JP2011517641A - 自動車のハイブリッド駆動装置の運転方法、ハイブリッド駆動装置、およびハイブリッド駆動装置用の制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車のハイブリッド駆動装置（１）の運転方法に関するものであり、該ハイブリッド駆動装置は少なくとも２つの異なる駆動ユニット（２，３）、とりわけ電動機および内燃機関と、クラッチ（４）を有し、当該駆動ユニット（２，３）はクラッチ（４）により接続可能である。前記クラッチ（４）は、診断モードおよび／または適合モードでは滑りにより駆動される。さらに本発明は、ハイブリッド駆動装置（１）、ハイブリッド駆動装置（１）用の制御装置（１０）、および制御装置とハイブリッド駆動装置を有する自動車駆動ユニットに関する。

Description

本発明は、自動車のハイブリッド駆動装置の運転方法に関するものであり、該ハイブリッド駆動装置は少なくとも２つの異なる駆動ユニット、とりわけ電動機と内燃機関、およびクラッチを有し、当該駆動ユニットはクラッチにより接続可能である。本発明はさらに、対応する装置に関する。

ハイブリッド自動車では駆動系統が通例、内燃機関と少なくとも１つの電動機からなる。パラレルハイブリッド駆動系統では、内燃機関が、制御装置により調整されるクラッチを介して電動機と結合される。それによりハイブリッド走行モード、すなわちブーストモードと回生モードの他に、純粋な電気走行モードも可能である。電気走行中に例えば運転者が電動機により形成できるよりも大きな駆動出力を要求する場合、または電動機用の電気エネルギー蓄積器のエネルギー容量が過度に低下した場合には、内燃機関の始動が必要となる。この始動は通例、電動機によって内燃機関を押し掛けすることにより行われる。内燃機関と電動機と言う２つのトルク源が存在し、これらはクラッチが閉鎖されているとき、ともに１つの全体駆動トルクを形成する。これはハイブリッド走行と称される。内燃機関が電動機による押し掛けされた後に、燃焼が行われるように始動が成功したか否かの一義的識別が常に可能ではない。とりわけ内燃機関に対するトルク要求が小さい場合、典型的に使用される例えば制御装置からの信号からでは、このことを確実に導き出すことができない。内燃機関により形成されるトルク、または内燃機関と電動機とにより形成される全体駆動トルクの測定は、経済的理由から、通常は行われない。

本発明の方法に基づき、クラッチが診断モードおよび／または適合モードで滑りにより駆動される。滑りは駆動ユニットを部分的に相互に分離し、クラッチにおける回転数差を特徴とする。すなわち駆動ユニットは、トルク伝達系統と接続しているにもかかわらず、互いに異なり、変化する回転数を示すことがある。駆動ユニットの回転数は駆動ユニットに掛かるトルクおよび／または駆動ユニットにより形成されるトルクに依存するから、駆動ユニットの回転数が単独で上昇することは、この駆動ユニットがトルクを形成していることを示し、これは内燃機関の始動過程の場合である。診断モードではとりわけ、駆動ユニットのエラーのない作動が、その回転数とクラッチ、および回転数差の監視によって識別され、ハイブリッド駆動装置の対応するコンポーネントの作動時にエラーが同じようにして診断される。さらに適合モードは、個々のコンポーネントの動作状態を所望のように適合することを可能にする。適合モードでは、回転数が駆動ユニットの１つに設定され、および／または回転数差、すなわちクラッチの滑りが設定され、これにより駆動ユニットでのトルクが調整される。このようにしてトルク形成を質的に決定および／または設定することができる。

本発明の有利な改善形態によれば、滑りが制御および／または調整される。クラッチを閉鎖または開放するクラッチ制御装置の押し付け力を制御および／または調整することにより、滑りを特定の定義された程度に調整することができる。この定義された程度は、個々のコンポーネントおよび／またはハイブリッド駆動装置全体の診断および／または適合のために基準点として用いられる。このようにして診断および／または適合が最適化される。なぜなら回転数の監視および／または設定が質的にだけ行われるのではなく、量的にも行われるからである。

本発明の改善形態では滑りが、クラッチの最大繋着トルクの設定によって、および／または少なくとも１つの駆動ユニットの目標トルクの設定によって制御および／または調整される。最大繋着トルクは、クラッチが滑り始めたときに、最大でどの程度のトルクがクラッチにより伝達されるかを指示する。最大繋着トルクから、制御装置ではクラッチに対する対応の押し付け力が求められる。クラッチが滑りながら運転される場合、最大繋着トルクだけが常に伝達され、それを越えてクラッチに供給されるトルクは滑りを形成する。最大繋着トルクと供給されるトルクとの差が大きければ、滑りはそれだけ速く上昇する。したがって目標トルクを調整量として使用するのが有利である。このようにしてトルクの質的な監視および／または設定が可能になる。

本発明の有利な改善形態によれば、滑りが少なくとも１つの駆動ユニットの回転数によって制御および／または調整される。ここでは回転数から最大繋着トルクおよび／または目標トルクが求められる。滑りながら運転されるクラッチでは、目下の伝達されるトルクを制御装置により、最大繋着トルクの直接的設定を介しては特定の精度までしか調整および／または制限することができない。なぜならクラッチパッドの変化する摩擦係数、クラッチ制御における液圧的不精度、クラッチ制御における機械的不精度および／または信号伝搬時間のような非線形の影響を考慮するのが非常に困難だからである。クラッチ制御の不精度は、とりわけ内燃機関の始動および停止時の走行快適性に不利に影響する。これに対して駆動ユニットの回転数は、簡単かつ正確に検出することができる。この理由から、少なくとも１つ、好ましくは２つの駆動ユニットの回転数により滑りを調整するのが有利である。とりわけクラッチに作用する、少なくとも２つの駆動ユニットの回転数差は、最大繋着トルクひいては押し付け力を設定するための高精度な尺度として使用することができる。

