JP2016505432A - ハイブリッド自動車の熱機関の始動を監視／制御するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの電気的なエンジン（２）を備えるハイブリッド自動車の熱機関（１）の始動を監視／制御するための方法に関し、当該方法は、始動バッテリ（４）を使用して熱機関を始動させるための疑似シークエンスを開始させるステップ、始動バッテリの端子にわたる所与の電流強度及び電圧を含んで、始動バッテリ（４）の少なくとも１つのパラメータの時間にわたる変動を測定しかつ記録するステップ、及び、所与の時間間隔において熱機関を始動させるために要求される能力の有無とともに、パラメータの時間にわたる変動が始動バッテリ（４）の状態を定義する所定の値に到達するか否かを検出するステップを含む、方法。【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド自動車において使用される燃焼エンジンを始動させるための方法及び装置の分野に関する。

ハイブリッド自動車は、車輪の前車軸アセンブリ上又は後ろ車軸アセンブリ上に位置決めされる、燃焼エンジン及び少なくとも１つの電気モーターを備える。例えば、例示のために、１つの電気モーターが、ハイブリッド自動車の各々の後ろの車輪上に位置決めされ得る。

電気モーターは、概して、都会のエリアでハイブリッド自動車を駆動することが企図され、かつ燃焼エンジンは、概して、都会のエリアの外側でハイブリッド自動車を駆動することが企図される。

ハイブリッド自動車は、また文字通り推進モードとして知られる、様々な作動モードを使用して推進され得る。

自動車を推進するために必要な力の全てを提供するために、電気モーター又は複数の電気モーターが使用される、第１の作動モード、自動車を推進するために必要な力の全てを提供するために、燃焼エンジンだけが使用される、第２の作動モード、及び自動車を推進するために必要な力の全てを提供するために、電気モーター又は複数の電気モーター及び燃焼エンジンが使用される、第３の作動モードが存在する。

ハイブリッド自動車は、これらの様々な作動モードを可能にし、かつ燃焼エンジン及び電気モーター又は複数の電気モーターを作動することが企図される、電気アーキテクチャを有する。

電子制御ユニットＥＣＵは、特に、自動車のパラメータにしたがってＣＡＮ多重バスを介して、燃焼エンジン、１以上の電気モーター、及びセミオーチマティックギアボックス（ＳＡＧＢ）又はオートマティックギアボックス（ＡＧＢ）の作動を制御する。

電子制御ユニットＥＣＵは、推進モードにおいて車輪に駆動トルクを伝達すること、及び電気モーターのバッテリを再充電するために、かみ合い結合手段を介して、制動トルクを車輪から電気モーター又は複数の電気モーターに伝達することを可能にする。

電気制御ユニットＥＣＵによって考慮される自動車のパラメータは、センサによって測定され、かつ自動車の動作に関係し得る。

例えば、自動車のパラメータは、自動車の速度、ハンドルの角度、車輪の速度、ＥＳＰ又はＡＢＳ制動システムである。

現在のハイブリッド自動車において現れる１つの問題は、燃焼エンジンの始動である。

燃焼エンジンの始動は、始動モーター又はオルタネータスターターに電力供給する、１２ボルトの補助バッテリなどの、始動バッテリの状態と関連する。

始動バッテリが貧弱な状態又はショート状態にある場合、それはもはや燃焼エンジンのスターター又はオルタネータスターターを始動させるために必要な電流を配送しない。

それが起きる場合、ハイブリッド自動車の作動の第１のモードと第２のモードとの間の切り替えを行うことはできない。

さらに、バッテリのこの不具合状態が生み出し得る、４．５ボルト以下の搭載網の電圧降下は、電気制御ユニットＥＣＵが再設定されることをもたらす。

電気制御ユニットＥＣＵのこの再設定は、これらの電気制御ユニットＥＣＵによって作動される、電気パワーステアリングの喪失をもたらし得、それ故、運転手によるハイブリッド自動車の動作の制御の喪失をもたらし得る。

この問題に対処するために、特定のハイブリッド自動車は、主要な始動バッテリ及び交換用始動バッテリを備え、主要な始動バッテリは、不具合が生じた場合に交換され、この装置は、ハイブリッド自動車の動作にわたる制御を維持し続けることを可能にする。

