JP2010533100A

JP2010533100A - 二次エネルギソースのためのパワーの伝達にパワーテークオフ接続を用いる並列ハイブリッドドライブシステム

Info

Publication number: JP2010533100A
Application number: JP2010516050A
Authority: JP
Inventors: ジョセフマリオアンブロシオ、
Original assignee: オダインシステムズ、エルエルシー
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2010-10-21
Also published as: WO2009009078A1; US8818588B2; CN101795884B; JP2015157628A; EP2170641A4; CA2693536A1; CN103802678B; CN103802678A; EP2170641A1; EP2170641B1; CA2693536C; CN101795884A; US20090018716A1

Abstract

第２のデバイス用の伝達部分として自動トランスミッション上のパワーテークオフ接続を用いる並列ハイブリッドシステムは、二つのドライビングモード及び固定動作用に記述される。第２のデバイスは、原動力となるパワー又はドライビングモードにおける回生式ブレーキ又は、固定の間、従来のＰＴＯに一般的に設けられるアクセサリにパワーを供給する電動モータによってパワー供給されるバッテリである。

Description

本発明は、車両の複数の車輪に補助駆動力を伝える、電気モータを用いる、並列ハイブリッド推進システム及び制御システムに関する。これらのシステムにあっては、前記エンジンが前記車輪に動力を伝達しなくなったときに、前記車両の内部燃焼エンジンが前記車輪を駆動し、さらに回生式ブレーキを提供することで、前記並列ハイブリッドドライブシステム内のバッテリが再充電される。

ハイブリッド電気推進システムは、複数の動力源を組み合わせて、車両の複数の車輪にトラクション動力を提供する。ハイブリッド電気推進システムには、直列及び並列という、二つの主要なタイプがある。

直列ハイブリッド技術は、全電気トラクションに基づいている。この全電気トラクションは、エネルギストレージ装置がＡＣ主電源、回生式ブレーキング及び／又は搭載される電気発生装置によって充電されるところの、バッテリ及び／又はコンデンサのようなエネルギストレージからパワーが供給される。

並列ハイブリット技術は、車両の複数の車輪に原動力となる動力を発生するための複数のパワー源の機械的な組み合わせに基づいている。並列ハイブリッド推進システムにあって、原動力となる動力は、電動モータ及び／又は、空気圧縮モータのような他の動力源を通して原動力システム内に導入される付加的な機械動力を伴いながら、内部燃焼エンジン（ＩＣＥ）によって一般的に発生される。

この明細書において示されるユニークな技術は、車両の速度を上げるためにギアをチェンジする液体圧力及び遠心性強さを用いるところの自動トランスミッションの使用に基づいている。中及び高耐久性重量クラスの車両（ＵＳＤＯＴクラス６，７，８）用の多くの自動トランスミッションは、パワーテークオフ（ＰＴＯ）ギアオプションを有する。

ＰＴＯギアは、トランスミッションのパワー出力への直接の接続であり、ＩＣＥのクランクシャフトへの１：１の比率での接続であるところの（一旦トルクコンバータが固定されると）、トランスミッションのトルクコンバータセクションに一般的に接続されている。ＰＴＯギアは、トランスミッションの外部ハウジング上のカバープレートを通してアクセス可能である。ＰＴＯカバーは取り外され、さらにＰＴＯ要素はトランスミッションのＰＴＯギアに接続される。

ＰＴＯ要素は、トランスミッションＰＴＯギアと噛み合う入力ギアを有するデバイスであり、ｕ-ジョイント形状のドライブシャフトに結合することができる出力シャフトを有する。ＰＴＯ出力は、エアコンプレッサ、ウォータポンプ、及び／又は液体、水圧式ポンプのような補助装置を駆動するために一般に用いられる。ＰＴＯ動作は、静止モード及び／又はドライビングの間、成される。

Gruenwald及びその他の者の先行特許（米国特許6,484,830, 6,651,759, 7,004,273及び7,252,165）にあって、車両の推進を補助する回生式ブレーキングを用いる、ＰＴＯシャフトを通してＡＣ誘導モータを接続するところの、超キャパシタ利用ハイブリッドシステムが説明されている。

（発明の目的）
本発明の一つの目的は、クラス６，７又は８のトラック又はバスに見られる既存の部品で用いられる並列ハイブリッド電気的推進システムを実施することである。

