JP7389912B2 - ハイブリッド車両の速度及びトルク制御 - Google Patents

Description

本開示は、ハイブリッド車両の制御システム及び方法に関する。特に、しかし排他的にではなく、それは、車両クリープを制御するためのハイブリッド車両の制御システム及び方法に関連する。

車両クリープ現象は、内燃機関（エンジン）等の原動機（トルク源）と車両ホイールとの間のトルク経路にトルクコンバータを備えた車両で発生する。車両クリープは、トルク経路が接続されている間、エンジンがアイドリング中であっても、車両に移動を生じさせる。車両クリープは、トルクコンバータの流体継手設計により発生する。

電気牽引モーターと車両ホイールの間のトルク経路を備えているが、トルクコンバータがないか又は「アイドリング」する必要がない電気車両又はハイブリッド電気車両では、運転者が期待する車両クリープに近づけるために疑似的な車両クリープ機能を提供され得る。疑似的な車両クリープ機能は、トルクコンバータの代わりにクラッチパックが設けられるデュアルクラッチオートマチックトランスミッション等のオートマチックトランスミッションとエンジンとを備えた車両にも提供されることができる。

車両クリープ状態に入ると、トルク方向の反転が発生する場合がある。例えば、より速い車両速度から車両クリープに入るときに、トルクは、負のトルク（オーバーラン又はブレーキ）から正のトルク（最小アイドル速度／クリープ速度を維持するため）に切り替わる場合がある。例えば下り坂勾配等により、車両クリープ中に車両速度が増加すると、車両クリープトルクは、負になり、アイドル速度／クリープ速度を維持するであろう。摩擦ブレーキで車両が停止され、その次に摩擦ブレーキが解放された場合、トルクが負から正に切り替わる場合がある。

車両クリープに関連するトルク方向の反転は、車両の乗員にジャークを与えるとともに知覚可能なトルクショックを与えるラッシュクロスイベントを引き起こす場合がある。ラッシュクロスイベントは、トルク方向の反転から生じるバックラッシュとして定義される。バックラッシュは、トルク経路を提供する駆動ライン等の機構における無駄な動き（lost motion）を吸収する回転方向の反転によって引き起こされる。ラッシュクロスイベントは、トルク経路内のすべての構成要素の無駄な動きが組み合わされるので、車両がギアに入っている状態のときに、最も知覚可能となる。従って、車両のクリープは、知覚可能なラッシュクロスイベントに関連している。

本発明の目的は、従来技術に関連する１つ又は複数の不利な点に対処し、車両乗員の快適性を向上させるとともに、耐久性を向上させることである。

本発明の態様及び実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されているように、制御システム、車両、方法、及びコンピュータソフトウェアを提供する。

本発明の一態様によれば、車両の電気牽引モーターを制御するための制御システムが提供され、制御システムは１つ又は複数のコントローラを備え、制御システムは、ラッシュクロス保護比率リミッターに依存して、速度目標に向けて速度を変更するために電気牽引モーターから要求されるトルクの変化比率を制限し、速度が速度目標に到達する前の制限の解除時に、速度目標に向けて速度を変更するために電動牽引モーターから要求されるトルクの初期増加を抑制（すなわち低減又は防止）するように構成されている。

利点は、速度コントローラによって命令されるトルク反転中にジャークが減少されるので、車両の快適性及び耐久性が改善されることである。まず、ラッシュクロス保護比率リミッターにより、ジャークが減少される。次に、ラッシュクロス保護比率リミッターの解除後の速度コントローラの再初期化時にトルクが急激に増加することが抑制されるので、ジャークが減少される。

制御システムは、制御方式（速度コントローラ）の積分器トルクを制御することによって、トルクの初期増加を抑制するように構成されていてよい。利点は、比率リミッターが適用されている間に積分器トルクが大幅に上昇（ワインドアップ）する傾向を補償することによって、比率リミッターの解除後の車両の快適性がさらに改善されることである。

制御システムは、積分器トルクを減少させて積分器トルクの上昇を少なくとも部分的にキャンセルすることによって、トルクの初期増加を抑制するように構成されてよい。利点は、ラッシュクロス保護比率リミッターの影響としての追加の上昇がキャンセルされ得ることである。

いくつかの例では、ラッシュクロス保護比率リミッターの解除後に電気牽引モーターから要求される最初のトルクの積分器トルクが減少される。利点は、積分器トルクが再び上昇する必要があるので、トルクがその後スムーズに強くなることである。

いくつかの例では、積分器トルクは、制限の解除時に要求されるトルクのステップ変化を低減又は除去するように制御される。いくつかの例では、ステップ変化を低減させることは、１０Ｎｍ未満の大きさにステップ変化を低減させることを備えている。

制御システムは、比例トルク、積分器トルク及び任意選択の微分トルクを使用して、速度目標に向けて速度を変更するように、制限を解除後に電動牽引モーターから要求されるトルクを制御するように構成されていてよい。利点は、比率リミッターが解除されると、比例積分微分（ＰＩＤ：proportional-integral-derivative）速度コントローラ又はＰＩ速度コントローラがトルクの完全な制御を取り戻すため、トルクがスムーズかつ迅速に強くなることである。

制御システムは、制限の解除後及び初期増加の抑制後に、電動牽引モーターから要求されるトルクを制限された比率よりも大きい比率まで増加させることができるように構成されていてよい。利点は、必要とされる速度目標に迅速に到達できることである。

