JP2013537498A - ハイブリッド推進システム - Google Patents

Abstract

エンジン１００、第１のモータ１０１、第２のモータ１０２、動力結合デバイス２００、および駆動シャフト３００を備えるハイブリッド推進システムを開示する。動力結合デバイス２００は、第１のクラッチを介してエンジン１００と接続される第１のプロペラシャフト２０１と、第１のモータ１０１におけるロータと接続される第２のプロペラシャフト２０２と、第２のモータ１０２におけるロータと接続される第３のプロペラシャフト２０３とを含む。インナーリングギア２０４を有するプラネタリーギア機構によって、第１のプロペラシャフト２０１、第２のプロペラシャフト２０２、および前記第３のプロペラシャフト２０３が、互いと駆動係合するようになる。インナーリングギア２０４および前記第３のプロペラシャフト２０３が、前記駆動シャフト３００とそれぞれ選択的に駆動係合する。上述の技術的ソリューションに従って、エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ２００からの動力は、３つのプロペラシャフトを有する動力結合デバイス２００を介して互いに結合し、その動力は、プラネタリーギア機構によって噛み合う。さらに、インナーリングギア２０４と第３のプロペラシャフト２０３とは、それぞれ異なる動作状況に応じて、動力出力としてなる。したがって、ハイブリッド推進システムは、よりコンパクトな構造を有し、エンジンとモータとの間の望ましい動力配分を可能にし、それによって、様々な動作状況におけるエンジンおよび／またはモータの望ましい動作状態が確実なものとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド自動車（ＨＶ）に関し、詳細には、ＨＶ用のハイブリッド推進システムに関する。

ＨＶは、エンジンおよびモータの２つの動力源を有する。
ＨＶ推進システムは、接続方法によると、シリーズ、パラレル、およびシリーズ−パラレルの３つの形態に分類することができる。

シリーズ推進システムは、エンジンがダイナモを直接駆動して電気をエネルギー貯蔵デバイスとモータに供給し、モータが自動車を駆動して走らせることを意味する。
パラレル推進システムは、エンジンとモータとが、自動車を単独および共同で駆動することが可能であることを意味する。

シリーズ推進システムおよびパラレル推進システムの駆動モードは比較的珍しく、ハイブリッド推進システムの利点を有していないため、現在ではシリーズ−パラレル推進システムが一般に用いられている。
シリーズ−パラレル推進システムは、エンジンとモータが変速機構を介して互いに結合しており、それによって、エンジンとモータとの回転速度の関係を走行状況に応じて調節可能であることを意味する。
シリーズ−パラレル推進システムは、シリーズ推進システムおよびパラレル推進システムと比べると、エンジンの動力出力とモータの動作とを、動作状況に応じてよりフレキシブルに調節することができる。

従来のシリーズ−パラレル推進システムでは、エンジンとモータとの間の動力結合は、一般に変速機構を介して実現される。
しかし、従来のシリーズ−パラレル推進システムによって通常採用される変速機構は、体積が大きく、ＨＶにおける部品の配置に関して便利でない。
さらに、従来のシリーズ−パラレル推進システムでは、エンジンとモータとの間の動力配分に対する十分な考慮がなされておらず、高い出力パワーを得るためにエンジンとモータが異なる動作状況において望ましい状態にあることを確実なものとすることができない。

したがって、当技術分野において差し迫っている技術的課題は、従来のＨＶ用のエンジンとモータとの間のコンパクトな構造と望ましい動力配分とをいかに実現するかである。

本発明の目的は、コンパクトな構造を有し、またエンジンとモータとの間の望ましい動力配分を確実なものとするハイブリッド推進システムを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、エンジン、第１のモータ、第２のモータ、動力結合デバイス、および駆動シャフトを備えるハイブリッド推進システムが提供され、このうち、動力結合デバイスは、
第１のクラッチを介してエンジンと接続される第１のプロペラシャフトと、
第１のモータにおけるロータと接続される第２のプロペラシャフトと、
第２のモータにおけるロータと接続される第３のプロペラシャフトとを含み、
第１のプロペラシャフト、第２のプロペラシャフト、および第３のプロペラシャフトは、インナーリングギアを有するプラネタリーギア機構によって互いと駆動係合するようになり、
インナーリングギアおよび第３のプロペラシャフトは、駆動シャフトとそれぞれ選択的に駆動係合する。

プラネタリーギア機構は、小型サンギアと、大型サンギアと、同一のプラネタリーキャリアによって回転可能に支持された、相互に噛み合う短いプラネタリーギアおよび長いプラネタリーギアとをさらに備え、小型サンギアは、短いプラネタリーギアと噛み合っており、また長いプラネタリーギアは、大型サンギアおよびインナーリングギアと噛み合っており、第１のプロペラシャフト、第２のプロペラシャフト、および第３のプロペラシャフトは同軸であり、第１のプロペラシャフトは、プラネタリーキャリアおよび小型サンギアの一方と接続されており、第２のプロペラシャフトは、プラネタリーキャリアおよび小型サンギアの他方と接続されており、また第３のプロペラシャフトは、大型サンギアと接続されていることが好ましい。

第１のプロペラシャフトは、第２のプロペラシャフトを通って延びて、プラネタリーキャリアと接続されていることが好ましい。

動力結合デバイスは、駆動シャフトと同軸である第１の駆動ホイールおよび第２の駆動ホイールをさらに備えることが好ましい。
第１の駆動ホイールは、インナーリングギアと駆動係合し、また第２のクラッチを介して駆動シャフトと接続され、第２の駆動ホイールは、第３のプロペラシャフトと駆動係合し、また第３のクラッチを介して駆動シャフトと接続される。

