(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の始動方法を提供する。【解決手段】内燃機関２と駆動モータとして少なくとも１つの電気モータ３とを有している自動車の内燃機関の始動方法であって、内燃機関と電気モータとが共通のシャフト４に配置され、内燃機関と電気モータとの間に分離クラッチ７を備え、電気モータのトルクを増加させるステップと、電気モータの回転速度を増加させ、トランスミッション１２の少なくとも１つのクラッチに滑り状態を設定するステップと、電気モータの予備トルクと最大伝達可能トルクとの間のトルクとなるよう分離クラッチを係合するステップと、内燃機関の回転速度が少なくとも実質的に点火回転速度に達したとき、分離クラッチの伝達可能なトルクを低下させるステップと、トランスミッションの少なくとも１つのクラッチの滑り状態を終了させるステップと、電気モータのトルクの増加を終了させるステップと、を有する方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と駆動モータとして少なくとも１つの電気モータとを有している自動車の、内燃機関の始動方法であって、前記内燃機関と前記電気モータとが共通のシャフトに配置され、前記内燃機関及び／又は前記電気モータが、ドライブトレインの下流に配置されたトランスミッションにトルクを導入することができ、及び前記内燃機関と前記電気モータとの間に分離クラッチを備えており、
ａ．前記電気モータのトルクを増加させるステップと、
ｂ．前記電気モータの回転速度を増加させ、前記下流のトランスミッションの少なくとも１つのクラッチに滑り状態を設定するステップと、
ｃ．前記電気モータの予備トルクと最大伝達可能トルクとの間の伝達可能なトルクで前記分離クラッチを係合するステップと、
ｄ．前記内燃機関の回転速度が少なくとも実質的に点火回転速度に達したとき、前記分離クラッチの前記伝達可能なトルクを低下させるステップと、
ｅ．前記下流のトランスミッションの前記少なくとも１つのクラッチの前記滑り状態を終了させるステップと、
ｆ．前記電気モータのトルクの増加を終了させるステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記内燃機関の回転速度を増加させる、好ましくは少なくとも前記内燃機関の点火回転速度に近い回転速度値まで増加させるのに十分な運動エネルギーが蓄積するような程度まで、前記電気モータの回転速度を増加させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記分離クラッチの係合又は再切断が、複数のフェーズでトルクを調節して行われることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
第１のフェーズで設定される、前記分離クラッチにより伝達可能なトルクが、実質的に前記電気モータの前記予備トルクを上回り、好ましくは前記予備トルクの少なくとも２倍に相当することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第２のフェーズで設定される伝達可能なトルクを、前記第１のフェーズで設定されるトルクと比べて低下させることを特徴とする、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記伝達可能なトルクを、前記予備トルクの値まで、又はゼロまで低下させることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記分離クラッチの摩擦時間が、５０ミリ秒未満から約１００ミリ秒〜１５０ミリ秒までの範囲にあることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
内燃機関と駆動モータとして少なくとも１つの電気モータとを有している自動車であって、前記内燃機関と前記電気モータとが共通のシャフトに配置され、前記内燃機関及び／又は前記電気モータによって、前記ドライブトレインの下流に配置されたトランスミッションにトルクを導入することができ、及び前記内燃機関と前記電気モータとの間に分離クラッチを備える、請求項１〜７の少なくとも一項に記載の方法を実行するための自動車。
【請求項９】
前記内燃機関と前記電気モータとの間に、又は前記電気モータの下流に、ダンパーがさらに配置される、請求項８に記載の自動車。
【請求項１０】
