(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド式自動車用の駆動システムを制御する方法であって、前記駆動システムには、動力調節装置を有するサーマルエンジンを備えるとともに、そのサーマルエンジンによって駆動されて調節可能な電力で直流供給電流を発生する発電機手段を備えている発電機装置(1)と、自動車の少なくとも１つの駆動輪の駆動をする少なくとも１つの電動モータ(27)を備え且つ前記直流供給電流を受けて電動モータ(27)に給電する電子トラクションコンバータ(26)を備えている駆動装置(3)と、自動車の運転者による動作によって設定点信号(Sc)を送出するアクセル(6)とが含まれており、
前記発電機装置(1)の動作の調節のための第１の調節装置(8)、および、前記駆動装置(3)の動作の調節のための第２の調節装置(9)が備えられ、
運転者によるアクセル(6)の動作による前記設定点信号(Sc)の変化時に、前記第１の調節装置(8)によって、前記発電機装置(1)を、それから発生される直流電力について前記設定点信号(Sc)および前記サーマルエンジンの速度に基づく調節がなされるように、調節し、
前記電子トラクションコンバータ(26)に作用する前記第２の調節装置(9)によって、前記駆動装置(3) の前記電動モータ(27)の消費電力の調節を、前記設定点信号(Sc)に関係なく、前記駆動装置(3)に供給される前記直流電力の測定電圧(UO）が所望の設定電圧(UOC)から相違するとき、前記直流電力の測定電圧(UO)が前記所望の設定電圧(UOC)に戻るように、行うことを特徴とする、駆動システムを制御する方法。
【請求項２】
ハイブリッド式自動車用の駆動システムであって、
動力調節装置(21)を有するサーマルエンジン(20)を備えるとともに、そのサーマルエンジンによって駆動されて調節可能な電力で直流供給電流を発生する発電機手段(24, 25)を備えている発電機装置(1)と、
自動車の少なくとも１つの駆動輪の駆動をする少なくとも１つの電動モータ(27)を備え且つ前記直流供給電流を受けて電動モータ(27)に給電する電子トラクションコンバータ(26)備えた駆動装置(3)と、
自動車の運転者による動作によって設定点信号(Sc)を送出するアクセル(6)と、
前記発電機装置(1)の調節をする第１の調節装置(8)にして、前記発電機装置(1)からの直流電力を、前記アクセル(6)の操作による前記設定点信号(Sc)の変化時に、その設定点信号(Sc)の関数として調節する第１の調節装置(8)と、
前記駆動装置(3)の前記電動モータ(27)の消費電力の調節をする第２の調節装置(9)にして、制御信号(Sp)を前記電子トラクションコンバータ(26)へ送り出す装置(36)を備えており、前記駆動装置(3)を、前記設定点信号(Sc)に関係なく、前記駆動装置(3)に供給される前記直流電力の測定電圧(UO）が所望の設定電圧(UOC)から相違するとき、前記直流電力の測定電圧(UO）が所望の設定電圧(UOC)に戻るように、消費電力の調節をする第２の調節装置(9)と
を有することを特徴とする、駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド式動力源自動車の駆動システムを制御する方法に関する。そのシステムは、
動力調節素子を備えたサーマルエンジンと、そのサーマルエンジンによって駆動されて調節可能な直流供給電流を発生する発電機手段とを有する発電機装置と、
前記供給電流を供給され、自動車の少なくとも１つの駆動輪を駆動する少なくとも１つの電動モータを備えた駆動装置と、
車両の運転者が動作させて第１設定点信号を送り出すアクセルとを有する。
本発明はまた、動力調節素子を備えたサーマルエンジンと、そのサーマルエンジンによって駆動されて調節可能な直流供給電流を発生する発電機手段とを有する発電機装置と、
供給電流を供給され、自動車の少なくとも１つの駆動輪を駆動する少なくとも１つの電動モータを備えた駆動装置と、
車両の運転者が動作させて第１設定点信号を送り出すアクセルと、
