JP2017519675A - ハイブリッド自動車のドライバビリティモードを制御するためのシステム - Google Patents

Abstract

熱機関（６）および電気モータ（４）を備えたハイブリッド自動車（２）のドライバビリティモードを制御するためのシステム（１）は、自動車の運転条件の第１の測定手段（８）と、自動車のバッテリ（３）の充電レベルの第２の測定手段（９）と、熱機関（６）の第１の制御手段（１２）と、電気モータ（４）の第２の制御手段（１３）と、第１の作動信号（ＡＣＴ１）を熱機関（６）に、および第２の作動信号（ＡＣＴ２）を電気モータ（４）に、運転条件および充電レベル（ＭＥＳ２）の関数として、送ることができる計算手段（１１）とを含む。システムは、自動車の加熱システム（７）の動作に関する少なくとも１つの特性を測定するための第３の測定手段（１０）をさらに含む。第１の作動信号（ＡＣＴ１）および第２の作動信号（ＡＣＴ２）は、加熱システムの動作に関する特性からまとめられる。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド自動車、具体的には熱機関および電気推進エンジンを備えたハイブリッド自動車のドライバビリティモードの制御に関する。

従来の自動車は、一般に、熱機関から放出された熱を大量の加熱水に伝達するエアヒータを備えた加熱システムを備える。十分に加熱された水は、そのエネルギーを車室内の大気に伝達することによって伝える。

最近、たとえばバッテリから給電される熱機関および電気推進エンジンを含むハイブリッド車が知られている。また、これらの自動車は、ドライバビリティモードを制御するためのシステムを備えており、その機能は、２つのエンジンの一方および／または他方の起動を制御することである。また、ドライバビリティモードのいくつかの制御によって、発電機モードで電気推進エンジンを運転することが可能である。

従来、ドライバビリティモードを制御するためのシステムは、自動車の起動、巡航速度での移動、加速、減速および停止など、異なる運転状況に従って異なるドライバビリティモードを指定する。たとえば加速のとき、制御システムは、一般に、自動車のエンジンの両方を作動させ、電気推進エンジンは、熱機関の負担を軽減する。減速のとき、電気推進エンジンは、必然的に、エンジンブレーキとして、つまり自動車に対して制動作用を発揮しながら、自動車のバッテリを再充電するための発電機として作動する。

いくつかの自動車では、ドライバビリティモードの指定は、また、バッテリの充電のレベルによって決まる。実際には、バッテリが十分に充電された状態で、自動車が加速される場合、制御システムは、電気推進エンジンだけを起動すると決断することができる。その結果は、それほどでない燃料消費および汚染である。

それゆえ、加熱装置を備えたハイブリッド車では、熱機関の間欠的動作が、加熱水の温度を低下させることによって加熱動作を邪魔する恐れがある。この妨げは、運転手の快適さを減少させ、燃料消費を増加させることになる。

したがって、本発明の目的は、自動車の加熱システムの動作を邪魔しない、ハイブリッド自動車のドライバビリティモードを制御するためのシステムを提案することである。

第１の態様によれば、本発明の主題は、熱機関と電気推進エンジンを備えたハイブリッド自動車のドライバビリティモードを制御するためのシステムであって、このシステムは、
自動車の運転条件を測定するための第１の測定手段と、
自動車のバッテリの充電のレベルを測定するための第２の測定手段と、
熱機関を制御するための第１の制御手段と、
電気推進エンジンを制御するための第２の制御手段と、
熱機関のための第１の作動信号および電気推進エンジンのための第２の作動信号を、運転条件およびバッテリの充電のレベルの関数として発することが可能である計算手段とを含む。

さらにまた、制御システムは、自動車の加熱システムの動作に関する少なくとも１つの特性を測定するための第３の測定手段を含み、第１の作動信号および第２の作動信号は、加熱システムの動作に関する特性に基づき生成される。

