JP2008531389A - 上り坂あるいは高荷重下での車両の走行開始方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、主に上り坂あるいは高荷重下での車両の起動方法に関する。この方法は駆動系を含む動力伝達装置（１．１）を実施する。この駆動系は特にエンジン（２）、クラッチ（３）、電気機械（４）、及び車輪（６）から形成される。本発明によれば、車両が坂道で停止するかあるいは低速度で走行しているが、エンジン（２）は停止し、車両が加速した際、エンジン（２）は電気機械（４）から機械的に独立している起動装置（７）を用いて起動する。

Description

本発明は、上り坂あるいは車両の高荷重下での走行開始方法に関する。本発明は、上り坂や高荷重下での車両が走行開始する際、車両の加速を最適化し、特に車輪に加えられるトルクの連続性を保証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る。

本明細書では、「起動」という用語は、エンジンのクランクシャフトが回転を開始することを示す。「走行開始」という用語は、車両が動き出すこと、速度０から０でない速度に移行することを示す。同様に、「走行開始」という用語は、車両が低速度で走行している際に、慣性力とは別の大きな力を車両に加えるときにも用いられる。言い換えれば、車両を発進させる際、慣性力とは別の大きな力を加えて車両を走行開始させる。「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。

駆動を実施するために熱エネルギーおよび電気エネルギー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。そのような車両では、エネルギー効率を最適化するようにエネルギーが併用される。このエネルギー効率の最適化により、ハイブリッド車両の大気汚染および燃料消費は、熱エネルギーのみで動作するために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には複数のタイプの装置が知られている。

まず、エンジン及び一対の電気機械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、エンジンシャフト、および２つの電気機械のシャフトは、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。
ＦＲ−Ａ−２８３２３５７

また、１つのエンジンとただ１つの電気機械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。このエンジンのシャフト及びこの電気機械のシャフトはクラッチを介して互いに連結されている。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、電気機械およびエンジンがともに車両を駆動する。

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、エンジンのトルクおよび回転数をそのエネルギー消費が最適化される動作点に合うように、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。

この目的のため、伝達装置の各機構、すなわちエンジン、クラッチ、電気機械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、あるいは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、伝達装置の種々の機構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、運転者の加速意思にできるだけ応えるように実行される。

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、道路の湿度または外の気温は外部パラメータとなる。

図１は先行技術による駆動力伝達装置１の略図である。この駆動力伝達装置１は、駆動系を構成する、エンジン２、クラッチ３、電気機械４、ギアボックス５または電圧調整器のような変速器要素５と車輪６とを含む。

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、エンジン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は変速器要素５の入力部１３に、車輪６のシャフト１２は変速器要素５の出力部１４に、それぞれ連結される。

駆動力伝達装置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、エンジン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はモーターとして動作する。従って一つの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蓄積システム１８からエネルギーを供給される。バッテリ１８は直流電圧を供給する。電気モードでは、従ってインバータ１９は、バッテリの端子２０と２１の間で測定される直流電圧を、電気機械４の位相２２〜２４に印加される交流電圧に変換する。

ハイブリッドモードでは、車輪６のシャフト１２は、エンジン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、エンジン２のシャフト１０と車輪６のシャフト１２は相互に連結される。電気機械４は、モーター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。前記同様に、電気機械４はバッテリ１８との間でエネルギーを授受する。

ハイブリッドモードおよび電気モードにおいては、車両の減速に対応する充電段階の間、電気機械４は発電機として動作する。この充電段階の間、電気機械４はエネルギーをバッテリ１８に供給する。従って、インバータ１９は、電気機械４の位相２２〜２４で測定される交流電圧を、バッテリ１８の端子２０および２１に印加される直流電圧に変換する。

実際には、電気機械４は三相同期装置である。このタイプの装置は、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。

一つの特定の実施形態では、駆動力伝達装置１はフライホイール２５を含む。

また、先行技術による駆動力伝達装置１は、監視コンピュータ２６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。

