JP7254816B2 - 電気式ハイブリッドパワーユニットを制御するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、いくつかのアクチュエータ（燃焼エンジンおよび電気機械）からのトルクを組み合わせて、ディファレンシャルによって様々な伝達比で車両の車輪に向けるギアボックスを含む、電気またはハイブリッド車パワートレイン（ＰＴ）のオートマッチクトランスミッションの制御に関する。本発明は、好ましくは、ハイブリッド電気自動車または対応する頭字語ＨＥＶとしても知られている非充電式電気ハイブリッドパワートレイントランスミッションの制御に関するが、プラグインハイブリッド電気自動車または対応する頭字語ＰＨＥＶとしても知られている充電式ハイブリッドパワートレイントランスミッションにも適用することができる。

より具体的には、本発明は、内燃エンジンと、主電気機械と、二次電気機械と、少なくとも１つのドッグギアボックスとを備える自動車パワートレインを制御するための方法であって、少なくとも１つのドッグギアボックスが、内燃エンジンおよび二次電気機械に機械的に接続された第１の一次シャフトと、主電気機械に機械的に接続された第２の一次シャフトと、二次シャフトとを備える。

本発明は、特にこのタイプのパワートレインであって、シャフトにおいて軸方向で可動のドッグまたは平歯（ジョークラッチとしても知られている）を用いた、シンクロナイザなしで制御されるカップリングシステムによって比の係合投入および係合解除が行われる、パワートレインに関する。ドッグは、シャフトにおいて自由に回転すると共に軸方向では固定されているギアホイールに向けて、制御フォークによって制御される。ギアホイールでの可動式ドッグの係合投入は、シャフトおよびギアホイールを連結して、係合投入された伝達比で車輪にトルクを伝達する。

参照することができるフランス特許第３００７６９６号には、３つのシャフトと、主機械および二次機械を含む２つの電気機械とを備えるハイブリッドトランスミッションアーキテクチャが記載されている。２つの電気機械は、車両の蓄電バッテリに電気的に接続されている。トランスミッションは、３つの特定のドッグカップリングシステムを使用する。これは、手動ギアボックスと同様の機械的挙動を有するロボットギアボックスである。比の変更は、ドッグの係合投入および係合解除を可能にする作動システムを使用して自動的に行われる。

そのようなアーキテクチャにより、第１の一次シャフトのみが二次シャフトに機械的に接続された純燃焼エンジン比、第２の一次シャフトのみが二次シャフトに機械的に接続された純電気比、ならびに第１および第２の一次シャフトがどちらも二次シャフトに機械的に接続されているハイブリッド比を係合投入することができる。ハイブリッド比の場合、燃焼エンジン比は、第１の一次シャフトと二次シャフトとの機械的接続に対応し、電気伝達比は、第２の一次シャフトおよび二次シャフトと機械的接続に対応する。

ユーザがハイブリッド入力比を解除してハイブリッド出力比を係合投入したい場合、入力比と出力比とが異なる燃焼エンジン伝達比を有するので、以下の方法が実施される。まず、トルクが第１の一次シャフトから第２の一次シャフトに切り替えられる。第１の一次シャフトからのトルクがゼロであるとき、入力比に関する燃焼エンジン伝達比が係合解除される。次いで、第１の一次シャフトの回転速度は、出力比に関する燃焼エンジン伝達比の後続の係合投入段階を準備するために同期される。この係合投入が完了するとき、トルクが第２の一次シャフトから第１の一次シャフトに切り替えられる。

第１の一次シャフトから第２の一次シャフトにトルクを切り替えるために、一般的に使用される解決策は、内燃エンジンからのトルクを減少し、同時に主電気機械からのトルクを増加することにある。しかし、そのような解決策は完全に満足の行くものではない。ギア比変更の初期化前に内燃エンジンによって送達される機械的動力は、主電気機械に動力供給する蓄電バッテリで利用可能な電力よりも比較的大きいことが多い。これらの条件下では、主電気機械からのトルクを増加させることによって内燃エンジンからのトルクの相殺を補償することは不可能である。これにより、加速フラットスポット、上下動またはジャーク、減速、「急降下」効果など、ユーザが好ましくなく感じることがある現象が発生する。

これらの不快感は、運転者からの加速命令により車両が高速で（例えば８０ｋｍ／ｈ程度で）走行しているときに行われるギア比変更中、または電気機械がすでにその最大トルクにあり、バッテリが劣悪条件で（例えば低温の場合に）動作している高速でのギア比変更要求に従って行われるギア比変更中に特に感じられる。

さらに、上述した問題は、非充電式ハイブリッド電気パワートレインでは特に重大である。そのようなパワートレインに設けられる蓄電バッテリは、同じ充電状態に関して、充電式ハイブリッド電気パワートレインに設けられる蓄電バッテリによって送達される電圧よりも低い電圧を送達する。

充電式パワートレインでのバッテリは、通常、５０％の充電状態で３５０Ｖの電圧を送達する。同じ条件下で、非充電式パワートレインでのバッテリは、通常、１８０Ｖの電圧を送達する。３５０Ｖで給電されるとき、主電気機械は、通常７０ｋＷの機械的動力を供給することが可能であり、二次電気機械は、通常、３５ｋＷを送達することが可能である。１８０Ｖで給電されるとき、主電気機械は、３５ｋＷを供給することができ、二次電気機械は、１８ｋＷを供給することができる。ギア比変更の初期化前、内燃エンジンによって供給される動力は、通常、７０ｋＷ程度である。したがって、特に非充電式ハイブリッド電気パワートレインの場合、ユーザは、不快に感じられる大きな加速フラットスポットを受ける。

