The hybrid drive system

本発明は、内燃機関、電動機、発電機、及びそれらの内燃機関、発電機、及び電動機間に配置された分岐ギアボックスを有し、該ギアボックスは、内燃機関、発電機、及び電動機に対して、それぞれ、ギアボックス接続部、すなわち、ギアボックス入力端及び出力端を有し、電動機は、ドライブトレインを介して、自動車の駆動輪に確動的に連結される、自動車用ハイブリッド駆動装置に関する。

特許文献１は、自動車用の電気機械を有するハイブリッド駆動装置を開示している。 この電機機械は、クラッチ又は継手を介して、内燃機関に接続可能であり、発電機及び電動機として作動可能であり、駆動の目的で、可変比ギアボックスを介して車両の駆動輪に接続されている。

内燃機関とドライブトレインとの間に極めて大きい所望の変速比を得るために、冒頭に述べた型式のハイブリッド駆動装置は、すでに提案されている。 この駆動装置において、発電機は、異なる程度に負荷が掛けられ、電動機は、異なる電力に対して制御される。 この場合、システムから放出される電力を、発電機を介して、実質的に直接、電動機に供給し、内燃機関と発電機を同じ回転速度で作動し、及び／又は運転しながら内燃機関をスイッチオフすることができる。

このようなハイブリッド駆動装置において、ドライブトレインの回転速度（ｎＡ）は、ハイブリッド駆動装置の制御と作動の信頼性にとって、極めて重要なパラメータである。

独国特許出願公開第１９７ ２１ ２９８ Ａ１号明細書

従って、本発明の１つの目的は、いかなる主要な設計上の労力を払うことなく、センサシステムが誤っていても正確に、ドライブトレインの回転速度（ｎＡ）を高い信頼性で確定する有力な方法を示すことにある。

本発明によれば、この目的は、ハイブリッド駆動装置を制御するために、ドライブトレインの回転速度（ｎＡ）が、センサ装置によって確定され、該センサ装置は、内燃機関の回転速度（ｎＶ）、発電機の回転速度（ｎＧ）、電動機の回転速度（ｎＥ）、予め定められた駆動車輪の回転速度（ｎＲ）、及び／又はさらに他の車輪の回転速度（ｎＲ ^＊ ）の測定値を確定するための個別のセンサを有し、互いに対して非対称的で冗長性のある少なくとも２つの異なる手法によって前述の測定値から検証され得る回転速度が、ドライブトレインの回転速度（ｎＡ）として用いられることによって、達成される。

本発明は、どのような場合でも、車両において利用可能な測定値から間接的にドライブトレインの回転速度を確定するという概念に基づいている。 内燃機関、発電機、及び電動機の回転速度は、これらのユニットを制御するために、どのような場合においても、検出される。 全ての車輪の回転速度は、通常、アンチロックブレーキシステム及び／又はトラクションコントロールシステムのために、確定される。

本発明によれば、内燃機関の回転速度（ｎＶ）と発電機の回転速度（ｎＧ）から計算された電動機の回転速度（ｎＥ _ｂ ）が確かで、電動機の測定された回転速度（ｎＥ）と十分に整合し、さらに、予め定められた駆動車輪の回転速度（ｎＲ）から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ _ｂ ）に対して、電動機の測定された回転速度（ｎＥ）の十分な整合が与えられたとき、電動機の測定された回転速度（ｎＥ）を、ドライブトレインの回転速度（ｎＡ）として用いることができる。

好ましくは、これが標準的な作動の方法である。

さらに、内燃機関と発電機の回転速度から計算された電動機の回転速度（ｎＥ _ｂ ）、及びさらに他の車輪の回転速度（ｎＲ ^＊ ）から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ ^＊ _ｂ ）が確かで、電動機の測定された回転速度（ｎＥ）が、電動機の前述の計算された回転速度（ｎＥ _ｂ ）及びドライブトレインの前述の計算された回転速度（ｎＡ ^＊ _ｂ ）の両方と十分に整合するとき、電動機の測定された回転速度（ｎＥ）を、ドライブトレインの回転速度（ｎＡ）として用いることもできる。

