(57)【要約】自動車スーパーチャージャー・アセンブリ（１１０）は、同軸に相対回転可能な第一および第二のアーマチュア（１４ａ、１４ｂ）、それらのアーマチュア（１４ａ、１４ｂ）の間の係合解除可能な第一クラッチ（３２）を備え、前記第一アーマチュア（１４ａ）が、動力源からの常時駆動に適用されるとともに、前記第二アーマチュア（１４ｂ）が、前記第一クラッチ（３２）と係合して前記第一アーマチュア（１４ａ）により駆動されるデュアル発電機と、ギヤトレーンを介して前記第二アーマチュア（１４ｂ）が機械的に駆動するスーパーチャージャー・インペラー（２４）と、前記ギヤトレーンに連結されて、前記インペラー（２４）の回転速度を調整するべく作動可能な電気モーターとを備え、使用時に、前記電気モーターが、前記第二アーマチュア（１４ｂ）を備える発電機からの要求に応じて電気的に駆動される。
2015521704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車スーパーチャージャー・アセンブリであって、
同軸に相対回転可能な第一アーマチュアおよび第二アーマチュア、ならびに、それらのアーマチュアの間の係合解除可能な第一クラッチを備え、前記第一アーマチュアが、動力源からの常時駆動に適用されるとともに、前記第二アーマチュアが、前記第一クラッチに係合して前記第一アーマチュアにより駆動されるデュアル発電機と、
ギヤトレーンを介して前記第二アーマチュアが機械的に駆動するスーパーチャージャー・インペラーと、
ギヤトレーンに連結されて、前記インペラーの回転速度を調整するべく作動可能な電気モーターと
を備え、
使用時に、前記電気モーターが、前記第二アーマチュアを備える発電機からの要求に応じて、電気的に駆動されるスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項２】
前記第二アーマチュアが、前記第一アーマチュアと同等もしくは、該第一アーマチュアより大きい発電能力に関連付けられた、請求項１に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項３】
前記第一アーマチュアおよび前記第二アーマチュアが、共通軸の周りの回転のために、一方を他方の内部で軸支される、請求項１または２に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項４】
前記第一クラッチが、軸方向で前記アーマチュアの間に設けられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項５】
前記第一アーマチュアおよび前記第二アーマチュアの一方または両方が、電気モーターを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項６】
前記インペラーが、前記第一アーマチュアおよび前記第二アーマチュアと同軸である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項７】
前記インペラーが、前記第二アーマチュア内に軸支される、請求項６に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項８】
前記デュアル発電機が、デュアルモーターとして前記動力源を駆動するべく作動可能である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項９】
前記ギヤトレーンが遊星ギヤトレーンである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項１０】
前記第二アーマチュアが、アニュラスおよび、前記遊星ギヤトレーンの遊星を介して、前記インペラーを機械的に駆動し、前記電気モーターが、前記遊星ギヤトレーンの遊星キャリヤを駆動するものとする、請求項９に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項１１】
前記遊星ギヤトレーンを選択的にロックおよびロック解除する第二クラッチを備える、請求項９または１０に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項１２】
前記電気モーターが、前記第一アーマチュアおよび前記第二アーマチュアと同軸に配置された第三アーマチュアを備え、
前記ギヤトレーンがロックされていないとき、前記スーパーチャージャー・インペラーの回転速度を調整するべく、前記電気モーターが可変の双方向駆動をもたらすものとする、請求項１１に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項１３】
前記第二クラッチが、遊星とアニュラスの相対回転を防止するように、前記遊星ギヤトレーンをロックするべく構成された、請求項１１または１２に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項１４】
前記第二クラッチが、前記アニュラスと少なくとも一つの遊星を相互に係合するべく構成されたドッグクラッチの形態をなす、請求項１３に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項１５】
前記ドッグクラッチの係合解除が油圧で達成される、請求項１４に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項１６】
前記デュアル発電機が、モーターとして、前記第一アーマチュアを駆動するように作動するべく構成されたものであり、前記遊星ギヤトレーンが前記第二クラッチによりロックされたとき、前記発電機およびモーターが協働して、自動車エンジンに駆動力を供給するものとした、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項１７】
前記電気モーターが、前記第一アーマチュアおよび前記第二アーマチュアと同軸に配置された第三アーマチュアを備え、前記第一クラッチが係合され、かつ、前記遊星ギヤトレーンが前記第二クラッチによりロックされたとき、前記第三アーマチュアが、自動車の全発電能力を増大させるべく、第二発電機として作動可能なものとした、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリの制御ユニットであって、前記第一クラッチおよび前記電気モーターの作動を制御するとともに、スーパーチャージャーを有効にする電子制御ユニットを備える制御ユニット。
【請求項１９】
請求項１１〜１７のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリの制御ユニットであって、前記第一クラッチ、前記第二クラッチおよび前記電気モーターの作動を制御するとともに、スーパーチャージャーを有効にする電子制御ユニットを備える制御ユニット。
【請求項２０】
当該制御ユニットが、前記電気モーターの、前記第二アーマチュアを備える前記発電機との連結を決定するものとした請求項１８または１９に記載の制御ユニット。
【請求項２１】
当該制御ユニットが、前記デュアル発電機を、前記動力源を駆動するように適用されたデュアルモーターとして構成するべくさらに適用されたものとした請求項１８または１９に記載の制御ユニット。
【請求項２２】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の自動車スーパーチャージャー・アセンブリの作動を準備する方法であって、
（ＩＩＩ）過給の要求を検出するステップ、
（ＩＶ）前記第一クラッチを係合させて、前記第一アーマチュアと前記第二アーマチュアを機械的に連結し、前記モーターを作動して、前記インペラーを要求された速度にするステップ
を備える方法。
【請求項２３】
前記モーターが、前記第二アーマチュアに関連付けた発電機に電気的に連結される請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の自動車スーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、請求項２３に記載の準備方法および、さらに、
（ＩＩ）前記スーパーチャージャーを負荷状態とし、前記モーターの速度を電気的に変化させて、前記スーパーチャージャーの出力を要求された割合に維持するステップ
を備える方法。
【請求項２５】
ベルト式統合スタータ発電機を与える方法であって、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリの前記デュアル発電機を、デュアルモーターとして構成すること、および、前記第一クラッチを係合させることを備える方法。
【請求項２６】
内燃エンジンのアンチストーリング装置を与える方法であって、該方法が、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリの前記デュアル発電機を、デュアルモーターとして構成するステップ、および、前記第一クラッチを係合させるステップを備える方法。
【請求項２７】
前記デュアルモーターおよび前記電気モーターを同時に作動させることを備える請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、該方法が、（ａ）エンジン・コールドスタート手順の間、および、（ｂ）自動車がアイドリング状態にあるときのうちの少なくとも一つの条件下で、前記第一クラッチを係合解除することを備える方法。
【請求項２９】
請求項１１〜１７のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、該方法が、（ａ）エンジン・コールドスタート手順の間、および、（ｂ）自動車がアイドリング状態にあるときのうちのいずれか一つの条件下で、前記第一クラッチを係合解除することを備え、該方法が、前記第一クラッチが係合解除されたとき、
前記第二クラッチを用いて、前記遊星ギヤトレーンをロック解除することをさらに備える方法。
【請求項３０】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、該方法が、（１）周囲温度が低く、かつ、エンジンがアイドリング状態にあるとき、および、（２）自動車速度が減少し、かつ、エンジンに課されるトルク要求がないときのうちのいずれか一つの条件下で、前記第一クラッチを係合させることを備える方法。
【請求項３１】
請求項１７に記載のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、該方法が、（１）周囲温度が低く、かつ、エンジンがアイドリング状態にあるとき、および、（２）自動車速度が減少し、かつ、エンジンに課されるトルク要求がないときのうちのいずれか一つの条件下で、前記第一クラッチを係合し、前記第二クラッチを用いて前記遊星ギヤトレーンをロックし、前記第三アーマチュアを第二発電機として作動させることを備える方法。
【請求項３２】
請求項１６に記載のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、該方法が、前記第一クラッチを係合させること、および、前記第二クラッチを用いて前記遊星ギヤトレーンをロックすること、ならびに、その後、エンジンの作動の停止後に、前記駆動力を用いてエンジンを再始動させることを備える方法。
【請求項３３】
請求項１６に記載のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、前記第一クラッチを係合させること、および、前記第二クラッチを用いて前記遊星ギヤトレーンをロックすること、ならびに、その後、前記駆動力を用いて自動車に動力を供給することを備える方法。
【請求項３４】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリおよび排気ターボチャージャーを備える自動車であって、前記スーパーチャージャー・アセンブリおよび前記ターボチャージャーが順次に作動するべく構成された自動車。
