JPH1144229A - 動力車のためのハイブリッド走行駆動装置 - Google Patents

動力車のためのハイブリッド走行駆動装置

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JPH1144229A
JPH1144229A JP13886198A JP13886198A JPH1144229A JP H1144229 A JPH1144229 A JP H1144229A JP 13886198 A JP13886198 A JP 13886198A JP 13886198 A JP13886198 A JP 13886198A JP H1144229 A JPH1144229 A JP H1144229A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本質的に従来のハイブリッド走行駆動装置の
構造要素を利用して振動、特に動力伝達系列の回転振動
の十分に快適なアクティブな減衰をもたらすことを可能
にする動力車のためのハイブリッド走行駆動装置を提供
する。 【解決手段】前記制御手段（１９、４９、５３〜５９）
に前記振動実測信号の振動数スペクトルをつきとめるた
めの装置（５３）が付設されており、前記目標信号設定
装置（５７）が設定された振動数スペクトルを有する目
標信号を定める、また、前記制御手段（１９、４９、５
３〜５９）が、前記電気的な機械装置（７）から前記内
燃機関（１）へ及ぼされる前記負荷モーメントの振動数
スペクトルを、前記振動実測信号のスペクトルの振動突
出の減少あるいは除去のためにコントロールする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力車のためのハ
イブリッド走行駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の往復動内燃機関のクランクシャフ
トの回転（ねじれ）の非一様性は、トルクを内燃機関か
ら動力車の駆動輪へ案内する動力伝達系列において回転
振動（ねじり振動）を引き起こす。当該回転振動は、揺
動運動としてあるいは少なくともノイズとして望ましく
なく表面化する。このような回転振動は、従来、機械的
な回転振動ダンパ（当該回転振動ダンパは、たいていの
場合、動力伝達系列のクラッチのクラッチディスクに統
合されている）によって減衰させられる。動力伝達系列
における回転振動は相対的に大きい作動回転数領域の範
囲内で共振のように発生するので、このタイプの従来の
回転振動ダンパは、たいていの場合いろいろなトルク領
域のために量定された複数の弾性体階層(Federstufen)
及び摩擦装置をもつ。それによって、回転振動ダンパ
は、比較的費用がかかり、またしばしば妨害されやすく
もある。
【０００３】ドイツ特許第３２３０６０７号明細書によ
り、内燃機関のクランクシャフトと連動させられた始動
ジェネレータを、つまり電動機としてもジェネレータと
しても運転可能な電気的な機械装置をアクティブな（能
動的な）振動減衰のために利用することが知られてい
る。内燃機関による動力車の駆動の際にジェネレータと
して働く当該電気的な機械装置は、それがその励起電流
(Erregerstrom)に依存して動力車のバッテリーを充電し
ているあいだに、負荷トルクを内燃機関に及ぼす。クラ
ンクシャフトの回転に重ねられている回転振動に反応を
示す制御系（制御回路、Regelkreis)が、振動が予め定
められた目標値に調整されるように、当該電気的な機械
装置の励起電流をコントロールする。実測値をあらわす
この制御系のリファレンス変数(Fuehrungsgroesse)は、
差動要素(Differenzierglied)を用いて、回転数センサ
ーによって検知された原動機回転数から得られる。
【０００４】ＤＥ４０１５７０１及びＤＥ４３２３６０
１により、動力車のための並列ハイブリッド駆動装置が
知られている。この場合には、動力車の走行駆動装置の
ために内燃機関に加えて定められた電気的な機械装置が
アクティブな振動減衰のために一緒に利用される。ここ
でも、電気的な機械装置から内燃機関に及ぼされる負荷
トルクが回転振動のアクティブな振動減衰のために利用
される。ただし、従来のアクティブな振動ダンパの減衰
挙動がこれまで機械的な振動ダンパによって達成された
水準をしばしば達成しないことが判明している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、本質
的に従来のハイブリッド走行駆動装置の構造要素を利用
して振動、特に動力伝達系列の回転振動の十分に快適な
アクティブな減衰をもたらすことを可能にする動力車の
ためのハイブリッド走行駆動装置を提供することであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、動力車の少な
くとも一つの車輪の駆動のための内燃機関と、当該内燃
機関に連動させられている、あるいは連動させられ得
る、ジェネレータとしてあるいは（及び）原動機として
作動可能な電気的な機械装置と、動力車の構造要素、特
に前記内燃機関と前記車輪との間のトルク伝達経路に配
置された回転する構造要素の振動情報を含む振動実測信
号を供給するセンサー手段と、目標信号設定装置(Solls
ignal-Vorgabeeinrichtung)によって与えられた目標信
