JP2001510522A

JP2001510522A - 特に乗り物の駆動システム及び駆動システムにおける無負荷回転数の変化に対抗する方法

Info

Publication number: JP2001510522A
Application number: JP53256298A
Authority: JP
Inventors: ペルス，トーマス; レバーマン，クラウス; ゼイエン，クラウス−ペーター
Original assignee: イーエスアーデー・エレクトロニク・ジステームス・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニ・カーゲー
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 2001-07-31
Also published as: WO1998034022A1; DE19704153A1; US6109237A; DE59805188D1; EP0961874A1; EP0961874B1; DE19704153C2

Abstract

(57)【要約】本発明は、内燃機関（１）と、内燃機関（１）にトルクを加えることができる少なくとも１つの電動機械（３）と、内燃機関（１）の無負荷動作時、電動機械（３）が駆動トルク又は制動トルクを加えることにより無負荷回転数の変化に対抗するように電動機械（３）を制御する制御装置（２１）とを有する、特に自動車の駆動システムに関する。本発明は、これに対応する方法にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】特に乗り物の駆動システム及び駆動システムにおける無負荷回転数の変化に対抗する方法本発明は、特に乗り物の駆動システム及び駆動システムにおける無負荷回転数の変化に対抗する方法に関する。自動車の駆動システムにおいては、走行動作中、内燃機関からエンジン軸に加えられたトルクはクラッチを介して伝動軸に伝達され、更に伝動装置を介して最終駆動軸に伝達される。これに対し、無負荷運転時には、駆動経路のトルクの伝達は、たとえば、クラッチを開放するか又は伝動装置を解放することにより遮断される。この場合、内燃機関は乗り物を駆動する働きはせず、それに課される摩擦という役割を果たすと共に、ポンプ、サーボ駆動装置及び発電機のような、エンジン軸と結合する機械的又は電気的補助装置を駆動するだけで良い。燃料消費量、有害物質の排出及び騒音の発生を少なく保持するためには、無負荷回転数をできる限り少なくすべきである。しかし、無負荷回転数は所定の回転数（いわゆる臨界回転数）まで減少することしかできない。この回転数を下回ると、一時的に蓄積された運動回転エネルギーが圧縮ストロークに必要な圧縮及び加速の動作を引き起こすには不十分な量になってしまうので、内燃機関は十分に回転しなくなるか又は停止したままになる。従って、広い意味では、無負荷動作は、内燃機関が全く乗り物駆動機能を果たさず且つ臨界回転数に近いできる限り少ない回転数で回転しているような駆動システムの動作状態であると理解される。無負荷回転数の制御は、従来の駆動システムにおいては、特に、供給される空気の量及び／又は空気・燃料比及び／又は点火時点の変化を経て実行される。この場合、無負荷回転数は、その時点で現れている動作条件並びに補助装置の負荷変動とは無関係に、臨界回転数を上回ってある安全余裕を示す所定の目標値（いわゆる目標無負荷回転数）をとるべきである。従来の無負荷制御装置では、無負荷回転数を目標値に非常に正確に一定保持することは全く保証されていないので、所定の安全余裕は、無負荷運転時に負荷変動に全く期待されない場合に初めて必要になるであろう。負荷の変動がなくとも現れるこの回転数の変化に対して、臨界回転数を下回る事態を回避するためには、先にこの所定の安全余裕を設定しなければならない。そこで、負荷変動の影響が問題になる。この明細書全体を通して、「制御」という概念は、広い意味では、上位概念でいう「制御」の概念（狭い意味で、すなわち、開いた作用連鎖におけるある量の変容）と、「調整」（別の所定の量との比較に基づくある量の変容）とを含むものと理解されることに注意すべきである。そこから派生する「制御する」、「制御装置」などの概念についても同じことがいえる。従来の無負荷回転数制御は基本的には機能するが、特に、次のような欠点を有する。空気の量又は空気−燃料比（いわゆる注入操作）に基づく制御は相対的にゆっくりとしている。すなわち、偏差が生じてから、目標無負荷回転数に再び到達するまでに、相対的に長い時間がかかる。ところが、無負荷回転数の変化に迅速に対抗できるようにするために（特に、臨界回転数を下回るのを回避するために）は、内燃機関のトルクを非常に急速に増加させることができなければならない。従って、従来の技術では、より迅速に目標回転数に適応させる特別の制御方法が提案されているが、これは、たとえば、いわゆる外乱導入に基づくものである（外乱は、たとえば、大型の消費装置である）。それにもかかわらず、このような注入操作による制御は、臨界回転数に対する安全余裕を相対的に大きくとることを要求し、そのため、無負荷回転数は相対的に多くなる。点火時点の調整に基づく（いわゆる点火操作）制御装置によれば、目標無負荷回転数に非常に迅速に適応することができる。これは、点火時点が遅くなれば、トルクは小さくなり、点火時点が早くなれば、トルクは大きくなるということに基づく方法である。従って、無負荷運転時には、点火時点を「遅い」に設定する。そこで、回転数が減少したときに「遅い」から「早い」に設定すると、迅速にトルクを増加させることができ、特に臨界回転数を下回るという事態を回避することができる。しかし、点火時点が遅いときには、点火時点が早いときと比較して、内燃機関の運転効率は低くなる。従って、点火操作による無負荷回転数制御の場合、燃料消費量は相対的に多くなる。欧州特許第０７４３２１１Ａ２号は、ハイブリッド自動車における内燃機関の停止プロセスに関する。ドイツ特許第３４４２１１２Ｃ２号は、乗り物の最終駆動装置により二次装置を駆動することを目的とするスラスト遮断時の伝動装置のブリッジングに関する。ドイツ特許第４３２５５０５Ａ１号及びドイツ特許第４１０８７５１Ｃ２号は、無負荷回転数の一定保持に寄与するために、負荷導入の場合により小さい制動トルクを発生する乗り物の照明装置の制御モードに関する。本発明の目的は、先に述べた従来の無負荷制御装置の問題点を解決することである。この目的は、装置に関して請求項１の対象により達成され、方法に関しては請求項１４の対象により達成される。これによれば、特に乗り物の駆動システムは、内燃機関と、内燃機関にトルクを加えることができる少なくとも１つの電動機械と、内燃機関の無負荷動作時、電動機械が駆動トルク又は制動トルクを加えることにより無負荷回転数の変化に対抗するように電動機械を制御する少なくとも１つの制御装置とを含む。内燃機関と、内燃機関にトルクを加えることができる少なくとも１つの電動機械とを有する駆動システムにおける無負荷回転数の変化に対抗する方法は、 a) 無負荷回転数及び／又はその変化を検出する過程と； b) 電動機械が無負荷回転数の変化に対抗するように、電気機械を制御する過程とを含む。電動機械は、特に、無負荷回転数が減少したときに駆動トルクを加えるように制御され、この駆動トルクは、場合によって、既に加えられていた制動トルクに重ね合わされる（たとえば、制御トルクに追加される）。たとえば、電動機械は発電機として働くことができる。そこで、無負荷回転数が減少したとき、発生している発電機の制動トルクを減少させるか、又は駆動トルクにより補充する。これに相応して、無負荷回転数が増加したときには、電動機械は特に制動トルクを加えるか、又は制動トルクを増加させるか、駆動トルクを減少させるか、あるいは制動トルクに移行させる（請求項１２）。尚、本発明は、ピストン内燃機関の場合にガス力及び物体力に起因してほぼ周期的にクランク軸の回転に対する調波振動として現れる回転の不均一を減少させることを目指してはいない。