(57)【要約】  本発明は、主に車両の速度比のシフト方法に関する。この方法は、熱機関（２）からなる駆動系と、クラッチ（３）、モーター（４）、ギアボックス（５）及び車輪（６）を含む動力伝達装置（１．１）により実施される。本発明によって、モーター（４）のシャフト（１１）で測定されるトルク（ＣＭＥＬ）が取り消される前、間あるいは後に速度比がシフトされる際、モーター（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）が起動される。
2008531390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の速度比のシフト方法であって、熱機関（２）とモーター（４）を含む動力伝達装置（１．１）により実施され、該モーター（４）は、一方でクラッチ（３）により前記熱機関（２）に連結され、他方でギアボックス（５）によって車輪（６）のシャフト（１２）に連結され、前記熱機関（２）は、前記速度比をシフトする際に、停止状態であり、かつ、前記車両は前記モーター（４）だけで動かされる一方で、前記熱機関（２）と連動し、かつ前記モーター（４）から機械的に独立した起動システム（７）を用いて該熱機関（２）を起動させる方法において、
該起動システム（７）が、前記車両の速度比のシフトと前記熱機関（２）の起動を分離して実施し、前記クラッチ（３）によって前記熱機関（２）と前記モーター（４）が連結される前に、前記速度比のシフトが行われることを特徴とする速度比のシフト方法。
【請求項２】
前記モーター（４）のシャフト（１１）上で測定されるトルク（ＣＭＥＬ）を取り消し、新たな速度比を設定する前に、前記モーター（４）の回転速度（ＷＭＥＬ）を目標回転速度（ＷＦ）に収束させ、かつ、新たな速度比の設定を実行することを特徴とする請求項１に記載の速度比のシフト方法。
【請求項３】
開状態の前記クラッチ（３）は、新たな速度比が設定されている間は開状態であり、かつ、前記新たな速度比が設定された後に、前記クラッチ（３）が閉状態となることを特徴とする請求項２に記載の速度比のシフト方法。
【請求項４】
トルクの回復を実施しながら、前記熱機関（２）のシャフト（１０）を前記モーター（４）のシャフト（１１）と連結させることを特徴とする請求項３に記載の速度比のシフト方法。
【請求項５】
前記熱機関（２）のシャフト（１０）と前記モーター（４）のシャフト（１１）との連結後に、前記熱機関（２）および前記モーター（４）を、前記熱機関（２）の消費に照らして最適なトルクの設定に収束させることを特徴とする請求項３または４のいずれか１項に記載の速度比のシフト方法。
【請求項６】
前記熱機関（２）の起動の「前の指令」を前記速度比のシフトの「後の指令」から分離する時間が、前記熱機関（２）が起動され、前記モーター（４）と連結するのに必要な時間に対応する閾値時間（ＴＳ）よりも小さい場合、前記熱機関（２）の起動を許可し、前記新たな速度比の設定が実行されない間は、前記熱機関（２）のシャフト（１０）と前記モーター（４）のシャフト（１１）との連結を抑制することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の速度比のシフト方法。
【請求項７】
前記閾値時間（ＴＳ）が約３５０ｍｓであることを特徴とする請求項６に記載の速度比のシフト方法。
【請求項８】
前記熱機関（２）が起動された後、自律させるための最初の圧縮が行われるのを待ち、その後、前記起動システム（７）を停止することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の速度比のシフト方法。
【請求項９】
前記モーター（４）のシャフト（１１）上で測定される前記トルク（ＣＭＥＬ）が取り消される前、間あるいは後に、前記熱機関（２）を起動することを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載の速度比のシフト方法。
【請求項１０】
自動車が前記速度比のシフト方法を実施するのに適している請求項１から９のいずれか１項に記載の速度比のシフト方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、速度比のシフト方法に関する。本発明は、特に車輪のシャフトに加えられるトルクの連続性を確保することにより、速度比のシフトを保証することを目的とする。本発明は、同様に速度比のシフトの際、車輪のシャフトに加えられるトルクがゼロである間の時間を制限することも目的とする。本発明は、特に自動車の分野において効果的に適用されるが、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（内燃機関あるいはエンジン）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、電動機について、その電源が入れられるときに用いられる。
【０００３】
車両の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車両と呼ばれる車両が知られている。このエネルギの併用は、そのような車両のエネルギ効率を最適化するように実施される。エネルギ効率を最適化することにより、ハイブリッド車両の空気汚染および燃料消費は、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のうち、複数の種類の装置が知られている。
【０００４】
まず、エンジン及び一対の電動機を含むハイブリッドタイプの伝達装置が知られている。車輪のシャフト、エンジンのシャフト、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、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】フランス特許出願公開ＦＲ−Ａ−２８３２３５７号
