(57)【要約】      （修正有）【課題】シリーズ型ハイブリッド車両では発電機、電動機異なる場所に配置するのが一般的で、そのため重量がかさみ、燃費の悪化につながることから、発電機及び電動機を一体化することが望まれる。【解決手段】第１および第２対向面２０，２１と、向かい合う端部において第１および第２対向面に固定されて第１および第２対向面の間に第１内部２３を画定する第１側壁２２と、第１および第２対向面の１つに固定されて第１内部内に第２内部２５を画定する第２側壁２４を含むハブ１１と、第２内部内に配置され、入力された機械的エネルギーから電流を生成する第１アセンブリ１２と、第１アセンブリに電気的に接続されて第１内部内に配置され、第１アセンブリにより生成された電流に関連付けられている電流から機械的エネルギーを生成する第２アセンブリ１３と、を備える。【選択図】図２
2012115131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２対向面と、向かい合った端部において前記第１および第２対向面に固定されて前記第１および第２対向面の間に第１内部を画定する第１側壁と、前記第１および第２対向面の１つに固定されて前記第１内部内に第２内部を画定する第２側壁とを含むハブと、
前記第２内部内に配置され、入力された機械的エネルギーから電流を生成する第１アセンブリと、
前記第１アセンブリに電気的に接続されて前記第１内部内に配置され、前記第１アセンブリにより生成された前記電流に関連付けられている電流から機械的エネルギーを生成する第２アセンブリと、を備える装置。
【請求項２】
前記第１および第２側壁はそれぞれほぼ円筒形である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１および第２側壁はほぼ同心である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１および第２アセンブリはほぼ同心ある、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１および第２アセンブリはそれぞれ回転子／固定子アセンブリを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１アセンブリは、
前記第２側壁に固定されている発電機固定子と、
外部から駆動される発電機回転子であって、発電機回転子の回転が前記発電機固定子において電流を誘起するように前記発電機固定子内に動作可能に配置される発電機回転子を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記発電機回転子を回転駆動する駆動力生成装置を更に備える、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第２アセンブリが、
前記第１側壁に固定されている駆動固定子と、
外部機械部品を駆動する駆動回転子であって、前記駆動固定子に加えられる電流が前記駆動回転子の回転を誘起するように前記駆動固定子内に動作可能に配置される駆動回転子を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第１アセンブリにより生成された前記電流に関連付けられている前記電流は前記駆動固定子に加えられる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記外部機械部品は速度／トルク変調を必要とする駆動可能装置を備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１アセンブリに電気的に結合され、前記第１アセンブリにより生成された交流電流を直流電流に変換する第１インバータと、
前記第１インバータと前記第２アセンブリの間に電気的に介在され、前記直流電流を交流電流に変換する第２インバータを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
第１および第２対向面と、向かい合った端部において前記第１および第２対向面に固定されて前記第１および第２対向面の間に第１内部を画定する第１側壁と、前記第１および第２対向面の１つに固定されて前記第１内部内に第２内部を画定する第２側壁を含むハブと、
前記第２内部内に配置され、入力された機械的エネルギーから電流を生成する第１アセンブリと、
前記第１アセンブリに電気的に結合されて前記第１内部内に配置され、前記第１アセンブリにより生成された前記電流に関連付けられている電流から機械的エネルギーを生成する第２アセンブリと、
前記第１および第２アセンブリの間に電気的に介在され、前記生成された電流から電気エネルギー取得するエネルギー取得回路と、を備える装置。
【請求項１３】
前記エネルギー取得回路は、
前記第１アセンブリに電気的に結合され、前記第１アセンブリにより生成された交流電流を直流電流に変換する第１インバータと、
前記第１インバータと前記第２アセンブリの間に電気的に介在され、前記直流電流を交流電流に変換する第２インバータと、