前記トランスミッションが、２つのクラッチを有する２段クラッチトランスミッションであることを特徴とする、請求項８又は９に記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に係る、特に、内燃機関と駆動モータとして少なくとも１つの電気モータとを有している自動車の、内燃機関の始動方法に関する。本発明はまた、内燃機関の始動方法を実行するための自動車にも関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関と電気モータとを有する自動車は、先行技術で公知であり、ハイブリッド車とも称される。内燃機関と電気モータとが一本のシャフトに配置される場合、この構成はパラレルハイブリッドとも称される。
【０００３】
ここで自動車は、内燃機関のみによって駆動することも、電気モータのみによって駆動することも、又は内燃機関と電気モータとにより同時に駆動することもできる。ここで、内燃機関はクラッチを介して電気モータに連結され得る。電気モータには、トルクフローの下流でトランスミッションが連結し得る。前記トランスミッションには、下流でドライブトレインが連結し得る。内燃機関を停止させると、内燃機関と電気モータとの間のクラッチが切断され、それにより内燃機関と電気モータとの間の動力を伝達する連結がなくなる。前記運転状態では、電気モータが単独で車両を駆動する。
【０００４】
ここで内燃機関を始動させる場合、それが自力で始動できる始動回転速度まで内燃機関を回転させることができるように、クラッチを係合しなければならない。しかしながら、ここで乗員は不快なジャダー（juddering）を感じる。これは、内燃機関の始動前に車両の前方推進に利用可能であったトルクが、内燃機関を回転させることにより急激に分散し、それ以上前方推進に利用することができなくなるためである。
【０００５】
また、（特許文献１）により、時間の関数として線形的に上昇し、一定に保たれるクラッチトルクであって、その後再び線形的に上昇するクラッチトルクが、公知となっている。これが意図する効果は、内燃機関の動き始めのトルクは運転される間に変化するため、その動き始めのトルクを決定することが可能になるというものである。
【０００６】
しかしながら前記手法は、根本的に内燃機関の始動を遅延させ、ひいてはかなり不快と感じられる方法ステップを伴う。また、それによりクラッチへの入力摩擦損失が増大し、従って前記方法は、熱的な理由から推奨されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２００８  ０４０  ６６２  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、内燃機関と駆動モータとして少なくとも１つの電気モータとを有している自動車の、内燃機関の始動方法を提供することである。この方法では、内燃機関を迅速でありながら快適に始動させることが可能であり、且つ生じる分離クラッチへの入力摩擦損失が小さい。また、内燃機関を迅速でありながら快適に始動させることが可能な、且つそれにもかかわらず、その過程で生じる分離クラッチへの入力摩擦損失が小さい自動車を提供することも目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本方法に関する前記目的は、請求項１の特徴により達成される。この特徴によれば、内燃機関と駆動モータとして少なくとも１つの電気モータとを有している自動車の、内燃機関の始動方法であって、内燃機関と電気モータとが共通のシャフトに配置され、内燃機関及び／又は電気モータが、ドライブトレインの下流に配置されたトランスミッションにトルクを導入することができ、及び内燃機関と電気モータとの間に分離クラッチを備える方法において、
ａ．電気モータのトルクを増加させるステップと、
ｂ．電気モータの回転速度を増加させ、下流トランスミッションの少なくとも１つのクラッチに滑り状態を設定するステップと、
ｃ．電気モータの予備トルクと最大伝達可能トルクとの間のトルクで分離クラッチを係合するステップと、
ｄ．内燃機関の回転速度が少なくとも実質的に点火回転速度に達したとき、分離クラッチの伝達可能なトルクを低下させるステップと、
ｅ．下流トランスミッションの少なくとも１つのクラッチの滑り状態を終了させるステップと、
ｆ．電気モータのトルクの増加を終了させるステップと、
を有する方法が提供される。
【００１０】
これにより、先行技術と比べて始動過程が比較的迅速に行われ、且つ電気モータの回転速度の増加を用いて点火回転速度に近い又はそれと一致する回転速度まで内燃機関を加速させるため、生じる入力摩擦損失が小さい。
