JPH0648222A - 車両を駆動するハイブリツド駆動装置の制御方法 - Google Patents

車両を駆動するハイブリツド駆動装置の制御方法

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JPH0648222A
JPH0648222A JP5157798A JP15779893A JPH0648222A JP H0648222 A JPH0648222 A JP H0648222A JP 5157798 A JP5157798 A JP 5157798A JP 15779893 A JP15779893 A JP 15779893A JP H0648222 A JPH0648222 A JP H0648222A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関と電気エネルギ源を介して駆動可能
な少なくとも１つの電動機とから成るハイブリツド駆動
装置において，内燃機関の燃料消費及び有害物質放出を
少なくする制御方法を提案する。 【構成】 瞬間の走行抵抗に打勝つため内燃機関により
発生すべきトルクＭＦＷが効率又は排気ガスの性質に関
して内燃機関の理想運転に相当するトルクＭηｍａｘ以
下にある運転範囲において，内燃機関をほぼ理想運転に
相当するトルクで運転し，理想運転に相当するトルクＭ
ηｍａｘと瞬間走行抵折に打勝つため内燃機関により発
生すべきトルクＭＦＷとの差トルクΔＭを，発電機とし
て運転される電動機の駆動に使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，内燃機関と電気エネル
ギ源を介して駆動可能な少なくとも１つの電動機とから
成るハイブリツド駆動装置の電動機を，電気エネルギを
発生する必要のある場合発電機運転に切換える，車両を
駆動するハイブリツド駆動装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第２５０
１３８６号明細書からこのような方法が公知であり，車
両を駆動するために設けられる電動機が，必要な場合内
燃機関により駆動される発動機として動作して，例えば
電動機に給電する蓄電池を充電するため電流を供給す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底にある課
題は，最初にあげたような方法を発展させて，内燃機関
の燃料消費及び有害物質放出を更に減少できるようにす
ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この諜題を解決するため
本発明によれば，瞬間走行抵抗に打勝つため内燃機関に
より発生すべきトルクが効率又は排気ガスの性質に関し
て内燃機関の理想運転に相当するトルク以下にある運転
範囲では，内燃機関をほぼ理想運転に相当するトルクで
運転し，理想運転に相当するトルクと瞬間走行抵抗に打
勝つため内燃機関により発生すべきトルクとの差トルク
を，発電機として運転される電動機の駆動のために使用
する。
【０００５】
【発明の効果】本発明による方法によつて，車両が内燃
機関を介して駆動され，例えば電動機へ電気エネルギを
供給する蓄電池を充電するため又は他の電気負荷のため
に電気エネルギを発生する必要がある時，常に燃料消費
率又は有害物質放出に関して最も有利な運転範囲で，広
い範囲にわたつて内燃機関を運転することができる。そ
の際発電機運転で動作する電動機の所要トルクを調整し
て，この負荷範囲で内燃機関により発生されるトルクと
瞬間走行抵抗に打勝つために必要なトルクとの差が零よ
り大きい場合，電気エネルギを発生する発電機を駆動す
るためにこの差トルクを使用することができる。従つて
この運転範囲では，電動機の運転に必要な電気エネルギ
の蓄えと内燃機関を介する車両の駆動は，最適の効率又
は最少の有害物質放出で行うことができる。
【０００６】
【実施態様】請求項４による方法は，内燃機関及び発電
機の調整の際種々のパラメータを考慮できるので，個々
