(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の直流電圧供給回路(2)における電力分配を駆動モードにおいて調節する方法であって、前記自動車には、発電機セット(1)が含まれ、且つ、前記直流電圧供給回路(2)において電力の消費や発生ができる電気的な駆動セット(3)および蓄電池(6)が含まれ、前記発電機セット(1)には調節可能な直流電力を生成できる発電機が含まれ、前記駆動セット(3)は自動車の少なくとも一つの駆動輪(4)を駆動できるものであり、
前記発電機セット(1)を、自動車の運転者によって与えられるコマンド(T)の関数として制御し、
前記直流電圧供給回路(2)の所望の電圧(ＵOC)を、前記蓄電池(6)の充電状態(SOC)の関数として決定し、
前記直流電圧供給回路(2)の実効電圧(ＵO)を継続的に監視して、その実効電圧(ＵO)が前記所望の電圧(ＵOC)のレベルに維持されるように、前記駆動セット(3)を調節する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、駆動モードにおいて、前記直流電圧供給回路(2)の所望の電圧(ＵOC)は、前記蓄電池(6)の所望の充電状態における無負荷電圧に等しく決定される、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
ハイブリッド自動車の駆動システムであって、
調節可能な直流電力を生成できる発電機が含まれた発電機セット(1)を備え、その発電機セット(1)は、自動車の運転者によって与えられるコマンド(T)の関数として制御され、
蓄電池(6)を備え、
少なくとも一つの駆動輪(4)を駆動できる、電気的な駆動セット(3)を備え、
前記発電機セット(1)と前記前記蓄電池(6)および前記駆動セット(3)に接続され、それら間での電力の交換をする直流電圧供給回路(2)を備え、
駆動システム調節用の制御手段(20-38)を備え、その制御手段は、前記直流電圧供給回路(2)の実効電圧(ＵO)を継続的に監視し、かつ、前記直流電圧供給回路(2)の所望の電圧(ＵOC)を、前記蓄電池(6)の充電状態(SOC)の関数として決定するよう構成されており、
前記制御手段(20-38)には電気的な調節ユニット(24)が含まれ、その調節ユニット(24)は、前記駆動セット(3)に組み合わされて、前記実効電圧(ＵO)および前記所望の電圧(ＵOC)を受けて、前記実効電圧(ＵO)が前記所望の電圧(ＵOC)のレベルに維持されるように、前記駆動セット(3)の電力を調節する
ことを特徴とする、ハイブリッド自動車の駆動システム。
【請求項４】
請求項３記載のハイブリッド自動車の駆動システムにおいて、駆動モードにおいて、前記直流電圧供給回路(2)の所望の電圧(ＵOC)は、前記蓄電池(6)の所望の充電状態における無負荷電圧に等しく決定される、ことを特徴とするハイブリッド自動車の駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給回路の中で電力を消費するか生成できる又はその双方ができる幾つかの電気的な要素を有する自動車の直流電圧供給回路における電力分配を調節する方法に関する。前記電気的な要素の一つは、前記車両の少なくとも一つの駆動輪を駆動することができる電気的な駆動セットである。さらに、本発明は、そのような方法を適用することができる駆動システムに関する。
本発明は、発電機を駆動するサーマルエンジンを有する発電機セットが備えられた、直列型のハイブリッド電力使用車両に特に適合するが、さらにそれは、並列あるいは直列−並列が混じったハイブリッド電力使用車両にも適用され得るとともに、走行のために必要な電力が発電機セットとは違う供給源、例えば、蓄電池、燃料電池、あるいは光電池によって提供される純粋に電気的な車両にも適用され得る。
【０００２】
【従来の技術】
直列型のハイブリッド電力使用自動車は、一般に直流電圧供給回路である供給回路に電力を供給する発電機に結合されたサーマルエンジンを備えた発電機セットを有する。そのような回路に蓄電池が接続されている。１あるいはそれ以上の電気的モータを有する駆動セットは、前記車両の駆動輪を駆動するために、供給回路によって供給される。大部分の適用において、前記駆動セットは、また、電気的な回生制動を実行でき、電気的なエネルギを供給回路に戻す。このエネルギは、供給回路に接続された他の要素によって消費されてもよく、例えば、化学的な形で蓄電池の中に格納され、あるいは、運動エネルギ蓄積器の中に格納されてもよく、過剰エネルギを吸収するように意図された安全要素の中で熱的に浪費させられてもよい。このように、直流電圧供給回路は、それに接続された要素と、各瞬間において、異なる電力をやりとりする。これらの流れは、自動車駆動システムにおける過渡状態の優勢の故に、時間が経つに従って特に変化する。そのような流れの算術的な合計は、回路自身の中の消失は別として、各瞬間においてゼロであらねばならないので、その車両の運転者によって所望される牽引力あるいは制動力を少なくともほぼ得ている間において、１あるいはそれ以上のこれらの流れが平衡状態を達成するように調節することが必要である。
【０００３】
