(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイブリッド駆動装置の、駆動効率、振動ならびに騒音などの乗り心地を改善する。【解決手段】燃焼機関（ＶＭ）と、電気エネルギーを発生させるために燃焼機関（ＶＭ）により駆動可能なオルタネータ（Ｇ）と、電気エネルギー蓄積器（Ｂ）と、電気エネルギー蓄積器（Ｂ）により駆動可能な電気駆動装置（Ａ）と、構成要素に作用接続された制御装置（ＳＴ）とを具備し、これらの構成要素を介して、エネルギー蓄積器（Ｂ）を充電するために、燃焼機関（ＶＭ）が走行速度の関数として制御可能である。制御装置（ＳＴ）が、車両の走行速度の関数として予め定義された動力要求のモデルを含み、かつ現在の運転状況で必要される実際の動力要求を導き出すとともに、これにより、予めモデル定義された動力要求と実際の動力要求との差を形成するように適合されており、それから、燃焼機関（ＶＭ）が、その結果得られた動力差に従って制御される。【選択図】図３
2013177121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のハイブリッド駆動装置の制御方法であって、前記ハイブリッド駆動装置が、燃焼機関と、電気エネルギーを発生させるために前記燃焼機関により駆動されるオルタネータと、電気エネルギー蓄積器と、前記電気エネルギー蓄積器により駆動可能な電気駆動装置とを具備し、前記エネルギー蓄積器を充電するために、前記燃焼機関が走行速度の関数として制御され、（モデルとして予め定義された動力要求から）前記燃焼機関の動力出力を車両の走行速度の関数として制御するために、現在の運転状況で必要とされる実際の動力要求が導き出され、前記予めモデル定義された動力要求と実際の動力要求との間の差が導き出され、前記燃焼機関が、その結果得られた動力差に従って運転される、制御方法。
【請求項２】
前記現在の運転状況で必要とされる前記実際の動力要求が、前記車両の内部のセンサおよび／または制御要素のステータスデータ取得により導き出される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記現在の運転状況で必要とされる前記実際の動力要求が、前記進行方向における車両の傾きおよび／または加速を検出するセンサ信号との関連で導き出される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記現在の運転状況で必要とされる前記実際の動力要求が、前記駆動輪を駆動するモータの電力消費量から導き出される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記現在の運転状況で必要とされる前記実際の動力要求が、前記エネルギー蓄積器の電圧値および／または電流値から、また、特にこれらの値を適用するバッテリモデルとの関連で導き出される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記燃焼機関が、トルクをエンジン回転数の関数として示す予め定義された曲線に従って必要とされる動力要求に応じて制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
車両用ハイブリッド駆動装置であって、前記ハイブリッド駆動装置が、燃焼機関（ＶＭ）と、電気エネルギーを発生させるために前記燃焼機関（ＶＭ）により駆動可能なオルタネータ（Ｇ）と、電気エネルギー蓄積器（Ｂ）と、前記電気エネルギー蓄積器（Ｂ）により駆動可能な電気駆動装置（Ａ）と、構成要素に作用接続された制御装置（ＳＴ）とを具備し、これらの構成要素を介して、請求項１に記載の方法を実行する目的で、前記エネルギー蓄積器（Ｂ）を充電するために、前記燃焼機関（ＶＭ）が前記走行速度の関数として制御可能であり、前記制御装置（ＳＴ）が、前記車両の走行速度の関数として予め定義された動力要求のモデルを含み、かつ前記現在の運転状況で必要される前記実際の動力要求を導き出すとともに、これにより、前記予めモデル定義された動力要求と実際の動力要求との差を形成するように適合されており、それから、前記燃焼機関（ＶＭ）が、その結果得られた動力差に従って制御される、ハイブリッド駆動装置。
【請求項８】
前記制御装置（ＳＴ）が、前記車両の運転状況を検出するセンサ（Ｓ）と信号接続されている、請求項７に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項９】
前記制御装置（ＳＴ）が、前記アクセルペダル（ＧＰ）の位置を検出するセンサと信号接続されている、請求項７に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項１０】
