JP5465682B2 - ハイブリッド車の制御方法、制御装置、およびハイブリッド車 - Google Patents

Description

本発明は、トランスミッションを介して自動車のフロントドライブに結合された熱機関を有するエンジン・トランスミッション装置（ＥＴＵ）を備えたトラクションドライブと、自動車のリヤドライブに結合されるべき電気機械を有するタイプの自動車に関連する。

より詳しくは、本発明は、別個の２つのエネルギ貯留部を有するハイブリッド車に関わる。貯留部はそれぞれ、前進させるために自動車のホイールに伝達されるエネルギ源を構成し、エネルギ貯留部の一方に対するパワーリンクは可逆であるものと考えられる。可逆性の貯留部に保持されたエネルギは、自動車の加速に利用可能である。一方、減速時の自動車の運動エネルギは、この貯留部を補充するために利用可能である。

通常、ハイブリッド車では、エンジン・トランスミッション装置の熱機関を動かすために第１の貯留部が燃料、例えばガソリンを保持する。第２の可逆性の貯留部は、電気バッテリである。

最新式のハイブリッド車では、電気機械がさまざまな技術によって、かつしばしばハイブリッド車の電気および熱機械の動作点の最適化とリンクしたさまざまな結合ストラテジの適用によって、自動車のホイールに結合されている。

例えばある結合ストラテジでは、電気機械は、熱機関の燃料消費を最適化するために、あるいは熱機関によって不十分なトルクが供給されたときに、自動車のホイールへと補助的トルクを供する。

他のストラテジでは、電気機械は、熱機関によって供給された余分なトルクを吸収し、かつこの余分なトルクを電気エネルギに変換しバッテリに給電するために、自動車のホイールに結合される。電気機械はまた、熱機関が停止しフロントホイールから切り離されたときに、自動車を推進するのに用いることもできる。

これらのすべての場合において、動作中の自動車のホイールに結合された電気機械は、自動車のホイールに対するその結合装置による電気機械の回転駆動によってトルクのロスが生じるために、燃料の追加消費へとつながる。

最新式のハイブリッド車の欠点を緩和するために、本発明は、ハイブリッド車の制御方法を提案するもので、トランスミッションを介して自動車のホイールに結合された熱機関を有するエンジン・トランスミッション装置を備えたトラクションドライブと、自動車にトラクショントルクを供給するための電気モータとして、あるいは自動車の電気ネットワークによって電気エネルギ貯蔵部に電流を供給するための発電状態に構成可能な電気機械と、電気機械と自動車のホイールに結合されたドライブシャフトの間に介在し、かつ電気機械とドライブシャフトの間の機械的結合を保証するいわゆる結合位置、または前記電気機械とドライブシャフトの間の機械的結合を遮断する非結合位置のいずれかに配されるために制御入力Ｅｃを有する結合装置と、自動車の変位特性を示すパラメータの値（Ｖｔ、Ｄｃ）を供給する少なくとも１つのセンサと、１つの自動車の制御装置からなり、結合装置は、自動車の変位特性パラメータの値が所定の閾値（Ｖｔｓ、Ｄｃｓ）を超えたときに、電気機械をドライブシャフトに結合するように制御装置によって制御されることを特徴とする。

好都合には、パラメータは、自動車の速度Ｖｔであり、結合装置は、自動車の速度Ｖｔが所定の閾値速度Ｖｔｓよりも小さいときに、電気機械をドライブシャフトに結合することによって制御される。

本方法の一実施形態では、パラメータは、自動車の減速度Ｄｃであり、結合装置は、自動車の減速度Ｄｃが所定の減速度閾値Ｄｃｓより大きいときに、電気機械をドライブシャフトに結合することによって制御される。

他の実施形態では、電気機械とドライブシャフトの間の結合とは、第一に電気機械をドライブシャフトと同期させ、次にそれらを機械的に結合させることからなる。

他の実施形態では、自動車の減速度レベルＤｃが所定の減速度閾値Ｄｃｓより大きいとき、前記方法が、電気機械の発電状態へのコンフィギュレーション・フェーズを有し、電気エネルギ貯蔵部によって電流を供するための、結合装置を用いた電気機械のドライブシャフトとの結合フェーズからなる。

