JP2005522619A - 自動車を作動させる方法、装置、及びこれらの使用 - Google Patents

Abstract

本発明は自動車を作動させる方法、装置、及びこれらの使用に関する。特許保護が求められる構成は、クランクシャフトの２つのクラッチの間にスタータジェネレータを配置することから成っている。このスタータジェネレータは、内燃機関を始動させるために、トランスミッション側クラッチが滑動状態に移行する時点で活動化される。

Description

本発明は、駆動系内の駆動機関とトランスミッションとを用いて自動車を作動させる方法、装置、およびその使用に関する。

図１によれば、車両１はモータ又は内燃機関のような駆動ユニット２を有している。さらに、車両１の駆動系内には、トルク伝達系３とトランスミッション４とが配置されている。この実施例では、トルク伝達系３はモータとトランスミッションの間の動力の流れに配置されており、モータの駆動トルクはトルク伝達系３を介してトランスミッション４に伝達され、トランスミッション４から出力軸５の動力取出側と後置された軸６とホイール６ａとに伝達される。

トルク伝達系３は例えば摩擦クラッチ、多板クラッチ、磁気パウダクラッチ、又はコンバータロックアップクラッチのようなクラッチであり、このクラッチはセルフアライニング式又は摩耗補償式のクラッチであってよい。トランスミッション４は連続変速機（ＵＳＧ）である。本発明の技術思想にしたがって、トランスミッションは、少なくとも１つのアクチュエータにより自動的にシフト可能な自動変速機（ＡＳＧ）であってもよい。以下では、自動変速機として、牽引力の中断によりシフトされ、変速比のシフトが少なくとも１つのアクチュエータを用いた制御により行われる形の自動変速機が理解されなければならない。

さらに、自動変速機もＵＳＧとして使用しうる。その際、その自動変速機は、シフトの際に実質的に牽引力の中断のないトランスミッションであり、通常は遊星歯車装置の段により形成されている。

さらに、例えば円錐プーリ巻掛け型変速機のような無段自動変速機を使用してもよい。自動変速機は、クラッチ又は摩擦クラッチのような、動力取出側に配置されたトルク伝達系３により形成してもよい。トルク伝達系３はさらに発進クラッチ及び／又は回転方向反転のための旋回速力クラッチ及び／又は伝達可能トルクを適切に制御することのできる安全クラッチとして形成してもよい。トルク伝達系３は乾式摩擦クラッチ、又は液体内で動作する湿式摩擦クラッチであってもよい。同様に、トルクコンバータであってもよい。

トルク伝達系３は駆動側７と動力取出側８とを有しており、トルクは、例えば、圧力板３ｂを用いたクラッチ板３ａ、皿バネ３ｃ、レリーズベアリング３ｅ及びフライホイール３ｄに力が印加されることにより、駆動側７から動力取出側８に伝達される。この力の印加のために、例えばアクチュエータなどの操作装置を用いてレリーズ２０が操作される。

トルク伝達系３の制御は、例えば、制御電子回路１３ａとアクチュエータ１３ｂとを有する制御装置などの、制御ユニット１３を用いて行われる。他の有利な実施形態では、アクチュエータ１３ｂと制御電子回路１３ａは、例えばハウジングのような２つの異なる構成ユニットの中に配置してもよい。

制御ユニット１３は、アクチュエータ１３ｂの駆動モータ１２を制御するために、制御及び調整電子回路を含んでいてもよい。これにより、例えば、有利には、システムがただ１つのスペースとして、電子回路を備えたアクチュエータ１３ｂのためのスペースだけしか必要としないようにすることができる。アクチュエータ１３ｂは、例えば電動機のような駆動モータ１２から成っており、電動機１２は、例えばウォームギア変速機、平歯車変速機、クランクギア変速機又はねじ切りスピンドル変速機のようなトランスミッションを介して伝達シリンダ１１に作用する。送り管１１に対するこの作用は直接的に又はリンク装置を介して作用させてよい。

例えば送り管ピストン１１ａのようなアクチュエータ１３ｂの出力部の動きは、クラッチストロークセンサ１４により検出される。クラッチストロークセンサ１４は、ポジションもしくは位置、又は、速度もしくは加速度、又は、クラッチの位置ないし挿入位置又は速度もしくは加速度に比例する量を検出する。送り管１１は、例えば油圧ラインのような圧力媒体ライン９を介して受け管１０に接続されている。受け管の出力部１０ａは、例えばレリーズベアリングなどの解除手段２０により作用結合されており、それゆえ、受け管の出力部１０ａの動きは、クラッチ３により伝達可能なトルクを制御するために、解除手段２０を同じように動かす又は傾動させる。

トルク伝達系３の伝達可能トルクを制御するためのアクチュエータ１３ｂは、圧力媒体により操作できるようにしてもよい。つまり、アクチュエータ１３ｂは圧力媒体の送り管と受け管を有していてもよい。圧力媒体は例えば作動液又は空気媒体であってよい。圧力媒体送り管の操作は電動機によって行ってもよい。その場合、駆動部１２として用いられる電動機を電子的に制御するようにしてもよい。アクチュエータ１３ｂの駆動部１２は、電動機による駆動部の他に、例えば圧力媒体により操作可能な駆動部であってもよい。さらに、駆動部の位置の調整に、マグネットアクチュエータを使用してもよい。

