(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワートレインの駆動チェーンの状態を制御するための方法であって、少なくとも１つの原動力源並びに、トルク供給における一又は複数のエネルギー源との係合によって、また、車輪に対するそのトランスミッションレシオによって、それぞれの係合が複数の駆動チェーンの状態を画定する一組の結合機と減速機を備え、前記駆動チェーンの目標状態が、前記駆動チェーンの現在の状態と前記目標状態との間で利用可能な原動力の差分が正であるか負であるかに応じて、上昇中又は下降中としてリアルタイムでタイプ分けされることを特徴とする、方法。
【請求項２】
各状態において、最大原動力が、ギアレシオ、電気機械と内燃機関によってもたらされうる最大トルクに基づいて、並びにエンジン速度又は車両の速度に基づいて画定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】
前記目標状態の前記タイプ分けが、前記車両の運動速度に基づいて、リアルタイムで実行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４】
前記目標状態と前記現在の状態との間の原動力の前記差分が第１の較正された閾値を上回る場合には、前記目標状態は前記現在の状態と比較して上昇しているとみなされることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項５】
前記目標状態と前記現在の状態との間の原動力の前記差分が、第１の較正された閾値より小さい第２の較正された閾値を下回る場合には、前記目標状態は前記現在の状態と比較して下降しているとみなされることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項６】
前記差分が、前記第１の較正された閾値より小さい第２の較正された閾値を厳密に上回り、且つ前記第１の較正された閾値を厳密に下回っている場合には、これまで「下降中」の状態にあるとみなされていた目標状態は下降中の状態に留まり、これまで「上昇中」の状態にあるとみなされていた目標状態は上昇中の状態に留まることを特徴とする、請求項４又は５に記載の制御方法。
【請求項７】
前記目標状態の前記タイプ分けは、各目標状態が現在の状態として適合されることが可能であるように利用可能な原動力の最小レベルをリアルタイムで決定することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項８】
上昇中であるとタイプ分けされた目標状態に対応する最小の力のレベルが、下降中であるとタイプ分けされた目標状態に対応する最小の力のレベルを上回ることを特徴とする、請求項４に記載の制御方法。
【請求項９】
各々が前記車両の前記車輪に結合された二次シャフト上に少なくとも１つのダウンシフト用ピニオンギアを担持する２本の主要な同心シャフト、３つの位置、すなわち、内燃機関が電気機械を前記車輪に結合するキネマティックチェーンから分離される位置、前記内燃機関は、前記電気機械が付加されている又は付加されていない前記車輪をロングレシオで駆動する位置、更に、前記内燃機関と前記電気機械が前記車輪の方向にそれぞれのトルクを加算するように結合される位置を占めることができる第１の結合手段、並びに３つの位置、すなわち、１つのニュートラル位置と２つのレシオ係合位置（ショート及び中間）を占めることができる第２の係合手段を備え、電気モード、ハイブリッドモード、及び内燃機関モードで、前記パワートレインの前記駆動チェーンの種々の状態間で、すべてのスイッチの制御を可能にすることを特徴とするパワートレインのための、請求項１から８のいずれか一項に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド自動車のパワートレイン制御戦略の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標とする戦略は、駆動トレインの状態の変化を制御することによって、ハイブリッドパワートレイン（ＰＴ）の動作点を最適化することを狙った戦略である。
