JP2009173272A - ハイブリッド電気自動車のパワートレイン・システム - Google Patents

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Abstract

【課題】ハイブリッド電気自動車にアクティブ制御４ＷＤシステムを設けた場合であっても、コスト、パッケージング、及び、構造の複雑性に関する問題が生じることのない、ハイブリッド電気自動車のパワートレイン・システムを提供する。
【解決手段】クランク・モータ（トルク生成装置）及び遊星歯車列４６は、自動車の主ドライブライン２６と副ドライブライン２２との間でトルクを偏向する。遊星歯車列４６の遊星ギア（第一要素）５０は、上流側のクランク・モータに連結される。遊星歯車列４６のリング・ギア（第二要素）５４は、副ドライブライン２２に連結される。遊星歯車列４６のサン・ギア（第三要素）４８は、偏向モータ（トルク偏向装置）２０に連結される。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、ハイブリッド電気自動車のパワートレイン・システムに関連する。
ハイブリッド電気自動車のパワートレイン・システムは、一般的に、燃料経済性を向上し得る。従来のアクティブ制御４ＷＤ（四輪駆動）システムは、一般的に、自動車の安定性及び牽引性能を向上し得る。
しかしながら、ハイブリッド電気自動車にアクティブ制御４ＷＤシステムを設けた場合、コスト、パッケージング、及び、構造の複雑性に関して問題が生じる場合がある。
ハイブリッド電気自動車のパワートレイン・システムは、動力伝達ボックス、第一電気機械、及び、第二電気機械を含み得る。動力伝達ボックスは、主ドライブラインと副ドライブラインとの間で、機械的動力を伝達する。第一電気機械は選択的に、主ドライブライン及び副ドライブラインの少なくとも一方に動力を供給し、主ドライブライン及び副ドライブラインの少なくとも一方から動力を受け、或いは、自由回転する。同様に、第二電気機械も選択的に、主ドライブライン及び副ドライブラインの少なくとも一方に動力を供給し、主ドライブライン及び副ドライブラインの少なくとも一方から動力を受け、或いは、自由回転する。
ハイブリッド電気自動車の部品はアクティブ制御の４ＷＤトルク偏向を提供する。例えば、トルク生成装置は、遊星歯車列と共に、自動車の主ドライブライン（主動力伝達経路）と副ドライブライン（副動力伝達経路）との間でトルクを偏向する。遊星歯車列の第一要素は上流側のトルク生成装置（例えば内燃機関（エンジン）及び／又は他のトルク生成装置）に連結され、遊星歯車列の第二要素は副ドライブラインに連結され、そして、遊星歯車列の第三要素はトルク偏向装置（例えば偏向モータ）に連結され得る。
２ＷＤ（二輪駆動）運転中は、エンジンは、偏向モータから動力の補助を受けることなく、主ドライブラインにトルクを送出する。４ＷＤを可能とすべく、偏向モータが遊星歯車列の第三要素にトルクを加えつつ、エンジンが遊星歯車列の第一要素にトルクを加える。トルクは、遊星歯車列の第二要素を介して、副ドライブラインに伝達される。
エンジン及び偏向モータに加えて、別のトルク生成装置がパワートレイン／ドライブライン（動力伝達経路）に設けられる場合がある。そのようなトルク生成装置（例えば、カウンタ・モータ（或いはクランク・モータ））は、エネルギー（例えば電力）を機械的動力（例えば軸動力）に変換する、及び／又は、機械的動力（例えば軸動力）をエネルギー（例えば電力）に変換する。
偏向モータ及びカウンタ・モータによって機械的動力（例えば軸動力）から変換されたエネルギー（例えば電力）を蓄積すべく、エネルギー蓄積装置が設けられる。
典型的な２ＷＤ推進状態においては、エンジンは、主ドライブラインにトルクを伝達し、カウンタ・モータは以下の少なくとも何れかを行ない得る。
（１）エネルギー蓄積装置からの電気的エネルギーを機械的動力に変換することによって、エンジンを動力補助する
（２）エンジン・トルクの一部を電気的エネルギーに変換し、その電気的エネルギーをエネルギー蓄積装置又は他の電気装置（例えば偏向モータ）に送出する
（３）不作動状態を維持する
或いは、エンジンが作動停止され、カウンタ・モータが単独で、主ドライブラインにトルクを送出するのが可能とされ得る。
典型的な４ＷＤ推進状態においては、エンジン及びカウンタ・モータは、偏向モータを介して、主ドライブライン及び副ドライブラインにトルクを伝達する。偏向モータは、以下の二つの方法の何れかによって、遊星歯車列にトルクを加え得る。
（１）蓄積可能な電気的エネルギーから機械的動力への変換（モータ・モード）
（２）機械的動力から蓄積可能な電気的エネルギーへの変換（ジェネレータ・モード）
生成されたトルクは、エンジン及びカウンタ・モータに作用し、それ故、副ドライブラインへのトルク伝達を促進する。
