JP2013514504A - 車両を駆動するための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、燃焼エンジンへと接続された変速機を有する車両であって、前記変速機を、当該車両を推進させるべく少なくとも１つの駆動軸へと動力をもたらすためにいくつかの異なる伝達比に設定することが可能である車両を駆動するための方法に関する。車両は、少なくとも第１のモードおよび第２のモードで走行するように構成され、前記第１のモードにおいては、変速機が小さい伝達比へと切り換えられ、前記第２のモードにおいては、前記燃焼エンジンが前記少なくとも１つの駆動軸から切り離される。本方法は、前記車両のために必要な動力が少なく、あるいは特定の時間内に少なくなる状況において車両を駆動する場合に、前記第１のモードまたは前記第２のモードのどちらに従って車両を駆動すべきかを、周囲のパラメータにもとづいて判断するステップを含んでいる。

Description

本発明は、車両を駆動するための方法およびシステムに関する。特に、本発明は、小さい出力で車両を駆動することができる状況または小さい出力で車両を駆動することができるようになる状況において車両を駆動するための方法およびシステムに関する。

トラック、バスなどの大型車両の駆動においては、時代とともに車両の経済性が、当該車両を使用する活動の収益性において、ますます重要な要因になってきている。調達コストの他に、大型車両の定型の運用に関する主要なコストには通常は、運転者への支払い、修理および保守のコスト、ならびに車両を推進するための燃料が含まれる。

車両の種類に応じて、種々の要因の影響はさまざまであり得るが、通常は燃料の消費が主たる支出項目であり、大型車両の稼働率は高いことが多いため、全体としての燃料の消費が大であり、燃料の消費を低減するために考えられるあらゆる方法が、収益性に好ましい影響を有する。

長距離走行においては、燃料の消費を最適化することが特に重要である。この目的のため、特定の車両走行速度に合わせた典型的なエンジン走行回転数を特徴とする長距離車両が存在する。典型的な車両走行速度は、地域または道路の種類に応じて、例えば８０ｋｍ／ｈ、８５ｋｍ／ｈ、または８９ｋｍ／ｈであってもよい。

大型車両全般について、種々さまざまな駆動系の構成が利用可能であるが、そのような車両が運転者にとってできるだけ安楽に運転可能であることが多くの場合に望まれるため、ギアチェンジが通常は車両に組み込まれる制御システムによって制御されるように、自動変速機が装備されることが多い。

大型車両における自動的なギアチェンジが通常は制御システムによって制御されるということは、エンジンおよび変速機の制御が部分的には車両の運転者からの指令にもとづいて行われるが、大方の場合制御システムによっても行われる制御の仕組みを使用することを可能にし、そのような可能性が実際に適用されることが多い。この理由で、制御システムには、できる限りギアチェンジおよびギアの選択を、可能なかぎり燃料を節約するやり方で行なうことによって燃料の消費を改善する機能も、組み込まれることが多い。

そのような機能の例は、車両が下り坂にあるときに、車速の維持にトルクの寄与が必要でない場合に、エンジンを駆動輪から切り離す機能である。その後に、例えば運転者がアクセルペダルまたはブレーキペダルを踏み込んだときに、車両の駆動系が再び接続される。

上記の切り離しの機能は、多くの場合に良好に機能するが、燃焼エンジンによって駆動される車両の燃料の消費をさらに少なくすることができる状況が、依然として存在する。

本発明の目的は、車両を駆動する方法であって、車両の燃料の消費を低減することができる方法を提案することにある。この目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。

本発明は、燃焼エンジンへと接続された変速機を有する車両であって、この変速機を、前記車両を推進させるべく少なくとも１つの駆動軸へと動力をもたらすためにいくつかの異なる伝達比に設定することが可能である車両を駆動するための方法に関する。車両は、少なくとも第１のモードおよび第２のモードで走行するように構成され、前記第１のモードにおいては、変速機が小さい伝達比へと切り換えられ、前記第２のモードにおいては、前記エンジンが前記少なくとも１つの駆動軸から切り離される。本方法は、車両のために必要な動力が少なく、または特定の時間内に少なくなる状況において車両を駆動する場合に、
前記第１のモードまたは前記第２のモードのどちらに従って車両を駆動すべきかを、例えば車両の環境の周囲のパラメータにもとづいて判断するステップを含んでいる。周囲のパラメータは、車両の前方の環境の状態であってもよく、前記判断を、車両の制御システムの１つまたは複数の制御ユニットによって行なうことができる。

これは、車両を、例えば下り坂において、例えば燃料の消費の観点から周囲の状況のもとでもっとも効果的なやり方で駆動可能であるという利点をもたらす。例えば、特定の場合において、車両をオーバードライブの状態で駆動することがより好都合なことがある一方で、他の場合には、車両を、駆動系を断った状態で、すなわちエンジンを車両の駆動輪から切り離して駆動することがより好都合なことがある。

前記周囲のパラメータは、例えば車両の前方の道路の地勢および／または車両の走行抵抗を表わすものであってもよい。

本発明のさらなる特徴および利点が、後述される実施形態の例の詳細な説明および添付の図面によって示されるであろう。

本発明を好都合に使用することができる車両の駆動系を示している。 車両の制御システムにおける制御ユニットの実施例を示している。 本発明の実施形態の例による車両の駆動を制御するための方法の実施例を説明するフロー図である。 エンジンのトルク曲線を示しており、オーバードライブによる動作範囲の上下限が示されている。 道路の或る区間の例に沿った車両の走行を示している。 燃焼エンジンの実施例におけるエンジン回転数の関数としてのエンジンの摩擦を示している。

