JP2015028386A - 乗り物のトランスミッションを制御するためのシステム及び方法 - Google Patents

乗り物のトランスミッションを制御するためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高度に基づいてWOTガードを調整することによって、より高い標高におけるドライバビリティを向上させるCVTを有する乗り物を提供する。
【解決手段】乗り物100のトランスミッション120を制御するためのシステムであって、ギヤ比を変更可能なトランスミッションと、トランスミッションに接続され且つエンジン速度及びエンジン出力を有するエンジン110と、乗り物の高度を検知するための高度センサー145と、エンジン速度及びエンジン出力に基づいたギヤ比限界と高度であって当該高度より高い高度においてエンジンのエンジン性能が低下する高度に相当する所定の高度とを記憶するためのメモリ142と、高度が所定の高度を越えたときに、高度を受信し且つ高度に基づいてギヤ比限界を調整するように構成されたプロセッサと、を具備するシステムによる。
【選択図】図1A

Description

本願は、高い標高(high elevations)における乗り物の移動のために、無段変速機(CVT)のドライバビリティ(drivability)を向上させることに関する。
CVTは、概してCVTのための最大値及び最小値内の無数のギヤ比を実装することができる。しかしながら、低いギヤ比及び高いエンジン速度において、大きすぎるトルクは、トランスミッションを損傷させ得る。フルスロットル(wide open throttle)(WOT)ガード又は他の類似したガードは、所定のエンジン速度においてギヤ比を制限することによってトランスミッションへの損傷を防ぐ。WOTガードは予め決められることが多く、或いは、基本標高において変更される。
より高い標高において、薄い空気は、空燃比に影響し、最終的にドライバビリティ及び乗り物の性能に影響する。薄い空気により、より高い標高では、基本標高よりも小さなトルクが生成される。しかしながら、WOTガードは、同じままである。言い換えると、WOTガードは、より小さなトルクが生成されるため、より高い標高において必要とされるより、大きな性能低下を生じさせる。
従って、高度に基づいてWOTガードを調整することによって、より高い標高におけるドライバビリティを向上させるCVTを有する乗り物が必要とされている。
本願は、ハイブリッド車又はハイブリッドな乗り物(hybrid vehicle)の性能の向上に関する。1つの実施形態において、乗り物のトランスミッションを制御するためのシステムは、ギヤ比を変更可能なトランスミッションと、トランスミッションに接続され且つエンジン速度及びエンジン出力を有するエンジンと、乗り物の高度を検知するための高度センサーと、エンジン速度及びエンジン出力に基づいたギヤ比限界と所定の高度とを記憶するためのメモリと、高度が所定の高度を越えたときに、高度を受信し且つ高度に基づいてギヤ比限界を調整するように構成されたプロセッサと、を具備する。
別の実施形態において、乗り物のトランスミッションを制御するためのシステムは、ギヤ比を変更可能なトランスミッションと、トランスミッションに接続され且つエンジン速度、エンジン出力及び空燃比を有するエンジンと、空燃比を検知するためのセンサーと、エンジン速度及びエンジン出力に基づいたギヤ比限界と空燃比閾値とを記憶するためのメモリと、空燃比が空燃比閾値に至ったときに、空燃比を受信し且つ空燃比に基づいてギヤ比限界を調整するように構成されたプロセッサと、を具備する。
更に別の実施形態において、本願は、乗り物のトランスミッションを制御するための方法であって、乗り物のエンジンのエンジン速度及びエンジン出力に基づいて、乗り物のトランスミッションを制限するためのギヤ比限界を記憶するためのメモリを提供することと、乗り物のセンサーからセンサー値を受信することと、センサー値を、メモリに記憶されたセンサー値閾値と比較することと、センサー値に基づいてギヤ比限界を調整することと、を含む方法を提供する。
本願の特徴、障害、利点は、図面と共に用いることによって、以下で説明する詳細な説明からより明らかとなる。
