JP2014111436A - 自動車の駆動システム、および前記タイプの駆動システムを操作する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の駆動システム、および前記タイプの駆動システムを操作する方法を提供する。
【解決手段】少なくとも２台の駆動装置１０、１８、２０を有し、内燃機関１８および少なくとも１台の電気駆動装置１０、２０を有し、少なくとも１台のクラッチ変速機２２を有し、少なくとも１台のパワーエレクトロニクス装置１２、１４を備えた少なくとも１台の制御装置１６を有し、および少なくとも１台のエネルギー蓄積装置２４を有する、自動車の駆動システムであって、内燃機関１８が駆動に関してクラッチ変速機２２を介して第１駆動車軸６に接続され、制御装置１６を用いて、例えばバッテリ温度などの少なくとも１つの下位因子を決定することができ、制御装置１６が、ブースト戦略因子を計算できるように駆動システム２の作動状態についての多数の下位因子を決定することができるブースト戦略モジュールを有する、駆動システムに関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも２台の駆動装置（ｕｎｉｔ）を有し、内燃機関および少なくとも１台の電気駆動装置を有し、少なくとも１台のクラッチ変速機を有し、少なくとも１台のパワーエレクトロニクス装置（ｕｎｉｔ）を有する少なくとも１台の制御装置を有し、および少なくとも１台のエネルギー蓄積装置を有する、自動車の駆動システムであって、内燃機関が駆動に関してクラッチ変速機を介して第１駆動車軸（ａｘｌｅ）に接続され、制御装置によって、例えばバッテリ温度のような少なくとも１つの下位因子（サブ因子、ｓｕｂｆａｃｔｏｒ）を決定することができる駆動システムに関する。本発明はまた、前記タイプの駆動システムを操作する方法にも関する。

ハイブリッド車において特に、車両を駆動する動力が異なる方法で供給される２台の駆動装置が互いに組み合わせられる。内燃機関および少なくとも１台の電気駆動装置の特徴は、このような状況下で、互いに上手く補完し合う。少なくとも１台の電気駆動装置を用いて、特に電気駆動、電気駆動装置が発電機として利用される回生、およびブーストなどの機能を実現することが可能である。ブーストの場合、非常に高い電力が加速のために簡単に供給され、その結果、駆動ダイナミクスはかなり改善される。しかしながらこのため、前記電力を迅速に供給するために、特別な蓄電池セルおよびスーパーキャパシタを有し得る特別な蓄電装置が必要とされる。ここで、最大電力が時間ウィンドウ内の限定された数においてのみ供給され得るということも事実であり、その際さらに、蓄電池セルおよびスーパーキャパシタはまた、進行する使用期間とともに機能の低下をもたらす経年プロセスにさらされる。下記特許文献１は前記タイプの駆動システムを記載し、この駆動システムでは、バッテリ温度またはバッテリ経年の程度などの下位因子が、上に記載した電気駆動、回生またはブーストなどの電気駆動装置の機能を最適な方法で制御するために決定される。そのような駆動システムおよびそのような駆動システムを操作する方法を用いた「ブースト」機能自体の最適化は不可能である。しかしながらブースト機能の最適化は、特に高性能車の場合に、またはレーシング車の場合でさえ望ましい。これらの車両では、電力の素早い供給が特に望ましいからである。

独国特許出願公開第１０ ２００７ ０２０ ９３５ Ａ１号明細書

従って本発明の目的は、ブースト機能の最適化を可能にする駆動システムと、前記タイプの駆動システムを操作する方法とを提供することである。

前記目的は、ブースト戦略（ｂｏｏｓｔ ｓｔｒａｔｅｇｙ）因子を計算できるように駆動システムの作動状態についての多数の下位因子を決定することができるブースト戦略モジュールを制御装置が有することにおいて達成される。このように、簡単かつ安価な方法で、駆動システムの最も多様な作動状態に応じて「ブースト」を実現することが可能であり、その際、車両特有の重み付けを実行することさえ可能である。

特に有利な一実施形態では、あるブースト機能因子を決定することができ、そのブースト機能因子はまた、前記ブースト機能因子用のディスプレイ装置が設けられている場合、運転者に送ることができる。前記ブースト機能因子は、エネルギー蓄積装置のバッテリの充電状態および経年状態を特に考慮に入れてもよい。

本駆動システムの特に有利な実施形態では、第１および第２の電気駆動装置が設けられ、第１電気駆動装置は第１駆動車軸に駆動に関して接続され、第２電気駆動装置は第２駆動車軸に駆動に関して接続される。ここで、簡単な方法でブースト戦略因子またはブースト機能因子を車軸に特定の方法で計算することが可能で、それにより車両を駆動ダイナミクス側面から最適な方法で制御することができる。このため、駆動車軸ごとに車軸重み付け因子をブースト戦略モジュールに格納することが有利に可能である。

