JP2009202868A - 比例クラッチの適合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比例クラッチの適合方法を提供する。
【解決手段】開ループ／閉ループ制御可能な２つのドライブトレインアセンブリ１、３の間に設けられた比例クラッチ２を適合させる方法であって、クラッチが、規定されたすべりをクラッチトルクとしてクラッチに設定するステップと、一方のアセンブリを所定の回転速度で運転するステップと、２つのアセンブリが出力しあるいは受け取るトルクを測定するステップと、最小クラッチトルクに対応する設定点の値を作動機構に設定することによって、クラッチを開くステップと、他方のアセンブリに印加されたトルクがこのアセンブリ上で測定された、回転速度において運転するステップと、トルクの損失を決定するために、他方のアセンブリによって要求されるトルクを確定するステップと、作動機構に入力される対応する設定点の値と関連付けられるクラッチトルクを、決定されたトルク損失によって調整するステップと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、比例クラッチの適合方法、すなわちクラッチトルクを特定の範囲内で連続的に調整し得るクラッチを適合させる方法に関する。このような比例クラッチは、乾式クラッチまたは湿式クラッチとして設計できる。

かかる比例クラッチは、クラッチトルクを設定するための作動機構を有する。作動機構によって設定される設定点変数に従って、この設定点変数に対応するクラッチトルクがクラッチに設定される。作動機構の設定点変数とクラッチに印加されるクラッチトルクとの間のこの関係は、特性として表わされることが可能であり、制御プロセスにおいて保存および／または使用できる。

このタイプの比例クラッチは、例えば、内燃機関を選択的にドライブトレインに連結して車両運転用の動力を導入するために、液圧式クラッチとして、車両のドライブトレインに設けることができる。例えば下記特許文献１を参照されたい。従って、液圧クラッチにおいて、作動機構として、液圧媒体に圧力を加えるための遠隔操作のクラッチ伝送器を設けることができる。その場合、圧力を加えることによって、液圧流体はラインまたは配管を通して加圧され、クラッチに送られる。そして、クラッチ伝送器によって動かされる距離に応じて、この距離に対応するクラッチトルクがクラッチに設定される。

この場合、異なる比例クラッチの特性は製作誤差のために異なる。さらに、時間経過に伴う環境条件、摩耗等が特性の変化をもたらす。しかし、これは、従来の運転条件の下では、通常、なんらの大きな影響も与えない。

しかし、特殊なドライブトレインの構成または運転状況においては、特性、従って設定されたクラッチトルクについての正確な知識を有することはきわめて重要である。これは、例えば、ハイブリッド車両における電気駆動からの内燃機関の再始動に関係する。従って、パラレルフルハイブリッドの形のハイブリッド車両のドライブトレインにおいては、この再始動は、電気機械も同時に車両を駆動する状態で行われる。この目的のため、２つの車両ドライブトレインアセンブリとしての内燃機関および電気機械の間に比例クラッチが設けられる。このアセンブリは開ループ／閉ループ制御が可能である。これは、内燃機関の再始動の間にドライブトレインにおける好ましくないトルクジャンプを全く生じさせないようにするために、特性に応じた非常に正確な開ループまたは閉ループの制御を必要とする。その結果、例えば、製作誤差または摩耗による特性の僅かな変化でさえも、ドライブトレインにおけるしゃくり現象（急な動き、ジャーク）を発生させ、従ってハイブリッド車両の運転者の快適さを損なう可能性がある。

独国特許出願公開第１９６１０６９９Ａ１号明細書

本発明の目的は、例えば時間経過に伴って生じる変化に対して、比例クラッチを適合させる簡単な方法、すなわち、そのような変化に対して比例クラッチを最新状態に更新する簡単な方法を規定することにある。

