内燃機関の始動に必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めるおよび予測するための方法および装置

专利摘要:
本発明は、車両用の、殊に少なくとも１つの内燃機関と少なくとも１つのさらなるモーターとを有するハイブリッド車両用の、少なくとも、内燃機関の始動に必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性を特定する、求めるおよび予測するための方法および装置に関する。本発明の中心は、車両の作動中に、始動トルクまたは始動トルク経過特性を特定するおよび求めることである。さらに本発明は、ハイブリッド車両内の少なくとも１つのモーターを作動させる方法に関する。
公开号:JP2011508694A
申请号:JP2010538522
申请日:2008-11-11
公开日:2011-03-17
发明作者:シュトイアナーゲル フランク
申请人:ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ；
IPC主号:B60W10-06

专利说明:

[0001] 従来技術
本発明は、車両、殊にハイブリッド車両用の、内燃機関の始動に必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めるおよび予測するための方法ないし装置に関する。ここでは内燃機関の他に少なくとも１つのモーター、殊に電気機械が、駆動ユニットとして設けられている。さらに本発明は、ハイブリッド車両内の少なくとも１つのモーター、殊に電気機械を作動するための方法に関する。]
[0002] 内燃機関を始動させるために、内燃機関は最低始動回転数まで加速され、次に、燃料噴射および燃料点火によって始動される。内燃機関が唯一の駆動ユニットである従来の車両では、内燃機関は、走行開始時に始動され、通常は車両目的地に着いた後に再び停止される。ＥＰ１１７３６７４号から、回転開始抵抗（Andrehwiderstaende）を克服するため、および内燃機関の駆動装置質量体を加速するために必要な開始回転トルクは異なったレベルを有していることが知られている。回転開始抵抗のレベル、例えば内燃機関圧縮、ピストン摩擦および軸受け摩擦はさらに、例えばシリンダーの数および内燃機関の構造様式、使用されている潤滑剤、目下の温度および回転開始運動に依存する。従って、温度が非常に低い場合には、特に高い開始回転トルクを克服できなければならない。これに対して、作動して暖まっている内燃機関は、僅かなトルクで始動される。]
[0003] 従って、従来技術の内燃機関用のスタータ装置は次のように設計されている。すなわち、不利な条件下でも、確実な始動が可能であるように設計される。従って内燃機関の各始動時には、スタータ装置には供給可能な最大エネルギーが供給され、これによって自身の最大トルクによって、内燃機関が最低始動回転数まで加速され、内燃機関は上述のように始動することができる。]
[0004] ハイブリッド車両の場合には、内燃機関の始動は、走行開始時のみ行われるのではなく、常に行われる。しかし内燃機関の始動は遅くとも、純粋な電気走行がもはや不可能になるときに行われる。この理由は例えば、過度に低いバッテリー状態および／または純粋な電気走行にそれ以上置き換えることができない運転者の要求である。これによって、車両走行中の非常に頻繁な、内燃機関の始動−停止過程が生じてしまう。]
[0005] 従って内燃機関の確実な始動を可能にするために、必要な始動トルクを常に提供することができるモーター、殊に電気機械がハイブリッド車両内に設けられなければならない。ハイブリッド車両の内燃機関が電気走行モード時に始動される場合には、使用可能な電気エネルギーの一部が内燃機関始動に使用されることによって、内燃機関始動は電気走行モードを妨害してしまう。従って、純粋な電気走行モード時には、電気的エネルギーが車両アウトプットパワーから取り去られる、および／または常に、電気走行モード時の内燃機関始動のために予約される、ないしは提供されなければならない。これによって電気走行モードは通常は快適性の理由から制限される。なぜなら、このような予約されたまたは提供されたエネルギーは電気走行に使用されない、ないしは使用可能でないからである。従って、殊にトルクベースの制御装置において、車両作動のために次のことが有利である。すなわち、目下の回転数のもとで必要な目下の始動トルクを正確に知り、確実な内燃機関始動および拡大可能な最大の電気走行モードを可能にすることが有利である。内燃機関始動トルクとモーター回転頻度とを乗算することによってモーター始動出力が得らえる。モーター回転周波数は、円周定数πによって、モーター回転数から定められる。]
[0006] 発明の開示
本発明は、少なくとも、内燃機関の始動に必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めるための方法ないし装置に関する。始動トルク経過特性とは、内燃機関の始動過程時の内燃機関始動のために必要な回転トルクの経過特性、殊に時間的な経過特性であると理解されたい。内燃機関の始動に必要な始動トルクは、内燃機関の確実な作動に必要な回転トルクの最大値である。内燃機関の始動に提供されるべき回転トルクは、内燃機関の確実な始動に必要な回転トルクの最大値以上であるはずである。有利には、内燃機関の始動に必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めることは殊に、内燃機関の他にさらに少なくとも１つの別の駆動ユニット、殊にモーター、例えば電気機械が設けられているハイブリッド車両において行われる。本発明では、必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性は、車両の作動中に求められる。]
[0007] すなわち、始動トルクまたは始動トルク経過特性は本発明では固定的に設定されているのではなく、車両の作動中に継続的に、車両の目下の状態、殊に始動されるべき内燃機関の状態に合わせられる。すなわち本発明では、不利な始動ケースのために充分に大きく設計された始動トルクが固定的に設定されるのではなく、比較的正確に、内燃機関の目下の状態に合わせられている始動トルクまたは始動トルク経過特性が求められる。]
[0008] これは殊に、車両作動中に少なくとも１つの制御装置がアクティブな場合にコンピュータプログラムを用いて行われる。]
[0009] 表現「車両作動中」に関して言えば、車両内の制御機器にアクティブに電流供給されている限りは車両が作動中である。制御機器の制御によって、車両の遅延の無い走行開始が可能である。これは、イグニッションキーによって車両が作動準備状態に切り換えられ、殊に内燃機関が始動される、または車両が始動ボタンによって走行アクティブ状態に切り換えられる従来の車両と比較可能である。]