本発明の別の目的は、両方向ＰＴＯ動作を適用することである。

本発明の別の目的は、複数のパワーソースの間でシンクロナイズした回転を伴わなければならない並列ハイブリッドドライブシステムの適切な機能である。

本発明の別の目的は、前述した変化の間のシステムの内部部品上に影響が及ぼされるところの影響力の軽減である。

本発明の別の目的は、前記ハイブリッドシステムへの種々の入力を監視する車両モニタリング及びコントロールシステム（Vehicle Monitoring and Control System(VMCS)）である。

本発明の別の目的は、従来のＰＴＯに一般的に取り付けられるアクセサリーシステムへの駆動条件及び静的な動作の両方の下でパワーを供給するために、例えば、バッテリーシステムのような、エネルギ蓄積システムによって提供される電動モータの使用である。

これらの目的及び明白となる他の目的に合わせて、本発明は、原動力及び回生式ブレーキのための二次エネルギ源用の伝達ポートとして作動するため、自動トランスミッション上のパワーテークオフ（Power Take Off(PTO)）結合を用いる並列ハイブリッドシステムを創造する。

トラック及びバス用に設計されたクラス６，７及び８の大部分は、ＰＴＯギアオプション付きトランスミッションを用いる。本発明の目的は、燃料消費を低減するためにＰＴＯを有するいくつかの車両に容易に接続される並列ハイブリッドシステムを提供することである。

本発明の別の目的は、クラス６、７又は８のトラック又はバスに見られる既存の部品が用いられる並列ハイブリッド電気的推進システムを実施することである。現在他の人たちによって使用されているところの並列ハイブリッドドライブシステムは、特別なトランスミッションの使用、又はユーザに多くのコストを課す既存のドライブラインの再加工を要求する。この明細書にて説明される発明は、車両の使用寿命の間のいつでも工場、又は車両取り付け工にて、再取り付けされることができる「拡張用の」並列ハイブリッド推進システムである。本発明のさらなる利益は、ほとんどの標準的な部品、保守のコスト、時間の使用を介して得られ、さらにプロトコルを劇的に変化しないことである。

本発明の別の目的は、双方向ＰＴＯ操作を提供することである。前述したように、ＰＴＯ出力ギアは、前記エンジンクランクシャフトに結合され、さらにエンジンのＲＰＭに直接的に関連している。バッテリによって給電される電動モータを通してＰＴＯ入力ギアにパワーを供給することにより、前記車輪へのパワー出力は、バッテリパックによって補われ、このため燃料消費が削減され、内部燃焼エンジンによって供給される動力を減らすことができる。電動モータは、結果的に車両を止めるための方法をもたらすＰＴＯ要素を通して、引きずること、又は負の力を提供する。電動モータの負の力は、前記バッテリを充電するために用いられ、この段階の間、電動モータは発電機として機能する。当業者は、回生式ブレーキとしてこれを呼ぶ。

本発明の他の目的は、パワーソース間にてシンクロナイズされる回転を含まなければならない並列ハイブリッドシステムの適切な機能である。この場合、パワーソースは、ディーゼル内部燃焼エンジン及び電動モータとして定義されるかもしれない。前記エンジンは、トランスミッションへのパワーを伝達する唯一の仕事を有し、一方前記モータは前記トランスミッションにパワーを供給し、さらに充電用のパワー（すなわち、回生式ブレーキ）を受け入れる二つの仕事を有するだろう。二つの異なる仕事は、駆動されるドライバとして動作する間、電気モータを前後に変化させる。

本発明の別の目的は、前述された変化の間、システムの内部部品上に及ぼされる力の緩和である。この変化する力は、部品内のバックラッシュを結果的に反転させる。例えば、ＰＴＯの内部ギアトレインは、バックラッシュを引き起こさせる許容値を規定する。動作の間、各歯のみの一方のサイド上の他のギアから任意のギアが接触を受ける。接触が存在するサイドは、力がどこに及ぼされるかによって判断される。このシステム内において記述される力は、接触ポイントを反対方向に向かわせるようにも対抗するであろう。このシステムにあっては、適切に動作するため（効率的に動作し、さらに寿命を低減しないため）全ての内部部品は、バックラッシュの反転を受け入れることができるに違いない。潜在的に有害な両方向の力は、電動モータ組み立て体内に一体化されるインデックシング機能を用いるフィードバック制御の使用を通して減少される。電動モータのソフトウェア制御アルゴリズム内の「減衰」機能の使用は、ギアバックラッシュ及び車輪へのパワートランスミッションによって引き起こされる潜在的に有害な振動を削減できる。

