JP6389025B2 - ハイブリッド駆動装置のトルク制御のための装置 - Google Patents

Description

本発明の各実施形態は一般的には、ハイブリッド車輛及び電気車輛を含む電気駆動システム、並びに過渡負荷又はパルス負荷を受ける定置駆動装置に関し、さらに具体的には、車輛又は駆動装置の電気的貯蔵装置と車輛又は駆動装置の外部の電源との間でエネルギを伝達することに関する。

ハイブリッド電気車輛は、内燃機関と、トラクション・バッテリのようなエネルギ貯蔵装置によって給電される電気モータとを組み合わせて車輛を駆動することができる。典型的には、電気モータが内燃機関と変速機との間に結合されて、変速機を介してトルク増大を利用する。かかる組み合わせは、燃焼機関及び電気モータが各々効率をそれぞれの範囲で高めて動作することを可能にすることにより、全体的な燃料効率を高めることができる。例えば電気モータは、静止始動からの加速時に効率がよく、燃焼機関は、高速道路運転時のように持続的な一定のエンジン動作時に効率がよいと言える。電気モータを設けて初期加速を強化することにより、ハイブリッド車輛の燃焼機関を小型化して燃料効率を高めることが可能になる。

プラグ・イン・ハイブリッド車輛は、外部電源からの電気エネルギを用いてトラクション・バッテリに再充電するように構成されている。かかる車輛の例としては、一般道路走行用車輛及び一般道路外走行用車輛、ゴルフ・カート、近距離用電気車輛、フォークリフト、並びに小型トラック等がある。これらの車輛は、オフ・ボードの定置型バッテリ充電器又はオン・ボードのバッテリ充電器の何れかを用いて、公共電力供給網又は回生型エネルギ源からの電気エネルギを車輛のオン・ボード・トラクション・バッテリへ伝達することができる。

ハイブリッド車輛は多くの利点を提供するが、従来の内燃型車輛には存在しない付加的な構成要素も含む。従来の車輛をハイブリッド車輛へ転換するためには、車輛のシャシ及び車輛制御システムに大幅な変更を加えなければならない。例えば、ハイブリッド車輛は、車輪を駆動することが可能であり、また車輪によって駆動されるときには発電器として動作することが可能なモータを含んでいる。ハイブリッド車輛はまた、モータとエネルギ貯蔵装置との間の動力の流れを制御する制御器を含んでいる。ハイブリッド車輛制御器はまた、従来の内燃機関車輛の制御及び／又はハイブリッド動作モードに関係する付加的な入力の制御のために用いられる運転手からの命令を受け取る場合もある。

米国特許出願公開第２００７０１６３８１９号明細書

従来の車輛をハイブリッド車輛へ転換する一つの方法は、ハイブリッド構成要素を制御するのに用いられる制御器をエンジン制御器に一体化することを含んでいる。この方法は、改造後のエンジン制御器がエンジン構成要素及びモータ構成要素の両方を制御することを可能にするが、エンジン制御器は典型的には、エンジン作用及び車輛作用を制御するためのマイクロプロセッサを含んでいるため、エンジン又はエンジン制御器の改造は困難であり、高経費である。マイクロプロセッサを改造するためには、一般に車輛製造者が独占する特殊な器具及び知識が必要とされる。さらに、空間的制約のため、エンジンと変速機との間に電気駆動システムを結合する能力が制限され得る。結果として、ハイブリッド車輛システムの燃料効率の向上を十分に活用するように従来の車輛をハイブリッド車輛に改造することは、困難であり、極めて高経費になる場合がある。

従って、上述の欠点を克服して従来の車輛をハイブリッド車輛へ転換する装置及び方法を提供し得ると望ましい。

本発明の各実施形態は、ハイブリッド駆動装置のトルク制御のための装置、及び該装置を製造する方法を提供する。

本発明の一観点によれば、装置が、変速機と、変速機の入力側に結合されているエンジンと、変速機の出力側に結合されている電気機械装置とを含んでいる。この装置はまた、電気機械装置の出力側に結合されている差動装置と、電気機械装置に結合されている制御器とを含んでいる。制御器は、走行範囲推定値を受け取り、エンジンの動作特性を監視し、変速機の動作特性を監視するようにプログラムされている。制御器はさらに、電気機械装置の動作特性を監視して、走行範囲推定値、エンジンの動作特性、変速機の動作特性、及び電気機械装置の動作特性に基づいて電気機械装置の動作を制御するようにプログラムされている。