第１の駆動ホイールはギアであり、第１の駆動ホイールと噛み合う第１のアウターギアは、インナーリングギアの外側の周囲面に配置されていることが好ましい。

第１の駆動ホイールはギアであり、インナーリングギアは、第１の駆動ホイールと噛み合う第２のアウターギアと接続され、第２のアウターギアの基礎円半径は、インナーリングギアの基礎円半径より小さいことが好ましい。

第２の駆動ホイールはギアであり、第２の駆動ホイールと噛み合う第３のアウターギアは、第３のプロペラシャフトに対して配置されているか、または、第２の駆動ホイールはチェーンホイールであり、別のチェーンホールが、第３のプロペラシャフトに対して配置され、２つのチェーンホイールの間に駆動チェーンがつながれていることが好ましい。

このハイブリッド推進システムは、エネルギー貯蔵デバイス、ブレーキ、およびコントローラをさらに備え、エネルギー貯蔵デバイスは、第１のモータおよび第２のモータと電気的に接続され、ブレーキは、小型サンギア、大型サンギア、プラネタリーキャリア、およびインナーリングギアの少なくとも１つの回転を制御することができ、コントローラは、第１のモータ、第２のモータ、第１のクラッチ、第２のクラッチ、第３のクラッチ、およびブレーキの動作を制御するために用いられることが好ましい。

このハイブリッド推進システムは、以下の動作モード、すなわち、
エンジンが動作を停止し、第１のモータおよび第２のモータの少なくとも一方が動作し、第１のクラッチが切り離され、第２のクラッチおよび第３のクラッチの少なくとも一方が噛み合うＥＶモードと、
エンジンが動作し、第１のクラッチが噛み合い、第１のモータおよび第２のモータの両方が動作を停止し、第２のクラッチおよび／または第３のクラッチが噛み合うエンジンモードと、
エンジンが動作し、第１のクラッチ、第２のクラッチ、および第３のクラッチがすべて噛み合い、第１のモータおよび第２のモータの少なくとも一方が電気エネルギーを機械エネルギーに変換するハイブリッド駆動モードと、
エンジンが動作し、第１のクラッチが噛み合い、第１のモータおよび第２のモータの少なくとも一方が、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電モードと、
第１のクラッチが切り離され、第２のクラッチおよび第３のクラッチの少なくとも一方が噛み合い、駆動シャフトが、第１のプロペラシャフトおよび／または第２のプロペラシャフトを駆動して回転させ、それによって、第１のモータおよび／または第２のモータが、機械エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能となるエネルギー回収モードとの少なくとも１つを有し得ることが好ましい。

本発明の技術的ソリューションによれば、エンジン、第１のモータ、および第２のモータからの動力は、３つのプロペラシャフトを有する動力結合デバイスを介して互いに結合し、３つのプロペラシャフトからの動力は、プラネタリーギア機構によって噛み合う。
さらに、インナーリングギアと、第２のモータによって接続された第３のプロペラシャフトとは、異なる動作状況に応じて、動力出力部品としてそれぞれ用いることができる。
したがって、ハイブリッド推進システムは、よりコンパクトな構造を有し、エンジンとモータとの間の望ましい動力配分を可能にし、それによって、様々な動作状況におけるエンジンおよび／またはモータの望ましい動作状態が確実なものとなる。

本発明の好ましい実施形態によるハイブリッド推進システムの概略図である。 本発明の好ましい別の実施形態によるハイブリッド推進システムの概略図である。

第１のクラッチ １１
第２のクラッチ １２
第３のクラッチ １３
エンジン １００
第１のモータ １０１
第２のモータ １０２
第１の駆動ホイール １０５
第２の駆動ホイール １０６
動力結合デバイス ２００
第１のプロペラシャフト ２０１
第２のプロペラシャフト ２０２
第３のプロペラシャフト ２０３
インナーリングギア ２０４
第１のアウターギア ２０５
第２のアウターギア ２０６
第３のアウターギア ２０７
駆動シャフト ３００
小型サンギア ４０１
大型サンギア ４０２
プラネタリーキャリア ４０３
短いプラネタリーギア ４０４
長いプラネタリーギア ４０５

次に、添付図面を参照することによって、本発明における具体的な実施形態を説明する。

図１および図２に示されているように、本発明によって提供されるハイブリッド推進システムは、エンジン１００、第１のモータ１０１、第２のモータ１０２、動力結合デバイス２００、および駆動シャフト３００を備える。
動力結合デバイス２００は、
第１のクラッチ１１を介してエンジン１００と接続される第１のプロペラシャフト２０１と、
第１のモータ１０１におけるロータと接続される第２のプロペラシャフト２０２と、
第２のモータ１０２におけるロータと接続される第３のプロペラシャフト２０３とを含み、
第１のプロペラシャフト２０１、第２のプロペラシャフト２０２，および第３のプロペラシャフト２０３は、インナーリングギア２０４を有するプラネタリーギア機構によって互いと駆動係合するようになり、インナーリングギア２０４および第３のプロペラシャフト２０３は、駆動シャフト３００とそれぞれ選択的に駆動係合する。