この不快感は、負荷を受けた状態でのダウンシフトの場合、さらに大きくなる。この場合、二次電気機械によって送達される動力は、一般に、第１の二次シャフトの同期を行うために使用される。二次電気機械によって蓄電バッテリが使用されているので、主電気機械は一部しか動力供給されないことがある。上の例の条件では、主電気機械は、１７ｋＷしか送達することができない。運転者が、負荷を受けた状態でダウンシフトを要求しているときにトルクの増加を期待しているとき、特に大きな加速フラットスポットが感じられる。

上記のことに照らして、本発明は、前述した欠点を克服する自動車パワートレインを制御するための方法を提供することを狙いとする。

より特定的には、本発明は、ハイブリッド入力比と、入力比とは異なる燃焼エンジンギア比を有するハイブリッド出力比との間、または純電気入力比とハイブリッド出力比との間のギア比変更を可能にし、車両のユーザにとっての不快感をできるだけ小さくすることを狙いとする。

このために、本発明は、内燃エンジンと、貯蔵バッテリに電気的に接続された主電気機械と、上記貯蔵バッテリに電気的に接続された二次電気機械と、少なくとも１つのドッグギアボックスとを備える自動車パワートレインを制御するための方法であって、少なくとも１つのドッグギアボックスが、内燃エンジンおよび二次電気機械に機械的に接続された第１の一次シャフトと、主電気機械に機械的に接続された第２の一次シャフトと、二次シャフトとを備え、第１の一次シャフトの回転速度が同期され、次いで、出力比に関する燃焼エンジン伝達比が係合投入され、第２の一次シャフトから第１の一次シャフトにトルクが切り替えられる、方法を提案する。

本方法の全般的な特徴によれば、第１の一次シャフトの回転速度が同期されたとき、動力設定値が高すぎて、貯蔵バッテリのみによって動力供給される主電気機械によっては実現することができない場合、二次電気機械が回生モードにされ、二次電気機械によって発生される電力が、主電気機械にトップアップ電力を供給するために使用される。

したがって、必要に応じて、主電気機械に動力供給する電力が増加され、それにより、主電気機械によって送達される機械的動力を増加させることができる。したがって、加速フラットスポットの発生は、これらが従来の制御法で発生する可能性があるときにも回避される。必要なときにのみこのトップアップ電力供給を実現することにより、不要なノイズの発生、燃料消費の増加、汚染物質の放出が回避される。

特定の実施形態によれば、主電気機械にトップアップ電力が供給されるとき、上記主電気機械および／または上記二次電気機械が、ステップアップコンバータに連結される。

有利には、第１の一次シャフトの回転速度が同期される前に、トルクが第１の一次シャフトから第２の一次シャフトに切り替えられ、次いで、入力比に関する燃焼エンジン伝達比が係合解除され、トルクが第１の一次シャフトから第２の一次シャフト切り替えられるとき、動力設定値が高すぎて、貯蔵バッテリのみによって動力供給される主電気機械によって実現することができない場合、二次電気機械が回生モードにされ、二次電気機械によって発生される電力が、主電気機械にトップアップ電力を供給するために使用される。

有利には、トルクが第１の一次シャフトから第２の一次シャフトに切り替えられるとき、内燃エンジンの第１のトルク設定値および二次電気機械の第２のトルク設定値が決定され、内燃エンジンおよび二次電気機械が、第１および第２のトルク設定値に応じて制御され、上記第１および第２のトルク設定値が、

を適用することによって決定され、
ここで、Ｐ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}が、内燃エンジンによって発生すべき第１の目標動力であり、
Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}が、車両の車輪に供給すべき動力設定値であり、
Ｐ_{ｈｓｇ＿ｒｅｇｅｎ＿ｍａｘ}が、回生モードで動作する二次電気機械によって実現することができる最大電力であり、
Ｐ_{ｉｃｅ＿ｍａｘ}が、内燃エンジンによって送達することができる最大動力であり、
Ｔ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}が、第１のトルク設定値であり、
ω_ｉｃｅが、内燃エンジンの回転速度であり、
Ｔ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}が、第２のトルク設定値であり、
ω_ｈｓｇが、二次電気機械の回転速度である。

一実施形態では、第１の一次シャフトの回転速度が同期されるとき、内燃エンジンの第３のトルク設定値および二次電気機械の第４のトルク設定値が決定され、内燃エンジンおよび二次電気機械が、第３および第４のトルク設定値に応じて制御され、上記第３および第４のトルク設定値が、

を適用することによって決定され、
ここで、Ｐ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}が、内燃エンジンによって生成すべき第２の目標動力であり、
Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}が、車両の車輪に供給すべき動力設定値であり、
Ｐ_{ｈｓｇ＿ｒｅｇｅｎ＿ｍａｘ}が、回生モードで動作する二次電気機械によって実現することができる最大電力であり、
Ｐ_{ｉｃｅ＿ｍａｘ}が、内燃エンジンによって送達することができる最大動力であり、
Ｔ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}が、第３のトルク設定値であり、
ω_ｉｃｅが、内燃エンジンの回転速度であり、
Ｔ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}が、第４のトルク設定値であり、
ω_ｈｓｇが、二次電気機械の回転速度であり、
Ｔ＿ｐｒｏｐが、比例制御項であり、
Ｔ＿ｉｎｔが、積分制御項である。

