JP3987722B2 - 自動車ドライブトレインの制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の自動車のドライブトレイン制御装置（ドライブトレインコントローラ）に関する。
【０００２】
公知のドライブトレイン制御装置の場合、変速機制御装置とエンジン制御装置との間のインタフェースを介して、必要とされるエンジントルク低減に係わる物理的に選定された記述量だけしか交換されない（DE 197 27 044 A1）。この場合、変速機制御装置は、一般化されたモデルに基づきエンジンシステムの動作特性を決定する。このモデルにより、エンジン／変速機システム（エンジン出力軸）の限界において変速機制御装置により要求される動作特性が一義的に記述されており、これはエンジンシステムにおける技術的な実装にあてはめることなく記述されている。
【０００３】
エンジンに対する介入制御を実際に実行する役割を担うのはエンジン制御装置だけである。これは点火に対する介入制御を行うべきか、または噴射された燃料の量を低減するのか、あるいは弁制御時間または弁特性を変化させるのか、あるいはスロットルバルブを介してエンジンを制御するのか、を決定する。エンジン制御装置だけがこれらに必要とされるすべてのアクチュエータも制御する。公知の変速機制御装置の場合、自動車を発進させるために特別な手段は設けられていない。
【０００４】
自動的に操作される公知のクラッチは液圧式操作部材により、完全に外された位置からクラッチのスリップが生じる位置を経て完全に係合した位置へと動かされる（DE 44 34 111 A1）。この場合、クラッチの接触点が求められ、その際に操作部材のとった位置が記憶される。接触点におけるエンジン回転数は、クラッチ出力軸の回転数よりもいくらか高い回転数に合わせて調整され、操作部材はその接触点に対応する位置に向けて調整される。
【０００５】
サーボクラッチと車両エンジンを共通に制御するためのやはり公知のシステムの場合、たとえば発進時など低車速領域ではアクセルペダル位置により車両の加速または速度が設定されるようクラッチとエンジンが制御されるのに対し、発進過程以外ではドライブトレインがアクセルペダル位置に依存して出力またはトルクがスケーリングされたかたちで制御される（DE 197 26 214 A1）。
【０００６】
エンジン回転数調整回路とエンジントルク調整回路によりドライブトレインにおけるクラッチを自動調整する装置の場合、エンジントルク制御レベルが可能なかぎり高いものであるとして最大に達成可能なエンジントルクが求められる（DE 196 16 960 C2）。この場合、リミッタによりクラッチトルク調整回路のためのクラッチペダル位置に依存した目標値が最大値に制限され、この最大値はリミッタに通知される最大に達成可能なトルクと最大でも同じ大きさである。
【０００７】
上述のこれら３つの制御装置のいずれにおいても、発進状況およびドライバ特性について識別回路から供給される情報が発進過程制御のために考慮されない。
【０００８】
本発明の課題は、ドライブトレイン制御において、自動車の自動的な発進をそのつどのドライビング状態を考慮しながらできるかぎり確実かつ快適に実行させることである。この場合、そのようなドライブトレイン制御は、遊星歯車形の自動変速機を備えた自動車にもＣＶＴ形の自動変速機を備えた自動車にも設けられるが、入れるべき変速段または変速比をドライバが決めるけれども変速段シフト過程は変速機制御装置により自動的に実行されるような自動化されたマニュアル変速機を備えた自動車にも設けられる。
【０００９】
本発明の課題は、請求項１によるドライブトレイン制御装置により解決される。従属請求項には本発明の好適な実施形態が示されている。
【００１０】
エンジンおよび自動的な変速機を備えた自動車のドライブトレイン制御装置には、エンジン制御装置ならびに変速機制御装置が設けられている。エンジン制御装置によりエンジントルクに影響を与える量が制御され、変速機制御装置により自動的な変速機の変速段シフト過程が制御され、変速機制御装置は自動車の快適な動作を実現するデータをエンジン制御装置と交換する。この場合、変速機制御装置に識別回路が設けられており、この識別回路によって自動車の個々のドライビング状態とドライバの特性が求められる。さらに変速機制御装置はクラッチ制御装置を有しており、検出されたドライビング状態および／またはドライバ特性に合わせて自動車発進時にクラッチが適応的に整合される。この制御装置により自動車発進時に、記憶されている特性曲線に従いエンジン回転数を制御する信号がエンジン制御装置に伝達される。
