JP2001513181A - トランスミッションの変速比調整系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、変速比を変えることができる自動車用トランスミッションの調整系に関し、その際、トランスミッションは、変速比依存の効率特性を有している。実際のトランスミッション出力回転数を示す第１の量が検出され、並びに、駆動トルク用の目標値を示す第２の量が検出される。それから、少なくとも、検出された第１の量及び検出された第２の量及びトランスミッションの効率特性に依存して、車両用内燃機関の目標回転数が決められる。車両用内燃機関の、そのようにして決められた目標回転数に依存して、トランスミッションの変速比が調整される。本発明によると、最適なトランスミッション変速比を検出する際に、トランスミッション制御量が、調整されるドライブトレーン制御用の系内で考慮される。そのことから得られる利点は、全効率、トルク残存量及び他の最適化基準の最適化によって、ドライブトレーンを必要量に一層良好に適合することが原理的にできるという点にある。

Description

【発明の詳細な説明】 トランスミッションの変速比調整系 従来技術 本発明は、変速比を変えることができる自動車用トランスミッションの調整系 であって、自動車用トランスミッションは、変速比依存の効率特性を有している 調整系に関する。 従来技術から、車両用内燃機関の所定の目標回転数の調整用の自動車用トラン スミッションの変速を行う多数の手段が公知である。米国特許明細書第４８９３ ５２６号公報には、車両の前後方向速度及び運転手によって操作されるアクセル ペダルの位置から、目標駆動トルクが決められ、それに続いて、この目標駆動ト ルク及び車両前後方向速度に依存して、内燃機関回転数の目標値が求められる。 この内燃機関回転数用の目標値は、連続的に調整可能な車両トランスミッション の調整によって調整される。更に、目標駆動トルク並びに調整されたトランスミ ッション変速比によって、内燃機関トルクが調整される。 世界知的所有権機関第９５２０１１４号明細書には、オートマチック自動車ト ランスミッション用の制御部が記載されており、このトランスミッションでは、 トランスミッション変速比の無段階調整によるファジ ィ論理制御回路によって、内燃機関回転数が自動的に最適効率領域、最少排気ガ ス放出領域又は最大出力領域に調整される。この際、車両用内燃機関の効率が重 要である。トランスミッションの効率が、ドライブトレーンの全効率に及ぼす影 響は、考慮されない。 本発明の課題は、トランスミッション変速比の調整によって、調整すべき内燃 機関の回転数を、その都度の運転状況乃至その都度の走行状態に最適に適合させ ることにある。 この課題は、実際のトランスミッション出力回転数を示す第１の量が検出され 、駆動トルク用の目標値を示す第２の量が検出され、少なくとも、検出された第 １の量及び検出された第２の量及びトランスミッションの効率特性に依存して、 車両用内燃機関の目標回転数が決められ、車両用内燃機関の、決められた目標回 転数に依存して、トランスミッションの変速比が調整されることにより解決され る。 発明の効果 本発明は、変速比を変えることができる自動車トランスミッションの調整用系 に基づいており、その際、トランスミッションは、変速比に依存する効率特性を 有している。実際のトランスミッション出力回転数を表す第１の量が検出され、 並びに、駆動トルクを表す第２の量の目標値が検出される。その際、少なくとも 、検出された第１の量及び検出された第２の量、及び 、トランスミッションの効率特性に依存して、車両用内燃機関の目標回転数が決 められる。トランスミッションの変速比は、車両用内燃機関の、そのようにして 決められた目標回転数に依存して調整される。 調整されたドライブトレーンの制御によって、運転手によって所望の駆動トル クに対して、最適なトランスミッションの変速比及び所望の内燃機関出力トルク が検出される。