JP2004521268A - 駆動ユニットの制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両制御ユニット、特に内燃機関の制御方法および装置を提供する。
【解決手段】設定変数、およびこれらの設定変数に対する最大変数および／または最小変数が設定され、合成設定変数を形成するために、設定変数および最大変数ないし最小変数が調整の範囲内で相互に結合される、駆動ユニットの制御方法において、第１の調整（１）の範囲内で、少なくとも１つの第１の設定変数（Ｍｄ１）が少なくとも１つの第１の最小変数（Ｍｄ１ｍｉｎ）および／または最大変数（Ｍｄ１ｍａｘ）と調整され、合成設定変数（Ｍｄ１ｏｕｔ）並びに最小変数（Ｍｄ１ｍｉｎｏｕｔ）および／または最大変数（Ｍｄ１ｍａｘｏｕｔ）が第２の調整（２）に伝送され、第２の調整内で、少なくとも１つの他の設定変数（Ｍｄ２ｉｎ）が、合成設定変数と共に、少なくとも１つの最小変数および／または最大変数を考慮して１つの合成変数に相互に結合される。
【選択図】図３

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、駆動ユニットの制御方法および装置に関するものである。
ドイツ特許出願第１００４８０１５号から、設定変数、特に駆動ユニットに対する目標トルク値が種々のソースから合成目標トルクに調整される、駆動ユニットの制御方法が既知である。これらの種々の目標変数から合成された目標変数の関数として、駆動ユニットが制御される。この既知の調整は分散形であり、即ち調整は複数の独立段において行われ、ここで第１の段の合成変数は第２の段の入力変数であり、以下同様である。図示の設計においては、第１の調整段内で、駆動ユニットのタイプに無関係な目標変数が調整され、第２の調整段において、駆動ユニット固有の目標変数が調整され、ここで第１の段の合成変数は第２の段の入力変数である。
【０００２】
この場合、例えばドライバの希望、回転速度制限、速度制限、走行速度制御、変速機および／または構造部分保護、安定化プログラムの係合、駆動滑り制御および／または機関ドラグ・トルク制御等のような自動車内部の種々の物理的変数が、駆動ユニットへの要求、特にトルク要求として形成される。したがって、車両構成要素としての駆動ユニットは、このような要求を変換する組込操作要素とみなすことができる。この場合、要求それ自体は車両内部の種々の機能ユニットに割り当てることができる。これらの機能ユニットは、例えば安定化プログラムまたは変速機制御のような固有の制御装置である場合が多く、この場合、このハードウェア分割は一般に歴史的に発展してきたものであって、必ずしも強制的ではない。
【０００３】
今日の機関制御においては、これらの要求（トルク要求）は、その上昇並びに低減に関して、中央機能モジュール内で調整される。これに対する例をドイツ特許公開第１９７３９５６７号が示している。ここでは、トルク要求のほかに全体トルク制限も既知であるので、機関および全車両に対して許容された運転制限を超えないことが保証されている。即ち、最小および最大選択機能ブロックの適切な順序により、許容運転制限を超えることがない機関目標トルクが形成される。この場合、最小値選択ブロック内で、入力変数の最小選択、したがってトルク低減係合の制限が行われ、一方、最大値選択ブロック内で、入力変数の最大選択が行われ、したがって上昇係合が制限される。
【０００４】
上記の設計例においては、連結車内の機能構成により、トルク要求は分散形で評価され且つ調整される。このとき、この分散形調整の結果は、駆動ユニットに対するトルク要求である。この場合、後置のトルク調整は、トルク要求源に関する情報を受け取っていない。しかしながら、調整された目標トルクのみが追加情報なしに後続の調整段に伝送された場合、後続の調整内で目標トルクが設定され、この目標トルクが前置の調整のトルク制限を超えるという問題が発生する。
【０００５】
したがって、分散形トルク調整において、部分システムの運転制限および全体システムの運転制限を超えないように保証されていることが望ましい。
発明の利点
分散形トルク調整において、合成目標トルクのほかに、注意されるべきトルク制限もまた伝送され、且つ後続の調整段において考慮されることにより、部分システムの運転制限および全体システムの運転制限を超えることが効果的に回避される。
【０００６】
その他の利点が実施態様に関する以下の説明ないし従属請求項から明らかである。
以下に本発明を図面に示す実施態様により詳細に説明する。
【０００７】
実施例
