JP2004521273A - 車両駆動機関の運転方法および装置 - Google Patents

Abstract

車両駆動機関の運転方法および装置が提案される。他のトルクを考慮して合成目標トルクに変換されるドライバの希望トルクから出発して、合成目標トルクの補正は、駆動に利用されない損失トルクの関数として行われる。ドライバの負のトルク希望を形成するために、ドライバの希望トルクは、加速ペダル位置および回転速度の関数として重みづけされた損失トルクで補正される。

Description

【０００１】
【技術水準】
本発明は、車両駆動機関の運転方法および装置に関するものである。
電子式制御装置は、車両駆動ユニットを運転するために使用され、駆動ユニットにおいて調節可能な１つまたは複数の出力パラメータが、電子式制御装置により、入力変数の関数として決定される。これらの電子式制御装置の幾つかは、トルク構成に基づいて作動し、即ち、ドライバにより、場合によって追加装置（走行速度制御装置、電子式安定化プログラム、変速機制御装置等）により、制御装置に対する目標値としてトルク値が設定され、トルク値は、制御装置により、他の変数を考慮して駆動機関の１つまたは複数の出力パラメータに対する設定変数に変換される。このようなトルク構成に対する例は、ドイツ特許公開第４２３９７１１号（米国特許第５５５８１７８号）から既知である。
【０００２】
このような制御装置において、負の加速トルク（エンジン・ブレーキ）も、形成可能なように考慮されなければならない。従来の制御装置において、これは、所定の条件下で燃料噴射を中止することにより行われる。例えば、オットー・サイクル機関において、加速ペダルが踏み込まれてなく且つ機関回転速度が回転速度限界以上であるときに、燃料供給の中止が、開始される（例えば、ドイツ特許公開第４４４５４６２号参照）。ディーゼル機関に対する制御において、加速ペダルを戻したときに、燃料噴射は、定常的に０に低減される。制御装置を統一する傾向から、車両を減速させるために負の加速トルクを形成する方法への需要もまた存在し、この場合、駆動タイプ（例えばオットー・サイクル機関またはディーゼル機関または電動機）には無関係に同じ（同一の）トルク構成が使用される。
【０００３】
【発明の利点】
ドライバの希望トルクの決定において、加速ペダル位置および駆動機関回転速度の関数として重みづけされた損失トルクを考慮することにより、駆動タイプには無関係の、機関トルクの制御のためのトルク構成が設定されることが有利である。このトルク構成は、オットー・サイクル機関およびディーゼル機関に対して、および電動機に対しても同様に使用可能であることが特に有利である。
【０００４】
さらに、加速ペダルが踏み込まれていないときのみならず小さい機関回転速度においてもまた、ドライバの設定を形成するときに重みづけされた損失トルクの考慮が行われないという、機能的に有利な特性が得られる。これにより、（車輪トルク・レベル上における）ドライバの減速希望は、加速ペダルが放され且つ回転速度が比較的高いときにのみ推測される。したがって、比較的大きな回転速度に対して、ペダル位置が減速希望量を設定し、この場合、加速ペダルが完全に放されたときに高い減速が希望され、約１５％より小さい範囲内で加速ペダルが踏み込まれているとき、比較的小さい加速が希望され、加速ペダル位置が約１５％より大きいとき、加速が希望されている。
【０００５】
重みづけされた損失トルクの考慮は、機関回転速度しきい値以上の回転速度に制限されているので、オットー・サイクル機関およびディーゼル機関における燃料噴射の中止は、加速ペダルが踏み込まれてなく且つ機関回転速度が限界回転速度以上にあるときにのみ行われる。
【０００６】
これにより、加速ペダルが踏み込まれ且つ回転速度が高いときに損失トルクの考慮が可能とされ、これは、車輪トルク一定の切換過程に対する前提である。
さらに、限界回転速度以下において、損失トルクによる先行制御が適切に保持されるので、アイドリング制御装置の負荷は軽減されることが有利である。アイドリング制御装置は、実際損失トルクと先行制御された損失トルクとの偏差に対応する部分のみを制御するだけでよい。
【０００７】
アイドリング制御装置の負荷を軽減し且つアイドリング制御による機関トルクの調節を低減させる要求が十分に満たされることが有利である。
オットー・サイクル機関およびディーゼル機関のトルク構成を統一的に設計可能であることが特に有利であり、特にこれは、トルク調整（ドライバによる種々の目標トルクからの合成目標トルクの形成、安定化プログラム、走行速度制御装置等）および先行制御（合成目標トルクを駆動機関の出力パラメータへの変換における損失トルクの考慮）に適切である。