本発明のもう一つの観点によれば、ハイブリッド車輛を製造する方法が、内燃機関（ＩＣＥ）と、変速機と、変速機の出力に結合されている少なくとも１本の駆動シャフトとを含むＩＣＥ推進システムを設けるステップを含んでいる。この方法はまた、モータ／発電器ユニットを変速機に結合するステップと、ＩＣＥのトルク出力の実質的に全てがモータ／発電器ユニットを介して差動装置まで伝達されるように第一の駆動シャフトを介してモータ／発電器ユニットを差動装置に結合するステップと、ＩＣＥの動作状態を監視する第一のセンサ・システムを設けるステップとを含んでいる。この方法はさらに、モータ／発電器ユニットの動作状態を監視する第二のセンサ・システムを設けるステップと、制御器をモータ／発電器ユニットに結合するステップとを含んでいる。制御器は、操作者から走行範囲推定値を受け取り、第一のセンサ・システムの出力及び第二のセンサ・システムの出力を受け取って、走行範囲推定値、並びに第一及び第二のセンサ・システムの出力に基づいてモータ／発電器ユニットを動作させるようにプログラムされている。

本発明のもう一つの観点によれば、改造キットが、内燃型車輛の変速機と差動装置との間に機械的に結合可能な電気モータと、電気モータに電気的に結合可能なエネルギ貯蔵システムと、電気モータに電気的に結合可能な制御システムとを含んでいる。制御システムは、予測運転範囲に対応する走行推定値を受け取り、電気モータ及び内燃型車輛の動作状態を監視して、走行推定値及び監視されている動作状態に基づいて電気モータを動作させるように構成されている。

他の様々な特徴及び利点は以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。

図面は本発明を実施するために現状で思量される各実施形態を示す。
本発明の一実施形態によるハイブリッド制御システムを含むハイブリッド車輛の概略図である。 本発明のもう一つの実施形態によるハイブリッド制御システムを含むハイブリッド車輛の概略図である。 本発明の一実施形態によるハイブリッド制御システムの概略図である。 本発明の一実施形態によるハイブリッド車輛の制御法の単純化した動作図である。 本発明の一実施形態による自動変速機を含むハイブリッド車輛の概略図である。 本発明の一実施形態によるハイブリッド車輛の制御法の単純化した動作図である。

図１は、例えば自動車、トラック、バス、又は一般道路外走行用車輛のようなハイブリッド車輛１０を示す。車輛１０は、熱エンジン１２、エンジン１２に結合されている変速機１４、差動装置１６、及び変速機１４と差動装置１６との間に結合されている駆動シャフト・アセンブリ１８を含んでいる。様々な実施形態によれば、エンジン１２は、例えば内燃型ガソリン・エンジン、内燃型ディーゼル・エンジン、外燃機関、又はガス・タービン・エンジンであってよい。エンジン１２の動作を制御するためにエンジン制御器２０が設けられている。一実施形態によれば、エンジン制御器２０は、エンジン１２の動作状態を感知するように構成されている１又は複数のセンサ２２を含んでいる。センサ２２の例としては、ＲＰＭセンサ、トルク・センサ、酸素センサ、及び温度センサ等がある。このようなものとして、エンジン制御器２０は、エンジン１２との間でデータを授受するように構成されている。車輛１０はまた、エンジン１２のクランク・シャフト速度を測定するエンジン速度センサ２４を含んでいる。一実施形態によれば、速度センサ２４は、タコメータ（図示されていない）から秒当たりのパルス単位でエンジンのクランク・シャフト速度を測定することができ、この速度を分当たり回転数（ＲＰＭ）信号へ変換することができる。

車輛１０はまた、差動装置１６のそれぞれの端部に結合されている少なくとも２個の車輪２６を含んでいる。一実施形態では、車輛１０は、差動装置１６が車輛１０の後端の近くに配置されているよう後輪駆動車輛として構成され、車輪２６の少なくとも一方を駆動するように構成されている。選択随意で、車輛１０は前輪駆動車輛として構成されていてもよい。

一実施形態では、変速機１４は、エンジン１２から受け取る入力トルクが複数のギア比を介して乗算されて、駆動シャフト・アセンブリ１８を通して差動装置１６へ伝達されるような複数のギアを含む手動操作型変速機である。かかる実施形態によれば、車輛１０は、エンジン１２及び変速機１４を選択的に接続したり解除したりするように構成されているクラッチ２８を含んでいる。

車輛１０はまた、駆動シャフト・アセンブリ１８に沿って変速機１４と差動装置１６との間に結合されている電気モータ又は電気モータ／発電器ユニット３０のような電気機械装置を含んでおり、エンジン１２によって発生される実質的に全てのトルクが、変速機１４、及び電気モータ又は電気モータ／発電器ユニット３０を介して差動装置１６へ伝達されるようにしている。速度センサ３２が含まれており、電気モータ３０の動作速度を監視する。

