JP2021536210A - 自動車を作動させる方法、制御装置、自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電気式の駆動機械を備えた駆動機構と、摩擦ブレーキシステムと、調節部材とを有する自動車を作動させる方法に関する。【解決手段】調節部材は第１の最終状態と第２の最終状態との間で特に無段階に変位可能であり、第１の最終状態のときの調節部材の位置は０％のパーセント値に相当し、第２の最終状態のときの調節部材の位置は１００％のパーセント値に相当する。調節部材の位置が設定された閾値よりも高いパーセント値を有するときに自動車の加速トルクが設定され、調節部材の位置が閾値よりも低いパーセント値を有するときに自動車の減速トルクが設定される。摩擦ブレーキシステムが制御され、それにより摩擦ブレーキシステムが設定された減速トルクを少なくとも割合に応じて、特に全面的に生成することが意図される。【選択図】 図２

Description

本発明は、電気式の駆動機械を備えた駆動機構と、摩擦ブレーキシステム、特に液圧式の摩擦ブレーキシステムと、調節部材とを有する自動車を作動させる方法に関し、調節部材は第１の最終状態と第２の最終状態との間で特に無段階に変位可能であり、第１の最終状態のときの調節部材の位置は０％のパーセント値に相当し、第２の最終状態のときの調節部材の位置は１００％のパーセント値に相当し、調節部材の位置が設定された閾値よりも高いパーセント値を有するときに自動車の加速トルクが設定され、調節部材の位置が閾値よりも低いパーセント値を有するときに自動車の減速トルクが設定される。

さらに本発明は、上に述べた方法を実施するための制御装置に関する。

さらに本発明は、上に述べた制御装置を有する自動車に関する。

冒頭に述べた種類の方法および自動車は従来技術から周知である。自動車の確実な減速を保証するために、通常、自動車は摩擦ブレーキシステムを有している。さらに、ハイブリッド車両や電動車両は、少なくとも１つの電気式の駆動機械を備えた駆動機構をそれぞれ有している。さらに、ハイブリッド車両や電動車両はいわゆるワンペダル機能のある、たとえばアクセルペダルなどの調節部材を有することが増えている。このような種類の調節部材は、通常、第１の最終状態と第２の最終状態との間で変位可能であり、第１の最終状態のときの調節部材の位置は０％のパーセント値に相当し、第２の最終状態のときの調節部材の位置は１００％のパーセント値に相当する。このときワンペダル機能をもつ調節部材の場合、調節部材の位置が設定された閾値よりも高いパーセント値を有するときに自動車の加速トルクが設定され、調節部材の位置が閾値よりも低いパーセント値を有するときに減速トルクが設定される。

請求項１の構成要件を有する本発明の方法は、この方法によって地面に対する自動車の相対速度が低いときでも、自動車を減速するための十分な減速トルクを提供することができるという利点がある。そのために本発明によると、摩擦ブレーキシステムが減速トルクを生成するために制御され、それにより、摩擦ブレーキシステムが設定された減速トルクを少なくとも割合に応じて、特に全面的に生成することが意図される。すなわち、摩擦ブレーキシステムは設定された減速トルクを単独で生成するか、または、減速トルクを生成するために構成された自動車の少なくとも１つの他の装置との組合せで生成する。

好ましい実施形態では、駆動機構の電気式の駆動機械は減速トルクを生成するために発電機として作動し、それにより駆動機械が設定された減速トルクを少なくとも割合に応じて生成することが意図される。その帰結として、電気式の駆動機械の発電機としての動作によってブレーキエネルギーが電気エネルギーの形態で回収され、それにより、自動車の効率を高めることができるという利点が得られる。さらには、特に摩擦ブレーキシステムが負荷軽減され、それによって摩擦ブレーキシステムの摩耗が低減されるという利点も得られる。たとえば、たとえば自動車の低い相対速度に基づいて電気式の駆動機械の発電機としての動作だけによっては設定された減速トルクを保証できないときにのみ、摩擦ブレーキシステムが減速トルクの生成のために制御されるのが好ましい。

