| 【発明の名称】 |
自動車用出力伝達装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】ジャック、ラウフェル
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| 【要約】 |
【課題】出力バッテリを使用することなく2つのパワーを電気的に伝達する装置【解決手段】 本発明は、2つの電気部品(20,30)と、エンジン(10)と前記の2つの電気部品とを連結する機械的組立体(40)と、前記2つの電気部品の間において電気的出力を通過させる接続装置(50)と、前記接続装置に対してコマンドを発生しまたエンジンから電気部品までの電気的出力の誘導を制御するための制御装置(70)とを含む自動車のエンジン(10)とホイール(80)との間において出力を伝達する装置において、前記の接続装置(50)は大エネルギー貯蔵しまたは排出する部品の介在なしで、前記2つの電気部品の間の直接的な電気的出力の通過を保証し、また前記制御装置(70)は、一方の電気部品によって発生された出力が直ちに他方の電気部品によって消費されて両方の電気部品が駆動装置の必要に対応するように前記接続装置(50)を制御することを特徴とする自動車のエンジン(10)とホイール(80)との間において出力を伝達する装置に関するものである。
【解決手段】本発明は、2つの電気部品(20,30)と、エンジン(10)と前記の2つの電気部品とを連結する機械的組立体(40)と、前記2つの電気部品の間において電気的出力を通過させる接続装置(50)と、前記接続装置に対してコマンドを発生しまたエンジンから電気部品までの電気的出力の誘導を制御するための制御装置(70)とを含む自動車のエンジン(10)とホイール(80)との間において出力を伝達する装置において、前記の接続装置(50)は大エネルギー貯蔵しまたは排出する部品の介在なしで、前記2つの電気部品の間の直接的な電気的出力の通過を保証し、また前記制御装置(70)は、一方の電気部品によって発生された出力が直ちに他方の電気部品によって消費されて両方の電気部品が駆動装置の必要に対応するように前記接続装置(50)を制御することを特徴とする自動車のエンジン(10)とホイール(80)との間において出力を伝達する装置に関するものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】2つの電気部品(20,30)と、エンジン(10)と前記の2つの電気部品とを連結する機械的組立体(40,41)と、前記2つの電気部品の間において電気的出力を通過させる接続装置(50)と、前記接続装置に対してコマンドを発生しまたエンジンから電気部品までの電気的出力の誘導を制御するための制御装置(70)とを含む自動車のエンジン(10)とホイール(80)との間において出力を伝達する装置において、前記の接続装置(50)は大きなエネルギー貯蔵または排出部品の介在なしで、前記2つの電気部品の間の直接的な電気的出力の通過を保証し、また前記制御装置(70)は、一方の電気部品によって発生された出力が直ちに他方の電気部品によって消費され両方の電気部品が駆動装置の必要に対応するように前記接続装置(50)を制御することを特徴とする自動車のエンジン(10)とホイール(80)との間において出力を伝達する装置。 【請求項2】前記2つの電気部品間の接続装置(50)は相互に接続された2つの静的エネルギー変換器(52,53)を含み、前記の各エネルギー変換器はそれぞれ一方の電気部品(20,30)に組合わされ、また前記制御装置(70)は、一方の変換器によって発生された電気的出力が他方の変換器によって直ちに消費されるように第1変換器に作用し、また駆動装置の必要に応じて第2変換器に作用することを特徴とする請求項1に記載の出力伝達装置。 【請求項3】前記2つの変換器(52,53)の直流供給線(520,530)は高圧バス(51)を介して相互に接続され、またバスの2線間において測定された電圧を表わす信号が第1変換器の制御のために使用されることを特徴とする請求項2に記載の出力伝達装置。 【請求項4】前記バス上の電圧を表わす信号が制御装置(70)の第1入力(71)を成し、この制御装置はこの信号を規準信号と比較するための比較器(75)を含み、この比較器(75)の出力信号は低域フィルタ型の補正手段(76)に伝達され、このフィルタの出力信号が第1変換器(53)のコマンド手段(77)に伝達され、このコマンド手段(77)の出力が制御装置(70)の第1出力(73)を成すことを特徴とする請求項3に記載の出力伝達装置。 