JP2010516541A - 常時四輪駆動モード動作のためにハイブリッド動力推進装置を制御するシステムと方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、四輪駆動車用のハイブリッド式動力推進装置の制御システムに関し、本システムは、少なくとも１つの電動機部（３ａ）と、少なくとも１つの熱機関部（５）を有し、独立した車両のフロント（１２）及びリア（１３）の駆動軸を駆動可能であって、２つの駆動軸のそれぞれに加えられるトルクを動的に決定し且つ運転者によって要求された運転安定性及び走行条件に応じて動力推進グループ（２）の燃料消費を最適化するために、運転者の要求に基づいて総トルク設定値を決定する手段、総トルク設定値を分配する手段（１０）、及びデューティ値を最適化する手段（１１）を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、常時四輪駆動モードと燃料消費の低減とを組み合わせることができる、四輪駆動車用ハイブリッド動力推進装置制御システムに関する。

石油価格の上昇により、自動車の燃料消費の低減は、必要且つ経済的に価値のあることとなった。燃料消費の低減に関する技術は最初に、大勢の人々に影響を及ぼしそうな車、おおまかにはセダン型又はシティーカータイプの自動車に適用された。燃料消費が多いと言われる車、とりわけ、いわゆる四輪駆動車に対する法律が厳しくなることが予想されるため、こうした車にハイブリッド推進などの燃料消費及び汚染低減技術を利用可能にすることは魅力的である。しかしながら、燃料消費の低減を常時四輪駆動車の駆動制御とどうやって両立させるかについては、ほとんど研究されてこなかった。

特許文献１は、従来の熱動力装置を備えた四輪駆動車の動作を開示している。この文献は、駆動トルクを２つの駆動軸アセンブリ間に振り分ける部材及び方法を記載している。しかしながら、ハイブリッド推進は考慮されていないように思われる。したがって、燃料消費低減のため動力推進装置の動作値を最適化することは不可能である。

特許文献２は、動力推進装置の動作値を最適化する手段及び運転者によって要求された設定値を動的に飽和させる手段を有するハイブリッド動力推進装置制御システムを開示している。しかしながら、フロント軸アセンブリに課されるトルクとリア軸アセンブリに課されるトルク間の区別については言及がない。したがって、リア軸アセンブリに課されるトルク設定値を、四輪駆動モードの動作との関連で考慮することは不可能である。

特許文献３は、２つの駆動軸アセンブリを有する自動車用のハイブリッド動力推進装置制御システムを開示している。この制御システムはとりわけ、グリップの弱い状況下及び／又は急傾斜の状況下において電気推進を制御するための方法を取り入れている。これらの方法は、四輪駆動モードの特殊な用途に対応している。運転者によって要求される常時四輪駆動モードを考慮することについては言及がない。リア軸アセンブリ設定値の動的飽和についても全く言及していない。

特許文献４は、四輪駆動、及びフロントとリアとからなる２つの軸アセンブリのそれぞれに少なくとも１つの動力源とを有する車を制御するためのシステムを開示している。設定値を動的に飽和させるためのシステム、又は運転者によって要求される常時四輪駆動モードを考慮することには言及がない。

特許文献５は四輪駆動車の制御システムを開示しており、車の状態及び路面状態に対応するマップ化された特性を用いて、車輪のトルクを制御可能としている。ここでもまた、設定値を動的に飽和させるためのシステム、又は運転者によって要求される常時四輪駆動モードを考慮することには言及がない。

仏国特許第２６５４６８２号 仏国特許第２８２７３３９号 米国特許第６２０５３７９号 仏国特許第２７９９４１７号 特開２００１−１７１３７８号

本発明の目的は、燃料消費を低減させ、それと同時に常時四輪駆動モードでの動作可能性を保持することである。

本発明の他の目標は、さまざまな動作パラメータを決定する際に走行条件を動的に考慮することである。

一実施例において、四輪駆動車用のハイブリッド式動力推進装置の制御システムは、少なくとも１つの電動機要素と、少なくとも１つの燃焼機関要素とを有し、独立した車のフロント及びリアの駆動軸を駆動可能である。本制御システムは、運転者の要求に基づいて総トルク設定値を決定する決定手段と、総トルク設定値を振り分ける振り分け手段と、動作値を最適化する最適化手段とを有する。このシステムは、２つの駆動軸のそれぞれに加えられるトルクを動的に決定すること、及び運転者によって要求された駆動及び走行条件に応じて動力推進装置の動作を最適化することができる。

