(57)【要約】  本発明は本質的に熱機関（３）のシャフト（２）と車輪のシャフト（４）の間の動力伝達装置（１）のための制御方法に関する。この方法は特に２つの電気機械（６、７）を使用する。第１機械は回転速度ＷＡおよびトルクＣＡを有する。第２機械は回転速度ＷＢおよびトルクＣＢを有する。リンク装置（１１）は、インバータ（１２、１３）を制御するための設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢを生成する電気制御装置（２７）を含む。本発明によれば、設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢを発生させるには、ＣＡ＊ＷＡ＋ＣＢ＊ＷＢに相当する電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣおよび基準信号を制御装置の入力部に印加する。
2008514479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱機関（３）のシャフト（２）と車輪（５）のシャフト（４）との間の動力伝達装置（１）のための制御方法であって、
２つの電気機械（６、７）、すなわちシャフトの回転速度ＷＡおよびトルクＣＡを有する第１機械（６）と、シャフトの回転速度ＷＢおよびトルクＣＢを有する第２機械（７）と、
車輪（５）のシャフト（４）、熱機関（３）のシャフト（２）および２つの電気機械（６、７）のシャフト（８、９）間を連結する機械アセンブリ（１０）と、
２つの電気機械（６、７）間で電力の直接移行を行うリンク装置（１１）とを使用し、
前記リンク装置（１１）が、２つの機械（６、７）が従うことが意図されている設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢを発生する電気制御装置（２７）を含む、方法において、
ＣＡ＊ＷＡ＋ＣＢ＊ＷＢに相当する電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣを発生させ、これを電気制御装置（２７）の第１入力部に印加し、
ＣＡ＊ＷＢ−ＣＢ＊ＷＡに相当する機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡを発生させ、これを電気制御装置（２７）の第２入力部に印加し、
制御装置（２７）を使用して、電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣおよび機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡを線形結合することにより設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢを発生させる
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢを発生させるために、
ＷＡおよびＷＢに等しい係数を有するＲｅｆＥＬＥＣおよびＲｅｆＭＥＣＡにそれぞれ等しい２つの式をクラメールのセル（２７）で解き、
ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢに等しい可変解を発生させる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡを発生させるために、
エンジン（３）のシャフト（２）上で期待されるトルクに相当する基準信号ＲｅｆＣ１を発生させ、
車輪（５）のシャフト（４）上で期待されるトルクに相当する基準信号ＲｅｆＣ２をシミュレーションにより発生させ、
基準信号ＲｅｆＣ１および基準信号ＲｅｆＣ２を解決セル（４７）の入力部に印加し、
解決セルの伝達関数が伝達装置（１）の伝達決定式に相当し、
この解決セル（４７）を用いて中間基準信号Ｒｅｆ１ＣＡおよびＲｅｆ１ＣＢを発生させ、
結合セルの入力部に印加される信号の値の線形結合を行う結合セル（５６）の入力部に中間基準信号Ｒｅｆ１ＣＡおよびＲｅｆ１ＣＢを印加し、
この結合セル（５６）の出力部において信号ＲｅｆＭＥＣＡを発生させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
基準トルクＣ１が、エンジンのシャフト（２）に係合されたフライホイール（３．１）の下流側のこのシャフト上で期待されるトルクに相当することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣを発生させるために、
保存装置の端子における電圧信号Ｖを測定し、
測定されたこの電圧信号Ｖと設定信号Ｖｒｅｆの差を出し、エラー信号ＥＶを得、
このエラー信号ＥＶを補正セル（４０）の入力部に印加し、
この補正セル（４０）を用いて電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣを発生させる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
補正セル（４０）が比例積分型であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
伝達装置（１２、１３）を介して設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢを送信し、
電気リンク（１４）によって伝達装置（１２、１３）間を接続する
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】
小容量エネルギ保存装置（２１）を電気リンク（１４）上に設置することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
小容量エネルギ保存装置（２１）がコンデンサであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
