JP2013503775A - 動力伝達系の作動方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は，エンジン（１）及び電動モータ（２）を有する駆動ユニットとしてのハイブリッド駆動装置と，電動モータ（２）の発電モードにおいて充電可能であり，電動モータ（２）の電動モードにおいて放電可能である電気的エネルギ蓄積手段（１１）と，ハイブリッド駆動システム及び出力部の間に配置された変速機と，変速機側又は駆動ユニット側に接続された少なくとも１つの補助作動ユニット（７，８）とを備え，補助作動ユニット（７，８）が，その性能限度内において，可変の所要エネルギをもって作動可能とされている車両の動力伝達系の作動方法に関する。本発明においては，ハイブリッド駆動装置の現作動状況に応じて，及び／又は電気的エネルギ蓄積手段（１１）の現作動状況に応じて，及び／又は補助作動ユニット（７，８）の現作動状況に応じて，出力部で要求されるエネルギではなく，動力伝達系に現存するエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段（１１）をバイパスさせながら補助作動ユニット（７，８）に蓄積させる。
【選択図】図２
【選択図】図２
Description
本発明は，請求項１の上位概念部分に記載されている車両用動力伝達系の作動方法に関するものである。
動力伝達系の主要な構成要素は，駆動装置と変速機である。変速機は，回転数及びトルクを変換して駆動装置の動力を動力伝達系の出力側に伝達する。本発明は，ハイブリッド駆動装置として構成された駆動ユニットと，変速機の駆動側又は出力側に配置された補助作動ユニットとを備える動力伝達系の作動方法に関するものである。
このような動力伝達系におけるハイブリッド駆動装置はエンジン及び電動モータを備え，その電動モータは発電モード及び電動モードで作動可能とされている。動力伝達系に含まれる電気的エネルギ蓄積手段は，ハイブリッド駆動装置における電動モータの発電モードでより強力に充電され，電動モータの電動モードでより強力に放電する。
補助作動ユニットは，その時点で車両の走行用に使用されない動力を出力側又は駆動側で取り出すための動力取り出し装置，いわゆるパワーテイクオフ（ＰＴＯ）を介して駆動されるものである。補助作動ユニットには，例えば冷蔵車の冷却ユニット，ごみ収集車における油圧プレス装置，又は商用車における油圧作動クレーン等が含まれる。
これまで，ハイブリッド駆動装置と補助作動ユニットとを備える動力伝達系を効率的に作動させることは困難であった。
本発明の課題は，車両用動力伝達系の新規な作動方法を提案することである。
この課題は，請求項１に記載した車両用動力伝達系の作動方法により解決されるものである。本発明によれば，ハイブリッド駆動装置の現作動状況に応じて，及び／又は電気的エネルギ蓄積手段の現作動状況に応じて，及び／又は補助作動ユニットの現作動状況に応じて，出力部において要求されるエネルギではなく，動力伝達系に現存するエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段をバイパスさせながら補助作動ユニットに蓄積させる。
すなわち，本発明は，ハイブリッド駆動装置として構成された駆動ユニットと，少なくとも１つの補助作動ユニットとを備える動力伝達系を効率的に作動可能とする。そして，ハイブリッド駆動装置の現作動状況に応じて，及び／又は電気的エネルギ蓄積手段の現作動状況に応じて，及び／又は補助作動ユニットの現作動状況に応じて，出力部において走行用動力として要求されるエネルギではなく，動力伝達系に現存するエネルギ又は動力を，電気的エネルギ蓄積手段をバイパスさせながら補助作動ユニットに蓄積させるものである。
本発明によれば，電気的エネルギ蓄積手段をバイパスさせることにより，電気的エネルギ蓄積手段を通過するエネルギ量を減少させて電気的エネルギ蓄積手段を保護することができる。更に，補助作動ユニットにエネルギを蓄積させることにより，動力伝達系全体のエネルギ蓄積容量を，電気的エネルギ蓄積手段の蓄積容量を超えて増加させることが可能である。
本発明の好適な実施形態は，従属請求項に記載したとおりである。以下，本発明の一実施形態を，例示とした添付図面について詳述する。
本発明を適用可能な車両用動力伝達系を例示する線図である。
本発明に係る方法を実施するための動力伝達系のブロック線図である。
本発明は，ハイブリッド駆動装置と，少なくとも１つの補助作動ユニットとを備える動力伝達系の作動方法に関する。図１は，本発明を適用可能な動力伝達系を線図的に例示するものである。図１に示す動力伝達系は，エンジン１と電動モータ２とで構成されたハイブリッド駆動装置を備え，このハイブリッド駆動装置は，電動モータ２と出力部３との間に変速機４が介挿されている。図示の実施形態においては，エンジン１と電動モータ２の間にクラッチ５を介挿することができる。更に，図示の実施形態においては，電動モータ２と変速機４の間にクラッチ６が介挿されており，このクラッチ６は発進要素として機能するものであり，変速機内に配置することもできる。