前記第２インバータに平行に配置されて前記第１インバータの出力から得られた電気エネルギーを蓄積する蓄積装置を備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記蓄積装置はバッテリーを備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記バッテリーは、駆動力発生装置の起動を可能にし、予備駆動力を供給するように構成されている、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記バッテリーは、所定の条件の間は前記第２アセンブリから動力を受け入れ可能である、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
第１および第２対向面と、向かい合った端部において前記第１および第２対向面に固定されて前記第１および第２対向面の間に第１内部を画定する第１側壁と、前記第１および第２対向面の１つに固定されて前記第１内部内に第２内部を画定する第２側壁を含むハブと、
前記第２内部内に配置され、入力された機械的エネルギーから電流を生成する第１アセンブリと、
前記第１アセンブリに電気的に接続されて前記第１内部内に配置され、前記第１アセンブリにより生成された前記電流に関連付けられている電流から機械的エネルギーを生成する第２アセンブリと、
前記第１および第２アセンブリを、前記入力された機械的エネルギーが前記第１アセンブリから前記第２アセンブリに転送されるように機械的に結合する結合器と、を備える装置。
【請求項１８】
前記結合器は前記第１および第２アセンブリにそれぞれ結合されているクラッチを備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１および第２アセンブリの間に電気的に介在され、前記生成された電流から電気エネルギーを取得するエネルギー取得回路を更に備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記入力された機械的エネルギーとして駆動力を提供する駆動力生成装置と、
前記第２アセンブリにより生成された前記機械的エネルギーにより駆動される、速度／トルク変調を必要とする駆動可能装置と、を更に備え、
前記駆動力は、前記結合器により、前記第１アセンブリから前記第２アセンブリに転送される、請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここで開示される主題は、同心モーター発電駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの車両において、特にハイブリッド車両においては、動力伝達システムが、エンジンにおいて生成された機械的エネルギーを、蓄積するかまたは駆動用に使用する機械エネルギーに変換しなおすことができる電気エネルギーに変換するために使用されている。これらの動力伝達システムは、エンジンに回転可能に結合されている駆動シャフトにより駆動されて回転する発電機回転子と、回転子の回転を電気エネルギーに変換する発電機固定子を含むことがよくある。この電気エネルギーは、バッテリーにより蓄積されるか、または駆動固定子に伝達されて、次に例えば車両車輪に結合される駆動回転子の回転を誘起する。
【０００３】
一般的に、従来の動力伝達システムにおいては、発電機要素と駆動要素は一緒には搭載されず、実際は、車両の異なる部分に配置されることがある。そのため、そのような車両においては、相対的に重量がありかつ複雑な装置にこれらの機能を分離して搭載する必要がある。これは、車両自身が相対的に重くなり、そうでないときに比べて、より燃費が悪くなるということにつながる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の１つの形態によれば、第１および第２対向面と、向かい合った端部において第１および第２対向面に固定されて第１および第２対向面の間に第１内部を画定する第１側壁と、第１および第２対向面の１つに固定されて第１内部内に第２内部を画定する第２側壁とを有するハブと、第２内部内に配置され、入力された機械的エネルギーから電流を生成する第１アセンブリと、第１アセンブリに電気的に結合されて第１内部内に配置され、第１アセンブリにより生成された電流に関連付けられている電流から機械的エネルギーを生成する第２アセンブリと、を含む装置が提供される。
【０００５】
本発明の他の形態によれば、第１および第２対向面と、向かい合った端部において第１および第２対向面に固定されて第１および第２対向面の間に第１内部を画定する第１側壁と、第１および第２対向面の１つに固定されて第１内部内に第２内部を画定する第２側壁とを有するハブと、第２内部内に配置され、入力された機械的エネルギーから電流を生成する第１アセンブリと、第１アセンブリに電気的に結合されて第１内部内に配置され、第１アセンブリにより生成された電流に関連付けられている電流から機械的エネルギーを生成する第２アセンブリと、第１および第２アセンブルの間に電気的に介在され、生成された電流から電気エネルギーを取得するエネルギー取得回路と、を含む装置が提供される。
【０００６】