【００１１】
ドライビング状態の識別は、好適にはファジィロジック回路として構成された識別回路により行われる。進歩的な変速機制御装置にはいずれにせよファジィロジックコンポーネントの設けられていることが多く（たとえば F. Graf および H. Weil 著： Advanced Transmission with Fuzzy Logic, 3^ｒｄ International Conference, Bologna, 29-31 March 1995, Technical Papers pp. 379-389 ならびに EP 0 576 703 A1 参照）、したがってこのようなドライビング状態識別を容易に装備することができる。
【００１２】
本発明の利点は殊に、様々な周囲条件たとえば上り坂下り坂での発進、入れ替え作業および車庫入れなどを考慮しながら、自動車発進時の快適性や安全性ならびに経済性の改善を実現できることである。さらに別の利点については以下で説明する。
【００１３】
次に図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００１４】
図１は、本発明のドライブトレイン制御装置を示す図である。図２は、図１によるドライブトレイン制御装置について発進過程におけるエンジン回転数とエンジントルクの経過特性を時間に依存して示す図である。図３は、図１によるドライブトレイン制御装置の別の実施形態について上述の経過特性を示す図である。図４は、図１によるドライブトレイン制御装置のファジィロジックシステムを示す図である。
【００１５】
最近の変速機制御装置は固有のセンサ機構を用いて、あるいは自動車にいずれにせよ設けられておりＣＡＮネットワーク経由で利用できるセンサからの信号によって、ドライブトレインの有効な動作を実現する一連の情報を得ることができ、あるいは計算することができる（Graf F, Weil G. : "Advanced Transmission Control with Fuzzy Logic". 3rd Int. Conference, Vehicle Comfort and Ergonomics, Bologna 3. 95 を参照）。これらの情報によってドライバの走行スタイル、路面の傾斜および／または自動車の荷重が表される。これらに加えて、発生した車輪スリップに関する情報を含めることもできる。本発明によるドライブトレイン制御装置によればこれらの情報が実質的にいっそう広範囲にわたり使用され、それにより発進クラッチおよび自動的な発進過程が個々のドライビング状態に適合されて制御され、自動車の動作の安全性、快適性ならびに経済性が保証されるようになる。
【００１６】
概略的に描かれている自動車のドライブトレイン制御装置１（図１）には電子エンジン制御装置（略してＥＭＳ）２と電子変速機制御装置（ＥＧＳ）３とが含まれており、これらはインタフェース４を介して通信し合い、その際、それらの制御装置は自動車の動作量に関するデータおよび制御信号をたとえば物理的な記述量として交換し合う。変速機制御装置にはあとで説明するクラッチ制御装置も含まれており、そのため完全を期するならば変速機およびクラッチ制御装置３と称する必要がある。とはいえ以下ではこれを省くことにする。
【００１７】
エンジン制御装置２はアクセルペダル６から信号を受け取り、この制御装置２は３つの制御信号出力側を有している。すなわち信号出力側８はスロットルバルブ用であり、信号出力側９は燃料噴射用であり、信号出力側１０はここには図示されていない自動車エンジンの点火角を制御するためである。信号出力側８を介して、自動車のスロットルバルブを操作する電動モータ１２が制御される。また、信号出力側９，１０を介して、噴射すべき燃料量およびエンジンの点火角を調整するアクチュエータ１３もしくは１４（これはたとえば圧電式または誘導式のアクチュエータとして実現されている）が制御される。
【００１８】
変速機制御装置３は以下のコンポーネントを有している。すなわち切換制御装置もしくはＩＰＭ制御装置１６を有しており、これはドライブトレインの統合されたつまり一体化された制御（ＩＰＭとは Integrated Powertrain Managementのこと）を実行し、殊に変速段シフトストラテジーを決定する。この制御装置はエンジン制御装置２からライン１８，１９，２０を介してエンジントルクの種々の値についてデータを受け取る。また、この制御装置はライン２１を介して自動車のドライバが設定したエンジントルク目標値に関する情報を受け取り、あるいはアクセルペダル６の位置に関する情報を受け取る。さらにＩＰＭ制御装置１６はライン２２を介して変速機の個々の被駆動回転数を受け取る。変速機の被駆動回転数は車輪回転数つまりは（所定の比で）自動車の速度に対応する。分岐した信号ライン２３，２４を介してＩＰＭ制御装置１６は、シフトすべき目標変速段または目標変速比を変速段シフト制御装置２６および第１の判定回路２７と第２の判定回路２８へ送出する。両方の判定回路は双方向ライン２９により互いに接続されている。