このようにして、自動車のために最適なドライバビリティモードを決定するために、加熱システムの動作に関する特性を考慮することが可能である。その結果は、加熱システムの効率が増加することであり、それゆえエネルギーが節約され、運転手の快適さが増加する。

一実施形態によれば、運転条件を測定するための第１の測定手段は、運転のタイプ、旅程のタイプ、自動車の加速または制動、および自動車の停止など、運転パラメータを測定するためのセンサを含む。

また、自動車のバッテリの充電のレベルに関して、バッテリの充電のレベルからの、および充電の事前に定義された基準レベルからの偏差に関する第１の信号を計算することが可能である第１の比較器を計算手段が含むことを可能にすることができる。

一実施形態では、計算手段は、バッテリの充電のレベルのための第１の修正信号を、第１の比較器によって計算された第１の偏差信号の関数として発することが可能である第１の比例積分微分修正器を備える。

別の実施形態では、加熱システムの動作に関する特性が、自動車の加熱システムの水温である。

加熱水の温度は、加熱システムの効率を表すパラメータであり、それによって、加熱システムのより敏感な制御が可能になる。

また、自動車の加熱システムの水温に関して、加熱システムの動作に関する特性からの、および事前に定義された基準水温からの偏差に関する第２の信号を計算することが可能である第２の比較器を計算手段が含むことを可能にすることができる。

また、バッテリの充電のレベルのための第２の修正信号を、第２の比較器によって計算された第２の偏差信号の関数として発することが可能である第２の比例積分微分修正器を計算手段に備えることが可能である。

好ましい実施形態では、電気推進エンジンのための第２の作動信号は、発電機モードで自動車の電気推進エンジンを運転することを可能にする情報を含む。

別の実施形態では、作動信号の少なくとも１つが、対応するエンジンのトルクおよび／または回転速度を制御することを可能にする情報を含む。

別の態様によれば、本発明は、電気ハイブリッド自動車のドライバビリティモードを制御するための方法に関し、その方法は、運転条件の、およびバッテリの充電のレベルの測定の第１のフェーズと、熱機関のための第１の作動信号および電気推進エンジンのための第２の作動信号を、運転条件およびバッテリの充電のレベルの関数として計算する第２のフェーズとを含む。第１の測定フェーズでは、自動車の加熱システムの動作に関する少なくとも１つの特性が測定され、第１の作動信号および第２の作動信号は、加熱システムの動作に関する特性に基づき生成される。

本発明の他の目的、特徴および利点は、単なる非限定の例を構成し、添付図面を参照して与えられたいくつかの実施形態の次の記載を読むと明らかになるはずである。

本発明の実施形態によるドライバビリティモードを制御するためのシステムを含むハイブリッド自動車のブロック図である。 図１の実施形態の制御システムの図である。 本発明の実施形態によるドライバビリティモードを制御するための方法を表す図である。

図１に概略的に例示した自動車２は、ハイブリッド自動車である。自動車２は、ドライバビリティモードを制御するためのシステム１を備え、クラッチ５にリンクされる熱機関６および電気推進エンジン４を含む。自動車２は、電気推進エンジン４を給電するためのバッテリ３を含む。電気推進エンジン４は、さらに、発電機モードで作動することが可能である、つまりモータシャフトがクラッチによって駆動され、エンジンがバッテリを再充電する。自動車は、エアヒータ７ａを備えた加熱システム７をさらに含む。

これらの様々な構成要素の間のエネルギー伝達は、図１の矢印によって表わされている。バッテリ３は、電気エネルギーを電気推進エンジン４に送る。バッテリ３は、クラッチ５の機械エネルギーから電気推進エンジン４を介して再充電される。クラッチ５の機械エネルギーは、自動車が移動している場合、ホイールから生じ、または自動車が停止している場合、熱機関から生じることができる。また、熱機関６は、エアヒータ７ａによってエネルギーを加熱システム７に伝達する。最後に、電気推進エンジン４および熱機関６は、機械エネルギーをクラッチ５に伝達する。

