(57)【要約】  本発明は、ハイブリッド車の、ヒートエンジン（２）のシャフト（１０）とホイール（６）アクスルシャフト（１２）の間における伝動方法に関している。本発明の方法は、（ｉ）クラッチ（３）によるヒートエンジンと（ｉｉ）ホイール（６）のアクスルシャフト（１２）とに接続する電気機械（４）、及び電気機械（４）から機構的に独立し、且つヒートエンジン（２）に接続する始動システム（３１）を具備する、伝動デバイス（１）を使用する。本発明によれば、ヒートエンジン（２）は、始動システム（３１）とクラッチ（３）とを用いてシャフト（１０）にトルクを同時に印加することにより始動する。
2008545576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド車のヒートエンジン（２）のシャフト（１０）とホイール（６）のシャフト（１２）の間の伝動方法であって、
−クラッチを介してヒートエンジン（２）に接続し、且つホイール（６）のシャフト（１２）に接続する電気機械（４）、及び電気機械（４）から機構的に独立し、且つヒートエンジン（２）に接続する始動システム（３１）を有する伝動装置（１）を使用し、
−ヒートエンジン（２）を、このエンジン（２）のシャフト（１０）に開始トルクを伝達することにより始動し、
−開始トルクを、始動システム（３１）とクラッチ（３）を同時に用いてエンジン（２）のシャフト（１０）にトルクを印加することにより伝達し、且つ
−クラッチ（３）によって印加されるトルク（−△Ｃ）を、電気機械（４）によってホイールシャフトに印加される補償トルク（△Ｃ）によって相殺することにより、ホイールに対するトルクの損失を減少させる、
方法。
【請求項２】
開始トルクが伝達される時に電気機械（４）が既に回転している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
クラッチ（３）によって印加されるトルク（−△Ｃ）と同じ値を有する補償トルク（△Ｃ）を印加する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
クラッチ（３）によってヒートエンジン（２）のシャフト（１０）にトルク（−△Ｃ）が印加されるのと同じ期間（ＴＣ）に亘り、補償トルク（△Ｃ）を印加する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
開始トルクが伝達された瞬間に、電気機械（４）をそのピークトルク（ＣＭＥＬＭＡＸ）未満で動作させる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ヒートエンジン（２）を始動させ、電気機械（４）の電源をオンにすると、ヒートエンジン（２）の回転速度（ＷＭＴＨ）が上昇し、このヒートエンジン（１０）によってクラッチ（３）の第一のプレート（８）に伝達される速度が、電気機械（４）によってクラッチ（３）の第二のプレート（９）に伝達される速度を超える、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
エンジン（２）によって第一のクラッチプレート（８）に伝達される回転速度（ＷＭＴＨ）が、電気機械（４）によって第二のクラッチプレート（８）に伝達される回転速度（ＷＭＥＬ）と等しい間に、クラッチ（３）が解除される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ヒートエンジン（２）によって第一のクラッチプレート（８）に伝達される回転速度（ＷＭＴＨ）が、電気機械（４）によって第二のプレート（９）に伝達される回転速度（ＷＭＥＬ）を超えると直ぐに、これらのプレート（８、９）を互いに対してスライドさせる、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
ヒートエンジンによって第一のクラッチプレート（８）に伝達される回転速度（ＷＭＴＨ）を、電気機械によって第二のプレート（９）に伝達される回転速度（ＷＭＥＬ）に収束させ、且つこれらの回転速度（ＷＭＥＬ、ＷＭＴＨ）が実質的に等しくなったら、クラッチ（３）を噛み合わせる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
