(57)【要約】  本発明は基本的にハイブリッド車両の急速発進方法に関する。この方法は、熱機関（２）、クラッチ（３）、電気機械（４）、および車輪（６）で形成される駆動系を含む動力伝達装置（１．１）を使用する。本発明によれば、この方法において、車両が停止しているときに車両を急速に加速させるために、電気機械（４）から機械的に独立している起動システム（７）を用いて、電気機械（４）を作動させるのと同時に熱機関（２）を起動させる。
2008535713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッチ（３）によって熱機関（２）に連結され、かつ車輪（６）のシャフト（１２）に連結された電気機械（４）を含む動力伝達装置（１．１）を使用する、車両の急速発進方法であって、車両が停止しているときに車両を急速に加速させるために、
電気機械（４）を作動させ、
熱機関（２）に連結され電気機械（４）からは機械的に独立している起動システム（７）を使用して、電気機械（４）を作動させるのと同時に、熱機関（２）に駆動トルク（ＣＡＲＲ）を伝達することにより熱機関を起動させる方法において、
熱機関（２）が起動した後、熱機関がその最初の圧縮を受けて自律状態になるまで待機し、次いで起動システム（７）を遮断することを特徴とする方法。
【請求項２】
熱機関（２）の起動時に、クラッチ（３）が開状態であり、所定の期間、開状態のままであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
クラッチ（３）が開状態である限り、電気機械（４）をそのピークトルク（ＣＭＥＬＭＡＸ）で動作させることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
熱機関（２）を起動させ電気機械（４）を作動させた後、熱機関（２）の回転速度（ＷＭＴＨ）が電気機械（４）の回転速度（ＷＭＥＬ）を上回るまで熱機関の回転速度（ＷＭＴＨ）を増加させることを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
熱機関（２）を起動させ電気機械（４）を作動させた後、クラッチ（３）のディスク（８、９）を相互に滑らせ、このクラッチ（３）のディスクの一方（８）が熱機関（２）のシャフト（１０）に連結され、このクラッチ（３）の他方のディスクが電気機械（４）のシャフト（１１）に連結されることを特徴とする、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
熱機関（２）の回転速度（ＷＭＴＨ）を電気機械（４）の回転速度（ＷＭＥＬ）に向かって収束させ、
熱機関（２）の回転速度（ＷＭＴＨ）が電気機械（４）の回転速度（ＷＭＥＬ）とほぼ等しくなったときクラッチ（３）を閉じることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
クラッチ（３）を閉じた後、電気機械（４）をそのピークトルク（ＣＭＥＬＭＡＸ）で、あるいは設定トルク（ＣＣＯＮＳ）を守ることができるならそれより低いトルクで動作させることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
クラッチ（３）を閉じた後、熱機関（２）のトルク（ＣＭＴＨ）および電気機械（４）のトルク（ＣＭＥＬ）を、熱機関（２）の消費に関して最適なそれぞれの設定値に向かって収束させることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
アクセルペダル（２９）がしきい角度より大きい角度だけ踏み込まれたとき、あるいはこのペダル（２９）の角度変化がしきい値を上回ったとき、急速発進を開始させることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
本方法の開始時に、熱機関（２）の回転速度（ＷＭＴＨ）および電気機械（４）の回転速度（ＷＥＬ）が０であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法を実施するのに適した装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両の急速発進方法に関する。本発明は特に、車輪に加えられるトルクの供給を確保して高いレベルの快適性を確保しながら、車両発進時の車両の加速を最適化することを目的とする。本発明は自動車両の分野においてきわめて有利に適用されるが、あらゆる種類のハイブリッドエンジン式地上走行車両にも利用することができよう。
【０００２】
本文書では、「起動（ｄｅｍａｒｒａｇｅ）」という用語は、熱機関のクランクシャフトの回転開始を表すのに用いられる。「発進（ｄｅｃｏｌｌａｇｅ）」という言葉は、車両が速度０から０でない速度に移行するときの車両の走行開始を示すのに用いられる。「作動（ａｃｔｉｏｎｎｅｍｅｎｔ）」という言葉は、電気機械の電源が入れられるときに用いられる。
【０００３】
駆動を実現するために熱エネルギおよび電気エネルギの使用を組み合わせるハイブリッド車両と呼ばれる車両が知られている。エネルギのこの組合せは、そのような車両のエネルギ効率を最適化するように実現される。エネルギ効率をそのように最適化することにより、ハイブリッド車両による汚染および消費を、熱機関のみで動作し効率が最適化されていない車両よりはるかに少なくすることが可能になる。
【０００４】
ハイブリッド車両用として複数のタイプの動力伝達装置が特に開発された。
【０００５】
