JP2005510650A - 車両のハイブリッド駆動システムの作動特性の制御のための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両のハイブリッド駆動システムの作動特性の制御のための方法に関するものである。この場合前記ハイブリッド駆動システムは、原動機として１つの内燃機関と少なくとも１つの電気機械を含み、当該原動機の被駆動軸は、車両のドライブトレーンに連動可能である。本発明によれば、少なくとも１つの電気機械（２０，２２）の所期の制御によって、ハイブリッド駆動システム（１４）のエンジンブレーキトルク特性曲線（５２）が設定される。

Description

【０００１】
本発明は、車両のハイブリッド駆動システムの作動特性の制御のための方法に関している。この場合前記ハイブリッド駆動システムは、原動機として１つの内燃機関と少なくとも１つの電気機械を含んでおり、当該原動機の被駆動軸は、車両のドライブトレーンと作用接続（連動）可能である。
【０００２】
従来技術
車両のためのハイブリッド駆動システムは、公知である。ここで取り上げているハイブリッド駆動システムは、少なくとも１つの電気機械と組合わされており、そのためここでは複数の駆動源が使用されている。ここでは車両のドライバによる所定の要求に応じて、これらの駆動源が選択的にその駆動トルクを車両のドライブトレーンに供給している。これによってそれ自体公知の形で具体的な走行状況に依存して、特に快適な走行性の改善とエネルギ消費の低減並びに有害物質排出の低減に起用できる様々な駆動構成が可能となる。
【０００３】
車両用のハイブリッド駆動システムとしては、内燃機関と電気機械の直列ないし並列配置や混合配置が公知である。電気機械は、それぞれの配置構成に応じて内燃機関のドライブトレーンに直接的もしくは間接的に切換接続可能である。内燃機関および/または電気機械の作用接続（連動）に対しては、これらを、伝動装置、例えばプラネタリギヤボックスなどやクラッチを介して相互に連動可能に配置させることが公知である。
【０００４】
公知の形式によれば、内燃機関が車両の主駆動源として機能し、それに対して電気機械は、具体的な走行状況に応じてオン/オフされる。駆動構想のもとで公知なのは、車両ドライバから負のトルク要求があった場合に、内燃機関はエンジンブレーキトルクを供給し、これは目下のエンジン回転数に依存して内燃機関の内部ロスによって定められる。車両ドライバによる負のトルク要求の時に、例えばマニュアルトランスミッションや油圧式コンバータ（オートマチックトランスミッション）の操作によってシフトチェンジが行われるならば、ドライブトレーンに作用する回転数の跳躍的変動に基づいて（選択された変速段に応じて）駆動システムの駆動トルクの経過に跳躍的変動が生じる。このことは、内燃機関のエンジンブレーキトルクが回転数に依存していることに起因している。
【０００５】
発明の利点
それに対して請求項１の特徴部分に記載の本発明による方法は、車両ドライバによる負のトルク要求（エンジンブレーキトルク要求）の際に、エンジンブレーキトルクが内燃機関のエンジン回転数に依存しないことが達成される。ハイブリッド駆動システムの少なくとも１つの電気機械の所期の制御によってハイブリッド駆動システムのエンジンブレーキトルク特性曲線が設定されることによって、車両速度に依存する、ハイブリッド駆動システムのエンジンブレーキトルク特性曲線が所期のように制御できる。少なくとも１つの電気機械の制御により、内燃機関のエンジンブレーキトルクは、部分的に若しくは完全に補償調整でき、あるいは電気機械の発電モードによって付加的なエンジンブレーキトルクが生成できる。
【０００６】
特にドライブトレーンからの例えばクラッチ操作による内燃機関の分離によって、エンジンブレーキトルクを、少なくとも１つの電気機械のみによってもたらすことも可能となり、それによって、車両ドライバにとって違和感のない車両エンジンブレーキトルク特性が生じる。いずれにせよ、電気機械からもたらされる制御のバリエーションによって、内燃機関及びハイブリッド駆動システムの回転数変動に起因するエンジンブレーキトルクの跳躍的特性が補償できるようになる。
【０００７】
本発明の有利な構成によれば、ハイブリッド駆動システムのいわゆるセーリングモード（Segelbetrieb）が、ドライブトレーンからの内燃機関の分離なしでも行われる。内燃機関によってもたらされるエンジンブレーキトルクが、少なくとも１つの電気機械の制御、すなわちその正のトルクによって正確に補償される。車両の減速は、車両に作用する車両の走行抵抗のみによって生じる。
