JP2009102016A - ハイブリッド車の動力伝達系の制御・調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、選択的に電気機械（３）および又は内燃機関（２）によって駆動され、内燃機関（２）が電気機械（３）によって始動される、というハイブリッド車の動力伝達系（１）の制御・調整方法および動力伝達系に関し、内燃機関の始動過程中におけるハイブリッド車の運転快適性が改善され、ハイブリッド車の動力伝達系の必要構造空間並びに製造費が低減されるようにすることを課題とする。
【解決手段】動力伝達系（１）の運転において、切換要素（１１）の伝達容量が、内燃機関（２）の始動過程中に、動力伝達系（１）の動力取出し装置に内燃機関（２）の始動過程と無関係なトルクがかかる、というように調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念部分に記載のハイブリッド車の動力伝達系の制御・調整方法と、請求項１３の上位概念部分に記載のハイブリッド車の動力伝達系に関する。

従来公知のハイブリッド車の動力伝達系は、通常、内燃機関と電気機械との組合せを有している。この形態は、ハイブリッド車に、純粋な電気自動車に比べて、良好な走行距離と有用性（アベイラビリティ）とを与える。さらに、人口密集地を電気機械によって有害物質を発生せずに走行することを可能にする。また、ハイブリッド車を所定の運転状態において、内燃機関と電気機械の双方で同時に駆動することができる。

駆動装置として単に内燃機関しか有していない車両に比べてのハイブリッド車の重量増加を抑えるために、従来、内燃機関のスタータ並びにハイブリッド車の発電機を、１台の電気機械で代用することが行われている。

ハイブリッド車が電気機械だけで駆動されるとき、内燃機関は、主として停止され、内燃機関と電気機械との間に配置されたクラッチによってハイブリッド車の残りの動力伝達系から切り離される。ハイブリッド車の動力取出し装置において必要な駆動トルクは、電気機械だけで調達される。内燃機関を始動するためには、クラッチが係合され、内燃機関が電気機械によってその始動回転数まで誘導される。

内燃機関で発生されたトルクを伝達および変換するために、通常、電気機械の反内燃機関側に、変速機が設けられている。その変速機の構造様式は種々考えられ、その車両が基礎とする駆動構想に関係して決められる。

すべての変速機は、共通して、十分大きな駆動トルクないし牽引力での所望の走行速度に相当する回転数およびトルクが駆動輪に生ずるように、エンジン回転数およびエンジントルクを変換する目的を有している。また、変速機は、駆動輪の回転方向の逆転によって後進走行を可能にする目的を有している。

しかし、上述した従来公知のハイブリッド車の動力伝達系は、内燃機関の上述した電気機械による始動過程が、ハイブリッド車の動力取出し装置にかかる駆動トルクの運転者において予期しない変動のために、運転快適性を害する、という欠点がある。

また従来、動力取出し装置にかかる駆動トルクが内燃機関の始動過程によって害されないハイブリッド車も知られている。そのハイブリッド車の動力伝達系では２台の電気機械が装備され、その一方の電気機械は、上述した様式でハイブリッド車の駆動装置として利用され、他方の電気機械は、単に内燃機関のスタータとして利用される。

しかし、そのように形成されたハイブリッド車の動力伝達系は、大きな構造空間を必要とし、重量が重くなり、追加的な第２電気機械のために、製造費が高くなる、という欠点がある。

本発明の課題は、特に内燃機関の始動過程中におけるハイブリッド車の運転快適性が改善され、ハイブリッド車の動力伝達系の必要構造空間並びに製造費が低減されるような、ハイブリッド車の動力伝達系の制御・調整方法およびハイブリッド車の動力伝達系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の特徴部分に記載の方法および請求項１３の特徴部分に記載の動力伝達系によって解決される。

内燃機関と、電気機械と、動力伝達系の力束内において電気機械と動力取出し装置との間に配置され且つ伝達容量が無段調整可能に形成された切換要素と、電気機械と内燃機関との間に配置されて電気機械と内燃機関とを連動接続可能なクラッチ装置と、を備えたハイブリッド車の本発明に基づく動力伝達系の制御・調整方法によれば、ハイブリッド車の動力伝達系は、電気機械によるハイブリッド車の駆動から、電気機械と内燃機関との双方によるハイブリッド車の並列駆動への移行、あるいは、ハイブリッド車の内燃機関単独駆動への移行、並びに、電気機械による内燃機関の始動過程が、ハイブリッド車の運転者に知覚され得る動力伝達系側の反動トルクなしに実施される、というように駆動できる。

これは、動力伝達系の運転において、切換要素の伝達容量が、内燃機関の始動過程中に、動力伝達系の動力取出し装置に内燃機関の始動過程に依存しないトルクがかかるように調整される、ということによって達成される。

切換要素の伝達容量が本発明に基づいて、動力取出し装置にかかるトルクが切換要素のその都度設定された伝達容量に依存してのみ変化され内燃機関の始動過程中における電気機械の回転数の加速あるいは減速に基づいて変化されないように調整されることによって、、動力取出し装置におけるトルク変動は回避される。その場合、特に運転者要望設定に基づいて生ずるであろう動力取出し装置にかかるトルクの不利な変動は、切換要素の伝達容量の変更によって単純な様式で調整され得る。内燃機関の始動に基づいて生ずる動力取出し装置におけるトルク変動は、おもに切換要素のすべり運転によって、回避される。