クラッチが噛み合ったら、ヒートエンジン（２）のトルクと電気機械（４）のトルクを、ヒートエンジン（２）の燃料消費という観点からそれらの最適な設定値に収束させる、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ヒートエンジン（２）が始動したら、ヒートエンジンをその第一の圧縮ストロークで作動させて自律させ、次いで始動システム（３１）を遮断する、請求項１ないし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、車のヒートエンジンシャフトとホイールシャフトの間におけるハイブリッド車の伝動方法に関する。特に本発明の目的は、特にホイールに印加されるトルクの連続性を保証しながら、ヒートエンジンを瞬時に始動することにある。本発明は、自動車に特に有用な用途を有するだけでなく、あらゆる種類のハイブリッド推進式陸上車において実施できる。
【０００２】
ヒートエンジンからの熱エネルギーと電気機械からの電気エネルギーの組み合わせを用いて、駆動力を供給するハイブリッド車は周知である。このようなエネルギー源の組み合わせは、このような車の燃料効率を最適化するように行われる。この燃料効率の最適化により、ハイブリッド車では、熱エネルギーだけで動作する車より汚染を低減し、燃料の使用量を低減することが可能になる。
本明細書において、用語「始動」は、ヒートエンジンのクランクシャフトの回転の開始を意味するために用いる。用語「発動」は、ゼロ速度から非ゼロ速度に向かう車の初期の動きを意味するために用いる。
【０００３】
複数の種類のハイブリッド車用伝動装置が、特に効果的に開発されている。
ヒートエンジンと単一の電気機械とを有するハイブリッド伝動装置が周知である。このヒートエンジンのシャフトと、この電気機械のシャフトとは、クラッチを介して互に接続している。ギアボックスのような速度制御ユニットも、車の電気機械シャフトとホイールシャフトに接続している。このような装置は、二つの異なるモードで動作できる。「電気モード」と呼ばれる第一のモードでは、電気機械だけが車の駆動力を供給する。「ハイブリッドモード」と呼ばれる第二のモードでは、電気機械とヒートエンジンが一緒に車の駆動力を供給する
【０００４】
ハイブリッドモードでは、電気機械によって供給されるパワーにより、ホイールシャフトに印加されるトルクを調整しながら、車の燃料消費が最適化される動作点にヒートエンジンのトルクと速度とを調整することが可能である。
伝動装置の部材である、ヒートエンジン、クラッチ、電気機械、及び速度制御ユニットの各々は、ローカルな制御装置によって制御され、次いで「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命令される。このコンピュータは、独立させるか、又はエンジン制御コンピュータのような別のコンピュータに一体化することができる。この監視コンピュータは、特に伝動装置の様々な部材の動きを互いに同期させるプログラムを実行する。このような同期化は、加速に対する運転者の要望を最大限に満足させるように行われる。
【０００５】
正確には、ユーザが希望する加速と車両の走行条件とに基づいて、監視コンピュータが、装置の様々な部材を制御し、動作モードを選択し、様々な部材の移行段階を調節し、エンジンと電気機械の動作点を選択する。用語「走行条件」は、車の動作に影響し得る外部パラメータと、車のパラメータとを含む。例えば、車の速度と加速度は車のパラメータであり、一方丘の傾斜と路面湿度は外部パラメータである。
【０００６】
図１は、従来技術による伝動装置１の概略図である。この伝動装置１は、ヒートエンジン２、クラッチ３、電気機械４、例えばギアボックス５から成る速度制御ユニット、及びホイール６を具備し、それらが牽引ドライブを形作している。
具体的には、クラッチ３は、第一クラッチプレート８と第二クラッチプレート９とを有する。第一クラッチプレート８は、ヒートエンジン２のシャフト１０に接続している。第二クラッチプレート９は電気機械４のシャフト１１に接続している。更に、電気機械４のシャフト１１とホイール６のシャフト１２が、ギアボックス５の入力１３と出力１４にそれぞれ接続している。
【０００７】
前述のように、伝動装置１は、二つの異なるモードで動作できる。電気モードでは、ホイール６のシャフト１２は電気機械４だけで駆動される。次いでクラッチ３が解除され、よってヒートエンジン２のシャフト１０と機械４のシャフト１１は互いに連結されない。この電気モードでは、機械４が全般にエンジンを動作させる。このとき、特定の実施形態では、機械４は、特にインバータ１９を介して、バッテリのような貯蔵システム１８からエネルギーを取り出す。バッテリ１８はＤＣ電圧信号を送る。つまり、電気モードでは、インバータ１９はバッテリ端子２０と２１の間で検出可能なＤＣ電圧信号をＡＣ電圧信号に変換し、このＡＣ電圧信号は機械４のフェーズ２２−２４に印加される。
