JPH1089121A - 自動車の駆動系制御装置 - Google Patents
自動車の駆動系制御装置Info
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Abstract
る。ここでは炭化水素、窒化酸化物等の排出を低減す
る。 【解決手段】 分類装置(1.02)が設けられてお
り、該分類装置によって駆動系からのセンサ信号(S)
が評価され、自動車の動作パラメータが分類され、計算
装置(12)が設けられており、該計算装置ではアクセ
ルペダル(21)およびブレーキペダル(20)の位置
を指示する別のセンサ信号(S)が受信され、前記計算
装置によって前記センサ信号と、分類された動作パラメ
ータとから、中央制御パラメータが駆動系の駆動源
(9)および制動ユニット(11)に対して形成され
る。
Description
装置であって、該制御装置によってアクセルペダルの位
置が運転者による希望車輪トルクとしてまたは希望伝動
装置出力トルクとして解釈され、自動車の機関および伝
動装置に対する目標値を計算するために使用される形式
の制御装置に関する。
に対する公知の制御装置はほぼ独立的に動作する。すな
わちこれら制御装置は、被制御機器の動作点と動作モー
ドをほとんど相互に依存しないで調整する。自動車の駆
動系の個々の構成部材間の通信を行うための手段もあ
る。これは例えばCANバス等である。しかしこれらの
手段はもっぱらセンサデータを交換して多重利用するた
めに使用されるに過ぎない。さらに通信を用いて所定の
過程で制御されることがある。これは例えば、伝送装置
の変速比変化の際に機関トルクを低減することによって
切り替え快適性を向上させるためである。
ク制御、制動制御、または駆動スリップが発生した際の
機関トルク低減である。自動車でシステムを効率的に利
用するための提案が公知である。ここでは自動車に対し
て統合的な駆動系制御が得られるように努められる。こ
れによりアクセルペダルの位置が運転者による所望の車
輪トルクと解釈され、自動車の機関および伝動装置に対
して目標値を計算するのに使用される(F&M101(199
3)3,87から90頁)。そこに提案された、部分系、機
関制御、電子アクセルペダルおよび伝動装置制御の上位
最適化の目的は、燃料消費を低減し、自動車の走行性を
向上させることである。このことはとくにアクセルペダ
ル運動の自然な応答に関する。
車の運転性を全般的に改善することである。ここでは炭
化水素、窒化酸化物等の排出を低減する。
り、分類装置が設けられており、該分類装置によって駆
動系からのセンサ信号が評価され、自動車の動作パラメ
ータが分類され、計算装置が設けられており、該計算装
置ではアクセルペダルおよびブレーキペダルの位置を指
示する別のセンサ信号が受信され、前記計算装置によっ
て前記センサ信号と、分類された動作パラメータとか
ら、中央制御パラメータが駆動系の駆動源および制動ユ
ニットに対して形成されるように構成して解決される。
整ユニットおよび伝動装置制御に対するストラテジーを
中央で、有害物質の排出がとくに市街地走行時に最小に
なるように行う。中央ストラテジーは自動車の走行出力
指向モードを目的とすることもできる。すべての分散機
能ユニットはこのストラテジーでは、最大の加速力が得
られ、運転者の希望に対して機関が迅速に応答するよう
に調整する。このようなモードはスポーツ走行時および
山岳走行時に必要である。
説明する。
ように構成された構成部を有する(図1)。読みやすく
するために以下、個々の回路またはプログラム構成部分
はしばしば−回路、−ブロックを省略して表す(例えば
選択回路の代わりに選択部)。
められたセンサ1.01、中央分類および基準形成部
1.02、中央動作パラメータ検出部1.03(ここに
自動車のアクセルペダルおよびブレーキペダルの信号が
供給される)、走行ストラテジー選択部1.04、1つ
のブロックにまとめられた分散制御ユニット1.05、
および駆動系の制御機器1.06、例えば自動車の機
関、伝動装置およびブレーキである。
関連して説明する。
ている。この制御部は中央分類および基準形成部1.0
2の次の構成部を有する。すなわち、運転者タイプおよ
び希望検出部2、環境および道路形式位置決め部(例え
ばGPSを介して)、走行様式および走行状況識別部4
