(57)【要約】  本発明は、車両、とりわけ自動車のパラレルハイブリッド駆動部（１）の駆動方法に関するものであり、このパラレルハイブリッド駆動部は電気機械（３）と内燃機関（２）を有する。ここでは、車両の走行中に内燃機関が電気機械によって、分離クラッチの閉鎖によって始動される。前記パラレルハイブリッド駆動部の少なくとも１つの動作パラメータを検出し、前記パラレルハイブリッド駆動部のモデルの相応するモデル動作パラメータと比較し、ただし前記モデルは内燃機関を含んでおらず、前記比較から生じた偏差を、前記電気機械によって少なくとも部分的に調整する。
2010505684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両、とりわけ自動車のパラレルハイブリッド駆動部の駆動方法であって、
該パラレルハイブリッド駆動部は電気機械と内燃機関を有し、
車両の走行時に内燃機関が電気機械によって、分離クラッチの閉鎖によって始動される形式の駆動方法において、
前記パラレルハイブリッド駆動部の少なくとも１つの動作パラメータを検出し、
前記パラレルハイブリッド駆動部のモデルの相応するモデル動作パラメータと比較し、
ただし前記モデルは内燃機関を含んでおらず、
前記比較から生じた偏差を、前記電気機械によって少なくとも部分的に調整する、ことを特徴とする駆動方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記車両の走行中に、前記内燃機関を前記電気機械によって、前記分離クラッチの開放により停止する、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、
前記電気機械により少なくとも部分的に調整すべき偏差は、前記動作パラメータの前記モデル動作パラメータからの偏差である、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項記載の方法において、
前記動作パラメータを前記モデル動作パラメータに制御することによって調整を行う、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項記載の方法において、
前記動作パラメータは角速度である、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項記載の方法において、
前記角速度は、前記電気機械の角速度である、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項記載の方法において、
少なくとも１つの別の動作パラメータ、とりわけ角速度が入力量として前記モデルに取り入れられる、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項記載の方法において、
前記ハイブリッド駆動部は車両を、トルクコンバータを介して駆動する、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項記載の方法において、
前記トルクコンバータは前記モデル中で、特性曲線および／または特性マップによりモデル化される、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一項記載の方法において、
前記別の動作パラメータが、トルクコンバータのモデル化のために取り入れられる、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一項記載の方法において、
前記別の動作パラメータは、車両駆動コンポーネントの角速度、または車両の速度である、ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか一項記載の方法において、
前記偏差を調整するための制御部は、調整量を前記電気機械に出力する、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一項記載の方法において、
前記制御部の調整量は、始動の終了時に負の閾値を下回る、ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一項記載の方法において、
