(57)【要約】      （修正有）【課題】範囲を超える負荷状態でのＩＶＴを備えた車両の方向安定性を増すための装置を提供する。【解決手段】内燃機関８と、フリーホイーリングする操舵可能な前輪７と、被駆動後輪２６と、エンジンから後輪へトルクを伝達するための無断可変変速機（ＩＶＴ）１０と、検知されたパラメータの関数としてＩＶＴを制御し且つ後輪速度を命令するためにＩＶＴに速度コマンドを供給するための制御ユニット３０とを備えている車両のための車両駆動装置６を制御する方法。前輪の操舵角を検知するステップと、前輪速度を検知するステップと、後輪速度を検知するステップと、前輪速度と検知された操舵角との関数として推定補正車両速度を発生するステップと、推定補正車両速度と後輪速度との比較に応じて後輪（車両）速度を増すステップとを含んでいる。ＩＶＴは、ハイブリッド電気駆動装置によって実施化される。【選択図】図１
2007191141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、フリーホイーリングする操舵可能な前輪と、被駆動後輪と、エンジンから後輪へトルクを伝達するための無断可変変速機（ＩＶＴ）と、検知されたパラメータの関数としてＩＶＴを制御し且つ後輪速度を指令するためにＩＶＴに速度コマンドを供給するための制御ユニットとを備えている車両のための車両駆動装置を制御する方法であり、
前輪の操舵角を検知するステップと、
前輪速度を検知するステップと、
後輪速度を検知するステップと、
前記前輪速度の関数として推定車両速度を発生するステップと、
前記推定車両速度と前記検知された操舵角との関数として推定補正車両速度を発生するステップと、
前記推定補正車両速度と後輪速度との比較に応じて前記速度コマンドを増大させるステップとを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の車両駆動装置を制御する方法であり、
前記車両が、エンジンによって駆動される発電機と、当該発電機に接続された第一のインバータ／整流器と、当該第一のインバータ／整流器に接続されたバスと、当該バスに接続された第二のインバータ／整流器と、当該第二のインバータ／整流器の出力に接続され且つ前記後輪を駆動する牽引モーターとを含み、これらの構成要素が無段可変変速機を構成している方法。
【請求項３】
請求項１に記載の車両駆動装置を制御する方法であり、
前記推定車両速度ＶＳが、ＶＳ＝（Ｖ１＊｛２＊ＷＢ＊ｃｏｓ（α）＋ＫＳ＊ｓｉｎ（α）｝）÷｛ＷＢ＋｛［ＷＢ＊ｃｏｓ（α）＋ＫＳ＊ｓｉｎ（α）］２＋ＷＢ２ｓｉｎ（α）２｝１／２｝（ＲＲｆｒｏｎｔは前輪７の回転半径であり、ＷＢはトラクタのホイールベース（前輪と後輪との間の距離）であり、ＫＳは前輪のキングピン間の距離であり、αは左前輪の直進方向からの操舵角であり、正のαは左回転を示し、負のαは右回転を示している）によって決定される方法。
【請求項４】
請求項１に記載の車両駆動装置を制御する方法であり、
前記後輪速度が推定補正車両速度の臨界速度比（ここでは、０．９又は９０％が使用されている）未満であるときに前記速度コマンドが増大される方法。
【請求項５】
請求項１に記載の車両駆動装置を制御する方法であり、
前記車両速度の値２つの推定値が決定され、当該２つの推定値のうちの第一の推定値は、後輪駆動のギヤ比、後駆動モーター回転速度及び後タイヤの回転半径の関数として推定され、前記２つの推定値のうちの第二の推定値は、前輪速度、前輪回転半径及び前記操舵可能な前輪の操舵角の関数として推定される方法。
【請求項６】
内燃機関と、フリーホイーリングする操舵可能な前輪と、被駆動後輪と、エンジンから後輪へトルクを伝達するための無断可変変速機（ＩＶＴ）と、検知されたパラメータの関数としてＩＶＴを制御し且つ後輪速度を指令するためにＩＶＴに速度コマンドを供給するための制御ユニットとを備え、前記制御ユニットは、前輪速度を検知し、後輪速度を検知し、前記前輪速度が前記後輪速度よりも速い場合に前記速度コマンドを増大させるようになされた車両のための車両駆動装置を制御する方法であり、
前輪の操舵角を検知するステップと、
