JP3706068B2 - ハイブリッド車の推進力を制御する方法およびシステム - Google Patents

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Description

【０００１】
本発明は、自動車に適用される推進力制御システムに関する。本発明のシステムは、
内燃機関と、
離散的な比率のトランスミッションを含み、比率の係脱を行なうアクチュエータ手段を備えたトランスミッション・システムと、
ロータおよびステータを備え、内燃機関とトランスミッション・システムとの間に配置され、発生機または電気モータとして選択的に作動させるのに適した逆転可能な電子装置と、
選択的に作動されて、電子装置のロータを、トランスミッション・システムまたは内燃機関へと接続するよう制御する、第１クラッチおよび第２クラッチと、
車両、内燃機関、および電子装置の作動状態を示す電気信号を供給するように構成されたセンサ手段と、
内燃機関、電子装置、第１および第２のクラッチ、および比率の係脱を行なうアクチュエータ手段を、センサ手段から提供される信号に依存した所定の手続に従って制御する制御手段と、を備える。
上記制御手段は、特にストップ-スタート機能の実行するように構成されている。ストップ-スタート機能は、停止段階において、車両が第１の所定作動状態になると、内燃機関は、電子装置およびトランスミッション・システムから分断されるとともに、スイッチ・オフとされる。そして、次の始動段階において、車両が第２の所定作動状態になると、内燃機関は、電子装置によって自動的に再始動されてモータとして動作し、トランスミッション・システムと再度係合する。
【０００２】
ハイブリッドの自動車推進システムは、国際出願ＰＣＴ/ＥＰ９８/０６９２２により、従来から知られている。このシステムは、内燃機関、逆転可能な電子装置、およびトランスミッション・システムを含む。トランスミッション・システムは、離散的な比率のトランスミッションを含み、さらには、選択的に操作されて、電子装置のロータを、トランスミッション・システムまたは内燃機関に接続する第１および第２のクラッチを含む。
この推進システムは、ストップ-スタート(または、スタート・アンド・ゴー)機能の実行を可能とする。当該機能において、停止(ストップ)段階では、内燃機関と電子装置との間のクラッチが外れる一方、電子装置とトランスミッション・システムとの間のクラッチは係合したままであって、内燃機関は停止している。その後の始動(スタート)段階では、上記の両方のクラッチが外れ、電子装置は電気モータとして機能する。電子装置の回転速度が所定の閾値を超えると直ちに、内燃機関と電子装置のロータとの間のクラッチが係合して、内燃機関を始動させる。その後直ちに、電子装置のロータとトランスミッション・システムとの間のクラッチが係合し、車両は、内燃機関によって推進される。
【０００３】
本発明の目的は、ストップ-スタート機能の実行時における衝撃を減じ、車両のドライバビリティおよび乗心地についての当該機能の利点を最大限生かすことのできる、改善された推進制御システムを提供することである。
【０００４】
この目的および他の目的は、本発明の推進制御システムによって達成される。その基本特性は、請求項１に規定されている。
【０００５】
本発明は、車両の推進力を制御する方法であってもよい。その基本特性は、請求項３に規定されている。
【０００６】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照して後述する詳細な説明から明らかとなるであろう。詳細な説明は、非限定的な例示としてのみ与えられる。図面は、概略的かつ部分的に、内燃機関１を有する車両Ｖを示す。図面にはさらに、離散的な比率のトランスミッション３(ギアを用いたトランスミッションが代表的)を含むトランスミッション・システム２を示している。トランスミッション３は、いわゆる“オートマッチク”またはサーボ・アシストタイプのものであって、アクチュエータ・デバイス、例えば、ギアの係脱を行なう電気-油圧式アクチュエータを含む。
【０００７】
車両Ｖはさらに、ロータ５およびステータ６を含む逆転可能な電子装置４を備える。電子装置４は、内燃機関１とトランスミッション・システム２との間に配置されていて、発動機または電気モータとして選択的に機能することができる。
【０００８】
