(57)【要約】  本発明は基本的に自動車両の動力伝達装置（１．１）に関する。この装置（１．１）は、熱機関（２）と、第１および第２クラッチディスク（８、９）を含むクラッチ（３）と、電気機械（４）と、車輪（６）とで形成された駆動系を含む。機械（４）のシャフト（１０）はさらに車輪（６）のシャフト（１２）に連結される。本発明によれば、この装置（１．１）は電気機械（４）から機械的に独立した起動システム（７）を含む。この起動システム（７）は熱機関（２）に連結される。
2008532827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方ではクラッチ（３）によって熱機関（２）に連結され、他方では車輪（６）のシャフト（１２）に連結された電気機械（４）を含む自動車両の動力伝達装置（１．１）を使用する動力伝達方法であって、電気機械（４）がすでに回転中のとき、熱機関（２）を起動するために、
電気機械（４）から機械的に独立している起動システム（７）を用いて熱機関（２）のシャフト（１０）を回転駆動させることにより、熱機関（２）のシャフト（１０）に駆動トルク（ＣＡＲＲ）を伝達する方法において、
起動システム（７）が車両の駆動に関与しない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）を起動した後、熱機関（２）のシャフト（１０）の回転速度（ＷＭＴＨ）が電気機械（４）のシャフト（１１）の回転速度（ＷＭＥＬ）を上回るまでこの回転速度（ＷＭＴＨ）を増加させることを特徴とする請求項２から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
熱機関（２）を起動した後、クラッチディスク（８、９）を相互に滑らせ、このクラッチ（３）のディスクのうちの一方（８）が熱機関（２）のシャフト（１０）に連結され、このクラッチ（３）のディスクのうちの他方（９）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）のシャフト（１０）の回転速度（ＷＭＴＨ）を電気機械（４）のシャフト（１１）の回転速度（ＷＭＥＬ）に向けて収束させ、
熱機関（２）のシャフト（１０）の回転速度（ＷＭＴＨ）が電気機械（４）のシャフト（１１）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、熱機関（２）および電気機械（４）を、熱機関（２）の消費に関して最適な設定トルクに向けて収束させることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
熱機関（２）が起動された後、熱機関が自律状態になるよう最初の圧縮を始めるのを待ち、次いで起動システム（７）を遮断す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】
一方ではクラッチ（３）によって熱機関（２）に連結され、他方では車輪（６）のシャフト（１２）に連結された電気機械（４）を含む自動車両の動力伝達装置（１．１）であって、電気機械（４）から機械的に独立した起動システム（７）を含み、この起動システム（７）が熱機関（２）に連結されている装置において、
起動システム（７）が車両の駆動に関与しないようになっていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
クラッチ（３）が機械式クラッチであることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
第１および第２ディスク（８、９）を含み、第１ディスク（８）が熱機関（２）のシャフト（１０）に連結され、第２ディスク（９）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１０に記載の装置。
【請求項１２】
起動システム（７）のシャフト（３１）がベルト（１７）を介して熱機関（２）のシャフト（１０）に連結され、このベルト（１７）が、熱機関（２）のシャフト（１０）に係合された第１プーリ（１５）と、起動システム（７）のシャフト（３１）に係合された第２プーリ（１６）とを通過することを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
フライホイール（２５）を具備し、このフライホイール（２５）が、熱機関（２）とクラッチ（３）との間でこの熱機関（２）のシャフト（１０）に連結されることを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
電気機械（４）に連結されたエネルギ保存システム（１８）を含むことを特徴とする請求項９から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
保存システム（１８）がバッテリであることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
特に要求された加速に対応する受信信号（ＭＡＣＣ、Ｍ１〜ＭＮ）に応じて装置の動作モードの変更を指令する監視コンピュータ（２６）を含むことを特徴とする請求項９から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
監視コンピュータ（２６）が、特定の動作点で熱機関（２）および電気機械（４）を作動させる手段（２６．１〜２６．４）を含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
