(57)【要約】  本発明は、車両駆動ユニットの制御方法に関する。本制御方法では、車両駆動ユニットは少なくとも２つの個別のモータを有する。全瞬時トルク（１４）と許容可能全トルク（１０）との連続的な比較（１５）を行い、全瞬時トルク（１４）を少なくとも２つの個別のモータの個別瞬時トルク値（１１，１２）から計算し、許容可能全トルク（１０）を少なくとも２つの個別のモータの許容可能個別トルク値（７，８）から計算し、前記比較（１５）によって、該全瞬時トルク（１４）が該許容可能全トルク（１０）より大きい場合、エラー応答を開始する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動ユニットを制御する方法であって、
該車両駆動ユニットは少なくとも２つの個別のモータを有する形式の方法において、
全瞬時トルク（１４）と許容可能全トルク（１０）との連続的な比較（１５）を行い、
該全瞬時トルク（１４）を、該少なくとも２つの個別のモータの個別瞬時トルク値（１１，１２）から計算し、
該許容可能全トルク（１０）を、該少なくとも２つの個別のモータの許容可能個別瞬時トルク値（７，８）から計算し、
該比較（１５）によって、該全瞬時トルク（１４）が該許容可能全トルク（１０）より大きいことが判明した場合、エラー応答を開始することを特徴とする方法。
【請求項２】
車両の前記車両駆動ユニットは内燃機関と電動機とを有し、
前記全瞬時トルク（１４）を、該内燃機関の内燃機関瞬時トルク値（１９）と該電動機の電動機瞬時トルク値（２０）との和として計算し、
前記許容可能全トルク（１０）を、該内燃機関の内燃機関許容可能トルク値（２１）と該電動機の電動機許容可能トルク値（２２）との和として計算する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記電動機は、前記内燃機関のオートマチックスタートまたはスタート‐ストップ‐スタートのために使用される個別瞬時トルクを生成し、
前記電動機瞬時トルク（２０）を、前記車両の状態量から得るか、または、信号バスを介して該電動機の制御装置から得る、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記電動機は、前記内燃機関のブーストのための個別瞬時トルクを生成し、
前記電動機瞬時トルク（２０）を、前記車両の状態量から得るか、または、信号バスを介して該電動機の制御装置から得る、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記電動機は、前記内燃機関に対してスタータトルクを生成するスタータである、請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記スタータの個別瞬時トルク値を、全瞬時トルク（１４）の計算時にゼロにセットする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの個別瞬時トルク（１１，１２）を、それぞれ少なくとも、
測定された空気量値、ラムダセンサの測定値、測定された点火角度、燃圧および弁開放時間および弁閉鎖時間から選択された噴射パラメータからの逆算、または
電動機の電流、電圧および回転数の換算、または
クランクシャフトに設けられた少なくとも１つのトルクセンサ
のうち少なくとも１つによって求める、請求項１記載の方法。
【請求項８】
アクセルペダル信号と、走行アシストシステムによって生成されたトルクと、外部介入によって生成されたトルクと、損失トルクとから選択された少なくとも１つの量を考慮して、少なくとも１つの許容可能個別トルク値（７，８）を計算する、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記全瞬時トルク（１４）および許容可能全トルク（１０）の計算時に、負の個別瞬時トルク値（１１，１２）および負の許容可能個別トルク値（７，８）をゼロにセットするか、または正負符号付きで考慮する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法を実施するためのモータ制御装置において、
