JP2009029413A - 電気機械の動作方法とその方法を実施する制御装置及び車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】
走行状態に関する測定量に応じて、電気機械を発電機として動作（回生）させる、車両、特に、ハイブリッド車における電気機械の動作方法である。
【解決手段】
本発明による方法は、走行状態に関する測定量に応じて、車両が走行動特性の限界範囲内に有るか否かを計算し、走行動特性の限界範囲内に有る場合には、発電機として動作する電気機械のトルクを使用して、走行動特性への制御介入を行うことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念にもとづく電気機械の動作方法及びその方法を実施する制御装置及び車両に関する。
特許文献１により、走行状態に関する測定量に応じて、ハイブリッド車の電気機械を発電機として制御（回生）しているハイブリッド車用ブレーキシステムが周知である。
米国特許第６０７０９５３号明細書
本発明の課題は、前記の形式の方法を更に改善することである。
この課題は、請求項１の特徴によって解決される。従属請求項は、本発明の有利な実施構成及び改善構成に関する。
本発明では、走行状態に関する測定量にもとづき、車両が走行動特性の限界範囲内に有るか否かを計算し、走行動特性の限界範囲内に有る場合には、発電機として動作する電気機械のトルクを使用して走行動特性への制御介入を行うものとしている。言い換えると、走行動特性の限界状況においては、エネルギーの観点から回生を行うのではなく、走行動特性の観点から回生を行うものである。そのために、走行動特性制御のための制御量として、電気機械のトルクを使用する。即ち、回生を調整することによって、走行安定性及び車両の走行挙動を制御する。そのような制御は、ブレーキ操作と牽引操作の両方において、即ち、燃焼エンジンを作動させている場合でも、燃焼エンジンを停止している場合でも実施することができる。つまり、本発明によって、特に、燃焼エンジンを停止している場合でも走行動特性への制御介入が可能となる。
即ち、回生の固定的な制御を行うのではなく、個別的な走行動特性制御を行うものである。一方において、本発明は、従来通りのエネルギーのための回生制御方針を出来る限り長く、或いは所望の通り長く実行する手段を提供する。つまり、エネルギーのための回生制御方針への介入は、一時的にのみ、即ち、車両が走行動特性の限界範囲内に有る場合にのみ行われる。そのような走行動特性の限界範囲内において、例えば、カーブ走行時には、回生の結果として得られる牽引トルクは、走行挙動を不安定にさせる場合が有る。しかし、本発明は、常にその時々の実状に依存し、その時々の実状は、走行状態に関する測定量によって考慮される。そうすることによって、例えば、走路の傾斜等を考慮せずに、カーブの曲率半径だけを考慮した固定的な制御が防止される。他方において、本発明によって、走行動特性への追加的な制御介入の可能性が得られる。従って、電気機械のトルクを更に別の制御量として使用することによって、走行動特性制御における新しい可能性及び制御方針が得られる。
有利には、横方向の力を高めることによって、車両をコースに沿って安定化させるために、走行動特性の限界範囲内において、発電機として動作する電気機械のトルク、即ち、回生を中断又は低減するものと規定する。そうすることによって、燃焼エンジンの牽引トルクを更に増大させることとなる、回生の際に駆動軸上に生じる縦方向の力を低減している。
有利には、走行の敏捷性を向上させるために、発電機として動作する電気機械のトルクを高めるものと規定する。そうすることによって、走行の敏捷性を向上させるために、車両に縦方向の力を能動的に生じさせ、そのようにして横方向の力を低下させている。
走行動特性制御をリアルタイムに実行するために、当該の計算を持続的に続けるものと規定する。例えば、５０ミリ秒毎に、車両が走行動特性の限界範囲内に有るか否かを新たに決定することで、素早い検知とそれに対応して発電機として動作（再生）する電気機械のトルクによる制御介入が可能となる。
有利には、走行動特性の限界範囲内に有るか否かの決定は、監視機器、特に、カルマンフィルターを使用して行われる。それは、様々な測定量からその時々の走行状態の評価を行うための実証されている器具である。
有利には、特に、スポーツ性か経済性かの選択項目又はオンロードかオフロードかの選択項目の設定位置に応じて、走行動特性の限界範囲を調整することが可能であると規定することを提案する。そうすることによって、運転者を追加的な操作部品に対面させること無く、制御方針を個別的に調整することが可能となる。
有利には、車両が走行動特性の限界範囲内に有るか否かを決定するための測定量として、車両の横加速度、速度、操舵角及び／又はヨーレイトが使用される。これらの測定量は、通常車両内に既に存在し、例えば、ＣＡＮバス上で入手可能であり、そのため本発明による方法のために容易に使用することが可能である。
車両が走行動特性の限界範囲内に無い場合、有利には、電気機械のトルク（回生）は、オンボード回路網の動作及び／又は電気エネルギー蓄積器、例えば、車両のバッテリーの充電に必要な程度とする。その場合、必要に応じて電気機械のトルクによる制御介入を行うことが可能なように、自由に取り扱うことができる、電気エネルギー蓄圧器を充電するためのバッファー領域を設けるものと規定することもできる。そして、このバッファー領域には、制御介入時に生じる電気エネルギーを蓄積する。この場合、例えば、車両が市内又は高速道路上で直進状態に有るか否かに応じて、バッファー領域を変更可能な形で設けることもできる。