一実施形態によれば、電気モータ３０は変速機１４に直接結合され、駆動シャフト・アセンブリ１８は、熱エンジン１２のトルク出力の実質的に全てが電気モータ３０を介して差動装置１６まで通過するように、単一の当該駆動シャフトの各々の端部に位置する対を成す一対の自在継手３４、３６を介して差動装置１６に結合されている１本の車軸又は駆動シャフトを含んでいる。電気モータ３０と自在継手３４との間でトルクを結合するために、スプライン・インタフェイス又はスプライン結合３８が設けられる。当業者は、スプライン結合３８を電気モータ３０に堅固に取り付けてもよいし、又はスプライン結合３８を可動にして、車輛１０の懸架システムがその行程幅の全体を移動するときの車軸構成要素の運動を収容してもよいことを認められよう。

代替的には、図２に示すように、電気モータ３０が、駆動シャフト・アセンブリ１８の多数の駆動シャフト４０、４２の間に結合されて、各々の駆動シャフト４０、４２が各々の端部に位置する対を成す一対の自在継手３４、３６を含んでいてもよい。すなわち、駆動シャフト４０は変速機１４と電気モータ３０との間に結合され、駆動シャフト４２は電気モータ３０と差動装置１６との間に結合される。図示のように、電気モータ３０はスプライン結合３８を介して自在継手３４に結合される。代替的には、電気モータ３０は、当該電気モータ３０の片側又は両側でスプライン結合を介さずに自在継手３４に結合されていてもよい。

さらにもう一つの実施形態によれば、車輛の形式に依存して、３個以上の駆動シャフト・アセンブリ区画を用いて最低地上高を最大化し、又は懸架システムが移動両端の間を移行するときに自在継手が動作しなければならない最大角度を最小化することができる。３個以上の駆動シャフト・アセンブリ又は区画を備えたかかる実施形態は、例えばトラックに用いられ得る。

再び図１を参照して述べると、電気モータ３０の動作を制御するハイブリッド駆動装置制御システム４４が設けられており、このシステム４４は、駆動制御４６、エネルギ貯蔵システム４８、及び利用者インタフェイス５０を含んでいる。駆動制御４６はモータ／発電器ユニット３０に結合されており、トルク制御５２及び実効ギア比計算アルゴリズム５４を含んでいる。エネルギ貯蔵システム４８は駆動制御４６に結合されており、例えばナトリウム−ハロゲン化金属バッテリ、ナトリウム−ニッケル塩化物バッテリ、ナトリウム硫黄バッテリ、ニッケル−金属水素化物バッテリ、リチウム・イオンバッテリ、リチウム・ポリマー・バッテリ、ニッケル−カドミウム・バッテリ、複数のウルトラ・キャパシタ・セル、ウルトラ・キャパシタとバッテリとの組み合わせ、又は燃料電池のような複数のエネルギ貯蔵ユニットを含んでいる。利用者インタフェイス５０もまた、トルク制御５２を介してモータ／発電器ユニット３０に結合されている。利用者インタフェイス５０は、利用者入力５６及び利用者表示５８を含んでおり、これらの構成要素の実施形態については図３に関して後に詳述する。

また、車輛１０にはアクセル・ペダル６０及びブレーキ・ペダル６２が含まれている。アクセル・ペダル６０は、エンジン制御器２０及び駆動制御４６にスロットル命令信号又はアクセル・ペダル信号６４を送るように構成されている。ブレーキ・ペダル６２は、トルク制御５２に制動圧信号又はブレーキ・ペダル位置信号６６を送る。

図３は、図１のハイブリッド駆動装置制御システム４４のようなハイブリッド駆動装置制御システム６８の一実施形態を示す。図３に示すように、制御システム６８は、利用者インタフェイス７０及び駆動制御７２を含んでいる。駆動制御７２は、車輛速度、エンジン速度及びエンジン燃料噴射器の負荷サイクル、駆動シャフト速度、モータ速度、並びにモータ・トルクのようなエンジンの動作特性に対応する信号７４を受け取る。一実施形態によれば、駆動制御７２は、エンジン・マップ、並びに正味燃料消費率、エンジン速度、及び燃料噴射器負荷サイクルについてのルックアップ・テーブルのような熱エンジンの動作及び効率に対応する記憶されているエンジン・データ７６を参照する。同様に、駆動制御７２は、例えばモータ速度及びモータ・トルクを含めた電気モータ／発電器ユニットの動作特性に対応するモータ信号７８を受け取る。駆動制御７２はまた、電気駆動システム効率マップ、並びに駆動効率、モータ速度、トルク、及び直流リンク電圧についてのルックアップ・テーブルのような電気モータ／発電器ユニットの動作に対応する記憶されているモータ・データ８０を参照する。モータ・マップ及びエンジン・マップ、並びに各ルックアップ・テーブルから参照されるデータは、車輛速度データ８４と共にハイブリッド制御器８２に入力される。