速度目標は、車両クリープ速度目標であってよい。利点は、車両クリープがよりスムーズになり、車両クリープへの／からの移行がよりスムーズになることである。

いくつかの例では、エンジンは車両ホイールの第１セットに牽引トルクを提供するように動作可能であり、電動牽引モーターは車両ホイールの第２セットに牽引トルクを提供するように動作可能である。一例では、車両ホイールの第１セットは前輪であり、かつ車両ホイールの第２セットは後輪である。別の例では、車両ホイールの第１セットは後輪であり、かつ車両ホイールの第２セットは前輪である。利点は、４輪駆動車両クリープを実装できる可能性があることである。

他の例では、電動牽引モーターは、エンジンアクセサリ駆動モータージェネレーター又はクランクシャフト一体型モータージェネレーターである。

本発明の別の態様によれば、制御システム、エンジン及び電気牽引モーターを備える、車両が提供される。

本発明の別の態様によれば、車両のエンジン及び電気牽引モーターを制御する方法が提供され、この方法は、ラッシュクロス保護比率リミッターに依存して、速度目標に向けて速度を変化させるために電気牽引モーターから要求されるトルクの変化比率を制限することと、速度が速度目標に到達する前の制限の解除時に、速度目標に向けて速度を変更するために電動牽引モーターから要求されるトルクの初期増加を抑制することとを備えている。

本発明の別の態様によれば、実行されたとき、本明細書に記載の方法のいずれか１つ又は複数を実行するように構成されたコンピュータソフトウェアが提供される。

本発明の更なる態様によれば、プロセッサによって実行されたとき、本明細書に記載の方法のいずれか１つ又は複数の実行を引き起こすコンピュータ可読命令を備える非一時的なコンピュータ可読媒体が提供される。

本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の方法のうちのいずれか１つ又は複数を実行するように構成された制御システムが提供される。

本明細書に記載の１つ又は複数のコントローラは、速度及び／又は速度目標を示す情報を受信するための電気入力を有する少なくとも１つの電子プロセッサと、少なくとも１つの電子プロセッサに電気的に結合され、その中に格納された命令を有している少なくとも１つの電子メモリデバイスと、を集合的に備えていてよく、少なくとも１つの電子プロセッサは、少なくとも１つのメモリデバイスにアクセスし、その上で命令を実行して、制御システムに、情報に応じて電気牽引モーターを制御させるように構成されている。

本発明の別の態様によれば、車両の電気牽引モーター及び／又はエンジンを制御するための制御システムが提供され、この制御システムは１つ又は複数のコントローラを備え、制御システムは、ラッシュクロス保護比率リミッターに依存して、速度目標に向けて速度を変更するために電気牽引モーター及び／又はエンジンから要求されるトルクの変化比率を制限し、速度が速度目標に到達する前の制限の解除時に、速度目標に向けて速度を変更するために電動牽引モーターから要求されるトルクの初期増加を抑制（すなわち低減又は防止）するように構成されている。一例では、速度目標は、エンジンアイドル速度目標であり得る。

本出願の範囲内で、先の段落、特許請求の範囲及び／又は以下の説明並びに図面に記載されている様々な態様、実施形態、実施例及び代替案、特にそれらの個々の特徴事項は、独立して又は任意の組み合わせで取り得ることが明示的に意図されている。すなわち、すべての実施形態及び／又は任意の実施形態の特徴事項は、そのような特徴事項が非互換でない限り、任意の方法及び／又は組み合わせで組み合わせることができる。出願人は、最初に提出した請求項を変更する権利、又はそれに応じて新しい請求項を提出する権利を留保する。これには、当初その方法で請求されていなくても、他の請求項に従属するように、及び／又は他の請求項の任意の特徴事項を組み込むように、最初に提出した任意の請求項を補正する権利が含まれる。

次に、本発明の１つ又は複数の実施形態を、例としてのみ、添付の図面を参照して説明する。

図１は、車両の一例を示す。 図２は、システムの一例を示す。 図３Ａは、制御システムの一例を示す。 図３Ｂは、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体の一例を示す。 図４は、方法の一例を示す。 図５は、速度コントローラの一例のブロック図を示す。 図６Ａは、車両速度軸及び時間軸を有するグラフの一例を示す。 図６Ｂは、トルク要求軸及び時間軸を有するグラフの一例を示す。

図１は、本発明の実施形態が実装され得る車両１０の一例を示している。必ずしもすべてではないがいくつかの例では、車両１０は乗用車両であり、乗用車又は車両とも呼ばれる。他の例では、本発明の実施形態は、産業用車両等の他の用途に関して実装され得る。

車両１０は、他の推進モードの中でも電気のみの推進モードを有するハイブリッド電気車両（ＨＥＶ）であり得る。ＨＥＶは、パラレルＨＥＶとして動作するように構成され得る。パラレルＨＥＶは、エンジンと少なくとも１つの車両ホイールとの間のトルク経路、及び電気牽引モーターと少なくとも１つの車両ホイールとの間のトルク経路を備える。トルク経路は、クラッチ等のトルク経路コネクタによって切断可能であり得る。パラレルＨＥＶはシリーズＨＥＶとは異なる。これは、シリーズＨＥＶでは、エンジンの目的が電気エネルギーを生成することであり、エンジンと車両ホイールとの間にトルク経路がないためである。

