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グローバルハイブリッド協力機構（旧称：先進ハイブリッドシステム2（AHS2 ））は、ゼネラルモーターズ、ダイムラー、クライスラーLLCが共同開発したハイブリッド車技術のセットで、2005年にBMWが加わりました。自動変速機に2つまたは3つの遊星歯車セットを使用します。内燃機関（ICE）側（入力分割）に1つ、出力分割にもう1つ（複合分割）があり、さらに固定ギア比の数を増やすために3つ目の遊星歯車セットが追加される場合もあります（最大4つ）。ゼネラルモーターズは2006年以降「AHS2」という名称の使用をやめ、単に2モードハイブリッドシステムと呼ぶことを好んでいます。
1994 年に説明されたデュアルモードハイブリッドコンセプトは、並列ハイブリッド動作と直列ハイブリッド動作を切り替えることで車両効率を最適化するために開発されました。ストップアンドゴー交通では直列動作を利用してエンジン速度の変動を最小限に抑え、高速道路速度では並列動作を利用して効率的な機械式トランスミッションを使用します。[ 2 ] : 4 1993 年 9 月 30 日、米国エネルギー省は、小型車両用のハイブリッド電気パワートレインの開発と実証のためにゼネラルモーターズと契約を締結しました。[ 3 ] : 22 AHS-2 は、当時 GM の一部門であったAllison Transmissionが以前に路線バス用に開発したデュアルモードハイブリッドシステムから派生したものです。Allison システムは、2003 年にバス向けに初めて発表されました。[ 4 ]
GMとダイムラークライスラーの提携は2004年12月13日に発表され、ダイムラークライスラーのディーター・ツェッチェがGMのリック・ワゴナーと共に試作機を持ってステージに立った。[ 5 ]交渉は10月初旬に始まり、両社のエンジニアリングマネージャーが同じカンファレンスパネルに参加しながら、それぞれ独立して同様のデュアルモードハイブリッドコンセプトに取り組んでいることを発見したことがきっかけだった。[ 6 ]しかし、合意が署名されたのは翌年の8月だった。[ 7 ] GMは後輪駆動および四輪駆動トラックと前輪駆動乗用車システムの開発を担当し、ダイムラークライスラーは後輪駆動の高級車向けアプリケーションに注力していたと伝えられている。[ 7 ] 2005年9月7日、 BMWもこの提携に参加すると発表され、当時最大のライバルだったダイムラークライスラーの後輪駆動システムを使用する可能性が高いとみられている。[ 7 ]
3社は、ミシガン州トロイにあるGM、ダイムラークライスラー、BMWハイブリッド開発センターをエンジニアリングとマネジメントの中心とするグローバルハイブリッド協力という組織を設立した。[ 7 ] 2006年にAutoweekが発表した記事によると、3社の自動車メーカーは前輪駆動および後輪駆動ハイブリッドトランスミッションの開発に合計10億ドルを費やす計画だった。[ 8 ]
2 モード ハイブリッド システムは、2008 年モデルのシボレー タホとGMC ユーコンの駆動系オプションとして小型車両市場に導入され、[ 9 ]従来型の同等モデルと比較して燃費が 27 ～ 58% 向上したことが確認されています。[ 10 ] GM は、2009 年モデルのシボレー シルバラード、[ 11 ] GMC シエラ、キャデラック エスカレードにハイブリッド オプションを導入しました。最も大きな改善は EPA 市街地評価でした。[ 12 ]デュアル モード ハイブリッド機器により約350ポンド (160 kg)の重量が増加しましたが、この増加は、軽量化されたシート、ホイール、12 ボルト バッテリー、アルミニウム製のエンジンおよびボディ コンポーネント、スターター モーターの廃止によって完全に相殺されました。[ 10 ]標準の5.3L LY5ベースエンジンよりも大きい、アクティブ フューエル マネジメントを備えた6.0L LFAおよびLZ1 V-8 エンジンを搭載していた。[ 10 ]
GM製品に続いて、2008年後半には2009年モデルとしてハイブリッドのダッジ・デュランゴと関連車種のクライスラー・アスペンが発売されました。これらの5.7L HEMI V-8エンジンには、燃費を向上させるためのストップスタートシステムが装備されていました。 [ 13 ] [ 14 ] BMWとメルセデスは、それぞれ2009年にX6 ActiveHybridとML450 Hybridを発表しましたが、[ 15 ] [ 16 ]これらは2011年に生産中止となりました。 [ 17 ]
