JP4805387B2

JP4805387B2 - 自動車出力管理システム、自動車出力管理方法、および自動車出力管理システムの搭載方法

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Publication number: JP4805387B2
Application number: JP2009522744A
Authority: JP
Inventors: バークホルダー，ネルソン
Original assignee: マックトラックスインコーポレイテッド
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2011-11-02
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Description

本発明は、自動車出力管理システムに関し、特に内燃機関を動力源とする少なくとも１個の構成要素を有する自動車用の、自動車出力管理システムに関する。

内燃機関により駆動される自動車の殆どにおいて、自動車の駆動輪の駆動に実際に用いられる、燃料から得られるポテンシャルエネルギーはごく僅かである。その他様々な構成要素は、内燃機関により駆動されるとともに、駆動輪の駆動にも利用可能なエネルギーの一部を消費する。加えて、不完全燃焼と熱損失と排気システムと摩擦とによる損失がある。さらにまた、自動車の下り坂走行時、車両またはエンジンブレーキを使用して自動車の速度を低下させなければならないため、かなりの運動エネルギーが浪費される。

例証として、３５０馬力の内燃機関を有するトラックが登坂時において毎分約１８００回転で走行し、かつ内燃機関が最大負荷において動作する場合、一般に約５０馬力がエンジンファンの駆動に使用され、約９馬力がオルタネータを動作させるために使用され、約７馬力がエアコンディショナ圧縮機を動作させるために使用され、７〜１２馬力がブレーキ空気圧縮機を動作させるために使用される。このことは、自動車の駆動輪の駆動に用いられるのは、利用可能な総計３５０馬力のうち、たった約２７０馬力であることを意味する。利用可能な総馬力のうち、実質的により大きな部分が自動車の駆動輪の駆動に用いられないことも少なくはない。

自動車の下り坂走行時、自動車を減速させることまたは自動車を所望の速度範囲内に保つことが望ましい場合、内燃機関は一般に、実質的に最大負荷未満において動作する。同時に、エネルギーが自動車の制動に浪費されることもしばしばである。

内燃機関に高い負荷がかかる場合、利用可能な機関出力をより有効に活用して自動車の駆動輪を駆動させる手段を自動車に備えることが望ましい。さらにまた別の場合では、制動エネルギーを利用して、自動車の内燃機関により動力駆動される自動車構成要素を動力駆動する手段を自動車に備えることが望ましい。

本発明の一態様において、出力管理システムを備える自動車は、電池と、自動車負荷に出力を供給するよう適合される内燃機関と、前記電池により動力駆動される、電池を動力源とする構成要素と、前記内燃機関により動力駆動されるとともに前記電池を動力源とする構成要素と実質的に同様に機能するよう適合される、内燃機関を動力源とする構成要素と、前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる出力が最大機関負荷に対して所定の割合に達すると、余剰の機関出力を前記自動車負荷に転用できるように、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作を停止させるとともに、前記電池を動力源とする構成要素を起動するよう構成される制御装置とを有する。

本発明のもう一つの態様において、自動車の出力管理方法は、自動車の内燃機関から自動車負荷への供給が求められる出力量を監視する段階と、前記自動車の内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力量が最大機関負荷に対して所定の割合以下である場合に、前記内燃機関により動力駆動される、内燃機関を動力源とする構成要素を動作させる段階と、前記自動車の内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力量が最大機関負荷に対して前記所定の割合を超えると、余剰の機関出力を前記自動車負荷に利用することができるように、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作を停止させ、かつ電池により駆動されるとともに前記内燃機関を動力源とする構成要素と実質的に同様に機能するよう適合される、電池を動力源とする構成要素を動作させる段階とを含む。

本発明のさらなる態様において、出力管理システムを備える自動車の製造方法は、電池と、自動車負荷に動力を供給するよう適合される内燃機関と、前記電池により動力駆動される、電池を動力源とする構成要素と、前記内燃機関により動力駆動されるとともに、前記電池を動力源とする構成要素と実質的に同様に機能するよう適合される、内燃機関を動力源とする構成要素とを自動車に搭載する段階とを含む。前記方法はまた、制御装置をプログラムすることによって、前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる出力が最大機関負荷に対して所定の割合に達すると、余剰の機関出力を前記自動車負荷に転用できるように、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作を停止させるとともに、前記電池を動力源とする構成要素を起動する段階とを含む。

本発明のまたさらなる態様において、自動車の出力管理システムは、自動車の推力負荷に出力を供給するよう適合される内燃機関と、前記内燃機関により動力駆動される、内燃機関を動力源とする構成要素とを備える自動車に搭載される。前記システムは、電池と、前記電池により駆動されるとともに、前記内燃機関を動力源とする構成要素と実質的に同様に機能するよう適合される、電池を動力源とする構成要素と、前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる出力が最大機関負荷に対して所定の割合に達すると、余剰の機関出力を前記自動車負荷に転用できるように、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作を停止させるとともに、前記電池を動力源とする構成要素を起動するよう構成される制御装置とを有する。