制御システムはまず、運転者の要求に対応する総トルク設定値を決定することが可能である。この設定値は次に、フロント及びリアの軸アセンブリに対するトルク設定値に振り分けられる。この振り分けには、パラメータ、電気系統の状態、走行条件を考慮する。走行条件の意味するところは、グリップ、傾斜、及び車が検知可能で且つその挙動に影響を及ぼす何らかのパラメータである。振り分けはまた、運転者からの常時四輪駆動モードの要求があれば考慮に入れる。この場合、リアトルク設定値が課され、総トルク振り分けの選択を制限する。最後に、フロント及びリアの軸アセンブリに対する一対のこのトルク設定値は、動力推進装置動作設定値へと変換され、車の燃料消費及びその汚染排出を減らすために最適化される。

注目すべきは、振り分け時にリア軸アセンブリに課せられるトルク設定値があると、同時に動力推進装置の動作状態の数が減らされることである。したがって、動作設定値が伝達される前に行われる最適化は、利用可能な状態に限定され、常時四輪駆動モードが選択されている場合には燃料消費低減の効率を低下させる。

一実施例において、制御システムは、ギアボックス、ギアボックス制御手段、運転者と車両間のインターフェース、及び運転者によって要求された駆動と走行条件とに応じてリアトルク設定値を課すことが可能な車両の進路及び安定性制御手段を備えることができる。運転者の要求に基づいて総トルク設定値を決定する手段の入力は、運転者と車両間のインターフェース及びギアボックス制御手段に接続され、同手段の出力は、総トルク設定値を振り分ける手段及び車両の進路及び安定性制御手段に接続される。総トルク設定値を決定する手段は、運転者の意思を総トルク設定値へ変換可能である。

制御システムは、電気制御手段を備えることができる。このようなシステムの場合、総トルク設定値を振り分ける手段の入力は、運転者の要求に基づいて総トルク設定値を決定する手段、電気制御手段、及び車両の進路及び安定性制御手段に接続され、同手段の出力は、動作値を最適化する手段に接続される。総トルク設定値を振り分ける手段は、電動機要素が利用可能なトルク及び動力と、車両の進路及び安定性制御手段によってリア軸アセンブリに課されたトルク設定値とに応じて、フロント及びリアの軸アセンブリ間における総トルクの振り分けを決定することが可能である。

燃焼機関要素を制御する手段を有する制御システムの場合、動作値を最適化する手段はトルク設定値を振り分ける手段に接続され、最適化手段の出力は、電気制御手段、燃焼機関要素及び車両の進路制御手段、及びギアボックス制御手段に接続される。動作値を最適化する手段は、さまざまなエンジン及びモータ要素の動作パラメータ及びギアボックス比を決定することができる。

本発明の別の態様は制御方法であり、本方法は、ギアボックス比と、エンジン及びモータ要素の動作及びトルク設定値とを、運転者が四輪駆動動作を求めているか、又は燃料消費を最小とする動作を求めているかに応じて、動力推進装置の動作を最適化するように決定する。

一実施例では、運転者が運転性能を最大とする四輪駆動動作を要求したとき、運転者によって要求された総トルクを考慮しながら、燃料消費には配慮せず、四輪駆動性能を最大とすることにより動力推進装置の動作を最適化する。

別の実施例では、運転者が燃料消費を最小とする動作を要求したとき、運転者によって要求された総トルクを考慮しながら、四輪駆動性能には配慮せず、燃料消費を最小とすることにより動力推進装置の動作を最適化する。

運転者が四輪駆動動作を要求したときは、動的に可変なノンゼロ・リアトルク設定値が課される。

運転者が燃料消費を最小とする動作を要求したときは、燃料消費を最適化するリアトルク設定値が課される。

このとき、リア軸アセンブリが電動機要素に接続されているため、電動機要素に伝達可能な全トルクが、対応する量だけ、燃焼機関要素によって供されるべきトルクを減少させる。よって燃料消費を減らすことができる。