摩擦クラッチの場合、伝達可能トルクの制御は、フライホイール３ｄと圧力板３ｂとの間のクラッチ板のクラッチライニングを適切に押圧することにより行われる。例えばレリーズフォーク又はセントラルレリーズのような解除手段２０の位置によって、圧力板３ｂ又はクラッチライニングへの圧力印加は適切に制御され、その際、圧力板３ｂは２つの端位置の間を動き、任意に調整及び固定されることが可能である。一方の端位置はクラッチを完全に入れた位置に相当し、他方の端位置は完全に解除されたクラッチ位置に相当する。例えば、伝達可能トルクが目下印加されているトルクよりも低いとして、この伝達可能トルクを制御するために、例えば、両方の端位置の間の中間領域にある圧力板３ｂの位置を制御することができる。クラッチは解除手段２０の適切な制御によってこの位置に固定させることができる。しかし、瞬時エンジントルクよりも高い伝達可能クラッチトルクの制御も可能である。そのような場合には、現時点のエンジントルクを伝達することができる。その際、トルクピークの形をとる駆動系におけるトルクのばらつきは、減衰及び／又は分離される。

トルク伝達系３の制御には、さらに、複数のセンサが使用される。ただし、これらのセンサは、少なくとも時々、システム全体の関連諸量をモニタし、制御に必要な状態量、信号、及び測定値を供給し、制御ユニットがこれらを処理する。その際、例えばエンジンエレクトロニクス又はアンチブロックブレーキシステム（ＡＢＳ）もしくはアンチスリップレギュレータ（ＡＳＲ）の電子回路などのような他の電子ユニットへの信号接続を行ってもよいし、また存続させてもよい。センサは、例えばホイール回転数のような回転数、エンジン回転数、アクセルペダルの位置、スロットルバルブ位置、変速機のギア位置、シフト要望、及び、車両に固有の別の特性量を検出する。

図１には、スロットルバルブセンサ１５、エンジン回転数センサ１６、及び速度センサ１７が使用され得ること、測定値ないし情報が制御装置１３に転送されることが示されている。制御電子回路１３ａの例えばコンピュータユニットのような電子ユニットは、システム入力量を処理し、制御信号をアクチュエータ１３ｂに転送する。

トランスミッションは例えば段階変速機として形成されている。なお、変速段はシフトレバー１８を用いて切り換えられる、又は、トランスミッションがこのシフトレバー１８により作動ないし操作される。さらに、マニュアルトランスミッションのシフトレバー１８には少なくとも１つのセンサ１９ｂが配置されており、このセンサ１９ｂはシフト要望及び／又はギア位置を検出し、制御装置１３に転送する。センサ１９ａはトランスミッションにピボットでとめられており、その時点のギア位置及び／又はシフト要望を検出する。両センサ１９ａ，１９ｂの少なくとも一方を用いたシフト要望の識別は、そのセンサがシフトレバー１８に作用する力を検出する力センサであることで可能になる。さらに、このセンサはストロークセンサ又は位置センサとしても構成することができる。その場合、制御ユニットは位置信号の時間的変化からシフト要望を識別する。

制御装置１３は少なくとも一時的にすべてのセンサと信号接続され、センサ信号とシステム入力量を評価する。この評価に従って、制御ユニットは、その時点の動作点に依存して少なくとも１つのアクチュエータ１３ｂに制御命令又はレギュレーション命令を発する。アクチュエータ１３ｂの駆動モータ１２、例えば電動機は、クラッチ動作を制御する制御ユニットから、測定値及び／又はシステム入力量及び／又は接続されたセンサ系の信号に依存した操作量を受け取る。このために、制御装置１３においては、入来信号を評価し、比較及び／又は関数及び／又は特性マップに基づいて出力量を計算又は決定する制御プログラムが、ハードウェア及び／又はソフトウェアとして実現されている。

制御装置１３は、有利には、トルク算定ユニット、ギア位置算定ユニット、スリップ算定ユニット、及び／又は動作状態算定ユニットを実装しているか、又は、これらのユニットの少なくとも１つと信号接続されている。これらのユニットは制御プログラムによりハードウェア及び／又はソフトウェアとして実現することができるので、入来センサ信号を用いて、車両の駆動ユニット２のトルク、トランスミッション４のギア位置、トルク伝達系３において頻出するスリップ、及び、車両１のその時点の動作状態を求めることができる。ギア位置算定ユニットはセンサ１９ａ及び１９ｂの信号に基づいてその時点の挿入ギアを求める。なお、センサ１９ａ及び１９ｂは、シフトレバー及び／又は、例えばシフトロッドの中央シフトシャフトのようなトランスミッション内部のシフト手段にピボットでとめられており、これらのセンサ、例えば、これらの構成部材の位置及び／又は速度を検出する。さらに別のセンサ３２をアイドルスイッチとして機能させてもよい。すなわち、このアイドルスイッチ３２は、アクセルペダル３０ないしスロットルペダルの踏み込み時にはスイッチオンし、アクセルペダル３０が踏み込まれていない時にはスイッチオフするので、このデジタル情報により、アクセルペダル３０が操作されているか否かを識別することができる。アクセルペダルセンサ３１はアクセルペダル２０の踏み込み度合いを検出する。

図１には、アクセルペダル３０とそれに接続されたセンサとの他に、フットブレーキ又はパーキングブレーキの操作のためのブレーキ操作エレメント４０が示されている。このブレーキ操作エレメント４０とは、例えば、ブレーキペダル、ハンドブレーキレバー、又は、手もしくは足で操作するパーキングブレーキの操作エレメントである。少なくとも１つのセンサ４１が操作エレメント４０に配置されており、操作エレメントの操作を監視する。センサ４１は例えばスイッチなどのようなデジタルセンサとして形成されており、ブレーキ操作エレメント４０が操作されているか否かを検出する。センサ４１に、例えば、ブレーキが動作していることを知らせるブレーキランプのような信号装置を接続してもよい。これはフットブレーキに対して、またパーキングブレーキに対して行ってもよい。しかしながら、センサ４１はアナログセンサとして形成することもできる。その場合、例えばポテンショメータなどのようなセンサがブレーキ操作エレメント４１の操作度合いを求める。このセンサも信号装置と信号接続してよい。

