JP3481946B2 - 自動車オートマチックトランスミッション用の制御装置 - Google Patents

自動車オートマチックトランスミッション用の制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念に記載された自動車オ
ートマチックトランスミッション用の制御装置に関す
る。
【０００２】 公知の自動車用トランスミッション制御装置では、ト
ランスミッションの変速比がアクセルペダル位置および
走行速度または機関回転数に依存し、記憶されている特
性マップに基づいて自動的に調整される。その際に、自
動車の負荷状態の他に運転者の運転スタイルも考慮され
る（EP−A0471102、DE−C3341652）。
【０００３】 別の公知のオートマチックトランスミッション制御装
置（米国特許第4841815号、EP−A0375155、A.Takahash
i、Method of Predcting Driving Enviroment,IFSA 199
1,Brussel,203から206ページ）では、それぞれ投入すべ
きギヤ段選択が制御装置によって行われ、この制御装置
はファジー論理方式で動作する。このファジー論理回路
によって経験で得られた専門知識がいわゆるルールベー
スの形式で書き込まれ、トランスミッションの制御過程
に使用される。
【０００４】 本発明の課題は、種々の影響パラメータ、例えば走行
ダイナミック（これに基づいてトランスミッション変速
比を調整する）を大きなコストをかけずに考慮するトラ
ンスミッション制御装置を提供することであり、この制
御装置が簡潔で動作が確実であるようにすることであ
る。これによって種々異なる走行タイプへの適合が格段
に容易になる。
【０００５】 この課題は請求項１に記載された制御装置によって解
決される。
【０００６】 本発明の利点は、ファジー論理回路によって簡単に多
数の影響パラメータを考慮することができ、しかも（例
えば調整特性マップの形態で）記憶されたデータを使用
することによって、トランスミッションの変速比が検査
された形で設定されることが常に保証されることであ
る。さらに必要なデータを前もって準備することができ
る。
【０００７】 本発明の有利な構成は従属請求項に記載されている。
【０００８】 本発明の実施例を以下、図面に基づいて説明する。
【０００９】 図１は、本発明のトランスミッション制御装置を有す
る自動車の構成部の概略図である。
【００１０】 図２は、図１の自動車のトランスミッション制御装置
のブロック回路図である。
【００１１】 図３から図６は、図２のトランスミッション制御装置
の調整特性マップの例を示す線図である。
【００１２】 図７から図９は、図２のトランスミッション制御装置
の調整特性マップの３次元図である。
【００１３】 図10は、図２のトランスミッション制御装置で調整特
性マップ選択に対して使用されるマトリクスである。
【００１４】 図11は、調整特性マップ選択に対するフローチャート
である。
【００１５】 図12は、調整特性マップの交換により切換に対して許
容される条件を含む表である。
【００１６】 図13は、変速比のダイナミック補正を実行するフロー
チャートである。
【００１７】 図14は、ファジー論理回路によるトランスミッション
変速比の別のダイナミック補正に対するフローチャート
である。
【００１８】 図15は、トランスミッション変速比のダイナミック補
正を説明するための運転スタイルの説明図である。
【００１９】 概略的に図示した自動車１（図１）は機関２を有し、
この機関は機関制御部３により制御される。機関駆動シ
ャフト４はここには別個に図示しないトルクコンバータ
を介してオートマチックトランスミッション５と連結し
ている。このオートマチックトランスミッションは本発
明の電子制御部６により制御される。液圧式トルクコン
バータの代わりに、液圧式クラッチまたは電磁式クラッ
チを使用することができる。トランスミッション５は無
段式トランスミッションとして構成される。トランスミ
ッション駆動シャフト８は自動車の駆動車軸と連結され
ている。この駆動車軸はここでは駆動輪９により表され
ている。
【００２０】 アクセルペダル10を介して、自動車の運転者は命令
（正確には運転者の意志）を機関制御部３に伝達する。
ここに図示しない自動車のブレーキペダルの操作の際
に、例えばここに図示しないブレーキランプスイッチに
より形成されたブレーキ信号が線路11を介して機関制御
部３に供給される。自動車にはさらに車輪スリップまた
は駆動スリップ制御部（ASR）12およびアンチスキッド
装置（ABS）が設けられており、これらは信号線路15に
より相互に接続され、また機関制御部３およびトランス
ミッション制御部６と信号交換のために接続されてい
る。信号線路16を介して機関制御部３は機関に信号を送
出する。この信号により点火、燃料噴射およびスロット
ルバルブが制御される（後者は相応の制御装置が設けら
れている場合のみ）。
【００２１】 シフトレバー17を介して運転者は通常のように、オー
トマチックトランスミッション５の走行領域を定める。
シフトレバー信号は機械的接続部18aを介してトランス
ミッション５に、また電気信号線路18bを介して制御部
６に供給される。制御部６は信号線路19を介して制御信
号をトランスミッション５に送出する。この制御信号は
それぞれの変速比ｉを調整する。トランスミッション駆
動シャフト８の回転数は回転数センサ20から信号線路21
を介して制御部６に通報される。信号線路15は制御装置
３、６、12および13を相互に接続する。少なくともこの
信号線路15は個別の線路または双方向バス、例えば公知
のCANバスまたはLANバスから構成することができる。制
御装置３、12、13は備わっていなくてもよい。しかしこ
れらが備わっていれば、トランスミッション制御部６が
これらから送出されたセンサ信号（例えば車輪回転数に
関する情報）およびこれから導出されたパラメータにア
クセスできるので有利である。
【００２２】 電子制御部（図２）は以下の構成部材を有する。すな
わち、信号処理回路22、ファジー論理回路23、複数の調
整特性マップまたはトランスミッション変速比テーブル