図２は、パラレルＨＥＶ１０のシステム２０を示している。システム２０は、少なくとも部分的に、ＨＥＶのパワートレインを定義する。

システム２０は、制御システム２０８を備える。制御システム２０８は、１つ又は複数のコントローラを備える。制御システム２０８は、ハイブリッドパワートレイン制御モジュール、エンジン制御ユニット、トランスミッション制御ユニット、牽引バッテリー管理システム、及び／又は同様のものの１つ又は複数を備えていてよい。

システム２０は、エンジン２０２を備える。エンジン２０２は、燃焼機関である。図示のエンジン２０２は、内燃機関である。図示のエンジン２０２は、３つの燃焼室を備えるが、他の例では、異なる数の燃焼室が設けられていてよい。

エンジン２０２は、制御システム２０８がエンジン２０２の出力トルクを制御できるように、制御システム２０８に動作可能に結合されている。エンジン２０２の出力トルクは、エンジン２０２のタイプに応じて、空燃比、スパークタイミング、ポペットバルブリフト、ポペットバルブタイミング、スロットル開度、燃料圧力、ターボチャージャーブースト圧力及び／又は同様のもののうちの１つ又は複数を制御することによって制御され得る。

システム２０は、エンジン２０２を始動するための任意選択のピニオンスターター２０６を備える。

システム２０は、エンジン２０２から出力トルクを受け取るための車両トランスミッション配置２０４を備える。車両トランスミッション配置２０４は、オートマチック車両トランスミッション又はセミオートマチック車両トランスミッションを備えていてよい。車両トランスミッション配置２０４は、エンジン２０２とギアトレインとの間に流体継手トルクコンバータ２１７を備える。

システム２０は、ギアトレインからの出力トルクを受け取るためのデファレンシャル（図示せず）を備えていてよい。デファレンシャルは、トランスアクスルとして車両トランスミッション配置２０４に統合されるか又は別個に設けられていてよい。

エンジン２０２は、トルク経路２２０を介して車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）に機械的に接続されているか又は接続可能である。トルク経路２２０は、エンジン２０２の出力から車両トランスミッション配置２０４に延び、次に車軸／駆動シャフトに延び、その次に車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）に延びる。車両オーバーラン及び／又は摩擦ブレーキの状況では、トルクは、車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）からエンジン２０２に流れる場合がある。車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）に向かうトルクの流れは正のトルクであり、車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）からのトルクの流れは負のトルクである。

図示された車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）は前輪を備え、車軸は前横方向車軸である。従って、システム２０は、エンジン２０２による前輪駆動用に構成される。別の例では、車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）は後輪を備える。図示された車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）は一対の車両ホイールであるが、他の例では異なる数の車両ホイールが設けられ得る。

図示のシステム２０では、ハイブリッド車両の構成要素のためのスペースを作るために、長手方向（中央）の駆動シャフトが設けられていない。従って、エンジン２０２は、後輪の第２セット（図では後輪ＲＬ，ＲＲ）に接続可能ではない。エンジン２０２は、スペースを節約するために横置きに取り付けられ得る。代替的な例では、エンジン２０２は、前輪及び後輪を駆動するように構成され得る。

クラッチ等のトルク経路コネクタ２１８は、車両トランスミッション配置２０４のベルハウジングの内側及び／又は外側に設けられている。クラッチ２１８は、エンジン２０２と車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）との間のトルク経路２２０を接続及び切断するように構成されている。システム２０は、ユーザーの介入なしにクラッチ２１８を自動的に作動させるように構成され得る。

システム２０は、第１電気牽引モーター２１６を備えている。第１電気牽引モーター２１６は、交流誘導モーター、又は永久磁石モーター、又は別のタイプのモーターであり得る。第１電気牽引モーター２１６は、クラッチ２１８のエンジン側に配置されている。

第１電気牽引モーター２１６は、ベルト又はチェーンを介してエンジン２０２に機械的に結合され得る。例えば、第１電気牽引モーター２１６は、ベルト一体型スタータージェネレーターであり得る。この図では、第１電気牽引モーター２１６は、エンジン２０２の車両トランスミッション端の反対側の、エンジン２０２のアクセサリー駆動端に配置されている。代替的な例では、第１電気牽引モーター２１６は、エンジン２０２の車両トランスミッション端に配置された、クランクシャフト一体型モータージェネレーターである。

第１電気牽引モーター２１６は、正のトルクを加えるように構成されるとともに、エンジン２０２のクランクシャフトに負のトルクを加えるように構成され、例えば、エンジン２０２の出力トルクを高める、停止中又は惰行中にエンジン２０２を非アクティブ化（停止）する、エンジン２０２をアクティブ化（始動）する、及び回生モードでの回生ブレーキ等の機能を提供する。ハイブリッド電気車両モードでは、エンジン２０２及び第１電気牽引モーター２１６は両方とも、出力トルクを高めるために正のトルクを同時に供給するように動作可能である。第１電気牽引モーター２１６は、持続的な電気のみの駆動ができなくてもよい。

しかしながら、エンジン２０２と車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）との間のトルク経路２２０が切断されたとき、第１電気牽引モーター２１６と車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）との間のトルク経路２２０も切断される。

図２は、電気のみの駆動を備える少なくとも電気車両モードを可能にするように構成された第２電気牽引モーター２１２を示している。必ずしもすべてではないがいくつかの例では、第２電気牽引モーター２１２の公称最大トルクは、第１電気牽引モーター２１６の公称最大トルクよりも大きい。

