JP2004507665A - ハイブリッド式駆動システムのスタート方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、バッテリー（１）と、内燃機関（９）と、少なくとも２つの電子機器（５，８）とを有するハイブリッド式駆動システムのスタート方法であって、電子機器のうち少なくとも１つを内燃機関（９）のスタートために利用するという形式の方法に関する。温度が非常に低い場合にも確実なスタートは、スタートフェーズによって、電子機器（５）の少なくとも１つを内燃機関（９）とは減結合されている状態においてバッテリー（１）から電気エネルギーを供給することで前以て決められているまたは前以て決めることができる回転数にしかつ引き続いて発電機運転に制御しかつ発電機運転において得られる電気エネルギーを前記電子機器の少なくとも１つの別の電子機器（８）に供給し、それから該電子機器によって内燃機関（９）をスタートさせることによって実現される。

Description

【０００１】
本発明は、バッテリー、内燃機関および少なくとも２つの電子機器を有し、該電子機器のうちの少なくとも１つが内燃機関のスタートのために利用される、ハイブリッド式駆動システムのスタート方法に関する。
【０００２】
今日の自動車において内燃機関は慣用のスタータを介してスタートされる。スタータおよびクラッチ軸に対するその連結は、スタートのために必要であるスタートモーメントを極めて低い温度（−１０℃以下）でもどんなときにでも供給することができるように実現されている。このために必要な電流は通例、１２Ｖの鉛酸バッテリーから供給される。
【０００３】
例えばＰＣＴ／ＤＥ９９／０３０２６号およびＤＥ１９７３９９０６Ａ１に記載されているような、ハイブリッド式駆動システムを備えた自動車は内燃機関の他に、１つまたは複数の電子機器、すなわちモータとしても発電機としても作動することができる電子機器を有している。
【０００４】
この形式のハイブリッド式駆動システムでは好適には大抵従来のスタータは使用されない。スタータの機能は存在している電子機器が引き受ける。電子機器の、内燃機関との結合はスタート時には最適化されておらず、電子機器はバッテリーから高い電流を要求する。ハイブリッドカーのバッテリーは従来の車両の場合により著しく高い電力に対して設計されているにも拘わらず、温度が低い場合には殊に、必要な電流がバッテリーによって用意できないということがしばしば起こるのである。
【０００５】
本発明の課題は、低い温度においても内燃機関の確実なスタートが保証されるようにした、冒頭に述べた形式のハイブリッド式駆動システムのスタート方法を提供することである。
【０００６】
この課題は請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決される。これによれば、スタートフェーズの開始とともに、電子機器の少なくとも１つが内燃機関とは減結合されている状態においてバッテリーから電気エネルギーを供給することで前以て決められているまたは前以て決めることができる回転数にもっていかれかつ引き続いて発電機運転に制御されかつ発電機運転において得られる電気エネルギーが前記電子機器の少なくとも１つの別の電子機器に供給され、それから該電子機器によって内燃機関がスタートされる。
【０００７】
スタートフェーズの期間に内燃機関とは切り離されている状態において当該の電子機器を低い温度においても使用できる、バッテリーからのエネルギーによって比較的迅速に（例えば数秒以内に）非常に高い回転数に持っていくことができる。それから続く発電機運転（もしくはジェネレータモード）において当該の単数または複数の電子機器によって生成される電気エネルギーが有利にはバッテリーの電気エネルギーに対して付加的に、内燃機関のスタートのために使用することができる。
【０００８】
その際有利な形態によれば、内燃機関のスタートフェーズにおいて少なくとも１つの電子機器によって生成される電圧が一定に調整されるようになっている。その際バッテリーにおける電圧の落ち込みは当該の単数または複数の電子機器の発電機運転によって調整することができるので、内燃機関を駆動制御する、モータ運転（モード）において回転する単数または複数の別の電子機器は最大のモーメントを供給することができる。
