(57)【要約】パワー分割装置およびパワー分割方法が開示されている。可変比パワー分割装置は、軸方向に離れた少なくとも２つの部品を各々備えた、半径方向について内側および外側のレースと；前記内側レースと外側レースとの間で転がり接触するように構成された複数の遊星部材と；該遊星部材と係合する遊星従動キャリアと；該遊星従動キャリアと連結され、遊星従動キャリアと第１パワー要素との間でパワーを結合するように動作可能な、第１の回転可能なパワー要素のスピンドルと；内側レースと連結され、該内側レースと第２パワー要素との間でパワーを結合するように動作可能な、第２の回転可能なパワー要素のスピンドルと；外側レースと連結され、該外側レースと第３パワー要素との間でパワーを結合するように動作可能な、第３の回転可能なパワー要素のスピンドルと；少なくとも１つのレースの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を調節して、第１，第２及び第３の回転可能なパワー要素のスピンドル間のパワー分割比を変える手段とを備えている。少なくとも１つのレースの前記軸方向隔離距離を調節することにより、前記パワー要素のスピンドル間に分配されるパワーが変化し、そのことが装置の操作性を改善する。
2010537891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に離れた少なくとも２つの部品を各々備えた、半径方向について内側および外側のレースと；
前記内側レースと外側レースとの間で転がり接触するように構成された複数の遊星部材と；
前記遊星部材と係合する遊星従動キャリアと；
前記遊星従動キャリアと連結され、前記遊星従動キャリアと第１パワー要素との間でパワーを結合するように動作可能な、第１の回転可能なパワー要素のスピンドルと；
前記内側レースと連結され、前記内側レースと第２パワー要素との間でパワーを結合するように動作可能な、第２の回転可能なパワー要素のスピンドルと；
前記外側レースと連結され、前記外側レースと第３パワー要素との間でパワーを結合するように動作可能な、第３の回転可能なパワー要素のスピンドルと；そして、
少なくとも１つのレースの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を調節して、前記第１，第２及び第３の回転可能なパワー要素のスピンドル間のパワー分割比を変える、手段と、
を備えていることを特徴とする可変比パワー分割装置。
【請求項２】
前記第１，第２及び第３のパワー要素の各々は、所定の作動条件下で所定の効率特性を有しており、前記可変比パワー分割装置は、
今現在の作動条件を定めるように動作可能な少なくとも１つのセンサと；
前記今現在の作動条件下にある前記第１，第２及び第３のパワー要素の少なくとも１つについて作動効率を改善するパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能なセットポイント・ユニットと、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項３】
複数の前記センサを備え、
前記セットポイント・ユニットは、今現在の作動条件下にある前記第１，第２及び第３のパワー要素の１つよりも多くについて作動効率を改善するパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である、
ことを特徴とする請求項２に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項４】
前記セットポイント・ユニットは、今現在の作動条件下にある前記第１，第２及び第３のパワー要素の１つに実質的に何らのパワーも結合されないようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である、ことを特徴とする請求項１から３の何れか一に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項５】
前記第１，第２及び第３のパワー要素は各々、原動機，車両のトランスミッション・アッセンブリ及びパワー伝達アッセンブリでなる、ことを特徴とする請求項１から４の何れか一に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項６】
前記パワー伝達アッセンブリ及び車両のトランスミッション・アッセンブリの少なくとも一方は、パワーを蓄えるように動作可能である、ことを特徴とする請求項５に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項７】
前記パワー伝達アッセンブリ及び車両のトランスミッション・アッセンブリの少なくとも一方は、前記蓄えられたパワーを再適用するように動作可能である、ことを特徴とする請求項６に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項８】
パワーカップリングを更に備え、
前記パワー伝達アッセンブリ及び車両のトランスミッション・アッセンブリの少なくとも一方は、前記更なるパワーカップリングを介して、前記蓄えられたパワーを再適用するように動作可能である、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項９】
前記第１パワー要素は内燃機関でなり、前記第２パワー要素は車両のトランスミッション・アッセンブリでなり、そして、前記第３パワー要素は回生パワー・アッセンブリでなる、ことを特徴とする請求項６に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項１０】
前記セットポイント・ユニットは、数多くのモードの任意の１つで動作可能であり、回生モードにあるときには、今現在の作動条件下にある前記回生パワー・アッセンブリの作動効率を改善する速度で、前記内燃機関には最小限のパワーしか結合されず、前記車両のトランスミッション・アッセンブリからのパワーは前記回生パワー・アッセンブリに与えられるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である、ことを特徴とする請求項９に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項１１】
前記セットポイント・ユニットは、数多くのモードの任意の１つで動作可能であり、移動中で高充電状態モードにあるときには、今現在の作動条件下にある前記内燃機関および前記回生パワー・アッセンブリの少なくとも１つの作動効率を改善する速度で、前記内燃機関および前記回生パワー・アッセンブリからのパワーが前記車両のトランスミッション・アッセンブリに結合されるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である、ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項１２】
前記セットポイント・ユニットは、数多くのモードの任意の１つで動作可能であり、移動中で低充電状態モードにあるときには、今現在の作動条件下にある前記内燃機関および前記回生パワー・アッセンブリの少なくとも１つの作動効率を改善する速度で、前記内燃機関からのパワーが前記回生パワー・アッセンブリ及び前記車両のトランスミッション・アッセンブリに結合されるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である、ことを特徴とする請求項９から１１の何れか一に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項１３】