本発明の改善形態によれば、各駆動ユニットがトルクを形成する。この運転状態はハイブリッドモードと称される。この運転状態では滑りが非常に正確に調整される。なぜなら駆動ユニットは、滑りの大きさに対して基準点として用いることのできる既知のトルクを形成するからである。

本発明の改善形態によれば診断および／または適合が、駆動ユニットの少なくとも１つの回転数に基づいて、および／またはクラッチの滑りに基づいて、および／またはクラッチの回転数差に基づいて行われる。回転数および滑りの評価により、ハイブリッド駆動装置において、それぞれのコンポーネント、すなわち駆動ユニットおよびクラッチの運転状態に関して判断することができる。これは、個々のコンポーネントの既知の交互作用に基づき行われる。

例えば駆動ユニットの目標トルクが上昇すると、この駆動ユニットの回転数が、他方の駆動ユニットに影響することなく、滑りのため上昇する。クラッチを介して駆動ユニットがこのように互いに分離されると、個々の駆動ユニットの回転数、ひいてはクラッチの回転数差が、駆動ユニットおよびクラッチの固有ダイナミクスに大きく依存するようになる。それによりコンポーネントの１つに所期のように介入すると状態が変化する。この変化は所期の介入に一義的に割り当てられている。このようにして種々の形式の診断を、関与するすべてのコンポーネントに対して実施することができる。

本発明の改善形態によれば、駆動ユニットの１つのトルク形成の診断は、駆動ユニットの回転数変化に基づいて行われる。駆動ユニットのトルク形成を識別するために、駆動ユニットの回転数が評価される。なぜなら回転数は最大繋着トルクが一定の場合、駆動ユニットが固有のトルクを形成する場合だけ上昇するからである。回転数が上昇するとトルクが形成され、ここで回転数上昇の速度は形成されるトルクに対する尺度である。

本発明の改善形態によれば、駆動ユニットの１つの始動過程を診断するために、診断中に識別および／または検出された駆動ユニットのトルクが使用される。一方の駆動ユニットの始動過程の診断は、他方の駆動ユニットの回転数により行われる。この回転数に基づき、形成されたトルクを推定することができ、さらにこのトルクから駆動ユニットの始動過程が存在しているか、および成功したかを推定することができる。

本発明の改善形態によれば、駆動ユニットの始動過程の終了が、識別および／または検出されたトルクに基づいて検知される。駆動ユニットの始動過程は、構造形式に応じて特徴的なトルク形成と結び付いており、このトルク形成は始動過程の終了を検知するために識別および／または検出されたトルクと比較される。

本発明の改善形態によれば、診断モードおよび／または適合モードで、駆動ユニットの少なくとも１つおよび／またはクラッチの動的な質量エネルギーが調整される。動的な質量エネルギーは、回転数変化するときにコンポーネントに発生する。駆動ユニットの１つが加速すると、この駆動ユニットにより形成されたトルクの一部が固有の慣性を加速するために消費される。すなわち目標トルクが要求され、駆動ユニットがその回転数を加速すると、この駆動ユニットは要求されたトルクを形成するが、しかし形成されたトルクの一部だけがクラッチに伝達される。計算のために駆動ユニットおよびクラッチで検出された値を調整することによって、回転数が一定の場合でも、回転数が変化する場合でも診断を高精度で実施することができる。さらに調整量がコンポーネントによって正確に調整されているか否かを、コンポーネント間のトルクの釣合いを観察することにより検査することができる。このトルクの釣合いが、動的な質量エネルギーに基づき調整される。結果に基づき、コンポーネントの制御および／または調整が補正または適合され、これにより高精度の制御品質と制御精度が、駆動ユニットおよびクラッチのすべての動作領域で診断モードおよび／または適合モード中に達成される。

本発明の有利な改善形態によれば、滑りと最大繋着トルクによって、少なくとも１つの駆動ユニットのトルクが制御および／または調整される。トルク検出は、経済的理由から通例は行われない。これは最大繋着トルクの設定と、そこから生じる滑りの監視によって、例えば回転数に基づいて実現することができる。ここでクラッチに印加されるトルクの値は、特定の最大繋着力において最大繋着トルクを駆動ユニットが上回るときに、クラッチが繋着モードから滑りのある運転に移行することにより求めることができる。択一的に印加されるトルクは、最大繋着トルクを下回るとクラッチが滑りのある運転から繋着モードに移行することによって求めることができる。これによりクラッチに供給されるトルク、すなわち駆動ユニットから到来するトルクを、変化により量的に求めることができる。

本発明の改善形態によれば、駆動ユニットのトルクが、自動車の駆動輪に作用する全体駆動トルクに統合される。本発明のこの実施形態では、駆動ユニットにより形成されたトルクがクラッチを介して統合され、ハイブリッド動作状態で車両を共通に駆動する。この運転状態はハイブリッド走行と称される。