[0010] 殊に車両は、運転手干渉によって車両作動状態に達する。この干渉は、殊にイグニッションキーポジション「イグニッションオン（Zuendung an）」への到達を介した車両の意図的な始動、および殊に、少なくとも１つの制御装置の自動的な起動並びにコンピュータプログラの起動によって特徴付けられる。従って殊に、求められた第１の始動トルクまたは始動トルク経過特性が確実に、第１の内燃機関始動の前に供給されることが保証される。]
[0011] 本発明の技術的な背景は、車両作動中に、内燃機関始動のために必要な始動トルクが変化し、従って車両作動中に常に新たに求められるということである。時間的に観察すると、始動トルクの経過特性、すなわち始動トルク経過特性も殊に、回転数０からアイドリング回転数まで求められる。発生したトルクは、殊に内燃機関の付着トルク成分、滑り摩擦トルク成分、ガススプリングトルク成分および／または加速度トルク成分から成る。]
[0012] 置き換えとして殊にこれらの成分の平均値が、殊に温度に依存しておよび／または回転数に依存して累積され、少なくとも１つの制御装置、殊にモーター制御部に供給される。始動トルクないしは始動トルク経過特性を求めるのに必要なのは殊に、内燃機関の０回転／分からの回転数識別、内燃機関の角加速度を求めるための、時間をベースにした内燃機関回転数の割り当て、自身の作動点に関する内燃機関の位置の知識（圧縮、膨張）、シリンダー充填度（Zylinderfuellung）、吸気管圧力、内燃機関並びに、内燃機関に結合されている回転質量体（殊に、サブユニットおよび／またはクラッチ部分）の摩擦モーメントおよび／または慣性モーメントである。殊に、シリンダー充填度は、内燃機関の始動および停止過程が迅速に順次連続する場合には、内燃機関の比較的長い静止時間の際に調整される大気圧とは異なる。殊に、シリンダー充填度が求められない場合には、近似的に吸気管圧力が用いられる。殊に、直接的に内燃機関に取り付けられており、内燃機関によって駆動されるサブユニットは、付加的な負荷モーメントを内燃機関で形成し、場合によっては特別に、始動トルクまたは始動トルク経過特性の計算時に、内燃機関始動に加えられなければならない。内燃機関の始動を成功させるために、始動トルクは、内燃機関の回転開始および始動に必要である最大の必要なモーメントと同じ、またはこれよりも大きくなければならない。供給される回転トルクが、内燃機関の始動に必要な回転トルクに相応する場合、始動過程は、特に快適であると感じられる。なぜなら、ドライブトレインが過度に高いまたは過度に低い回転数に加速されないからである。従ってこの求められた回転トルクは提供されなければならず、サブユニットの走行動作または駆動に使用されてはならない。必要な、提供されるべき始動回転トルクまたはその経過特性が正確に求められ、制御部に割り当てられるほど、サブユニットの走行動作または駆動のために実際に使用可能な回転トルクがより正確にわかり、これに使用される。]
[0013] 本発明の利点は、常に、内燃機関の次の始動のための必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性が既知である、ということである。これによって一方では常に、確実かつ快適な内燃機関の始動が、求められた始動トルクまたは始動トルク経過特性による内燃機関の駆動によって行われ、他方では、サブユニットの走行動作および駆動に対して使用可能な最大の回転トルクが使用される。]
[0014] 本発明の別の特徴では、求められた始動トルクまたは始動トルク経過特性に依存して、内燃機関の始動に必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性が予測される。ここでは殊に内燃機関の始動目標値、殊に内燃機関始動目標回転数および目標加速度が考慮される。]
[0015] 技術的な背景は、不利な始動ケースに対する、充分に大きく設計された始動トルクが固定的に設定されるのではなく、車両および内燃機関の目下存在する状態に整合された始動トルクまたは始動トルク経過特性が予測されるということである。始動トルク維持を実現するために、内燃機関の予測された始動トルクまたは予測された始動トルク経過特性が求められる。これは、影響されない、または僅かに影響される目下の内燃機関動作パラメータ、殊に内燃機関温度および／または内燃機関の予測された始動目標値、殊に、内燃機関始動目標回転数および目標加速度に基づいて求められる。]
[0016] 時間的に観察すると、始動トルクの経過特性、すなわち始動トルク経過特性が、殊に０回転数／分時に、または０回転数／分から、遅くとも自立した内燃機関走行時まで常に新たに求められ、予測される。必要な、保持されるべき予測される始動トルクまたは始動トルク経過特性が正確に制御に割り当てられるほど、サブユニットの走行動作または駆動に対して実際に使用可能な回転トルクがより正確に分かり、これに使用される。]
[0017] 従って維持されるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性の予測は、殊に、内燃機関始動目標値、例えば内燃機関の角度加速度および／または目標回転数の設定を前提条件とする。これは内燃機械始動の前に既知でなければならない。このような設定は例えば適切に、重要なパラメータ、殊に作動状況および車両状況、運転手適合並びに運転手要望要求を評価することによって定められる。導出された状況からの例は次のようなものであってよい。すなわち、低い内燃機関始動目標回転数が内燃機関の所定の始動時間持続においてより迅速に得られ、このために、より大きい回転数勾配時に必要となる高い目標回転数よりも、必要となる内燃機関回転数勾配が低いということである。]
[0018] 本発明のこの構成の利点は、常に、内燃機関の次の始動に必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性が、先行する内燃機関始動の分析から既知である、ということである。これは、今日まで知られている始動トルクおよび始動トルク経過特性の適応または整合、並びに予期される始動トルクおよび始動トルク経過特性の予測による。従って、一方では常に、内燃機関のより確実かつより快適な始動が、求められた始動トルクまたは始動トルク経過特性によって内燃機関を駆動させることによって行われ、他方では最大の使用可能な回転トルクが、サブユニットの走行動作および駆動に対して使用される。]
[0019] 本発明の別の特徴では、必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性が、車両の作動中に、０回転／分の内燃機関回転数から行われる。]
