JP2002122221A - 機関の力伝達の最適化方法 - Google Patents

機関の力伝達の最適化方法

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JP2002122221A JP2001206467A JP2001206467A JP2002122221A JP 2002122221 A JP2002122221 A JP 2002122221A JP 2001206467 A JP2001206467 A JP 2001206467A JP 2001206467 A JP2001206467 A JP 2001206467A JP 2002122221 A JP2002122221 A JP 2002122221A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 移植された道路地図データにより、機関出力
と変速比とを車両の走行特性と燃料消費とが最適化され
るように選択することである。 【解決手段】 制御装置（２１）は、走行特性または燃
料消費の最適化のためにＩＰＳブロック（３０）を形成
し、当該ブロックで、受信されたデータを処理し、ＩＰ
Ｓ予測部（５０）によって、処理されたデータから前方
に存在する道路についての情報を検出し、駆動系マネー
ジメント部（６０）に対して計算し、そこから駆動系マ
ネージメント部（６０）は最適化命令を変速機および／
または機関制御部に対して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、独立請求項の上位
概念による、車両の駆動輪への機関の力伝達を、変速機
を用いて最適化する方法であって、ナビゲーションシス
テムが、車両の瞬時位置に対するデータ、並びに前方に
存在する走行すべき道路のデータを、機関および／また
は変速機制御部のための制御装置に送出し、該制御装置
は、位置および道路データから機関および／または変速
機に対する目標値を計算する形式の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】機関から送出されるトルクをシフトトラ
ンスミッションまたはオートマチックトランスミッショ
ンによって車両の駆動輪に伝達することは周知である。
ここでは通常、変速機の変速比は次のように選択され
る。すなわち、機関がその理想的な出力領域で動作する
ように選択される。さらにＥＰ０７４５９６５Ａ１か
ら、安全な走行をサポートするシステムが公知である。
このシステムでは道路地図の記憶されたデータが瞬時の
車両位置を考慮して使用され、これらのデータから駆動
機関の最大トルク並びに変速機の相応のギヤ位置が設定
され、これによりできるだけ安全な走行が保証される。
ここでは例えば比較的に大きな住宅地、通学ゾーン、ま
たは歩行者ゾーンが考慮される。これらのゾーンでは、
歩行者により危険を回避するため特に注意深く走行しな
ければならない。これらの条件の下では車両の最適走行
特性または燃焼消費の最小化はほとんど不可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、移植
された道路地図データにより、機関出力と変速比とを車
両の走行特性と燃料消費とが最適化されるように選択す
ることである。ここではとりわけ前方に存在する道路の
経過についての情報を処理し、これらのデータから機関
制御および変速機制御に対する相応の目標値が設定され
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明により
冒頭に述べた方法において、制御装置は、走行特性また
は燃料消費の最適化のためにＩＰＳブロックを形成し、
当該ブロックで、受信されたデータを処理し、ＩＰＳ予
測部によって、処理されたデータから前方に存在する道
路についての情報を検出し、駆動系マネージメント部に
対して計算し、そこから駆動系マネージメント部は最適
化命令を変速機および／または機関制御部に対して出力
するすることにより解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】特に有利には制御装置は少なくと
も１つのインタフェースを有し、このインタフェースに
はナビゲーションシステムおよび／またはテレマティッ
