JP2007210606A - 車両のパラレルハイブリッド動力伝達系の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パラレルハイブリッド動力伝達系の運転中における運転快適性の悪化が簡単な様式で防止されるような、車両のパラレルハイブリッド動力伝達系の運転方法を提供すること。
【解決手段】出力装置に生ずる出力トルクに影響を与えるパラレルハイブリッド動力伝達系の構成要素のうちのたかだか（hoechstens）２個の構成要素しか制御運転されないとき、切換要素の伝達特性（伝達容量）および／又は内燃機関の駆動トルクを調整するための設定指令は、パラレルハイブリッド動力伝達系の運転中に求められたパラレルハイブリッド動力伝達系の運転パラメータの偏差に依存して、当該偏差を減少するために補正される。
【選択図】図１

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念部分に記載の、車両のパラレルハイブリッド動力伝達系の運転方法に関する。

従来公知のパラレルハイブリッド動力伝達系は、通常、内燃機関と、少なくとも１台の電気機械と、出力装置と、により形成されている。その電気機械は、内燃機関を始動するために、出力装置と内燃機関との間の動力経路に配置されている。また、内燃機関と電気機械との間並びに電気機械と出力装置との間にそれぞれ摩擦式切換要素が設けられ、これにより、車両は内燃機関および電気機械の種々の運転状態で運転できる。パラレルハイブリッド動力伝達系の出力装置に生ずる出力トルクは、本質的に、その都度の電気機械および／又は内燃機関で発生された駆動トルク、並びに、その都度の切換要素の範囲（領域）で調整された伝達特性（伝達容量）に関係する。

これにより、例えば、運転停止中の内燃機関を、内燃機関と電気機械との間に設けられた切換要素の解除により、動力伝達系のパワーフローから切り離すことができ、そして、車両を、電動駆動装置を介してその出力トルクで駆動することができる。

そのうえ、電気機械と内燃機関との間における切換要素の配置によって、運転停止中の内燃機関を、動力伝達系のほぼすべての運転状態において、運転快適性を害する反動トルクを出力装置に発生することなしに、動力伝達系のパワーフローに連結することができる。その場合、これは、公知のようにして、電気機械と出力装置との間に配置された別の切換要素の伝達特性（伝達容量）の相応した制御および調整によって達成できる。

内燃機関の始動のほかに、電気機械と内燃機関との間に配置された切換要素の相応したすべり運転により、内燃機関をパラレルハイブリッド動力伝達系の残部と同期すること、および、この動力伝達系残部に反動トルクなしに連結すること、もできる。

そのうえ、パラレルハイブリッド動力伝達系が装備された車両により、内燃機関だけしか装備されていない通常の車両のように、内燃機関だけで発進することができる。そのために、パラレルハイブリッド動力伝達系の発進要素として、内燃機関と電気機械との間あるいは電気機械と出力装置との間に配置された少なくとも１つの切換要素が、すべり運転されねばならない。

その代わりに、パラレルハイブリッド動力伝達系により、発進過程中に同時に電気機械および内燃機関を介して少なくとも１個のすべり切換要素で車両を駆動することもできる。その場合、電気機械の駆動トルクは、電気機械と出力装置との間の切換要素のすべり状態並びに係合状態において出力装置の方向に導かれ得る。

車両の発進過程に続く走行過程中、パラレルハイブリッド動力伝達系は、車両の出力装置に運転者側が設定した出力トルクがかかり、車両のエネルギ蓄積装置が走行運転中に電気機械の電動機運転のために放電されあるいは発電機運転のために充電される、というように運転され得る。

また、車両の電気エネルギ蓄積装置は、電気機械と出力装置との間に配置された切換要素の解除によって並びに電気機械と内燃機関との間に配置された切換要素の係合によって、「ニュートラル」位置において充電される。

上述の運転経過中に高い運転快適性を保証するために、運転状態および／又は運転者要望に関係して調整すべき電気機械および内燃機関の駆動トルク並びに切換要素の範囲（領域）において運転状態および／又は運転者要望に関係して調整すべき伝達特性（伝達容量）は、正確に相互に調和されねばならない。製造上生ずる製造誤差並びにパラレルハイブリッド動力伝達系の構成要素の使用期間にわたりその都度変化する当該構成要素の運転性能が、一方では、システム（パラレルハイブリッド動力伝達系）ごとに異なった運転性能を生じさせ、他方では、構成要素の運転時間ないし使用期間の増大と共にその構成要素の運転性能を変化させる。これは、運転快適性を望ましくなく悪化させ得る。