【請求項３５】
エンジン速度が第一閾値を超えたとき、当該自動車が、前記ターボチャージャーを使用し、前記スーパーチャージャーを使用しないように構成された請求項３４に記載の自動車。
【請求項３６】
エンジン速度が、前記第一閾値より小さい第二閾値を下回った場合、当該自動車が、前記スーパーチャージャーを使用し、前記ターボチャージャーを使用しないように構成された請求項３５に記載の自動車。
【請求項３７】
請求項３４または３５に記載の自動車を作動させる方法であって、該方法が、エンジン速度が第一閾値を超えたとき、前記第一クラッチを係合解除することを備える方法。
【請求項３８】
請求項３４または３５に記載の自動車を作動させる方法であって、該方法が、エンジン速度が第二閾値を下回ったとき、前記第一クラッチを係合させることを備える方法。
【請求項３９】
請求項３６に記載の自動車を作動させる方法であって、該方法が、エンジン速度が前記第二閾値を超えたとき、かつ、自動車が比較的高い負荷を牽引しているとき、定常状態エンジン作動状況の間に、前記第一クラッチを係合解除することを備える方法。
【請求項４０】
請求項３５または３６に記載の自動車を作動させる方法であって、請求項１１〜１７のいずれか一項に依存する場合、エンジンが前記第一閾値を下回って作動しているとき、エンジンに課せられるトルク需要が増大する期間に、前記第一クラッチを係合させること、および、前記ギヤトレーンをロック解除することを備える方法。
【請求項４１】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、前記第一クラッチが係合されたとき、前記第二アーマチュアが、追加的な発電能力をもたらし、該方法が、当該追加的な発電能力が要求されないとき、前記第一クラッチを係合解除することを備える方法。
【請求項４２】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載のスーパーチャージャー・アセンブリを備える自動車。
【請求項４３】
請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の制御ユニットを備える自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃エンジンのスーパーチャージャー・アセンブリに関するものであり、特には、組合せで発電機およびモーターを備える電気駆動装置ならびに、それの制御方法に関するものであるが、これに限定されるものではない。本発明の側面は、発電機、スーパーチャージャー・アセンブリ、制御ユニット、方法および自動車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排気ターボチャージャーは通常、内燃エンジン用として設けられるものであり、エンジンシリンダーに燃料と空気の混合物を供給するために用いられるエンジン吸気マニホールド内で、圧力、温度および空気密度を増大させることにより、それらの性能を向上させる。このことは、エンジンの各サイクルで、より多くの燃料を燃やすことを可能にし、それにより、出力を増加させる。排気ターボチャージャーは、他方で排気され得るエンジン排ガスに含まれるエネルギーを使用し、それにより、エンジンの全体効率の向上に寄与することができる。しかしながら、一段式ターボチャージャーは、低エンジン作動速度に関連する排ガス流れの低い速度では、あまり有効ではない。これは、「ターボラグ（turbo lag）」という問題、すなわち、動力を要求するドライバーと、要求された応答を伝えるエンジンとの間での顕著な遅延を招く。ターボチャージャーが有効に作動する前に、エンジン速度は、所定のレベルまで上昇する必要があるからである。これらの問題は、多段式ターボチャージャーの使用により、ある程度は改善することができる。
【０００３】
他の解決策は、ターボチャージャーに加えて、スーパーチャージャーを設けることである。スーパーチャージャーは、エンジンにより機械的に駆動されるものであり、エンジンが低速で作動し、ターボチャージャーの効果がないときに、吸気マニホールド内での圧力、温度および空気密度の上昇についての同様のタスクを実行する。スーパーチャージャーは、ドライバーが動力を要求する瞬間に係合して、エンジンに入る空気の体積を実質的に増大させる。適切な燃料注入により、スーパーチャージャーは、ターボラグを取り除くことができる。さらなる利点は、空気流れの即時の増大が、他の場合に比してターボチャージャー・インペラーのより迅速なスプール・アップ（spool up）を許容することである。しかしながら、スーパーチャージャーは、エンジンにより機械的に駆動されるので、エンジンの負担を増大させ、それにより、燃料消費量を増加させる。それ故に、ターボチャージャーが有効になるとすぐに、スーパーチャージャーは解除され得る。
【０００４】
制御方式は、スーパーチャージャーおよびターボチャージャーの両方を順次に、および同時に作動するために開発されており、それにより、エンジン性能およびエンジン応答の望ましい範囲をもたらす。
【０００５】
スーパーチャージャーは、自動車エンジンから直接的に駆動することができるが、たとえば、エンジンは、異なるエンジン区画に係合されることから、この構成は、設置エンベロープが変化すると柔軟性に欠ける。従って、スーパーチャージャーを、自動車発電機のアーマチュア（armature）を介して機械的に駆動することが提案されており、これは、エンジン区画内の異なる設置の可能性をもたらす。
【０００６】
一の構成では、スーパーチャージャーは、自動車発電機と同軸方向に取り付けられ、そして、発電機に連結されるプーリー上に取り付けられるマルチＶベルトにより、自動車エンジンによって駆動される。発電機は、自動車にエネルギーを供給し、発電機のアーマチェアは、遊星ギヤボックスを介してスーパーチャージャーに機械的に連結され、それにより、発電機の周りでのスーパーチャージャーの速度を増大させる同軸構成をもたらす。
【０００７】
遊星ギヤボックスは、外側ギヤリングもしくはアニュラス、複数の内側遊星ギヤ（以下、単に遊星という。）、および、中央ギヤもしく太陽からなる。太陽はアニュラスの中央に位置し、遊星はそれらの間に位置し、太陽とアニュラスの両方に噛合する。遊星は、一般的な遊星キャリヤに取り付けられ、これは、それらの相対位置を維持する。アニュラスが静止状態に維持されている間に、遊星キャリヤが回転すると、遊星は、アニュラスの内面の周りの回転が引き起こされる。遊星が回転するにつれて、このことは、ギヤリングレシオによって決定される速度での太陽の回転を引き起こす。あるいは、遊星キャリヤは、所定の位置に維持され、この場合、アニュラスの回転が太陽の回転を引き起こす。このように、遊星ギヤボックスは、同軸構成をもたらし、これが、要求された速度を発生させる。
【０００８】
自動車エンジンが作動する速度は、たとえば、毎分５００〜７０００回転（ｒｐｍ）の範囲内で変化可能である。遊星キャリヤが静止状態に維持される場合、上述した構成は、プーリーからの３：１の増加と遊星ギヤボックスからの１０：１の増加との組合せであるが、およそ３０：１の速度増加を引き起こす。それ故、この構成におけるスーパーチャージャー・インペラーの期待される作動範囲は、１５０００〜２１００００ｒｐｍである。しかしながら、最適性能を達成するため、作動中に、スーパーチャージャー・インペラーの回転速度を、一定レベル、通常は約１２００００ｒｐｍに維持することが望ましい。
【０００９】
この目的を達成するため、遊星ギヤボックスの遊星キャリヤを電気モーターに連結することが提案されている。このモーターを、要求に応じて正方向または逆方向に駆動することにより、スーパーチャージャーの速度は、その最適レベルに調整することができる。スーパーチャージャー・モーターの電力は自動車発電機から供給され、このことは必然的にサイズを増大させる。この構成は、スーパーチャージャーを駆動する主な動作が、自動車エンジンにより行われ、電気モーターは単に微調整動作をもたらすにすぎないという利点をもたらす。スーパーチャージャーの電力要求は、車両環境においてスーパーチャージャーを駆動するために、電気モーターを分離して用いようと試みることが実現困難であるということである。
【００１０】
ターボチャージャーと組み合わせてスーパーチャージャーを用いる場合、エンジンが低速で作動しているとき、たとえば、自動車が発車して離れるときに、スーパーチャージャーは最初に動作する。エンジン速度が十分なものになると、ターボチャージャーは、スーパーチャージャーから引き継ぎ、このことがエネルギー必要量を節約する。上述した構成では、スーパーチャージャーは直接的に発電機に接続され、それによって、使用されていないときであっても常に駆動される。しかしながら、たとえば、放出側を空気に開放することによって、アイドル状態にすることができる。このことは、スーパーチャージャー・インペラーへの負荷を軽減させ、それにより、アイドリング時にスーパーチャージャーが引き込むエネルギーが低減される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、この構成は、スーパーチャージャーが常時、発電機アーマチュアに連結され、それにより、動作を停止したときであっても、いくらかのエネルギーを吸収するという欠点がある。新規の自動車を設計および製造するには、エネルギー効率が重要な関心事であることが知られており、そのため、消費量を減らすために採用することのできる方策が重要である。
【００１２】
このような背景から、本発明の目的は、スーパーチャージャーのアイドリングは回避するが、設置の柔軟性は維持する構成をもたらすことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一の側面では、本発明は、自動車スーパーチャージャーであって、
相対的に同軸回転可能な第一アーマチュアおよび第二アーマチュア、それらのアーマチュア間の係合解除可能な第一クラッチを備え、前記第一アーマチュアが、動力源からの常時駆動に適用されるものであり、前記第二アーマチュアが、前記第一クラッチに係合して前記第一アーマチュアにより駆動されるものであるデュアル発電機と、
前記第二アーマチュアがギヤトレーンを介して機械的に駆動するスーパーチャージャー・インペラーと、
前記ギヤトレーンに連結されて、前記インペラーの回転速度を調整するべく作動可能な電気モーターと、
を備え、
使用時に、前記電気モーターが、前記第二アーマチュアを備える発電機からの要求に応じて電気的に駆動される自動車スーパーチャージャーを提供する。
【００１４】
デュアル発電機は、要求に応じてスーパーチャージャーの電気的および機械的な接続を許容し、それにより、そのアイドル回転を回避する。動力源は一般的には、自動車内燃エンジンである。一の実施形態では、デュアル発電機は、従来の自動車システムを供給するための一の前記アーマチュアを備える第一発電機、および、スーパーチャージャーの電気モーターを供給する他の前記アーマチュアを備える第二発電機を備える。
【００１５】
スーパーチャージャー・アセンブリ内にデュアル発電機を組み込むことにより、過給が要求されていないときに、スーパーチャージャー・インペラーを係合解除することが可能になり、それにより、スーパーチャージャー・インペラーのアイドリングを防止する。このことは、動力源により駆動される負荷を軽減させ、それにより、自動車の燃料消費を減らす。電気モーターは、スーパーチャージャー・インペラーの回転速度を、使用時に、最適なレベルに調整する能力をもたらす。スーパーチャージャー・アセンブリのモーターは、双方向のものとすることができる。
【００１６】