本発明の特徴および利点は、同様の符号は同様の要素を示す図面と併せて、以下の詳細な説明を読むことによってよく理解される。

本発明の実施例に従った出力管理システムを備える自動車の略図である。本発明のまた他の実施例に従った出力管理システムを備える自動車の略図である。

図１に、出力管理システムを備える自動車２１を示す。この自動車２１は従来式に、例えば駆動軸２７を介して、自動車駆動輪２５に接続されて自動車を推進させる出力を供給するよう適合される内燃機関２３を含む。内燃機関２３は現在、いかなる種類の内燃機関であっても良いと考えられるが、本発明はディーゼル機関との関連において特に有用であろうと予想される。自動車２１は、さらにまた、ベルトプーリ機構等の駆動接続部等を介して内燃機関２３により動力駆動されるファン３１等、内燃機関を動力源とする構成要素２９を含む。この内燃機関を動力源とする構成要素２９は、動力取出（ＰＴＯ）装置等の何らかのその他の装置であっても良い。この内燃機関を動力源とする構成要素２９は、さらにまた、１つまたは複数の機能を果たす複数個の装置であっても良い。

自動車２１の出力管理システムは、電池３５と、前記内燃機関を動力源とする構成要素２９と同一または実質的に同一の機能を果たす、電池を動力源とする構成要素３７とからなる。例えば、前記内燃機関を動力源とする構成要素２９がファン３１（または複数個）のファン）である場合は、前記電池を動力源とする構成要素３７もファン３９（または複数個のファン）であって良い。多くの自動車において、電池を動力源とするファン３９は、既存のファン取付用交差棒材組立体上に搭載されて良い。

自動車２１の出力管理システムはさらに、内燃機関から自動車駆動輪への供給が求められる出力が最大の機関負荷に対して所定の割合に達すると、余剰の機関出力を駆動輪２５に転用できるよう、前記内燃機関を動力源とする構成要素と内燃機関２３との間における駆動接続部を係合解除させることにより、前記内燃機関を動力源とする構成要素２９の動作を停止させるとともに、前記電池を動力源とする構成要素３７、３５を起動するよう構成される制御装置４１を含む。最大の機関負荷値は、各内燃機関において実質的に一定であるが、一般に内燃機関の種類毎に異なるとともに、同じ種類の内燃機関内において変動しても良い。スロットル位置センサや吸気圧力センサ、内燃機関２３の１個以上のシリンダに流入する空気を検出するように配置される空気流量センサ等の負荷センサ４３を用いて負荷または燃料供給量を検出することにより、様々な数学的な情報入力など従来式の何らかの方法を用いて、内燃機関２３から自動車駆動輪２５への供給が求められる出力量を求めることができる。

内燃機関２３から自動車駆動輪２５への供給が求められる出力が、最大の機関負荷に対して、例えば少なくとも約９０％、場合によっては１００％もの高い一定の割合になると、内燃機関を動力源とする構成要素２９の動作を停止させるとともに、電池を動力源とする構成要素３７、３５を起動するように、前記制御装置４１を構成、例えばプログラムすることができる。この様な高い負荷状態は、例えば自動車が幹線道路に進入するためまたは登坂時に、他の自動車を追い越すために加速している時または交通渋滞時に生じる。

図１の実施例において、電池を動力源とする構成要素３７と内燃機関を動力源とする構成要素２９との各々は、それぞれエンジン冷却液とエアコンディショナ冷却液と給気冷却器用空気との少なくとも１個の冷却に用いられる少なくとも１個のファン３９および３１からなる。内燃機関を動力源とする構成要素２９が、別々のエンジン冷却液用ラジエータ４５とエアコンディショナ冷却液用ラジエータ４７と給気冷却器用空気ラジエータ４９とのための１個以上のエンジン駆動式ファン３１等の１個以上の構成要素からなる場合は、電池を動力源とする対応する個数の構成要素３７、または電池を動力源とする様々な個数の構成要素を用いることができる。

図１において、電池を動力源とする１個または列をなす複数個、例えば３個、６個、９個等のファン３９ａ〜３９ｃを、単一のエンジン駆動式ファン３１の代わりに用いることができる。例えば、２個の電池式ファン３９ａをエンジン駆動式ファン３１の代わりに動作させることが望ましい状況も考えられる一方で、前記２個の電池式ファンの一方のみを動作させることが望ましい状況も考えられる。自動車に搭載可能な様々なセンサ（図示せず）からの入力によって、適切な個数の電池式ファン３９ａ〜３９ｃがそれぞれ適切に起動するように、制御装置４１を構成することができる。例えば、センサが、電池出力がある一定のレベルを下回っていることを示すことがあると、エアコンディショナ冷却液用ラジエータ４７のエンジン駆動式ファン３１が係合解除されており内燃機関２３により駆動されない場合、制御装置４１によって、１個または複数個の対応する電池式ファン３９ａ、３９ｂ、３９ｃの起動を見合わせることができる。

当然ながら、特にファンの場合は、内燃機関を動力源とする構成要素２９の動作を見合わせる状況、例えば内燃機関２３とファン３１との間における駆動接続部が係合解除されているとともに、対応する電池式構成要素３７を起動させる必要がない状況が考えられる。こうした状況は、例えば自動車２１がある一定の速度で移動しており、その結果として、空気がファンを用いなくてもラジエータコアを介して流れる場合に生じることがある。このような状況は、例えば自動車２１が暖機運転中であり、まだ冷却液を冷却する必要がない場合にも生じることがある。