この場合、好ましくは、予め定められた駆動車輪の回転速度（ｎＲ）から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ _ｂ ）の値は、不正確であることを示すために、誤り信号を付加的に用いる措置がなされる。 この誤り信号は、不正確であると確認された回転速度（ｎＡ _ｂ ）をもはや考慮しない、又はもはや用いないために、付加的又は代替的に用いられ得る。

さらに、電動機の測定された回転速度（ｎＥ）と予め定められた駆動車輪の回転速度（ｎＲ）が確かで、予め定められた駆動車輪の回転速度（ｎＲ）から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ _ｂ ）が、さらに他の車輪の回転速度（ｎＲ ^＊ ）から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ ^＊ _ｂ ）に十分に対応し、電動機の測定された回転速度（ｎＥ）は、予め定められた駆動車輪の回転速度（ｎＲ）から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ _ｂ ）と十分に整合するとき、電動機の測定された回転速度（ｎＥ）を、ドライブトレインの回転速度（ｎＡ）として用いることができる。

この場合、好ましくは、内燃機関の回転速度（ｎＶ）と発電機の回転速度（ｎＧ）から計算された電動機の回転速度（ｎＥ _ｂ ）は、不正確であることを示すために、誤り信号を付加的に用いる措置がなされるべきである。 この誤り信号は、不正確であるとして確認された回転速度（ｎＥ _ｂ ）をもはや考慮しないか又はもはや用いないために、ここでも、付加的又は代替的に用いられ得る。

さらに、予め定められた駆動車輪の回転速度（ｎＲ）から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ _ｂ ）が、さらに他の車輪の回転速度（ｎＲ ^＊ ）から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ ^＊ _ｂ ）と十分に整合し、内燃機関と発電機の回転速度から計算された電動機の回転速度（ｎＥ _ｂ ）が確かで、さらに、電動機の測定された回転速度（ｎＥ）、電動機の前述の計算された回転速度（ｎＥ _ｂ ）、及び予め定められた駆動輪の回転速度から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ _ｂ ）との間に十分な整合が存在しないとき、ドライブトレインの前述の計算された回転速度（ｎＡ _ｂ ）を、ドライブトレインの回転速度（ｎＡ）として用いることができる。

ドライブトレインの回転速度（ｎＡ）に用いられるドライブトレインの計算された回転速度（ｎＡ _ｂ ）の信頼性は、この計算された回転速度が、電動機の計算された回転速度（ｎＥ _ｂ ）と十分に整合するかどうか、及び／又は一方で電動機の測定された回転速度（ｎＥ）と電動機の計算された回転速度（ｎＥ _ｂ ）との間の相違と、他方で電動機の測定された回転速度（ｎＥ）と予め定められた駆動輪の回転速度から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ _ｂ ）との間の相違が同じ次数の大きさであるかどうかを付加的にチェックすることによって、さらに改良することができる。

これとは別に、予め定められた駆動輪の回転速度から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ _ｂ ）を用いるとき、電動機の測定された回転速度（ｎＥ）は、不正確であり、及び／又はもはや考慮してはならないことを示すために、好ましくは、誤り信号が生成される。

最後に、発電機と電動機の回転速度から計算された電動機の回転速度（ｎＥ _ｂ ）、及びさらに他の車輪の回転速度から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ ^＊ _ｂ ）は確かで、互いに十分に整合し、一方、予め定められた駆動輪の回転速度から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ _ｂ ）は確かではなく、電動機の測定された回転速度（ｎＥ）、及び電動機の計算された回転速度（ｎＥ _ｂ ）、及び／又はさらに他の車輪の回転速度から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ ^＊ _ｂ ）との間に整合が存在しないとき、内燃機関と発電機の回転速度から計算された電動機の回転速度（ｎＥ _ｂ ）をドライブトレインの回転速度（ｎＡ）として用いることができ、電動機の測定された回転速度（ｎＥ）、及び予め定められた駆動車輪の回転速度から計算されたドライブトレインの回転速度（ｎＡ _ｂ ）は、不正確であり、及び／又はもはや考慮してはならないことを示すために、誤り信号の組合せを生成することができる。