用語「オーバードライブ」は、通常は、変速機の出力軸がエンジンの軸よりも高速で回転するギアを意味すると理解される。

しかしながら、後述される説明および特許請求の範囲においては、用語「オーバードライブ」が、走行速度の車両を駆動するギアであって、そのギアにおいてトルクのプラトーに到達するエンジン回転数よりも低いエンジン回転数で車両を駆動するギアを指すことに限定される。これは、そのようなギアでは最大トルクを利用することができず、駆動力の必要が少ない状況を除けば、そのようなギアを使用できないことを意味する。

これが、トルク曲線を上記のとおりのオーバードライブの動作範囲とともに示している図３に例示されている。エンジン回転数ｎ_ｄが、車両の走行速度または最大許容速度に達するときのエンジン回転数を指しており、したがってエンジンが、決してオーバードライブのトルクのプラトー（ｎ_１とｎ_２との間の領域）において動作することがなく、常により低いエンジン回転数、したがってより低いトルクにある。このように、オーバードライブは、トルク曲線におけるトルクのプラトーよりも下の動作点において使用されるように意図されており、動作点ｎ_ｄは、原理的には、ｎ_０（エンジンが正のトルクをもたらすことが可能であるための充分に高いエンジン回転数にある点）とｎ_１との間の任意の所望の適切な点へと移動させることが可能である。

これは、変速機の変速比が、車両が走行速度で走行しているとき、トルクのプラトーの真ん中（ｎ_１とｎ_２との間の中ほど）にあるエンジン回転数で駆動され、あるいは最高のギアにおいてはトルクのプラトーの上部（すなわち、よりｎ_２の近く）にあるエンジン回転数で駆動されるように構成される通常のギア選択の車両と相違する。車両の走行速度は、地域の規制または道路の種類に応じてさまざまであってもよいが、例えば８０、８５、または８９ｋｍ／ｈであってもよい。

オーバードライブを使用することによって車両を駆動することは、本出願と同じ出願人および出願日の並行するスウェーデン特許出願「ＦＯＥＲＦＡＲＡＮＤＥ ＯＣＨ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＥＲ ＦＲＡＭＦＯＥＲＡＮＤＥ ＡＶ ＥＴＴ ＦＯＲＤＯＮ Ｉ」（出願番号０９５０９７３−８）、ならびに本出願と同じ出願人および出願日の並行するスウェーデン特許出願「ＦＯＥＲＦＡＲＡＮＤＥ ＯＣＨ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＥＲ ＦＲＡＭＦＯＥＲＡＮＤＥ ＡＶ ＥＴＴ ＦＯＲＤＯＮ ＩＩＩ」（出願番号０９５０９７６−１）にも記載されている。

トルクＴと出力Ｐとは、式
Ｐ＝Ｔω （１）
によって互いに関係しており、ここでωは、エンジンの角速度、すなわち２π６０／ｒｐｍ（ここで、ｒｐｍ＝毎分のエンジンの回転数）を指し、したがって回転数ｎ_１までの領域においてエンジンから抽出できる出力Ｐは、エンジン回転数とエンジンによってもたらすことができる最大トルクの両方がより低いため、エンジンがもたらすことができる最大値よりも小さい値に限られる。したがって、オーバードライブの状態にあるとき、エンジンからの出力は制限される。

図１ａは、例えばトラック、バスなどの大型車両１００の本発明の実施形態の例による駆動系の実施例を示している。図１ａに概略的に示されている車両１００は、駆動輪１１３、１１４を備えるただ１つの車軸を有しているが、本発明は、駆動輪を備える車軸を２つ以上有する車両にも適用可能である。駆動系が、燃焼エンジン１０１を備えており、この燃焼エンジン１０１が、従来からのやり方で、エンジン１０１の出力軸１０２を介し、通常はフライホイール（図示せず）を介し、クラッチ１０６を介して自動変速機１０３へと接続されている。

しかしながら、主として農業または高速道路に使用される大型車両は、通常は伝統的な意味での自動変速機を備えず、ギアチェンジが制御システムによって制御される「手動」変速機を備える。これは、一部には手動変速機がかなり安価に製造できるからであり、また手動変速機のより高い効率、したがって少ない燃料消費ゆえでもある。

図示の実施形態におけるクラッチ１０６は、例えばディスク式など、従来からの形式の自動制御のクラッチの形態をとる。クラッチの開閉が、車両の制御システムによって制御される。これは、車両が動き出した後の変速が、変速時のエンジンの適切な制御によってクラッチを閉じたままで行われるよう、手動制御のクラッチの場合にも通例である。

