JPH09191504A - 再生車両発進方法 - Google Patents
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- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Arrangement Of Transmissions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 実質的に静止した状態から車両を発進する方
法を提供すること。 【解決手段】 内燃エンジン11、自動トランスミッシ
ョン13、運転モードと発電モードとで動作可能な電気
機械14を含み、衛星ギア・セット10はエンジン1
1、トランスミッション13および電気機械14を動作
的に結合する。電気機械14は車両発進期間に衛星ギア
・セット10に反作用トルクを与え、トルクはトランス
ミッション37の入力に供給され、反作用トルク・エネ
ルギが電気エネルギに変換されてバッテリ・パック・バ
ッテリ69に蓄積される。エンジン速度、電気機械ロー
タ速度およびトランスミッション入力速度等のパラメー
タに応答する開ループ・トルク制御および閉ループ速度
制御と組み合わせて電気機械の発電機トルクを制御して
反作用トルクを生成し、車両発進時に発電を行う。
法を提供すること。 【解決手段】 内燃エンジン11、自動トランスミッシ
ョン13、運転モードと発電モードとで動作可能な電気
機械14を含み、衛星ギア・セット10はエンジン1
1、トランスミッション13および電気機械14を動作
的に結合する。電気機械14は車両発進期間に衛星ギア
・セット10に反作用トルクを与え、トルクはトランス
ミッション37の入力に供給され、反作用トルク・エネ
ルギが電気エネルギに変換されてバッテリ・パック・バ
ッテリ69に蓄積される。エンジン速度、電気機械ロー
タ速度およびトランスミッション入力速度等のパラメー
タに応答する開ループ・トルク制御および閉ループ速度
制御と組み合わせて電気機械の発電機トルクを制御して
反作用トルクを生成し、車両発進時に発電を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃エンジンと、
ギア・セットを介して出力軸に動作的に結合された回転
電気機械とを有する車両に関するものである。出力軸
は、一方、多ギア比トランスミッション(multi−
ratio transmission)を介して最終
駆動部に動作的に結合されている。このような構成は、
種々の動作モードを有することが知られており、かかる
動作モードによってトルクがエンジン、電気機械および
出力軸の間で転移され、所望の動作目的を達成するよう
に出力軸が制御可能となる。
ギア・セットを介して出力軸に動作的に結合された回転
電気機械とを有する車両に関するものである。出力軸
は、一方、多ギア比トランスミッション(multi−
ratio transmission)を介して最終
駆動部に動作的に結合されている。このような構成は、
種々の動作モードを有することが知られており、かかる
動作モードによってトルクがエンジン、電気機械および
出力軸の間で転移され、所望の動作目的を達成するよう
に出力軸が制御可能となる。
【0002】
【従来の技術】ある好適な複合衛星ギア・セット構成
は、このような多様な動作モードに対して有望な潜在能
力を保持することが認められており、その中には、正ト
ルクを駆動ホイールにおいて生成して車両を推進する車
両駆動モードがある。このような駆動モードは、電気機
械が原動トルク(motoring torque)即
ち慣性トルクに寄与する正エンジン・トルクと正電気機
械トルク、または電気機械が発電機トルクを分岐する正
エンジン・トルクと負電気機械トルクによって特徴付け
ることができる。本発明は、後者の車両駆動モードの改
良を対象とし、具体的には車両を実質的に静止状態から
加速する車両発進時における車両駆動モードに関するも
のである。
は、このような多様な動作モードに対して有望な潜在能
力を保持することが認められており、その中には、正ト
ルクを駆動ホイールにおいて生成して車両を推進する車
両駆動モードがある。このような駆動モードは、電気機
械が原動トルク(motoring torque)即
ち慣性トルクに寄与する正エンジン・トルクと正電気機
械トルク、または電気機械が発電機トルクを分岐する正
エンジン・トルクと負電気機械トルクによって特徴付け
ることができる。本発明は、後者の車両駆動モードの改
良を対象とし、具体的には車両を実質的に静止状態から
加速する車両発進時における車両駆動モードに関するも
のである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
主な目的は、電気機械の動作を制御することにより、所
望の車両発進特性および発電電力を得ることである。
主な目的は、電気機械の動作を制御することにより、所
望の車両発進特性および発電電力を得ることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】混成内燃エンジンおよび
電気機械車両のために、実質的に静止した状態から車両
を発進する方法が開示される。車両は、エンジン出力部
材を含む内燃エンジンと、ステータおよびロータを含む
電気機械と、前記内燃エンジン出力、前記ロータおよび
前記ギア・セットのギア・セット出力部材を動作的に結
合するギア・セットとから成るドライブトレインを有す
る。前記ギア・セット出力部材は、多速度自動トランス
ミッションの入力部材に結合され、車両の1つ以上の駆
動ホイールにトルクを分与する。前記電気機械は前記エ
ンジン出力部材と前記ギア・セット出力部材との間のト
ルク移転を制御するための電気ブレーキ反作用(rea
ction)素子として機能する。
電気機械車両のために、実質的に静止した状態から車両
を発進する方法が開示される。車両は、エンジン出力部
材を含む内燃エンジンと、ステータおよびロータを含む
電気機械と、前記内燃エンジン出力、前記ロータおよび
前記ギア・セットのギア・セット出力部材を動作的に結
合するギア・セットとから成るドライブトレインを有す
る。前記ギア・セット出力部材は、多速度自動トランス
ミッションの入力部材に結合され、車両の1つ以上の駆
動ホイールにトルクを分与する。前記電気機械は前記エ
ンジン出力部材と前記ギア・セット出力部材との間のト
ルク移転を制御するための電気ブレーキ反作用(rea
ction)素子として機能する。
【0005】本発明の制御方法は、例えば、エンジン速
度、ロータ速度およびトランスミッション入力速度のよ
うな1組の所定の車両ドライブトレイン動作パラメータ
を検出するように動作する。これらのパラメータを用い
て、前記電気機械の発電機トルクを制御し、車両発進時
に車両を加速する反作用トルクを生成すると共に、電力
を生成する。制御方法は、ロータ速度およびギアセット
出力速度がほぼ収束した後、ロータからギア・セット出
力までの速度追跡を行う。
度、ロータ速度およびトランスミッション入力速度のよ
うな1組の所定の車両ドライブトレイン動作パラメータ
を検出するように動作する。これらのパラメータを用い
て、前記電気機械の発電機トルクを制御し、車両発進時
に車両を加速する反作用トルクを生成すると共に、電力
を生成する。制御方法は、ロータ速度およびギアセット
出力速度がほぼ収束した後、ロータからギア・セット出
力までの速度追跡を行う。
【0006】好ましくは、前記車両のドライブトレイン
は、前記ギア・セット出力部材を前記ロータに直接結合
する選択的に係合可能な摩擦装置を含み、前記ロータ速
度を前記ギア・セット出力部材の速度に制御している間
に前記摩擦装置の係合を行う。
は、前記ギア・セット出力部材を前記ロータに直接結合
する選択的に係合可能な摩擦装置を含み、前記ロータ速
度を前記ギア・セット出力部材の速度に制御している間
に前記摩擦装置の係合を行う。
【0007】更に好ましくは、前記ドライブトレイン
は、前記ギア・セット出力部材を前記エンジン出力部材
に直接結合する選択的に係合可能な摩擦装置をも含み、
前記ロータ速度を前記ギア・セット出力部材の速度に制
御している間に前記摩擦装置の係合を行う。
は、前記ギア・セット出力部材を前記エンジン出力部材
に直接結合する選択的に係合可能な摩擦装置をも含み、
前記ロータ速度を前記ギア・セット出力部材の速度に制
御している間に前記摩擦装置の係合を行う。
【0008】
【発明の実施の形態】これより、添付図面を参照しなが
ら本発明について説明する。
ら本発明について説明する。
【0009】先ず図1を参照すると、混成内燃/電気車
両ドライブトレインおよびそのためのマイクロコンピュ
ータを基本とする制御システムが全体的に12で示され
ている。本システムの制御部は、図では全体的に46で
示されており、一方、電力部は全体的に86で示されて
いる。車両ドライブトレインは、従来の内燃エンジン1
1、電気推進モータ/発電機14(本明細書では、電気
機械と呼ぶ)および多速度比トランスミッション13を
含む。トランスミッションは、入力部材において入力ト
ルクを受け、1つ以上の流体作動式摩擦装置(図示せ
ず)を通じて、出力軸39に出力トルクを伝達するよう
に構成されている。流体作動式摩擦装置は、所望のトラ
ンスミッション速度比を得るために、所定のスケジュー
ルにしたがって係合または解放される。図において全体