要求に応じてスーパーチャージャーを設けることに加えて、デュアル発電機の構成は、過給され、また過給されない自動車エンジンの形態（variants）を可能にするが、共通の第一発電機でなされると理解される。さらに、第二発電機は、たとえば、同じ基本的なエンジンのガソリンおよびディーゼル派生物（gasoline and diesel derivatives）に関連する異なるスーパーチャージャーを駆動する能力によって異なる。
【００１７】
第二アーマチュアは、第一アーマチュアと同等か、または、それによりも大きな発電能力に関連づけることができる。
【００１８】
一の実施形態では、第一アーマチュアおよび第二アーマチュアは、共通軸の周りでの回転のために、一方を他方の内部で軸支される。
【００１９】
第一クラッチは、軸方向でアーマチュアの間に設けることが好都合である。
【００２０】
第一アーマチュアおよび第二アーマチュアのうちの一方または両方は、電気モーターを備えることができる。
【００２１】
インペラーは、第一アーマチュアおよび第二アーマチュアと同軸とすることができる。この実施形態では、インペラーは、第二アーマチュア内に軸支されるものとすることができる。
【００２２】
デュアル発電機は、デュアルモーターとして作動可能なものとすることができ、それにより、上記の動力源を駆動する。この構成では、デュアルモーターは、上記の電気モーターとともに作動可能なものとすることができ、それにより、上記の動力源を駆動する。
【００２３】
ギヤトレーンは遊星ギヤトレーンとすることができる。第二アーマチュアは、上記のアニュラスおよび、遊星ギヤトレーンの遊星を介して、インペラーを機械的に駆動することができ、また、上記の電気モーターは、遊星ギヤトレーンの遊星キャリヤを駆動することができる。
【００２４】
スーパーチャージャー・アセンブリは、遊星ギヤトレーンのロックおよび、ロック解除を選択的に行うための第二クラッチをさらに備えることができる。この実施形態では、電気モーターは、第一アーマチュアおよび第二アーマチュアと同軸に配置された第三アーマチュアを備えることができ、ここでは、遊星ギヤトレーンが第二クラッチによりロック解除されたときに、スーパーチャージャーの回転速度を調整するため、電気モーターは、可変で双方向の駆動をもたらす。
【００２５】
第二クラッチは有益にも、遊星ギヤトレーンをロックするべく動作し、これは、電気モーターのデュアル発電機を有効に連結し、それにより、それらがともに、動力をもたらすべく動作することが可能になる。電気モーターが第三アーマチュアを備える場合、第二クラッチは、遊星ギヤボックスがロックされた際に、第二アーマチュアを第三アーマチュアに有効に連結する。
【００２６】
第二クラッチは、遊星およびアニュラスの相対回転が防止されるように、遊星ギヤトレーンをロックするべく構成することができる。この実施形態では、第二クラッチは、アニュラスと少なくとも遊星を相互に係合させるべく構成されるドッグクラッチの形態をなすものとすることができる。ドッグクラッチの係合解除は、油圧により達成することができる。
【００２７】
デュアル発電機は、モーターとして作動し、第一アーマチュアを駆動するべく構成することができ、また、発電機およびモーターは、遊星ギヤトレーンが第二クラッチによりロックされたときに協働するべく構成され、それにより、自動車エンジンへ駆動力を供給する。
【００２８】
スーパーチャージャー・アセンブリの電気モーターは、第一アーマチュアおよび第二アーマチュアと同軸な第三アーマチュア、および、第三アーマチュアと第二アーマチュアとの間の第二クラッチを備えることができ、第三アーマチュアは、第二クラッチと係合して第二アーマチュアにより駆動され、ここでは、第三アーマチュアは、第一クラッチおよび第二クラッチの両方が係合されたとき、第二アーマチュアに連結された際に、発電機に追加的な発電能力をもたらす。
【００２９】
それ故、本発明のスーパーチャージャー・アセンブリのデュアル発電機は、選択的に電気モーターと併せて、モーターとして作動することができ、それにより、たとえば、ベルト式統合型スタータ発電機（ＢＩＳＧ）またはアンチストーリング手段（anti stalling measure）として、自動車エンジンを駆動する。
【００３０】
デュアル発電機は、自動車の通常の電気負荷のみに対応するサイズの従来の発電機からは利用できない追加的な駆動能力をもたらすことができる。
【００３１】
第三アーマチュアは、第一クラッチが係合され、かつ、遊星ギヤトレーンが第二クラッチによりロックされるとき、自動車全体の発電能力を増加させるべく第二発電機として作動可能なものとすることができる。この実施形態では、第一アーマチュア、第二アーマチュアおよび第三アーマチュアは互いに有効に連結され、それによって、ともに回転する。このことは、デュアル発電機によりもたらされる能力に加えて、構成の発電能力を増大させることを可能にする。それ故に、この実施形態はトリプル発電機をもたらす。
【００３２】
本発明の他の側面によれば、上述したようなスーパーチャージャー・アセンブリの制御ユニットであって、必要に応じて第一クラッチ、第二クラッチおよび電気モーターの作動を制御するとともに、スーパーチャージャーを可能にする電子制御ユニットを備える制御ユニットが提供される。
【００３３】
制御ユニットは、上記の電気モーターの、第二アーマチュアを備える発電機との連結を決定することができる。
【００３４】
制御ユニットは、上記の動力源を駆動するべく適用されたデュアルモーター上に、上記のデュアル発電機を構成するべくさらに適用されることができる。
【００３５】
本発明のさらなる側面によれば、上述したような自動車スーパーチャージャー・アセンブリの作動を準備する方法であって、（ｉ）過給の要求を検知するステップ、および、（ｉｉ）第一クラッチを係合させて、第一アーマチュアと第二アーマチュアを機械的に連結し、モーターを作動させて、インペラーを要求された速度にするステップを備える方法が提供される。モーターは、第二アーマチュアに関連する発電機に電気的に連結されることができる。
【００３６】
本発明は、上述したような自動車スーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、前述の準備方法、および、上記のスーパーチャージャーに負荷をもたらし、上記のモーターの速度を電気的に変化させて、スーパーチャージャーの出力を、要求された速度に維持するさらなるステップを備える方法にも及ぶ。
【００３７】
本発明は、ベルト式統合スタータ発電機を与える方法であって、デュアルモーターとして上述したスーパーチャージャー・アセンブリのデュアル発電機を構成すること、および、上記の第一クラッチを係合させることを備える方法にも及ぶ。
【００３８】
本発明は、内燃エンジンのアンチストーリング装置を与える方法であって、デュアルモーターとして上述したスーパーチャージャー・アセンブリのデュアル発電機を構成するステップ、および、第一クラッチを係合させるステップを備える方法にも及ぶ。この方法はさらに、上記のデュアルモーターおよび上記の電気モーターを同時に使用することを含むことができる。
【００３９】
本発明の他の側面によれば、上述したスーパーチャージャー・アセンブリのデュアル発電機を作動させる方法であって、（ａ）エンジン・コールドスタート進行の間、および、（ｂ）自動車がアイドリング状態にある時のうちの少なくとも一つの条件下で、第一クラッチを係合解除することを備える方法が提供される。
【００４０】
このようにスーパーチャージャー・アセンブリを作動させることは、上記のいずれかの条件が適用されたときに、第二アーマチュアおよびスーパーチャージャー・インペラーのアイドリングを回避する上で有利であり、それにより、燃料消費を減らすことができる。
【００４１】
第二クラッチを含むこれらの実施形態では、上記の方法は、第一クラッチが係合解除されたときに、第二クラッチを用いて遊星ギヤトレーンをロック解除することをさらに備えることができる。このことは有益にも、生じ得る全ての作動条件のための適切な構造にて、第二クラッチを配置し、それにより、新たな条件が開始されたときに、時間を節約することができる。
【００４２】
本発明の他の側面によれば、上述したスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、（１）周囲温度が低く、かつ、エンジンがアイドリング状態にあること、および、（２）自動車の速度が低下し、かつ、エンジンに課せられるトルク要求がないことのうちのいずれか一つの条件下で、第一クラッチを係合することを備える方法が提供される。
【００４３】
このようにスーパーチャージャー・アセンブリを作動させることは、前述の条件の適用の結果としてエネルギー要求がより高くなるときに、第二アーマチュアの発電能力に加えることにより、構成の発電能力を増加させるので有利である。
【００４４】
第二クラッチおよび第三アーマチュアを含むスーパーチャージャー・アセンブリのこれらの実施形態では、上記の方法は、（１）周囲温度が低く、かつ、エンジンがアイドリング状態にあること、および、（２）自動車の速度が低下し、かつ、エンジンに課せられるトルク要求がないことのうちのいずれか一つの条件下で、第一クラッチを係合させること、第二クラッチを用いて遊星ギヤトレーンをロックすること、および、第三アーマチュアを第二発電機として作動することを備えることができる。このアプローチは、さらにエネルギー要求が高まる条件で構成の発電能力を増加させるので有利である。
【００４５】
デュアル発電機がモーターとして作動されるべく構成されて、第一アーマチュアを駆動するスーパーチャージャー・アセンブリのこれらの実施形態では、発電機およびモーターは、遊星ギヤトレーンが第二クラッチを用いてロックされるときに協働するべく構成され、それにより、自動車エンジンに駆動力を供給することができ、当該方法は、第一クラッチを係合するとともに、遊星ギヤトレーンを第二クラッチを用いてロックすること、および、その後、エンジン作動の停止後のエンジンの再始動に当該駆動力を用いることを備えることができる。このように、スーパーチャージャー・アセンブリは、ＢＩＳＧとして作動することができる。また、この方法は、第一クラッチを係合させること、第二クラッチを用いて遊星ギヤトレーンをロックすること、および、自動車への動力の供給に上記の駆動力を用いることを備えることができる。このように、スーパーチャージャーは、短い距離にわたって自動車を推進させるため、マイクロハイブリッドの機能を果たすよう作動することができる。
【００４６】
本発明のさらなる側面によれば、排気ターボチャージャーおよび、上述したようなスーパーチャージャー・アセンブリを備える自動車であって、スーパーチャージャー・アセンブリおよびターボチャージャーが順次に作動するべく構成された自動車が提供される。
【００４７】
この自動車は、エンジン速度が第一閾値を超えた場合に、ターボチャージャーを使用し、スーパーチャージャーを使用しないように構成することができる。スーパーチャージャー・アセンブリと比較して、ターボチャージャーは、燃料消費の低減をもたらすので、この構成は、エンジン速度が、作動条件にかかわらずターボチャージャーを駆動するに十分であるときに、ターボチャージャーが常に使用されることを保証するので有益である。
【００４８】
上記の自動車は、エンジン速度が第二閾値を下回った場合に、スーパーチャージャーを使用し、ターボチャージャーを使用しないよう構成することができる。ここで、第二閾値は、第一閾値よりも小さい。このことは、エンジン速度が、ターボチャージャーを駆動するに十分でないときに、スーパーチャージャーが自動的に使用されることを保証する。
【００４９】
本発明の他の側面によれば、上述したような自動車を作動させる方法であって、エンジン速度が第一閾値を超えたときに、第一アーマチュアをギヤトレーンから切り離すことを備える方法が提供される。
【００５０】
本発明は、上述したような自動車を作動させる方法であって、エンジン速度が、第二閾値を下回ったときに、第一アーマチュアをギヤトレーンに連結させることを備える方法にも及ぶ。
【００５１】