起動システム（７）が被操作スタータであることを特徴とする請求項９から１７のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、自動車両の熱機関と車輪との間で動力を伝達する装置に関する。本発明は、車輪に加えられるトルクの連続性を特に確保することにより、この車両の運転をより快適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、あらゆる種類のハイブリッドエンジン式地上車両にも利用することができよう。
【０００２】
本書類では、「起動」という用語は、熱機関のクランクシャフトが回転し出すのを示すのに用いられる。「走行開始」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に車両が動き出すのを示すのに用いられる。「作動」という言葉は、電気機械について、そ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を併用するハイブリッドと呼ばれる車両が知られている。このようなエネルギの併用は、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、ハイブリッド車両の汚染および消費は、熱エネルギ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なる。ハイブリッド車両用動力伝達装置として複数の種類の装置が知られている。
【０００４】
まず、エンジンと一対の電気機械とを含むハイブリッド型の伝達装置が知られている。車輪のシャフト、エンジンシャフト、および２つの機械のシャフトは、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、一般に少なくとも２つの遊星歯車で構成される。そのような伝達装置は、フランス特許出願公開ＦＲ−Ａ−２８３２３５７号に記載されている。
【０００５】
また、１つの熱機関とただ１つの電気機械とを含むハイブリッド型の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。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車輪のシャフトを駆動する。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ともに車両の車輪のシャフトを駆動する。
【０００６】
ハイブリッドモードにおいては、電気機械によって供給される動力により、熱機関のトルクおよび回転数を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節することができる。
【０００７】
この目的のため、伝達装置の各機構、すなわち熱機関、クラッチ、電気機械、変速要素は近接する制御装置によって操作され、この制御装置自体も、監視コンピュータと呼ばれる専用のコンピュータによって操作される。このコンピュータは単独であってもよく、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、伝達装置の種々の要素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、運転者の加速意志にできるだけ応えるように実行される。
【０００８】
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操作し、動作モードを選定し、種々の機構の過渡的段階を調整し、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意味する。たと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傾斜度または周囲温度は外部状況となる。
【０００９】
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、熱機関２、クラッチ３、電気機械４、ギアボックスや変速装置などの変速要素５、および駆動系を形成する車輪６を含む。
【００１０】
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。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。
【００１１】
上でわかるように、伝達装置１は２つの異なる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はエンジンとして動作する。したがって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の間にみられる直流電圧信号を、電気機械４の位相２２〜２４に印加される交流電圧信号に変換する。
【００１２】
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１１は相互に連結される。電気機械４は、通常、エンジンまたは発電機として動作し、車輪６のシャフト１２上でみられるトルクを設定トルクに合わせて調整するために、車輪６のシャフト１２に動力を伝達する。上で説明したのと同様に、機械４はバッテリ１８との間でエネルギを伝達する。
【００１３】
電気モードおよびハイブリッドモードにおいては、車両の減速に対応する回生段階の間、電気機械４は発電機として動作する。この回生段階の間、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、電気機械４の位相２２〜２４にみられる交流電圧信号を、バッテリ１８の端子２０および２１に印加される直流電圧信号に変換する。