地面に対する自動車の相対速度が、特に地面に対する自動車のボディの相対速度が検出され、検出された相対速度に依存して設定された減速トルクが変更されるのが好ましい。その帰結として、自動車の減速プロセスを個別的に適合化可能であるという利点が得られる。それにより、たとえば自動車の快適性志向の減速を具体化可能である。たとえば設定可能な相対速度を上回ったこと、ないしは下回ったことが検知されると、設定された減速トルクが変更される。このとき特に複数の相対速度が設定されて、これを上回ったときに、および／または下回ったとき減速トルクが変更される。特に、減速トルクは相対速度に伴って無段階に変更される。摩擦ブレーキシステムに追加して少なくとも１つの別の装置が、たとえば電気式の駆動機械が、減速トルクの生成のために制御される場合には、摩擦ブレーキシステムないし少なくとも１つの別の装置が生成する減速トルクのパーセンテージ割合が、相対速度に依存して変更されるのが好ましい。たとえば相対速度が低下すると、摩擦ブレーキシステムによって生成されるパーセンテージ割合が引き上げられる。

好ましい実施形態では、相対速度が低下しているときに減速トルクが引き下げられることが意図される。それにより自動車の減速中に、自動車の過度の浮き上がり運動ないしは不快に感じられる減速衝撃を回避することができ、それにより、自動車の快適な減速ないし快適な停車（ソフトストップ）が保証される。

このとき、第１の閾値速度が設定され、検出された相対速度が第１の閾値速度よりも低いときにのみ、減速トルクが引き下げられることが意図されるのが好ましい。それに応じて減速トルクは少なくとも、相対速度が低下していることが検出されたが、それが第１の閾値速度よりも高いときには引き下げられない。それにより、第１の閾値速度よりも高い自動車の相対速度のときには、自動車のスムーズな減速が実現されることが保証される。

好ましい実施形態では、第１の閾値速度よりも高い第２の閾値速度が設定され、相対速度が低下しているとき、第１の閾値速度よりも高く第２の閾値速度よりも低い相対速度が検出された場合に減速トルクが引き上げられることが意図される。減速トルクのこのような種類の設定により、特別にスムーズであるが依然として快適な自動車の減速ないし停車（ポジティブなソフトストップ）が実現される。

事前に保存された特性曲線に依存して減速トルクが設定されるのが好ましい。この特性曲線は、特に、自動車の検出された相対速度に依存して設定される、ないしは設定されるべき減速トルクを表す、予備実験で判定された特性曲線である。その帰結として、自動車の数多くの相対速度に、快適な減速ないし停車を実現するための適切な減速トルクをそれぞれ割り当てることができるという利点が得られる。

このとき特性曲線は、低下していく相対速度に伴って大きくなる勾配および／または小さくなる勾配を有するのが好ましい。その帰結として、自動車の減速プロセスないし停車プロセスを個別的に適合化可能であるという利点が得られる。たとえば、選択されている走行モードに依存して、および／または本方法が実施される自動車の構成に依存して、異なる勾配および／または勾配変化を有する特性曲線が適用される。

自動車は、設定された減速トルクによって停止へと減速されるのが好ましい。そのために本方法は特別に適しており、それは、自動車の相対速度が低いときでも、ないしは自動車が停止しているときでも、自動車を停止へと減速させるために、ないしは自動車を停止したまま保つために、十分なブレーキトルクを依然として摩擦ブレーキシステムによって生成できるからである。

好ましい実施形態では、減速トルクの最小値が設定されることが意図され、減速トルクがこの最小値よりも低下することはない。それにより、一方では自動車の減速のために十分な減速トルクが設定され、特に、停止に至るまでの自動車の減速が設定されることが保証される。さらに他方では、自動車が停止の実現後に停止したまま保たれることが保証される。電気式の駆動機械によっては、自動車の停止時に発電機として減速トルクを生成することができないので、自動車を停めておくために摩擦ブレーキシステムだけが制御されるのが好ましい。

好ましい実施形態では、ベース減速トルクが摩擦ブレーキシステムによって生成され、ベース減速トルクと設定された減速トルクとの間の差異が、電気式の駆動機械のモータまたは発電機としての動作によって少なくとも実質的に補われることが意図される。それに応じて摩擦ブレーキシステムにより、設定された減速トルクとは相違する、すなわち設定された減速トルクよりも大きい、または小さいベース減速トルクが生成される。ベース減速トルクと設定された減速トルクとの間の差異を少なくとも実質的に補うために、特に完全に補うために、電気式の駆動機械によって補償トルクが生成される。そのために、ベース減速トルクが設定された減速トルクよりも大きいときには、電気式の駆動機械がモータとして作動し、ベース減速トルクが設定された減速トルクよりも小さいときには発電機として作動する。それにより、特別に正確で迅速な減速トルクの制御が実現される。特に、ベース減速トルクは相対速度が変化したとき一定のままに保たれ、それにより、減速トルクの設定された変更は補償トルクの変更によってのみ実現される。