【請求項5】駆動装置の必要を表わす信号が制御装置(70)の第2入力(72)を成し、この装置(70)は処理手段(78)を含み、この処理手段の出力信号が第2変換器(52)のコマンド手段(79)に伝達され、このコマンド手段(79)の出力が制御装置(70)の第2出力(74)を成すことを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の出力伝達装置。 【請求項6】駆動装置の必要を表わす信号はアクセル・ペダルの踏み込み度の関数であることを特徴とする請求項5に記載の出力伝達装置。 【請求項7】エンジン(10)と2つの電気部品(20,30)とを連結する機械的組立体が外転サイクロイド歯車列(41)であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の出力伝達装置。 【請求項8】接続装置(50)がバス(51)の2線(510,511)の間に少なくとも1つのコンデンサー(54)を含むことを特徴とする請求項3乃至7のいずれかに記載の出力伝達装置。 【請求項9】接続装置(50)が介在装置によってバス(51)に接続されたバッテリ(55)を含み、このバッテリは少なくとも1つの電気部品(20,30)を介してエンジンの始動を保証するように成されたことを特徴とする請求項3乃至8のいずれかに記載の出力伝達装置。 【請求項10】前記介在装置は、バッテリの出力電流束をバス(51)に向かって送るように配置された少なくとも1つのダイオードを含むことを特徴とする請求項9に記載の出力伝達装置。 【請求項11】介在装置は2つのダイオード(56,67)を含み、各ダイオードはバッテリと一方のバス線との間に配置され、これらのダイオードはバッテリの出力電流束をバス(51)に向かって送るように配置され、このようにしてバスの一方の線と偶発的に接触する可能性のある人の安全性を保証することを特徴とする請求項10に記載の出力伝達装置。 【請求項12】前記バッテリ(55)の電圧は42ボルトに固定され、このようにして自動車上の回路に対して42ボルトの給電を保証することを特徴とする請求項9乃至11のいずれかに記載の出力伝達装置。 【請求項13】車上の補助装置に給電または充電するため、バス(51)に接続された高圧−低圧変換器(90)を含むことを特徴とする請求項3乃至12のいずれかに記載の出力伝達装置。 【請求項14】請求項1乃至13のいずれかに記載の出力伝達装置を備えた自動車。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は自動車のエンジンとホイールとの間において電気部品を使用して出力を伝達するための自動車用出力伝達装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術と発明が解決しようとする課題】図1に略示した型の自動車用出力伝達装置は公知である。 【0003】この自動車はエンジン1と2つの電気部品2,3とを含む。 【0004】エンジン1と2つの電気部品2,3は外転サイクロイド歯車列4を介して相互に連結される。 【0005】従って、エンジン1、変速電気部品2,および駆動電気部品3はそれぞれ軸1a、軸4cおよび軸4aを介して歯車列4に連結される。 【0006】変速電気部品2に対してインバータ2aが組合わされ、また駆動電気部品3に対してインバータ3aが組合わされている。 【0007】これらの2つのインバータ2a、3aの直流給電線が相互に高圧バス5によって接続される。 【0008】またバス5は高圧バッテリ6に接続される。 【0009】コマンド装置2bと3bがそれぞれのインバータ2aと3aに接続される。 【0010】最後に駆動装置の必要に応じて2つのコマンド装置2b、3bを制御するための制御装置7が備えられている。 【0011】矢印7aは制御装置7の入力信号を示し、この入力信号は例えばアクセルペダルの踏み込み度に対応する駆動装置の必要量を表わす。 【0012】矢印7bと7cは制御装置7の出力信号であって、これらの信号はそれぞれインバータ2a、3aのコマンド装置2b、3bを作動するのに役立つ。 【0013】エンジンが作動する時、その出力の一部が軸1a、歯車列4、軸4a、および歯車電気部品3をホイール8に連結する軸4bを介して、直接にまた機械的にホイール8に伝達されるが、エンジン出力の他の部分が2つの電気部品2,3と2つのインバータ2a、3aから成る電気装置によって「分流」される。 【0014】この「出力分流」作用によりホイールに伝達される出力を変調させることができる。 