前記制御装置（ＳＴ）が、前記エネルギー蓄積器（Ｂ）の電圧および／または電流を検出する測定装置と信号接続されている、請求項７に記載のハイブリッド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方法および装置請求項の形態による、車両のハイブリッド駆動装置の制御方法および対応するハイブリッド駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直列ハイブリッド駆動装置では、駆動輪が電気駆動装置により駆動される。電気駆動装置、関連するコンバータは、電気エネルギー蓄積器により給電される。制御装置は、予め定義された運転状況（アクセルペダル位置）に応じたモータの動力を決定する。走行範囲を拡大するために、オルタネータを介して電気エネルギー蓄積器（バッテリ）を充電する燃焼機関が、走行距離延長装置として設けられている。燃焼機関は、運転状況、運転者が予め定義した動力要求および実際の動力要求に応じて制御される。
【０００３】
並列併用（ｐａｒａｌｌｅｌ  ａｎｄ  ｃｏｍｂｉｎｅｄ）ハイブリッド駆動装置では、燃焼機関が、例えば、コンバータおよび無段ギアを介して駆動輪に作用し、それと並行して、電動モータが動力要求の関数として駆動列に作用して、補助としての役割を果たす。駆動装置から燃焼機関を分離できる好適なカップリングを使用することで、純粋な電気駆動モードも可能であり、燃焼機関は、オルタネータを介して電気エネルギー蓄積器に給電し、この運転モードでは、上記の直列ハイブリッド駆動装置用の走行距離延長装置としての役割を果たす。
【０００４】
特許文献１では、並列ハイブリッドシステムを用いた車両用の駆動力制御システムについて記載している。燃焼機関に作用する制御装置は、運転状況を検出する種々のセンサ（特に、アクセルペダルセンサ、走行速度センサ、バッテリセンサ、エンジン回転数センサなど）に接続されている。燃焼機関は、特に最適な効率領域でエンジンを運転するために、予め定義されたストラテジに従って必要とされるトルク要求の関数として制御される。
【０００５】
特許文献２では、ハイブリッド車両用の走行距離延長装置について記載している。オルタネータにより発生させた交流電圧から変換される直流電圧の大きさは、燃焼機関のエンジン回転数を制御することにより設定される。
【０００６】
既知のハイブリッドシステムまたは走行距離延長装置では、燃焼機関の作動音が、しばしば運転状況と一致しないと運転者には感じられ、不利な点と見なされる。これは、例えば、常に最良点（すなわち、エンジンが最も効率的にエネルギーを発生させる領域）で走行距離延長装置の燃焼機関を運転する場合に当てはまる。この最良点は、大抵の場合、比較的高回転数の領域にある。しかしながら、特に車両の停車時および低速時に、燃焼機関がより高い回転数ひいては大きなエンジン音で運転されることは不快であり、また異常である。
【０００７】
また、いくつかの動作点間の切り替えが、必ずしも運転者には受け入れられない。したがって、定速運転中に、例えば、バッテリの充電状態により切り替えが必要となる理由から、動作点の変更が起こり得る。更に、従来の車両（燃焼機関および手動変速機または有段式自動変速機を備えた車両）からは、燃焼機関のエンジン音が、速度が増すにつれて変速機の一定の比率に従って増加し、速度が低下するにつれて減少することが予測される。走行距離延長装置として（速度に関係なく）一定の動作点で燃焼機関を運転することにより、特に、加速および減速時の典型的な騒音変化のない、燃焼機関の単調な音をもたらす。
【０００８】
更なる課題は、エネルギー的考察である。走行距離延長装置は、主に電気的に運転される車両の走行距離を拡大する役割を果たすが、これはバッテリが低充電状態にあるとき、燃焼機関が動作状態であること意味する。それから、バッテリの更なる放電を回避するために、走行距離延長装置により発生させるエネルギーは、車両を駆動し、補助装置を運転するために必要なエネルギーよりも大きくなければならない。特定の運転状況（車両の全荷重（ｆｕｌｌ  ｖｅｈｉｃｌｅ  ｌｏａｄ）または長い上り坂の登坂など）において、定常的な動作点が走行距離延長装置に割り当てられる場合、その割り当てられた動作点において、車両の動力要求が、走行距離延長装置により発生させた動力よりも大きい可能性がある。