[0020] ０回転／分の内燃機関回転数からの、車両作動中の必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性の算定の技術的な背景は、始動トルクおよび始動トルク経過特性の算定時に０回転／分から特定の内燃機関回転数までの内燃機関回転数の考慮である。殊に、特定の時点まで、しかし遅くとも自立した内燃機関走行までの内燃機関回転数は、外部始動トルクが内燃機関回転数レベルを得るのに必要でない場合に考慮される。遅くとも内燃機関の自立走行時には、制御装置に内燃機関のいわゆる牽引モーメント（Schleppmomnet）が調達される。ここでは理想的には、求められ、予測された始動トルクおよび始動トルク経過特性が自身の値に切れ目なく移行する。]
[0021] 本発明のこの構成の利点は、０回転／分の内燃機関回転数からの、車両作動中の実行により、常に、内燃機関の次の始動に対して必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性が既知である、ということである。これによって一方では常に、確実かつ快適な内燃機関の始動が、この求められた始動トルクまたは始動トルク経過特性による内燃機関の駆動によって行われ、他方では、最大の使用可能な回転トルクが、サブユニットの走行動作および駆動に対して使用される。]
[0022] 本発明の別の特徴においては、始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めるための方法は次の特徴を有している。すなわち、算定が繰り返し行われる、という特徴を有している。]
[0023] 方法が繰り返し行われることの技術的な背景は、車両の作動中に、内燃機関の始動に必要な始動トルクが変化するということである。従って、これは、車両作動中に常に更新されて求められ、内燃機関の次の始動時に考慮されるべきである。常に新しい値が得られるように、時間的な規則的な繰り返しが行われる。択一的に、この算定は、規則的に繰り返されるプログラム経過の一部であってよく、その個々のステップは時間的に可変である。規則性の容易な形態として、内燃機関の停止後にこの方法がそれぞれ一度実行されることが観察される。]
[0024] 本発明のこの構成の利点は、この方法を規則的に実行することによって、常に、内燃機関の次の始動に対して必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性が既知である、ということである。これによって一方では常に、確実かつ快適な内燃機関の始動が、求められたこの始動トルクまたは始動トルク経過特性による内燃機関の駆動によって行われ、他方では、最大の使用可能な回転トルクが、サブユニットの走行動作および駆動のために使用される。]
[0025] 本発明の別の実施形態は次の特徴を有している。すなわち始動トルクまたは始動トルク経過特性の算定が、内燃機関の少なくとも１つの目下の動作パラメータに依存して行われる、という特徴を有している。始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めるための重要なパラメータとして、クランクシャフトの目下の角度位置、殊に内燃機関の停止位置、温度、シリンダー充填度、吸気管圧力、油圧、オイルの質、内燃機関停止から経過した時間、内燃機関の回転数、内燃機関のクランクシャフトとドライブトレインとの間の回転数差、回転数一致が得られるまでの時間、内燃機関の始動のため目標回転数および／またはクランクシャフトの角加速度、殊に角加速度の経過特性が観察される。]
[0026] 始動トルクまたは始動トルク経過特性を、少なくとも１つの動作パラメータに依存して求めることの技術的な背景は、内燃機関の始動に必要な始動トルクが車両の作動中に変化する、ということである。各動作パラメータは、目下の値に応じて、内燃機関の始動に必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性に影響を与える。]
[0027] 本発明のこの構成の利点は、始動トルクまたは始動トルク経過特性を、動作パラメータに依存して求めることによって、内燃機関の次の始動のための始動トルクまたは始動トルク経過特性がより正確に求められ、これによって確実かつ快適な始動が保証され、これと同時に、使用可能な回転トルクが、サブユニットの走行作動および駆動に対して最大に利用されるということである。]
[0028] 本発明の別の実施形態は次の特徴を有している。すなわち、求められるべき始動トルクまたは求められるべき始動トルク経過特性が特定されるという特徴を有している。これは次のことによって行われる。すなわち、車両の作動中に内燃機関が開始トルクによって始動され、求められるべき始動トルクまたは求められるべき始動トルク経過特性の特定がこの始動過程の分析によって行われることによって行われる。殊にここでは、開始トルクが、内燃機関の少なくとも１つの目下の動作パラメータに依存して設定される。]
[0029] 求められるべき始動トルクまたは求められるべき始動トルク経過特性を特定する技術的な背景は、経年劣化プロセス、摩耗プロセスおよび／または他の影響に基づいて、ドライブトレイン内の機械的な特徴、例えば結合および／または慣性が著しく変化するということである。例えば、摩滅した結合部によっては、モーターによって供給された始動トルクの全ては内燃機関に伝送されなくなる。また、故障したベアリングによって同じように、ドライブトレインにおける損失が非常に大きくなる。これらの例として挙げた２つの作用によって、例えば、必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性が著しく増大する。従って、実際に必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めるために、内燃機関が開始トルクによって始動され、内燃機関のこの始動経過が分析される。一般的にこの必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性は、目下存在している動作パラメータに依存している。殊に、この理由から、内燃機関の始動のための開始トルクは、内燃機関の少なくとも１つの目下の動作パラメータに依存して設定される。同じように、この分析の評価が、少なくとも１つの目下の動作パラメータに依存して行われる。]