【０００９】
内燃機関をできるだけ高いモーメントでスタートさせるために、少なくとも１つの別の電子機器に付加的に電気エネルギーをバッテリーから給電すると有利である。
【００１０】
内燃機関のスタート過程は更に有利には次のようにして支援される：内燃機関のスタートのために、発電機運転期間の、少なくとも１つの電子機器の減速するトルクが一緒に利用される。
【００１１】
少なくとも１つの電子機器の回転数が検出されたバッテリー状態に依存して前以て定められるように設定されていれば、例えば発電機運転に対して設けられている単数または複数の電子機器の最高の可能な回転数までもっていかないようにすることで、その都度のバッテリー状態に依存してスタートフェーズを短縮することができる。
【００１２】
述べてきた構成によって、バッテリーからのエネルギーはまず少なくとも１つの電子機器において運動エネルギーの形において一時蓄積されてから、内燃機関のスタートが行われる。蓄積された運動エネルギーはスタートの際短い時間において、少なくとも１つの当該電子機器が発電機運転に移行することによって、電流生成のために利用される。少なくとも１つの電子機器における運動エネルギーの電気エネルギーへの変換によって、スタートの際に短時間で温度が非常に低い場合にも十分に高い搭載電源出力を使用することができる。付加的な利点として、発電機運転において作動されるべき少なくとも１つの電子機器の加速の際にバッテリーが加熱され、これにより内燃機関のスタートの際に既に、少なくとも１つの別の電子機器によって、バッテリーから一層多くの出力を取り出すことができる。
【００１３】
次に本発明を図面を参照して実施例に基づいて詳細に説明する。その際：
図１はハイブリッド式駆動システムの冷間スタートの原理を大まかに説明し、
図２はハイブリッド式駆動システムのスタートの際のシーケンスを示し、
図３は電子機器および内燃機関の回転数の特性経過を示し、
図４は本発明のスタート方法が実施可能である、それ自体公知のハイブリッド式駆動システムの概略を示す。
【００１４】
図１には、内燃機関９および２つの電子機器５，８を備えたハイブリッド式駆動システムの例とした冷間スタートの原理が示されている。バッテリー１はケーブル２を介して電子機器５ないしその他の電子機器８の制御装置３，６に接続されている。例えばパルス幅変調インバータとして実現されている制御装置３，６は相応の線路４，７を介して電子機器５，８を駆動する。その際（図示されていない）外部の制御装置を介してバッテリー電流に対する監視装置も考慮して目標値、例えば回転数またはモーメントを相応の線路１２を介して前以て定めることができる。一方の電子機器５は切り離し段１０、例えばクラッチを用いて内燃機関９から運動学的に切り離して、この電子機器が最初、モータ運転において前以て決められているまたは前以て決めることができる回転数にされかつ引き続いて発電機運転において運転されることができかつ別の電子機器８が駆動制御電流を使用することができるようにしている。別の電子機器は変速機１３を介して内燃機関９に接続されている。電子機器５の発電機電流の他に、スタートに対する別の電子機器８に有利にはバッテリーのできるだけ高いエネルギーが供給されて、該別の電子機器８によって内燃機関９のスタートのためにできるだけ高いモーメントが実現される。
【００１５】
図２に示されている、内燃機関のスタートの際のシーケンスダイヤグラムによれば、まずクラッチ４が開放されかつ電子機器５ができるだけ迅速かつ最大のバッテリー出力で例えばもちうる最高回転数に加速される。その際電子機器５はモータ運転で動作する。電子機器が前以て決められている回転数に達するや否や、この電子機器は発電機運転にされかつ一定の電圧に調整される。引き続いて別の電子機器８が駆動制御されて、内燃機関ができるだけ高いモーメントでスタートされるようにする。その際発生するバッテリー電圧の落ち込みは発電機運転で動作する電子機器５を用いて追従調整されるので、別の電子機器８は引き続き最大のモーメントを供給することができる。電子機器５の発電機運転においてその前に蓄積された運動エネルギーが搭載電源網に対する電気エネルギーに変換される。運動エネルギーを蓄積するためにロータの他に、接続されている変速機段およびカウンターシャフトも利用することができる。
【００１６】
