(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の車軸及び第２の車軸を有するハイブリッド車両であって、
作動流体を膨張させるように動作可能な少なくとも１つの作動室を有するエンジンであって、火花点火エンジン及び圧縮点火エンジンのいずれか一方である、エンジンと、
電気トランスミッションであって、第１の部材、第２の部材、及び第３の部材を有する差動ギアセットと、第１のファイナルドライブと、第１の電気機械とを含み、前記エンジンは前記第１の部材と共回転するために接続され、前記第１の電気機械は前記第２の部材と共回転するために接続され、前記第３の部材は前記第１のファイナルドライブを通して前記第１の車軸と動作可能に接続可能である、電気トランスミッションと、
第２のファイナルドライブを通して前記第２の車軸に動作可能に接続可能な第２の電気機械を含む電気駆動モジュールと、
前記電気機械、及び前記エンジンに動作可能に接続される電子コントローラとを含み、
前記第１の部材の歯の数、前記第２の部材の歯の数、及び前記第１のファイナルドライブのギア比は前記第１の車軸のトルクと前記エンジンのトルクとが単一の一定のトルク比を確立し、前記単一の一定のトルク比は、前記エンジンが前記火花点火エンジンである場合はスロットルが全開で、前記エンジンが前記圧縮点火エンジンである場合は所定量の燃料で、かつ最も低い車両速度が最低エンジン速度と対応する車両速度の範囲内の一定の車両速度で前記車両が巡航するように、前記少なくとも１つの作動室が動作しているときに、連続してエンジンを動作させるのに必要な所定の前記最低エンジン速度で前記エンジンが動作し、前記エンジンからのトルクが前記車両を前記一定の車両速度で推進するのに必要なトルクを超えることなく、かつ前記第２の電気機械がフリーホイールしている状態の、トルク比であり、
第１の一対の車輪は前記第１の車軸に接続され、前記電子コントローラは、（ｉ）前記第１の一対の車輪のうちの一方の車輪がスリップしているが否かを判断し、（ｉｉ）前記第１の一対の車輪のうちの一方の車輪がスリップしている場合に、前記第１の一対の車輪に動作可能に接続された摩擦ブレーキ機構を適用することにより、前記第１の電気機械にトルクを加え、前記第２の電気機械への電力の流れ及び前記第２の車軸に供給されるトルクを増やすように構成された、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記第３の部材を前記第１のファイナルドライブに接続するために選択的に係合可能な第１のクラッチを更に備え、前記電子コントローラは前記第１のクラッチと動作可能に接続され、前記差動ギアセット及び前記第１のファイナルドライブは、係合した前記第１のクラッチ及び静止している前記第１の電気機械とともに、前記エンジンの速度と前記第１の車軸の速度とが一定の速度比を確立し、前記エンジンは、前記一定の速度比において、かつ前記一定の車両速度において、一定のエンジントルクを得るために必要とされる前記所定の最低エンジン速度において動作している、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記第３の部材を前記第１のファイナルドライブに接続するために選択的に係合可能である第１のクラッチと、
前記第３の部材を固定部材に接地するために選択的に係合可能である第１のブレーキとを更に備え、
前記電子コントローラは、前記第１のクラッチ、及び前記第１のブレーキに動作可能に接続され、
前記電子コントローラは、２車軸駆動、入力分割動作モードにおいて、前記第１の電気機械を発電機として動作させ、前記第２の電気機械を前記第１の電気機械によって与えられる電力を使用するモータとして動作させるように構成され、前記少なくとも１つの作動室は前記一定の車両速度より速い車両速度において、前記火花点火エンジンである場合はスロットルが全開で、前記圧縮点火エンジンである場合は所定量の燃料で動作する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記第３の部材を前記第１のファイナルドライブに接続するために選択的に係合可能である第１のクラッチと、
前記第３の部材を固定部材に接地するために選択的に係合可能である第１のブレーキと、
エネルギー蓄積デバイスとを更に備え、
前記電子コントローラは、前記第１のクラッチ、前記第１のブレーキ、及び前記エネルギー蓄積デバイスに動作可能に接続され、
前記一定の車両速度未満の車両速度において、前記電子コントローラは、（ｉ）前記少なくとも１つの作動室が、前記エンジンが前記火花点火エンジンである場合はスロットルが全開で、前記エンジンが前記圧縮点火エンジンである場合は所定量の燃料で動作し、前記第１の電気機械を前記エネルギー蓄積デバイス又は第２の電気機械に電力を与える発電機として動作させることと、（ｉｉ）第２の車軸駆動の電気のみの動作モードにおいて、前記エンジンを切り、前記第２の電気機械をモータとして動作させることとの間を切り替えるよう構成された、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記少なくとも１つの作動室は複数の作動室を含み、
前記第３の部材を前記第１のファイナルドライブに接続するために選択的に係合可能である第１のクラッチと、
前記第３の部材を固定部材に接地するために選択的に係合可能である第１のブレーキとを更に備え、
前記電子コントローラは、前記第１のクラッチ、及び前記第１のブレーキに動作可能に接続され、
前記電子コントローラは、前記複数の作動室の全てを選択的に動作させることと、前記複数の作動室の全てよりも少ない所定の数の前記複数の作動室のみを選択的に動作させることとの間を切り替えるように構成され、前記単一の一定のトルク比は、前記所定の数の複数の作動室のみを用いるエンジン動作に基づいて決定される、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項６】
前記エンジンは前記圧縮点火エンジンである、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項７】
前記第３の部材を前記第１のファイナルドライブに接続するために選択的に係合可能である第１のクラッチと、
前記第３の部材を固定部材に接地するために選択的に係合可能である第１のブレーキとを更に備え、
前記電子コントローラは、前記第１のクラッチ、及び前記第１のブレーキに動作可能に接続され、
第２の車軸駆動の電気のみの動作モードにおいてモータとして動作する前記第２の電気機械によって前記車両の前方推進が与えられるときに、前記電子コントローラは、前記第１のブレーキのみを選択的に係合させ、前記第１の電気機械を、前記エンジンを始動するモータとして動作させるように構成され、それにより、前記車両の前記前方推進は、前記エンジンが始動されたときに外乱を受けない、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項８】
第１の車軸及び第２の車軸を有するハイブリッド車両であって、
エンジンであって、火花点火エンジン及び圧縮点火エンジンのいずれか一方である、エンジンと、
電気トランスミッションであって、
第１の部材、第２の部材、及び第３の部材を有する差動ギアセットと、第１のファイナルドライブと、第１の電気機械とを含み、前記エンジンは前記第１の部材と共回転するために接続され、前記第１の電気機械は前記第２の部材と共回転するために接続され、前記第３の部材は前記第１のファイナルドライブを通して前記第１の車軸と動作可能に接続可能である、電気トランスミッションと、
第２のファイナルドライブを通して前記第２の車軸に動作可能に接続可能な第２の電気機械を含む電気駆動モジュールと、
前記電気機械、及び前記エンジンに動作可能に接続される電子コントローラとを含み、
前記第１の部材の歯の数、前記第２の部材の歯の数、及び前記第１のファイナルドライブのギア比は前記第１の車軸のトルクと前記エンジンのトルクとにおける一定のトルク比を確立し、前記一定のトルク比は、前記エンジンが前記火花点火エンジンである場合はスロットルが全開で、前記エンジンが前記圧縮点火エンジンである場合は所定量の燃料で、かつ最も低い車両速度が所定の最低エンジン速度と対応する車両速度の範囲内の一定の車両速度で前記車両が巡航するように、前記エンジンが動作しているときに、連続してエンジンを動作させるのに必要な前記所定の最低エンジン速度で前記エンジンが動作する、トルク比であり、前記電気トランスミッションは、前記第２の電気機械がフリーホイールしている状態で、前記一定のトルク比において動作して、前記車両を前記車両速度の範囲内の第１の一定の車両速度において推進し、前記エンジンは前記火花点火エンジンである場合はスロットルが全開で動作して、前記圧縮点火エンジンである場合は所定量の燃料で動作し、前記電気トランスミッションは、前記一定のトルク比において動作して、前記車両を前記車両速度の範囲内の第２の一定の車両速度において推進し、前記第１の電気機械は発電機としての役割を果たし、前記第２の電気機械は前記車両を推進するモータとしての役割を果たし、
第１の一対の車輪は前記第１の車軸に接続され、前記電子コントローラは、（ｉ）前記第１の一対の車輪のうちの一方の車輪がスリップしているが否かを判断し、（ｉｉ）前記第１の一対の車輪のうちの一方の車輪がスリップしている場合に、前記第１の一対の車輪に動作可能に接続された摩擦ブレーキ機構を適用することにより、前記第１の電気機械にトルクを加え、前記第２の電気機械への電力の流れ及び前記第２の車軸に供給されるトルクを増やすように構成された、ハイブリッド車両。
【請求項９】
前記第２の一定の車両速度は前記第１の一定の車両速度の少なくとも２倍である、請求項８に記載のハイブリッド車両。
【請求項１０】
前記第１の電気機械は発電機としてのみ動作可能に構成された、請求項８に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本教示は概して効率的なエンジン性能を得るように構成されるハイブリッド車両を含む。
【背景技術】
【０００２】
[0002]車両は１つ又は複数の前輪及び１つ又は複数の後輪を備えている場合がある。車両は、車両を推進するために軸動力を生成するエンジンを備えている場合がある。車両は、エンジンの出力からの軸動力を相対的に低いトルク及び高い速度から相対的に高いトルク及び低い速度に変換し、１つ又は複数の車輪を駆動するためのトランスミッションを備えている場合がある。車両は、トランスミッションから１つ又は複数の車輪に軸動力を伝達するための車軸を備えている場合がある。特に機械的に簡単にすることに関しては、エンジン、トランスミッション及び車軸を用いて、前輪のみ、又は後輪のみを駆動することが好都合な場合がある。特に種々の環境条件において動作させることに関しては、全ての車輪を駆動することが好都合な場合がある。
【０００３】
[0003]概ね無風状態で水平面上を一定の速度で移動する車両を推進する力は、一般的にＦ０、Ｆ１及びＦ２と呼ばれる、車両の速度に関連する３つの項を用いて数学的に表すことができる。その力は概ね、Ｆ０項と、Ｆ１項×車両の速度と、Ｆ２×車両の速度の二乗との和とすることができる。Ｆ０項は乾燥摩擦に関連し、Ｆ１項は粘性摩擦に関連し、Ｆ２は空力抵抗に関連する。これらの項は理論的には全て０（ゼロ）よりも大きく、実験的に見いだされるとき、一般的に、測定値に基づいて、０（ゼロ）より大きくなるように計算される。したがって、無風状態で水平面上を一定の速度で移動する車両を推進する力は、その速度の放物線関数によって近似される。それゆえ、その車輪のうちの１つ又は複数の牽引力によって車両を駆動するために必要とされる回転トルクは、車両の車輪の回転速度の放物線関数によって近似される。
