JPH11511526A - 特に車両のための駆動システムおよびその駆動システムを駆動するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、駆動ユニットと、特に内燃機関と、電気機械が停止状態から共に回転して駆動ユニットを始動できるように形成された、前記駆動ユニットの駆動軸に直接連結されたまたは連結可能の電気機械と、前記駆動ユニットの自動始動停止制御装置とを有する、特に車両のための駆動システムに関する。また本発明は、前記駆動システムを駆動させるための方法に対応する。

Description

【発明の詳細な説明】 特に車両のための駆動システムおよび その駆動システムを駆動するための方法 本発明は、特に車両のための駆動システムに関する。 市街交通において車両の内燃機関は、ひんぱんに信号および交差点で停止するた めに、該内燃機関の運転時間の著しい部分がアイドルで回転する。これは毒性の 、気候に影響を及ぼす、またはそれ以外にも有害な排気ガスを伴って放出し、そ れ自体不要な燃料の過剰消費を伴うので、著しい天然資源の浪費と環境の負担に なる。 この不要なアイドル段階を低減するため、すでに、いわゆる自動始動停止装置を 搭載した乗用車が実現されている。この場合、内燃機関は一定の停止条件（たと えば車両の停止およびエンジンのアイドル）が発生したとき、たとえば燃料の供 給を中断することにより自動的に停止される。一定の始動条件（たとえばアクセ ルペダルの踏み込みまたはギヤの挿入）が発生したとき、内燃機関は再び車両の 電気スタータを利用して自動的に始動する。この種の自動始動停止装置を搭載し た駆動システムは、たとえば以下の出版物から知られている。欧州特許第０２３ ３７３８Ａ１号（ルカス）、ドイツ特許第３３４３０１８Ｃ１号（三菱）、ドイ ツ特許第４４２１５１２Ｃ１号（ＶＷ）。 公知の自動始動停止装置を搭載した駆動システムが原則として機能し、全燃料消 費量の低減が可能に思われるにもかかわらず、前記駆動システムはこれまでその 普及を困難にさせている問題ももっている。すなわち、使用している従来のスタ ータは、比較的騒々しい始動ノイズを引き起こし、これは主として高変速比をも つスタータモータのピニオン変速比のギヤノイズによって引き起こされている（ 変速比はたとえば１：１０〜１：２０である）。自動始動停止装置を搭載して いない従来の車両の場合、スタータは極くまれに駆動され、したがって騒々しい スタータノイズが甘受され得るのに対し、ひんぱんにスタータを作動させる自動 始動停止装置の場合、搭乗員ならびに信号や交差点付近の沿道住民を妨害する騒 音負担をもたらしている。さらに従来のスタータは、該スタータのマグネットス イッチ、ピニオン、シングルトラック手段および電動機の搭載により、頻繁に操 作したとき著しく高い摩耗にさらされる。これは通常の大きさのスタータではほ とんど増加しない。したがって公知の自動始動停止装置を搭載した駆動システム の場合 − もともと大型の − 貨物車両のスタータが使用されている。 Ｄ．ヘンネベルガーの著書“エンジンの電気装備”、ブラウンシュヴァイク１９ ９０年９８−１０３頁に、フライホイール-スタータ-発電機が提案されており、 前記フライホイール-スタータ-発電機の回転子はフライホイールであり、このフ ライホイールが車両のドライブトレインで内燃機関とトランスミッションとの間 の出力軸に載置され、該出力軸からそれぞれ１つのクラッチを利用して連結を外 すことができる。発進するためにはまず初めに連結を外し − それとともに無負 荷回転している − フライホイールが電動機で加速される。次の本来の発進過程 は、発進するために十分なフライホイール回転数（たとえば１０００ｒｐｍ）で 内燃機関に対し高速でクラッチを連結することによりおこなわれる。これにより フライホイールが制動され、両方が共通の平均回転数（たとえば５００ｒｐｍ） に達し、内燃機関の自動始動がおこなわれるまで、内燃機関のクランク軸が加速 される。 このフライホイール-スタータ-発電機の特性は、一方では始動するために存在す るエネルギーを制限し、比較的長いむだ時間がある（すなわち停止から始動する ために十分な回転数に達するまでのフライホイールの加速は、約３秒かかる）。 これは非理想的な条件下での始動と何度も続けての始動の試みを困難にし、なら びに他方では内燃機関との連結により高い相対回転数に起因するクラッチの摩耗 とともに併発する効率を悪化させる摩擦損失と − 何度も続けて始動過程を繰り 返す場合 − 結果としてクラッチの熱的過負荷も引き起こす可能性がある。同書 には始動／停止機能の可能性が述べられているにもかかわらず、提案されている フライホイール-スタータ-発電機は、その上述の特性のためにこの場合にはあま り適していないように思われる。始動／停止機能を備えた類似のフライホイール スタータは、ドイツ特許第３７４３２８９Ａ１号（Ｌｕｋ）から知られている。 その他の従来の技術として、以下の出発物を挙げることができる。 欧州特許第０１５１９３５Ａ１号、ドイツ特許第３０４８９７２Ｃ２号、ドイツ 特許第３９２６０５４Ａ１号、米国特許第６３２３７４３号、ドイツ特許第４４ １２４３８Ｃ１号、ドイツ特許第４３４４０５３号、ドイツ特許第４３１８９４ ９Ｃ１号、ドイツ特許第３３３８５４８Ａ１号、ドイツ特許第３３３５９２３Ａ １号、ドイツ特許第３２３０１２１Ａ１号、ドイツ特許第４３１１６９７Ａ１号 、ドイツ特許第３７４３２８９Ａ１号、ドイツ特許第４２０２０８２Ａ１号、ド イツ特許第４０００６７８Ａ１号、米国特許第４３４６７７３号、ドイツ特許第 ３３３８５４８Ａ１号、ドイツ特許第４４３７３２２Ａ１号、ドイツ特許第２８ ５５８８６Ａ１号、ドイツ特許第４２２５６８３Ａ１号、ドイツ特許第３２４３ ５１３Ａ１号、ドイツ特許第３８１４４８４Ａ１号、ドイツ特許第４４０８７１ ９Ｃ１号、ドイツ特許第２３５３７２４Ｂ２号、ドイツ特許第４４０４７９１Ｃ １号、“車両技術”誌、１９８２年１１月号、３４６−３４７頁。 本発明は、自動始動停止装置を搭載した駆動システムを継続開発することを目標 とする。前記駆動システムは、特に以下を搭載した車両のための駆動システムに よりこの目標を達成する。 − 駆動ユニット、特に内燃機関 − 前記駆動ユニットの駆動軸に直接連結されたまたは連結可能の、停止状態か ら共回転して駆動ユニットを始動させることができる電気機械 − 駆動ユニットの自動始動停止制御装置（請求項１） “電気機械”とは、電動機として（および場合により電気ブレーキおよび／また は発電機としても）駆動させることのできる回転運動をするあらゆる種類の機械 である。 “直接連結”とは、特に電気機械の回転子（または場合により回転可能の固定子 ）と駆動軸とのギヤなしの連結である。すなわちトルクの伝達は、たとえば間接 的に歯車またはけん引機構（たとえばＶベルト）ではおこなわれない。回転子（ もしくは場合により回転可能の固定子）の回転数は、好ましくは駆動軸の回転数 に等しくなるとともに、たとえば駆動ユニットの回転数とも等しい。 “共回転”時の電動機と駆動ユニットの瞬間回転数の比率は − 上述のフライホ イールスタータとは異なり 一本質的に一定である（しかも特にその値は１にな る）。 “停止状態から”の共回転とは、電気機械および駆動ユニットが − 上述のフラ イホイールスタータの場合とは異なり − 共にこの停止状態から高速回転するこ とを意味する。以下では、この停止状態からの共回転での始動は、“直接始動” と呼ぶ。 本発明に基づく駆動システムには以下の長所がある。 − 駆動ユニットの駆動軸と電気機械の直接連結または連結可能性に基づき、ス タータは実質的に可聴ノイズを発生しない。 − 停止状態からの共回転に基づき、始動は迅速かつ極く少ないむだ時間でおこ なわれる。 − 直接連結と共回転とに基づき、スタータは実質的に摩耗しない。 − 相対的に非常に高い効率が達成される。 − スタータは、フライホイールスタータに比べて比較的重量が少なく、好まし いのはフライホイールの連結を外すためのクラッチシステムの省略である。 − 全体として駆動システムは、該駆動システムの好ましい特性に基づき、自動 始動停止装置の大規模な普及をもたらし、このようにして天然資源消費量の低減 と排気ガス放出の低減とにより環境保護に本質的に貢献する。 好ましいのは電気機械の回転子（もしくは回転可能の固定子）が、内燃機関の駆 動軸（たとえばクランク軸）または（場合によりそのクランク軸との連結を外す ことのできる）延長部（請求項２）に配置される。すなわち回転子（もしくは回 転可能の固定子）および駆動軸もしくは該駆動軸の延長部が同軸で配設される。 これらは好ましくは持続的に耐捩り性に相互に連結される。ただし着脱可能の耐 捩り性の連結が可能であり、前記連結は選択により相対回転を可能に、または除 外する。 自動始動停止制御装置は、好ましくは１つの停止条件（または複数の停止条件の １つ）が満たされるとき、駆動ユニットを自動停止させる。停止条件を定義する ために、さまざまな個別条件を利用することができる。たとえば零負荷、高速運 転条件、駆動ユニットのアイドル回転数（すなわち一定の低値以下の回転数）、 車両の停止状態（すなわち一定の低値、たとえば走行速度４ｋｍ／ｈ以下）、駆 動ユニットが連結を外され、ギヤが挿入されず、常用ブレーキまたは駐車ブレー キが作動され、停止スイッチの作動である（請求項３）。前述の個別条件は、停 止条件のみを定義することができ（たとえば停止条件＝車両の停止状態）または 任意の（下位の）組合せ（たとえば停止条件＝駆動ユニットのアイドル回転数お よび車両の停止状態）および／または、たとえば駆動ユニットの駆動温度の達成 および／またはその他のスタータ操作のための、バッテリの十分な充電状態のそ の他の駆動条件との組合せが可能である。駆動ユニットの停止は、停止条件の発 生時には直ちに（すなわち非常に短い応答時間）か、または限時（たとえば数秒 の応答時間）か、そのいずれかでおこなうことができる。停止条件には以前の走 行史に該当する値も組入れることができる。たとえば車両が、駆動ユニットの最 後の停止以来少なくとも１回走行している必要があるとすることができる。また 前述の走行特性から、車両がたとえば市街交通での交通渋滞のストップ-アンド- ゴー交通または郊外交通をしているか否かを識別することができる。“市街交通 ”の値は、停止条件のためのその他の個別条件として要求することができる。応 答時間は、個別条件または駆動条件または以前の走行史に依存して適応性がある ように変化させることができる。たとえば前記応答時間は、近過去において多く の信号停止が生じた場合、自動的に短くなり、逆の場合には長くさせることがで きる。 これに対応して始動停止制御装置は、好ましくは始動条件（または複数の始動条 件のうちの１つ）が存在する場合、電気機械を利用して駆動ユニットを自動始動 する。また始動条件を定義するために、さまざまな個別条件 − 単独または（下 位）組合せ − を利用することができる。たとえばアクセルペダルの踏み込み、 常用ブレーキもしくは駐車ブレーキの解除、クラッチの踏み込み、ギヤシフトレ バーの接触または作動、ギヤの挿入、始動スイッチの作動である（請求項４）。 始動条件には、さらに別の条件、たとえばエンジンの停止および／またはあらか じめ自動停止により遮断されている条件が満たされていることを要求することが できる。“非常始動”は、たとえば駆動ユニットの温度が駆動温度以下に下がり 、またはバッテリの充電状態がある限度値以下に低下している場合に解除するこ とができる。ところがこの場合に意図しない車両の始動を除外するために、これ に対応する条件 − たとえば“ギヤが挿入されていない”など − を満たしてい ることを要求することができる。 従来のスタータはその変速比が高いために、内燃機関のアイドル回転数（典型的 には６００〜８００ｒｐｍ）をはるかに下回る比較的低い始動回転数（典型的に は８０〜２５０ｒｐｍ）を生じさせる。