JP5453448B2

JP5453448B2 - ドライブトレインを制御する方法および装置

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Publication number: JP5453448B2
Application number: JP2011540004A
Authority: JP
Inventors: ハイルアンドレアス
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: JP2012511888A; EP2376307A2; EP2376307B1; DE102008054424B4; US20110264341A1; US8543311B2; WO2010066581A3; WO2010066581A2; CN102317102A; DE102008054424A1; CN102317102B

Description

本発明は、独立請求項の上位概念に記載のドライブトレインを制御する方法および装置に関する。この種の方法もしくはこの種の装置はDE 198 51 457から知られている。この文献では、駆動ユニットのトルクを制御する方法および装置が提案されている。この場合、ドライバによって操作可能な操作部材の位置に少なくとも基づき、駆動ユニットのトルクに対する目標値が形成される。さらにトルクに対する実際値が捕捉され、目標値に依存して駆動ユニットのトルクに対する少なくとも１つの制御量が形成される。目標値と実際値との偏差に応じて信号が形成され、実際値が目標値を超えたときにはこの信号によって制御量が低減される。

バッテリ駆動型電気自動車のためのECE R100基準によれば、制動されていない静止している車両において（たとえばモータ制御装置などにおける）エラーが発生しても、１０ｃｍよりも大きい動きが生じてはならないことが求められている（第５．２．２．３章参照：駆動システムの意図しない加速、減速および制御切替ないしは反転は排除されなければならない。殊に（たとえば駆動電源などにおける）障害によって、制動されていない静止した車両が０．１ｍよりも大きく動いてしまってはならない）。

その際、望ましくないトルクについて電気モータが監視される。エラーが検出されるとただちに、電気モータは安全な状態に移され、電気モータはもはや正のトルクを生じさせることができない状態におかれる。望ましくない運動を避けるためには、きわめて短いエラー応答時間が必要とされる。このようなきわめて短い応答時間を実現するのは難しく、これによって実現性が低くなる。公知のコンセプトは５００ｍｓのエラー時間で動作する。ただし電気モータは低い回転数においてすでに最大トルクを生じさせるので、それ相応のエラーが生じると車両によっては数メートルの動きを引き起こす可能性がある。エラー時間の低減は可能であるけれども、目下のところ技術的な限界にぶつかっている。公知のコンセプトは監視モジュールによる機能コンピュータの監視に基づき構築されており、これらの構成要素間で問い合わせ−応答の通信が行われる。問い合わせと応答との間の時間は、機能コンピュータにおけるＳＷモジュールのシーケンス処理（１０ｍｓよりも長いことが多い）に起因して、さらに低減することはできない。たとえ時間が短くされても、システムの可用性に関して否定的な結果となる可能性がある。それというのも、エラーはいっそう短くデバウンスされ、いっそう速くオフ状態に至るからである。短いエラー応答時間によっても急傾斜の道路であると、制動されていない車両の場合、「トルクの衝撃」後に１０ｃｍよりも大きい転がりが発生する可能性がある。

発明の開示
たとえば車両のための、少なくとも１つの駆動装置を備えたドライブトレインを制御するための本発明による方法および装置によれば、少なくとも１つの駆動装置におけるトルクの目標値を設定可能であり、そのトルクの実際値が捕捉される。本発明の特徴によれば、実際値と目標値の偏差がまえもって設定可能な偏差値絶対値よりも大きければ、および／または実際値と目標値の偏差がまえもって設定可能な偏差期間の値よりも長く続いたならば、第１の信号が発生され、この第１の信号によってドライブトレインの安全な動作が保証される。このように構成することの技術的背景は、駆動装置の目標値機能ないしは目標追従動作の偏差を識別することができ、それに対する応答として信号が発せられる点にある。その際、この信号それ自体が用いられるか、あるいはドライブトレインの安全な動作を保証する措置を実行するためのトリガとして用いられる。この場合、ドライブトレインの安全な動作とは、殊にドライブトレインの外部へ向けての作用つまりたとえば駆動輪に作用するトルクを目標値機能ないしは目標追従動作に適合させるか、または安全な動作状態に移行する、ということである。たとえば車両が減速されているとき、殊に駆動輪の停止がドライブトレインの動作上安全な状態と解される。動作上安全な状態の別の例は、電気モータの能動的な短絡殊に下方部分の短絡である。つまりこの場合、電気モータのエネルギー供給部におけるハーフブリッジの下方が短絡され、ハーフブリッジの上方は開いたままにされる。これによって電気モータは僅かな負のトルクを送出することになる。有利にはここで例示したやり方を適用することによって、外部作用がまえもって定められた目標値機能に適合しているかあるいは動作上安全な状態をとるドライブトレインが得られる。