データメモリ２６．３は、駆動力伝達装置１の種々の機構、すなわちエンジン２、クラッチ３、電気機械４、および変速器要素５の特性に特に対応するデータＤ１〜ＤＮを保持する。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、これらの機構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。

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、所与の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。湿度センサにより、車両が湿っている道路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。実際、運転者が加速を望む場合、ペダル２９を足で踏む。このペダル２９の踏み込まれた度合に応じて、ＭＡＣＣ信号が生成される。

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駆動力伝達装置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、プログラムＰ１〜ＰＮのうちの１つを実行する際、信号ＯＭＴＨがエンジン２に、ＯＥＭＢがクラッチ３に、ＯＭＥＬが電気機械４に、ＯＢＶが変速器要素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。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保証する信号ＯＭＴＨ、ＯＥＭＢ、ＯＭＥＬおよびＯＢＶの送信を行う。

さらに駆動力伝達装置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測定されるトルクの値を調節することができる。

一例では、運転者からの小さな加速要求のために、監視コンピュータ２６は種々の機構２〜５を制御し、電気モードで駆動力伝達装置１を動作させる。車輪６のシャフト１２に加えられるトルクは従って電気機械４のシャフト１１で測定されるトルクと、減速比は別にして、全体的に同じである。反対に、大きな加速要求のために、監視コンピュータ２６は種々の機構２〜５を制御し、ハイブリッドモードで駆動力伝達装置１を動作させる。車輪６のシャフト１２に加えられたトルクは、従って、電気機械４のシャフト１１で測定されるトルクに等しく、従って、エンジン２のシャフト１０と機械４のシャフトに加えられるトルクの総量に等しい。

別の一例では、加速は要求されても、車両は上り坂で停止する。図２は上り坂で車両２７が走行開始するのが考察される状況を示す。より詳細には、図２で車両２７は水平面２９と角度αをなす道路２８にある。停止状態のままでかつハンドブレーキがかかっていないのに、車両２７が移動する傾向にある場合、道路２８は傾斜している。

前記資料の続きで、車両２７が道路２８で矢印３０に沿う傾斜の方向で上りながら走行開始を実行するのを考察する。変形形態では、加速要求されても、車両２７は道路２８上で低速度で、例えば時速１５ｋｍよりも低い速度で走行する。また同様に、水平道路で荷を積んだ車両の走行開始は、上り坂での走行開始に類似し得る。実際、車両の質量と角度αとの間には相関関係がある。この相関関係では、車両の質量が重くなればなるほど、角度αは大きくなる。

前述した図のすべての場合において、車両２７の加速が常に定量でき、この車両２７が運転者が要求する加速にできる限り早く達することに留意すべきである。加速が常に定量できるように、アクセルペダル２９のストロークは常に車両２７の縦動力上で効果がなければならない。従って、所与の角度のペダル２９の踏み込みは、車両２７の走行状況及び動作モードがどうであれ、全体的に同じ加速を常に発生させなければならない。さらに、車両２７の走行状況及び動作モードがどうであれ、要求された加速度に達するのに駆動力伝達装置１で必要な時間は受け入れなければならない。この時間が受け入れられるために、エンジン２のトルクが使用できる前記時間は短く、電気機械４のトルクは可能な限り最良なレベルで保たれなければならない。実際、電気機械４は概して運転者からの加速要求を電気機械のみに保証することはできない。従って、車両２７の加速度を上げるためにエンジン２のトルクをできるだけ早く保持できるようにすることが必要である。

図３は、先行技術による駆動力伝達装置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。これらの信号は、車両２７が停止状態あるいは低速度で走行している一方で、傾斜の上り方向で加速要求がなされる際、測定可能である。

より詳細には、図３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、電気機械４のシャフト１１上で測定されるトルクに対応するＣＭＥＬ、エンジン２のシャフト１０上で測定されるトルクに対応するＣＭＴＨを示す。

図３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から生成される。

信号ＯＥＭＢおよびＯＭＥＬは、クラッチ３および電気機械４を制御するために、監視コンピュータ２６によってこれらの装置に送られる。簡略化のために、エンジン２を制御する信号ＯＭＴＨおよび変速器要素５を制御する信号ＯＢＶは図示していない。

