CN1411532A - 控制机动车驱动单元的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出用于控制机动车驱动单元的控制方法及装置。其中驱动单元的至少一个调节量根据驱动单元输出量的一个给定量及一个给定调节时间被调节，该调节时间代表这样的时间，在时间内该用于输出量的给定量必需被实现。
Description
现有技术
本发明涉及用于控制机动车驱动单元的方法及装置。
在现代机动车控制中，在现有的调节机构(如驱动单元，变速装置)上作用了部分上对立的多个预给定量。例如对于一个机动车的驱动单元要基于驾驶员预给定的行驶要求，外部和/或内部调节及控制功能的给定值，如驱动打滑调节、发动机牵引转矩调节、变速装置控制、转速和/或速度限制和/或空载转速调节进行控制。这些给定量部分上起着相反作用，因为驱动单元仅可用这些给定量中的一个调节，因此这些预给定值必需相互协调，即需要选择或确定一个待实现的预给定值。
与驱动单元控制相关地，由DE 197 39 567 A1公知了不同给定转矩值的此类协调(Koordination)。其中通过从给定转矩值中选择最大值和/或最小值来选择一个给定值，该给定值的选择在当前工作状态中通过驱动单元各个控制参数的量的确定，例如在内燃机情况下通过进气、点火角和/或喷入燃料量的确定来实现。但在其中未考虑给定值调节的边界条件。
本发明的优点
定义为“给定输出量/调节时间数值对”的一个对驱动单元的要求在不同要求的协调时给出了与发动机特定调节路径的无关性。因此，作为给定输出量/调节时间数值对的界面定义与驱动装置具体类型无关地适用于所有类型的驱动装置。因而非发动机特定的协调器可不改变地应用于各种类型的驱动装置，如奥托发动机、柴油发动机、电力驱动装置等。
特别有利的是，能以简单的方式实现系统的扩展，即可加入其它的给定输出量/调节时间数值对，而无需结构的改变。
该要求(给定输出量及调节时间)的具体实现则根据驱动单元适当的调节路径上的当前工作点来进行。通过对于每个给定量与工作点相关的调节时间要求，可使控制装置的发动机专用部分与不依赖发动机的部分分开地开发。
通过所述的抽象及物理上可解释的界面(Schnittstelle)的定义将使发动机控制的总体结构变得一目了然。
通过引入给定量/调节时间界面使不依赖发动机的部分与发动机专用部分之间的分开可得到另一自由度，该自由度涉及将所述要求转换为发动机控制的发动机专用部分。这就增加了通过不同调节路径实现所述要求的可能性及释放了附加优化的潜力。
另一附加的自由度由相对给定值连续可改变的调节时间的预给定来得到，由此可实现对驱动单元干预量的精确预给定及转换。
通过给定量要求以及调节时间要求的协调以有利的方式组合了各种要求，这样，对驱动单元的控制提供了一个要求对(分别关于调节时间以及给定量)。
其它的优点将从以下的实施例说明或从属权利要求中得到。
附图
以下将借助在附图中所示的实施形式来详细地描述本发明。附图为：
图1表示控制驱动单元的控制装置的一个概要图；
图2表示一个流程图，它说明给定量/调节时间界面的一个优选实施例，该界面的工作方式将借助图5的时间曲线图描述；
图3及4及6至9表示各个流程图，它们说明给定量/调节时间要求协调的一个优选实施例；
图10是以一个例子说明给定量/调节时间预给定及协调的工作方式的时间曲线图。
图11示出了用于协调给定量/调节时间要求的另一个实施例。
实施例的描述
图1表示一个控制装置的框图，该控制装置用于控制驱动单元，尤其是一个内燃机。它设有一个控制单元10，该控制单元具有作为组成部分的一个输入电路14、至少一个计算单元16及一个输出电路18。一个通信系统20将这些部分相连接用于相互的信息交换。输入导线22至26被连接到该控制单元10的输入电路14，在一个优选实施例中这些输入导线被作成母线系统及通过它对控制单元10输入信号，这些信号代表用于控制驱动单元待求值的工作参数。这些信号由测量装置28至32测量。这类工作参数为驾驶踩板位置，发动机转速，发动机负载，废气成分，发动机温度等。控制单元10通过输出电路18控制驱动单元的功率。这在图1中借助输出导线34，36及38象征地表示，通过这些导线操作待喷入的燃料量、点火角和/或一个可电操作的用于调节内燃机空气输入量的节气阀。通过所述的调节路径可调节内燃机的空气输入量，各个汽缸的点火角，喷入的燃料量，喷射时刻和/或空气/燃料比等。除所述的输入量外还设有另外的机动车控制系统，它们向输入电路14传送预给定量，如转矩给定值。这类控制系统例如为：驱动打滑调节，行驶动态性能调节，变速装置调节，发动机牵引转矩调节等。除所述的给定值预给定、即-由驾驶员以行驶愿望和/或速度限制形式给出的给定值预给定所属的-外部给定值预给定外，还具有用于控制驱动单元的内部预给定量，例如：怠速调节的转矩改变，给出相应预给定量的转速限制，转矩限制和/或由部件保护组成的限制和/或起动时一个单独的预给定量。