この目的は請求項１の特徴によって実現される。従属請求項は、本発明の有利な実施形態および発展形態を提示する。

クラッチにクラッチトルクを設定するための作動機構および伝達部分を有する、ドライブトレインにおける比例クラッチを適合させる方法であって、そのクラッチが、開ループ／閉ループ制御可能な２つのドライブトレインアセンブリの間に設けられる本発明の方法は、
−対応する設定点の値を作動機構に入力することによって、規定されたすべりをクラッチトルクとしてクラッチに設定するステップと、
−２つのアセンブリの内の第１のアセンブリを所定の回転速度で運転するステップと、
−２つのアセンブリが出力しあるいは受け取るトルクを測定するステップと、
−最小クラッチトルクに対応する設定点の値を作動機構に入力することによって、クラッチを開くステップと、
−２つのアセンブリのもう一方（第２のアセンブリ）を、このもう一方のアセンブリに印加されたトルクがこのアセンブリ上で測定された際の回転速度において運転するステップと、
−トルクの損失を決定するために、このもう一方のアセンブリによって要求されるトルクを確定するステップと、
−上記作動機構に入力される対応する設定点の値と関連付けられるクラッチトルクを、決定されたトルク損失によって適合させる（調整する）ステップと、
を含む。

本発明は「トルクバランス」の考え方に基づいている。このため、最初に、ドライブトレインの駆動第１アセンブリによって、どれだけのトルクが、すべりクラッチを介して、共回りする第２アセンブリに伝達されるかが測定される。この場合、すべりクラッチは、特性に従って、規定されたクラッチトルクで運転され、第２アセンブリはセンサ（測定値センサ）として運転される。ここで、補正または適合の目的のために、クラッチが開かれ、この時点まで共回りしていた第２アセンブリが、前記測定された際の条件で、すなわち同じ回転速度で運転される。クラッチは開いているので、このアセンブリは、ドライブトレインにおいて下流側に接続される構成要素の引きずりトルクに一致する実質的にただ１つのトルクを必要とする。これによって、現在、規定されたクラッチトルクをこのトルク損失によって補償すること、ひいては特性の適合が可能になる。原理的には、所望に応じて構成される任意のドライブトレインが可能である。その理由は、それぞれの場合に、クラッチのそれぞれの側に、例えば、対応する開ループ／閉ループ制御可能な複数のアセンブリから、適切なアセンブリが選択されるからである。ドライブトレインは、例えば、車両に設けることが可能であり、あるいは、定置用途として設計することができる。設けられるクラッチは、例えば、液圧的に、電気機械的にまたは磁気的に操作できる。また、クラッチは離脱クラッチとしても設計可能である。

この場合、開ループ／閉ループ制御可能なアセンブリ用のそれぞれのコンピュータモデルを、アセンブリのトルクおよびクラッチトルクを比較するために用いることができる。アセンブリは開ループ／閉ループ制御可能であるので、対応する出力および／または制御変数を利用することができ、そして、この対応する出力および／または制御変数は、それぞれの場合に、このアセンブリの対応するトルクに変換することができる。この場合、当然のことながら、アセンブリの各回転速度も、コンピュータモデルにおいて考慮することができる。

この方法の有利な１つの実施形態においては、作動機構が、対応するクラッチトルクをクラッチに設定するための距離を自動的に入力するためのスピンドルアクチュエータとして設計される。これによって、特に、それぞれ所望のクラッチトルクの正確な制御を備えたプログラム制御されるクラッチ制御が可能になる。従って、任意の所望のシーケンスの、特性上の各点からの「出発」が、対応する設定点の値を作動機構に自動的に入力することによって可能になる。

開ループ／閉ループ制御可能な少なくとも１つのアセンブリは、電気機械として設けることが好ましい。このタイプの電気機械の場合は、回転される電気機械による電流出力を用いることによって、クラッチが伝達するトルクを特に簡単に測定することが可能になる。換言すれば、この場合、電気機械は発電機として運転される。その結果、トルクを大きな値の範囲で測定できる。電気機械は、特定の回転速度で作動するように、対応する電圧または電流を印加してモータとして運転される。開ループ／閉ループ制御可能な別のアセンブリは内燃機関として設計できる。このアセンブリは、通常、車両のドライブトレインに設けられ、空気および／または燃料の供給量によって簡単に制御できる。さらに別の可能なアセンブリとして、液圧式アセンブリおよびフライホイールアキュムレータを挙げることができる。