第１の一次シャフトの回転速度が同期されるとき、比例コントローラを使用して、内燃エンジンからのトルクおよび／または二次電気機械からのトルクを制御するステップが行われることも企図することができる。

一実施形態では、上記制御ステップ中に、第１の一次シャフトの現在の回転速度と目標回転速度との偏差、実現すべき同期のタイプ、および内燃エンジンの回転速度ダイナミクスから選択される少なくとも１つのパラメータがマップに入力され、ゲイン値が、上記マップから出力として検索され、検索されたゲインが、上記比例コントローラにおいて適用される。

そのような実施形態は、比の変更中に内燃エンジンによって引き起こされるノイズ、燃料消費、および汚染物質の排出を制限することを可能にする。

別の実施形態では、第１の一次シャフトの回転速度が同期されるとき、積分コントローラを使用して、内燃エンジンからのトルクおよび／または二次電気機械からのトルクを制御するステップが行われる。

有利には、上記積分コントローラが、速度設定値と測定速度との偏差が所定の閾値を下回る時点から作動される。

有利には、第１の一次シャフトの回転速度が同期されるとき、少なくとも１つのトルク設定値が計算され、上記トルク設定値を用いて構成されたフィードフォワードコントローラによって内燃エンジンからのトルクおよび／または二次電気機械からのトルクを制御するステップが行われる。

本発明のさらなる狙い、特徴、および利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例としてのみ与えられる以下の説明を読めば明らかになろう。

ハイブリッドパワートレインアーキテクチャの簡略化された例を示す図である。 図１でのパワートレインのギアボックスのギアシフト曲線を示す図である。 本発明による制御方法の実施形態を示す図である。 図３の方法で実行される制御システムのブロック図である。 図３での方法中に図１でのパワートレインのアクチュエータによって送達されるトルクの変化をそれぞれ示すグラフである。

図１は、３つのドッグカップリングシステムを使用する、３つのシャフトと２つの電気機械とを備えたハイブリッドパワートレイン（ＰＴ）１のブロック図である。その動作は、引用した文献に示されている。パワートレイン１は、３つのアクチュエータ、この場合には、内燃エンジン２（ＩＣＥ）、主電気機械３（ＭＥＭ）、および二次電気機械４（ＨＳＧ）を含む。パワートレイン１は、エンジン２に接続された中実の一次シャフト５と、主電気機械３に接続された中空の一次シャフト６と、二次シャフト７と、二次電気機械４に接続されたカウンタシャフト８とを備える。比は、機械的シンクロナイザなしで、３つのドッグカプラＣ１、Ｃ２、Ｃ３によって係合投入される。

ギアボックスは、エンジン２、主電気機械３、および二次電気機械４からのトルクを二次シャフト７に結合し、車両の車輪に向ける。比の変更は、中実の一次シャフト５、二次シャフト６、およびカウンタシャフト８にそれぞれ配置された３つのドッグカプラＣ１、Ｃ２、Ｃ３の制御下で行われる。中実の一次シャフト５に配置された第１のカプラ（一次カプラＣ１と呼ぶ）は、右側で、長い燃焼エンジン伝達比ＩＣＥ４を係合投入し、左側で、２つの一次シャフトを連結することを可能にする。二次シャフトに配置された第２のカプラ（二次カプラＣ２と呼ぶ）は、２つの電気伝達比ＥＶ１およびＥＶ２を係合投入することを可能にする。カウンタシャフト８に配置された第３のカプラ（転送カプラＣ３と呼ぶ）は、二次電気機械から二次シャフト７（右側）または中空の一次シャフト６（左側）にトルクを転送することを可能にする。

ボックスは、主電気機械３から生じる運動に関する２つの電気伝達比ＥＶ１およびＥＶ２と、二次電気機械４および内燃エンジン２からなるアセンブリから生じる運動に関する４つの燃焼エンジン伝達比ＩＣＥ１、ＩＣＥ２、ＩＣＥ３、およびＩＣＥ４とを有する。それらの組合せにより、ボックスは、１５のギア比を有することができる。各ギア比は、車両の走行速度に応じて車輪に最大の力を伝達する。例として、図２は、ギア比のいくつかに関するギアシフト曲線を示す。車両の走行速度Ｖは、キロメートル／時で表される。速度の関数としての車輪の最大の力Ｆは、２つの電気ギア（ＺＥＶ１およびＺＥＶ２）と、４つのハイブリッドギア（それぞれＨｙｂ２１、Ｈｙｂ２２、Ｈｙｂ３２、Ｈｙｂ４２と呼ぶ）とに関して、ニュートン（Ｎ）で表される。第１の数字は、ギアボックス燃焼エンジン伝達比を示す。第２の数字は、ギアボックス電気伝達比を示す。

主電気機械３および二次電気機械４は、図１に破線で示されるように、蓄電バッテリ９に電気的に接続されている。ステップアップコンバータ１０は、バッテリ９と主電気機械３との電気接続に電気的に接続される。また、コンバータ１０は、バッテリ９と二次電気機械４との電気接続に電気的に接続される。コンバータ１０は、「ステップアップデバイス」とも呼ぶ。