特に有利には、本発明による方法は、パラレルハイブリッド車に採用される。その場合、ハイブリッド車は、特に、パワートレイン内において燃焼エンジンと変速機の間に配置された電気機械を備えている。この構成では、走行動特性の限界範囲内において、発電機として動作する電気機械のトルクを使用して走行動特性への制御介入を行うための特に簡単な手段が得られる。その理由は、このような配置では、通常電気機械のサイズを制御介入の相応の作用を実現するのに十分な大きさとすることができるからである。他方では、パワートレイン自体に追加配備された電気機械だけを監視すれば良いので、比較的簡単に制御することが可能である。
ここで、図面にもとづき本発明を説明する。
ハイブリッド車の電気機械のための制御ロジック部が図示されている。この場合、電気機械を発電機として動作させて、車両の運動から電気エネルギーを取得する際に、電気機械のトルクを調整している。この調整するトルクは、二つの制御方針、即ち、エネルギーのための回生制御方針１と走行動特性のための回生制御方針２の論理積演算の結果として得られる。エネルギーのための回生制御方針は、例えば、電気エネルギー蓄圧器及び／又のオンボード回路網の必要量に応じて、電気機械を発電機として使用するものと規定する形の従来の手法により実行されるものである。そのため、電気機械を発電機として使用する際のトルクは、測定量Ａによって制御される。
しかし、ここで特別な状況、即ち、走行動特性の限界範囲内においては、制御方針２に変更するものと規定する。そのために、車両の走行動特性を表す、走行状態に関する測定量Ｂを評価する。その測定量は、傾斜計により計測した横加速度、車両の速度、操舵角及びジャイロスコープにより計測した車両のヨーレイトである。これらの測定量は、車両のＣＡＮバスシステム上で得られ、ここでは別個のプログラムロジックによって処理している。このプログラムロジックは、例えば、車両の制御機器内に配備することができる。この場合、このプログラムロジックは、その時々の走行状態に関する測定量Ｂに応じて決定される実際の走行状態を評価して、目標とする走行状態と比較する監視機器Ｋ、例えば、カルマンフィルターを有する。実際の走行状態と目標とする走行状態との偏差が限界値を上回った場合、即ち、車両が走行動特性の限界範囲内に有る場合、電気機械のトルクにもとづく制御介入が行われる。電気機械のトルクを減少させると、即ち、発電機としての出力を減少させると、駆動軸上に生じる縦方向の力が低下する。これは、縦方向の力が低下して、それにより横方向の力を高めることができるので、牽引動作中の車両の走行安定性を改善させることとなる。従って、このような制御介入によって、車両のブレーキ操作を用いること無く、コースに沿った安定性を高めることができる。
更に、従来のエネルギーのための回生制御方針１を変更して、車両側の電気エネルギー蓄圧器を常にフル充電しないものと規定することができる。むしろバッファー領域を設けて、必要に応じて電気機械のトルクを増大することを可能とするとともに、車両に縦方向の力を能動的に生じさせるようにする。従って、車両の横方向の力が低下して、走行の敏捷性が向上する。例えば、車両の場所（市内又は高速道路）又はこれまでの運転者の加速挙動を考慮して、バッファー領域の必要な大きさを決定する。
本発明による方法のフローの模式図
符号の説明
１ エネルギーのための回生制御方針
２ 走行動特性のための回生制御方針
Ａ 測定量
Ｂ 走行状態に関する測定量
Ｋ 監視機器

Claims (9)

  1. 走行状態に関する測定量に応じて、電気機械を発電機として動作（回生）させる、車両、特に、ハイブリッド車における電気機械の動作方法において、
    走行状態に関する測定量に応じて、車両が走行動特性の限界範囲内に有るか否かを計算し、走行動特性の限界範囲内に有る場合には、発電機として動作する電気機械のトルクを使用して、走行動特性への制御介入を行うことを特徴とする方法。
  2. 横方向の力の高めることによって、車両をコースに沿って安定化させるために、発電機として動作する電気機械のトルクを中断又は低減することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 車両に縦方向の力を能動的に生じさせることによって、走行の敏捷性を高めるために、発電機として動作する電気機械のトルクを増大することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 車両が走行動特性の限界範囲内に有るか否かの計算を持続的に続けることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
  5. 監視機器、特に、カルマンフィルターを使用して、車両が走行動特性の限界範囲内に有るか否かの計算を行うことを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
  6. 特に、スポーツ性か経済性かの選択項目又はオンロードかオフロードかの選択項目の設定位置に応じて、走行動特性の限界範囲を調整することが可能であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
  7. 走行状態に関する測定量として、特に、車両の横加速度、速度、操舵角及び／又はヨーレイトを使用することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
  8. 請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法を実施するように構成された、車両、特に、ハイブリッド車用の制御機器。
  9. 請求項８に記載の制御機器を有する車両、特に、ハイブリッド車。
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