伝達装置（１２、１３）がインバータであり、電気リンク（１４）が直流電圧バスであることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、車両の熱機関のシャフトと車輪のシャフトとの間の伝達装置のための制御方法に関する。本発明は、そのような方法をより安定にし、かつ、より正確にすることを目的とする。本発明は自動車の分野において特に有利に適用されるが、列車、船舶またはオートバイなどにも利用することができよう。
【０００２】
ハイブリッド車両において使用される、エンジンのシャフトと車輪のシャフトとの間の動力伝達装置が知られている。そのような装置は、フランス特許出願公開ＦＲ−Ａ−２８３２３５７号に記載されている。これらの伝達装置は一般に、熱機関および１対の電気機械も含む。エンジンのシャフト、車輪のシャフト、および機械のシャフトは、機械アセンブリを介して互いに連結される。この２つの機械は、特に電気バスを含む電気リンク装置を介して相互に連結される。これらの機械は、端子およびシャフトにおいて受ける電気的エネルギおよび機械的エネルギに応じてエンジンまたは発電機として動作する。
【０００３】
熱機関によって供給される動力は、特に機械アセンブリを含む機械系を介して直接車輪に伝達され、あるいは電気機械およびリンク装置を含む電気系内にバイパスされる。電気系内にバイパスされた動力は、車輪のシャフトに印加されるトルクを調節するとともに熱機関のトルクおよび回転速度を熱機関の消費が最小になる動作点に適合させるように、この車輪のシャフトに伝達される。車輪のシャフトに印加されるトルクを調節することによりすぐれた運転快適性が得られ、一方、熱機関のトルクおよび回転速度を適合させることにより省エネルギを実現することができる。
【０００４】
大容量保存システムがバスに接続されている場合、２つの機械は高い自由度を有する。実際、加速段階ではこれらの機械はどちらもたとえばエンジンとして動作し、エネルギ回収段階ではどちらも発電機として動作する。
【０００５】
大容量保存システムがバスに接続されていない場合、機械の一方から電気系に供給されるエネルギは全て他方の機械により即消費される。したがって２つの電気機械の機械的動力の代数和はほぼ０に等しい。実際、この動力は、単に電気機械のロスおよび車両のインパネネットワークのための動力に相当する。２つの電気機械から供給される動力間の均衡を確保するために、電気バスの接続部にコンデンサが接続される。このコンデンサは、すぐ上で引用した大容量保存システムに比べて小容量の保存システムである。
【０００６】
大容量保存システムを含まない伝達装置のための電気的制御方法が知られている。欧州特許出願公開ＥＰ−１１７４３０４号に記載されているこの方法は、コンデンサの端子において見られる電圧の制御に基くものである。実際、電気系内の電力の収支が０でなければならないことは、コンデンサの端子における電圧が一定であることとなって現れる。
【０００７】
したがって、この電気的制御システムでは、第１機械に関連付けられた第１インバータを、所与のトルクがこの第１機械のシャフトに印加されるように制御する。次いでコンデンサの端子における電圧を測定し、それを電圧のしきい値と比較する。コンデンサの端子で見られる電圧が電圧のしきい値と異なる場合は、コンデンサの端子における電圧を電圧のしきい値に戻すように、第２機械に関連付けられた第２インバータを制御する。
【０００８】
実際には、コンデンサの端子で測定された電圧が電圧のしきい値よりも高いときには、様々な方法で第２インバータを制御することができる。より詳細には、第２機械がエンジンとして動作するときには、第２インバータは、制御装置により、第２機械がより多くの電気エネルギを機械エネルギに変換するように制御され、第２電気機械が発電機として動作するときには、インバータは、第２機械が機械エネルギから電気エネルギに変換する量が少なくなるように制御される。もちろん、コンデンサの端子で見られる電圧が電圧のしきい値よりも低い場合は、第２インバータはその逆に制御される。
【０００９】
そのような制御は比較的安定しており、１００マイクロ秒程度ときわめて速い応答時間を有する。この種の制御は、いわゆる機械式の制御方法と組み合わされることが多い。
【００１０】
この機械的制御方法では、熱機関の回転速度の変化に対して、この熱機関が大部分の時間、その最適動作点で動作するように電気機械を制御することが考えられていた。最適動作点とは、ある所与の動力について、熱機関の回転速度およびトルクが熱機関の最小消費に相当する動作点を指す。
【００１１】
そのような制御方法においては、所与の動力を供給するために熱機関の設定した安定化したトルクは、この機関の最大トルクよりも３０パーセント程度低い。したがって車両の加速時には、熱機関への燃料の供給を調整することにより、補助動力を素早く得ることができる。この加速は、車両の車輪のシャフトに印加されるトルクが途切れることなく発生する。
【００１２】
この機械的制御方法においては、２つの条件を常に満たさなければならない。すなわち、熱機関のシャフトに係合されたフライホイールの下流側に印加されるトルクは、安定化されたトルクより常に低くなければならない。この第１条件は、熱機関を停止させないようにすることを目的とする。さらに、車輪のシャフトに印加されるトルクは、常に設定トルクよりも低くなければならない。この第２条件は、車両を暴走させないようにすることを目的とする。各条件には、制御閉ループが関連付けられる。機械的制御系は、満たされた条件に応じて、あるループから別のループに切り換わる。この切り換えにより、車輪のシャフトへのトルクの印加における精度の低下が生じる。実際、切り換え時に、基準トルクと比較すべきトルクの値が変更されるので、車輪のシャフトに印加されるトルクの変化を観察することができる。機械的制御系が逸脱することさえ起こり得る。