ドライブトレインにおいてアセンブリの下流側に接続されるトルクコンバータおよび／またはトランスミッションの引きずりトルクを、トルクの損失として決定することが好ましい。トルクコンバータまたはトランスミッションは、クラッチトルクが設定された際の測定過程の間と同じ機械的および熱的状態にあるので、さらなる補正が不要である。この場合、電気機械のモデルは、それぞれの場合において、モータまたは発電機としての運転として考慮することができる。

クラッチにおけるすべりは、アセンブリ間の回転速度の差によって設定するのが好ましい。このために、クラッチは当初閉じられ、両アセンブリは同じ回転速度である。この場合、第１アセンブリは動力またはトルクを出力し、第２アセンブリは動力またはトルクを受け取る。クラッチは第１アセンブリによって出力されるトルクを正確に伝達するが、ここで１つのすべりが生じると、クラッチトルクは、その所望のすべりが設定されるまで低減される。この場合、内燃機関または電気機械などの通常用いられるアセンブリにおいては、回転速度およびトルクを、それぞれ簡単に測定しかつ設定することが可能である。

本発明は、クラッチヒステリシスを補正することを更に提案している。この場合、クラッチにおける回転速度の差が変化することは、伝達されるクラッチトルクの変化を示す。従って、作動機構の閉止の動きの結果としてのすべりの低減は、このヒステリシスの変化と解釈できる。このため、クラッチは、ヒステリシス補正のために再度徐々に閉じられる。作動機構の値は、アセンブリのトルクが安定するまで維持される。続いて、クラッチの位置およびトルクが、ヒステリシス補正用の原データ値として保存される。トルクの損失が、再びこれに加算される。

この方法を車両において実行する場合は、干渉を低減するために、この方法を、車両が事実上静止しているときにのみ実行するようにすることが好ましい。これによって簡単な遂行が可能になる。それは、開ループ／閉ループ制御可能な車両ドライブトレインのアセンブリ、例えば内燃機関の停止が、車両が事実上静止しているときには防止されるからである。その結果、運転者が混乱させるものとみなし得る影響もほとんどない。しかし、この方法は、車両の運転中にも、例えば内燃機関のトルクにおいて、クラッチトルクを最新状態に更新することによって実行できる。この方法は、車両の状態が変化するとき、例えば車両の再始動時には、対応して中断されるであろう。

本発明による方法は、クラッチの一定数の作動操作の後にのみ実行できるので、一定量の費用および／またはエネルギー消費を伴う。クラッチの複数の作動操作後に実行することによって、クラッチ制御における満足できる高いレベルの精度が確保されることが判明している。

電気機械として設計されるアセンブリは、本発明による方法の間、発電機として運転されるので、その過程で生成される電気エネルギーを利用すると、エネルギー消費を最小化できる。従って、最初に、電気機械に付属するエネルギー貯蔵手段、例えばバッテリの充電状態をチェックすることが有利である。すなわち、本発明による方法は、エネルギー貯蔵手段が完全には充電されていない場合に実行されるべきであろう。従って、本発明による方法の実行時に生成されるエネルギーはエネルギー貯蔵手段に貯蔵され、その場合、対応する過度の充電は防止されるであろう。代替案として、または追加的に、車載の電気システムが要求する電気負荷をチェックするし、そして、相応の電気消費機器が作動状態にあれば、本発明による方法を実行することができる。この場合は、本発明による方法の実行時に生成されるエネルギーは車載の電気システムに供給されるであろう。

本発明による方法は、コンピュータ適合媒体に保存されるコンピュータプログラム製品であって、本発明による方法を実行するためにコンピュータを作動させるコンピュータ読み取り可能なプログラムユニットを含むコンピュータプログラム製品、によって実行されてもよい。

本発明による方法の１つの好ましい実施形態は、本発明による操作順序を正確に制御するための、または、上記コンピュータプログラム製品用の、ハイブリッド車両用の制御器の形態を呈する。また、本発明による一つの実施形態は、上記制御器として設計されるコンピュータを有するハイブリッド車両である。

次に、本発明を、図面を参照して説明する。

本発明による方法のための車両ドライブトレインを例示した図である。 本発明による方法のフローチャートを示す図である。 本発明による方法が実行される際の、トルク、回転速度およびクラッチの調整を示す図である。