前記セットポイント・ユニットは、数多くのモードの任意の１つで動作可能であり、ゼロ排気モードにあるときには、今現在の作動条件下にある前記回生パワー・アッセンブリの作動効率を改善する速度で、前記内燃機関には最小限のパワーしか結合されず、前記回生パワー・アッセンブリからのパワーは前記車両のトランスミッション・アッセンブリに与えられるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である、ことを特徴とする請求項９から１２の何れか一に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項１４】
前記セットポイント・ユニットは、数多くのモードの任意の１つで動作可能であり、静止して低充電状態モードにあるときには、今現在の作動条件下にある前記内燃機関および前記回生パワー・アッセンブリの少なくとも１つの作動効率を改善する速度で、前記車両のトランスミッション・アッセンブリには最小限のパワーしか与えられず、前記内燃機関からのパワーは前記回生パワー・アッセンブリに与えられるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である、ことを特徴とする請求項９から１３の何れか一に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項１５】
前記セットポイント・ユニットは、数多くのモードの任意の１つで動作可能であり、移動中で低充電状態モードにあるときには、今現在の作動条件下にある前記内燃機関の作動効率を改善する速度で、前記回生パワー・アッセンブリには最小限のパワーしか与えられず、前記内燃機関からのパワーは車両のトランスミッション・アッセンブリに与えられるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である、ことを特徴とする請求項９又は１４に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項１６】
トランスミッション部品を備え、
前記第１，第２及び第３の回転可能なパワー要素のスピンドルは、前記トランスミッション部品に連結されている、
ことを特徴とする請求項１から１５の何れか一に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項１７】
前記トランスミッション部品は、歯車装置，クラッチ及びブレーキの少なくとも１つを備えている、ことを特徴とする請求項１６に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項１８】
前記第１及び第２のパワー要素のスピンドルは同軸に回転可能である、ことを特徴とする請求項１から１７の何れか一に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項１９】
前記第１の回転可能なパワー要素のスピンドルに連結された前記第１パワー要素と；
前記第２の回転可能なパワー要素のスピンドルに連結された前記第２パワー要素と；
前記第３の回転可能なパワー要素のスピンドルに連結された前記第３パワー要素と、
を備えている、ことを特徴とする請求項１から１８の何れか一に記載の可変比パワー分割装置。
【請求項２０】
半径方向について内側および外側のレースであって軸方向に離れた少なくとも２つの部品を各々備えた内側レースと外側レースとの間で、転がり接触するように複数の遊星部材を構成するステップと；
前記遊星部材に遊星従動キャリアを係合させるステップと；
前記遊星従動キャリア，前記内側レース及び前記外側レースを、第１パワー要素，第２パワー要素および第３パワー要素の対応する１つと結合するステップと；そして、
少なくとも１つの前記レースの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を調節して、前記第１，第２及び第３の回転可能なパワー要素のスピンドル間のパワー分割比を変える、ステップと、
を備えていることを特徴とするパワーを変化させる方法。
【請求項２１】
前記第１，第２及び第３のパワー要素の各々は、所定の作動条件下で所定の効率特性を有しており、前記方法は、
ａ）今現在の作動条件を定めるステップと；
ｂ）前記今現在の作動条件下にある前記第１，第２及び第３のパワー要素の少なくとも１つについて作動効率を改善するパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するステップと、
を備えていることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ステップｂ）は、今現在の作動条件下にある前記第１，第２及び第３のパワー要素の１つよりも多くについて作動効率を改善するパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定することを含んでいる、ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ステップｂ）は、今現在の作動条件下にある前記第１，第２及び第３のパワー要素の１つに実質的に何らのパワーも結合されないようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定することを含んでいる、ことを特徴とする請求項２０から２２の何れか一に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１，第２及び第３のパワー要素の少なくとも１つを用いてパワーを蓄えるステップを備えている、ことを特徴とする請求項２０から２３の何れか一に記載の方法。
【請求項２５】
前記蓄えられたパワーを再適用するステップを備えている、ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記再適用のステップは、前記遊星部材を介する以外に、前記第１，第２及び第３のパワー要素の少なくとも１つから前記第１，第２及び第３のパワー要素の他の１つへ、蓄えられたパワーを再適用することを含んでいる、ことを特徴とする請求項２４又は２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１パワー要素は内燃機関でなり、前記第２パワー要素は車両のトランスミッション・アッセンブリでなり、そして、前記第３のパワー要素は回生パワー・アッセンブリでなる、ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記ステップｂ）は、今現在の作動条件下にある前記回生パワー・アッセンブリの作動効率を改善する速度で、前記内燃機関には最小限のパワーしか結合されず、前記車両のトランスミッション・アッセンブリからのパワーは前記回生パワー・アッセンブリに与えられるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するステップを備えている、ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ステップｂ）は、今現在の作動条件下にある前記内燃機関および前記回生パワー・アッセンブリの少なくとも１つの作動効率を改善する速度で、前記内燃機関および前記回生パワー・アッセンブリからのパワーが前記車両のトランスミッション・アッセンブリに結合されるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するステップを備えている、ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記ステップｂ）は、今現在の作動条件下にある前記内燃機関および前記