JP2009120197A - 車両の駆動ユニットの制御方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 目標加速度を形成するための加速ペダル位置の形成におけるアイドル・ストロークおよびむだストロークを防止する車両の駆動ユニットの制御方法および装置を提供する。
【解決手段】 操作要素(1)、特に加速ペダルの位置から加速度希望が導かれ、且つ加速度希望の関数として駆動ユニットの出力変数に対する目標値が形成される、車両の駆動ユニットの制御方法において、瞬間走行抵抗の関数として車両加速度に対する最小値および/または最大値が決定され、また当該最小値および/または最大値が、操作要素(1)の位置に対する操作範囲の限界にそれぞれ割り当てられ、さらに走行抵抗の未知の部分が、走行運動方程式により、車両の瞬間駆動力、走行抵抗の既知の部分、および瞬間車両加速度の関数として導かれる。
【選択図】 図1
【解決手段】 操作要素(1)、特に加速ペダルの位置から加速度希望が導かれ、且つ加速度希望の関数として駆動ユニットの出力変数に対する目標値が形成される、車両の駆動ユニットの制御方法において、瞬間走行抵抗の関数として車両加速度に対する最小値および/または最大値が決定され、また当該最小値および/または最大値が、操作要素(1)の位置に対する操作範囲の限界にそれぞれ割り当てられ、さらに走行抵抗の未知の部分が、走行運動方程式により、車両の瞬間駆動力、走行抵抗の既知の部分、および瞬間車両加速度の関数として導かれる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、独立請求項に記載の車両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。
ネットワーク化駆動システム内で、車両の縦方向運動を制御するための主要変数として加速度が形成される。走行速度制御または走行動特性制御のような適用は予め加速度設定を利用する。加速ペダルの中立位置のみならず加速ペダルの上部ストッパもまた、加速度設定への割当において、アイドル・ストロークまたはむだストロークが発生することなく加速度設定に一義的に割当て可能ではないので、このかぎりにおいて通常の加速ペダルを介して行われるドライバ・サイドの加速度設定には問題があり、この場合、アイドル・ストロークは、エンジンへの作用のないペダル中立位置からのペダル・ストロークであり、むだストロークは、駆動に対してもはや作用しない上部ペダル範囲内のペダル・ストロークである。アイドル・ストロークまたはむだストロークは、ドライバにより不快に感じられる。以下の例は、この現象を表わすものである。
加速ペダルを介しての加速度設定は、値0m/s2を有する位置0から出発して、値4m/s2を有する上部ペダル・ストッパまで線形補間される。ここで、アイドル・ストロークを説明するために、車両は下り坂道で重力により、例えば0.8m/s2で加速されると仮定する。これは、車両応答が発生する前に、ドライバは、0.8m/s2が割り当てられている角度まで加速ペダルを動かさなければならないことを意味する。むだストロークに関しては、車両は上り坂道で重力により、例えば同様に0.8m/s2でブレーキ作動されると仮定する。これにより、車両は最大エンジン出力において4m/s2の加速度を達成することができず、3.2m/s2の値を達成可能であるにすぎない。これは、ドライバは3.2m/s2が割り当てられているペダル角以降さらに車両応答をもはや感知しないことを意味する。
〔発明の利点〕
主請求項の特徴を有する車両の駆動ユニットの本発明による制御方法および本発明による制御装置は、従来技術に比較して、瞬間走行抵抗の関数として車両加速度に対する最小値および/または最大値が決定され、且つ最小値および/または最大値が操作要素の位置に対する操作範囲の限界にそれぞれ割り当てられるという利点を有している。このようにして、操作要素の位置に対する操作範囲は、瞬間走行抵抗の関数として、加速ペダルを介しての加速度希望の設定においてアイドル・ストロークもむだストロークも発生しないように形成可能である。したがって、乗り心地が向上される。
〔発明の利点〕