を有する特性マップメモリ24、調整特性マップ選択回路
（省略してSKF選択回路）25、ダイナミック補正回路26
および変速比制御器27である。湖の制御器27は変速比制
御器自立型装置としてトランスミッションに直接組み込
むこともできる。
【００２３】 信号処理回路22では、複数の入力信号が処理される。
これらの信号は種々のセンサからまたは前記の別の制御
装置から送出されたものである。ここで入力信号は、フ
ァジー論理回路23または他の制御装置構成部により処理
された特徴的パラメータ（ここではまとめてEGS入力と
称する）に変換される。図２に示した入力路線では（上
から下に向かって）次の測定値またはパラメータが信号
処理回路22に供給される。すなわち、スロットルバルブ
または一般的にはアクセルペダル位置に表れる運転者意
志dK、トランスミッション駆動回転数nab、トルクコン
バータのタービン回転数nt、機関トルクMmot、機関回転
数nmot、車輪回転数ｎRad1…４、並びにスリップ状態信
号（“スリップ状態”）である。このスリップ状態は、
車輪回転数の検出と択一的に、車輪スリップ制御部12ま
たはアンチスキッド制御装置13から送出することもでき
る。したがって、制御部６は他の制御装置の動作パラメ
ータまたはセンサ信号もそれらが存在していれば使用す
ることができる。
【００２４】 ファジー制御は文献に記載されている。（D.Abel著:F
uzzy controleine Einfuerung ins Unscharfe,AT 39 19
91、Heft12）。ファジーによって入力パラメータの正確
な所定量が言語変数でシミュレートされる。以降、推定
システムにおいて、いわゆるルールベースの形態でファ
イルされた言語ルールが処理され、曖昧に形成された調
整量が検出される。このルール（更に後の例を参照）に
所望のシステム特性が設定されており、このルールは熟
練したエキスパートの知識に基づく。推定により求めら
れた調整量はデファジーによって物理調整量：一般的に
は“明りょうな”情報に変換され、この情報が制御すべ
きプロセスを調整量として直接制御する。
【００２５】 信号処理回路22（図２）で連続的パラメータに変換さ
れた測定値および導出パラメータは図示の線路を介して
ファジー論理回路23のファジー化回路28に供給され、そ
こで言語変数に変換され、ファジールールベースを含む
推定システム29に供給される。ルールベースに定義され
たルールにより、自動車の負荷状態が表され、運転者識
別が実行される。すなわち、運転者の走行特性がスポー
ティであるか、または燃費重視であるかが検出され、引
き続き、シフトアップまたはシフトダウン、または一般
的には変速比ｉの変化を許容するか、または禁止するか
が設定される。ファジー論理回路は、このような重要な
パラメータを検出するいわばエキスパートとして機能す
る。
【００２６】 推定システム29は相応に３つの信号“負荷”、“運転
者”および“切換”、場合により別の信号“道路／環
境”を形成する。これらの信号は３つのデファジー回路
30で、場合により別のデファジー回路31を補充して、物
理調整量に変換され、ファジー論理回路23の出力信号と
してオートマチックトランスミッションの変速比を制御
する。これら出力信号はそのために信号線路32、33、34
および35を介して別の切換構成部材25と26に供給され
る。線路34は多重信号線路またはデータバスとして構成
されている。
【００２７】 “負荷”信号および“運転者”信号、場合により“道
路／環境”信号は調整特性マップ選択部25で相互に結合
され、“選択”信号が形成される。この信号は信号線路
36を介して特性マップメモリ24に供給され、そこでそれ
ぞれの場合にもっとも有利な調整特性マップを選択す
る。特性マップメモリ24の入力信号は例えば運転者の意
志（スロットルバルブ位置dK）およびトランスミッショ
ン駆動回転数nabである。他の信号もEGS入力側（この入
力側は目標機関回転数を定める）から多重信号線路38を
介して入力信号として調整特性マップ選択部25およびダ
イナミック補正回路26に供給することができる。これら
は目標変速比isollまたはギヤ段を直接定めることもで
きる。
【００２８】 信号“負荷”は、高められた車両加速度および／また
は登坂または降坂走行の形態での外部負荷状態に対する
尺度である。この信号から、切換特性またはトランスミ
ッションの変速比を新たな負荷状態に適合するという要
請が生じる。信号“運転者”は運転者の運転スタイルを
表す。この運転スタイルは間接的ではあるが、例えば走
行区間の様子（市街地、郊外、高速道路）等の外部に起
因する条件により影響を受けることがある。走行区間の
分類は付加的なルールベースによって行うこともでき
る。この付加的なルールベースは交通の流れ（例えばス
トップ＆ゴー交通）に関する別の情報およびコーナーの
頻度および勾配に関する情報を提供する（先行出願EP93
108427.1参照）。
【００２９】 前記の信号から形成され信号“選択”により、特性マ
ップメモリ24でそれぞれ適切な調整特性マップ“SKF1〜
SKFn"が選択される。このためには種々異なる手段が存
在する。実施例では、当該信号に対する厳格な限界値を
上回るか、または下回るときに、適切な調整特性マップ
SKF1〜SKFnが選択される。その際、外部負荷状態への適
合が運転スタイルへの適合よりも優先される。他の手段
は、例えば高機関回転数での山岳路走行の際に調整特性
マップを完全にまたは一部だけずらすことである。
【００３０】 特性マップメモリ24の調整特性マップは、信号線路38
を介して受信されたEGS入力、すなわちnmot、dK,nabお
よび信号“選択”に基づいて、目標機関回転数を設定す
る。この目標機関回転数は信号線路39を介してダイナミ
ック補正回路26に供給される。択一的に目標変速比i
sollを設定することもできる。
【００３１】 ダイナミック補正回路26では、ファジー論理制御回路
23が信号“切換”によってアクティブとなり、所定の変
速比変化（シフトアップまたはシフトダウン）を抑圧す
るか、または変速比の各調整を阻止する。信号“切換”
によって、調整特性マップから生じる調整過程がダイナ
