JP2009536897A - ハイブリッド駆動装置における内燃機関を始動するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）を備えたハイブリッド駆動装置（１２）の内燃機関（１４）を始動するための方法に関する。少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）は内燃機関の（１４）のパルス始動のために第１のクラッチ（１６）を介して内燃機関（１４）に連結可能である。内燃機関（１４）のパルス始動時に発生する、少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）の回転数変化（３４，４６）は、車両トランスミッション（２６）における変速比の連続した変化（４２，４４）により補償される。

Description

背景技術
ＥＰ１１７３６７４Ｂ１から自動車のパワートレインが明らかになる。公知パワートレインは内燃機関を有していて、この内燃機関の始動時にトルクを形成する電気的な機械が内燃機関に対応配置されている。この内燃機関とトランスミッションとの間にはクラッチが設けられていて、このクラッチを介して内燃機関により形成されたトルクは、少なくとも１つの車両駆動ホイールに伝達される。内燃機関の始動時に電気的な機械によって形成されたトルクの第１の部分が少なくとも１つの車両駆動ホイールに伝達され、且つ内燃機関を始動するのに十分な、電気的な機械によって形成されたトルクの第２の部分が内燃機関に伝達されるように、内燃機関の始動時にクラッチを操作する装置が設けられている。クラッチは制御装置によって温度及び／又は回転数に関連した、内燃機関の駆動モーメント及び／又は始動モーメント及び／又は有利にはクラッチ接続経路に関連したクラッチモーメントのための特性マップを考慮して運転される。

今日使用されている車両駆動装置、たとえば少なくとも１つの内燃機関と少なくとも１つの別の電動駆動装置とを備えたハイブリッド駆動装置の場合、自動車はパワートレインの構成に応じて、少なくとも１つの電動駆動装置の補助だけで動くことができる。この場合、少なくとも１つの電動駆動装置は全駆動エネルギーを供給する一方で内燃機関は停止させられたままである。運転モード「電気的な走行」では停止している内燃機関は少なくとも１つの電動駆動装置により始動することができる。このことは、たとえばパルス始動の補助で行うことができる。この場合、回転中に存在する少なくとも１つの電動駆動装置の角運動量が利用され、これによって停止している内燃機関は回転させられる。パルス始動の実行のために、まず少なくとも１つの電動駆動装置の回転数が高められる。この場合、少なくとも１つの電動駆動装置の回転数増加を起こささないようにするために、通常少なくとも１つの電動駆動装置と車両トランスミッションとの間に配置されているクラッチがモーメント制御式に運転され、ハイブリッド駆動装置を備えた自動車のこの運転段階におい運転者の希望モーメントを伝達する。少なくとも１つの電動駆動装置の回転数増加が起こった後に、少なくとも１つの電動駆動装置と内燃機関との間にあるクラッチは閉鎖する。この過程における欠点は、車両トランスミッションと少なくとも１つの電動駆動装置との間においてスリップ状態で運転させられるクラッチが持続的に運転することができないという点である。スリップ状態は連続的な被駆動数の保持のために必要であるものの、前記クラッチへの機械的又は熱的な過負荷へと繋がることがある。このことは少なくとも１つの電動駆動装置とハイブリッド駆動装置を備えた車両のトランスミッションとの間の前記クラッチの持続的な運転を排除する。記載のパルス始動の実行のためにはまず、ハイブリッド駆動装置の少なくとも１つの電動駆動装置における回転数増加を引き起こすことが必要であり、その結果、全スタート過程は延長される。なぜならば少なくとも１つの電気的な駆動装置をまず促進する必要があり、その後ようやく内燃機関のための駆動結合を提供することになり、それと同時に車両トランスミッションに対する少なくとも１つの電動駆動装置のクラッチの手間のかかるモーメント制御が、被駆動装置におけるモーメント跳躍を起こさないために必要となるからである。

発明の開示
前記技術的な問題を考慮して本発明の根底にある課題は、ハイブリッド駆動装置を備えた車両のパワートレイン内部にて、内燃機関の始動時に駆動装置の回転数の急激な変化を回避することである。