【０００８】
その他の利点は、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。
【０００９】
【実施形態の説明】
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。
図１は、駆動機関（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。そこには制御ユニット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と、少なくとも１つの計算ユニット１６と、出力回路１８とを有している。相互間のデータ交換のために、通信系統２０は、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２２−２６が供給され、好ましい実施態様において、入力ライン２２−２６は、バス系統として形成され、また、入力ライン２２−２６を介して、制御ユニット１０に、駆動機関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２８−３２により測定される。このような運転変数は、内燃機関の例において、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、駆動機関の出力を制御する。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、燃料噴射量、点火角、並びに空気供給量を調節するための少なくとも１つの電動式絞り弁は、操作される。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、燃料噴射量、噴射時期および／または空燃比等は、調節される。上記の入力変数のほかに、車両の他の制御装置が設けられ、これらの制御装置は、入力回路１４に設定変数（例えば、トルク目標値）を伝送する。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。これらの外部目標値設定には、ドライバの希望の形のドライバによる目標値設定ないし最大速度制限が付属しているが、これらの外部目標値設定のほかに、駆動機関に対する内部設定変数（例えばアイドリング制御、回転速度制限、トルク制限等の出力信号）が、設けられている。
【００１０】
ドライバが、足を加速ペダルから離した場合、ドライバは、一般に、車両を減速させることを希望しているであろう。したがって、車両駆動機関の制御は、車両減速に対するドライバのこの希望がそれに対応して変換されるように考慮しなければならない。これを実行する方法と、オットー・サイクル機関、ディーゼル機関および電気駆動装置に対する統一構成を提供する方法とが、図２の系統図により示されている。このトルク構成の本質は、加速ペダル特性曲線群から決定されたドライバの希望トルクにおいて、加速ペダル位置および機関回転速度の関数として重みづけされた負の損失トルクを考慮することである。この場合、重みづけは、回転速度が高く且つ加速ペダルが放されているときには重みづけ係数が１であり、一方、回転速度が低くまたは加速ペダル角が大きいときには重みづけが０であるように行われる。これは、重みづけ係数が１のときは、トルク構成の経過において、重ね合わされる損失トルクが補償されることを意味する。これにより、大きな車両減速に導く駆動機関の制御が行われ、一方、重みづけ係数が０のときにはこの損失トルクの補償は行われず、したがって減速をより小さくさせる駆動機関の制御が行われる。好ましい実施態様において、重みづけ係数とペダル位置ないし機関回転速度との間に連続的な関数関係が存在するので、ドライバは、ペダルの操作により減速希望（車輪トルク・レベル）を設定することができ、このとき、減速希望は、種々の程度の損失トルク補償により実現される。
【００１１】
図２に示した系統図は、制御ユニット１０のマイクロ・コンピュータ・プログラムを表わし、この場合、図２に示されている個々のブロックは、プログラム、プログラム部分またはプログラム・ステップを表わし、一方、結合ラインは、信号の流れを表わす。ここで、垂直破線までの第１の部分は、分離制御ユニット内で、ここではこの線以降の部分と同様にマイクロ・コンピュータ内で実行される。
【００１２】
