JP2011508695A - ハイブリッド車両を運転するための方法と装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃エンジン（３）と、少なくとも１つの電気機械（５）と、それによって前記少なくとも１つの電気機械（５）と前記内燃エンジン（３）とが摩擦接続され得る少なくとも１つのシフトエレメント（４）と、トランスミッション（７）と、動力取出装置（２６）と、を有していて、前記内燃エンジン（３）は電気走行運転から始動可能である、という並列ハイブリッド駆動系（２）を備えたハイブリッド車両を運転するための方法に関する。本発明の目的は、特に電気走行からの内燃エンジン（３）の始動中において、効率的で信頼できる走行運転を可能にすること、及び、そのような自動車の運転者の走行快適性と走行動特性の要求を可能な限り満たすこと、である。本発明による方法は、内燃エンジン（３）を始動するための始動要求が出されると、規定された選択基準の評価を現在の運転状況に応じて利用することで、利用可能な始動モードのグループから一つの始動モードを選択する工程と、それぞれの始動モードを開始する工程と、によって特徴づけられる。前記方法を実行するための装置は、電気走行運転から内燃エンジン（３）を始動するための始動要求が受信される時に、現在の運転状況を評価して記憶された始動モードのグループから内燃エンジン（３）を始動するための始動モードを選択して開始するために用いられる運転ストラテジーユニット（２２）と通信する運転状況検出記憶手段（２５）を備えている。

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１および請求項１０の上位概念に従うハイブリッド車両を運転するための方法と装置に関するものである。

ハイブリッド駆動は、自動車生産の中で、有害物質排出とエネルギ消費の低減についての可能性のために、ますます重要性を増している。この種の自動車は、様々な種類の駆動源を有しているが、特に、内燃エンジンと電気機械との組み合わせが有利である。何故なら、この組み合わせは、一方において内燃エンジンの航続距離と出力という利点を、他方において単独あるいは補助的な駆動源として、また、スタータジェネレータあるいは発電および回生用ジェネレータとして、電気機械の柔軟な使用可能性を、利用することができるからである。

追加の構造スペースをできるだけ必要とせず、可能な限り複雑でなく、費用や設計の手間がかからずに車両内に実現され得るハイブリッドの駆動系が、市場から求められている。基本的に、２つのハイブリッドのトポロジー（Topologien）、すなわち直列ハイブリッドと並列ハイブリッド、が区別されている。それらの配置はすでによく知られていて、常に改良が図られている。

直列ハイブリッドの場合、駆動装置は順々に切換えられる。このとき、内燃エンジン、例えばディーゼル内燃エンジンは、電気機械に給電するジェネレータのための駆動部として働く。車両の方は、専ら電気機械を介して駆動される。前記内燃エンジンは、駆動輪から接続解除され、常に唯一の運転ポイント、すなわち所定の回転トルクと一定の回転数、で運転されることができる。この駆動コンセプトは、例えば、市内の近距離交通のバスに適している。その際、運転ポイントは、好適には、内燃エンジンの効率が可能な限り高く、同時に、有害物質の排出とエネルギ消費と騒音とが小さいというポイントに調整される。しかしながら、直列ハイブリッドの場合、機械的−電気的な多重の変換のために、駆動効率が制限されるという不利が存在する。

これに対して、並列ハイブリッドの駆動系は、パワーフローに関して駆動系ユニットが並列に配置されていることによって、駆動トルクの重ね合わせに加えて、内燃エンジンだけの駆動、あるいは電気機械だけの駆動、といった作動の可能性を提供する。基本的に、並列ハイブリッドの場合には、内燃エンジンは、１ないし複数の電気機械のその時々の負荷ないし支援によって、広範囲に最適な回転トルクで運転することができる。その結果、内燃エンジンの最大効率を効果的に利用することができる。内燃エンジンを支援することにより、燃費が平均的に減少する。いわゆる急加速運転の際、例えば追い越し運転の際など、一時的な高出力が要求される場合、駆動出力の合算が可能であるので、内燃エンジンは、車両の出力や走行快適性をほとんど失わせることなく、比較的小さく軽量でコンパクトに設計することができる。このことは、さらに排気を低減し、コスト的に有利に作用する。電気機械は、さらに、クラッチを介して内燃エンジンを始動するための統合スタータジェネレータ（ＩＳＧ）として機能することができる。また、電気機械は、発電用運転で電気バッテリを充電するために用いられるし、回生用にも利用され得る。被駆動軸の駆動の伝達比を替えるための変速機としては、基本的に、自動車変速機のすべての形態が考慮に値する。

並列ハイブリッド駆動系は、通常、１クラッチ配列（１Ｋ）または２クラッチ配列（２Ｋ）として形成されている。これら２つの配列の場合、１つの電気機械が、統合スタータジェネレータの機能（１Ｋ−ＩＳＧないし２Ｋ−ＩＳＧの構成）と統合され得る。

第１の構造の場合、例えばＵＳ２００５０２２１９４７Ａ１で示されているように、内燃エンジンは、第１クラッチを介して電気機械と、別個の第２クラッチを介してトランスミッションと、結合可能である。また、ＤＥ１０２００４０４３５８９Ａ１に示されているように、第２クラッチとトランスミッションとの間に第２電気機械が配置されることも、知られている。