主請求項の特徴を有する車両の駆動ユニットの本発明による制御方法および本発明による制御装置は、従来技術に比較して、瞬間走行抵抗の関数として車両加速度に対する最小値および/または最大値が決定され、且つ最小値および/または最大値が操作要素の位置に対する操作範囲の限界にそれぞれ割り当てられるという利点を有している。このようにして、操作要素の位置に対する操作範囲は、瞬間走行抵抗の関数として、加速ペダルを介しての加速度希望の設定においてアイドル・ストロークもむだストロークも発生しないように形成可能である。したがって、乗り心地が向上される。
従属請求項に記載の手段により、主請求項に記載の方法の有利な拡張および改善が可能である。
走行抵抗の未知の部分が、走行運動方程式により、車両の瞬間駆動力、走行抵抗の既知の部分、および瞬間車両加速度の関数として導かれるとき、それは特に有利である。このようにして、瞬間走行抵抗は、その既知の部分を考慮するのみならずその未知の部分をも考慮してきわめて正確に決定可能である。これは、車両加速度に対する最小値および/または最大値の正確な決定をも可能にする。したがって、アイドル・ストロークおよびむだストロークはきわめて良好に回避可能である。
走行抵抗の未知の部分が、走行運動方程式により、車両の瞬間駆動力、走行抵抗の既知の部分、および瞬間車両加速度の関数として導かれるとき、それは特に有利である。このようにして、瞬間走行抵抗は、その既知の部分を考慮するのみならずその未知の部分をも考慮してきわめて正確に決定可能である。これは、車両加速度に対する最小値および/または最大値の正確な決定をも可能にする。したがって、アイドル・ストロークおよびむだストロークはきわめて良好に回避可能である。
走行抵抗の未知の部分が特に低域フィルタによりフィルタリングされるときもまたそれは有利である。このようにして、走行抵抗の未知の部分の決定において発生する振動を十分に除去することができる。
加速度最小値が、瞬間ドラグ・トルクにより決定される車両駆動力から瞬間走行抵抗が差し引かれて決定されるとき、それは特に有利である。このようにして、加速度最小値は、加速ペダルが放されたときに実際に発生する車両加速度にほぼ対応する。したがって、加速ペダルを介しての加速度希望の設定において、上記のアイドル・ストロークが十分に回避可能である。
他の利点は、加速度最大値が、車両の瞬間運転点により決定される最大駆動力から瞬間走行抵抗が差し引かれて決定されることにある。このようにして、加速度最大値は、車両の瞬間運転点において最大に達成可能な車両加速度にほぼ対応する。したがって、上部ペダル・ストッパの範囲内において加速ペダルを介して加速度希望を設定するときにむだストロークが十分に回避可能である。
加速度最小値が値0を超えている場合、最小値に割り当てられた操作要素の位置において車両ブレーキが作動されるとき、それは特に有利である。このようにして、瞬間加速度希望を保持するためにドラグ・トルクがもはや十分ではない、加速ペダルが放され且つそれに対応して急な下り坂道上にあるとき、ドライバのブレーキ希望を検出可能であり、且つブレーキ・ペダルの操作を必要とすることなく変換することができる。したがって、乗り心地はさらに向上される。
この場合、加速度最小値がほぼ0に低減されるようにブレーキ力が選択されるとき、それは特に有利である。このようにして、加速ペダルを放したことは、できるだけ小さい加速度として値0が許容されるものと解釈される。したがって、特に下り坂道区間において走行安全性が向上される。
他の利点は、操作範囲のそれぞれの限界への最小値および/または最大値の割当が瞬間車両速度の関数として行われることにある。このようにして、例えば下り坂道区間において、ブレーキ作用を少なくするようにドライバを加速ペダルの常時作動から解放するために、加速ペダルを放しているときに所定の車両速度を超えたときにはじめて車両ブレーキの追加作動を開始させることができる。
本発明の一実施態様が図面に示され且つ以下にこれを詳細に説明する。
