車両用ハイブリッド駆動組立体の機能モードの制御方法及びそれを利用するハイブリッド駆動組立体
本発明は、内燃エンジン(3)及び電気機械(32)を有する車両、特にスクータのためのハイブリッド駆動組立体の管理方法に関する。本発明による管理方法では、内燃エンジン(3)を、トルクを出さないように作動させるステップを有する。要求トルクが負であるとき、電気機械(32)を、バッテリ(36)を充電する発電機として機能するように作動させる。要求トルクが正で且つ内燃エンジン(3)の最大トルクよりも低いとき、要求トルクを満足させるように、バッテリ(36)を予め定められた充電レベルにするように、内燃エンジン(3)を最大効率条件下で稼働させるように、内燃エンジン(3)及び／又は電気機械(32)を作動させる。要求トルクが正で且つ内燃エンジン(3)の最大トルクよりも高いとき、内燃エンジン(3)及び／又は電気機械(32)を、所要トルクを満足させるように、推進トルクを供給して作動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、特にスクータのためのハイブリッド駆動組立体の機能モードの制御方法及びその制御方法を利用するハイブリッド駆動組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
知られているように、ハイブリッド駆動組立体を用いた道路車両、特に自動車両、即ち、内燃エンジン及び電気モータが互いに組合せて用いられる車両が既に存在している。
【０００３】
既知のハイブリッドの構成により、２つの推進システムの二者択一的な使用又は組合せの使用が可能であり、「直列型（シリーズ）ハイブリッド」と呼ばれる第１の既知の組合せ形態によれば、内燃エンジンは、電流発生器を伝動する唯一の機能を有し、電流発生器は、電気モータに給電するバッテリを再充電し、従って、推進は、専ら電気モータによって行われる。
【０００４】
この構成は、内燃エンジンが平均的な動力を供給するだけで済み、従って、静止条件及び最適化条件下において機能することができるので、エネルギー消費量を実質的に減少させるという利点を有する。
【０００５】
「並列型ハイブリッド」形態として知られている第２の形態では、内燃エンジンと電気エンジンの両方が、特定の伝動運動機構によって駆動輪に連結される。
【０００６】
既知のハイブリッド駆動組立体は、複雑な構造を有し、コスト高であり、しかも大きな負担を必要とするという欠点があり、その結果、この種類のハイブリッドシステムの適用例は、小型の自動車両、例えばスクータにほんの少しあるに過ぎない。
【０００７】
具体的に説明すると、特許文献１は、スクータ用のハイブリッド駆動組立体を記載しており、このハイブリッド駆動組立体は、内燃エンジンの駆動シャフトと伝動シャフトとの間に介在する伝動ユニットの遠心クラッチと同軸の電気機械を使用する。この場合、電気機械のロータは、クラッチベルと一体である。
【０００８】
スクータ用の既知のハイブリッド駆動組立体は、「熱」、「電気」、「並列型ハイブリッド」、「直列型ハイブリッド」の作動モードを含む方法に従って作動し、「熱」の作動モードでは、推進力が専ら内燃エンジンによって供給され、「電気」の作動モードでは、推進力が専ら電気機械によって供給され、「並列型ハイブリッド」の作動モードでは、内燃エンジン及び電気モータが、駆動力を供給するのに寄与し、「直列型ハイブリッド」の作動モードでは、内燃エンジンが、バッテリを再充電する発電機の伝動のために専ら用いられ、駆動輪への推進トルクは、電気モータだけによって供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】イタリア国特許出願公開第ＴＯ２００２Ａ００１０８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
スクータ用のハイブリッド駆動組立体の操縦のために現在用いられている組合せ式の作動モードは、車両のエネルギー消費量を最適化して、バッテリの充電レベルを予め定められた値に保証することができない。かかる組合せの作動モードは、実際には、両方のエンジンのトルクを駆動輪に供給し、又は、内燃エンジンを介してバッテリを充電し、電気モータが要求トルクを供給するという可能性を想定しているに過ぎない。
【００１１】
後者の場合、特定の電流発生器の使用も必要である。というのは、電気機械は、モータとして作用する際に連動し、従って、その可逆性を利用することができない。
【００１２】
本発明が提案して取扱うことは、エネルギー制御の最適化の観点で高い機能性能を保証することができる方法を提供することによって、ハイブリッド駆動組立体の機能モードを管理する既知の種類の方法における上述した欠点をなくすことにある。
【００１３】
この取扱いの範囲内において、本発明の目的は、バッテリの充電レベルを予め定められたレベルに保つために組合せのモードで機能する間、バッテリの充電レベルを制御することができるハイブリッド駆動組立体の機能モードの管理方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の別の目的は、作動モードの管理方法を用いるハイブリッド駆動組立体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この計画及び他の目的は、請求項１記載の車両、特にスクータのためのハイブリッド駆動組立体の機能モードの管理方法によって達成される。
【００１６】
本発明の別の特性及び利点は、添付の図面に例示的且つ非限定的に記載された本発明のハイブリッド駆動組立体の機能モードの管理方法の、好ましいが非限定的な実施形態の説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による方法を利用する、スクータ用のハイブリッド駆動組立体の第１の実施形態の概略図である。
【図２】選択された作動モードに応じて、アキュムレータ装置と電気機械との間で交換される動力の流れを示す概略図である。
【図３】本発明の方法を利用する、スクータ用のハイブリッド駆動組立体の第２の実施形態の略図である。
【図４】駆動組立体の最適化されたエネルギー管理の制御システムの概略図である。
【図５ａ】本発明によるハイブリッド駆動組立体の管理モジュールと制御モジュールとの間の第１の通信アーキテクチャの概略図である。
【図５ｂ】本発明によるハイブリッド駆動組立体の管理モジュールと制御モジュールとの間の第２の通信アーキテクチャの概略図である。
【図５ｃ】本発明によるハイブリッド駆動組立体の管理モジュールと制御モジュールとの間の第３の通信アーキテクチャの概略図である。
【図５ｄ】本発明によるハイブリッド駆動組立体の管理モジュールと制御モジュールとの間の第４の通信アーキテクチャの概略図である。
【図６】エネルギー管理装置の入力指令の処理のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面を参照すれば、本発明による方法を利用するスクータ用のハイブリッド駆動組立体１は、駆動シャフト４を備えた内燃エンジン３を有し、駆動シャフト４は、伝動ユニット５によって伝動シャフト６に連結されている。この伝動シャフト６は、減速装置２８によって駆動輪２に結合されている。
【００１９】
伝動ユニット５は、駆動プーリ１０と、従動プーリ１１と、駆動プーリ１０及び従動プーリ１１に巻付けられたベルト１２とを有している。従動プーリ１１は、遠心クラッチ８を介して伝動シャフト６に選択的に連結可能である。ハイブリッド駆動組立体１は、遠心クラッチ８と同軸の電気機械３２を有し、電気機械３２は、伝動シャフト６と異なる軸線方向位置に配置されている。
【００２０】
特に、電気機械３２は、伝動シャフト６と同軸に固定ケース３４に取付けられたステータ３３と、伝動シャフト６に直接取付けられているロータ３５を有している。
【００２１】
電気機械３２のこの革新的な配置構成により、既知の種類の電気機械に関する半径方向の負担が軽減されると共に、電気機械３２のロータ部の慣性が減少する。
【００２２】
さらに、上述した配置構成では、電気機械３２のロータ３５は、遠心クラッチ８によって生じる熱による応力を受けない。
【００２３】
上述した例示の実施形態で用いられている電気機械３２は、三相型の巻線を備えたステータ３３と、永久磁石を備えたロータ３５とから成り、永久磁石は、ロータ３５自体の内部に位置決めされている。永久磁石の配置は、磁気ロータ回路に非対称性を生じさせるようなものである。
【００２４】
電気機械３２は、その機能のために、ロータに設けられている磁石の寄与と磁気ロータ回路の異方性の両方を利用することができる。従って、電気機械３２は、両方向に回転することが可能であり、トルクを吸収したり供給したりすることがかのうである。その結果、電気機械３２は、エネルギーをアキュムレータ装置３６から取出すことによって、推進トルクをスクータに供給するためと、エネルギーをアキュムレータ装置３６内に回収することによって、制動トルクを取出すための両方に使用される。
【００２５】
この目的のため、電気機械３２の制御電子機器５０は、電気機械に相を供給する第１の電子装置（インバータ）５１と、入力電圧を上昇させるための高周波変圧器を備えた第２の電子装置（ブースタ）５２とを有している。
【００２６】
第２の電子装置５２は、アキュムレータ装置３６による入力電圧の変化と無関係に、出力電圧を、入力インダクタンスの使用によって調整することが可能である。
【００２７】
図２に示すように、第１の電子装置５１及び第２の電子装置５２は両方とも、アキュムレータ装置３６から電気機械３２への及び電気機械３２からアキュムレータ装置３６への両方向の動力の通行を可能にする。