【０００５】
また、クラッチを介して連結される１つの熱機関と、ただ１つの電動機（以下モーターと呼ぶ）とを含むハイブリッドタイプの伝達装置も知られている。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、モーターだけが車両の車輪を駆動する。ハイブリッドモードと呼ばれる第２モードでは、モーターおよび熱機関がともに車両を駆動する。
【０００６】
ハイブリッドモードにおいては、モーター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、そ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節する。
【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、モーター及びギアボックスは近接する制御装置によって操作され、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制御される。このコンピュータは単独であってもよく、エンジン用の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とる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、種々の機構の遷移段階を調整し、エンジンおよびモーターの動作時点を選択する。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。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傾斜度または道路の状況（濡れているか、乾いているか）は外部パラメータとなる。
【０００９】
図１は先行技術による伝達装置１の概略図である。この伝達装置１は、熱機関２、クラッチ３、モーター４、ギアボックス５及び駆動系を形成する車輪６を含む。異なる形態では、ギアボックス５は変速機に代えられる。
【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、モーター４のシャフト１１に連結される。さらに、モーター４のシャフト１１はギアボックス５の入力部１３に、車輪６のシャフト１２は出力部１４に、それぞれ連結される。
【００１１】
おわかりのように、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はもっぱらモーター４によって駆動される。そのときクラッチ３は離れた開状態であり、その結果、熱機関２のシャフト１０とモーター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、モーター４が動力源として動作する。従って一つの特定の実施形態では、モーター４は、特にインバータ１９を介してバッテリなどの蓄電システム１８からエネルギを採取する。バッテリ１８は直流電圧信号を出力する。従って、電気モードのとき、インバータ１９は、バッテリの端子２０と２１の間で測定される直流電圧信号を、モーター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およびモーター４によって駆動される。そのときクラッチ３は接続した閉状態であり、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。モーター４は、電動機または発電機として動作し、車輪６のシャフト１２上で測定さ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。前で説明したのと同様に、モーター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バッテリの回復段階の間は、モーター４は発電機として動作する。このバッテリの回復段階の間、モーター（発電機）４は電気エネルギをバッテリ１８に供給する。従って、インバータ１９は、モーター４の位相２２〜２４で測定さ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、モーター４は三相同期モーターである。このタイプのモーターは、コンパクトであり良好な効率を有するという利点を有する。
【００１５】
一つの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６のシャフト１２へのトルクの伝達における連続性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、監視コンピュータ２６で構成され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、モーター４、およびギアボックス５の特性に対応するデータ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。Ｄ１〜ＤＮの他のデータは、例えば、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）の出力側の信号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検出することができる。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。このＭＡＣＣ信号は、運転者の足によって動くペダル２９の踏み込まれた度合いに関連する。
【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上で測定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。従って、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がモーター４に、ＯＢＶがギアボックス５にそれぞれ送信されるように、マイクロプロセッサ２６．１はインタフェース２６．４を制御する。