前述は、むだ時間とクラッチの摩耗を許 容限度内に維持したい場合、公知のフライホイールスタータにも適用される。内 燃機関は、始動回転数とアイドル回転数との間の回転数の差を自力で克服しなけ ればならない。ところがこのために該内燃機関は − これが前記回転数でそのア イドル回転数のはるか下方の非常に好ましくない駆動範囲にあるので − 比較的 多量の燃料を必要とし、これが特に不完全燃焼でのみ燃焼される。したがってエ ンジン始動は、すべて追加の燃料消費と、特に環境に有害な放出に関係してくる 。これは全体として、エコロジーに好ましい自動始動停止装置の効果の一部を再 び無駄にしてしまうものである。したがって好ましくは、電気機械が少なくとも 本 質的に駆動ユニットのアイドル回転数（これは駆動温度の場合、通常６００〜８ ００ｒｐｍの範囲にある）に達するまで駆動させながら作用するように駆動シス テムが形成される（請求項５）。この措置は内燃機関を実質的に、該内燃機関の アイドル回転数に達したときはじめて始動させ、このように駆動上好ましくない 高速回転を自力で省くことができる。これにより前記措置は、燃料消費量と、特 に始動時の有害な放出とを抑制し、特に始動過程がより速くなる。すなわちこの 措置はエコロジー的に特に好ましく、自動始動停止装置を搭載した駆動システム の大規模な普及の貢献に特に適している。 また自動始動停止制御装置が提案されており、この自動始動停止制御装置では内 燃機関がさらに高速運転条件時（たとえば下り坂走行時）に連結を外し、停止さ れる。しかしこのとき衝撃的に内燃機関の制動作用が失われる。したがって好ま しくは電気機械が高速運転条件時に駆動ユニットを停止させる場合、電気的に車 両ブレーキとして作用し、前記車両ブレーキは失われる駆動ユニットの制動トル クを補う（請求項６）。このために好ましくは、駆動ユニットと電気機械との間 に制御可能かつ操作可能のクラッチが配設される。 好ましくは電気機械は回転磁界形機械または進行波形機械である（請求項７）。 “回転磁界形機械”とは、− 整流子機械とは異なり 一回転磁界を発生する機 械である。これは、たとえば特に三相交流用の非同期機または同期機、または電 子整流子を備えた機械とすることができる。回転磁界形機械の場合、磁界は完全 に３６０°回転して掃引するのに対し、進行波形機械の場合、磁界のうちの一区 間またはそれ以上の区間（セクタ）のみ掃引する。すなわち進行波形機械の場合 、たとえば非同期機または同期機とすることができ、これらの固定子は、回転子 の１つまたはそれ以上のセクタを介してのみ延長する − これは１つもしくはそ れ以上の湾曲したリニアモータ（群）と類似する。 駆動システムは、電気機械の磁界のために必要な、可変周波数、振幅および／ま たは位相の電圧および／または電流を発生させるために、好ましくは少なくとも １つのインバータを有する（請求項８）。インバータは、磁界（特に回転磁界も しくは進行波形）のために必要な電圧および／または電流を、自在に選択可能の 周波数、振幅または位相またはこれらの値の任意の組合せにより（一定限度内で ）発生させることができる。インバータは、これを好ましくは電子スイッチを利 用して所定の直流電圧または交流電圧または所定の直流電流または交流電流（い わゆるパルスインバータ）からおこなうことができる（いわゆるパルスインバー タ）。特に好ましくは、３つの値 − 周波数、振幅および位相 − のすべてを自 由に選択することができる。インバータは、特に電気機械をさまざまな運転状態 において高い可変性により、場合により − 以下により詳しく説明するように − 駆動中でも高速で交番するトルクで、場合により重なり合う定トルクで駆動 できる長所を有する。 好ましくは電気機械は、電気機械のスタータ機能のほかに、さらに駆動ユニット の駆動中、回転むらを積極的に減少する機能を果たしている（請求項９）。回転 むらを積極的に減少する装置のための提案は、たとえば日本国特許要約書第１１ 巻Ｎｏ．２８（Ｍ−５５７）、１９８７年１月２７日および日本国特許第６１２ ００３３３号公開公報（日産Ｉ）、日本国特許要約書第４巻Ｎｏ．２９（Ｍ−０ ０２）、１９８０年３月１４日および日本国特許第５５００５４５４号公開公報 （トヨタ）、欧州特許第０４２７５６８号公告公報（いすず）、ドイツ特許第３ ２３０６０７号公開公報（ＶＷ）、欧州特許第０１７５９５２公告公報（マツダ ）、日本国特許要約書第７巻Ｎｏ．２４０（Ｍ−２５１）、１９８３年１０月２ ５日および日本国特許第５８１２６４３４号公開公報（日産II）、ドイツ特許第 ４１００９３７号公開公報（フィヒテル・ウント・ザックス）、ドイツ特許第４ ０３８３０１公開公報（日立／日産）、欧州特許第０４４００８８号公開公報（ 日産III）および欧州特許第０６０４９７９号公開公報（日本電装）が開示して いる。 回転むらは、特に内燃機関において、特に内部燃焼による往復動式エンジンにお いて駆動軸（すなわち特にクランク軸）に作用する、個々のピストンのガス力お よび慣性力により発生する回転むらとすることができる。たとえば４気筒４サイ クルエンジンの場合、回転むらは第２オーダ（すなわちエンジン回転数の２倍） で発生する。このほかに、より高次のオーダでの回転むらならびに推計学的に発 生する不規則性がある。これは内燃機関の場合、たとえば偶数の気筒数（たとえ ば２、４、８、１０、１２などの気筒数）または奇数の気筒数（１、３、５、７ 、９、１１などの気筒数）を有する２サイクルまたは４サイクルエンジンとする ことができる（たとえば、オットーまたはディーゼル方式で作動）。原則として 、たとえば外燃式往復動式エンジン（いわゆるスターリングエンジン）のような 別方式の内燃機関とすることもできる。もう１つの別の可能性は、少なくともガ ス力が回転むらをもたらす可能性のあるロータリピストンエンジン（たとえばロ ータリエンジン）である。このほかにもタービン、特にガスまたは蒸気タービン が考慮される。前記タービンにおける回転むらは一般にたしかに極く小さいが、 特定用途に対しては該タービンの場合でも特に良好な回転を重要とすることがで きる。 しかし回転むらは（もっぱら）駆動ユニット（たとえば車両、軌条車両または船 舶）に起因するとは限らない。むしろドライブトレイン − すなわち、たとえば カルダン継手、空間的な軸振動またはギヤの摩耗により、駆動ユニットと駆動点 との間に生ずる回転むらとすることもできる。 原則として電気機械は、高速にするための回転むら（いわゆる正の回転むら）か 、または低速にするための回転むら（いわゆる負の回転むら）か、そのいずれか にのみ対抗するように制御することができる。ところが特に有効なのは、好まし くは高速で交番し、しかも正の回転むらでは制動トルクを、および負の回転むら では駆動トルクを発生させながら、負の回転むらにも正の回転むらにも対抗する 駆動方式である。電気機械は、駆動作用または制動作用または発電機の作用を達 成するその他の機能のために、これらに対して低速でのみ可変できるまたは一定 である正もしくは負のトルクを発生させることができる（いわゆる定トルク）。 定トルクと高速で変わる交番トルクは互いに重ね合せることができる（請求項１ ０）。電気機械がさらに電磁クラッチとして作用する実施態様の場合、高速で交 代する 制動トルクおよび駆動トルクの代わりに、高速で変化するより大きいおよびより 小さいクラッチすべりが発生する可能性がある。 “高速の変化”とは、低減すべき回転むらの周波数領域における変化のことであ る。すなわち、たとえば第２オーダの回転むらの場合および回転数３０００ｒｐ ｍの場合、周波数１００Ｈｚを伴う変化である。これに対し場合により重なり合 う定トルクは − 重なりの開始時または終了時に生ずる可能性のある急峻な立ち 上がりを除き − 一般にゆるやかに変化するか、または一定である。 所望の方向と強さをもつ定トルクの（特に付加的な）重なりにより、回転むらの 低減と定トルクの発生は互いに除かれている。高速で変化するトルクは、その経 過の中で重ね合せにより実質的に変化されず、基準線に対してのみずれ込むだけ である。例外的に高速で変化するトルクは、内燃機関が定トルクの切替で併発す る負荷変動に基づき、実際に回転むらの変化が現れる場合にのみ変化する。 瞬間に供給された定トルクが交番トルクの瞬間の振幅よりも小さい場合、電気機 械の全トルクは − たとえ基準線に対してずれていても − 交互に正および負の 値を示す。これに対して、該トルクがより大きい場合、全トルクは正のみまたは 負のみになり、該トルクの量は高速で変化する成分を含む。制動定トルクは、電 気機械がクラッチすべりを低減させ、制動同期化機能を実行し、発電機として電 源供給のための機能を果たし、および／または車両の制動をもたらしまたは支援 しおよび／またはたとえばアンチスリップコントロールの枠組の中でブレーキに より駆動輪のすべりを低減することに利用することができる。前記ブレーキ機能 の適用時に発生的に得られた制動エネルギー（定トルク制動エネルギー）は − これが回転むらから生ずるエネルギーと同様に − 蓄積することができ（たとえ ばアキュムレータまたはフライホイール駆動）、および駆動エネルギーとして再 利用するか、または電気系統または、たとえば車載バッテリに供給することがで きる。駆動定トルクは、加速する同期化機能に利用できるか、または車両の加速 を支援することができる（この場合、電気機械は“ブースタ”として作用する） か、またはたとえばピックアップフォルトのために、たとえばターボチャージャ 式エンジンで満たすためにもたらすことができる。 可能な限り高い駆動システムの全効率を達成するために、好ましくは正の回転む らの低減で得られたエネルギー（回転むら制動エネルギー）および／または制動 定トルクで得られたエネルギー（定トルク制動エネルギー）は、少なくともその 一部が蓄積され、蓄積された回転むら制動エネルギーは、場合により負の回転む らを低減するために、少なくともその一部が再利用される。 回転むら制動エネルギーの蓄積および／または定トルク制動エネルギーは、特に アキュムレータおよび／または機械的蓄積装置（フライホイール蓄積装置）によ っておこなうことができる。すなわちアキュムレータとしては、たとえばキャパ シタンス、インダクタンスまたは（高速）バッテリを利用することができる。好 ましくはインバータ（これがある場合）は、その中間回路が少なくとも１つのア キュムレータを制動エネルギーのために有し、または前記アキュムレータの少な くとも１つと連結されている中間回路インバータである。アキュムレータは、も っぱら制動エネルギーの蓄積に利用される（この場合、該アキュムレータはたと えば通常存在する中間回路アキュムレータに追加して接続され、前記中間回路ア キュムレータはインバータサイクル運転時に必要な電圧もしくは電流パルスを提 供することができる）か、または該アキュムレータは、その一部のみ制動エネル ギーの蓄積に利用できるか、そのいずれかである。すなわちさらに別のエネルギ ー − たとえばサイクル運転に必要なエネルギー − が蓄積される（後者の場合 に該アキュムレータはたとえば通常の中間回路アキュムレータに一致させること ができよう。）ちなみに中間回路整流器としての整流器の形成はいずれの場合で も − たとえば制動エネルギーの中間蓄積がなくても − 好ましいとすることが できる。 “中間回路”とは、本質的に後置型インバータ部（いわゆる機械インバータ）が パルスまたはサイクルによって可変される交流電圧もしくは交流電流を形成する ことができる直流電圧もしくは直流電流を引渡すことのできる回路のことである 。前記直流電圧もしくは前記直流電流は、電圧もしくは電流パルスを急峻な立ち 上 がりでおよび高い電圧もしくは電流レベルで提供しなければならない。一般に中 間回路インバータは３つのモジュールを含み、しかも電気エネルギーの供給もし くは搬出するための入力モジュールと、機械インバータの形態の出力モジュール と、その中間に置かれる中間回路とを含む。 フライホイール蓄積装置の場合、好ましくはフライホイールは電気的に（第２の ）電気機械を介して該システムに連結することができる。