例えばＤＥ１０２００５０５１３８２Ａ１は、第２の構造を示している。この比較的単純で特にコンパクトに造られている構成の場合、単に１つのクラッチが内燃エンジンと電気機械との間に設けられているだけである。第２の別個のクラッチはない。前記クラッチは、摩擦係合式の分離クラッチとして、または、最も簡単な場合、特にコスト有利で省スペースの噛み合い係合式の分離クラッチとして、形成され得る。

基本的に、並列ハイブリッドの配列（構成）の場合、電気機械と出力軸との間のオプショナルの第２クラッチの機能は、当該クラッチがそれぞれの駆動コンセプトにおいて設けられる乃至必要である時、例えばオートマチックトランスミッションでは、どのみち存在する変速機内部のシフトクラッチ及び／またはシフトブレーキによって、あるいは、前置されたコンバータロックアップクラッチによって、引き受けられ得る。

内燃エンジンとトランスミッションとの間の直接的な配置構成やクラッチを介した直接的な摩擦結合の代わりに、電気機械の駆動作用は、遊星ギヤを介しても係合され得る。これによれば、電気機械は、電気動的発進エレメント（ＥＤＡ）として作用できる。そのことによって、従来の発進クラッチを不要とすることができる。ＥＤＡを備えたこの種のハイブリッドシステムは、例えば、自動化されたＡＳトロニックトランスミッションとの関係で、本件出願人の製造プログラムから知られており、特に発進や制動や切換（Rangier）を頻繁に行う都市部の配送業務における商用車に適している。

ハイブッド技術における多くの開発が目標とするところは、走行状況に応じ、運転者の要望に大きく配慮し、かつ、高い走行快適性を維持しながら、既存のハイブリッド構成部品を可能な限り効果的にかつ省エネで利用する、という運転戦略である。そのために、以下の例が紹介される。

ＤＥ１０２００４０４３５８９Ａ１は、例えば本件出願人の製造プログラムから知られている６速オートマチックトランスミッション６ＨＰ２６と結合した、並列ハイブリッドの駆動系の運転戦略を含んでいる。この戦略では、スポーティな走行スタイル、あるいは、経済的な走行スタイルに依存した、電気バッテリ（蓄電池）の目標充電状態が決定される。駆動出力は、運転者の現行の駆動要求に対応しながら、前記目標充電状況が維持されるように、ハイブリッドユニットに配分される。特にスポーティな走行方式は、急加速時に合算出力を駆動ユニットに供給可能とするために、バッテリを可能な限り常にフル容量に維持することを要求する。これに対し、経済的な走行方式は、どのみち発生する回生エネルギーをバッテリ充電のために効果的に使用するために、バッテリを頻繁に空にすることを要求する。

ＷＯ２００６／１１１４３４Ａ１は、電気機械と内燃エンジンとが要求された目標トルクを一緒に（協働で）発生する方法を示している。その場合、その時々の内燃エンジンの回転トルクバックアップ（Drehmomentreserve）を最小化するために、電気機械の現在の回転トルクバックアップが考慮される。

ＷＯ２００７／０２０１３０Ａ１から、ハイブリッド車両の場合の回生に関する方式が知られている。そこでは、減速時の電気機械の割合が、運転者によって行使される制動圧に対して調整される。ＤＥ１０２００５０４４８２８Ａ１は、ハイブリッド駆動の最適な運転ポイントを検出する方法を説明している。そこでは、一方で運転者によって要求される駆動トルクが、他方で例えばいわゆるターボラグなどの既存の車両ユニットの動特性が、考慮される。そのために、最適化アルゴリズムが提案される。そこに、所与の（内燃エンジン）特性図と、例えば現在のアクセルペダル位置や車速などの実際の条件とが入力され、それらは、駆動ユニット間のトルク配分やギヤ比などの変数（パラメータ）に応用（適用）される。

ＤＥ１０２００５０４４２６８Ａ１は、ハイブリッド駆動の効率を上げるために、バッテリの充電状態と車両内のパワーフロー（出力エネルギー／電気エネルギー）とがエネルギ消費または有害物質排出に対する費用関数に応じて調整される、という方法を開示している。

ＥＰ１００８４８４Ｂ１（ＤＥ６９９３２４８７Ｔ２）には、ハイブリッド車両でのバッテリの充電状態を制御して監視するための方法が説明されている。それによれば、例えば加速と減速の頻繁な繰り返しや、下り坂走行がその後当面ない登坂走行時など、回生が不十分な所定の走行条件でも、バッテリの十分な充電状態が調整される。

ＵＳ７１７４９８０Ｂ２から、ハイブリッド駆動を制御するための方式が知られている。そこでは、電気機械を使って、内燃エンジンの急激なドラッグトルク特性を防止し、要求によってハイブリッド駆動全体のドラッグトルク特性曲線が影響される。

ＤＥ１０２００５０４９４５８Ａ１は、最終的に先見性がある戦略を提案している。そこでは、デジタル式の地図−位置検索装置と、時間−空間的交通パターンに記憶された路線速度分布とを使用して、それぞれの区間でハイブリッドユニットのオンオフについて決定される。

