JP4065433B2

JP4065433B2 - ハイブリッド車両における荷重変動に応じた駆動トルク制御のための方法および装置

Info

Publication number: JP4065433B2
Application number: JP2003556264A
Authority: JP
Inventors: マイアー−ラントグレーベロルフ
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2022-11-13
Also published as: US20040117101A1; EP1458587A1; WO2003055713A1; EP1458587B1; US7400962B2; DE10163208C1; JP2005513995A; DE50204904D1

Description

【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両における荷重変動に応じた駆動トルク制御のための方法であって、ハイブリッド車両の走行安定性とサイドフォースへの影響が取り除かれるように、ハイブリッド車両の駆動輪における荷重変動の結果として生じるブレーキスリップに対し既にその発生フェーズにおいて対処すべく、荷重変動時に駆動トルクへの介入制御がなされる形式の方法に関する。
【０００２】
従来技術
自動車では駆動輪がエンジンドラッグトルク（エンジン引きずりトルク）による荷重変動（ないし負荷変動）のためにブレーキスリップ（ホイールスリップ）状態に陥る可能性がある。それにより自動車のサイドフォース（コーナリングフォース）が低下し、自動車が不安定になる。それ故にこのブレーキスリップを可及的に迅速に低減する必要がある。このことを達成するために、一般に公知なのは、エンジンドラッグトルク制御によってブレーキスリップができるだけ速やかに解消するようにエンジントルクを自動制御することである。しかしながらガソリンエンジンを備えた従来の自動車では、そのような制御にも関わらずエンジンドラッグトルク制御に要求されるエンジントルクの引き上げが、駆動輪に作用するようになるまでには比較的長い時間がかかってしまう。これは結果的に次のようなことに起因している。すなわちまず最初のスロットルバルブの開放とそれに続く空気の吸入に対して少なからず時間遅延が伴うことである。
【０００３】
自動車のサイドフォースの減少を回避し、それによって自動車の安定性を維持し続けるために、自動車においては駆動スリップ制御（例えばロバート・ボッシュ社の“ボッシュ自動車ハンドブック”第２１版（１９９１年発行）５５５〜５５９頁参照）が適用され、それによって駆動輪の空転が回避され駆動スリップ量が許容値に制御されている。この場合駆動スリップの制御は例えば駆動スリップ量が限界値に達した場合に駆動トルクを低減するようにして行われている。このことは点火時期の調整、エンジンの調整、あるいはその他の公知手段によって達成可能である。それとは無関係に、このような駆動スリップ量が限界値に達した場合に駆動トルクが低減される公知の駆動スリップ制御には常に次のような欠点も伴っている。すなわちこのような駆動スリップ制御が、不満足な制御しかできないだけでなく、エンジン調整にも常に多大な時間要因が伴うことである。そのため全体的に駆動トルク低減を所定の時間経過で達成することは困難である。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願 DE 195 49 259 A1 明細書によれば、従来タイプの自動車に適用されていた駆動スリップ制御に伴う欠点が解消された、ハイブリッド車両用の駆動スリップ制御システムが公知である。ここでは駆動スリップ量の低減を駆動装置の駆動トルクの縮小によって引き起こすように電気機械装置が構成された駆動システムにより、駆動スリップ制御が達成されている。このことは制動作用によって達成される、および/またはクラッチとして作用する電気機械の場合クラッチスリップ作用によって達成される。その際駆動スリップ制御は、駆動スリップ量の限界値の上回りが起きた場合に初めて作動する。この電気機械装置を用いた駆動スリップ制御システムでは、当該結果に帰着するような条件が存在する場合には、駆動輪に作用する駆動トルクが低減される。
【０００５】
発明の利点
本発明によれば、荷重変動のために駆動輪がブレーキスリップ状態になった場合に駆動トルクが可及的に迅速に高められ、それによって荷重変動の際でもハイブリッド車両のサイドフォースが維持され続け、それに伴って当該ハイブリッド車両が走行安定性を保ち続けることのできる、ハイブリッド車両における荷重変動に応じた駆動トルク制御のための方法並びに装置が得られる。
【０００６】