前記第１設定点信号の関数として電動モータの動力を調節するように構成された調節手段とを有する、特に上記方法を実行するためのハイブリッド式動力源自動車用の駆動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許公報ＷＯ第９３／０７０２２号は、直列ハイブリッド式駆動源のこの種の駆動システムを開示しており、その発電機装置は、サーマルエンジンと、ブラシレス多相発電機と、電圧レギュレータで監視されながら直流供給電流を供給する電子コンバータとを有している。駆動装置は、それぞれが電子トラクションコンバータ及びブラシレス多相電動モータを有する１つまたは複数の駆動装置を有している。電子制御装置が、アクセルペダルに、また様々なセンサから送られた信号に応答して、またサーマルエンジンの１つまたは複数の特性欄の表示を含むメモリを参照しながらシステムの動作を包括的に調整する。この装置は、スロットル弁に対する作用を介してサーマルエンジンの出力を、給電コンバータに対する作用を介して発電機の抵抗トルクを、またアクセルの位置に相関させたトラクションコンバータに対する作用を介して電動モータの出力を制御する。
【０００３】
このシステムに固有の問題点は、調節手段が非常に複雑である点にあり、これは様々な形式の多数のセンサを使用して、それらの信号を幾つかの所望値と結びつけて処理し、互いに調整しなければならない様々な調節変数を生成しなければならない。そのような調整は、車両では優勢を占める過渡状態（transient state ）において特に複雑である。発電機装置が供給電流の均衡を取るための蓄電池を備えている時には、それがさらに複雑になる。
【０００４】
さらに、公知のシステムでは一般的に電流センサを使用する必要があるが、これはあまり正確ではないため、調節に誤差マージンを招くため、安定性を確保するためにさらなる調整が必要になる場合が多い。従って、少ない数のセンサで動作し、電流センサの使用をできる限り避けることができる簡単な制御方法が必要とされている。
【０００５】
特許公報ＷＯ第９４／２７８３７号に開示されている比較的簡単なシステムは、発電機装置及び駆動装置用に２つの個別の制御回路を設けており、その各々は対応装置のエンジンまたはモータの速度信号と、アクセルによって与えられた設定点信号とを利用する。２つの装置の動作状態の調整は、２つの装置の間に配置された動力調整回路によって行われる。サーマルエンジンから出た動力信号とアクセルから出た設定点信号との比較に基づいて、この回路は、加速が問題である場合には並列抵抗器を、減速が問題である場合には直列抵抗器を直流供給回路に接続するように切り換える。これらの動作によって、発電機の抵抗トルクが変化するのに対して、サーマルエンジンは依然として「スロットル全開状態」で回転する。発電機装置は、このように駆動装置に隷属しており、比較的低速で反応するため、これが車両の性能に影響を与えるであろう。さらに、電気抵抗器はエネルギをある程度消散させる。また、サーマルエンジンが常に高速状態にあることは、騒音、燃費及び乗り心地の点で不都合である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、比較的簡単な調節手段を使用することができ、少数のセンサで低い誤差マージンで動作し、同一形式の調節を用いた様々な構造の駆動システムに適用できる駆動システム及び制御方法を提供することにある。特に、蓄電池を供給回路に接続した場合も、接続しない場合も、同一の調節原理を使用できるようにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明は、電動モータの動力を制御するため、第１設定点信号及びサーマルエンジンの速度に基づいて発電機装置を調節することによって前記供給電流のパワーが調節され、駆動装置は、第１設定点信号を考慮することなく供給電流の有効パワーに基づいて調節されることを特徴とする上記形式の方法に関する。
【０００８】
好ましくは、前記供給電流の電圧を測定して、前記電圧に基づいて駆動装置の出力を調整する。
このため、本発明の原理は、アクセルがまず最初に、反応が最も低速な装置である発電機装置の調節について決定をするが、駆動装置はその電気供給の１つのパラメータの関数として独立的かつ自動的に調節される。この後者の調整は準瞬時的であるため、駆動装置は発電機装置のスレーブとして動作し、それは発電機装置の動作状態に永続的に追従する。測定パラメータは好ましくは供給電圧であるため、この調整を正確にして安定させることが容易である。言い換えると、供給電流のパワーと駆動装置からの動力要求との間の不均衡を表す供給電流の変化を検出して、それを利用して結果的に駆動装置を調整することができる。