これは、たとえば独立 の整流器によって制御された回転磁界形機械または整流子機械とすることができ る。第１の電気機械とフライホイール機械は、逆サイクルで作動する。すなわち 、第１の電気機械が制動しながら作用する場合、第２の電気機械はフライホイー ルを加速させ、もしくは第１の電気機械が駆動しながらまたは若干制動しながら 作用する場合、第２の電気機械はフライホイールを制動する。前述のようなフラ イホイールエネルギー蓄積装置は、比較的高いエネルギー密度を蓄積することが できる。 定トルクとの関連で上に述べたように、（第１の）電気機械は − 場合により実 施されている能動的な回転むらの低減の機能のほかに − 同時または限時的に別 の機能も実施することができ、このようにして従来方式でこの機能を果たす機械 に置き換えることができる。特にその機械はさらに電流を供給するための、たと えばバッテリに充電または車両電気系統に供給するための発電機の機能をもつこ とができる（請求項１２）。電気機械は、前記実施態様において、スタータ／発 電機の両方に対応する、従来方式では独立している機械に置き換えることのでき るスタータ／発電機である。始動過程中、たとえば回転むらの低減はまったく必 要がない。すなわちこのために電気機械は、一時的に純粋の電動機として駆動さ れる。これに対し発電機の機能は、たとえば場合により実施される回転むらの低 減中にも望ましい。高速で変化するトルクと均一な制動トルクとの（追加の）重 なりにより、ある時間で平均した電気エネルギーの獲得が達成される。 上述の方法に準じて、電気機械は、追加機能として、軸の加速および／または制 動を生じさせ、または支援することができる（請求項１３）。たとえばこれは、 駆動ユニットとともに車両の加速に利用することができる。車両を制動するため に電気機械は、摩耗なしで、発電機の、制動または追加制動に利用することがで きる。アンチスリップコントロールとの関連において、電気機械は制動により急 速に駆動ユニットの駆動トルクとともに１つまたはそれ以上の駆動輪のすべりを 低減することができる。電磁式クラッチ機能の場合、駆動輪のすべりは、ブレー キによる代わりにクラッチのすべりの拡大によっても低減することができる。 前記追加機能の適用で得られた制動エネルギーは − 上に述べたように − 蓄積 され、たとえば駆動エネルギーとして再利用するか、または電気系統または、た とえば車載バッテリに供給することができる。車両制動で電気機械を利用して可 能な限り高い制動エネルギーの回収効率を達成するため、制動時に好ましくは中 間に接続されている、たとえば機械式クラッチを利用して電気機械が内燃機関か ら分離される。 補助機械（エアコンディショナ、サーボ駆動機構、ポンプ）およびヒータのよう な高出力アクセサリ類に供給するため、電気機械は電流を比較的高い電圧レベル に、好ましくはまさにまだ特別の感電保護を講ずる必要のない（たとえば約６０ Ｖ直流電圧）の低電圧の上部領域で供給することが好ましい。さらにこれを超え る場合、好ましくは２５０〜４５０ボルトの範囲を選択することができる。好ま しくは高出力アクセサリ類は電気的に（従来の機械式に代わりもしくは廃熱によ り）この高い電圧レベルで駆動（もしくは加熱）される（請求項１４）。前述の ような高い電圧レベルは、特に中間回路インバータの場合、中間回路で得られる ので、特にその追加目的のために作る必要はない。低出力アクセサリ類に対して は、従来の低電圧車両電気系統（１２Ｖまたは２４Ｖ）を供給することができる 。 能動的な回転むらの低減は − 上述のように − 電気機械が正および／または負 の回転むらに対抗することに基づいている。すなわちたとえば、正の回転むらの 場合には制動しながらおよび／または負の回転むらの場合は駆動しながら作用す る。このために制御装置は、正もしくは負の回転むらの時点と、場合によりその 量に関する情報を必要とする。 前記情報を得る一つの可能性は、瞬間の回転むらの測定または別の測定に連結し た値である。電気機械の駆動が前記情報に基づいているとき、これは実際に存在 する回転むらがこの回転むらへ直接フィードバックされるので一種の（フィード バック）制御である。 別の可能性として電気機械を駆動するための情報として、実際の回転むらではな く予想される回転むらが使用される。すなわちこの場合には（非フィードバック ）制御である。たとえば内燃機関の場合、瞬間の回転むらの量と符号を（クラン ク）軸角度および１つまたはその他の駆動パラメータ（たとえば回転数およびス ロットルバルブ位置）の関数として、一度プロトタイプで決定し、もしくはコン ピュータを介してシミュレーションすることができ、特性領域の形態で蓄積され たこの情報を、それぞれ量産の内燃機関に装備することができる。次に駆動中に このシステムは、瞬間に存在するクランク軸角度とその他の駆動パラメータ（た とえば回転数およびスロットルバルブ位置）を測定し、それに付属して記憶され た特性領域値を予想される回転むらの量と振幅のために読み出し、制御装置を介 して回転むらに逆に作用させるために、これに対応して電気機械を制御する。 さらに追加の制御が可能である。すなわち（非フィードバック）制御であるが、 この制御では制御情報が決定されず、測定により時間的に先行する回転むらによ って定義または少なくとも修正される。 さらに上述の方式の組合せ形態も可能である。たとえば、特性領域に記憶された 予想値は、予想された値（たとえば振幅）に対して追加することができるのに対 し、前記値は他の予想値（たとえば軸角度）に対し一定にすることもできる。非 常に好ましい組合せは、前制御を有する制御であり、この制御においては、たと えばそれぞれの制御間隔で制御がまず初めに予想される回転むらの値にしたがっ てある特性領域から前設定され（前制御）、これに続いてたとえば前設定された 値に対する実際の値の小さな差分は再調整できる（制御）。前記制御方式は、比 較的低コストで非常に高速かつ正確な制御特性を提供する。回転数が低い（たと えばアイドル回転数の）場合、（フィードバック）制御で作動させ、これに対し 回転数が高い場合（非フィードバック）制御に移行することも好ましいものとす ることができる。 自動制御、適用オープンループ制御およびこれらに対応する組合せ形態の場合、 測定値は直接回転むら（場合により時間の関数として角度位置または角速度の測 定から演繹）とする必要はない。むしろ１つ（またはそれ以上の）別の値（群） とすることができ、これが発生する回転むらの少なくとも一部における推論を可 能にする。内燃機関の場合、この値は好ましくは１つまたはそれ以上のエンジン シリンダにおけるガス圧力とすることができる。すなわちこのガス圧力は、回転 むらの本質的な可変源である。さらに、もう１つ別の実質的に不変の源 − すな わち慣性力も考慮しなければならない。前記慣性力の貢献は、特性領域に一定に 記憶させることができる。選択肢（または補完）して、この内燃機関の瞬間トル クは、たとえばトルクハブを利用して測定することができる。したがって測定値 としてのガス圧力および／または瞬間トルクの利用は、比較的簡単かつ迅速な制 御、追加の制御またはこれらに対応する組合せ形態を可能にする。ガス圧力およ び／または瞬間トルクは、内燃機関の制御に利用される値とすることもできる。 駆動システムの電気的回転磁界機器もしくは交番磁界機器は、好ましくは特に三 相交流用の非同期機、同期機または反作用機器である。非同期機は、たとえば比 較的簡単な構造をもつ回転子（たとえば端絡巻線または巻線端がスリップリング に案内されている巻線を有する回転子）を有する。これに対し同期機は、特徴の ある磁極を有する回転子、たとえばスリップリングを介して電流を供給する、た とえば永久磁石または電磁石を有する回転子をもっている。反作用機器は、広義 の意味で同期機に含まれる。特に非同期機の場合、電気機械の制御は、好ましく は磁束制御（いわゆるベクトル制御）に基づいておこなわれる。ここでは印加さ れた電圧、固定子電流および場合により回転数のような直接測定可能の瞬間値か ら出発して、固定子電流の計算上の動的機械モデルを利用して、回転子磁束でト ルクを発生するトルク形成成分と、これに対して垂直に延長する機械磁束を発生 する成分とに計算上分解され、このようにしてトルクが算出される。 付属の制御装置を含む電気機械は、たとえば駆動ユニットを搭載した車両のドラ イブトレインに配列される一種の補助システムである。その補助的な特徴のため に、駆動ユニットに対し比較的少ないスペースが要求されるものであり、すなわ ち可能な限りコンパクトに構成されるものである。他方、電気機械は直接始動す るために非常に大きいトルクを調達できなければならない。以下に挙げた好まし い措置は、− 他の好ましい目的と並んで − このようなコンパクトな構造に利 用される。 高いコンパクトさを達成するための措置は、電気機械が精密な極ピッチ、特に４ ５°の固定子角度につき少なくとも１つの極を有することである。環状に閉じた （３６０°の）回転磁界機器の場合、これは総数が少なくとも８極に相当する。 特に好ましいのは、環状に閉じた機器の場合、たとえば１０、１２、１４、１６ またはそれ以上の極に相当する、さらに精密な極ピッチである。すなわち極ピッ チが精密になると、固定子のコイル端を小さく形成し、しかも機器の軸方向にも 円周方向にも可能になるため、この結果、機器は軸方向に全体として短く形成す ることができる。また固定子背面の極ピッチをさらに精密にした場合、磁気還流 のためにより薄く（したがってより軽く）形成することができ、この結果、回転 子の機器の外径が等しい場合、直径はより大きくすることができる。回転子の直 径が大きくなると、円周方向に延長するギャップと効率的に大きいレバーアーム になるため、より大きいトルクが生ずる。したがって全体として極ピッチを精密 にすることによりコンパクトかつ軽量の機器をもたらす。このほかにも巻線長さ が少なくなるため − 小さいコイル端は少ない不作動の巻線を必要とする − オ ーム損失が少なくなる。さらに漂遊磁界（これは無効率分を本質的に決定する） はコイル端面積に依存するので、極ピッチが精密のとき比較的少なくなる。少な い漂遊磁界は、特に回転むらを低減するときに好ましい。これは − 通常の電気 機械と異なり − 持続的にエンジンと発電機駆動との間で相互に変更され、これ に関係する極変換で連続的に消費されるからである。 高速で回転する回転磁界機器の場合、これらが比較的高い極変化周波数を限定す るので、精密な極ピッチは一般におこなわれない。極変換周波数の通常の値は、 たとえば１２０Ｈｚである。本発明の枠内で使用された電気機械は、これに対し 、好ましくは高い最大極変換周波数、好ましくは３００〜１６００Ｈｚおよびそ れ以上の範囲、特に好ましくは４００〜１５００Ｈｚの範囲である。 固定子内の渦電流の影響 − これは極変換周波数の増加に伴い増大する − を低 減するために固定子は、好ましくは薄い固定子板、好ましくは厚さ０．３５ｍｍ またはそれ以下、特に好ましくは０．２５ｍｍまたはそれ以下を有する。損失を 低減するためのその他の措置として、固定子板は好ましくは磁気変換損失の少な い材料から、特に５０Ｈｚおよび１テスラで１ワット／ｋｇ以下の材料から製造 される。 コンパクトな形成に貢献するその他の措置として、電気機械は好ましい内部の流 体冷却を有する。流体は、好ましくはオイルとすることができる。非常に効率的 な冷却技術は、機器の内部を完全にオイルに浸してしまうことである。ただしこ の場合の欠点は、約５００ｒｐｍの上方で渦流損失が発生し、約２０００ｒｐｍ の上方では著しい損失を見込む可能性があることである。これに対処するため、 冷却流体の供給は好ましくは損失効率および／または回転数に依存しておこなわ れ、この場合の流体冷却は、好ましくは噴射流体冷却である。この場合は機器に は常に、本質的に瞬間的な損失効率の除去に必要な分の冷却流体が存在する。 定量的にはコンパクトさは“トルク密度”の量で表すことができる。