図1において、符号30は車両駆動ユニットのエンジン制御装置を示す。本発明は、任意のタイプの駆動ユニットに対して実行可能である。即ち、駆動ユニットは、例えば電気駆動または内燃機関を含んでもよい。一方で、内燃機関は、オットー・サイクル・エンジンまたはディーゼル・エンジンであってもよい。以下においては、例として、駆動ユニットはガソリン・エンジンを含むものと仮定する。ここで、図1において、駆動ユニットのエンジン制御装置が符号30で示されている。エンジン制御装置30は、駆動ユニットの出力変数に対する目標値を形成するための手段15を含む。駆動ユニットの出力変数は、例えばエンジン出力トルク、車輪トルク、エンジン出力等であってもよい。以下においては、例として、出力変数は車輪トルクであると仮定する。手段15に、図1には示されていない当業者に既知の測定手段から、以下において実際速度とも呼ばれる瞬間車両速度vist、以下において実際加速度とも呼ばれる瞬間車両加速度aist、以下において実際トルクとも呼ばれる瞬間車輪トルクMist、瞬間エンジン回転速度n、および瞬間充填量rlが供給される。この場合、実際加速度aistは、供給された実際速度vistから導関数により決定されてもよい。さらに、手段15は操作要素1と結合され、操作要素1は、例えば加速ペダルとして形成され、また加速ペダルの位置を介して車両ドライバは加速度希望を目標加速度asollの意味で設定することができる。以下において、例として、操作要素は加速ペダルであると仮定する。本発明の対象は、加速ペダル1の位置を目標加速度asollに変換することである。設定目標加速度asollから、手段15は、エンジンの瞬間運転点および瞬間走行状況、例えば実際加速度aistの関数として、車輪トルクに対する目標値として目標トルクMsollを決定する。目標トルクMsollは、目標トルクMsollを変換するための少なくとも1つの操作変数を形成するために、エンジン制御装置30の手段25に伝送される。ここで、オットー・サイクル・エンジンの場合、目標トルクMsollを変換するために、例えば次の操作変数、即ち点火時期、噴射時期、噴射量、空気供給量、燃料/空気混合物が設定されていてもよい。
ここで、本発明により、車両加速度に対する最小値および/または最大値が決定され、これらは瞬間走行抵抗の関数である。以下においては、例として、加速度に対する最小値のみならず最大値もまた決定されるものと仮定する。加速度に対する最小値および最大値の計算は、次式のような走行運動方程式により行われる。
既知の走行抵抗FWbは、例えば転がり摩擦FRO、空気抵抗FL、および勾配による走行抵抗FSTの加算により、次式のように得られる。
式(1)における車両質量mfzgは、例えば同様に車両データから既知と仮定してもよい。
未知の走行抵抗FWuは、式(1)により、次の関係から決定することができる。
未知の走行抵抗FWuは、式(1)により、次の関係から決定することができる。
内燃機関がディーゼル・エンジンであるとき、最大エンジン・ドラグ・トルクMschleppおよび瞬間最大車輪トルクMengmaxの決定は、同様にそれぞれの特性曲線群により行われ、特性曲線群の入力変数は、瞬間エンジン回転速度nおよび噴射量である。それに対応して、ディーゼル・エンジンにおいては、FANistの計算のために、手段15に瞬間噴射量に対する測定値が供給されなければならない。
図2に車両加速度に対する最小値agrenzminおよび最大値agrenzmaxを決定するための機能線図が示され、ここで、この機能線図は、加速度に対する最小値agrenzminおよび最大値agrenzmaxの決定手段20の構造を表わしている。この場合、手段20は、目標トルクMsollの形成手段15の一部である。手段20の構成は次のとおりである。
第1の乗算要素35に、実際加速度aistおよび車両重量mfzgが供給されている。この積は、第1の加算要素60において、式(2)により決定された既知の瞬間走行抵抗FWbに加算される。この和は、−1と乗算された後に、第2の加算要素65において駆動力実際値FANistに加算される。このときに得られた和は、図2において符号5で示されている上記の低域フィルタに供給され、フィルタリングされた後に第3の加算要素70に供給され且つ既知の瞬間走行抵抗FWbに加算される。このときに得られた和は、−1で乗算された後に、第4の加算要素75において駆動力制限値FANgrenzに加算される。このときに得られた和は、第3の乗算要素45において、車両質量mfzgの逆数と乗算される。このときに得られた積は、車両加速度に対する制限値agrenzである。車両の瞬間駆動力に対応する駆動力実際値FANistは、第2の乗算要素40において、瞬間車輪トルクに対応する実際トルクMistと車輪半径rの逆数との積により得られる。