本発明の他の対象は、摩擦システムへの種々の入力を監視する車両モニタリング及び制御システム（ＶＭＣＳ）である。前記ＶＭＣＳは、車両の操作性を維持するため及び全体的な効率を最適化するために、ＰＴＯに適用されるパワーの量及び周波数を判断するために以下の入力／出力を管理する。
−加速ペダル位置
−エンジンスロット位置
−バッテリ電圧
−車両スピード
−トルク要求

ドライビングの間、二つの特定のモードに入る：１）加速モード及び２）停止モードである。加速モードの間、システムは電動モータからトランスミッションを介して複数の車輪にパワーを伝達する。停止モードの間、電動モータは、車両を停止する間エネルギを形成するために（回生式エネルギとも呼ばれる）トランスミッションを介して車輪に抵抗力を提供する。

Gruenwald及びPalumbo '165のような他の技術は、モータ（与えられる重量及びサイズ）よりも少ないトルクを形成するＡＣ誘導モータを用いている。

本発明は、前記システムをより効率的にするための発進補助及び回生式ブレーキング用の付加的なトルクを提供する永久磁石モータを選択した。Palumboは、２１５フレームがフィットすることができ、使用される機械のパワーを制限する最も大きな誘導スタイルモータであることを記した。

本発明は、さらに、電動モータ及びエンジンからトランスミッションを介して車輪に、検出不可能な混合パワーを提供するために、ダウン／アップシフトするＣＡＮ（vehicle network）コマンドを変化することによって、トランスミッションが直ちにシフトする方法も改善した。

さらに、トランスミッションのトルク変換器は、固定及び解除される。ＰＴＯハイブリッド技術と共に用いられるタイプのトランスミッションの様々な状態トルク変換器は、回生式ブレーキングの間のエンジン及びトルク変換器における事実上の損失を低減する。

この方法にあって、ドライバインターフェースノード（ＤＩＮ），補助パワーユニットコントローラ（ＡＰＵＣ），充電ポートインターフェース（ＣＰＩ）、バッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ），及び減衰制御及び、アンチ−ロック又は安定制御イベントの中間における回生式ブレーキングの安全面はもちろんマスタイベントコントローラ（ＭＥＣ）を組み合わせてなる車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）は、パワー混合、シフト制御、トルク変換器の固定及び解除、減衰制御、及びアンチロックの中間の回生式ブレーキング又は制御イベントの安定性はもちろん、動作モードの間の制御及び切換えを監視する。

それゆえ、本発明の車両パワードライブシステムは、車両の複数の車輪を駆動するため、トランスミッションを介して結合される内部燃焼エンジンを備える。トランスミッションは、パワーテークオフ（ＰＴＯ）及びＰＴＯ出力ギア有する。ＰＴＯに接続される並列ハイブリッドドライブシステムは、電動モータ、（例えばバッテリのような）エネルギストレージシステム及び車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）を備える。前記電動モータは、両方向のパワーの流れのために、シャフトを介して前記ＰＴＯに接続される。一般的に、電動モータは、ハイドロリックポンプ、エアコンプレッサ及び取り付けアクセサリのようなアクセサリデバイスを動作する。前記エネルギストレージシステムは電気的パワーを送るため及び受け取るために前記電動モータに接続される。前記車両モニタリング及び制御システム（ＶＭＣＳ）は、
a）前記車両の前記車輪に前記エンジンによって伝達されるところの補助ドライブパワー用にドライブパワーを前記トランスミッションに提供するための第１のモードである加速モードと、
b)前記エンジンが前記車輪にパワーを伝達しないときに、回生式ブレーキング及び前記エネルギストレージシステムを再充電するように動作する一方、前記電動モータが前記ＰＴＯからのシャフトパワーを受け取る、第２のモードである減速モードと、を備え、さらに前記ＰＴＯは前記トランスミッションから切り離されて、前記電動モータに前記エネルギストレージシステムから前記アクセサリデバイスにパワーを自由に提供させる。

