JP5101733B2 - ハイブリッドドライブを備える車両を駆動するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッドドライブを備える車両を駆動するための方法であって、第１駆動ユニットと第２駆動ユニットが共にまたは単独で車両の駆動に寄与し、第１駆動ユニットは、エネルギ蓄積器を充電するために第２駆動ユニットを発電機モードで駆動し、第１駆動ユニットと第２駆動ユニットは、前記第１駆動ユニットのトルクを伝達するパワートレインエレメントによって分離可能である形式の方法、および方法を実施するための装置に関する。

駆動タスクのために種々異なる駆動方式が使用されるハイブリッドドライブを備えた車両がますます発展している。ハイブリッドドライブにおける個々の機関は種々異なる方式で協働することが可能である。動かすべき車両に対してこれらの機関が同時に機能するか、または１つの駆動ユニットのみが機能する。

いわゆるパラレル式ハイブリッドの場合には、電気駆動部が内燃機関の駆動軸上に位置する。内燃機関が静止した状態での純粋な電気走行を保証するために、電気駆動部は分離クラッチによって内燃機関から分離される。分離クラッチの故障時ないし分離クラッチの油圧制御時には、伝達可能なトルクが通常最大限使用可能なトルクよりも格段に小さくなることがある。この際内燃機関のトルクは車両駆動のためだけではなく、エネルギ蓄積器を充電する電気モータの発電機モードのためにも利用される。

分離クラッチの故障時にはエネルギ蓄積器はそのまま通常のように充電され、これにより車両の推進のためにトルクを使用することができなくなる。これは、この場合には車両はこれ以上動くことができないということを意味する。

ハイブリッドドライブを備える車両において、ハイブリッドドライブの１つの駆動ユニットがもはや使用できなくなり、機能可能な残りの駆動ユニットによって走行を継続しなければならないということが確認された後に、このハイブリッド車両がまだ走行できる距離が決定されるということが公知である。

本発明の利点は、分離クラッチの故障時にもまださらに車両を動かすことができることである。なぜなら、エネルギ蓄積器を充電するために使用されるトルク成分が最小トルクに低減される一方で、このパワートレインエレメントの故障時に低下したトルクのうち前記最小トルクを超えたトルク超過分が車両の推進のために使用されるからである。

したがって運転者は、伝達可能なトルクを制限してしまう分離クラッチの故障時にもまだ所定の距離だけ車両を動かす可能性を得る。これにより運転者は例えば危険領域を脱出すること、または直近の工場を訪れることが可能になる。

車両の推進のためにトルク成分を使用できるようにするために、エネルギ蓄積器の充電が最小限に制限される。この最小トルクは、エネルギ蓄積器によって給電される電気的な車両システムの実際の出力要求に相当するように調整される。これによって確かにバッテリのさらなる充電は行われなくなるが、バッテリの放電は確実に阻止される。したがってエネルギ蓄積器の充電状態はそのままに保たれ、内燃機関として構成されている第１駆動ユニットの再始動のために十分な出力はまだ存在することとなる。

本発明の１つの実施形態においては、最小トルクが、エネルギ蓄積器によって給電される、動作に重要な車両システムの実際の出力要求に相当するように調整される。これによって車両は確実に動作安全に走行し続けることが可能となる。この動作に重要な車両システムには、とりわけ電気的なアクセルシステムおよびブレーキシステム、ステアリングシステム、ならびにディスプレイシステムが含まれる。

有利には、エネルギ蓄積器によって給電される電気的なシステムの少なくとも１つを遮断することによって最小トルクが低減される。この意図的な遮断は、特に車両におけるコンフォートシステムに関する。コンフォートシステムには、例えば電気的なデフォッガー、電気的な空調装置、および電気的なシートヒータが含まれる。このようにしてさらなるトルク、ひいては出力を、車両の推進のために使用することができるようになる。

限られた時間の間大きなトルクを車両に供給できるようにするために、所定の値までエネルギ蓄積器の放電が許可される。これによってパワートレインは、車両が危険領域から脱出するためにより大きなトルクを使用することが可能となる。

最小トルクを精確に計算するための別の可能性は、低下したまだ伝達可能な分離クラッチのトルクをそれぞれ所定の分量まで第１および第２駆動ユニットに分配することである。これにより車両の推進のために十分なトルクを使用できることが保証される。