号に応答し、且つ前記振動実測信号の振動情報に依存し
て前記電気的な機械装置から前記内燃機関へ及ぼされる
負荷モーメントを前記構造要素の振動の減少あるいは除
去の方向にコントロールする制御手段と、を備えている
動力車のためのハイブリッド走行駆動装置を出発点とす
る。
【０００７】本発明に係る改良は、前記制御手段に前記
振動実測信号の振動数スペクトルをつきとめるための装
置が付設されており、前記目標信号設定装置が設定され
た振動数スペクトルを有する目標信号を定めること、及
び、前記制御手段が、前記電気的な機械装置から前記内
燃機関へ及ぼされる前記負荷モーメントの振動数スペク
トルを、前記振動実測信号のスペクトルの振動突出部
（振動が過大なところ、Schwingungsueberhoehungen）
の減少あるいは除去の方向にコントロールすることを特
徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、内燃機関のクランクシ
ャフト回転の非一様性（一様でないこと）があらゆる規
則で動力車の車体あるいは動力伝達系列における振動を
引き起こすという考慮を出発点とする。当該振動は、い
ろいろな振動数の振動の全スペクトルを含む。前記制御
手段には、振幅及び位相（あるいは複素表示における実
部及び虚部）に従って振動数成分を測定された実測信号
から算出するスペクトル解析装置が付設されている。目
標信号設定装置は、設定された振動数スペクトルを有す
る目標信号を確定し、それにより制御装置に実測信号の
スペクトル成分を特有に減衰させることを可能にする。
したがって、電気的な機械装置から内燃機関へ及ぼされ
る負荷モーメントは、振動実測信号のスペクトルの振動
突出の低下あるいは除去の方向でコントロールされる。
全部で、このようにして、非常に迅速に応答する精密な
振動減衰が達成される。
【０００９】センサー手段は、平均的な回転数に重ねら
れた回転振動も十分な精度で検知されるような精度で瞬
間の回転数あるいは角速度を検知する回転数センサーあ
るいは角速度センサーであってよい。しかし、例えばト
ルクを検知するセンサーあるいはノイズまたはバイブレ
ーション振動に反応を示すセンサーのような、回転する
構造要素の回転数あるいは角速度を直接には検知せず、
振動の間接的な測定だけを許すセンサーも適当である。
【００１０】実測信号の振動数スペクトルには、動力車
の加速の際に動力伝達系列の運転回転数の変化から生じ
るスペクトル成分も含まれている可能性がある。しか
し、内燃機関の性能が制限されているので、そのような
スペクトル成分の振動数は振動数スペクトルの比較的低
い振動数領域にあり、それに対して、減衰させられるべ
き回転振動のスペクトル成分はたいていの場合比較的高
い振動数領域に見出され得ることが判明している。その
理由で、有利な構成では、前記制御手段に、負荷モーメ
ントのコントロールのために利用される振動実測信号の
振動数スペクトルを予め定められた振動数境界より高い
振動数に限定する振動数制限手段が付設されていること
が考慮にいれられている。換言すれば、当該振動数制限
手段は、負荷モーメントのコントロールのために利用さ
れる振動数成分のための高域フィルタ特性をもつ。この
有利な構成では、前記制御手段が振動をアクティブに減
衰させ得るが、しかしハイブリッド駆動装置の動的挙動
(dynamisches Verhalten)にはネガティブな影響を及ぼ
さないことが達成される。このようにして、電動機は、
原動機として運転されて動力車の加速の際に内燃機関を
補助するときでさえも回転振動のアクティブな減衰のた
めに利用され得る。その際、予め定められた振動数境界
は、有利には、振動実測信号の振動数スペクトルにおけ
る動力車の最大の駆動加速度の際の回転する構造要素の
回転数変化をあらわすスペクトル振動数より高く量定さ
れている。
【００１１】目標信号設定装置は、有利には、特性曲線
記憶装置を有している。当該特性曲線記憶装置には、少
なくとも一つの目標信号特性曲線の、振動数パラメータ
の関数としての目標量が記憶されている。そのような特
性曲線は、動力車について経験的につきとめられ得る。
しかし、当該特性曲線は、それ自体周知の方法で動力車
の運転中に学習過程において適応して修正されてもよ
い。合目的には、目標信号特性曲線は、アクティブな減
衰運転で越えられるべきでない目標量のスペクトルの最
大値だけを与える。このことは、内燃機関のコントロー
ルのためにそれ自体周知であるような特性ダイアグラム
制御（すなわち、特性ダイアグラムに整理されたデータ
に応じた制御）のような制御を可能にする。この場合、
制御手段は、実測信号の振動数スペクトルが全体で目標
信号のスペクトルの最大値を越えないかどうかを調べ、
スペクトルの成分の超過の際に適切にこの振動数範囲に
強められて減衰させるように干渉する。
【００１２】特性曲線記憶装置は、異なる運転状況での
振動挙動が異なる減衰措置を引き起こし得るという事情
を顧慮するために、動力車の別の運転パラメータの関数
としての複数の特性曲線を記憶することが可能である。
有利には、特性曲線記憶装置は複数の特性曲線を、以下
の運転パラメータ ａ）内燃機関のトルク ｂ）内燃機関の回転数 ｃ）動力車の走行速度 ｄ）内燃機関の温度 ｅ）トルク伝達経路に配設された可変のトランスミッシ
ョンの瞬間の変速比 ｆ）動力車の重量 ｇ）スラスト運転（すなわち、内燃機関が動力車の減速