手段20は、駆動力制限値FANgrenzを決定するために、加速度に対して決定される制限値agrenzが、加速度に対する最小値agrenzminに対応するかまたは最大値agrenzmaxに対応するかに応じてそれぞれ、図3に示す第1の機能ブロックと図4に示す第2の機能ブロックとの間で切換可能である。加速度に対する最小値agrenzminを決定するために、図3は、第4の乗算要素50により計算される、瞬間ドラグ・トルクMschleppと車輪半径rの逆数の積として駆動力の関連の最小制限値FANgrenzminを決定するための機能線図を示す。
加速度に対する最大値agrenzmaxは、図4の機能線図に示すように、駆動力制限値FANgrenzが、第5の乗算要素55により、瞬間最大車輪トルクMengmaxと車輪半径rの逆数との積として得られる駆動力の最大制限値FANgrenzmaxであるときに得られる。
図2、図3および図4の機能線図はソフトウェアによりおよび/またはハードウェアにより実行可能である。
車両の瞬間運転点に対して、既知および未知の瞬間走行抵抗FWb、FWuにより、上記のように決定された車両加速度に対する最小値agrenzminおよび最大値agrenzmaxは、それに続いて、加速ペダル1の位置に対する操作範囲の限界に割り当てられる。この場合、最小値agrenzminは放された加速ペダルに割り当てられ、最大値agrenzmaxはいっぱいに踏み込まれた加速ペダルに言い換えると加速ペダル1の上部ストッパに割り当てられる。これが図5に示され、図5において、m/s2で目盛られた目標加速度asollの線図が、パーセントで目盛られた加速ペダル1のペダル・ストロークに対して示されている。最小値agrenzminと最大値agrenzmaxとの間で、例として図5に示されているように、ペダル・ストロークに対して目標加速度asollを適切な目盛で設定することができる。この場合、例として図5に示すように、目標加速度asollの線図は非線形で且つ厳密に単調増加であるが、加速ペダルが放されている、即ち ペダル・ストローク=0% における最小値agrenzminから、加速ペダルがいっぱいに踏み込まれている、即ち ペダル・ストローク=100% までの間で線形補間されて形成されてもよい。この場合も同様に、図5に示す特性曲線は手段15内において形成される。最小値agrenzminをペダル・ストローク0%に割り当て、最大値agrenzmaxをペダル・ストローク100%に割り当て、またこれら2つの値の間では厳密に単調増加の目標加速度asollの線図とすることにより、加速ペダル位置を介して加速度希望を形成するときにアイドル・ストロークおよびむだストロークが回避される。図5の例においては、最小値agrenzminは負である。しかしながら、対応する急な下り坂道においては、瞬間走行抵抗の絶対値がきわめて大きくなり、これにより、最小値agrenzminが値0を超え、即ち瞬間走行速度vistを保持するためにドラグ・トルクMschleppがもはや十分ではないことがある。この場合、手段15が車両ブレーキ10を作動させるように設計されていてもよい。この場合、手段15は、加速ペダルを放したとき、即ちペダル・ストロークが0%のとき、加速度に対する目標値asollとして値0を設定するように、即ち加速ペダルを放したときに加速度が発生しないように車両ブレーキ10を操作するように設計されていてもよい。このとき、ブレーキ作用は、ペダル・ストロークの増加と共に低減される。この場合、ブレーキ作用は、目標加速度asollに対する最小値agrenzminに到達したときに0に戻るので、図6に示す関連のペダル位置P1において、手段15は車両ブレーキ10を再び非作動とすることができる。この場合も同様に、図6は、パーセントで目盛られたペダル値に対して、正の最小値agrenzminを有するm/s2で目盛られた目標加速度asollの線図を示し、最小値agrenzmin以下の目標加速度asollに対して、手段15は車両ブレーキ10を作動させ、即ちブレーキ範囲が存在する。このようにして、図6の例に示す目標加速度asollの線図は、加速ペダルを放した、即ちペダル・ストローク0%の0から、加速ペダルがいっぱいに踏み込まれた、即ちペダル・ストローク100%における最大値agrenzmaxまで厳密に単調増加する。車両ブレーキ10が作動され且つペダル値が増加したときのブレーキ作用の低減は、図6に例として示されているように、上記ブレーキ範囲内の目標加速度asollの実際線図に対応して行われなければならず、これにより、対応ペダル・ストロークにおいて関連の目標加速度asollをも形成することができる。
