JP7650301B2 - 車両においてギヤを切換えるための方法、演算装置、コンピュータプログラム、および、機械読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関と、この内燃機関にトルク伝達式に連結された電気機械と、手動操作可能なトランスミッションとを有する、車両、特に二輪車を運転するための方法、並びにこの方法を実行するためのコンピュータプログラムおよび演算装置に関する。

内燃機関および手動操作可能なトランスミッションを有する車両、特に二輪車（オートバイ若しくは自動二輪車）においては、切換操作を支援するために、いわゆるシフトアシストが設けられていてよいので、場合によっては設けられているクラッチは（もはや）操作される必要はない。

本発明によれば、内燃機関と、この内燃機関にトルク伝達式に連結された電気機械と、複数の異なるギヤを備えた手動操作可能なトランスミッションとを有する、車両、特に二輪車（またはオートバイ若しくは自動二輪車）を運転するための方法、並びに独立請求項の特徴を有する、前記方法を実行するためのコンピュータプログラムおよび演算装置が提案される。好適な実施形態は、従属請求項並びに以下の説明の対象である。

冒頭ですでに述べたように、内燃機関および手動操作可能なトランスミッションを備えた車両においては、例えばエンジンコントロールユニット内に組み込まれていてよい、いわゆるシフトアシストが設けられていてよい。この場合、切換操作要求若しくはギヤ切換要求が検知されると、内燃機関は例えばエンジンコントロールユニットによって、負荷がトランスミッションの歯車によって受け取られ、クラッチを操作することなしに無負荷のギヤ切換が可能であるように、運転され得る。内燃機関が駆動トルクを供給する切換操作のために、トランスミッションの負荷軽減のために短時間（一般的に３００ｍｓより短い）、点火および噴射が中断されるか、若しくは噴射量が著しく減らされ、スロットルバルブ開放が相応に調整されるので、相応に駆動トルクが低下され、負荷がトランスミッションによって受け取られる。一般的な作動点は、ここでは加速段階中のシフトアップであってよい。

逆に、内燃機関がトランスミッションを介して後輪によって駆動されるか若しくは惰走（例えばエンジンブレーキ運転で）されてもよい。この段階で切換操作のためにトランスミッションの無負荷状態を得るために、固有の摩擦を克服するための相応のエンジンブレーキトルクが内燃機関によって加えられる必要がある。

第１のケースでは切換介入によって内燃機関のトルクの短時間の低下が生ぜしめられるのに対して、第２のケースでは内燃機関のトルクが運転者の手助けなしに高められる必要がある。このためにスロットルバルブが運転者の要求とは異なって調整されてよい。したがって、この操作のために、電子制御式の若しくは電子操作可能なスロットルバルブが必要とされ得る。

このような、運転者によってコントロールされない、エンジンブレーキ運転中のトルクを高める介入は、故障時に車両の意図しない加速を阻止して運転者の安全性を保証するために、相応に個別機能によって監視されなければならない。このために、電子制御式のスロットルバルブの開放が運転者要求に相当することを保証する一般的な監視機能を越える拡張を設ける必要がある。このような拡張は、切換操作の必要な枠内および時間内で、運転者要求と制御されたスロットルバルブとの間の相異を受け入れて、それを越える相異を検知しかつ阻止することができなければならない。つまり、シフトアシストの使用を含む、電子制御式のスロットルバルブのためのスロットルバルブ制御の監視が拡張されなければならない。

このような背景から、特にモータ式および発電機式に駆動可能な電気機械、つまり相応の整流器若しくはインバータもさらに有するこのような車両において、トランスミッションの実際のギヤを切換えるための切換操作（つまりギヤ切換要求または切換操作要求）が検知されると、電気機械を、トランスミッションに作用する負荷が低下されるように、特にトランスミッションに負荷がまったく作用しないように、運転することが提案される。このような切換操作要求若しくはギヤ切換要求は、例えばシフトペダルまたはシフトレバーの負荷（例えば軽い押圧）または操作を用いて検知され得る。

つまり、トランスミッションを負荷解除するためのトルク調整が電気機械によって保証されることが可能であれば、スロットルバルブの介入およびひいてはスロットルバルブ監視の前記調整または変更を省略することができ、これによって著しくより簡単な監視が可能である。言い換えれば、スロットルバルブの実際の位置と運転者によって要求された位置との間の相異に関する監視が通常の方法で行われ、この際に、相異が存在するかまたは検知されると、対抗措置、例えば警告メッセージが開始される。相異は、例えば実際の位置と運転者によって要求された位置との間の差が、プリセットされた閾値よりも大きいときに、存在するものとみなされるか若しくは検知され得る。これは、切換操作の存在または不存在に関わらず適用される。