以下では、本発明の実施形態を説明する。これらの実施形態では、スタータジェネレータを備えた車両の駆動系に対する適切な制御が提案される。

例えば内燃機関、２つのクラッチの間のクランクシャフトスタータジェネレータ、及びオートマチックマニュアルトランスミッション（ＡＳＧ）を有する車両駆動系を制御する戦略が用いられる。

スタータジェネレータを使用することによる利点は、一方では運転者にとっての快適性の向上（とりわけ、捩り振動の減衰）であり、他方ではエネルギー回収（回生）が可能なことである。

特に有利な構成は、クランクシャフト上の２つのクラッチの間にスタータジェネレータを配置することである。というのも、これにより、惰行段階の内燃機関を動力取出装置から切り離して、電気ブレーキによってエネルギーを回収することができるようになるからである。この構成については以下で説明する。

この構成では、回生段階の完了時に、運転者がジャークを感じることなく、内燃機関を始動できるように注意しなければならない。同じ状況は、電動機だけにより行われる発進の間、牽引力を上げるために内燃機関を接続しなければならない場合に生じる。これは、例えば、上り坂走行のとき又はバッテリの充電が不足しているときに必要となりうる。

発進時にいつ内燃機関を接続すべきかを決定するためには、有効な基準を定義する必要がある。

本発明の１つの発展形態によれば、車両の発進は、運転者の要望に応じて純粋に電気的に又は内燃機関のサポートを得て行われる。その際、運転者の要望は複数の経路を介して直接求めることができる。例えば、走行プログラムスイッチの位置に依存して、どのように発進を行うべきかを発進モードを介して決定することができる。例えば、エコノミープログラムが活動化されている場合には、純粋に電気的な発進を行い、スポーツプログラムが活動化されている場合には、内燃機関によって又は電気駆動との組み合わせによって発進を行うことができる。また、他の組み合わせを選択することも可能である。

別の方策は、アクセルペダル位置の評価である。例えば、所定期間以上にわたってキックダウンスイッチが操作された場合には、電気発進の間、内燃機関の接続を活動化させる。さらに、例えば、ペダル位置が所定の閾値を上回ったとき、及び／又は所定期間以上にわたって別の閾値を上回ったときに、内燃機関の接続を行うようにしてもよい。また、ペダル位置の時間的変化が所定の正の値を上回ったときに、内燃機関を活動化させることも考えられる。最後に、上記の方策と他の方策との任意の組み合わせも考えられる。

本発明の別の発展形態では、例えば、牽引力の供給が運転者の要望に一致しないことに制御が気付いた場合、発進時に内燃機関を接続するようにすることができる。これは、有利には、例えばホイール回転数の時間的変化に基づいて計算される車両の前後方向加速度と、内燃機関、電動機、及びクラッチのトルクに基づいて計算された牽引力に基づいて推定された加速度との比較により求められる。例えば、実際の車両加速度が、所定期間以上にわたって、計算された牽引力に基づいて仮定された加速度よりも所定量を超えて低い場合には、内燃機関の接続が開始される。

本発明の別の実施形態の枠内では、両方のクラッチの適切な制御により、運転者にとっての快適性を実質的に損なうことなく内燃機関の活動化を実現することができる。トランスミッション側クラッチが開いた後にエンジンを活動化させるというアイデアは、関連して生じる牽引力の中断のゆえに受け入れられない。それゆえ、より良い解決手段は、トランスミッション側クラッチが適切に滑動状態に置かれた後に内燃機関を接続するものである。この段階の間、動力取出装置は駆動装置から切り離されている。それにより、トランスミッション側クラッチの摩擦トルクを超えて、さらに、運転者に受け入れられるレベルに出力トルクを保持することができる。

本発明による戦略の考えられる流れは以下に述べるように行われる。

まず、状態「内燃機関の活動化」が識別される。トランスミッション側クラッチが粘着状態にある場合、トランスミッション側クラッチに伝達可能なトルクは、クラッチが滑動状態に移行するまで抑えられる。この抑制はトルク制御によっても、このクラッチの制御要素に対するストローク制御によっても実現することができる。

スリップ段階に確実に達したら（ロック時間、最小スリップ）、電動機とともに内燃機関を接続してよい。これは、有利には、例えばトルク制御、ストローク制御などを用いてエンジン側クラッチのロックを制御することにより達成することができる。

トランスミッション側クラッチにおけるスリップ状態は、エンジン側クラッチが粘着状態に移行し、場合によって生じる内燃機関及び電動機内の振動が十分に減衰されるまで、維持されなければならない。

スリップ段階は、スリップの監視により出力トルクを一定に保つことでしっかりと維持することができる。トランスミッション側クラッチに対してスリップ制御を行うと特に有利である。その場合、出力トルクはこのクラッチにおける摩擦トルクにより運転者の要望に相応して調整される。スリップの程度は、一方では不所望の粘着が防がれるように、他方ではこのクラッチにおける出力損失が低く抑えられるように選択することができる。

スリップ段階が終了すると（条件については前々段落参照）、内燃機関と電動機が加速され、その際、適切なクラッチ接続によりトランスミッション側クラッチの粘着が達成される。トランスミッション側クラッチの制御は、クラッチ接続に相応して車両の発進又はシフトプロセスの間に自動クラッチ操作により行うことができる。