本発明の１つの別の実施形態によれば、回転する駆動コンポーネントたとえば車両の少なくとも１つの駆動輪が所定の回転数を下回った場合、まえもって設定可能な偏差値絶対値および／またはまえもって設定可能な偏差期間値が小さくなる。この実施形態の技術的背景は、このようにすれば駆動装置の目標値機能の偏差がいっそう小さいときにすでに、ドライブトレインの安全動作を保証する信号が発せられる、ということである。したがって有利には、ドライブトレインの目標値機能の僅かな偏差によってすでに望ましくない作用が生じる状況において、本発明による方法および装置の迅速な介入制御を行うことができ、ドライブトレインのいっそう安全な動作を保証することができる。このためたとえば車両が静止しているときに不所望なトルクが識別されると、エラー応答がトリガされる。殊に車両の停止状態において、エラー許容時間がいっそう短くされトルク限界がいっそう狭くされたいっそう繊細なモードに監視が移行する。エラーが検出されると制動機能が作動され、たとえば電気ブレーキ、変速機ロックの作動を介して能動的な制動が行われ、あるいはダブルクラッチ変速機において両方のクラッチを閉じることにより制動が行われる。この状態において、不所望な動きにより危険な状態に晒されるおそれがもはやなくなる。

さらに別の実施形態によれば、ドライブトレインは少なくとも１つの制動装置を有しており、発せられた第１の信号により制動機能が作動される。この実施形態の技術的背景は、制動装置はドライブトレインにおける少なくとも１つの駆動装置のトルクに抗して作用することができる、ということである。トルクの実際値と目標値との偏差がまえもって設定可能な偏差値絶対値よりも大きければ、および／または実際値と目標値との偏差がまえもって設定可能な偏差期間値よりも長く続くならば、第１の信号が発せられ、この信号によって制動機能が作動する。制動装置は駆動装置のトルクに抗して作用する。有利には、このようにしてドライブトレインは安全な状態に移される。したがって駆動装置のトルクが弱められるだけでなく、車両が別のシステムによって能動的に制動される。このようにして、たとえば車両の慣性および／またはドライブトレイン（たとえばオートマディック変速機のコンバータ）に蓄えられているエネルギーによって、車両が転がっていくのが回避される。

本発明の１つの実施形態によれば、制動機能が作動されている間に駆動装置のトルクに対する目標値を設定可能であり、トルクの実際値が捕捉される。実際値と目標値との偏差がまえもって設定可能な偏差値絶対値よりも小さければ、および／または実際値と目標値との偏差期間がまえもって設定可能な偏差期間値よりも短ければ、第２の信号が発せられる。この信号によって制動機能が作動停止される。これに対し実際値と目標値との偏差がまえもって設定可能な偏差値絶対値よりも大きければ、および／または実際値と目標値との偏差がまえもって設定可能な偏差期間値よりも長く続くならば、第３の信号が発せられる。これによって、駆動装置はもはやトルクを確実に送出しなくなる。