少なくとも２つのモータの個別瞬時トルク値を加算して前記全瞬時トルクを得るための手段と、
少なくとも２つのモータの許容可能個別トルク値を加算して前記許容可能全トルクを得るための手段と、
該全瞬時トルクと該許容可能全トルクとを比較する手段と、
該全瞬時トルクが該許容可能全トルクより大きい場合にエラー応答を開始するための手段
とを有することを特徴とする、モータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの個別のモータを有する車両駆動ユニットを制御する方法に関し、とりわけ、少なくとも１つの内燃機関と少なくとも１つの電動機とを有するハイブリッドドライブに関する。
【０００２】
従来技術
従来技術では（たとえばＤＥ１０３２００１７Ａ１から）、駆動ユニットを制御するための次のような制御装置、すなわち、該駆動ユニットの出力駆動トルクを制御または調整し、該駆動ユニットは自動車の内燃機関である制御装置が公知である。ここでは、自動車は通常、該自動車のドライバによって操作可能なドライバ要望受容装置を有し、とりわけ足操作可能なアクセルペダルを有し、これは、ドライバ要望受容装置のその時点の操作状態を表す出力信号を出力するように構成されている。制御ユニットがドライバ要望受容装置の出力信号を受け取り、受け取られた出力信号に対し、駆動ユニットの少なくとも１つの目標出力量、とりわけ目標出力トルクを対応づける。駆動ユニットは制御ユニットによって、該駆動ユニットから出力される瞬時出力量が目標出力量に近づくように駆動制御される。このような制御装置は通常の自動車モータでは、とりわけオットーエンジンおよびディーゼルエンジンでは種々の構成で公知となっており、たとえば電子式アクセルペダル（ＥＧＡＳ）を有するボッシュモータ制御システムが公知である。
【０００３】
さらに従来技術では、制御装置における誤動作を発見するために連続的なトルク監視を行うことが公知である。このトルク監視はとりわけ、自動車内の乗員および外部の道路使用者の保護に使用される。車両の不所望の加速を阻止しなければならない。連続的なトルク監視の中心は、モータによって形成された瞬時トルクと許容可能なトルクとの比較である。通常の場合、この瞬時トルクは許容可能トルクより小さい。瞬時トルクが許容可能トルクを上回る場合、モータ制御装置にエラーが存在し、安全な車両状態を引き起こすエラー応答が開始される。
【０００４】
モータ制御装置の監視は通常、３レベル監視コンセプトにしたがって行われる。この３レベル監視コンセプトの場合、モータ制御自体、とりわけ目標トルクの設定は、機能レベルと称される第１のレベルで行われる。第２のレベル（監視レベル）は、連続的なトルク監視部として構成される。このレベルではとりわけ、車両機能およびモータ機能に依存して許容可能なトルクが求められ、モータ瞬時トルクと比較される。レベル２は保全されるが、このことは面倒である（すべての変数の２重格納、周期的なＲＡＭテストおよびＲＯＭテスト、プログラムフロー監視、命令テスト）。レベル３はコンピュータ保全に使用される。
【０００５】
ＤＥ１０２１０６８４Ａ１は、車両の駆動ユニットのトルクを監視する方法に関する。監視すべきトルクを許容可能トルクと比較し、監視すべきトルクにしたがって許容可能トルクを追従調整し、監視すべきトルクが第１の所定値より大きく許容可能トルクから偏差する場合にエラーを検出する。このエラーは、操作エレメントの位置とりわけアクセルペダル位置が少なくとも第１の所定の時点から所定の公差領域内にある場合にのみ検出される。
【０００６】
