特許 7662766 エネルギーユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-07

(45)【発行日】2025-04-15

(54)【発明の名称】エネルギーユニット

(51)【国際特許分類】

   B60K 6/40 20071001AFI20250408BHJP

   B60K 6/46 20071001ALI20250408BHJP

   B60K 6/26 20071001ALI20250408BHJP

   B60W 20/00 20160101ALI20250408BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20250408BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20250408BHJP

   B60W 10/26 20060101ALI20250408BHJP

   B60W 10/30 20060101ALI20250408BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20250408BHJP

   B60L 50/61 20190101ALI20250408BHJP

【ＦＩ】

B60K6/40

B60K6/46 ZHV

B60K6/26

B60W20/00

B60W10/06 900

B60W10/08 900

B60W10/26 900

B60W10/30 900

B60L9/18 J

B60L50/61

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023506432

(86)(22)【出願日】2021-03-16

(86)【国際出願番号】 JP2021010579

(87)【国際公開番号】W WO2022195710

(87)【国際公開日】2022-09-22

【審査請求日】2023-04-10

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】521431099

【氏名又は名称】カワサキモータース株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松田 義基

【審査官】三宅 龍平

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－１８９６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１６０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０３８００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８３８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０６６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８６８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１２３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３４５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１５８８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３４１６０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ ６／２０ － ６／５４７

Ｂ６０Ｗ １０／００ － ２０／５０

Ｂ６０Ｌ ９／１８

Ｂ６０Ｌ ５０／６１

Ｆ０２Ｂ ６３／００ － ６３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クランク軸を有するエンジンと、
前記エンジンの前記クランク軸に接続され、前記クランク軸の回転動力を他のエネルギーに変換可能なエネルギー変換器と、
前記エンジン及び前記エネルギー変換器を制御するように構成されたユニットコントローラと、
着脱可能に装着され且つ電子制御ユニットを有する外部装置に対して、前記エネルギー変換器で変換されたエネルギーを伝達可能な少なくとも１つのエネルギーインターフェースと、
前記エネルギーインターフェースに接続される前記外部装置の前記電子制御ユニットから要求信号を受信可能で且つ前記ユニットコントローラに接続された通信インターフェースと、
流体制御装置と、を備え、
前記エンジン、前記エネルギー変換器、前記ユニットコントローラ及び前記エネルギーインターフェースは、互いに一体化されており、
前記少なくとも１つのエネルギーインターフェースは、前記外部装置が接続された状態で、種類の異なる複数のエネルギーを出力可能に構成されており、
前記エネルギー変換器は、前記エンジンの前記クランク軸に接続されたモータ・ジェネレータと、前記クランク軸及び前記モータ・ジェネレータの回転動力を流体エネルギーに変換可能な流体ポンプと、を含み、
前記少なくとも１つのエネルギーインターフェースは、前記流体ポンプに流体的に接続された流体インターフェースを含み、
前記流体制御装置は、前記流体ポンプと前記流体インターフェースとの間に介在し、前記流体ポンプと前記流体インターフェースとの間の流体圧を制御可能であり、
前記ユニットコントローラは、前記モータ・ジェネレータ制御して前記流体インターフェースから出力される流体エネルギーを調整可能であり、かつ、前記流体制御装置を制御して前記流体インターフェースから出力される流体エネルギーを調整可能に構成されている、エネルギーユニット。

【請求項2】

前記エネルギー変換器は、前記モータ・ジェネレータで発電された交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣＤＣ変換回路と、入力される直流電力を交流電力に変換してモータ・ジェネレータに供給するＤＣＡＣ変換回路と、を有する少なくとも１つの変換回路装置を有し、
前記少なくとも１つのエネルギーインターフェースは、前記変換回路装置から出力される電気エネルギーを伝達可能な電気インターフェースを含む、請求項１に記載のエネルギーユニット。

【請求項3】

前記モータ・ジェネレータは、アキシャルギャップ・モータ・ジェネレータであり、
前記アキシャルギャップ・モータ・ジェネレータは、
前記クランク軸の軸線方向に延びた回転軸線周りに回転可能に前記クランク軸に接続されたロータと、
前記ロータから前記軸線方向に隙間をあけた状態で前記ロータに前記軸線方向に対向するステータと、を有する、請求項２に記載のエネルギーユニット。

【請求項4】

前記少なくとも１つのエネルギーインターフェースは、電気エネルギーを出力可能に構成されていると共に、流体エネルギー又は機械エネルギーを出力可能に構成されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエネルギーユニット。

【請求項5】

前記エネルギーインターフェースは、電気エネルギーと、電気エネルギーとは異なる非電気エネルギーと、を出力可能に構成され、
前記ユニットコントローラは、所定条件の成立時に、前記変換回路装置を制御することで、前記モータ・ジェネレータのトルクで前記非電気エネルギーの出力を調整するように構成されている、請求項２に記載のエネルギーユニット。

【請求項6】

前記所定条件は、前記ユニットコントローラが前記通信インターフェースを介して前記外部装置の前記電子制御ユニットから前記要求信号を受信したとの条件を含む、請求項５に記載のエネルギーユニット。

【請求項7】

前記ユニットコントローラは、前記エンジンの出力が一定となるように前記エンジンを制御するように構成されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエネルギーユニット。

【請求項8】

前記エンジンを始動可能なスタータを更に備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のエネルギーユニット。