図１の動力伝達系には２組の補助作動ユニットとして，変速機側の補助作動ユニット７と，駆動装置側の補助作動ユニット８が設けられている。変速機側の補助作動ユニット７は，その時点で出力部３において車両走行のために必要とされない動力を変速機から取り出すものである。また，駆動装置側の補助作動ユニット８は，ハイブリッド駆動ユニット，特にその電動モータ２から動力を取り出すものである。
図２は，図１の動力伝達系を示すブロック線図である。図２には，上述した構成要素（エンジン１，電動モータ２及び両補助作動ユニット７，８）に加えて，エネルギ蓄積手段も示されている。すなわち，動力伝達系における燃料タンク９は燃料を貯蔵し，燃料はエンジン１により運動エネルギに変換され，車両の質量１０はその運動エネルギを蓄積する。
車両質量１０の運動エネルギは，ハイブリッド駆動装置の電動モータ２によっても高めることができる。そのために，電動モータ２は動力伝達系における電気的エネルギ蓄積手段１１をより強力に放電させる。図２の実施形態において，電動モータ２と電気的エネルギ蓄積手段１１との間に，直流中間回路として構成された中間回路１２を介挿する。図２に矢印で示すように，車両質量は，電動モータ２の発電モードにおいて電気的エネルギに変換されて，電気的エネルギ蓄積手段１１をより強力に充電させる。電気的エネルギ蓄積手段１１の放電及び充電は，中間回路１２により制御される。
図２は，更に，変速機側の補助作動ユニット７と，駆動装置側の補助作動ユニット８の詳細を示している。変速機側の補助作動ユニット７は，例えば液圧作動型の補助作動ユニットであって，電気的に駆動可能な液圧ポンプ１３を含み，その液圧ポンプ１３には中間回路１２から電気的エネルギが供給される。この電気的エネルギは液圧エネルギに変換可能であり，その液圧エネルギは補助作動ユニット７における液圧蓄積手段１４に蓄積可能である。図２の矢印から明らかなように，液圧エネルギを電気的エネルギに変換することも可能である。
駆動装置側の補助作動ユニット８は，例えば，中間回路１２から電気的エネルギが供給される冷却ユニット１５が含まれる。この冷却ユニット１５は，動力伝達経路に含まれる冷蔵室１６を冷却するものである。冷蔵室１６はエネルギ蓄積手段，すなわち熱エネルギ蓄積手段として機能する。
本発明は，上述した構成を有する動力伝達系を，ハイブリッド駆動装置の現作動状況に応じて，すなわちハイブリッド駆動装置におけるエンジン１及び電動モータ２の現作動状況に応じて，及び／又は電気的エネルギ蓄積手段１１の現作動状況に応じて，及び／又は補助作動ユニット７，８の現作動状況に応じて，出力部３において車両走行用に要求されるエネルギではなく，動力伝達系に現存するエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段１１をバイパスさせながら補助作動ユニットに蓄積させる作動方法を提案するものである。
図２に示すように，補助作動ユニット８が冷蔵室１６を冷却するための冷却ユニット１５を含む場合，出力部３において必要とされないエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段１１をバイパスさせ，冷蔵室１６を所定の許容温度範囲内に冷却するための冷却ユニット１５により使用することにより，出力部３で不要なエネルギを冷蔵室１６内において熱的に蓄積することができる。これにより冷蔵室を，機能低下を伴うことなく所定の温度範囲内で作動させることができる。したがって，動力伝達系において現存する余剰のエネルギ，すなわち車両の走行に必要とされないエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段１１をバイパスさせて有効活用することにより，電気的エネルギ蓄積手段１１をバイパスさせた状態で冷蔵室を許容温度範囲内においてより強力に冷却することが可能である。ここに温度限界は，冷蔵室１６又は冷却ユニット１５の性能限度である。
液圧作動型の補助作動ユニット７である場合には，出力部において必要とされないエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段１１をバイパスさせ，補助作動ユニット８の液圧蓄積手段１４における作動圧を許容圧力限度内で高めるように使用することができる。この圧力限度は，補助作動ユニット７の性能限度である。
同様に，補助作動ユニット８がエンジン１を冷却するための冷却ファンである場合に，出力部３において必要とされないエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段１１をバイパスさせ，エンジン１を所定の許容温度範囲内に冷却するための冷却ファンにより使用することにより，出力部で不要なエネルギをエンジンの冷却のために熱的に使用すること，すなわちエンジン１の質量中に冷却容量として熱的に蓄積することができる。