边界条件或特性与各个给定值预给定量相关联，这些边界条件或特性体现为给定值预给定量转换的方式方法。在此情况下，视应用实例而定一个或多个特性可与给定值预给定量相关联。事实表明，调节时间是一个重要的信息，在该调节时间内调节给定值预给定量。此外对该给定值预给定量可传送其它的特性，例如优先权。调节时间在此情况下应被理解为一个时间区段，至少在该时间区段中给定量必需被调节。受给定量影响的实际量的变化曲线在调节时间内在当前量(起始量)及给定量(终点量)之间根据所选择的规定目标可自由地确定。因此该变化曲线可适配于发动机及根据至少一个优化标准(例如最少燃料消耗)被优化。仅是该实际量必需在调节时间的时刻上、即在调节时间结束时被获得。
所述的作为数值对的给定量及调节时间的预给定不仅可与内燃机如奥托发动机或柴油发动机相关地使用，它们是进气管喷射或直接喷射，而且也可与其它的驱动类型、如电动机相关地使用。
在一个优选实施例中将驱动单元的转矩作为预给定量(给定值)预给定。在其它的应用场合可设置驱动单元的其它输出量作为预给定量，如功率值、转速等。
图2表示一个流程图，它以一个简单的实施例说明上述界面及预给定数值对转换为调节量的转换。其中控制单元10主要包括一个协调器100及一个转换器102。除未示出的譬如上述输入量外，由外部控制系统、如一个驱动打滑调节器104及驾驶员106输入作为输入预给定量的给定转矩MSOLL1或MSOLL2以及所属的调节时间TSOLL1及TSOLL2，在这些调节时间内调节预给定的给定转矩。这些预给定数值对被输入到协调器100中。在该协调器中根据一个标准如以下策略之一，必要时考虑其它的预给定数值对来选择一个产生出的预给定数值对MSOLLRES及TSOLLRES。该数值对被输入到转换器102中。在转换器102中将考虑驱动单元的实际工作状态、即基于工作参数如发动机转速，发动机负载，实际转矩等(参见象征性表示的线108至110)产生的工作状态来构成控制空气输入量、点火角和/或燃料喷射量的调节量。在此情况下，在一个有利实施例中设置了选择相应调节路径的表格，在其中根据驱动单元的当前工作状态录入了对于确定转矩变化的各个调节路径的最小调节时间。根据预给定的给定调节时间及预定的转矩变化可依据一个设定策略的标准(例如消耗量优化)来选择调节路径，通过该路径可在给定调节时间内实现转矩的变化。如果转矩变化不可能仅通过一个路径来实现的话，则可选择调节路径的一个组合，该组合将保证在预定调节时间内实现该给定转矩。
在另一实施例中，在协调器100及转换器102之间设置另一协调器，在后者中，仅涉及与发动机无关的量的协调器100的产生的量通过发动机专用的给定量/调节时间数值对(转矩限制，转速限制等)相应地协调。输出信号是产生的给定转矩/调节时间数值对，它被输入到转换器102中并根据以上的描述转换成各个调节量。
在图5中记录了时间曲线图，它们说明在不同时刻上当给定转矩值及给定调节时间变化时驱动单元的转矩变化曲线。其中，图5a表示给定转矩预定量随时间变化的曲线，图5e表示调节时间，而图5b至5d表示实际转矩M的变化曲线。图5a表示给定转矩预定量随时间变化的曲线，其中给定转矩从时刻T0一直上升到时刻T0+T，然后到时刻T0+2T一直保持恒定。调节时间在时刻T0至T0+T之间保持恒定，而向着时刻T0+2T减小。相应地，在图5b中到时刻T0表示所期望的转矩变化，及在图5c中到时刻T0+T表示所期望的转矩变化。给定调节时间为恒定，给定转矩值增加，由此所期望的转矩变化相应地被适配。到时刻T0+2T给定转矩值保持恒定，但调节时间显著地减小，由此得到快得多的转矩变化。在此情况下重要的是，调节时间连续地改变及与每个时刻适配(例如在条件不改变及相同转矩的情况下调节时间愈来愈小)以保证在原始的调节时间后转矩被调节。