【００１３】
本発明は、機械制御系のこの精度の問題を解決することを目的とする。
【００１４】
この目的のために、本発明では、電気基準信号に密接に関連づけられた機械基準信号を発生させる。次にこの電気基準信号の値とこの機械基準信号の値を結合することにより、２つの電気機械のシャフトに印加すべき設定トルクを求める。
【００１５】
より正確には、本発明では、電気制御系から電気基準信号を発生させる。そして機械制御系から機械基準信号を発生させる。この機械制御系は、特にパラメータとして車輪上およびエンジンのシャフト上で期待される基準トルクの値を使用する。解くべき２つの未知数を有する２方程式系中でこれらの基準信号の値を結合する。得られた値は電気機械のシャフト上で期待される設定トルクに相当する。
【００１６】
本発明によれば、所与の空間内では、機械基準信号に関連付けられた直線は好ましくは電気基準信号に関連付けられた直線に対して直角である。直角な２つの直線を有することにより、制御系の逸脱を制限し、制御系をより正確にすることができる。直線の交点の座標が、電気機械のシャフト上で期待される設定トルクに相当する。
【００１７】
また、機械基準信号は制御開ループを用いて得られる。この制御開ループにより、機械制御方法は閉ループを用いる既知の方法よりも安定したものになる。
【００１８】
したがって本発明は、熱機関のシャフトと車輪のシャフトとの間の動力伝達装置のための制御方法であって、
−  ２つの電気機械、すなわちシャフトの回転速度ＷＡおよびトルクＣＡを有する第１機械と、シャフトの回転速度ＷＢおよびトルクＣＢを有する第２機械と、
−  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間を連結する機械アセンブリと、
−  ２つの機械間で電力の直接移行を行うリンク装置とを使用し、
−  リンク装置が、２つの機械が従うことが意図されている設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢを発生する電気制御装置を含む、方法において、
−  ＣＡ＊ＷＡ＋ＣＢ＊ＷＢに相当する電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣを発生させ、これを電気制御装置の第１入力部に印加し、
−  ＣＡ＊ＷＢ−ＣＢ＊ＷＡに相当する機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡを発生させ、これを電気制御装置の第２入力部に印加し、
−  制御装置を使用して、電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣおよび機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡを線形結合することにより設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢを発生させる
ことを特徴とする方法に関する。
【００１９】
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。これらの図面は例として示したもので、本発明を限定するものではない。
【００２０】
図１は、エンジン３のシャフト２と車両の車輪５のシャフト４の間の動力伝達装置１の略図である。この装置１は、第１電気機械６および第２電気機械７を含む。熱機関３のシャフト２、車輪５のシャフト４、ならびに機械６および７のシャフト８および９は機械アセンブリ１０を介して相互に連結される。
【００２１】
リンク装置１１は、２つの機械６および７を互いに連結する。このリンク装置１１は、特に２つのインバータ１２および１３ならびに直流電圧バス１４を含む。このバス１４は、負の第１接続部１４．１と正の第１接続部１４．２を含む。より詳細には、第１機械６の相１５は、それ自体も２つのリンク１６および１７を介してバス１４の２つの接続部に接続されたインバータ１２に接続される。第２機械７の相１８は、それ自体も２つのリンク１９および２０を介してバス１４に接続されたインバータ１３に接続される。
【００２２】
フライホイール３．１は、エンジン３のシャフト２に係合される。シャフト２上のフライホイール３．１の上流側ではトルクＣＭＴＨが見られる。また、シャフト２上のこのフライホイール３．１の下流側ではトルクＣ１が見られる。このシャフト２はシャフト回転速度ＷＭＴＨを有する。車輪５のシャフト４は回転速度Ｗ２を有し、このシャフト４上でトルクＣ２が見られる。第１機械６のシャフト８は、回転速度ＷＡおよび電磁トルクＣＡを有する。第２機械の７のシャフト９は、回転速度ＷＢおよび電磁トルクＣＢを有する。
【００２３】
エンジン３および伝達装置１の機械６および７によって発生される動力と消費される動力の間は均衡する。したがって、これらのトルクおよびこれらの回転速度の集合は機械アセンブリ１０に特徴的な等式を満たす。これらの等式は伝達方程式と呼ばれ、図２の説明のところで示す。
【００２４】
エンジン３によって発生する動力の一部は、機械アセンブリ１０を含む機械系を介して車輪５のシャフト４に直接伝達することができる。この動力の一部は、電気リンク１１ならびに２つの機械６および７を含む電気系にバイパスすることもできる。
【００２５】
この実施形態においては、大容量保存システムはバス１４に接続されない。したがって、機械の一方６または７によって発生されるエネルギは、自動的に全て他方の機械によって消費される。したがって、機械の一方６または７がエンジンとして動作するときには、他方の機械は発電機として動作する。
【００２６】