並列ハイブリッド駆動の場合、走行運転中、その時々の運転戦略に応じて、車両の駆動形態が、内燃エンジン駆動、電気機械駆動、混合駆動の間で頻繁に切換可能である。電気機械のみの走行運転、すなわち電気走行運転では、電気機械は出力部と接続されており、内燃エンジンは分離エレメントを介して駆動系から外されている。電気機械がこの状態で統合スタータジェネレータとして内燃エンジンを始動する場合、当該内燃エンジンは、分離エレメントを介して接続される。基本的に、この種の内燃エンジン始動は、ギヤの切換中でも、ギヤの切換時以外でも、行うことができる。

ギヤの切換時に電気走行から内燃エンジンを始動する方式は、前掲のＤＥ１０２００５０５１３８２Ａ１の中で、説明されている。この場合、切換トランスミッションが、最初ニュートラルポジションにあるか、ニュートラルに切り替えられる。内燃エンジン始動は、ギヤがニュートラルに切り替えられた時点以降に、開始される。当該始動のために、予め開放されていたクラッチが、締結方向に作動され、その結果、電気機械は内燃エンジンにプラスのトルクを予定されていた回転方向に行使し、内燃エンジンが始動される。ギヤがニュートラルポジションであるため、内燃エンジンは、始動プロセスの際、ギヤの出力軸から外れている。これによって、切換の際、余計な衝撃荷重が回避される。始動プロセスの制御は比較的簡単である。しかし、所定の接続ギヤの結合は、内燃エンジンが始動した後に行われる。その結果、時間が浪費される。

これに対して、先に挙げたＵＳ２００５０２２１９４７Ａ１の中で提案された、多段ギヤと２つのクラッチを有する従来の配置構成とを備えたハイブリッド車両用の方式の場合、内燃エンジンは、ギヤ構成要素の切換に対して並列ないし重複して、ギヤ切換の際に始動される。この公開公報には、始動／停止機能が説明されている。当該機能により、内燃エンジンは停止され、電気機械によって再び始動される。停止工程の場合、内燃エンジンは、制御装置によって、所定の停止条件が発生した場合、例えば信号付近や渋滞で減速する場合、内燃エンジン側のクラッチによって駆動系から分離されて遮断される。その後の始動工程では、ギヤが第１速に入れられた段階で、まず電気機械が車両を駆動する。続いて、制御装置によって、所定の運転状況が発生した場合に、ギヤ比が変更され（高められ）、同時に、電気機械がトランスミッション側のクラッチによってトランスミッションから分離され、内燃エンジン側のクラッチが締結され、その結果、内燃エンジンは電気機械を介して始動される。当該始動後、内燃エンジンは、トランスミッション側のクラッチによってトランスミッションと結合される。その結果、内燃エンジンは、単独で、あるいは、電気機械と一緒に（協働で）、車両を駆動する。内燃エンジンの再始動過程は、この始動の順序に従って、運転者が衝撃負荷にほとんど気付くことなく行われ得る。

ＤＥ１９９４５４７３Ａ１から、多段変速ギヤを有するハイブリッド車両の内燃エンジンを始動するための被牽引始動（Schleppstart）が知られている。電気機械は、内燃エンジン側の摩擦係合する発進クラッチと、トランスミッションと、の間に配置されており、トランスミッション側のもう一つのクラッチ装置を介して駆動系と結合することができる。クラッチ装置は、入力軸上と出力軸上とにそれぞれ一つのクラッチを有する。そして、被牽引始動（Schleppstart）の可能性が考慮される。この被牽引始動（Schleppstart）では、まず電気機械が、ギヤ段が入れられている場合に、トランスミッションを介して出力軸を駆動し、すなわち、車両の駆動輪を駆動する。電気走行中、内燃エンジンを始動するために、発進クラッチが締結され、それによって内燃エンジンは電気機械及び出力軸と結合される。その結果、一方で電気機械の駆動トルクによって、他方で駆動輪ならびにトランスミッションから内燃エンジンに伝達されるトルクによって、内燃エンジンの牽引抵抗が克服され、内燃エンジンが始動ないし牽引始動される。内燃エンジンの当該始動は、比較的迅速かつ動的に、特筆するほどの車両の推進力低下なしに行われる。このことは、特にスポーティ走行に有利である。しかしながら、この場合、通常、駆動系における知覚可能な衝撃負荷による多少の快適性の損失は甘受しなければならない。

ハイブリッド車両の電気走行からの内燃エンジンの始動プロセスは、通常、ハイブリッド運転戦略の中に明確にプログラミングされた始動プログラムを用いて行われるか、あるいは、規定されていない条件付きの始動手順の選択によって行われる。しかしながら、この方法は、結果において、一方で快適性を他方で動特性ならびに信頼性ある走行特性を求めるそれぞれの要求を、常に満たすものではない。すでに説明したように、内燃エンジン始動は、牽引力を全面的に受けた場合、むしろ動的走行特性を支援できる。しかし、それは通常、駆動系の衝撃負荷によってはっきりと感知される。これに対して、牽引力を減じた際の内燃エンジン始動は、むしろ僅かにしか感知されず、それ故、より快適に感じられるが、このような内燃エンジン始動は、走行動特性を損なう可能性がある。さらに、駆動系部品の長寿命を確保するために、駆動系における負荷は、基本的に、可能な限り少なく維持されるべきで、また、継続時間も短くあるべきである。また、特に頻繁に内燃エンジン始動する場合、ハイブリッド駆動にとって、始動プロセスが可能な限り少ないエネルギー消費で行われることが、重要である。所定の要求時点において適用すべき始動プロセスの確固とした要件を伴う内燃エンジン始動を不可能にするような運転状況が発生する場合もある。従って、運転状況が変わる走行運転での内燃エンジン始動の始動プロセスは、動特性、快適性、効率性、信頼性の間で、目標が常に対立している。この目標対立は、従前のハイブリッド運転方法では、最適な形で解決されていない。