【００２０】
動作モードをシフトする場合、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促す信号ＯＭＴＨ、ＯＥＭＢ、ＯＭＥＬおよびＯＢＶを送信する。
【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。これらの内部制御システムにより、これらの機構２〜５に連結された、シャフト上で測定されるトルクの値を調節することができる。
【００２２】
一例では、運転者により、大きな加速が要求される一方で、車両は速度比のシフトを実行中であるという状況を想定する。監視コンピュータ２６は、車輪６のシャフト１２で測定されるトルクができる限り大きくなるように、機構２〜５を制御する。実際には、熱機関２を起動させ、そのシャフト１０をモーター４のシャフト１１にできる限り速く連結させるために、監視コンピュータ２６は機構２〜５を速度比のシフトを待たずに制御する。
【００２３】
速度比のシフトが行われるのと同時に、熱機関２を起動せざるを得ない時、熱機関２の同時起動という言葉を使う。この同時起動によって特別な遷移状態が生じ、この遷移状態の間、速度比のシフト及び車両のモードのシフトを同時に実行しなければならない。実際、この遷移状態の際、車両は電気モードからハイブリッドモードへ移行し、速度比は大きく変わる。この遷移状態の管理は、監視コンピュータ２６による機構２−５の特定の操作を伴う。
【００２４】
この遷移状態は、車両の速度あるいは実行中の速度比のシフトがどうであれ、走行１時間あたり５０回ほど生じ得るので特に重要である。この遷移状態が運転者にとってできる限り快適であるために、速度比のシフト及び熱機関２の指令に従う時間を最小にすべきである。さらに、運転者が望む加速レベルは、遷移状態の間中ずっと保たれるべきである。さらに、車輪のシャフトに加えられるトルクは、遷移状態の間中できる限り連続すべきであり、また聴覚的な快適さが追求されなければならない。実際、熱機関２の過度の回転及びこの熱機関２の起動による騒音は避けられなければならない。
【００２５】
図２は、先行技術による伝達装置１の種々の機構２〜５でみられる信号のタイミング図を示す。これらの信号は、同時起動の際に測定される、つまり、熱機関２が起動される際に速度比のシフトが同時に発生することを意味する。
【００２６】
より詳細には、図２はクラッチ３上で測定されるトルクに対応するトルク信号ＣＥＭＢ、モーター４のシャフト１１上で測定されるトルクに対応する信号ＣＭＥＬ、熱機関２のシャフト１０上で測定されるトルクに対応する信号ＣＭＴＨを示す。
【００２７】
図２は、同じく車輪６のシャフト１２に加える設定トルクに対応する設定トルク信号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の時間的変化も示している。設定トルク信号ＣＣＯＮＳは、加速信号ＭＡＣＣと、センサから出力される信号Ｍ１〜ＭＮから生成される。
【００２８】
信号ＯＥＭＢおよびＯＢＶは、クラッチ３およびギアボックス５を制御するために、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およびモーター４を制御する信号ＯＭＥＬは図示していない。
【００２９】
最後に、図２は、モーター４の回転速度ＷＭＥＬおよび熱機関２の回転速度ＷＭＴＨの時間的変化も同じタイミング図に示している。
【００３０】
タイミング図で、トルク信号ＣＲＥＥＬ、ＣＭＥＬ及びＣＭＴＨを示し、設定トルク信号ＣＣＯＮＳは点線で示される。
【００３１】
時点ｔ０で、車両は既に走行開始している。実際、この車両は走行中で、かつ電気モードで動作している。従ってモーター４はゼロではない回転速度とトルクを有するが、熱機関２は停止している。時点ｔ０で、運転者は、速度のシフトと熱機関２の起動を必要とする加速要求をする。
【００３２】
時点ｔ０と時点ｔ１との間で、伝達装置１は第１遷移段階に入る。この第１遷移段階では、設定トルクＣＣＯＮＳは値Ｖ１を有し、その値は運転者の加速要求に対応する。監視コンピュータ２６はモーター４を制御し、その結果、そのトルクＣＭＥＬの信号は線形的に減少し、時点ｔ１でゼロになる。熱機関２はモーターのシャフトと連結されていないので、車輪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と同じ経過をたどる。車輪６で測定されるトルク信号ＣＲＥＥＬが取り消されることによって、後程わかるように、現在実行中の速度比が取り消される。さらに、モーター４の回転速度ＷＭＥＬは増加する。熱機関２はこの時点では停止している。従って、熱機関２のトルクＣＭＴＨ及び回転速度ＷＭＴＨは共にゼロである。どのトルクもクラッチ３では測定されない。
【００３３】
時点ｔ１とｔ２の間で、伝達装置１は第２遷移段階に入る。この第２遷移段階では、該熱機関２を起動させ、かつ該トルクをこの熱機関２の指令に従わせる。まず初めに、トルク信号ＣＲＥＥＬが時点ｔ１でゼロならすぐに、監視コンピュータ２６は信号３１をギアボックス５へ送信する。この信号３１は実行中の速度比の取り消しを指令する。設定トルク信号ＣＣＯＮＳは常に値Ｖ1を有する。さらに、信号３２が監視コンピュータ２６によってクラッチ３へ送信される。この信号３２はクラッチ３を制御し、このクラッチ３は、熱機関が回転状態に入るために駆動トルクＣＡＲＲを熱機関２に伝達する。
【００３４】