本発明の改善形態によれば、クラッチが診断モードおよび／または適合モードに移行する際、または診断モードおよび／または適合モードから通常モードに移行する際に、全体駆動トルクが維持される。対応する制御によって、診断モードおよび／または適合モードへ、またはそれらから、全体駆動トルクに影響を及ぼさずに移行される。このことは走行快適性を向上させる。なぜなら運転者は移行を感じることができないからである。したがって診断モードおよび／または適合モードをすべての動作状態で使用することができる。このことを達成するために、滑りの制御および／または調整に必要な付加的トルクが、共通に少なくとも２つの駆動ユニットからもたらされる。これらの駆動ユニットは、付加的トルクの絶対量をそれぞれ互いに逆相にクラッチに伝達する。所要のトルクが逆相に供給されることは、付加的に形成されるトルクが全体駆動トルクを基準にして互いに打ち消し合うことを意味する。したがって全体駆動トルク自体はこの供給によって変化しない。

本発明の改善形態によれば、ハイブリッド駆動装置の通常モードにあるクラッチが、診断モードおよび／または適合モードで運転される。これは、全体駆動トルクが、診断モードおよび／または適合モードによって変化しない場合に可能である。このようにして診断と適合は、整備点検インターバルに制限されず、必要な場合には直ちに実行することができる。

さらに自動車のハイブリッド駆動装置は、請求項記載の方法を実施するために、少なくとも２つの異なる駆動ユニット、とりわけ電動機と内燃機関、およびクラッチを有し、駆動ユニットはクラッチによって作用接続されている。ここではクラッチが診断モードおよび／または適合モードで滑りクラッチを形成する。滑りクラッチは、駆動ユニットがクラッチによって作用接続している際に、駆動ユニット間の回転数差を維持し、このときトルクが伝達される。

さらに自動車のハイブリッド駆動装置に対して、請求項記載の方法を実施するために制御装置が設けられており、ハイブリッド駆動装置は少なくとも２つの異なる駆動ユニット、とりわけ電動機と内燃機関、ならびに制御装置から送出される制御信号により操作されるクラッチを有し、駆動ユニットはクラッチによって作用接続されている。ここでは制御装置が、診断モードおよび／または適合モードではクラッチを滑りモードで運転するための制御信号を形成するように構成されている。制御装置は好ましくは、クラッチに配設された制御ユニットとして構成されている。ここで制御ユニットは、クラッチ用の別個の制御ユニットであっても良く、または択一的にクラッチに対する制御信号の他に自動車の他のコンポーネントに対する制御信号を形成する自動車内の別の制御ユニットでも良い。

最後に、制御装置（１０）と、請求項１６のハイブリッド駆動装置（１）を有する自動車駆動ユニットが提案される。

図面は、実施例に基づき本発明を示す。

ハイブリッド駆動装置の概略的構造を示す図である。 本発明の方法に対する実施形態の構造回路図である。 ２進滑り信号に対する実施形態のシミュレーション結果を示す線図である。 トルク経過に対する実施形態のシミュレーション結果を示す線図である。 ２つの駆動ユニットの回転に対する実施形態のシミュレーション結果を示す線図である。 予制御トルクを付加的に供給した場合の回転数に対する実施形態のシミュレーション結果を示す線図である。

図１はハイブリッド駆動装置１の簡素化したモデルを示すものであり、このハイブリッド駆動装置は、内燃機関２と、電動機３と、それらの間にあり内燃機関２とはシャフト６１を介して、電動機３とはシャフト６２を介して作用接続したクラッチ４を有する。とりわけ電動機３はシャフト６３を介して車両被駆動部５と接続されている。同様に内燃機関２および／または電動機３はトランスミッションを介してクラッチ４に作用する。車両全体をわたる結合も可能であり、例えば内燃機関２と電動機３は分離された駆動軸または別個の駆動輪に作用する。作用する変速比は回転数とトルクを考慮するものである。内燃機関２に対しては、慣性モーメントΘ_Ｅｎｇを備える等価質量Ｅｎｇが仮定される。電動機に対しては、慣性モーメントΘ_ＥＩＭを備える等価質量ＥＩＭが仮定される。車両被駆動部５は図示しない車両コンポーネント、例えばトランスミッション、車輪、ならびに並進運動される車両質量をまとめたものであり、車両被駆動部５に対しては慣性モーメントΘ_ＦＺを備える車両等価質量Ｆｚが仮定される。ここで車両被駆動部５の個々のコンポーネントの回転慣性モーメントならびに並進運動される車両質量は、シャフト６３へのそれらの作用の変速比に基づいて変換される。クラッチ４は、摩擦パッド８を備える摩擦クラッチ７として構成されている。ここで摩擦クラッチ７はトルク制限作用を有する。さらにハイブリッド駆動装置１には、制御信号を形成する制御装置１０、回転数センサ９および別の回転数センサ１１が配設されている。シャフト６１，６２，６３には慣性モーメントがなく、シャフト６１は回転数ｎＥｎｇにより回転方向１２に回転し、シャフト６２と６３は回転数ｎＥＩＭにより回転方向１２に回転する。さらに内燃機関２はトルクｔｒｑＥｎｇを形成し、このトルクはシャフト６１を介して摩擦クラッチ７にさらに導かれる。摩擦クラッチ７はトルクｔｒｑＣｌｔｈを伝達し、このトルクはシャフト６２を介して電動機３にさらに導かれ、電動機はトルクｔｒｑＥＩＭを形成する。これにより被駆動部５にはシャフト６３を介して全体駆動トルクｔｒｑが供給される。自動車に作用する走行抵抗力、例えば空気抵抗、転がり抵抗、および登坂抵抗は車両被駆動部５に作用する走行抵抗モーメントｔｒｑＦｗに変換され、この走行抵抗モーメントが回転方向１２とは反対の回転方向６０に作用する。制御装置１０には回転数センサ９および１１から、相当する回転数ｎＥｎｇとｎＥＩＭが矢印６４と６５を介して供給される。内燃機関２は矢印６６を介して制御装置１０から、内燃機関の目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇを受け取り、この目標トルクは等価回転質量Ｅｎｇに回転方向１２で作用する。さらに制御装置１０は摩擦クラッチ７に矢印６７を介して、制御信号として最大繋着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘを通知し、電動機３には矢印６８を介して電動機目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭを通知する。電動機目標トルクは等価回転質量ＥＩＭに回転方向１２で作用する。最大繋着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘはゼロより大きいか等しい。この最大繁着トルクは摩擦クラッチ７に制御装置１０から設定され、摩擦クラッチ７の摩擦パッド８を互いに押し付ける押し付け力Ｆｋを調整する。摩擦クラッチ７の特性が理想的であると仮定すれば、クラッチの摩擦力は押し付け力Ｆｋに比例する。摩擦クラッチ７を介して目下伝達されるトルクｔｒｑＣｌｔｈの絶対値が最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘより小さければ、摩擦クラッチ７には繁着摩擦が存在する。繁着摩擦に対しては次のことが前提である。