最後に、図３は、電気機械４の回転速度ＷＭＥＬおよびエンジン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。

時点ｔ０で、車両は停止している。電気機械４およびエンジン２は従って回転速度ゼロを有する。時点ｔ０で、運転者は足を使って加速要求を実行し、坂道にあっても車両を走行開始させる。

時点ｔ０と時点ｔ１との間で、駆動力伝達装置１は第１加速段階に入る。この第１段階では、前記設定トルクＣＣＯＮＳは指数関数的に増加し、特に運転者の前記加速要求に適合する。この設定トルクＣＣＯＮＳは増加し、その結果、時点ｔ１で電気機械４のピークトルク値ＣＭＥＬＭＡＸより上回る値Ｖ１に既に達している。さらに、時点ｔ０とｔ１との間で、電気機械４のトルク信号ＣＭＥＬは線形的に増加し、この機械４の公称トルクＣＭＥＬＮＯＭで安定する。電気機械４の回転速度ＷＭＥＬは線形的に増加するが、時点ｔ１より前ではエンジン２を起動させるのに十分ではない。この時、エンジン２は停止しており、そのシャフト１０は電気機械４のシャフト１１と連結していない。従って、エンジン２はトルクＣＭＴＨおよびゼロの回転速度ＷＭＴＨを有する。エンジン２が停止しているので、車輪６のシャフト１２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。この時、車輪６のシャフト１２で測定されるトルクＣＲＥＥＬは、期待される設定トルクＣＣＯＮＳよりも下回っている。どのトルクもクラッチ３では測定されない。

時点ｔ１とｔ２の間で、駆動力伝達装置１は第２加速段階に入る。この第２段階では、第１段階のように、電気機械４のみが車両を駆動する。この第２段階はエンジン２を起動させることを目的とする。より詳細には、この第２段階では、設定トルクＣＣＯＮＳはＣＭＥＬＭＡＸよりも上回る値Ｖ１を常に有する。時点ｔ１で、電気機械４は、エンジン２の起動に関与するのに十分な回転速度ＷＭＥＬを有する。この時、第１信号３１はコンピュータ２６によってクラッチ３へ送信される。この信号３１は、駆動トルクＣＡＲＲをエンジン２に伝達しエンジン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。従って、第２信号３２は、前記信号３１と同時にコンピュータ２６によって電気機械４に送信される。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２加速段階では、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、エンジン２の起動トルクに対応するエンジン２のトルク信号ＣＭＴＨが測定される。このとき、エンジン２は、増加するが電気機械４の回転速度ＷＭＥＬよりは下回る値に留まる回転速度ＷＭＴＨを有する。従って、エンジン２は車輪６のシャフト１２にトルクを依然として伝達していない。従って、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よりも常に下回る。この第２加速段階は、エンジン２にその最初の圧縮を受けさせることを目的とする。この最初の圧縮を受けた後、エンジン２は、自律的になるのに十分な回転速度ＷＭＴＨで動作する。

時点ｔ２とｔ３の間で、駆動力伝達装置１は第３加速段階に入る。この第３段階で、エンジン２は回転数を上げ、次にクラッチディスク８および９は互いに滑ることができる。より詳細には、この第３段階では、設定トルク信号ＣＣＯＮＳは常に前期値Ｖ１を有する。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。そして、クラッチ３のトルク信号ＣＥＭＢは再度ゼロになる。従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。エンジン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に等しい。従って、トルクＣＲＥＥＬは設定トルクＣＣＯＮＳよりもかなり下回ったままである。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。そして、エンジン２のシャフト１０の回転速度ＷＭＴＨは増加し、時点ｔ３で電気機械４の回転速度ＷＭＥＬを上回るようになる。この回転速度ＷＭＥＬは、減速比は別にして、車輪のシャフトの回転速度に相当する。