この利点は、荷重変動のために駆動輪にブレーキスリップが現れたら、ハイブリッド車両の電気モータを介して駆動トルクが形成される方法によって達成される。その際この方法の実施において荷重変動によるブレーキスリップの検出の後で目標駆動トルクが算出され、これが駆動制御部に設定される。この場合作動ストラテジに対するアルゴリズムによって内燃機関に対する目標トルクと電気モータの目標トルクが定められ、目標駆動トルクが目下の作動点において最大限可能な１つまたは複数の電気モータの駆動トルク以下である場合には、当該電気モータの目標トルクが目標駆動トルクと等しくなるように設定される。この電気モータの目標トルクと目標駆動トルクの同等の設定に対する前提条件は、常に、バッテリの充電状態の問い合わせによってバッテリが十分に充電されていることが明らかなことである。
【０００７】
目標駆動トルクが１つまたは複数の電気モータの目下の作動点において最大限可能な駆動トルク以下であるという条件が充たされない時には、本発明による方法のさらなる実施例において、１つまたは複数の電気モータの最大限可能な駆動トルクを越えた駆動トルク部分が内燃機関によってもたらされる。このことを達成するために、つまり１つまたは複数の電気モータの最大限可能な駆動トルクを越えた駆動トルク部分を内燃機関によってもたらすために、当該の１つまたは複数の電気モータは自身に割当てられる目標トルクが、１つまたは複数の電気モータの目下の作動点において最大限可能な駆動トルクと等しくなるように起動制御され、それに対して内燃機関は次のように起動制御される。すなわち、自身に割当てられる目標トルクが、１つまたは複数の電気モータの目下の作動点において最大限可能な駆動トルクを差し引いた目標駆動トルクに等しくなるように起動制御される。これによって、所要駆動トルクのできるだけ多くの部分が、内燃機関よりも遙かに早く駆動トルクを形成できる１つまたは複数の電気モータによって可能な限り迅速にもたらされることが達成される。
【０００８】
１つまたは複数の電気モータの応答時間は、それらが既に励磁されている場合には非常に短くなることから出発して、本発明による方法の実施においては、１つまたは複数の電気モータの見越し値（Vorhaltewert)）が１つまたは複数の電気モータの目下の作動点における最大限可能な駆動トルクと同じ値にセットされることによって、当該の電気モータが既に荷重変動の開始時点でフルに励磁可能となる。エンジンドラッグトルク制御が駆動トルクの上昇を規定するならば、１つまたは複数の電気モータの励磁は必ずしも最初に形成されなくてもよいが、その場合には、荷重変動が、例えばアクセルペダル値の急速な低減や変速機シフト過程のトリガについて識別される。
【０００９】
目標駆動トルクが算出されたり駆動制御が設定される、荷重変動によるブレーキスリップの検出は、駆動輪の速度に対応する信号から得られた情報に基づいて行われる。
【００１０】
本発明が意図するところの作用効果は、本発明による方法の適用ではハイブリッドな二輪駆動車両だけではなく、ハイブリッドな全輪駆動車両にも当てはまる。
【００１１】
本発明による方法の実施に対しては、駆動輪の各々に駆動輪の速度を検出するホイール回転数センサが対応付けられている装置が用いられる。この場合それらのホイール回転数センサは車輪制御回路と次のように接続されている。すなわちそれらのセンサによって車輪制御回路がホイール回転数センサから生成された信号を介してブレーキスリップ量に関する情報を得た場合に、荷重変動に従ってブレーキスリップ量が検出できるように接続されている。この場合車輪制御回路によってハイブリッド車両の目標駆動トルクが算出可能である。この目標駆動トルクを車輪制御回路は、作動ストラテジのためのアルゴリズムによって、内燃機関に対する目標トルクも１つまたは複数の電気モータに対する目標トルクも確定し得る駆動制御部に設定する。
【００１２】
この装置のもとでは、次の条件、
Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ≦Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}
（前記Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}は１つまたは複数の電気モータの目下の作動点において最大限可能な駆動トルクである）が充たされた場合、
駆動制御部によるバッテリの充電状態の問い合わせと十分な充電状態が求められた後で、１つまたは複数の電気モータの目標トルクが目標駆動トルクと等しい値に設定可能である。
【００１３】
それに対して前記条件、
Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ≦Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}
が充たされない場合には、当該装置の駆動制御部によって、１つまたは複数の電気モータは、その目標トルクが、目下の作動点において最大限可能な駆動トルクと等しい値となるように起動制御され、内燃機関は、その目標トルクが以下の式Ｍ_ＶＭ ^ｘ＝Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ−Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}
で表される値となるように起動制御される。
【００１４】