こうした背景に基いて、本発明の課題は、とりわけ電気走行から内燃エンジンを始動する際の効率的で信頼性のある走行運転を保証し、それでいて、一方で走行快適性を他方で走行動特性を求めるハイブリッド車両の運転者の要求にできるだけ応じられるような、ハイブリッド車両の運転に関する方法と装置を開発することである。

この課題の解決は、独立請求項の特徴部分から明らかである。本発明の有利な実施の形態と更なる実施の形態は、下位請求項から読み取ることができる。

ハイブリッド駆動では、電気機械走行から内燃エンジンを始動する際、様々な走行条件において異なる始動手順を用いつつ駆動系の既存の構成を考慮することで、効率よい信頼性ある走行運転が可能とされ、状況に適合した高い走行運動性と高い走行快適性とが運転者の要望を大幅に考慮して提供され得る、という認識が本発明の根底にある。

本発明は、主たる請求項の特徴に従って、内燃エンジンと、少なくとも１つの電気機械と、それによって前記少なくとも１つの電気機械と前記内燃エンジンとの間で動力伝達接続を形成可能な少なくとも１つのシフトエレメントと、トランスミッションと、出力部と、を有する、並列ハイブリッド駆動系を備えたハイブリッド車両を運転するための方法を前提としており、前記内燃エンジンは、電気走行運転から始動可能である。前記課題を解決するために、本発明では、前記内燃エンジンを始動するための始動要求が存在する場合、所与の選択基準の評価を用いることによって、当該時点の運転状況に応じて可変に、利用可能な複数の始動モードのグループから一つの始動モードが選択されて開始される。

本発明の課題は、本発明の方法を実施するための装置によっても解決される。

それ故、本発明はさらに、内燃エンジンと、少なくとも１つの電気機械と、それによって前記少なくとも１つの電気機械と前記内燃エンジンとの間で動力伝達接続を形成可能な少なくとも１つのシフトエレメントと、トランスミッションと、出力部と、を有する、並列ハイブリッド駆動系を備えたハイブリッド車両を運転するための装置を前提としており、前記内燃エンジンは、電気走行運転から始動可能である。さらに、運転状況検出手段と記憶手段とが設けられていて、運転ストラテジーユニットと接続されており、それらを用いることによって、電気走行から内燃エンジンを始動するための始動要求の際に、現在の運転状況が評価可能であり、当該評価に応じて、内燃エンジンを始動するための始動モードが、記憶された複数の始動モードのグループから選択可能であり、開始可能である。

本発明は、以下のように使用される。内燃エンジンは遮断されていて駆動系から解放されており、車両は電気機械で駆動されている、という並列ハイブリッドの駆動系を有するハイブリッド車両の運転状況が与えられる。電気機械は、あるギヤ段が投入されているトランスミッションを介して、車両の出力軸と結合されている。当該車両は、静止状態であり得るし、低速でのクリープ走行状態であり得るし、任意の速度の通常の走行運転状態であり得る。

この駆動系は、牽引力が遮断されるトランスミッション、例えば自動化されたマニュアルトランスミッションを備えた１Ｋ−ＩＳＧの配置構成であり得るし、負荷切換トランスミッション、例えばオートマチックトランスミッションあるいは負荷切換が可能な自動化されたダブルクラッチトランスミッションを備えた１Ｋ−ＩＳＧの配置構成であり得るし、あるいは、任意のトランスミッションと組み合わせた２Ｋ−ＩＳＧの配置構成であり得る。

当該駆動系が無段変速機と組み合わされている限り、あるいは、本発明の実施の形態が無段変速機に適用可能である限り、一つのギヤ段とは、トランスミッションの変速比領域における対応する一つの変速比という意味に理解される。

さらには、ギヤ切換（ギヤチェンジ）について、目標ギヤ段と最初のギヤ段とが同一である、ないし、同一のギヤ比を有する、という特別な場合もあり得る。

こうしたシナリオから、内燃エンジンが始動される。そのために、本発明は、硬直した始動規則や規定されない条件付きの選択の代わりに、存在するあらゆる走行状況に対して、具体的な条件付きの適切な内燃エンジン始動モードを使用すること、を提案する。始動モードの選択が、モード固有の選択基準、すなわち、個々の始動モードについて規定された選択基準に基いて行われるとき、特に有利である。これによれば、純粋な電気走行から内燃エンジン走行または電気機械と内燃エンジンとの組み合わせ走行への切換えの際に、高度な柔軟性が実現される。これによって、一方で駆動の高効率が保証され、他方で状況に適しかつ要望に沿いつつ、動性能のよい、あるいは、快適性が強調された走行特性が可能とされる。登り坂の際、あるいは追い越しの際、前記の態様によれば、内燃エンジン始動による牽引力の低下は、回避されるか、少なくとも僅かで済む。例えば市街地走行において、内燃エンジンの頻繁な始動と停止とを伴っても、非常に低燃費で部品を大切にする走行が可能である。このために、選択基準の評価に基づいて、どの内燃エンジン始動モードが実際の運転状況において可能であって、そのうちのどのモードが最も適しているかが、その都度決定される。