エンジン２０２と車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）との間のトルク経路２２０がクラッチ２１８によって切断された場合であっても、第２電気牽引モーター２１２が少なくとも１つの車両ホイールに接続されているので、車両１０は電気車両モードで駆動され得る。

図示の第２電気牽引モーター２１２は、図示の車両ホイールの第２セット（ＲＬ，ＲＲ）にトルクを提供するように構成されている。車両ホイールの第２セット（ＲＬ，ＲＲ）は、車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）とは異なる車両ホイールを備える。図示された車両ホイールの第２セット（ＲＬ，ＲＲ）は後輪を備え、第２電気牽引モーター２１２は後部横軸を介して後輪ＲＬ，ＲＲにトルクを提供するように動作可能である。従って、車両１０は、電気車両モードで駆動される後輪である。代替的な例では、車両ホイールの第２セットは、車両ホイールの第１セットのうちの少なくとも１つの車両ホイールを備える。

制御システム２０８は、寄生的なポンピングエネルギー損失を低減するために、電気車両モードにおいて、エンジン２０２と車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）との間のトルク経路２２０を切断するように構成され得る。例えば、クラッチ２１８が開かれ得る。図２の例では、これは、第１電気牽引モーター２１６も車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）から切り離されるだろうことを意味する。

第２電気牽引モーター２１２の別の恩恵は、中央の駆動シャフトがないにもかかわらず４輪駆動動作を可能にするために、第２電気牽引モーター２１２もハイブリッド電気車両モードで動作可能に構成されることができることである。

電気牽引モーター用の電力を貯蔵するために、システム２０は、牽引バッテリー２００を備える。牽引バッテリー２００は、電気牽引モーター等の電力ユーザーによって必要とされる公称電圧を提供する。電気牽引モーターが異なる電圧で動作する場合、電圧を変換するためにＤＣ－ＤＣコンバーター（図示せず）等が設けられ得る。

牽引バッテリー２００は、高電圧バッテリーであり得る。高電圧牽引バッテリーは、数十ボルトの公称電圧を提供するマイルドなＨＥＶの牽引バッテリーとは対照的に、数百ボルトの公称電圧を提供する。牽引バッテリー２００は、持続的な距離の電気のみの駆動をサポートするための電圧及び容量を有していてよい。牽引バッテリー２００は、範囲を最大化するために、数キロワット時の容量を有していてよい。容量は、数十キロワット時であってもよいし、１００キロワット時を超えていてもよい。

牽引バッテリー２００は１つの実体として示されているが、牽引バッテリー２００の機能は、車両１０上の異なる場所にある複数の小さな牽引バッテリーを使用して実装され得る。

いくつかの例では、第１電気牽引モーター２１６及び第２電気牽引モーター２１２は、同じ牽引バッテリー２００から電気エネルギーを受け取るように構成され得る。第１（マイルドな）電気牽引モーター２１６を大容量バッテリー（数十から数百キロワット時）とペアにすることによって、第１電気牽引モーター２１６は、短いバーストではなく、持続的な期間にわたって、本明細書に記載の方法の機能性を提供することができる場合がある。別の例では、電気牽引モーター２１２，２１６は、異なる牽引バッテリーとペアにされ得る。

最後に、図示のシステム２０は、インバータを含む。電気牽引モーターのそれぞれに１つずつ、２つのインバータ２１０，２１４が示されている。他の例では、１つのインバータ又は３つ以上のインバータが設けられ得る。

代替的な実施形態では、車両１０は、図２に示されている以外のものであり得る。

図３Ａは、制御システム２０８がどのように実装され得るかを示している。図３Ａの制御システム２０８は、コントローラ３００を示す。他の例では、制御システム２０８は、車両１０にオンボード及び／又はオフボードする複数のコントローラを備えていてよい。

図３Ａのコントローラ３００は、少なくとも１つの電子プロセッサ３０２と、電子プロセッサ３０２に電気的に結合され、その中に格納された命令３０６（例えばコンピュータプログラム）を有する少なくとも１つの電子メモリデバイス３０４とを含み、少なくとも１つの電子メモリデバイス３０４及び命令３０６は、少なくとも１つの電子プロセッサ３０２と共に、本明細書に記載の方法のいずれか１つ又は複数の実行を引き起こすように構成されている。

図３Ｂは、命令３０６（コンピュータソフトウェア）を備える非一時的なコンピュータ可読記憶媒体３０８を示している。

制御システム２０８は、設定値に向けて変数（トルク）を操作するためのコントローラ出力を提供するように構成されていてよい。設定値の例は、少なくとも１つのトルク目標である。少なくとも１つのトルク目標は、通常、運転者のトルク要求（例えばアクセルペダル踏み込み（accelerator pedal depression）、ＡＰＤ）、自律運転トルク要求、又はクルーズコントロールトルク要求等のトルク要求に基づいていてよい。少なくとも１つのトルク目標は、通常、トルク要求に比例していてよい。トルク目標は、エンジンの出力トルクを制御するためのエンジントルク目標を含んでいてよい。トルク目標は、電気牽引モーターの出力トルクを制御するための電気牽引モータートルク目標を含んでいてよい。