まず、１つの熱機関と２つの電気機械とを含むハイブリッド伝達装置が知られている。車輪のシャフト、熱機関のシャフト、および２つの電気機械のシャフトが、機械アセンブリを介して相互に連結されている。この機械アセンブリは２つの遊星歯車装置で構成することができる。そのような伝達装置はフランス特許出願ＦＲ−Ａ−２８８３２３５７に記載されている。
【０００６】
また、１つの熱機関とただ１つの電気機械とを含む伝達装置も知られている。この熱機関のシャフトとこの電気機械のシャフトはクラッチを介して相互に連結されている。さらに、ギアボックスや変速装置などの変速要素の１つの入力部が、電気機械のシャフトに連結される。この変速要素の１つの出力部は、車両の車輪のシャフトに連結される。そのような装置は異なる２つのモードで動作することができる。電気モードと呼ばれる第１モードでは、電気機械だけが車両の駆動を確保する。ハイブリッドモードと呼ばれる第２モードでは、電気機械および熱機関が一緒に車両の駆動を確保する。
【０００７】
ハイブリッドモードにおいては、電気機械から供給される動力により、熱機関のトルクおよび回転速度を車両のエネルギ消費が最適化される動作点に適合させながら、車輪のシャフトに加えられるトルクを調整することができる。
【０００８】
伝達装置の各機構、すなわち熱機関、クラッチ、電気機械、および変速要素は、近接する制御装置によって操作され、この制御装置自体は、監視コンピュータと呼ばれる電子制御ユニットによって制御される。このコンピュータはスタンドアローンでもよく、例えばエンジンコンピュータなど別のコンピュータ内に組み込んでもよい。この監視コンピュータは、特に、伝達装置の種々の機構の動作間の同期を行うためのプログラムを実行する。この同期は、特に運転者の加速したいという希望にできるだけ応えるように実行される。
【０００９】
より詳細には、監視コンピュータは、ユーザが希望する加速および車両の走行状況に応じて、装置の種々の機構を制御し、動作モードを決定し、種々の機構の移行段階を調整し、エンジンおよび電気機械の動作点を選択する。走行状況とは、車両の諸パラメータ、ならびに車両の運転に影響を与える可能性がある外部パラメータを指す。例えば車両の速度および加速度は車両のパラメータであるが、車両が走行する坂の斜度または路面の湿り気は外部状況となる。
【００１０】
図１は先行技術による伝達装置１の略図である。この伝達装置１は、駆動系を形成する、熱機関２、クラッチ３、電気機械４、例えばギアボックスによって構成される変速要素５、および車輪６を含んでいる。
【００１１】
より詳細には、クラッチ３は、第１クラッチディスク８および第２クラッチディスク９を含む。第１クラッチディスク８は熱機関２のシャフト１０に連結される。また第２クラッチディスク９は電気機械４のシャフト１１に連結される。さらに、電気機械４のシャフト１１は変速要素５の入力部１３に、車輪６のシャフト１２はその出力部１４に、それぞれ連結される。
【００１２】
上記からわかるように、伝達装置１は異なる２つのモードで動作することができる。電気モードでは、車輪６のシャフト１２はもっぱら電気機械４によって駆動される。そのときクラッチ３は開いた状態であり、その結果、熱機関２のシャフト１０と電気機械４のシャフト１１は相互に連結されない。この電気モードでは、通常、電気機械４はモータとして動作する。したがって特定の一実施形態では、機械４は特にインバータ１９を介してバッテリなどの保存システム１８からエネルギを取り出す。バッテリ１８は直流電圧信号を送出する。したがって電気モードでは、インバータ１９は、バッテリの端子２０と２１の間に観察される直流電圧信号を交流電圧信号に変換し、それが電気機械４の位相２２〜２４に印加される。
【００１３】
ハイブリッドモードでは、車輪６のシャフト１２は熱機関２および電気機械４によって駆動される。そのときクラッチ３は閉じた状態であり、その結果、熱機関２のシャフト１０と車輪６のシャフト１２は相互に連結されている。電気機械４はモータとしてまたは発電機として動作し、車輪６のシャフト１２上で観察されるトルクを設定トルクに調整するために、シャフト１２に動力を伝達する。上で説明したのと同様に、電気機械４はバッテリ１８を用いてエネルギを伝達する。
【００１４】
ハイブリッドモードおよび電気モードにおいては、車両の減速に対応する回生段階中、電気機械４は発電機として動作する。これらの回生段階中、電気機械４はエネルギをバッテリ１８に供給する。その場合、インバータ１９は、バッテリ１８の位相２２〜２４で観察される交流電圧信号を直流電圧信号に変換し、それがバッテリ１８の端子２０および２１に印加される。
【００１５】
実際には、電気機械４は三相同期機械であることが多い。このタイプの機械にはコンパクトであり良好な効率を有するという利点がある。
【００１６】
特定の一実施形態では、伝達装置１はフライホイール２５を含む。このフライホイール２５は、車輪１２のシャフト６への熱機関２からのトルクの伝達の連続性を確保するために、非サイクル性をフィルタする機能を確保するのに寄与する。
【００１７】
また、先行技術による伝達装置１は、非限定的な一実施形態によれば専用の監視コンピュータ２６の対象となる制御ユニットを含む。この監視コンピュータ２６は、通信バス３１を介して相互に接続された、マイクロプロセッサ２６．１、プログラムメモリ２６．２、データメモリ２６．３、および入出力インターフェース２６．４を含んでいる。
【００１８】