本発明は、上述したような自動車を作動させる方法であって、エンジン速度が第二閾値を超えたとき、および、自動車が、比較的高い負荷で牽引するとき、定常状態エンジン作動条件の間に、第一アーマチュアをギヤトレーンから切り離すことを備える方法にも及ぶ。
【００５２】
第二クラッチを含むスーパーチャージャー・アセンブリを有する自動車のこれらの実施形態では、本発明は、エンジンが第一閾値速度を下回って作動するとき、エンジンのトルク要求が増大する期間に、第一アーマチュアをギヤトレーンに連結すること、および、ギヤトレーンをロック解除することを備える方法にも及ぶ。
【００５３】
本発明のさらなる側面によれば、自動車のスーパーチャージャー・アセンブリを作動する方法であって、第一クラッチが係合されたとき、第二アーマチュアが追加的な発電能力をもたらし、また、追加的な発電能力が要求されないとき、第一クラッチを係合解除することを備える方法が提供される。発電機は、第一アーマチュアおよび第二アーマチュアと同軸の第三アーマチュア、および、第三アーマチュアと第二アーマチュアとの間の第二クラッチをさらに備える。第三アーマチュアは、第二クラッチに係合して第二アーマチュアにより駆動されるものとすることができ、ここでは、第一クラッチおよび第二クラッチの両方が係合したときであって、第二アーマチュアに連結されたときに、第三アーマチュアは、発電機に追加的な発電能力を付与し、またここでは、該方法は、第三アーマチュアからの追加的な発電能力が要求されないときに、第二クラッチを係合解除することを備える。
【００５４】
本発明の他の側面によれば、上述したようなスーパーチャージャー・アセンブリを有する自動車が提供される。
【００５５】
本発明の他の側面によれば、上述したような制御ユニットを有する自動車が提供される。
【００５６】
本発明の他の側面によれば、自動車のデュアル発電機であって、同軸に相対回転可能なアーマチュア、および、それらのアーマチュアの間の係合解除可能なクラッチを備え、一方のアーマチュアが、動力源からの常時駆動に適用されており、他方のアーマチュアが、前記クラッチに係合して、前記一方のアーマチュアにより駆動されるデュアル発電機が提供される。
【００５７】
デュアル発電機は、要求に応じてスーパーチャージャーの電気的および機械的な連結を可能にし、それにより、そのアイドル回転を回避する。動力源は一般に、自動車の内燃エンジンである。一の実施形態では、デュアル発電機は、従来の自動者システムをもたらすための上記の一方のアーマチュアを備える第一発電機、および、スーパーチャージャーの電気モーターをもたらすための上記の他方のアーマチュアを備える第二発電機を備える。
【００５８】
本発明の他の側面は、本発明のデュアル発電機と、遊星ギヤトレーンと、電気モーターと、スーパーチャージャー・インペラーとを備え、上記の他方のアーマチュアが、アニュラスと遊星ギヤトレーンの遊星を介して当該インペラーを機械的に駆動し、前記電気モーターが遊星ギヤトレーンの遊星キャリヤを駆動し、前記電気モーターが、上記の他方のアーマチュアを備える発電機からの要求に応じて、電気的に駆動される自動車スーパーチャージャー・アセンブリを提供する。
【００５９】
要求に応じて過給をもたらすことに加えて、デュアル発電機の構成は、過給され、また過給されない自動車エンジンの形態（variants）を可能にするが、共通の第一発電機でなされると理解される。さらに、第二発電機は、たとえば、同じ基本的なエンジンのガソリンおよびディーゼル派生物（gasoline and diesel derivatives）に関連する異なるスーパーチャージャーを駆動する能力によって異なる。
【００６０】
本発明のさらなる側面によれば、スーパーチャージャー・アセンブリの制御システム、スーパーチャージャー・アセンブリの作動を準備する方法、および、スーパーチャージャー・アセンブリを作動する方法が提供される。
【００６１】
他の側面では、本発明のデュアル発電機は、モーターとして作動することができ、それにより、たとえば、ベルト式統合スタータ発電機（ＢＩＳＧ）またはアンチストーリング手段として、自動車エンジンを駆動する。
【００６２】
デュアル発電機は、自動車の通常の電気負荷のみに対応するサイズの従来の発電機からは利用できない追加的な駆動能力をもたらすことができる。
【００６３】
この出願の範囲内において、先述の段落、特許請求の範囲ならびに／または、後述の詳細な説明および図面で明記する様々な側面、実施形態、実施例および代替手段ならびに、特にその個々の構成は、独立して、または任意の組合せとして解釈され得ることが明確に想定されている。たとえば、一の実施形態との組合せで開示した構成は、そのような構成が矛盾しない限り、全ての実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】従来技術の構成および本発明の実施形態の両方を示す発電機／スーパーチャージャー・アセンブリの概略図および立面図である。
【図２】発電機／スーパーチャージャー・アセンブリが、従来技術で知られている構成である場合の、図１のＡ−Ａ線の軸方向断面図である。
【図３】発電機／スーパーチャージャー・アセンブリが、第一クラッチおよび第二クラッチを含む本発明の実施形態に従う構成である場合の、図１のＡ−Ａ線の軸方向断面図である。
【図４】図３に示す構成のエンジン作動範囲を示すグラフである。
【図５】図３に示す構成に用いた場合の制御状況の実施形態を概要を示す表である。
【図６】図３に示す構成の異なる形態に従って分類された異なる制御シナリオについての図５の表の再構成である。
【図７】図５の制御状況を実行するプロセスを示すフロー図である。
【図８】図３のスーパーチャージャー発電機の構成を備える自動車の概略図である。
【図９】第一クラッチだけが設けられて、発電機／スーパーチャージャー・アセンブリが、図３の代替的な実施形態である場合の、図１の２−２線に沿う軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
次に添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を、単なる例示を目的として説明する。ここでは、類似のコンポーネントには類似の符号を付している。
【００６６】
図１および２を参照するに、従来のスーパーチャージャー発電機の構成１０は、駆動プーリー１２を備え、自動車エンジン（図示せず）の従来のサーペンタイン補助駆動ベルトにより駆動される。プーリー１２は、たとえばオルタネーター等の自動車発電機のアーマチュア１４に連結される。そして、発電機アーマチュア１４は、遊星ギヤトレーンのアニュラス１６に連結され、これは、スーパーチャージャーのインペラー２４のドライブシャフト２２に直接的に接続される遊星１８および太陽２０を有するギヤ機構を備える。遊星１８は、遊星キャリヤ２６上に回転可能に取り付けられ、これは、電気モーターの、ドライブシャフト２２を取り囲むアーマチュア２８に接続される。遊星キャリヤ２６が静止状態に維持される場合に、アニュラス１６の回転が遊星１８および太陽２０の両方の回転を引き起こすように、遊星１８は、アニュラス１６および太陽２０の両方と噛合する。インペラー２４は、ドライブシャフト２２を介して太陽２０に連結され、それにより、太陽２０が回転したとき、インペラー２４もまた回転する。インペラー２４は、自動車エンジンの吸気システムの一部をなすチャンバー（図示せず）内に位置する。インペラー２４が回転したとき、このことは、吸気マニホールド内のエンジン流入空気の圧力、温度および密度を上昇させる役割を果たし、このことは、先に述べたようにエンジンの性能を高める。流入空気の圧力、温度および密度の上昇の大きさは、主に、インペラー２４の回転速度により決定される。
【００６７】
スーパーチャージャー発電機の構成１０のコンポーネントは、共通の回転軸３０の周りで同軸に配置され、そして、インペラードライブシャフト２２は、図示のように、アニュラス１６の中央に形成されたキャビティ３１内に軸支される。発電機およびモーターの固定子、スーパーチャージャー・ハウジング等の他のコンポーネントは、図示していないが必要であって、本発明の一部を形成しないようなものであると理解される。モーターアーマチュア２８は、電気モーターにより供給される駆動力に従い、遊星キャリヤ２６とともに回転するように、スーパーチャージャー発電機の構成１０の他のコンポーネントとは独立に取り付けられる。
【００６８】
使用時に、自動車が走行しているとき、補助駆動ベルトはプーリー１２を駆動し、軸３０の周りのその回転を引き起こす。プーリー１２が回転する角速度は一般に、自動車エンジン速度の３倍であり、補助駆動ベルトを駆動するエンジン（図示せず）上の対応するプーリーの径に対するプーリー１２の径の比によるものである。そして、プーリー１２の回転は、発電機アーマチュア１４の回転を引き起こし、それにより、発電機に電気エネルギーが発生する。また、遊星ギヤボックスのアニュラス１６は、発電機アーマチュア１４およびプーリー１２に連結されるが、プーリー１２と同じ角速度で回転されられる。モーターアーマチュア２８および遊星キャリヤ２６が、静止状態に維持される場合、アニュラス１６が回転する間、遊星１８は、回転しているアニュラス１６により回転させられる。遊星１８は、アニュラス１６と同じ方向に、より大きな角速度であるが回転する。それは、それらの小さな径に起因するものである。遊星１８の回転は、太陽２０、ドライブシャフト２２およびインペラー２４の回転を、逆方向であるが生じさせる。それ故に、インペラー２４の角速度は、インペラー２４が太陽２０と遊星１８のギヤ比および、アニュラス１６に対する遊星１８のギヤ比により決定される。一般に、遊星ギヤボックスのコンポーネントは、約１０〜１の全ギヤ比をもたらすべく構成される。それ故、モーターアーマチュア２８が静止状態に維持されるとき、インペラー２４が回転する角速度は、プーリー１２のそれの１０倍であり、それによって自動車エンジンのそれの３０倍である。先述したように、このことは、１５０００〜２１００００ｒｐｍのインペラー２４の一般的な速度範囲をもたらす。
【００６９】
先に述べたように、通常は、インペラー２４の速度を、これよりも小さな範囲内で、１２００００ｒｐｍ程度に制御することが望ましく、それにより、最適性能をもたらすことができる。それ故に、モーターアーマチュア２８は、モーターにより駆動され、インペラー２４の回転速度を調整する。自動車エンジン速度が低い場合、たとえば、遊星キャリヤ２６が静止状態に維持されていてインペラーの速度が低すぎると、モーターは、モーターアーマチュア２８および遊星キャリヤ２６を、アニュラス１６とは逆方向に回転させる。このことは、遊星１８の中心に対するアニュラス１６の回転速度を増加させる。このことは、遊星１８が、アニュラス１６の周囲でより速く移動するとともに、自身の軸の周りでより速く回転することを引き起こし、そしてこれは、太陽２０およびインペラー２４の角速度を増加させる。このように、インペラー２４の回転速度は、自動車エンジン速度が低いときに、最適レベルに増加させられる。
【００７０】
それに応じて、エンジン速度が高い場合、たとえば、遊星キャリヤ２６が静止状態に維持されていてインペラー２４の回転速度が高すぎると、このことは、モーターアーマチュア２８および遊星キャリヤ２６を、アニュラス１６よりも低い回転速度であるにもかかわらず、アニュラス１６と同じ方向に回転させることによって補われる。このことは、遊星１８の中心に対するアニュラス１６の回転速度を低下させ、それにより、太陽２０およびインペラー２４が回転される速度が低下する。このように、インペラー２４の回転速度は、自動車エンジン速度が高いときに、最適レベルに低下させられる。
【００７１】