本願の実施形態に係る、エンジン及びトランスミッションを有するハイブリッド車の概略図である。 本願の実施形態に係る、エンジン及びトランスミッションを有するハイブリッド車の概略図である。 本願の実施形態に係る、エンジンRPM又はエンジン回転数に対するギヤ比に関するグラフである。 本願の実施形態に係る、エンジンRPMに対する乗り物の速度に関するグラフである。 本願の実施形態に係る、エンジンRPMに対する時間に関するグラフである。 本願の実施形態における、2つの標高のエンジンRPMに対するギヤ比のグラフである。 本願の実施形態における、2つの標高のエンジンRPMに対するギヤ比のグラフである。 本願の実施形態における、2つの標高のエンジンRPMに対するギヤ比のグラフである。 本願の実施形態における、乗り物のセンサー指示値(sensor reading)に基づいて、乗り物のWOTガードを調整するための方法を示すフローチャートである。 本願の実施形態に係る、WOTガードの初期値のグラフである。 本願の実施形態に係る、調整されたWOTガードのグラフである。
ここで、本願の様々な特徴の実施形態を実行する装置、システム及び方法が、図面を参照しつつ説明される。図面及び関連した説明が本願のいくつかの実施形態を示すために提供されるが、本願の範囲を限定するものではない。図面を通して、参照符号は、参照された要素間の関連性を示すために再使用される。
図1Aは、乗り物100のブロック図を示す。乗り物100は、エンジン110、トランスミッション120、車輪130、ECU140、メモリ142及びセンサー145を有する。エンジン110は、内燃機関(ICE)であってもよい。ICEは、ガソリン、エタノール、ディーゼル、バイオ燃料又は燃焼に適した他の形式の燃料のような燃料を燃焼し得る。他の実施形態において、エンジン110は、電気モーターであってもよい。
トランスミッション120は、自動トランスミッション(AT)のようなステップトランスミッションであってもよく、或いは、CVTであってもよい。トランスミッション120は、乗り物100を動かすために、車輪130に対して動力を提供する。ECU140は、ギヤをシフトするためにトランスミッション120に命令するように構成されたプロセッサであってもよい。メモリ142は、WOTガード値又は他の類似したギヤ比限界(gear ratio limit)を記憶するように構成される。
センサー145は、1又は複数のセンサーを含んでもよい。センサー145は、乗り物100の高度又は標高を決定することのできる高度センサーであってもよい。高度センサーとは別に、或いは、高度センサーに加えて、センサー145は、エンジン110の空燃比を検知する酸素(O2)センサーであってもよい。他の実施形態において、センサー145は、直接的に又は間接的に、低下した乗り物の性能を検知するための任意の適したセンサーであってもよい。
図1Bは、ハイブリッド車又はハイブリッドな乗り物150のブロック図を示す。ハイブリッド車150は、エンジン110、モーター115、トランスミッション120、ECU140、センサー145及び車輪130を有する。モーター115は、ハイブリッドシステムのエンジン110と協働して駆動する、モータージェネレーター、又は、他の電気モーターであってもよい。或いは、モーター115は、トルクを出力し且つ/又はジェネレーターとして機能するための、協働して(in tandem)操作する、2つのモーターであってもよい。ハイブリッドシステムのため、トランスミッション120は、ATではなく、CVTであってもよい。他の類似の名称の構成要素が、乗り物100の構成要素に対して類似の方法で操作してもよい。
CVTは、概してCVTのための最小及び最大間のギヤ比の無限の範囲(infinite range of gear ratios between a minimum and a maximum for the CVT)を有するため、CVTは、特定のエンジン速度においてCVTを損傷し又は低下させる(degrade)ギヤ比を使用し得る。例えば、低いギヤ比は、高いギヤ比よりもより大きなトルクを提供し得る。高いエンジン速度において、低いギヤ比は、CVTを損傷させ又は低下させ得る、大きすぎるトルクを提供し得る。WOTガードは、エンジン速度に基づいて最小ギヤ比を制限することによって、これを防ぐ。
