(57)【要約】  本発明は、熱機関と、少なくとも１つの電気機械と、可変速度比変速機と、熱機関を電気機械に連結する第１のクラッチと、そして可変速度比変速機を電気機械に又は熱機関に連結する第２のクラッチとを備える自動車のパラレル型ハイブリッドドライブトレインに適用可能な方法に関する。本方法は、次の連続的なステップ、すなわち、ａ）解放位置に第１のクラッチをセットするステップと、ｂ）滑り制御に第２のクラッチをセットした後に、上記熱機関を始動するのに要するエネルギーよりも大きい運動エネルギーで電気機械を駆動できるように、電気機械に電力を供給するステップと、ｃ）少なくとも熱機関軸の抵抗トルクを補償し且つ始動速度で熱機関を駆動するのに十分なエネルギーを電気機械から熱機関に伝達するように、第１のクラッチを係合させるステップとを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のパラレル型ハイブリッドトラクションドライブ（１、１０１）の熱機関（３）を始動させるための方法であって、前記トラクションドライブ（１、１０１）が、前記熱機関（３）と、少なくとも１つの電気機械（５）と、可変速度比変速機（７）と、熱機関（３）を電気機械（５）に連結する第１のクラッチ（１１）と、そして可変速度比変速機（７）を電気機械（５）に又は熱機関（３）に連結する第２のクラッチ（１２）とを備え、
前記方法が、連続的なステップ、すなわち、
ａ）解放位置に第１のクラッチ（１１）をセットするステップと、
ｂ）滑り限界に第２のクラッチ（１２）をセットした後に、電気機械（５）をモータモードで、熱機関（３）を始動させるのに要するエネルギーよりも大きい運動エネルギーをその回転子に伝達する速度で駆動させるように、電気機械（５）に電力を供給するステップと、
ｃ）少なくとも熱機関軸の抵抗トルクを相殺するのに十分な且つ始動速度で熱機関を駆動するのに十分なエネルギーを電気機械（５）から熱機関（３）に伝達するように、第１のクラッチ（１１）を係合させるステップとを含むことを特徴とする、自動車のパラレル型ハイブリッドトラクションドライブ（１、１０１）の熱機関（３）を始動させるための方法。
【請求項２】
上記ステップｂ）の間、電気機械（５）が、その最大のトルク（Ｃｍａｘ）を出すのに十分な電力を供給されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
トラクションドライブ（１）が、始動が純電気駆動モードで行われるように、第２のクラッチ（１２）が電気機械（５）を可変速度比変速機（７）に連結させるように構成され、第２のクラッチ（１２）が少なくとも部分的に運転者の要求に応答するように制御されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
熱機関（３）が始動した後に行われる次のステップ、すなわち
ｄ）熱機関（３）を、可変速度比変速機（７）の入力部速度（ω７）よりも大きく且つ最小設定速度以上の速度まで到達させるステップと、
ｅ）第２のクラッチ（１２）を係合させるステップとを含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
トラクションドライブ（１０１）が、始動が自動車停止段階から行われるように、第２のクラッチ（１２）が熱機関（３）を可変速度比変速機（７）に連結させるように構成され、
ステップａ）に先立って、電気機械（５）及び熱機関（３）のそれぞれの回転速度（ω５及びω３）が、自動車の始動を可能にする設定速度（ωＰ）に到達するように可変速度比変速機（７）の入力部において増大され、
ステップｆ）の後に、第２のクラッチ（１２）が係合されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