主電気機械３によって供給される機械的動力は、ステップアップコンバータ１０を使用して大幅に増加させることができる。図示される例では、通常は２３０Ｖの電圧で動力供給される主電気機械３は、コンバータ１０なしで３０ｋＷの電力を供給する。コンバータ１０を用いると、主電気機械３は、４００Ｖの電圧で動力供給されて、７０ｋＷの電力を供給する。また、コンバータ１０は、二次電気機械４によって発生される電力を増加させることも可能にする。図示される例では、二次電気機械４は、コンバータ１０なしでは、２３０Ｖの電圧を受けて、１７ｋＷの電力を発生し、コンバータ１０を用いると、４００Ｖの電圧を受けて、４０ｋＷの電力を発生する。

図３は、図１でのパワートレインを制御するために実施することができる方法の一例の概略図である。図３での方法は、入力ギア比から出力ギア比へのギア比変更中に実施されることを意図されている。より具体的には、入力ギア比および出力ギア比は、それぞれが異なる燃焼エンジン伝達比を有するギアボックスの２つのハイブリッド比、またはギアボックスの純電気比およびハイブリッド比である。すなわち、（入力比，出力比）の対は、Ｘ≠Ｙで（ＨｙｂＸ２，ＨｙｂＹ２）、および（ＥＶＺ、ＨｙｂＡＺ）でよい。例として、本方法の以下の説明は、入力比Ｈｙｂ２２から出力比Ｈｙｂ３２へのギア比変更について述べる。

本方法の初期状態では、パワートレイン１のギアボックスは、ギア比Ｈｙｂ２２で係合投入される。すなわち、燃焼エンジン伝達比ＩＣＥ２と電気伝達比ＥＶ２とが係合投入される。

常に、以下のことが成り立つ。
ω_ｉｃｅは、内燃エンジン２の回転速度を表す；
ω_ｍｅｍは、主電気機械３の回転速度を表す；
ω_ｈｓｇは、二次電気機械の回転速度を表す；
ω_７は、二次シャフト７の回転速度を表す；
Ｔ_ｉｃｅは、内燃エンジン２によって送達されるトルクを表す；
Ｔ_ｍｅｍは、主電気機械３によって送達されるトルクを表す；
Ｔ_ｈｓｇは、二次電気機械４によって送達されるトルクを表す；
Ｔ_７は、二次シャフト７でのトルクを表す；
Ｐ_ｉｃｅは、内燃エンジン２からの動力を表す；
Ｐ_ｍｅｍは、主電気機械３からの動力を表す；
Ｐ_ｈｓｇは、二次電気機械４からの動力を表す；
Ｐ_７は、二次シャフト７によって受け取られる動力を表す。

本方法は、ギア比を入力比から出力比に変更するための命令の検出の初期化の段階Ｐ０を含み、出力比に関する燃焼エンジン伝達比の係合投入を必要とする。すなわち、段階Ｐ０中、ギア比を純電気比からハイブリッド比に、またはあるハイブリッド比から、異なる燃焼エンジン伝達比を有するハイブリッド比に変更するための命令が検出される。図示される例では、ギア比を入力比Ｈｙｂ２２から出力比Ｈｙｂ３２に変更するための命令が検出される。そのような命令が検出されない場合、段階Ｐ０が定期的に繰り返される。この命令が検出されると、段階Ｐ１が適用される。

段階Ｐ１の狙いは、燃焼エンジン伝達比ＩＣＥ２を係合解除する目的で、トルクをシャフト５からシャフト６に切り替えることである。

段階Ｐ１は、目標機械的動力Ｐ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}を計算する第１のステップＳ０１を含む。図示されている例では、動力Ｐ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}は、次式を適用することによって計算される。
Ｐ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}＝Ｐ_{ｍｅｍ＿ｎｏ}＋Ｐ_{ｉｃｅ＿ｎｏ}＋Ｐ_{ｈｓｇ＿ｎｏ} （１）
ここで、Ｐ_{ｉｃｅ＿ｎｏ}、Ｐ_{ｍｅｍ＿ｎｏ}、およびＰ_{ｈｓｇ＿ｎｏ}は、それぞれ、比の変更なく、内燃エンジン２、主電気機械３、および二次電気機械４によって発生される動力に対応する。すなわち、動力Ｐ_{ｉｃｅ＿ｎｏ}、Ｐ_{ｍｅｍ＿ｎｏ}、およびＰ_{ｈｓｇ＿ｎｏ}は、初期化段階Ｐ０の終了直前におけるパワートレイン１のそれぞれのアクチュエータの動力設定値に対応する。

段階Ｐ１は、第２のテストステップＳ０２を含み、ステップＳ０２では、動力Ｐ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}が、バッテリ９によって送達されて主電気機械３によって発生され得る電力Ｐ_{ｂａｔ＿ｐｏｔ}よりも大きいかどうかが判断される。すなわち、ステップＳ０２中、初期状態において内燃エンジン２および／または二次電気機械４によって送達された機械的動力を、貯蔵バッテリ９によって動力供給される主電気機械３によって送達される追加の動力によって完全に補償することができるかどうかが判断される。

Ｐ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}＞Ｐ_{ｂａｔ＿ｐｏｔ}の場合、次のステップＳ０３が行われる。Ｐ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}≦Ｐ_{ｂａｔ＿ｐｏｔ}の場合、ステップＳ０４が行われる。