本発明の他の目的、特徴及び利点は、非限定的な例としてのみ示され且つ添付の図面を参照する以下の説明により明らかとなる。
本発明によるシステムの主要な構成要素を図式的に示し、ギアボックス、電動機要素、及び燃焼機関要素が、運転者の要求に応じて制御される。

図１は、ハイブリッド動力推進装置の制御システムを示している。車両１は、動力推進装置２を有し、これはこの典型的実施例においては、限定されるものではないが、２つの電動機要素３ａ、３ｂ、ギアボックス４、及び燃焼機関要素５を有する。車両はまた、運転者と車両間のインターフェース６、燃焼機関要素５にリンク５ｃを介して接続されて同要素５を制御する手段５ａ、ギアボックス４にリンク４ｃにより接続されて同ギアボックス４を制御する手段４ａ、車両の進路及び安定性を制御する手段６ｃ、バッテリ７、車軸によって接続され且つ図示しない分配システムによって動力推進装置へ連結された、それぞれが一対の車輪を有する独立したフロント１２及びリア１３の駆動軸アセンブリを有する。運転者と車両間のインターフェース６は特に、スロットルペダル６ｆとギアレバー６ｇとを有する。

電気制御手段３は、それぞれのリンク３ｃ、３ｄによって、２つの電動機要素３ａ、３ｂを制御する。電気制御手段３はまた、リンク７ｂを介してバッテリ７から情報を受け取る。

動力推進装置の電子制御装置８は、運転者の要求に基づいて総トルク設定値を決定する手段９、総トルク設定値を振り分ける手段１０、及び動作値を最適化する手段１１を有する。

総トルク設定値を決定する手段９は、その入力で、リンク４ｂを介してギアボックス制御手段４ａから到来する情報と、リンク６ｂを介して運転者と車両間のインターフェース６から到来する信号とを受け取る。総トルク設定値を決定する手段９は、運転者の要求に対応する総トルク設定値を、リンク９ｃを介してトルク設定値を振り分ける手段１０へ、リンク９ｂを介して車両の進路及び安定性制御手段６ｃへとそれぞれ伝達する。

トルク設定値を振り分ける手段１０は、その入力で、リンク９ｃを介して手段９から到来する情報と、リンク３ｅを介して電気制御手段３から到来する情報と、リンク６ｄを介して車両の進路及び安定性制御手段６ｃから到来する情報とを受け取り、リンク１０ｂを介して動作値を最適化する手段１１へ信号を伝達する。

動作値を最適化する手段１１は、リンク１０ｂを介して手段１０から信号を受け取り、リンク１１ｄを介して電気制御手段３へ、リンク１１ｃを介してギアボックス４制御手段４ａへ、そしてリンク１１ｂを介して燃焼機関要素５を制御する手段５ａへと制御信号を伝達する。手段４ａ、５ａ、３はこれらの信号を、それぞれ要素４、５、３ａ、３ｂが理解可能な制御信号へと変換する。

運転者は、スロットルペダル６ｆ及びギアレバー６ｇを介して、運転者と車両間のインターフェース６からトルク設定値を発し、この設定値は総トルク設定値を決定する手段９へと伝達される。手段９は、ギア比を考慮して、運転者の要求に応じた総トルク設定値を決定する。この設定値は次に、トルク設定値を振り分ける手段１０及び車両の進路及び安定性制御手段６ｃへ伝達される。

これに対し、車両の進路及び安定性制御手段６ｃは、運転者が常時四輪駆動モードを要求している場合には、トルク設定値を振り分ける手段１０に強制リアトルク値を伝達する。この値は走行条件に応じて動的に決定される。トルク設定値を振り分ける手段１０は電気系統の状態に関する情報を考慮して、フロント１２及びリア１３の軸アセンブリ間における総トルクの振り分けを決定する。こうして決定されたフロント及びリアのトルク設定値は、次に、動作値を最適化する手段１１へ伝達される。

動作値を最適化する手段１１は、燃料消費を最適化し且つ汚染排出を減らすため、又は運転者の意思に従って運転性能の最適化するために、動力推進装置２の動作パラメータを決定する。最適化手段１１は、電気制御手段３、ギアボックス制御手段４ａ、及び燃焼機関要素制御手段５ａに設定値を伝達する。

