JP2009006999A

JP2009006999A - ハイブリッド車両用駆動系統の制御方法及びその方法を実施するための装置を備えたハイブリッド車両

Info

Publication number: JP2009006999A
Application number: JP2008166966A
Authority: JP
Inventors: Marco Fleckner; マルコ・フレックナー
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2009-01-15
Also published as: DE102007029809A1; US20090005925A1; US8219271B2

Abstract

【課題】ハイブリッド車両用駆動系統（１）の制御方法及びその方法を実施するための装置を備えたハイブリッド車両である。
【解決手段】この駆動系統が、少なくとも一つの燃焼エンジン（２）と、回転トルクコンバータ（５）と、少なくとも一つの駆動軸とのリンク機構と、電気エネルギー貯蔵器と、レキュペレーション動作の間電気エネルギー貯蔵器を充電するための発電機として使用することが可能な電気機械（７）とを備えており、この電気機械は、回転トルクコンバータのポンプインペラと連結され、このリンク機構は、回転トルクコンバータのタービンホイールと連結されており、レキュペレーション動作において、トルクを一つ又は複数の駆動軸からリンク機構及びタービンホイールを介して、回転トルクコンバータの液体に導入して、導入したトルクを熱として散逸させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動系統の制御方法及びその方法を実施するための装置を備えたハイブリッド車両に関する。

ハイブリッド車両は、通常一つの燃焼エンジンと少なくとも一つの電気機械を備えている。その場合、電気機械は、電気エネルギー貯蔵器を充電するための発電機として、或いは少なくともハイブリッド車両を追加的に駆動するためのモーターとして、その何れかのために配備されている。多くの場合、その両方のためにも配備されており、或る時は電気エネルギー貯蔵器を充電し、別の時にはハイブリッド車両を電気的に駆動するために使用されている。

更に、自動変速機を備えた最新の車両、即ち、通常のハイブリッド車両も、少なくとも一つの回転トルクコンバータを備えている。このコンバータでは、入口側のポンプインペラのブレードによって、オイル、水などの液体を受け止めて、加速している。即ち、例えば、燃焼エンジン及び／又は電気モーターによって駆動されるポンプインペラは、機械的なエネルギーを流れのエネルギーに変換している。出口側のタービンホイールにおいて、ポンプインペラから流れ出て来る液体の方向が転換されている。従って、例えば、トランスミッションインプットシャフトを後続するタービンホイールは、例えば、車両の緩やかな始動を保証するための反作用のトルクを受けることとなる。

ハイブリッド車両は、燃焼エンジンを備えた従来の車両と比べて、運動力学的なエネルギーの大部分を回収する（レキュペレーション）ことができるという利点を有する。そのために、ハイブリッド車両の少なくとも一つの駆動軸から電気機械にトルクを転送している。回生された（レキュペレーションされた）エネルギーは、自動車側の電気エネルギー貯蔵器、例えば、車両のバッテリー内に一時的に保存される。この場合、発電機として動作する電気機械は、発電機としての利用率に応じて、減速させるトルク（発電機トルク）をハイブリッド車両に作用する。レキュペレーションは、受動的な惰行運転と能動的なブレーキ操作時に考慮することができる。惰行運転は、車両が能動的に駆動されておらず、その独自の慣性質量によってのみ前方に駆動されている走行状態であり、様々な走行抵抗と場合によっては、発電機トルクとが車両を減速させる。ブレーキ操作時において、車両は、発電機トルク及び／又はフットブレーキを使用して、運転者によって能動的に減速される。

ハイブリッド車両では、レキュペレーションの間、少なくとも燃料の供給とイグニッションが停止されるとともに、更に燃焼機関のエンジンブレーキを阻止する、即ち、運動力学的なエネルギーの出来る限り全部を発電機として動作する電気機械に伝えるための別の予防措置が講じられている。そのために、例えば、相応のカットアウトクラッチによって、燃焼エンジンを機械的に切り離すことができる。

しかし、電気エネルギー貯蔵器が満タンであるか、或いはその他の理由、例えば、温度限界値を上回るなどの理由から、ちょうど電気エネルギーを受け入れることができない場合に問題が発生する。この場合、発生した電気エネルギーを電気エネルギー貯蔵器によって受け入れることができないので、電気機械は、もはや発電機として動作することができない。そのため、ブレーキ操作又は惰行運転時において、もはや車両を減速させるために電気機械を用いることはできない。従って、レキュペレーション動作の間に、運転者にとって慣れていないので不快なハイブリッド車両の減速挙動が起こることとなる。
特開２００６−３５２９９７号公報