ミックに補正される。１つの例は、高速曲線走行であ
る。切換特性が専ら特性マップにより設定されている場
合は、しばしばコーナーへの進入の際に、運転者がアク
セルを離すとシフトアップされる。すなわち、比較的に
高い変速比へシフトアップされ、コーナー脱出の際に運
転者が再びアクセルを踏み込むとシフトダウンされる。
このことは走行安定性および走行快適性を損ない、また
磨耗を伴う切換過程が阻止されない。変速比の設定の際
には自動車の走行ダイナミック状態を考慮することが一
般的である。
【００３２】 別の実施例は、自動車の車輪と走行路と間のスリップ
状態である。ファジー論理回路23は補正回路26を介し
て、走行安定性に不利に作用し得る変速比調整を回避ま
たは遅延する。さらに補正回路26は、これが調整を許容
するとき、トランスミッション５における電子液圧式ア
クチュエータの制御を次のように行う。すなわち、変速
比変化が運転者にとって納得のいくものであるときのみ
行うのである。変速比制御器27は最後に、補正回路26か
ら信号線路40を介して受信された信号isollに基づき、
所要のトランスミッション変速ｉを形成し、これにより
トランスミッション５を制御する。択一的に機関回転数
を制御することもできる。
【００３３】 ファジールールベースに含まれる専門家の知識によ
り、走行安定性が改善され、高い走行快適性が達成され
る。トランスミッション制御の概観性および適合能力が
調整特性マップまたは他の前もって検出され、記憶され
たデータの適用によって保証される。調整特性マップの
設定の際には、多数の情報が処理される。例えば、それ
ぞれの駆動回転数および機関回転数におけるトルクリザ
ーブ、燃料消費等である。これらはトランスミッション
制御部で直接使用される。トランスミッション制御部は
これにより、これら情報の非常にコストのかかる計算か
ら解放される。許容できない機関の高回転または低回転
も確実に阻止される。
【００３４】 ファジー論理回路23のプログラムはCAEツールを用い
てプログラムとして、比較的高位のプログラミングメモ
リＣに、またはオブジェクトコードとして直接作成され
る。しかしマイクロプロセッサで実行されるプログラム
としてのこの実施例の他に、制御回路23をハードウェ
ア、例えば計算装置の端末ユニットとして実現すること
もできる。
【００３５】 信号処理部22では、入力信号から導出されたパラメー
タも算出される。
【００３６】 アクセルペダル調整速度ΔdKが、スロットルバルブ位
置dKを周期的にサンプリングした値の時間的変化から計
算される。
【００３７】 アクセルペダル平均値dK_mittelは、スロットルバル
ブ位置により設定された運転者意志dKの所定の期間にわ
たる平均値である。この値は運転スタイルを計算するの
に利用される。すなわち推定システム29の構成部である
ルールベースRB_Fahrerで利用される。この平均値は以
下のように計算される。
【００３８】 dK_mittel、ｎ＝（ΣdK,n−dK_mittel、ｎ−１）/p ここで、ΣdK,n＝dk×ｋ＋ΣdK,n−１ ｐは、dKが急激に変化した後、新たな平均値達するま
での計算サイクルの数（例えばｐ＝256）、 ｋは、瞬時のdK値を計算するための正規化係数（ｋ＞
１）、そして ｎは、ｎ番目の計算サイクルである。
【００３９】 車両横方向加速度ayは回転数センサから送出された車
輪速度から以下のように計算される。
【００４０】
【数１】
【００４１】 ここで、ｂ＝非駆動車軸のトレッド、 vvl＝前左車輪の速度、 vvr＝前右車輪の速度（それぞれ後輪駆動または全輪
駆動の場合、前輪駆動の場合は後輪の速度が使用され
る）。
【００４２】 車輪速度は測定された車輪回転数から計算される。
【００４３】 横方向加速度ayを前もって計算することは、有意のス
リップ状態が存在しない場合のみ正しい。しかしスリッ
プ状態の場合には別のルールが横方向加速度の影響より
も優先されるので、ayの更新性が失われても影響はな
い。ayはスリップが存在する場合には、代替値に置換さ
れる。
【００４４】 別の導出パラメータは差力ΔＦであり、以下のように
計算される。
【００４５】
【数２】
【００４６】 ここで、Fb（ｔ）＝駆動力 FL（ｔ）＝空気抵抗 FR（ｔ）＝転がり抵抗
【００４７】
【数３】
【００４８】 Fbr（ｔ）＝制動力である。
【００４９】 ΔＦは、トランスミッション駆動部で自動車に作用す
る力の力バランスを表す。前記式において、ΔＦは極端
な負荷（例えば荷重負荷または牽引駆動）がない場合、
ゼロに等しくなければならない。ゼロでなければ、そこ
から比較的に大きな車両質量、走行路傾斜および／また
は極端な負荷（荷重負荷、牽引駆動等）が識別される。
【００５０】 平均差力ΔF_mittelは、走行路勾配または傾斜および
／または車両荷重負荷に対する尺度である。この平均差
力は差力ΔＦの所定時間間隔ｚでの平均値である。この
値により例えば、極度に起伏のある走行路または山岳走
行路および／または高められた車両荷重負荷が識別さ
れ、トランスミッションの相応の特性がルールベースRB
_Lastによって比較的長時間にわたっても保証される。
これにより例えば長い登坂の後も負荷に適合した調整特
性マップが維持される。すなわち、引き続いてのシフト
アップが阻止される。したがって、良好なエンジンブレ
ーキ作用を伴う比較的小さな変速比が引き続いての降坂
走行の際に得られる。このようにして、登坂および降坂
の際に同じ変速比を使用するという目的が利用され、不
必要なシフトアップ調整およびシフトダウン調整が起伏
のある郊外走行の際に回避される。
【００５１】 平均差力に基づき、峠道路の走行も推理システム29の
ルールベースRB_Strasseにより識別される。平均差力の
計算は次のように行われる。
【００５２】 ΔF_mittel,n＝（ΣΔF,n−ΔF_mittel,n−１）/p ここで、ΣΔF,n＝ｋ×｜ΔF|＋ΣΔF,n−１、 ｋは、瞬時の差力の絶対値を評価するための正規化係
数、 ｎは、計算サイクル、そして ｐは、｜ΔF|が跳躍的に変化した後、新たな平均値に
達するまでの計算サイクルの数（例えばｐ＝256）であ
る。