モーター４は回転数を調整し、その結果、クラッチ３によって伝達されるトルクを間接的に補う。こうして、この第二段階では、クラッチのトルク信号ＣＥＭＢは線形的に減少し、時点ｔ２で駆動トルクＣＡＲＲの値に等しいマイナスの値に達する。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が測定される。熱機関２は増加する回転速度ＷＭＴＨを有しながらも、モーター４の回転速度ＷＭＥＬよりも下回った回転速度のままである。この第二加速段階は、熱機関２を最初の圧縮に移行させることを目的とする。最初の圧縮に移行した後、熱機関２は自律的になるのに充分な回転速度ＷＭＴＨで動作する。
【００３５】
時点ｔ２とｔ３の間で、伝達装置１は第３遷移段階に入る。この第３遷移段階の間、設定トルクＣＣＯＮＳは常に該値Ｖ１を有する一方で、車輪６のシャフト１２で測定されるトルク信号ＣＲＥＥＬは常にゼロである。時点ｔ２で、モーター４の回転速度ＷＭＥＬと熱機関２の回転速度ＷＭＴＨが同じとなり、信号３４が監視コンピュータ２６によってクラッチ３へ送信される。クラッチ３が接続される（閉じられる）瞬間から、熱機関２の回転速度ＷＭＴＨ及びモーター４の回転速度ＷＭＥＬは混合されて一つになる。この第三遷移段階で、モーター４の回転速度ＷＭＥＬ及び熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは、目標値ＷＦに達する。実際、モーター４の回転速度ＷＭＥＬ及び熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは線形的に増加し、時点ｔ３で目標回転数ＷＦに達する。
【００３６】
時点ｔ３とｔ４の間で、伝達装置１は第４遷移段階に入る。この第４遷移段階では、トルクの回復がなされる。設定トルク信号ＣＣＯＮＳは、例えば測定可能な形でステップ状に増加し、時点ｔ３ですぐに値Ｖ２に達する。さらに、時点ｔ３で、熱機関２とモーター４の速度が目標回転数ＷＦに達するや否や、監視コンピュータ２６によって信号３５がギアボックス５へ送信される。この信号３５はギアボックス５を制御し、新たな速度比が設定される。新たな速度比が設定されるとすぐに、監視コンピュータ２６は熱機関２を制御し、車輪６のシャフト１２で測定されるトルク信号ＣＲＥＥＬは設定トルク信号ＣＣＯＮＳに徐々に近づく。そうすると、トルク信号ＣＲＥＥＬは線形的に増加し、時点ｔ４で設定トルク信号ＣＣＯＮＳに達する。モーター４のトルク信号ＣＭＥＬは常にゼロである。熱機関の回転速度ＷＭＴＨと機械の回転速度ＷＭＥＬは二つともすべて線形的に増加する。
【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、装置１のエンジンユニット２と４がその設定トルク信号に向かって増加する。回転速度ＷＭＥＬとＷＴＨは車両の速度とともに増加する。
【００３８】
こうして、この同時起動の際、ギアボックス５がニュートラルである間の空き時間ＴＣ１を活用し、熱機関２を起動させる。この空き時間ＴＣ１は時点ｔ１とｔ３との間に位置する。ギアボックス５はニュートラルで、かつ車輪６のシャフト１２で測定されるトルクはゼロなので、熱機関２の起動は車輪６のシャフト１２で測定されるトルクＣＲＥＥＬを全く阻害しない。
【００３９】
しかしながら、この速度比のシフト方法は二つの大きな問題を引き起こす。初めに、空き時間ＴＣ１は熱機関２の起動時間によって延びる。実際、いったん速度比が第一段階の終わりで取り消されると、熱機関２が第二段階や第三段階中に同時起動された後に新たな速度比が設定できる。さらに、この空き時間ＴＣ１は、トルク信号ＣＭＴＨの性質によって変化する。また、このトルク信号ＣＭＴＨの性質は、大まかにいうと車両の走行状況に因る。例えば、空き時間ＴＣ１は熱機関２が冷たい時より熱い時のほうがより短くなる。
【００４０】
さらに、速度比を正確に設定するためには、熱機関２の回転数ＷＭＴＨとモーター４の回転数ＷＭＥＬは目標回転数ＷＦに正確に一致していなければならない。車輪６のシャフト１２で測定されるトルクＣＲＥＥＬは完全にゼロでなければならない。また、モーター４のシャフト１１と熱機関２のシャフト１０をすばやく連結させる際、モーター４と熱機関２の正確な回転数を保証することは大変難しい。実際、速度のシフトを下げるときに、同時起動を実施することは難しい。さらに、このすばやい連結の瞬間に、モーター４のシャフト１１は大変難しい慣性のようなものを示し、さらに、装置１のさまざまな機構２−５に結合しているシャフトに加えられるトルクを抑制することは不可能である。このトルクが抑制されない状態でギアボックス５がかみ合うと、クラッチの早期損耗を生ずる。ここですばやい連結とは０ｍｓから２００ｍｓの間で実施される連結を意味する。
【００４１】
従って、先行技術による起動方法では、同時起動が要求する基準に対応できない。実際、従来技術による方法では、速度比のシフト時間が長くなったり分散したりする。さらに、ギアボックス５の破損により、速度比の設定が困難となる。
【００４２】
本発明では、特に同時起動の際の空き時間ＴＣ１を減らし、伝達装置のさまざまな機構に強いられる機械的義務を制限することを目指す。
【００４３】
この目的のため、本発明ではモーターとは機械的に独立した起動システムが、伝達装置の既知の構造を補完している。この起動システムは、車輪のシャフトに加えられるトルクを変動させずに熱機関を駆動する。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。従って、この起動システムにより、車両の駆動系及び速度比のシフトの問題と、熱機関の起動の問題とを分けて考えることができる。
【００４４】
本発明によれば、速度比をシフトする際、電気モードからハイブリッドモードに移行するために、熱機関が起動され、クラッチによって両動力が接近する間、モーターの回転数は目標回転数に向かう。従って、速度比のシフトは熱機関が起動される前に生じる。本発明のおかげで、新たな速度比を設定するために、熱機関はモーターのシャフトとの連結をもはや待つ必要はない。
【００４５】