本発明によれば上記課題は、ハイブリッド駆動装置の内燃機関のパルス始動時の少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数減少時に、内燃機関のパルス始動時に少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数減少を補償するトランスミッション切換過程が行われる。特に、内燃機関の始動時に起こる少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数減少は、トランスミッションの連続的に変化する変速比により補償され、その結果、少なくとも１つの電気的な駆動装置の駆動回転数は一定に保持することができ、ひいてはハイブリッド駆動装置を備えた自動車の推進力は一定に保持することができる。変速比の連続的な変化を行うトランスミッションは、たとえばオートマチックトランスミッション又は巻掛け式トランスミッションである。

有利には本発明により提案された手段によって、少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数は持続的に高めることができ、その結果、必要な場合にはハイブリッド駆動装置の内燃機関は迅速に始動される、ということを達成できる。更に本発明により提案された手段により、通常ハイブリッド駆動装置において車両トランスミッションと少なくとも１つの電気的な駆動装置との間に設けられているクラッチを省略できる。従って、このクラッチをモーメント制御式に運転するという必要性も省かれる。結果的に、本発明により提案された手段により、これまで必要であった、ハイブリッド駆動装置の少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数の増加のための時間を省略できる。なぜならば少なくとも１つの電気的な駆動装置は持続的に比較的高い回転数で運転することができるからである。有利にはオートマチックトランスミッション又は、たとえば巻掛け式トランスミッションとして連続的に変速する車両トランスミッションは、運転モード「電気的な走行」中の内燃機関のパルス始動時の少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数減少を補償し、ホイール回転数は一定に保持され、その結果、ハイブリッド駆動装置を備えた自動車の推進力の中断は排除されている。

ハイブリッド駆動装置の内燃機関のパルス始動時に、内燃機関のカム軸の空転により発生する、少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数減少は車両トランスミッションにおける変速比の連続的な変化により補償される。車両トランスミッションはハイブリッド駆動装置の内燃機関のパルス始動時に第１の変速比から連続して第２の変速比に、つまりたとえばオートマチックトランスミッションの場合には第２のギア段から第１のギア段へと切り換わる。この場合、第２の変速比は第１の変速比よりも高い。なぜならば車両トランスミッションの入力回転数は少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数減少に基づきパルス始動時には減少するからである。変速比ｉはω_{Ａｎｔｒｉｅｂ}／ω_{Ａｂｔｒｉｅｂ}により付与される。内燃機関のパルス始動に基づき少なくとも１つの電気的な駆動装置により負荷され、且つ被駆動回転数ω_{Ａｂｔｒｉｅｂ}が一定のままで駆動回転数ω_{Ａｎｔｒｉｅｂ}が減少すると、変速比ｉは減少する。

本発明に係る、ハイブリッド駆動装置における内燃機関を始動するための方法は、少なくとも１つの電気的な駆動装置が内燃機関のパルス始動のために第１のクラッチを介して内燃機関と連結可能である少なくとも１つの電気的な駆動装置を備えた車両のハイブリッド駆動装置の内燃機関を始動するための方法において、内燃機関のパルス始動時に発生する少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数変化を、車両トランスミッションにおける変速比の連続的に起こる変化により補償することを特徴とする。

本発明に係る方法は、有利には、少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数減少間に、車両トランスミッション（２６）のトランスミッション変速比ｉを連続的に減らす。

有利には、内燃機関のパルス始動間に駆動される少なくとも１つのホイールのホイール回転数ω_Ｒａｄを一定に保つ。

有利には、時点ｔ＝ｔ_０での少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数増加間に車両トランスミッションにおける変速比が連続的に増加する。

有利には、少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数減少間に車両トランスミッションにおいてシフトダウンするか、又は少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数増加時に車両トランスミッションにおいてシフトアップする。

有利には、少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数変化の傾きを車両トランスミッションにおけるトランスミッション変速比の変化の傾きに対応させる。

有利には、オートマチックトランスミッション又は巻掛け式トランスミッション（ＣＶＴ）として構成されている車両トランスミッションにおけるトランスミッション変速比を連続的に変化させる。

有利には、少なくとも１つの電気的な駆動装置が出力回転数ω_０に対して高められた回転数ω_１において運転させる場合、内燃機関のパルス始動を、少なくとも１つの電気的な駆動装置のω_０からω_１への回転数増加に必要となる時間だけ短縮する。

