JP2000130206A - 自動車における最大出力可能駆動トルクの評価方法および装置 - Google Patents

自動車における最大出力可能駆動トルクの評価方法および装置

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JP2000130206A JP11299450A JP29945099A JP2000130206A JP 2000130206 A JP2000130206 A JP 2000130206A JP 11299450 A JP11299450 A JP 11299450A JP 29945099 A JP29945099 A JP 29945099A JP 2000130206 A JP2000130206 A JP 2000130206A
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torque
slip
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driving
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Rolf Maier-Landgrebe
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 最大出力可能駆動トルクの決定を最適化す
る。 【解決手段】 内燃機関の駆動ユニットが少なくとも１
つの運転状況において最大出力可能駆動トルクに対応し
て制御される内燃機関における最大出力可能駆動トルク
を評価するため、実際駆動トルクは、駆動車輪の平均車
輪滑りが所定の滑りしきい値を上昇駆動滑りの方向に通
過するとき、最大出力可能駆動トルクとしてセットされ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車における最大
出力可能駆動トルクの評価方法および装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】このような方法ないしこのような装置は
ドイツ特許公開第４４３０１８０号からの駆動滑り制御
装置の例において既知である。ここでは、自動車の駆動
ユニットの最大伝達可能駆動トルクが車両の駆動車輪と
走行路面との間の評価された摩擦係数に基づいて評価さ
れる。駆動ユニットにより発生される駆動トルクは、こ
のときこの最大伝達可能駆動トルクに保持される。この
方法により最大伝達可能駆動トルクの十分な評価が提供
されるが、摩擦係数の評価には多少不確実性を伴うこと
がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、最大出力
可能駆動トルクの決定を最適化する方法および装置を提
供することが本発明の課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、内燃機関の
駆動ユニットが少なくとも１つの運転状況において最大
出力可能駆動トルクに対応して制御される内燃機関にお
ける最大出力可能駆動トルクの評価方法において、少な
くとも１つの駆動車輪の車輪滑りが最適滑り値を正の駆
動滑り方向に通過するとき、駆動トルクが最大出力可能
駆動トルクとして決定されることを特徴とする本発明の
内燃機関における最大出力可能駆動トルクの評価方法に
より解決される。
【０００５】上記課題はまた、最大出力可能駆動トルク
を決定し、かつ少なくとも１つの運転状況において前記
最大出力可能駆動トルクを自動車の駆動ユニットを制御
する駆動ユニット用制御ユニットに設定するために出力
する制御ユニットを備えた自動車における最大出力可能
駆動トルクの評価装置において、前記制御ユニットが、
車輪滑りが滑りしきい値を正の駆動滑り方向に通過する
とき、駆動トルクを最大出力可能駆動トルクとして決定
する評価装置を含むことを特徴とする本発明の自動車に
おける最大出力可能駆動トルクの評価装置により解決さ
れる。
【０００６】文献「ＦＤＲ−Ｂｏｓｃｈの走行動特性制
御」Ａｎｔｏｎ ｖａｎ Ｚａｎｔｅｎ、Ｒａｉｎｅｒ
ＥｒｈａｒｄｔおよびＧｅｏｒｇ Ｐｆａｆｆ共著、
自動車技術誌（ＡＴＺ）９６，１９９４年１１月号、６
７４−６８９頁から、いわゆるカルダン回転速度制御装
置（Ｋａｒｄａｎｄｒｅｈｚａｈｌｒｅｇｌｅｒ（ドイ
ツ語））を使用しかつ走行動特性制御装置の下位に設け
られた駆動滑り制御装置が既知である。この駆動滑り制
御装置は駆動車輪の平均車輪速度を所定の目標値に制御
する。
【０００７】本発明による解決策は、（車輪レベルにお