回生パワー・アッセンブリの少なくとも１つの作動効率を改善する速度で、前記内燃機関からのパワーが前記回生パワー・アッセンブリ及び前記車両のトランスミッション・アッセンブリに結合されるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するステップを備えている、ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記ステップｂ）は、今現在の作動条件下にある前記回生パワー・アッセンブリの作動効率を改善する速度で、前記内燃機関には最小限のパワーしか結合されず、前記回生パワー・アッセンブリからのパワーは前記車両のトランスミッション・アッセンブリに与えられるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するステップを備えている、ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記ステップｂ）は、今現在の作動条件下にある前記内燃機関および前記回生パワー・アッセンブリの少なくとも１つの作動効率を改善する速度で、前記車両のトランスミッション・アッセンブリには最小限のパワーしか与えられず、前記内燃機関からのパワーは前記回生パワー・アッセンブリに与えられるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するステップを備えている、ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
前記ステップｂ）は、今現在の作動条件下にある前記内燃機関の作動効率を改善する速度で、前記回生パワー・アッセンブリには最小限のパワーしか与えられず、前記内燃機関からのパワーは車両のトランスミッション・アッセンブリに与えられるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するステップを備えている、ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
前記遊星従動キャリア，前記内側レース及び前記外側レースの少なくとも１つの間のトランスミッション部品を、第１パワー要素，第２パワー要素および第３パワー要素の対応する１つと結合するステップを備えている、ことを特徴とする請求項２０から３３の何れか一に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー分割（パワースプリット：power split）装置およびパワー分割方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばハイブリッド（hybrid）車などの複合動力源（multiple-power source）装置では、動力（パワー：power）を車両の要素（エレメント：element）間に分配する構造が存在する。例えば、所謂「並列（パラレル：parallel）」型のハイブリッド車では、内燃機関，被駆動主車輪および任意の電気式の機械と連繋する遊星歯車式の動力伝達機構（パワートレイン：power train）を設けることが知られている。
遊星歯車式のハイブリッドの動力伝達機構は、内燃機関と被駆動主車輪（driven road wheel）との間に、２つのパワー経路（power path）を設けている。第１のパワー経路は内燃機関と被駆動輪との間の機械的な結合（カップリング：coupling）であり、第２のパワー経路はモータ発電機（motor-generator）および電池（バッテリ：battery）構造を介したものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このアプローチ（approach）は、車両の全体的な効率を改良するために、２つのパワー経路が異なる条件下で利用されることを可能にする。しかしながら、遊星歯車式の動力伝達機構は簡素でかなり効率的であるが、数々の制約に煩わされる。従って、改良されたパワー分割装置を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、軸方向に離れた少なくとも２つの部品を各々備えた、半径方向について内側および外側のレースと；前記内側レースと外側レースとの間で転がり接触するように構成された複数の遊星部材と；前記遊星部材と係合する遊星従動キャリアと；前記遊星従動キャリアと連結され、前記遊星従動キャリアと第１パワー要素との間でパワーを結合するように動作可能な、第１の回転可能なパワー要素のスピンドルと；前記内側レースと連結され、前記内側レースと第２パワー要素との間でパワーを結合するように動作可能な、第２の回転可能なパワー要素のスピンドルと；前記外側レースと連結され、前記外側レースと第３パワー要素との間でパワーを結合するように動作可能な、第３の回転可能なパワー要素のスピンドルと；そして、少なくとも１つのレースの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を調節して、前記第１，第２及び第３の回転可能なパワー要素のスピンドル間のパワー分割比（power split ratio）を変える手段と、を備えている可変比パワー分割装置が提供される。
【０００５】
第１の態様は、前述の遊星歯車式ハイブリッド動力伝達機構での制約が、遊星歯車式ハイブリッド動力伝達機構に結合された要素がしばしば効率良く作動しないことである、ことを認識している。例えば、被駆動主車輪が或る速度以上で回転するときには、内燃機関は常に作動しなければならず、そのことが、排気量を低減する車両の潜在力を制限する。更に、電動発電機の速度は、内燃機関および／または被駆動主車輪の速度に直接に依存する。それ故、任意の特定の作動条件に対して、動力伝達機構に結合された要素が効率良く作動できるかは疑わしい。これは、遊星歯車式のハイブリッド・パワーが、要素間で固定されたパワー分割比を与えるからである。
【０００６】
従って、内輪および外輪（inner and outer races），遊星部材（planetary member）および遊星従動キャリア（planet follower carrier）を有する可変比のパワー分割装置が提供される。回転可能なパワー要素スピンドル（spindle）が、各レース（race）と遊星従動キャリアとに接続され、それぞれのパワー要素に動力を結合している。レースの片方の軸方向の隔離距離（セパレーション：separation）を調節することによって、パワー要素スピンドル間に分配されるパワーの比率が変化し、そのことが装置の操作性を改善する。
【０００７】
或る実施形態では、前記第１，第２及び第３のパワー要素の各々は、所定の作動条件下で所定の効率特性を有しており、前記可変比パワー分割装置は、今現在の作動条件を定めるように動作可能な少なくとも１つのセンサと；前記今現在の作動条件下にある前記第１，第２及び第３のパワー要素の少なくとも１つについて作動効率を改善するパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能なセットポイント・ユニットと、を備えている。
【０００８】
前記センサは、今現在の条件が確立されることを可能にする。パワー要素の特性についての知識を用いることにより、パワー要素間でのパワー分配の適切な関係が、レースの軸方向の隔離距離を調節することによって設定されることができる。
この方法では、今現在の作動条件下でのパワー要素の異なる作動要求が、少なくとも１つのパワー要素の効率を改善するために、より良好に調和（バランス：balance）されることができる。
【０００９】
