JP7495414B2 - ハイブリッドパワートレインにおける内燃機関の始動を制御するための方法 - Google Patents

ハイブリッドパワートレインにおける内燃機関の始動を制御するための方法 Download PDF

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Description

本発明は、ハイブリッドパワートレインの制御に関する。
より正確に言うと、本発明の主題は、ハイブリッド車両のドライブチェーンが、純粋に電気的な現在の状態から、車輪での力に対するドライバからの要求を満たすために熱機関の始動が必要となりそうな第２のターゲット状態になるときに、少なくとも１つの熱機関および１つの電気機械を備えるハイブリッド車両のパワートレイン（ＧＭＰ）内の熱機関の始動を予測するための方法である。
別個の比率ギアボックスを有するいくつかのハイブリッドパワートレインは、熱機関および少なくとも１つの電動機を処理し、熱起源のトルクのトランスミッション比および電気起源のトルクのトランスミッション比が複数の方法で組み合わされることを可能にする。「熱比率」および「電気比率」の各動作の組み合わせは、パワートレインの運動学的チェーンの「状態」を以下のタイプに定義する。
－ 純粋に電気的：電気機械のみが車輪に接続されている、
－ 純粋に熱的：熱機関のみが車輪に接続されている、または、
－ ハイブリッド：電気機械および熱機関が車輪に接続されている。
純粋に電気的な状態は、電池に蓄積されたエネルギーを使用するために望ましい。次に、電動機は車輪に接続されるが、一方、熱機関は接続されず、止められる（始動しない）。確立した現在の電気比率において、ドライバまたは駆動機能（例えば速度調節装置）が、熱機関のパワーを追加で利用するためにハイブリッド状態に切り替えるまで、ＧＭＰからのトルク要求を増加させることが起こりうる。電気的状態からハイブリッド状態になることは、熱機関の始動を必要とする。熱機関を始動するのに必要な時間は、切り替えの品質に直接的な影響を及ぼす。時間の減少は、運転快適性および車両の反応性のために最重要である。
文献ＦＲ２８８２６９８により、停止しているハイブリッド車両の高速始動の方法が知られている。車両は、熱機関のトルクを運動学的チェーンに導入する前に、その始動のために必要な時間の間、熱機関を熱チェーンから分離しながら、電気機械をその最大トルクで始動する。
文献ＥＰ１９７０２４０は、ハイブリッドモードで熱機関を始動するための他の方法を記載する。上述したものと同様に、この方法は、その始動期間の間に熱機関を一時的に分離するためのクラッチ分離を使用する。
本発明は、熱機関の始動を予測することによって、電気的状態からハイブリッド状態に切り替えるときに、熱機関を始動するのに必要な時間を減少または省略し、車両の性能特性を改善することを目的とする。
この目的のために、以下が提供される。
－ ＧＭＰのターゲットの電気的状態の各々がターゲット状態として選択または維持されるために満たさなければならない力と比較される、ＧＭＰのターゲットの電気的状態の各々におけるドライブチェーンの電気ブランチによって生成可能な最大力、および
－ これらのターゲットの電気的状態のいずれも力に対するドライバからの要求を満たすことができない場合、熱機関に課される、予測された始動のための要求。
好ましくは、２つのブール値は、各ターゲットの電気的状態のために作成され、ターゲット状態がドライバからのターゲット要求を満たすことができないと判断される場合、第１のブール値が値１をとり、ターゲット状態がこの要求を満たすことができると判断される場合、第２のブール値が値１をとる。
開発されるストラテジーは、タイムリーに、熱機関の予測される始動のための要求を確立し、電気的状態からハイブリッド状態になるための期間にわたる熱機関の始動のための時間の影響を減少し、さらには省略さえする。
この要求は、他の機能の責任の下で、運動学的チェーンの状態の変化のための要求の上流で生成されるので、熱機関は、ハイブリッド状態に切り替わる瞬間にすでに動作している。
この要求は、主に以下に基づいて生成される。
－ 熱機関を始動するのに必要な時間、
－ 電動機により送出可能な最大パワー、および、
－ 電気機械により送出可能な最大トルク。
方法の主な利点は、必要とされる調整パラメータの数が少ないこと、および、結果としてメモリの増加が少ないことである。車両のセットアップは単純化される。提案されるストラテジーは横断的である。提案されるストラテジーは、別個のギア比を有する自動変速機および電気ドライブチェーンの少なくとも１つの状態を有する任意のハイブリッド車両に適応されうる。