機械の一方６または７が発電機として動作するときには、この機械に関連付けられたインバータ１２または１３は、機械のコイルの端子で見られる交流電圧信号をバス１４上で見られる直流電圧信号に変換する。その際、インバータ１２または１３のトランジスタは遮断されることが多く、その結果、１つのトランジスタのエミッタとコレクタをそれぞれ接続しているフリーホイールのダイオードがダイオードブリッジを形成する。
【００２７】
機械の一方６または７がエンジンとして動作するときには、この機械に関連付けられたインバータ１２または１３は、バス１４上に見られる直流電圧を、移相された交流電圧信号に変換し、それが機械６または７のコイルの端子に印加される。インバータ１２および１３は、これらに関連付けられた機械６または７のコイルを横断する電流の電流値および周波数を変化させるように制御される。機械のコイルを横断する電流の電流値は、この機械によって発生されるトルクの大きさに関連し、機械のコイルを横断する電流の周波数は、この機械のシャフトの回転速度に関連する。
【００２８】
実際には、使用される機械６および７は同期型の三相電気機械である。これらの機械はコンパクトであり良好な効率を有するので有利である。
【００２９】
コンデンサ２１などの小容量保存システムは、バス１４の２つの接続部１４．１と１４．２の間に接続される。この保存システムは、前出の大容量保存システムと対比して小容量と呼ばれる。大容量保存システムは、バス１４に接続することができ、車輪５のシャフト４に印加されるトルクを調節するのに充分なエネルギ量を蓄積することができる。一方、コンデンサ２１によっては、機械６と機械７の間の動力の均衡が確保できるだけである。バス１４上で電圧変化が見られるとき、この均衡が生じる。コンデンサ２１の端子では電圧Ｖが測定可能である。変形形態では、小容量保存装置２１は小容量の小型バッテリである。変形形態では、バス１４の接続部１４．１と１４．２の間には小容量保存装置２１は接続されない。
【００３０】
好ましくは、変換装置２３を介してサービスバッテリ２２がバス１４に接続される。このバッテリ２２の端子には、バス１４上で見られる電圧よりもはるかに低い電圧が見られる。このサービスバッテリ２２は、機械６および７に補助動力を供給する。この補助動力により、スタータを用いずにエンジンを始動させることができる。変換装置２３により、バス１４上で見られる直流高電圧を、サービスバッテリ２２を再充電するための直流低電圧に変換することができる。
【００３１】
第１および第２ダイオード２４および２５は、バス１４上で見られる高電圧からサービスバッテリ２２を保護するようにバス１４に接続される。より正確には、第１ダイオード２４のアノードはバス１４の負の接続部１４．１に接続され、第１ダイオード２４のカソードはバッテリ２２の負の端子に接続される。第２ダイオード２５のアノードはバッテリ２２の正の端子に接続され、第２ダイオード２５のカソードはバス１４の正の接続部１４．２に接続される。
【００３２】
リンク装置１１はさらに、第１機械６のシャフト上で見られるトルクＣＡおよび第２機械７のシャフト上で見られるトルクＣＢの値を制御できる制御モジュール２７を含む。この目的のため、図３でわかるように、電気制御ループおよび機械制御ループからそれぞれ、電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣおよび機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡが出力される。これらの基準信号ＲｅｆＥＬＥＣおよびＲｅｆＭＥＣＡは、制御装置２７の第１および第２入力部にそれぞれ送信される。
【００３３】
この制御装置２７は、これらの信号ＲｅｆＥＬＥＣおよびＲｅｆＭＥＣＡを基にして、ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢと呼ばれる設定信号を発信する。これらの設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢは、それぞれインバータ１２および１３を制御し、その結果、機械６および７のコイルを通過する電流により、機械のシャフト８および９上で設定トルクが発生する。
【００３４】
より正確には、電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣは、ＣＡ＊ＷＡ＋ＣＢ＊ＷＢに相当し、機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡはＣＡ＊ＷＢ−ＣＢ＊ＷＡに相当する。設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢは、制御装置２７を用いて電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣおよび機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡの線形的な結合により発生する。電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣは、電気系内で散逸される電力に相当する。この電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣは、コンデンサ２１の端子で見られる電圧信号Ｖから生成される。先に見てきたように、この電圧信号Ｖは電気制御ループ内でしきい値電圧信号ＲｅｆＶと比較される。
【００３５】
機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡは、基準信号ＲｅｆＣ１および基準信号ＲｅｆＣ２を基にしたシミュレーションによって得られる。基準信号ＲｅｆＣ１は、フライホイール３．１の下流側のシャフト２において期待されるトルクに相当する。基準信号ＲｅｆＣ２は、車輪５のシャフト４において期待されるトルクに相当する。
【００３６】
