JP2016523750A - フリーホイーリング動力車両を制御するシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、フリーホイーリング動力車両を制御するシステムおよび方法に関する。本発明は、トランスミッション（４）によって駆動輪（３）に連結された少なくとも１つの内燃エンジン（２）を備える動力車両を制御する方法であって、車輪でのエンジントルクを求めるステップと、車輪での抵抗トルクに基づいて、「フリーホイーリング」運転モードを有効にしたときの車両の長手方向加速度を求めるステップと、車輪でのエンジントルクおよび抵抗トルクに基づいて、「フリーホイーリング」運転モードを無効にしたときの車両の長手方向加速度を求めるステップと、「フリーホイーリング」運転モードを有効にしたときと「フリーホイーリング」運転モードを無効にしたときとの長手方向加速度の差を求めるステップと、長手方向加速度差が実質的に値ゼロ近付いたときトランスミッション連接を開くステップとを含む方法に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、オートマチックトランスミッションを有する動力車両を制御する技術分野に関する。

現在の使用において、車両の燃料消費量の一部は、運転状態に対するエンジン自体の抵抗をエンジンが相殺することによって生じる。

したがって、内燃エンジンが発生したトルクを車輪に伝達することを車両が必要としないとき、この燃料消費量を減少させまたは無くす必要があり、そのトルクは、エンジントルクまたはブレーキトルクである。

以下の文献が、従来技術から知られている。

国際公開第２０１０１２８８９８号パンフレットが、傾斜検出に基づく、エンジンを停止することのない「フリーホイーリング」を開示する。

仏国特許第２８２９１８６号明細書は、加速ペダル位置閾値、加速ペダル位置の変化度、および車両加速度閾値に基づくフリーホイーリングの開始の検出を開示する。

日本国特許第５９０８９２３５号明細書は、ブレーキおよびエンジン速度閾値を必要とせずにフリーホイーリング状態を開始する機械システムを開示する。

このように、車両を動かしまたは停止するのにエンジントルクが必要でないとき、動力車両の燃料消費量を最小限に抑えることを可能にする制御システムおよび方法が必要である。

本発明は、トランスミッションによって駆動輪に連結される内燃エンジンを少なくとも備える動力車両を制御する方法に関する。その制御方法は、以下のステップを含む。すなわち、
車輪でのエンジントルクを求めるステップと、
車輪でのエンジントルクおよび抵抗トルクに基づいて、「フリーホイーリング」運転モードが係合されたときの車両の長手方向加速度を求めるステップと、
車輪でのエンジントルクおよび抵抗トルクに基づいて、「フリーホイーリング」運転モードが係合解除されたときの車両の長手方向加速度を求めるステップと、
「フリーホイーリング」係合運転モードと「フリーホイーリング」係合解除運転モードとの長手方向加速度の差を求めるステップと、
長手方向加速度差が実質的に値ゼロに近付いたときトランスミッション連接を開くステップと
である。

以下の条件の全てを満たす、すなわち、
− ブレーキペダルが解放されている、かつ
− 「フリーホイーリング」係合解除運転モードから「フリーホイーリング」係合運転モードへ切り替えるときの長手方向加速度差が、第１の正の閾値より小さく、かつ第２の負の閾値より大きい、かつ
− 係合されているギア比が、比閾値より大きい、かつ
− 車両の速度が、最小フリーホイーリング運転モード値と最大フリーホイーリング運転モード値との間にある
とき、トランスミッション連接を開くことができ、
以下の条件のいずれか１つを満たす、すなわち、
− ブレーキペダルが踏まれている、または
− 「フリーホイーリング」係合運転モードから「フリーホイーリング」係合解除運転モードに切り替えるときの長手方向加速度差が第３の閾値より大きい、または
− 「フリーホイーリング」係合運転モードから「フリーホイーリング」係合解除運転モードに切り替えるときの長手方向加速度差が第４の閾値より低い、または
− 係合されているギア比が、比閾値より小さい、または
− 車両の速度が、最小フリーホイーリング運転モード値以下である、または
− 車両の速度が、最大フリーホイーリング運転モード値以上である
ときトランスミッション連接を閉じることができる。