これによって、動力伝達系の牽引モードにおいて、内燃機関の始動前に、内燃機関が電気機械から切り離された状態で、ハイブリッド車の動力取出し装置において出力トルクの望ましくない変動が生ずることなしに、電気機械の回転質量を加速することができる、という利点が得られる。

電気機械が、始動過程中の加速段階の終わりに、内燃機関の始動にとって必要な回転エネルギを有するとき、内燃機関と電気機械との間の連動接続がクラッチを介して形成され、内燃機関が、いわゆるはずみ式始動（Ｓｃｈｗｕｎｇｓｔａｒｔ）によって、ハイブリッド車の運転者に感知され得る動力伝達系側反動トルクなしに、始動される。

その場合、切換要素の伝達容量が、動力伝達系の通常運転に比べて低減され、電気機械の加速段階中および内燃機関の始動段階中すべり運転に保たれる。その際、切換要素の電気機械側は、切換要素の動力取出し装置側半部よりも高い回転数で駆動される。

さらに、動力伝達系の惰行モードにおいて、電気機械を、内燃機関から切り離して、車両の動力取出し装置によって発電運転すること、および、電気機械と内燃機関とをクラッチ装置を介して連動接続することによって、電気機械が内燃機関の無負荷回転数より大きな回転数で回転しているとき、車両の動力取出し装置に内燃機関の始動過程によって影響されるトルクがかかることなしに、内燃機関を始動すること、ができる。

これは、内燃機関の始動時に動力取出し装置側に存在する惰行トルクによって駆動される電気機械の回転質量が、内燃機関によって制動され、電気機械の発電運転によって発生され車両の動力取出し装置にかかる制動トルクが、内燃機関の始動時に電気機械の制動によって変化されない、ということを意味する。

これは、切換要素の伝達容量が、電気機械の制動トルクの切換要素によって予め規定されたトルク値だけがハイブリッド車の動力取出し装置で支えられる、というように調整されることによって達成される。これによって、内燃機関の始動過程中、ハイブリッド車の動力取出し装置に常に、おもに運転者要望設定あるいは運転プログラムに相当した制動トルクがかかり、それは本発明に基づいて調整された切換要素の伝達容量に基づいて内燃機関の始動過程から切り離される。

その場合、切換要素の伝達容量が、動力伝達系の通常運転に比べて低減され、電気機械の制動段階中および内燃機関の始動段階中すべり運転に保たれる。その際、切換要素の電気機械側は、切換要素の動力取出し装置側半部よりも低い回転数で駆動される。

内燃機関と電気機械との間にねじりダンパを備えて形成された請求項１３の上位概念部分に記載のハイブリッド車の本発明に基づく動力伝達系は、そのねじりダンパが少なくとも部分的に変速機のケース内に一体に組み込まれ、その動力伝達系が内燃機関を始動するため並びにハイブリッド車の駆動装置として利用される１台の電気機械しか装備していないので、安価で構造空間的に最良な動力伝達系となる。

本発明の他の利点および有利な実施態様は、請求項および図に原理的に示された実施例から理解できる。

図１には、ハイブリッド車の動力伝達系１が概略的に示されている。この動力伝達系１は、内燃機関２と、電気機械３と、変速機４と、動力取出し装置５と、を有している。内燃機関２と電気機械３との間に、ねじりダンパ６並びにクラッチ装置７が配置されている。

ハイブリッド車の動力伝達系１の様々な運転状態、例えば電気機械３による単独運転、内燃機関２と電気機械３の双方による並列運転、あるいは内燃機関２による単独運転、を実施できるようにするために、クラッチ装置７によって、内燃機関２と電気機械３との連動接続が形成され得る。

さらに、内燃機関２と電気機械３との間におけるクラッチ装置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によって始動されるように、内燃機関２を電気機械３にクラッチ装置７を介して連結することができる。

ねじりダンパ６は、特に内燃機関がディーゼルエンジンとして形成されている場合に採用された際、運転快適性を向上させる。このねじりダンパ６はばね減衰系８を有し、このばね減衰系８は、ねじりダンパ６の一次質量９と、その二次質量となる電気機械３の回転質量との間に配置されている。ねじりダンパ６の作用は、本質的に、内燃機関の変動燃焼過程によってクランク軸に生ずる内燃機関のねじり振動を減衰する通常の２質量型はずみ車の作用に相当している。動力伝達系１におけるねじり振動によって引き起こされる周波数は、ねじりダンパ６を介して、共振点が内燃機関２の無負荷回転数以下に位置するように変移され、これによって、その共振点はハイブリッド車の搭乗者には知覚されない。

変速機４はここでは、発進クラッチが一体に組み込まれ、種々の伝達比が形成できる、通常の自動変速機として形成されている。その変速機４は、従来公知のあらゆる変速機が利用でき、またその変速機は、自動変速機において伝達比の調整に利用されない摩擦クラッチあるいは流体トルクコンバータのような別個の発進要素と組み合わせることもできる。

