JP2012116474A - ハイブリッド型電気自動車及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 改良されたＨＥＶ及びＨＥＶ運転方法を提供することである。
【解決手段】 トラクションモーター／発電機１３０が車輪１０７、１０９による被駆動式の発電機としても動作し得る。自動車のドライバーがブレーキペダルを踏むとコントローラ１５０がトラクションモーター／発電機１３０を発電機として作用させるよう制御し、従って、車輪１０７、１０９が回転するとトラクションモーター／発電機１３０が回転して当該トラクションモーター／発電機１３０のステータに逆起電力を発生させる。逆ＥＭＦはドライブシャフト１３２に制動トルクを加える。逆ＥＭＦは自動車１００のバッテリー１２０の再充電に使用する電流をも発生させる。
【選択図】 図１

Description

本発明はハイブリッド型電気自動車（以下、ＨＥＶとも称する）に関し、詳しくは、これに限定しないが、本発明は直列モードで運転可能なＨＥＶ及び直列モードでのＨＥＶ運転方法に関する。本発明の各様相は装置、自動車及び方法に関連する。

内燃機関で発電機を駆動してバッテリーを充填し且つ電気モーターを駆動する直列モード運転式のハイブリッド型電気自動車（ＨＥＶ）を提供することが知られている。直列モードはエンジンを実質一定速度で回転させ得るため、その出力効率を改善させる利点があり、エンジン運転効率が最大となるエンジン回転速度を選択し得る。

英国特許第１０２０４４６．９号明細書

改良されたＨＥＶ及びＨＥＶ運転方法を提供することである。本発明の各実施例によれば、自動車制動時の回収エネルギーを発電機で利用し、当該発電機をモーターとして動作させることで内燃機関の回転を維持し、かくして回生制動性を改善する装置が提供され得る。本発明のその他課題及び利益は付随する請求の範囲及び図面から明らかとなろう。

本発明の各様相によれば、付随する請求項に記載した如き装置、方法、自動車、船舶、機関車が提供される。
本発明の他の様相によれば、燃料燃焼により発電機を駆動してエネルギー保存手段の再充電用充電を発生させる燃料燃焼式アクチュエータであって、第１電気機械を含むモーター駆動手段によりモーター被駆動され得、モーター被駆動時に流体ポンピング動作し得、回生制動時には前記エネルギー保存手段の再充電用充電を発生する第２電気機械を含む制動手段を含み、前記エネルギー保存手段に関連する少なくとも１つの運転パラメータに依存する非燃料燃焼時には前記モーター駆動手段により自動的にモーター被駆動され、モーター被駆動時には制限手段により流体ポンピング量が自動的に制限される燃料燃焼式アクチュエータが提供される。
本発明の各実施例には、回生制動時に発生する余剰エネルギーが燃料燃焼式アクチュエータで消散され得る利益がある。

回生制動により発生する充電量の全部をエネルギー保存手段に保存出来なくなると当該回生制動の発生トルク量が減少するため、代替制動手段を用いて回生制動を補助する必要が生じ得る。
本発明の燃料燃焼式アクチュエータはモーター被駆動式であるため、エネルギー保存手段の運転状況とは無関係に回生制動システムを動作させ得る。従って、本発明の装置は、エネルギー保存手段の動作状況に関わらずユーザーに一定の回生制動量を提供する様式下に運転され得る。かくして、回生制動中の発生充電量をエネルギー保存手段に保存できない場合、余剰充電量はモーター被駆動時の燃料燃焼式アクチュエータにおいて消散され得る。

エネルギー保存手段は、例えば当該手段の充電量が比較的高いため、または減殺（ｄｅｒａｔｅ）により、回生制動中の全発生電荷を保存できない場合があり得る。エネルギー保存手段は、例えば比較的大きな電力を受けまたは放出する、充電または放電後に減殺され得る。エネルギー保存手段は、規定温度以下またはそれ以上の温度下にも減殺され得る。エネルギー保存手段はその他影響によっても減殺され得る。

本発明の各実施例には、燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動による消散可能エネルギー量を、該燃料燃焼式アクチュエータへの通過ガス流量を制限することにより増大させ得る利益が有る。燃料燃焼式アクチュエータは、例えば、単数または複数の給気ガス吸引及び燃焼ガス排出によりガスをポンピングする内燃機関またはタービンエンジンであり得る。