提案された方法は、電気機械が内燃機関に制動作用を加えることによって、トルクを発生させる内燃機関の運転時、例えば加速時でも使用することができるが、この使用は、特に内燃機関の惰走運転中若しくはエンジンブレーキ運転中に切換操作要求が検知されるときに、特にシフトダウン操作のために好適である。何故ならば、ここでは、負荷解除は噴射の調整だけでは成功しないからである。ここでは、電気機械は、電気機械によって内燃機関に高められた（つまり加速された）トルクが加えられるように運転され得る。

この方法は、多くても２つ、好適には唯１つのシリンダを有する内燃機関のために特に有利であるが、基本的に別の内燃機関のためにも使用されてよい。電気機械若しくはその回転子は、内燃機関のクランクシャフトに相対回動不能に直接結合されていてよく、例えば永久励磁された同期機械として構成されていてよい。同様に、この電気機械は、別の作業形式を有していてもよいか、またはそのトルクが、伝動装置、ベルト伝動装置、チェーンまたはその他の方法を用いてクランクシャフトに伝達されてもよい。

提案された方法によって、さらに、機械的な若しくは機械的に操作可能なスロットルバルブが設けられている場合でも、エンジンブレーキ運転中の切換操作のためのシフトアシストが実現され得る。トランスミッションをドライブトレインのエンジンブレーキ運転時の切換操作中に無負荷にするために、内燃機関（クラッチおよびトランスミッション入力機構を含む）の摩擦トルク若しくはエンジンブレーキトルクを加える必要がある。機械式のスロットルバルブでは、全回転数範囲に亘って必要な燃焼エネルギおよびひいてはエンジンブレーキトルクの補正を実施するために、一般的にエアバイパス（Ｓｔｅｐｐｅｒ「ステッパー」）を介して空気を十分に吸い込むことはできない。したがって、クラッチなしの若しくはクラッチの操作なしの相応の切換操作は、このシステムのために従来では支援されない。

しかしながら、必要なトルク、またはバイパスが完全に開放しているときに少なくとも不足するトルクが電気機械によって提供され得るようになっていれば、機械式のスロットルバルブを備えたシステムのためにも、すべての負荷状況のためのシフトアシストを実現することができる。

提案された方法の別の利点は、必要なエンジンブレーキトルクがより迅速に得られることである。内燃機関は、燃焼プロセスによってのみトルクを発生させることができる。回転数およびシリンダの数に応じて、燃焼間の様々な長さの時間、およびひいてはトルクの可能な変化若しくはトルクの提供までの様々な長さの時間が経過する。特に単シリンダ内燃機関における低い回転数のために、切換操作のためにトランスミッションが負荷軽減されるまで、および内燃機関が必要なエンジンブレーキトルクをもたらすまでに、相応に長い時間が経過する。ここでは、電気機械は著しくより迅速に必要なトルクを提供することができ、相応に切換操作を速めるかまたは改善することができる。

前記利点を電気機械によって生ぜしめるために、電気機械は、全回転数範囲に亘って必要なトルク、つまり内燃機関のエンジンブレーキトルクを加えることができなければならない。そのようにしたくなければ、少なくとも低い回転数範囲で、電気機械のトルクはシフトアシストを支援するために利用され、したがってその反応速度が高められ得る。

電気機械のより迅速な駆動制御可能性によって、トルク発生は運転者の切換操作とより良好にシンクロナイズされ、例えば時間に関する特別なモーメントプロファイルがプリセットされてもよい。モーメントプロファイルの使用は、切換操作の検知若しくはその種類または速度（例えばレバーがどのくらい素早く操作されるか）、および内燃機関のその他のパラメータ、例えば回転数、オイル温度等に依存して行われ得る。

本発明による演算装置、例えば車両のコントロールユニットは、特にプログラム技術的に、本発明による方法を実行するために設計されている。

コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品としての本発明による方法に、すべての方法ステップを実行するためのプログラムコードを実装することも有利である。何故ならば、特に構成されたコントロールユニットが別の課題のためにも利用され、したがって、いずれにしても存在している場合は、特に費用が安価になるからである。コンピュータプログラムを提供するための適切なデータキャリアは、特に磁気式、光学式および電気式の記憶装置、例えばハードディスク、フラッシュメモリー、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＶＤ等である。コンピュータネットワーク（インターネット、イントラネットその他）を介したプログラムのダウンロードも可能である。

本発明のその他の利点および実施形態は、明細書および添付の図面から得られる。

本発明の方法を実行可能な、内燃機関および電気機械を有する車両の概略図である。 好適な実施例による本発明の方法の進行を示す概略図である。

本発明を、図面の実施例を用いて概略的に示し、以下に図面を参照して説明する。

図１には、内燃機関１１０、電気機械１２０並びにマニュアル式の若しくは手動で操作可能なトランスミッション１４０を備えた、自動二輪車として構成された車両１００が概略的に示されており、この車両１００において本発明による方法が実行可能である。内燃機関１１０は、例えば、シリンダ１１１およびクランクシャフト１１５を備えた内燃機関として構成されている。

