JP2018521902A - 熱機関の予測始動方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも熱機関と、電気トラクションマシンと、少なくとも前記トラクションマシンのみが車両のトラクションを供給して前記熱機関は停止している初期状態と、少なくとも前記熱機関がトラクションを供給する目標状態とを有し、駆動力を車両の車輪に伝達する自動変速機と、を備えたハイブリッドパワートレインの熱機関の予測始動方法。本方法は、熱機関の始動を必要としない初期状態と熱機関の始動を必要とする目標状態との間でドライブトレインの状態が移行する前に、車両の前後加速度（A_longi）と始動時間（T_dem_Mth）とに応じて熱機関に対して予測始動要求（Mth_allume_req）を送信する。

Description

本発明は、少なくとも熱機関及び電気トラクションマシンと、車両の車輪と連結された自動変速機とを備えるハイブリッドパワートレイン制御に関する。具体的には、本発明は、少なくとも熱機関、トラクションマシン、及び、少なくとも電気トラクションマシンが車両自身のトラクションを供給する一方熱機関が停止しているドライブトレインの初期状態と少なくとも熱機関がトラクションを提供する別の状態とにおいて、車両の車輪に動力を伝達する自動変速機、を備えるハイブリッドパワートレインの熱機関の予測始動方法に関する。

自動変速機を備えた自動車両のパワートレインは、車両の減速機、カプラ、及びパワーモジュールにより規定される複数のドライブトレイン状態（ＥＣＣ）を有する。変速制御システムの目的の１つは、走行条件に関わらず、あらゆる状況においてパワートレインを最適なドライブトレイン状態にすることである。このような所望の挙動を提供するための制御上の制約には、音振（又はＮＶＨ。即ち、騒音（Noise）、振動（Vibration）、苛酷さ（Harshness））の抑制や、機械部品の信頼限界、及びパフォーマンス（加速準備、運転者の要求等）の最適化が挙げられる。また、熱機関を含む少なくとも２つの動力源を有するハイブリッド車両にあっては、通常、燃費を抑えるために、ドライブトレインが熱機関を必要としない状態や、該熱機関を停止させた状態を有している。

ドライブトレインは停止状態から車両のトラクションを提供して加速要求を満たすための状態に移行しようとする際、直ぐには始動しない。即ち、次の目標となる状態の選択から熱機関を利用可能な状態となるまでの間には、熱機関の始動時間による遅れが生じる。

図１は、車速を関数として、同一の変速機における、ドライブトレイン状態間の最大駆動力の範囲の一般的な違いを示す。この例にあっては、車輪で利用可能な駆動力は、第２の熱的（ハイブリッド）状態ＥＣＣ２に比して、熱機関を動力源として必要としない第１の状態（電動ドライブトレイン状態（ＥＣＣ１））において非常に小さい。しかしながら、ＥＣＣ２状態は、ＥＣＣ１により得られる車両の発進速度を超えた速度においてのみ利用可能なものであり、別言すれば、ストールすることなく熱機関を車輪に連結できる場合にのみ利用可能である。一方、電気由来の最大駆動力（ＺＥＶ）を車輪に供給するＥＣＣ１状態では、ハイブリッド（熱）モードにおけるパワートレインの最大駆動力の範囲全体をカバーできない。

車輪へのトルク要求の増加に応じて電気的状態からハイブリッド又は熱的状態への移行が開始されても、熱機関はすぐには始動しない。そのために上記移行にかかる時間が長くなると、新たな状態を達成するには車速が高過ぎるため、新たな状態における信頼限界を超える虞がある。これにより、ドライバの要求トルクを提供するのにも同じだけ遅れが発生する。

米国特許公報第７，４０７，０２６号では、熱機関の始動を必要とするドライブトレインの状態変化を見越して、熱機関に対して予測始動命令を送信する方法を開示する。かかる方法は、エンジン（機関）が始動するであろう瞬間において、熱機関を用いることなく車輪で利用可能な駆動力を算出する処理を含む。そして、算出された利用可能な駆動力を、一定値と仮定した車輪の要求駆動力と比較する。

上記方法は、変速機の有する電気ドライブトレインの状態が１つでない限り用いることができない。さらに、本方法は、その状態における電動機出力の変動を一切許容しない。かかる場合であっても、要求があったときは熱機関を始動させるが、ハイブリッド又は熱的状態の選択から熱機関への移行及び車輪で要求されるトルクの供給までの遅延を最小化することができない。

本発明は、上記目的を達成するためのものである。

上記目的を達成するため、本発明にあっては、熱機関を始動させる必要のない初期状態と前記熱機関の始動を必要とする目標状態との間の各移行の前に、車両の前後加速度に基づいて熱機関に予測始動要求を送信する。本方法は、必要な始動時間を確保可能な熱機関の始動予測時における非熱的又は非ハイブリッド状態において車輪で利用可能な駆動力の算出と、該算出された駆動力と車輪で要求される目標駆動力との比較と、に基づく。

