JP3644969B2 - 車両における装置用制御部 - Google Patents

Description

本発明は車両の変速機に対する制御部であって、該制御部は少なくとも走行ペダル位置および走行速度に依存して記憶されている特性マップに基づいて変速機変速比を求めかつ該制御部はルールベースを備えたファジィロジック回路を有しており、該ファジィロジック回路は、車両の走行状態および負荷状態を特徴付ける種々の信号を評価しかつ前以て決められているダイナミック走行状態において制御信号を発生し、該制御信号によって該制御部は特性マップによって求められる変速機変速比に代わって、該変速機変速比とは無関係な変速機変速比を決めかつ該決められた変速機変速比を自動的に制御する形式のものに関する。
車両に対する公知の変速機制御部では、変速機の変速比は走行ペダル位置および走行速度に依存して記憶されている特性マップに基づいて自動的に調整設定される。その際車両の種々の走行パラメータおよび作動状態が考慮される（ヨーロッパ特許出願公開第0622570号公報、同第0622570号公報、同第0626527号公報、同第0638742号公報）。その都度切換すべき速度段または無段階の変速の場合には調整設定すべき変速比の選択は、ファジィロジック法に従って動作する制御回路によって行われる。このロジックによって、経験によって得られたエキスパート知識が所謂ルールベースの形において記述されかつこれにより車両の変速機の調整または制御過程のために使用される。制御信号、例えば特性マップ切換作用をする負荷および運転者識別信号並びに切換特性マップによって引き起こされるが、ダイナミックな不都合な走行状態（例えば横すべりの危険）を招来するおそれがある切換を妨げる切換阻止信号が発生される。
特別ダイナミックな走行状態では、丁度その時アクティブな切換または設定特性マップによって引き起こされないシフトアップまたはシフトダウンまたは変速比の相応の調整を実施する方が効果的な場合もある。例えばこの種のダイナミックな走行状態は許容できない車輪制動スリップまたは比較的長い勾配区間の走行である。
本発明の課題は、この形式のダイナミックな走行状態も考慮する、車両における装置に対する制御部を提供することである。
この課題は本発明によれば、請求項１に記載の制御部によって解決される。本発明の有利な実施例はその他の請求項に記載されている。
本発明の利点は殊に、当該制御部が必要とする付加コストが僅かであるということにある。上述の特許公開公報から既に公知である制御部において既存のすべての回路構成部分およびおよびセンサ信号を使用することができる。更に、付加的なセンサは必要でなく、実質的に更に多少付加的なメモリ内容および若干の僅かな別のファジィルールを必要とするだけである。
本発明の実施例を以下図面に基づいて説明する。その際：
第１図は、本発明の制御部を備えた車両の重要な構成部分の略図であり、
第２図は、第１図の車両の変速機制御部のブロック線図であり、
第３図は、第２図の変速機制御部のファジィロジック回路の出力信号のメンバシップ関数であり、
第４図は、第２図の変速機制御部のファジィロジック回路において発生する信号の線図であり、
第５図は、時間制御部が拡張された、第１図の車両の変速機制御部の略図であり、
第６図は、第５図の変速機制御部において使用される表である。
略示されている車両１（第１図）は、機関制御部３によって制御される機関２を有している。機関出力軸４はここには独立して図示されていないトルクコンバータを介して自動変速機５に接続されている。自動変速機は本発明の電子変速機制御部６によって制御される。以下に説明する実施例において変速機５は有段変速機として実現されているが、本発明の制御部６は無段階変速機に対しても同様に申し分なく使用される。変速機出力軸８は車両の駆動軸に連結されており、それはここでは駆動輪９によって略示されている。