現代の車両の制御システムは、通常はいくつかの電子制御ユニット（ＥＣＵ）またはコントローラならびに車両に配置された種々の構成要素を一体に接続するための１つまたは複数の通信バスを備える通信バスシステムで構成される。そのような制御システムは、多数の制御ユニットを備えることができ、特定の機能の任務を、それらの制御ユニットのうちの２つ以上の間で分担することができる。簡単にするために、図１ａは、この実施形態においてはエンジン１０１とクラッチ１０６（自動制御のクラッチを備える場合）と変速機１０３とをそれぞれ制御する２つのそのような電子制御ユニット１１５、１１６だけを示している（代案として、エンジン、変速機、およびクラッチのうちの２つ以上を、ただ１つの制御ユニットによって制御されるように構成することもできる）。制御ユニット１１５、１１６によるエンジン、クラッチ、および変速機の制御は、通常は、他方の制御ユニットと他の制御ユニットの両方からの信号に依存する。図示の形式の制御ユニットは、通常は、車両の種々の部分（例えば、変速機、エンジン、クラッチ、および／あるいは車両の他の制御ユニットまたは構成要素）からのセンサ信号を受信するように構成される。制御ユニットは、例えばエンジン、クラッチ、および変速機などの車両の種々の部分および構成要素へと、これらの制御のための制御信号をもたらすようにさらに構成される。本発明は、上記の制御ユニットのいずれかに実装でき、または車両の制御システムの何らかの他の適切な制御ユニットに実装できる。

例えばギアの選択（変速比）など、車両の種々の部分および構成要素の制御は、多くの場合、プログラムされた命令によって規定される。これらのプログラムされた命令は、典型的には、コンピュータまたは制御ユニットにおいて実行されたときにコンピュータ／制御ユニットに所望の形態の制御動作（例えば、本発明による方法の各段階）を達成させるコンピュータプログラムの形態をとる。

コンピュータプログラムは、通常は、制御ユニットに組み合わせられ、あるいは制御ユニット内に位置するデジタル記憶媒体１２１（図１ｂを参照）（例えば、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＰＲＯＭ（プログラマブル読み出し専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能ＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能ＰＲＯＭ）、ハードディスクユニットなど）に保存され、制御ユニットによって実行されるコンピュータプログラム製品１０９の形態をとる。このようにして、特有の状況における車両の振る舞いを、コンピュータプログラムの命令を変更することによって調節することが可能である。

制御ユニット（制御ユニット１１５）の実施例が、図１ｂに概略的に示されており、例えばデジタル信号処理のための回路（デジタルシグナルプロセッサ、ＤＳＰ）または所定の特有の機能を有する回路（特定用途向け集積回路、ＡＳＩＣ）など、実質的に任意の適切な種類のプロセッサまたはマイクロコンピュータの形態をとることができる演算ユニット１２０を備えることができる。演算ユニット１２０が、制御ユニット１１５に位置するメモリユニット１２１へと接続され、メモリユニット１２１が、例えば保存済みのプログラムコードおよび／または制御ユニット１２０による演算の実行を可能にするために必要な保存済みのデータを、演算ユニット１２０へと供給する。また、演算ユニット１２０はまた、演算の途中または最終結果をメモリユニット１２１に保存するようにも構成されている。

制御ユニット１１５は、入力信号および出力信号を受信および送信するための装置１２２、１２３、１２４、１２５をさらに備える。これらの入力信号および出力信号は、入力信号受信装置１２２、１２５によって情報として検出することが可能であり、演算ユニット１２０によって処理することが可能である信号へと変換することが可能である波形、パルス、または他の特質を含むことができる。出力信号送信装置１２３、１２４は、演算ユニット１２０から受信される信号を変換するように構成され、例えば演算ユニット１２０から受信される信号を変調することによって、車両の制御システムの他の部分および／または対象となる（１つまたは複数の）構成要素へと伝えることが可能である出力信号を生成する。

入力信号および出力信号を受信および送信するための装置への接続の各々は、ケーブル、データバス（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）バス、ＭＯＳＴ（Ｍｅｄｉａ Ｏｒｉｅｎｔａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）バス、または何らかの他のバス構成）、あるいは無線接続のうちの１つまたは複数の形態をとることができる。

車両１００は、駆動輪１１３、１１４へと接続され、ファイナルギア１０８（例えば、従来からのデファレンシャル）を介して変速機１０３からの出力軸１０７によって駆動される駆動軸１０４、１０５をさらに備えている。

車両１００の図示の変速機１０３は、少なくとも１つのオーバドライブギアを備えており、すなわち上記のとおり、車両の走行速度において、動作範囲がそのギアにおけるトルクのプラトーよりも下になるように構成されたオーバドライブギアを備えている。これは、上記のように、通常は車両がそのような種類のオーバードライブの状態で駆動されることがあり得ないことを意味する。なぜならば、そのような動作点のエンジン回転数は、通常は充分なトルクをもたらすことが可能であるためには低すぎるからである。さらに、必要とされる動力が増すや否や、エンジンがより少ない出力しか利用することができないより低い回転数へと低下し、エンジンが停止する恐れが存在する。

むしろ、そのようなオーバードライブの目的は、出力があまり必要とされず、あるいはまったく必要とされない運転状態において、寄生損失を最小限にし、したがって燃料の消費を最小限にすることにある。

特定の状況において燃料の消費を少なくする別のやり方は、上記のように、車両が車速を維持または実質的に維持するためにエンジンからのトルクの寄与を必要としない下り坂を走行しているときに、例えばクラッチを切り、または変速機をニュートラルの状態にすることによって、エンジンを車両の駆動輪から切り離す機能の形態をとる。

本発明は、燃料の消費を少なくするためのこれらのやり方の両方の可能性を、第１のモードにおいて車両をオーバードライブの状態で駆動し、第２のモードにおいて車両を、エンジンを切り離した状態で駆動することによって利用する。

車両を駆動するための本発明による方法の実施形態の例が、図２に示されている。

ステップ２０１が、必要とされる出力が少なくなったかどうかを判断する。典型的には、車両をその時点の速度で走行させるために必要な出力がしきい値を下回る場合に、必要とされる出力が少ないと判断することができる。

