JP4717183B2 - 車両駆動ユニットの制御方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両駆動ユニットの制御方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
欧州特許第７０５１７７号は、駆動装置から道路に最大に伝達可能な駆動トルクが決定される駆動ユニットの制御方法および装置を記載している。この場合、駆動トルクは、空気抵抗、回転抵抗トルク、加速度抵抗トルク等を考慮して計算され、これから、そのときの条件における最大伝達可能回転駆動トルクに対応する、車両の駆動ユニットに対する駆動トルクが決定される。少なくとも１つの駆動車輪において不安定性が発生した場合、すなわちこの駆動車輪が滑り回転傾向を示した場合、駆動ユニットのトルクは、計算された可能な最大駆動トルクに低減される。
【０００３】
低い摩擦係数を有する走行路面上、例えば積雪路面または凍結路面上において発進する場合、駆動車輪は高い駆動トルクに基づき（ファースト・ギヤにおける強力な過大トルクの条件下で）極めてしばしば高い滑りを発生することがある。既知の解決策は、上記の機関係合および場合によりブレーキ係合によりこの上昇滑りに抵抗し、この状況においては、遅れて上昇する車両加速度により、高い滑りと結合されて、比較的小さい駆動トルクにおいて駆動トルクの低減が顕著に行われ、これにより滑りが完全に低減される。駆動車輪が基準車輪の速度に達した場合、車両の加速度は低下する。これにより車両のピッチング（縦揺れ）が形成され、このピッチングがドライバにより主として著しい不快感および不安定感として感知される。
【０００４】
同様なことが発進範囲以外においても適用され、この場合、ある状況においては、低い摩擦係数を有する走行路面において、駆動滑り制御装置の係合の結果として駆動トルクの著しい低減が行われる。これは特に、駆動車輪が走行路面の摩擦係数の切り換わりにおいて高い滑りを有したとき（例えば積雪路面から凍結路面に移行した場合）に発生する。発進範囲以外において、極めて高い滑りがある場合、特にカーブ走行においては、安定性を損なう状態が推測できないので、トルク低減は極めて急速に行われ、この結果しばしば、この場合においてもまた、駆動車輪の速度が基準速度の極めて近くまで低減されることになる。この結果、同様な車両のピッチングが発生する。
【０００５】
他の問題点は、高い摩擦係数を有する走行路面上でのいわゆる「パワー・スタート」（きしみ音をたてかつ滑り回転する駆動車輪による発進）である。この状況は、例えば雨で濡れた走行路面上における急発進においても発生することがある。この場合もまた、駆動車輪は極めて高い滑りを発生することになる。このとき、ここでもまた、駆動滑り制御係合が極めて激しい加速度急低下の原因となり、これがドライバにより同様に極めて不快に感じられる。
【０００６】
なお、ドイツ特許公開第４４３０１０８号から、走行路面の摩擦係数が車両の駆動トルクおよび少なくとも１つの駆動車輪の車輪滑りに基づいて評価される方法が既知である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
車両の安定性およびトラクションを本質的に損なうことなく、上記の欠点が発生せず、ないし回避されるように、駆動ユニットの制御を改善することが本発明の課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、車両の少なくとも１つの駆動車輪において滑り回転傾向が発生した場合に、車両駆動ユニットのトルクが低減される車両駆動ユニットの制御方法において、前記の駆動ユニットの低減されたトルクの大きさが最小値に制御されていることを特徴とする本発明の車両駆動ユニットの制御方法により達成される。
【０００９】
上記課題はまた、制御ユニットが、信号を受け取り、この信号に基づいて少なくとも１つの駆動車輪の滑り回転傾向を検出し、かつ前記制御ユニットは、少なくとも１つの駆動車輪において滑り回転傾向が決定されたときに、駆動ユニットのトルクを低減させるための出力信号を出力する、前記制御ユニットを備えた車両駆動ユニットの制御装置において、前記制御ユニットがマイクロコンピュータを有し、前記マイクロコンピュータが出力信号の大きさを最小値に制限することを特徴とする本発明の車両駆動ユニットの制御装置により達成される。