たとえば、四気筒直列エンジンにおいては、物体力によって、二倍の回転周波数の回転不均一、従って、６００min^-1の無負荷回転数に対しては２０ｓ^-1の周波数の回転不均一がもたらされる。そのような回転不均一を電動機械を利用して能動的に減衰する方法は、たとえば、ドイツ特許第４４２３５７７Ｃ２号及びドイツ特許第４０１５７０１号から知られている。従って、この明細書で「回転数」というときは、このような回転の不均一に関して平均化した（又は別の方法により回転の不均一を除去した）回転数値であると理解する。本発明においては、無負荷運転時にこの平均回転数の目標回転数からの偏差を減少させることになる。この駆動システムは乗用車両、特に路上車両、又は船舶、鉄道車両などにも所属するのが好ましい。内燃機関は乗り物の駆動装置として機能するのが好ましい。これは、特に、内部での燃焼を伴うピストンエンジン、特にガソリンエンジン又はディーゼルエンジンである。電動機械は、特に、電動機として、また、場合によっては発電機として動作可能である回転機械である。これは、たとえば、整流機械（「直流機械」）又は回転臨界機械（「交流機械」）である。回転磁界機械とは、一整流機械とは異なり一好ましくは３６０℃の全面にわたる回転磁界が発生する特に整流子のない機械である。この機械は、たとえば、かご形誘導子を有する非同期機、又は突磁極を有する回転子を伴う同期機として構成できる。非同期機のかご形誘導子は、たとえば、軸方向のかご形ロッドを有する中空かご形回転子であっても良い。非同期機の別の構成では、回転子は、スリップリングを介して外部で短絡できる巻線を有する。同期機の回転子の突磁極は、たとえば、永久磁石、又はスリップリングを介して励磁電流を供給できる電磁石により実現される。電動機械はピニオン、Ｖベルトなどを介して間接的にエンジン軸と結合できる。しかし、機械の一部、特にその回転子は直接にエンジン軸に当接し、場合によってはエンジン軸に対して回転不能なようにエンジン軸と結合されていると有利である。回転子は、たとえば、伝動装置に至る軸に当接するか、又は内燃機関の反対側でそこで隠れ状態で終わっている軸基端部に当接できる。別の部分、特に固定子は、回転不能な部分、たとえば、エンジンハウジング、トランスミッションハウジング又は車体と回転不能なように結合しているか、又は取り外し自在に結合可能である。無負荷制御に関する本発明による機能の外に、電動機械は１つ又は複数の補助機能を有していると有利である。たとえば、電動機械は内燃機関のスタータとして、車上回路網への給電のための発電機として、乗り物の追加駆動モータとして、乗り物のモータとして及び／又は回転の不均一を減少させるための能動減衰装置として働く。電動機械は、それにより発生されるトルクが内燃機関のトルクと比較して小さくなるように構成できる。多くの補助機能に関しては、大きなトルク、たとえば、乗り物の駆動時に電動機械を相当に大きく支援するか又は乗り物のみを駆動できるような大きさのトルクであるのが有利である。電動機械の給電は逆変換装置を介して行われるのが好ましい。この装置は磁界を得るのに必要な、周波数、振幅及び／又は位相を選択可能である電圧及び／又は電流（所定の限界内）を発生することができる。電動機械の制御は、基本的には、狭い意味での制御（開いた作用連鎖）により、たとえば、負荷導入時（たとえば、内燃機関と結合する空調装置の圧縮機がオンされたとき）に電動機械が量及び時間的経過に関してあらかじめ定められた支援トルクを発生することによって実行できる。あるいは、調整により制御を実行しても良い。たとえば、センサで無負荷回転数を捕捉し、そのデータを、ここでは調整装置の形態をとる制御装置に供給する。この装置は、電動機械が駆動（又は場合によっては制動）トルクを加えることにより無負荷回転数の変化に対抗し、そこで、回転数を目標値にほぼ又は正確に保持するように、目標無負荷回転数値との比較に基づいて逆変換装置を制御する。調整装置は、たとえば、Ｐ特性、ＰＩ特性又はＰＩＤ特性を有することができる。調整装置は、たとえば、負荷変化などの外乱が調整装置の入力端子又は出力端子に導入される外乱の導入を伴い、負荷の変化が回転数の変化として現れる前に、電動機械のトルクへの作用を引き起こすようにすると有利である。たとえば、空調装置の圧縮機などの大型の機械的消費装置のオン／オフに対して、対応する信号を調整装置に印加することができ、そこで、直接に電動機械を始動して、顕著な回転数の変化が現れる前に期待される負荷の変化を補正する。電動機械により加えられるトルクは、無負荷運転の制御が遅延なく、無駄な時間を生じずに行われるように、迅速且つ正確に調整できる。本発明によれば、無負荷回転数は、従来のゆっくりした制御（たとえば、注入操作を伴う制御）と比べて、全く大きく減少しないか、又は少なくとも従来ほど大きくは減少しない。従って、内燃機関の目標無負荷回転数を低く設定しても、臨界回転数を下回るという事態を防止することができる。従来の迅速な制御（たとえば、点火操作を伴う制御）と比較して、本発明によれば、最適の点火時点調整を伴う無負荷運転を行うことができる。本発明は次のような利点を有する。本発明は、 −燃料消費量の減少； −排気ガス放出の減少；及び −騒音発生の低減を可能にする。従って、環境保護に有用であり且つ乏しい資源を利用していることを考えても有意義である。先に既に述べた通り、制御装置は、負荷の導入又は遮断に起因する無負荷回転数の増減に対抗するように構成されているのが好ましい（請求項２）。すなわち、駆動内燃機関は、無負荷運転中、特に、駆動ストランドの一部に加えて、たとえば、サーボ駆動装置、ポンプ及び更に他の補助装置や他の電気消費装置に給電する発電機などの複数の補助装置を駆動する。従って、そのような負荷のエンジン軸との結合は、たとえば、機械的にエンジン軸に結合される発電機の中間接続の下で、たとえば、機械的又は電気的に成立できる。負荷の変化は、駆動又は給電すべき負荷の数の変化及び／又はそのトルクの変化によって引き起こされる。この大きさの増加を負荷の導入といい、減少を負荷の遮断という。負荷の導入は、たとえば、機械的に駆動される空調用圧縮機又は電気ヒータが始動したとき、又は（解放されていた）伝動装置のクラッチが入ったときに起こり、一方、負荷の遮断はこれらの装置がオフされたとき及びクラッチが外れたときに起こる。負荷の変化は急激に大きな値をとることもあり、そのような場合には、突然、回転数を大きく変化させる。電動機械の反応は非常に迅速であるので、本発明によれば、負荷導入時に臨界回転数を下回るおそれなく、目標無負荷回転数を低く設定することができる。先に述べた通り、制御装置は外乱によって始動される調整装置として構成されているのが特に好ましく、その場合、外乱は特に１つ又は複数の負荷である（請求項３）。電動機械による操作は従来の点火操作を余分なものにするので、無負荷運転中、内燃機関は実質的に絶えず最適の点火時点で動作されると有利である（ただし、ガソリン機関に限る）（請求項４）。一般に、点火時点としては、効率を高め且つ内燃機関の熱応力を低く抑えるためには相対的に早くすべきであろうし、その一方で、排気ガスの放出を少なくするためには相対的に遅くすべきであろう。これ以外に回転数及び負荷によって左右されるこれらの値の最適の妥協点が「最適点火時点」となる。これは、従来であれば、モータにおいて、負荷の変化を受けなかったときに適切な動作状態で設定されるであろう値である。電動機械と制御装置との組合わせは、内燃機関の動作パラメータ（注入又は点火など）を調整する従来の無負荷調整装置に完全に代わるものとして使用できる。電動機械による車両バッテリーの放電又は過剰充電を回避するために、電動機械の作用が時間の経過と共に消滅するように、内燃機関の動作パラメータをゆっくりと調整すると有利である。突然の負荷変化の後の短時間の制御プロセスは、電動機械と制御装置との組み合わせのみにより確定される。