クサービスに対する受信器が接続される。従って瞬時の
道路状況を検出できるだけでなく、交通密度およびそこ
から場合により生じる危険性を検出することができる。
【０００６】さらに有利には最適化のために、前方に存
在する走行区間についての情報は、道路の属性およびそ
の環境を含む。これは例えば道路等級、その形式、曲率
および／または勾配を含む。従って例えば前方の道路に
大きな勾配が存在する場合には適時に比較的に低いギヤ
にシフトダウンし、機関をさらに最適の出力領域に維持
することができる。
【０００７】さらに有利には、情報を標準データフォー
マットで伝送する。標準データフォーマットを使用する
ことにより、広範囲の適用が可能となる。このことによ
り情報を伝送する際の適合問題が有利に回避される。
【０００８】ブロックＩＰＳアプリケーションは有利に
は、予測データをさらなる使用のため駆動系マネージメ
ント部で準備するために使用される。この準備は、目標
ギヤ段の検出を制御するためにも、シフト阻止を制御す
るためにも行われる。
【０００９】有利な解決手段では、制御装置へのインタ
フェースをＣＡＮバス（コンピュータエリアネットワー
ク）により構成する。このバスシステムは多数の制御目
的で自動車において使用される。
【００１０】特に有利には、設定すべき目標値を検出す
るために、複数の予測距離についての情報およびデータ
を前もって計算する。従って制御を適時に反応すること
によって車両の快適な走行特性が得られる。
【００１１】さらに情報をデータパケットの形態でバス
を介して伝送すると有利である。このデータパケットは
時間的に等間隔で、または車両速度に依存して伝送する
ことができる。
【００１２】
【実施例】本発明の中心点は、ＩＰＳシステム（Intell
gent Prediktive System）の情報を最適の駆動系マネー
ジメント部のために使用することである。この制御方法
は、データ交換のための適切なインタフェースの使用
と、ＩＰＳデータを処理するための計算方法を含む。こ
の計算方法により、駆動系マネージメント部のためのシ
ステムが制御される。
【００１３】本発明の方法に対する基本が図１のブロッ
ク回路図に示されている。ここでは制御装置２１がイン
タフェース３１，３２，３４により構成される。制御装
置２１はＩＰＳコア２０を有し、このＩＰＳコアはナビ
ゲーションシステム１０とインタフェース３１を介して
接続されている。ナビゲーションシステム１０はとりわ
け瞬時の車両位置についてのデータおよび予期される車
両ルートについての情報を送出する。ナビゲーションシ
ステム１０はそれ自体公知であり、従って詳細には説明
しない。ＩＰＳコア２０はインタフェース３２を介して
デジタル地図４０用のメモリと接続されている。このメ
モリはとりわけ標準データフォーマットによる地図デー
タを含んでいる。これは例えばＧＤＦフォーマット（ge
ographicdata file）で行うことができる。地理的地図
データベースへのアクセスは択一的にナビゲーションシ
ステム１０を介して行うこともできる。さらにＩＰＳコ
ア２０はインタフェース３２を介してテレマチックサー
ビス２０のための受信器と接続することもでき、これに
より例えば予期される走行区間上での渋滞、バス停留
所、例えば凍結路等の天候条件についての情報を送出す
ることができる。
【００１４】出力側でＩＰＳコア２０はＩＰＳ予測ブロ
ック５０と接続されている。この予測ブロックはＩＰＳ
コア２０から送出されたデータを基礎として前方に存在
する走行区間についての情報を検出する。ブロック２０
からブロック５０へ送出されるデータは瞬時の車両位置
および前方に存在する走行区間の説明を含んでいる。こ
の説明は例えばいわゆるチェックポイントＥ１，Ｅ２，
Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５,...ＥＮと、道路の特性およびその環
境を表す属性によって行われる。属性はとりわけ、道路
等級、例えば国道、高速道路、県道、小道、歩行者ゾー
ン等を表し、さらに道路形態、例えばメインストリー
ト、広場、交差点、駐車場等を表す。属性は有利にはデ
ータフォーマットを地理的地図データベース４０内で定
義する。しかし他の適切なデータフォーマットを使用す
ることもできる。