ハイブリッド制御器８２はまた、１又は複数の利用者選択可能な設定を有する利用者入力８６を含む利用者インタフェイス７０と対話する。一実施形態によれば、利用者入力８６は、毎日の通勤等の開始時の利用者推定の運転距離のような走行推定値又は推定走行範囲に対応する入力を受け取る。例えば、利用者は、町中の運転のための短距離設定、中距離走行のための中距離設定、及びさらに長距離の走行のための長距離設定のように一日の推定運転距離に対応する一定数の範囲設定の間を多重位置スイッチ又はダイヤルで選択することができる。代替的には、利用者は、次回のバッテリ充電事象（すなわち次回にエネルギ貯蔵システムがプラグ充電されるとき）までの推定運転距離に基づいて距離設定を選択することもできる。範囲設定又は距離設定の数は本書に記載されるものとは異なっていてもよく、例えば所望の精度水準に依存し得ることが思量される。利用者入力８６はまた、車輛が従来の燃焼車輛として動作するようにハイブリッド駆動装置を利用者が手動で非作動にすることを可能にする設定を含み得る。さらに、利用者入力８６は、例えば加速性能を最大化する「スポーツ・モード」及びバッテリ寿命を延ばし且つ／又は燃料消費を最小化するようにピーク動力消費を最小化する「省エネ・モード」のように利用者が一定数の運転モード設定の間で選択することを可能にする運転モード設定を含んでいてもよい。利用者が選択した設定は利用者入力８６からハイブリッド制御器８２へ伝達される。

ハイブリッド制御器８２は、利用者が選択した設定に関する受け取った情報、車輛速度情報、及びモータ・マップ及びエンジン・マップ、並びにルックアップ・テーブルから参照されるデータを用いて、シフト命令を決定する。シフト命令は表示器８８に伝達されて視覚型インジケータ９０を点灯させ、車輛変速機を「シフト・アップ」させるのか「シフト・ダウン」させるのかを利用者に知らせる。本発明の各実施形態によれば、表示８８はまた、故障インジケータ９２、及びハイブリッド駆動装置の入／切状態に対応し得る視覚型インジケータ９４を含んでいてよい。当業者は、表示８８が車輛動作状態又は車輛設定に対応する任意の数の付加的な又は代替的な視覚型インジケータ又は聴覚型インジケータを含み得ることを直ちに認められよう。

図４は、図１のハイブリッド車輛１０のハイブリッド駆動装置制御システム４４のようなハイブリッド車輛の制御システムについての制御法９６の単純化した動作図である。図４に示すように、制御法９６は、エンジン速度信号９８、電気モータ信号１００、アクセル・ペダル信号１０２、及びブレーキ・ペダル信号１０４を含めた車輛の動作状態に関する一定数の入力を受け取る。制御法９６はまた、例えば図３の利用者入力８６等から、車輛がプラグ・イン・ハイブリッド車輛（ＰＨＥＶ）である場合にはエネルギ貯蔵システムの次回の予測される再充電までの操作者予測の日間走行範囲推定値又は推定運転範囲に対応し得る操作者入力信号１０６を受け取る。電気モータ信号１００は、例えばモータの速度及び方向に関する情報を含み得る。電気モータ信号１００はモータ計算ブロック１０８を通過し、ここでスケーリングされ且つ／又は定数値を加算される。計算ブロック１１０では、エンジン速度信号９８及びモータ計算ブロック１０８からの出力１１２を用いて、車輛の実効ギア比１１４を算出する。算出された実効ギア比１１４は低域通過フィルタ１１６を通過した後にトルク・リミッタ１１８に入力されて、トルク・リミッタ１１８が車輛運動の方向及び算出された実効ギア比１１４に基づいてハイブリッド駆動装置に加えるべきトルク出力１２０を決定する。

アクセル・ペダル信号１０２は、アクセル・ペダル入力をスケーリングする又は制限する勾配関数１２２を通過する。関数１２２からの出力は利得フィルタ１２４に入力され、利得フィルタ１２４は操作者入力信号１０６に基づいて最終的なアクセル入力１２６を決定する。例えば、利得フィルタ１２４は、操作者によって入力される日間の範囲又は総マイル数の推定値に基づいてハイブリッド駆動装置制御のための最終的なアクセル入力１２６を決定するように構成され得る。トルク出力１２０及び最終的なアクセル入力１２６を用いて、制御法９６はハイブリッド駆動装置アクセル・トルク１２８を決定し、アクセル・トルク１２８は電気モータ・トルク・リミッタ１３０に入力される。動作について述べると、操作者が次回の予測される再充電事象までの予測される相対的に短い日間範囲又は小さい総マイル数を指示すると、ハイブリッド駆動装置制御は、電気モータ・トルクのレベルを高めることを許容し、従って操作者によって比較的長い予測日間範囲又は大きい総マイル数が入力された場合に比較して、オン・ボード貯蔵エネルギの相対的に急速な消耗を許容する。