また，補助作動ユニット８がエンジン１を加熱するための加熱装置である場合に，出力部３において必要とされないエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段１１をバイパスさせ，エンジン１を所定の許容温度範囲内に加熱するために加熱装置により使用することにより，出力部３で不要なエネルギをエンジンの加熱のために熱的に使用すること，すなわちエンジン１の質量中に熱容量として熱的に蓄積することができる。
さらに，補助作動ユニット８が車室内を冷房又は暖房するためのエアコン装置である場合に，出力部３において必要とされないエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段１１をバイパスさせ，車室内を所定の許容温度範囲内に冷房又は暖房するためにエアコン装置により使用することにより，出力部３で不要なエネルギを車室内で熱的に使用すること，ずなわち熱的に蓄積することができる。
本発明は，ハイブリッド駆動システム及び補助作動ユニットを含み，補助作動ユニットが，その性能限度内において，機能低下を生じさせることなく，可変の所要エネルギをもって駆動可能とされている動力伝達系を効率的に作動させるためには，ハイブリッド駆動装置の現作動状況に応じて，及び／又は電気的エネルギ蓄積手段の現作動状況に応じて，及び／又は補助作動ユニットの現作動状況に応じて，出力部３において要求されないエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段１１をバイパスさせながら少なくとも１つの補助作動ユニット７及び／又は８に蓄積可能とするのが効果的であるとの知見に基づくものである。これに基づいて電気的エネルギ蓄積手段１１を保護することができ，これは電気的エネルギ蓄積手段を通過するエネルギ量が減少するからである。
更に，本発明によれば，電気的エネルギ蓄積手段１１の見かけ上の蓄積容量を増加させることができる。これは，車両走行用の動力として必要とされないエネルギが，電気的エネルギ蓄積手段１１のみならず，補助作動ユニット７，８におけるエネルギ蓄積手段によっても蓄積可能とされているからである。補助作動ユニットには，補助作動ユニットを機能低下を伴わずに許容性能限度内において作動させるための，可変である所要動力が伝達される。なお，余剰エネルギを，電気的エネルギ蓄積手段１１をバイパスさせて少なくとも１つの補助作動ユニットに蓄積させるに当たっては，補助作動ユニットに固有の性能限度を考慮し，かつ性能を維持するものとする。
本発明の有利な実施形態においては，ハイブリッド駆動装置の現作動状況に応じて，すなわちハイブリッド駆動装置におけるエンジン１及び電動モータ２の現作動状況に応じて，及び／又は電気的エネルギ蓄積手段１１の現作動状況に応じて，及び／又は補助作動ユニットの現作動状況に応じて，動力伝達系全体のエネルギ収支を算出する。
そのエネルギ収支に基づいて，出力部３において必要とされないエネルギを，動力伝達系全体の作動効率を最適化するように，電気的エネルギ蓄積手段１１に蓄積させ，又は電気的エネルギ蓄積手段１１をバイパスして補助作動ユニット７及び／又は８におけるエネルギ蓄積手段に蓄積させる。これにより，動力伝達形の作動に際し，動力伝達系に含まれる各構成ユニット，すなわちエンジン１，電動モータ２，電気的エネルギ蓄積手段１１及び補助作動ユニット７，８の個別的な作動効率を加味してエネルギ航路津を高めることが可能である。
動力伝達系全体の作動効率を最適化可能とするためのエネルギ収支の算出に当たっては，個別的な構成ユニットの作動効率のみならず，各エネルギ蓄積手段の蓄積容量及び蓄積状況や，各補助作動ユニットの自由度又は性能限度をも考慮する。好適には，実際に利用可能なエネルギを，動力伝達系全体全体の作動効率が最適化されるように各エネルギ蓄積手段に割り当てて蓄積可能とするものである。
エネルギ収支を算出することにより，例えばエンジンの負荷作動点を高めて動力伝達系全体の作動効率を最適化することが可能である。これは，エネルギ収支の算出データに基づき，動力伝達系全体の作動効率を高めるためにエンジンの負荷作動点を高める必要があると判断された場合である。
エンジン１の負荷作動点を高めることにより，エンジンの発生したエネルギの余剰部分を使用して各エネルギ蓄積手段により蓄積することが可能である。
更に，エネルギ収支を算出することにより，例えば動力伝達系の高速作動時に，それぞれの補助作動ユニットの性能限度内で，補助作動ユニットに対するそれ以上のエネルギ供給を遮断することにより，各補助作動ユニットからエネルギをより強力に取り出すことができる。更に，高車速時に想定される制動エネルギは，回生により電気的エネルギに変換可能であるが，これも各エネルギ蓄積手段における蓄積容量の一部を構成するものである。このような様式及び方法により，例えば制動時における回生により得られた電気的エネルギを，電気的エネルギ蓄積手段をバイパスさせることにより，例えば補助作動ユニット７においては液圧ポンプ１３を作動させて液圧蓄積手段１４内における作動圧を高め，また，補助作動ユニット８においては冷却ユニット１５を作動させて冷蔵室内の温度を低下させることが可能である。更に，このような様式及び方法により，高車速時に電気的エネルギ蓄積手段１１をバイパスさせるよう予測的に設定しておくことも可能である。