前記トルクコンバータのモデル化は、前記動作パラメータとトルクコンバータでのモデル動作パラメータとを比較することによって適合される、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１から１４までの少なくとも一項記載の方法を実施するための制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械と、内燃機関とを備える車両、とりわけ自動車のパラレルハイブリッド駆動部の駆動方法に関するものであり、ここでは車両の走行状態で内燃機関の始動が電気機械によって、分離クラッチの閉鎖により実行される。
【背景技術】
【０００２】
こうした車両のパラレルハイブリッド駆動部の駆動方法は公知である。ここで車両はとりわけ自動車である。車両のハイブリッド駆動部は、内燃機関と少なくとも１つの電気機械からなるドライブトレーンを有する。パラレルハイブリッド駆動部のドライブトレーンでは、内燃機関が電気機械と、車両制御部により調整された分離クラッチを介して結合される。これによりハイブリッド走行の他に、動力アシストモード、回生モード、および純粋な電気走行が可能である。内燃機関の始動が、電気走行中に必要になることもある。これは例えば運転者が、電気機械が提供できる以上の出力を要求する場合、または電気機械に電気を供給するアキュムレータの充電状態が極端に低下する場合である。電気走行からの内燃機関の始動は、走行中に分離クラッチを閉鎖することにより行われ、したがって回転している電気機械と静止している内燃機関が存在する。分離クラッチを閉鎖すると内燃機関が引っ張られ、このときに電気機械の角速度がまず落ち込む。内燃機関の起動中には最初の点火の結果、内燃機関の回転数にオーバシュートが発生することがあり、このことは電気機械の角速度を一時的に高めることになる。角速度の落ち込みと一時的上昇はドライブトレーンに作用し、走行快適性を損なう。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の方法は、パラレルハイブリッド駆動部の少なくとも１つの動作パラメータを検出し、パラレルハイブリッド駆動部のモデルの相応するモデル動作パラメータと比較する。ここでモデルは内燃機関を含んでおらず、比較から得られた偏差を電気機械により少なくとも部分的に調整する。この種の偏差は、とりわけ車両の走行中に電気機械によって内燃機関を始動する時、内燃機関が影響を及ぼし始める際に発生する。この種の偏差を少なくとも部分的に調整するために、パラレルハイブリッド駆動部の動作パラメータが検出される。この動作パラメータは、ドライブトレーン、とりわけ電気機械の特性量に関連するパラメータである。この動作パラメータを相応のモデル動作パラメータと比較することにより、モデル駆動部の特徴的パラメータからの偏差が求められる。このためにパラレルハイブリッド駆動部のモデルは内燃機関を有しておらず、したがってモデル内では内燃機関の始動による特性量の障害が生じ得ない。したがってパラレルハイブリッド駆動部の相応の障害が偏差につながる。ここで、動作パラメータが一義的に特性量と相関していれば、特性量自体を測定する必要はない。
【０００４】
とりわけ、車両の走行中に内燃機関を電気機械によって、分離クラッチの開放により停止する。
【発明の効果】
【０００５】
さらに電気機械により少なくとも部分的に調整すべき偏差は、動作パラメータのモデル動作パラメータからの偏差である。ここでモデル動作パラメータは、電気機械の特性量の所望値を設定する。動作パラメータは電気機械の真の動作状態と結び付いており、したがって動作パラメータのモデル動作パラメータからの偏差によって、電気機械の特性量のモデル特性量からの偏差を推定することができる。動作パラメータのモデル動作パラメータからの偏差を調整することによって、電気機械を、特性量がモデル特性量に少なくとも部分的に等しい動作状態にもたらすことができる。ここで動作パラメータはとりわけ特性量である。
【０００６】