【0015】このようにして、エンジン1から変速電気部品2に伝達される出力を、例えば運転スタイルに依存して制御装置7によって実施される所定のアルゴリズムに従って、高圧バッテリ6または駆動電気部品3に伝達することができる。 【0016】さらに減速段階に際して、駆動電気部品3がホイール8によって駆動される。この場合、駆動電気部品3は発電器として作用し、その出力をバッテリ6に伝達することができる。 【0017】この型の構造は機械的または自動的な変速歯車箱を使用しないですみ、進行方向におけるノッキングを避けるので操縦安楽性を保証する。 【0018】この構造の主たる問題点は高圧バッテリ6の存在である。 【0019】この素子は自動車の全体コストに対して比較的大きなコストを占める。 【0020】またこの構造は保守介入に際して、または事故に際してドライバに対して危険を伴なう。 【0021】従ってドライバを電気接触から防護するためまたは事故短絡に際してバッテリの無制限な放電を防止するための保護手段を備えなければならない。 【0022】従って高電圧接点とヒューズおよび遮蔽高圧ケーブルを備えなければならない。 【0023】これはまた余分の経費を必要とする。 【0024】さらにバッテリ6の出力電圧が一定でない。この出力電圧は240ボルトと400ボルトとの間を変動する。 【0025】このような高電圧とその変動に耐えるようにインバータを適切に考案しなければならなず、これらのインバータのサイズとコストが比較的大となる。 【0026】従って、高出力バッテリの存在はドライバに対する安全上の問題点と自動車のコストの増大とをもたらす。 【0027】故に本発明の目的は、ノッキングを伴なわない操縦安楽性とすぐれた効率を保持しながらこれらの問題点を解決するにある。 【0028】本発明による解決法は、出力バッテリを廃止し出力伝達装置を特殊の方法で制御するにある。 【0029】 【課題を解決するための手段】従って本発明は、2つの電気部品と、エンジンと前記の2つの電気部品とを連結する機械的組立体と、前記2つの電気部品の間において電気的出力を通過させる接続装置と、前記接続装置に対してコマンドを発生しまたエンジンから電気部品までの電気的出力の誘導を制御するための制御装置とを含む自動車のエンジンとホイールとの間において出力を伝達する装置において、前記の接続装置は大きなエネルギー貯蔵または排出部品の介在なしで、前記2つの電気部品の間の直接的な電気的出力の通過を保証し、また前記制御装置は、一方の電気部品によって発生された出力が直ちに他方の電気部品によって消費され両方の電気部品が駆動装置の必要に対応するように前記接続装置を制御することを特徴とする自動車のエンジンとホイールとの間において出力を伝達する装置に関するものである。 【0030】本明細書および請求の範囲において、表現「大エネルギー貯蔵(または排出)」とはバッテリなどの素子による貯蔵(または排出)を意味し、これに対して表現「小エネルギー貯蔵(または排出)」とはコンデンサーなどの素子による貯蔵(または排出)を意味するものとする。 【0031】特定の実施態様においては、前記2つの電気部品間の接続装置は相互に接続された2つの静的エネルギー変換器を含み、前記の各エネルギー変換器はそれぞれ一方の電気部品に組合わされ、また前記制御装置は、一方の変換器によって発生された電気的出力が他方の変換器によって直ちに消費されるように第1変換器に作用し、また駆動装置の必要に応じて第2変換器に作用するように成されている。 【0032】好ましくは、前記2つの変換器の直流供給線は高圧バスを介して相互に接続され、またバスの2線間において測定された電圧を表わす信号が第1変換器の制御のために使用される。 【0033】好ましくは、前記バス上の電圧を表わす信号が制御装置の第1入力を成し、この制御装置はこの信号を規準信号と比較するための比較器を含み、この比較器の出力信号は低域フィルタ型の補正手段に伝達され、このフィルタの出力信号が第1変換器のコマンド手段に伝達され、このコマンド手段の出力が制御装置の第1出力を成す。 【0034】また好ましくは、駆動装置の必要を表わす信号が制御装置の第2入力を成し、この装置は処理手段を含み、この処理手段の出力信号が第2変換器のコマンド手段に伝達され、このコマンド手段の出力が制御装置の第2出力を成す。 【0035】駆動装置の必要を表わす信号は例えばアクセル・ペダルの踏み込み度の関数である。 【0036】好ましい実施例において、エンジンと2つの電気部品とを連結する機械的組立体は外転サイクロイド歯車列である。 【0037】本発明による出力伝達装置は好ましくはバスの2線間に少なくとも1つのコンデンサーを含む。 