他の実施形態では、減速度の値Ｄｃが、自動車の速度Ｖｔの変化から計算される。

本発明はまた、ハイブリッド車制御方法を実施するための制御装置に関し、トランスミッションを介して自動車のホイールに結合された熱機関を有するエンジン・トランスミッション装置を備えたトラクションドライブと、自動車にトラクショントルクを供給するための電気モータとして、あるいは自動車の電気ネットワークを介して電気エネルギ貯蔵手段に電流を供給するための発電器として構成可能な電気機械と、電気機械と自動車のホイールに結合されたドライブシャフトの間に介在し、かつ電気機械とドライブシャフトの間の機械的結合を保証する前記結合位置、または前記電気機械とドライブシャフトの間の機械的結合を遮断する非結合位置のいずれかに配されるために制御入力Ｅｃを有する結合装置と、自動車の変位特性を示すパラメータの値（Ｖｔ、Ｄｃ）を供給する少なくとも１つのセンサからなり、センサによって供給されたパラメータの値（Ｖｔ、Ｄｃ）を受け取る少なくとも１つの制御入力と、結合装置の制御入力を駆動する１つの制御出力を有し、制御装置は、パラメータの値（Ｖｔ、Ｄｃ）が所定の閾値（Ｖｔｓ、Ｄｃｓ）を横切ったときに、結合装置を結合位置に配するように構成されていることを特徴とする。

好都合には、センサは、自動車の速度センサである。

制御装置の一実施形態では、センサは、自動車の減速度センサである。

本発明はまた、本発明による制御装置を有するハイブリッド車に関する。

本発明の１つの主要な目標は、自動車の熱機関によるその機械の駆動によって生じるロスを最小化するための、ハイブリッド車のホイールに対する電気機械の結合ストラテジを提案することである。

他の目標は、本発明による結合ストラテジを実施するハイブリッド車構造を提案することである。

本発明は、索引付きの図面を参照した、本発明の方法および方法を実施するためのハイブリッド車構造の例の説明によって、より理解できるであろう。

図１は本発明の方法を実施するためのハイブリッド車を示す。 図２は本発明の方法の主要なステージを示す組織チャートを表す。

図１は、本発明の方法を実施するためのハイブリッド車を示す。

図１の自動車は、自動車の前部に、フロントトレイン１２と２つのフロントホイール１４、１６を有する熱トラクションチェーン１０を持つ。

フロントホイールは、クラッチ２０およびトランスミッション２２を介して、熱機関１８によって供されたトルクによって回転駆動される。自動車の後部は、リヤトレイン３２と２つのリヤホイール３４、３６を有する電気トラクションチェーン３０を持つ。

図１の自動車は、さらに、結合装置４２および減速ギア４４を介して自動車のリヤトレイン３２に結合されるべき、自動車を推進可能な大きさの電気機械ＭＥ４０を有する。

電気機械ＭＥは、減速ギアのドライブシャフト４８へと機械的に結合されるべきロータシャフト４６を有する。減速ギア４４は、電気機械４０のロータシャフト４６の回転速度を自動車のリヤトレイン３２のより低い回転速度に合わせることを許容する。

結合装置４２は、電気機械のロータシャフト４６と減速ギア４４のドライブシャフト４８の間に挿入されており、電気機械のロータシャフト４６と減速ギア４４のドライブシャフト４８の間のトルクの伝達を保証する結合位置、または２つのシャフト４６、４８の間のトルクの伝達を遮断する非結合位置のいずれかに配されるために制御入力Ｅｃを有する。

電気機械４０は、例えばハイブリッド車が純粋に電気推進構成のときには電気モータとして構成されてもよいし、例えば自動車の運動エネルギ回収時には発電用に構成されてもよい。このため自動車は、自動車の電気ネットワーク５２によって電気機械に結合された電気エネルギ貯蔵手段５０を有する。

電気貯蔵手段５０は、典型的にはバッテリＢＴ５０、あるいは複数のバッテリセルによって構成されたバッテリパックである。

電気推進構成においては、バッテリＢＴが、電気ネットワーク５２を介して、電気機械ＭＥへと供給電流を供する。自動車の運動エネルギ回収構成においては、前記電気ネットワークを介して、電気機械がバッテリを充電する。

本発明のハイブリッド車は、エンジン・トランスミッション装置（ＥＴＵ）によって伝達されるトルクを制御する加速ペダルや、自動車のブレーキングを制御するブレーキペダルなど、ドライバによって制御される加速およびブレーキングの一般的制御要素（図示せず）を有する。

本発明による図１に示されたハイブリッド車の構成はさらに、熱トラクションチェーン１０、電気トラクションチェーン３０、および結合装置４２を制御し、本発明の主要な特徴に応じて自動車を制御するためのさまざまなストラテジに対処することを保証する制御手段、例えば中央処理装置ＵＣ６０を有する。