自動車の始動を可能にする回転速度（ωＰ）が、予め設定された固定値から定められるか又は始動制御の間に、熱機関（３）の状態に関連する種々のパラメータ又は変数から計算されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、パラレル型ハイブリッドトラクションドライブの内燃機関を始動させるための方法に関する。
【０００２】
用語「自動車のパラレル型ハイブリッドトラクションドライブ」は、少なくとも１つの「非可逆」型モータ（一般に、熱機関）と少なくとも１つの「可逆」型モータ（一般に、電気機械）とからホイール軸に機械エネルギーを与えるトラクションドライブであって、これら２つのモータから発起されるエネルギ・ノードが性質上機械的であるようなトラクションドライブとして定義される。
【０００３】
以下の説明では、非可逆型モータを「熱機関」と、そして可逆型モータを「電気機械（又は電気モータ）」と称することがある。ここに、この電気モータがモータモード及び発電機モードで動作可能なことを了解事項とする。
【０００４】
図１及び図２は、本発明が特に適用される既知の種類の、例えば仏国特許出願公開第２８１４１２１号記載のパラレル型ハイブリッドトラクションドライブの２つの構造を略図的に示す。
【０００５】
図１に示す第１の構造において、トラクションドライブ１は基本的に、上流側から下流側にホイール軸２に向けて、熱機関３と、電気モータ５と、ギヤボックスなどの可変速度比変速機７（また速度制御機とも称する）を備える。
【０００６】
トラクションドライブ１は加えて、熱機関３を電気機械５に連結する第１のクラッチ１１と、電気機械５を可変速度比変速機７に連結する第２のクラッチ１２とを備える。
【０００７】
これらのクラッチ１１、１２は、乾式クラッチでもよいが、本発明の説明においては好ましくは湿式クラッチである。
【０００８】
図１におけるトラクションドライブ１は、すなわち純電気モードで動作し、そこでは電気機械５と熱機関３との間でトルク伝達が行われないように、クラッチ１１は解放されていて、そこでは電気機械５のみが機械エネルギーをホイール軸２に与え、又はホイール軸２からエネルギーを抽出する。
【０００９】
このトラクションドライブ１はまた、ハイブリッド・モードで動作でき、そこでは第１のクラッチ１１は、熱機関３と電気機械５との間でトルク伝達が行われるように、滑り状態又は係合状態にある。
【００１０】
第２の構造においては、図２におけるトラクションドライブ１０１は図１における構造とは、次の点で本質的に異なる。すなわち、熱機関３が動作上、電気機械５の下流に置かれ、第２のクラッチ１２が（電気機械５でなく）熱機関３を可変速度比変速機７に連結する。
【００１１】
この第２の既知の構造においては、トラクションドライブ１０１はハイブリッド・モードで動作し、そこでは第１のクラッチ１１が滑り状態又は係合状態にあり、したがって電気機械５と熱機関３との間でトルクが伝達される。
【００１２】
この第２の既知の構造においては、第１の構造と対照的に、トラクションドライブは純電気動作モードを有さない。
【００１３】
したがって本発明は、より詳しくは、自動車のパラレル型ハイブリッドトラクションドライブの熱機関を始動させるための方法に関するものであり、前記トラクションドライブは、前記熱機関と、電気機械と、可変速度比変速機と、熱機関を電気機械に連結する第１のクラッチと、そして可変速度比変速機を電気機械に又は熱機関に連結する第２のクラッチとを備える。
【００１４】
第１の構造においては、本発明の目的は、純電気駆動モードから又は停止段階から熱機関を始動させるための方法である。
【００１５】
第２の構造においては、本発明の目的は、自動車の停止段階から熱機関を始動させるための方法である。
【００１６】