他の有利な構成においては、これとは異なり、内燃機関も短時間制御プロセスに組み込まれており、内燃機関は−その１つ又は複数の動作パラメータが制御装置により変更されることによって−無負荷回転数の変化にそれ自体で対抗する（請求項６）。制御装置は、たとえば、「供給空気量」、「燃料−空気比」及び／又は「点火時点」といった動作パラメータを変化させることができる（この場合、初めに挙げた２つのパラメータを介する操作が好ましい）。ここで、電動機械は内燃機関より速く無負荷回転数の変化に反応すると特に有利である（請求項７）。これにより、無負荷回転数の変化に、まず、主に電動機械が対抗し、次に、主に内燃機関が対抗できる（請求項８）。この二段階制御の利点は、第１に、内燃機関により発生されるトルクが（たとえば、注入操作を経て）ごくゆっくりと変化されることになるために、内燃機関は常に最適の点火時点で動作できることである。第２に、電動機械は無負荷制御によってごく短時間しか作動されず、その後は迅速に再び別の役割（たとえば、電気的消費装置の給電）を果たす。電動機械及び／又は内燃機関の、好ましくは調整に基づく制御においては、制御装置は、内燃機関の回転数又はそれを取り出すことができる値を捕捉するセンサから情報を獲得する（請求項９）。好ましい形で外乱を導入するために、電動機械／又は内燃機関の制御に際しては、更に、負荷の変化を捕捉する１つ又は複数のセンサからも情報を獲得する（請求項１０）。これは、たとえば、大型の消費装置のオン／オフに関する制御信号であると考えることができる。特に有利な構成は、内燃機関と、内燃機関に制動トルク及び駆動トルクを加えることができる少なくとも１つの電気三相交流機と、車上回路網に対してより高い電圧レベルを有する中間回路を有し、電動機関に給電する逆変換装置と、内燃機関の無負荷動作中に機械的負荷が導入されたとき、一方では、それに対応して内燃機関のトルクを増加させ（たとえば、注入操作）、他方では、この内燃機関の作用が有効になるまで、電動機械が一時的により少ない制動トルクを加えるか又は駆動トルクを加えて、それにより、無負荷回転数がほぼ一定のままであるように、電動機械を制御する制御装置とを含む（請求項１１）。有利な発展形態においては、システムは、中間回路の高い電圧レベルにある少なくとも１つのエネルギー蓄積部を有する（請求項１２）。少なくとも１つの消費装置（特に高出力消費装置）は中間回路から高い電圧レベルの電気エネルギーを供給されると有利である。無負荷を一定に保持するために、電動機械が一時的により少ない電気エネルギーを供給するか又は電気エネルギーを全く供給していないとき、この消費装置は少なくとも部分的に高い電圧レベルにあるエネルギー蓄積部から給電されると有利である。無負荷の一定保持を目的として電動機械が一時的に駆動作用を行っている場合、電動機械は少なくとも部分的に高い電圧レベルにあるエネルギー蓄積部から給電されると有利である（請求項１３）。また、駆動システムにおける無負荷回転数の変化に対抗する方法も有益であり、この方法は、付加的に、 −目標無負荷回転数及び／又はその変化を検出する過程と； −現在無負荷回転数及び／又はその変化を検出する過程と； −負荷状態及び／又は負荷変化を検出する過程と； −目標無負荷回転数と、現在無負荷回転数とを比較する過程と； −無負荷回転数が減少したとき、内燃機関により発生されるトルクが増加し、無負荷回転数が増加したときには、内燃機関により発生されるトルクは減少するようにして、無負荷回転数の変化に対抗するように、内燃機関も制御する過程の少なくとも１つを有する（請求項１４）。次に、実施形態及び添付の概略図に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。図面中：図１は、駆動システムの最も重要な機能ブロックの概略図；図２は、駆動システムの一定の縮尺には基づかない概略図；図３は、駆動システムの機能状態を例示する概略図；図４ｂは、駆動システムの負荷運転時の目標無負荷回転数、臨界回転数、現在最小無負荷回転数及び現在最大無負荷回転数を例示する概略図；これに対し、図４ａは、従来の技術の駆動システムの場合の対応する値を示す図；図５は、無負荷回転数の変化に対抗する方法の流れ図。図１に示す自動車、たとえば、乗用車の駆動システムは内燃機関１と、電動機械３と、回転数センサ２２と、調整装置２４と、無負荷回転数目標値設定装置２５とを有する。無負荷回転数目標値設定装置は、一定の無負荷回転数目標値を調整装置２４に供給する。調整装置は回転数センサ２２により測定された現在値をこの無負荷回転数と比較し、２つの値が互いに異なる場合、現在無負荷回転数を目標値に移行させるトルクを発生させるために、電動機械３を始動する。この比較に使用される現在値については、内燃機関１のガス力及び物体力によって起こる内燃機関１の回転の不均一は考慮されないが、たとえば、ガス力や物体力の寄与量を適切に平均化又はフィルタリングすることにより、これは可能である。目標値は、たとえば、内燃機関１の温度などの動作条件に応じて変化することがあり、そのような変化の時定数は典型的な無負荷回転数の変化と比較して大きい。ここでは、この意味で「一定目標値」という概念を理解すべきである。調整装置２４の入力端子に印加されるもう１つの信号は、機械的消費装置１４又はその他の負荷のオン／オフ状態を指示する。この外乱の導入は、負荷変化が回転数の変化として現れる前に、電動機械３の適切な操作を可能にする。すなわち、電動機械３は、無負荷回転数制御回路の調整要素として機能するのである。図２に示す駆動システムの内燃機関１は、たとえば、四気筒ガソリン機関である。この内燃機関はエンジン軸２にトルクを加える。たとえば、空調装置の圧縮器及び／又はサーボ駆動装置のポンプなどの消費装置１４は、エンジン軸２と機械的に結合している。この場合には非同期構成又は同期構成の三相回転磁界形電動機である電動機械３は固定子４と、回転子５とを含む。固定子４は内燃機関又はクラッチハウジング（図示せず）に対して回転不能なように支持されている。回転子５はエンジン軸２上にあり、エンジン軸に対しては回転不能なようにエンジン軸と結合されているか又は結合可能である。電動機械３はエンジン及び発電機として動作可能であり、従って、エンジン軸２に駆動トルクと、制動トルクを加えることができる。走行運転中、エンジン軸２からクラッチ６を介してトルクが伝動軸７に伝達され、更に伝動装置８を介して駆動軸９及び駆動歯車１０に伝達される。無負荷運転時には、これとは逆に遮断が行われる。すなわち、エンジン軸２はクラッチ６によって伝動軸７から外れ、従って、伝動装置は解放された状態となる。すなわち、伝動軸７は駆動軸９から外れている。クラッチ６と伝動装置８は摩擦クラッチ及び変速装置であっても良く、あるいは、たとえば、自動クラッチ又は変速装置、自動又は無段階伝動装置を伴う変換クラッチであっても良い。先に述べた通り、電動機械は無負荷回転数制御回路の調整要素として機能する。（回転の不均一に関して平均された）内燃機関１の無負荷回転数が目標値より少なくなると、電動機械は駆動トルクを加えるか、又は場合によっては既に電動機械により発生されている制動トルクに駆動トルクを重ね合わせる（従って、制動は弱くなる）。同様に、無負荷回転数が目標値を越えるほど多くなると、電動機械は制動トルクを加えるか、又は場合によっては既に電動機械により発生されているトルクに制動トルクを重ね合わせる。このように、電気機械は無負荷回転数の増減に対抗し、無負荷回転数を目標値に保持する。電動機械３が駆動トルクを発生する場合、これはエンジンとして機能する。この場合に必要とされる電気エネルギーは、まず、逆変換装置１１の中間回路蓄積部１９から取り出せる（この蓄積部としては、第１に、たとえば、平滑コンデンサが考えられる）。電気エネルギーがさらに継続して必要になると、第１のエネルギー蓄積部１２から電気エネルギーを取り出し、これが不十分であれば、場合によっては第２のエネルギー蓄積部１３から電気エネルギーを取り出し、逆変換装置１１を介してこれを使用できるようにする。エネルギー蓄積部１２，１３は、それぞれ、バッテリー、はずみ車、コンデンサ又はそれらの組み合わせとして構成できる。