当該装置によれば、１つまたは複数の電気モータの見越し値（Vorhaltwert）Ｍ_{ＥＭＶｏｒ} ^ｘが、電気モータの目下の作動点における最大限可能な駆動トルクＭ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}となるように設定されることにより、当該電気モータが、荷重変動の開始時点で完全に励磁可能となることが保証される。そのため１つまたは複数の電気モータの応答時間が非常に早くなる。
【００１５】
図面
本発明の実施例は以下の明細書で所属の図面に基づいて詳細に説明される。この場合この図面はハイブリッド車両における荷重変動に応じた駆動トルクの制御のための方法を実現するための装置のブロック回路図を示したものである。
【００１６】
実施例の説明
図面に示されているブロック回路図は、内燃機関１の他に電気モータ２を備えている、二輪駆動式のハイブリッド車両に基づくものである。この内燃機関１も電気モータ１も変速機３を介して当該ハイブリッド車両の駆動輪４、５に接続されている。この場合前記内燃機関１にはエンジン制御回路６が割当てられており、前記電気モータ２には周波数変換器７が割当てられている。ここで前記内燃機関１は、ドライブトレーン内でトルクＭ_ＶＭ（信号１８）をもたらし、電気モータ２は、トルクＭ_ＥＭ（信号１９）をドライブトレーン内でもたらす。
【００１７】
このハイブリッド車両において、駆動輪４、５が荷重変動のためにブレーキスリップを生じた場合に、駆動トルクを可及的に迅速に高めるために、つまり荷重変動が生じた際に当該ハイブリッド車両のサイドフォースを維持するとともに当該ハイブリッド車両の走行安定性を維持できるようにするために、このハイブリッド車両では、荷重変動による駆動輪４、５でのブレーキスリップの発生時点で、電気モータ２を介して駆動トルクがもたらされる。
【００１８】
本発明による、ハイブリッド車両の荷重変動に従った駆動トルク制御のための装置の重要なモジュールは、図面によれば、駆動輪４、５に割当てられている当該駆動輪４、５の速度を検出するホイール回転数センサ８、９と、車輪制御回路（ＥＳＰ，ＡＢＳＲ）１０並びに駆動制御部１１である。この場合ホイール回転数センサ８、９は車輪制御回路１０と次のように接続されている。すなわち車輪制御回路１０が、これらのホイール回転数センサ８、９から発せられた信号１２（ｎ_Ｒａｄ _- _{ｌｉｎｋｓ}）および１３（ｎ_Ｒａｄ _- _{ｒｅｃｈｔｓ}）を介してブレーキスリップに関する情報を得た場合に、それによって荷重変動に応じたブレーキスリップ量が検出されるように接続されている。車輪制御回路１０が荷重変動に応じてブレーキスリップを検出したならば、この車輪制御回路１０により当該ハイブリッド車両の目標駆動トルクＭ_ＭＳＲ ^ｘ（信号１４）が駆動制御部１１に設定される。その場合は作動ストラテジのためのアルゴリズムによって内燃機関１に対する目標トルクＭ_ＶＭ ^ｘ（信号１５）も、電気モータ２に対する目標トルクＭ_ＥＭ ^ｘ（信号１６）も算出される。
【００１９】
同時に駆動制御部１１によって図面には示されていないバッテリの充電状態も問い合わせされる。この問い合わせでバッテリが十分に充電されていることがわかり、かつ目標駆動トルクＭ_ＭＳＲ ^ｘが電気モータ２の目下の作動時点で最大限可能な駆動トルクＭ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}以下である場合には、駆動制御部１１は電気モータ２の目標トルクＭ_ＥＭ ^ｘを目標駆動トルクＭ_ＭＳＲ ^ｘと等しい値に設定する。以下の条件、
Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ≦Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}
が充たされない場合には、駆動制御部１１によって電気モータ２が次のように起動制御される。すなわちその目標トルクＭ_ＥＭ ^ｘが目下の作動点において最大限可能な駆動トルクＭ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}と等しい値になるように起動制御される。またこの前記条件、
Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ≦Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}
が充たされない場合の内燃機関１の起動制御は、次のように行われる。すなわち、内燃機関１に割当てられる目標トルクＭ_ＶＭ ^ｘが、目標駆動トルクＭ_ＭＳＲ ^ｘから当該電気モータ２の目下の作動点において最大限可能な駆動トルクＭ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}を差し引いた値と等しくなるように行われる。それによって、内燃機関１は、駆動トルクのうちの次のような部分、すなわち電気モータ２が目下の作動点において最大限可能な駆動トルクＭ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}を越える部分をもたらすことが達成できる。それにより、所要駆動トルクのできるだけ多くの部分が電気モータ２によって可及的に迅速にもたらされる。