および情報チャネル5(例えば無線電話または衛生受信
器)。回路2から5、およびさらに後で説明する駆動系
制御部1の回路構成部には、自動車の種々のセンサ(こ
こではSにより示されている)からの信号が相応の信号
線路を介して供給される。信号線路は図には多重線路と
して示されており、これらはデータバス(例えばCAN
バス)として構成することができる。
〜18を介してすでに説明した回路2〜5の出力信号を
受信する。線路19を介して選択部は車輪トルク計算部
12の出力信号を受信する。車輪トルク計算部はブレー
キペダル20の信号と、アクセルペダル21の信号を受
信する。
基本動作パラメータ検出部7と電子機関制御および機関
出力調整ユニット9に供給される。基本動作パラメータ
検出部7の出力信号は走行情報表示部16、電子パワー
ステアリング部(EPAS)8、電子機関制御および機
関出力調整ユニット(EMS/ETC)9,電子伝動装
置制御部(EGS)10および制動制御部11に供給さ
れる。制動制御部は、ABS装置、駆動スリップ制御部
TCSおよび走行安定性制御部FSRを含むことができ
る。
ク)7はブロック6からのストラテジー設定に従って、
全駆動系の中央動作パラメータを調整計算する。ブロッ
ク7では例えばトランスミッション変速比と目標機関ト
ルクが設定される。しかし液圧式伝動装置の場合は動作
形式とその個々の動作点が設定される。このことにより
従来よりも格段に包括的に機関および伝動装置の制御が
可能である。機関トルクをトランスミッション変速比に
依存して調整することができる。このことにより自動車
の走行性が向上する。なぜなら、運転者はシフトアップ
の際に機関トルクの損失を調整する必要がないからであ
る。有害物質排出も効果的に低減することができる(以
下に説明する)。
定することはここでは定常的に行われるだけでなく、す
なわちブロック12からの車輪トルク要求が一定のとき
に行われるだけでなく、例えばカーブ走行またはエンジ
ンブレーキ動作への移行(車両速度がこの場合は減少す
る)といったダイナミック過程についての、ブロック7
からの情報も考慮される。これは後置された機能ユニッ
ト8〜11を調整するためである。従ってエンジンブレ
ーキ動作の場合は、瞬時のギヤ変速比を検出すること
も、同時に推力遮断を作動することも可能である。極端
なカーブ走行の場合は相応安定性を得るために、変速比
を固定し(→EGC)、駆動時の負荷変化を減衰する
か、または緩慢に経過するようにすると有利である(→
EMS/ETC)。
ら必要なだけ行う(ストラテジー設定またはストラテジ
ー委任)。他の機能はすべて、可能である限り独立的に
分散型制御ユニットのレベルで行われる。
形成し、この調整信号によって自動車の個々の機器また
は駆動系24の構成部が制御される。すなわち、自動車
の機関(スロットルバルブを介して)、伝動装置および
ブレーキが制御される。調整信号は線路Aを介して回路
9〜11から駆動系の機器に達し、センサ信号Sは相応
の線路を介して前記の回路に供給される。制御回路また
は機器8〜11は例えば、それぞれ制御すべき機器を備
えたいわゆる現位置ユニットとして組み込むことも、ま
たはこれに統合することもできる。例えば、制御部11
を電子ブレーキアクチュエータの場合はブレーキアクチ
ュエータとまとめると有利である。これにより制御機能
は変化しない。
で示されている。これらはここではそれ以上説明しな
い。なぜなら、一般的に公知だからである。ハイブリッ
ド駆動の場合、すなわち内燃機関と電動モータが組み合
わされている場合、前者は電動モータおよび発電機と結
合されている。このようなハイブリッド駆動は例えばV
DI-Bericht Nr.1225,1995,281-297ppから公知であ
る。
のコンビネーションに対する例; 1.有害物質排出低減駆動(HC,NOx): −一次走行ストラテジー選択部6が駆動系全体の動作
を、最小有害物質排出に設定する。
ラテジー選択部6がこの設定に従い、回路9,10(E
MS,ETC,EGS)の重要な動作パラメータを、有
害物質排出が最小になるように計算する(例えば市街地
走行)。この設定は、下位の機能ユニットにより次のよ
うに変換することができる。
機関の負荷変化が減衰される(ユニット12により要求
されて)か、または動作領域が制限される。ここで不安
