JP5550660B2 - 車両駆動装置の駆動出力を低減する方法 - Google Patents

Description

本発明は温度を低下させるために車両駆動装置の駆動出力を低減することに関わる。

車両駆動装置の部品の性能は主に車両駆動装置の各部品の発熱ないし温度に依存する。したがって、例えば電気自動車ないしハイブリッド車の電気駆動装置又はエネルギー蓄積器は温度ドリフトを有しており、各部品はそれぞれの温度が最大温度値に達し、これらの部品が損傷しかねないという場合には、出力を低下させて動作させなければならなくなる。ディレーティングとも呼ばれるこの出力低減は、運転者が例えば対向車線に出て追い越しをしたり、高速道路へ乗り換えるために例えばフル出力を期待又は必要とするような走行状態において行うのでない限り、問題はない。出力低減は特にフル出力の調達が必要となるスポーツ走行の場合には危険である。

臨界的な部品温度を避けることを目的とする出力低減のために、ふつうは過熱防止出力制限が行われる。この過熱防止出力制限では、臨界的な温度に入ったときには、例えば、車両を短期間だけ止めたり、各部品が冷却される状態で車両を動作させ、冷却後に走行を続行するように強制される。該当する部品が例えば出力分岐型のハイブリッド車のパワートレインにおける発電機であって、電気車両の電動機に電気エネルギーを供給するものであった場合、発電機が過熱状態になると、車両がクリープ状態で最大限に動けるように駆動出力が突然低減される。駆動出力を低減するためには、日本国特許出願第１１−２１５８８８号明細書に記載されているように、例えば電流低減を行ってもよい。

出力低減を避けるには、最大の持続駆動出力を出せるように車両駆動装置を設計するというやり方も確かにある。しかし、そのためには、過熱防止出力制限の稀な特殊ケースを避けるためにシステム全体を設計し直す必要があるが、それには大きな追加コストがかかる。確かに、例えば達成すべき部品温度と目前に迫った出力低減とをディスプレイによって運転者に知らせることはできるだろう。ただし、これは運転者がこのディスプレイを見て顧慮することを前提としている。この場合、このようなディスプレイに注意を払わないと、過負荷による部品の損傷又は突然の出力低減による危険な走行状態が生じかねないという点で不利である。

発明の概要
本発明の基本は、駆動出力の低減が、危険な走行状態を避けると同時に、走行状態に依存して、特に駆動出力を安全に低減できる走行状態において行われるということである。これに適した走行状態としては、小さな推力での走行又は速度が一定もしくは低下していく走行の他に、とりわけ制動又は回生状態がある。

本発明は、一面においては、車両駆動装置の駆動出力を低減する方法に関する。この方法は、車両駆動装置の少なくとも１つの部品の温度と温度閾値との間の温度差を求め、車両駆動装置の現在の走行状態を求め、現在の走行状態が駆動出力の低減を許可するか否かを判定し、現在の走行状態が駆動出力の低減を許可する場合には、前記温度差を大きくするために、前記少なくとも１つの部品の温度を低下させるように車両駆動装置の駆動出力を低減する。これにより、有利には、駆動出力を低減しても安全上危険でない走行状態に移行する。

１つの実施形態によれば、駆動出力は現在の走行状態が駆動出力の低減を許可しない場合には低減されない。それゆえ、有利には、駆動出力の低減はそれ用の走行状態においてしか行われないことが保証される。

１つの実施形態によれば、現在の走行状態が一定走行状態もしくは制動走行状態又は回生状態もしくは加速度閾値未満の加速度値での加速状態である場合に、駆動出力の低減が許可される。加速度閾値は例えば０．５ｍ／ｓ²又は１ｍ／ｓ²としてよい。これに対して、現在の走行状態が追い越し走行状態又は例えば前記加速度値を超える加速度値での加速走行状態である場合には、駆動出力の低減は許可されない。したがって、駆動出力の低減に有利な走行状態を簡単かつ確実に検出することができる。

さらに、１つの実施形態によれば、所定の又は予想される走行状態ないしは後続の走行状態が、前記温度差よりも小さくない、すなわち、前記温度差以上の部品温度の上昇をもたらす場合にのみ、駆動出力は低減される。これにより、有利には、駆動出力の低減はそれが実際に必要なときにだけ行われることが保証される。

１つの実施形態によれば、上記した所定の又は予想される走行状態は、加速走行状態又は追い越し走行状態であり、有利には、これらの走行状態では出力低減は行われない。

１つの実施形態によれば、上記の予想される走行状態は、例えばアクセルペダル位置又は運転者による又はトルク要求もしくは加速要求又は加速度測定に基づいて検出される。これにより、有利には、後続の臨界的な走行状態のために十分な予備出力を使用できることが保証される。