のためのスラストをうみ出している運転、Schubbetrie
b）あるいはトラクション運転（内燃機関が動力車の加
速のためのトラクションパワーをうみ出している運転、
Zugbetrieb）（つまり、トルクの正負の符号） のうちの少なくとも一つの運転パラメータの関数として
もっている。
【００１３】この場合、前記制御手段には、これらの運
転パラメータの変化に反応し且つ前記制御手段にこれら
の運転パラメータの大きさに依存した特性曲線の選択を
可能にするセンサーが付設されている。
【００１４】電気的な機械装置は、そのトルク挙動に関
して、内燃機関によって走行運転中に一定の走行速度で
も加速中でも発生させられるトルクをアクティブな振動
減衰のために強めも弱めもする状態にあるように量定さ
れていなければならない。電気的な機械装置は、原動機
運転のためにどんな場合にも内燃機関のトルク及びパワ
ーに対応するモーメントデータ及びパワーデータをも
つ。他方、電気的な機械装置は、比較的大きな振動スペ
クトルの駆動電流（つまり、電気的な機械装置が駆動装
置として作動するときに与えられる電流）あるいは励起
電流（つまり、電気的な機械装置がジェネレータとして
作動する場合に電気的な機械装置のコイルに発生させら
れる電流）に反応を示すべきときに、十分に異なる周波
数の駆動電流あるいは励起電流でそれを運転できるよう
に比較的多くの数の極と相応の極巻線(Polwicklungen)
をもつ必要がある。その理由で、有利な構成では、電気
的な機械装置が多数の極をもっており、前記制御手段が
電気的な機械装置の極巻線のための電流調節器装置をコ
ントロールすることが考慮に入れられている。
【００１５】運転状況に依存して、さまざまな構造要素
において振動が引き起こされ得る。その理由で、センサ
ー手段は、有利には、さまざまな振動パラメータにある
いは(及び）さまざまな構造要素の振動に反応を示す複
数のセンサーを備えている。前記制御手段は、それぞ
れ、複数のセンサーの信号を同時に評価するように構成
されている。センサーが動力車の運転状況に依存して実
測信号の産出のために選択されることを考慮にいれても
よい。なぜならば、例えばアイドリング運転中は、例え
ば走行中の全負荷運転の際とは別の構造要素が振動を引
き起こされるからである。
【００１６】有利には、電気的な機械装置がアクティブ
な回転振動減衰の際にエネルギーを内燃機関から受ける
回転角位相（振動角位相、Drehwinkelphasen)において
このエネルギーを電気的な駆動エネルギー蓄積装置に戻
し供給することが考慮にいれられている。この電気的な
駆動エネルギー蓄積装置は、電気的なエネルギーを化学
的なプロセスに基づいて蓄積する従来の走行電流バッテ
リーであってよい。ただし、この種類の駆動エネルギー
蓄積装置が電気的なエネルギーの回復を比較的悪い効率
でしか許さないことが実証されている。なぜならば、化
学的なエネルギー蓄積プロセスは、比較的ゆっくり進行
し、比較的高いスペクトル振動数のエネルギー成分を受
容する能力がないからである。その理由で、有利な構成
では、電気的な機械装置が、走行電流（つまり、電気的
な機械装置によって単独での車両の駆動のためにあるい
は内燃機関によって供給されるモーメントの補助のため
にモーメントが供給されるときに、駆動装置として働く
電気的な機械装置に与えられる電流）を供給するバッテ
リーに及び付加的に、制御手段の作動中に振動減衰の際
に電気的な機械装置に供給されるべきあるいは（及び）
これから戻し供給されるべき比較的高振動数の電流のた
めの電気的な駆動エネルギー蓄積装置に接続されてい
る。それによって、走行電流を供給するバッテリーとし
ては、従来通り電気的なエネルギーを化学的なプロセス
に基づいて蓄積するバッテリー（アキュムレータ）が構
成されている。一方で、高周波数の電流蓄積を可能にす
る駆動エネルギー蓄積装置は、有利にはコンデンサー蓄
積装置である。当該コンデンサー蓄積装置は、そのと
き、アクティブな振動減衰のために必要な運転エネルギ
ーを供給する。
【００１７】前に説明されたように、制御手段（当該制
御手段によってアクティブな振動減衰が達成される）
は、合目的には、予め定められた振動数境界よりも高い
振動数をもつスペクトル成分でだけ有効である。この振
動数境界より低いほうでは、電気的な機械装置が走行コ
ントロール装置等によって並列ハイブリッド駆動装置に
通例のようにトルク制御され、アクティブな振動減衰の
ためには利用されない。それにもかかわらずこの運転の
場合にも予め定められた振動数境界よりも低い振動周波
数をもつ振動を減衰させ得るように、有利な構成では、
トルク伝達経路に、予め定められた振動数境界よりも低
い振動数をもつ振動実測信号のスペクトル成分に依存し
て振動のスペクトル成分を減じるあるいは除去するすべ
りに調整可能であるコントロール可能なクラッチが設け
られている。当該コントロール可能なクラッチは、合目
的には、アクチュエータによって調整可能な摩擦クラッ
チである。当該摩擦クラッチは、例えば動力伝達系列に
おける内燃機関と電気的な機械装置との間に配置され得
る。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面をもとにして
詳細に説明する。図１は、内燃機関１を備える、動力車
のための並列ハイブリッド走行駆動装置(Parallelhybri
d-Fahrantrieb）の図である。当該内燃機関は、電気的