このような方法では、空き時間は先行技術の方法による空き時間よりもかなり短くなる。従って、本発明では同期をとるための時間は、モーターが目標回転数に向かう分だけ、先行技術による方法よりも短くなる。実際、この同期の時間は、電気モードでの速度比のシフトの際に測定される同期をとるための時間と同じである。さらに、車輪のシャフトの慣性は先行技術の方法によるよりもかなり弱い。この弱い慣性によって速度比の取り消しと設定が容易になる。同様にギアボックスの損耗や騒音が削減される。
【００４６】
本発明による方法の実施では、熱機関が起動される瞬間、この起動を次回の速度比のシフトから分離する時間が、熱機関のシャフトとモーターのシャフトとの連結が実施されるのに十分であるかどうかを検証する。この時間が十分な場合は、その連結を許可する。反対にその時間が不十分な場合は、熱機関の起動は許可するが、その連結を抑制する。車両の速度比のシフトはすべて許可する。
【００４７】
さらに、起動システムを導入することにより、同時起動の際、クラッチ及びモーターの操作の簡略化がもたらされる。従って、新しい構造により、クラッチ及びモーターの動作の同期を回避することができる。
【００４８】
本発明は、停止した熱機関と、一方ではクラッチによって熱機関に連結され、他方ではギアボックスによって車輪のシャフトに連結されたモーターと、を含む動力伝達装置で実施される、車両の速度比のシフト方法であって、速度比のシフトの際に、熱機関を起動させるために、モーターと機械的に独立している起動システムを用いて該熱機関を起動することを特徴とする方法に関する。
【００４９】
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。
【００５０】
図３は、本発明による伝達装置１．１の概略図である。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、モーター４、ギアボックス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。
【００５１】
起動システム７は車両の駆動には全く関与しない。
【００５２】
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、すなわちモーター４の動力よりもかなり小さく、高い電源電圧を必要としない動力を供給するように設計される。
【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することにより起動する。起動システム７はモーター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。
【００５４】
特定の実施の形態では、熱機関２は、そのシャフト１０の末端に係合された第１プーリ１５を含む。起動システム７は、そのシャフト３１の末端に係合された第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。
【００５５】
本発明では、モーター４は常にバッテリなどの蓄電装置１８に接続される。異なる形態では、蓄電システム１８は慣性機械または超電導体である。
【００５６】
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。
【００５７】
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を含む。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、インタフェース２６．４を制御し、起動システム７を制御するために、信号ＯＭＴＨ、ＯＥＭＢ、ＯＭＥＬ、ＯＢＶに加え、信号ＯＤＥＭが該起動システム７に送られる。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時点で常に動作するように、信号ＯＭＴＨは熱機関２を、ＯＭＥＬはモーター４をそれぞれ制御する。
【００５８】
動作モードのシフトの際、プログラムＰ１〜ＰＮの中には、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の送信を行うものもある。
【００５９】
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に加えるべき駆動トルクの値を調節することができる。
【００６０】
本発明においては、クラッチ３は乾式または湿式である。
【００６１】
図４は、本発明による伝達装置１．１の種々の機構２〜５上で測定される信号のタイミング図を示す。図２と同様、これらの信号は、熱機関２の同時起動の際、測定される。設定トルクＣＣＯＮＳは、トルク信号ＣＲＥＥＥＬ、ＣＥＭＢ，ＣＭＥＬ及びＣＭＴＨのタイミング図上、点線で表される。
【００６２】
より簡略化するために、同時起動のタイミングが示される際は、信号ＯＢＶ、ＯＥＭＢ及びＯＤＥＭが主要な役割をする。
【００６３】
時点ｔ０’で、車両はすでに走行を開始している。実際、この車両は走行中で、モーター４がすでに作動している、電気モードで運転されている。そのとき、モーター４は回転速度ＷＭＥＬを有し、トルクＣＭＥＬはゼロではない。一方、熱機関２は停止している。時点ｔ０’での走行状況は、速度比のシフトと同時に、あるいはそれより前に熱機関２の起動を要求している。
【００６４】
時点ｔ０’とｔ１’の間で、伝達装置１．１は第１遷移段階に入る。この第１遷移段階では、設定トルクＣＣＯＮＳは運転者の加速要求に対応する値Ｖ１を有する。時点ｔ０’でＶ１に等しいモーター４のトルク信号ＣＭＥＬは、線形的かつ測定可能な形で減少し、その結果、時点ｔ１’でこの信号ＣＭＥＬはゼロとなる。熱機関２のシャフト１０は、モーター４のシャフト１１と連結していないので、トルク信号ＣＲＥＥＬはモーター４のトルク信号ＣＭＥＬの変化の経過を正確にたどる。
【００６５】