本発明の課題は、パラレルハイブリッド動力伝達系の運転中における運転快適性の悪化が簡単な様式で防止されるような、車両のパラレルハイブリッド動力伝達系の運転方法を提供することにある。

この課題は、本発明に基づいて、請求項１に記載の特徴によって解決される。

内燃機関と、電気機械と、出力装置と、を有し、電気機械が出力装置と内燃機関との間の動力経路に配置され、内燃機関と電気機械との間並びに電気機械と出力装置との間にそれぞれ摩擦式切換装置が設けられている、本発明に基づく車両のパラレルハイブリッド動力伝達系の運転方法の場合、出力装置に発生すべき設定出力トルクは、電気機械と出力装置との間に配置された第１切換装置の伝達特性（伝達容量）、電気機械と出力装置との間に配置された第２切換装置の伝達特性（伝達容量）、電気機械の駆動トルクおよび／又は内燃機関の駆動トルクに関係して設定指令され得る。

本発明に基づいて、出力装置に生ずる出力トルクに影響を与えるパラレルハイブリッド動力伝達系の構成要素のうちのたかだか（hoechstens）２個の構成要素しか制御運転されないとき、切換要素の伝達特性（伝達容量）および／又は内燃機関の駆動トルクを調整するための設定指令は、パラレルハイブリッド動力伝達系の運転中に求められたパラレルハイブリッド動力伝達系の運転パラメータの偏差に依存して、当該偏差を減少するために補正される。

これにより、車両の運転中に、高い運転快適性を得るために、パラレルハイブリッド動力伝達系の種々の運転状態経過を実施するために与えられる設定指令を、変化することおよび最適化することができる。

本発明に基づく方法の有利な実施態様においては、偏差はパラレルハイブリッド動力伝達系の運転パラメータの実際値から求められ、設定指令はこの偏差に依存して補正される、ということを提案する。

それに加えて、あるいはそれに代えて、本発明に基づく方法の有利な実施態様においては、偏差を、パラレルハイブリッド動力伝達系の運転パラメータの実際値と車両の運転中のパラレルハイブリッド動力伝達系の理論的図表モデルを介して計算で求められるパラレルハイブリッド動力伝達系の運転パラメータとから決定し、設定指令をそのように決定された偏差に依存して補正する、ということを提案する。

本発明に基づく上述の両実施態様に加えて、あるいはその代わりに、本発明に基づく方法の他の有利な実施態様において、偏差を、パラレルハイブリッド動力伝達系の実際の考察運転点において出力トルクに影響を与えるパラレルハイブリッド動力伝達系の構成要素の制御の制御偏差の評価に依存して求め、設定指令をそのように決定された偏差に依存して補正する、ということを提案する。

本発明の他の利点および有利な実施態様は、請求項から、および、図を参照して原理的に説明した実施例から、理解できる。

唯一の図は、本発明に基づいて運転されるパラレルハイブリッド動力伝達系を概略的に示している。

図１は、車両におけるパラレルハイブリッド動力伝達系１を、ブロック図で概略的に示している。パラレルハイブリッド動力伝達系１は、内燃機関２と、電気機械３と、変速機４と、出力装置５と、を有している。内燃機関２と電気機械３との間に、回転均等減衰装置（Drehungleichfoermigkeitsdaempfung）６並びに摩擦式切換要素７が配置されている。

車両のパラレルハイブリッド動力伝達系１における、電気機械３による単独駆動、内燃機関２と電気機械３とによる並列駆動あるいは内燃機関２による単独駆動のような種々の運転状態を実施できるようにするために、（第２）切換要素７によって、内燃機関２と電気機械３との間の作用的接続が形成され得る。

さらに、内燃機関２と電気機械３との間における（第２）切換要素７の配置によって、内燃機関２の始動過程にとって必要な回転エネルギが電気機械３に存在するときにはじめて、内燃機関２が電気機械３で始動されるように、内燃機関２を第１切換要素７によって電気機械３に連結することができる。