図2Aは、エンジンの毎分回転数(RPM)に対するギヤ比のグラフ200を示す。第1のギヤ比は、第1のギヤ曲線210によって示される。現在の曲線(current curve)220は、現在のWOTガード限界を示す。図2Aで示されるように、エンジンRPMが上昇するにつれ外方へと傾斜する(tapers out)現在の曲線220は、最小ギヤ比が上昇し、且つ、CVTが第2のギヤ比へとシフトし始めることを示す。
現在の曲線220は、特定の状況において過度に制限され得るセーフガードを示す。例えば、より高い標高において、同等のギヤ比及びエンジン速度は、同等の動力又はトルクを生成しない。より高い標高における薄い空気は、空燃比に影響し、エンジンにおいて劣った燃焼を生じさせ、性能を低下させる。同等の量の燃料で混合する薄い空気は、よりリッチな混合を形成する。過度の燃料は、エンジンに低下された動力を生じさせ、且つ、よりラフに走行させる。従って、より高い標高において、現在の曲線220は、必要とされる以上の保護を提供する。言い換えると、エンジンがより低い標高におけるのと同様には駆動し得ないため、最小ギヤ比は、より高い標高において安全に低くされ得る。更に、運転者は、より高い標高において、低下された性能に気付き得る。より低いギヤにおいては、より劣ったトルクが生じ得るため、特に、スタンディングスタート性能が低下する。
変更された曲線230は、変更されたWOTガード限界を示す。より高い標高において、変更された曲線230は、CVTを損傷することなく、より大きなトルク及び/又は性能を可能とする。図2Aに示されるように、変更された曲線230は、より高いエンジン速度において外方に傾斜する。変更された曲線230は、現在の曲線220よりも遅く、第2のギヤへとシフトし始める。
図2Bは、エンジンRPMに対する乗り物の速度のグラフ240を示す。図2Aと類似して、第1のギヤ曲線250は、第1のギヤ比を示す。現在の曲線260は、現在のWOTガード限界を示し、且つ、変更された曲線270は、より高い標高における変更されたWOTガード限界を示す。変更された曲線230に類似して、変更された曲線270は、所定の乗り物の速度のため、より高いエンジン速度を可能とする。
図2Cは、経時的なエンジンRPMのグラフ280を示す。現在の曲線285は、現在のWOTガード限界を示し、且つ、変更された曲線290は、より高い標高における変更されたWOTガード限界を示す。エンジンRPMが、経時的に上昇するにつれ、現在の曲線285は、エンジンRPMの上昇を減速させる(decelerates)。減速が低減された変更された曲線290は、通常より高いエンジンRPMを可能とする。変更された曲線290は、通常より長く保持されるためのより高いエンジンRPMを更に可能とする。
図3Aから図3Cは、低い標高曲線310及び高い標高曲線320を図示するグラフ300、301及び302を示す。図3Bは、低い標高曲線310のみ示し、且つ、図3Cは、高い標高曲線320のみ示す。図3Aは、低い標高曲線310及び高い標高曲線320の両方を示す。低い標高曲線310は、アクティヴなWOTガードを備えた通常の操作を示してもよく、全ての標高において従来的に使用され得る。
低い標高曲線310は、3.4の、現在のギヤ比、例えば第1のギヤで開始する。エンジンRPMが上昇するにつれ、CVTは、3.0のギヤ比、例えば第2のギヤへと移行し始める。0kmの標高において、約149kW(200馬力)が生成され得る。約3000m(10、000フィート)においては、例えば薄い空気のため、約134kW(180馬力)のみが生成される。低い馬力(HP)が生成されるため、トランスミッションは、トランスミッションを損傷することなく、より低いギヤでより長い時間維持する。例えば、第1又は第2のギヤのようなローギヤが、より長い時間保持されてもよい。高い標高曲線320によって示されるように、第2のギヤへの移行は、低い標高曲線310におけるよりも、より高いエンジンRPMにおいて生じる。調整されたWOTガードは、より高い標高のときに、トランスミッションが、より低いギヤで、より長く維持されるのを可能とする。例えば、スタンディングスタートを実行するとき、調整されたWOTガードは、トランスミッションが第1のギヤで、より長く維持されるのを可能とし、より大きなトルクが、より低いギヤにおいて生成されるため、加速を向上させる。