ＤＥ１９７３９５６５Ａ１は、自動車の駆動ユニットのトルクを制御する方法に関する。この方法では、駆動ユニットのトルクを少なくともドライバ要望にしたがって設定し、駆動ユニットの瞬時トルクを求め、少なくともドライバ要望をベースにして、最大許容可能トルクを求める。ここでは、瞬時トルクが最大許容可能トルクを超えた場合にトルク低減および／またはトルク制限を行う。その際には、駆動ユニットのトルクが付加的な負荷によって上昇された少なくとも１つの運転状態を検出する。この少なくとも１つの運転状態時には、最大許容可能トルクを上昇する。とりわけこのことによって、低温の駆動ユニットによる運転時および／または負荷をかける負荷の運転時には、許容可能トルクを上昇する。
【０００７】
ＤＥ１９７４８３５５Ａ１は、車両の駆動ユニットを制御する次のような方法、すなわち、駆動ユニットのトルクが、ドライバによって操作可能な操作エレメントの位置から導出されたドライバ要望トルクに依存して、かつ、トルクのドライバ設定に対して択一的または付加的にトルクに影響する少なくとも１つの外部機能によって設定された少なくとも１つの目標トルクにも依存する手法を対象とする。最大許容可能トルクを設定し、この最大許容可能トルクを超える場合には、適切な瞬時値によってトルクの低減を行う。最大許容可能トルクを少なくとも操作エレメントの位置に依存して形成し、操作エレメント位置に依存する許容可能トルクより少なくとも１つの外部機能の目標トルクが大きい場合、最大許容可能トルクをこの目標トルクに依存して形成する。この外部機能はたとえば、ドライバ要望よりトルクを上昇する機能であり、たとえばモータ牽引トルク制御部または走行速度制御部等である。
【０００８】
従来技術から公知である上記のトルク監視方法は、容易にハイブリッド車両に転用することができない。ハイブリッド車両では、内燃機関の他に少なくとも１つの別のトルク源（モータ）も使用される。大抵の場合、これは電気駆動装置である。
【０００９】
モータ制御部では、ドライバによって要求された所望トルクを、存在するトルク源（少なくとも２つのモータ）に分配しなければならない。この所望トルクは、たとえばアクセルペダルの操作によって設定される。このことは、数多くの周辺変数に依存して、とりわけすべてのトルク源に対する使用上有利な運転点を設定することを目的として行われる。このような手法は、たとえばＤＥ１０２０２５３１Ａ１に記載されている。
【００１０】
しかし、これまで従来技術では、内燃機関の他に付加的に車両の駆動系に１つまたは複数の電動機を有するこのようなハイブリッドドライブの特別な要求を取り上げるトルク監視コンセプトは提供されなかった。駆動系に接続された付加的な電動機は、駆動電流が過度に高い場合、ちょうど「通しの」内燃機関のように不所望の車両加速を引き起こすことがあるので、この電動機も連続的なトルク監視を必要とする。
【００１１】
発明の利点
本発明で提案される車両駆動ユニットの制御方法は、従来技術から公知の方法の欠点を回避する。とりわけ本発明による方法は、ハイブリッド車両のトルク調整のエラーを識別して解消し、これによってシステム全体のセーフティを向上することを可能にする。
【００１２】
本発明の思想は、車両駆動ユニットの少なくとも２つの個別のモータのトルクを含む全瞬時トルクと許容可能全トルクとによってトルク比較を行うことである。
【００１３】
こうすることによって有利には、少なくとも１つの付加的なトルク調整器を、とりわけ電動機をトルク比較の既存のコンセプトに組み込む簡単なコンセプトが提供される。ここでは、この付加的なトルクはトルク比較の両側で明示的に考慮される。こうすることにより、すべての車両構成に対して、たとえば電動機の付加的なトルクの非常に簡単かつ一般的に有効な処理が可能になる。
【００１４】
本発明による方法では、車両駆動ユニットは少なくとも２つの個別のモータまたはトルク源を有する。これらはたとえば、内燃機関および電動機であるか、または２つの電動機である。前記内燃機関は、とりわけオットーエンジンまたはディーゼルエンジンである。また、それより多くのモータを設けることもでき、たとえば２つより多くの電動機を設けることもできる。
【００１５】
