JP2012025387A - ハイブリッド駆動システムの運転方法および装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】個々の駆動原動機の制御を好ましい運転範囲で運転できるする。
【解決手段】それぞれ１つの駆動原動機（２、３）および１つの原動機制御装置（４、５）を有する複数の駆動ユニットを備えたハイブリッド駆動システムの運転方法であって、原動機制御装置（４、５）は、駆動計画に従って駆動ユニットから部分駆動トルクを要求するように操作可能であり、原動機制御装置（４、５）の少なくとも１つは、適応機能条件が存在するときに適応機能を実行するように形成されているハイブリッド駆動システムの運転方法において、前記駆動計画は原動機制御装置（４、５）内における適応機能の実行頻度の関数として選択される。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、複数の駆動装置を備えた特に自動車用ハイブリッド駆動システムの運転方法および装置に関するものである。さらに、本発明は、駆動システムの駆動装置に対する操作および制御を、例えば経時変化等に基づく駆動装置の変化された物理特性に適合させるための、学習機能(Lernfunktionen)の実行に関するものである。
内燃機関を備えた従来の駆動装置において、例えば回転速度またはトルクのような希望の出力変数を提供するために、内燃機関は、対応する機関制御装置により操作される。内燃機関の物理特性は、時間と共に、種々の影響に基づき、例えば経時変化、温度変動等に基づいて変化することがあるので、機関制御装置内において通常適応機能が実行されている。この適応機能は、例えば内燃機関の運転時間、走行距離、走行サイクル数、または機関軸の回転数のような運転データの関数として、および内燃機関の特定の運転範囲の関数として実行可能である。次に、特定の運転範囲が、適応機能を完全に実行するために必要な最小期間の間運転された場合、適応機能により特定のパラメータが適合ないしは適応可能である。
ハイブリッド駆動システムにおいては、一般に、２つまたは２つより多いタイプの駆動装置が並列に使用される。上位のハイブリッド制御ユニットにより、ドライバの設定(Fahrervorgaben)の関数として、およびその時点の車両ないしは駆動システムの運転状態の関数として、駆動計画に従って、提供されるトルクの分配が選択される。実行される駆動計画に応じてそれぞれ、運転制御装置は、自動車の特定の運転範囲内においておよびドライバの設定の特定の範囲において、駆動装置がそれぞれ好ましい運転範囲内において運転されるように駆動装置間の負荷分配が行われるべきであることを意図可能である。しかしながら、これは、ハイブリッド制御装置内において変換される駆動計画は駆動装置の１つまたは複数を好ましい運転範囲内に保持するので、１つの駆動装置内において特定の運転範囲がもはや受け入れられない結果を生ずることがある。
駆動装置としての内燃機関の例において、今日のハイブリッド制御装置の駆動計画は、この駆動計画が平均的な負荷範囲内において運転されるように行われることを意図しているので、例えば、惰性運転またはアイドリングのような運転タイプは一般に稀に発生するかまたはもはや全く発生することはない。
このような場合、内燃機関は、適応機能を実行するために必要な運転範囲内にもはや到達しないので、適切な検査時間を決定したときにおいてもまた、機関制御装置は適応機能をもはや実行可能ではない。
したがって、本発明の課題は、ハイブリッド駆動システムにおいてもまた、個々の駆動装置に対する必要な適応機能の実行がそれにより保証可能な、ハイブリッド駆動システムの運転方法および装置を提供することである。
この課題は、請求項１に記載の複数の駆動装置を備えたハイブリッド駆動システム(Hybriden Antiebssystems)の運転方法により、並びに並列請求項に記載のハイブリッド駆動システム、原動機システムおよびコンピュータ・プログラム製品により解決される。
その他の有利な形態が従属請求項内に与えられている。