制御システム１は、上述の構成要素のいくつかによって発せられる情報を収集する。具体的には、システム１は、自動車の運転条件に関する情報を伝える信号のセットを収集する。運転条件を測定する概念は、定義された瞬間において自動車の作動状況を決定するということを意味することを理解すべきである。この点で、自動車は、自動車の速度カウンタなど、運転条件を測定するための多くの手段と、加速装置およびブレーキペダルに対する圧力を測定するための手段と、係合されたギアを決定することが可能である検出器となどを含む。たとえば、制御システム１は、それぞれが自動車の加速についての、制動についての、および係合されたギアについての情報を含む信号Ｓ_ＡＣＣ、Ｓ_ＦＲ、Ｓ_Ｖを受信する。これらの信号は、たとえば自動車２が起動されている、加速している、巡航している、減速している、停止している、または他のそのようなフェーズにあるのかどうかを見出すために、収集される。すべてのこれらの信号は合成され、そして運転条件を測定するための手段によって測定された情報を集約する信号ＭＥＳ_１が発せられる。このように、制御システム１は、自動車の運転条件を検出することができ、それによって、どのエンジンを起動すべきかどうかを決定するための第１の基準が制御システムにもたらされる。

また、制御システム１は、バッテリ３から生じる、その充電のレベルに関する情報を含む信号ＭＥＳ_２を受信する。バッテリは、電気推進エンジン４が作動しているとき放電し、熱機関６が作動しているとき再充電される。したがって、バッテリ３の充電のレベルは、大幅に変化するように強いられ、信号ＭＥＳ_２の値は、制御システム１にとって第２の決断基準になる。

また、制御システム１は、自動車の加熱システム７のセンサによって発せられる信号を収集する。具体的には、自動車の加熱システムの動作に関する特性を決定するために、第３の測定手段が設けられる。これらの第３の手段は、たとえば、制御システム１に伝送される、自動車の加熱システム７の水温ＭＥＳ_３を測定するように構成されたセンサ１０を含む。この情報は、制御システムのための第３の決断基準を構成する。

さらに、制御システム１は、第１の作動信号ＡＣＴ_１および第２の作動信号ＡＣＴ_２を発することが可能である。第１の作動信号ＡＣＴ_１によって、熱機関６を起動する、または停止することを可能にする。第２の作動信号ＡＣＴ_２によって、電気推進エンジン４を起動する、または停止することを可能にする。

図２は、より詳細に制御システム１を示す。システム１が、図１に表された要素と協力することが可能である計算手段１１を含むということを具体的に見ることができる。

具体的には、計算手段１１は、自動車の運転条件を測定するために、第１の測定手段８と協力する。第１の測定手段８は、その機能が自動車の運転条件を決定することであって、さらに、第１の測定信号ＭＥＳ_１を発するために、受信された信号を解析することが可能である。

計算手段１１は、第２の測定手段９から生じた信号ＭＥＳ_２を受信する。この場合、第２の測定手段は、自動車のバッテリの充電のレベルのセンサである。

最後に、計算手段１１は、第３の測定手段１０によって発せられた加熱水温度の測定の信号ＭＥＳ_３を収集する。

自動車の熱機関６の第１の作動信号ＡＣＴ_１および自動車の電気推進エンジン４の第２の作動信号ＡＣＴ_２が、それぞれ、熱機関の第１の制御モジュール１２に、および電気推進エンジンの第２の制御モジュール１３に送られる。制御モジュール１２は、熱機関６の起動または停止の制御を可能にするハードウェアおよびソフトウェアの手段を含む。一方、第２の制御モジュール１３は、電気推進エンジン４を起動する、または停止することが可能である。さらにまた、第２の制御モジュール１３は、発電機モードで電気推進エンジンを作動させることが可能である。