【００１５】従ってブロックＩＰＳ予測部５０は図１で
は駆動系マネージメント部６０に、前方に存在する走行
区間についての情報、すなわちいわゆる予測データを送
出する。
【００１６】駆動系マネージメント部６０はＩＰＳアプ
リケーションブロック６１を含んでおり、このブロック
はブロック５０から送出されたデータを処理する。駆動
系マネージメント部６０は例えばインタフェース３４を
介して接続された機関制御部７０，クラッチ制御部８０
および／または変速機制御部９０を、適切な目標値の設
定により制御する。このようにして機関制御部７０には
目標トルクが設定され、クラッチ制御部８０には目標ク
ラッチ位置が、変速機制御部９０には目標ギヤ段または
目標変速比が設定される。クラッチ制御部は択一的に液
圧式トルクコンバータの制御部として構成することがで
き、この制御部は相応の制御命令により制御される。
【００１７】制御装置に接続するためのハードウエア実
現に対しては適切なインタフェース３４を設けることが
できる。これは例えばＣＡＮバス（コンピュータエリア
ネットワーク）としてすでに公知である。システムの実
現は有利には以下の機能性によって説明することができ
る。
【００１８】実施例では、例えば各１つの制御装置をナ
ビゲーションシステム、ＩＰＳシステムおよび駆動系マ
ネージメント部に対して設けることができる。択一的に
複数の制御装置を統合し、ＩＰＳコア２０の機能性を含
むナビゲーションシステムと、駆動系マネージメント部
を実現する制御装置だけを設けることもできる。ＩＰＳ
予測部５０の機能性はこの変形実施例では、ナビゲーシ
ョンシステムの制御装置によっても、駆動系マネージメ
ント部６０の制御装置によっても実現される。
【００１９】図２は典型的な道路経過を概略的に示す。
この図では車両Ｆが位置Ｅ０に示されている。車両Ｆの
前方の走行方向で距離Ｅ１に道路は湾曲と所定の勾配を
有する。地点Ｅ１に対して別の属性、例えば道路形式、
道路幅、走行レーンの数等に付いての属性を記憶するこ
とができる。相応に走行方向で車両の前方、距離Ｅ２に
は同様に情報および道路のデータがその属性によって定
義されている。これらのデータは通常、ナビゲーション
システム１０によりＩＰＳ予測ブロック５０に送出され
る。同じように地点は予測距離Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５,...Ｅ
ｎに相応のデータを含んでおり、従って駆動系マネージ
メント部６０はこれらのデータに基づいて、最適の目標
値を車両快適性、安全性、エネルギー消費および／また
は環境保護を基準にして計算することができる。本発明
の方法によれば、前方に存在する道路区間での個々の予
測距離について湾曲情報、勾配情報が駆動系マネージメ
ント部の制御のために使用される。ここで特に有利に
は、情報をデータパケットで例えばＣＡＮバスを介して
伝達する。実際にはこのような湾曲情報を伝達するため
のデータパケットＫは次のようなものである。
【００２０】状態情報 距離Ｅ１に道路湾曲 距離Ｅ２に道路湾曲 距離Ｅ３に道路湾曲 距離Ｅ４に道路湾曲 距離Ｅ５に道路湾曲 距離Ｅｎに道路湾曲 相応のデータパケットＳは勾配情報に対しては次のよう
にすることができる。
【００２１】状態情報 距離Ｅ１に道路勾配 距離Ｅ２に道路勾配 距離Ｅ３に道路勾配 距離Ｅ４に道路勾配 距離Ｅ５に道路勾配 距離Ｅｎに道路勾配 属性情報に対しても同様にデータパケットＡに設定する
ことができる。
【００２２】状態情報 距離Ｅ１に道路属性 距離Ｅ２に道路属性 距離Ｅ３に道路属性 距離Ｅ４に道路属性 距離Ｅ５に道路属性 距離Ｅｎに道路属性 データパケットＡのデータフィールドが属性情報を伝達
するのに十分でない場合には、別のデータパケット
Ａ’，Ａ”等を設けることもできる。同様にデータパケ
ットＳとＫに対しては別のデータパケットＳ’，
Ｓ”...Ｋ’，Ｋ”の使用により処置することができ
る。
【００２３】データフィールド「状態情報」はそれぞ
れ、どの品質が次の情報を有しているかを指示し、道路
情報が予測される距離Ｅ１...Ｅ’ｎを符号化する。距
離は例えば５０ｍ、１００ｍ、１５０ｍ、２００ｍ、３
００ｍ、４００ｍ、５００ｍである。
【００２４】ＩＰＳ予測モジュール５０と駆動系マネー
ジメント部６０との間のインタフェースの別の有利な構