【００１１】
また、ここで、内燃機関の回転速度を増加させる、好ましくは少なくとも内燃機関の点火回転速度に近い回転速度値まで増加させるのに十分な運動エネルギーが蓄積するような程度まで、この電気モータの回転速度を増加させる場合も、有利である。少なくとも実質的に点火回転速度に達すると、分離クラッチが再び切断され、分離クラッチにより伝達可能なトルクが低下する。
【００１２】
また、ここで、分離クラッチの係合及び／又は切断を、それが複数のフェーズでトルクを調節するような方法で行う場合も好都合である。この制御では、有利にはこれらのフェーズが段階的に行われる。
【００１３】
ここで、第１のフェーズで設定される、分離クラッチにより伝達可能なトルクが、実質的に電気モータの予備トルクを上回っている場合、好ましくは予備トルクの少なくとも２倍に相当する場合、有利である。ここでまた、第１のフェーズの伝達可能なトルクがまたさらに大きいことも有利であり得る。特に、この伝達可能なトルクが、電気モータの回転速度の急速な低下をもたらす値に達することが有利である。第２のフェーズでは、伝達可能なトルクを少なくとも実質的に電気モータの予備トルクに一致するトルクに設定し、従って低下させることが好都合である。第２のフェーズで設定される伝達可能なトルクはまた、さらに低くてもよく、さらにはゼロであってもよい。
【００１４】
ここで、第２のフェーズで設定される伝達可能なトルクを、第１のフェーズで設定されるトルクと比べて低下させる場合、好都合である。
【００１５】
また、この伝達可能なトルクを、予備トルクの値まで、又はゼロまで低下させることも有利である。
【００１６】
第２のフェーズで設定される伝達可能なトルクは、第１のフェーズで設定されるトルクと比べて低下させることが有利である。前記伝達可能なトルクは、有利には予備トルクとほぼ等しい値まで低下させる。ここで、設定する継続時間は約５０ミリ秒〜１００ミリ秒の範囲であることが有利であり、それにより迅速な内燃機関の始動及びごく短い摩擦時間が実現される。このとき、これらのフェーズの継続時間は、約２０ミリ秒〜５０ミリ秒の時間範囲にある。
【００１７】
同様に、この伝達可能なトルクが最大トルクである場合も好都合である。
【００１８】
同様に、分離クラッチの摩擦時間が５０ミリ秒未満から約１００ミリ秒〜１５０ミリ秒までの範囲にあることが有利である。
【００１９】
本自動車に関する目的は、請求項８の特徴により達成される。この特徴によれば、内燃機関を有し、且つ少なくとも１つの電気モータを駆動モータとして有する自動車であって、内燃機関と電気モータとが共通のシャフトに配置され、内燃機関及び／又は電気モータによって、ドライブトレインの下流に配置されたトランスミッションにトルクを導入することができ、及び内燃機関と電気モータとの間に分離クラッチを備える、内燃機関の始動方法を実行するための自動車が提供される。
【００２０】
ここで、内燃機関と電気モータとの間に、又は電気モータの下流に、ダンパーがさらに配置される場合、好都合である。
【００２１】
また、トランスミッションが、２つのクラッチを有する２段クラッチトランスミッションである場合も有利である。
【００２２】
さらに有利な実施形態を、以下の図の説明及び従属項に記載する。
【００２３】
以下に、少なくとも一つの例示的実施形態に基づき、且つ図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】内燃機関と電気モータとを有する自動車の概略図を示す。
【図２】内燃機関と電気モータとを有する自動車の概略図を示す。
【図３】時間の関数としてのトルクを示す図及び時間の関数としての回転速度を示す図を示す。
【図４】時間の関数としてのトルクを示す図及び時間の関数としての回転速度を示す図を示す。
【図５】本発明に係る方法の順序を示すブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、内燃機関２を有し、且つ電気モータ３を有する自動車１の概略図を示す。ここで、内燃機関２と電気モータ３とは共通のシャフト４に配置され、これは、内燃機関２の駆動出力５と電気モータ３の駆動出力６とが同じシャフト４で伝達されることを意味する。
【００２６】
内燃機関２と分離クラッチ７との間に、すなわち内燃機関２と電気モータ３との間に、ダンパー８を備える。ダンパー８は、例えばデュアルマスフライホイールの形態であってもよい。
【００２７】
