JP2007501000A - 自動車及びそれに関連する電子制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
引きずりトルクは、自動車の駆動伝達系において、特に、発電機として作動させられる場合の電気機械によって、また自動車内に存在し得る空調システムによって発生させられる。電気機械の製造業者によって指定されるトルクは極めて不正確であるので、示されたデータによると、同一のトルクが指定されている同一の種類の機械でも、大きなトルク変動を受ける。本発明は、電気機械のトルク、特に引きずりトルクが、それぞれの瞬時作動実際値に基づき正確に算出されるという利点を有する。このことにより、内燃機関のトルク余裕(運転者又は自動速度センサによる自動車に対する外部トルク要求を充足するために内燃機関によって発生させられるトルク)を除去又は低減することが可能になる。
電気機械が回生モードにある(電気機械が、自動車を制動するための及び自動車の運動エネルギから電力を生成するための発電機として使用される)ときに、また例えば内燃機関の始動直後に又は自動車の加速中に、発電機として作動させられる場合の電気機械の引きずりトルクを低減することによって、又は電気機械を電動機として使用することによって、内燃機関に対する負荷が低減されるときに、トルク要求だけでなく、電圧要求も重要である。電圧値を予め設定することによって、電気機械のトルクが開ループ制御又は閉ループ制御を受ける場合、電気機械のトルク実際値は、電気機械と自動車電源システムとが接続される電池のそれぞれの充電状態に極めて著しくまた予測できないほど依存する。本発明は、トルクを予め設定することによって、電気機械が開ループ制御又は閉ループ制御を受けることができるという利点を有する。このことにより、電気機械は、所定のトルクに応じて、常に同一の、したがって再現可能な挙動を有するようになり、さらに、自動車の挙動は、所定のトルク要求に対する挙動と常に同一であり、この結果、運転者は、自動車の挙動に慣れることができるようになり、予測不可能な車両の反応を受けることはない。
発電機としての電気機械8の多数の回転速度値「n」と励磁電流値「IE」とトルク値「M」との間の各々の関係を表す少なくとも1つの所定の車両電源システム電圧値に関する少なくとも1つのグラフが、電子制御装置4に記憶される。また、制御装置4は、それぞれ1つの回転速度値「n」と1つの励磁電流値「IE」とに基づくグラフデータから、発電機としての電気機械8の関連する瞬時引きずりトルク実際値を決定するように設計される。このために、制御装置4は、電気機械8の瞬時回転速度実際値と瞬時励磁電流実際値「IE」とをそれぞれ使用するように設計される。試験によって、車両電源システム28の1つのみの所定の車両電源システム電圧のために、グラフがその都度作成され得るが、この理由は、車両電源システム電圧により、グラフ値が変化するからである。
本発明の実施形態Bでは、発電機としての電気機械8の多数の回転速度値「n」と励磁電流値「IE」とトルク値「M」との間の各々の関係を表す少なくとも1つの所定の車両電源システム電圧値に関する少なくとも1つのグラフが、制御装置4に記憶される。制御装置4は、それぞれ1つの回転速度値「n」と1つのトルク値「M」とに基づくグラフデータから、関連する励磁電流値「IE」を決定するように設計され、このために、制御装置は、電気機械8のそれぞれの瞬時回転速度実際値「n」に一致する値を使用するように、同時に、車両に対する外部トルク要求32、34、36に依存するトルク値「M」を使用するように設計される。次に、制御装置4は、電気機械8に対する外部トルク要求32、34、36を少なくとも部分的に満たすために、トルク値「M」に一致する励磁電流値「IE」を電気機械8に与える。
a)発電機電流。発電機電流の瞬時値は、発電機の回転速度及び励磁電流に関する上述の特性マップの1つから決定される。制御装置4に記憶される発電機識別が使用されて、どの発電機が使用されているかまたどの特性マップを使用すべきであるかを自動的に識別する。車両電源システムの瞬時電圧が特性マップの電圧とは異なる場合、発電機電流は適切に補正される。電気機械8(発電機)が完全に制御された範囲にある場合、補正電流は、回転速度及び電圧に関する特性マップから決定され、また発電機電流を基にして算出される。
b)発電機効率。発電機効率の瞬時値は、発電機の回転速度及び出力に関する特性マップから決定される。発電機識別が使用されて、どの発電機が使用されているかまたどの特性マップを使用すべきであるかを識別する。
c)発電機トルク。発電機トルクの瞬時値は、制御装置4によって、電流、電圧、効率及び回転速度に関する瞬時値から算出される。
d)発電機充電トルク。発電機充電トルクの瞬時値は、制御装置4によって、充電電圧と充電電流と発電機効率と発電機回転速度とを含む車両電源システム変数から算出される。充電モード時(バッテリ充電モード時)、発電機トルクの瞬時値の変更が行われる。
