JP2011514273A - 車両の非常動作を可能にする代替手段を制御によって作動させるためのハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法およびハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動装置 - Google Patents

車両の非常動作を可能にする代替手段を制御によって作動させるためのハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法およびハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、内燃機関（２）、モータ（３）および他の車両ユニットを備えたハイブリッド車両（１）のフェイルセーフ駆動方法に関する。本発明によれば、いずれかの車両ユニットが故障した場合、車両の現在の動的走行状況を検出して少なくとも１つの限界値と比較し、限界値が超過されたときに非常動作を行うための代替手段を作動させる。本発明は、さらに、ハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法を実行する手段を備えた装置にも関する。

Description

本発明は、内燃機関、モータおよび他の車両ユニットを備えたハイブリッド車両でいずれかの車両ユニットが故障した場合、または、いずれかの車両ユニットの動作が制限された場合に、車両の非常動作を可能にする代替手段を作動させる、ハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法に関する。また、本発明は、こうした方法を実施するための手段を有するフェイルセーフ駆動装置に関する。
先行技術
従来技術からハイブリッド車両が公知である。ハイブリッド車両とは、いわゆるマイクロハイブリッド車両、マイルドハイブリッド車両、フルハイブリッド車両のことであると理解されたい。ここで、陸上を走行する車両は、少なくとも１つの内燃機関（オットー機関）および／またはディーゼル機関を有する。ハイブリッド車両はさらに電気機械としてのモータを有する。
既に市販されている車両で云えば、マイクロハイブリッド車両の代表はＢＭＷのｌｅｒであり、マイルドハイブリッド車両の代表はＨＯＮＤＡのＣｉｖｉｃであり、フルハイブリッド車両の代表はＴＯＹＯＴＡのＰｒｉｕｓである。もちろん、他のメーカも同様のハイブリッド車両を提供している。
マイクロハイブリッド車両ではオートスタートストップ機能とスタータバッテリを充電するための制動エネルギ回生機能とが設けられているのみであり、モータは車両の駆動には用いられないが、マイルドハイブリッド車両では出力の増大または効率の増大のためにモータがモータとしてもジェネレータとしても利用される。従来技術ではこの出力の増大を"ブースト"と称している。
マイクロハイブリッド車両と同様に、マイルドハイブリッド車両においても、制動エネルギの回生すなわちいわゆるレキューペレイションを行うことができる。
しかし、これらのハイブリッドタイプの車両とは異なり、フルハイブリッド車両では、電気的なモータの出力によって車両が直接に駆動される。
ただし、ハイブリッド車両であっても、駆動時には、他の車両と同様に、クラッチ、ギヤ、ブレーキ装置その他の車両ユニットにおいて機械的要素または電気的要素に故障が発生しうる。こうした故障が発生した場合、少なくともドライバーが車両を交差点や高速道路などの危険領域から移動させたり、修理工場へ持ち込んだりできるようにするために、代替手段による非常動作を導入することが知られている。
独国公開第１０３１６４２２号明細書では、ハイブリッド車両に対する制御ストラテジが提案されている。ここでは、モータから内燃機関への切り換えをショックなしに行うことが記載されている。
代替手段のトリガまたは作動の際には、駆動輪のトルクの跳躍的変化が発生することが多く、このことが欠点として認識されている。車両が走行動特性にとってクリティカルな状態にあるときに代替手段による非常動作が作動されると、車両が危機に陥る。例えば、車両がカーブや滑りやすい道路を走行しているときには横滑りが起こりうるので、車両乗員や第三者にとってきわめて危険である。
本発明の利点
本発明の課題は、車両の現在の動的走行状況を表す駆動パラメータを検出して少なくとも１つの限界値と比較し、この限界値が上方超過または下方超過されたときに非常動作を行うための代替手段を作動させることにより解決される。