前記ＰＴＯは前記トランスミッション内のＰＴＯ出力ギアに接続される。前記エネルギストレージシステムは、バッテリパック、前記バッテリパックを充電するために外部エレクトリックパワーソースを用いるバッテリ充電器、及びバッテリ管理システムを備える。前記電動モータは補助パワーテークオフを有し、前記補助パワーテークオフは、前記ＶＭＣＳが前記第１モードにあるときに非結合とされる。前記ＶＭＣＳは、いずれかのスイッチングモードに結合するときに、前記ＰＴＯの振動及びギアバックラッシュを低減するための抑制機能を備え、前記抑制機能は前記電動モータ及び前記ＰＴＯ出力ギアの速度及び方向を監視し、さらに前記電動モータの加速度及びスピードを調整し、それによって前記車両パワードライブシステムの円滑さ及び効率的な動作を達成するためにループ状に閉鎖されるフィードバックループを形成する。前記電動モータは、前記第１のモードの間に付加的なトルクを提供し、さらに前記第２のモードにてより回生式パワーを提供する永久磁石モータである。

前記ＶＭＣＳは、車両の運転性を最適化するため、前記ＰＴＯに適用されるパワーの量及び周波数を判断するために、さらに全体的な効率を最適化するために、加速ペダルポジション、エンジンスロットルポジション、バッテリ電圧、車両スピード、及びトルク要求を監視する。

前記ハイブリッドシステムは、前記エネルギストレージシステム及び前記電動モータ間のパワーの流れを制御するための前記エネルギストレージシステム及びインバータ間の高電圧ＤＣ結合センタを有する。

前記ＶＭＣＳは、前記電動モータが前記バッテリパックを再充電する第３のモードである駐車／ニュートラルモードを有する。前記ＶＭＣＳは、前記電動モータが前記補助パワーテークオフを動作する前記エンジンシャットダウンを伴う全電気固定モードを第４のモードとして有する。

全般的に、本発明の車両パワードライブシステムは、車両の複数の車輪を駆動するためにトランスミッションに結合される内部燃焼エンジン、パワーテークオフ（ＰＴＯ）を有する前記トランスミッションを備え、前記ドライブシステムを取り付けるため、
ａ）パラレルハイブリッドドライブシステムを両方向パワー流シャフト、電動モータを備える並列ハイブリッドドライブシステム、エネルギストレージシステム、及び車両モニタリング及び制御システム（ＶＭＣＳ）を介して、前記ＰＴＯに接続するステップと、
ｂ）前記内部燃焼エンジンが前記複数車輪を駆動し、前記エンジンが前記車輪にパワーを供給しないときに回生式ブレーキを提供し、それによって前記並列ハイブリッドドライブシステムが再充電される、前記車両の前記複数車輪にドライブパワーを補給するために前記電動モータを用いる前記並列ハイブリッドドライブシステムをＶＭＣＳ制御するステップとを備える。

前記取り付け方法は、前記ＰＴＯを前記トランスミッションのトルク変換器に接続するステップと、外部パワー源を用いる前記エネルギストレージシステムを再充電するためのステップを備える。前記取り付け方法は、前記電動モータが前記エネルギストレージシステムを再充電するときに前記電動モータからの前記補助パワーを引き出すステップと、前記電動モータがシャフトパワーを前記トランスミッションに伝達するときに前記補助パワーテークオフを切り離すステップとを備える。

好ましくは、前記ＶＭＣＳは、補助ドライブパワーと回生式ブレーキング間でスイッチングされたときに前記ＰＴＯ内の振動を低減するために減衰機能を用いる。前記ＶＭＣＳは、車両の運転性を最適化するため、前記ＰＴＯに適用されるパワーの量及び周波数を判断するために、さらに全体的な効率を最適化するために、加速ペダルポジション、エンジンスロットルポジション、バッテリ電圧、車両スピード、及びトルク要求を監視する。

前記ハイブリッドシステムは、前記エネルギストレージシステム及び前記電動モータ間のパワーの流れを制御するための前記エネルギストレージシステム及びインバータ間の高電圧ＤＣ結合センタを有し、前記電動モータは、前記トランスミッションの駐車又はニュートラル位置の間に、前記エネルギストレージシステムを再充電する。

前記ＶＭＣＳは、発進補助のために提供されるパワー量及び前進及び／又は後退方向にあって適用される回生式ブレーキングパワーを調節するための方法を提供し、さらに前記ＶＭＣＳは各ギア用に提供される設定用に調節チャートを有し、前記設定はペダル位置に対して適用される正又は負のトルク、バッテリ電圧に対して提供されるトルク、提供されるトルクに対する充電の状態（ＳＯＣ）、さらにシステム無効を有するドライバ入力を含む。

