(57)【要約】  本発明は、内燃機関（１０）と、車両のパワートレーンと連結可能または連結されている少なくとも１つの電気機械（１２）とを包含する、ハイブリッド伝動装置を備えた車両、殊に自動車におけるエネルギ蓄積器（２８）の充電状態の制御方法に関する。この方法においては、エネルギ蓄積器（２８）の充電状態（ＳＯＣ）が充電制御部（３０）によって、車両の走行速度（ｖ）に依存して制御される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、車両のパワートレーンと連結可能または連結されている少なくとも１つの電気機械とを包含する、ハイブリッド伝動装置を備えた車両、例えば自動車において電気エネルギを蓄積するエネルギ蓄積器の充電状態の制御方法において、
前記エネルギ蓄積器（２８）の充電状態（ＳＯＣ）を前記車両の走行速度（ｖ）に依存して制御することを特徴とする、エネルギ蓄積器の充電状態の制御方法。
【請求項２】
前記充電状態の目標値（ＳＯＣｓｏｌｌ）を走行速度（ｖ）の上昇と共に低減させる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記充電状態の目標値（ＳＯＣｓｏｌｌ）を、前記車両を制動した際に目下の走行速度（ｖｉｓｔ）から停止状態までに見込まれる前記エネルギ蓄積器（２８）の充電量に対応する値だけ低減させる、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記充電状態の目標値（ＳＯＣｓｏｌｌ）を前記走行速度（ｖ）に依存する特性曲線によって設定する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記充電状態の目標値（ＳＯＣｓｏｌｌ）を前記車両の走行速度（ｖ）に比例する値だけ低減させる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記充電状態の目標値（ＳＯＣｓｏｌｌ）を前記車両の走行速度（ｖ）に不比例的な値だけ低減させる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記充電状態の目標値（ＳＯＣｓｏｌｌ）は前記内燃機械（１０）および前記電気機械（１２）を駆動させるストラテジの入力量を形成する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
内燃機関と、車両のパワートレーンと連結可能または連結されている少なくとも１つの電気機械と、電気エネルギを蓄積するエネルギ蓄積器と、前記エネルギ蓄積器の充電状態を制御する充電制御部とを包含する、ハイブリッド伝動装置を備えた車両、例えば自動車において、
前記充電制御部（３０）は前記エネルギ蓄積器（２８）の充電状態（ＳＯＣ）を前記車両の走行速度（ｖ）に依存して制御することを特徴とする、ハイブリッド伝動装置を備えた車両。
【請求項９】
前記エネルギ蓄積器（２８）はバッテリまたはコンデンサであり、可変の充電状態（ＳＯＣ）で動作可能である、請求項８記載の車両。
【請求項１０】
前記エネルギ蓄積器（２８）はＮｉＭＨバッテリである、請求項８または９記載の車両。
【請求項１１】
前記充電制御部（２６）には前記車両の走行速度（ｖ）の測定値が供給される、請求項８から１０までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１ないし８の上位概念に記載されている特徴を備えた、ハイブリッド駆動装置を備えた車両、殊に自動車において電気エネルギを蓄積するためのエネルギ蓄積器の充電状態の制御方法ならびにその種の車両に関する。
【０００２】
従来技術
ハイブリッド駆動装置を備えた自動車は内燃機関以外に、自動車のパワートレーンと連結可能な少なくとも１つの電気機械を有する。ジェネレータ運転ではこの電気機械は電気エネルギを供給し、この電気エネルギは自動車の負荷に供給されるまで車両バッテリによって形成されているエネルギ蓄積器に蓄積される。モータ運転では電気機械が単独で、もしくは内燃機関と共に自動車の推進のために使用され、ここで電気機械は後者の場合、実際の走行時において生じるパワートレーンの被動出力の変動を緩和するために使用され、その結果内燃機関は可能な限り常に燃料消費が最適な動作領域に維持され、駆動装置の効率が高められ、また内燃機関からの有害物質による環境への負荷も低減される。常に十分な電気エネルギが電気機械および自動車の他の負荷への給電に使用できることを保証するために、車両バッテリの充電状態が継続的に監視され、通常の場合所定の一定の値に保たれる。充電状態がこの所定の値を下回る場合には、バッテリの充電制御部が電気エネルギを電気機械に要求し、電気機械はこの要求に基づきバッテリを再充電するためにジェネレータ運転に移行する。しかしながらバッテリのこのような充電は、充電直後に自動車が制動される場合、またこの際に自動車の相当量の運動エネルギが電気機械によって電気エネルギに変換されてバッテリに供給される場合には不要である。車両の制動の際には確かに大抵の場合、自動車の全ての運動エネルギを回復することはできないが、通常の場合そのエネルギは相当な量である。