e)最大可能な定常トルク。車両電源システムから引き出すことができる最大出力は、制御装置4によって、回生電圧と回生電流とを含む車両電源システム変数から算出される。LIN発電機の最大出力は、グラフの回転速度に関する特性マップから決定される(発電機識別データが使用されて、どの発電機が使用されているかまたどの特性マップを使用すべきであるかを識別する)。2つの車両電源システム変数の内の小さい方の変数が使用され、このことは、システムに対する制限が小さくなることを表している。LIN発電機の最大可能な瞬時トルクは、瞬時効率及び回転速度を用いて、上述の小さい方の変数から算出される。
f)最大可能な動的トルクは、最大可能な定常トルクに等しい。
g)最小可能な定常トルク。車両電源システムから発することができる最大出力は、最小電圧と最大電流とを含む車両電源システム変数から算出される。LIN発電機の最小引きずり力は、制御装置4によって、発電機回転速度を用いて、適用可能な固定値から算出される(記憶された発電機識別データが使用されて、どの発電機が使用されているかまたどの固定値を使用すべきであるかを識別する)。2つの車両電源システム変数の内の大きい方の変数が使用され、このことは、システムに対する制限が小さくなることを表している。LIN発電機の最小可能な瞬時トルクは、瞬時効率及び回転速度を用いて、上述の大きい方の変数から算出される。
h)最小可能な動的トルクは、最小可能な定常トルクに等しい。
Claims (19)
- 内燃機関と少なくとも1つの電気機械(8)とを制御するための自動車用電子制御装置であって、前記内燃機関及び前記少なくとも1つの電気機械の両方が、駆動目的で自動車(2)の推進力伝達系(10)に連結されるか該推進力伝達系に連結可能とされ、前記電気機械(8)を少なくとも発電機として作動できるだけでなく、好ましくは電動機としても作動できる自動車用電子制御装置において、
発電機としての前記電気機械(8)の多数の回転速度値と励磁電流値とトルク値との間の各々の関係を表す少なくとも1つの所定の車両電源システム電圧値に関する少なくとも1つのグラフが、前記制御装置(4)に記憶され、
前記制御装置(4)が、それぞれ1つの回転速度値と1つの励磁電流値とに基づくグラフデータから、発電機としての前記電気機械の関連する瞬時引きずりトルク実際値を決定するように設計され、前記制御装置(4)が、前記電気機械(8)の瞬時回転速度実際値と瞬時励磁電流実際値とをそれぞれ使用するように設計されることを特徴とする自動車用電子制御装置。 - 多数の前記グラフが記憶され、各グラフが、様々な車両電源システム電圧値に関する前記値を含み、前記制御装置(4)が、他のグラフの前記車両電源システム電圧値よりも瞬時車両電源システム電圧実際値に近い前記車両電源システム電圧値のために作成された前記グラフをその都度選択するように設計されることを特徴とする、請求項1に記載の自動車用制御装置。
- 前記瞬時車両電源システム電圧実際値が、作成された前記グラフの前記車両電源システム電圧値のいずれにも一致しない状況において、前記制御装置(4)が、中間値を補間によって算出するように設計されることを特徴とする、請求項2に記載の自動車用制御装置。
- 前記回転速度と前記電圧との間の関係を規定する前記電気機械(8)に関するアルゴリズムが、前記制御装置(4)に記憶され、前記瞬時車両電源システム電圧実際値が、作成された前記グラフの前記車両電源システム電圧値のいずれにも一致しない状況において、前記制御装置が、前記アルゴリズムを使用して中間値を算出するように設計されることを特徴とする、請求項1あるいは2に記載の自動車用制御装置。
- 前記グラフ値が、所定の値の範囲でのみ記憶され、瞬時励磁電流実際値が前記記憶値の範囲の外側に位置する状況において、前記制御装置が前記記憶値の範囲を越えた前記瞬時励磁電流実際値を算出できるアルゴリズムが、前記制御装置(4)に記憶されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の自動車用制御装置。
- 発電機としての前記電気機械(8)のための前記グラフにおいて、前記回転速度値が1つのグラフ軸に記憶され、前記トルク値が他のグラフ軸に記憶され、また前記励磁電流が、前記1つのグラフ軸と前記他のグラフ軸との間の領域の曲線として記憶され、前記回転速度値と前記トルク値とから、それぞれ関連する第3の値をその都度算出できるアルゴリズムが、前記制御装置(4)に記憶されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の自動車用制御装置。
- 前記制御装置(4)が、発電機モードにおいて外部駆動トルク要求(32、34、36)と前記電気機械(8)の前記引きずりトルク実際値の少なくとも一部分とから成る合成トルクを前記内燃機関(6)から要求できるよう、前記自動車(2)に対する前記外部駆動トルク要求(32、34、36)に基づき、前記制御装置によって前記内燃機関を制御することに加えて、前記制御装置(4)が、前記電気機械(8)の前記それぞれ決定される瞬時引きずりトルク実際値に基づき前記内燃機関(6)の開ループ制御又は閉ループ制御を行うように設計されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の自動車用制御装置。