【００１９】
ドライビングストラテジー（driving strategy）および個々のドライビング状態に関するすべての関連情報は、ライン２５を介して変速段シフト制御装置２６へ供給される。この制御装置はライン３０を介して第２の判定回路２８へ制御信号を送出し、それらの制御信号によってたとえばエンジントルクの時間導関数を制御し、つまりエンジントルクを変化させる速度を制御する。
【００２０】
第１の判定回路２７と第２の判定回路２８のそれぞれ１つの信号出力側が、信号ライン３２または３３を介してスイッチ３４の端子と接続されている。ＩＰＭ制御装置１６により制御されるスイッチ３４により、第１の判定回路２７の出力側または第２の判定回路２８の出力側がライン３７を介してエンジン制御装置２と接続され、つまりエンジン制御装置２のマイクロプロセッサ３８と接続される。スイッチ３４の代わりに加算器３６を設けることもでき、この加算器によってライン３２と３３における信号が加算され、その出力側はやはりライン３７を介してエンジン制御装置２と接続されている。ライン３７を介して、変速機制御装置３はエンジン制御装置２へ要求されたエンジントルクを伝える。
【００２１】
ライン３５を介して第２の判定回路２８へタイミングクロックが供給され、これによって変速機制御装置３の制御とエンジン制御装置２の制御を分離することができる。
【００２２】
さらにライン２１にはドライバの要求したエンジントルクが印加される。このいわゆるドライバ要求トルクは変速段シフト以外のときつまり変速段シフト過程以外のときにＩＰＭ制御装置１６により補正される。変速段シフト中は変速段シフト制御装置２６により補正される。したがってスイッチ３４により、変速段シフト過程以外の制御と変速段シフト過程中の制御とが区別される。
【００２３】
有利にはクラッチ調整器として構成されたクラッチ制御装置４０はライン２５から分岐したライン４１を介して、ドライビングストラテジーおよびそのつどのドライビング状態に関するすべての関連情報をＩＰＭ制御装置１６から受け取り、ライン４２を介して自動車発進時に必要とされるクラッチの目標位置または目標トルクに関する情報を受け取る。この場合、クラッチ制御装置４０はライン４１を介して、そのつどのドライビングストラテジーとドライビング状態に関する情報を受け取る。また、クラッチ制御装置４０はライン４２を介して、クラッチの目標位置および伝達すべきエンジントルクに関する情報を受け取る。これはたとえば発進に際して重要である。さらにクラッチ制御装置４０自体はライン４３を介してＩＰＭ制御装置１６へ、ならびに出力ライン４４を介してエンジン制御装置２へ、実際のクラッチ位置または対応するクラッチトルクを送出する。
【００２４】
ライン４１は第２の判定回路２８とも接続されており、したがって第２の判定回路にもドライビングストラテジーおよびそのつどのドライビング状態に関するすべての関連情報が供給される。（信号）ライン４１，４２の線の延びはみやすくするため暗示するだけにとどめた。
【００２５】
クラッチ制御装置４０は制御ライン４５を介して１つまたは複数のクラッチアクチュエータ４６と接続されており、これによってクラッチ５２が制御される。また、（自動化されたマニュアル変速機またはＡＭＴ変速機であれば）変速段シフト制御装置２６をクラッチ制御装置４０とつないでいるライン４７を介して、クラッチの制御がシフト過程と整合される。
【００２６】
変速段シフト制御装置２６はここでは多重ラインとして描かれている複数の制御ライン４８を介して電気機械式または電気液圧式の１つまたは複数の変速機アクチュエータ４９と接続されており、これは変速機５３における変速段シフトを実行し、これは周知のようにアクチュエータが変速機５３の変速段シフトフォークを操作することによって行われる。この変速機アクチュエータは制御命令を変速段シフトフォークの長手方向運動と回転運動に変換する。この場合、回転運動は変速段をシフトしたり外したりするために用いられ、長手方向運動はゲートの選択のために用いられる。変速機における変速機アクチュエータの詳細自体は公知である（たとえば R. Fischer, R. Berger (LUK) による "Automatisierung von Schaltgetrieben" VDI Conference のレポート "Getribe und Fahrzeuge", 19. -20.03.1998, p.95 以下を参照）。