図１は、駆動ユニット、特に内燃機関を制御するための制御装置のブロック回路図を示す。制御ユニット１０が設けられ、制御ユニット１０は、構成要素として、入力回路１４、少なくとも１つの計算ユニット１６、および出力回路１８を有している。相互間のデータ交換のために、通信系統２０がこれらの構成要素を結合している。制御ユニット１０の入力回路１４に入力ライン２２ないし２６が供給され、好ましい実施態様においては、入力ライン２２ないし２６はバス系統として設計され、また入力ライン２２ないし２６を介して、制御ユニット１０に、駆動ユニットを制御するために評価される運転変数を表わす信号が供給される。これらの信号は、測定装置２８ないし３２により測定される。このような運転変数は、加速ペダル位置、機関回転速度、機関負荷、排気ガス組成、機関温度等である。出力回路１８を介して、制御ユニット１０は、駆動ユニットの出力を制御する。これが図１において出力ライン３４、３６および３８により記号で表わされ、出力ライン３４、３６および３８を介して、噴射すべき燃料質量流量、内燃機関の点火角、並びに内燃機関への空気供給量を調節するための少なくとも１つの電動式絞り弁が操作される。上記の入力変数のほかに、入力回路１４に設定変数、例えばトルク目標値を伝送する車両の他の制御装置が設けられている。このような制御装置は、例えば駆動滑り制御装置、走行動特性制御装置、変速機制御装置、機関ドラグ・トルク制御装置、速度制御装置、速度制限装置等である。このような調節経路を介して、内燃機関への空気供給量、個々のシリンダの点火角、噴射すべき燃料質量流量、噴射時期および／または空燃比等が調節される。上記の目標値設定、即ち走行希望および最大速度制限の形のドライバによる目標値設定もまたそれに属する外部目標値設定のほかに、駆動ユニットを制御するための内部設定変数、例えばアイドリング制御のトルク変化、対応の目標設定変数を出力する速度制限、トルク制限、構造部分保護機能、エンスト保護等が存在する。
【０００８】
上記の方式は、内燃機関に関して使用可能であるばかりでなく、他の駆動設計例えば電動機においても使用可能である。この場合、調節変数はそれに対応して適合されなければならない。
【０００９】
好ましい実施態様においては、目標値設定変数としてトルク変数が使用される。他の実施態様においては、対応する適合のもとで、出力、回転速度等のような駆動ユニットの出力変数に関連する他の変数が目標値として設定される。
【００１０】
この場合、種々の要求の調整は分散形である。ある設計においては、第１の目標変数が、第１の調整段において、例えば最小値および最大値選択ステップの範囲内で相互に比較される。その結果として、合成目標変数が出力される。冒頭記載の既知の設計においては、これらの目標変数は、ドライバの希望トルク、走行速度制御装置または適応走行速度制御装置（ＡＣＣ）の目標トルク、速度制限の目標トルク、走行安定性制御の目標トルク、機関ドラグ・トルク制御の目標トルク、および／または駆動滑り制御の目標トルクのような機関とは独立の係合変数を示す。駆動に加算されるべきこれらの機関とは独立の設定変数は、駆動トルクないし変速機出力トルクを示し、且つこのレベル上で調整される。
【００１１】
第１の調整段の合成目標変数は、第２の目標変数と共に第２の調整段に供給される。既知の実施態様においては、この第２の目標変数は機関に従属の変数であり、特に例えば構造部分保護の理由からの、全負荷におけるリーン逸脱保護の理由からの内部トルク制限の目標値、最大回転速度制限に対する目標値等である。第２の調整段の合成目標変数は駆動ユニットを調節するための目標値であり、この目標値は、内燃機関の場合には、機関固有の調節経路に対する目標値に変換される。
【００１２】
上記の分割は好ましい例である。他の設計においては、他の分散形分割が行われる。
図２は、このような分散形トルク調整を１つの例で示している。この場合、図２は流れ図を示し、ここで、分散形ブロックはプログラムまたはプログラム部分を表わし、結合矢印は情報の流れを示す。分散形トルク調整は、第１の調整装置１（第１の調整段）および後続の第２の調整装置２（第２の調整段）からなっている。この場合、設定変数Ｍｄ１、例えばドライバの希望目標トルクが、調整装置１に供給される。このドライバの希望目標トルクＭｄ１は、最大値選択段１１において、設定された、場合により記憶されている最小値Ｍｄ１ｍｉｎと、例えば電子式の安定化プログラムにより設定された最小トルクと結合される。次に、両方の値の大きいほうが最小値選択段１２に供給され、最小値選択段１２において、段１１の合成値が、最大値Ｍｄ１ｍａｘと、例えば速度制限から設定された最大値と結合される。