走行ペダル10を介して車両の運転者はその命令、正確に言えばその希望を機関制御部３に送出する。ここには図示されていない、車両のブレーキペダルの操作の際、例えば制動灯スイッチによって発生されるブレーキ信号が線路11を介して機関制御部３に達する。車両は更に車輪スリップまたはアンチスリップ調整部（ASR）12およびアンチロックシステム（ABS）を備えており、これらは信号線路15を介して相互に並びに機関制御部３および変速機制御部６に信号交換の目的で接続されている。信号線路16を介して機関制御部３は機関２に信号を送信し、これら信号によって点火、噴射および絞り弁が制御される（後者は、相応の制御装置が存在しているときにだけ）。
セレクトレバー17を介して運転者は通例自動変速機５の走行領域を決定する。セレクトレバー信号は機械的な接続部18aを介して変速機５に達しかつ電気的な信号線路18bを介して制御部６に達する。制御部６は信号線路19を介して制御信号を変速機５に送出する。これら制御信号はその都度の変速段および必要な切換過程を制御し、または無段階変速機の場合にはその都度の変速比を調整設定する。変速機出力軸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。少なくとも、制御装置3,6,12および13を相互に接続している信号線路15は、個別信号線路または双方向バス、例えば公知のCANまたはLANバスから形成することができる。しかしこれらがそうである場合には、変速機制御部６がこれらによって送出されるセンサ信号（例えば車輪回転数に対する信号）およびそこから導出される量をアクセスできるようにすれば有利である。
以下に説明するファジィロジック回路において、第２図に示されているようなメンバシップ関数が処理される。示されているのは、ファジィロジック回路23の出力量のメンバシップ関数、即ちシフトダウンRSに対する必然性の帰属度:NH＝ネガティブ・ハイ（即ち、非常にネガティブ）,NM＝ネガティブ・ミディアム,NL＝ネガティブ・ロー,PL＝ポジティブ・ロー,PL＝ポジティブ・ミディアム,PH＝ポジティブ・ハイである。これらの帰属度RS_NH等はファジィロジック回路において処理されるファジィルールの結論であり、これらはルールの重要度を表している。これら複数のルールの、出力量に関してまとめられた結論は例えば面積重心方法に従って実施された非ファジィ化から生じる。正の横軸は、シフトダウンが開始されることを意味し、負の値はそれが禁止されていることを意味している。値RS_balは、別のルールのいずれもアクティブでないとき規定されていない状態を妨げるために作用する所謂バランスルールである。
変速機制御部６（第３図）は次の構成部分を有している：信号処理回路（以下信号処理部と略称を使用する）22,ファジィロジック回路（以下ファジィロジックとも称する），時間制御部24,テーブル25,速度段計算回路26および切換シーケンス制御部28。これらの構成部分は上述した特許公開公報に既に詳細に記載されており、ここではその作用のみについて説明する。時間制御部24は帰還結合線路27を介して信号処理回路22に接続されている。速度段計算回路26はその都度挿入すべき速度段または選択すべき変速比を公知の手法で切換または操作特性マップに基づいて選択する。テーブル25において、シフトダウンに対する必要性RSの種々の値、即ちファジィ帰結または結論に、例えば次の数値が割り当てられる。