同様にこの目的は、前記タイプの駆動システムを操作する方法を用いて達成され、その方法は、第１ステップにおいて、ブースト戦略モジュールを使用して、例えばバッテリの充電状態、電気駆動装置の温度、バッテリ温度、ブースト時間、エンジンの周囲状態、トラックの周囲状態などの特定作動状態の下位因子を電気ブーストのために決定し；第２ステップにおいて、ブースト戦略モジュールを使用して、下位因子に応じて重み付け下位因子を決定し；第３ステップにおいて、ブースト戦略モジュールを使用して、重み付け下位因子に応じてブースト戦略因子を決定し；第４ステップにおいて、ブースト戦略因子を活用して（使って）、使用されるブーストトルクを決定し、かつ少なくとも１台の電気駆動装置に送る。ここで、第１ステップにおいて、最初に下位因子の正規化（ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）が、続いて各正規化された下位因子の妥当性チェックが実行される場合、特に有利である。このように簡単な方法で、下位因子の決定において、各作動状態についてエラーを検出することが可能である。第４ステップにおいて、車軸重み付け因子を活用して、決定されたブーストトルクを各駆動車軸に続けて供給するように各車軸のブーストトルクが決定されることが有利に提供されてもよい。

ここで本発明を図面に基づきより詳しく説明する。

本発明による駆動システムを有する自動車の概略図を示す。 ブースト戦略因子を決定するための概略的なブロック回路図を示す。 車軸特定ブーストトルクを導出するための概略的なブロック回路図を示す。

図１は、概略的に示された駆動システム４を備えた自動車２を示す。自動車２は、後輪車軸の形態の第１駆動車軸６を有し、および前輪車軸の形態の第２駆動車軸８を有する。前端部領域には、単ギヤクラッチ変速機（これ以上詳しく示さない）を介して前輪車軸８に接続された電気駆動装置１０が備えられる。同じく前端部領域に配置されているのは、パワーエレクトロニクス装置１２であり、これは各駆動装置を制御するために、後部領域の第２パワーエレクトロニクス装置１４と同じ方法で、公知の方法で制御装置１６に接続されている。

自動車２の後端部領域において、既に言及したパワーエレクトロニクス装置１４および制御装置１６に加えて、内燃機関１８および第２電気駆動装置２０が配置され、それらは公知の方法で、デュアルクラッチ変速機２２を介して、後輪車軸の形態の第１駆動車軸６に駆動に関して接続されている。同じく後端部領域に備えられているのは、エネルギー蓄積装置２４であり、それは本例示的実施形態では、電力コンデンサを備えたリチウムイオンバッテリパックの形態にある。しかしながら、他のエネルギー蓄積装置も可能であることは明らかである。本発明によれば、制御装置１６はブースト戦略モジュールを有し、それは以下で図２および３を参照してより詳細に説明する。

図２は、一般（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ）ブースト戦略因子７４を決定するための概略的なブロック回路図を示す。ここで最初に、エネルギー蓄積装置２４のバッテリ充電状態２６、第１電気駆動装置１０の温度２８、第２電気駆動装置２０の温度３０、エネルギー蓄積装置２４のバッテリ温度３２、ならびにブースト時間３４、ブーストフェーズ３６、ブースト作動因子３８およびブースト利用因子４０など、多数の下位因子が決定される。この例示的実施形態では、ブースト作動因子３８は、ブーストが自動車加速全体に貢献し得る効果を考慮に入れる。ここで、例えば、自動車の速度、勾配、エンジン速度、パワーおよび／または環境的な周囲条件に対する考慮が与えられる。ブースト利用因子は、特定の専用サーキットトラック、例えばニュルブルクリンク（Ｎｕｅｒｂｕｒｇｒｉｎｇ）レーストラック、に特に適合される。前記ブースト利用因子は、ブーストが今、専用サーキットトラックのコース上でどの程度好都合に利用され得るかを評価する。特定の作動状態に当てはまらない因子が無効にされ得るまたは無視され得るのは自明である。

例えば下位因子２６、２８、３０、３２、３４などの次元（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）下位因子は、最初に正規化ブロック５２において、ブロック４２、４４、４６、４８、５０で示される各最大値に対して正規化される。前記正規化された下位因子は次に、妥当性ブロック５４で示される妥当性チェックを受ける。このように、必然的に０〜１の間の値を有さなければならない正規化された下位因子が誤りであるか否かを簡単な方法でチェックすることができる。各正規化された下位因子、および最初から正規化されている下位因子３６、３８、４０は、その後、第１重み付けブロック５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８、７０に供給され、各ブロックは、ブースト戦略モジュール２５において実行される初期設定（デフォルト設定）に基づいて各正規化下位因子２６、２８、３０、３２および３４の評価、および下位因子３６、３８および４０の評価を実行する。次に、ブロック７２において、一般ブースト戦略因子７４の決定が行われる。これは比較に基づいて実行され、駆動システム全体の最適な状態に値１が割り当てられる。ブースト戦略因子の値は従って０〜１の間にある。