前記前輪速度と前記検知された操舵角との関数として推定補正車両速度を発生するステップと、
前記速度コマンドを、前記推定車両速度と後輪速度との比較の関数として増大させるステップとを含む方法。
【請求項７】
請求項６に記載の車両駆動装置を制御する方法であり、
前記速度コマンドは、前記後輪速度が前記推定補正車両速度の９０％未満であるときに増大されるようになされた方法。
【請求項８】
請求項６に記載の車両駆動装置を制御する方法であり、
前記推定車両速度の値が、後輪駆動のギヤ比、前輪速度、前輪の回転半径、後輪の回転半径、トラクタのホイールベース、トラクタのキングピン分離距離及び前記操舵可能な前輪の操舵角の関数として決定される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のための駆動装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の現在の生産用トラクタは、エンジンスピードと被駆動車輪の速度との間に無断可変比率を提供する可変変速機（ＩＶＴ）を含んでいる。このようなトラクタが重いトレーラを牽引しつつあり且つ坂を下るか又は減速しつつあるときは、トレーラからの負荷は、タイヤからの牽引力によって抵抗を受けるはずである。牽引力は車輪のスリップを生じ、車輪のスリップの大きな値は、方向制御又は操舵力を付与するタイヤの能力を減じる。車輪のスリップが増大するにつれて、タイヤは、操舵力を付与する能力を喪失し、従って、トラクタは方向安定性を喪失する。従って、このような範囲の超える負荷は方向安定性の喪失を惹き起こし得る。
【０００３】
ＩＶＴを備えた幾つかの現在の生産用トラクタにおける方向安定性の喪失を防止するために、後輪のスリップは、過剰なストリップが検知されたときに後輪速度を増すことによって制限される。
【０００４】
これを達成するために、前車軸の回転速度が検知され、この検知された速度が推定車両速度を計算するために使用される。前輪は、ハイウェイ速度でトレーラを牽引しているときにフリーホイーリングしており、従って、前タイヤのストリップは無視でき、前車軸速度は車両速度の良好な指示を提供する。同様に、第二の車両速度が後車軸速度から推定される。この第二の推定速度は、牽引力の発生によって生じる車輪のスリップによって影響を受ける。後輪のスリップは、後輪速度と前輪速度とに基づいて推定される速度比率を計算することによって演算される。一般的な操舵後輪駆動トラクタにおけるトラクタ車軸の幾何学的構造により、前輪速度は旋回するときに増大し、従って、前車軸駆動速度に対する後車軸駆動速度の比率は回転するときに減少し、前車軸速度が範囲の超える負荷によるタイヤのスリップを計算する際の真の車両速度を推定するために前車軸速度が使用される場合には、計算されるスリップは大きすぎ、車輪のスリップ制御アルゴリズムは過剰矯正となるであろう。
【０００５】
１９９６年１０月２２日に発行された米国特許第５，５６８，０２３号（特許文献１）及び２００２年１２月１０日に発行された米国特許第６，４９２，７８５号（特許文献２）に記載されているように、車両の電気駆動装置又はＡＣ電気牽引駆動装置が提案されて来た。このような電気駆動装置は、典型的には、インバータ／整流器に結合されたエンジン駆動の３−相電動モーター／発電機を含んでおり、前記インバータ／整流器は次いでＤＣバスに接続されている。バスはインバータ／整流器に給電し、インバータ／整流器は牽引モーター／発電機に電力を供給し、牽引モーター／発電機は車軸又は車輪を駆動する。インバータ／整流器は、ある周波数において、バス上のＤＣ電流を３−相ＡＣ電流に変換して車輪をオペレータによって指示される速度で駆動する。操舵応答ストリップ制限機能をこのような電気駆動装置に適用することは望ましい。
【特許文献１】米国特許第５，５６８，０２３号公報
【特許文献２】米国特許第６，４９２，７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、範囲の超える負荷状態でのＩＶＴを備えた車両の方向安定性を増すためのシステムを提供することである。
【０００７】