ヨーロッパ特許出願第93106831.6号明細書に記載されている、ファジィシステムを備えた自動変速機制御部のダイナミック切換補正は、この制御部によって次のように改善されかつ補充される。
信号“schaltug"（「切換」）（シフトアップおよびシフトダウンに対してその都度）は、切換または操作特性マップによって始められる切換を妨げるために作用するのみならず、それは特性マップとは無関係な切換も許容する。これは、シフトアップまたはシフトダウンがアクティブな切換特性マップによってトリガされない所定のダイナミック走行状態において効果的である。例えば、制動スリップの発生があり、ここではシフトアップが始められ、または（急峻な）降坂走行があり、ここでは制動作用がシフトダウンによって改善される、即ち運転者に対する制動支援が行われる。
このことは、信号“hochschaltug"（「シフトアップ」）または

（「シフトダウン」）を極性に関連付けて計算することによって実現される。例えば切換禁止は負で重み付けられかつ切換推奨は正の極性によって特徴付けられる（または反対でもよい）。更に、それぞれの信号の値においてこの操作の優先度に関する情報も挿入することができる。
ファジィ論理回路23は、ヨーロッパ特許出願公開第0636742号公報に記載のファジィロジック制御回路に略相応する。しかしルールベースRB_Schaltungに、記述した説明が付け加えられる。即ち、このことは、ルールがその優先度に従って種々異なった帰結を有していることを意味している。これは種々異なったメンバシップ関数の指定において表される。即ち、シフトダウンに対して次のルール（RULES）が成り立つ：

このルールは、横加速度が大きい場合にシフトダウンを禁止する。それは走行安定性を実現するために用いられかつそれ故に優先度は高い。（RS_NHの意味：絶対値的に大きな負の値の指定）。

ルールｂは、所定の強度ax_brおよび持続時間t_brの制動過程において、シフトダウンが開始されるように作用する。その際量ax_brおよびt_brはファジィシステムによって扱われる。これらは次のように定義されている：
制動過程ではない:ax_br＝０

ここにおいて
v₀は、制動過程の開始時における走行速度（m/s）
v_tは、その時点の走行速度〔m/s〕
t_brは、その時点の制動過程の全体の制動時間〔ｓ〕
平均制動減速度ax_brもそれに関連した制御時間t_brもその時点の制動過程を特徴付けている。更に、先行する制動過程を、前以て決められた時間間隔に関連した制動頻度br_mによって一緒に使用することができる（計算手法に関してはヨーロッパ特許出願公開第06265527号公報が参考になる）。前件部“nmot is less_high"は、著しい勾配において機関が過回転するのを妨げるものである。ルールｂの帰結は“RS_PL"であり、これは低い優先度を有するシフトダウンへの推奨に対応している。
ルールｄは、運転者が再び加速しようとするとき、ルールｂを取り消すものである。加速の希望は走行ペダルの踏み込み（＝絞り弁の開放）に現れる。
ファジィロジック回路23の推論システムは、出力変数

が、ルール重要度が対応する面積の大きさをスケーリングするように作用するルールを処理する。非ファジィ化のために、面積重心法が使用される。しかし、推論および非ファジィ化の別の公知の方法を使用することもできる。重要なのは、適当な結論（面積）の指定および処理方法によってその時ルールｂがルールa,ルールｃまたはルールｄによって中立化されかつ更にルールa,ルールｃまたはルールｄが、ファジィシステムが負の値を出力し、これによりシフトダウンが無効になるかまたは妨げられるように有効になることである。このことは上述した例において重要である。というのは、被駆動輪に制動スリップが生じているかまたは車両が限界領域においてカーブを走行しているとき、シフトダウンによる制動支援が生じないかまたは終了されるからである。即ちその場合シフトダウンがもし実施されたとしたら、このために車両が横すべりする可能性がある。
ダイナミック切換補正の操作に関する量的に種々異なりかつ微分された決定

はファジィ方法論の潜在能力の別の必然的な利用にすぎない。即ち、「曖昧でない」ファジィ出力量によっても、ファジィシステムの「曖昧でない」数値的な出力量の高さに関する基礎とするルールまたは操作原因が検出される。
このようにして、ダイナミックな補正操作の発生期間が比較的短い場合にも、補正が種々異なった長さの時間間隔にわたって維持されるようにする可変の禁止時間間隔が実現される。第４図から、制御部６において発生しかつ生成される種々の信号が示されている：行Z1には信号補正