【０００３】
より正確には、本発明は、少なくとも１つの原動力源、並びに各係合がトルク供給時の一又は複数のエネルギー源との係合と、車輪に対するトランスミッションレシオとによって、アクセス可能な複数の駆動トレインの状態を画定する一組の連結機（ｃｏｕｐｌｅｒ）と減速機（ｒｅｄｕｃｅｒ）を備える、パワートレイン内の駆動トレインの状態を制御するための方法に関する。
【０００４】
本発明は好ましくは、少なくとも１つの内燃機関と電気式トラクションマシンを備え、ハイブリッドモード、熱モード又は電気動作モードなどの一又は複数の動作モードに対して幾つかのトランスミッションレシオを有するハイブリッド車両のＰＴに適用される。本発明はまた、電気式トラクションマシンを備えていない内燃機関ＰＴにも適用可能である。
【０００５】
ＰＴの駆動トレインの状態は、連結機と減速機の組み合わせによって画定され、当該車両の構造に固有のものである。
【０００６】
従来のギアボックスの場合、駆動トレインの状態は、減速機例えば第１ギアとの係合と、入力クラッチの遮断とによって画定される。ハイブリッド車両の場合、入力クラッチ（もしあれば）と減速機が関与しているだけでなく、特に後輪によって車両を推進する電気モーターも関与している。
【０００７】
ハイブリッドＰＴの場合、主な違いは以下のとおりである。
−内燃機関はもはや唯一の原動力源ではない。
−車輪に同じ動力を供給する場合でも、内燃機関によって供給される動力と電気式トラクションマシンによって供給される動力との間には、様々な組み合わせが可能である。
−想定される技術定義によっては、電気機械の動力はトランスミッションを経由して伝達されること、或いは伝達されないことがある。
−ＰＴの静的及び動的限界は、バッテリの充電状態に依存することがある。
−電気モード、すなわちＺＥＶ（ゼロエミッション車）は、セパレートレシオと同じ方法で、一又は複数の駆動トレインの状態を結合する。
【０００８】
米国特許第６，０６７，４９５号は、値が固定された表の中で自動ギアボックスにより利用可能なレシオを順位付けする方法を開示している。しかしながら、この方法ではギアボックスの駆動トレインの状態をリアルタイムで順位付けすることはできない。
【０００９】
厳密な内燃機関ＰＴ又は厳密な電気ＰＴでは、ダウンシフトは、ｎからｎ−１、例えば５速から４速へレシオを下げる単純な変更であり、アップシフトは、ｎからｎ＋１、例えば４速から５速への単純なレシオ変更である。ドライバーは、ダウンシフトを実行するとき、車両に対してより大きなトラクションを得ること、又はエンジンを抑制すること（ブレーキング又はアクセルペダルから足を離すこと）を求める。しかしながら、利用できるギアレシオと車輪のトルク源には種々の組み合わせが可能であるため、内燃機関自動車のギアレシオの単純な階層構造（例えば、レシオ１、２、３、４、５及び６）は、ハイブリッド自動車の駆動トレインの状態の順位付けには不十分である。
【００１０】
加えて、同じ動作点（速度、原動力）についても、音響現象は電力と燃焼力との間での配分に依存する。実際に、電気機械が単独で動作すると、ＰＴは２つのエンジン（内燃機関と電気エンジン）が同時に動作する場合よりも静かである。
【００１１】
最後に、ハイブリッド自動車の場合には、運転快適性はＰＴの性能に関係しているが、バッテリの充電状態に依存するようになる。バッテリが充電されていると、電気機械及び内燃機関によって供給される動力は同時に使用可能である。バッテリが放電された状態にあると、利用できる唯一のエネルギー源は内燃機関であるが、性能が低下する可能性もある。２つのエネルギー源の間での動力の配分は、エネルギー管理の規則によって決定され、バッテリの充電状態に応じて、内燃機関によって供給される動力と電気モーターによって供給される動力との間で配分が課される。これらの規則は、消費と汚染除去の要件を満たすために、具体的に実装される。