好ましくは 電気機械は − 最大トルクに対し − 高いトルク密度を有し、これは特に好まし くは０．０１Ｎｍ／ｃｍ３以上である（請求項１５）。 回転むらを有する１つの軸には、しばしば軸方向振動も発生する可能性があり、 これは特にクランク軸の場合である。軸方向振動に対して耐久性を出すために、 このシステムは好ましくは、電気機械が大幅に磁気飽和領域で作動するように形 成されている。磁気飽和のための１つの基準は、円周方向におけるギャップ長さ １ｃｍあたりの固定子内の（最大トルクにおける）比電流密度である。好ましく はこの基準は、少なくとも４００〜１０００Ａ／ｃｍであり、特に好ましくは少 なくとも５００Ａ／ｃｍである。大幅な飽和領域での作動は、機器を比較的広い ギャップで形成することを可能にする。このギャップの変化は − これは軸方向 振動の場合で発生するように − 飽和領域で駆動するためにほとんど影響を及ぼ さない。 上述のようにコンパクトに形成された電気機械は、一般に比較的インダクタンス も少なくなる。それにもかかわらずここで、たとえばサイクル電圧を利用して可 能な限り正確な正弦状の電流を電気的回転磁界もしくは漂遊磁界の発生を達成す るために、インバータは好ましくは少なくとも時々高いクロック周波数で、特に １０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚおよびそれ以上で作動する。この措置は、このシステ ムの高い時間的解像度を達成するためにも好ましい。すなわち、たとえばクロッ ク周波数２０ｋＨｚで電気機械２ｋＨｚのトルク特性における時間的解像度を達 成することができ、この解像度により２００Ｈｚの回転むらを効率的に低減する ことができる（２００Ｈｚはたとえば３０００ｒｐｍの第４オーダに相当する） 。高いクロック周波数はインバータ自体のコンパクトな構造方式にも貢献する。 なぜならクロック周波数はより小さい中間回路コンデンサを可能にし、これが短 いルートで直接電子スイッチの横に配設することができるからである。さらにイ ンバータのＥＭＶフィルタは小さく仕上げることができる（ＥＭＶ＝電磁適合性 ）。 インバータのコンパクトな構造方式を達成するためのその他の好ましい措置とし て、インバータの電子スイッチは流体冷却であり、好ましくは蒸発槽冷却である （請求項１６）。蒸発槽冷却剤として、たとえばフッ化炭化水素を使用すること ができる。蒸発槽冷却の場合、冷却剤は過熱点で蒸発し、これによりその比較的 高い蒸発熱を奪う。蒸気が立ち昇り、たとえば外部の冷却器に凝集し、その際そ の蒸発熱を取り出すことができる。この冷却技術は、どのような冷却体も設けず にインバータの電子スイッチの最もコンパクトな配列を可能にする。このほかに もこの冷却技術は、高い冷却効率の達成に対しても比較的少ない温度差で十分で あり、しかもたとえば空冷の場合約４０℃に対し、２〜１０℃の差で十分という 長所がある。もう１つ別の冷却技術上好ましい措置は、インバータの複数の電子 スイッチ、特に２〜２０およびそれ以上を並列に接続することである。並列回路 は、熱源を分配した配列をもたらし、それとともに比較的少ない損失効率密度を もたらす。 インバータは、好ましくはスイッチとして半導体スイッチを含み、好ましくは電 界効果型トランジスタのような高速半導体スイッチ − 特に好ましくは金属酸化 物半導体（ＭＯＳ）− 電界効果型トランジスタ、バイポーラトランジスタおよ び／または絶縁ゲート接続式バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴｓ）を含む。“ 高速”の半導体スイッチとは、特に最大のクロック周波数が１０〜１００ｋＨｚ またはそれ以上を可能にする半導体スイッチのことである。 インバータは、電気機械の磁界に必要な電圧および／または電流を、好ましくは パルスによって、特にパルス幅またはパルス振幅変調に基づいて発生する。中間 回路電圧が一定の場合、正弦評価パルス幅変調により、クロック周波数が高い場 合、機器インダクタンスに基づき、ほぼ正弦状の電流が任意に調節可能の周波数 、振幅および／または位相で発生させることができる。パルス振幅変調の場合、 たとえば可変中間回路電圧を有するインバータから出発し、このようにさまざま の振幅のパルスが作られる。 このシステムにおいてあらゆる時点で軸の瞬間角度位置を検出するために、電気 機械または軸は好ましくは回転子位置センサもしくは軸位置センサを装備する。 瞬間の角度位置に関する情報から、瞬間の角速度と角加速度とともに瞬間の回転 むらを推測することができる。制御システムにおいて回転むらの低減は − 上に 述べたように − この情報に基づくことができる。制御されたシステムの場合、 瞬間の角度位置と場合により瞬間の平均回転数に関する情報は、特性領域からの 正確な予想値を読み出すために利用される。可能な限り正確な角度位置情報を得 るために、特に可変変圧器（いわゆるレゾルバ）を利用することができる。すな わち、角度に依存する伝達比を有する変圧器である。また高解像度のエンコーダ は、この目的のために使用することができ、たとえば高解像度の増分センサと簡 単な絶対値センサとからなる組合せを使用することができる。 従来方式では車両の駆動システムに摩擦係合式クラッチが使用されており、その 摩擦係合式クラッチは車両の始動を始動段階におけるトルク変換（“クラッチの すべり”）で可能にする。摩擦係合式クラッチのその他の課題は、シフトギヤか らの駆動ユニットの分離によるギヤチェンジと、それに続く再連結を摩擦により 生ずる駆動ユニットとギヤの回転数の一致により可能にすることである。さらに 一部に変換器機能をもつ流体式クラッチが知られている。 このようなクラッチの代わりにまたはこれに補足して、好ましくは電気機械は電 磁クラッチとしてドライブトレインおよび／または能動的ギヤ同期装置としてま たはその一部として機能するように形成することができる（請求項１７）。“電 磁クラッチ”の場合、トルクの伝達はクラッチを介して電気力、磁気力または電 磁力でおこなわれる。この方式の動力伝達は一時的にのみ存在することも可能で ある。たとえば連結する軸が同じ回転数に達した後、動力伝達は機械式クラッチ で行われる。 好ましい実施態様では、この駆動システムは電磁クラッチおよび／またはギヤ同 期装置の機能のために２つの電気機械、すなわち電気的に二重の機械を含む。通 常の運転では − 駆動トルクがドライブトレインを介してトルクを生成する場合 − 第１の電気機械は発電機として、さらに第２の電気機械は電動機としての機 能を果たし、その際、電動機を駆動するために必要な電気エネルギーは、本質的 に発電機から取り出す。 すなわち駆動装置から供給された機械の回転エネルギーは、この実施態様では、 まず初めに一対の相対回転する電磁作用面（第１電気機械の固定子と回転子）を 介して電流に変換され、次に第２の一対の相対回転する電磁作用面（第２電気機 械の固定子と回転子）を介して再び機械的な回転エネルギーに、場合により別の 回転数とともに別のトルクに再変換される。第１電気機械から供給されたエネル ギー量は、第２電気機械が吸収したエネルギー量よりも大きくまたは小さくする ことができる。余剰分もしくは不足分は、たとえばエネルギー蓄積装置に蓄積し 、もしくはそこからエネルギーとして取り出すこともできる。前記両方の機械は 、ブリッジクラッチにより機械的に連結することができる。駆動ユニットの始動 は、電気機械の電動機駆動におこなわれる。 別の好ましい実施態様では、クラッチは個々の電気機械によって形成され、この 電気機械は少なくとも２つの回転可能の電磁作用ユニット（回転子および回転可 能に軸支された固定子）を有し、そのうちの一方が駆動側のトルク伝達装置とと もに、たとえば駆動ユニットからくる駆動軸と、もう一方は駆動側のトルク伝達 装置（ギヤに案内する出力軸）とともに連結されまたは連結可能である。機械は 、たとえば回転子と固定子とを有する通常の機械に相当し、前記機械はさらに回 転子を回転させるために一体として回転可能である。一体として回転可能の機械 は、回転子と“固定子”との間で、正および負の相対回転トルクを発生させるこ とができる。この方法で、クラッチすべりは、消滅させることができるとともに 、従来のクラッチの機能は再形成することができる。 電気機械の直接始動機能ならびに一連の追加機能は、− 該電気機械のために一 定の支援が必要となるので − 回転に対して固定された固定子（または回転子も 含む）で達成することができる。この固定は機械的におこなわれる。たとえば摩 擦係合式または形状嵌合式の作用ユニットと耐捩り性の部分（たとえば内燃機関 またはギヤハウジングまたはシャシー）との連結により、または電気的方法で、 前記作用ユニットを二重に設けながら、すなわち一つは永久に回転可能であり、 もう一つは回転に対して永久に固定されながら、および電気的に回転可能から回 転不可能に切替がおこなわれる。この結果、後者は機械式固定に相当する。 電気機械はアンチスリップコントロール（ＡＳＲ）にも利用することができる。 アンチスリップコントロールは − 従来の技術においては − トラクションスリ ップの限度値に達した場合またはトラクションスリップの時間的変化（時間的導 出）に達した場合、駆動トルクが低減されるように実施される。駆動トルクの低 減は、内燃機関エンジンの調節により、すなわちスロットルバルブの調整または 点火時点の調整により、または１つまたはそれ以上のホイールブレーキ（群）の 作動により実現される。また両方の措置の組合せも知られている。特にトラクシ ョンスリップの第１の限度値を超えたときにおこなわれる内燃機関の調整に加え て、第２のより高いトラクションスリップの限度値に達した場合、ホイールブレ ーキを作動させることができる。前述のような制御方式は一方では比較的ゆっく り、他方では比較的速く制御することができる。すなわち、駆動トルクの低減の 一定の時間的延長は、実質的に達成することができない。 １つの好ましい実施態様に基づき、電気機械はさらにトラクションスリップ制御 に利用され、該トラクションスリップ制御によりトラクションスリップの低減は （駆動ユニットの）駆動トルクの低減により、特に制動作用および／または − クラッチとして作用する電気機械の場合 − クラッチすべり作用によってもたら すことが可能なように設計される。 本発明は、特に車両のための駆動システムを駆動するための方法に対応し、その 駆動システムは駆動ユニットと、特に内燃機関と、駆動ユニットの駆動軸に直接 連結されたまたは連結可能の電気機械とを含み、前記駆動ユニットは始動停止制 御装置により自動停止および自動始動され、電気機械は駆動ユニットを停止状態 から一緒に回転して始動する（請求項１８）。 この方法は、好ましくは上記実施態様の１つまたはそれ以上に記載の駆動システ ムで実施することができる（請求項１９）。この方法の個々の特徴および長所に 関しては、該システムについての上述の説明を参照するように指示し、内容的に も完全に該システムのさまざまな実施態様における方法に関係する。 請求項２および請求項７ないし１７ならびに明細書の目的は、自動始動停止制御 装置を搭載しないおよび一部電気機械の始動機能をもたない駆動装置とそれに対 応する方法の場合においても好ましいものとすることができる。したがって、請 求項１および１８に含まれる始動停止制御装置および場合によりスタータ機能に 該当する特徴を省略しても特許請求の範囲は本目的に対応することを留保する。 ちなみにここに提出された全明細書の数字表記“Ｘ”は“少なくともＸ”という 意味であり、好ましい場合にのみ“正確にＸ”の意味に理解される。 本発明は、ここで実施例と添付の図解図面とを利用してより詳しく説明する。各 図面は以下のとおりである。 