図中、第１クラッチ７および第２クラッチ８は、それぞれ、アクチュエータ９および10によって制御される。アクチュエータ９および10は、例えば、電気-油圧式のものであって、選択的に操作されて、電子装置４のロータ５を、トランスミッションの入力シャフト11または内燃機関１のシャフト12のいずれかに接続する。
【０００９】
全体をＣＳで表示した制御システムは、上述の推進システムと協働する。図面に例示として示した具体例においては、制御システムＣＳは、ネットワーク13で相互接続された４つの電子制御ユニットＥＣＵ１、ＥＣＵ２、ＥＣＵ３、ＥＣＵ４を備える。ネットワーク13は、例えば、ＣＡＮプロトコルに従って機能する。
【００１０】
電子制御ユニットＥＣＵ１は、基本的には、内燃機関１の管理を監督するユニットである。このユニットに接続されているのは、加速ペダル15と協働するポジションセンサ14、および図中16で示されるセンサである。センサ16は、例えば、内燃機関１のシャフト12の回転速度を検出するものであっても、車両の移動速度を検出するものであっても、またその他のセンサであってもよい。
【００１１】
制御ユニットＥＣＵ２は、車両の全体的機能を制御し、他の多様な制御ユニットを調和させるためのものである。このユニットに接続されているのは、(他の多くのものの中で)ダッシュボード上に配置されたインスツルメント・パネル18、例えばキー20で作動する一般的なオン/オフ・スイッチ19、および推進ユニットの動作をハイブリッド駆動または純粋な電気駆動に選択する手動操作可能なスイッチ21である。
【００１２】
制御ユニットＥＣＵ３は、トランスミッションを制御するものであり、全体を22で図中に示したアクチュエータ群に接続されていて、トランスミッション３のギアの係脱を行なう。また、制御ユニットＥＣＵ３は、手動操作可能であってトランスミッションの制御を行なうデバイス(例えば、センサに接続された、いわゆるジョイステッィク23)に接続されている。さらに、制御ユニットＥＣＵ３は、全体を24で示した他のセンサにも接続されている。そのセンサは、例えば、トランスミッション中において有効に係合しているギア比を表示するためのセンサである。
【００１３】
制御ユニットＥＣＵ３は、さらに、クラッチ７および８に関連するアクチュエータ９および10にも接続されている。手動操作可能なセレクタ30もまた、制御ユニットＥＣＵ３に接続されている。運転者は、セレクタ30を操作して、第１作動モードまたは第２作動モードを選択できる。
第１作動モードにおいては、制御ユニットＥＣＵ３は、手動選択装置23からの命令に従ってギアを変更する。第２作動モードにおいては、トランスミッションは完全に自動制御される。第２作動モードにおいては、トランスミッションは、センサ14、16、24から与えられる信号に基いて、制御ユニットＥＣＵ３によって自動制御される。
【００１４】
最後に、制御ユニットＥＣＵ４は、電子装置４の制御を監督する。このユニットの出力は、三相線29によって、電子装置４に接続される。供給バッテリー28は、制御ユニットＥＣＵ４に接続されている。
【００１５】
４つのユニットに分割した制御システムＣＳのアーキテクチャは、純粋なる例示である。当業者には容易に理解できるように、制御システムのすべての機能(特に、以下に説明するもの)は、異なるアーキテクチャを有する制御システムによっても実行でき、制御することができる。さらには、単一のマイクロプロセッサ制御ユニットによっても実行でき、制御することができる。
制御システムＣＳは、内燃機関１の作動、電子装置４の作動、クラッチ７および８の作動、およびトランスミッションのギアの係脱を行なうアクチュエータ装置22の作動を制御するように構成されている。これらの制御は、所定の手続に従って行なわれ、それは、センサ14、16、24により与えられる信号に依存して、そして、上述の第２作動モードにおいては、手動選択装置23に関連するセンサによる与えられる信号に依存して、行なわれる。
【００１６】
特に、オートマティックのトランスミッション制御手続がセレクタ30によって予め選択された場合、制御システムＣＳは、ストップ-スタート機能を実行するように構成されている。この機能は、燃料消費および排ガスを低減するためのものである。
【００１７】
ストップ-スタート機能は、停止段階を実行する。停止段階では、上述のセンサによって検出される車両の所定の第１作動状態においては、クラッチ８を切ることで、内燃機関１は、電子装置およびトランスミッション・システム２から分断される。第１作動状態とは、例えば、車両が列中を走行して速度が落ちた場合や、信号待ちのために停止する必要がある場合である。停止段階においては、内燃機関１は、制御ユニットＥＣＵ１に制御されてスイッチ・オフとなる。