次に、両方の値の小さいほうが、合成値Ｍｄ１ｒｅｓとして第２の調整装置２に伝送される。第２の調整装置２において、調整装置１の合成値が最大値選択段２１に供給される。最大値選択段２１に、さらに、他の設定変数Ｍｄ２、例えば機関ドラグ・トルク制御装置の目標トルクが供給される。さらに、最大値選択段２１に、最小値Ｍｄ２ｍｉｎ、例えばアイドリング制御装置により導かれた最小値が供給される。これらの値の最大値が合成値として最小値選択段２２に供給され、最小値選択段２２にはさらに、例えば最大回転速度制限から導かれた最大値Ｍｄ２ｍａｘが供給される。出力変数Ｍｄ２ｏｕｔが最小値選択段２２の両方の値の小さいほうとして形成され且つ出力される。出力値の関数として駆動ユニットが調節され、ないし出力値が他の調整段に入力変数として供給される。
【００１３】
上記のような分散形トルク調整においては、次のような不十分な状況が発生することがある。次の数値例は問題点を示している。例えば、Ｍｄ１ｍｉｎが１００Ｎｍ、Ｍｄ１ｍａｘが２００Ｎｍ、およびＭｄ１が２５０Ｎｍである場合、調整装置１の出力変数は２００Ｎｍであり、即ちこれは、Ｍｄ１およびＭｄ１ｍｉｎからの値の大きいほうとしての合成値（Ｍｄ１、Ｍｄ１ｍｉｎ）と、Ｍｄ１ｍａｘとからの小さいほうの値である。次に、調整装置２において、２００Ｎｍ（第１の調整の合成値）が、最大値選択段２１において、Ｍｄ２ｍｉｎ、例えば１００Ｎｍおよび入力変数Ｍｄ２（２５０Ｎｍ）と結合される。出力変数は２５０Ｎｍであり、２５０Ｎｍは、３００Ｎｍと仮定された最大値Ｍｄ２ｍａｘと共に最小値選択段２２において評価される。小さいほうの値、即ち２５０Ｎｍが出力される。第２の調整の出力値は第１の調整の最大値を超えていることが明らかである。第１の調整の最大値が、例えば構造部分保護に対する制限値である場合、この構造部分保護はもはや保証されていない。
【００１４】
この理由から、以下に図３の流れ図により示されているように、分散形トルク調整において、調整段の結果としての目標変数（希望トルク）のほかにトルク制限もまた伝送し、且つ後続の調整においてそれを考慮するように設計されている。したがって、調整（調整装置、調整段）に対する機能ブロックは、次の個別要素、即ち設定変数（トルク要求、目標トルク値）の調整、下限（トルク制限、制限トルク値）の調整、および上限（トルク制限、制限トルク値）の調整からなっている。
【００１５】
図３に、これらの要求が変換される流れ図が示されている。この場合もまた、同様に調整装置１および２が設けられ、ここで、個々のブロックはプログラムまたはプログラム部分を表わし、結合矢印は情報の流れを示している。調整装置１に、図２に例示されているように、設定変数（目標トルク値）Ｍｄ１が供給される。さらに、内部に最小および最大値Ｍｄ１ｍｉｎおよびＭｄ１ｍａｘが存在する。既に図２において記載された、最大値選択段１１における入力変数Ｍｄ１と最小変数Ｍｄ１ｍｉｎとの間の最大値選択の方法、並びに最小値選択段１２における最大値選択段１１の合成変数と最大値トルクＭｄ１ｍａｘとの間の最小値選択のほかに、次の特徴が設けられている。最小値選択段１２における最小値選択の結果は、Ｍｄ１ｏｕｔとして第２の調整装置に出力される。この合成目標トルクＭｄ１ｏｕｔのほかに、調整装置２に、さらに最小値Ｍｄ１ｍｉｎｏｕｔおよび最大値Ｍｄ１ｍａｘｏｕｔが伝送される。これらの出力変数は、それぞれ存在する変数の制限変数に対応するにすぎない。ある実施態様においては、調整装置内に複数の最小値および／または最大値が存在する。この場合には、伝送された最小値および／または最大値、並びに最大値選択段１１および最小値選択段１２の基礎となっている値は、最小値の場合には複数の最小値からの最大値選択１３の結果であり、最大値の場合には、複数の最大値からの最小値選択１４の結果である。
【００１６】
ただ１つまたは複数の最大値が存在するかまたはただ１つまたは複数の最小値が存在する場合、この設計においては、１つの制限値のみが伝送される。
調整装置２において、伝送された最小値Ｍｄ１ｍｉｎｏｕｔが、最大値選択段２３において、調整装置内に存在する最小値Ｍｄ２ｍｉｎと（場合により複数の最小値とも）結合される。値の最大のものが最大値選択段２１に供給され、場合により出力変数Ｍｄ２ｍｉｎｏｕｔとして次の調整装置に伝送される。最大値選択段２１において、供給された値の最大のものが、合成トルク目標値としてその先に伝送される。供給される変数は、決定された最小値Ｍｄ２ｍｉｎｏｕｔのほかに、第２の調整装置の入力変数Ｍｄ２ｉｎおよび伝送された第１の調整装置の合成変数Ｍｄ１ｏｕｔである。さらに、最小値選択段２４が設けられ、最小値選択段２４において最大値が調整される。一方で、この最小値選択段２４に、伝送された第１の調整装置の合成最大値Ｍｄ１ｍａｘｏｕｔ並びに第２の調整装置内に存在する１つまたは複数の最大変数Ｍｄ２ｍａｘが供給される。合成最大値Ｍｄ２ｍａｘｏｕｔは最小値選択段２２に供給され、場合により後続の調整装置に出力される。最小値選択段２２には、さらに最大値選択段２１の合成変数もまた供給される。供給された両方の値の最小のものが、出力変数Ｍｄ２ｏｕｔとして、他の調整装置に、および／または駆動ユニットを調節するために、および／または後処理のために出力される。