が図示されている。この信号は線路32（第３図参照）に伝送される。行Z2には時間的に重なっている補正信号が示されている。これは線路33において伝送される。行Z3には、線路34において伝送される、切換特性マップに従った信号速度段選択が図示されている。そして行Z4には、付勢すべき変速機速度段を決定する信号が示されており、それは線路36において変速機に伝送される。線路31において伝送される、ファジィロジック回路23の入力信号はここには図示されておらず、それらは上掲の特許公報において記載されている。
その際行Z1における信号は、ダイナミック補正操作、ここではシフトダウンのアクティブな開始の形式に関する情報を切換特性マップに従った計算に無関係に含んでいるが、またはその時アクティブな切換特性マップからのシフトダウン切換命令を妨げる形式に関する情報を含んでいる。
時間制御部24はルールの作用の減衰の際のこの形式の操作の作用を補うものである。この制御部は線路32上の信号に従った操作ｘの形式に従って選択を行いかつ時間間隔Δtrだけ付加し、この時間間隔の分だけ、ファジィロジック回路23によって本来決められた操作の作用が延長される（線路33上の信号によって）。Δｔに対する値はテーブル25に記憶されている。これにより、切換特性マップ26に従った速度段計算から線路34を介して出力されるシフトダウンの抑圧が行われることになる。即ち、今や、線路33を介してシフトダウン命令は変速機に転送されない。これに対してファジィロジック回路23からのシフトダウンの設定が行われると、このことは制御部26から線路33に出力される。
しかしテーブル25によって、例えば車両の走行安定性を実現するためにその時実行されている（延長された）操作Δtxを中断することもできる。
従来のファジィシステムは時間メモリを含んでおらず、その結果ファジィシステムの帰結または一般に出力信号がこのシステムによってのみ（即ちそのルールおよびメンバシップ関数）および同じ時点において加わる入力信号によって定義されていることになる。ファジィシステムの帰結、従って出力信号を入力信号の「履歴」並びに先行する時間間隔における帰結に依存して定義することが必要な場合やまたはその方が有利であることがしばしばある。第１の場合このことはフィルタリングおよび平均値形成によって、または一般に入力信号の信号処理によって信号処理回路22において行われる。
第２の場合、このことは、時間制御部24が前以て決められた時間間隔Δtxの間テーブル25に依存して補充的に１つまたは複数の入力量を予め定めるようにして行うことができる。このことは上述したルールｂにおいて次のようにして行うことができる。即ち、制動過程の終了後ですら信号ax_brを、その値のために別の前件部が満たされている場合に当該ルールが重要であるような値にセットするのである。この場合このことは時間間隔Δtxの間だけ、或いはルールの別の前件部がもはや満たされなくなる間の間有効である。
前以て決められている場合にΔtxを「無限大」に等しく設定することもできる。これにより時間制御部24は時間に無関係になりかつ状態Ａを記憶する：このことを実現するために、前以て決められた条件ｘがファジィロジック回路23によって満たされていると線路32に信号報知されなければならない（ルールｂも参照）。状態Ａを離れかつ新しい状態Ｂに入るために、別のルール（例えばルールａまたはｃまたはｄ）が真でなければならない。どのルールが真であるかは、協働、即ち推論がファジィロジック回路を介して行われない限り、線路32における信号によって特定することができる。
第５図には、変速機制御部６の、曖昧な移行条件を有するシーケンシャルなオートマトン（sequentiellen Automaten）への拡大が示されている。ファジィ帰結、即ち線路32に現れる、ファジィロジック回路23の出力信号がテーブル38に対する入力値（ｅ）として用いられる。これらはその時の状態ｎによって状態ｎ＋１および所属のプロセス制御量（ここでは挿入すべき速度段）を定義する。テーブル38の内容は第６図に示されている。このプロセス制御量は独自の規定に従って確定することができるかまたはファジィシステムの所定の結論に相応する。テーブル38はファジィロジック回路23および時間制御部24に信号線路40,41および42を介して接続されている。
ルールｃに対して必要である被駆動輪のスリップsxの極性の伴う検出も重要である。この検出によって、機関出力が整合されていない場合および走行路が滑らかである場合スリップ状態を検出することができる（極性は正である）と同時に、制動の際の走行路に対する摩擦（作動制動によってまたは制動作動における機関によって）失われている（極性は負である）制動スリップの発生も検出することができる。この場合、シフトアップを実施する必要があるか、または例えばルールｂによる場合のように、シフトダウン命令またはシフトダウン推奨を取り消す必要がある。
車両において手動の速度段予選択が設定されているとき（例えばハンドルにおける押しボタンまたはセレクトレバーを介して）、その信号は信号処理部22を介してファジィロジック回路23に供給することができる。そこから切換命令を発生するファジィルールは例えば次の通りである：