本発明の更に他の形態によれば、第１および第２対向面と、向かい合った端部において第１および第２対向面に固定されて第１および第２対向面の間に第１内部を画定する第１側壁と、第１および第２対向面の１つに固定されて第１内部内に第２内部を画定する第２側壁とを有するハブと、第２内部内に配置され、入力された機械的エネルギーから電流を生成する第１アセンブリと、第１アセンブリに電気的に結合されて第１内部内に配置され、第１アセンブリにより生成された電流に関連付けられている電流から機械的エネルギーを生成する第２アセンブリと、第１および第２アセンブリを、入力された機械的エネルギーが第１アセンブリから第２アセンブリに転送されるように機械的に結合する結合器と、を含む装置が提供される。
【０００７】
これら利点と特徴や他の利点と特徴は、図と併せて下記の記載から、より明白になるであろう。
【０００８】
本発明として見なされる主題は、本明細書の結論部における請求項において特別に指摘され明確に請求される。本発明の上記の特徴と利点や他の特徴と利点は、付随する図面と併せて下記の詳細な記載から明白となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】同心モーター発電駆動システム装置の透視図である。
【００１０】
【図２】図１の線２−２に沿った、同心モーター発電駆動システム装置の図である。
【００１１】
【図３】同心モーター発電駆動システム装置の概略回路図である。
【００１２】
【図４】同心モーター発電駆動システム装置の更なる実施の形態の概略回路図である。
【００１３】
【図５】同心モーター発電駆動システム装置の更なる実施の形態の概略回路図である。
【００１４】
本発明の実施の形態を、その利点と特徴と共に、図を参照して、詳細な記載により、例として説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１〜３を参照すると、同心モーター発電駆動システム装置１０が設けられている。装置１０は、ハブ１１と、第１アセンブリ１２と、第２アセンブリ１３を含む。ハブ１１は、第１および第２対向面２０、２１と、その向かい合った端部において第１および第２対向面２０、２１に固定されて第１および第２対向面２０、２１の間に第１内部２３を画定する第１側壁２２と、第２側壁２４を含む。第２側壁２４は、第１および第２対向面２０、２１の１つに固定されて第１内部２３内に第２内部２５を画定する。従って、ハブ１１はハウジングであってよく、エンジン、駆動力生成装置、または何か類似のタイプの搭載機構に堅く取り付けられていてよい。
【００１６】
第１アセンブリ１２は第２内部２５内に配置され、入力された機械的エネルギーから電流を生成するように構成されている。対照的に、第１アセンブリ１２に電気的に結合されている第２アセンブリ１３は、全体的に第２側壁２４を取り囲んでいる第１内部２３内に配置され、第１アセンブリ１２により生成された電流に関連付けられている電流から機械的エネルギーを生成するように構成されている。
【００１７】
実施の形態に応じて、第１および第２側壁２２と２４はそれぞれ、ほぼ円筒形であってよく、ある場合には、お互いにほぼ同心であってよい。第１および第２アセンブリ１２と１３もまた、お互いにほぼ同心であってよいが、第２アセンブリ１３の一部は、第１アセンブリ１２の対応する部分から軸方向に変位されていてもよい。例えば、第２側壁２４が第１対向面２０に固定されている場合は、第２対向面２１に対応する第２アセンブリ１３の端部が、第１アセンブリ１２の対応する端部から軸方向に突出している。
【００１８】
上述した装置では、第１および第２アセンブリ１２と１３はそれぞれ、回転子／固定子アセンブリを含むことができる。例えば、第１アセンブリ１２は、第２側壁２４に固定的に接続されている発電機固定子３０と、発電機固定子３０により画定されている中心領域内に動作可能に配置されている外部従動発電機回転子３１を含むことができる。発電機回転子３１の回転は、発電機固定子３０において電流を誘起する。装置１０が車両に設置される場合には、装置１０は、駆動力生成装置シャフト４１により発電機回転子３１を回転駆動する、エンジンのような駆動力生成装置４０を更に含むことができる。更なる実施の形態によれば、第１および第２アセンブリ１２と１３はそれぞれ、例えば、種々の発達段階の回転子／固定子アセンブリを含むことができ、そしてこのような方法で、追加的駆動力、および／またはギヤシフトに等価な、駆動力の段階的な増加を提供することができるということは理解されよう。
【００１９】
第２アセンブリ１３は、第１側壁２２に固定的に接続されている駆動固定子５０と、駆動回転子５１を含むことができる。駆動回転子５１は、駆動固定子５０により画定される中心領域内に操作可能に配置されている。そのため、駆動固定子５０に加えられる電流は、駆動回転子５１の回転を誘起する。駆動回転子５１の回転は、速度／トルク変調を必要とする駆動可能装置や装置１０が車両に設置されている場合の車輪のような外部機械部品６０を、駆動シャフト６１を介して駆動する。駆動固定子５０に加えられる電流は、第１アセンブリ１２により生成された電流と関連付けられている電流であってよい。
【００２０】