【００２８】
アキュムレータ装置３６は、種々の種類の電池の使用が可能であり、電池は、例えば、亜鉛電池、亜鉛−ゲル電池、ニッケル金属水素電池、リチウム電池であり、スーパーコンデンサ及び適当な管理・制御電子機器（図示せず）を有していてもよいし、有していなくてもよい。
【００２９】
エネルギーアキュムレータ装置を、通常行われるように、外部電池充電器によって充電することが可能である。上述した制御電子機器５０の更なる特徴は、エネルギーシステムを電気機械３２によって直接充電することを可能にすることであり、それにより、外部電池充電器の使用を回避する。
【００３０】
図３に示す第２の実施形態では、遠心質量自動クラッチ８に代えて、従動クラッチ２１の使用が想定されている。この構成により、システムが必要とするときだけ、内燃エンジン３が駆動輪２及びそれと一体の電気モータ３２に永続的に結合されたりそれから分離されたりることを可能にする。従動クラッチ２１を使用すれば、電気モータ３２により内燃エンジン３を作動させ、それにより、「アイドルストップ」方式を実行することができるという利点があり、「アイドルストップ」方式では、車両が停止しているときに、内燃エンジン３をオフに切替え、また、電気推進力だけを再始動した後、電気機械３２を利用して、推進のために用いられる内燃エンジンを再点火する。電気機械３２は、従動クラッチによって内燃エンジン３のシャフト４と一体に作られる。
【００３１】
この第２の実施形態により、駆動組立体を、「直列型ハイブリッド」の作動モードとして構成することを可能にし、「直列型ハイブリッド」の作動モードでは、電気モータが推進力をもたらし、内燃エンジンは、それが機能しているときに最大効率点で常時作動し、且つ、内燃エンジンの出力軸に組付けられた発電機を介してバッテリを再充電する。
【００３２】
システムは、内燃エンジン３と、アキュムレータ装置３６と、電気機械３２とから成り、電気機械３２は、相対的制御電子機器５０を有し、システムは、高い動作性能を保証するよう管理される。
【００３３】
車両に搭載されたアキュムレータ装置３６は、実際には、エネルギーを供給するために用いられ、又は、選択されたエネルギー管理方式に応じて最適化された仕方で、電気機械３２の同一の制御電子機器５０を介して再充電される。
【００３４】
この目的のため、電気機械３２及び内燃エンジン３を、受取った一連の入力パラメータ及び／又は指令に基づいて特定の制御装置３９，５０によって適切に作動させることができるエネルギー管理ユニット３８が提供される。機能モード及び推進トルクに関し、エネルギー管理ユニット３８は、実際には、操縦者の要求を解釈することができ、かくして、内燃エンジン３及び電気機械３２の統合された機能及びアキュムレータ装置３６の充電レベルを最適化された仕方で管理する。
【００３５】
電子制御装置３８，５０，３９，３６の物理的実施形態について、種々の形態が考えられる。
【００３６】
「コンパクト」として定められる構成では、上述した種々の制御電子機器３８，５０，３９，３６のハウジングは、同一の電子装置に設けられる。一方、「分散型」として定められる構成では、種々の制御電子機器３８，５０，３９，３６は、車両の種々の箇所に配置された異なる装置内に収納される。
【００３７】
２つ又は３つ以上の装置が車両に設けられた中間の形態も又提供され、かかる中間の形態は、これらの内部の１つ又は２つ以上の制御電子機器を具体化する。
【００３８】
車両に分散配置された２つ又は３つ以上の装置を想定した構成について、システムの正しい機能を発揮させるために、種々の制御電子機器の間における情報交換の問題がある。この目的のために、ＣＡＮ（コントロールエリアネットワーク）プロトコルを用いる通信ライン７５の使用が想定される。
【００３９】
図５ａは、本発明による方法を利用するハイブリッド駆動組立体を搭載した車両の好ましい実施形態において用いられるＣＡＮ通信ネットワーク７５を示し、ネットワーク７５は、相対的ノードを有している。
【００４０】
ＣＡＮの各ノードは、電子装置に結合され、以下に述べる機能を有している。「電気機械制御」ノードは、電気機械３２の制御電子機器５０に対応し、制御電子機器５０は、電気的作動に関する情報をＣＡＮライン７５上に送り、種々の作動指令信号をＣＡＮライン７５から受取る。「内燃エンジン制御」ノードは、内燃エンジンの機能の制御電子機器３９に対応し、制御電子機器３９は、内燃エンジンに関する情報をＣＡＮライン７５上に送り、種々の作動指令信号をＣＡＮライン７５から受取る。「ディジタルダッシュボード」ノードは、操縦者に車両の機能状態に関する情報を与える視覚化装置７４に対応し、視覚化装置７４は、視覚化すべき入力信号を受取り、オプションとして、収集可能な種々の信号に関する情報、例えば、アクセルハンドル４４の位置及び以下に詳細に特定される情報（図４）を送ってもよい。「アキュムレータ装置制御」ノードは、車両に搭載されているアキュムレータ装置３６に対応し、アキュムレータ装置３６は、その充電レベルに関する情報をＣＡＮライン上に送ったり種々の指令及び制御入力信号を受取ったりする。「エネルギー管理システム」ノードは、エネルギー管理ユニット３８に対応し、エネルギー管理ユニット３８は、他の装置５０，３９，７４，３６から送られた信号をＣＡＮライン７５から受取ったり種々の指令及び制御信号を別の装置に送ったりする。
【００４１】
視覚化装置７４に代えて、アナログ表示器を備えた等価なダッシュボードを用いてもよく、その場合、ＣＡＮライン７５上の「ディジタルダッシュボード」ノードが不要になる。この構成の一例を、図５ｂに示す。
【００４２】
例えばアキュムレータ装置３６を得るために、亜鉛電池を備えた構成を用いる場合、「アキュムレータ装置制御」ノードは、ライン７５上には存在しないのが良い。この場合、アキュムレータ装置３６の特性値を得て場合によってはＣＡＮ７５を介してデータを送るのは、車両に設けられている他の装置のうちの１つであろう。この構成の一例を、図５ｃに示す。
【００４３】
エネルギー管理ユニット３８が車両に搭載されている制御装置５０，３９のうちの一方と同一のハードウエアサポート上で行われる場合、「エネルギー管理システム」ノードを無くすことができる。この場合、エネルギー管理ユニット３８の機能を行う制御装置５０，３９が、相対的管理プロセスを行うことになる。この形態の一例を、図５ｄに示す。
【００４４】
以下、ハイブリッド駆動組立体の機能モードを管理するためのエネルギー管理ユニット３８が実施する方法を説明する。
【００４５】
一般的には、ハイブリッド駆動組立体１の最適機能モードを選択するため、エネルギー管理ユニット３８は、以下のステップを実施する。
【００４６】
ステップａにおいて、エネルギー管理ユニット３８は、一連の入力パラメータ及び／又は指令を受取り、一連の入力パラメータ及び／又は指令は、操縦者がセレクタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを介して定めた管理方式、アクセルハンドル４４の回転量、ブレーキ４５の状態、電気機械３２のロータ３５の回転速度、蝶形弁４０の角度位置、内燃エンジン３により供給されるトルク、内燃エンジン３の回転速度、及びアキュムレータ装置３６の充電状態を含む。
【００４７】
ステップｂにおいて、エネルギー管理ユニット３８は、受取った入力パラメータ及び／又は指令に基づいて、車両の状態及び操縦者が要求するトルクを決定する。
【００４８】
ステップｃにおいて、ステップｂで決定された値に基づいて、両方のモータリゼーション（内燃エンジン３と電気機械３２）によって供給されるトルクの合計が、操縦者が要求するトルクに等しくなるように、内燃エンジン３と電気機械３２の両方を作動させる。
【００４９】
本発明によるハイブリッド駆動組立体の機能モードの管理方法は、操縦者が、「純粋電気」、「標準ハイブリッド」、「高充電ハイブリッド」、「低充電ハイブリッド」の管理方式を選択できることを想定しており、「純粋電気」方式では、電気機械だけが推進のために用いられ、「標準ハイブリッド」方式では、電気機械と内燃エンジンの両方が推進のために用いられ、エネルギー管理ユニット３８が、バッテリの充電状態を予め定められたレベルに維持し、「高充電ハイブリッド」方式では、操縦者が要求するトルクを満足させると共にアキュムレータ装置をできるだけ多く充電するように、エネルギー管理ユニット３８が２つの機械を管理し、「低充電ハイブリッド」方式では、操縦者が要求するトルクを満足させると共にアキュムレータ装置内に入っているエネルギーを用いて燃料消費量を最小にするように、エネルギー管理ユニット３８が２つの機械を管理する。
【００５０】
「純粋電気」方式では、クラッチ８は、内燃エンジン３を電気機械３２から永続的な仕方で機械的に切離し、その結果、これと一体の車両の駆動輪２からも永続的な仕方で機械的に切離す。このモードでは、要求トルクが正である場合、トルクは電気機械３２だけによって供給され、要求トルクが負である場合、制動トルクが電気機械３２に必要とされる。
【００５１】
特に蓄積（エネルギー貯蔵）及び／又は牽引システムの組合せ式の管理方式に関し、エネルギー管理ユニット３８は、操縦者が選択した管理方式に従って、以下の作動モードで作動することができる。
（Ｉ）発電機として機能する電気機械によってバッテリを再充電するために、内燃エンジンによって供給される動力の一部を用いる。
（II）アキュムレータシステム内に蓄えられているエネルギーを用いて、内燃エンジンによって供給される推進力に必要な動力の一部に代えて電気機械を用いる。