この動力差を補うために、１つまたは複数の車両駆動装置の動力を必然的に低減／制限しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０００７１３６号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００９０５４８３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、特に効率および乗り心地に関して、車両の制御方法またはハイブリッド駆動装置を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、車両のハイブリッド駆動装置の制御方法であって、ハイブリッド駆動装置が、燃焼機関と、電気エネルギーを発生させるために燃焼機関により駆動されるオルタネータと、電気エネルギー蓄積器と、電気エネルギー蓄積器により駆動可能な電気駆動装置とを具備し、エネルギー蓄積器を充電するために、燃焼機関が走行速度の関数として制御され、（モデルとして予め定義された動力要求から）燃焼機関の動力出力を車両の走行速度の関数として制御するために、現在の運転状況で必要とされる実際の動力要求が導き出され、予めモデル定義された動力要求と実際の動力要求との間の差が導き出され、燃焼機関が、その結果得られた動力差に従って運転される、制御方法により達成される。
【００１２】
更に、この目的は、車両のハイブリッド駆動装置であって、ハイブリッド駆動装置が、燃焼機関と、電気エネルギーを発生させるために燃焼機関により駆動されるオルタネータと、電気エネルギー蓄積器と、電気エネルギー蓄積器により駆動可能な電気駆動装置と、構成要素に作用接続された制御装置とを具備し、これらの構成要素を介して、この方法を実行する目的で、エネルギー蓄積器を充電するために、燃焼機関が走行速度の関数として制御可能であり、制御装置が、車両の走行速度の関数として予め定義された動力要求のモデルを含み、かつ現在の運転状況で必要される実際の動力要求を導き出すとともに、これにより、予めモデル定義された動力要求と実際の動力要求との差を形成するように適合されており、それから、燃焼機関が、その結果得られた動力差に従って制御される、ハイブリッド駆動装置により達成される。
【００１３】
改良点は各従属請求項から明らかである。
【００１４】
本発明は、車両のハイブリッド駆動装置の制御方法であって、ハイブリッド駆動装置が、燃焼機関と、電気エネルギーを発生させるために燃焼機関により駆動されるオルタネータと、電気エネルギー蓄積器と、電気エネルギー蓄積器により駆動可能な電気駆動装置とを具備し、エネルギー蓄積器を充電するために、燃焼機関が走行速度の関数として制御される、制御方法に基づいている。
【００１５】
車両の走行速度の関数として燃焼機関の動力出力を制御するために、（モデルとして予め定義された動力要求から）現在の運転状況で必要とされる実際の動力要求が導き出され、予めモデル定義された動力要求と実際の動力要求との差が導き出され、燃焼機関がその結果得られた動力差に従って運転される。走行距離延長装置の燃焼機関の動力出力を、現在の運転状況に従って、理想の動力要求と現実の動力要求との差により連続的に適合させる。
【００１６】
したがって、上り坂の登坂の場合および／または積荷積載時の車両に関しては、動力要求がより大きいので、走行距離延長装置の燃焼機関が、より大きな動力を提供しなければならない（つまり、より高い回転数で運転しなければならない）ことを考慮に入れる。
【００１７】
逆の場合、下り坂の下降時には、１つまたは複数の電気駆動モータにより発生させた制動エネルギーのバッテリへの回収とは別にまたはそれに関連して、燃焼機関が、モデルで得られた動力要求に比べて減少した動力で運転される。
【００１８】
上記の場合、走行距離延長装置の燃焼機関は、発生した騒音が運転状況と一致するように運転される。上り坂の登坂時には、燃焼機関が平坦路上よりも高速で回転する。それゆえ、それはこのような運転状況のより大きな力および動力要求に適している。同様に、下り坂の下降時には、逆の場合が当てはまる（燃焼機関がより低い回転数で運転される）。
【００１９】
本発明の構成によれば、車両の実際の動力要求は、種々の信号センサまたはステータスデータ取得により導き出される。ここでは、有用な信号はアクセルペダル位置である。トルクセンサが駆動列で用いられる場合、これらの信号も、実際の動力要求を導き出すために利用することができる。電気駆動モードについては、ここでは、１つまたは複数の駆動モータの消費電力量および／またはバッテリからの電流の取り出しを利用することができる。このように、下り坂の下降およびその結果得られた減少した動力要求を導き出すことができる。また、これはブレーキペダルのデータ取得との関連で達成することもできる。更に、センサまたは制御要素（アクセルペダルセンサ）の上記データ取得により、加速段階を定めることができる。走行距離延長装置の燃焼機関を制御するために、得られたより高い動力要求が、（モデルで得られた動力要求に対する上記の差の形で）使用される。この場合も、運転状況（加速）に応じて、正常と感じられる燃焼機関の回転数の増加が生じる。