データメモリ２６．３は、伝達装置１の種々の機構、すなわち熱機関２、クラッチ３、電気機械４、および変速要素５の諸特性に特に対応するデータＤ１〜ＤＮを含む。データＤ１〜ＤＮのうちのいくつかは、例えばこれらの機構２〜５の応答時間に対応する。その他のデータＤ１〜ＤＮは、例えば機構２〜５に連結されたシャフトに加えられ得る最大トルクならびに最小トルクに対応する。
【００１９】
入出力インターフェース２６．４は、（図示しない）センサの出力側で観察される信号Ｍ１〜ＭＮを受信する。これらのセンサにより車両の走行状況を検出することができる。例えば加速度センサにより、ある時点における車両の加速度を、速度センサによりその速度をそれぞれ知ることができる。傾斜センサにより、車両が傾斜した場所にあるか否かを知ることができる。さらにインターフェース２６．４は、運転者が望む車輪トルクに対応するＭＡＣＣ信号を受信する。実際、運転者は、加速したいときその足３０でペダル２９を踏む。このペダル２９の踏み込みの度合いに応じてＭＡＣＣ信号が生成される。
【００２０】
マイクロプロセッサ２６は、データＤ１〜ＤＮ、走行状況、および運転者が希望する加速度に応じて、ある特定のモードで伝達装置１の動作開始ならびに車輪６のシャフト１２上で観察されるトルクの調整を行うプログラムＰ１〜ＰＮのうちの１つを実行する。より詳細には、マイクロプロセッサ２６は、プログラムＰ１〜ＰＮのうちの１つを実行する際、信号ＯＭＴＨが熱機関２に、ＯＥＭＢがクラッチ２に、ＯＭＥＬが電気機械４に、ＯＢＶが変速要素５にそれぞれ送信されてそれらが制御されるように、インターフェース２６．４を制御する。
【００２１】
動作モードを変更する場合、プログラムＰ１〜ＰＮのうちのいくつかが、あるモードから他のモードへの移行を行う信号ＯＭＴＨ、ＯＥＭＢ、ＯＭＥＬおよびＯＢＶの送信を引き起こす。
【００２２】
さらに、伝達装置１の機構２〜５は、それぞれ図示しない内部制御システムを含んでいる。これらの制御システムにより、これらの機構２〜５に結合されたシャフト上で観察されるトルクの値を調節することができる。
【００２３】
一例では、監視コンピュータ２６は、運転者からの軽い加速要求に対し、伝達装置１を電気モードで動作させるように種々の機構２〜５を制御する。そのとき、車輪６のシャフト１２に加えられるトルクは、減速比を別にすれば、電気機械４のシャフト１１上で観察されるトルクに等しい。反対に、大きな加速要求の場合、監視コンピュータ２６は、伝達装置１をハイブリッドモードで動作させるように種々の機構２〜５を制御する。そのとき、車輪６のシャフト１２に加えられるトルクは、電気機械４のシャフト１１上で観察されるトルクに等しく、これは、熱機関２のシャフト１０上で観察されるトルクと機械４のトルクとの合計に等しい。
【００２４】
運転者から急速加速要求がなされているが車両は停止しているという車両の状態も知られている。そのような加速要求は強力発進と呼ばれている。これらの強力発進を実現するために、監視コンピュータ２６は、特にクラッチ３、熱機関２および電気機械４を、熱機関２および電気機械４の動力が最良の状態で活用できるように制御する。言い換えれば、監視コンピュータ２６は、車両の発進時間が最短となり加速レベルが最大となるように、機構２〜５を制御する。
【００２５】
強力発進を実現するために、知られている第１の方法は、先行技術の装置１を用いて実施される。この方法の第１段階では、電気機械４によって熱機関２が起動されるが、変速要素５はニュートラル位置にある。次に第２段階では、クラッチ３が開き、電気機械４の回転速度が０になり、最後に、熱機関２および電気機械４を駆動用に使用するために、第１速のギアが入る。この第１の方法の欠点は、熱機関２が起動されない限り駆動が可能でないことである。したがってこの方法を用いる伝達装置１の応答時間はきわめて長い。
【００２６】
電気モードで車両の駆動を開始する第２の方法も知られている。次いで電気機械４の回転速度が十分になった後、クラッチ３の滑りにより熱機関２を起動し、ハイブリッドモードに移行する。この方法においては、クラッチ３が駆動トルクを熱機関２に伝達する。この駆動トルクは、熱機関２を回転駆動し起動させることを目的とする。駆動トルクが伝達されている間、電気機械４は、車輪６のシャフト１２に加えられるトルクの変動がなくなるように、この駆動トルクを補償するトルクを加える。
【００２７】
図２は、公知の第２の方法が実施されるときの、先行技術による伝達装置１の種々の機構２〜５上で観察される信号のタイミングチャートを示す。
【００２８】
より詳細には、図２は、クラッチ３上で観察されるトルクに対応するトルク信号ＣＥＭＢ、電気機械４のシャフト１１上で観察されるトルクに対応するトルク信号ＣＭＥＬ、および熱機関２のシャフト１０上で観察されるトルクに対応するトルク信号ＣＭＴＨを示す。
【００２９】
図２は、車輪６のシャフト１２に加えるべき設定トルクに相当するトルク信号ＣＣＯＮＳおよびこのシャフト１２で実際に観察されるトルクに相当するトルク信号ＣＲＥＥＬの経時変化も示している。設定トルク信号ＣＣＯＮＳは、特に加速信号ＭＡＣＣおよびセンサから出力される信号Ｍ１〜ＭＮから生成される。
【００３０】
信号ＯＥＭＢおよびＯＭＥＬは、クラッチ３および電気機械４を制御するために、監視コンピュータ２６からこれらの装置に送信される。簡略化の目的で、熱機関２を制御する信号ＯＭＴＨおよび変速要素５を制御する信号ＯＢＶは図示していない。
【００３１】
図２は、電気機械４の回転速度ＷＭＥＬおよび熱機関２の回転速度ＷＭＴＨの経時変化も同じタイミングチャートで示している。
【００３２】
