JP6774337B2 - ハイブリッドパワートレインの熱機関の始動を制御するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱機関および電気駆動機械が設けられた自動車用のハイブリッドトランスミッションの分野に関する。

本発明は、停止状態からのハイブリッドパワートレインの熱機関の始動を制御するための方法であって、そのハイブリッドパワートレインが、熱機関および電気駆動機械と、熱機関および電気機械に１つずつ連結された２つの同心の主シャフトであって、車両の車輪に接続された副シャフトにある少なくとも１つの減速歯車をそれぞれ支持する２つの同心の主シャフトと、２つの主シャフトを連結させるための手段とを備える、方法に関する。

本発明は、限定はしないが、国際公開２０１２／１３１２５９号に記載されているハイブリッドトランスミッションに適用することができ、このハイブリッドトランスミッションは、２つの同心の主シャフト（１、６）を備え、各主シャフト（１、６）が、車両の車輪に接続された副シャフトにある少なくとも１つの減速歯車を支持し、２つの主シャフト間の第１の連結手段が、以下の３つの位置を取ることができる。
−熱機関が、電気機械を車輪に接続する運動学的チェーンから連結解除される位置、
−熱機関が、電気機械から独立して車輪を駆動する位置、および
−熱機関と電気機械とが、それらの各トルクを車輪の方向で足し合わせるように連結される位置。

このトランスミッションにおいて、電気モータに連結された主シャフトと、副シャフトとを直接接続するための以下の３つの位置も存在する。
−電気モータが副シャフトに直接は連結されない位置、
−電気モータが第１の比で副シャフトに直接取り付けられる位置、および
−電気モータが第２の比で副シャフトに直接取り付けられる位置。

このタイプのパワートレインが設けられた車両の現在の使用においては、車両の運転者は、停止状態から、または移動時にハイブリッドモードを起動するように促されることがあり、ハイブリッドモードの起動は、熱機関の始動を必要とする。

熱機関が初めて始動される度に、触媒コンバータはまだ準備されておらず、その結果、汚染排気物質は、汚染削減に関係する基準を認証サイクル全体にわたっては順守することができないようなものになることが、汚染排気物質の分析から実証されている。

本発明の目的は、特に触媒コンバータがまだ準備されていないときに、熱機関の始動に伴う汚染排気物質を減少させることによって、この欠点を克服することである。

この目的で、本発明は、熱機関の始動が以下のステップを含むことを提案する。
−２つの主シャフトを連結させるステップ、
−熱機関の燃料注入を遮断するステップ、
−電気機械によって熱機関を発動するステップ、
−熱機関と電気機械との速度を同期させるステップ、
−燃料注入を起動させるステップ、および
−電気機械をオフに切り替え、２つの主シャフトを連結解除するステップ。

本発明によれば、熱機関と電気機械とは、熱機関のアイドル速度で、またはそれよりも速い速度で同期させることができる。

本発明のさらなる特徴および利点は、その限定しない実施形態の以下の説明を読み、添付図面を参照すればより良く理解されよう。

本発明を実施するためのハイブリッドトランスミッションを示す図である。 スタータを用いた熱機関の始動の様々な段階を示す図である。 本発明によって提案される始動シーケンスを示す流れ図である。

図１のハイブリッドパワートレイン（ＰＴ）は、熱機関３（そのうち、フライホイール２のみが図示されている）と、電気駆動機械７と、それぞれ熱機関３および電気機械７に連結された２つの同心の主シャフト１、６とを備える。各主シャフト１、６は、車両の車輪に接続された副シャフト１０にある少なくとも１つの減速歯車４および８、９を支持する。トランスミッションには、２つの主シャフト１、６の間に第１の連結手段５が設けられる。主歯車４は、中実シャフト１の遊び歯車であり、２つの主歯車８および９は、中空シャフト６の固定歯車である。２つの副歯車１１および１２は遊び歯車であり、副歯車１４は固定歯車である。第２の連結手段１３が、２つの歯車８、９の一方または他方を副シャフト１０に接続することを可能にする。参照番号１５および１６は、それぞれ、ディファレンシャル１６でのトランスミッション１５の減速歯車を示す。