図１及び図２に関して述べたような既知のハイブリッドトラクションドライブにおいては、熱機関は、第１のクラッチ１１を係合させそして電気機械５によって与えられる電力を急激に増大させることによって始動する。熱機関の慣性が極めて高いので、熱機関の始動段階では、電気機械が顕著な大きさであることと、電気機械が電気エネルギーの顕著な供給を行うこととが要求される。
【００１７】
これは、必要とされる空間と、電気機械及びその動力電子装置のコストとの見地からの欠点である。
【００１８】
加えて、熱機関の始動段階において、このエネルギー入力が、車輪におけるトルクに顕著な変化を生じさせ、これを自動車の使用者が感じることになる。
【００１９】
本発明の１つの目的は、これらの欠点を直して電気機械の大きさの低減と、熱機関の始動中の車輪におけるトルクのサージ（急な変動）の低減又は除去を可能にするような、前に述べた種類の始動方法を提案することである。
【００２０】
このために、本発明の目的は、前に述べた種類の方法において、
この方法が連続的なステップ、すなわち
ａ）解放位置に第１のクラッチをセットするステップと、
ｂ）滑り限界に第２のクラッチをセットした後に、電気機械をモータモードで、熱機関を始動させるのに要するエネルギーよりも大きい運動エネルギーをその回転子に伝達する速度で駆動させるように、電気機械に電力を供給するステップと、
ｃ）少なくとも熱機関軸の抵抗トルクを相殺（補償）するのに十分な且つ始動速度で熱機関を駆動するのに十分なエネルギーを電気機械から熱機関に伝達するように、第１のクラッチを係合させるステップとを含むことを特徴とする方法である。
【００２１】
好ましくは、ステップｂ）の間、電気機械が、その最大のトルクを出すのに十分な電力を供給される。
【００２２】
第１の構造に適用される、本発明による方法の選択肢としての特徴によれば、
−  第２のクラッチが、可変速度比変速機の入力部の速度及びトルクをほぼ一定に維持するように制御され、そして
−  本方法が、熱機関が始動した後に行われる次のステップ、すなわち
ｄ）熱機関を、可変速度比変速機の入力部の速度よりも大きく且つ設定移行時間に対する最小設定速度以上の速度まで到達させるステップと、
ｅ）第２のクラッチを係合させるステップと、
を有する。
【００２３】
第２の構造に適用される、本発明による方法の選択肢としての特徴によれば、
−  ステップａ）に先立って、電気機械及び熱機関のそれぞれの回転速度が、自動車の始動を可能にする設定速度に到達するように可変速度比変速機の入力部において増大され、そして
ステップｆ）の後に、第２のクラッチが係合される。
【００２４】
ここで、本発明の特定の実施形態について、添付の図３及び図４を参照して更に詳しく説明する。
【実施例】
【００２５】
図３は、本発明による始動方法を実行している間の、第１の構造によるトラクションドライブにおける回転速度及びトルクの経時変化を示すグラフであり、図４は、第２の構造によるトラクションドライブの、図３に相当するグラフである。
図３及び図４において、次の軸回転速度ω及び次のトルクＣの変化を、横座標に示す時間ｔの関数として点描記入した。
−  ω３：熱機関３の軸の回転速度
−  ω５：電気機械５の回転子の回転速度
−  ω７：速度制御機７の入力部の軸の回転速度
−  Ｃ３：熱機関３の軸のトルク
−  Ｃ５：電気機械５の回転子のトルク
−  Ｃ７：速度制御機７の入力部の軸のトルク 
−  Ｃ１１：熱機関３から電気機械５へクラッチ１１によって伝達されるトルク
【００２６】
図示の例においては、グラフを簡単にするために、トルクは、理想的な状態に対応する近瞬時的変化を表わす鋸歯状の形状を呈示する。
【００２７】
［第１の構造］
先ず、図３を参照して、図１に示す第１の構造に対する本発明による始動方法について述べる。
【００２８】