本発明に従って、以下の特に有利な内燃エンジン始動の形態が、それぞれ具体的な選択基準を伴って、考慮される。

内燃エンジンが少なくとも一つのシフトエレメント、例えば内燃エンジンと電気機械との間の分離クラッチ、の締結によって始動されるという被牽引始動（Schleppstart）は、内燃エンジン始動中に出力部が少なくとも一つの電気機械と作用接続されて、電気機械の回転数が最低始動回転数を上回って、動特性に対する高い要求がある、高いギヤ段である、高い車両質量である、電気駆動トルクのバックアップが僅かである、といった選択基準のうちの少なくとも一つが満たされているとき、実施される。

この場合、基本的に、内燃エンジンのドラッグトルク（被牽引トルク）（Schleppmoment）を克服するためにクラッチにおいて発生する始動トルクは、電気機械の駆動トルクを高めることによって、補償され得る。電気機械のある最低回転数が、被牽引始動の際、必要な始動条件として要求される。一つの選択基準としての高い動特性の要求、すなわち、急激な加速の際の迅速な内燃エンジン始動に対する要求は、例えば、対応するアクセルペダル操作によって信号化されて、検出され得る。高いギヤ段、すなわち、少なくとも第２速、望ましくは更に高いギヤ段は、比較的ギヤ比が小さいために、被牽引始動の際、通常、駆動系において発生する衝撃負荷が減少する。そのため、快適性喪失の程度も減少する。同様に、比較的大きい車両質量は、慣性のために、被牽引始動（Schleppstart）の際、快適性に有利に作用する。

被牽引始動（Schleppstart）は、現在要求されている走行トルクを超えた電気機械のトルクバックアップが全くないか極僅かしかないときに、特に問題になる。これは、トルクバックアップが少ないときには、内燃エンジンの始動トルクは常に全面的に牽引力の負荷になる、ということを意味する。しかしながら、被牽引始動（Schleppstart）の際には、場合によって、駆動輪から逆に駆動系の内燃エンジンまで伝達されるトルクが、利用され得る。

内燃エンジンが少なくとも１つの電気機械と内燃エンジンとの間に配置されたシフトエレメントを締結することによって始動され、少なくとも１つの電気機械と出力軸との間のパワーフロー内に配置された第２シフトエレメントがスリップ運転されるという牽引始動（Zugstart）は、そのような出力側で制御可能なシフトエレメントが第２シフトエレメントとして自由に使えて、かつ、電気駆動トルクのバックアップが高いか快適性の要求が高いといった選択基準のうちの少なくとも一つが満たされているとき、実施される。

それによれば、牽引始動（Zugstart）の際、まず、電気機械と出力軸との間に存在する第２シフトエレメント、例えばトランスミッションに前置された補助クラッチ、あるいは負荷切換トランスミッションの場合はトランスミッション内のシフトクラッチ、がスリップ運転（スリップモード）にもたらされ、それから、内燃エンジンが第１シフトエレメント例えば分離クラッチの締結によって始動され、そして内燃エンジンが回転すると前記スリップが再び削減されていく。当該スリップ運転によって、内燃エンジン始動時の衝撃負荷は、内燃エンジンを出力軸から完全に外さなくても、低減され得る。このように、当該方法手順によれば、電気的回転トルクの十分なバックアップが使用できる限り、被牽引始動（Schleppstart）と比べて、とりわけ快適な内燃エンジン始動と、駆動時の動特性を比較的高程度に維持することと、が可能とされる。

まず少なくとも１つの電気機械と出力軸との間の作用結合が解除され、それから内燃エンジンが少なくとも１つのシフトエレメントの締結によって始動され、続いて出力軸が少なくとも１つの電気機械及び／または内燃エンジンと作用結合される、という牽引力遮断の内燃エンジン始動は、被牽引始動（Schleppstart）の可能性がない、牽引始動（Zugstart）の可能性がない、低いギヤ段である、といった選択基準のうちの少なくとも一つが満たされているとき、実施される。

この始動モードは、例えば必要な始動回転数が利用できないために被牽引始動（Schleppstart）が不可能である時、及び／または、例えば電気トルクのバックアップが十分にないために、あるいは、出力側のシフトエレメントが使用できないために牽引始動（Zugstart）が不可能である時、及び／または、トランスミッションが小さいギヤ段、特には第１速ないし他の発進ギヤ段に係合している時、に選択される。その結果として、牽引力の遮断（中断）は、被牽引始動（Schleppstart）と比較して、運転者の快適感にほとんど違和感を与えないであろう。

ハイブリッド運転戦略において、内燃エンジンの始動要求は、しばしば切換要求（シフト要求）と相関関係を有し得る。

これに対応して、有利には、マニュアルトランスミッションとして形成されたトランスミッションの場合、順番にまず最初のギヤ段が解除され、それから内燃エンジンが少なくとも１つのシフトエレメントの締結によって始動され、続いて目標ギヤ段が投入される、という切換過程の際の牽引力遮断の内燃エンジン始動は、選択基準としてシフト要求と始動要求とが同時または少なくとも時間的に近接するように存在するときに、実施される。