本発明によるこの方法は、有利には、発進時にも回生段階の終了時にも適用することができる。

図２には、２つのクラッチの間にスタータジェネレータが配置された考えられる構成が概略的に示されている。ここでは、Ｍ１〜Ｍ４によって直流モータが表されている。さらに、ＭＣは主シリンダ、ＳＣは補助シリンダ、ＣＳＣは同心状に配置された補助シリンダを表している。

以下では、本発明のさらに別の実施形態を説明する。この実施形態では、例えばスタータジェネレータを備えた車両における、滑動するクラッチによるインパルスカップリングが提案される。

スタータジェネレータの使用に関しては、さまざまな構成の可能性が存在する。考えられる１つの構成が図３に示されている。ここでは、スタータジェネレータは２つのクラッチＫ１及びＫ２の間に配置されている。クラッチＫ１はスタータジェネレータを内燃機関につなぎ、クラッチＫ２はスタータジェネレータをトランスミッションにつないでいる。

例えば、電動機による発進時のように、クラッチＫ２がトルクを伝達するが、クラッチＫ１は開いていて、内燃機関が活動化されていないような走行状態は、さまざまに存在する。この状態で内燃機関を接続しなくてはならないときには、内燃機関を始動させるためにクラッチＫ１を締結する。

クラッチのこの締結の際、運転者が駆動系への反動をできるだけ感じないように又はまったく感じないように、トルクを制御する。これは制御技術的には簡単に統御できるものではない。とりわけ、使用しうる制御及び信号の精度を考慮すれば簡単には統御できない。

したがって、本発明によれば、有利には始動プロセスの間にクラッチＫ２をスリップ動作させることが提案される。これにより、始動プロセスの終了時までスリップ量＞０であると仮定すれば、スタータジェネレータ側／内燃機関側でのトルク変化が駆動系に影響を及ぼさないことが保証される。

本発明の１つの有利な発展形態によれば、考えられる始動プロセスは以下に述べるように行うことができる。
１．内燃機関が立ち上がる、クラッチＫ１が開かれる、クラッチＫ２が締結される、スリップなし、車両は専ら電動機による駆動で走行する。
２．クラッチＫ２とスタータジェネレータは、できるだけジャークなしでＫ２におけるスリップが比較的軽くなるように制御される。そのために、Ｋ２での伝達可能トルクは、それ以前に出力された電動機の出力トルクとほぼ正確に等しい大きさでなければならない。
３．スタータジェネレータのトルクが引き上げられる、同時にクラッチＫ１が締結される。その際、クラッチトルクＫ１はスタータジェネレータの付加トルクを（はるかに）上回っていなくてもよい。

始動プロセスをさらに最適化するために、始動プロセスを改善することも考えられる。

択一的に、まずスタータジェネレータが高回転数まで加速され、クラッチＫ２が引き続き一定のトルクを伝達するようにしてもよい。その後で、クラッチＫ１を締結するようにしてよい。クラッチＫ１により伝達されるトルクは今やスタータジェネレータの付加トルクよりも格段に高くすることができる。これにより、スタータジェネレータは制動され、運動エネルギーが始動プロセスのためにスタータジェネレータから内燃機関に伝達される。その際、クラッチＫ２が引き続きつねにスリップ状態で動作するように、つまり、スタータジェネレータの回転数がトランスミッションの入力回転数を下回らないように注意しなければならない。

さらに、例えばスタータジェネレータが回生動作状態にあるときには、別の可能性も考えられる。なお、この状況にとっては、クラッチＫ２がスリップ状態にあることが決定的に重要である。

提案された制御戦略は、有利には、電気式マニュアルトランスミッション（ＥＳＧ）又はそれと同等のものを有する車両を使用するハイブリッド車にとって有利である。

以下では、本発明の次の実施形態が説明される。この実施形態では、スタータジェネレータ、内燃機関、二重クラッチ、及びオートマチックマニュアルトランスミッション（ＡＳＧ）を有するシステムにおいて、有利にはエンジン側クラッチを制御するための適切な方法が提案される。

本発明の課題は、エンジン側クラッチを制御する方法を実現し、それにより内燃機関の快適な接続を可能にすることである。

すでに図２に示したような、スタータジェネレータ、内燃機関、二重クラッチ、及びオートマチックマニュアルトランスミッション（ＡＳＧ）を有するシステムでは、エンジン側クラッチは、まず第一に、内燃機関の活動化に使用される。内燃機関とスタータジェネレータとによる発進のために車両静止状態にある内燃機関を接続する他に、走行中の車両が以下の状態にあるときに接続することが必要な場合がある：
＊回生段階の終了時（運転者がアクセルペダルを踏む）
＊始めは純粋に電気的に行われた発進が、例えば、牽引力が不十分なときに、内燃機関によって支援されることがありうる。

また、内燃機関の接続が有利であるさらに別の状況も考えうる。

エネルギー損失を低く保つため、接続の際に、トランスミッション側クラッチを粘着状態のままにしておいてもよい。あるいは、内燃機関の始動をスリップ状態のトランスミッション側クラッチにより行ってもよい。

内燃機関の活動化ないし接続のために、今やエンジン側クラッチをトルク及び／又はストローク制御（制御要素のストローク）によって制御することができる。この制御において、このクラッチにより伝達される摩擦トルクは有利には単調に又はそれと同等に上昇する。しかしながら、この場合、滑動状態から粘着状態への移行が非常に不快であることがありうる。その理由は、クラッチの伝達トルクが飛躍的な経過を有することにある。この飛躍とは、例えば絶対値の大きな負の値、例えば−１００Ｎｍから小さな値までの飛躍であり、この小さな値は、内燃機関がトルクを発生させるか否かに応じて正又は負でありうる。この飛躍は例えば強い正のジャークにおいて現れることがある。