的に10で示すギア・セットは、内燃エンジンの出力
軸、電気機械のロータ軸、およびトランスミッションの
入力部材を動作的に結合する。本実施の形態におけるギ
ア・セット10は複合衛星ギア・セットであり、第1の
衛星ギア・セット19においてはリング・ギアとして機
能し、第2衛星ギア・セット21においては太陽歯車と
して機能する共通接続ギア16を有する。第1衛星ギア
・セット19を参照すると、太陽歯車24は、線29に
よって表わされたロータ軸に永久接続されている。ギア
・セット19の複数の第1衛星ギア(図示せず)のそれ
ぞれのキャリア23は、一方向装置32を介して、接地
30に結合されている。接続ギア16の半径方向内面に
は、ギア・セット19のリング・ギアを構成する複数の
歯18がある。勿論、複数の第1衛星ギアは太陽歯車2
4および接続ギア16の歯18と係合している。
両ドライブトレインおよびそのためのマイクロコンピュ
ータを基本とする制御システムが全体的に12で示され
ている。本システムの制御部は、図では全体的に46で
示されており、一方、電力部は全体的に86で示されて
いる。車両ドライブトレインは、従来の内燃エンジン1
1、電気推進モータ/発電機14(本明細書では、電気
機械と呼ぶ)および多速度比トランスミッション13を
含む。トランスミッションは、入力部材において入力ト
ルクを受け、1つ以上の流体作動式摩擦装置(図示せ
ず)を通じて、出力軸39に出力トルクを伝達するよう
に構成されている。流体作動式摩擦装置は、所望のトラ
ンスミッション速度比を得るために、所定のスケジュー
ルにしたがって係合または解放される。図において全体
的に10で示すギア・セットは、内燃エンジンの出力
軸、電気機械のロータ軸、およびトランスミッションの
入力部材を動作的に結合する。本実施の形態におけるギ
ア・セット10は複合衛星ギア・セットであり、第1の
衛星ギア・セット19においてはリング・ギアとして機
能し、第2衛星ギア・セット21においては太陽歯車と
して機能する共通接続ギア16を有する。第1衛星ギア
・セット19を参照すると、太陽歯車24は、線29に
よって表わされたロータ軸に永久接続されている。ギア
・セット19の複数の第1衛星ギア(図示せず)のそれ
ぞれのキャリア23は、一方向装置32を介して、接地
30に結合されている。接続ギア16の半径方向内面に
は、ギア・セット19のリング・ギアを構成する複数の
歯18がある。勿論、複数の第1衛星ギアは太陽歯車2
4および接続ギア16の歯18と係合している。
【0010】接続ギア16の半径方向内面には複数の歯
20もあり、これによって接続ギア16はギア・セット
21の太陽歯車としても機能可能となっている。第2ギ
ア・セット21を参照すると、リング・ギア18が、線
27で表わされた内燃エンジン11の出力軸に永久結合
されている。キャリア26が第2ギア・セット21の複
数の第2衛星ギア(図示せず)に接続されており、摩擦
装置(本明細書では、クラッチCRと呼ぶ)を介して、
電気機械14のロータに選択的に接続可能となってい
る。また、キャリア26は摩擦装置(本明細書では、ク
ラッチCEと呼ぶ)を介して、第2衛星ギア・セット2
1にも選択的に接続可能となっている。複数の第2衛星
ギアは、勿論、接続ギア16の歯20およびリング・ギ
ア28と係合している。また、キャリア26は、線37
で表わされたトランスミッション入力部材に永久結合さ
れている。かかる複合ギア・セット10の一例の更に詳
しい説明は、本願の譲受人に譲渡されている米国特許第
5,285,111号において見出すことができる。
20もあり、これによって接続ギア16はギア・セット
21の太陽歯車としても機能可能となっている。第2ギ
ア・セット21を参照すると、リング・ギア18が、線
27で表わされた内燃エンジン11の出力軸に永久結合
されている。キャリア26が第2ギア・セット21の複
数の第2衛星ギア(図示せず)に接続されており、摩擦
装置(本明細書では、クラッチCRと呼ぶ)を介して、
電気機械14のロータに選択的に接続可能となってい
る。また、キャリア26は摩擦装置(本明細書では、ク
ラッチCEと呼ぶ)を介して、第2衛星ギア・セット2
1にも選択的に接続可能となっている。複数の第2衛星
ギアは、勿論、接続ギア16の歯20およびリング・ギ
ア28と係合している。また、キャリア26は、線37
で表わされたトランスミッション入力部材に永久結合さ
れている。かかる複合ギア・セット10の一例の更に詳
しい説明は、本願の譲受人に譲渡されている米国特許第
5,285,111号において見出すことができる。
【0011】オイル・ポンプ(図示せず)が、潤滑およ
び冷却のために、ならびに従来のようにクラッチCRお
よびCEの作動のために、加圧された作動液(hydr
aulic fluid)を供給する。例えば、エンジ
ン出力部材は、機械的オイル・ポンプを駆動して、トラ
ンスミッション13およびギア・セット10に液圧を供
給する。このような油圧システムは、当業者には公知で
ある。各クラッチCRおよびCEには、各制御チェンバが
対応付けられており、その中で、各制御弁によって液圧
が制御される。流体制御弁は、パルス幅変調ソレノイド
弁であることが好ましい。このようなクラッチ制御ハー
ドウエアは当業者には公知である。
び冷却のために、ならびに従来のようにクラッチCRお
よびCEの作動のために、加圧された作動液(hydr
aulic fluid)を供給する。例えば、エンジ
ン出力部材は、機械的オイル・ポンプを駆動して、トラ
ンスミッション13およびギア・セット10に液圧を供
給する。このような油圧システムは、当業者には公知で
ある。各クラッチCRおよびCEには、各制御チェンバが
対応付けられており、その中で、各制御弁によって液圧
が制御される。流体制御弁は、パルス幅変調ソレノイド
弁であることが好ましい。このようなクラッチ制御ハー
ドウエアは当業者には公知である。
【0012】エンジン11は、エンジンの空気吸入を規
制するために、アクセル・ペダル(図示せず)に接続さ
れた、従来のスロットル機構(図示せず)を含む。エン
ジンには空気吸入量に関連付けて従来の方法によって燃
料が供給され、それに比例して出力部材に出力トルクを
生成する。
制するために、アクセル・ペダル(図示せず)に接続さ
れた、従来のスロットル機構(図示せず)を含む。エン
ジンには空気吸入量に関連付けて従来の方法によって燃
料が供給され、それに比例して出力部材に出力トルクを
生成する。
【0013】制御部46を参照すると、その全域制御部
は、従来のエンジン制御機能およびトランスミッション
制御機能を備えるエンジンおよびトランスミッション制
御器40と、原動トルクおよび再生トルク(regen
erative torque control)の制
御を行う電気機械制御器50と、ギア・セット10のク
ラッチ、回転トルクおよび再生トルクの制御および調整
を行うエネルギ管理制御器60とから成る。ブレーキ制
御器75は、個々のホイール速度感知機能および油圧作
動式アンチ・ロック機能を含む油圧車両ブレーキ(図示
せず)の制御および監視を行う。加えて、ブレーキ制御
器は、制御された発電機トルクに関して再生ブレーキン
グを要求するように機能する。以上の制御器は全て、マ
イクロプロセッサ、ROMおよびRAMを含むメモリ、
A/DおよびD/Aを含むI/O、ALU、ならびに高
速クロックのような従来の素子を用いて、マイクロコン
ピュータに基づいて構成されており、それらが個々にお
よび協働して実行する特定の制御機能に適合されたもの
である。双方向直列データ・リンク70は、種々の制御
器40,60,および50間の通信を可能にする。ブレ
ーキ制御器75は、協働する油圧/再生ブレーキ制御に
必要な高速データ転送を行うために、線65によって一
括して表わされた専用線を通じてエネルギ管理制御器6
0とのみ且つこれを介してのみ通信を行う。
は、従来のエンジン制御機能およびトランスミッション
制御機能を備えるエンジンおよびトランスミッション制
御器40と、原動トルクおよび再生トルク(regen
erative torque control)の制
御を行う電気機械制御器50と、ギア・セット10のク
ラッチ、回転トルクおよび再生トルクの制御および調整
を行うエネルギ管理制御器60とから成る。ブレーキ制
御器75は、個々のホイール速度感知機能および油圧作
動式アンチ・ロック機能を含む油圧車両ブレーキ(図示
せず)の制御および監視を行う。加えて、ブレーキ制御
器は、制御された発電機トルクに関して再生ブレーキン
グを要求するように機能する。以上の制御器は全て、マ
イクロプロセッサ、ROMおよびRAMを含むメモリ、
A/DおよびD/Aを含むI/O、ALU、ならびに高
速クロックのような従来の素子を用いて、マイクロコン
ピュータに基づいて構成されており、それらが個々にお
よび協働して実行する特定の制御機能に適合されたもの
である。双方向直列データ・リンク70は、種々の制御
器40,60,および50間の通信を可能にする。ブレ
ーキ制御器75は、協働する油圧/再生ブレーキ制御に
必要な高速データ転送を行うために、線65によって一
括して表わされた専用線を通じてエネルギ管理制御器6
0とのみ且つこれを介してのみ通信を行う。
【0014】空気摂取、冷却水温度、および排気ガス成
分のような種々のエンジン動作パラメータの感知に応答
して実行されるエンジン制御機能は、エンジン・スパー
ク・タイミング制御、アイドリング速度制御、燃料制御