しかしながら、この解決法は、２つの始動バッテリを使用し、それは高価であり、かつ交換用バッテリのために自動車上に付加的な空間が提供されることを必要とする。

その文脈において、本発明の目的は、本明細書の中において上述された制限のうちの少なくとも１つを免れる、ハイブリッド自動車のための方法及び装置を提案することである。

少なくとも１つの電気モーターを備えるハイブリッド自動車の燃焼エンジンの始動を指示命令しかつ制御するための方法は、以下のものから成るステップを提示することを特徴とする。すなわち、
‐ 始動バッテリを使用して燃焼エンジンを始動する、疑似始動シークエンスを開始すること、
‐ 始動バッテリの端子にわたる所与の電流強度及び所与の電圧を含む、始動バッテリの少なくとも１つのパラメータの、時間に関する漸次的変化を測定しかつ記録すること、
‐ パラメータ又は複数のパラメータの時間に関する漸次的変化が、所与の時間間隔にわたり、始動バッテリが燃焼エンジンを始動する能力を有するか又は有していないかの、始動バッテリの能力の状態を定義する所定値に到達するか否かを検出すること、
‐ 始動バッテリの状態が始動バッテリの能力ありと検出された場合、始動バッテリを使用して燃焼エンジンを始動させること、
‐ 始動バッテリの状態が始動バッテリの能力ありと検出されない場合、電気モーターがハイブリッド自動車を推進するために使用されることを可能にし、かつ始動バッテリがその能力を有していないことを運転手に警告することである。

疑似始動シークエンスを開始することは、ハイブリッド自動車の電気モーターが作動されている間に実行される。

疑似始動シークエンスを開始することは、ハイブリッド自動車の電気モーターがスイッチオフされている間に実行される。

始動バッテリの能力の状態を検出するステップは、３００ミリ秒未満の時間で実行される。

始動バッテリの能力の状態は、１００ミリ秒から２００ミリ秒の間の数百アンペアの電流強度の増加、及び１〜数ボルト以下の電圧降下によって定義される。

始動バッテリの能力の状態は、２００ミリ秒未満の時間における、電流強度が少なくとも８００アンペアに到達し、１２．８ボルトからの電圧降下が３．８ボルト未満であることによって定義される。

発明はまた、全て主要な電気制御ユニットによって作動される、燃焼エンジン、少なくとも１つの電気モーター、始動モーターなどの燃焼エンジンの始動手段、始動バッテリを備えるハイブリッド自動車の燃焼エンジンの始動を指示命令及び制御するための装置に関連し、主要な電気制御ユニットは以下のことを可能にする。すなわち、
‐ 始動バッテリによって電力供給される始動手段によって燃焼エンジンを始動する疑似始動シークエンスを開始し、
‐ 始動バッテリの端子にわたる所与の電流強度及び所与の電圧を含む、始動バッテリの少なくとも１つのパラメータの、時間に関する漸次的変化を測定しかつ記録し、
‐ パラメータ又は複数のパラメータの時間に関する漸次的変化が、所与の時間間隔にわたり、始動バッテリが燃焼エンジンを始動する能力を有するか又は有していないかの、始動バッテリの能力の状態を定義する所定値に到達するか否かを検出し、
‐ 始動バッテリの状態が始動バッテリの能力ありと検出された場合、始動バッテリを使用して燃焼エンジンを始動させること、
‐ 始動バッテリの状態が始動バッテリの能力ありと検出されない場合、電気モーターがハイブリッド自動車を推進するために使用されることを可能にし、かつ検出された始動バッテリの状態が始動バッテリの能力なしであると運転手に警告することである。

有利なことには、指示命令及び制御装置は、セミオートマティックギアボックス（ＳＡＧＢ）、又はオートマティックギアボックス（ＡＧＢ）を備える。

主要な電気制御ユニットは、始動バッテリの状態が始動バッテリの能力ありと検出されない場合、かつ自動車が電気モーターによって推進されている場合、ギアボックスの係合の前に燃焼エンジンを始動させることを可能にする。

始動バッテリは、１２ボルトの補助バッテリである。

装置は、自動車の中に格納され、主要な電気制御ユニットに接続され、かつ運転手に自動車の作動のモードを注意喚起する、表示手段を備える。

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら、完全に非限定的な表現である本明細書の中のこれ以後に含まれる説明によって、明らかになるであろう。

‐ 図１は、本発明による、ハイブリッド自動車の電気的なアーキテクチャを概略的に描いている。 ‐ 図２及び図３は、２つの異なる時間スケールを伴って、燃焼エンジンが始動される場合の、電圧及び電流の時間に関する同じ漸次的変化をグラフによって描いている。 ‐ 図２及び図３は、２つの異なる時間スケールを伴って、燃焼エンジンが始動される場合の、電圧及び電流の時間に関する同じ漸次的変化をグラフによって描いている。 ‐ 図４及び図５は、本発明による、ハイブリッド自動車の燃焼エンジンを始動させる方法を概略的に描いている。 ‐ 図４及び図５は、本発明による、ハイブリッド自動車の燃焼エンジンを始動させる方法を概略的に描いている。