第１の閾値、第２の閾値、第３の閾値、および第４の閾値は、車両の速度に基づいて修正することができる。

トランスミッション連接を開くことを命令したとき、内燃エンジンを停止することを命令することが可能である。

本発明は、また、トランスミッションによって駆動輪に連結された内燃エンジンを少なくとも備える動力車両を制御するシステムに関する。その制御システムは、車輪でのエンジントルクを求める手段と、車輪でのエンジントルクおよび抵抗トルクに基づいて、「フリーホイーリング」運転モードが係合されたときの車両の長手方向加速度を求める手段と、車輪でのエンジントルクおよび抵抗トルクに基づいて、「フリーホイーリング」運転モードが係合解除されたときの車両の長手方向加速度を求める手段と、「フリーホイーリング」係合運転モードと「フリーホイーリング」係合解除運転モードとの長手方向加速度の差を求める手段と、長手方向加速度差が実質的に値ゼロ近付いたときトランスミッション連接を開くことを命令することができる制御手段とを備える。

制御手段は、また、トランスミッション連接を開くことを命令したとき、内燃エンジンを停止することを命令することができてもよい。

さらに別の目的、特徴、および利点が、単に非限定的例として示される以下の説明を、添付図面を参照して読むことによって、明らかになるであろう。

本発明による制御システムを備える車両の主要要素を示す図である。 フリーホイーリング運転モードの開始および終了に関する主要な状態を示す図である。

図１は、内燃エンジンおよび／または１つまたは複数の電気機械を備え、トランスミッション４を経由して駆動輪３に連結されるエンジンユニット２を具備する動力車両を示す。

車両は、また、インジェクションコンピュータ６、トランスミッションコンピュータ７、有効エンジントルクの評価装置８、および車両質量の評価装置９を備える電子制御手段５を具備する。

符号６ａで示された結合制御システムは、熱または電気由来の、車輪での動力またはエンジンブレーキを全く必要としていない車両運転フェーズ中、自動トランスミッションへのエンジントルク手段の開閉を制御することを可能にする。結合制御システム６ａは、図１に示されるように、インジェクションコンピュータ６内に配置してもよいし、独立していてもよい。

結合制御システム６ａは、インジェクションによって生成されるエンジントルクが、エンジンユニット２の損失を相殺するとき、エンジンユニット２を停止してもしなくても、トランスミッション連接４を開くことを可能にする。そのような状況は、エンジンの抗力を相殺するためにアクセルペダルを僅かに踏むことに対応する。それにより、制御システム６ａは、車両を「フリーホイーリング」運転モード（「セーリングモード」）で作動させることを可能にし、そのモードは、牽引力なしで車両の運動を維持する。

結合制御システム６ａは、「フリーホイーリング」運転モードが係合されたときの車両の長手方向加速度を求める手段と、「フリーホイーリング」運転モードが係合解除されたときの車両の長手方向加速度を求める手段と、「フリーホイーリング」係合運転モードと「フリーホイーリング」係合解除運転モードとの長手方向加速度の差を求める手段と、トランスミッション連接への／からのエンジンユニットの結合および切離しを制御することができる制御手段とを備える。したがって、結合制御システムは、入力で、車両の質量の推定値、車輪でのトルクの推定値を受け取り、車両のデータバスで、有効な様々な信号を入手できる。制御システムは、出力で、トランスミッション連接４向けの制御信号を送出する。

「フリーホイーリング」運転モードが係合されているときの車両の長手方向加速度を求める手段は、車輪での抵抗トルクに基づいて長手方向加速度を求めることができる。

「フリーホイーリング」運転モードが係合解除されているときの車両の長手方向加速度を求める手段は、車輪でのエンジントルクおよび抵抗トルクに基づいて長手方向加速度を求めることができる。

下記の数式は、上記求値手段によって実行される様々な計算を具体的に示す。制御手段は、以降説明される本方法の様々なステップを、ハードウェアに基づきまたはソフトウェアに基づいて実施する。

車両の長手方向に力学の基本原理を適用することによって、以下の数式が得られる。すなわち、

「フリーホイーリング」運転モードが係合されていないとき、すなわち、トランスミッションが結合されているとき、数式１を以下のように変形することができる。すなわち、

式中、
Ｍ_Ｖｈ：車両の質量
ｇ：重力による加速度
γ：長手方向加速度
Ｆ_{ｄｒｉｖｅ＿ｗｈｅｅｌｓ}：車輪での駆動力
Ｆ_{ｒｅｓｉｓｔ}：空気力、ギア、および車両のタイヤが原因となって生じる抵抗力
ＳＣ_ｘ：空力抗力の係数
Ｖ_Ｖｈ：車両の速度
α_{ｓｌｏｐｅ}：地面の傾斜度

