(57)【要約】  本発明は、内燃エンジン（１）と少なくとも２つの電気機械（２、３）とを備え、電気変速機を有する無段変速トランスミッションの制御方法である。本制御方法は、内燃エンジン（１）の回転数の基準値（ＲＷｉｃｅ）と車輪トルク基準値（ＲＴｏ）とによって定義される、無段変速トランスミッションの瞬間的な動作ポイントを計算することに基づく。更に、内燃エンジン（１）のトルクが飽和する場合に、その飽和が解消されるように車輪トルク基準値（ＲＴｏ）を補正する。
2008525264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン（１）と、少なくとも２つの電気機械（２、３）とを備え、
前記内燃エンジン（１）の回転数の基準値（ＲＷｉｃｅ）と、車輪におけるトルクの基準値（ＲＴｏ）とによって定義される、無段変速トランスミッションの瞬間的な動作ポイントを計算することに基づく、電気変速機を有する前記無段変速トランスミッションの制御方法であって、
前記内燃エンジン（１）のトルクが飽和する場合に、前記飽和が解消されるように前記車輪トルク基準値（ＲＴｏ）を補正することを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記車輪トルク基準値（ＲＴｏ）は、前記内燃エンジン（１）および前記車輪との相互作用を考慮した前記無段変速トランスミッション全体の状態の推定値を含むベクトル（Ｘｆ）と、瞬間的なトルク飽和値（ＲＴｉｃｅ）との関数で補正されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記推定値ベクトル（Ｘｆ）は、前記内燃エンジン（１）の回転数の推定値（ＥＷｉｃｅ）、前記車輪のトルクの推定値（ＥＴｏ）、前記電気機械（２、３）の回転数の推定値（ＥＷｅ１およびＥＷｅ２）、ギアボックスの入力トルクの推定値（ＥＴｉ）、前記車輪の速度の推定値（ＥＷｗｈ）、前記内燃エンジン（１）の摩擦抵抗トルクの推定値（ＥＴｄｉｃｅ）、前記車輪の摩擦抵抗トルクの推定値（Ｅｔｒｅｓ）、のうちの少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項２に記載の制御方法。
【請求項４】
前記瞬間的なトルク飽和値（ＲＴｉｃｅ）は、しきい値（ＲＴｉｃｅ＿ｍａｘ）と比較されることを特徴とする請求項２または３に記載の制御方法。
【請求項５】
前記瞬間的なトルク飽和値（ＲＴｉｃｅ）がしきい値（ＲＴｉｃｅ＿ｍａｘ）より大きい場合、
前記車輪における出力が前記内燃エンジン（１）によって供給される出力より小さいかまたは等しくなるように、前記車輪のトルクの基準値（ＲＴｏ２）は、前記車輪トルク基準値（ＲＴｏ）から再計算されることを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
【請求項６】
前記車輪における前記出力は、各瞬間に再計算される合致利得Ｇ（＜１）と、前記内燃エンジン（１）によって供給される前記出力とを乗じることによって推定されることを特徴とする請求項５に記載の制御方法。
【請求項７】
計算される前記内燃エンジン（１）の最大出力は、前記内燃エンジン（１）が達成できる公称出力と、前記無段変速トランスミッションの摩擦抵抗によって消費される出力の推定値との差であることを特徴とする請求項６に記載の制御方法。
【請求項８】
前記車輪トルク基準値（ＲＴｏ２）の計算方法は、前記合致利得（Ｇ）を初期化するステップと、前記車輪と前記内燃エンジン（１）との間の出力バランスにおける式に従って、車輪トルク基準値（ＲＴｏ２）について、本来の意味での計算をするステップと、を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の制御方法。