ハイブリッドモードでは、ホイール６のシャフト１２は、ヒートエンジン２と電気機械４とによって駆動される。この場合、クラッチ３が噛み合い、よってヒートエンジン２のシャフト１０とホイール６のシャフト１２が互いに連結する。機械４は、エンジン又は発電機として作用し、ホイール６のシャフト１２にパワーを伝達することにより、このシャフト１２で検出可能なトルクを設定トルクに調整する。従って、機械はバッテリ１８と常にエネルギーを交換する。
【０００８】
ハイブリッドモードと電気モードでは、車の減速と同時に行われるバッテリ再充電段階の間に、電気機械４が発電機として作用する。このような再充電段階において、電気機械４はバッテリ１８にエネルギーを供給する。次に、インバータ１９が電気機械４のフェーズ２２−２４で検出可能なＡＣ電圧信号を、バッテリ１８の端子２０及び２１に印加されるＤＣ電圧信号に変換する。
更に、伝動装置１は独立始動システム３１を有する。この始動システム３１は、駆動システム３２、３３、３５を介してヒートエンジン２に接続し、その回転を駆動してエンジンを始動する。始動システム３１は、機械４から機構的に独立している。即ち、システム３１は、牽引ドライブからパワーを取り出さず、且つ特にホイール６のシャフト１２からトルクを取り出さずに、エンジン２を始動する。
【０００９】
特定の実施形態では、駆動システムは、そのシャフト１０の一端に取り付けられた第一のプーリ３２を有する。始動システム３１は、そのシャフト３４の一端に取り付けられた第二のプーリ３３を有する。ベルト３５が、これら二つのプーリ３２及び３３の間の溝内を走っており、始動システム３１をヒートエンジン２に接続している。
伝動装置１はまた、フライホイール３８を有することができる。このフライホイール３８は、周期的な変動を除外することにより、ヒートエンジン２からホイール１２のシャフト６へ確実にトルクを連続的に伝達する機能を有する。
【００１０】
実際に、電気機械４は、概して三相同期機械である。この種の機械は、コンパクトなデザインと優れた出力を特徴としている。
クラッチ３は、湿式又は乾式の円板クラッチである。一変形例として、クラッチ３は三つ以上のプレートを有する。
【００１１】
更に、伝動装置１は、専用の監視コンピュータ２６を有する。この監視コンピュータ２６は、マイクロプロセッサ２７、プログラムメモリ２８、データ貯蔵部２９、及び入力−出力インターフェース３０を有し、これらは通信バス３６を介して互いに接続している。
データ貯蔵部２９はデータＤ１〜ＤＮを含み、これらのデータは特に、伝動装置１の様々な部材、即ち、ヒートエンジン２、クラッチ３、電気機械４、ギアボックス５、及び始動システム３１の特徴に対応している。データＤ１〜ＤＮの一部は、例えば、これらの部材の応答時間を表している。他のデータＤ１〜ＤＮは、例えば、これらの部材に付随するシャフトに印加可能な最大及び最小トルクを表している。
【００１２】
入力−出力インターフェース３０は、センサの出力（図示せず）で検出可能な信号Ｍ１〜ＭＮを受信する。これらのセンサにより、車の走行条件を検出することができる。例えば、加速度及び速度センサにより、任意の瞬間における車の加速度及び速度の各々を知ることができる。傾斜センサにより、車がスロープ上に位置しているかどうかが分かる。更に、インターフェース３０は、運転者が要求するホイールのトルクを表す信号ＭＡＣＣを受信する。この信号ＭＡＣＣは、加速度計ペダル３７が押し下げられた距離の関数である。
データＤ１〜ＤＮ、走行条件、及び運転者が求める加速に従って、マイクロプロセッサ２７は、特定のモードで伝動装置１の動作を開始するプログラムＰ１〜ＰＮの内の一つを実行し、ホイール６のシャフト１２で検出可能なトルクを調整する。具体的には、プログラムＰ１〜ＰＮの内の一つが実行される時、マイクロプロセッサ２７はインターフェース３０に命令して、信号ＯＭＴＨ、ＯＥＭＢ、ＯＭＥＬ、ＯＢＶ、及びＯＤＥＭを、ヒートエンジン２、クラッチ３、電気機械４、ギアボックス５、及び始動システム３１の各々に送らせ、それらを制御する。
更に、伝動装置１の部材２ないし５及び３１の各々は、これらの部材に付随するシャフトで検出可能なトルク値を制御する内部制御システムを有する。
【００１３】