１つの実施形態によれば、現在の走行状態が駆動出力の低減を許可するか否か判定するステップにおいて、現在の走行状態は例えば複数の基準走行状態のうちの少なくとも１つの基準走行状態と比較される。基準走行状態は有利には電子記憶装置又はルックアップテーブルに格納してもよく、それぞれの走行状態が出力低減の実行に適しているか否かを示す。

１つの実施形態によれば、前記した部品は電動機又は内燃機関又はエネルギー蓄積器又はトランスミッション又はインバータ又はパルス幅変調インバータ又はこれらの部品の下位部品である。さらに、各部品の温度を測定するために、温度センサを使用してもよい。

１つの実施形態によれば、車両駆動装置の複数の部品の各部品の各温度と各部品に割り当てられた温度閾値との間の複数の温度差が求められる。この場合、少なくとも１つの部品に関して求められた温度差が所定の又は予想される走行状態で車両駆動装置を動作させるのには小さすぎる場合に、車両駆動装置の駆動出力が低減される。これにより、有利には、所定の又は予想される後続の走行状態のために十分な予備出力が存在することが保証される。温度閾値は好ましくはそれぞれの部品に特有であり、同じであっても異なっていてもよい。このことによって、各部品にそれぞれ異なる臨界温度を割り当てることができる。これらの臨界温度は例えば６０℃から２００℃の間の範囲としてよい。

１つの実施形態によれば、温度閾値は部品の動作にとって許容される最大の温度であり、例えば前記の温度範囲内にあるとしてよい。

１つの実施形態によれば、温度差は固定的であるか、又は走行状態に依存する。温度差は好ましくは次の式に基づいて求められる。
ΔＴ＝［（Ｐ_{maxBeschleunigung}−Ｐ_Kuehl）＊ｔ_Ueberhol］／Ｃ_Komponente
ここで、Ｐ_{maxBeschleunigung}は最大の加速出力損失を、Ｐ_Kuehlは実際の冷却出力又は例えば周囲温度を考慮して求めることのできる予測される冷却出力を、ｔ_Ueberholは追い越しの最大持続時間、例えば２０ｓ又は４０ｓを、Ｃ_Komponenteは部品の熱容量を表している。

１つの実施形態によれば、出力低減の許可はナビゲーションデータの評価に基づいて決定されるので、有利には危険な対向車線上での走行も検出できる。

本発明は、一面においては、本発明の方法を実行するコンピュータプログラムを実行するように形成されたプログラム技術的に整備された装置、例えば制御装置に関する。

本発明は、他面では、コンピュータ上で走らせた、ないしは実行させた場合に本発明の方法を実行するプログラムコードが含まれたコンピュータプログラムに関する。

本発明の他の実施例は、駆動出力を低減する本発明の方法の基本的な流れを示した図１を参照して説明される。

駆動出力を低減する本発明の方法の基本的な流れを示す。

図１に示されているように、ステップ１０１では、車両駆動装置の少なくとも１つの部品の温度と温度閾値との間の温度差が求められる。それと同時又はその前又はその後に、車両駆動装置の現在の走行状態、つまり、車両駆動装置が現在置かれている走行状態がステップ１０３において求められる。ステップ１０５では、例えば１つ又は複数の比較に基づいて、現在の走行状態が駆動出力の低減を許可するか否かが判定される。続いてステップ１０７において、現在の走行状態が駆動出力の低減を許可した場合に例えば後続の走行状態のための予備温度を提供するために温度差を高めることができるよう、少なくとも１つの部品の温度を低下させるために車両駆動装置の駆動出力を低減する。言い換えれば、駆動出力は、現在の走行状態が駆動出力の低減を許可する場合のみ、低減される。

これにより、例えば後続の走行状態、例えば追い越し運転や加速のための予備熱が提供される。その際同時に、駆動出力の低減に適さない走行状態、例えば加速や追い越しの走行状態を検出することにより、駆動出力の低減、例えば許容される最大の駆動出力の低減は、駆動出力の安全な低減が可能な走行状態においてのみ行われることが保証される。例えば特に回生のとき、速度一定のとき、又は軽度の加速のときがそれに当たる。好ましくは、出力制限は例えば典型的な温度ヒステリシスを考慮した限界温度閾値を下回るまでしか維持されない。