これらの力を制御する従来の方法は、前記システムの全ての要素によって作り出され、消費される力についての正確な知識を用いる。この方法は、各要素がその回路の平衡状態を得るために生成し、消費する電力を計算することを必要とする。適切な全体の調節を達成するために、システムの各構成要素を調節するための方法を正確に知ることがこのように必要である。たとえ、ある要素がシステムの動作において著しくない電力を消費するとしても、そのことは知られていなければならず、しかも正確な方法で知られていなければならない。したがって、Ｎ要素が供給回路に接続されている場合のシステムを制御するためのこの方法の適用は、少なくともＮ−１の電流センサの使用を必要とする。そのようなセンサは広い測定範囲にわたって高精度を維持できず、前記調節の中に誤りの余地を持ち込み、安定性を確実にするための追加の調節を必要とする。蓄電池が供給回路に接続されるときには、調節プロセスにおいて、それが電流の変化に非常によくは耐えられず、それは壊れやすく比較的に高価であるので、それに優先権を与える必要がある。調節方法においてそのような優先権を実行することは、追加の複雑さをもたらす。
【０００４】
過剰な電力を吸収するための緩衝用蓄電池無しにおよび安全要素無しに動作するシステムにおいては、生成された全ての電力は直ちに消費されなければならないので、電力測定調節方法は不可能である。したがって、そのシステムの全体の調節は、それぞれに、特に運転モードにおいては、サーマルエンジンと一般の発電機セットの電力と、駆動セットの電力とは各瞬間において同じであるように扱われなければならない。
【０００５】
自動車の直列ハイブリッド駆動システムを調節する方法と装置は、特許出願ＷＯ９３／０７０２２、ＥＰ−Ａ−０４６０８５０、ＥＰ−Ａ−０５４３３９０、ＥＰ−Ａ−０６４５２７８、ＤＥ−Ａ−４１１６８９９で開示されている。これらの装置は、供給回路に入り、あるいは出て行く１あるいはそれ以上の電力の流れの計算を可能にするために、運転者によって与えられるアクセルあるいは制動設定信号に加えて、１あるいはそれ以上のセンサから常に構成される種々のセンサから、そのシステムの状態を表す種々な信号を受け取る中央調節ユニットを有する。
【０００６】
例えば、資料ＥＰ−Ａ−０５４３３９０は、供給回路に接続された、サーマルエンジンと直流発電機とを有する直列ハイブリッド車両における駆動制御装置を開示している。この回路は、ＤＣ／ＡＣコンバータと３相電動モータとを有する駆動セットに供給を行う。このモータは、差動ギアを介して２つの駆動輪を駆動する。供給回路に直接接続された蓄電池は、駆動セットから要求された電力に従って、駆動セットに供給する３つのモードが、すなわち、低電力範囲においては蓄電池のみによって供給を行い、良好なサーマルエンジン効率に対応する中電力範囲においては発電機セットのみによって供給を行い、高電力範囲においては発電機セットと蓄電池とによって供給を行うことを可能にする。全体の調節は、運転者から設定点信号を受け取り、システムの状態を表す信号、すなわち、直流発電機によって生成された電流、蓄電池の入力電流あるいは出力電流、供給回路の電圧、および電動モータの速度を受け取る電気的なユニットによって確実にされる。この情報に基づいて、その調節ユニットは、サーマルエンジンの燃料供給に作用し、供給回路の決定された電圧を得るために発電機の励起電流に作用し、駆動セットのＤＣ／ＡＣ変換器に作用することによってそれぞれの電力の流れを決定する。このように、同時に、それは、発電機セットによって生成された電力と駆動セットによって消費された電力とを制御し、それは、蓄電池の端子と発電機の出力端子とにおいてそのうちの２つを監視することによって、関係する３つの電力の流れの平衡を調節する。そのような方法によると、調節品質および平衡は、電流測定の精度に実質的に依存する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そのような自動車駆動システムにおいては、直流電流強度が非常に大きな範囲で変化するので精度は良好でない。これは、蓄電池の端子における電流の望ましくない変動を生じ、不正確で不安定な調節となり、ひいては蓄電池の寿命を縮めることになる。そのような方法のもう一つの不利な点は、もしも、他の電気的な装置、例えば、運動エネルギ蓄積器、空調装置等が供給回路に接続されるならば、あるいは、もしも、緩衝用蓄電池が無いならば、それは根本的に変形されなければならないということである。要約して言えば、供給回路へのあるいは供給回路からの電力の流れの追加あるいは除去は全て調節方法および装置の著しい修正を必要とする。
【０００８】
同じ問題は、純粋に電気的な車両の場合にも発生する。なぜならば、その車両は、牽引エネルギが調節可能か調節不可能な電源によって与えられといいうように、その発電機セットが動作停止させられたハイブリッド電力使用車両のように動作するからである。
一つのシステムからもう一つのシステムに移行するための基本的な調節における過激な変更を必要とすること無しに、特に供給回路に接続された、蓄電池が備えられていようがいまいが、安全要素が備えられていようがいまいが、異なる構成の駆動システムに有利に適用され得る、簡素で信頼性があり経済的な方法で実現されるべき前記システムの種々の要素の間の電力の流れの調節を可能にする方法の結果として、従来技術の前述の不利な点を回避することが本発明の目的である。もう一つの目的は、電流センサの使用をできる限り避けて、安定で信頼性のあるシステムの調節を得ることにある。
【０００９】