[0030] 択一的に殊に、必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めるために、内燃機関が予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性によって、殊に先行する、適応値を介して修正された既知の始動トルクまたは始動トルク経過特性に基づいて始動され、内燃機関のこの始動経過が分析される。成功した分析から、目下の適応値が求められ、殊に、求められるべき始動トルクまたは求められるべき始動トルク経過特性の修正に使用される。既知のシステムエラー、殊に結合部故障時には、適応算出が逸脱して行われ、システムエラーが内燃機関の始動トルクないしは始動トルク経過特性において学習されない。これは同じように、この方法またはシステムによって、妥当ではないまたはエラーであると識別された動作パラメータの評価にも当てはまる。分析の評価は、殊に少なくとも１つの目下の動作パラメータに依存して行われる。]
[0031] 本発明のこの構成の利点は、求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性の特定に基づいて、実際に必要なトルクが定められる、ということである。ここでは、ドライブトレインの機械的特性を変化させる経年劣化プロセスが考慮される。]
[0032] 求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性を定めるための本発明の別の実施形態は、特定が３つのステップで行われるという特徴を有している。
・まずは、ドライブトレインでの一定の負荷のもとで、殊に分離された駆動部のもとで、内燃機関が開始トルクで始動される。ここでは殊に、開始トルクが、内燃機関の少なくとも１つの目下の動作パラメータに依存して設定される。
・ここでは、内燃機関の少なくとも１つの動作パラメータの時間的な特性、殊に内燃機関の回転数が、始動過程の間に検出される。
・その後、この検出された時間的な特性に依存して、求められるべき始動トルクまたは求められるべき始動トルク経過特性が定められる。殊にここでは、検出された時間的な特性が目標特性と比較され、求められるべき始動トルクまたは求められるべき始動トルク経過特性が、当該比較に依存して定められる。]
[0033] 求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性の特定の技術的な背景は、上述のように、経年劣化プロセス、摩耗プロセスおよび／または、ドライブトレイン内の機械的特性を変える他の影響を考慮することである。内燃機関の始動経過特性の分析は、ドライブトレインでの一定の負荷のもとで、殊に駆動部が分離されているときに行われる。従って、求められた始動トルク経過特性は実際に、内燃機関の始動によって基礎付けされる。例えば走行動作が原因となる、または誤った解釈に導くサブユニットのスイッチオンまたはスイッチオフによる駆動側からのノイズ影響がこのようにして除去される。一般的には、必要な始動トルクまたは始動経過特性は、目下の動作パラメータに依存する。殊にこの理由から、内燃機関を始動するための開始トルクが、内燃機関の少なくとも１つの目下の動作パラメータに依存して設定される。内燃機関の少なくとも１つの動作パラメータ、殊に内燃機関回転数の時間的な特性を、始動課程の間に検出することによって、所定の開始トルクのもとで、ドライブトレインの機械的な特性、殊に慣性、機械的な結合および／または結合スリップが推測される。殊にドライブトレインにおける弾性（Elastizitaeten）によって（例えば２質量フライホイールの状態）、内燃機関の始動トルクの共振現象および誤りが生じてしまう。減衰を容易に度外視する場合には、ドライブトレイン内での弾性によって、付加的なトルク需要が生じることなく、「可逆性のエネルギー蓄積器」（ばねエネルギー蓄積器）の経過特性によって、トルク‐位相シフトが生じる。担体質量が、回転数および角加速度に基づいて、加えられるべき始動トルクから計算される。同じように、既知の、内燃機関およびモーターの角度位置ないしは位置に基づいて弾性が検出され、実際の始動トルク経過特性が相応に定められる。従って、検出された時間的な特性に依存して、求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性が定められる。]
[0034] 殊にここでは、検出された時間的な特性が目標特性と比較され、求められるべき始動トルクまたは求められるべき始動トルク経過特性がこの比較に依存して定められる。]
[0035] 殊に、実際に求められた始動トルクまたは始動トルク経過特性は、制御装置内の格納されたないしは記憶された始動トルクまたは始動トルク経過特性と比較される。比較において求められた偏差は、格納されたないしは記憶された始動トルクまたは始動トルク経過特性を適応させるまたは整合させるのに用いられる、または目下の始動トルクまたは始動トルク経過特性を、記憶された始動トルクまたは始動トルク経過特性から適応値として計算するのに影響を与える。殊に、始動トルクまたは始動トルク経過特性を比較するために、本発明では、始動トルクまたは始動トルク経過特性の最大値および／最小値が使用される。殊に、種々の始動フェーズにおける、付着フェーズおよび滑り摩擦フェーズへの区分は、最大値および／または最小値を割り当てるために使用される。殊に、始動トルク経過特性の完全な曲線比較は少しずつ（離散的に、値対毎に）または分析機能を用いて、基点箇所の比較において行われる。]
[0036] 本発明のこの構成の利点は、求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性の特定に基づいて、実際に必要なトルクが定められる、ということである。ここで、ドライブトレインの変化する機械的な特性に導く経年劣化プロセスが考慮される。]
[0037] 択一的に、求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性の特定のために、次の３つのプロセスが行われる。
・ドライブトレインでの一定の負荷のもとで、殊に分離された駆動部のもとで、予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性で内燃機関を始動させる。ここで殊に、回転トルクは、内燃機関の少なくとも１つの目下の動作パラメータに依存して設定される。
・内燃機関の少なくとも１つの動作パラメータの時間的な特性、殊に内燃機関の回転数の時間的な特性を、始動過程の間に検出する。
・少なくとも１つの時間的に検出された動作パラメータに依存して、求められるべき始動トルクまたは求められるべき始動トルク経過特性を定める。殊に、動作パラメータ（殊に内燃機関回転数）の検出された時間的な実際特性を目標経過特性と比較する、および／または実際に付加されるモータートルクとの予測される始動トルクとを比較することによって、求められるべき始動トルクまたは求められるべき始動トルク経過特性が、当該比較結果に依存して、修正ないし適応される。]