【請求項９】
前記計算によってトルクの飽和が解消されない場合に、前記合致利得（Ｇ）は任意に選択されることを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
内燃エンジン（１）と、少なくとも２つの電気機械（２、３）とを備え、
車輪におけるトルク（Ｔｏ）と前記内燃エンジン（１）の回転数（Ｗｉｃｅ）とを調整する、電気変速機を有する無段変速トランスミッションの制御装置であって、
前記車輪における前記トルク（Ｔｏ）の基準値（ＲＴｏ）を補正することのできる内燃エンジントルク飽和防止ユニット（１１）を有することを特徴とする制御装置。
【請求項１１】
前記飽和防止ユニット（１１）は、補正された車輪トルク基準値（ＲＴｏ２）の命令信号を機械調整ユニット（８）に送信し、
前記機械調整ユニット（８）は、前記補正された車輪トルク基準値（ＲＴｏ２）と前記内燃エンジン（１）の回転数の基準値（ＲＷｉｃｅ）とから中間コマンド信号（ｖ１、ｖ２）を計算することを特徴とする請求項１１に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記電気機械（２、３）に対するコマンド（Ｕｏ１）と、前記内燃エンジン（１）のトルク飽和値（ＲＴｉｃｅ）と、を計算する機械分離ユニット（７）を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記無段変速トランスミッションの剛性に起因する振動を緩和させるため、前記コマンド（Ｕｏ１）の指令値に加算されるコマンド補正値（Ｕｍ）を供給するねじれ緩和ユニット（４）を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気変速機を有する無段変速トランスミッションの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の主題は、より具体的には、内燃エンジンおよび少なくとも２つの電気機械を含み、電気変速機を有する無段変速トランスミッションを制御する方法である。また、当該方法は、内燃エンジンの回転数の基準値と、車輪におけるトルクに関連する車輪トルク基準値とによって定義される、無段変速トランスミッションの瞬間的な動作ポイントを計算することに基づく方法である。
【０００３】
本発明は、内燃エンジンと、電気変速機を有する無段変速トランスミッションとを備えている車両であって、内燃エンジンと無段変速トランスミッションとの間に連結装置、クラッチ、コンバータのいずれも備えていないという特殊な特徴を持つ車両に適用される。
【０００４】
本発明の好ましい用途として、ただしこれに限定されないが、少なくとも２つの平行な動力伝達系統を備えており、一方の系統が、一定の減速比を有するドライブトレインを含んでおり、他方の系統が、２つの電気機械から成る無段階変速機を備える変速装置が挙げられる。
【０００５】
フランス特許第２，８２３，２８１号公報には、上述したタイプの変速装置であって、内燃エンジンなどの機械的な動力源に連結されている入力側機械式分配装置と、車両の車輪に連結されている出力側機械式分配装置とに、さまざまな系統が連結されている変速装置が開示されている。これらの入力側および出力側機械式分配装置は、遊星歯車装置であることが好ましいが、ただしこれは必須ではない。
【０００６】
このように、上記公報に記載されたトランスミッションは、エネルギバッファ要素（バッテリー）によって連結されている２つの電気機械を備えている。そして、これらの電気機械は、内燃エンジンと、車輪と、電気モーターとにそれぞれ連結されている４本の入力シャフトおよび出力シャフトを有するドライブトレインに組み込まれている。