（III）それと同時に、内燃エンジンによって供給可能な最大動力で、電気機械によって供給される動力を利用する。
（IV）アキュムレータシステム内の或る特定の充電レベルを維持するように、２つの機械を管理する。
【００５２】
図６を参照すると、選択された組合せ式の管理方式に従って、どのようにエネルギー管理装置３８を決定するかについての例示の説明が与えられ、この作動モードでは、内燃エンジン３及び電気機械を作動させなければならない。
【００５３】
図６は、内燃エンジンによって供給可能な最大トルクと電気モータによって供給可能な最大トルクの合計の結果として利用できる最大トルクを、参照符号６１で示し、内燃エンジンだけによって利用可能な最大トルクに関する曲線を、参照符号６２で示し、減速の際に電気機械によって吸収されるトルクを、参照符号６３で示し、制動中に電気機械によって吸収される制動トルクを、参照符号６４で示し、発電機として機能したときに電気機械が吸収できる最大トルクを、参照符号６５で示し、最後に、アクセルの全百分率位置を、参照符号６６で示す。
【００５４】
車両の機能実行中、アクセル位置の垂直セグメント６６は、最大推進トルク６１と、減速の際に電気機械によって吸収される制動トルク６３との間に位置し、従動プーリ１１の回転速度に応じて移動する。
【００５５】
各時点ｔにおいて、エネルギー管理ユニット３８は、垂直セグメント６６を、従動プーリ１１の回転数の値のところに位置決めし、アクセルハンドル４４の現在の位置を垂直セグメント６６上の百分率で示す。
【００５６】
このようにして定められた点は、座標軸上のトルク値に対応している。この値を、操縦者が要求するトルクとして解釈する。
【００５７】
組合せ式の「標準ハイブリッド」管理方式の場合、要求トルクは、これがあてはめられる以下の３つの領域に従って別々に管理される。
【００５８】
第１の領域は、減速時に電気機械によって吸収される制動トルクを特定する線６３と水平軸線との間の領域である。この場合、要求トルクは負である。エネルギー管理ユニット３８は、蝶形弁４０の閉鎖を制御し、オプションとして、制御装置３９により燃料供給を止め、或る特定の速度以上において、負のトルク参照値を、発電機として働くように要求される電気機械３２に送り、エネルギーをバッテリ内に回収する。
【００５９】
第２の領域は、水平軸線と内燃エンジンだけによって利用可能な最大推進トルクを特定する線６２との間の領域である。この場合、要求トルクは正であり、内燃エンジンが供給可能な最大トルクよりも低い。エネルギー管理ユニット３８は、燃焼室内への空気とガソリンの混合気の供給量を調整するように、蝶形弁４０の開き（開度）を制御装置３９を介して制御すると共に、要求トルクを満足させ、充電状態レベルを制御し、そして内燃エンジン３の機能を最適化するために、参照値（正又は負）を電気機械３２に送る。
【００６０】
第３の領域は、線６２と利用可能な最大推進トルクに関する線６１との間の領域である。この場合、要求トルクは、内燃エンジン３が供給可能な最大トルクよりも高い。エネルギー管理ユニット３８は、内燃エンジン３が最大トルクを供給するように、蝶形弁４０の開きを制御装置３９を介して制御すると共に、操縦者が要求する高いトルクを満足させるために、正のトルク参照値を電気機械３２に送る。
【００６１】
最後に、操縦者が、ブレーキレバー４５を作動させた場合、エネルギー管理ユニット３８は、従動プーリ１１の所与の回転速度のところの曲線６４上の位置に対応するトルク値に等しい負のトルク参照値を電気機械３２に送る。
【００６２】
組合せ式の「高充電ハイブリッド」管理方式は、アキュムレータ装置３６をできるだけ迅速に再充電し、次いで、充電状態を、到達最大値に維持する目的を有している。
【００６３】
要求トルクが内燃エンジン３だけによって利用可能な最大トルクを特定する線６２と利用可能な最大トルクに関する線６１との間に位置している場合、回転数に関する最大トルク値を、加速時に車両の性能をそれほど損なわないようにするよう決定する。このように、電気機械によって供給される推進トルクは制限され、その結果、エネルギーがバッテリから取出される。
【００６４】
他方、要求トルクが水平軸線と線６２との間に位置している場合、内燃エンジンは、推進のために必要な全てのトルクを供給することになる。さらに、内燃エンジンが最大効率領域内で作動している場合、システムは、要求トルクに対して過剰なトルクを用いて、アキュムレータ装置を再充電し、電気機械を発電機として用いる。
【００６５】
減速及び制動段階では、システムは、「標準ハイブリッド」モードの場合と同じ仕方で機能し、電気機械を発電機として利用し、エネルギーをアキュムレータ装置内に再充電する。
【００６６】
「低充電ハイブリッド」モードでは、その目的は、燃料消費量を減少させるために燃料から来るエネルギーではなく、電気機械３２内に存在するエネルギーの使用を許可することにある。
【００６７】
操縦者が要求するトルクが水平軸線と線６２との間の領域内に当てはめられるとき、「標準ハイブリッド」モードで用いられる制御との実質的な差が見られる場合がある。電気機械３２は、要求トルクの一部を供給し、残りの部分は、内燃エンジン３によって供給される。電気機械３２が必要とするトルクは、いずれの場合においても、内燃エンジン３の機能を最大効率領域内に維持するようなものでなければならない。
【００６８】
内燃エンジン３がキャブレータ式エンジンでなく、噴射エンジンである場合、トルク供給の制御に関し、エンジン内への空気供給量を調節し且つ噴射エンジンに特有のパラメータを自動的に管理することができる電子装置３９が設けられる。
【００６９】
実際に、上述した本発明の方法により、エネルギー管理の最適化の観点で高い機能性能を達するハイブリッド駆動組立体の機能モードの管理を保証することが立証された。
【００７０】
電気機械が、エネルギー消費量最適化要件に応じて、モータとして又は電流発生器として作動することが実際に確かめられた。本発明の特定の管理により、電気機械が、充電状態を予め定められた値に維持することができ、かかる予め定められた値は、最大充電値に一致してもよいし、別の予め設定された値に一致してもよいし、内燃エンジンが最適化された仕方で作動することができるように推進トルク供給に寄与してもよい。
【００７１】
また、上述したスクータ用のハイブリッド駆動組立体は、本発明の作動モードの管理方法を実施することができるということが立証された。
【００７２】
かくして、開示した本発明に関し、多くの改造例、追加例及び変形例を考えることができ、これら全てが本発明の範囲内に含まれる。
【００７３】
したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の保護範囲は、本明細書及び図面に例示として記載された好ましい実施形態によって限定されると考えられてはならず、当業者により均等であると考えられる特性を有する本発明に固有の全ての特許要件を備えた新規な特徴を有するものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、特にスクータのためのハイブリッド駆動組立体の機能モードの制御方法及びその制御方法を利用するハイブリッド駆動組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
知られているように、ハイブリッド駆動組立体を用いた道路車両、特に自動車両、即ち、内燃エンジン及び電気モータが互いに組合せて用いられる車両が既に存在している。
【０００３】
既知のハイブリッドの構成により、２つの推進システムの二者択一的な使用又は組合せの使用が可能であり、「直列型（シリーズ）ハイブリッド」と呼ばれる第１の既知の組合せ形態によれば、内燃エンジンは、電流発生器を伝動する唯一の機能を有し、電流発生器は、電気モータに給電するバッテリを再充電し、従って、推進は、専ら電気モータによって行われる。
【０００４】
この構成は、内燃エンジンが平均的な動力を供給するだけで済み、従って、静止条件及び最適化条件下において機能することができるので、エネルギー消費量を実質的に減少させるという利点を有する。
【０００５】
「並列型ハイブリッド」形態として知られている第２の形態では、内燃エンジンと電気エンジンの両方が、特定の伝動運動機構によって駆動輪に連結される。
【０００６】
既知のハイブリッド駆動組立体は、複雑な構造を有し、コスト高であり、しかも大きな負担を必要とするという欠点があり、その結果、この種類のハイブリッドシステムの適用例は、小型の自動車両、例えばスクータにほんの少しあるに過ぎない。
【０００７】
具体的に説明すると、特許文献１は、スクータ用のハイブリッド駆動組立体を記載しており、このハイブリッド駆動組立体は、内燃エンジンの駆動シャフトと伝動シャフトとの間に介在する伝動ユニットの遠心クラッチと同軸の電気機械を使用する。この場合、電気機械のロータは、クラッチベルと一体である。
【０００８】
スクータ用の既知のハイブリッド駆動組立体は、「熱」、「電気」、「並列型ハイブリッド」、「直列型ハイブリッド」の作動モードを含む方法に従って作動し、「熱」の作動モードでは、推進力が専ら内燃エンジンによって供給され、「電気」の作動モードでは、推進力が専ら電気機械によって供給され、「並列型ハイブリッド」の作動モードでは、内燃エンジン及び電気モータが、駆動力を供給するのに寄与し、「直列型ハイブリッド」の作動モードでは、内燃エンジンが、バッテリを再充電する発電機の伝動のために専ら用いられ、駆動輪への推進トルクは、電気モータだけによって供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】イタリア国特許出願公開第ＴＯ２００２Ａ００１０８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