【００１０】
以下に記載の方法および装置により、上記の欠点が有効に回避ないし低減される。これは、駆動滑り制御係合に対して最小駆動トルクを設定することにより、不快感を与える駆動トルクの極めて大きな低減が回避されかつ駆動滑り制御装置の制御の快適性が本質的に向上され、この場合、安定性およびトラクションが保持されるという理由による。
【００１１】
以下に記載の方法および装置を使用する結果として、低い摩擦係数を有する走行路面上での均等な発進が可能となることが特に有利であり、この場合、駆動車輪は連続滑りを有して回転する。これは、トルク低減が燃料噴射パルスの消失により形成される、少ないシリンダ数を用いた車両において特に有利性を示す。以下に記載の方法および装置は、駆動滑り制御係合における不快な特性いわゆる機関振動を有効に回避させる。
【００１２】
駆動滑り制御装置により滑りが検出されたにもかかわらず、駆動トルク低減が最小低減トルクを下回ることがないので、車両のピッチングの発生なしに連続滑りを有しながら発進が行われることから、車両の発進特性が改善されることが有利である。発進範囲以外においても、できるだけ高い快適性において最大安定性が達成されるように、制御の同調を行わせることができることが有利である。
【００１３】
設定される最小トルクの大きさが走行状況の関数であることが特に有利である。
以下に記載の方法および装置により、いわゆる「パワー・スタート」を行うために、高いトルクが必要とされる高い摩擦係数の走行路面上ないし雨に濡れた走行路面上においてもまた有利性が得られる。駆動滑り制御係合による加速度の急低下が小さくされ、理想的には防止される。
【００１４】
【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、制御ユニット１０は、少なくとも１つの入力回路１２、少なくとも１つのマイクロコンピュータ１４および少なくとも１つの出力回路１６を含む。これらの要素は通信系統１８により相互間のデータ交換のために相互に結合される。入力回路１２に入力ラインが供給され、入力ラインを介して、運転変数を表わす信号またはそれから運転変数を導くことが可能な信号が供給される。図１においては、図を見やすくするために、車両車輪速度を表わす信号を供給する入力ライン２０ないし２４のみが示されている。これらの信号は測定装置２６ないし３０において決定される。さらに、実施形態に応じてそれぞれ、その他の値、特に以下に記載の方法の範囲内で、最大伝達可能駆動トルクを決定するために、最小駆動トルクを決定するために、およびそれぞれの走行状況を検出するために評価される値が供給される。この場合、駆動ユニットのトルク、タイヤと走行路面との間の摩擦係数を表わす値（これが従来技術において評価されないかぎり）、並びに以下に記載のように評価されるその他の値が特に使用される。さらに、制御ユニット１０により実行される駆動滑り制御および場合によりその他の機能を実行するために使用される値が供給される。出力回路１６およびそれに接続されている出力ラインを介して、制御ユニット１０は、少なくとも制御ユニット１０内で実行される駆動滑り制御装置の範囲内で操作量を出力する。好ましい実施形態においては、調節要素３４は内燃機関の絞り弁であり、絞り弁はライン３２を介して対応する制御量により操作される。他の実施形態においては、駆動ユニットの操作量の少なくとも１つに対する目標値、特に機関トルクに対する目標値が、出力され、その機関トルクは、調節要素３４としての機関制御により調節される。有利な実施形態においては、さらに少なくとも１つの出力ライン３６を介して、駆動ユニットへの係合の代わりにまたはそれを補足して、車両のブレーキ装置３８が操作され、この場合、駆動滑りが存在する場合には、少なくとも１つの駆動車輪、すなわち滑り回転している駆動車輪においてブレーキ力が上昇される。
【００１５】
上記の係合の可能性のほかに、またはそれの代わりに、実施形態に応じてそれぞれ、他の係合の可能性が利用可能である。例えば、ある実施形態においては、絞り弁の調節に追加して、またはそれの代わりに、対応する操作量の直接設定により個々の噴射を遮断するように、または所定の目標値の形成の範囲内で機関制御を行うように、内燃機関の点火角および／または燃料供給量の調節が行われる。