最初に、車両速度ＶＦＺＧ並びに加速ペダル位置ＰＷＧに対応する信号が、供給される。これらの変数は、特性曲線群１００内で、ドライバのトルク希望に変換される。変速機の出力側トルクないし車輪トルクに対する設定変数を表わすこれらのドライバの希望トルクは、補正段１０２に供給される。この補正は、加算ないし減算であることが好ましい。ここで、ドライバの希望トルクは、結合段１０４内で形成された重みづけされた損失トルクＭＫＯＲＲにより補正される。結合段１０４において、駆動系内の変速比ＵＥにより並びに場合によって変速機の被駆動側の駆動系内の他の変速比により変速機後方のトルク、好ましくは車輪トルクに換算された供給損失トルクＭＶＥＲが、係数Ｆ３で重みづけされる。（なお、本明細書において、ＵＥは、「Ｕウムラウト」を表し、図２中のＵウムラウトに対応する。）重みづけは、乗算として行われることが好ましい。係数Ｆ３は、ブロック１０６において、図３または図４に示されているように、ペダル位置を表わす変数ＰＷＧおよび場合によりさらに機関回転速度を表わす変数ＮＭＯＴから形成される。
【００１３】
このようなドライバの希望ＭＦＡは、合成設定トルクＭＳＯＬＬＲＥＳを決定するために、トルク調整部に供給される。図示の例において、ドライバの希望トルクＭＦＡおよび走行速度制御装置の設定トルクＭＦＧＲから最大値が、最大値選択段１０８内で選択される。この最大値は、それに続く最小値段１１０に供給され、最小値段１１０において、この値および電子式安定化プログラムの目標トルク値ＭＥＳＰから小さいほうの値が、選択される。最小値段１１０の出力変数は、変速機の出力側のトルク変数ないし車輪トルク変数を表わし、このトルク変数は、変速機の変速比ＵＥ並びに場合により変速機の被駆動側の駆動系内の他の変速比により、変速機の入力側ないし駆動機関の出力側に存在するトルク変数に換算される。このトルク変数は、他の調整段１１２において、変速機制御の目標トルクＭＧＥＴＲと調整される。この変速機制御の目標トルクは、ギヤ切換過程の要求に応じて形成される。次に、それに続く最大値選択段１１４において、合成目標トルクＭＳＯＬＬＲＥＳが、最小トルクＮＭＩＮのトルク値および調整段１１２の出力トルクのトルク値の大きいほうとして形成される。
【００１４】
このトルク調整部は、ここでは例として示されているにすぎない。他の実施態様において、いずれかの設定トルクが、調整のために使用されず、ないしは他の設定トルク（例えば、最大速度制限のトルク、機関回転速度制限のトルク等）が、与えられている。
【００１５】
上記のように形成された合成目標トルクは、補正段１１６に供給され、補正段１１６において、目標トルクが、機関から発生され且つ駆動に利用可能ではない損失トルクで補正される。ここで、場合により、損失トルクＭＶＥＲは、重みづけ段１１８において、係数Ｆ２で重みづけされる。係数Ｆ２は、一定であってもよく、または運転変数の関数（例えば、機関回転速度の関数）であってもよい。損失トルクＭＶＥＲそれ自身は、加算段１２０において、補助機器のトルク需要ＭＮＡおよび機関損失トルクＭＶＥＲＬから形成される。これらの変数の決定は、従来技術から既知であり、この場合、トルク需要は、それぞれの補助機器の運転状態の関数として特性曲線等により決定され、機関損失トルクは、機関回転速度および機関温度の関数として特性曲線により決定される。このように形成された損失トルクＭＶＥＲは、次に補正段１０４に供給され、この場合、既知の変速機の変速比ＵＥにより、並びに場合によって変速機の被駆動側の駆動系内の他の変速比により、損失トルクは、変速機の出力側トルクないし車輪トルクのレベルに換算される。
【００１６】
好ましい実施態様において加算を表わす補正段１１６の出力変数は、内部損失に打ち勝つためにおよび補助機器（例えば空調圧縮機）を運転するために、駆動ユニットにより発生すべき駆動トルクに対する設定変数である。この設定トルクは、他の補正段１２２において、補正段１２４内で重みづけされたアイドリング制御装置の出力変数ＤＭＬＬＲで補正される（好ましくは加算される）。ここで、補正段１２４においてアイドリング制御装置の出力変数がそれで重みづけされる重みづけ係数Ｆ１は、回転速度の関数および／または時間の関数であり、この場合、アイドリング範囲を離れたとき、係数は、時間の経過と共にまたは機関回転速度の上昇と共に、０に低減する。次に、設定変数ＭＩＳＯＬＬは、ブロック１２６において、従来技術から既知のように駆動ユニットの出力パラメータを調節するための調節変数に変換され、オットー内燃機関の場合には、空気供給量、燃料噴射量および点火角に変換され、ディーゼル内燃機関の場合には、燃料供給量等に変換される。