本発明で計算される全瞬時トルクは、少なくとも２つの個別のモータの個別瞬時トルク値から計算され、とりわけ個別瞬時トルク値の加算によって計算される。各個別のモータの個別瞬時トルク値の検出は、本発明の有利な実施形態によれば、モータ量を逆算することによって行われる。オットーエンジンの場合、このような逆算に使用できるモータ量はたとえば、空気量の測定値、ラムダセンサの測定値および／または測定された点火角である。ディーゼルエンジンの場合、この逆算ではたとえば、燃圧および／または弁開放時間および／または弁閉鎖時間等の噴射パラメータを考慮することができる。電動機での逆算はたとえば、該電動機の電流および／または電圧および／または回転数の換算によって行われる。さらに本発明による方法では、少なくとも２つの個別のモータの個別瞬時トルクを、当業者に慣用されている別の任意の手法で求めることもでき、たとえばクランクシャフトに取り付けられた少なくとも１つのトルクセンサを使用して求めることができる。
【００１６】
本発明で計算される許容可能全トルクは、少なくとも２つの個別のモータの許容可能個別トルク値から計算され、たとえば許容可能個別トルク値の加算によって計算される。各個別のモータの許容可能個別トルク値は、本発明の有利な実施形態によれば、車両駆動ユニットのトルク制御またはトルク調整に介入する車両機能および／またはモータ機能を考慮して求められる。たとえば許容可能トルク値を求める場合に考慮すべき車両機能は、ドライバ要望機能、ドライバアシスト機能または外部介入機能である。ドライバ要望機能はたとえばアクセルペダル信号の形態で、許容可能個別トルク値を求めるのに入力される。場合によって考慮すべきドライバアシスト機能はたとえば、電子スタビリティプログラム（ＥＳＰ‐通常はＡＢＳ＋ＡＳＲ）、アンチブロックシステム（ＡＢＳ）、駆動スリップ制御部（ＡＳＲ）、走行速度制御部（ＦＧＲ）または車間制御部（ＡＣＣ‐Adaptive Cruise Control）である。場合によっては考慮すべき外部介入機能は、たとえば空調設備、電動式サンルーフまたはサーボモータ等の電気的負荷の妨害影響である。車両駆動ユニットのトルク制御部またはトルク調整部に介入するモータ機能、および、それぞれのモータの許容可能個別トルクの検出時に考慮されるモータ機能はたとえば、とりわけ摩擦またはジェネレータ損失に起因する回転数制限または損失トルクである。
【００１７】
これらの機能は、監視コンセプトのレベル２において冗長的な解釈による許容可能トルクの計算時に考慮される。レベル２は、レベル１の機能を再現する機能から成る。たとえばレベル１では、アクセルペダル角度およびモータ回転数に依存してドライバ要望トルクを形成する目的でアクセルペダルの解釈が行われる。レベル２には、それに対して冗長的なアクセルペダルの次のような解釈、すなわちここでも、アクセルペダルがレベル２のアクセルペダル角度とレベル２の回転数とから形成される解釈が行われる。まさにこの冗長性が、３レベルセーフティコンセプトによる保全のベースである。レベル１のトルク関連の機能はすべて、レベル２におけるこの冗長的機能を必要とする。
【００１８】
本発明による方法では、全瞬時トルクと許容可能全トルクとの比較によって、全瞬時トルクが許容可能全トルクより大きいことが判明した場合にエラー応答が開始される。このエラー応答はたとえば、車両駆動ユニットに含まれる少なくとも１つまたはすべてのモータの回転数制限される動作形式を開始し、かつ／または、モータのうち少なくとも１つに対して設定された目標トルクを低減することである。さらに、少なくとも２つのモータのうち少なくとも１つを完全に遮断することもできる。このことを行うためにはたとえば、内燃機関の燃料供給を遮断する。
【００１９】
本発明による方法は、従来技術において公知であるように、３レベル監視コンセプトのレベル２（監視レベル）において実行される。
【００２０】
本発明はさらに、少なくとも２つの個別のモータを有する車両駆動ユニットを制御する本発明の方法を実施するためのモータ制御装置にも関する。本発明によるモータ制御装置は、
少なくとも２つのモータの個別瞬時トルク値を加算して全瞬時トルクを得るための手段と、