ここでは、第１のエネルギー蓄積部１２はコンデンサであり、第２のエネルギー蓄積部１３はバッテリーである。中間回路は、低圧車上回路網（たとえば、１２Ｖ）に対して高い電圧（たとえば、３６Ｖ）を有する。蓄積部１９及び１２は中間回路の高い電圧レベルにあり、蓄積部１３は低圧車上回路網の低いレベルにある。これに対し、制動トルクを発生するとき、電動機械３は発電機として機能する。この場合に発生される電気エネルギーを中間回路レベルのエネルギー蓄積部１２に蓄積でき、必要に応じて蓄積部１３にも追加蓄積し、別の目的のために再利用（すなわち、回生）することができる。電動機械３は無負荷回転数制御の調整要素としての役割に加えて、次のような機能を更に有する：第１に、内燃機関１の始動装置として働き、それにより、自動車に従来特別に設けられていた起動モータの代わりとなる。その一方で、走行運転中及び−調整の役割に加えて可能であれば−無負荷運転中に、発電機として機能する。従って、自動車に従来設けられていた特別の発電機に代わって用いられることになる。電動機械３による給電が全くないか又は減少したとき、すなわち、機械３が無負荷回転数を一定に保持するために制動又は駆動を弱めたとき、電気的消費装置１６はそのエネルギーの少なくとも一部を高い電圧レベルのエネルギー蓄積部１２に依存し、電気的消費装置１７は低い電圧レベルのエネルギー蓄積部１３から取り出す。そこで、低い電圧を供給される消費装置１７は、たとえば、照明器具や電子機器などの低出力の装置であり、高い電圧を供給される消費装置１６は、たとえば、電気ヒータなどの高出力の装置である。更に、電気機械は自動車の駆動と制動にも寄与し、従って、「ブースタ」及び「リターダ」として機能することができる。駆動作用に際しては、電気機械３は高い中間回路レベルにあるエネルギー蓄積部１２から給電を受ける。クロック周波数が高いとき、逆変換装置１１は電気機械３の固定子巻線に、機械のインダクタンスの影響を受けて振幅、周波数及び位相を自在に選択できるほぼ正弦波形の三相電流を形成するパルス幅変調正弦評価電圧パルスを供給する。これにより、「回転数」及び「トルク」を自在に設定可能な状況で、電動機械３の四象限駆動が可能である。電圧パルスは適切な出力半導体スイッチ（たとえば、電界効果トランジスタ又はＩＧＢＴ）を利用して発生される。逆変換装置１１は電圧中間回路逆変換装置であり、概して３つの構造、すなわち、直流電圧を低レベル（ここでは１２Ｖ）からより高い中間回路レベル（ここでは３６Ｖ）に逆方向に変換する直流電圧変換器１８（入力ブロック）と、ここでは１つのコンデンサ又は並列に接続された複数のコンデンサの配列である電気中間回路蓄積部１９と、中間回路直流電圧から振幅、周波数及び位相が可変である（クロッキング）三相交流電圧を発生できるか、又は−電動機械３が発電機として動作しているときに−そのような任意の交流電圧を中間回路直流電圧に変換することができる機械逆変換装置２０（出力ブロック）とを含む。中間回路蓄積部１９を除き、第１のエネルギー蓄積部１２及び電気高出力消費装置１７は中間回路と接続し、その高い電圧レベルにある。制御手段２１は、各々の時点でその半導体スイッチを適切に制御することにより、電気機械３から供給すべき加速トルク又は制動トルクを生じさせるために、逆変換装置１１により発生すべき交流電圧がどのような振幅、周波数及び位相を有するべきかを逆変換装置１１に提示する。無負荷制御に関するトルクのデータを、制御手段２１は内燃機関制御装置２３から得る。この制御装置２３は回転数センサ２２−ここでは増分発生器又は回転変換器（いわゆるリゾルバ）−と結合しており、目標値設定装置（図示せず）を含む。装置は回転数測定から回転の不均一に関して平均化された現在回転数値を検出し、その値を目標値と比較し、それらの値に差がある場合、対応する制御信号を制御手段２１に印加する。すなわち、この場合、制御装置は特に図１の調整装置２４と目標値設定装置２５の機能を統合したものである。他の（図示されていない）実施形態では、制御手段２１と制御装置２３の機能を１つの装置に統合している。制御手段２１はさらに別の制御装置と通信する：たとえば、エネルギー消費制御装置（図示せず）は、エネルギー蓄積部１６，１７を充電するために必要な電気エネルギーの量を指示し、そこで、制御手段２１は電気機械３の適切な発電機機能を始動させることができる。更に、内燃機関制御装置２３はスタータ機能、ブースト機能及びリターダ機能に関わるデータを与える。加えて、内燃機関制御装置２３の目的は、供給される空気量（運転者からペダル位置によりあらかじめ設定されていないならば）、空気数、点火時点、噴射時点、弁の開閉などに従って内燃機関１の燃料消費、排気ガス組成、トルク及び回転数を制御することである。無負荷制御が電動機械３の操作のみならず充填の操作にも基づいている実施形態においては、現在無負荷回転数が目標回転数と異なるとき、制御装置２３は、電動機械を制御する他に、空気量及び／又は燃料量を適切に変化させ始める。これは電動機械の制御と同時に実行されても良いし、遅延して実行されても良い。電動機械３及び内燃機関１から成るシステム全体の制御は、外部から、ペダルの位置や、ブレーキ操作、クラッチ操作及びトランスミッション操作を経て、さらに、クランク軸回転数、クランク軸角度（内燃機関温度）、ノッキング、測定ラムダ値などにより実行される。無負荷回転数調整装置２４はＰ特性又はＰＩ特性を有しているのが好ましい。この装置は、回転数の目標値からの顕著な偏差が明示される前に回転数の変化に応答するために、Ｄ特性をも有するのが好ましい（合わせて、たとえば、ＰＩＤ）。付加的に注入を操作する場合には、回転数変化の後、若干の時間をおいて電動機械３の操作に戻ることができる。そのようにすると、注入の操作の結果として、それだけで内燃機関１が目標回転数を保持することができるからである。外乱が結合したときの無負荷制御（図２には図示せず）においては、電動機械３の操作をさらに迅速にすることができる。本発明による駆動システムの機能状態の１例を図３に示す。図３には、現在無負荷回転数ｎ、目標無負荷回転数ｎ₀、電動機械によりエンジン軸に加えられるトルクＭ_E及び内燃機関によりエンジン軸に加えられるトルクＭ_Vをそれぞれ時間ｔの関数として示す。電動機械は、まず、たとえば、電気エネルギーを発生するための発電機機能を得るという意味で、制動トルクＭ_E0を加える。時点ｔ₁では、ここではｔ₁の時点で衝撃を伴う衝撃関数の形態をとる機械的消費装置１４の負荷導入が現れる。従って、エンジン軸２に加わる対抗トルクは大きくなり、初めに、無負荷回転数ｎは目標無負荷回転数ｎ₀より少なくなる。電動機械は、−時点ｔ₂においてようやく不可避の遅延が起こるために−無負荷回転数ｎが再び目標無負荷回転数ｎ₀に到達するまで、電動機械から加えられる制動トルクをここではＭ_E0からＭ_E1に減少させる。この期間中、高出力消費装置１６は少なくとも部分的に高い中間回路レベルにある蓄積部１２によりエネルギーを供給される。駆動作用時には、蓄積部１２も電動機械に給電する。時点ｔ₃においては、それまでに内燃機関１が発生するトルクを注入の操作によって（ここではＭ_V0からＭ_V1へ）相応して増加させているので、電動機械３はその制動トルクを再び（ここではＭ_E0まで）増加させることができる。この遷移過程の間、無負荷回転数は実質的に目標値にとどまっている；そこで、電動機械は再び多くの電気エネルギーを発生することができる。図４ａには、従来の無負荷制御の場合の（回転の不均一に関して平均化された）無負荷回転数ｎ’と、駆動システムの目標無負荷回転数ｎ₀’と、下回ってはならない内燃機関の臨界回転数ｎ_kritとをそれぞれ時間の関数として示す。基本的には、−注入又は点火の操作を利用する無負荷回転数の制御が相対的に不正確であるために−負荷の変化がない状態であっても、目標無負荷回転数ｎ₀と無負荷回転数ｎ’との偏差が相対的に大きくなる可能性があり、そのため、無負荷回転数ｎ’はｎ’_minとｎ’_maxとの間の範囲に含まれることになる。