上に説明した自動車のための本発明による制御装置は請求項１２の構成要件をもって、用途に即した使用時に本発明による方法を実施するために制御装置がセットアップされることを特徴とする。その帰結として、すでに挙げた利点が得られる。その他の好ましい構成要件と構成要件組合せは、上記に述べたことから、ならびに各請求項から明らかとなる。

請求項１３の構成要件を有する本発明による自動車は、電気式の駆動機械を備えた駆動機構と、摩擦ブレーキシステムと、第１の最終状態と第２の最終状態との間で特に無段階に変位可能である調節部材とを有し、第１の最終状態のときの調節部材の位置は０％のパーセント値に相当し、第２の最終状態のときの調節部材の位置は１００％のパーセント値に相当し、および、本発明による制御装置を有する。その帰結としても、すでに挙げた利点が得られる。その他の好ましい構成要件と構成要件組合せは、上記に述べたことから、ならびに各請求項から明らかとなる。

次に、図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。そのために図面は次のものを示す。

自動車を示す簡略化した図である。 自動車のさまざまな好ましい停車ストラテジーの特性曲線を示す概略図である。 自動車を作動させる好ましい方法である。

図１は、自動車１の簡略化した図面を示している。自動車１は本例では４つのホイール２および３を有しており、ホイール２はフロントホイールアクスル４に付属し、ホイール３はリヤホイールアクスル５に付属する。さらに自動車１は、発電機として作動可能な電気式の駆動機械７を備えた駆動機構６を有している。駆動機械７は、ディファレンシャルギヤ８ならびにシャフト９，１０および１１によってフロントホイールアクスル４のホイール２と連結され、それによりホイール２を駆動機械７によって駆動可能である。さらに自動車１は、本例ではフロントホイールアクスル４のホイール２に付属する摩擦ブレーキデバイス１３を減速トルクＭＶの生成のために有する摩擦ブレーキシステム１２を有している。摩擦ブレーキデバイス１３は、本例では液圧式に操作可能である。その代替として摩擦ブレーキシステム１２は、電動機式または空気圧式に操作可能な摩擦ブレーキデバイス１３を有する。

図１に示す自動車１は、第１の最終状態と第２の最終状態との間で無段階に変位可能である、アクセルペダルとして構成された調節部材１４を有しており、第１の最終状態のときの調節部材１４の位置は０％のパーセント値に相当し、第２の最終状態のときの調節部材１４の位置は１００％のパーセント値に相当する。調節部材１４により、自動車１の加速トルクか減速トルクＭＶかのいずれかを選択的に設定することができる。このとき、調節部材１４の位置が設定された閾値よりも大きいパーセント値を有するときに加速トルクが設定され、調節部材１４の位置が設定された閾値よりも小さいパーセント値を有するときに減速トルクＭＶが設定される。

加速トルクないし減速トルクＭＶを設定するために、自動車１は、一方では調節部材１４と接続されるとともに他方では駆動機械７および摩擦ブレーキデバイス１３と接続された制御装置１５を有している。調節部材１４の位置に基づいて加速トルクが設定される場合、制御装置１５は、加速トルクを生成するように駆動機械７を制御する。減速トルクＭＶが設定される場合、制御装置１４は、減速トルクＭＶを生成するように少なくとも摩擦ブレーキデバイス１３を制御する。任意選択として制御装置１５は、発電機として減速トルクＭＶを生成するように駆動機械７も制御する。

図２は、自動車１のさまざまな好ましい減速プロセスの特性曲線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３およびＳ４を示している。そのために、調節部材１４の位置が閾値よりも低いパーセント値を有するときに制御装置１５によって自動車１について設定される減速トルクＭＶが、自動車１の相対速度ｖに依存して示されている。図２から明らかなように、減速トルクＭＶは相対速度ｖに依存して変更される。