制御システムは、自動車内、たとえば、標準のエンジンマネジメントユニット（ＥＭＵ）内に設けられるものであり、これは、スーパーチャージャー発電機の構成１０の作動を決定する。一般に、使用時ではないときに、スーパーチャージャーは、インペラー２４が位置するチャンバーを大気中に開放することにより無負であり、そして、遊星ギヤトレーンは、スーパーチャージャー・インペラー２４とともにアイドル状態である。要求されたとき、スーパーチャージャーは、たとえば、エアチャンバーのベントを閉めることによって負荷状態となり、スーパーチャージャー・インペラー２４の速度が、上述したように制御される。
【００７２】
発電機容量は、通常の自動車要求および、電気モーターの追加的な需要を満たす十分な蓄電量がもたらされるように選択される。通常の最大自動車需要は、約２．５ｋＷである場合があり、また、モーターアーマチュア２８の最大需要は、約３ｋＷである場合がある。それ故に、発電機アーマチュア１４の回転質量は、非スーパーチャージャー形態（a non-supercharger variant）のものよりも実質的に大きいと理解される。
【００７３】
図３に、本発明の実施形態を示す。ここでは、デュアルクラッチシステムを有するスーパーチャージャー発電機の構成１１０が与えられている。構成１１０は、発電機に関連する第一クラッチ３２と、遊星ギヤトレーンに関連する第二クラッチ３４と、スーパーチャージャー・インペラー２４とを含む。
【００７４】
第一クラッチ３２は、スーパーチャージャー端部から、スーパーチャージャー発電機の構成１１０の発電機端部を分離する能力をもたらす。この実施形態では、発電機アーマチュア１４’は、プーリー１２に連結される第一アーマチュア１４ａおよび、遊星ギヤトレーンのアニュラス１６に連結される第二アーマチュア１４ｂの二つの部分に分離されている。このように、発電機アーマチュア１４’は、自動車エンジン等の動力源からプーリー１２を介して常時駆動されるべく構成された第一アーマチュア１４ａを有し、可変の発電能力を有するデュアル発電機として構成される。なお、自動車エンジンが作動していないときは、第一アーマチュア１４ａは、プーリー１２を介して駆動されないことが理解される。第一アーマチュア１４ａは、自動車エンジンに関連するものであり、また、第二アーマチュア１４ｂは、スーパーチャージャーに関連するものである。従って、第一アーマチュア１４ａは、通常の自動車需要に適したサイズであり、また、第二アーマチュア１４ｂは、スーパーチャージャー・インペラー２４が作動しているときに、この構成では第三アーマチュアであるモーターアーマチュア２８を駆動するに必要な追加的な電気エネルギーをもたらすサイズである。第二アーマチュア１４ｂは、突起部３６が形成されており、これは、第一アーマチュア１４ａに形成された対応する凹部３８内に、回転可能かつスライド可能に受容されるが、これは、軸３０上での回転を保証する様々な可能性のうちの一つにすぎない。それ故に、この実施形態では、実質的には、それぞれ独立して作動することができる二つのユニットを与えるように、上述した従来の発電機が分割されている。
【００７５】
発電機の固定子は、図３には図示していないが、この実施形態では、発電機アーマチュア１４ａ、１４ｂの両方が、共通の固定子を有する。共通の固定子は、それぞれの発電機アーマチュア１４ａ、１４ｂ用のそれぞれの巻き線を含むことができる。他の実施形態では、各発電機アーマチュア１４ａ、１４ｂは、それぞれ固定子を有する。
【００７６】
第一および第二のアーマチュア１４ａ、１４ｂは、第一クラッチ３２によって連結されており、これは、この実施形態では、第一および第二のフェーシング４０、４２（first and second facings 40, 42）を備える。このように第二アーマチュア１４ｂは、第一クラッチ３２が係合されたとき、第一アーマチュア１４ａによって駆動されるべく構成される。第二アーマチュア１４ｂを回転のために第一アーマチュア１４ａに連結する作動機構（図示せず）の動作の間、フェーシング４０、４２は要求に応じて係合する。それ故に、この実施形態の第一クラッチ３２は、摩擦クラッチとして作動する。しかしながら、たとえば、当業者によく知られている磁性流体を採用することを含み、他の適切なクラッチ装置を採用することができる。
【００７７】
使用時に、第二アーマチュア１４ｂ、遊星ギヤトレーンおよびスーパーチャージャー・インペラー２４が駆動されておらず、典型的には静止状態にある場合のように、第二アーマチュア１４ｂの追加的な発電能力および／または、スーパーチャージャー・インペラー２４の作動が要求されていないとき、第一クラッチ３２は係合解除される。その結果として、スーパーチャージャー・コンポーネントの回転に関するウィンディッジ（windage）、撹拌および摩擦が回避されるので、自動車エンジンの燃料消費が低減する。また、第二アーマチュア１４ｂが、第一アーマチュア１４ａから係合解除されるので、発電機アーマチュア１４’の回転慣性もまた、従来の構成と比較して実質的に低下し、それにより、エンジン速度のより迅速な変化が可能になる。この構成は、スーパーチャージャー・インペラー２４が作動していないときに、発電機の電力要求が大きく軽減されて、発電機アーマチュア１４ａ、１４ｂの両方を回転させることによってエネルギーを消費する必要がないので望ましい。それ故に、スーパーチャージャーが使用されていないとき、発電機は、そのときに要求されない過剰な電気エネルギーを生じさせない。それにより、燃料消費がさらに低減される。
【００７８】
スーパーチャージャーが要求されたとき、作動機構を用いて第一および第二のフェーシング４０、４２を互いに接触させることにより、第一クラッチ３２は係合される。その後、第二アーマチュア１４ｂは、第一アーマチュア１４ａとともにする回転を引き起こされ、そしてこれは、遊星ギヤトレーンを駆動する。モーターアーマチュア２８は、スーパーチャージャーの要求される出力に適した回転方向および速度で、発電機により電気的に駆動される。それにより、第一クラッチが係合し、または閉じたとき、スーパーチャージャー発電機の構成１１０は、上述した従来技術の構成１０と全く同じ方法で作動する。
【００７９】
第二クラッチ３４は、遊星１８をアニュラス１６にロックするべく作動し、それにより、遊星１８とアニュラス１６の相対回転を防止する。このように、第二クラッチ３４は、遊星ギヤトレーンをロックする役割を果たす。この実施形態では、遊星１８の回転が、摩擦ではなく干渉を通じて第二クラッチ３４により防止されるように、第二クラッチ３４は、ドッグクラッチの形態で設けられる。第二クラッチ３４は、遊星１８とアニュラス１６の内面の間に、アニュラス１６に取り付けられた本体部４４を備える。アニュラス１６は、キャビティ３１を取り囲む環状チャンバー４６内に形成され、その内部には、ドライブシャフト２２が受容されている。第二クラッチ３４の本体部４４は、その内縁部に、環状チャンバー４６内に延びる突起部４８が形成されている。本体部４４は、本体部４４の外縁部から延びるドッグ５０を備える。遊星１８のそれぞれは、第二クラッチ３４のドッグ５０を受け入れるべく構成された凹部５２を含む。この実施形態では、単一のドッグ５０があり、最も近接する遊星１８に係合するが、他の実施形態では、第二クラッチ３４は、各遊星１８に対応するドッグ５０を備える。
【００８０】
本体部４４の延在部４８は、本体部４４が遊星１８に向かって、また遊星１８から離れて移動できるように環状チャンバー４６内にスライド可能に受容される。この移動は、延在部４８と環状チャンバー４６の端面との間のスペースに高圧オイルを供給することにより達成することができる。かかるオイルは、ポンプ（図示せず）により供給して、従来技術のスーパーチャージャー発電機の構成１０の全体にわたってオイルを行きわたらせることが好都合である。オイルは、本体部４４の延在部４８を越えて、アニュラス１６の本体内に形成された溝部５４を通って、上記のスペースに浸透する。スプリング５６は、本体部４４の、高圧オイルとは反対側に設けられる。スプリング５６は、サークリップ５７により保持されて、高圧オイルが移動したときに、本体部４４を環状チャンバー４６内に戻す復元機構として機能する。
【００８１】
第二クラッチ３４が開いたとき、本体部４４は、遊星１８から離れた後退位置にあり、遊星１８は自由に回転できる。本体部４４が、高圧オイルの作動の下で、遊星１８に向けて閉鎖位置に移動したとき、ドッグ５０は、一つの遊星１８内の凹部５２に係合し、これは、遊星１８が回転することを防止する。このように第二クラッチ３４は、遊星ギヤトレーンを係合解除し、または無効化させる。
【００８２】
第二クラッチ３４が閉じたとき、遊星ギヤトレーンは無効化され、このことは、スーパーチャージャー発電機の構成１１０の全体が、同じ速度でともに回転することを引き起こす。特に、この状況では、モーターアーマチュア２８は、インペラー２４および、第一クラッチ３２が閉じているときはプーリー１２の両方と同じ速度で回転させられる。それ故に、第二クラッチ３４が閉じているときに、モーターアーマチュア２８は、自動車走行条件に応じて、インペラー２４またはプーリー１２のいずれかにより駆動されることができる。第二クラッチ３４を閉じることはまた、モーターアーマチュア２８を第二アーマチュア１４ｂに有効に連結することと見なすことができる。このように、モーターアーマチュア２８は、全体の発電能力を高める特定の条件で、第二発電機として用いることができる。それにより、当該システムは、二つの発電機が協働するときに、有益にも自動車バッテリーの増大された充電速度を提供する特定の状況で、トリプル発電機の構成をもたらす。
【００８３】
あるいは、発電機アーマチュア１４’は逆に、モーターとして機能するとともに、自動車エンジンを再始動させるために自動車を駆動するか、または、短い距離にわたって直接的に自動車を駆動するべく作動することができる。このことは、たとえば、エンジンが停止して、エンジンがまだ熱い間で短い期間内に再び再始動される場合、たとえば、自動車が、ゆっくり動く交通渋滞に巻き込まれたとき、または信号待ちのときに有効である。この状況では、発電機は、自動車の動きの各停止の後に自動車エンジンを再始動させるため、ベルト式統合スタータ発電機（ＢＩＳＧ）として使用することができる。このようにエンジンを再始動させることは、コールドスタート方式よりもはるかに低燃費である。それ故に、そのようなシステムおよび制御方式は、頻繁に停止する都市部での運転において、燃料の節約に用いることができ、また、エンジンの停止が、アイドリングに費やす時間を減少させる。しかしながら、このような発電機アーマチュア１４’の使用は、エンジンが始動しやすいようにエンジンコンポーネントがまだ熱いことに依存する。特に、エンジン潤滑油が熱いときにより効果的であり、これは、エンジンを始動させるために乗り越える必要のある摩擦力が減少することを意味する。エンジンが十分に冷えた場合、たとえば、自動車が、より長い時間にわたって停止した場合、駆動ベルトは、エンジンを再始動させるに必要な増大した力に対処しないだろう。このように発電機を使用することは、エンジンがまだ熱い状況に制限される。
【００８４】
また、発電機は、アンチストーリング機構をもたらすモーターとして使用することができ、ここでは、エンジン作動マップの領域が、失速（stalling）に向かう傾向にある。これは、自動車エンジンが、エンジン作動マップの異なる領域に移動する間に、最小エンジン速度が維持されることを意味する。
【００８５】
一般に、自動車発電機は、ＢＩＳＧまたはアンチストーリングモードの役割も果たすには、オーバーサイズである場合がある。第一および第二のクラッチ３２、３４の両方を閉めることによって、発電機アーマチュア１４ａ、１４ｂをモーターアーマチュア２８に有効に連結する能力は、モーターアーマチュア２８が、上述した再始動機能を実行する追加的な電力をもたらすことを可能にする。このことは、自動車発電機のサイズが、ＢＩＳＧ機能を与えるために増大されなければならない量を最小化することができる。第二発電機とともに、デュアル発電機の構成は、ＢＩＳＧまたはアンチストーリング用の追加的なモーター能力を、最小限の追加的なコストでもたらし、これらのモードの両方の使用で、過給は必要とされないと理解される。スーパーチャージャーが無負荷である間に、動力は、アーマチュア１４ａ、１４ｂを備えるモーターからだけでなく、モーターアーマチュア２８からも供給されると理解される。