【００２７】
変速機制御装置３には識別回路５０が設けられており、これは自動車の個々のドライビング状態を識別するために用いられ、そのようなドライビング状態とはたとえば発進、入れ替え、加速走行、定速走行または減速走行、上り坂または下り坂走行、カーブ走行、市街地走行、幹線道路または高速道路の走行、冬季の道路状態での走行などである。この実施例では識別回路５０はファジィロジックコンピュータまたはファジィロジックコントローラとして構成されており、ＩＰＭ制御装置１６の構成部分である。この識別回路５０は、変速機制御装置３にいずれにせよ設けられておりそれによって評価されるセンサ信号を評価する。これについては冒頭で引用した F. Graf および H. Weil による文献ならびに先に挙げた EP 0 576 703 A1 において説明されている。
【００２８】
変速機制御装置３には特性マップメモリ５１も設けられており、このメモリにはドライブトレインたとえばクラッチ５２を自動車発進時に個々の周囲状況や発進状況に整合させて制御するために用いられる特性曲線が含まれている。特性マップメモリ５１はこの実施例ではＩＰＭ制御装置１６の構成部分である。ＩＰＭ制御装置１６はドライブトレイン制御の中心であり最も重要な部分であって、これによってドライブトレインにおける個々のコンポーネントの機能が整合される。したがってＩＰＭ制御装置のことをメタコントローラとも称する。ＩＰＭ制御装置１６はここではたしかに変速機制御装置３内に含まれるかたちで描かれているけれども、必ずしもそうでなくてもよく、これを他の場所たとえばエンジン制御装置２内に収容してもよい。
【００２９】
個々の状況において決定的なストラテジーに従ったドライブトレイン制御装置１の固有の最適化にとって重要であるのは、目下のドライビング状況または操縦具合をいっそう確実に検出することである。ＩＰＭ制御装置１６により実現される適応形の変速段シフトストラテジーにおいてドライビング状態を識別することにより、ドライビングパフォーマンス要求をその強さについてだけでなくダイナミックな要求についても分類することができる。これによればたとえば発進状況およびその変形たとえば入れ替え、上り坂下り坂での発進、ストップ・アンド・ゴー走行などが識別される。
【００３０】
EP 0 576 703 A1 のファジィロジックコンピュータまたはファジィロジックコントローラによって処理されるプログラムであれば、識別回路５０は以下のようなファジィロジックプログラムを処理する。
【００３１】
ＩＰＭ制御装置内のサブプログラムとしても構成することのできる識別回路のためのファジィロジックプログラムは以下のとおりである：
ドライビングストラテジーおよびドライビング状態に関連する情報の格別有利な利用法は、それに依存して発進過程を構成することである。自動車に通常のクラッチ制御システムが設けられているならば、始動時にエンジン回転数の所定の経過が再現され、あるいは回転数差すなわちスリップが再現される（図２）。以下の説明では乾式クラッチについて述べるが、それらの説明は液圧で操作される湿式のクラッチにもあてはまる。
【００３２】
図２には、自動車発進時における以下の変量の時間経過特性が示されている：エンジン回転数ｎｅ、変速機入力回転数ｎ，ｅｉｎおよび変速機出力回転数ｎ，ａｕｓである。停止している自動車のドライバが時点ｔ０でアクセルペダルを踏むと、クラッチがまだ開放されているとき、時点ｔ１でクラッチがつながれるまでエンジン回転数が高められる。ついで車両は（ドライブトレインを介したエンジントルクの伝達に起因して）加速し始める。時点ｔ１における回転数ｎｅは自動車の運転のしやすさに決定的な影響を与える。それというのも、設定されたエンジン回転数はそれに対応するエンジントルクと結合されているからである。これはたとえば入れ替え作業や加速時および上り坂走行のときにエンジン回転数の配量に影響を及ぼす。しかも燃費にも影響を及ぼす。不適合なエンジン回転数によってエンストが引き起こされる可能性もある。
【００３３】