定な過程を回避することにより、有害物質低減を目的と
する制御および調整がエラー無しで動作することができ
る。有害物質排出の量的または質的に所望されない組成
を伴う動作領域が回避される。
出の低いモードが作動される。例えば内燃機関では加速
時濃厚化が低減されるか、または −駆動形式が変化される(例えば電動モータ、水素駆動
へ)。
関の場合はできるだけ安定した動作が最小の有害物質排
出のモードで行われる。例えば、CVTまたは無段変速
機により。
水素駆動、ユニット7により調整されて)の際の適合。
この機能ではとくに、機関と伝動装置との良好な共働が
重要である。なぜなら、運転者の加速および速度につい
ての要求が得られた機関トルクおよび伝動装置変速比の
複数の結合を許容するからである。2つの調整量の時間
的変化の整合的経過も必要である。
減動作と同じように分散機能ユニットのすべてが、可能
な限りの加速、伝動装置の運転者希望(制限されない動
作形式)への迅速な応答が得られるように調整される。
スポーツ走行または山岳走行の際に必要。
かである。とりわけ上位の設定を制御する比較的に深い
制御レベルの決定は比較的高位の制御レベルに必要なら
直ちに通報される。しかしこのことは図2に基づいてさ
らに説明する。図2の機能を次に詳細に説明する。
検出に用いる。すなわち、走行出力指向と燃費指向との
間の分類を行う。この種の機能に対する例は、EP05
76703A1に記載されている。運転者の走行スタイ
ルを表す信号が一次走行ストラテジー選択部6に線路1
4を介して供給される。
/国道)を検出する。しかし付加的なセンサを介して例
えば大気汚染度の一般的程度を検出することもできる。
GPS(Global Positioning System)により、デジタ
ル地図(CD−ROM上の)と関連して車両の局所現在
地が既知であれば、局所的大気汚染度に関するこの情報
をブロック6で使用することができる。
検出、例えばカーブ走行、道路勾配、エンジンブレーキ
走行、並びに縦方向と横方向の安定性に関する情報は同
じように走行ストラテジー選択を検出するために使用す
ることができる。これらの情報もブロック7で、中期間
および短期間の動作ストラテジーについて駆動系の適切
な動作を達成するために使用することができる。ここで
ブロック6および7に対するこれらの情報は分散型制御
ユニットからのものでも(例えば走行ダイナミック安定
性についてABS/TCS/FSR制御機器11によ
り)、または情報チャネル5からのものでも良い。この
ブロック5は、中央“司令所”、例えば交通監視局から
の情報を受け取ることができる。このようにして、中央
行政が有害物質排出の少ない動作を制御することもでき
る。
して一次走行ストラテジー選択を検出するのに用いる。
このユニット7も分散型制御ユニットに対する中央動作
パラメータを検出する。線路14,15,17,18の
情報は設定された規則セットと比較される。これはファ
ジーシステム、数学的にフォーマットされたアルゴリズ
ム、または神経ネットワークによって実現される。
御部1の最上位レベル、すなわちユニット2〜5での基
準形成のために送出する。また、個々の機器に対する分
散型制御ユニットにも送出する。機能ブロックに関する
センサの位置は、それぞれの制御ユニット(ECU)で
のセンサ信号処理と情報必要部との間の通信が保証され
ていれば従属的な役割を果たす。機能アーキテクチュア
に関しても、どのECUにどの機能ユニットが物理的に
存在しているか、まとめられているかは重要でない。従
って、運転者タイプおよび運転者希望を伝動装置制御部
(EGS)10に統合することも可能であり、一方環境
および道路形式文類をブロック11(縦方向および横方
向ダイナミック制御部)に収容することもできる。
含むことができる。重要なことは図2に示されたよう
な、全体として改善された機能を達成する仮想アーキテ
クチュアである。ここで物理的ユニット(有利には例え
ばCANバスを介した高速のシリアルバス通信として実
現される)間の通信は重要な役割を果たす。
ルク設定に変換される。すなわち、駆動輪から道路に伝
達すべきトルクに変換さえる。付加的な走行抵抗(山岳
走行、積載)のような環境に起因する影響は、運転者を
物理的な現実から遠ざけないようにするためここでは考
慮すべきでない。
が、分散型制御ユニット8〜11、または16に物理的