【００１４】
実際には、電気機械４は三相同期機械である。このタイプの機械は、コンパクトであり良好な効率を有するという利点を示す。
【００１５】
特定の実施形態では、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、熱機関２から車輪１２のシャフト６へのトルクの伝達における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。
【００１６】
また、この先行技術による伝達装置１は、ここでは監視コンピュータ２６で構成される独立の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フェース２６．４を含む。
【００１７】
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、たとえばこれらの機構２〜５の応答時間に対応する。他のデータＤ１〜ＤＮは、たとえば、機構２〜５に連結されたシャフトに適用可能な最大トルクおよび最小トルクに対応する。
【００１８】
入出力インタフェース２６．４は、センサ（図示せず）の出力側でみられる信号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。たとえば加速度センサ及び速度センサによりある時点での車両の加速度及び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。実際には、運転者は、加速したいときはその足３０でペダル２９を踏む。このペダル２９の踏み込まれた度合いに応じてＭＡＣＣ信号が生成される。
【００１９】
マイクロプロセッサ２６．１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上で見られるトルクの調整を引き起こすプログラム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３に、ＯＭＥＬが電気機械４に、ＯＢＶが変速要素５に、それらを制御するためにそれぞれ送られるようにインタフェース２６．４を操作する。
【００２０】
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保証する信号ＯＭＴＨ、ＯＥＭＢ、ＯＭＥＬおよびＯＢＶの送信を引き起こす。
【００２１】
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む。これらの制御システムにより、これらの機構２〜５に連結されたシャフト上でみられるトルクの値を調節することができる。
【００２２】
一例では、監視コンピュータ２６は、運転者からの小さな加速要求に対し、伝達装置１を電気モードで動作させるよう種々の機構２〜５を操作する。このとき、車輪６のシャフト１２に加えられるトルクは、減速比は別として、電気機械４のシャフト１１上でみら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種々の機構２〜５を操作する。このとき、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上でみられるトルクに等しく、これは、熱機関２のシャフト１０上で見られるトルクと機械４のそれとの合計に等しい。
【００２３】
電気モードからハイブリッドモードに移行する際には、熱機関２のトルクが使用できない遷移状態が存在する。実際、この遷移状態のとき、熱機関２のトルクは車輪１２のシャフト６には伝達されないように熱機関２が起動し、そのシャフト１０は電気機械４のシャフト１１と連結するようになる。この遷移状態は、車両の速度および選択したギアボックスの比の如何に関わらず、走行１時間あたり２００回以上発生することがあるので、特に重大である。
【００２４】
したがって監視コンピュータ２６は、遷移状態のとき、運転者が車両のモードの変更に気付かないよう限定的かつ正確にクラッチ３を操作しなければならない。したがって、加速時、熱機関２の応答時間は最小でなければならない。また、遷移状態では運転者に対する音響上の快適性を確保しながら、運転者が望む加速レベルが守られているかどうか監視しなければならない。というのも、熱機関の過度の回転を防ぎ、熱機関の起動騒音が聞こえないようにしなければならないからである。
【００２５】
既存の伝達装置１においては、電気モードからハイブリッドモードに移行するために、クラッチ３は、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を起動するために熱機関を回転駆動す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に変動がないように、この駆動トルクを補償するトルクを加える。
【００２６】
図２は、先行技術による伝達装置１の種々の機構２〜５上でみられる信号のタイミング図を特に示す。これらの信号は、遷移状態で、伝達装置１が電気動作モードからハイブリッド動作モードに移行するときにみられる。
【００２７】
より詳細には、図２はクラッチ３上でみら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上で見られるトルクに対応するＣＭＥＬ、熱機関２のシャフト１０上でみられるトルクに対応するＣＭＴＨを示す。
【００２８】
図２は、車輪６のシャフト１２に加える設定トルクに対応するトルク信号ＣＣＯＮＳおよび車輪６のこのシャフト１２で実際にみられるトルクに対応するトルク信号ＣＲＥＥＬの時間変化も示している。設定トルク信号ＣＣＯＮＳは、信号ＭＡＣＣと、センサから出力される信号Ｍ１〜ＭＮから作成される。
