JP2010505698A - トルクコンバータを有するハイブリッド駆動ユニットを運転するための方法 - Google Patents

トルクコンバータを有するハイブリッド駆動ユニットを運転するための方法 Download PDF

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Abstract

少なくとも１つの電気機械（３）と、内燃機関（２）とを有する特に自動車のためのハイブリッド駆動ユニットであって、電気機械（３）と内燃機関（２）との間に分離クラッチ（５）が設けられていて、電気機械（３）とハイブリッド駆動装置出力部との間に、タービンホイールを有するトルクコンバータ（６）が設けられている形式のハイブリッド駆動ユニットを運転するための方法において、内燃機関（２）を始動するために分離クラッチ（５）が締結される。電気機械に、トルクコンバータのタービンホイールの回転数に関連して、ハイブリッド駆動装置出力部に内燃機関の始動過程時にトルクのジャンプが生じないような回転数を設定することをことが規定される。

Description

本発明は、少なくとも１つの電気機械と、内燃機関とを有していて、電気機械と内燃機関との間に、分離クラッチが設けられていて、電気機械とハイブリッド駆動装置出力部との間に、タービンホイールを有するトルクコンバータが設けられている、特に自動車のハイブリッド駆動ユニットを運転するための方法であって、内燃機関を始動させるために分離クラッチを締結する形式の方法に関する。
背景技術
ハイブリッド駆動ユニットの冒頭に述べたような配置構成は、電気機械を用いた純電気的な走行を可能にしている。この場合、分離クラッチは解放されており、こうして内燃機関は、ハイブリッド駆動ユニットの他のパワートレーン部分には作用結合されていない。このような状態では、燃料を節約するために内燃機関が停止させられると有利である。内燃機関が他のパワートレーン部分に作用結合されていないので、内燃機関は、電気機械によって補償されなければならなくなるような（負の）引きずりトルクを伝達しない。
より高い出力が要求された時および／または電気機械に属するバッテリの放電が増した時には、内燃機関が始動されなければならない。スタータもしくは始動器を有する内燃機関では、このスタータが始動のために使用される。スタータを有していない内燃機関では、内燃機関の始動は走行運転中での分離クラッチの締結によって達成され、この場合、分離クラッチは規定されたスリップトルクに合わせて制御される。このスリップトルクを用いて、内燃機関は、該内燃機関が電気機械の回転数と同じ回転数に到達するまで加速される。この場合、ハイブリッド駆動装置出力部において駆動トルクが変化しないようにするために、電気機械によって付加的なトルクが提供されなければならない。分離クラッチの実際のスリップトルクを正確に求めることはできないので、電気機械を、相応する付加的なトルクによって簡単に制御することは不可能である。これに対して電気機械の回転数は、良好に測定可能であり、しかも動的に制御可能であるので、始動過程の間、回転数は制御される。
公知先行技術に基づいて公知の方法では、電気機械の回転数が、内燃機関の始動過程の開始時に、始動全体のための目標値として固持される。この場合に不都合となるのは、このときに同時に自動車の加速または減速が行われた場合に、トルクコンバータに生ぜしめられたスリップが変化してしまうことである。これにより、たとえば同時に変速機シフトが行われた場合に、トルクコンバータのスリップ方向が交番して、それによりトルクが反転してしまう結果となり、このことははっきりと感じられる衝撃を生ぜしめる。
さらに、回転数の立ち上がりを始動過程の前の回転数経過から推定する方法が知られている。しかし、たとえば坂道や勾配のような走行区間は既知ではないので、結果を確実に予想することは不可能である。
発明の開示
本発明によれば、電気機械に、トルクコンバータのタービンホイールの回転数に関連して、ハイブリッド駆動装置出力部において内燃機関の始動過程時にトルクのジャンプ、つまりトルクの飛躍的変化が発生しないような回転数が設定される。タービンホイールの回転数は、トルクコンバータの出力部もしくは出力軸の回転数に相当しており、ひいてはトルクコンバータの背後に接続された変速機の変速機入力回転数に等しい。タービンホイールの回転数が既知であると、電気機械の回転数の制御によって、ハイドロリック式のトルクコンバータ内の所望のスリップを調節することができる。この場合、このスリップは、伝達されたトルクの関数である。電気機械の回転数を、タービンホイールの回転数に関連して調節することにより、電気機械の回転数はタービンホイールを駆動するポンプホイールの回転数に相当し、内燃機械の始動時のトルクのジャンプを阻止することができるか、もしくは一定のトルクを保証することができる。
電気機械の回転数は、タービンホイールの回転数に目標スリップ回転数を加算することによって決定されると有利である。この場合、このスリップ回転数は、タービンホイールの回転数と電気機械の回転数とのデルタ値に相当する。既に述べたように、スリップ回転数は、ハイドロリック式のトルクコンバータの、伝達されたトルクに対して比例する。したがって伝達したいトルクを決定する目標スリップ回転数を、タービンホイールの回転数に加算することによって、電気機械の回転数が決定される。目下の変速機入力回転数、つまりタービンホイールの回転数が電気機械の回転数を決定するためのベースとして使用されるので、本発明による方法は、内燃機関の始動過程の間の走行速度の変化および／または変速機シフトの影響を受けなくなる。
目標スリップ回転数は有利には、タービンホイールの回転数およびハイブリッド駆動装置出力部の目標トルクに関連して求められるので、トルクコンバータより伝達されるべきトルクが調節され得る。