クラッチ装置７は、粉末磁石クラッチとして、電気式あるいは液圧式のアクチュエータ付きの乾式クラッチとして、あるいは、電気式あるいは液圧式のアクチュエータ付きの多板乾式クラッチとして、形成され得る。そのクラッチ装置７は、従来公知の、その都度の使用状態に適した切換可能なあらゆるクラッチが利用できる。さらに、クラッチ装置７を電気機械３のケース内に一体に組み込むことができる。また、その電気機械３のケースは、変速機４の入力部の範囲において変速機４のケース内に一体に組み込まれ得る。

クラッチ装置７はその構造形態がロックアップクラッチに相当し、電気機械３の金属板ケースに連結される。その場合、クラッチ装置７と電気機械３を、好適には、変速機４のケース内に配置することができ、これによって、変速機は電気機械と共に、単一構造ユニットないし簡単に組立てできるモジュールを形成する。

また、ねじりダンパを変速機に一体に組み入れることもできる。これによって、動力伝達系の範囲における変速機のモジュール性が一層向上される。

流体トルクコンバータ並びに調整ロックアップクラッチを備えた従来公知の自動変速機は、ロックアップクラッチと流体トルクコンバータとの複合装置と変速機との間に電気機械が配置されるように、変更され得る。この動力伝達系の形態において、ハイブリッド車の内燃機関による単独駆動中、発進過程は流体トルクコンバータによって実施される。

流体トルクコンバータ付きの動力伝達系１の形態は、上述したすべての動力伝達系の形態において、いわゆるクランク軸−スタータ−ダイナモ−ユニットとして作用する電気機械が、変速機内部への配置によって変速機４の冷却回路によって冷却され得て、運転中に電気機械３で生ずる熱が、変速機４の油冷却器を介して、周囲に簡単に放出され得る、という利点を有する。

あるいは、勿論、クラッチ装置が例えば粉末磁石クラッチとして、電気式アクチュエータ付きの乾式クラッチとして、あるいは電気式アクチュエータ付きの多板乾式クラッチとして形成されているとき、電気機械を変速機４の冷却油系を介して冷却するために、電気機械３を変速機４に一体に組み込むこともできる。

内燃機関２と電気機械３との間におけるクラッチ装置７の配置は、動力伝達系における駆動トルクの内燃機関側ピークトルク時に、ばね減衰系８がその最大設計限界まであるいはそれ以上に負荷されると共にばね減衰系８の減衰器８Ａが完全に沈み込んでぶつかるので、追加的に、ばね減衰系８に対する過負荷防止装置の機能性を提供する。この状態において、許容できない大きな部品負荷を除いて、減衰器８Ａの側に減衰作用はもはや存在しない。

これは、動力伝達系１内を伝わるトルクが、ばね減衰系８の領域において所定の時間にわたって、ばね減衰系８の部品に減衰されずに伝えられる、ということを意味する。このために、事情によってはその部品を損傷する望ましくない大きな部品負荷が不利に生ずる。

そのようなピークトルクが生じた際、いまや、クラッチ装置７が摩擦多板クラッチなどのように伝達容量が無段調整可能に形成されているとき、瞬間的な所定のすべり、即ち、クラッチ装置７の瞬間的な剥離（ゆるみ）によって、そのピークトルクを消滅することができる。これによって、ばね減衰系８は、従来公知の方式に比べて小さな安全係数で形成され得て、ばね減衰系の必要構造空間並びに製造費が低減され得る。安全係数は、基本的にはシステムの過剰な寸法付けを意味する。

動力伝達系における上述した内燃機関側ピークトルクのほかに、例えば縁石の乗り越え時あるいはすべり易い地面の通過時のような所定の走行状態においても、動力伝達系において過剰増大トルクが生じ得て、これは、動力伝達系１において動力取出し装置５からばね減衰系８に向けて作用し得る。この場合も、クラッチ装置７の伝達性能は、動力伝達系１における過剰増大トルクが、クラッチ装置７の領域において、過剰増大トルクの時間中に生ずるクラッチ装置７におけるすべり運転によって低減され、従って、過剰増大トルクが、減衰されずに完全な大きさでばね減衰系８に伝えられることがない、というように調整され得る。ピークトルクの発生後、動力伝達系における望ましくない動力損失を回避するために、クラッチ装置７における規定されたすべり運転が終了される。

クラッチ装置７の構造形態が調整ロックアップクラッチに相当している場合、変速機ケース内に一体に組み込まれたクラッチ装置が、変速機の液圧制御装置を介して操作され、圧力の供給が変速機４の穴あけ加工された入力軸を介して実現される、というように設計され得る。変速機４の油溜めへのクラッチ装置７の帰還路は、例えば、流体トルクコンバータのベル形ハウジングからのホースとして、あるいは、クランク軸基部に配置された帰還路として、形成される。勿論、当該技術者において、クラッチ装置ないしロックアップクラッチで生ずる摩擦熱が流体トルクコンバータのベル形ハウジングの領域で周囲に放出可能であるとき、クラッチ装置７に固有の密閉油回路を装備することも考えられる。

図２には、ハイブリッド車の動力伝達系１の第２実施例が概略的に示されている。この動力伝達系１は、図１に示された動力伝達系とは、ねじりダンパ６および動力伝達系１の力束内におけるクラッチ装置７の配置の範囲において相違している。

