JP5295376B2 - 車両のパワートレイン内の切り離しクラッチを調整する方法およびパワートレイン装置 - Google Patents
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Description
ハイブリッド駆動装置を形成する電動機と内燃機関を有する車両のパワートレイン装置であって、電動機と内燃機関の間に、動作中に電動機と内燃機関を互いに切り離すまたは互いに結合する切り離しクラッチを有し、電動機の後に液圧式トルクコンバータとロックアップクラッチを備えた自動変速機を有するパワートレイン装置は基本的に公知である。電動機が動作している間は、独立したスタータを持たない内燃機関は電動機によって始動することができる。上記の構成のおかげで、電動機と開いた切り離しクラッチによる駆動によって電気走行が可能となる。出力要求が高くなった場合、またはバッテリ容量が低下した場合には、蓄電池を充電するためおよび/または電動機を支援するために、内燃機関を始動させなければならない。この始動は、内燃機関が自力で動くまで電動機が内燃機関を駆動するように、電動機が稼働しているときに内燃機関をパワートレインに嵌合することによって行われる。電動機による内燃機関のこの始動は、パワートレインに障害を生じさせることなく、特に運転者に感じられるトルク変化または運動量変化なしに、行われなければならない。始動される内燃機関と稼働中の電動機の間の切り離しクラッチはスタータとして機能するが、ここでは決められたスリップトルクで咬合するように締結される。これにより、内燃機関は電動機と同じ回転数にほぼ達するまで加速される。このために必要な追加のトルクは電動機によって調達しなければならない。
このために、車両のパワートレイン装置内の切り離しクラッチを適応調整する方法を提案する。この方法では、パワートレイン装置は電動機、内燃機関、および液圧式トルクコンバータとロックアップクラッチとを備えた自動変速機を有しており、切り離しクラッチは電動機と内燃機関の間にあり、電動機が車両を駆動している間に内燃機関が電動機によって始動される。この方法は以下のステップを有している。
−期間t4,5において、内燃機関を始動させるために切り離しクラッチをスリップモードで動作させる。
−期間t4,5において、電動機の予想される回転数変化を計算する。
−偏差があるかどうか、この計算により予想される回転数変化を実際に生じている回転数変化と比較する。
−求めた偏差を使用して切り離しクラッチを適応調整する。
図1には、図示されていないハイブリッド車両のパワートレイン装置1とそのパワートレイン2が示されている。パワートレイン装置1は、切り離しクラッチ4を介して電動機5に機械的に作用結合された内燃機関3を有している。パワートレイン2内では、自動変速機8のトルクコンバータ7に作用結合されるロックアップクラッチ6が電動機5に連結されており、自動変速機8の後には、駆動輪10へ駆動力を分配するディファレンシャル9が続いている。電動機5は導電線11を介して電気エネルギー蓄積器13である蓄電池12と接続されている。パワートレイン装置1の、とりわけ切り離しクラッチの動作制御のために、有利には図示されていない自動車の制御モジュール15に割り当てられた制御装置14が設けられている。図示されていない車両はパワートレイン装置1を介して蓄電器12から給電される電動機5によって純粋に電気的に駆動するか、または内燃機関3の動作によって駆動することができる。純粋に電気的に駆動する場合には、切り離しクラッチ4は開いている、つまり内燃機関はパワートレイン2の残りの部分から切り離されており、内燃機関で駆動する場合には、切り離しクラッチ4は閉じており、電動機5が発電機として接続され、ここでは蓄電器12が再び充電される。さらに、電動機5と内燃機関3が、例えばトルク要求が非常に高く、内燃機関3が電動機5をサポートするような走行条件下では、共同でパワートレイン2に力を印加する動作も可能である。
t0:電動機5による電気走行モードからの内燃機関3の(再)始動プロセスが開始される(図2に示されていない参照記号は図1を参照している)。始動開始時に、トルクコンバータ7にスリップが生じるまでトルクコンバータ7のロックアップクラッチ6が開かれる。スリップモードにおけるロックアップクラッチ7のこの状態は始動の残りの時間経過にわたって維持される。
t1:トルクコンバータ7のロックアップクラッチ6のスリップが、電動機5の回転数とトルクコンバータ7のタービン回転数の差を介して認識される(ロックアップクラッチ6はもはやトルクコンバータ7のタービンと固く接続されていないので、電動機5の回転数は上昇する)。
電動機5の回転数の上昇速度は、電動機5および電動機5と固定的に結合した部材の超過トルクと慣性モーメントとによって決まる。ロックアップクラッチ6によって実際に伝達されるトルクを求めるためには、電動機5のトルクと、加速に使用される割合とを求めなければならない。
t2:時点t1と比べての電動機5の回転数上昇が求められ、パワートレイン装置1の構造に因る(したがって実質的に一定に留まる)慣性モーメントを考慮して、式M=J・Δω/Δtに従って変換される。ここで、Mはトルクであり、Jはパワートレイン2の構成要素の慣性モーメントであり、tは時間である。この回転数上昇を求める間、つまり、実質的に測定時間の間、電動機5のトルクも変化しうるので、時点t1における電動機5のトルクの値に対する、期間t1〜t2における電動機5のトルク変化の平均が求められ、求めたトルク(上記を参照)に加算される。したがって、トルクコンバータ5の定常状態で動作しているロックアップクラッチ6のトルクは関係式MLC=MELMt1−M動的補正+M電動機平均値変化によって求まる。
t3:切り離しクラッチ4が内燃機関3の始動に必要なトルクに達する、つまり、スリップ状態で動作する。
t4:切り離しクラッチ4が定常値に静定する。内燃機関3が回転および加速を始める。