エンジン１００は、自動車用の従来のエンジンでもよい。
第１のモータ１０１および第２のモータ１０２は、動力結合デバイス２００を介してエンジン１００と結合し、また、第１のモータ１０１および／または第２のモータ１０２は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するモータ、または、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するダイナモ、または、エンジン１００の始動モータのいずれかとしてそれぞれ用いられてもよい。
第１のモータ１０１および／または第２のモータ１０２の動作状態は、実際の動作状況に応じて選択されてもよい。
このことは、以下で詳細に説明される。

エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２によって伝えられる動力を結合するために、動力結合デバイス２００は、３つのプロペラシャフトを有し、このうち、第１のプロペラシャフト２０１は、第１のクラッチ１１を介してエンジン１００と接続され、第１のクラッチ１１の噛み合いと切り離しによって、第１のプロペラシャフト２０１とエンジン１００との間の動力伝達が制御され得る。
第２のプロペラシャフト２０２は、第１のモータ１０１におけるロータと接続される。
第３のプロペラシャフト２０３は、第２のモータ１０２におけるロータと接続される。
したがって、本発明によって提供されるハイブリッド推進システムでは、エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２は、それぞれ異なるプロペラシャフトと接続され、それによって、異なる動作状況における、エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２の望ましい動作状態が確実なものとなる。

特に、第１のプロペラシャフト２０１、第２のプロペラシャフト２０２、および第３のプロペラシャフト２０３は、インナーリングギア２０４を有するプラネタリーギア機構によって互いと駆動係合するようになり、それによって、エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２の動力結合が実現される。
プラネタリーギア機構は、コンパクトな構造を実現することができ、それによってＨＶにおける部品のレイアウトが容易となる。
このプラネタリーギア機構は、以下で詳しく説明される。

さらに、駆動シャフト３００は、ＨＶの駆動ホイールを駆動する部品である。
この駆動シャフト３００は、駆動ホイールを直接的に駆動する部品でもよく、または、駆動ホイールを間接的に駆動する部品でもよい。
駆動シャフト３００は、エンジン１００、第１のモータ１０１および／または第２のモータ１０２からの動力を受け、その動力を自動車の駆動ホイールに伝え、それによって自動車を駆動して走らせる。
特に、図１および図２に示されているように、インナーリングギア２０４および第３のプロペラシャフト２０３は、駆動シャフト３００とそれぞれ選択的に駆動係合する。
したがって、プラネタリーギア機構のインナーリングギア２０４と、第３のプロペラシャフト２０３（第３のプロペラシャフト２０３と接続された大型サンギア４０２）とは、プラネタリーギア機構における動力出力部品として働くことができる。

さらに、インナーリングギア２０４と駆動シャフト３００との間の動力伝達、ならびに、第３のプロペラシャフト２０３（および大型サンギア４０２）と駆動シャフト３００との間の動力伝達は、クラッチによって制御することができる。
例えば、図１および図２に示されているように、第２のクラッチ１２および第３のクラッチ１３を用いることができる。
上記の第１のクラッチ１１、第２のクラッチ１２、および第３のクラッチ１３はすべて、適用可能な乾式クラッチまたは湿式クラッチなどの従来のクラッチでもよい。

この構造により、動力出力部品としてのインナーリングギア２０４を用いるために第２のクラッチ１２が選択的に噛み合ってもよく、または、動力出力部品としての第３のプロペラシャフト２０３を用いるために第３のクラッチ１３が噛み合ってもよく、または、インナーリングギア２０４と第２のプロペラシャフト２０３の動力を駆動シャフト３００に同時に伝えるために、第２のクラッチ１２と第３のクラッチ１３とが同時に噛み合ってもよい。

本発明によって提供されるハイブリッド推進システムは、動力出力における様々なオプションを実現することができるため、このシステムは、異なる動作状況における異なる動作モードの選択を容易にし、それによって、エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２における望ましい動作状態が確実なものとなる。

上記で説明されているように、第１のプロペラシャフト２０１、第２のプロペラシャフト２０２、および第３のプロペラシャフト２０３は、インナーリングギア２０４を有するプラネタリーギア機構によって互いと駆動係合するようになる。
好ましい状況のもとでは、図１および図２に示されているように、プラネタリーギア機構は、インナーリングギア２０４の他に、小型サンギア４０１と、大型サンギア４０２と、同じプラネタリーキャリア４０３によって回転可能に支持され、相互に噛み合っている短いプラネタリーギア４０４および長いプラネタリーギア４０５とをさらに備えることができ、小型サンギア４０１は、短いプラネタリーギア４０４と噛み合っており、また長いプラネタリーギア４０５は、大型サンギア４０２およびインナーリングギア２０４と噛み合っている。

第１のプロペラシャフト２０１は、プラネタリーキャリア４０３および小型サンギア４０１の一方と接続されており、第２のプロペラシャフト２０２と第３のプロペラシャフト２０３とは同軸であり、第２のプロペラシャフト２０２は、プラネタリーキャリア４０３および小型サンギア４０１の他方と接続されており、第３のプロペラシャフト２０３は、大型サンギア４０２と接続されている。

具体的には、このプラネタリーギア機構は、ラヴィグノープラネタリーギア機構でもよく、または、ラヴィグノープラネタリーギア機構に基づいてわずかに変更されたプラネタリーギア機構でもよい。