図２に示された動力伝達系１の場合、クラッチ装置７はねじりダンパ６と電気機械３との間に配置され、ばね減衰系８は、ねじりダンパ６の一次質量９と、ここでは別個の部品として形成された二次質量１０との間に配置されている。クラッチ装置７はねじりダンパ６の二次質量１０と電気機械３との間に配置されている。この動力伝達系１の形態の場合も、ねじりダンパ６をクラッチ装置７および電気機械３と共に変速機４のケース内に一体に組み込むことができる。さらに、クラッチ装置７の内燃機関２側に配置されたねじりダンパ６を、内燃機関２に割り当て、クラッチ装置７を電気機械３と共に変速機４に一体に組み込むこともできる。

勿論、当該技術者において、動力伝達系の個々の構成要素のハイブリッド車への組立を単純化するために、図１ないし図２に示された動力伝達系１の個々の構成要素を、適当な様式でモジュールの形に形成することも考えられる。即ち、図２に示された動力伝達系１におけるねじりダンパ６を内燃機関に連結すること、クラッチ装置を電気機械のケース内に一体に組み入れること、及び、電気機械３およびクラッチ装置７を変速機４のケース内に一体に組み込まれていない別個のモジュールとして形成すること、もできる。

図１の動力伝達系１における図３に示された種々の運転パラメータの経過を参照して、ハイブリッド車の本発明に基づく動力伝達系の制御・調整方法を、まず、動力伝達系１の牽引モードの場合について例示的に詳細に説明する。続いて、本発明に基づく方法を、図１の動力伝達系の惰行モードについて、図４を参照して説明する。

図３には、ハイブリッド車の発進過程中における図１に示された動力伝達系１の種々の構成要素の運転パラメータの経過が、相互に対応して示されている。その発進過程はまず電気機械３だけで実施される。時間ｔの経過につれて、内燃機関２が電気機械３によって始動され、続いて、ハイブリッド車を駆動するための駆動装置として利用される。

図３に示された時点Ｔ−０と時点Ｔ−１との間で、ハイブリッド車の発進過程ないし発進段階が行われ、その場合、ハイブリッド車は電気機械３だけで駆動されている。ここでは原理的に発進過程の開始時点を表している時点Ｔ−０から、動力伝達系１の切換要素１１の回転数差ｎｄ−ＳＥが、時間ｔの経過につれて時点Ｔ−１まで連続して減少される。
その切換要素１１は、ここでは、自動変速機として形成された変速機４の少なくとも１つの発進伝達比を形成する切換要素としても形成されている。その切換要素１１の増大する伝達容量に基づいて、動力取出し装置５における出力トルクｍ−ａｂが増大する。

ハイブリッド車の発進過程中、電気機械３の回転数ｎ−ＫＳＧは、運転者側要望動力に応じてほぼ一定し、一方で、出力回転数ｎ−ａｂは、時点Ｔ−０と時点Ｔ−１との間で、増大する出力トルクｍ−ａｂに基づいて連続して上昇する。

さらに、発進過程中、クラッチ装置７の伝達容量がクラッチ装置７を介してほとんどトルクが伝わらないというように調整されて内燃機関２が切り離されているので、内燃機関２の回転数ｎ−ｍｏｔ並びにクラッチ装置７を介して伝わるトルクｍ−ｋｕｐｐｌは零であるか、あるいは、クラッチ装置７の両クラッチ半部の間に作用する牽引トルクに基づいて少なくともほぼ零である。

時点Ｔ−１で、内燃機関の始動過程が、電気機械３を介しての内燃機関２のはずみ式始動に対するいわゆる準備過程を伴って始まる。その場合、動力伝達系１の制御および調整は、動力伝達系１において当該始動段階中に運転者が感知し得る動力伝達系側反動トルクが回避されるように、後述の様式で行われる。

時点Ｔ−１で、電気機械３の回転数ｎ−ＫＳＧが、規定された回転数ｎ−ＫＳＧ−ｍａｘまで増大される。その際、電気機械３は、電気機械３と内燃機関２とが連動接続された際、動力伝達系１において運転者が運転快適性を害する反動を感知することなしに、内燃機関２が電気機械３によってその始動回転数にもたらされ得るような回転エネルギを有している。

同時に、動力伝達系１の力束内に存在する切換要素１１の伝達容量が、電気機械３の回転数ｎ−ＫＳＧの上昇が動力取出し装置５における出力トルクｍ−ａｂの変化をもたらさないように、調整される。これは、電気機械３の回転数ｎ−ＫＳＧの上昇に伴って起こる電気機械３のトルク上昇が動力取出し装置５における出力トルクｍ−ａｂの変化を生じさせない、ということを意味する。なお、その切換要素１１はここでは、変速機４に一体に組み込まれた上述の動力伝達系１の発進要素であるか、あるいは、変速機４において実際に入れられた伝達比を形成するために動力伝達系の力束内に存在する摩擦多板クラッチ等のような伝達容量を無段調整できる切換要素である。