【００２０】
構成として、バッテリ値もまた、存在する電圧および／または供給される電流、ならびに、特にこれらの値から判定可能なバッテリ状態を検出することにより、運転状況を検出し、走行距離延長装置の燃焼機関を制御するために使用されることが提案される。対応するセンサを介して測定された電流値および電圧値から、バッテリモデルを用いて充電状態（ＳｏＣ）および健全状態（ＳｏＨ）を導き出すことができ、これにより、消費量の増加または減少を、動力に応じた（モデルに対する）実際の運転状況に適合させることができる。燃焼機関は、それに応じて、より高いまたは低い充電電力を発生させるように制御される。運転状況の検出では、特に一時的な展開においても、バッテリからの電流の取り出しを特に考慮に入れ、それにより、登坂段階、下降段階、加速段階および制動段階を検出することができる。
【００２１】
本発明の構成では、走行距離延長装置の燃焼機関は、トルクと回転数との間の予め定義された関係に従って必要な動力を達成するように制御される。燃焼機関は、回転数とトルク値の種々の組み合わせで必要な動力を発生させることができ、動力出力の効率は、関連する組み合わせによって決まることが知られている。本発明によれば、必要とされる動力Ｐに対する走行距離延長装置の燃焼機関のトルクＭと回転数ｎの曲線は予め定義され、曲線は、動力出力の効率ができるだけ高く、消費量およびその結果生じる排出量ができるだけ低くなるように選択される。
【００２２】
この装置によれば、本発明は、車両用のハイブリッド駆動装置であって、ハイブリッド駆動装置が、燃焼機関と、電気エネルギーを発生させるために燃焼機関により駆動されるオルタネータと、電気エネルギー蓄積器と、電気エネルギー蓄積器により駆動可能な電気駆動装置と、構成要素に作用接続された制御装置とを具備し、これらの構成要素を介して、エネルギー蓄積器を充電するために、燃焼機関が走行速度の関数として制御可能である、ハイブリッド駆動装置に基づいている。
【００２３】
本発明による制御装置は、車両の走行速度の関数として予め定義された動力要求のモデルを含み、現在の運転状況で必要とされる実際の動力要求を導き出し、これにより、予めモデル定義された動力要求と実際の動力要求との差を導き出し、それから、燃焼機関が、その結果得られた動力差に従って制御される。
【００２４】
制御装置は、車両の運転状況を検出するセンサ、スイッチおよび同様の要素に作用的に接続されている。これは特にアクセルペダルの位置を検出するセンサである。更に、ブレーキペダル、駆動列のトルクセンサ、バッテリもしくは電気駆動装置における電流測定装置および／もしくは電圧測定装置、または他にも傾斜センサが、車両の運転状況を検出するために使用可能であり、本発明による制御装置に接続されている。
【００２５】
本発明による制御装置は、燃焼機関により適用されるトルクと適用可能な回転数との間の相関関係を含む制御曲線を記憶形式で含む。走行距離延長装置の燃焼機関は、記憶された曲線のみに従ってまたは沿って、運転状況に必要となる充電電力をバッテリに供給するために運転される。制御曲線は、燃焼機関が常に効率領域で（すなわち、最小限の燃料消費量および／または排出量で）運転されるように選択される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】走行距離延長装置の燃焼機関により出力された動力Ｐと車速ｖとの間の依存関係を示す。
【図２】トルクＭと走行距離延長装置の燃焼機関の回転数ｎとの間の相関関係を示す。
【図３】ハイブリッド駆動装置用の本発明による制御装置ＳＴの構成要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【００２８】
図１は、モデルとして導き出された、走行距離延長装置の燃焼機関により出力された動力Ｐと車速ｖとの間の依存関係を曲線Ａの形で示している。車両を駆動するために必要とされる動力（加速過程は無視している）は、車速とは不釣り合いに上昇する。第１近似として、空気抵抗のみを考慮に入れた場合、必要とされる動力はｖ３に従って上昇する。この要求を満たし、バッテリの放電を回避するために、車速ｖが増すにつれて、走行距離延長装置の燃焼機関の動力Ｐを増加させなければならない。
【００２９】
実線の曲線は、モデルにおいて導き出された通常の動力要求Ａに相当し、このモデルは、特に、規定重量、タイヤの既知の転がり抵抗、および上り勾配または下り勾配のない平坦な路面での車両の動力要求を推定する。しかしながら、点線の曲線Ｂは、測定されたデータまたはセンサおよび信号発信器の分析により導き出された車両の実際の動力要求に相当する。