本発明の課題は、レキュペレーション動作において、特に、電気エネルギー貯蔵器内に保存された電気エネルギーの量に依存しない、ハイブリッド車両の常に変わらない減速挙動を保証する、ハイブリッド車両の駆動系統の改善された制御方法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴によって解決される。従属請求項は、本発明による方法の有利な実施構成及び改善構成に関する。

本発明では、レキュペレーション動作において、ハイブリッド車両の少なくとも一つの駆動軸からリンク機構及びタービンホイールを介して回転トルクコンバータの液体にトルクを導入して、導入したトルクを熱として散逸させるものと規定する。言い換えると、回転トルクコンバータの「逆転した」動作によって、即ち、ポンプインペラの代わりにタービンホイールを介してトルクを導入することによって、このコンバータを「悪い」効率で動作させるものである。電気機械は、回転トルクコンバータのポンプインペラと連結されており、悪い効率によって、タービンホイールからポンプインペラには僅かなエネルギーしか伝達されないので、発電機として動作する電気機械は、非常にゆっくりとしか、或いは全く回転しない。そのため、トルクは、通常のレキュペレーション動作時の通り、駆動系統に導入される。しかし、このトルクは、電気エネルギーではなく、熱に変換される。即ち、本発明では、電気エネルギーへの変換が可能でない、或いは意図されていない場合においても、トルクを駆動系統に導入することができる。従って、運転者にとって、減速挙動が常に変わらず、既知である、そのため快適なハイブリッド車両が得られる。

有利には、そのようなトルクは、レキュペレーション動作において、回転トルクコンバータのコンバータ用ロックアップクラッチを開放することによって、タービンホイールを介して回転トルクコンバータの液体に導入される。その理由は、レキュペレーション動作において、通常回転トルクコンバータの効率を改善するためにタービンホイールとポンプインペラの間に有るコンバータ用ロックアップクラッチが閉じられているからである。そのため、コンバータ用ロックアップクラッチを開放することによって、リンク機構を介してトルクを導入し、回転トルクコンバータの液体内に熱として散逸させるための簡単な方策が得られる。

有利には、電気機械に回転数制御部が配備される。この回転数制御部によって、リンク機構を介して回転トルクコンバータの液体内に導入して、熱として散逸させるべきトルクの割合を比較的精確に調整することができる。即ち、それによって、コンバータ用ロックアップクラッチを開放することにより、電気機械の回転数に応じて調整可能な割合でエネルギーが散逸されることとなる。

特に有利には、車両側の電気エネルギー貯蔵器がレキュペレーション動作時に発生するエネルギーの全部又は一部を電気エネルギーとして保存することができない場合に、回転トルクコンバータの液体内にトルクを導入するものとする。そうすることによって、車両の常に変わらないレキュペレーション挙動が得られる。電気エネルギー貯蔵器に保存されている電気エネルギーは比較的精確に求めることができるので、レキュペレーション動作時に発生して、もはや電気エネルギーとして保存することができないエネルギーの割合も分かる。即ち、その割合に応じて電気機械の回転数を制御することによって、電気エネルギー貯蔵器に保存されている電気エネルギーに依存しない、常に変わらないレキュペレーション挙動が保証される。この場合、車両側の電気エネルギー貯蔵器が、レキュペレーション動作時に発生するエネルギーをもはや電気エネルギーとして全く保存することができない場合、トルクを按分して回転トルクコンバータに導入するものと規定する。

本発明は、有利には、ハイブリッド車両の制御装置として実現される。そのような装置は、一つ以上の既存の制御装置の変化形態として、或いは別個の制御装置として容易に実現することができる。そして、本発明において必要な、或いは供給されるデータは、車両側のネットワーク、例えば、ＣＡＮを介して容易に伝送することが可能である。

ここで、図面にもとづき、本発明を詳しく説明する。燃焼エンジン２、ハイブリッドモジュール３及び変速機４を備えた駆動系統１が図示されている。変速機４は、詳しく図示されていない手法で、例えば、差動歯車機構を介してハイブリッド車両の軸と連携する形で連結されている。ハイブリッドモジュール３は、コンバータ用ロックアップクラッチ６を有する回転トルクコンバータ５を備えている。この場合、回転トルクコンバータ５のタービン側は変速機４と連結し、回転トルクコンバータ５のポンプ側は電気機械７と連結している。そして、電気機械７は、駆動系統１を追加的に、或いは単独で駆動するためのモーターとして動作することが可能である。更に、電気機械７は、詳しく図示されていない車両側のエネルギー貯蔵器を充電するための発電機として動作することが可能である。燃焼エンジン２は、電気による走行動作でのエンジンブレーキトルクを阻止するために、カットアウトクラッチ８によって、ハイブリッドモジュール３から切り離すことが可能である。