別の設定値の例は、速度目標である。速度目標は、エンジンアイドル速度目標、車両速度目標、又は電気牽引モーター速度目標等のエンジン速度目標を含んでいてよい。エンジンからのトルク及び／又は電気牽引モータートルクは、アイドリング、車両クリープ、クルーズコントロール、又はその他のシナリオで使用される速度目標に速度を一致させるように制御され得る。

図２のパワートレイン等のシステム２０は、複数のモードで動作可能であってよい。１つのモードでは、エンジン２０２が非アクティブ化され、エンジン２０２と車両ホイールの第１セット（ＦＬ，ＦＲ）との間のトルク経路２２０が切断される。そのモードは電気車両モードであり得る。別のモードでは、エンジン２０２が再びアクティブ化され、トルク経路２２０が再接続される。その別のモードは、ハイブリッド電気車両モード又はエンジンのみモードであり得る。

車両１０は、上記のモードの１つ又は複数でクリープするように構成されていてよい。電気車両モードでは、第２電気牽引モーター２１２は、疑似的な車両クリープ機能を実施してよい。疑似的な車両クリープは、車両速度目標に依存する場合がある。ハイブリッド電気車両モードでは、第２電気牽引モーター２１２及びエンジン２０２は、４輪駆動車両クリープを共に実施してよい。いくつかの例では、少なくとも部分的にエンジン速度を制御するために、第１電気牽引モーター２１６が使用されることがある。ハイブリッド電気車両モード又はエンジンのみのモードでは、トルクコンバータ２１７は、オートマチック車両トランスミッションがインギアであるときに、車両クリープを引き起こす場合がある。クリープ速度は、とりわけ、一定又は可変のエンジンアイドル速度目標に依存する。

車両１０がどのモードにあるか、又はどのモードが利用可能であるかに依存して、クリープ速度は、少なくとも部分的に、速度制御の何らかの形態に依存する。速度制御は、クリープ速度に影響を与えるエンジンアイドル速度コントローラ、又は疑似的な車両クリープのための車両クリープ速度コントローラに対応する場合がある。

図４は、制御システム２０８によって実施される、本発明の一態様による方法４００を示す。方法４００は、車両クリープ状況において、
ラッシュクロス保護比率リミッターに依存して、速度目標に向けて速度を変更するために電気牽引モーター（２１２又は２１６）から要求されるトルクの変化比率を制限すること（ブロック４０６）と、
速度が速度目標に到達する前の制限の解除時に、速度目標に向けて速度を変更するために電動牽引モーターから要求されるトルクの初期増加を抑制すること（ブロック４０８，４１０）と、
を備える。

ブロック４０２において、方法４００は、車両１０が車両クリープ条件にあるか、又は車両クリープ条件に入っているかを決定することを備える。車両クリープ条件の充足は、少なくとも、ゼロＡＰＤ等のしきい値を下回るＡＰＤを必要としてよい。車両クリープ条件の充足は、エンジン２０２と車両ホイールとの間のトルク経路２２０が接続されていることを必要としてよく（例えば、車両トランスミッション配置２０４がインギアであることをチェックし、及び／又はクラッチ２１８が閉じていることをチェックする）、及び／又は第２電気牽引モーター２１２と車両ホイールとの間のトルク経路が接続されていることを必要としてよい。車両クリープ条件の充足は、しきい値を下回る車両速度を必要としてよい。車両クリープ条件の充足は、ユーザーが車両クリープ機能を有効にしたか否かに依存してよい。

車両クリープ条件が充足されない場合、方法４００はブロック４０４で終了する。車両クリープ条件が充足された場合、制御システム２０８は、本明細書に記載の方法４００を実行するように構成された車両クリープ機能を実施する。

アクティブであるとき、車両クリープ機能は、制御システム２０８が速度コントローラとしてふるまうことを引き起こす。制御システム２０８は、速度目標（設定値）を入手する。エンジン２０２が車両クリープを提供している場合、速度目標は、エンジンアイドル速度目標であってよい。速度目標は、第２電気牽引モーター２１２を使用する疑似的なクリープ機能のための車両クリープ速度目標であってよい。制御システム２０８は、フィードバック速度と速度目標との間の差（速度誤差）を決定する。制御システム２０８は、速度誤差の関数としてトルク要求を出力する。この関数は、事前較正に基づいていてよい。

ある実装では、速度誤差はＰＩ／ＰＩＤコントローラを使用して処理される。速度誤差の現在値は、比例トルクの計算に使用される。速度誤差の過去値は、積分器トルクを計算するために蓄積される場合がある。速度誤差の変化比率は、微分トルクの計算に使用される。最終的なトルク要求は、比例トルク、積分トルク及び微分トルクの合計であってよく、トルクのそれぞれは異なる重み付けがされ得る。

車両クリープ条件の充足時に、方法４００はブロック４０６に進む。ブロック４０６は、トルク反転が発生したときにラッシュクロス保護比率リミッターを適用することを備える。ラッシュクロス保護比率リミッターは、例えばトルク要求の変化比率が所定の比率よりも高くならないことを確実にするために必要とされるトルク要求を飽和させること等によって、コントローラ出力（トルク要求）の変化比率を制限する。

関連するトルク経路のトルクが検出されたとき又は所定範囲内にあると予測されたときに、ラッシュクロス保護比率リミッターが適用（アクティブ化）され得る。その所定範囲の終点（endpoints）は負のトルク及び正のトルクであってよく、その結果、終点間でトルクのゼロクロスが発生する。

