自動車のハイブリッド駆動部を運転するための方法と装置

专利摘要:
本発明は、内燃エンジン（３）と、少なくとも１つの電気機械（５）と、内燃エンジン（３）と電気機械（５）との間に配置されたシフトエレメント（４）と、牽引力を遮断してシフトするオートマチックトランスミッション（７）と、出力部（２５）と、を有する、並列ハイブリッド駆動系（２）を備えた自動車のハイブリッド駆動部（１）を運転するための方法ないし装置に関している。内燃エンジン（３）は、シフトエレメント（４）を介して、電気機械（５）と摩擦係合で結合可能であり、電気機械（５）によって始動可能である。電気走行運転でのシフト過程中において可能な限り簡単かつ快適な方法で内燃エンジンを始動して駆動系に結合することを可能にし、それでいて、ハイブリッド駆動部の高い信頼性と故障に対する安全とを保証するために、調整された一連の機能が規定の中間状態で呼び出される。シフトエレメント（４）のシフト状態は、トランスミッション（７）のトランスミッション入力軸（６）の、純粋に電気モータとの同期化のため、あるいは、電気モータと内燃エンジンとが組み合わされた同期化のため、行われるエンジン始動と関連する目標の入力軸回転数に合うように変えられる。
公开号:JP2011507748A
申请号:JP2010538545
申请日:2008-12-02
公开日:2011-03-10
发明作者:シュテファン、バルナー；ヨハネス、カルテンバッハ
申请人:ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフトＺｆ Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈｓｈａｆｅｎ Ａｇ；
IPC主号:B60W10-02

专利说明:

[0001] 本発明は、特許請求の範囲の請求項１および請求項１１の上位概念に従うハイブリッド車両を運転するための方法と装置に関するものである。]
背景技術

[0002] ハイブリッド駆動は、自動車生産の中で、有害物質排出とエネルギ消費の低減についての可能性のために、ますます重要性を増している。この種の自動車は、様々な種類の駆動源を有しているが、特に、内燃エンジンと電気機械との組み合わせが有利である。何故なら、この組み合わせは、一方において内燃エンジンの航続距離と出力という利点を、他方において単独あるいは補助的な駆動源として、また、スタータジェネレータあるいは発電および回生用ジェネレータとして、電気機械の柔軟な使用可能性を、利用することができるからである。]
[0003] 追加の構造スペースをできるだけ必要とせず、可能な限り複雑でなく、費用や設計の手間がかからずに車両内に実現され得るハイブリッドの駆動系が、市場から求められている。基本的に、２つのハイブリッドのトポロジー（Topologien）、すなわち直列ハイブリッドと並列ハイブリッド、が区別されている。それらの配置はすでによく知られていて、常に改良が図られている。]
[0004] 直列ハイブリッドの場合、駆動装置は順々に切換えられる。このとき、内燃エンジン、例えばディーゼル内燃エンジンは、電気機械に給電するジェネレータのための駆動部として働く。車両の方は、従って専ら電気機械を介して駆動される。前記内燃エンジンは、駆動輪から接続解除され、常に唯一の運転ポイント、すなわち所定の回転トルクと一定の回転数、で運転されることができる。この駆動コンセプトは、例えば、市内の近距離交通のバスに適している。その際、運転ポイントは、好適には、内燃エンジンの効率が可能な限り高く、同時に、有害物質の排出とエネルギ消費と騒音とが小さいというポイントに調整される。しかしながら、直列ハイブリッドの場合、機械的−電気的な多重の変換のために、駆動効率が制限されるという不利が存在する。]
[0005] これに対して、並列ハイブリッドの駆動系は、パワーフローに関して駆動系ユニットが並列に配置されていることによって、駆動トルクの重ね合わせ、すなわち混合駆動、に加えて、内燃エンジンだけの駆動、あるいは電気機械だけの駆動、といった作動の可能性を提供する。機能的に、並列ハイブリッドの場合には、内燃エンジンは、１ないし複数の電気機械のその時々の負荷ないし支援によって、広範囲に最適な回転トルクで運転することができる。その結果、内燃エンジンの最大効率を効果的に利用することができる。内燃エンジンを電気的に支援することにより、燃費が平均的に減少する。いわゆる急加速運転の際、例えば追い越し運転の際など、一時的な高出力が要求される場合、駆動出力の合算が可能であるので、内燃エンジンは、車両の出力や走行快適性をほとんど失わせることなく、比較的小さく軽量でコンパクトに設計することができる。このことは、さらに排気を低減し、コスト的に有利に作用する。電気機械は、さらに、クラッチを介して内燃エンジンを始動するための統合スタータジェネレータ（ＩＳＧ）として機能することができる。また、電気機械は、発電用運転で電気バッテリを充電するために用いられ得るし、ブレーキ運転で回生用にも利用され得る。被駆動軸の駆動の伝達比を替えるための変速機としては、基本的に、自動車変速機のすべての形態が考慮に値する。]