ハイブリッド型電気自動車等の用途では、電気自動車（以下、ＥＶとも称する）モード下の運転範囲を拡大するため、燃料燃焼式アクチュエータを軽量化することが望ましい。燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動に要する仕事量は、代表的には当該アクチュエータのサイズ減少に伴い減少する。従って、将来、ハイブリッド型電気自動車で使用する燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動に要する仕事量も同様に減少すると思われる。

本発明の各実施例では、所定の燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動に要する仕事量は該アクチュエータの通過ガス流量を制限することで大幅に増大され得る。かくして、燃料燃焼式アクチュエータ内で比較的大量の電気エネルギーが消散され得る。燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動時の発生熱消散に関する問題は、ウォータージャケットまたは空冷構成等の、燃料燃焼中の発生熱除去用にアクチュエータで代表的に使用される熱消散テクノロジーにより容易に解消され得る。かくして、燃料燃焼式アクチュエータは回生電気エネルギーの有意量を消散または廃棄する優れた手段を提供する。

本発明のある実施例によれば、燃料燃焼式アクチュエータ被駆動式の発電機として動作する構成の電気機械をも、燃料燃焼式アクチュエータ駆動用モーターとして動作させ得る。電気自動車の燃料燃焼式アクチュエータに連結した発電機は、代表的には有意量の電力（例えば２０ｋＷあるいはそれ以上）を発電する構成を有する。前記電気機械は、モーターとしての動作時には発電機としての動作時のそれと類似の電力定格下に動作し得る。従って、該電気機械の電力定格を増大させる必要なく、比較的大量のエネルギーをモーターとして動作する前記電気機械で消散させ得る。

燃料燃焼式アクチュエータ及び該アクチュエータ被駆動式発電手段が補助電源ユニット（以下、ＡＰＵとも称する）を構成する用途があり得る。ＡＰＵは、電気自動車、船または潜水艦等の海洋船舶、鉄道機関車等の機関車、飛行機あるいはその他好適な装置、等の任意の好適装置におけるＡＰＵであり得る。ＡＰＵは、例えば、装置の移動可能距離を、エネルギー保存手段をＡＰＵで再充電し得ない場合より長くする等の装置拡張機能（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｒａｎｇｅ）を提供する構成を有し得る。

装置は、燃料燃焼式アクチュエータへの吸入ガス量を制限することで該アクチュエータのガスポンピング量を自動制限し得る。
装置は、燃料燃焼式アクチュエータからのガス流出量を制限することで該アクチュエータのガスポンピング量を自動制限し得る。
制限手段が弁手段を含み得ることが有益である。

装置は、燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動時において、エネルギー保存手段に関わる動作パラメータの少なくとも１つにおける値に応じた量だけモーター駆動手段の仕事量を増大させるよう制限手段を制御し得ることが有益である。
前記エネルギー保存手段の少なくとも１つの動作パラメータは、当該エネルギー保存手段における、充電状態、温度及び最新の最大許容充電率、から選択され得る。

仮にエネルギー保存手段に比較的大量の電力を保存可能である場合、回生制動時に装置が燃料燃焼式アクチュエータの通過ガス流量を制限しない構成を有する場合がある。然し乍ら、エネルギー保存手段の保存可能電力量が比較的少量であるに過ぎない場合は装置は、燃料燃焼式アクチュエータの通過ガス量を制限して燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動時の仕事量を増大させる構成とされ得る。

ある実施例では装置は、燃料燃焼式アクチュエータの通過ガス流量の制限量を、エネルギー保存手段に保存可能な電力量に逆比例して制限する構成を有し得る。かくして、燃料燃焼式アクチュエータに比較的大きな電力を入力可能であれば装置は、燃料燃焼式アクチュエータの通過ガス流量を、エネルギー保存手段に保存可能な電力が比較的少量である場合におけるよりずっと少ない量に制限する構成を有し得る。
第１電気機械が、発電機として動作することにより燃料燃焼式アクチュエータ被駆動式の発電手段を提供し、また、モーターとして動作することで燃料燃焼式アクチュエータ用のモーター駆動手段を提供する。

随意的には、第１電気機械によるこれら発電手段及びモーター駆動手段は、エンジンの、クランクに一体化したスタータ発電機（以下、ＣＩＳＧとも称する）及びベルトに一体化したスタータ発電機（以下、ＢＩＳＧとも称する）の何れかを選択することで提供される。
第２電気機械がトラクションモーターとして動作し得ることが有益である。
燃料燃焼式アクチュエータは内燃機関及びガスタービンエンジンからの何れかを選択し得ることが有益である。
装置は、モーター駆動手段が回生制動中にエンジンをモーター駆動する場合は燃料燃焼式アクチュエータへの燃料流れを停止させるよう動作し得る。
本発明の他の様相によれば、先行する様相に従う装置を含むハイブリッド型電気モーター自動車が提供される。