このようにして、クリティカルな動的走行状況において所定の非常動作が阻止される。
本発明により、車両の利用可能性が高まる。故障した車両のドライバーはつねに少なくとも最も近い修理工場へ車を持ち込むことができるようになる。また、外部からの助けが得られなくても、ドライバーが少なくとも自力で車両を交差点や高速道路などの危険領域から車両を移動させることができる。本発明では、車両のローバスト性が向上し、故障統計への車両の位置づけが改善されるので、車両メーカにとって特に有利である。
なお、本発明は、本発明の方法を実施するための手段を有するフェイルセーフ駆動装置にも関する。
複数の車両ユニットを備えたハイブリッド車両の基本的構造を示す図である。 本発明のフェイルセーフ駆動方法のフローチャートである。
有利な実施形態が従属請求項に記載されており、これらの実施形態を以下で詳細に説明する。
有利には、動的走行状況を検出するために、車両の横方向加速度が検出されて限界値と比較される。典型的な走行状態が識別され、非常動作を確実に行うための代替手段の導入が阻止されるかまたは少なくとも遅延される。したがって、幾つかの特殊な走行状況において危険が発生しうるからといって、こうした代替手段の作動を放棄する必要はない。
高い確実性をもって、車両の現在の状況が走行動特性（走行ダイナミクス）上の基準に対してクリティカルであるか否かを判別するために、有利には、動的走行状況を検出する際に、車速および／または操舵角が検出され、それぞれ限界値と比較される。得られる判別情報の精度が向上するので、非常動作はこれに関連する代替手段によって必要なときにだけ導入される。このことにより、車両の利用可能性がさらに高まる。
制御装置および／またはＥＳＰシステムなどの走行補助システムの駆動パラメータを利用すれば、大きな付加的コストなく必要な基準量を取り出すことができ、その時点で支配的な動的走行状況に関する信頼性高い情報が得られる。基準量がＥＳＰシステムから取り出される場合、車両のヨーレートまたは横方向加速度が高い信頼性で推論され、ローバストな情報が得られる。欧州市場で市販されている多くの車両にＥＳＰシステムが組み込まれているので、相応の走行補助システム内のＥＳＰシステムにおける必要な駆動パラメータを特に低コストに取り出すことができる。また、相応の制御装置はほぼ全ての車両に設けられており、必要なデータが供給されるから、付加的なセンサの組み込みも回避できる。
限界値が下方超過されたとき、内燃機関とモータとのあいだに配置された第１のクラッチを閉成することにより、内燃機関から伝達されるトルクをさらに利用することができる。車両の駆動に充分な電力が利用できない場合、簡単には、内燃機関が駆動される。内燃機関によって、有利には、ジェネレータとして機能するモータの中間回路を介して、モータに対する蓄積媒体、例えばバッテリを充電することができる。これにより有利には車両全体の機能を利用できる。
特に有利には、動的走行状況に影響する代替手段と動的走行状況に影響しない代替手段とが区別される。
駆動パラメータと限界値とを比較する前に当該の区別が行われれば、走行動特性にとってクリティカルな代替手段のみが禁止されるように、各代替手段を分類する（クラシフィケーションする）ことができる。こうして、車両の利用可能性が改善され、特に、故障時に少なくとも修理工場まで車両を輸送する手段が得られる。
資源および時間を節約するために、有利には、代替手段が車両の動的走行状況に影響を与えると識別された場合にのみ、駆動パラメータと相応の限界値との比較が行われる。
本発明の方法を実行する手段を含む装置が用いられることにより、車両の利用可能性が向上する。また、車両に追加装備を行うこともできる。
モータがジェネレータとしても駆動可能であることにより、車両の多様な機能が利用可能となり、特に、制動時のエネルギ回生手段を利用することができる。
本発明の実施例を図示し、以下に詳細に説明する。
本発明の実施例
図１には内燃機関２およびモータ３を備えたハイブリッド車両１が示されている。内燃機関２とモータ３とのあいだには第１のクラッチ４が配置されている。第１のクラッチ４は駆動軸５に接続されており、駆動軸５の一方の端部は内燃機関２によって駆動され、第１のクラッチ４によって内燃機関２から分離された駆動軸５の領域はモータ３によって駆動される。モータ３はジェネレータとしても駆動可能である。モータ３がジェネレータとして駆動されるのは、第１のクラッチ４によって内燃機関２から駆動軸５を介してモータ３へトルクが伝達される場合である。