【０００８】
さらに本発明の有利な構成例によれば、少なくとも１つの電気機械の所期の制御によってエンジンブレーキトルク特性曲線が、車両ドライバの制動要求に依存して可変である。これにより、ハイブリッド駆動システムのエンジンブレーキトルクの増加による制動支援が簡単な形式で可能となる。本発明のさらに別の有利な構成例は従属請求項に記載されている。
【０００９】
図面
次に本発明の実施例を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。この場合
図１は、内燃機関のトルク特性曲線を示したものであり、
図２は、車両の被駆動トルクの経過特性を示した図であり、
図３は、車両のハイブリッド駆動システムを概略的に示した図であり、
図４は、ハイブリッド駆動システムのエンジンブレーキトルク制御のブロック回路図であり、
図５は、ハイブリッド駆動システムの駆動源によるエンジンブレーキトルク特性曲線経過を示した図であり、
図６は、ハイブリッド駆動システムの様々なエンジンブレーキトルク特性曲線経過を示した図であり、
図７は、車両の制動要求に依存してエンジンブレーキトルク制御のコーディネートを表わすフローチャートである。
【００１０】
実施例の説明
図１には本発明の説明のために、内燃機関のトルク特性曲線が回転数に亘って示されている。一方の側には車両ドライバの出力要求のもとで最大のトルク特性曲線１０が示されており、もう一方の側には、車両ドライバの負の出力要求のもとでエンジンブレーキトルク特性曲線１２が示されている。負の出力要求は、車両ドライバが車両のアクセルペダルを踏み込まない場合に、つまりアクセルペダル位置が０の位置かほぼ０の位置を占める時に存在する。エンジン回転数ｎが高ければ高いほど、エンジンブレーキトルクも高くなる。このエンジンブレーキトルクは、内燃機関の駆動トルクに対して負の値であり、特に内燃機関の内部ロス、特に摩擦などに依存する。エンジンブレーキトルク特性曲線１２の情報には、１つの領域１５が示されており、この領域１５は、内燃機関の制御（例えば自己着火式でない内燃機関の場合にはスロットル弁位置または点火角の設定、自己着火式内燃機関の場合には燃料噴射量）によって設定できない。内燃機関の作動点は、エンジン回転数ｎとトルクＭによって定まることは明らかである。この場合上方の限界は最大トルク特性曲線１０によって仕切られ、下方の限界はエンジンブレーキトルク特性曲線１２によって仕切られる。
【００１１】
図２には、被駆動トルクＭ_Ａが時間ｔに亘って示されている。ここでは時点ｔ1において、内燃機関と連動するトランスミッションが例えばマニュアルシフトまたはオートマチックシフトによって切換えられることがみてとれる。そのため、被駆動トルクＭ_Ａの跳躍的な変化が車両ドライバによる内燃機関への負のトルク要求のもとで生じている。この被駆動トルクＭ_Ａの跳躍的な変化は、車両の駆動輪に対して影響を及ぼし、ひいては走行快適性を損なわせる。
【００１２】
図３には、車両のハイブリッド駆動システム１４が概略的に示されており、この駆動システムは、図１および図２に示された特性曲線を有する内燃機関１６を含んでいる。図３の図面は、パラレルハイブリッド駆動システムであり、この場合はドライブトレーン１８が内燃機関１６の他に少なくとも１つ、ここでは２つの電気機械２０ないし２２を含んでいる。ドライブトレーン１８は、クラッチ２４，２６，２８並びに変速機３０を含んでいる。クラッチ２４，２６および/または２８の操作と、内燃機関１６もしくは電気機械２０および/または２２の制御によって、当該ドライブトレーン１８の被駆動軸３２には選択可能な駆動トルクが設定可能である。この種のパラレルハイブリッド駆動システム１４の構造および作用は一般に公知である。そのため本願明細書の枠内ではこれに関する詳細な説明は省く。
【００１３】
図４には、図３に示した装置のエンジンブレーキトルクの制御手段が示されている。ここでは、車両ドライバによる負のトルク要求が存在していることが前提とされる。すなわち、アクセルペダルがゼロの位置ないしはほぼゼロの位置にあることが前提とされる。この負のトルク要求３４は、エンジンブレーキトルクコーディネータ３６に供給される。エンジンブレーキトルクコーディネータ３６は、ここでは詳細には示していないが例えば当該ハイブリッド駆動システム１４の制御機器（エンジン制御機器）の構成要素である回路装置によって形成されていてもよい。エンジンブレーキトルクコーディネータ３６は、制御信号３８，４０，４２を出力する。