等を含み、これらは種々の制御信号にしたがって実行さ
れる。同様に、流体温度のような種々のトランスミッシ
ョン作動パラメータの感知に応答して実行されるトラン
スミッション制御機能は、ライン圧力規制および個々の
クラッチの係合/解放制御を含み、これらは種々の制御
信号にしたがって実行される。エンジンおよびトランス
ミッション制御機能を実行するためのものであるが、本
発明の制御によって個別には使用されない種々の感知パ
ラメータ、ならびにエンジンおよびトランスミッション
への種々の制御信号は、それぞれ一括して線44および
15として概略的に表わされている。感知パラメータの
うち本発明の制御に特に関連があるものは、エンジンお
よびトランスミッション制御器40への個別入力として
示されており、それらには、線41上のトランスミッシ
ョン出力速度(No)、線43上のエンジン出力速度
(Ne)、線45上のスロットル位置(TPS)、線4
7上のサービス・ブレーキ・スイッチ(BR)、および
線49上のトランスミッション入力部材速度(Ni)が
含まれる。
分のような種々のエンジン動作パラメータの感知に応答
して実行されるエンジン制御機能は、エンジン・スパー
ク・タイミング制御、アイドリング速度制御、燃料制御
等を含み、これらは種々の制御信号にしたがって実行さ
れる。同様に、流体温度のような種々のトランスミッシ
ョン作動パラメータの感知に応答して実行されるトラン
スミッション制御機能は、ライン圧力規制および個々の
クラッチの係合/解放制御を含み、これらは種々の制御
信号にしたがって実行される。エンジンおよびトランス
ミッション制御機能を実行するためのものであるが、本
発明の制御によって個別には使用されない種々の感知パ
ラメータ、ならびにエンジンおよびトランスミッション
への種々の制御信号は、それぞれ一括して線44および
15として概略的に表わされている。感知パラメータの
うち本発明の制御に特に関連があるものは、エンジンお
よびトランスミッション制御器40への個別入力として
示されており、それらには、線41上のトランスミッシ
ョン出力速度(No)、線43上のエンジン出力速度
(Ne)、線45上のスロットル位置(TPS)、線4
7上のサービス・ブレーキ・スイッチ(BR)、および
線49上のトランスミッション入力部材速度(Ni)が
含まれる。
【0015】エンジン管理制御機能は、トランスミッシ
ョン入力部材速度Ni、電気機械ロータ速度Nr、エン
ジン出力速度Ne、車両速度Nv、ブレーキ作動BR、
ならびにバッテリ・パックの充電状態および温度のよう
な種々の車両パラメータに応答して実行される。エンジ
ン管理制御器60によって使用される具体的な車両パラ
メータは、エンジンおよびトランスミッション制御器4
0ならびに機械制御器50の条件付き入力から直列デー
タ・リンク70によって供給される。加えて、ブレーキ
制御器40からのブレーキ動作データは、先に述べた専
用データ線を通じて供給される。バッテリ・パックのエ
ネルギ要件は、バッテリ・モニタ67によってデータ線
68を通じて与えられる。本発明を実施する際にエネル
ギ管理制御器60によって実行される制御機能に特に関
連があるのは、速度量Ni、Ne、No、Nr、Nvな
らびにスロットル位置TPSである。エネルギ管理制御
器60は、直列データ・リンク70を介して機械制御器
50へトルク要求を与えて実行させる。線61、63は
各ソレノイド制御式流体弁(図示せず)にパルス幅変調
制御信号を供給し、それにより、制御された流体圧力を
供給してギア・セット10のクラッチCRおよびCEの制
御チェンバをそれぞれ制御する。
ョン入力部材速度Ni、電気機械ロータ速度Nr、エン
ジン出力速度Ne、車両速度Nv、ブレーキ作動BR、
ならびにバッテリ・パックの充電状態および温度のよう
な種々の車両パラメータに応答して実行される。エンジ
ン管理制御器60によって使用される具体的な車両パラ
メータは、エンジンおよびトランスミッション制御器4
0ならびに機械制御器50の条件付き入力から直列デー
タ・リンク70によって供給される。加えて、ブレーキ
制御器40からのブレーキ動作データは、先に述べた専
用データ線を通じて供給される。バッテリ・パックのエ
ネルギ要件は、バッテリ・モニタ67によってデータ線
68を通じて与えられる。本発明を実施する際にエネル
ギ管理制御器60によって実行される制御機能に特に関
連があるのは、速度量Ni、Ne、No、Nr、Nvな
らびにスロットル位置TPSである。エネルギ管理制御
器60は、直列データ・リンク70を介して機械制御器
50へトルク要求を与えて実行させる。線61、63は
各ソレノイド制御式流体弁(図示せず)にパルス幅変調
制御信号を供給し、それにより、制御された流体圧力を
供給してギア・セット10のクラッチCRおよびCEの制
御チェンバをそれぞれ制御する。
【0016】機械制御器50は、本質的には、エネルギ
管理制御器60から直列データ・リンク70を通じて出
される動作要求に対するスレーブ・ユニットである。線
49上のトランスミッション入力部材速度Ni用の別個
の入力は、機械制御器50にリアル・タイム・データを
供給し、エネルギ管理制御器60の制御がなんらかの原
因で失われた場合にバックアップ・エネルギ管理機能を
実行する。加えて、線48上の電気機械のロータ速度N
rは、線83上の電気機械温度信号と同様に、制御器5
0に入力される。機械制御器は反転器80によってイン
ターフェースされ、所望の電気機械動作を実行するため
の所望の反転器動作が反転器80に供給される。複数の
ステータ位相電流の内の少なくとも1つが感知され、デ
ータを機械制御器50に供給する。電流感知信号および
反転器制御信号は、図では線81で表わされている。直
列データ・リンク70を通じての動作要求は、本質的に
はトルクの大きさおよび方向を含み、これらをTqで表
わすことにする。機械制御器は、リアル・タイムの電気
機械速度データNrにしたがって要求を処理し、トルク
に影響を及ぼす電気機械パラメータを制御するように動
作することが好ましい。例えば、AC誘導機械を有する
本発明の例示的な実施の形態では、制御パラメータはス
テータ界磁電流、スリップ速度および方向を含む。機械
制御器は、好ましくは、反転器80に印加するために、
所望の制御信号をパルス幅変調ゲート信号の形で導出
し、予め記憶されているデータ・テーブルを参照するこ
とによって、所望の界磁電流波形を発生する。この制御
の一例は、本願の譲受人に譲渡されている米国特許第
4,883,973号に記載されている。
管理制御器60から直列データ・リンク70を通じて出
される動作要求に対するスレーブ・ユニットである。線
49上のトランスミッション入力部材速度Ni用の別個
の入力は、機械制御器50にリアル・タイム・データを
供給し、エネルギ管理制御器60の制御がなんらかの原
因で失われた場合にバックアップ・エネルギ管理機能を
実行する。加えて、線48上の電気機械のロータ速度N
rは、線83上の電気機械温度信号と同様に、制御器5
0に入力される。機械制御器は反転器80によってイン
ターフェースされ、所望の電気機械動作を実行するため
の所望の反転器動作が反転器80に供給される。複数の
ステータ位相電流の内の少なくとも1つが感知され、デ
ータを機械制御器50に供給する。電流感知信号および
反転器制御信号は、図では線81で表わされている。直
列データ・リンク70を通じての動作要求は、本質的に
はトルクの大きさおよび方向を含み、これらをTqで表
わすことにする。機械制御器は、リアル・タイムの電気
機械速度データNrにしたがって要求を処理し、トルク
に影響を及ぼす電気機械パラメータを制御するように動
作することが好ましい。例えば、AC誘導機械を有する
本発明の例示的な実施の形態では、制御パラメータはス
テータ界磁電流、スリップ速度および方向を含む。機械
制御器は、好ましくは、反転器80に印加するために、
所望の制御信号をパルス幅変調ゲート信号の形で導出
し、予め記憶されているデータ・テーブルを参照するこ
とによって、所望の界磁電流波形を発生する。この制御
の一例は、本願の譲受人に譲渡されている米国特許第
4,883,973号に記載されている。
【0017】次に、図1の電力部86を参照すると、電
気機械14はステータ位相監視電流を受け、反転器80
を介して線87a,87b、87cによりステータ位相
発生電流を供給する。反転器80は、電力切断装置77
ならびに双方向高電圧バス線71および78を介して高
電圧バッテリ・パック69に結合されている。電力切断
装置77は機械制御器50によって監視され、機械制御
器50に応答して、望ましくない過剰電流状態を防止す
る。DC−DC変換器85も電力切断装置77を介して
バッテリ・パック69に接続されており、例えば12ボ
ルトの低電圧電源をシステム・バス89に供給し、従来
の車両電気負荷(図示せず)を動作させる。バッテリ・
パック69は、線73によって示されるように、温度や
電圧および電流の取り出しまたは供給のようなパラメー
タについてバッテリ・モニタ67によって監視され、充
電状態および望ましくない温度状態の判定を行う。
気機械14はステータ位相監視電流を受け、反転器80
を介して線87a,87b、87cによりステータ位相
発生電流を供給する。反転器80は、電力切断装置77
ならびに双方向高電圧バス線71および78を介して高
電圧バッテリ・パック69に結合されている。電力切断