図１ 自動始動停止装置の制御シーケンスの図解説明 図２ 駆動システムの一実施態様の非標準的図解説明 図３ 回転むらを能動的に低減する場合の電気機械の機能方式の図解例示 図４ 本システムに使用可能のさまざまな機械型式を具体的に示すための軸方向 に対して垂直の区間面をもつ電気機械の図解断面図 図５ 本システムに使用されたインバータの図解接続図 図６ 電気的に二重の機械の図解説明 図７ 共通の固定子体を有する図６に記載の二重機械の図示 図８ 回転可能の電磁作用ユニットを有する電気機械の図解説明 図９ 回転可能の電磁作用ユニットを有するその他の電気機械の図解説明 図１０ 相対回転可能の電磁作用ユニットと固定作用ユニットとを有するその他 の電気機械の図解説明 図中、本質的に機能が等しい部分には同じ符号をつける。 図１は、この駆動システムの実施態様の制御シーケンスを図解説明する。ステッ プＴ０で内燃機関（以下、図に符号１をつける）を手動で始動させた後、以下の ステップＴ１で、内燃機関１を停止するための条件（いわゆる停止条件）が満た されているか否かが照会される。個別的にこの停止条件は、その後に続く一定の 条件のＡＮＤ論理和から構成される。 １．エンジン回転数ｎは１３００ｒｐｍ以下である。 ２．車速ｖは４ｋｍ／ｈ以下である。 ３．内燃機関１の冷却剤温度Ｔは６０℃以上である。 ４．車両は最後の（手動または自動の）始動以来、少なくとも１回４ｋｍ／ｈ以 上の速度で走行した。 ５．バッテリ充電状態は、さらにスタータを作動させるために十分である（この 条件は図１に示していない）。 上記の照会に対する応答が否定の場合、制御シーケンスは再び上のステップＴ０ とＴ１の間に入るため、この結果、ステップ１における照会はあたかも一種のエ ンドレスループのように停止条件が現れるまで再び繰返して実行される。これに 対して応答が諾の場合、内燃機関１はステップＴ２で、たとえば燃料供給を中断 することにより自動停止する。これに続くステップＴ３では、内燃機関１を始動 させるための条件（いわゆる始動条件）が満たされているか否かが照会される。 始動条件は、たとえば“ユーザがギヤシフトレバーに接触しているか？”の条件 とすることができる。この照会に対する応答が否の場合、制御シーケンスは再び 上のステップＴ２とＴ３の間に人るため、この結果、ステップＴ３における照会 はあたかも一種のエンドレスループのように始動条件が満たされるまで繰返して 実行される。これに対しこの照会に対する応答が諾の場合、内燃機関１はステッ プＴ４を自動的に再びスタートさせ、しかも内燃機関の駆動軸と直接連結された 電気機械（これは以下の図面で符号４をつける）により始動される。さらに内燃 機関１は、その温度が運転温度以下に下がった場合またはバッテリの充電状態が 接続された電流アクセサリ類のために一定の限度値以下に下がった場合、非常始 動させる。ただしこの場合には、車両が非意図的に始動することを除外するため 、条件が満たされているには“どのギヤも挿入されていない”が要求される。 これに続き制御シーケンスは再び上のステップＴ０とＴ１の間に入るため、この 結果、制御シーケンスは再び始めから開始される。すなわち、それ以後に再び、 停止条件が出されているか否かが照会される。上述の両方の準エンドレスループ では、さらにまだ手動停止（たとえばイグニッションキーを回すことによる）が 実行されているか否か（図示していない）の照会がおこなわれる。各ループにお ける応答が否の場合、このループは再びさらに進行する。応答が諾の場合、この 制御シーケンスは終了する。 図２に示した車両、たとえば乗用車の駆動システムは、駆動ユニットとして内燃 機関１を有し、前記内燃機関は、たとえば４気筒４サイクルオット−エンジンま たはディーゼルエンジンである。内燃機関１によって作られたトルクは、ドライ ブトレイン２を介して駆動輪３に伝達することができる。出力の方向にドライブ トレイン２で内燃機関１の後には、まず初めに電気機械４が配設される。該電気 機械に走行クラッチ５、トランスミッション６およびトルクを駆動輪３に伝達す る軸駆動７が続く。クラッチ５とトランスミッション６は、摩擦式クラッチおよ びシフトギヤとすることができる。選択肢としてたとえば自動のクラッチまたは コンバータロックアップクラッチがあり、それぞれシフトギヤまたは自動トラン スミッションで可能である。その他の（図示していない）実施態様では、内燃機 関１と電気機械４との間のドライブトレイン２に、電気機械４による制動時に内 燃機関１の連動を防ぐために、もう１つ別の（制御装置によって作動される）ク ラッチが配設される。 電気機械４ − ここでは非同期式または同期式交流進行波形機械 − は、固定子 ８と回転子９とを含む。前記固定子は内燃機関１に対して耐捩り性に、（図示し ていない）シャシーまたは（図示していない）クラッチハウジングに支持される のに対し、回転子は直接内燃機関１またはその延長部の駆動軸（クランク軸）１ ０に載置され、これと耐捩り性に連結されている。すなわち駆動軸１０と回転子 ９は、ギヤを中間に接続させずに一緒に回転する。 電気機械４は幾つかの機能を満たしている。すなわち該電気機械は一方では図１ との関連ですでに述べたようにスタータとしての機能を果たす。他方では該電気 機械は、図３を利用してさらに詳しく説明するように、能動的回転むらの低減と しての機能を果たす。さらに該電気機械は、車載バッテリ１１の充電と電気的ア クセサリ類に供給するための発電機としての機能を果たし、それにより従来の車 両に搭載されていた発電機に置き換えられる。さらに発電機の機能は、車両また は内燃機関１の制動に利用することができる。さらに電気機械４は、たとえば車 両の加速時に内燃機関を支援するために、追加モータ（“ブースタ”）としての 機能をはたすことができる。最後に該電気機械は、回転子９の質量慣性モーメン トに基づき、フライホイールとしての機能を果たし、このようにして従来の車両 の場合の、たとえばこの目的のために存在するクランク軸に載置されるフライホ イールをこの機械で置き換えることができる。 電気機械４は液体冷却により、ここでは噴射液体冷却１２により内部冷却される 。冷却器１３とポンプ１４との連続運転により冷却液 − ここでは適切なオイル − は、回転子９に、しかも該回転子の回転軸の近傍に噴射される。該冷却液は 回転子の回転に基づき遠心力に制約されて外部へ移動し、その際に回転子９と固 定子８とを冷却し、次に閉鎖循環系内で再び冷却器１３に流入するために電気機 械４のハウジング１５を離れる。冷却剤の流れは損失効率と回転数とに依存して ポンプ１４のこれに対応する制御により、その都度本質的にまさに必要とされて いる冷却液の最少量のみがハウジング１５の内部に存在するようにおこなわれる 。（図示していない）調整容器は、ハウジング１５内のこの冷却液量の変化を可 能にする。別の実施態様（図示せず）では、電気機械（または回転子のみ）はク ラッチおよび／またはギヤハウジングの中に組込まれ、その中に存在する潤滑液 および／または冷却液（たとえばクラッチオイルまたはギヤオイル）により一緒 に 冷却される。 さらに電気機械４は、可変変圧器１６（いわゆるレゾルバ）を装備し、前記可変 変圧器は好ましくは８極以上を有し、ここではたとえば１２極を有する。該可変 変圧器は２つの隣接して配列されたプリント配線板から成り、前記プリント配線 板のうち１つは固定され、もう１つは駆動軸１０とともに回転する。このプリン ト配線板は、回転角度に依存する変圧器変速比が生じるように、該プリント配線 板に対置された表面に導体によって形成された巻線を支持する。可変変圧器１６ は、トランスポンダ方式で作動する。すなわち固定巻線（固定ボード）は能動的 に電流／電圧が印加され、電磁エネルギーを回転可能の巻線（回転可能のボード ）に向けて放射する。該回転可能の巻線は前記エネルギーの一部を再放射し、そ の一部は回転角度に依存する変速比に基づき回転角度に依存する。再放射された 部分は、固定巻線内で回転角度に依存する信号を発生する。この信号の評価は、 精度が少なくとも０．５度を有する駆動軸１０の瞬間の回転角を与える。これよ り簡単な実施態様の場合、増分センサが使用され、または対応するセンサは完全 に省かれる。 インバータ１７は非常に高いクロック周波数（たとえば１０〜１００ｋＨｚ）で 電気機械４の固定子８に正弦評価されたパルス幅を変調した電圧パルスを提供し 、前記電圧パルスは機械インダクタンスの作用下で本質的に正弦状の三相交流電 流を生じ、その振幅、周波数および位相は自由に前選択することができる。 インバータ１７は電圧中間回路のパルスインバータであり、３つのモジュールを 含む。すなわち、低電圧レベル（ここでは１２Ｖ）の直流電圧をより高い中間回 路レベル（ここでは６０Ｖまたは３５０Ｖ）およびその逆方向に変換する直流電 圧変換器１８（入力モジュール）と、中間回路アキュムレータ１９、ここではコ ンデンサもしくは並列接続されたコンデンサ配列と、中間回路の直流電圧から（ サイクル化された）振幅、周波数および位相を可変できる三相交流電圧を作るこ とができ、または − 電気機械４の発電機運転で − 前述のような任意の交流 電圧を中間回路の直流電圧に変換できる機械インバータ２１（出力モジュール） である。別の実施態様（図示せず）では、中間回路レベルは特別の接触保護なし で許容される低電圧範囲、ここでは６０Ｖの上限である。 インバータ１７の３つのモジュール１８、１９、２０は、金属ハウジング２１に 気密に封止され、前記ハウジングは適切な蒸発冷却剤で満たされる。これは、た とえばフッ化炭化水素であり、前記フッ化炭化水素は適切な圧力（たとえば５０ ｍｂａｒ〜３ｂａｒの範囲）で適切な沸点、たとえば６０℃を有する。蒸発する 蒸発冷却剤は、凝集冷却器２２に凝集させることができ、液体の形態で閉鎖循環 系内でハウジング２１に還流させることができる。閉鎖循環系をもつハウジング ２１は気密に密閉される。 直流電圧変換器１８は低電圧側で車載バッテリ１１と、たとえば照明および電子 機器のようなさまざまな低電圧アクセサリ類２３と接続される。インバータ１７ は一方で車載バッテリ１１の充電と低電圧アクセサリ類２３に供給するために低 電圧レベルで電流を提供することができ、他方では該インバータは車載バッテリ １１から内燃機関１を始動するための低電圧レベルで電流を取出すことができる 。別の実施態様（図示せず）では、車載バッテリは中間回路レベルにあり、直接 この中間回路と連結される。 中間回路アキュムレータ１９は、外部の追加アキュムレータ２４と接続され、前 記追加アキュムレータは、ここでは追加キャパシタンス２５および／またはフラ イホイール蓄積装置２６とすることができるアキュムレータである。追加アキュ ムレータ２４は、回転むらの低減時に制動段階で得られたエネルギーに中継蓄積 され、それに続く駆動段階のために再び取り出す課題をもっている。その他にも 該追加アキュムレータは、電気機械４に仲介された他の制動過程で発生するエネ ルギーの蓄積に利用することもできる。最後に該追加アキュムレータは、このエ ネルギーがゆるやかにのみ取出され、追加アキュムレータ２４に蓄積されながら 、内燃機関１の始動時の車載バッテリ１１の負担を軽減することができる。ここ で 該車載バッテリは始動時の急速の電力の取出しに提供される。 これに対し（内部の）中間回路アキュムレータ１９は、本質的に機械インバータ グループ２０に、サイクルに必要な高い立ち上がり急峻性をもつ − すなわち急 速に電圧を供給する課題を有する。中間回路アキュムレータはこのために非常に 高いキャパシタンス（これはたとえば２μＦをもつ）を必要とせず、好ましくは 速さに対してはむしろリード線インダクタンスは少なく、これはインバータ１７ の内部配列により保証される（しかも好ましくは機械インバータ２０の電子スイ ッチも配列されるボードに配列される）。これに対し追加アキュムレータ２４は 比較的ゆるやかに作動することができるため、この結果、ここではリード線キャ パシタンスは外部に配列されるため妨害されない。追加キャパシタンス２５は、 中間回路アキュムレータ１９の追加キャパシタンスよりも特に５０〜１００００ 倍大きくすることができる（ここでは回転むらのエネルギーを蓄積するために、 たとえば４．７ｍＦである）。 