- 内燃機関と少なくとも1つの電気機械(8)とを制御するための自動車用電子制御装置であって、前記内燃機関及び前記少なくとも1つの電気機械の両方が、駆動目的で自動車(2)の推進力伝達系(10)に連結されるか該推進力伝達系に連結可能とされ、前記電気機械(8)を少なくとも発電機として作動できるだけでなく、好ましくは電動機としても作動できる自動車用電子制御装置において、
発電機としての前記電気機械(8)の多数の回転速度値と励磁電流値とトルク値との間の各々の関係を表す少なくとも1つの所定の車両電源システム電圧値に関する少なくとも1つのグラフが、前記制御装置(4)に記憶され、前記制御装置(4)が、それぞれ1つの回転速度値と1つのトルク値とに基づくグラフデータから、関連する制御電流値を決定するように設計され、このために、前記制御装置(4)が、前記電気機械(8)の前記それぞれの瞬時回転速度実際値に一致する値を使用し、同時に、前記自動車に対する外部トルク要求(32、34、36)に依存するトルク値を使用するように設計され、次に、前記制御装置(4)が、前記電気機械(8)が前記外部トルク要求を少なくとも部分的に満たすために、前記トルク値に一致する励磁電流値を前記電気機械(8)に与えることを特徴とする自動車用電子制御装置。 - 多数の前記グラフが記憶され、各グラフが、様々な車両電源システム電圧値に関する前記値を含み、前記制御装置(4)が、他のグラフの前記車両電源システム電圧値よりも瞬時車両電源システム電圧実際値に近い前記車両電源システム電圧値のために作成された前記グラフをその都度選択するように設計されることを特徴とする、請求項8に記載の自動車用制御装置。
- 前記瞬時車両電源システム電圧実際値が、作成された前記グラフの前記車両電源システム電圧値のいずれにも一致しない状況において、前記制御装置(4)が、中間値を補間によって算出するように設計されることを特徴とする、請求項9に記載の自動車用制御装置。
- 前記回転速度と前記電圧との間の関係を規定する前記電気機械(8)に関するアルゴリズムが、前記制御装置(4)に記憶され、前記瞬時車両電源システム電圧実際値が、作成された前記グラフの前記車両電源システム電圧値のいずれにも一致しない状況において、前記制御装置(4)が、前記アルゴリズムを使用して中間値を算出するように設計されることを特徴とする、請求項8あるいは9に記載の自動車用制御装置。
- 前記グラフ値が、所定の値の範囲でのみ記憶され、瞬時励磁電流実際値が前記記憶値の範囲の外側に位置する状況において、前記制御装置(4)が前記記憶値の範囲を越えた前記瞬時励磁電流実際値を算出できるアルゴリズムが、前記制御装置(4)に記憶されることを特徴とする、請求項8〜11のいずれか1項に記載の自動車用制御装置。
- 発電機としての前記電気機械(8)のための前記グラフにおいて、前記回転速度値が1つのグラフ軸に記憶され、前記トルク値が他のグラフ軸に記憶され、また前記励磁電流が、前記1つのグラフ軸と前記他のグラフ軸との間の領域の曲線として記憶され、前記回転速度値と前記トルク値とから、それぞれ関連する第3の値をその都度算出できるアルゴリズムが、前記制御装置(4)に記憶されることを特徴とする、請求項8〜12のいずれか1項に記載の自動車用制御装置。
- 発電機としての前記電気機械(8)のための前記グラフにおいて、前記回転速度値が1つのグラフ軸に記憶され、前記励磁電流値が他のグラフ軸に記憶され、また前記トルク値が、前記1つのグラフ軸と前記他のグラフ軸との間の領域の曲線として記憶され、前記回転速度値と前記励磁電流値とから、それぞれ関連する第3の値をその都度算出できるアルゴリズムが、前記制御装置(4)に記憶されることを特徴とする、請求項8〜12あるいは請求項1〜5のいずれか1項に記載の自動車用制御装置。
- 前記制御装置(4)が、前記自動車(2)の運動エネルギを電力に変換するために、前記電気機械(8)の前記励磁電流値によって、外部トルク要求(32、34、36)に基づく回生制動トルクを設定するように設計されることを特徴とする、請求項8〜14のいずれか1項に記載の自動車用制御装置。
- 請求項1〜7のいずれか1項に関連する請求項8〜15のいずれか1項に記載の自動車用制御装置。
- 前記制御装置(4)が、前記値を周期的にチェックして算出するように設計され、このために、タイマを有することを特徴とする、請求項1〜16のいずれか1項に記載の自動車用制御装置。
- 前記制御装置(4)が、前記内燃機関(6)に関するエンジン制御信号に基づき、また前記推進力伝達系(10)と前記電気機械(8)との間の駆動連結部(22)に関する機械的な変速比に基づき、前記電気機械(8)の前記それぞれの瞬時回転速度を決定することを特徴とする、請求項1〜17のいずれか1項に記載の自動車用制御装置。
- 請求項1〜18のいずれか1項に記載の電子制御装置(4)を特徴とする自動車。
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