ける）最大出力可能駆動トルクの確実な最適評価を提供
する。この評価が比較的簡単かつ正確であり、この場
合、走行路面の下り勾配または上り勾配、車両の変化す
る質量ならびに車両加速度のいずれもが評価の結果に不
利な影響を与えないことがとくに有利である。
【０００８】最大出力可能駆動トルクの評価が満足すべ
き結果を与えないことが予測される所定の条件下では、
この最大出力可能駆動トルクの評価が適合されないこと
がとくに有利である。このような運転状況は、例えばカ
ーブ走行、ハイドロプレーニングが発生する運転状況、
切換過程および／または走行動特性制御係合および／ま
たは駆動滑り制御係合が作動しているときである。
【０００９】最大出力可能駆動トルクの評価において駆
動列の慣性モーメントもまた考慮されてもよく、これに
より評価がさらに正確となることがとくに有利である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に示す実施形
態により詳細に説明する。図１は制御ユニット１０を示
し、この制御ユニット１０は本質的に少なくとも１つの
マイクロコンピュータ１２、入力回路１４、出力回路１
６および上記の構成要素を結合する通信系統１８から構
成されている。入力ライン２０ないし２４を介して、制
御ユニット１０、ここでは入力回路１４に、測定装置２
６ないし３０から車両車輪の速度を表わす信号が供給さ
れる。さらに、ライン３２を介して対応測定装置３４か
ら入力回路１４に駆動列内のその時点の変速比を表わす
運転変数、例えばその時点に投入されたギヤ位置が伝送
される。さらに、入力ライン５０を介して、例えば機関
制御ユニットの一部であってもよい測定装置５２から自
動車の駆動ユニットの実際トルクを表わす信号が伝送さ
れる。入力ライン５４を介して対応測定装置５６から入
力回路１４に車両の測定されたまたは評価されたヨー速
度を表わす値が供給される。さらに、入力ライン３６な
いし４０が設けられ、これら入力ライン３６ないし４０
は測定装置４２ないし４６から、駆動滑り制御および／
または走行動特性制御に関して必要とされる駆動ユニッ
トおよび／または車両のその他の運転変数が供給され
る。このような運転変数の例は機関回転速度、種々の温
度値、かじ取り角等である。この場合、測定装置は種々
の値を決定するセンサを示し、または他の実施形態にお
いては１つまたは複数の測定信号から値を決定する装置
であってかつ制御ユニット１０ないしマイクロコンピュ
ータ１２の一部であってもよい装置を示す。出力ライン
４８を介して制御ユニット１０は設定装置５８、例えば
車両駆動ユニットを調節するための機関制御ユニットを
調節する。
【００１１】実施形態に応じてそれぞれ、駆動ユニット
は内燃機関、電動機等である。ここでは走行路面上で出
力可能な最大駆動トルクの評価が関係するので、本発明
による解決策に関しては駆動ユニットの種類は本質的で
はない。
【００１２】最大出力可能駆動トルクの決定または検出
は、駆動滑り制御装置および／または走行動特性制御装
置において重要である。例えば、駆動滑り制御装置にお
いては運転状態に応じてそれぞれ種々の制御増幅率が意
味をもっている。摩擦係数が低いときは摩擦係数が高い
ときよりも許容増幅ははるかに小さくなる。最大出力可
能駆動トルクの検出は制御パラメータの変更を容易にす
る。その理由は、出力可能駆動トルクもまた摩擦係数が
低いときにおいて摩擦係数が高いときよりもはるかに小
さいからである。このとき、最大出力可能駆動トルクに
対応して制御増幅率を選択することができる。
【００１３】最大出力可能駆動トルクの検出がきわめて
重要である他の運転状況は、係合において機関トルクが
低減された駆動滑り制御装置ないし走行動特性制御装置
の前記係合後の走行状況および／または同様に機関トル
クの低減を伴うカーブ走行の終了後の走行状況である。
この場合、最大出力可能駆動トルクは、このために上記
の運転状況の終了後きわめて早めに駆動トルクを最終的
に定常最終値にセットするように働く。これは冒頭記載
の従来技術において説明された、駆動トルクの定常最終
値を設定する積分器を含む駆動滑り制御のカルダン制御
装置に関してとくに重要である。出力可能駆動トルクの
検出により、上記の運転状況の終了後のトルクを上昇さ
せる上昇過程の開始時に定常最終値をきわめて正確に設
定することができ、これにより好ましくない遅れが回避
される。
【００１４】最大出力可能駆動トルクの決定の基本原理
を以下に図２の線図により説明する。図２において、駆
動車輪から走行路面に作用する駆動トルクＭＡｎｔがそ