ドライブトレインの回転速度の確定とは基本的に独立している本発明のさらに他の態様によれば、発電機と電動機を、内燃機関とドライブトレインの回転速度の比の公称値／実際値の比較の関数として、制御装置によって制御可能であるように規定することができる。

これによって、電動機と発電機への制御作動を用いる概念が実施され、分岐ギアボックスを内燃機関とドライブトレインとの間の無段変速ギアボックスとして用いることを可能とする。

これに関連して、電動機を発電機モードに、及び／又は発電機をモータモードに切り換える能力を有すると、有利である。

これとは別に、本発明の好ましい特徴に関しては、特許請求項及び以下の図面の説明を参照されたい。 以下、これらに基づいて、本発明の１つの具体的な好ましい実施形態をさらに詳細に説明する。

図１によれば、これ以上詳細には示されない自動車は、非駆動で操舵可能な前輪１と駆動後輪２とを有している。

後輪は、基本的に公知の手法で駆動されるために、車軸差動装置３を介して、自在継手シャフト４に連結され、このシャフト４は、駆動のために、電動機５のモータシャフトに接続されている。 電動機５は、駆動のために、分岐ギアボックスの形態にある遊星ギアボックス６を介して、内燃機関７と発電機８とに接続されている。 ここで、内燃機関７のエンジンシャフトは、遊星キャリア９に、それらが一緒に回転するように、接続され、内燃機関７のエンジンシャフトと同軸の発電機８のシャフトは、遊星ギアボックスのサンホイール１０に、それらが一緒に回転するように接続され、電動機５のモータシャフトは、遊星ギアボックスの環状ギア１１に、それらが一緒に回転するように、接続されている。

電動機５と発電機８は、図示されない整流器とインバータとを介して、バッテリ１２に電気的に接続されている。

前輪１は、回転速度センサ１３と関連付けられ、後輪２は、回転速度センサ１４と関連付けられている。 内燃機関７、発電機８、及び電動機５の回転速度は、回転速度センサ１５〜１７によって検出される。

電子制御装置１８の出力は、内燃機関７、発電機８、及び電動機５に、それらを制御するために、接続されている。 制御装置１８の入力は、回転速度センサ１３〜１７に接続されている。 さらに、制御装置１８の入力は、図示されていないさらに他のセンサに接続されている。 これらのさらに他のセンサは、特に、制御要素、例えば、運転者によって駆動されるアクセルペダルやブレーキペダルの状態を記録し、運転者によって所望される牽引電力の信号を制御装置１８に送達する。 さらに、これらのさらに他のセンサは、道路に関するパラメータ、特に、その道路の上り又は下り勾配、並びに内燃機関７に関するさらに他の作動パラメータを検出することもできる。

図２に示されるように、制御装置１８は、回転センサ１３から、前輪１の回転速度ｎＲ ^＊を反映する信号を受信する。 制御装置１８は、回転センサ１４から、駆動後輪２の回転速度ｎＲに関する信号を受信する。 回転センサ１５〜１７は、内燃機関７、発電機８、及び電動機５の回転速度ｎＶ、ｎＧ、及びｎＥをそれぞれ伝達する。