【0038】また本発明による出力伝達装置は、介在装置を介してバスに接続されたバッテリを含み、このバッテリはエンジンの始動を保証するため少なくとも一方の電気部品に給電するように成される。 【0039】好ましくは、前記介在装置は、バッテリの出力電流束をバスに向かって送るように配置された少なくとも1つのダイオードを含む。 【0040】望ましい実施態様によれば、介在装置は2つのダイオードを含み、各ダイオードはバッテリと一方のバス線との間に配置され、これらのダイオードはバッテリの出力電流束をバスに向かって送るように配置され、このようにしてバスの一方の線と偶発的に接触する可能性のある人の安全性を保証する。 【0041】好ましくは、前記バッテリの電圧は42ボルトに固定され、このようにして自動車上の回路に対して42ボルトの給電を保証する。 【0042】最後に、車上の補助装置に給電または充電するため、バスに接続された高圧−低圧変換器を含む。 【0043】また本発明は前述のような出力伝達装置を備えた自動車に関するものである。 【0044】以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 【0045】 【発明の実施の形態】図2に図示の本発明による出力伝達装置はエンジン10を有する自動車用に考案されたものである。 【0046】この出力伝達装置は並列に配置された2つの電気部品20と30を含む。 【0047】エンジン10と電気部品20,30は機械的組立体40によって相互に連結される。 【0048】さらに詳しくは、軸100がエンジン10を機械的組立体40に連結し、軸402が変速電気部品20を組立て組立体40に連結し、また軸401が駆動電気部品30をこの機械的組立体40に連結する。 【0049】機械的組立体40とホイール80との間の連結は軸400によって保証される。 【0050】2つの電気部品20と30は接続装置50によって相互に接続され、この接続装置50は制御装置70によって制御される。 【0051】エンジン10が作動する時、その発生する出力が軸100を介して機械的組立体40に伝達される。この出力の一部が直接に軸400を介してホイール80に伝達されるが、この出力の他の部分が2つの電気部品20,30、接続装置50および制御装置70から成る電気装置によって誘導される。 【0052】接続装置50の本質的特性は、電気的出力を場合によっては適合させた後に電気部品20と30との間に通過させるにあり、しかもこれは図1に図示の出力バッテリ6のような大きなエネルギー貯蔵中間部品を必要とせずに実施される。 【0053】接続装置50がエネルギーの貯蔵乃至排出部品を備えていないので、一方の電気部品によて発生された出力が直ちに他方の電気部品によって消費されると共にこれらの電気部品が駆動装置の必要に対応するように、制御装置70が接続装置50を制御するように考案されている。 【0054】本発明による出力伝達装置の実施例を下記において図3について説明する。 【0055】この実施例において、エンジンと2つの電気部品とを相互に連結する機械的組立体は外転サイクロイド歯車列41によって構成される。 【0056】図2に図示の出力伝達装置の部品と類似のすべての部品は同一参照数字を有する。 【0057】すなわち、エンジン10は軸101を介して外転サイクロイド歯車列41に連結され、またエンジン10によって発生された出力は外転サイクロイド歯車列41を通して、一方では直接に軸410によってホイール80に伝達され、他方では、軸412によって変速電気部品20に伝達され、この出力が、下記において詳細に説明する接続装置50と制御装置70とから成る出力伝達装置を介して、駆動電気部品30に伝達され、この駆動電気部品30が軸411によってホイールに連結されている。 【0058】図3の実施例において、接続装置50は2つの静的エネルギー変換器を含み、これらの変換器は2つのインバータ52,53の形を成し、各インバータがそれぞれ一方の電気部品20,30に組合わされている。 【0059】さらにこれら2つのインバータ52,53は相互にその直流給電線520,530によって接続され、これらの直流給電線はバス51に接続され、このバスの2本の線がそれぞれ参照数字510,511を有する。 【0060】図3に図示のように、接続装置50は出力バッテリを備えていない。 【0061】従って、インバータ52,53に対する2つの直流の合計はゼロに等しく、または一方のインバータによって発生されバス51に供給される全出力は直ちに他方のインバータによって消費されなければならない。 