【００５３】 アクセルペダル活動性ddk_mittelは、時間間隔ｚでの
アクセルペダルdKの調整頻度を表し、次のように計算さ
れる。
【００５４】 ddK_mittel,n＝（ΣddK_mittel,n−ddK_mittel,n−１）/p ここで、ΣddK_mittel,n＝ｋ＊｜ΔdK|＋Σddk_mitte
l,n−１である。
【００５５】 k,nおよびｐに対しては上と同じである。ΔdKはアク
セルペダル調整速度を表す。
【００５６】 平均差力およびアクセスペダル活動性の前記の計算
は、簡略化されたなめらかな平均値形成に相当する。
【００５７】 制動力をABS制御装置または相応のセンサから送出す
ることができれば、前記の式に従って差力に対する予測
値を計算することができる。制動力が送出されなけれ
ば、このことを制動の際に考慮しなければならない。
【００５８】 車輪回転数はすでに述べたように、横方向加速度およ
び車輪スリップの計算に利用される。ここではすでに回
転数差が小さくても、算出されたパラメータに有意な値
を得ることができる。したがって、１つまたは複数の車
輪の外周の変化、またはタイヤ交換またはチェーンの装
着によるエラー計算を識別し、補正することが必要であ
る。そのようにしないと、例えば曲線走行が識別された
場合のシフトアップは横方向加速度が大きいため誤って
阻止されることとなる。このことは次のようにして回避
することができる。トランスミッション制御装置６の再
始動の後、すなわち、点火スイッチの投入後には、所定
時間に対して算出された横方向加速度が限界値より下に
なければならず、そうでない場合には横方向加速度を、
連続する動作サイクルの持続中はゼロにセットするので
ある。
【００５９】 ここでは、運転者が例えば再始動後２分間は、すぐに
は同じ一定の符号の高い横方向加速度では走行しないこ
とを前提としている。これに対して、横方向加速度が短
時間だけ限界値を上回り、また小さな値に降下するよう
な場合には、この横方向加速度は妥当な値とみなされ、
制御に使用される。
【００６０】 ファジー論理回路24の出力信号“負荷”および“運転
者”、場合により“道路／環境”と、時点ｔでアクティ
ブとなる調整特性マップSKF（ｔ）は後続の時点SKF（ｔ
＋１）での調整特性マップを定める。ここではサイクル
タイムは約20msである。特性マップメモリ24にファイル
されている調整特性マップが順次照合される。この実施
例では、３つの運転適応型調整特性マップがある。すな
わちＥ（“エコノミー”）、Ｍ（“通常”）およびＳ
（“スポーティ”）である。また２つの負荷適応型調整
特性マップTA（“部分適合”）とＡ（“適応”）があ
る。運動適応型調整特性マップでは、Ｅ、Ｍ、Ｓの順に
シフトアップ調整の際の駆動回転数nabへの依存度が大
きくなる。調整特性マップTAは、中程度の走行速度また
は駆動回転数でのシフトダウンのときにだけ作用する。
【００６１】 調整特性マップの構造を説明するため機関と関連する
無段トランスミッションの作用を以下簡単に述べる。
【００６２】 図３はオットー機関の典型的は特性を示す。実線は機
関回転数nmot機関トルクMmotに依存して固有の消費率g/
kWhを示す。だんだん小さくなる領域では効率の上昇す
ることがわかる。
【００６３】 破線は出力された機関トルクを機関回転数およびスロ
ットルバルブ位置dKに依存してパラメータとして表す。
無段トランスミッションにより、機関を固有消費のもっ
とも少ない領域で駆動するという要請が、固定の変速段
を有するトランスミッションの場合よりも良好に満たさ
れていることがわかる。トランスミッションの変速比の
無段調整により、機関回転数をトランスミッションの駆
動回転数に依存しないで調整することできる。
【００６４】 とりわけ、図３の調整特性曲線、例えば“エコノミ
ー”調整特性曲線Ｅは走行出力の最適化の点では相反す
るものである。“スポーティ”調整特性曲線Ｓでは比較
的小さなスロットルバルブ角度でも同じ機関出力が得ら
れる。変速比を大きくすることにより（低いギヤ段に相
当する）高い走行出力が達成される。ここでは、変速比
調整の際に種々異なるストラテジーを選択することによ
って、自動適応で燃費に公正な特性が達成される。調整
特性曲線ＥとＳに対する入力パラメータとしては、スロ
ットルバルブ位置またはアクセルペダル位置dKのみが使
用される（このパラメータは運転者の意志を表すもので
ある）。図３に基づいて、ここから調整すべき機関回転
数が定められる。
【００６５】 自動車の動作パラメータの別の依存性を調整特性マッ
プにより示すことができる。運転適応型調整特性マップ
では、変速比または機関回転数が次のように調整され
る。すなわち、出力を強調する運転スタイルでは機関回
転数が車両走行速度に密に結合されるように調整するも
のである。これによって、運転者に対して集中的な加速
が許容される。このことは図４の線図から明らかであ
る。この図４には、関数目標回転数n_mot_sが駆動回転
数nabおよびスロットルバルブ位置dKに依存してパラメ
ータとして示されている。中庸の走行スタイルではこれ
に対して、機関動作点は消費の少ない領域に留まる。た
だし全負荷動作またはキックダウン動作のときは別であ
る。このことは図５の線図に示されている。図５のパラ
メータは図４と同じである。
【００６６】 信号“負荷”が有利な値の場合、例えば山岳登坂の場
合、トランスミッションの変速比は次のように調整され
なければならない。すなわち、トランスミッション出力
側で十分なトルクが加速過程に対して得られるように調
整されなければならない。なぜなら、山岳登坂に対して
は全トルクの一部が必要だからである。このことは、出
力に重きをおく運転スタイルのときのように、比較的に
小さな変速比での比較的に高い機関回転数の選択により
行われる。機関目標回転数n_mot_sはここではスロット
ルバルブ位置dKと差力の絶対値|m−_diff|に依存する。
このことは図６の線図から明らかである。絶対値形成に
よって、山岳登坂走行と降坂走行とで同じ特性が保証さ
れる。
【００６７】 機関駆動状態の別の依存性も考慮することができる。
例えば、スロットルバルブ位置dKおよび“負荷”信号へ
の依存性である。このために、特性マップメモリ24（図