内燃機関及びドライブトレーンのトランスミッションの各構成要 素は、相応に制御され、その結果、所要の駆動トルクを使うことができる。本発 明によると、最適なトランスミッション変速比を決める際に、トランスミッショ ンの効率を系統的に考慮することができるようになる。そうすることによって、 最適な車両運転にするために、ドライブトレーンの全効率を最大にすることがで きる。そうすることによって達成される利点は、全効率、トルク残存量（リザー ブ）及び／又は他の最適化基準を最適化することによって、ドライブトレーンを 必要量に一層良好に適合させることが原理的に可能であるということである。 特に有利には、車両用内燃機関の目標回転数を次のようにして決めることがで きる。つまり、検出された第１の量と検出された第２の量との組み合わせの際に 、目標回転数が検出され、その際、少なくとも１つの車両用内燃機関のパラメー タ、例えば、燃費、トルク残存量及び／又は排気ガスを最少又は最大となるよう に最適化して決めることができる。 目標回転数は、少なくとも１つの作動特性領域によって決めることができる。 車両用内燃機関の目標回転数の決定のため、又は、作動特性領域の検出のため に、有利には、種々異なるトランスミッションの変速比の場合のトランスミッシ ョンのトルク増強特性及び／又は効率特性を利用することができる。 その際、トルク増強特性及び／又は効率特性は、一般に第１の量及び第２の量 に依存するトランスミッションのトルク増強度及び／又は効率を含む。その際、 トルク増強特性及び／又は効率特性は、有利には、作動特性領域として設けられ る。 殊に、連続的に変速比を変えることができるトランスミッションの場合、車両 用内燃機関の目標回転数の決定、又は、作動特性領域の検出は、種々異なるトラ ンスミッションの変速比の場合のトランスミッションの既存の作動特性領域（ト ルク増強特性及び／又は効率特性）から、トランスミッションの所属のトルク増 強度及び／又は効率を求めるようにして行われる。その際、このようにして求め られた各トルク増強度及び／又は各効率間で補間が行われる。 本発明の特に有利な実施例では、車両用内燃機関の最適化すべきパラメータは 、内燃機関作動特性領域として、少なくとも内燃機関回転数及び内燃機関出力ト ルクに依存して設けられている。本発明のやり方は、以下の通りである： −種々異なるトランスミッションの変速比の場合に、種々異なる第１の量及び第 ２の量に対して、トルク増強特性及び／又は効率特性を用いて、所属のトルク増 強度及び／又は所属の効率が求められる。 −その際、求められた所属のトルク増強度及び／又は所属の効率を考慮して、種 々異なるトランスミッションの変速比の場合の第１の量に属する内燃機関出力ト ルクが求められる。 −既存の内燃機関作動特性領域を用いて、最適化すべきパラメータの値が求めら れ、そのようにして求められた値が車両用内燃機関の目標回転数を決定するのに 使用される。 第２の量は、少なくとも予め設定可能な駆動状態で、有利には、運転手によっ て操作されるアクセルペダルの位置を表す量に依存して求められる。 本発明の別の有利な実施例については、従属請求項に記載されている。 図面 図には、調整されるドライブトレーン制御の概略ブロック接続図が示されてお り、その際、図２，３，４及び５には、本発明のやり方がブロック図により示さ れている。図６には、内燃機関作動特性領域図が示されている。 実施例 本発明について、以下、図示の実施例を用いて詳細に説明する。 図１には、ブロック１０１で、駆動出力乃至駆動トルクの目標値Ｐ_soll乃至Ｍ_soll を求めることが示されている。この目標値は、実質的に直接又は間接的に（ 例えば、作動特性領域を用いて、又は、アルゴリズムを用いて）、運転手によっ て操作されるアクセルペダルの位置から求められる。任意選択的に、ブロック１ ０２及び１０３には、走行速度調整器及びドライブトレーンスリップ調整系が示 されている。これら系は、所定の車両前後方向速度の調整のため、乃至、過度な ドライブトレーンスリップの阻止のために、運転手によって設定された目標値を 変える。