【００１８】
停止段階に続いて、始動段階が実行される。始動段階は、所定の状態が発生すると開始される。所定の状態とは、例えば、加速ペダル15が踏み込まれる等、運転者からの命令である。
【００１９】
始動段階では、内燃機関１は、電子装置４によって再始動され、モータとして作動するとともに、トランスミッション・システム２と再度接続される。これについては、さらに後述する。
【００２０】
より詳しくは、本発明において、始動段階では、制御システムＣＳは、まず最初に、トランスミッション３内において所定のギア比(好ましくは、第１の比率)が係合した後で、電気モータとして作動する電子装置４をトランスミッション・システム２に接続する。第１の比率は、最も低いギア比を規定する。
【００２１】
始動段階の開始時において、クラッチ８は外され、クラッチ７が係合される。このとき、所定のギア比が係合している。電気モータとして作動する電子装置４は、最初はこのようにして、車両の推進を引き継ぐ。こうして、車両は、最初は純粋な電気駆動によって、発進または加速する。
【００２２】
続いて、所定の作動状態になると、制御システムＣＳは、係合している第１の比率から、より高い比率(例えば、第２の比率)へと変更を行なう。この動作は、特に制御ユニットＥＣＵ３によって、トランスミッション３およびクラッチ７に関連するアクチュエータ群22を用いて制御される。
この比率変更の間、電子装置４は、電気モータとしての作動を続ける。また、制御ユニットＥＣＵ３は、クラッチ８によって、電子装置４を内燃機関１へと接続する。クラッチ８は、係合していて、内燃機関１を始動させる。
内燃機関１が始動する(この状態は、制御ユニットＥＣＵ１によって、関連するセンサを用いて検出され得る)とすぐに、制御ユニットＥＣＵ３はクラッチ７を再度係合させ、これにより、内燃機関１はトランスミッション・システム２に再度接続される。
【００２３】
始動段階が完了すると、車両は、内燃機関１によって推進される。
【００２４】
始動段階において、ギア比の変更、内燃機関１の始動、およびトランスミッション・システムへの接続を行なうために、制御システムＣＳは、以下の手順を連続的に行なうよう構成されている。
- クラッチ７を外す。
- 所定のギア比を外す。
- 内燃機関１を始動させるため、より高いギア比を係合させ、同時にクラッチ８を係合させる。特に、クラッチ７を外すことが完了した結果として、電子装置４からトランスミッション・システム２へのトルクの伝達がゼロへと減少したときに、このクラッチ８は係合する。
- 内燃機関１が再度始動した後、第１クラッチ７を再度係合させる。
【００２５】
始動段階における上述の制御手順は、車両のドライバビリティまたは知覚可能な乗心地における、あらゆる衝撃を防ぐ。しかも、この段階においては、駆動トルクのどのソースがトランスミッション・システムに接続されているのかを、運転者が検知できなくてもよい。
【００２６】
当然のことながら、本発明の原理はそのままで、純粋に非限定的な例示として図示および説明した実施形態を広く変更することができる。そのようにしたとしても、特許請求の範囲において規定した本発明の範囲から逸脱することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のシステムを概略的に表示している。

Claims (4)

  1. 車両(Ｖ)の推進力制御システムであって、当該システムは、
    内燃機関(１)と、
    離散的な比率のトランスミッション(３)を含み、比率の係脱を行なうアクチュエータ手段(22)を備えたトランスミッション・システム(２)と、
    ロータ(５)およびステータ(６)を備え、内燃機関(１)とトランスミッション・システム(２)との間に配置され、発生機または電気モータとして作動させるのに適した逆転可能な電子装置(４)と、
    選択的に作動されて、電子装置(４)のロータ(５)を、トランスミッション・システム(２)または内燃機関(１)へと接続するよう制御する、第１クラッチおよび第２クラッチ(７、８)と、
    車両(Ｖ)、内燃機関(１)、および電子装置(４)の作動状態を示す電気信号を供給するように構成されたセンサ手段(14、16、24)と、
    内燃機関(１)、電子装置(４)、第１および第２のクラッチ(７、８)、および比率の係脱を行なうアクチュエータ手段(22)を、センサ手段(14、16、24)から提供される信号に依存した所定の手続に従って制御する制御手段(ＣＳ)と、を備えており、