予備熱のおかげで、例えば強い加速のプロセスが一旦開始したらその間駆動出力を弱める必要がないので、加速プロセスを安全に行うことができる。これは、例えば回生又はある加速度値での軽度の加速の際に、前もって出力を前記加速度値未満に低減するようにシステムが設計されているということを意味する。同時に、例えば各部品の現在の温度と各部品の可能な最大の温度との間の現在の温度差が加速プロセスの安全を保証していることを示す通知を出してもよい。したがって、臨界的な運転以外のときの遮断温度は好ましくは可能な最大温度から次に示す温度差を差し引いたものに等しい。この温度差は例えば問題となる各部品について別々に次の式に基づいて求めることができる。
ΔＴ＝［（Ｐ_{maxBeschleunigung}−Ｐ_Kuehl）＊ｔ_Ueberhol］／Ｃ_Komponente
ここで、Ｐ_{maxBeschleunigung}は最大の加速出力損失を、Ｐ_Kuehlは実際の冷却出力又は例えば周囲温度を考慮して求めることのできる予測される冷却出力を、ｔ_Ueberholは追い越しの最大持続時間、例えば２０ｓ又は４０ｓを、Ｃ_Komponenteは関連する部品の熱容量を表している。

持続時間ｔ_Ueberholは例えば次のようにして推定することができる。無負荷状態の車両の場合には、０ｋｍ／ｈから１００ｋｍ／ｈまでの加速プロセスの持続時間は２０ｓ未満であることを前提とすれば、負荷がある状態の車両では、同じ加速プロセスに例えば３０ｓかかると想定することができる。これは、与えられた車両に関して、例えば予想されるすべての加速プロセスが平均しておよそ最大３０ｓ持続しうるということを意味している。さらに、例えば高速道路での追い越し又は乗り入れのプロセスでは、大抵は上述よりも小さな速度変化が生じるので、予想される加速プロセスの持続時間は比較的短いと仮定してよい。

好ましくは、各車両又は各部品ごとに予備熱を求めることが好ましい。というのも、例えば駆動部品を熱的にできるだけ有効に利用するためには、予備熱はできるだけ小さくすることが好ましいからである。同時に、予備熱は加速プロセスを安全に終えることができる程度に大きくすべきである。

さらに、例えば車両制御部によって、出力低減が可能であることを示す信号をセットしてもよい、つまり、臨界的な加速プロセスが存在しておらず、かつ例えば各部品がその部品に関連した出力低減を行うということ、例えば前記温度差を差し引いたそのつどの最大温度に達した場合には遮断を行うということを知らせる信号をセットしてもよい。これらの部品は例えば温度が上昇し過ぎたを知らせる温度過昇フラグをセットする。

運転者が例えばゆっくりと車両を交差点に進めると同時に、例えば運転者が加速しようとする直前に出力低減の可能性を示す信号がセットされ出力制限が生じるような走行状態を避けるために、例えばアクセルペダルの動きが速い場合、例えばアクセルペダルが踏み続けられた場合には、例えば指示通知がセットされていても、もう一度だけ、許容される最大温度に達するまで、又は加速度が再び低下するまで、フル出力を利用できるようにしてもよい。

関連する部品を冷却するために、あからさまに駆動出力を取り消してもよい。これにより、車両は例えばクリープ状態又は静止状態で動作する。さらに、関連する部品が冷却されるように駆動出力を低減するのか、又は関連する部品の温度が再び上昇するのを防ぐ限りにおいて駆動出力を低減するのかを、走行状態ないし状況に応じて決定するようにしてもよい。これにより、つねにより多くの駆動出力が利用できる。これは特にトンネルや路肩のない道路を走るときに有利である。そのような走行状況は、例えばその時の道路状況を知っているナビゲーションシステムを用いて求めることができ、車両制御部によって回避することができる。車両がこのような道路上にある場合には、関連する部品の温度が上昇しない限りで駆動出力を低減することが好ましい。好ましくは、それと同時に、運転者に現在の状況を知らせる通知をセットしてもよい。しかしこの場合、好ましくは、危険区域を出るために少なくとも徐行が可能であることが保証されなければならない。これにより、特に、例えば踏切での立ち往生のような危険な状況を避けることができる。

本発明のコンセプトは、例えば、インバータやバッテリの制御ソフトウェアの一部として実装することもできるし、又は中央車両制御部の内部に実装することもできる。熱的条件付き出力制限の本発明による戦略の使用は、各車両について、例えば熱的な出力制限が生じるように車両を駆動するロードテストに基づいて行うことができる。

Claims (6)