の運転パラメータ及び環境パラメータの変化にできるだ
け速く反応できるという利点を持つている。請求項５に
より，大きい電気エネルギの発生が短時間に必要な場
合，例えば蓄電池が甚だしく放電するか，又は複数の電
気負荷が同時に接続される場合，必要な電気エネルギを
できるたけ速やかに与えることができる。
【０００７】
【実施例】図面には，本発明による方法が２つの実施例
について示されている。
【０００８】図１は自動車用ハイブリツド駆動装置を示
している。このハイブリツド駆動装置はデイーゼル機関
１と電動機２とから成つている。デイーゼル機関１と電
動機２との間の動力伝達経路には，液圧で操作されるク
ラツチ３が設けられている。クラツチ３を入れた状態
で，デイーゼル機関１のクランク軸６が電動機２の入力
軸７に相対回転しないように結合されている。電動機の
出力軸は車両の在来の多段変速機８の入力軸に相対回転
しないように結合されている。変速機８の出力は，見易
くするため図面には示されてない差動歯車装置を介し
て，車両の駆動車軸又は駆動車輪９に作用する。デイー
ゼル機関１は吸入管路１０と排気ガス管路１１とを持
ち，排気ガス管路１１には煤粒子の放出を低減する煤粒
子フイルタ１２が設けられている。燃料噴射は公知の燃
料噴射ポンプ１３を介して行われ，燃料噴射量を規定す
る噴射ポンプ１３の操作部材（調整棒）１４は，制御導
線１５を介して電子制御装置４から制御される。
【０００９】更に蓄電池１６の形の電気エネルギ源が設
けられ，電動機２が単独で又はデイーゼル機関１と共に
車両を駆動する場合，この蓄電池１６がこれに必要な電
気エネルギを供給する。電動機２は発電機としても運転
され，この運転方式では，入れられるクラツチ３を介し
てデイーゼル機関１から駆動されて，電流を発生し，こ
の電流が導線１７及び図示しない充電調整装置を介して
蓄電池１６へ供給される。この運転方式において発電機
２の必要とするトルクの大きさは，同様に電子制御装置
４により制御導線１８を介して制御可能な調整器１９に
より決定される。電子制御装置４は，更にセンサ２０及
び測定値導線２１を介して，デイーゼル機関１の実際回
転数ｎに相当する信号を供給され，センサ２２及び測定
値導線２３を介して，実際の負荷規定値α（加速ペダル
２８の位置α）に相当する信号を供給され，センサ２４
及び測定値導線２５を介して，煤粒子フイルタ本体２４
の実際温度Ｔに相当する信号を供給され，センサ２６及
び測定値導線２７を介して，蓄電池１６の実際充電状態
に相当する信号を供給される。
【００１０】さてハイブリツド駆動装置は次の基本運転
方式ａ〜ｄで運転することができる。 ａ）車両の駆動がデイーゼル機関１のみによつて行われ
る。この場合クラツチ３が入れられるが，電動機２は動
作しない。即ち電動機２から付加的な駆動トルクは供給
されない。同様に電動機２は調整器１９を介して制御さ
れて，電気エネルギ発生のためデイーゼル機関１から駆
動トルクが取出されないようにする。 ｂ）車両の駆動が電動機２のみによつて行われる。この
場合クラツチ３が切られ，即ちデイーゼル機関１が電動
機２から切離されている。電動機２は，加速ペダル２８
（加速ペダル位置α）を介して運転者から要求される車
両駆動用電気エネルギを蓄電池１６から取る。クラツチ
３を切る場合，デイーゼル機関１は一般に停止されてい
る。 ｃ）車両の駆動がデイーゼル機関１及び電動機２により
行われる。この場合クラツチ３が入れられている。変速
機８の瞬間変速比及び負荷規定値に応じて，車両を駆動
するため発生すべき駆動トルクは，一部をデイーゼル機
関１により発生され，一部を電動機２により発生され
る。この運転方式は主として加速の際に選ばれ，更に後
述する運転方式ｄのため畜電池１６に自由充電容量を得
るために必要である。 ｄ）車両の駆動がデイーゼル機関１を介して行われ，電
動機２が発電機運転で動作し，即ちデイーゼル機関１に
より発生される駆動トルクの一部が，入つているクラツ
チ３を介して，今や発電機運転で動作する電動機２によ
り，デイーゼル機関１の負荷トルクを発生するために取