【０００４】
[0004]軸動力を生成するエンジンは、速度及びトルクの予測可能な関数である速度において燃料を燃焼させながら、或る範囲の回転出力速度にわたって、かつ或る範囲の出力トルクにわたって出力できる場合がある。例えば、現在の内燃往復ピストンエンジン又は回転ピストンエンジンは、許容できるほど円滑に動作し、アイドル速度より高い或る量の軸トルク出力を生成できる場合があり、損傷することなく動作し、或る量の軸トルク出力から最高エンジン速度まで生成できる場合がある。例示的なエンジンからの軸トルク出力の量は、スロットルが広く開いている最大値から、特定の速度においてスロットルが閉じている０（ゼロ）まで変化する場合がある。最大軸トルクは、一般的に「トルク曲線」と呼ばれ、或る速度範囲にわたって大きさを同じにする、すなわち、相対的に「平坦にする」ことができ、その速度範囲は、アイドル速度から最高エンジン速度までの全速度範囲の一部である。
【０００５】
[0005]所与の量の燃料が消費される場合に生成される軸仕事の量、すなわち、燃料のポテンシャルを軸仕事に変換する際のエンジンの効率は、動作トルク及び速度とともに変化する。オットー又はアトキンソンによる火花点火及びその後の４ストロークサイクルを用いるエンジンの場合の効率は、全ての動作条件の場合に燃料及び空気の比が概ね同じままである、例えば、平衡状態のままであるとすると、一般的に、スロットルが広く開いている場合、すなわち、最大トルク時に最も大きく、０（ゼロ）出力トルク時に０（ゼロ）効率まで減少する。余分な燃料を有する混合気を濃縮することによって、平衡状態又は希薄混合気を用いて得ることができる最大値を超える出力トルクで動作できるようになるが、この余分な燃料を使用することによって、エンジンの効率は低下する。燃料効率及び清浄排気が優先される車両の場合、エンジンがその最大出力を生成できるようにする高トルク及び高速度の組み合わせと、この組み合わせに近づきつつある速度及びトルクとを除く、全てのトルクレベル及び全ての速度の場合に、一般的に、エンジンは、概ね平衡状態又はわずかに希薄な混合気を用いて動作するように制御されることになる。
【０００６】
[0006]火花点火エンジンは、スロットルの代わりにトルクを制御又は変更する代替の手段を用いて動作することができ、トルクが最大値未満に低減されるときに、同様に、大きさを小さくして、エンジン効率を下げる。例えば、エンジンは吸気弁を備えているシリンダを有することができ、これらの弁の開閉の持続時間若しくはタイミング、又は一般的に「リフト」と呼ばれる、これらの弁の開口部の距離を変更して、各シリンダに入れられる空気の量、又は空気及び燃料の混合気の量を制御、又は制限することができる。吸気弁のタイミングを変更して、吸気行程後に、吸気弁を開いたままにし、それにより或る量の空気又は空気−燃料混合気が各シリンダから脱出できるようにする、すなわち、吸気弁を閉じるのを遅らせる結果として、効率損が小さくなる場合がある。なぜなら、吸気行程中に、ピストンが制限部を通して空気又は空気−燃料を引き込む必要がないためである。しかしながら、一般的に、シリンダに入れられる空気の量を或る特定のレベル未満まで少なくすると、ガスの正味の膨張が減少し、それゆえ、エンジンの効率が著しく低下することになる。
【０００７】
[0007]圧縮点火エンジンは一般的に、シリンダ又は他の作動室内に導入される燃料の量を単に変更することによって制御される。その圧縮比は十分に高く、その燃料は、圧縮行程の大部分の後に燃料液滴がシリンダに導入されるとき、個々の燃料液滴に関して燃料の燃焼が行われるような特性を有する。燃焼のスパーク源から燃焼室にわたって火炎を伝搬させるために、燃焼室全体を通して燃料及び空気の好ましい混合気を保持する必要はない。それゆえ、空気はスロットル又は他の手段によってエンジンに入るのを制限される必要はなく、膨張比は保持され、いかなる速度においても広範囲のトルク値にわたって効率が相対的に一定である。圧縮点火エンジンのトルク出力を変更又は制御するために、シリンダ内に導入される燃料量は、０（ゼロ）から、目に見えるか否かにかかわらず、排気内に過剰な煙又は他の未燃焼燃料を生じることなく燃焼することができる所定の最大燃料量までの間で変更される場合がある。
【０００８】
[0008]エンジンから車輪への作動接続の一部として、一般的に車両内にトランスミッションが設けられる。現在の車両は多くの場合に、「トランスアクスル」と呼ばれる場合があるトランスミッションを有し、それはエンジンから車輪への複数の速度及びトルク比から選択するための１つ又は複数のデバイスと、一定の速度及びトルク比を有するファイナルドライブギアと、車軸を二等分したものによって車輪に接続される車軸差動装置とを含む。エンジンの出力軸からの出力される速度及びトルクを、車軸及び車輪を回転させ、それにより、車両を駆動するのに更に適している、より低い速度及びより高いトルクに変換するために、車両内にそのようなトランスミッションが含まれる。トランスミッションは通常、４から８までの間の異なる選択可能な比を与え、各比は、トランスミッション構成要素の抗力及び慣性を考慮しない場合の、エンジンの速度／車軸の速度及び車軸のトルク／エンジンのトルクの両方の比である。車両が広範囲の速度にわたって加速できるようにし、かつ習慣的に最高巡航速度の３分の１以下である或る最低巡航速度より高い、その範囲内の任意の速度において巡航できるようにするために、速度及びトルク両方の異なる選択可能な比が含まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、効率的なエンジン性能を得るように構成されるハイブリッド車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
[0009]ハイブリッド車両は、第１の車軸及び第２の車軸を有し、シリンダ又はロータのような、作動流体を膨張させるための少なくとも１つの作動室を備えるエンジンを含む。その車両は第１の車軸に動作可能に接続される電気トランスミッションと、第２の車軸に動作可能に接続される電気駆動モジュールとを有する。エンジン動作効率を保持しながら、かつ電気機械のうちの１つが所望の前方推進に対抗する車軸トルクを生成しなければならない「ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｈｅ  ｒｏａｄ」パワーループを必要とすることなく、電子コントローラが、車両のトルク及び速度要件が絶えず満たされるように、電気トランスミッション及び電気駆動モジュール内の電気機械を制御する。
【００１１】
[0010]具体的には、ハイブリッド車両は、限定はしないが、簡単な遊星ギアセットのような、第１の部材、第２の部材及び第３の部材を有する差動ギアセットを有する電気トランスミッションを含む。また、電気トランスミッションは、第１のファイナルドライブ及び第１の電気機械を有する。エンジンは、共回転するために第１の部材と接続され、第１の電気機械は共回転するために第２の部材に接続される、第３の部材は、限定はしないが、第１のクラッチを選択的に係合させること等によって、ファイナルドライブを通して第１の車軸と動作可能に接続することができる。一実施形態では、第３の部材は第１のブレーキを選択的に係合させることによって、固定部材に接地することができる。
【００１２】
[0011]電気駆動モジュールは、第２のファイナルドライブを通して第２の車軸に動作可能に接続することができる第２の電気機械を含む。第１の電気機械が十分な反作用トルクを生成しており、第１のクラッチが係合しているときに、差動ギアセット及び第１のファイナルドライブは、第１の車軸のトルク／エンジンのトルクの一定のトランスミッショントルク比を確立する。第１のクラッチが係合し、第１の電気機械が十分な反作用トルクを生成しているとき（フリーホイーリングではなく、必ずしも静止していない）、トランスミッショントルク比は一定であり、変更に伴う抗力損が相対的に小さい。一定のトランスミッショントルク比は、作動室、又は複数の作動室が存在する場合には、作動流体を膨張させるように動作する作動室が、制限されることなく、一定の車両速度において車両を推進するために必要であるトルクを超えるエンジンのトルクを用いることなく、かつ第２ン電気機械がフリーホイールしている状態で動作するトランスミッショントルク比である。
【００１３】
[0012]差動ギアセット及び第１のファイナルドライブ内の抗力損はトランスミッションギア構成においては典型的であり、当業者によれば、トルク比を一定、可変のいずれかとして分類するのに関連するとは見なされない。同様に、トルク比は種々の構成要素の回転慣性によるいかなる影響も含まず、トルク比は速度の変化から独立している。一定のトルク比は第１の電気機械の速度又はトルクによって変更することはできず、その速度又はトルクに依存しない。
【００１４】
[0013]差動ギアセット及び第１のファイナルドライブは、第１のクラッチが係合するときに、エンジン、第１の電気機械及び第１の車軸の間の特定の速度関係も確立する。この速度関係は、差動ギアセットの動作に基づく一次結合であり、１つの部材の速度が他の２つの部材の速度の結合によって求められる。それゆえ、エンジンの速度／第１の車軸の速度のトランスミッション速度比は第１の電気機械の速度とともに変化し、第１の電気機械の速度が０（ゼロ）の場合に特定の特性速度比に達する。
【００１５】
[0014]差動ギアセット及び第１のファイナルドライブを通して、第１の車軸のトルク／エンジンのトルクの単一の一定のトルク比が保持されるようにしながら、エンジンの速度／第１の車軸の速度の可変のトランスミッション速度比を与えるために、コントローラは、第１の電気機械を発電機として動作させるように構成される。第１の電気機械によって電気を生成することができ、その電気は、第２の電気機械によって用いられるか、主電池又は他のエネルギー蓄積デバイス内に蓄積されるか、又は車両に搭載される電気アクセサリに供給されることになる。また、コントローラは、２車軸駆動、入力分割動作モードにおいて、第２の電気機械を、第１の電気機械によって与えられる電力を使用するモータとして動作させるように構成することもできる。したがって、第１の車軸のトルク／エンジンのトルクの比は一定であるが、第１の車軸上のトルクと第２の車軸上のトルクの和／エンジントルクの比が全体としてハイブリッドパワートレインのための可変のトルク比であり、そのトルク比は、エネルギー蓄積デバイスとの間でやりとりされる電力が存在しない場合には、概ねトランスミッション速度比とともに変化することになる。
【００１６】
本発明は、第１の車軸及び第２の車軸を有するハイブリッド車両であって、作動流体を膨張させるように動作可能な少なくとも１つの作動室を有するエンジンと、電気トランスミッションであって、第１の部材、第２の部材、及び第３の部材を有する差動ギアセットと、第１のファイナルドライブと、第１の電気機械とを含み、前記エンジンは前記第１の部材と共回転するために接続され、前記第１の電気機械は前記第２の部材と共回転するために接続され、前記第３の部材は前記第１のファイナルドライブを通して前記第１の車軸と動作可能に接続可能である、電気トランスミッションと、第２のファイナルドライブを通して前記第２の車軸に動作可能に接続可能な第２の電気機械を含む電気駆動モジュールとを含み、前記差動ギアセット及び前記第１のファイナルドライブは前記第１の車軸のトルクと前記エンジンのトルクとが単一の一定のトルク比を確立するように構成され、前記単一の一定のトルク比は、スロットリングすることなく、前記エンジンからのトルクが前記車両を一定の車両速度で推進するのに必要なトルクを超えることなく、かつ前記第２の電気機械がフリーホイールしている状態で、前記少なくとも１つの作動室が動作する場合のトルク比であることを特徴とする。
