JP2009527682A - 調整量としてエンジン回転数を用いた車両における駆動輪の駆動スリップ制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

本発明は車両の駆動輪の駆動スリップを制御するための方法に関している。この方法によれば、車両の駆動エンジン（１２）のための調整量が、現下の車輪速度の検出値と車輪目標速度の算出値に基づいて形成される。本発明は、この調整量を駆動エンジン（１２）の回転数に対する上方の限界値によって形成している。

Description

本発明は、請求項１並びに５の上位概念による、現下のホイール速度の検出と目標ホイール速度の算出に基づいて車両駆動モータに対する調整量が算出される、車両における駆動輪の駆動スリップを制御するための方法および装置に関している。

背景技術
発進若しくは加速の際には動力の伝達が車輪と路面の間のスリップ量に依存している。この依存性は、ドライブトレーンのスリップ特性曲線において表すことが可能である。スリップ値が小さいと、加速過程は安定した領域内で経過し、スリップ値が徐々に高まり、それに伴って有効なトラクション、すなわち摩擦係数も増加する。さらにそのようなスリップ値の増加と共に、達成可能なトラクションの最大値を超えてくると今度はスリップ特性曲線の不安定領域にさしかかる。なぜならスリップ値のさらなる上昇はトラクションの低下につながるからである。

駆動スリップ量の許容値への適応化に対しては駆動スリップ制御システム（ＡＳＲ）、いわゆるトラクションコントロールシステムが用いられる。この制御システムは一方では駆動エンジンの駆動トルクを制御し、さらに車両の制動装置も操作している。そのため最近の商用車用の電子制御式ブレーキングシステム（ＥＢＳ）（このシステムにはＡＢＳシステムも含まれている）は駆動スリップ制御のための機能部を備えたブレーキ制御機器を有している。

図１には、商用車の駆動エンジンないし駆動モーター１２の駆動トルクの制御のための制御ループ１０の概略的な構造が示されている。この場合はホイール回転数センサを介してドライブトレーン１４の終端側に存在している駆動輪のホイール回転数が測定され、相応の信号が、駆動スリップ制御ＡＳＲのための機能部を備えたブレーキ制御ユニット１６に供給される。このブレーキ制御ユニット１６は、例えばＳＡＥＪ１９３９規格によるＣＡＮインターフェース１８を介してエンジン制御ユニット２０に接続されている。このエンジン制御ユニット２０が駆動エンジン１２を制御している。インターフェース１８を介してブレーキ制御ユニット１６は、駆動エンジン１２の駆動トルクに対する目標値をエンジン制御ユニット２０に供給している。

図２には駆動スリップ制御システム内のエンジントルク制御の制御構成の概略的構造が示されている。この場合一方では駆動輪の現下の車輪速度と、現下の車両速度と、許容駆動スリップ量とから、車輪速度に対する目標値が算出される。この目標値は現下の車輪速度の実際値と比較され、速度の制御偏差が求められる。電子制御器を備えているブレーキ制御ユニット１６はこの速度制御偏差に依存して、駆動エンジン１２の駆動トルクに対する目標値を算出する。それ故にこの制御の主要な特徴は、制御器によって算出された調整量が駆動エンジン１２の目標駆動トルクでありながら入力量として駆動輪の車輪速度が用いられる点である。しかしながら駆動エンジン１２の駆動トルクを制御するさらなる制御ループが下層におかれているため、エンジン制御ユニット２０におけるこの目標値設定はしばしば不均一に変換されてしまう。

従って本発明の課題は、冒頭に述べたような形式の方法及び装置において、駆動スリップ制御（トラクションコントロール）の容易な実現とより正確な動作が保証されるように改善を行うことである。

この課題は請求項１の特徴部分に記載された本発明によって解決される。

発明の利点
駆動スリップ制御（ＡＳＲ）はスリップ量と共にホイール回転数を制御しており、さらにこのホイール回転数は駆動エンジンの回転数に比例しているので、本発明では目標駆動トルクの代わりに駆動エンジンの回転数の上方の限界値を調整量として用いている。この上方の回転数限界値はこの場合、車両がこの回転数限界値まではトラクションスリップ特性曲線の安定領域内で作動すること、あるいはトラクション最大値で作動することを意味している。それに対してこの上方の回転数限界値を超えた回転数の場合には、トラクションスリップ特性曲線の不安定領域に達する。その限りではこの上方の回転数限界値は駆動エンジンの回転数目標値を表すものでもある。