｜ｔｒｑＣｌｔｈ｜＜ｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘ
ここで目下伝達されるトルクｔｒｑＣｌｔｈは両方向に作用することができる。すなわち正または負の符号を有する。ここでは内燃機関２の回転数ｎＥｎｇが電動機３の回転数ｎＥＩＭに相当する。目下の伝達されるトルクｔｒｑＣｌｔｈが絶対値で最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘを上回ると、クラッチ４が滑り始め、この状態で目下の伝達されるトルクｔｒｑＣｌｔｈは絶対値で最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘに相当する。このとき、燃機関２と電動機３との間には回転数差が生じる。次に摩擦クラッチ７に理想特性が存在していれば、トルク伝達は最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘに制限される。目下の伝達されるトルクｔｒｑＣｌｔｈの符合は、回転数差の符合に依存する。この場合、クラッチに伝達されるトルクｔｒｑＣｌｔｈに対しては次の関係が成り立つ。

ｔｒｑＣｌｔｈ＝ｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘ・ｓｉｇｎ（ｎＥｎｇ−ｎＥＩＭ）
制御装置１０は最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘの変化によって摩擦クラッチ７の状態を調整することができる。純粋な電気走行では摩擦クラッチ７は完全に開放しており、したがってｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘ＝０が当てはまる。電気走行からの内燃機関２の始動は、電動機３が回転しており、内燃機関２が静止している場合には摩擦クラッチ７の閉鎖によって行われる。ここでは最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘはゼロより大きくなり、これにより損失モーメント、例えば摩擦モーメントおよび圧縮モーメントを上回ると直ちに内燃機関２の押し掛けが行われる。

図２は、全体駆動目標トルクｔｒｑＤｅｓの信号、２値信号ｂＳｌｉｐ、および目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌの信号が供給される計算規則１３を示す。全体駆動目標トルクｔｒｑＤｅｓはストラテジーブロック１４に矢印１５を介して供給される。ストラテジーブロック１４からは矢印１６を介して、内燃機関に対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙがノード点１７に、矢印１８を介して加算点１９にさらに導かれる。ノード点１７から、内燃機関のストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｒｙが矢印２０を介して減算器２１にさらに導かれる。減算器２１にはさらに、積分制御器トルクｔｒｑＧｏｖが矢印２２を介して供給される。減算器２１により求められた結果は矢印２３を介して切換スイッチ２４にさらに出力される。この切換スイッチ２４にも同様に固定値２５が矢印２６を介して供給される。切換スイッチ２４の出力は、最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘであり、このトルクは矢印２７を介してドライブトレーンモデル２８に供給される。加算器１９には矢印２９を介して、比例制御器トルクｔｒｑＰＧｏｖが供給される。加算器１９の出力は内燃機関の目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇであり、矢印３０を介してドライブトレーンモデル２８に供給される。ストラテジーブロック１４は矢印３１を介して、電動機に対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭＳｔｇｙを減算器３２に供給し、この減算器は矢印３３を介して付加的に比例制御器トルクｔｒｑＰＧｏｖを受け取る。減算器３２の出力は電動機の目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭであり、矢印３４を介してドライブトレーンモデル２８に供給される。ドライブトレーンモデル２８は、これに供給されたパラメータから内燃機関２の回転数ｎＥｎｇと、電動機３の回転数ｎＥＩＭを計算する。この回転数は矢印６９と７０を介して、減算器７１に供給される。減算器７１は回転数差ｎＤｅｌｔａを計算し、この回転数差は矢印３５を介して減算器３６にさらに導かれる。減算器３６は付加的に目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌを、矢印３７を介して受け取る。減算器３６の出力は制御偏差ｅであり、矢印３８を介してノード点３９に供給される。ノード点３９から矢印４０が積分制御器４１に至り、この積分制御器４１は積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖを形成して矢印２２に出力する。ノード点３９からは別の矢印４２が比例制御器４３に至り、この比例制御器４３は出力を、矢印４４を介して切換スイッチ４５に出力する。比例制御器は、前もって定められた比例制御係数Ｋｐを有し、これは矢印４６を介して乗算器４７に供給される。この乗算器４７は同様に制御偏差を、矢印４２を通じて受け取る。切換スイッチ４５はとりわけ固定値４８を、矢印４９を介して受け取る。切換スイッチ４５により決定された値は比例制御器トルクｔｒｑＰＧｏｖであり、矢印５０を介してノード点５１に供給される。このノード点５１は矢印２９と３３に分岐する。切換スイッチ２４と４５を制御するために２値信号ｂＳｌｉｐが使用される。この信号は矢印５２を介して、ノード点５３に供給される。そこから信号ｂＳｌｉｐは矢印５４を介して切換スイッチ２４に、そして矢印５５を介して切換スイッチ４５に供給される。