[0006] 並列ハイブリッド駆動系の場合、実際の走行運転において、その時々のハイブリッド運転戦略に依存して、自動車の駆動形態は、内燃エンジン駆動と、電気モータ駆動と、混合駆動との間で、頻繁に切り替わる。純粋に電気的な走行運転では、電気機械（電気モータ）が出力軸と結合されており、他方、内燃エンジンは、分離エレメントを介して駆動系から遮断されている（外されている）。この状態で、電気機械が統合スタータジェネレータとしてエンジンを始動させなければならない場合、当該内燃エンジンは分離エレメントを介して再び結合（接続）される。基本的に、このようなエンジン始動は、トランスミッションのギヤ切換中でも、切換中でなくても、また、牽引力が遮断されていても、いなくても、行うことができる。さまざまな適切な始動モードが、本件出願人の別の特許出願に記述されている。]
[0007] 並列ハイブリッド駆動系における電気機械と内燃エンジンとの交互の結合は、大部分がクラッチを介して実行される。この場合、基本的に、２クラッチ構成（２Ｋ)と１クラッチ構成（１Ｋ）とが区別される。ただし、両方の構成において、電気モータは、統合スタータジェネレータ（２Ｋ−ＩＳＧ構成ないし１Ｋ−ＩＳＧ構成）として機能できる。２Ｋ−ＩＳＧ駆動系の場合、内燃エンジンは、第１クラッチを介して電気機械と結合可能である。この電気機械は、さらに、別個の第２クラッチを介して自動車トランスミッションと結合可能である。これに対して、１Ｋ−ＩＳＧ駆動系の場合には、電気機械とトランスミッションないしは出力軸との間に別個の第２クラッチはない。この場合、電気機械は、トランスミッション入力軸と直接結合され得る。]
[0008] 電気機械と出力軸との間のオプショナルの第２クラッチの機能は、当該クラッチがそれぞれの駆動コンセプトにおいて設けられる乃至必要である限り、場合によっては存在する変速機内部のシフトクラッチ及び／またはシフトブレーキによって（それらは例えばオートマチックトランスミッション内に装備されている）、あるいは、場合によっては駆動技術的に前置されたコンバータロックアップクラッチによって、引き受けられ得る。]
[0009] 完全を期すために、ここで以下のことに触れておく。それは、内燃エンジンと自動車トランスミッションとの間の直接的な配置構成やクラッチを介した直接的な摩擦結合の代わりに、適切な追加ギヤ、例えば遊星ギヤを介しても、電気機械は駆動系に結合され得る、ということである。その場合、電気機械は、とりわけ電気動的発進エレメント（ＥＤＡ）として利用され得る。これによって、従来の発進クラッチを不要とすることができる。ＥＤＡを備えたこの種のハイブリッドシステムは、例えば自動化されたＡＳトロニックトランスミッションとの関係で、本件出願人の製造品プログラムから知られており、特に発進や制動や切換（Rangier）を頻繁に行う都市部の配送業務における商用車や乗客輸送用のバスにおいて有利に利用可能である。]
[0010] 電気的な走行からの内燃エンジンの始動には、ハイブリッド駆動の場合、特別な意味がある。というのは、それは、一方で走行快適性にとって、他方で走行動特性にとって、決定的なことだからである。さらに、その始動は、ハイブリッド駆動の経済性と効率とにとって重要な役割を演じる。この場合、シフト戦略とハイブリッド運転戦略とは、シフト要求がエンジン始動要求と比較的頻繁に重なる（一致する）ように、あるいは、内燃エンジンの始動がギヤ切換と有効に（機能的に）連動するように、互いに相関され得る。]
[0011] ＵＳ２００５０２２１９４７Ａ１から、２クラッチ配置構成とステップ式トランスミッションとを有するハイブリッド駆動系が知られている。当該公開公報では、始動／停止機能が説明されており、当該機能において、内燃エンジンは停止され、電気機械によって再び始動される。停止工程の場合、内燃エンジンは、制御装置を介して、所定の停止条件が発生した場合、例えば信号付近や渋滞で減速する場合、内燃エンジン側のクラッチによって駆動系から分離されて遮断される。その後の始動工程では、ギヤが第１速に入れられた段階で、まず電気機械が車両を駆動する。続いて、制御装置によって、所定の運転状況が発生した場合に、ギヤ比が変更され（高められ）、同時に、電気機械がトランスミッション側のクラッチによってトランスミッションから分離され、内燃エンジン側のクラッチが締結され、その結果、内燃エンジンは電気機械を介して始動される。当該始動後、内燃エンジンは、トランスミッション側のクラッチによってトランスミッションと結合される。その結果、内燃エンジンは、単独で、あるいは、電気機械と一緒に（協働で）、車両を駆動する。始動過程における駆動系の快適性を損なう衝撃負荷が、本質的に回避され得る。というのは、エンジン始動の際に、出力軸が、第２クラッチを介して内燃エンジンから分離されるからである。
これについての欠点は、制御が複雑なことである。特に、短時間に連続にあるいは部分的に同時に切り換えるべき、２つのクラッチの調整制御である。変化してしまう影響要因に基づいて、例えば、トランスミッション内の温度変化、クラッチの磨耗状態、駆動系の一連の機械式伝達部品の遊び、などに基づいて、また、自動車の実際の運転状況に依存して、例えば、加速度や路面傾斜などに依存して、既知の制御装置は、完璧なハイブリッド運転を保証するために、比較的高価な制御装置やセンサシステムを必要としている。]