ある場合において、偏向モータは、エネルギー蓄積装置、カウンタ・モータ、或いはそれら両方から、蓄積可能な電気的エネルギーを受ける場合がある。別の場合において、偏向モータは、エネルギー蓄積装置、カウンタ・モータ、或いはそれら両方に、蓄積可能な電気的エネルギーを送出する場合もある。或いは、エンジンは作動停止されて、偏向モータは以下の少なくとも何れかを行ない得る。
（１）カウンタ・モータから動力の補助を受けることなく、主ドライブライン及び副ドライブラインを独立して駆動する
（２）カウンタ・モータから動力の補助を受けて、主ドライブライン及び副ドライブラインを協調して駆動する
エンジン及びカウンタ・モータの動力に対する偏向モータの動力補助の度合い（比率）は、主ドライブラインと副ドライブラインとの間のトルク偏向量を決定する。制動ベースのトルク偏向もまた、主ドライブラインと副ドライブラインとの間でトルクを偏向するのに使用され得る。
自動車の減速状態においては、ハイブリッド電気自動車の部品の何れかが、自動車を減速させるのに使用され得る。例えば、
（１）エンジンが単独で、エンジン・ブレーキを用いることによって、自動車を減速させる場合がある。
（２）カウンタ・モータが、運動エネルギーを蓄積可能な電気的エネルギーに変換することによって、自動車を減速させる場合がある。
（３）偏向モータが、運動エネルギーを蓄積可能な電気的エネルギーに変換することによって、自動車を減速させる場合がある。
（４）基礎ブレーキが、自動車を減速させるのに使用される場合もある。
（５）上述の（１）〜（４）を任意に組み合わせる場合もある。
回生制動中に回収されたエネルギーは、後で使用するために、エネルギー蓄積装置に蓄積され得る。偏向モータは、カウンタ・モータと協調して、主ドライブラインと副ドライブラインとの間の回生制動量を偏向するように使用され得る。これによって、制御器が自動車の安定性を維持しつつ、緩制動状況ないし急制動状況において、回生制動を最大化することも可能になる。
エンジンは、ガソリン・エンジン、ディーゼル・エンジン、或いは、他の種別のエンジンであり得る。クランク・モータ又は他の種別のトルク生成装置が使用される場合には、エンジンは省略される場合もある。偏向モータ及びカウンタ・モータは、電気モータ、油圧モータ、或いは、他の種別のモータであり得る。電気モータ及びバッテリ（エネルギー蓄積装置）が、等価部品（例えば油圧モータ及び蓄圧器）と置換される場合がある。
パワートレイン／ドライブラインにおけるエンジン及びモータの配置は変更される場合がある。カウンタ・モータは、エンジンとフロント・ディファレンシャル・ギア機構（フロント・アクスル組立体）及びリア・ディファレンシャル・ギア機構（リア・アクスル組立体）との間の任意の場所に配置され得る。偏向モータは、主ドライブライン及び副ドライブラインの連結点と、フロントディファレンシャル・ギヤ機構（フロントアクスル組立体）及びリヤ・ディファレンシャル・ギヤ機構（リア・アクスル組立体）との間の任意の場所に配置され得る。例えば、偏向モータが一つのみ用いられるならば、偏向モータは、主ドライブライン及び副ドライブラインの連結点とフロント・ディファレンシャル・ギア機構（フロント・アクスル組立体）及びリア・ディファレンシャル・ギア機構（リア・アクスル組立体）との間における、ドライブライン上の任意の場所に配置され得る。偏向モータが二つ以上用いられるならば、偏向モータは、主ドライブライン及び副ドライブラインの連結点と車輪との間における、ドライブライン上の任意の場所に配置され得る。カウンタ・モータが一つのみ用いられるならば、カウンタ・モータは、エンジンとフロント・ディファレンシャル・ギア機構（フロント・アクスル組立体）及びリア・ディファレンシャル・ギア機構（リア・アクスル組立体）との間における、ドライブライン上の任意の場所に配置され得る。カウンタ・モータが二つ以上用いられるならば、カウンタ・モータは、エンジンと車輪との間における、ドライブライン上の任意の場所に配置され得る。
副ドライブラインの最終駆動比は、偏向モータに連結された遊星歯車列の駆動比をオフセット（相殺）するように変更され得る。これによって、偏向モータの寄生抵抗が低減され得る。例えば、副ドライブラインの最終駆動比がＸであり、遊星歯車列の駆動比が１／Ｘであるならば、遊星歯車列への入力軸の回転速度は、出力軸の回転速度によって、完全にオフセットされる。それ故、偏向モータは回転することがない。副ドライブラインの最終駆動比がＸであり、遊星歯車列の駆動比が１／Ｙであるならば、偏向モータは、ＸとＹとの差分に比例した速度で回転し得る。駆動比をバランスさせて偏向モータの回転速度を制御することによって、偏向モータと共にカウンタ・モータ及び他のシステム部品を設計する際に、極めて大きな自由度がもたらされる。更に、偏向モータの駆動比（ギア比）は、車両推進及び回生制動に関して、主ドライブラインと副ドライブラインとの間のトルク・スプリット（ｔｏｒｑｕｅ ｓｐｌｉｔ）を最適化するように選択され得る。