对于在协调器100或在发动机控制中使用的协调器中数值对的协调，这些不同的策略被证实是适用的：最小值协调，最大值协调，加法协调，减法协调，以调节时间为定向的最大值协调和/或以调节时间为定向的最小值协调。
图3的流程图表示最小值协调的一个例子，它在于，比较给定转矩的各个值，选择最小的值作为结果给定转矩。结果调节时间则是配置给该转矩的调节时间。在该调节策略中待协调的数值对的数量不受限制。除调节时间外可用相应的方式类似地选择其它信息，例如配置给各个干预量的优先权或其它信息。
图3表示协调器100中的最小值协调的流程图。输入给定转矩MSOLL1及MSOLL2，它们被导入一个比较器150。该比较器求出这两个给定值中哪个最小。根据该结果，比较器150通过其输出信号操作开关单元152或154，由该开关单元输出最小转矩给定值作为结果给定转矩。此外对协调器100输入调节时间TSOLL1及TSOLL2，其中比较器150这样转换开关单元152，以使得配置给最小转矩的调节时间作为结果调节时间TRES输出。
图4表示用于最大值协调的流程图。在最大值协调时同样地比较给定转矩的值，但不是选择最小值，而是选择给定转矩中的最大值。在此情况下结果调节时间也是属于最大转矩的调节时间。与最小值协调相似，用于最大值协调的协调器100包括一个比较器160，它被输入给定转矩MSOLL1及MSOLL2及通过其输出信号操作开关单元162及164。比较器160求出输入转矩中最大者及相应转换开关单元162及164。在此情况下这样进行，即通过开关单元162选择最大转矩值作为结果给定转矩值MSOLLRES及选择配置给最大转矩值的调节时间作为结果调节时间TSOLLRES。
最小值协调尤其用在转矩下降干预时，尤其在变速器换挡干预及驱动打滑调节干预时使用，而最大值选择用在转矩上升干预时，如发动机牵引转矩调节时使用。
事实表明，最小值协调及最大值协调不足以覆盖所有可设想的应用情况。例如在开通辅助机组如空调器时，驱动单元必需在相对短的调节时间内产生附加的转矩。如果它与给定转矩的增大同时发生，则用最大值或最小值协调将引起不舒适的转矩变化过程。因此考虑了：调节时间及给定转矩不是彼此无关地协调，而是彼此联系。在图6的时间曲线图中表示出一种协调策略，其中给定转矩值被加法运算。在该所谓给定转矩/调节时间数值对的加法协调中，首先求出最小的调节时间。然后通过内插对于该调节时间，对于至少另一给定转矩/调节时间数值对求出一个内插的给定转矩。结果给定转矩是在最小调节时间的情况下可能内插的给定转矩的和。结果调节时间是最小的调节时间。作为内插函数将视应用情况而定采用线性，指数，单调的或非单调的函数。在此情况下，内插基于实际转矩或另一转矩如最后的给定转矩来进行。这里也可以选择调节时间以外的其它信息，例如优先权。
在图6中转矩M相对时间地表示，其中协调原点代表当前时刻T0及当前出现的实际值MIST。用于调节给定转矩的结果调节时间是输入调节时间TSOLLRES中最小的，即T1。在所示的例中，两个给定转矩被协调，即配置调节时间T2的MSOLL2及配置调节时间T1的MSOLL1。为了在选择最小调节时间时不仅要符合给定转矩MSOLL1而且要符合给定转矩MSOLL2的实现，将基于在该例中设置的内插直线(虚线)来计算在实现给定转矩值MSOLL2的情况下在时刻T1上达到的转矩幅值MSOLL2’。然后将该值加到在时刻T1上要达到的给定转矩值MSOLL1上，其中通过这两个值相加构成结果给定转矩值MSOLLRES。在时间T1内则应实现给定转矩值MSOLLRES，其中不仅考虑到对最小调节时间配置的给定转矩值MSOLL1而且也考虑到对另一调节时间配置的给定转矩值MSOLL2。
相应地，可设置减法协调，例如在关闭用户时起作用，在此情况下也是求得输入数值对的最小调节时间。这里也是通过对于至少另一数值对的内插来确定在该时刻接收的、通过内插求得的给定转矩。结果给定转矩则是相应于给定联系的最小调节时间的内插给定转矩的差。结果调节时间是最小调节时间。该内插及对其它可能信息的考虑类似于加法协调地进行。
图7表示类似于图6的转矩相对时间的变化。这里结果调节时间也是T1。由该调节时间实现的给定转矩为MSOLL1。从MSOLL1中减去对于时刻T1内插的、对于数值对MSOLL2/T2的给定转矩，因此形成结果给定转矩MSOLLRES，最后在给定调节时间T1中调节该给定转矩。