【００３０】
現在の走行速度ｖに対して、モデルに従って算出された動力要求がＰＡであり、実際の運転状況に従った動力要求がＰＢである。図示の例が上り坂の登坂であるので、動力差が正である（つまり、現在の運転状況による動力要求が、モデルに従った動力要求よりも大きい）。それゆえ、動力差ｄＰはゼロよりも大きく、走行距離延長装置の燃焼機関は、モデルで導き出された走行速度ｖに対する動力要求よりも大きな動力で運転される。
【００３１】
図２は、トルクＭと走行距離延長装置の燃焼機関の回転数ｎとの間の相関関係を表している。トルクＭと回転数ｎの種々の組み合わせにより所望の動力Ｐを達成することができ、効率、動力出力の消費量は、関連する組み合わせによって決まる。本発明によれば、燃焼機関のトルクＭと回転数ｎの曲線は、必要とされる各動力Ｐに対して予め定義され不変であり、曲線は、動力出力の効率ができるだけ高くなる、または消費量およびそれと関連する排出量ができるだけ低くなるように選択される。図２の曲線Ｍ（ｎ）は、車両制御ユニットに記憶され、各点で、走行距離延長装置の燃焼機関が運転されるトルクＭと回転数ｎの組み合わせを含む。動力の符号Ｐと共に曲線Ｍ（ｎ）に記された矢印は、動力がどちらの方向に増加するか（つまり、動力要求の増加または減少に対して燃焼機関がどのように制御されるべきか）を示している。
【００３２】
所定の速度ｖに対して、車両の制御ユニットは、標準的な動力要求（曲線Ａ）と実際の動力要求（曲線Ｂ）との差ｄＰを定め、それから、その差に応じて、走行距離延長装置の燃焼機関に必要な動作点を、図２に示すように適合させる。ここで動作点は、すでに回転数ｎＡではなく、より高い回転数ｎＢにある。
【００３３】
車両の運転者には、ここで走行距離延長装置の音響挙動が受け入れられる（走行速度ｖが増すにつれてまたは上り坂の登坂時には、走行距離延長装置の回転数ｎが上昇し、逆に、速度ｖが低下するにつれて走行距離延長装置の回転数ｎが低下する）。同時に、走行距離延長装置の燃焼機関は、トルクＭと回転数ｎとの予め定義された曲線に従って、できるだけエネルギー効率良く運転される。更に、高い動力要求（例えば、長い上り坂の登坂または満載の車両）または同様に減少した動力要求（例えば、長い下り坂の下降または空荷の車両）に応じて、第１に、走行距離延長装置が、とりわけ、騒音の発生をできるだけ低く抑えるために可能な限り最小の動力で運転され、第２に、動力要求を確保し、動力損失または動力制限を避けるために、いつでも十分な動力を確実に発生させる。走行距離延長装置により発生させた、車両を駆動するまたは補助装置を運転するのに必要でないエネルギーは、バッテリを充電するために用いられる。曲線の形状に応じて、運転状況に関係のない、ほぼ一定の動力によるバッテリの充電を達成することができる。
【００３４】
上記の形態では、走行距離延長装置の燃焼機関は、車両の制御ユニットを介して、上り坂の登坂や下り坂の下降だけでなく、加速過程または制動過程をも検出することができる。各速度に対して、加速または減速に起因する動力の過剰な要求または減少した要求が検出され、走行距離延長装置の燃焼機関がそれに応じて制御される。したがって、図２を参照して説明するように、燃焼機関は予め定義された曲線に従って再び回転数を変更する。
【００３５】
図３は、ハイブリッド駆動装置用の本発明による制御装置ＳＴの構成要素を示している。実施例では、燃焼機関ＶＭを備えた直列ハイブリッド駆動装置と、燃焼機関ＶＭにより駆動されるオルタネータＧと、オルタネータＧにより給電される下流側のバッテリＢと、駆動輪を駆動する電気駆動装置Ａとを示している。制御装置ＳＴは、これら構成要素とひいてはセンサＳとも信号接続されており、例として駆動輪ＡＲの駆動モーメントを検出するセンサが示されている。最終的に、制御装置もまた、アクセルペダルＧＰの位置を検出する。
【符号の説明】
【００３６】
Ｐ  動力、動力要求
ＰＡ  モデルに従った動力要求（理論上）‐曲線Ａ
ＰＢ  現在の運転状況に従った動力要求‐曲線Ｂ
ｖ  車両の走行速度
ｄＰ  動力要求の差
Ｍ  燃焼機関のトルク
ｎ  燃焼機関の回転数
ＶＭ  燃焼機関
Ｇ  オルタネータ
Ｂ  バッテリ、エネルギー蓄積器
Ａ  駆動装置（電動モータ）
ＡＲ  駆動輪
ＳＴ  制御装置
Ｓ  センサ
ＧＰ  アクセルペダル
【図１】
2013177121.tif 000003
【図２】
2013177121.tif 000004
【図３】
2013177121.tif 000005
【外国語明細書】
2013177121000001.pdf
2013177121000002.pdf
2013177121000003.pdf
2013177121000004.pdf