【００２９】
信号ＯＥＭＢおよびＯＭＥＬは、クラッチ３および電気機械４を操作するために、コンピュータ２６によってこれらの装置に送られる。簡略化のために、熱機関２を制御する信号ＯＭＴＨおよび電気機械４を制御する信号ＯＢＶは図示していない。
【００３０】
最後に、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の時間変化も同じタイミング図で示している。
【００３１】
時点ｔ０と時点ｔ１との間では、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は著しく増加し、時点ｔ１ですでに電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸに達する。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０ではなく線形的に増加する。熱機関２は停止し、その軸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にはトルクはみられない。
【００３２】
時点ｔ１とｔ２の間で、伝達装置１は第１遷移段階に入る。この第１段階では、設定トルクＣＣＯＮＳは全体として常に電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸに等しい。時点ｔ１で、監視コンピュータ２６によってクラッチ３に第１信号３１が送られる。この信号３１は、駆動トルクＣＡＲＲを熱機関２に伝達し熱機関の回転を始動させるようこのクラッチ３を操作する。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によって電気機械４に第２信号３２が送られる。この信号３２は、そのトルクＣＭＥＬが、クラッチ３によって取り出される駆動トルクＣＡＲＲを補償するよう電気機械４を操作する。このようにして、第１遷移段階では、クラッチのトルク信号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。すると、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がみられる。このとき、熱機関２は、増加するが電気機械４の回転速度ＷＭＥＬよりは小さい値に留まる回転速度ＷＭＴＨを有する。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、というのは熱機関は電気機械４のシャフト１１には連結されていないからである。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。第１遷移段階は、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。したがって熱機関２はそのシャフト１０を電気機械４のシャフト１１に連結しないように２〜４回転する。熱機関２はこのように数回転した後、自律的になるのに充分な回転速度ＷＭＴＨで動作する。
【００３３】
時点ｔ２とｔ３の間で、伝達装置１は第２遷移段階に入る。この第２段階では、設定トルクＣＣＯＮＳは全体として常にＣＭＥＬＭＡＸに等しい。また、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。クラッチ３のトルク値ＣＥＭＢは再度０になる。したがって駆動トルクの伝達段階は時点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に連結されず、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よりも小さいままである。電気機械４のシャフト１１の回転速度ＷＭＥＬは線形的に増加する。熱機関２のシャフト１０の回転速度ＷＭＴＨが増加し、時点ｔ３で電気機械４の回転速度ＷＭＥＬに達する。したがってこの第２遷移段階は、熱機関２の回転数を上げて、以下でわかるように、クラッチディスク８および９を相互に滑らすことができるようにすることを目的とする。
【００３４】
時点ｔ３とｔ４の間で、伝達装置１は第３遷移段階に入る。この第３段階では、設定トルクＣＣＯＮＳは全体として常に電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸに等しい。熱機関２の回転速度ＷＭＴＨが電気機械４の回転速度を上回ると、監視コンピュータ２６によってクラッチ３に信号３３が送られる。この信号３３は、クラッチディスク８および９が相互に滑りだすよう指令する。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上でみられるトルク信号ＣＥＭＢは線形的に増加するが、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。トルクＣＲＥＥＬは線形的に増加するが、これは熱機関２がトルクを車輪６のシャフト１２に伝達し始めるからである。変形形態では、電気機械４のトルクを、そのトルクが値ＣＭＥＬＭＡＸを保持するように制御することができる。すると熱機関２はそのトルクを、設定トルクＣＣＯＮＳが満足のゆくものになるように調節する。
【００３５】