そのうえ、電気機械３とこの電気機械３の内燃機関２とは反対の側に配置された変速機４との間に、伝達特性（伝達容量）を無段調整できる別の（第１）切換要素８が配置されている。電気機械３は（第１）切換要素８によって変速機４および出力装置５に作用的に接続できる。変速機４は、ここでは、種々の変速比が形成できる通常の自動変速機として形成されている。この変速機として実際に公知のあらゆる変速機が利用でき、この変速機は、一体型発進クラッチと、あるいは、自動変速機における変速比の形成には利用されない摩擦クラッチのような別個の発進要素と、組み合わせることもできる。

変速機４は、第１切換要素８とは反対の側すなわち変速機出力側が、差動装置（デフ）９を介して、パラレルハイブリッド動力伝達系１の車両ドライブシャフトの車輪１０に作用的に接続されている。車輪１０の領域に、いわゆるブレーキ・ブースター１２として形成されたブレーキ装置１１の一部が示されている。パラレルハイブリッド動力伝達系１の惰行運転中、電気機械３に付属された蓄電装置１３が発電運転中の電気機械３により完全に充電されると共に当該電気機械３によっては出力装置５に十分なエンジン制動トルクが発生できないとき、ブレーキ・ブースター１２は、自動的に出力装置５に反惰行トルクを生じさせるためにブレーキ装置１１を作動させる装置となっている。蓄電装置１３は、電気制御装置１４を介して、電気機械３と、電気基板１５と、変速機電気制御装置１６と、に接続されている。変速機電気制御装置１６は、変速機４を制御するために設けられている。内燃機関２の制御のために、エンジン制御装置１７が設けられている。

内燃機関２の始動過程中、内燃機関２の同期・連結過程中、切換要素７および／又は切換要素８の同時のすべり時における純粋に内燃機関側の発進過程中、切換要素７および／又は切換要素８の同時のすべり時における電気機械と内燃機関との複合発進過程中、ハイブリッド走行運転中および蓄電装置１３の同時の充電過程あるいは放電過程中、あるいは「ニュートラル」位置における蓄電装置１３の充電過程中、パラレルハイブリッド動力伝達系１を、運転快適性を全くあるいはほんの僅かしか悪化しないように運転できるようにするために、パラレルハイブリッド動力伝達系１においてその都度内燃機関２および／又は電気機械３を介して作用する駆動トルク並びに第２切換要素７と第１切換要素８の範囲で調整される伝達特性（伝達容量）が、後述する本発明に基づく方法によって、パラレルハイブリッド動力伝達系１の全使用期間にわたって正確に相互に調和される。

パラレルハイブリッド動力伝達系１の２個の構成要素ないし構成品だけがそれぞれ出力装置５に生ずる出力トルクに対する調整対象（Regulative）となっているパラレルハイブリッド動力伝達系１の所定の運転段階中、内燃機関２および電気機械３の駆動トルク並びに液圧作動式切換要素７、８の伝達特性（伝達容量）ないしそれと等価的な操作液圧を調整するための別の設定指令に対応するパラレルハイブリッド動力伝達系１の前述の運転経過の基礎となる運転状態過程が、その都度、パラレルハイブリッド動力伝達系１の運転状態量ないし運転状態パラメータの考察運転状態経過に適した誤差量に依存して、設定指令に対する補正値を求める。この補正値によって、切換要素７、８の伝達特性（伝達容量）並びに内燃機関２および電気機械３の駆動トルクを調整するための設定指令が、パラレルハイブリッド動力伝達系１の個々の構成品の挙動が相互に調和され高い運転快適性がられる、というように最適化される。

出力装置に生ずる出力トルクを変化させることができるパラレルハイブリッド動力伝達系１の２個の構成品に加えて、パラレルハイブリッド動力伝達系１のパワーフロー内にもう１個の構成品が接続されているときも、パラレルハイブリッド動力伝達系１の個々の構成品の運転挙動の整合ないし校正が実施できる。そのもう１個の構成品の運転挙動は、少なくとも今まで接続されていた２個の構成品の一方の範囲で操作の変更が行われないとき、出力装置に生ずる出力トルクに同様に作用を与える。

補正値を決定するために求めるべき誤差量（Fehlergroessen）は、パラレルハイブリッド動力伝達系１の運転パラメータの実際値間の偏差から、及び／または、パラレルハイブリッド動力伝達系１の運転パラメータの実際値とパラレルハイブリッド動力伝達系１のシステムの理論的図表モデルにより計算できるパラレルハイブリッド動力伝達系１の運転パラメータの理論的に求められた値との偏差から、および／又は、出力装置に生ずる駆動トルクに影響を与えるパラレルハイブリッド動力伝達系１の構成品の制御の制御偏差の評価に依存して、決定できる。