装置77は機械制御器50によって監視され、機械制御
器50に応答して、望ましくない過剰電流状態を防止す
る。DC−DC変換器85も電力切断装置77を介して
バッテリ・パック69に接続されており、例えば12ボ
ルトの低電圧電源をシステム・バス89に供給し、従来
の車両電気負荷(図示せず)を動作させる。バッテリ・
パック69は、線73によって示されるように、温度や
電圧および電流の取り出しまたは供給のようなパラメー
タについてバッテリ・モニタ67によって監視され、充
電状態および望ましくない温度状態の判定を行う。
【0018】ここで、図4を参照すると、本発明にした
がって行われる再生車両発進(regenerativ
e vehicle launch)の一例を示す、ロ
ータ速度Nr、エンジン出力速度Neおよびトランスミ
ッション入力部材速度Niの関係を示すグラフが示され
ている。図の縦軸は種々のプロットされた回転速度のR
PMを表わし、図の横軸は、トランスミッション入力部
材速度Niが実質的に0即ち車両速度が実質的に0であ
る時点t0に対する時刻の進展を表わす。トランスミッ
ション入力部材速度Niが変化すると、それに比例して
トランスミッション出力部材速度Noが変化し、最終的
には車両速度Nvが変化する。この車両停止の初期状態
が、実際には、車両発進の前の状態を規定する。また、
クラッチCRおよびCEの双方は完全に解放状態にあるの
で、いずれのクラッチを通じてもトルクは伝達されな
い。
がって行われる再生車両発進(regenerativ
e vehicle launch)の一例を示す、ロ
ータ速度Nr、エンジン出力速度Neおよびトランスミ
ッション入力部材速度Niの関係を示すグラフが示され
ている。図の縦軸は種々のプロットされた回転速度のR
PMを表わし、図の横軸は、トランスミッション入力部
材速度Niが実質的に0即ち車両速度が実質的に0であ
る時点t0に対する時刻の進展を表わす。トランスミッ
ション入力部材速度Niが変化すると、それに比例して
トランスミッション出力部材速度Noが変化し、最終的
には車両速度Nvが変化する。この車両停止の初期状態
が、実際には、車両発進の前の状態を規定する。また、
クラッチCRおよびCEの双方は完全に解放状態にあるの
で、いずれのクラッチを通じてもトルクは伝達されな
い。
【0019】時点t0−において内燃エンジンが「A」
で示すRPMでアイドリング状態にあり、トランスミッ
ション出力部材はサービス・ブレーキまたは別個の接地
クラッチ(図示せず)の係合等によって接地されている
と仮定すると、キャリア23は一方向装置32を介して
接地され、Bで示す電気機械の回転速度はR×Aと等価
となる。ここでRはギア・セット10による反作用速度
比(reactivespeed ratio)であ
る。車両がこの状態でアイドルしている場合、ある発電
機トルクとロータの慣性トルクとを供給し、内燃エンジ
ンのトルク摂動を平滑化し、更に電気エネルギを供給し
てバッテリ・パックの消耗を最少に抑えること、あるい
は車両の電気負荷の大きさに応じてバッテリ・パックの
充電状態を高めることが一般的に好ましい。再生車両発
進の開始時には、トランスミッション出力部材はサービ
ス・ブレーキのために完全に接地されていない。しか
し、道路負荷およびトランスミッション素子の慣性トル
クによって、トランスミッション入力部材に対して反作
用トルクが供給される。車両の運転者がスロットルを踏
み込むと、内燃エンジンの速度が上昇する。図のt0+
とt1との間に示すようにロータおよびトランスミッシ
ョン入力部材を加速する際、内燃エンジンのトルクは分
割される。一方向装置32がまだ接地されているため、
ロータの慣性および発電機のトルクはギア・セットに反
作用トルクを供給してトランスミッション入力部材を加
速し、また、道路負荷とトランスミッションの慣性トル
クはロータの加速のための反作用トルクを供給する。
で示すRPMでアイドリング状態にあり、トランスミッ
ション出力部材はサービス・ブレーキまたは別個の接地
クラッチ(図示せず)の係合等によって接地されている
と仮定すると、キャリア23は一方向装置32を介して
接地され、Bで示す電気機械の回転速度はR×Aと等価
となる。ここでRはギア・セット10による反作用速度
比(reactivespeed ratio)であ
る。車両がこの状態でアイドルしている場合、ある発電
機トルクとロータの慣性トルクとを供給し、内燃エンジ
ンのトルク摂動を平滑化し、更に電気エネルギを供給し
てバッテリ・パックの消耗を最少に抑えること、あるい
は車両の電気負荷の大きさに応じてバッテリ・パックの
充電状態を高めることが一般的に好ましい。再生車両発
進の開始時には、トランスミッション出力部材はサービ
ス・ブレーキのために完全に接地されていない。しか
し、道路負荷およびトランスミッション素子の慣性トル
クによって、トランスミッション入力部材に対して反作
用トルクが供給される。車両の運転者がスロットルを踏
み込むと、内燃エンジンの速度が上昇する。図のt0+
とt1との間に示すようにロータおよびトランスミッシ
ョン入力部材を加速する際、内燃エンジンのトルクは分
割される。一方向装置32がまだ接地されているため、
ロータの慣性および発電機のトルクはギア・セットに反
作用トルクを供給してトランスミッション入力部材を加
速し、また、道路負荷とトランスミッションの慣性トル
クはロータの加速のための反作用トルクを供給する。
【0020】t1で示す時点において、発電機トルクは
選択された車両動作パラメータの所定の関数として増加
するので、制御された反作用トルクが供給され、その回
転を阻止する。その結果、トランスミッション入力部材
の正味のトルクが増大する。その後、トランスミッショ
ン入力部材速度Niは上昇し続け、ロータ速度Nrは制
御された発電機トルク負荷によって低下する。時点t2
において、ロータとトランスミッション入力部材との間
の速度差は所定量にまで減少しており、ここでクラッチ
CRがトランスミッション入力部材とロータとを結合す
るように係合される。時点t3において、このように完
全に係合されたクラッチCRによる結合が完了し、ギア
・セットの反作用が、キャリア23および一方向装置3
2を介して接地30に達する。時点t2とほぼ同時点に
おいて、エンジン出力部材速度NeはクラッチCEの係
合によってトランスミッション入力部材速度およびロー
タ速度に収束され、これによって、エンジン出力、トラ
ンスミッション入力およびロータの間に1:1の速度結
合が得られて車両発進が完了する。
選択された車両動作パラメータの所定の関数として増加
するので、制御された反作用トルクが供給され、その回
転を阻止する。その結果、トランスミッション入力部材
の正味のトルクが増大する。その後、トランスミッショ
ン入力部材速度Niは上昇し続け、ロータ速度Nrは制
御された発電機トルク負荷によって低下する。時点t2
において、ロータとトランスミッション入力部材との間
の速度差は所定量にまで減少しており、ここでクラッチ
CRがトランスミッション入力部材とロータとを結合す
るように係合される。時点t3において、このように完
全に係合されたクラッチCRによる結合が完了し、ギア
・セットの反作用が、キャリア23および一方向装置3
2を介して接地30に達する。時点t2とほぼ同時点に
おいて、エンジン出力部材速度NeはクラッチCEの係
合によってトランスミッション入力部材速度およびロー
タ速度に収束され、これによって、エンジン出力、トラ
ンスミッション入力およびロータの間に1:1の速度結
合が得られて車両発進が完了する。
【0021】ここで図2および図3を参照し、図1に示
したエネルギ管理制御器60によって実行されるプログ
ラム・ステップを概略的に示す1組のフロー・チャート
について説明する。図2のフロー・チャートは、データ
獲得および調整、システム診断ならびにエネルギ管理モ
ードの選択を含む、ある繰り返し機能を行うための主即
ち監視エネルギ管理制御ループ(EMCルーチン)にお
ける1組の命令を表わす。図3のフロー・チャートは、
本発明の再生発進制御の好適な実施の形態を示す発進モ
ードにおける1組の命令を示す。
したエネルギ管理制御器60によって実行されるプログ
ラム・ステップを概略的に示す1組のフロー・チャート
について説明する。図2のフロー・チャートは、データ
獲得および調整、システム診断ならびにエネルギ管理モ
ードの選択を含む、ある繰り返し機能を行うための主即
ち監視エネルギ管理制御ループ(EMCルーチン)にお
ける1組の命令を表わす。図3のフロー・チャートは、
本発明の再生発進制御の好適な実施の形態を示す発進モ
ードにおける1組の命令を示す。
【0022】EMCルーチンはブロック201から開始
され、車両を最初に起動したときのように、種々のカウ
ンタ、フラグ、レジスタ等の初期化を行うステップを実
行する。かかる初期化ステップは、その後、EMCルー
チンの主ループでは迂回される。次いで見出されるブロ
ック203は、エネルギ管理制御モードにおいて使用さ
れるブレーキ制御器、バッテリ・モニタおよび直列デー
タ・リンクからの様々なデータを読み込む(そして必要
な場合は調整する)ためのステップを表わす。特に発進
モードの要件に関しては、これらのデータは、ロータ速
度Nr、トランスミッション入力部材速度Ni、トラン
スミッション出力速度No、エンジン出力速度Ne、車
両速度Nvおよびパーセント・スロットル位置%Tを含
む。