例えば、車両が下り坂を走行している場合、下り坂での重力による地球の引力が（上り坂とは反対に）正の（前進の）動力成分をもたらし、したがって車両を前進させるために必要なエンジンからの出力が大幅に少なくて済み、あるいはまったく不要になるため、車両を前進させるために必要な出力が少なくなり、したがって例えば変速機をニュートラルの状態にし、あるいはクラッチを切ることによって、エンジンを駆動輪から切り離し、すなわち駆動系を断つことで、車両が下り坂における重力の助けによって所望の速度を維持することができ、あるいは加速することさえできる。あるいは、出力が依然として必要とされるものの、必要とされる出力がエンジンの最大出力と比べて低いレベルであり、オーバードライブを使用して取り出すことができる少ない出力（利用可能なトルク）で、上記のとおりの低いエンジン回転数にもかかわらず、充分に不変または実質的に不変の速度で車両を走行させることが可能である。

動力の必要性が低下または不要になり、あるいは間もなく低下または不要になると判断（以下で例示される種々さまざまなやり方で行なうことができる）される場合、プロセスは、車両の適切な駆動モードを決定するステップ２０２へと進む。

すなわち、ステップ２０２は、燃料の消費または何らかの他の観点から、変速機をオーバードライブへと切り換えること（モード１）、またはエンジンブレーキのトルクを加えないことによって車両の転がり抵抗を小さくするためにエンジンを車両の（１つまたは複数の）駆動軸から切り離す（駆動系を断つ）こと（モード２）のどちらがより有利であるかの判断を行ない、あるいは何らかの他の目的のためにエンジン回転数を通常どおりに維持すべきかどうかの判断を行なう。

オーバードライブへ切り換えることは、エンジンが必要とする燃料を少なくし、したがって燃料の節約を達成すると同時に、エンジン回転数がきわめて低い値へと低下し、エンジンからの騒音のレベルが低くなるという利点を可能にする。

例えば、その時点における道路の勾配、およびその時点における車両の速度に応じ、オーバードライブの状態にすること、またはエンジンを切り離すことに有利さの違いが存在する可能性がある。

モードの決定は、例えば車両の走行抵抗または車両の前方の道路の地勢など、車両の環境の状態を表わす周囲のパラメータを使用することによって行なわれ、例えば各々のモードにおいて車両が達することができる最高の速度を割り出す（計算する）ことによって行なうことができる。

図４に、起伏のある道路の区間を走行している車両の例を示している。位置ｐ_１において、車両４００は上り坂の終わりに位置し、丘の頂上に近付いている。ステップ２０２による判断は、それがどのように行われるかに応じて、すでに地点ｐ_１において行なわれ、あるいは地点ｐ_２において行なわれ、あるいは車両が頂上を過ぎた後で行なわれてもよい。

実施形態の第１の例は、例えば燃料消費の観点からもっともうまく下り坂に対応するための方策のステップ２０２における判断に、先読み（ＬＡ）機能を使用する。

ＬＡ機能は、例えば或る地理的領域（例えば、地域、国、大陸、など）におけるすべての道路または車両が日常的に走行する道路部部分のいずれかについて車両に用意される道路勾配データベースを含むことができる。これらのデータを、例えばＧＰＳ受信機によって得ることができる車両の位置と組み合わせることで、車両の制御システムが、車両の前方の道路の性状を知ることができ、これらのデータを、例えば走行コントロールの機能のためなど、さまざまなやり方で使用することができる。あるいは、道路勾配データを車両のデータベースに保存する代わりに、任意の適切な無線リンクを介して車両へと連続的または特定の間隔で送信されるように構成することができ、送信されるデータを、例えばその時点の車両の位置によって制御することができる。道路データは、地勢の情報に加えて、制限速度、道路のカーブなどについての情報をさらに含んでもよい。これらのデータを、例えば制限速度を超える危険または車両が望ましくない高速でカーブに進入する危険がないように、本発明による判断において使用することもできる。

このＬＡ機能は、今日の車両にはすでに組み込まれていることが多く、そこからデータを、来たるべき動力の必要性および／またはエネルギー損失の判断に使用するために、制御ユニット１１５および／または１１６へと送信することが可能である。

本発明の実施形態の第１の例は、必要とされる動力の減少をステップ２０１において判断するためにまた、必要とされる動力が減少または不要になる下り坂の走行における車両の速度を計算するために、車両の前方の道路についてのこれらのデータを車両のデータと併せて使用し、この結果この速度が適切なギアチェンジ方策の選択に使用される。

したがって、前記ＬＡ機能からのデータにもとづき、制御ユニット１１５および／または１１６が、比較的大きい動力が必要とされる地点ｐ_１において、必要とされる動力が間もなく減少することをすでに判断することが可能であり、また現時点における車両の速度、来たるべき下り坂の勾配、および来たるべき下り坂における車両の全体としてのエネルギー損失を知ることによって、車両が達するであろう最高の速度を比較的正確に計算することも可能である。

このようにして、必要とされる出力が少ないとの判断を行なうためにエンジンの信号の検出を必要とせずに、最適な時点においてオーバードライブを開始させ、またはエンジンを切り離すことが可能である。

例えば、特定のしきい値よりも少ない場合に、必要とされる出力が少ないと見なすことができ、特定のしきい値は、例えば最大出力の或る割合（例えば、１０〜１５％）であってもよい。