本発明の更に別の目的は、ハイブリッド電気駆動装置を備えた車両のためのこのようなシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの及びその他の目的は、本発明によって達成される。本発明は、内燃機関と、フリーホイーリングする操舵可能な前輪と、被駆動後輪と、エンジンから後輪へトルクを伝達するための無断可変変速機（ＩＶＴ）と、検知されたパラメータの関数としてＩＶＴを制御し且つ後輪速度を指令するためにＩＶＴに速度コマンドを供給するための制御ユニットとを備えている車両のための車両駆動装置を制御する方法である。この方法は、前輪の操舵角を検知するステップと、前輪速度を検知するステップと、後輪速度を検知するステップと、前輪速度と検知された操舵角との関数として推定補正車両速度を発生するステップと、推定補正車両速度と後輪速度との比較に応じて後輪（車両）速度を増すアルゴリズムを制御ユニットによって実行するステップとを含んでいる。車両駆動装置は、エンジンによって駆動される発電機と、第一のインバータ／整流器と、当該第一のインバータ／整流器に接続されたバスと、当該バスに接続された第二のインバータ／整流器と、前記第二のインバータ／整流器の出力に接続され且つ後輪を駆動する牽引モーターとを含んでいるのが好ましい。これらの構成要素は、無断可変変速機を形成している。推定される車輪のスリップ値は、前輪回転速度、前輪の回転半径、後輪回転速度、後輪の回転半径及び操舵可能な前輪の操舵角の関数として計算される。後輪回転速度は、測定されたモーター速度とモーターと後輪との間のギヤ減速の既知のギヤ比から直接測定するか又は計算することができる。後輪速度は補正された車両速度よりも遅い。これは、車両駆動装置が車両を減速させていることを示している。補正車両速度の臨界成分（ここでは、０．９又は９０％が使用されている）よりも小さい後輪速度は、スリップが幾つかの条件下でのレベルに近づきつつあることを示しており、得られる操舵力は、方向安定性を維持するには小さすぎることを示している。この場合には、アルゴリズムは、補正された推定車両速度の臨界成分（０．９又は９０％）となるように速度コマンドを増大させる。後輪のスリップを制限するこの方法は、ハイブリッド電気駆動装置を備えた車両に適しており、前輪操舵角の補正を組み入れることによって、スリップを判定するために使用される車両速度のより良い推定を採用している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照すると、車両駆動装置６は、後輪２６を駆動する無段可変変速機（ＩＶＴ）１０を駆動するディーゼル機関のような内燃機関を含んでいる。ＩＶＴ１０は、エンジン８によって駆動され且つインバータ／整流器１６に電力を供給する発電機１４を含んでいる。インバータ／整流器１６は、高圧ＤＣバス１８に電力を供給する。バス１８は、インバータ／整流器２０に電力を給送する。インバータ／整流器２０は、牽引モーター２２に電力を供給し、牽引モーター２２は、固定ギヤ比ＧＥＡＲを有している後車軸減速ユニット２４を介して後輪２６を駆動する。ユニット２２は、速度センサー２８を収容している。速度センサー２８はモーター速度信号を車両電気制御ユニットＥＣＵ３０に付与し、ＥＣＵ３０は、ギヤ比ＧＥＡＲをモーター速度に乗算することによって実際の後輪速度の値ＲＭＳを計算する。インバータ２０は、ＥＣＵ３０によって指令された速度でモーターを駆動するのに必要とされるモーター電流を発生する。
【００１０】
車両駆動装置６はまた、機械的な前輪駆動機構９によって駆動される操舵可能な前輪７を含んでいるのが好ましい。機械的前輪駆動機構９は、次いで、牽引モーター２２に結合されている機械的な前輪駆動クラッチ１１によって駆動される。
【００１１】
発電機１４は、３−相発電機であるのが好ましく且つ発電機／モーターとすることができ、インバータ／整流器１６は双方向とすることができる。モーター２２は、３−相電動モーターであるのが好ましく且つモーター／発電機とすることができ、インバータ／整流器２０は双方向である。
【００１２】
ＩＶＴ１０は、図示されているように電気駆動装置とすることができ又は公知の水圧式、油圧−機械式又は機械式ＩＶＴとすることができる。
【００１３】