その範囲の終点は、設定時間が有意に増加するであろうため、速度コントローラが実質的に遅くなるほど広くされるべきではない。

ブロック４０８で、方法４００は、トルクが範囲外になると、ラッシュクロス保護比率リミッターを解除することを備える。速度が速度目標にまだ到達していない可能性があるため、制御システム２０８はトルク要求を出力し続ける場合がある。

ブロック４１０で、方法４００は、トルク要求の初期増加を抑制することを備える。これは、比率リミッターの解除後のトルク要求の最初の値が、そうでなければ、比率リミッターが適用されていた間のトルク要求の直前の値よりも大幅に高くなり、トルクショックが発生するかもしれないためである。図５、図６Ａ及び図６Ｂは、ＰＩＤコントローラの実装例によるブロック４１０の効果を示す。

図５は、方法４００を実施するＰＩ／ＰＩＤ（比例、積分及び微分）速度コントローラ５００（微分ブロックは図示せず）のブロック図である。速度コントローラ５００は、上述の制御システム２０８の命令３０６の機能であり得る。上記で定義された速度誤差がコントローラ５００に入力される。

比例トルク重み付けブロック（Ｋｐ）５０６は、速度誤差に重み付けを行うとともに、速度誤差に比例する重み付けされた比例トルクを出力する。

積分器トルク重み付けブロック（Ｋｉ）５０２は、速度誤差に重み付けを行うとともに、重み付けされた誤差を積分器ブロック５０４に出力し、積分器ブロック５０４は、蓄積された速度誤差に基づいて、重み付けされた積分器トルクを計算する。積分器トルク重み付けブロック５０２及び比例トルク重み付けブロック５０６によって適用される重み付けゲインは、較正に基づいて、異なっていてよい。

加算ブロック５０８は、重み付けされた比例トルクと重み付けされた積分器トルクとの合計に基づいて、トルク要求を計算する。

ラッシュクロス保護比率リミッターブロック５１０は、トルク要求が所定範囲内にある場合、上述のようにトルク要求を飽和させる。

フィードバックブロック５１２は、方法４００のブロック４１０を実施し、比率リミッターブロック５１０の解除に続く最初の時間ステップに対応するトルク要求の最初の値に使用される。フィードバックブロック５１２は、以下に説明する２つのトルク要求を受信する。

第１に、フィードバックブロック５１２は、比率リミッターブロック５１０への入力のために加算ブロック５０８によって出力される（事前に制限された）トルク要求を受け取る。

第２に、フィードバックブロック５１２は、前の時間ステップでリミッターブロック５１０によって出力された制限された（最終的な）トルク要求を受信するか、又はリミッターブロック５１０がアクティブであった場合に、現在の時間ステップでリミッターブロック５１０によって出力されたであろうトルク要求を受信する。

フィードバックブロック５１２は、制限されたトルク要求から事前に制限されたトルク要求を減算する。フィードバックブロック５１２は、減算の結果を積分器ブロック５０４にフィードバックし、積分器ブロック５０４は、積分器トルクから結果を減算する。

この減算フィードバックにより、積分器トルクが減少する。実施に応じて、減少量により、最終的なトルク要求が、前の時間ステップの最終トルク要求と等しくなるか、又は比率リミッターブロック５１０が依然としてアクティブであった間の前の時間ステップの最終的なトルク要求と同じ勾配に置かれる。従って、フィードバックブロック５１２は、ラッシュクロス保護比率リミッターによって課せられた制限の解除時に、速度コントローラによって要求されるトルクの初期増加を抑制（低減又は防止）するものとして要約され得る。

減算フィードバックは、比率リミッターブロック５１０がアクティブであった間に発生した積分器トルクの上昇のほとんどをキャンセルする。前述のように、比率リミッターの副作用の１つは、高い積分器の上昇が発生することであり、減算フィードバックがなければ、比率リミッターが解除されるとすぐにトルク要求が即座に不連続になることがあった。減算フィードバックの結果、比率リミッターの解除後の最終的なトルク要求の初期値は、比率リミッターの勾配又はその付近で始まり、その次に積分器トルクが再び上昇するときにスムーズに増加する。

別の実装形態では、フィードバックブロック５１２による計算は、最終的なトルク要求のステップ／不連続が、フィードバックブロック５１２がなければ発生していただろうものよりも小さい限り、上記よりも少ない程度で積分器トルクを抑制（低減）するように修正され得る（後述の図６Ｂの６１４を参照）。ステップは１０Ｎｍ未満であってよい。

上記の例では、フィードバックブロック５１２は積分器トルクを減少させる。別の実施形態では、フィードバックブロック５１２の結果を比例トルク及び／又は微分トルクにフィードバックすることができるが、これは積分器トルクフィードバックよりも影響が少ない場合がある。さらなる変形では、フィードバックブロック５１２は、最終的なトルク要求の開ループ低減器に置き換えられてよい。

上記の例は、ＰＩ／ＰＩＤコントローラである。他の例では、トルクの初期増加を抑制する概念に別のコントローラアーキテクチャが適用されてよい。

図６Ａ及び６Ｂは、比較例による車両速度及び（最終的な）トルク要求のグラフを示す。比較例は、ラッシュクロス保護比率リミッターを有しない速度コントローラ（短破線６０２，６１２）、ラッシュクロス保護比率リミッターを有するが積分器トルクを低減するためのフィードバックがない速度コントローラ（長破線６０４，６１４）、図５に示されるようにラッシュクロス保護比率リミッター及びフィードバックを有する速度コントローラ（実線６０６，６１６）、を含む。