この変更は、調整器１０４で行われる。調整器１０４は、その際、出力 側に駆動トルク用の目標値Ｍ_ab,sollを供給する。最も簡単な場合には、運転手 が、アクセルペダルを介して目標駆動トルクＭ_ab,sollを直接設定する。 この駆動トルクの目標値は、ブロック１１０で内燃機関目標値Ｍ_mot,sollに処 理されて、内燃機関１１１で調整される。ブロック１０９では、目標変速比ｕ_{so ll} が、特に、目標駆動トルク所望値Ｍ_ab,sollに依存して決められる。相応の目 標トランスミッション変速比ｕ_sollは、トランスミッション乃至トラ ンスミッション制御部１１２に直接又は間接的に（ブロック１０８）調整のため に供給される。その際、ブロック１０８には、連続的に変えることができるトラ ンスミッションの場合に通常のフィルタリング、又は、変速段オートマチックト ランスミッションの場合には、目標変速比ｕ_sollのディスクリート化（Ｄｉｓｋ ｒｅｔｉｓｉｅｒｕｎｇ）が記載されている。 ブロック１０５では、本発明の核心として、最適な内燃機関回転数Ｎ_mot,opt が、更に説明するようにして決められる。ブロック１０７で、この値を、ドライ ブトレーン回転数Ｎ_ab（回転数センサ１０６）で除算することによって、最適変 速比ｕ_optに処理されて、既述のユニット１０９に供給される。 図２には、図１のブロック１０５の一層正確な機能について図示されている。 このために、ブロック１０５５では、ブロック１０５１内で決められた運転手タ イプに依存して、任意選択的に、運転手によって設定された駆動所望値Ｍ_soll（ ブロック１０４）に依存して、最適な内燃機関回転数Ｎ_mot,opt,FTが形成される 。既述のように、運転手のタイプ乃至運転手の特性を示す値ＦＴが、ブロック１ ０５１で形成される。このために、殊に、運転手によって操作可能なアクセルペ ダルの位置、殊に、時間特性が評価される。ブロック１０５５の伝達特性のため に、先ず、図３について説明する。 この実施例では、最適な内燃機関回転数Ｎ_mot,optの検出１０５のために、ブ ロック１０５５で、先ず、燃費最適化車両運転用及び運転出力指向の車両運転用 の内燃機関回転数Ｎ_mot,opt,E及びＮ_mot,opt,XSが形成される（図３のブロック １０５５１及び１０５５２）。当然、他のパラメータ（例えば、排気ガス放出） に関して最適化された他の、又は、別の内燃機関回転数を求めてもよい。更に、 燃費が非常に最適化された内燃機関回転数と、運転効率が非常に最適化された内 燃機関回転数との間で任意に多数の別の段階付けを行うこともできる。 それから、ブロック１０５５３では、ブロック１０５１で求められた運転手タ イプ乃至ブロック１１０５５１及び１０５５２で求めた内燃機関回転数に依存し て、目標内燃機関回転数Ｎ_mot,opt,FTとして選択される。 目標内燃機関回転数Ｎ_mot,opt,EとＮ_mot,opt,XSの決定は、動作特性領域を用 いて行なうことができ、この目標内燃機関回転数Ｎ_mot,opt,EとＮ_mot,opt,XSに よって、Ｎ_ab値及びＭ_ab,soll値に依存して記憶される。この動作特性領域では 、内燃機関の燃費特性も、トランスミッションの、その都度の効率についての情 報も表されている。 動作特性領域の検出は、更に説明するオフライン−最適化算出によって行うこ とができる。しかし、内燃 機関回転数目標値Ｎ_mot,opt,EとＮ_mot,opt,XSの検出を、説明する最適化算出に よってオンラインで行うようにしてもよい。 トランスミッションの動作特性領域の他に、車両用内燃機関の特性を持った動 作特性領域が、以下説明する決定の基礎を形成している。その際、先ず、内燃機 関回転数値Ｎ_mot,opt,Eの決定は、ブロック１０５５１に詳細に記載されている 。 ブロック１０５５１では、組（Ｔｕｐｅｌ）乃至値対（Ｍ_ab,soll，Ｎ_ab）に 対して、内燃機関回転数値 Ｎ_mot,opt,E＝Ｆ（Ｍ_ab,soll，Ｎ_ab） が決められる。