一実施例では、運転者が僅かな加速を要求すると、監視コンピュータ２６は様々な部材２〜５と３１に命令して、伝動装置１を電気モードで動作させる。この時、ホイール６のシャフト１２に印加されるトルクは、ギア比によって調整されて、電気機械４のシャフト１１で検出可能なトルクと等しい。対照的に、強い加速が要求されると、コンピュータ２６は様々な部材２〜５と３１に命令して、装置１をハイブリッドモードで動作させる。この時、ホイール６のシャフト１２に印加されるトルクは、電気機械４のシャフト１１で検出可能なトルクと等しく、次いでヒートエンジン２のシャフト１０と機械４のシャフトとで検出可能なトルクの合計と等しくなる。
車が電気モードからハイブリッドモードに変わる時、ヒートエンジン２のトルクが取得できなくなる移行レジームがある。即ち、この移行レジームの間に、ヒートエンジン２が始動して、そのシャフト１０が電気機械４のシャフト１１と連結し始め、この間はヒートエンジン２からホイール６のシャフト１２にトルクが伝達されない。この移行レジームは、車速又はギアの係合とは無関係に、走行時間１時間あたり２百回以上生じ得るので、特に重大である。
【００１４】
従って、移行レジーム中、監視コンピュータ２６は正確に始動システム３１を制御して、運転者が車のモード変更に気付かないようにしなければならない。従って、ヒートエンジン２の始動時間は、加速中に最小でなければならない。更に、運転者が求める加速レベルが移行レジーム中ずっと提供されて、運転者を安心させる音響が確実に提供されなければならない。
既存の伝動装置１では、電気モードからハイブリッドモードへ切り替えるために、始動システム３１は、ヒートエンジン２に開始トルクを伝達する。この開始トルクは、最初の圧縮ストロークによりヒートエンジンを動かして、ストロークを自律的なものにするために、ヒートエンジン２のシャフトに印加されるトルクに対応している。しかしながら、この方法では、運転者がエンジン始動の振動を感じない程短時間で、エンジン２を始動することができない。これについて後述する。
【００１５】
図２は、システム３１だけを用いてエンジン２を始動する時、伝動装置１の様々な部材２〜５で検出可能な信号のタイミングのダイアグラムを複数個示す。
具体的には、図２は、トルク信号ＣＥＭＢ、ＣＭＥＬ、及びＣＭＴＨを示し、これらはそれぞれクラッチ３、機械のシャフト１１、及びエンジンのシャフト１０で検出可能なトルクを表す。
【００１６】
図２は、ホイール６のシャフト１２に印加される設定トルク、及びこのシャフト１２で実際に検出可能なトルクをそれぞれ表す、トルク信号ＣＣＯＮＳ及びＣＲＥＥＬの時間の経過に伴う変化も示す。トルク設定信号ＣＣＯＮＳは、特に、センサから到来する信号Ｍ１〜ＭＮと加速信号ＭＡＣＣから生成される。
信号ＯＥＭＢとＯＤＥＭは、コンピュータ２６からクラッチ３と始動システム３１に送られて、それらに命令する。単純にするために、信号ＯＭＴＨ、ＯＭＥＬ及びＯＢＶは図示しない。
【００１７】
図２はまた、電気機械４の回転速度ＷＭＥＬと、ヒートエンジン２の回転速度ＷＭＴＨの、時間の経過に伴う変化を単一のタイミングダイアグラムに示したものである。
以下の説明では、値ＣＭＥＬＭＡＸは、電気機械４のトルクのピーク又は最大値を表し、値ＣＭＥＬＮＯＭはこの機械４の公称トルクを表す。
【００１８】
時刻ｔ０において、機械４のパワーは既にオンであり、即ち既に回転している。従って、車は既に発動しており、言い換えれば既に動いている。ヒートエンジン２はオフなので、時刻ｔ０における回転速度ＷＭＴＨ及びトルクＣＭＴＨはいずれもゼロである。
時刻ｔ０とｔ１の間で、設定トルクＣＣＯＮＳは機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸであるポイントまで増加し、時刻ｔ１では既にこのピークトルクに到達している。時刻ｔ０とｔ１の間で、機械４のトルクＣＭＥＬは増加して、要求された設定トルクＣＣＯＮＳに合致する。従って、ホイール６のシャフト１２で測定されるトルクＣＲＥＥＬは、設定トルクＣＣＯＮＳと一致する。機械４の回転速度ＷＭＥＬは、ゼロでなく、直線的に増加する。ヒートエンジン２は依然としてオフであり、そのシャフト１０は電気機械４のシャフト１１に連結していない。従って、エンジン２のトルクＣＭＴＨと回転速度ＷＭＴＨは共にゼロである。
【００１９】
時刻ｔ１において、運転者が特定の方法でアクセルペダル３７を押し下げると、コンピュータ２６は車のモードの変更要求を表す信号ＭＡＣＣを受信する。