目標スリップ回転数は、たとえばハイブリッド駆動ユニットの制御ユニット内にファイルされた特性マップから取り出されると有利である。この特性マップは当業者にとって知られている手段で計算され得る。
本発明の別の改良形では、電気機械の回転数が運転者駆動意志トルクに関連して設定されるので、スリップ回転数は運転者の駆動意志トルクにも常時適合され、それによって、内燃機関の始動過程時に、ハイブリッド駆動ユニットがアクセルペダルから切り離されているかのような感覚が阻止される。
本発明の別の有利な実施態様は、目標スリップ回転数が、ハイブリッド駆動ユニットの運転モードに関連して制限されることにより特徴付けられている。すなわち、たとえば快適な走行を可能にするコンフォート運転モードのためには、たとえば運転者がアクセルペダルから足を離したときに突発的なトルク変化が生じなくなるので有利である。
目標スリップ回転数を制限するために、ゼロ通過形成器（Nulldurchgangsformer）が使用されると特に有利である。このゼロ通過形成器は、スリップ回転数の許容可能な変化速度を、実際のスリップ回転数の絶対値に関連して制限する。この場合、スリップ回転数が減少するにつれて、許容される変化はますます小さくなる。これによって、トルクの正負符号の交番時にゼロ通過がゆっくり行われ、かつハイブリッド駆動ユニットのパワートレーンが不都合に励振されなくなることが達成される。
本発明のさらに別の改良形では、始動過程のためにトルクコンバータのロックアップクラッチが解放される。このロックアップクラッチが、締結された状態では、ポンプホイールに加えられているトルクが直接に、摩擦接続式にタービンホイールに伝達されるようになるので、ポンプホイールとタービンホイールとの間のスリップは不可能となる。内燃機関の始動過程のためには、ロックアップクラッチが解放され、これによりスリップが可能にされて、ひいては本発明による方法が使用され得るようになる。
以下に本発明の実施例を２つの図面につき詳しく説明する。
分離クラッチとハイドロリック式のトルクコンバータとを有するハイブリッド駆動ユニットの概略図である。 本発明による方法を示すブロック回路図である。
発明の実施態様
図１は、有利なハイブリッド駆動ユニット１の実施例を概略図で示している。ハイブリッド駆動ユニット１は、直列に配置されている内燃機関２と電気機械３とオートマティック変速機４とを有している。この場合、内燃機関２と電気機械３との間には分離クラッチ５が配置されており、電気機械３と、ここではオートマティック変速機４の入力部を成すハイブリッド駆動装置出力部との間にはトルクコンバータ６が配置されている。トルクコンバータ６のうち、図面にはロックアップクラッチ７しか図示されていない。変速機４からは出力軸８が延びておりディファレンシャルギア９に通じている。このディファレンシャルギア９によって、車両駆動トルクは、例示的に図示されたホイール１０に伝達される。純電気的な走行運転時には分離クラッチ５が解放されているので、電気機械３が単独でパワートレーンに作用する駆動トルクを生ぜしめる。内燃機関２を走行運転中に始動させるためには、分離クラッチ５が、規定されたクラッチトルクで締結される。車両駆動トルクにおけるトルクのジャンプ、すなわちトルクの飛躍的変化を阻止するためには、電気機械の回転数が、図２に概略的に示したように、トルクコンバータ６に設けられたタービンホイールの回転数に関連して設定されると有利である。始動過程のためにはロックアップクラッチ７が解放されると有利である。
図２は、本発明による方法の１実施例をブロック回路図で示している。図１に示したトルクコンバータ６のタービンホイールの目下の回転数１１と、運転者の駆動意志トルクに相当し得るハイブリッド駆動装置出力部目標トルク１２とが、制御ユニット１３に供給される。この制御ユニット１３は、ハイブリッド駆動装置出力部目標トルク１２のために必要となる所要スリップ回転数を、タービンホイールの回転数１１に関連して計算する。このために必要となるデータは有利には、制御ユニット１３内にファイルされている特性マップから取り出される。得られた、トルクコンバータ６により伝達された駆動目標トルクの関数であるスリップ回転数１４は、ゼロ通過形成器１５によって制限されるので、伝達されたトルクの正負符号の交番時にはゼロ通過がゆっくりと行われ、これによってパワートレーンの励振が起こらなくなる。ゼロ通過形成器１５は、スリップ回転数の許容可能な変化速度を、トルクコンバータ６の目下のスリップの絶対値に関連した関数を介して制限する。この関数は同じく、たとえばコンフォート走行またはスポーツ走行のような運転モードに関連していてもよい。これによりトルクコンバータ６のポンプホイールとタービンホイールとのスリップが減少するにつれて、もしくは差速度が減少するにつれて、ますます小さくなる変化が許容される。このように制限された目標スリップ回転数１６は、引き続き加算器１７によってタービンホイールの回転数１１に加算される。これにより電気機械３のための目標回転数１８が得られる。
すなわちトルクコンバータ６のスリップは、ハイブリッド駆動装置出力部目標トルク１２に対してその都度適合されて制御される。この場合、この制御は、車両の走行速度の変化および／または変速機４の変速機シフトの影響を受けない。なぜならば、タービンホイールの回転数１１に相当する目下の変速機入力回転数が常にベースとして使用されるからである。さらに、スリップは有利には運転者の意志にも常時適合されるので、内燃機関２の始動過程の間のアクセルペダルにおける変化が考慮されるので、駆動装置が始動過程の間、アクセルペダルから切り離されているかのような感覚が回避される。電気機械３の上で説明した回転数制御は、内燃機関２の始動過程時にしか行われないことが有利である。