[0038] 殊に車両動作が原因となる、誤った解釈に導き得る駆動側でのノイズ影響が上述した実施形態に従って削除される。サブユニットのスイッチオンまたはスイッチオフは、誤った解釈を予防するために、阻止されるべきであり、影響が僅かな場合は無視される、および／または影響が既知の場合には、始動トルクまたは始動トルク経過特性の算出に、計算上、取り入れられるべきである。]
[0039] 求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性の特定の技術的な背景は、上述したように、経年劣化プロセス、摩耗プロセスおよび／または、ドライブトレイン内の機械的特性を変える他の影響を考慮することである。内燃機関の始動特性の分析は、ドライブトレインでの一定の負荷で、殊に駆動部が切り離されている場合に実行される。従って、求められた始動トルク経過特性は実際に、内燃機関の始動によって基礎付けされる。例えば走行動作またはサブユニットのスイッチオンまたはスイッチオフが原因となる、誤った解釈に導く駆動部側でのノイズ影響がこのようにして除去される。一般的には、必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性は、目下の動作パラメータに依存する。殊にこの理由から、内燃機関の始動のための開始トルクは、内燃機関の少なくとも１つの目下の動作パラメータに依存して設定される。内燃機関の少なくとも１つの動作パラメータ、殊に内燃機関の回転数を、始動過程の間に検出することによって、予測された所定の始動トルクのもとで、ドライブトレインの機械的な特性、殊に機械的な結合および／または結合スリップが推測される。さらにドライブトレインにおける弾性によって（殊に２質量フライホイールの状態）、内燃機関の始動トルクまたは始動トルク経過特性の共振現象および誤りが生じてしまう。減衰が容易に度外視される場合には、ドライブトレイン内での硬い弾性によって、理想的には付加的なトルク要求が生じることなく、「可逆性のエネルギー蓄積器」（ばねエネルギー蓄積器）の特性を有するトルク位相シフトが生じる。これは上述した比較において考慮される。担体質量は、回転数および角加速度に基づいて、加えられるべき始動トルクから計算される。同じように、既知の、内燃機関およびハイブリッド車両（例えば内燃機関とモーターの間にデカッツプラを有するハイブリッド車両）におけるモーター、殊に電気機械の角度位置ないし位置に基づいて、弾性が検出され、実際の始動トルクまたは実際の始動トルク経過特性が相応に定められる。殊にここでは、検出された時間的特性は内燃機関始動経過の観察により、適応値または修正値が定められる。この値は、始動トルクまたは始動トルク経過特性のさらなる算出および／または予測において考慮される。適応値または修正値は、制御装置内に、遅くとも制御装置の非活性化時、殊に走行終了時に、格納ないし記憶され、次の走行開始時に第１の始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めるのに使用される。従って、検出された時間的な特性に依存して、求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性が定められる。殊にここでは、検出された時間的特性が目標特性と比較され、求められるべき始動トルクまたは求められるべき始動トルク経過特性が、この比較に依存して定められる。]
[0040] 分析時には、殊に実際に求められた始動トルクまたは始動トルク経過特性は、制御装置内の格納されたないし記憶された始動トルクまたは始動トルク経過特性と比較される。比較において求められた偏差は、格納されたないし記憶された始動トルクまたは始動トルク経過特性を適応させるまたは整合させるのに用いられる、または目下の始動トルクまたは始動トルク経過特性を、記憶された始動トルクまたは始動トルク経過特性から適応値として算出するのに考慮される。殊に、始動トルクまたは始動トルク経過特性を比較するために、始動トルクまたは始動トルク経過特性の最大値および／最小値が使用される。殊に、種々の始動フェーズ、殊に付着フェーズおよび滑り摩擦フェーズへの区分は、最大値および／または最小値を割り当てるために使用される。殊に、始動トルク経過特性の完全な曲線比較は少しずつ（離散的に、値対毎に）または分析機能を用いて、基点箇所の比較において行われる。]
[0041] 本発明のこの構成の利点は、実際に必要な内燃機関始動トルクによる予測的に求められた始動トルクまたは始動トルク経過特性に基づいた、および／または、動作パラメータ、殊に内燃機関始動中の内燃機関回転数の目標特性によって検出された動作パラメータに基づいた分析または比較によって、適応値ないし修正値を定めるということである。この値は、ドライブトレインの変化する機械的な特性を生じさせる経年劣化プロセスを、始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めるときに考慮する。]
[0042] 求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性を定める本発明の別の実施形態は次のような特徴を有する。すなわち殊に比較の検出された時間的な特性が、診断目的で使用されるという特徴を有する。ここでは殊に、検出された時間的特性と目標特性との間の、設定可能な偏差の存在が、エラーとして診断される。]
[0043] 求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性の特定を診断目的に使用することの技術的背景は、経年劣化プロセス、摩耗プロセスおよび／またはドライブトレイン内の機械的特性を変化させる他の影響に基づく、変化および／または故障の識別である。殊に回転トルク、回転数および／または持続時間の特定の閾値を上回る／ないしは下回る偏差は、ドライブトレイン内の具体的な機械的な故障に対する示唆、殊に古くなった結合部、減衰部材、慣性および／または弾性を示唆する。]
[0044] 本発明のこの構成の利点は、ドライブトレイン内の変化および／または故障の識別に基づいて、故障を回避するおよび／または阻止するための予防対向措置がとられる、ということである。]
[0045] 択一的に、求められた適応値は診断目的のために使用される。殊にここでは、適応値の特定の偏差がエラーとして診断される。]
[0046] 求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性を診断目的に使用することの技術的背景は、経年劣化プロセス、摩耗プロセスおよび／またはドライブトレイン内の機械的特性を変化させる他の影響に基づく、変化および／または故障の識別である。殊に回転トルク、回転数および／または持続時間の特定の閾値を上回る／ないしは下回る偏差は、ドライブトレイン内の具体的な機械的な故障に対する示唆、殊に古くなったクラッチ、減衰部材、慣性および／または弾性を示唆する。]