こうしたケースでは、ジェネレータとして機能するモータ３が電気エネルギを発生し、この電気エネルギでバッテリ６が充電されるのである。
バッテリ６は、バッテリ通常動作、すなわち、内燃機関２が駆動されていない場合に、モータ３の駆動に必要なエネルギを送出する。このとき、ふつう、第１のクラッチ４は閉成されていない。ただし、こうした場合においても、前述したような状況では第１のクラッチ４を閉成しなければならない。
駆動軸５のうち内燃機関から遠い側の端部にかかるトルクは、第２のクラッチ７を介してトランスミッション８へ伝達される。ふつう、変換されたトルクは駆動輪９（図９では１つしか示されていない）へ伝達される。駆動輪９にかかるトルクによって、ハイブリッド車両１は固定の基準点に対して前進する。
車輪、特に駆動輪９にはブレーキ装置１０が配置されている。バッテリ６にはバッテリ制御装置１１が取り付けられている。
内燃機関２，モータ３，トランスミッション８およびブレーキ装置１０に対してそれぞれ制御装置が設けられている。つまり、内燃機関制御装置１２，モータ制御装置１３，トランスミッション制御装置１４およびブレーキ装置制御装置１５が存在している。各制御装置はアクチュエータおよびセンサを有する。ここではアクチュエータ１６およびセンサ１７が示されている。
ハイブリッド車両は種々の切換状態およびプロセス状態を取る。
通常動作の１つとして、内燃機関２を始動するために第１のクラッチ４を閉成するケースがある。
また、内燃機関２が運動している場合に、モータ３から得られるトルクを利用して、内燃機関２の能力を超えて駆動軸５を短時間だけ駆動すれば、"ブースト"を達成することができる。
いずれかの部分機構が故障している場合、例えば液圧調整装置が故障している場合は、望むと望まざるとにかかわらず、第１のクラッチ４が閉成される特殊な状況が発生する。また、液圧系内に空気が含まれる走行状態が発生すると、第１のクラッチ４を完全には開放できなくなる。センサ装置を用いた相応の診断、特に内燃機関の回転数とモータの回転数との比較が行われることにより、障害が検出される場合、クラッチ部の摩擦が防止され、過度の損耗が回避される。さらに、非常動作を形成するために相応の代替手段として第１のクラッチ４が閉成される。ただし、これらの動作、つまり第１のクラッチ４の閉成により、トルクの跳躍的変化が発生する。このトルクの跳躍的変化は内燃機関の質量慣性に由来するものである。
クリティカルな走行状況での第１のクラッチ４の閉成を回避するために、また、適切に開放されなくなった第１のクラッチの摩耗を回避できるので、代替手段の実行前すなわち第１のクラッチ４の閉成の実行前に、非常動作の形成に対してクリティカルな動的走行状況が存在するかどうかの判別が行われる。このために、車両の横方向加速度が求められ、場合により車速または操舵角などの他の駆動パラメータに依存して、クリティカルな状況での代替手段の導入が禁止されるかまたは遅延される。
前述したように電気機械として機能するモータ３は、非常動作を検出した他の代替手段において、アクティブに短絡される。
しかし、本発明の方法および装置では、不適切な状況にあるモータ３がその時点の走行状況の障害となるトルクを駆動軸５に伝達することが阻止される。これにより車両のスピンまたは横滑りは阻止される。
図２には本発明の方法のフローチャートが示されている。
第１のステップ１８で、診断機能部により、代替手段を導入すれば排除することのできる車両の欠陥が識別される。第２のステップ１９では導入すべき代替手段が求められる。ステップ１８およびステップ１９は相応の計算装置において実行される。
第３のステップ２０では、代替手段がそのつどの動的走行状況にとってクリティカルと分類されるものであるか否かの検査が行われる。ここで、クラシフィケーション部によって、相応の代替手段が走行動特性に関連する作用を引き起こすか否かが問い合わされる。実行すべき代替手段が走行動特性にとってクリティカルでない場合には、続く第４のステップ２１で当該の代替手段が導入される。
第３のステップ２０の検査で、実行すべき代替手段が動的走行状況に悪影響を与え、負の作用が発生することが識別された場合、つまり、代替手段が走行動特性にとってクリティカルであると分類された場合には、第５のステップ２２で当該の状況を表す駆動パラメータと相応の限界値とが比較される。
