JP2010538909A - パワートレインを作動するための方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、自動車のパワートレインを作動するための方法に関する。パワートレインは、内燃エンジンと電気モータとを有する少なくとも１つのハイブリッド駆動部と、当該ハイブリッド駆動部と出力部との間に配置された変速機と、内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチと、を備えている。電機モータのみが駆動する時、内燃エンジンと電気エンジンとの間に配置されたクラッチが締結されることによって、内燃エンジンが始動され得る。本発明によれば、電気モータのみが駆動する際、当該電気モータが惰行運転状態で作動され、かつ、惰行運転状態から牽引運転状態への所望の移行が、所定の運転者所望トルクから導かれる時、内燃エンジンと電気モータとの間に配置された前記クラッチは、当該クラッチが内燃エンジンの始動のために必要なトルクを伝達するよう、少なくとも部分的に締結される、というように、内燃エンジンは惰行／牽引移行を利用しながら始動される。

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念に従う、少なくとも一つの変速機とハイブリッド駆動部とを備えた自動車のパワートレインを作動するための方法に関する。
自動車のパワートレインの主要な構成要素は、パワーユニットと変速機である。変速機は、回転トルク及び回転数を変換することで、パワーユニットの供給牽引力を変換する。本発明は、少なくとも一つの変速機と、パワーユニットとしてのハイブリッド駆動部と、を備えたパワートレインを作動するための方法に関する。
ＵＳ２００５／０２２１９４７Ａ１から、自動変速機とハイブリッド駆動部とを備えた自動車のパワートレインを作動するためのある方法が知られている。この場合、一方で、ハイブリッド駆動部の内燃エンジンとハイブリッド駆動部の電気モータとの間にクラッチが配置され、他方で、ハイブリッド駆動部の電気モータと自動変速機との間に別のクラッチが配置されている。パワートレインが、ハイブリッド駆動部の電気モータによってのみ駆動される時、当該従来技術では、ハイブリッド駆動部の内燃エンジンが、パワートレインの自動変速機によるアップシフトの実施中にハイブリッド駆動部の内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチが締結されることによって、始動され得る。ＵＳ２００５／０２２１９４７Ａ１によれば、従って、ハイブリッド駆動部の電気モータが、ハイブリッド駆動部の内燃エンジンの始動に役立つ。この場合、内燃エンジンの始動は、アップシフトの実施中に行われ、従って、牽引力遮断の際に行われる。内燃エンジンの始動は、アップシフトの実施中、快適さの損失をもたらし得る。
このような背景の下で、本発明の課題は、変速機とハイブリッド駆動部とを備えたパワートレインを作動するための新しい方法を提供することである。
本課題は、変速機およびハイブリッド駆動部が含まれた、特許請求の範囲の請求項１に記載された、変速機とハイブリッド駆動部とを備えたパワートレインを作動するための方法によって解決される。
本発明によれば、電気モータのみが駆動する際、当該電気モータが惰行運転状態で作動され、かつ、惰行運転状態から牽引運転状態への所望の移行が、所定の運転者所望トルクから導かれる時、内燃エンジンと電気モータとの間に配置された前記クラッチは、当該クラッチが内燃エンジンの始動のために必要なトルクを伝達するよう、少なくとも部分的に締結される、というように、内燃エンジンは惰行／牽引移行を利用しながら始動される。
本発明方法によれば、内燃エンジンが停止されている場合に、電気的なブレーキのための惰行運転状態であって、それと同時に、いわゆる回復（回生）運転(Rekuperationsbetrieb)状態である電気モータが駆動される時、かつ、引き続き、回復運転状態の間、惰行運転状態から牽引運転状態への所望の移行が、運転者所望トルクから判定される時、惰行／牽引移行を利用しながら内燃エンジンを始動する、ということが提案されている。
内燃エンジンの始動は、従って、運転者所望への反応として実施されるので、内燃エンジンが、運転者にとって予期せぬものとして始動されることはなく、また、内燃エンジンの始動が、不快なものとして知覚されることもない。