[0047] 本発明のこの構成の利点は、ドライブトレイン内の変化および／または故障の識別に基づいて、故障を回避するおよび／または阻止するための予防対向措置がとられる、ということである。さらに、識別された故障および／または実行された診断に基づいて、内燃機関の始動過程および／または停止過程がそれ以上行われない、トリガされない、要求されないおよび／または許可されない。これは運転者に運転者情報を介して示される。運転者情報は、殊にシグナリングランプを介して行われる。同じように、診断の結果が制御装置内に格納されるおよび／または記憶される。]
[0048] 本発明の別の実施形態は、ハイブリッド車両内の少なくとも１つのモーターを作動させる方法および装置を示している。ハイブリッド車両では、少なくとも１つのモーターの他に、少なくとも１つの内燃機関が設けられており、この内燃機関はこの少なくとも１つのモーターによって始動される。ここでは、この少なくとも１つのモーターは次のように駆動制御される。すなわち、少なくとも、上述の方法によって求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性が供給されるように駆動制御される。これは殊に、内燃機関が燃焼さされていないときに行われる。]
[0049] 少なくとも、上述の方法によって求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性が供給されるようにモーターを作動させることの技術的な背景は、必要な場合に内燃機関を常にモーターによって始動させることができる、ということである。殊に、内燃機関が燃焼されていない場合には常にこのことが必要である。内燃機関が燃焼され、自身のパワーが出力されると、求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性の提供は不必要である。少なくとも１つのモーターの使用可能な回転トルクは、このような場合に完全に利用される。]
[0050] 本発明のこのような構成の利点は、このようにして常に、内燃機関の確実な始動が保証されるということである。同時に、内燃機関の始動によって、走行快適性が阻害されることが阻止される。なぜなら、この求められた、または予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性は、内燃機関の始動のために供給され、電気的な走行モードおよび／またはサブユニットの駆動に使用されないからである。付加的に、次のことが可能である。すなわち、少なくとも１つのモーターの回転トルク全体を、求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性を差し引いて、電気的な走行モードに対しておよび／またはサブユニットの駆動のために使用することが可能である。]
[0051] 本発明の別の実施形態は、ハイブリッド車両内の少なくとも１つのモーターを作動させる方法および装置を示している。ここでは、少なくとも１つのモーターの他に、少なくとも１つの内燃機関が設けられており、この内燃機関はこの少なくとも１つのモーターによって始動され、内燃機関の始動は次のように駆動制御される。すなわち、上述した請求項の少なくとも１つに記載された方法によって求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性が内燃機関に供給されるように駆動制御される。]
[0052] 上述の方法において求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性によって内燃機関が始動される、モーターの作動の技術的な背景は、必要なときに内燃機関を常にモーターによって始動させることができる、ということである。]
[0053] 本発明のこの構成の利点は、常に内燃機関の確実な始動が行われるということである。同時に、内燃機関の始動によって、走行快適性が阻害されることが阻止される。なぜなら、内燃機関の始動のために、この求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性が、ほぼ、内燃機関の始動に実際に必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性に相応するからである。付加的に、少なくとも１つのモーターの付加的に供給可能な回転トルクが、求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性を差し引いて、電気的な走行モードに対する内燃機関の始動中にも、および／またはサブユニットの駆動に対して使用される。]
[0054] 本発明の実施例を図示し、以下の明細書で詳細に説明する。]
図面の簡単な説明

[0055] 特定の、牽引されている内燃機関の求められるべきまたは予測された始動トルク経過特性
燃機関の求められるべきまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性
並列構造様式におけるハイブリッド車両のドライブトレイン
始動トルクまたは始動トルク経過特性を求める方法およびハイブリッド車両内のモーターの作動方法
内燃機関の求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性を定めるための方法
診断機能を実施するための方法]
[0056] 本発明の実施形態
図１には、例として、牽引されている内燃機関の、時間にわたった、求められるべき始動トルク経過特性および回転数が示されている。１０１で、高い「突発開始トルク（Losbrechmoment）」が識別される。これは殊に、付着（Haftreibung）および／または圧縮トルク／膨張トルクから成る。１０２で、例えば３つの、シリンダー充填度に依存した圧縮トルク／膨張トルクが示されている。１０３では、滑り摩擦を克服するためのトルク要求が示されている。全てのダイナミックな成分は、殊に、内燃機関の加速度トルクを含んでいる。これは殊に、目下のモーター回転数と目下の内燃機関回転数との差、内燃機関始動目標回転数と目下の内燃機関回転数との差、および／または角加速度に基づいて求められる。破線の曲線１０７は、内燃機関の回転数経過特性を示している。１０４では、今日の回転数検出の投入時点が示されている（突発的に既知になる第１の回転数値）。これは、殊に、第１の牽引トルク値の計算に導く（１０５参照）。同様のことが、回転停止している内燃機関に対して当てはまる。１０６では特定の、求められるべき始動トルク経過特性が平均化された牽引トルク要求として示されている。] 図１
