(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１００）のハイブリッド駆動装置（１）の制御方法であって、
該ハイブリッド駆動装置は、少なくとも１つの内燃機関（２）と少なくとも１つの電気機械（４）とを含み、さらに、前記電気機械（４）と前記車両の動力伝達機構（６）との間に配置された第１クラッチ（５）と、前記電気機械（４）と前記内燃機関（２）との間に配置された第２クラッチ（３）とを備え、
前記内燃機関（２）のスタートを当該第２クラッチ（３）を閉鎖することによって行う、ハイブリッド駆動装置（１）の制御方法において、
アクセルペダル（９）の位置によって導き出される運転者要求は、複数のクラス（クラス１、クラス２、クラス３）に区分されており、該クラスは、運転者要求に割り当てられたトルク要求によって識別され、
前記アクセルペダル（９）が最大位置の３０％までの位置にある場合はクラス１に対応し、
前記アクセルペダル（９）が最大位置の３０％〜６０％の間にある位置にある場合はクラス２に対応し、
前記アクセルペダル（９）が最大位置の６０％より大きい位置ある場合はクラス３に対応し、
前記内燃機関（２）のスタートの間および前記内燃機関（２）のスタート後の所定の持続時間の間、前記電気機械（４）は回転数制御されたモードで作動され、前記内燃機関（２）のスタート後の前記回転数制御の持続時間は、前記クラス１では、前記電気機械（４）の回転数の行き過ぎを抑制するために前記クラス２およびクラス３の場合より長く、前記クラス３では前記クラス１および前記クラス２の場合より短い、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記第２クラッチ（３）が比例式クラッチとして構成されており、
前記クラス１では、内燃機関（２）のスタートの際に、前記第２クラッチ（３）に印加されて内燃機関（２）を加速させるスリップトルクが必要最小限に調整され、前記クラス３では、スタート時間を短くするために大きくなるよう調整される、
ことを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項３】
前記ハイブリッド駆動装置（１）にトルクコンバータが備えられており、トルクコンバータロックアップクラッチは、前記クラス１では前記クラス２および前記クラス３の場合より遅い開放速度で、前記クラス３では前記クラス１および前記クラス２より速い開放速度で開かれる、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか一項記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念によれば、自動車のハイブリッド駆動装置の制御方法に関する。上位概念記載のハイブリッド駆動装置は、少なくとも１つの内燃機関と、少なくとも１つの電気機械と、内燃機関と電気機械の間、ならびに電気機械と後続の車両動力伝達機構との間にそれぞれ少なくとも１つのクラッチとを含む。消費最適化、排気削減、主観的な走行感覚の改善に関して、自動車分野における既存の駆動装置のコンセプトをさらに発展させるという枠内で、ハイブリッド駆動装置は一段と重要性を増してきている。ハイブリッド駆動装置は、内燃機関に加えて、固形燃料によって作動されない少なくとも１つの別の駆動源を有している。適当な作動ストラテジーにより、異なる複数の駆動源の利点を最大限に利用し、また欠点を補うことが可能である。択一的な駆動源としての内燃機関と電気機械との組み合わせは、自動車分野における支配的な実施形態である。一連の種々異なるハイブリッド車両は、シリーズ構造またはシリーズに近い構造として既に実施されている。全てに共通しているのは、従来のように内燃機関によって駆動される自動車に比べて消費燃料が少ないということである。消費の削減は、ブレーキにおけるエネルギ回生というハイブリッドに特有の手段、ならびにスタート・ストップ機能の実現による。ハイブリッド駆動装置においては、パラレル式ハイブリッドと、シリーズ式ハイブリッドと、スプリット式ハイブリッドとが区別される。２つのエネルギ蓄積器と、バッテリと、燃料タンクとを使用することは、全てに共通している。バッテリに対する択一的手段として、エネルギ蓄積器としてのコンデンサも考えられる。