図１の中において描かれているように、本発明による、ハイブリッド自動車の燃焼エンジンの始動を可能にする装置は、燃焼エンジン１、１以上の電気モーター２、始動モーター又はオルタネータスターターなどの燃焼エンジン１を始動する手段３、１２ボルトの補助バッテリ若しくは１２ボルトを得るために電気モーターの高電圧バッテリの要素から成る群などの始動バッテリ４であって、始動手段３に接続される、始動バッテリ４、及びセミオートマティックギアボックス（ＳＡＧＢ）又はオートマティックギアボックス（ＡＧＢ）５を備える。

主要な電気制御ユニットＥＣＵ６（又はデュアルモードスーパーバイザー）は、ＣＡＮ多重バス、並びに燃焼エンジン１及び電気モーター若しくは複数の電気モーター２の電気制御ユニットを介して、これらの要素の作動を制御する。

かみ合い結合手段８は、主要な電気制御ユニット６によって制御される、電気モーターインバータ９によって作動される。

主要な電気制御ユニット６はまた、モーターを冷却するためのシステム１０を制御する。

スクリーン及び人間‐機械インターフェースＭＭＩを使用する、視覚的な表示手段などの表示手段７は、自動車の中に格納されかつ主要な電気制御ユニット６に接続される。

それは、運転手が、ハイブリッド自動車を推進するために使用されている作動のモードに対して注意喚起されることを可能にする。

図２及び図３は、２つの異なる時間スケールを伴って、燃焼エンジンの始動の間の電圧及び電流の時間に関する同じ漸次的変化を、グラフで示しているが、図３の中の時間スケールは図２の中よりも大きい。

図２及び図３の曲線から、ハイブリッド自動車の燃焼エンジン１が始動する場合に、始動バッテリ４の端子における電流の突入が存在することが見られ得る。

図２及び図３の中において、２００ミリ秒より少ない時間での電流の強い増加によって、電流の突入が示されており、それは、０から８００アンペアまでの図２及び図３の曲線Ａにおける電流のジャンプであり、一方、同じ時間ｔにわたり、電圧降下は１２．８ボルトから９ボルトであることが曲線Ｂにおいて示されている。

電流のこの突入は、燃焼エンジン１が、始動バッテリ４によって電力供給される始動手段３を使用して、始動され得ることを意味している。そのような場合、始動バッテリ４は能力を有していると言われる。

これらの値の範囲は、例示のためだけに与えられており、かつ使用される燃焼エンジン、スターター、及び始動バッテリに依存する。

それ故、本発明は、ハイブリッド自動車の燃焼エンジンの始動を実行する前に、２、３百ミリ秒より少ない時間の疑似始動シークエンスの間に、２、３百アンペアの電流の増加及び１〜数ボルトの電圧降下が観察されることを証明できる。

図４の中において示されるように、第１のステップ１’においてハイブリッド自動車を始動するために運転手はスイッチオンし、それは、第２のステップ２’において開始される始動バッテリ２によって電力供給される始動手段３を使用して、燃焼エンジン１を始動する疑似始動シークエンスをもたらす。

始動バッテリ４の端子における電流の突入は、第３のステップ３’において主要な電気制御ユニット６によって検出される場合、そのとき、始動バッテリ４は能力を有し、かつ始動シークエンスが有効化される。

その後、主要な電気制御ユニット６は、第４のステップ４’において、燃焼エンジン１を使用してハイブリッド自動車の作動のモードを可能にする。

もしそうでなければ、ステップ５’において、電流の突入が始動バッテリ４の端子において検出されなければ、そのとき、始動バッテリ４は能力を有さず、主要な電気制御ユニット６は、燃焼エンジン１を使用したハイブリッド自動車の作動モードを許可せず、かつハイブリッド自動車は、電気モーター又は複数の電気モーター２によってのみ推進される。