制御が相対的にゆっくりであるため、注入の操作の場合、負荷の増加（ここでは時点ｔ₁’）に相対的に遅れて（ここでは時点ｔ₂’）ようやく対抗することしかできない。そのため、無負荷回転数は大きく減少してしまうおそれがある。臨界回転数ｎ^kr ^it を下回らないためには、ａ）量ａ’の不正確な制御と、ｂ）量ｂ’の緩慢な制御が行われているという理由により、目標無負荷回転数ｎ₀’を臨界回転数ｎ_kri _t より高く設定しなければならない。すなわち、臨界回転数ｎ_kritより合わせてａ’＋ｂ’の量だけ高く設定しなければならないのである。本発明の場合、関係は著しく好転する。図４ｂには、図４ａに対応して、無負荷回転数ｎ”、目標無負荷回転数ｎ₀”並びに内燃機関の臨界回転数ｎ_kritを示す。電動機械３を利用して無負荷回転数の制御は著しく正確になるので、目標無負荷回転数ｎ₀”と無負荷回転数ｎ”との偏差は相対的にごく小さくなり、ｎ”_m _in とｎ”_maxとの幅は著しく狭くなる。増加（ここでは時点ｔ₁”）の制御が著しく迅速であるため、相対的に早い時点（ここでは時点ｔ₂”）でこれに対抗することができる。そこで、無負荷回転数ｎ”の偏差は著しく少なくなる。臨界の無負荷回転数ｎ_kritを下回らないために、目標無負荷回転数ｎ₀”を臨界回転数ｎ_k _rit より量ａ”＋ｂ”だけ高く設定すれば良い。総じて、目標無負荷回転数ｎ₀” を従来の駆動システムの場合と比較して著しく小さく、すなわち、臨界回転数ｎ_krit に著しく近い値に設定することが可能である。図５に示す方法においては、まず、一定の目標無負荷回転数ｎ₀'''を捕捉／検出する。この回転数は、たとえば、使用されるエンジンの型などの一定パラメータと、たとえば、目標無負荷回転数ｎ₀'''に影響を及ぼす内燃機関温度などの可変パラメータとから得られる。次に、無負荷回転数ｎ'''を直接に又は間接的に捕捉／検出する。これは特に実質的に瞬時の無負荷回転数である。この方法によれば、たとえば、瞬時無負荷回転数と、これに影響を及ぼす付加的な量とから実際の無負荷回転数ではなく、期待される無負荷回転数が検出されるように、外乱の結合を実現することができる。無負荷回転数ｎ'''（これは実際の無負荷回転数又は期待される無負荷回転数である）を目標無負荷回転数ｎ₀'''と比較する。無負荷回転数ｎ'''の値が目標無負荷回転数ｎ₀'''より大きくなると、電動機械は相対制動トルクを発生する。たとえば、電動機械はその駆動トルクを減少させるか、又は制動トルクを増加させる。更に、たとえば、注入への操作により、内燃機関により発生されるトルクを減少させることができる。これに相応して、無負荷回転数ｎ'''の値が目標無負荷回転数ｎ₀'''を下回った場合には、これとは逆のことが当てはまる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年１１月１６日（１９９８．１１．１６）【補正内容】補正請求の範囲１．−内燃機関（１）と； −内燃機関（１）に制動トルク及び駆動トルクを加えることができる少なくとも１つの三相回転磁界形電動機（３）と； −車上回路網に対してより高い電圧レベルにある中間回路を有し、電気機械（１）に給電する逆変換装置（１１）と； −内燃機関（１）の無負荷動作中、機械的負荷が結合されると、内燃機関（１）のトルクを適切に増加させると共に、この内燃機関の作用が有効になるまで、電気機械（３）が一時的により小さい制動トルク又は駆動トルクを加えることにより、無負荷回転数がほぼ一定のままであるように、電気機械（３）を制御する制御装置（２１）とを具備する特に自動車の駆動システム。２．制御は外乱によって起こされる調整である請求項１記載の駆動システム。３．負荷が外乱となる請求項２記載の駆動システム。４．無負荷動作時、内燃機関（１）は最適の点火時点で動作される請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動システム。５．電動機械（３）及び／又は内燃機関（１）の制御装置（２１，２３）は、内燃機関（１）の回転数を検出することができるセンサ（２２）から情報を得る請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動システム。６．電動機械（３）及び／又は内燃機関（１）の制御装置（２１，２３）は、負荷の変化を検出することができるセンサから情報を得る請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動システム。７．中間回路の高い電圧レベルにある少なくとも１つのエネルギー蓄積部（１２，１９）を具備する請求項１から６のいずれか１項に記載の駆動システム。８．少なくとも１つの消費装置（１６）は中間回路から高い電圧レベルの電気エネルギーを供給され、無負荷回転数を一定に保持するために電気機械（３）が一時的により少ない電気エネルギーしか供給しないか又は電気エネルギーを全く供給しないとき、この消費装置（１６）は少なくとも部分的に高い電圧レベルにあるエネルギー蓄積部（１２，１９）から電気エネルギーを供給され、且つ無負荷の一定保持を目的として電気機械（３）が一時的に駆動作用を与えている場合、電気機械は少なくとも部分的に高い電圧レベルにあるエネルギー蓄積部（１２，１９）から電気エネルギーを供給される請求項７記載の駆動システム。【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年３月１日（１９９９．３．１）【補正内容】補正明細書Ａ特に乗り物の駆動システム及び駆動システムにおける無負荷回転数の変化に対抗する方法本発明は、特に乗り物の駆動システムに関する。自動車の駆動システムにおいては、走行動作中、内燃機関からエンジン軸に加えられたトルクはクラッチを介して伝動軸に伝達され、更に伝動装置を介して最終駆動軸に伝達される。これに対し、無負荷運転時には、駆動経路のトルクの伝達は、たとえば、クラッチを開放するか又は伝動装置を解放することにより遮断される。この場合、内燃機関は乗り物を駆動する働きはせず、それに課される摩擦という役割を果たすと共に、ポンプ、サーボ駆動装置及び発電機のような、エンジン軸と結合する機械的又は電気的補助装置を駆動するだけで良い。燃料消費量、有害物質の排出及び騒音の発生を少なく保持するためには、無負荷回転数をできる限り少なくすべきである。しかし、無負荷回転数は所定の回転数（いわゆる臨界回転数）まで減少することしかできない。この回転数を下回ると、一時的に蓄積された運動回転エネルギーが圧縮ストロークに必要な圧縮及び加速の動作を引き起こすには不十分な量になってしまうので、内燃機関は十分に回転しなくなるか又は停止したままになる。従って、広い意味では、無負荷動作は、内燃機関が全く乗り物へ駆動機能を果たさず且つ臨界回転数に近いできる限り少ない回転数で回転しているような駆動システムの動作状態であると理解される。無負荷回転数の制御は、従来の駆動システムにおいては、特に、供給される空気の量及び／又は空気・燃料比及び／又は点火時点の変化を経て実行される。この場合、無負荷回転数は、その時点で現れている動作条件並びに補助装置の負荷変動とは無関係に、臨界回転数を上回る安全余裕を示す所定の目標値（いわゆる目標無負荷回転数）をとるべきである。従来の無負荷制御装置では、無負荷回転数を目標値に非常に正確に一定に保持することは全く保証されていないので、所定の安全余裕は、無負荷運転時に負荷変動が全く予定されない場合に初めて必要になるであろう。負荷の変動がなくとも現れるこの回転数の変化に対して、臨界回転数を下回る事態を回避するためには、先にこの所定の安全余裕を設定しなければならない。そこで、負荷変動の影響が問題になる。この明細書全体を通して、「制御」という概念は、広い意味では、上位概念でいう「制御」の概念（狭い意味で、すなわち、開いた作用連鎖におけるある量の変容）と、「調整」（別の所定の量との比較に基づくある量の変容）とを含むものと理解されることに注意すべきである。