２つの主シャフト１、６の間の第１の連結手段５は、以下の３つの位置を取ることができる。
−熱機関３が、電気機械７を車輪に接続する運動学的チェーンから連結解除される位置、
−熱機関３が、電気機械７から独立して車輪を駆動させる位置、および
−熱機関３と電気機械７とが、それらの各トルクを車輪の方向で足し合わせるように連結される位置。

第２の連結手段１３は、以下のやはり３つの位置を取ることができる。
−電気機械７が副シャフト１０に直接は連結されない位置、
−電気モータが歯車１２によって第１の比で副シャフト１０に直接接続される位置、および
−電気モータが歯車１１によって第２の比で副シャフトに直接接続される位置。

熱機関が従来のスタータによって始動されるとき、アイドル速度調整によって、スタータの最高速度から、次いで前記熱機関を自律させる速度に熱機関を移行させるために、燃料の連続注入が必要であることが、汚染排気物質の詳細な分析から実証されている。図３は、熱機関始動の様々な段階を示す。
−段階１：エンジンのスタータを起動させる段階、
−段階２：燃料を注入して、エンジンに速度を上げさせる段階、
−段階３：目標アイドル速度に近付くように注入を中断する段階、および
−段階４：アイドル速度調整を起動させる（注入を再起動させる）段階。

今日、車両には全て触媒コンバータが設けられており、通常動作時に汚染排気物質を減少させる。しかし、上述したように、熱機関が初めて始動される度に、触媒コンバータがまだ準備されていないので、汚染排気物質が特に大きくなる。触媒がまだ準備されていないので、エンジンが未燃焼の燃焼残渣物を解放するのは、段階２の過程になってからである。

本発明は、特定の制御によって、図２とは異なる形で熱機関の始動の段階１および２を行い、特に冷間始動の場合に汚染排気物質を減少することを可能にすることを提案する。電気駆動機械とは別のスタータを使用するのではなく、スタータはなくされ、熱機関は、電気機械によって始動される。これらの条件における始動シーケンスは、以下のステップを含む。
−２つの主シャフトを連結させるステップ、
−熱機関の燃料注入を遮断するステップ、
−電気機械によって熱機関を発動するステップ、
−熱機関と電気機械との速度を同期させるステップ、
−燃料注入を起動させるステップ、および
−電気機械をオフに切り替え、２つの主シャフトを連結解除するステップ。

提案されるシーケンスは、「停止時再充電」という特定のモードに入るのに特に適している。停止時再充電は、車両が停止されたときにバッテリを再充電するために、熱機関によって電気機械を発電機に切り替えることからなる。対応するシーケンスは、図３によって示される。運転者自身による起動要求後、またはＰＴの自律式の安全論理によって、運動学的な再充電モードが確立されるや否や、熱機関の注入の遮断と、速度の同期とが課される。したがって、図１のボックスにおいて、第１のカプラ５は、２つの主シャフトを回転状態に接続し（図に対して右への運動）、第２のカプラ１３は開いている（図示される位置）。熱機関と電気機械とは、熱機関のアイドル速度で、またはそれよりも速い速度で同期させることができる。同期が完了すると、注入が再起動される。シーケンスは、運動学的モードから出たときに終了する。注入の遮断と速度の同期とは、好ましくは同時である。最後に、中間始動ピークなく、注入される燃料の流れが直接そのアイドル流量にされることが有利である。

図３のシーケンスは、図１のＰＴに関して、停止時に車両のバッテリを再充電するのに特に適している。しかし、走行中に熱機関の発動が許可される場合、この介入は、他の状況にまで拡張することができる。本発明の範囲から逸脱することなく、走行中にバッテリ再充電モードを導入することが適していることがあり（しかし、これは次いで一時的な原動力の中断を伴い、この中断は車内で不快に知覚され得る）、その際、純粋に電気的な駆動モードからハイブリッドモードに移行し、このとき、熱機関の動力寄与を電気機械の動力寄与に加えるために熱機関を始動されなければならない。