この判断は、例えばエネルギーの考慮にもとづくことができる。丘の頂上ｐ２と、下り坂の或る地点、例えば下り坂の最下点ｐ_３、または下り坂の任意の他の地点、例えば地点Ｐ_ｉ、あるいは車速が最大となる地点（例えば、地点ｐ_３であってもよい）との間の位置エネルギーの変化をＥ＝ｍｇｈと表わすことができ、ここでｈは、地点ｐ_２と選択された地点（この場合、ｐ_３）との間の高度の差を指し、ｍは車両の重量である。

一般に、物体が距離ｓを移動するときに変換される仕事（エネルギー）を、

と表わすことができ、ここで、Ｆはこの距離にわたり物体に作用している力である。物理学の法則によれば、エネルギーは決して失われないため、より高い地点（例えば、図４のｐ_２）とより低い地点（例えば、ｐ_３）との間の位置エネルギーの減少は、対応する２つの地点における運動エネルギーの差およびこれらの地点間の移動において実行された仕事と釣り合う。

したがって、この位置エネルギーを、以下の式（この式が簡略化された式であり、車両が実際にはより多くの要因によって影響される可能性があり、それらの要因を状況に応じて考慮に入れる必要があることに留意されたい）

に表現し直すことができ、ここで
積分の範囲が、計算が行われる地点を表わす０と、選択された地点に達するまでの車両の移動距離を表わすｓとによって定められ、
ｖ_１は、丘の頂上ｐ_２における車両の速度を指し、
ｖ_２は、下方の地点ｐ_３における車両の速度を指し、
Ｆ_ａｉｒは、車両の空気抵抗を指し、とりわけ車両の速度および車両の移動方向における断面積にもとづいて先行技術に充分に説明されている式に従って制御システムによって計算することができ、
Ｆ_ｒｒは、車両の転がり抵抗を指し、既知の式に従って、車両の重量、転がり抵抗係数、および道路の勾配にもとづいて同様に計算され、
Ｆ_ｅｎｇは、車両のエンジンによって車両の駆動輪へと加えられる動力を指す。上記の式において、この動力は制動力として表わされており、エンジンの摩擦によって負の方向に前進の動力を加える引きずりの状態の（ｔｒａｉｌｉｎｇ）エンジンに当てはまる。前進の（正の）動力の場合には、式における符号が変化し、エンジンが切り離される場合（上記のモード２）には、Ｆ_ｅｎｇ＝０であり、
Ｆ_ｇｂは、変速機の摩擦を指し、ギア位置および変速機の温度（通常は、温度が高いほど摩擦が少ない）にもとづいて車両の制御システムによって推定することができ、
Ｆ_{ａｘｌｅ／ｎａｖ}は、後部の車軸／シール／ホイールのベアリングにおける摩擦を指し、速度依存性であってもよく、制御システムに保存しておくことができ、
Ｆ_１は、例えばＡＣコンプレッサ、発電機、空気圧縮機、およびパワーステアリングなどのエンジンにとって負荷となる補助機器など、個々の事例に応じて適宜に考慮に入れる必要がある他の力を指す。また、制動力および／または慣性モーメントを考慮することが適切である可能性もある。
あるいは他の事例においては、この要因をゼロと仮定してもよく、
ｓは、車両の移動距離を指し、この場合には地点ｐ_２から地点ｐ_３までの距離を指す。

したがって、上記の式（２）および車両の前方の道路の性状についての情報を、燃料の消費の観点から下り坂において採用すべきもっとも適切な方策を決定するために使用することが可能である。種々の状況において種々の方策がどのように有利になりうるのかは、例えば下り坂の勾配の程度および下り坂の後の道路の性状に依存する。

したがって、図４に示した実施例において、例えば燃料消費の観点から車両の前進をもっともうまく最適化するために、例えばオーバードライブ（引きずりの状態のエンジンと推進の状態のエンジンの両方について）の状態またはエンジンを駆動輪から切り離した状態での下り坂の走行、ならびに種々のギアチェンジタイミング（すなわち、オーバードライブの解除／作動を丘の頂上ｐ_２の前、丘の頂上ｐ_２、または丘の頂上ｐ_２の後のいずれで行なうか）に関しても、地点ｐ_３または下り坂の何らかの他の地点における車両の予想速度を地点ｐ_１において予測することができる。

例えばそのままでは車両が来たるべき下り坂において許される最大の速度まで加速すると前もって判断することが可能である場合に、例えば、オーバードライブへの移行／エンジンの切り離しを、車両が丘の頂上に達するよりも前に行なうように構成することができる。

同様に、車両が上り坂に近付いていると判断される場合、必要とされる出力が実際に大きくなるよりも前に、ギアチェンジを行なうことができる。

後の上り坂における車両の速度を推定することも可能であり、その場合には、ギアチェンジの方策の決定において、後の短い上り坂（その後にさらなる下り坂が続いている）を不必要な動力を供給することなく乗り越えることができるような速度まで下り坂において車両を加速させることができる可能性を考慮に入れることができる。

例えば、車両の走行抵抗がマイナスであると判断され、すなわちエンジンを車両の駆動輪から切り離すと、地点ｐ_３に達する前に車両の制動が必要になるほどに速度が増加するような下り坂であると判断される場合、エンジンの摩擦を使用することによって走行抵抗を増加させるために、駆動系を断つことなくオーバードライブの状態にすることがより適切である。この状況において、いかなるエネルギーもエンジンからもたらされることがなく、代わりにエンジンが「引きずられた」状態であり、燃料の噴射がオフにされ、したがって燃料が消費されない。