さらに、この第一遷移段階の間、信号４１は監視コンピュータ２６によって起動システム７へ送信される。この信号４１は起動システム７を制御し、起動システム７は、駆動トルクあるいは起動トルクを熱機関２に伝達し、熱機関２を回転させる。一例では、いったん熱機関２が最初の圧縮を行うと、３と５の間で、監視コンピュータ２６によって信号が起動システム７へ送信され、起動システム７を切り離す。すなわち起動システムを停止させる。
【００６６】
熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは、その時増加するが、モーター４の回転速度ＷＭＥＬよりも依然として下回る。熱機関のトルクＣＭＴＨはゼロである。トルクは熱機関２の起動に、もはや関与していないので、どのトルクもクラッチ３で測定されることはない。
【００６７】
時点ｔ１’とｔ２’の間で、伝達装置１．１は第２遷移段階に入る。この第２遷移段階では、トルク信号ＣＣＯＮＳは依然として値Ｖ１を有する。時点ｔ１’で、トルク信号ＣＲＥＥＬがゼロになるや否や、監視コンピュータ２６によって信号４２がギアボックス５へ送信される。この信号４２は、実行中の速度比が取り消されるようにギアボックス５を制御する。このようにトルク信号ＣＲＥＥＬがゼロである時に速度比は取り消される。
【００６８】
異なる形態では、トルクがゼロでないときに速度比を取り消すためには、トルク信号ＣＲＥＥＬがゼロではない時、機構２−５を特別な方法で操作しながら速度比を取り消すことが可能である。この場合、モーター４のトルク信号ＣＭＥＬの振幅はマイナスとなる。熱機関２の起動トルクに対応する熱機関２のトルク信号ＣＭＴＨが見られる。モーター４が制御され、その回転速度ＷＭＥＬは目標回転数ＷＦに近づく。熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは増加し、その結果、時点ｔ２’で、該回転速度ＷＭＴＨはモーター４の回転速度ＷＭＥＬよりも上回る。この第二遷移段階の終わりに、熱機関２は自律するのに十分な回転数ＷＭＴＨで動作する。
【００６９】
時点ｔ２’とｔ３’の間で、伝達装置１．１はトルクを回復する段階である第３遷移段階に入る。実際、この第３遷移段階では、設定トルクＣＣＯＮＳが増加するが、熱機関２のシャフト１０とモーターのシャフト１１は連結し始める。
【００７０】
より詳細には、この第三遷移段階の間、設定トルク信号ＣＣＯＮＳは測定可能な形でステップ状に増加し、時点ｔ２’ですぐに値Ｖ２に達する。時点ｔ２’で、モーター４の回転速度ＷＭＥＬが目標回転数ＷＦに達するとすぐに、監視コンピュータ２６によって信号４３がギアボックス５に送信される。この信号４３はギアボックス５を制御し、新たな速度比が設定される。クラッチ３は、そのディスク８および９が互いに滑るように制御される。この時、クラッチ３で測定されるトルク信号ＣＥＭＢは線形的に増加する。そして熱機関２のゼロではないトルク信号自身もまた全体として線形的に増加する。従って、次に続く速度比の設定によって、トルクの回復がなされる。
【００７１】
トルク信号ＣＲＥＥＬはその後増加し、時点ｔ３’で設定トルクＣＣＯＮＳに達する。熱機関２の回転速度ＷＭＴＨはモーター４の回転速度ＷＭＥＬを目指す。これらの二つの回転速度ＷＭＥＬとＷＭＴＨが等しくなると信号４４がクラッチへ送信される。この信号４４はクラッチ３の接続を制御する。クラッチ３が接続された瞬間から熱機関２の回転速度ＷＭＴＨとモーター４の回転速度ＷＭＥＬは混合して一つになる。
【００７２】
時点ｔ３’とｔ４’の間で、伝達装置１．１は第４遷移段階に入る。この第４遷移段階では、伝達装置１．１の機構である熱機関２及びモーター４が、設定トルク値に達していない場合は、それぞれが熱機関２の消費から見て最適な設定トルクの値まで増大する。これらの設定信号は、熱機関２が最適に機能する時点で動作するように、監視コンピュータによって生成される。より詳細には、トルク信号ＣＣＯＮＳは常に値Ｖ２を有する。その時、熱機関２のトルク信号ＣＭＴＨは値Ｖ２よりわずかに大きな値となる。一方、モーター４のトルク信号ＣＭＥＬはトルク信号ＣＭＴＨに対して対称的に減少する。従って、トルク信号ＣＲＥＥＬは常に設定トルクＣＣＯＮＳと等しい。このＣＭＴＨのおかげで、熱機関の回転速度ＷＭＴＨ及びモーターの回転速度ＷＭＥＬは増加する。
【００７３】
従って、新たな速度比が設定される際、クラッチ３は開き（離れ）、ｔ０’とｔ２’の間の予め決められた時間中開いた（離れた）ままである。この時間は、速度のシフトに必要な時間、及び、または、熱機関２が自律的になるのに必要な時間によって決定される。異なる形態では、クラッチ３は熱機関２が起動される際、接続される可能性があり、機構２−５はそのとき特別な方法で操作される。
【００７４】
ここで熱機関２は、車輪６のシャフト１２で測定されるトルクＣＲＥＥＬが取り消される間に起動される。異なる形態では、熱機関２は、トルクＣＲＥＥＬが取り消される前、あるいは取り消された後に起動される。実際、信号４１はトルク信号ＣＲＥＥＬが減少し始める前、間または後に送信できる。
【００７５】
トルクゼロが車輪６のシャフト１２で測定される本発明の空き時間ＴＣ２は、点線で示される先行技術の方法で測定される空き時間ＴＣ１よりも短い。従って、本発明の方法による速度比のシフトは、先行技術の方法よりも運転者にとって確実である。実際、設定トルクＣＣＯＮＳが守られない時間は、本発明の方法による方が先行技術の方法によるよりもかなり短い。
【００７６】
さらに、たとえ二つのモーター４が同じ方法で設計されていても、同じ設定トルクでは、本発明による伝達装置１．１のモーター４の回転速度は、先行技術による伝達装置１のモーター４の回転速度よりも大きくなる。
【００７７】
さらに、本発明では、起動システム７による熱機関への駆動トルクの伝達の際、クラッチ３で適用される熱機関２とモーター４による作用は、互いに独立している。すなわち、モーター４による作用は車両を駆動する作用である。熱機関２での作用は、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。