前記システムは、各ギアを入れ換え、前記トランスミッションは変換イベントのアドバンスト通知を提供するために信号を前記車両データネットワークから前記ＶＭＣＳへ提供し、より円滑及びより効率的な変換を許容し、よって車両乗車性を高めさらに燃料消費を低減しながら、さらにこの情報及びペダルポジションに基づいて、ＶＭＣＳは前記電動モータに提供されるパワーを増大又は減少する。

前記ＶＭＣＳは、アンチロック又はトラクションコントロールイベントに基づいて回生式ブレーキングを除去又は低減するために、さらにオリジナルイクイップメントマニュファクチューズ（ＯＥＭ）車両データシステムと相互作用する。

本発明は、添付の図面に関連付けられることで、最適に理解される。本発明は、図面に示される明確な具体例によって制限されるものではないことに留意されたい。
本発明の主要なハードウェア間の関係を示す高レベルブロック図である。本発明の車両システムの部品及び補助システムの詳細なブロック図である。矢印に沿って示される車両加速の間に用いられるブロックを示すブロック図である。パワーの流れる方向を示すための矢印を含む車両減速の間に用いられるブロックを示すブロック図である。可能なパワーの流れる経路を示す矢印付きの「駐車／ニュートラル」ドライビングモードにて用いられるブロックを示すブロック図である。矢印を介してパワーの流れる方向を示す全電気固定モードのサポートにあって含まれるブロックを示すブロック図である。パワーの流れる方向を示すエンジン固定パワー供給モードのサポートにあって含まれる要素を示すブロック図である。本発明のＰＴＯハイブリッドシステムのプラグイン充電モードにあって含まれるブロック及びパワー流の示すブロック図である。

（図面の詳細な説明）
図１は本発明の高レベルの機能的な説明図である。この説明図は、提案されるクラス６，７又は８のバス又はトラックにおける内部燃焼エンジン（１）によって動力が供給される自動トランスミッション（２）の付加物としての並列ハイブリッド推進システムの全てのシステムの相互関係を示す。

要素（１），（２），（３），（７）及び（８）は、従来のクラス６，７又は８のバス又はトラックにあって見られる一般の部品である。これらは、内部燃焼エンジン（１）、前記トランスミッション（２）、パワーテークオフ（ＰＴＯ）要素（３）を備え、前記トランスミッション（２）は車輪を駆動する差動装置（７）と通信する。当業者は、これらの部品の動作及び一般的な駆動条件の下でそれらがどのように相互に作用するかを理解できる。

本発明の機械的な部分は、ＰＴＯデバイス（３）、電動モータ（４）、パワー電気／バッテリ（５）、車両モニタリング及びコントロールシステム（ＶＭＣＳ）（６）及びコンプレッサのような補助デバイス（１０）を備える複数の要素の中に示されている。ＰＴＯ要素（３）は、短いドライブシャフト（９）によって電動モータ（４）に接続される。前記シャフト（９）は、前記ＰＴＯ要素（３）の内部又は外部にパワーを伝達する。前記電動モータ（４）は、電気的／バッテリーパワーシステム（５）、またパワーを供給する、あるいはＰＴＯ（３）を通して機械的に作動される電動モータ（４）からのパワーを受け入れる双方向システムによってパワーが供給される。

車両モニタリング及び制御システム（ＶＭＣＳ）（６）は、前記ドライバ及び／又は他のオンボード車両システムに出力データを提供するとともに上述の入力をモニタすることによって電気的／バッテリーパワーシステム（５）の動作を監視する。

コンプレッサー（１０）のような任意の補助デバイスは、電動モータ終端のシャフト上に取り付けされる。これら補助システムは、前記ＰＴＯを通して液体及び／又はパワーを伝達するために用いられる種々の回転する機械を備える。

動作モデルを説明する。図２−８に示される以下の図は、前記ＰＴＯハイブリッドがその中で動作される各動作モードのパワーの流れの説明図である。

図２は全体的なシステム図、図３は加速中のドライビングモード、図４は減速中のドライビングモード、図５は駐車／ニュートラル中のドライビングモード、図６は全ての電気的動作中の静的（固定）モードであり、図７はエンジン動作中の静的（固定）モードであり、図８はバッテリ充電中のプラグインモードである。