これよりもさらに大きいアキュムレータ容量は、フライホイール蓄積装置２６で 達成することができ、前記フライホイール蓄積装置はここで独自にインバータ制 御式電気機械２７と、これに連結されている慣性質量２８を含む。慣性質量は、 独立した慣性質量によって形成することができ、または電気機械２７の回転子に 組込むことができる。慣性質量２８の質量慣性モーメントは、好ましくは０．０ ５〜２ｋｇｍ²である。フライホイール蓄積装置２６に内燃機関１を始動させる ために必要なエネルギーの数倍を蓄積し、ここから始動するために急速に（すな わち数秒以内に）その都度必要な始動エネルギーを取出すことも可能である。 別の実施態様（図示せず）では、独立の追加アキュムレータ２４は設けられない 。この場合では中間回路アキュムレータ１９は、中間回路アキュムレータが追加 アキュムレータ２４の機能を行うことができるような大きさに決定され、インバ ータ１７の外に配置することもできる。 高い電圧レベル（ここでは６０Ｖまたは３５０Ｖ）をもつ中間回路は、電気エネ ルギーによるエアコンディショナー２９およびサーボ駆動機構３０のような、さ まざまな高出力アクセサリ類を備えている。高出力アクセサリ類が従来方式では 、内燃機関１の機械式連結により駆動されていたのに対し、ここで提供されてい る高い電圧レベルが、効率的で好ましい、純粋な電気的駆動を可能にする。 制御装置３１はインバータ１７にあらゆる時点でインバータの半導体スイッチの 適切な駆動により、半導体スイッチで作られる交流電圧がどのような振幅、周波 数および位相をもたなければならないかを設定する。たとえば適切にプログラミ ングされたマイクロコンピュータシステムにより形成することのできる制御装置 ３１は、まず第一に電気機械４が一定の時点で発生させなければならないトルク の値と方向とを決定する。該制御装置はこれをたとえば始動するために蓄積され た値に基づいておこなうことができ、前記値は始動過程中の電気機械４の回転数 またはトルクの時間的目標推移を提供し、場合により前記値の測定と設定基準値 の順守を保証するフィードバック制御とにより補完される。能動的に回転むらを 低減するために、該制御装置は入力情報として可変変圧器１６から駆動軸１０の 角度位置、瞬間平均回転数および場合により、たとえばスロットルバルブポジシ ョンなどその他の駆動パラメータを得て、記憶された特性領域から予想される瞬 間の回転むらを前記駆動パラメータに依存して算出する。制御装置は、これをた とえば特性曲線を利用しておこなうことができる。もう１つ別の可能性は、たと えば可変変圧器１６から提供された情報に基づき瞬間の回転速度の計算により、 および／またはガス圧力センサ３２を利用して検出可能の内燃機関１に瞬間的に 存在するガス圧力の評価により、ならびにドライブトレインにおける（図示して いない）トルクハブを利用して内燃機関１の瞬間のトルクを検出することにより 、実際に瞬間的に存在する回転むらを算出することである。また調節と制御の組 合せも可能である。瞬間の回転むらのためにこのように算出された値から、電気 機械４の急速に変化する目標トルクに対応する（逆位相の）値が導かれ、この値 には場合により所望の強度の正または負の定トルクが追加的に重ね合わされる。 第２のステップにおいて、制御装置３１は、インバータ１７から供給されなけれ ばならない電圧もしくは電流の振幅、周波数および位相を決定し、これにより電 気機械４が目標合計トルクを生成する。この決定は、電気的非同期機の場合、電 気機械4のモデル計算に基づき、入力情報として本質的に測定可能の電気的固定 子値（電流および電圧の振幅、周波数および位相）と瞬間の平均回転子回転数と が使用される磁界に対応した制御に基づいておこなわれる。 図２に制御装置３１がインバータハウジング２１の外側に配設されたものとして 示されている。ただしリード線インダクタンスを少なく保ち、蒸発槽冷却にも加 わるために、制御装置は別の実施形態（図示せず）においてインバータハウジン グ２１の内部に配設される。 制御装置３１は、制御装置の制御課題を満たすために利用されるさまざまなセン サもしくはセンサから導かれたセンサ情報を内燃機関１を制御するためのエンジ ンコントロールユニット３３と共有する。個別的には、たとえば可変変圧器１６ （角度位置センサ）、ガス圧力センサ、さらに平均回転数、内燃機関１の負荷状 態（たとえばスロットルバルブポジションを介して）およびそのトルク（たとえ ばトルクハブを利用して）を検出するための（図示していない）センサである。 さらに制御装置３１は多数のその他の制御装置と協調する。すなわち、（図示し ていない）エネルギーを消費する制御装置は、車載バッテリ１１に充填するため に、低電圧アクセサリ類２３および高出力アクセサリ類２９、３０に供給するの に、どれだけ多くのエネルギーが必要になるかを表示するため、制御装置３１は これに対応する概略のトルク調節ΔＭｅ（図３ｃ参照）を供給することができる 。エンジンコントロールユニット３３は、始動停止制御を実施し、制御装置３１ に、電気機械４が内燃機関１を始動させるべきか否かを設定する。内燃機関１が 駆動している間、制御装置は、振動低減機能を実行するべきか否かを提供する。 さらに制御装置は、車両を加速または制動させる作用を出すべきか否かを提供す るため、この結果、該制御装置はこれに対応する概略のトルクのずれΔＭｅを供 給す ることができ（図３参照）および場合により回転むらの低減機能を一時的に遮断 することができる。ＡＳＲ制御装置３４（ＡＳＲ＝アンチスリップコントロール ）は、制御装置３１にトラクションスリップが存在する場合、ＡＳＲコントロー ルユニットがトラクションスリップが残留する場合より重要な措置として該当す る駆動輪の制動をホイールブレーキを通して行う前に、電気機械４が一時的に発 電機制動装置として作動すべきことを設定する。さらにＡＳＲコントロールユニ ットは、内燃機関のトルクの低減をさらに行うために、そのすべり情報をエンジ ンコントロールユニット３３に引渡すことができる。別の実施形態（図示せず） では、制御装置３１が始動停止制御を行う。 自動始動停止装置と内燃機関１の制御は、さまざまな可変量に依存しておこなわ れる。すなわち１つには、アクセルペダルポジション（とともに場合によりスロ ットルバルブポジション）、プリセットされた走行速度、選択されたトランスミ ッション−ギヤ段、ブレーキおよびクラッチの踏み込みおよび以前の走行史にお ける走行特性（たとえばスポーツ競技の走行特性）のようなユーザがコントロー ルする量に依存し、もう１つは回転数、クランク軸角度、トルク、ガス圧力、ノ ック、トラクションスリップ、冷却剤温度、排ガス組成、排ガス組成、走行速度 のような運転量に依存する。上述のすべての制御課題は、非常に高性能の制御装 置３１によって電気機械４のために併せて行うことができる。 別の構成（図示せず）では、− 従来のエンジンコントロールシステムから導か れた − エンジンコントロールユニット（図２の３３に類似）が電気機械４の制 御を行う。したがってここでは制御装置３１を省くことができる。 制動作用から得られたあらゆる種類のエネルギーの場合、電気機械４を後に駆動 するために再利用し、または車載バッテリ１１に供給するために、追加アキュム レータ２４に蓄積される。 図３ａは能動的な回転むらの低減を具体的に示す。直線は、クランク軸角度φの 関数としての駆動軸１０の回転数ｎを示す。軸は、平均回転数（ここでは３００ ０ｒｐｍ）に関し周期的により小さいおよびより大きい回転数に対する回転数が 変化し、前記軸はこの理想的な例において全体として本質的に正弦状の推移を有 する。駆動軸１０は、たとえば第２オーダ（すなわち周波数１００Ｈｚの場合） で比較的大きいガス力および慣性力をもたらす回転むらを有する車両の4気筒４ サイクル内燃機関のクランク軸である。具体的に示すために軸の回転に必要な角 度間隔も記載することにする。一般に軸にはさらに（ここに図示していない）よ り高次のオーダの回転むらとこのような推計学的特性が発生する。すなわち該軸 の推移は正弦状ではない。 本質的に回転むらに比例して平均トルクに対する内燃機関１のトルクＭｖの変動 がある。図３ａの直線は、これによりクランク軸角度φの関数としてのエンジン トルクの推移を具体的に示す。 図３ｂは軸角度φの関数としての全トルクＭｅを具体的に示し、この合計トルク は軸に連結された電気機械から調達される。機械トルクＭｅの推移は、広範囲に 回転むらとエンジントルクＭｖとの推移に相当するが、その方向は正反対である 。すなわち回転数の高い方に回転むら（いわゆる正の回転むら）がある場合、電 気機械は軸を制動するトルク（いわゆる負のトルク）を発生するのに対し、回転 数の低い方に回転むら（いわゆる負の回転むら）がある場合、電気機械は駆動ト ルク（いわゆる正のトルク）を発生する。トルクＭｅの値は、回転むらおよび該 回転むらに比例するトルクＭｖの変動 − が該トルクの作用を本質的に低減する か、またはむしろ図３ａに点線で具体的に示したように、実質的に消滅するよう に選択される。 図３ｂに示した駆動方式の場合、負および正のトルク極大値はその値では大きさ が等しい。すなわち制動段階で得られたエネルギーは、本質的にそれ以後の駆動 段階で消費されるエネルギーと同じ大きさである。この結果、外部へのエネルギ ーの流れはゼロとなり、該システムの内部でのみ一時的に制動エネルギーとして 中間蓄積される。すなわちこのシステムは、前記運転方式において、定トルクを 発生させずに高速で変化するトルクによる純粋の回転むらの低減体として作動す る。 これに対して変形された定トルクによる前記システムの運転方式の一例を図３ｃ に示す。合計トルクＭｅの時間的推移は図１ｂの推移に相当するが、概略では負 の方向に一定の値ΔＭｅ（いわゆるストローク）分ずれ込む。ストロークΔＭｅ は一般にゆるやかに変化するが、ここに示した約１周期の短い時間枠内では良好 な近似で一定である。ストロークΔＭｅはここでは急速なトルク変化の振幅より も小さくなるため、合計トルクＭｅは交互に正および負の値を取る。急速なトル ク変化について算出すると一定のトルク−ΔＭｅが得られる。すなわち内燃機関 には、広範囲に電気エネルギーに変換され、かつシステムから取出される機械エ ネルギーが平均的に奪われる。すなわち電気機械は前記駆動方式では、回転むら の低減体としての機能のほかに、電気的発電機の機能ももっており、この電気的 発電機はブレーキとして作用することができ、かつ電流はたとえばシステムの運 転損失の調整、車載バッテリの充電および／または電気的アクセサリ類の駆動の ために供給することができる。 ストロークΔＭｅは回転むらを低減するための振幅よりも大きい場合、電気機械 は制動のみの機能を果たし、もはや駆動の機能は果たさず、その際の制動効果は 、その合計値で図３ｂおよび３ｃに対応して回転むらに対し逆位相で変化する。 単に電気機械４の（ソフトウエア）制御に対応する設定によってのみ − なんら 構造的な（ハードウエアの）変化なしで − 小さくかつ非常に大きい発電機出力 を設定することができる。電気機械４の量のみが限定的に作用する。これにより 同一の機械型式はたとえば構造的に適合させずに小型および大型の車両型式用と して使用することができる。 概略のトルク推移は正の方向にもずらすことができる（正のストローク）。この 場合に電気機械４は回転むらの低減体としての電気機械の機能のほかに、たとえ ば車両の加速時に内燃機関１を支援するための（駆動）エンジンとして作動する 。始動機能中、回転むらの低減は一般に活性化されず、正の定トルクのみとして 発生する。 図４に詳しく示した電気機械４はブラシレスもしくはコンタクトブラシレスであ るとともに摩擦もない。前記電気機械は外径が約２５０ｍｍ、軸方向の長さが５ ５ｍｍであり、１０〜１５ｋｇの重量で約５０Ｎｍの連続トルクと、約１５０Ｎ ｍのトルク最大値とを供給する。電気機械は通常の内燃機関の最大ピーク回転数 （約６０００〜１００００ｒｐｍ）に相当する回転数に達することができ、１４ ０００ｒｐｍまで耐捩り性である。