当該自動車は、その燃料燃焼式アクチュエータがモーターによるトラクションを提供しない直列形式のハイブリッド型自動車であり得、または、その燃料燃焼式アクチュエータが必要に応じてトラクションを提供する構成を有する並列形式のハイブリッド型自動車であり得る。本発明の各実施例は直列または並列の各ハイブリッドモード下に運転自在の自動車においても有益であり得る。本発明の各実施例はその他自動車においても有益であり得る。
本発明の他の様相によれば、先行する様相に従う装置を含むハイブリッド型の電気機関車が提供される。
本発明の他の様相によれば、先行する様相に従う装置を含む海洋船舶が提供される。

本発明の他の様相によれば、燃料燃焼式アクチュエータ被駆動式の発電手段によりエネルギー保存手段を再充電する電荷を発生させること、回生制動を実行し、かくして制動手段の電気機械をして前記エネルギー保存手段への再充電用電荷を発生させるべく制御すること、を含み、前記回生制動実行時において、前記エネルギー保存手段に関わる少なくとも１つの動作パラメータに応じて燃料燃焼式アクチュエータがモーター駆動手段により自動的にモーター被駆動され、該燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動時において、該燃料燃焼式アクチュエータのガスポンピング量を自動的に制限して該燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動時のモーター駆動手段の仕事量を増大させることを更に含む方法が提供される。

本発明の他の様相によれば、ハイブリッド型電気自動車が提供され、該電気自動車は、回転出力軸を有する第１アクチュエータと、該第１アクチュエータの回転出力軸被駆動式の構成を有する電気エネルギー発生用の第１発電手段と、該第１発電手段による発生電気エネルギー保存用のエネルギー保存装置と、該エネルギー保存手段の保存電気エネルギーにより前記第１アクチュエータの回転入力軸を回転させる第１電気モーター手段と、前記エネルギー保存手段の保存エネルギーを利用して自動車の少なくとも１つの車輪を駆動する第２電気モーター手段と、前記少なくとも１つの車輪の回転速度を減少させる必要時に該少なくとも１つの車輪の回転から電気エネルギーを発生させ、かくして回生制動を実行可能とする第２発電手段と、を含み、該第２発電手段による発生電気エネルギーを前記エネルギー保存手段に保存する構成を有し、前記エネルギー保存手段におけるエネルギー保存料が所定量を上回り且つ回生制動実行中は前記第１電気モーター手段が前記第１アクチュエータの回転入力軸を回転させる構成を有する。

前記第２発電手段からの電気エネルギー発生による自動車減速は、制動プロセス時に電気エネルギーが発生することから回生制動として知られている。
本発明の各実施例には、エネルギー保存手段における充電状況（以下、ＳｏＣとも称する）が所定値を超える場合は回生制動中の自動車のエネルギー保存手段（例えばバッテリー）への必要保存エネルギー量が減少する利益がある。
これは、再生ブレーキプロセスで発生する余剰電荷を使用して一次アクチュエータを回転させる（または回転を維持する）からである。

かくして、回生制動開始時にプライマリアクチュエータ（例えば、内燃機関）が回転し始め、回生制動に応じて当該プライマリアクチュエータへの燃料供給が停止した場合でも、プライマリアクチュエータが回生制動中に回転し続ける利益が生じる。これにより、制動中にプライマリアクチュエータを停止させることなく当該プライマリアクチュエータへの燃料供給を遮断し得ることから自動車の燃料効率が有益に改善される。
加えて、回生制動直後にプライマリアクチュエータを引き続き使用する必要時において、プライマリアクチュエータを休止状態から“スピンアップ”させる必要がないため、当該プライマリアクチュエータからの出力要求時と当該プライマリアクチュエータによる出力伝送時との間の経過時間である第１アクチュエータの応答時間が短縮される。

第１発電手段及び第１電気モーター手段は電気モーター／発電機の形態の単独の電気機械により提供され得る。
あるいは第１発電手段及び第１電気モーター手段は夫々異なる電気機械により提供され得る。
第１アクチュエータの回転出力軸と回転入力軸とは同一軸であり得る。
第１アクチュエータは燃料燃焼式エンジンを含み得る。

燃料燃焼式エンジンは内燃機関及びガスタービンエンジンの何れかを選択したものであり得る。
自動車は、回生制動中に第１電気モーター手段がエンジンを回転させている場合はエンジンへの燃料流れを止める構成を有し得る。
当該構成には、回生制動中の自動車の燃料消費量を減少させ得る利益がある。