[0057] 図２では、曲線２０１、２０２および２０３によって、求められた始動トルクおよび始動トルク経過特性が示されている。種々異なる動作パラメータおよび殊に修正値および／または適応値を考慮すると、求められるべき特定の始動トルク経過特性（例えば１０６）から、曲線群（例えば２０１、２０２、２０３）、求められた始動トルクおよび始動トルク経過特性が得られる。内燃機関の位置が既知であるので、角度位置への膨張トルク要求および／または圧縮トルク要求の割り当てによって、これらの曲線経過を整合させることができる。これは実質的に、時間軸方向において１０６の方へ曲線をシフトさせる作用がある。曲線２０１から出発して、曲線２０２は、動作死点が既知であるので、克服されるべき第１のトルクにおいて僅かである。なぜなら、この箇所においては付着のみが、克服されればよく、（例えば曲線２０１におけるように）圧縮トルクは克服されなくてよいからである。曲線２０３は、曲線２０２を、吸気管圧力のみに依存して示している。従って、付着および圧縮に関して位置が公知であるが、圧縮は僅かになる。なぜなら、これは吸気管圧を介して修正されるからである。吸気管圧は、種々異なる理由で可変であり、殊にこれは、周辺圧力、モーターの状態および／またはモーターの停止持続時間に依存する。] 図２
[0058] 図３には、ハイブリッド車両のドライブトレインが、並列構造様式で示されている。３０７は装置を示しており、この装置は、信号伝送によって、ユニット３０１、３０３、３０４、３０５および３０６と通信し、これによってデータおよび制御命令を交換し、上述した方法を実施する。３０１は内燃機関を示しており、３０２は閉成された弾性部を示しており、３０３は、内燃機関３０１とモーター３０４、殊に電気機械との間のデカップラーを示している。３０５は、モーター３０４と変速装置３０６との間の変換器を示している。ハイブリッド車両内では、例えば並列構造様式において、モーター３０４は内燃機関３０１を、内燃機関３０１の始動のために加速する。モーター３０４での電流および電圧の測定を介して、有効な回転トルクが求められ、これが、システムに関与している別の機能に提供される。] 図３
[0059] 図４は、始動トルクまたは始動トルク経過特性を求める、およびハイブリッド車両内でモーターを作動させるための方法を示している。ステップ４０１で、この方法が始まる。ステップ４０２において、目下の動作パラメータが読み込まれる。これによって、始動トルクまたは始動トルク経過特性が変化する。動作パラメータに依存して、特定の、求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性（１０６参照）が、求められた始動トルクまたは始動トルク経過特性（２０１、２０２、２０３参照）に対して変化する。これらの動作パラメータは殊に、クランクシャフトの目下の角度位置、温度、シリンダー充填度、吸気管圧、油圧、オイルの質、内燃機関の停止から経過した時間、内燃機関の回転数、内燃機関のクランクシャフトとドライブトレインとの間の回転数差並びに回転数一致までの持続時間および／またはクランクシャフトの角加速度である。これらの動作パラメータに依存して、ステップ４０３において、図２で説明したように、新たな目下の始動トルクまたは始動トルク経過特性が求められる。次にステップ４０４において、モーターは、目下のモータートルクによって駆動される。ここで、
M(Motor＿Aktuell)<=M(Motor＿max)-M(Start)が有効である。このモーターは従って常に、より少ない、またはまさにこのトルクで作動される。このトルクはモーターを、提供されるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性を差し引いて、最大で動かすことができる。ステップ４０５でこの方法は終了する。上述のステップは、周期的に繰り返され、処理される。有利には、このようにして常に、内燃機関の確実な始動が保証される。同時に、内燃機関の始動によって走行快適性が損なわれることが阻止される。なぜなら、求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性が内燃機関の始動のために使用され、電気的走行モードおよび／またはサブユニットの駆動には使用されないからである。付加的に次のことが可能である。すなわち、少なくとも１つのモーターの回転トルク全体が、求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性を差し引いて、電気的走行モードおよび／またはサブユニットの駆動に使用されてもよい。] 図２ 図４
[0060] 図５は、内燃機関３０１の求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性を突き止めるための方法が示されている。ステップ５０１で、この方法が開始する。ステップ５０２において、次のことが検査される。すなわち、一定の駆動トルクから出発し、モーター３０４、殊に電気機械が車両駆動パワーを出力しない特別な動作状況が存在するか否かが検査される。このような特別な動作状態は、殊に次のような場合に存在する。すなわち、内燃機関が分離されており、変速機３０６がニュートラルポジション、パーキングポジションにある、または存在する、図３には示されていない、走行クラッチが開放されている場合である。ドライブトレインが分離されている場合には、サブユニットの一定作動において、ドライブトレイン内の一定の負荷から出発する。ギア部材のトルクおよび慣性、例えば自動変速機の変換機モーメントは既知である。このような特別な動作状況が存在しない場合、この方法はステップ５０１に戻る。そうでない場合には、ステップ５０３において、モーター３０４によっておよび連結部３０３の閉鎖によって、内燃機関に３０１に、開始トルク、殊に予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性が供給される。ステップ５０４において、ここから結果として生じた、内燃機関の始動過程が分析される。これは殊に、クランクシャフトの位置の時間的な経過、内燃機関の回転数および／または角加速度を検出することによって行われる。ステップ５０５において、新たに検出されたこれらのデータは、目下の動作パラメータに依存して、新たな、求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性に対して計算され、これによって定められる。ステップ５０６では、この新たな特別に求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性が記憶部内に格納される。ステップ５０７によってこの方法は終了する。上述のステップは、周期的に繰り返され、処理される。] 図３ 図５