これにより、時刻ｔ１とｔ２の間で、伝動装置１は第一の移行段階に入る。この第一の段階では、トルク信号ＣＣＯＮＳ、ＣＲＥＥＬ、及びＣＭＥＬは、機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸと常に等しい。コンピュータ２６によりプログラムＰ１〜ＰＮの内の一つが完了すると、信号４３が始動システム３１に送られる。この信号４３は、システム３１に命令し、システム３１はヒートエンジン２の回転を駆動してエンジンを始動させる。次に、このヒートエンジン２の始動トルクに応じて、トルク信号ＣＭＴＨが検出可能になる。この時、エンジン２の回転速度ＷＭＴＨは、電気機械４の回転速度より小さいままであるが、増大しつつある。従って、ヒートエンジン２はその第一圧縮ストロークで動くが、機械４のシャフト１１にまだ連結されていないので、シャフト１２にはトルクを伝達していない。
【００２０】
時刻ｔ２とｔ３の間で、伝動装置１は第二の移行段階に入る。この第二の段階では、トルク信号ＣＣＯＮＳ、ＣＲＥＥＬ、及びＣＭＥＬの値は、ＣＭＥＬＭＡＸと常に等しい。ヒートエンジン２のトルク信号ＣＭＴＨは僅かに減少し、一方このエンジン２の回転速度ＷＭＴＨは増加して、時刻ｔ３において電気機械４の回転速度ＷＭＥＬに達する。クラッチ３で検出可能なトルクＣＥＭＢはない。この第二の段階の目的は、後述するように、エンジン２の速度を上げることにより、クラッチプレート８と９とを互いに対してスライドさせ始めることである。
時刻ｔ３とｔ４の間で、伝動装置１は第三の移行段階に入る。この第三の段階では、トルク信号ＣＣＯＮＳは、機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸに等しい。更に、この第三段階では、エンジン２の回転速度ＷＭＴＨが機械４のＷＭＥＬを超えるとすぐに、コンピュータ２６によって信号４４がクラッチ３に送られる。この信号４４はクラッチプレート８と９に命令して、互いに対するスライドを開始させる。次いでエンジン２は、クラッチ３を介してそのトルクＣＭＴＨの一部をシャフト１２に伝達する。従って、クラッチ３で検出可能なトルクは、較正可能に、一実施例においては直線的に増加し、一方、機械４のトルク信号ＣＭＥＬはそれに対応して減少する。従って、トルクＣＲＥＥＬは、設定トルクＣＣＯＮＳと常に等しい。
【００２１】
時刻ｔ４とｔ５の間で、伝動装置１は第四の移行段階に入る。この第四段階では、まずエンジンが同期化し、第二にクラッチ３が噛み合う。ヒートエンジン２が同期化すると、その回転速度ＷＭＴＨが電気機械４のＷＭＥＬに収束し、これらの二つの速度が実質的に等しくなると、信号４５がクラッチ３に送られて、クラッチに噛み合うよう命令する。つまり、クラッチのトルクＣＥＭＢは、このクラッチ３が噛み合うまで増加し、次いで横ばい状態になる。機械４のトルク信号ＣＭＥＬは、クラッチ３のトルクＣＥＭＢに対してほぼ対称に減少する。トルク信号ＣＲＥＥＬとトルク信号ＣＣＯＮＳは、ピークトルクＣＭＥＬＭＡＸに等しい。
時刻ｔ５とｔ６の間で、伝動装置１は第五の移行段階に入る。この第五段階では、トルク設定信号ＣＣＯＮＳは、例えば階段状に、少し増加する。装置１のエンジン部材２及び４は、ヒートエンジン２の燃料消費という観点から最適なトルク設定値にまだ達していない場合、当該最適な設定値に向かって収束する。更に、クラッチトルク信号ＣＥＭＢは増加し、クラッチ３を噛み合った状態に保つ。エンジン２と機械４の回転速度ＷＭＴＨ及びＷＭＥＬは、車速と共に増加する。
【００２２】
この方法により、駆動プロセスからヒートエンジンの始動プロセスを分離することができる。しかしながら、それ自体が始動システムを用いることにより、エンジン２は、その振動を運転者が感じることができる速度で長期間動作することが必要となる。
具体的には、始動システム３１のトルクは、システムの速度が、３００〜４００ｒｐｍの値を持つ危険速度ＷＣより小さい時に大きく、これに対し、システム３１がこの危険速度ＷＣより大きい速度で動作している時にトルクは小さい。従って、ヒートエンジン２は、始動の間は、それが自律的になるまで危険速度ＷＣ未満の速度で動作する。エンジン速度が３００〜４００ｒｐｍの危険速度未満である時、エンジンの圧縮／膨張サイクルにより、エンジンのサスペンションを介して車体のシャーシに伝達される低周波振動が生じる。従って、運転者はこれらの振動を感じることになり、これは不快感を生じ得る。
【００２３】
従って、本発明は、車のモードの変更中に生じ得る始動時間及びヒートエンジンに関する問題を解決することを提案する。