され、車両を最初に起動したときのように、種々のカウ
ンタ、フラグ、レジスタ等の初期化を行うステップを実
行する。かかる初期化ステップは、その後、EMCルー
チンの主ループでは迂回される。次いで見出されるブロ
ック203は、エネルギ管理制御モードにおいて使用さ
れるブレーキ制御器、バッテリ・モニタおよび直列デー
タ・リンクからの様々なデータを読み込む(そして必要
な場合は調整する)ためのステップを表わす。特に発進
モードの要件に関しては、これらのデータは、ロータ速
度Nr、トランスミッション入力部材速度Ni、トラン
スミッション出力速度No、エンジン出力速度Ne、車
両速度Nvおよびパーセント・スロットル位置%Tを含
む。
【0023】ブロック205,209および213は、
発進モード(ブロック207)、電力補助モード(ブロ
ック211)および再生モード(ブロック215)を含
むモードの中から、特定のエネルギ管理モードの実行を
決定するプログラム・ステップを表わす。ブロック20
5,209、213によってそれぞれ表わされる、発
進、電力補助および再生モードのための所定のモードの
特定の開始条件に対して肯定的な回答がなされると、起
動即ち実行すべき特定のモードに対応するステップが実
行される。発進モードについては、図3のフロー・チャ
ートに関して詳細に扱うことにする。しかしながら、こ
の開示の目的のために述べておくと、電力補助モード
は、一般的に、運動性トルクをエンジン・トルクに寄与
するか、あるいはそこから発電機トルクを抽出すること
によって、正のホイール・トルクの適用の間に制御を起
動するものであり、再生モードは、一般的に、車両の惰
走減速(coast down)およびサービス・ブレ
ーキの印加のような、負のホイール・トルク条件の間に
制御を起動するものである。
発進モード(ブロック207)、電力補助モード(ブロ
ック211)および再生モード(ブロック215)を含
むモードの中から、特定のエネルギ管理モードの実行を
決定するプログラム・ステップを表わす。ブロック20
5,209、213によってそれぞれ表わされる、発
進、電力補助および再生モードのための所定のモードの
特定の開始条件に対して肯定的な回答がなされると、起
動即ち実行すべき特定のモードに対応するステップが実
行される。発進モードについては、図3のフロー・チャ
ートに関して詳細に扱うことにする。しかしながら、こ
の開示の目的のために述べておくと、電力補助モード
は、一般的に、運動性トルクをエンジン・トルクに寄与
するか、あるいはそこから発電機トルクを抽出すること
によって、正のホイール・トルクの適用の間に制御を起
動するものであり、再生モードは、一般的に、車両の惰
走減速(coast down)およびサービス・ブレ
ーキの印加のような、負のホイール・トルク条件の間に
制御を起動するものである。
【0024】制御によって起動される特定の動作モード
には関係なく、ブロック220は、クラッチCEおよび
CRを制御するクラッチ制御弁のためのクラッチ・デュ
ーティ・サイクル信号、ならびに機械制御器による実施
のための要求されたトルク信号Tqを出力するためのス
テップを表わす。
には関係なく、ブロック220は、クラッチCEおよび
CRを制御するクラッチ制御弁のためのクラッチ・デュ
ーティ・サイクル信号、ならびに機械制御器による実施
のための要求されたトルク信号Tqを出力するためのス
テップを表わす。
【0025】発進モードの開始条件に関しては、ブロッ
ク205は、例えば、本実施の形態においては、車両速
度Nvが1MPH未満であり、スロットル位置%Tが2
%より大きいことを要求する。これらの例示的な条件が
満たされない場合、ブロック205に対する回答は否定
であり、ブロック209〜215は適切なエネルギ管理
モードを決定する。条件が満たされたと仮定すると、ブ
ロック205に対する回答は肯定となり、発進モードの
ルーチンが実行される。
ク205は、例えば、本実施の形態においては、車両速
度Nvが1MPH未満であり、スロットル位置%Tが2
%より大きいことを要求する。これらの例示的な条件が
満たされない場合、ブロック205に対する回答は否定
であり、ブロック209〜215は適切なエネルギ管理
モードを決定する。条件が満たされたと仮定すると、ブ
ロック205に対する回答は肯定となり、発進モードの
ルーチンが実行される。
【0026】次に、図3のフロー・チャートに詳細に示
した発進モードのルーチンを参照する。ブロック301
はロータ速度Nrとトランスミッション入力部材速度N
iとの間の速度差ΔNを計算するプログラム命令の実行
を表わす。ΔNは、後にこのルーチンにおいて、開ルー
プ・トルク制御技法または閉ループ速度制御技法のどち
らを実施するかを決定するために用いられる。
した発進モードのルーチンを参照する。ブロック301
はロータ速度Nrとトランスミッション入力部材速度N
iとの間の速度差ΔNを計算するプログラム命令の実行
を表わす。ΔNは、後にこのルーチンにおいて、開ルー
プ・トルク制御技法または閉ループ速度制御技法のどち
らを実施するかを決定するために用いられる。
【0027】ブロック303、305はエンジン過剰速
度防止のステップを表わす。この目的は過度なエンジン
速度の抑制を実行することである。ブロック303で
は、較正されたスレシホルド値K1に対してエンジン速
度をチェックし、K1を越えている場合、処理はブロッ
ク305のステップに進む。次に、ブロック305で
は、車両速度を較正されたスレシホルドK2に対してチ
ェックし、K2を越えている場合、ブロック309によ
って表わされたステップを実行する。したがって、各デ
ューティ・サイクル・コマンドCEDCおよびCRDCを
ブロック309において100%にセットすることによ
って、双方のクラッチの完全係合が指示される。これら
の事象は、実際上、再生発進モードを終了させることを
意味する。
度防止のステップを表わす。この目的は過度なエンジン
速度の抑制を実行することである。ブロック303で
は、較正されたスレシホルド値K1に対してエンジン速
度をチェックし、K1を越えている場合、処理はブロッ
ク305のステップに進む。次に、ブロック305で
は、車両速度を較正されたスレシホルドK2に対してチ
ェックし、K2を越えている場合、ブロック309によ
って表わされたステップを実行する。したがって、各デ
ューティ・サイクル・コマンドCEDCおよびCRDCを
ブロック309において100%にセットすることによ
って、双方のクラッチの完全係合が指示される。これら
の事象は、実際上、再生発進モードを終了させることを
意味する。
【0028】ブロック303またはブロック305に対
する回答が否定の場合、エンジンの過剰速度条件を抑制
しないことになり、ブロック311に進む。ブロック3
11によって表わされるステップは、ロータ速度Nrと
トランスミッション入力部材速度Niとの間の速度差Δ
Nが所定範囲内にあり、したがって閉ループ速度制御を
起動してよいか否かを判定する。例えば、ΔNが200
rpm未満で−500rpmより大きい場合、ブロック
313〜337において具現化されている閉ループ速度
制御を起動する。しかしながら、ΔNがこの所定範囲外
にある場合、ブロック325〜329において具現化さ
れている開ループ・トルク制御を実行する。閉ループ速
度制御を行う目的は、ロータ速度がトランスミッション
入力部材速度を下回らないように、クラッチCRを起動
した場合に係合中はロータ速度を保持することである。
する回答が否定の場合、エンジンの過剰速度条件を抑制
しないことになり、ブロック311に進む。ブロック3
11によって表わされるステップは、ロータ速度Nrと
トランスミッション入力部材速度Niとの間の速度差Δ
Nが所定範囲内にあり、したがって閉ループ速度制御を
起動してよいか否かを判定する。例えば、ΔNが200
rpm未満で−500rpmより大きい場合、ブロック
313〜337において具現化されている閉ループ速度
制御を起動する。しかしながら、ΔNがこの所定範囲外
にある場合、ブロック325〜329において具現化さ
れている開ループ・トルク制御を実行する。閉ループ速
度制御を行う目的は、ロータ速度がトランスミッション
入力部材速度を下回らないように、クラッチCRを起動
した場合に係合中はロータ速度を保持することである。
【0029】まず、ブロック325〜329の開ループ
・トルク制御技法から始めると、ブロック325におい
て各デューティ・サイクル・コマンドCEDCおよびCR
DCを0%にセットすることによって、双方のクラッチ
の解放を指示する。次に、ブロック327は、開ループ
・トルク制御の初期起動時およびその結果としてクラッ
チの解放時にクラッチ係合タイマCTMRをリフレッシ
ュするよう該タイマをリセットすることを表わす。次
に、ブロック329は、モータに対するトルク・コマン
ドTqの決定において実行される命令を表わす。好まし
くは、図示のように、これらのステップは、1組の所定
の独立変数にしたがって、トルク値のテーブルを参照す
る。この例示的な実施の形態では、エンジン速度Neと
トランスミッション入力部材速度Niとの組み合わせに
よる二次元テーブルを参照することが好ましい。
・トルク制御技法から始めると、ブロック325におい
て各デューティ・サイクル・コマンドCEDCおよびCR
DCを0%にセットすることによって、双方のクラッチ
の解放を指示する。次に、ブロック327は、開ループ