【００１２】
本発明の目的は、車両の音響レベル、運転快適性、燃費低減と汚染除去要件との間で求められている妥協点を最適化することを可能にする、車両の駆動トレインの状態の設定点を開発することである。
【００１３】
この目的と共に、本発明は、駆動トレインの現在の状態から目標とされる駆動トレインの状態が、現在の状態と各目標状態との間で利用可能な原動力の差分に基づいて、リアルタイムで順位付けされることを提示している。
【００１４】
最大原動力は好ましくは、ギアレシオ、電気機械及び内燃機関によって供給されうる最大トルク、並びにエンジン速度と車両の速度に基づいて、それぞれの状態において画定される。
【００１５】
本発明は、添付の図面を参照しつつ下記の非限定的な実施形態の説明を読むことで、より良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】駆動チェーンの「上昇中（ｒｉｓｉｎｇ）」の状態及び「回帰中（ｒｅｇｒｅｓｓｉｎｇ）」の状態を順位付けするために提示する戦略のフロー図である。
【図２】速度に基づいて、キネマティックチェーンの各状態に対して、車輪で利用可能な力を示している。
【００１７】
上に示したように、車輪のトルク源とトランスミッションレシオには種々の組み合わせが可能であるため、内燃機関自動車のギアボックスレシオに対して確立された駆動チェーンの順位付けは、ハイブリッドＰＴの場合には有効ではない。提示した戦略は、ＰＴで利用できる駆動チェーンの各状態で利用可能なすべてのトラクション力、並びに対応する車両の構造に基づいている。従来のトランスミッションと同様に、現在のレシオでのトラクション力を下回るトラクション力が車輪に与えられているときに、「上昇中」という用語がハイブリッドＰＴの目標状態に適用される。同様に、「回帰中」又は下降中という用語は、現在のレシオでのトラクション力を上回るトラクション力を車輪に与える目標駆動チェーンに適用される。
【００１８】
図１のフロー図は戦略を示している。第１のステップは、現在の状態で車輪の位置で利用可能なトラクション力と、目標として選択されたキネマティックチェーンの状態で車輪の位置で利用可能なトラクション力との間の差分の計算である。以下に３つの場合を示す。
−差分が第１の較正された閾値（「ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｒｉｓｉｎｇ」と呼ぶ）以上の場合、目標状態は現在の状態と比較して「上昇中の状態」にあるとみなされる。
−差分が第２の較正された閾値（「ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｒｅｇｒｅｓｓｉｎｇ」と呼ぶ）以下の場合、目標状態は現在の状態と比較して下降中又は「回帰中」の状態にあるとみなされる。
−差分が「ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｒｅｇｒｅｓｓｉｎｇ」を厳密に上回り、且つ「ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿ｒｉｓｉｎｇ」を厳密に下回る場合には、２つの評価は、
ａ．  目標状態が以前から「回帰中」の状態にあるとみなされた場合には、状態は「回帰中」に留まる
ｂ．  目標のキネマティックチェーンの状態が以前から「上昇中」の状態にあるとみなされた場合には、状態は「上昇中」に留まる
となることがある。
【００１９】
この戦略は、すべてのハイブリッド構造又は内燃機関構造に適用可能で、特に、国際公開ＷＯ２０１２／１３１２５９に記載されているように、各々が車両の車輪に結合された二次シャフト上に少なくとも１つのダウンシフト用ピニオンギアを担持する２本の主要な同心シャフトを備える、内燃機関と電気機械を含むハイブリッドトランスミッションに適用可能である。このトランスミッションは２つの結合手段を備える。第１のトランスミッションは、以下のようになる少なくとも３つの位置を占める。