好ましくは、熱機関を始動させるための予測始動要求に必要な条件は、エンジン（機関）が停止していること、かつ、パワートレインが、ドライバ及び／又は速度制御部といったドライバアシストシステムからの要求に応じて、車輪で要求される目標駆動力を満たすことができないこと、である。本方法は、パワートレインが熱機関を必要としない少なくとも１つのドライブトレイン状態とエンジンの始動を必要とする少なくとも１つのドライブトレイン状態とを有する自動変速機を備える、あらゆるハイブリッド車両に用いることができる。

本発明は、本発明を限定しない実施例に関する以下の説明を、図面と共に精査することにより、より容易に理解することができるであろう。

２つのドライブトレイン状態（ＺＥＶ、熱又はハイブリッド）の違いを示す図である。 本手法を示すフローチャートである。 本手法を示す第１のサブフローチャートＦ１である。 本手法を示す第２のサブフローチャートＦ２である。

図２は、本方法の第１フェーズＦ１において、予測最大駆動力の算出に用いられる全データを示す：
・V_veh：車速
・P_max_ECC_1〜P_max_ECC_X：ドライブトレインの非熱的又はハイブリッド状態ＥＣＣ１からＥＣＣＸにおいて利用可能な最大出力
・A_longi：車両の前後加速度
・T_dem_Mth：熱機関の始動時間。主に該熱機関の温度の関数として変化する値であり、例えば冷却水温度に基づいて推定される。

各状態における予測最大駆動力F_max_ant_1〜F_max_ ant_Xは、第１ステップＦ１で算出される。算出された値は、車輪で要求される目標駆動力F_cible、熱機関の状態Mth_etat（停止又は稼働中）と共に第２ステップＦ２において用いられる。なお、車輪の目標駆動力F_cibleは、熱機関の始動までは一定であるものと仮定する。ステップＦ２は、熱機関の予測始動要求Mth_allume_reqを算出する。

本方法は、少なくとも１つの熱機関と、電気トラクションマシンと、少なくとも該電気トラクションマシンが車両トラクションを供給する一方熱機関は始動しない初期状態及び熱機関がトラクション出力を供給する他の目標状態において、熱機関及び／又は電動機の出力を車両の車輪へ伝達する自動変速機と、を備えたハイブリッドパワートレインにおいて、熱機関の始動の予測を可能にする。

図３は第１ステップＦ１を詳細に示す。本ステップでは、ドライブトレインの各状態Ｘに対し、その状態における最大駆動力P_max_ECC_Xと、エンジン（機関）の実始動時における予測車速V_antとに基づき、車輪での最大出力F_max_calc_Xが算出される。予測車速V_antは、熱機関始動後に到達する推定車速V_ant_calcに基づいて算出され、該推定車速は、熱機関の始動前における推定車速ゲインV_deltaに基づいて推測される。

予測車速（V_ant）は、上段の推定車速（V_ant_calc）及び較正最小車速（V_min_sat）のうちの大きい方の値に等しい。

車速ゲイン（V_delta）は、前後加速度（A_longi）及び熱機関の始動時間（T_dem_Mth）に基づき推定される。

サブステップＦ１における種々の演算は以下の通りである：
ａ）前後加速度A_longi及び熱機関の始動時間T_dem_Mthに基づく熱機関始動中の推定車速ゲインV_deltaの算出： V_delta＝A_longi＊T_dem_Mth；
ｂ）推定車速ゲインV_delta及び車速V_vehに基づく熱機関始動後に到達する推定車速V_ant_calcの算出： V_ant_calc＝V_delta＋V_veh；
ｃ）較正最小車速V_min_sat及びV_ant_calcに基づく飽和推定車速V_antの算出： V_ant＝MAX(V_min_sat; V_ant_calc)；
ｄ）各状態１〜Ｘに対し、最大駆動力P_max_X及び飽和予測車速V_antに基づく車輪の最大出力F_max_calc_Xの算出： F_max_calc_X＝P_max_X／V_ant；
ｅ）各状態１〜Ｘに対し、F_max_calc_X及び較正最大駆動力に基づく車輪の飽和最大駆動力F_max_ant_Xの算出： F_max_ant_X＝MIN(F_max_ECC_X; F_max_calc_X)。

本方法は、熱機関の始動に必要な時間T_dem_Mthの経過後における、非熱的又は非ハイブリッド状態の車輪で利用可能な駆動力の算出と、算出した駆動力と車輪で要求される目標駆動力との比較と、に基づく。

各状態における車輪の予測最大駆動力F_max_ant_X（上記ｅで算出される車輪の飽和最大駆動力に等しい）は、算出された最大駆動力F_max_calc_Xと較正最大駆動力（F_max_ECC_X）とのうちの小さい方の値と等しい。

上記ｃ）で導入される較正最小車速V_min_satにより、本手法の実行に際して実行不可能な操作を回避することができる。変数F_max_ant_Xは、状態Ｘにおける予測最大駆動力を表す。この値は、熱機関が直後に始動した場合に、遅延T_dem_Mthの経過後に利用可能となる最大駆動力を意味する。