時点ｔ３とｔ４の間で、駆動力伝達装置１は第４加速段階に入る。この第４段階では、第１行程でエンジン２の接近が生じ、続いてクラッチ３が繋がる。より詳細には、まず初めに時点ｔ３でエンジン２の回転速度が電気機械４の回転速度よりも大きくなるとすぐに、信号３３は監視コンピュータ２６によってクラッチ３へ送信される。この信号３３はクラッチディスク８および９を互いに滑らせることを制御する。エンジン２は従ってクラッチ３を介して車輪６のシャフト１２へそのトルクＣＭＴＨの一部を伝達する。従って、クラッチ３で測定できるトルク信号ＣＭＥＢは測定可能な形で増加するが、電気機械４のトルク信号ＣＭＥＬは減少する。トルク信号ＣＲＥＥＬも増加する。さらに、エンジン２の接近の際、エンジン２の回転速度ＷＭＴＨは電気機械の回転速度に向けて収束する。これらの２つの速度が等しくなると、信号３４が監視コンピュータ２６によってクラッチ３に送信される。この信号３４はクラッチ３の接続を制御する。従って、エンジンの回転速度ＷＭＴＨと機械の回転速度ＷＭＥＬは同一になる。トルク信号ＣＲＥＥＬは、全体的にクラッチ３が繋がる瞬間に、常に値Ｖ1に等しい設定トルクＣＣＯＮＳの値に達する。

時点ｔ４とｔ５の間で、駆動力伝達装置１は第５加速段階に入る。この第５段階では、既に前記値に達していない場合は、装置１のエンジン機構２と４が最適なトルクの設定信号に向かって収束する。

シャフト１２で測定されるトルク信号ＣＲＥＥＬが示されるタイミング図で、設定トルク信号ＣＣＯＮＳはまた点線でも表される。線影をつけた部分３５は定量できないと言われる領域を表し、運転者は希望する加速を得られない。言い換えると、定量できない前記領域３５では、加速の欠如があり、運転者は車輪６のシャフト１２に加えられるトルクを制御できない。前記領域３５は、電気機械４が利用されることが可能な最大トルク及びエンジン２が使える時間Ｔ１次第である。

ここで、前記領域３５は、設定トルクＣＣＯＮＳと車輪６のシャフト１２で測定されるトルクＣＲＥＥＬとの間で大きな違いがあるので、特に幅広い。実際、時点ｔ０と時点ｔ４との間で、電気機械４はそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸでは動作できない。というのも、電気機械４は、その回転数がどうであれ、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大き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（あるいはまだ小さいトルクで何度も）で動作しなければならない。

さらに、前期定量できない領域３５はここでは特に長い、というのもエンジン２の使用時間Ｔ１が長いからである。この時間Ｔ１が長いのは、電気機械４がエンジン２の起動に関与するのに十分な回転数ＷＭＥＬを有していなければならないからである。実際、電気機械４が停止する時、あるいは速度比確保される時、エンジン２を起動させることは不可能である。

前記定量できない領域３５はとても大きいので、運転者の安全を保証するような方法を実行するのは困難である。実際、そのような方法で、車両は、運転者の加速要求がなされる瞬間に比べて、セカンドギアの指令からのとても長い応答時間を有する。こういうわけで、概して、車両が坂道にあるとき、エンジン２は停止しないのである。そのため、動力駆動力伝達装置１は、加速度計と／または傾斜度計のようなセンサを含み、車両が坂道にあるかどうかを検出することができる。さらに、車両は積載量センサを含み、車両の重量を量り、かつ車両が重量超過であるかどうかを検出する。既知のハイブリッド車両は従って坂道あるいは高荷重で走行するとすぐにその利点を失う、というのもこの状態の場合、多くのエネルギーを消費するエンジン２は決して停止しないからである。

さらに、そのような走行開始方法では、クラッチ３の操作及び電気機械４の管理を実行するにはとても大きな難点が生じる。これらの難点は機構２〜５の高い感度に主に起因する。実際、温度が変わると、これらの機構２〜５は同じ応答時間をもたない。さらに、温度が変わると、これらの装置２〜５に結合されたシャフト上で測定されるトルクは変化する。