このことは図４から明らかである。図４には、３つのグラフが示されている。一番上のグラフには、車両加速度ａｆｚｇが経時的に示されている。この経過から、最小値によりジャークが示唆されている。このジャークはマニュアルトランスミッションを備えた車両の牽引スタートにおいても生じる。

さらに、図４内の下の２つのグラフには、内燃機関の回転数、トランスミッションの回転数、及び非同期電動機の回転数の経過、ならびに、内燃機関のトルク、エンジン側クラッチのトルク、トランスミッション側クラッチのトルク、及び非同期電動機のトルクの経過が、経時的に示されている。

本発明によれば、上で説明したジャークが強く低減されるように、有利にはエンジン側クラッチが制御される（「内燃機関のプラッキング始動」）。これを可能にする方法は以下において説明される：
１．内燃機関の接続の決定をシステムの制御部により行う。
２．発進時に、スタータジェネレータの（正の）トルクを維持する。回生段階が終了したら、スタータジェネレータのトルクは、例えばランプ機能もしくは他の快適な移行機能によって正の値に引き上げるか、又はまずは負の値のままにしておいてよい。
３．その後、ストローク又はトルクの制御によりエンジン側クラッチに摩擦トルクを発生させることができる。この摩擦トルクは、内燃機関のエンジンブレーキトルクを上回り、内燃機関の回転数を上昇させる。これを「内燃機関のプラッキング始動」と呼ぶ。
ａ）発進時に、車両加速度が急激に低下しないように摩擦トルクの最大勾配を選択することができる。
ｂ）回生段階が終了したら、車両加速度が結果として正又は負で一定にとどまるように、クラッチトルクを補償することによってスタータジェネレータのトルクを選択することができる。
４．内燃機関の回転数がスタータジェネレータの回転数に達する前に、ａ）粘着性なし又はｂ）ジャークの非常に小さな粘着性により、有利には０Ｎｍの値で、再びクラッチの伝達可能トルクを発生させることができる。摩擦トルクの抑制の開始は有利には以下のようにして決定することができる：
−内燃機関の回転数が回転数閾値（例えば、３００Ｕ／ｍｉｎ）を上回る。
−スリップ回転数ｎ_ＶＭ−ｎ_ＳＧが閾値（例えば、−５００Ｕ／ｍｉｎ）を上回る。
−初めの２つの条件のうちの一方が満たされており、エンジン回転数（又はスリップ回転数）の勾配が限界値を上回る。
−制御要素のストロークが閾値（「プラッキング点」）に達する。
−上記条件の組み合わせが満たされている。
摩擦トルクの抑制は、３ａ）及び３ｂ）に記載されているようにして行われる（勾配制限又はスタータジェネレータによるトルク補償とによって）。
５．ステップ４の間に粘着性が生じない場合（変種４ａ）には、内燃機関の回転数がスタータジェネレータの回転数を所定の値だけ上回ったとき、又は例えば勾配の考慮に基づいてこの状況が生じることが確実となってはじめて、クラッチが再び締結される。
６．今や、電子クラッチ管理（ＥＫＭ）又はオートマチックマニュアルトランスミッション（ＡＳＧ）を有する車両で使用されているようなクラッチ接続戦略を実施することができる。クラッチを接続するために、ストローク又はトルクの制御を介して摩擦トルクを変化させる。同様に、回転数の平滑化が快適に行われるように、すでに始動した内燃機関を制御してもよい。

以上に提案したエンジン側クラッチを制御するためのこの方法をさらに適切に変更して、より最適化してしてもよい。ジャークを抑えた、いわゆるプラッキング始動による内燃機関の接続は、図５からうかがうことができる。

図５には、３つのグラフが示されている。一番上のグラフには、車両加速度ａｆｚｇが経時的に示されている。この経過から、最小値によりジャークが示唆されている。さらに、図５の下の２つのグラフには、内燃機関の回転数、トランスミッションの回転数、及び非同期電動機の回転数の経過、ならびに、内燃機関のトルク、エンジン側クラッチのトルク、トランスミッション側クラッチのトルク、及び軌道器電動機のトルクの経過が、経時的に示されている。

上で説明したクラッチ制御を適切に実行しうるためには、摩擦トルクが制御ストロークの関数として知られると有利である。

本発明の別の側面は、この関数の基準点として、調整装置のストロークとして定義された「プラッキング点」を用いることにある。

このプラッキング点は、上で説明した始動プロセスの際にエンジン回転数を観察することにより求められる。このエンジン回転数が０Ｕ／ｍｉｎよりも高い所定の閾値、例えばｎ＝１００Ｕ／ｍｉｎに達すると、調整装置のその時点での位置が保存され、それによりプラッキング点が求められる。なお、この閾値は、このそれぞれの測定原理によって分解可能な回転数最低値又はそれと同等の値であってもよい。

このようにして求められた点の値は、有利には、その走行サイクルの以降の経過にために揮発性メモリもしくはそれと同様のものに格納するか、又は後の走行サイクルのために不揮発性メモリに格納しておくことができる。クラッチの別の制御過程では、クラッチの調整装置に対する基準値をこの点に関連させてもよい。このようにして、例えば、ステップ４で言及されているように、プラッキング点に達したら、制御ストロークを再び元の位置に戻すことができる。同様に、プラッキング点に達する直前に変位速度を下げることも考え得る。