【0062】これは、バス上の電圧、またはバスの2線510,511間の電圧が一定値に保持されなければならないことを意味する。 【0063】このような条件を満たすため、本発明による出力伝達装置は下記に述べるような特殊の制御装置を含む。 【0064】この制御装置70は2つの入力71,72と2つの出力73,74を有する。 【0065】第1出力73は、駆動電気部品30に組合わされたインバータ53に接続される。 【0066】第2出力74は、変速電気部品20に組合わされたインバータ52に接続されている。 【0067】本発明による出力伝達装置は、バスの2線510と511の間の電圧を測定する手段を含む(図3において図示されていない)。 【0068】この測定手段により、バス上の電圧を示す信号(VHTM)が制御装置70の入力71に伝達される。 【0069】また制御装置70は比較器75を含み、この比較器の第1入力750は制御装置の第1入力71に接続され、またその第2入力751は規準信号VHTRを受ける。 【0070】そこで比較器75がその出力752に信号を発生し、この信号が処理手段76に伝送され、処理手段76の出力信号がインバータ53のコマンド装置77に伝送される。 【0071】このようにしてこの実施例においては、制御装置70はバス50上の電圧を一定に保持するため、駆動電気部品30に組合わされたインバータ53を制御することができる。 【0072】実際上、バス上の電圧測定値(VHTM)が規準値(VHTR)よりも高ければ、インバータ53のコマンドは下記のように駆動電気部品30の作動モードに依存する。 【0073】− 駆動電気部品30がモータモードであれば、インバータ53は制御装置70によって、より多量の電気的エネルギーを機械エネルギーに変換するように制御される。 【0074】− 駆動電気部品30が発電器モードにあれば、インバータ53はより少量の機械エネルギーを電気エネルギーに変換するように制御される。 【0075】もちろん、(VHTM)値が規準値(VHTR)より低ければ、インバータ53は逆方向に制御される。 【0076】さらに変速電気部品20に組合わされたインバータ52は駆動装置の必要に応じて制御装置70によって制御される。 【0077】図3に図示の実施例において、制御装置70はその第2入力72に、駆動装置の必要度を代表する信号を受ける。 【0078】この信号は特に自動車のアクセルペダルの踏み込み度の関数とすることができる。 【0079】この信号は入力72から処理手段78に転送され、この手段78の出力は部品および/または装置79に接続される。このコマンド装置79は駆動装置の必要に応じて、制御装置70の出力74上に伝送された信号によって、変速電気部品20に組合わされたインバータ52を制御する。 【0080】本発明はこの実施態様に限定されるものでなく、制御装置70の出力73,74と接続装置50のインバータ52、53との間の接続を前記と逆にすることができ、この場合、駆動電気部品30に組合わされたインバータ53が駆動装置の必要に応じて制御され、その際に変速電気部品20に組合わされたインバータ52がバス51上の電圧を一定に保持するように制御されることができる。 【0081】このようにして本発明の装置は、特殊の制御装置を使用することにより、高圧出力バッテリの使用を避けることができる。 【0082】これは伝動コスト全体を低減させ、また出力バッテリの廃止により高圧ケーブルの遮蔽と高圧出力接点およびフューズとの使用を避けることができる。 【0083】さらに、バスの電圧が一定に、例えば400ボルトのオーダに保持されるので、インバータのサイズとコストが大幅に低減される。また給電される直流高圧の値の増大が出力インバータのサイズとコストの低減に役立つ。 【0084】さらに、この出力伝達装置はホイールに伝達される2つのパワーの連続性を保証し、速度は歯車比の変動なしで変動させられる。ホイールに伝達される2つのパワーの展開は電気部品に適合させられたコマンドの故に非常に急速であり連続的である。 【0085】さらに消費の観点から言えば、エンジンがその最適作動点に配置されるようにこのエンジンを操作する際に経済的操作モードが得られる。 【0086】最後に、この出力伝達装置は自動車が完全停止するまでエンジンブレーキを利用することを可能とする。従って要求される減速が急激でない場合、自動車は機械的ブレーキを締付ることなく完全停車させることができ、これはノッキングを完全に防止することを可能とする。 【0087】好ましくは、2つのインバータの動作に必要な少量の貯蔵エネルギーをこれらのインバータの間に備えるため、好ましくはバス51の二本の線510,511の間に少なくとも1つのコンデンサー54を接続することができる。 