【００１７】
１つの数値例は、この方法により出力変数Ｍｄ２ｏｕｔが第１の調整段の制限値を超えていないことを示している。Ｍｄ１ｍｉｎが１００Ｎｍ、Ｍｄ１ｍａｘが２００Ｎｍ、およびＭｄ１が２５０Ｎｍである場合、第２の調整装置に、２００ＮｍのＭｄ１ｏｕｔ、２００ＮｍのＭｄ１ｍａｘｏｕｔ、および１００ＮｍのＭｄ１ｍｉｎｏｕｔが伝送される。次に、Ｍｄ２ｍｉｎが１００Ｎｍ、Ｍｄ２ｍａｘが３００Ｎｍ、およびＭｄ２ｉｎが２５０Ｎｍである場合、出力変数として、２００ＮｍのＭｄ２ｏｕｔ、２００ＮｍのＭｄ２ｍａｘｏｕｔ、および１００ＮｍのＭｄ２ｍｉｎｏｕｔが得られる。ここで、２００Ｎｍを有するＭｄ２ｏｕｔが最小値Ｍｄ１ｍｉｎも最大値Ｍｄ１ｍａｘも超えていないことがわかる。
【００１８】
図示の実施態様は１つの可能な実施例を示しているにすぎない。他の実施態様においては、例えば調整装置１内で最小値調整が省略されていてもよく、または選択段において複数の変数、特に複数の入力変数が結合されてもよく、または調整装置間に、冒頭記載の従来技術のように、伝送された値の他のトルク・レベルへの変換、例えば変速機出力トルクから機関出力トルクへの変換、または機関出力トルクから図示トルクへの変換が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、駆動ユニットを制御するための制御装置の全体回路図を示す。
【図２】
図２は、上記の問題点が例で示されている、駆動ユニットへの要求の分散形調整の流れ図を示す。
【図３】
図３に、各調整段の合成設定変数のほかに、制限値もまた伝送される、設定変数、特に目標トルク値の分散形調整を表わす流れ図が示されている。

Claims (6)

1. 設定変数、およびこれらの設定変数に対する最大変数および／または最小変数が設定され、合成設定変数を形成するために、設定変数および最大変数ないし最小変数が調整の範囲内で相互に結合される、駆動ユニットの制御方法において、
   第１の調整の範囲内で、少なくとも１つの第１の設定変数が少なくとも１つの第１の最小変数および／または最大変数と調整され、合成設定変数並びに最小変数および／または最大変数が第２の調整に伝送され、第２の調整内で、少なくとも１つの他の設定変数が、合成設定変数と共に、少なくとも１つの最小変数および／または最大変数を考慮して１つの合成変数に相互に結合されること、
   を特徴とする駆動ユニットの制御方法。
2. 設定変数、および最小変数ないし最大変数が、駆動ユニットのトルクであることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 伝送された最小変数ないし伝送された最大変数が、第２の調整内で、合成最小変数ないし最大変数を形成するために、他の最小変数ないし最大変数と結合されることを特徴とする請求項１または２に記載の制御方法。
4. 第２の調整内で、他の設定変数、合成設定変数並びに伝送された最小変数ないし最大変数、ないしこれから導かれた最小変数ないし最大変数が結合されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制御方法。
5. 伝送された変数が変換されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の制御方法。
6. 少なくとも２つの調整装置に少なくとも１つの設定変数が供給され、且つ少なくとも２つの調整装置において、合成設定変数を形成するために、少なくとも１つのこの設定変数が少なくとも１つの最大変数および／または最小変数と結合される、少なくとも２つの調整装置を備えた、駆動ユニットの制御装置において、
   調整装置の各々が、設定変数を調整する要素と、最小制限値の調整と、および／または最大制限値の調整とからなり、この場合、後置の調整装置が、前置の調整装置から、少なくとも１つの合成設定変数、最大変数および最小変数を受け取ること、
   を特徴とする駆動ユニットの制御装置。