エンジンの摩擦は、少なくとも部分的には、軸受および摺動面における摩擦ならびにエンジンを通って空気、油、および水を送るために消費されるエネルギーに依存する。図５に、燃焼エンジンの一実施例におけるエンジン回転数の関数としてのエンジンの摩擦を示している。

この図において見て取ることができるとおり、エンジンによって加えられる制動トルクは、約１８００ｒｐｍにおいて、６００回転ｒｐｍにおける制動トルク（１３０Ｎｍ）のほぼ２倍の大きさ（２５０Ｎｍ）である。エンジンの出力は、エンジンのトルクとエンジンの回転数の両方に依存するため、制動の出力の差はさらに大きくなる（９ｋＷに対して４７ｋＷ）。このように、種々のエンジン回転数のエンジンを引きずることによって、車両を種々の制動抵抗を使用して燃料を消費することなく走行させることが可能になる。

したがって、低いエンジン回転数のエンジンを引きずり、すなわちオーバードライブの状態とすることで、駆動系が断たれていない状態においてエンジンが駆動軸へと加える制動トルクが、上記のようなより高い回転数における引きずりの場合と比べてはるかに小さくなり、これにより引きずりにおいて燃料を消費することなく、車速を維持し、あるいは例えば特定の値よりも大きく減速させることなく、エンジンを引きずることが多くの場合に可能になるという利点がもたらされる。

対照的に、下り坂において車両が制動を必要としないと判断される場合には、エンジンを駆動軸から完全に切り離し、すなわち駆動系を断つことが好ましいことがあり、その場合には、エンジンからの制動トルクはまったく加えられず、エンジンを作動させておくために燃料が常に消費されるという欠点があるが、車両が例えば直後の上り坂の前により多くの運動エネルギーを蓄えるという利点がある。

あるいは、後の上り坂（例えば、図４の地点ｐ_３の後）までにできるだけ多くの量のエネルギーを蓄えるために、できるだけ高い出力においてオーバードライブで走行することが好都合なことがある。

下り坂が、必要とされる出力は少なくなるものの、重力だけで車両の加速／車速の維持を可能にするには充分に急ではない場合も考えられ、その場合には、車速を維持または実質的に維持するために、エンジンからの特定の貢献（例えば、１０〜５０ｋＷ）が必要であるが、必要とされる貢献は依然としてオーバードライブでの走行においてもたらすことができるほどに充分に小さい。

オーバードライブの状態においてエンジンによってどの程度の出力をもたらすことが可能であるかは、トルク（したがって、上記のとおりの出力）がその時点の動作範囲におけるエンジン回転数につれて大きく変化する（図３を参照）ため、動作点ｎ_ｄがｎ_０とｎ_１との間の領域のどこに位置するかに依存する。

車両の適切な駆動モードの決定を、下り坂の後の道路の性状によって制御することもできる。例えば、下り坂の後に長い直線区間が続く場合には、車両を前進させるために正のトルクが再び必要になるまで、可能なかぎり長く駆動系を断った状態で走行し、正のトルクが再び必要になったときに駆動系を再び接続することが好都合なことがある。

このようにして、本発明によれば、下り坂においてどのように車両を駆動するのが最良かについて、最適な方策の決定を行なうことが可能である。

ステップ２０２において、オーバードライブにすべきと判断される場合、プロセスはステップ２０３へと進み、引きずりまたはエンジンブレーキまたは推進トルクの生成のいずれかにおいてもオーバードライブの状態が達成される。

他の場合、プロセスは、駆動系を断つステップ２０４へと進む。

本発明を、例えば下り坂の最中に方策を組み合わせるために使用することもでき、例えば車両を下り坂の最初の部分（例えば、図４の地点ｐ_ｉまで）においてはオーバードライブの状態で走行させるが、特に地点ｐ_３において車両が後の上り坂においてもっとも経済的に駆動されるために可能なかぎり最良な状態となるよう、車両を（制御システムによって）許される最大の速度まで自身のモーメントのもとで加速させることができるよう、地点ｐ_ｉにおいてエンジンが切り離される。したがって、図２によるプロセスは、ステップ２０３または２０４から、状況に応じて、モードの変更を行なうべきかどうかを判断するステップ２０５へと進む。

ステップ２０５によるモード変更を特定の場所または特定の時間の後に実行すべきであることを、ステップ２０２において前もって決定してもよいが、変更を他の要因によって制御することもできる。例えば、モード変更を、その時点の車両の速度が基準速度Ｈ_ｒｅｆからしきい値Ｈ_{ｔｈｒｅｓ}だけ外れたと判断された場合に行われるように構成することができる。しきい値Ｈ_{ｔｈｒｅｓ}は、例えば基準Ｈ_ｒｅｆの割合（例えば、１、２、または５％）であってもよく、あるいは絶対値であってもよく、すなわち速度の差が増加または減少のどちらであるかに無関係であってもよく、あるいは例えば減少だけであってもよい。車両の速度について速度基準Ｈ_ｒｅｆからの相違が前記の差以下である限りにおいて、プロセスはステップ２０５にとどまる。