1. 車両駆動装置の駆動出力を低減する方法であって、
   前記車両駆動装置の少なくとも１つの部品の温度と温度閾値との間の温度差を求めるステップ（１０１）と、
   前記車両駆動装置の現在の走行状態を求めるステップ（１０３）と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可するか否かを判定するステップ（１０５）と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可する場合に、前記温度差を広げるために、前記少なくとも１つの部品の温度が低下するように前記車両駆動装置の駆動出力を低減するステップ（１０７）と
   を有しており、
   前記現在の走行状態が、変化のない走行状態又は制動走行状態又は回生走行状態又は加速度閾値未満の加速度での加速走行状態である場合には、駆動出力の低減を許可し、
   前記現在の走行状態が加速度閾値を超える加速度での加速走行状態、又は追い越し走行状態である場合には、駆動出力の低減を許可しない、
   ことを特徴とする、車両駆動装置の駆動出力を低減する方法。
2. 車両駆動装置の駆動出力を低減する方法であって、
   前記車両駆動装置の少なくとも１つの部品の温度と温度閾値との間の温度差を求めるステップ（１０１）と、
   前記車両駆動装置の現在の走行状態を求めるステップ（１０３）と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可するか否かを判定するステップ（１０５）と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可する場合に、前記温度差を広げるために、前記少なくとも１つの部品の温度が低下するように前記車両駆動装置の駆動出力を低減するステップ（１０７）と
   を有しており、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可する場合であって、
   所定の又は予想される走行状態が前記温度差よりも大きい前記部品の温度上昇を引き起こす場合にのみ、駆動出力を低減する、
   ことを特徴とする、車両駆動装置の駆動出力を低減する方法。
3. 車両駆動装置のための制御装置であって、
   前記車両駆動装置の少なくとも１つの部品の温度と温度閾値との間の温度差を求める手段と、
   前記車両駆動装置の現在の走行状態を求める手段と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可するか否かを判定する手段と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可する場合に、前記温度差を広げるために、前記少なくとも１つの部品の温度が低下するように前記車両駆動装置の駆動出力を低減する手段と
   を有しており、
   前記現在の走行状態が、変化のない走行状態又は制動走行状態又は回生走行状態又は加速度閾値未満の加速度での加速走行状態である場合には、駆動出力の低減を許可し、
   前記現在の走行状態が加速度閾値を超える加速度での加速走行状態、又は追い越し走行状態である場合には、駆動出力の低減を許可しない、
   ことを特徴とする、制御装置。
4. 車両駆動装置のための制御装置であって、
   前記車両駆動装置の少なくとも１つの部品の温度と温度閾値との間の温度差を求める手段と、
   前記車両駆動装置の現在の走行状態を求める手段と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可するか否かを判定する手段と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可する場合に、前記温度差を広げるために、前記少なくとも１つの部品の温度が低下するように前記車両駆動装置の駆動出力を低減する手段と
   を有しており、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可する場合であって、
   所定の又は予想される走行状態が前記温度差よりも大きい前記部品の温度上昇を引き起こす場合にのみ、駆動出力を低減する、
   ことを特徴とする、制御装置。
5. 車両駆動装置を制御するコンピュータに下記ステップを実行させるためのコンピュータプログラムであって、
   前記プログラムが、
   前記車両駆動装置の少なくとも１つの部品の温度と温度閾値との間の温度差を求めるステップ（１０１）と、
   前記車両駆動装置の現在の走行状態を求めるステップ（１０３）と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可するか否かを判定するステップ（１０５）と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可する場合に、前記温度差を広げるために、前記少なくとも１つの部品の温度が低下するように前記車両駆動装置の駆動出力を低減するステップ（１０７）と、
   前記現在の走行状態が変化のない走行状態又は制動走行状態又は回生走行状態又は加速度閾値未満の加速度での加速走行状態である場合には駆動出力の低減を許可するステップと、
   前記現在の走行状態が加速度閾値を超える加速度での加速走行状態、又は追い越し走行状態である場合には駆動出力の低減を許可しないステップと
   を前記コンピュータに実行させる、
   ことを特徴とする、プログラム。
6. 車両駆動装置を制御するコンピュータに下記ステップを実行させるためのコンピュータプログラムであって、
   前記プログラムが、
   前記車両駆動装置の少なくとも１つの部品の温度と温度閾値との間の温度差を求めるステップ（１０１）と、
   前記車両駆動装置の現在の走行状態を求めるステップ（１０３）と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可するか否かを判定するステップ（１０５）と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可する場合に、前記温度差を広げるために、前記少なくとも１つの部品の温度が低下するように前記車両駆動装置の駆動出力を低減するステップ（１０７）と、
   前記現在の走行状態が駆動出力の低減を許可する場合であって、所定の又は予想される走行状態が前記温度差よりも大きい前記部品の温度上昇を引き起こす場合にのみ、駆動出力を低減するステップと
   を、前記コンピュータに実行させる、
   ことを特徴とする、プログラム。

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