有利には、動作パラメータをモデル動作パラメータに制御することによって調整を行う。動作パラメータは実際値であり、モデル動作パラメータは制御の目標値である。この制御は、動作パラメータをモデル動作パラメータに（例えば調整素子を介して）適合する手段を採用する。使用される制御はとりわけ比例制御（Ｐ制御）および／または比例積分制御（ＰＩ制御）および／または比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）である。この種の制御は、迅速な調整特性を特徴とする。積分成分による制御（ＰＩ制御またはＰＩＤ制御）は、制御偏差をとりわけ完全に調整する。
【０００７】
さらに動作パラメータは角速度である。ドライブトレーンの構成部材の角速度は、このドライブトレーンの特性量を直接的または間接的に（例えばドライブトレーンの他のパラメータと関連して）決定する。
【０００８】
さらに角速度は電気機械の角速度である。電気機械の角速度は一方ではドライブトレーンの動作パラメータであり、他方では快適性向上のためにそのモデル値に調整される、ドライブトレーンの特性量である。
【０００９】
有利には、少なくとも１つの別の動作パラメータ、とりわけ角速度が入力量としてモデルに取り込まれる。パラレルハイブリッド駆動部をモデル化するために、パラレルハイブリッド駆動部の他の動作パラメータも取り入れることができる。しかし前記他の動作パラメータは、相応のモデル値に適合されない。
【００１０】
有利には、ハイブリッド駆動部は車両を、トルクコンバータを介して駆動する。トルクコンバータは、内燃機関および／または電気機械のトルクおよび回転数を、車両の駆動シャフトおよび車輪に適合する。
【００１１】
さらに、モデル中でトルクコンバータは、特性曲線および／または特性マップによりモデル化される。さらに別の動作パラメータが、トルクコンバータのモデル化のために取り入れられる。この別の動作パラメータにより、モデル中のトルクコンバータの動作点が特性曲線ないしは特性マップから選択される。
【００１２】
本発明の改善形態では、前記別の動作パラメータは、車両駆動要素の角速度または車両の速度である。
【００１３】
本発明の改善形態では、偏差を調整するための制御部が、電気機械への調整量を出力する。この調整量は例えばトルク要求値、またはこのトルク要求値と結び付いたパラメータであり、始動の開始時に電気機械に対して正のトルクを要求する。内燃機関が自立的に正のトルクをもたらすと、内燃機関の始動過程は終了する。
【００１４】
さらに、制御部の調整量は、始動の終了時に負の閾値を下回る。この負の閾値は、負のトルク要求に相当する。閾値を下回ることは、とりわけ始動過程の終了の識別に利用される。
【００１５】
有利には、トルクコンバータのモデル化は、前記動作パラメータとトルクコンバータでのモデル動作パラメータとを比較することによって適合される。この種の適合によって、真のトルクコンバータの特性変化を考慮することができる。
【００１６】
本発明はさらに、本発明の方法を実施するための制御装置に関する。この制御装置は、パラレルハイブリッド駆動部のモデルを形成するためにエレメントを有し、このモデルは内燃機関を含まない。さらにこの制御装置は、パラレルハイブリッド駆動部の動作パラメータをモデルの相応するモデル動作パラメータと比較する比較装置と、得られた偏差を電気機械によって調整する調整装置とを有する。
【００１７】
図面に本発明が、１つの実施例に基づいて図解されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】車両のパラレルハイブリッド駆動部の概略図である。
【図２】図１のパラレルハイブリッド駆動部の信号流れ図である。
【図３】本発明の制御装置を備えるパラレルハイブリッド駆動部の信号流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、パラレルハイブリッド駆動部１の簡素化したモデルを示し、このパラレルハイブリッド駆動部は内燃機関２、電気機械３およびその間に配置された分離クラッチ４を有する。電気機械３はトルクコンバータ５と、明示していないオートマチックトランスミッションおよび駆動輪を介して車両を駆動する。トルクコンバータ部材およびオートマチックトランスミッション部材、駆動シャフト、および車輪の回転慣性モーメントならびに並進運動する車両質量（ないしは車両慣性）は、変速比に相応して（トランスミッション入力シャフトに換算され）、慣性モーメントΘＦを備える車両等価回転質量Ｆとともに共通の車両駆動コンポーネント６に統合されている。例えば空気抵抗、転がり抵抗、および勾配抵抗のような走行抵抗力は、車両等価回転質量Ｆに作用する走行抵抗モーメントＭＦに換算される。トルクコンバータ５はポンプホイール７とタービンホイール８を有し、タービンホイールのタービントルクＭＴは車両等価回転質量Ｆに作用する。