時点ｔ０では車両は停止している。したがって電気機械４および熱機関２の回転速度は０である。時点ｔ０で、例えば運転者がしきい角より大きい角度だけ加速ペダル２９を踏み込むと、あるいはペダルの角度変化がしきい値より大きいと、コンピュータ２６は、強力発進要求に対応する信号ＭＡＣＣを受信する。
【００３３】
時点ｔ０とｔ１の間で、伝達装置は第１加速段階に入る。この第１段階では、電気機械４のみが車両の駆動を確保する。より詳細には、この第１段階では、設定トルクＣＣＯＮＳは、特に運転者の加速要求に対応して指数関数的に増加する。この設定トルクＣＣＯＮＳは増加し、時点ｔ１で既に電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸに達している。また、時点ｔ０とｔ１の間で、電気機械４のトルクＣＭＥＬは、この電気機械４の公称トルクＣＭＥＬＮＯＭに落ち着くまで増加する。電気機械４の回転速度ＷＭＥＬは車両の速度とともに増加するが、この速度は熱機関２を起動することができるようになるには不十分である。したがって熱機関２は停止し、そのシャフト１０は電気機械４のシャフト１１とは連結されていない。したがって熱機関２のトルクＣＭＴＨおよび回転速度ＷＭＴＨはともに０である。熱機関は停止しているので、車輪６のシャフト１２上で測定されるトルクＣＲＥＥＬは電気機械４のトルクＣＭＥＬに等しい。したがってシャフト１２上で測定されるトルクＣＲＥＥＬは、期待される設定トルクＣＣＯＮＳよりも小さい。クラッチ３上ではトルクは観察されない。
【００３４】
時点ｔ１とｔ２の間で、伝達装置１は第２加速段階に入る。この第２段階では、第１段階の場合と同様に、電気機械４のみが車両の駆動を確保する。この第２段階は熱機関２を起動させることを目的とする。より詳細には、この第２段階では、トルクＣＣＯＮＳは常にピークトルクＣＭＥＬＭＡＸより大きい。時点ｔ１で、電気機械４は、熱機関２をその起動が可能な回転速度で回転を始めさせるのに十分な回転速度ＷＭＥＬを有する。すると、監視コンピュータ２６からクラッチ３に向けて第１信号３１が送信される。この信号３１はこのクラッチ３を、クラッチ３が駆動トルクＣＡＲＲを熱機関２に伝達して熱機関の回転を始めさせるように制御する。この駆動トルクＣＡＲＲは駆動系から取り出される。したがって第１信号３１と同時に、コンピュータ２６から電気機械４に第２信号３２が送信される。この信号３２は電気機械４を、そのトルクＣＭＥＬがクラッチ３によって取り込まれる駆動トルクＣＡＲＲを補償するように制御する。このようにして、この第２段階では、クラッチトルク信号ＣＥＭＢが減少し、駆動トルクＣＡＲＲの値に等しい負の値に達する。この間、電気機械４のトルク信号ＣＭＥＬは、駆動トルクＣＡＲＲの値とは逆の−ＣＡＲＲだけ増加する。このとき、熱機関２の始動トルクに対応する熱機関２のトルク信号ＣＭＴＨが観察される。そのとき、熱機関２は回転速度ＷＭＴＨを有し、この回転速度は増加するが電気機械４の回転速度ＷＭＥＬよりは低い値に留まる。したがって熱機関２は車輪１２のシャフト６に常にそのトルクを伝達するとは限らない。したがってシャフト１２上で測定されるトルクＣＲＥＥＬは、このシャフト１２上で期待される設定トルクＣＣＯＮＳよりも常に小さい。この第２加速段階は、熱機関２にその最初の圧縮を受けさせることを目的とする。熱機関２は最初の圧縮を受けた後、自律するのに十分な回転速度ＷＭＴＨで動作する。
【００３５】
時点ｔ２とｔ３の間で、伝達装置１は第３加速段階に入る。この第３段階では、熱機関２の回転速度が上昇し、その結果、クラッチ３は再度開くことができる。より詳細には、この第３段階では、設定トルクＣＣＯＮＳは常にＣＭＥＬＭＡＸより大きい。電気機械４のトルク信号ＣＭＥＬは減少して値ＣＮＯＭ−ＣＡＲＲから電気機械４の公称トルク値ＣＭＥＬＮＯＭになる。また、クラッチ３のトルク信号ＣＥＭＢは０に戻る。駆動トルクＣＡＲＲの伝達段階はこうして時点ｔ２とｔ３の間で終了する。熱機関２のシャフト１０は依然として電気機械４のシャフト１１に連結されていないので、トルクＣＲＥＥＬは常に電気機械４のトルクＣＭＥＬに等しく、設定トルクＣＣＯＮＳよりも小さい。電気機械４のシャフト１１の回転速度ＷＭＥＬは車両速度とともに線形に増加する。熱機関２のシャフト１０の回転速度ＷＭＴＨは増加し、時点ｔ３で電気機械４の回転速度ＷＭＥＬを上回る。
【００３６】
時点ｔ３とｔ４の間で、伝達装置１は第４加速段階に入る。この第４段階では、第１の時点で熱機関２の接近が生じ、次いでクラッチ３の閉じ動作が生じる。より詳細には、監視コンピュータ２６からクラッチ３に信号３３が送信される。この信号３３はクラッチディスク８および９の相互の滑りを制御する。すると熱機関２はそのトルクＣＭＴＨの一部をクラッチ３を介して車輪６のシャフト１２に伝達する。するとクラッチ３上で観察されるトルク信号ＣＥＭＢは例えば線形のプロファイルなど調整可能なプロファイルで増加する。電気機械４のトルク信号ＣＭＥＬは、クラッチ３のトルク信号ＣＥＭＢに対して全体として対称的に減少する。一点鎖線で示す変形形態では、電気機械３は、フルトルクすなわちトルクＣＭＥＬＮＯＭに保持され、その結果、車両は発進時に最大出力で動作する。熱機関２がそのトルクの一部をシャフト１１に伝達し始めるのでトルクＣＲＥＥＬは増加する。また熱機関２の接近時に、熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは電気機械４の回転速度ＷＭＥＬに向かって収束する。これら２つの速度が十分に接近すると、監視コンピュータ２６からクラッチ３に信号３４が送信される。この信号３４はこのクラッチ３の閉動作を制御する。すると熱機関の回転速度ＷＭＴＨと機械の回転速度ＷＭＥＬが同一になる。
【００３７】