プラッキング点はエンジンのエンジンブレーキトルクと温度とに非常に強く依存しているため、メモリ内に、温度係数及び／又はプラッキング点のオフセット補正値を格納しておいてもよい。

以下では、本発明の別の考え得る実施形態を説明する。この実施形態では、例えばスタータジェネレータの回転数情報が、有利には、オートマチックマニュアルトランスミッション（ＡＳＧ）の制御に使用される。

本発明の課題は、オートマチックマニュアルトランスミッション（ＡＳＧ）の快適性、有用性、安全性をスタータジェネレータの回転数情報の使用によって改善することにある。

特にＡＳＧシステムでは、トランスミッション入力回転数を知ることが極めて重要である。この理由から、多くのケースにおいて、この回転数を測定するために、トランスミッションに直にセンサが取り付けられる。例えば、コスト上の理由から、センサの使用を断念する場合があるが、その場合には、トランスミッション出力回転数とその時点の変速比とからトランスミッション入力回転数を求めてもよい。

例えば内燃機関とトランスミッションとの間に配置されたスタータジェネレータを制御するためには、ロータの回転数が必要となることがある。その場合には、スタータジェネレータを１つ又は２つのクラッチによって内燃機関とトランスミッションから切り離してよい。

スタータジェネレータとトランスミッションとの間にクラッチを有するシステムでは、スタータジェネレータの回転数は内燃機関の回転数と同一である。したがって、（スタータジェネレータなしの車両に比べて）付加的な回転数センサは必ずしも必要ではない。

スタータジェネレータと内燃機関との間にクラッチを有するシステムでは、スタータジェネレータの回転数はトランスミッションの入力回転数と同一である。したがって、付加的な回転数センサが場合によっては必要である。

スタータジェネレータとトランスミッションとの間に二重クラッチを有するシステムでは、スタータジェネレータの回転数はいくつかの状況では内燃機関の回転数と同一であり、またいくつかの状況ではトラスミッション入力回転数と同一である。したがって、付加的な回転数センサが絶対必要である。

スタータジェネレータの４象限動作に対しては、さらに方向認識も有利でありうる。

本発明によれば、スタータジェネレータにより供給された回転数情報また場合によっては回転方向情報がＡＳＧ制御のために使用されるようにすることができる。このようにして、システムの快適性、安全性、有用性が改善される。まず第一に（しかしそれだけではなく）二重クラッチを有するシステムを考察しなければならない。このシステムは図２に例として示されている。

有利には、以下の戦略では、スタータジェネレータの回転数情報が使用される：
１．内燃機関とスタータジェネレータの間、及び／又は、スタータジェネレータとホイール回転数との間の回転数の差が予期しないものであった場合には、有利には、その時点の変速比を考慮して、スリップが抑えられるように、エンジン側及び／又はトランスミッション側のクラッチをさらに入れることができる。
２．スタータジェネレータとトランスミッション入力側の間のクラッチが締結されているシフトプロセスの場合には、同期プロセスの開始及び終了の時点を検出することができる。これは、有利にはシフトアクチュエータの制御、同期点の調整、また最初の運転開始などのときにも使用することができる。
３．スタータジェネレータとトランスミッション入力側の間のクラッチが締結されている場合には、ホイール回転数を用いて挿入されているギアを求め、それをトランスミッション調整装置の位置の妥当化に使用することができる。
４．スタータジェネレータとトランスミッション入力側の間のクラッチが締結されている場合には、ホイール回転数センサの信号は妥当化及び／又は場合によっては代替されうる。例えば、ホイール回転数センサの信号が通常の範囲から大きく外れている場合、既知のギアが挿入されていれば、未入手のホイール回転数はスタータジェネレータの回転数信号から求めることができる。
５．ホイール回転数センサが故障している場合には、非常時動作に移行することができる。この非常時動作では、トランスミッション側クラッチはつねに締結されたままに保持される。その場合、トランスミッションが空転していなければ、スタータジェネレータの回転数とその時点の変速比とを介して車両速度を計算することができる。
６．スタータジェネレータの方向認識により、エンジン側クラッチが開いており、トランスミッション側クラッチが締結されている純粋に電気的な発進の際に、運転者の要望に従って車両を動かすか、場合によってはそれに反して進ませるべきかを調べることができる。例えば、前進ギアでの発進の際に、車両が後進していることが確認された場合には、上り坂走行であると推測することができる。それに対する反応として、有利には、運転者の要望する方向の駆動トルクを上げる（ヒルホルダー）ために、電動機への通電を増大させることができる。
７．スタータジェネレータの回転数情報は、エンジン側及び／又はトランスミッション側のクラッチの温度推定のために、エンジン回転数及び／又はホイール回転数と組み合わせて使用することができる。このために、例えば、電子クラッチ管理（ＥＫＭ）又はオートマチックマニュアルトランスミッション（ＡＳＧ）を備えた車両においてすでに使用されているように、温度モデルを使用してもよい。

以下では、本発明の別の実施形態を説明する。この実施形態では、内燃機関及び電動機による発進と同じ発進特性を有するハイブリッドシステムないしＥＳＧシステムを備えた車両が提案される。

このようにして、どのような動力機関を発進に使用するかには関係なく、運転者に再現性のある発進感覚が伝達される。

他の考え得る戦略では、例えば発進制御の際、とりわけ、内燃機関による発進の際に、ペダル値に依存したクラッチトルク経過を設定することができ、択一的に電動機による発進の際にも同じトルク経過を設定することができる。