−内燃機関は、電気機械を車輪に結合するキネマティックチェーンから分離されている。
−内燃機関は、電気機械が付加されている又は付加されていない車輪をロングレシオで駆動する。更に、
−内燃機関と電気機械は、車輪の方向にそれぞれのトルクを加算するように結合されている。
【００２０】
第２の結合手段もまた、３つの位置、すなわちニュートラルギア位置と２つのレシオ係合位置（ショート及び中間）を占める。
【００２１】
このトランスミッションは、車両の速度に基づいて、図２が示す利用可能な力（最大トラクション力Ｆｍａｘ  ｔｒｓ）の各々に対して、３つのレシオと７つのキネマティックチェーンの状態を有する。２つの第１レシオ、ショートレシオと中間レシオは、電気モードでアクセス可能である。これらは２つの状態「ＺＥＶ１」と「ＺＥＶ２」を画定する。第３レシオ、すなわちロングレシオは、内燃機関モードでアクセス可能である。これは状態「ＩＣＥ３」を画定する。４つのハイブリッド状態は、２つの結合手段の位置に基づいて入手可能である。第１のハイブリッド状態「ＨＹ１／１」では、２本のメインシャフトが結合され、トルクはショートレシオ全体にわたって低下する。第２のハイブリッド状態「ＨＹ２／２」では、２つのメインシャフトが結合され、トルクは中間レシオ全体にわたって低下する。第３のハイブリッド状態「ＨＹ３／１」では、２本の一次シャフトは分離され、内燃機関のトルクはロングレシオ全体にわたって低下し、電気モーターのトルクはショートレシオ全体にわたって低下する。また、第４のハイブリッド状態「ＨＹ３／２」では、２本の一次シャフトは分離され、内燃機関のトルクはロングレシオ全体にわたって低下し、電気モーターのトルクは中間レシオ全体にわたって低下する。これらの状態のそれぞれにおいて、最大の力は、関連するギアレシオ、電気機械及び内燃機関によって供給されうる最大トルク、並びにエンジン速度と車両の速度に基づいて画定される。目標状態は、利用可能な原動力の差分が正か負かに応じて、上昇中又は下降中として順位付けされる。以下の表は、車両の速度に応じて、現在の状態「ＨＹ３１」を基準にした駆動チェーンの目標状態の順位付けを説明するもので、前の状態が「ＨＹ３２」であったこと、また、この状態がこれまでは「上昇中」（ＨＹ３２  Ｒｉｓｉｎｇ）又は「下降中」（ＨＹ３２  ｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇ）であるとみなされていたことを仮定している。
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【００２２】
車両が３０ｋｍ／時で走行し、現在の状態ＨＹ３１が目標状態ＨＹ３２で利用可能な力よりも１０００Ｎ大きな力を有するとき、後者は、これまで上昇中であったが、上昇中（ａ）に留まる。
【００２３】
車両が５０ｋｍ／時で走行し、現在の状態ＨＹ３１が状態ＨＹ３２で利用可能な力よりも１０Ｎ小さい力を有するとき、その差分はヒステリシス現象（ｂ）を回避できるほど十分に大きくはないため、後者は上昇中のタイプに留まる。
【００２４】
車両が５５ｋｍ／時で走行し、現在の状態ＨＹ３１が状態ＨＹ３２で利用可能な力よりも２００Ｎ小さい力を有するとき、後者は回帰中のタイプ（ｃ）になる。
【００２５】
車両が７０ｋｍ／時で走行し、現在の状態ＨＹ３１が状態ＨＹ３２で利用可能な力よりも１５００Ｎ小さい力を有するとき、後者は回帰中のタイプ（ｄ）に留まる。
【００２６】
車両が４９ｋｍ／時で走行し、現在の状態ＨＹ３１が状態ＨＹ３２で利用可能な力よりも１０Ｎ大きい力を有するとき、この差分はヒステリシスが発現することなく状態を変えられるほど十分に大きくないため、後者は回帰中のタイプに留まる。
【００２７】
車両が４５ｋｍ／時で走行し、現在の状態ＨＹ３１が状態ＨＹ３２で利用可能な力よりも２００Ｎ大きい力を有するとき、後者は上昇中のタイプ（ｆ）になる。
【００２８】
この方法に従って、すべての目標状態の順位付けは、車両の移動速度に基づいて、また、現在の状態と各目標状態との間で利用可能な原動力の差分に基づいて、リアルタイムで実装される。