ラヴィグノープラネタリーギア機構が用いられるが、これは、一方では、このプラネタリーギア機構の構造がコンパクトであり、それによって比較的狭い空間を占めて自動車の空間レイアウトを容易にし、他方では、この構造が、エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２からの動力を互いに結合し、異なるプロペラシャフトによって、エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２における個々の接続を可能にし、それによって、異なる動作状況におけるエンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２の望ましい動作状態を確実なものとするためである。

ラヴィグノープラネタリーギア機構が採用される場合、エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２は、ラヴィグノープラネタリーギア機構における３つの異なる回転素子とそれぞれ選択的に接続され得る。
すなわち、エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２は、ラヴィグノープラネタリーギア機構における小型サンギア４０１、大型サンギア４０２、インナーリングギア４０２、およびプラネタリーキャリア４０３の任意の３つとそれぞれ選択的に接続することができ、それによって様々な動力結合関係が得られる。

例えば、エンジン１００と接続された第１のプロペラシャフト２０１は、小型サンギア４０１と接続されてもよく、第１のモータ１０１と接続された第２のプロペラシャフト２０２は、プラネタリーキャリア４０３と接続されてもよく、第２のモータ１０２と接続された第３のプロペラシャフト２０３は、大型サンギア４０２と接続されてもよく、または、エンジン１００と接続された第１のプロペラシャフト２０１は、プラネタリーキャリア４０３と接続されてもよく、第１のモータ１０１と接続された第２のプロペラシャフト２０２は、プラネタリーキャリア４０３と接続されてもよく、第２のモータ１０２と接続された第３のプロペラシャフト２０３は、大型サンギア４０２と接続されてもよい。
他の形態も存在する。それらは、ここでは列挙されない。

しかし、それぞれの部品におけるレイアウトの都合を考えると、図１および図２に示されているように、エンジン１００と接続された第１のプロペラシャフト２０１は、プラネタリーキャリア４０３と接続され、第１のモータ１０１と接続された第２のプロペラシャフト２０２は、小型サンギアと接続され、第２のモータ１０２と接続された第３のプロペラシャフト２０３は、大型サンギア４０２と接続され、それによって、エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２の動力結合が実現される。

このレイアウトによれば、第１のモータ１０１は、小型サンギア４０１と接続され、第２のモータ１０２は、大型サンギア４０２と接続される。
それにより、第１のモータ１０１および第２のモータ１０２は、半径方向における大きい寸法を必要とせず、特に第１のモータ１０１および第２のモータ１０２について、半径方向においてコンパクトな構造が得られる。

プラネタリーキャリア４０３に関しては、プラネタリーキャリア４０３は、様々な設定形態を有することができる。
従来のラヴィグノープラネタリーギア機構では、プラネタリーキャリア４０３は、通常、小型サンギア４０１の外側における短いプラネタリーギア４０４と、長いプラネタリーギア４０５とを回転可能に支持している（この状況では、第１のプロペラシャフト２０１は、プラネタリーキャリア４０３に接続するために中空でもよい）。
また、この用途における技術的ソリューションでは、この形態が採用され得る。

好ましい状況のもとでは、図１および図２に示されているように、第１のプロペラシャフト２０１は、第２のプロペラシャフト２０２を通って延び、プラネタリーキャリア４０３と接続されている。
すなわち、第２のプロペラシャフト２０２は中空であり、第１のプロペラシャフト２０１は、第２のプロペラシャフト２０２の内側の空間を通って延びてプラネタリーキャリア４０３と接続され、それによって、よりコンパクトな構造が得られるように、プラネタリーキャリア４０３の一部が、小型サンギア４０１と大型サンギア４０２との間に位置している。
この特徴は、従来のラヴィグノープラネタリーギア機構に対する変更である。

さらに、上記のプラネタリーギア機構は、ラヴィグノープラネタリーギア機構に限定されない。
それよりむしろ、エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２における個々の接続が、異なるプロペラシャフトによって可能となれば、他のタイプのプラネタリーギア機構が用いられてもよい。
例えば、上記のプラネタリーギア機構では、詳細には、西北工業大学の教育研究室（Ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｏｆｆｉｃｅ）によって、機械工学の原理と機械部品について記載された「機械工学の原理（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ）」（編集長Ｓｕｎ ＨｅｎｇおよびＣｈｅｎ Ｚｕｏｍｏ、１９９６年５月５日、１９９７年１１月に第３版）の９章を参照することができる、通常のギアトレインおよびエピサイクリックギアトレインを含む複合ギアトレインが採用されてもよい。

動力結合デバイス２００で採用されるプラネタリーギア機構は、上記に詳しく説明されている。
上記で示されているように、エンジン１００、第１のモータ１０１、および第２のモータ１０２は、すべて動力源として個々に用いることができ、インナーリングギア２０４と、大型サンギア４０２に接続された第３のプロペラシャフト２０３とは、それぞれ動力出力部品として働くことができる。
動力結合デバイス２００と駆動シャフト３００との間の接続は、以下で詳細に説明される。

インナーリングギア２０４からの動力と、第３のプロペラシャフト２０３からの動力とが、それぞれ選択的に、または共に駆動シャフト３００に伝えられることを可能にするために、様々な形態を用いることができる。

例えば、インナーリングギア２０４は、動力伝達の接続または切断を実現するクラッチ、同期装置、または他の動力伝達制御部品によって制御され得るギア機構を介して、動力を駆動シャフト３００に伝えることができる。