時点ｔ４とｔ５の間で、伝達装置１は第４遷移段階に入る。この第４段階では、第１行程でエンジンの接近が起こり、次に第２の行程でクラッチ３の閉止が起こる。より詳細には、熱機関２の接近の際、熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは電気機械４の回転速度に向けて収束する。この２つの速度が等しくなると、監視コンピュータ２６によってクラッチ３に信号３４が送られる。この信号３４はこのクラッチ３の閉止を指令する。したがって、熱機関の回転速度ＷＭＴＨと機械の回転速度ＷＭＥＬはｔ４とｔ５の間のこの段階中、同一である。クラッチ３のトルクＣＥＭＢは増加するが、電気機械４のトルク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。このトルクＣＭＥＬはＣＣＯＮＳを実現するためにトルクＣＥＭＢを補償する。
【００３６】
時点ｔ５とｔ６の間で、伝達装置１は第５遷移段階に入る。この第５段階では、設定トルクＣＣＯＮＳはたとえば段階的に若干増加する。このとき、装置１の機構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、それに向けて収束する。クラッチは閉じた状態に保持され、そのトルクＣＥＭＢは増加してトルクＣＭＴＨを超えるようになる。熱機関の回転速度ＷＭＴＨおよび電気機械の回転速度ＷＭＥＬは車両の速度とともに上昇する。トルク信号ＣＲＥＥＬは設定トルク信号ＣＣＯＮＳに続く。
【００３７】
この遷移状態の管理にあたって大きな困難が存在する。これらの困難は主に機構２〜５の感度が高いことによるものである。実際、たとえば温度が変わると、機構２〜５の特性は同じでなくなる。また、温度が変わると、これらの変化する装置に結合されたシャフト２〜５上でみられるトルクも変わる。
【００３８】
したがって、そのような伝達装置１を使用する場合、走行状況の如何に関わらず起動時間を一定にすることは困難である。実際、この起動時間は、熱機関２の温度に従って著しく変化する。熱機関２が冷えているときよりも熱いときの方がこの起動時間はかなり短くなる。
【００３９】
さらに、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の適用の時間を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。
【００４０】
また、クラッチによって取り出されるトルクと全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。
【００４１】
また、時点ｔ１とｔ４の間では、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。電気機械４はそのピークトルクでは動作することができない、というのは、機械は、車両の速度の如何に関わらず、クラッチによって取り出される駆動トルク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を補償できるようなより高いトルクでいつでも動作できるように、常に最大限でその公称トルクＣＭＥＬＮＯＭで動作しなければならない。
【００４２】
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。図３は、電気機械４の回転数ＷＭＥＬが基本回転数ＷＢ未満であるときにしか電気機械４のトルクの余裕が得られないことを示している。より詳細には図３は、所与の出力の場合に、回転速度ＷＭＥＬに応じて電気機械４のシャフト１１上でみられるトルクＣＭＥＬを示す。点線で示す曲線ＰＣＲＥＴＥは、電気機械４のピーク出力に相当する。点線で示す曲線ＰＮＯＭは、電気機械４の公称出力に相当する。図の斜線部分は電気機械４のトルクの余裕に相当する。電気機械４の回転数ＷＭＥＬが基本回転数ＷＢ未満である場合、ピークトルク値ＣＭＥＬＭＡＸと公称トルク値ＣＮＯＭとの差は、駆動トルクＣＡＲＲを補償するのに充分なトルクの余裕に相当する。反対に、電気機械４の回転数ＷＭＥＬが基本回転数ＷＢを上回る場合、ピーク出力ＰＣＲＥＴＥで動作する電気機械４のトルクとその公称出力ＰＮＯＭとの差は、駆動トルクＣＡＲＲを補償するのには不充分なトルクの余裕に相当する。実際、基本回転数より高い回転数で電気機械４が動作するとき、トルクの余裕はほぼ１／ｘで急速に減少する。したがって、電気機械４の回転数が基本回転数ＷＢを上回る場合、熱機関２の起動は不可避的に車輪６からのトルクの取り出しとなる。このトルクの取り出しにより、車両の実際の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、基本回転数ＷＢの値は２０００ｒｐｍである。
【００４３】
したがって本発明は特に、この余裕トルクの問題および駆動トルクの伝達時の同期の問題を解決することを目的とする。本発明は、電気機械の回転数および熱機関の温度の如何に関わらず、決して車輪からトルクを取り出さずに、かつ同一の起動時間で熱機関を起動することを目的とする。
【００４４】
この目的のため、伝達装置の既知の構造を補完するものとして、電気機械とは独立した起動システムが付加される。実際、この独立起動システムは電気機械とは独立に熱機関を駆動する。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熱機関を起動するのはもはや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。
【００４５】
起動システムを導入することにより、遷移状態における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。したがって、この新しい構造により、クラッチ動作と電気機械の動作の同期を回避することができる。この新しい構造では、クラッチ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ために電気機械によって加えられるトルクの見積りの問題は解消されている。