このために、本発明では、始動システムとクラッチの組み合わせを用いてヒートエンジンを始動する。このように、電気モードからハイブリッドモードに変わるとき、クラッチと始動システムは、開始トルクをヒートエンジンに同時に伝達し、エンジンを始動させる。
【００２４】
このように、トルクはエンジンがオフの間に増加する。実際に、エンジンが始動する瞬間にエンジンシャフトで検出可能なトルクは、始動システムのシャフトで検出可能なトルクとホイールシャフトで検出可能なトルクの一部の合計に等しい。従って、クランクシャフトの回転が加速し、エンジンの振動が最も激しくなる速度でエンジンが作動する期間が短縮される。エンジン回転の始動に要する時間が短縮されることにより、全体的なエンジン始動時間を大幅に短縮することができる。従って、始動時間の短縮により、エンジンの始動決定をこれまでより柔軟に調節できるので、車の燃料消費と運転者の快適さとを最適にバランスさせることができる。
本発明による始動方法は、エンジンの始動を更に頑強且つ確実なものにすることもできる。即ち、本発明により、エンジンの始動にはクラッチが関与するので、始動システムのみの特性と活用性に対する依存度が減少する。
【００２５】
更に、本発明による方法を効果的に使用して、始動システムの動作性能を低減し、伝達コストを低減することができる。即ち、開始トルクの一部がクラッチによって印加されるので、自らエンジンを始動させるシステムより小型で廉価な始動システムを使用できる。
クラッチによってエンジンシャフトに印加されるトルクは、ホイールシャフトから取り出される。開始トルクが伝達される間に、こうして電気機械がホイールシャフトに補償トルクを印加することにより、運転者が不快に感じ得るこのトルクの急激な変動が生じない。
【００２６】
このために、電気機械は、そのピークトルクより小さいトルクで動作し、よってクラッチによって取り出されたトルクを相殺するのに十分なトルクを残すことができる。特定の実施形態では、電気機械は、移行段階を除いて、公称トルクを最大として動作することにより、トルクを増大することができ、クラッチによって取り出されたトルクを相殺することができる。
【００２７】
従って、本発明はハイブリッド車のヒートエンジンシャフトとホイールシャフトの間の伝動方法に関し、本方法では、
−クラッチを介してヒートエンジンに接続し、且つホイールシャフトに接続する電気機械と、電気機械から機構的に独立しており、且つヒートエンジンに接続する始動システムとを有する伝動装置を使用し、
−ヒートエンジンを、このエンジンのシャフトに開始トルクを伝達することにより始動させ、
−開始トルクを伝達するために、始動システムとクラッチにより、エンジンシャフトに同時にトルクを印加することを特徴とする。
【００２８】
後述の説明及び添付図面により、本発明を更に詳細に説明する。これらの図面は説明を目的としており、本発明を限定的に表わしているものではない。
【実施例】
【００２９】
図３は、本発明による方法を実施する時、即ち、独立システム３１とクラッチ３が一緒にエンジンシャフトに開始トルクを印加して、当該シャフトを始動する時の、伝動装置１の様々な部材２〜５で検出可能な信号のタイミングダイアグラムを示す。様々な信号を比較できるように、初期条件とトルク設定信号ＣＣＯＮＳは図２と同じである。
具体的には、時刻ｔ０’とｔ１’の間で、トルク設定信号ＣＣＯＮＳは、特に運転者からの加速要求に応じて、連続的に増加する。この設定トルクＣＣＯＮＳは増大して、時刻ｔ１’では、電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸであるポイントに既に達している。更に、機械４のトルクＣＭＥＬは、時刻ｔ０’とｔ１’の間で増加し、そのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸの値より小さいトルク値で安定する。機械４の回転速度ＷＭＥＬは、ゼロでなく、直線的に増加する。ヒートエンジン２はオフであり、そのシャフト１０は機械４のシャフト１１に連結していない。従って、エンジン２のトルクＣＭＴＨと回転速度ＷＭＴＨは共にゼロである。ホイール６のシャフト１２で測定されるトルク信号ＣＲＥＥＬは、トルク信号ＣＭＥＬに対応する。クラッチ３で検出可能なトルクはない。
【００３０】
時刻ｔ’１において、ペダルの角度の変化が閾値より大きい場合、コンピュータ２６は、車のモードの変更を表わす信号ＭＡＣＣを受信する。
