JP2006111261A - ハイブリッドドライブ自動車のビークルダイナミクスの調整及び操舵のための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド機能の単なる操舵制御のほかに、ハイブリッド機能の制御に関連してビークルダイナミクス機能の調整及び操舵を可能にする制御方法を提供する。
【解決手段】運転者が希望する駆動トルク（Ｍ）は、ハイブリッド機能のほかに車両のビークルダイナミクスも制御することができるように、少なくとも１個のモータ（Ｅｍ）及び内燃機関（Ｖｍ）に分割される。また中央演算装置（１）で少なくとも１個のモータ及び内燃機関のトルク（Ｍ＿ＥＭ、Ｍ＿Ｖｍ）の合成配分率が決定され、トルク（Ｍ＿ＥＭ、Ｍ＿Ｖｍ）の和は運転者が希望する駆動トルク（Ｍ）に相当する。その場合、合成配分率は、必要なハイブリッド機能及びビークルダイナミクス機能に対応する要求を考慮する。
【選択図】図１

Description

本発明は請求項１の上位概念に基づくハイブリッドドライブ自動車のビークルダイナミクスの調整及び操舵のための方法に関する。

ハイブリッドドライブはかなり以前から様々な車種で利用されている。周知のようにこのような車両は内燃機関と少なくとも１個のモータを装備し、これらは選択に応じて個別に又は共同で少なくとも１個の車軸の車輪を駆動する。

内燃機関とモータを備え、選択に応じて内燃機関が前車軸、モータが後車軸を駆動する自動車がＤＥ２９２９４９７Ａ１により周知である。そのためにモータは選択的に接続可能な補助駆動装置として形成され、特殊な状況、例えば低地や氷雪の場合に車両を二輪駆動から四輪駆動に切換えるために追加接続される。

ＤＥ４３０６３８１Ｃ２は、内燃機関とモータを有し、２つの駆動機械がそれぞれ１つの車軸に別個に作用する自動車用ハイブリッドドライブを開示する。その場合内燃機関は所定の車速まで限られた回転数で運転され、最大トルクと最適な排気ガス値が熱駆動装置のこの低減された回転数及び出力の選択の基準として利用される。

この駆動システムでは周知のハイブリッド機能が中央演算装置によって制御される。その場合代表的なハイブリッド機能は例えば電気始動、短時間の補助加速（「ブースチング」）又はモータを発電機として使用することによる制動エネルギーの回収である。このようなシステムでさらにビークルダイナミクス機能を実現しようとすれば、補助演算装置が必要である。周知のように、車両のビークルダイナミクスは例えば補助かじ取り角により又は調整可能なデフロックでヨーモーメントを働かせることにより調節することができる。
独国特許出願公開公報第ＤＥ２９２９４９７Ａ１号明細書 独国特許第ＤＥ４３０６３８１Ｃ２号明細書

こうした背景のもとで本発明の根底にあるのは、ハイブリッド機能の単なる操舵制御のほかに、ハイブリッド機能の制御に関連してビークルダイナミクス機能の調整および操舵を可能にする、自動車のための方法を提示するという課題である。

この課題の解決策は主請求項の特徴で明らかであり、本発明の有利な実施態様と改良が従属請求項に見られる。

それによれば少なくとも１個のモータと内燃機関によって駆動されるハイブリッドドライブ自動車から出発する。その場合本発明に基づき少なくとも１つの被駆動軸及び／又は被駆動輪で、少なくとも１個のモータと内燃機関の駆動作用が区別される。本方法ではハイブリッド機能のほかに自動車のビークルダイナミクスの調整及び操舵の制御も行われるように、中央演算装置で運転者が希望する駆動トルクが少なくとも１個のモータ（Em）のトルクと内燃機関（Vm）のトルク区に分割される。その場合少なくとも１個のモータのトルクと内燃機関のトルクの和は、運転者が希望する駆動トルクに相当する。