【００２０】
車両等価回転質量Ｆの角速度ωＦは、車両制御部により例えば車両速度から変速比を考慮して求めることができる。このために必要なセンサは図１には図示されていない。慣性モーメントΘＥＭを備える電気機械回転質量ＥＭに、電気機械のロータの慣性モーメント、ならびにトルクコンバータ５と分離クラッチ４の部材の回転慣性モーメントが統合されている。電気機械回転質量ＥＭの角速度ωＥＭは、図示しない回転数センサにより検出され、車両制御部に通知される。電気機械回転質量ＥＭには、電気機械３のギャップトルクＭＥＭ、トルクコンバータ５を駆動するために必要なポンプトルクＭＰ、ならびに分離クラッチ４から伝達される分離クラッチトルクＭＫが作用する。制御部は分離クラッチトルクＭＫを、分離クラッチ４の開放ないしは閉鎖によって調整することができる。電気走行時に分離クラッチ４は開放され、ＭＫはゼロである。
【００２１】
電気走行からの内燃機関２の始動は、走行中に分離クラッチ４を閉鎖することにより行われ、したがってこの走行中、電気機械３は回転し、内燃機関２は差し当たり静止している。負の分離クラッチトルクＭＫ≦０により内燃機関２は引っ張られ、このとき電気機械回転質量ＥＭの角速度ωＥＭは降下する。
【００２２】
内燃機関２の起動中には最初の点火の結果、内燃機関の回転数にオーバシュートが発生することがあり、このことは電気機械３の角速度ωＥＭを一時的に高めることになる。両者は、他のドライブトレーン（トルクコンバータ５および車両駆動コンポーネント６）に作用し、走行快適性を損なう。電気機械の角速度ωＥＭの降下ないしは上昇を小さく維持するために、分離クラッチ４から伝達される分離クラッチトルクＭＫを、電気機械３の適切な制御によって部分的に補償することができる。分離クラッチ４から伝達される分離クラッチトルクＭＫは、車両制御部によって不正確にしか調整できず、また不正確にしか検出できない。これはとりわけ、クラッチ板の摩擦係数が変化すること、分離クラッチの制御における液圧的ないし機械的不精度、および信号伝搬時間によるものである。完全な補償（完全な調整）は不可能である。部分的補償（部分的調整）は、ここに示す本発明の装置および本発明の方法と有利に組み合わせることができる。これについては以下では簡単に示すために、これ以上考察しない。
【００２３】
図２は、図１のドライブトレーン１の信号流れ図を示す。トルクコンバータ５のポンプトルクＭＰとタービントルクＭＴは、ポンプホイールおよびタービンホイールの回転数ないしは角速度に依存する。ポンプホイールは電気機械回転質量ＥＭと結合しており、電気機械回転質量ＥＭの角速度ωＥＭで回転する。トルクコンバータ５のタービンホイール８は車両等価質量Ｆと結合しており、車両等価質量Ｆの角速度ωＦで回転する。
【００２４】
電気機械回転質量ＥＭに作用するトルクは、分離クラッチ４から伝達される分離クラッチトルクＭＫ、電気機械３のギャップトルクＭＥＭ、およびトルクコンバータ５の駆動時に逆作用するポンプトルクＭＰであり、これらは加算され、電気機械質量ＥＭの慣性モーメントΘＥＭにより割り算される。これにより電気機械回転質量ＥＭの角加速度が角運動量定理から得られ、この値を第１の積分器９によって積分することにより角速度ωＥＭが得られる。相応する処理が第２の積分器１０によって、車両等価回転質量Ｆの角速度ωＦのためになされる。
【００２５】
電気機械３のギャップトルクＭＥＭは、電気走行時にアクセルペダル位置から求められる運転者希望トルクＭＦＳから得られる。運転者希望トルクＭＦＳは択一的に例えば、運転者支援システムまたはＥＳＰシステムによっての設定できる。運転者希望トルクＭＦＳはフィルタリングし、および／またはその時間経過を整形することにより、ハイブリッド駆動部のドライブトレーンにおける回転速度のないしは負荷衝撃の励振を回避することができる。