速度コマンドレバー３２が車両ＥＣＵ３０に結合されている。駆動速度コマンドペダル３６も車両ＥＣＵ３０に結合されている。レバー３２とペダル３６とは、ゼロから時速５０キロまでの範囲のような所望の車両速度を設定するためにユーザーが使用することができる。前進−ニュートラル−後進（ＦＮＲ）方向制御ユニット４０が車両ＥＣＵ３０に結合されている。適切なレバー、ペダル及びＦＮＲ方向制御レバーユニットが現在知られており且つ油圧−機械式無段可変変速機を備えた製品ジョンディア７８２０及び７７２０において使用されている。ユニット３２、３６及び４０は、ＥＣＵ３０に各々の制御部材の位置を表す信号を付与するトランスジューサ（図示せず）を含んでいる。
【００１４】
クラッチ１１は、オペレータによって制御されるＭＦＷＤ制御レバー４２によって作動せしめられる。ＭＦＷＤスイッチ４４は、レバー４２に作動可能に結合されており且つＥＣＵ３０にＭＦＷＤ状態信号を供給する。前車軸回転速度センサー４６は、ＥＣＵ３０に前車軸回転速度信号ＦＷＳを供給する。モーター回転速度信号ＭｏｔＳｐｄは、速度センサー２８によって、インバータ２０を介してＥＣＵ３０に供給される。ＥＣＵ３０は、モーター速度ＭｏｔＳｐｄ、ギヤの減速ＧＥＡＲ及び後輪の回転半径ＲＲｅａｒの積として第二の推定速度を演算する。車両を加速するか又は減速するためのタイヤの力を生成する際の後タイヤの作用は車両のスリップを生じさせ、その結果、この第二の推定速度はタイヤの力の機能としては誤っている。例えば、車両を加速するタイヤの力は、実際の車両の速度よりも速い第二の推定速度を生じる。操舵角センサー４８は、ＥＣＵ３０に操舵角信号αを供給する。
【００１５】
ＥＣＵ３０は、図２によって表されているアルゴリズム１００を実行する。アルゴリズム１００は、ステップ１０２において開始し、ステップ１０２において、実際の後モーター速度ＲＭＳ、センサー４６からの実際の前車軸速度ＦＷＳ、操舵角センサー４８からの操舵角Ｓｔｅｅｒ−ａｎｇｌｅ、ＭＦＷＤスイッチ４４からの機械的前輪駆動状態信号並びに速度コマンドレバー４２、前車軸回転速度センサー４６及びエンジンスロットルから指令された速度信号Ｍｏｔ＿Ｓｐｄ＿Ｃｍｄを読み取る。
【００１６】
ステップ１０４は、ＭＦＷＤクラッチ１１がつながっているか又は前輪速度ＦＷＳが５ｋｐｈのような最小速度よりも遅い場合又はＦＮＲ方向制御レバーが前進方向にない場合に、ステップ１１４においてアルゴリズムの終了への制御を指示する。
【００１７】
ステップ１０６は、ステップ１０２における信号入力からの２つの推定速度を演算する。第一の推定速度Ｖ１は、センサー４６からの前車軸回転速度（ラジアン／秒の単位）と前輪の既知の回転半径との積Ｖ１＝ＦＷＳ＊ＲＲｆｒｏｎｔとして演算される。
【００１８】
前車軸がフリーホイーリングしており且つ操舵角がゼロ（前輪の特定の直進方向、ＭＦＷＤが係合されていない）である場合には、第一の推定速度は、車両速度の正しい推定値である。ステップ１０６は更に、ＶＳ＝（Ｖ１＊｛２＊ＷＢ＊ｃｏｓ（α）＋ＫＳ＊ｓｉｎ（α）｝）÷｛ＷＢ＋｛［ＷＢ＊ｃｏｓ（α）＋ＫＳ＊ｓｉｎ（α）］２＋ＷＢ２ｓｉｎ（α）２｝１／２｝のように操舵角の関数として第一の推定速度の調整値ＶＳを演算する。
【００１９】
式中、ＷＢはトラクタのホイールベース（前車軸と後車軸との間の距離）であり、ＫＳは前輪のキングピン間の距離であり、αは直進方向からの左前輪の操舵角である。正のαは左旋回を示しており、負のαは右旋回を示している。この式は、前輪のためのアッカーマンステアリング構造に基づいている。この結果、ＶＳは、通常は、車両対地速度に適合し且つ前輪７の操舵角の変動を補償するであろう。ＥＣＵ３０の計算処理上の制限により、前操舵角の関数としての前輪速度に対する補正は表索引によって得られる。第二の推定速度Ｖ２は、モーター回転速度ＲＭＳ、ギヤの減速ＧＥＡＲ及び後輪の回転半径ＲＲｅａｒの積としてＶ２＝ＲＭＳ＊ＲＲｅａｒ＊Ｇｅａｒとして演算される。
【００２０】
車両を加速又は減速するための力を生成する際の後タイヤの作用は車両のスリップを生じ、その結果、この第二の推定速度Ｖ２は、タイヤの力の機能が誤っている。例えば、車両を加速するタイヤの力は、実際の車両速度より速い第二の推定速度を生じ、車両を減速する力（及び範囲を超える負荷）は、実際の車両速度よりも遅い第二の推定速度を生じる。