制御装置１８は、好ましい基準を用いて、これらの信号の全ての確かさをチェックすることができる。

遊星ギアボックス６の変速比を考慮して、制御装置１８は、回転センサ１５と１６からそれぞれ伝達された内燃機関７と発電機８の回転速度ｎＶとｎＧを用いて、電動機５の計算された回転速度ｎＥ _ｂを確定することができる。 さらに、制御装置１８は、回転センサ１４によって確定されるような後輪２の回転速度ｎＲを用いて、差動装置３の変速比を考慮して、自在継手シャフト４の計算された回転速度ｎＡ _ｂを確定することができる。 最終的に、もし車輪１と２が滑らずに実質的に回転しているなら、制御装置１８は、回転センサ１３によって検出された前輪の回転速度ｎＲ ^＊を用いて、自在継手シャフト４とドライブトレインの回転速度に対する回転速度ｎＡ ^＊ _ｂを計算することができる。

さらに、所定の基準を用いて、前述の計算された回転速度ｎＥ _ｂ 、ｎＡ _ｂ 、及びｎＡ ^＊ _ｂの全ての確かさをチェックすることができる。

制御装置１８は、その制御装置１８が利用できる情報を用いて、ドライブトレインの回転速度ｎＡを決定する。

もし内燃機関と発電機の回転速度から計算された電動機の回転速度ｎＥ _ｂが確かで、回転速度センサ１７によって測定された電動機５の回転速度ｎＥが、所定の公差内において、電動機５の計算された回転速度ｎＥ _ｂに整合し、さらに後輪２の回転速度ｎＲから計算されたドライブトレインの回転速度ｎＡ _ｂと整合する場合、図２の項目Ｉによって、
ｎＡ＝ｎＥ
が設定される。

駆動後輪２の回転速度から計算されたドライブトレインの回転速度ｎＡ _ｂは、前輪１の回転速度ｎＲ ^＊から確定された回転速度ｎＡ ^＊ _ｂと整合しないが、計算された回転速度ｎＥ _ｂとｎＡ ^＊ _ｂは確かで、回転センサ１７によって測定された電動機５の回転速度ｎＥが、所定の公差内において、電動機の回転速度の計算された値ｎＥ _ｂ 、及び前輪の回転速度から計算によって確定されたドライブトレインの回転速度ｎＡ ^＊ _ｂと整合する場合、ドライブトレインの回転速度を確定するために、図２の項目ＩＩによって、
ｎＡ＝ｎＥ
が、同様に、設定される。

さらに、この場合、後輪の回転速度から計算されたドライブトレインの回転速度ｎＡ _ｂは、不正確であることを示すために、好ましくは、誤り信号が生成される。

回転速度センサ１７によって測定された電動機５の回転速度ｎＥ、内燃機関と発電機の回転速度から計算された電動機の回転速度ｎＥ _ｂ 、及び後輪の回転速度から計算されたドライブトレインの回転速度ｎＡ _ｂとの間に十分な整合は存在しないが、電動機５の計算された回転速度ｎＥ _ｂは確かで、特に、前後輪の回転速度から計算された回転速度ｎＡ _ｂ及びｎＡ ^＊ _ｂと十分に整合するとき、図２の項目ＩＩＩによって、
ｎＡ＝ｎＡ _ｂ
が、設定される。

この場合、電動機５の測定された回転速度ｎＥは、不正確であることを示すために、好ましくは、誤り信号が生成される。

後輪の回転速度と前輪の回転速度から確定された回転速度ｎＡ _ｂ及びｎＡ ^＊ _ｂは、十分に整合せず、回転センサ１７によって測定された電動機５の回転速度ｎＥは、電動機の計算された回転速度ｎＥ _ｂ及び前輪の回転速度から計算された回転速度ｎＡ ^＊ _ｂと十分に整合しないが、電動機の計算された回転速度ｎＥ _ｂ及び前輪の回転速度から計算されたドライブトレインの回転速度ｎＡ ^＊ _ｂは確かで、計算された回転速度ｎＥ _ｂとｎＡ ^＊ _ｂとの間に十分な整合が存在するとき、図２の項目ＩＶによって、
ｎＡ＝ｎＥ _ｂ
が、設定される。