・トルク制御の初期起動時およびその結果としてクラッ
チの解放時にクラッチ係合タイマCTMRをリフレッシ
ュするよう該タイマをリセットすることを表わす。次
に、ブロック329は、モータに対するトルク・コマン
ドTqの決定において実行される命令を表わす。好まし
くは、図示のように、これらのステップは、1組の所定
の独立変数にしたがって、トルク値のテーブルを参照す
る。この例示的な実施の形態では、エンジン速度Neと
トランスミッション入力部材速度Niとの組み合わせに
よる二次元テーブルを参照することが好ましい。
【0030】これらの2つのパラメータがこの制御に好
ましいのは、以下の理由によるものである。トルク要求
に応答しての電気機械のトルク出力の変化と比較して、
内燃エンジンのトルク出力の変化は、トルク要求に対し
て大幅に遅れる。一方、エンジン速度の変化は、エンジ
ン・トルク出力の変化に続いて、その結果として発生す
る。電気機械の応答時間は、通常、内燃エンジンのそれ
よりも極めて速い。所望のモータ・トルクを得るために
用いる好適なパラメータの1つとしてエンジン速度Ne
を選択することにより、エンジン・トルクおよびそれに
応答する所望のモータ・トルクは、ほぼ同相となる。ト
ランスミッション入力部材速度Niは、本質的には、車
両速度の高解像度信号として利用される。車両速度が比
較的低い車両発進の間、トランスミッションを介して高
い速度比を指定すると、トランスミッション出力の回転
速度に対して、トランスミッション入力の回転速度の方
が高くなる。このようにすることによって、モータ・ト
ルクの制御に好ましい、解像度の上昇が得られる。した
がって、機能的には、エンジン速度Neを用いることに
よって、エンジン・トルクに対するモータ・トルクの応
答は同相となり、また、トランスミッション入力部材速
度を用いることによって、適切な車両速度において、ロ
ータ速度はトランスミッション入力部材速度に収束する
という望ましい結果が得られる。
ましいのは、以下の理由によるものである。トルク要求
に応答しての電気機械のトルク出力の変化と比較して、
内燃エンジンのトルク出力の変化は、トルク要求に対し
て大幅に遅れる。一方、エンジン速度の変化は、エンジ
ン・トルク出力の変化に続いて、その結果として発生す
る。電気機械の応答時間は、通常、内燃エンジンのそれ
よりも極めて速い。所望のモータ・トルクを得るために
用いる好適なパラメータの1つとしてエンジン速度Ne
を選択することにより、エンジン・トルクおよびそれに
応答する所望のモータ・トルクは、ほぼ同相となる。ト
ランスミッション入力部材速度Niは、本質的には、車
両速度の高解像度信号として利用される。車両速度が比
較的低い車両発進の間、トランスミッションを介して高
い速度比を指定すると、トランスミッション出力の回転
速度に対して、トランスミッション入力の回転速度の方
が高くなる。このようにすることによって、モータ・ト
ルクの制御に好ましい、解像度の上昇が得られる。した
がって、機能的には、エンジン速度Neを用いることに
よって、エンジン・トルクに対するモータ・トルクの応
答は同相となり、また、トランスミッション入力部材速
度を用いることによって、適切な車両速度において、ロ
ータ速度はトランスミッション入力部材速度に収束する
という望ましい結果が得られる。
【0031】次に、ルーチンは主ループに戻り、ブロッ
ク220に示すように制御出力を発生する。
ク220に示すように制御出力を発生する。
【0032】ここで、ブロック311が速度差ΔNが閉
ループ速度制御を望む値(即ち、速度差上限K4と速度
差下限K5のとの間)であることを認識したと仮定する
と、ブロック313〜337が実行されて、ロータ速度
Nrおよびエンジン速度Neをトランスミッション入力
部材速度Niに収束させる。
ループ速度制御を望む値(即ち、速度差上限K4と速度
差下限K5のとの間)であることを認識したと仮定する
と、ブロック313〜337が実行されて、ロータ速度
Nrおよびエンジン速度Neをトランスミッション入力
部材速度Niに収束させる。
【0033】ブロック313から始めると、クラッチ係
合タイマCTMRをチェックして、それが満了したかど
うか、即ちタイム・アウトか否かを判定する。これによ
って、閉ループ制御の終了そして同様に発進モードの終
了が示される。ここで、CTMRが所定値K3に増分さ
れている場合、CTMRは満了したものと看做される。
CTMRが満了したと判定されると、ブロック314
は、クラッチCEのデューティ・サイクルを完全係合即
ち100%にセットするステップを実行する。既に完全
係合のデューティ・サイクルにセットしてあるので(ブ
ロック333)、クラッチCRも完全係合にセットさせ
る。処理は主ループに戻り、ブロック220に示すよう
に、制御出力を発生する。
合タイマCTMRをチェックして、それが満了したかど
うか、即ちタイム・アウトか否かを判定する。これによ
って、閉ループ制御の終了そして同様に発進モードの終
了が示される。ここで、CTMRが所定値K3に増分さ
れている場合、CTMRは満了したものと看做される。
CTMRが満了したと判定されると、ブロック314
は、クラッチCEのデューティ・サイクルを完全係合即
ち100%にセットするステップを実行する。既に完全
係合のデューティ・サイクルにセットしてあるので(ブ
ロック333)、クラッチCRも完全係合にセットさせ
る。処理は主ループに戻り、ブロック220に示すよう
に、制御出力を発生する。
【0034】CTMRが未だ満了していないと判定する
と、制御をブロック315に渡し、ここで、較正上限車
両速度スレシホルドK6に対して車両速度Nvをチェッ
クし、クラッチCEおよびCRの係合が適切か否かを確実
に判定する。上限車両速度スレシホルドK6は、クラッ
チCRの係合後のエンジン速度が受容可能レベル以上に
留ることを保証するものである。車両速度がこのスレシ
ホルドを越える場合、ブロック319〜335を実行し
て、それを達成するための適切なクラッチ圧力およびデ
ューティ・サイクルを決定する。ブロック319は、ク
ラッチ係合タイマCTMRから、クラッチCEの圧力
(PCE)および圧力比上昇(Pi)の初期値を決定す
る必要があるか否かを判定する。最初のパスでは、CT
MRは初期値の0から更新されていないので、ブロック
323が実行される。ブロック323におけるステップ
は、現スロットル位置(%T)の関数として、好ましく
は一次元参照テーブルとして示すように、初期圧力量P
CEおよびPiを決定する。スロットル位置は、従来か
ら自動トランスミッションの制御において、負荷または
トルクを示すパラメータとして利用されている。同様
に、本発明でも、クラッチCEを介して移転されるエン
ジン・トルクの測定値として、スロットル位置を使用す
る。加えて、そしてまた%Tの関数として、クラッチ係
合タイマ満了のための満了値K3が決定される。ブロッ
ク323における決定は全て、参照テーブルによって与
えられることが好ましい。ブロック323で決定したP
CEはクラッチCEに対する初期係合圧力であり、Piは
PCEに繰り返し加算して正味の係合圧力を上方向に増
加させる圧力増分値である。通常、車両エンジンのトル
ク出力とよりよく一致させるように、スロットル位置が
重い程、これに対応して初期係合圧力PCEを高くし、
圧力増分値Piも大きくすることが好ましい。また、満
了値K3は、%Tの増大に伴って小さくなることが好ま
しい。%Tの増大に連れて係合時間(K3)を短縮する
ことは、%Tの増大に連れて圧力増分値Piを大きくす
ることに適合する。
と、制御をブロック315に渡し、ここで、較正上限車
両速度スレシホルドK6に対して車両速度Nvをチェッ
クし、クラッチCEおよびCRの係合が適切か否かを確実
に判定する。上限車両速度スレシホルドK6は、クラッ
チCRの係合後のエンジン速度が受容可能レベル以上に
留ることを保証するものである。車両速度がこのスレシ
ホルドを越える場合、ブロック319〜335を実行し
て、それを達成するための適切なクラッチ圧力およびデ
ューティ・サイクルを決定する。ブロック319は、ク
ラッチ係合タイマCTMRから、クラッチCEの圧力
(PCE)および圧力比上昇(Pi)の初期値を決定す
る必要があるか否かを判定する。最初のパスでは、CT
MRは初期値の0から更新されていないので、ブロック
323が実行される。ブロック323におけるステップ
は、現スロットル位置(%T)の関数として、好ましく
は一次元参照テーブルとして示すように、初期圧力量P
CEおよびPiを決定する。スロットル位置は、従来か
ら自動トランスミッションの制御において、負荷または
トルクを示すパラメータとして利用されている。同様
に、本発明でも、クラッチCEを介して移転されるエン
ジン・トルクの測定値として、スロットル位置を使用す
る。加えて、そしてまた%Tの関数として、クラッチ係
合タイマ満了のための満了値K3が決定される。ブロッ
ク323における決定は全て、参照テーブルによって与
えられることが好ましい。ブロック323で決定したP
CEはクラッチCEに対する初期係合圧力であり、Piは
PCEに繰り返し加算して正味の係合圧力を上方向に増
加させる圧力増分値である。通常、車両エンジンのトル
ク出力とよりよく一致させるように、スロットル位置が
重い程、これに対応して初期係合圧力PCEを高くし、
圧力増分値Piも大きくすることが好ましい。また、満
了値K3は、%Tの増大に伴って小さくなることが好ま