【００１７】
この場合において、前記差動ギアセットは単純な遊星ギアセットであり、前記第１の部材はキャリア部材であり、前記第２の部材は太陽ギア部材であり、前記第３の部材はリングギア部材であってもよい。前記差動ギアセットは単純な遊星ギアセットであり、前記第１の部材はリングギア部材であり、前記第２の部材は太陽ギア部材であり、前記第３の部材はキャリア部材であってもよい。前記エンジンはワイドオープンスロットルで動作する火花点火エンジンであってもよい。前記第３の部材を前記第１のファイナルドライブに接続するために選択的に係合可能である第１のクラッチと、前記第３の部材を固定部材に接地するために選択的に係合可能である第１のブレーキと、前記電気機械、前記第１のクラッチ、前記第１のブレーキ、及び前記エンジンに動作可能に接続される電子コントローラとを更に備え、第１の車輪対が前記第１の車軸に接続され、前記コントローラは、（ｉ）前記第１の車輪対のうちのいずれかの車輪がスリップしているか否かを判断し、（ｉｉ）前記第１の車輪対のうちのいずれかの車輪がスリップしている場合には、前記第１の車輪対に動作可能に接続される摩擦ブレーキ機構を適用すること、前記エネルギー蓄積デバイスから前記第２の電気機械に電力を送り、前記第２の電気機械をモータとして機能するように制御すること、及び前第１のクラッチを解除し、前記第１のブレーキを係合させ、前記第１の電気機械を発電機として機能するように制御し、かつ前記第２の電気機械を前記第１の電気機械から電力を受け取るモータとして機能するように制御することのうちの少なくとも１つによって付加的なトルクが与えられるように構成されていてもよい。前記第３の部材を前記第１のファイナルドライブに接続するために選択的に係合可能である第１のクラッチと、前記第３の部材を固定部材に接地するために選択的に係合可能である第１のブレーキと、前記電気機械、前記第１のクラッチ、前記第１のブレーキ、及び前記エンジンに動作可能に接続される電子コントローラとを更に備え、第２の車輪対が前記第２の車軸に接続され、前記コントローラは、（ｉ）前記第２の車輪対のうちのいずれかの車輪がスリップしているか否かを判断し、（ｉｉ）前記第２の車輪対のうちのいずれかの車輪がスリップしている場合には、前記第１の電気機械によって生成された電力を前記第２の電気機械ではなく、前記エネルギー蓄積デバイスに送り、かつ／又は、前記第２の車輪対に動作可能に接続される摩擦ブレーキ機構を適用するように構成されていてもよい。前記第３の部材を前記第１のファイナルドライブに接続するために選択的に係合可能である第１のクラッチと、前記第３の部材を固定部材に接地するために選択的に係合可能である第１のブレーキと、前記電気機械、前記第１のクラッチ、前記第１のブレーキ、及び前記エンジンに動作可能に接続された電子コントローラと、前記第１の部材を前記固定部材に接地するために選択的に係合可能である入力ブレーキとを更に備え、前記コントローラは、前記第１のクラッチ及び前記入力ブレーキを選択的に係合させ、前記第１の電気機械及び前記第２の電気機械の両方をモータとして動作させ、電気のみの全輪駆動モードを与えるように構成されていてもよい。前記電気機械、前記第１のクラッチ、前記第１のブレーキ、及び前記エンジンに動作可能に接続された電子コントローラであって、前記コントローラは、２車軸駆動、入力分割動作モードにおいて、前記第１の電気機械を発電機として動作させ、前記第２の電気機械を前記第１の電気機械によって与えられる電力を使用するモータとして動作させるように構成され、前記少なくとも１つの作動室は前記一定の車両速度より速い車両速度において非スロットリング状態で動作し、前記コントローラは、第２の車軸駆動の電気のみの動作モードにおいて、（ｉ）前記少なくとも１つの作動室が非スロットリング状態で動作する場合に、前記第１の電気機械を前記エネルギー蓄積デバイス又は第２の電気機械に電力を与える発電機として動作させることと、（ｉｉ）前記エンジンを切り、前記第２の電気機械をモータとして動作させることとの間を切り替えるよう構成された、コントローラと、前記エンジン及び前記コントローラに動作可能に接続される始動モータとを更に備え、前記コントローラは、前記始動モータを用いて前記エンジンを始動させ、第２の車軸駆動電気のみ動作モードから前記２軸駆動、入力分割動作モードにシフトするように構成され、前記第１の電気機械は発電機としてのみ動作可能であるように構成されていてもよい。
【００１８】
また、本発明は、第１の車軸及び第２の車軸を有するハイブリッド車両であって、それぞれ作動流体を膨張させるように動作可能な複数の作動室を有するエンジンと、電気トランスミッションであって、第１の部材、第２の部材及び第３の部材を有する差動ギアセットと、第１のファイナルドライブと、第１の電気機械とを含み、前記エンジンは前記第１の部材と共回転するために接続され、前記第１の電気機械は前記第２の部材と共回転するために接続され、前記第３の部材は、第１のクラッチを選択的に係合させることによって前記第１のファイナルドライブを通して前記第１の車軸と動作可能に接続可能であり、第１のブレーキを選択的に係合させることによって固定部材に接地される、電気トランスミッションと、第２のファイナルドライブを通して前記第２の車軸に動作可能に接続可能な第２の電気機械を含む電気駆動モジュールと、前記電気機械、前記第１のクラッチ、前記第１のブレーキ、及び前記エンジンに動作可能に接続される電子コントローラとを備え、前記コントローラは、前記複数の作動室の全てを選択的に動作させることと、前記複数の作動室の全てよりも少ない所定の数の前記複数の作動室のみを選択的に動作させることとの間を切り替えるように構成され、前記差動ギアセット及び前記第１のファイナルドライブは、前記第１のクラッチが係合するときに、前記第１の車軸のトルクと前記エンジンのトルクとが単一の一定のトルク比を確立するように構成され、前記単一の一定のトルク比は、前記エンジントルクのトルクが前記車両を一定の車両速度で推進するのに必要なトルクを超えることなく、かつ前記第２の電気機械がフリーホイールしている状態で、前記作動流体を膨張させるように動作する前記作動室のうちのいずれ１つがワイドオープンスロットルにおいて動作できるようにし、前記差動ギアセット及び前記第１のファイナルドライブは、係合した前記第１のクラッチ及び静止している前記第１の電気機械とともに、前記エンジンの速度と前記第１の車軸の速度とが一定の速度比を確立し、前記エンジンは前記一定の速度比において、かつ前記一定の車両速度において一定のエンジントルクを得るために必要とされる所定の最低速度において動作しており、前記単一の一定のトルク比は、前記所定の数の複数の作動室のみを用いるエンジン動作に基づいて決定されることを特徴とする。
【００１９】
この場合において、前記コントローラは、２車軸駆動、入力分割動作モードにおいて、前記第１の電気機械を発電機として動作させ、前記第２の電気機械を前記第１の電気機械によって与えられる電力を使用するモータとして動作させるように構成され、前記動作する前記作動室のうちの複数の作動室が前記一定の車両速度より速い車両速度において非スロットリング状態で動作してもよい。前記第１の部材を前記固定部材に接地するために選択的に係合可能な入力ブレーキを更に備え、前記コントローラは、前記第１のクラッチ及び前記入力ブレーキを選択的に係合させ、前記第１の電気機械及び前記第２の電気機械の両方をモータとして動作させ、電気のみの全輪駆動モードを与えるように構成されていてもよい。
【００２０】
[0015]本教示の上記の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付の図面とともに取り上げられる、以下の本教示を実行するための最良の形態の詳細な説明から容易に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】[0016]エンジンと、エンジンと前車軸との間にあるハイブリッド電気トランスミッション、及び前輪を駆動するために第１の車軸に動作可能に接続される第１のモータ−発電機を有する電気トランスミッションユニットと、後輪を駆動するために第２の車軸に動作可能に接続される第２のモータ−発電機を有する後輪駆動ユニットとを含む、車両内に設置されるハイブリッド電気パワートレインの部分断面図を示す概略図である。
【図２】[0017]図１のハイブリッド電気パワートレイン内の代替のハイブリッド電気トランスミッションの部分断面図を示す概略図である。
【図３】[0018]第１の車軸及び第２の車軸に接続される、図１のハイブリッド電気パワートレインのレバー図形式の概略図である。
【図４】[0019]図２のハイブリッド電気トランスミッションとともに、図１に示される電気トランスミッションユニットのレバー図形式の概略図である。
【図５】[0020]トランスミッションを通して設定されたエンジントルクに対する前車軸トルクの種々の例示的なトルク比における燃焼火花点火エンジンの場合のエンジン出力トルク対エンジン出力速度の図であり、或る範囲のエンジン動作速度にわたる種々のエンジン効率の等高線を示す図である。
【図６】[0021]トランスミッションを通して設定されたエンジントルクに対する前車軸トルクの種々の例示的なトルク比における、選択的にシリンダを休止した場合の図５の火花点火エンジンの場合のエンジン出力トルク対エンジン出力速度の図であり、或る範囲のエンジン動作速度にわたる種々のエンジン効率の等高線を示す図である。
【図７】[0022]トランスミッションを通して設定されたエンジントルクに対する前車軸トルクの種々の例示的なトルク比における、圧縮点火エンジンの場合のエンジン出力トルク対エンジン出力速度の図であり、或る範囲のエンジン動作速度にわたる種々のエンジン効率の等高線を示す図である。
【図８】[0023]垂直方向に入力速度（エンジン速度）を、水平方向に出力速度（第１の車軸速度）を示す動作図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[0024]図面を参照すると、類似の参照番号は幾つかの図面を通して類似の構成要素を指しており、図１は、第１の車輪対１４に接続される第１の車軸１２と、第２の車輪対１８に接続される第２の車軸１６とを有するハイブリッド電気車両１０を概略的に示す。一実施形態では、車輪１４は前輪であり、車輪１８は後輪である。図１において、車輪１４、１８はタイヤ１９を取り付けて示される。当業者には容易に理解されるように、各車軸１２、１６は、それぞれの差動装置１５、１７を介して接続される２つの別々の車軸部分を有する。各車輪１４、１６は、ディスクブレーキとして示される、摩擦ブレーキ機構２０を有する。第１の車軸１２はハイブリッド電気トランスミッション２２に接続可能であり、第２の車軸１６は電気駆動モジュール２４に接続可能である。ハイブリッド電気トランスミッション２２、エンジン２６、エネルギー蓄積デバイス７０、コントローラ６４、電気駆動モジュール２４は合わせて、ハイブリッドパワートレイン２７を確立し、ハイブリッドパワートレインは、第２の車軸１６上に空転トルクを生成することなく、車両１０の前方推進のための種々の動作モードを与える。
【００２３】
[0025]ハイブリッド電気トランスミッション２２はエンジン２６に接続され、出力軸２８と、エンジン振動緩衝装置３０とを有する。トランスミッション２２は、入力軸３２と、遊星ギアセット４０である差動ギアセットと、ギアセットである第１のファイナルドライブ５０と、車軸差動装置１５とを含む。遊星ギアセット４０は、中央太陽ギア部材４２と、複数の遊星ギア４７を回転可能に支持するキャリア部材４６と、リングギア部材４４とを含む。遊星ギア４７はリングギア部材４４及び太陽ギア部材４２の両方とかみ合う。第１のファイナルドライブ５０は、第１のギア５２及び第２のギア５４を含み、当業者によって理解されるように、第２のギアは第１のギア５２とかみ合い、差動装置１５の構成要素と共回転する。ファイナルドライブ５０は、かみ合うギアの代わりに、回転式スプロケットと係合するチェーン、又は機械素子の組み合わせとすることができる。