特定の実施形態においては、電圧信号Ｖが第１制御モジュール２８の第１入力部に、しきい値電圧信号ＲｅｆＶが第２入力部にそれぞれ印加される。この第１制御モジュール２８の出力部では電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣが見られる。基準信号ＲｅｆＣ１およびＲｅｆＣ２はそれぞれ、第２制御モジュール２９の入力部に印加される。この第２制御モジュール２９の出力部では機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡが見られる。
【００３７】
さらに信号ＷＡおよびＷＢが、装置２７の第３および第４入力部にそれぞれ印加される。これらの信号ＷＡおよびＷＢは、それぞれ第１機械６のシャフト８の回転速度および第２機械７のシャフト９の回転速度に相当する。
【００３８】
基準信号ＲｅｆＥＬＥＣおよびＲｅｆＭＥＣＡの処理時間中は、回転速度ＷＡおよびＷＢの値は固定されているものとみなされる。実際、シャフト８および９は慣性を有し、それらの回転速度の変更に必要な時間は、電気制御ループの応答時間よりもはるかに長い。
【００３９】
制御装置２７に２つの等式を入力する：
（１）  ＲｅｆＥＬＥＣ＝ＣＡ＊ＷＡ＋ＣＢ＊ＷＢ
（２）  ＲｅｆＭＥＣＡ＝ＣＡ＊ＷＢ−ＣＢ＊ＷＡ
【００４０】
係数ＷＡおよびＷＢは一定であり、ＲｅｆＥＬＥＣおよびＲｅｆＭＥＣＡをデータとして入力する。したがって等式（１）および（２）からＣＡおよびＣＢを求めることができ、実際にはこれらはＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢである。
【００４１】
等式を変形すると以下の式が成り立つ。
（１）  ＣＢ＝（−ＷＡ／ＷＢ）＊ＣＡ−ｒｅｆＥＬＥＣ／ＷＢ
（２）  ＣＢ＝（ＷＢ／ＷＡ）＊ＣＡ−ｒｅｆＭＥＣＡ／ＷＡ
【００４２】
ＣＢを縦座標にとりＣＡを横座標にとる座標系を想定すると、これらの等式（１）おおよび（２）は、相互に直角な２本のアフィン直線の等式に相当する。実際、これらの等式（１）および（２）に関連付けられた直線の方向係数ＷＢ／ＷＡならびに−ＷＡ／ＷＢは互いに正反対である。したがって等式（１）および（２）によって形成される座標系は常に解を有する。常に解があることにより、２つの機械６および７のシャフトに印加すべきトルクＣＡおよびＣＢの値の制御がきわめて安定になる。実際、設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢは常に発生することができる。
【００４３】
さらに、２つの直線が直角であることにより、トルクＣＡおよびＣＢの制御をより正確にすることができる。実際、図４において、電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣの値が変動しても、以前の設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢの値に比べて設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢの値はほんの僅かしか変化しないことがわかる。
【００４４】
変形形態では、等式（１）および（２）は、それらの間に任意の角度を形成して互いに交差する２つの直線に関連付けられる。
【００４５】
より一般的には、電気バス１４は、２つのインバータ１２および１３を相互に接続する電気リンクを構成する。また、より一般的には、これらの２つのインバータ１２および１３は、動力を電気機械６および７に伝達し、あるいはそれらから取り出す伝達装置を構成する。本発明の一変形形態においては、電気リンク１４は、複数の伝達装置を接続する三相電圧バスである。この変形形態においては、伝達装置は、基準信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢによって制御されるスイッチの形をとる。
【００４６】
図２は、本発明による機械アセンブリ１０の略図である。このアセンブリに関連付けられている伝達方程式を理解するためには、このアセンブリの検討が必要である。図３からわかるように、これらの伝達方程式は本発明による方法を実施する際に用いられる。
【００４７】
機械アセンブリ１０は、第１遊星歯車装置４８および第２遊星歯車装置４９で形成される。これらの歯車装置４８および４９はそれぞれ、相互に噛合する、１つの遊星歯車、１つの遊星歯車キャリア、および１つのクラウンを含む。この実施形態においては、第１遊星歯車装置４８の遊星歯車４８．１は、第２遊星歯車装置４９のクラウン４９．１に連結され、第１遊星歯車装置４８の遊星キャリア４８．２は、第２遊星歯車装置４９の遊星キャリア４９．２に連結される。エンジン３のシャフト２は、第１遊星歯車装置４８の遊星歯車４８．１に連結される。第１機械６のシャフト８は、第１遊星歯車装置４８のクラウン４８．３に連結される。第２機械７のシャフト９は、第２遊星歯車装置４９の遊星歯車４９．３に連結される。これらの遊星歯車装置４８および４９は異なる方法で相互に連結されるが、常に、各軸について１つの自由度、すなわち４つの自由度を有する。
【００４８】
フランス特許出願公開ＦＲ−Ａ−２８３２３５７号により詳細に記載されているこの実施形態においては、機械アセンブリ１０は第１および第２動作モードを有する。第１動作モードでは、シャフト９は、第１歯車装置５１および第１車輪５２を介して車輪５のシャフト４に連結される。この第１動作モードは短い伝達比の場合に実施される。第２動作モードでは、シャフト９は、第２歯車装置５３および第２車輪５４を介して第２歯車装置４９の遊星歯車４９．３に連結される。この第２動作モードは長い伝達比の場合に実施される。
【００４９】
