JP6058357B2 - 乗り物用ハイブリッド駆動装置の過渡状態制御方法 - Google Patents
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Description
前記ディーゼルエンジンの排出物を前記ディーゼルエンジンのトルクTengの関数として予測できる窒素酸化物(NOx)排出モデルを構成し、
動的NOx排出設定点NOsp xを前記NOx排出モデルと前記ディーゼルエンジンの前記静的トルク設定点Tsp eng、sから計算し、
前記ディーゼルエンジンの動的トルク設定点Tsp engを前記動的NOx排出設定点NOsp xから導き出し、
前記電気機械の動的トルク設定点Tsp motを前記ディーゼルエンジンの前記動的トルク設定点Tsp engの関数として求め、
その両方の前記動的トルク設定点を前記駆動装置に適用する、
ことを特徴とする方法に関する。
α1からα7:NOxモデルの較正係数、
Ne:ディーゼルエンジン回転数、
NOx:NOx排出物レベルである。
熱エンジンの静的トルク設定点Tsp eng,sを得て、
ディーゼルエンジンのNOx排出物をディーゼルエンジンのトルクTengの関数として予測できるNOx排出モデルを構成し、
動的NOx排出設定点NOsp xをNOx排出モデルから計算し、ディーゼルエンジンのNOx排出物をトルク設定点Tsp eng,sの関数として求め、
ディーゼルエンジンの動的トルク設定点Tspengを導き出し、
電気機械の動的トルク設定点Tsp motを求め、
それらの両動的トルク設定点を駆動装置に適用する。
以降の説明において、以下の表記を使用する。
ξ:NOxピーク削減因子[単位%]
β:NOx設定点初期化閾値[単位ppm]
αi:NOx排出物モデルの較正パラメータ[無単位]
Fsp 1:吸気マニフォールド内の燃焼気体質量分率設定点[単位%]
Fest 1:吸気マニフォールド内の燃焼気体質量分率の予測値[単位%]
Ne:熱エンジン回転数[単位rpm]
Tsp pwt:駆動装置の静的トルク設定点[単位Nm]
Tsp eng,s:駆動装置のトルク設定点の関数としての、達成される熱エンジンの静的トルク設定点[単位Nm]
Tsp mot,s:駆動装置のトルク設定点の関数としての、達成される電気機械の静的トルク設定点[単位Nm]
Tsp eng:動的熱エンジントルク設定点[単位Nm]
Tsp mot:動的電気機械トルク設定点[単位Nm]
εNOx:NOx排出物誤差[単位ppm]
NOx(t):基準トルク遷移によって発生するNOx排出物[単位ppm]
NOsp x:NOx排出物設定点[単位ppm]
この方法の原理は、遷移動作過程中のNOx排出物を最小化する熱エンジントルク軌跡の計算にある。図3は、このような方法の原理を示す図である。それは、トルク設定点が点Aと点Bとの間の範囲で変動するときに、過渡NOx排出物の超過をもたらすかどうかを判断することにある。太線で表された曲線は、本発明の方法を使用して得られた熱エンジントルクの変動とその変動に応じたNOx排出物の変動とを示しており、複数の点線は
瞬間的に熱エンジントルクが変動した場合における、その熱エンジントルク変動とその変動に応じたNOx排出物の変動とを示している。
以下で説明する実施形態は、燃焼気体再循環回路を備えたディーゼルエンジンに関する。さらに、本実施形態において、静的または疑似静的な型式のエネルギースーパバイザによって、定常状態におけるハイブリッド駆動装置の複数のトルク設定点を求めることができる。
本発明の最終的な目的は、過渡部分でのNOx排出物を減少させることである。遷移状態と呼ばれるものは、静的トルク設定点から第2の静的トルク設定点への移動である。
動的NOx排出設定点は、ディーゼルエンジンのNOx排出物を求めるNOx排出モデルから計算される。NOx排出モデルと呼ばれるものは、ディーゼルエンジンのNOx排出物をハイブリッド駆動装置のディーゼルエンジンのトルクの関数として予測できるモデルのことである。このモデルがエンジンのNOx排出物を正確に表すようにするためには、このモデルは、使用される駆動装置のディーゼルエンジンに対して較正されなければならず、さらに、熱エンジン回転数Nsなどディーゼルエンジンの動作条件に依存しなければならない。なお、形容詞「動的」は、NOx排出設定点が、遷移状態、つまり2つの定常状態動作点の間に適用される設定点であることを示しており、この設定点は時間の関数として進展する。