所望の出力トルクを調整するために実際に利用されるパラレルハイブリッド動力伝達系１の構成品の設定指令が補正されるとき、その範囲において、パラレルハイブリッド動力伝達系１の実際の考察運転点で、パラレルハイブリッド動力伝達系１のパワーフローに接続された別の構成品に比べて、その都度大きな狂い（不正確さ）が予測される。パラレルハイブリッド動力伝達系１の出力トルクに影響を与えるその都度の別の構成品は、設定指令の適合ないし校正に対してそれぞれ１つあるいは複数の基準量を提供する。

その場合、例えば、摩擦クラッチとして形成された切換要素７、８の範囲において、その切換要素の運転時間の増大と共に、摩擦ライニングがますます摩耗する。このため、その切換要素は、運転時間ないし使用期間の増大と共に、同じ伝達特性（伝達容量）を得るために、増大された操作力で制御されなければならない。

また、公知のように、内燃機関２の出力性能は摩耗などのために低下するので、内燃機関２で発生される駆動トルクは、設定指令が同じ場合、内燃機関２の使用期間の増大と共に低下する。

これと異なって、電気機械３の出力性能は、ほとんど摩耗のない運転のために、パラレルハイブリッド動力伝達系１の使用期間にわたりほぼ一定に保たれる。これにより、出力装置に生ずる出力トルクを決定する別の構成品として電気機械３およびその都度一方の切換要素７又は８あるいは内燃機関２がパラレルハイブリッド動力伝達系１のパワーフローに接続されねばならないパラレルハイブリッド動力伝達系１の種々の運転段階中、パラレルハイブリッド動力伝達系１の種々の構成品、即ち、パラレルハイブリッド動力伝達系１の切換要素７、８並びに内燃機関２の設定指令の校正は、電気機械３によって実施できる。

即ち、例えば、両切換要素７、８が完全に係合されている車両の通常走行運転中、内燃機関２の所望の駆動トルクの調整に対する設定指令は、電気機械３の電動機運転あるいは発電機運転において電気機械３で発生されたトルクに依存して整合可能である。

内燃機関２の駆動トルクに対する設定指令の整合は、電気機械３および内燃機関をパラレルハイブリッド動力伝達系１の出力装置５に接続する切換要素８が完全に解除されているとき、蓄電装置１３の純粋な充電運転中も、電気機械３により実施できる。

第１切換要素８あるいは第２切換要素７の伝達特性（伝達容量）を調整するための設定指令は、パラレルハイブリッド動力伝達系１のブレーキ装置１１の作動時の車両状態において、電気機械３の駆動トルクあるいは内燃機関２の駆動トルクを介して整合できる。そのうえ、第１切換要素７が一定したすべりですべり制御運転している間に第１切換要素７の伝達特性（伝達容量）を調整するための設定指令は、電気機械３で実際に発生された実際駆動トルクにより整合できる。

切換要素７、８の伝達特性（伝達容量）および／又は内燃機関２の駆動トルクを調整するための設定指令を補正（補償）するための補正値は、適当な誤差量に依存して決定される。その適当な誤差量は、例えば、駆動トルクに影響を与えるパラレルハイブリッド動力伝達系１の構成要素に実際に与えられた設定指令に基づいては予測されないパラレルハイブリッド動力伝達系１における不要な加速あるいは回転数変化である。

場合に応じて求められた偏差を除去するために、設定指令は、応用的に決定される補正係数、あるいは、パラレルハイブリッド動力伝達系１の運転中に相応した適合ルーチンにより決定される補正係数と乗算され、これにより、その都度、偏差を最小にする方向に変化される。

この代わりに、あるいは、上述の補正係数を介しての設定指令の補正と組み合わせて、応用的に決定されるオフセット値、あるいは、適合ルーチンにより決定されたオフセット値によって設定指令を適合すること、および、設定指令を所望の様式で変化させること、が可能である。なお、当該オフセット値は正あるいは負であり得る。

上述した本発明に基づく方法により、簡単な様式で、内燃機関及び１台ないし複数台の電気機械によって発生される駆動トルクと、切換要素並びに変速機ブレーキおよび車両ブレーキの伝達特性（伝達容量）とを、パラレルハイブリッド動力伝達系が装備された車両が高い運転快適性で運転され得るように、互いに調和することができる。その場合、製造に関連して発生され並びに使用期間に関連して発生されるパラレルハイブリッド動力伝達系の個々の構成品の運転挙動の変化が除去され、車両の運転中に生じ且つ外部の影響により引き起こされる制御偏差は、僅かな制御及び調整コストで補償できる。