【請求項9】

エネルギーユニットと、
少なくとも１つのエネルギー中継装置と、
前記少なくとも１つのエネルギー中継装置にエネルギー伝達可能に接続された少なくとも１つのアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御する電子制御ユニットと、を備え、
前記エネルギーユニットは、
クランク軸を有するエンジンと、
前記エンジンの前記クランク軸に接続され、前記クランク軸の回転動力を他のエネルギーに変換可能な少なくとも１つのエネルギー変換器と、
前記エンジン及び前記エネルギー変換器を制御するように構成されたユニットコントローラと、
前記エンジン、前記エネルギー変換器及び前記ユニットコントローラを支持する支持体と、
前記少なくとも１つのエネルギー変換器で変換されたエネルギーを伝達可能な少なくとも１つのエネルギーインターフェースと、
前記ユニットコントローラに接続された通信インターフェースと、を有し、
前記エネルギー中継装置は、前記エネルギーユニットの前記エネルギーインターフェースに接続されており、
前記少なくとも１つのエネルギーインターフェースは、外部装置が接続された状態で、種類の異なる複数のエネルギーを出力可能に構成され、
前記通信インターフェースは、前記エネルギーインターフェースに接続される前記外部装置の前記電子制御ユニットから要求信号を受信可能に接続されるように構成されており、
前記エネルギー変換器は、前記エンジンの前記クランク軸に接続されたモータ・ジェネレータと、前記クランク軸及び前記モータ・ジェネレータの回転動力を流体エネルギーに変換可能な流体ポンプと、を含み、
前記少なくとも１つのエネルギーインターフェースは、前記流体ポンプに流体的に接続された流体インターフェースを含み、
前記少なくとも１つのアクチュエータは、流体アクチュエータを含み、
前記少なくとも１つのエネルギー中継装置は、前記流体アクチュエータ及び前記流体インターフェースに流体的に接続され、前記流体アクチュエータと前記流体インターフェースとの間の流体圧を制御可能な流体制御装置を含み、
前記ユニットコントローラは、前記モータ・ジェネレータ制御して前記流体インターフェースから出力される流体エネルギーを調整可能であり、かつ、前記流体制御装置を制御して前記流体インターフェースから出力される流体エネルギーを調整可能に構成されて
いる、動作装置。

【請求項10】

前記少なくとも１つのエネルギーインターフェースは、電気インターフェースを含み、
前記少なくとも１つのアクチュエータは、電気アクチュエータを含み、
前記少なくとも１つの中継装置は、前記電気インターフェース及び前記電気アクチュエータに電気的に接続されたバッテリを含む、請求項９に記載の動作装置。

【請求項11】

前記通信インターフェースは、前記ユニットコントローラと通信可能に接続され、前記エネルギーインターフェースに対して通信可能であり、
前記ユニットコントローラは、前記通信インターフェースを介して前記電子制御ユニットから受信した信号に応じて、前記バッテリの充放電を制御するように構成されている、請求項１０に記載の動作装置。

【請求項12】

前記ユニットコントローラは、前記通信インターフェースを介して前記電子制御ユニットから受信した信号に応じて、前記流体制御装置を制御するように構成されている、請求項１１に記載の動作装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エネルギーユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、バッテリからの電力で駆動する走行用の電動モータと、発電機を駆動してバッテリを充電する発電用のエンジンとを備えたシリーズハイブリッド車両が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許第９０３８７５４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のシリーズハイブリッド車両では、コントローラ及びエンジン等が個別に車載されている。そのため、バッテリの充電のための構成と走行用の電動モータを駆動するための構成とを別々に設計する必要があると共に、車両への搭載レイアウトの設計や車体への組付手順の策定にも手間がかかる。また、エネルギー源が不足している場所においてエネルギーを要求する外部装置がある場合に、簡単にエネルギーを供給できるようにすることも望まれる。

【0005】

そこで本開示の一態様は、簡単にエネルギーを供給できる構成を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係るエネルギーユニットは、クランク軸を有するエンジンと、前記エンジンを始動可能なスタータと、前記エンジンの前記クランク軸に接続され、前記クランク軸の回転動力を他のエネルギーに変換可能なエネルギー変換器と、前記エンジン、前記スタータ及び前記エネルギー変換器を制御するように構成されたユニットコントローラと、前記エンジン、前記スタータ、前記エネルギー変換器及び前記ユニットコントローラを支持する支持体と、着脱可能に装着される外部装置に対して、前記エネルギー変換器で変換されたエネルギーを伝達可能なエネルギーインターフェースと、を備え、前記エンジン、前記スタータ、前記エネルギー変換器、前記ユニットコントローラ及び前記エネルギーインターフェースは、互いに一体化されている。

【0007】

前記構成によれば、回転動力以外のエネルギーを要求する外部装置に対してエネルギーユニットのエネルギーインターフェースを接続し、スタータによってエンジンを始動させれば、当該外部装置に簡単にエネルギーを供給できる。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一態様によれば、簡単にエネルギーを供給できるユニットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係るエネルギーユニットの平面図である。

【図2】図２は、図１のエネルギーユニットのII－II線断面図である。

【図3】図３は、図２のエネルギーユニットが着脱自在に搭載された動作装置のブロック図である。

【図4】図４は、図２のエネルギーユニットの冷却構造のブロック図である。

【図5】図５は、図３の動作装置の側面図である。

【図6】図６は、図５の動作装置のエネルギーユニット及びその近傍を前方から見た概略断面図である。

【図7】図７は、図３のエネルギーユニットの第１変形例のブロック図である。

【図8】図８は、図３のエネルギーユニットの第２変形例のブロック図である。

【図9】図９は、図３のエネルギーユニットの第３変形例のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下に説明するエネルギーユニット１は、鉛直方向（上下方向）に延びるクランク軸２２を有する。言い換えれば、エネルギーユニット１の上下方向は、クランク軸２２が延びる方向であり、クランク軸２２に直交する面内の方向は、エネルギーユニット１の水平方向である。