この実施形態の技術的背景は、制動装置の作動後に駆動装置の目標値機能ないしは目標追従動作がもう一度チェックされる、ということである。駆動装置におけるトルクの実際値と目標値との偏差がまえもって設定可能な偏差値絶対値よりも小さければ、および／または実際値と目標値との偏差期間がまえもって設定可能な偏差期間値よりも短ければ、制動機能が作動停止される。つまりこれは、駆動装置におけるトルクの実際値と目標値との大きな偏差がもはや生じていないことを意味する。この場合、駆動装置の目標値機能が再現されており、したがってたとえばドライブトレインを再び制御することができる。これに基づき制動機能が作動停止され、ドライブトレインが再び通常どおり駆動御される。他方、制動機能の作動停止後であっても実際値と目標値との偏差がまえもって設定可能な偏差値絶対値よりも大きければ、および／または実際値と目標値との偏差がまえもって設定可能な偏差期間値よりも長く続いたならば、第３の信号が発せられる。この信号によって、駆動装置はトルクをもはや確実に送出しなくなる。これはたとえば以下のようにして実現することができる。すなわち、たとえば駆動装置へのエネルギー供給が遮断され、このエネルギー供給遮断は、たとえば駆動装置の電気エネルギー供給部が持続的に分離されることによって、燃料供給が停止されることによって、電圧が駆動装置にもはや供給されないことによって、および／またはパルスインバータが信号をもはや送出しない、ということによって行われる。択一的に、駆動装置を能動的に制動することもできるし、あるいはクラッチを開放することにより、または変速機の変速段を外すことにより、駆動輪がドライブトレインから機械的に切り離される。

有利なことにこの機能によって、ドライブトレインの動作上安全な状態において誤動作を改めて調べることができる。誤動作がもはや生じなくなれば制動機能が作動停止され、ドライブトレインが再び通常どおり駆動制御される。誤動作が引き続き生じているならば、トルクをもはや送出することのできない状態に駆動装置が移される。電気モータを（次の点火オフ／オン過程まで）非可逆的に停止するかわりに安全にブロックされたドライブトレインにおいて、目下の重大なエラーが引き続き生じているか否かが制御装置によって検査される。エラーがもはや生じていなければ、たとえばメッセージがドライバに出された後、ただちに再始動を行うことができる。これによって非可逆的な停止の回数を低減することができ、可用性を高めることができる。

本発明のさらに別の実施形態によれば、制動機能が作動されている間、警告メッセージが送出され、制動機能を作動停止する手段が設けられており、この手段は第２の信号を発生することができる。この第２の信号によって制動機能が作動停止される。この実施形態の技術的背景は、操作者がこの方法を制御できるようになることである。これに従い制動装置が作動されたときには警告メッセージが送出され、この警告メッセージにより操作者は誤動作発生について、さらに場合によってはその誤動作に起因して危険が生じていることについて指示される。操作者がドライブトレインを再び駆動制御したい場合、操作者が制動機能を能動的に作動停止することのできる手段が設けられている。たとえばこの手段を操作することにより第２の信号が発せられ、この信号によって制動機能が作動停止される。有利には、自動的な制御機能に介入して制御することができ、もしくはオーバーライド制御することができる。電気モータを停止する代わりに、（たとえばアクセスペダルを短期間操作したことで）制動が作動停止されたときに動きが生じる可能性がある、という警告がドライバに送出される。このようにすることで、ドライバによるエラーのコントロール性が高められる。（たとえばアクセルペダルの操作によって）制動が作動停止されたとき、システムは停止動作から非制動走行動作に切り替わり、ただちに再始動できるようになる。その結果、非可逆的な停止の回数を低減することができ、可用性を高めることができる。

本発明の１つの実施形態によれば、制動機能は制動装置たとえば電気ブレーキ、変速機ロックおよび／またはクラッチ変速機の両方のクラッチを作動する。この実施形態の技術的背景は、駆動装置のトルクに抗して作用する制動効果を達成するために様々な制動装置を利用できることである。有利には、制動機能を達成する目的で種々の制動装置を用いることができる。

本発明の１つの実施形態によれば警告メッセージは、発生している欠陥およびそれにより引き起こされる危険について通知する。この実施形態の技術的背景ならびに利点は、どのような欠陥が生じているのか、ならびにその欠陥によってどのような危険が生じる可能性があるのかが、操作者に明確に通知されることである。１つの技術的なシステムにおいては、著しく多様なエラーがそれぞれ異なる原因で種々の影響を伴って発生する可能性がある。操作者はこれらの情報に従って、ドライブトレインの自動的な制御に対し能動的に介入したいのか、ないしはオーバーライド制御したのか、あるいは自動的な制御をそのまま続けるつもりなのか、を判断することができる。

本発明の１つの実施形態によれば、制動機能を作動停止する手段として操作部材たとえばアクセルペダルが設けられている。本発明によるこの実施形態の技術的背景ならびに利点は、操作者が制動機能を作動停止することのできる特別な操作部材が設けられていることである。このためには殊にアクセルペダルが適しており、これを操作することによって操作者はたとえばシステムに対し、駆動装置からトルクを引き続き送出させたい、ということを通知することができる。