電子クラッチ管理システム（ＥＫＭ）又はオートマチックマニュアルトランスミッション（ＡＳＧ）では、いずれにせよクラッチスリップが抑制されるためにスリップから粘着へのスムーズな移行を保証することができ、内燃機関及び駆動系における回転数ないしトルクの変動を防止するような戦略を使用することができる。

この戦略により、有利には、発進の際に再現性のある加速度特性が実現される。

さらに、内燃機関によっても電動機によっても発進が可能なハイブリッド駆動システムにおいても、機関の選択に関係なく、運転者に再現性のある発進特性を提供するような戦略を発展させるという課題が存在する。

このことは特にアクセルペダルの操作による発進にあてはまる。上述のクラッチ制御は、アイドルスイッチが活動化されている（アクセルペダルが踏まれていない）とクリープ現象を生じる。このクラッチ制御は、両方の機関にとって同様に、時間に依存したトルクの発生として実現されうる。

組み合わせの可能性も多く存在する。例えば、内燃機関による発進の際に、ＥＫＭ／ＡＳＧシステムの場合と同じ戦略を使用することもできる。その際、クラッチは有利には回転数に依存して締結される。

内燃機関と電動機とによる組み合わせ発進の場合には、駆動系トルクも回転数に依存して発進クラッチを締結することにより発生させることができる。運転者の要望を実現するための両機関の協調は、上位のコーディネータにおいて行われる。つまり、発進特性の観点からは、純粋に内燃機関による発進と何ら異なるところはない。クラッチ制御は、内燃機関と電動機とを合わせた総トルクを処理する。

純粋に電動機による発進の場合には、始めから発進クラッチを締結し、電動機だけで駆動系トルクを発生させることができる。

制御部には、運転者の要望に基づいて、内燃機関のパワーアップ動作をシミュレートする特別なプログラム部分が存在する。この情報と制御部に預けられている発進パラメータ（発進特性曲線）とに基づいて、相応するクラッチ目標トルクが計算される。これは、しかしながら、純粋に電動機による発進の場合には、締結されているクラッチにおいてではなく、電動機において調整される。

図６は、相応する車両に対する制御ソフトウェアのさまざまなプログラム部分がどのようにネットワークを構成しているかを示している。上位の駆動系コーディネータが存在しており、これはギアの設定、両駆動機関への分配などを担当する。両駆動機関ならびにトランスミッション及びクラッチの制御は、このコーディネータにより目標ギア、目標トルクなどに関する情報を用いて提供される。

付加的なプログラム部分は、クラッチ制御の場合と同じ車両の発進特性に関するアプリケーションパラメータにアクセスする。シミュレーションから得られたトルクは、直接又はコーディネータを介して、例えば電動機制御部に送られ、そこで処理される。

これらプログラム部分の各々は原則として複数のモジュールから成る。図６のすべてのプログラム部分は１つの制御装置の中にあってもよいし、又は互いに通信し合う複数の制御装置に分配してもよい。また、プログラム部分のサブモジュールを種々の制御装置に分配する、すなわち、制御装置が「仕事を分担する」ようにすることも可能である。

注意しなければならないことは、プログラム部分に割り当てられた機能はシステム全体に存在していることである。この点に関しては、実にさまざまな実施可能性が存在している。

例えば、シミュレーションの代わりに、目標トルクの他の実施又は計算手法を用いることも考え得る。このようにして、例えば固定した特性曲線又は単純な動的計算モデルを保存することができる。なお、これらのパラメータは場合によってはオフラインで計算することもできる。このために、有利には、クラッチ制御からの相応するアプリケーションパラメータが考慮される。
図７には、内燃機関のシミュレーションのためのプログラム部分における考え得るプログラムの流れが示されている。なお、このプログラムの流れは電動機による発進トルクの計算に使用されるものである。

開始条件として、そもそも純粋に電動機による発進が行われているのか又はすぐに行われるのかを問い合わせることができる。

つぎに、運転者の要望（ペダル値ないしアイドルスイッチ）に基づいて、電動機の仮想回転数として電動機のアイドル回転数を用いるか否か（ｎ_{ＶＭ＿ｖｉｒｔ}＝ｎ_{ＶＭ＿Ｌｅｅｒ} ペダルがまだ踏まれていない場合には、後の発進の際に発進条件を保障する）、又はクラッチ制御に適した電動機トルクを発進の最中に計算するか否かが決定される。

内燃機関のシミュレーションでは、有利には、機関特性曲線に基づいて内燃機関の仮想トルク
Ｍ_{ＶＭ＿ｖｉｒｔ}＝Ｍ_ＶＭ（ｎ_{ＶＭ＿ｖｉｒｔ}，ペダル値）
を計算し、また運動方程式の積分により、新たな仮想回転数

を計算することができる。

これらのデータは、クラッチ制御の発進特性マップに応じて、仮想クラッチ目標トルクの計算に使用される。
Ｍ_{Ｒ＿Ｓｏｌｌ＿ｖｉｒｔ}＝Ｍ_{Ａｎｆａｈｒ}（ｎ_{ＶＭ＿ｖｉｒｔ}，ｎ_{Ｇｅｔｒｉｅｂｅ}）
電動機制御部は、電動機の目標基準値として仮想クラッチ目標トルクの値を受け取る。それにより、電動機による発進の際の車両は、同じペダル値での内燃機関による発進の際と同様の挙動を示す。

このシミュレーションの中心思想は、「内燃機関によって発進したとすればどうなるか」ということである。また、内燃機関の仮想トルクと仮想回転数を計算する際に、例えば内燃機関の機関制御からの情報などのような別の情報チャネル、又は、例えば運動の別の積分アルゴリズムなどのような別の方程式を使用してもよい。