【0011】

図１は、実施形態に係るエネルギーユニット１の平面図である。図２は、図１のエネルギーユニット１のII－II線断面図である。図１及び２に示すように、エネルギーユニット１は、エンジンユニット２と、エンジンユニット２に駆動されるアキシャルギャップ・モータ・ジェネレータ３とを備える。エンジンユニット２とアキシャルギャップ・モータ・ジェネレータ３とは、互いに一体化されている。エンジンユニット２は、内燃機関であるエンジン１０と、エンジン１０の上側に設けられたアッパーカバー１１と、を備える。なお、以下ではアキシャルギャップ・モータ・ジェネレータ３を単にモータ・ジェネレータ３と略称する場合がある。

【0012】

エンジンユニット２のエンジン１０は、多気筒エンジンであり、例えばＶツインエンジンである。エンジン１０は、クランクケース２１と、クランク軸２２と、一対のシリンダ２３と、動弁装置２４と、を備える。クランク軸２２は、クランクケース２１に回転自在に支持された状態でクランクケース２１に収容されている。クランク軸２２の回転軸線Ｘは、鉛直方向に延びている。クランク軸２２は、シリンダ２３内のピストンの往復動作に連動して回転する。クランク軸２２は、接続対象を回転させることで、接続対象に運動エネルギーを与える。シリンダ２３は、クランク軸２２から見て水平方向に延びている。

【0013】

エンジンユニット２のアッパーカバー１１は、クランクケース２１を上方から覆うようにクランクケース２１に固定されている。アッパーカバー１１は、下方に開口した断面逆凹形状を有する。アッパーカバー１１は、クランクケース２１との間に内部空間を画定している。アッパーカバー１１の内部空間には、クランクケース２１から上方に突出したクランク軸２２の上部が配置されている。エンジン１０の上方には、アッパーカバー１１の内部空間において冷却ファン１２及びサブ発電機１４が配置されている。

【0014】

サブ発電機１４は、クランク軸２２の上部に取り付けられている。即ち、サブ発電機１４は、その図示しないロータがクランク軸２２に連動して回転し、発電を行う。サブ発電機１４が発生した電力は、エンジン１０の駆動に必要な電力として使用される。例えば、サブ発電機１４が発生した電力は、後述のユニットコントローラ４等に供給される。なお、サブ発電機１４は、モータとして機能してエンジン１０を始動させるスタータの役目を果たしてもよい。

【0015】

クランク軸２２の上部には、サブ発電機１４の上方において冷却ファン１２が取り付けられている。アッパーカバー１１の上板部には、流入口１１ａが形成されている。アッパーカバー１１には、流入口１１ａを覆うようにファンカバー１３が着脱可能に取り付けられている。ファンカバー１３は、例えば異物通過を防ぎながら空気通過を許容する網状の構造である。

【0016】

アッパーカバー１１の側板部には、流出口１１ｂが形成されている。流出口１１ｂには、ルーバーが設けられてもよい。クランク軸２２に連動して冷却ファン１２が回転することで、ファンカバー１３を通して流入口１１ａから空気が吸引され、その吸引された空気がサブ発電機１４及びエンジン１０を冷却し、流出口１１ｂから外部に排出される。

【0017】

動弁装置２４は、鉛直方向に延びたカム軸２４ａを有し、クランク軸２２に機械的に連動してシリンダ２３の吸排気弁（図示せず）を開閉させる。なお、動弁装置２４の構成は、公知のものであり、その構成は特に限定されない。クランク軸２２の回転は、ギヤ２５を介してカム軸２４ａに伝達される。動弁装置２４は、水平方向において、クランク軸２２の回転軸線Ｘに対してシリンダ２３側に配置されている。即ち、一対のシリンダ２３の重心と回転軸線Ｘとを結ぶ仮想線に垂直であり且つクランク軸２２の回転軸線Ｘが含まれる仮想鉛直平面を考えた場合に、この仮想鉛直平面により空間を二分割した一方側（シリンダ２３が存在する側）の領域に動弁装置２４が配置されている。

【0018】

エンジンユニット２は、エンジン１０に供給される吸気を浄化するエアクリーナ１５を備える。エアクリーナ１５の上端は、エンジン１０の上端よりも上方に配置され、具体的にはアッパーカバー１１の上面よりも上方に配置されている。エアクリーナ１５は、エアクリーナケース２８と、エアクリーナケース２８に収容されたクリーナエレメント２９（フィルタ）と、を有する。

【0019】

具体的には、エアクリーナケース２８は、筒状の周壁部と、その周壁部の両端をそれぞれ閉鎖する端壁部とを有し、その軸線が水平方向に向くように配置されている。クリーナエレメント２９は、円筒形状を有する。クリーナエレメント２９の内径側がクリーンサイドであり、クリーナエレメント２９の外径側がダーティサイドである。

【0020】

エアクリーナケース２８の周壁部からは、ダクト１６が上方に突出している。ダクト１６は、エアクリーナ１５のダーティサイドに連通している。ダクト１６の上端には、吸込口１６ａが設けられている。即ち、吸込口１６ａは、エアクリーナケース２８及びクリーナエレメント２９よりも上方に配置されている。吸込口１６ａには、フィルタが設けられてもよい。吸込口１６ａから吸い込まれた外気は、クリーナエレメント２９の外径側のダーティサイドに導かれ、クリーナエレメント２９を通過して清浄化され、クリーナエレメント２９の内径側のクリーンサイドに導かれる。

【0021】

エアクリーナケース２８の端壁部には、クリーナエレメント２９の内径側のクリーンサイドに連通する吸気管１７が接続されている。吸気管１７は、水平方向に延びた第１部１７ａと、下方に向かってから折り返して上方に向かうＵ字形状を有する第２部１７ｂとを有する。これにより、吸気管１７の吸気通路の長さは、小さいスペースにおいて長く形成されている。吸気管１７の第２部１７ｂの下流端は、各シリンダ２３の燃焼室に吸気を供給可能に設けられている。なお、第２部１７ｂは、上方に向かってから折り返して下方に向かう逆Ｕ字形状であってもよい。