自動車２１の出力管理システムにさらに、内燃機関と自動車制動機構との少なくとも一方と協働して、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するとともに電池を充電する回生制動機構５１を含んで良い。従来形態の回生制動機構５１の単なる具体例である図１の実施例において、自動車２１は、走行用電動機５３と電池３５と発電電動機５５と遊星歯車装置５７とからなる回生制動機構を含む。自動車を低速推進させたりするよう、走行用電動機５３が電池３５からエネルギーを抽出し、内燃機関２３を使用せずに駆動輪２５を回転させる場合は、自動車２１は電気自動車として動作して良い。別法として、自動車１２１を、図２に示すような完全な電気自動車運転モードを全く有さない種類のものとしても良い。

図１の実施例を参照する。自動車は、中程度の速度または負荷で動作する場合、動力分割式で正動作し、内燃機関２３と走行用電動機５３と発電電動機５５とによって駆動輪２５が回転する。発電電動機５５は、内燃機関２３の出力からエネルギーを生成し、このエネルギーは、電池３５の充電または走行用電動機５３の動力駆動に用いられる。回生制動機構５１は、高負荷状態においては、動力分割式で逆動作し、内燃機関２３からの出力が遊星歯車装置５７を介して自動車駆動輪２５に伝達されるとともに、発電電動機５５が内燃機関２３の速度を低下させるように動作し、走行用電動機５３が発電機として用いられて発電電動機を動力駆動する。電池３５からのエネルギーが発電電動機５５を動作させるために用いられることに加えて、またはその代わりに、ある一定の、一般に高い負荷時には、電池を用いて、電池を動力源とする構成要素３７が動力駆動される。さらにまた、高負荷時には、内燃機関２３からの出力のみを自動車駆動輪２５に供給し、回生制動機構５１からの動力を自動車駆動輪に供給しないことが望ましい場合がある。逆に、何らかの機関出力を用いてエンジン駆動部品２９を動作させる代わりに、電池３５からの全出力を用いて、電池を動力源とする構成要素３７を動作させることができる。

内燃機関２３から自動車駆動輪２５への供給が求められる出力が最大の機関負荷の第２の所定の割合を下回る場合、回生制動機構５１を起動させて電池３５を充電するよう、制御装置４１を構成することができる。この第２の所定の割合は通常、最大の機関負荷の１００％未満とされ、一般に自動車が中程度または低い速度または負荷で動作し、かつ内燃機関から自動車駆動輪へ必要な出力供給が、利用可能な全出力の中程度または少量の場合のみに限られる。

制御装置４１は通常、内燃機関を動力源とする構成要素２９の動作を開始および停止させるとともに、電池を動力源とする構成要素３７、３５の動作を開始および停止させる。制御装置４１はまた、回生制動機構の動作を開始および停止るとともに、電池を充電し、電池から動力を抽出する。これらのタスクは通常、燃費と消費動力とを最適化するよう、駆動輪２５（または動力取出装置等のその他の装置）への供給が求められる出力量に応じて実行される。例えば、最大の機関負荷をある一定の割合だけ下回る負荷を駆動輪へ供給することが求められる場合は、内燃機関を動力源とする構成要素２９と電池を動力源とする構成要素３７とを交互に運転する一方、電池３５の充電と放電とを交互に行うことまたは電池の充電も放電も行わないことが有用である。他には、所定の最大機関負荷値が比較的小さいときに駆動輪２５に負荷を供給することが求められる場合は、所定の最大機関負荷値が比較的大きいときの場合に比べて頻繁に、内燃機関を動力源とする構成要素２９を駆動させるとともに電池３５を再充電する一方で、電池を動力源とする構成要素３７を駆動させる頻度が低くなるように、制御装置４１を構成することができる。制御装置が前記タスクの実施タイミングを判断する際、内燃機関および車室の温度、周囲温度、排出物質浄化装置の性能の最適化、車室ファン速度、電池の電圧、温度およびコンディション、燃焼空気温度、空気圧縮機の状態、車両速度、内燃機関へのキーオフ冷却命令、湿度等のその他の要素をさらに、または代わりに考慮する。

内燃機関２３から自動車駆動輪２５への供給が求められる出力が最大機関負荷に対してある一定の割合を下回る場合は、内燃機関を動力源とする構成要素２９を起動し適宜停止させる一方、電池を動力源とする構成要素３７の動作を停止させるとともに回生制動機構５１を起動し電池３５を充電するように、制御装置４１を構成することができる。例えば、これは、自動車２１が下り坂を走行している場合または自動車駆動輪への供給が求められる出力が、例えば最大機関負荷の約１０％以下である場合にはデフォルトモードとなるが、これらの動作条件は、最大機関負荷が実質的に高い場合に適切となることがある。このような状態において、内燃機関を動力源とする構成要素２９は通常的に内燃機関２３により動力駆動される一方で、内燃機関を動力源とする構成要素がファン３１であり、自動車が、エンジングリルを介して流入する空気が冷却に十分に高速で移動している場合等、内燃機関を動力源とする構成要素が駆動停止される状況もある。

自動車２１は、内燃機関２３により動力駆動される、内燃機関を動力源とする構成要素５９をさらに含んで良い。この内燃機関を動力源とするさらなる構成要素５９は、セメントミキサー等の付属設備を動作させるための動力取出装置（ＰＴＯ）等の、通常的に内燃機関２３により動力駆動されるいかなる種類の構成要素であっても良い。内燃機関を動力源とするＰＴＯ等のある一定のさらなる構成要素５９の動作は、内燃機関を動力源とするその他の構成要素の動作より優先されることが多い一方で、それでもなお、内燃機関２３から自動車駆動輪２５への供給が求められる出力が最大機関負荷に対する第２の所定の割合に達した場合は、例えば余剰の機関出力を駆動輪に対して転用できるように、またはＰＴＯへの供給が求められる出力が最大機関負荷のある一定の割合に達した場合は、余剰の機関出力をＰＴＯに対して転用できるように、内燃機関を動力源とする何らかの追加の構成要素５９の動作を停止させるよう制御装置４１を構成することができる。