少なくとも２つのモータの許容可能個別トルク値を加算して許容可能全トルクを得るための手段と、
全瞬時トルクと許容可能全トルクとを比較する手段と、
全瞬時トルクが許容可能全トルクより大きい場合にエラー応答を開始するための手段
とを有する。
【００２１】
図面
以下で、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２２】
図１  従来技術による車両モータを制御する手法を示すフローチャートである。
【００２３】
図２  ２つのモータを有する車両駆動ユニットを制御する本発明の方法の１つの実施形態を示すフローチャートである。
【００２４】
実施例
図１に、従来技術に相応する手法が示されている。ここでは、車両モータの連続的なトルク監視、とりわけ、内燃機関の連続的なトルク監視を行う。
【００２５】
従来技術では、モータの瞬時トルク１と許容可能トルク２とが比較器３へ供給される。比較器３は、許容可能トルク２がモータの瞬時トルク１より小さいか否かを求める。プログラム点４がこのことを検査する。許容可能トルク２が瞬時トルク１より小さくない場合、モータ制御装置の動作が適正であると推定される５。許容可能トルク２が瞬時トルク１より小さい場合、動作がエラーを有すること６、ひいてはトルク設定がエラーを有することが制御装置によって識別され、エラー応答が開始される。
【００２６】
図２に、本発明に相応する方法が示されている。ここでは、２つの個別のモータを有する車両駆動ユニットの連続的なトルク監視を行う。
【００２７】
両モータはそれぞれ許容可能個別トルク値７，８を有する。本発明による方法ではこれら２つの許容可能個別トルク値７，８から、加算９によって許容可能全トルク１０が計算される。さらに、２つのモータはそれぞれ個別瞬時トルク値１１，１２を有する。本発明では、これら２つの個別瞬時トルク値１１，１２の加算１３によって、全瞬時トルク１４を計算する。比較器１５によって、許容可能全トルク１０が全瞬時トルク１４より小さいか否かを比較する。プログラム点１６がこのことを検査する。許容可能全トルク１０が全瞬時トルク１４より小さくない場合、モータ制御装置の動作が適正であること１７が推定される。許容可能全トルク１０が全瞬時トルクより小さい場合、動作がエラーを有すること１８、ひいてはトルク設定がエラーを有することが制御装置によって識別され、エラー応答が開始される。
【００２８】
本発明の１つの有利な実施形態では、車両の車両駆動ユニットは内燃機関と電動機とを有し、図２を参照すると、全瞬時トルク１４は内燃機関の瞬時トルク値１９と電動機の瞬時トルク値２０との和として計算され、許容可能全トルク１０は内燃機関の許容可能トルク値２１と電動機の許容可能トルク値２２との和として計算される。
【００２９】
本発明のこの有利な実施形態の１つの構成では、電動機は、内燃機関のオートマチックスタートまたはスタート‐ストップ‐スタートのために使用される個別瞬時トルクを生成する。このような構成では電動機瞬時トルク２０は、車両の状態量から得られるか、または、信号バスを介して電動機の制御装置から得られる。オートマチックスタートまたはスタート‐ストップ‐スタートを有する車両では、キー始動によるドライバの介入がなされることなく、始動はモータ制御装置からトリガされる。スタータの正の電気トルクは、トルクを上昇する外部介入を示す。その際には許容可能全トルク１０に、レベル１に対して冗長的にモータ監視コンセプトのレベル２において形成され車両状態に一義的に依存する許容可能なスタータトルク（許容可能な電動機トルク値２２）が入れられる。電動機２０の瞬時トルクは、ここではスタータのトルクであり、（内燃機関の瞬時トルク１９の場合の流れと同様に）レベル２の機能で車両状態からモデリングされるか、または、電動機のセルフセーフな制御装置によって信号バスを介して参照される。第２のケースでは、外部介入の冗長的な信号検出と同様にスタータトルクの冗長的な検出が必要である。レベル２‐監視機能の全体‐は、トルク比較に関連するすべての入力信号自体を検出する。レベル１‐非エラー時に有効である機能の全体‐でも同様の信号を検出するので、レベル２では信号の冗長的な検出を言及する。レベル２における信号の冗長的な検出は必要である。その理由は、レベル１における信号検出が適正に機能するとは保証されないからである。バスシステムによって冗長的に検出される信号の例に、ＭＳＲ介入（モータ制御装置に対するブレーキ制御装置によるトルクを上昇する介入）、トルクを上昇するトランスミッション介入、または、モータ制御部には組み込まれていない走行速度制御装置によるトルク要求（ＦＧＲ，ＧＲＡ，ＡＣＣ）がある。