或る実施形態では、装置は複数の前記センサを備え、前記セットポイント・ユニットは、今現在の作動条件下にある前記第１，第２及び第３のパワー要素の１つよりも多くについて作動効率を改善するパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である。
【００１０】
従って、現在の作動条件に対して１つよりも多くのパワー要素の最適化された効率をもたらすために、軸方向の隔離距離を変化させることができる。そうすることにおいて、他のパワー要素の１つの著しく改善された効率をもたらすために、１つのパワー要素の絶対的な（absolute）最適効率が僅かに低下させられる必要があるかもしれず、それにより、可変比のパワー分割装置に結合されたパワー要素の全体の効率を改善することが理解されよう。
【００１１】
或る実施形態では、前記セットポイント・ユニットは、今現在の作動条件下にある前記第１，第２及び第３のパワー要素の１つに実質的に何らのパワーも結合されないようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である。
【００１２】
従って、軸方向の隔離距離は、第１，第２又は第３のパワー要素の何れかに最小限のパワーが繋げられることができるように、調節することができる。その後、第３のパワー要素に如何なるパワーも与えられることなく、残りの２つのパワー要素にパワーが分配されることができる。
【００１３】
或る実施形態では、第１，第２及び第３のパワー要素は各々、原動機，車両のトランスミッション・アッセンブリ（transmission assembly）及びパワー伝達アッセンブリ（power transmission assembly）の１つから成っている。
【００１４】
前記車両のトランスミッション・アッセンブリは車両の駆動力伝達機構（drive train）であるかもしれないことが理解されよう。
【００１５】
或る実施形態では、前記パワー伝達アッセンブリ及び前記車両のトランスミッション・アッセンブリの少なくとも１つは、パワーを蓄えるように動作可能である。
【００１６】
これらのアッセンブリは、例えば、機械的に，動力学的に，化学的に及び液圧的になど、様々の方法でパワーを蓄え得ることが理解されよう。
【００１７】
或る実施形態では、前記パワー伝達アッセンブリ及び前記車両のトランスミッション・アッセンブリの少なくとも１つは、蓄えられたパワーを再適用するように動作可能である。
【００１８】
それ故、蓄えられたエネルギは、これらのアッセンブリから再生されることができ、また、その後に再利用されることができる。
【００１９】
或る実施形態では、可変比率のパワー分割装置は、パワー結合具（パワーカップリング：power coupling）を更に備え、前記パワー伝達アッセンブリ及び前記車両のトランスミッション・アッセンブリの少なくとも１つは、更なるパワーカップリングを介して、蓄えられたパワーを再適用するように動作可能である。
【００２０】
従って、別の経路が存在することができ、それにより、可変比パワー分割装置を介する以外に、これらのアッセンブリによって蓄えられた任意のパワーが互いに適用される。例えば、パワー伝達アッセンブリがパワーを蓄え、この蓄えられたパワーを、遊星部材による以外に、前記パワーカップリングを介して直接に車両のトランスミッション・アッセンブリに適用することができ、蓄えられたパワーが車両のトランスミッション・アッセンブリへ直接に適用されることを可能にする。
【００２１】
或る実施形態では、前記第１パワー要素は内燃機関でなり、前記第２パワー要素は車両のトランスミッション・アッセンブリでなり、そして、前記第３のパワー要素は回生パワー・アッセンブリでなる。
【００２２】
或る実施形態では、前記セットポイント・ユニットは、数多くのモードの任意の１つで動作可能であり、回生モードにあるときには、今現在の作動条件下にある前記回生パワー・アッセンブリの作動効率を改善する速度で、前記内燃機関には最小限のパワーしか結合されず、前記車両のトランスミッション・アッセンブリからのパワーは前記回生パワー・アッセンブリに与えられるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である。
【００２３】
回生もしくはパワー貯留モードにあるときには、典型的には車両を減速するために、車両のトランスミッション・アッセンブリからのパワーは回生パワー・アッセンブリに流用され、車両の運動エネルギは、潜在エネルギとして回生パワー・アッセンブリ内に蓄えられる。
典型的には、このようなモードにおいては、制動中は非活動的にされ得る内燃機関によって、最小限のエネルギが与えられることが望ましい。また、回生パワー・アッセンブリを、このパワー貯留の効率を最大化する速度で作動させることが望ましい。
従って、内燃機関によって、或いは内燃機関へ、与えられる如何なるパワーをも最小化し、車速が減速し、従って、車両のトランスミッション・アッセンブリが減速するときに、回生パワー・アッセンブリを、一定の効率的な速度付近で作動させるために、前記レースの軸方向隔離距離が調節される。
【００２４】
或る実施形態では、前記セットポイント・ユニットは、数多くのモードの任意の１つで動作可能であり、移動中で高充電状態モードにあるときには、今現在の作動条件下にある前記内燃機関および前記回生パワー・アッセンブリの少なくとも１つの作動効率を改善する速度で、前記内燃機関および前記回生パワー・アッセンブリからのパワーが前記車両のトランスミッション・アッセンブリに結合されるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である。
【００２５】
回生パワー・アッセンブリが高充電状態にあるときには、回生パワー・アッセンブリ内に何らかの更なるエネルギを蓄える要求は殆ど無い。従って、内燃機関と回生パワー供給源の両方からパワーを利用でき、要求に応じて車両を推進するために前記車両のトランスミッション・アッセンブリに適用することができる。それ故に、車速が変化するときに、内燃機関と回生パワー供給源の何れか又は両方を、その作動効率を改善する速度で作動させるように、前記レースの軸方向隔離距離が調節される。
【００２６】
或る実施形態では、前記セットポイント・ユニットは、数多くのモードの任意の１つで動作可能であり、移動中で低充電状態モードにあるときには、今現在の作動条件下にある前記内燃機関および前記回生パワー・アッセンブリの少なくとも１つの作動効率を改善する速度で、前記内燃機関からのパワーが前記回生パワー・アッセンブリ及び前記車両のトランスミッション・アッセンブリに結合されるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である。
【００２７】
回生パワー・アッセンブリが低充電状態にあるときには、内燃機関からの如何なる余剰のエネルギも、回生パワー・アッセンブリの充電状態を高めるために変換される。従って、回生パワー供給源および／または内燃機関の作動効率を改善する速度で、パワーが回生パワー供給源へ供給されることができるように、前記レースの軸方向隔離距離が調節される。
【００２８】
或る実施形態では、前記セットポイント・ユニットは、数多くのモードの任意の１つで動作可能であり、ゼロ排気モードにあるときには、今現在の作動条件下にある前記回生パワー・アッセンブリの作動効率を改善する速度で、前記内燃機関には最小限のパワーしか結合されず、前記回生パワー・アッセンブリからのパワーは前記車両のトランスミッション・アッセンブリに与えられるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である。
【００２９】