【００１６】
駆動滑り制御装置の範囲内で、少なくとも１つの駆動車輪における滑りが、特に、少なくとも１つの他の車輪の少なくとも１つの車輪速度信号から導かれた基準値に関して決定される。好ましい実施形態においては、冒頭記載の従来技術により、さらに最大伝達可能駆動トルクが決定される。少なくとも１つの駆動車輪における駆動滑りが、この駆動車輪の滑り回転傾向を示す所定の限界値を超えた場合、駆動車輪はブレーキ作動され（セレクト・ハイ（高回転選択）・モード）および／または駆動トルクが最大伝達可能駆動トルクに低減される（セレクト・ロー（低回転選択）・モード）。駆動車輪が滑り回転している場合、このとき、最大伝達可能駆動トルクに従って、駆動車輪の滑り回転傾向が減衰または消滅するまで駆動トルクが調節される。冒頭記載の欠点を回避するために、駆動トルクの低減を、それを下回ってはならない所定の最小値に制限するように設計されている。この最小値は、特にそのときのそれぞれの走行状況の関数として設定され、この場合、走行状況として、低い摩擦係数の走行路面上の走行、発進範囲またはカーブ走行が選択される。この場合、実施形態に応じてそれぞれ、これらの状況は、個々にまたは任意の組み合わせにおいて、任意の優先順位により相互に考慮される。
【００１７】
好ましい実施形態においては、上記の方法が制御ユニット１０のマイクロコンピュータ１４のプログラムの範囲内で実行される。このようなプログラムの一例が図２の流れ図により示されている。この場合、このようなプログラムは、駆動滑り制御（ＡＳＲ）の開始と共に開始され、そして駆動滑り制御の終了時に終了される。
【００１８】
第１のステップ１００において、駆動滑り制御装置が駆動ユニットの駆動トルクをそれに低減させたい伝達可能駆動トルクＭＡＲ、並びに走行路面摩擦係数ＭＵＥが読み込まれる。この場合、走行路面摩擦係数ＭＵＥは例えば冒頭記載の従来技術に示される方法により決定される。それに続いてステップ１０２において、摩擦係数ＭＵＥが所定の限界値ＭＵＥ０を下回っているかどうかが検査される。この場合、この限界値は、低い摩擦係数を有する走行路面の領域と他の走行路面状態との境界を形成するように選択される。０．３の値が適切であることがわかっている。車両が低い摩擦係数を有する走行路面上に存在する場合、ステップ１０４により、駆動トルクＭＡＲが、伝達可能駆動トルクＭＡＲとこの走行状況に対して設定された最小値ＭＡＲＭＵＥ０との最大値として決定される。ある実施形態においては、値として２００Ｎｍが適切であることがわかっている。それに続くステップ１３０において、決定される低減トルクＭＡＲが、伝達可能駆動トルクＭＡＲと加速度の関数としての値ＭＡＲＭＩＮとの最大値として決定される。この場合、この値ＭＡＲＭＩＮは、雨で濡れた走行路面におけると同様に高い摩擦係数上においても、いわゆる「パワー・スタート」において、駆動滑り制御装置の係合による加速度の急低下が最小にされるかまたは防止されるように設定されている。加速度の関数の値として、車両加速度、車両質量および所定の定数から、好ましくは積として形成された値が計算される。この値は、減衰定数を有する加速度トルクに対応する。この値は、ＡＢＳ係合が行われていないとき、すなわちいかなる車輪もロック傾向を示していないときにのみ最小値制限として使用される。ＡＢＳ係合が行われている場合には、最小値制限は行われない。
【００１９】
それに続いてステップ１０６において、このとき、設定すべき目標値ＭＳＯＬＬが、決定された値ＭＡＲにセットされ、かつ調節装置に出力される。ステップ１０６の後、駆動滑り制御が終了するまで、すなわち駆動車輪の滑り回転傾向が消滅し、トルクがドライバの設定に対応しかつブレーキ係合がもはや存在しなくなるまで、プログラムはステップ１００から反復される。
【００２０】