【００２４】
[0026]また、トランスミッション２２は、本明細書においてモータ−発電機６０として参照される第１の電気機械６０も含むが、実施形態によっては、第１の電気機械は発電機としてのみ動作可能であるように構成することができ、すなわち、モータとして動作するように構成されない。他の実施形態では、第１の電気機械６０は、異なる動作モードにおいて、モータ又は発電機のいずれかとして動作可能である。モータ−発電機６０は、モータ−発電機を電子コントローラ６４に電気的に接続するケーブル６２を有する。第１の電気−モータ発電機６０は、回転可能ロータと、固定ステータとを含み、周知のように、ステータとロータとの間に空隙があるように配置される。しかしながら、図面を簡単にするために、第１の電気モータ−発電機６０は単なる箱として表される。コントローラ６４は、第１のモータ−発電機６０によって与えられる交流を直流に変換する内蔵整流器も含み、直流は、ケーブル６２を通してコントローラ６４に接続される、主電池のようなエネルギー蓄積デバイス７０に蓄積することができる。幾つかの実施形態では、モータ−発電機６０がモータとして動作可能である場合、コントローラ６４は、エネルギー蓄積デバイス７０からの直流を第１の電気モータ−発電機６０を動作させるための交流に変換するための内蔵逆変換装置も含む。整流器又は逆変換装置は、代わりに、コントローラ６４とは別の構成要素とすることができる。
【００２５】
[0027]また、トランスミッション２２は第１のブレーキ６６も含み、第１のブレーキはコントローラ６４によって選択的に係合可能であり、リングギア部材４４をトランスミッションケーシングのような固定部材６５に接続して、リングギア部材４４を動かないようにする。トランスミッション２２は回転式クラッチ６８を更に含み、回転式クラッチはコントローラ６４によって選択的に係合可能であり、第１のファイナルドライブ５０の第１のギア５２と共回転するためにリングギア部材４４を結合する。本明細書において用いられるときに、「共回転」は、同じ速度で回転することを意味する。クラッチ６８は、入力軸３２と同心を成すが、入力軸３２と共回転するために接続されない。すなわち、クラッチ６８は、スリーブとして入力軸を包囲する。
【００２６】
[0028]電気駆動モジュール２４は第２のファイナルドライブ７２を含み、当業者によって理解されるように、第２のファイナルドライブは、第１のギア７４と、第１のギア７４をかみ合う第２のギア７６と、その一部が第２のギア７６と共回転する車軸差動装置１７とを有するギアセットである。ファイナルドライブ７２は、一対のかみ合うギアの代わりに、回転式スプロケットと係合するチェーン、又は遊星ギアセット若しくは機械素子の組み合わせとすることができる。また、電気駆動モジュール２４は、本明細書において第２のモータ−発電機８０と呼ばれる第２の電気機械８０も含み、第２の電気機械は、ハイブリッド電気車両１０を推進するためのモータとして、又はその推進を支援するか、若しくはブレーキングを与えるか、支援するための発電機として動作可能とすることができる。第２のモータ−発電機８０は、第２のモータ−発電機をコントローラ６４に電気的に接続するケーブル６２を有する。第２の電気モータ−発電機８０は、回転可能ロータと、固定ステータとを含み、周知のように、ステータとロータとの間に空隙があるように配置される。しかしながら、図面を簡単にするために、第２の電気モータ−発電機８０は単なる箱として表される。コントローラ６４は、エネルギー蓄積デバイス７０からの直流を第２のモータ−発電機８０を動作させるための交流に変換し、かつモータ−発電機８０からの交流をエネルギー蓄積デバイス７０に蓄積することができる直流に変換する内蔵逆変換装置も含む。第２の車軸１６は、第１の車軸１２と同様に、実際には、一般的に半軸と呼ばれる２つの軸から構成され、それらの半軸は、当業者によって理解されるように、それぞれの車軸差動装置１５、１７内でギア（図示せず）に接続される。車輪がスリップすることなく、直進するとき、車軸差動装置１５及び車軸１２の２つの半軸は全て、車軸差動装置１７及び車軸１６の２つの半軸と同様に、一体のユニットであるかのように回転する。これらの回転する部品の共通速度は車軸速度と呼ばれる。
【００２７】
[0029]単一のコントローラ６４が、両方のモータ−発電機６０、８０に、エンジン２６に、第１のブレーキ６６に、及び第１のクランク６８に動作可能に接続されるように図示及び説明されるが、全てが互いに通信するように構成される複数の異なるコントローラをこれらの構成要素のうちの１つ又は複数に専用に割り当てることができることは理解されたい。幾つかの実施形態では、コントローラ６４は、周知のように、各モータ−発電機の動作速度に対応する周波数で各モータ−発電機６０、８０に交流を供給するための内蔵逆変換装置を含むことができる。コントローラ６４を用いて、第１のモータ−発電機６０から電力を受け取り、かつ第２のモータ−発電機８０に電力を搬送することができる。
【００２８】
[0030]トランスミッション２２内の遊星ギアセット４０は、差動ギアセットとして用いられる。すなわち、３つの同軸回転素子；太陽ギア部材４２、キャリア部材４６及びリングギア部材４４がそれぞれ同時に回転していることができ、それにより、キャリア部材４６の速度は、太陽ギア部材４２及びリングギア部材４４上の歯の数によって重み付けされた、太陽ギア部材４２及びリングギア部材４４の速度の重み付け平均になる。図１において、太陽ギア部材４２は第１のモータ−発電機６０と共回転するために接続され、遊星キャリア部材４６は入力軸３２、それゆえ、エンジン出力軸２８と共回転するために接続され、リングギア部材４４は、回転式の第１のクラッチ６８の一方に接続され、それにより、第１のクラッチ６８が係合するときに、ファイナルドライブ５０に選択的に接続される。
【００２９】
[0031]図１に示される実施形態では、エンジン２６は、エンジンの作動室としてシリンダ９０を有する内燃タイプである。この特定のタイプの実施形態では、エンジン２６はクランク軸２８に沿って配置される４つのシリンダ９０を有する。周知のように、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程の４ストロークサイクルの例示的なエンジン動作の一部として、弁を用いて、空気又は空気−燃料混合気を各シリンダ９０に入れることでき、シリンダ９０から燃焼生成物を排気することができる。幾つかの実施形態では、エンジン２６は、空気又は燃焼生成物がエンジン２６の他のシリンダ９０内に閉じ込められている間に、弁を選択的に開いて、空気又は空気−燃料混合気を１つ又は複数のシリンダ９０に入れること等によって、１つ又は複数のシリンダ９０を選択的に動作させる能力を備えることができる。これは、シリンダ休止と呼ばれる場合がある。エンジン２６は、火花点火エンジン、又は圧縮点火（すなわち、ディーゼル）エンジンとすることができる。
【００３０】
[0032]図２は、ハイブリッド電気トランスミッション１２２の別の構成を示す。具体的には、ハイブリッド電気トランスミッション１２２では、遊星ギアセット４０の太陽ギア部材４２は、図１と同様にモータ軸６１を介してモータ−発電機６０に接続されるが、リングギア部材４４は入力軸３２に、それゆえ、エンジン出力軸２８を通してエンジン２６に接続される。遊星キャリア部材４６は回転式クラッチ６８の一方に接続され、それにより、第１のクラッチ６８が係合するときに、ファイナルドライブ５０に選択的に接続される。また、遊星キャリア部材４６は、ブレーキ６６が係合することによって固定部材６５に接地される場合もある。オプションの入力ブレーキ６９が、入力部材３２を、それゆえ、エンジン２６を固定部材６５に接地するために選択的に係合可能である。オプションの入力ブレーキ６９は電気のみの全輪駆動動作モードを可能にし、その動作モードでは、エンジン２６が切られており、両方のモータ−発電機６０及び８０がモータとして動作する。オプションの入力ブレーキ６９を設け、電気のみの全車輪駆動動作モードのためにその入力ブレーキを使用することは、他の点では図１に示されるような構成において行うこともできる。
【００３１】
[0033]始動モータ８２がエンジン２６を始動するために設けられる場合には、モータ−発電機６０はエンジンを始動するためにモータとして用いられる必要はなく、発電機としてのみ動作可能であるように構成することができる。そのような実施形態では、電気のみの全輪駆動動作モードは利用できなくなり、オプションの入力ブレーキ６９は設けられなくなる。始動モータ８２のような専用のエンジン始動モータを設けられる実施形態では、モータ−発電機６０を用いてエンジン２６を始動するために反作用トルクを与えるためのブレーキ６６は不要であり、それゆえ、ブレーキ６６を設ける必要はない。更に、専用のエンジン始動機を設けられる実施形態では、エンジンを始動するために遊星ギアセット４０は使用されず、ファイナルドライブ５０から遊星ギアセット４０を切断するためのクラッチ６８は不要であり、それゆえ、クラッチ６８を設ける必要はない。上記の全ての実施形態において、車両１０は、第１の電気機械６０がフリーホイールできるようにすることによって、エンジン２６を停止して、電池７０及び第２の電気機械８０によって駆動することができる。
【００３２】
[0034]トランスミッション２２及びトランスミッション１２２の構成は同じ機能を有し、それにより、トランスミッション２２又は１２２を通して単一の固定トルク比が与えられ、エンジン２６の速度は、数学的には、第１の車軸１２の速度とモータ−発電機６０の速度との一次結合である。しかしながら、エンジン２６、ファイナルドライブ５０及びモータ−発電機６０の間の定量的な速度及びトルクの関係は、遊星ギアセット４０の部材上の歯の数が同じでも、構成が異なれば異なる。詳細には、本明細書において説明されるように、図２の構成は、他の点では同様の結果を生成するために、モータ−発電機６０から、より大きなトルクを必要とし、かつファイナルドライブ５０内で、より低いギア比を必要とすることになる。
【００３３】
[0035]図３は、ハイブリッドトランスミッション２２及び電気駆動モジュール２４を含む、ハイブリッド電気パワートレイン２７の一部を概略的な形で示す。トランスミッション２２は、エンジン２６及び第１の車軸１２に接続される。遊星ギアセット４０は、太陽ギア部材４２、遊星キャリア部材４６及びリングギア部材４４の間のトルク及び速度の関係を示すために、レバーとして表される。ファイナルドライブ５０によってリングギア部材４４から第１の車軸１２にもたらされるトルク増加及び速度減少を示すために、第１のファイナルドライブ５０は、かみ合うギア又は類似の機能を有する構成を示す一対の円として表される。電気駆動モジュール２４は、第２のファイナルドライブ７２を通してのモータ−発電機８０から車軸１６へのトルク増加及び速度減少を示すために、一対の円で表される。
【００３４】
[0036]図３のハイブリッドトランスミッション２２の実施形態では、エンジン２６は、遊星キャリア部材４６に動作可能に接続され、モータ−発電機６０は太陽ギア部材４２に動作可能に接続され、回転式クラッチ６８及びブレーキ６６はリングギア部材４４に動作可能に接続される。モータ−発電機６０が静止、すなわち、そのロータ部分が静止しており、かつ回転式クラッチ６８が係合する場合には、エンジン２６から第１の車軸１２までの速度比は、遊星キャリア部材４６の速度をリングギア部材４４の速度で割って、ファイナルドライブ５０のギア比を掛けた値に等しく、そのギア比は、ギア部材５４の歯の数をギア部材５２の歯の数で割った値である。リングギア部材４４の歯の数を太陽ギア部材４２の歯の数で割った比をＲとすると、この場合の遊星ギアセット４０を通しての速度比はＲ／（Ｒ＋１）である。Ｒは常に１より小さいので、太陽ギア部材４２が静止している場合の遊星ギアセット４０を通しての速度比は常に１より小さく、０（ゼロ）より大きい。従来のトランスミッションの場合、ファイナルドライブ５０への遊星ギアセット４０（すなわち、リングギア部材４４）の出力の速度がエンジン２６から遊星ギアセット４０への入力の速度よりも大きいので、これは「オーバードライブ」と呼ばれることになる。