本発明の有利な実施の形態によれば、内燃エンジンは、惰行／牽引移行を利用しながら、電気モータから提供されるパワートレインにおけるトルクがほぼゼロに達する時、電気モータが牽引力遮断を提供するために出力部から切り離され、その後、内燃エンジンが内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチの少なくとも部分的な締結によって始動され、更にその後、内燃エンジンの始動の後で電気モータが牽引力遮断の終了のために出力部へ結合されるというように、始動される。
本発明のこの有利な実施の形態の目的において、内燃エンジンの始動は、惰行／牽引移行を利用しながら、牽引力遮断を伴って生じる。内燃エンジンの始動のために、パワートレインにおけるトルクがほぼゼロに達する段階が、事前の負荷削減の必要性無く延長されるだけなので、牽引力遮断の反抗(Trotz)が、乗り心地の妨害の無いように、非常に良好に生じる。惰行／牽引移行を利用しながらの内燃エンジンの牽引力を遮断しての始動は、惰行／牽引移行の利用の無い内燃エンジンの牽引力を遮断しての始動に比べて、迅速に生じる。従って、既に言及したように、事前の負荷削減は必要ではない。牽引力遮断の際の内燃エンジンの始動は、パワートレインの出力部に対して反作用の無いものとなっているので、内燃エンジンの経過が、容易に調和され得る。
本発明の更なる好適な実施の形態は、下位請求項及び以下の説明から明らかである。本発明の各実施の形態は、図面を参照しながら詳細に説明されるが、それらによって本発明が制限される訳ではない。
本発明方法が適用可能である、自動車のパワートレインの第１の実施の形態の概略図。 本発明方法が適用可能である、自動車のパワートレインの第２の実施の形態の概略図。 自動車のパワートレインを作動するための本発明方法の好ましい実施形態を説明するための図。
本発明は、少なくとも一つの変速機とハイブリッド駆動部とを備えた自動車のパワートレインを作動するための方法に関している。ハイブリッド駆動部は、内燃エンジンと電気モータとを有している。図１および図２は、本発明方法が適用可能である、自動車のパワートレインの実施の形態の概略図を示している。
図１は、自動車のパワートレイン１の概略図である。図１のパワートレイン１は、内燃エンジン２と電気モータ３とによって形成されたハイブリッド駆動部を備えている。内燃エンジン２と電気モータ３との間に、クラッチ４が接続されている。当該クラッチ４は、パワートレイン１が電気モータ３によってのみ作動される時に、開放される。ハイブリッド駆動部の他に、図１のパワートレイン１は、変速機５を備えている。当該変速機５は、ハイブリッド駆動部から提供される供給牽引力を、パワートレインの出力部６、すなわち、駆動すべきホイール、に向けて変換する。図２は、他の実施の形態の自動車のパワートレイン７の概略図を示している。図２のパワートレインは、図１のパワートレインに対して、ハイブリッド駆動部の電気モータ３と変速機５との間にクラッチ８が接続されている点で異なっている。
図１または図２によるパワートレインは、クラッチ４の開放の際、ハイブリッド駆動部の電気モータ３によってのみ駆動されるが、所定の運転状況下においては、ハイブリッド駆動部の内燃エンジンを始動することが必要となる可能性がある。
ここに存在する本発明の目的において、内燃エンジン２の始動は、パワートレインにおける惰行／牽引移行を利用しながら生じる。内燃エンジン２が停止されている場合に、パワートレインが、惰行運転状態において電気モータ３からの電気的駆動のみによって駆動され、また、惰行運転状態から牽引運転状態への所望の移行が所定の運転者所望トルクから導かれる時、内燃エンジンと電気モータとの間に配置された前記クラッチが、当該クラッチが内燃エンジンの始動のために必要なトルクを伝達するよう、少なくとも部分的に締結される、というように、内燃エンジンは惰行／牽引移行を利用しながら始動される。従って、ここに存在する本発明の目的において、電気モータ３が惰行において電気的にブレーキをかけられ、それに従って、惰行運転状態、あるいは、いわゆる回復運転状態において駆動される時、惰行運転状態から牽引運転状態への所望の移行の際に内燃エンジンを始動する、というようになっている。