従って、クラッチ３による駆動トルクＣＡＲＲの採取と、電気機械４による補償トルクＣＮＯＭ−ＣＡＲＲの適用との時間を完全に一致させることは困難である。ところが、トルクの採取におけるこの同期は、エンジン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。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、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もることは困難である。

従って、本発明は、上り坂あるいは高荷重下での車両の臨界走行開始の際、定量できない領域を縮小することを提案し、エンジンを使用できる時間の問題を特に解決する。

この目的のため、本発明では、伝達装置の既知の構造に、電気機械から独立した起動システムを追加する。本発明では、従ってエンジンに駆動トルクを伝達しエンジン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、エンジン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。

本発明によれば、車両を上り坂で走行開始させるために、あるいは低速度から大きな加速を生じさせるために、加速要求とともに起動システムを使用してエンジンを起動する。この時、加速要求があると、車輪のシャフトで使用できるトルクは、エンジンのシャフトで測定されるトルクと電気機械のシャフトで測定されるトルクとの総量に等しい。従って、たとえ車両が坂道にあっても、車両の加速はとても迅速に生じる。本発明で、前記定量できない領域の長さは従って著しく縮小する。

この起動システムにより、クラッチおよび電気機械の特性をよりよく活用することが可能になる。従って、クラッチによって取り出される駆動トルクを補償するために電気機械がトルクに余裕をもつことはもはや必要ではなくなる。従って、坂道で走行開始する際、電気機械は車両の駆動を保証するために、エンジンが利用できない間ずっとその最大トルクで動作する。また、概して、クラッチが開いたままである限り電気機械をピークトルクで動作させる。電気機械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、定量できない領域の幅を著しく縮小することができる。

その結果、本発明で道路の傾斜を検出するためにセンサを利用することはもはや必要はなくなる。そして、車両が坂道にあるか、あるいは荷を積みすぎている場合、エンジンを作動させたままにすることはもはや必要なくなる。

さらに、起動システムを導入することにより、走行開始の際、クラッチ及び電気機械の操作が簡略化される。また、新しい構造により、クラッチ及び電気機械の作動の同期を回避することができる。実際、この新しい構造では、クラッチはもはやエンジンの駆動には直接関与しないので、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もりの問題は解消されている。

従って、本発明は、上り坂と／あるいは高荷重下での車両の走行開始方法に関するものであって、
−車両は停止しているか低速度であり、かつエンジンは停止していて、
−電気機械を含む動力伝達装置を使用し、
−この電気機械は、一方ではクラッチによって車両のエンジンに、他方では車両の車輪のシャフトに連結され、
−電気機械をまず作動させ、かつ
−電気機械とは機械的に独立している起動システムによって駆動トルクを伝達するエンジンを起動する
ことを特徴とする方法に関する。

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。

図４は、本発明による駆動力伝達装置１．１の略図である。先行技術による駆動力伝達装置１と同様に、この駆動力伝達装置１．１は、エンジン２、クラッチ３、電気機械４、変速器要素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、先行技術による駆動力伝達装置１と同じように配置されている。さらに本発明によれば、駆動力伝達装置１．１は、エンジン２に連結された起動システム７を含む。

この起動システム７はエンジン２に連結され、前記エンジンを回転駆動して起動する。前記起動システム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エンジン２を起動する。その結果、エンジン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。

従って起動システム７は駆動には全く関与しない。

その結果、前記起動システムは、エンジン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発生するように設計される。

一つの特定の実施形態では、エンジン２は、そのシャフト１０の末端に接続された第１プーリ１５を含む。起動システム７は、そのシャフト３１の末端に接続された第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をエンジン２に連結する。

本発明では、電気機械４は常にバッテリなどの蓄積装置１８に接続される。変形形態では、蓄積システム１８は慣性機械または超電導体である。

一つの特定の実施形態では、駆動力伝達装置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、このエンジン２とクラッチ３の間で、エンジン２のシャフト１０に連結される。