本発明によれば数多くの実施形態が可能であるが、それらのうちのいくつかについて図面を参照しながら以下で詳しく説明する。

車両のドライブトレインを示す図本発明によるドライブトレイン制御方法の実施例における第１のフローチャート本発明によるドライブトレイン制御方法の実施例における第２のフローチャート本発明によるドライブトレイン制御方法の実施例における第３のフローチャート

図１には、ドライブトレインを備えた車両１０１が示されている。車両は駆動輪１０４を有しており、これらの駆動輪は駆動装置１０２および変速機１０３と機械的に連結されている。駆動輪１０４には制動装置１０５が配置されている。制御装置１０８は車両およびドライブトレインの各コンポーネントと通信を行うことができ、たとえばデータを交換することができ、コンポーネントへ信号を送出することができる。このようにして制御装置１０８は制動装置１０５、変速機１０３、駆動装置１０２、警告メッセージ送出コンポーネント１０６を制御することができ、操作部材１０７およびドライブトレインの各コンポーネント１０２〜１０５から信号を受信することができる。

図２には、本発明によるドライブトレイン制御方法の実施例に関する第１のフローチャート２００が示されている。ステップ２０１においてこの方法がスタートする。ステップ２０２において、少なくとも１つの駆動装置１０２におけるトルクの目標値が設定される。ステップ２０３において、このトルクの実際値が捕捉される。ステップ２０４において、実際値と目標値との偏差が所定の偏差値絶対値よりも大きいかがチェックされ、および／または実際値と目標値の偏差が所定の偏差期間値よりも長く続いているかがチェックされる。このことが該当しなければ、ステップ２０６においてこの方法は終了する。しかし偏差が個々の所定の値よりも大きいか長く続いているならば、この方法はステップ２０５に分岐する。ステップ２０５において第１の信号が発せられ、この信号によってドライブトレインの安全な動作が保証される。ついでこの方法はステップ２０６で終了する。

図３には、本発明によるドライブトレイン制御方法の実施例に関する第２のフローチャート３００が示されている。ステップ３０１においてこの方法がスタートする。このステップ３０２において、少なくとも１つの駆動装置におけるトルクの目標値が設定される。ステップ３０３において、このトルクの実際値が捕捉される。ステップ３０７において、回転する駆動コンポーネントの回転数が捕捉される。ステップ３０８において、回転する駆動コンポーネントの回転数が所定の回転数よりも低いかチェックされる。所定の回転数よりも低くなければ、この方法はステップ３０４，３０５，３０６に進み、ステップ２０４，２０５，２０６と同様の処理が行われる。ステップ３０８において、捕捉された回転数が所定の回転数よりも低いとされたならば、この方法はステップ３０９に分岐する。ステップ３０９において、実際値と目標値との偏差がまえもって定められた比較的小さい偏差値絶対値よりも大きいかがチェックされ、および／または実際値と目標値との偏差がまえもって定められた比較的小さい偏差期間値よりも長く続いているかがチェックされる。偏差が大きすぎなければ、この方法はステップ３０６で終了する。そうでなければこの方法はステップ３１５に進む。ステップ３１５において制動機能が作動される。そしてステップ３１０において、少なくとも１つの駆動装置におけるトルクの目標値が再び設定され、ステップ３１１においてこのトルクの実際値が捕捉される。ついでステップ３１２において、実際値と目標値との偏差がまえもって定められた偏差値絶対値よりも小さいかがチェックされ、および／または実際値と目標値との偏差の期間がまえもって定められた偏差期間値よりも短いかがチェックされる。このことがあてはまるならば、ステップ３１３において第２の信号が発せられ、この信号によって制動機能が作動停止される。その後、この方法はステップ３０６で終了する。ステップ３１２のチェックにおいて、実際値と目標値との偏差がまえもって定められた偏差値絶対値よりも大きい、および／または実際値と目標値との偏差がまえもって定められた偏差期間値よりも長く続いている、という結果が出た場合、ステップ３１４において第３の信号が発せられ、この信号によって、駆動装置がもはやトルクを送出しないことが保証される。そしてこの方法はステップ３０６で終了する。