れぞれすべての駆動車輪の平均車輪滑りＳｌＫａｒに対
して目盛られている。図２の（Ａ）が示すように、最大
出力可能駆動トルクＭＭａｘＡｎｔは滑り曲線の最大値
を示す。車両駆動車輪の平均車輪滑りＳｌＫａｒが滑り
曲線の最大値に割り当てられている最適滑り値ＳｌＯｐ
ｔを正の駆動滑り方向に通過するときに駆動トルクを記
憶することにより、最大出力可能駆動トルクが決定され
るべきである。この基本原理は、実際の適用において、
図２の（Ｂ）に示すように、上記のように最大出力可能
駆動トルクの決定のために最適滑り値ＳｌＯｐｔの代わ
りに滑りしきい値ＳｌＳｔａｂＧＲが使用されることに
よりそのとき存在する条件に適合される。この理由は、
最適滑り値ＳｌＯｐｔが実際に例えば摩擦係数の関数と
して変化するからである。最大出力可能駆動トルクの決
定のための滑りしきい値は、必要な良好な牽引のために
常に最適滑りの付近に存在する駆動滑り制御装置に対す
る目標滑り値に基づいて導かれる。
【００１５】好ましい実施形態においては、最大出力可
能駆動トルクはマイクロコンピュータ１２のコンピュー
タプログラムにより決定される。これに対する一例が図
３に流れ図として示されている。
【００１６】図３に示すプログラムは所定の時間間隔で
実行される。第１のステップ１００において、駆動トル
ク決定の基礎となる滑りしきい値ＳｌＳｔａｂＧＲが決
定される。このために、冒頭記載の駆動滑り制御装置が
使用される好ましい実施形態においては、良好な牽引を
提供するために最適滑り値の付近に存在する、カルダン
制御装置に対する目標滑りＳｌＳｏＡＳＲが使用され
る。既知の方法においては、危険な走行状態において、
横方向案内および牽引荷重に有利なようにこの目標滑り
が低下される。したがって、滑りしきい値ＳｌＳｔａｂ
ＧＲの決定に追加して他の適応可能なパラメータが使用
される（Ｋ＿ＳｌＳｔａｂＧＲ）。このとき、滑りしき
い値はこれらの両方の値の最大値選択として形成され
る。適応可能なパラメータの値の例は４％である。
【００１７】滑りしきい値の決定後、ステップ１０２に
おいてその時点の駆動トルクＭＥｓｔＡｎｔが形成さ
れ、その時点の駆動トルクＭＥｓｔＡｎｔは機関制御装
置から伝達される実際トルクＭｍｏｔおよび駆動列内の
トルク伝達比Ｕｅ（なお、「Ｕｅ」は本明細書において
ドイツ語のＵウムラウトを表し、図面の中のＵウムラウ
トに対応する。）から形成される。
【００１８】それに続くステップ１０４において、駆動
車輪の横方向力ＦＱｕｅｒの成分が評価される。これ
は、測定されたまたは評価されたヨー速度ｖＧｉｅｒ、
車輪速度信号に基づいて形成される車両速度ｖＦＺＧ、
高い速度において計算の感度を低減するための適用可能
な最大速度Ｋ＿ｖＦｚｇＭＡＸ、ならびに駆動する車輪
の静的車輪荷重の和から形成される定数Ｋ＿Ａｃｈｓｌ
ａｓｔに基づいて計算される。好ましい実施形態におい
ては次式が使用される。
【００１９】
【数１】 ＦＱｕｅｒ＝｜ｖＧｉｅｒ｜＊ＭＩＮ（ｖＦＺＧ，Ｋ＿ｖＦｚｇＭＡＸ） ＊Ｋ＿Ａｃｈｓｌａｓｔ それに続くステップ１１８において、すべての駆動車輪
の平均車輪滑りＳｌＫａｒ、ならびにフィルタリング例
えば低域通過フィルタリング後のすべての駆動車輪の平
均車輪滑りＳｌＫａｒＦが読み込まれる。それに続くス
テップ１２０において、上昇過程が存在するか否か、す
なわち駆動トルクが上昇しているか否かが検査される。
平均車輪滑りＳｌＫａｒおよびフィルタリングされた平
均車輪滑りＳｌＫａｒＦが目標滑りＳｌＳｏＡＳＲより
小さいとき、この問い合わせは肯定である。肯定の場
合、ステップ１２２により、記憶されている最大出力可
能駆動トルクＭＭａｘＡｎｔとステップ１０２において
計算された駆動トルクＭＥｓｔＡｎｔとのうちの最大値
選択として最大出力可能駆動トルクＭＭａｘＡｎｔが形
成される。この値はステップ１２４により機関制御装置
に出力され、そしてプログラムは終了される。機関制御
装置は少なくとも１つの運転状態においてこの値を設定
する。ステップ１２０における条件が満たされていない
場合、制御装置は、低下過程、すなわち駆動トルクを減
少する過程に存在している。
【００２０】それに続く問い合わせステップ１０６にお
いて、その時点の記憶されている最大出力可能駆動トル
クＭＭａｘＡｎｔが横方向力ＦＱｕｅｒと車輪半径Ｋ＿
ｒＲａｄとの積より小さいか否かが検査される。これが
肯定の場合、カーブ走行が存在し、このカーブ走行にお
いては以下のように決定される最大出力可能駆動トルク
はきわめて小さくなることが予測される。したがって、
ステップ１０６の条件が存在するとき、最大出力可能駆
動トルクの適合が行われないで、プログラムは終了さ