対照的に、速度差がしきい値Ｈ_{ｔｈｒｅｓ}から外れる場合、モードの変更が行われる。車両の速度が基準値よりも低く、すなわちしきい値Ｈ_{ｔｈｒｅｓ}よりも大きく下方へと外れる場合、プロセスは、オーバードライブの状態のままでエンジンからより多くの出力を取り出すことが可能であるかどうかの判断を含むことができる。そのような場合、出力が増加する。

しかしながら、オーバードライブの状態のままで得ることができるさらなる出力が存在せず、あるいは何らかの他の理由でシフトダウンが必要である場合、プロセスはステップ２０６に進み、第３のモードに従って、より多くの出力を利用できるようにし、したがって車両をより高い速度へと加速でき、さらには／あるいは来たるべき上り坂においてより大きい動力を生成できるようにするために、変速機がより低いギア（より大きい伝達比）へと変更される。

別の実施形態においては、プロセスが、ステップ２０３から、モード３に従って変速機をより大きい伝達比へと切り換えることを選択する可能性をも含むことができ、したがって車両を駆動するための適切な方策を決定する際に考慮に入れるべき３つの選択肢が存在する。

以上の説明においては、本発明が、ＬＡ機能に関して説明されている。別の実施形態においては、判断される周囲のパラメータが、その時点の走行抵抗であり、これが必要とされる出力が少ないとの判断に使用される。走行抵抗を、上記式（２）のＦ_ａｉｒ＋Ｆ_ｒｒ＋Ｆ_ｅｎｇ＋Ｆ_ｇｂ＋Ｆ_{ａｘｌｅ／ｎａｖ}＋Ｆ_１によって計算することができる。この場合、下り坂において車両が到達する速度を計算することが、下り坂の長さが未知であるため不可能である。代わりに、例えば走行抵抗にもとづいて第１の選択を行ない、次いで必要に応じて下り坂において車両を駆動するためのモードを変更するために、走行抵抗を連続的に計算（さらには／あるいは車速を割り出す）することができる。

前記周囲のパラメータはまた、向かい風または追い風（車両に搭載された風速計を使用して計算することができ、あるいは例えば無線リンクを介して車両へと送信される地理的な風のデータであってもよい）、あるいは降雨（例えば、雨センサまたはワイパの使用から判断することができる）をも含むことができ、その場合に、強い雨においては下り坂において車両が到達する最大速度を低くすることが望ましいことがある。

動力の必要性の判断において、車両の動力の能力を判断するときに、車両の走行状況を含み、車両の走行状況を考慮に入れるパラメータに到達するための方法およびシステムを使用することも可能である。そのようなパラメータの割り出しが、本出願と同じ出願人および出願日の並行するスウェーデン特許出願「ＭＥＴＯＤ ＦＯＥＲ ＢＥＳＴＡＥＭＮＩＮＧ ＡＶ ＤＲＩＶＫＲＡＦＴＫＡＰＡＣＩＴＥＴ ＨＯＳ ＥＴＴ ＭＯＴＯＲＦＯＲＤＯＮ」（出願番号０９５０９７０−４）に詳しく記載されている。

図２に示されるプロセスは、エンジンからの出力の増大を必要とする他の理由が存在するかどうかを連続的に監視する上位のプロセスに依存してもよい。例えば、より低いギア（より大きい伝達比）への変更（モード３）を、例えば以下の基準のいずれかが満たされたときに常に生じるように構成することができる。以下の基準とは、走行コントロール機能に関して設定されたレベルへの車速の増加、運転者によるアクセルペダルまたはブレーキペダルの操作、あるいは所定の速度を超える車両の加速である。次いで、プロセスは、駆動力の必要性についての新たな判断のためにステップ２０１に戻ることができる。

上記に、本発明を、従来からの変速機に関して説明した。しかしながら、本発明は、例えばＣＶＴ（連続可変トランスミッション）変速機などの他の種類の変速機の場合にも、ＣＶＴ変速機の伝達比を、走行速度の車両がその比におけるトルクのプラトーの最低回転数を下回るエンジン回転数にて走行するように設定可能であれば、適用可能である。

上記のとおりのモード変更を、他の要因によって制御されるように構成することもできる。上記の形式の車両は、通常はエンジンからの排出物を少なくするための排気清浄化システムを有している。しかしながら、これらの排気清浄化システムは、通常は、所望のとおりに機能するために特定の最低温度（例えば、２００℃）を必要とする。引きずられている状態のエンジン、すなわち燃料が供給されていないエンジンは、排気清浄化システムの温度を維持するための温かい排気ガスをもたらすことがない。対照的に、空気が常にエンジンを通って送られ、この比較的低温の空気が排気清浄化システムを冷却する。

上記のようなオーバードライブにおける引きずりでは、エンジンを通過する低温の空気が少なくなり、したがって冷却がより遅くなるが、それでもなお、例えば長い下り坂の走行時に、排気清浄化システムの温度が望ましくない低レベルまで低下する可能性があり、温度を上昇させる必要がある。より低いギアがオーバードライブの使用時と比べてより低温の排気ガスを意味するため、この温度上昇を、例えば本発明によるオーバードライブでの走行時に前進のトルクを生成することによって達成可能である。したがって、排気清浄化システムの温度および温度上昇の必要性によって、適切なモードの選択を左右してもよい。

Claims (21)