惰行運転状態から牽引運転状態への所望の移行は、運転者所望トルクの算出から導かれるが、この運転者所望トルクの算出は、とりわけ、運転者のブレーキペダル作動および／またはアクセルペダル作動から生じ、また、実際の自動車加速には依存していない。ブレーキをかけられた惰行運転状態、あるいは電気モータ３の回復運転状態において、運転者所望トルクに基づいて内燃エンジンが停止されている場合に所望の惰行／牽引移行が導かれる時、本発明による内燃エンジン２の始動が生じる。
とりわけ、内燃エンジン２は、惰行／牽引移行を利用しながら、電気モータ３から提供されるパワートレインあるいは出力部６におけるトルクがほぼゼロに達する時、電気モータ３が牽引力遮断の提供の下で出力部から切り離される、というように、始動される。
その後、牽引力が遮断されている際、内燃エンジン２が、内燃エンジン２と電気モータ３との間に配置されたクラッチ４の少なくとも部分的な締結によって、始動される。内燃エンジン２の始動の後、電気モータ３が、牽引力遮断の終了の下で出力部６へ結合される。
図１が示すように、電気モータ３と変速機５との間にクラッチが接続されていない場合、本発明による方法の実施のため、電気モータ３が、牽引力遮断を提供するよう、切替位置ニュートラルへの変速機５の移行によって出力部６から切り離される。その後、内燃エンジン２が、内燃エンジン２と電気モータ３との間に配置されたクラッチの少なくとも部分的な締結によって始動され、この場合、内燃エンジン２の始動の後で、電気モータ３が、牽引力遮断の終了の下で、変速機５における所定のギヤ段の投入によって出力部へ結合される。
図１によるパワートレインが、電気モータ３と変速機５との間のクラッチを備えていない上述の場合において、内燃エンジン２の始動の後、内燃エンジン２と電気モータ３との間に配置されたクラッチ４は、締結されたままであることも可能であり、または、開放されることも可能である。
内燃エンジン２の始動の後、クラッチ４が締結されたままである場合、牽引力の終了の際、内燃エンジン２と電気モータ３との間に配置されたクラッチ４が締結されており、この際、電気モータ３と内燃エンジン２とがともに同期し、また、変速機５におけるギヤ段の投入によって、出力部６へともに連結される。
それとは逆に、牽引力が遮断されている際であって、内燃エンジン２の始動の後、内燃エンジン２と電気モータ３との間に接続されたクラッチが開放される場合、牽引力遮断の終了の際、内燃エンジン２と電気モータ３との間に配置されたクラッチが開放されているので、変速機５へのギヤ段の投入の際、電気モータ３のみが同期する。この場合、変速機５へのギヤ段の投入の後にようやく、内燃エンジン２と電気モータ３との間に配置されたクラッチ４が締結される。この場合、従って、電気モータ３および内燃エンジン２が、時間をずらして出力部６へ連結される。
電気モータ３と変速機５との間にクラッチ８が配置されている図２の実施例において、本発明による方法の実施のため、電気モータ３から提供されるパワートレインあるいは出力部６におけるトルクがほぼゼロに達する時、電気モータ３が、牽引力遮断を提供するために、電気モータ３と変速機５との間に配置されたクラッチ８の開放によって、出力部６から切り離される、というようになっている。次に、内燃エンジン２が、内燃エンジン２と電気モータ３との間に配置されたクラッチ４の締結によって始動され、この際、このクラッチ４は、内燃エンジン２の始動の後、締結されたままとなっている。次に、内燃エンジン２の始動の後、電気モータ３が、内燃エンジン２とともに、電気モータ２と変速機５との間に配置されたクラッチ８の締結によって、牽引力遮断の終了の下で、出力部６へ連結される。牽引力遮断の終了の際、従って、内燃エンジン２と電気モータ３との間に配置されたクラッチ４が締結されている。この場合、従って、電気モータ３と内燃エンジン２とがともに、電気モータ３と変速機５との間に配置されているクラッチ８を介して出力部６に連結される。