なアクチュエータ３によって操作され得る摩擦クラッチ
５を介して、ジェネレータ（発電機）としても電動機と
しても作動可能な電気的な機械装置７と連結されてい
る。電気的な機械装置７は、変速連動装置９を介して動
力車の駆動輪１１を動かすディファレンシャル（作動歯
車装置）１３と連結されている。当該変速連動装置はオ
ートマチックトランスミッションあるいは自動化された
多段トランスミッション（すなわち、従来のマニュアル
トランスミッションがアクチュエータ機構によって自動
化されて操作可能になったもの）であってよく、あるい
はまた手動で切り替えられ得る多段トランスミッション
（すなわち、マニュアルトランスミッション）であって
もよい。クラッチ５が閉じている場合には、内燃機関１
が、クラッチ５、トランスミッション９、及びディファ
レンシャルギア１３を介して、車輪１１とのトルクを伝
達する駆動結合状態にある。電気的な機械装置７は、図
示された実施例では、トランスミッション９の入力シャ
フトと回転固定に（すなわち、相対回転しないように）
連動させられており、且つクラッチ５が閉じられている
場合には内燃機関１のクランクシャフトとも回転固定に
連結されている。
【００１９】電気的な機械装置７は、電流調節装置１５
を介して走行電流バッテリー１７と接続されている。そ
の電気的な機械装置は、当該走行電流バッテリーから原
動機運転において電流を供給される。また、その電気的
な機械装置はジェネレータ運転において発生した電流を
当該走行電流バッテリーに戻し供給する。走行電流バッ
テリー１７は、電気的なエネルギーを化学的なプロセス
に基づいて蓄積するバッテリーまたはアキュムレータで
あってよい。電流調節装置１５は、転流(Kommutierung)
並びに場合によっては整流(Gleichrichtung)並びに電気
的な機械装置７の多相の駆動電流(Treiberstroeme)の適
当な位相ずれをもたらす。駆動電流の周波数の変化によ
って、電気的な機械装置７の回転数が変化させられ得
る。転流率(Kommutierungsrate)のコントロールも電気
的な機械装置７により原動機運転において発生させられ
るトルクのコントロールも、またジェネレータ運転での
電気的な機械装置の充電パワーも、コントロール装置１
９によって定められる。当該コントロール装置は、アク
チュエータ２１を介して内燃機関１のパワー調節要素２
３、例えばスロットルバルブあるいはインジェクション
装置をもコントロールする。コントロール装置１９は、
動力車の運転者によって操作され得るアクセル２５に応
答する。当該コントロール装置は、当該アクセルの偏位
をポジションセンサー２７を用いて検知する。
【００２０】コントロール装置１９には、それに加えて
多数のセンサーが付設されている。当該センサーは、動
力車の運転パラメータに反応を示す。これには、例えば
内燃機関１の回転数を検知する回転数センサー２９、ト
ランスミッション９の入力回転数及びそれによって電気
的な機械装置７の回転数を検知する回転数センサー３
１、トランスミッション９の出力回転数を検知する回転
数センサー３３、及び回転数センサー３３に加えてある
いはその代わりに車輪回転数を検知する回転数センサー
３５のような多数の回転数センサーが属する。回転数セ
ンサー３３、３５は、走行速度をあらわす信号を供給す
る。さらに、内燃機関１のトルクを検知するモーメント
センサー３７が設けられている。このセンサーは、合目
的には、クラッチ５の領域に設けられている。なぜなら
ば、それはここで問題なくねじり弾性的(drehelastisc
h)なコンポーネントによって実現され得る（すなわち、
クラッチの領域におけるねじり弾性的な構成要素のねじ
りに基づいて内燃機関から供給されるモーメントを推し
量ることができる）からである。センサー３９によっ
て、トランスミッション９のギア装置調整及びそれによ
って当該トランスミッションの瞬間の変速比が検知され
る。場合によっては、後にさらに詳細に説明されるアク
ティブな振動減衰システムのための部材振動の検知のた
めに、ノイズセンサー４１が例えばトランスミッション
９のハウジングに設けられていることが可能である。温
度センサー４３を用いて、内燃機関１の運転温度が検知
され得る。また、例えば車輪１１の車軸ばね懸架装置
（サスペンション、Achsfederung）に統合された力セン
サー４５を用いて車重を推し量ることができる。これら
のセンサーの信号に依存して、コントロール装置１９
（当該コントロール装置はマイクロプロセッサー・コン
トロール装置であってよい）が、一方では内燃機関１の
回転数及びモーメント要求、原動機運転で作動している
電気的な機械装置７における回転数及びモーメント要
求、あるいはジェネレータ運転での電気的な機械装置７
の充電パワーをコントロールし、また当該コントロール
装置がアクチュエータ４７を介して場合によってはオー
トマチックなあるいはオートマチック化されたトランス
ミッション９をコントロールする。内燃機関１の作動、
電気的な機械装置７の作動、及びトランスミッション９
の作動を走行状況に依存して互いに調和させるデータ及
びアルゴリズムは、コントロール装置１９に付設された
記憶装置４９に記憶されている。
【００２１】このような並列ハイブリッド走行駆動装置
の運転は、いろいろな方法でコントロールされ得る。一
つの有利な変形例では、停止状態からの動力車のスター