1. 燃焼エンジンへと接続された変速機を有する車両であって、前記車両を推進させるべく少なくとも１つの駆動軸へと動力をもたらすために前記変速機を種々の異なる伝達比に設定することが可能であり、少なくとも第１のモードおよび第２のモードで走行するように構成され、前記第１のモードにおいては、変速機が小さい伝達比へと切り換えられ、前記第２のモードにおいては、前記燃焼エンジンが前記少なくとも１つの駆動軸から切り離される、車両を駆動するための方法であって、
   前記方法が、前記車両に必要な動力が少なく、あるいは特定の時間内に少なくなる状況において車両を駆動する場合に、
   前記第１のモードまたは前記第２のモードのどちらに従って車両を駆動すべきかを判断するステップ
   を含む方法。
2. 周囲のパラメータにもとづいて前記第１のモードまたは前記第２のモードのどちらに従って車両を駆動すべきかを判断するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記周囲のパラメータが、車両の環境についてのパラメータの形態をとる、請求項２に記載の方法。
4. 前記周囲のパラメータが、車両の前方の環境の状態の形態をとる、請求項２または３に記載の方法。
5. 前記判断が、車両の制御システムの一部を形成する少なくとも制御ユニットによって行われる請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記周囲のパラメータが、現時点における車両の位置よりも後の位置における速度を割り出すために使用され、前記第１のモードまたは前記第２のモードのどちらに従って車両を駆動すべきかの前記判断が、前記割り出された速度にもとづいて行われる、請求項２〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記周囲のパラメータが、前記第１のモードおよび／または前記第２のモードによる駆動において前記車両が達するであろう最高の速度を割り出すために使用され、前記第１のモードまたは前記第２のモードのどちらに従って車両を駆動すべきかの前記判断が、前記割り出された速度にもとづいて行われる、請求項２〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記判断が、現時点における車両の位置よりも後の位置において前記車両を駆動するために必要な動力を表わすパラメータの値にもとづいて行われる、請求項１に記載の方法。
9. 前記必要な動力を表わすパラメータが第１の基準を満たす場合に、前記第１のモードに従って変速機が低い伝達比へと切り換えられ、
   前記必要な動力を表わすパラメータが第２の基準を満たす場合に、前記第２のモードに従って前記燃焼エンジンが前記少なくとも１つの駆動軸から切り離される、請求項８に記載の方法。
10. 前記低い伝達比において、前記燃焼エンジンが前記低い比におけるトルクのプラトーを下回るエンジン回転数で動作する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 車両の推進に必要な動力が少なく、あるいは特定の時間内に少なくなる旨の判断が、車両の前方の道路の勾配に関するデータを使用し、さらには／あるいは車両の前方の道路の地形および／または車両の走行抵抗に関するデータを使用することによって行われる、請求項１に記載の方法。
12. 車両の推進に必要な動力が少なく、あるいは特定の時間内に少なくなる旨の判断が、エンジンへの制御信号およびエンジンからの制御信号を使用することによって行われる、請求項１に記載の方法。
13. 前記第１のモードまたは前記第２のモードによる駆動の際に、前記速度および／または周囲のパラメータが第３の基準を満たす場合に、変速機が前記低い比よりも大きい伝達比へと切り換えられ、方法がまた、前記第２のモードでの駆動の際に、駆動系を閉じることをも含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記第１のモードまたは前記第２のモードによる駆動の際に、前記車両の速度が第１の速度から第１の速度ずれだけ外れた場合に、変速機が前記低い比よりも高い伝達比へと切り換えられ、方法がまた、前記第２のモードでの駆動の際に、駆動系を閉じることをも含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記第１のモードまたは前記第２のモードでの駆動の際に、エンジンからの出力の必要性が存在するかどうか、および／または特定の時間内に生じるかどうかを連続的に監視するステップと、
    そのような必要性が存在し、さらには／あるいは生じる場合に、前記変速機をより大きい伝達比へと切り換えるステップと
    をさらに含み、
    また、前記第２のモードでの駆動の際に、駆動系を閉じることをも含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記変速機が、いくつかの別々のギアを備える変速機の形態をとり、前記より低い／より高い伝達比へ切り換えることが、より大きい／より小さいギアへの変更の形態をとる、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記車両が、変速機が前記低い比よりも高い伝達比へと切り換えられる第３のモードで走行するようにも構成され、方法が、前記第１のモード、前記第２のモード、または前記第３のモードのどれに従って車両を駆動すべきかを周囲のパラメータにもとづいて判断するステップ含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
18. プログラムコードを含み、コンピュータにおいて実行されたときに前記コンピュータに請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法を適用させるコンピュータプログラム。
19. コンピュータにとって読み取り可能な媒体と、請求項１８に記載のコンピュータプログラムとを含み、プログラムが前記コンピュータにとって読み取り可能な媒体に収容されているコンピュータプログラム製品。
20. 燃焼エンジンへと接続された変速機を有する車両であって、前記車両を推進させるべく少なくとも１つの駆動軸へと動力をもたらすために変速機を種々の異なる伝達比に設定することが可能であり、少なくとも第１のモードおよび第２のモードで走行するように構成され、前記第１のモードにおいては、変速機が小さい伝達比へと切り換えられ、前記第２のモードにおいては、前記燃焼エンジンが前記少なくとも１つの駆動軸から切り離される、車両を駆動するためのシステムにおいて、
    システムが、前記車両に必要な動力が少なく、あるいは特定の時間内に少なくなる状況において車両を駆動する場合に、
    周囲のパラメータにもとづいて前記第１のモードまたは前記第２のモードのどちらに従って車両を駆動すべきかを判断するための手段を備えることを特徴とするシステム。
21. 請求項２０に記載のシステムを備えることを特徴とする車両。

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