さらに、動力結合デバイス２００は、図１および図２に示されているように、駆動シャフト３００と同軸である第１の駆動ホイール１０５および第２の駆動ホイール１０６を備えることが好ましい。
第１の駆動ホイール１０５は、インナーリングギア２０４と駆動係合しており、第２のクラッチ１２を介して駆動シャフト３００と接続される。
第２の駆動ホイール１０６は、第３のプロペラシャフト２０３と駆動係合しており、第３のクラッチ１３を介して駆動シャフト３００と接続される。
駆動シャフト３００とインナーリングギア２０４との動力の係合、および、駆動シャフト３００と第２のプロペラシャフト２０３との動力の係合は、第２のクラッチ１２および第３のクラッチ１３を用いることによって制御することができる。

第１の駆動ホイール１０５は、適切な駆動機構を介してインナーリングギア２０４と直接的または間接的に噛み合い、それによって、インナーリングギア１０４からの動力が受け取られる。
さらに、第２のクラッチ１２は、インナーリングギア２０４と第１の駆動ホイール１０５との間に配置されるため、インナーリングギア２０４からの動力は、第２のクラッチ１２の噛み合い、または切り離しを制御することによって、駆動シャフト３００に選択的に伝えることができる。
第２の駆動ホイール１０６は、同様の方法によって第３のプロペラシャフト２０３から動力を受け取り、動力を、第３のクラッチ１３を介して駆動シャフトに選択的に伝えることができる。
当然ながら、インナーリングギア２０４からの動力と、第３のプロペラシャフト２０３からの動力とは、駆動シャフト３００に同時に伝えられてもよい。

第１の駆動ホイール１０５は、駆動シャフト３００との動力の係合を実現するために適切な方法で配置することができる。
図１および図２に示されているように、第１の駆動ホイール１０５および駆動シャフト３００は、駆動シャフト３００の一方の端部において同軸上に配置される。
いずれにしても、本発明は、これに限定されない。
例えば、第１の駆動ホイール１０５は、駆動シャフト３００に回転可能に配置され、駆動シャフト３００に対して自由に回転するか、または、駆動シャフト３００と共に回転するように、同期装置の動作を通じて制御されてもよい。
第２の駆動ホイール１０６に関しては、第２の駆動ホイール１０６が、駆動シャフト３００への、第３のプロペラシャフト２０３における動力の選択的な伝達を実現可能である限り、第２の駆動ホイール１０６では、第１の駆動ホイール１０５の設定と同様の設定が用いられてもよく、または、第１の駆動ホイール１０５の設定と異なる設定が用いられてもよい。

インナーリングギア２０４と第１の駆動ホイール１０５との間の動力伝達、および、第３のプロペラシャフト２０３と第２の駆動ホイール１０６との間の動力伝達は、以下で詳細に説明される。

インナーリングギア２０４および第１の駆動ホイール１０５に関しては、動力伝達は様々な方法によって実現され得る。

例えば、第１の駆動ホイール１０５では、摩擦ホイールトランスミッション、チェーン・ホイール・トランスミッションなどが採用され得るが、好ましい状況のもとでは、図１に示されているように、第１の駆動ホイール１０５はギアであり、第１の駆動ホイール１０５と（直接的または間接的に）噛み合う第１のアウターギア２０５は、インナーリングギア２０４の周囲面に配置される。
インナーリングギア２０４の周囲面に配置された第１のアウターギア２０５は、第１の駆動ホイール１０５と直接噛み合い、それによって動力損失が防止されることが好ましい。

別の例の場合には、図２に示されているように、第１の駆動ホイール１０５はギアであり、インナーリングギア２０４は、第１の駆動ホイール１０５と噛み合う第２のアウターギア２０６につながれており、この第２のアウターギア２０６の基礎円半径は、インナーリングギア２０４の基礎円半径より小さい。

インナーリングギア２０４が回転すると、第２のアウターギア２０６は、インナーリングギア２０４と共に回転する。
一方、第２のアウターギア２０６の基礎円半径が、インナーリングギア２０４の基礎円半径より小さいため、第２のアウターギア２０６は、通常、インナーリングギア２０４の一方の側にある。
それにより、インナーリングギア２０４の周囲面に第１のアウターギア２０５を配置する状況と比べると、半径方向における空間の占有を減らすことができ、そのため、半径方向におけるよりコンパクトなレイアウトが得られる。
当然ながら、インナーリングギア２０４の周囲面に第１のアウターギア２０５を配置する状況に関しては、軸方向に占められる空間が狭くなり、そのため、この状況は、軸方向におけるコンパクトな空間を要する動作状況に適用可能である。

したがって、第３のプロペラシャフト２０３と第２の駆動ホイール１０６との間の動力伝達を実現するために、異なる動作状況において異なる方法が採用され得る。

第３のプロペラシャフト２０３および第２の駆動ホイール１０６に関しては、第３のプロペラシャフト２０３は、様々な方法によって第２の駆動ホイール１０６と駆動係合していてもよい。

例えば、図１に示されているように、第２の駆動ホイール１０６はギアでもよく、第２の駆動ホイール１０６と（直接的または間接的に）噛み合う第３のアウターギア２０７は、第３のプロペラシャフト２０３に対して配置される。
すなわち、第３のプロペラシャフト２０３と第２の駆動ホイール１０６との間の動力伝達は、ギアトランスミッションによって実現される。
この接続形態は、第３のプロペラシャフト２０３と第２の駆動ホイール１０６との間の空間が狭い使用状況に対して特に適用可能である。