図３乃至８の図面は、機械的なエネルギ、電気的エネルギ、パワー制御及び各動作モードの夫々内の制御ロジックを示す。

図２は本発明のＰＴＯハイブリッドシステム内で用いられる主要なサブシステム及び要素の全てを示す図である。図示されるブロックのほとんどは、理解できるであろうが、いくかは詳述が必要である。左側中央の「バッテリ絶縁装置／結合器」（１５）に注目すると、これは車両バッテリ（１６）と「ヒーティングシステム」（１８）と同様に制御システムを操作する本発明の個別の１２Ｖバッテリ（１７）との間の接続を制御する。中央ブロック、「高電圧ＤＣ結合センタ」（１９）は、ＰＭモータを動作するためにバッテリパックからのＤＣをＡＣに変換するインバータ（２０）への、及び二つの３００Ｖバッテリパックへの接続を含む一般の車両負荷用に６００ＶＤＣを１２Ｖに変換するＤＣ／ＤＣ変換器（２１）への、さらにそれ自身のローカルマネージメントシステム及び充電器付きＳＥＳＩ（２５）及びＳＥＳ２（２６）への、３つの接続を有する。右側のＡＣ充電ポート（３０）は、充電ポートインターフェース（３１）（ＣＰＩ）を介して二つのバッテリ充電器に接続する。「ＰＴＯクラッチ」（３）を介して加速及び回生式ブレーキの両方に用いられる「電動モータ」（４）に注目すると、その電動モータ（４）は、「水圧式ポンプ」（３５）に、バケットハイドリックス(Bucket Hydraulics)のため、パワーを供給する。補助パワーユニットコントローラ（３７）（ＡＰＵＣ）及びドライバインターフェースノード（３８）（ＤＩＮ）は、アクセスペダル位置に基づいてモータ／ドライブインバータモータにパワー要求を、それぞれの固定モード動作の間に要求されるパワーを、パワーモータ（４）に電気的エネルギを順番に供給する「モータドライブ／インバータ」（２０）によって、供給する。

図３にあって、加速モードの間、二つの３００Ｖバッテリパックからパワーが、高電圧ＤＣ結合センタ（１９）、及びモータドライブ／インバータ（２０）を介して、エンジン（１）のパワーとそのパワーを混合するＰＴＯエントリポイントを通り、車輪（８）を駆動するパワーモータ（４）に流れる。この発生アシストは、バッテリパックＳＥＳ１（２５）及びＳＥＳ２（２６）の充電状態と同じように要求によって制御され、そのアシストは、燃料消費及び汚染を減らすためブレーキング中に集められたエネルギを再利用する。

これに対して、図４にあって減速モードの間、機械的動力は、ディファレンシャル（７）及びギアボックスから流れ、ＰＴＯ（３）を介して、モータドライブ／インバータ（２０）及び高電圧結合センタ（１９）を通して二つの３００Ｖバッテリパックを充電するための発電機として、電動モータ（４）を回転する。このため、ブレーキの中の熱として廃棄されるエネルギは、後の使用のために復旧される。

図５は、車両が「駐車／ニュートラル」にあり、動いたままのエンジン（１）によりエンジンのパワーがＰＴＯ（３）を通して電動モータ（４）を回転するのに用いられるときの典型的な動作を示す。動いたままのエンジン（１）は、二つの３００Ｖバッテリパックスを充電し、及び／又は補助ドライブにパワーを供給する。このモードにあっては、水圧式ポンプ（３５）は、電動モータ（４）から切り離されることに留意されたい。

図６は、車両がエンジン（１）をオフとされた状態で駐車されているときの本発明のＰＴＯハイブリッドシステムによってサポートされる動作を示す。このモードにあって、汚染又は排気は発生されず、さらにエンジンの雑音も発生されない。全てのパワーは、二つの３００Ｖバッテリパックから供給されている。この全ての電動モードは、バケットハイドロリックス、補助器、及びＤＣ／ＤＣ変換器（２１）を介して本発明の１２Ｖバッテリはもちろん車両の１２Ｖバッテリー（１６）の充電のために供給される。太線のパワー矢印は、経路の流れを示す。

図７は、固定モードのエンジン駆動のカウンターパート用のパワーの流れを示す。このモードにあって全てのパワーは、エンジン（１）から伝達され、さらに３００Ｖバッテリパックはエンジンのパワーを通して充電される。このモードは、全てのパワーモードにおけるワークサイトでバッテリ容量がなくなったときに、３００Ｖのバッテリが充電されるまでに一時的に用いられる。しかし、パワーモータ（４）は水圧式ポンプ（３５）にシャフト接続されるので、二つの３００Ｖバッテリパックを充電するために発電機として、パワーモータ（４）がエンジン（１）によって回転されている間、このモードは、バケットハイドロリックスを供給することもできる。