[0012] ＤＥ１０２００５０５１３８２Ａ１には、１クラッチ構成の場合に内燃エンジンを始動するための始動過程が記述されている。この場合、トランスミッションは、好ましいことに、オートマチック負荷時切換トランスミッション（Lastschaltautomat）として、すなわち駆動系の牽引力を保持してシフトするトランスミッションとして、形成されている。その１クラッチは、摩擦係合式のクラッチとして、あるいは、最も単純な場合には特にコスト有利で省スペースの噛み合い式の分離クラッチとして、形成され得る。内燃エンジンを始動するために、トランスミッションは、最初ニュートラルポジションにあるか、ニュートラルにシフトされる。トランスミッションのニュートラルポジションにおいて、予め開放されていたクラッチが締結方向に作動され、その結果、電気機械が内燃エンジンにプラスのトルクを予定されていた回転方向に行使し、内燃エンジンが始動される。トランスミッションがニュートラルポジションにあることにより、内燃エンジンは始動過程の際、トランスミッションの出力軸から外れており、その結果、エンジン始動による駆動系での衝撃荷重が回避される。これによって、始動過程は、ギヤチェンジの間、比較的快適に行われる。続いて、電気機械による純粋に電気的な駆動が望まれる場合、例えば、発進／停止の繰返し運転時の発進過程の場合、クラッチは再度完全に開放され、電気機械の回転数が、投入するべきギヤ、例えば第１速ギヤ、の対応する接続回転数に制御される。他方、内燃エンジンは、負荷のないアイドリング状態で回転（作動）する。]
[0013] この文献は、１クラッチのみを備えたハイブリッド駆動系において、電気機械を用いて内燃エンジンを快適に始動するための可能性を示しており、それによって、制御の複雑さが有意に簡素化されるとしている。この課題について、完全な解決を考えるべき状況がある。ここで重要なのは、発進／停止システム内部の自動化された始動過程である。当業者は、牽引力を遮断してシフトするオートマチックトランスミッションによるギヤチェンジの間における電気走行から内燃エンジンの始動過程に対して、明白な知見を見出していなかった。]
[0014] １クラッチ構成であって、牽引力を遮断してシフトするオートマチックトランスミッションを備えたハイブリッドの駆動系の場合、好ましくはギヤチェンジの際の牽引力が遮断されたシフト段階において内燃エンジンを始動することが、得策かつ有利である。しかしながら、その場合、小刻みに（矢継ぎ早に）変わる動的な状態が発生してしまう。これにより、場合によっては、制御上の問題が生じることがあるし、異常の発生のしやすさが高まってしまう。]
[0015] 特に、始動過程／シフト過程がそのように組み合わされている場合、以下の対策を調整すべきである。]
[0016] エンジン始動は、トランスミッションがニュートラルに入れられた時点以降に、ないしは、牽引力がもはや伝達されなくなった時点におい以降に、初めて行われ得る。さらに、ギヤ段を外すための制御要素に対抗するトルクを引き起こしてしまう駆動トルクは、実際に係合しているギヤ段を外すことができるように、低減されなければならない。また、トランスミッションのシフト時間、内燃エンジンの始動時間、必要な始動回転数、場合によっては内燃エンジン、電気機械、トランスミッションの様々な回転数の推移、を更に考慮しなければならない。内燃エンジンの始動後、予定されていたギヤ比に投入（係合）する前に、最終的には、トランスミッションの入力軸が新たなギヤ段の接続回転数に同期されなければならない。]
[0017] こうした背景に基いて、本発明の課題は、内燃エンジン、電気機械、オートマチックトランスミッションを装備したハイブリッド駆動部を運転するための方法ないし装置であって、電気走行運転でのシフト過程中において可能な限り簡単かつ快適な方法で内燃エンジンを始動して駆動系に結合することを可能にし、それでいて、ハイブリッド駆動部の高い信頼性と故障に対する安全とを保証する、という方法ないし装置を提供することである。]
[0018] この課題の解決は、独立請求項の特徴部分から明らかである。本発明の有利な実施の形態と更なる実施の形態は、下位請求項から読み取ることができる。]
[0019] 本発明には、並列ハイブリッドの駆動系において、電気走行時に内燃エンジンを始動するための始動過程と、牽引力を遮断してギヤチェンジを実行するためのシフト過程と、が組み合わされていて、実行する個々の機能を調整して呼び出すことにより、特に安定した故障に対して安全なハイブリッド駆動が可能とされる、という認識が根底にある。そのとき、それぞれに定義された中間状態が達成される。]