ステップＳ０３の狙いは、パワートレイン１のアクチュエータの目標トルクのトリプレットを計算することである。より特定的には、ステップＳ０３中、エンジン２によって印加すべき目標トルクＴ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}、主電気機械３の目標トルクＴ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}、および二次電気機械４によって印加すべき目標トルクＴ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}が決定される。これらのトルクを計算するために、内燃エンジン２の目標動力Ｐ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}が計算される。この動力は、次式を解くことによって計算される。
Ｐ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}＝ｍｉｎ（Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}，Ｐ_{ｈｓｇ＿ｒｅｇｅｎ＿ｍａｘ}，Ｐ_{ｉｃｅ＿ｍａｘ}） （２）
ここで、Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}は、パワートレイン１によって車輪に供給すべき動力設定値を表し、Ｐ_{ｈｓｇ＿ｒｅｇｅｎ＿ｍａｘ}は、回生モードで動作する二次電気機械４によって発生することができる最大電力を表し、Ｐ_{ｉｃｅ＿ｍａｘ}は、内燃エンジン２によって供給することができる最大機械的動力を表す。

式（２）から、以下の目標トルクが導出される。

式（４）および（５）において、変数Ｐ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}は、二次電気機械４によって発生すべき目標動力を表す変数Ｐ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}によって等価に置き換えることができる。以下で説明するように、バッテリ９に電力を供給するために二次電気機械４からのトルクが負でなければならないので、式（５）での「－」記号は必要である。

ステップＳ０４の狙いは、Ｐ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}≦Ｐ_{ｂａｔ＿ｐｏｔ}であるときに、パワートレイン１のアクチュエータの目標トルクのトリプレットを計算することである。次いで、この場合、目標トルクＴ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}およびＴ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}がデフォルトでゼロであるので、目標トルクＴ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}を計算するために式（２）および（３）が適用される。

次いで、トルクＴ_ｉｃｅ、Ｔ_ｍｅｍ、およびＴ_ｈｓｇを修正するステップＳ０５が行われる。それに伴って、トルクＴ_ｉｃｅは、目標トルクＴ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}に向けて収束するように修正され、トルクＴ_ｍｅｍは、目標トルクＴ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}に向けて収束するように修正される。目標トルクＴ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}がゼロでない場合、二次電気機械４が回生モードにされて制御され、トルクＴ_ｈｓｇは、目標トルクＴ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}に向かって収束するように修正される。ステップＳ０５中、コンバータ１０は、主電気機械３および二次電気機械４に連結される。ステップＳ０５中、トルクＴ_ｉｃｅ、Ｔ_ｍｅｍ、およびＴ_ｈｓｇは、常に次式に従うように修正される。

ここで、Ｒ_ＩＣＥ２は、シャフト５とシャフト７との間の現在の伝達比を表し、Ｒ_ｈｓｇは、シャフト８とシャフト７との間の伝達比を表し、Ｒ_ｍｅｍは、シャフト６とシャフト７との間の伝達比を表す。

このようにして、段階Ｐ１のステップ中、二次電力機械４によって発生される電力は、シャフト５からシャフト６へのトルクの切替えに関連する加速フラットスポットを補償するために主電気機械を支援するのにそのような電力が必要であると判明した場合に計算される。式（２）および（４）の結果、トルクＴ_ｉｃｅは、主電気機械３によって必要とされるトップアップ電力を発生するのに必要な機械的動力を二次電気機械４に供給するのに十分である。

ステップＳ０５が完了すると、段階Ｐ１が完了する。段階Ｐ１の終了時、中実の一次シャフト５のトルクはゼロである。段階Ｐ１中、トルクＴ_７は実質的に一定である。

次いで、燃焼エンジン伝達比ＩＣＥ２を係合解除する段階Ｐ２が適用される。この段階中、カプラＣ１が操作され、伝達比ＩＣＥ２を生成するアイドルギアのクラッチ解除が作動される。段階Ｐ２の終了時、シャフト５は、シャフト７から機械的に切断される。

次いで、中実の一次シャフト５を同期する段階Ｐ３が適用される。この段階中、内燃エンジン２および二次電気機械４への動力供給は、速度ω_ｉｃｅが、燃焼エンジン伝達比ＩＣＥ３によって低減された速度ω_７と同期されるように修正される。

段階Ｐ３は、目標速度ω_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ}を計算する第１のステップＳ１１を含む。これを行うために、次式が適用される。
ω_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ}＝Ｒ_ＩＣＥ３・ω_７ （７）
ここで、Ｒ_ＩＣＥ３は、燃焼エンジン伝達比ＩＣＥ３である。

段階Ｐ３は、第２のテストステップＳ１２を含み、ステップＳ１２では、動力Ｐ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}が、バッテリ９によって送達されて主電気機械３によって発生され得る電力Ｐ_{ｂａｔ＿ｐｏｔ}よりも大きいかどうかが判断される。Ｐ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}＞Ｐ_{ｂａｔ＿ｐｏｔ}の場合、次のステップＳ１３が行われる。Ｐ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１}≦Ｐ_{ｂａｔ＿ｐｏｔ}の場合、ステップＳ１４が行われる。

ステップＳ１３の狙いは、シャフト５の回転速度の調整段階中、エンジン２によって印加すべき目標トルクＴ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}と、二次電気機械４によって印加すべき目標トルクＴ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}とを計算することである。この結果に到達するために、エンジン２の目標動力Ｐ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}が決定される。
Ｐ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}＝ｍｉｎ（Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}，Ｐ_{ｈｓｇ＿ｒｅｇｅｎ＿ｍａｘ}，Ｐ_{ｉｃｅ＿ｍａｘ}） （８）