運転者が希望する駆動トルクの少なくとも１個のモータ及び内燃機関への配分を中央演算装置で決定することによって、本発明の課題の解決が可能になる。そのために中央演算装置でハイブリッド制御及びビークルダイナミクス制御に対応する要求が重ね合わされる。それに基づいて次に少なくとも１個のモータ及び内燃機関への駆動トルクの配分が計算される。配分の決定のために、少なくとも１個のモータのトルクと駆動トルクの比に相当する配分率が計算される。その場合少なくとも１個のモータ及び内燃機関のトルクの和は、運転者が希望する駆動トルクに相当する。

本発明によれば駆動される車輪及び／又は車軸は個別に制御される。個々の駆動輪又は駆動車軸を独立に制御することによって、様々なビークルダイナミクス状況に的確に対応することができる。

個々の駆動輪及び／又は駆動車軸の個別制御に基づき、ヨーモーメントを発生することが可能である。ヨーモーメントを働かせることによって、自動車のビークルダイナミクスと走行特性を調節することができる。

こうして例えば車両の走行安定性を高めることができる。縦方向及び横方向の最大伝達可能な力が互いに依存することは周知である。１つの車輪に縦力と横力が同時に現れるならば、それから生じる合力はある限界値を超えることができない。ドライブトレインで個別のトルク配分によって車輪の縦力を、またそれとともに間接的に個々の車輪の横力ポテンシャルも調節することができる。そこで横力の変化は一般に車両垂直軸の周りのモーメントのつりあいを変化させる。このようにして前後の車軸に異なる横力をセットすることによってヨーモーメントが導入され、それが車両を走行状態に応じてより安定に又はより敏捷にする。

車両が曲線走行時に例えばオーバステアの傾向があるときは、前輪のトルク分を大きくすることによってこれを抑制することができる。それによって車両に比較的小さなヨーモーメントが作用するから、走行挙動が再びより中立になる。同様にアンダーステアの走行状態では、後車軸のトルク分が高くなる。それによって後車軸の駆動トルクが増加し、横力ポテンシャルが引き下げられる。同時に前車軸では横力ポテンシャルが引き上げられ、それが全体として曲線内側方向の付加ヨーモーメントとなって現れる。

こうして車両の固有かじ取り挙動を調節することができる。ヨーモーメントによって車両を限界領域でも安定化することができ、この安定化を例えばブレーキ操作と組み合わせることもできる。こうして本発明に基づく方法は、ハイブリッド機能の制御とともにビークルダイナミクス制御の要求を考慮することが可能である。

また本発明に基づく方法では電気駆動される車輪への駆動トルクの配分に機械的制限がないので、自動車の四輪機能が先行技術による四輪駆動よりも具合よく実現される。

本発明に基づく方法の有利な使用においては、内燃機関が自動車の後車軸と駆動技術的に結合され、一方、２個のモータのそれぞれ１つが２つの前輪の１つと伝動結合される。

その代案として内燃機関が自動車の前車軸を駆動し、２個のモータがそれぞれ別個に２つの後輪の１つと駆動技術的に結合されるハイブリッドドライブでも本発明方法を使用することができる。また個々のモータが２つの駆動輪を駆動し、それぞれ別個のクラッチを介して駆動輪に作用することももちろん可能である。別の実施態様では内燃機関が駆動する車軸の少なくとも一方の車輪で、駆動トルクに少なくとも１つの電動駆動トルクを重ね合わせることができる。そのためにさらに重ね合わせ装置が必要である。

この変法では駆動トルクの配分の自由度が、トランスファケースや車軸間デフロックを備えた在来の四輪駆動システムの場合より高いことが有利である。例えば１つの車軸の駆動輪に駆動トルクを別個に配分する２個の別個のモータを設けることによって、運転者がわずらわしく感ぜず、同時にこのような装備の車両の走行特性を周知の技術的解決策に比して著しく改善する駆動調整が実現される。例えばこれに関するブレーキ操作は、先行技術に基づくＥＳＰシステムによって制御され、車両搭乗者にはっきり感知される。