あるモードから他方のモードへの切り換えを行うため、ジョークラッチ５０はシャフト９上を並進する。シャフト９上のその位置に応じて、ジョークラッチ５０は第１歯車装置５１または第２歯車装置５３を回転駆動する。こうして、シャフト９と遊星歯車４９．３の間で最も低速で回転する要素にシャフト９を常に連結することができる。最も低速で回転する要素にシャフト９を連結することにより、電気系内で散逸される動力を制限することができる。
【００５０】
一般的に、以下の伝達方程式を確立することができる：
（３）  Ｃ２＝Ｋ１＊Ｃ１＋Ｋ２＊ＣＢ
（４）  ＣＡ＝Ｋ３＊Ｃ１（第１動作モードにおいて）
（５）  Ｃ１＝Ｋ４＊ＣＡ＋Ｋ５＊ＣＢ（第２動作モードにおいて）
【００５１】
Ｋ１は、第１遊星歯車装置４８の比に関係する定数である。Ｋ２は、歯車比に関係する定数である。Ｋ４およびＫ５は、歯車比ならびに歯車装置４８および４９の比に関係する定数である。
【００５２】
等式（３）は、増倍係数は別として、車輪５のシャフト４に印加されたトルクＣ２が、フライホイール３．１の下流側で見られるトルクＣ１と第２機械７のシャフト９に印加されるトルクＣＢの和に等しいことを示す。等式（４）は、第１動作モードにおいて、第１機械６のシャフト８に印加されたトルクＣＡがトルクＣ１に比例することを示す。等式（５）は、第２動作モードにおいて、増倍係数は別として、トルクＣ１がトルクＣＡとトルクＣＢの和に等しいことを示す。
【００５３】
図３は、本発明による制御方法を用いる制御システムの詳細例を示す。このシステムでは、動力部分３０と制御部分３１を区別する。
【００５４】
動力部分３０は、エンジン３、機械６および７、ならびにこれらの機械に関連付けられたインバータ１２および１３を含む。さらに動力部分３０は、機械アセンブリ１０を含む。
【００５５】
制御部分３１は、制御装置、特に制御装置２７、および図１で検討した制御モジュール２８および２９を含む。これらの制御装置は、アクセルペダル３２の踏み込み量を基にして、動力部分３０の様々な機構を制御する信号を発信する。次いで、これらの機構は、要求された加速を発生できるよう、車両に必要なエネルギを供給する。
【００５６】
またこの制御システムにおいては、要素が薄く着色された電気制御系と、要素が着色されない機械制御系とを区別する。これらの制御系は、特に応答時間によって特徴付けられる。
【００５７】
電気制御系においては、トルク信号ＣＡおよびＣＢは２つの電気機械６および７において見られるトルクに相当する。これらのトルク信号ＣＡおよびＣＢは、第１増倍セル３４および第２増倍セル３５の入力部にそれぞれ印加される。これらの増倍セル３４および３５は、入力部においてこれらのセルに印加されたトルク信号の値に回転速度の値を乗じる。すなわち、トルク信号ＣＡの値にはＷＡが乗じられ、トルク信号ＣＢの値にはＷＢが乗じられる。したがって動力信号ＰＡおよび動力信号ＰＢはそれぞれ、第１増倍セル３４および第２増倍セル３５の出力部で見られる。これらの動力信号ＰＡおよびＰＢは、それぞれ機械６によって伝達される電力、および機械７によって伝達される電力に相当する。
【００５８】
これらの動力信号ＰＡおよびＰＢは、それぞれ加算器３６の第１入力部および第２入力部に印加される。この加算器３６の第３入力部には、電気機械のロスＰＰＥＲＴＥＳ、ならびにインパネネットワークによって消費される動力ＰＢＯＲＤに相当する動力信号ＰＥＬＥＣが印加される。次いで、この加算器３６の出力部に、コンデンサ２１によって吸収される動力に相当する動力信号ＰＣＡＰＡが見られる。
【００５９】
この動力信号ＰＣＡＰＡは、伝達関数１／（Ｖ’＊Ｃ＊ｐ）のセル３７の入力部に印加される。Ｖ’はバス１４で見られる電圧に相当する。Ｃはコンデンサ２１の容量に相当する。ｐはラプラス演算子に相当する。コンデンサ２１によって吸収される動力ＰＣＡＰＡを電圧Ｖ’で除算することにより、このコンデンサ２１を通過する電流が得られる。ラプラス領域では、コンデンサのインピーダンスは１／Ｃｐである。したがって、コンデンサ２１を通過する電流ＰＣＡＰＡ／Ｖ’をこのコンデンサ２１のインピーダンス１／（Ｃ＊ｐ）で乗算することにより、このコンデンサ２１の端子で見られる電圧信号Ｖが得られる。この電圧信号Ｖは、セル３８の入力部に印加され、そこでこの信号に−１が乗じられる。
【００６０】
次いで、セル３８の出力部で得られる信号が加算器３９の第１入力部に印加される。この加算器３９の第２入力部には、コンデンサ２１の端子において期待される電圧に相当するしきい値電圧信号ＲｅｆＶが印加される。したがって、コンデンサ２１の端子において実際に見られる電圧信号Ｖが、しきい値電圧信号Ｖｒｅｆと比較される。次いで、比較器３９の出力部でエラー信号ＥＶが見られる。
【００６１】
このエラー信号ＥＶは、第１補正セル４０の入力部に印加される。この補正セル４０はＰＩ型、すなわち比例、積算型の制御補正装置であることが好ましい。補正セル４０の出力部では電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣが得られる。したがって、第１制御モジュール２８は、実際には加算器３９および補正セル４０を含む。
【００６２】
先に見てきたように、制御装置２７の第１入力部には電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣが印加される。制御装置２７の第２入力部には、少し後で説明する機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡが印加される。制御装置２７は、シャフト８および９上で期待されるトルクに相当する設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢを生成する。
【００６３】
第１制御セル４１の入力部および第２制御セル４２の入力部には、それぞれ設定信号ＲｅｆＣＡおよび設定信号ＲｅｆＣＢが印加される。これらの制御セル４１および４２は、それぞれ情報信号４１．１および４２．１を発生する。情報信号４１．１および情報信号４２．１は、関連付けられている機械６または７のコイルの端子に印加すべき電圧信号に相当する。