次いで、目標トルクは、次式によって決定される。

ここで、Ｒ_８／５は、シャフト５をシャフト８に接続する伝達比に対応し、
Ｔ＿ｐｒｏｐは、比例項に対応し、
Ｔ＿ｉｎｔは、積分項に対応する。

式（１０）には、比例項と積分項の両方が存在する。しかし、当然、本発明の範囲から逸脱することなく、これら２つの項の一方のみからなる速度調整項を想定することが可能である。

シャフト５の回転速度の調整段階中の主電気機械３の目標トルクＴ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}は、常に同じ式を使用して計算される。
Ｔ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}＝Ｔ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１} （１１）

ステップＳ１４の狙いは、Ｐ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}≦Ｐ_{ｂａｔ＿ｐｏｔ}であるときに、目標トルクのトリプレットを決定することである。この場合、目標トルクＰ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}は、式（１１）に従って定義され、目標トルクＴ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}は、ゼロとして定義され、目標トルクＴ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}は、比例項および積分項の関数としてのみ変化する。

ステップＳ１３とＳ１４のどちらが適用されるかに関係なく、この速度ω_ｉｃｅを目標速度に向けて収束させるために、エンジン２のトルクＴ_ｉｃｅおよび回転速度ω_ｉｃｅと二次電気機械４のトルクＴ_ｈｓｇとを調節するステップが存在する。

目標トルクＴ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}がゼロでない場合、二次電気機械４が回生モードにされて制御され、トルクＴ_ｈｓｇは、目標トルクＴ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}に向かって収束される。同時に、コンバータ１０は、主電気機械３および二次電気機械４に連結される。

このようにして、ステップＳ１３またはＳ１４中、シャフト５が同期されると共に、必要に応じて、主電気機械３によって必要とされるトップアップ電力を発生するのに必要な機械的動力を二次電気機械４に供給し続けることができる。

ステップＳ１３またはＳ１４中、トルクＴ_ｉｃｅを制御するためのシステムが実行される。実行される制御システムは、図４に模式的に示されている。トルクＴ_ｉｃｅを制御するためのシステムを述べるが、当然、本発明の範囲から逸脱することなく、トルクＴ_ｈｓｇを制御するために同じシステムを実行することも可能である。しかし、その場合、電気機械３に供給されるトップアップ電力は一定ではあり得ない。したがって、トルクＴ_ｉｃｅを制御することが有利である。

図４を参照すると、トルクＴ_ｉｃｅは、開ループ機能によって制御される。開ループは、シャフト５の回転速度設定値ω_ｓｅｔと、測定された回転速度ω_ｍｅａｓとの偏差εを計算する比較器１２を備える。速度設定値ω_ｓｅｔは、目標速度ω_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ}と、ステップＳ１３またはＳ１４の開始からの経過時間ｔとの関数としての設定値を含むマップ（図示せず）の出力から取得することができる。

偏差εは、第１のコントローラ１３によって補正される。コントローラ１３は、比例（Ｐ）であり、可変ゲインＧを適用する。より特定的には、ゲインＧは、測定された回転速度ω_ｍｅａｓと目標速度ω_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ}との偏差の関数として変化する。この偏差が大きいほど、ゲインＧが大きくなる。ゲインＧは、目標速度ω_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ}の値の関数としても変化する。

ゲインＧを取得するために、実行すべき同期のタイプ（シャフト５の回転速度の増加または減少）に応じたゲイン値を含む１つまたは複数のマップを使用することができ、エンジン２のダイナミクスは、特にシャフト５の加速度に依存する。

偏差εは、第２のコントローラ１４によって補正される。コントローラ１４は、積分（Ｉ）である。コントローラ１４は、偏差εが所定の閾値ε_ｍｉｎ未満であるときにのみ作動されるように構成される。コントローラ１４は、測定された速度と速度設定値とのゼロ偏差を保証するために必要とされる設定値に近いとき、回転速度ω_ｉｃｅを安定させることを可能にする。

偏差εは、第３のコントローラ１５によって補正される。コントローラ１５は、フィードフォワードコントローラである。コントローラ１５は、ステップＳ１３で計算された目標トルクＴ_{ｉｃｅ＿ｃｉｂｌｅ＿ｐ３}を用いて構成される。コントローラ１５は、トルクＴ_ｉｃｅの補正を決定するときに二次電気機械４を考慮に入れることを可能にする。

上記のことに照らして、ステップＳ１３およびＳ１４は、同期が行われるようにエンジン２を制御することを可能にし、必要に応じて二次電気機械４に機械的動力を供給し続けると共に、エンジン２によって二次電気機械４に供給される機械的動力が、加速フラットスポットを引き起こさずに段階Ｐ１でのトルク切替えを補償するために主電気機械３によって必要とされるトップアップ電力を発生するのに十分であることを保証する。

ステップＳ１３またはステップＳ１４が完了すると、段階Ｐ３が完了する。段階Ｐ３の終了時、中実の一次シャフト５の速度ω_ｉｃｅは、伝達比ＩＣＥ３に合わせて低減された二次シャフト７の速度ω_７と同期される。
ω_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ}＝Ｒ_ＩＣＥ３・ω_７ （１２）