制御法９６は、ブレーキ・ペダル信号１０４をスケーリングして、スケーリング後のブレーキ信号１０４をブレーキ・トルク・リミット１３２に渡す。リミット後のブレーキ・トルク信号１３４及びリミット後のアクセル・トルク信号１３６を用いて、ハイブリッド駆動装置トルク命令１３８を算出する。

図５は、自動変速機１４２がトルク・コンバータ１４６を介して熱エンジン１４４に結合されている本発明の一実施形態によるハイブリッド車輛１４０を示す。エンジン制御器１４８が、熱エンジン１４４の動作を制御する。アクセル・ペダル１５０及びブレーキ・ペダル１５２が車輛システム制御１５４に電子的に結合されており、車輛システム制御１５４は信号をエンジン制御１４８との間で伝達し合い、また一実施形態によれば車輛システム制御１５４はコンピュータ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ又はＣＡＮバス）を装備し得る。ハイブリッド車輛１４０はまた、差動装置１５８に結合されている少なくとも２個の車輪１５６を含んでいる。電気モータ１６０が自動変速機１４２と差動装置１５８との間で少なくとも１本の駆動シャフト・アセンブリ１６２に沿って結合されている。一実施形態によれば、駆動シャフト・アセンブリは、当該駆動シャフト・アセンブリの各々の端部に位置する対を成す一対の自在継手（図示されていない）を含んでいる。１又は複数の駆動シャフト・アセンブリを用いて、自動変速機１４２及び差動装置１５８を結合することができる。ハイブリッド車輛１４０はまた、図１のセンサ２４、３２と同様の態様で構成され得る熱エンジン速度センサ１６４及び電気モータ速度センサ１６６を含んでいる。

電気モータ１６０の動作を制御するために、ハイブリッド駆動装置システム１６８が設けられる。操作者インタフェイス１７０がハイブリッド駆動装置システム１６８に結合され、図１の利用者インタフェイス５０及び図３の利用者インタフェイス７０と同様の態様で構成される。ハイブリッド駆動装置システム１６８は、ハイブリッド・トルク制御１７２、実効ギア比計算１７４、及びエネルギ貯蔵システム１７６を含んでいる。ハイブリッド車輛１４０はさらに、ハイブリッド・トルク制御１７２から信号１８０を受け取って自動変速機１４２、トルク・コンバータ１４６、及び車輛システム制御１５４とそれぞれの双方向信号１８２、１８４、及び１８６を介して連絡し合う変速機制御ユニット１７８を含んでいる。

動作について述べると、ハイブリッド駆動装置システム１６８はエンジン速度信号１８８及び変速機出力速度信号１９０を受け取って、これらの信号を実効ギア比１７４を算出するのに用いる。ハイブリッド駆動装置システム１６８はまた、アクセル・ペダル信号１９２、並びに制動圧及び／又はブレーキ・ペダル位置に関する情報を含み得るブレーキ信号１９４を車輛システム制御１５４から受け取る。ハイブリッド・トルク制御１７２は、受け取ったアクセル信号及びブレーキ信号１９２、１９４、実効ギア比計算１７４、操作者インタフェイス１７０から受け取った入力、並びにエネルギ貯蔵システム１７６の充電状態に基づいて、電気モータ１６０を動作させる。

本発明の一実施形態によれば、ハイブリッド駆動装置制御１６８は、回生制動事象時には増大したレベルのエネルギが電気駆動システムに捕獲され得るようにトルク・コンバータ１４６の動作を変更することができる。例えば、回生制動時に、利用可能な電気モータ・トルク及び関連するエネルギ電荷貯蔵状態（ＳＯＣ）が適当な水準の範囲内にある場合には、ハイブリッド駆動装置トルク制御１７２から変速機制御ユニット１７８への信号１８０によってトルク・コンバータ１４６を「ロック解除（unlock）する」ように命令することができる。トルク・コンバータ１４６をロック解除すると熱エンジン１４４からの圧縮制動効果を減少させて電気回生トルクの増大が可能になり、これによりエネルギ捕獲が増大して石油燃料消費が少なくなる。