これに対し、負荷切換（パワーシフト）トランスミッションとして形成されたトランスミッションの場合、最初のギヤ段と目標のギヤ段との間の切換と平行して内燃エンジンが少なくとも１つのシフトエレメントの締結によって始動される、という切換過程の際の牽引力維持の内燃エンジン始動は、シフト要求と始動要求とが同時または少なくとも時間的に近接するように存在するときに、実施される。

前述の各モード固有の選択基準に基いて、本発明によれば、始動要求の際、その時々の走行状況が検証（審査）され、そこから結果として始動モードが提供される。それぞれの個別の内燃エンジン始動モードに対する具体的な条件に従っての選択の他に、始動モードを選択するためには、動的な車両−運動パラメータや、そこから導き出される値を、モード決定の選択基準として利用することも可能である。この運転パラメータは、例えば、現在の車両速度、運転者によって要求される走行トルク、現在係合しているギヤ段、及び／または、要求されているギヤ段、であり得る。それらは、個々に、あるいは、組み合わされて評価されて、現在の値に応じて、一つのあるいは他の一つの内燃エンジン始動モードを優先処理する。

本発明に従う運転方法を実施するための、自動車の第１のハイブリッドシステムの概略図。 本発明に従う運転方法を実施するための、自動車の第２のハイブリッドシステムの概略図。

本発明を明確に説明するために、２つの実施の形態を示した図面が添付されている。図１は、本発明に従う運転方法を実施するための、自動車の第１のハイブリッドシステムの概略図であり、図２は、本発明に従う運転方法を実施するための、自動車の第２のハイブリッドシステムの概略図である。

図１には、並列ハイブリッド駆動系２を有する自動車のハイブリッド駆動系１が概略的に示されている。当該駆動系は、例えば、商用車（トラック、バス、ワゴン車、特別車両）用に考慮される。

前記駆動系２は、１つの内燃エンジン３、例えばクランクシャフト２４付きのディーゼル内燃エンジン、を有している。当該クランクシャフト２４は、シフトエレメント４を介して、電気機械５と結合可能である。当該電気機械５は、トランスミッション入力部６を介して、トランスミッション７と結合されている。トランスミッション７の背後には、詳述されていない動力取出し装置（ＰＴＯ：パワーテイクオフ）８が後置され得る。出力軸２６とディファレンシャル９とを介して、その時々に掛っているハイブリッド駆動系１の出力トルクが、駆動軸１０そして駆動輪１１に伝達され得る。

電気機械５は、運転状況に応じて、電気駆動ユニットとして、あるいは、ジェネレータ（発電機）として、運転することができる。そのため、電気機械５は、コンバータ（変圧整流器）１２と結合されている。当該コンバータ１２は、コンバータ制御装置１３によって制御可能である。このコンバータ１２を介して、電気機械５は、駆動エネルギバッテリ１４、例えば３４０Ｖの高圧バッテリ（Supercapsも可能）、と結合されている。電気運転においては、電気機械５は、エネルギバッテリ（蓄電池）１４から給電される。発電運転においては、つまり、内燃エンジン３による駆動時及び／または回生運転時には、エネルギバッテリ（蓄電池）１４が電気機械５によって充電される。さらに、当該電気機械５は、内燃エンジン３を始動するため、統合スタータジェネレータ（ＩＳＧ）として機能する。エネルギバッテリ１４の高電圧回路、ないし、それに接続されている制御装置は、双方向直流電圧コンバータ（ＤＣ／ＤＣ）１５を介して、車載電源システム（２４Ｖまたは１２Ｖ）１６に接続されている。エネルギバッテリ１４は、バッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）１７を介して、その充電状態（ＳＯＣ：State of Charge ）について監視可能かつ制御可能である。直流電圧コンバータ１５は、直流電圧コンバータ制御装置１８を介して制御可能である。さらに、詳述されていないブレーキ制御機能用の制御装置１９、特にはアンチロックシステム（ＡＢＳ）や電子ブレーキシステム（ＥＢＳ）、ならびに、例示的にディーゼル内燃エンジンとして形成されている内燃エンジン３の電子ディーゼル制御（ＥＤＣ）用の別の制御装置２０、が設けられている。個別的に挙げられた各制御装置は、少なくとも部分的に、一つの制御装置の中に統合されていてもよい。

さらに、統合された制御装置２１が配置されている。その中に、トランスミッション制御装置（ＴＣＵ：トランスミッション制御装置）と駆動系コンポネーントを制御するハイブリッド制御装置（ＨＣＵ：ハイブリッド制御装置）とが、纏められている。駆動力分配制御用、ないし、２つの駆動ユニット３、５の接続（スイッチオン）及び遮断（スイッチオフ）用に、さらに中央戦略ユニット２２が存在している。これは、データバス２３、例えばＣＡＮバスを介して、制御装置２１及び関連制御装置１３、１７、１８、１９と結合されている。当該戦略ユニット２２は、さらに、運転状況検出（把握）装置及び記憶装置２５と通信する。当該装置２５には、内燃エンジン３を始動するための様々な始動モードが記憶されており、実際の運転状況データと比較可能となっている。運転状況検出装置２５は、例えば、内燃エンジン３の回転数、トランスミッションの入力および出力回転数、アクセルぺダルの位置、アクセルぺダルの位置速度、ギヤセレクトレバーの位置、係合しているギヤ段、及び、シフトエレメント４、２７のシフト位置、を検出するための適切なセンサである。