自動車は、回生制動中に第１電気モーター手段がエンジンを回転させている場合はエンジンのガス入口を閉じる構成を有し得る。
当該構成には、第１電気モーター手段によるエンジン回転時抵抗を増大させ得る利益がある。これは、エンジンは当該エンジンを通るガス流路の上流側にガスをポンピングするため、エンジン上流側へのガス流れを制限すると代表的にはエンジン回転に要するトルク量が大幅に増えるためである。エンジン回転に要する抵抗の増大はモーター旋回に要する電力量を増大させ、かくして回生制動中に発生し、消費または投棄される電流を増大させる点で利益がある。

燃料燃焼式エンジンは内燃機関を含み得、自動車は、回生制動中のエンジンの第１電気モーター回転時にエンジンの排気導管を閉じる構成を有し得る。
当該構成には、第１電気モーター手段のエンジン回転抵抗が増大され得る利益もある。これは、エンジンは当該エンジンの通過ガス流れの下流側でガスを圧縮し、排気導管の非完全開放時におけるそれより高圧化させるため、エンジンからの排ガス圧縮に要するエンジン回転トルク量が代表的には増大するためである。エンジン回転に要する電流量も相当して増大し、かくして回生制動中に生じる電流がより多く廃棄されるようになる。

本発明の他の様相によればハイブリッド型自動車が提供され、当該自動車は、原動機、該原動機の入出力軸に連結した第１電気機械、該第１電気機械の発生する電荷を保存するバッテリー、伝達ユニットの入出力軸に連結した第２電気機械、前記原動機及び第１及び第２の各電気機械を制御する制御手段、を含み、該制御手段が、自動車の加速中は前記第１電気機械を原動機被駆動式の発電機として動作させて前記バッテリーに電流を供給させると共に前記第２電気機械を、前記バッテリーからの供給電流を使用して前記伝達ユニットを駆動する電気モーターとして動作させるよう制御し、また前記制御手段は自動車の制動中には、前記第１電気機械を前記バッテリーからの供給電流を使用して原動機を回転させる第１電気モーターとして動作させると共に前記第２電気機械を、前記伝達ユニット被駆動式の発電機として動作させて前記バッテリーに電流を供給するよう制御する。

本発明の他の様相によれば、ハイブリッド型電気自動車の制御方法が提供され、該方法には、自動車の制動中において、発電機を用いて自動車の少なくとも１つの車輪の回転から電気エネルギーを発生させること、発生した電気エネルギーをエネルギー保存装置に保存すること、該エネルギー保存装置及びまたは発電機からの電気エネルギーを電気モーターに供給し、該電気モーターにより自動車の内燃機関の入力軸を回転させ、かくして制動中におけるエネルギー保存装置の充電増大率を低下させることが含まれる。
本方法には、回生制動中に電気モーターがエンジンを回転させる場合にエンジンへの燃料流れを止めることが含まれ得る。

エンジンは燃料燃焼用の供給ガスを受ける構成を有し得、前記方法は、回生制動中に電気モーターがエンジンを回転させる時はエンジンへのガス供給を止めることを含み得る。
燃料燃焼式エンジンは排ガス導管を含み得、前記方法は、回生制動中に電気モーターがエンジンを回転させる時は排ガスの前記廃棄導管通過を防止することを含み得る。

自動車制動時の回収エネルギーを発電機で利用し、当該発電機をモーターとして動作させることで内燃機関の回転を維持し、かくして回生制動能力が改善された改良されたＨＥＶ及びＨＥＶ運転方法が提供される。

本発明の１形態におけるハイブリッド型電気自動車の概念図である。 本発明の他の形態におけるハイブリッド型電気自動車の概念図である。

図１には直列式のハイブリッド型電気自動車（ＨＥＶ）が示され、第１モーター発電機１１５を駆動する構成を有する出力軸を持つ内燃機関（以下、エンジンとも称する）１１０を含んでいる。内燃機関１１０は給気導管１１７と排気導管１１８とを有する。モーター発電機１１５は作動するとバッテリー１２０充電用電流を発生し得る。図示実施例ではモーター発電機１１５は当該モーター発電機（以下、ＣＩＭＧとも称する）に一体化したクランクシャフトである。その他のモーター発電機構成、例えばベルトと一体化したスタータ発電機（以下、ＢＩＳＧとも称する）を使用可能である。