【０００３】
発明の利点
これに対して、請求項１に記載されている特徴を有する本発明による方法および請求項８に記載されている特徴を有する本発明による車両は以下の利点を有する。すなわち、エネルギ蓄積器を充電する際に車両の運動エネルギを考慮することができ、充電の直後に車両の制動の結果としていずれにせよ相当量の電気エネルギがエネルギ蓄積器に供給されることになると見込まれるか、そのようなことが発生する確率が存在する場合には、内燃機関の駆動出力の一部の変換によるエネルギ蓄積器の予定されている充電が回避される。
【０００４】
充電を制御するための本発明による方法は殊に、例えば新たに開発されたＮｉＭＨバッテリのようなエネルギ蓄積器が可変の充電状態で動作するハイブリッド駆動装置を備えた自動車に使用することができる。本発明による方法を用いることにより、この種の自動車においてはエネルギ蓄積器に蓄積されるエネルギの量を可変に維持することができるか、走行状態に応じて最適化することができ、この際目標値を適切に設定することによってエネルギを節約することができ、したがって燃料消費を低減して環境への負荷を低減することができる。
【０００５】
本発明の有利な実施形態においては、エネルギ蓄積器の充電が車両の走行速度の上昇と共に遅延され、有利にはこの遅延は充電状態の目標値が車両の走行速度の上昇と共に低減されるようにして行われ、その結果充電状態の実際値はエネルギ蓄積器からエネルギが取り出された結果、遅れた時点において漸く目標値以下に低減する。
【０００６】
車両を制動した際には通常の場合全ての運動エネルギを回生することができないので、本発明の別の有利な実施形態においては、充電状態の目標値が目下の走行速度に依存して、車両を制動した際にこの目下の走行速度から停止状態になるまでに見込まれるエネルギ蓄積器の充電（量）に対応する値まで低減される。
【０００７】
目標値は好適には車両の走行速度に依存する特性曲線によって設定され、この際充電状態の目標値が自動車の走行速度に比例して低減される場合には比較的簡単な制御が可能である。しかしながら車両の運動エネルギは走行速度の２乗で増加し、したがって所定の速度差だけ制動する場合には、期待される電気エネルギの量は走行速度に不比例的的に増加するので、充電状態の目標値もまた、この目標値が走行速度の上昇に不比例的に下がっていくように低減することができる。
【０００８】
本発明の別の実施形態では、別の理由、例えば下り道の走行の際にエネルギの回復によってエネルギ蓄積器を充電するためのエネルギが形成される場合には目標値は低減されない。この場合、場合によっては形成される過剰エネルギが走行速度に依存せずにエネルギ蓄積器に蓄積され、この余剰エネルギがエネルギ蓄積器の充電のために使用されることは好適である。
【０００９】
充電状態の速度に依存する目標値をエネルギ蓄積器の充電の制御に使用するだけでなく、さらには内燃機関および電気機械の動作ストラテジに包含させることもできる。
【００１０】
図面
本発明を以下では付属の図面の実施例を参照して詳細に説明する。ここで、
図１は本発明による自動車のハイブリッド駆動装置の構成要素の可能なブロック図を概略的に示す；
図２は自動車のバッテリの充電状態の目標値と自動車の走行速度との可能な特性曲線を示す；
図３は自動車バッテリの充電状態の目標値の別の可能な特性曲線を示す。
【００１１】
実施例の説明
図１に概略的に示されている自動車のハイブリッド駆動装置は公知のように内燃機関１０および電気機械１２を包含する。内燃機関１０はクラッチ１４および伝動装置１６を介して自動車の駆動ホイール１８を駆動させる被動軸２０と連結されている。電気機械１２は同様に伝動装置１６と連結されており、自動車を推進させるために必要とされる機械的なエネルギの一部を電気機械１２から供給することができ、内燃機関１０は常に燃料消費が最適な動作状態に維持される。電気機械１２はさらに自動車の別の負荷に給電するための電気エネルギを形成するために使用され、またさらには、内燃機関のためのスタータとして、および／または、比較的低速度の場合の自動車のための唯一の駆動装置として使用することができる。公知のように自動車はさらに速度測定器２２を有し、この速度測定器２２は駆動ホイール１８ないし被動軸２０の目下の回転数から自動車の目下の走行速度を検出し、この走行速度を搭載コンピュータ２４に転送する。
【００１２】