もう一つの目的は、蓄電池の寿命を延ばすために、蓄電池の端子における電流中のリップルを除去しつつ、蓄電池を制御することができるようになることである。
最後に、その方法は、電力の流れの調節において最大の柔軟性を提供すべきであり、すなわち、それは、システムの最適効率および有利な車両人間工学を得るために広い範囲の組み合わせを可能にすべきである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このように、本発明は、上述した種類の方法に関係し、前記電気的な要素の一つは、前記供給回路と調節された電力を交換する電力平衡要素として定義され、供給回路の所望の電圧が決定され、供給回路実効電圧が継続的に監視され、さらに前記平衡要素の調節電力が前記所望の電圧のレベルに前記実効電圧を維持するように調節されることを特徴とする。
【００１１】
前記平衡要素は、好ましくは前記駆動セットであるが、以下に記載されるように、他の選択も可能である。
前記電気的な要素の一つは、要求によっては、前記供給回路と第１の電力を交換できる発電機セットであってもよく、前記平衡要素は前記電気的な要素のもう一つである。
【００１２】
このように、制御手段は、供給回路における電力の流れの分布に基づいて実時間でそのような電力を調整する必要無しに、運転者によってなされた電力あるいはトルク要求に実質的に従って前記発電機セットによって提供されるべき前記第１の電力を決定できる。電子的なユニットによって実行されるべき調節は、消費が不十分であれば上昇し、消費が高すぎると下降する供給回路電圧を実質的には監視し、この実効電圧を所望の電圧と比較し、差がある場合には、その電圧を所望の値に戻すように平衡要素の電力を調整することにある。運転モードにおいて、駆動セットの上でこの調節を実行することは容易である。なぜならば、それがしばしば主たる消費装置であり、ほとんどの場合、それは、広い範囲の調節可能性を与えるＤＣ／ＡＣ変換器を有しているからである。
【００１３】
基本的な調節パラメータとしての供給回路電圧の選択は、多くの方法において有利である。それは回路の数や性質が何であれ、前記回路に接続された全ての要素に対する共通のパラメータに関係する。そのような電圧は小さな範囲内で変化し、正確に測定される。制御ユニットは、電力の流れの所望の分布の関数として所望の電圧を定義し、次に調節がこれらの流れを測定すること無しに、したがって電流センサを用いること無しに実行され得る。
蓄電池および安全要素が存在するか否かによって、第１に高レベルの調節の安定性と信頼性と、第２に調節ユニットを異なる構成の駆動システムに適用することに対する並外れた容易さとが結果としてもたらされる。
【００１４】
蓄電池が供給回路に接続されている場合には、電圧に基づいた調節が、所望の電圧が蓄電池の特徴と特にそれの充電の状態の関数として選択されてもよく、その選択は、蓄電池によって消費されあるいは吸収された電力が予め決定することができるので特に有利である。それは、以下において説明されるように、特に電流が蓄電池の端子におけるゼロ値に容易に安定化される。
【００１５】
本発明による方法は、電気的な制動モードおよび運転モードに対して、必要な場合には、同じように適合するとともに、異なる構成の駆動システムにも適合するという有利な点をさらに有している。そこで、駆動セットは、平衡要素として選択されることができ、そのような場合、前記駆動セットは、電力に関する供給回路、あるいは安全要素のような消費要素を設ける。
【００１６】
資料ＥＰ−Ａ−０６４５２７８は、供給回路に接続された緩衝用蓄電池を備える直列型のハイブリッド車両に対する制御方法を開示しており、この場合、電子的な制御ユニットは電力の流れを制御するために蓄電池の電圧と充電状態とを監視していることに留意されるべきである。しかしながら、この方法による調節は本発明のものより簡単でなく、また安定でもない。その理由は、この方法は、そのトルクおよび速度の測定から、あるいは、モータの電流および電圧から駆動セットの実効電力を計算することを必要とし、蓄電池の充電の状態を所定の範囲に維持するために、この電力と蓄電池の充電の状態との関数として発電機セットに反作用を及ぼすからである。このように、電力の流れの正確な平衡を確実にするのは蓄電池である。
【００１７】
本発明は、さらに自動車駆動システム、特に本発明による方法の実行のための自動車駆動システムに関する。そのシステムは、供給回路において電力を消費し、または生成を行うことができる幾つかの電気的な要素を有する。その電気的な要素の一つは、前記車両の少なくとも一つの駆動輪を駆動することができる電気的な駆動セットである。また本システムは、前記供給回路と第２の電力を交換する電力平衡要素として定義され、前記電気的な要素のうちの一つの電力を制御するように配置された制御手段を有する。その制御手段は供給回路の実効電圧を継続的に監視できるように配置されている。その制御手段は、平衡要素に関連づけられていて、その制御手段によって規定された所望の電圧に基づいて平衡要素の電力を調節するように配置された電気的な調節ユニットを有し、前記実効電圧を前記所望の電圧のレベルに維持するようにしたことを特徴とする。