本願の正規化された下位因子に基づいて、ブースト機能因子を決定可能であり、またディスプレイ装置（これ以上詳しく説明しない）を用いて表示可能であることは明白である。

図３に示される概略ブロック回路図に基づいて、車軸特定ブーストトルク７６、７８がどのように決定されるかを次に説明する。このために、後部車軸６の最大ブーストトルク８０および前部車軸８の最大ブーストトルク８２が最初に提供される。次に、計算されたブースト戦略因子７４が、ブースト戦略モジュール２５に格納される車軸重み付け因子８４、８６を用いて各駆動車軸６、８のそれぞれに対して計算される。前記特定ブースト戦略因子は次に、ブロック８８、９０で示されるように、車軸あたりの最大ブーストトルク８０、８２で車軸ごとに乗算される。このようにして、後部車軸６の車軸特定ブーストトルク７６および前部車軸８の車軸特定ブーストトルク７８が計算される。車軸特定ブーストトルク７６、７８を設定するために、最大ブーストトルク８０、８２を使用するかどうか、またはそれらをブースト戦略モジュール２５に委ねるかどうかに関して、ブロック９２、９４で示されるスイッチを用いて選択できる手段が、ここで運転者に対して講じられてもよい。

２ 駆動システム
６ 第１駆動車軸
１０ 電気駆動装置
１２ パワーエレクトロニクス装置
１４ パワーエレクトロニクス装置
１６ 制御装置
１８ 内燃機関
２０ 電気駆動装置
２２ クラッチ変速機
２４ エネルギー蓄積装置
２５ ブースト戦略モジュール
２６ 下位因子
２８ 下位因子
３０ 下位因子
３２ 下位因子
３４ 下位因子
３６ 下位因子
３８ 下位因子
４０ 下位因子
７４ ブースト戦略因子

Claims (8)

1. 自動車の駆動システムであって、少なくとも２台の駆動装置（１２、１８、２０）を有し、内燃機関（１８）および少なくとも１台の電気駆動装置（１２、２０）を有し、少なくとも１台のクラッチ変速機（２２）を有し、少なくとも１台のパワーエレクトロニクス装置（１２、１４）を備えた少なくとも１台の制御装置（１６）を有し、および少なくとも１台のエネルギー蓄積装置（２４）を有し、前記内燃機関（１８）が駆動に関して前記クラッチ変速機（２２）を介して第１駆動車軸（６）に接続され、前記制御装置（１６）を用いて、例えばバッテリ温度のような少なくとも１つの下位因子（２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８、４０）を決定することができる駆動システムにおいて、前記制御装置（１６）が、ブースト戦略因子（７４）を計算できるように前記駆動システム（２）の作動状態についての多数の下位因子（２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８、４０）を決定することができるブースト戦略モジュール（２５）を有することを特徴とする駆動システム。
2. ブースト機能因子を決定できることを特徴とする、請求項１に記載の駆動システム。
3. 前記ブースト機能因子用のディスプレイ装置が設けられることを特徴とする、請求項２に記載の駆動システム。
4. 第１および第２電気駆動装置（１０、２０）が設けられ、前記第１電気駆動装置（１０）が駆動に関して第１駆動車軸（８）に接続され、前記第２電気駆動装置（２０）が駆動に関して第２駆動車軸（６）に接続されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動システム。
5. 各駆動車軸（６、８）の車軸重み付け因子（８４、８６）が、前記ブースト戦略モジュール（２５）に格納されることを特徴とする、請求項４に記載の駆動システム。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動システム（２）を操作するための方法であって、
   第１ステップにおいて、前記ブースト戦略モジュール（２５）を使用して、例えばバッテリの充電状態、電気駆動装置（１０、２０）の温度、バッテリ（２４）の温度、ブースト時間、エンジンの周囲状態、トラックの周囲状態などの特定作動状態についての下位因子（２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８、４０）を電気ブーストのために決定し、
   第２ステップにおいて、前記ブースト戦略モジュール（２５）を使用して、前記下位因子（２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８、４０）に応じて重み付け下位因子（５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８、７０）を決定し、
   第３ステップにおいて、前記ブースト戦略モジュール（２５）を使用して、前記重み付け下位因子（５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８、７０）に応じてブースト戦略因子（７４）を決定し、
   第４ステップにおいて、前記ブースト戦略因子（７４）を活用して、使用されるブーストトルク（７６、７８）を決定し、少なくとも１台の電気駆動装置（１０、２０）に送る、
   ことを特徴とする、方法。
7. 前記第１ステップにおいて、最初に前記下位因子（２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８、４０）の正規化が、続いて前記各正規化された下位因子の妥当性チェックが実行されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記第４ステップにおいて、前記車軸重み付け因子（８４、８６）を活用して、各駆動車軸（６、８）のブーストトルク（７６、７８）が決定されることを特徴とする、請求項５と組み合わせた請求項６または７に記載の方法。

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