図１に示された駆動系２は、１Ｋ−ＩＳＧの配置構成として形成されている。すなわち、内燃エンジン３を駆動系２に結合するため、及び、電気機械５との接続のため、シフトエレメント４として分離クラッチまたは発進クラッチが装備されている。電気機械５は、トランスミッション入力軸６を介して、直接トランスミッション７に結合されている。電気機械５と出力軸２６との作用結合は、当該トランスミッション７の実施形態に従って、（明示はされていないが）トランスミッション内のシフトエレメントを介して実現されると共に、制御可能である。

これに対して、図２は、２Ｋ−ＩＳＧの配置構成の駆動系２’を有するハイブリッド駆動系１’を示している。そこでは、第２の分離したシフトエレメント２７、例えば摩擦式クラッチが、電気機械５とトランスミッション７との間に配置されている。この追加のシフトエレメント２７を介して、電気機械５は、トランスミッション７の構造に依存することなく、出力軸２６から完全に遮断可能である。その他については、駆動系２’は図１の駆動系に対応している。

前記ハイブリッド駆動系１ないし１’によって特に効果的に実施可能とされる本発明に従う方法は、電気機械５を用いて電気走行から様々な内燃エンジン始動方式を実行するという駆動系２ないし２’の制御に基づいている。そして、ここでは、始動要求の際、その都度、運転状況検出・記憶装置２５を介して現在の走行状態が検出（把握）され、記憶されていた選択基準を用いて評価されて記憶されていた始動モードと比較（対比）され、その結果として、一つの始動モードが選択される。そして、当該選択された始動モードが、対応する始動手順を開始するために、戦略ユニット２２に送られる。以下のような始動手順が、選択可能である。

Ｉ. 被牽引始動（Schleppstrat）の場合には、内燃エンジン３は、クラッチ４を用いた締結によって始動される。この場合、電気機械５は、一方では内燃エンジン３と結合され、他方では一つのギヤ段が係合されているトランスミッション７を介して出力軸２６と結合され、また、電気機械５は、最低回転数（例えば３００rpm）で回転される。好ましくは、係合されているギヤ段は、第１速や他の発進ギヤでは無くて、運転者は、アクセルペダルの対応する変位を介して高い運動特性を要求している。

II. 牽引始動（Zugstart）の場合には、まず、電気機械５と出力軸２６との間にあるシフトエレメント、すなわち、外部摩擦クラッチ２７がある場合には同クラッチ、あるいは、トランスミッション内の摩擦シフトクラッチが、スリップ運転へと制御される。その後、内燃エンジン３がクラッチ４によって始動され、内燃エンジン３が回転すると、前記スリップが再び削減されていく。この場合、電気機械５は、好ましくは、実際に高いトルクのバックアップを有する。出力側のシフトエレメントは、スリップ状態での駆動用に設計されていて、十分に冷却される。好ましくは、運転者によって快適な走行運転が望まれているか、ないしは、そのような運転が仮定されている。

III. 牽引力遮断の始動の場合、まず、電気機械５が、外部シフトエレメント２７を用いて、あるいは、そのような要素が存在しない時には内部のシフトエレメントを用いて、駆動系から遮断される。続いて、内燃エンジン３は、クラッチ４を用いて始動される。最後に、電気機械５、ないし、電気機械５及び内燃エンジン３と、出力軸２６と、の間の接続が再現される。このとき、係合されているギヤ段は、第１速または他の発進ギヤであることが好ましい。この始動モードが選択される場合、場合によって、電気機械５の回転数は、出力軸２６との接続状態において、被牽引始動（Schleppstart）には不十分である。及び／または、出力側シフトエレメント（第２シフトエレメント２７ないしトランスミッション内のシフトエレメント）の適切なスリップ運転が利用できない。

IV. 戦略ユニット２２が、シフト要求と内燃エンジン始動要求とを、同時あるいは時間的に相前後して出す。トランスミッション７は、牽引力を遮断してシフトするオートマチックマニュアルトランスミッションである。現在係合されているギヤ段は、解除されて、内燃エンジン３が、クラッチ４の締結によって始動される。望まれた（そして許容された）目標ギヤ段が、引き続いて係合される。

Ｖ. 戦略ユニット２２が、シフト要求と内燃エンジン始動要求とを、同時あるいは時間的に相前後して出す。トランスミッション７は、牽引力を遮断せずにシフトする負荷切換オートマチックトランスミッションである。内燃エンジン３は、負荷切換（パワーシフト）過程中に、クラッチ４を介して始動される。その際、シフト時点と始動時点とは、好ましくは、互いに調整される。

１、１’ ハイブリッド駆動系
２、２’ 駆動系
３ 内燃エンジン
４ シフトエレメント
５ 電気機械
６ トランスミッション入力軸
７ トランスミッション
８ 動力取出し装置
９ ディファレンシャル
１０ 駆動軸
１１ 自動車車輪
１２ コンバータ
１３ コンバータ制御装置
１４ 電気的駆動エネルギバッテリ
１５ 直流電圧コンバータ
１６ 車載電源システム
１７ バッテリマネジメントシステム
１８ 直流電圧コンバータ制御装置
１９ 電子的なブレーキ制御装置
２０ 電子的なディーゼル制御装置
２１ 制御装置
２２ 運転戦略装置
２３ データバス
２４ クランク軸
２５ 運転状態検出・記憶装置
２６ 出力部
２７ シフトエレメント
ＡＢＳ アンチロックシステム
ＢＭＳ バッテリマネジメントシステム
ＤＣ／ＤＣ 直流電圧コンバータ（直流）
ＥＢＳ 電子的なブレーキ装置（電子的なブレーキ装置）
ＥＤＣ 電子的なディーゼル制御装置（電子的なディーゼル制御装置）
ＨＣＵ ハイブリッド制御装置（ハイブリッド制御装置）
ＴＣＵ トランスミッション制御装置（トランスミッション制御装置）
ＰＴＯ 動力取出し装置（パワーテイクオフ）