特性曲線Ｓ１，Ｓ２およびＳ３では、自動車１の相対速度ｖが低下したときに設定される減速トルクＭＶは、相対速度ｖが設定された閾値速度ｖ１よりも大きい場合には、値ＭＶ０で一定に保たれる。検出された相対速度ｖが閾値速度ｖ１よりも低くなると、減速トルクＭＶが相対速度ｖに伴って引き下げられる。減速トルクＭＶが引き下げられることで、特別に快適な自動車１の減速が、特に自動車１の停止に至るまで実現される。特に、自動車１を停車するときの減速衝撃が回避される。図２から明らかなとおり、設定された最小値ＭＶ１よりも減速トルクが引き下げられることはない。それにより、停止するまで減速された後に引き続き自動車１が停止したまま保たれることが保証される。特性曲線Ｓ１，Ｓ２およびＳ３が互いに相違するのは、相対速度領域Δｖ１で相対速度の低下に伴ってそれぞれ異なる勾配ないし勾配変化を有するという点においてである。特性曲線Ｓ２では、減速トルクＭＶが相対速度ｖに伴って線形に減少する。これとは異なり、特性曲線Ｓ１の勾配は相対速度ｖの低下に伴って大きくなり、特性曲線Ｓ３の勾配は相対速度ｖの低下に伴って小さくなる。

図２に示す特性曲線Ｓ４は、相対速度ｖが低下したとき、相対速度ｖが第１の閾値速度ｖ２よりも低いときに減速トルクＭＶが引き下げられる第１の閾値速度ｖ２に追加して、第１の閾値速度ｖ２よりも高い第２の閾値速度ｖ３も設定され、相対速度ｖが低下したとき、第１の閾値速度ｖ２よりも高く第２の閾値速度ｖ３よりも低い相対速度ｖが検出されたときに減速トルクＭＶが引き上げられるという点で、特性曲線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３と区別される。このような種類の減速トルクＭＶの設定により、特別にスムーズでありながら依然として快適な自動車１の減速ないし停車が実現される。特性曲線Ｓ４においても減速トルクＭＶの最低値ＭＶ２が設定され、減速トルクＭＶがこれよりも引き下げられることはない。

図２では、特性曲線Ｓ１，Ｓ２およびＳ３の第１の閾値速度ｖ１は、特性曲線Ｓ４の第２の閾値速度ｖ３に一致する。ただし閾値速度ｖ１、ｖ２およびｖ３の位置は、図２に一例として示されているにすぎない。特性曲線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３およびＳ４の別の実施例では、特性曲線Ｓ１，Ｓ２およびＳ３の第１の閾値速度ｖ１は、特性曲線Ｓ４の第２の閾値速度ｖ３と相違する。

図３は、自動車１を作動させる好ましい方法を示している。第１のステップＳ１で、調節部材１４の位置のパーセント値が検出される。これに続くステップＳ２で、調節部材１４の位置のパーセント値が設定された閾値よりも大きいことが第１のステップＳ１で検出されると、自動車１の加速トルクが設定される。

しかし第１のステップＳ１で、調節部材１４の位置が閾値よりも小さいパーセント値を有することが検出されると、ステップＳ２の加速トルクに代えて、ステップＳ３で自動車１の減速トルクＭＶが設定される。このとき設定される減速トルクＭＶは、少なくとも、自動車１の摩擦ブレーキデバイス１３によって生成される。任意選択として、減速トルクＭＶを生成するために駆動機械７も追加的に発電機として作動する。

これに続くステップＳ４で、地面に対する自動車１の相対速度ｖが検出される。本例では、地面に対する自動車１のボディの相対速度が相対速度ｖとして検出される。

これに続くステップＳ５で、閾値よりも低い調節部材１４の位置のパーセント値に基づいて自動車１について設定される減速トルクＭＶが、検出された相対速度ｖに依存して変更される。たとえば、図２に示す特性曲線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３およびＳ４のうちいずれか１つに従って、設定された減速トルクＭＶが変更される。その帰結として、特別に快適な減速プロセスが自動車１でそのつど得られる。減速トルクＭＶの変更を保証するために、選択的に、摩擦ブレーキデバイス１３によって生成される減速トルクＭＶ、もしくは駆動機械７によって生成される発電機による減速トルクＭＶが変更され、または、摩擦ブレーキデバイス１３と駆動機械７の両方によって生成される減速トルクＭＶが変更される。

摩擦ブレーキデバイス１３が減速トルクＭＶの生成のために制御されることにより、自動車１を停止するまで減速させることができる。さらに、摩擦ブレーキデバイス１３の制御によって自動車１を停止したまま保つことができる。