分離クラッチ７は、内燃機関２の出力軸を電気モータ３の出力軸６へと、トルクを伝達する形で連結することができる。クラッチ７は、切断された状態では開放しており、内燃機関２のトルクはシャフト４に伝達されない。ここで、クラッチにより伝達可能なトルクは制御された方法で調節され得る。前記伝達可能なトルクを調節すること、例えば、スラストプレートとクラッチハウジングとの間のクラッチにおけるクラッチディスクの接触圧を制御することにより、滑り状態又は伝達可能なトルクを、目標を定めた形で設定することが可能である。
【００２８】
トルクフローにおける電気モータ３の下流に、２つのクラッチ１０、１１と、単に概略的に図示されている関連するトランスミッション１２とを有する２段クラッチトランスミッション９が配置される。その下流に、ディファレンシャル１４及びアクスル１５及び駆動輪１６を含むさらなるドライブトレイン１３が配置される。
【００２９】
図２は、内燃機関１０２と電気モータ１０３とを有する自動車１０１の代替例の概略図を示す。ここでもまた、内燃機関１０２と電気モータ１０３とは共通のシャフト１０４に配置され、これは、内燃機関１０２の駆動出力１０５と電気モータ１０３の駆動出力１０６とが同じシャフト１０４で伝達されることを意味する。
【００３０】
内燃機関１０２の下流に分離クラッチ１０７が配置される。電気モータ１０３の下流にダンパー１０８が配置され、ダンパー１０８は、例えばデュアルマスフライホイールの形態であってもよい。
【００３１】
分離クラッチ１０７は、内燃機関１０２の出力軸を電気モータ１０３の出力１０６へと、トルクを伝達する形で連結することができる。同様にクラッチ１０７は、切断された状態では開放しており、内燃機関１０２のトルクはシャフト１０４に伝達されない。ここでも、クラッチ１０７により伝達可能なトルクは制御された方法で調節され得る。前記伝達可能なトルクを調節すること、例えば、スラストプレートとクラッチハウジングとの間のクラッチにおけるクラッチディスクの接触圧を制御することにより、滑り状態又は伝達可能なトルクを、目標を定めた形で設定することが可能である。
【００３２】
同様に、トルクフローにおける電気モータ１０３の下流に、２つのクラッチ１１０、１１１と、単に概略的に図示されている関連するトランスミッション１１２とを有する２段クラッチトランスミッション１０９が配置される。その下流に、ディファレンシャル１１４及びアクスル１１５及び駆動輪１１６を含むさらなるドライブトレイン１１３が配置される。このようにダンパー１０８は、電気モータ１０３と２段クラッチトランスミッション１０９との間に配置される。
【００３３】
図３の上側の図は、時間ｔの関数としてのトルクＭの経時的プロファイルを示し、図３の下側の図は、時間ｔの関数としての回転速度ｎの経時的プロファイルを示す。
【００３４】
グラフ線２０１は、電気モータのトルクの経時的プロファイルを示し、グラフ線２０２は、分離クラッチの伝達可能なトルクの経時的プロファイルを示し、及びグラフ線２０３は、電気モータの予備トルクを示す。
【００３５】
グラフ線２０４は、電気モータの回転速度ｎの経時的プロファイルを示し、グラフ線２０５は、内燃機関の回転速度ｎの経時的プロファイルを示し、及びグラフ線２０６は、下流トランスミッション１２、１１２のトランスミッション入力における回転速度ｎを示す。
【００３６】
時刻ｔ０で、電気モータのトルク及び回転速度を増加させる。トルク２０１はワンステップで新しい値まで上昇し、その値で一定のままである。それに続いて、グラフ線２０４のとおり、電気モータの回転速度が線形的に増加する。このようにして電気モータに運動エネルギーが蓄積される。
【００３７】
回転速度の増加及びトルクの増加は、駆動に使われるのでなく、内燃機関の始動に使われるべきであることから、車両速度が増加してはならないため、下流トランスミッションの少なくとも１つのクラッチに滑り状態が設定され、車両の駆動速度が変化しないように保たれる。
【００３８】
時刻ｔ１で、分離クラッチの伝達可能なトルクをゼロから所定の値Ｍ１に上昇させる。この上昇は、ここで、高勾配で線形的に上昇しても、又は階段状に（図３を参照）上昇してもよい。ここで、Ｍ１の値は、好ましくは電気モータの予備トルクを大きく上回る。このトルクは、好ましくは電気モータの予備トルクの少なくとも２倍である。
【００３９】
時刻ｔ１で分離クラッチを目標を定めた形で係合すると、その作用により、ｔ１とｔ２との間で電気モータの回転速度が低下し、且つ内燃機関の回転速度が増加する。
【００４０】