トのためにもっぱら電気的な機械装置７が使用される。
しかし、それ以外では、内燃機関１が走行運転のための
基礎パワーを供給し、電気的な機械装置７は単にパワー
のピーク需要を補償する。内燃機関１が、動力車の駆動
のために必要であるよりも多くのパワーを供給する限り
は、電気的な機械装置７がジェネレータ運転で働き、バ
ッテリー１７を充電する。電気的な機械装置７が単独で
動力車の駆動をもたらすあいだは、クラッチ５は開かれ
ている（すなわち連動解除されている）。別の駆動スト
ラテジーも使用可能であることは自明のことである。例
えば低い走行速度の際に電気的な機械装置７が動力車の
駆動をもたらし、高い走行速度の際に内燃機関１が駆動
を単独で行うという形である。特に、最後に述べたコン
セプトによって、高い走行速度が達成され得る。
【００２２】コントロール装置１９は、電気的な機械装
置７を使って内燃機関１のクランクシャフト回転の非一
様性によって引き起こされる振動、特に内燃機関１と車
輪１１との間のトルク伝達経路における回転振動（ねじ
り振動）のアクティブな振動減衰を減少させあるいは除
去する制御手段をもっている。これに加えて、電気的な
機械装置７は、特に原動機運転において、しかし場合に
よってはそのジェネレータ運転の間も３６０°回転の過
程で位相に適合して、電気的な機械装置７から内燃機関
１のクランクシャフトへまたはそれと連動させられたト
ルク伝達経路へ及ぼされるトルクが一様でなく回転する
構造要素の回転運動の非一様性に、すなわち瞬間の加速
あるいは瞬間の減速に弱めるように反対に働くように、
コントロールされる。図２は、アクティブな減衰に関連
した範囲におけるコントロール装置１９の図式的なブロ
ックダイアグラムである。振動（振幅）の大きさ及び位
相に従う動力車の構造要素の振動情報を含んでいる振動
実測信号を供給するセンサー手段が符号５１を付されて
いる。センサー手段５１は、例えば図１の回転数センサ
ー２９、３１、３３、あるいは３５のような高分解能(h
ochaufloesend)の、つまり瞬間の角速度を３６０°の完
全な回転角範囲にわたって産出する回転数センサーであ
るとよい。しかし、振動の大きさ及び位相に従う瞬間の
振動情報は、トルクセンサー３７あるいはノイズセンサ
ー４１によっても供給され得る。後にさらに明らかにな
るように、本発明のコンセプトは、振動の原因、すなわ
ち内燃機関１のクランクシャフト回転の非一様性が直接
検知されるのではなく、間接的にこの非一様性の作用、
すなわちノイズの発生あるいは動力車の別の構造要素の
揺動運動が制御手段のリファレンス変数（案内量）とし
て算出されるときも振動減衰を可能にする。このこと
は、適当なセンサーの走行状況に依存した選択を可能に
する。このようにして、別のノイズ源、例えば走行中に
車軸を介してトルク伝達経路へ導入される非一様性が目
的に合致して検知されて、減衰させられることも可能で
ある。
【００２３】前記制御手段は、センサー手段５１によっ
て供給された振動実測信号の振動数スペクトルの算出の
ための、すなわち振動の大きさ及び位相に従う振動情報
の振動数スペクトルの算出のための装置５３をもってい
る。このスペクトル解析手段５３は、多数の選択的な、
しかしいろいろな振動数に調和させられたフィルターか
ら構築されていることが可能である。しかし、有利に
は、この振動数解析手段５３はフーリエ変換計算回路に
よって構成されている。当該計算回路は、例えば「高速
フーリエ変換」の原理に従って、センサー手段によって
供給される信号の種類に応じてデジタル方式であるいは
アナログ方式でも働き得る。解析手段５３は、振動数に
依存して、例えば不連続な振動数ステップで、振動実測
信号に含まれているスペクトル成分の振動の大きさ及び
位相を供給する。
【００２４】解析手段５３の出力信号における全てのス
ペクトル成分が、望ましくない振動、従って減衰させら
れるべき振動に由来しているわけではない。スペクトル
成分は、トルク伝達経路における不自然な回転数変化の
場合、例えば動力車の加速の際にも生じる。動力車の加
速を弱めるように妨害しないために、高域フィルタ(Hoc
hpass)のようにアクティブな振動減衰のために境界振動
数ｆｇと等しいあるいはそれより大きいスペクトル振動
数ｆをもつスペクトル成分をもっぱら通過させる振動数
制限手段、ここでは振動数分離器(Frequenzweiche)５５
の形での振動数制限手段が設けられている。境界振動数
ｆｇは、動力車の最大の加速度で発生する有意なスペク
トル成分の振動数より高くにあるように選択されてい
る。ハイブリッド運転される動力車についてのこのよう
なスペクトル成分が比較的低い振動数のところにあり、
その結果、境界振動数ｆｇが下の可聴限界(Hoergrenze)
近傍にあるいはたいていの場合それよりも低いところ
に、例えば２０Hzに選択され得ることがわかっている。
このようにして、可聴範囲で発生する振動及びノイズが
減衰させられ得る。その際、このことが駆動装置のダイ
ナミクスのコストにならない（すなわち、車両の動的性
能にネガティブな影響を与えない）。
【００２５】振動数分離器５５から供給される実測信号
スペクトルと目標信号設定装置(Sollsignal-Vorgabeein
richtung)５７によって供給される目標信号スペクトル
とに依存して、同様にハードウエアあるいはソフトウエ
アによって実現され得る制御器５９が、詳細には図示さ