本発明の好ましい実施の形態によれば、回復運転状態での電気モータ３の駆動の際、内燃エンジン２の始動が、惰行／牽引移行の利用の下で生じるのであれ、および、牽引力遮断の提供の下で生じるのであれ、図３において時間ｔに関して提示されているように、パワートレインの出力部６において駆動トルクＭが生じる。パワートレインは、内燃エンジンが停止されている際、ブレーキをかけられた惰行運転状態において、従って回復運転状態において、時点ｔ１まで、電気モータ３からの電気的な駆動のみによって駆動され、この際、時点ｔ１の時に、所定の運転者所望トルクから、惰行運転状態から牽引運転状態への所望の移行が導かれる。電気モータから提供される出力部６における推進トルクが、時点ｔ１で始まって連続的に低減され、この場合、時点ｔ２で、電気モータから提供される出力部６におけるトルクがほぼゼロに達する。その後で、電気モータ３が出力部６から切り離されるので牽引力遮断が提供され、この場合、牽引力遮断の際、内燃エンジン２がクラッチ４の少なくとも部分的な締結によって始動され得る。時点ｔ３で始まる内燃エンジン２の始動の後、電気モータ３の連結によって、出力部６への牽引力遮断が終了される。この場合、時点ｔ４で牽引力遮断が終了されており、また、ハイブリッドの出力部の提供の下で出力部６を牽引運転状態で駆動するため、内燃エンジン２および電気モータ３が出力部６へ連結されている。
惰行運転状態から牽引運転状態への移行の際の内燃エンジン２の始動は、出力部６において提供されているトルクがほぼゼロに達する時に生じるので、この場合、運転者所望トルクから所望の惰行／牽引移行が導かれる時に、前記方法が実行される。内燃エンジンの始動は、従って、運転者所望トルクに合わせられ、また、運転者の反応によって引き起こされる。
図１において範囲Ｋ１によって明確にされるように、牽引力遮断の提供のため、電気モータ３は、電気モータ３から提供される出力部６におけるトルクがほぼゼロに達するまで、惰行トルクＭの減少の変化度が連続的に減少するよう制御される。範囲Ｋ２によれば、内燃エンジン２の始動の後であって、電気モータ３の牽引力遮断の終了の後、場合によっては、内燃エンジン２は、惰行トルク増加の変化度が連続的に増加するよう制御される。これによって、内燃エンジン２の始動の際の快適性が高められる。
図１および２に関連する本発明の上述の説明において、内燃エンジン２が停止されている際であって、回復運転状態で電気モータ３が駆動されている際、運転者所望トルクから所望の惰行／牽引移行が導かれ、内燃エンジン２が牽引力遮断の提供の下で始動される、ということが理解される。これに加えて、異なる態様において、電気モータ３の回復運転状態の条件の下で、かつ、運転者所望トルクから導かれる惰行／牽引移行の下で、牽引力遮断無く内燃エンジン２を始動するということも可能である。すなわち、電気モータ３が永続的にそのパワートレインの出力部６を駆動する場合である。
この場合において、電気モータ３の回転数が内燃エンジン２の始動回転数よりも大きい必要があり、この場合、内燃エンジン２の始動のために、内燃エンジン２と電気モータ３との間に配置されたクラッチ４が、内燃エンジン２を始動するために、部分的な締結によって滑り状態にもたらされて、その後、内燃エンジン２と電気モータ３の間の同期回転数に達する前に、クラッチ４が再び完全に開放される。
１ パワートレイン（駆動トレイン）
２ 内燃エンジン
３ 電気モータ
４ クラッチ
５ 変速機
６ 出力部
７ パワートレイン（駆動トレイン）
８ クラッチ

Claims (8)

  1. 内燃エンジンと電気モータとを有する少なくとも１つのハイブリッド駆動部と、
    当該ハイブリッド駆動部と出力部との間に配置された変速機と、
    前記内燃エンジンと前記電気モータとの間に配置されたクラッチと、
    を備え、
    電気モータのみが駆動する時、内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチが締結されることによって、内燃エンジンが始動され得る
    という自動車のパワートレインを作動するための方法であって、
    電気モータのみが駆動する際、当該電気モータが惰行運転状態で作動され、かつ、惰行運転状態から牽引運転状態への所望の移行が、所定の運転者所望トルクから導かれる時、
    内燃エンジンと電気モータとの間に配置された前記クラッチは、当該クラッチが内燃エンジンの始動のために必要なトルクを伝達するよう、少なくとも部分的に締結される、というように、内燃エンジンは惰行／牽引移行を利用しながら始動される
    ことを特徴とする方法。
  2. 内燃エンジンは、惰行／牽引移行を利用しながら、
    電気モータから提供されるパワートレインにおけるトルクがほぼゼロに達する時、電気モータが牽引力遮断を提供するために出力部から切り離され、その後、内燃エンジンが内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチの少なくとも部分的な締結によって始動され、更にその後、内燃エンジンの始動の後で電気モータが牽引力遮断の終了のために出力部へ結合される