もう一つの実施形態では、電気モータ１６０によって供給されるトルクに比較した熱エンジン１４４によって供給される相対トルク、及び関連するハイブリッド駆動装置制御１６８が、車輛１４０の日間範囲推定値に基づいて割り当てられて、自動変速機１４２の運転ギア比に影響を与える。かかる実施形態では、エンジン制御器１４８は、当該エンジン制御１４８と変速機制御ユニット１７８との間で選択随意要素の変速機制御信号１９６（破線で示す）を介した自動変速機１４２の制御のレベルを提供するように構成される。変速機制御信号１９６によって、変速機制御ユニット１７８は、トルク・コンバータ・ロックアップ作用を実行し、且つ／又は自動変速機１４２へギア・シフト命令を伝達する。例えば、操作者インタフェイス１７０が短距離走行を示し、且つ「省エネ」モードが選択されている場合には、ハイブリッド駆動装置トルク制御１７２が変速機シフト命令を伝達すると自動変速機１４２が「ニュートラル」位置にシフトされ、トルク・コンバータ１４６に「ロック解除する」命令を与えて、このようにしてハイブリッド車輛１４０の動作が電気駆動の速度及びトルク限度の範囲内で完全電気モードにおいて実行されることを可能にする。動作時に、操作者の必要が速度又は加速トルクを所定の限度よりも増大させることを要求する場合には、変速機制御ユニット１７８は自動変速機１４２及び／又はトルク・コンバータ１４６に対し、熱エンジン１４４がアクセル入力及びブレーキ入力１５０、１５２を介して操作者の要求を満たすような車輛性能を提供することが可能になるように、本来の構成に復帰するように命令することができる。

図６を参照して、本発明の一実施形態による図５の車輛システム制御１５４のような車輛システム制御器を有するハイブリッド車輛用制御システムの制御法１９８の単純化した動作図について記載する。図６に示すように、制御法１９８は、図５のアクセル１５０からのもののようなアクセル・ペダル信号２０４に加え、図５のセンサ１６４、１６６等からのエンジン速度信号２００及び変速機出力シャフト又はモータ速度信号２０２を受け取る。

エンジン速度信号２００及びモータ速度信号２０２を用いて、制御法１９８は、図４の実効ギア比１１４に関して記載したのと同様の態様で実効ギア比２０６を決定する。実効ギア比２０６は低域通過フィルタ２０８に渡されて、トルク・リミット関数２１０に入力される。制御法１９８は、トルク・リミット関数２１０からの出力２１２に基づいて電気駆動部に加えるべきトルクを決定する。

制御法１９８は、勾配関数２１４及び可変の定数２１６を用いてアクセル・ペダル信号２０４を修正する。得られる修正後アクセル信号２１８及びトルク・リミット関数２１０からの出力２１２に基づいて、制御法１９８はアクセル・ペダル・トルク２２０を算出し、トルク２２０は車輛システム制御器へ伝達されて元のアクセル・ペダル信号を置き換える。

一実施形態では、例えば内燃機関（ＩＣＥ）及び変速機、並びにＩＣＥに結合されている少なくとも１本の推進用車軸及びＩＣＥに結合されていない少なくとも一つの非推進用車軸を含む従来のＩＣＥ推進システムを有する車輛のようなエンジン駆動式車輛を改造するキットが提供される。このキットは、車輛の推進用車軸に結合し又は車輛の推進用車軸を置換し得る電気モータを含んでいる。このキットはまた、電気モータにエネルギを供給し、またＩＣＥ及び外部の電力供給網の少なくとも一方からエネルギを受け取る電気モータに結合されているエネルギ貯蔵装置を含んでいる。また、キットにはハイブリッド制御システムが含まれている。ハイブリッド制御システムは、電気モータの動作を監視する第一のセンサ・システムと、ＩＣＥの動作を監視する第二のセンサ・システムとを含んでいる。代替的には、ハイブリッド制御システムは、ＩＣＥ推進システムの内部に設けられたセンサから情報を受け取るように構成されていてもよい。

この改造キットはまた、操作者が推定日間走行範囲又はエネルギ貯蔵ユニットを再び充電するまでの推定走行範囲を入力することのできる利用者インタフェイスを含んでいる。この距離推定値に基づいて、ハイブリッド制御システムは、電気モータにトルク命令を伝達する。一実施形態によれば、ハイブリッド制御システムは、変速機シフト命令を決定して、このシフト命令を利用者インタフェイスに表示する。利用者インタフェイスは選択随意で、例えば省エネ・モード及びスポーツ・モードのように一定数の異なる動作モードの間でハイブリッド制御システムの動作を制御する利用者選択可能なスイッチを含んでいてもよい。

従って、本発明の一実施形態によれば、装置が、変速機と、変速機の入力側に結合されているエンジンと、変速機の出力側に結合されている電気機械装置とを含んでいる。この装置はまた、電気機械装置の出力側に結合されている差動装置と、電気機械装置に結合されている制御器とを含んでいる。制御器は、走行範囲推定値を受け取り、エンジンの動作特性を監視し、変速機の動作特性を監視するようにプログラムされている。制御器はさらに、電気機械装置の動作特性を監視して、走行範囲推定値、エンジンの動作特性、変速機の動作特性、及び電気機械装置の動作特性に基づいて電気機械装置の動作を制御するようにプログラムされている。