結論として、提案される解決策は、熱機関を始動させるために、任意の特定の機器を必要とせず、単にハイブリッドＰＴの特定の制御しか必要としないことに留意されたい。この解決策の利益は多数あり、以下のようなものである。
−汚染の削減に関する利益：燃料の燃焼なく熱機関の速度上昇が行われるので、汚染排気物質が減少される。
−音響に関する利益：熱機関のスタータが導入されないため。
−快適性に関する利益：熱機関の始動を確実にするために電気牽引機械を採用することによって、始動時間が短縮される。これは、電気駆動機械の性能がスタータの性能よりも優れているからである。

したがって、この解決策の主な利益は、特に停止時のバッテリ再充電の起動に関して、停止状態からの熱機関の初動を可能にすることである。実際に、触媒コンバータが準備された後、（スタータによる）後続の始動は、適正に汚染なしで行われる。したがって、運転サイクルにわたる熱機関の初動に関するこの解決策の使用は、例えばハイブリッドモードに入るために、バッテリ再充電モードを終えても持続させることができる。しかし、スタータを用いた従来の始動よりも静かであり、迅速であり、かつ汚染が少ないので、提案される始動モードを、初動後、特に車両が停止されているときに、特定の方策の適用によって使用することができる。そのような方策は、例えば以下のようなものである。
−汚染をなくす触媒の機能を保証することが可能であるように触媒を加熱して触媒を準備することからなる、触媒を活性化する方策、または
−バッテリの充電レベルを維持する方策（充電レベルの維持が重要になるとき）。

Claims (9)

1. ハイブリッドパワートレインの熱機関（３）の始動を制御するための方法であって、前記ハイブリッドパワートレインが、前記熱機関（３）および駆動用電気機械（７）と、前記熱機関（３）および前記駆動用電気機械（７）に１つずつ連結された２つの同心の主シャフト（１、６）と、車両の車輪に接続された副シャフト（１０）にある、各主シャフト（１、６）の少なくとも１つの減速歯車（８、９）と、前記熱機関（３）と駆動用電気機械（７）が連結される位置で前記２つの主シャフト（１、６）を連結することにより前記熱機関（３）と駆動用電気機械（７）の前記車輪の方向の各トルクを足し合わせるための連結手段（５）とを備え、前記方法が、
   前記連結手段（５）により前記２つの主シャフトを連結させるステップと、
   前記熱機関の燃料注入を遮断するステップと、
   前記駆動用電気機械によって前記熱機関を発動するステップと、
   燃料注入なしで、前記熱機関と前記駆動用電気機械との速度を同期させるステップと、
   前記燃料注入を起動させるステップと、
   前記駆動用電気機械をオフに切り替え、前記連結手段（５）により前記２つの主シャフトを連結解除するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記熱機関（３）と前記駆動用電気機械（７）とが、前記熱機関のアイドル速度で同期されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記熱機関（３）と前記駆動用電気機械（７）とが、前記熱機関のアイドル速度よりも速い速度で同期されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
4. 前記速度の同期と前記注入の起動とが同時であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の制御方法。
5. 前記制御方法が、前記車両のバッテリの運動学的な停止時再充電モードが起動されるときに介在し、停止時再充電モードにおいて、前記熱機関（３）が、前記駆動用電気機械（７）を発電機に切り替えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。
6. 前記２つの主シャフト（１、６）を連結させるための手段（５）が前記２つの主シャフト（１、６）を接続するときに前記バッテリの前記運動学的な停止時再充電モードに入ることを特徴とする請求項５に記載の制御方法。
7. 前記バッテリの前記運動学的な停止時再充電モードが、停止時の再充電モードであることを特徴とする請求項５または６に記載の制御方法。
8. 前記駆動用電気機械（７）が前記車両の駆動のみを確実にする電気モードと、前記熱機関（３）の動力寄与を前記駆動用電気機械（７）の動力寄与に加えるために、前記熱機関（３）の始動を必要とするハイブリッドモードとの間の移行時に介在することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。
9. 運転サイクル中の前記熱機関（３）の初動のために確保されることを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の制御方法。
   
   

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