「フリーホイーリング」運転モードが係合されているとき、すなわち、トランスミッションが切り離されているとき、数式１を以下のように変形することができる。すなわち、

その場合、車両は、その重量と抵抗力の合力とによって動かされ、それらの力は、車両を減速しようとし、または急な傾斜の場合には車両を加速しようとする。

「フリーホイーリング」係合解除運転モードから「フリーホイーリング」係合運転モードに切り替えるとき、長手方向加速度の差Δγを数式２および数式３に基づいて求めることが可能であり、以下のように書かれる。すなわち、

式中、
Ｋ＝現在のトランスミッション比（「フリーホイーリング」運転モード外）または予想トランスミッション比（「フリーホイーリング」運転モード内）
Ｒ_{ｗｈｅｅｌｓ}＝車両の車輪の平均半径
Ｃ_{ｄｒｉｖｅ＿ｗｈｅｅｌｓ}＝エンジンユニットから車輪へのトルク
Ｃ_{ｄｒｉｖｅ＿ｅｎｇｉｎｅ}＝エンジングループからトランスミッションの１次側へのトルク

図２は、フリーホイーリング運転モードの開始および終了に関する様々な状態を概略的に示す。

フリーホイーリング運転モードの開始は、動力モード（符号１０ａで示される）の作動または燃料遮断（符号１１ａで示される）での作動のどちらからでも行われる。長手方向加速度の差Δγが第１の閾値（閾値１）と第２の閾値（閾値２）との間にあり、かつ上記の他の条件が満足されているとき、フリーホイーリング運転モードが有効になる（符号１２で示される）。

言い換えれば、本制御方法は、全ての下記の条件を満足したとき、「フリーホイーリング」の開始を実行する。すなわち、
− ブレーキペダルが解放されている
− Δγ＜閾値１、かつ
− Δγ＞閾値２、かつ
− ＲａｔｉｏＢＶ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＞ＲａｔｉｏＭｉｎｉ＿Ｓａｉｌｉｎｇ、かつ
− ＶｖｅｈＭｉｎｉＳａｉｌｉｎｇ≦Ｖｖｅｈ＿ｃｕｒｒｅｎｔ≦ＶｖｅｈＭａｘｉＳａｉｌｉｎｇ．
ここで、
閾値１＞０かつ閾値２＜０
ＲａｔｉｏＢＶ＿ｃｕｒｒｅｎｔ：現在のギア比
ＲａｔｉｏＭｉｎｉ＿Ｓａｉｌｉｎｇ：「フリーホイーリング」を可能にするＭｉｎｉモードでのギア比
ＶｖｅｈＭｉｎｉＳａｉｌｉｎｇ：「フリーホイーリング」運転モードでの最小速度
Ｖｖｅｈ＿ｃｕｒｒｅｎｔ：現在の速度
ＶｖｅｈＭａｘｉＳａｉｌｉｎｇ：「フリーホイーリング」運転モードでの最大速度

エンジンユニットの牽引力が駆動輪に加わっている作動モードから「フリーホイーリング」運転モードに入るとき、上限値によって、開始／終了規準が値０に近付くこともまた明らかであろう。

対照的に、燃料遮断モードから「フリーホイーリング」運転モードに入るとき、下限値によって、開始／終了規準が値０に近付けられる。

それに加えて、「フリーホイーリング」運転モードが開始されると、内燃エンジンの減速および／または電気機械の零トルクを管理するモードが有効になる。それによって、牽引を再開することができる状態に動力トレインを保ちながら、燃料消費量が最小限に抑えられる。

フリーホイーリングモードの終了は下記の条件に応じて決まり、特に、長手方向加速度の差Δγの進展に応じて決まる。長手方向加速度の差Δγが第３の閾値（閾値３）を超えると、フリーホイーリング運転モードが無効にされ、車両が牽引モード（符号１０ｂで示される）での作動を再開する。

長手方向加速度の差Δγが第４の閾値（閾値４）より下に落ちると、フリーホイーリング運転モードが無効にされ、車両が燃料遮断状態での作動（符号１１ｂで示される）を再開する。

すなわち、本制御方法は、下記の条件のいずれか１つを満足したとき、「フリーホイーリング」の終了を実行する。すなわち、
− ブレーキペダルが踏まれている
− Δγ＞閾値３
− Δγ＜閾値４
− ＲａｔｉｏＢＶ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＜ＲａｔｉｏＭｉｎｉ＿Ｓａｉｌｉｎｇ
− Ｖｖｅｈ＿ｃｕｒｒｅｎｔ≧ＶｖｅｈＭａｘｉＳａｉｌｉｎｇ
− Ｖｖｅｈ＿ｃｕｒｒｅｎｔ≦ＶｖｅｈＭｉｎｉＳａｉｌｉｎｇ
ここで、閾値３＞０かつ閾値４＜０