先に、2007年3月1日、BMWとダイムラークライスラーは、後輪駆動の高級車向けのマイルドハイブリッドモジュールを開発するための別のパートナーシップを締結したと発表した。 [ 18 ] [ 19 ]両社は、今後3年以内にBMWとメルセデス・ベンツの車両にこの新システムを導入する計画だった。GMはこの新たなパートナーシップには参加せず、同様のハイブリッド後輪駆動システムを自動車向けに開発する計画も発表しなかった。[ 20 ]
2009年、メルセデスはリチウムイオン電池を使用したマイルドハイブリッドS400を発売した。[ 21 ] 2009年7月、 BMW X6（世界的に販売）とメルセデス・ベンツMクラス（米国のみ）の2モードハイブリッドモデルの導入後、2モードハイブリッドの合弁事業が解散すると報じられた。ダイムラーは、少量生産となる車両のアフターサービスへの投資を避け、代わりにBMWと自動車部品サプライヤーのコンチネンタルAGとの合弁事業でSクラスと7シリーズセダン向けに開発されたハイブリッド駆動システムをベースに、拡張可能なリチウムイオン電池を備えたモジュール式ハイブリッド構成要素に注力したいと表明した。[ 22 ]
2014年までに、2モードハイブリッドパワートレインは小型車両には提供されなくなった。[ 9 ]
デュアルモードハイブリッド駆動ユニットには、2 つの AC モータージェネレーター (MG-A および MG-B、それぞれ82 kW (110 hp)のピーク出力を持つ三相永久磁石機)、[ 24 ] 、相互接続された 3 つの遊星歯車セット (P1、P2、および P3)、4 つの選択的に係合する摩擦クラッチ(C1、C2、C3、および C4)、および 2 つのオイルポンプが含まれています。[ 1 ]
このハイブリッド駆動ユニットはエンジンに接続され、従来のトランスミッションの代わりとなる。エンジンのクランクシャフトはクラッチとトルクダンパー（TD）を介して駆動ユニットに接続され、ほとんどのオートマチックトランスミッションで使用されているトルクコンバーターに取って代わる。駆動ユニット全体は、サイズと形状においてアリソン1000トランスミッションとほぼ同等である。300ボルトのバッテリーパックは、2つのモータージェネレーターへのエネルギー供給源として使用される。
ゼネラルモーターズは駆動ユニットを2ML70と命名しました。[ 25 ] BMWとダイムラークライスラーの車両では、GM-Allison AHS-2です。[ 26 ]この技術は、トランスミッション/駆動ユニットが電気動力、機械動力、またはその両方をホイールに伝達できるため、「2モード」ハイブリッドシステムとして知られています。内燃機関のみを使用して電気動力を生成するシリーズハイブリッドとして、または電気モーターを使用してエンジンからの機械動力を増強するパラレルハイブリッドとして動作します。[ 27 ] 2つの動作モードは次のとおりです。
このシステムは、従来のトランスミッションが内燃機関のトルクを増幅するのと同様に、電気モーターの出力を増幅します。また、必要に応じてエンジンのトルクをより多く車輪に伝達できるため、電気モーターを使用していない場合でもトランスミッションの効率が向上します。トランスミッションは機械的には4つの従来のギア比しかありませんが、電気モーターによって無段変速機として機能します。この可変ギア比は、遊星歯車によるトルク増幅に加えて機能します。
モード I (「入力分割」) は、都市部での運転で一般的に遭遇する速度範囲を対象としており、モード II (「複合分割」) は、高速道路での走行で遭遇するより高い速度範囲を対象としています。[ 23 ] : col.10 ll.50–54これらのモード内には、4 つの固定ギア比があり、各モードに 2 つずつあり、それぞれに 1 つの追加クラッチが接続されます。
モードIの最低固定ギア比では、両方のモータージェネレーターが同期し、車両はこれらをモーターとして使用して機械的動力を増強し、より強力な加速を実現したり、回生ブレーキ用のジェネレーターとして使用したりすることができます。[ 23 ]：第11列10～17行目 同じくモードIの2番目の固定ギア比では、モータージェネレーターがフリーホイール状態になり、高速走行時の損失が低減され、全体的な効率が向上します。[ 23 ]：第11列45～49行目