本発明の別の発展形態において、ハイブリッドドライブを備える車両を駆動するための装置であって、第１駆動ユニットと第２駆動ユニットが共にまたは単独で車両の推進に寄与し、前記第１駆動ユニットは、エネルギ蓄積器を充電するために前記第２駆動ユニットを発電機モードで駆動し、前記第１駆動ユニットと第２駆動ユニットは、前記第１駆動ユニットのトルクを伝達するパワートレインエレメントによって分離可能である形式の装置は、エネルギ蓄積器を充電するために使用されるトルク成分を最小トルクに低減し、前記パワートレインエレメントの故障時に低下したトルクのうち前記最小トルクを超えるトルク超過分を車両の推進のために利用する手段を有する。この装置によって危険領域からの、または直近の工場までの車両の一時的な推進が保証される。

本発明によれば種々多数の実施形態が可能である。そのうちの１つを図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、パラレル式ハイブリッドドライブの原理図を示す図である。 図２は、本発明の方法の実施例を示す図である。

図１には、第１駆動ユニットである内燃機関１および第２駆動ユニットである電気モータ２から構成されているパラレル式ハイブリッドドライブが図示されている。電気モータ２は内燃機関の１の駆動軸３に載設されており、駆動軸３はトランスミッション４と接続されており、トランスミッション４はデファレンシャル５を介して車輪７を駆動するための車軸６に通じている。内燃機関１と電気モータ２は、駆動軸３に配置された分離クラッチ８によって分離可能である。

電気モータ２は専用の電気モータ制御装置９を使用することができる。電気モータ制御装置９はハイブリッドＣＡＮバス１０に接続されており、このハイブリッドＣＡＮバス１０によって、ハイブリッド特有の車両走行モードに影響を与える全ての制御装置が互いに通信する。このハイブリッド特有の車両走行モードに影響を与える制御装置には、バッテリ１２のバッテリ管理システム１１、ＡＣコンプレッサ１３、およびとりわけトランスミッションを制御する図示しない別の制御装置が含まれる。ハイブリッドＣＡＮバス１０にはさらにクラッチ電子装置１４も接続されている。

車両制御装置１５はハイブリッドＣＡＮバス１０を介して、該ハイブリッドＣＡＮバス１０に接続されている制御装置、とりわけ電気モータ制御装置９およびバッテリ管理システム１１と通信する。さらに車両制御装置１５は、ＣＡＮバス１６を介して種々異なる制御装置と接続されており、これらの制御装置うち空調制御装置１７と電子ブレーキ用制御装置１８のみ図示している。

内燃機関１の内燃機関制御装置１９も、ハイブリッドＣＡＮバス１０を介して車両制御装置１５と接続されている。

車両制御装置１５では、ハイブリッド車両のための推進トルクが制御される。このために車両制御装置１５は、とりわけクラッチ電子装置１４から供給されるデータを評価する。この際、推進に関連するトルクは内燃機関１からも電子モータ２からも工面される。車両制御装置１５は調整ユニットとして機能し、トルクのための内燃機関１による寄与と電気モータ２による寄与とを調整する。

車両制御装置１５にはバッテリ管理システム１１からバッテリ１２のそのつどの実際の充電状態が連絡される。この際電気モータ２が発電機モードで作動している場合には、バッテリ１２が充電される。つまり内燃機関１が電気モータ２を機械的に駆動し、これにより電気モータ２は電気エネルギを発生して、この電気エネルギがバッテリ１２に蓄積される。この蓄積されたエネルギによってある時には、ハイブリッド車両の制御装置１５，１７，１８に電気エネルギが供給される。また別の時にはこのエネルギが、電気モータ２が車両の推進に寄与する場合に該電気モータ２を駆動するためにも使用される。

図２において、分離クラッチ８が故障している場合であって、内燃機関１によって供給される最大トルクをもはや駆動軸３に伝達できない場合を考慮することとする。この場合には危険状態から移行するため、または少なくとも直近の工場に到達するために、車両が始動可能な状態にあるよう保証しなければならない。