に収容することもできる(例えば、EMS/ETC)。
同じことがブロック1〜7に対しても当てはまる。線路
19の信号は希望車輪トルク、または目標車輪周力、ま
たは目標伝動装置出力側トルクとして出力することがで
きる。ここでは、ブレーキペダル20に関する連続情報
によって、負の目標車輪トルクまたは周力を設定するこ
ともできる。これにより、駆動ユニット(例えば、内燃
機関、電動モータ、回転車輪)、または遅延エネルギー
消費ユニット(例えばエンジンブレーキ、発電機、静止
車輪)の統合管理が可能である。車輪トルク設定に対し
て択一的に、運転者によってこれを運転速度制御器23
(FGR)により設定することもできる。
とユニット9,10,11との間の情報チャネルは双方
向で使用することができる。その理由は、基本動作パラ
メータを計算する際に、運転者タイプ、環境および走行
操作等の外部条件を基礎とするだけでなく、駆動時に制
御されるユニットの内部設定動作状態も考慮されるから
である。従って、コールドスタート後に内燃機関を比較
的高い回転数で駆動することが重要である。これは触媒
機の暖機運転を支援するためである。とりわけ付加的な
熱源(例えば電気加熱式触媒機)は機関駆動部に付加的
な負荷を課す。コールドスタート後の点火の遅角調整
(場合により二次空気の送風)は同じ目的に対して駆動
部の特性を変化させる。このことはユニット7で考慮し
なければならない(例えば、切り替え点を比較的高い機
関回転数にシフトすることによって)。
動装置の変速比の計算を制御することができる(例え
ば、変速機の橋絡を投入接続する際に冷たいギヤオイ
ル;伝動装置の過熱の際に機関回転数を、伝動装置のオ
イルポンプの、オイルクーラーを通る通過容積を高める
のが有利である。)。機関トルクへ行われる別の介入、
例えばエアコンまたは伝動装置の効率損失(CVT:変
速比の調整には大きなポンプ損失が伴う)によるトルク
損失を補償するために回転数を上昇させることが、制御
レベルでブロック8〜11により行われる。これはブロ
ック7での手段によって支援する必要がない限り行われ
る。
降坂走行時、または走行スタイルおよび走行状況に関連
した走行出力要求における切り替え特性だけでなく、駆
動源も含めた駆動系全体の制御が他の基準に従うように
なり、これに適合される。
において瞬時の変速比を状況に関連して適合することが
できる(ギヤ固定)。すなわち、ちょうど確立された一
般的なストラテジーに依存しない。このようなダイナミ
ック補正は本発明の制御コンセプトでは機関制御と機能
的に結合される(例は、ギヤの固定維持および機関トル
クの遮断)。
に機関固有パラメータを勘案しないことは有利である。
なぜならハイブリッド駆動の場合は、駆動形式の選択が
この決定レベルではまだ行われていないからである。と
りわけ、トラクション環境等(雪道や砂利道)の条件を
勘案することは有利である。とくに機関出力の大きな車
両の場合は装置感度を予防的にやや低減する(同じアク
セスペダル操作で比較的に小さな車輪トルクが形成され
る)。一般的にはアクセルペダル位置を車輪トルクに変
換することはファジーシステムによって行われる。ファ
ジーシステムは多重の依存性を目標車輪トルクに結合す
る。
ジメントにもある。これは車輪トルクを負の値としても
処理し、駆動源を車両を減速するユニットとしても制御
する。とくに簡単には、制動装置を電子ブレーキ操作と
結合する(ブレーキ・バイ・ワイヤ)。
の目標機関トルクだけでなく、駆動形式およびその個々
の動作点も設定される。ここでは、運転者の設定による
厳格な車輪トルク指向動作だけでなく、有害物質排出に
関連する中央設定によって真の車輪トルクを制御または
制限することが可能である。とりわけこのような介入は
運転者にブロック16によって指示されなければなら
ず、できるだけ走行性への制限なしで行うべきである。
物理ユニット(制御装置)に収容するか、またはユニッ
ト8〜11に集積することができる。本発明のさらなる
利点はこの柔軟性である。
基づいて行われる。“トルクに基づいて”とは、例えば
伝動装置により機関トルクの低減が要求されると、パラ
メータが機関制御部に伝送され、これが希望トルク、す
なわち所望される機関トルクを表し、例えば点火角の低
減が5%だけ要求されることはない、という意味であ