[0061] 図６は、機能診断を行うための方法を示している。ステップ６０１〜６０４は、内容的にステップ５０１〜５０４に相当する。ステップ６０５において、始動過程の経過と格納されているデータとの偏差が計算される。ステップ６０６において、この偏差が特定の閾値を上回っているか、または下回っているかが検査される。そうである場合には、ステップ６０７において情報が生成される。この情報は、ドライブトレインにおける潜在的な故障を示唆する。これは殊に、警告ランプの駆動制御であってよい。偏差が特定の閾値を上回っていない、または下回っていない場合、この方法はステップ６０８で終了する。上述の方法は周期的に繰り返され、処理される。] 図６

权利要求:

請求項1
車両用の、殊に、少なくとも１つの内燃機関と少なくとも１つのさらなるモーター、殊に電気機械とを有しているハイブリッド車両用の、内燃機関の始動に必要な少なくとも１つの始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めるための方法であって、前記車両の作動中に、前記始動トルクまたは始動トルク経過特性を求める、ことを特徴とする方法。
請求項2
前記求められた始動トルクまたは始動トルク経過特性に依存して、内燃機関の始動に必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性を予測し、殊に当該予測された始動トルクは、求められた始動トルクに対して付加的に、内燃機関の始動目標値、殊に、内燃機関始動−目標回転数および目標加速度を考慮する、請求項１記載の方法。
請求項3
前記始動トルクまたは始動トルク経過特性を、内燃機関の０回転数から、求める、請求項１記載の方法。
請求項4
前記始動トルクまたは始動トルク経過特性を繰り返し求める、請求項１記載の方法。
請求項5
前記始動トルクまたは始動トルク経過特性を、内燃機関の、少なくとも１つの目下の動作パラメータに依存して求め、殊に、内燃機関の目下の動作パラメータとして、クランクシャフトの目下の角度位置、温度、シリンダー充填度、吸気管圧、油圧、油質、内燃機関停止から経過した時間、内燃機関の回転数、内燃機関のクランクシャフトとドライブトレインとの間の回転数差、回転数一致までの時間および／またはクランクシャフトの角加速度を設ける、請求項１記載の方法。
請求項6
前記求められるべき始動トルクまたは求められるべき始動トルク経過特性を次のように定める、すなわち、車両の作動中に、内燃機関を開始トルクで始動させ、求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性を、当該始動経過の分析に依存して定め、ここで殊に、開始トルクを、内燃機関の少なくとも１つの目下の動作パラメータに依存して設定する、請求項１または５記載の方法。
請求項7
前記求められるべき始動トルクまたは求められるべき始動トルク経過特性を次のように定める、すなわち・ドライブトレインの一定の負荷のもとで、殊に駆動部が切り離されているときに、内燃機関を開始トルクによって始動し、・殊に、前記開始トルクを、内燃機関の少なくとも１つの目下の動作パラメータに依存して設定し、・前記始動過程中に、内燃機関の少なくとも１つの動作パラメータ、殊に内燃機関の回転数の時間的な経過特性を検出し、・当該検出された時間的な経過特性に依存して、求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性を定め、・殊に、当該時間的な経過特性を目標特性と比較し、求められるべき始動トルクまたは始動トルク経過特性を、当該比較に依存して定める、請求項１または５記載の方法。
請求項8
殊に比較の、前記検出された時間的な特性を、診断目的に使用し、ここで殊に、前記検出された時間的な経過特性と目標経過特性との間の所定の差の存在を、エラーとして診断する、請求項７記載の方法。
請求項9
ハイブリッド車両内の少なくとも１つのモーターを作動させる方法であって、前記少なくとも１つのモーターの他に、少なくとも１つの内燃機関が設けられており、当該内燃機関は前記少なくとも１つのモーターによって始動され、前記少なくとも１つのモーターは、次のように駆動制御される、すなわち、殊に、内燃機関が燃焼されていない場合に、請求項１から８までの少なくとも１項に記載された方法によって求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性が供給されるように駆動制御される、ことを特徴とする方法。
請求項10
ハイブリッド車両内の少なくとも１つのモーターを作動させる方法であって、前記少なくとも１つのモーターの他に、少なくとも１つの内燃機関が設けられており、当該内燃機関は前記少なくとも１つのモーターによって始動され、内燃機関を始動させるための前記少なくとも１つのモーターは次のように駆動制御される、すなわち、請求項１から９までの少なくとも１項に記載された方法によって求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性が内燃機関に供給されるように駆動制御される、ことを特徴とする方法。
請求項11
車両用の、殊に少なくとも１つの内燃機関と少なくとも１つのさらなるモーターとを有するハイブリッド車両用の、内燃機関の始動に必要な始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めるおよび／または予測するための装置であって、請求項１から８までのいずれか１項に記載された方法に沿って、車両の作動中に始動トルクまたは始動トルク経過特性を求めるおよび／または予測する手段が設けられている、ことを特徴とする装置。
請求項12
ハイブリッド車両内の少なくとも１つのモーターを作動させる装置であって、前記少なくとも１つのモーターの他に、少なくとも１つの内燃機関が設けられており、当該内燃機関は前記少なくとも１つのモーターによって始動され、当該少なくとも１つのモーターを次のように駆動制御する手段が設けられており、すなわち当該手段は、殊に、内燃機関が燃焼されていない場合に、請求項１から８までおよび１１の少なくとも１項に記載された方法によって求められたまたは予測された始動トルクまたは始動トルク経過特性が供給されるように駆動制御する、ことを特徴とする装置。
請求項13
手段が設けられており、当該手段は、内燃機関を始動させるための前記少なくとも１つのモーターを、次のように駆動制御する、すなわち、請求項１から８および１１までの少なくとも１項に記載された方法によって求められ、または予測され、使用可能にされた始動トルクまたは始動トルク経過特性が内燃機関に供給されるように駆動制御する、請求項１２記載の装置。