それ故に、内燃機関から排気を放出しないことが望まれる場合には、内燃機関からは最小限のパワーが供給され、車両のトランスミッション・アッセンブリに対するパワーは回生パワー・アッセンブリから供給されるように、前記レースの軸方向隔離距離が調節される。それ故に、車両のトランスミッション・アッセンブリの速度に基づいて回生パワー・アッセンブリによって供給されるパワーの効率を最大化する一方、スイッチが切られるかも知れない内燃機関からの如何なるパワーをも最小化する速度で、回生パワー・アッセンブリが作動させられる。
【００３０】
或る実施形態では、前記セットポイント・ユニットは、数多くのモードの任意の１つで動作可能であり、静止して低充電状態モードにあるときには、今現在の作動条件下にある前記内燃機関および前記回生パワー・アッセンブリの少なくとも１つの作動効率を改善する速度で、前記車両のトランスミッション・アッセンブリには最小限のパワーしか与えられず、前記内燃機関からのパワーは前記回生パワー・アッセンブリに与えられるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である。
【００３１】
回生パワー・アッセンブリが低充電状態にあり車両が動いていない場合には、内燃機関からのエネルギは回生パワー・アッセンブリの充電状態を高めるために変換される。従って、回生パワー・アッセンブリ及び／又は内燃機関の作動効率を高める速度で、パワーが回生パワー供給源へ供給されることを可能にするように、前記レースの軸方向隔離距離が調節される。
【００３２】
或る実施形態では、前記セットポイント・ユニットは、数多くのモードの任意の１つで動作可能であり、移動中で低充電状態モードにあるときには、今現在の作動条件下にある前記内燃機関の作動効率を改善する速度で、前記回生パワー・アッセンブリには最小限のパワーしか与えられず、前記内燃機関からのパワーは車両のトランスミッション・アッセンブリに与えられるようにするパワー分割比を与えるために、前記所定の効率特性を表す蓄えられたデータを参照して、前記レースの少なくとも１つの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を決定するように動作可能である。
【００３３】
回生パワー・アッセンブリが低充電状態にある場合には、回生パワー・アッセンブリ内に利用可能な余剰のエネルギがある。従って、パワーは、内燃機関から利用できるだけであり、要求に応じて車両を推進させるために、車両のトランスミッション・アッセンブリに適用される。それ故に、車速が変化するときに、内燃機関をその作動効率を高める速度で作動させるように、前記レースの軸方向隔離距離が調節される。
【００３４】
或る実施形態では、前記可変比パワー分割装置はトランスミッション部品を備え、前記第１，第２及び第３の回転可能なパワー要素のスピンドルは、前記トランスミッション部品に連結されている。
【００３５】
従って、パワー要素のスピンドルとパワー要素との間に、部品が配設されるかも知れない。
【００３６】
或る実施形態では、前記トランスミッション部品は、歯車装置，クラッチ及びブレーキの少なくとも１つを備えている。
【００３７】
或る実施形態では、前記第１及び第２のパワー要素のスピンドルは同軸に回転可能である。
【００３８】
同軸に回転可能なスピンドルを設けることは、３つのパワー要素の各々の間でパワーが分配されることを可能にしながらも、可変比パワー分割装置の構造の簡素化およびコンパクト化を達成する。
【００３９】
或る実施形態では、可変比パワー分割装置は、前記第１の回転可能なパワー要素のスピンドルに連結された前記第１パワー要素と；前記第２の回転可能なパワー要素のスピンドルに連結された前記第２パワー要素と；前記第３の回転可能なパワー要素のスピンドルに連結された前記第３パワー要素と、を備えている。
【００４０】
本発明の第２の態様によれば、半径方向について内側および外側のレースであって軸方向に離れた少なくとも２つの部品を各々備えた内側レースと外側レースとの間で、転がり接触するように複数の遊星部材を構成するステップと；前記遊星部材に遊星従動キャリアを係合させるステップと；前記遊星従動キャリア，前記内側レース及び前記外側レースを、第１パワー要素，第２パワー要素および第３パワー要素の対応する１つと結合するステップと；そして、少なくとも１つの前記レースの前記軸方向に離れた部品の軸方向隔離距離を調節して、前記第１，第２及び第３の回転可能なパワー要素のスピンドル間のパワー分割比を変えるステップと、を備えているパワーを変化させる方法が提供されている。
【００４１】
実施形態においては、前記第１の態様の対応する特徴によって実行される方法ステップが提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】一実施形態に従ったパワー分割装置を組み込んだハイブリッド車を説明する図である。
【図２】図１のパワー分割装置の機械的な配置をより詳細に説明する図である。
【図３】パワー分割装置のセットポイント・ユニットを説明する図である。
【図４Ａ】異なるモードで動作するときのパワー分割装置のパワーフローを概略的に説明する図の一つである。
【図４Ｂ】異なるモードで動作するときのパワー分割装置のパワーフローを概略的に説明する図の一つである。
【図４Ｃ】異なるモードで動作するときのパワー分割装置のパワーフローを概略的に説明する図の一つである。
【図４Ｄ】異なるモードで動作するときのパワー分割装置のパワーフローを概略的に説明する図の一つである。
【図４Ｅ】異なるモードで動作するときのパワー分割装置のパワーフローを概略的に説明する図の一つである。
【図４Ｆ】異なるモードで動作するときのパワー分割装置のパワーフローを概略的に説明する図の一つである。
【図５】数多くの異なるギア比の任意の一つで動作するときのパワー分割装置の部品の回転速度間の例示的な関係を示すグラフである。
【図６】パワー分割装置の各部品での例示的なパワーフローを説明する図である。
【図７】典型的な永久磁石モータ／発電機の例示的なモータ効率の特性を示す図である。
【図８】典型的な永久磁石モータ／発電機の例示的な発電機効率の特性を示す図である。
【図９】典型的な内燃機関の例示的な効率特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の実施形態が、添付図面を参照しながら説明される。
【００４４】
図１は、その全体が符号１０で表される典型的なハイブリッド車のパワー要素を示している。このハイブリッド車１０は、内燃機関２０と、第１モータ発電機４０，電池（バッテリ：battery）５０及び第２モータ発電機６０を備えた回生パワー・アッセンブリと、によってパワーが供給される。
前記内燃機関２０は、パワー分割装置３０に結合されている。前記回生パワー・アッセンブリと、主車輪のような車両駆動ユニット８０もまた、前記パワー分割装置３０に連結されている。前記第１モータ発電機４０は、パワー分割装置３０と電池５０とに連結されている。電池５０は、前記第２モータ発電機６０に連結されている。該第２モータ発電機６０は、更なるパワー伝達経路を介して、車両駆動ユニット８０に連結されている。
【００４５】
前記パワー分割装置３０は、以下においてより詳しく説明するように、当該パワー分割装置３０のレース部品の軸方向の隔離距離（セパレーション：separation）を変化させることにより、内燃機関２０，第１モータ発電機４０及び車両駆動ユニット８０の間でのパワーの分配を制御するものである。
このパワー分割装置３０は、前記レース部品の軸方向の隔離距離を決定し従ってパワー要素間のパワー分割比を決定するセットポイント・ユニット（set-point unit）１３０によって制御される。また、パワー分割装置３０は、やはり以下においてより詳しく説明するように、数多くの異なる作動モードの中から、現在の車両の作動条件および運転者（ドライバ：driver）の要求に基づいて選択される任意の一つのモードで作動させられる。