[0020] 特許請求の範囲の請求項１の特徴によれば、本発明は、内燃エンジンと、少なくとも１つの電気機械と、内燃エンジンと電気機械との間に配置されたシフトエレメントと、牽引力を遮断してシフトするオートマチックトランスミッションと、出力部と、を有する、並列ハイブリッド駆動系を備えた自動車のハイブリッド駆動部を運転するための方法であって、内燃エンジンは、シフトエレメントを介して、電気機械と摩擦係合で結合可能であり、電気機械によって始動可能である、という方法を前提としている。]
[0021] オートマチックトランスミッション（オートマチックシフトトランスミッション）とは、牽引力が遮断されるシフト過程を伴うトランスミッションと理解される。この場合、ギヤ段の投入及び解除のために、対応する制御要素が自動的に作動可能である。]
[0022] 内燃エンジンと電気機械とを結合するためのシフトエレメントとは、自動制御可能なあらゆる種類の制御要素と理解される。それを介して、内燃エンジンと電気機械とが結合可能である。これは、例えば、電気油圧式に作動可能あるいは電気空圧式に作動可能な摩擦係合式の発進クラッチまたは分離クラッチであり得る。]
[0023] オートマチックトランスミッションのギヤチェンジとは、牽引力が遮断されるシフト過程と理解される。そこでは、元のギヤ段が解除されて、目標のギヤ段が投入される。基本的に、元のギヤ段（係合しているギヤ）と目標のギヤ段（係合すべきギヤ）とが同一であるという、特別なギヤ作動過程も含まれる。この場合、シフト操作は確かに行われるのだが、ギヤ比は変わらない。]
[0024] 基本的に、本発明は、この種の並列ハイブリッド駆動系を有するあらゆる種類の車両に適用可能である。]
[0025] 提示された課題を解決するために、本発明は、以下のことを考慮する。すなわち、内燃エンジンの始動のための始動要求がなされた場合、トランスミッションの牽引力の遮断中では、調整された一連の機能が規定の中間状態で呼び出され、シフトエレメントのシフト状態は、トランスミッションのトランスミッション入力軸の、純粋に電気モータとの同期化のため、あるいは、電気モータと内燃エンジンとが組み合わされた同期化のため、行われるエンジン始動と関連する目標の入力軸回転数に合うように変えられる。]
[0026] さらに、提示された課題は、当該方法を実施するための装置によって解決される。この装置に関して、本発明は、内燃エンジンと、少なくとも１つの電気機械と、内燃エンジンと電気機械との間に配置されたシフトエレメントと、牽引力を遮断してシフトするオートマチックトランスミッションと、出力部と、を有する、並列ハイブリッド駆動系を備えた自動車のハイブリッド駆動部を運転するための装置であって、内燃エンジンは、シフトエレメントを介して、電気機械と摩擦係合で結合可能であり、電気機械によって始動可能である、という装置を前提としている。さらに、制御手段が設けられており、それらによって、内燃エンジンの始動のための始動要求がなされた場合に、トランスミッションの牽引力の遮断中では、調整された一連の機能が規定の中間状態で呼び出し可能であり、シフトエレメントのシフト状態は、トランスミッションのトランスミッション入力軸の、純粋に電気モータとの同期化のため、あるいは、電気モータと内燃エンジンとが組み合わされた同期化のため、行われるエンジン始動と関連する目標の入力軸回転数に合うように変更可能である。]
[0027] 規定された中間状態で個々の機能の要求（コマンド）が連続的に呼び出されることによって、様々な動的状況が、内燃エンジン始動とギヤチェンジとが同時の場合において、安全かつ高い信頼性の下で調整され得る。その結果、各々の走行状況において、走行運転中のギヤチェンジに関連する並列ハイブリッド駆動の運転態様間の完全な（申し分のない）切換（シフト）が保証されている。]
[0028] 外的影響要因のために予測が困難で、ないしは、ほとんど事前に検知できず、それ故に比較的高い故障発生確率を招き得る、矢継ぎ早に変化する動的特性ないし運動エネルギー特性に関する様々な駆動系コンポーネントの複雑で繊細な相互作用が、当該本発明方法によって大幅に回避されるか、あるいは、少なくとも顕著に低減される。その結果として、安定して（ロバスト性に優れて）比較的簡単に制御可能なハイブリッドシス テムが提供され得る。]
[0029] この場合、戦略装置と交信する制御装置内のハイブリッド制御装置とトランスミッション制御装置とに個々の機能を分配することは、とりわけ有利である。特に、そのフロー（手順）は比較的簡単に分解（分析）され得て、そして再び、利用可能な個々の機能がソフトウェア関連で提供され得る。この場合、個々の機能は、それぞれ順番に従って、再び呼び出される。これによって、比較的複雑な機能のフローが、エンジン始動／ギヤチェンジが組み合わされた場合において、有意に簡単化され得る。]
[0030] 本発明によれば、それぞれ関連する一連の制御段階の中で、シフトエレメントのそれぞれのシフトポジションが、内燃エンジンを駆動系に結合するように、保証ないし調整される。一方では、このエンジン始動は、ギヤチェンジの際に、確実にシフトポーズのうちに行われる。これによって、エンジン始動による駆動系の障害が確実に回避され得る。他方では、本発明に従う制御フローの場合、エンジン始動に引き続いてトランスミッション入力軸の必要な同期化が可変に扱われ得るということが、特に有利であるということが判明した。この際、始めから内燃エンジンが回転している場合、電気機械と内燃エンジンとは一体で回転する、ないしは、同期化作用で運転される。あるいは、電気機械がまず単独で同期化を行い、それから、内燃エンジンが、要求される限り、シフト終了後に初めて、結合ないし接続され得る。]