さらにドライバがアクセルペダルによって要求したあるいは引き起こしたエンジントルクｔｑ，ｅｎｇと車輪トルクｔｑ，ｗｈｅｅｌとが描かれている。慣用のドライブトレイン制御装置の場合、車輪トルクはエンジントルクと変速機の変速比とにより得られた量であり、その場合、ドライブトレイン調整用の制御量としては用いられない。また、慣用のドライブトレイン制御装置は発進過程のために１つの特性曲線しか利用していない。これに対し本発明によるドライブトレイン制御装置１は、種々の発進状況についてそれぞれ整合された特性曲線を用いる。
【００３４】
破線Ａ（図２）は入れ替え作業に特有のエンジン回転数ｎｅの経過特性を表し、線Ｂは回転数が低減され効率が最適化された発進過程についてのエンジン回転数の経過特性を表し、線Ｃはいわゆる「レーシングスタート Racing Start」または上り坂坂下り坂における発進についての経過特性を表す。
【００３５】
そのつど生じている発進状況に対しここで最初に適用されるエンジン回転数の整合によって考慮されるのは、クラッチ制御装置により設定されるエンジン回転数と個々のエンジンの特性との間の相互作用である。比較的高いエンジントルクあるいはそれどころか最大のエンジントルクは、毎分３０００回転以上の回転数になってはじめて到達する（これはたとえばガソリンエンジンの場合にあてはまる）。
【００３６】
エンジン特性を考慮することにより、できるかぎり最良の加速をただちに実現することができる。つまり、ドライブトレインは周囲環境条件や走行条件に依存して制御される。たとえば変速機制御装置がエコノミー走行プログラムを実行しているときにドライバが自動車を突然激しく加速させた場合、ドライブトレイン制御装置１によりまずはじめにエンジン回転数が高められ、ついでクラッチ５２が入れられる。これによって、クラッチが閉じられているときのエンジントルクの通常の増大よりも速い加速が生じる。
【００３７】
つまりクラッチ制御装置４０によるエンジン回転数の閉ループ制御または開ループ制御によって、間接的にエンジントルクに作用が及ぼされる。この目的で、ドライビング状態識別に関して必要とされる情報が識別回路５０からライン２５，４１を介してローカルのクラッチ制御装置４０へ伝達される。その後、それらの情報はドライビング状態に対応する特性曲線の選択（これについてはあとで説明する）により有効な制御過程に変換される。冬季運転やクラッチがすでに強い熱負荷を受けているときの動作についても特別な特性曲線を設けることができる。
【００３８】
いわゆるメタコントローラ１６はドライバの設定に従いクラッチ制御装置４０のパラメータを決定することができる。この場合、関数ｎｅ＝ｆ（ｔｑ，ｅｎｇ，ｎｏｍ；ｔ）としてエンジン回転数に対する特性曲線を利用することができ、ここでｔｑ，ｅｎｇ，ｎｏｍは要求されたエンジントルクであり、ｔは時間である。
【００３９】
この場合、設けられているエンジン制御装置に従いドライバはアクセルペダル６を介してスロットルバルブ位置または目標エンジントルクｔｑ，ｅｎｇ，ｎｏｍを要求することができる。この実施例で前提としているのは、アクセルペダルが一定であるにもかかわらずエンジントルクはエンジン回転数につれて変化することであり、それがたとえば機械的なエンジン負荷制御によるエンジンの特性に相応することである。
【００４０】
様々な走行スタイルや発進条件に対するドライブトレイン制御装置のさらに有利な整合は、以下の実施例により達成される。それによればエンジントルクつまりは車輪トルクも、間接的にクラッチ制御装置により整合され変速段シフトストラテジーにより決められたエンジン回転数特性曲線に影響が及ぼされるだけでなく、アクセルペダルから計算される目標車輪トルク経過特性を達成するために付加的にエンジントルクも制御される。
【００４１】
つまりここで前提とするのは、走行ペダルにより基本的に目標車輪トルクが設定されることである。これはたとえばドライビング状態情報を利用して求められ、それについてはDE 196 48 055 A1 に記載されている。制御ストラテジーは基本的にこの種の（１次的な）走行ペダル解釈に従う。
【００４２】
このようにして求められた目標車輪トルクは、一方ではエンジントルクとクラッチストラテジーに対する目標設定値に、他方では目標エンジン回転数に分解される。このようにして、ダイナミックに最適化される所定のエンジンコントロールが得られる。間接的に回転数コントロールによりつまりはトルクコントロールにより行われる車輪トルクの制御はこの実施例では省略され、ドライブトレインはドライバの設定に厳密に従い、それによって運転がしやすくなる。この場合、次式が成り立つ：
tq, eng, nom = tq, wheel, nom / I (I)