前記セットポイント・ユニット１３０は、パワー要素を現在の条件に対するその最適の効率にできるだけ近くで作動させることによって、ハイブリッド車１０の全体の効率を最大化するために、パワー分割装置３０のパワー分配を制御する。それ故に、パワー分割装置３０は、３つの部品各々の間で比率を変えることができ、これら部品の各々がそれぞれの最適効率の近くで作動できるようにする、遊星式の伝動装置（エピサイクリック・トランスミッション：epicyclic transmission）と類似していると考えることができる。
換言すれば、前記パワー分割装置３０は、変動比率を有する、浮動する３つの要素の遊星式トランスミッションとして作動する。パワー分割装置３０を遊星式のトランスミッションとして用いることは、当該パワー分割装置の比率可変能力のおかげで、作動限界範囲（作動エンベロープ：operating envelope）が拡張されることを許容する。
また、内燃機関２０，車両駆動ユニット８０，回生パワー・アッセンブリ及びパワー分割装置３０の組み合わせは、無限可変トランスミッションと類似していると考えることができる。
【００４６】
ハイブリッド車のパワー要素は、互いに結合されたものとして概略的に示されて来たが、更なるパワー伝達制御をもたらすために、前記パワー要素間に伝動部品が設けられてもよいことが理解されよう。
【００４７】
図２は、前記パワー分割装置３０の主要部品の機械的な構成をより詳しく図示したものである。パワー分割装置３０は、半径方向における内輪（内側レース：inner race）１００と、半径方向における外輪（外側レース：outer race）１１０と、これら内側レース１００及び外側レース１１０の両方に転がり接触する典型的には３つの遊星部材（planetary member）と、を備えている。
前記遊星部材は、各々、遊星従動子（planet follower：不図示）と係合している。内側レース１００は、互いに軸方向へ相対的に移動可能な軸方向に離間した２つの部品で構成されている。同様に、外側レース１１０も、互いに軸方向へ相対的に移動可能な軸方向に離間した２つの部品で構成されている。
内側レース１００及び／又は外側レース１１０の部品の軸方向隔離距離を変化させることは、これらレースの範囲内で遊星部材を半径方向に移動せしめ、そして、パワー分割装置のギア比を変化させる。かかる構成は、国際公開ＷＯ ９９／３５４１７号公報において概略的に示されている。
しかしながら、本構成においては、前記遊星従動子（不図示）は、エンジンスピンドル１２５を介して内燃機関２０に連結され、内側レース１００は、モータ発電機スピンドル１０５を介してモータ発電機４０に連結され、また、外側レース１１０は、駆動軸１１５を介して車両駆動ユニット８０に連結されている。それ故に、内側レース，外側レース及び遊星の各々は、少なくとも一つの固定された部品を有するのではなく、回転自在（free to rotate）である。
この構成では、エンジンスピンドル１２５とモータ発電機スピンドル１０５とは、同軸に回転するように配置されている。このことは、特に小型（コンパクト：compact）で効率的な配置をもたらしている。また、以下においてより詳細に説明するように、スピンドル１０５，１１５，１２５は、例えばギア列，クラッチ及び／又はブレーキ等の伝達部品を介して、連繋するパワー要素に連結されてもよい。
【００４８】
パワー分割装置３０は、また、外側レース１１０の部品の軸方向の隔離距離を変化させるように操作可能なアクチュエータ１８０を備えている。内側レース１００の部品は、遊星部材１２０から受ける圧力に応じてその軸方向の隔離距離を変化させるように、弾性的に付勢されており、そのことが、パワー分割装置３０のギア比を変化させる。特に、内側レース１００は、２つのレース部品１００Ａ，１００Ｂを備えており、これら２つのレース部品は、ネジ式係合の形式での螺旋形相互係合を備えたカップリング（coupling）によって、モータ発電機スピンドル１０５に係合している。
２個のレース部品１００Ａ，１００Ｂは、反対方向回しのネジ（oppositely handed thread）を有しており、或る一つの方向感覚におけるモータ発電機スピンドル１０５と２個のレース部品１００Ａ，１００Ｂとの相対的な回転は、２個の部品にお互いに変位を生じせしめることになり、一方、２個のレース部品１００Ａ，１００Ｂの軸方向の隔離距離は、反対の方向感覚におけるそれらとモータ発電機スピンドル１０５との間の相対的な回転があるときに起こる。
アクチュエータ１８０は、前記セットポイント・ユニット１３０によって与えられるセットポイント信号に応答して部品の軸方向隔離距離を制御するもので、以下により詳しく説明される。
【００４９】
それ故に、パワー分割装置３０のレース１００，１１０及び遊星部材１２０により、内燃機関２０，モータ発電機４０と駆動ユニット８０との間で、それぞれのスピンドルを介して、パワーが分配され得ることが、理解できる。部品の隔離距離を変化させることは、これら部品間のパワー分配の比率を変化させる。
【００５０】
図３は、セットポイント・ユニット１３０をより詳細に示している。セットポイント・ユニット１３０は、典型的には、関連付けられたメモリ（memory）を有するマイクロ・プロセッサ（microprocessor）として、或いは状態機械（state machine）として、具体化される。セットポイント・ユニット１３０は、ハイブリッド車１０内のセンサから数多くの入力を受け取り、当該ハイブリッド車１０の効率を最大化するために、外側レース１１０の部品の軸方向隔離距離を制御するセットポイント信号，内燃機関２０の負荷を制御する内燃機関制御信号、及びモータ発電機４０の負荷を制御するモータ発電機制御信号を出力する。
セットポイント・ユニット１３０に供給されるセンサ入力の中には、内燃機関２０の速度，モータ発電機４０の速度およびハイブリッド車１０の速度が含まれる。また、バッテリ５０の今現在の充電状態、並びに内燃機関２０に対する今現在のエンジン給油アレンジメント（engine fuelling arrangement）も、セットポイント・ユニットに提供される。
更に、セットポイント・ユニット１３０には、運転者が、より多くの，同程度の若しくはより少ないパワーを要求しているか、並びに、運転者が、ブレーキを掛けることによって車両を減速することを望んでいるかなど、ハイブリッド車１０の運転者によって求められている今現在の要求の詳細が提供され、これらの信号は、典型的には、アクセルペダル位置センサ及びブレーキペダル力センサからのものである。
【００５１】
セットポイント・ユニット１３０は、内燃機関の負荷および／またはモータ発電機の負荷と共に、外側レース１１０の部品の最適な軸方向隔離距離を決定する、今現在の作動条件下でハイブリッド車１０の効率を改良するに適切な、アルゴリズムを実行する。
【００５２】
図４ａから図４ｄは、パワー分割装置３０の異なる作動モードを示している。
かかる作動モードは、セットポイント・ユニット１３０に与えられるセンサ情報に基づいて決定される。
【００５３】
図４ａは、回生制動モード（regenerative breaking mode）期間中のパワーフロー（power flow）を示している。このモードは、セットポイント・ユニット１３０に入力される運転者の要求が、運転者は車両を減速することを望んでおり、エンジンへの給油要求が最少であることを示す、ときに感知される。