ＣＩＭＧ１１５は、必要に応じてエンジン１１０を回転させる電気モーターとしても動作する。バッテリー１２０は、ＣＩＭＧ１１５をモーターとして動作させる必要時に動作して当該ＣＩＭＧ１１５に電流を供給する。
バッテリー１２０は、トラクションモーター／発電機１３０に電流を供給する構成をも有し得る。トラクションモーター／発電機１３０は、自動車１００のドライブシャフト１３２を駆動する動力を供給する電気モーターとして動作し得る。ドライブシャフト１３２は結局、ディファレンシャル１０５を介して一対の車輪１０７、１０９を駆動する構成を有する。

トラクションモーター／発電機１３０は車輪１０７、１０９による被駆動式の発電機としても動作し得る。自動車のドライバーがブレーキペダルを踏むとコントローラ１５０がトラクションモーター／発電機１３０を発電機として作用させるよう制御する。従って、車輪１０７、１０９が回転するとトラクションモーター／発電機１３０が回転して当該トラクションモーター／発電機１３０のステータに逆起電力（以下、逆ＥＭＦとも称する）を発生させる。逆ＥＭＦはドライブシャフト１３２に制動トルクを加える。逆ＥＭＦは自動車１００のバッテリー１２０の再充電に使用する電流をも発生させる。ある実施例ではトラクションモーター／発電機１３０は、アクセルペダルを離した時に自動車１００を減速させる制動力を負荷する発電機としても作用し得る。制動力はブレーキペダルを踏み込む程に増大され得る。

前記電流発生プロセス及び該プロセスによる自動車１００の制動は一般に“回生制動”と称される。回生制動プロセスを発生させるイベントは、ここでは回生制動イベントとして参照される。
回生制動により、そうでなければ自動車１００の制動時の摩擦熱として消散されるエネルギーを保存電荷形態の有益なエネルギーに変換させ得る。

コントローラ１５０はバッテリー１２０の充電状況（ＳｏＣ）を監視する構成を有し得る。コントローラ１５０は、ＳｏＣが所定閾値を上回って回生制動イベントが生じ、かくしてトラクションモーター／発電機が電力を発生するとエンジン１１０への燃料供給を止め（もしそれ以前に止められていなければ）し、ＣＩＭＧ１１５をモーターとして作動させてエンジン１１０のクランクシャフトを回転させる。
かくして、バッテリー１２０（またはトラクションモーター／発電機１３０）からの電流はエンジン１１０をクランキングするＣＩＭＧ１１５により消散される。エンジン１１０のクランキングはエンジン１１０のモーター被駆動とも参照される。

バッテリー１２０のＳｏＣが所定閾値を超えるとコントローラ１５０はバッテリー１２０の損傷を回避するためバッテリー１２０のそれ以上の充填を防止させる。当該状況下では既知のＨＥＶにおける回生制動イベントは発生しなくなる。なぜならトラクションモーター／発電機１３０内の、回生制動イベント中にトラクションモーター／発電機１３０で発生する電流用流路が無くなるからである。かくして、トラクションモーター／発電機１３０から逆ＥＭＦが実質的に発生しないため、ドライブシャフト１３２には制動トルクは掛からない。

この問題を解決するため、本実施例では回生制動イベントが発生してバッテリーのＳｏＣが閾値レベルを上回るとトラクションモーター／発電機１３０（通常は電気モーターとして動作する）が発電機として動作し、ＣＩＭＧ１１５（通常は発電機として動作する）がモーターとして動作するように夫々制御される。
本発明の各実施例は、例えバッテリーＳｏＣがバッテリー１２０をそれ以上充電し得ない程であっても尚、回生制動を有効化させ得る利益がある。これにより、アクセルを離してブレーキペダルを踏んだ時の自動車１００の挙動をバッテリー１２０のＳｏＣに関わらず一定に維持させ得る。つまり、制動操作中の自動車の回生制動及び摩擦制動の相対比率がバッテリーの充電状況に関わらず実質同一に維持され得る。

回生制動イベント中にＣＭＩＧ１１５がモーターとして動作するよう制御される状況は比較的珍しいことを理解されたい。バッテリー１２０のＳｏＣが高いために回生制動が発生する状況の一例は、自動車が比較的高速で安定下に移動する場合である。回生制動により急制動を掛けて自動車を減速させると、バッテリーがその充電用に受け付け得ないほど大量の電荷が発生し得る。従って、この電荷の少なくとも幾分かを、エンジン１１０への燃料供給を停止した状態下に電気モーターとなったＣＩＭＧの駆動用に使用し得る。