本発明に係るハイブリッド駆動装置を備えた車両のパワートレインは、内燃機関と、第１のクラッチを介して内燃機関に連結可能な少なくとも１つの電気的な駆動装置と、車両の少なくとも１つのホイールを駆動する車両トランスミッションとを備えたハイブリッド駆動装置を有する車両のパワートレインであって、内燃機関がパルス始動を介して始動できる前記車両のパワートレインにおいて、車両トランスミッションが連続的にシフトするオートマチックトランスミッション又は巻掛け式トランスミッション（ＣＶＴ）であり、車両トランスミッションの内部での少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数変化時に、個々の変速比ｉ_１とｉ_２との間に傾斜状の移行が存在することを特徴とする。

実施例
図１には内燃機関と、少なくとも１つの電気的な駆動装置と、この駆動装置及び前記内燃機関の間に配置されたクラッチと、少なくとも１つの電動駆動装置及び車両トランスミッションの間における別のクラッチとを備えたハイブリッド駆動装置の構成要素を見て取ることができる。

ハイブリッド駆動装置１２を備えた自動車のパワートレイン１０は内燃機関１４を有している。この内燃機関１４は第１のクラッチ１６を介して少なくとも１つの電動駆動装置２０に連結可能である。この電動駆動装置２０は図１に示したハイブリッド駆動装置１２の別の構成要素である。少なくとも１つの電動駆動装置２０の被駆動軸２２は別の第２のクラッチ２４を介して車両トランスミッション２６と連結可能である。図１に示したハイブリッド駆動装置１２の形態では内燃機関１４は運転モード「電気的な走行」から始動することができる。このことは通常パルス始動（Ｉｍｐｕｌｓｓｔａｒｔ）を介して行われる。この場合、少なくとも１つの電動駆動装置２０の角運動量（Ｄｒｅｈｉｍｐｕｌｓ）は、停止している内燃機関１４を回転させて始動させるために使用される。しかしこのためには少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数の増加が必要となる。少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数増加時に、被駆動装置における回転数が増加しないために、図１に示した構成の別の第２のクラッチ２４をスリップ状態において運転する。内燃機関１４のパルス始動の枠内でのこのスタート過程における欠点は、別の第２のクラッチ２４をスリップ状態において持続的に運転させることができないという点である。なぜならばそうでなければ別の第２のクラッチ２４に機械的又は熱的に過負荷がかかるからである。

図２及び図３からは回転数グラフもしくはモーメントグラフを見て取ることができる。この場合、少なくとも１つの電動駆動装置の回転数もしくはモーメントはそれぞれ時間軸に対応させられている。

図２から少なくとも１つの電動駆動装置２０が出力回転数ω_０で運転されていることが分かる。時点ｔ＝ｔ_０では運転者の希望３８による、運転状態「電気的な走行」で運転される少なくとも１つの電動駆動装置２０のモーメント増加が望まれる（図３の運転者の希望モーメント３８参照）。図２の時点ｔ＝ｔ_０から少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数は連続して増加し、その結果、少なくとも１つの電気的な駆動装置２０は高められた回転数ω_１を占めることになる。

時点ｔ＝ｔ_１、つまり少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数ω_１が高められた時点では、別の第２のクラッチ２４の閉鎖が行われる。これにより少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数の減少３４が起こる。それと同時に内燃機関１４はモーメント制御された別の第２のクラッチ２４により回転数ω_２に促進される。従って、少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数減少３４及び内燃機関１４の促進３６は連結段階３２の間に起こる。この連結段階３２内では別の第２のクラッチ２４はスリップ状態で運転され、熱的及び機械的に大きな負荷にさらされている。

時点ｔ＝ｔ_２では内燃機関は回転数ω_２で作動している。ハイブリッド駆動装置１２の図１に示した構成は、別の第２のクラッチ２４がスリップ状態で運転され、更に始動したい内燃機関１４のパルス始動過程は比較的長く続くことが必要である。なぜならばまず少なくとも１つの電動駆動装置２０をその出力回転数ω_０から高められた回転数ω_１に促進する必要があり、その後ようやく連結過程を行うことができるからである。パワートレインにおけるサージングとこのサージングに伴い発生する走行快適性を損なうことを回避するために、モーメント制御されたクラッチである前記別の第２のクラッチ２４の手間のかかる制御が必要とされる。