図１のハイブリッド駆動装置１は、図２にコンポーネントを含むドライブトレーンモデル２８によって象徴されている。ストラテジーブロック１４は、運転者、走行支援システムまたは回転数制御器により供給される全体駆動目標トルクｔｒｑＤｅｓを、燃費および有害物質放出の観点から、内燃機関２に対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｒｇと、電動機３に対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭＳｔｇｙに分配するトルク分配器である。したがって次式が成り立つ。

ｔｒｑＤｅｓ＝ｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙ＋ｔｒｑＤｅｓＥＩＭＳｔｇｙ
内燃機関２に対する目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇと、電動機３に対する目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭｇは、それぞれのストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙおよびｔｒｑＤｅｓＥＩＭＳｔｇｙから得られる。ここでストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙは、比例制御器４３の比例制御器トルクｔｒｑＰＧｏｖと加算され、目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇとなる。ストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭＳｔｇｙからは、電動機３に対する目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭを形成するために比例制御器トルクｔｒｑＰＧｏｖが減算される。２進数ｂＳｉｌｐは切換スイッチ２４に作用し、通常動作状態においてｂＳｌｉｐ＝ｆａｌｓｅ（偽）であれば最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘが固定値２５に切り換えられる。固定値２５は、摩擦クラッチ７がドライブトレーンモデル２８において完全に閉鎖され、したがって摩擦クラッチ７が繁着摩擦動作状態になるような大きさに選択されている。比例制御器トルクｔｒｑＰＧｏｖは、繁着摩擦動作状態においてｂＳｌｉｐ＝ｆａｌｓｅであれば、切換スイッチ４５により０Ｎｍに相当する固定値４８にセットされる。したがって内燃機関２に対する目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇと、電動機３に対する目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭｇは、それぞれストラテジー目標トルクＴｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙおよびｔｒｑＤｅｓＥＩＭＳｔｇｙに相当する。回転数差ｎＤｅｌｔａは、ドライブトレーンモデル２８内で内燃機関２の回転数ｎＥｎｇと、電動機３の回転数ｎＥＩＭから得られる。したがって次のとおりである。

ｎＤｅｌｔａ＝ｎＥｎｇ−ｎＥＩＭ
したがって繁着摩擦動作状態では摩擦クラッチ７が完全に閉鎖されていれば、ｎＥｎｇ＝ｅＥＩＭ、すなわちｎＤｅｌｔａ＝０が成り立ち、両方の駆動ユニットは平行運動する。回転数差ｄＤｅｌｔａと目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌとの比較が減算器３６で行われ、制御偏差ｅが得られる。

ｅ＝ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌ−ｄＤｅｌｔａ
摩擦クラッチ７が繁着されている繁着摩擦動作状態から、摩擦クラッチ７が滑っている診断モードおよび／または適合モードへの移行は、２値信号ｂＳｌｉｐ＝ｔｒｕｅ（真）の設定により行われ、これに対応して切換スイッチ２４と４５が切り換えられる。制御偏差ｅは、比例制御器４３の比例制御係数Ｋｐと乗算器４７で乗算され、比例制御器トルクｔｒｑＰＧｏｖが得られる。それとともに積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖが積分器４１で形成される。この積分制御器トルクは、積分増幅係数ＫＩを乗じた制御偏差ｅの時間積分に相当する。積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖは繁着動作状態の間、０Ｎｍに初期化され、診断モードおよび／または適合モードに変化した後、この値から出発する。最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘは、診断モードおよび／または適合モードで内燃機関２に対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙから積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖを減算することにより計算される。簡単にするため、図示の例では、内燃機関２に対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙが正であり、すなわち０Ｎｍより大きく、目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌも正であり、すなわち０Ｕ／ｍｉｎより大きいと仮定される。内燃機関２に対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙが負であり、かつ目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌも負であると、最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘが診断モードおよび／または適合モードでストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙの絶対値に積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖを加算することにより計算されることとなる。０Ｎｍ以上でなければならない最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘの制限は、摩擦クラッチ７がｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘ＝０Ｎｍであるときには完全に開放しているから同様に示されていない。診断モードおよび／または適合モードでは最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘが、内燃機関２に対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙにより予制御される。これにより摩擦クラッチ７は、繁着モードと滑りモードの間の限界付近で運転される。内燃機関２の回転数ｎＥｎｇと電動機３の回転数ｎＥＩＭの回転数差ｎＤｅｌｔａは、目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌに調整される。このことは、ｎＥｎｇならびにｎＥＩＭ、またはそこから求められた制御偏差が最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘに作用することによって行われる。回転数差ｎＤｅｌｔａが目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌに対して小さければ、積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖが高められ、最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘが弱められる。これにより摩擦クラッチ７での滑りが大きくなり、したがって回転数差ｎＤｅｌｔａが大きくなる。内燃機関２に対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙによる予制御は制御負荷を軽減し、ストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙがダイナミックな特性を有するダイナミックな運転でも良好な制御品質が得られる。