【００３５】
[0037]ハイブリッドトランスミッション２２のトルク比、すなわち、車軸１２のトルク／入力軸３２上のトルクは、太陽ギア部材４２が静止している場合のハイブリッドトランスミッション２２の速度比と同じである。測定により、車軸１２の実際のトルクは、ハイブリッドトランスミッション２２内の不可避の摩擦損及び粘性損のために、このトルク比及びエンジン２６からのトルクの結合によって示される値よりもわずかに小さくなる。これらの付帯的な抗力損を除けば、ハイブリッドトランスミッション２２のトルク比、すなわち、車軸１２のトルク／入力軸３２のトルクは一定であり、すなわち、遊星ギアセット４０のギアの歯の数、及びファイナルドライブ５０のギアの歯の数又はスプロケットの比に基づく単一値である。トルク比の単一の固定値とも呼ばれる、単一の一定値は、モータ−発電機６０の速度には依存しない。対照的に、ハイブリッドトランスミッション２２の速度比、すなわち、入力軸３２、すなわち、エンジン出力軸２８の速度／車軸１２の速度は、モータ−発電機６０及び太陽ギア部材４２の速度に基づいて、絶えず可変である。
【００３６】
[0038]トランスミッション２２内の遊星ギア比及びファイナルドライブギア比の組み合わせを選択して、車両が一定の速度において巡航しているときに、エンジン２６の作動室への空気又は空気−燃料混合気の流れを制限することなく、連続してエンジンを動作させるのに必要な最低速度において、又はそれに非常に近い速度において、エンジン２６が動作できるようにすることができる。本明細書において用いられるときに、「連続エンジン動作のために必要な最低速度」は、車両を推進するためのエンジン出力トルクにおいて所定の円滑性及び一貫性が達成される最低エンジン速度である。例えば、トランスミッション２２内の入力軸３２に加えられるダンパー３０からのトルクは、入力軸が回転するのに応じて、所定のトルクレベル、又は平均トルクレベルの２０％以内にとどまることが要求される場合がある。この最低速度は数多くの要因によって決定され、それらの要因は、各シリンダ９０の押しのけ容積、各シリンダ９０において達成されるピーク圧力、エンジンの２６の往復慣性、エンジン２６の回転慣性、並びにダンパー３０の回転慣性及びばね剛性を含む場合がある。エンジン２６の出力トルクは、１つには各シリンダ９０において達成されるピーク圧力によって決定されるので、この最低速度は、エンジントルクの増加とともに幾分増加する場合がある。限定はしないが、一例として、車両が一定の速度で巡航している場合に、スロットリングすることなく、エンジン２６が連続エンジン動作のための最低エンジン速度において動作することができるように、遊星ギア比及びファイナルドライブギア比を選択することができる。すなわち、エンジン２６が、ハイブリッド電気車両１０の広い範囲の一定の巡航速度にわたってスロットリングすることなく動作できるように、トランスミッション２２の設計において、前車軸１２からのトルク／入力軸３２上のトルクの単一のトルク比を選択することができ、その範囲の最も低い速度は、モータ−発電機６０が静止している場合に、スロットリングすることなく、エンジン２６を連続して動作させるための最低速度に対応する。この最も低い速度よりも高い速度では、エンジン２６は、スロットリングすることなく動作し、同じトルク比で前車軸１２にトルクを供給していることもできるが、車両１０を駆動するために、車輪１４、１６においてそれよりも大きなトルクが必要とされる場合があり、そのトルクは、後に更に論じられるように、モータとして動作するモータ−発電機８０を用いて電気駆動モジュール２４によって供給される場合がある。
【００３７】
[0039]本明細書において用いられるときに、「スロットリングすることなく」及び「非スロットリング状態で」は、その出力トルクを制御するためにスロットルを使用する通常の火花点火エンジンのようなエンジンの場合に、「ワイドオープンスロットル」動作としても知られている、スロットルを全開の位置にしての動作を意味する。圧縮点火エンジンはスロットルを有するのではなく、燃料のみの制御を用いて、そのトルク出力を制御することができる。したがって、圧縮点火エンジンに関しては、用語「スロットリングすることなく」及び「非スロットリング状態で」は、最大トルクの場合でも、任意の他のトルク出力の場合でも、圧縮点火エンジンが燃料を制御する動作を指している。用語「制限することなく」及び「非制限」は、本明細書では、スロットリングすることのない火花点火エンジンの動作にも、過剰な量の煙又は他の未燃焼燃料を生じることなく、動作しているシリンダ又は他の作動室内で燃焼することができる所定の最大燃料量を用いる圧縮点火エンジンの動作にも適用可能である。
【００３８】
[0040]図４は、図２のハイブリッドトランスミッション１２２を概略的な形で示す。エンジン２６はリングギア部材４４に接続され、モータ−発電機６０は太陽ギア部材４２に接続され、回転式の第１のクラッチ６８及び第１のブレーキ６６は遊星キャリア部材４６に接続される。モータ−発電機６０のロータが静止しており、かつ回転式の第１のクラッチ６８が係合する場合には、トランスミッション１２２の速度比、すなわち、第１の車軸１２の速度に対するエンジン出力軸２８の速度の比は、リングギア部材４４の速度を遊星キャリア部材４６の速度で割って、ファイナルドライブ５０のギア比を掛けた値に等しく、そのギア比は、ギア部材５４の歯の数をギア部材５２の歯の数で割った値である。リングギア部材４４上の歯の数を太陽ギア部材４２上の歯の数で割った比をＲとすると、ハイブリッドトランスミッション１２２の場合の遊星ギアセット４０を通しての速度比は（Ｒ＋１）／Ｒである。Ｒは常に１より大きいので、太陽ギア部材４２が静止している場合の遊星ギアセット４０を通しての速度比は常に１より大きい。トランスミッション１２２のトルク比は、エンジン２６の速度、モータ−発電機６０の速度、又は第１の車軸１２の速度にかかわらず、一定の値である。トランスミッション１２２のトルク比は、モータ−発電機６０が静止している場合のトランスミッションの速度比に等しい一定の値である。対照的に、トランスミッション１２２の速度比は一定ではなく、モータ−発電機６０の速度を変更することによって絶えず可変である。
【００３９】
[0041]一実施形態では、限定はしないが、一例として、トランスミッション１２２内の遊星ギア比及びファイナルドライブギア比の組み合わせを選択して、車両が一定の速度において巡航しているときに、効率的な連続エンジン動作のために必要な最低速度、すなわち、上記の最低速度において、又はそれに非常に近い速度において、エンジン２６が動作できるようにすることができる。例えば、エンジン２６が、車両１０が一定の速度において巡航している場合にワードオープンスロットルトルク曲線に沿って連続エンジン動作のための最低エンジン速度において動作できるように、遊星ギア比及びファイナルドライブギア比を選択することができる。図３のハイブリッドトランスミッション２２と比べて、ハイブリッドトランスミッション１２２の第１のファイナルドライブ５０のギア比は低い場合があるが、それでも、同じ所定のエンジン効率において、連続エンジン動作のための同じ最低速度を達成することができる。
【００４０】
[0042]トランスミッション２２又は１２２内の遊星ギアセット４０のギア比、すなわち、リングギア部材４４及び太陽ギア部材４２上の相対的な歯の数と、第１のファイナルドライブ５０のギア比との組み合わせは、エンジン２６及び車両１０との特定の関係を有する。限定はしないが、一例として、エンジン２６が動作中である車両１０の前方推進中にモータ−発電機６０がモータとしての役割を果たす必要なく、エンジン２６の或る範囲のエンジン動作速度全体にわたって車両が一定の速度で巡航するワイドオープンスロットルでエンジン２６が動作できるように、これらの比を選択することができる。図５との関連で図示及び説明されるように、エンジン動作速度の範囲は、連続エンジン動作のための最低速度から、最高エンジン速度に及ぶ。エンジン２６が、火花点火を使用し、シリンダ休止用に構成された内燃エンジンである場合には、又はエンジン２６が、ディーゼルエンジンのような圧縮点火エンジンである場合には、後に更に説明されるように、トランスミッション２２又は１２２を通してトルク比を更に大きくできるようにするために、エンジン２６のシリンダ９０のうちの幾つか又は全てを、スロットリングすることなく、エンジン２６から入手可能な最大値よりも低いトルクにおいて動作させることができる。
【００４１】
[0043]スロットリングすることなく、すなわち、シリンダ休止が利用可能である場合に、休止されていないエンジン２６の作動室のうちの幾つか又は全てへの空気又は空気−燃料混合気の流れを部分的に制限することなく、エンジン２６を動作させること、及びエンジン２６が動作中である場合の一定の車両速度での巡航中にモータ−発電機６０がモータとして動作する必要がないように、トランスミッション２２又は１２２のトランスミッショントルク比（すなわち、エンジン出力軸２８のトルクに対する第１の車軸１２のトルクの比）を選択することが好都合な場合がある。トルク比をそのように選択することによって、巡航中にモータ−発電機６０に電力を供給する必要がなくなる。その電力はエネルギー蓄積デバイス７０からもたらされる必要があり、それゆえ、最終的に使い果たされることになるか、又は電気駆動モジュール２４内のモータ−発電機８０からもたらされる必要があり、それにより、第２の車軸１６が車両１０の前進運動と反対に動作することになる。代わりに、トランスミッション２２又は１２２において、モータ−発電機６０が常に発電機としての役割を果たすか、又は単に自己駆動ブレーキとしての役割を果たす場合、エンジン２６が動作中であり、推進力を与えているとき、電気駆動モジュール２４内のモータ−発電機８０は車両１０の運動を保持するのを助けるモータとしての役割を果たすことができるか、又は車両１０の運動に概ね全く影響を及ぼすことなく惰性運転する（モータ−発電機８０のロータがフリーホイールする）ことができる。モータ−発電機６０が、そのロータが非常に低い回転速度を有する発電機としての役割を果たしているが、正味の電気出力を生成せず、正味の電気入力も不要であるとき、すなわち、モータ／発電機６０が、自らの回転を防ぐのに十分な電力だけを生成するとき、モータ−発電機６０は「自己駆動ブレーキ」としての役割を果たす。
【００４２】
[0044]モータ−発電機６０は、以下に説明されるように、エンジン２６を始動するために用いられる場合にのみ、モータとしての役割を果たすことが要求される。しかしながら、エンジン２６を始動するために、モータ−発電機６０が用いられなかった場合、すなわち、エンジン２６が、図１においてファントム図において示されるオプションの始動モータ８２のような自らの始動モータを備えていた場合には、モータ−発電機６０は、任意の車両動作条件下でモータとして動作する能力を備えている必要はなく、実際には、発電機としてのみ動作可能であるように構成することができる。これにより、コントローラ６４の構成を簡単にできるようになる。なぜなら、現在のモータ−発電機をモータとして動作せるために、通常、１組の被制御スイッチを備えるコントローラが用いられるが、発電のみが可能である電気機械（すなわち、モータ−発電機ではなく発電機）は、交流を直流に変換する整流器ダイオードしか必要としないためであり、それにより、交流を生成するために直流の流れを能動的に遮断しなければならないパワートランジスタのようなスイッチを含む場合よりもコストを安くし、簡単にすることができる。