図4は、本願の実施形態に係る、乗り物のセンサー指示値に基づいて乗り物のWOTガードを調整するための方法を示すフローチャート400を示す。410において、センサー指示値が受信される。乗り物100のため、ECU140は、センサー145からセンサー指示値を受信する。センサー指示値は、乗り物100の高度に相当し得る。或いは、センサー指示値は、エンジン110の空燃比に相当してもよい。他の実施形態において、他の性能測定基準がセンサー指示値のために使用されてもよい。
420において、センサー指示値は、センサー値閾値と比較される。閾値は、所定の高度又は標高であって、当該所定の高度又は標高より上で、閾値に至ったときのエンジン性能又は動力が閾値に至らないときのエンジン性能又は動力より低くなるような、エンジン110が顕著な性能低減を生じる所定の高度又は標高に対応してもよい。例えば、3000mにおいて、エンジン110は、約20%の顕著な性能低減を生じ得る。他の実施形態において、高度は、他のパーセントの性能低減に相当し得る。様々な高度閾値に対応する、タイヤ又は性能低減パーセントの範囲のような1より多くの閾値があってもよい。
なお、閾値は、性能低減に基づいた空燃比に相当し得る。例えば、閾値は、空燃比値であって、当該空燃比値より下でエンジン性能が低減される空燃比値に相当し得る。閾値は、例えば3000mにおいて想定されるリッチ混合に相当し得る。更に別の実施形態において、閾値は、他の距離(metrics)に相当し得る。例えば、閾値は、1500mの増分又は任意の他の適した距離に設定され得る。更に別の実施形態において、閾値は、発見的(heuristic)又は先回の運転履歴の学習によって決定されるように動的(dynamic)であってもよい。
430において、閾値に至ったとき、ギヤ比限界は、センサー指示値に基づいて調整される。例えば、センサー指示値は、3000m閾値に到達する、3079mであってもよい。WOTガードは、3000mの標高を構成するように(to account for)調整されてもよい。図5A及び5Bは、本願の実施形態に係る、3000mのための例示的なWOTガード調整を示す。
図5Aにおいて、グラフ500は、メモリ142内に記憶され得る初期のWOTガードの部分を示す。図5Aにおいて、WOTガードはテーブルとして定義されたが、他の実施形態において、WOTガードは、生のデータ、地図、発見的又は任意の他のアルゴリズムとして記憶され得る。図5AにおけるWOTガードは、現在のエンジンRPM及び馬力に基づく。例えば、5000RPM及び149kWにおいて、WOTガードは、ギヤ比を3.4に制限する。
図5Bは、図5Aの初期のWOTガードに基づく、調整されたWOTガードの一部のグラフ550を示す。低下した性能のため、馬力値が調整されてもよく、ギヤ比限界の調整を更に必要とする。例えば、1500m、及び、ここで149kWから低減された134kWにおいて、調整されたWOTガードは、ギヤ比を、3.4ではなく、3.5に制限する。しかしながら、全ての値が調整されなくてもよい。2500RPMにおけるギヤ比は、3.5のままである。
調整は、メモリ142に記憶される分離されたテーブルであってもよい。メモリ142は、複数の閾値に相当する、複数の調整されたテーブルを記憶してもよい。或いは、調整は、動的に計算されてもよい。例えば、WOTガード限界は、標高又は空燃比のような現在のセンサー指示値に基づいて、連続的に調整されてもよい。こうした実施形態において、閾値は、同様に動的であってもよく、全く使用されなくてもよい。
当然のことながら、当業者は、ここで開示された例示と共に記載された様々な例示的論理ブロック、モジュール及びアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア又は両方の組合せとして実現され得ることを理解する。更に、本願は、プロセッサ又はコンピュータに特定の機能を行わせ又は実行させる機械可読媒体において具現化することができる。