前記最大機関負荷に対する第２の所定の割合は通常、最大機関負荷に対する第１の所定の割合よりも小さい。例えば、内燃機関を動力源とする第１の構成要素２９のみが内燃機関２３により動力駆動されている場合は、制御装置４１は、自動車駆動輪２５への供給が求められる出力の割合が最大利用可能出力の約９０％に達するか、またはこれを上回る場合、前記内燃機関を動力源とする第１の構成要素の動作を停止させるよう構成される。内燃機関を動力源とする第１および第２の構成要素２９および５９が内燃機関２３により動力駆動されている場合は、自動車駆動輪２５への供給が求められる出力の割合が、最大自動車出力の約８０％に達するか、またはこれを上回る場合、内燃機関を動力源とする第２の構成要素の動作を停止させるように制御装置４１を構成することができる。このようにすると、内燃機関を動力源とする第１の構成要素２９を、自動車駆動輪２５への供給が求められる出力の割合が最大機関負荷の約９０％に達するか、またはさらにこれを上回る時点まで動作させることができる。内燃機関を動力源とする第２の構成要素５９は、電池３５の動力下での動作に切替可能な種類のものであって良い。または、前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素と実質的に同様に機能する、電池を動力源とする第２の構成要素（図示せず）を設けても良い。前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素はさらに、一旦前記制御装置によって動作を停止されると、それに伴って機能しなくなっても良い。別法として、例えば内燃機関を動力源とする第２の構成要素がセメントミキサー等のＰＴＯである場合に望まれるように、内燃機関を動力源とする第１の構成要素２９が係合解除されても、内燃機関を動力源とする第２の構成要素５９の動作を中断することなく続けることができる。

内燃機関から自動車駆動輪２５への供給が求められる出力が最大機関負荷に対する第２の所定の割合に達すると、前記内燃機関を動力源とする追加の構成要素５９の動作を停止させるよう構成されることに加えて、またはこのような方法に代わるものとして、自動車の内燃機関から内燃機関を動力源とする第２の構成要素への供給が求められる出力が最大機関負荷に対する第３の所定の割合以下である場合は、内燃機関を動力源とする第２の構成要素の起動を可能にするように、制御装置４１を構成することができる。この最大機関負荷に対する第３の所定の割合は、最大機関負荷に対する第１および第２の所定の割合とは異なっていて良い。最大機関負荷に対する「第１」、「第２」、「第３」等の所定の割合という表現は、単に参考のために用いられており、出力管理システムが３つの全てまたは３つ以上の割合を含む運転モードを備えることを必要とするものではなく、すなわち本明細書における第３の所定の割合という表現は、制御装置がさらにまた最大機関負荷に対する第２の所定の割合に基づいて何かの動作を制御することを必要とするものではないことが理解されよう。

例えば、内燃機関を動力源とする第２の構成要素５９が、利用可能な最大機関負荷の５０％程度しか引き込まない場合は、前記構成要素の起動を可能にするように制御装置４１を構成することができる。このようにすると、内燃機関を動力源とする第２の構成要素５９の使用中にいつでも、内燃機関を動力源とするその他の構成要素２９の動作を継続させるための動力をほぼ確実に入手できる。この運転モードは、例えば自動車２１が、回生制動機構５１を用いて電池３５を充電することはできないモードで動作しているが、それにもかかわらず依然としてファン３１等の構成要素を動力駆動して内燃機関を冷却する必要がある場合に有用である。例えば、ある一定のＰＴＯの用途においてアンダーフード温度を管理するために適切である場合等、自動車の内燃機関から自動車の駆動輪２５にいかなる動力も供給されない場合にのみ、内燃機関を動力源とする第２の構成要素５９を起動するように、制御装置４１を構成することができる。

次に、図２に、ハイブリッド車両型回生制動機構を有さないことを除いて自動車２１と同様の自動車１２１を示す。内燃機関１２３によって、エンジン冷却液用ラジエータ１４５、エアコンディショナ冷却液用ラジエータ１４７および給気冷却空気用ラジエータ１４９を冷却するファン１３１等の、内燃機関を動力源とする第１の構成要素１２９が駆動される。負荷センサ１４３が、最大機関負荷に対してある一定の割合を超える負荷が駆動輪１２５に供給されることが求められていることを検出すると、前記センサは、制御装置１４１に信号を送り、内燃機関を動力源とする第１の構成要素１２９を係合解除させる。制御装置１４１は、その後、電池を動力源とする冷却液用ラジエータファン１３９ａ、電池を動力源とするエアコンディショナファン１３９ｂおよび／または電池を動力源とする給気冷却器ファン１３９ｃ等の１個以上のファン１３９等の、電池を動力源とする１個以上の対応する構成要素１３７を電池出力により起動し、内燃機関を動力源とする構成要素１２９が果たす機能が引き続き、電池を動力源とする構成要素１３７により果たされるようにする。