時点ｔ４とｔ５の間で、伝達装置１は第５加速段階に入る。この第５段階では、熱機関２および４は、最適トルク設定値信号にまだ達していない場合、この最適トルク設定値信号に向かって収束する。より詳細には、設定トルクＣＣＯＮＳは常にトルクＣＭＥＬＭＡＸよりも大きい。クラッチトルクＣＥＭＢは増加し、熱機関２のトルクの設定値を超える。
【００３８】
この第２の方法は第１の方法よりも優れた応答時間を提供する。しかしながらこの第２の方法は、加速が２段階であるため時間がかかる。ｔ０からｔ３の間の第１段階では、車両の駆動は電気機械４のみで実現される。したがってｔ０からｔ３の間では、電気機械の回転速度ＷＭＥＬのグラフは線形に増加し、横軸に対して角度α１をなす。ｔ３からｔ５の間の第２段階では、車両の駆動は、クラッチ３が滑っているときは電気機械４およびクラッチ３によって実現され、クラッチ３が閉じているときは、電気機械４および熱機関２によって実現される。したがって、クラッチ３が滑り始める時点ｔ３以降は、電気機械の回転速度ＷＭＥＬのグラフは線形に増加し、横軸に対して角度α１より大きい角度α２をなす。このように２つの段階があるのは、熱機関２が自律運転になるためには、電気機械４によって十分に高い回転速度で駆動されなければならないことによる。
【００３９】
したがって、強力発進が要求された時点ｔ０と熱機関２がそのトルクの一部の伝達を開始する時点ｔ３との間の経過時間に相当する、熱機関２が自由に使うことができる時間は比較的長い。この自由に使うことができる時間を速度のタイミングチャートに矢印３５で示す。
【００４０】
また、強力発進時には、クラッチ３および電気機械４の制御の管理はきわめて難しい。この困難さは、機構２〜５の感応性がきわめて高いこと、および応答が不確実なことが主な原因である。実際、ある温度から別の温度に移行するとき、これらの機構２〜５の応答時間は同じではない。また、ある温度から別の温度に移行するとき、これらの機構２〜５に連結されたシャフト上で観察されるトルクも変動する。
【００４１】
したがって、クラッチ３からの駆動トルクＣＡＲＲの取り出しと、電気機械４による補償トルクＣＮＯＭ−ＣＡＲＲの印加とを時間的に完全に一致させることは困難である。ところで、トルクの取り出しにおけるこの同期は、熱機関２の起動時にトルクの断絶がないことを保証するために必要である。
【００４２】
また、クラッチ３によって取り込まれるトルクとまったく等しい補償トルクを加えることも困難である。実際、熱機関２の温度に応じて、駆動トルクＣＡＲＲの伝達の際にクラッチ３に加えるべきトルクを見積ることは困難である。
【００４３】
また、時点ｔ１とｔ４の間で、電気機械４は設定トルクＣＣＯＮＳを実現するためにそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸを供給することができない。実際、電気機械４はそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸでは動作することができない。というのは、電気機械は、車両の速度の如何に関わらず、クラッチ３によって取り込まれる駆動トルクＣＡＲＲを補償することができるトルクの余裕を持っていなければならないからである。言い換えれば、電気機械４は、駆動トルクＣＡＲＲを補償できるより高いトルクでいつでも動作できるように、常にその公称トルクＣＭＥＬＮＯＭで最大限に動作していなければならない。
【００４４】
しかしながらいつでもこのトルクの余裕があるわけではない。実際、トルクの余裕は、電気機械４がその基本運転速度未満の運転速度ＷＭＥＬで動作しているときにしか得られない。したがって、電気機械４の速度が基本運転速度を上回る場合、熱機関２の起動は車輪６からのトルクの取り込みというかたちをとることができる。このトルクの取り込みにより、車両の実加速度と運転者が所望する加速度との間の不一致が生じる。一例では基本運転速度の値は２０００ｒｐｍである。
【００４５】
したがって本発明は、特にこれら熱機関が利用可能になる時間の問題、および駆動トルクの伝達時のクラッチと電気機械の作用の同期の問題を解決することを目的とする。本発明はまた、決して車輪からトルクを取り出すことなく熱機関を起動させることも目的とする。
【００４６】
この目的のため、本発明においては、伝達装置の既知の構造を補完するものとして、電気機械に依存しない起動システムが付加される。この独立起動システムは電気機械から独立して熱機関を駆動する。したがって本発明においては、熱機関に駆動トルクを伝達して熱機関を起動させるのはクラッチではなく起動システムである。したがってこの起動システムにより、熱機関の起動の問題と車両の駆動系の問題とを分けて考えることが可能となる。
【００４７】
本発明によれば、強力発進を実現するために、電気機械が車両を発進させるのと同時に熱機関が起動される。言い換えれば、電気機械を作動させるのと同時に、起動システムによって熱機関が起動される。同時にという用語は、電気機械の作動と同時に熱機関が起動される場合、ならびに電気機械の作動から数ミリ秒後に熱機関が起動される場合を包含する。したがって、強力発進の要求以降は、車輪のシャフト上で利用可能なトルクは電気機械の最大トルクに等しい。したがって車両は停止しているとはいえ、きわめて急速に車両の加速を生じさせることができる。
【００４８】
