４０２ｂと、電気的なエネルギ貯蔵装置４０４と、エンジン４０８と、出力増強の特徴４１０と、係合機構４１２と、燃料４１４と、パワーエレクトロニクス４１８と、モータ−発電機４２０と、パワーフローコントローラ４２２と、ユーザ入力４２３と、配電網４２４と、変速装置４２５と、作動装置４２６と、車軸４２８ａおよび４２８ｂと、変速装置４３０と、トルクカプラ４３２とを含む高ＤＯＨ車両４００の構成要素を示している。
【００４２】
高ＤＯＨ車両４００は、エンジン４０８が変速装置４３０、トルクカプラ４３２、変速装置４２５、作動装置４２６、ならびに／あるいは車軸４２８ａおよび４２８ｂのうちのいくつかまたはすべてを介して車輪４０２ａおよび４０２ｂを駆動できるように構成される。さらに、エンジン４０８は、変速装置４３０、トルクカプラ４３２、モータ−発電機４２０、およびパワーエレクトロニクス４１８を介して電気的なエネルギ貯蔵装置４０４に出力をもたらすことができる。また、電気的なエネルギ貯蔵装置４０４は、いくつかの場合には、配電網４２４を動力とすることもできる。エネルギが、電気的なエネルギ貯蔵装置４０４に貯蔵され、これを所望に応じてパワーエレクトロニクス４１８、モータ−発電機４２０、トルクカプラ４３２、変速装置４２５、作動装置４２６、ならびに／あるいは車軸４２８ａおよび４２８ｂのうちのいくつかまたはすべてを介して車輪４０２ａおよび４０２ｂを駆動するために使用することができる。
【００４３】
クラッチなどの係合機構４１２を、エンジン４０８を含む１つ以上の構成要素によってもたらされるよりも多くの動力が望まれる場合に、パワーフローコントローラ４２２によって制御されるとおりに出力増強の特徴４１０の係合を選択的に促進するために使用することができる。
【００４４】
図５および６が、動力分割（シリーズ−パラレル）ハイブリッド動力モードで動作している高ＤＯＨ車両５００および６００の実施の形態を示している。動力分割（シリーズ−パラレル）ハイブリッド動力モードは、シリーズハイブリッド動力モードおよびパラレルハイブリッド動力モードの両方の態様および機能を１つの車両へと組み合わせる。特には、電力が、必ずしもシリーズハイブリッド動力モードの構成のようにモータ５０６へと伝わるだけでなく、発電機５１６から種々の経路をとることができる。したがって、いくつかの場合には、モータ５０６を動作させなくてもよい。代わりに、追加または代替として、電力を発電機５１６からパワーエレクトロニクス５１８を介してモータ−発電機５２０へと案内し、そこから機械的なエネルギ貯蔵装置５０４あるいは１つ以上の車輪５０２ａおよび５０２ｂ（トルクカプラ５３２を介する）のうちの１つ以上へとさらに案内することができる。
【００４５】
図５が、機械的なエネルギ貯蔵装置５０４を利用する動力分割（シリーズ−パラレル）ハイブリッド動力モードで動作している高ＤＯＨ車両５００の図である。図５は、２つ以上の車輪５０２ａおよび５０２ｂと、機械的なエネルギ貯蔵装置５０４と、モータ５０６と、エンジン５０８と、出力増強の特徴５１０と、係合機構５１２と、燃料５１４と、パワーエレクトロニクス５１８と、モータ−発電機５２０と、パワーフローコントローラ５２２と、ユーザ入力５２３と、配電網５２４と、変速装置５２５と、作動装置５２６と、車軸５２８ａおよび５２８ｂと、トルクカプラ５３２とを含む高ＤＯＨ車両５００の構成要素を示している。
【００４６】
構成要素間の考えられる動力伝達の経路および電気的な連絡の経路が、図５に実線の矢印によって示されている。例えば、いくつかの場合において、エンジン５０８が、発電機５１６へと機械的な力をもたらすように動作することができ、発電機５１６が、機械的な力をモータ５０６を動作させるための電力へと変換する。他の場合には、発電機５１６からの電力が、パワーエレクトロニクス５１８およびモータ−発電機５２０を通って案内され、機械的なエネルギ貯蔵装置５０４に蓄えられる。さらに他の場合には、発電機５１６からの電力が、パワーエレクトロニクス５１８、モータ−発電機５２０、およびトルクカプラ５３２によって案内され、車輪５０２ａおよび５０２ｂに動力をもたらすために使用される。