さらに、内燃機関１２３によって従来式に、様々な電子部品を動力駆動するとともに電池１３５の再充電に用いられるオルタネータ１５５が駆動される。機関に高い負荷がかかると、オルタネータ１５５が内燃機関１２３により駆動されている時は通常、該オルタネータから電力を受ける電気部品は、電池１３５により動力駆動される。図１の場合のようなハイブリッド駆動機構の存在は、図２の場合のようなオルタネータ機構の存在可能性を排除するわけではないことが理解されよう。

次に図１を参照すると、自動車２１において出力を管理する方法は、自動車の内燃機関２３から自動車の駆動輪２５への供給が求められる出力量を監視する段階を含んで良い。内燃機関を動力源とする構成要素２９は、自動車の内燃機関２３から自動車の駆動輪２５への供給が求められる出力が最大の機関負荷に対して所定の割合以下である場合にのみ、駆動される。自動車の内燃機関から駆動輪への供給が求められる出力が、最大の機関負荷に対して前記所定の割合を超えると、内燃機関２３の余剰出力を駆動輪２５に適用できるように、内燃機関を動力源とする構成要素２９の動作が停止し、電池３５により動力駆動されるとともに内燃機関を動力源とする構成要素と実質的に同様に機能する、電池を動力源とする構成要素３７が起動する。

回生制動機構５１は、自動車の内燃機関２３から自動車の駆動輪２５への供給が求められる出力量が最大機関負荷に対して前記所定の割合以下である場合に駆動され、電池３５を充電する。回生制動機構５１は、自動車の内燃機関２３から自動車の駆動輪２５への供給が求められる出力量が、最大機関負荷に対する前記第１の所定の割合より小さい、最大機関負荷に対する第２の所定の割合以下である場合に駆動されて、電池３５を充電する。例えば、電池を動力源とする構成要素２９の動作は、内燃機関２３から自動車の駆動輪２５への供給が求められる出力量が最大自動車出力の約９０％に達するか、またはこれを超えると停止される一方で、回生制動機構５１の動作は、内燃機関から自動車の駆動輪への供給が求められる出力量が最大自動車出力の約８０％に達するか、またはこれを超えると停止される。当然ながら、回生制動機構５１は、自動車駆動輪への供給が求められる出力量が最大自動車出力の前記第１の所定の割合に達する時点まで駆動される。

自動車の内燃機関２３から自動車の駆動輪２５への供給が求められる出力量が最大機関負荷に対して前記所定の割合以下である場合は、最適な燃費および内燃機関から自動車駆動輪への供給が求められる出力量を含む要素に応じて、内燃機関を動力源とする構成要素２９の動作と電池を動力源とする構成要素３７の動作とを交互に行うように、制御装置４１を構成することができる。例えば、電池３５が完全充電されている場合は、たとえ自動車の内燃機関２３から自動車の駆動輪２５への供給が求められる出力量が最大機関負荷に対して前記所定の割合を下回っていても、制御装置４１が電池を動力源とする構成要素３７を動作させるよう構成されるとより有利である。

自動車の内燃機関２３から自動車の駆動輪２５への供給が求められる出力量が最大機関負荷に対して所定の割合以下である場合は、内燃機関を動力源とする追加の構成要素５９が駆動される。この内燃機関を動力源とする追加の構成要素５９の動作は、自動車の内燃機関２３から自動車の駆動輪への供給が求められる出力量が最大機関負荷に対する第２の所定の割合を超えると停止されて、余剰の機関出力を駆動輪２５に対して転用できる。この最大機関負荷に対する第２の所定の割合は、必ずとは限らないが一般に最大機関負荷に対する前記第１の所定の割合とは異なり、かつ必ずとは限らないが一般に最大機関負荷に対する前記第１の所定の割合よりも小さい。前記内燃機関を動力源とする追加の構成要素５９の動作を停止させる代わりに、内燃機関を動力源とする第１の構成要素２９の動作を停止させるように、制御装置４１を構成することができる。このことは、例えば前記内燃機関を動力源とする追加の構成要素５９がＰＴＯであり、その動作停止がかなりの悪影響をもたらす場合に望ましいと思われる。

自動車の内燃機関２３から前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素５９への供給が求められる出力量を監視することができ、内燃機関を動力源とする前記第２の構成要素は、自動車の内燃機関から前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素への供給が求められる出力量が最大機関負荷に対する第２の所定の割合以下である場合に駆動される。例えば、内燃機関を動力源とする第２の構成要素５９がＰＴＯである場合は、最大機関負荷の５０％等の第２の所定の割合までＰＴＯの起動を可能にするように、制御装置４１を構成することができる。自動車の内燃機関２３から第２のエンジン駆動部品５９への供給が求められる出力量が最大機関負荷に対する前記第２の所定の割合を超えると、前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素に対して余剰の機関出力を転用できるように、内燃機関を動力源とする第１の構成要素２９の動作が停止するとともに、電池を動力源とする第１の構成要素３５が駆動される。例えば、内燃機関を動力源とするＰＴＯ等の第２の構成要素５９は、内燃機関を動力源とするファン３１等の第１の構成要素２９によって有利に駆動されることが望ましい状況もある。