【０００７】
この技術分野において一般的な配置構成では、トランスミッションの計算ユニットは、それぞれの駆動装置（２つの電気機械、場合によっては内燃エンジン）用の命令コマンドを作成する。そして、トランスミッションを、「高監視レベル」と呼ばれる計算モジュールによって決定される動作ポイントにすることが可能である。
【特許文献１】フランス特許第２，８２３，２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、トランスミッションの動作ポイントは、内燃エンジンの回転数の基準値と車輪トルク基準値によって定義することができる。この場合、それぞれの駆動装置用の命令コマンドを作成する計算ユニットは、性能仕様を遵守し、外乱および測定ノイズの影響を軽視できる特性を提供し、エネルギバッファ要素を正しく調整しなければならない。
【０００９】
特に、上記命令コマンドは、頻繁に起こる内燃エンジンのトルクの飽和に対応できる必要がある。この状況は、クランクシャフトに求められるトルクが最大許容トルクより大きいことを意味する。ところで、高負荷時、あるいは動作ポイントが正確に計算されない場合、計算された上記命令コマンドは、内燃エンジンのトルクを飽和させることもある。この状況が起こると、望ましい動作ポイントに達せず、運転者は不快に思う。
【００１０】
この飽和が計算されないと、制御装置の性能の低下を引き起こす。従って、内燃エンジンの回転数と車輪のトルクから車両の動きを予想して、トランスミッションの望ましい動作ポイントを再計算することを考慮しただけでは、内燃エンジンが常に高出力を供給できるものでない。また、内燃エンジンの出力には上限があるため、全ての内燃エンジンのトルクも上限がある。このような不安定な制御を安定させることを考慮に入れていないために、高負荷における性能が低下する。そして、車両の性能も制限される。
【００１１】
本発明は、内燃エンジンのトルクの飽和を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的のために、本発明は、内燃エンジンのトルクが飽和する場合に、内燃エンジンのトルクの飽和を防止するように車輪トルク基準値を補正することを提案する。
【００１３】
好ましくは、内燃エンジンと車輪の相互作用を考慮したトランスミッション全体の状態の推定値を含むベクトルと、瞬間的なトルク飽和値との関数で、車輪トルク基準値を補正する。
【００１４】
本発明の１つの実施形態によると、このベクトルは、内燃エンジンの回転数、車輪トルク、電気機械の回転数、ギアボックスの入力トルク、車輪速度、内燃エンジンの摩擦抵抗トルク、車輪の摩擦抵抗トルク、のうちの少なくとも１つの推定値を含んでいる。
【００１５】
本発明は、車輪トルク基準値を補正することのできる内燃エンジントルク飽和防止ユニットを有するトランスミッションの制御装置にも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の他の特徴および利点は、１つの実施形態について、添付の図面を参照しながら、以下の説明を読み進めることによって、明確に明らかになるであろう。なお、本実施形態は、本発明を制限するものでない。
−  図１は、本発明が適用される無段変速トランスミッションのブロック図である。
−  図２は、実施形態で配置された機械制御装置の構造を示す。
【００１７】
図１は、参照文献であるフランス特許第２，８２３，２８１号公報に記載されている、内燃エンジン１と車輪６との間で動力を伝達する２つの平行な動力伝達系統と電気変速機を有する無段変速トランスミッションを概略的に示している。主動力伝達系統は、固定の減速比を有するドライブトレインを含む。そして、パワーテイクオフ系統として知られる従動力伝達系統は、電気変速機を構成する２つの電気機械２および３を含んでいる。