同様に、モードIIにある第3の固定ギア比は、両方のモータージェネレーターを同期させて電気モーターのブーストまたは回生ブレーキを可能にし、[ 23 ] : col.12 ll.52–56、同じくモードIIにある第4の固定ギア比は、両方のモータージェネレーターをフリーホイールさせて効率を向上させ、車両の移動には機械的な動力伝達のみに頼る。[ 23 ] : col.11 ll.57–62
一般的に、車両はモードIで静止状態から発進します。[ 23 ]：第9欄53～61行目 速度が上がると、トランスミッションは最初の固定ギア比に移行し、モードIに戻り、次に2番目の固定ギア比に移行してからモードIIに入ります。[ 23 ]：第11欄53～56行目
モードIIでは、モードIとは異なり、3速または4速の固定ギア比に入ったり出たりするための明確な速度設定点はありませんが、3速の固定ギア比はスロットル位置からの入力を使用して速度を変更する（追い越しのために加速したり減速したりする）ことを目的としており、4速の固定ギア比は高速での効率を向上させるためのオーバードライブ比と同じ目的を果たします。
後退時には、車両はモードIのままであり、モータージェネレーターの1つを牽引力として使用する。[ 23 ]：第13列19～24行
アリソン・トランスミッション（AHS-2）、またはグローバル・ハイブリッド・コーポレーション製のツーモード・ハイブリッドの動作。このトランスミッションは、BMW X6 ActiveHybridとメルセデス・ベンツ ML450 BlueHybridに搭載されています。 [ 29 ]
特許によれば、遊星歯車セットP1とP2は複合されており、MG-AはP1の太陽歯車を駆動（または駆動される）し、その太陽歯車はP2のリング歯車に連結され、P1とP2の遊星歯車のキャリアは連結されている。[ 23 ]：第6欄24～33行目同様に、MG-BはP2の太陽歯車を駆動（または駆動される）し、その太陽歯車は中空軸を介してP3の太陽歯車に連結されている。[ 23 ]：第6欄54～64行目
トヨタのハイブリッドシナジードライブは、内燃機関と一対の電気モータージェネレーターからの動力を組み合わせるという点で似ているように見えるかもしれないが、現在の形では、トヨタは1つの遊星歯車セットのみを使用し、直列/並列アーキテクチャを使用して単一モード機能（つまり入力分割のみ）のみを提供している。[ 30 ]
ホンダのインテグレーテッドモーターアシストは、フライホイールを電気モーターに置き換えた従来のICEとトランスミッションを使用しています。これはシンプルな並列アーキテクチャであり、[ 30 ]機械式の無段変速機（CVT）を追加する必要があります。つまり、電気的に可変ではありません。
アリソン・トランスミッション社製の2モードハイブリッド駆動システムは、2004年に営業運転を開始したニューフライヤー社の路線バスに初めて採用されました。 [ 31 ]国立再生可能エネルギー研究所での試験では、従来のディーゼルバスの燃費が1.46～3.03 mpg - US （161～78 l/100 km）であったのに対し、同等のバスにハイブリッド駆動ユニットを搭載した場合、同じ運転サイクルで2.56～3.98 mpg - US （91.9～59.1 l/100 km）に向上し、 30.3～74.7 %の改善が見られました。 [ 32 ] : 10
2008年までに、アリソンは1,000基のハイブリッドパワートレインを納入した。[ 33 ]それ以降、多くの公共交通機関がアリソンのハイブリッドシステムを搭載したバスを受け取っており、その中には以下が含まれる。
2020年、アリソンは第2世代の2モードハイブリッド駆動ユニットであるeGen Flexを発表し、既存のH 40 EPおよびH 50 EP駆動ユニットをディスコネクトクラッチでアップグレードしてエンジンを完全に停止できるようにし、リチウムチタン酸バッテリー 化学による完全電気推進を提供するeGen Flex Maxという第2のラインを追加しました。[ 34 ] [ 35 ]
ゼネラルモーターズの小型トラック向け縦置きシステムは、 GMのパワートレイン部門がボルチモア・トランスミッションで製造する。ニッケル水素電池は、日本のパナソニックEVが製造する。
このシステムは、2008年モデルのフルサイズSUVであるシボレー・タホとGMCユーコンに、専用の2モードハイブリッドモデルとして導入されました。2モードハイブリッドシステムを採用している後輪駆動および四輪駆動の小型トラックには、以下の車種が含まれます。
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