２）は入力信号としてすべてのEGS入力を信号線路38を
介して受け取る。
【００６８】 調整特性マップに対する別の最適化基準は排ガス放出
の最少化である。このように構成された調整特性マップ
により機関は相応の動作領域で駆動され、その際にでき
るだけ動作条件が安定するように注意される。これによ
り排ガス浄化を有利な条件で処理することができる。こ
こで回避すべき領域（なぜなら、比較的多くの炭素ガス
（またはHC）放出に結びつくから）に対する例は、高機
関回転数（約4000U/min以上）での低負荷（dK）機関駆
動である。
【００６９】 この種の動作特性は得に市街地走行の際に重要であ
る。以下、入力信号dK,nab、“負荷”および“運転”の
例で説明する。特性マップメモリ24を置換するルールベ
ースを有する別のファジー論理回路により、例えば入力
量dK,nab、“負荷”および“運転”から目標機関回転数
が定められる。ここでは、ファジー方式の利点が明らか
である。すなわち複数の情報をルールを介して、制御さ
れる装置の外観的全体特性が得られるように結合するの
である。ルールからの推理は変化することができる。別
のファジー論理回路は図示されていな。なぜならこれは
ファジー論理回路23に相応するからである。
【００７０】 CAEツール（＝コンピュータ支援エンジニアリング）
を用いて草案されたファジーシステムの特性はわかりや
すくグラフィック表示することができる。これは図７、
図８、図９に示されている。これらの図で、機関トルク
と駆動回転数はスロットルバルブ角度ないし“負荷”信
号に依存して３次元で示されている。
【００７１】 ルールベースのルールは次のとおりである。
【００７２】 ルール1: nabが非常に小さいか、またはdKが小さければ、n_mot
_sは非常に小さい。
【００７３】 ルール2: dKが中程度であれば、n_mot_sは中程度である。
【００７４】 ルール3: dKが非常に大きければ、n_mot_sは非常に大きい。
【００７５】 これにより図７に示された特性が達成される。この図
は、図８および図９と同じように、CAEツールによって
作成されたものであり、このような表示により、電子制
御部６（図１）に移植する前に、草案されたファジーシ
ステムが分析される。明らかなことは、ここでは図５の
調整特性マップの場合と類似の特性が達成されることで
ある。大きな領域では、機関に消費が最少となる動作特
性が設定される。付加的なルールにより運転者の特性を
考慮することができる。
【００７６】 ルール4: nabが大きく、かつdKが大きく、かつ“運転者”が大
きければ、n_mot_sは大きい。
【００７７】 これにより、目標機関回転数n_mot_sと駆動回転数nab
およびスロットルバルブ位置dKとの関係性が図８に示す
ようになる。ここで、目標機関回転数は出力に重きをお
く運転スタイルでは比較的に強く駆動回転数と結びつ
く。さらに機関の回転数レベルが一般的に上昇される
（図４も参照）。図４の線図の特性はこれに対して、信
号“運転者”の比較的小さな値に対しても当てはまる。
【００７８】 外部に起因する負荷状態が信号“負荷”の高い値によ
って指示されれば、これは次のルールにより変換するこ
とができる。
【００７９】 ルール5: 負荷が正であれば、n_mot_sは大きい。
【００８０】 このルールが信号“負荷”の大きくなる正の値と共に
作用すれば、n_mot_sも上昇する。これは山岳走行の場
合である（図６も参照）。ここでは、信号“運転者”の
小さな値が基礎となっている。結果が図９に示されてい
る。
【００８１】 前に説明した例は、ルールに基づく関数適用がファジ
ー方式に従って迅速かつ簡単に制御を実現し得ることを
示している。これとは反対に調整特性マップが設定され
るなら、このマップは比較的に大きな時間コストをかけ
て点ごとに定義しなければならない。さらに前記の実施
例によりファジー論理制御回路23は首尾一貫して制御さ
れる。これは、信号“負荷”と“運転者”を多値情報の
形で、生じる目標機関回転数を連続的に制御することに
よって行う。したがって例えば種々異なる信号“運転
者”の値が作用すれば、特性は図７と図８の間となる。
【００８２】 これに対して、前もって計算した調整特性マップを使
用すれば、この特性マップはSKF選択部25によって選択
される。調整特性マップのこの選択を以下説明する。
【００８３】 運転適応型調整特性マップが交換されたならば、設定
された保持時間が変化されずにアクティブのままに留ま
る。これは、前記選択信号の変動により切換が頻繁に生
じることを回避するためである。とりわけ走行出力に重
きをおいた調整特性マップは常にエコノミー調整特性マ
ップに対して優先される。これは追い越し過程のときに
運転者が直ちに所要の加速をトランスミッションの適切
な切換特性によって得られるようにするためである（図
11も参照）。保持時間の長さは運転者の行動に依存させ
ることができる。これは例えば、出力要求が非常に高い
場合には、すなわち信号“運転者”が大きい場合には、
Ｓ−調整特性マップの作用時には保持時間を比較的に長
くするのである。しかしこの種の関数特性は機関、ボデ
ィーおよびそれぞれの車両形式のトランスミッションに
依存する。
【００８４】 図10のマトリクスには条件が含まれている。これら条
件は例えば、ファジー論理回路23の出力信号“運転者”
および“負荷”を満たさなければならない。これは“古
い”所定の時間ｔで使用された調整特性マップ（左の
欄）を“新しい”時点ｔ＋１へ移行するためである。パ
ラメータ、em,ms,xta,xa,me,sm,taxおよびaxは２つの信
号“運転者”および“負荷”に対して設定可能な限界値
である。符号∧はAND結合を表す。
【００８５】 例えば運転適応型Ｅ−調整特性マップから負荷適応
型、部分適応型TA−調整特性マップに交換するために
は、信号“負荷”は限界値xtaより大きくなければなら
ず、また信号“運転者”は限界値msより小さくなければ
ならない。Ｓ−調整特性マップからTA−調整特性マップ
への交換は許容されない。なぜなら、スポーティなＳ−
調整特性マップも中程度の勾配を有する道路（これに対
しては部分的適合調整特性マップが設定される）を走行