[0031] これについて、純粋に電気機械だけの駆動で走行していて、すなわち、シフトエレメントが開放されていて、内燃エンジンが停止している、という自動車の走行状況があるとする。この時、ハイブリッド運転戦略は、例えば駆動エネルギバッテリの充電状態が低い時、電気駆動トルク残量が低い時、出力要求が高い時などにおいて、内燃エンジンが始動されるべきである、という命令（コマンド）を出す。内燃エンジンを始動するという始動要求は、例えば運転者が認識した走行条件から外に出ることを合理的と思うか願うかして、これを好適な作動要素ないし割り当てられたセンサを介して対応するように信号化する時など、運転者を介して直接にも行われ得る。始動条件として、内燃エンジンを始動するのに必要な電気機械の最小回転数は、確定されている。始動要求は、一つのシフト戦略によって始められるギヤチェンジと一致する（重なる）。]
[0032] 本発明方法の第１の実施の形態を実施する際、内燃エンジンを始動するために、シフトエレメントが閉じられ、トランスミッション入力軸の同期化は、シフトエレメントが閉じられて内燃エンジンの始動の後で、内燃エンジンと電気機械とによって共通に行われる。]
[0033] 従って、電気走行時に、内燃エンジンを始動するための始動要求とトランスミッションをシフトするためのシフト要求とが、同時あるいはほぼ同時であるとき、シフトエレメントが閉じてエンジン始動実施後にトランスミッション入力軸が同期化されることと共に、以下の一連の機能が考慮され得る。個々のステップ後に規定の中間状態が達成される。]
[0034] −トルクを低減する機能
−シフトエレメントが開放されていることの保証機能
−初期値のギヤ段をシフトエレメントの開放の際に外す機能
−内燃エンジンをシフトエレメントの締結の際に揺動始動（Schwungstart）で始動する機能
−トランスミッション入力軸を同期化する機能
−目標ギヤ段に投入する機能
電気走行時の駆動系のトルク低減は、係合しているギヤ段を外すことを可能にするべく、トランスミッションのギヤチェンジの準備のために必要であるが、シフトエレメントが開放している時、電気機械の駆動トルクの制御を介して行われ得る。摩擦クラッチとして形成されたシフトエレメントでは、当該シフトエレメントの一時的な部分的締結によって実施あるいは支援（支持）されるトルク低減もまた、可能である。その場合、シフトエレメントは、トルク低減が行われた後、再び完全に開かれる。]
[0035] その後に続く揺動始動（Schwungstart）の場合、まず、シフトエレメントが開放しているとき、電気機械で所定の最低始動回転数が調整されるか、あるいは、当該最低始動回転数を上回る実際の回転数が維持され、その後、シフトエレメントが閉じられ、最終的に内燃エンジンが当該最低始動回転数に達して（対応する燃料供給と燃料点火で）始動される。]
[0036] 本発明方法の第２の実施の形態を実施する場合、内燃エンジンを始動するために、シフトエレメントが閉じられ、内燃エンジン始動後に、再び開放され、トランスミッションの同期化は、シフトエレメントの開放の際、電気機械によって行われる。]
[0037] 従って、電気走行時に、内燃エンジンを始動するための始動要求とトランスミッションをシフトするためのシフト要求とが、同時あるいはほぼ同時であるとき、シフトエレメントの開放の際にトランスミッションが同期化されることと共に、以下の一連の機能が考慮され得る。個々のステップ後に規定の中間状態が達成される。]
[0038] −トルクを低減する機能
−シフトエレメントが開放されていることの保証機能
−初期値のギヤ段をシフトエレメントの開放の際に外す機能
−内燃エンジンをシフトエレメントの締結の際に揺動始動（Schwungstart）で始動する機能
−シフトエレメントを開放する機能
−トランスミッション入力軸を同期化する機能
−目標ギヤ段に投入する機能
−シフトエレメントを締結する機能
この実施の形態は、トランスミッションがニュートラル位置にある自動車の発進過程の際にも有利に適用可能である。その場合、シフトエレメントの開放の際にトランスミッションが同期化されることと共に、以下の一連の機能が考慮され得る。]
[0039] −内燃エンジンをシフトエレメントの締結の際に直接始動（Direktstart）で始動する機能
−シフトエレメントを開放する機能
−トランスミッション入力軸を同期化する機能
−目標ギヤ段に投入する機能
−シフトエレメントを締結する機能
このような直接始動（Direktstart）の場合、電気機械（５）が停止しているとき、あるいは、電気機械（５）が最低始動回転数未満の回転で回転しているとき、シフトエレメント（４）が閉じられ、その後、シフトエレメント（４）が閉じた状態で、内燃エンジン（３）が電気機械（５）を介して所定の最低始動回転数に加速され、最終的に前記エンジン（３）が当該最低始動回転数に達して始動される。]