さらに、起動システムを導入することにより、強力発進時のクラッチおよび電気機械の操作の簡略化がもたらされる。このように、新しい構造によりクラッチ動作と電気機械の動作との同期を防ぐことができる。また、クラッチを経由するトルクが観察されなくなるので、クラッチの張り付きの問題はそれほど重大ではなくなる。この新しい構造では、クラッチ動作はもはや熱機関の駆動には直接関わらないので、駆動トルクを補償する目的で電気機械によって加えられるトルクの見積りについての問題は解消されている。
【００４９】
またこの起動システムにより、クラッチおよび機械の特性をよりよく活用することが可能になる。したがって、クラッチによって取り出されるトルクを補償するために電気機械がトルクの余裕を持つことは必要ではなくなる。実際、本発明においては、起動トルクを熱機関に伝達するのは起動システムである。したがって電気機械は、強力発進時に、熱機関が利用できない間、車両の駆動を確保するためにそのピークトルクで動作することができる。一般的に、クラッチが開いている限り、電気機械はそのピークトルクで動作することができる。そしてクラッチが閉じたときは、電気機械をピークトルクで動作させ、あるいは設定トルクを守ることができるならそれより低いトルクで動作させる。
【００５０】
したがって本発明は、クラッチによって熱機関に連結され、かつ車輪のシャフトに連結された電気機械を含む動力伝達装置を使用する、車両の急速発進方法であって、車両が停止しているときに車両を急速に加速させるために、
−  電気機械を作動させ
−  熱機関に駆動トルクを伝達することにより熱機関を起動させる方法において、
−  電気機械からは機械的に独立している起動システムを使用して、電気機械を作動させるのと同時に熱機関を起動させることを特徴とする方法に関する。
【００５１】
本発明は、以下の説明を読み添付の図面を検討することにより、よりよく理解されよう。これらの図はもっぱら例として示したもので、本発明を何ら限定するものではない。
【００５２】
図３は本発明による伝達装置１．１の略図である。この伝達装置１．１は、先行技術による伝達装置１と同様に、熱機関２、クラッチ３、電気機械４、変速要素５、および車輪６を含む。車両の４つの機構２〜５および車輪６は駆動系を形成し、先行技術による伝達装置１と同様に配置されている。さらに本発明によれば、伝達装置１．１は、熱機関２に連結された起動システム７を含んでいる。
【００５３】
この起動システム７は熱機関２に連結され、この熱機関を回転駆動して起動させる。起動システム７は電気機械４から機械的に独立している。実際、起動システム７はこの駆動系から動力を取り出すことなく熱機関２を起動させる。その結果、熱機関２を起動しても、車輪６のシャフト１２に加えられるトルクの連続性への影響は少ない。
【００５４】
したがって起動システム７は駆動にはまったく関与しない。
【００５５】
その結果、起動システムは、熱機関２を起動させるのにちょうど足りる動力、すなわち電気機械４の出力よりもはるかに低く、高い電源電圧を必要としない動力を発生するように諸元が設定される。
【００５６】
特定の一実施形態では、熱機関２は、そのシャフト１０の端部に結合された第１プーリ１５を含む。起動システム７はそのシャフト３１の端部に結合された第２プーリ１６を含む。ベルト１７はこれら２つのプーリ１５および１６の溝を通り、それによって起動システム７を熱機関２に連結する。
【００５７】
本発明においては、電気機械４は常にバッテリなどの保存装置１８に接続される。変形形態では、保存システム１８は慣性機械または超電導体である。
【００５８】
特定の一実施形態では伝達装置１はフライホイール２５を含むこともできる。このフライホイール２５は、熱機関２とクラッチ３の間で熱機関２のシャフト１０に連結される。
【００５９】
さらに、本発明による伝達装置１．１は監視コンピュータ２６も含む、プログラムＰ１〜ＰＮのうちの１つを実行する際、マイクロプロセッサ２６．１は、信号ＯＭＴＨ、ＯＥＭＢ、ＯＭＥＬ、ＯＢＶに加え、起動システム７を制御するために信号ＯＤＥＭがこのシステムに送信されるようにインターフェース２６．４を制御する。信号ＯＭＴＨは熱機関２を、ＯＭＥＬは電気機械４をそれぞれ、この熱機関２が、ある所与の動力について、自身の燃料消費が最少となるような最良動作点で常に動作するように制御する。
【００６０】
動作モードを切り換える場合、プログラムＰ１〜ＰＮのいくつかは、あるモードから別のモードへの移行を可能にする信号ＯＭＴＨ、ＯＥＭＢ、ＯＭＥＬ、ＯＢＶおよびＯＤＥＭの送信を引き起こす。
【００６１】
起動システム７は、図示しない内部制御システムも含む。この制御システムにより、この起動システム７が熱機関２のシャフト１０に加えるべき駆動トルクの値を調節することができる。
【００６２】
本発明においてはクラッチ３は乾式または湿式のクラッチである。変形形態では、クラッチ３は２つより多くのディスクを含む。
【００６３】
図４は本発明による伝達装置１．１の種々の機構２〜５上で観察される信号のタイミングチャートを特に示す。図２の場合と同様、これらの信号は強力発進時に観察される。実線で示した本発明による伝達装置１．１に関連する信号と比較できるように、先行技術による伝達装置１に関連する信号は点線で示した。
【００６４】
簡略化の目的で、この強力発進時に主たる役割を果たす信号ＯＥＭＢおよびＯＤＥＭのみを図示した。
【００６５】
時点ｔ０’では前述のように車両は停止している。したがって電気機械４および熱機関２はともに回転速度０である。時点ｔ０’で、例えば運転者がしきい角より大きい角度だけ加速ペダル２９を踏み込むと、あるいはペダルの角度変化がしきい値より大きいと、コンピュータ２６は、強力発進要求に対応する信号ＭＡＣＣを受信する。
【００６６】