計算手段１１は、比較器１４および第１のパラメータ化モジュール１５を含む。このモジュール１５は、自動車のバッテリ３の充電の基準レベルＮＣ_ＲＥＦをパラメータ化するために使用される。たとえば、バッテリが完全に枯渇した場合、熱機関だけを起動することができる。さらに、バッテリがフル充電された場合、バッテリはそれ以上充電させることができず、制動の結果として採取されたエネルギーが消散される。これらの極端な状況のそれぞれは、より著しい燃料消費および汚染物質排出に繋がる。したがって、これらの状況の１つになるリスクを最小にするために、自動車のバッテリの充電の実際のレベルをそのまわりに保たなければならない、最適な使用のための充電の基準レベルＮＣ_ＲＥＦが存在する。この充電の基準レベルは、第１のパラメータ化モジュール１５によって、前もってパラメータ化される。計算手段１１は、比較器１４によって、バッテリの充電のレベルと充電の基準レベルの間の偏差ε_ＮＣを計算する。

計算手段１１は、第１の比例積分微分（ＰＩＤ：ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）修正器１６を含む。修正器は、自動車のバッテリの充電のレベルのための第１の修正信号Ｓ_ＣＯＲ１を発するために、偏差信号ε_ＮＣを処理する。たとえば、修正器１６を閉ループの修正系中に組み込むことが可能になるはずである。

計算手段１１は、第２の比較器１７、第２のパラメータ化モジュール１８および第２の比例積分微分修正器１９を含む。第２のパラメータ化モジュール１８によって、基準水温値Ｔ_ＲＥＦを統合することを可能にする。これは、自動車の加熱システム７の最適な動作が存在する、加熱水の温度である。水温偏差信号ε_Ｔが比較器１７によって計算される。この信号は、自動車の水温のための第２の修正信号Ｓ_ＣＯＲ２を発する修正器１９に伝送される。

計算手段１１は、修正信号Ｓ_ＣＯＲ１およびＳ_ＣＯＲ２、さらにまた第１の測定信号ＭＥＳ_１を受信するコンピュータ２０をさらに含む。コンピュータ２０は、もっとも適切なドライバビリティモードに関する決断を行うために、これらの３つの信号を処理する。

たとえば、バッテリが半分充電されている状態における高加速のフェーズでは、コンピュータ２０は、一般に、熱機関および電気推進エンジンを一緒に運転するように決断する。次いで、コンピュータ２０は、作動信号ＡＣＴ_１およびＡＣＴ_２を、それぞれ第１の制御モジュール１２に、および第２の制御モジュール１３に送る。その結果は、両方のエンジンが起動されることになる。別の例では、バッテリがフルでなくて自動車が減速する場合、熱機関６を停止し、発電機モードで電気推進エンジン４を運転することが可能である。

作動信号ＡＣＴ_１およびＡＣＴ_２の少なくとも１つが、それに対応するエンジンの起動または停止についての情報に加えて、トルクおよび／または回転速度に関してエンジンを制御するために求められる情報を含む、別の実施形態を予想することができる。次いで、ドライバビリティモードをより正確に制御することを可能にする。そのような実施形態では、制御モジュール１２および１３は、作動信号ＡＣＴ_１およびＡＣＴ_２によってもたらされる命令に従って、自動車のエンジンのトルクおよび回転速度を制御することを可能にするハードウェアおよびソフトウェアの手段を含む。

図３は、本発明の１つの実装形態による、ハイブリッド車のドライバビリティモードを制御するための方法を示す。この例では、ハイブリッド車は、熱機関および電気推進エンジンを含む。

制御方法は、図１〜３で述べたような制御システムに基づき実施することができる。制御方法は、自動車が現在使用されているという条件で、いずれもの瞬間において実施することができる。

この方法は、自動車の運転条件に関するパラメータの測定の第１のステップＥ０１を含む。前述したように、運転条件は、自動車の可能な状況、たとえば自動車の起動、巡航速度での移動、加速、減速、停止の状況を意味するということを理解すべきである。この点で、加速度の、速度の、加速装置およびブレーキペダルに対する圧力の、係合されたギアさえの測定を実施することが特に可能になる。