第１の形態により、それぞれ１つの駆動原動機(Antriebsmotor)および１つの原動機制御装置(Motorsteuerferat)を有する複数の駆動ユニット(Antriebseinheiten)を備えたハイブリッド駆動システムの運転方法が意図されている。原動機制御装置は、駆動計画(Antriebsstrategie)に従って駆動ユニットから部分駆動トルク(Teilantriebsmomente)を要求するように操作可能であり、原動機制御装置の少なくとも１つは、適応機能条件(Adaptionsfunktionsbedingung)が存在するときに適応機能(Adaptionsfunktion)を実行するように形成されている。駆動計画は、原動機制御装置内における適応機能の実行頻度(Haufigkeit einer Durchfuhrung)の関数として選択される。
上記の方法の考え方は、それぞれ付属の原動機制御装置により制御される複数のタイプの駆動装置を備えたハイブリッド駆動システムにおいて、原動機制御装置の少なくとも１つを、対応する適応機能が実行可能な運転範囲内において付属の駆動原動機が運転されるように、頻度の関数として操作することにある。例えば、適応機能の実行頻度がきわめて少ないとき、正常運転において駆動計画に従って駆動ユニットの部分駆動トルクを調整する上位のハイブリッド制御装置に、原動機制御装置内の適応機能の実行の必要性に関して情報が提供されてもよい。
ハイブリッド制御装置は、当該駆動原動機に対する原動機制御装置を、適応機能が実行可能な運転範囲内において駆動原動機が運転されるように操作可能である。これは、ハイブリッド駆動システムにおいてもまた、正常運転に対する通常の駆動計画の実行において、そのために必要な運転範囲が全く受け入れられないかまたはきわめて稀にのみ受け入れられるときにおいても、それぞれの駆動装置のパラメータの適応のために必要な適応機能が実行可能であるという利点を有している。
さらに、駆動計画が、原動機制御装置内における適応機能の実行頻度が所定の頻度しきい値(Haufigkeitsschwellenwert)を下回っているかどうかの関数として選択されてもよい。
一実施形態により、原動機制御装置内における適応機能の実行頻度が所定の頻度しきい値を下回っているとき、適応機能条件を満たす運転範囲(Betriebsbereich)内において駆動原動機を運転すべく、原動機制御装置が駆動原動機を操作するように、部分駆動トルクが選択されてもよい。
適応機能の実行頻度は、駆動原動機の全運転期間(gesamte Betriebszeitdauer)、車両のこれまでの走行距離(Fahrzeug zuruckgelegte bisherige Wegstrecke)、駆動原動機の起動および停止により与えられる全走行サイクル数(gesamte Fahrzyklen)、全運転期間にわたる原動機の全回転数等に関係するように設計されていてもよい。
他の一態様により、それぞれ１つの駆動原動機および１つの原動機制御装置を有する複数の駆動ユニットを備えたハイブリッド駆動システムが設けられている。原動機制御装置は、駆動計画に従って駆動ユニットから部分駆動トルクを要求するように操作可能であり、原動機制御装置の少なくとも１つは、適応機能条件が存在するときに適応機能を実行するように形成されている。原動機制御装置内における適応機能の実行頻度に関するデータを、特に外部にまたはハイブリッド制御ユニットに連絡するために、少なくとも１つの原動機制御装置が機能ユニットを有している。
他の一態様により、上記のハイブリッド駆動システムおよびハイブリッド制御ユニットを備えた原動機システム(Motorsystem)が設けられている。ハイブリッド制御ユニットは、適応機能の実行頻度に関するデータを受け取り、且つ駆動計画を、受け取られた、適応機能の実行頻度に関するデータの関数として選択するように形成されている。
一実施形態により、ハイブリッド制御ユニットは、選択された駆動計画に対応して部分駆動トルクに関するデータを駆動ユニットに連絡するように形成されていてもよく、これにより、少なくとも１つの原動機制御装置が、付属された駆動原動機を、適応機能を実行するために必要な運転範囲内において運転する。
他の一態様により、プログラム・コードがデータ処理ユニット上で実行されたとき、上記の運転方法を実行する当該プログラム・コードを含むコンピュータ・プログラム製品が設けられている。
以下に好ましい実施形態が添付図面により詳細に説明される。
図１は、自動車用ハイブリッド駆動システムの略図を示す。 図２は、ハイブリッド駆動システムの運転方法の説明用流れ図を示す。 図３は、駆動ユニット用原動機制御装置内における適応機能のきわめて少ない実行頻度を信号するための機能の説明用ブロック回路図を示す。