本発明の他の特徴および有利な点は、添付の図面を参照しての例証によって提供される異なる実施形態についての後続の説明で明かになろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、ここに記載された例は、直列型のハイブリッド電力使用車両の駆動システムにである。そのシステムは、２本線の供給回路２に対して電圧Ｕ0の直流電流ＩＧを供給するように配置された発電機セット１を有する。このような回路は、シャフト５を介しあるいは何らかの他の機械的な伝達手段を介して車両の少なくとも一つの駆動輪を駆動する駆動セット３に電流を供給する。もちろん、その車両は、共通の電動モータあるいは個別な電動モータによって駆動される幾つかの駆動輪を通常有する。
【００１９】
ここで見られる一般の場合、供給回路２も、バッファとして働く蓄電池６、過剰なエネルギを吸収するように意図された安全要素７、および１あるいはそれ以上の消費要素８、例えば、乗客用空間加熱および空調の装置に接続される。要素６，７および８は、場合に応じて設けられることを示すために、図１においては点線で描かれている。
【００２０】
示された実施形態において、発電セット１は、例えば、非同期型あるいはブラシレス型の３相発電機を駆動する、例えば、オットー、ディーゼルあるいはガスタービンの型のサーマルエンジン１１、および、供給回路２に直流電流ＩＧを供給するＡＣ／ＤＣ変換器１３を従来同様に備えている。他の実施形態においては、発電セット１は、直流発電機を有することもでき、あるいは、例えば、燃料電池、ＤＣ／ＤＣ変換器に接続された光電池等のような何か他の車上調節可能な電力源を備えることも可能である。
【００２１】
図１において略図的に示されている駆動セット３は、３相回路網１５を介して１あるいはそれ以上の電気機械、例えば、非同期あるいはブラシレスの型のものに結合されている電子的なＤＣ／ＡＣ変換器１４を有する。各電気機械１６は、好ましくはシャフト５を介して単一の駆動輪４に結合されている。それは、牽引モータとして動作するとともに電気的な回生制動発電機としても動作する。したがって共通変換器１４を介して供給回路２に電力を供給できる。
【００２２】
駆動システムの動作は、システムの状態の関数として、また、運転者によって与えられるコマンドの関数として電子的な制御ユニット２０によって制御され、それらは、ここでは、牽引コマンド信号Ｔを供給するアクセスペダル２１と、電気的なブレーキコマンド信号Ｆを供給するブレーキペダル２２によって模式的に示されている。コマンド信号ＴおよびＦは、好ましくは、運転者によって望まれた動作を表す可変の振幅をそれぞれ有している。信号ＴおよびＦの両方が同じペダルからもたらされてもよい。
【００２３】
システムの状態を知るために、制御ユニット２０は、説明を簡略化するためにここでは図示されていないセンサによって供給される信号を受け取る。そのような信号の最も重要なものは、供給回路２の実効電圧Ｕ0、すなわち、本発明による方法における本質的な役目を果たす変数である。ユニット２０によって受け取られたその他の状態信号２３は、電気的な駆動機械１６のシャフト５の速度、および、例えば、安全要素７の存在、消費装置８等のオンあるいはオフの切換状態を示すことができる信号Ｘのグループを示している信号Ｖにより図の中で模式的に示されている。
【００２４】
図２によって示されているように、ユニット２０は、少なくとも２つの設定点信号ＰGcおよびＵ0cによって駆動システムを制御する。信号ＰGcは、発電機セット１に対して、それが供給回路２に供給しなければならない電力を継続的に指示する。公知のように、セット１は、セットの出力、特に電流ＩGを、この場合においては、エンジン１１の空気と燃料との供給、およびその抵抗トルクを調節するための発電機１２に作用を及ぼすことによって調節する電子的な制御ユニットを有する。信号Ｕ0cは、駆動セット３にだけ作用を及ぼす。本例においては、それは、供給回路２の実効電圧Ｕ0を表す信号をさらに受け取る電子的な調節ユニット２４に伝達される。調節ユニット２４は、値Ｕ0を値Ｕ0cと比較し、このような比較の結果に従って、変換器１４の電力の増大あるいは減少に対応し、さらに、このようにモータあるいは発電機として機能する電気機械１６の機械力の変化に対応する信号ＳTによって、牽引変換器１４を調節する。公知の方法で、変換器１４の調節は、３相回路網１５上の電圧、電流および／または供給周波数を変更してもよい。
【００２５】
信号Ｆによって制御される電気的な制動が用意されている実施形態において、制御ユニット２０は、調節ユニット２４に対して制動トルク指令Ｆｃを供給することができ、したがって、以降に記載されるように、駆動セット３の動作を修正することができる。同様に、安全要素７が設けられている場合においては、ユニット２０は、以降に記載されるように、信号Ｓｃによってその要素を制御することができる。蓄電池６を有する実施形態において、制御ユニット２０は、蓄電池６の充電の状態（ＳＯＣ）を監視し、対応する信号を出力するブロック２７と、その蓄電池の特徴データを含む読み出し専用メモリあるいはファジイ論理装置のようなブロック２８とを特に有する蓄電池管理ユニット２６と接続あるいは組み合わされる。ユニット２０と２６とは、以降に記載される信号２９を交換する。
【００２６】
電流測定は、本発明による方法においては好ましくも回避されるが、全ての場合に排除されるものでなく、特に安全検査あるいは蓄電池の充電の状態を計算するためには用いられてもよい。しかしながら、電流センサを用いること無しに充電の状態を決定する方法は公知である。