スクータ用のハイブリッド駆動組立体の操縦のために現在用いられている組合せ式の作動モードは、車両のエネルギー消費量を最適化して、バッテリの充電レベルを予め定められた値に保証することができない。かかる組合せの作動モードは、実際には、両方のエンジンのトルクを駆動輪に供給し、又は、内燃エンジンを介してバッテリを充電し、電気モータが要求トルクを供給するという可能性を想定しているに過ぎない。
【００１１】
後者の場合、特定の電流発生器の使用も必要である。というのは、電気機械は、モータとして作用する際に連動し、従って、その可逆性を利用することができない。
【００１２】
本発明が提案して取扱うことは、エネルギー制御の最適化の観点で高い機能性能を保証することができる方法を提供することによって、ハイブリッド駆動組立体の機能モードを管理する既知の種類の方法における上述した欠点をなくすことにある。
【００１３】
この取扱いの範囲内において、本発明の目的は、バッテリの充電レベルを予め定められたレベルに保つために組合せのモードで機能する間、バッテリの充電レベルを制御することができるハイブリッド駆動組立体の機能モードの管理方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の別の目的は、作動モードの管理方法を用いるハイブリッド駆動組立体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この計画及び他の目的は、請求項１記載の車両、特にスクータのためのハイブリッド駆動組立体の機能モードの管理方法によって達成される。
【００１６】
本発明の別の特性及び利点は、添付の図面に例示的且つ非限定的に記載された本発明のハイブリッド駆動組立体の機能モードの管理方法の、好ましいが非限定的な実施形態の説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による方法を利用する、スクータ用のハイブリッド駆動組立体の第１の実施形態の概略図である。
【図２】選択された作動モードに応じて、アキュムレータ装置と電気機械との間で交換される動力の流れを示す概略図である。
【図３】本発明の方法を利用する、スクータ用のハイブリッド駆動組立体の第２の実施形態の略図である。
【図４】駆動組立体の最適化されたエネルギー管理の制御システムの概略図である。
【図５ａ】本発明によるハイブリッド駆動組立体の管理モジュールと制御モジュールとの間の第１の通信アーキテクチャの概略図である。
【図５ｂ】本発明によるハイブリッド駆動組立体の管理モジュールと制御モジュールとの間の第２の通信アーキテクチャの概略図である。
【図５ｃ】本発明によるハイブリッド駆動組立体の管理モジュールと制御モジュールとの間の第３の通信アーキテクチャの概略図である。
【図５ｄ】本発明によるハイブリッド駆動組立体の管理モジュールと制御モジュールとの間の第４の通信アーキテクチャの概略図である。
【図６】エネルギー管理装置の入力指令の処理のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面を参照すれば、本発明による方法を利用するスクータ用のハイブリッド駆動組立体１は、駆動シャフト４を備えた内燃エンジン３を有し、駆動シャフト４は、伝動ユニット５によって伝動シャフト６に連結されている。この伝動シャフト６は、減速装置２８によって駆動輪２に結合されている。
【００１９】
伝動ユニット５は、駆動プーリ１０と、従動プーリ１１と、駆動プーリ１０及び従動プーリ１１に巻付けられたベルト１２とを有している。従動プーリ１１は、遠心クラッチ８を介して伝動シャフト６に選択的に連結可能である。ハイブリッド駆動組立体１は、遠心クラッチ８と同軸の電気機械３２を有し、電気機械３２は、伝動シャフト６と異なる軸線方向位置に配置されている。
【００２０】
特に、電気機械３２は、伝動シャフト６と同軸に固定ケース３４に取付けられたステータ３３と、伝動シャフト６に直接取付けられているロータ３５を有している。
【００２１】
電気機械３２のこの革新的な配置構成により、既知の種類の電気機械に関する半径方向の負担が軽減されると共に、電気機械３２のロータ部の慣性が減少する。
【００２２】
さらに、上述した配置構成では、電気機械３２のロータ３５は、遠心クラッチ８によって生じる熱による応力を受けない。
【００２３】
上述した例示の実施形態で用いられている電気機械３２は、三相型の巻線を備えたステータ３３と、永久磁石を備えたロータ３５とから成り、永久磁石は、ロータ３５自体の内部に位置決めされている。永久磁石の配置は、磁気ロータ回路に非対称性を生じさせるようなものである。
【００２４】
電気機械３２は、その機能のために、ロータに設けられている磁石の寄与と磁気ロータ回路の異方性の両方を利用することができる。従って、電気機械３２は、両方向に回転することが可能であり、トルクを吸収したり供給したりすることがかのうである。その結果、電気機械３２は、エネルギーをアキュムレータ装置３６から取出すことによって、推進トルクをスクータに供給するためと、エネルギーをアキュムレータ装置３６内に回収することによって、制動トルクを取出すための両方に使用される。
【００２５】
この目的のため、電気機械３２の制御電子機器５０は、電気機械に相を供給する第１の電子装置（インバータ）５１と、入力電圧を上昇させるための高周波変圧器を備えた第２の電子装置（ブースタ）５２とを有している。
【００２６】
第２の電子装置５２は、アキュムレータ装置３６による入力電圧の変化と無関係に、出力電圧を、入力インダクタンスの使用によって調整することが可能である。
【００２７】
図２に示すように、第１の電子装置５１及び第２の電子装置５２は両方とも、アキュムレータ装置３６から電気機械３２への及び電気機械３２からアキュムレータ装置３６への両方向の動力の通行を可能にする。
【００２８】
アキュムレータ装置３６は、種々の種類の電池の使用が可能であり、電池は、例えば、亜鉛電池、亜鉛−ゲル電池、ニッケル金属水素電池、リチウム電池であり、スーパーコンデンサ及び適当な管理・制御電子機器（図示せず）を有していてもよいし、有していなくてもよい。
【００２９】
エネルギーアキュムレータ装置を、通常行われるように、外部電池充電器によって充電することが可能である。上述した制御電子機器５０の更なる特徴は、エネルギーシステムを電気機械３２によって直接充電することを可能にすることであり、それにより、外部電池充電器の使用を回避する。
【００３０】
図３に示す第２の実施形態では、遠心質量自動クラッチ８に代えて、従動クラッチ２１の使用が想定されている。この構成により、システムが必要とするときだけ、内燃エンジン３が駆動輪２及びそれと一体の電気モータ３２に永続的に結合されたりそれから分離されたりることを可能にする。従動クラッチ２１を使用すれば、電気モータ３２により内燃エンジン３を作動させ、それにより、「アイドルストップ」方式を実行することができるという利点があり、「アイドルストップ」方式では、車両が停止しているときに、内燃エンジン３をオフに切替え、また、電気推進力だけを再始動した後、電気機械３２を利用して、推進のために用いられる内燃エンジンを再点火する。電気機械３２は、従動クラッチによって内燃エンジン３のシャフト４と一体に作られる。
【００３１】
この第２の実施形態により、駆動組立体を、「直列型ハイブリッド」の作動モードとして構成することを可能にし、「直列型ハイブリッド」の作動モードでは、電気モータが推進力をもたらし、内燃エンジンは、それが機能しているときに最大効率点で常時作動し、且つ、内燃エンジンの出力軸に組付けられた発電機を介してバッテリを再充電する。
【００３２】
システムは、内燃エンジン３と、アキュムレータ装置３６と、電気機械３２とから成り、電気機械３２は、相対的制御電子機器５０を有し、システムは、高い動作性能を保証するよう管理される。
【００３３】
車両に搭載されたアキュムレータ装置３６は、実際には、エネルギーを供給するために用いられ、又は、選択されたエネルギー管理方式に応じて最適化された仕方で、電気機械３２の同一の制御電子機器５０を介して再充電される。
【００３４】
この目的のため、電気機械３２及び内燃エンジン３を、受取った一連の入力パラメータ及び／又は指令に基づいて特定の制御装置３９，５０によって適切に作動させることができるエネルギー管理ユニット３８が提供される。機能モード及び推進トルクに関し、エネルギー管理ユニット３８は、実際には、操縦者の要求を解釈することができ、かくして、内燃エンジン３及び電気機械３２の統合された機能及びアキュムレータ装置３６の充電レベルを最適化された仕方で管理する。
【００３５】
電子制御装置３８，５０，３９，３６の物理的実施形態について、種々の形態が考えられる。
【００３６】
「コンパクト」として定められる構成では、上述した種々の制御電子機器３８，５０，３９，３６のハウジングは、同一の電子装置に設けられる。一方、「分散型」として定められる構成では、種々の制御電子機器３８，５０，３９，３６は、車両の種々の箇所に配置された異なる装置内に収納される。
【００３７】
２つ又は３つ以上の装置が車両に設けられた中間の形態も又提供され、かかる中間の形態は、これらの内部の１つ又は２つ以上の制御電子機器を具体化する。
【００３８】
車両に分散配置された２つ又は３つ以上の装置を想定した構成について、システムの正しい機能を発揮させるために、種々の制御電子機器の間における情報交換の問題がある。この目的のために、ＣＡＮ（コントロールエリアネットワーク）プロトコルを用いる通信ライン７５の使用が想定される。