このため中央処理装置ＵＣ６０は、結合装置の制御入力Ｅｃに接続され、２つの入力Ｅｖ、Ｅｄをそれぞれ受け取る出力Ｓｃを有し、一方のＥｖは、速度センサＣｖ６４の出力での自動車の速度情報Ｖｔであり、他方のＥｄは、自動車の減速度センサ６６の出力での自動車の減速度情報Ｄｃである。

速度Ｖｔおよび減速度Ｄｃは、自動車の変位の特性パラメータであり、値は自動車のケースまたはキャビンの変位から適切に生じる。

より経済的な実施形態では、自動車は、ただ１つの速度センサＶｔを有し、減速度の値Ｄｃは自動車の速度変化から計算できる。

以下、ハイブリッド車の制御方法を本発明に従って説明するが、これは基本的には自動車のリヤトレイン３２に対する電気機械４０の結合方法である。

図２は、本発明の方法の主要なステージを示すフローチャートを表す。

自動車の速度閾値Ｖｔｓおよび減速度閾値Ｄｃｓは予め定められている。

想定として、自動車の初期変位状態では、速度の閾値Ｖｔｓおよび減速度の閾値Ｄｔｓは超えておらず、中央処理装置ＵＣ６０は、結合装置４０を非結合状態に配し、電気機械４０のロータシャフト４６は、減速ギア４４のドライブシャフトから、よって自動車のリヤトレイン３０から切り離されている。

第１ステージ８０：
自動車の速度パラメータＶｔおよび減速度パラメータＤｃの連続的測定。

第２ステージ８２：
所定の速度閾値Ｖｔｓに対する自動車の速度Ｖｔ、および所定の減速度閾値Ｄｔｓに対する自動車の減速度Ｄｔの比較８２。自動車の速度Ｖｔが閾値Ｖｔｓより小さかった場合、あるいは自動車の減速度Ｄｃが閾値Ｄｔｓより大きかった場合（はいの場合）、中央処理装置ＵＣは、結合装置４０に結合リクエスト８４を出すが、所定の閾値を超えていない場合（いいえの場合）、結合装置４２は初期の非結合状態に維持される。

第３ステージ：中央処理装置ＵＣが結合リクエストを出した場合（はいの場合）：
電気機械の同期（ｓｙｎｃ ｍ）。結合リクエストは、結合が有効となる前に、減速ギアのドライブシャフト４８との電気機械のロータシャフト４６の同期８６の確認フェーズを生じる。同期が有効な場合（はいの場合）、結合装置は、ロータシャフトと減速ギアのドライブシャフトの間の結合をリクエスト（８８）するが、そうでない場合（いいえの場合）、結合装置は同期を待つ。

第４ステージ：
同期が有効な場合（はいの場合）、結合装置が起動（８８）される。

第５ステージ：
結合が実行９０され、電気機械のロータシャフト４６が減速ギアのドライブシャフト４８に機械的に結合される。

自動車のホイールに電気機械を結合する方法は、使用不可のときに熱機関によって電気機械を駆動することに起因するロスを除去できるという利点を有する。例えばこれは、自動車が公称速度で走るときで、この時、熱機関は良好なエネルギ収率で機能している。この場合、機械がホイールから機械的に切り離されており、停止位置にあり（ヌル状態）、そしてこれを自動車のホイールに結合することが望ましい又は要求される時に、自動車のホイールに結合されたシャフトと結合するときの電気機械の同期に必要なエネルギが、わずか１秒しか続かない減速フェーズ中に回収可能である。

さもなければ、自動車の減速時において、電気機械が自動車のホイールから機械的に切り離されている場合、電気機械の存在はドライバによってなされた減速リクエスト（例えばアクセルを緩める、あるいはブレーキペダルを押す）に対応するよう求められていないので、この機械をホイールに結合されたシャフトと同期させるために必要な遅延は制約とはならない。この遅延は１秒未満と見積もられている。

本発明の方法はよって、自動車のリヤホイールに電気機械を結合することが、したがってどの瞬間に望まれるのか、上述の基準に従って決定することを許容する。

よって、決定の説明を許す非限定的な例として、自動車がスローペースで（例えば時速８０キロ未満）走行中の場合、純粋な電気駆動を保証するように、あるいは可能な過剰トルクを供するように、機械を結合することが好ましい。

この速度を超えると、もはや純粋な電気駆動はあり得ないので電気機械は一般的にあまり役立たず、モータは高性能過渡応答をもたらすのにより好適なポジションにある。

さもなければ、自動車の減速が検知されたとき、自動車の速度がどうあれ、電気エネルギ回復を確実とできるように電気機械を結合することが好ましい。

例えば、それを超えると電気機械の結合が決定される減速度閾値は、１秒の減速中に回収する予定のエネルギが、機械を同期させるために必要なエネルギより大きいかまたは等しいものであるように決定されるものと定義できる。