成では、モジュール５０が走行方向の距離についての情
報を伝達する。この距離において、予期される道路湾
曲、予期される道路勾配および／または予期される道路
属性に到達する。例えば次の交差点までの距離を指示
し、または所定の曲率を超える次のコーナまでの距離を
指示することができる。
【００２５】データパケットＫ、ＳおよびＡを等間隔の
時間ラスタで送信することができる。距離Ｅ１...Ｅｎ
はＩＰＳ予測モジュール５０に固定的に適用することが
できる。本発明の別の構成では、これらを車両速度に依
存して変化することができる。本発明の別の有利な構成
では、駆動系マネージメント部６０が制御情報をＩＰＳ
予測ブロック５０に送信し、このブロックが予測距離の
設定を制御する。
【００２６】ＩＰＳ予測ブロック５０と駆動系マネージ
メント部６０との間のインタフェースにおいても、ＩＰ
Ｓ予測ブロック５０が予測距離を自動的に変化し、各検
出された車両位置に対して、異なる予測距離を有する一
連のデータパケットＫ，ＳおよびＡを送信することがで
きる。ナビゲーションシステム１０が例えば１秒毎に更
新された車両位置を制御装置２１に送出するならば、制
御装置は１０ｍｓの時間ラスタ１００で、予測されたデ
ータによる送信操作を行い、それから次に更新された車
両位置が存在することとなる。
【００２７】図３は、ＩＰＳアプリケーションブロック
６１を有する駆動系マネージメント部６０に対する詳細
なブロック回路図である。ＩＰＳアプリケーションブロ
ック６１は出力側でシフト阻止ブロック６３および走行
プログラムブロック６２と接続されている。出力側で走
行プログラムブロック６２はシフト阻止ブロック６２と
接続されており、静的値を目標ギヤ段に対して設定す
る。ＩＰＳアプリケーションブロック６１は、相応の入
力側を介してデータパケットＫ，Ｓ，Ａの予測データの
他に、車両速度、操舵角および／または車両加速度を表
す車両値を受け取る。シフト阻止ブロック６３を介して
出力側には例えば、目標ギヤ段または目標変速比が変速
機制御部９０に、または相応の信号が機関制御部７０ま
たはクラッチ制御部８０に出力される。
【００２８】シフト阻止ブロック６３の役目は、特別の
走行状況において変速機ギヤ段のシフトを阻止すること
である。この場合、このブロックはさらに変速機制御部
を目標ギヤ段ないし目標変速比によって制御する。この
目標ギヤ段ないし目標変速比は走行プログラムブロック
６２により設定される。
【００２９】ＩＰＳアプリケーションブロック６１は、
予測データを駆動系マネージメント部６０でさらに使用
するため処理する。この処理は、走行プログラムブロッ
ク６２における目標ギヤ段の検出の制御に対してと、シ
フト阻止の制御に対して特異的に行われる。ＩＰＳ予測
ブロック５０の予測データはデータパケットＫ，Ｓおよ
びＡの形態で伝達され、ＩＰＳ予測ブロック５０の予測
データはデータパケットＫ，ＳおよびＡの形態で伝達さ
れ、ＩＰＳアプリケーションブロックでスーパーパラメ
ータに次のスキームに従ってシミュレーションされる。
【００３０】 Ｋ，Ｓ，Ａ→ κ、σ、α、κ’、σ’、α’ ここでスーパーパラメータκは前方に存在する道路の特
性を曲率について、走行プログラムの制御のために記述
する。σは前方に存在する道路の特性を勾配について記
述し、αは前方に存在する道路の特性を道路属性につい
て記述する。これらのパラメータにより走行プログラム
が制御される。これに対してパラメータκ’、σ’およ
びα’は前方に存在する道路の特性を曲率、勾配および
属性について、ブロック６３でシフト阻止が作用するよ
うにする。
【００３１】有利な実現では、これらスーパーパラメー
タは連続値をインターバル、例えば−１....＋１の間で
取る。本発明の別の有利な構成では、スーパーパラメー
タが可能な値集合から離散値を取る。これにより前方に
存在する道路の特性が相応に記述される。これらの値は
経験的に検出することができる。
【００３２】スーパーパラメータκ、σ、α、κ’、
σ’、α’の予測値からの検出は、ＩＰＳアプリケーシ
ョンブロック６１でデータ処理の以下の方法に従って行
われる。
【００３３】状態オートマートによる分類。このオート
マートの状態は移行条件によって制御され、移行条件は
予測値の関数である。またはニューラルネットワークに
よるデータフォーマット。ここではそのために静的なニ