あらゆるエンジン制御ユニットにおいて行われているエンジン回転数制御においては、回転数の設定が駆動トルクの設定によるものよりも著しく迅速にかつ正確に行うことが可能である。従って本発明では駆動スリップ制御における調整量として、駆動トルクの制御を介する迂回的なやり方は避けている。それにより、車両ないしは駆動エンジンに対する制御特性の調整のための制御器やそれに必要なアプリケーションに係わるコストが削減できる。本発明によれば、駆動スリップ制御に対しては専らエンジン制御ユニット内にいずれにせよ存在する各駆動エンジン用に整合された既存の回転数制御機器を用いることができる。これにより簡素な構造とより改善された制御特性が得られる。さらに調整量として駆動トルクに相互作用するための異なった制御機器の必要性も解消される。特にブレーキ制御ユニットとエンジン制御ユニットの間の許容される最大のエンジン回転数のための信号を供給するためのデータ転送は冒頭に述べたようなＳＡＥＪ１９３９規格によるＣＡＮインターフェースを介して行うことが可能である。

従属請求項に記載の手段によって独立請求項に記載されている本発明の別の有利な実施例並びに改善例が可能である。

特に有利にはまず現下の駆動エンジン回転数と現下の車輪速度に基づいて現下の変速比が算出される。その後で駆動エンジンの回転数に対する上方の限界値が車輪目標速度と現下の変速比とから算出され得る。

これらの詳細は以下の実施例の説明からも明らかとなる。

図面
以下に説明する本発明の実施例は複数の図面に表されており、それぞれ以下の明細書でより詳しく説明を行う。特に図３では本発明の有利な実施例に従った駆動スリップ制御内部のエンジン回転数制御の制御構成を表す基本構造が示されている。

実施例の説明
図１に示されている制御ループ１０は駆動エンジンの閉ループ制御のためのものであって、基本的には本発明によるエンジン回転数制御を伴った駆動スリップ制御ＡＳＲにも有効である。ここでの大きな違いは、本発明では、制御ループ１０の調整量として、駆動エンジン１２の駆動トルクが用いられるのではなく、駆動エンジン１２の許容される上方の限界値が、それぞれの各駆動輪に存在するスリップ量若しくは複数の駆動輪に存在するスリップ量に依存して使用されている点である。この駆動スリップ制御は商用車の電子制御式の制動システム内部で実現して、エンジン１２の他にその制動装置自体を制御するようにしてもよい。なお本発明によるそのような実施形態での機能はここでは重要ではないので以下の明細書でのこれに関する説明は省く。

駆動エンジン１２は具体的にはドライブトレーン１４に作用している。ドライブトレーン１４は例えば変速機、カルダンギヤー、動力分配ギヤーボックス、それぞれのドライブシャフト、ドライブアクスルに対応付けられる駆動輪などからなっている。商用車の場合には１本のアクスルのみならず２本のアクスルが駆動されていてもよい。駆動輪と非駆動輪にはそれぞれ車輪速度検出センサが設けられている。これらの車輪速度検出センサは、現下の車輪速度に対する信号をブレーキ制御ユニット１６に送出する。ブレーキ制御ユニット１６では例えば付加的に存在し得るＡＢＳのためのルーチンや、及び／又は電子制御式走行安定化プログラム（ＥＳＰ）のためのルーチンなどが実行されている。

さらにブレーキ制御ユニット１６には、駆動スリップ制御のために統合された機能部が備えられており、この機能部は例えばＳＡＥＪ１９３９規格によるＣＡＮインターフェース１８を介してエンジン制御ユニット２０に接続されている。このエンジン制御ユニット２０も、駆動エンジン１２の出力や回転トルク、回転数などを制御しており、さらにその他の目的のための既存のエンジン回転数制御器も含んでいる。

図３には、エンジン回転数制御の制御構成を表す基本構造が示されており、この場合各駆動輪で発生している現下の車輪速度が入力量を表している。この入力量は、機能ブロック１において車輪速度検出センサによって検出されている。さらに現下のエンジン回転数も公知の形式で測定される。

機能ブロック５においては、駆動輪の車輪速度と現下のエンジン回転数とから現下の変速比ｉ＿ｔｏｔａｌが以下の式、：
ｉ＿ｔｏｔａｌ＝ｎ＿ｍｏｔ／（(ｖ＿２ｌ＋ｖ＿２ｒ)／２）
に従って算出される。この場合、
前記ｎ＿ｍｏｔ 現下のエンジン回転数
前記ｖ＿２ｌ,ｖ＿２ｒ 駆動アクスルにおける駆動輪の現下の車輪速度
である。

このような平均値形成を介した計算手法は複数の駆動アクスルに対しても流用可能である。２つの駆動アクスルまたは４つの駆動アクスルを備えた商用車の場合では、現下の変速比ｉ＿ｔｏｔａｌに対して例えば以下の式、
ｉ＿ｔｏｔａｌ＝ｎ＿ｍｏｔ／（(ｖ＿２ｌ＋ｖ＿２ｒ＋ｖ＿３ｌ＋ｖ＿３ｒ)／４）
が有効である。この場合、
前記ｎ＿ｍｏｔ 現下のエンジン回転数
前記ｖ＿２ｌ,ｖ＿２ｒ,ｖ＿３ｌ,ｖ＿３ｒ ２つの駆動アクスルにおける駆動輪の現下の車輪速度
である。