本発明は、添付の図面を参照しながら、後者の１つの非限定的な実施形態の以下の説明を読むと、より良く理解される。
開発されたストラテジーの論理図である。 図１の関数Ｆ１を説明する図である。
関数Ｆ１によって、パワートレインの物理基準に応じて、熱機関の予測された始動のための要求が起動される必要があるか、または、無効にされる必要があるかを決定することができる。関数Ｆ１は、予測された始動のための生の要求を生成する。これらの要求によって、ハイブリッド車両のドライブチェーンが、純粋に電気的な現在の状態から、車輪での力に対するドライバからの要求を満たすために熱機関の始動が必要となりそうな第２のターゲット状態に切り替えるときに、少なくとも１つの熱機関および１つの電気機械を備えるハイブリッド車両のパワートレイン（ＧＭＰ）内の熱機関の始動を予測することができる。
第１に、予測速度は、始動要求がその時に生成される場合、エンジンが始動するであろう車両速度に対応して計算される。予測速度は、ＶＥＨ＿ＳＰＤ＿ＡＮＴと呼ばれる。熱機関の始動における車両の予測速度は、車両の速度、熱機関の始動のための時間、および、車両の縦加速度の関数である。予測速度は、以下の方法で計算される。
－ ＶＥＨ＿ＳＰＤ＿ＡＮＴ＝ＶＥＨ＿ＳＰＤ＋ＥＮＧ＿ＳＴＡＲＴ＿ＤＬＹ＊ＶＥＨ＿ＬＯＮＧ＿ＡＣＣＥＬ
この計算において、
－ ＶＥＨ＿ＳＰＤは、現在の車両速度であり、
－ ＥＮＧ＿ＳＴＡＲＴ＿ＤＬＹは、熱機関の始動のための時間であり、熱機関の水温に依存しうる較正されたパラメータであり、
－ ＶＥＨ＿ＬＯＮＧ＿ＡＣＣＥＬは、車両の現在の縦加速度である。
次に、車輪での最大力の値は、電気ドライブチェーンの状態の各々のために計算される。車輪での最大力は、熱機関の始動において車両の予測速度に対する、電気機械がそのｉｓｏパワー領域内で供給することができる最大パワーと、ＧＭＰの電気機械がそのｉｓｏトルク領域内で供給することができる最大トルクと電気機械の最大トルクを車輪での等価な力に変換可能にする全体のトランスミッション比との積と、の間の最小値に等しい。最大力は、ＥＶ＿ＤＬＳ＿Ｘ＿ＦＯＲＣ＿ＭＡＸと呼ばれ、以下の方法で計算される。
ＥＶ＿ＤＬＳ＿Ｘ＿ＦＯＲＣ＿ＭＡＸ＝ＭＩＮ（ＰＯＷ＿ＥＶ＿ＭＡＸ／ＶＥＨ＿ＳＰＤ＿ＡＮＴ，ＴＱ＿ＥＶ＿ＭＡＸ＊ＤＬＳ＿ＲＡＴ＿Ｘ）
－ＰＯＷ＿ＥＶ＿ＭＡＸは、電気機械がそのｉｓｏパワー領域を通じて供給することができる最大パワーであり（このデータ値は、第三者機関によって設定または供給されてもよい）、
－ ＴＱ＿ＥＶ＿ＭＡＸは、電気機械がそのｉｓｏトルク領域を通じて供給することができる最大トルクであり（このデータ値は、第三者機関によって設定または供給されてもよい）、
－ ＶＥＨ＿ＳＰＤ＿ＡＮＴは、上で計算した予測速度であり、
－ ＤＬＳ＿ＲＡＴ＿Ｘは、電気機械の最大トルクを車輪での等価な力に変換可能にする全体のトランスミッション比である（設定されたデータ値）。
電気的ドライブチェーンの状態の各々のために、その後、力ＥＶ＿ＤＬＳ＿Ｘ＿ＦＯＲＣ＿ＭＡＸは、力要求ＦＯＲＣ＿ＤＬＳ＿ＴＧＴと比較され、力要求ＦＯＲＣ＿ＤＬＳ＿ＴＧＴは、ギアボックスのターゲットの現在の状態として選択または維持されるために、電気的運動学的チェーンの状態が満たさなければならない車輪での力である。この比較によって、比率が電気的状態の各々のために定義可能である。この比率は、ＲＡＴ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘと呼ばれる。この比率は、ストラテジーの上流で計算される予測速度で、問題の状態の最大可能性能ＥＶ＿ＤＬＳ＿Ｘ＿ＦＯＲＣ＿ＭＡＸと比較して、車輪での力に対する要求ＦＯＲＣ＿ＤＬＳ＿ＴＧＴを満たすためのターゲットの状態の能力を表す。
比率ＲＡＴ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘは、以下のように計算される。
ＲＡＴ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘ＝ＦＯＲＣ＿ＤＬＳ＿ＴＧＴ／ＥＶ＿ＤＬＳ＿Ｘ＿ＦＯＲＣ＿ＭＡＸ