【００１８】
この図には、後から説明するいくつかの物理量、すなわち、Ｔｉｃｅ、Ｔｉ、Ｗｉｃｅ、Ｔｅ１、Ｔｅ２、Ｗｅ１、Ｗｅ２、Ｔｏ、Ｗｗｈ、およびＴｒｅｓが示されている。
【００１９】
これらの物理量は、電気変速機を有する無段変速トランスミッションを備える動力装置の全体的な挙動を特徴付ける。そして、上記図に示されたこれらの物理量は、それぞれ以下のとおりである。
内燃エンジン１の物理量：
−  Ｔｉｃｅ：クランクシャフトにかかる内燃エンジントルク
−  Ｗｉｃｅ：内燃エンジン１の回転数
フライホイールの物理量：
−  Ｔｉ：ギアボックス入力トルク
−  Ｗｉ：フライホイール出力の回転数
パワーテイクオフ系統の物理量：
−  Ｔｅ１：第１の電気機械２におけるトルク
−  Ｗｅ１：第１の電気機械２における回転数
−  Ｔｅ２：第２の電気機械３におけるトルク
−  Ｗｅ２：第２の電気機械３における回転数
−  Ｕｃａｐａ：エネルギ蓄積要素の両端の電圧
ディファレンシャル装置の物理量：
−  Ｗｏ：ドライブトレイン出力の回転数
−  Ｔｏ：車輪６に伝達されるトルク、車輪トルク
車輪６の物理量：
−  Ｗｗｈ：車輪速度
上記無段変速トランスミッションは、図２に記載してある機械制御装置を備えている制御システムの制御下に置かれている。そして、上記機械制御装置は、目的すなわち車輪トルクＴｏおよび内燃エンジン１の回転数Ｗｉｃｅの調整を機械的に達成する。
【００２０】
エネルギを与える上記目的は、図示していないエネルギ制御ユニットを使用して、異なる経路を通じて確実に行われる。そして、上記エネルギ制御ユニットにおける、機械制御装置と相互に作用する唯一の出力信号を下記に示す。
−  Ｕｗ：Ｔｅ１、Ｔｅ２、Ｗｅ１、およびＷｅ２の関数として表されるエネルギコマンド
−  ＥＴｅ１：第１の電気機械２におけるトルクの推定値
−  ＥＴｅ２：第２の電気機械３におけるトルクの推定値
本発明に従って、上記機械制御装置は、さまざまな信号が関連付けられている５つのユニットまたはモジュール（図２にまとめて示してある）から構成されている。これらは、機械判定ユニット９と、機械調整ユニット８と、機械分離ユニット７と、ねじれ緩和ユニット４と、飽和防止ユニット１１によって構成されている。
【００２１】
機械判定ユニット９の機能は、他の機械制御ユニットにシステムの状態を知らせることである。これを行うため、機械判定ユニット９は、電気機械２および３の回転数Ｗｅ１およびＷｅ２の測定値とエネルギコマンドＵｗとを使用する。エネルギコマンドＵｗは、これらの電気機械２および３のそれぞれのトルク推定値ＥＴｅ１およびＥＴｅ２の関数として表される。機械判定ユニット９は、同様に、信号ＲＴｉｃｅも使用する。信号ＲＴｉｃｅは、機械分離ユニット７で発生し、内燃エンジン１の計算ユニットに送信される内燃エンジントルクＴｉｃｅの命令信号を表す。
【００２２】
機械判定ユニット９は、これらの測定値および信号から以下の数量を計算する。
・  ＥＷｉｃｅ：内燃エンジン１の回転数の推定値
・  ＥＴｏ：車輪トルク推定値
・  ＥＷｅ１、ＥＷｅ２：電気機械２、３の回転数の推定値
・  推定値ベクトルＸｆ：上記の推定値と、内燃エンジン１とギアボックスとの間で交換されるギアボックス入力トルクＴｉの推定値ＥＴｉと、車輪速度の推定値ＥＷｗｈと、内燃エンジン１の摩擦抵抗トルクの推定値ＥＴｄｉｃｅと、車輪６の摩擦抵抗トルクの推定値ＥＴｒｅｓと、を含んでいる。
【００２３】
最終的に、推定値ベクトルＸｆは以下の信号を合成する。