【００６４】
情報信号４１．１および情報信号４２．１は、それぞれ第１パルス変調装置４３の入力部および第２パルス変調装置４４の入力部に印加される。これらのパルス変調装置４３および４４は、インバータ１２および１３のトランジスタのベースに制御信号を印加すべきタイミングを計算し、これらの制御信号を発生する。これらのパルス変調装置４３および４４により、トランジスタが導通する期間を増減することができ、その結果、機械６および７から伝達される電力を増減することができる。実際には、制御セル４１および４２ならびにパルス変調装置４３および４４は、同一の電子回路内に組み込まれる。
【００６５】
全体として電気制御ループは、１００マイクロ秒程度のきわめて短い応答時間を有する。また、インバータ１２および１３とパルス変調装置４３および４４との間のサーボ応答時間１２．１、１３．１はきわめて短く、同様に、機械６および７と制御セル４１および４２の間のサーボ応答時間６．１および７．１も短い。実際、これらの応答時間はここでもやはり１００マイクロ秒程度である。
【００６６】
機械的制御ループ内では、ユーザによるペダル３２の踏み込み度合いに対応する信号３２．１が、ペダルの規則セル４６の入力部に印加される。このペダルの規則セル４６は、ペダル３２の踏み込み度合いに応じて、車輪５のシャフト４上で期待されるトルクに相当する基準信号ＲｅｆＣ２を発生させる。言い換えれば、基準信号ＲｅｆＣ２はペダルの規則セル４６を用いてシミュレートしたものである。
【００６７】
この基準信号ＲｅｆＣ２は、エンジン３の制御ならびに設定信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢの調節に関わるものである。この目的のため、伝達モジュール４７の第１入力部に基準信号ＲｅｆＣ２が印加される。伝達モジュール４７の第２入力部には基準信号ＲｅｆＣ１が印加される。
【００６８】
伝達モジュール４７の伝達関数は、機械アセンブリ１０の伝達方程式に相当する。したがって前出の伝達方程式（３）、（４）、（５）が以下の形態で伝達モジュール４７に入力される。
（３’）  ＲｅｆＣ２＝Ｋ１＊ＲｅｆＣ１＋Ｋ２＊Ｒｅｆ１ＣＢ
（４’）  Ｒｅｆ１ＣＡ＝Ｋ３＊ＲｅｆＣ１（第１動作モードにおいて）
（５’）  ＲｅｆＣ１＝Ｋ４＊Ｒｅｆ１ＣＡ＋Ｋ５＊Ｒｅｆ１ＣＢ（第２動作モードにおいて）
【００６９】
基準信号ＲｅｆＣ１およびＲｅｆＣ２の値ならびに定数Ｋ１−Ｋ５の値は既知である。各モードにおいて２つの方程式が成り立つ。したがって中間基準信号Ｒｅｆ１ＣＡおよびＲｅｆ１ＣＢの値を推論することができる。
【００７０】
これらの中間基準信号Ｒｅｆ１ＣＡおよびＲｅｆ１ＣＢは、モジュール５６の入力部に印加され、そこでこれらの信号の値の線形結合が行われる。この線形結合モジュールの出力部では機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡが見られる。次に、機械的制御装置２７は方程式（１）および（２）で形成される系を解く。特定の実施形態においては、この装置２７は、そのような方程式を解くことができるクラメールのセルである。変形形態では、装置２７は方程式（１）および（２）を解くためのベクトル解析を行うベクトル・セルである。したがって、第２制御モジュール２９は、伝達モジュール４７および結合モジュール５６を含む。
【００７１】
要約すると、本発明においては、基準信号ＲｅｆＣ１およびＲｅｆＣ２は伝達モジュール４７および結合モジュール５６を用いて処理され結合される。基準信号ＲｅｆＣ１およびＲｅｆＣ２のこの結合およびこの処理の後には、結合モジュール５６の出力部において機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡが見られる。そして、設定信号ＲｅｆＣ１およびＲｅｆＣ２を生成するために、機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡが電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣと結合される。
【００７２】
さらに、機械制御系においては、増倍モジュール５７の入力部に基準信号ＲｅｆＣ２が印加される。この増倍モジュール５７は、基準信号ＲｅｆＣ２の値に車輪５のシャフト４の回転速度Ｗ２を乗算する。この増倍モジュール５７の出力部には動力信号Ｐ２が見られる。この動力信号Ｐ２は、車輪５のシャフト４によって伝達される動力に相当する。
【００７３】
この動力信号Ｐ２は、加算器５８の第１入力部に印加される。この加算器５８の第２入力部には動力信号ＰＥＬＥＣが印加される。こうして加算器５８は機械系内で消費される動力と、電気系内で消費される動力の加算を行う。したがってこの加算器５８の出力部には基準動力信号ＰＭＴＨが見られる。この基準動力信号ＰＭＴＨは、ペダル３２の踏み込み量に相当する加速を得るためにエンジン３から供給されるべき動力に相当する。
【００７４】
エンジンの第１マッピングモジュール５９の入力部にはエンジン３の基準動力信号ＰＭＴＨが印加される。この第１マッピングモジュール５９により、所与の動力を基にして、エンジン３の消費量が最小になるこのエンジンの回転数を求めることができる。したがってこのモジュール５９の出力部では、エンジン３のシャフト２の期待される回転速度に相当する基準信号ＲｅｆＷＭＴＨが見られる。
【００７５】
この基準信号ＲｅｆＷＭＴＨは、加算器６０の第１入力部に印加される。加算器６０の第２入力部には信号−ＷＭＴＨが印加される。この信号−ＷＭＴＨは、エンジン３のシャフト２の実回転速度に−１を乗算したものの信号に相当する。この−１の乗算はモジュール６４．１を使用して行われる。加算器６０の出力部ではエラー信号ＥＷが見られる。この信号ＥＷは、やはりＰＩ型、すなわち比例、積分型の制御補正装置である補正セル６１の入力部に印加される。この補正セル６１の出力部では、基準トルク信号ＲｅｆＣＭＴＨが見られる。この基準トルク信号ＲｅｆＣＭＴＨは、エンジン３のシャフト２において期待されるトルクに相当する。