【００２１】
次に、ステップ１０８は、Ｒａｔｉｏ＝（Ｖ２／ＶＳ）のような比率値Ｒａｔｉｏを演算する。従って、Ｒａｔｉｏの値は、車両対地速度に対する実際に検知された後輪速度の比を表し、従って、後輪２６のスリップの値を示すであろう。
【００２２】
次いで、ステップ１１０は、Ｒａｔｉｏを臨界速度比（ここでは０．９又は９０％が使用されている）と比較する。Ｒａｔｉｏが臨界速度比（０．９又は９０％）以上である場合には、ステップ１１０はアルゴリズムをステップ１１４へと進める。Ｒａｔｉｏｔが臨海速度比（０．９又は９０％）未満である場合には、ステップ１１０はアルゴリズムをステップ１１２へ進める。
【００２３】
ステップ１１２は、補正された車両速度ＶＳと臨界速度比（０．９又は９０％）との積として新しい後輪速度コマンドをＳｐｅｅｄ＿ｃｍｄ＝．９×ＶＳとして修正するか又は演算する。速度コマンドは後モーターに適用され、従って、後タイヤの回転半径ＲＲｅａｒと、モーター速度と後輪速度との間のギヤの減速Ｇｅａｒとの説明となるように、Ｍｏｔ＿Ｓｐｄ＿Ｃｍｄ＝．９＊ＶＳ／ＧＥＡＲ＊ＲＲｒｅａｒによって修正しなければならない。
【００２４】
アルゴリズムはステップ１１４において終了し、その後に、ＥＣＵ３０は、インバータ／整流器２０を介してモーター２２に新しく修正された後輪速度コマンドをモーター２２に適用し、その結果、後輪２６の速度は、ステップ１１２において演算された後輪速度コマンドに適合するであろう。
【００２５】
この結果、本発明は、旋回角度を測定することによって、前輪速度から推定された車両速度を補正する。後輪速度に基づく推定速度が（前輪の操舵角を考慮して）推定された車両対地速度の臨界速度比（０．９又は９０％）未満である場合には、アルゴリズムは、臨界速度比が維持されるようにモーター速度コマンドを増大させる。これは、後輪２６のスリップを減じ且つ範囲を超える負荷状態中の車両の制御を改良する。
【００２６】
上記のフローチャートの、デジタルコンピュータ又はマイクロプロセッサロプロセッサ内のフローチャートによって記述されたアルゴリズムを実行する標準的な言語への変換は、当業者にとって明らかであろう。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上、本発明を特定の実施形態と関連付けて説明したが、上記の説明を参考にすれば、多くの代替例、変形例及び変更例が当業者に明らかとなるであろう。例えば、本発明は、水圧式変速機及び機械式無段可変変速機を備えた車両に適用できる。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲に包含されるこのような変形例及び変更例の全てを包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明による車両電気駆動装置の簡素化された概略図である。
【図２】図２は、図１の制御装置の車両ＥＣＵによって実行されるアルゴリズムの論理フローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
６    車両駆動装置、    ７  前輪、
８  エンジン、
９  前輪駆動機構、
１０  無段可変変速機（ＩＶＴ）、
１１  前輪駆動クラッチ、
１４  発電機、          １６  インバータ／整流器、
１８  ＤＣバス、        ２０  インバータ／整流器、
２２  牽引モーター、
２４  後車軸減速ユニット、
２６  後輪、            ２８  速度センサー、
３０  車両電気制御ユニット（ＥＣＵ）、
３２  速度コマンドレバー、
３６  駆動速度コマンドペダル、
４０  前進−ニュートラル−後進（ＦＮＲ）方向制御ユニット、
４２  ＭＦＷＤ制御レバー、
４４  ＭＦＷＤスイッチ、
４６  前車軸回転速度センサー、
４８  操舵角センサー
【図１】
2007191141.tif 000003
【図２】
2007191141.tif 000004