ここでｔｑ，ｅｎｇ，ｎｏｍは目標エンジントルクであり、Ｉは入れられている発進変速段の変速比であり、ｎｏｍは目標値である。
【００４３】
この場合、要求された目標エンジントルクｔｑ，ｅｎｇ，ｎｏｍをｎｅに依存して実現するための様々な可能性がある。次にそれについて図３を参照しながら説明する。
【００４４】
（円板クラッチ構造の）乾式または湿式のクラッチはトルクコンバータとは異なりトルクの増強を行うことはできないので、それらにおいて目標エンジントルクは式（Ｉ）に示されているように目標車輪トルクからダイレクトに導出される。要求された車輪トルクを発進時にできるかぎり効率的に利用できるようにするには、図３の特性マップにおける燃費について最適化された特性曲線Ａに沿って動かなければならない。この特性曲線はエンジン燃費特性マップとともに作成され、所定の車輪トルク要求またはエンジントルク要求のときに燃費が最低限に抑えられるエンジン回転数値つまり最も僅かな燃費を生じさせるエンジン回転数値を求めるために用いられる。このようにして、エンジン制御装置とクラッチ制御装置のための制御量ｔｑ，ｅｎｇ，ｎｏｍおよびｔｑ，ｃｌｕｔｃｈを形成することができる。この場合、たとえばエンジン回転数を所定の値にセットするために必要とされるダイナミックなトルク成分は無視される。
【００４５】
目標エンジントルクはクラッチ制御装置４０における回転数調整器によりセットされる。この回転数調整器に対する目標回転数も特性曲線ＡＰ，ｅｃｏに基づき得られる。図３のダイアグラムから導出される目標エンジン回転数ｎ，ｅｎｇ，ｎｏｍは、クラッチの閉鎖が始まる時点ｔ１（図２、いわゆる接触点）における発進回転数に相応する。時点ｔ２においてクラッチが完全に閉じられるまでのその後の経過中、負荷要求が変化したときには（曲線Ｄ）、エンジン回転数を図２に従って追従制御することができる。
【００４６】
回転数調整器を利用できないきわめて簡単なドライブトレイン制御装置の場合には特性曲線メモリに、目標トルクの関数として目標回転数経過特性の代わりに、クラッチ位置特性曲線を格納しておくことができる。クラッチスリップをなくす目的で、それらに時間関数を重ね合わせることができる。
【００４７】
図３のＡＰ，ｅｃｏ特性曲線に基づくドライブトレインの上述の制御により、始動過程において燃料の消費が非常に僅かになる。また、回転数差が僅かなことからクラッチが効果的に保護されるようになる。特性曲線ＡＰ，ｅｃｏによって、ドライバが必要とするすべてのトルクを（絶対的なトルク最大値Ｍに至るまで）所定の動作ストラテジーに依存する種々の回転数に依存して供給することができる。図３の特性マップにおける点ｘ１（ｎ，ｅｎｇ，ｎｏｍ，ｅｃｏ）から点Ｍ（ｎ，ｅｎｇ，ｎｏｍ，ｐｏｗｅｒ１）への移行に対応するような大きなステップでトルクが何度も要求されると、回転数を上げるためにエンジンにトルクを与える目的でクラッチが外される。これは次式で表される。
【００４８】
delta＿ne, eng, nom = (tq, eng / J) * delta＿ｔ (II)
ここでＪはエンジンの慣性トルクであり、delta＿ne, eng, nom はエンジン回転数の跳躍的変化であり、delta＿ｔは必要とされる時間である。
【００４９】
ただしこの過程によってドライビングパフォーマンスが低減される。したがっていっそう良好であるのは、ＩＰＭ制御装置１６により（たとえば走行スタイルなどから）まえもってドライバの意図が検出されたときに加速することであり、あるいは走行抵抗が高いときにいっそう高いエンジン回転数レベルを設定することでもあり、これは特性曲線ＡＰ，ｐｏｗｅｒ２に対応する。これによって遅滞のない一様な車両の発進や加速が実現される。非常にスポーティな特性をもつ車両であれば、（いわゆるレーシングスタートのために）特性曲線ＡＰ，ｐｏｗｅｒ２を使用することもできるし、これは（たとえば追い越し時など）ドライビングパフォーマンスを優先させた状況においても行われる。これは手動でもトリガすることができ、自動的な動作点形成を離れてドライバが介入制御できるならば別の動作モードにおいても可能である（変速段シフトプログラム選択のために自動車内に相応のスイッチの設けられていることが多い）。
【００５０】
パフォーマンスを優先させた特性曲線は、レーシングスタート時や上り坂下り坂での発進時など運転の楽しみやしやすさを提供するための良好な可能性も成すものでもある。ただしこの場合、クラッチは高い回転数差を受け入れなければならないために高い熱負荷に晒される。ＡＰ，ｐｏｗｅｒ２は最大トルクの特性曲線であり、ＤＫ＝ｋｏｎｓｔは一定のスロットルバルブ位置の曲線であり、ＶＬはエンジンの全負荷特性曲線である。