そこから派生する「制御する」、「制御装置」などの概念についても同じことがいえる。従来の無負荷回転数制御は基本的には機能するが、特に、次のような欠点を有する。空気の量又は空気−燃料比（いわゆる注入操作）に基づく制御は相対的にゆっくりとしている。すなわち、偏差が生じてから、目標無負荷回転数に再び到達するまでに、相対的に長い時間がかかる。ところが、無負荷回転数の変化に迅速に対抗できるようにするために（特に、臨界回転数を下回るのを回避するために）は、内燃機関のトルクを非常に急速に増加させることができなければならない。従って、従来の技術では、より迅速に目標回転数に適応させる特別の制御方法が提案されているが、これは、たとえば、いわゆる外乱導入に基づくものである（外乱は、たとえば、大型の消費装置である）。それにもかかわらず、このような注入操作による制御は、臨界回転数に対する安全余裕を相対的に大きくとることを要求し、そのため、無負荷回転数は相対的に多くなる。点火時点の調整に基づく（いわゆる点火操作）制御装置によれば、目標無負荷回転数に非常に迅速に適応することができる。これは、点火時点が遅くなれば、トルクは小さくなり、点火時点が早くなれば、トルクは大きくなるということに基づく方法である。従って、無負荷運転時には、点火時点を「遅い」に設定する。そこで、回転数が減少したときに「遅い」から「早い」に設定すると、迅速にトルクを増加させることができ、特に臨界回転数を下回るという事態を回避することができる。しかし、点火時点が遅いときには、点火時点が早いときと比較して、内燃機関の運転効率は低くなる。従って、点火操作による無負荷回転数制御の場合、燃料消費量は相対的に多くなる。欧州特許第０３５７９０Ａ２号からは、電動機械を利用して内燃機関の無負荷時トルクの変動に、駆動トルク又は制動トルクを加えることにより対抗することは知られている。トルクの変動は内燃機関のガス力及び物体力によって引き起こされ、従って、急速に変化する性質がある。導入された機械的負荷の補正はこの引例の対象ではない。欧州特許第０７４３２１１Ａ号は、ハイブリッド自動車における内燃機関の停止プロセスに関する。ドイツ特許第３４４２１１２Ｃ２号は、乗り物の最終駆動装置により二次装置を駆動することを目的とするスラスト遮断時の伝動装置のブリッジングに関する。ドイツ特許第４３２５５０５Ａ１号及びドイツ特許第４１０８７５１Ｃ２号は、無負荷回転数の一定保持に寄与するために、負荷導入の場合により小さい制動トルクを発生する乗り物の照明装置の制御モードに関する。本発明の目的は、先に挙げた従来の無負荷制御装置の問題を解決することである。本発明は請求項１の対象によってこれを達成する。本発明によれば、特に乗り物の駆動システムは、内燃機関と；内燃機関に制動トルク及び駆動トルクを加えることができる少なくとも１つの電気三相交流機械と；車上回路網に対してより高い電圧レベルにある中間回路を有する電動機械に給電する逆変換装置と；機械的負荷が導入されたとき、内燃機関の無負荷動作中、一方では、これに対応して内燃機関のトルクを増加させ（たとえば、注入操作による）、他方では、この内燃機関の作用が有効になるまで、電動機械が一時的により少ない制動トルクを加えるか又は駆動トルクを加えて、それにより、無負荷回転数がほぼ一定のままであるように、電動機械を制御する制御装置とを含む。電動機械は、特に、無負荷回転数が減少したときに駆動トルクを加えるように制御され、この駆動トルクは、場合によって、既に加えられていた制動トルクに重ね合わされる（たとえば、制御トルクに迫加される）。たとえば、電動機械は発電機として働くことができる。そこで、無負荷回転数が減少したとき、発生している発電機の制動トルクを減少させるか、又は駆動トルクにより補充する。これに相応して、無負荷回転数が増加したときには、電動機械は特に制動トルクを加えるか、又は制動トルクを増加させるか、駆動トルクを減少させるか、あるいは制動トルクに移行させる。尚、本発明は、ピストン内燃機関の場合にガス力及び物体力に起因してほぼ周期的にクランク軸の回転に対する調波振動として現れる回転の不均一を減少させることを目指してはいない。たとえば、四気筒直列エンジンにおいては、物体力によって、二倍の回転周波数の回転不均一、従って、６００min^-1の無負荷回転数に対しては２０ｓ^-1の周波数の回転不均一がもたらされる。そのような回転不均一を電動機械を利用して能動的に減衰する方法は、たとえば、ドイツ特許第４４２３５７７Ｃ２号及びドイツ特許第４０１５７０１号からも知られている。従って、この明細書で「回転数」というときは、このような回転の不均一に関して平均化した（又は別の方法により回転の不均一を除去した）回転数値であると理解する。本発明においては、無負荷運転時にこの平均回転数の目標回転数からの偏差を減少させることになる。駆動システムは乗り物、特に路上車両、又は船舶又は鉄道車両に所属しているのが好ましい。内燃機関は乗り物の駆動装置として働くのが好ましい。これは、特に、内部での燃焼を伴うピストン機関、たとえば、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンである。電動機械は、電動機として、また、場合によっては発電機として動作可能である回転機械である。これは、回転磁界形機械（「三相交流機械」）である。回転磁界機械とは、−たとえば、整流機械とは異なり−好ましくは３６０℃の全面にわたる回転磁界が発生する特に整流子のない機械である。この機械は、たとえば、かご形誘導子を有する非同期機、又は突磁極を有する回転子を伴う同期機として構成できる。非同期機のかご形誘導子は、たとえば、軸方向のかご形ロッドを有する中空かご形回転子であっても良い。非同期機の別の構成では、回転子は、スリップリングを介して外部で短絡できる巻線を有する。同期機の回転子の突磁極は、たとえば、永久磁石、又はスリップリングを介して励磁電流を供給できる電磁石により実現される。電動機械はピニオン、Ｖベルトなどを介して間接的にエンジン軸と結合できる。しかし、機械の一部、特にその回転子は直接にエンジン軸に当接し、場合によってはエンジン軸に対して回転不能なようにエンジン軸と結合されていると有利である。回転子は、たとえば、伝動装置に至る軸に当接するか、又は内燃機関の反対側でそこで隠れ状態で終わっている軸基端部に当接できる。別の部分、特に固定子は、回転不能な部分、たとえば、エンジンハウジング、トランスミッションハウジング又は車体と回転不能なように結合しているか、又は取り外し自在に結合可能である。無負荷制御に関する本発明による機能の外に、電動機械は１つ又は複数の補助機能を有していると有利である。たとえば、電動機械は内燃機関のスタータとして、車上回路網への給電のための発電機として、乗り物の追加駆動モータとして、乗り物のモータとして及び／又は回転の不均一を減少させるための能動減衰装置として働く。電動機械は、それにより発生されるトルクが内燃機関のトルクと比較して小さくなるように構成できる。多くの補助機能に関しては、大きなトルク、たとえば、乗り物の駆動時に電動機械を相当に大きく支援するか又は乗り物のみを駆動できるような大きさのトルクであるのが有利である。電動機械の給電は逆変換装置を介して行われるのが好ましい。この装置は磁界を得るのに必要な、周波数、振幅及び／又は位相を選択可能である電圧及び／又は電流（所定の限界内）を発生することができる。電動機械の制御は、基本的には、狭い意味での制御（開いた作用連鎖）により、たとえば、負荷導入時（たとえば、内燃機関と結合する空調装置の圧縮機がオンされたとき）に電動機械が量及び時間的経過に関してあらかじめ定められた支援トルクを発生することによって実行できる。あるいは、調整により制御を実行しても良い。例えば、センサで無負荷回転数を捕捉し、そのデータを、ここでは調整装置の形態をとる制御装置に供給する。この装置は、電動機械が駆動（又は場合によっては制動）トルクを加えることにより無負荷回転数の変化に対抗し、そこで、回転数を目標値にほぼ又は正確に保 b持するように、目標無負荷回転数値との比較に基づいて逆変換装置を制御する。