【００３９】
図５ａは、本発明による方法を利用するハイブリッド駆動組立体を搭載した車両の好ましい実施形態において用いられるＣＡＮ通信ネットワーク７５を示し、ネットワーク７５は、相対的ノードを有している。
【００４０】
ＣＡＮの各ノードは、電子装置に結合され、以下に述べる機能を有している。「電気機械制御」ノードは、電気機械３２の制御電子機器５０に対応し、制御電子機器５０は、電気的作動に関する情報をＣＡＮライン７５上に送り、種々の作動指令信号をＣＡＮライン７５から受取る。「内燃エンジン制御」ノードは、内燃エンジンの機能の制御電子機器３９に対応し、制御電子機器３９は、内燃エンジンに関する情報をＣＡＮライン７５上に送り、種々の作動指令信号をＣＡＮライン７５から受取る。「ディジタルダッシュボード」ノードは、操縦者に車両の機能状態に関する情報を与える視覚化装置７４に対応し、視覚化装置７４は、視覚化すべき入力信号を受取り、オプションとして、収集可能な種々の信号に関する情報、例えば、アクセルハンドル４４の位置及び以下に詳細に特定される情報（図４）を送ってもよい。「アキュムレータ装置制御」ノードは、車両に搭載されているアキュムレータ装置３６に対応し、アキュムレータ装置３６は、その充電レベルに関する情報をＣＡＮライン上に送ったり種々の指令及び制御入力信号を受取ったりする。「エネルギー管理システム」ノードは、エネルギー管理ユニット３８に対応し、エネルギー管理ユニット３８は、他の装置５０，３９，７４，３６から送られた信号をＣＡＮライン７５から受取ったり種々の指令及び制御信号を別の装置に送ったりする。
【００４１】
視覚化装置７４に代えて、アナログ表示器を備えた等価なダッシュボードを用いてもよく、その場合、ＣＡＮライン７５上の「ディジタルダッシュボード」ノードが不要になる。この構成の一例を、図５ｂに示す。
【００４２】
例えばアキュムレータ装置３６を得るために、亜鉛電池を備えた構成を用いる場合、「アキュムレータ装置制御」ノードは、ライン７５上には存在しないのが良い。この場合、アキュムレータ装置３６の特性値を得て場合によってはＣＡＮ７５を介してデータを送るのは、車両に設けられている他の装置のうちの１つであろう。この構成の一例を、図５ｃに示す。
【００４３】
エネルギー管理ユニット３８が車両に搭載されている制御装置５０，３９のうちの一方と同一のハードウエアサポート上で行われる場合、「エネルギー管理システム」ノードを無くすことができる。この場合、エネルギー管理ユニット３８の機能を行う制御装置５０，３９が、相対的管理プロセスを行うことになる。この形態の一例を、図５ｄに示す。
【００４４】
以下、ハイブリッド駆動組立体の機能モードを管理するためのエネルギー管理ユニット３８が実施する方法を説明する。
【００４５】
一般的には、ハイブリッド駆動組立体１の最適機能モードを選択するため、エネルギー管理ユニット３８は、以下のステップを実施する。
【００４６】
ステップａにおいて、エネルギー管理ユニット３８は、一連の入力パラメータ及び／又は指令を受取り、一連の入力パラメータ及び／又は指令は、操縦者がセレクタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを介して定めた管理方式、アクセルハンドル４４の回転量、ブレーキ４５の状態、電気機械３２のロータ３５の回転速度、蝶形弁４０の角度位置、内燃エンジン３により供給されるトルク、内燃エンジン３の回転速度、及びアキュムレータ装置３６の充電状態を含む。
【００４７】
ステップｂにおいて、エネルギー管理ユニット３８は、受取った入力パラメータ及び／又は指令に基づいて、車両の状態及び操縦者が要求するトルクを決定する。
【００４８】
ステップｃにおいて、ステップｂで決定された値に基づいて、両方のモータリゼーション（内燃エンジン３と電気機械３２）によって供給されるトルクの合計が、操縦者が要求するトルクに等しくなるように、内燃エンジン３と電気機械３２の両方を作動させる。
【００４９】
本発明によるハイブリッド駆動組立体の機能モードの管理方法は、操縦者が、「純粋電気」、「標準ハイブリッド」、「高充電ハイブリッド」、「低充電ハイブリッド」の管理方式を選択できることを想定しており、「純粋電気」方式では、電気機械だけが推進のために用いられ、「標準ハイブリッド」方式では、電気機械と内燃エンジンの両方が推進のために用いられ、エネルギー管理ユニット３８が、バッテリの充電状態を予め定められたレベルに維持し、「高充電ハイブリッド」方式では、操縦者が要求するトルクを満足させると共にアキュムレータ装置をできるだけ多く充電するように、エネルギー管理ユニット３８が２つの機械を管理し、「低充電ハイブリッド」方式では、操縦者が要求するトルクを満足させると共にアキュムレータ装置内に入っているエネルギーを用いて燃料消費量を最小にするように、エネルギー管理ユニット３８が２つの機械を管理する。
【００５０】
「純粋電気」方式では、クラッチ８は、内燃エンジン３を電気機械３２から永続的な仕方で機械的に切離し、その結果、これと一体の車両の駆動輪２からも永続的な仕方で機械的に切離す。このモードでは、要求トルクが正である場合、トルクは電気機械３２だけによって供給され、要求トルクが負である場合、制動トルクが電気機械３２に必要とされる。
【００５１】
特に蓄積（エネルギー貯蔵）及び／又は牽引システムの組合せ式の管理方式に関し、エネルギー管理ユニット３８は、操縦者が選択した管理方式に従って、以下の作動モードで作動することができる。
（Ｉ）発電機として機能する電気機械によってバッテリを再充電するために、内燃エンジンによって供給される動力の一部を用いる。
（II）アキュムレータシステム内に蓄えられているエネルギーを用いて、内燃エンジンによって供給される推進力に必要な動力の一部に代えて電気機械を用いる。
（III）それと同時に、内燃エンジンによって供給可能な最大動力で、電気機械によって供給される動力を利用する。
（IV）アキュムレータシステム内の或る特定の充電レベルを維持するように、２つの機械を管理する。
【００５２】
図６を参照すると、選択された組合せ式の管理方式に従って、どのようにエネルギー管理装置３８を決定するかについての例示の説明が与えられ、この作動モードでは、内燃エンジン３及び電気機械を作動させなければならない。
【００５３】
図６は、内燃エンジンによって供給可能な最大トルクと電気モータによって供給可能な最大トルクの合計の結果として利用できる最大トルクを、参照符号６１で示し、内燃エンジンだけによって利用可能な最大トルクに関する曲線を、参照符号６２で示し、減速の際に電気機械によって吸収されるトルクを、参照符号６３で示し、制動中に電気機械によって吸収される制動トルクを、参照符号６４で示し、発電機として機能したときに電気機械が吸収できる最大トルクを、参照符号６５で示し、最後に、アクセルの全百分率位置を、参照符号６６で示す。
【００５４】
車両の機能実行中、アクセル位置の垂直セグメント６６は、最大推進トルク６１と、減速の際に電気機械によって吸収される制動トルク６３との間に位置し、従動プーリ１１の回転速度に応じて移動する。
【００５５】
各時点ｔにおいて、エネルギー管理ユニット３８は、垂直セグメント６６を、従動プーリ１１の回転数の値のところに位置決めし、アクセルハンドル４４の現在の位置を垂直セグメント６６上の百分率で示す。
【００５６】
このようにして定められた点は、座標軸上のトルク値に対応している。この値を、操縦者が要求するトルクとして解釈する。
【００５７】
組合せ式の「標準ハイブリッド」管理方式の場合、要求トルクは、これがあてはめられる以下の３つの領域に従って別々に管理される。
【００５８】
第１の領域は、減速時に電気機械によって吸収される制動トルクを特定する線６３と水平軸線との間の領域である。この場合、要求トルクは負である。エネルギー管理ユニット３８は、蝶形弁４０の閉鎖を制御し、オプションとして、制御装置３９により燃料供給を止め、或る特定の速度以上において、負のトルク参照値を、発電機として働くように要求される電気機械３２に送り、エネルギーをバッテリ内に回収する。
【００５９】
第２の領域は、水平軸線と内燃エンジンだけによって利用可能な最大推進トルクを特定する線６２との間の領域である。この場合、要求トルクは正であり、内燃エンジンが供給可能な最大トルクよりも低い。エネルギー管理ユニット３８は、燃焼室内への空気とガソリンの混合気の供給量を調整するように、蝶形弁４０の開き（開度）を制御装置３９を介して制御すると共に、要求トルクを満足させ、充電状態レベルを制御し、そして内燃エンジン３の機能を最適化するために、参照値（正又は負）を電気機械３２に送る。
【００６０】
第３の領域は、線６２と利用可能な最大推進トルクに関する線６１との間の領域である。この場合、要求トルクは、内燃エンジン３が供給可能な最大トルクよりも高い。エネルギー管理ユニット３８は、内燃エンジン３が最大トルクを供給するように、蝶形弁４０の開きを制御装置３９を介して制御すると共に、操縦者が要求する高いトルクを満足させるために、正のトルク参照値を電気機械３２に送る。
【００６１】
最後に、操縦者が、ブレーキレバー４５を作動させた場合、エネルギー管理ユニット３８は、従動プーリ１１の所与の回転速度のところの曲線６４上の位置に対応するトルク値に等しい負のトルク参照値を電気機械３２に送る。
【００６２】
組合せ式の「高充電ハイブリッド」管理方式は、アキュムレータ装置３６をできるだけ迅速に再充電し、次いで、充電状態を、到達最大値に維持する目的を有している。