以下において、本発明による方法のフロー例を述べる。駆動系統１を備えたハイブリッド車両は、下り道を走行しており、レキュペレーション動作状態に有る。即ち、ハイブリッド車両の電気機械７は、発電機として動作して、車両側の電気エネルギー貯蔵器を充電している。ここで、車両側の電気エネルギー貯蔵器がフルに充電されているが、未だ山下り走行が終わらず、そのためレキュペレーション動作が更に継続する場合、発電機として動作する電気機械７のブレーキ作用が弱まるという問題が起こる。一様なブレーキ作用を保証するためには、フットブレーキの作用をより強い方に切り換えることによって、ブレーキ挙動を変更しなければならない。しかし、その結果は、運転者にとって違和感の有る、そのため不快なブレーキ挙動となってしまう。相応のエネルギー量を必要とする燃焼エンジン２の再スタートも、始動トルクが急激に変化する動きとして不快に感じ取られるとともに、燃焼エンジン２の推進トルクを計量することができないので、快適性の理由から有利ではない。

そのため、本発明では、これまでレキュペレーション動作時に閉じられていたコンバータ用ロックアップクラッチ６を開放する。トルクは、ハイブリッド車両の一つ又は複数の駆動軸からリンク機構を介して回転トルクコンバータ５のタービンホイールに供給される。しかし、コンバータ用ロックアップクラッチ６が開かれているので、このトルクは、もはや殆ど損失無しにタービンホイールからポンプインペラに伝達されることはない。ここでは、むしろコンバータ用ロックアップクラッチ６が開かれている状態で回転トルクコンバータ５のタービンホイールが駆動される。この場合、そのような回転トルクコンバータ５の「逆転した」動作によって生じる悪い効率は意図されたものである。その理由は、ここで導入されたトルクがタービンホイールからその周囲に有る液体、例えば、オイルに放出されるからである。従って、トルクは、一つ又は複数の駆動軸からリンク機構を介して更に駆動系統１に導入されるが、そこでは、もはや電気機械７を駆動せずに、回転トルクコンバータ５内で熱として散逸されることとなる。その理由は、ポンプインペラとタービンホイール間の回転数の差によって、回転トルクコンバータ５の効率が大幅に悪化して、導入されたエネルギーの大部分が熱に変換されるからである。電気機械７は、大きな回転トルクが存在するにも係わらず、非常にゆっくりとしか、或いは全く回転しないので、電気エネルギーは殆ど発生しない。そのため、レキュペレーション動作において、電気エネルギー貯蔵器が既に満タンであるにも係わらず、駆動系統１を備えたハイブリッド車両の変わらない減速挙動が得られる。

当然のことながら、本発明による考えは、電気エネルギー貯蔵器が無い場合、例えば、機械的なエネルギー貯蔵器（はずみ車）の場合でも、同様にハイブリッド車両に適用することが可能である。

本発明の模式的な構造図

符号の説明

１駆動系統
２燃焼エンジン
３ハイブリッドモジュール
４変速機
５回転トルクコンバータ
６コンバータ用ロックアップクラッチ
７電気機械
８カットアウトクラッチ

Claims

ハイブリッド車両用駆動系統（１）の制御方法であって、
この駆動系統が、少なくとも一つの燃焼エンジン（２）と、回転トルクコンバータ（５）と、少なくとも一つの駆動軸とのリンク機構と、電気エネルギー貯蔵器と、レキュペレーション動作の間電気エネルギー貯蔵器を充電するための発電機として使用することが可能な電気機械（７）とを備えており、
この電気機械は、回転トルクコンバータのポンプインペラと連結され、このリンク機構は、回転トルクコンバータのタービンホイールと連結されており、
レキュペレーション動作において、トルクを一つ又は複数の駆動軸からリンク機構及びタービンホイールを介して、回転トルクコンバータの液体に導入して、導入したトルクを熱として散逸させる、
方法。
レキュペレーション動作において、回転トルクコンバータのコンバータ用ロックアップクラッチ（６）を開放することによって、トルクをタービンホイールを介して回転トルクコンバータの液体に導入する請求項１に記載の方法。
当該の電気機械に回転数制御部が配備されている請求項２に記載の方法。
車両側の電気エネルギー貯蔵器が、もはやレキュペレーション動作時に発生するエネルギーの全体又は一部を電気エネルギーとして保存することができない場合に、トルクを回転トルクコンバータの液体に導入するものと規定する請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法を実施するための装置、特に、制御装置を備えたハイブリッド車両。