ブロック１００において、分離クラッチ８が故障していて分離クラッチ８からは車両の推進のために低下したトルクしか駆動軸３に供給できないということが、車両制御装置１５によって確認される。その後、車両制御装置１５はバッテリ１２の充電状態をチェックする（ブロック１０１）。バッテリの充電状態が所定の値を上回る場合には、ブロック１０２において最小トルクが定められる。この最小トルクは、分離クラッチから供給される前記低下したトルクから取り出されるトルクであって、車両の制御装置１５，１７，１８への確実な供給のために使用されるトルクである。バッテリ１２の充電状態が所定の値を下回る場合には、ブロック１０３においてこの最小トルクがさらに低減され、電子ブレーキ用制御装置１８のような車両の動作安全性のために必要な制御装置しか駆動されないようになる。空調制御装置１７のように車両のコンフォート機能しか守らない制御装置は遮断される。

ブロック１０４において車両制御装置１５は、前記低下したトルクのうち最小トルクを超えている残りのトルク成分が、車両のさらなる走行のために十分であるか否かをチェックする。十分でない場合には、ブロック１０５において、前記残りのトルク成分の寄与を向上するためにバッテリが所定量まで放電され、これによって車両は直近の工場まで走行可能となる。

前記低下したトルクが、車両が工場に走行するために十分である場合には、ブロック１０４から直接ブロック１０６にスキップし、このブロック１０６において車両の走行が検出される。

本発明の方法は、パラレル式ハイブリッドだけではなく、内燃機関とパワートレインの間にクラッチを有する全てのハイブリッドコンセプトのために使用することが可能である。

Claims (8)

1. ハイブリッドドライブを備える車両を駆動するための方法であって、
   第１駆動ユニット（１）と第２駆動ユニット（２）が共にまたは単独で車両の推進に寄与し、
   前記第１駆動ユニット（１）は、エネルギ蓄積器（１２）を充電するために前記第２駆動ユニット（２）を発電機モードで駆動し、
   前記第１駆動ユニット（１）と第２駆動ユニット（２）は、前記第１駆動ユニットのトルクを伝達するパワートレインエレメント（８）によって分離可能である方法において、
   前記パワートレインエレメント（８）に故障が発生すると、前記エネルギ蓄積器（１２）を充電するために使用されるトルク成分を所定の最小トルクに低減し、
   前記パワートレインエレメント（８）の故障時に低下したトルクのうち前記最小トルクを超えるトルク超過分を車両の推進のために利用する、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記所定の最小トルクを、前記エネルギ蓄積器（１２）によって給電される電気的な車両システム（１５，１７，１８）の実際の出力要求に相当するように調整する、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記所定の最小トルクを、前記エネルギ蓄積器（１２）によって給電される、動作に重要な電気的な車両システム（１８）の実際の出力要求に相当するように調整する、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記所定の最小トルクを、前記エネルギ蓄積器（１２）によって給電される電気的なシステムの少なくとも１つ（１７）を遮断することによって低減する、
   ことを特徴とする請求項２または３記載の方法。
5. 車両の駆動のために、前記エネルギ蓄積器（１２）が所定の値まで放電されるまで、電気エネルギを前記エネルギ蓄積器（１２）から取り出す、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の方法。
6. ハイブリッドドライブを備える車両を駆動するための装置であって、
   第１駆動ユニット（１）と第２駆動ユニット（２）が共にまたは単独で車両の推進に寄与し、
   前記第１駆動ユニット（１）は、エネルギ蓄積器（１２）を充電するために前記第２駆動ユニット（２）を発電機モードで駆動し、
   前記第１駆動ユニット（１）と第２駆動ユニット（２）は、前記第１駆動ユニットのトルクを伝達するパワートレインエレメント（８）によって分離可能である形式の装置において、
   前記パワートレインエレメント（８）に故障が発生すると、前記エネルギ蓄積器（１２）を充電するために使用されるトルク成分を所定の最小トルクに低減し、
   前記パワートレインエレメント（８）の故障時に低下したトルクのうち前記最小トルクを超えるトルク超過分を車両の推進のために利用する手段（１５）が設けられている、
   ことを特徴とする装置。
7. 前記第１駆動ユニット（１）は内燃機関として構成されており、
   前記第２駆動ユニット（２）は電気モータとして構成されている、
   ことを特徴とする請求項６記載の装置。
8. 前記パワートレインエレメント（８）は、前記第１駆動ユニット（１）を前記第２駆動ユニット（２）から分離するための分離クラッチである、
   ことを特徴とする請求項６記載の装置。

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