あるいは、図２に示されているように、第２の駆動ホイール１０６はチェーンホイールであり、別のチェーンホイール２０８が、第３のプロペラシャフト２０３に配置され、これらの２つのチェーンホイールに駆動チェーンがつながれる。
すなわち、第３のプロペラシャフト２０３と第２の駆動ホイール１０６との間の動力伝達は、チェーン駆動によって実現される。
この接続形態は、第３のプロペラシャフト２０３と、第２の駆動ホイール１０６との間の空間が広い使用状況に特に適用可能である。

当然ながら、上記で説明されているように、本発明においては、第３のプロペラシャフト２０３と、第２の駆動ホイール１０６との間の動力伝達は、上記の実施形態に限定されない。
例えば、ベルト駆動、および、摩擦ホイール駆動、および、他の駆動形態が用いられてもよい。
このことは、インナーリングギア２０４と、第１の駆動ホイール１０５との間の動力伝達にも当てはまる。

本発明によって提供されるハイブリッド推進システムの主要部品、および、それらの接続関係は、上記に詳しく説明されている。
上記の主要部品に加え、このハイブリッド推進システムは、エネルギー貯蔵デバイス、ブレーキ、およびコントローラを備えることが好ましい。
エネルギー貯蔵デバイスは、第１のモータ１０１および第２のモータ１０２と電気的に接続され、ブレーキは、小型サンギア４０１、大型サンギア４０２、プラネタリーキャリア４０３、およびインナーリングギア２０４の少なくとも１つの回転を制御することができ、コントローラは、第１のモータ１０１、第２のモータ１０２、第１のクラッチ１１、第２のクラッチ１２、第３のクラッチ１３、およびブレーキの動作を制御するために用いられる。

すなわち、動作中には、エネルギー貯蔵デバイスは、第１のモータ１０１および第２のモータ１０２が電気エネルギーを機械エネルギーに変換できるように、第１のモータ１０１および第２のモータ１０２に電気エネルギーを供給することができる。
さらに、エネルギー貯蔵デバイスは、第１のモータ１０１および第２のモータ１０２によって機械エネルギーから変換された電気エネルギーを蓄えることもできる。

このエネルギー貯蔵デバイスは、例えば従来の充電式電池、Ｎｉ−ＭＨ電池、およびリチウムイオン電池でもよい。

さらに、プラネタリーギア機構におけるそれぞれの部品を回転させるか、またはそれらの部品にブレーキをかけるために、それらの部品のそれぞれの動作状態を制御することができるブレーキが提供され、それによって、（駆動ルートおよび速度比などの）様々な駆動特性がプラネタリーギア機構に与えられ、また様々な動作状況における自動車の要件が満たされる。

例えば、図１および図２に示されているように、ブレーキは、小型サンギア４０１、大型サンギア４０２、プラネタリーキャリア４０３、およびインナーリングギア２０４の少なくとも１つの回転を制御することができる。
ブレーキは、通常、回転部品の半径方向に配置することができ、ブレーキが回転部品と噛み合う場合は、回転部品の回転を妨げることができ、ブレーキが回転部品と切り離される場合は、回転部品の回転を可能にする。

（ＥＣＵなどの）コントローラは、自動車のハイブリッド推進システムにおける動作モードを、自動車の動作状況に応じて選択的に制御することができる。
すなわち、ハイブリッド推進システムは、モータ、クラッチ、およびブレーキのすべてを制御することによって、異なる動作状況に適合する所定の動作モードに入っている。
本明細書で説明されるコントローラは、単一の制御デバイスでもよく、または、複数の制御デバイスの集まりでもよい。

以下では、ハイブリッド推進システムの動作モードが説明される。
具体的には、ハイブリッド推進システムは、異なる動作状況に適合するために、以下の動作モードの少なくとも１つを有し得る。

Ａ） ＥＶモード：エンジン１００は動作する必要がなく（すなわち、エンジン１００は動作を停止している）、駆動シャフト３００の動力は、第１のモータ１０１および／または第２のモータ１０２によって供給される。

具体的には、第１のモータ１０１および第２のモータ１０２の少なくとも一方が動作する。
第１のクラッチ１１は開放され、それによって、エンジン１００とプラネタリーギア機構との間の動力伝達が切り離され、ＥＶモードにおける伝達効率が上昇する。

さらに、第１のモータ１０１および第２のモータ１０２の少なくとも一方からの動力を駆動シャフトに伝えるために、第２のクラッチ１２および第３のクラッチ１３の少なくとも一方が噛み合う。
上記で説明されているように、インナーリングギア２０４および第３のプロペラシャフト２０３のそれぞれは、動力出力部品として働くことができる。そのため、異なる動力出力部品に応じて、異なるクラッチの噛み合いが選択され得る。
例えば、インナーリングギア２０４だけが動力を出力する場合には、第２のクラッチ１２が噛み合っていてもよく、その間、第３のクラッチ１３は切り離されている。

通常の状況下では、エネルギー貯蔵デバイスの電気量が十分である場合には、ＥＶモードが用いられ得る。
この場合には、自動車の動力は、第１のモータ１０１および／または第２のモータ１０２のみによって提供される。
このモードでは、自動車は直接的に始動することができる。
さらに、動作中のモータの回転方向を制御することによって、自動車の後方移動を容易に実現することができる。