【００６３】
要求トルクが内燃エンジン３だけによって利用可能な最大トルクを特定する線６２と利用可能な最大トルクに関する線６１との間に位置している場合、回転数に関する最大トルク値を、加速時に車両の性能をそれほど損なわないようにするよう決定する。このように、電気機械によって供給される推進トルクは制限され、その結果、エネルギーがバッテリから取出される。
【００６４】
他方、要求トルクが水平軸線と線６２との間に位置している場合、内燃エンジンは、推進のために必要な全てのトルクを供給することになる。さらに、内燃エンジンが最大効率領域内で作動している場合、システムは、要求トルクに対して過剰なトルクを用いて、アキュムレータ装置を再充電し、電気機械を発電機として用いる。
【００６５】
減速及び制動段階では、システムは、「標準ハイブリッド」モードの場合と同じ仕方で機能し、電気機械を発電機として利用し、エネルギーをアキュムレータ装置内に再充電する。
【００６６】
「低充電ハイブリッド」モードでは、その目的は、燃料消費量を減少させるために燃料から来るエネルギーではなく、電気機械３２内に存在するエネルギーの使用を許可することにある。
【００６７】
操縦者が要求するトルクが水平軸線と線６２との間の領域内に当てはめられるとき、「標準ハイブリッド」モードで用いられる制御との実質的な差が見られる場合がある。電気機械３２は、要求トルクの一部を供給し、残りの部分は、内燃エンジン３によって供給される。電気機械３２が必要とするトルクは、いずれの場合においても、内燃エンジン３の機能を最大効率領域内に維持するようなものでなければならない。
【００６８】
内燃エンジン３がキャブレータ式エンジンでなく、噴射エンジンである場合、トルク供給の制御に関し、エンジン内への空気供給量を調節し且つ噴射エンジンに特有のパラメータを自動的に管理することができる電子装置３９が設けられる。
【００６９】
実際に、上述した本発明の方法により、エネルギー管理の最適化の観点で高い機能性能を達するハイブリッド駆動組立体の機能モードの管理を保証することが立証された。
【００７０】
電気機械が、エネルギー消費量最適化要件に応じて、モータとして又は電流発生器として作動することが実際に確かめられた。本発明の特定の管理により、電気機械が、充電状態を予め定められた値に維持することができ、かかる予め定められた値は、最大充電値に一致してもよいし、別の予め設定された値に一致してもよいし、内燃エンジンが最適化された仕方で作動することができるように推進トルク供給に寄与してもよい。
【００７１】
また、上述したスクータ用のハイブリッド駆動組立体は、本発明の作動モードの管理方法を実施することができるということが立証された。
【００７２】
かくして、開示した本発明に関し、多くの改造例、追加例及び変形例を考えることができ、これら全てが本発明の範囲内に含まれる。
【００７３】
したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の保護範囲は、本明細書及び図面に例示として記載された好ましい実施形態によって限定されると考えられてはならず、当業者により均等であると考えられる特性を有する本発明に固有の全ての特許要件を備えた新規な特徴を有するものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの内燃エンジン（３）及び電気機械（３２）を有する車両、特にスクータのハイブリッド駆動組立体の機能モードの管理方法であって、
（ａ）受取った一連の入力パラメータ及び／又は指令に基づいて、要求トルク及び車両状態を決定するステップと、
（ｂ）前記要求トルクが負である場合、前記内燃エンジン（３）がトルクを供給しないよう前記内燃エンジンを作動させ、前記電気機械（３２）がアキュムレータ装置（３６）を充電するための発電機として機能するように前記電気機械を作動させるステップと、
（ｃ）前記要求トルクが正であり且つ前記内燃エンジン（３）によって供給可能な最大トルクよりも低い場合、
前記内燃エンジン（３）及び／又は前記電気機械（３２）を、前記所要トルクを満足させるように作動させ、且つ／又は、
前記アキュムレータ装置（３６）を予め定められた充電レベルに至らせ且つ／又は前記内燃エンジン（３）を最大効率条件下において作動させるように、前記内燃エンジン（３）及び／又は前記電気機械（３２）を作動させるステップと、
（ｄ）前記所要トルクが正であり且つ前記内燃エンジン（３）によって供給可能な最大トルクよりも高い場合、前記内燃エンジン（３）及び／又は前記電気機械（３２）を、前記所要トルクを満足させるように、推進トルクを供給して作動させるステップと、有する管理方法。
【請求項２】
前記所要トルク及び前記車両状態を決定する際に用いられる一連のパラメータ及び／又は指令は、
車両の管理方式、
車両のアクセルハンドル（４４）の回転量、
車両の少なくとも１つのブレーキ（４５）の状態、
前記電気機械（３２）のロータ（３５）の回転速度、
前記内燃エンジン（３）の蝶形弁（４０）の角度位置、
前記内燃エンジン（３）内の空気流量、
前記アキュムレータ装置（３６）の充電状態、及び
これらの組合せから成る群から選択される、請求項１に記載の管理方法。
【請求項３】
前記車両の管理方式に関する指令は、
前記電気機械（３２）だけを推進に用いる純粋電気作動モードと、
前記電気機械（３２）と前記内燃エンジン（３）の両方を推進に用い、前記アキュムレータ装置（３６）の充電状態を予め定められたレベルに維持する標準ハイブリッド作動モードと、
前記電気機械（３２）と前記内燃エンジン（３）の両方を、前記所要トルクを満足させると共に前記アキュムレータ装置（３６）をできるだけ多く充電するように作動させる高充電ハイブリッド作動モードと、
前記電気機械（３２）と前記内燃エンジン（３）の両方を、前記所要トルクを満足させ且つ燃料消費量を最小にするように作動させる低充電ハイブリッド作動モードとから成る群から選択可能である、請求項２記載の管理方法。
【請求項４】
前記管理方式が、標準ハイブリッド作動モードであるとき、
前記ステップ（ｃ）において、前記内燃エンジン（３）を、要求トルク全てを供給するように駆動し、前記アキュムレータ装置（３６）が予め定められたレベルよりも低い充電レベルを有している場合に、過剰のトルクを用いて前記アキュムレータ装置（３６）を予め定められた充電レベルに再充電し、
前記ステップ（ｄ）において、前記内燃エンジン（３）を、前記供給可能な最大トルクを供給するように駆動し、前記電気機械（３２）を、高い要求トルクを満足させるように駆動する、請求項３に記載の管理方法。
【請求項５】
前記管理方式が、標準ハイブリッド作動モードであるとき、
前記ステップ（ｃ）において、前記内燃エンジン（３）を、最大効率条件下で作動するように駆動し、前記アキュムレータ装置（３６）を、実質的に予め定められた充電レベルにし、前記電気機械（３２）を、高い要求トルクを満足させるように駆動し、
前記ステップ（ｄ）において、前記内燃エンジン（３）を、供給可能な前記最大トルクを供給させるように駆動し、前記電気機械（３２）を、前記高い要求トルクを満足させるように駆動する、請求項３に記載の管理方法。
【請求項６】
前記管理方式が、電気高充電ハイブリッド作動モードであるとき、
前記ステップ（ｃ）において、前記内燃エンジン（３）を、前記要求トルク全てを供給させるように駆動し、前記内燃エンジン（３）を最大効率条件下で作動しているときに過剰トルクを用いて前記アキュムレータ装置（３６）を再充電し、
前記ステップ（ｄ）において、前記電気機械（３２）を、制限された推進トルクを供給するように駆動し、前記内燃エンジン（３）を、供給可能な前記最大トルクを供給するように駆動する、請求項３に記載の管理方法。
【請求項７】
前記管理方式が、低充電ハイブリッド作動モードであるとき、
前記ステップ（ｃ）において、前記内燃エンジン（３）を、最大効率条件下で作動させるように駆動し、前記電気機械（３２）を、前記高い要求トルクを満足させるように駆動し、
前記ステップ（ｄ）において、前記内燃エンジン（３）を、前記供給可能な最大トルクを供給させるように駆動し、前記電気機械（３２）を、前記高い要求トルクを満足させるように駆動する、請求項３に記載の管理方法。
【請求項８】
更に、少なくとも１つのブレーキ（４５）の作動時、負のトルク参照値を前記電気機械（３２）に送るステップを有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の管理方法。
【請求項９】
前記管理方式が、純粋電気作動モードであるとき、
前記ステップ（ｂ）において、前記電気機械（３２）は、制動トルクを供給し、
前記ステップ（ｃ）及び（ｄ）において、前記電気機械（３２）だけを駆動して推進トルクを供給する、請求項３に記載の管理方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの内燃エンジン（３）と、前記内燃エンジン（３）の代わりに又はそれと組合せて作動可能な少なくとも１つの電気機械（３２）とを有する車両、特にスクータのハイブリッド駆動組立体であって、
前記少なくとも１つの内燃エンジン（３）及び前記少なくとも１つの電気機械（３２）を、請求項１に記載の方法に従って一連の入力信号に応答して操縦するためのエネルギー管理ユニット（３８）を有する、ハイブリッド駆動組立体。
【請求項１１】
前記一連の入力信号は、
車両の管理方式、
車両のアクセルハンドル（４４）の回転量、
車両の少なくとも１つのブレーキ（４５）の状態、
前記電気機械（３２）のロータ（３５）の回転速度、
前記内燃エンジン（３）の蝶形弁（４０）の角度位置、