【００２７】
図１は、正方向を示す矢印によって、供給回路２に出入りする直流電流を示している。示された一般的な場合において、回路の平衡は、算術的に記載することができ、ＩG＝ＩT＋ＩC＋ＩB＋ＩSであって、この場合、ＩTは駆動セット３に向かって流れる電流、ＩCは消費要素８に向かって流れる電流、ＩBは蓄電池６に向かって流れる電流、およびＩSは安全要素７に向かって流れる電流である。共通な電圧Ｕ0を乗算することにより、電力の平衡に対して同様な式が得られる。もしも平衡が達せられないと、供給回路の電圧Ｕ0は、電力消費が生成よりも少ない場合には増大し、消費が生成よりも多い場合には減少するということを当業者は理解するであろう。次に、図１は、本発明による方法は、Ｕ0とＵ0cとの間の比較に基づき、主に駆動セット３の調節によって、平衡を再構築するということを示している。これとは逆に、運転モードにおける主たる電力供給源である発電機セット１は、駆動セット３の反動を受けることなく、運転者によって与えられるコマンドＴ（あるいはＦ）の関数として直接制御される。換言すれば、運転モードにおいては、発電機セットによって回路の中に導入される電力は、予め決定されており、その回路は、実効電圧Ｕ0を所望の電圧Ｕ0cのレベルに維持できるように、消費要素のうちの一つの調節によって平衡がとられる。このように、システムの状態と運転者によって与えられるコマンドとの関数として、そのような所望の電圧を決定することは、制御ユニット２０の義務である。電気的な制動モードにおいて、同じような方法が適用可能であるが、供給される電力は駆動セット３から生じるので、多分異なるやり方で適用可能である。このことは、図２ないし図１０を参照して、駆動システムの異なる構成および異なる動作モードに対して以降で説明される。
【００２８】
第１の特に簡潔な構成では、図１において示される駆動システム１は、要素６，７および８を有していない。運転モードにおいては、発電機セット１によって生成された電力は、駆動セット３によって完全に消費されなければならない。信号ＦC，ＵCおよびＳC、並びに蓄電池管理ユニット２６のようなものは、この場合に存在しない。図２は、そのような構成に対する制御ユニット２０の単純化されたブロック図を示している。ユニット２０は、運転者によって与えられたコマンド信号ＴおよびＦを受け取り、発電機セット１に電力設定点信号ＰGcを供給する負荷計算ユニット３０を有する。ユニット３０は、駆動セットの状態を表す少なくとも一つの信号、例えば、信号Ｖを好ましくもさらに受け取る。これは、電気機械１６が比較的に低速で回転するとき、駆動セットにおける過剰な強さを回避するように電力を制限するためである。
【００２９】
駆動セット３の電力調節に作用するために、ユニット２０は、一定であってもよい所望の電圧を決める信号Ｕ0cを出力する所望の電圧ユニット３１を有する。このように、ユニット３１は、例えば、配線回路の形で達成されてもよい。しかしながら、また、チェーン効果（chain efficiency）が最適であるように選択された、所望の電圧Ｕ0cが可変値を有する代わりの実施形態が提供されてもよい。次に、例えば、サーマルエンジンが良好な効率と低い汚染率を有する比率をえるために、駆動システムの特徴と状態とが考慮に入れられるであろう。そこで、ユニット３１は、読み出し専用メモリの中にＵ0cの範囲を含んでいてもよく、この場合、それは、信号Ｔ，Ｆ，Ｖ、および可能性があるならばそれが受け取ることができるその他の信号の現在の状態の関数として適切な値を選択するであろう。
【００３０】
また、上述の簡潔な構成は、エンジン−ブレーキとして機能するサーマルエンジン１１を駆動するために、車両が電気的に制動を行うこと、すなわち、駆動機械１６を発電機として、“発電機”１２をモータとして使用し、それの速度を低下させることを可能にする。次に、発電機セット１は、信号ＰGcによって決定された電力を消費するが、駆動セット３は、上述のように、Ｕ0をＵ0cのレベルに維持することによって、自動的にそのような電力に調節されるであろう。
【００３１】
蓄電池６が供給回路２に接続されている構成においては、電圧Ｕ0は、蓄電池の電圧特徴に直接依存する。本発明による方法がそのような駆動システムに適用されるとき、適切な方法で所望の電圧Ｕ0cを選択することによって、システムにおける電力の流れを監視するために、そのような蓄電池の特徴が考慮される。
先ず第１に、図３および４を参照すると従来の蓄電池の幾つかの公知の特徴が思い出されよう。図３は、そのような蓄電池の充電ＳＯＣの種々の状態に対する、蓄電池６の端子における電圧ＵBの関数としての電流ＩB（あるいは電力ＰB）を示す概略図である。電流は、もしもそれが蓄電池に入ってくるならば正記号を有し、それがそこから出ていくのならば負記号を有している。電流がゼロであるときは、蓄電池は、充電ＳＯＣの状態とともに変化する無負荷電圧ＵB0を有する。例によりおよびＳＯＣ＝６０％として、蓄電池が電圧ＵB1で電流ＩB1を供給する動作点Ｐ1が示され、蓄電池が電圧ＵB2で電流ＩB2を吸収するもう一つの動作点Ｐ2が示されている。実際においては、図３の曲線の束は、例えば、３次元テーブルの形で電子的なユニットの中に格納されている。そのようなテーブルは、特に、蓄電池の経年変化あるいはその他のパラメータを考慮して、定期的に更新されてもよい。他の公知の方法は、前記曲線の内の一つの上の一点を知って、適切なアルゴリズムの助けを借りてそのような曲線の上のもう一つの点を計算することにある。