【0022】

吸気管１７には、スロットル弁を有するスロットル装置１８が設けられている。吸気管１７には、燃料供給装置１９が設けられている。燃料供給装置１９は、例えば、インジェクタ又はキャブレターである。具体的には、スロットル装置１８及び燃料供給装置１９は、吸気管１７の第２部１７ｂにおいて折返部１７ｂａの上流側に設けられている。これにより、スロットル装置１８及び燃料供給装置１９からシリンダ２３までの吸気通路が長くなっている。

【0023】

クランクケース２１の下部には、上方に開口したオイルパン２６が配置されている。具体的には、クランクケース２１の内部空間の下側に、オイルパン２６が配置されている。オイルパン２６は、クランク軸２２の回転軸線Ｘの方向（鉛直方向）において、クランク軸２２と重なる高さに配置されている。オイルパン２６は、水平方向において、クランク軸２２の回転軸線Ｘに対して動弁装置２４と反対側に配置されている。

【0024】

即ち、一対のシリンダ２３の重心と回転軸線Ｘとを結ぶ仮想線に垂直であり且つクランク軸２２の回転軸線Ｘが含まれる前記仮想鉛直平面を考えた場合に、この仮想鉛直平面により空間を二分割した他方側（シリンダ２３が存在しない側）の領域にオイルパン２６が配置されている。なお、オイルパン２６は、動弁装置２４の鉛直下方にまで及ぶように拡大されてもよい。また、ロアケース２１ｂがオイルパンを兼ねるようにしてもよい。

【0025】

モータ・ジェネレータ３は、エンジン１０の下側に配置されている。なお、モータ・ジェネレータ３は、エンジン１０の上側に配置されてもよい。モータ・ジェネレータ３は、オイルパン２６の下方に配置されている。モータ・ジェネレータ３は、エンジン１０の下面に取り付けられている。モータ・ジェネレータ３は、エンジンユニット２の全体よりも下方に配置されている。

【0026】

アキシャルギャップ・モータ・ジェネレータ３は、後述するように、略板形状のステータ３３及びロータ３４，３５を有し、回転軸３２の軸線方向にステータ３３及びロータ３４，３５が主面同士を対向させるように並べられている。即ち、アキシャルギャップ・モータ・ジェネレータ３は、ロータ３４，３６の磁束の主方向が回転軸３２の軸線方向となるので、回転軸３２の軸線方向における寸法を小さくできる。

【0027】

モータ・ジェネレータ３、冷却ファン１２及びサブ発電機１４は、クランク軸２２と同軸上に配置されている。モータ・ジェネレータ３は、サブ発電機１４よりも大きい。具体的には、モータ・ジェネレータ３の容積は、サブ発電機１４の容積よりも大きい。エネルギーユニット１の上面視において、モータ・ジェネレータ３の占有面積は、サブ発電機１４の占有面積よりも大きい。モータ・ジェネレータ３の定格出力（単位時間当たりの発電能力）は、サブ発電機１４の定格出力（単位時間当たりの発電能力）よりも大きい。

【0028】

モータ・ジェネレータ３の鉛直方向寸法は、サブ発電機１４の鉛直方向寸法よりも大きい。モータ・ジェネレータ３の鉛直方向寸法は、モータ・ジェネレータ３の水平方向寸法よりも小さい。モータ・ジェネレータ３の鉛直方向寸法は、エンジン１０の鉛直方向寸法よりも小さい。モータ・ジェネレータ３は、回転軸線Ｘの延在方向から見てエンジン１０の外形の内側に配置されている（図１参照）。なお、モータ・ジェネレータ３は、回転軸線Ｘの延在方向から見てエンジン１０の外形から外側に食み出してもよい。

【0029】

モータ・ジェネレータ３は、ケース３１、回転軸３２、ステータ３３、第１ロータ３４及び第２ロータ３５を備える。ケース３１は、鉛直方向に延びる回転軸３２を回転自在に支持している。ケース３１は、平面視では円形の外形を有する。回転軸３２は、クランク軸２２の下側に配置されている。回転軸３２の回転軸線は、クランク軸２２の回転軸線Ｘと一致している。回転軸３２は、クランク軸２２と共回転するようにクランク軸２２に結合されている。

【0030】

第１ロータ３４、ステータ３３及び第２ロータ３５は、この順に上から下に並んでいる。ステータ３３は、ステータコア４１と、ステータコア４１に設けられたコイル４２とを有する。コイル４２は、モータ・ジェネレータ３の端子に接続されている。ステータ３３は、回転軸３２に対して相対回転自在であり、ケース３１を基準として静止状態で支持されている。

【0031】

第１ロータ３４は、第１ロータコア４３及び第１磁石４４を有する。第１ロータコア４３は、円板状であり、回転軸３２と共回転するように回転軸３２に外嵌されている。第１磁石４４は、ステータ３３の上面に対向するように第１ロータコア４３に設けられている。第２ロータ３５は、第２ロータコア４５及び第２磁石４６を有する。第２ロータコア４５は、円板状であり、回転軸３２と共回転するように回転軸３２に外嵌されている。第２磁石４６は、ステータ３３の下面に対向するように第２ロータコア４５に設けられている。

【0032】

第１ロータ３４とステータ３３との間には、回転軸線方向にギャップが設けられ、第２ロータ３５とステータ３３との間には、回転軸線方向にギャップが設けられている。第１ロータ３４及び第２ロータ３５は、クランク軸２２に連動して回転軸線Ｘ回りに回転するように回転軸３２を介してクランク軸２２に接続されている。なお、モータ・ジェネレータ３の構成は、特に限定されない。例えば、ロータを１つとしてステータを一対としてもよく、ロータ及びステータの各々を複数としてもよく、ロータ及びステータを１つずつとしてもよい。また、モータ・ジェネレータ３として、アキシャルギャップ型の代わりにラジアルギャップ型が用いられてもよい。