【００２６】
ギャップトルクＭＥＭは運転者希望トルクＭＦＳにしたがうが、電気機械３のモーメント−励振特性に相応して遅延する。このことは信号流れ図のブロックＭＥにより示されている。図２にから分かるように、分離クラッチ４から伝達されるトルクＭＫは、電気機械回転質量ＥＭの角速度ωＥＭ、車両等価質量Ｆの角速度ωＦ、およびタービントルクＭＴに作用する。タービントルクＭＴは、トルクコンバータ５から図示しないオートマチックトランスミッションと図示しない駆動輪に出力されるトルクに相当する。分離クラッチから伝達されるトルクＭＫは機関始動中に大きく変化し、運転者希望の障害となる。
【００２７】
ここでドライブトレーン１は、ギクシャクないしは回転振動を励起されることがある。図３には、本発明の方法を適用するための本発明の制御装置１１を備えるドライブトレーンの構成の実施例が示されている。上部には、図１のドライブトレーンに対する、図２に相応した信号流れ図が示されている。本発明の制御装置１１は図３の下部に示されている。本発明の制御装置１１は、電気機械回転質量ＥＭの測定された角速度ωＥＭを入力端１２を介して受け取り、また車両等価質量Ｆの角速度ωＦを入力端１３を介して受け取る。これとは択一的に、この角速度ωＦを測定された車両速度から求めることもできる。他に制御装置１１は、運転者希望トルクＭＦＳを入力端１４を介して受け取り、一次の遅延素子（ＰＴ１素子）を備えるエレメント１５によって、モデル化したギャップトルクＭ'ＥＭを求める。このモデル化したギャップトルクが運転者希望トルクＭＦＳに基づき調整されることになる。
【００２８】
一次の遅延素子（ＰＴ１）を備えるエレメント１５は、電気機械３の真のトルク制御特性をシミュレートする。モデル化されたポンプトルクＭ'Ｐおよび積分器１６、ならびに増幅素子１７によって、モデル化された角速度ω'ＥＭが求められる。前記増幅素子１７は、電気機械回転質量ＥＭの慣性モーメントΘＥＭの逆数を乗算係数として含んでいる。モデル化された角速度ω'ＥＭは、分離クラッチ４が開放しており、分離クラッチトルクＭＫがゼロであるとき（例えば電気走行時）には、電気機械回転質量ＥＭの角速度ωＥＭに相当する。モデル化されたポンプトルクＭ'Ｐは、本発明の制御部によりコンバータモデル１８を使用して求められる。このコンバータモデル１８は最も簡単な場合、特性曲線ないしは特性マップからなる。必要な場合にはコンバータオーバブリッジクラッチを、とりわけこれがスリップ時に駆動される場合、コンバータモデル１８で考慮することができる。
【００２９】
内燃機関の始動中、モデル化された角速度ω'ＥＭは、電気機械回転質量ＥＭの角速度ωＥＭに相当する。この角速度が、分離クラッチ４から伝達される分離クラッチトルクＭＫが存在せず、すなわちＭＫ＝０であり、車両等価質量Ｆの角速度ωＦのときに調整されることになる。有利にはＰ制御器、ＰＩ制御器、またはＰＩＤ制御器として構成された制御器１９が電気機械回転質量ＭＦの角速度ωＭＦをモデル化された角速度ω'ＥＭと比較し、内燃機関の始動中に偏差する場合には、付加的な制御器トルクＭＲ（制御器のトルク要求）を求める。この制御器トルクは制御装置１１の出力端２０を介して出力され、電気機械３をプラギング切り換えする。これにより角速度ωＥＭの、モデル化された角速度ω'ＥＭからの偏差は最小になる。分離クラッチ４から伝達されるトルクＭＫがドライブトレーン１に及ぼす作用が低減され、このことは走行快適性を向上させる。制御器１９は、内燃機関の始動中または停止中だけアクティブであり、それ以外では制御器トルクＭＲはゼロである（ＭＲ＝０）。
【００３０】
始動中に運転者希望トルクＭＦＳが変化すると、これはモデル化された角速度ω'ＥＭに作用し、したがい電気機械回転質量ＥＭの角速度ωＥＭ、ならびにトルクコンバータ５から出力されるタービントルクＭＴに作用する。運転者は、始動中にも運転者希望トルクＭＦＳの変化に、電気走行時と同等の応答を得る。
【００３１】