Claims (10)

1. 内燃エンジン（３）と、
   少なくとも１つの電気機械（５）と、
   それによって前記少なくとも１つの電気機械（５）と前記内燃エンジン（３）との間で動力伝達接続を形成可能な少なくとも１つのシフトエレメント（４）と、
   トランスミッション（７）と、
   出力部（２６）と、
   を有する、並列ハイブリッド駆動系（２、２’）を備えたハイブリッド車両を運転するための方法であって、
   前記内燃エンジン（３）は、電気走行運転から始動可能であり、
   前記内燃エンジン（３）を始動するための始動要求が存在する場合、所与の選択基準の評価を用いることによって、当該時点の運転状況に応じて可変に、利用可能な複数の始動モードのグループから一つの始動モードが選択されて開始される
   ことを特徴とする方法。
2. 始動モードの選択は、モード固有に規定された選択基準に基いて行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 内燃エンジン（３）が少なくとも一つのシフトエレメント（４）の締結によって始動されるという被牽引始動（Schleppstart）は、内燃エンジン始動中に出力部（２６）が少なくとも一つの電気機械（５）と作用接続されて、電気機械（５）の回転数が最低始動回転数を上回って、動特性に対する高い要求がある、高いギヤ段である、高い車両質量である、電気駆動トルクのバックアップが僅かである、といった選択基準のうちの少なくとも一つが満たされているとき、実施される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 内燃エンジン（３）が少なくとも１つの電気機械（５）と内燃エンジン（３）との間に配置されたシフトエレメント（４）を締結することによって始動され、少なくとも１つの電気機械（５）と出力軸（２６）との間のパワーフロー内に配置された第２シフトエレメント（２７）がスリップ運転されるという牽引始動（Zugstart）は、そのような出力側で制御可能なシフトエレメントが第２シフトエレメント（２７）として自由に使えて、かつ、電気駆動トルクのバックアップが高いか快適性の要求が高いといった選択基準のうちの少なくとも一つが満たされているとき、実施される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
5. まず少なくとも１つの電気機械（５）と出力軸（２６）との間の作用結合が解除され、それから内燃エンジン（３）が少なくとも１つのシフトエレメント（４）の締結によって始動され、続いて出力軸（２６）が少なくとも１つの電気機械（５）及び／または内燃エンジン（３）と作用結合される、という牽引力遮断の内燃エンジン始動は、被牽引始動（Schleppstart）の可能性がない、牽引始動（Zugstart）の可能性がない、低いギヤ段である、といった選択基準のうちの少なくとも一つが満たされているとき、実施される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
6. 順番にまず最初のギヤ段が解除され、それから内燃エンジン（３）が少なくとも１つのシフトエレメント（４）の締結によって始動され、続いて目標ギヤ段が投入される、という切換過程の際の牽引力遮断の内燃エンジン始動は、トランスミッション（７）がマニュアルトランスミッションとして形成されていて、かつ、選択基準としてシフト要求と始動要求とが同時または少なくとも時間的に近接するように存在するときに、実施される
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. 最初のギヤ段と目標のギヤ段との間の切換と平行して内燃エンジン（３）が少なくとも１つのシフトエレメント（４）の締結によって始動される、という切換過程の際の牽引力維持の内燃エンジン始動は、トランスミッション（７）が負荷切換（パワーシフト）トランスミッションまたは負荷切換可能なトランスミッションとして形成されていて、かつ、選択基準としてシフト要求と始動要求とが同時または少なくとも時間的に近接するように存在するときに、実施される
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
8. 始動モードを選択する際に、少なくとも１つの動的な車両運転パラメータ、あるいは、そこから導き出される値が、モード選択に影響する選択基準として考慮される
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
9. 動的な車両運転パラメータには、現在の車両速度、運転者によって要求される走行トルク、現在係合しているギヤ段、及び／または、要求されているギヤ段、が属する
   ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 内燃エンジン（３）と、
    少なくとも１つの電気機械（５）と、
    それによって前記少なくとも１つの電気機械（５）と前記内燃エンジン（３）との間で動力伝達接続を形成可能な少なくとも１つのシフトエレメント（４）と、
    トランスミッション（７）と、
    出力部（２６）と、
    を有する、並列ハイブリッド駆動系（２、２’）を備えたハイブリッド車両を運転するための装置であって、
    前記内燃エンジン（３）は、電気走行運転から始動可能であり、
    運転状況検出記憶手段（２５）が設けられていて、運転ストラテジーユニット（２２）と接続されており、
    それを用いることによって、電気走行から内燃エンジン（３）を始動するための始動要求の際に、現在の運転状況が評価可能であり、
    当該評価に応じて、内燃エンジン（３）を始動するための始動モードが、記憶された複数の始動モードのグループから選択可能であり、開始可能である
    ことを特徴とする装置。

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