【００２９】
この順位付け又は目標状態（上述の例ではＨＹ３２）の「タイプ分け」は、最小レベル、すなわちこの目標状態によって現在のレシオとして採用されることが可能となるように満たされる「力の制約」をリアルタイムで画定することも可能にする。２つの制約レベルＣ１又はＣ２は、目標状態が「上昇中」又は「回帰中」であるかに応じて、この表で画定される。
【００３０】
上昇中のレシオ制約Ｃ１は、好ましくは回帰中のレシオ制約Ｃ２を上回る。Ｃ１とＣ２と間の距離の目的は、原動力設定点がわずかに上昇した場合に放棄されるリスクを冒す駆動チェーンを選択しないように、下降中のスイッチよりも上昇中のスイッチにより大きな動力を留保するように課すことにある。
【００３１】
目標状態ＨＹ３２で利用できる力が、要求される制約レベル（ＨＹ３２に対してＣ１又はＣ２）に満たない場合には、この状態を採用することはできない。（ａ）、（ｂ）及び（ｆ）の場合には、状態ＨＹ３２で利用できる力は、力の制約Ｃ１を上回っていなければならないが、（ｃ）、（ｄ）及び（ｆ）の場合には、状態ＨＹ３２が採用可能であるためには、この力が制約Ｃ２を上回っていれば十分である。
【００３２】
したがって、目標状態の順位付けは、各目標状態が現在の状態として採用されることが可能であるように利用可能な原動力の最小レベルをリアルタイムで決定する。上昇中の目標レシオに対する最小の力レベルは、下降中の目標レシオに対する最小の力レベルを上回る。
【００３３】
この表は、具体的な事例で、１つの特定の駆動チェーンの状態、ここではＨＹ３１から、別の状態ＨＹ３２への切り替えをどのように制御することが可能かを示している。提示した方法により、この順位付けは、状態ＩＣＥ  ３、ＺＥＶ１、ＺＥＶ２、ＨＹ１／１、ＨＹ２／２、ＨＹ３／１、ＨＹ３／２の間で起こりうるすべての変化に対して実行される。したがって、これらの状態間のスイッチはすべて制御されている。この順位付けは、駆動チェーンの最適状態について最終決定されたものである。
【００３４】
説明している例では、ＰＴは７つの駆動チェーン状態を有し、３つのトランスミッションレシオ全体にわたって、すなわち、電気モードでのショートレシオと中間レシオ、ハイブリッドモードでのショートレシオ、中間レシオ及びロングレシオ、並びに内燃機関モードでのロングレシオの３つに配分されている。この方法は、電気モード、ハイブリッドモード、及び内燃機関モードでの種々のチェーンの状態間で、すべてのスイッチを制御することを可能にする。
【００３５】
本方法は、特定された７つの状態を有するハイブリッドトランスミッションの具体的な事例での応用に基づいて説明されているが、一般的に、少なくとも１つの原動力源並びに、トルク供給における一又は複数のエネルギー源との係合によって、また、車輪に対するトランスミッションレシオによって、それぞれの係合が複数のアクセス可能なチェーン状態を画定する一組の結合機と減速機を備えるパワートレインの各駆動チェーンの状態を制御することを可能にする。
【００３６】
一般的に、本方法は、一又は複数のトランスミッションレシオと共に使用しうる一又は複数のエネルギー源を備えた任意のＰＴに適用可能で、これにより、電気、ハイブリッド及び内燃機関モードの間の幾つかの状態の間でスイッチを制御することを可能にする。
【００３７】
本方法は多数の利点を有する。まず第一に、車両のエネルギー消費と汚染除去を最適化することが可能である。ＰＴの充電は主として消費の低減によって実証されるため、実装される戦略は、そのエネルギー管理規則と有利にやりとりすることができる。本方法はまた、動作中に、バッテリの充電状態、及び所望の性能のレベルを変えることによって、車両の運転快適性を最適化することができる。
【図１】
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【図２】
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