次いで、燃焼エンジン伝達比ＩＣＥ３を係合投入する段階Ｐ４が行われる。この段階中、ドッグカプラＣ１が操作されて、燃焼エンジン伝達比ＩＣＥ３に対応するアイドルギアのクラッチ締結が作動される。段階Ｐ４の終了時、ギアボックスは、ハイブリッド比Ｈｙｂ３２で係合投入される。

次いで、シャフト６からシャフト５にトルクを切り替える段階Ｐ５が行われる。このようにして、パワートレイン１は、ギア比変更の出力に向けて制御される。段階Ｐ５の終了時、方法が完了する。

図５Ａ～５Ｃは、図３での方法における時間ｔの関数としての、トルクＴ_ｉｃｅ、Ｔ_ｍｅｍ、およびＴ_ｈｓｇのそれぞれの変化の概略図である。

図５Ａ～５Ｃでのグラフにおいて、時点ｔ_０は、初期化段階Ｐ０の終了時点に対応する。時点ｔ_１は、段階Ｐ１のステップＳ０５の終了時点に対応する。時点ｔ_２は、段階Ｐ２の終了時点に対応する。時点ｔ_３は、段階Ｐ４の終了時点に対応する。

図５Ａおよび５Ｂで見ることができるように、トルクＴ_ｉｃｅは、段階Ｐ１中にトルクＴ_ｍｅｍの増加に応じて減少する。従来は段階Ｐ２の開始を可能にするためにトルクＴ_ｉｃｅをゼロまで減少させるべきであったが、トルクＴ_ｉｃｅは、ゼロよりも上に維持されて、二次電気機械に機械的動力を供給する。次いで、トルクＴ_ｈｓｇがゼロを下回って負の値になり、それにより、二次電気機械がトップアップ電力を発生する。この電力は主電気機械に供給され、主電気機械は、シャフト５からのトルクの相殺を完全に補償するようにそのトルクＴ_ｍｅｍを増加することができる。

段階３の開始時、トルクＴ_ｉｃｅは、実質的にゼロであるか、または厳密には負であり、トルクＴ_ｈｓｇは、ゼロよりも比較的かなり低く、負の値である。次いで、二次電気機械４は、シャフト５から機械的動力を引き出し、電力を発生することによってシャフト５の同期を実施する。段階３の後期では、トルクＴ_ｉｃｅが増加されて、二次電気機械４による電力の発生レベルを維持し、その一方で回転速度ω_ｈｓｇが低下する。

上記のことに照らして、本発明による方法は、加速フラットスポットなどのユーザの不快感の発生を防止しつつ、出力比に関する内燃エンジン伝達比の係合投入を必要とするギア比変更を実現することを可能にする。

ステップアップコンバータ１０は、上述した方法と組み合わせて使用されるときに特に有利である。このコンバータは、二次電気機械４が回生モードで制御されるときの二次電気機械４による電力の発生を最適化し、主電気機械３による機械的動力の発生を最適化することを可能にする。

Claims (8)

1. 内燃エンジン（２）と、貯蔵バッテリ（９）に電気的に接続された主電気機械（３）と、前記貯蔵バッテリ（９）に電気的に接続された二次電気機械（４）と、少なくとも１つのドッグギアボックスとを備える自動車パワートレイン（１）を制御するための方法であって、前記少なくとも１つのドッグギアボックスが、前記内燃エンジン（２）および前記二次電気機械（４）に機械的に接続された第１の一次シャフト（５）と、前記主電気機械（３）に機械的に接続された第２の一次シャフト（６）と、二次シャフト（７）とを備え、前記第１の一次シャフト（５）の回転速度（ω_ｉｃｅ）が同期され（Ｐ３）、次いで、出力比に関する燃焼エンジン伝達比が係合投入され（Ｐ４）、前記第２の一次シャフト（６）から前記第１の一次シャフト（５）にトルク（Ｔ_ｍｅｍ）が切り替えられ（Ｐ５）、前記第１の一次シャフト（５）の前記回転速度（ω_ｉｃｅ）が同期されたとき（Ｐ３）、動力設定値（Ｐ_{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}）が高すぎて、前記貯蔵バッテリ（９）のみによって動力供給される前記主電気機械（３）によっては実現することができない場合、前記二次電気機械（４）が回生モードにされ（Ｓ１３）、前記二次電気機械（４）によって発生される電力が、前記主電気機械（３）にトップアップ電力を供給するために使用され、
   前記第１の一次シャフト（５）の前記回転速度（ω _ｉｃｅ ）が同期される前に、トルク（Ｔ _ｉｃｅ ）が前記第１の一次シャフト（５）から前記第２の一次シャフト（６）に切り替えられ（Ｐ１）、次いで、入力比に関する前記燃焼エンジン伝達比が係合解除され（Ｐ２）、トルク（Ｔ _ｉｃｅ ）が前記第１の一次シャフト（５）から前記第２の一次シャフト（６）に切り替えられるとき（Ｐ１）、前記動力設定値（Ｐ _{ｍｅｍ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１} ）が高すぎて、前記貯蔵バッテリ（９）のみによって動力供給される前記主電気機械（３）によって実現することができない場合、前記二次電気機械（４）が回生モードにされ（Ｓ０３）、前記二次電気機械（４）によって発生される前記電力が、前記主電気機械（３）にトップアップ電力を供給するために使用され、
   トルク（Ｔ _ｉｃｅ ）が前記第１の一次シャフト（５）から前記第２の一次シャフト（６）に切り替えられるとき（Ｐ１）、前記内燃エンジン（２）の第１のトルク設定値（Ｔ _{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１} ）および前記二次電気機械（４）の第２のトルク設定値（Ｔ _{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１} ）が決定され（Ｓ０３、Ｓ０４）、前記内燃エンジン（２）および前記二次電気機械（４）が、前記第１および第２のトルク設定値に応じて制御され（Ｓ０５）、前記第１および第２のトルク設定値が、
   