このモードのときには、セットポイント・ユニット１３０は、車速情報に基づいて今現在の駆動軸１１５の回転速度を決定し、例えば図８に示されるように効率特性に基づいて発電効率を最大化する速度でモータ発電機スピンドル１０５を駆動しながら、エンジンスピンドル１２５に対して実質的にゼロ（零）の回転速度をもたらすギア比を与えるように、外側レース１１０の部品の軸方向隔離距離を決定するためのアルゴリズムを利用する。
セットポイント・ユニット１３０は、この軸方向隔離距離を達成するためのセットポイント信号を、アクチュエータ１８０に出力する。車両が減速するとき、アルゴリズムはレース部品の軸方向隔離距離を継続的に調節し、そうすることにおいて、これらの要求をできるだけ厳密に最も良く満足させるようにギア比を調節する。
この方法においては、制動中、及び車両駆動ユニット８０からのパワーが、モータ発電機４０の効率を最適化する速度で伝達される期間中、実質的に何らのパワーも内燃機関２０には供給されることはない。それ故に、回生制動中は、内燃機関２０には最小限のパワーしか供給されずに、バッテリ５０に蓄えるためにモータ発電機４０へ最大限のパワーが伝達される。
【００５４】
図４ｂは、移動中で高充電状態モード（high state of charge mode）期間中のパワーフローを示している。このモードは、セットポイント・ユニット１３０に入力される運転者の要求が、運転者は車両駆動ユニット８０にパワーが適用されることを望んでいることを示し、車速情報が車速は比較的高いことを示し、また、バッテリ充電状態情報がバッテリ５０から余剰エネルギが利用可能であることを示す、ときに感知される。
このモードのときには、内燃機関２０及びモータ発電機４０は両方共、駆動ユニット８０にパワーを与えるのに用いられる。それ故に、セットポイント・ユニット１３０は、内燃機関の速度およびモータ発電機の速度だけでなく車速も決定し、所望の車速を達成するのに内燃機関２０及びモータ発電機４０の効率を最適化するためのアルゴリズムを利用する。このことは、内燃機関２０及びモータ発電機４０をその最適効率付近で作動させるために、内燃機関２０の負荷とモータ発電機４０の負荷を変化させるのと一緒に、内燃機関２０及びモータ発電機４０の両方によって与えられるパワーを変化させるために、外側レース１１０のレース部品の軸方向隔離距離を変化させる、ことによって達成される。
セットポイント・ユニット１３０は、内燃機関２０の所望の負荷を達成するための内燃機関制御信号および／または、適切な場合には、モータ発電機４０の所望の負荷を達成するためのモータ発電機信号と一緒に、この軸方向隔離距離を達成するためのセットポイント信号を、アクチュエータ１８０に出力する。
内燃機関制御信号は、そのタイプに応じて、スロットル，燃料噴射もしくは他の手段を用いて内燃機関の負荷を制御する内燃機関制御ユニット（不図示）によって利用される。モータ発電機制御信号は、典型的にはモータ電流を制御することによってモータ発電機を制御するモータ発電機制御ユニット（不図示）によって利用される。
外側レース１１０の部品の軸方向隔離距離を変化させることにより、内燃機関２０及びモータ発電機４０は、最も効率的な速度付近で作動するように、作動速度を変化させることができる。明らかに、要求が、両方共がその最も効率的な速度で作動させることがおそらくできないものである場合には、アルゴリズムは、内燃機関２０か若しくはモータ発電機４０の何れかを、その最も効率的な速度で作動させることを有利にする重み付け（weighting）を適用するかも知れない。一般に、高い燃料効率が望まれる場合には、アルゴリズムは、内燃機関２０をその最も効率的なポイントで作動させることを有利にすることになる。
【００５５】
図４ｃは、移動中で低充電状態モード（low state of charge mode）期間中のパワーフローを示している。このモードは、セットポイント・ユニット１３０に入力される運転者の要求が、運転者は車両駆動ユニット８０にパワーが適用されることを望んでいることを示し、また、バッテリ充電状態情報がバッテリ５０はエネルギが低いことを示す、ときに感知される。
このモードのときには、内燃機関２０は、駆動ユニット８０及びモータ発電機４０にパワーを与えるのに用いられる。従って、セットポイント・ユニット１３０は、内燃機関２０をその最も効率的な速度で作動させるように、また、駆動ユニット８０から余剰のパワーの幾分かをモータ発電機４０へ流用させるように、外側レース１１０のレース部品の軸方向隔離距離を変化させる。このことは、内燃機関２０の負荷を変化させるのと一緒に、内燃機関２０によって車両駆動ユニット８０及びモータ発電機４０に与えられるパワーを変化させるために、外側レース１１０のレース部品の軸方向隔離距離を変化させる、ことによって達成される。
セットポイント・ユニット１３０は、内燃機関２０の所望の負荷を達成するための内燃機関制御信号と一緒に、この軸方向隔離距離を達成するためのセットポイント信号を、アクチュエータ１８０に出力する。アルゴリズムはモータ発電機４０を可能な最も効率的な速度で駆動しようと努めるけれども、典型的には、内燃機関２０をその最も効率的な速度で作動させることを有利にする重み付けが、再び適用されよう。
この方法においては、パワー分割装置３０の外側レース１１０のレース部品の軸方向隔離距離は、内燃機関２０が最も効率的なポイントで作動するときには、当該内燃機関から回生パワー・アッセンブリへパワーを流用するように、変化させられることができることが分かる。
【００５６】
図４ｄは、ゼロ（零）排気モード（zero emission mode）期間中のパワーフローを示している。このモードは、セットポイント・ユニット１３０に入力される運転者の要求が、運転者は車両駆動ユニット８０にパワーが適用されることを望んでいることを示し、車速情報が車速は比較的低いことを示し、また、バッテリ充電状態情報がバッテリ５０から余剰のエネルギが利用可能であることを示す、ときに感知される。
このモードのときには、モータ発電機４０が、駆動ユニット８０にパワーを与えるのに用いられる。従って、セットポイント・ユニット１３０は、内燃機関２０のスイッチを切って、その代わりにモータ発電機４０からパワーが供給されることができるように、外側レース１１０のレース部品の軸方向隔離距離を変化させる。
セットポイント・ユニット１３０は、モータ発電機４０の所望の負荷を達成するためのモータ発電機制御信号と一緒に、この軸方向隔離距離を達成するためのセットポイント信号を、アクチュエータ１８０に出力する。軸方向隔離距離は、今現在の条件に対して、モータ発電機４０を可能な最も効率的な速度で作動させることを試みるように設定されることになる。
パワー分割装置３０によって与えられる可変比率は、モータ発電機４０が、他のやり方で可能であるよりも遙かに広い範囲の速度に対して、ハイブリッド車１０を推進するのに利用されることを可能にする。
【００５７】
図４ｅは、静止中で低充電状態モード期間中のパワーフローを示している。このモードは、セットポイント・ユニット１３０に入力される運転者の要求が、車両が静止していることを示し、また、バッテリ充電状態情報がバッテリ５０はエネルギが低いことを示す、ときに感知される。
このモードのときには、内燃機関２０は、モータ発電機４０にパワーを与えるのに用いられる。従って、セットポイント・ユニット１３０は、内燃機関２０をその最も効率的な速度で作動させるように、また、車両駆動ユニット８０へは実質的に何らのパワーも供給されない状態で、余剰のパワーをモータ発電機４０へ流用させるように、外側レース１１０のレース部品の軸方向隔離距離を変化させる。
このことは、内燃機関２０の負荷を変化させるのと一緒に、内燃機関２０によって車両駆動ユニット８０及びモータ発電機４０に与えられるパワーを変化させるために、外側レース１１０のレース部品の軸方向隔離距離を変化させる、ことによって達成される。
