JP6235694B2 - 車両のパワートレインを制御する方法、及びそれに応じて制御されるパワートレイン - Google Patents

Description

本発明は、車両のドライブトレーンについての方法に関する。本方法は、それ以外では可能ではないギヤシフトを許容することにより、過剰なエンジン回転数を低下させあるいは回避する特徴に特に向けられている。

自動あるいは半自動の変速装置を備える車両において、ギヤシフトは、予めプログラムされたシフト計画、又はドライバー主導のシフト命令又は設定に従って自動であるいは半自動でなされる。シフト制御計画は、例えば燃費を低減し、エミッションを減少させ、滑りやすい路面上で信頼できるトラクションをもたらし、坂道を登り／下降する等といった特定の目的のために設計することができる。どの計画を選択したとしても、考慮に入れるべき多くの物理的なあるいは設定上の制約、並びにギヤシフト計画あるいはアルゴリズムを設定するときの予め定められた制約が存在する。多くの場合、異なる所望の特性の間の妥協である制御アルゴリズムを見つける必要がある。例えば、一般的にはギヤシフトを防止しあるいは減少させることが望ましいが、他方では、車両の速度を変えるときにエンジンの損傷を防止し及び／又は燃費を低減するために、物理的なあるいは設定上の制約によるギヤシフトが必要である。一般的に、機関効率が比較的低い、不必要に高い回転数／分（ｒｐｍ：ｓ）にエンジンが達することを防止することが望ましい。

エンジンを制御する計画についての異なる示唆は、例えばクルーズコントロールシステムを対象とする特許文献１及び特許文献２に、並びに特許文献３、特許文献４、及び特許文献５に開示されている。

国際公開第２０１１／０７６２２６号 米国特許出願公開第２０１１／０１６６７５４号明細書 米国特許第５，３４３，７８０号明細書 米国特許第５，７３８，６０６号明細書 米国特許第６，０６７，４８９号明細書

上記したシステムはエンジンを制御するシステムについて異なる解決策をもたらしているが、ドライバビリティ及び燃費を改良するための改良された制御アルゴリズムについての要望が未だ存在している。

今日の車両においては、エンジンの不必要な損耗を防止しかつ燃料効率の良い運転をもたらすために、エンジンの許容トルク出力にはしばしば制約がある。しかしながら、そのような制約が燃料効率を低下させ得る運転状況が存在する。例えば、エンジン回転数が高い一定の変速段を使用して運転されているが、アップシフトがなされた後にエンジンが十分なトルクを出力しないことになるので、アップシフトを許容しないと変速機制御装置が決定した場合である。従って、ドライブトレーンは、改良されたパフォーマンスをもたらすように設計することができ、ギヤシフトが望ましいがエンジンの制約がギヤシフトを妨げるようにエンジンが制御されている場合に、特別なギヤシフトを許容すべくエンジンの制約を変更できるようにすることができる。

従って、本発明が提供するものは、車両のパワートレインを制御する方法であって、そのパワートレインは変速機に機械的に接続されたエンジン及び電子制御装置（ＥＣＵ）を備えており、かつその方法は、
− 許容されるエンジン出力トルクについて第１の一般制限を設定する段階、
− 変速機におけるギヤシフトの変速点が少なくともエンジン回転数に応じて定められる、変速機が従うべき、電子制御装置による予め定められたギヤシフト計画を設定する段階、
− 予め定められたギヤシフト計画に従うギヤシフトの結果として予想されるエンジン出力トルク要求の算出を実行する段階、
− 予想されるエンジン出力トルク要求と、エンジン内許容出力トルクについての第１の一般制限との第１のトルク比較を実行する段階、
− 予想されるエンジン出力トルクが許容されるエンジン出力トルクについての第１の一般制限の範囲内にあることを第１のトルク比較が示す場合に、予め定められたギヤシフト計画に従ってギヤシフトを実行する段階、を含む。