れないドライバー回路（Treiberschaltungen、すなわち
電気的な機械装置に付設されており、バッテリーから取
り出される電流を電気的な機械装置の駆動装置としての
作動のために相応に調節し、または接続する回路）を介
して電流調節器回路１５を調整する、従って電気的な機
械装置７から内燃機関１へ瞬間的に及ぼされる負荷トル
クを調整する調整情報を発生させる。目標信号設定装置
５７は、特性曲線記憶装置を備えている。当該特性曲線
記憶装置は、記憶装置４９（図１）の構成要素であって
よく、且つ振動数ｆの関数として目標量(Sollgroessen)
を少なくとも一つの特性曲線の形で、しかし特に後にさ
らに詳細に説明される別のパラメータに依存した特性曲
線場（特性図）の形で記憶する。この例えば走行試験に
おいて経験的に突きとめられた目標量は、振動実測信号
の減じられるべきあるいは除去されるべきスペクトル値
についてのスペクトルの最大値である。制御器５９は、
振動の大きさ及び位相に従う実測信号のスペクトル値を
目標量によって確定されたスペクトルの最大値と比較
し、調整情報を振動を減じる電流調節器回路１５に供給
する。図３ａは、一つの例で回転数実測スペクトルの大
きさｎｉを示している。当該回転数実測スペクトルは、
境界振動数ｆｇよりも高いところに振動数ｆ０及びｆ１
でのスペクトル成分をもつ。図３ｂは、特性曲線６１の
目標量の大きさＫｉのスペクトル分布を示す。特性曲線
６１がスペクトル分布を定め、そのスペクトル分布によ
って電流調節器装置１５を介して電気的な機械装置が振
動数に依存して起動され得る。振動数ｆ０及びｆ１の場
合には、電気的な機械装置の駆動電流または励起電流(E
rregerstroeme)の位相に適切に設定され得る振幅修正(B
etragskorrektur)によって、これらの振動数での実測信
号の共振突出(Resonanzueberhoehungen、すなわち共振
振動数での振動振幅の増大)に減衰するように反対行動
をとることが保障される。原則的には、この制御コンセ
プトによって目標量によって設定された最大値の下に振
動が減衰させられることが可能であれば十分である。し
かし、個々のケースでは、別の制御コンセプトが重ね合
わされてもよい。このような制御コンセプトは、例えば
内燃機関の特性ダイアグラム制御から知られている。
【００２６】アクティブな振動減衰のために考慮に入れ
られるべき目標量の特性曲線の選択は、動力車の別の運
転パラメータに依存して行われ得る。特にそれぞれ単独
にあるいはグループででも特性曲線の選択のために考慮
に入れられ得る以下の運転パラメータが適当である：す
なわち、 ａ）例えばトルクセンサー３７(図１)によって検知され
得るような、内燃機関１のトルク； ｂ）例えば回転数センサー２９を用いて検知する、内燃
機関の回転数； ｃ）例えば回転数センサー３３あるいは３５を用いて検
知する、動力車の走行速度； ｄ）例えば温度センサー４３を用いて検知する、内燃機
関１の温度； ｅ）例えばトランスミッション調整装置センサー(Getri
ebestellungssensor)３９を用いて検知するような、あ
るいはトランスミッション９のアクチュエータ４７の調
節信号から導出され得るような、トランスミッション９
の瞬間の変速比； ｆ）例えば重量センサー４５を用いて検知する、動力車
の重量、及び ｇ）トルクセンサー３７のトルク信号の符号（正負の符
号）から突きとめられ得るような、動力車のスラスト運
転あるいはトラクション運転 である。
【００２７】上で説明されたセンサー及びアクチュエー
タは、少なくとも一部は、いずれにしてもハイブリッド
駆動装置のコントロールのために必要である。その点で
は、上で説明されたアクティブな振動減衰は、動力車の
一般に存在する構成要素によってソフトウエアによって
実現され得る。符号６２で、機能ブロックによって同様
に電流調節器回路１５に影響を及ぼす走行コントロール
装置が暗示されている。当該走行コントロール装置は、
アクセル２５のポジションに依存して且つ上で説明され
たセンサーを用いて電気的な機械装置７を、はじめに説
明したように、単独で（例えばスタートの際に）あるい
は内燃機関１に付加的にトルク補助するようにコントロ
ールする。走行コントロール装置６２によって、それ自
体周知の方法で、電気的な機械装置７のジェネレータ運
転もコントロールされ、あるいは内燃機関１が電気的な
機械装置７による補助なしに単独で車輪１１の駆動トル
クを調達する運転位相もコントロールされる。
【００２８】ハイブリッド駆動装置の高い効率及び内燃
機関１の低い燃料消費のために、そのときジェネレータ
として運転される電気的な機械装置７を用いて電気的な
ブレーキによる動力車の運動エネルギーの回復がもたら
される。この場合、電気的な機械装置７は、電流調節器
回路１５を介してバッテリー１７を充電する。しかし、
制動エネルギーは、動力車の制動運転中に自由になるだ
けでなく、アクティブな減衰運転のあいだの内燃機関１
の瞬間的な減速の際も自由になる。しかし、アクティブ
な減衰運転の際に回復され得る電流のスペクトル成分
は、電気的なエネルギーを化学的なプロセスに基づいて
蓄積するバッテリーにおいて非常に悪い効率でしか蓄積
できない程度に高くにある。その理由で、バッテリー１
７には、例えばコンデンサーバッテリー(Kondensatorba
tterie)としての、高周波数の電流の蓄積にも適したバ