   

   を適用することによって決定され、
   ここで、Ｐ _{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１} が、前記内燃エンジン（２）によって発生すべき第１の目標動力であり、
   Ｐ _{ｗｈｅｅｌｓ} が、車両の車輪に供給すべき動力設定値であり、
   Ｐ _{ｈｓｇ＿ｒｅｇｅｎ＿ｍａｘ} が、回生モードで動作する前記二次電気機械（４）によって実現することができる最大電力であり、
   Ｐ _{ｉｃｅ＿ｍａｘ} が、前記内燃エンジン（２）によって送達することができる最大動力であり、
   Ｔ _{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１} が、前記第１のトルク設定値であり、
   ω _ｉｃｅ が、前記内燃エンジン（２）の回転速度であり、
   Ｔ _{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ１} が、前記第２のトルク設定値であり、
   ω _ｈｓｇ が、前記二次電気機械（４）の回転速度である、
   方法。
2. 前記主電気機械（３）にトップアップ電力が供給されるとき、前記主電気機械（３）および／または前記二次電気機械（４）が、ステップアップコンバータ（１０）に連結される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の一次シャフト（５）の前記回転速度（ω_ｉｃｅ）が同期されるとき（Ｐ３）、前記内燃エンジン（２）の第３のトルク設定値（Ｔ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}）および前記二次電気機械（４）の第４のトルク設定値（Ｔ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}）が決定され、前記内燃エンジン（２）および前記二次電気機械（４）が、前記第３および第４のトルク設定値に応じて制御され（Ｓ１３、Ｓ１４）、前記第３および第４のトルク設定値が、
   

   

   を適用することによって決定され、
   ここで、Ｐ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}が、前記内燃エンジン（２）によって生成すべき第２の目標動力であり、
   Ｐ_{ｗｈｅｅｌｓ}が、車両の車輪に供給すべき動力設定値であり、
   Ｐ_{ｈｓｇ＿ｒｅｇｅｎ＿ｍａｘ}が、回生モードで動作する前記二次電気機械（４）によって実現することができる最大電力であり、
   Ｐ_{ｉｃｅ＿ｍａｘ}が、前記内燃エンジン（２）によって送達することができる最大動力であり、
   Ｔ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}が、前記第３のトルク設定値であり、
   ω_ｉｃｅが、前記内燃エンジン（２）の回転速度であり、
   Ｔ_{ｈｓｇ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}が、前記第４のトルク設定値であり、
   ω_ｈｓｇが、前記二次電気機械（４）の回転速度であり、
   Ｔ＿ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ＿ωが、速度調整項である、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１の一次シャフト（５）の前記回転速度（ω_ｉｃｅ）が同期されるとき（Ｐ３）、比例コントローラを使用して、前記内燃エンジン（２）からの前記トルク（Ｔ_ｉｃｅ）、および／または前記二次電気機械（４）からの前記トルク（Ｔ_ｈｓｇ）を制御するステップ（Ｓ１３、Ｓ１４）が行われる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記制御ステップ（Ｓ１３、Ｓ１４）中に、前記第１の一次シャフト（５）の現在の回転速度（ω_ｉｃｅ）と目標回転速度（ω_{ｔａｒｇｅｔ}）との偏差（ε）、実現すべき同期のタイプ、および前記内燃エンジン（２）の前記回転速度（ω_ｉｃｅ）ダイナミクスから選択される少なくとも１つのパラメータがマップに入力され、ゲイン（Ｇ）値が、前記マップから出力として検索され、検索された前記ゲイン（Ｇ）が、前記比例コントローラにおいて適用される、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１の一次シャフト（５）の前記回転速度（ω_ｉｃｅ）が同期されるとき（Ｐ３）、積分コントローラ（１３）を使用して、前記内燃エンジン（２）からの前記トルク（ω_ｉｃｅ）、および／または前記二次電気機械（４）からの前記トルク（Ｔ_ｈｓｇ）を制御するステップが行われる、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記積分コントローラ（１３）が、速度設定値（ω_{ｔａｒｇｅｔ}）と測定速度（ω_ｉｃｅ）との偏差（ε）が所定の閾値（ε_ｍｉｎ）を下回る時点から作動される、請求項６に記載の方法。
8. 前記第１の一次シャフト（５）の前記回転速度（ω_ｉｃｅ）が同期されるとき（Ｐ３）、少なくとも１つのトルク設定値（Ｔ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}）が計算され（Ｓ１３、Ｓ１４）、前記トルク設定値（Ｔ_{ｉｃｅ＿ｔａｒｇｅｔ＿ｐ３}）を用いて構成されたフィードフォワードコントローラ（１５）によって前記内燃エンジン（２）からの前記トルク（Ｔ_ｉｃｅ）および／または前記二次電気機械（４）からの前記トルク（Ｔ_ｈｓｇ）を制御するステップが行われる、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。

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