それ自体冒頭に述べた従来技術から公知でありかつ図４に示されているようないわゆるデュアル−Ｅ形変速機を備えたハイブリッド式駆動システムではスタート過程は例えば次のように実行される：
○　カウンターシャフトＳに対して速度段が挿入されない。カウンターシャフトＳ、ひいては電子機器５は空転することができる。
【００１７】
○　別のカウンターシャフトＬに任意の速度段が挿入されかつパーキング位置にロックされるまたは車輪ブレーキが操作される。従ってカウンターシャフトＬはロックされる。
【００１８】
○　そこで電子機器５は使用することができる電流で十分高い回転数にされる。ロータ、変速機段およびカウンターシャフトＳの慣性において運動エネルギーが蓄積される。
【００１９】
○　それから電子機器５は最大の発電機トルクで制動される。電子機器５のロータ、ひいてはカウンターシャフトＳも減速される。カウンターシャフトＳにおける減速するトルクは遊星歯車Ｐ２のギヤ比で内燃機関に対してスタートモーメントを生成し、これは電気エネルギーに対して付加的にスタートのために用いられる。
【００２０】
○　電子機器５の電流は、別の電子機器８を駆動制御するために利用される。従ってこの電子機器は内燃機関の加速のためのモータとして作用する。その際有利には、最大可能なバッテリー電流が付加的に利用される。
【００２１】
図４には、クランク軸ＫＷ、出力軸ＡＷおよび別の遊星歯車Ｐ１並びに詳細に示されていない変速機部分が示されている。
【００２２】
図３には、説明してきたスタート過程において生じるような、２つの電子機器５，８および内燃機関の回転数の経過が時間に関して図示されている。まず、電子機器５の回転数が使用できるようになっているバッテリー出力を用いて前以て決められている、例えば最大の回転数にされ、それから電子機器５が時点ｔ１で発電機運転に制御される。発電機運転において電子機器５によって生成される電流は別の電子機器８に供給され、この電子機器によって内燃機関はスタートするように駆動制御される。時点ｔ２で内燃機関は新たにスタートしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ハイブリッド式駆動システムの冷間スタートの原理の概略図である。
【図２】
ハイブリッド式駆動システムのスタートの際のシーケンス線図である。
【図３】
電子機器および内燃機関の回転数の特性経過曲線図である。
【図４】
本発明のスタート方法が実施可能である、それ自体公知のハイブリッド式駆動システムの概略図である。

Claims (5)

  1. バッテリー（１）と、内燃機関（９）と、少なくとも２つの電子機器（５，８）とを有するハイブリッド式駆動システムのスタート方法であって、前記電子機器のうち少なくとも１つを内燃機関（９）のスタートために利用するという形式の方法において、
    スタートフェーズの開始とともに電子機器の少なくとも１つ（５）を内燃機関（９）とは減結合されている状態においてバッテリー（１）から電気エネルギーを供給することで前以て決められているまたは前以て決めることができる回転数にしかつ引き続いて発電機運転に制御しかつ
    発電機運転において得られる電気エネルギーを前記電子機器の少なくとも１つの別の電子機器（８）に供給し、それから該電子機器によって内燃機関（９）をスタートさせる
    ことを特徴とする方法。
  2. 内燃機関（９）のスタートフェーズにおいて少なくとも１つの電子機器（５）によって生成される電圧を一定に調整する
    請求項１記載の方法。
  3. 前記少なくとも１つの別の電子機器（８）に付加的に電気エネルギーをバッテリー（１）から給電する
    請求項１または２記載の方法。
  4. 内燃機関（９）のスタートのために、発電機運転期間に前記少なくとも１つの電子機器（５）の減速するトルクを一緒に利用する
    請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 前記少なくとも１つの電子機器（５）の回転数を検出されたバッテリー状態に依存して前以て定める
    請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
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