これは、動力伝達系１の切換要素１１の伝達容量が、電気機械３によって発生された駆動トルクの増大が発進要素の領域において規定されたすべり運転によって補償されて電気機械３の駆動トルクの或る分量しか動力取出し装置５の方向に伝えられない、というように調整されることによって達成される。その分量は、おもに運転者要望動力、ないし、動力伝達系の制御に関与される走行プログラム及びその都度の運転状態に相当して動力取出し装置５に伝えるべき回転数値、に相当している。これによって、全始動段階中に動力取出し装置５に所望の出力トルクが存在する、ということが保証される。変速機４の発進要素の制御・調整されたこのすべり運転は、図３において時点Ｔ−１後における切換要素の差回転数ｎｄ−ＳＥによって表されている。

時点Ｔ−２で、クラッチ装置７の伝達容量が、ランプ関数を介して、伝達容量の上側値に高められ、その際、内燃機関２が電気機械３に連結される。続いて、内燃機関２の駆動トルクが、クラッチ装置７におけるすべりなしに、クラッチ装置７を介して動力取出し装置５の方向に伝えられる。これと異なって、クラッチ装置７の伝達容量は、他の適当な関数を介して必要な値とすることもできる。

クラッチ装置７の伝達容量の増大は、図３に含蓄的に、クラッチ装置７を介して伝えられる駆動トルクｍ−ｋｕｐｐｌの経過によって表されている。そのクラッチ装置７を介して伝えられるトルクｍ−ｋｕｐｐｌの増大は、電気機械３の駆動トルクの増大分が内燃機関２に向けて伝えられるので、電気機械３の回転数ｎ−ＫＳＧ並びに切換要素１１の差回転数ｎｄ−ＳＥの減少を生じさせる。クラッチ装置７の伝達容量の増大と共に、内燃機関２の回転数ｎ−ｍｏｔが増大し、その場合、内燃機関２の回転質量の電気機械３への連結が、電気機械３の回転数ｎ−ＫＳＧの減少および切換要素１１の差回転数ｎｄ−ＳＥの減少を生じさせる。

時点Ｔ−３で、内燃機関２の回転数ｎ−ｍｏｔは、電気機械３の回転数ｎ−ＫＳＧと一致し、クラッチ装置７が同期する。時点Ｔ−４で、切換要素１１がほぼ同期し、その時点Ｔ−４後に、切換要素１１の差回転数ｎｄ−ＳＥの調整が、エンジン操作（介入）によって行われる内燃機関２の回転数ｎ−ｍｏｔの相応した回転数誘導によって、行われる。切換要素１１の同期状態において、切換要素１１の伝達容量は、動力取出し装置５にかかる出力トルクｍ−ａｂが内燃機関２および又は電気機械３によって与えられるトルクに依存して変化する、というように調整される。これは、動力取出し装置５にかかる出力トルクｍ−ａｂが切換要素１１で発生されるすべりを介してもはや制御および調整されない、ということを意味する。

それに続いて、動力伝達系１の制御ロジックに依存して、内燃機関２と電気機械３の双方を同時にハイブリッド車を駆動するために利用すること、あるいは、その駆動を内燃機関２ないし電気機械３だけで実施すること、も可能である。必要な出力トルクより大きな駆動トルクが内燃機関２によって発生されるとき、電気機械３を発電運転し、電気機械３で発生された電気エネルギをハイブリッド車の蓄電装置に供給することができる。

電気機械３によって内燃機関２を始動するために必要である上述した所定の回転数値ｎ−ＫＳＧ−ｍａｘは、内燃機関２の始動過程にとって必要な電気機械３の回転エネルギから、時点Ｔ−１において実際に存在する動力伝達系１の運転状態に依存して計算される。
この電気機械３の回転数値ｎ−ＫＳＧ−ｍａｘを計算する際、始動過程中に、時点Ｔ−１後における電気機械３の加速過程中にすべり状態で運転される変速機４の切換要素１１の同期点が、クラッチ装置７の係合後に到達されないか、ないし下回られない、ということが追加的に考慮される。これは、動力伝達系１において同期点が下回られたとき、牽引モードから惰行モードへの負荷変更が生じ、その結果、動力伝達系において特にかみ合い部の領域において望ましくない反動が生ずるからである。

これは、変速機４の発進要素がすべり運転されている電気機械３の加速段階中、発進要素の入力回転数、即ち、電気機械３に連動接続された発進要素半部が、動力伝達系１の動力取出し装置５に結合されている反対側の発進要素半部より大きな回転数で回転すること、に起因する。発進要素のこの運転状態において、動力取出し装置５に、発進要素の調整された伝達容量に関係して対応すると共に電気機械３によって実際に発生された駆動トルクと本質的に無関係である出力トルク値がその都度供給される。この状態は、ここでは、発進要素のポジティブすべり運転と呼ばれる発進要素の状態であり、発進要素の同期点まで生ずる。これは、動力取出し装置５にかかる出力トルクが、発進要素のポジティブすべり運転中、発進要素と内燃機関２との間に位置する動力伝達系１の部分で生ずるトルク変動に無関係である、ということを意味する。