図８は、充電ステーションでのプラグイン充電用の接続を示すダイアグラムである。車両システムの一部分だけではない、１２Ｖバッテリ充電器は、二つの１２Ｖバッテリを充電するために用いられる一方、３００ＶパックＳＥＳ１（２５）及びＳＥＳ２（２６）内に形成される充電器はこれらの高電圧パックを充電するために用いられる。

前述の説明、特定の用語及び視覚的な描写は、好ましい具体例を表すために用いられる。しかし、ここで用いられる用語又は描写される図は、先行技術にて示される技術にはないものであり、不要な制限が解釈されるものではない。また、前記用語及び図面は、具体例に過ぎず、本発明の範囲を制限することを意味するものではない。

添付の特許請求の範囲に記述されている、本発明の範囲からそれることなく、他の変形例が本発明にあって成されることは明らかである。

Claims

トランスミッションを介して車両の車輪を駆動する内部燃焼エンジンと、
パワーテークオフ（ＰＴＯ）及びＰＴＯ出力ギアを有する前記トランスミッションと、
電動モータ、エネルギストレージシステム及び車両監視及び制御システム（ＶＭＣＳ）を備える前記ＰＴＯに接続される並列ハイブリッドドライブシステムと、
両方向のパワーの流れのために、シャフトを介して前記ＰＴＯに接続される前記電動モータと、
前記電動モータはアクセサリデバイスを有し、
前記エネルギストレージシステムは電気的パワーを送るため及び受け取るために前記電動モータに接続され、
前記車両モニタリング及び制御システム（ＶＭＣＳ）は、前記車両の前記車輪に前記エンジンによって伝達されるところの補助ドライブパワー用にドライブパワーを前記トランスミッションに提供するための第１モードである加速モードと、
前記エンジンが前記車輪にパワーを伝達しないときに、回生式ブレーキング及び前記エネルギストレージシステムを再充電するように動作する一方、前記電動モータが前記ＰＴＯからのシャフトパワーを受け取る、第２のモードである減速モードと、
さらに前記ＰＴＯは前記トランスミッションから切り離されて、前記電動モータに前記エネルギストレージシステムから前記アクセサリデバイスにパワーを自由に提供させる
車両のパワードライブシステム。
前記アクセサリデバイスは、水圧式ポンプ、空気圧縮器及び取り付けられたアクセサリからなるグループから選択される請求項１記載の車両のパワードライブシステム。
前記ＰＴＯは前記トランスミッション内のＰＴＯ出力ギアに接続される請求項１記載の車両のパワードライブシステム。
前記エネルギストレージシステムは、バッテリパック、前記バッテリパックを充電するために外部エレクトリックパワーソースを用いるバッテリ充電器、及びバッテリ管理システムを備える請求項１記載の車両パワードライブシステム。
前記電動モータは補助パワーテークオフを有する請求項１記載の車両パワードライブシステム。
前記補助パワーテークオフは、前記ＶＭＣＳが前記第１モードにあるときに非結合とされる請求項５記載の車両パワードライブシステム。
前記ＶＭＣＳは、いずれかのスイッチングモードに結合するときに、前記ＰＴＯの振動及びギアバックラッシュを低減するための抑制機能を備え、前記抑制機能は前記電動モータ及び前記ＰＴＯ出力ギアの速度及び方向を監視し、さらに前記電動モータの加速度及びスピードを調整し、それによって前記車両パワードライブシステムの円滑さ及び効率的な動作を達成するためにループ状に閉鎖されるフィードバックループを形成する、請求項６記載の車両パワードライブシステム。
前記電動モータは、前記第１のモードの間に付加的なトルクを提供し、さらに前記第２のモードにてより回生式パワーを提供する永久磁石モータである請求項７記載の車両パワードライブシステム。
前記ＶＭＣＳは、車両の運転性を最適化するため、前記ＰＴＯに適用されるパワーの量及び周波数を判断するために、さらに全体的な効率を最適化するために、加速ペダルポジション、エンジンスロットルポジション、バッテリ電圧、車両スピード、及びトルク要求を監視する、請求項８記載の車両パワードライブシステム。