時点ｔ０’とｔ１’の間で、伝達装置１．１は第１加速段階に入る。この第１段階では、電気機械４のみが車両の駆動を確保する。より詳細には、この第１段階では、設定トルクＣＣＯＮＳが増加し、時点ｔ１’で既に電気機械４の公称トルクＣＭＥＬＮＯＭよりも大きくなっている。また、電気機械４のトルク信号ＣＭＥＬも増加しトルク信号ＣＣＯＮＳの挙動に従う。熱機関２は停止状態にあり、そのシャフト１０は電気機械４のシャフト１１には結合されていない。したがって熱機関２のトルクＣＭＴＨは０である。したがって車輪６のシャフト１２上で測定可能なトルクＣＲＥＥＬは設定トルク信号ＣＣＯＮＳの挙動に従う。さらに、熱機関２の回転速度は０であるが、電気機械４の回転速度ＷＭＥＬは線形に増加する。この第１段階は先行技術の方法の第１加速段階よりもはるかに短い。実際、起動システム７のおかげで、電気機械４が、熱機関２を起動させるのに足る回転速度に達するまで待つ必要はなくなった。特定の一実施形態では、この第１段階は、熱機関の起動決定が下される時間、すなわち理論上では０ｍｓ、実際には２０ｍｓから４０ｍｓ継続する。
【００６７】
時点ｔ１’とｔ２’の間で、伝達装置１．１は第２加速段階に入る。この第２段階は熱機関２を起動させることを目的とする。この目的のため、時点ｔ１’で、監視コンピュータ２６によってプログラムＰ１〜ＰＮのうちの１つが実行されると、信号４０が起動システム７に送信される。この信号４０は、熱機関２を回転駆動する起動システム７を制御する。するとこの熱機関２の起動トルクに対応するトルク信号ＣＭＴＨが観察される。熱機関２のシャフト１０は常に電気機械４のシャフト１１に連結されてはいないので、まだもっぱら電気機械４が車両の駆動を確保する。また設定トルクＣＣＯＮＳは常に電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸより大きい。電気機械４のトルクＣＭＥＬは増加し、その結果、起動システム７なしの場合に観察されるはずのトルクより大きなトルクが車輪のシャフト１２に供給される。実際、装置１の電気機械４とは反対に、この電気機械４は、熱機関２が利用可能でないとき、すなわち熱機関から車輪６にトルクが供給されない限り、そのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸで動作することができる。電気機械４は熱機関２の起動にはもはや直接関わらないのでトルクの余裕は必要なくなる。したがって熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは電気機械４の回転速度よりも低くなる。先行技術の方法の第２加速段階の場合と同様に、熱機関２は最初の圧縮を受けて、自律するのに十分な回転速度に達する。一般的に、熱機関２が自律するようになると、コンピュータ２６は、起動システム７に信号を送信して、この起動システム７を切断する、すなわち同システムを停止させる。
【００６８】
時点ｔ２’とｔ３’の間で、伝達装置１．１は第３加速段階に入る。この第３段階でも電気機械４はそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸで動作する。変形形態では、運転者の要求がより低い場合、すなわち設定トルクＣＣＯＮＳがＣＭＥＬＭＡＸ未満である場合、機械４はこのトルクＣＣＯＮＳに追従する。機械４のシャフト１１と機関２のシャフト１０は連結されていないので、トルク信号ＣＲＥＥＬはトルク信号ＣＭＥＬに追従する。この熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは増加し、時点ｔ３’で、電気機械４の回転速度ＷＭＥＬを上回る。電気機械４の回転速度ＷＭＥＬは依然として線形に増加する。クラッチ３上ではトルクＣＥＭＢは観察されない。この第３段階は、以下でわかるように、クラッチ３のディスク８および９の相互の滑りが可能になるように、熱機関２の回転速度を上げることを目的とする。
【００６９】
時点ｔ３’とｔ４’の間で、伝達装置１．１は第４加速段階に入る。この第４段階では、第１の時点で熱機関２の接近が生じ、次いでクラッチ３の閉じ動作が生じる。より詳細には、時点ｔ３’で信号４１がクラッチ３に送信される。この信号４１は、信号３３と同様に、クラッチのディスク８および９の相互の滑りを制御する。すると熱機関２はクラッチ３を介してそのトルクＣＭＴＨの一部を車輪６のシャフト１２に伝達する。したがってクラッチ３上で観察されるトルクは、例えば線形などに調節可能な方法で増加するが、これはこのクラッチ３が駆動系にトルクを伝達するからである。設定トルクＣＣＯＮＳが守られている場合、電気機械４のトルク信号ＣＭＥＬは、クラッチのトルクＣＥＭＢに対して対称的に減少することができる。設定トルクＣＣＯＮＳが守られない場合には、トルク信号ＣＭＥＬはその最大値ＣＭＥＬＭＡＸに留まることができる。
【００７０】
より一般的には、強力発進時に、電気機械は、最大トルクを供給して車両に最大動力を提供するように、あるいは設定トルクＣＣＯＮＳを守ることができるなら、そのトルクの一部のみを供給するように制御される。ＣＣＯＮＳを守ることができるときにピークトルクより低いトルクで電気機械４を動作させることにより、バッテリの電気エネルギを節約することができる。熱機関２の接近時には、熱機関２の回転速度ＷＭＴＨが電気機械４の回転速度ＷＭＥＬに向かって収束する。これら２つの速度がほぼ等しくなったとき、クラッチの閉動作を指令するためにクラッチ３に信号４２が送信される。その結果、熱機関の回転速度ＷＭＴＨと、電気機械の回転速度ＷＭＥＬが同一になる。実際には、熱機関２の回転速度ＷＭＴＨと、電気機械４の回転速度ＷＭＥＬの差が、絶対値で、機械４の回転速度ＷＭＥＬの０％から１５％の間に含まれる数値未満になったときに信号４２が送信される。