必要に応じて、パワートレイン／ドライブラインの部品間を切断する切断クラッチが設けられ得る。一例として、エンジンのクランクシャフトに取り付けられたカウンタ・モータ（例えばクランク・モータ）を備えた自動車において、変速機は、エンジン及びクランク・モータをドライブラインから切断すべく、ニュートラル状態とされる場合がある。このとき、偏向モータが単独で、自動車を推進する。切断クラッチが切断しているとき、エンジンはまた、蓄積可能な（電気的）エネルギー、又は、偏向モータにて使用される（電気的）エネルギーを生成すべく、クランク・モータを駆動し得る。別の例として、エンジンとクランク・モータとの間のクラッチが、エンジンをドライブラインから切断する場合がある。クランク・モータは、それ単独で、或いは、偏向モータから動力の補助を受けて協働して、自動車を推進する。他のクラッチ構成（例えば、モータに設けられた切断クラッチ、及び、車輪に設けられた切断クラッチ）もまた可能である。
図１は、代替駆動式自動車（例えばハイブリッド電気自動車）の概略図である。自動車１０は、エンジン１２、クランク・モータ（カウンタ・モータ）１４、変速機１６、トランスファー・ケース１８、及び、偏向モータ２０（例えば、永久磁石モータ）を含む。自動車１０はまた、フロント・プロペラ・シャフト２２、フロント・アクスル組立体２４、リア・プロペラ・シャフト２６、及び、リア・アクスル組立体２８を含む。自動車１０は、フロント・ホイール及びタイヤ組立体３０、リア・ホイール及びタイヤ組立体３２、バッテリ（例えば、高電圧バッテリ、低電圧バッテリなど）３４、及び、制御器及び電力系電子回路３６（例えば車両システム制御器、バッテリ制御装置、インテリジェント回路、電力変換器など）を更に含む。
後述するように、互いに隣接配置された部品は、機械的に連結される。一例として、エンジン１２は、クランク・モータ１４に機械的に連結される。別の例として、トランスファー・ケース１８は、変速機１６、偏向モータ２０、及び、フロント・プロペラ・シャフト２２などに機械的に連結される。
図２は、代替駆動式自動車（例えばハイブリッド電気自動車）の概略図である。参照番号が１００だけ相違した構成要素（例えばエンジン１２及びエンジン１１２）は、同様の説明を有する。自動車１１０は、エンジン１１２、クランク・モータ（カウンタ・モータ）１１４、トランスアクスル１３８、動力伝達装置１４０、及び、偏向モータ１２０を含む。自動車１１０はまた、フロント・ハーフ・シャフト１４２、リア・プロペラ・シャフト１２６、及び、リア・アクスル組立体１２８を含む。自動車１１０は、フロント・ホイール及びタイヤ組立体１３０、リア・ホイール及びタイヤ組立体１３２、高電圧バッテリ１３４、及び、制御器及び電力系電子回路１３６を更に含む。
後述するように、互いに隣接配置された部品は、機械的に連結される。一例として、動力伝達装置１４０は、トランスアクスル１３８、偏向モータ１２０、及び、リア・プロペラ・シャフト１２６に機械的に連結される。別の例として、クランク・モータ１１４は、トランスアクスル１３８などに機械的に連結される。
図３Ａは、図１の領域３における、自動車１０の一部概略図である。図３Ａの例において、変速機１６からのトルクは、トルク・シャフト４４を介してリア・プロペラ・シャフト２６に伝達されるものの、フロント・プロペラ・シャフト２２には伝達されない。
遊星歯車列４６は、シャフト４９を介して偏向モータ２０に機械的に連結されたサン・ギア４８、可撓性リンク５２（例えばチェーン）を介してトルク・シャフト４４に機械的に連結された遊星ギア５０、及び、フロント・プロペラ・シャフト２２に機械的に連結されたリング・ギア５４を含む。高電圧バッテリ３４（図１参照）からのオフセット電流が、必要に応じて、偏向モータ２０に供給される。その結果として、遊星歯車列４６が回転し、トルク・シャフト４４からのトルクが可撓性リンク５２を介してフロント・プロペラ・シャフト２２に伝達されることを防止できる。
図３Ｂは、図１の領域３における、自動車１０の別の一部概略図である。図３Ｂの例において、変速機１６からのトルクは、リア・プロペラ・シャフト２６及びフロント・プロペラ・シャフト２２に伝達される。偏向モータ２０は、高電圧バッテリ３４（図１参照）からの電力受取り（モータ・モード）によって、或いは、高電圧バッテリ３４への電力送出（ジェネレータ・モード）によって、サン・ギア４８にトルクを加える。サン・ギア４８からのトルクは、遊星ギア５０からのトルク（元々は変速機１６からのトルク）と反対向きである。それ故、遊星ギア５０は、リング・ギア５４を駆動して、トルクをフロント・プロペラ・シャフト２２に伝達する。
図４Ａは、図２の領域４における、自動車１１０の一部概略図である。図４Ａの例において、トランスアクスル１３８からのトルクは、フロント・ハーフ・シャフト１４２に伝達されるものの、リア・プロペラ・シャフト１２６には伝達されない。