その際、実効燃費ｂ_e,effが最少となるような、最適トランスミ ッション変速比ｕ_optが形成されるように、内燃機関回転数の値Ｎ_mot,opt,Eが決 められる。値Ｎ_mot,opt,Eの決定のために、各組（Ｍ_ab,soll，Ｎ_ab）に対して、 先ずｕ_optが決められる。 そのために、トランスミッション変速比ｕが、最少可能変速比と最大可能変速 比との間の領域（ｕ_min，ｕ_max）内、即ち、 ｕ_min≦ｕ≦ｕ_max で、離散ステップで変化され、そうすることによって、変速比ｕ_k（ｋ＝１，． ．．．．．，Ｋ）が得られる。離散的に切り換えられるトランスミッション、即 ち、トランスミッション変速比に関してステップ状に変化可能なトランスミッシ ョンでは、ｕ_kとして、トランスミッション変速段を選択することは重要である 。変速比に関して無段階に調整可能なトランスミッションの場合、結果の数値精 度にとって十分な個数の値ｕ_kが設定される。 各値ｕ_kに対して、トランスミッションの動作特性領域から、トルク増強度μ_k が、Ｍ_ab,soll及びＮ_abの関数として求めることができる。値μ_kには、トランス ミッションの効率η_gが既に含まれており、つまり、以下の式が成立する： μ_k＝ｕ_k＊η_g トルク増強度μ_kで所要の目標内燃機関出力トルクは、 Ｍ_mot,soll,k＝Ｍ_ab,soll／μ_k 内燃機関出力回転数は、 Ｎ_mot,k＝Ｎ_ab＊ｕ_k である。 積Ｍ_ab,soll＊Ｎ_abから得られる、所定状況で車両タイヤに要求される出力Ｐ_{a b,soll} に対して、上述の各入力量を用いて、単位時間毎の燃費ｂ_{e_t,k}を求める ことができる： ｂ_{e_t,k}＝Ｆ（Ｍ_mot,soll,k＝；Ｎ_mot,k） ｂ_{e_t,k}の決定用のやり方は、図４に示されている。図４の説明のために、先 ず、そこのブロック４１ （特性データ、トランスミッション）について、次に、図５を用いて、詳細に説 明する。 ブロック４１（図４及び５）には、駆動トルク用の目標値Ｍ_ab,sollも、トラ ンスミッション出力回転数用の値Ｎ_abも供給される。各トランスミッション変速 比ｕ₁，ｕ₂，．．．．．，ｕ_Kに、動作特性領域ＫＦ＿ｅｔａ＿ｇ＿ｕ１，・・ ・・・，ＫＦｅｔａ＿ｇ＿ｕ_K（ブロック４１１〜４１５）が属し、この動作特 性領域は、トランスミッションの効率特性を含む。この動作特性領域ＫＦ＿ｅｔ ａ＿ｇ＿ｕ₁，．．．．．，ＫＦ＿ｅｔａ＿ｇ＿ｕ_K（ブロック４１１〜４１５） には、トランスミッション出力トルクＭ_ab及び種々異なるトランスミッション変 速比ｕ₁，ｕ₂，．．．．，ｕ_Kに依存するトランスミッション効率ηが記憶され ている。 スイッチとして構成された選択部４１６によって、変速比ｕ_Kに応じて、変速 比ｕ_Kにとって重要な効率η_Kが形成される。 図５に示された、効率の離散値の選択部の代わりに、有利には、無段階調整可 能なトランスミッションでは、効率の、それぞれ隣り合った各値間で補間が行わ れる。 そのようにして形成された、効率の値η_kを、その都度考察している変速比ｕ_k と乗算することによって４１７、トルク増強度μ_kが形成される。 図４から分かるように、トルク増強度μ_kが及びトランスミッション出力トル クＭ_abから、除算部４２によって、その都度の変速比ｕ_kに妥当する目標トルク Ｍ_mot,soll,kが求められる。乗算部４４を用いて、その都度の変速比ｕ_k及びト ランスミッション出力回転数Ｎ_abとから、内燃機関回転数用の所属の値Ｎ_mot,k が得られる。 値Ｍ_mot,soll,k及びＮ_mot,kは、図４のブロック４３に供給され、このブロッ ク４３は、内燃機関燃費動作特性領域を有している。それから、各入力値Ｎ_{mot, k} 及びＭ_mot,soll,kに属している燃費ｂ_{e_t,k}が、時間単位毎に決められる。内燃 機関動作特性領域は、図６に例として示されている。 