【０００９】
別の態様によれば、本発明は、第１設定点信号の関数として前記供給電流のパワーを調節するように発電機装置に作用する第１調節装置と、前記供給電流のパラメータ、好ましくは電圧の関数として電動モータの動力を調節するように駆動装置に作用する第２調節装置とを調節手段に設けていることを特徴とする上記形式のシステムに関する。
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら例として提示されている以下の様々な実施形態の説明から明らかになるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１に示されている駆動システムは、自動車用の公知の形式の直列ハイブリッド式駆動システムに属する。それは、直流電圧Ｕｏの直流電流Ｉｏをバイファイラ供給回路２へ供給するサーマルエンジン及び発電機手段を備えた発電機装置１を有している。この回路は、軸５を介して、または他の何らかの機械式動力伝達手段を介して少なくとも１つの駆動輪４を駆動する少なくとも１つの電動モータを設けた駆動装置３に電力を供給する。もちろん、車両は一般的に幾つかの駆動輪を有しており、共通の電動モータで駆動されるか、個別の電動モータで駆動され、これらはここでは駆動装置３に属すると考えられる。これらの解決策は当業者には公知であるから、説明を簡単にするためにここでは１つの電動モータ及び１つの車輪についてだけ述べる。
【００１１】
運転者は、アクセル６、例えば走行センサ７と組み合わせたペダルに作用することによって動力または車両の速度を制御し、走行センサ７は、好ましくは動力を表す第１設定点信号Ｓｃを供給し、これは調節手段を介して駆動システムに作用する。本発明では、この手段は、発電機装置１と組み合わされた第１調節装置８と、駆動装置３と組み合わされた第２調節装置９とに分離されている。図１に示されているように、第１調節装置８は、設定点信号Ｓｃと、発電機装置の動作状態を表す１つまたは複数の信号、特にサーマルエンジン及びそれによって駆動された発電機の速度を表す信号Ｓｎｇを受け取る。それが受け取る信号の関数として、装置８は１つまたは複数の制御信号Ｓｇを発電機装置１に供給して、アクセル６の位置に従って、また恐らくはこの位置の変動に従って供給電流Ｉｏの量を調節する。装置８はまた、後述する他のパラメータも考慮することができる。
【００１２】
他方、第２調節装置９は、実質的に供給回路２によって与えることができる電力の関数として駆動装置３を調節する。ここに記載した好適な形式では、それは、電圧センサ１１によって与えられる、供給電流Ｉｏの直流の有効電圧を表す測定信号ＳＵｏを受け取る。この信号は、電圧そのものと同じでもよいが、例えばその何分の１でもよい。装置９はさらに、電圧Ｕｏの基準または所望値Ｕｏｃを表す第２設定点信号ＳＵｏｃを受け取る。この信号は、駆動システム制御手段の一部を形成している、装置９に組み込まれた接続回路か、他の形式の回路にすることができる素子１２によって供給される。２信号ＳＵｏ及びＳＵｏｃ間の比較に基づいて、第２調節装置９は、少なくとも第２制御信号Ｓｐを発生して、それを駆動装置３へ送ることによって、常に供給電圧Ｕｏを第２設定点信号ＳＵｏｃによって定められた所望値に戻すことができる。
このため、第２調節装置９による駆動装置３の調節は非常に高速で、ほぼ瞬間的に実行されるのに対して、第１調節装置８による発電機装置１の調節は、この装置の慣性、特にサーマルエンジン及び発電機の回転質量の慣性のためにもっと低速である。駆動装置３は、直接的にアクセル６からの第１設定点信号Ｓｃによって制御されるのではなく、直流供給電圧Ｕｏの変動に対応した発電機装置１の反応を介して制御されるだけである。このため、それは発電機装置１のスレーブとして動作する。
【００１３】
言い換えると、システムは連鎖的原理に従って動作する。サーマルエンジンの補助による一定のエネルギの発生が制御され、このエネルギは、供給回路２に供給される直流電気エネルギに変換されて、最終的に駆動装置３で消費されることによって、各駆動輪４へ伝達される機械的エネルギに変換される。
【００１４】