【００４３】
[0045]遊星ギアセット４０及びファイナルドライブ５０によって確立される、ハイブリッドトランスミッション２２の単一の固定トルク比、スロットリングすることなくエンジン２６が生み出すトルク、車両速度の関数として車両１０によって生み出される道路負荷が、電気駆動モジュール２４がフリーホイールしている場合にハイブリッドトランスミッション２２が車両を駆動することになる車両巡航速度を決定する。この比が高い場合には、この速度は高くなる。この比が低い場合には、この速度は低くなる。電気駆動モジュール２４がフリーホイールしている場合にハイブリッドトランスミッション２２によって与えられる巡航速度より高い巡航速度を選択できるようにするために、車両１０の動作中に電気駆動モジュール２４はモータとして用いられる。ハイブリッドトランスミッション２２のトルク比は、スロットリングすることなく、かつ電気駆動モジュール２４がフリーホイールすることなく、又は習慣的な範囲又は広範囲の車両速度にわたって推進を与えることなく、連続動作するエンジン２６を用いて車両１０が巡航できるほど十分に低くなるように設計時に選択される。例えば、ハイブリッドトランスミッション２２のみが車両を駆動しており、エンジン２６がワイドオープンスロットルにある場合、車両１０は低速度（例えば、４０ｋｐｈ）において巡航することができるが、電気駆動モジュール２４も推進を与える場合、車両は最高車両速度として、それよりも何倍も速く（例えば、１６０ｋｐｈで）巡航することができる。
【００４４】
[0046]図５は、縦軸１１０に、濃縮を使用しない場合の最大出力トルクのパーセンテージとしてエンジン出力軸２８におけるエンジントルクを示し、それに対して、横軸１１２に、エンジン出力軸２８における毎分回転数（ｒｐｍ）単位のエンジン速度を示す。エンジン出力トルクの上側境界線１１４は、エンジン２６がワイドオープンスロットルにあり（エンジン２６が火花点火エンジンであり、全てのシリンダにおいて動作していると仮定する）、十分に燃焼するだけの燃料及び空気の平衡混合気を有する場合であるが、長破線１１６によって示される領域は例外であり、その領域では、余分な燃料を有する混合気を濃縮することによって、効率を犠牲にしてトルクを高めることができる。エンジン２６から入手可能な最大トルクのライン１１４は、一般的に、エンジン２６の「トルク曲線」として知られている。エンジン２６が一定の出力速度にある場合の下側境界は、縦軸に近い傾斜したライン１１８の端部１１７にあり、ワイドオープンスロットルにおいてトルク曲線１１４を与える最低エンジン速度１２５に対応する。トルク曲線１１４のライン１１８は、種々のエンジン出力トルクに対応する最低エンジン速度のラインである。最低エンジン速度未満のエンジン速度（すなわち、ライン１１８の左側）では、エンジン２６の周期的な点火動作の結果として、許容できないほど不規則な（すなわち、不安定な）出力速度及びトルクが生じる。ライン１１８は、出力速度及びトルクの所定の安定レベルを確立する、特定のエンジンに対する試験に基づくことができる。点１２０において示されるアイドル速度では、エンジン２６がトルクを生成せず、許容可能なエンジン動作速度の最下限である。エンジントルクが上昇すると、エンジン２６が許容できるほど円滑であるように動作しなければならない最低速度も上昇する。エンジンの損傷を回避するためのエンジン速度の上側境界、いわゆる、エンジン「最大回転数」１２７は、図５及び図８の両方において５０００ｒｐｍとして示される。所与のエンジントルクが一定の前方推進を与えるエンジン動作速度の範囲は、最低及び最高エンジン速度を含めて、最低エンジン動作速度（ライン１１８に沿った点）から最高エンジン動作速度（エンジン最大回転数１２７）までに及ぶ。更に、エンジン２６は、出力軸に加えられるトルクによって、負の出力トルクを与えるように出力軸によって回転させることができるが、この動作は図５では省略される。
【００４５】
[0047]図５には、エンジン動作速度の範囲内にある等高線１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１４２及び１４４は、トルク及び速度の種々の組み合わせにおいて動作するときのエンジン２６の異なる効率を示す。等高線は、均一な増分だけ増加するエンジン効率を反映するように、等高線１２４から等高線１１４まで間隔を置いて配置される。３次元図では、効率等高線は図５から外側に延在することになる。したがって、不均等に、かつ近接して配置される隣接するライン群は、関連するトルク範囲内でエンジントルクが上昇するのに応じて、効率の増加が相対的に異なることを反映しており、一方、互いに均等な間隔で配置されるラインは、関連するトルク範囲内のエンジントルクが上昇しても、エンジン効率が相対的な平坦域にあることを反映する。一定のエンジン効率の等高線は一般的に、エンジントルク曲線１１４に対して概ね平行である。なぜなら、スロットリング又は同様のトルク制御が、エンジン効率に非常に強い影響を及ぼすためである。１１４から１２４までの等高線の間隔によって示されるように、スロットリングの効果は、最初に、エンジン動作がワイドオープンスロットルを解除していくのに応じて徐々に効率を下げ、その後、出力トルクが０（ゼロ）まで減少すると、急激に効率を下げることである。エンジン効率は数多くの要因によって影響を及ぼされるので、効率の実際の最大値は曲線１４４において達する場合があり、そのラインは、燃料−空気混合気が平衡状態にあり、全てのシリンダ９０が動作しているワイドオープンスロットル時のトルクライン（エンジントルク曲線１１４）よりもわずかに低い。そのような最大効率ラインが、ワイドオープンスロットルトルクライン１１４のすぐ下にある短鎖線の最良効率ライン１４４によって例示される。この最良効率ラインは、エンジン速度毎に結果として最良の効率を生成することになるエンジントルクを示しており、そのラインは、エンジン２６の速度がトルク曲線１１４の相対的に平坦な部分の下で変化するとき、相対的に一定の効率値を有する。
【００４６】
[0048]無風時に水平面上を一定の速度で走行している場合、１５０、１５２、１５４、１５６と呼ばれる、図５を横切る４つの例示的な放物線によって示されるように、車輪１４、１８を駆動するために必要とされるトルクは車輪１４、１８の速度とともに放物線を描いて変化し、それらの道路負荷曲線は、第１の車軸１２の速度に対する出力軸３２（又はエンジン出力軸２８）の速度のトランスミッション速度比、及びトランスミッション入力軸３２（それはエンジン出力軸２８と同じ）のトルクに対する第１の車軸１２のトルクの同じトランスミッショントルク比の４つの異なる例に対応する。図５の例示的な道路負荷曲線１５０、１５２、１５４、１５６の場合、モータ−発電機６０は依然として動いていないので、各曲線の場合のトルク比は、その曲線のための速度比と同一であり、差動ギアセット４０及びファイナルドライブ５０内のわずかな抗力損を除いて、第１の車軸１２からの出力はトランスミッション入力部材３２に加えられる出力に等しい。これらの例示的な速度比が図８にも示される。図８は、縦軸４１０においてエンジン出力軸２８のｒｐｍ単位の速度（それはトランスミッション入力部材３２の速度と同じ）を、横軸４１２において第１の車軸１２の速度を示す。ライン１６０は１．０７の速度比であり、道路負荷曲線１５０に対応する。ライン１６２は１．３９の速度比であり、道路負荷曲線１５２に対応する。ライン１６４は２．０９の速度比であり、道路負荷曲線１５４に対応する。ライン１６６は２．７９の速度比であり、道路負荷曲線１５６に対応する。
【００４７】
[0049]第１の一定の関係、すなわち、第１の一定の速度比及び対応する一定のトルク比が、トランスミッション２２又は１２２によって第１の車軸１２とエンジン出力軸２８との間に確立される場合には、道路負荷は、図５の道路負荷放物曲線１５０、１５２、１５４、１５６のうちの特定の放物曲線として現れる。モータ−発電機６０が静止している場合にのみ、エンジン出力軸２８に対する第１の車軸１２の速度比が一定であることは理解されたい。モータ−発電機６０の速度にかかわらず、第１の車軸１２に対するエンジン出力軸２８のトルク比は一定である。スロットリングすることなく動作するときのエンジン２６からのトルクは、道路負荷と比べて、トルク曲線１１４によって示されるように、エンジン２６の速度とともに相対的に一定のままであるので、車両１０は特定の速度（点１１７、１１９、１２１又は１２３におけるエンジン速度に対応する速度）で安定することができ、その速度では、供給されるトルクが、一定の速度において車両１０を駆動する（巡航する）ためにエンジン２６から要求されるトルクと一致するのに十分であり、すなわち、道路負荷曲線１５０、１５２、１５４、１５６とトルク曲線１１４が交差する。トランスミッション２２又は１２２を通しての速度比が一定であると仮定すると（例えば、モータ−発電機６０が概ね静止しており、クラッチ６８が係合しているときに生じる）、車両１０がこれらの条件下で動作していたが、わずかに外乱を受けた結果として、その速度が関連する平衡点１１７、１１９、１２１又は１２３に対応する速度未満に（すなわち、平衡点１１７、１１９、１２１又は１２３のすぐ下のそれぞれの道路負荷曲線１５０、１５２、１５４、１５６に沿った速度に）降下した場合には、エンジン速度が減少すると、トルク曲線１１４が道路負荷曲線１５０、１５２、１５４、１５６の上方にあることによって示されるように、エンジントルク能力が道路負荷を超えることになるので、エンジン２６は平衡点１１７、１１９、１２１又は１２３に向かって速度を上げることになる。車両１０が関連する平衡点１１７、１１９、１２１又は１２３に対応する速度よりもわずかに高い速度まで外乱を受けた場合には、道路負荷がエンジントルク能力を超えることになるので、エンジン２６は平衡点１１７、１１９、１２１又は１２３に向かって速度を下げることになる。
【００４８】
[0050]図５には、エンジン出力軸２８と車軸１２との間の４つの異なる一定の速度比、及び車軸１２とエンジン出力軸２８との間の同じトルク比を表す、４つの道路負荷曲線１５０、１５２、１５４、１５６のみが示される。実際には、一連の一定の速度比及び対応するトルク比に対応する一連の道路負荷曲線が存在し、それらは遊星ギアセット４０及びファイナルドライブ５０の設計及び構成によって確立することができる。第１の一定の速度比及び対応するトルク比の代わりに、トランスミッション２２又は１２２によって、第２の一定の速度比及び対応するトルク比が確立される場合には、その道路負荷は、図５の特定の放物曲線１５０、１５２、１５４又は１５６のうちの別の放物曲線として現れる。その際、車両１０は、スロットリングすることなく、かつモータ−発電機６０が静止している場合に、異なる特定の速度において安定することになる。第２の一定の速度比（モータ−発電機６０が静止している場合）及び対応するトルク比において確立された第２の車両速度が、第１の一定の速度比及び対応するトルク比において確立された第１の車両速度を超える場合、エンジン２６の速度／車軸１２の速度の第２の速度比及び車軸１２のトルク／エンジン２６のトルクの対応するトルク比は、第１の速度比及び対応するトルク比を超えなければならない。一般的に、ハイブリッドパワートレイン２７は、より大きなトルクを与えて、車両１０がより速く進めるようにしなければならない。図５において、所与のエンジン速度１１２の場合に、第１の車軸１２に対するエンジン出力部材２８の一定の速度比及びエンジン出力部材２８に対する第１の車軸１２のトルク比が大きい場合に関連付けられる道路負荷曲線は、第１の車軸１２に対するエンジン出力部材２８の一定の速度比及びエンジン出力部材２８に対する第１の車軸１２のトルク比が小さい場合に関連付けられる道路負荷曲線よりも下にある。すなわち、トランスミッション２２又は１２２の速度比及びトルク比に関して、道路負荷曲線は、図５の左に向かうほど速度比及びトルク比が低く、図５の右に向かうほど速度比及びトルク比が高い。先に論じられたように、或るギア構成の場合に、速度比はトルク比に概ね等しいので、道路負荷曲線は、図５の左に向かうほど、エンジン出力軸２８のトルクに対する第１の車軸１２のトルクのトルク比は低く、図５の右に向かうほど、エンジン出力軸２８のトルクに対する第１の車軸１２のトルクのトルク比は高い。