【００３２】
図４は、図を非常に大きく拡大して、充電ＳＯＣnの状態に対する図３のいずれかの曲線の垂直軸ＵBの近辺、すなわち、無負荷電圧ＵB0の近辺を模式的に示している。正極性あるいは負極性の電流ＩBを蓄電池の端子において確立するために、バイアス電圧ＵBpolが開回路電圧ＵB0にそれぞれ加算され、あるいは減算されなければならない。したがって、曲線は、電圧ＵB0−ＵBpolおよび電流−ＩBpolに対応する点Ｐ3と、電圧ＵB0＋ＵBpolおよび電流＋ＩBpolに対応する点Ｐ4との間の非常に急峻な傾斜を有する。値±ＩBpolは、ゼロに近く、図４の尺度は、図３のそれに関連して、非常に大きく拡大されているということが留意されるであろう。
【００３３】
本発明においては、この特徴は、所望の電圧Ｕ0cの適切な選択により蓄電池電流ＩBを打ち消すことが望まれているとき、電力の分配を安定化させるために特に有用である。図４の場合において、充電の状態はＳＯＣnであって、Ｕ0c＝ＵB0nを選択するのが適切である。しかしながら、選択された所望の電圧Ｕ0cは、例えば、ＵB0nよりもいくらか大きいように、充電の状態の計算に小さな誤りがある可能性がある。そこで、蓄電池に入る電流ＩB5に対応する動作点Ｐ5がそこからもたらされる。この電流は、ＩBpolよりも少ないので、非常に弱く、電力の流れの所望の分配に実際的には影響を与えない。それの唯一の影響は、充電ＳＯＣn+1の若干高い状態に蓄電池を充電することであり、電流は、ＩB＝０である動作点Ｐ6まで徐々に低減される。システムは、蓄電池が電流変動を受けることなく、所望の安定状態に向かおうとする。このように、本発明による方法は、蓄電池６における電流の低い値あるいはゼロの値を保つことが望まれているとき、特に正確で安定な調節を可能にする。
【００３４】
逆に、電流測定に基づく調節を用いる先行技術による方法によると、電流の一つに対する測定の何らかの誤りが、電力の流れの分配に誤りを導入し、その誤りは、自動的には取り除かれることは不可能であった。そこで、所定の制限内に蓄電池の充電状態を保つために蓄電池の充電状態を監視することに基づく、扱いの難しい追加の調節を用意することが必要であった。
本発明による方法に関して、蓄電池６から決定された電力を引き出すことを望むならば、曲線ＳＯＣの中の各対応する点は単一の方法で電力ＰB＝ＵB・ＩBを表すので、図３によって表された値を充電ＳＯＣの現在の状態に用いることができる。
【００３５】
例えば、もしも、所望の電力がＳＯＣ＝６０％の曲線の上の点Ｐ1に対応するならば、その点に対応する値ＵB1に指令Ｕ0cを固定することで充分である。そこで、蓄電池６は、供給回路２に電流ＩB1を供給するであろう。同様に、もしも、点Ｐ2に対応する電力で蓄電池６を充電しようと望むならば、所望の電圧ＵOcは、値ＵB2に固定され、蓄電池は、ＩB2を吸収するであろう。もしも、車両の運転に影響を与える他のパラメータを考慮すること無しに、例えば、その充電ＳＯＣの状態を所望の値の８０％にさせるように蓄電池を充電しようと望むならば、ＵOcは、ＳＯＣ＝８０％に対する蓄電池の無負荷電圧ＵB07に等しい値に理論的に固定され得る。かくして、初期の動作点Ｐ7と、ＳＯＣ＝６０％における充電電流ＩB7とを得る。この電流は、充電状態における上昇とともに徐々に減少する。もちろん、電流ＩB7が最大許容値を越えていないことを検査する必要はあり、さもなくば、所望のＳＯＣは、８０％より下に選択されるであろう。同じような方法は、現在の充電状態よりも低い充電状態まで蓄電池を放電するのに適用可能である。
【００３６】
各場合において、駆動セット上の調節ユニット２４の動作を介しての電圧Ｕ0の調節は、蓄電池電流および電力の流れ一般の分配における実質的な変動を回避する非常に狭い制限内にＵ0を維持する。
図５は、蓄電池６の動作を制御することによって、上述の方法を適用するための制御ユニット２０の配置を示している。図２のユニット３１は、信号Ｐcを受け取り、図１で示された信号２９のグループを蓄電池管理ユニット２６と交換する電力の流れ分配ユニット３２によって置き換えられている。ユニット２６によって供給された信号は、蓄電池６の充電の現在の状態を示す信号ＳＯＣ、充電のこの状態における蓄電池の動作範囲の制限を常に示している２つの信号ＰchargeとＰdischarge、すなわち、蓄電池をそれぞれ充電および放電するための最大許容電力、および、ユニット３２によって伝達された要求された電力信号ＰBdemに応答する信号ＵBを含んでいる。この電力は、蓄電池を充電する場合には正極性であり、それを放電させる場合には負極性であり、現在の充電の状態を維持しようと望むならば、ゼロである。信号ＵBは、上で説明されたように、要求された電力ＰBdemに対応する電圧を示す。
【００３７】
ユニット３２は、供給回路２に接続された要素間の電力の最適な分配の選択あるいは図２の場合のように、所望の駆動あるいは制動電力を示す信号ＰBdemを信号Ｐcの関数として計算する。この計算は、ＳＯＣ、ＰchargeおよびＰdischargeを考慮に入れる。そこで、ユニット３２は、ユニット２６によって与えられた値ＵBに所望の電圧ＵOcを固定するとともに、それは、それの電力設定点信号ＰGcを発電機セット１に対して供給する。蓄電池６は、ＰBdemによって示された電力を吸収あるいは供給するであろうし、駆動セットは、ＰGc−ＰBdemに等しい値にそれの電力を維持するであろう。