これは、自動あるいは半自動の変速機についての今日における多くのギヤシフト制御の計画機能のやり方を説明している。従って、ギヤシフトを実行するときには、一般的な車両の性能に関する、すなわちギヤシフトがなされた後に車両が所望の加速を実行しあるいは望ましい速度を維持することができるようにする制御がある。ギヤシフトの後にこれらの判定基準が満たされないと推定される場合、ギヤシフトは通常は許容されない。従って、ギヤシフトは所望の車両性能に帰着する。このことを達成し、かつ燃費にとって有益であっても通常の状況下では許容されないギヤシフトを許容するために、ギヤシフト計画は更に改善することができる。従って、本制御方法は、上記した制御シーケンスに加えて、以下の特徴を有する。
− 特別なギヤシフト、すなわちエンジン出力トルクについて第１の一般制限によって許容されないギヤシフトを許容するという特徴を更に含む。従って、特別なギヤシフトに関連して予想されるエンジン出力トルク要求が、許容される出力トルクについての第１の一般制限を上回ることを第１のトルク比較が示しているにも関わらず、特別なギヤシフトを許容することができる。

この特別なギヤシフトは、
− 特別なギヤシフトの後に予想されるエンジン出力トルク要求が、許容されるエンジン出力トルクについての第１の一般制限に対して一時的に増加させた第２の許容エンジン出力トルク制限の範囲内にあることを、第２のトルク比較が示しており、かつ
− 推定される燃費、機関効率、予想される将来のトルク要求、エンジントルクの一般制限を上回ってエンジンを運転する時間、及びエンジン温度の中から選択される少なくとも一つのパラメータに依存する特別なギヤシフトの判定基準が満たされて、ギヤシフトが許容されることを示している、場合に許容される。

この制御方法は、第１の一般トルク制限を上回るエンジン出力トルクをエンジンが出力するようにするという特徴を含む特別なギヤシフトの許可を含んでおり、かつその特別なギヤシフト判定基準は、所望の車速を維持しつつ現在の変速段を維持するよりも燃料効率が良い通常のトルクカーブの外側で作動する状態にエンジンが入るという特徴を含み得る。従って、エンジンが第１の一般トルク制限を外れて作動できるようにする特徴の包含は、燃費を減少させる目的を持ち得る。この特徴は、他の特徴、例えばエンジン温度と共に用いることができる。将来のエンジントルク要求を予測するために、高度情報が含まれる地図データを有する、例えばグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）といった車両ナビゲーションシステムを用いることができる。

第２の一時的に増加させた許容エンジン出力トルク制限は、所望の通りに設定することができる。第２の一時的に増加させたエンジン出力制限の増加分は、物理的な構成に応じ、異なるエンジンの間で異なるものとすることができる。一般的に、４０％以上の増加分は大多数のエンジンにとって可能ではなく、大多数の場合のエンジントルク出力制限の増加分は、第１の一般制限の３０％を下回ると考えられる。一般的に、エンジン出力トルク制限の増加分は、一般的な出力トルク制限を１０〜２０％の間で上回る範囲内である。大部分の場合、増加したエンジンの許容トルクは、実際には最高で１０％である。この制限は、もちろん、いかなる問題もなしにより小さくすることができる。しかしながら、過度に制限された第２の一時的に増加させた許容エンジン出力トルク制限によるいくつかのダウンシフト及びアップシフト（変速のハンチング）を防止するべく、シフトを実行するときにいくらかの余裕をもたらすために、一時的に増加させるエンジントルク制限は通常のトルク制限より少なくとも５％、好ましくは１０％上回るべきであると考えられる。

第２の一時的に増加させた許容エンジン出力トルク制限は、異なる変速段及び運転状況毎に異なるように設定することができる。この特徴は、燃費の低減、及び一定の高いエンジン回転数での長いスロープあるいは坂道の運転の防止を意図するときに、より高い変速段について特に有用である。従って、他の変速段より高い少なくとも一つの変速段については、許容されるエンジン出力トルクについての第１の一般制限に対する、第２の一時的に増加させた許容エンジン出力トルク制限の増加のパーセンテージをより大きくすることができる。この増加分は、この特徴が、より高い変速段については用いられるが、より低い変速段については無効となるように設定することができる。