さらに別の動作モードにおいては、いくつかの場合に、機械的なエネルギ貯蔵装置５０４に、パワーエレクトロニクス５１８およびモータ−発電機５２０を使用して配電網５２４によって動力をもたらすこともできる。エネルギが、機械的なエネルギ貯蔵装置５０４に貯蔵され、これを所望に応じてモータ−発電機５２０、トルクカプラ５３２、変速装置５２５、作動装置５２６、ならびに／あるいは車軸５２８ａおよび５２８ｂのうちの１つ以上を介して車輪５０２ａおよび５０２ｂを駆動するために使用することができる。さらに、上述の動力の流れの種々の下位モードのうちの２つ以上が、パワーフローコントローラ５２２および他の制御回路によって指示されるとおりに高ＤＯＨ車両５００の動作の最中に同時に生じることができる。
【００４７】
クラッチなどの係合機構５１２を、エンジン４０８を含む１つ以上の構成要素によってもたらされるよりも多くの動力が望まれる場合に、パワーフローコントローラ５２２によって制御されるとおりに出力増強の特徴５１０の係合を選択的に促進するために使用することができる。
【００４８】
図６が、電気的なエネルギ貯蔵装置６０４を利用する動力分割（シリーズ−パラレル）ハイブリッド動力モードで動作している高ＤＯＨ車両６００の図である。図６は、２つ以上の車輪６０２ａおよび６０２ｂと、電気的なエネルギ貯蔵装置６０４と、モータ６０６と、エンジン６０８と、出力増強の特徴６１０と、係合機構６１２と、燃料６１４と、パワーエレクトロニクス６１８と、モータ−発電機６２０と、パワーフローコントローラ６２２と、ユーザ入力６２３と、配電網６２４と、変速装置６２５と、作動装置６２６と、車軸６２８ａおよび６２８ｂと、トルクカプラ６３２とを含む高ＤＯＨ車両６００の構成要素を示している。
【００４９】
高ＤＯＨ車両６００の種々の構成要素の全体的な構成および動作は、図５に関連して提示済みであるため、図６に関連して詳しく説明することはしない。特には、高ＤＯＨ車両５００と高ＤＯＨ車両６００との間の相違点として、発電機６１６からの電力がモータ−発電機６２０を通過することなくパワーエレクトロニクス６１８を介して直接に電気的なエネルギ貯蔵装置６０４へと導かれることを挙げることができる。したがって、電気的なエネルギ貯蔵装置６０４が電力を放出するとき、電力は、モータ−発電機６２０を通過する前にパワーエレクトロニクス６１８を通って導かれる。
【００５０】
図７〜９が、スルーザロードハイブリッド動力モードで動作している高ＤＯＨ車両７００、８００、および９００の実施の形態を示している。スルーザロードハイブリッド動力モードは、内燃機関を典型的にはクラッチまたは他の係合可能な機械的な機構などの伝達装置を介して１組の車輪を駆動するためのトルク／動力をもたらすために使用する。さらに動力が、エネルギ貯蔵装置からもう１組の車輪へと選択的にもたらされる。やはり、種々の実施の形態において、スルーザロードハイブリッド動力モードに属する多数の下位モードを利用することができ、３つの実施の形態だけが本明細書において図７、８、および９に関連して説明される。
【００５１】
図７の実施の形態に関して、高ＤＯＨ車両７００は、別個独立に駆動される２組の車輪７０２ａおよび７０２ｂならびに７５２ａおよび７５２ｂと、機械的なエネルギ貯蔵装置７０４と、エンジン７０８と、出力増強の特徴７１０と、係合機構７１２と、燃料７１４と、パワーエレクトロニクス７１８と、モータ−発電機７２０と、パワーフローコントローラ７２２と、ユーザ入力７２３と、配電網７２４と、変速装置７２５と、変速装置７３０と、作動装置７２６および７５４と、車軸７２８および７５６とを備えている。
【００５２】