さらに、本発明による駆動力伝達装置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、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を前記起動システム７に送信する。このエンジン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はエンジン２を、ＯＭＥＬは電気機械４をそれぞれ制御する。動作モードがシフトする場合は、プログラムＰ１〜ＰＮのうちいくつかは、信号ＯＭＴＨ、ＯＥＭＢ、ＯＭＥＬ、ＯＢＶ及びＯＤＥＭを送信し、モードの変化に伴う駆動を許可する。

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がエンジン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。

前記クラッチ３は乾式または湿式である。

図５は、本発明による駆動力伝達装置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の場合と同様、これらの信号は、車両の上り坂での走行開始の際、測定可能である。

説明の簡略化のために、坂道でのこの走行開始の際、主要な役割をする信号ＯＥＭＢ及びＯＤＥＭだけを表示することにする。

時点ｔ０で、前述したように、車両は上り坂で停止していて、運転者による加速要求が実行される。従って、電気機械４及びエンジン２の回転速度はいずれもゼロである。変形例では、車両は非常に低い速度で走行し、電気機械４は低い回転速度ＷＭＥＬを有する。

時点ｔ０とｔ１の間で、駆動力伝達装置１．１は第１加速段階に入る。この第１加速段階で、電気機械４だけが車両の駆動を保証する。より詳細には、この第１段階では、設定トルク信号ＣＣＯＮＳは指数関数的に増加し、その結果、時点ｔ１で、電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸに概ね等しい。さらに、電気機械４を作動させ、電気機械４のトルク信号ＣＣＯＮＳはトルク信号ＣＣＯＮＳの速度に追従する。実際、駆動力伝達装置１の電気機械４に反して、エンジン２が使用できない時、電気機械４はそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸで動作することを許可される。電気機械４がそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸで動作できるようになると、トルクＣＲＥＥＬは所与の設定トルクＣＣＯＮＳに等しくなる。従って、エンジン２はゼロのトルクＣＭＴＨを有する。さらに、エンジン２の回転速度ＷＭＴＨはゼロであるが、電気機械４の回転速度ＷＭＥＬは線形的に増加する。

時点ｔ１とｔ２の間で、駆動力伝達装置１．１．は第２加速段階に入る。この第２段階は、エンジン２を起動させることを目的とする。この目的のため、時点ｔ１で、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、信号４０が起動システム７に送られる。この信号４０は、運転者の加速要求の後、３００ｍｓ未満で送信される。この信号４０は、エンジン２に駆動トルクを供給する起動システム７を制御し、回転させる。このエンジン２の起動トルクに対応するトルク信号ＣＭＴＨは従って測定可能である。エンジン２のシャフト１０は電気機械４のシャフト１１に依然として連結されず、この電気機械４のみが車両の駆動を依然として保証する。さらに、設定トルクＣＣＯＮＳは常に指数関数的に増加し、その結果、時点ｔ２で、電気機械４のピークトルクＣＭＥＬＭＡＸの値よりも大きい値Ｖ１に既に達している。電気機械４のトルクＣＭＥＬは、トルクに関して、この機械４のピークトルクの値を維持し続ける。従って、車輪６のシャフト１２で測定されるトルクＣＲＥＥＬは設定トルクＣＣＯＮＳよりもわずかに小さい。エンジン２は、従って、電気機械４の回転速度よりも小さい回転速度ＷＭＴＨを有する。エンジン２は最初の圧縮を受け、一例では４、５、自律するのに十分な回転数に達する。エンジン２が自律するとすぐに、コンピュータ２６は起動システム７に信号を送り、この起動システム７は切断される、つまり停止する。

時点ｔ２とｔ３の間で、駆動力伝達装置１．１は第３加速段階に入る。この第３段階で、エンジン２は回転数を上げる。より詳細には、この第３段階では、電気機械４が常にそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸで動作するが、設定トルク信号ＣＣＯＮＳは常に前記値Ｖ１を有する。前記機械４のシャフト１１とエンジン２のシャフト１０は連結されていないので、トルク信号ＣＲＥＥＬはトルク信号ＣＭＥＬと同じである。このエンジン２の前記回転速度ＷＭＴＨは、時点ｔ３で電気機械４の回転速度ＷＭＥＬを上回るように増加する。電気機械の回転速度ＷＭＥＬは常に線形的に増加する。トルクＣＥＭＢはどれもクラッチ３では測定されない。第３段階は、後程わかるように、エンジン２の回転数を上げて、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。