従って、本制御方法は、例えば、より高い変速段へのギヤシフトがなされた場合に燃費が高まると推定される場合には、許容されるエンジン出力トルクについて第１の一般制限が１０％増加されて第２の一時的に増加させた許容エンジン出力トルク制限とされて、ギヤシフトが許容されるように実現することができる。

例えば、示すまでもなく、選択した経路についてのＧＰＳ及び地図データによると坂道が接近していることにより、一時的に増加させた許容エンジン出力トルク制限を外れたトルク要求が近い将来に予想されるときには、ギヤシフトを更に他の状態に関連付けることができる。他の制約は、単独であるいは先に説明した状態と組合せて用いることができるが、増加させたエンジン出力トルクが近い将来において許容エンジン温度を外れて温度の上昇を生じさせず、エンジン温度が閾値以下である場合とすることができる。

本明細書においては、将来のエンジン要求を予測するためにＧＰＳ及び地図データを用いることが述べられている。しかしながら、将来の走行抵抗とそれによるエンジントルク要求を予測するために、ＧＰＳに基づかない、従来技術において周知の他のシステム、並びに、例えば車両の記録された運転サイクルあるいは車両の使用に関する他の統計資料の使用を本発明に用いることができる。

本制御方法は、変速終了後のトルク要求が、第１の一般トルク制限は外れるが、第２の一時的に増加させたトルク制限の範囲内にあるギヤシフトは、エンジントルク要求が一定の制限、例えば一定の時間あるいは一定の距離の範囲内で再び第１の一般トルク制限の範囲内となることが予想される場合にのみ許容される、という特徴を更に含むことができる。代わりの制御計画の判定基準によると、トルク要求が第２の一時的に増加させたエンジントルク要求をすぐに外れることが示される場合、アップシフトがなされないようにギヤシフトを制御することができる。

本発明の別の特徴によると、第２の一時的に増加させたトルク制限は、例えば一定の時間あるいは一定の距離だけ継続するように制限することができ、しばらくして第１の一般的トルク制限の範囲内となる所望のトルクを出力することができる変速段へのギヤシフトがなされる。時間の制約は、例えば１分に、及び／又は距離は１キロメートルに設定することができる。制約は、第１の一般トルク制限をどれだけ上回るかに依存するものとすることができる。すなわち制限を３％上回る場合は、トルク制限を１０％上回る場合よりも、時間あるいは距離の制約をより高い値に設定することができる。

トルク要求が、予め定められた時間の間に第１の一般トルク制限を下回っていた後に、第２のトルク制限を無効にするという特徴を実行することができる。トルク要求が、第１の一般トルク制限を下回って減少する場合に、第２の増加させたトルク制限を無効にする制御計画を使用することもできる。

将来のエンジントルク要求を予測するために、将来の走行状態を予測すべく地図データ及び／又はＧＰＳを用いることができる。従って、特別なギヤシフトによるエンジン出力トルク要求が、第２の一時的に増加させたエンジン出力トルク要求からすぐに外れる状態になることを予測し、かつ変速機がギヤシフトを実行しないように制御するために、この情報を用いることができる。