電気機械１２０は、クランクシャフト１１５に、およびひいては内燃機関１１０に、トルク伝達式に連結されている。また、内燃機関１１０は、クランクシャフト１１５を介してクラッチ１３０に接続されていて、クラッチ１３０を介してさらにトランスミッション１４０に接続されている。

コントロールユニットとして構成された演算装置１８０によって、電気機械１２０は相応に駆動制御され得る、つまり、制動トルクがクランクシャフトおよびひいては内燃機関に加えられることによって、トルク変換式若しくは発電機式の運転が実行され得る。同様に、加速トルク若しくは駆動トルクがクランクシャフトおよびひいては内燃機関に加えられることによって、トルク発生式若しくは電動式の運転が行われ得る。

さらに、ハンドル１５０並びにシフトペダル１５５が示されている。ハンドル１５０を操作すると燃料噴射並びに例えば電子操作可能なスロットルバルブ１１２が駆動制御され、シフトペダル１５５が操作されると、トランスミッション１４０のギヤが切換えられる。

図２には、本発明による方法の進行が好適な実施例において概略的に示されている。この場合、ステップ２００で、まず切換操作が開始されるかどうかの監視が行われる。ステップ２１０で、例えばシフトペダルの初期運動若しくは負荷または操作を用いて、切換操作要求若しくは切換操作の開始が検知されると、ステップ２２０で、内燃機関が惰走運転にある時に、電気機械は例えばモーメントプロファイル２２５に従って、この電気機械が高められた若しくは加速されたトルクを内燃機関に加えるように制御若しくは運転され、それによってトランスミッションを最終的に無負荷状態に保つ。

こうして、ステップ２３０でギヤ切換を問題なく行うことができ、次いでステップ２４０で電気機械が再び前の状態に戻され得る。切換操作若しくはその経過および長さは一般的に運転者によってプリセットされるので、ステップ２２０は、要するに、例えば切換操作の実際の速度（このために例えば検出され得る）に依存して行うことができる例えばモーメントプロファイル２２５を用いて、相応に迅速に実行しなければならない、ということを指摘しておく。

この操作中に、運転者によって要求されたスロットルバルブの位置と実際の位置との相異に関する監視２５０が連続的に行われ得る。この相異は、トランスミッションの無負荷位置を得るための電気機械の特別な駆動制御に基づいて、切換操作中でも変えられてはならない。何故ならば、スロットルバルブは運転者の要求とは無関係に駆動制御されてはならないからである。

１００ 車両
１１０ 内燃機関
１１１ シリンダ
１１２ スロットルバルブ
１１５ クランクシャフト
１２０ 電気機械
１３０ クラッチ
１４０ トランスミッション
１５０ ハンドル
１５５ シフトペダル
１８０ 演算装置
２００ ステップ
２１０ ステップ、切換操作要求
２２０，２３０，２４０ ステップ
２２５ モーメントプロファイル
２５０ 監視

Claims (10)

1. 内燃機関（１１０）と、前記内燃機関（１１０）にトルク伝達式に連結された電気機械（１２０）と、複数の異なるギヤを備えた手動操作可能なトランスミッション（１４０）と、を有する車両（１００）において、運転者によるクラッチ（１３０）の操作を要さずに前記ギヤを切換えるための方法であって、
   前記ギヤの切換を要求する操作である切換操作要求が検知されると、前記ギヤの切換に先立って、前記電気機械（１２０）を、前記切換操作要求での操作速度に依存してプリセットされるモーメントプロファイルに従って、前記トランスミッション（１４０）に作用する負荷が低下され
   前記内燃機関（１１０）の惰走運転中に前記切換操作要求が検知されると、前記電気機械（１２０）を、前記電気機械（１２０）によって前記内燃機関（１１０）に高められたトルクが加えられるように運転する、
   方法。
2. 前記電気機械（１２０）を、前記トランスミッション（１４０）に負荷が作用しないように運転する、
   請求項１記載の方法。
3. 前記内燃機関（１１０）のために、電子式に操作可能なスロットルバルブ（１１２）が設けられている、
   請求項１または２記載の方法。
4. 前記スロットルバルブ（１１２）の実際の位置と前記運転者によって要求された位置との相異に関する監視を行い、前記相異が存在するときに対抗措置を開始する、
   請求項３記載の方法。
5. 前記内燃機関（１１０）のために、機械式に操作可能なスロットルバルブが設けられている、
   請求項１または２記載の方法。
6. 前記モーメントプロファイルは、更に、前記切換操作要求の種類に依存しておよび／または前記内燃機関（１１０）の少なくとも１つの運転パラメータに依存してプリセットされる、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記内燃機関（１１０）に設けられているシリンダ（１１１）の数は、２つ以下である、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載の方法を実行するために設計されている演算装置（１８０）。
9. 演算装置（１８０）に請求項１から７までのいずれか１項記載の方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
10. 請求項９記載のコンピュータプログラムを記憶した機械読み取り可能な記憶媒体。
    

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