遊星歯車列１４６は、シャフト１４９を介して偏向モータ１２０に機械的に連結されたサン・ギア１４８、歯車列１５１を介してトルク・シャフト１４４に機械的に連結された遊星ギア１５０、及び、歯車列１５３を介してリア・プロペラ・シャフト１２６に機械的に連結されたリング・ギア１５４を含む。高電圧バッテリ１３４（図２参照）からのオフセット電流が、必要に応じて、偏向モータ１２０に供給される。その結果として、遊星歯車列１４６が回転し、トルク・シャフト１４４からのトルクがリア・プロペラ・シャフト１２６に伝達されることを防止できる。
図４Ｂは、図２の領域４における、自動車１１０の別の一部概略図である。図４Ｂの例において、トランスアクスル１４８からのトルクは、フロント・ハーフ・シャフト１４２及びリア・プロペラ・シャフト１２６に伝達される。偏向モータ１２０は、高電圧バッテリ１３４（図２参照）からの電力受取り（モータ・モード）によって、或いは、高電圧バッテリ１３４への電力送出（ジェネレータ・モード）によって、サン・ギア１４８にトルクを加える。サン・ギア１４８からのトルクは、遊星ギア１５０からのトルクと反対向きである。それ故、遊星ギア１５０は、リング・ギア１５４を駆動して、トルクをリア・プロペラ・シャフト１２６に伝達する。
図５（ａ）乃至（ｃ）は、図１の代替駆動式自動車の典型的なμスプリット走行の動作概略図である。図５（ａ）に示すように、自動車１０が路面凍結領域に近接するとき、トルクは、エンジン１２及びクランク・モータ１４からリア・アクスル組立体２８に伝達される。実線の矢印は電力の流れを示している。破線の矢印は機械的動力の流れを示している。
図５（ｂ）に示すように、フロント・ホイール及びタイヤ組立体３０が路面凍結領域を通過しているとき、車両操舵には潜在的に影響が及ぶものの、車両推進には影響が及ぶことがない。トルクは、引き続き、エンジン１２及びクランク・モータ１４からリア・アクスル組立体２８に伝達される。クランク・モータ１４が車両推進のために使用されないならば、エンジン・トルクの一部は電力に変換されてバッテリ（エネルギー蓄積装置）３４に蓄積され得る。
図５（ｃ）に示すように、リア・ホイール及びタイヤ組立体３２が路面凍結領域を通過しているとき、車両推進に影響が及ぶ。偏向モータ２０が作動可能とされることによって、エンジン１２及びクランク・モータ１４からフロント・アクスル組立体２４へのトルク伝達が可能になる。クランク・モータ１４が車両推進のために使用されないならば、エンジン・トルクの一部は電力に変換されてバッテリ（エネルギー蓄積装置）３４に蓄積され得る。
図６Ａ乃至図６Ｅは、図１の代替駆動式自動車の典型的な回生制動の動作概略図である。図６Ａにおいて、変速機１６はニュートラル状態にある。エンジン１２は、クランク・モータ１４を駆動して、バッテリ３４に蓄積可能なエネルギーを生成する。偏向モータ２０は、フロント・アクスル組立体２４及びリア・アクスル組立体２８からの運動エネルギーを、バッテリ３４に蓄積可能なエネルギーに変換する。基礎ブレーキ（不図示）は、自動車１０の制動を補助し得る。
図６Ｂにおいて、エンジン１２への燃料供給が遮断又は低減されることで、エンジン出力を制限するものの、変速機１６は締結状態を維持する。クランク・モータ１４及び偏向モータ２０は、フロント・アクスル組立体２４及びリア・アクスル組立体２８からの運動エネルギーを、バッテリ３４に蓄積可能なエネルギーに変換する。前後方向のブレーキ偏向は、クランク・モータ１４の動力補助に対する偏向モータ２０の動力補助に応じて変化する。基礎ブレーキ（不図示）は、自動車１０の制動を補助し得る。
図６Ｃにおいて、エンジン１２への燃料供給が遮断又は低減されるものの、変速機１６は締結状態を維持する。クランク・モータ１４は、リア・アクスル組立体２８からの運動エネルギーを、バッテリ３４に蓄積可能なエネルギーに変換する。基礎ブレーキ（不図示）は、自動車１０の制動を補助し得る。
図６Ｄにおいて、エンジン１２への燃料供給が遮断又は低減されるものの、変速機１６は締結状態を維持する。エンジン・ブレーキは、自動車１０の減速を補助する。偏向モータ２０は、フロント・アクスル組立体２４及びリア・アクスル組立体２８からの運動エネルギーを、バッテリ３４に蓄積可能なエネルギーに変換する。基礎ブレーキ（不図示）は、自動車１０の制動を補助し得る。
図６Ｅにおいて、制動中にはエンジン１２が停止されて、変速機１６はニュートラル状態とされる。偏向モータ２０は、フロント・アクスル組立体２４及びリア・アクスル組立体２８からの運動エネルギーを、バッテリ３４に蓄積可能なエネルギーに変換する。基礎ブレーキ（不図示）は、自動車１０の制動を補助し得る。
図７は、図１の代替駆動式自動車の典型的なエンジン・ブレーキの動作概略図である。エンジン１２への燃料供給が遮断又は低減されることで、エンジン出力を制限するものの、変速機１６は締結状態を維持する。エンジン・ブレーキが自動車１０を減速させる。基礎ブレーキ（不図示）は、自動車１０の制動を補助し得る。