れ、そして所定の時点に反復される。この措置の背景
は、横滑り角が大きくなればなるほど、すなわちカーブ
走行が急カーブであるほど図２に示す滑り曲線がますま
す平らになることである。
【００２１】ステップ１０６の条件が満たされていない
場合、ステップ１０８により切換過程の間にセットされ
たフラグが読み込まれる。ステップ１１０において、こ
のフラグにより、切換過程が存在しているか否かが検査
される。切換過程の間に短時間だけ過大な駆動トルクが
発生することがあり、この場合、車輪滑りは短時間だけ
きわめて急激に上昇する。これは最大出力可能駆動トル
クの適合のために設けられた条件を満たすので、最大出
力可能駆動トルクにおいて短時間の外乱が発生する。し
たがって、切換過程が存在するとき、駆動トルクの適合
は行われないで、プログラムは終了される。
【００２２】ステップ１１０の回答が否定の場合、ステ
ップ１１２において、ハイドロプレーニング運転状態を
示すフラグが読み込まれる。このフラグは、例えば駆動
車輪および非駆動車輪の車輪速度の関数としてセットさ
れる。問合せステップ１１４によりハイドロプレーニン
グ運転状態が存在する場合、適合は行われない。ハイド
ロプレーニング運転状態が存在しない場合、ステップ１
１６において、車両制御装置が車両安定化のために係合
しているか否か、すなわち駆動滑り制御装置（ＡＳＲ）
および／または走行動特性制御装置（ＦＤＲ）の係合が
存在するか否かが検査される。このような運転状況にお
いては駆動トルクは制御装置により低減され、これによ
り最大出力可能駆動トルクは実際の出力可能駆動トルク
を再現しないであろう。したがって、上記の係合が作動
しているとき、プログラムは終了され、そして最大出力
可能駆動トルクの適合は行われない。
【００２３】この低下過程において、目標滑りが滑りし
きい値ＳｌＳｔａｂＧＲを正の駆動滑り方向に通過する
ことが行われる。これは、ステップ１１６において否定
回答の場合にそれに続くステップ１２６において検査さ
れ、この場合、目標滑りＳｌＫａｒが滑りしきい値Ｓｌ
ＳｔａｂＧＲより大きく、かつフィルタリングされた平
均車輪滑りＳｌＫａｒＦがこの滑りしきい値ＳｌＳｔａ
ｂＧＲより小さいとき、この問い合わせは肯定である。
この場合、ステップ１２８により、評価された駆動トル
クＭＥｓｔＡｎｔが最大伝達可能駆動トルクＭＭａｘＡ
ｎｔとして記憶される。最大出力可能駆動トルクＭＭａ
ｘＡｎｔはこのとき記憶されている最大出力可能駆動ト
ルクＭＭａｘＡｎｔとステップ１０２において形成され
た駆動トルクＭＥｓｔＡｎｔとのうちの最小値選択とし
てセットされる。最大出力可能駆動トルクＭＭａｘＡｎ
ｔを機関制御に出力するステップ１２４がそれに続く。
ステップ１２６の条件が満たされず、かつ図３には示さ
れていないフラグにより検出されるように最大出力可能
駆動トルクの決定がステップ１２８において既に行われ
ているとき、好ましい実施形態においては、低下過程の
間にさらに駆動列の慣性モーメントが考慮される。この
慣性モーメントＭＴｒａｅｇは、例えば駆動列の所定の
質量慣性モーメントと、駆動車輪の平均車輪速度および
車両基準速度の間の差のフィルタリングされた時間微分
との積により形成される。この場合、ステップ１３０に
より、慣性モーメントがその最大値をとったとき、慣性
モーメントが記憶されている最大出力可能駆動トルクか
ら減算される。この場合、重みづけ定数Ｋ＿Ｔｒａｅｇ
が使用され、この重みづけ定数Ｋ＿Ｔｒａｅｇは０と１
との間の値をとる（ＭＭａｘＡｎｔ＝ＭＭａｘＡｎｔ−
Ｋ＿Ｔｒａｅｇ＊ＭＴｒａｅｇ）。ステップ１３０の
後、所定の最大出力可能駆動トルクが機関制御に出力さ
れ、そしてプログラムは終了される。
【００２４】最大伝達可能駆動トルクは、車輪レベルで
決定され、車輪から走行路面に伝達される駆動トルクに
も対応している。他の実施形態においては、これは、駆
動列内の他のトルク、例えば駆動ユニットの最大伝達可
能駆動トルクに換算され、この最大伝達可能駆動トルク
は、駆動ユニットの出力側に発生する。これは、駆動列
内のトルク伝達比を考慮して最大出力可能駆動トルクか
ら計算される。用語「駆動トルク」はこの意味に解釈さ
れる。
【００２５】他の実施形態においては、トルクベースで
はなく出力ベースで駆動列内の回転速度を考慮して計算
される。このような解決策もまた最大出力可能駆動トル
クの上記の評価とみなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による最大出力可能駆動トルクの評価を
実行する、自動車の駆動ユニットの駆動トルク制御のた