【００７８】
さらに、本発明の方法では、熱機関２の起動は先行技術による方法よりも堅牢である。実際、車両の走行状況がどうであれ、起動システム７は熱機関２を一定のトルクで起動させる。
【００７９】
図５は本発明による異なる形態の、速度のシフト方法のステップを示す。これらのステップによる実施は、熱機関２の起動を速度比のシフトから分離する時間に係わる。
【００８０】
より詳細には、第一ステップ４８では、熱機関２の起動要求が行われたかどうかを監視する。この起動要求は車両の走行状況に関連する。実際には、この起動要求は、特に監視コンピュータ２６が受信する信号Ｍ１−ＭＮ及びＭＡＣＣに因る。起動要求が行われない場合にはステップ４８に戻る。反対に、起動要求が行われた場合には第二ステップ４９に移行する。
【００８１】
この第二ステップ４９では、監視コンピュータ２６は、駆動トルクを熱機関２に供給する起動システム７の動作を制御する。熱機関２が起動された後、第三ステップ５０に移行する。
【００８２】
この第三ステップ５０では、熱機関２の起動を速度比のシフトから分離する時間が、熱機関２のシャフト１０及びモーター４のシャフト１１との間の連結を許可するまでの時間より十分長いかどうかを検証する。実際、監視コンピュータ２６は、平行して実行する、異なる二つのプロセスを管理する。すなわち、第一プロセスは熱機関２の起動に関連しており、第二プロセスは車両のモードのシフトに関連する。従って、この第三ステップ５０によって、熱機関２とモーター４との連結を、速度のシフトが生じる瞬間に応じて管理できる。
【００８３】
より詳細には、熱機関２を起動する「前の指令」を、速度比のシフトの「後の指令」から分離する時間ＣｄＲが、閾値時間ＴＳよりも小さいかどうかを検証する。この閾値時間ＴＳは調整可能であり、熱機関２が起動され、そのシャフト１０がモーター４のシャフト１１と連結するために必要な時間に対応する。一例では、この閾値時間ＴＳは３５０ｍｓに等しく、熱機関２のシャフトとモーター４のシャフト間の連結に必要な平均時間よりもわずかに大きい。
【００８４】
熱機関２の起動を速度のシフトから分離する時間ＣｄＲが、該閾値時間ＴＳよりも大きい場合、その時はステップ５１へ移行する。このステップ５１では、熱機関２とモーター４との連結を許可する。
【００８５】
反対に、熱機関２の起動を速度比のシフトから分離する時間が該閾値時間ＴＳよりも小さい場合は抑制ステップ５２へ移行する。この抑制ステップ５２では、抑制時間ＴＩの間、熱機関２のシャフトとモーター４のシャフトとの連結を遅らせる。この抑制時間ＴＩの間、クラッチのディスク８及び９は互いに滑り出すことは許可されない。抑制時間ＴＩの間に、速度比のシフトが行われる。従って、この抑制時間ＴＩは、速度比のシフトが実行される時間が確保されるように計算される。一例では、抑制時間ＴＩは４５０ｍｓである。この抑制時間もまた調整可能であり、概して閾値時間ＴＳよりも大きい。抑制ステップ５２の後、新たなステップ５３へ移行する。
【００８６】
このステップ５３では、抑制の最終ステップを生ずるべき速度比のシフトから分離する時間が、閾値時間ＴＳよりも上回っているかあるいは下回っているかを検証する。抑制の最終ステップを生ずるべき速度比のシフトから分離する時間が、閾値時間ＴＳより下回っている場合はステップ５２を繰り返す。反対の場合は、ステップ５１へ移行する。このステップ５３は、大変近い速度比が許可される伝達装置１．１で実行できる。
【００８７】
異なる形態では、ステップ５２の後、ステップ５１へと直接移行する。
【００８８】
従って、本発明による方法では、熱機関２はその使用が要求されるとすぐに起動される。しかしながら、熱機関の起動を速度比のシフトから分離する時間が閾値時間ＴＳよりも小さい場合、モーター４のシャフト１１との連結を抑制する。本発明による方法によって、熱機関２が起動する時間において、近すぎる速度比のシフトのせいで連結が失敗するのを回避することもできる。
【００８９】
図６は、熱機関２の起動を速度比のシフトから分離する時間が閾値時間ＴＳよりも小さい時に、本発明による伝達装置１．１のさまざまな機構２−５で測定される信号のタイミング図を示す。設定トルク信号ＣＣＯＮＳはトルク信号ＣＲＥＥＬ、ＣＥＭＢ、ＣＭＥＬ及びＣＭＴＨのグラフ上でまた点線で表される。
【００９０】
より簡略化するために、主要な役割を果たす信号ＯＥＭＢ、ＯＢＶ及びＯＤＥＭのみ表される。
【００９１】
時点ｔ０’’で、車両は走行しており、電気モードで動作する。モーター４がその時、ゼロではない回転速度ＷＭＥＬ及びトルクＣＭＥＬを有する一方で、熱機関２は停止している。時点ｔ０’’で、監視コンピュータ２６は熱機関２を起動することが必要であることを検出する。
【００９２】
時点ｔ０’’とｔ１’’の間で、伝達装置１．１は第１遷移段階に入る。この第１遷移段階の間、設定トルクＣＣＯＮＳは運転者の加速要求に対応する値Ｖ１を有する。時点ｔ１’’よりも少し前に、監視コンピュータ２６によって信号５９が起動システム７へ送信される。この信号５９は起動システム７を制御し、起動システム７は、熱機関２を起動するために駆動トルクを熱機関２に供給する。この時、熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは増加傾向にあるが、モーター４の回転速度ＷＭＥＬよりも下回ったままである。モーター４のトルク信号は設定トルク信号に等しい。従って、トルク信号ＣＲＥＥＬは、車輪１２のシャフト上で期待されるトルク信号と混合して一つになる。このトルクは熱機関２の起動に関与していないので、どのトルクもクラッチ３で測定されない。
【００９３】