１ 自動車
６ 駆動機構
７ 駆動機械
１２ 摩擦ブレーキシステム
１４ 調節部材
１５ 制御装置
ＭＶ 減速トルク
ｖ 相対速度
ｖ１，ｖ２，ｖ３ 閾値速度
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 特性曲線

Claims (13)

1. 電気式の駆動機械（７）を備えた駆動機構（６）と、摩擦ブレーキシステム（１２）、特に液圧式の摩擦ブレーキシステムと、調節部材（１４）とを有する自動車（１）を作動させる方法において、前記調節部材（１４）は第１の最終状態と第２の最終状態との間で特に無段階に変位可能であり、前記第１の最終状態のときの前記調節部材（１４）の位置は０％のパーセント値に相当し、前記第２の最終状態のときの前記調節部材の位置は１００％のパーセント値に相当し、次の各ステップを有し、
   前記調節部材（１４）の位置が設定された閾値よりも高いパーセント値を有するときに自動車（１）の加速トルクが設定され、
   前記調節部材（１４）の位置が閾値よりも低いパーセント値を有するときに自動車（１）の減速トルク（ＭＶ）が設定され
   前記摩擦ブレーキシステム（１２）が制御され、それにより前記摩擦ブレーキシステム（１２）が設定された減速トルク（ＭＶ）を少なくとも割合に応じて、特に全面的に生成する方法。
2. 前記駆動機構（６）の前記電気式の駆動機械（７）が設定された減速トルク（ＭＶ）を生成するために発電機として作動し、それにより前記駆動機械（７）が設定された減速トルクを少なくとも割合に応じて生成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 地面に対する自動車（１）の相対速度（ｖ）が検出され、検出された相対速度（ｖ）に依存して設定された減速トルク（ＭＶ）が変更されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 相対速度（ｖ）が低下したときに設定された減速トルク（ＭＶ）が引き下げられることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 第１の閾値速度（ｖ１，ｖ２）が設定され、検出された相対速度（ｖ）が前記第１の閾値速度（ｖ１，ｖ２）よりも低いときにのみ、設定された減速トルク（ＭＶ）が引き下げられることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１の閾値速度（ｖ２）よりも高い第２の閾値速度（ｖ３）が設定され、相対速度（ｖ）が低下しているとき、前記第１の閾値速度（ｖ２）よりも高く前記第２の閾値速度（ｖ３）よりも低い相対速度（ｖ）が検出された場合に設定された減速トルク（ＭＶ）が引き上げられることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 事前に保存されている特性曲線（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）に依存して減速トルク（ＭＶ）が設定されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 前記特性曲線（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）は低下していく相対速度（ｖ）に伴って大きくなる、および／または小さくなる勾配を有することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 設定された減速トルク（ＭＶ）によって自動車（１）が停止するまで減速されることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
10. 減速トルク（ＭＶ）についての最小値（ＭＶ１，ＭＶ２）が設定されることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
11. ベース減速トルクが前記摩擦ブレーキシステムによって生成され、前記ベース摩擦トルクと設定された減速トルク（ＭＶ）との間の差異が前記電気式の駆動機械（７）のモータまたは発電機としての動作によって少なくとも実質的に補われることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
12. 自動車（１）のための制御装置（１５）であって、前記自動車（１）は、電気式の駆動機械（７）を備えた駆動機構（６）と、摩擦ブレーキシステム（１２）と、調節部材（１４）とを有し、前記調節部材（１４）は第１の最終状態と第２の最終状態との間で特に無段階に変位可能であり、前記第１の最終状態のときの前記調節部材（１４）の位置は０％のパーセント値に相当し、前記第２の最終状態のときの前記調節部材（１４）の位置は１００％のパーセント値に相当する、制御装置において、前記制御装置（１５）は用途に即した使用時に請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法を実行するためにセットアップされることを特徴とする制御装置。
13. 電気式の駆動機械（７）を備えた駆動機構（６）と、摩擦ブレーキシステム（１２）と、調節部材（１４）とを有する自動車（１）であって、前記調節部材（１４）は第１の最終状態と第２の最終状態との間で特に無段階に変位可能であり、前記第１の最終状態のときの前記調節部材（１４）の位置は０％のパーセント値に相当し、前記第２の最終状態のときの前記調節部材（１４）の位置は１００％のパーセント値に相当する、自動車において、請求項１２に記載の制御装置（１５）を有することを特徴とする自動車。

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