図４には、本発明によるドライブトレイン制御方法の１つの実施例に関する第３のフローチャート４００が示されている。ステップ４０１においてこの方法がスタートし、ステップ４０２において、少なくとも１つの駆動装置におけるトルクの目標値が設定される。ステップ４０３において、このトルクの実際値が捕捉される。ステップ４０７において、回転する駆動コンポーネントの回転数が捕捉される。ステップ４０８において、回転する駆動コンポーネントの回転数がまえもって定められた回転数よりも低いかがチェックされる。捕捉された回転数がまえもって定められた回転数よりも低くなければ、この方法はステップ４０４〜４０６へ進み、ステップ２０４〜２０６およびステップ３０４〜３０６と同様の処理が行われる。ステップ４０８において、捕捉された回転数がまえもって定められた回転数よりも低いとされたならば、この方法はステップ４０９に進む。ステップ４０９において、実際値と目標値との偏差がまえもって定められた偏差値絶対値よりも大きいかがチェックされ、および／または実際値と目標値との偏差がまえもって定められた偏差期間値よりも長く続いているかがチェックされる。これがあてはまらなければ、この方法はステップ４０６に分岐し、そこにおいてこの方法は終了する。そうでなければこの方法はステップ４１５に分岐し、そこにおいて制動機能が作動される。ついでステップ４１６において、警告メッセージが送出される。ステップ４１２において、制動機能作動停止手段が操作されたか否かの問い合わせが行われる。操作されたならばこの方法はステップ４１３に分岐し、そこにおいて制動機能が作動停止される。そうでなければこの方法はそのままステップ４０６へ進み、そこにおいてこの方法は終了する。