Claims (8)

  1. 少なくとも１つの電気機械と、内燃機関とを有していて、電気機械と内燃機関との間に、分離クラッチが設けられていて、電気機械とハイブリッド駆動装置出力部との間に、タービンホイールを有するトルクコンバータが設けられている、特に自動車のハイブリッド駆動ユニットを運転するための方法であって、内燃機関を始動させるために分離クラッチを締結する形式の方法において、電気機械に、トルクコンバータのタービンホイールの回転数に関連して、ハイブリッド駆動装置出力部に内燃機関の始動過程時にトルクのジャンプが生じないような回転数を設定することを特徴とする、ハイブリッド駆動ユニットを運転するための方法。
  2. タービンホイールの回転数に、トルクコンバータの目標スリップ回転数を加算することによって電気機械の回転数を規定する、請求項１記載の方法。
  3. 前記目標スリップ回転数を、タービンホイールの回転数と、ハイブリッド駆動装置出力部目標トルクとに関連して求める、請求項１または２記載の方法。
  4. 前記目標スリップ回転数を特性マップから取り出す、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 電気機械の回転数を運転者駆動意志トルクに関連して設定する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 前記目標スリップ回転数をハイブリッド駆動ユニットの運転モードに関連して制限する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
  7. 前記目標スリップ回転数を制限するためにゼロ通過形成器を使用する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
  8. トルクコンバータのロックアップクラッチを始動過程のために解放する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
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