ハイブリッド駆動装置における別の異なる特徴は、電気機械のパワー性能である。ここではマイルドハイブリッドとフルハイブリッドとが区別され、いわゆるフルハイブリッドとは、少なくとも部分的に、純粋な電気駆動によって走行可能な車両と理解される。いわゆるパワー分岐型のハイブリッド駆動装置は、本発明では考慮されていない。なぜなら、パワー分岐型ではスタートプロセスの経過が異なるので、本発明の基礎となる課題が生じないからである。さらに、いわゆるスタータジェネレータが公知である。しかしながらスタータジェネレータにおいては、電気機械は、車両のクランクシャフトとしっかり結合されているので、駆動における同期化の問題は生じない。
【０００２】
本発明の課題は、パラレル式ハイブリッドとして構成されたハイブリッド駆動装置を備える車両におけるスタートプロセスを改善することである。
【０００３】
この課題は、請求項１記載の特徴的構成によって解決される。
【０００４】
本発明によれば、パラレル式ハイブリッドとして構成されたハイブリッド駆動装置が装備された車両におけるスタートプロセスが改善される。ここでは内燃機関と電気機械との間に、比例式クラッチ（Proportionalkupplung）として構成された付加的なクラッチが設けられている。このような構成によれば、この付加的なクラッチが開放された状態において、電気機械による車両の駆動が可能となる。この際の課題は、パワー要求が比較的高い場合、またはバッテリの充電状態が低下しつつある場合に、動力伝達機構において障害を引き起こすことなく内燃機関をスタートしなければならないことである。内燃機関は、この付加的なクラッチを閉鎖することによってスタートされる。このとき一方では、内燃機関をスタートの成功に必要な回転数までに至らしめるためにトルクが充分となるように、クラッチを制御する必要がある。しかし他方では、内燃機関を加速させるために使用されるこのトルクは、できるだけ低くすべきである。なぜならこのトルクを電気機械から付加的に取り出し、予備として蓄える必要があるからである。本発明によれば、内燃機関をスタートする際に運転者の要求を考慮することによって、ハイブリッド駆動装置をより快適に制御することが可能となる。
【０００５】
さらなる利点は明細書、図面、従属請求項から明らかとなる。
【０００６】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施例について詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ハイブリッド駆動装置を備える車両の概略図を示す。
【図２】運転者要求のクラスに対するアクセルペダル経路の割り当てを示す。
【図３】運転者要求のクラスに対するアクセルペダル経路の割り当てを示す。
【図４】運転者要求のクラスに対するアクセルペダル経路の割り当てを示す。
【０００８】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の実施例について詳しく説明する。図１は、ハイブリッド駆動装置１を備える車両１００の概略図を示す。ハイブリッド駆動装置１は、従来の内燃機関２と、電気機械４とを有する。この電気機械４と、概略的に図示した動力伝達機構（参照符号６で示す）との間に、クラッチ５が配置されている。内燃機関２と電気機械４との間には、第２のクラッチ３が配置されている。ここでは、比例式クラッチ（Proportionalkupplung）である。車両１００のシャーシは、車輪７と、差動歯車装置を備える軸部分とによって簡単に図示されている。参照符号８によってバッテリが示されており、このバッテリは、電気機械４にエネルギを供給する。他の車両搭載コンポーネントは、図１には図示されていない。図１に示すハイブリッド駆動装置によって、車両１００は、電気機械４による純粋な電気駆動が可能となる。このとき内燃機関２と電気機械４との間に配置された第２クラッチ３は開放されている。しかし、バッテリ８の充電状態が強力に低下した場合、もしくは高いパワー要求が必要である場合には、内燃機関２をスタートする必要がある。内燃機関のスタートは、第２クラッチ３を閉鎖することによって可能となる。しかしながらこの内燃機関のスタートによって車両１００の動力伝達機構６において障害が引き起こされることは、できるだけ避けたい。