図４には本発明により提案されたパワートレインの形態を見て取ることができる。

図１との相違は、図４記載のパワートレインにおいては別の第２のクラッチ２４が省かれていることである。図４記載のパワートレイン１０の内燃機関１４はその被駆動軸１８を介して既述のように第１のクラッチ１６と結合されている。この第１のクラッチ１６自体は少なくとも１つの電気的な駆動装置２０に連結されている。少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の被駆動軸２２は車両トランスミッション２６と結合されている。

図５及び図６には時間に対する少なくとも１つの電気的な駆動装置及び少なくとも１つのパワートレインの回転数グラフと、パルススタートの場合の時間に対するトランスミッション変速比の経過とを見て取ることができる。

図５及び図６には、時間に対する少なくとも１つの電気的な駆動装置及び少なくとも１つの駆動ホイールの回転数グラフと、パルス始動時の時間に対するトランスミッション変速比との経過が示されている。

図５及び図６は図４に記載したパワートレイン１０に関連している。

図５及び図６には時点ｔ＝ｔ_２で少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数増加４６が行わる。従って、少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数はω_０からω_１へと増加する。それと同時に第１の移行段階４２間に、変速比ｉ_２から変速比ｉ_１への車両トランスミッション２６のトランスミッション変速における変速比の変化が起こる。つまり変速比は、たとえば第２のギア段から第１のギア段へとシフトダウンされる。図５記載の回転数増加４６に対応する、図５記載の少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数の、回転数ω_０から高められた回転数ω_１への増加の他に、少なくとも１つの電気的な駆動装置２０を始めから高められた回転数ω_１で運転することもできる。この場合、車両トランスミッション２６も変速比ｉ_１で運転される。

図５及び図６に記載した時点ｔ_１とｔ_２との間において、図４に概略的に示した内燃機関１４のパルス始動が起こり、その結果、図５のように少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数減少３４が発生する。少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の発生する前記回転数減少３４に平行して、第２の移行段階４４間に、車両トランスミッション２６における第１の変速比ｉ_１から第２の変速比ｉ_２へのトランスミッション変速比の変化が起こり、その結果、図５に示したように、駆動された少なくとも１つのホイールのホイール回転数ω_Ｒａｄは一定のままである。

図４記載のハイブリッド駆動装置１２の場合には、車両トランスミッション２６は有利には自動的にシフトするトランスミッションとして設計されているか、又は巻掛け式トランスミッション（ＣＶＴトランスミッション）として形成されている。これにより、内燃機関１４のパルス始動間には車両の推進力は連続的に保持されることが保証される。本発明により提案されたパワートレイン１０の形態は、高められた回転数ω_１での少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の運転も可能にし、その結果、時間４６中に必要な、少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の「増加段階（Ｈｏｃｈｚｉｅｈｐｈａｓｅ）」を省くことができる。これにより、ハイブリッド駆動装置１２の内燃機関１４がパルス始動で始動させることになる時間は短縮される。図５及び図６から分かるように、出力回転数ω_０から高められた回転数ω_１への少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数増加４６時にも、変速比ｉ_２から変速比ｉ_１へのトランスミッション変速比の変化が平行して行われる。同様のことが少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の高められた回転数かω_１から少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の出力回転数ω_０への回転数減少３４の補償にも当てはまる。第２の変速段階４４中の時間ｔ_１とｔ_２との間では変速比ｉ_１から比較的小さな変速比ｉ_２へのトランスミッション変速比の連続的な変化がホイール回転数ω_Ｒａｄを一定に保持するために追従する。