【0033】

モータ・ジェネレータ３では、第１ロータ３４及び第２ロータ３５がクランク軸２２によって回転駆動され、コイル４２に電流が発生する（発電機能）。モータ・ジェネレータ３では、コイル４２に電流を流して生じる磁界によって第１ロータ３４及び第２ロータ３５が回転し、クランク軸２２を回転させる回転動力が発生する（モータ機能）。モータ・ジェネレータ３は、エンジン１０のクランク軸２２の回転動力によって電力を生成する発電機能と、エンジン１０を始動するスタータモータ機能とを兼ね備える統合スタータジェネレータ（ＩＳＧ）である。即ち、モータ・ジェネレータ３は、エンジン１０を始動可能なスタータの役目を果たし得る。

【0034】

図３は、図２のエネルギーユニット１が着脱自在に搭載された動作装置５０のブロック図である。図３に示すように、エネルギーユニット１は、モータ・ジェネレータ３に電気的に接続されたインバータ５（変換回路装置；レギュレータ）を備える。インバータ５は、モータ・ジェネレータ３に一体的に接続されている。インバータ５は、モータ・ジェネレータ３が発生した交流電力を直流電力に変換して電圧調節してバッテリ５１を充電するＡＣＤＣ変換回路を有する。インバータ５は、後述のバッテリ５１が放電した直流電力を交流電力に変換して電圧調節してモータ・ジェネレータ３に供給するＤＣＡＣ変換回路を有する。モータ・ジェネレータ３及びインバータ５は、クランク軸２２の回転動力を他のエネルギー（電気エネルギー）に変換可能なエネルギー変換器の役目を果たす。

【0035】

エネルギーユニット１は、電子制御ユニットであるユニットコントローラ４を備える。ユニットコントローラ４は、エンジン１０及びインバータ５を制御するように構成されている。コントローラ４は、エンジン１０の出力が一定になるようにエンジン１０を制御するように構成されている。エネルギーユニット１は、サブ発電機１４が発生した交流電力を直流電力に変換して電圧調節するように構成された図示しないレギュレータも備える。

【0036】

エネルギーユニット１において、エンジン１０、モータ・ジェネレータ３、ユニットコントローラ４、インバータ５、サブ発電機１４、冷媒ポンプＰ２等は、互いに固定されて一体化されている。なお、エンジン１０、モータ・ジェネレータ３、ユニットコントローラ４、インバータ５、サブ発電機１４、冷媒ポンプＰ２等は、支持体（例えば、フレーム）によって支持されてユニット化されていてもよい。

【0037】

動作装置５０は、バッテリ５１、インバータ５２、トラクションモータ５３、電子制御ユニット５４等を備える。動作装置５０は、シリーズハイブリッド車両である。動作装置５０は、エネルギーユニット１が着脱可能に搭載される外部装置の例である。トラクションモータ５３は、走行動力を発生し、駆動輪（例えば、後輪ＲＷ）を駆動するように構成されている。インバータ５２は、バッテリ５１が放電した直流電力を交流電力に変換して電圧調節してトラクションモータ５３に供給するように構成されている。インバータ５２は、トラクションモータ５３で回生された交流電力を直流電力に変換して電圧調節してバッテリ５１を充電するようにも構成されている。電子制御ユニット５４は、インバータ５２を制御するように構成されている。電子制御ユニット５４は、動作装置５０の走行トルクを制御可能である。

【0038】

バッテリ５１は、エネルギーユニット１の電気インターフェース６に電気的に接続される一方、動作装置５０のトラクションモータ５３にインバータ５２を介して電気的に接続されている。即ち、バッテリ５１は、エネルギーユニット１の電気インターフェース６からの電力をトラクションモータ５３に中継可能であると共に、トラクションモータ５３で回生した電力をエネルギーユニット１の電気インターフェース６に中継可能である。即ち、バッテリ５１は、エネルギー中継装置の役目を果たす。

【0039】

エネルギーユニット１は、エネルギーインターフェースの１つとして電気インターフェース６を備える。電気インターフェース６は、エネルギーユニット１のインバータ５を、エネルギーユニット１の外部に設けられたバッテリ５１に電気的に接続する。接触給電の場合には、電気インターフェース６は着脱自在な端子又は電力コネクタである。非接触給電の場合には、電気インターフェース６はコイルである。

【0040】

エネルギーユニット１は、通信インターフェース８を備える。通信インターフェース８は、エネルギーユニット１のユニットコントローラ４を、エネルギーユニット１の外部に設けられた電子制御ユニット５４に通信可能に接続する。有線通信の場合には、通信インターフェース８は着脱自在な端子又は通信コネクタである。無線通信の場合には、通信インターフェース８は公知の無線通信機である。

【0041】

動作装置５０は、オイルポンプＰ１、オイル制御弁ユニット５５、油圧アクチュエータ５６Ａ～Ｃを備える。オイルポンプＰ１は、その被駆動軸に回転駆動力が入力されることでオイルを吐出する。油圧アクチュエータ５６Ａ～Ｃは、例えば、制動力を発生する油圧シリンダ等である。オイル制御弁ユニット５５は、オイルポンプＰ１と油圧アクチュエータ５６Ａ～Ｃとの間の流路を開閉して油圧アクチュエータ５６Ａ～Ｃに付与される油圧を制御する流体制御装置の役目を果たす。オイル制御弁ユニット５５の動作は、電子制御ユニット５４によって制御される。

【0042】

オイル制御弁ユニット５５は、オイルポンプＰ１に流体的に接続される一方、動作装置５０の油圧アクチュエータ５６Ａ～Ｃに流体的に接続されている。即ち、オイル制御弁ユニット５５は、オイルポンプＰ１からの油圧を油圧アクチュエータ５６Ａ～Ｃに中継可能である。即ち、オイル制御弁ユニット５５は、エネルギー中継装置の役目を果たす。