公知の能動的重ね合わせかじ取り装置（アクティブ・フロント・ステアリングＡＦＳ）に対して、本発明方法のもう一つの利点を実現することができる。運転者がステアリングホイールで手動的にセットするかじ取り角とモータが発生するステアリングホイール角が重ね合わされるこのような重ね合わせかじ取り装置では、モータのトルクがステアリングホイールに受け止められる。それによって運転者はこのような自律的なステアリング操作を感知する。

ところが本発明に基づき構成された方法では、このステアリング操作が必ずしも感知されない。なぜなら少なくとも１個のモータによって駆動される駆動輪の様々な駆動回転数によって、すでに自律的ステアリング操作を実現することができるからである。また改善されたステアリングレスポンスによって補助緊急ステアリング機能が実現される。

本発明に基づく方法によって、もちろんすべての公知のハイブリッド機能を制御し、すべての公知のビークルダイナミクス機能を制御することができることにここで触れておこう。その場合純内燃機関駆動と、内燃機関がドライブトレインから切り離された単独電気駆動のほかに、特に複合駆動即ち内燃機関とモータへの駆動トルクの任意の分割が可能である。

実施例に基づき本発明を詳述する。そのために明細書に図面を添付した。

図１は本発明に基づく方法の概略構成図を示す。その場合中央演算装置１に種々の測定値ｈ＿１ないしｈ＿３、ｗ＿１ないしｗ＿３、ｆ＿１ないしｆ＿３が入力される。少なくとも１個のモータＥｍ及び内燃機関Ｖｍのトルクの目標設定値を表す２つの値Ｍ＿ＥＭ及びＭ＿Ｖｍが中央演算装置１から出力される。これらの値は少なくとも１個のモータＥｍ及び内燃機関Ｖｍへ転送される。

図２は本発明の別の概略図を示す。中央演算装置１に第１のモジュール２が示されている。ここで運転者の希望が決定される。この第１のモジュール２に、例えばアクセルペダル位置、ブレーキペダル位置又はコントロールパネルによる入力値に相当する測定値ｗ＿１ないしｗ＿３が入力される。第１のモジュール２から運転者の希望に相当する駆動トルクＭの少なくとも１つの値がコントローラ３及びコントローラ４に送られる。コントローラ３にさらに少なくとも測定値ｈ＿１ないしｈ＿３が入力される。これらの測定値は例えば走行速度並びに少なくとも１個のモータＥｍ及び内燃機関Ｖｍの回転数に相当する。このコントローラ３では、入力された値によってハイブリッド機能に相当する第１の配分率Ｖ＿ｈが計算される。この場合配分率は少なくとも１個のモータのトルクＭ＿ＥＭと駆動トルクＭの比に相当する。この第１の配分率Ｖ＿ｈはコントローラ４及び調整段５へ転送される。コントローラ４にさらに少なくとも測定値ｆ＿１ないしｆ＿３が入力される。これらの値は例えば走行速度、ステアリングホイール角又は車両のヨーレートに相当する。これに基づいてコントローラ４で、ビークルダイナミクス機能に対応する第２の配分率Ｖ＿ｆが計算される。第１及び第２の配分率Ｖ＿ｈ、Ｖ＿ｆはいずれも調整段５へ送られる。そこでモータＥｍ及び内燃機関Ｖｍのあらかじめ決定される操作限界を考慮して、合成配分率Ｖが決定される。調整段５でこの合成配分率に従って少なくとも１個のモータＥｍ及び内燃機関ＶｍのトルクＭ＿Ｅｍ、Ｍ＿Ｖｍが決定され、少なくとも１個のモータＥｍ及び内燃機関Ｖｍへ転送される。その場合少なくとも１個のモータ（Ｅｍ）及び内燃機関（Ｖｍ）のトルクＭ＿Ｅｍ、Ｍ＿Ｖｍの和が駆動トルク（Ｍ）に相当する。