動力伝達系１の内燃機関側部分が、クラッチ装置７の係合およびそれに伴う内燃機関２の始動によって、クラッチ装置７の動力取出し装置５と反対側に存在する動力伝達系１部分の回転質量の慣性で、発進要素がその同期点に到達するないしはそれどころかその同期点を下回るほどに減速されるとき、動力取出し装置における出力トルクは、運転者の要望動力あるいは別の制御設定値に反して低下する。これは望ましくない。

動力伝達系１における発進要素の同期点の下回り時に生ずる負荷変動は、瞬間的な望ましくない大きな部品負荷を生じさせる。また、その負荷変動は、動力伝達系１の運転中、運転快適性を低下する現象となり、事情によっては、ハイブリッド車の運転者によって衝撃ないし振動として知覚される。そのような衝撃ないし振動は、動力伝達系における個々の部品の部品弾性および部品公差に左右され、それは、部品数が多いために、総計でかなりな大きさとなる。

特に、かみ合い部の領域において、互いにかみ合う２つの歯車間の接触が、負荷変動時に、一方の歯フランクから他方の歯フランクに切り替わることに注意しなければならない。この切替時に、その両部品はあらためて整列する。それらの部品は、その整列中、無負荷状態にあり、制動されずに加速される。かみ合い部がそれぞれ反対側の歯フランクに接触するとき、かみ合い部は衝撃的に制動される。そのような負荷変動が、急速であればあるほど、および、減衰されなければされないほど、歯フランクに当たる際の衝撃は激しくなる。

特に、ハイブリッド車の動力伝達系の牽引モード中および電気機械による内燃機関の始動過程中、運転者が動力伝達系側に目立った反動を覚悟する必要がないように、良好な運転品質が努めて求められる。

そのような反動は、上述した本発明に基づく方法によって簡単に回避される。というのは、ハイブリッド車の動力伝達系１において、発進要素あるいは動力伝達系の力束内に存在する別の切換要素によって、本発明に基づく処置で、動力伝達系における動力伝達系側の運転品質を低下する反動が減衰され得るような弾性が、動力伝達系内に用立てられ得るからである。

これは、本発明に基づく方法において、電気機械３の回転数ｎ−ＫＳＧが内燃機関２の始動段階中に高められる回転数値ｎ−ＫＳＧ−ｍａｘが、エンジン制御装置および又は変速機制御装置および又はそれらに優先するトルク管理装置に組み込まれたアルゴリスム（算法）を介して、内燃機関の始動過程中の発進要素の同期点の下回りが確実に回避されるように計算される、ということを意味する。

図４には、動力伝達系１の惰行モードにおける図１に示された動力伝達系１の種々の構成要素の、図３に対応した運転パラメータの経過が示されている。その場合、動力伝達系１の動力取出し装置５にまず、惰行トルクに対抗する制動トルクがかかり、この制動トルクは、発電運転する電気機械３を介して発生される。時間ｔの経過につれて、内燃機関２は電気機械３によって始動され、続いて、ハイブリッド車を制動するためにエンジンブレーキとして利用される。

図４に示された時点Ｔ−５と時点Ｔ−６との間で、ハイブリッド車の内燃機関２が停止されて惰行走行が行われ、この場合、ハイブリッド車の動力取出し装置５に、惰行トルクに対抗する制動トルクが、電気機械３だけで発生される。

時点Ｔ−６は、電気機械３によって内燃機関２をはずみ式始動するための動力伝達系１の準備段階における始動時点である。この時点Ｔ−６で、切換要素１１の伝達容量が、クラッチ装置７がそれを介して本質的にトルクを伝えられない伝達容量の状態にあるとき、差回転数ｎｄ−ＳＥが同期して電気機械３で発生された制動トルクが切換要素１１を介して動力取出し装置５で支えられるように、減少される。

その場合、切換要素１１を介して伝えられる電気機械３の制動トルクは、運転者要望設定値ないし制御装置に記憶された走行プログラムの設定値に相当している。続いて、クラッチ装置７の伝達容量が、内燃機関２がますます電気機械３によって駆動されるように、高められる。その場合、クラッチ装置７によって伝達されるトルクｍ−ｋｕｐｐｌは、図４に示された様式で、時点Ｔ−６と時点Ｔ−７との間でますます増大する。そのクラッチ装置７の伝達容量の増大につれて、電気機械３の回転数ｎ−ＫＳＧが低下され、内燃機関２の回転数ｎ−ｍｏｔが増大される。

クラッチ装置７による電気機械３と内燃機関２との間の連動接続の形成によって、ますますトルクが電気機械３から内燃機関２に伝達されることによって、切換要素１１の電気機械３側半部において、内燃機関２の接続前におけるよりも大きな制動トルクがかかる。
切換要素１１の伝達容量が内燃機関２の接続前に、予め規定されたトルク値しか切換要素１１を介して動力取出し装置５で支えられない、というように減少されるので、切換要素１１は惰行モードに移行する。このことは、図４において、切換要素１１の差回転数ｎｄ−ＳＥの上昇によって表されている。

その場合、切換要素１１は、内燃機関２の接続前に動力取出し装置５で支えられたトルク値が、相変わらず切換要素１１を介して動力取出し装置５にかかるように、そして、内燃機関２の始動過程によって引き起こされる反動トルクが、動力取出し装置５に支えられた制動トルクの変動によって運転者に気づかれないように、規定されたすべりを有している。