セットポイント・ユニット１３０は、内燃機関２０の所望の負荷を達成するための内燃機関制御信号と一緒に、この軸方向隔離距離を達成するためのセットポイント信号を、アクチュエータ１８０に出力する。アルゴリズムはモータ発電機４０を可能な最も効率的な速度で駆動しようと努めるけれども、典型的には、内燃機関２０をその最も効率的な速度で作動させることを有利にする重み付けが、再び適用されよう。
この方法においては、パワー分割装置３０の外側レース１１０のレース部品の軸方向隔離距離は、内燃機関２０が最も効率的なポイントで作動するときには、当該内燃機関から回生パワー・アッセンブリへパワーを与えるように、変化させられることができることが分かる。
【００５８】
図４ｆは、移動中で低充電状態モード期間中のパワーフローを示している。このモードは、セットポイント・ユニット１３０に入力される運転者の要求が、運転者は車両駆動ユニット８０にパワーが適用されることを望んでいることを示し、車速情報が車速は比較的高いことを示し、また、バッテリ充電状態情報がバッテリ５０からは何らの余剰エネルギも利用できないことを示す、ときに感知される。
このモードのときには、内燃機関２０は、駆動ユニット８０にパワーを与えるのに用いられる。それ故に、セットポイント・ユニット１３０は、車速だけでなく内燃機関の速度も決定し、所望の車速を達成するのに内燃機関２０の効率を最適化するためのアルゴリズムを利用する。このことは、内燃機関２０をその最適効率付近で作動させるために、内燃機関２０の負荷を変化させるのと一緒に、内燃機関２０によって与えられるパワーを変化させるために、外側レース１１０のレース部品の軸方向隔離距離を変化させる、ことによって達成される。
セットポイント・ユニット１３０は、内燃機関２０の所望の負荷を達成するための内燃機関制御信号と一緒に、この軸方向隔離距離を達成するためのセットポイント信号を、アクチュエータ１８０に出力する。外側レース１１０の部品の軸方向隔離距離を変化させることにより、内燃機関２０の作動速度は、最も効率的な速度付近で作動するように、変化させられることができる。
【００５９】
図５は、典型的なパワー分割装置３０の要素間の速度比の関係を示している。伝統的な浮動する遊星歯車装置は、トランスミッションの主軸廻りに回転する３つの要素、サン（sun）ギア、キャリア（carrier）ギア及びアニュラス（annulus）ギアを有している。
これら３つの要素の速度は、次の関係によって互いに関連している。
ωsun＝ωcarrier（１＋ｉ）−ｉωannulus,
ここに、遊星（エピサイクリック：epicyclic）比は、次のように特定される。
ｉ＝Ｄａ／Ｄｓ
【００６０】
典型的な現行のハイブリッド車については、遊星比は約７８／３０＝２．６である。
同様に、トルクの関係は次のようになる。
【数１】
2010537891.tif 000003
【００６１】
ここに、Ｎplanetsは遊星要素の数であり、Ｆｔは歯部／牽引力であり、Ｒsubscriptsは下付文字によって記載された特定の幾何学的形態の半径である。
【００６２】
この故に：
【数２】
2010537891.tif 000004
【００６３】
パワー分割装置３０に対して、各要素の速度に関係する式は、次のように導くことができる。
【数３】
2010537891.tif 000005
【００６４】
ここに、半径の値は全て、特定の設計の幾何学形状およびパワー分割装置３０の今現在の瞬間の速度比に依存して変化する。
パワー分割装置３０の各要素上のトルクの関係は、以下の通りである。
【数４】
2010537891.tif 000006
【００６５】
パワー分割装置３０を遊星式のトランスミッションとして用いることは、当該パワー分割装置３０の可変比機能により、ハイブリッド車の作動範囲が更に拡張されることを許容する、ことが理解されよう。
【００６６】
図５のグラフの各遊星（プラネット：planet）は、或る特定の離散率での関係を示している。このグラフは、全ての構成部品が同期するとき、如何にして等比率状態（iso-ratio condition）が互いに通り過ぎるかを示している。
グラフの上面および下面は、レースの異なる軸方向隔離距離で可能な、関係の全範囲を示している。パワー分割装置３０の比率は、等比率面の傾斜角度を指示する。
この情報は、セットポイント・ユニット１３０によって蓄えられ、そのアルゴリズムによって利用される。固定比の遊星歯車装置は、これらの面の一つを達成できるだけであり、上下の境界面内に包含される作動範囲を達成できるのではない、ことが理解されよう。
【００６７】
図６は、内側レース１００に単一トルクが作用すると見なして、パワー分割装置３０の各部品でのパワーフローを表している。パワー分割装置３０の可変比特性は、パワー分割が著しく変化させられることを許容し、従って、ハイブリッド車１０の電気的要素か機械的要素の何れにも多かれ少なかれエンジンパワーが供給されることを許容するけれども、明らかに、パワー分割装置３０は、（固定比率の遊星を備えた場合のように）伝達されるパワーに対する集計ジャンクション（summing junction）として働く。この情報もやはり、セットポイント・ユニット１３０によって蓄えられ、そのアルゴリズムによって利用される。
【００６８】
図７は、モータ発電機４０の典型的なモータ効率特性を表している。電気的機器の効率に急速な低下があれば、理想的な作動ポイントから外れて作動することになる。車両全体の著しい効率は、電気的機器を、その効率を改善する速度およびトルク条件で作動させるように制御することによって達成することができる。
パワー分割装置３０によってもたらされる可変比率は、この改良された制御が達成されることを許容する。これらの特性も、セットポイント・ユニット１３０によって蓄えられ、そのアルゴリズムによって利用される。
【００６９】
図８は、モータ発電機４０の発電機効率特性を表している。この情報は、セットポイント・ユニット１３０によって蓄えられ、そのアルゴリズムによって利用される。
【００７０】
図９は、内燃機関２０の典型的な効率特性を表している。この効率は、ブレーキ燃料消費率曲線によって表現されている。見て分かるように、内燃機関２０は、低速で高負荷のときに、そのピーク効率付近で作動する。この情報も、セットポイント・ユニット１３０によって蓄えられ、そのアルゴリズムによって利用される。
【００７１】
見て分かるように、この装置は、パワー分割装置３０によってもたらされる可変歯車装置の使用を介して、内燃機関２０を作動させる必要なしに、ハイブリッド車１０がより早い走行速度で稼働することができるようにするのに用いることができる。このことは、車両による炭素排出量を低減する。
また、パワー分割装置３０の可変比特性は、内燃機関２０と機械式発電機４０とが、各ユニット個々の特性により良好に適合しその効率を改良する条件下で、作動させられることを可能にする。
【００７２】
ここでは特定の実施形態が説明されて来たが、本発明はそれらに限定されるものではなく、クレームに規定された発明の範囲内で、数多くの修正や付加がなされ得ることが理解されよう。例えば、本発明の範囲を逸脱することなく、従属クレームの特徴事項の独立クレームの特徴事項との様々の組み合わせがなされることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図９】
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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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【国際調査報告】
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