この方法は、自動車のバッテリの充電のレベルの測定の第２のステップＥ０２を含む。

この方法は、自動車の加熱システムの動作に関するパラメータの測定の第３のステップＥ０３を含む。この場合、加熱システムの加熱水の温度であるパラメータが、測定される。

ステップＥ０１、Ｅ０２およびＥ０３は、第１の測定フェーズＰ０１を構成する。フェーズＰ０１は、自動車の加熱システムの動作に関する特性の測定のステップを含むことに特に留意されたい。

次いで、方法は、第２の計算フェーズＰ０２を含み、第２の計算フェーズＰ０２は、第１の測定フェーズＰ０１中で測定された信号からの２つの作動信号の生成の第４のステップＥ０４を含む。このステップの間、自動車の運転条件、バッテリの充電のレベルおよび加熱水の温度などの情報が、自動車のもっとも適切なドライバビリティモードを決定するために解析される。言い換えると、自動車がそのエンジンの一方および／または他方を起動すべきかどうかに関して決定が行われる。次いで、熱機関のための第１の作動信号ＡＣＴ_１および電気推進エンジンのための第２の作動信号ＡＣＴ_２が発せられる。第１の信号ＡＣＴ_１は、自動車の熱機関を起動する、および停止するという命令を伝え、一方第２の信号ＡＣＴ_２は、自動車の電気推進エンジンに関して同じ命令を伝える。さらにまた、第２の信号ＡＣＴ_２は、発電機モードで自動車の電気推進エンジンを運転することを可能にする。また、本発明の範囲を逸脱せずに、この第４のステップ中に生成される信号が、それぞれ、自動車の２つのエンジンのそれぞれのトルクおよび回転速度を制御することを可能にする情報を含む方法を予想することが可能である。

次いで、方法は、第１の試験ステップＥ０５を含む。このステップの間、自動車の熱機関の起動のための信号ＡＣＴ_１が解析される。信号ＡＣＴ_１は、信号ＡＣＴ_２と同様に、２つの値をもつことができ、すなわちイエスによって示される値が熱機関を起動することになり、ノーによって示される他の値が熱機関を停止することになることを思い出されるはずである。

信号ＡＣＴ_１の値がノーである場合、信号ＡＣＴ_２の値に関する第２の試験ステップＥ０６が実施される。この値がイエスである場合、その間、自動車の電気推進エンジンが起動され、熱機関が停止されるステップＥ０８が適用される。値がノーである場合、その間、自動車の両方のエンジンが停止されるステップＥ０９が適用される。

信号ＡＣＴ_１の値がイエスである場合、信号ＡＣＴ_２の値の解析に関する第３の試験ステップＥ０７が実施される。この値がイエスである場合、その間、自動車の両方のエンジンが起動されるステップＥ１０が適用される。値がノーである場合、その間、自動車の電気推進エンジンが停止され、熱機関が起動されるステップＥ１１が適用される。

ステップＥ０５、Ｅ０６、Ｅ０７、Ｅ０８、Ｅ０９、Ｅ１０およびＥ１１は、第３の制御フェーズＰ０３を構成する。

それゆえ、そのような方法によって、パラメータの、特に自動車の加熱システムの動作に関する特性の関数として、最適なドライバビリティモードを決定して実施することが可能である。その結果は、この加熱システムのより良い動作であり、したがって、運転手の快適さが増加され、エネルギーが節約される。

図１〜３を参照して述べた制御システムのような制御システムによって、自動車の加熱システムの動作に関する特性を考慮することによって最適なドライバビリティモードを決定するための手段が利用できる。

加熱水の温度センサを使用することによって、選択されたドライバビリティモードは、加熱システムの効率に関して特に関連するパラメータに適合する。

トルクおよび回転速度に関してエンジンの一方または他方を制御することを可能にする作動信号を使用することによって、ドライバビリティモードのさらにより洗練された制御が可能にされ、加熱システムの高められた効率が可能になる。

Claims (10)