【００４６】
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もつことはもはや必要ではなくなる。したがって、熱機関が利用できない場合でも、加速によってトルクが要求されれば、電気機械はそのピークトルクで動作して、車両の駆動を確保することができる。このように一般的に、加速によってトルクが要求されれば、電気機械はそのピーク電圧で動作し、クラッチは、熱機関の起動時に開いた状態のままにすることができる。クラッチが閉じている場合、電気機械をピークトルクで動作させ、また設定トルクを守ることができる場合には、小さいトルクで動作させる。
【００４７】
特定の実施形態では、起動システムは被操作スタータの形態をとる。
【００４８】
したがって本発明は、一方ではクラッチによって熱機関に連結され、他方では車輪のシャフトに連結された電気機械を含む自動車両の動力伝達装置を使用する動力伝達方法であって、電気機械がすでに回転中のとき、熱機関を起動するために
−  熱機関のシャフトに駆動トルクを伝達する
方法において、
−  この動力トルクを伝達するために、電気機械から機械的に独立した起動システムを用いて熱機関のシャフトを回転駆動する
ことを特徴とする方法に関する。
【００４９】
さらに本発明は、一方ではクラッチによって熱機関に連結され、他方では車輪のシャフトに連結された電気機械を含む自動車両の動力伝達装置において、
電気機械から機械的に独立し熱機関に連結された起動システムを含むことを特徴とする装置に関する。
【００５０】
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、例示のために示したものであり、決して本発明を限定するものではない。
【００５１】
図４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と同じように配置されている。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を含む。
【００５２】
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する。起動システム７は電気機械４からは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さずに熱機関２を起動する。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には影響がない。また、電気機械４は、駆動トルクを熱機関２に常時伝達できるようにするために、小さい回転数で動作する必要はなくなる。事実、以下においてわかるように、本発明では、駆動トルクを供給するのは起動システム７である。
【００５３】
したがって起動システム７は駆動には全く関与しない。
【００５４】
その結果、起動システムは、熱機関２を起動す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小さく、高い電源電圧を必要としない動力を発生するように設計される。
【００５５】
特定の実施形態では、熱機関２は、そのシャフト１０の末端に結合された第１プーリ１５を含む。起動システム７は、そのシャフト３１の末端に結合された第２プーリ１６を含む。ベルト１７がこれら２つのプーリ１５および１６の溝を通り、起動システム７を熱機関２に連結する。
【００５６】
電気機械４はここでは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。
【００５７】
特定の実施形態では、伝達装置１．１はフライホイール２５をも含むことができる。このフライホール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。
【００５８】
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を操作するために信号ＯＤＥＭがこのシステムに送られるようにインタフェース２６．４を操作する。この熱機関２が、所与の動力の場合に、自身の燃料消費が最少となる最適の動作点で常に動作するように、信号ＯＭＴＨは熱機関２を、ＯＭＥＬは電気機械４をそれぞれ操作する。
【００５９】
そこでも、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の送出を引き起こす。
【００６０】
起動システム７は、図示しないが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に加える駆動トルクの値を調節することができる。
【００６１】
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。
【００６２】
図５は特に、本発明による伝達装置１．１の種々の機構２〜５上でみられる信号のタイミング図を示す。図２の場合と同様、これらの信号は、遷移状態で、伝達装置１．１が電気動作モードからハイブリッド動作モードに移行するときにみられる。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に関連する信号を点線で示してある。さらに、種々の信号の比較ができるように、設定トルク信号ＣＣＯＮＳは図２のそれと同じである。
【００６３】
時点ｔ０で、電気機械４はすでに起動されている、すなわちすでに回転中である。したがって車両はすでに発進し、すなわちすでに動いている。一方熱機関２はオフの状態にあり、したがって時点ｔ０では回転速度ＷＭＴＨおよびトルクＣＭＴＨは０である。