【００８６】
さらなる改良版では、モーターアーマチュア２８とともに発電機アーマチュア１４’は、選択的にスーパーチャージャーのモーターアーマチュア２８と連結して、マイクロハイブリッドとしての通常の内燃エンジンを駆動することに用いることができる。そのような構成は、自動車バッテリーの容量に依存するものであり、特に、都市部での低速運転で、短期的動力または、自動車補助をもたらす。アーマチュア１４、２８が駆動されるとき、自動車エンジンはフリーホイールすることが有効であり、トルクはトランスミッションに伝達されて、自動車を推進させる。このようにエンジンを駆動するために、アーマチュア１４、２８を使用することは、かなりのエネルギー量を消費し、それにより、このようにして自動車を推進させる範囲は制限されると理解される。
【００８７】
スーパーチャージャーが、エンジン作動時間の比較的短い割合に必要であり、それ故に、要求されないときにスーパーチャージャーを係合解除する能力を通じて、ウィンディッジ、撹拌および摩擦の損失により、燃料のかなりの節約が可能になることを、当業者は理解するだろう。
【００８８】
スーパーチャージャー発電機の構成１１０はまた、スーパーチャージャー・インペラー２４の作動の要求を予期して、第一クラッチ３２を係合することを可能にし、それにより、チャンバー内でインペラー２４を負荷すること、および、その作動を可能にすることに先立って、スーパーチャージャー・インペラー２４の速度を上昇させる。ＥＭＵは、過給が要求される直前に、アクセルペダル位置および／または、アクセルペダル位置の変化速度ならびに、第一クラッチ３２の信号係合を監視することができる。スーパーチャージャーが無負荷であることに起因して、追加的な電気要求が低いことから、モーターアーマチュア２８はまた、この目的のために、常時駆動された発電機（すなわち、アーマチュア１４ａ）から駆動されることができる。
【００８９】
その後、通常はしばらくした後に、スーパーチャージャーは、負荷状態になり、モーターアーマチュア２８は、第二アーマチュア１４ｂに関連する発電機から駆動される。このようにして、スーパーチャージャー・インペラー２４は、必要であれば、無負荷の間に、即時の過給に適した速度で駆動されることができる。
【００９０】
他の実施形態では、第二アーマチュア１４ｂは、たとえば、自動者バッテリーにより駆動され、または、常時駆動された第一アーマチュアから駆動される等といったように、直接的に駆動されることができ、それにより、第二アーマチュア１４ｂが、第一アーマチュア１４ａの速度と対応する速度に上昇される。そのような構成は、クラッチフェーシング４０、４２に負荷をかける係合を軽減させるとともに、過給の準備が整っているインペラー２４の速度を上げる。
【００９１】
この実施形態は、発電機およびモーターの両方の回転電気機械の使用に依存し、このことは、適切な設計および制御により容易に達成することができる。過給が要求されたとき、アーマチュア１４’を備えるモーターは瞬時に、スーパーチャージャー・モーター２８に電力を供給するためにエネルギーを供給する発電機に切り替えられることができる。
【００９２】
いずれの実施形態のスーパーチャージャーの要求された速度もしくは出力も、特定のエンジン構造の経験的試験に従うＥＭＵのメモリーのアルゴリズムもしくはルックアップテーブルおよび、適切な制御システムによって駆動されるモーター２８により与えることができる。
【００９３】
アーマチュア１４ａ、１４ｂの速度は、モーター内でアーマチュア１４ｂを利用することにより一致させることができる場合、ドッグクラッチは、摩擦クラッチまたは磁性流体連結等によりもたらされる進行性係合を置換することに用いることができると理解される。そのような構成は、より瞬時の応答を許容し、また、より単純なものとすることができる。ドッグクラッチは、自動車ギヤボックスのシンクロメッシュ・ハブ内に設けられるもののような速度マッチング装置を含むことができる。
【００９４】
図４、５および６を参照すると、上述したスーパーチャージャー発電機の構成１１０に適用される、本発明の実施形態に従う制御状況が示されている。制御状況のこの実施形態は、スーパーチャージャー発電機の構成１１０が、ターボチャージャーとともに用いられた場合に適用する。図４には、自動車の一般的なエンジン作動範囲にわたるスーパーチャージャー・インペラー２４の負荷サイクルを示す。グラフに示すように、インペラー２４は通常、７５０〜２０００ｒｐｍの範囲内で作動する。これは、このような低いエンジン速度では、エンジン排ガスの速度が、ターボチャージャーを駆動するために十分な電力を供給するには極めて低いことによるものである。それ故に、スーパーチャージャーは、先述したような「ターボラグ」を取り除くために用いられる。
【００９５】
２０００〜４０００ｒｐｍの範囲では、スーパーチャージャーは間欠的に用いられ、通常は、このようなエンジン速度ではターボチャージャーが有効に作動する。しかしながら、トルク需要が突然変化した場合、ターボを補うためにラグがある場合がある。このことは、たとえば加速時に起こり得る。それ故に、スーパーチャージャーは、ターボチャージャーが取り込む時間があるまで、需要が変化する期間に使用されて、エンジンから伝達される一定の力を確保する。
【００９６】
４０００ｒｐｍを超えると、エンジン排ガスの関連した速度は、多くの状況で、ターボチャージャーを駆動するに十分なものとなり、それにより、スーパーチャージャーは、この範囲内で、まれに使用される。制御状況のこの実施形態では、スーパーチャージャーは、これらの作動条件下で使用されないが、他の実施形態では、たとえば、スロットルが特に積極的に作動される場合等の特定の状況で、スーパーチャージャーを作動させる。
【００９７】
図５は、第一クラッチ３２および第二クラッチ３４が、多数の異なるシナリオでどのように作動されるかを示す、制御状況のこの実施形態に従う表である。さらにこの表は、各シナリオで、電気モーターのアーマチュア２８が遊星１８を駆動することに用いられるかどうかを示している。ここではアーマチュア２８の三つの状態があり、「駆動される」では、インペラー２４の回転速度を調整する目的で、アーマチュア２８が電気的に駆動されて遊星１８を回転させる状態であり、「駆動されない」では、アーマチュア２８はアイドル状態にあり、いずれの方向にも任意の速度で自由に回転できる状態であり、「追加的な発電機として作動する」では、アーマチュア２８が、インペラー２４またはプーリー１２によって駆動されて、上述したように追加的な発電機として作動することができるように、アーマチュア２８は、第二クラッチの閉鎖を通じてアニュラス１６にロックされる状態であることに留意すべきである。以下に、各シナリオのより詳細な説明を述べる。
【００９８】
「コールドスタート」シナリオは、エンジンが冷たいとき、すなわち、数分よりも長く使用されなかったときに、スターターモーターを用いて自動車エンジンを始動させることをいう。コールドスタート手順では、エンジンコンポーネントに不要な負担をかけるとして、スーパーチャージャーは使用されない。また、コールドスタートの間、自動車は動いておらず、それによって、エンジンにトルク需要が課せられないので、スーパーチャージャーを使用する必要がない。従って、図５に示すように、コールドスタート手順の間、第一クラッチ３２および第二クラッチ３４の両方が開いている。また、モーターアーマチュア２８は、遊星１８を駆動しない。このときに第一クラッチ３２を開くことにより、スーパーチャージャーは係合解除され、それにより、自動車が、第二アーマチュア１４ｂおよびスーパーチャージャー・インペラー２４を駆動するエネルギーを不必要に浪費することがなく、そのため、コールドスタート手順の間の燃料消費を改善することができる。
【００９９】
スーパーチャージャー・コンポーネントおよびモーターアーマチュア２８のいずれもが、コールドスタート手順の間に駆動されないので、コールドスタートの間に第二クラッチ３４が開くかまたは閉じるかについては特に重要ではない。しかしながら、コールドスタート後の次のステップは、自動車を発進させるものである。それ故に、第二クラッチ３４をコールドスタートの間に開くよう構成することにより、第二クラッチ３４は、自動車が発進する必要がある場合の準備を整えて、正確な位置に配置される。自動車が発進すると、トルク需要はエンジンに課せられ、そのときに、スーパーチャージャー・インペラー２４が作動させられる。それにより、第二クラッチ３４は、自動車が発進しているときに開いている必要がある。エンジンがトルク需要を受けたときに、第二クラッチ３４が最初は閉じていると、第二クラッチ３４は、スーパーチャージャーが作動できる前にまず開く必要がある。それ故、コールドスタートの間に第二クラッチ３４を開くことにより、自動車は、初期のトルク需要がエンジンに課せられる事象において、改善された応答性をもたらすことができる。
【０１００】
制御状況のこの実施形態では、第一クラッチが開く全ての場合において、モーターアーマチュア２８は駆動されないことに留意する。これは、モーターアーマチュア２８が、インペラー２４を駆動するに十分な電力を有しないからである。また、第一クラッチ３２が開くとき、第二アーマチュア１４ｂおよびアニュラス１６は自由に回転することができる。それにより、このシナリオでモーターアーマチュア２８を駆動することは、ギヤトレーン・コンポーネントの予測不可能な移動を招く。特に、第二クラッチが開いた場合、インペラー２４はまた、モーターアーマチュア２８から半ば独立して自由に回転することができる。それにより、モーターアーマチュア２８を駆動することは単に、インペラー２４およびアニュラス１６が相対的に静止状態に維持されていた間にアーマチュア２８および遊星１８が回転することを招き、それによってエネルギーを浪費する。
【０１０１】
「ホットスタート」シナリオは、「ストップ―スタート」として広く知られているものであり、ここでは、先述したように、自動車エンジンは、特定の状況で発電機をモーターとして用いる。図５に示すように、ホットスタート手順では、第一クラッチ３２および第二クラッチ３４のいずれもが閉じている。第一クラッチ３２を閉じることにより、第一及び第二のアーマチュア１４ａ、１４ｂの両方が、発電機により駆動されることができ、それによって、発電機の全容量が、駆動力をもたらすことに利用されることを可能にする。これに加えて、第二クラッチ３４が閉じているので、モーターアーマチュア２８は、発電機アーマチュア１４と協働して駆動されることができ、それにより、利用可能な駆動力を最大化させる。この駆動力は、プーリー１２を駆動することに用いられ、その結果として、補助駆動ベルトを駆動して、エンジンを再始動させる。
【０１０２】
あるいは、他の実施形態では、発電機アーマチュア１４’およびモーターアーマチュア２８は協働して、短い距離にわたって自動車を駆動することに用いられ、それにより、先述したマイクロハイブリッドとして機能する。この構成は、エンジンが燃料を供給されずに通常の作動を開始し、代わりに、発電機アーマチュア１４’およびモーターアーマチュア２８がエンジンの駆動を継続して自動車トランスミッションにトルクを供給し、自動車を推進するという事実を除いて、「ホットスタート」と同等である。従って、このシナリオにおけるスーパーチャージャー発電機の構成１１０のこの構成は、「ホットスタート」のものと同じであり、それ故に、図５には別個に示していない。
【０１０３】
「アイドル」では、エンジンは作動しているが、自動車は動いていない。それにより、自動車にはトルクが課せられていないので、スーパーチャージャーは必要ではない。アイドル時のエンジンの燃料消費を最小化させるため、第一クラッチ３２は開いて、プーリー１２を、第二アーマチュア１４ｂ、遊星ギヤトレーンおよびインペラー２４から分離させ、それによって、エンジンにかかる負荷を最小化する。それ故に、アイドル時には第一アーマチュア１４ａだけが回転し、これは、発電機が、通常の作動に必要なエネルギーだけを生成し、そのときに必要ではない過剰な電気エネルギーを生じさせることによって、エンジンに負担をかけることがない。