図１に、特に自動車を運転するための原動機システム１が略図で示されている。原動機システム１はハイブリッド駆動システムに対応し、ハイブリッド駆動システム内においては、複数のタイプの駆動装置が使用される。図示の実施例において、ハイブリッド駆動システムは、２つの駆動原動機、例えば内燃機関２および電動機３を含む。両方の駆動原動機はそれぞれ、自動車を運転するために、部分駆動トルクとしてトルクを提供可能である。駆動原動機２、３により提供された部分駆動トルクは加算されて全駆動トルクを得るように協働し、全駆動トルクは例えば共通の駆動軸（図示されていない）に提供される。
内燃機関２は、第１の原動機制御装置４としての内燃機関制御装置により、設定された第１の設定トルクＶＭ１に基づいて操作される。即ち、第１の原動機制御装置４は、内燃機関２により第１の設定トルクＶＭ１を提供するために、例えば絞り弁、吸気弁および排気弁、点火装置等のような操作要素(Stellgebern)を調節することによって内燃機関２を運転する。
同様に、第２の設定トルクＶＭ２を提供するために、第２の原動機制御装置５としての電動機制御装置により電動機３が操作される。第１および第２の設定トルクＶＭ１、ＶＭ２は、ハイブリッド制御装置６により、例えば自動車の加速ペダルの加速ペダル位置から導くことが可能な設定されたドライバの希望トルク(Fahrerwunschmoment)ＦＷＭの関数として、および駆動計画の関数として決定される。
駆動計画は、提供されるべきドライバの希望トルクＦＷＭが両方の駆動原動機２、３の協働によりどのような割合で提供されるべきかを決定する。典型的な駆動計画は、燃料消費量ないしはエミッションを低減させるために、消費量が最適な運転範囲ないしはエミッションが最適な運転範囲内において内燃機関２を運転するように行われる。さらに、このような駆動計画は、燃料タンク内の燃料ないしはエネルギー貯蔵装置内の電気エネルギーの利用可能性を考慮するように行われてもよい。
それぞれの原動機制御装置４、５はいわゆる適応機能を実行可能であり、適応機能においては、それぞれの駆動原動機２、３の特性を時間的に変化させる物理的影響を考慮するために、それぞれの駆動原動機２、３を運転するための１つまたは複数のパラメータが適合ないしは適応されてもよい。例えば、このような影響は、摩耗および／または変化した材料特性として現われる経時変化の影響であってもよい。
内燃機関２においては、適応機能は、例えば、内燃機関の空気系内の例えば熱膜空気質量センサ(Heisfilmluftmassensensor)のようなセンサの測定値の校正、または内燃機関の空気系内の例えば絞り弁の位置を設定するための絞り弁操作要素のような操作要素の操作特性の調節であってもよい。
電動機３に対する第２の原動機制御装置５もまた１つまたは複数のこのような適応機能を実行可能である。例えば、操作電圧の例えば電圧ジャンプにおける動特性に基づいてしばしば電動機３のモータ巻線の温度が評価される。評価の基礎となるパラメータは、例えば惰行等のような特定の運転点において、例えば測定電子装置の経時変化現象に基づいて発生する実際巻線温度からの、評価された巻線温度の偏差を補償するように適応されてもよい。
図２に、ハイブリッド駆動システム１の運転方法の説明用流れ図が示されている。この方法は、ハイブリッド制御装置６と原動機制御装置４との間の連絡に関するものであるが、原動機制御装置４、５の各々に対して実行されてもよい。記載の方法の開始は正常運転状態であり、正常運転状態において、ハイブリッド制御装置６は、第１の駆動計画に従って、設定されたドライバの希望トルクＦＷＭが、内燃機関２および電動機３により提供され且つ合わせられてドライバの希望トルクＦＷＭを与える２つの部分駆動トルクに分配されるように、原動機駆動装置４、５を操作する。
ステップ５１において、内燃機関に対する適応機能頻度(Adaptionsfunktionshaufigkeit)が所定の適用可能な頻度しきい値を下回っているかどうかが問い合わされる。適応機能頻度は、適応機能が実行された頻度を与える。この頻度は、例として、例えば内燃機関２のような当該駆動原動機の全運転期間、車両のこれまでの走行距離、駆動原動機の起動および停止により与えられる全走行サイクル数、全運転期間にわたる原動機の全回転数等に関係してもよい。一般に、各適応機能に対して頻度しきい値が定義されてもよい。
適応機能頻度が頻度しきい値を超えていないときにのみ（分岐「はい」）、ステップ５２において、このことが、例えば適応機能要求信号ＬＡＳによりハイブリッド制御装置６に連絡される。