調整装置は、例えば、Ｐ特性、ＰＩ特性又はＰＩＤ特性を有することができる。調整装置は、例えば、負荷変化などの外乱が調整装置の入力端子又は出力端子に導入される外乱の導入を伴い、負荷の変化が回転数の変化として現れる前に、電動機械のトルクへの作用を引き起こすようにすると有利である。たとえば、空調装置の圧縮機などの大型の機械的消費装置のオン／オフに対して、対応する信号を調整装置に印加することができ、そこで、直接に電動機械を始動して、顕著な回転数の変化が現れる前に期待される負荷の変化を補正する。電動機械により加えられるトルクは、無負荷運転の制御が遅延なく、無駄な時間を生じずに行われるように、迅速且つ正確に調整できる。本発明によれば、無負荷回転数は、従来のゆっくりした制御（たとえば、注入操作を伴う制御）と比べて、全く大きく減少しないか、又は少なくとも従来ほど大きくは減少しない。従って、内燃機関の目標無負荷回転数を低く設定しても、臨界回転数を下回るという事態を防止することができる。従来の迅速な制御（たとえば、点火操作を伴う制御）と比較して、本発明によれば、最適の点火時点調整を伴う無負荷運転を行うことができる。本発明は次のような利点を有する。本発明は、 −燃料消費量の減少； −排気ガス放出の減少；及び −騒音発生の低減を可能にする。従って、環境保護に有用であり且つ乏しい資源を利用していることを考えても有意義である。先に既に述べた通り、制御装置は、負荷の導入又は遮断に起因する無負荷回転数の増減に対抗するように構成されているのが好ましい。すなわち、駆動内燃機関は、無負荷運転中、特に、駆動ストランドの一部に加えて、たとえば、サーボ駆動装置及びポンプなどの複数の機械的に補助装置を駆動する。負荷の変化は、駆動又は給電すべき負荷の数の変化及び／又はそのトルクの変化によって引き起こされる。この大きさの増加を負荷の導入といい、減少を負荷の遮断という。負荷の導入は、たとえば、機械的に駆動される空調用圧縮機が始動したとき、又は（解放されていた）伝動装置のクラッチが入ったときに起こり、一方、負荷の遮断はこのような装置がオフされたとき及びクラッチが外れたときに起こる。負荷の変化は急激に大きな値をとることもあり、そのような場合には、突然、回転数を大きく変化させる。電動機械の反応は非常に迅速であるので、本発明によれば、負荷導入時に臨界回転数を下回るおそれなく、目標無負荷回転数を低く設定することができる。先に述べた通り、制御装置は外乱によって始動される調整装置として構成されているのが特に好ましく、その場合、外乱は特に１つ又は複数の負荷である（請求項２及び３）。電動機械による操作は従来の点火操作を余分なものにするので、無負荷運転中、内燃機関は実質的に絶えず最適の点火時点で動作されると有利である（ただし、ガソリン機関に限る）（請求項４）。一般に、点火時点としては、効率を高め且つ内燃機関の熱応力を低く抑えるためには相対的に早くすべきであろうし、その一方で、排気ガスの放出を少なくするためには相対的に遅くすべきであろう。これ以外に回転数及び負荷によって左右されるこれらの値の最適の妥協点が「最適点火時点」となる。これは、従来であれば、モータにおいて、負荷の変化を受けなかったときに適切な動作状態で設定されるであろう値である。電動機械による操作の後、内燃機関の動作パラメータは、その作用が時間の経過と共に消滅するように調整される。内燃機関はゆっくり反応するので、突然の負荷変化の後の短時間の制御行動は電動機械によってのみ確定される。しかし、内燃機関が−制御によるその動作パラメータの１つ又は２つ以上の変化によって −急速に作用して、無負荷回転数の変化に対抗することにより、内燃機関を短時間制御行動に取り入れることも可能である。この制御は、たとえば、「供給空気量」、「燃料−空気比」及び／又は「点火時点」といった動作パラメータを変化させることができる（作用は初めの２つのパラメータを介して行われるのが好ましい）。ここで、電動機械は内燃機関より速く無負荷回転数の変化に反応すると特に有利である。これにより、無負荷回転数の変化に、まず、主に電動機械が対抗し、次に、主に内燃機関が対抗できる。この二段階制御の利点は、第１に、内燃機関により発生されるトルクが（たとえば、注入操作を経て）ごくゆっくりと変化されることになるために、内燃機関は常に最適の点火時点で動作できることである。第２に、電動機械は無負荷制御によってごく短時間しか作動されず、その後は迅速に再び別の役割（たとえば、電気的消費装置の給電）を果たす。電動機械及び／又は内燃機関の、好ましくは調整に基づく制御においては、制御装置は、内燃機関の回転数又はそれを取り出すことができる値を捕捉するセンサから情報を獲得する（請求項５）。好ましい形で外乱を導入するために、電動機械／又は内燃機関の制御に際しては、更に、負荷の変化を捕捉する１つ又は複数のセンサからも情報を獲得する（請求項６）。これは、たとえば、大型の消費装置のオン／オフに関する制御信号であると考えることができる。有利な発展形態においては、システムは、中間回路の高い電圧レベルにある少なくとも１つのエネルギー蓄積部を有する（請求項７）。少なくとも１つの消費装置（特に高出力消費装置）は中間回路から高い電圧レベルの電気エネルギーを供給されると有利である。無負荷を一定に保持するために、電動機械が一時的により少ない電気エネルギーを供給するか又は電気エネルギーを全く供給していないとき、この消費装置は少なくとも部分的に高い電圧レベルにあるエネルギー蓄積部から給電されると有利である。無負荷の一定保持を目的として電動機械が一時的に駆動作用を行っている場合、電動機械は少なくとも部分的に高い電圧レベルにあるエネルギー蓄積部から給電されると有利である（請求項８）。次に、実施形態及び添付の概略図に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。図面中：図１は、駆動システムの最も重要な機能ブロックの概略図；図２は、駆動システムの一定の縮尺には基づかない概略図；図３は、駆動システムの機能状態を例示する概略図；図４ａ／ｂは、電動機械による調整の作用を伴わないとき及び伴うときの駆動システムの負荷導入時の目標無負荷回転数、臨界回転数、最小無負荷回転数及び最大無負荷回転数の、より良い理解に有用な概略図；図５は、無負荷回転数の変化に対抗する方法の流れ図。図１に示す自動車、たとえば、乗用車の駆動システムは内燃機関１と、電動機械３と、回転数センサ２２と、調整装置２４と、無負荷回転数目標値設定装置２５とを有する。無負荷回転数目標値設定装置は、一定の無負荷回転数目標値を調整装置２４に供給する。調整装置は回転数センサ２２により測定された現在値をこの無負荷回転数と比較し、２つの値が互いに異なる場合、現在無負荷回転数を目標値に移行させるトルクを発生させるために、電動機械３を始動する。この比較に使用される現在値については、内燃機関１のガス力及び物体力によって起こる内燃機関１の回転の不均一は考慮されないが、たとえば、ガス力や物体力の寄与量を適切に平均化又はフィルタリングすることにより、これは可能である。補正明細書Ｂ時点ｔ₃においては、それまでに内燃機関１が発生するトルクを注入の操作によって（ここではＭ_V0からＭ_V1へ）相応して増加させているので、電動機械３はその制動トルクを再び（ここではＭ_E0まで）増加させることができる。この遷移過程の間、無負荷回転数は実質的に目標値にとどまっている；そこで、電動機械は再び多くの電気エネルギーを発生することができる。図４ａには、電動機械による操作を伴わない従来の無負荷制御の場合の（回転の不均一に関して平均化された）無負荷回転数ｎ’と、駆動システムの目標無負荷回転数ｎ₀’と、下回ってはならない内燃機関の臨界回転数ｎ_kritとをそれぞれ時間の関数として示す。基本的には、−注入又は点火の操作を利用する無負荷回転数の制御が相対的に不正確であるために−負荷の変化がない状態であっても、目標無負荷回転数ｎ₀と無負荷回転数ｎ’との偏差が相対的に大きくなる可能性があり、そのため、無負荷回転数ｎ’はｎ’_minとｎ’_maxとの間の範囲に含まれることになる。