ＣＩＭＧ１１５は、発電機として動作する場合、ある実施例ではバッテリー１２０を充電し且つトラクションモーター／発電機１３０をモーターとして動作させる約３５ｋＷの電気エネルギーを発生する。トラクションモーター／発電機１３０は回生制動状況下において比較的短時間に約１０ｋＷの電力を発生し得る。高ＳｏＣ下のバッテリー１２０は、ＣＩＭＧ１１５の発生する３５ｋＷの電力と、トラクションモーター／発電機１３０の発生する１０ｋＷの電力と（合計４５ｋＷ）を受け入れ得ない。

エンジン１１０を停止するとバッテリー１２０充電用の発生電力は４５ｋＷから１０ｋＷに低下し、エンジン１１０への燃料供給も止まる（またはある実施例では少なくとも実質的に減少する）ので燃料を節約できる。更には、ＣＩＭＧ１１５が電気モーターとして動作してエンジン１１０をクランクするとＣＩＭＧ１１５は約２ｋＷの電力を消散させ得るので、計８ｋＷの回生制動からの残余電力がバッテリー１２０に充電される。自動車１００は、充電を受け付けるようバッテリーを制御する構成を有し得る。ある実施例ではこの制御によりバッテリー１２０の全ＳｏＣが一時的に推奨最大ＳｏＣ（上述した所定レベル等の）を上回り、かくして回生制動プロセス中の自動車１００の性能が一定に維持される。当該構成は、回生制動イベント中の自動車１００の性能を、バッテリー１２０のＳｏＣに関わらず実質的にドライバーの所望通りのものとする利益がある。
摩擦式ブレーキを使用する必要性が低下することで、摩擦式ブレーキの損耗も低減することを理解されよう。

ある実施例において自動車は、回生制動イベント中にトラクションモーター／発電機１３０の発生電流量が所定閾値以下に低下するまでＣＩＭＧ１１５がエンジン１１０を駆動する構成を有する。次いで、トラクションモーター／発電機１３０の発生電流量が所定閾値以下に低下するとコントローラ１５０がエンジン１１０への燃料供給を再開させてエンジン１１０を再始動させる。あるいはコントローラ１５０は、ＣＩＭＧ１１５によるエンジン１１０の回転を停止させ且つエンジン１１０への燃料供給を再開させないことでエンジンを静止させる構成を有し得る。

コントローラ１５０の動作はドライバーが回生制動イベント後にアクセルを踏むか、または速度を落として自動車を停止するかによって決定され得る。その他構成も有益であり得る。
回生制動プロセスによる発生エネルギーが上述した条件でのエンジン１１０のクランク操作において消散されるとは言え、エンジン１１０への燃料供給が止まるためにエンジン１１０の消費燃料が低下し、かくして自動車１００の二酸化炭素放出量が減少することを理解されたい。

図１の実施例ではコントローラ１５０はエンジンの給気導管１１７に取り付けた給気スロットル弁１１７Ｖの動作をも制御する構成を有する。給気スロットル弁１１７Ｖはエンジン制御ユニットの制御下に、エンジン１１０がその定格出力以下で作動する場合にエンジン１１０への給気量を制御する。本実施例では給気スロットル弁１１７Ｖはコントローラ１５０の制御下に、ＣＩＭＧ１１５がエンジンをモーター駆動する間のエンジン１１０への給気量を決定する。

回生制動時のトラクションモーター／発電機１３０からの発生エネルギー量がバッテリー１２０への保存可能量を上回るとコントローラ１５０は給気スロットル弁１１７Ｖを所定量閉じ、ＣＩＭＧ１１５における、エンジン１１０を所定速度でモーター駆動するための必要仕事量を増大させる。ある実施例では給気スロットル弁１１７Ｖの閉鎖量は回生制動で発生する余剰の要消散電流量により決定される。

エンジン１１０が代表的な比較的小型の内燃機関である場合、その消散可能電力量はエンジン１１０が通気量制限下及びモーター被駆動下にある場合はエンジン１１０のサイズにより約２ｋＷ〜約１０ｋＷあるいはそれ以上に増大され得る。従って、発生余剰電力が約１０ｋＷである上記実施例では、エンジン１１０が通気量制限下及びモーター被駆動下にある場合はＣＩＭＧ１１５が実質的に全ての余剰電力を消散させ得る。かくしてバッテリー１２０は回生電力保存条件から実質上完全に解放される。