図示の例において、始動方法は純電気駆動モードから行われ、そこでは、第２のクラッチ１２が電気機械５と速度制御機７との間でトルクを伝達し、第１のクラッチ１１が解放状態であり電気機械５と熱機関３との間でいかなるトルクも伝達しない。
【００２９】
したがって、初期時点ｔ＝０において速度制御機７の入力部の回転速度ω７及びトルクＣ７はゼロではない。
【００３０】
図３で示す始動方法は、以下図中でＰ１からＰ８までの符号を付す連続的な８つの段階に分解できる。
【００３１】
これらの８つの段階から構成される始動方法の全体を通して、第２のクラッチ１２が少なくとも部分的に運転者の（アクセルペダルへの多少の押圧の形での）要求に応答するために、そして熱機関が始動するときにユーザーが急な揺れを感じるのを防止するために制御される。
【００３２】
以下の説明においては、目標速度が一定の場合の例について考える。
【００３３】
（第１段階Ｐ１）
第１のクラッチ１１が解放状態にあり第２のクラッチ１２が係合状態にある純電気駆動の初期状態において、速度制御機７の入力部の回転速度ω７は電気機械５の回転速度ω５に等しく、他方熱機関３の回転速度ω３はゼロである。  
【００３４】
同様に、速度制御機７の入力部のトルクＣ７は電気機械５の出すトルクＣ５に等しく、熱機関３のトルクＣ３はゼロである。
【００３５】
（第２段階Ｐ２）
この段階の始まりにおいて、熱機関３を始動する決定は、予めプログラムされたトラクションドライブ制御方策を実現するコンピュータ（図示しない）によってなされる。
【００３６】
第２のクラッチ１２が、滑り限界まで動かされる。
【００３７】
回転速度ω３、ω５、ω７及びトルクＣ３、Ｃ５、Ｃ７が第１段階と同じレベルに維持される。
【００３８】
（第３段階Ｐ３）
電気機械が、その最大トルクＣｍａｘに到達するようにそしてその回転速度を増大させるように、全出力が急激に供給される。最大トルクへの移行は第３段階の始まりにおいてほとんど瞬時であり、回転速度は第３段階の終わりにその最大値へ徐々に増大する。
【００３９】
第２のクラッチ１２によって伝達されるトルクは、速度制御機７の入力部においてＣ７を一定に維持するようにいまだ調整されている。
【００４０】
この段階の間、第１のクラッチ１１は解放状態にあり、したがって伝達トルクＣ１１はゼロにとどまる。
【００４１】
第３段階Ｐ３の間、電気機械５の回転子の運動エネルギーは、熱機関３を始動するのに要するエネルギーよりも高いレベルへ増大され、これは例えば、マップから定められる。
【００４２】
（第４段階Ｐ４）
電気機械５が最大トルクの状態で、第１のクラッチ１１が、熱機関３の摩擦抵抗トルクより大きいトルクＣ１１を伝達しながら、滑り状態に位置づけされる。
【００４３】
電気モータ５の回転速度ω５が徐々に減少する一方、第４段階Ｐ４の終わりに熱機関の回転速度ω３が始動速度ωＬへ徐々に増大する。
【００４４】
第４段階Ｐ４において、第３段階Ｐ３の間に電気機械５によって蓄積された運動エネルギーが用いられて熱機関３の軸の摩擦の慣性が相殺（補償）され、そして熱機関３が始動速度ωＬで駆動される。
【００４５】
熱機関３はそして最初の圧縮行程を通して運転し、自動的に動作開始することができる。
【００４６】
（第５段階Ｐ５）
第１のクラッチ１１が滑り位置にとどまり、他方熱機関３の回転速度増加を補助するようにトルクを伝達することが可能になる。
【００４７】
熱機関３のトルクが、その回転速度が速度制御機７の入力部の軸の速度を追い越すことが可能なように正トルクになる。
【００４８】
第５段階の終わりに、熱機関３の回転速度ω３と速度制御機７の入力部の軸の回転速度ω７とが交差する。
【００４９】
第５段階の終わりまで、トルクＣ５はその最大レベルＣｍａｘに維持される。
【００５０】
（第６段階Ｐ６）
第１のクラッチ１１が係合位置に動かされる。
【００５１】