【０１０４】
図５は、第二クラッチ３４の構成が、アイドル状況に適用できないことを示している。しかしながら、上述したように、第二クラッチ３４が、自動車エンジンに課せられる新たなトルク需要の準備ができるように、このときに第二クラッチ３４は開いていることが好ましい。
【０１０５】
図５に示す「低い周囲で始動した後のアイドル」状況は、エンジンがアイドリング状態にあり、周囲温度が低い特定の状況に関するものである。そのような状況の下では、自動車の通常の電気要求は、自動車の車内を温めるために増加することがある。通常のアイドリング状況では、エンジンは低い速度でアイドリングし、それにより、発電機は、多くの電気エネルギーを生成しない。それにより、電力要求が上昇したときに発電機の発電能力を改善するため、第一クラッチ３２および第二クラッチ３４の両方が閉じる。第一クラッチ３２を閉じることにより、第二アーマチュア１４ｂは、第一アーマチュア１４ａに連結され、それにより、発電機の発電能力が増大する。また第二クラッチ３４を閉じることにより、発電機アーマチュア１４’は、モーターアーマチュア２８に有効に連結され、それら二つがともに回転する。モーターアーマチュア２８は、この時点では駆動されず、代わりに、追加的な発電機として使用され、それにより、先述したように、自動車の発電能力が増大する。
【０１０６】
「定常状態―低負荷＜４０００ｒｐｍ」状況は、自動車が、エンジン速度が４０００ｒｐｍを下回って、実質的に一定の速度で進んでいる場合に関するものである。自動車が一定の速度で走行しているとき、エンジンに課せられるトルク需要は比較的低い。そのため、スーパーチャージャー・インペラー２４は、この時点では負荷されず、それがもたらす追加的なトルクは必要ではない。インペラー２４のアイドリングおよび、それによるエネルギーの浪費ならびに、追加的なエネルギーの消費を回避するため、第一クラッチ３２は開く。このように、インペラー２４が、エンジンから切り離され、それによって不必要に駆動されない。第一クラッチ３２が開くので、この段階では、上述した理由からモーターアーマチュア２８は駆動されない。特に、この状況では、インペラー２４を駆動させる要求はなく、それにより、モーターアーマチュア２８を駆動する理由がない。この状況の範囲のより高い境界に向けて、エンジン速度が十分である場合、主に、排ガスからエネルギーを抽出することによって、エンジンの作動効率を改善するため、ターボチャージャーを使用することができる。
【０１０７】
「定常状態―高負荷＜１５００ｒｐｍ」状況は、自動車に高い負荷が課せられているが、エンジン速度は低く維持されている状況に関するものである。たとえば、このことは、自動車が高いギヤで負荷を牽引しているシナリオに関するものである場合がある。この例は主として、失速を回避するため、オートマチック・ギヤボックスが通常、牽引時に低いギヤに移るので、マニュアル・ギヤボックスが設けられた自動車に適用する。
【０１０８】
この状況では、エンジンに課せられるトルク要求は比較的高いが、エンジン速度は、ターボチャージャーを効果的に作動するには低すぎる。それ故に、スーパーチャージャー・インペラー２４は、チャンバー内で負荷されるとともに駆動されて、エンジン性能を向上させる。このことを達成するため、第一クラッチ３２は閉じて、第二クラッチ３４を開き、モーターアーマチュア２８が駆動され、それにより、インペラー２４は、上述した通常の方法で駆動される。
【０１０９】
「定常状態＞４０００ｒｐｍ」は、自動車が、実質的に一定の速度で走行しており、エンジン速度が４０００ｒｐｍを超える場合の状況をいう。一般に、このことは、たとえば高速道路での走行等において高速度で走行することに関するものである。エンジン速度が高いので、ターボチャージャーは、燃費を改善するため、および、要求され得る追加的な電力を供給するために用いられる。それ故に、スーパーチャージャーは、「定常状態―低負荷＜４０００ｒｐｍ」状況と同じ方法で無力化される。
【０１１０】
「過渡＜４０００ｒｐｍ」モードは、エンジン速度が４０００ｒｐｍを下回るときに、トルク需要の突然の変化がある場合の状況に関するものである。エンジンがこの速度を下回って作動しているとき、ターボチャージャーは、比較的低い速度で作動している。たとえば、ドライバーがスロットルを開放した場合のように、トルク需要が変化したとき、エンジンは、エンジン速度が急速に増加することにより応答する。ターボチャージャーは、エンジンと同じ割合で速度を上げることができず、それにより、ターボチャージャーがエンジンに追いつくにつれて、要求されたマニホールド圧と実際のマニホールド圧との間に差が生じ、その結果として「ターボラグ」を招く。スーパーチャージャーは、この問題を緩和するため、ターボチャージャーがスプール・アップしている期間に、要求されたマニホールド圧を維持することによって用いられ得る。そのため、この状況では、第一クラッチ３２が閉じて、第二クラッチ３４が開き、モーターアーマチュア２８が駆動され、それにより、スーパーチャージャーが、インペラー２４を、先に述べたような通常の方法で駆動するべく作動する。
【０１１１】
「過渡＞４０００ｒｐｍ」は、上記の「過渡＜４０００ｒｐｍ」状況に類似する状況に関するものであり、エンジン速度が４０００ｒｐｍを超える点で異なる。エンジンがこの速度を超えて作動しているとき、ターボチャージャーもまた、比較的高い速度で作動している。そのため、トルク需要の変化および、それによる要求されるマニホールド圧の変化があった場合、ターボチャージャーもまた、エンジンに遅れを取った結果として生じる「ターボラグ」を招くことなしに、これらの需要を満たすことができる。それ故に、スーパーチャージャーは、この状況では要求されない。このように第一クラッチ３２が開き、スーパーチャージャーをエンジンから切り離すとともに、スーパーチャージャーのアイドリングを防止することによってエンジンへの負荷を最小化する。従って、第一クラッチ３２が開く場合について上述した理由から、モーターアーマチュア２８は駆動されない。この状況では、ギヤトレーンが駆動されていないので、第二クラッチ３４は開くか、または閉じるかのいずれでもよい。しかしながら、このシナリオでは自動車が高速度で走行しているので、自動車がかなり減速するまで、スーパーチャージャーは再度要求されない可能性がある。そのため、自動車が減速するにつれて、後述するように、スーパーチャージャー発電機の構成１１０を、「Ｒｅｇｅｎモード」にて用いる準備を整えて、第二クラッチ３４を閉じさせることが好ましい場合がある。
【０１１２】
「Ｒｅｇｅｎモード」は、自動車が、エンジンブレーキ下で減速する場合の状況に関するものである。エンジンが回転を維持するので、プーリー１２は回転する。それ故に、プーリー１２の回転を用いて、自動車バッテリーに蓄えられる電気エネルギーを生じさせることにより、浪費されるいくらかのエネルギーをシステムから抜き出す機会がある。可能な限り多くのエネルギーを抜き出すため、制御状況は、第一アーマチュア１４ａおよび第二アーマチュア１４ｂの両方を用いること、および、モーターアーマチュア２８を追加的な発電機として用いることにより、スーパーチャージャー発電機の構成１１０の発電能力を最適化させるべく構成される。それにより、第一クラッチ３２および第二クラッチ３４は閉じて、第一アーマチュア１４ａ、第二アーマチュア１４ｂおよびモーターアーマチュア２８は全てともに有効に連結される。このようにアーマチュア１４ａ、１４ｂ、２８は、「低い周囲で始動した後のアイドル」と同じ方法で、電気エネルギーを生じさせるべく協働することができる。
【０１１３】
図７に、上述した制御状況を実行するプロセス５８を示す。この実施形態では、プロセス５８は、ＥＭＵにより行われる。ＥＭＵは、図５を参照して先に規定したような現在の作動状況を、ステップ６０で特定する。そして、ＥＭＵは、ステップ６２で、ステップ６０で特定した状況でスーパーチャージャー発電機の構成１１０に適切な構造を決定する。その後、ＥＭＵは、ステップ６４で、スーパーチャージャー発電機の構成１１０が、正確に設定されたかどうかを確認する。構成１１０が正確に設定された場合は、プロセス５８がステップ６８で終了する。構成１１０が正確に設定されなかった場合は、ＥＭＵは、ステップ６６で、それに従ってスーパーチャージャー発電機の構成１１０を再設定する。その後、プロセス５８はステップ６８で終了する。
【０１１４】
図８に示すように、本発明はまた、上述したようなスーパーチャージャー発電機の構成１１０を備える自動車７０にも及ぶ。
【０１１５】
図９に示すように、本発明はまた、他の実施形態における、第一クラッチ３２だけを設けたスーパーチャージャー発電機の構成１２０にも及ぶ。先に述べた実施形態の第二クラッチ３４は、この実施形態では含まれていないが、この実施形態のスーパーチャージャー発電機の構成１２０は、図３の構成１１０と同様である。特に、上述した実施形態のように、発電機アーマチュア１４’は、第一および第二のアーマチュア１４ａ、１４ｂに分離され、また、第一クラッチ３２は、第一アーマチュア１４ａを第二アーマチュア１４ｂに選択的に連結することに用いられる。従って、この実施形態は、先に述べた実施形態と同じ方法にて可変の発電能力をもたらす。
【０１１６】
この実施形態が、第二クラッチ３４を含まないので、モーターアーマチュア２８を発電機アーマチュア１４’に有効に連結する選択は利用できない。そのため、図５を参照して先に述べた制御状況は、この実施形態の構成１２０に制限され、第二クラッチ３４を開く（または適用できない）それらのシナリオだけが可能である。それ故に、この構成１２０は、「ホットスタート」、「低い周囲で始動した後のアイドル」または「Ｒｅｇｅｎモード」で作動することができない。
【０１１７】
本発明は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、ここで説明した多くの他の形態を採用するべく変更することができることが、当業者に理解される。
【０１１８】
本発明の実施形態は、以下の番号を付した段落を参照することにより理解することができる。
（１）自動車スーパーチャージャー・アセンブリであって、
同軸に相対回転可能な第一アーマチュアおよび第二アーマチュア、ならびに、それらのアーマチュアの間の係合解除可能な第一クラッチを備え、第一アーマチュアが、動力源からの常時駆動に適用されるとともに、第二アーマチュアが、第一クラッチと係合して、第一アーマチュアにより駆動されるデュアル発電機と、
ギヤトレーンを介して第二アーマチュアが機械的に駆動するスーパーチャージャー・インペラーと、
ギヤトレーンに連結され、インペラーの回転速度を調整するべく作動可能な電気モーターと
を備え、
使用時に、電気モーターが、第二アーマチュアを備える発電機からの要求に応じて電気的に駆動される自動車スーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１１９】
（２）第二アーマチュアが、第一アーマチュアと等しい、または第一アーマチュアより大きい発電能力と関連付けられる、上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１２０】
（３）第一アーマチュアおよび第二アーマチュアが、共通軸の周りで回転するため、一方を他方の内部で軸支される、上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１２１】
（４）第一クラッチが、軸方向でアーマチュア間に設けられる、上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１２２】