本発明のもう一つの実施形態によれば、ハイブリッド車輛を製造する方法が、内燃機関（ＩＣＥ）と、変速機とを含むＩＣＥ推進システムを設けるステップを含んでいる。この方法はまた、モータ／発電器ユニットを変速機に結合するステップと、ＩＣＥのトルク出力の実質的に全てがモータ／発電器ユニットを介して差動装置まで伝達されるように第一の駆動シャフトを介してモータ／発電器ユニットを差動装置に結合するステップと、ＩＣＥの動作状態を監視する第一のセンサ・システムを設けるステップとを含んでいる。この方法はさらに、モータ／発電器ユニットの動作状態を監視する第二のセンサ・システムを設けるステップと、制御器をモータ／発電器ユニットに結合するステップとを含んでいる。制御器は、操作者から走行範囲推定値を受け取り、第一のセンサ・システムの出力及び第二のセンサ・システムの出力を受け取って、走行範囲推定値、並びに第一及び第二のセンサ・システムの出力に基づいてモータ／発電器ユニットを動作させるようにプログラムされている。

本発明のもう一つの実施形態によれば、改造キットが、内燃型車輛の変速機と差動装置との間に機械的に結合可能な電気モータと、電気モータに電気的に結合可能なエネルギ貯蔵システムと、電気モータに電気的に結合可能な制御システムとを含んでいる。制御システムは、予測運転範囲に対応する走行推定値を受け取り、電気モータ及び内燃型車輛の動作状態を監視して、走行推定値及び監視されている動作状態に基づいて電気モータを動作させるように構成されている。

この書面の記載は、最適な態様を含めて発明を開示し、また任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が本発明を実施することを可能にするように実例を用いている。特許付与可能な発明の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。

１０ ハイブリッド車輛
１２ 熱エンジン
１４ 変速機
１６ 差動装置
１８ 駆動シャフト・アセンブリ
２０ エンジン制御器
２２ センサ
２４ エンジン速度センサ
２６ 車輪
２８ クラッチ
３０ 電気モータ／発電器ユニット
３２ 速度センサ
３４、３６ 自在継手
３８ スプライン結合
４０、４２ 駆動シャフト
４４ ハイブリッド駆動装置制御システム
４６ 駆動制御
４８ エネルギ貯蔵システム
５０ 利用者インタフェイス
５２ トルク制御
５４ 実効ギア比計算アルゴリズム
５６ 利用者入力
５８ 利用者表示
６０ アクセル・ペダル
６２ ブレーキ・ペダル
６４ アクセル・ペダル信号
６６ ブレーキ・ペダル位置信号
６８ ハイブリッド駆動装置制御システム
７０ 利用者インタフェイス
７２ 駆動制御
７４ 信号
７６ エンジン・データ
７８ モータ信号
８０ モータ・データ
８２ ハイブリッド制御器
８４ 車輛速度データ
８６ 利用者入力
８８ 表示器
９０、９４ 視覚型インジケータ
９２ 故障インジケータ
９６ 制御法
９８ エンジン速度信号
１００ 電気モータ信号
１０２ アクセル・ペダル信号
１０４ ブレーキ・ペダル信号
１０６ 操作者入力信号
１０８ モータ計算ブロック
１１０ 計算ブロック
１１２ 出力
１１４ 実効ギア比
１１６ 低域通過フィルタ
１１８ トルク・リミッタ
１２０ トルク出力
１２２ 勾配関数
１２４ 利得フィルタ
１２６ アクセル入力
１２８ ハイブリッド駆動装置アクセル・トルク
１３０ 電気モータ・トルク・リミッタ
１３２ ブレーキ・トルク・リミット
１３４ ブレーキ・トルク信号
１３６ アクセル・トルク信号
１３８ ハイブリッド駆動装置トルク命令
１４０ ハイブリッド車輛
１４２ 自動変速機
１４４ 熱エンジン
１４６ トルク・コンバータ
１４８ エンジン制御器
１５０ アクセル・ペダル
１５２ ブレーキ・ペダル
１５４ 車輛システム制御
１５６ 車輪
１５８ 差動装置
１６０ 電気モータ
１６２ 駆動シャフト・アセンブリ
１６４ 熱エンジン速度センサ
１６６ 電気モータ速度センサ
１６８ ハイブリッド駆動装置システム
１７０ 操作者インタフェイス
１７２ ハイブリッド・トルク制御
１７４ 実効ギア比計算
１７６ エネルギ貯蔵システム
１７８ 変速機制御ユニット
１８０ 信号
１８２、１８４、１８６ 双方向信号
１８８ エンジン速度信号
１９０ 変速機出力速度信号
１９２ アクセル・ペダル信号
１９４ ブレーキ信号
１９６ 変速機制御信号
１９８ 制御法
２００ エンジン速度信号
２０２ 変速機出力シャフト又はモータ速度信号
２０４ アクセル・ペダル信号
２０６ 実効ギア比
２０８ 低域通過フィルタ
２１０ トルク・リミット関数
２１２ 出力
２１４ 勾配関数
２１６ 可変の定数
２１８ 修正後アクセル信号
２２０ アクセル・ペダル・トルク