走行路面の摩擦係数ＭＵＥが限界値ＭＵＥ０を超えていることをステップ１０２が与えた場合、ステップ１０８において、車両が発進範囲内にあるかどうかが検査される。このために、車両速度ないし非駆動車輪の平均速度ＶＭＮＡまたは１つの非駆動車輪の速度が所定の限界値ＶＭＮＡ０と比較される。ここでは、限界値ＶＭＮＡ０として約２５ｋｍ／ｈの値が適切であることがわかっている。車両が発進範囲内にある場合、ステップ１１０において、車両が第１の制御サイクル内にあるかどうかが検査される。このために、駆動車輪の滑り回転傾向の消滅または低減後に導かれた制御装置によるトルク上昇が存在したかどうかが検査される。このような付属機能が作動しているかどうかは対応マークに基づいて特定されるが、このような付属機能がまだ作動していない場合、装置は第１の制御サイクル内にあり、それに続くステップ１１２において、駆動滑り制御装置がセレクト・ハイ・モードにあるかどうかが検査される。駆動滑り制御装置が、１つの駆動車輪のみが滑りを有しかつブレーキ係合が優先順位を有するこのセレクト・ハイ・モードにない場合、ステップ１１４において、駆動トルクＭＡＲが、伝達可能な値ＭＡＲとこの運転状況に対して与えられた限界値ＭＡＲＡＮ０とから、最大値として形成される。その後、ステップ１３０および１０６がさらに実行される。
【００２１】
装置がセレクト・ハイ・モードにあり、セレクト・ロー・モード（トルク低減が優先）にないことをステップ１１２が与えた場合、低減トルクは、ステップ１１６により、伝達可能トルクＭＡＲとこの状況に対して設定された限界値ＭＡＲＳＨ０との最大値として決定される。ここで、限界値として、ステップ１１４に対する３００Ｎｍとステップ１１６に対する４００Ｎｍとの間の値が適切であることがわかっている。ステップ１１６の後もまた、ステップ１３０および１０６がそれに続く。
【００２２】
装置が発進範囲内にない場合、または第１の制御サイクルにない場合（ステップ１０８または１１０における否定回答）、ステップ１１８において、装置がカーブ走行にあるかどうかが検査される。これは非駆動車輪の速度差ＤＶと所定の限界値ＶＥＬ０との比較により行われる。なお、所定の限界値ＶＥＬ０は、好ましい実施形態においては１．５ｋｍ／ｈの値である。代替形態として、運転状態が他の信号（例えばかじ取り角、ヨー速度、横方向加速度等）から導かれる。車両がカーブ走行にある場合、ステップ１２０において、例えばセットされているマークＫＵＲ１により、カーブ走行路面が平均または高い摩擦係数を有しているか、あるいはいわゆる低い摩擦係数のカーブであるかが検査される。この検出は、低い摩擦係数のカーブにおいて所定の速度の場合に極めて高い値をとるカーブ外側車輪対の滑りの観察に基づいている。車両が低い摩擦係数のカーブにある場合、ステップ１２２において、駆動トルクＭＡＲが、決定された伝達可能駆動トルクＭＡＲとこの走行状況に対して決定された限界値ＭＡＲＫＵＲ１との最大値として決定される。限界値ＭＡＲＫＵＲ１は、好ましい実施形態においては１００Ｎｍの値を有している。車両が高い摩擦係数のカーブにある場合、ステップ１２４により、低減トルクＭＡＲは、伝達可能トルクＭＡＲとこの状況に対して決定される限界値ＭＡＲＤＶ０との最大値として決定される。限界値ＭＡＲＤＶ０は、好ましい実施形態においては１５０Ｎｍの値をとる。ステップ１２２および１２４の後、ステップ１３０および１０６が実行される。
【００２３】
カーブ走行が存在しないことをステップ１１８が与えた場合、ステップ１３０および１０６がそれに続く。
さらに、発進範囲内において手動変速機を有する車両と自動変速機を有する車両とを区別するオプションが存在する。この場合、ステップ１１４において、形成された限界値が手動変速機および自動変速機において異なる値に決定され、ここで、この限界値は自動変速機においてよりも手動変速機において高くなっている。
【００２４】
好ましい実施形態においては、ハイドロプレーニング状態が検出されたとき、この制限は作動しない。
上記の方法の有利な作用が、特に図３に示した時間線図から明らかである。この場合、図３の（Ａ）は雪で覆われた走行路面上での従来技術による発進を示し、一方、図３の（Ｂ）に上記の方法を使用した場合の対応走行状況が示されている。図３の（Ａ）ないし（Ｂ）にそれぞれ、駆動滑り制御装置の範囲内で機関により設定すべきトルクＭＳＯＬＬの時間経過、選択された駆動車輪の車輪速度ＶＡＮの経過、および選択された少なくとも１つの非駆動車輪の車輪速度ＶＮＡの経過、並びに車両加速度ａＦｚの経過が示されている。
【００２５】