【００２０】
図面には詳しくは示されていないが、電気モータ２の目標トルクＭ_ＥＭ ^ｘの見越し値Ｍ_{ＥＭＶｏｒ} ^ｘ（信号１７）が目下の作動点において最大限可能な駆動トルクＭ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}に等しくなるように設定されることで、電気モータ２は荷重変動の開始時点では常にフルに励磁されるべきである。同様に詳細には示していないが、それ自体公知のエンジンドラッグトルク制御部が駆動トルクの上昇を設定するものであるならば、電気モータ２の励磁を最初にもたらす必要ない。それによれば、荷重変動のためにブレーキスリップが駆動輪４、５に生じた場合に、電気モータ２は自身が駆動トルクをもたらす時に既に励磁された状態で、その応答時間は非常に短いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド車両における荷重変動に応じた駆動トルクの制御のための本発明による方法を実現するための装置のブロック回路図である。

Claims

ハイブリッド車両における荷重変動に応じた駆動トルク制御のための方法であって、
ハイブリッド車両の走行安定性とサイドフォースへの影響が取り除かれるように、ハイブリッド車両の駆動輪における荷重変動の結果として生じるブレーキスリップに対し既にその発生フェーズにおいて対処すべく、荷重変動時に駆動トルクへの介入制御がなされる形式の方法において、
荷重変動のために駆動輪（４、５）においてブレーキスリップが発生した場合に、駆動トルクが当該ハイブリッド車両の１つまたは複数の電気モータ（２）を介してもたらされるようにしたことを特徴とする方法。
荷重変動に応じたブレーキスリップが検出された後で、目標駆動トルク（Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ）が算出され、それが駆動制御部（１１）に供給され、該駆動制御部では、作動ストラテジに対するアルゴリズムによって内燃機関（１）に対する目標トルク（Ｍ_ＶＭ ^ｘ）と、１つまたは複数の電気モータ（２）に対する目標トルク（Ｍ_ＥＭ ^ｘ）が定められ、さらに前記駆動制御部（１１）は、目標駆動トルク（Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ）が、１つまたは複数の電気モータ（２）の目下の作動点において最大限可能な駆動トルク（Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}）以下である場合に、１つまたは複数の電気モータ（２）の目標トルク（Ｍ_ＥＭ ^ｘ）が目標駆動トルク（Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ）に等しい値にセットされる、請求項１記載の方法。
バッテリの充電状態に関する問い合わせが行われ、当該バッテリが十分に充電されている場合には、１つまたは複数の電気モータ（２）の目標トルク（Ｍ_ＥＭ ^ｘ）が、目標駆動トルク（Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ）に等しい値にセットされる、請求項２記載の方法。
目標駆動トルク（Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ）が、１つまたは複数の電気モータ（２）の目下の作動点において最大限可能な駆動トルク（Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}）以下であるという条件が充たされない場合には、内燃機関（１）によって、１つまたは複数の電気モータ（２）の最大限可能な駆動トルク（Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}）を越える、駆動トルク部分がもたらされる、請求項３記載の方法。
１つまたは複数の電気モータ（２）の最大限可能な駆動トルク（Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}）を越える、駆動トルク部分を、内燃機関（１）によってもたらすために、１つまたは複数の電気モータ（２）は、自身に割当てられる目標トルク（Ｍ_ＥＭ ^ｘ）が当該１つまたは複数の電気モータ（２）の目下の作動点において最大限可能な駆動トルク（Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}）に等しい値となるように起動制御され、それに対して内燃機関（１）は、自身に割当てられる目標トルク（Ｍ_ＶＭ ^ｘ）が、当該１つまたは複数の電気モータ（２）の目下の作動点において最大限可能な駆動トルク（Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}）を差し引いた、目標駆動トルク（Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ）に等しい値となるように起動制御される、請求項４記載の方法。