用于数值对联系的另一可能性是以调节时间为定向的最大值及最小值选择。这体现为根据图3及4的协调的变型，其中的区别在于：原则上选择传送的给定转矩/调节时间数值对的最小调节时间，而在图3及4的方案中总是选择配置给选出的转矩的调节时间。由此更好地照顾到动态特性。通过内插对于调节时间可如上所述地求得对于其它数值对内插的给定转矩。结果给定转矩是在最小调节时间的时刻上调节转矩的最小值(Minimum)或最大值(Maximum)。结果调节时间是最小的调节时间。这里也与上述相应地进行内插及考虑附加的信息。
该协调策略将借助图8及9的时间曲线图来说明。在这些图中转矩相对时间来表示。调节时间总是以T1作为输入调节时间的最小值。根据图8，属于调节时间T1的给定转矩为MSOLL1，属于调节时间T2的给定转矩为MSOLL2。由数值对MSOLL2/T2将计算在时刻T1借助内插的一个给定转矩值，然后在最大值选择时与给定值MSOLL1相联系。因为在图示例中该值小于值MSOLL1，结果给定转矩值MSOLLRES为值MSOLL1。因此，在时间T1内实现给定值MSOLL1。在图9中相应的方案体现为最小值选择。同样地，这里最短的调节时间为T1。该值被配置给给定值MSOLL1。另一数值对的构成为MSOLL2及T2。由该数值对内插在时刻T1上提供了一个给定转矩值，它小于给定值MSOLL1。根据最小值选择，因此该内插给定值将作为结果给定值MSOLLRES被输出及在该调节时间TSOLLRES内进行调节。
在图10中将借助一个选出的示范运行状态并使用最小值协调来描述上述的给定转矩/调节时间数值对预给定的工作原理和其协调。其中图10a是驱动单元实际值的随时间变化的曲线，图10b是给定转矩随时间变化的曲线及图10c是给定调节时间随时间变化的曲线。首先，驾驶员的期望值是起主导的因素。驾驶员预给定一个给定转矩值MSOLL，对该给定转矩值配置一个调节时间TSOLL，及根据图10a通过相应的转矩升高来实现该给定转矩值。在时刻T1上受到一个驱动打滑调节器的干预。由于该调节器小的给定转矩值在时间T1上突变地预给定一个小的给定值，由于干预所需的动态性能，对于该给定值根据图10c配置了一个相当小的调节时间(时刻T1)。因此实际转矩从时刻T1开始很快地下降到给定转矩。因为给定转矩直到时刻T2未改变，在未改变调节时间的情况下不发生转矩的改变。在时刻T2上该驱动打滑调节结束，给定转矩被重新置到驾驶员期望值上(调节器的给定转矩仍大于驾驶员期望值)。对结果转矩配置了较大的调节时间。在时刻T2上与根据选择的调节路径在T1及T2之间的时间区段中调节的当前运行状态相关地，在转矩变化曲线中或是得到考虑大调节时间的慢速变化或是首先一直到时刻T2很快地变化，然后过渡到较慢的变化(参见图10a)。这例如出现在长时间的ASR干预(在雪上起动)的情况下，因为在此情况下空气输入路径持续地回调，可能由于缺乏储备通过点火角不能实现快速的上升。此外在现有储备情况下其它的运行条件及要求(例如舒适性，催化器加热(Katheizen)，组件保护)在决定快速或慢速上升时起一定作用。
图11示出了两个给定量及调节时间值对在内插的基础上的协调的另一个实施例。进一步，两个干预的给定量的预计量同样在协调的范围内被考虑。该预计量是据推测将来有的给定量(例如在驱动打滑调节期间该预计量是驾驶者预给定的给定量)。给图11中所示出的协调器输入第一给定量(最好是给定转矩)Msoll1、一个第一调节时间预给定tsoll1以及给定量的一个与该数值对相配的预计量Mprd1。由第二干预输入给定量Msoll2、调节时间tsoll2以及预计量Mprd2。这两个预计量Mprd1和Mprd2被送到一个最小选择级200上。这两个值的较小者在此是结果预计量Mprdres，它在转换器102中转换时被考虑(例如在确定用于内燃机进气(空气输入)的给定值时)。
这两个调节时间值tsoll1和tsoll2与给定量值Msoll1和Msoll2一样被输入给开关单元202或204，它们根据所示出的一个开关信号转换到另一位置。根据这些开关单元的位置或者是使所述第一数值对(Msoll1，tsoll1)或者是第二数值对(Msoll2，tsoll2)作为结果数值对(Msollres，tsollres)继续传送到驱动单元的控制装置。