られる。電動機２は，発電機運転においてデイーゼル機
関１の発生トルクの約半分までをとることができるよう
に，設計されている。４つの運転方式ａ〜ｄにとつて共
通なことは，車両のオーバランニングの際電動機２が発
電機として作用できることである。
【００１１】蓄電池１６が所定の程度を越えて放電した
ことがセンサ２６を介して通報され，従つて電動機２を
介して電気エネルギを発生してこれを蓄電池１６へ供給
する必要が生ずる時，電動機２が発電機として運転され
る（運転方式ｄ）。図２は，デイーゼル機関１により発
生されるトルクＭ（縦軸）とそのつどの回転数ｎ（横
軸）との関係を線図で示している。トルクＭの大きさは
噴射される燃料の量の直接の尺度である。線３０は全負
荷従つて量大燃料噴射量におけるトルクの経過を回転数
ｎに関して示している。３１′，３１″，３１′′′−
及び３１′′′′で一定の燃料消費率又は一定の効率の
曲線を示し，３１′で大きい効率を持つ曲線を示し，３
１′′′で小さい効率を持つ曲線 を示している。３２
は，回転数ｎに関して量大効率を与えるトルク経過を示
している。この曲線３２は比較的大きい負荷範囲に延び
ていることがわかる。これに反し，車両の駆動がデイー
ゼル機関１のみを介して行われる場合，特定の速段にお
いて瞬間走行抵抗に打勝つためデイーゼル機関１により
発生すべきトルクを示す曲線が示されている。回転数ｎ
２以下では，走行抵抗に打勝つためデイーゼル機関１に
より発生すべきトルク（曲線３３）は，常に最大効率
（曲線３２）の範囲でデイーゼル機関１を運転する時こ
のデイーゼル機関１により発生されるトルクより小さい
ことがわかる。本発明によれば，回転数ｎ２以下の回転
数範囲において，蓄電池１６の充電状態が所定の限界値
以下にあることをセンサ２６を介して通報される時，電
動機２を発電機運転で動作させ，デイーゼル機関１を曲
線３２に沿つて運転させる。回転数ｎ２まではデイーゼ
ル機関１が走行抵抗に打勝つために必要であるより大き
いトルクを発生する。電動機２は調整器１９を介して制
御されて，理想運転に相当するトルクＭηｍａｘと瞬間
の走行抵抗に打勝つためデイーゼル機関１により発生す
べきトルクＭＦＷとの差トルクΔＭ（図２において回転
数 ｎ１の所に示される）が，電流発生のため又は蓄電
池１６の充電のため発電機運転で動作する電動機２によ
り吸収されるようにする。それによりデイーゼル機関１
の運転従つて蓄電池１６を充電するための電流発生も，
この段階において常に最適の効率で行うことができる。
更にこの段階中デイーゼル機関１が常に比較的大きい負
荷範囲で運転されるため，煤粒子フイルタ１２の自己再
生に必要な限界温度以上にある排気ガス温度が存在す
る。従つて煤粒子フイルタ１２がつまるのを防止され
る。
【００１２】蓄電池１６が非常に強く放電すると，デイ
ーゼル機関１を短時間曲線３２より上で運転するよう
に，制御が行われる。
【００１３】蓄電池１６が完全に充電され，従つて電流
の発生が必要でないと，電動機２によりもはやトルクが
吸収されない。その時必要に応じて，車両の駆動は再び
３つの運転方式ａ，ｂ又はｃを介して行われる。この場
合電子制御装置４は，例えばその間に運転力式ｂ又はｃ
により再び電流が消費され，それにより煤粒子フイルタ
１２が運転方式ｄにより規則正しく自由燃焼せしめられ
るようにする。
【００１４】デイーゼル機関１及び電動機２を図３の特
性曲線図に従つて制御することによつても，電動機２が
発電機運転で動作する段階中に煤粒子フイルタ１２がつ
まるのを防止することができる。図２と同様に図３も，
デイーゼル機関１により発生されるトルクＭ（縦軸）と
その回転数ｎ（横軸）との関係を線図で示している。３
５で全負荷曲腺が示されている。線３６′〜３
６′′′′は一定の燃料消費率又は一定の効率の曲線を
示し，図２と同様にここでも３６′は大きい効率を持つ
曲線を示し，３６′′′′は小さい効率を持つ曲線を示
している。この線図でも曲線３７は特定の速段でデイー
ゼル機関１により打勝つべき走行抵抗を示している。し