【００７６】
この基準トルク信号ＲｅｆＣＭＴＨは、熱機関３の制御モジュール６２の入力部に印加される。この制御モジュール６２は特に、熱機関３の内部へのガソリンの噴射を制御する。エンジン３と制御モジュール６２の間では自動制御が行われる。この自動制御の応答時間は、電気系内で見られる１００マイクロ秒程度の応答時間に比べて長い。
【００７７】
モジュール１０の出力部では、トルクＣ２が車両の加速を発生する。その結果、最終的に車輪５のシャフト４の回転速度に相当する速度Ｗ２が得られる。この依存関係は、図３において既知の型式のセル６３で示してある。
【００７８】
同じくモジュール１０の出力部では、トルクＣ１により熱機関３の負荷トルクが規定される。その結果、この熱機関３の動力トルクと結合することにより、熱機関３の加速が得られ、最終的に速度ＷＭＴＨが得られる。この依存関係は、図３において既知の型式のセル６４で示してある。
【００７９】
熱機関３の速度ＷＭＴＨが測定され、信号ＷＭＴＨがモジュール６４．１の入力部に印加され、このモジュールで信号ＷＭＴＨの値に−１が乗算される。第２マッピングモジュール６５の入力部にはモジュール６４．１の出力部で見られる信号が印加される。この第２マッピングモジュール６５は、所与の回転速度について、エンジンによって消費される動力が最小になるようなトルクを求める。したがってこの第２マッピングモジュール６５の出力部には基準トルク信号ＲｅｆＣ１が見られる。この基準トルク信号ＲｅｆＣ１は、伝達モジュール４７の入力部に印加される。
【００８０】
変形形態では、補正セル４０および６１は、微分型のみ、あるいは積分型のみ、あるいは比例、微分、および積分型の補正セルである。
【００８１】
図４は、本発明による方法を用いた機械６および７のシャフト上で期待される基準トルクの調節のグラフである。横軸にＣＡをとり縦軸にＣＢをとった図に、電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣに関連付けられた複数の直線、および機械基準信号ＲｅｆＭＥＣＡに関連付けられた１つの直線を示す。電気ループ内の制御は、機械ループ内の制御よりも明らかに高速であるので、前述のように、ＷＡおよびＷＢは一定であるとみなされる。
【００８２】
電圧信号Ｖの第１処理の際、電気基準信号の第１の値ＲｅｆＥＬＥＣ１が発生する。この電気基準信号の第１の値ＲｅｆＥＬＥＣ１について、式ＲｅｆＥＬＥＣ１＝ＣＡ＊ＷＡ＋ＣＢ＊ＷＢのアフィン直線を示す。
【００８３】
伝達モジュールを使用して、基準信号ＲｅｆＣ１およびＲｅｆＣ２から計算された中間トルク信号Ｒｅｆ１ＣＡおよびＲｅｆ１ＣＢを発生させる。このように中間信号Ｒｅｆ１ＣＡおよびＲｅｆ１ＣＢを求めることにより、通過点Ｐを求めることができる。実際この点Ｐはこれらの中間信号Ｒｅｆ１ＣＡおよびＲｅｆ１ＣＢの値を座標として有する。
【００８４】
本発明によれば、制御装置２７は、式ＲｅｆＭＥＣＡ＝ＣＡ＊ＷＢ−ＣＢ＊ＷＡのアフィン直線を発生する。したがってＲｅｆＭＥＣＡに関連付けられた直線は通過点Ｐを通過する。ＲｅｆＭＥＣＡに関連付けられた直線は、この直線を、ＲｅｆＥＬＥＣ１に関連付けられた直線に対して直角にする方向係数を有する。
【００８５】
電気的基準ＲｅｆＥＬＥＣ１に関連付けられた直線と機械的基準ＲｅｆＭＥＣＡに関連付けられた直線との交点は点Ｉである。この点Ｉの座標は、制御セル４１および４２の入力部に印加すべき基準信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢの値に相当する。したがってこの方法により、ＲｅｆＥＬＥＣの直線上の候補となる点のうちから、その座標が２つの式（１）および（２）を満たす点を正確に求めることができる。
【００８６】
電気制御ループにより、機械制御ループによって発生される値を調節することができる。実際、２つの直線が交差することにより、シミュレーションによってできた点Ｐが点Ｉ側に移動する。
【００８７】
電圧信号Ｖの第２処理の際、電気基準信号ＲｅｆＥＬＥＣの値が変化し、ＲｅｆＥＬＥＣ２になる。ここでは、ＲｅｆＥＬＥＣ２に関連付けられた直線は、ＲｅｆＥＬＥＣ１に関連付けられた直線に平行である。実際、電圧信号Ｖの２つの処理の間で、機械のシャフトの回転速度ＷＡおよびＷＢは不変である。したがってトルク信号ＲｅｆＣＡおよびＲｅｆＣＢの値に相当する交点はＩ’に移動する。ＲｅｆＭＥＣＡおよびＲｅｆＥＬＥＣに関連付けられた直線が直角であることにより、相次いで行われる２つの処理の間の設定値の差を制限することができる。
【００８８】
もちろん、一般的な場合、ＲｅｆＥＬＥＣおよびＲｅｆＭＥＣＡに関連付けられた２つの直線の方向係数は、任意の値をとることができる。点Ｉは面（ＣＡ、ＣＢ）内の任意の位置であってよく、ＲｅｆＥＬＥＣおよびＲｅｆＭＥＣＡに関連付けられた直線は、この面内で３６０度の回転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明による方法を使用する動力伝達装置の略図である。
【図２】熱機関のシャフト、電気機械のシャフト、および車輪のシャフト同士を接続する機械アセンブリの略図である。
【図３】本発明による方法を使用する制御システムの略図である。
【図４】本発明による方法を使用することによって実施される、電気機械のシャフト上で期待される基準トルクの調節を示すグラフである。
【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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