本発明の概略図を示す。 本発明の別の概略図を示す。

符号の説明

１ 中央演算装置
２ 第１のモジュール
３ コントローラ
４ コントローラ
５ 調整段
Ｅｍ 少なくとも１個のモータ
Ｍ 駆動トルク
Ｖｍ 内燃機関
Ｆ＿１−ｆ＿３ 測定値
ｈ＿１−ｈ＿３ 測定値
ｗ＿１−ｗ＿３ 測定値
Ｍ＿Ｅｍ モータのトルク
Ｍ＿Ｖｍ 内燃機関のトルク
Ｖ＿ｈ 第１の配分率
Ｖ＿ｆ 第２の配分率

Claims (5)

1. 少なくとも１個のモータ（Ｅｍ）、内燃機関（Ｖｍ）及び中央演算装置（１）を有し、少なくとも１つの被駆動軸及び／又は被駆動輪で少なくとも１個のモータ（Ｅｍ）と内燃機関（Ｖｍ）の駆動作用が区別される、ハイブリッドドライブ自動車のビークルダイナミクスの調整および操舵のための方法において、
   自動車のビークルダイナミクスの調整および操舵が行われるように、運転者が希望する駆動トルク（Ｍ）が中央演算装置で少なくとも１個のモータ（Ｅｍ）のトルク（Ｍ＿Ｅｍ）と内燃機関（Ｖｍ）のトルク（Ｍ＿Ｖｍ）に分割され、少なくとも１個のモータ（Ｅｍ）のトルク（Ｍ＿Ｅｍ）と内燃機関（Ｖｍ）のトルク（Ｍ＿Ｖｍ）の和が運転者の希望する駆動トルク（Ｍ）に相当することを特徴とする方法。
2. 中央演算装置（１）で合成配分率が決定され、そのために第１の演算装置（３）で第１の配分率（Ｖ＿ｈ）、第２の演算装置（４）で第２の配分率（Ｖ＿ｆ）が決定され、次に第１及び第２の配分率（Ｖ＿ｈ、Ｖ＿ｆ）が調整段（５）で重ね合わされ、それに基づき調整段（５）で合成配分率が決定され、合成配分率に従って少なくとも１個のモータ（Ｅｍ）及び内燃機関（Ｖｍ）のトルク(Ｍ_Ｅｍ、Ｍ＿Ｖｍ)が決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 第１の演算装置（３）がハイブリッド制御に対応し、ここでハイブリッド機能のための制御量が計算され、第２の演算装置がビークルダイナミックス制御に対応し、ここでビークルダイナミクス機能のための制御量が計算されることを特徴とする、上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
4. 第１の配分率（Ｖ＿ｈ）が第２の演算装置（４）に送られ、第２の配分率（Ｖ＿ｆ）が第１の配分率（Ｖ＿ｈ）に応じて決定されることを特徴とする、上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
5. 中央演算装置（１）で少なくとも下記の計算段階が行われる、
   即ち
   −第１のモジュール（２）で運転者の希望に相当する駆動トルク（Ｍ）が計算され、
   −駆動トルク（Ｍ）の値が第１及び第２の演算装置（３、４）に送られ、
   −第１の演算装置（３）で第１の配分率（Ｖ＿ｈ）が計算され、
   −第１の配分率（Ｖ＿ｈ）の値が調整段（５）及び第２の演算装置（４）へ転送され、
   −第２の演算装置（４）で第２の配分率（Ｖ＿ｆ）が計算され、
   −調整段（５）で、あらかじめ決定される操作限界を考慮して、第１及び第２の配分率（Ｖ＿ｈ、Ｖ＿ｆ）が重ね合わされ、それから合成配分率が決定され、合成配分率に従って少なくとも１個のモータ（Ｅｍ）のトルク（Ｍ＿Ｅｍ）と内燃機械（Ｖｍ）のトルクのための設定値が計算され、
   −これらの値が少なくとも１個のモータ（Ｅｍ）及び内燃機関（Ｖｍ）へ転送される
   ことを特徴とする、上記請求項のいずれか１つに記載の方法。

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