最初に、車両速度が一定、例えば加速度が０であり、注目される駆動車輪の速度がほぼ非駆動車輪の速度に対応し、したがって駆動滑り制御係合が行われていないと仮定する。それに対応して、車両加速度もまた一定であり、かつ目標トルクＭＳＯＬＬは最大値にあるとする。時点ｔ０において、注目する駆動車輪において滑り回転傾向が検出される。その理由は、この車輪の速度が選択された非駆動車輪の速度より大きいからである。それに対応して、目標トルクが最大伝達可能トルクとして計算され、機関トルクはこのトルクに低減される。時点ｔ０以降、駆動滑り制御装置が作動される。著しく増大する滑りの結果、目標トルクはさらに低減される。時点ｔ１以降、駆動車輪速度の傾向は、車両の速度および加速度が増大するように変化する。高い滑りがなお存在するので、トルクはさらに低減される。時点ｔ２において、駆動車輪の速度は非駆動車輪の速度に到達する。滑り回転傾向は消滅し、トルク低減は停止される。この場合、この状況において、車両の加速度が急に低下することが特に不快である（ｔ２′参照）。ｔ２の後、滑りがもはや存在しないのでトルクは再び上昇され、車両はより小さい加速度で加速される。
【００２６】
トルク低減の結果として再び低下する車両加速度（ピッチング）は極めて不快であるが、図３の（Ｂ）に示す方法によりこれが回避される。ここでもまた、時点ｔ０において駆動滑りが検出され、駆動滑りは機関トルクの低減により低下されることになる。時点ｔ１においてトルク低減が作用する。非駆動車輪の速度は上昇し、同様に車両加速度が上昇する。滑りはなお高いので、図３の（Ｂ）にも示されているようにトルクはさらに低減されるが、下限値ＭＡＲＭＩＮに保持される。この結果、駆動車輪の速度は非駆動車輪の速度までは低下せず、加速度の急低下は存在しない。むしろ車両はほぼ一定の加速度で加速され、一方、駆動車輪は連続滑りを有して回転する。時点ｔ３′においてこの滑りが低下したときにはじめて、車両を駆動滑り制御事例から脱出させるために、トルクの上昇が開始される。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動滑り制御装置の範囲内で車両駆動ユニットを制御するための制御装置の全体ブロック回路図である。
【図２】制御装置のマイクロコンピュータのプログラムを表わしかつ駆動滑り制御装置の作動中における駆動トルクの最小値制限を示す流れ図である。
【図３】本発明による方法の有利な作用（図３の（Ｂ））を、従来技術（図３の（Ａ））との比較で表わした時間線図である。
【符号の説明】
１０ 制御ユニット
１２ 入力回路
１４ マイクロコンピュータ
１６ 出力回路
２２、３０ 測定装置（車輪速度）
３４ 調節要素
３８ ブレーキ装置
ａＦｚ 車両加速度
ＭＳＯＬＬ 目標値（駆動トルク）
ＶＡＮ 車輪速度（駆動車輪）
ＶＮＡ 車輪速度（非駆動車輪）

Claims (3)

1. 車両の少なくとも１つの駆動車輪において滑り回転傾向が発生した場合に、車両駆動ユニットのトルクが低減される車両駆動ユニットの制御方法において、
   駆動車輪の速度が非駆動車輪の速度まで低下しないように、前記の車両駆動ユニットの低減されたトルクの大きさが最小値を下回らないように制限され、
   前記最小値の大きさが、走行状況、駆動滑り制御装置の運転モード、カーブ走行路面の摩擦係数、車両の加速度、および、変速機タイプのうちの少なくとも１つに基づいて設定されることを特徴とする車両駆動ユニットの制御方法。
2. 車輪のハイドロプレーニングまたはロック傾向が検出されたときには、前記制限を行わないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 制御ユニットが、信号を受け取り、この信号に基づいて少なくとも１つの駆動車輪の滑り回転傾向を検出し、かつ少なくとも１つの駆動車輪において滑り回転傾向が決定されたときに、車両駆動ユニットのトルクを低減する目標値を表わす出力信号を出力する、前記制御ユニットを備えた車両駆動ユニットの制御装置において、
   前記制御ユニットがマイクロコンピュータを有し、駆動車輪の速度が非駆動車輪の速度まで低下しないように、前記マイクロコンピュータが前記出力信号の大きさを最小値を下回らないように制限し、
   前記最小値の大きさが、走行状況、駆動滑り制御装置の運転モード、カーブ走行路面の摩擦係数、車両の加速度、および、変速機タイプのうちの少なくとも１つに基づいて設定されることを特徴とする車両駆動ユニットの制御装置。

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