Ｂ） エンジンモード：エンジン１００は動作し、第１のクラッチ１１は噛み合い、第１のモータ１０１および第２のモータ１０２は動作を停止し、第２のクラッチ１２および／または第３のクラッチ１３は噛み合う。

エンジンモードのもとでは、エンジン１００だけが動力を駆動シャフト３００に供給し、その間、第１のモータ１０１および第２のモータ１０２は、両方とも動作を停止している。
小型サンギア４０１は、制動または自由回転の状態でもよく、その間、大型サンギア４０２も、制動または自由回転の状態でもよく、それによって、プラネタリーギア機構は様々な駆動特性を有し得る。
あるいは、異なる動作状況に適合するために、異なる動力出力部品が選択され得る。
例えば、小型サンギア４０１および大型サンギア４０２は、両方とも制動の状態であってもよく、エンジン１００の動力は、第１のクラッチ１１を介して第１のプロペラシャフト２０１に伝えられ、また、動力結合デバイス２００との結合後の第２のクラッチ１２を介して駆動シャフト３００に伝えられる。
第３のプロペラシャフト２０３および大型サンギア４０２は、ブレーキがかけられているため、第３のクラッチ１３は、噛み合っていてもよく、または、開放されていてもよいが、開放が好ましい。

エンジンモードは、エネルギー貯蔵デバイスの電気量が十分でないか、またはエネルギー貯蔵デバイスが故障している状況に適用可能である。
さらに、プラネタリー駆動機構を制御することによって様々な伝達比を実現することができ、それによって変速機能が実現される。

Ｃ） ハイブリッド駆動モード：エンジン１００は動作し、第１のクラッチ１１、第２のクラッチ１２、および第３のクラッチ１３はすべて噛み合い、第１のモータ１０１および第２のモータ１０２の少なくとも一方は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する。

好ましい状況のもとでは、第１のモータ１０１および第２のモータ１０２の両方は、駆動シャフト３００に最大動力を供給するように動作する。

このハイブリッドモードは、急加速、登坂、または、速度の高い追い越しに適用可能である。
エンジン１００およびモータがすべて動作に加わるため、エンジン１００およびモータにおける望ましい動作状態が生み出される。

Ｄ） 発電モード：エンジン１００は動作し、第１のクラッチ１１は噛み合い、第１のモータ１０１および第２のモータ１０２の少なくとも一方は、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。
このモードは、自動車が走行している時と、自動車が停止状態にある時との両方に利用可能である。
すなわち、自動車が走行中であろうと停止中であろうと、第１のモータ１０１および／または第２のモータ１０２は、エンジン１００の一部のエネルギーを電気エネルギーに変換することができ、そのエネルギーをエネルギー貯蔵デバイスに蓄え、それによって発電効果が実現される。
したがって、エネルギー貯蔵デバイスの電気量は、常に適切なレベルに維持され得る。

発電モードは、エネルギー貯蔵デバイスの電気量が少なく、その電気量を引き上げる必要のある状況に適用可能である。
さらに、自動車が停止状態にある場合には、エネルギー貯蔵デバイスは、外部電源によって再充電されてもよい。

Ｅ） エネルギー回収モード：第１のクラッチ１１は切り離され、第２のクラッチ１２および第３のクラッチ１３の少なくとも一方は噛み合い、駆動シャフト３００は、第１のプロペラシャフト２０１および／または第３のプロペラシャフト２０３を駆動して回転させ、それによって、第１のモータ１０１および／または第２のモータ１０２が機械エネルギーを電気エネルギーに変換することを可能にする。

このエネルギー回収モードのもとでは、駆動シャフト３００からの動力は、第１のモータ１０１および／または第２のモータ１０２に伝えられ、それによって、第１のモータ１０１および／または第２のモータ１０２が、発電機として働き、駆動シャフト３００からの機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、その電気エネルギーをエネルギー貯蔵デバイスに蓄えることが可能となる。

上記の実施形態を通じて本発明が開示されたが、上記の実施形態は、本発明を限定するようには考えられていない。
様々な変更および改変が、当業者によって、本発明の趣旨から逸脱することなく、これらの実施形態に対してなされ得る。
したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることになる。

Claims (9)