車両の瞬間運転点に対して、既知および未知の瞬間走行抵抗FWb、FWuにより、上記のように決定された車両加速度に対する最小値agrenzminおよび最大値agrenzmaxは、それに続いて、加速ペダル1の位置に対する操作範囲の限界に割り当てられる。この場合、最小値agrenzminは放された加速ペダルに割り当てられ、最大値agrenzmaxはいっぱいに踏み込まれた加速ペダルに言い換えると加速ペダル1の上部ストッパに割り当てられる。これが図5に示され、図5において、m/s2で目盛られた目標加速度asollの線図が、パーセントで目盛られた加速ペダル1のペダル・ストロークに対して示されている。最小値agrenzminと最大値agrenzmaxとの間で、例として図5に示されているように、ペダル・ストロークに対して目標加速度asollを適切な目盛で設定することができる。この場合、例として図5に示すように、目標加速度asollの線図は非線形で且つ厳密に単調増加であるが、加速ペダルが放されている、即ち ペダル・ストローク=0% における最小値agrenzminから、加速ペダルがいっぱいに踏み込まれている、即ち ペダル・ストローク=100% までの間で線形補間されて形成されてもよい。この場合も同様に、図5に示す特性曲線は手段15内において形成される。最小値agrenzminをペダル・ストローク0%に割り当て、最大値agrenzmaxをペダル・ストローク100%に割り当て、またこれら2つの値の間では厳密に単調増加の目標加速度asollの線図とすることにより、加速ペダル位置を介して加速度希望を形成するときにアイドル・ストロークおよびむだストロークが回避される。図5の例においては、最小値agrenzminは負である。しかしながら、対応する急な下り坂道においては、瞬間走行抵抗の絶対値がきわめて大きくなり、これにより、最小値agrenzminが値0を超え、即ち瞬間走行速度vistを保持するためにドラグ・トルクMschleppがもはや十分ではないことがある。この場合、手段15が車両ブレーキ10を作動させるように設計されていてもよい。この場合、手段15は、加速ペダルを放したとき、即ちペダル・ストロークが0%のとき、加速度に対する目標値asollとして値0を設定するように、即ち加速ペダルを放したときに加速度が発生しないように車両ブレーキ10を操作するように設計されていてもよい。このとき、ブレーキ作用は、ペダル・ストロークの増加と共に低減される。この場合、ブレーキ作用は、目標加速度asollに対する最小値agrenzminに到達したときに0に戻るので、図6に示す関連のペダル位置P1において、手段15は車両ブレーキ10を再び非作動とすることができる。この場合も同様に、図6は、パーセントで目盛られたペダル値に対して、正の最小値agrenzminを有するm/s2で目盛られた目標加速度asollの線図を示し、最小値agrenzmin以下の目標加速度asollに対して、手段15は車両ブレーキ10を作動させ、即ちブレーキ範囲が存在する。このようにして、図6の例に示す目標加速度asollの線図は、加速ペダルを放した、即ちペダル・ストローク0%の0から、加速ペダルがいっぱいに踏み込まれた、即ちペダル・ストローク100%における最大値agrenzmaxまで厳密に単調増加する。車両ブレーキ10が作動され且つペダル値が増加したときのブレーキ作用の低減は、図6に例として示されているように、上記ブレーキ範囲内の目標加速度asollの実際線図に対応して行われなければならず、これにより、対応ペダル・ストロークにおいて関連の目標加速度asollをも形成することができる。
さらに、オプションとして、ペダル・ストロークに対する目標加速度asollの特性曲線は、実際速度vistの関数として決定されるように設計されていてもよく、これにより、特性曲線群もまた実際速度vistの関数として与えることができる。例えば、図6に示されている車両ブレーキ10の作動によるブレーキ作用は、実際速度vistが設定速度しきい値を超えたときにはじめて行われ、したがって、目標加速度asollの0への制限は加速ペダルを放したときに行われ、また正の最小値agrenzminへの制限は上記速度しきい値以上の実際速度vistに対してのみ行われる。したがって、車両ドライバは、下り坂道区間において、ブレーキ作用を阻止するために、加速ペダルの常時操作から解放される。