かし曲線３８は限界線を示し，この限界線３８より上で
は煤粒子フイルタ１２の自己再生（自動的に始まる自由
燃焼）が可能である。従つてデイーゼル機関１が常に限
界線３８より上の運転点で運転されると，煤粒子フイル
タ１２がつまるのを防止される。これに反し限界３８よ
り下でデイーゼル機関１を運転すると，排気ガス温度が
低くて，煤粒子フイルタ１２の自己再生が始まらず，そ
の結果煤粒子フイルタがつまる。さて限界回耘数ｎ２以
下では，瞬間走行抵抗に打勝つためデイーゼル機関１に
より発生すべきトルク（曲線３７）は，煤粒子フイルタ
１２の自己再生のために充分高い排気ガス温度が保証さ
れるトルク（曲線３８）より下にあるので，本発明によ
れば，電子制御装置４及び調整器１９を介して電動機２
を制御して，理想運転に相当するトルクＭＴｇ（曲線３
８）と瞬間走行抵抗に打勝つためデイーゼル機関１によ
り発生すべきトルクＭＦＷ（曲線３７）との差トルクΔ
Ｍ（図では任意の回転数ｎ１（ただしｎ１＜ｎ２）で示
される）が，電流発生のため又は蓄電池１６の充電のた
め発電機運転で動作する電動機２により常に吸収される
ようにする。
【００１５】更に図２について既に説明した曲線３２も
図３に示され，この曲線が示すトルク経過において，デ
イーゼル機関１が最大効率で運転される。無負荷回転数
ｎＬＬと回転数ｎ３との間では，曲線３８が曲線３２よ
り高い所にあることがわかる。これは次のことを意味す
る。即ちこの範囲においてデイーゼル機関１が量適効率
の曲線３２に沿つてのみ運転されると，排気ガス温度は
煤粒子フイルタ１２の自己再生を保証できるのに充分な
ほど高くない。従つて本発明の別の構成では，回転数ｎ
３までデイーゼル機関１を曲線３８に沿つて又はそれよ
り上で運転して，この場合にも煤粒子フイルタ１２の自
己再生に必要な排気ガス温度が与えられるようにする。
この回転数ｎ３以上で，曲線３７が曲線３２より上にあ
る回転数ｎ４まで，蓄電池１６の充電能力から可能な場
合，デイーゼル機関１は曲線３２に沿つて運転される。
それによりこの回転数ｎ３以上では，最適効率における
デイーゼル機関１の運転が保証されるだけでなく，煤粒
子フイルタを自己再生させることができるほど高い排気
ガス温度も保証される。走行抵抗に打勝つために必要な
トルク（曲線３７）と理想運転に相当するトルク（回転
数ｎＬＬとｎ３との間では曲線３８，回転数ｎ３以上で
は曲線３２）との差トルクは，この場合も本発明によ
り，電流発生のため又は畜電池１６の充電のため，発電
機運転で動作する電動機２により吸収される。
【００１６】電子制御装置４は煤粒子燃焼過程を監視し
かつ制御して，燃料を節約するため特に回転数ｎＬＬ〜
ｎ３の範囲で煤粒子フイルタ１２に燃焼温度を生じない
運転状態が短時間現れるようにすることができる。長く
続く煤粒子フイルタ再生過程が直前に行われた時，電子
制御装置４は制御の異なる優先順位（燃料消費の最適
化）に従うことができる。
【００１７】すべての実施例において，外部電源（交流
電源，太陽電池等）への接続を介しても蓄電池１６の充
電を行うことができる。
【００１８】本発明の別の構成において，発電機として
運転可能な付加電動機を設け，例えばデイーゼル機関の
クランク軸又は排気ガス管路に設けられる排気ガスター
ビンによりこの電動機を駆動することも考えられる。こ
の電動機は発電機運転で同様に本発明の方法に従つて負
荷制御可能である。発生される電流は，蓄電池の充電に
も他の電動機への給電にも使用することができる。
【００１９】動力伝達経路に２つの電気機械を持つ構成
は，両方の電気機械が発電機として動作し，一方が発電
機として他方が電動機 として動作し，両方又は一方が
電動機として動作して，内燃機関の走行能力を助長する
か，又は電動機が単一の走行駆動装置として役立つのを
可能にする。
【００２０】変速機軸上にある電動機（図１における電
動機２）は，速段切換えの際慣性のため変速機入力軸の
同期化を困難にする。その対策として，同期化の際電動
力により援助を行うか，又は変速機軸と電気機械との間