図８Ａ乃至図８Ｂは、図１の代替駆動式自動車の典型的なニュートラル走行／惰性走行の動作概略図である。図８Ａにおいて、変速機１６はニュートラル状態とされる。エンジン１２は、クランク・モータ１４を駆動して、バッテリ３４に蓄積可能なエネルギーを生成する。エンジン１２、クランク・モータ１４、及び、偏向モータ２０は、ドライブラインに減速トルク又は推進トルクを加えることがない。
図８Ｂにおいて、エンジン１２への燃料供給が遮断又は低減されることで、エンジン出力を制限すると共に、変速機１６はニュートラル状態とされる。エンジン１２、クランク・モータ１４、及び、偏向モータ２０は、ドライブラインに減速トルクを加えることがない。
図９Ａ乃至図９Ｎは、図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。図９Ａにおいて、変速機１６が締結されて、エンジン１２及びクランク・モータ１４はトルクをドライブラインに送出する。偏向モータ２０もまた、トルクをドライブラインに送出する。前後方向のトルク偏向は、エンジン１２及びクランク・モータ１４の動力に対する偏向モータ２０の動力補助に応じて変化する。制動ベースのトルク偏向もまた、トルクを前後方向および左右方向に偏向するのに使用され得る。
図９Ｂにおいて、変速機１６が締結されて、エンジン１２及びクランク・モータ１４はトルクをドライブラインに送出する。偏向モータ２０は、ジェネレータとして作用し、エンジン１２及びクランク・モータ１４からのトルクをフロント・アクスル組立体２４に向ける。前後方向のトルク偏向は、偏向モータ２０の反力トルクに応じて変化する。制動ベースのトルク偏向もまた、トルクを前後方向および左右方向に偏向するのに使用され得る。
図９Ｃにおいて、変速機１６が締結されて、エンジン１２及びクランク・モータ１４はトルクをリア・アクスル組立体２８に送出する。偏向モータ２０は非作動状態にある。トルクはリア・アクスル組立体２８にのみ伝達される。
図９Ｄにおいて、変速機１６が締結されて、エンジン１２はトルクをドライブラインに送出する。クランク・モータ１４は、エンジン・トルクの一部を、バッテリ３４に蓄積可能なエネルギーに変換する。偏向モータ２０は、トルクをドライブラインに送出する。前後方向のトルク偏向は、偏向モータ２０の動力補助に応じて変化する。制動ベースのトルク偏向もまた、トルクを前後方向および左右方向に偏向するのに使用され得る。
図９Ｅにおいて、変速機１６が締結されて、エンジン１２はトルクをドライブラインに送出する。クランク・モータ１４は、エンジン・トルクの一部を、バッテリ３４に蓄積可能なエネルギーに変換する。偏向モータ２０は、ジェネレータとして作用し、エンジン１２及びクランク・モータ１４からのトルクをフロント・アクスル組立体２４に向ける。前後方向のトルク偏向は、偏向モータ２０の反力トルクに応じて変化する。制動ベースのトルク偏向もまた、使用され得る。
図９Ｆにおいて、変速機１６が締結されて、エンジン１２はトルクをリア・アクスル組立体２８に送出する。クランク・モータ１４は、エンジン・トルクの一部を、バッテリ３４に蓄積可能なエネルギーに変換する。
図９Ｇにおいて、変速機１６はニュートラル状態とされる。エンジン１２は、クランク・モータ１４を駆動して、バッテリ３４に蓄積可能なエネルギーを生成する。偏向モータ２０は、フロント・アクスル組立体２４及びリア・アクスル組立体２８を駆動する。制動ベースのトルク偏向もまた、トルクを前後方向および左右方向に偏向するのに使用され得る。
図９Ｈにおいて、変速機１６が締結されて、エンジン１２はトルクをドライブラインに送出する。クランク・モータ１４は不作動状態にある。偏向モータ２０もまた、トルクをドライブラインに送出する。前後方向のトルク偏向は、偏向モータ２０の動力補助に応じて変化する。制動ベースのトルク偏向もまた、トルクを前後方向および左右方向に偏向するのに使用され得る。
図９Ｉにおいて、変速機１６が締結されて、エンジン１２はトルクをドライブラインに送出する。クランク・モータ１４は不作動状態にある。偏向モータ２０は、ジェネレータとして作用し、エンジン１２からのトルクをフロント・アクスル組立体２４に向ける。前後方向のトルク偏向は、偏向モータ２０の反力トルクに応じて変化する。制動ベースのトルク偏向もまた、トルクを前後方向および左右方向に偏向するのに使用され得る。
図９Ｊにおいて、変速機１６が締結されて、エンジン１２はトルクをドライブラインに送出する。クランク・モータ１４は不作動状態にある。偏向モータ２０もまた、不作動状態にある。
図９Ｋにおいて、エンジン１２への燃料供給が遮断又は低減されることで、エンジン出力を制限するものの、変速機１６は締結されている。クランク・モータ１４はトルクをドライブラインに送出する。偏向モータ２０もまた、トルクをドライブラインに送出する。前後方向のトルク偏向は、偏向モータ２０の動力補助に応じて変化する。制動ベースのトルク偏向もまた、トルクを前後方向および左右方向に偏向するのに使用され得る。