しい。%Tの増大に連れて係合時間(K3)を短縮する
ことは、%Tの増大に連れて圧力増分値Piを大きくす
ることに適合する。
【0035】次に、ブロック333では、所望の圧力P
CEに対応するように、クラッチCEのデューティ・サイ
クルをセットする。所望の圧力PCEは、最初のパスで
は、%Tの関数として決定された初期圧力となってい
る。そこから、ブロック335においてCTMRを増分
する。
CEに対応するように、クラッチCEのデューティ・サイ
クルをセットする。所望の圧力PCEは、最初のパスで
は、%Tの関数として決定された初期圧力となってい
る。そこから、ブロック335においてCTMRを増分
する。
【0036】ブロック319に戻って、CTMRがその
初期値0から既に更新されている場合、ブロック321
において、所定の圧力増分値Piを加算することによっ
て、クラッチの圧力PCEを更新する。その後、先に述
べたように、ブロック333および335を実行する。
初期値0から既に更新されている場合、ブロック321
において、所定の圧力増分値Piを加算することによっ
て、クラッチの圧力PCEを更新する。その後、先に述
べたように、ブロック333および335を実行する。
【0037】ブロック315に対する回答が否定である
場合、上限車両速度スレシホルドK6を超過していない
ことが示されたことになり、次にブロック317におい
て下限車両速度スレシホルドK7と車両速度Nvとを比
較する。この時点において、クラッチ係合タイマは満了
しておらず(ブロック313)、車両速度は上限スレシ
ホルドK6を超過していないことがわかっている。車両
速度が下限スレシホルドK7未満である場合、閉ループ
・トルク制御(ブロック325〜329)のために、開
ループ速度制御から出る。下限車両速度スレシホルドK
7はクラッチの解放を可能にし、それによって、必要で
あればエンジン速度を上昇させ、車両速度の低下を招い
た条件(例えば、坂による負荷)に対処する。更に、上
限車両速度スレシホルドと下限車両速度スレシホルドと
の間の差によって、ある程度のヒステリシスが形成され
るので、閉ループ速度制御と開ループ・トルク制御との
間のハンティングが回避される。
場合、上限車両速度スレシホルドK6を超過していない
ことが示されたことになり、次にブロック317におい
て下限車両速度スレシホルドK7と車両速度Nvとを比
較する。この時点において、クラッチ係合タイマは満了
しておらず(ブロック313)、車両速度は上限スレシ
ホルドK6を超過していないことがわかっている。車両
速度が下限スレシホルドK7未満である場合、閉ループ
・トルク制御(ブロック325〜329)のために、開
ループ速度制御から出る。下限車両速度スレシホルドK
7はクラッチの解放を可能にし、それによって、必要で
あればエンジン速度を上昇させ、車両速度の低下を招い
た条件(例えば、坂による負荷)に対処する。更に、上
限車両速度スレシホルドと下限車両速度スレシホルドと
の間の差によって、ある程度のヒステリシスが形成され
るので、閉ループ速度制御と開ループ・トルク制御との
間のハンティングが回避される。
【0038】ブロック317に対する回答が否定である
場合、閉ループ速度制御に留る方が望ましいことが示さ
れたことになり、ブロック331でクラッチ係合タイマ
CTMRをチェックして、クラッチCEおよびCRが係合
されているか否かを判断する。CTMRが0値でない場
合、それらが係合されていることを示すので、先に述べ
たように、ブロック321を実行して、クラッチの圧力
PCEを更新する。次に、ブロック333および335
において、デューティ・サイクル値を与え、クラッチ係
合タイマCTMRを増分する。ブロック331でCTM
Rの増分をしないことが決定された場合、ブロック32
1,333および335を迂回する。
場合、閉ループ速度制御に留る方が望ましいことが示さ
れたことになり、ブロック331でクラッチ係合タイマ
CTMRをチェックして、クラッチCEおよびCRが係合
されているか否かを判断する。CTMRが0値でない場
合、それらが係合されていることを示すので、先に述べ
たように、ブロック321を実行して、クラッチの圧力
PCEを更新する。次に、ブロック333および335
において、デューティ・サイクル値を与え、クラッチ係
合タイマCTMRを増分する。ブロック331でCTM
Rの増分をしないことが決定された場合、ブロック32
1,333および335を迂回する。
【0039】ブロック337は、ブロック335または
331の一方から実行され、所望の速度制御を実行す
る。ブロック337は、トルク速度Nrとトランスミッ
ション入力部材速度Niとを収束させる意図でトルク信
号Tqを発生するステップを表わす。これは、単一の基
準を追跡する従来の比例/積分/微分制御によって達成
される。この場合、速度差ΔNは、ロータ速度Nrをト
ランスミッション入力部材速度Niに制御するために用
いられる。
331の一方から実行され、所望の速度制御を実行す
る。ブロック337は、トルク速度Nrとトランスミッ
ション入力部材速度Niとを収束させる意図でトルク信
号Tqを発生するステップを表わす。これは、単一の基
準を追跡する従来の比例/積分/微分制御によって達成
される。この場合、速度差ΔNは、ロータ速度Nrをト
ランスミッション入力部材速度Niに制御するために用
いられる。
【0040】以上、好適な実施の形態について本発明の
説明を行ったが、これは例示的な実施の形態として提供
したのであって、本発明の範囲を限定するもとのして解
釈すべきではない。排他的所有権即ち特権を主張する本
発明の実施の形態は、特許請求の範囲の規定されている
通りである。
説明を行ったが、これは例示的な実施の形態として提供
したのであって、本発明の範囲を限定するもとのして解
釈すべきではない。排他的所有権即ち特権を主張する本
発明の実施の形態は、特許請求の範囲の規定されている
通りである。
【図1】レバーに似せて図示したギア・セットに関連し
て、本発明の制御を実行するための、コンピュータに基
づく制御システムを示すブロック図。
て、本発明の制御を実行するための、コンピュータに基
づく制御システムを示すブロック図。
【図2】本発明の制御機能を実行するために、図1に示
したエネルギ管理制御器によって繰り返し実行される1
組のプログラム命令を表わすフロー・チャート。
したエネルギ管理制御器によって繰り返し実行される1
組のプログラム命令を表わすフロー・チャート。
【図3】本発明の制御機能を実行するために、図1に示
したエネルギ管理制御器によって繰り返し実行される1
組のプログラム命令を表わすフロー・チャート。
したエネルギ管理制御器によって繰り返し実行される1
組のプログラム命令を表わすフロー・チャート。
【図4】本発明による電気機械の再生動作モードによっ
て行われる車両発進を説明する図。
て行われる車両発進を説明する図。
10:ギア・セット、 11:内燃エンジン、 12:
制御システム、13:多速度比トランスミッション、
14:電気推進モータ/発電機、16:共通接続ギア、
19、21:衛星ギア・セット、23、26:キャリ
ア、 24:太陽歯車、 32:一方向装置、39:出
力軸、 40:エンジンおよびトランスミッション制御
器、46:制御部、 50:電気機械制御器、 60:
エネルギ管理制御器、69:高電圧バッテリ・パック、
67:バッテリ・モニタ、70:双方向直列データ・
リンク、 75:ブレーキ制御器、77:電力切断装
置、 80:反転器、 86:電力部、CR,CE:クラ
ッチ
制御システム、13:多速度比トランスミッション、
14:電気推進モータ/発電機、16:共通接続ギア、
19、21:衛星ギア・セット、23、26:キャリ
ア、 24:太陽歯車、 32:一方向装置、39:出
力軸、 40:エンジンおよびトランスミッション制御
器、46:制御部、 50:電気機械制御器、 60:
エネルギ管理制御器、69:高電圧バッテリ・パック、
67:バッテリ・モニタ、70:双方向直列データ・
リンク、 75:ブレーキ制御器、77:電力切断装
置、 80:反転器、 86:電力部、CR,CE:クラ
ッチ
フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・ウィリアム・スタフラ アメリカ合衆国インディアナ州46012,ア ンダーソン,ホワイトモア 1015 (72)発明者 ウィリアム・ジョセフ・ヴコヴィッチ アメリカ合衆国ミシガン州48197,イプシ ランティ,パインヴュー・ドライブ 5421
Claims (12)
- 【請求項1】 実質的に静止した状態から車両を発進す
る方法であって、前記車両はエンジン出力部材を含む内
燃エンジン(11)と、ステータおよびロータを含む電
気機械(14)と、前記内燃エンジンの出力、前記ロー
タおよび前記ギア・セットのギア・セット出力部材を動
作的に結合するギア・セット(10)とから成るドライ
ブトレインを有しており、前記ギア・セット出力部材
は、前記車両を推進するための少なくとも1つの駆動ホ
イールに動作的に結合されており、前記電気機械は前記
エンジン出力部材と前記ギア・セット出力部材との間の
トルク移転を制御するための電気ブレーキ反作用素子と
して機能する方法において、 1組の所定の車両ドライブトレイン動作パラメータを検
出するステップ(203)と、 トルクに影響を及ぼす電気機械パラメータを制御し、前
記1組の所定の車両動作パラメータの関数として、ある