ューラルネットワークと動的なニューラルネットワーク
を使用することができる。これについては例えば刊行物
Rojas,R. : Theorie der neuronalen Netze, Springer
Verlag, Berlin, 1993を参照されたい。
【００３４】ファジー規則を用いた分類も同様に可能で
ある。
【００３５】図４は、スーパーパラメータκを状態オー
トマートにより検出するための評価方法を示す。これは
３つの状態を有しており、これらは以下の表現を取る。
【００３６】状態１：前方に存在する道路が湾曲してい
ないか、または僅かしか湾曲していない。
【００３７】状態２：前方に存在する道路が湾曲してい
る。
【００３８】状態３：前方に存在する道路が大きく湾曲
している。
【００３９】状態間の移行は移行条件（例えばＢ１２，
Ｂ２３...）によって制御される。この移行条件は予測
データの関数、および状態オートマートのローカル変数
の関数である。
【００４０】各状態において、予測データの観察を観察
することができ、これに依存して状態オートマートのロ
ーカル変数を変化することができる。さらに時限素子
（タイマ）を状態オートマートの路カール変数の変更の
ために使用することができる。
【００４１】走行プログラムブロック６２では、パラメ
ータκ、σおよびαによりアクティブな走行プログラム
の選択が複数の記憶された走行プログラムの下で行われ
る。例えば山岳走行、起伏と曲線の多い道路に対するプ
ログラム、並びに平坦で真っ直ぐな道路に対するプログ
ラムがすでに検出され、記憶されている。
【００４２】択一的にパラメータκ、σおよびαによっ
て走行プログラムを連続的に制御することができる。こ
こでは例えば所定のシフト特性曲線を移動したり、また
は最適機関回転数を検出するための特性曲線を制御した
りする。この最適か方法により例えば車両形式の適合も
行うことができる。
【００４３】シフト阻止ブロック６３では、パラメータ
κ’、σ’およびα’および／またはこれらパラメータ
の組合せが所定の閾値を越える場合にシフト阻止が設定
される。この閾値は有利には機関形式または車両形式に
対して適用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブロック回路図である。
【図２】車両が移動する道路を示す。
【図３】ＩＰＳアプリケーションに対するブロック回路
図である。
【図４】状態オートマートによりスーパーパラメータを
検出するための評価方法を示す。
【符号の説明】 １０ ナビゲーション装置 ２０ ＩＰＳコア ２１ 制御装置 ３１，３２，３４ インタフェース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６０Ｋ 41/28 Ｂ６０Ｋ 41/28 ５Ｈ１８０ Ｆ０２Ｄ 29/00 Ｆ０２Ｄ 29/00 Ｈ 29/02 29/02 Ｈ 45/00 ３６４ 45/00 ３６４Ｍ Ｇ０１Ｃ 21/00 Ｇ０１Ｃ 21/00 Ａ Ｇ０８Ｇ 1/0969 Ｇ０８Ｇ 1/0969 // Ｆ１６Ｈ 59:04 Ｆ１６Ｈ 59:04 59:44 59:44 59:48 59:48 59:58 59:58 59:66 59:66 (72)発明者 ラインホールト フィース ドイツ連邦共和国 ドゥルバッハ ホーエ ンベルク ６ (72)発明者 フィリッペ シュヴァイツァー スイス国 ローネイ ルート デ プレソ ワ 11 Ｆターム(参考） 2F029 AA02 AB01 AB07 AB12 AC02 AC09 AC12 3D041 AA21 AA31 AA71 AB01 AC01 AC08 AC15 AC18 AD47 AD48 AE03 AE22 AE31 AF05 3G084 BA01 BA32 DA02 FA00 3G093 AA04 BA19 BA26 DB18 EA02 EB03 3J552 MA01 MA12 NA01 NB01 PA51 PA54 PA59 RB21 RB22 RB23 RB28 SB02 TA19 UA01 UA08 VA74Y VB01W VB04Z VB11W VC02W VD14Z 5H180 AA01 BB04 CC12 FF03 FF12 FF13 FF22