図１は、本発明による方法用として特に好ましい車両ドライブトレインを例として示す。この図は、パラレルフルハイブリッドのドライブトレインを概略的に示す。それは、開ループ／閉ループ制御可能な第１アセンブリとしての内燃機関１と、開ループ／閉ループ制御可能な第２アセンブリとしての電気機械３とを備えており、その間に比例クラッチ２が設けられ、また、ドライブトレインにおいて下流側に接続される始動要素またはトルクコンバータ４、およびトランスミッション５をも含む。この場合、始動要素またはトルクコンバータ４と車両のトランスミッション５とが決定されるべきトルク損失の発生源となる。車両の少なくとも１つの車輪を、内燃機関１および／または電気機械３によって駆動するための車軸ドライブが、続いて、ドライブトレインにおいて、前記始動要素またはトルクコンバータと車両トランスミッションとの下流側に接続される。電気機械３に付属するエネルギー貯蔵手段、例えばニッケル−金属水素化物またはリチウム−イオン高電圧バッテリと、クラッチ２の作動機構、例えばスピンドルアクチュエータとは図には示されていない。前記作動機構が、スピンドルアクチュエータとして設計される場合、対応するクラッチトルクを前記クラッチに設定するための距離を自動的に入力するために用いられる。また、前記作動機構に入力される設定点の値は、設定点の値に対応するクラッチトルクを設定するために、液圧的にまたは電気的にクラッチに伝達される。

図２は、本発明による方法の特に好ましい実施形態を、フローチャートの形で表す。図においては、このフローチャートは比較的大きな３つのブロックに分割されている。この場合、ブロックＢ１においては、本発明による方法を実行する条件が存在するか否かを決定するためのチェックが行われる。もし存在すれば、本発明による方法が実行されている限りの間、内燃機関の停止を抑えるために、要求Ｂ３がモータ制御システムに送られる。本発明による方法は、ブロックＢ２におけるヒステリシスの補正と共に実行される。方法が実行された後、ブロックＢ２ａにおいて、新しく決定されたかまたは適合された特性の点が保存され、内燃機関が停止されて方法が終了する。

本発明による方法を開始するために満たさなければならない種々の条件が、ブロックＢ１に従って最初にチェックされる。まず、車両が静止していなければならない。すなわち、速度が事実上ゼロでなければならない。さらに、トランスミッションがニュートラルまたはパーキングになっているか否かを決定するチェックがなされる。トランスミッションがドライブの位置にあることも可能である。続いて、車両の運転者が車両ブレーキを作動させたか否かを決定するチェックがなされる。これらの条件がすべて満たされると、正規の場合には、内燃機関は停止されるであろう（自動始動／停止操作）。しかし、例えば１００回のクラッチ作動操作後に本発明による方法を実行するように要求される場合は、さらに別の条件の存在に基づいて、本発明による方法を開始するべきか否かを決定するためのチェックがなされる。高電圧バッテリの充電状態が最大許容充電状態よりも低い場合、および／または、車載の電気システムの現在の要求負荷が高い場合、および／または、高電圧バッテリの充電要求が一般的になされている場合のいずれかにおいては、本発明による方法の間に発電される電気エネルギーを、高電圧バッテリに貯蔵することができる。従って、本発明による方法は、最少のエネルギー損失で実行することが可能であり、したがって開始される。

ブロックＢ２によれば、内燃機関を設定点の回転速度に調整する回転速度の調整が最初に実行される。これは、クラッチが閉じているときに行われる。クラッチが閉じていることによって内燃機関と電気機械との間の直接接続が作り出されるので、共通の回転速度が安定しているか否かを決定するために、電気機械の測定された回転速度を用いることができる。電気モータおよび内燃機関の回転速度が安定している場合は、クラッチのトルクが制御される。この過程において、閉じられたクラッチは、内燃機関のトルクおよびクラッチトルクの間のオフセット値として適用される追加的なクラッチトルク差によって徐々に開かれる。ここで、このオフセット値は反復的に減少し、その場合、その都度、クラッチの２つの側の間、すなわち第１アセンブリおよび第２アセンブリの間の回転速度差が所定の差よりも大きいか否かを決定するチェックがなされる。この場合には、所定の差として、毎分５０回転の値が選定される。そうでない場合は、クラッチを開くことによってオフセットはさらに低減される。回転速度差が所定の値よりも大きい場合は、クラッチトルクは維持される。続いて、電気機械に印加されるトルクが安定しているか否か、および、電気機械および内燃機関の回転速度が同様に安定しているか否かを決定するチェックが再度なされる。この場合、スピンドルアクチュエータの位置が、クラッチ特性の仮の横座標の値として保存される。その後、電気モータの測定されたトルク、および電気モータの測定された回転速度が保存される。