【００６４】
時点ｔ０とｔ１の間で、設定トルクＣＣＯＮＳは増加して、時点ｔ１ですでに電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸに達する。時点ｔ１とｔ２の間で、電気機械４のトルクＣＭＥＬは増加して、要求された設定トルクＣＣＯＮＳに追従するようになる。図２とは異なり、熱機関２が利用できないときには、電気機械４はそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸで動作する。機械４がそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸで動作することができることにより、伝達装置１．１は要求された設定トルクＣＣＯＮＳに等しいトルクを供給することができる。したがって、車輪６のシャフト１２上で測定されるトルクＣＲＥＥＬは、設定トルクＣＣＯＮＳと厳密に一致する。電気機械４は熱機関２の起動には直接関与しないので、トルクの余裕は必要ない。電気機械４の回転速度ＷＭＥＬは０ではなく線形的に増加する。熱機関２は常に停止し、その軸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。
【００６５】
時点ｔ１とｔ２の間で、伝達装置１．１．は第１遷移段階に入る。この第１段階では、設定トルクＣＣＯＮＳは常に電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸに等しい。先行技術の装置１とは異なり、クラッチ３は、熱機関２の起動を保証する駆動トルクＣＡＲＲをもはや伝達しないので、このクラッチ３上ではトルクＣＥＭＢはみられない。電気機械４はこの第１遷移段階ではもはや駆動トルクＣＡＲＲを補償する必要がないので、常にそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸで動作する。したがって、シャフト１２上で測定されるトルクＣＲＥＥＬは依然として設定トルクＣＣＯＮＳに等しい。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つが実行されるとき、信号３５が起動システム７に送られる。この信号３５は、熱機関２を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がみられる。このとき熱機関２は、電気機械４の速度よりも小さい回転速度ＷＭＴＨを有する。熱機関２はまだ電気機械４の軸１１に連結されていないので、車輪６のシャフト１２にはまだトルクを伝達していない。前の第１遷移段階の場合と同様に、熱機関２は、自律的になるのに充分な回転数に達するように、最初の圧縮を行う。熱機関２が自律的になると、コンピュータ２６から起動システム７に信号が送られ、その結果、この起動システム７を遮断、すなわち停止する。
【００６６】
時点ｔ２とｔ３の間で、伝達装置１．１は第２遷移段階に入る。この第２段階でも依然として電気機械４はそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸで動作する。したがってトルク信号ＣＣＯＮＳ、ＣＲＥＥＬ、ＣＭＥＬはＣＭＥＬＭＡＸに等しい値を依然として保持している。熱機関２のトルク信号ＣＭＴＨは若干減少するが、この熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは増加して、時点ｔ３で電気機械４の回転速度ＷＭＥＬに達する。クラッチ３上ではトルクＣＥＭＢはみられない。第２段階はこの場合も、以下でわかるように、クラッチ３のディスク８および９を相互に滑らすことができるように熱機関２の回転数を上げることを目的とする。
【００６７】
時点ｔ３とｔ４の間で、伝達装置１．１は第３遷移段階に入る。この第３段階でも、設定トルクＣＣＯＮＳは依然として電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸに等しい。先行技術の装置１と同様に、熱機関２の回転速度ＷＭＴＨが電気機械４の回転速度ＷＭＥＬを上回ると、プログラムＰ１〜ＰＮのうちの１つが実行されるとき、クラッチに信号３６が送られる。この信号３６はクラッチディスク８および９が相互に滑りだすよう指令する。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上でみられるトルクは、測定可能な形で、一例では線形的に増加する。実際、このクラッチ３はトルクを駆動系に伝達する。すると電気機械４のトルク信号ＣＭＥＬは、一例では線形的に減少する。その結果、トルクＣＲＥＥＬは常に設定トルクＣＣＯＮＳに等しい。このとき熱機関２のトルク信号ＣＭＴＨは第２振動に入る。変形形態では、電気機械４はＣＭＥＬＭＡＸに等しいトルクを保持し、熱機関２は設定トルクＣＣＯＮＳを満足するようにそのトルクを調節する。
【００６８】
時点ｔ４とｔ５の間で、伝達装置１．１は第４遷移段階に入る。この第４段階でも設定トルクＣＣＯＮＳは依然として電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸに等しい。先行技術の装置１の場合と同様に、この第４段階では、第１の時点で熱機関の接近が起こり、次に第２の時点でクラッチ３の閉止が起こる。熱機関２の接近の際、熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは電気機械４の回転速度ＷＭＥＬに向けて収束し、この２つの速度がほぼ等しくなると、クラッチの閉止を指令するためにクラッチ３に信号３７が送られる。実際には、この信号３７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０〜１５％の間に含まれる数値よりも小さいときに送られる。クラッチのトルクＣＥＭＢはこのクラッチ３が閉じるまで増加し、次いで安定する。電気機械４のトルク信号ＣＭＥＬは、クラッチ３のトルクＣＥＭＢに対して常に対称的に減少する。車輪６のシャフト１２上で測定されるトルク信号ＣＲＥＥＬは、設定トルク信号ＣＣＯＮＳと同一である。