ハードウェア及びソフトウェアのこの互換性を明確に示すため、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路又はステップが、概してそれらの機能性について上述されてきた。こうした機能は、特定の用途及び全体のシステムにおいて与えられる設計制約によって、ハードウェア又はソフトウェアとして実現される。当業者は、説明された機能性をそれぞれの特定の用途のため、様々な方法で実現することができるが、こうした実施形態の決定は、説明された装置及び方法の範囲からの逸脱を生じさせるものとして解釈されるべきではない。
本明細書で開示される例と共に説明された様々な例示的な論理ブロック、ユニット、モジュール及び回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)又は他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲート又はトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア要素、或いは、本明細書で記載した機能を実行するように設計された任意のこれらの組合せによって実現され又は実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、その他、プロセッサは、従来の任意のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又はステートマシンであってもよい。プロセッサは、コンピューティング装置の組合せとして実現されてもよく、例えば、DSP及びマイクロプロセッサ、DSPコアと協働する1又は複数のマイクロプロセッサ、或いは、任意の他のこうした構成の組合せであってもよい。
方法のステップ又は本明細書において開示された例と共に説明されたアルゴリズムは、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール、又は、その2つの組合せで直接的に具現化されてもよい。方法又はアルゴリズムのステップは、例で提供されたのとは別の順序(order)で実行されてもよい。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバルディスク、CD−ROM、又は技術的に公知の記憶媒体の任意の他の形式に位置してもよい。例示的な記憶媒体は、プロセッサが情報を記憶媒体から読み出せ且つ記憶媒体に書き込めるようにプロセッサに接続される。或いは、記憶媒体は、プロセッサと一体化されてもよい。プロセッサ及び記憶媒体は、特定用途向け集積回路(ASIC)内に位置してもよい。ASICは、ワイヤレスモデム内に位置してもよい。或いは、プロセッサ及び記憶媒体は、ワイヤレスモデム内の個別の要素(discrete component)内に位置してもよい。
開示された例の前述の記載は、任意の当事者が開示された方法及び装置を作り又は使用するために提供された。これらの例の様々な変形例は、当業者に容易に明らかとなり、ここで定義された原理は、開示された方法及び装置の精神又は範囲から逸脱することなく、他の例に適用される。開示された実施形態は、全ての態様において例示にすぎないものとしてみなされるものであり、限定されるものではなく、従って、適用の範囲は、前述の記載によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の均等の意味及び範囲内からの全ての変更は、範囲内に包含される。
100 乗り物
110 エンジン
120 トランスミッション
130 車輪
140 ECU
142 メモリ
145 センサー

Claims (20)

  1. 乗り物のトランスミッションを制御するためのシステムであって、
    ギヤ比を変更可能なトランスミッションと、
    該トランスミッションに接続され且つエンジン速度及びエンジン出力を有するエンジンと、
    前記乗り物の高度を検知するための高度センサーと、
    前記エンジン速度及び前記エンジン出力に基づいたギヤ比限界と高度であって当該高度より高い高度において前記エンジンのエンジン性能が低下する高度に相当する所定の高度とを記憶するためのメモリと、