    上記制御手段(ＣＳ)は、特にストップ-スタート機能の実行するように構成されていて、当該ストップ-スタート機能は、停止段階において、車両(Ｖ)が第１の所定作動状態になると、内燃機関(１)は、電子装置(４)およびトランスミッション・システム(２)から分断されるとともにスイッチ・オフとされ、そして、次の始動段階において、例えば運転者からの指令等、車両が第２の所定作動状態になると、内燃機関(１)は、電子装置(４)によって自動的に再始動されてモータとして動作し、トランスミッション・システム(２)と再度係合し、
    当該推進力制御システムは、以下のことを特徴とする、すなわち、前記制御手段(ＣＳ)は、始動段階において、
    電気モータとして作動する電子装置(４)をトランスミッション・システム(２)へと接続し、トランスミッション(３)内で所定の比率(好ましくは、第１の比率)を係合させて、始動段階では、車両(Ｖ)を最初は電子装置(４)で推進し、
    所定の作動状態では、第１クラッチ ( ７ ) を外し、所定のギア比を外してより高いギア比を係合させることで所定の比率からより高い比率へとギア比を変更し、当該変更と同時に、内燃機関を始動させるべく、第２クラッチ ( ８ ) を係合させて電気モータとして作動する電子装置(４)に内燃機関(１)を接続し、その次に、第１クラッチ ( ７ ) を係合させて内燃機関(１)をトランスミッション・システム(２)に接続して、始動段階の完了時には、車両(Ｖ)は内燃機関(１)によって推進され、電子装置(４)による推進も可能である、ようにすることを特徴とする、システム。
  2. 上記ギア比の変更は、第１の比率から第２の比率への変更である、請求項１記載のシステム。
  3. 車両の推進力制御方法であって、
    当該車両は、
    内燃機関 ( １ ) と、
    離散的な比率のトランスミッション ( ３ ) を含み、比率の係脱を行なうアクチュエータ手段 (22) を備えたトランスミッション・システム ( ２ ) と、
    ロータ ( ５ ) およびステータ ( ６ ) を備え、内燃機関 ( １ ) とトランスミッション・システム ( ２ ) との間に配置され、発生機または電気モータとして作動させるのに適した逆転可能な電子装置 ( ４ ) と、
    選択的に作動されて、電子装置 ( ４ ) のロータ ( ５ ) を、トランスミッション・システム ( ２ ) または内燃機関 ( １ ) へと接続するよう制御する、第１クラッチおよび第２クラッチ ( ７、８ ) と、を備えており、
    当該方法は、ストップ - スタート機能を実行するものであり、
    ストップ - スタート機能は、
    内燃機関 ( １ ) が、電子装置 ( ４ ) およびトランスミッション・システム ( ２ ) から分断されていて、かつスイッチ・オフとされている、停止段階と、
    当該停止段階に続いて、
    内燃機関 ( １ ) は、モータとして作動する電子装置 ( ４ ) によって再始動され、その後、トランスミッション・システム ( ２ ) に再度連結される、始動段階と、を含んでおり、
    当該方法は、以下のことを特徴とする、すなわち、始動段階において、
    電気モータとして作動する電子装置 ( ４ ) がトランスミッション・システム ( ２ ) に接続され、その一方、トランスミッション ( ３ ) において所定の比率 ( 好ましくは、第１の比率 ) を係合させて、始動段階では、車両 ( Ｖ ) を最初は電子装置 ( ４ ) で推進し、
    第１クラッチ ( ７ ) を外し、所定のギア比を外してより高いギア比を係合させることで所定の比率からより高い比率へのギア比の変更を続けて行ない、当該変更と同時に、内燃機関 ( １ ) を始動させるべく、第２クラッチ ( ８ ) を係合させて電気モータとして作動する電子装置 ( ４ ) に内燃機関 ( １ ) を接続し、その次に第１クラッチ ( ７ ) を係合させることで、再始動した内燃機関 ( １ ) をトランスミッション・システム ( ２ ) に接続して、始動段階の完了時には、車両 ( Ｖ ) は内燃機関 ( １ ) によって推進され、電子装置 ( ４ ) による推進も可能である、ようにすることを特徴とする、方法。
  4. 上記ギア比の変更は、第１の比率から第２の比率への変更である、請求項３記載の方法。
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