にクラツチを設けることができる。
【００２１】電気機械は，クラシク軸又は変速機軸に対
して同心的に設けるか，又はそれに対し側方にずれて設
けることができ，後者の場合横伝動装置により動力伝達
経路に接続することができる。
【００２２】もちろん内燃機関としてデイーゼル機関を
設けることは必ずしも必要でなく，混合気圧縮内燃機関
も同様に使用することができる。
【００２３】自動変速機を持つ車両では，速段の選択も
特性曲線図制御に含ませることができ，その際発電機の
付加的な負荷も吸収できるようにするため，蓄電池が完
全に充電されている場合高い速段が選ばれ，蓄電池が放
電している場合低い速段が選ばれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法を実施する装置の原理図であ
る。
【図２】本発明による方法の第１実施例を示す線図であ
る。
【図３】本発明による方法の第２実施例を示す線図であ
る。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ２ 電動機 １６ 電気エネルギ源 ΔＭ 差トルク Ｍηｍａｘ’ＭＴｇ 理想運転に相当するトルク ＭＦＷ 走行抵抗に打勝つために発生すべ
きトルク

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関と電気エネルギ源を介して駆動
    可能な少なくとも１つの電動機とから成るハイブリツド
    駆動装置の電動機を，電気エネルギを発生する必要のあ
    る場合発電機運転に切換える制御方法において，瞬間走
    行抵抗に打勝つため内燃機関（１）により発生すべきト
    ルクが効率又は排気ガスの性質に関して内燃機関（１）
    の理想運転に相当するトルク以下にある運転範囲では，
    内燃機関（１）をほぼ理想運転に相当するトルクで運転
    し，理想運転に相当するトルク（Ｍηｍａｘ’ＭＴｇ）
    と瞬間走行抵抗に打勝つため内燃機関（１）により発生
    すべきトルク（ＭＦＷ）との差トルク（ΔＭ）を，発電
    機として運転される電動機（２）の駆動のために使用す
    ることを特徴とする，車両を駆動するハイブリツド駆動
    装置の制御方法。
  2. 【請求項２】 内燃機関（１）としてデイーゼル機関を
    使用する場合，発電機で動作する電動機（２）の所要ト
    ルクを調整して，常に又は運転パラメータに関係して，
    デイーゼル機関（１）の排気ガス管路に設けられる煤粒
    子フイルタ（１２）の自動的煤燃焼を行う排気ガス温度
    を得ることを特徴とする，請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 発電機運転で動作する電動機（２）の所
    要トルクを，差トルク（ΔＭ）に相当する目標値に調整
    することを特徴とする，請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 ハイブリツド駆動装置の調整を特性曲線
    図に従つて行うことを特徴とする，請求項１ないし３の
    １つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 電動機（２）の駆動用電気エネルギ源と
    して蓄電池（１６）を使用する場合，蓄電池（１６）が
    甚だしく放電すると，発電機運転で動作する電動機
    （２）の所要トルクを，理想運転に相当するトルクより
    大きい目標値に短時間に調整することを特徴とする，請
    求項１ないし４の１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 自動変速機を使用する場合，蓄電池が放
    電すると低速段が選択されるように，自動変速機を制御
    することを特徴とする，請求項１ないし５の１つに記載
    の方法。
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