時刻ｔ’１とｔ’２の間で、伝動装置１は第一移行段階に入る。この第一段階では、設定トルクＣＣＯＮＳは、ピークトルクＣＭＥＬＭＡＸと常にほぼ等しい。時刻ｔ’１において、三つの信号４７〜４９は、コンピュータ２６によって、各々クラッチ３、電気機械４及び始動システム３１に同時に送られる。信号４７及び４９は、各々クラッチ３及び始動システム３１に命令することにより、一緒にヒートエンジン２に開始トルクを同時に伝達し、当該エンジンを回転させる。この開始トルクＣＡＲＲの一部はシステム３１によって、他の一部はクラッチ３によって伝達される。従って、ギア比が調整された状態で、ヒートエンジン２のシャフト１０に始動システム３１によって印加されるトルクと、クラッチ３によって印加されるトルク−△Ｃとの合計は、少なくともこのエンジンの最小開始トルクに等しい。トルク−△Ｃは、クラッチ３によってホイール６のシャフト１２から取り出される。
【００３１】
信号４８がこの機械４に送られることにより、この機械４のトルクが、クラッチ３によってシャフト１２から取り出されたトルクを相殺する補償トルク値△Ｃだけ増加する。機械４によってシャフト１２に印加される補償トルク△Ｃは、好ましくは、クラッチ３によって印加されるトルク−△Ｃと同じ値を有する。更に、補償トルク△Ｃは、クラッチ３がホイールシャフト６からトルク△Ｃを取り出すのと同じ期間ＴＣ中に、機械４によってシャフト１２に印加される。
補償トルク△Ｃの提供を可能にするために、電気機械４は、電気モードではそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸより小さいトルクで動作する。モード変更の間は、クラッチ３がエンジン２に可能な最大限のトルクを提供できるように、電気機械４はその最大トルクＣＭＥＬＭＡＸ未満で動作する。
【００３２】
更に、この第一移行段階の間、ヒートエンジン２のトルク信号ＣＭＴＨが検出可能であり、これはその始動トルクに対応している。次いで、エンジン２の回転速度ＷＭＴＨは増加を続けるが、機械４の回転速度ＷＭＥＬを超えることはない。エンジン２は、依然として機械４のシャフト１１に連結していないので、そのトルクをホイール１２シャフト６にまだ伝達していない。従って、トルクＣＲＥＥＬは、機械４のトルクに等しい。第一移行段階の目的は、エンジン２を第一圧縮ストロークで作動させ、それを自律するのに十分な速度ＷＭＴＨまで上昇させることである。通常、エンジンがこの自律速度に達すると直ちに、始動システム３１が遮断する。
時刻ｔ２’とｔ３’の間において、伝動装置１は第二移行段階に入る。この第二段階では、設定トルクＣＣＯＮＳは常にＣＭＥＬＭＡＸとほぼ等しい。エンジン速度ＷＭＴＨは依然として増加しつつあり、エンジン２によってクラッチプレート９に伝達される回転速度ＷＭＴＨが、機械４によってプレート８に伝達される回転速度と等しくなった瞬間、クラッチ３が解除される。即ち、エンジン２が自律したら、クラッチ３は速度が交差する瞬間に解除され、これによってクラッチ３により伝達されたトルクが逆転することによりトルクが不連続となる可能性を回避する。
【００３３】
電気機械４のシャフト１１の回転速度ＷＭＥＬは直線的に増加するが、ヒートエンジン２のシャフト１０の回転速度ＷＭＴＨは、電気機械４の回転速度ＷＭＥＬに達するように増加する。
エンジン２によって第一のクラッチプレート８に伝達される回転速度ＷＭＴＨが機械４によって第二のプレート９に伝達される回転速度を超えると直ちに、監視コンピュータ２６によって信号５０がクラッチ３に送られる。この信号５０は、クラッチプレート８と９に命令し、それらを互いに対してスライドさせ始める。すると、エンジン２は、クラッチ３を介してそのトルクＣＭＴＨの一部をホイール６のシャフト１２に伝達する。クラッチ３において検出可能なトルク信号ＣＥＭＢは較正自在に直線的に増加し、一方機械４のトルク信号ＣＭＥＬはトルク信号ＣＥＭＢに対してほぼ対称に減少する。
【００３４】
時刻ｔ３’とｔ４’の間で、伝動装置１は第三移行段階に入る。この第三段階では、原則的に、ヒートエンジンによって第一のクラッチプレート８に伝達される回転速度が電気機械４によって第二のプレート９に伝達される回転速度に収束する間に、エンジンが同期化する。設定トルクＣＣＯＮＳは、常にピークトルクＣＭＥＬＭＡＸにほぼ等しい。
時刻ｔ４’とｔ５’の間で、伝動装置１は第四移行段階に入る。この第四移行段階では、原則的に、クラッチ３が噛み合う。具体的には、エンジン２及び機械４によってそれぞれ駆動されるクラッチ８及び９の回転速度がほぼ等しくなると、コンピュータ２６によって信号５１がクラッチ３に送られる。この信号５１は、このクラッチ３に噛み合うように命令する。
【００３５】