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両の駆動輪への機関の力伝達を、変速
    機を用いて最適化する方法であって、 ナビゲーションシステムが、車両の瞬時位置に対するデ
    ータ、並びに前方に存在する走行すべき道路のデータ
    を、機関および／または変速機制御部のための制御装置
    （２１）に送出し、 該制御装置（２１）は、位置および道路データから機関
    および／または変速機（駆動系マネージメント部）に対
    する目標値を計算する形式の方法において、 制御装置（２１）は、走行特性または燃料消費の最適化
    のためにＩＰＳブロック（３０）を形成し、 当該ブロックで、 受信されたデータを処理し、 ＩＰＳ予測部（５０）によって、処理されたデータから
    前方に存在する道路についての情報を検出し、駆動系マ
    ネージメント部（６０）に対して計算し、 そこから駆動系マネージメント部（６０）は最適化命令
    を変速機および／または機関制御部に対して出力する、
    ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 制御装置（２１）は少なくとも１つのイ
    ンタフェース（３１，３２）を有し、 該インタフェースにはナビゲーションシステム（１０）
    および／またはテレマチックサービス（３０）に対する
    受信器が接続されている、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前方に存在する走行区間についての情報
    は、道路の属性およびその環境、とりわけ道路等級、形
    式、曲率および／または勾配を含んでおり、 該属性はデジタル化地図（４０）に記憶されている、請
    求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 情報は標準データフォーマットでファイ
    ルされている、請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 駆動系マネージメント部（６０）はＩＰ
    Ｓアプリケーションブロック（６１）を有し、 該ブロックは予測データを検出する、請求項１から４ま
    でのいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 駆動系マネージメント部（６０）は目標
    値を、機関制御部（７０）の機関トルク、変速機制御部
    （９０）および／またはクラッチ制御部（８０）に対し
    て設定する、請求項１から５までのいずれか１項記載の
    方法。
  7. 【請求項７】 制御装置（７０，８０，９０）に対する
    インタフェース（３４）はＣＡＮバスによって構成され
    ている、請求項１から６までのいずれか１項記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 ＩＰＳ予測部（５０）はソフトウエアプ
    ログラムとして構成されており、 ナビゲーションシステム（１０）まｔがは駆動系マネー
    ジメント部（６０）の構成部である、請求項１から７ま
    でのいずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 駆動系マネージメント部（６０）は目標
    値を検出するために、種々異なる予測距離（Ｅ１，Ｅ
    ２，...Ｅｎ）についての曲率情報、勾配情報、および
    属性情報を使用する、請求項１から８までのいずれか１
    項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 情報をデータパケット（Ｋ，Ｓ，Ａ）
    の形態で伝送する、請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 データパケット（Ｋ，Ｓ，Ａ）を等間
    隔の時間ラスタで伝送する、請求項９または１０記載の
    方法。
  12. 【請求項１２】 データパケット（Ｋ，Ｓ，Ａ）を車両
    速度に依存して伝送する、請求項９から１１までのいず
    れか１項記載の方法。
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