ッテリー６３が並列接続されている。当該バッテリーか
ら電気的な機械装置７がアクティブな減衰に必要とされ
る電気的なエネルギーを取り込む、または戻して蓄積さ
せる。走行コントロール装置６２（図２)が電流調節器
回路１５にバッテリー１７からの電流を供給するのに対
し、バッテリー６３は制御器５９によって定められた電
流を供給する。
【００２９】振動数ｆが境界振動数ｆｇより小さいスペ
クトル成分に対しては、制御手段が効力をもたない。し
かし、図３ａにおいて破線の曲線によって暗示されてい
るようなこれらのスペクトル成分は、別の制御コンセプ
トについて利用される。当該実施例の場合には、境界振
動数ｆｇより低い実測信号のスペクトル成分がすべり制
御（Schlupfregelung、すなわち、フィードバックが行
われ、獲得された信号に依存して場合によっては瞬間の
コントロールの修正を行うもの）あるいはすべりコント
ロール（Schlupfsteuerung、すなわち、予め定められた
ように指定された部材をコントロールするもの）のため
の実測情報を産出する。当該すべり制御の際には、摩擦
クラッチ５が回転振動減少あるいは除去のために予め定
められたわずかなすべりに調整される。図２に示すよう
に、別の制御器６５は、実測情報に依存して、且つ符号
６７を付された目標量に依存してクラッチのアクチュエ
ータ３をコントロールする。ここでも、目標量は、予め
定められたスペクトルの最大値をあらわし得る。しか
し、別のすべり制御コンセプトも、例えば、伝達される
べきトルクの大きさ、振動振幅の大きさ等に依存して実
現され得る。境界振動数より低いスペクトル成分をもつ
回転振動を十分に減衰させるためには、通常、クラッチ
の入力回転数のほんの数パーセントのすべりで十分であ
る。
【００３０】アクティブな振動減衰システムの減衰特性
は、機械的な振動減衰システムを完全に不必要にし得
る。上に説明されたアクティブな振動減衰システムが別
のハイブリッド駆動装置の場合にも組み込まれ得ること
は自明のことである。特に、電気的な機械装置とトラン
スミッションとの間に別のコントロール可能なクラッチ
が配設されていてもよい。あるいは、電気的な機械装置
が付加的なクラッチなしに直接に内燃機関のクランクシ
ャフトと連結されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】動力車のためのハイブリッド走行駆動装置の図
式的な図である。
【図２】ハイブリッド走行駆動装置のアクティブな減衰
システムのブロックダイアグラムである。
【図３】ａ及びｂは、アクティブな減衰システムの作用
の仕方の説明のための振動数スペクトルの図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ３ アクチュエータ ５ 摩擦クラッチ ７ 電気的な機械装置 ９ トランスミッション １１ 車輪 １５ 電流調節装置 １７ バッテリー １９ コントロール装置 ２９、３１、３３、３５ 回転数センサー ３７ トルクセンサー ４１ ノイズセンサー ４９ 特性曲線記憶装置 ５１ センサー手段 ５３ スペクトル解析手段 ５５ 振動数分離器 ５７ 目標信号設定装置 ５９ 制御器 ６３ バッテリー（電気的な駆動エネルギー蓄積装置）
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３３０ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３３０ Ｆ１６Ｆ 15/02 Ｆ１６Ｆ 15/02 Ｂ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動力車の少なくとも一つの車輪（１１）
    の駆動のための内燃機関（１）と、 当該内燃機関（１）と連動させられている、あるいは連
    動させられ得る、ジェネレータとしてあるいは（及び）
    原動機として作動可能な電気的な機械装置（７）と、 動力車の構造要素、特に前記内燃機関（１）と前記車輪
    （１１）との間のトルク伝達経路に配置された回転する
    構造要素の振動情報を含む振動実測信号を供給するセン
    サー手段（２９〜３７、４１；５１）と、 目標信号設定装置によって設定された目標信号に応答
    し、且つ前記電気的な機械装置（７）から前記内燃機関
    （１）へ及ぼされる負荷モーメントを前記振動実測信号
    の振動情報に依存して前記構造要素の振動の減少あるい
    は除去のためにコントロールする制御手段（１９、４
    ９、５３〜５９）とを備えている、動力車のためのハイ
    ブリッド走行駆動装置において、 前記制御手段（１９、４９、５３〜５９）に前記振動実
    測信号の振動数スペクトルをつきとめるための装置（５
    ３）が付設されており、前記目標信号設定装置（５７）
    が設定された振動数スペクトルを有する目標信号を定め
    ること、及び、 前記制御手段（１９、４９、５３〜５９）が、前記電気
    的な機械装置（７）から前記内燃機関（１）へ及ぼされ
    る前記負荷モーメントの振動数スペクトルを、前記振動
    実測信号のスペクトルの振動突出部の減少あるいは除去
    のためにコントロールすることを特徴とするハイブリッ
    ド走行駆動装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段（１９、４９；５３〜５