用于转换的开关信号由两个数值对通过在对应的调节时间与最小调节时间之间给定量值的内插导出。这两个调节时间值tsoll1和tsoll2被送到一个最小值选择级205上，在其中，最小调节时间值作为两个值中较小的被求出。最小调节时间值被输入到除法级206和208，在那里形成最小调节时间值与相应的给定调节时间tsoll1或tsoll2的比(tsollmin/tsoll1或tsollmin/tsoll2)。分别在一个乘法级210或212，所述相应的比与对应的给定量值Msoll1或Msoll2相乘(210：Msoll1*tsollmin/tsoll1；212：Msoll2*tsollmin/tsoll2)。这两个被以这种方式评价的给定量值然后在一个比较器214中相互比较。如果级210的结果大于级212的结果，则这样开关开关单元202和204，使得数值对Msoll1和tsoll1作为结果量被继续传送，而在相反的情况下将量Msoll2和tsoll2继续传送。
为了求出结果数值对求出这样的给定量，它(在线性的前提条件下)在最小调节时间的时刻必须存在(在最小调节时间的时刻的内插的给定量)。这样求出的给定量值的最大者则决定了结果数值对。后者是属于最大内插的给定量的原始数值对。
在图11的实施例中，与在其它实施例中一样，也优选使用一个转矩量作为给定量，然而在其它的应用中，代替转矩而使用功率、转速等等。
Claims (11)
1.用于控制机动车驱动单元的控制方法，其中驱动单元的至少一个调节量根据用于驱动单元输出量的一个预给定量被调节，其特征在于：与所述预给定量一起预给定一个调节时间量，在该调节时间内所述预给定量必需被调节。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：由给定量及给定调节时间的多个数值对选择一个结果给定量及一个结果调节时间，该调节时间作为调节量调节的基础。
3.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：将最小给定量值及所属的调节时间作为结果数值对选择。
4.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：将最大给定量及其所属的调节时间作为结果数值对选择。
5.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：由最小调节时间及对该调节时间配置的给定量与基于至少另一数值对的给定量在调节时间的时刻上内插的给定量的和构成为结果数值对。
6.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：将最小调节时间选择作为结果调节时间及将一个给定量选择作为结果给定量，它由对最小调节时间配置的给定量与基于至少另一数值对构成的给定量在调节时间的时刻上构成。
7.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：由最小调节时间构成为结果调节时间及由最小或最大给定量在最小调节时间的时刻构成为结果给定量。
8.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：调节时间可被连续变化地预给定。
9.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：进一步给出这样的数值对作为结果量，在该数值对中在最小调节时间的时刻上所述内插的给定量为最大。
10.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：设置一个预计的给定量，其中求出协调的预计给定量的最小量作为结果预计给定量。
11.用于控制机动车驱动单元的装置，具有一个控制单元，该控制单元根据驱动单元输出量的一个预给定量对驱动单元的至少一个调节量进行调节，其特征在于：设有用于调节调节量的装置，它们获得一个用于输出量的给定量及一个给定调节时间作为预给定量，在该给定调节时间内所述给定量必需被调节。
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