    前記高度が前記所定の高度を越えたときに、前記高度を受信し且つ前記高度に基づいて前記ギヤ比限界を調整するように構成されたプロセッサと、を具備するシステム。
  2. 前記プロセッサは、前記トランスミッションがローギヤをより長い時間保持することができるように、前記ギヤ比限界を低くすることによって前記ギヤ比限界を調整する請求項1に記載のシステム。
  3. 前記メモリが、ギヤ比限界値、エンジン速度値及びエンジン出力値を有するテーブルに前記ギヤ比限界を記憶する請求項1に記載のシステム。
  4. 前記プロセッサが前記ギヤ比限界値及び前記エンジン出力値を調整することによって前記ギヤ比限界を調整する請求項3に記載のシステム。
  5. 前記プロセッサが前記ギヤ比限界を連続的に調整する請求項1に記載のシステム。
  6. 前記プロセッサが前記所定の高度を動的に計算する請求項1に記載のシステム。
  7. 乗り物のトランスミッションを制御するためのシステムであって、
    ギヤ比を変更可能なトランスミッションと、
    該トランスミッションに接続され且つエンジン速度、エンジン出力及び空燃比を有するエンジンと、
    前記空燃比を検知するためのセンサーと、
    前記エンジン速度及び前記エンジン出力に基づいたギヤ比限界と空燃比値であって当該空燃比値より低い空燃比値において前記エンジンのエンジン性能が低下する空燃比値に相当する空燃比閾値とを記憶するためのメモリと、
    前記空燃比が前記空燃比閾値に至ったときに、前記空燃比を受信し且つ前記空燃比に基づいて前記ギヤ比限界を調整するように構成されたプロセッサと、を具備するシステム。
  8. 前記プロセッサは、前記トランスミッションがより長い時間ローギヤを保持できるように、前記ギヤ比限界を低くすることによって前記ギヤ比限界を調整する請求項7に記載のシステム。
  9. 前記メモリがギヤ比限界値、エンジン速度値及びエンジン出力値を有するテーブルに前記ギヤ比限界を記憶する請求項7に記載のシステム。
  10. 前記プロセッサが、前記ギヤ比限界値及び前記エンジン出力値を調整することによって前記ギヤ比限界を調整する請求項9に記載のシステム。
  11. 前記プロセッサが、前記ギヤ比限界を連続的に調整する請求項7に記載のシステム。
  12. 前記プロセッサが、前記空燃比閾値を動的に計算する請求項7に記載のシステム。
  13. 乗り物のトランスミッションを制御するための方法であって、
    前記乗り物のエンジンのエンジン速度及びエンジン出力に基づいて、前記乗り物のトランスミッションを制限するためのギヤ比限界を記憶するためのメモリを提供することと、
    前記乗り物のセンサーからセンサー値を受信することと、
    前記センサー値を、前記メモリに記憶されたセンサー値閾値であって前記エンジンのエンジン性能の低下に相当するセンサー値閾値と、比較することと、
    前記センサー値閾値に到達したときに、前記センサー値に基づいてギヤ比限界を調整することと、を含む方法。
  14. 前記センサーが高度センサーであり、前記センサー値が前記乗り物の高度である請求項13に記載の方法。
  15. 前記センサーが空燃比センサーであり、前記センサー値が前記エンジンの空燃比である請求項13に記載の方法。
  16. 前記ギヤ比限界を調整することは、ローギヤがより長い時間保持され得るように前記ギヤ比限界を低くすることを更に含む請求項13に記載の方法。
  17. 前記メモリが、ギヤ比限界値、エンジン速度値及びエンジン出力値のテーブルにおいて前記ギヤ比限界を記憶し、且つ、
    前記ギヤ比限界を調整することが、前記テーブルにおける前記ギヤ比限界値及び前記エンジン出力値を調整することを更に含む請求項13に記載の方法。
  18. 前記ギヤ比限界を調整することが、前記ギヤ比限界を連続的に調整することを更に含む請求項13に記載の方法。
  19. 前記ギヤ比限界を調整することが、運転履歴に基づいて前記ギヤ比限界を調整することを更に含む請求項13に記載の方法。
  20. 前記センサー値閾値を動的に計算することを更に含む請求項13に記載の方法。
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