（５）第一アーマチュアおよび第二アーマチュアの一方または両方が、電気モーターを備える、上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１２３】
（６）インペラーが、第一アーマチュアおよび第二アーマチュアと同軸である、上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１２４】
（７）インペラーが第二アーマチュア内に軸支される、上記（６）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１２５】
（８）デュアル発電機が、デュアルモーターとして動力源を駆動するべく作動可能である、上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１２６】
（９）ギヤトレーンが遊星ギヤトレーンである、上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１２７】
（１０）第二アーマチュアが、アニュラスを介してインペラーを機械的に駆動し、遊星ギヤトレーンの遊星および電気モーターが、遊星ギヤトレーンの遊星キャリヤを駆動するものとする、上記（９）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１２８】
（１１）遊星ギヤトレーンを選択的にロックおよびロック解除するための第二クラッチを備える、上記（９）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１２９】
（１２）電気モーターが、第一アーマチュアおよび第二アーマチュアと同軸に配置された第三アーマチュアを備え、
ギヤトレーンがロックされていないとき、電気モーターが、スーパーチャージャー・インペラーの回転速度を調整するべく、可変の双方向駆動をもたらすものとした、上記（１１）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１３０】
（１３）第二クラッチが、遊星ギヤトレーンをロックするべく構成され、それにより、遊星およびアニュラスの相対回転が防止された、上記（１１）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１３１】
（１４）第二クラッチが、アニュラスおよび少なくとも一つの遊星を相互に係合させるべく構成されたドッグクラッチの形態をなす、上記（１３）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１３２】
（１５）ドッグクラッチの係合解除が、油圧で達成される、上記（１４）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１３３】
（１６）デュアル発電機が、モーターとして、第一アーマチュアを駆動するように作動されるべく構成されるものとし、遊星ギヤトレーンが第二クラッチによりロックされたとき、発電機およびモーターが協働して、自動車エンジンに駆動力を供給するものとした、上記（１１）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１３４】
（１７）電気モーターが、第一アーマチュアおよび第二アーマチュアと同軸に配置された第三アーマチュアを備え、第一クラッチが係合し、かつ、遊星ギヤトレーンが第二クラッチによりロックされたとき、第三アーマチュアが、第二発電機として、自動車の全発電能力を増加させるべく作動可能なものとした、上記（１１）のスーパーチャージャー・アセンブリ。
【０１３５】
（１８）上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリの制御ユニットであって、第一クラッチおよび電気モーターの作動を制御するとともに、スーパーチャージャーを可能にする電気制御ユニットを備える制御ユニット。
【０１３６】
（１９）上記（１１）のスーパーチャージャー・アセンブリの制御ユニットであって、第一クラッチ、第二クラッチおよび電気モーターの作動を制御するとともに、スーパーチャージャーを可能にする電気制御ユニットを備える制御ユニット。
【０１３７】
（２０）当該制御ユニットが、電気モーターの、第二アーマチュアを備える発電機との連結を決定する上記（１８）の制御ユニット。
【０１３８】
（２１）当該制御ユニットが、デュアル発電機を、動力源を駆動するべく適用されたデュアルモーターとして構成するようさらに適用された上記（１８）の制御ユニット。
【０１３９】
（２２）上記（１）の自動車スーパーチャージャー・アセンブリの作動を準備する方法であって、
（Ｉ）過給の要求を検出するステップと、
（ＩＩ）第一クラッチを係合して、第一アーマチュアと第二アーマチュアを機械的に連結し、モーターを作動して、インペラーを要求された速度にするステップと
を備える方法。
【０１４０】
（２３）モーターが、第二アーマチュアに関連付けた発電機に電気的に連結される上記（２２）の方法。
【０１４１】
（２４）上記（１）の自動車スーパーチャージャー・アセンブリを作動する方法であって、上記（２３）の方法と、
（Ｉ）スーパーチャージャーを負荷状態とし、モーターの速度を電気的に変化させて、スーパーチャージャーの出力を要求された速度で維持するステップ
をさらに備える方法。
【０１４２】
（２５）ベルト式統合スタータ発電機を与える方法であって、上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリのデュアル発電機を、デュアルモーターとして構成すること、および、第一クラッチを係合させることを備える方法。
【０１４３】
（２６）内燃エンジンのアンチストーリング装置を与える方法であって、上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリのデュアル発電機を、デュアルモーターとして構成するステップ、および、第一クラッチを係合させるステップを備える方法。
【０１４４】
（２７）デュアルモーターと電気モーターを同時に作動させることを備える上記（２５）の方法。
【０１４５】
（２８）上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、（ａ）エンジン・コールドスタート手順の間、および、（ｂ）自動車がアイドリング状態にあるときのうちの少なくとも一つの条件下で、第一クラッチを係合解除することを備える方法。
【０１４６】
（２９）上記（１１）のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、第一クラッチを、（ａ）エンジン・コールドスタート手順の間、および、（ｂ）自動車がアイドリング状態にあるときのうちのいずれかの条件下で、第一クラッチを係合解除することを備え、該方法が、第一クラッチが係合解除されたとき、第二クラッチを用いて、遊星ギヤトレーンをロック解除することをさらに備える方法。
【０１４７】
（３０）上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、該方法が、（１）周囲温度が低く、かつ、エンジンがアイドリング状態にあるとき、および、（２）自動車速度が減少し、かつ、エンジンに課されるトルク需要がないときのうちのいずれかの条件下で、第一クラッチを係合させることを備える方法。
【０１４８】
（３１）上記（１７）のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、（１）周囲温度が低く、かつ、エンジンがアイドリング状態にあるとき、および、（２）自動車速度が減少し、かつ、エンジンに課されるトルク需要がないときのうちのいずれかの条件下で、第一クラッチを係合させること、第二クラッチを用いて遊星ギヤトレーンをロックすること、および、第三アーマチュアを第二発電機として作動させることを備える方法。
【０１４９】
（３２）上記（１６）のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、該方法が、第一クラッチを係合させること、および、第二クラッチを用いて遊星ギヤトレーンをロックすること、ならびに、その後、エンジンの作動の停止後に、エンジンを再始動させるべく駆動力を用いることを備える方法。
【０１５０】
（３３）上記（１６）のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、該方法が、第一クラッチを係合すること、および、第二クラッチを用いて遊星ギヤトレーンをロックすること、ならびに、その後、自動車に動力を供給するべく駆動力を用いることを備える方法。
【０１５１】
（３４）上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリおよび排気ターボチャージャーを備える自動車であって、スーパーチャージャー・アセンブリおよびターボチャージャーが順次に作動するべく構成された自動車。
【０１５２】
（３５）エンジン速度が第一閾値を超えたときに、当該自動車が、ターボチャージャーを使用し、スーパーチャージャーを使用しないよう構成された上記（３４）の自動車。
【０１５３】
（３６）エンジン速度が、第一閾値より小さい第二閾値を下回った場合、当該自動車が、スーパーチャージャーを使用し、ターボチャージャーを使用しないよう構成された上記（３５）の自動車。
【０１５４】
（３７）上記（３４）の自動車を作動させる方法であって、エンジン速度が第一閾値を超えたとき、該方法が、第一クラッチを係合解除することを備えた方法。
【０１５５】
（３８）上記（３４）の自動車を作動させる方法であって、エンジン速度が第二閾値を下回ったとき、第一クラッチを係合させることを備える方法。
【０１５６】
（３９）上記（３６）の自動車を作動させる方法であって、エンジン速度が第二閾値を超えたとき、かつ、自動車が比較的高い負荷を牽引しているとき、該方法が、定常状態のエンジン作動状況の間に、第一クラッチを係合解除することを備える方法。
【０１５７】
（４０）上記（３５）の自動車を作動させる方法であって、上記（１１）に依存しているとき、エンジンが第一閾値を下回って作動しているときに、エンジンのトルク需要が増大する期間に、第一クラッチを係合させるとともに、ギヤトレーンをロック解除することを備える方法。
【０１５８】
（４１）上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリを作動させる方法であって、第一クラッチが係合されたとき、第二アーマチュアが、追加的な発電能力を供給し、
追加的な発電能力が要求されないとき、該方法が、第一クラッチを係合解除することを備える方法。
【０１５９】
（４２）上記（１）のスーパーチャージャー・アセンブリを備える自動車。
【０１６０】
（４３）上記（１８）の制御ユニットを備える自動車。
【０１６１】
この出願は、２０１２年６月１５日になされた英国特許出願ＧＢ１２１０６７９．５から優先権を主張するものであり、その内容の全体を参照により、ここに明確に組み込む。
【図１】
2015521704.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015521704.tif 000005
【図８】
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【図９】
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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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【国際調査報告】
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