ここで説明した方法は駆動装置の動作中、常に繰り返し実行される。

Claims

少なくとも１つの電気モータ（１０２）のトルクの第１の目標値が設定され、該トルクの実際値が捕捉される、
車両（１０１）のための、少なくとも１つの電気モータ（１０２）と少なくとも１つの制動装置（１０５）とを備えたドライブトレインの制御方法において、
前記実際値と前記第１の目標値との偏差が第１の所定の偏差値絶対値よりも大きければ、または前記実際値と前記第１の目標値との偏差が第１の所定の偏差期間値よりも長く続いたならば、応答として第１の信号を発生し、該第１の信号自体により前記制動装置（１０５）の制動機能を作動するものであり、
前記偏差と前記第１の所定の偏差値絶対値または前記第１の所定の偏差期間値との比較を実施する前に、回転する駆動コンポーネントの回転数を検出し、
ａ）前記回転数が所定の基準回転数よりも大きいときは、
ａ１）前記実際値と前記第１の目標値との偏差を第１の偏差値絶対値と比較し、または前記実際値と前記第１の目標値との偏差期間を第１の偏差期間値と比較し、
ａ２）前記実際値と前記第１の目標値との偏差が前記第１の偏差値絶対値よりも大きければ、または前記実際値と前記第１の目標値との偏差が前記第１の偏差期間値よりも長く続いたならば、第１の信号を発生し、該第１の信号により前記制動装置（１０５）の制動機能を作動させる、
または、
ｂ）前記回転数が所定の基準回転数よりも小さいときは、
ｂ１）前記実際値と前記第１の目標値との偏差を前記第１の偏差値絶対値よりも小さい第２の偏差値絶対値と比較し、または前記実際値と前記第１の目標値との偏差期間を前記第１の偏差期間値よりも小さい第２の偏差期間値と比較し、
ｂ２）前記実際値と前記第１の目標値との偏差が前記第２の偏差値絶対値よりも大きければ、または前記実際値と前記第１の目標値との偏差が前記第２の偏差期間値よりも長く続いたならば、前記制動装置（１０５）の制動機能を作動させ、
前記ステップｂ）において制動機能を作動させた後、前記電気モータ（１０２）のトルクの目標値を再び設定し、
トルクの実際値を再び捕捉し、
ｃ）前記再び捕捉した実際値と前記再び設定した目標値との偏差が前記第１の所定の偏差値絶対値よりも小さければ、または前記実際値と前記目標値との偏差の期間が前記第１の所定の偏差期間値よりも短ければ、第２の信号を発生し、該第２の信号により、前記作動している制動機能を作動停止させる、
または、
ｄ）前記再び捕捉した実際値と前記再び設定した目標値との偏差が前記第１の所定の偏差値絶対値よりも大きければ、または前記実際値と前記目標値との偏差が前記第１の所定の偏差期間値よりも長く続ければ、第３の信号を発生し、該第３の信号により、あらためて前記制動装置（１０５）の制動機能を作動させる、
ことを特徴とする、
ドライブトレインの制御方法。
前記回転する駆動コンポーネントが車両（１０４）の駆動輪である、請求項１記載の方法。
前記制動機能が作動されている間、警告メッセージ（１０６）が送出され、制動機能を作動停止する手段（１０７）が設けられており、該手段（１０７）によって前記第２の信号が発せられる、請求項１記載の方法。
前記制動装置はブレーキ、電気ブレーキ（１０５）、変速機ロック（１０３）またはダブルクラッチ変速機であり、ダブルクラッチ変速機の場合は両方のクラッチを作動する、請求項１記載の方法。
前記警告メッセージ（１０６）は発生した故障ならびに該故障により生じる危険について通知する、請求項３記載の方法。
前記制動機能を作動停止する手段（１０７）はアクセルペダルである、請求項３記載の方法。
少なくとも１つの電気モータ（１０２）のトルクの目標値が設定され、該トルクの実際値が捕捉される、
車両（１０１）のための、少なくとも１つの電気モータ（１０２）と少なくとも１つの制動装置（１０５）とを備えたドライブトレインの制御装置において、
前記実際値と前記目標値との偏差が第１の所定の偏差値絶対値よりも大きければ、または前記実際値と前記目標値との偏差が第１の所定の偏差期間値よりも長く続いたならば、応答として第１の信号を発生する少なくとも１つの手段（１０８）が設けられており、前記第１の信号自体により前記制動装置（１０５）の制動機能が作動されるものであり、
回転する駆動コンポーネントの回転数が検出され、
ａ）前記回転数が所定の基準回転数よりも大きいときは、
ａ１）前記実際値と前記第１の目標値との偏差が第１の偏差値絶対値と比較され、または前記実際値と前記第１の目標値との偏差期間が第１の偏差期間値と比較され、
ａ２）前記実際値と前記第１の目標値との偏差が前記第１の偏差値絶対値よりも大きければ、または前記実際値と前記第１の目標値との偏差が前記第１の偏差期間値よりも長く続いたならば、第１の信号が発生され、該第１の信号により前記制動装置（１０５）の制動機能が作動される、
または、
ｂ）前記回転数が所定の基準回転数よりも小さいときは、
ｂ１）前記実際値と前記第１の目標値との偏差が前記第１の偏差値絶対値よりも小さい第２の偏差値絶対値と比較され、または前記実際値と前記第１の目標値との偏差期間が前記第１の偏差期間値よりも小さい第２の偏差期間値と比較され、
ｂ２）前記実際値と前記第１の目標値との偏差が前記第２の偏差値絶対値よりも大きければ、または前記実際値と前記第１の目標値との偏差が前記第２の偏差期間値よりも長く続いたならば、前記制動装置（１０５）の制動機能が作動され、
前記回転数が所定の基準回転数よりも小さいときに制動機能が作動された後、前記電気モータ（１０２）のトルクの目標値が再び設定され、
トルクの実際値が再び捕捉され、
ｃ）前記再び捕捉した実際値と前記再び設定した目標値との偏差が前記第１の所定の偏差値絶対値よりも小さければ、または前記実際値と前記目標値との偏差の期間が前記第１の所定の偏差期間値よりも短ければ、第２の信号が発生され、該第２の信号により、前記作動している制動機能が作動停止される、
または、
ｄ）前記再び捕捉した実際値と前記再び設定した目標値との偏差が前記第１の所定の偏差値絶対値よりも大きければ、または前記実際値と前記目標値との偏差が前記第１の所定の偏差期間値よりも長く続ければ、第３の信号が発生され、該第３の信号により、あらためて前記制動装置（１０５）の制動機能が作動される、
ことを特徴とする、
ドライブトレインの制御装置。