図６には、車両用内燃機関のトルクＭ_motが、内燃機関回転数Ｎ_motに亘って記 載されている。この際、パラメータは、特定の燃費、即ち、単位時間当たりの燃 費である。文字Ｅで示した曲線は、燃費を考慮した場合の燃費指向型の最適な内 燃機関回転数を示す。燃費指向型の運転タイプの特性曲線は、点を通過して最少 燃費（１００％）を経過する。 既述の、図３のブロック１０５５１内の動作特性領域は、各組み合わせＭ_{ab,s oll} 及びＮ_abに対して、単位時間当たりの燃費ｂ_{e_t,k}が最少である内燃機関回転 数Ｎ_mot,opt,Eを含む。 ここで最少燃費を示す最適方法は、最大トルク残存量の場合にも同様に実行す ることができる。図３のブロック１０５５２での動作特性領域用の最適化基準は 、その際、トルク残存量Ｍ_kである。 その他の最適化基準（例えば、最少可能放出）は、この方法でも考慮すること ができる。 動作特性領域１０５５１及び１０５５２（並びに、その他の動作特性領域の） 検出は、既述のオフライン最適化計算によって行うことができる。しかし、内燃 機関回転数−目標値Ｎ_mot,opt,E及びＮ_mot,opt,XSの検出は、既述の最適化計算 によってオンラインで行うようにしてもよい。 既述のように、図３のブロック１０５５３では、内燃機関回転数用に形成され た目標値Ｎ_mot,opt,E又はＮ_mot,opt,XSの１つが、ブロック１０５１で決められ た運転手特性ＦＴに依存して目標値Ｎ_mot,opt,FTとして選択される。 図３を用いて説明したように、運転手タイプ及び所望駆動状態を考慮して、最 適内燃機関回転数Ｎ_mot,opt,FTがブロック１０５５で見つけられた場合、この内 燃機関回転数は、ブロック１０５６で運転状況に依存して変えられる。その際、 運転状況は、ブロック１０５２で公知の形式で求められる。ブロック１０５７で は、ブロック１０５６で変えられる回転数信号を制限することができる。殊に、 この制限を、ブ ロック１０５３で公知の形式で求められた運転状態（信号ＦＺ）に依存して、及 び、ブロック１０５４で求められたトルク要求量、乃至、補助装置（信号Ｐ_NA） の出力要求量に依存して行うようにされている。そのようにして求められた最適 内燃機関回転数Ｎ_mot,optは、既述のブロック１０７に供給される。ブロック１ ０５の基本的な技術思想は、先ず、最適な内燃機関回転数を運転手特性の関数と して決め、それから、これを運転状況、走行状態又は補助装置によるトルク要求 量によって変えることにある。例えば、山岳走行時に、牽引トルクを高めるため に、比較的高い内燃機関回転数を最適状態にするとよい。付加的に、例えば、車 両用内燃機関の暖機運転時に、トランスミッション変速比を介して内燃機関に調 整される最少回転数が、暖機運転終了後の加熱された通常作動温度状態の内燃機 関の場合よりも高い値を有しているようにするとよい。同様に、例えば、市街地 運転時に、内燃機関回転数をトランスミッション変速比によって最大値に制限す ることができ、そうすることによって、騒音及び排気ガス放出が低減される。し かも、例えば、発電機又はエアコンのような補助装置により、相応のトランスミ ッション変速比によって調整される無負荷運転の外側の高い内燃機関回転数が要 求されることがある。 本発明によると、トランスミッションの作用が、調 整されたドライブトレーン制御用の系内部で最適なトランスミッション変速比を 求める際に考慮される。それから得られる利点は、全効率、トルク残存量及びそ の他の最適化基準を最適化することによって、ドライブトレーンを必要量に一層 良好に適合させることが原理的に達成することができる点にある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーティン−ペーター ボルツ ドイツ連邦共和国 Ｄ―71720 オーバー ステンフェルト ザクセンヴェーク ４ (72)発明者 ホルガー ヒュールザー ドイツ連邦共和国 Ｄ―70329 シユツツ トガルト ベヒレンヴェーク 22 (72)発明者 ブラム フェーンヒュイツェン オランダ国 ＮＬ―5051 エーデー ホイ ルレ シント ヤーコプスラーン 39