めの制御ユニットの全体回路図である。
【図２】評価原理を示す滑り曲線線図である。
【図３】好ましい実施形態の流れ図である。
【符号の説明】
１０ 制御ユニット １２ マイクロコンピュータ １４ 入力回路 １６ 出力回路 ２６、３０ 測定装置（車両車輪速度） ３４ 測定装置（駆動列内の変速比） ４２、４６ 測定装置（その他の運転変数） ５２ 測定装置（自動車の駆動ユニットの実際トルク） ５６ 測定装置（車両ヨー速度） ５８ 設定装置（機関制御ユニット）

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の駆動ユニットが少なくとも１
    つの運転状況において最大出力可能駆動トルクに対応し
    て制御される内燃機関における最大出力可能駆動トルク
    の評価方法において、 少なくとも１つの駆動車輪の車輪滑りが最適滑り値を正
    の駆動滑り方向に通過するとき、駆動トルクが最大出力
    可能駆動トルクとして決定されることを特徴とする内燃
    機関における最大出力可能駆動トルクの評価方法。
  2. 【請求項２】 最適滑り値が、駆動滑りに対する目標
    値、または適用可能でかつ設定可能なパラメータに対応
    する滑りしきい値により形成されることを特徴とする請
    求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 駆動トルクが評価されることと、 当該評価された駆動トルクが記憶された最大出力可能駆
    動トルクより大きくかつ車輪滑りが最適滑り値の下側か
    ら駆動滑りの上昇方向に移動したとき、最大出力可能駆
    動トルクが上記評価された駆動トルクにセットされるこ
    とを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 評価された駆動トルクが記憶された最大
    出力可能駆動トルクより小さくかつ車輪滑りが滑りしき
    い値を正の駆動滑り方向に通過するとき、前記評価され
    た駆動トルクが最大出力可能駆動トルクとして記憶され
    ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に
    記載の方法。
  5. 【請求項５】 車輪滑りが駆動滑りの低下方向に変化す
    るとき、最大出力可能駆動トルクが、駆動列の慣性モー
    メントないし駆動列の重みづけされた慣性モーメントだ
    け低減されることを特徴とする請求項１ないし４のいず
    れか一項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 カーブ走行が存在するとき、ハイドロプ
    レーニングが検出されたとき、切換過程が存在すると
    き、および車両制御装置が安定化のために係合している
    ときのうちのいずれかのときまたはそれらのいずれかの
    組合わせの状態のとき、最大出力可能駆動トルクの適合
    が行われないことを特徴とする請求項１ないし５のいず
    れか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 車輪滑りがすべての駆動車輪の平均滑り
    であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一
    項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 最大出力可能駆動トルクが、車輪から走
    行路面に伝達されるトルクであり、かつ駆動列内に発生
    するトルクまたは対応出力であることを特徴とする請求
    項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 最大出力可能駆動トルクを決定し、かつ
    少なくとも１つの運転状況において前記最大出力可能駆
    動トルクを自動車の駆動ユニットを制御する駆動ユニッ
    ト用制御ユニットに設定するために出力する制御ユニッ
    トを備えた自動車における最大出力可能駆動トルクの評
    価装置において、 前記制御ユニットが、車輪滑りが滑りしきい値を正の駆
    動滑り方向に通過するとき、駆動トルクを最大出力可能
    駆動トルクとして決定する評価装置を含むことを特徴と
    する自動車における最大出力可能駆動トルクの評価装
    置。
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