表示手段７は、燃焼エンジン１が使用されないという警告メッセージを運転手に送る。それ故、運転手は、始動バッテリ４が能力を有さないという事実に対して注意喚起される。

第６のステップ６’において、ブレーキペダル上の圧力、及び「始動」ボタン上の圧力が考慮される。

第７のステップ７’において、燃焼エンジン１を始動するための始動シークエンスは、主要な電気制御ユニット６によって有効化される。

第８のステップ８’において、燃焼エンジン１は回転しており、かつセミオートマティックギアボックス５が係合される。

第９のステップ９’において、表示手段７は、燃焼エンジン１の作動モードが使用されることを運転手に示す。

第１０のステップ１０’において、ハイブリッド自動車は、燃焼エンジン１の動作の下に推進される。

本発明による方法はまた、ハイブリッド自動車が、燃焼エンジン１の作動によって推進されており、かつ第１０のステップ１０’の間に実現される時間から、図５の中において示されている。

第１１のステップ１１’において、モードを変える要求は、燃焼エンジン１から電気モーター又は複数の電気モーター２へ切り替えるために、運転手によって出される。

第１３のステップ１３’において、モードを変える条件が全て満たされる場合、その後、第１４のステップ１４’において、主要な電気制御ユニット６は、燃焼エンジン１を停止することと、ギアボックスをニュートラルに位置決めすることとを指示命令及び確認する。電気モーター又は複数の電気モーター２は回転しており、かつかみ合い結合手段が係合される。

もしそうでなければ、作動のモードを変化させるための条件が全てにおいては満たされない場合、ハイブリッド自動車は、燃焼エンジン１によってのみ推進され、かつ表示手段７は、第１２のステップ１２’において、燃焼エンジン１のみが自動車を推進するために使用され得ることを運転手に表示する。

第１５のステップ１５’において、自動車は、電気モータ又は複数の電気モーターによって推進される。

第１６のステップ１６’において、電気モーター２を使用する作動のモードを、燃焼エンジン１を使用する作動のモードへ変化させる要求は、運転手によって出される。

第１７のステップ１７’において、燃焼エンジン１を始動する疑似始動シークエンスが、開始される。

第１８のステップ１８’において、主要な電気制御ユニット６は、始動バッテリ４の状態を測定及び記録し、かつ始動シークエンスが有効であるか否かを決定するために、始動バッテリ４が能力を有しているか否かを検出する。

第１９のステップ１９’において、主要な電気制御ユニット６は、始動バッテリが能力を有していないので電気モーター２を使用するモードのみが可能であるという事実を、運転手に注意喚起するメッセージを表示手段７に送る。

その場合、ハイブリッド自動車は、電気モーター又は複数の電気モーターのみによって推進され、かつ当該方法は第１５のステップ１５’へ一巡して戻る。

第２０のステップ２０’において、始動シークエンスは、主要な電気制御ユニット６によって有効化される。

第２１のステップ２１’において、主要な電気制御ユニット６は、表示手段７を介して、自動車が燃焼エンジン１を使用して推進されているという事実を、運転手に注意喚起するメッセージを運転手に送る。

ハイブリッド自動車は、燃焼エンジン１のみによって推進され、かつ本発明による方法は、第１０のステップ１０’へ一巡して戻る。

それ故、本発明は、始動バッテリの状態を測定することによって、このバッテリの任意の脱水又は非作動を運転手に警告することが可能であり、その脱水又は非作動が、ハイブリッド自動車を推進する燃焼エンジン及び電気モーター又は複数の電気モータの作動を支配する電気制御ユニットが再始動することを可能にし、それは、運転手がハイブリッド自動車の動作の制御の喪失のリスクを伴ってのことである。

そのような状況において、本発明による方法は、電気モーター又は複数の電気モーターの作動を認可し、かつ、自動車が停止されている場合か、又は自動車が電気モーター又は複数の電気モーターによって推進されている間のいずれかに、始動バッテリを使用して始動することを防止することを可能にする。

始動バッテリの状態における変動は、２、３百ミリ秒のオーダーの時間にわたり測定される。それ故、それは運転手が感知することができず、又は自動車を制御している運転手をわずらわせることがない。