Claims (7)

1. ハイブリッド自動車の制御方法であって、
   トランスミッション（２２）を介して前記自動車のホイール（１４、１６）に結合された熱機関（１８）を有するエンジン・トランスミッション装置（１０）を備えたトラクションドライブと、
   前記自動車にトラクショントルクを供するための電気モータとして、あるいは前記自動車の電気ネットワーク（５２）を介して電気エネルギ貯蔵手段（５０）に電流を供給するための発電器として構成可能な電気機械ＭＥ（４０）と、
   前記電気機械と前記自動車のホイール（３４、３６）に結合されたドライブシャフト（４８）の間に介在し、かつ前記電気機械（４０）と前記ドライブシャフト（４８）の間の結合を保証するいわゆる結合位置であって、前記電気機械（４０）と前記ドライブシャフト（４８）の間の前記結合とは、第一に前記電気機械を前記ドライブシャフトと同期（８６）させ、次にそれらを結合（８８）させる結合位置か、または前記電気機械と前記ドライブシャフトの間の前記結合を遮断する非結合位置のいずれかに配されるために制御入力Ｅｃを有する結合装置（４２）と、
   前記自動車の変位特性パラメータとなる第１パラメータの値（Ｖｔ）と第２パラメータの値（Ｄｃ）を供する少なくとも１つのセンサ（６４、６６）と、
   前記自動車の制御装置（６０）と、
   からなり、
   前記第１パラメータは自動車の速度Ｖｔであり、第２パラメータは前記自動車の減速度Ｄｃであり、
   前記結合装置（４２）は、前記自動車の減速度Ｄｃが減速度閾値Ｄｃｓより大きい場合に、前記電気機械を前記ドライブシャフトに結合するよう命令を受け、
   前記減速度閾値は、所定の減速期間中に回収される予定のエネルギが、前記速度Ｖｔにより決定される前記機械を同期させるために必要なエネルギより大きいかまたは等しくなるように決定されていることを特徴とする制御方法。
2. 自動車の減速度のレベルＤｃが前記所定の減速度閾値Ｄｃｓより大きいとき、前記方法が、前記電気機械（４０）を発電器として構成する段階を有し、この段階は、電気エネルギ貯蔵部（５０）に電流を供するための、前記結合装置（４２）を用いた前記電気機械の前記ドライブシャフト（４８）との結合段階からなることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車制御方法。
3. 前記減速度の値Ｄｃが、前記自動車の速度Ｖｔの変化から計算されることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車制御方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の前記ハイブリッド車制御方法を実施するための制御装置（６０）であって、
   前記ハイブリッド車は、トランスミッション（２２）を介して前記自動車のホイール（１４、１６）に結合された熱機関（１８）を有するエンジン・トランスミッション装置（１０）を備えたトラクションドライブと、
   前記自動車にトラクショントルクを供給するための電気モータとして、あるいは前記自動車の電気ネットワーク（５２）を介して電気エネルギ貯蔵手段（５０）に電流を供給するための発電器として構成可能な電気機械ＭＥ（４０）と、前記電気機械と前記自動車のホイール（３４、３６）に結合されたドライブシャフト（４８）の間に介在し、かつ前記電気機械（４０）と前記ドライブシャフト（４８）の間の機械的結合を保証する前記結合位置、または前記電気機械と前記ドライブシャフトの間の前記機械的結合を遮断する非結合位置のいずれかに配されるために制御入力Ｅｃを有する結合装置（４２）と、
   前記自動車の変位特性パラメータとなる第１パラメータの値（Ｖｔ）と第２パラメータの値（Ｄｃ）を供給する少なくとも１つのセンサ（６４、６６）と、
   からなり、
   前記センサによって供給された前記第１パラメータの値（Ｖｔ）と第２パラメータの値（Ｄｃ）を受け取る少なくとも１つの制御入力（Ｅｖ、Ｅｄ）と、前記結合装置（４２）の前記制御入力（Ｅｃ）を駆動する１つの制御出力（Ｓｃ）とを有し、前記制御装置（６０）は、第２パラメータ（Ｄｃ）が減速度閾値（Ｄｃｓ）よりも大きい場合に、前記結合装置（４２）を前記結合位置に配するように構成されていることを特徴とする制御装置。
5. 前記センサが、自動車の速度センサ（Ｃｖ）であることを特徴とする請求項４記載の制御装置。
6. 前記センサが、自動車の減速度センサ（Ｃｄ）であることを特徴とする請求項４記載の制御装置。
7. 請求項４〜６のいずれか一項に記載の制御装置を有することを特徴とするハイブリッド車。

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