前記内燃エンジン（３）により供給されるトルク、
前記内燃エンジン（３）の回転速度、
前記内燃エンジン（３）内の空気流量、及び
前記アキュムレータ装置（３６）の充電状態、から成る群から選択された１つ又は２つ以上のパラメータに対応する、請求項１０に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１２】
前記電気機械（３２）は、可逆型のものである、請求項１０又は１１記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１３】
前記電気機械（３２）は、三相型の巻線を備えたステータ（３３）と、ロータ（３５）とを有する、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１４】
前記ロータ（３５）は、永久磁石を有し、前記永久磁石は、前記ロータの磁気回路に非対称性を生じさせるように前記ロータ（３５）内に位置決めされる、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１５】
前記ステータ（３３）は、車両の伝動シャフト（６）と同軸の固定ケース（３４）に取付けられ、前記ロータ（３５）は、前記伝動シャフト（６）に直接取付けられる、請求項１３又は１４記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１６】
前記電気機械（３２）は、その前記相に給電するのに適した第１の電子装置（５１）及び／又は前記入力電圧を上げるのに適した第２の電子装置（５２）を備えた制御電子機器（５０）を有する、請求項１０〜１５のうちいずれか一に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１７】
前記第２の電子装置（５２）は、高周波変換器を有する、請求項１６に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１８】
前記第１の電子装置（５１）は、インバータであり、前記第２の電子装置（５２）は、ブースタである、請求項１６又は１７に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１９】
前記内燃エンジン（３）は、トルクを供給するように、制御装置（３９）によって駆動される、請求項１０〜１８のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２０】
前記エネルギー管理ユニット（３８）は、前記電気機械（３２）の制御電子機器（５０）及び前記内燃エンジン（３）の制御装置（３９）のうちの選択された少なくとも一方に作用する、請求項１９に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２１】
前記エネルギー管理ユニット（３８）は、制御信号を、前記電気機械（３２）の制御電子機器（５０）、前記内燃エンジン（３）の制御装置（３９）、前記アキュムレータ装置（３６）、及びディジタルダッシュボード（７４）から選択された少なくとも１つに送る、請求項１９又は２０に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２２】
前記エネルギー管理ユニット（３８）は、通信ライン（７５）を介して、前記制御電子機器（５０）、前記制御装置（３９）、前記アキュムレータ装置（３６）、及び前記ディジタルダッシュボード（７４）と通信する、請求項２１に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２３】
前記通信ライン（７５）は、ＣＡＮ（コントロールエリアネットワーク）通信プロトコルを用いる、請求項２２に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２４】
前記内燃エンジン（３）は、遠心質量自動クラッチと結合される、請求項１０〜２３のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２５】
前記内燃エンジン（３）は、従動クラッチ（２１）と結合される、請求項１０〜２３のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２６】
前記電気機械（３２）は、「アイドルストップ」方式を実行することによって、前記内燃エンジン（３）を始動させるために用いられる、請求項２５記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２７】
前記電気機械（３２）は、所要の推進力を供給するよう駆動され、前記内燃エンジン（３）は、最大効率点で作動するよう駆動され、前記内燃エンジン（３）の出力軸に取付けられた発電機を介して前記アキュムレータ装置（３６）を再充電する、請求項２５又は２６記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２８】
前記制御電子機器（５０）は、前記アキュムレータ装置（３６）を再充電するために用いられる、請求項１５〜２７のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２９】
ディジタルコンピュータの内部メモリ内で直接充電可能なコンピュータのための製品であって、前記製品が前記コンピュータ上で実行されているとき、請求項１〜９のいずれか１項に記載のステップを実施するのに適したコード部分を有する、製品。
【請求項１】
少なくとも１つの内燃エンジン（３）及び電気機械（３２）を有する車両、特にスクータのハイブリッド駆動組立体の機能モードの管理方法であって、
（ａ）受取った一連の入力パラメータ及び／又は指令に基づいて、要求トルク及び車両状態を決定するステップと、
（ｂ）前記要求トルクが負である場合、前記内燃エンジン（３）がトルクを供給しないよう前記内燃エンジンを作動させ、前記電気機械（３２）がアキュムレータ装置（３６）を充電するための発電機として機能するように前記電気機械を作動させるステップと、
（ｃ）前記要求トルクが正であり且つ前記内燃エンジン（３）によって供給可能な最大トルクよりも低い場合、
前記内燃エンジン（３）及び／又は前記電気機械（３２）を、前記所要トルクを満足させるように作動させ、且つ／又は、
前記アキュムレータ装置（３６）を予め定められた充電レベルに至らせ且つ／又は前記内燃エンジン（３）を最大効率条件下において作動させるように、前記内燃エンジン（３）及び／又は前記電気機械（３２）を作動させるステップと、
（ｄ）前記所要トルクが正であり且つ前記内燃エンジン（３）によって供給可能な最大トルクよりも高い場合、前記内燃エンジン（３）及び／又は前記電気機械（３２）を、前記所要トルクを満足させるように、推進トルクを供給して作動させるステップと、有する管理方法。
【請求項２】
前記所要トルク及び前記車両状態を決定する際に用いられる一連のパラメータ及び／又は指令は、
車両の管理方式、
車両のアクセルハンドル（４４）の回転量、
車両の少なくとも１つのブレーキ（４５）の状態、
前記電気機械（３２）のロータ（３５）の回転速度、
前記内燃エンジン（３）の蝶形弁（４０）の角度位置、
前記内燃エンジン（３）内の空気流量、
前記アキュムレータ装置（３６）の充電状態、及び
これらの組合せから成る群から選択される、請求項１に記載の管理方法。
【請求項３】
前記車両の管理方式に関する指令は、
前記電気機械（３２）だけを推進に用いる純粋電気作動モードと、
前記電気機械（３２）と前記内燃エンジン（３）の両方を推進に用い、前記アキュムレータ装置（３６）の充電状態を予め定められたレベルに維持する標準ハイブリッド作動モードと、
前記電気機械（３２）と前記内燃エンジン（３）の両方を、前記所要トルクを満足させると共に前記アキュムレータ装置（３６）をできるだけ多く充電するように作動させる高充電ハイブリッド作動モードと、
前記電気機械（３２）と前記内燃エンジン（３）の両方を、前記所要トルクを満足させ且つ燃料消費量を最小にするように作動させる低充電ハイブリッド作動モードとから成る群から選択可能である、請求項２記載の管理方法。
【請求項４】
前記管理方式が、標準ハイブリッド作動モードであるとき、
前記ステップ（ｃ）において、前記内燃エンジン（３）を、要求トルク全てを供給するように駆動し、前記アキュムレータ装置（３６）が予め定められたレベルよりも低い充電レベルを有している場合に、過剰のトルクを用いて前記アキュムレータ装置（３６）を予め定められた充電レベルに再充電し、
前記ステップ（ｄ）において、前記内燃エンジン（３）を、前記供給可能な最大トルクを供給するように駆動し、前記電気機械（３２）を、高い要求トルクを満足させるように駆動する、請求項３に記載の管理方法。
【請求項５】
前記管理方式が、標準ハイブリッド作動モードであるとき、
前記ステップ（ｃ）において、前記内燃エンジン（３）を、最大効率条件下で作動するように駆動し、前記アキュムレータ装置（３６）を、実質的に予め定められた充電レベルにし、前記電気機械（３２）を、高い要求トルクを満足させるように駆動し、
前記ステップ（ｄ）において、前記内燃エンジン（３）を、供給可能な前記最大トルクを供給させるように駆動し、前記電気機械（３２）を、前記高い要求トルクを満足させるように駆動する、請求項３に記載の管理方法。
【請求項６】
前記管理方式が、電気高充電ハイブリッド作動モードであるとき、
前記ステップ（ｃ）において、前記内燃エンジン（３）を、前記要求トルク全てを供給させるように駆動し、前記内燃エンジン（３）を最大効率条件下で作動しているときに過剰トルクを用いて前記アキュムレータ装置（３６）を再充電し、