【００３８】
図６は、図５のブロック図の改良された修正を示しており、この場合、電力の流れの分配ユニット３２は、さらに、車両の種々の要素の現在の動作状態として、実時間における電力の分配を最適化することを可能にさせる信号ＲｅｎｄおよびＤｙｎを受け取る。制御ユニット２０は、車両効率管理ユニット３３と車両動力管理ユニット３４とを有する。ユニット３３は、関係する要素の状態あるいは効率の現在のパラメータを示す信号３５を受け取るとともに、それは、最適な全体の効率に対応する好ましい電力の分配を規定するために、これらの信号および関数あるいはアルゴリズムに基づいて、信号Ｒｅｎｄを計算する。ユニット３４は、車両の現在の動力パラメータを示す信号３６を受け取るとともに、最適な電力分配が選択されているとき、ユニット３２がシステムの将来の状態を予想できるように、信号Ｄｙｎを続けて計算する。
【００３９】
図７のグラフは、アクセルペダル２１に対する運転者の動作が発電機セット１によってカバーされる駆動電力の増大を命令しているとき、図５による構成を有するシステムにおける時間ｔの関数としてあるパラメータの進行を示している。簡略化のために、エネルギの喪失と過渡的な動力効果は無視されている。グラフ（ａ）は、運転者によって望まれ、かつ駆動セットによって消費された電力ＰTは、運転者がアクセルを押圧する瞬間ｔ1においてＰT1からＰT2に向かって上昇するということを示している。そこで、設定点信号ＰGcに一致している発電機セット１によって与えられた電力ＰGは、瞬間ｔ2においてＰT2に等しい値まで次第に上昇する。ｔ1とｔ2との間において、電力ＰB＝ＰG−ＰTにおける差分は、グラフ（ｂ）によって示されるように、蓄電池の範囲内である。蓄電池からこの電力を引き出すために、ユニット３２は、グラフ（ｃ）に示されるように、対応する所望の電圧ＵOcを与えることにより、供給回路の電圧Ｕ0を一時的に低下させ
る。
【００４０】
図８のグラフ（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、図７のそれらに対応しているが、発電機セットの電力ＰGがＰT2よりも小さな値ＰG3を越えることができない場合に対応している。以前にはゼロであって、蓄電池によって与えられた電力ＰBは、瞬間ｔ1において値ＰB1に行き、次に、瞬間ｔ2からＰB2＝ＰG3−ＰT2で安定するように徐々に減少する。これらのＰB値は、上で説明されたように、ＵB＝ＵOcの対応する値によって決定される。
【００４１】
図９は、駆動システムにおける本発明に従った電気的な制動の場合をを示しており、図５のブロック図に従って制御される蓄電池６と、安全要素７とを図１に従って有する。グラフ（ａ），（ｂ），（ｅ），（ｆ）は、既に上で述べられたパラメータの進行を示している。グラフ（ｃ）は、安全要素７を制御する設定点信号Ｓcを示し、グラフ（ｄ）は、そのような要素によって吸収された電力ＰSを示している。
【００４２】
瞬間ｔ0の前では、車両は運転モードにあり、信号Ｔによって制御される（図１および５）が、運転者は、アクセルを解放し、信号Ｔは、瞬間ｔ0において消失する。瞬間ｔ1において、アクセルの追加の解放によるかあるいは制動ペダルの動作によって生成された制動コマンド信号Ｆが現れる。そこで、制御ユニット２０は、ゼロ蓄電池電流に対応するその値ＵO1から、瞬間ｔ2における蓄電池の最大充電電力ＰBcharge（あるいはより低い電力）に対応する値ＵO2に達するまで、所望の電圧ＵOcを増加させる。これを越えると、追加の制動電力は、決定された電力ＰSに達成するために信号Ｓcによって制御される安全要素７によって吸収されるであろう。電力の平衡は、最大充電電力の近辺で動作する蓄電池６によって確実にされるように継続する。
【００４３】
同じ現象は、信号Ｆによって要求された制動電力あるいはトルク（負極性の電力ＰT）が減少し始める瞬間ｔ4から逆の順序で繰り返される。この電力は、制動要求が停止するｔ5とｔ6との間の蓄電池によってのみ吸収される。そこで、所望の電圧ＵOcは、それの初期の値ＵO1に戻る。
【００４４】
運転モードあるいは制動モードにおいて、上に記載されたような電力の流れの平衡は、図１において示された消費要素８のスイッチ投入によって影響されないであろうということは留意されるべきである。制御ユニット２０のみが、運転モードにおいては発電機セット１あるいは蓄電池６によって出力される電力を増加させることにより、あるいは、制動モードにおいては蓄電池６あるいは安全要素７によって吸収されるべき電力を低減させることにより、電力分配の計算において、そのようなスイッチの投入を考慮に入れるであろう。この目的のために、図１において示された信号Ｘは、ユニット２０に対して、スイッチ投入時の消費要素８の公称電力を、そのような要素によって吸収される正確な電力を測定することが必要となること無しに、示すことができるであろう。
【００４５】
図１０は、図９のそれに対する同じような表現であるが、それは、蓄電池６と安全要素７とによる電気的な制動モードにおける本発明による方法のもう一つの実行を示している。この場合、電圧ＵOを調節することによる電力の平衡は、駆動セット３の上で実行されておらず、安全要素７の上で実行されている。図１において観察されるごとく、運転モードにおいて調節ユニット２４が駆動セット３を制御するように、制動モードにおいて安全要素７の電力を制御する第２の電子工学的調節装置３８が設けられている。