時点ｔ３とｔ４の間で、駆動力伝達装置１．１は第４加速段階に入る。この第４段階では、第１行程でエンジン２が接近して、次に第２の行程でクラッチ３が繋がる。より詳細には、まず初めに、時点ｔ３で、信号４１はクラッチ３へ送信される。この信号４１は、前述した信号３３のように、クラッチディスク８および９が互いに滑るのを制御する。エンジン２は、従って、クラッチ３を介して車輪６のシャフト１２でそのトルクＣＭＴＨの一部を伝達する。クラッチ３がトルクを駆動系に伝達するのと同様に、トルク信号ＣＥＭＢは測定可能な形で増加する。この時、電気機械４のトルク信号ＣＭＥＬは減少するが、設定トルクＣＣＯＮＳに達成することができる。一般的は、クラッチ３が繋がっているとき、設定トルクＣＣＯＮＳが守られるとすぐに、電気機械４をピークトルクＣＭＥＬＭＡＸよりも下回るトルクで動作させ、バッテリのエネルギーを無駄に消費しない。トルクＣＣＯＮＳが達成されない場合は、クラッチ３繋がった後、電気機械４は常にそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸで動作する。さらに、エンジンが接近する際、エンジン２の回転速度ＷＭＴＨは電気機械４の回転速度ＷＭＥＬに収束する。これらの二つの速度がほぼ等しい場合、クラッチ３にその接続を制御するために信号４２を送信する。実際には、エンジン２の回転速度ＷＭＴＨと電気機械４の回転速度ＷＭＥＬのとの違いが機械４の回転速度の０％と１５％の間を含む値よりも絶対値で下回った時、前記信号４２が送信される。この時、エンジンの回転速度ＷＭＴＨおよび電気機械の回転速度ＷＭＥＬは同じになる。

時点ｔ４とｔ５の間で、駆動力伝達装置１．１は第５加速段階に入る。この第５段階では、設定トルク信号ＣＣＯＮＳは、測定可能な形で増加する。表示した例で、トルクＣＣＯＮＳは段階的に増加する。前と同様に、この第５段階で、装置１.１の機構２および４は、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。より詳細には、エンジン２のトルクＣＭＴＨは、このトルクの大きさが第１トルク設定信号に達するように変化する。電気機械（４）のトルクＣＭＥＬは、このトルクの大きさが第２トルク設定信号に達するように変化する。これらの二つのトルクの設定信号はエンジン２の消費を最適化する。

さらに、クラッチのトルク信号ＣＥＭＢは、エンジン２のトルク信号ＣＭＴＨを超えるまで増加する。

従って、エンジン２の起動時にクラッチ３は開いており、ｔ０とｔ３と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／またはエンジン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、エンジン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、ともにエンジン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とエンジン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エンジン２に連結され、その結果、起動システム７によってエンジン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。

変形形態では、エンジン２の起動は時点ｔ０から制御される。この変形例では、前記信号４０は時点ｔ０から送信される。

図２の場合と同様に、設定トルク信号ＣＣＯＮＳはトルク信号ＣＲＥＥＬのタイミング図でも表される。線影をつけた前期領域４３は、本発明による駆動力伝達装置１．１の車輪６のシャフト１２に加えられるトルクの定量できない領域を表す。この領域４３の範囲は前期領域３５よりもかなり小さい。

実際、前記領域４３は前記領域３５よりも縦座標軸方向に大変狭い、というのも本発明では、エンジン２が使用できないので、前記電気機械４はそのピークトルクＣＭＥＬＭＡＸで動作できるからである。実際、この駆動トルクは、電気機械４から独立している起動システム７によって加えられるので、
電気機械４はここではエンジン２の駆動トルクを補償しない。従って、上り坂で車両が走行開始する間中、前記トルク信号ＣＲＥＥＬは、運転者に要求された設定トルク信号ＣＣＯＮＳに非常に近い。