荷重変動の開始時点において１つまたは複数の電気モータ（２）は、その見越し値（Ｍ_{ＥＭＶｏｒ} ^ｘ）が当該１つまたは複数の電気モータ（２）の目下の作動点において最大限可能な駆動トルク（Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}）と等しい値にセットされることによって、フルに励磁される、請求項５記載の方法。
ブレーキスリップの検出を、前記駆動輪（４、５）の速度に対応する信号（ｎ_Ｒａｄ _- _{ｌｉｎｋｓ}）および（ｎ_Ｒａｄ _- _{ｒｅｃｈｔｓ}）から生じる情報に基づいて行う、請求項２記載の方法。
荷重変動の際の駆動トルクをもたらすための方法を、二輪駆動方式のハイブリッド車両においても、全輪駆動方式のハイブリッド車両において実施する、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
請求項１から８に記載の方法を実施するための装置において、駆動輪（４、５）の各々に駆動輪（４、５）の速度を検出するホイール回転数センサ（８、９）が割当てられており、この場合前記ホイール回転数センサ（８、９）は、車輪制御回路（１０）に接続され、これによって車輪制御回路（１０）がホイール回転数センサ（８、９）から生成された信号（ｎ_Ｒａｄ _- _{ｌｉｎｋｓ}）および（ｎ_Ｒａｄ _- _{ｒｅｃｈｔｓ}）を介してブレーキスリップに関する情報を受け取った場合に荷重変動に応じてブレーキスリップが検出可能となり、この場合前記車輪制御回路（１０）によって、ハイブリッド車両の目標駆動トルク（Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ）が算出可能であり、該目標駆動トルク（Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ）は前記車輪制御回路から駆動制御部（１１）に供給され、該駆動制御部（１１）では、作動ストラテジのためのアルゴリズムによって内燃機関（１）に対する目標トルク（Ｍ_ＶＭ ^ｘ）も１つまたは複数の電気モータ（２）に対する目標トルク（Ｍ_ＥＭ ^ｘ）も算出可能であるように構成されていることを特徴とする装置。
前記駆動制御部（１１）により、バッテリの充電状態の問い合わせに応じて十分な充電状態が検出された後で、１つまたは複数の電気モータ（２）に対する目標トルク（Ｍ_ＥＭ ^ｘ）は、以下の条件、
Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ≦Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}
が充たされた場合に、前記目標駆動トルク（Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ）と等しい値に設定可能であり、この場合前記Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}は、１つまたは複数の電気モータ（２）の目下の作動時点で最大限可能な駆動トルクである、請求項９記載の装置。
前記条件、
Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ≦Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}
が充たされない場合には、前記駆動制御部（１１）によって電気モータ２は、その目標トルク（Ｍ_ＥＭ ^ｘ）が目下の作動点において最大限可能な駆動トルク（Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}）と等しい値になるように起動制御され、さらに内燃機関（１）はその目標トルク（Ｍ_ＶＭ ^ｘ）が、以下の式
Ｍ_ＶＭ ^ｘ＝Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ−Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}
で表されるように、目標駆動トルク（Ｍ_ＭＳＲ ^ｘ）から電気モータ２の目下の作動点において最大限可能な駆動トルク（Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}）を差し引いた値と等しくなるように起動制御される、請求項１０記載の装置。
前記１つまたは複数の電気モータ（２）は、その見越し値（Ｍ_{ＥＭＶｏｒ} ^ｘ）を以下の式、
Ｍ_{ＥＭＶｏｒ} ^ｘ＝Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}
で表されるように目下の作動点において最大限可能な駆動トルク（Ｍ_{ＥＭ＿Ｍａｘ}）と等しい値になるように設定することにより、荷重変動の開始時点でフルに励磁可能となる、請求項１０または１１記載の装置。