回転数経過がダイナミックであるときに制御品質を高めるため、慣性質量のあるコンポーネントを付加的に予制御することも同様に考えられる。

診断モードおよび／または適合モードで摩擦クラッチ７から実際に伝達されるトルクｔｒｑＣｌｔｈは、前もって定められた最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘに、実際には多くの場合、不正確にかつ遅延して追従する。さらにこれはしばしばヒステリシス特性を有する。両者とも、クラッチパッド８の摩擦係数の変化、摩擦クラッチ７の制御装置の液圧的および機械的不精度、および信号伝搬時間に起因するものである。これらの理由から、内燃機関２に対する目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇと電動機３に対する目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭを、内燃機関２の回転数ｎＥｎｇと電動機３の回転数ｎＥＩＭにより付加的に調整すれば、診断モードおよび／または適合モードでの制御品質が、とりわけ車両の運転がダイナミックであるときにさらに改善される。このことは比例制御器トルクｔｒｑＰＧｏｖにより行われ、一方、積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖが摩擦クラッチ７の最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘに作用し、摩擦クラッチ７の制御装置における不精度が補償される。比例制御器トルクｔｒｑＰＧｏｖは異なる符合を以て、内燃機関２に対する目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇと電動機３に対する目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭに印加される。このことの利点は、トランスミッション５から駆動輪にさらに出力される全体駆動トルクｔｒｑに制御介入が影響を及ぼさないことである。そこから高い走行快適性が得られる。とりわけ、摩擦クラッチが２値信号ｂＳｌｉｐの上昇エッジですぐに滑らなければ高い走行快適性が得られる。このことは不精度の結果として可能であり、滑りへの時間的に遅延した移行と結び付いている積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖにより補償される。この移行の前では、目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇとｔｒｑＤｅｓＥＩＭの和が、全体駆動目標トルクｔｒｑＤｅｓに相当する。なぜなら比例制御器トルクｔｒｑＰＧｏｖが異なる符合によって相殺されるからである。したがって計算規則１３では次式が当てはまる。

ｔｒｑＤｅｓＥｎｇ＋ｔｒｑＤｅｓＥＩＭ
＝ｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙ＋ｔｒｑＰＧｏｖ＋ｔｒｑＤｅｓＥＩＭＳｔｇｙ−ｔｒｑＰＧｏｖ
＝ｔｒｑＤｅｓ
全体駆動目標トルクｔｒｑＤｅｓは変化しないままであり、駆動輪にさらに出力される。この理由から、定常的な駆動モードでは滑りへ移行しても推進力が維持される。定常モードでは、システムに介入する外部のトルクが和としては相殺される。なぜなら運転者が全体駆動目標トルクｔｒｑＤｅｓにより走行抵抗モーメントｔｒｑＦｗｑを調整するからである。したがってドライブトレーンモデル２８では次式が当てはまる。

ｔｒｑＦｗ＝ｔｒｑＤｅｓ＝ｔｒｑＤｅｓＥｎｇ＋ｔｒｑＤｅｓＥＩＭ
滑りモードへの移行時に回転数ｎＥｎｇとｎＥＩＭは、慣性モーメントに対応して変化する。

Θ_Ｅｒｓ＝（Θ_Ｆｚ＋Θ_ＥＩＭ）かつΘ_Ｅｎｇ
必要であれば、電動機３における回転数ｎＥＩＭの変化、ひいては駆動輪の変化を、慣性モーメントにより一義的に決定された関係に基づいて予制御することによって阻止することができる。このことも同様に走行快適性を高める。計算規則１３で選択された制御器構造は１つの可能な実施形態であり、シフト特性を備える別の摩擦クラッチでは例えば付加的に、切り換え可能な制御器成分を使用することができる。

図３から６は、図２の計算規則１３の結果を示す。計算全体では一定の全体駆動目標トルクｔｒｑＤｅｓが設定されており、この全体駆動目標トルクｔｒｑＤｅｓはストラテジーブロック１４により、内燃機関２の対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙと電動機３に対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭＳｔｇｙに常に分配される。走行抵抗モーメントｔｒｑＦｗｑは全体駆動目標トルクｔｒｑＤｅｓに対応する。これにより定常モードが得られる。図３は、２値信号ｂＳｌｉｐの時間経過を座標５６に示す。さらにデカルト座標５７には、０Ｕ／ｍｉｎでの最小値ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌＭｉｎと２００Ｕ／ｍｉｎでの最大値ｎＤｅｋｔａＳｏｌｌＭａｘとの間で制御装置１０によりランプ状に設定された目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌ、および制御された回転数差ｎＤｅｌｔａが示されている。ここでｎＤｅｌｔａは破線により示されている。

図４は、計算されたトルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇ、ｔｒｑＤｅｓＥＩＭ、ｔｒｑＩＧｏｖ、ｔｒｑＰＧｏｖおよびｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘの時間経過を座標７２に示す。ここでは２値信号ｂＳｌｉｐの切り替わり時点でのトルク変化が顕著に示されている。