マークされた時間ｔ０とｔ１の間で、トルク要求はトルク反転（ラッシュクロス）に関連する範囲内にある。時間ｔ１とｔ２の間では、ラッシュクロス保護比率リミッターはアクティブではなく、速度は依然として速度目標に向けて増加している。時間ｔ２で、速度目標に到達する。

図６Ａは、ｘ軸の時間に対する、操作変数（車両速度）の大きさをｙ軸に示す。速度目標は、直線の破線６００でマークされている。

短破線６０２は、ラッシュクロス保護がないことにより、車両速度が最も急速に目標まで増加するが、バックラッシュが感じられる可能性があることを示している。

長破線６０４は、ラッシュクロス保護のみがあることにより、車両速度がトルク反転領域ｔ０－ｔ１を通じてゆっくりと増加するが、トルク要求の不連続性のために、制限が解除される時間ｔ１で勾配が急激に増加することを示している。勾配の変化は、車両乗員を妨害し、トルクショックを引き起こす可能性がある車両のジャークに対応する。曲線６０２よりも車両速度が速度目標に到達するのに少し時間がかかる。

実線６０６は、図５のＰＩ／ＰＩＤコントローラがあることにより、トルク反転を通して線６０４と同じ比率で車両速度が増加し、時間ｔ１でジャークがないことを示している。曲線６０２及び６０４よりも車両速度が速度目標に到達するのに僅かに長くかかる場合がある。

図６Ｂは、ｘ軸の時間に対するトルク要求の大きさをｙ軸に示す。時間軸は、図６Ａの時間軸と位置合わせされている。

短破線６１２は、速度線６０２に関連するトルクを示し、ラッシュクロス保護がないことにより、バックラッシュ及び対応するトルクショック／ジャークを引き起こす可能性があるトルク反転を通して、トルクが高い比率で増加することを示している。

長破線６１４は、速度線６０４に関連するトルクを示し、ラッシュクロス保護のみがあることにより、トルク反転を通してトルクがより低い比率で増加することを示している。比率リミッターの解除時に、積分器トルクの上昇の結果として、時間ｔ１でトルクの不連続が存在する。

図において、線６１４は、ラッシュクロス保護比率リミッターが、第１しきい値までの第１下側比率制限と、第１しきい値と第２上側しきい値との間の第２上側比率制限とを備えることも示す。これにより、コントローラの応答性とラッシュクロス性能との間の良好な妥協点が提供される。他の実施形態では、ラッシュクロス比率リミッターは、２つ以上の比率を含むことができ、又は１つの比率のみを含むことができる。

実線６１６は、速度線６０６に関連するトルクを示し、図５のＰＩ／ＰＩＤコントローラがあることにより、トルク反転を通してトルクが線６１４と同じ速度で増加し、時間ｔ１で不連続がないことを示す。制限を解除した後のトルクの初期増加の比率は、時間ｔ１の前に制限された比率よりも大きくなく、トルクの増加の比率はその後上昇することが許される。

本開示の目的のために、本明細書に記載のコントローラ３００は、１つ又は複数の電子プロセッサ３０２を有する制御ユニット又は計算装置をそれぞれ備えることができることを理解されたい。車両１０及び／又はそのシステムは、単一の制御ユニット又は電子コントローラを備えていてよく、また代替的に、コントローラの異なる機能は、異なる制御ユニット又はコントローラで具体化されるか又はホストされてよい。実行されたとき、本明細書に記載の制御テクニック（記載された方法を含む）を前述のコントローラ又は制御ユニットに実施させる命令のセットが提供され得る。命令のセットは、１つ又は複数の電子プロセッサに埋め込まれ得るか、また代替的に、命令のセットは、１つ又は複数の電子プロセッサによって実行されるソフトウェアとして提供され得る。例えば、１つ又は複数の電子プロセッサで実行されるソフトウェアにおいて第１コントローラが実装されてよく、１つ又は複数の電子プロセッサ（任意選択で第１コントローラと同じ１つ又は複数のプロセッサ）で実行されるソフトウェアにおいて１つ又は複数の他のコントローラが実装されてもよい。しかしながら、他の配置も有用であり、従って、本開示は、特定の配置に限定されるように意図されないことが理解されよう。いずれにせよ、上記の命令のセットは、限定はされないが、磁気記憶媒体（例えばフロッピーディスク）、光記憶媒体（例えばＣＤ－ＲＯＭ）、光磁気記憶媒体、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能なプログラマブルメモリ（例えばＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリー、又はそのような情報／指示を格納するための電気的又は他のタイプの媒体を含む、機械又は電子プロセッサ／計算装置によって読み取り可能な形式で情報を格納するための任意のメカニズムを備え得るコンピュータ可読記憶媒体（例えば非一時的なコンピュータ可読記憶媒体）に埋め込まれてよい。

本出願の範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な変更及び修正を行うことができることが理解されるであろう。

「発明の態様」として説明されている各節は、追加の機能が必要とされない、現在又は将来の独立クレームに適した自己完結型のステートメントである。

図４に示されるブロックは、コンピュータプログラム３０６におけるコードのセクション及び／又は方法におけるステップを表すことができる。ブロックに対する特定の順序の例示は、ブロックに関して必要とされるか又は好ましいとされる順序があることを必ずしも暗示するものではなく、ブロックの順序及び配置は変更されてよい。さらに、いくつかのステップを省略できる可能性もある。