る。反対に瞬時の動作点における機関トルクを検出する
ために例えば伝動装置制御部にはスロットルバルブ位置
や機関回転数(これらから伝動装置制御部は伝動装置制
御部にファイルされたマトリクスを介して瞬時の機関ト
ルクを検出することができる)は伝送されず、機関制御
部はインターフェースを介して瞬時の機関トルクを伝動
装置制御部に伝送する。
示されている。この制御部は内燃機関と伝動装置を制御
するために用いる。個々の参照符号は図2に相応する
が、*が付してある。この駆動系制御部の機能は、構成
部がそれぞれ存在する限り前に説明したものに相応す
る。
いる。このフローは本発明の駆動系制御部1によって処
理される。開始Aの後、プログラムは次のステップS1
からS11を実行する。
ーFGRを作動する。
ダルに関する情報が目標車輪トルクに変換される(ブロ
ック12)。走行速度制御が場合により取り入れられ
る。
されるかまたは検出される(ブロック1,3および4
で)。
(ブロック6で)。
が選択される。
が選択される(ブロック7で)。駆動源、または制動
源、駆動源および整合源の動作点の計算、伝動装置の動
作点の計算(ブロック7で) S7:走行安定性が監視される:ABS、機関出力調整
ユニットTCSおよび走行安定性制御部FSRにより。
所望制動トルクが調整される。
問い合わされる(ブロック7または9で)。イエスの場
合はステップ9へ、ノーの場合はステップ10へ。
部で補正される(ブロック7または9)。
かが問い合わされる。イエスの場合はステップ11へ、
ノーの場合は終了へ。
ステップを実行することができる(図5)。
ラメータが計算される(アルゴリズム、ファジーシステ
ム、またはストラテジー設定が記憶されている)。
的介入が計算される。すなわち、走行状況と運転操作に
依存して、例えばエンジンブレーキ時またはブレーキア
シスト時にギヤ固定維持が行われる。
したようにその終了まで処理される。
およびアーキテクチュアを示すブロック回路図である。
ある。
伝動装置の制御部の概略図である。
ートである。
ーチャートである。
Claims (8)
- 【請求項1】 自動車の駆動系制御装置であって、該制
御装置によってアクセルペダルの位置が運転者による希
望車輪トルクとしてまたは希望伝動装置出力トルクとし
て解釈され、自動車の機関および伝動装置に対する目標
値を計算するために使用される形式の制御装置におい
て、 分類装置(1.02)が設けられており、該分類装置に
よって駆動系からのセンサ信号(S)が評価され、自動
車の動作パラメータが分類され、 計算装置(12)が設けられており、該計算装置ではア
クセルペダル(21)およびブレーキペダル(20)の
位置を指示する別のセンサ信号(S)が受信され、前記
計算装置によって前記センサ信号と、分類された動作パ
ラメータとから、中央制御パラメータが駆動系の駆動源
(9)および制動ユニット(11)に対して形成され
る、ことを特徴とする駆動系制御装置。 - 【請求項2】 計算装置(12)によって伝動装置変速
比が調整される、請求項1記載の駆動系制御装置。 - 【請求項3】 計算装置(12)によって機関トルクが
調整される、請求項1記載の駆動系制御装置。 - 【請求項4】 計算装置(12)によって駆動源の形式
が設定される、請求項1記載の駆動系計算装置。 - 【請求項5】 計算装置(12)によってハイブリッド
駆動部の駆動形式および当該ハイブリッド駆動部の動作
点が調整される、請求項4記載の駆動系制御装置。 - 【請求項6】 計算装置(12)によって機関トルクが
ハイブリッド駆動部の駆動変速比に依存して調整され
る、請求項5記載の駆動系制御装置。 - 【請求項7】 選択回路(6)が設けられており、該選
択回路では分類回路(1.02)の出力信号に基づいて
走行ストラテジーが選択され、 分散型制御ユニット(8〜11)が設けられており、該
制御ユニットで計算装置(12)および選択回路(6)
の出力信号が受信され、自動車の機関、伝動装置および
制動装置に対する制御信号が形成される、請求項1記載
の駆動系制御装置。 - 【請求項8】 個々の制御装置(8〜11)間のデータ
交換はトルクに基づいて行われる、請求項1から7まで
のいずれか1項記載の駆動系制御装置。
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