J.C.Schmitt、M.Fremovici、O.GrondinおよびF.Le Berr、「Compression Ignition Engine Model Supporting Powertrain Development(パワートレイン開発を支援する圧縮点火エンジンモデル)」,Proceedings of the IFAC workshop on engine and powertrain control,simulation and modeling、リュエイユ=マルメゾン、フランス、2009年11月30日〜12月2日。
図5aは、一般的な条件において、過渡状態における熱エンジンの動的NOx排出設定点NOxsp xを計算するための原理を示している。本方法では、ディーゼルエンジンのNOx排出物を求めるNOx排出モデルが使用されている。
i.定常動作点の静的な値NOs x
ii.動的NOx排出設定点を定めることができる基準トルク遷移NOx(t)によって発生する排出物の瞬間値
iii.制限戦略から得られるトルク遷移によって発生する排出物の瞬間値NOdyn x(t)。なお、この値は本方法の進行には有用ではないが、この値によって過渡状態中に発生するNOx排出物の値を知ることができる。
定常状態動作点でのNOx排出物の静的な値NOs xは、
基準トルク遷移NOx(t)によって生成される複数の排出物の瞬間値は次のように与えられる。
制限戦略から得られるトルク遷移によって発生する排出物の瞬間値NOdyn x(t)は以下の式で与えられる
一度、設定点NOsp xが計算されると、新しい動的トルク設定点Tsp engを計算できるようにNOx排出モデルが反転される。NOx排出モデルには、戦略において2つの目的がある。最初に、静的な最適化戦略に起因するトルク設定点に対する装置の応答を計算し、それからNOx設定点を導き出すことができる。そして、NOx設定点を反転し、この設定点を満たしているトルク軌跡を計算することができる。
本発明による方法は、車輪トルク要求が満たされるように複数の遷移条件下での熱エンジントルク補償を少なくとも1つの電気機械によって実現する。そのため、電気機械の動的トルク設定点を求める必要がある。このトルク設定点は、方程式(1)によって、以下のように求めることができる。
本発明によって、ハイブリッド装置の駆動手段のトルク設定点を求めることができる。これらの設定点を熱エンジンと電気機械とに適用することによって、排出物が削減され、燃料消費も限定される。
本発明を好ましい実施形態の場合において説明した。しかし本発明は、組み合わせ可能な異なる複数の変形例にも関連させることができる。
静的トルク設定点は、特にハイブリッド駆動装置にエネルギースーパバイザが備わっていない実施形態においては、静的または疑似静的な種類のエネルギースーパバイザからの要求ではなく自動車のドライバの要求に直接起因していてもよい。
熱エンジンに排気ガス再循環回路が備わっていない場合、エンジン回転数とシリンダ温度だけに依存している反転可能なNOx排出モデル
NOx排出減衰率を求めるために調整パラメータξを使用する代わりに、超過すべきではないNOx排出閾値Sを定めることが可能で、この閾値Sはどのような静的な状態に到達しようが固定したり、目標の定常動作点に依存させたりすることができる。そのため方程式NOsp x≦Sを満たさなければならない。この不等式は、段階ii)で前述の実施形態の方程式(3)の代わりに導入される。この閾値は、排出物に関する施行されている法律によって設定することができる。
ディーゼルエンジンに排気ガス再循環回路が備わっていないときには、ディーゼルエンジン動的トルク設定点
電気機械の能力(動作範囲)を考慮した他の種類の補償を本発明の制御方法において使用することができる。例えば、電気機械の動的トルク設定点Tsp motが電気機械によって許容される最大トルクを超える場合、電気機械のトルク設定点は、この最大トルクに設定され、それから熱エンジンの動的トルク設定点Tsp engが電気機械の動的トルク設定点の変化に動的トルク設定点Tsp engを適合させることによって再計算される。したがってハイブリッド駆動装置の複数の構成要素が最適に使用されるが、排出物削減は最適ではない。
この部分で示す結果は、パラレル構成のディーゼルハイブリッド乗り物のシミュレーションから得られる。ディーゼルエンジンには燃焼気体再循環装置が備わっている。熱エンジンモデルは排出物、特にNOx排出物を予測可能な物理モデルである。そのようなモデルは、例えば、以下の文献に記載されている。