    というように、始動される
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. パワートレインが、電気モータと変速機との間に配置されたクラッチを有する場合において、
    電気モータから提供されるパワートレインにおけるトルクがほぼゼロに達する時、電気モータが牽引力遮断を提供するために、電気モータと変速機との間に配置されたクラッチの開放によって、出力部から切り離され、
    その後、内燃エンジンが内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチの少なくとも部分的な締結によって始動され、
    更にその後、内燃エンジンの始動の後で、電気モータが、牽引力遮断を終了するために出力部へ結合されるが、その際、内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチが締結されている
    ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. パワートレインが、電気モータと変速機との間に配置されたクラッチを有さない場合において、
    電気モータから提供されるパワートレインにおけるトルクがほぼゼロに達する時、電気モータが牽引力遮断を提供するために、切替位置ニュートラルへの変速機の移行によって、出力部から切り離され、
    その後、内燃エンジンが内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチの少なくとも部分的な締結によって始動され、
    更にその後、内燃エンジンの始動の後で、電気モータが、牽引力遮断を終了するために、変速機におけるあるギヤ段の投入によって出力部へ結合される
    ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  5. 牽引力遮断の終了の際、内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチが締結されている
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 牽引力遮断の終了の際、内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチが開放されていて、
    内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチは、内燃エンジンの始動の後であって、変速機におけるギヤ段の投入の前に開放され、
    内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチは、変速機におけるギヤ段の投入の後に締結される
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  7. 牽引力遮断の提供の前、電気モータは、惰行トルク減少の変化度が連続的に減少するよう制御され、
    牽引力遮断の終了の後、電気モータおよび／または内燃エンジンは、惰行トルク増加の変化度が連続的に増加するよう制御される
    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. 内燃エンジンは、惰行／牽引移行を利用しながら始動されるが、この場合、
    電気モータが、永続的に、すなわち、牽引力遮断無く、出力部に結合され続けて、電気モータの回転数が内燃エンジンの始動回転数よりも大きい時、内燃エンジンの始動のために、内燃エンジンと電気モータとの間に配置されたクラッチが、
    内燃エンジンを始動するために、部分的な締結によって滑り状態にもたらされて、その後、内燃エンジンと電気モータの間の同期回転数に達する前に、再び完全に開放される、
    というように開閉制御される
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
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