本発明の実施形態は様々な例を参照して先の段落で説明されてきたが、請求された発明の範囲から逸脱することなく、与えられた例への修正が行われ得ることが理解されるべきである。例えば、これらの例は、クルーズコントロール等の他の非クリープ速度制御使用ケースに適用され得る。

前述の説明で説明されている特徴事項は、明示的に説明されている組み合わせ以外の組み合わせで使用され得る。

機能は特定の特徴事項を参照して説明されているが、それらの機能は、説明されているかどうかに関係なく、他の特徴事項によって実行されてよい。

特徴事項は特定の実施形態を参照して説明されてきたが、それらの特徴事項は、説明されているかどうかにかかわらず、他の実施形態に存在してもよい。

前述の明細書において、特に重要であると考えられる本発明のそれらの特徴事項に注意を引くように努めたが、出願人は、上で言及した及び／又は図面に示されている前述の特許性のある特徴事項又は特徴事項の組み合わせに関して、特に強調されているかどうかに拘わらず、保護を請求することを理解されるべきである。

Claims (16)

1. 車両の電気牽引モーターを制御するための制御システムであって、前記制御システムは１つ又は複数のコントローラを備え、前記制御システムは、
   ラッシュクロス保護比率リミッターに依存して、速度目標に向けて速度を変更するために前記電気牽引モーターから要求されるトルクの変化比率を制限し、
   前記速度が前記速度目標に到達する前の前記制限の解除時に、前記速度目標に向けて速度を変更するために前記電気牽引モーターから要求されるトルクの初期増加を抑制する、
   ように構成されている、制御システム。
2. 前記１つ又は複数のコントローラは、
   速度及び／又は前記速度目標を示す情報を受信するための電気入力を有する少なくとも１つの電子プロセッサと、
   前記少なくとも１つの電子プロセッサに電気的に結合され、その中に格納された命令を有している少なくとも１つの電子メモリデバイスと、
   を集合的に備え、
   前記少なくとも１つの電子プロセッサは、前記少なくとも１つのメモリデバイスにアクセスし、その上で前記命令を実行して、前記制御システムに、前記情報に応じて前記電気牽引モーターを制御させるように構成されている、
   請求項１に記載の制御システム。
3. 制御方式の積分器トルクを制御することによって、前記トルクの初期増加を抑制するように構成されている、請求項１又は２に記載の制御システム。
4. 前記積分器トルクを減少させて前記積分器トルクの上昇を少なくとも部分的にキャンセルすることによって、前記トルクの初期増加を抑制するように構成される、請求項３に記載の制御システム。
5. 前記ラッシュクロス保護比率リミッターの解除後に前記電気牽引モーターから要求される最初のトルクの前記積分器トルクが減少される、請求項４に記載の制御システム。
6. 前記積分器トルクは、前記制限の解除時に前記要求されるトルクのステップ変化を低減又は除去するように制御される、請求項３，４又は５に記載の制御システム。
7. 前記ステップ変化を低減させることは、１０Ｎｍ未満の大きさに前記ステップ変化を低減させることを備える、請求項６に記載の制御システム。
8. 比例トルク、積分器トルク及び任意選択の微分トルクを使用して、前記速度目標に向けて速度を変更するように、前記制限の解除後に前記電気牽引モーターから要求される前記トルクを制御するように構成されている、請求項１から７までのいずれか１項に記載の制御システム。
9. 前記制限の解除後及び前記初期増加の抑制後に、前記電気牽引モーターから要求されるトルクを前記制限された比率よりも大きな比率まで増加させることができるように構成された、請求項１から８までのいずれか１項に記載の制御システム。
10. 前記速度目標は、車両クリープ速度目標又は車両クリープに関連するエンジンアイドル速度目標である、請求項１から９までのいずれか１項に記載の制御システム。
11. エンジンは車両ホイールの第１セットに牽引トルクを提供するように動作可能であり、前記電気牽引モーターは車両ホイールの第２セットに牽引トルクを提供するように動作可能である、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の制御システム。
12. 前記車両ホイールの第１セットが前輪であり、かつ前記車両ホイールの第２セットが後輪であるか、又は前記車両ホイールの第１セットが後輪であり、かつ前記車両ホイールの第２セットが前輪である、請求項１１に記載の制御システム。
13. 前記電気牽引モーターは、エンジンアクセサリ駆動モータージェネレーター又はクランクシャフト一体型モータージェネレーターである、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の制御システム。
14. 請求項１から１３までのいずれか１項に記載の前記制御システム及び前記電気牽引モーターを備える車両。
15. 車両のエンジン及び電気牽引モーターを制御する方法であって、前記方法は、
    ラッシュクロス保護比率リミッターに依存して、速度目標に向けて速度を変更するために前記電気牽引モーターから要求されるトルクの変化比率を制限することと、
    前記速度が前記速度目標に到達する前の前記制限の解除時に、前記速度目標に向けて速度を変更するために前記電気牽引モーターから要求されるトルクの初期増加を抑制することと、
    を備える、方法。
16. 実行されたとき、請求項１５に記載の方法を実行するように構成されたコンピュータソフトウェア。

Images