するのに対する条件を満たすからである。
【００８６】 それぞれ微細な階段を有する５つ以上の調整特性マッ
プを使用することができるならば、ファジー論理回路23
の出力信号も、１つまたは複数の基本特性マップを変化
させるために使用することができる。そのために信号
“運転者”および場合により信号“負荷”により、特性
マップがずらされるか、または変化される。これは図４
から図６に示されるのと同じである。したがって例えば
出力に重きをおく運転スタイルの場合には、機関回転数
とトランスミッションの駆動回転数との依存性が強ま
る。これにより、所要の基本特性マップの数と、個々の
特性マップを選択するコストとが低減する。
【００８７】 図10のマトリクスの限界値は走行実験で求められる。
これら限界値は、調整特性マップをアクティブにするの
と放棄するのとの間で所定のヒステリシスを有する。従
って例えば、Ｅ−調整特性マップからＭ−調整特性マッ
プへの交換に対する限界値emが、Ｍ−調整特性マップか
らＥ−調整特性マップへの復帰に対する限界値meより大
きい。em＞me さらに所定の走行操作、例えば山岳走行の際に、アク
ティブ限界値を変化することができる。例えばＳ−調整
特性マップに対する限界値を高めるのである。なぜな
ら、信号“運転者”は山岳走行の際には比較的に弱く評
価しなければならないからである。
【００８８】 ここではファジー論理回路の一般的利点が明らかであ
る。すなわち、入力量の可変評価を行うのである。この
可変評価により種々異なる推定結果が得られる。例えば
信号“運転者”が非常に大きな値を有していれば、これ
は運転者の短期間の出力要請であり、例えば追い越しの
ときである。この量的評価はファジー論理回路によって
行うことができ、このような特別のものとして使用する
ことができる。
【００８９】 図10のマトリクスは技術的に、相応のプログラムを有
する計算器によって実現することができる。このプログ
ラムは相応の問い合わせと分岐を処理し、またはテーブ
ルを有していて、このテーブルは瞬時の調整特性マップ
SKF（ｔ）に依存してアドレシングすることができる。
この場合計算器は、アクティブ限界値と比較の形式（＞
または＜）をテーブルから取り出し、アクティブとすべ
き新たな調整特性マップを信号“運転者”および“負
荷”とテーブルからの限界値との比較によって設定す
る。図11には、ここで実行される演算の全体フローチャ
ートが示されている。このフローチャートは自己説明型
である。
【００９０】 本発明のトランスミッション制御部６はその補正回路
26によってダイナミック補正を実行する（調整特性マッ
プ交換時の調整適応と共に）。これは次のように行われ
る。すなわち、アクティブな調整特性マップSKF（ｔ）
に基づき、例えば信号dkとnabから新たな目標機関回転
数n_mot_sを特性マップメモリ24（図２）で設定値とし
て検出するのである。
【００９１】 この設定値は変速比制御部27へすぐに送出してはなら
ないことが示されている。目標機関回転数n_mot_sの調
整は、この目標機関回転数は運転適応型調整特性マップ
の交換により生じるので、障害として作用することがあ
るからである。なぜなら、この調整特性マップは運転者
に対して識別可能なアクションまたは環境条件と関連な
しに発生するからである（いわゆる無意識の切換）。こ
の場合は、“調整適応が調整特性マップの交換によっ
て”行われ、この調整適応によってトランスミッション
変速比の調整または変化が緩慢に実行されるか、または
運転者に妥当と思われる運転操縦と関連して、迅速に開
始することができる（例えば山岳走行の際の負荷適応型
調整特性マップへの交換によるシフトダウンにより）。
シフトアップを行うのが妥当な運転操縦は、例えば高い
機関回転数である。調整特性マップの交換による調整が
許容される場合が図12のテーブルにまとめられている。
【００９２】 このテーブルの第１列は例えば自動車が山岳走行を終
了し、したがってトランスミッション制御部が負荷適応
型から運転適応型調整特性マップに切り替えた場合を示
す。これにより機関目標回転数は減少する。新たな機関
目標回転数n_mot_s（ｔ＋１）はしかしすぐには回転数
跳躍として実現されず、機関回転数は変化速度DELTA_NM
OT1（単位U/min/s）により新たな回転数まで上昇する。
変化は時間に依存するだけでなく、走行距離または加速
度のような動作パラメータにも依存して実行することが
できる。
【００９３】 図12の第４列は、シフトダウン、すなわち機関回転数
の上昇が、運転適応型調整特性マップへの交換によって
行われた場合を示す。ここで、所定の条件が満たされる
と（例えばアクセルペダルを急速に踏み込む、ΔdK≧DK
_RS、またはキックダウン命令が発せられる）、シフト
ダウンが迅速に行われる。すなわち、変化速度DELTA_NM
OT4で行われる。その他の場合には、シフトダウンは変
化速度DELTA_NMOT6で行われる。この変化速度は比較的
に小さい。すなわち、シフトダウンは緩慢に行われる
（第６列参照）。
【００９４】 ここに説明した機能のさらなる簡略化および改善は次
のようにして達成される。すなわち、１つの場合により
補正された機関目標回転数n_mot_s（ｔ）をこれまでの
調整特性マップSKF（ｔ）から算出し、新たな機関目標
回転数n_mot_s（ｔ＋１）と比較するのである。この新
たな機関目標回転数は新たな調整特性マップSKF（ｔ＋
１）から算出される。比較の結果が同じ値であれば、こ
れに関連した調整特性マップの交換が許容される。
【００９５】 図13には、前に説明した変速比のダイナミック補正を
実行するフローチャートが示されている。
【００９６】 プログラムのスタート後、ブロックS1で調整特性マッ
プSKF（ｔ）が時点ｔで選択される。すなわち、図10お
よび図11に基づいて説明したように選択される。その
後、機関目標回転数n_mot_sが算出される。
【００９７】 ステップS2では、時点ｔでの調整特性マップが、時点
ｔ＋１での調整特性マップと等しくないかどうかが問い
合わされる。等しければステップS4に進み、等しくなけ
れば、ステップS6にさらに進む。