【0043】

エネルギーユニット１は、機械インターフェース７を備える。機械インターフェース７は、クランク軸２２の回転動力を機械エネルギーとして出力可能である。機械インターフェース７は、例えば、相手方部材と相対回転不能に係合可能な係合部（例えば、スプライン溝又はキー溝）を有するＰＴＯ軸である。クランク軸２２と機械インターフェース７との間には、クランク軸２２の回転動力を機械インターフェース７に伝達する動力伝達経路９（例えば、ギヤ機構、チェーン・スプロケット機構又はベルト・プーリー機構）が設けられている。モータ・ジェネレータ３は、動力伝達経路９に機械的に接続されている。

【0044】

モータ・ジェネレータ３が発生した回転動力は、動力伝達経路９を介して機械インターフェース７から出力可能である。機械インターフェース７は、オイルポンプＰ１の被駆動軸に離脱可能に接続されている。即ち、オイルポンプＰ１は、機械インターフェース７から供給される回転動力によって駆動される。また、動力伝達経路９には、冷媒ポンプＰ２の被駆動軸が機械的に接続されている。

【0045】

エンジン１０で発生した回転動力と、モータ・ジェネレータ３で発生した回転動力とは、動力伝達経路９において重畳可能となっている。ユニットコントローラ４は、所定条件が成立すると（例えば、電子制御ユニット５４から要求があると）、エンジン１０を駆動するとともにモータ・ジェネレータ３をモータとして駆動する。これにより、エンジン１０及びモータ・ジェネレータ３の両方が発生させた回転動力は、動力伝達経路９を介して機械インターフェース７から出力される。その際、ユニットコントローラ４は、エンジン１０の出力を一定に制御しながら、モータ・ジェネレータ３の駆動トルクを変化させるようにインバータ５を制御することで、機械インターフェース７からの出力を調節可能としている。

【0046】

電気インターフェース６、機械インターフェース７及び通信インターフェース８は、動作装置５０から離脱可能である。それにより、エネルギーユニット１は、動作装置５０に対して容易に着脱可能になっている。

【0047】

図４は、図２のエネルギーユニット１の冷却構造の変形例のブロック図である。図４に示すように、エネルギーユニット１は、冷却流路７０を備える。冷却流路７０は、エンジン１０を冷却するＥＧ冷却流路７０ａを備える。ＥＧ冷却流路７０ａは、冷媒ポンプＰ２が吐出した冷媒（例えば、水）をエンジン１０に導き、エンジン１０を冷却した冷媒を冷媒ポンプＰ２に戻す循環流路である。ＥＧ冷却流路７０ａには、フィルタ７１及びラジエター７２が介在している。

【0048】

冷却流路７０は、モータ・ジェネレータ３を冷却するＭＧ冷却流路７０ｂを備える。ＭＧ冷却流路７０ｂは、ＥＧ冷却流路７０ａから分岐し、冷媒（例えば、水）をモータ・ジェネレータ３に導き、モータ・ジェネレータ３を冷却した冷媒をＥＧ冷却流路７０ａに戻す。冷却流路７０は、インバータ５を冷却するＩＶ冷却流路７０ｃを備える。ＥＧ冷却流路７０ａ又はＭＧ冷却流路７０ｂから分岐し、冷媒（例えば、水）をインバータ５に導き、インバータ５を冷却した冷媒をＥＧ冷却流路７０ａ又はＭＧ冷却流路７０ｂに戻す。なお、冷却流路７０は、ＩＶ冷却流路７０ｃを含まなくてもよいし、ＥＧ冷却流路７０ａを含まなくてもよい。

【0049】

図５は、図３の動作装置５０の側面図である。図５に示すように、動作装置５０は、一例として、ホイールローダ等のような作業車である。動作装置は、前輪ＦＷと、後輪ＲＷと、前輪ＦＷ及び後輪ＲＷに支持された車体５７を備える。車体５７の前部には、アーム５８の基端部が回動自在に接続されている。アーム５８を昇降する油圧アクチュエータ５６Ａは、その一端が車体５７に接続され、その他端がアーム５８の基端部寄りに接続されている。アーム５８の先端部には、バケットＢが回動自在に接続されている。バケットＢを回動させるための油圧アクチュエータ５６Ｂは、その一端が車体５７に接続され、その他端がレバー５９を介してバケットＢに接続されている。

【0050】

車体５７には、駆動力を発生するトラクションモータ５３が搭載されている。トラクションモータ５３は、動力分配機構６０を介して前輪ＦＷ及び後輪ＲＷに動力伝達可能に接続されている。車体５７には、動作装置５０の前輪ＦＷを操舵する油圧アクチュエータ５６Ｃが設けられている。車体５７には、運転席６１が設けられている。運転席６１の近傍には、運転者が操舵のための操作を行うハンドル６２と、アーム５８及びバケットＢを操作するための操作レバー６３等が設けられている。

【0051】

運転席６１の後方において車体５７に車内空間Ｓ１が形成されている。車内空間Ｓ１には、エネルギーユニット１の少なくとも一部が配置されている。エネルギーユニット１は、モータ・ジェネレータ３がエンジンユニット２の下方に位置する姿勢で車体５７に支持されている。エネルギーユニット１は、左後輪ＲＷと右後輪ＲＷとの間に挟まれた空間に配置されている。エネルギーユニット１の少なくとも一部は、側面視において後輪ＲＷと重なっている。エネルギーユニット１は、（動作装置５０が停車状態かつ空車状態のときに）モータ・ジェネレータ３の下端が後輪ＲＷの上端よりも低く配置されるように車体５７に搭載されている。なお、エネルギーユニット１の少なくとも一部は、運転席６１よりも前方に配置されるようにしてもよい。