【００４９】
[0051]車両１０が、エンジン出力軸２８の速度／第１の車軸１２の速度の一定の速度比及び対応するトルク比を用いて低い一定の速度において安定する（すなわち、低速で巡航する）場合、その一定の速度比は相対的に低い必要がある。一定の速度比及び第１の車軸１２の速度の両方が低くなるので、エンジン出力部材２８の速度は、他の条件下でのその速度に比べて非常に低くなり、エンジン２６がフルスロットルにおいて動作することができる速度未満に、更には、おそらくエンジン２６のアイドル速度１２０未満になるであろう。それゆえ、任意の一定の速度において動作する単純なトランスミッションを用いて車両１０を推進するために、その速度未満ではエンジン２６が非スロットリング状態で動作することができない特定の車両速度がある。すなわち、図５において、道路負荷曲線１５０上の平衡点１１７は、モータ−発電機６０、８０及び電池７０のうちの１つを用いることなく、車両を推進するためにエンジン２６が非スロットリング状態で動作することができる最低速度を表す。図５において、最も左にある道路負荷曲線１５０の速度比及びトルク比を大きく下回るエンジン２６速度／第１の車軸１２速度の速度比及び対応するトルク比は、エンジン動作速度の範囲を全く横切らないので、最も左にある道路負荷曲線１５０の速度比未満のトランスミッション速度比を用いるとき、エンジン２６だけでは、水平な地面上で定常状態動作（すなわち、一定の車両速度）において車両１０を推進することができないことを示す。代わりに、結果として生成された道路負荷曲線がエンジン動作速度の領域を通過するように、すなわち、結果として生成された道路負荷曲線の少なくとも一部が、最低エンジン速度のライン１１８を少しでも通過するように、トランスミッション速度比及び対応するトルク比を選択しなければならない。火花点火エンジンを用いる現在の車両は通常、エンジンのスロットルを部分的に閉じて、エンジンが高い効率で動作することができる最低車両速度未満で動作できるようにする。低い車両速度において定常状態で動作するためにスロットリングが用いられる場合には、特に、スロットルを閉じた場合にエンジン効率は０（ゼロ）まで低下するので、エンジンの効率は大きく損なわれる場合がある。車両１０のようなハイブリッド車両の場合、可逆的なエネルギー源としてエネルギー蓄積デバイス７０が存在することによって、車両１０を推進している間に、エネルギー蓄積デバイス７０を充電しながらエンジン２６を間欠的にワイドオープンスロットルにし、その後、エネルギー蓄積デバイス７０を放電しながらエンジン２６を切るようにして、パワートレイン２７を動作させることができるようになる。
【００５０】
[0052]エンジン２６が最良効率１４４のラインの低速端において、又はその近くで動作し、トランスミッション２２又は１２２が、モータ−発電機６０が０（ゼロ）又は概ね０（ゼロ）の回転速度を有する速度比（すなわち、太陽ギア部材４２が静止している場合のエンジン出力軸２８の速度／車軸１２の速度の速度比）において動作するとき、差動ギアセット４０及びファイナルドライブ５０によって確立される、車軸１２上のトルク／エンジン２６からのトルクのトルク比に基づいて、車両１０は、水平な道路及び標準状態において、特定の一定の速度（すなわち、巡航速度）で安定することになる。より高い車両巡航速度では、パワートレイン２７は、両方の車軸１２及び１６を考慮して、より高いトルクを与えなければならず、トランスミッション２２又は１２２は、定常状態で（すなわち、一定の車両速度で）動作させるために、より高い速度比を与えなければならない。これは、モータ−発電機６０に、０（ゼロ）以外の速度において回転し、発電する発電機として動作するように要求する。図１及び図３では、モータ−発電機６０は、加えられるトルクと同じ方向に、正の回転速度において前方に回転し、第１の車軸１２の速度に対するエンジン出力軸２８の速度のトランスミッション速度比（及び第１の車軸１２のトルク／エンジン出力軸２８のトルクの対応するトランスミッショントルク比）を高くできるようにする。図２及び図４では、モータ−発電機６０は、負の回転速度において後方に回転するが、それでも、加えられるトルクと同じ方向において回転するので、第１の車軸１２の速度に対するエンジン出力軸２８の速度のトランスミッション速度比を高くできるようにする。モータ−発電機６０は電気を生成することになり、コントローラ６４は、ケーブル６２を通してこの電気をモータ−発電機８０に送り、車軸１４にトルクを加えて車両１０を推進するのを助けるモータとして動作するようにモータ−発電機８０を制御する。
【００５１】
[0053]より低い車両速度では、発電機としての役割を果たすモータ−発電機６０の同様の回転によって、トランスミッション２２又は１２２は、エンジン出力部材２８から第１の車軸１２により高い速度比（及び第１の車軸１２のトルク／エンジン出力軸２８のトルクのより高い対応するトランスミッショントルク比）を与え、エンジン動作速度の範囲内の最低エンジン速度１１８未満でエンジン２６を動作させないようにしなければならない。モータ−発電機６０は電気を生成し、コントローラ６４は、ケーブル６２を通してこの電気をエネルギー蓄積デバイス７０に送り、それにより、エネルギー蓄積デバイス７０を充電する。傾斜がなく、無風時の、より低い一定の速度では、トランスミッション２２又は１２２の一定のトルク比が、エンジン２６に、より低い出力トルクで動作するように要求することになる。エンジン２６が、そのシリンダ９０のうちの幾つか又は全てを休止する能力を備えていない火花点火エンジンである場合には、この低いトルクがスロットリング又は同等の機能を要求することになり、それにより効率が低下することになる。エンジン２６が、そのシリンダ９０のうちの幾つかを休止する能力を備えている火花点火エンジンである場合には、残りのシリンダ９０が非スロットリング状態で動作することができ、高い効率を保持する傾向がある。エンジン２６が、ディーゼルエンジンのような圧縮点火エンジンである場合には、スロットリングされないので、従来の火花点火エンジンよりも低いトルク出力で、かつ低い効率低下で、これらの条件下で動作することができる。
【００５２】
[0054]エネルギー蓄積デバイス７０の所定の最大充電状態では、コントローラ６４はエンジン２６を切り、クラッチ６８を解除し、モータとして機能するようにモータ−発電機８０を制御し、エネルギー蓄積デバイスを放電して、車両１０を推進する。エネルギー蓄積デバイス７０が所定の最小充電状態に達する場合には、コントローラ６４は第１のブレーキ６６を係合し、モータとして機能するようにモータ−発電機６０を制御し、エンジン２６を始動して、その後、ブレーキ６６を解除し、クラッチ６８を係合して、それによりエンジン２６が再び車両１０を推進することになり、トランスミッション２２又は１２２のより大きな要求された速度比が与えられるように、モータ−発電機６０は再び発電機として機能するようにコントローラ６４によって制御される。すなわち、低い車両速度において車両が巡航中に、エンジン２６は間欠的に動作することになる。ブレーキ６６の解除及びクラッチ６８の係合は同期することができ、ブレーキ６６及びクラッチ６８はかみ合いクラッチとすることができるが、代わりに、板クラッチとすることもできる。
【００５３】
[0055]それゆえ、所定のエンジン効率において、例えば、最良効率曲線１４４に沿って、かつエンジン２６の速度がエンジン動作速度の範囲内の最低速度未満に降下することなく動作するために、モータ−発電機６０がモータとして動作して、エンジン出力軸２８の速度／第１の車軸１２の速度の正確な速度比を保持しなければならない動作条件には、ハイブリッドパワートレイン２７による前方推進中には達しない。したがって、車両１０が第１の車軸１２に加えられる前方トルクによって駆動されている間、モータ−発電機８０は決して、モータ−発電機６０に電力を与える発電機として動作する必要はなく、それゆえ、後車軸１６は決して車両１０を遅らせない。対抗トルクのこの条件は、パワーループ「ｔｈｒｕｏｇｈ  ｔｈｅ  ｒｏａｄ」に関連付けられる。なぜなら、モータ−発電機８０が発電機として機能できるようにするために、モータ−発電機８０が、トルクを供給するために車両１０の所望の走行を妨げる車軸１４におけるトルク（すなわち、道路によって与えられる車輪１８におけるトルク）を使用する必要があるためである。オプションでは、コントローラ６４は、発電機として機能するようにモータ−発電機８０を制御することができ、車両１０が下り坂を進むか、又は減速するときに対抗トルクのこの条件を生成し、それは、車両１０の速度を保持するために或る量の制動トルクが望ましい場合がある状況である。しかしながら、パワートレイン２７は、トランスミッション２２内又は代替のトランスミッション１２２内のように遊星ギアセット４０を配置し、かつ遊星ギアセット４０及び第１のファイナルドライブ５０内のギア比を特に選択し、それに応じて、所定のエンジン効率において、かつ或る範囲のエンジン動作速度にわたって車両が定常状態で動作する（すなわち、一定の車両速度において動作する）ように具体的に設計されるので、エンジン２６が第１の車軸１２に動作可能に接続され、駆動するときに、モータ−発電機６０は決してモータとして機能する必要はなく、それゆえ、モータ−発電機８０は決して発電機として機能するように制御されない。
【００５４】
[0056]限定はしないが、例示的な実施形態では、ハイブリッドトランスミッション２２又は１２２を設計する際に、遊星ギアセット４０の構成、太陽ギア部材４２、リングギア部材４４及び遊星ギア４７上の歯の数、並びにファイナルドライブ５０の比を選択して、結果として、モータ発電機６０が依然として動いていない場合に１．０７のエンジン出力軸２８の速度／車軸１２の速度の速度比と、約１．０７の車軸１２上のトルク／入力部材３２上のトルクのトルク比とを生成し、それらの比は車両１０の場合の道路負荷曲線１５０に対応する。このようにして、車両１０は、トルク曲線１１９がその道路負荷曲線１５０及びその速度比を満たす点におけるエンジン２６の速度に基づく車両１０の速度において、道路負荷曲線１５０に対応する巡航条件中に非スロットリング状態で動作するエンジン２６によって推進することができる。又は、最良効率１４４のラインが近いので、車両１０は、車両１０のこの速度において、連続して、かつ所定の効率、すなわち、その最大効率において動作するエンジン２６によって推進し、第１の車軸１２によって駆動することができる。この車両速度未満では、エンジン２６は間欠的に動作することができ、第１のモータ−発電機６０は発電機として回転して遊星ギアセット４０及びトランスミッション２２又は１２２を通してその速度比を高め、その電気はコントローラ６４によって変換され、電池７０に蓄積され、エンジン２６は最低速度１１８において、かつそのシリンダ９０の全てを用いて非スロットリング条件未満において動作し、車両１０は第１の車軸１２によって駆動される。これよりも高い車両速度では、エンジン２６は絶えず非スロットリング状態で動作することができ、第１のモータ−発電機６０は同様に発電機として回転して速度比を高め、その電気は第２のモータ−発電機８０によって使用され、車両は第１の車軸１２及び第２の車軸１６の組み合わせによって駆動される。