本発明により提案された解決手段により、図４から分かるように、図１では必要であった別の第２のクラッチ２４とその手間のかかるモーメント制御とが省かれる。本発明により提案された方法によって、少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の「上昇」、つまり少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数の増加を達成することができる。この場合、車両トランスミッション２６における変速比は連続的に高められる。このことはシフトダウンすることにより引き起こされる。また本発明により提案された方法により、少なくとも１つの電気的な駆動装置２０における回転数減少に伴う内燃機関１４のパルス始動時には、車両トランスミッション２６の出力回転数ω_{Ａｂｔｒｉｅｂ}は一定に保持される。なぜならば変速比ｉ＝ω_{Ａｂｔｒｉｅｂ}／ω_{Ａｎｔｒｉｅｂ}は下降し、従って、車両トランスミッション２６内部でシフトアップが起こるからである。

少なくとも１つの電動駆動装置と始動させたい内燃機関との間のクラッチと、少なくとも１つの電動駆動装置と車両トランスミッションとの間の別のクラッチとを備えた車両のハイブリッド駆動装置の構成要素を示した図である。 時間に対する、スタート段階中の少なくとも１つの電動駆動装置の回転数と始動させたい内燃機関の回転数との回転数グラフを示した図である。 時間に対する、運転者のモーメント希望の経過を示した図である。 電気的な駆動装置での回転数が比較的高く望まれる場合の少なくとも１つの電気的な駆動装置の回転数グラフを示した図である。 少なくとも１つの電気的な駆動装置２０の回転数の変化を示した図である。 車両トランスミッション内部で起こる変速比交番を示した図である。

Claims (9)

1. 少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）を備えた車両のためのハイブリッド駆動装置（１２）の内燃機関（１４）を始動するための方法であって、前記少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）が内燃機関（１４）のパルス始動のために第１のクラッチ（１６）を介して内燃機関（１４）と連結可能である、少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）を備えた車両のハイブリッド駆動装置（１２）の内燃機関（１４）を始動するための方法において、
   内燃機関（１４）のパルス始動時に発生する少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）の回転数変化（３４，４６）を、車両トランスミッション（２６）における変速比の連続的に起こる変化（４２，４４）により補償することを特徴とする、車両のハイブリッド駆動装置の内燃機関を始動するための方法。
2. 少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）の回転数減少（３４）間に、車両トランスミッション（２６）のトランスミッション変速比ｉを連続的に減らす、請求項１記載の方法。
3. 内燃機関（１４）のパルス始動間に駆動される少なくとも１つのホイールのホイール回転数ω_Ｒａｄを一定に保つ、請求項１記載の方法。
4. 時点ｔ＝ｔ_０での少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）の回転数増加（４６）間に車両トランスミッション（２６）における変速比が連続的に増加する、請求項１記載の方法。
5. 少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）の回転数減少（３４）間に車両トランスミッション（２６）においてシフトダウンするか、又は少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）の回転数増加（４６）時に車両トランスミッション（２６）においてシフトアップする、請求項２又は４記載の方法。
6. 少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）の回転数変化（３４，４６）の傾きを車両トランスミッション（２６）におけるトランスミッション変速比の変化（４２，４４）の傾きに対応させる、請求項２又は４記載の方法。
7. オートマチックトランスミッション又は巻掛け式トランスミッション（ＣＶＴ）として構成されている車両トランスミッション（２６）におけるトランスミッション変速比の連続的な変化を引き起こす、請求項２又は４記載の方法。
8. 少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）を出力回転数ω_０に対して高められた回転数ω_１において運転させる場合、内燃機関（１４）のパルス始動を、少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）のω_０からω_１への回転数増加（４６）に必要となる時間だけ短縮する、請求項２記載の方法。
9. 内燃機関（１４）と、第１のクラッチ（１６）を介して内燃機関（１４）に連結可能な少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）と、車両の少なくとも１つのホイールを駆動する車両トランスミッション（２６）とを備えたハイブリッド駆動装置（１２）を有する車両のパワートレイン（１０）であって、内燃機関（１４）がパルス始動によって始動できる前記車両のパワートレイン（１０）において、
   車両トランスミッション（２６）が連続的にシフトするオートマチックトランスミッション又は巻掛け式トランスミッション（ＣＶＴ）であり、車両トランスミッション（２６）の内部での少なくとも１つの電気的な駆動装置（２０）の回転数変化（３４，４６）時に、個々の変速比ｉ_１とｉ_２との間に傾斜状の移行（４２，４４）が存在することを特徴とする、車両のパワートレイン。

Images