制御装置２６によって制御される電気機械１２はモータ運転時には、エネルギ蓄積器として使用される自動車のバッテリ２８から給電され、またこの電気機械はバッテリ２８の目下の充電状態が所定の目標値を下回る場合にはジェネレータ運転時にこのバッテリを再充電する。バッテリ２８はＮｉＭＨバッテリのように可変の充電状態で動作することができる種類のものである。バッテリ２８の充電状態を制御するために、バッテリ２８と電気機械１２との間に配置されているインバータ３０が、バッテリ２８の目下の充電状態を検出し、所定の目標値に制御する制御装置２６内の電流制御部および充電制御部と共に使用される。
【００１３】
自動車が今まさに制動されていない場合には、電気機械１２はこの運転状態において伝動装置１６を介して内燃機関１０によって駆動され、この内燃機関によって形成される機械的な出力の一部を電気エネルギに変換し、この電気エネルギがバッテリ２８に供給される。これによって生じる燃料消費を可能な限り僅かに維持するために、バッテリ２８の充電の制御時には慣例のやり方で目下の充電状態が考慮されるだけでなく、さらに充電状態の一定の目標値の代わりに、少なくとも所定の限界内で走行速度の上昇と共に低減される、速度に依存する目標値が使用されることによって、自動車の目下の走行速度も考慮される。
【００１４】
このような制御によって自動車の目下の運動エネルギを考慮することができ、この運動エネルギは部分的に電気エネルギに変換され、また自動車が次回制動される場合にはバッテリ２８を充電するために使用することができる。そのような制動は一般的に過度に長くない期間内で行われるので、充電状態の目標値を速度に依存して低減することによって、バッテリ２８の完全な充電をこの時点まで遅延させることができる。バッテリ２８の完全な充電は内燃機関１０の駆動出力の一部を用いる代わりに、制動時に回生される運動エネルギを用いて行われるので、エネルギしたがって燃料を節約し、環境への負荷を低減することができる。
【００１５】
充電状態の速度に依存する目標値は例えばマイクロコンピュータを包含する充電制御器２６によって設定され、目標値はこのマイクロコンピュータによって、搭載コンピュータ２４から伝送され、通常はディジタルの形態で車両バスにおいて供給される目下の走行速度ｖｉｓｔならびにマイクロコンピュータに記憶されている走行速度に依存する目標値特性曲線を使用して計算される。
【００１６】
走行速度に依存するこの種の２つの目標値特性曲線が図２および図３に例示的に示されている。図２に示されている走行速度ｖにわたる充電状態の目標値（ＳＯＣｓｏｌｌ）の特性曲線は停止状態（ｖ０）と上限（ｖ１）との間の所定の速度領域では線形に低下し、その後は、バッテリ２８および冷態始動のために必要とされる充電状態の下限ＳＯＣｍｉｎを下回らないようにするために一定に維持される。他方図３に示されている特性曲線では、目標値は所定の最低速度ｖｍｉｎまで一定に維持され、その後は最高速度ｖｍａｘまで勾配を増しながら低下するが、限界ＳＯＣｍｉｎを上回った状態で維持される。
【００１７】
２つの特性曲線においては、それぞれの速度に依存する目標値ＳＯＣｓｏｌｌ（ｖ）と、破線でグラフに示されている一定の通常の目標値ＳＯＣｓｏｌｌｋとの差は、制動の際に目下の走行速度ｖｉｓｔから停止状態までに回生され、電気エネルギとしてバッテリ２８に供給することができる運動エネルギの成分に相当する。バッテリ２８の充電が自動車の制動の際に何らかの理由により行われない場合には、充電が通常の場合その制動の直後に内燃機関１０の駆動出力を用いて行われる。
【００１８】
既述の方法を用いることにより、将来的なエネルギの流れの大まかな予測を行うことができ、したがって多くの場合においてバッテリ２８の不必要な充電を回避することができる。しかしながら、前述の理由によりエネルギが過剰に供給されるならば、ＳＯＣ≧ＳＯＣｓｏｌｌの場合であってもバッテリ２８の充電は回避されるべきではない。
【００１９】
本発明による充電状態制御は殊に自動車において使用することができるが、ハイブリッド駆動装置を備えた機関車においても使用することができる。基本的に本発明による方法は、全てのハイブリッド車両コンセプトに適しており、例えば電気機械１２の他にさらなる電気機械を包含するハイブリッド車両コンセプトにも適している。さらには、本発明による方法を単独ではなく、充電状態制御のための別の方法と組み合わせても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による自動車のハイブリッド駆動装置の構成要素の可能な概略的なブロック図。
【図２】自動車のバッテリの充電状態の目標値と自動車の走行速度との可能な特性曲線。
【図３】自動車バッテリの充電状態の目標値の別の可能な特性曲。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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