状態Δγ＞閾値３は、アクセルペダルを踏んでいること、すなわち動力を要求していることに対応することに留意されたい。

状態Δγ＜閾値４は、アクセルペダルを完全に離していること、すなわちエンジンブレーキを要求していることに対応する。

第１の閾値、第２の閾値、第３の閾値、および第４の閾値は、これら閾値として受容できる値は低速度と高速度とでは異なることが分かっているので、車両の速度に基づいて調整することができる。

別法として、「フリーホイーリング」運転モードに、「フリーホイーリング」運転モード中は熱エンジンを停止することを追加することができ、上記の方法による「フリーホイーリング」の開始および停止により、熱エンジンの停止および再始動が行われる。

このように、本制御システムおよび方法は、使用者に意識させずにトランスミッションを係合解除し再係合することを可能にする。トランスミッションの係合解除のフェーズでは、エンジンユニットは減速されて作動しまたは停止され、それによって、燃料消費量を大幅に低減することが可能になる。

Claims (7)

1. トランスミッション（４）によって駆動輪（３）に連結された内燃エンジン（２）を少なくとも備える動力車両を制御する方法において、
   前記車輪でのエンジントルクを求めるステップと、
   前記車輪での前記エンジントルクおよび抵抗トルクに基づいて、「フリーホイーリング」運転モードが係合されたときの前記車両の長手方向加速度を求めるステップと、
   前記車輪での前記抵抗トルクに基づいて、前記「フリーホイーリング」運転モードが係合解除されたときの前記車両の長手方向加速度を求めるステップと、
   前記「フリーホイーリング」係合運転モードと前記「フリーホイーリング」係合解除運転モードとの間での前記長手方向加速度の差を求めるステップと、
   前記長手方向加速度差が実質的に値ゼロ付近のとき前記トランスミッション連接を開くステップと
   を含むことを特徴とする制御方法。
2. 以下の条件の全てを満たす、すなわち、
   ブレーキペダルが解放されている、かつ
   「フリーホイーリング」係合解除運転モードから「フリーホイーリング」係合運転モードへ切り替えるときの前記長手方向加速度差が、第１の正の閾値より小さく、かつ第２の負の閾値より大きい、かつ
   係合されているギア比が、比閾値より大きい、かつ
   前記車両の速度が、最小フリーホイーリング運転モード値と最大フリーホイーリング運転モード値との間にある
   とき、前記トランスミッション連接が開かれる、請求項１に記載の制御方法。
3. 以下の条件のいずれか１つを満たす、すなわち、
   ブレーキペダルが係合されている、または
   「フリーホイーリング」係合運転モードから「フリーホイーリング」係合解除運転モードに切り替えるときの前記長手方向加速度差が第３の閾値より大きい、または
   「フリーホイーリング」係合運転モードから「フリーホイーリング」係合解除運転モードに切り替えるときの前記長手方向加速度差が第４の閾値より低い、または
   係合されているギア比が、比閾値より小さい、または
   前記車両の速度が、最小フリーホイーリング運転モード値以下である、または
   前記車両の速度が、最大フリーホイーリング運転モード値以上である
   とき前記トランスミッション連接が閉じられる、請求項１に記載の制御方法。
4. 前記第１の閾値、前記第２の閾値、前記第３の閾値、および前記第４の閾値を、前記車両の速度に基づいて修正することができる、請求項２または３に記載の制御方法。
5. 前記トランスミッション連接を開くことを命令したとき、前記内燃エンジンを停止することが命令される、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。
6. トランスミッション（４）によって駆動輪（３）に連結された内燃エンジン（２）を少なくとも備える動力車両を制御するシステムにおいて、
   前記車輪でのエンジントルクを求める手段と、
   前記車輪での前記エンジントルクおよび抵抗トルクに基づいて、「フリーホイーリング」運転モードが係合されたときの前記車両の長手方向加速度を求める手段と、
   前記車輪での前記エンジントルクおよび前記抵抗トルクに基づいて、前記「フリーホイーリング」運転モードが係合解除されたときの前記車両の長手方向加速度を求める手段と、
   前記「フリーホイーリング」係合運転モードと前記「フリーホイーリング」係合解除運転モードとの間での前記長手方向加速度の差を求める手段と、
   前記長手方向加速度差が実質的に値ゼロ付近のとき前記トランスミッション連接を開くことを命令することができる制御手段と
   を備えることを特徴とする制御システム。
7. 前記制御手段が、前記トランスミッション連接を開くことを命令したとき、前記内燃エンジンを停止することを命令することができる、請求項６に記載の制御システム。

Images