ここに述べたように、本発明は、車輪のトルクに関してハイブリッド動力推進装置を制御する。同じシステム及び同じ方法が、車輪の力に関して使用できる。

Claims (9)

1. 四輪駆動車用のハイブリッド式動力推進装置の制御システムであって、少なくとも１つの電動機要素（３ａ）と、少なくとも１つの燃焼機関要素（５）とを備え、独立した車両のフロント（１２）及びリア（１３）の駆動軸を駆動可能であり、運転者の要求に基づいて総トルク設定値を決定する決定手段（９）と、総トルク設定値を振り分けるための振り分け手段（１０）と、動作値を最適化する最適化手段（１１）とを備え、２つの駆動軸のそれぞれに印加されるトルクを動的に決定すること、及び運転者によって要求された駆動及び走行条件に応じて動力推進装置（２）の動作を最適化することができることを特徴とするシステム。
2. ギアボックス（４）、ギアボックス制御手段（４ａ）、運転者と車両間のインターフェース（６）、及び運転者によって要求された駆動及び走行条件に応じてリアトルク設定値を課すことが可能な車両の進路及び安定性制御手段（６ｃ）を備え、運転者の要求に基づいて総トルク設定値を決定する手段（９）の入力が、運転者と車両間のインターフェース（６）及びギアボックス制御手段（４ａ）に接続され、同手段の出力が、総トルク設定値を振り分ける手段（１０）及び車両の進路及び安定性制御手段（６ｃ）に接続されており、運転者の要求に基づいて総トルク設定値を決定する手段（９）が、運転者の意思を総トルク設定値へと変換可能である、請求項１記載のシステム。
3. 電気制御手段（３）を備え、総トルク設定値を振り分ける手段（１０）の入力が、運転者の要求に基づいて総トルク設定値を決定する手段（９）と、電気制御手段（３）と、車両の進路及び安定性制御手段（６ｃ）とに接続され、同手段の出力が、動作値を最適化する手段（１１）に接続されており、総トルク設定値を振り分ける手段（１０）が、電動機要素（３ａ）が利用可能なトルク及び動力と、車両の進路及び安定性制御手段（６ｃ）によってリア軸アセンブリ（１３）に課されたトルク設定値とに応じて、フロント（１２）及びリア（１３）の軸アセンブリ間における総トルクの振り分けを決定することができる、請求項２記載のシステム。
4. 燃焼機関要素を制御する手段（５ａ）を備え、動作値を最適化する手段（１１）の入力が、トルク設定値を振り分ける手段（１０）に接続され、同手段の出力が、電気制御手段（３）、燃焼機関要素制御手段（５ａ）、及びギアボックス制御手段（４ａ）に接続されており、動作値を最適化する手段（１１）が、さまざまなエンジン及びモータ要素の動作を制御する制御信号と、ギアボックス（４）の比を制御する信号とを決定することができる、請求項３記載のシステム。
5. 少なくとも１つの電動機要素と、独立した車のフロント及びリアの駆動軸を駆動可能な少なくとも１つの燃焼機関要素とを備えた四輪駆動車用のハイブリッド式動力推進装置の制御方法であって、ギアボックス比、及びエンジン及びモータ要素の動作及びトルク設定値を、運転者が四輪駆動走行を求めているか、又は燃料消費を最小とする走行を求めているかに応じて、動力推進装置の動作を最適化するように決定することを特徴とする、方法。
6. 運転者が運転性能を最大とする四輪駆動動作を要求したとき、運転者によって要求された総トルクを考慮しながら、燃料消費に配慮せず、四輪駆動性能を最大とすることによって動力推進装置の動作を最適化する、請求項５記載の方法。
7. 運転者が燃料消費を最小とする動作を要求したとき、運転者によって要求された総トルクを考慮しながら、四輪駆動性能に配慮せず、燃料消費を最小とすることによって動力推進装置の動作を最適化する、請求項５記載の方法。
8. 運転者が四輪駆動動作を要求したとき、動的に可変なノンゼロ・リアトルク設定値を課す、請求項６記載の方法。
9. 運転者が燃料消費を最小とする動作を要求したとき、燃料消費を最適化するリアトルク設定値を課す、請求項７記載の方法。

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