【００１７】
ブロック１０６において決定された減速希望により、トルク構成の経過において重ね合わされる損失トルクが補償されるように、ドライバの希望の補正が行われることが重要である。この補償により、駆動機関の出力パラメータに変換される設定値ＭＩＳＯＬＬは、加速ペダルが放され且つ外部係合が存在しないとき、エンジン・ブレーキ作用を導くある値を有している。内燃機関において、この値は０であることが理想的である（回転速度が高いとき、損失トルクの補償、アイドリング制御係合は有効ではない）。このとき、このようなトルク値は、燃料噴射の遮断により形成される。
【００１８】
この場合、ドライバの希望トルクを補正するための損失トルクの重みづけは、加速ペダル位置および機関回転速度の関数として行われるので、機関回転速度が次第に小さくなっていくときには損失トルクの補償ないし完全な補償は、行われない。加速ペダルが放されたときにおける駆動機関の内部損失並びに低回転速度範囲内の補助機器の使用は、このときそのまま駆動機関により供給させることができる。
【００１９】
ドライバの減速希望とも解釈できる係数Ｆ３は、ブロック１０６において、加速ペダル位置および機関回転速度の関数として形成される。この場合、図３および図４により示されている種々の実施態様が考えられる。減速希望と上記の２つの変数との関数関係は、回転速度が高く且つ加速ペダルが放されているときにはほぼ完全な補償が行われ（Ｆ３＝１）、一方、回転速度が低くまたは加速ペダル角が大きいときには補償が行われない（Ｆ３＝０）ように設定されることが重要である。
【００２０】
第１の実施態様（図３）において、ブロック１０６の構成部分として２つの特性曲線２００および２０２が、設けられている。ここで、第１の特性曲線２００において、０と１との間で変動する重みづけ係数は、加速ペダル位置ＰＷＧに対して目盛られている。加速ペダルを＞１５％で操作しているときにはこの重みづけ係数は１であり、一方、１５％以下においては、重みづけ係数は、加速ペダル位置の低下と共に線形に値０に戻る。第２の特性曲線２０２に、同様に０と１との間で変動する他の重みづけ係数が、機関回転速度Ｎの関数として示されている。この係数は、機関回転速度Ｎ１まで０であり、より大きい機関回転速度Ｎ２以上において、この係数は、１である。ほぼアイドル回転速度の範囲（例えば５００−１５００ｒｐｍの間）をカバーする機関回転速度Ｎ１とＮ２との間において、重みづけ係数は、回転速度の増加と共に線形に増加することが好ましい。両方の重みづけ係数は、乗算段２０４において相互に乗算され且つ減算段２０６において１から差し引かれる。この結果が、補正係数Ｆ３であり、補正係数Ｆ３は、ドライバの減速希望を表わし且つ補正係数Ｆ３で損失トルクは、重みづけされる。ここで、特性曲線の２つの係数が０であるとき、Ｆ３は、１であり、２つの係数が１であるとき、Ｆ３は、０である。
【００２１】
図４に示されている第２の実施態様において、特性曲線群２５０が設けられ、特性曲線群２５０において、重みづけ係数Ｆ３は、加速ペダル位置ＰＷＧおよび機関回転速度ＮＭＯＴに対して目盛られている。図４の例は、９００ｒｐｍおよび加速ペダル角０％において開始し且つ機関回転速度の増加と共に１５％の加速ペダル位置値に収斂する特性曲線以上において重みづけ係数が０であり、この特性曲線以下において重みづけ係数が−１である特性曲線群線図を示す。即ち、加速ペダルが放され（加速ペダル位置＜１５％）且つ機関回転速度が＞９００ｒｐｍの値である場合、補正係数−１が、設定され、これにより、損失トルクは、完全に補償される。オットー・サイクル機関およびディーゼル機関の場合、この補償の結果は、燃料噴射の遮断ないし中止であり、したがって既知のように完全な機関ドラグ・トルクが供給され且つドライバにより希望された減速希望が形成される。移行範囲内において、重みづけ係数は、０と−１との間の値をとる。この範囲内においては、損失トルクは、部分補償されるので、最大減速と減速０との間の連続移行が行われる。
【００２２】
他の実施態様において、ドライバの希望トルクの補正が行われず、他のトルク値（例えば合成目標トルク）またはトルク調整の範囲内で発生するトルク値の補正が行われる。
【００２３】