前記ステップ（ｄ）において、前記電気機械（３２）を、制限された推進トルクを供給するように駆動し、前記内燃エンジン（３）を、供給可能な前記最大トルクを供給するように駆動する、請求項３に記載の管理方法。
【請求項７】
前記管理方式が、低充電ハイブリッド作動モードであるとき、
前記ステップ（ｃ）において、前記内燃エンジン（３）を、最大効率条件下で作動させるように駆動し、前記電気機械（３２）を、前記高い要求トルクを満足させるように駆動し、
前記ステップ（ｄ）において、前記内燃エンジン（３）を、前記供給可能な最大トルクを供給させるように駆動し、前記電気機械（３２）を、前記高い要求トルクを満足させるように駆動する、請求項３に記載の管理方法。
【請求項８】
更に、少なくとも１つのブレーキ（４５）の作動時、負のトルク参照値を前記電気機械（３２）に送るステップを有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の管理方法。
【請求項９】
前記管理方式が、純粋電気作動モードであるとき、
前記ステップ（ｂ）において、前記電気機械（３２）は、制動トルクを供給し、
前記ステップ（ｃ）及び（ｄ）において、前記電気機械（３２）だけを駆動して推進トルクを供給する、請求項３に記載の管理方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの内燃エンジン（３）と、前記内燃エンジン（３）の代わりに又はそれと組合せて作動可能な少なくとも１つの電気機械（３２）とを有する車両、特にスクータのハイブリッド駆動組立体であって、
前記少なくとも１つの内燃エンジン（３）及び前記少なくとも１つの電気機械（３２）を、請求項１に記載の方法に従って一連の入力信号に応答して操縦するためのエネルギー管理ユニット（３８）を有する、ハイブリッド駆動組立体。
【請求項１１】
前記一連の入力信号は、
車両の管理方式、
車両のアクセルハンドル（４４）の回転量、
車両の少なくとも１つのブレーキ（４５）の状態、
前記電気機械（３２）のロータ（３５）の回転速度、
前記内燃エンジン（３）の蝶形弁（４０）の角度位置、
前記内燃エンジン（３）により供給されるトルク、
前記内燃エンジン（３）の回転速度、
前記内燃エンジン（３）内の空気流量、及び
前記アキュムレータ装置（３６）の充電状態、から成る群から選択された１つ又は２つ以上のパラメータに対応する、請求項１０に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１２】
前記電気機械（３２）は、可逆型のものである、請求項１０又は１１記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１３】
前記電気機械（３２）は、三相型の巻線を備えたステータ（３３）と、ロータ（３５）とを有する、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１４】
前記ロータ（３５）は、永久磁石を有し、前記永久磁石は、前記ロータの磁気回路に非対称性を生じさせるように前記ロータ（３５）内に位置決めされる、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１５】
前記ステータ（３３）は、車両の伝動シャフト（６）と同軸の固定ケース（３４）に取付けられ、前記ロータ（３５）は、前記伝動シャフト（６）に直接取付けられる、請求項１３又は１４記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１６】
前記電気機械（３２）は、その前記相に給電するのに適した第１の電子装置（５１）及び／又は前記入力電圧を上げるのに適した第２の電子装置（５２）を備えた制御電子機器（５０）を有する、請求項１０〜１５のうちいずれか一に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１７】
前記第２の電子装置（５２）は、高周波変換器を有する、請求項１６に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１８】
前記第１の電子装置（５１）は、インバータであり、前記第２の電子装置（５２）は、ブースタである、請求項１６又は１７に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項１９】
前記内燃エンジン（３）は、トルクを供給するように、制御装置（３９）によって駆動される、請求項１０〜１８のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２０】
前記エネルギー管理ユニット（３８）は、前記電気機械（３２）の制御電子機器（５０）及び前記内燃エンジン（３）の制御装置（３９）のうちの選択された少なくとも一方に作用する、請求項１９に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２１】
前記エネルギー管理ユニット（３８）は、制御信号を、前記電気機械（３２）の制御電子機器（５０）、前記内燃エンジン（３）の制御装置（３９）、前記アキュムレータ装置（３６）、及びディジタルダッシュボード（７４）から選択された少なくとも１つに送る、請求項１９又は２０に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２２】
前記エネルギー管理ユニット（３８）は、通信ライン（７５）を介して、前記制御電子機器（５０）、前記制御装置（３９）、前記アキュムレータ装置（３６）、及び前記ディジタルダッシュボード（７４）と通信する、請求項２１に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２３】
前記通信ライン（７５）は、ＣＡＮ（コントロールエリアネットワーク）通信プロトコルを用いる、請求項２２に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２４】
前記内燃エンジン（３）は、遠心質量自動クラッチと結合される、請求項１０〜２３のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２５】
前記内燃エンジン（３）は、従動クラッチ（２１）と結合される、請求項１０〜２３のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２６】
前記電気機械（３２）は、「アイドルストップ」方式を実行することによって、前記内燃エンジン（３）を始動させるために用いられる、請求項２５記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２７】
前記電気機械（３２）は、所要の推進力を供給するよう駆動され、前記内燃エンジン（３）は、最大効率点で作動するよう駆動され、前記内燃エンジン（３）の出力軸に取付けられた発電機を介して前記アキュムレータ装置（３６）を再充電する、請求項２５又は２６記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２８】
前記制御電子機器（５０）は、前記アキュムレータ装置（３６）を再充電するために用いられる、請求項１５〜２７のいずれか１項に記載のハイブリッド駆動組立体。
【請求項２９】
ディジタルコンピュータの内部メモリ内で直接充電可能なコンピュータのための製品であって、前記製品が前記コンピュータ上で実行されているとき、請求項１〜９のいずれか１項に記載のステップを実施するのに適したコード部分を有する、製品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図５ｄ】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図５ｄ】
【図６】
【公表番号】特表２００９−５３９６９７（Ｐ２００９−５３９６９７Ａ）
【公表日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１４９２９（Ｐ２００９−５１４９２９）
【出願日】平成１９年６月１２日（２００７．６．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００７／００１８１２
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４４７６５
【国際公開日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（５０１４４１７７３）ピアジオ アンド コンパニア ソシエタ ペル アチオニ (15)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１２日（２００７．６．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００７／００１８１２
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４４７６５
【国際公開日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（５０１４４１７７３）ピアジオ アンド コンパニア ソシエタ ペル アチオニ (15)
【Ｆターム（参考）】
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