次いで、エンジンの回転速度ＷＭＴＨ及び機械の回転速度ＷＭＥＬが等しくなる。例えば、この信号５１は、ヒートエンジン２の回転速度ＷＭＴＨと電気機械４の回転速度ＷＭＥＬの差異の絶対値が、機械４の回転速度ＷＭＥＬの０〜１５％の値より小さくなる時に送られる。更に、クラッチ３のトルク信号ＣＥＭＢは増加して安定し、一方トルク信号ＣＭＥＬは減少して安定する。
時刻ｔ５’とｔ６’の間で、伝動装置１は第五移行制御段階に入る。この第五段階では、設定トルクＣＣＯＮＳは、較正自在に、例えば段階的に僅かに増加する。すると、装置１のエンジン部材２及び４は、その時点でそれらの最適なトルク設定信号に達していない場合、当該設定信号に向かって収束する。クラッチは噛み合った状態を保ち、そのトルクＣＥＭＢは増大してトルクＣＭＴＨに追いつく。ヒートエンジンの回転速度ＷＭＴＨ及び電気機械の回転速度ＷＭＥＬは、車速に伴って増加する。トルク信号ＣＲＥＥＬは、トルク設定信号ＣＣＯＮＳの変化に対応する。
【００３６】
クラッチと始動システムを組み合わせて使用することにより、エンジン２の回転数が、始動システムだけを用いて開始トルクを伝達する時よりも早く増大することが分かる。即ち、本発明による方法により、エンジン２は、期間τ１より短い期間τ２の間、危険速度ＷＣより低速で作動する。これについて後述する。
【００３７】
図４は、クラッチ３によって印加された異なるトルクレベルに応じたエンジン２の回転速度ＷＭＴＨの増加を、曲線５７〜６０を用いて示すグラフである。
曲線５７〜６０の各々は、中間値の周辺で振動している。このような振動は、エンジン回転速度の値の特定のサンプリングパターンに起因する。
【００３８】
具体的には、曲線５７は、クラッチ３によってゼロトルクが印加される時のヒートエンジン２の回転速度を表す。この曲線５７は、始動システム３１だけを用いてエンジン２を始動させる従来技術による方法に対応している。この方法では、エンジン２は、約０．５秒に等しい期間τ１の間、５００ｒｐｍの危険速度ＷＣ未満で動作する。
曲線５８、５９、及び６０は、始動システム３１によって印加されるトルクに加えて、クラッチ３により１０、２０又は３０Ｎ・ｍのトルクがヒートエンジン２のシャフトに印加される場合のヒートエンジン２の回転速度の変化を表している。
【００３９】
クラッチによって１０Ｎ・ｍのトルクが印加される場合、ヒートエンジン２は、約０．４秒に等しい期間τ２の間、危険速度ＷＣ未満で動作する。クラッチによって２０Ｎ・ｍのトルクが印加される場合、ヒートエンジン２は、約０．３５秒に等しい期間τ３の間危険速度ＷＣ未満で動作する。クラッチによって３０Ｎ・ｍのトルクが印加される場合、ヒートエンジン２は約０．２５秒に等しい期間τ４の間危険速度ＷＣ未満で動作する。
従って、３０Ｎ・ｍのトルクがシャフトに印加された場合、ヒートエンジン２は、始動システム３１だけを用いてヒートエンジン２を始動する時の半分の時間だけ、５００ｒｐｍ（危険速度）未満の速度で動作することが分かる。
【００４０】
実際には、クラッチにより、エンジンシャフトに１０〜４０Ｎ・ｍのトルクを印加することが好ましい。
このように、本発明による方法は、全体の始動時間を短縮することができる。つまり、クランクシャフトがホイールシャフトの速度に達するまでの時間を短縮されるので、クラッチの同期化が期待できる。
【００４１】
更に、始動システムによって供給されるトルクをクラッチによって伝達されるトルクで補うことにより、エンジンの圧縮トルクを瞬時に上回ることが可能になるので、始動の安定性が向上する。このようにして、好ましくないクランクシャフトの初期位置に起因する始動失敗の確率が低減する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来技術による伝動装置の概略図である。
【図２】従来技術の方法を用いた場合の、モード変更中に従来技術による伝動装置の部材上で検出可能な信号のタイミングのダイアグラムである。
【図３】本発明による方法を用いた場合の、モードの変更中に従来技術による伝動装置の部材上で検出可能な信号のタイミングのダイアグラムである。
【図４】クラッチにより本発明のエンジンのシャフトに印加される異なる開始トルク値について、時間の経過に伴うヒートエンジンの回転速度を示すダイアグラムである。
【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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