ここでの限界値は、ドライバーの設定した値または当該の車両に対してあらかじめ設定された値などの閾値である。相応の駆動パラメータが第６のステップ２３で求められる。
第６のステップ２３では、そのつどの動的走行状況にとって特徴的な駆動パラメータが連続して求められる。
求められる駆動パラメータは、横方向加速度、車速、車両加速度、操舵角その他である。横方向加速度は例えばＥＳＰシステムによって求められる。また、横方向加速度はブレーキ装置の相応のセンサ、例えばブレーキ装置制御装置１５のセンサ１６によって求めることもできる。
相応の駆動パラメータが閾値を上方超過している場合、第７のステップ２４へ移行し、代替手段は導入されない。相応の駆動パラメータが限界値を下回っている場合、第４のステップ２１で非常動作を行うための代替手段が導入される。
特徴的な駆動パラメータ、例えば横方向加速度、車速、車両加速度および操舵角と限界値との比較は、第５のステップ２２で、個別または任意に組み合わせて行われる。
つまり、１つまたは複数の閾値が上方超過されたことが確認された場合、第７のステップ２７へ移行し、代替手段は導入されない。

Claims (10)

  1. 内燃機関（２）、モータ（３）および他の車両ユニットを備えたハイブリッド車両（１）でいずれかの車両ユニットが故障した場合、または、いずれかの車両ユニットの動作が制限された場合に、車両の非常動作を可能にする代替手段を作動させる、
    ハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法において、
    車両の現在の動的走行状況を表す駆動パラメータを検出して少なくとも１つの限界値と比較し、該限界値が上方超過または下方超過されたときに前記非常動作を行うための前記代替手段を作動させる
    ことを特徴とするハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法。
  2. 前記動的走行状況を検出するために、車両の横方向加速度を検出して前記限界値と比較する、請求項１記載のハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法。
  3. 前記動的走行状況を検出するために、走行速度および／または操舵角を検出してそれぞれ限界値と比較する、請求項１または２記載のハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法。
  4. 制御装置（１１〜１５）および／または走行支援システム、例えばＥＳＰシステムの駆動パラメータと前記限界値とを比較する、請求項１から３までのいずれか１項記載のハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法。
  5. 前記限界値が下方超過されたとき、前記内燃機関と前記モータとのあいだに配置された第１のクラッチ（４）を閉成する、請求項１から４までのいずれか１項記載のハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法。
  6. 前記動的走行状況に影響する代替手段と前記動的走行状況に影響しない代替手段とを区別する、請求項１から５までのいずれか１項記載のハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法。
  7. 前記駆動パラメータと前記限界値とを比較する前に前記区別を行う、請求項６記載のハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法。
  8. 前記代替手段が前記動的走行状況に影響するものであると識別された場合にのみ前記比較を行う、請求項６または７記載のハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法。
  9. 請求項１から８までのいずれか１項記載のハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動方法を実行する手段を含むことを特徴とするハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動装置。
  10. モータがジェネレータとして駆動される、請求項９記載のハイブリッド車両のフェイルセーフ駆動装置。
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