本発明による着想は、有利にはハイブリッド駆動を用いた車両において使用されうる。さらに、この発進戦略は、スタータジェネレータを用いた電動機発進の際にも又は電気式マニュアルトランスミッション（ＥＳＧ）を用いた車両にも使用することができる。

出願とともに提出された特許請求項は、特許保護の継続を獲得しようとする先入観のない定式化の提案である。出願人は、これまでのところ明細書及び／又は図面にしか開示されていない特徴のより広い組み合わせに対する保護要求の権限を保留する。

有利な発展形態は優先日の時点での先行技術に鑑みても固有の独立した発明を構成することができるため、出願人はこれら発展形態を従属及び／もしくは独立請求項又は部分的説明の対象とする権限も保留する。さらに、これらの発展形態は上述の実施形態の対象から独立した構成を有する独自の発明を含んでいる。

実施例は本発明の限定として理解されるべきものではない。むしろ、本開示の範囲内で多くの手直し及び変更が可能であり、とりわけ、課題の解決に関して、例えば一般的な記述及び実施形態ならびに請求項に関連して記述されておりまた図面に含まれている個々の特徴、要素、又は方法ステップの組み合わせ又は変更から当業者が得ることができ、また特徴の組み合わせによって新たな対象、又は、製造方法、検査方法、及び作動方法に関する限りにおいて新たな方法ステップないし方法ステップのシーケンスを導き出すような変更形態、要素、組み合わせ及び／又は素材が可能である。

駆動機関を有する車両を示す。 ２つのクラッチの間にスタータジェネレータが配置された考えられる１つの構成が概略的を示す。 スタータジェネレータの使用に関して考えられる１つの構成を示す。 車両の発進特性を示す。 車両の発進特性を示す。 相応する車両に対する制御ソフトウェアのさまざまなプログラム部分がどのようにネットワークを構成しているかを示す。 内燃機関のシミュレーションのためのプログラム部分における考え得るプログラムの流れを示す。

Claims (21)

1. 自動車の作動方法、とりわけ、クランクシャフトスタータジェネレータを用いた車両駆動系の制御方法において、
   内燃機関を接続するために、トランスミッション側クラッチが滑動状態に移行し且つ動力取出装置が駆動装置から切り離される時点で、クランクシャフトの２つのクラッチの間に配置されたスタータジェネレータを活動化させることを特徴とする、自動車の作動方法。
2. 電気発進の最中に内燃機関を始動させるために、キックダウンスイッチが所定の期間にわたって操作された時点で、前記スタータジェネレータを活動化させる、請求項１記載の方法。
3. 電気発進の最中に内燃機関を始動させるために、アクセルペダルが所定の位置を越えた又は所定期間以上にわたって操作された時点で、前記スタータジェネレータを活動化させる、請求項１又は２記載の方法。
4. 内燃機関を始動させるために、車両の実際加速度が所定の車両目標加速度に一致しなければ、前記スタータジェネレータを活動化させる、請求項１記載の方法。
5. 車両の電気発進から始めて、スタータジェネレータと内燃機関との間にある第２クラッチがスリップせずに動作するまで、トランスミッションとスタータジェネレータとの間にあるクラッチを作動させる、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
6. スタータジェネレータと内燃機関との間に配置されたクラッチの接続を燃料消費量に依存した論理制御に基づかせる、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
7. スタータジェネレータと内燃機関との間に配置されたクラッチの接続を選択された走行特性に依存した論理制御に基づかせる、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
8. 車両発進時に、スタータジェネレータのトルクを維持するか又は変化させ、同時にストローク又はトルクの制御を介してエンジン側クラッチに摩擦トルクを発生させる、請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
9. 内燃機関の回転数とスタータジェネレータの回転数が等しくなる前に、トランスミッション側クラッチの伝達可能トルクをふたたびスリップ状態にまで抑制する、請求項８記載の方法。
10. 内燃機関の所定の回転数閾値が超過される、請求項９記載の方法。
11. 所定のスリップ回転数閾値が超過される、請求項１０記載の方法。
12. 機関回転数又はスリップ回転数の勾配が限界値を超える、請求項８又は９記載の方法。
13. 内燃機関の始動のために求めた値を制御によって揮発性メモリに格納しておく、請求項１から１２のいずれか１項記載の方法。
14. 内燃機関の始動の時点に関して、制御装置のメモリに格納されている温度係数を考慮する、請求項１から１３のいずれか１項記載の方法。
15. 所定の発進パラメータに基づいてそのつど必要とされるクラッチ目標トルクを計算するプログラム部分を制御装置に格納しておく、請求項１から１４のいずれか１項記載の方法。
16. 前記プログラム部分は有利には複数のモジュールから構成されることができ、１つの制御装置の中に存在するか又は互いに通信し合う複数の制御装置に分配される、請求項１４記載の方法。
17. 前記プログラム部分は該プログラム部分に割り当てられた機能とともにシステム全体に存在する、請求項１３から１５のいずれか１項記載の方法。
18. コーディネータにより、駆動機関の制御、トランスミッションの制御、及び少なくとも１つのクラッチの制御にデータを提供する、請求項１から１７のいずれか１項記載の方法。
19. トランスミッション入力側回転数をトランスミッションに取り付けられたセンサにより検出する、請求項１から１８のいずれか１項記載の方法。
20. スタータジェネレータの回転数と内燃機関の回転数との間の差、ホイールセンサのデータならびにエンジン側及びトランスミッション側のクラッチの温度を検出し、トランスミッション制御により処理する、請求項１９記載の方法。
21. 請求項１から２０のいずれか１項記載の方法を実行するための装置。

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