１ エンジン
２ 電動モータ
３ 出力部
４ 変速機
５ クラッチ
６ クラッチ
７ 補助作動ユニット（変速機側）
８ 補助作動ユニット（駆動装置側）
９ 燃料タンク
１０ 車両質量
１１ 電気的エネルギ蓄積手段
１２ 中間回路
１３ 液圧ポンプ
１４ 液圧エネルギ蓄積手段
１５ 冷却手段
１６ 熱エネルギ蓄積手段
２ 電動モータ
３ 出力部
４ 変速機
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１３ 液圧ポンプ
１４ 液圧エネルギ蓄積手段
１５ 冷却手段
１６ 熱エネルギ蓄積手段
Claims (9)
- エンジン及び電動モータを有する駆動ユニットとしてのハイブリッド駆動装置と，電動モータの発電モードにおいて充電可能であり，電動モータの電動モードにおいて放電可能である電気的エネルギ蓄積手段と，ハイブリッド駆動装置及び駆動出力系の間に配置された変速機と，変速機側又は駆動ユニット側に接続された少なくとも１つの補助作動ユニットとを備え，該補助作動ユニットが，その性能限度内で，可変の所要エネルギをもって作動可能とされている車両用動力伝達系の作動方法において，ハイブリッド駆動装置の現作動状況に応じて，及び／又は電気的エネルギ蓄積手段の現作動状況に応じて，及び／又は補助作動ユニットの現作動状況に応じて，出力部において要求されるエネルギではなく，動力伝達系に現存するエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段をバイパスさせながら補助作動ユニットに蓄積させることを特徴とする作動方法。
- 請求項１記載の作動方法であって，補助作動ユニットが冷蔵室を冷却するための冷却装置である場合に，出力部において必要とされないエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段をバイパスさせ，冷蔵室を所定の許容温度範囲内に冷却するための冷却手段により使用することにより，出力部で不要なエネルギを冷蔵室内において熱的に蓄積することを特徴とする作動方法。
- 請求項１記載の作動方法であって，補助作動ユニットがエンジンを冷却するための冷却ファンである場合に，出力部において必要とされないエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段をバイパスさせ，エンジンを所定の許容温度範囲内に冷却するための冷却ファンにより使用することにより，出力部で不要なエネルギをエンジンの冷却のために熱的に使用することを特徴とする作動方法。
- 請求項１記載の作動方法であって，補助作動ユニットがエンジンを加熱するための加熱装置である場合に，出力部において必要とされないエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段をバイパスさせ，エンジンを所定の許容温度範囲内に加熱するために加熱装置により使用することにより，出力部で不要なエネルギをエンジンの加熱のために熱的に使用することを特徴とする作動方法。
- 請求項１記載の作動方法であって，補助作動ユニットが車室内を冷房又は暖房するためのエアコン装置である場合に，出力部において必要とされないエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段をバイパスさせ，車室内を所定の許容温度範囲内に冷房又は暖房するためにエアコン装置により使用することにより，出力部で不要なエネルギを車室内で熱的に使用することを特徴とする作動方法。
- 請求項１記載の作動方法であって，補助作動ユニットが液圧作動型又は空気圧作動型の補助作動ユニットである場合に，出力部において必要とされないエネルギを，電気的エネルギ蓄積手段をバイパスさせ，補助作動ユニットの液圧蓄積手段又は空気圧蓄積手段における作動圧を所定の圧力範囲内で高めるように使用することを特徴とする作動方法。
- 請求項１〜６の何れか一項に記載の作動方法であって，ハイブリッド駆動装置の現作動状況に応じて，及び／又は電気的エネルギ蓄積手段の現作動状況に応じて，及び／又は補助作動ユニットの現作動状況に応じてエネルギ収支を算出し，そのエネルギ収支に基づいて，出力部において必要とされないエネルギを，動力伝達系全体の作動効率を最適化するように，電気的エネルギ蓄積手段に蓄積させ，又は電気的エネルギ蓄積手段をバイパスして補助作動ユニットにおけるエネルギ蓄積手段に蓄積させることを特徴とする作動方法。
- 請求項７記載の作動方法であって，前記エネルギ収支に基づいてエンジンの負荷作動点を高めることを特徴とする作動方法。
- 請求項７又は８記載の作動方法であって，高速作動時におけるエネルギ収支に基づき，それぞれの補助作動ユニットの性能限度内で，該補助作動ユニットにそれ以上のエネルギを供給しないことを特徴とする作動方法。
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