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 変速比を変えることができる自動車用トランスミッション（１１２）の調整 系であって、前記自動車用トランスミッションは、変速比依存の効率特性を有し ている前記調整系において、 −実際のトランスミッション出力回転数を示す第１の量（Ｎ_ab）が検出され、 −駆動トルク用の目標値を示す第２の量（Ｍ_ab,soll）が検出され、 −少なくとも、検出された第１の量及び検出された第２の量及びトランスミッ ション（１１２）の効率特性に依存して、車両用内燃機関（１１１）の目標回転 数（Ｎ_mot,opt）が決められ、 −前記車両用内燃機関の、決められた前記目標回転数（Ｎ_mot,opt）に依存し て、前記トランスミッション（１１２）の変速比（ｕ_soll）が調整されることを 特徴とする系。 2. 車両用内燃機関（１１１）の目標回転数（Ｎ_mot,opt）の決定は、検出され た第１の量及び検出された第２の量（Ｎ_ab，Ｍ_ab,soll）の組み合わせに対して 、目標回転数（Ｎ_mot,opt）が求められ、燃費、トルク残存量、及び／又は、排 気ガス放出のような車両用内燃機関パラメータ（ｂ_{e_t,k}）が、最少又は最大と なるように最適化される請求項 １記載の系。 3. 目標回転数（Ｎ_mot,opt）の決定は、少なくとも１つの動作特性領域（１０ ５５１，１０５５２）によって行われる請求項１記載の系。 4. 車両用内燃機関（１１１）の目標回転数（Ｎ_mot,opt）の決定のため、又は 、動作特性（１０５５１，１０５５２）の検出のために、種々異なるトランスミ ッション変速比（ｕ_k）の場合のトランスミッション（１１２）のトルク増強特 性及び／又は効率特性が利用される請求項１又は３記載の系。 5. トルク増強特性及び／又は効率特性が、動作特性領域（４１１−４１５）と して設けられており、トランスミッション（１１２）のトルク増強度（ηｋ）及 び／又は効率（η_k）が、第１及び第２の量（Ｎ_ab，Ｍ_ab,soll）に依存して前記 既存の動作特性領域（４１１−４１５）から決められる請求項４記載の系。 6. 車両用内燃機関（１１１）の目標回転数（Ｎ_mot,opt）の決定又は動作特性 領域（１０５５１，１０５５２）の検出は、種々異なるトランスミッション変速 比（ｕ_k）の場合のトランスミッション（１１２）の既存の動作特性領域（４１ １−４１５）から、前記トランスミッション（１１２）の所属のトルク増強度（ μ_k）及び／又は効率（η_k）が求められ、連続的に変速比を変えることができる 前記ト ランスミッションに対して、検出された前記各トルク増強度及び／又は前記各効 率間で補間されるようにして行われる請求項５記載の系。 7. 車両用内燃機関の最適化すべきパラメータ（ｂ_{e_t,k}）は、内燃機関動作特 性領域（４３）として、少なくとも、内燃機関回転数（Ｎ_mot,k）及び内燃機関 出力トルク（Ｍ_mot,soll,k）に依存して設定し、 −種々異なる第１及び第２の量（Ｎ_ab，Ｍ_ab,soll）に対する種々異なるトラ ンスミッション変速比（ｕ_k）の場合に、トルク増強特性及び／又は効率特性を 用いて、所属のトルクトルク増強度（μ_k）及び／又は所属の効率（η_k）が求め られ、 −既存の内燃機関動作特性領域を用いて、最適化すべきパラメータの値（ｂ_{e_ t,k} ）が求められ、 −求められた値（ｂ_{e_t,k}）を、車両用内燃機関の目標回転数（Ｎ_mot,opt）を 決めるために使用する請求項２及び４記載の系。 8. 第２の量（Ｍ_ab,soll）は、少なくとも所定の駆動状態で、運転手により操 作されるアクセルペダルの位置を示す量に依存して検出可能である請求項１記載 の系。 9. 最適化すべき車両用内燃機関パラメータ（ｂ_{e_t,k}）は選択可能である請求 項２記載の系。