図２には本発明の、図１の実施例のそれと類似の更に他の実施例に従う自動車２００のエンジン２１０が示される。図２では図１のそれと類似の特徴部分は図１の１００番台に代えて２００番台の数値で示される。
エンジン２１０はコントローラ２５０の制御下にバッテリー２２０を充電する構成のＣＩＭＧ２１５に連結される。
エンジン２１０は給気導管２１７及び排気導管２１８を有する。図示実施例では給気導管２１７に給気弁２１７Ｖが、排気導管２１８には排気弁２１８Ｖが夫々設けられる。給気弁２１７Ｖ及び排気弁２１８Ｖは必要に応じてこれら各弁におけるガス流れを防止するよう動作自在である。

例えば、回生制動イベント中に先に説明した如くバッテリー２２０のＳｏＣが所定閾値レベルを超えたため、バッテリー２２０からＣＩＭＧ２１５に電荷を送達してエンジン２１０のクランクシャフトを回転させる必要が生じると、コントローラ２５０の制御下に給気弁２１７Ｖ及び排気弁２１８Ｖの一方または両方が閉鎖される。
ある実施例では、給気弁２１７Ｖ及び排気弁２１８Ｖの何れかのみを図１の実施例における如く設ける。
仮に給気弁２１７Ｖを閉じた状態でエンジン２１０をＣＩＭＧ２１５でクランク（またはモーター被駆動）すると給気弁２１７Ｖの直ぐ下流側のガス圧が、給気弁２１７Ｖの開放下における当該部分のガス圧以下に低下する。

同様に、仮に排気弁２１８Ｖを閉じた状態でエンジン２１０をＣＩＭＧ２１５でモーター被駆動させると排気弁２１８Ｖの直ぐ上流側のガス圧が、排気弁２１８Ｖの開放下における当該部分のガス圧以上に上昇する。
給気弁２１７Ｖ及び排気弁２１８Ｖの何れかまたは両方を閉じるとＣＩＭＧ２１５がエンジン２１０をモーター被駆動させるに要するトルク量が増大する。従って、当該状況下では大量の電力がＣＩＭＧ２１５で消散される。かくしてＣＩＭＧ２１５は、回生制動イベント中のトラクションモーター／発電機２３０からの所定発生電荷（または電力）に対する保存要求量に関しバッテリー２２０を更に解放させ得る。

本発明の各実施例には回生制動を、既知の自動車システムではバッテリーＳｏＣにより不可能または防止される如き条件下でさえ実施し得る利益が有る。これにより結局、自動車の性能が高バッテリーＳｏＣ条件下でさえ一定に維持され得る。更には、本発明の各実施例では、回生制動イベント中はエンジンへの燃料供給が停止され得ることから自動車の燃料消費量が低減され得る。然し乍ら、ＣＩＭＧがエンジンを回転させ続けることからエンジンは燃料供給再開時に一段と素早く再始動され得る。燃料の火花点火を要する燃料燃焼式アクチュエータではコントローラは、燃料供給停止に加え、またはそれに代えて火花点火を中断させる構成を有し得る。その他構成も有益であり得る。

図１及び図２の各実施例におけるコントローラ１５０、２５０は、トラクションモーター／発電機１３０、２３０と関連付けした、ＤＣ電流をＡＣ電流に及びその逆に変換する構成のインバータ等のコントローラと通信して前記トラクションモーター／発電機の発生電力量を監視する構成を有し得る。
ある実施例ではコントローラ１５０、２５０は、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）コントローラ等のブレーキコントローラと通信する構成を有する。コントローラ１５０、２５０は、バッテリー１２０、２２０またはＣＩＭＧ１１５、２１５が消散させ得る回生電力量をブレーキコントローラに示し、回生制動システムと本来のブレーキシステム（代表的には摩擦ブレーキシステム）との間の必要制動トルクをブレーキコントローラが決定できるようにする。通常運転時にはブレーキコントローラは、要求制動トルクが特に低下して回生制動（または本来の制動）のみが使用されるようになるまでは、回生制動及び本来の制動システムの両方を用いた制動を提供するよう制御され得る。

本発明の各実施例は、バッテリー１２０、２２０に電力を保存し得ない場合はＣＩＭＧ１１５、２１５が実質発生電力量を消散させ得ることから、バッテリーの充電状況（または作動可能性）に関わらず、ブレーキコントローラが、回生制動システムと本来の制動システムとの間で最適制動トルク配分下に安定動作し得る利益がある。この点は、ドライバーの受ける自動車の制動感をバッテリーの状況に関わらず実質的に一定とする利益がある。
本件出願は２０１０年１２月２日付で提出され、ここでの引用によりその内容を本明細書の一部とする英国特許出願番号第ＧＢ１０２０４４６．９の優先権を主張するものである。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。