図面の簡単な説明

[0040] 本発明に従う運転方法を実施するための、自動車のハイブリッド駆動部の概略図。]
実施例

[0041] 本発明を明確に説明するために、１つの実施の形態を示した図面が添付されている。図１は、本発明に従う運転方法を実施するための、自動車のハイブリッド駆動部の概略図である。]
[0042] それによれば、例えば商用車（トラック、バス、ワンボックス車、特殊車）用に考慮され得る、並列ハイブリッド駆動系２を有する自動車のハイブリッド駆動部１の概略図が示されている。この駆動系２は、内燃エンジン３、例えばディーゼルエンジンと、クランクシャフト２４と、を有している。当該クランクシャフト２４は、シフトエレメント４を介して、電気機械５と結合可能である。この電気機械５は、トランスミッション入力軸６を介して、オートマチック（シフト）トランスミッション７と結合されている。これにより、図１に示された駆動系２は、１Ｋ−ＩＳＧ構成として形成されている。すなわち、内燃エンジン３を駆動系２に結合するため、及び、電気機械５と接続するため、シフトエレメント４として分離クラッチまたは発進クラッチを備えている。電気機械５とトランスミッション７との間に、別個の第２シフトエレメントは不要である。トランスミッション７の背後には、詳述されていない動力取出し装置（ＰＴＯ：パワーテイクオフ）８が後置され得る。出力軸２５とディファレンシャル９とを介して、その時々に掛っているハイブリッド駆動部１の出力トルクが、駆動軸１０そして駆動輪１１に伝達され得る。]
[0043] 電気機械５は、運転状況に応じて、電気駆動ユニットとして、あるいは、ジェネレータ（発電機）として、運転することができる。そのため、電気機械５は、コンバータ（変圧整流器）１２と結合されている。当該コンバータ１２は、コンバータ制御装置１３によって制御可能である。このコンバータ１２を介して、電気機械５は、駆動エネルギバッテリ１４、例えば３４０Ｖの高圧バッテリ（Supercapsも可能）、と結合されている。電気運転においては、電気機械５は、エネルギバッテリ（蓄電池）１４から給電される。発電運転においては、つまり、内燃エンジン３による駆動時及び／または回生運転時には、エネルギバッテリ（蓄電池）１４が電気機械５によって充電される。さらに、当該電気機械５は、内燃エンジン３を始動するため、統合スタータジェネレータ（ＩＳＧ）として機能する。エネルギバッテリ１４の高電圧回路、ないし、それに接続されている制御装置は、双方向直流電圧コンバータ（ＤＣ／ＤＣ）１５を介して、車載電源システム（２４Ｖまたは１２Ｖ）１６に接続されている。エネルギバッテリ１４は、バッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）１７によって、その充電状態（ＳＯＣ：State of Charge ）について監視可能かつ制御可能である。直流電圧コンバータ１５は、直流電圧コンバータ制御装置１８によって制御可能である。さらに、詳述されていないブレーキ制御機能用の制御装置１９、特にはアンチロックシステム（ＡＢＳ）や電子ブレーキシステム（ＥＢＳ）、ならびに、例示的にディーゼル内燃エンジンとして形成されている内燃エンジン３の電子ディーゼル制御（ＥＤＣ）用の別の制御装置２０、が設けられている。個別的に挙げられた各制御装置は、少なくとも部分的に、一つの制御装置の中に統合されていてもよい。]
[0044] さらに、本発明に従う制御装置２１が配置されている。その中に、トランスミッション制御装置２１ａ（ＴＣＵ：トランスミッション制御装置）と駆動系コンポネーントを制御するハイブリッド制御装置２１ｂ（ＨＣＵ：ハイブリッド制御装置）とが、一体化されている。制御装置２１は、エンジン始動及びギヤチェンジを調整実施するための制御プログラム及び／または調整プログラムの形態で、一連の機能を有している。とりわけ、トランスミッション制御装置２１ａとハイブリッド制御装置２１ｂの中に、個々の機能の幾つかが保存（記憶）されている。それらから、一連の機能を組立てる（組み合わせる）ことが可能である。駆動力分配制御用、ないし、２つの駆動ユニット３、５の接続（スイッチオン）及び遮断（スイッチオフ）用に、さらに中央戦略ユニット２２が存在している。これは、データバス２３、例えばＣＡＮバスを介して、制御装置２１及び関連制御装置１３、１７、１８、１９と結合されて交信される。]
[0045] ハイブリッド駆動部１において実施可能な、トランスミッション７の牽引力が遮断された場合に内燃エンジン３を始動するための本発明による方法は、個々の必要な機能が順番に調整されて呼び出される手続き（フロー）に基づいており、それぞれ一つ一つのステップの後で、規定の中間状態が達成される。]