【００７１】
先行技術の方法では、時点ｔ３’とｔ４’の間で、そのトルク信号を点線で示すクラッチ３によって熱機関２がやっと起動し始めることが可能である。一方、本発明による方法においては、接近段階は既に始まっている。
【００７２】
時点ｔ４’とｔ５’の間で、伝達装置１．１は第５加速段階に入る。この第５段階では、設定トルクＣＣＯＮＳは常にトルクＣＭＥＬＭＡＸより大きい。変形形態では、設定トルクＣＣＯＮＳは調整可能な方法で、例えば段階的に若干増加する。前と同様、この第５段階では、機関２および４という機構のトルクＣＭＴＨおよびＣＭＥＬは、最適トルク設定値信号にまだ達していない場合、熱機関２の消費の点で最適なトルク設定値に向かって収束する。また、クラッチ３上で観察されるトルク信号ＣＥＭＢが閉じて、熱機関２のトルク信号を超える。熱機関２の回転速度ＷＭＴＨおよび電気機械４の回転速度ＷＭＥＬは車両の速度とともに上昇する。
【００７３】
したがって熱機関２の起動時にクラッチ３は開いており、ｔ０’からｔ３’までの間の所定の時間中、開いたままである。この時間は、運転者が要求する設定トルクＣＣＯＮＳおよび／または熱機関２が自律するまでに要する時間の関数とすることができる。変形形態では、クラッチ３は、熱機関２の起動時に既に閉じている。この変形形態においては、起動システム７および電気機械４は一緒に、熱機関２への駆動トルクＣＡＲＲの伝達に関与する。一例では、起動システム７は、電気機械４と熱機関２がそれを介して連結される第２減速アセンブリの減速比よりも小さい減速比を有する第１減速アセンブリを介して熱機関２に連結され、その結果、起動システム７によって熱機関２のシャフト１０に加えられるトルクは、電気機械によってこのシャフト１０に加えられるトルクより大きくなる。
【００７４】
変形形態では、時点ｔ０になるとすぐ熱機関２の起動が指令される。したがってこの変形形態においてはｔ０’になると信号４０が送信される。
【００７５】
熱機関２が自由に使うことができる時間は、この場合、強力発進が要求された時点ｔ０’と熱機関２がそのトルクの一部の伝達を開始する時点ｔ３’との間の経過時間に相当する。先に見たように、特に本発明による方法の第１加速段階は先行技術の方法の第１加速段階よりもはるかに短い。したがって本発明による方法において熱機関２が自由に使うことができる時間は、先行技術の方法においてこの熱機関が自由に使うことができる時間よりも短い。また、本発明による方法において熱機関が自由に使うことができる時間を、矢印３５よりも短い矢印４３で示す。
【００７６】
さらに、電気機械４の回転速度ＷＭＥＬのグラフは横軸に対して常に角度α２をなす。したがって時点ｔ０とｔ５の間では、電気機械４は、先行技術の伝達装置１とともに使用されるときにそれが有する回転速度を常に上回る回転速度ＷＭＥＬを有する。この目的のため、本発明においては、熱機関２および電気機械４によって車両の駆動がきわめて急速に実現される。したがって本発明による方法により、先行技術による方法と比較して、強力発進の際により高い加速が得られる。この加速の増加分を速度のタイミングチャートにおいて斜線４４で示す。
【００７７】
また、本発明においては、熱機関２が自由に使うことができる時間中は、電気機械４はその最大トルクで動作することができる。一方、先行技術による方法では、電気機械４は、いつでも駆動トルクＣＡＲＲを補償できるようにするために、最大でもその公称トルクで動作するようにしなければならない。その結果、強力発進期間中、本発明による方法で測定されるトルクＣＲＥＥＬは、先行技術の方法で測定されるトルクＣＲＥＥＬを上回る。
【００７８】
さらに本発明においては、起動システム７による駆動トルクＣＡＲＲの伝達時に、熱機関２および電気機械４によってクラッチ３に加えられる作用は相互に独立している。電気機械４によって加えられる作用は車両を発進させる作用である。熱機関２によって加えられる作用は、起動システム７による作用であり、熱機関２を起動する作用である。実際、起動システム７は独立しているので、もはやこれらの作用を同期させる必要はない。
【００７９】
本発明による方法を用いると、先行技術による方法を用いる場合よりも熱機関２の起動がより堅固になる。実際、車両の走行状況の如何に関わらず、熱機関２は一定のトルクで起動される。さらに駆動は車輪５とは無関係に行われる。したがって運転者が感じるリスクはずっと少なくなる。実際、クラッチ３による公知の起動方法では、駆動トルクすなわちクラッチ３を通るトルクを見積ることは困難であるので、不快感を受けるリスクは大きい。
【００８０】
したがって本発明のおかげで、強力発進の際に、熱機関２の起動時の車両の加速度および快適性を増加させながら応答時間が短くなる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】先行技術による動力伝達装置の略図である。
【図２】強力発進時に、先行技術の伝達装置の諸機構上で観察される信号の経時変化を示すタイミングチャートである。
【図３】起動システムを含む本発明による伝達装置の略図である。
【図４】強力発進時に、本発明の伝達装置の諸機構上で観察される信号の経時変化を示すタイミングチャートである。
【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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