Ｘｆ＝［ＥＷｉｃｅ，ＥＷｗｈ，ＥＷｅ１，ＥＷｅ２，ＥＴｉ，ＥＴｏ，ＥＴｄｉｃｅ，ＥＴｒｅｓ］
本発明に従って、推定値ベクトルＸｆは、内燃エンジン１の回転数の推定値ＥＷｉｃｅ、車輪トルク推定値ＥＴｏ、電気機械２および３の回転数の推定値ＥＷｅ１およびＥＷｅ２、ギアボックス入力トルクＴｉの推定値ＥＴｉ、車輪速度の推定値ＥＷｗｈ、内燃エンジン１の摩擦抵抗トルクの推定値ＥＴｄｉｃｅ、車輪６の摩擦抵抗トルクの推定値ＥＴｒｅｓを少なくとも含んでいる。推定値ベクトルＸｆには、内燃エンジン１と車輪６との相互作用を考慮した上記無段変速トランスミッション全体の状態の推定値が含まれている。この推定値ベクトルＸｆは、他の機械制御ユニットに送られる。
【００２４】
動的なシステムについての公知の監視技術および公知の推定技術と、動力装置の動的な挙動についての一般的な数学モデルに基づいて、これらの推定値のすべてを計算することが可能となる。
【００２５】
機械調整ユニット８は、内燃エンジン１の回転数の基準値ＲＷｉｃｅと、車輪トルク基準値ＲＴｏまたはＲＴｏ２と、内燃エンジン１の回転数の推定値ＥＷｉｃｅと、車輪トルク推定値（ＥＴｏ）とから、以下のように２つの中間コマンド信号ｖ１およびｖ２を計算する。
・  信号ｖ１は、内燃エンジン１の回転数の基準値ＲＷｉｃｅと内燃エンジン１の回転数の推定値ＥＷｉｃｅから、調整器によって計算される。
・  信号ｖ２は、車輪トルク基準値ＲＴｏまたはＲＴｏ２と車輪トルク推定値ＥＴｏから、調整器によって計算される。
【００２６】
これら２つの調整器のパラメータは、機械調整ユニット８の調整パラメータである。そして、２つの調整器のパラメータは、物理量ＷｉｃｅおよびＴｏが上記基準値ＲＷｉｃｅおよびＲＴｏに追従する性能を決定する。
【００２７】
機械分離ユニット７は、中間コマンド信号ｖ１およびｖ２と、機械判定ユニット９において生成された推定値ベクトルＸｆから、コマンドＵｏ１および内燃エンジントルク基準値ＲＴｉｃｅを計算する。
【００２８】
ねじれ緩和ユニット４（ＵＡＭ）は、コマンドＵｏ１に加算されるコマンド補正値Ｕｍを計算する。コマンド補正値Ｕｍは、内燃エンジン１の回転数の基準値ＲＷｉｃｅと、車輪トルク基準値ＲＴｏまたはＲＴｏ２と、推定値ベクトルＸｆとに依存する。コマンド補正値Ｕｍは、剛性に起因する振動を緩和させるために用いられる。このコマンド補正値Ｕｍは、最終コマンドＵｏを得るために、機械分離ユニット７によって計算されるコマンドＵｏ１の指令値に加算される。コマンドＵｏ１は、電気的コマンドトルクＴｅ１およびＴｅ２に対する電気的なコマンドに変換される。
【００２９】
さらには、この機械制御装置は、内燃エンジントルクＴｉｃｅの飽和防止ユニット１１を備えている。そして、飽和防止ユニット１１は、内燃エンジントルクＴｉｃｅが飽和しないように、内燃エンジントルク基準値ＲＴｉｃｅおよび推定値ベクトルＸｆに基づいて、車輪トルク基準値ＲＴｏを補正する。飽和防止ユニット１１により、内燃エンジン１のトルクが飽和する場合、内燃エンジン１のトルクの飽和が解消するように、車輪トルク基準値ＲＴｏが補正される。
【００３０】
飽和防止ユニット１１は以下のように機能する。内燃エンジン１のトルクが飽和に達するとき、すなわち無段変速トランスミッションの現在の動作ポイントＲＷｉｃｅおよびＲＴｏによって要求される内燃エンジン出力が大きすぎるとき、内燃エンジントルク基準値ＲＴｉｃｅが飽和する。本発明に従って、飽和防止ユニット１１によって行われる手順は以下である。
−  飽和しきい値ＲＴｉｃｅ＿ｍａｘを用いて、内燃エンジントルクの飽和を検出する。
−  飽和していない場合（ＲＴｉｃｅ＜ＲＴｉｃｅ＿ｍａｘ）、車輪６に送られるトルクの基準値を車輪トルク基準値ＲＴｏ２に補正せず、現在の動作ポイントである車輪トルク基準値ＲＴｏのままにする。