本発明に従った出力管理システムを備える自動車２１を、一貫生産作業の一環として、またはアフターマーケットの後付けとして製造することができる。出力管理システムを備える自動車２１の製造方法によれば、電池３５と、自動車駆動輪２４に出力を供給して前記自動車を推進させるよう適合される内燃機関２３と、前記電池により動力駆動される、電池を動力源とする構成要素３７と、前記内燃機関により動力駆動される、内燃機関を動力源とする構成要素２９とのいずれもが自動車に搭載される。電池を動力源とする構成要素３７と内燃機関を動力源とする構成要素２９とは、実質的に同様に機能するよう適合される。制御装置４１は、内燃機関から自動車駆動輪への供給が求められる出力が最大機関負荷に対して所定の割合に達すると、内燃機関２３の余剰出力を駆動輪２５に対して転用できるように、内燃機関を動力源とする構成要素２９の動作を停止させるとともに、電池を動力源とする構成要素３７を起動するようにプログラムされる。電池３５および／または電池を動力源とする構成要素３７は、内燃機関２３および内燃機関を動力源とする構成要素２９の搭載後に、すなわち自動車の後付け作業において、または一貫生産作業の一環として搭載可能である。電池３５は、一貫生産作業の一環として、または電池を動力源とする構成要素３７の後付け作業の一環として搭載可能である。同様に、制御装置４１は、内燃機関２３と内燃機関を動力源とする構成要素２９との搭載後に同時に搭載可能であり、かつ／またはプログラム可能である。制御装置４１は、自動車出力管理システムに特別に適合化されても、電池３５および／または電池を動力源とする構成要素３７とともに搭載されても良く、または自動車が本発明に従った出力管理システムを備えるか否かにかかわりなく自動車に搭載されているプログラム可能制御装置であっても良く、かつ／または電池を動力源とする構成要素３７および／または電池３５等のその他の構成要素の搭載時に出力管理システムとともに使用するためにプログラムされても良い。

より基本的なレベルにおいて、自動車２１用の出力管理システムは、電池３５と、前記電池により動力駆動される、電池を動力源とする構成要素３７と、制御装置４１とを含んで良い。電池を動力源とする構成要素３７は、内燃機関を動力源とする構成要素２９と実質的に同様に機能するよう適合される。制御装置４１は、内燃機関から自動車駆動輪への供給が求められる出力が最大機関負荷に対して所定の割合に達すると、内燃機関２３の余剰出力を自動車の駆動輪２５に対して転用できるように、前記内燃機関を動力源とする構成要素２９の動作を停止させるとともに、前記電池を動力源とする構成要素３７を起動するよう構成される。この出力管理システムは、さらにまた、内燃機関２３と自動車制動機構との少なくとも一方に関連して、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するとともに電池３５を充電する、走行用発動機５３を含んで良い回生制動機構５１を含んで良い。制御装置４１は、内燃機関２３から自動車駆動輪２５への供給が求められる出力が最大機関負荷に対する第２の所定の割合を下回る場合、前記回生制動機構５１を起動して電池３５を充電するよう構成される。最大機関負荷に対する前記第２の所定の割合は、最大機関負荷に対する前記第１の所定の割合と同じであっても良いが、通常的には異なるとともに、より小さい。

自動車出力管理システムを適切に利用することにより、自動車の登坂走行時など高い負荷がかかる期間において、余剰出力を自動車駆動輪２５に対して転用できる。加えて、さもなければ浪費されるエネルギーを、回生制動を通じて回収できるとともに、自動車２１または該自動車の電池を動力源とする構成要素の動力駆動に活用できる。前記出力管理システムによって、自動車速度を維持できるよう追加の機関出力を供給する一方、自動車の過度の高速走行を防ぐようエネルギーを回収することによって、自動車の走行および所望の速度での自動車の走行が維持し易くなる。回生制動を通じて蓄えられる電池出力によって構成要素を動作させると、燃費の節約に繋がる。前記出力管理システムは、自動車２１の駆動輪２５以外のファン３９等の電池駆動部品への動力供給に特に有用であるだけでなく、従来のハイブリッド車両の一部分として内燃機関２３の出力効率を補うため等にも適用できる。

本出願において、「含む」等の用語の使用は、限定的はなく、「からなる」等の用語と同じ意味を有するとともに、その他の構造、材料または行動の存在を排除しないものとする。同様に「できる」または「良い」等の用語の使用は、限定的ではなく、構造、材料または行動が必要ではないことを示すものとするが、このような用語が用いられない場合、構造、材料または行動が必須であることを示すわけではない。構造、材料または行動が現在は必須であると考えられる場合は、そのように明示される。