さらに、ある実施態様において、上記とは異なり、ドライバの減速希望は、相対的に重みづけされた損失トルクとして絶対値で設定される。さらに、減速希望は、加速ペダル位置および回転速度の関数として例えば特性曲線群により設定され、およびドライバの希望トルクに補正値として重ね合わされる。この場合、減速希望は、加速ペダル位置の低下および回転速度の増大と共に大きくなる。
【００２４】
他の実施態様において、加速ペダル位置および／または回転速度に対する絶対値の代わりに、入力変数として、正規化された変数（例えば最大位置値で正規化された加速ペダル位置、例えばアイドル回転速度で正規化された回転速度）が、使用される。特に、運転状態の関数としての、損失トルク補償に対する回転速度しきい値を考慮したときにこれは有利であり、この場合、（正規化された）回転速度しきい値を超えた場合に損失トルクは、合成目標トルクに重ね合わされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、駆動機関を運転するための制御装置の全体図を示す。
【図２】
図２に、系統図により、記載の方法に関して重要な、駆動機関の制御に関連するトルク構成の好ましい設計が示されている。
【図３】
図３は、車輪トルク・レベルに対するドライバの減速希望がそれにより形成される補正項を形成するための第１の好ましい実施態様を示す。
【図４】
図４は、車輪トルク・レベルに対するドライバの減速希望がそれにより形成される補正項を形成するための第２の好ましい実施態様を示す。

Claims (10)

1. ドライバの希望の関数として、駆動機関トルクに対する設定変数が設定される、車両駆動機関の運転方法において、
   加速ペダル位置および機関回転速度の関数として、ドライバの減速希望が決定され、この減速希望は、前記ドライバの希望に重ね合わされ、この補正されたドライバの希望変数が、駆動機関の制御のための設定変数であることを特徴とする車両駆動機関の運転方法。
2. 機関損失に打ち勝つためにおよび／または補助機器を運転するために、必要な駆動機関トルクを表わす損失トルクが決定され、この損失トルクが、駆動機関の制御において前記設定変数の関数として考慮され、前記損失トルクが、加速ペダル位置および機関回転速度の関数として重みづけされ、前記設定変数が、重みづけされた損失トルクの関数として補正されることを特徴とする請求項１の方法。
3. 前記損失トルク値の重みづけが、前記ドライバの減速希望の関数として行われることを特徴とする請求項２の方法。
4. 減速希望が加速ペダル位置および機関回転速度の関数として形成される場合において、回転速度が高く且つ加速ペダルが放されているとき、大きな減速希望が推測され、一方、回転速度が低いかまたは加速ペダル角が大きいとき、低い減速希望が推測されることを特徴とする請求項３の方法。
5. 前記設定変数が、変速機出力トルクまたは車輪トルクを示すドライバの希望トルクであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記駆動ユニットが、オットー・サイクル機関またはディーゼル機関であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. ドライバの希望の関数として、駆動機関に対する設定変数を設定する電子式制御ユニットを備えた、車両駆動機関の運転装置において、
   前記制御ユニットが、加速ペダル位置および機関回転速度の関数として、ドライバの減速希望を決定する手段を有し、この減速希望は、前記ドライバの希望に重ね合わされ、この補正されたドライバの希望変数が、駆動機関の制御のための設定変数であることを特徴とする車両駆動機関の運転装置。
8. 前記制御ユニットが、さらに、駆動に利用できない損失トルクを決定する手段を有し、この手段は、駆動機関の制御において設定変数の関数としてこの損失トルクを考慮し且つ設定変数を補正し、前記補正変数が、加速ペダル位置および機関回転速度の関数として重みづけされた損失トルクであることを特徴とする請求項７の装置。
9. プログラムがコンピュータ上で実行されるとき、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の方法を実行するためのプログラム・コード手段を有するコンピュータ・プログラム。
10. プログラム製品がコンピュータ上で実行されるとき、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の方法を実行するための、コンピュータが読取り可能なデータ媒体上に記憶されているプログラム・コード手段を有するコンピュータ・プログラム製品。