−  飽和している場合（ＲＴｉｃｅ＞ＲＴｉｃｅ＿ｍａｘ）、無段変速トランスミッションの出力バランスに基づいて車輪トルク基準値ＲＴｏ２に補正する。内燃エンジン１と車輪６との相互作用を考慮した上記無段変速トランスミッション全体の状態の推定値を含む推定値ベクトルＸｆと、瞬間的なトルク飽和値ＲＴｉｃｅとの関数で、車輪トルク基準値（ＲＴｏ）を補正する。
【００３１】
このように、内燃エンジン１と車輪６との相互作用を考慮した上記無段変速トランスミッション全体の状態の推定値を含む推定値ベクトルＸｆと、瞬間的なトルク飽和値ＲＴｉｃｅとの関数で、車輪トルク基準値ＲＴｏを補正することができる。瞬間的なトルク飽和値ＲＴｉｃｅと、飽和しきい値ＲＴｉｃｅ＿ｍａｘとを比較する。
【００３２】
瞬間的なトルク飽和値ＲＴｉｃｅが飽和しきい値ＲＴｉｃｅ＿ｍａｘより大きい場合、内燃エンジン１によって供給される出力より車輪６における出力が小さいか等しくなるように、車輪トルク基準値ＲＴｏ２を車輪トルク基準値ＲＴｏから再計算する。
【００３３】
車輪６における出力を、各瞬間に再計算される合致利得Ｇ（＜１）と、内燃エンジン１によって供給される出力とを乗じることにより、機械判定ユニット９で推定することができる。すなわち、車輪６における出力＝合致利得Ｇ×内燃エンジン１における出力である。
【００３４】
車輪６における出力（トルク×速度）は、車輪トルク基準値ＲＴｏ２×ＥＷｗｈ（車輪速度の推定値）である。内燃エンジン１の最大出力は、［ＲＴｉｃｅ＿ｍａｘ×ＥＷｉｃｅ］−［ＥＴｄｉｃｅ×ＥＷｉｃｅ］である。内燃エンジン１の最大出力は、内燃エンジン１が達成できる公称出力と、上記無段変速トランスミッションの摩擦抵抗によって消費される出力の推定値との差を表す。従って、計算される内燃エンジン１の最大出力は、内燃エンジン１が達成できる公称出力と、上記無段変速トランスミッションの摩擦抵抗による出力の推定値との差である。
【００３５】
本発明に従って、上記飽和が検出されたとき、新しい車輪トルク基準値ＲＴｏ２を以下のように計算することができる。
−  例えば以下のような式に従って、合致利得Ｇを初期化する。
【００３６】
Ｇ＝０．９×ＥＷｗｈ×ＲＴｏ／（ＥＷｉｃｅ×ＲＴｉｃｅ＿ｍａｘ）
すなわち、合致利得Ｇは、車輪６の出力と内燃エンジン１の出力の比率で校正可能なパーセンテージを表す。
−  車輪６と内燃エンジン１との間の出力バランスにおける下記のような式に従って、車輪トルク基準値ＲＴｏ２について、本来の意味での計算をする。
【００３７】
ＲＴｏ２＝Ｇ×［（ＲＴｉｃｅ＿ｍａｘ×ＥＷｉｃｅ）−（ＥＴｄｉｃｅ×ＥＷｉｃｅ）］／ＥＷｗｈ
要約すると、車輪トルク基準値ＲＴｏ２の計算方法は、合致利得（Ｇ）を初期化するステップと、車輪６と内燃エンジン１との間の出力バランスにおける式に従って、車輪トルク基準値ＲＴｏ２について、本来の意味での計算をするステップとを含んでいる。
【００３８】
最後に、上述した計算によってトルクの飽和が解消されない場合、０．００１のような校正可能な小さな値を減らして、合致利得Ｇを適合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明が適用される無段変速トランスミッションのブロック図である。
【図２】実施形態で配置された機械制御装置の構造を示す。
【図１】
2008525264.tif 000003
【図２】
2008525264.tif 000004
【国際調査報告】
2008525264.tif 000005
2008525264.tif 000006
2008525264.tif 000007
2008525264.tif 000008