この状況において、電動機の測定された回転速度ｎＥ、及び後輪の回転速度から計算されたドライブトレインの回転速度ｎＡ _ｂは、不正確であることを示すために、好ましくは、２つの誤り信号が生成される。

もしドライブトレインの回転速度ｎＡが、項目Ｉ〜ＩＶによって確定することができない場合、ｎＡを確定することができないこと、及び信頼性のある作動状態を確実に得ることができないことを示すために、図２の項目Ｖによって、緊急信号が生成される。 このような状況において、好ましくは、制御装置１８によって内燃機関７と電動機５を即座にスイッチオフする措置がなされる。

ドライブトレインの回転速度ｎＡを確定することができる場合、制御装置１８は、発電機８と電動機５とに対して、適切な制御動作を取ることができ、内燃機関の回転速度ｎＶと駆動車輪２の回転速度ｎＲとの間に実質的にいかなる所望の変速比をも生成することができる。 すなわち、分岐又は遊星ギアボックス６、電動機５、及び発電機８は、あたかも無段変速比を有するギアボックスが内燃機関７と駆動車輪２との間に配置されているかのように、互いに機能的に相互作用する。

内燃機関７と駆動輪２との間のそれぞれの変速比は、原理的に、公称値／実値の比較によって、制御可能であり、この場合、変速比の公称値は、作動パラメータの関数として、例えば、運転手によって作動される制御要素、特にアクセルペダル又はブレーキペダルの位置の関数として、及び上り又は下り勾配のような道路状態に対してセンサによって生成される信号の関数として確定され得る。

これに関連して、電動機５を発電機モードに、及び発電機８を電動機モードに切り換える能力を有すると、有利である。

もし異なる方法で確定された回転速度が互いに十分に整合するかどうかを決定するために、前述したように回転速度を確定するプロセス中において、チェックを行なう場合、好ましくは、公差が予め定められる。 この場合、その公差の大きさは、回転速度が増加するにつれて、増大する。

本発明は、自在継手シャフト４に確動的に連結された単一の電動機５を有するハイブリッド駆動装置に制限されない。 これの代わりに、駆動輪２に確動的に連結され、及び／又はこれらの車輪２の車軸に配置される電動機を設けることもできる。 この場合、回転速度ｎＥは、
ｎＥ＝ｉ（ｎＥ _１ ＋ｎＥ _２ ）
によって置き換えられる。 ここで、ｉは、差動装置の変速比であり、ｎＥ _１とｎＥ _２は、車輪２と関連する電動機の回転速度である。

冒頭に述べた型式のハイブリッド駆動装置を有する車両の概略図。

図示の例において自在継手シャフトの回転速度を表すドライブトレインの回転速度（ｎＡ）の確かさをチェックし、その回転速度（ｎＡ）を確定するための概略的フローチャートを示す図。

符号の説明

１ 前輪 ２ 後輪 ３ 差動装置 ４ 自在継手シャフト ５ 電動機 ６ 遊星ギアボックス ７ 内燃機関 ８ 発電機 ９ 遊星キャリア １０ サンホイール １１ 環状ギア １２ バッテリ １３ 回転速度センサ １４ 回転速度センサ １５ 回転速度センサ １６ 回転速度センサ １７ 回転速度センサ １８ 開ループまたは閉ループ制御装置 ｎＡ ドライブトレインの検証された回転速度 ｎＥ 電動機（５）の測定された回転速度 ｎＧ 発電機（８）の測定された回転速度 ｎＶ 内燃機関（７）の測定された回転速度 ｎＲ 後輪（２）の測定された回転速度 ｎＲ ^＊前輪の測定された回転速度 ｎＥ _ｂ ｎＧおよびｎＶから計算された電動機（５）の回転速度 ｎＡ _ｂ ｎＲから計算されたドライブトレイン／自在継手シャフト（４）の回転速度 ｎＡ ^＊ _ｂ ｎＲ ^＊から計算されたドライブトレイン／自在継手シャフト（４）の回転速度