このために、クラッチ５にはスリップトルクが印加される。したがって、内燃機関２のスタートによって電気機械４側に生じ得る障害を、車両１００の動力伝達機構６から分離することが可能となるのである。さらにクラッチ３は、所定のスリップトルクに制御される。このトルクによって内燃機関２は、電気機械４と同じ回転数に到達するまで加速される。その後クラッチ３が完全に閉鎖され、内燃機関２は、車両１００の動力伝達機構６にトルクを伝達することができる。このスリップ段階の間の付加的なトルク（以下スリップトルクとも呼ぶ）は、電気機械４によって供給しなければならない。このとき一方では、内燃機関２を、スタートの成功に必要な回転数に至らしめるために、クラッチ３を介して内燃機関２に伝達されるトルクが充分となるよう、このクラッチ３を制御する必要がある。他方では、内燃機関を加速させるために必要なこのトルクをできるだけ小さくすべきである。なぜなら、このトルクを電気機械から付加的に取り出し、予備として蓄える必要があるからである。最後にクラッチ５も、再び閉鎖される。しかしながらこのクラッチ５の閉鎖は、それぞれの動作時点に基づいている。したがって例えば回転数が低い場合には、クラッチ５を完全に閉鎖することはできない。
【０００９】
これまで述べた経過において、スタートの快適さを改善するために、複数の開始方法が存在する。もっとも、通常これらの開始方法は、開始方法を変更するとスタートにかかる時間が長くなるという欠点もある。本発明は、内燃機関のスタートが、運転者の要求および／または走行状況に適合し、常に最適な妥協策が生まれるよう配慮している。
【００１０】
本発明の核は、運転者の要求および／または走行状態のクラス分けおよび優先順位決定にある。以下に記載する実施形態においては、例えば３つのクラスにクラス分けされている。
【００１１】
クラス１は、特別なトルク要求のないスタートに関し、このスタートは、例えば車両１００の車両搭載網によって作動される。このケースは、例えばバッテリの充電状態が強力に低下し過ぎる場合に生じる。このスタート状況においては、目下のトルク要求は、実質的に電気機械によって制限されている。
【００１２】
クラス２は、適度なトルク要求と結びついたスタートプロセスに関する。ここでは、電気機械４が伝達可能なトルクよりも格段に大きいトルクが要求される。
【００１３】
クラス３は、非常に高いトルク要求を備えるスタートプロセスに関する。
【００１４】
スタートプロセスの経過は、異なる最適化段階を備える上記複数のクラスに対して定められる。クラス１による、特別なトルク要求のないスタートのためには、基本的に特別急を要しない。したがってすべてのパラメータを、快適さが最大限となるように設定することが可能である。
【００１５】
クラス３による、非常に高いトルク要求を備えるスタートプロセスにおいては、基本的に、反応時間ができるだけ短くなるようにすべきである。したがって、スタートプロセスによって車両１００の動力伝達機構においてわずかな衝撃が生じても、それは特別危機的ではない。なぜならトルク要求が非常に高いので、いずれにせよ車両の動力伝達機構６において比較的強い衝撃が引き起こされるからである。
【００１６】
クラス２による、適度なトルク要求を備えるスタートプロセスのためには、中間的な適用を選択することができる。すなわち遅過ぎない経過を、満足な快適さと結びつけることができるのである。
【００１７】
所期のスタート種類および相応するクラス区分を、これまでに述べたクラス分けにしたがって実施可能とするために、本発明の第１実施例によれば、アクセルペダルの位置を考慮することができる。ここでアクセルペダル９の角度位置、ないしはアクセルペダル９の最大経路のパーセンテージに対して、閾値が適切に割り当てられる。クラス１によるスタートプロセスは、例えばアクセルペダル９の位置が、値Ｗ＜可能ペダル経路の３０％、に相応する場合に実行される（図２）。クラス２によるスタートプロセスは、例えばアクセルペダル９の位置が、可能ペダル経路の３０％〜６０％の間にある値Ｗに相応する場合に実行される（図３）。クラス３によるスタートプロセスは、アクセルペダル９の経路が、最大ペダル経路の約６０％よりも大きい値Ｗである場合に実行される（図４）。
【００１８】