図示の時間範囲では、ｔｒｑ＝５０Ｎｍの全体目標トルクが設定され、この全体目標トルクはストラテジーブロック１４によって内燃機関２に対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙ＝７０と、電動機３に対するストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭＳｔｒｙ＝−２０Ｎｍに分配される。

走行抵抗モーメントｔｒｑＦｗ＝５０Ｎｍは全体駆動目標トルクｔｒｑＤｅｓに相当し、したがって一定の速度で走行する車両の定常モードが存在する。

図示の時間範囲の開始時に、２値信号はｂＳｌｉｐ＝ｆａｌｓｅである。固定値２５が最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘを設定し、これにより摩擦クラッチ７はドライブトレーンモデル２８で完全に閉鎖される。比例制御器トルクｔｒｑＰＧｏｖと積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖはゼロである。したがって目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇはストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇＳｔｇｙに相当し、目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭはストラテジー目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭＳｔｇｙに相当する。ここでは繁着駆動状態が存在する。なぜなら内燃機関２の回転数ｎＥｎｇが電動機３の回転数ｎＥＩＭに相当するからである。

時点ｔ＝０．２秒で、ｂＳｌｉｐ＝ｔｒｕｅの設定により、診断モードおよび／または適合モードに移行する。最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘを低減することによって、摩擦クラッチ７は滑り始める。時点ｔ＝０．２秒で、設定された目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌも上昇を開始する。制御器は、目標量ｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘ、ｔｒｑＤｅｓＥｎｇおよびｔｒｑＤｅｓＥＩＭへの介入によって、回転数差ｎＤｅｌｔａが目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌにできるだけ接近するようにする。

図５は、回転数ｎＥｎｇとｎＥＩＭの時間経過を、デカルト座標５９に毎分の回転数（Ｕ／ｍｉｎ）で示す。回転数ｎＥｎｇとｎＥＩＭは、すでに述べたように推進力維持により慣性の釣合いに対応して変化する。とりわけ回転数ｎＥＩＭは、２値信号ｂＳｌｉｐの切り替わり後に回転数低下５７を示す。

内燃機関２の目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇは、図示の時間空間に対して正である。摩擦クラッチ７が滑りに移行すると、内燃機関２の回転数ｎＥｎｇが電動機３の回転数ｎＥＩＭに対して上昇する。これにより、内燃機関２が正のトルクを形成していることが証明される。内燃機関２が負のトルクを形成する場合、すなわち例えば内燃機関２のエラーのため燃焼が行われず損失モーメントを形成する場合、内燃機関２の回転数ｎＥｎｇは電動機３の回転数ｎＥＩＭに対して、摩擦クラッチ７が滑りに移行するときに降下することとなる。電動機３は内燃機関２を牽引することとなる。

複数の燃焼が正しく行われることと、正しく行われないことが交番する場合、すなわち例えば失火の場合、内燃機関２のトルクが不均一になり、したがって内燃機関２の回転数ｎＥｎｇの経過が不均一になる。この回転数不均一性は、摩擦クラッチ７が滑っているときに非常に顕著である。なぜなら内燃機関２は、他のハイブリッドドライブトレーン１から、すなわち車両駆動部から滑っているときは分離されるからである。内燃機関２の回転数ｎＥｎｇを評価することによる対応の失火識別アルゴリズムが、現代の機関制御部には備わっている。図５に示すように均一で波成分が重畳されない内燃機関２の回転数経過ｎＥｎｇに基づいて、内燃機関２のすべてのシリンダにおける正しい燃焼が証明される。

診断モードおよび／または適合モードでの内燃機関２の回転数ｎＥｎｇの評価（診断）によって、内燃機関２の正しい駆動またはエラーのない燃焼が証明される。とりわけ内燃機関２が上手く始動した後に、この証明手段は有益である。なぜならトルクはコストの理由から通例は測定されず、他の証明方法には制限的な予測力しかないからである。

目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌの変調により、対応する信号経過を評価することによって予測の質が向上する。この変調は、例えば診断モードおよび／または適合モードで、目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌの正弦波状の時間経過を、制御のための励振またはテスト信号として設定することにより行われる。

内燃機関２により真に形成されたトルクは、回転数ｎＥｎｇが一定の場合、摩擦クラッチにより目下伝達されているトルクｔｒｑＣｌｔｈに相当する。内燃機関２の目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇを、摩擦クラッチ７の所定の最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘと比較することによって、診断モードおよび／または適合モードで、内燃機関２と摩擦クラッチ７の制御における不精度を求めることができる。内燃機関２により真に形成されたトルクは近似的に目標トルクｔｒｑＤｅｓＥｎｇに相当することを前提にして、積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖは、摩擦クラッチ７が滑っているときに真に伝達されるトルクｔｒｑＣｌｔｈと所定の最大繁着トルクｔｒｑＤｅｓＣｌｔｈＭａｘとの偏差を調整する。したがって積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖは、摩擦クラッチ７の制御における不精度に対する尺度であり、制御を適合または補正するために使用することができる。

適合の精度は、内燃機関２の制御精度に依存している。内燃機関２の制御は、例えば摩擦クラッチ７が開放しているときに、または力結合が存在しないときには目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭとｔｒｑＤｅｓＥｎｇの比較によって駆動輪に適合することができる。