【００５１】
これに対し、図示されていない一定の固有の負荷の線と垂直に交わる燃費を優先させた特性曲線ＡＰ，ｅｃｏによって、エンジントルクの様々な要求において最も僅かな燃費が保証される。これは市街地での動作において最小の燃費を実現するために決定的なものである。しかもエンジンの動作形式（たとえばＧＤＩであれば層状モード／均質モードなど）に応じて、燃焼安定性についてエンジンの好適な動作領域を得る目的で、エンジン動作に様々な経過特性が与えられる。
【００５２】
（たとえば山間部での持続的な発進など）始動過程が持続したとき、たとえばＩＰＭ制御装置１６における熱モデル計算により検出されるクラッチにおける過剰な熱の発生によって、目標エンジン回転数ｎｅ，ｎｏｍが低減する可能性がある。ここで重要であるのは、システム特性におけるこのような変化を（聴覚的または視覚的なアラーム信号によって）ドライバに通知することである。全般的にドライブトレイン制御装置１により個々の始動過程にとって最良の解決策が確保され、これはドライバがそのことを（たとえばスイッチなどによって）まえもって設定する必要なく行われる。
【００５３】
ドライブトレイン制御装置１の別の有利な特徴は自動車のクリープモードである。これは入れ替え作業の動作状況に相応し、特性曲線ＡＰ，ｃｒｅｅｐ（図３）によって制御される。図２による実施例の場合にはアクセルペダルのスケーリングも行われ、これはこの動作状況の検出も行うＩＰＭ制御装置により行われる。この場合、小さいアクセルペダル値に対する感度が低減される。さらに、クラッチ５２の半クラッチ時間を制限するために有用であるのは、早めにクラッチをつなげることである。他方、「負荷の上昇」という動作状況では、目標エンジン回転数を高めなければならない。
【００５４】
ドライブトレイン制御装置１における目標トルク設定によって制御時に別の自由度が与えられ、これはアクセルペダル位置と目標車輪トルクとのドライビング状態固有の対応づけを行うために利用される。このようにして入れ替え作業時やバック変速段において同じアクセルペダル位置でいっそう僅かな車輪トルクが達成され、これによって車両をいっそう鋭敏に動かすことができる。そしてこのことにより、目標エンジン回転数の制御によりこのモードをひたすら処理するのに対し、格段な改善が得られるようになる。
【００５５】
トルクコンバータに類似した特性が形成されるよう、この可能な構成を拡充することができる。その実例は、大きい発進抵抗のときにはいっそう大きい車輪トルクが必要とされることである。この場合、いっそう大きい目標車輪トルクが設定され、それによりいっそう高いエンジントルクが生じるようになる。エンジントルクをこのように上昇させることによりエンジン回転数をいっそう高める必要がなくなり、このことでクラッチの摩耗が低減される。特性曲線ＡＰ，ｐｏｗｅｒ１およびＡＰ，ｐｏｗｅｒ２によってドライブトレイン制御装置１の動作点を決めることで、エンジントルクの余裕が十分にあるそのつど最も好適なエンジン回転数レベルが設定される。
【００５６】
そのつど与えられた発進条件が必要とされるならば、図３の各特性曲線の間に中間値を生成することもでき、それらはたとえば特性曲線ＡＰ，ｅｃｏとＡＰ，ｐｏｗｅｒ１またはＡＰ，ｐｏｗｅｒ２との間の補間により生成することができる。
【００５７】
特性曲線に基づき目標回転数を既述のように生成させるほか、ファジィロジックシステム５５を用いても生成することができる（図４）。これらのシステムは入力信号として変量ｔｑ，ｅｎｇ，ｎｏｍ、ドライバの値および／または負荷の値を受け取り、それらから目標エンジン回転数ｎ，ｅｎｇ，ｎｏｍを計算する。この種のファジィロジックシステムは先に挙げた F. Graf および H. Weil の論文中に記載されている。このシステムはこの場合、以下のルールから成るファジィロジックルールセットを処理する：
ルール１：
IF tq,eng,nom IS high AND driver IS sporty THEN n,eng,nom IS very＿high.
ルール２：
IF tq,eng,nom IS high AND load IS high THEN n,eng,nom IS very＿high.
ルール３：
IF tq,eng,nom IS med AND load IS high THEN n,eng,nom IS med.
ルール４：
IF tq,eng,nom IS med AND driver IS economy THEN n,eng,nom IS med.