時点ｔ１’’とｔ２’’の間で、伝達装置１．１は第２遷移段階に入る。この第２遷移段階は検出及び決定を下す段階である。実際、時点ｔ１’’で、監視コンピュータ２６は、熱機関２の起動と速度比のシフトとの間の時間が閾値時間ＴＳよりも小さいことを検出する。すると、監視コンピュータ２６は、後ほどわかるように、熱機関２のシャフトとモーター４のシャフトとの連結を抑制するために、機構２−５を制御する。この第２遷移段階の間、モーター４のトルク信号ＣＭＥＬは設定トルク信号ＣＣＯＮＳと同じ値Ｖ１を有する。熱機関２のシャフト１０は依然としてモーター４のシャフト１１と連結していないので、トルク信号ＣＲＥＥＬは設定トルク信号ＣＣＯＮＳと一つになる。熱機関２の起動のトルクに対応するトルク信号ＣＭＴＨは熱機関２のシャフト１０で測定される。熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは増加するが、モーターの回転速度ＷＭＥＬよりも下回ったままである。
【００９４】
時点ｔ２’’とｔ３’’の間で、伝達装置１．１は第３遷移段階に入る。この第３遷移段階では、監視コンピュータ２６がモーター４を制御し、このモーター４のトルクＣＭＥＬは取り消される。従って、モーター４のトルク信号ＣＭＥＬは線形的に減少し、その結果、時点ｔ３’’でゼロになる。熱機関２のシャフトが依然としてモーター４のシャフト１１と連結していないので、トルク信号ＣＲＥＥＬは、モーター４のトルク信号ＣＭＥＬの変化と同一の経過をたどる。車輪６のシャフト１２で測定されるトルク信号ＣＲＥＥＬの取り消しによって、後ほどわかるように、実行中の速度比の取り消しが可能になる。この第三遷移段階になるとすぐに、熱機関２は起動され、連結できる状態になる。設定トルク信号ＣＣＯＮＳは常にＶ１である。
【００９５】
時点ｔ３’’とｔ４’’の間で、本発明による伝達装置１．１は第４遷移段階に入る。この第４遷移段階では、設定トルク信号ＣＣＯＮＳの値は常にＶ１に等しい。時点ｔ３’’で、シャフト１２で測定されるトルク信号ＣＲＥＥＬがゼロであるとすぐに、実行中の速度比の取り消しを制御するために、信号６０がギアボックスへ送信される。モーター４のトルク信号ＣＭＥＬの振幅はマイナスとなる。モーター４の回転速度ＷＭＥＬは、後程わかるように、新たな速度比の設定を許可するために目標回転数ＷＦへ収束する。
【００９６】
時点ｔ４’’とｔ５’’の間で、伝達装置１．１は第５遷移段階に入る。この第５遷移段階では、設定トルク信号ＣＣＯＮＳはステップ状に増加し、時点ｔ４’’で値Ｖ２に達する。時点ｔ４’’で、モーター４が目標回転数ＷＦに達するとすぐに、監視コンピュータ２６によって信号６１がギアボックス５へ送信される。新たな速度比が設定されるようにこの信号６１はギアボックスを制御する。新たな速度比が設定されるとすぐに連結の抑制は解除される。こうして、時点ｔ４’’からすぐにクラッチのディスク８及び９は互いに滑り出す。
【００９７】
熱機関２のトルク信号ＣＭＴＨ及びクラッチ３のトルク信号ＣＥＭＢは二つとも増加する。その結果、トルク信号ＣＲＥＥＬ自身も増加し、時点ｔ５’’で設定トルク信号ＣＣＯＮＳに達する。熱機関２の回転速度ＷＭＴＨは、モーター４の回転速度ＷＭＥＬを目指す。これらの二つの回転速度ＷＭＥＬ及びＷＭＴＨが等しい場合、信号６２はクラッチ３へ送信される。この信号６２はクラッチ３の接続を制御する。クラッチ３が閉じる（接続する）瞬間から熱機関２の回転速度ＷＭＴＨ及びモーター４の回転速度ＷＭＥＬは混合して一つになる。
【００９８】
時点ｔ５’’とｔ６’’の間で、伝達装置１．１は第６遷移段階に入る。この第６遷移段階では、すでに見てきたように、伝達装置１．１の機構である熱機関２及びモーター４は、既に設定トルク値に達していない場合は、最適なトルクの設定値に収束する。これらの設定信号は、熱機関２が最適な動作時点で作動するように生成される。より詳細には、トルク信号ＣＣＯＮＳは常に値Ｖ２を有する。熱機関２のトルク信号ＣＭＴＨはこの時わずかに増加するが、モーター４のトルク信号ＣＭＥＬは、一例ではトルク信号ＣＭＴＨに対して対称的に減少する。従って、トルク信号ＣＲＥＥＬは常に設定トルク信号ＣＣＯＮＳに等しい。熱機関の回転速度ＷＭＴＨ及びモーターの回転速度ＷＭＥＬは、車両の速度に伴い線形的に増加する。
【００９９】
従って、熱機関２の起動が速度比のシフトの前、間、あるいは後に生じても、起動システム７によって、この速度比のシフトの時間を常に減少させることができる。実際、目標回転数ＷＦでの車輪のシャフトの同期化は、常に、クラッチ３によって阻害されないモーター４によって行われる。さらに、本発明では、モーター４のシャフト１１の慣性が抑制されるので、速度比の設定または取り消しは、走行状況がどうであれ、全体として一定である。
【０１００】
異なる形態では、車両が走行開始する際、モーター４が停止しても本発明による方法は実行される。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】先行技術による動力伝達装置の概略図である。
【図２】先行技術の伝達装置の機構上で測定される信号の、同時起動の際の時間的変化を表すタイミング図である。
【図３】本発明による動力伝達装置の概略図である。
【図４】本発明による伝達装置の機構上で測定される信号の、同時起動の際の時間的変化を表すタイミング図である。
【図５】熱機関の起動を速度比のシフトから分離する時間に応じて実行される、本発明による方法のチャート図である。
【図６】熱機関の起動を速度比のシフトから分離する時間が熱機関とモーターとの連結を許可するのに十分でない場合、本発明による伝達装置の機構上で測定される信号の時間的変化を表すタイミング図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2008531390.tif 000010
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