【００９８】 ステップS5では、後続の機関目標回転数n_mot_s1が時
点ｔの機関目標回転数n_mot_s（ｔ）と等しくなるよう
セットされる。
【００９９】 ステップS6では、機関回転数差DELTA_NMOTXが図６の
線図に従って算出される。
【０１００】 ステップS7では、補正された目標機関回転数n_mot_s1
が、回転数差DELTA_NMOTXを伴う時点ｔ＋１での目標機
関回転数に近似される（図12参照）。
【０１０１】 n_mot_s1＝n_mot_s（ｔ）＋DELTA_NMOTX ステップS8では、調整すべき目標機関回転数が時点ｔ
＋１での目標機関回転数と等しいか否かが問い合わされ
る。等しければ、 ステップS9で、時点ｔでの調整特性マップSKF（ｔ）
が、時点ｔ＋１での調整特性マップSKF（ｔ＋１）と等
しくなるようセットされる。すなわち、新たな調整特性
マップに交換される。
【０１０２】 その後、またはステップS8での問い合わせが否定で応
答された後、プログラムは終了する。
【０１０３】 図13のプログラムに従い、調整すべき目標機関回転数
n_mot_s1に対して求められた値は、ダイナミック補正回
路26で、場合により新たに補正される。
【０１０４】 特性マップメモリ24と切換特性マップ選択回路25によ
り機関目標回転数が算出される。この機関目標回転数は
定常動作の基準にほぼ相当する。補正回路でまず求めら
れた機関目標回転数n_mot_s1はステップS10（図14）
で、第１の補正目標変換比i_s1に再計算される。この補
正された目標変換比はさらなる経過で、相対変化diと絶
対補正値i_korによる補正を受ける。ただし、運転者が
キックダウン命令KDにより最大補正を設定した場合は別
である。このことはS11で問い合わされる。
【０１０５】 問い合わせに対応する応答がイエスであれば、ステッ
プS12で後続の補正された変速比i_s3が最初の変速比i_s
1に等しくなるようにセットされ、プログラムを終了す
る。
【０１０６】 相対的補正値diが作用するためには、これが閾値IGR
を上回らなければならない。このことはステップS13で
問い合わされる。
【０１０７】 diがこの閾値を上回っていなければ、第２の目標変速
比i_s2が第１の目標変速値i_s1と等しくなるようにセッ
トされ、第１の目標変速比は時点t0でゼロにセットされ
る（ステップS14）。
【０１０８】 補正値diが運転操縦の経過中に閾値IGRを一度上回る
と、ステップS15で存在する目標変速比i_s1（t0）がゼ
ロと等しいか否かが問い合わされる。ゼロと等しけれ
ば、第１の目標変速比i_s1の値にセットされる（ステッ
プS16）。
【０１０９】 次に、存在する目標変速比を、次のように算出される
相対補正値による変速比の調整に対する基礎として用い
る。
【０１１０】 di_s2＝（ｉ−sl（t0）＊ｋ）/di （Ｉ） 補正値di_s2は、出発時点t0からどの程度の強度で初
期目標変速比i_s（t0）を変化してもよいかを設定す
る。例えば定数ｋ＝５であり、di＝10であれば、補正値
di_s2＝i_s1（t0）＊0.5である。これはこの場合、初期
目標値i_s1（t0）だけの変動を許容することを意味す
る。
【０１１１】 図15には、前記の過程が運転操縦に基づいて示されて
いる。線図Ａには横方向加速度ayが示されている。これ
により曲線走行が識別される。典型的にはアクセルペダ
ルの調整dKも運転者によるものであり、運転者はコーナ
ーではアクセルペダルを戻す（線図Ｂ）。これにより目
標機関回転数n_mot_s2が低下される。なぜなら、調整特
性マップでは例えば図10または図11に従って機関の動作
点が変化されるからである。ここから生じた目標変速比
i_s1（ｔ）＝n_mots1/nabが相応に変化する（線図
Ｄ）。
【０１１２】 ファジー論理回路23によりこの運転操縦が識別され、
相応の補正値diが出力される（線図Ｄ）。時点t0で変速
比i_s1（t0）が記憶される。式Ｉからこの変速比の回り
の領域が得られる。この領域内には補正された変速比が
ある（線図Ｄ）。i_s2がこの領域の外にあれば（図８の
ステップS18）、生じた変速比 i_s3＝i_s2−di_s2 が求められ（図14のステップS20とS21）、実際に調整さ
れる。得られた補正変速比i_s3の経過は線図Ｅに時間ｔ
について示されている。線図ＡからＤの横軸にはそれぞ
れ時間ｔがプロットされている。ここで補正値i_korは
図14のステップS21でゼロに等しいと仮定される。
【０１１３】 ここでは目標変速比i_s1（ｔ）のシフトアップとシフ
トダウンとの間の頻繁な切換が低減することがわかる。
ファジールールベースの変更によって、変速比変化への
介入を比較的大きな補正値diにより強化することもでき
る。これにより、この種の運転操縦の際の変速比を固定
することができる。機能はまた補正値diの変化によって
も所望のように構成することができる。このことはファ
ジー論理回路の特性と調和する。図14に基づいて説明し
たプログラムはいわゆる相対調整操作である。変速比を
固定する機能は、ここに説明した曲線走行以外のエンジ
ンブレーキ動作または自動車が降坂走行する際にも有利
である。なぜなら、変速比の固定はエンジンブレーキ作
用を形成するからである。
【０１１４】 さらに変速比i_s2は、補正値i_korを伴う絶対調整ア
クセスによっても補正することができる（図14のステッ
プS21）。補正量i_korは例えば−50から＋50の値とする
ことができ、これにより変速比i_s2を±50％だけ変化さ
せることができる。これによりトランスミッション出力
側の駆動トルクも相応に制御される。このことはとりわ
け、駆動車輪において有意なスリップ状態が縦方向スリ
ップ信号Sxにより指示された場合に有利である。この場
合は、機関トルクを付加的に、機関制御部３に伝達され
るアクセス信号を介して制御することができる。機関制
御部はこれに基づき機関トルクを、例えば点火またはス
ロットルバルブの調整によりまたは気筒遮断により低減
する。
【０１１５】 別の場合には、機関トルクを短時間だけ高めるのが有
利なこともある。無段トランスミッションの変速比を高
速で固定する場合には、機関回転数が短時間、例えば0.