【００４６】
制動モードにおいて、ユニット２４は、所望の電圧信号ＵOcをもはや受け取らずに、制動トルク設定点信号Ｆcを受け取る。そこで、それは、電圧調節を“忘却”し、Ｆcの関数として直接駆動セットの負極性の電力ＰTを制御する。そこで、制御ユニット２０は、調節ユニット３８に対して電圧設定点信号ＵOcを供給し、調節ユニットは、さらに値ＵOを受け取り、したがって、信号ＳFを介して安全要素７の電力における増加あるいは減少を制御する。
【００４７】
図１０は、図９におけるのと同様な環境におけるシステムのパラメータの時間的な進行を示している。グラフ（ａ），（ｂ），（ｄ），（ｅ）および（ｆ）は、図９のそれらと同じである。グラフ（ｃ）は、制動電力に匹敵する進行を行う制動トルク設定点信号Ｆcの進行を示している。瞬間ｔ2まで、示されたパラメータは図９におけるように変化する。この瞬間から、設定点信号ＵOcは、蓄電池６を過充電できないように、もはや増大することができないので、電気的な制動電力ＰTにおける増加は、供給回路の電圧ＵOを増加させようとし、したがって、調節回路３８は、反応して、その電圧を値ＵOcに自動的に安定化させるために、安全要素７の電力ＰSを増加させる。瞬間ｔ6において、制動コマンド信号Ｆは消えてしまい、システムは、運転モードにおける調節に戻り、ＵOcはその最初の値を取り戻す。
【００４８】
当業者は、本発明による方法は、電力の流れ分布の計算が発電機セット１によって実際に生成された電力を考慮しないで、そのようなセットに予め決められた電力を付加するので、並列あるいは混合のハイブリッド電力使用車両に対して同じ方法において適用可能であるということを理解するであろう。図１１は、本発明による並列ハイブリッド車両の駆動システムの例を示しており、この場合、  発電機セット１は、電気的な駆動セット３と並列に、その出力シャフト４０、ギアボックス４１およびトランスミッションシャフト４２により駆動輪を機械的に駆動するサーマルエンジン１１によって置き換えられている。エンジン１１の動力（電力）は、制御ユニット２０からの設定点信号ＰＧｃによって制御される。供給電圧ＵOの調節によるそのようなセットの電力の調整は、上に記載されたように実行されてもよい。同じことは混合の駆動システムについても真実であり、例えば、機械的な駆動リンクが図１のシステムのエンジン１１のシャフトと駆動輪４を駆動するシャフト５との間に追加された場合である。
【００４９】
もちろん、本発明による方法は、また、図１２によって示されるように、それの駆動システムが完全に電気的であって牽引モードにおいて蓄電池６により供給を受ける車両の中で使用され得る。このことは、図１において示されたシステムに関連して、発電機セット１と対応する信号ＰＧｃを削除することを意味する。そのようなセットは、さらに、その電力が信号ＰＧｃによって制御される燃料電池のような他の調節可能な電力源によって置き換え可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法が適用されている直列型のハイブリッド電力使用車両の駆動システム全体のブロック図である。
【図２】  蓄電池と安全要素とが設けられていない場合における図１のシステムの制御ユニットのブロック図である。
【図３】  蓄電池の端子における電流／電圧特性の略図である。
【図４】  拡大した尺度での図３の曲線の詳細図である。
【図５】  システムが蓄電池を有する場合の図１のシステムの制御ユニットのブロック図である。
【図６】  図５のブロック図の代わりのものを示している。
【図７】  発電機セットの範囲内である電力要求における増加に対し、時間の関数として、システムにおけるある変数の進行を示している。
【図８】  発電機セットの完全な範囲内ではない電力要求における増加に対し、図７と同じ変数を示している。
【図９】  蓄電池と安全要素とに供給を行う電気的な制動の場合に対して、時間の関数としてシステムにおけるある変数の進行を示している。
【図１０】  図９に類似してはいるが、本方法の他の実行の場合を示している。
【図１１】  図１に類似しており、並列型のハイブリッド電力使用車両の場合のものである。
【図１２】  図１に類似しており、純粋に電気的に動力を与えられる車両の場合のものである。
【符号の説明】
１    発電機セット
２    供給回路
３    駆動セット
５    シャフト
６    蓄電池
７    安全要素
８    消費要素
１１    サーマルエンジン
１２    発電機
１３    ＡＣ／ＤＣ変換器
１４    ＤＣ／ＡＣ変換器
１５    ３相回路網
１６    電気機械
２０    制御ユニット
２４    調節ユニット
２６    蓄電池管理ユニット
２９    信号
３８    第２の電子工学的調節装置
４０    出力シャフト
４１    ギヤボックス
４２    トランスミッションシャフト
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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