図４は第２ステップＦ２を示す。本ステップは、熱機関の予測始動要求Mth_allume_reqの演算処理からなる。そのため、ドライブトレインの各状態における車輪の予測最大駆動力（F_max_ant_X）を算出し、車輪で要求される目標駆動力F_cibleと比較する。

指令Mth_allume_reqによる熱機関の始動判断のために必要となる条件は以下の通りである：
・エンジン（機関）停止：Mth_etat = Stopped、
・車輪で要求される目標駆動力を供給不能な、ドライブトレインの純粋電気（非ハイブリッドかつ非熱的）駆動状態：F_max_ant_1＜ F_cible、かつ... F_max_ant_X＜F_cible。

なお、最後の条件は、ハイブリッド又は熱的状態が、全電気的状態を統合した場合よりも出力が大きいことを暗示する。上記両方の条件が満たされると、始動要求Mth_allume_reqの値が「真」となる。それ以外の場合、要求の値は「偽」のままとされる。最終的には、熱機関を始動させる必要がない初期状態と熱機関の始動を必要とする目標状態との間におけるドライブトレインの状態移行の前に、前後加速度A_longi及び始動時間T_dem_Mthに基づき、予測始動要求Mth_allume_reqがエンジンに送信される。

本方法には、以下を含む多くの優位点がある：
・全変速制御の手法において実行容易
・ドライブトレイン状態の最大出力や、車両加速度、路面勾配といった、車両の可変パラメータに余裕を持たせることが可能となるリアルタイムでの実行
・熱機関が稼働している状態と熱機関が停止している状態とを含む、少なくとも２つのドライブトレイン状態を有するあらゆるハイブリッドパワートレイン構造への適用可能性。

Claims (9)

1. 少なくとも熱機関と、電気トラクションマシンと、前記電気トラクションマシンが車両自身のトラクションを提供して前記熱機関は停止しているドライブトレインの初期状態と熱機関がトラクションを提供する別の状態とにおいて前記車両の車輪に動力を伝達する自動変速機と、を備えたハイブリッドパワートレインの熱機関の予測始動方法において、
   前記熱機関を始動させる必要がない初期状態と前記熱機関の始動を必要とする目標状態との間におけるドライブトレインの状態移行の前に、前記車両の前記前後加速度(A_longi)と前記熱機関の始動時間（T_dem_Mth）とに基づいて、前記熱機関に予測始動要求（Mth_allume_req）を送信するものであって、
   本方法が、前記熱機関の始動に必要となる前記時間（T_dem_Mth）の経過後、非熱的又は非ハイブリッド状態において車輪で利用可能な最大駆動力の算出と、前記算出した最大駆動力と前記ドライバ及び／又は前記ドライバアシストシステムの要求に対応する車輪で要求される目標駆動力（F_cible）との比較とに基づくことを特徴とする予測始動方法。
2. 請求項１に記載の予測方法であって、
   前記熱機関を始動させるための予測始動要求（Mth_allume_req）を発するための前記必要条件は、前記機関が停止していること、かつ前記パワートレインが、前記非熱的又は非ハイブリッドドライブトレイン状態において、前記車輪で要求される目標駆動力（F_cible）を満たすことができないこと、であることを特徴とする。
3. 請求項１又は２に記載の予測方法であって、
   前記車輪で要求される目標駆動力（F_cible）は、前記熱機関の始動まで一定であると推定されることを特徴とする。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の予測方法であって、
   前記車輪の予測最大駆動力（F_max_ant_X）が、前記ドライブトレインの各状態において算出され、前記車輪で要求される目標駆動力（F_cible）と比較されることを特徴とする。
5. 請求項２又は３に記載の予測方法であって、
   前記ドライブトレインの各状態における前記車輪の最大駆動力（F_max_calc_X）は、その状態の前記最大出力（P_max_ECC_X）と前記熱機関の前記実始動時における前記予測車速（V_ant）とに基づいて算出されることを特徴とする。
6. 請求項４又は５に記載の予測方法であって、
   各状態における前記車輪の予測最大駆動力（F_max_ant_X）は、前記算出された最大駆動力（F_max_calc_X）と較正最大駆動力（F_max_ECC_X）とのうちの小さい方の値に等しいことを特徴とする。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の予測方法であって、
   前記熱機関の始動後に到達する推定車速（V_ant_calc）は、前記熱機関の始動中における前記推定車速ゲイン（V_delta）に基づいて算出されることを特徴とする。
8. 請求項５から７のいずれか一項に記載の予測方法であって、
   前記予測車速（V_ant）は、前記算出された推定車速（V_ant_calc）と較正最小車速（V_min_sat）とのうちの大きいほうの値に等しいことを特徴とする。
9. 請求項７又は８に記載の予測方法であって、
   前記車速ゲイン（V_delta）は、前記前後加速度（A_longi）と前記熱機関の始動時間（T_dem_Mth）とに基づいて推定されることを特徴とする。