【0052】

図６は、図５の動作装置５０のエネルギーユニット１及びその近傍を後方から見た概略断面図である。図６に示すように、モータ・ジェネレータ３は、車体５７の底板６４の下側に配置されている。モータ・ジェネレータ３の少なくとも一部は、底板６４の車外空間Ｓ２に露出している。モータ・ジェネレータ３は、車内空間Ｓ１と車外空間Ｓ２とにわたって配置されてもよいし、モータ・ジェネレータ３の全体が車外空間Ｓ２に配置されてもよい。

【0053】

底板６４は、上方に向けて窪んだ凹部６５を有する。凹部６５の上板部６５ａには、開口Ｈが形成されている。エネルギーユニット１は、開口Ｈを通過している。エンジンユニット２は、車内空間Ｓ１に収容されている。モータ・ジェネレータ３は、凹部６５に収容されている。モータ・ジェネレータ３の下端は、底板６４のうち凹部６５に隣接する部分の下面の高さ以上の高さに位置している。

【0054】

なお、底板６４には、モータ・ジェネレータ３を収容する凹部６５がなくてもよい。即ち、モータ・ジェネレータ３は、底板６４から下方に突出するように配置されてもよい。エネルギーユニット１の全体が車内空間Ｓ１に配置されてもよい。走行時における車外空間Ｓ２の空気（走行風）がモータ・ジェネレータ３に導かれるようにしてもよい。走行時における車外空間Ｓ２の空気（走行風）がエンジンユニット２にも導かれるようにしてもよい。

【0055】

なお、エネルギーユニット１が着脱可能に搭載される動作装置５０として、作業車を例示したが、エネルギーユニット１から供給されるエネルギーを使って動作する装置であれば、作業車以外の装置にエネルギーユニット１を適用してもよい。例えば、動作装置は、作業車とは異なる車両（例えば、自動二輪車、自動三輪車、自動車等）であってもよいし、ロボットであってもよい。当該ロボットは、エネルギーを受けて動作して当該ロボットの位置を変更させる移動構造（例えば、車輪、脚、プロペラなど）を備え得る。当該ロボットは、前記移動構造に加えて、何らかの仕事（作業）をする構造（例えば、アクチュエータで駆動されるアーム及び／又はハンド）を備え得る。当該ロボットは、その本体に操縦者が乗り込まないものであり、無線又は有線の通信による遠隔操作にて動作するか、又は、所定のプログラムに従って自律的に作動する。

【0056】

以上に説明した構成によれば、電気エネルギーを要求する動作装置５０に対してエネルギーユニット１の電気インターフェース６を接続し、モータ・ジェネレータ３によってエンジン１０を始動させれば、動作装置５０に簡単に電気エネルギーを供給できる。よって、簡単に電気エネルギーを供給できるユニットを提供できる。

【0057】

しかも、エンジン１０の動力によって発電を行うモータ・ジェネレータ３がエンジン１０を始動させるスタータの役目も果たすことができるので、簡単に電力を供給でき、コンパクトなカセット式のユニットを提供できる。

【0058】

また、モータ・ジェネレータとしてアキシャルギャップ・モータ・ジェネレータ３が用いられるので、クランク軸２２の軸線方向Ｘにおいてエネルギーユニット１のサイズを小さくでき、エネルギーユニット１を小型化できる。

【0059】

また、エネルギーユニット１が種類の異なる複数のエネルギーを出力可能であるため、接続可能な外部の機器を増やして、汎用性を向上することができる。

【0060】

また、エネルギーユニット１が汎用性の高い電気エネルギーの他に、機械エネルギーを出力することで、高出力エネルギーを外部の機器に与えやすく、外部の機器で高負荷の仕事を行いやすくすることができる。

【0061】

また、ユニットコントローラ４は、所定条件の成立時に、モータ・ジェネレータ３のトルクで機械インターフェース７からの機械エネルギー（回転動力）の出力を調整するようにインバータ５を制御するので、モータ・ジェネレータ３のトルク（正トルク又は負トルク）によって、エンジン１０の運転状態の変動を抑えながらも、機械エネルギーの出力を調整するように支援できる。

【0062】

また、前記所定条件は、ユニットコントローラ４が通信インターフェース８を介して動作装置５０の電子制御ユニット５４から要求信号を受信したとの条件を含むため、動作装置５０の電子制御ユニット５４の要求に応じて機械インターフェース７からの機械エネルギーの出力を調整できる。例えば、動作装置５０の油圧アクチュエータ５６Ａ～Ｃの負荷が許容値を超えるほど高くなっても、エンジン１０の駆動力だけでなくモータ・ジェネレータ３の駆動力によって機械エネルギーを発生させることで、油圧アクチュエータ５６Ａ～Ｃを適切に動作させることができる。

【0063】

また、ユニットコントローラ４は、エンジン１０の出力が一定となるようにエンジン１０を制御するため、エンジン出力を変動させるような制御が必要なく、複雑な制御を不要にできる。また、エンジン１０を高効率の回転数域にて一定の燃費で動作させることができ、燃費の良いエネルギーユニット１を設計できる。

【0064】

また、バッテリ５１、インバータ５２、トラクションモータ５３等を備えた動作装置５０にエネルギーユニット１を取り付ければ、簡単に動作装置５０を動作させることができる。また、複数のエネルギーユニット１を用意しておけば、例えばエネルギーユニット１の残燃料が枯渇した場合にエネルギーユニット１の交換のみで動作装置５０の動作を続行することができ、燃料補給行為をエネルギーユニット１の交換で代替できる。