始動方法はまた、燃焼エンジン及び電気モーターの両方を使用する、ハイブリッド自動車の第３の作動モードにしたがって、電気モーター又は複数の電気モーターを動かし続けている間に、燃焼エンジンを始動するために使用することもできる。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの電気モーター（２）を備えるハイブリッド自動車の燃焼エンジン（１）の始動を指示命令及び制御するための方法であって、
   始動バッテリ（４）を使用して前記燃焼エンジン（１）を始動する疑似始動シークエンスを開始するステップ、
   前記始動バッテリの端子にわたる所与の電流強度及び所与の電圧を含む、前記始動バッテリ（４）の少なくとも１つのパラメータの、時間に関する漸次的変化を測定しかつ記録するステップ、
   所与の時間間隔にわたり、前記燃焼エンジン（１）を始動する能力を有するか又は有していないかの、前記始動バッテリ（４）の前記能力の状態を定義する所定値に、前記パラメータ又は複数のパラメータの時間に関する漸次的変化が到達するか否かを検出するステップ、
   前記始動バッテリ（４）の前記状態が前記始動バッテリ（４）の能力ありと検出された場合、前記始動バッテリ（４）を使用して前記燃焼エンジン（１）を始動させるステップ、
   前記始動バッテリ（４）の前記状態が前記始動バッテリ（４）の能力ありと検出されない場合、前記電気モーター（２）が前記ハイブリッド自動車を推進するために使用されることを可能にし、かつ前記始動バッテリ（４）の検出された状態が前記始動バッテリの能力なしであると運転手に警告するステップを含むことを特徴とする、方法。
2. 前記疑似始動シークエンスを開始することは、前記ハイブリッド自動車の前記電気モーター（２）が作動している間に実行される、請求項１に記載の指示命令及び制御するための方法。
3. 前記疑似始動シークエンスを開始することは、前記ハイブリッド自動車の前記電気モーター（２）がスイッチオフされている間に実行される、請求項１に記載の指示命令及び制御するための方法。
4. 前記始動バッテリ（４）の前記能力の状態を検出する前記ステップは、３００ミリ秒未満の時間において実行される、請求項１から３のいずれか一項に記載の指示命令及び制御するための方法。
5. 前記始動バッテリ（４）の前記能力の状態は、１００ミリ秒から２００ミリ秒の間における、数百アンペアの電流強度の増加、及び１〜数ボルト以下の電圧降下によって定義される、請求項１から４のいずれか一項に記載の指示命令及び制御するための方法。
6. 前記始動バッテリ（４）の前記能力の状態は、２００ミリ秒未満の時間において、電流強度が少なくとも８００アンペアに到達し、１２．８ボルトからの電圧降下が３．８ボルト未満であることによって定義される、請求項１から５のいずれか一項に記載の指示命令及び制御するための方法。
7. 全て主要な電気制御ユニット（６）によって作動される、燃焼エンジン（１）、少なくとも１つの電気モーター（２）、始動モーターなどの前記燃焼エンジン（１）の始動手段（３）、始動バッテリ（４）を備えるハイブリッド自動車の前記燃焼エンジン（１）の始動を指示命令及び制御するための装置であって、前記主要な電気制御ユニット（６）は、
   前記始動バッテリ（４）によって電力供給される前記始動手段（３）によって、前記燃焼エンジン（１）を始動する疑似始動シークエンスを開始し、
   前記始動バッテリの端子にわたる所与の電流強度及び所与の電圧を含む、前記始動バッテリ（４）の少なくとも１つのパラメータの、時間に関する漸次的変化を測定しかつ記録し、
   所与の時間間隔にわたり、前記始動バッテリ（４）が前記燃焼エンジン（１）を始動する能力を有するか又は有していないかの、前記始動バッテリ（４）の前記能力の状態を定義する所定値に、前記パラメータ又は複数のパラメータの時間に関する漸次的変化が到達するか否かを検出し、
   前記始動バッテリ（４）の前記状態が前記始動バッテリ（４）の能力ありと検出された場合、前記始動バッテリ（４）を使用して前記燃焼エンジン（１）を始動させ、
   前記始動バッテリ（４）の前記状態が前記始動バッテリ（４）の能力ありと検出されない場合、前記電気モーター（２）が前記ハイブリッド自動車を推進するために使用されることを可能にし、かつ前記始動バッテリ（４）の検出された状態が前記始動バッテリの能力なしであると運転手に警告することを可能にすることを特徴とする、指示命令及び制御するための装置。
8. セミオートマティックギアボックス（ＳＡＧＢ）又はオートマティックギアボックス（ＡＧＢ）を備え、前記主要な電気制御ユニット（６）は、前記始動バッテリ（４）の状態が前記始動バッテリ（４）の能力ありと検出されない場合、かつ前記自動車が前記電気モーター（２）によって推進されている場合、前記ギアボックスの係合の前に、前記燃焼エンジン（１）の前記始動を可能にすることを特徴とする、請求項７に記載の指示命令及び制御するための装置。
9. 前記始動バッテリ（４）は、１２ボルトの補助バッテリであることを特徴とする、請求項７又は８に記載の指示命令及び制御するための装置。
10. 前記装置は、前記自動車の中に格納され、前記主要な電気制御ユニット（６）に接続され、かつ前記自動車の作動のモードを前記運転手に注意喚起する表示手段（７）を備えることを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載の指示命令及び制御するための装置。
    

Images