1. エンジン（１００）、第１のモータ（１０１）、第２のモータ（１０２）、動力結合デバイス（２００）、および駆動シャフト（３００）を備えるハイブリッド推進システムにおいて、前記動力結合デバイス（２００）が、
   第１のクラッチ（１１）を介してエンジン（１００）と接続される第１のプロペラシャフト（２０１）と、
   第１のモータ（１０１）におけるロータと接続される第２のプロペラシャフト（２０２）と、
   第２のモータ（１０２）におけるロータと接続される第３のプロペラシャフト（２０３）とを含み、
   第１のプロペラシャフト（２０１）、第２のプロペラシャフト（２０２），および第３のプロペラシャフト（２０３）が、インナーリングギア（２０４）を有するプラネタリーギア機構によって互いと駆動係合するようになり、
   インナーリングギア（２０４）および前記第３のプロペラシャフト（２０３）が、駆動シャフト（３００）とそれぞれ選択的に駆動係合することを特徴とする
   ハイブリッド推進システム。
2. 前記プラネタリーギア機構が、小型サンギア（４０１）と、大型サンギア（４０２）と、同一のプラネタリーキャリア（４０３）によって回転可能に支持された、相互に噛み合う短いプラネタリーギア（４０４）および長いプラネタリーギア（４０５）とをさらに備え、前記小型サンギア（４０１）が、前記短いプラネタリーギア（４０４）と噛み合っており、また前記長いプラネタリーギア（４０５）が、前記大型サンギア（４０２）および前記インナーリングギア（２０４）と噛み合っており、
   前記第１のプロペラシャフト（２０１）、前記第２のプロペラシャフト（２０２）、および前記第３のプロペラシャフト（２０３）が同軸であり、前記第１のプロペラシャフト（２０１）が、前記プラネタリーキャリア（４０３）および前記小型サンギア（４０１）の一方と接続されており、前記第２のプロペラシャフト（２０２）が、前記プラネタリーキャリア（４０３）および前記小型サンギア（４０１）の他方と接続されており、また前記第３のプロペラシャフト（２０３）が、前記大型サンギア（４０２）と接続されている
   請求項１に記載のハイブリッド推進システム。
3. 前記第１のプロペラシャフト（２０１）が、前記第２のプロペラシャフト（２０２）を通って延びて、前記プラネタリーキャリア（４０３）と接続されている
   請求項２に記載のハイブリッド推進システム。
4. 前記動力結合デバイス（２００）が、前記駆動シャフト（３００）と同軸である第１の駆動ホイール（１０５）および第２の駆動ホイール（１０６）をさらに備え、前記第１の駆動ホイール（１０５）が、前記インナーリングギア（２０４）と駆動係合し、また第２のクラッチ（１２）を介して前記駆動シャフト（３００）と接続され、前記第２の駆動ホイール（１０６）が、前記第２のプロペラシャフト（２０３）と駆動係合し、また第３のクラッチ（１３）を介して前記駆動シャフト（３００）と接続される
   請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド推進システム。
5. 前記第１の駆動ホイール（１０５）がギアであり、前記第１の駆動ホイール（１０５）と噛み合う第１のアウターギア（２０５）が、前記インナーリングギア（２０４）の外側の周囲面に配置されている
   請求項４に記載のハイブリッド推進システム。
6. 前記第１の駆動ホイール（１０５）がギアであり、前記インナーリングギア（２０４）が、前記第１の駆動ホイール（１０５）と噛み合う第２のアウターギア（２０６）と接続され、前記第２のアウターギア（２０６）の基礎円半径が、前記インナーリングギア（２０４）の基礎円半径より小さい
   請求項４に記載のハイブリッド推進システム。
7. 前記第２の駆動ホイール（１０６）がギアであり、前記第２の駆動ホイール（１０６）と噛み合う第３のアウターギア（２０７）が、前記第３のプロペラシャフト（２０３）に対して配置されているか、または、
   前記第２の駆動ホイール（１０６）が、チェーンホイールであり、別のチェーンホール（２０８）が、前記第３のプロペラシャフト（２０３）に対して配置され、２つのチェーンホイールの間に駆動チェーンがつながれている
   請求項４に記載のハイブリッド推進システム。
8. エネルギー貯蔵デバイス、ブレーキ、およびコントローラをさらに備え、前記エネルギー貯蔵デバイスが、前記第１のモータ（１０１）および前記第２のモータ（１０２）と電気的に接続され、前記ブレーキが、前記小型サンギア（４０１）、前記大型サンギア（４０２）、前記プラネタリーキャリア（４０３）、およびインナーリングギア（２０４）の少なくとも１つの回転を制御することができ、前記コントローラが、前記第１のモータ（１０１）、前記第２のモータ（１０２）、前記第１のクラッチ（１１）、前記第２のクラッチ（１２）、前記第３のクラッチ（１３）、および前記ブレーキの動作を制御するために用いられる
   請求項２に記載のハイブリッド推進システム。
9. 以下の動作モード、すなわち、
   前記エンジン（１００）が動作を停止し、前記第１のモータ（１０１）および前記第２のモータ（１０２）の少なくとも一方が動作し、前記第１のクラッチ（１１）が切り離され、前記第２のクラッチ（１２）および前記第３のクラッチ（１３）の少なくとも一方が噛み合うＥＶモードと、
   前記エンジン（１００）が動作し、前記第１のクラッチ（１１）が噛み合い、前記第１のモータ（１０１）および前記第２のモータ（１０２）の両方が動作を停止し、前記第２のクラッチ（１２）および／または前記第３のクラッチ（１３）が噛み合うエンジンモードと、
   前記エンジン（１００）が動作し、前記第１のクラッチ（１１）、前記第２のクラッチ（１２）、および前記第３のクラッチ（１３）がすべて噛み合い、前記第１のモータ（１０１）および前記第２のモータ（１０２）の少なくとも一方が、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するハイブリッド駆動モードと、
   前記エンジン（１００）が動作し、前記第１のクラッチ（１１）が噛み合い、前記第１のモータ（１０１）および前記第２のモータ（１０２）の少なくとも一方が、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電モードと、
   前記第１のクラッチ（１１）が切り離され、前記第２のクラッチ（１２）および前記第３のクラッチ（１３）の少なくとも一方が噛み合い、前記駆動シャフト（３００）が、前記第１のプロペラシャフト（２０１）および／または前記第２のプロペラシャフト（２０２）を駆動して回転させ、それによって、前記第１のモータ（１０１）および／または前記第２のモータ（１０２）が、機械エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能となるエネルギー回収モードとの少なくとも１つを有し得る
   請求項８に記載のハイブリッド推進システム。

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