電気機械４は、外置型固定子８を有し、前記 固定子は駆動軸１０の方向（軸方向）にスロット３５を有する。固定子８は、三 相交流電流が印加されると１２極を形成するように形成された三相巻線３６を備 えている。１極につき３つのスロット３５があり、すなわち合計では３６のスロ ット３５がある。（別の実施態様（図示せず）では、１極あたりの散乱効果を低 減するために少なくとも６つのスロット、好ましくは９つのスロットがある。） 極は交流振動により円運動で固定子８内で回転する。特定の時点のために該極の 瞬間位置は、符号“Ｓ”（Ｓ極用）と“Ｎ”（Ｎ極用）とをつけた矢印で具体的 に示している。スロット３５を外側に閉じる背面３７は半径方向に比較的薄く、 該背面の厚さは（スロット３５の位置で）好ましくは３〜２５ｍｍである。固定 子８は低い磁気変換損失（ここでは５０Ｈｚおよび１テスラで１Ｗ／ｋｇ以下） を有する材料からなる薄い固定子板（厚さはここでは０．２５ｍｍ）から構成さ れ、軸方向に対して垂直に延長する板面を有する。 内置型回転子９は同期機の場合、かご形回転子として本質的に軸方向に延長し、 その都度正面側で端絡リング３８と接続されているかご形バーで形成されている 。同期機の場合、回転子９は固定子８に対応する極数（ここでは１２極）をもち 、これは永久磁石またはそれに相当する励磁コイルで形成することができる。図 ４に同期機は、同様に同期機に存在する回転子極（符号３９）で図式的に暗示さ せ ながら具体的に示した。 回転子９と固定子８との間のギャップ４０は比較的大きい。すなわち該ギャップ の幅は、０．２５〜２．５ｍｍまで、好ましくは０．５〜１．５ｍｍである。 別の実施形態（図示せず）では回転子は外置型であり、固定子は内置型である。 図５は、インバータ１７の接続回路図を示す。ここではキャパシタンスの形態で 中間回路アキュムレータ１９が描かれている。このキャパシタンスには（ここに は詳しく図示していない）補助アキュムレータ２４が並列に接続されている。キ ャパシタンスは複数のコンデンサの並列接続をシンボル化している。 機械インバータ２０は、並列に接続されている（が独立して切替可能の）３つの スイッチ群４２によって形成され、前記スイッチ群４２の各々が３つの三相電圧 のそれぞれ１つを発生させることができる。スイッチ群４２の各々は、中間回路 のプラス極とマイナス極との間の２つの（独立して切替可能）のスイッチ４３の 直列回路である。直列回路は、その中心（すなわちスイッチ４３の中間）で三相 巻線３６の３つの巻線３６ａ、３６ｂ、３６ｃのそれぞれ一方と接続されている 。他方では３つの巻線３６ａ、３６ｂ、３６ｃが相互に接続されている。 スイッチ４３と平行にそれぞれリカバリダイオード４４が接続されている。前記 リカバリダイオードは、該ダイオードが通常は遮断され、対置されたスイッチが 開の場合にのみ、自己インダクタンスに基づいて作られた短時間の電流の流れを 反対方向に通過させるように極性化される。 各スイッチ４３は、複数の（たとえば５つの）ＭＯＳ電界効果型トランジスタの 並列回路をシンボル化し、これは制御装置３１から所望の振幅、周波数および位 相の三相交流電流を形成するために直接駆動される。 直流電圧変換器１８は、２つの従属モジュールを含む。すなわち１つは、電気エ ネルギーを低電圧レベル（１２Ｖ）から高い中間回路電圧レベル（６０Ｖもしく は３５０Ｖ）に移すことのできるモジュールであり、もう１つは − 逆に − 電 気エネルギーを高い電圧レベル（６０Ｖもしくは３５０Ｖ）から低電圧レベル（ １２Ｖ）に移すことのできるモジュールである。中間回路に配列された車載バッ テリを有する実施態様では、初めに挙げた従属モジュールを省くことができる。 初めに挙げた従属モジュールは、たとえばアクチュエータ４５である。前記アク チュエータは車載バッテリ１１のプラス極と接続されたインダクタンス４６の直 列回路と、該インダクタンスのマイナス極および中間回路のマイナス極と接続さ れたスイッチ４７とによって形成され、前記直列回路は、中心で（通過方向に極 性化された）ダイオード４８を介して中間回路のプラス極と接続されている。ス イッチ４７が閉じられている場合、環流電流は車載バッテリ１１のプラス極から マイナス極に流れる。スイッチ４７を開にした後、自己インダクタンス電圧はこ の電流の崩壊を防ぐ試みをし、この結果、短時間高い中間回路電圧レベル（３５ ０Ｖ）を超え、かつ、電流が（通常は遮断されている）ダイオード４８を通して 流れ、かつ、中間回路アキュムレータ１９を充電する。スイッチ４７を周期的に 開閉することにより、たとえば始動過程の準備として準定常充電電流が得られる 。スイッチ４７は直接制御装置３１によって駆動される半導体スイッチである。 第２の従属モジュールは、たとえば組合せ回路部と類似の機能を果たす電圧スケ ーラ４９である。前記電圧スケーラは、それぞれ並列接続されたリカバリダイオ ード５１を有する、中間回路のプラス極とマイナス極との間のスイッチ５０の２ つの直列回路を含む。高周波（ＨＦ）変圧器５２の１次巻線端は、それぞれ前記 直列回路の中心に接続されている。ＨＦ変圧器５２の２次巻線は、整流器および スムーサ５３を供給し、これらは再び車載バッテリ１１および場合により低電圧 アクセサリ類２３に供給する。スイッチ５０は半導体スイッチをシンボル化し、 前記半導体スイッチは直接制御装置３１から駆動される。スイッチの周期的な開 閉により、高周波の交流を発生させることができ、前記交流がＨＦ変圧器５２の ２次巻線でこれに対応する交流電圧を低電圧レベルに誘導し、前記交流電圧がユ ニット５３で整流および平滑化される。ここから生ずる直流電圧の正確な値は、 スイッチ５０を利用して回路周波数の変化により正確に調整することができる。 追加で電磁クラッチの機能および／または後置トランスミッションのための同期 装置の機能を実施することのできる図６に記載の電気的に二重の機械４は、駆動 軸、たとえば内燃機関１の駆動軸１０と、出力軸たとえばトランスミッション６ に連結されたトランスミッション軸５５との間のドライブトレイン２に置かれる 。該二重の機械は、それぞれ１つの耐捩り性の固定子８ａ、８ｂとそれそれ１つ の駆動軸もしくは出力軸とともに回転する回転子９ａ、９ｂとを有する２つの電 気機械４ａ、４ｂを含む。回転子９ａ、９ｂ − とともに駆動軸および出力軸 − は機械式ブリッジクラッチ６０ − ここでは形状嵌合式または摩擦係合式ク ラッチ − を利用して確実に機械的に互いに接続することができる。該回転子は 好ましくは、たとえば機械式、電気式、磁石式、電磁石式、油圧式または空気式 に制御された方式で駆動させることができる。別の実施形態では、ブリッジクラ ッチ６０は存在しない。 図７は図６に対応する二重機械４を示し、この二重機械では回転子９ａ、９ｂが 同軸配列で共通の固定子体５９に配列され、この固定子体は両方の（電気的に分 離された、または分離可能の）固定子８ａ、８ｂを収納し、かつ耐捩り性に、た とえば内燃機関１のクランクハウジング６１に固定される。（ここに図示してい ない）ブリッジクラッチは、たとえば回転子９ａ、９ｂが互いに軸方向にずれる ことにより形状嵌合式または摩擦係合式に取付けることができることにより実現 することができる。選択肢として該ブリッジクラッチは、たとえば回転子９ａ、 ９ｂ内に組込まれた摩擦クラッチまたは噛合クラッチにより形成することができ る。 図６および７の二重機械４の場合、駆動ユニット側の機械４ａをモータとして駆 動させながら、内燃機関１の直接始動がおこなわれる。 電磁クラッチおよび／または同期装置の機能をもつ図８に記載した電気的単体機 械４は、内部および外部の電磁作用要素を有し、この電磁作用要素は、電気機械 の一般の呼び方に準じて、ここでも回転子９および固定子８’と呼ぶことにする 。回転子９は耐捩り性に出力軸５５に、固定子８’は耐捩り性に駆動軸１０に接 続されている（別の − 図示していない実施形態ではこの配列は逆になる）。す なわち電気機械４は回転子の回転に加えて一体型として回転可能である。すなわ ち“固定子”の概念は該固定子の回転可能性に鑑みて比喩的な意味でのみ理解す るものとする。固定された電気機械 − たとえば回転磁界機械 − の場合、電流 供給を固定作用要素（すなわち固定子）に限定し、回転可能の作用要素（すなわ ち回転子）の電流を電流供給しないで誘導によってのみ行うことが可能であり、 ここでは − 両方の作用要素が回転可能であり − 前記作用要素のうち少なくと も１つ（ここでは固定子８’）に、回動する電気的接続（たとえばここに図示し ていないループ／ループリング-コンタクト）を介して電流が供給される。出力 軸５５は機械式クラッチにより、ここではシャシーまたはギヤボックスに対して 支持したブレーキ６２により回転に対して固定することができる。ここに示した 実施形態は、ブリッジクラッチをもたないが、別の実施形態（図示せず）は、軸 １０、５５の機械式接続に対して摩擦係合式または力係合式のブリッジクラッチ を装備している。機械４は、エンジンハウジング内にまたはそれに接して、トラ ンスミッションハウジング内にまたはそれに接して、またはドライブトレイン２ 内の任意の箇所に配置することができる。 電気機械４は、ブレーキ６２によって固定された出力軸５５に対して支持された 内燃機関１を直接始動させることができる。 電気的単体機械４は、− もちろん図６および７の二重機械と同様に − さまざ まな追加機能を実施することができる。 切替クラッチとして、および場合により発進クラッチとしての機能で、軸１０、 ５５の等速回転は、軸１０と５５との間の回転むらが優勢となり、すなわち固定 子８’と回転子９との間のクラッチすべりが正確に消滅するような機械４のトル ク発生磁界の調節により達成される。非同期機の場合、これはたとえば駆動トル ク方向と逆に回転する、適切な周波数および振幅の回転磁界の磁気スリップの調 節もしくは制御により達成される。（ここに図示していない）形状嵌合式のブリ ッジクラッチは、クラッチのすべりが消滅する場合、電磁損失が除去される。 能動的なトランスミッションの同期化は、かみ合わされたギヤ歯車が等速周速度 を有するようにギヤシフト中の駆動軸５５を加速または制動することに利用され る。この機能は、単体機械４の実施形態ではクラッチ機能なしでも実現すること ができる。軸の加速または制動は、内燃機関１の可変回転数で回転する駆動軸１ ０に対して支持しておこなわれる。この回転量は、それぞれの同期化に必要な機 械４の相対回転数の決定時および制御時に考慮される。 駆動軸１０の回転むらの低減は、車両の静止状態において回転に対してブレーキ ６２を利用して固定された回転子９に対して支持しながらおこなうことができる 。駆動走行時、連結されていない（または相互に連結されていない）ブリッジク ラッチの場合、駆動軸５５の回転むらは伝達されるトルクの高速の変化によって 低減することができ、しかも正の回転むらの場合、該トルクの低減（すなわちク ラッチすベりの増大）により、かつ負の回転むらの場合、該トルクの増大（すな わちクラッチすべりの低減）によりおこなうことができる。 追加の加速または制動は、連結されていないブリッジクラッチの場合、対応する トルクの発生により −ま たは換言すれば − より小さいまたはより大きいクラ ッチすべりの発生により可能である。電気機械４は、ＡＳＲコントロールユニッ トにおいて、クラッチすべりの大きすぎる駆動輪すべりがある場合、瞬間的に増 大し、これにより駆動輪に係合するトルクを低減するように取り込むことができ る。電流を発生するための発電機機能は、持続的に保持されるクラッチすべりに より達成される。 図９は、図８に記載の回転可能の作用ユニットを備えた電気機械の継続的形成で ある。この場合において固定子８’は持続的に駆動軸１０と連結されず、制御可 能の方式で３種類の連結状態を占めることができる。 １．駆動軸１０とカップリング（図１１と同様） ２．駆動軸１０とカップリングしないで自由に回転可能 ３．