量の発電機トルクを前記ロータに加え、これによって、
前記ロータおよび前期ギア・セット出力部材の各速度を
収束させるステップ(325〜329)と、 前記ロータの速度と前記ギア・セット出力部材の速度と
が所定の速度差関係に達したとき(311)、ロータ速
度を前記ギア・セット出力部材の速度に制御するステッ
プ(337)と、を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の方法であって、前記ドラ
イブトレインは、更に、前記ギア・セット出力部材(2
6)を前記ロータに直接結合する選択的に係合可能な摩
擦装置(CR)を含み、前記方法は、更に、前記ロータ
速度を前記ギア・セット出力部材の速度に制御している
間、前記摩擦装置を係合するステップを含むことを特徴
とする方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の方法であって、前記ドラ
イブトレインは、更に、前記ギア・セット出力部材(2
6)を前記エンジン出力部材に直接結合する選択的に係
合可能な摩擦装置(CE)を含み、前記方法は、更に、
前記ロータ速度を前記ギア・セット出力部材の速度に制
御している間、前記摩擦装置を係合するステップを含む
ことを特徴とする方法。 - 【請求項4】 請求項1記載の方法であって、前記1組
の所定の車両ドライブトレイン動作パラメータはエンジ
ン出力部材速度(Ne)、ロータ速度(Nr)およびギア
・セット出力部材速度(Ni)を含むことを特徴とする
方法。 - 【請求項5】 請求項1記載の方法であって、前記トル
クに影響を及ぼす電気機械パラメータはステータ電流を
含むことを特徴とする方法。 - 【請求項6】 請求項1記載の方法であって、前記トル
クに影響を及ぼす電気機械パラメータは電気機械スリッ
プ速度を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項7】 請求項1記載の方法であって、前記ドラ
イブトレインは、更に、前記ギア・セット出力部材(2
6)を前記エンジン出力部材に直接結合する選択的に係
合可能な第1の摩擦装置(CE)と、前記ギア・セット
出力部材(26)を前記ロータに直接結合する選択的に
係合可能な第2の摩擦装置(CR)とを含み、前記方法
は、更に、前記ロータ速度を前記ギア・セット出力部材
の速度に制御している間、前記第1および第2の摩擦装
置を係合するステップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項8】 請求項7記載の方法であって、前記ロー
タ速度を前記ギア・セット出力部材の速度に制御してい
る間、前記第1および第2の摩擦装置を係合するステッ
プは、所定の車両速度より高いとき(317)にのみ行
われることを特徴とする方法。 - 【請求項9】 請求項7記載の方法であって、前記ロー
タ速度を前記ギア・セット出力部材の速度に制御してい
る間、前記第1および第2の摩擦装置を係合するステッ
プは、前記第2の摩擦装置を完全に係合し、前記第1の
摩擦装置を初期係合圧力から最終係合圧力まで徐々に係
合する(321,333)ことによって実行することを
特徴とする方法。 - 【請求項10】 実質的に静止した状態から車両を発進
する方法であって、前記車両はエンジン出力部材を含む
内燃エンジン(11)と、ロータを含む電気機械(1
4)と、前記内燃エンジン出力、前記ロータおよび前記
ギア・セットのギア・セット出力部材を動作的に結合す
るギア・セット(10)とから成るドライブトレインを
有し、前記ギア・セット出力部材は、前記車両を推進す
るための少なくとも1つの駆動ホイールと、前記ギア・
セット出力部材(26)を前記エンジン出力部材に直接
結合する選択的に係合可能な第1の摩擦装置(CE)
と、前記ギア・セット出力部材(26)を前記ロータに
直接結合する選択的に係合可能な第2の摩擦装置
(CR)とに動作的に結合されており、前記電気機械は
前記エンジン出力部材と前記ギア・セット出力部材との
間のトルク移転を制御するための電気ブレーキ反作用素
子として機能する方法において、 1組の所定の車両ドライブトレイン動作パラメータを検
出するステップ(203)と、 トルクに影響を及ぼす電気機械パラメータを制御し、前
記1組の所定の車両動作パラメータの関数として、ある
量の発電機トルクを前記ロータに加え、これによって、
前記ロータおよびギア・セット出力部材の各速度を収束
させるステップ(325〜329)と、 前記ロータの速度と前記ギア・セット出力部材の速度と
が所定の速度差関係に達したとき、ロータ速度を前記ギ
ア・セット出力部材の速度に制御するステップ(33
7)と、 前記ロータ速度を前記ギア・セット出力部材の速度に制
御している間、前記第1および第2の摩擦装置を係合す
るステップ(333)と、を含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項11】 請求項10記載の方法であって、前記
ロータ速度を前記ギア・セット出力部材の速度に制御し
ている間、前記第1および第2の摩擦装置を係合するス
テップは、前記第2の摩擦装置を完全に係合し、前記第
1の摩擦装置を初期係合圧力から最終係合圧力まで徐々
に係合する(321,333)ことによって実行し、前
記初期および最終係合圧力はエンジン・トルクの所定測
定値の関数として決定される(323)ことを特徴とす
る方法。 - 【請求項12】 実質的に静止した状態から車両を発進
する方法であって、前記車両はエンジン出力部材を含む
内燃エンジン(11)と、ロータを含む電気機械(1
4)と、前記内燃エンジン出力、前記ロータおよび前記
ギア・セットのギア・セット出力部材を動作的に結合す
るギア・セット(10)とから成るドライブトレインを
有し、前記ギア・セット出力部材は、前記車両を推進す
るための少なくとも1つの駆動ホイールと、前記ギア・
セット出力部材(26)を前記エンジン出力部材に直接
結合する選択的に係合可能な第1の摩擦装置(CE)
と、前記ギア・セット出力部材(26)を前記ロータに
直接結合する選択的に係合可能な第2の摩擦装置
(CR)とに動作的に結合されており、前記電気機械は
前記エンジン出力部材と前記ギア・セット出力部材との
間のトルク移転を制御するための電気ブレーキ反作用素
子として機能する方法において、 1組の所定の車両ドライブトレイン動作パラメータを検
出するステップ(203)と、 トルクに影響を及ぼす電気機械パラメータの開ループ制
御(329)を行って、前記1組の所定の車両動作パラ
メータの関数として、ある量の発電機トルクを前記ロー
タに供給することによって、前記ロータおよび前記ギア
・セット出力部材の各速度を収束させるステップと、 前記ロータ速度およびギア・セット出力部材速度が所定
の速度差関係に達したとき(311)、前記ロータ速度
の前記ギア・セット出力部材速度に向かわせる閉ループ
制御を行うステップ(337)と、 前記車両の速度が所定のスレシホルドを超過したとき
(315)、前記第2の摩擦装置を完全に係合し(33
3)、前記第1の摩擦装置を初期係合圧力から最終係合
圧力まで徐々に係合し(321,333)、前記初期お
よび最終係合圧力は、エンジン・トルクの所定測定値の
関数として決定されるステップ(323)と、を含むこ
とを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US573685 | 1995-12-18 | ||
US08/573,685 US5637987A (en) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | Regenerative vehicle launch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09191504A true JPH09191504A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=24292999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33804996A Pending JPH09191504A (ja) | 1995-12-18 | 1996-12-18 | 再生車両発進方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5637987A (ja) |
EP (1) | EP0780256B1 (ja) |
JP (1) | JPH09191504A (ja) |
DE (1) | DE69611752T2 (ja) |
Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (77)
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---|---|---|---|---|
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JP3052802B2 (ja) * | 1995-05-19 | 2000-06-19 | トヨタ自動車株式会社 | 動力伝達装置及びその制御方法 |
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