これらの制御信号３８，４０，４２を用いることによって、内燃機関１６ないし電気機械２０，２２の制御が次のように行われる。すなわちこれらの制御信号によって所定のトルクＭ_１６，Ｍ_２０，Ｍ_２２が要求されるように行われる。これらのトルクはドライブトレーン１８に作用する。図示の例では、２つの電気機械２０および２２から出発しており、この場合この電気機械の数はこれ以上であってもこれ以下であってもよい。そのため電気機械２０および２２に相応する数の制御信号が、ブレーキトルクコーディネータ３６から提供される。エンジンブレーキトルクコーディネータ３６には、さらに制御信号４４が供給されており、この制御信号は、変速機３０の目下の変速比、つまりその変速段位置に相応してる。
【００１４】
図５ａには、再び内燃機関１６のエンジンブレーキトルク特性曲線１２が示されており、この場合その回転数ｎとの依存性が明らかである。図５ｂには、最大限可能なトルク特性曲線と最小限可能なトルク特性曲線４６ないし４８が電気機械の回転数ｎ_Ｅに亘って示されている。この電気機械の回転数ｎ_Ｅは、例えば給電電圧の高さに依存しており、そのため信号４０および４２（図４）を用いて電気機械２０および２２の回転数ｎ_Ｅ並びにそのトルクＭ_Ｅが制御される。
【００１５】
図５ａおよび図５ｂに基づけば、内燃機関１６のトルク特性曲線と電気機械２０ないし２２のトルク特性曲線の重畳によって、当該ハイブリッド駆動システム１４の結果的に生じるエンジンブレーキトルク特性曲線が設定できることが明らかである。クラッチ２４，２６および２８の閉成のもとで、重畳されるトルクＭ_ＶないしＭ_Ｅの和がハイブリッド駆動システム１４の最大の達成可能エンジンブレーキトルクである。トルクと回数ｎ_Ｖないしｎ_Ｅの依存性によって、目下の車両速度ｖとの依存性が得られる。
【００１６】
図６では、内燃機関１６のエンジンブレーキトルク特性曲線１２と、電気機械２０ないし２２の最大もしくは最小のトルク特性曲線４６，４６′および４８，４８′の重畳が明らかにされている。この場合それぞれトルクが車両速度ｖに亘ってプロットされている。エンジンブレーキトルク特性曲線１２は、特性曲線群（一点破線）としてプロットされており、この場合は、変速機３０の目下のシフト状態からエンジンブレーキトルク特性曲線１２の種々異なる経過が生じている。この図６では、エンジンブレーキトルク特性曲線１２の５つの特性曲線がプロットされており、従ってここでは５段変速機３０に基づいている。符号４６ないし４６′は、電気機械２０ないし２２の最大のトルク特性曲線を表わしており、符号４８ないし４８′は、電気機械２０ないし２２の最小のトルク特性曲線を表わしている。
【００１７】
クラッチ２４，２６および２８の操作に相応して内燃機関１６若しくは電気機械２０及び２２の様々な制御量が当該ハイブリッド駆動システム１４の全エンジンブレーキトルクに対して選択され得る。この場合例えば以下の可能性が挙げられる。
【００１８】
１：クラッチ２８が解離され、それによってエンジンブレーキトルクは専ら電気機械２０によって定まる、
２：クラッチ２６，２８が閉成され、クラッチ２４は解離されることによって、当該ハイブリッド駆動システム１４のエンジンブレーキトルクは電気機械２０および２２によって定まる、
３：クラッチ２４，２６，２８がそれぞれ閉成され、それによって当該ハイブリッド駆動システム１４のエンジンブレーキトルクは電気機械２０及び２２並びに内燃機関１６によって定まる。
【００１９】
この場合、クラッチ２４，２６及び２８の制御並びに電気機械２０及び２２の制御に依存して、内燃機関１６のエンジンブレーキトルク特性曲線１２の種々異なる重畳が可能である。クラッチ２４の解離によって、いわゆるセーリングモードが現れる。それにも係わらずこの場合にはエンジンブレーキトルクが、電気機械２０及び２２によって制御され得る。
【００２０】
図６では符号５０によってハイブリッド駆動システム４の最大限可能なエンジンブレーキトルク特性曲線が示されている。これは内燃機関１６のエンジンブレーキトルク特性曲線１２と電気機械２０および２２の最小のトルク特性曲線４８，４８′の重畳によって得られる。図６からも明らかなように、この最大限可能なエンジンブレーキトルク特性曲線５０は、車両速度ｖに亘って非恒常性を含んでいる。そのためエンジンブレーキトルクコーディネータ３６によってエンジンブレーキトルク特性曲線５２が選択される。これは最大限可能なエンジンブレーキトルク特性曲線５０を恒常的な経過を考慮して最大限適応化させたものである。この選択されたエンジンブレーキトルク特性曲線５２は、次のことによって得られる。すなわち、エンジンブレーキトルクコーディネータ３６において各車両速度ｖ毎に変速機３０の変速位置に依存して（信号４４）内燃機関１６もしくは電気機械２０および２２に対する制御信号３８，４０，４２を取出すことによって得られる。これによって例えば電気機械２０および２２は、エンジンの作動中もしくは発電動作中にその最大ないし最小の特性曲線４６，４８内で駆動できる。それによりそれらの特性曲線の重畳によって、当該ハイブリッド駆動システム１４のエンジンブレーキトルク特性曲線が設定されるものとなる。