適応機能頻度が頻度しきい値に到達したかまたは下回っていることを与える適応機能要求信号ＬＡＳを受け取ったとき、ステップ５３において、第１の駆動計画が適応機能モード(Adaptionsfunktionsmodus)により置き換えられることにより、設定されたドライバの希望トルクＦＷＭの第１の駆動計画による部分駆動トルクへの分配がハイブリッド制御装置６内において変化される。
適応機能モード内において、頻度しきい値に付属された適応機能が実行可能な運転範囲内において内燃機関２を運転させる部分駆動トルクが第１の原動機制御装置４に割り当てられることにより、当該頻度しきい値に付属された適応機能が第１の原動機制御装置４内において開始される。これにより、第１の原動機制御装置４内において、一方で適応機能頻度が頻度しきい値を超えるという満たされた条件が存在し、他方で、例えば惰性運転またはアイドリングにおける運転範囲のような適応機能の実行のために必要な運転範囲内において内燃機関２が運転されるという満たされた条件が存在する。この条件を特定したとき、ステップ５４において、第１の原動機制御装置４はこのために必要な期間の間適応機能を作動させる。
ハイブリッド制御装置６が当該第１の原動機制御装置４に対する部分駆動トルクの要求を事前に変化しないように、即ち適応機能が完全に実行し終わる前に、第１の原動機制御装置４は、適応機能が完全に実行し終わるまでの間、ハイブリッド制御装置６に適応状態情報を信号する。
ハイブリッド制御装置６が適応機能モード内に存在するとき、適応機能を実行すべき第１の原動機制御装置４に、適応機能を実行するために必要な部分駆動トルクに関するデータが提供される。同時に、ステップ５５において、第２の原動機制御装置５に、部分駆動トルクに関するデータが提供され、この部分駆動トルクは、定常運転(statischen Betrieb)において、要求されたドライバの希望トルクＦＷＭと適応機能を実行するために必要な部分駆動トルクとの間の差にほぼ対応する。このようにして、適応機能は、原動機システム１により提供される全駆動トルクが変化することなく、第１の原動機制御装置４内において実行可能である。
ステップ５６において、適応機能を実行するために必要な期間が既に経過したかどうかが検査される。これが肯定の場合、フローはステップ５１に戻され、本方法が改めてスタートされ、且つ適応機能頻度が頻度しきい値に到達するかないしはそれを下回るまで待機される。否定の場合（分岐「いいえ」）、フローはステップ５３に飛ばされ、これにより、適応方法は継続可能である。
図３は、第１の原動機制御装置４により適応機能要求信号ＬＡＳを発生するための機能ユニットの略図を示す。第１の原動機制御装置４内においてカウンタ１１が実行され、カウンタ１１は、適応機能信号ＬＦＳの状態の関数としてカウントしたりしなかったりする。適応機能信号ＬＦＳは、第１の原動機制御装置４内において適応機能が実行されたときにカウンタ１１が作動される第１のレベルを有し、および第１の原動機制御装置４内において適応機能が実行されなかったときにカウンタ１１が非作動とされる第２のレベルを有している。
カウンタ１１は、作動状態において、第１の原動機制御装置４が適応機能モード内に存在する間、例えば図示の実施例における自動車の走行キロメートルｋｍのような適応機能頻度をカウントする。即ち、カウンタ１１は、いかなる距離の間、当該第１の原動機制御装置４内において適応機能を実行するための条件が提供されたかを与える。
カウント値は除算要素１２内において全走行キロメートルｋｍｇｅｓの数値により除算される。除算の結果は適応機能が実行された適応機能頻度を与える。
除算の結果は比較器１３内において所定の頻度しきい値ＬＦＴｈｒと比較される。除算の結果が頻度しきい値ＬＦＴｈｒを下回っている場合、これは、第１の原動機制御装置４内において適応機能を実行するための条件が十分に頻繁に提供されなかったことを意味する。したがって、適応機能は十分頻繁に実行されていない。比較の結果は次に適応機能要求信号ＬＡＳとしてハイブリッド制御装置６に提供可能であり、ハイブリッド制御装置６は次にそれに対応して駆動計画を離れ、且つ当該原動機制御装置４が部分駆動トルクに従って操作されることによって適応機能モード内に移行し、これにより、内燃機関２は当該学習機能を実行するための運転範囲内において運転される。このようにして、この適応機能は、ハイブリッド駆動システムの運転においてもまた、傾向的に特定の学習要素が実行される運転状態を回避する駆動計画に従って、しかも定期的に実行可能であることが保証される。