ターゲットの状態が車輪での力に対する要求が必要とするより多くの力を供給することができる場合、比率ＲＡＴ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘは１未満であり、逆の場合、１より大きい。比率ＲＡＴ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘは、第１の閾値ＲＡＴ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿ＳＥＴ＿ＴＨＤと比較され、第１の閾値を上回ると、問題の電気的運動学的チェーンの状態が、提供されるべき性能を可能にしないと考えられ、これは、ターゲットのハイブリッド状態の選択に影響しうる。
比率ＲＡＴ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘはまた、第１の閾値より低い第２の閾値ＲＡＴ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿ＲＳＴ＿ＴＨＤと比較され、第２の閾値を下回ると、問題の電気的運動学的チェーンの状態が、性能を提供することができると考えられ、これは、比率がターゲット状態として保存され、一方、逆の場合では、比率が拒絶されることを意味する。
この比率に基づいて、２つのブール値は、各ターゲットの電気的状態、ＬＯＷ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘ＿ＳＥＴおよびＬＯＷ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘ＿ＲＳＴのために作成される。
－ ＲＡＴ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘが第１の閾値ＲＡＴ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿ＳＥＴ＿ＴＨＤ以上である場合、ＬＯＷ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘ＿ＳＥＴ＝１である。
－ ＲＡＴ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘが第２の閾値ＲＡＴ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿ＲＳＴ＿ＴＨＤ未満の場合、ＬＯＷ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘ＿ＲＳＴ＝１である。
これらの条件下で、
－ ターゲットの電気的状態における最大可能力に対する、車輪での力に対するドライバからの要求を満たすために必要な力の比率が第１の閾値より大きい場合、第１のブール値ＬＯＷ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘ＿ＳＥＴは値１をとり、これは、次に、ターゲット状態がドライバからのトルク要求を満たすことができないと判断されるからである。
－ ターゲットの電気的状態における最大可能力に対する、車輪での力に対するドライバからの要求を満たすために必要な力の比率が第２の閾値以下である場合、第２のブール値ＬＯＷ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘ＿ＲＳＴは値１をとり、これは、次に、ターゲット状態がこの要求を満たすことができると判断されるからである。
すべての第１のブール値ＬＯＷ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿Ｘ＿ＳＥＴが値１である場合、値１をとる第３のブール値ＩＣＥ＿ＳＴＡＲＴ＿ＡＮＴ＿ＲＥＱ＿ＳＥＴが作成される。これらの条件下では、ターゲットの電気的状態は、車輪での力に対する要求を満たすことができないので、ハイブリッド状態が選択される。適用される状態の変化は、熱機関の予測される始動の後に生ずる。
ブール値ＬＯＷ＿ＥＶ＿ＰＥＲＦ＿ＤＬＳ＿ＲＳＴの１つが値１である場合、値１をとる第４のブール値ＩＣＥ＿ＳＴＡＲＴ＿ＡＮＴ＿ＲＥＱ＿ＲＳＴが作成される。これらの条件下では、少なくとも１つのターゲットの電気的状態は、車輪での力に対する要求を満たすことができる。ターゲット状態は、電気のままである。熱機関の潜在的な始動の予測は必要ない。
要約すると、
－ ドライブチェーンの電気ブランチがＧＭＰのターゲットの電気的状態の各々において生成可能な最大力は、これらの電気的状態の各々がターゲット状態として選択または維持されるために満たさなければならない力と比較され、