続いてヒステリシスの補正が行われる。このため、クラッチが徐々に閉じられる。ここで、回転速度差が所定の値よりも低いか否か、すなわち、この場合、毎分５０回転よりも低いか否かを決定するチェックがなされる。もしそうでなければ、クラッチはさらに閉じられる。もしそうであれば、クラッチ位置は維持され、再度、電気モータに印加されるトルクの安定性と、電気モータおよび内燃機関の回転速度の安定性とがチェックされる。続いて、この結果として得られた安定な値が、ヒステリシス補正値として保存される。

引き続いて、ブロックＢ２ａの部分において、損失が補償され、本発明による方法が完結される。このため、クラッチは完全に開かれ、引き続いて内燃機関は停止される。さらに、電気機械は、相応の電圧を印加されて、発電機運転からモータ運転に切り替えられる。この電圧は、電気機械の回転速度が、先行の測定運転の間の所定の回転速度に正確に一致するように選定される。電気モータにおける回転速度が安定し、トルクが安定していれば、電気モータにここで印加されているトルクがトルクの損失として保存され、続いて、電気モータが停止される。この時点で、計算されたトルク損失を、新しい適合可能な特性点を決定するのに用いることができる。

相応の特性を適合させることが、種々の点において遂行できる。このために、作動機構における設定点の値、例えばスピンドルアクチュエータ上の移動量に従って、横座標の所望の値を設定する。いわゆる「接触点（ｔｏｕｃｈ ｐｏｉｎｔ）」は特に好ましい点である。これは、クラッチへのトルクの最初の伝達に先立つ点である。さらに別の特に好ましい点は、内燃機関の再始動時に内燃機関を切り離すために供給されるクラッチトルクが前記内燃機関に伝達される点によって示される。この場合、それぞれ、パラレルフルハイブリッドを正確に制御するために、対応する点の正確な測定が要求される。

図３によれば、本発明による方法の操作順序を、印加トルクと、回転速度と、作動機構の設定点の値とを時間に対してプロットすることによって示している。車両の速度は曲線Ｃ１に従って示される。本発明による方法は、これがゼロに下降した後に開始される。この場合、クラッチは、最初、曲線Ｃ２に従って閉じられている。車両の静止が検知されて、本発明による方法が開始された後、内燃機関の回転速度は、曲線Ｃ３に従って、所要の回転速度差に増速される。これは、クラッチがすべりモードに適切に切り替えられた後に行われる。従って、時間Ｔ１において、所要のすべりが、作動機構の所定の設定点の値に従ってクラッチに加えられる。さらに、内燃機関の回転速度は、曲線Ｃ４で示される電気機械の回転速度よりも、所要の回転速度差ｎ＿Ｄｉｆｆだけ高い。従って、規定トルクが、内燃機関から、発電機として運転される電気機械にすべりクラッチによって伝達される。この場合、電気機械のトルクの変化は曲線Ｃ５として示され、内燃機関のトルクの変化は曲線Ｃ６として示される。回転速度が一定時間安定した後の時点で、測定値を記録するためにヒステリシス補正が開始される。このため、クラッチのすべりが低減される。これは、所要の回転速度差が所定の値未満になるまで継続される。従って、時間Ｔ２において、内燃機関の回転速度は、電気機械から、再度、所要の回転速度差だけ離れている。その際、これは、クラッチ作動の（開または閉の）他の方向からなされるので、ヒステリシス補正となる。この場合も、測定値の記録のために、状態が、再度、特定時間の間一定に維持される。時間Ｔ３において、測定は完結し、ここで、クラッチを完全に開放し、内燃機関を停止することが可能になる。さらに、電気機械は発電機運転からモータ運転に切り替えられる。これは、図３において、内燃機関のトルクおよび回転速度がゼロに降下する一方、電気モータの回転速度は所定の回転速度に従って一定のままであることによって見ることができる。クラッチが開かれると、トルク損失、この場合下流側のトルクコンバータおよびトランスミッションの引きずりトルクに相当するトルクが電気機械に印加される。この状態は、最終的な測定を実行するために、再度、特定時間の間一定に維持される。その後、電気モータを停止できる。本発明による方法においては、電気機械の発電機としての運転の間に生成される電流を、エネルギー貯蔵手段、例えば高電圧バッテリが受け取ることによって、最大エネルギー効率が確保される。