Claims (10)

1. 変速機（１４）と、
   該変速機（１４）の入力側に結合されているエンジン（１２）と、
   前記変速機（１４）の出力側に結合されている電気機械装置（３０）と、
   該電気機械装置（３０）の出力側に結合されている差動装置（１６）と、
   前記電気機械装置（３０）に結合されている制御器（４４）と
   を備えた装置であって、前記制御器（４４）は、
   走行範囲推定値を受け取り、
   前記エンジン（１２）の動作特性を第１のセンサを使用して監視し、
   前記変速機（１４）の動作特性を監視し、
   前記電気機械装置（３０）の動作特性を監視し、
   前記走行範囲推定値、前記エンジン（１２）の前記動作特性、前記変速機（１４）の前記動作特性、及び前記電気機械装置（３０）の前記動作特性に基づいて前記電気機械装置（３０）の動作を制御し、
   前記走行範囲推定値、前記エンジン（１２）の前記動作特性、及び前記電気機械装置（３０）の前記動作特性に基づいてギア・シフト命令を生成する
   ようにプログラムされており、
   前記制御器（４４）は、スロットル命令信号を受け、前記電気機械装置（３０）に結合されている駆動制御器（４６）と、
   前記スロットル命令信号に基づいて、前記駆動制御器（４６）から独立して前記エンジン（１２）の動作を制御するエンジン制御器（２０）と、
   を含み、
   前記駆動制御器（４６）は、前記走行範囲推定値に基づいて前記スロットル命令信号を修正し、修正されたスロットル命令信号に基づいて前記電気機械装置（３０）の動作を制御し、
   前記第１のセンサは、前記駆動制御器（４６）に接続される一方、前記エンジン制御器（２０）から独立している、装置。
2. 前記制御器（４４）は、前記エンジン（１２）の前記動作特性を監視するようにプログラムされているときに、エンジン速度を監視するようにプログラムされており、
   前記制御器（４４）は、前記電気機械装置（３０）の前記動作特性を監視するようにプログラムされているときに、電気機械装置速度を監視するようにプログラムされている、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記制御器（４４）は、前記エンジン速度及び前記電気機械装置速度に基づいて実効ギア比を決定するようにプログラムされている、請求項２に記載の装置。
4. アクセル・ペダル（１５０）及びブレーキ・ペダル（１５２）に結合され、
   前記スロットル命令信号を前記エンジン制御器（２０）と前記駆動制御器（４６）に送信し、
   前記ブレーキ・ペダル（１５２）の位置に関する情報を含むブレーキ信号（１９４）を前記駆動制御器（４６）に送信する、
   車輛システム制御（１５４）を含み、
   前記駆動制御器（４６）は、前記スロットル命令信号及び前記ブレーキ信号（１９４）に基づいて、前記電気機械装置（３０）の動作を制御するようにプログラムされている、請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 前記制御器（４４）に電気的に結合されて前記ギア・シフト命令を操作者に対して表示する表示パネル（５８）をさらに含んでいる請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
6. 前記制御器（４４）は、前記電気機械装置（３０）の動作を制御するようにプログラムされているときに、エネルギ効率マップに従って前記電気機械装置（３０）の動作を制御するようにプログラムされている、請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
7. 前記電気機械装置（３０）に結合されているエネルギ貯蔵システム（４８）と、
   回生制動によりエネルギ捕獲を行う手段と、
   をさらに含んでいる請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
8. 前記変速機（１４）は、前記エンジン（１２）に結合されているクラッチ（２８）を含む手動変速機（１４）を含んでいる、請求項５に記載の装置。
9. 前記変速機（１４）は、自動変速機（１４２）及びトルク・コンバータ（１４６）の少なくとも一方を含んでいる、請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
10. 前記駆動制御器（４６）と前記エンジン（１２）との間に結合されており、前記トルク・コンバータ（１４６）のロックアップ作用を実行し、且つ／又は前記自動変速機（１４２）へギア・シフト命令を伝達するように構成されている変速機制御ユニット（１７８）をさらに含んでいる請求項９に記載の装置。