－ ターゲットの電気的状態のいずれも力に対するドライバからの要求を満たすことができない場合、予測された始動のための要求は、熱機関に課される。関数Ｆ２の目的は、熱機関ＩＣＥ＿ＳＴＡＲＴ＿ＡＮＴ＿ＲＥＱ＿ＳＥＴおよびＩＣＥ＿ＳＴＡＲＴ＿ＡＮＴ＿ＲＥＱ＿ＲＳＴの始動を予測するための生の要求を強化することである。このステップの間、以下のパラメータのすべてが満たされる場合、ＩＣＥ＿ＳＴＡＲＴ＿ＡＮＴ＿ＲＥＱと呼ばれる、熱機関の予測された始動のための要求は、有効になる。
－ ブール値ＩＣＥ＿ＳＴＡＲＴ＿ＡＮＴ＿ＲＥＱ＿ＳＥＴは、１であり、
－ 車両のまたはＧＭＰの純粋に電気的な動作モードは、ドライバによって要求されず、
－ 熱機関は、始動せず、始動の途中にもない。
以下の条件、すなわち、
－ ブール値ＩＣＥ＿ＳＴＡＲＴ＿ＡＮＴ＿ＲＥＱ＿ＲＳＴが１である、
－ デフォルトで熱機関の始動を禁止する、車両の純粋に電気的な動作モードがドライバによって要求される、
－ 熱機関が始動する、
の１つが真である場合、要求は無効になる。
ハイブリッド状態がターゲットとして選択される瞬間に、このように生成され、適用される、熱機関の予測された始動のための要求によって、熱機関を始動することができる。それゆえ、始動のために必要な時間は、新しい状態の実施のための全時間内で省略される。この予測は、ドライバの要求に対する車両の反応性を著しく改善する。

Claims (5)

  1. ハイブリッド車両のドライブチェーンが、現在の純粋に電気的な状態から、車輪での力に対するドライバからの要求を満たすために熱機関の始動が必要となりそうな第２のターゲット状態になるときに、少なくとも１つの熱機関および１つの電気機械を備えるハイブリッド車両のパワートレイン（ＧＭＰ）内の熱機関の始動を予測するための方法であって、
    － 前記ＧＭＰのターゲットの電気的状態の各々における前記ドライブチェーンの電気ブランチによって生成可能な最大力は、前記電気的状態の各々がターゲット状態として選択または維持されるために満たさなければならない力と比較され、
    － 前記ターゲットの電気的状態のいずれも前記力に対する前記ドライバからの要求を満たすことができない場合、予測された始動のための要求は、前記熱機関に課され、
    － ２つのブール値が、各ターゲットの電気的状態のために作成され、前記ターゲット状態が前記ドライバからのトルク要求を満たすことができないと判断される場合、第１のブール値が値１をとり、前記ターゲット状態がこの要求を満たすことができると判断される場合、第２のブール値が値１をとり、
    － すべての前記第１のブール値が１に等しい場合、値１をとる第３のブール値が作成され、
    － 前記第２のブール値の少なくとも１つが１である場合、値１をとる第４のブール値が作成される、予測方法において、
    － 前記第３のブール値が１であり、前記ＧＭＰの純粋に電気的な動作モードが前記ドライバによって要求されず、前記熱機関が始動せず、始動の過程にもない場合、予測された始動のための前記要求が有効になること、および
    － 以下の条件、すなわち、
    － 前記第４のブール値が１に等しい、
    － 前記ＧＭＰの純粋に電気的な動作モードが前記ドライバによって要求される、
    － 前記熱機関が始動する、
    の１つが真である場合、予測された始動のための前記要求は無効になること、
    を特徴とする、予測方法。
  2. 前記ターゲットの電気的状態における最大可能力に対する、前記車輪での力に対する前記ドライバからの前記要求を満たすために必要な前記力の比率が１より大きい場合、前記第１のブール値は、値１をとることを特徴とする、請求項１に記載の予測方法。
  3. 前記ターゲットの電気的状態における最大可能力に対する、前記車輪での力に対する前記ドライバからの前記要求を満たすために必要な前記力の比率が第２の閾値以下である場合、前記第２のブール値は、値１をとることを特徴とする、請求項１または２に記載の予測方法。
  4. 前記車輪での前記最大力は、前記熱機関の前記始動において前記車両の予測速度に対する、前記電気機械がそのｉｓｏパワー領域内で供給することができる最大パワーと、前記ＧＭＰの前記電気機械がそのｉｓｏトルク領域内で供給することができる最大トルクと前記電気機械の前記最大トルクを前記車輪での等価な力に変換可能にする全体のトランスミッション比との積と、の間の最小値に等しいことを特徴とする、請求項３に記載の予測方法。
  5. 前記熱機関の前記始動における前記車両の前記予測速度は、前記車両の速度、前記熱機関の始動のための時間、および、前記車両の縦加速度の関数であることを特徴とする、請求項４に記載の予測方法。
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