【００２１】
もちろん相応するルーチンの処理によって他のエンジンブレーキトルク特性曲線を選択することも可能である。場合によっては、エンジンブレーキトルクコーディネータ３６は、特性マップ制御機能も備え、これによって、車両のさらなるパラメータに依存して同じ車両速度ｖに対して異なったエンジンブレーキトルクを設定することも可能となる。
【００２２】
これに対しては例えば図７には、車両の制動操作に依存したエンジンブレーキトルク特性曲線５２の変化例に対するフローチャートが示されている。先ずフィールド６０においては負のトルク要求が生じていない（車両ドライバによるエンジンブレーキトルクなし）。エンジンブレーキトルクの要求の有無は常時、問合せ６２を介して検査される。このことは例えばアクセルペダルの位置の検査によって行うことができる。アクセルペダルの位置が所定の限界値よりも下方であるならば、エンジンブレーキトルクコーディネータ３６が信号３４（負のトルク要求）によって活動化される。アクセルペダルの位置が所定の限界値を下回っていない場合には、要求は、“エンジンブレーキトルクなし”のままである（フィールド６０）。
【００２３】
エンジンブレーキトルクコーディネータ３６は、信号３８，４０，４２を生成する。それによりエンジンブレーキトルク特性曲線５２が生じる。このエンジンブレーキトルク特性曲線５２は、図６からも明らかなように速度に依存して定められている。
【００２４】
エンジンブレーキトルクの要求の間に車両ドライバによって車両制動装置の操作が行われたならば（これは例えばブレーキランプスイッチへの信号の印加によって検出され得る）、問合せステップ６４から制動装置の操作のもとで、信号がエンジンブレーキトルクコーディネータ３６へ供給される。さらにこのエンジンブレーキトルクコーディネータ３６は、エンジンブレーキトルクを一度だけ高める（フィールド５２＋）。新たなブレーキ操作が車両ドライバによって行われたならば（問合せ６６）、新たな制御信号がエンジンブレーキトルクコーディネータ３６にて生成される。さらにエンジンブレーキトルクコーディネータ３６は、当該のエンジンブレーキトルクをさらなる段階かまたは最大のエンジンブレーキトルクまで高める（フィールド５２＋＋）。問合せ６８を介して、車両ドライバの正のトルク要求の有無が例えばアクセルペダルの操作を介して常時検査される。この正のトルク要求が現れているならば、エンジンブレーキトルク特性曲線制御はフィールド６０に移行し、それによって移行機能を介してエンジンブレーキトルクが低減され、当該ハイブリッド駆動システム１４が正のトルク要求に応じて制御される。
【００２５】
前述した説明に基づけば、エンジンブレーキトルクコーディネータ３６によって、ハイブリッド駆動システム１４の様々なエンジンブレーキトルク特性曲線が設定可能である。このことは、車両速度ｖに依存しておよび/または車両のブレーキ操作に依存して行われ得る。この場合は前述したように２段階かまたはそれ以上の段階で行われるようにしてもよい。付加的な案内量としてここでは例えばアクセルペダルの動特性が考慮されてもよい。このアクセルペダルの動特性は、例えばアクセルペダル信号のグラジエントから導出できる。さらなる影響量は、例えば山岳路走行時の所定の路面傾斜であってもよい。ここではエンジンブレーキトルクの設定は、車両の一定の速度ｖを維持するようにできる。
【００２６】
全てにおいて明らかなことは、エンジンブレーキトルクコーディネータ３６を介したエンジンブレーキトルク特性曲線の影響によって、負のトルクを用いた当該ハイブリッド駆動システム１４の作動点の設定が、ハイブリッド駆動システム１４の物理的な手段の枠内で可能となることである。特に回転数に依存しないエンジンブレーキトルク特性曲線が設定可能である。さらに変速機３０のシフトダウンの際の跳躍的なトルク変化の出現が、速度に依存したエンジンブレーキトルク経過に対する制御によって回避される。その上さらに、ハイブリッド駆動システム１４のエンジンブレーキトルク特性が、運転モード（例えば内燃機関作動モード、電気モーター作動モードあるいは内燃機関作動モードと電気モータ作動モードの混成モード）の変更の際に考慮され得る。最後にいわゆるセーリングモードは、内燃機関１６がドライブトレーン１８に接続された場合でも可能であり、この場合には内燃機関１６のエンジンブレーキトルクが電気機械２０および/または２２によって補償される。