図９Ｌにおいて、エンジン１２への燃料供給が遮断又は低減されることで、エンジン出力を制限するものの、変速機１６は締結されている。クランク・モータ１４はトルクをドライブラインに送出する。偏向モータ２０は、ジェネレータとして作用し、上流（クランク・モータ１４）からのトルクをフロント・アクスル組立体２４に向ける。前後方向のトルク偏向は、偏向モータ２０の反力トルクに応じて変化する。制動ベースのトルク偏向もまた、トルクを前後方向および左右方向に偏向するのに使用され得る。
図９Ｍにおいて、エンジン１２への燃料供給が遮断又は低減されることで、エンジン出力を制限するものの、変速機１６は締結されている。クランク・モータ１４はトルクをドライブラインに送出する。偏向モータ２０は不作動状態にある。制動ベースのトルク偏向もまた、トルクを前後方向および左右方向に偏向するのに使用され得る。
図９Ｎにおいて、エンジン１２への燃料供給が遮断されると共に、変速機１６はニュートラル状態とされる。クランク・モータ１４は不作動状態にある。偏向モータ２０は、フロント・アクスル組立体２４及びリア・アクスル組立体２８を駆動する。制動ベースのトルク偏向もまた、トルクを前後方向および左右方向に偏向するのに使用され得る。
図２における自動車１１０は、図５乃至図９Ｌにおける記述と同様の方法にて作動され得る。
図１０（ａ）乃至（ｌ）は、縦置きパワートレインを備えた代替駆動式自動車の典型的なモータ配置概略図である。上述したように、互いに隣接配置された部品は、機械的に連結される。図１０（ｅ）乃至（ｈ）は、互いの部品を選択的に締結及び締結解除するように使用され得るクラッチ１３を示している。ここに示されていない他の構成を採ることも可能である。加えて、二つ以上のクランク・モータ（カウンタ・モータ）１４又は偏向モータ２０が使用されて、ドライブライン内の種々の部位に配置され得る。
図１１（ａ）乃至（ｂ）は、縦置きパワートレインを備えた代替駆動式自動車の典型的なモータ配置概略図である。図１１（ａ）乃至（ｂ）における偏向モータ２０の典型的な配置部位は、図１０（ａ）乃至（ｌ）におけるクランク・モータ１４の典型的な配置部位と組み合わされ得る。ここに示されていない他の構成を採ることも可能である。これらの典型的なモータ配置部位は、横置きパワートレインを備えた自動車に用いられる場合もある。
図１２（ａ）乃至（ｃ）は、横置きパワートレインを備えた代替駆動式自動車の典型的なモータ配置概略図である。ここに示されていない他の構成を採ることも可能である。加えて、二つ以上のクランク・モータ（カウンタ・モータ）１１４又は偏向モータ１２０が用いられて、ドライブライン内の種々の部位に配置される場合もある。
図１３は、縦置きパワートレインを備えた代替駆動式自動車２１０の概略図である。自動車２１０は、二つのカウンタ・モータ２１４及び２１５、及び、偏向モータ２２０を含む。偏向モータ２２０は、トランスファー・ケース２１８と一体化され得る。
図１３の実施形態において、カウンタ・モータ２１４は、クランク・モータであり得る。カウンタ・モータ２１４は、エンジン２１２と変速機２１６との間に配置される。カウンタ・モータ２１４は、モータ又はジェネレータとして機能する。カウンタ・モータ２１４は、エンジン２１２を始動し、推進動力をドライブラインに供給し、エンジン２１２からの動力を電力に変換し、或いは、自動車の運動エネルギーをドライブラインを介して電力に変換し得る。
図１３の実施形態において、カウンタ・モータ２１５は、トラクション・モータである。カウンタ・モータ２１５は、フロント・アクスル組立体２２４に組み込まれる。カウンタ・モータ２１５は、モータ又はジェネレータとして機能する。カウンタ・モータ２１５は、推進動力をドライブラインに供給するように、或いは、自動車の運動エネルギーをドライブラインを介して電力に変換するように使用される。
二つのカウンタ・モータ２１４及び２１５は、偏向モータ２２０の作動を必要とすることなく、所定期間にわたって作動し得る。エンジン２１２が作動していても、或いは、エンジン２１２が作動していなくても、カウンタ・モータ２１４及び２１５の一方はジェネレータとして作動しつつ、他方はモータとして作動する場合がある。或いは、バッテリ（エネルギー蓄積装置）２３４が充分な電力蓄積容量を有するならば、カウンタ・モータ２１４及び２１５の両方とも、モータ又はジェネレータとして機能する場合もある。