内燃機関２を電気機械３に連結するために、クラッチ装置７の伝達容量が、時点Ｔ−８で、ランプ関数を介して伝達容量の上側値に高められ、その際、内燃機関２が電気機械３に結合される。続いて、内燃機関２の駆動トルクが、クラッチ装置７のすべりなしに、動力取出し装置５の方向にクラッチ装置７を介して伝えられる。それと異なって、クラッチ装置７の伝達容量は、別の適当な関数を介して必要な値にすることもできる。

クラッチ装置７の伝達容量の増大は、図４に含蓄的に、クラッチ装置７を介して伝えられる駆動トルクｍ−ｋｕｐｐｌの経過によって表されている。そのクラッチ装置７を介して伝えられる駆動トルクｍ−ｋｕｐｐｌの増大は、電気機械３の回転数ｎ−ＫＳＧ並びに切換要素１１の差回転数ｎｄ−ＳＥの減少を生じさせ、電気機械３を駆動する動力取出し装置５の惰行トルクの増大分は、内燃機関２の方向に伝えられる。さらに、クラッチ装置７の伝達容量の増大に伴って、内燃機関２の回転数ｎ−ｍｏｔが増大し、内燃機関２の回転質量の電気機械３への連結は、電気機械３の回転数ｎ−ＫＳＧの減少および切換要素１１の差回転数ｎｄ−ＳＥの増大を生じさせる。

時点Ｔ−９で、内燃機関２の回転数ｎ−ｍｏｔは電気機械３の回転数ｎ−ＫＳＧと一致し、クラッチ装置７は同期する。時点Ｔ−７で、切換要素１１はほぼ同期し、その時点Ｔ−７後に、切換要素１１の差回転数ｎｄ−ＳＥの調整が、エンジン操作（介入）によって実施される内燃機関２の回転数ｎ−ｍｏｔの相応した回転数誘導によって、行われる。切換要素１１の同期状態において、切換要素１１の伝達容量は、動力取出し装置５にかかる制動トルクが、内燃機関２および又は電気機械３によって発生される制動トルクに依存して変化する、というように調整される。これは、動力取出し装置５にかかる制動トルクがもはや、切換要素１１で発生されるすべりを介して制御および調整されない、ということを意味する。

それに続いて、動力伝達系１の制御ロジックに依存して、内燃機関２と電気機械３の双方を同時に、制動トルクを発生するためないしハイブリッド車のエンジンブレーキとして利用すること、あるいは、内燃機関２ないし電気機械３をそれぞれ単独でエンジンブレーキとして利用すること、も可能である。図１および図２における動力伝達系において変速機４に一体に組み込まれた切換要素１１は、勿論、本発明に基づく動力伝達系の異なった実施例において、動力伝達系における電気機械３と動力取出し装置５との間の範囲に内燃機関２の始動過程中に運転者が内燃機関２の始動過程により生ずる反動トルクを感知しないような弾性を用立てるために、動力伝達系の力束内に別個の切換要素として、動力伝達系１の電気機械３と動力取出し装置５との間で、変速機４の前あるいは後ろに配置することもできる。

ハイブリッド車の動力伝達系の第１実施例の概略図。 ハイブリッド車の動力伝達系の第２実施例の概略図。 図１に示された動力伝達系の種々の構成要素の、内燃機関の始動過程中の、動力伝達系の牽引モードにおける運転パラメータの経過を表した線図。 図１に示された動力伝達系の種々の構成要素の、内燃機関の始動過程中の、動力伝達系の惰行モードにおける運転パラメータの経過を表した線図。

１ 動力伝達系
２ 内燃機関
３ 電気機械
４ 変速機
５ 動力取出し装置
６ ねじりダンパ
７ クラッチ装置
８ ばね減衰系
９ 一次質量
１０ 二次質量
１１ 切換要素
ｍ−ａｂ 出力トルク
ｍ−ｋｕｐｐｌ クラッチ装置のトルク
ｎｄ−ＳＥ 切換要素の差回転数
ｎ−ａｂ 出力回転数
ｎ−ＫＳＧ 電気機械の回転数
ｎ−ＫＳＧ−ｍａｘ 規定された回転数値
ｎ−ｍｏｔ 内燃機関の回転数
Ｔ−０〜Ｔ−９ 具体的時点
ｔ 時間

Claims (18)