【００５５】
[0057]図６は、図５のエンジン動作図を有する同じ火花点火エンジン２６のエンジン動作図であり、そのエンジン２６は選択的にシリンダを休止して動作可能であり、コントローラ６４は図１のエンジンシリンダ９０のうちの幾つかを選択的に休止するように構成されると仮定する。図６は、縦軸１１０に、最大トルクのパーセントとしてエンジン出力軸２８におけるエンジントルクを示し、それに対して、横軸１１２に、毎分回転数（ｒｐｍ）単位のエンジン出力軸２８の速度を示すプロットである。作動流体を作動室のうちの幾つかに選択的に入れることができるが、他の作動室には入れられず、エンジンの中を進む作動流体の正味の膨張比を低減することなく、エンジンのトルクを低減することができるように、シリンダ又はロータのような複数の作動室を有するエンジンを構成することができる。機械的には、作動流体が入れられないか、又は使い尽くされた作動室であっても、全ての作動室を動作させることは、その出力を低減しながら、そのようなエンジン内の機械的な摩擦のレベルを概ね同じレベルに保つことになり、これは、同じ正味の膨張比において全ての作動室を使用して動作する場合と比べて、その効率を幾分低下させることになる。しかしながら、他の作動室が完全に閉じられている間に幾つかの作動室を非スロットリング状態で選択的に動作させることに起因する効率の低下は、全ての作動室をスロットリングすることに起因する効率の低下よりも小さい。エンジン２６のシリンダ９０のうちの幾つかだけのように、作動室のうちの幾つかだけに作動流体を選択的に入れる能力を備えたエンジンの場合、パワートレイン２７の設計時に、モータ発電機６０が静止している場合の第１の車軸１２上のトルク／エンジン出力軸２８からのトルクのトルク比及びエンジン出力軸２８の速度／第１の車軸１２の速度の対応する速度比を選択して、特定の数のシリンダにおいてエンジン２６がワイドオープンスロットルで動作できるようにすることができる。限定はしないが、一例として、図１に示されるように、エンジン２６が４つのシリンダ９０を有する場合には、シリンダ休止中にエンジン２６から入手可能な最大トルクのライン２１４（図６に示される）は、全てのシリンダ９０が起動されている場合の図５のライン１１４よりも著しく低いトルク（概ね半分）にある。エンジン効率の等高線２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６、２３８、２４０、２４２及び２４４も、エンジン動作速度の同じ範囲にわたって低いエンジントルクにある。
【００５６】
[0058]２つのシリンダのみを最大限に動作させてエンジン２６を連続して動作させるために、４つのシリンダ９０のうちの２つをワイドオープンスロットルで、かつ最高車両速度で選択的に動作させる場合の最良効率のライン２４４によれば、エンジン動作速度の最大範囲（１０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍ）にわたって定常状態で連続してエンジンが動作できるようにするために全てのシリンダ９０が起動されるときに同様の所定のエンジン効率を得るために選択されたトランスミッショントルク比よりも（その場合、例えば、道路負荷曲線１５０に関連する低いトランスミッショントルク比が選択される）、道路負荷曲線１５２に関連するトルク比のような高いトランスミッショントルク比（すなわち、モータ−発電機６０が正味の電力を生成も消費もしない概ね一定の速度にある場合の、第１の車軸１２のトルク／エンジン出力軸２８のトルクのトルク比）を用いて、トランスミッション２２又は１２２を設計できるようになる。
【００５７】
[0059]図７は、縦軸２１０に、最大出力トルクのパーセンテージとしてエンジン出力軸２８におけるエンジントルクを示し、それに対して、横軸２１２に、エンジン出力軸２８における毎分回転数（ｒｐｍ）単位のエンジン速度を示すプロットである。図７は、エンジン２６がディーゼルエンジンのような圧縮点火エンジンであることを仮定した場合のエンジン２６の動作特性を反映する。圧縮点火エンジンは通常スロットリングされず、それゆえ、広範囲のエンジン動作トルクにわたって相対的に一定の効率を有するエンジン効率マップを有し、それは、最大トルク曲線３１４及び最良トルク曲線３４４付近において相対的に均等な増分で間隔を置いて配置され、０（ゼロ）トルク付近において効率が急激に低下する効率等高線３２４、３２６、３２８、３３０、３３２、３３４、３３６、３３８、３４０、３４２、３４４によって反映される。エンジン出力軸２８の速度／車軸１２の速度の任意の所与の速度比（モータ−発電機６０が静止していると仮定する）及び対応するトルク比を用いて設計されたトランスミッション２２又は１２２は、エンジン動作速度の範囲にわたってトルクを供給する際に直面するエンジン２６の非効率的な動作範囲が少ない。例えば、図５の道路負荷曲線１５４によって示されるように、２．０９の速度比を反映する道路負荷曲線１５４は、１０００ｒｐｍ〜２５００ｒｐｍのエンジン速度における一定の速度での巡航において、火花点火エンジンの場合に選択された同じ速度比の場合よりも高い効率のエンジン性能を可能にする。したがって、エンジン２６が火花点火エンジンであるときよりも、エンジン２６がディーゼルエンジンであるときに、高いトランスミッション速度比及び対応するトルク比を選択することができ、エンジン効率を犠牲にすることはなく、第１の車軸１２上でエンジン２６から、より高いトルクを入手できるという利点を有し、加速及び登坂の場合のトルクを与えるのにモータ−発電機８０に頼る必要性が小さい。
【００５８】
[0060]パワートレイン２７の構成によって、車輪スリップから効率的に回復できるようになる。具体的には、コントローラ６４は、車軸１２、１６上に配置されるトルクセンサ等によって、車輪スリップを指示する動作パラメータを受信するように構成される。前輪１４のうちの一方において車輪がスリップする場合、それは車軸１２におけるトルクの急激な低下として反映され、コントローラ６４は、ブレーキングコマンド信号を生成して、前輪１４のうちのスリップしている車輪において摩擦ブレーキ機構２０を適切なレベルで係合させることによって、前輪１４のうちの他方の前輪にトルクを加えることができる。フロントモータ−発電機６０は、遊星ギアセット４０に反作用トルクを与えて、エンジン２６が前輪１４を駆動できるようにし、更に、発電機としての役割を果たし、後輪を駆動するためにリアモータ−発電機８０に電力を供給することができる。それらの条件下で、かつ両方の前輪１４がスリップしている場合には、両輪にフロント摩擦ブレーキ機構２０を適用して、フロントモータ−発電機６０上のトルクを高め、それにより、リアモータ−発電機８０への電力の流れを増やし、かつ車両１０を駆動するために供給されるトルクを高めることができる。それとは別に、又はそれに加えて、コントローラ６４は、電力がエネルギー蓄積デバイス７０からモータ−発電機８０に流れるようにすることができ、モータ−発電機８０をモータとして機能するように制御し、それにより、後車軸１６において付加的なトルクを加え、車両１０による牽引の回復を支援することができる。更に、上記のスリップ回復動作に加えて、又は上記の動作への代替形態において、コントローラ６４は、モータ−発電機６０を発電機として機能するように制御しながら、第１のクラッチ６８を解除し、第１のブレーキ６６を係合させ、エンジン出力軸２８のトルクを低減し、かつその速度を高めることができ、モータとして機能するように制御されるモータ−発電機８０に電力を送ることができる。このようにして、スリップしている車輪１４及び車軸１２からトルクを除去し、車軸１６に加えることができる。
【００５９】
[0061]同様に、コントローラ６４が、車輪１８のうちの一方又は両方がスリップしていると判断する場合には、コントローラ６４は、スリップ回復動作を実施し、それにより車両１０の牽引の回復を支援するように構成される。例えば、コントローラ６４は、モータ−発電機６０によって生成された電力を、モータ−発電機８０の代わりに、エネルギー蓄積デバイス７０に送り、車輪１８に加えられるトルクを小さくすることができる。それとは別に、又はそれに加えて、コントローラ６４は、ブレーキングコマンド信号を生成して、車輪１４及び／又は１８に摩擦ブレーキ機構２０を適切なレベルで係合させることによって、車輪１４及び／又は１８にトルクを加えることができる。摩擦ブレーキ機構２０を選択的に係合させることによって車輪１４に、それゆえ、車軸１２に加えられるトルクは、エンジン２６からのトルク、モータ−発電機６０上のトルク、及びモータ−発電機６０から出力される電力を一時的に保持しながら、車輪１４のスリップを防ぐことができる。
【００６０】
[0062]本教示の数多くの態様を実施するための最良の形態が詳細に説明されてきたが、これらの教示に関連する技術分野に精通している人は、添付の特許請求の範囲内にある本教示を実施するための種々の代替の形態を理解するであろう。
【符号の説明】
【００６１】
１０  ハイブリッド車両
１２  車軸
１４  第１の車輪対
１５  差動装置
１６  車軸
１７  差動装置
１８  第２の車輪対
１９  タイヤ
２０  摩擦ブレーキ機構
２２  ハイブリッド電気トランスミッション
２４  電気駆動モジュール
２６  エンジン
２７  パワートレイン
２８  出力軸
３０  エンジン振動緩衝装置
３２  入力軸
４０  遊星ギアセット
４２  太陽ギア部材
４４  リングギア部材
４６  キャリア部材
４７  遊星ギア
５０  第１のファイナルドライブ
５２  第１のギア
５４  第２のギア
６０  モータ−発電機
６１  モータ軸
６２  ケーブル
６４  コントローラ
６５  固定部材
６６  第１のブレーキ
６８  回転式クラッチ
６９  入力ブレーキ
７０  エネルギー蓄積デバイス
７２  第２のファイナルドライブ
７４  第１のギア
７６  第２のギア
８０  第２のモータ発電機
８２  始動モータ
９０  シリンダ
１１０  縦軸
１１２  横軸
１１４  トルク曲線
１１６  長破線
１１７  平衡点
１１８  ライン
１１９  平衡点
１２０  点
１２１  平衡点
１２２  ハイブリッド電気トランスミッション
１２３  平衡点
１２４  等高線
１２５  最低エンジン速度
１２６  等高線
１２７  エンジン最大回転数
１２８  等高線
１３０  等高線
１３２  等高線
１３４  等高線
１３６  等高線
１３８  等高線
１４０  等高線
１４２  等高線
１４４  等高線
１５０  道路負荷曲線
１５２  道路負荷曲線
１５４  道路負荷曲線
１５６  道路負荷曲線
１６０  ライン
１６２  ライン
１６４  ライン
１６６  ライン
２１０  縦軸
２１２  横軸
２１４  ライン
２２４  等高線
２２６  等高線
２２８  等高線
２３０  等高線
２３２  等高線
２３４  等高線
２３６  等高線
２３８  等高線
２４０  等高線
２４２  等高線
２４４  等高線
３１４  最大トルク曲線
３２４  等高線
３２６  等高線
３２８  等高線
３３０  等高線
３３２  等高線
３３４  等高線
３３６  等高線
３３８  等高線
３４０  等高線
３４２  等高線
３４４  等高線
４１０  横軸
４１２  縦軸
【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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