【0088】さらに望ましくは高圧−低圧変換器90がバス51に接続される。 【0089】この変換器は、高圧直流源から自動車上に備えられた補助器機に給電することができる。 【0090】下記においてエンジンの始動について述べる。 【0091】従来はスタータが使用されるが、本発明の場合には、エンジン始動は電気部品の一方を介して実現される。従ってスタータは不必要である。 【0092】一方の電気部品の制御によってエンジンを始動させる手段が図4に図示されている。 【0093】この図4に図示の各部品はすでに図3について詳細に説明されているので、ここで新たに説明しない。 【0094】エンジン始動を保証する手段はバス51の2線510,511の間にダイオード56,57を介して接続されたサービス・バッテリ55を含む。 【0095】またこのバッテリ55は高圧−低圧変換器90に接続され、この変換器がバッテリの充電を保証する。 【0096】ドライバが自動車を発車させる意志が適当手段によって検出された時、エンジン10の始動が実施される。 【0097】その際に制御装置70が2つのインバータ52,53のいずれか一方に対してコマンドを与える。 【0098】従って、インバータ52がバッテリ55に接続されて導通されると、このインバータ52が変速電気部品20の給電を開始する。 【0099】この変速電気部品20は機械的組立体40または外転サイクロイド歯車列41を介して、エンジン10に対してエネルギーを与える。 【0100】バッテリ55の電圧は、変速電気部品が走行中に作動する高圧と比較してきわめて低い。この電圧は約12ボルトまたは42ボルトであるが、エンジン10を毎分約125−200回転させるのに十分である。エンジン10の始動後、ダイオード56,57がバッテリ55をバス51上の高圧から遮断する。 【0101】停止段階に際して、ドライバが自動車を停止させようとする意志を適当な手段が検出する。そこで、適当なコマンドによってエンジンと2つの電気部品とを停止させることができる。 【0102】この瞬間にバス51上の電圧はなおも400ボルトのオーダの高圧である。 【0103】一方または両方のコンデンサー54が放電し、その端子電圧が低下する。ダイオード56,57は、その端子電圧がはるかに低いレベル、例えば12ボルトまたは42ボルトに達しないうちにバッテリ55を遮断する。 【0104】そこで前述のようにして自動車の始動を実施することができる。 【0105】バスへのバッテリの出力束を制御することができるように配置するできるならば、バッテリ55とバス51との間に、56または57などの単一のダイオードを備えることもできよう。しかし2つのダイオードを備えた方が安全性が増大する。実際にある人が偶然にバスの一方の線に接触し、同時に自動車の車体(すなわち自動車の本体)と接触しても、その人は感電するおそれがない。なぜかならば、変換器90とバッテリ55との間の接続線の一方が(自動車のバッテリにおいて一般に見られるように)アースされ、対応のダイオードが出力の通過を遮断するからである。 【0106】最後に、バッテリ55の電圧は12ボルトまたは42ボルトに固定されているので、自動車の12ボルトまたは42ボルトの回路に給電するためにバッテリ55を効果的に使用することができる。 【0107】各請求項の中に記載された技術用語の後に挿入された参照数字はこれらの請求項の理解を助けるためのみのものであって、その範囲を限定するものではない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】500499472 【氏名又は名称】プジョー・シトロエン・オトモビル・ソシエテ・アノニム
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| 【出願日】 |
平成13年7月17日(2001.7.17) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100075812 【弁理士】 【氏名又は名称】吉武 賢次 (外4名)
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| 【公開番号】 |
特開2002−112407(P2002−112407A) |
| 【公開日】 |
平成14年4月12日(2002.4.12) |
| 【出願番号】 |
特願2001−216965(P2001−216965) |
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