1. 熱機関（６）と電気推進エンジン（４）を備えたハイブリッド自動車（２）のドライバビリティモードを制御するためのシステム（１）であって、
   前記自動車の運転条件を測定するための第１の測定手段（８）と、
   前記自動車のバッテリ（３）の充電のレベルを測定するための第２の測定手段（９）と、
   前記熱機関（６）を制御するための第１の制御手段（１２）と、
   前記電気推進エンジン（４）を制御するための第２の制御手段（１３）と、
   前記熱機関（６）のための第１の作動信号（ＡＣＴ_１）および前記電気推進エンジン（４）のための第２の作動信号（ＡＣＴ_２）を、前記運転条件および前記充電のレベルの関数として発することが可能である計算手段（１１）とを含むシステム（１）において、
   前記システムは、前記自動車の加熱システム（７）の動作に関する少なくとも１つの特性を測定するための第３の測定手段（１０）をさらに含み、
   前記第１の作動信号（ＡＣＴ_１）および前記第２の作動信号（ＡＣＴ_２）は、前記加熱システムの前記動作に関する前記特性に基づき生成されることを特徴とする、システム（１）。
2. 前記運転条件を測定するための前記第１の測定手段（８）は、運転のタイプ、旅程のタイプ、前記自動車の加速または制動、および前記自動車の停止など、運転パラメータを測定するためのセンサを含むことを特徴とする、請求項１に記載の制御システム。
3. 前記計算手段は、前記自動車の前記バッテリ（３）の前記充電のレベルに関して、前記充電のレベルからの、および充電の事前に定義された基準レベル（ＮＣ_ＲＥＦ）からの偏差（ε_ＮＣ）に関する第１の信号を計算することが可能である第１の比較器（１４）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の制御システム。
4. 前記計算手段は、前記バッテリの前記充電のレベルのための第１の修正信号（Ｓ_ＣＯＲ１）を、前記第１の比較器（１４）によって計算された前記第１の偏差信号（ε_ＮＣ）の関数として発することが可能である第１の比例積分微分修正器（１６）を含むことを特徴とする、請求項３に記載の制御システム。
5. 前記加熱システムの前記動作に関する前記特性は、前記自動車の前記加熱システム（７）の水温（ＭＥＳ_３）であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御システム。
6. 前記計算手段は、前記自動車の前記加熱システム（７）の前記水温に関して、前記加熱システムの前記水温からの、および事前に定義された基準水温（Ｔ_ＲＥＦ）からの偏差（ε_Ｔ）に関する第２の信号を計算することが可能である第２の比較器（１７）を含むことを特徴とする、請求項５に記載の制御システム。
7. 前記計算手段は、前記バッテリ（３）の前記充電のレベルのための第２の修正信号（Ｓ_ＣＯＲ２）を、前記第２の比較器（１７）によって計算された前記第２の偏差信号（ε_Ｔ）の関数として発することが可能である第２の比例積分微分修正器（１９）を含むことを特徴とする、請求項６に記載の制御システム。
8. 前記電気推進エンジンのための前記第２の作動信号（ＡＣＴ_２）は、発電機モードで前記自動車の前記電気推進エンジン（６）を運転することを可能にする情報を含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の制御システム。
9. 前記作動信号（ＡＣＴ_１、ＡＣＴ_２）の少なくとも１つが、対応するエンジン（４、６）のトルクおよび／または回転速度を制御することを可能にする情報を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の制御システム。
10. 電気ハイブリッド自動車のドライバビリティモードを制御するための方法であって、
    運転条件の、およびバッテリの充電のレベルの測定の第１のフェーズ（Ｐ０１）と、
    熱機関のための第１の作動信号および電気推進エンジンのための第２の作動信号を、前記運転条件および前記充電のレベルの関数として計算する第２のフェーズ（Ｐ０２）とを含む方法において、
    前記第１の測定フェーズ（Ｐ０１）では、前記自動車の加熱システムの動作に関する少なくとも１つの特性が測定され、
    前記第１の作動信号および前記第２の作動信号は、前記加熱システムの前記動作に関する前記特性に基づき生成されることを特徴とする、方法。

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