【００６９】
時点ｔ５とｔ６の間で、伝達装置１．１は第５遷移段階に入る。この第５段階では、設定トルク信号ＣＣＯＮＳは、測定可能な形で、たとえば段階的に若干増加する。前と同様に、この第５段階で、装置１の機構２および４は、熱機関２の消費の点で最適なトルク設定値にまだ達していない場合、それに向けて収束する。また、クラッチのトルク信号ＣＥＭＢはクラッチ３の閉止状態を保持するために増加し、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。
【００７０】
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が自律的にな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の起動時にすでに閉じている。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、ともに熱機関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減速ユニットよりも小さな変速比を有する第１減速ユニットを介して熱機関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。
【００７１】
本発明により、ｔ１からｔ６の間の遷移状態の全期間にわたり、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上回る回転速度ＷＭＥＬを有する。したがって、回転速度ＷＭＥＬおよびＷＭＴＨのタイミング図上の斜線部分は、先行技術による装置１と比較して、本発明による装置１．１によって実現される加速の増加分を示す。
【００７２】
また、本発明においては、駆動トルクの伝達時に熱機関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によってクラッチ３に加えられる作用は車両を駆動する作用である。熱機関２によってクラッチ３に加えられる作用は、実際には起動システム７による作用であり、熱機関２を起動する作用である。これらの作用が独立していることは、機械方式ではないクラッチ３を利用することが想定可能であることを意味する。
【００７３】
さらに、ｔ１〜ｔ６の間の遷移状態の全期間にわたり、車輪６のシャフト１２上で測定されるトルクＣＲＥＥＬは、設定トルクＣＣＯＮＳがＣＭＥＬＭＡＸ以下であるときは、常にこの設定トルクに等しい。一方、先行技術の装置１では、測定トルクＣＲＥＥＬは設定トルクＣＣＯＮＳよりも小さかった。
【００７４】
したがって本発明により熱機関２の起動時の断続動が抑えられる。実際、この熱機関２の起動は電気機械４とは独立に行われるので、車両の長手方向の力学特性に対する起動の影響はない。
【００７５】
また、起動がより確実である。実際、起動システムは、電気機械４の回転数ＷＭＥＬの如何に関わらず、全体として一定のトルクで熱機関２を起動する。したがって、電気機械４の回転数の如何に関わらず、熱機関２の起動は高速かつ同品質である。
【００７６】
本発明による装置１．１の電気機械４は、先行技術の装置１の電気機械４と同じようにして設計される。しかしながら、車両の駆動のためにそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸを利用することが可能なので、熱機関２が起動し利用できるようになる時間、すなわち運転者の加速意思に対する応答はほぼ即時である。
【００７７】
本発明の利点を示すために、ここでは設定トルクＣＣＯＮＳが電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸに全体として等しい場合について、遷移状態時の装置１．１に関連する信号を示す。しかしながら、設定トルクＣＣＯＮＳが異なる値の場合も、これらの信号の形状は図５に示したものと非常に似ている。
【００７８】
変形形態では、装置１．１は、車両の発進時、電気機械４がまだ作動されていないときに、熱機関２を起動させるのに使用される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】先行技術による動力伝達装置の略図である。
【図２】モードの変更時に、先行技術の伝達装置の諸機構上でみられる信号の時間変化を示すタイミング図である。
【図３】電気機械のトルクの余裕を示す図である。
【図４】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５】モードの変更時に本発明の伝達装置の諸機構上でみられる信号の時間変化を特に示すタイミング図である。
【図１】
2008532827.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2008532827.tif 000009
2008532827.tif 000010
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