好適な実施例に従って本発明を図示し、説明したが、特許請求の範囲に記載の範疇から逸脱することなく、本発明を改変および変更可能であることが理解できよう。

Claims

電池と；
自動車負荷に出力を供給するよう適合される内燃機関と；
前記電池により動力駆動される補助的に設けられている、電池を動力源とする構成要素と；
前記内燃機関により動力駆動されるとともに、前記電池を動力源とする構成要素と実質的に同様に機能するよう適合される補助的に設けられている、内燃機関を動力源とする構成要素と；
前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる出力が最大機関負荷に対して第１の所定の割合に達すると、余剰の機関出力を前記自動車負荷に転用できるように、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作を停止させるとともに、前記電池を動力源とする構成要素を起動するよう構成される制御装置と、
前記内燃機関により動力駆動される、内燃機関を動力源とする第２の構成要素と、
を有し、
前記制御装置は、前記自動車の内燃機関から前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素への供給量を含めて求められる出力総量が、最大機関負荷に対する第２の所定の割合以下である場合に、前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素の起動を可能にするよう構成される、
出力管理システムを備える自動車。
前記制御装置は、前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力が最大機関負荷の少なくとも約９０％の大きさになると、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作を停止させるとともに、前記電池を動力源とする構成要素を起動するよう構成される、請求項１に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記制御装置は、前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力が最大機関負荷の１００％に達すると、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作を停止させるとともに、前記電池を動力源とする構成要素を起動するよう構成される、請求項１に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力に対応する信号を前記制御装置に送るよう構成される負荷センサを含む、請求項１に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記電池を動力源とする構成要素と前記内燃機関を動力源とする構成要素との各々は、少なくとも１個のファンからなる、請求項１に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記電池を動力源とする構成要素と前記内燃機関を動力源とする構成要素との各々の前記少なくとも１個のファンを用いて、エンジン冷却液とエアコンディショナ冷却液と給気冷却器用冷却液との少なくとも１個が冷却される、請求項５に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記電池を動力源とする構成要素と前記内燃機関を動力源とする構成要素との各々の前記少なくとも１個のファンを用いて、エンジン冷却液とエアコンディショナ冷却液と給気冷却器用冷却液との各々が冷却される、請求項６に記載の出力管理システムを備える自動車。
エンジン冷却液を冷却する少なくとも１個のラジエータと、エアコンディショナ冷却液を冷却する少なくとも１個のラジエータと、給気冷却器用冷却液を冷却する少なくとも１個のラジエータとを含む、請求項７に記載の出力管理システムを備える自動車。
エンジン冷却液を冷却する少なくとも１個のファンと、エアコンディショナ冷却液を冷却する少なくとも１個のファンと、給気冷却器用冷却液を冷却する少なくとも１個のファンとを含む、請求項７に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記内燃機関と自動車制動機構との少なくとも一方と協働して、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するとともに前記電池を充電する回生制動機構を含む、請求項１に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記制御装置は、前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力が最大機関負荷に対する第３の所定の割合を下回る場合に、前記回生制動機構の動作を開始させて前記電池を充電するよう構成される、請求項１０に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記第３の所定の割合は、最大機関負荷の１００％未満である、請求項１１に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記制御装置は、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作を開始および停止させる一方、前記電池を動力源とする構成要素の動作を開始および停止させるとともに、前記電池を充電する前記回生制動機構の動作を開始および停止させるよう構成される、請求項１０に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記制御装置は、前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力が最大機関負荷に対する前記第１の所定の割合を下回る場合に、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作の開始と停止とを交互に行う一方、前記電池を動力源とする構成要素の動作の開始と停止とを交互に行うよう構成される、請求項１０に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記制御装置は、前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力が最大機関負荷に対する前記第１の所定の割合を下回る場合に、前記電池を充電する前記回生制動機構の動作の開始と停止とを交互に行うよう構成される、請求項１４に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記制御装置は、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作の開始および停止と、前記電池を動力源とする構成要素の動作の開始および停止と、前記電池を充電する前記回生制動機構の動作の開始および停止とを、最適な燃費と前記内燃機関から前記自動車への供給が求められる前記出力量とを含む要素に応じて行うよう構成される、請求項１５に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記制御装置は、前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力が最大機関負荷に対する第３の所定の割合を下回る場合に、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作の開始および停止と、前記電池を動力源とする構成要素の動作の停止と、前記電池を充電する前記回生制動機構の動作の開始とを行うよう構成される、請求項１０に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記制御装置は、前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる出力が最大機関負荷に対する第３の所定の割合に達すると、余剰の機関出力を前記自動車負荷に転用できるように、前記内燃機関を動力源とする追加の構成要素の動作を停止させるよう構成される、請求項１に記載の出力管理システムを備える自動車。
最大機関負荷に対する前記第１の所定の割合は、最大機関負荷に対する前記第３の所定の割合とは異なる、請求項１８に記載の出力管理システムを備える自動車。
最大機関負荷に対する前記第２の所定の割合は、最大機関負荷に対する前記第１の所定の割合とは異なる、請求項１に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記制御装置は、前記自動車の内燃機関から前記自動車負荷にいかなる出力も供給されない場合にのみ、前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素を起動するよう構成される、請求項１に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素は、動力取出装置からなる、請求項１に記載の出力管理システムを備える自動車。