さらに、前記領域４５は、前記領域３５よりも横座標軸方向に大変短くなっている、というのも本発明では、エンジン２のトルクを非常に迅速に利用できるからである。従って、駆動力伝達装置１．１でのエンジン２が利用できる時間Ｔ２は、装置１でのエンジン２が利用できる時間Ｔ１よりも大変短い。というのも、本発明では、電気機械４が、エンジン２を起動させる前に特定の回転数に達するのを待つ必要はないからである。

さらに、本発明では、起動システム７による駆動トルクの伝達の際、エンジン２と電気機械４によって、クラッチ３で適用された作用は互いに独立している。電気機械４による一つの作用は、車両を走行開始させる作用である。エンジン２による一つの作用は、起動システム７による一つの作用であり、エンジン２を起動する作用である。従って、本発明はまた機械的ではないクラッチ３を含む駆動力伝達装置１．１で実行されることも可能である。

本発明による方法での走行開始は、先行技術による方法よりも堅牢（ロバスト）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はエンジン２を一定のトルクで起動させることができる。

従って、本発明のおかげで、エンジン２が停止していても車両は上り坂での臨界加速要求あるいは高荷重に応じることができ、運転者の安全を保証する。

先行技術による動力伝達装置の略図である。 上り坂での車両の略図である。 上り坂での走行開始の際、先行技術の伝達装置の機構上で測定される信号の時間変化を表すタイミング図である。 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。 上り坂での走行開始の際、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変化を表すタイミング図である。

Claims (9)

1. 上り坂、及び／または高荷重下での車両の走行開始方法であって、車両は停止しているかあるいは低速度で移動しており、かつエンジンは走行開始当初は停止していて、
   一方ではクラッチ（３）によってエンジン（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）を含む動力伝達装置（１．１）を使用し、
   運転手が加速を要求した際に、電気機械（４）のトルクを増加させ始め、
   エンジン（２）を、このエンジン（２）に連結され、かつ電気機械（４）とは機械的に独立した起動システム（７）によって、駆動トルク（ＣＡＲＲ）を前記エンジンに伝達しながら起動させ、
   いったんエンジン（２）が起動すると、自律のために最初の圧縮が行われるのを待ち、次に起動システム（７）を切断する、方法。
2. 前記エンジン（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。
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。
4. 電気機械（４）を作動させ、かつエンジン（２）を起動させた後、エンジン（２）のシャフトの回転速度（ＷＭＴＨ）を、車輪のシャフトの速度に対応する電気機械（４）のシャフトの回転速度（ＷＭＥＬ）を上回るまで増加させることを特徴とする請求項２または３のいずれか一項に記載の方法。
5. 電気機械（４）を作動させ、かつエンジン（２）を起動させた後、一方（８）がエンジン（２）のシャフト（１０）に連結され、他方（９）が電気機械（４）のシャフト（１１）に連結されたクラッチ（３）のクラッチディスク（８、９）を相互に滑らせ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。
6. エンジン（２）のシャフトの回転速度（ＷＭＴＨ）を電気機械（４）のシャフトの回転速度（ＷＭＥＬ）に収束させ、かつ、エンジン（２）のシャフトの回転速度（ＷＭＴＨ）と電気機械（４）のシャフトの回転速度（ＷＭＥＬ）が実質的に等しいときにクラッチ（３）を繋ぐことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 上記走行開始後の車両の加速時において、クラッチ（３）が繋がっている間、設定トルク（ＣＣＯＮＳ）が得られた後は、電気機械（４）を、そのトルクがピークトルク（ＣＭＥＬＭＡＸ）を下回るように動作させことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. クラッチ（３）を繋ぎ、
   エンジン（２）のトルクを、第１設定トルク信号に達するように変化させ、
   電気機械（４）のトルクを、第２設定トルク信号に達するように変化させる方法であって、
   前記設定信号がエンジンの燃費の点で最適であ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。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実行可能な装置。

Images