始動時にはまず、内燃機関２が負の分離クラッチトルクＭＫ（ＭＫ＜０）により引っ張られる。ここで制御器１９はまず正の制御器トルクＭＲを調整し、電気機械３を減速する分離クラッチトルクＭＫを調整する。最初の燃焼が上手く行われると、内燃機関２は固有の力でトルクを形成する。その結果、制御器１９は内燃機関により形成される正の分離クラッチトルクＭＫ（ＭＫ＞０）を、負の制御器トルクＭＲにより調整する。内燃機関２が力をドライブトレーン１に出力するようになって始動が終了したことは、制御器１９のトルクＭＲが負の閾値を下回ることで識別できる。トルクコンバータ５の特性は、種々の影響因子、例えばオイル温度に依存する。したがって電気走行時、すなわち分離クラッチ４が開放しているときに（ＭＫ＝０）、コンバータモデル１８はエレメント２１によって角速度ωＥＭとモデル化された角速度ω'ＥＭとの比較により適合される。パラメータ適合はハイブリッド走行でも可能である。ただし付加的に、内燃機関２のトルクと慣性モーメントが、モデル化された角速度ω'ＥＭの検出時に考慮される場合である。
【００３２】
図示の実施例では、モデル化されたポンプトルクＭ'Ｐがコンバータモデル１８によって求められる。このコンバータモデルには、車両等価質量Ｆの測定された角速度ωＦが供給される。この角速度ωＦは、分離クラッチ４から伝達されるトルクＭＫの影響を含んでおり、したがって無反作用ではない。本発明の制御１１の作用を改善するために、コンバータモデル１８には始動中に、車両等価質量Ｆのモデル化された角速度ω'Ｆを供給することができる。このモデル化された角速度ω'Ｆは、例えば始動前に測定された角速度ωＦの経過から予測することができる。これとは択一的に、モデル化された角速度ω'ＥＭとモデル化された角速度ω'Ｆを、例えば障害量監視器によって求めることができる。ここで障害量は走行抵抗モーメントＭＦである。
【００３３】
本発明の制御部は、内燃機関の停止時にも有利に使用することができる。とりわけこれは、内燃機関２がゼロではない分離クラッチトルクＭＫを形成し、このトルクが分離クラッチ４の開放時に急速に低下する場合、例えば内燃機関２が分離クラッチ４の開放中に惰行時燃料カットオフされる場合である。この場合、内燃機関２から分離クラッチ４の開放前に伝達された分離クラッチトルクＭＫ（ＭＫ≠０）がモデルで考慮される。真の分離クラッチトルクＭＫが、相応に急速に分離クラッチ４が開放される際に急速にゼロに戻る間、モデル化された角速度ω'ＥＭの計算のためにモデル化された分離クラッチトルクＭ'Ｋを使用することができる。このモデル化された分離クラッチトルクは緩慢にゼロに戻り、したがってモデル化された角速度ω'ＥＭの経過を平滑化する。
【００３４】
制御器１９の作用によって角速度ωＥＭの経過も同様に平滑化される。これにより、快適性を損なうタービントルクＭＴの急速な変化が回避される。これによりドライブトレーン１における回転振動またはギクシャクが励起されない。これとは択一的に、分離クラッチ４の開放時に低下する分離クラッチトルクＭＫを電気機械３により補償することができる。モデル化された角速度ω'ＥＭを計算するために、理想的な補償から出発して、真の、理想的ではない補償による、角速度ωＥＭの障害量が制御器１９により最小にされる。ドライブトレーン１への作用が最小となり、走行快適性が向上する。
【００３５】
電気機械回転質量ＥＭの角速度ωＥＭは、パラレルハイブリッド駆動部の動作パラメータである。相応するモデル動作パラメータは、モデル化された角速度ω'ＥＭである。電気機械３により少なくとも部分的に調整すべき偏差は、動作パラメータωＥＭのモデル動作パラメータω'ＥＭからの偏差である。モデルに取り入れられる他の動作パラメータは、車両等価質量Ｆの角速度ωＦである。この特徴的パラメータはこの実施例では動作パラメータωＥＭに等しい。しかし一般的には、これら２つのパラメータ（特徴的パラメータと動作パラメータ）は相互に結合されたパラメータによってのみ一義的である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010505684.tif 000005
【国際調査報告】
2010505684.tif 000006
2010505684.tif 000007
2010505684.tif 000008
2010505684.tif 000009
2010505684.tif 000010
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