前記自動車負荷は、前記自動車を推進させる自動車駆動輪からなる、請求項１に記載の出力管理システムを備える自動車。
自動車出力管理方法において：
前記自動車の内燃機関から自動車負荷への供給が求められる出力量を監視する段階と；
前記自動車の内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力量が最大機関負荷に対して第１の所定の割合以下である場合に、前記内燃機関により動力駆動される補助的に設けられている、内燃機関を動力源とする構成要素を動作させる段階と；
前記自動車の内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力量が最大機関負荷に対して前記第１の所定の割合を超えると、余剰の機関出力を前記自動車負荷に転用できるように、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作を停止させ、かつ電池により駆動されるとともに前記内燃機関を動力源とする構成要素と実質的に同様に機能するよう適合される補助的に設けられている、電池を動力源とする構成要素を動作させる段階と、
前記自動車の内燃機関から前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素への供給量を含めて求められる出力総量が、最大機関負荷に対して第２の所定の割合以下である場合に、前記内燃機関により動力駆動される、内燃機関を動力源とする第２の構成要素を動作させる段階と、
を含む自動車出力管理方法。
前記自動車の内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力量が最大機関負荷に対して前記第１の所定の割合以下である場合に、回生制動機構を動作させて前記電池を充電する段階を含む、請求項２４に記載の自動車出力管理方法。
前記自動車の内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力量が最大機関負荷に対する前記第１の所定の割合より小さい最大機関負荷に対する第３の所定の割合以下である場合に、前記回生制動機構を動作させて前記電池を充電する段階を含む、請求項２５に記載の自動車出力管理方法。
前記自動車の内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力量が最大機関負荷に対して前記第１の所定の割合以下である場合に、最適な燃費と前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力量とを含む要素に応じて、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作と前記電池を動力源とする構成要素の動作とを交互に行う段階を含む、請求項２４に記載の自動車出力管理方法。
前記自動車の内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる前記出力量が最大機関負荷に対する前記第２の所定の割合を超えると、余剰の機関出力を前記自動車負荷に転用できるように、前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素の動作を停止させる段階をさらに含む、請求項２４に記載の自動車出力管理方法。
最大機関負荷に対する前記第２の所定の割合は、最大機関負荷に対する前記第１の所定の割合とは異なる、請求項２８に記載の自動車出力管理方法。
前記自動車の内燃機関から前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素への供給が求められる前記出力量が最大機関負荷に対する前記第２の所定の割合を超えると、前記内燃機関を動力源とする前記第２の構成要素に余剰の機関出力を転用できるように、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作を停止させるとともに、前記電池を動力源とする構成要素を動作させる段階を含む、請求項２４に記載の自動車出力管理方法。
最大機関負荷に対する前記第２の所定の割合は、最大機関負荷に対する前記第１の所定の割合とは異なる、請求項２４に記載の自動車出力管理方法。
前記自動車の内燃機関から前記自動車負荷にいかなる出力も供給されていない場合に、前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素を動作させる段階を含む、請求項２４に記載の自動車出力管理方法。
前記自動車負荷は、前記自動車を推進させる自動車駆動輪からなる、請求項２４に記載の自動車出力管理方法。
出力管理システムを備える自動車を製造する方法において：
電池と、
自動車負荷に動力を供給するよう適合される内燃機関と、
前記電池により動力駆動される補助的に設けられている、電池を動力源とする構成要素と、
前記内燃機関により動力駆動されるとともに、前記電池を動力源とする構成要素と実質的に同様に機能するよう適合される補助的に設けられている、内燃機関を動力源とする構成要素と、
前記内燃機関により動力駆動される、内燃機関を動力源とする第２の構成要素と、
を自動車に搭載する段階と；
前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる出力が最大機関負荷に対して第１の所定の割合に達すると、余剰の機関出力を前記自動車負荷に転用できるように、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作を停止させるとともに、前記電池を動力源とする構成要素を起動するように制御装置をプログラミングする段階と、
前記自動車の内燃機関から前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素への供給量を含めて求められる出力総量が、最大機関負荷に対して第２の所定の割合以下である場合に、前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素の起動を可能にするように制御装置をプログラミングする段階と、
を含む、出力管理システムを備える自動車の製造方法。
前記電池と前記電池を動力源とする構成要素とは、前記内燃機関と前記内燃機関を動力源とする構成要素との搭載後に搭載される、請求項３４に記載の出力管理システムを備える自動車の製造方法。
前記電池を動力源とする構成要素は、前記内燃機関と前記内燃機関を動力源とする構成要素との搭載後に搭載される、請求項３４に記載の出力管理システムを備える自動車の製造方法。
前記制御装置は、前記内燃機関と前記内燃機関を動力源とする構成要素との搭載後にプログラムされる、請求項３４に記載の出力管理システムを備える自動車の製造方法。
自動車負荷に出力を供給するよう適合される内燃機関と、前記内燃機関により動力駆動される補助的に設けられている、内燃機関を動力源とする構成要素と、前記内燃機関により動力駆動される、内燃機関を動力源とする第２の構成要素とを有する自動車の出力管理システムにおいて：
電池と；
前記電池により駆動されるとともに、前記内燃機関を動力源とする構成要素と実質的に同様に機能するよう適合される補助的に設けられている、電池を動力源とする構成要素と、；
前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる出力が最大機関負荷に対して第１の所定の割合に達すると、余剰の機関出力を前記自動車負荷に転用できるように、前記内燃機関を動力源とする構成要素の動作を停止させるとともに、前記電池を動力源とする構成要素を起動するよう構成されるとともに、前記自動車の内燃機関から前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素への供給量を含めて求められる出力総量が、最大機関負荷に対する第２の所定の割合以下である場合に、前記内燃機関を動力源とする第２の構成要素の起動を可能にするよう構成される制御装置と、
を有する出力管理システム。
前記内燃機関と自動車制動機構との少なくとも一方に関連して、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するとともに前記電池を充電する回生制動機構を含む、請求項３８に記載の出力管理システム。
前記制御装置は、前記内燃機関から前記自動車負荷への供給が求められる出力が最大機関負荷に対する第３の所定の割合を下回る場合に、前記回生制動機構の動作を開始させて前記電池を充電するよう構成される、請求項３９に記載の出力管理システム。
前記自動車負荷は、前記自動車を推進させる自動車駆動輪からなる、請求項３８に記載の出力管理システム。