回転に対して固定 ２つの追加の機械式クラッチ、これは摩擦係合式クラッチであるが、好ましくは 形状嵌合式クラッチとすることができ、これは次のために利用される。すなわち 閉鎖状態で固定子８’を駆動軸１０とカップリングするエンジンカップリング６ ３（連結状態１）および閉鎖状態で、たとえばクランクハウジング６１と連結す ることにより、回転に対して固定する固定クラッチ（連結状態３）である。連結 状態２の場合、両方とも開にされる。すなわち同時に閉じた状態は禁止された状 態である。クラッチ６３、６４（図１２では回転対象の理由からのみ二重に記載 している）ならびにブリッジクラッチ６０は、たとえば機械式、電気式、油圧式 、または空気式で制御された方式で作動させることができる。 直接始動は、連結状態３でおこなわれる。個別的には電気機械４とクラッチ６０ 、６２、６３の制御は、以下のプロセスシーケンスにしたがって駆動システムの さまざまな駆動状態と機能によりおこなわれる。 Ｉ．内燃機関1の直接始動 １．ギヤをシフト（たとえば操作員による） ２．固定クラッチ６４とブリッジクラッチ６０’とが閉じられる。 ３．回転子９は電気機械４により内燃機関１と共回転し停止状態からアイドル 回転数に加速される。 II．車両の始動 １．ブリッジクラッチ６０が開かれる。 ２．回転子９が電気機械４により停止状態にされる。 ３．１速ギヤを入れる（たとえば操作員による）。 ４．固定クラッチ６４が開かれるため、固定子８’は自由に回転する。 ５．固定子８’は電気機械４により内燃機関の回転数に移される。 ６．エンジンクラッチ６３が閉じられる。 ８．回転子９は電磁的に始動定格トルクで加速される。すなわち固定子８’に より連動する。 ９．等速回転の場合、ブリッジクラッチ６０が閉じられる。 III．回転むらの低減による定常走行運転 １．エンジンクラッチ６３が開かれるため、固定子８’が自由に回転する。 ２．固定子８’は電気機械４により停止される。 ３．固定クラッチ６４が閉じられるため、内燃機関１の固定子８’とクランク ハウジングとの間の剛性接続が優勢になる。 ４．駆動軸１０の回転むらを低減するための交番トルクは、電気機械４によっ て作られる。 IV．接続 １．内燃機関の駆動トルクが取り去られる（場合により電気機械の支援による ）（たとえば操作員による）。 ２．ブリッジクラッチ６０が開かれる。 ３．ギヤが外される（たとえば操作員による）。 ４．回転子９が新たに挿入されるギヤの同期条件が満たされる新たな回転数に 加速または制動される。 ５．このギヤが挿入される（たとえば操作員による）。 ６．ブリッジクラッチ６０が閉じられる。 ７．内燃機関の駆動トルクが再び加えられる（たとえば操作員による）。 ステップＩのスタート後、回転むらの低減はアイドル回転数でも可能である。 クラッチ６０、６３、６４を閉じるのは、その都度、相対速度が消えた場合にの みおこなわれる。発電機機能と制動または駆動の定トルクとは − 同期機能およ び回転むらの低減と同様に − ブリッジクラッチ６０が閉じられている場合およ び固定クラッチ６４が閉じられている場合、電気機械４のこれに対応する制動も しくは駆動トルクにより実現される。 図１０に記載する電気機械４は、機能的に広範囲に図９に相当するため、図９の 実施態様はここでも − 該実施形態が以下に挙げる差異に該当しない限りにおい て − 適用する。図９に記載の機械との本質的な違いは、“回転可能の回転子” から“固定された回転子”への切替がクラッチの開閉によって機械的におこなわ れず、電気的な方法でおこなわれることである。もう１つ別の相違は、ここに示 した機械４では駆動軸１０と出力軸５５の役割が図１２と異なり逆に変わってい ることであり、これが機能方式において若干の − 以下に詳しく述べる − 違い をもたらしている。ただし（図示していない）実施形態では、駆動軸１０と出力 軸５５の役割は、図１２の役割に対応している。すなわちこの実施形態には前記 の違いは現れない。 ここに示した電気機械４では − 上述のように −（外置型）固定子８’と（内 置型）回転子９とが耐捩り性にかつ脱連結不能に出力軸５５もしくは駆動軸１０ と連結される。回転可能の固定子８’に追加して機械４は、回転に対して固定さ れた固定子8を装備しており、この固定子は（たとえば）クランクハウジング６ １に対して支持される。固定子は回転可能の固定子８’に直接隣接しており、し かも軸方向に（たとえば）内燃機関１の方にずれている。該固定子は、回転可能 の固定子８’と同軸に配置され、前記回転子と内径は同じである。両方の固定子 ８’、８の巻線３６は独立しているため、該巻線はその磁界発生で脱連結してい るか、または脱連結可能である。回転子９は、これが軸方向に本質的に両方の固 定子８’、８の作用面を介して延長するような幅に形成される。ブリッジクラッ チ６０は − 図１２のように − 出力軸５０とともに駆動軸１０を連結する。別 の実施形態（図示せず）では回転子９は外置型であり、固定子８’、８は内置型 である。 固定された固定子８と回転可能の固定子８’との間の切替は、切替可能の供給ユ ニットを利用して、ここでは適切な切替可能のインバータ１７を利用しておこな われる。前記インバータは、直接始動、回転むらの低減、車両の制動および加速 の機能ならびに発電機機能のために固定された固定子８か、または電磁クラッチ または同期化の機能のために回転可能の固定子８’か、そのいずれかのためにそ の都度必要な電流と電圧を供給し、前記インバータはこれらの慣性と顕著な時間 的遅れなしで切替えることができる。 図９と異なり“同期化”の機能は、回転可能の固定子８’と回転子９との間のト ルク発生により制御され、これは制御技術的には可変回転数の駆動軸１０に対し て支持するためコスト的に割高である。これは、図１３に記載する機械４の場合 、ブリッジクラッチ６０が駆動方向にみて、固定された固定子８と回転子９とに よって形成された電気機械の後に置かれるのに対し、図９に記載する機械４の場 合、固定された固定子では電気機械４の前に置かれることである。駆動軸１０と 出力軸５５の役割が図１３に対して逆に変わっている（図示していない）実施態 様では、この機能的差は図１２に対しては存在しない。 別の実施態様ては、両方の固定子８、８’は同時かつ独立して２つの独立供給装 置、この場合ではインバータ１７を利用して供給される。これは、固定された固 定子８に割当てられた機能の実施態様を可能にし、たとえば発電機機能および回 転むらの低減の機能は、回転可能の固定子８’に割当てられた機能、たとえば電 磁式クラッチ機能の実施態様においても可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マスベルク，ウルリッヒ ドイツ連邦共和国・ディ−51503・レスラ ート・ノネンヴェク・116 (72)発明者 ペルス，トーマス ドイツ連邦共和国・ディ−46359・ハイデ ン・ミューレンヴェク・13 (72)発明者 ツェイエン，クラウス・ペーター ドイツ連邦共和国・ディ−50670・ケル ン・フォン−ヴェルト−シュトラーセ・44 (72)発明者 グリュンドゥル，アンドレアス ドイツ連邦共和国・ディ−81377・ミュン ヒェン・ハーゼネイシュトラーセ・20 (72)発明者 ホフマン，ベルンハルト ドイツ連邦共和国・ディ−82319・シュタ ーンベルク・オットー−ガスナー−シュト ラーセ・３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に車両のための駆動システムであって、 駆動ユニット、特に内燃機関（１）と、 電気機械が停止状態から共に回転して駆動ユニットを始動できるように形成さ れた前記駆動ユニットの駆動軸（１０）に直接連結されたまたは連結可能の電気 機械（４）と、 前記駆動ユニットの自動始動停止制御装置と、 を有する駆動システム。 ２．電気機械（４）の回転子（９）が駆動軸（１０）または該駆動軸の延長部に 載置される請求項１記載の駆動システム。 ３．始動停止制御装置が、停止条件が存在するとき、駆動ユニットの自動停止を 行い、前記停止条件の中に特に以下の個別条件：すなわち無負荷、高速回転条件 、駆動ユニットのアイドル回転数、車両の停止、駆動ユニットの切離し、どのギ ヤも挿入されていない、常用ブレーキまたは駐車ブレーキの作動、停止スイッチ の作動、の個別条件の１つまたはそれ以上が加わる請求項１または２記載の駆動 システム。 ４．始動停止制御装置が、始動条件が存在するとき、電気機械（４）を利用して 駆動ユニットの自動始動を行い、前記始動条件の中に以下の個別条件：すなわち アクセルペダルの踏み込み、常用ブレーキもしくは駐車ブレーキの解除、クラッ チの踏み込み、ギヤシフトレバーの接触または操作、ギヤの挿入、始動スイッチ の作動、の個別条件の、特に１つまたはそれ以上が加わる上記請求項のいずれか １項記載の駆動システム。 ５．電気機械（４）が少なくとも本質的に駆動ユニットのアイドル回転数に達す るまで駆動しながら作用する上記請求項のいずれか１項記載の駆動システム。 ６．電気機械が駆動ユニットの停止時に電気ブレーキとして高速運転条件で作用 する上記請求項のいずれか１項記載の駆動システム。 ７．電気機械（４）が回転磁界形機械または進行波形機械である上記請求項のい ずれか１項記載の駆動システム。 ８．電気機械（４）の磁界のために必要な、可変周波数、振幅および／または位 相の電圧および／または電流を発生させるための少なくとも１つのインバータ（ １７）を有する上記請求項のいずれか１項記載の駆動システム。 ９．電気機械（４）がさらに回転むらを能動的に低減する機能を有する上記請求 項のいずれか１項記載の駆動システム。 １０．電気機械（４）が高速で交番し、しかも正の回転むらの場合、制動トルク を、かつ、負の回転むらの場合、駆動トルクを発生し、および／または駆動作用 または制動作用または発電機の作用を達成するために、正もしくは負の定トルク を発生する請求項９記載の駆動システム。 １１．正の回転むらの低減で得られたエネルギー（回転むら制動エネルギー）お よび／または制動された定トルクで得られたエネルギー（定トルク制動エネルギ ー）が、少なくともその一部が蓄積され、かつ、少なくともその一部が再利用さ れ、場合により負の回転むらを低減するために再利用される、請求項９または１ ０記載の駆動システム。 １２．電気機械（４）がさらに電流を供給するための発電機の機能を有する上記 請求項のいずれか１項記載の駆動システム。 １３．電気機械（４）が特に車両を加速もしくは制動し、および／または、アン チスリップコントロールの枠内で制動により駆動輪のすべりを低減するために、 駆動軸（１０）の加速および／または制動を引き起こしまたは支援することがで きる上記請求項のいずれか１項記載の駆動システム。 １４．電気機械（４）が比較的高い電圧レベルで電流を提供する請求項１２また は１３記載の駆動システム。 １５．電気機械（４）が − 最大トルクに対して − 高いトルク密度を有し、特 に０．０１Ｎｍ／ｃｍ³以上である上記請求項のいずれか１項記載の駆動システ ム。 １６．インバータ（１７）が、特にインバータ（１７）のエレクトロニクススイ ッチ（４３、４７、５０）を流体冷却、特に蒸発槽冷却をしながら、コンパクト に構成される請求項８ないし２０のいずれか１項記載の駆動システム。 １７．電気機械（４）がドライブトレイン（２）の電磁式クラッチとしておよび ／または能動的ギヤ同期化装置として、またはその一部として作用する上記請求 項のいずれか１項記載の駆動システム。 １８．特に車両のための駆動システムの駆動方法であって、前記駆動システムが 、 駆動ユニット、特に内燃機関（１）と、 前記駆動ユニットの駆動軸（１０）に直接連結されたまたは連結可能の電気機 械（４）と、 を有し、 前記駆動ユニットが始動停止制御装置により自動停止および自動始動され、その 際、電気機械（４）が停止状態から共に回転して前記駆動ユニットを始動する方 法。 １９．駆動システムが請求項１ないし１７のいずれか１項にしたがって使用され る請求項１８記載の方法。