1. 内燃機関（２）と、電気機械（３）と、動力伝達系（１）の力束内において電気機械（３）と動力取出し装置（５）との間に配置され且つ伝達容量が無段調整可能に形成された切換要素（１１）と、電気機械（３）と内燃機関（２）との間に配置されて電気機械（３）と内燃機関（２）とを連動接続可能なクラッチ装置（７）と、を備えたハイブリッド車であって、該ハイブリッド車は選択的に電気機械（３）および又は内燃機関（２）によって駆動され、クラッチ装置（７）による電気機械（３）と内燃機関（２）との接続の形成によって内燃機関（２）が電気機械（３）によって始動される、というハイブリッド車
   の動力伝達系（１）の制御及び調整の方法において、
   動力伝達系（１）の運転において、内燃機関（２）の始動過程中に、切換要素（１１）の伝達容量が、動力伝達系（１）の動力取出し装置に内燃機関（２）の始動過程と無関係なトルクがかかる、というように調整される
   ことを特徴とする方法。
2. 動力伝達系（１）の牽引モードにおいて、クラッチ装置（７）が該クラッチ装置（７）を介して本質的にトルクを伝え得ない伝達容量にあるとき、電気機械（３）の駆動トルクが内燃機関（２）の始動過程中に高められ、切換要素（１１）の伝達容量は、動力伝達系（１）の動力取出し装置に電気機械（３）の駆動トルクの増大と無関係なトルクがかかる、というように調整される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 切換要素（１１）の伝達容量は、電気機械（３）の駆動トルクの増大中に切換要素（１１）がすべり運転される、というように調整され、電気機械（３）の駆動トルクの一部だけが切換要素（１１）を介して動力取出し装置（５）の方向に伝えられる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 電気機械（３）の駆動トルクは、内燃機関（２）の始動にとって必要な電気機械（３）の回転エネルギに等しい回転数値（ｎ−ＫＳＧ−ｍａｘ）に高められる
   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. 電気機械（３）が前記回転数値（ｎ−ＫＳＧ−ｍａｘ）に達した際、クラッチ装置（７）の伝達容量は、内燃機関（２）が電気機械（３）によって始動される、というように高められる
   ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 電気機械（３）の前記回転数値（ｎ−ＫＳＧ−ｍａｘ）が少なくとも、内燃機関（２）の始動過程中における動力伝達系（１）の牽引モードから惰行モードへの負荷変動が起こらない、というような値に相当している
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
7. 動力伝達系（１）の惰行モードにおいて、内燃機関（２）の始動過程中に、切換要素（１１）の伝達容量は、内燃機関（２）の始動過程中に生ずる電気機械（３）の駆動トルクの減少が切換要素（１１）の領域において切換要素（１１）のすべり運転によって補償される、というように調整される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 動力伝達系（１）の惰行モード中に、電気機械（３）は、動力取出し装置（５）の惰行トルクに対抗する制動トルクを発生するために発電運転され、内燃機関（２）の始動過程は、電気機械（３）の回転数（ｎ−ＫＳＧ）が内燃機関（２）の無負荷回転数より大きいときに実施される
   ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 内燃機関（２）の始動過程中に、切換要素（１１）の伝達容量は、発電運転される電気機械（３）の動力取出し装置（５）にかけるべき所定の制動トルクが切換要素（１１）を介して動力取出し装置（５）で支えられる、というように制御および調整される
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
10. 切換要素（１１）の伝達容量は、動力取出し装置（５）にかかるトルクが運転者要求動力に相当する、というように調整される
    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. 切換要素（１１）の伝達容量は、動力取出し装置（５）にかかるトルクが運転プログラムで設定されたトルク値に相当する、というように調整される
    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。
12. 内燃機関（２）は、始動後に、内燃機関（２）の回転数（ｎ−ｍｏｔ）が切換要素（１１）の同期回転数より大きいかそれと同じである、というように制御および調整される
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法。
13. 内燃機関（２）と、電気機械（３）と、動力伝達系（１）の力束内において電気機械（３）と動力取出し装置（５）との間に配置され且つ伝達容量が無段調整可能に形成された切換要素（１１）と、電気機械（３）と内燃機関（２）との間に配置されて電気機械（３）と内燃機関（２）とを連動接続可能なクラッチ装置（７）と、を備えたハイブリッド車であって、該ハイブリッド車は選択的に電気機械（３）および又は内燃機関（２）によって駆動され、クラッチ装置（７）による電気機械（３）と内燃機関（２）との接続の形成によって内燃機関（２）が電気機械（３）によって始動される、というハイブリッド車
    の動力伝達系（１）において、
    内燃機関（２）と電気機械（３）との間にねじりダンパ（６）が設けられ、
    該ねじりダンパ（６）は、少なくとも部分的に変速機（４）のケース内に一体に組み込まれている
    ことを特徴とする動力伝達系。
14. ねじりダンパ（６）は、ばね減衰系（８）を介して互いに連結されている少なくとも１つの一次質量（９）と二次質量（１０）とを有している
    ことを特徴とする請求項１３に記載の動力伝達系。
15. クラッチ装置（７）は、一次質量（９）と二次質量（１０）との間に配置され、
    その一次質量（９）は、クラッチ装置（７）の内燃機関（２）側に配置され、
    二次質量（１０）は、クラッチ装置（７）の電気機械（３）側に配置されている
    ことを特徴とする請求項１４に記載の動力伝達系。
16. 電気機械（３）の回転質量は、ねじりダンパ（６）の二次質量を形成している
    ことを特徴とする請求項１５に記載の動力伝達系。
17. クラッチ装置（７）並びにねじりダンパ（６）は、変速機（４）のケース内に一体に組み込まれている
    ことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれかに記載の動力伝達系。
18. 切換要素（１１）は、動力伝達系（１）の力束内において、電気機械（３）から動力取出し装置（５）の方向に見て、変速機（４）の前、変速機（４）内、あるいは変速機（４）の後ろ、に配置されている
    ことを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれかに記載の動力伝達系。

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