t5:内燃機関3が電動機5の回転数にほぼ達する。まだ辛うじて切り離しクラッチ4にスリップが存在する。
MElM:電動機のトルク
MLC:ロックアップクラッチのトルク
MWandler:トルクコンバータ7のトルク
MKl:切り離しクラッチ4のトルク
これらからトルク収支16が得られる。
Claims (10)
- 車両のパワートレイン装置内の切り離しクラッチを調整する方法であって、パワートレイン装置が電動機と、内燃機関と、液圧式トルクコンバータおよびロックアップクラッチを備えた自動変速機とを有し、切り離しクラッチが電動機と内燃機関の間にあり、電動機により行われる車両の駆動中に内燃機関を電動機によって始動するようにした方法において、
内燃機関が回転を始めてから内燃機関の回転数が電動機の回転数にほぼ達するまでの期間t4,5において、内燃機関のクランキングのために切り離しクラッチをスリップモードで動作させるステップと、
前記期間t4,5において、電動機の予想される回転数変化を計算するステップであって、予想される回転数変化を、電動機のトルクM ElM と、トルクコンバータに割り当てられたロックアップクラッチのトルクM LC と、トルクコンバータのトルクM Wandler と、切り離しクラッチのトルクM Kl とに基づき算出するステップと、
計算から予想される回転数変化を実際の回転数変化と比較して偏差を求めるステップであって、予想される回転数変化を計算するために、下記の関係式を使用し、
ここで、Δωは予想される回転数変化であり、Jは電動機および該電動機と固定的に結合した部材の慣性モーメントである、ステップと、
求めた偏差を使用して、切り離しクラッチを調整するステップ
を有しており、
切り離しクラッチは特性曲線を有しており、前記特性曲線は、予想される回転数変化と実際の回転数変化とに基づき変更され、変更された特性曲線を使用して、切り離しクラッチは調整される、
ことを特徴とする車両のパワートレイン装置内の切り離しクラッチを調整する方法。 - トルクコンバータに割り当てられたロックアップクラッチがスリップモードで動作している時点t 1 からt 2 において、ロックアップクラッチのトルクM LC を測定し、測定されたトルクMLC値をその際に観察された電動機の回転数nElMの動特性を介して補正する、ただし、前記時点t1は、ロックアップクラッチのスリップが検出された時点であり、前記時点t2は、切り離しクラッチが内燃機関の始動に必要なトルクに達する時点より前の時点である、請求項1記載の方法。
- 測定されたトルクMLC値を関係式MLC=MElMt1−M動的補正+M電動機平均値変化によって補正する、請求項2記載の方法。
- 実際の回転数変化を回転数センサを用いて、および/または電動機の電気的パラメータから求める、請求項1から3のいずれか1項記載の方法。
- 前記特性曲線は切り離しクラッチのクラッチストロークと切り離しクラッチの伝達されるスリップトルクとに依存している、請求項1から4のいずれか1項記載の方法。
- 車両のパワートレイン装置であって、電動機と、内燃機関と、液圧式トルクコンバータおよびロックアップクラッチを備えた自動変速機とを有し、切り離しクラッチが電動機と内燃機関の間にあり、電動機により行われる車両の駆動中に内燃機関を電動機によって始動することができる、パワートレイン装置において、切り離しクラッチ(4)および/またはパワートレイン装置(1)の動作管理を行う制御装置(14)が設けられており、該制御装置は、内燃機関の(3)の始動中に、
内燃機関が回転を始めてから内燃機関の回転数が電動機の回転数にほぼ達するまでの期間t4,5において、内燃機関のクランキングのために切り離しクラッチをスリップモードで動作させ、
前記期間t4,5において、電動機の予想される回転数変化を計算し、その際、予想される回転数変化を、電動機のトルクM ElM と、トルクコンバータに割り当てられたロックアップクラッチのトルクM LC と、トルクコンバータのトルクM Wandler と、切り離しクラッチのトルクM Kl とに基づき算出し、
計算から予想される回転数変化を実際の回転数変化と比較して偏差を求め、その際、予想される回転数変化を計算するために、下記の関係式が使用され、
ここで、Δωは予想される回転数変化であり、Jはパワートレインの慣性モーメントであり、
求めた偏差を使用して、切り離しクラッチを調整する
ように構成されており、
切り離しクラッチは特性曲線を有しており、前記特性曲線は、予想される回転数変化と実際の回転数変化とに基づき変更され、変更された特性曲線を使用して、切り離しクラッチは調整される
ことを特徴とするパワートレイン装置。 - 前記制御装置(14)は、トルクコンバータに割り当てられたロックアップクラッチがスリップモードで動作している時点t 1 からt 2 において、ロックアップクラッチのトルクM LC を測定し、測定されたトルクMLC値をその際に観察された電動機の回転数nElMの動特性を介して補正する、ただし、前記時点t1は、ロックアップクラッチのスリップが検出された時点であり、前記時点t2は、切り離しクラッチが内燃機関の始動に必要なトルクに達する時点より前の時点である、請求項6記載のパワートレイン装置。
- 前記制御装置(14)は、測定されたトルクMLC値を関係式MLC=MElMt1−M動的補正+M電動機平均値変化によって補正する、請求項6又は7記載のパワートレイン装置。
- 前記制御装置(14)は、実際の回転数変化を回転数センサを用いて、および/または電動機の電気的パラメータから求める、請求項6から8のいずれか1項記載のパワートレイン装置。
- 前記特性曲線は切り離しクラッチのクラッチストロークと切り離しクラッチの伝達されるスリップトルクとに依存している、請求項6から9のいずれか1項記載のパワートレイン装置。
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