[0046] 第１の実施の形態では、電気走行の際、まず、トランスミッション入力軸６のトルクが電気機械５の対応する制御によって低減される。続いて、対応する制御コマンドの発信により、シフトエレメント４が開放されて係合しているギヤ段が外される、ということが保証される。この場合、制御装置２１の所定の記憶スペースに、「トランスミッション開放」状態のための１ビットが設定される。次のステップにおいて、内燃エンジン３が揺動始動によって始動される。さらに、電気機械５が最初に所定の最低始動回転数に加速され、そして、シフトエレメント４が閉じられる。最低始動回転数に達して、対応する燃料噴射が行われると、内燃エンジン３が始動する。内燃エンジン３と電気機械５の出力軸は、シフトエレメント４が引き続き閉じているときにのみ、一体で回転して、トランスミッション入力軸６を、相関する回転数制御装置によって、投入するべき目標ギヤ段の接続回転数に同期させる。同期化が行われた後で、目標ギヤ段が投入される。一連の機能はこれをもって終了する。]
[0047] 本発明に従う方法の第２の実施の形態では、内燃エンジン３の始動後、シフトエレメント４がまず開かれる。その結果、トランスミッションの入力軸６は、電気機械５とだけ結合される。続いて、トランスミッション入力軸６の目標ギヤ段の接続回転数への同期化が、電気機械５によって行われ、その達成の際に目標ギヤ段が投入される。この自動車は、内燃エンジン３がアイドリング状態で負荷なしで作動されている場合にのみ、純粋に電気的に駆動され得る。内燃エンジン３が接続されるべき時、その回転数は対応するように適合され、シフトエレメント４は、目標ギヤ段に投入された直後、すなわち、シフト完了の直後、あるいは、他の所望の時点において、閉じられる。]
[0048] １ハイブリッド駆動系
２ 駆動系
３内燃エンジン
４シフトエレメント
５電気機械
６トランスミッション入力軸
７トランスミッション
８動力取出し装置
９ディファレンシャル
１０駆動軸
１１自動車車輪
１２コンバータ
１３コンバータ制御装置
１４電気的駆動エネルギバッテリ
１５直流電圧コンバータ
１６車載電源システム
１７バッテリマネジメントシステム
１８ 直流電圧コンバータ制御装置
１９電子的なブレーキ制御装置
２０ 電子的なディーゼル制御装置
２１ 制御装置
２１ａトランスミッション制御装置
２１ｂハイブリッド制御装置
２２運転戦略装置
２３データバス
２４クランク軸
２５ 出力部
ＡＢＳアンチロックシステム
ＢＭＳ バッテリマネジメントシステム
ＤＣ／ＤＣ 直流電圧コンバータ（直流）
ＥＢＳ 電子的なブレーキ装置（電子的なブレーキ装置）
ＥＤＣ 電子的なディーゼル制御装置（電子的なディーゼル制御装置）
ＨＣＵ ハイブリッド制御装置（ハイブリッド制御装置）
ＴＣＵ トランスミッション制御装置（トランスミッション制御装置）
ＰＴＯ 動力取出し装置（パワーテイクオフ）]

权利要求:

請求項1
内燃エンジン（３）と、少なくとも１つの電気機械（５）と、内燃エンジン（３）と電気機械（５）との間に配置されたシフトエレメント（４）と、牽引力を遮断してシフトするオートマチックトランスミッション（７）と、出力部（２５）と、を有する、並列ハイブリッド駆動系（２）を備えた自動車のハイブリッド駆動部（１）を運転するための方法であって、内燃エンジン（３）は、シフトエレメント（４）を介して、電気機械（５）と摩擦係合で結合可能であり、電気機械（５）によって始動可能であり、内燃エンジン（３）の始動のための始動要求がなされた場合、トランスミッション（７）の牽引力の遮断中では、調整された一連の機能が規定の中間状態で呼び出され、シフトエレメント（４）のシフト状態は、トランスミッション（７）のトランスミッション入力軸（６）の、純粋に電気モータとの同期化のため、あるいは、電気モータと内燃エンジンとが組み合わされた同期化のため、行われるエンジン始動と関連する目標の入力軸回転数に合うように変えられることを特徴とする方法。
請求項2
内燃エンジン（３）を始動するために、シフトエレメント（４）が閉じられ、トランスミッション入力軸（６）の同期化は、シフトエレメント（４）が閉じられて内燃エンジン始動が行われた後で、内燃エンジン（３）と電気機械（５）とを介して共通に行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項3
電気走行時に、内燃エンジン（３）を始動するための始動要求とトランスミッション（７）をシフトするためのシフト要求とが、同時あるいはほぼ同時であるとき、シフトエレメント（４）が閉じてエンジン始動実施後にトランスミッション入力軸（６）が同期化されることと共に、以下の一連の機能が考慮され、個々のステップ後に規定の中間状態が達成されることを特徴とする請求項１及び２に記載の方法。−トルクを低減する機能−シフトエレメント（４）が開放されていることの保証機能−初期値のギヤ段をシフトエレメント（４）の開放の際に外す機能−内燃エンジン（３）をシフトエレメント（４）の締結の際に揺動始動（Schwungstart）で始動する機能−トランスミッション入力軸（６）を同期化する機能−目標ギヤ段に投入する機能
請求項4
内燃エンジン（３）を始動するために、シフトエレメント（４）が閉じられ、内燃エンジン始動後に、再び開放され、トランスミッション（７）の同期化は、シフトエレメント（４）の開放の際、電気機械（５）によって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項5