本発明は車両のためのパワートレインに更に関する。そのパワートレインは、変速機に機械的に接続されたエンジンと、変速機及びエンジンに接続された電子制御装置（ＥＣＵ）を備える。
電子制御装置は、
・ 許容されるエンジン出力トルクについて第１の一般制限を使用し、
・ ギヤシフトの変速点が少なくともエンジン回転数に応じて定められる、変速機が従うべき予め定められたギヤシフト計画を使用し、
・ 予め定められたギヤシフト計画に従うギヤシフトの結果として予想されるエンジン出力トルク要求を算出又は推定し、
・ 予想されるエンジン出力トルク要求と、エンジン許容出力トルクについての第１の一般制限との第１のトルク比較を実行し、
・ 予想されるエンジン出力トルクが許容されるエンジン出力トルクについての第１の一般制限の範囲内にあることを第１のトルク比較が示す場合に、予め定められたギヤシフト計画に従ってギヤシフトを実行すべく制御信号を変速機に送信する、ようにプログラムされている。
この電子制御装置は、
・ 特別なギヤシフトの後に予想されるエンジン出力トルク要求が、許容されるエンジン出力トルクについての第１の一般制限に対して一時的に増加させた第２の許容エンジン出力トルク制限の範囲内にあることを、第２のトルク比較が示しており、かつ、
・ 推定される燃費、機関効率、予想される将来のトルク要求、エンジントルクの一般制限を上回ってエンジンを運転する時間、及びエンジン温度の中から選択される少なくとも一つのパラメータに依存する特別なギヤシフトの判定基準が満たされて、ギヤシフトが許容されることを示している、場合に、特別なギヤシフトに関連して予想されるエンジン出力トルク要求が許容される出力トルクについての第１の一般制限を上回ることを第１のトルク比較が示しているにも関わらず、特別なギヤシフトを許容すべく更にプログラムされている。

上記した電子制御装置（ＥＣＵ）は、シングルプロセッサとし、あるいは電子制御装置を構成すべく互いに接続された、いくつかのプロセッサ及びメモリーを含むことができる。

Claims (9)