【００２７】
前記実施例の説明は、パラレル方式のハイブリッド駆動システムに関する物であるが、もちろん本発明によるハイブリッド駆動システムの作動特性の制御は、エンジンブレーキトルク特性曲線の制御によって、シリアル方式のハイブリッド駆動システムのもとでも、（パラレル方式とシリアル方式の）混成型のハイブリッド駆動システムのもとでも実現できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
内燃機関のトルク特性曲線を示した図である。
【図２】
車両の被駆動トルクの経過特性を示した図である。
【図３】
車両のハイブリッド駆動システムを概略的に示した図である。
【図４】
ハイブリッド駆動システムのエンジンブレーキトルク制御のブロック回路図である。
【図５】
ハイブリッド駆動システムの駆動源によるエンジンブレーキトルク特性曲線経過を示した図である。
【図６】
ハイブリッド駆動システムの様々なエンジンブレーキトルク特性曲線経過を示した図である。
【図７】
車両の制動要求に依存してエンジンブレーキトルク制御のコーディネートを表わすフローチャートである。

Claims (11)

1. 車両のハイブリッド駆動システムの作動特性の制御のための方法であって、この場合前記ハイブリッド駆動システムは、原動機として１つの内燃機関と少なくとも１つの電気機械を含んでおり、当該原動機の被駆動軸は、車両のドライブトレーンに連動可能である形式の、車両のハイブリッド駆動システムの作動特性の制御のための方法において、
   少なくとも１つの電気機械（２０，２２）の所期の制御によって、ハイブリッド駆動システム（１４）のエンジンブレーキトルク特性曲線（５２）が設定されるようにしたことを特徴とする方法。
2. 内燃機関（１６）をドライブトレーン（１８）から分離させることによってエンジンブレーキトルクを少なくとも１つの電気機械（２０，２２）のみによってもたらすようにした請求項１記載の方法。
3. ドライブトレーン（１８）からの内燃機関（１６）の切離しなしで、当該ハイブリッド駆動システム（１４）のいわゆるセーリングモードを行うようにした、請求項１または２記載の方法。
4. エンジンブレーキトルク特性曲線（５２）は、恒常的な経過特性の考慮のもとで、最大限可能なエンジンブレーキトルク特性曲線（５０）に最大限に適応化される、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
5. 前記エンジンブレーキトルク特性曲線（５２）は、エンジンブレーキトルクコーディネータ（３６）によって定められ、該エンジンブレーキトルクコーディネータは、負のトルク要求（３４）並びに変速機位置（信号４４）から、原動機（１６，２０，２２）に対する制御信号（３８，４０，４２）を提供する、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
6. 前記制御信号（３８，４０，４２）は、車両の目下の速度（ｖ）に依存して提供される、請求項５記載の方法。
7. エンジンブレーキトルク特性曲線（５２）の制御に対して、電気機械（２０，２２）が発電機モードおよび/またはエンジンモードにおいて作動される、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
8. エンジンブレーキトルク要求は、車両のアクセルペダルの位置の検査を介してピックアップされる、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
9. エンジンブレーキトルク特性曲線（５２）の制御は、車両のさらなる作動パラメータに依存して行われる、請求項１から８いずれか１項記載の方法。
10. 少なくとも１つの電気機械（２０，２２）の所期の制御によって、エンジンブレーキトルク特性曲線（５２）が、車両ドライバの制動要求に依存して可変となる、請求項９記載の方法。
11. エンジンブレーキトルクが段階的に高められる、請求項１０記載の方法。

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