電気走行時に、内燃エンジン（３）を始動するための始動要求とトランスミッション（７）をシフトするためのシフト要求とが、同時あるいはほぼ同時であるとき、シフトエレメント（４）の開放の際にトランスミッション（７）が同期化されることと共に、以下の一連の機能が考慮され、個々のステップ後に規定の中間状態が達成されることを特徴とする請求項１または４に記載の方法。−トルクを低減する機能−シフトエレメント（４）が開放されていることの保証機能−初期値のギヤ段をシフトエレメント（４）の開放の際に外す機能−内燃エンジン（３）をシフトエレメント（４）の締結の際に揺動始動（Schwungstart）で始動する機能−シフトエレメント（４）を開放する機能−トランスミッション入力軸（６）を同期化する機能−目標ギヤ段に投入する機能−シフトエレメント（４）を締結する機能
請求項6
トランスミッションがニュートラル位置にある自動車の発進過程の際、内燃エンジン（３）を始動するための始動要求があるとき、シフトエレメント（４）の開放の際にトランスミッション（７）が同期化されることと共に、以下の一連の機能が考慮され、個々のステップ後に規定の中間状態が達成されることを特徴とする請求項１及び４に記載の方法。−内燃エンジン（３）をシフトエレメント（４）の締結の際に直接始動（Direktstart）で始動する機能−シフトエレメント（４）を開放する機能−トランスミッション入力軸（６）を同期化する機能−目標ギヤ段に投入する機能−シフトエレメント（４）を締結する機能
請求項7
電気走行時のトランスミッション（７）のギヤチェンジの準備のための、駆動系（２）のトルク低減が、シフトエレメント（４）の開放の際に、電気機械（５）の電気的駆動トルクの制御を介して行われることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
請求項8
電気走行時のトランスミッション（７）のギヤチェンジの準備のための、駆動系（２）のトルク低減が、シフトエレメント（４）の一時的な部分的締結によって行われ、あるいは、シフトエレメント（４）の一時的な部分的締結によって支援（支持）され、シフトエレメント（４）は、トルク低減が行われた後、再び開放されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
請求項9
揺動始動（Schwungstart）の場合、まず、シフトエレメント（４）が開放しているとき、電気機械（５）で所定の最低始動回転数が調整されるか、あるいは、当該最低始動回転数を上回る実際の回転数が維持され、その後、シフトエレメント（４）が閉じられ、最終的に内燃エンジン（３）が当該最低始動回転数に達して始動されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
請求項10
直接始動（Direktstart）の場合、電気機械（５）が停止しているとき、あるいは、電気機械（５）が最低始動回転数未満の回転で回転しているとき、シフトエレメント（４）が閉じられ、その後、シフトエレメント（４）が閉じた状態で、内燃エンジン（３）が電気機械（５）を介して所定の最低始動回転数に加速され、最終的に前記エンジン（３）が当該最低始動回転数に達して始動されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
請求項11
内燃エンジン（３）と、少なくとも１つの電気機械（５）と、内燃エンジン（３）と電気機械（５）との間に配置されたシフトエレメント（４）と、牽引力を遮断してシフトするオートマチックトランスミッション（７）と、出力部（２５）と、を有する、並列ハイブリッド駆動系（２）を備えた自動車のハイブリッド駆動部（１）を運転するための装置であって、内燃エンジン（３）は、シフトエレメント（４）を介して、電気機械（５）と摩擦係合で結合可能であり、電気機械（５）によって始動可能であり、制御手段（２１、２１ａ、２１ｂ、２２）が設けられており、それらによって、内燃エンジン（３）の始動のための始動要求がなされた場合に、トランスミッション（７）の牽引力の遮断中では、調整された一連の機能が規定の中間状態で呼び出し可能であり、シフトエレメント（４）のシフト状態は、トランスミッション（７）のトランスミッション入力軸（６）の、純粋に電気モータとの同期化のため、あるいは、電気モータと内燃エンジンとが組み合わされた同期化のため、行われるエンジン始動と関連する目標の入力軸回転数に合うように変更可能であることを特徴とする装置。
請求項12
前記制御手段（２１、２１ａ、２１ｂ、２２）は、本質的に、ハイブリッド制御装置（２１ｂ）、トランスミッション制御装置（２１ａ）、戦略装置（２２）を有しており、一連の機能は、個々の機能毎に提示することが可能であり、当該個々の機能は、相互に通信するハイブリッド制御装置（２１ｂ）とトランスミッション制御装置（２１ａ）とに分配可能であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。