    ９）に振動数制限手段（５５）が付設されており、当該
    振動数制限手段が前記負荷モーメントのコントロールの
    ために利用される前記振動実測信号の振動数スペクトル
    を設定された振動数境界より高い振動数に限定すること
    を特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド走行駆動
    装置。
  3. 【請求項３】 前記予め定められた振動数境界が、前記
    振動実測信号の振動数スペクトルにおける動力車の最大
    の駆動加速の際の前記回転する構造要素の回転数変化を
    あらわしているスペクトル振動数よりも高く量定されて
    いることを特徴とする、請求項２に記載のハイブリッド
    走行駆動装置。
  4. 【請求項４】 前記目標信号設定装置（５７）が特性曲
    線記憶装置（４９）を備えており、当該特性曲線記憶装
    置に振動数パラメータの関数として少なくとも一つの目
    標信号特性曲線の目標量が記憶されていることを特徴と
    する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハイブリッ
    ド走行駆動装置。
  5. 【請求項５】 前記目標量が、前記振動目標信号の、前
    記制御手段（１９、４９、５３〜５９）によって減じら
    れるべきあるいは除去されるべきスペクトル値のための
    スペクトルの最大値を形成することを特徴とする、請求
    項４に記載のハイブリッド走行駆動装置。
  6. 【請求項６】 前記特性曲線記憶装置（４９）が複数の
    特性曲線を動力車の別の運転パラメータの関数として、
    特に以下の運転パラメータ、すなわち ａ）内燃機関（１）のトルク、 ｂ）内燃機関（１）の回転数、 ｃ）動力車の走行速度、 ｄ）内燃機関（１）の温度、 ｅ）トルク伝達経路に配設された可変のトランスミッシ
    ョン（９）の瞬間の変速比、 ｆ）動力車の重量、 ｇ）スラスト運転あるいはトラクション運転（トルクの
    符号）、 のうちの少なくとも一つの運転パラメータの関数として
    記憶すること、及び前記制御手段が特性曲線をこれらの
    運転パラメータのうちの少なくとも一つに依存して選択
    することを特徴とする、請求項４または請求項５に記載
    のハイブリッド走行駆動装置。
  7. 【請求項７】 前記特性曲線が経験的につきとめられた
    特性曲線であることを特徴とする、請求項４〜６のいず
    れか一項に記載のハイブリッド走行駆動装置。
  8. 【請求項８】 前記電気的な機械装置（７）が多数の極
    を備えており、且つ、前記制御手段（１９、４９、５３
    〜５９）が前記電気的な機械装置（７）の極巻線のため
    の電流調節装置（１５）をコントロールすることを特徴
    とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のハイブリ
    ッド走行駆動装置。
  9. 【請求項９】 前記センサー手段（２９〜３７、４１；
    ５９）が、前記部材の瞬間の角速度を検知する少なくと
    も一つの回転数センサー（２９、３１、３３、３５）あ
    るいは（及び）前記部材によって伝達される瞬間のトル
    クを検知する少なくとも一つのトルクセンサー（３７）
    あるいは（及び）動力車の内部におけるノイズを検知す
    る少なくとも一つのノイズセンサー（４１）を有するこ
    とを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の
    ハイブリッド走行駆動装置。
  10. 【請求項１０】 前記センサー手段（２９〜３７、４
    １；５１）がいろいろな振動パラメータにあるいは（及
    び）いろいろな部材の振動に反応を示す複数のセンサー
    を備えていることを特徴とする、請求項９に記載のハイ
    ブリッド走行駆動装置。
  11. 【請求項１１】 前記電気的な機械装置（７）が、走行
    電流を供給するバッテリー（１７）に、及び付加的に電
    気的な駆動エネルギー蓄積装置（６３）、特にコンデン
    サ蓄積装置に、前記制御手段（１９、４９、５３〜５
    ９）の運転において振動減衰の際に前記電気的な機械装
    置（７）に供給されるべきあるいは（及び）これから戻
    し供給されるべきより高い周波数の電流のために接続さ
    れていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか
    一項に記載のハイブリッド走行駆動装置。
  12. 【請求項１２】 前記トルク伝達経路がコントロール可
    能なクラッチ、特にアクチュエータ（３）によって調整
    され得る摩擦クラッチ（５）をもっており、当該クラッ
    チが、予め定められた振動数境界よりも低い振動数をも
    つ振動実測信号のスペクトル成分に依存して、振動のこ
    れらのスペクトル成分を減少させるあるいは除去するす
    べりに調整され得ることを特徴とする、請求項２〜１１
    のいずれか一項に記載のハイブリッド走行駆動装置。
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