図７に示されるスルーザロードの動力の構成においては、車輪７５２ａおよび７５２ｂが、１つ以上の車軸７５６へと接続された２つ以上の車輪を含む。車輪７５２ａおよび７５２ｂは、車輪７０２ａおよび７０２ｂとは別個独立にエンジン７０８によって変速装置７３０を介して駆動される。車輪７０２ａおよび７０２ｂが、１つ以上の車軸７２８へと接続された２つ以上の車輪を含む。車輪７０２ａおよび７０２ｂは、配電網７２４および／または機械的なエネルギ貯蔵装置７０４のいずれかからの動力を使用してモータ−発電機７２０によって駆動される。図示のとおり、パワーフローコントローラ７２２が、ユーザ入力７２３に応答するとともに、エンジン７０８および機械的なエネルギ貯蔵装置７０４（パワーエレクトロニクス７１８を介する）を含む他の構成要素と通信し、車輪７５２ａおよび７５２ｂならびに車輪７０２ａおよび７０２ｂへの動力の流れを監視および制御する。
【００５３】
クラッチなどの係合機構７１２を、エンジン７０８を含む１つ以上の構成要素によってもたらされるよりも多くの動力が望まれる場合に、パワーフローコントローラ７２２によって制御されるとおりに出力増強の特徴７１０の係合を選択的に促進するために使用することができる。
【００５４】
図８において、高ＤＯＨ車両８００は、別個独立に駆動される２組の車輪８０２ａおよび８０２ｂならびに８５２ａおよび８５２ｂと、機械的なエネルギ貯蔵装置８０４と、エンジン８０８と、出力増強の特徴８１０と、係合機構８１２と、燃料８１４と、パワーエレクトロニクス８２２と、ユーザ入力８２３と、変速装置８２５と、変速装置８３０と、作動装置８２６および８５４と、車軸８２８および８５６とを備えている。
【００５５】
高ＤＯＨ車両８００の種々の構成要素の全体的な構成および動作は、図７に関連して提示済みであるため、図８に関連して詳しく説明することはしない。特には、高ＤＯＨ車両７００と高ＤＯＨ車両８００との間の相違点として、パワーエレクトロニクスの省略ならびに配電網から機械的なエネルギ貯蔵装置８０４にエネルギを蓄える能力の省略を挙げることができる。機械的なエネルギ貯蔵装置８０４は、図７の実施の形態に開示のようにモータ−発電機を駆動するよりもむしろ、変速装置８２５を直接に駆動することができる。
【００５６】
図示のとおり、パワーフローコントローラ８２２が、ユーザ入力８２３に応答するとともに、エンジン８０８および機械的なエネルギ貯蔵装置８０４（変速装置８２５を介する）を含む他の構成要素と通信し、車輪８５２ａおよび８５２ｂならびに車輪８０２ａおよび８０２ｂへの動力の流れを監視および制御する。
【００５７】
クラッチなどの係合機構８１２を、エンジン８０８を含む１つ以上の構成要素によってもたらされるよりも多くの動力が望まれる場合に、パワーフローコントローラ８２２によって制御されるとおりに出力増強の特徴８１０の係合を選択的に促進するために使用することができる。
【００５８】
図９に示されるスルーザロードの動力の構成においては、車輪９５２ａおよび９５２ｂが、１つ以上の車軸９５６および９２８へと接続された２つ以上の車輪を含む。車輪９５２ａおよび９５２ｂは、車輪９０２ａおよび９０２ｂとは別個独立にエンジン９０８（燃料９１４を消費する）によって変速装置９３０を介して駆動される。車輪９０２ａおよび９０２ｂが、１つ以上の車軸９２８へと接続された２つ以上の車輪を含み、配電網９２４および／または電気的なエネルギ貯蔵装置９０４のいずれかからの電力を使用してモータ−発電機９２０によって変速装置９２５を介して駆動される。図示のとおり、パワーフローコントローラ９２２が、ユーザ入力９２３に応答するとともに、エンジン９０８および電気的なエネルギ貯蔵装置９０４（パワーエレクトロニクス９１８を介する）を含む他の構成要素と通信し、車輪９５２ａおよび９５２ｂならびに車輪９０２ａおよび９０２ｂへの動力の流れを監視および制御する。
【００５９】
クラッチなどの係合機構９１２を、エンジン９０８を含む１つ以上の構成要素によってもたらされるよりも多くの動力が望まれる場合に、パワーフローコントローラ９２２によって制御されるとおりに出力増強の特徴９１０の係合を選択的に促進するために使用することができる。
【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】
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