各素子は連鎖の上流側に位置している素子に調和し、システムにはシステムの出力と入力との間にフィードバックがないので、上記のように動作することによってシステムの安定性が確保される。あらゆる場合にシステムの安定性及び最適動作を確保するために必要な唯一の条件は、連鎖を先へ進むほど、システム素子の反応時間を高速にしなければならないことである。上記システムでは、システム内の最も低速の素子がサーマルエンジンであるため、これらの条件は容易に達成できると言える。他の素子に関して言うと、それらの反応時間は、それぞれの調節装置の補助を受けて電子手段を介して可変である。
さらに、そのようなシステムは少数のセンサで達成でき、また必要ならば、電流センサを使用しなくてもよいため、前記した不都合を回避できる。
【００１５】
図２は、図１に従った駆動システムの好適な実施形態をさらに詳細に示している。
発電機装置１は、適当な形式の調節可能なサーマルエンジン２０、例えばオットーエンジンを有しており、動力調節装置２１、例えばスロットル弁または噴射装置が設けられている。エンジン２０はまた、ディーゼル、ガスタービンまたは他の形式でもよい。エンジンの出力軸２２に速度センサ２３が組み合わされており、これは信号Ｓｎｇを送り出す。また出力軸は、好ましくは非同期形またはブラシレス形の発電機２４を駆動する。この発電機は交流電流Ｉｇｐｈを電子給電コンバータ２５へ送る。このコンバータ２５は、交流電流（ＡＣ）を電圧Ｕｏの直流供給電流（ＤＣ）に変換して供給回路２に供給する。駆動装置３では、この電流が電子トラクションコンバータ２６に供給され、このコンバータ２６はＩｍｐｈの三相交流トラクション電流を１つまたは複数の電動モータ２７へ送り、このモータの軸５が対応の駆動輪を駆動する。この構造は、特許公報ＷＯ９３／０７０２２に記載されているものに似ているが、本例では、幾つかの電動モータ２７がある場合、それらすべてに第２調節装置９で調節された同一トラクションコンバータ２６によって給電することが好ましい。モータ２７に速度センサ２８が設けられており、これは第２速度信号Ｓｎｐを送り出す。
【００１６】
第１調節装置８は、好ましくは安全装置３０を有しており、これは第１所望信号Ｓｃを受け取って、必要ならば発電機装置３の許容電力の関数としてそれを減少させることによって、補正設定点信号Ｓｃｃを送り出す。公知のように、この補正の目的は、駆動装置の過剰アンペア数を避けるために、電動モータ２７が比較的低速で回転する時に供給電力を制限することである。このために本例では安全装置３０は第２速度信号Ｓｎｐを使用しているが、これの方が取得しやすいためであり、別のやり方で、特にコンバータ２６が発生した周波数に基づいて、または直接的に信号Ｓｃの所定関数の補助で動作することもできる。信号発生装置３１が、補正設定点信号Ｓｃｃを受け取って、例えば記憶値表またはファジー論理装置を用いることによって、例えばサーマルエンジン２０及び発電機２４からなる発電機装置のトルク及び回転速度が到達すべき最適固定値を決定する１対の中間信号Ｓｍｃ及びＳｎｃを送り出す。
【００１７】
信号Ｓｎｃは、過渡制御装置３２によって処理され、この装置は、最適状態で先の定常動作状態からアクセル６で定められた新しい定常状態へ移行するために、時間の関数としての電力変化法則を適用する。前記最適状態は、例えばサーマルエンジンの速度上昇の速さ、その消費率、汚染排出物等に関係があり、そのようなパラメータは、例えば記憶表内のエンジンの特性欄の表示によって、またはファジー制御装置によって与えることができる。このため、装置３２は、発電機装置１からの過渡速度命令である信号Ｓｎｔを送り出す。
【００１８】
信号Ｓｎｔはエンジントルク調節装置３３へ送られ、これは信号Ｓｍｃ及びＳｎｇも受け取って、エンジン２０の制御素子２１の瞬時位置を決定する第１制御信号Ｓｇｔを送り出す。信号Ｓｎｔは抵抗トルク調節装置３４へも送られ、これは給電コンバータ２５に作用する第２制御信号を発生して、発電機２４がエンジンに加える抵抗トルクＭｇを決定する交流電流Ｉｇｐｈを調節する。コンバータ２５の出力電圧Ｕｏはほぼ一定であるが、駆動装置３の電力消費量が多すぎるか少なすぎる場合、特に過渡段階において上下に変動するであろう。
【００１９】
第２調節装置９は、図１を参照しながら説明したものと同じである。供給電圧Ｕｏと所望電圧Ｕｏｃとの間に実効値の違いがある場合、信号ＳＵｏ及びＳＵｏｃを比較する調節装置３６が、トラクションコンバータ２６に公知のように作用する制御信号Ｓｐを送り出して、例えば電動モータ２７に供給される電圧及び交流電流の周波数の両方またはいずれか一方を変更する。この作用によって、モータ２７及び車両自体の速度に関係なく、電圧Ｕｏは極めて迅速に所望電圧Ｕｏｃになる。