機能ブロック２から４で実施される機能は既に公知技術から公知のものであり、機能ブロック２の現下の車両速度の算出は、例えば非駆動アクスルの車輪回転数検出センサの信号から実施される。この特性量と駆動輪の車輪回転数からは加速過程中の駆動輪における現下のスリップ量が算出される。機能ブロック３によれば、許容される駆動スリップ量または最適な駆動スリップ量が、例えば記憶されているトラクションスリップ特性曲線から求められる。そこからは駆動輪の目標車輪速度が機能ブロック４に従って得られる。

機能ブロック６では、機能ブロック４において算出された車輪目標速度と、機能ブロック５において算出された変速比ｉ＿ｔｏｔａｌからエンジン回転数に対する上方の限界値ｎ＿ｍｏｔ＿ｍａｘが以下の式、
ｎ＿ｍｏｔ＿ｍａｘ＝ｖ＿ｓｏｌｌ＊ｉ＿ｔｏｔａｌ
に従って算出される。

駆動エンジンがこの上方の限界値ｎ＿ｍｏｔ＿ｍａｘよりも上の回転数で作動されるならば、スリップ量が高まりそれによってトラクションが低下する。それに比べて少ない回転数での駆動エンジンの作動は安定した走行を可能にし、さらに上方の限界値ｎ＿ｍｏｔ＿ｍａｘでもって最大トラクション量の走行を可能にしている。従ってこの上方の限界値ｎ＿ｍｏｔ＿ｍａｘは、エンジン制御ユニット２０内に統合されたエンジン回転数制御器のための回転数目標値を形成し、ＣＡＮインターフェース１８を介して伝送される。

引き続き当該上方の限界値ｎ＿ｍｏｔ＿ｍａｘとエンジン回転数実際値の間の制御偏差が回転数制御器２０によって算出される。火花点火式内燃機関の場合では、例えばスロットルバルブに作用する調整器によって回転数目標値が設定調整され、自己着火式内燃機関の場合では、ディーゼル燃料噴射ポンプに作用する調整器によって回転数目標値が設定調整される。この場合それぞれの調整器が回転数制御器２０によって駆動制御される。

商用車の駆動エンジンの駆動トルク制御のための制御ループの概略的構造を示した図 駆動スリップ制御システム内のエンジントルク制御の制御構成の概略的構造を示した図 エンジン回転数制御の制御構成を表す基本構造を示した図

符号の説明

１０ 制御ループ
１２ 駆動エンジンないし駆動モーター
１４ ドライブトレーン
１６ ブレーキ制御ユニット
１８ インターフェース
２０ エンジン制御ユニット

Claims (10)

1. 車両の駆動輪における駆動スリップ量を制御するための方法であって、
   現下の車輪速度の検出と車輪目標速度の算出に基づいて車両の駆動エンジン（１２）に対する調整量が算出される形式の方法において、
   前記調整量が駆動エンジン（１２）の回転数に対する上方の限界値によって形成されるようにしたことを特徴とする方法。
2. 駆動エンジン（１２）の現下の回転数と現下の車輪速度に基づいて、現下の変速比が算出される、請求項１記載の方法。
3. 駆動エンジン（１２）の回転数に対する上方の限界値が車輪目標速度と現下の変速比に基づいて算出される、請求項２記載の方法。
4. 車輪目標速度が現下の車両速度と許容駆動スリップ値から算出される、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
5. 車両の駆動輪における駆動スリップ量を制御するための装置であって、
   少なくとも１つの制御ユニット（１６）を備え、
   前記制御ユニット（１６）が、現下の車輪速度の検出と車輪目標速度の算出に基づいて車両の駆動エンジン（１２）に対する調整量を算出する形式の装置において、
   前記調整量が駆動エンジン（１２）の回転数に対する上方の限界値によって形成されるように構成されていることを特徴とする装置。
6. 少なくとも１つの制御ユニット（１６）は、駆動エンジン（１２）の現下の回転数と現下の車輪速度に基づいて現下の変速比を算出するように構成されている、請求項５記載の装置。
7. 少なくとも１つの制御ユニット（１６）は、駆動エンジン（１２）の回転数に対する上方の限界値を車輪目標速度と現下の変速比から算出するように構成されている、請求項６記載の装置。
8. 少なくとも１つの制御ユニット（１６）は、電子制御式ブレーキングシステム（ＥＢＳ）か又はアンチロックブレーキングングシステム（ＡＢＳ）である、請求項５から７いずれか１項記載の装置。
9. エンジン制御ユニット（２０）が回転数制御器を有しており、該回転数制御器は、駆動エンジン（１２）を回転数に対する上方の限界値に制御している、請求項８記載の装置。
10. 回転数に対する上方の限界値が制御ユニット（１６）からＣＡＮインターフェース（１８）を介してエンジン制御ユニットへ転送制御される、請求項８または９記載の装置。

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