【００３０】
内燃機関および電動機を有する本発明のこの有利な実施形態の別の構成では、電動機はブーストのための個別瞬時トルクを生成する。この構成では電動機瞬時トルク値２０は、車両の状態量から得られるか、または、電動機の制御装置から信号バスを介して得られる。走行モード時の電動機の正に作用するトルクは、ここではブーストと称される。許容可能ブーストトルク（電動機の許容可能トルク値２２）はモータ監視コンセプトのレベル２でモデリングされ、許容可能全トルク１０に格納される。上記のオートマチックスタートまたはスタート‐ストップ‐スタートに対するスタータ監視部の場合のように、電動機２０の瞬時トルクには、レベル２においてシミュレーションを行う手段、または、電動機の制御装置によって信号検出を行う手段と２つの手段が存在する。
【００３１】
電動機および内燃機関を有する本発明の図２に示された有利な実施形態の別の構成では、電動機は、内燃機関に対してスタータトルクを生成するスタータである。ここで最も簡単なケースではスタータの個別瞬時トルク値は、全瞬時トルク１４の計算時にゼロにセットされる。このようにして、従来技術による一般的なインタフェースを転用することができる。また、スタータ瞬時トルク（電動機瞬時トルク値２０）をモデリングし、スタータの許容可能トルク（電動機許容可能トルク２２）に対して調整することができる。
【００３２】
さらに本発明による方法では、全瞬時トルク１４および許容可能全トルク１０の計算時に、負の個別瞬時トルク値１１，１２および負の許容可能個別トルク値７，８をゼロにセットするか、または正負符号付きで考慮することもできる。
【００３３】
第１のケースでは、電動機許容可能トルクおよび電動機瞬時トルクにおいて電動機の正のトルクのみを処理する。モータ監視コンセプトのレベル２のトルク構造は従来技術に対してほとんど変化せず、とりわけ、電動機のジェネレータモードでの損失トルクの処理は変化しないままにされる。しかしそれに伴って、電動機トルクが負でありかつ過度に大きい場合、トルク比較が拡がる可能性がある。このことはエラー時に、車両応答の劣化に繋がる。
【００３４】
第２のケースでは、電動機許容可能トルクおよび電動機瞬時トルクの量を正負符号付きでトルク比較に入れる場合、トルク比較が拡がる可能性があるという欠点が回避される。その際には電動機許容可能トルクでは、モータ監視コンセプトのレベル２の許容可能トルク内で、負のジェネレータ損失トルクも正のブーストトルクもモデリングされる。電動機瞬時トルクでは、ジェネレータ／モータの正負符号付きの瞬時トルクが引き継がれる。この瞬時トルクは、トルク２の冗長的な計算でモデリングされるか、または、ジェネレータ／モータの外部制御装置によってバスを介して参照される。トルク監視の現在の標準と比較してさらに、推定するのが困難な損失トルクからジェネレータトルクを導き出し、クリティカルなポイントでの監視品質を改善できるという利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術による車両モータを制御する手法を示すフローチャートである。
【図２】２つのモータを有する車両駆動ユニットを制御する本発明の方法の１つの実施形態を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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