時刻ｔ２で、続いて分離クラッチの伝達可能なトルクを再び低下させ、ここで前記伝達可能なトルクは、ほぼ電気モータの予備トルク２０３まで降下する。しかしながら前記伝達可能なトルクはまたさらに降下して、例えばゼロに至ってもよい。これにより電気モータの回転速度の低下が終わり、電気モータの回転速度は実質的に一定のままとなる。時刻ｔ３で、内燃機関が少なくとも点火回転速度に相当する回転速度に達すると、内燃機関の点火を実行することができ、次に前記内燃機関の回転速度が電気モータの回転速度まで上昇し、同時に、ｔ３で、分離クラッチが再び切断される。前記時刻ｔ３で、下流トランスミッションの少なくとも１つのクラッチの滑り状態を終了させ、電気モータのトルクの増加もまたｔ３で終了させる。ｔ４で、内燃機関が電気モータの回転速度に達した後、分離クラッチが閉鎖される。
【００４１】
図４の上側の図は、時間ｔの関数としてのトルクＭの経時的プロファイルを示し、図４の下側の図は、時間ｔの関数としての回転速度ｎの経時的プロファイルを示す。
【００４２】
グラフ線３０１は、電気モータのトルクの経時的プロファイルを示し、グラフ線３０２は、分離クラッチの伝達可能なトルクの経時的プロファイルを示し、及びグラフ線３０３は、電気モータの予備トルクを示す。
【００４３】
グラフ線３０４は、電気モータの回転速度ｎの経時的プロファイルを示し、グラフ線３０５は、内燃機関の回転速度ｎの経時的プロファイルを示し、及びグラフ線３０６は、下流トランスミッション１２、１１２のトランスミッション入力における回転速度ｎを示す。
【００４４】
時刻ｔ０で、電気モータのトルク及び回転速度を増加させる。トルク３０１はワンステップで新しい値まで上昇し、最初はその値で一定のままである。それに続いて、グラフ線３０４のとおり、電気モータの回転速度が線形的に増加する。このようにして電気モータに、増加する運動エネルギーが蓄積される。
【００４５】
この場合もまた、回転速度の増加及びトルクの増加は、駆動に使われるのでなく、内燃機関の始動に使われるべきであることから、車両速度が増加してはならないため、下流トランスミッションの少なくとも１つのクラッチに滑り状態が設定され、車両の駆動速度が変化しないように保たれる。
【００４６】
時刻ｔ１で、分離クラッチの伝達可能なトルクをゼロから所定の値Ｍ１に上昇させる。この所定の値Ｍ１は、電気モータの予備トルクと分離クラッチの最大伝達可能トルクとの間にある。この上昇は、ここで高勾配で線形的に上昇しても、又は実質的に階段状に（図３を参照）上昇してもよい。ここで、Ｍ１の値は、好ましくは電気モータの予備トルクを上回り、又は電気モータの予備トルクより数倍高く、例えば２倍〜５倍又はさらには最大１０倍高い。
【００４７】
時刻ｔ１で分離クラッチを目標を定めた形で係合すると、その作用により、ｔ１とｔ２との間で電気モータの回転速度が低下し、且つ内燃機関の回転速度が増加して、電気モータの回転速度に至る。このようにして電気モータから内燃機関に運動エネルギーが伝達され、内燃機関が加速する。
【００４８】
時刻ｔ２で、電気モータのトルクの増加を終了させる。
【００４９】
図５は、本発明を説明するブロック図４００を示す。
【００５０】
ブロック４０１で、電気モータのトルクを増加させる；その結果、ブロック４０２で、電気モータの回転速度が増加する；その結果、ブロック４０３で、下流トランスミッションの少なくとも１つのクラッチにおける滑り状態が設定される。ブロック４０４で、分離クラッチを制御して係合し、ブロック４０５で、下流トランスミッションの少なくとも１つのクラッチの滑り状態を終了させ、及びブロック４０６で、電気モータのトルクの増加を終了させる。
【符号の説明】
【００５１】
１、１０１  自動車
２、１０２  内燃機関
３、１０３  電気モータ
４、１０４  共通のシャフト
５、１０５  駆動出力
６、１０６  駆動出力
７、１０７  分離クラッチ
８、１０８  ダンパー
９、１０９  ２段クラッチトランスミッション
１０、１１０  クラッチ
１１、１１１  クラッチ
１２、１１２  トランスミッション
１３、１１３  ドライブトレイン
１４、１１４  ディファレンシャル
１５、１１５  アクスル
１６、１１６  駆動輪
【図１】
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【図２】
2013209082.tif 000004
【図３】
2013209082.tif 000005
【図４】
2013209082.tif 000006
【図５】
2013209082.tif 000007