本発明の択一的実施形態によれば、上記クラス分けを、アクセルペダル９の操作速度を考慮することによって実施することもできる。アクセルペダルの動きの変化速度が速い場合、これからトルク要求が高くなることが予想されるので、クラス３によるスタートプロセスが実行される。相応にして、変化速度が比較的緩慢である場合には、クラス２によるスタートプロセスが実行される。なぜならトルク要求が比較的低いことが予想されるからである。さらに、アクセルペダル位置と、アクセルペダル位置の変化速度との組み合わせも考えられる。
【００１９】
本発明の別の実施形態によれば、運転者のタイプを識別し、識別された運転者タイプ（スポーツマンタイプ、のんびりタイプ）を上記クラス分けのために考慮することも可能である。この運転者タイプは、運転者アシストシステムによって、例えばアクセルペダル、ブレーキペダル、ハンドル操作等の操作方法から導き出すことができる。上記の条件要素が特にダイナミックに操作されることが多い場合には、特にスポーティな運転者であると判断される。
【００２０】
さらに閾値を、選択された自動変速機のスイッチングプログラム（例えばスポーツまたはコンフォート）に基づかせることも可能である。
【００２１】
ここで複数の選択基準を適用する場合には、一般的に、より高いトルク要求を備えるスタートクラスであるとの認識が、より低いトルク要求を備えるスタートクラスであるとの認識よりも優先される。
【００２２】
以下、選択されたクラスに応じた、ハイブリッド駆動装置の制御への効果を説明する。まず、トルクコンバータを備える動力伝達機構について考察する。ここで有利には、トルクコンバータロックアップクラッチの開放速度は、選択されたクラス分けと、このクラス分けに設けられたスタートの種類とに基づいている。クラス１においては、開放速度は遅い。これにはプロセスが長くかかるという欠点があるが、しかしながら、車両１００の動力伝達機構６にほとんど障害が及ばないという利点がある。これに対しクラス３では、トルクコンバータロックアップクラッチの開放速度が速い。もっともこの場合、動力伝達機構６の障害は我慢しなければならない。
【００２３】
この実施例のようにクラッチＫ３が比例式クラッチとして構成されている場合には、有利には、ハイブリッド駆動装置１の内燃機関２をスタート時に加速させるスリップトルクを、選択されたクラスに基づかせることができる。このようにしてクラス１では、スリップトルクは、ちょうど必要とされる大きさに選択される。これに対しクラス３では、できるだけ大きいスリップトルクが設けられ、内燃機関２のスタート時間は最小限となる。
【００２４】
スタート後のトルクコンバータロックアップクラッチを閉鎖するためにも、閉鎖速度ならびに閉鎖にかかる時間も、クラスに基づいて選択することができる。この際、開放プロセスと同じクラスである必要はない。なぜなら運転者の要求は、そうこうする間に変化しているかもしれないからである。融通性を高めるため、クラス変更は、運転者の要求の変化によっていつでも可能である。
【００２５】
スタートの間、電気機械４は、回転数制御されたモードで作動される。内燃機関２が電気機械４の回転数までに加速され、トルクを伝達するや否や、回転数の行き過ぎが容易に生じることがある。なぜなら状況によって内燃機関は、初めのうち非常に大きいトルクを形成するからである。したがって、この回転数制御を、スタート後まだしばらくの間そのまま作動させておき、行き過ぎを抑制すると有利である。回転数制御のこの後続時間も、有利にはクラス分けに基づかせることができる。クラス１のケースでは、行き過ぎを充分に抑制する比較的長い後続時間を選択することができる。クラス３のケースでは、迅速な反応と結びつく比較的短い後続時間を選択することができる。
【００２６】
通常、内燃機関２のスタートの際に、大きいトルクによって回転数の行き過ぎが生じないようにスロットルバルブが閉鎖される。もっとも、クラス３の場合のように大きいトルクが要求される場合、内燃機関２はできるだけ迅速に、できるだけ大きいトルクを伝達するべきである。これに関連して、選択されたクラスに基づいて、スロットルバルブを既にスタート開始時点から相応に制御することも考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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