RS_PLを有する低い優先度はここでも、このルールが、シフトダウンが走行安定性を損なうことになる走行状態において無効になるように作用する。シフトアップの手動の開始に対して相応のルールは相応の手法で定式化される。
無段階変速機（先願のPCT/EP95/00135）に対してこれまで説明した制御構造が同様に有効である。このことは、ファジィロジック回路23によってルールｂにによって決められるように、存在する変速比が固定されるまたはまだ可能な変速比調整の領域が狭められることを意味している。
変速比を補正しながら、上記の特許出願のブロック24からの予設定の先取りとして実施することもできる。これにより同様に機関の制動作用は意図的に降坂走行において、変速比の予設定によってということで使用される。妨げる操作とアクティブな予設定との間の区別は、冒頭に説明したように極性、優先付けを介して行われる。その際、前以て決められた変速比を調整設定するためにも、一時的な補充（可変の禁止ないし操作時間間隔）としてブロック24からの予設定を補正するためにも、ファジィロジック回路23の決定を実現するために時間制御部24が必要である。この補充はダイナミックな補正の操作の比較的短い期間の発生の際にも、この補正を種々異なった長さの時間間隔にわたって維持する。このことは、発生条件がもはや成り立たない時もである。
線路27を介して条件、即ちファジィロジック回路23に対する入力信号がテーブル38に定義されている時間の間、帰結がこの時間の間維持されるように変化するようにしても同じ分配を実現することができる。
手動の操作は押しボタン入力を介しても実現可能であるべきであるが、その場合変速比の調整は変速比または機関回転数の変化を介して上方向（シフトダウン）または下方向（シフトアップ）に行われ、その際変化は手動操作の前の値に対して相対的に実施することもできる。

Claims (5)

1. 車両の変速機（５）に対する制御部（６）であって、該制御部は少なくとも走行ペダル位置および走行速度に依存して記憶されている特性マップに基づいて変速機変速比を求めかつ該制御部はルールベースを備えたファジィロジック回路（23）を有しており、該ファジィロジック回路は、車両の走行状態および負荷状態を特徴付ける種々の信号を評価しかつ前以て決められているダイナミック走行状態において制御信号を発生し、該制御信号によって該制御部（６）は特性マップによって 求められる変速機変速比に代わって、該変速機変速比とは無関係な変速機変速比を決めかつ該決められた変速機変速比を自動的に制御する形式のものにおいて、
   ○ 時間制御部（24）が前記制御信号を前以て決められている時間間隔（Δｔ、Δtx）の間、該時間制御部（24）が前以て決められている時間間隔（Δｔ、Δtx）の間ファジィロジック回路（23）の１つまたは複数の入力信号を予め定めることによって維持する
   ことを特徴とする制御部。
2. 車輪スリップが検出された際に前記ファジィロジック回路（23）によって、シフトアップまたは変速機変速比の低減を実施する制御信号が発生される
   請求項１記載の制御部。
3. 車両の降坂走行の検出の際に前記ファジィロジック回路（23）によって、シフトダウンまたは変速機変速比の上昇を実施する制御信号が発生される
   請求項１記載の制御部。
4. 前記制御信号は、変速の妨げおよび／または変速比の変更の優先度に関する情報も含んでいる
   請求項１記載の制御部。
5. 前記ファジィロジック回路（23）によって、運転者による手動の速度段予設定または速度段選択を行う信号が評価されかつ変速機変速比を調整設定する制御信号が発生される
   請求項１記載の制御部。

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