また、電流センサをまったく用いないでシステムが動作できることもわかるであろう。これによって、不正確及び不安定という上記問題を回避できる。
【００２０】
図３は、第１調節装置８の変更例を示しており、これでは装置３１及び３２の位置が図２の場合に対して入れ替わっている。装置３２は、補正設定点信号Ｓｃｃを受け取って、過渡設定点信号Ｓｃｔを装置３１へ送り、この装置はエンジン２０のトルク及び回転速度の最適過渡値を表す信号Ｓｍｃ及びＳｎｔを発生する。さらに、装置３４は発電機装置測定速度信号Ｓｎｇも受け取る。この変更例は以下の例にも使用できることはわかるであろう。
【００２１】
図４に従った駆動システムの実施形態では、図２に示されている実際上すべての素子が再度示されて、同じ参照番号が付けられている。本質的な違いは、蓄電池４０が追加されていることにあり、これは供給回路２に付加電流を供給し、また給電コンバータ２５で発生した電流または電動モータ２７による回生制動で発生した電流の一部を必要に応じて吸収することによって再充電することができる。そのような制動が予想される場合、蓄電池４０が吸収できない電流を使用するためのバラスト手段４１も供給回路に接続することができる。公知のように、そのようなバラスト手段は、例えばエネルギを熱の形で消散させる抵抗器か、運動または熱エネルギアキュムレータを有することができる。蓄電池４０及びバラスト手段４１は、電子管理装置４２の制御を受けており、これは１つまたは複数の信号Ｓｂに基づいて蓄電池の充電状態を決定して、供給電圧Ｕｏが蓄電池４０の充電状態によって決まる閾値を越える時に信号ＳＵｏｍａｘによってバラスト手段４１をオンに切り換える。所望の電圧信号ＳＵｏｃを駆動装置３の調節装置９へ送るのも、管理装置４２である。蓄電池４０の端子における開路電圧がその充電状態によって決まるとすると、供給電圧Ｕｏもこの充電状態と共に変化するので、管理装置４２はこれも考慮に入れた結果として所望信号ＳＵｏｃを発生しなければならない。
【００２２】
当業者であれば、システムの動作状態及び運転者によって与えられたコマンドに相関した最適状態で蓄電池４０を管理するために、管理装置４２が他の測定または所望信号も受け取ることを理解できるであろう。
本発明の適用例は、直列形のハイブリッド式自動車に限定されない。例えば、図５は、図２と同様なモータ２７を介して電気駆動線に並列に、駆動輪を公知のようにして、例えば図示しない差動装置を介して駆動する純粋に機械的な駆動線５０がサーマルエンジン２０と伝動軸との間に設けられている混合形（直列及び並列）の駆動システムを示している。線５０は、いずれかの動力伝達手段５３で駆動軸２２に連結された第１補助軸５２と、クラッチ５４と、第２補助軸５５と、２軸５及び５５を軸５１に連結する伝動装置ボックス５６とを有している。第１調節装置８だけ、特に発電機２４の抵抗トルクを調節する装置３４だけに介入することによって、２線間の動力の分配を制御することができる。もちろん、そのような機械式動力伝達線を図４に示されたシステムに加えることもできる。
【００２３】
図２〜図５に示されている例は、それぞれのコンバータ２５及び２６に接続された交流電流電気機械２４及び２７を有しているが、本発明の原理は、発電機装置１または駆動装置３内の他の形式の電気機械、特に直流機にも適用することができる。そのような場合、制御信号ＳｇｎまたはＳｐによる調節を公知のようにして電気機械の励起電流に加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好適な一般形式の駆動システムを示す概略図である。
【図２】  本発明の第１実施形態の概略図である。
【図３】  図２の１つの素子の変更実施形態を示している。
【図４】  本発明の第２実施形態を示している。
【図５】  本発明の第３実施形態を示している。
【符号の説明】
１  発電機装置
２  供給回路
４  駆動輪
６  アクセル
８  第１調節装置
９  第２調節装置
【図１】
0004028015.tif 000002
【図３】
0004028015.tif 000003
【図２】
0004028015.tif 000004
【図４】
0004028015.tif 000005
【図５】
0004028015.tif 000006