5から1.5sの間降下する作用が知られている。なぜな
ら、トランスミッションが調整過程のために多くのトル
クを必要とするからである。従ってこの作用は特に障害
となる。なぜなら、この種の調整によって少なくとも加
速過程が開始されるからである、ここでトランスミッシ
ョン制御部６が機関制御部３に、機関トルクを高めるア
クセル信号を供給すれば、障害となる短時間の回転数降
下、およびこれと結びついた加速の低下が回避される。
【０１１６】 絶対調整アクセスに対する別の理由は、アンチロック
装置ABSまたはアンチスリップ制御ASRの命令でもある。
第１の場合では、変速比は駆動車輪にできるだけわずか
な牽引トルクしか発生しないように調整される。アンチ
スリップ制御は変速比を、駆動車輪における車輪スリッ
プがなくなるように調整することができる。
【０１１７】 変速比制御器27（図２）はそれぞれの設定に従って、
機関回転数n_motを次式に従って調整する n_mot＝i_s3＊nab このために、例えば公知の弁からなる少なくとも１つの
調整素子が必要であり、これが変速比を制御する。 ［図面の簡単な説明］
【図１】 本発明のトランスミッション制御装置を有する自動車
の構成部の概略図である。
【図２】 図１の自動車のトランスミッション制御装置のブロッ
ク回路図である。
【図３】 図２のトランスミッション制御装置の調整特性マップ
の例を示す線図である。
【図４】 図２のトランスミッション制御装置の調整特性マップ
の例を示す線図である。
【図５】 図２のトランスミッション制御装置の調整特性マップ
の例を示す線図である。
【図６】 図２のトランスミッション制御装置の調整特性マップ
の例を示す線図である。
【図７】 図２のトランスミッション制御装置の調整特性マップ
の３次元図である。
【図８】 図２のトランスミッション制御装置の調整特性マップ
の３次元図である。
【図９】 図２のトランスミッション制御装置の調整特性マップ
の３次元図である。
【図１０】 図２のトランスミッション制御装置で調整特性マップ
選択に対して使用されるマトリクスである。
【図１１】 調整特性マップ選択に対するフローチャートである。
【図１２】 調整特性マップの交換により切換に対して許容される
条件を含む表である。
【図１３】 変速比のダイナミック補正を実行するフローチャート
である。
【図１４】 ファジー論理回路によるトランスミッション変速比の
別のダイナミック補正に対するフローチャートである。
【図１５】 トランスミッション変速比のダイナミック補正を説明
するための運転スタイルの説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−50422（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−125062（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−133460（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−163256（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−8964（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−187539（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−506656（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 61/10 B60K 41/04

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくと１つのルールベース（29）の設け
    られたファジー論理回路（23）を有する、自動車オート
    マチックトランスミッション用の制御装置（６）であっ
    て、 該制御装置（６）によって、トランスミッションの変速
    比がドライバの意志と車両速度（nab）とに依存して、
    特性マップに記憶されたデータに基づいて調整され、 前記制御装置（６）によってさらに、自動車の負荷状態
    （“負荷”）と運転者の運転スタイル（“運転”）が特
    性マップの選択の際に考慮される形式の制御装置におい
    て、 前記制御装置（６）は、複数の所定の負荷及び運転適応
    型調整特性マップ（E,M,S、ないしTA,A）または所定の
    調整特性マップ（E,M,S、ないしTA,A）を代替するルー
    ルベースを有し、 当該複数の所定の負荷適応型および運転適応型調整特性
    マップ、または調整特性マップを代替するルールベース
    を介して機関回転数（nmot）が、変速比（ｉ）の無段制
    御により機関目標回転数（n_mot_s）に調整され、 ファジー論理回路（23）と接続された補正回路（26）が
    設けられており、 該補正回路にファジー論理回路（23）は、自動車の走行
    ダイナミック状態を考慮して、阻止信号（di）またはア
    クティブ調整信号（ｉ−kor）を供給し、 前記阻止信号によって変速比（ｉ）の調整が制限され、 前記アクティブ調整信号によって変速比（ｉ）の調整が
    アクティブに定められ、 さらに前記ファジー論理回路（23）によって、変速比
    （ｉ）の設定調整の際に車両負荷の上昇が考慮されるこ
    とを特徴とする制御装置。
  2. 【請求項２】制御装置は、ファジー論理回路（23）と接
    続された信号処理回路（22）を有し、 該信号処理回路によって、アクセルペダル位置またはス
    ロットルバルブ位置を表す信号が所定の時間間隔にわた
    って平均される、請求項１記載の制御装置。
  3. 【請求項３】信号処理回路（22）によって、順次連続す
    る時間間隔で自動車の横方向加速度を表すそれぞれ２つ
    の信号の差が形成され、 曲線走行の開始の識別に使用される、請求項１または２
    記載の制御装置。
  4. 【請求項４】信号処理回路（22）によって、アクセルペ
    ダル調整の頻度（ddK）が所定の時間間隔（ｚ）の間、
    検出され、 運転者の運転スタイルの評価に使用される、請求項１か
    ら３までのいずれか１項記載の制御装置。
  5. 【請求項５】信号処理回路（22）によって、駆動力およ
    び制動力、並びに平面における自動車の走行抵抗の差
    （ΔＦ）の絶対値が形成され、 所定の時間間隔にわたって平均され、 得られた平均値から走行路形および自動車の負荷状態が
    検出される、請求項１から４までのいずれか１項記載の
    制御装置。
  6. 【請求項６】変速比の制御に使用されるデータは、信号
    処理回路（22）と接続された特性マップ（SKF1,…、SKF
    n）にファイルされているか、または第２のファジー論
    理回路によって形成される、請求項１から５までのいず
    れか１項記載の制御装置。
  7. 【請求項７】ファジールールベース（29）によって特性
    マップ（SKF）が、それぞれ先行する特性マップ、運転
    者の運転スタイルを表す第１の選択信号（運転者）およ
    び自動車の負荷状態を表す第２の選択信号（負荷）に依
    存して設定または変化される、請求項１から６までのい
    ずれか１項記載の制御装置。
  8. 【請求項８】ファジールールベース（29）によって特性
    マップ（SKF）が、走行した走行路の形式を表す第３の
    選択信号（道路／環境）に依存して設定または変化され
    る、請求項１から７までのいずれか１項記載の制御装
    置。
  9. 【請求項９】特性マップを、点ごと変速値指示をずらす
    ことにより変化させる、請求項１から８までのいずれか
    １項記載の制御装置。
  10. 【請求項１０】ファジー論理回路（23）によって、変速
    比の調整を緩慢に行うか、または当該調整が運転者にと
    って自明である場合のみ行う、請求項１から９までのい
    ずれか１項記載の制御装置。
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