電気モータ５のトルクＣ５及び第２のクラッチ１２は、トルクＣ７が一定の値にとどまる仕方で、しかしまた電気機械５の回転速度ω５が速度制御機７の入力部の回転速度ω７よりも大きい値にとどまる仕方でトルクが伝達されるように、まだ制御されている。
【００５２】
第１のクラッチ１１が係合されているので、回転速度ω３は回転速度ω５に等しくなる。
【００５３】
この段階から先は、電気機械５のトルクＣ５が、その最大値Ｃｍａｘよりも低いレベルまで減少する。そして電気機械５が、モータモード又は発電機モードで動作可能となる。言い換えれば、トルクＣ５は、速度制御機７の入力部のトルク設定値次第でモータトルクともなり又は抵抗トルクともなる。
【００５４】
図示の例において、トルクＣ５は第６段階から抵抗トルクになる。
【００５５】
（第７段階Ｐ７）
この段階の間、第２のクラッチ１２は、熱機関３及び電気機械５の回転速度ω３、ω５が減少して、速度制御機７の入力部の回転速度ω７に集中するように、徐々に係合される。後者は、望ましい線図形状に従って一定に維持される。もし回転速度ω７が設定された最小しきい値よりも下まわる場合には、熱機関３及び電気機械５のそれぞれの回転速度ω３、ω５は、回転速度ω７が増大してこのしきい値よりも上になるのを待つ間、この最小値よりも上に維持される。
【００５６】
（第８段階Ｐ８）
この段階は、始動プロセスの終わりを表わし、そこでは熱機関３が動作中で、２つのクラッチ１１及び１２が係合状態にあり、そして熱機関３の回転速度ω３及び電気機械５の回転速度ω５が速度制御機７の入力部の回転速度ω７と一致する。
【００５７】
［第２の構造］
図４において、図２に示す第２のハイブリッドトラクションドライブ構造の、本発明による始動方法を示す。
【００５８】
始動方法は自動車停止段階から行われ、そこでは、２つのクラッチ１１、１２が、いかなるトルクも伝達しないように解放状態にある。
【００５９】
以下にこの方法を、Ｓ１からＳ７までの符号を付す連続する７つの段階に分解して説明する。
【００６０】
（第１段階Ｓ１）
この段階はシステムの初期状態に該当し、そこでは２つのクラッチ１１、１２は解放状態にあり、そして熱機関３及び電気機械５は休止状態にある。
【００６１】
この段階Ｓ１の間は、熱機関３の始動の決定を待っている状態である。
【００６２】
当然ながら、電気機械の初期回転速度ω５が非ゼロの状態で自動車が停止しているときにもこの段階を実行できる。
【００６３】
（第２段階Ｓ２）
この段階は、電気機械５に運動エネルギーを蓄積することから構成される。
【００６４】
このために、電気機械５には、その最大トルクＣｍａｘに到達するために全パワーが供給され、そしてこれは、初期状態からほとんど瞬時になされる。
【００６５】
クラッチ１１、１２は解放状態のままである。
【００６６】
この段階の間、電気機械５の回転速度ω５はその最適速度値ωｏｐｔへ徐々に増大する。
【００６７】
図３において述べた第１実施形態の第３段階Ｐ３におけるように、第２段階Ｓ２の目的は、慣性と摩擦とに起因する機関軸の抵抗トルクを相殺するために、第１の圧縮行程を実行するために、そして熱機関３の軸を始動回転速度ωＬで駆動するために、電気機械５に十分な運動エネルギーを蓄積することである。
【００６８】
（第３段階Ｓ３）
これは、熱機関３の始動段階である。
【００６９】
電気機械５が最大トルクＣｍａｘでその最適回転速度ωｏｐｔに到達していて、熱機関３に伝達されるトルクが熱機関３を始動させるのに要するトルクよりも大きいように、第１のクラッチ１１が位置づけされる。
【００７０】
この段階においては、第２のクラッチ１２は解放状態のままである。
【００７１】
この段階の間、熱機関３のトルクＣ３は抵抗トルクであり、熱機関３の回転速度ω３が始動速度ωＬまで徐々に増大する。
【００７２】
（第４段階Ｓ４）
熱機関３が始動し、その発生トルクＣ３がレベルＣＰまで増大され、これによりトルクＣ５をその最大値Ｃｍａｘにおいて一定に保ちながら、熱機関３の回転速度が増大し続ける。