１ 内燃機関、ドライブトレインアセンブリ
２ 比例クラッチ
３ 電気機械、ドライブトレインアセンブリ
４ 始動要素またはトルクコンバータ
５ 車両トランスミッション

Claims (12)

1. クラッチトルクに対応する設定点の値を入力するための作動機構と、前記対応するクラッチトルクを設定するために前記入力された設定点の値をクラッチに伝達するための伝達部分とを有する、ドライブトレインにおける比例クラッチ（２）を適合させる方法であって、前記クラッチが、開ループ／閉ループ制御可能な２つのドライブトレインアセンブリ（１、３）の間に設けられ、
   対応する設定点の値を前記作動機構に入力することによって、所定のすべりを前記クラッチトルクとして前記クラッチに設定するステップと、
   前記２つのアセンブリの内の第１のアセンブリを所定の回転速度で運転するステップと、
   前記２つのアセンブリが出力しあるいは受け取るトルクを測定するステップと、
   最小クラッチトルクに対応する設定点の値を前記作動機構に入力することによって、前記クラッチを開くステップと、
   前記２つのアセンブリの前記第１のアセンブリとは異なる第２のアセンブリを、当該第２のアセンブリに印加されたトルクが当該アセンブリ上で測定された際の回転速度において運転するステップと、
   トルクの損失を決定するために、前記第２のアセンブリにより要求されるトルクを確定するステップと、
   前記作動機構に入力される対応する設定点の値と関連付けられる前記クラッチトルクを、前記決定されたトルク損失によって調整するステップと、
   を有する方法。
2. 前記作動機構が、対応するクラッチトルクを前記クラッチに設定するための距離を自動的に入力するために、スピンドルアクチュエータとして設計される、請求項１に記載の方法。
3. 前記作動機構に入力される設定点の値が、前記設定点の値に対応するクラッチトルクを設定するために、液圧的にまたは電気的に前記クラッチに伝達される、請求項１または２に記載の方法。
4. 開ループ／閉ループ制御可能な少なくとも１つの前記アセンブリが、印加されるトルクを出力電流によって測定すると共に、対応する電圧の印加によって所定の回転速度において作動する電気機械として設けられる、請求項１、２または３に記載の方法。
5. 開ループ／閉ループ制御可能な前記アセンブリの１つが、所定の回転速度で作動する、内燃機関または液圧式アセンブリまたはフライホイールアキュムレータとして設けられる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記ドライブトレインにおいて開ループ／閉ループ制御可能な前記アセンブリの下流側に接続されるトルクコンバータおよび／またはトランスミッションによって印加されるトルクが、トルクの損失として決定される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記所定のすべりがオフセット値によって増大され、クラッチトルクが、前記クラッチによって伝達されるトルクが測定される前に、所定の回転速度差が前記クラッチに生じるまで低減される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記方法が、車両がほぼ静止しているときにのみ実行される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記方法が、所定回数のクラッチ作動操作後に実行される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 開ループ／閉ループ制御可能なアセンブリに付属するエネルギー貯蔵ユニットの充電状態、あるいは、車載の電気システムの要求電気負荷がチェックされ、その後、前記方法がその結果に応じて実行される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. コンピュータ適合媒体に保存されるコンピュータプログラム製品であって、請求項１乃至１０のいずれか一項による方法を実行するためにコンピュータを作動させるコンピュータ読み取り可能なプログラムユニットを含むコンピュータプログラム製品。
12. 請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品用の、制御器として設計されるコンピュータを有するハイブリッド車両。

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