偏向モータ２２０を作動することなく、カウンタモータ２１４及び２１５を作動することによって、フロント・ホイール及びタイヤ組立体２３０及びリア・ホイール及びタイヤ組立体２３２に、及び／又は、フロント・ホイール及びタイヤ組立体２３０及びリア・ホイール及びタイヤ組立体２３２から、トルクを独立して伝達することが可能になる。例えば、カウンタ・モータ２１５は、トルクをフロント・ホイール及びタイヤ組立体２３０に加えると共に、それとは独立して、エンジン２１２及び／又はカウンタ・モータ２１４は、トルクをリア・ホイール及びタイヤ組立体２３２に加える。車両推進及び回生制動の両方のためのトルク管理が、このようにして最適化され得る。
代替実施形態において、二つ以上のカウンタ・モータが使用される場合がある。カウンタ・モータは、エンジンと車輪との間における、ドライブライン内の種々の部位に配置され得る。
図１４は、横置きパワートレインを備えた代替駆動式自動車３１０の概略図である。自動車３１０は、二つのカウンタ・モータ３１４及び３１５、及び、偏向モータ３２０を含む。偏向モータ３２０は、動力伝達装置３４０と一体化される。
図１４の実施形態において、カウンタ・モータ３１４は、エンジン３１２と変速機３１６との間に配置されたクランク・モータであり得る。カウンタ・モータ３１４は、モータ又はジェネレータとして機能する。カウンタ・モータ３１４は、エンジン３１２を始動し、推進動力をドライブラインに供給し、エンジン３１２からの動力を電力に変換し、或いは、自動車の運動エネルギーをドライブラインを介して電力に変換し得る。
図１４の実施形態において、カウンタ・モータ３１５は、リア・アクスル組立体３２８に組み込まれたトラクション・モータである。カウンタ・モータ３１５は、モータ又はジェネレータとして機能する。カウンタ・モータ３１５は、推進動力をドライブラインに供給するように、或いは、自動車の運動エネルギーをドライブラインを介して電力に変換するように使用される。
二つのカウンタ・モータ３１４及び３１５は、偏向モータ３２０の作動を必要とすることなく、所定期間にわたって作動し得る。エンジン３１２が作動していても、或いは、エンジン３１２が作動していなくても、カウンタ・モータ３１４及び３１５の一方はジェネレータとして作動しつつ、他方はモータとして作動する場合がある。或いは、バッテリ（エネルギー蓄積装置）３３４が充分な電力蓄積容量を有するならば、カウンタ・モータ３１４及び３１５の両方とも、モータ又はジェネレータとして機能する場合もある。
偏向モータ３２０を作動することなく、カウンタモータ３１４及び３１５を作動することによって、フロント・ホイール及びタイヤ組立体３３０及びリア・ホイール及びタイヤ組立体３３２に、及び／又は、フロント・ホイール及びタイヤ組立体３３０及びリア・ホイール及びタイヤ組立体３３２から、トルクを独立して伝達することが可能になる。例えば、カウンタ・モータ３１５は、トルクをリア・ホイール及びタイヤ組立体３３２に加えると共に、それとは独立して、エンジン３１２及び／又はカウンタ・モータ３１４は、トルクをフロント・ホイール及びタイヤ組立体３３０に加える。その他の変形もまた可能である。車両推進及び回生制動の両方のためのトルク管理が、このようにして最適化され得る。
代替実施形態において、二つ以上のカウンタ・モータが使用される場合がある。カウンタ・モータは、ドライブライン内の種々の部位に配置され得る。
本発明の実施形態を示して記述してきたが、これら実施形態は、本発明の実行可能な形態の全てを示し、そして記述することを意図したものではない。明細書中で使用される単語は、限定というよりも寧ろ説明するためのものであり、本発明の技術思想と範囲から逸脱することなく、種々の変更がなされ得ることを理解すべきである。
本発明の特定実施形態に従う、縦置きパワートレインを備えた典型的な代替駆動式自動車の概略図である。 本発明の特定実施形態に従う、横置きパワートレインを備えた典型的な代替駆動式自動車の概略図である。 図１の領域３における、図１のトランスファー・ケース及び偏向モータの一例の概略図である。 図１の領域３における、図１のトランスファー・ケース及び偏向モータの別例の概略図である。 図２の領域４における、図２の動力伝達装置及び偏向モータの一例の概略図である。 図２の領域４における、図２の動力伝達装置及び偏向モータの別例の概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的なμスプリット走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な回生制動の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な回生制動の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な回生制動の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な回生制動の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な回生制動の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的なエンジン・ブレーキの動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的なニュートラル走行／惰性走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的なニュートラル走行／惰性走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 図１の代替駆動式自動車の典型的な推進走行の動作概略図である。 