１００ 自動車
１０５ ディファレンシャル
１０７ 車輪
１１０ 内燃機関
１１５ 第１モーター発電機
１１７ 給気導管
１１７Ｖ 給気スロットル弁
１１８ 排気導管
１２０ バッテリー
１３０ トラクションモーター／発電機
１３２ ドライブシャフト
１５０ コントローラ
２００ 自動車
２１０ エンジン
２１７ 給気導管
２１７Ｖ 給気弁
２１８ 排気導管
２１８Ｖ 排気弁
２２０ バッテリー
２３０ トラクションモーター／ゼネレータ
２５０ コントローラ

Claims (14)

1. 燃料燃焼式アクチュエータと、
   該燃料燃焼式アクチュエータにより被駆動される構成を有し且つエネルギー保存装置を再充電する電荷を発生する構成を有する発電機手段と、
   前記燃料燃焼式アクチュエータをモーター駆動して流体をポンピングさせるよう動作自在の第１電気機械と、
   回生制動により前記エネルギー保存装置再充電用の電荷を発生するよう動作自在の第２電気機械と、
   を含む装置であって、
   前記燃料燃焼式アクチュエータが前記エネルギ保存装置に関わる少なくとも１つの動作パラメータに依存しての非燃料燃焼時は、前記第１電気機械により前記燃料燃焼式アクチュエータを自動的にモーター被駆動させ、該燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動時には該燃料燃焼式アクチュエータの流体ポンピング量を制限装置により自動的に制限して前記第１電気機械の仕事量を増大させる装置。
2. 前記流体がガスである請求項１に記載の装置。
3. 前記燃料燃焼式アクチュエータへの流入給気ガス量を制限手段により制限することで該燃料燃焼式アクチュエータの流体ポンピング量を自動制限するよう動作自在である請求項１または２に記載の装置。
4. 前記燃料燃焼式アクチュエータからの流出流体量を該燃料燃焼式アクチュエータの流体ポンピング量を制限する制限手段により自動制限するよう動作自在である請求項１〜３の何れかに記載の装置。
5. 前記制限手段が弁その他を含む請求項１〜４の何れかに記載の装置。
6. 前記燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動時における前記第１電気機械の仕事量を、前記エネルギー保存装置に関わる少なくとも１つの動作パラメータ値に依存する量増大するよう前記制限手段を制御するべく動作自在である請求項１〜５の何れかに記載の装置。
7. 前記エネルギー保存装置に関わる少なくとも１つの動作パラメータが、該エネルギー保存装置における、充電状況、温度、及び最新の最大許容充電率から選択される請求項１〜６の何れかに記載の装置。
8. 前記第１電気機械が、前記燃料燃焼式アクチュエータ被駆動式の発電手段を提供する発電機として動作自在であり且つ前記燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動用モーターとして動作自在である請求項１〜７の何れかに記載の装置。
9. 前記第１電気機械が、装置のクランクに一体化したスタータ発電機（ＣＩＳＧ）及び装置のベルトに一体化したスタータ発電機（ＢＩＳＧ）の何れかを選択して提供される請求項８に記載の装置。
10. 前記第２電気機械がトラクションモーターとしても動作自在である請求項１〜９の何れかに記載の装置。
11. 前記燃料燃焼式アクチュエータが、内燃機関及びガスタービンエンジンの何れかから選択される請求項１〜１０の何れかに記載の装置。
12. 前記第１電気機械が、回生制動中のエンジンのモーター被駆動時に前記燃料燃焼式アクチュエータへの燃料流れを停止させるよう動作自在である請求項１〜１１の何れかに記載の装置。
13. 請求項１〜１２の何れかに記載の装置を含む、ハイブリッド型電気自動車、ハイブリッド型電気機関車、またはハイブリッド型海洋船舶。
14. 燃料燃焼式アクチュエータ被駆動式の発電手段により、エネルギー保存装置再充電用の電荷を発生させること、
    回生制動を実施して前記エネルギー保存装置を再充電すること、
    を含み、
    前記回生制動実施時において、前記エネルギー保存装置に関わる少なくとも１つの動作パラメータに依存して前記燃料燃焼式アクチュエータが自動的にモーター被駆動され、
    前記燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動時に該燃料燃焼式アクチュエータの流体ポンピング量を制限することにより、前記燃料燃焼式アクチュエータのモーター被駆動時における仕事量を増大させることを含む方法。

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