1. 車両のパワートレインを制御する方法であって、
   前記パワートレインは、変速機に機械的に接続されているエンジン及び電子制御装置（ＥＣＵ）を備えており、
   前記制御方法は、
   ・ 許容されるエンジン出力トルクについて第１の一般制限を設定する段階、
   ・ 前記変速機におけるギヤシフトの変速点が少なくともエンジン回転数に応じて定められる前記変速機が従うべき、前記電子制御装置による予め定められたギヤシフト計画を設定する段階、
   ・ 前記予め定められたギヤシフト計画に従うギヤシフトの結果として予想されるエンジン出力トルク要求の算出を実行する段階、
   ・ 前記予想されるエンジン出力トルク要求と、前記許容されるエンジン出力トルクについての前記第１の一般制限との、第１のトルク比較を実行する段階、
   ・ 前記予想されるエンジン出力トルクが前記許容されるエンジン出力トルクについての第１の一般制限より低いことを前記第１のトルク比較が示す場合に、前記予め定められたギヤシフト計画に従ってギヤシフトを実行する段階、
   を含んでおり、
   前記制御方法は、
   ・ 特別なギヤシフトの後に予想されるエンジン出力トルク要求が、前記許容されるエンジン出力トルクについての第１の一般制限に対して一時的に増加させた第２の許容エンジン出力トルク制限の範囲内にあることを、第２のトルク比較が示しており、
   ・ 推定される燃費、機関効率、予想される将来のトルク要求、前記許容されるエンジン出力トルクの一般制限を上回って前記エンジンを運転する時間、及びエンジン温度の中から選択される少なくとも一つのパラメータに依存する特別なギヤシフトの判定基準が満たされて、ギヤシフトが許容されることを示している、かつ
   ・ 変速終了後のトルク要求が、前記第１の一般制限は外れるが、前記第２の許容エンジン出力トルク制限の範囲内にあるギヤシフトは、前記トルク要求が、一定の制限の範囲内で再び前記第１の一般制限の範囲内となることが予想される場合にのみ許容される、
   場合に、前記特別なギヤシフトに関連して予想されるエンジン出力トルク要求が前記許容される出力トルクについての第１の一般制限を上回ることを前記第１のトルク比較が示しているにも関わらず、前記特別なギヤシフトを許容するという特徴を更に含んでいる制御方法。
2. 前記ギヤシフトは、所望の車速を維持しつつ現在の変速段を維持するよりも燃料効率が良い状況において前記エンジンを運転させるという特徴を前記特別なギヤシフト判定基準が少なくとも含んでいる、請求項１に記載の制御方法。
3. 前記第２の許容エンジン出力トルク制限が、前記許容されるエンジン出力トルクについて第１の一般制限を最高で３０％上回る、請求項１又は２に記載の制御方法。
4. 他の変速段より高い少なくとも一つの変速段については、前記許容されるエンジン出力トルクについて第１の一般制限に対する制限の増加のパーセンテージがより大きくなるように、前記第２の許容エンジン出力トルク制限が設定される、請求項１乃至３のいずれかに記載の制御方法。
5. 前記第２の許容エンジン出力トルク制限は、制限され、かつ前記第１の一般制限の範囲内である所望のトルクを出力することが可能である変速段へのギヤシフトがなされる、請求項１乃至４のいずれかに記載の制御方法。
6. 前記トルク要求が、予め定められた時間の間に前記第１の一般制限を下回っていた後に、前記第２の許容エンジン出力トルク制限が無効にされる、請求項１乃至４のいずれかに記載の制御方法。
7. 前記トルク要求が、前記第１の一般制限を下回って減少する場合に、前記第２の許容エンジン出力トルク制限が無効にされる、請求項１に記載の制御方法。
8. 将来のエンジントルク要求を予測すべく将来の走行状態を予測するために地図データ及び／又はＧＰＳが用いられる、請求項１乃至７のいずれかに記載の制御方法。
9. 車両のためのパワートレインであって、
   前記パワートレインは、変速機に機械的に接続されているエンジン及び電子制御装置（ＥＣＵ）を備えており、
   前記電子制御装置は、
   ・ 許容されるエンジン出力トルクについて第１の一般制限を使用し、
   ・ ギヤシフトの変速点が少なくともエンジン回転数に応じて定められる、前記変速機が従うべき予め定められたギヤシフト計画を使用し、
   ・ 前記予め定められたギヤシフト計画に従うギヤシフトの結果として予想されるエンジン出力トルク要求の算出を実行し、
   ・ 前記予想されるエンジン出力トルク要求と、前記許容されるエンジン出力トルクについての第１の一般制限との、第１のトルク比較を実行し、
   ・ 前記予想されるエンジン出力トルクが前記許容されるエンジン出力トルクについての第１の一般制限の範囲内にあることを前記第１のトルク比較が示す場合に、前記予め定められたギヤシフト計画に従ってギヤシフトを実行すべく制御信号を前記変速機に送信する、
   ようにプログラムされており、
   前記制御装置は、
   ・ 特別なギヤシフトの後に予想されるエンジン出力トルク要求が、前記許容されるエンジン出力トルクについての第１の一般制限に対して一時的に増加させた第２の許容エンジン出力トルク制限の範囲内にあることを、第２のトルク比較が示しており、
   ・ 推定される燃費、機関効率、予想される将来のトルク要求、前記許容されるエンジン出力トルクの第１の一般制限を上回って前記エンジンを運転する時間、及びエンジン温度の中から選択される少なくとも一つのパラメータに依存する特別なギヤシフトの判定基準が満たされて、ギヤシフトが許容されることを示している、かつ
   ・ 変速終了後のトルク要求が、前記第１の一般制限は外れるが、前記第２の許容エンジン出力トルク制限の範囲内にあるギヤシフトは、前記トルク要求が、一定の制限の範囲内で再び前記第１の一般制限の範囲内となることが予想される場合にのみ許容される、
   場合に、前記特別なギヤシフトに関連して予想されるエンジン出力トルク要求が前記許容される出力トルクについての第１の一般制限を上回ることを前記第１のトルク比較が示しているにも関わらず、前記特別なギヤシフトを許容すべく更にプログラムされているパワートレイン。