ハイブリッド制御装置６内に、第１の原動機制御装置４内の種々の適応機能に付属されている複数のこのようなカウンタ１１が設けられていてもよい。走行距離の走行キロメートルの値をカウントするほかに、当該適応機能が実行されるべき条件の定義に応じてそれぞれ、カウンタ１１により、駆動原動機の運転時間、走行サイクル数、原動機回転数等がカウントされてもよい。
１ 原動機システム（ハイブリッド駆動システム）
２ 駆動原動機（内燃機関）
３ 駆動原動機（電動機）
４ 第１の原動機制御装置
５ 第２の原動機制御装置
６ ハイブリッド制御ユニット（ハイブリッド制御装置）
１１ カウンタ
１２ 除算要素
１３ 比較器

Claims (8)

  1. それぞれ１つの駆動原動機（２、３）および１つの原動機制御装置（４、５）を有する複数の駆動ユニットを備えたハイブリッド駆動システムの運転方法であって、
    原動機制御装置（４、５）は、駆動計画に従って駆動ユニットから部分駆動トルクを要求するように操作可能であり、
    原動機制御装置（４、５）の少なくとも１つは、適応機能条件が存在するときに適応機能を実行するように形成されている、ハイブリッド駆動システムの運転方法において、
    前記駆動計画が、原動機制御装置（４、５）内における適応機能の実行頻度の関数として選択されることを特徴とするハイブリッド駆動システムの運転方法。
  2. 前記駆動計画が、原動機制御装置（４、５）内における適応機能の実行頻度が所定の頻度しきい値を下回っているかどうかの関数として選択されることを特徴とする請求項１に記載の運転方法。
  3. 原動機制御装置（４、５）内における適応機能の実行頻度が所定の頻度しきい値を下回っているとき、適応機能条件を満たす運転範囲内において駆動原動機（２、３）を運転すべく、原動機制御装置（４、５）が駆動原動機（２、３）を操作するように、部分駆動トルクが選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の運転方法。
  4. 適応機能の実行頻度は、駆動原動機（２、３）の全運転期間、車両のこれまでの走行距離、駆動原動機（２、３）の起動および停止により与えられる全走行サイクル数、および全運転期間にわたる原動機の全回転数の少なくともいずれかに関係することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の運転方法。
  5. それぞれ１つの駆動原動機（２、３）および１つの原動機制御装置（４、５）を有する複数の駆動ユニットを備えたハイブリッド駆動システムであって、
    原動機制御装置（４、５）は、駆動計画に従って駆動ユニットから部分駆動トルクを要求するように操作可能であり、
    原動機制御装置（４、５）の少なくとも１つは、適応機能条件が存在するときに適応機能を実行するように形成されている、ハイブリッド駆動システムにおいて、
    原動機制御装置（４、５）内における適応機能の実行頻度に関するデータを、特に外部にまたはハイブリッド制御ユニットに連絡するために、少なくとも１つの原動機制御装置（４、５）が機能ユニットを有することを特徴とするハイブリッド駆動システム。
  6. 請求項５に記載のハイブリッド駆動システムおよびハイブリッド制御ユニット（６）を備えた原動機システム（１）において、
    ハイブリッド制御ユニット（６）は、適応機能の実行頻度に関するデータを受け取り、且つ前記駆動計画を、受け取られた、適応機能の実行頻度に関するデータの関数として選択するように形成されていることを特徴とする原動機システム（１）。
  7. ハイブリッド制御ユニット（６）は、選択された駆動計画に対応して部分駆動トルクに関するデータを駆動ユニットに連絡するように形成され、これにより、少なくとも１つの原動機制御装置（４、５）が、付属された駆動原動機を、適応機能を実行するために必要な運転範囲内において運転することを特徴とする請求項６に記載の原動機システム（１）。
  8. プログラム・コードがデータ処理ユニット上で実行されたとき、請求項１ないし４のいずれかに記載の運転方法を実行する当該プログラム・コードを含むコンピュータ・プログラム製品。
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