図３に示されているように、装置１０は更に、第１インバータ７０と第２インバータ７１を含む。第１インバータ７０は第１アセンブリ１２に電気的に結合されて、上述したように第１アセンブリ１２により生成された交流電流（ＡＣ）を、直流電流（ＤＣ）に変換する。第２インバータ７１は、第１インバータ７０と第２アセンブリ１３の間に電気的に介在され、第１インバータ７０により生成された直流電流を、第２アセンブリ１３の駆動動作に使用できる交流電流に変換しなおす。更なる実施の形態によれば、第１および第２インバータ７０、７１により提供される制御は、電流（ＡＣまたはＤＣ）の大きさと周波数のいずれか、または両者に影響を与えることができる。
【００２１】
つまり、上記の例においては、駆動力生成装置４０が駆動力生成装置シャフト４１を回転させるとき、駆動力生成装置シャフト４１の回転は発電機回転子３１を回転駆動する。発電機回転子３１の回転は、発電機固定子３０において交流電流を誘起する。発電機固定子３０に電気的に接続されている第１インバータ７０により、この交流電流は直流電流に変換され、この直流電流は、第２インバータ７１により変換されて交流電流に戻される。第２インバータ７１に電気的に接続されている駆動固定子５０により、この交流電流は駆動固定子５０に加えられて駆動回転子５１の回転を引き起こす。駆動回転子５１の回転の機械的エネルギーは、その後駆動シャフト６１を介して機械部品６０に転送される。
【００２２】
更なる実施の形態によれば、図４を参照して、装置１０は、エネルギー取得回路８０を更に含むことができる。エネルギー取得回路８０は、第１および第２アセンブリ１２と１３の間に電気的に介在され、少なくとも第１アセンブリ１２において生成された電流から電気エネルギーを取得するように構成されている。エネルギー取得回路８０は、上述したように第１インバータ７０と、上述したように第２インバータ７１と、バッテリーまたはウルトラキャパシタのような蓄積装置８１を含む。蓄積装置８１は、第１および第２インバータ７０，７１と直列に配置されて、第１および第２インバータ７０、７１がどちらの方向に指示されたかによって、第１インバータ７０または第２インバータ７１の出力から得られた電気エネルギーを蓄積する。このように、一方のインバータを蓄積装置８１の充電用に使用する一方、他方を駆動力用に使用することができ、または両者を充電または駆動用に使用してよい。
【００２３】
通常の動作中、駆動力は駆動力生成装置４０から、第１アセンブリ１２と、第１および第２インバータ７０、７１と、エネルギー取得回路８０と、第２アセンブリ１３を通して、機械部品６０に流れる。しかし、駆動力生成装置４０の起動中は、第１インバータ７０の極性は既知の方法に従って反転でき、それにより駆動力は蓄積装置８１から駆動力生成装置４０に流れる。この場合、蓄積装置８１に蓄積された電気は第１インバータ７０に伝達され、そこで直流電流から交流電流に変換される。その後、交流電流は発電機固定子３０に伝達されて発電機回転子３１を回転させる。発電機回転子３１の回転は駆動力発生装置４０を起動または起動支援する。更に、下り坂運転のようなある運転条件の間は、蓄積装置８１は第２アセンブリ１３から動力を受け取ることができる。この場合、第２インバータ７１の極性は反転可能で、機械部品（ドライブシャフト）６１の機械的エネルギーは、第２アセンブリ１３により交流電流に変換可能で、その後第２インバータ７１により直流電流に変換可能である。この直流電流は蓄積装置８１に入力できる。
【００２４】
更なる実施の形態によれば、図５を参照して、装置１０は、図４を参照して上述したように、エネルギー取得回路８０を更に含むことができ、それにより蓄積装置８１の充電が可能であり、そして結合器９０を含むことができる。結合器９０は、入力された機械的エネルギーの少なくとも一部が第１アセンブリ１２から第２アセンブリ１３に転送されるように第１および第２アセンブリ１２と１３を機械的に結合する。この目的のため、結合器９０は、第１および第２アセンブリ１２と１３にそれぞれ結合されるクラッチ９１を含むことができる。これらの更なる実施の形態においては、相対的に高速の走行の間は、駆動力を第１アセンブリ１２から直接第２アセンブリ１３に転送する機能は装置１０の効率を高める。
【００２５】
本発明を、単に限られた数の実施の形態との関連において詳細に記述したが、本発明はそれらの開示された実施の形態に限定されないということは容易に理解されよう。むしろ、本発明は、これまで記述されなかったが本発明の精神および範囲からは逸脱していない、任意の数の変形、変更、置換、または等価な配置を組み込むように変形可能である。更に、本発明の種々の実施の形態が記述されたが、本発明の形態は、上述した実施の形態のいくつかのみを含むものであってもよいということは理解されるべきである。従って、本発明は、上述した記載に限定されると考えてはならず、付随する請求項の範囲によってのみ限定される。
【図１】
2012115131.tif 000003
【図２】
2012115131.tif 000004
【図３】
2012115131.tif 000005
【図４】
2012115131.tif 000006
【図５】
2012115131.tif 000007
【外国語明細書】
2012115131.tif 000008
2012115131.tif 000009
2012115131.tif 000010
2012115131.tif 000011
2012115131.tif 000012
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