【0065】

図７は、第１変形例のエネルギーユニット１０１のブロック図である。図７に示すように、第１変形例のエネルギーユニット１０１では、オイルポンプＰ１及びオイル制御弁ユニット５５がエネルギーユニット１０１に含まれている。オイルポンプＰ１は、クランク軸２２から動力伝達機構９を介して伝達される回転動力を他のエネルギー（流体エネルギー）に変換可能なエネルギー変換器の役目を果たす。エネルギーユニット１０１は、機械インターフェース７の代わりに、エネルギーインターフェースの１つとして流体インターフェース１０７を有する。流体インターフェース１０７は、オイルポンプＰ１が吐出するオイルを外部に出力する。

【0066】

具体的には、流体インターフェース１０７には、車両１５０のオイル制御弁ユニット５５の流入ポートに接続された配管が着脱可能に接続される。オイルポンプＰ１が吐出するオイルは、流体インターフェース１０７を介して、エネルギーユニット１０１の外部にあるオイル制御弁ユニット５５に向けて出力される。即ち、流体インターフェース１０７からの油圧はオイル制御弁ユニット５５を介して油圧アクチュエータ５６Ａ～Ｃに供給される。

【0067】

このような構成によれば、オイルポンプＰ１及びオイル制御弁ユニット５５がエネルギーユニット１０１に含まれるため、エネルギーユニット１を除いた車両１５０側の構成を簡素化することができる。油圧を制御可能なオイル制御弁ユニット５５がエネルギーユニット１に含まれることで、エネルギーユニット１の外部から油圧要求値がユニットコントローラ４に入力されるだけで、ユニットコントローラ４がオイル制御弁ユニット５５を制御して流体インターフェース５５から所望の油圧を出力できる。

【0068】

また、エネルギーユニット１が汎用性の高い電気エネルギーの他に、流体エネルギーを出力することで、高出力エネルギーを外部の機器に与えやすく、外部の機器で高負荷の仕事を行いやすくすることができる。また、油圧を要求する外部の油圧アクチュエータ５６Ａ～Ｃに対してエネルギーユニット１の流体インターフェース１０７を接続すれば、油圧アクチュエータ５６Ａ～Ｃに油圧を供給できる。よって、簡単に流体エネルギーを供給できるカセット式のエネルギーユニット１を提供できる。なお、他の構成は前述した実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。

【0069】

図８は、第２変形例のエネルギーユニット２０１のブロック図である。図８に示すように、第２変形例のエネルギーユニット２０１では、バッテリ５１がエネルギーユニット２０１に含まれている。エネルギーユニット２０１の電気インターフェース２０６は、バッテリ５１が放電する直流電力を外部に出力する。具体的には、電気インターフェース２０６には、車両２５０のインバータ５２に接続された電線が端子又はコネクタを介して着脱可能に接続される。なお、電気インターフェース２０６とインバータ５２との間で非接触給電が行われてもよく、その場合には電気インターフェース２０６はコイルにすればよい。

【0070】

バッテリ５１が放電する電力は、電気インターフェース２０６を介して、エネルギーユニット２０１の外部にあるインバータ５２に供給される。また、インバータ５２は、トラクションモータ５３（図３）で回生された電力を、電気インターフェース２０６を介してバッテリ５１に充電する。ユニットコントローラ４は、通信インターフェース８を介して動作コントローラ５４から受信した信号に応じて、バッテリ５１の充放電を制御する。このような構成によれば、バッテリ５１がエネルギーユニット２０１に含まれるため、エネルギーユニット２０１を除いた車両２５０側の構成を簡素化することができる。なお、他の構成は前述した実施形態又は変形例と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。

【0071】

図９は、第３変形例のエネルギーユニット３０１のブロック図である。図９に示すように、第３変形例のエネルギーユニット３０１は、電気インターフェース５及び通信インターフェース８に加えて、流体インターフェース１０７と機械インターフェース７との両方を備える。エンジン１０及び／又はモータ・ジェネレータ３からの回転動力は、動力伝達機構９，３０９を介して機械インターフェース７から出力可能である。機械インターフェース７には、車両２５０側の動作装置３５６（例えば、車輪、ポンプ、プロペラ、ファン、回転カッター等）が着脱自在に接続される。

【0072】

即ち、エネルギーユニット３０１の機械インターフェース７から出力される回転動力が動作装置３５６に入力されることで、動作装置３５６が動作する。この構成によれば、エネルギーユニット３０１によって、電気エネルギーと流体エネルギーと機械エネルギーとの三種類のエネルギーを動作装置３５０（外部装置）に簡易に供給できる。なお、他の構成は前述した実施形態又は変形例と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。

【0073】

なお、本開示は前述した各実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。例えば、１つの実施形態又は変形例中の一部の構成又は方法を他の実施形態又は変形例に適用してもよく、実施形態又は変形例中の一部の構成は、その実施形態又は変形例中の他の構成から分離して任意に抽出可能である。また、エネルギーユニットは、動作装置に搭載されることなくエネルギーユニットとして独立して使用されてもよい。例えば、エネルギーユニットは、電気インターフェースを備えた据置式又は可搬式の発電機ユニットであってもよい。

【符号の説明】

【0074】

１，１０１，２０１ エネルギーユニット
２ エンジンユニット
３ アキシャルギャップ・モータ・ジェネレータ（スタータ；エネルギー変換器）
４ ユニットコントローラ
５ インバータ（変換回路装置）
６，２０６ 電気インターフェース（エネルギーインターフェース；第１インターフェース）
７ 機械インターフェース（第２インターフェース）
８ 通信インターフェース
１０ エンジン
２１ クランクケース
２２ クランク軸
５０，１５０，２５０ 動作装置
５１ バッテリ（中継装置）
５２ インバータ
５３ トラクションモータ
５４ 電子制御ユニット
５５ オイル制御弁ユニット（流体制御装置；中継装置）
５６Ａ～Ｃ 油圧アクチュエータ
５７，３５７ 車体
１０７ 流体インターフェース（エネルギーインターフェース；第２インターフェース）
Ｐ１ オイルポンプ（エネルギー変換器）
Ｘ 回転軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】