制御が相対的にゆっくりであるため、注入の操作の場合、負荷の増加（ここでは時点ｔ₁’）に相対的に遅れて（ここでは時点ｔ₂’）ようやく対抗することしかできない。そのため、無負荷回転数は大きく減少してしまうおそれがある。臨界回転数ｎ_kritを下回らないためには、ａ）量ａ’の不正確な制御と、ｂ）量ｂ’の緩慢な制御が行われているという理由により、目標無負荷回転数ｎ₀’を臨界回転数ｎ_kritより高く設定しなければならない。すなわち、臨界回転数ｎ_kritより合わせてａ’＋ｂ’の量だけ高く設定しなければならないのである。図４ｂには、電動機械による操作を伴う無負荷回転数調整の場合の無負荷回転数ｎ”、目標無負荷回転数ｎ₀”並びに内燃機関の臨界回転数ｎ_kritを図４ａに対応して示す。電動機械３を利用して無負荷回転数の制御は著しく正確になるので、目標無負荷回転数ｎ₀”と無負荷回転数ｎ”との偏差は相対的にごく小さくなり、ｎ”_minとｎ”_maxとの幅は著しく狭くなる。増加（ここでは時点ｔ₁”）の制御が著しく迅速であるため、相対的に早い時点（ここでは時点ｔ₂ ”）でこれに対抗することができる。そこで、無負荷回転数ｎ”の偏差は著しく少なくなる。臨界の無負荷回転数ｎ_kritを下回らないために、目標無負荷回転数ｎ₀”を臨界回転数ｎ_kritより量ａ”＋ｂ”だけ高く設定すれば良い。総じて、目標無負荷回転数ｎ₀”を従来の駆動システムの場合と比較して著しく小さく、すなわち、臨界回転数ｎ_kritに著しく近い値に設定することが可能である。図５に示す方法においては、まず、一定の目標無負荷回転数ｎ₀'''を捕捉／検出する。この回転数は、たとえば、使用されるエンジンの型などの一定パラメータと、たとえば、目標無負荷回転数ｎ₀'''に影響を及ぼす内燃機関温度などの可変パラメータとから得られる。次に、無負荷回転数ｎ'''を直接に又は間接的に捕捉／検出する。これは特に実質的に瞬時の無負荷回転数である。この方法によれば、たとえば、瞬時無負荷回転数と、これに影響を及ぼす付加的な量とから実際の無負荷回転数ではなく、期待される無負荷回転数が検出されるように、外乱の結合を実現することができる。無負荷回転数ｎ'''（これは実際の無負荷回転数又は期待される無負荷回転数である）を目標無負荷回転数ｎ₀'''と比較する。無負荷回転数ｎ'''の値が目標無負荷回転数ｎ₀'''より大きくなると、電動機械は相対制動トルクを発生する。たとえば、電動機械はその駆動トルクを減少させるか、又は制動トルクを増加させる。更に、たとえば、注入への操作により、内燃機関により発生されるトルクを減少させることができる。これに相応して、無負荷回転数ｎ'''の値が目標無負荷回転数ｎ₀'''を下回った場合には、これとは逆のことが当てはまる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ゼイエン，クラウス−ペータードイツ連邦共和国・50737・ケルン・ベルンハルト―ファルク―シュトラーセ・５アー

Claims

【特許請求の範囲】１．−内燃機関（１）と； −内燃機関（１）にトルクを加えることができる少なくとも１つの電動機械（３）と； −内燃機関（１）の無負荷動作時に、駆動トルク又は制動トルクを加えることにより無負荷回転数の変化に対抗するように電動機械（３）を制御する制御装置（２１）とを具備する特に自動車の駆動システム。２．制御装置（２１）は、電動機械（３）が負荷の結合又は解除に基づく無負荷回転数の減少又は増加に対抗するように構成されている請求項１記載の駆動システム。３．制御は外乱によって起こされる調整である請求項２記載の駆動システム。４．負荷が外乱となる請求項３記載の駆動システム。５．無負荷動作時、内燃機関（１）は最適の点火時点で動作される請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動システム。６．内燃機関（１）自体も無負荷回転数の変化に対抗する請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動システム。７．電動機械（３）は無負荷回転数の変化に内燃機関（１）より速く対抗する請求項４記載の駆動システム。８．無負荷回転数の変化に、まず、主に電動機械（３）が対抗し、次に内燃機関（１）が対抗する請求項４又は５記載の駆動システム。９．電動機械（３）及び／又は内燃機関（１）の制御装置（２１，２３）は、内燃機関（１）の回転数を検出することができるセンサ（２２）から情報を得る請求項１から８のいずれか１項に記載の駆動システム。１０．電動機械（３）及び／又は内燃機関（１）の制御装置（２１，２３）は、負荷の変化を検出することができるセンサから情報を得る請求項１から９のいずれか１項に記載の駆動システム。１１．−内燃機関（１）と； −内燃機関（１）に制動トルク及び駆動トルクを加えることができる少なくとも１つの三相交流電動機（３）と； −車上回路網と比較して高い電圧レベルを有する中間回路を含み、内燃機関（１）に給電する逆変換装置（１１）と； −内燃機関（１）の無負荷動作時、機械的負荷が結合された場合に内燃機関（１）のトルクを適切に増加させると共に、この内燃機関の作用が有効になるまで、電動機械（３）が一時的に小さな制動トルク又は駆動トルクを加えて、無負荷回転数がほぼ一定のままであるように電動機械（３）を制御する制御装置（２１）とを具備する請求項１から１０のいずれか１項に記載の駆動システム。１２．中間回路の高い電圧レベルにあるエネルギー蓄積部（１２，１９）を少なくとも１つ有する請求項１１記載の駆動システム。１３．少なくとも１つの消費装置（１６）は中間回路から高い電圧レベルの電気エネルギーを供給され、無負荷回転数を一定に保持するために電動機械（３）が一時的により少ない電気エネルギーしか供給しないか又は電気エネルギーを全く供給しない場合、この消費装置（１６）は少なくとも部分的に高い電圧レベルにあるエネルギー蓄積部（１２，１９）から供給され、且つ無負荷を一定に保持するために電動機械（３）の駆動作用が一時的に働いている場合、電動機械（３）は少なくとも部分的に高い電圧レベルにあるエネルギー蓄積部（１２，１９）から供給される請求項１２記載の駆動システム。１４．内燃機関（１）と、内燃機関（１）にトルクを加えることができる少なくとも１つの電動機械（３）とを含む、特に請求項１から１３のいずれか１項に記載の駆動システムにおける無負荷回転数の変化に対抗する方法において、ａ）内燃機関（１）の無負荷回転数及び／又はその変化を検出する過程と；ｂ）電動機械（３）が無負荷回転数の変化に対抗するように電動機械（３）を制御する過程とから成る方法。１５．無負荷回転数が減少したとき、電動機械（３）は駆動トルクを加え、その駆動トルクは、場合によっては既に作用している駆動トルク又は制動トルクに重ね合わされ、それにより、駆動トルクを増加させるか又は制動トルクを減少させるか、あるいは駆動トルクに移行させる請求項１４記載の方法。１６．無負荷回転数が増加したとき、電動機械（３）は制動トルクを加えるか、場合によっては既に作用している制動トルクを増加させるか又は駆動トルクを減少させるか、あるいは制動トルクに移行させる請求項１４又は１５記載の方法。１７．−目標無負荷回転数及び／又は目標無負荷回転数の変化を検出する過程と； −現在無負荷回転数及び／又はその変化を検出する過程と； −負荷状態及び／又は負荷変化を捕捉／検出する過程と； −目標無負荷回転数と現在無負荷回転数とを比較する過程と； −無負荷回転数が減少した場合に、内燃機関（１）により発生されるトルクが増加し且つ無負荷回転数が増加した場合には内燃機関（１）により発生されるトルクは減少するようにして、内燃機関（１）が無負荷回転数に対抗するように、内燃機関（１）をも制御する過程のうち少なくとも１つを更に含む請求項１４から１６のいずれか１項に記載の方法。１８．請求項２から１３の特徴の１つ又は２つ以上を有する請求項１４から１７のいずれか１項に記載の方法。