本発明に基づくパラレルハイブリッド動力伝達系の概略図。

符号の説明

１ パラレルハイブリッド動力伝達系
２ 内燃機関
３ 電気機械
４ 変速機
５ 出力装置
６ 回転均等減衰装置
７ 第２切換要素
８ 第１切換要素
９ 差動装置（デフ）
１０ 車輪
１１ ブレーキ装置
１２ ブレーキブースター
１３ 蓄電装置
１４ 電気制御装置
１５ 電気基板（電気系統）
１６ 変速機電気制御装置
１７ エンジン制御装置

Claims (11)

1. 内燃機関（２）と、少なくとも１台の電気機械（３）と、出力装置（５）と、を有し、
   電気機械（３）が出力装置（５）と内燃機関（２）との間の動力経路に配置され、
   内燃機関（２）と電気機械（３）との間並びに電気機械（３）と出力装置（５）との間にそれぞれ摩擦式切換装置（７、８）が設けられ、
   出力装置（５）に発生すべき設定出力トルクが、電気機械（３）と出力装置（５）との間に配置された第１切換装置（８）の伝達特性（伝達容量）、電気機械（３）と内燃機関（２）との間に配置された第２切換装置（７）の伝達特性（伝達容量）、電気機械（３）の駆動トルクおよび／又は内燃機関（２）の駆動トルク、に関係して設定指令され得る
   車両のパラレルハイブリッド動力伝達系（１）の運転方法において、
   出力装置に生ずる出力トルクに影響を与えるパラレルハイブリッド動力伝達系（１）の構成要素（２、３、７、８）のうちのたかだか（hoechstens）２個の構成要素（２、３、７、８）しか制御運転されないとき、切換装置（７、８）の伝達特性（伝達容量）および／又は少なくとも内燃機関（２）の駆動トルクを調整するための設定指令が、パラレルハイブリッド動力伝達系（１）の運転中に求められたパラレルハイブリッド動力伝達系（１）の運転パラメータの偏差に依存して、当該偏差を減少するために補正される
   ことを特徴とする車両のパラレルハイブリッド動力伝達系の運転方法。
2. 偏差は、パラレルハイブリッド動力伝達系（１）の運転パラメータの実際値から求められる
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 偏差は、パラレルハイブリッド動力伝達系（１）の運転パラメータの実際値と、パラレルハイブリッド動力伝達系（１）のモデルを介して求められる運転パラメータと、から決定される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 偏差は、出力トルクに実際に影響を与えるパラレルハイブリッド動力伝達系（１）の構成要素（２、３、７、８）の制御の制御偏差の評価に依存して求められる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. パラレルハイブリッド動力伝達系（１）の構成要素（２、３、７、８）の設定指令は、その都度補正され、その関係において、パラレルハイブリッド動力伝達系（１）の考察運転点で出力装置（５）に生ずる出力トルクが調整され、その範囲において、実際運転挙動と予測運転挙動との間の偏差が、出力装置に生ずる出力トルクをその運転挙動によって同時に調整するパラレルハイブリッド動力伝達系（１）の構成要素（２、３、７、８）の場合よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 出力装置（５）に生ずる出力トルクを同時制御運転で調整するパラレルハイブリッド動力伝達系（１）の構成要素（２、３、７、８）の設定指令は、その都度補正される
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. 設定指令の補正は、その都度、設定指令と補正係数との乗算により行われる
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. 設定指令の補正は、その都度、設定指令に対するオフセット値の加算により行われる
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
9. 切換要素（７、８）の係合時における内燃機関（２）の駆動トルクに対する設定指令は、電気機械（３）の駆動トルクを介して整合可能である
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
10. 第１切換要素（８）の解除時で第２切換要素（７）の係合時における内燃機関（２）の駆動トルクの設定指令は、電気機械（３）の制御発電運転中に整合可能である
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
11. 車両ブレーキ（１１）が作動された車両停止状態における第１切換要素（８）の伝達特性（伝達容量）の設定指令は、電気機械（３）の駆動トルクあるいは内燃機関（２）の駆動トルクを介して整合可能である
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。

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