ダイナミックな運転、すなわち回転数が時間とともに変化する運転では、慣性および加速に必要なトルクを考慮することにより適合全体を改善することができる。その他に、回転数ｎＥｎｇおよび／またはｅＥＩＭを、回転数検出または信号伝達における時間遅延を補償するために補正することが有利である。

目標回転数差ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌを例えば正弦波状の時間経過に変調し、信号経過を観察することによって、診断モードおよび／または適合モードで、クラッチ制御におけるヒステリシス特性、例えば開放および閉鎖時の種々の特性を決定することができる。

図４では、回転数が小さなダイナミクスを有すると直ちに、積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖがほぼ０Ｎｍになることが示されている。このことにより、摩擦クラッチ７の制御における不精度の小さいことが推定される。摩擦クラッチ７の制御の補正または適合は不要である。他の場合では、摩擦クラッチ７の制御を、積分制御器トルクｔｒｑＩＧｏｖがほぼ０Ｎｍになるように補正または適合しなければならない。

図６は、予制御トルクｔｒｑＰｒｅＥＩＭが電動機３に対する目標トルクｔｒｑＤｅｓＥＩＭに付加的に重畳された場合の、回転数ｎＥｎｇとｎＥＩＭｂの時間経過をデカルト座標５９に示す。ここでは次式が成り立つ。

ｔｒｑＰｒｅＥＩＭ＝Θ_Ｅｎｇ・（π／３０Ｕ／ｍｉｎ）・ｄ／ｄｔ（ｎＤｅｌｔａＳｏｌｌ）
図５と６を比較すると、図５にある電動機３の回転数低下５７が図６にはないことが分かる。電動機３の回転数ｎＥＩＭ、および車両速度を表す車両等価質量Ｆｚの回転数は変化しない。診断モードおよび／または適合モードからの移行、およびそれらへの移行がショックなしで行われることは、高い走行快適性と結び付いている。

トルクコンバータを備える自動車では、コンバータブリッジオーバークラッチの調整および／または開放を、診断モードおよび／または適合モードからの移行、およびそれらへの移行に対して、走行快適性を向上させるために使用することができる。

Claims (17)

1. 自動車のハイブリッド駆動装置の運転方法であって、
   該ハイブリッド駆動装置は少なくとも２つの異なる駆動ユニット、とりわけ電動機および内燃機関とクラッチを有し、
   該駆動ユニットはクラッチにより接続可能である運転方法において、
   前記クラッチ（４）が、診断モードおよび／または適合モードでは滑りにより駆動される、ことを特徴とする方法。
2. 滑りが制御および／または調整される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 滑りが、クラッチの最大繁着トルクの設定によって、および／または少なくとも１つの駆動ユニットの目標トルクの設定によって制御および／または調整される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 滑りが、複数の駆動ユニット（２，３）のうち少なくとも１つの回転数によって制御および／または調整される、ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 各駆動ユニット（２，３）はトルクを形成する、ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 診断および／または適合が、複数の駆動ユニットのうち少なくとも１つの回転数に基づいて、クラッチにおける回転数差に基づいて、および／または滑りに基づいて行われる、ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
7. 複数の駆動ユニット（２，３）のうちの１つのトルク形成が、該駆動ユニット（２，３）の回転数変化に基づいて診断および／または適合される、ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 複数の駆動ユニット（２，３）の１つの始動過程を診断するために、診断中に識別および／または検出された駆動ユニット（２，３）のトルクが使用される、ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
9. 駆動ユニット（２，３）の始動過程の終了が、識別および／または検出されたトルクに基づいて検知される、ことを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
10. 診断モードおよび／または適合モードで、駆動ユニットの少なくとも１つの動的な質量エネルギーおよび／またはクラッチの動的な質量エネルギーが調整される、ことを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
11. 滑りと最大繁着トルクによって、複数の駆動ユニット（２，３）のうちの少なくとも１つのトルクが制御および／または調整される、ことを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
12. 駆動ユニット（２，３）のトルクが、自動車の駆動輪に作用する全体駆動トルクに統合される、ことを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
13. クラッチ（４）が診断モードおよび／または適合モードへ移行する際、またはそれらのモードから移行する際に、全体駆動トルクが維持される、ことを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
14. ハイブリッド駆動装置（１）の通常モードにあるクラッチが、診断モードおよび／または適合モードで運転される、ことを特徴とする請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法。
15. 請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法を実施するための、自動車のハイブリッド駆動装置であって、
    少なくとも２つの異なる駆動ユニット、とりわけ電動機および内燃機関とクラッチを有し、
    該駆動ユニットはクラッチによって作用接続されているハイブリッド駆動装置において、
    前記クラッチ（４）が、診断モードおよび／または適合モードでは滑りクラッチを形成する、ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
16. 請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法を実施するための、自動車のハイブリッド駆動装置用の制御装置であって、
    前記ハイブリッド駆動装置は少なくとも２つの異なる駆動ユニット、とりわけ電動機および内燃機関、ならびに該制御装置から送出される制御信号により操作されるクラッチを有し、駆動ユニットはクラッチによって作用接続されている制御装置において、
    制御装置（１０）が、診断モードおよび／または適合モードではクラッチ（４）を滑りモードで運転するための制御信号を形成するように構成されている、ことを特徴とする制御装置。
17. 請求項１６に記載の制御装置（１０）とハイブリッド駆動装置（１）を有する自動車駆動ユニット。

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