前記ハイブリッドシステムは、前記エネルギストレージシステム及び前記電動モータ間のパワーの流れを制御するための前記エネルギストレージシステム及びインバータ間の高電圧ＤＣ結合センタを有する請求項９記載の車両パワードライブシステム。
前記ＶＭＣＳは、前記電動モータが前記バッテリパックを再充電する第３のモードである駐車／ニュートラルモードを有する請求項１０記載の車両パワードライブシステム。
前記ＶＭＣＳは、前記電動モータが前記補助パワーテークオフを動作する前記エンジンシャットダウンを伴う全電気静止モードを第４のモードとして有する請求項１１記載の車両パワードライブシステム。
車両の複数の車輪を駆動するためにトランスミッションに結合される内部燃焼エンジン、パワーテークオフ（ＰＴＯ）を有する前記トランスミッションを備える車両パワードライブシステム内にあって、前記ドライブシステムを取り付けるための方法であって、
パラレルハイブリッドドライブシステムを両方向パワー流シャフト、電動モータを備える並列ハイブリッドドライブシステム、エネルギストレージシステム、及び車両モニタリング及び制御システム（ＶＭＣＳ）を介して、前記ＰＴＯに接続するステップと、
前記内部燃焼エンジンが前記複数車輪を駆動し、前記エンジンが前記車輪にパワーを供給しないときに回生式ブレーキを提供し、それによって前記並列ハイブリッドドライブシステムが再充電される、前記車両の前記複数車輪にドライブパワーを補給するために前記電動モータを用いる前記並列ハイブリッドドライブシステムをＶＭＣＳ制御するステップと
を備える方法。
前記ＰＴＯを前記トランスミッションのトルク変換器に接続するステップを備える請求項１３記載の方法。
外部パワー源を用いる前記エネルギストレージシステムを再充電するためのステップを備える請求項１３記載の方法。
前記電動モータが前記エネルギストレージシステムを再充電するときに前記電動モータからの前記補助パワーを引き出すステップとを備える請求項１５記載の方法。
前記電動モータがシャフトパワーを前記トランスミッションに伝達するときに前記補助パワーテークオフを切り離すステップを備える請求項１６記載の方法。
前記ＶＭＣＳは、補助ドライブパワーと回生式ブレーキング間でスイッチングされたときに前記ＰＴＯ内の振動を低減するために減衰機能を用いる請求項１７記載の方法。
前記ＶＭＣＳは、車両の運転性を最適化するため、前記ＰＴＯに適用されるパワーの量及び周波数を判断するために、さらに全体的な効率を最適化するために、加速ペダルポジション、エンジンスロットルポジション、バッテリ電圧、車両スピード、及びトルク要求を監視する、請求項１８記載の方法。
前記ハイブリッドシステムは、前記エネルギストレージシステム及び前記電動モータ間のパワーの流れを制御するための前記エネルギストレージシステム及びインバータ間の高電圧ＤＣ結合センタを有する請求項１９記載の方法。
前記電動モータは、前記トランスミッションの駐車又はニュートラル位置の間に、前記エネルギストレージシステムを再充電する請求項２０記載の方法。
前記ＶＭＣＳは、発進補助のために提供されるパワー量及び前進及び／又は後退方向にあって適用される回生式ブレーキングパワーを調節するための方法を提供し、さらに前記ＶＭＣＳは各ギア用に提供される設定用に調節チャートを有し、前記設定はペダル位置に対して適用される正又は負のトルク、バッテリ電圧に対して提供されるトルク、提供されるトルクに対する充電の状態（ＳＯＣ）、さらにシステム無効を有するドライバ入力を含む請求項１９記載の方法。
前記システムは、各ギアを入れ換え、前記トランスミッションは変換イベントのアドバンスト通知を提供するために信号を前記車両データネットワークから前記ＶＭＣＳへ提供し、より円滑及びより効率的な変換を許容し、よって車両乗車性を高めさらに燃料消費を低減しながら、さらにこの情報及びペダルポジションに基づいて、ＶＭＣＳは前記電動モータに提供されるパワーを増大又は減少する、請求項１９記載の方法。
前記ＶＭＣＳは、アンチロック又はトラクションコントロールイベントに基づいて回生式ブレーキングを除去又は低減するために、さらにオリジナルイクイップメントマニュファクチューズ（ＯＥＭ）車両データシステムと相互作用する請求項１９記載の方法。