【００７３】
第１のクラッチ１１によって伝達されたトルクＣ１１は、振動現象を減少させるために、第３段階の間に到達したトルクよりも低い値に調整できる。
【００７４】
この段階において、第２のクラッチ１２は解放状態に保たれる。
【００７５】
第３段階Ｓ３及び第４段階Ｓ４の間、電気機械５の回転速度ω５は徐々に減少し、そして第４段階の終わりで始動速度ωＬよりも大きいままのレベルに到達する。
【００７６】
（第５段階Ｓ５）
この段階の始まりにおいて、第１のクラッチ１１が、第５段階の始まりから始動方法の終わりまで回転速度ω５が回転速度ω３に等しい値にとどまるように、係合される。
【００７７】
この段階の間、回転速度ω３及びω５が、設定値速度ω７０よりも大きい中間のいわゆる「動き出し」値ωＰまで共に増大する。
【００７８】
この段階の間、一例として、熱機関３のトルクＣ３が第４段階の始まりにレベルＣＰに調整され、そしてこのレベルに維持され、そしてそれから設定値レベルＣ７０に急に戻される。
【００７９】
第５段階Ｓ５の間中、トルクＣ５がその最大レベルＣｍａｘに維持される。
【００８０】
この段階の目的は、回転速度ω３及びω５を、始動を可能にする設定目標速度ωＰに到達するように増大させることにある。
【００８１】
この目標速度ωＰは固定して、例えばマップの形で予め記録しておくことができ、又は始動制御の間に熱機関３の状態に関連する種々のパラメータ又は変数から計算することができる。
【００８２】
（第６段階Ｓ６）
この段階の始まりにおいて、第２のクラッチ１２が係合位置へ移動され、そして電気機械５のトルクＣ５が急激に、例えばゼロ値に減少し、それにより電気機械５及び熱機関３の回転速度ω３及びω５が、速度制御機入力部の設定値ω７０へ共に減少する。
【００８３】
（第７段階Ｓ７）
この段階は、初期のハイブリッド・モード動作に、そして熱機関始動方法の終わりに該当する。
【００８４】
図示の例において、この第７段階Ｓ７において、電気機械５は発電機として動作し、そしてトラクションドライブにおいて抵抗（負性）トルクを生成し、速度制御機の入力部速度を増大させるために熱機関のトルクＣ３が第６段階Ｓ６のレベルよりも高いレベルに調整される。
【００８５】
今述べた２つの実施例においては、熱機関は、熱機関が電気機械に機械的に接続される前に、電気機械を高い回転速度に到達させることにより、そしてこのようにして蓄積された回転子の運動エネルギーを用いることにより、始動される。
【００８６】
本発明では、熱機関始動段階は、電気機械の大きさを設計する際の支配的な要因ではない。このようにしてハイブリッドトラクションドライブが、そのパワーが種々の駆動段階の必要性及び要求性能に限定される電気機械を活用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明が特に適用される既知の種類の、例えば仏国特許出願公開第２８１４１２１号記載のパラレル型ハイブリッドトラクションドライブの２つの構造の一方を示す概略図である。
【図２】本発明が特に適用される既知の種類の、例えば仏国特許出願公開第２８１４１２１号記載のパラレル型ハイブリッドトラクションドライブの２つの構造の他方を示す概略図である。
【図３】本発明による始動方法を実行している間の、第１の構造によるトラクションドライブにおける回転速度及びトルクの経時変化を示すグラフである。
【図４】第２の構造によるトラクションドライブの、図３に相当するグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2009512589.tif 000008
2009512589.tif 000009
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