縦置きパワートレインを備えた代替駆動式自動車の典型的なモータ配置概略図である。 縦置きパワートレインを備えた代替駆動式自動車の典型的なモータ配置概略図である。 横置きパワートレインを備えた代替駆動式自動車の典型的なモータ配置概略図である。 本発明の特定実施形態に従う、縦置きパワートレインを備えた典型的な代替駆動式自動車の別例の概略図である。 本発明の特定実施形態に従う、横置きパワートレインを備えた典型的な代替駆動式自動車の別例の概略図である。
１０、１１０、自動車
１２、１１２、エンジン
１４、１１４、クランク・モータ（トルク生成装置）
２０、１２０、偏向モータ（トルク偏向装置）
２２、フロント・プロペラ・シャフト（副ドライブライン）
２６、リア・プロペラ・シャフト（主ドライブライン）
４６、１４６、遊星歯車列
４８、１４８、サン・ギア（第三要素）
５０、１５０、遊星ギア（第一要素）
５４、１５４、リング・ギア（第二要素）
１２６、リア・プロペラ・シャフト（副ドライブライン）
１４２、フロント・ハーフ・シャフト（主ドライブライン）

Claims (10)

  1. エネルギー蓄積装置、主ドライブライン組立体、及び、副ドライブライン組立体を含むハイブリッド電気自動車のパワートレイン・システムであって、
    上記主ドライブライン組立体と上記副ドライブライン組立体との間で、機械的動力を伝達する動力伝達ボックス、
    第一電気機械、及び、
    第二電気機械、を備え、
    上記第一電気機械は、選択的に、
    （ｉ）電力を動力に変換し、上記動力伝達ボックスを介して、上記主ドライブライン組立体及び上記副ドライブライン組立体の少なくとも一方に、動力を供給する、
    （ii）上記主ドライブライン組立体及び上記副ドライブライン組立体の少なくとも一方から動力を受けて、動力を電力に変換する、及び、
    （iii）自由回転する、
    の少なくとも何れかを実行するように構成され、
    上記第二電気機械は、選択的に、
    （ｉ）電力を動力に変換し、上記主ドライブライン組立体及び上記副ドライブライン組立体の少なくとも一方に、動力を供給する、
    （ii）上記主ドライブライン組立体及び上記副ドライブライン組立体の少なくとも一方から動力を受けて、動力を電力に変換する、及び、
    （iii）自由回転する、
    の少なくとも何れかを実行するように構成される、パワートレイン・システム。
  2. 上記自動車はエンジンを含み、
    上記第二電気機械は更に、上記エンジンから動力を選択的に受けるように構成される、請求項１に記載のパワートレイン・システム。
  3. 上記第一電気機械及び上記第二電気機械の一方によって生成された電力は、上記エネルギー蓄積装置に蓄積される、請求項１又は２に記載のパワートレイン・システム。
  4. 上記第一電気機械によって生成された電力は、上記第二電気機械によって使用される、請求項１乃至３の何れか一つに記載のパワートレイン・システム。
  5. 上記エネルギー蓄積装置によって蓄積された電力は、上記第一電気機械又は上記第二電気機械によって使用される、請求項１乃至４の何れか一つに記載のパワートレイン・システム。
  6. 上記主ドライブライン組立体及び上記副ドライブライン組立体と機械的に連結される遊星歯車列を更に備え、
    上記遊星歯車列は、上記主ドライブライン組立体と上記副ドライブライン組立体との間の差動回転を許容するように構成される、請求項１乃至５の何れか一つに記載のパワートレイン・システム。
  7. 上記第一電気機械と機械的に連結される第一要素を含む遊星歯車列を更に備える、請求項１乃至５の何れか一つに記載のパワートレイン・システム。
  8. 上記遊星歯車列は、上記主ドライブライン組立体と機械的に連結される第二要素を更に備える、請求項７に記載のパワートレイン・システム。
  9. 上記遊星歯車列は、上記副ドライブライン組立体と機械的に連結される第三要素を更に備える、請求項８に記載のパワートレイン・システム。
  10. 上記第二電気機械によって生成された電力は、上記第一電気機械によって使用される、請求項１乃至９の何れか一つに記載のパワートレイン・システム。
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