アイドル・ストロークおよびむだストロークのない目標加速度asollとしてのペダル・ストロークないし加速ペダル角の上記の形成に基づき、走行抵抗が加速ペダルの操作により補償される必要がないので、加速させることなく快適な走行方式が可能となる。
ペダル・ストロークに対する目標加速度asollの特性曲線の決定が速度の関数である場合、加速度に対して異なる最小値agrenzminおよび/または最大値agrenzmaxが与えられてもよい。
最小値agrenzminおよび最大値agrenzmaxは、走行運転の間、常に再びそれぞれの実際運転点およびそれぞれの実際走行状況ないしそれぞれの実際瞬間走行抵抗に上記のように適合され、したがって、全走行運転において目標加速度asollを設定するために加速ペダルを操作するときにアイドル・ストロークおよびむだストロークが回避されることが保証される。
1 加速ペダル
10 車両ブレーキ
15 駆動ユニットの出力変数に対する目標値を形成するための手段
25 エンジン制御装置30の手段
30 車両駆動ユニットのエンジン制御装置
10 車両ブレーキ
15 駆動ユニットの出力変数に対する目標値を形成するための手段
25 エンジン制御装置30の手段
30 車両駆動ユニットのエンジン制御装置
Claims (9)
- 操作要素(1)、特に加速ペダルの位置から加速度希望が導かれ、且つ加速度希望の関数として駆動ユニットの出力変数に対する目標値が形成される、車両の駆動ユニットの制御方法において、
瞬間走行抵抗の関数として車両加速度に対する最小値および/または最大値が決定されること、
前記最小値および/または最大値が、操作要素(1)の位置に対する操作範囲の限界にそれぞれ割り当てられること、および
前記瞬間走行抵抗の未知の部分が、走行運動方程式により、車両の瞬間駆動力、走行抵抗の既知の部分、および瞬間車両加速度の関数として導かれること
を特徴とする車両の駆動ユニットの制御方法。 - 前記瞬間走行抵抗が、転がり摩擦、空気抵抗、勾配による走行抵抗、および/または慣性力の関数として決定されることを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
- 前記瞬間走行抵抗の未知の部分が、特に低域フィルタ(5)によりフィルタリングされることを特徴とする請求項1又は2に記載の制御方法。
- 前記加速度の前記最小値が、瞬間ドラグ・トルクにより決定される車両駆動力から瞬間走行抵抗が差し引かれて決定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。
- 前記加速度の前記最大値が、車両の瞬間運転点により決定される最大駆動力から瞬間走行抵抗が差し引かれて決定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。
- 前記加速度の前記最小値が値0を超えている場合、前記最小値に割り当てられた操作要素(1)の位置において、車両ブレーキ(10)が作動されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の制御方法。
- 前記加速度の前記最小値がほぼ0に低減されるように、ブレーキ力が選択されることを特徴とする請求項6に記載の制御方法。
- 前記操作範囲のそれぞれの限界への前記最小値および/または前記最大値の割当が、瞬間車両速度の関数として行われることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の制御方法。
- 操作要素(1)、特に加速ペダルの位置から加速度希望を導くための手段(15)と、前記加速度希望の関数として駆動ユニットの出力変数に対する目標値を形成するための手段(15)とを備えた、車両の駆動ユニットの制御装置(30)において、
瞬間走行抵抗の関数として車両の加速度に対する最小値および/または最大値を決定するための決定手段(20)であって、前記瞬間走行抵抗の未知の部分を、走行運動方程式により、車両の瞬間駆動力、走行抵抗の既知の部分、および瞬間車両加速度の関数として導く決定手段(20)と、
前記最小値および/または前記最大値を操作要素(1)の位置に対する操作範囲の限界にそれぞれ割り当てるための手段(15)と、
を備えたことを特徴とする車両の駆動ユニットの制御装置。
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