R.Lebas、G.Mauvio、F.Le BerrおよびA.Albrecht,、「A phenomenological approach to model diesel engine combustion and in−cylinder pollutant emissions adapted to control strategy(制御戦略に適合しているモデルディーゼルエンジン燃焼とシリンダ内汚染物質排出物に対する現象的アプローチ)」、Proceedings of the IFAC workshop on engine and powertrain control, simulation and modeling、リュエイユ=マルメゾン、フランス、2009年11月30日〜12月2日
このモデルは、ユーロ6ディーゼルエンジン上で実施された試験から較正された。過渡条件下における排出物制限の戦略が、原理が最適制御に基づいている静的エネルギースーパバイザに結合されている。これは前述の文献に示されている。
Claims (12)
- 少なくとも1つの電気機械と少なくとも1つのディーゼルエンジンからなるハイブリッド駆動装置を制御する方法であって、前記ディーゼルエンジンの静的トルク設定点Tsp eng,sが求められており、
前記ディーゼルエンジンの排出物を前記ディーゼルエンジンのトルクTengの関数として予測できる窒素酸化物(NOx)排出モデルを構成し、
定常状態排出物レベルのNOx排出物NO s x 及び最大過渡状態ピーク値のNOx排出物を、前記NOx排出モデルと前記ディーゼルエンジンの前記静的トルク設定点T sp eng、s から計算し、
動的NOx排出設定点NOsp xを前記定常状態排出物レベルのNOx排出物NO s x 及び前記最大過渡状態ピーク値のNOx排出物から計算し、
前記ディーゼルエンジンの動的トルク設定点Tsp engを前記動的NOx排出設定点NOsp xから導き出し、
前記電気機械の動的トルク設定点Tsp motを前記ディーゼルエンジンの前記動的トルク設定点Tsp engの関数として求め、
前記ディーゼルエンジンおよび前記電気機械のそれぞれの前記動的トルク設定点を前記駆動装置に適用する、ことを特徴とする方法。 - 前記窒素酸化物排出モデルは、ディーゼルエンジンの回転数とエンジンシリンダ内の最高温度とに依存している、請求項1に記載の方法。
- 前記ディーゼルエンジンは、燃焼気体を前記ディーゼルエンジンのシリンダの上流の吸気マニフォールドに導く排気ガス再循環装置を備えており、前記NOx排出モデルは、前記ディーゼルエンジンの前記吸気マニフォールド内の燃焼気体分率Fest 1に依存している、請求項1または2に記載の方法。
- NOx排出閾値が前記ディーゼルエンジンに対して定義され、前記NOx排出設定点NOsp xは前記閾値の関数として計算される、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法。
- NOx排出削減因子ξが設定され、前記NOx排出設定点NOsp xは前記削減因子ξの関数として計算される、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ディーゼルエンジンの前記動的トルク設定点の前記導き出された値は、前記NOx排出モデルを逆転することによって求められる、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ディーゼルエンジンの前記静的トルク設定点Tsp eng,sは、エネルギースーパバイザ、特に前記ハイブリッド駆動装置に備わっている疑似静的エネルギースーパバイザによって駆動装置トルク設定点Tsp pwtから求められる、請求項1ないし7のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 請求項1から8のいずれか1項に記載の制御方法によって制御されることを特徴とする、少なくとも1つの電気機械と少なくとも1つのディーゼルエンジンからなるハイブリッド駆動装置。
- 過渡状態での該ハイブリッド駆動装置の制御は疑似静的エネルギースーパバイザに対して従属して行われる、請求項10に記載のハイブリッド駆動装置。
- 請求項10または11に記載のハイブリッド駆動装置を有することを特徴とする、乗り物、特に自動車。
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