ルール５：
IF tq,eg,nom IS med AND driver IS sporty THEN n,eng,nom IS med＿hithg.
ルール６：
IF tq,eng,nom IS low THEN n,eng,nom IS low.
基本的に、特性マップ内に格納されているすべての特性曲線および等価のファジィシステム出力量はクラッチ制御装置１６，４０に伝送することができ、これは制御量としてエンジン出力回転数と変速器出力回転数の回転数差を有している。しかしこの場合、目標値設定は時点ｔ２までゼロに抑えなければならない。
【００５８】
車輪トルクはＩＰＭ制御装置１６において検出される。これにより、ドライバがアクセルペダル６を介してエンジン制御装置２へエンジントルクを設定することに加えて、車輪トルクの補正を行うことができる。このことはドライブトレイン制御装置１の回路コンポーネント２７，２８とライン１８〜２１および３７を介して行われる。判定回路２７により、目標車輪トルクが（補正された）目標エンジントルクへ変換される。
【００５９】
ライン４２を介してクラッチ制御装置４０により、要求された目標車輪回転数つまりは目標トルクが求められる（入れられているギアはクラッチ制御装置にとって既知である）。このようにしてクラッチの位置を予備制御していっそう良好な制御品質を達成することができる。たとえば加熱時などにクラッチ機能の制限が行われる場合、ライン４３を介してＩＰＭ制御装置１６へ通知される。この場合、ドライビングパフォーマンスを優先させる操作やクリープ動作が結果として欠けること、つまりクラッチにおいて損失エネルギーを生じさせる動作モードがなくなることを必要に応じて、（クラッチが閉じられたときにはじめて）車輪トルクつまりはエンジントルクの上昇により埋め合わせることができる。これによりクラッチライニングが保護される。
【００６０】
この場合、ドライブトレイン制御装置１のさらに別の利点として以下のことが明らかになる。すなわち、エンジントルクをクラッチ状態に依存して制御することもでき、しかもこのことを、クラッチが完全に閉じられたときに生じる所定の車輪トルクを考慮せずに行うことができる。
【００６１】
回路コンポーネント１０，１６，２６〜２８，４０およびそれに属する信号ラインをまとめれば、それによって統合されたクラッチおよびエンジン管理システムが形成される。図３に示されている特性曲線は既述のようにＩＰＭ制御装置１６の特性マップメモリ５１に格納されており、これはドライブトレインの制御の統一的な実現を成しており、したがっていわゆるメタコントローラとも称する。
【００６２】
統合されたエンジンコントロールの行われるこの種のドライブトレイン制御装置１のさらに別の利点は、クラッチ制御装置により引き起こされる回転数変化によってエンジントルクの変化たとえば低減などが引き起こされないことである。そのようなことは、アクセルペダルを最小トルクと最大トルクとの間で全負荷時にいわばクランプするようなシステムにおいて生じる可能性がある。なぜならばそれらの極値は回転数に依存しているからである。そしてこのことで、車輪トルクが低減しそれをドライバが埋め合わせなければならないような作用が引き起こされる可能性がある。ＩＰＭ制御装置はメタコントローラとして動作量を分離するので、（インタフェース）ライン３７を介してドライバの要求したエンジントルクｔｑ，ｅｎｇ，ｒｅｑを補正することができ、これはライン３７を介してトルク差ｄｅｌｔａ＿ｔｑ，ｅｎｇ，ｒｅｑを伝達することによって行われる。
【００６３】
変速機制御装置３によりライン３７を介してスタティックな補正値がエンジン制御装置２へ伝送されるだけでなく、必要であれば別個の伝送チャネルを介してエンジンのトルクダイナミックスも制御することができる。これが有利となるのは、クラッチ制御装置のダイナミックスがトルクに関してエンジンよりも小さいときである。しかも有利であるのは、必要とされるインタフェース以外はエンジン制御装置２を様々なエンジン形式について変更しないままでよいことであり、これはたとえばアクセルペダル位置の解釈などについてである。
【００６４】
さらに別の実施例において、特性マップメモリまたはファジィロジックシステムをクラッチ制御装置４０内に局在させることができる。この場合、ドライブトレインは要求されたエンジントルクｔｑ，ｅｎｇ，ｒｅｑ（これはエンジン制御装置２において計算される）によって制御される。必要とされる情報は、インタフェースライン１８〜２１を介して変速機およびクラッチ制御装置３に到達する。
【００６５】
ドライブトレイン制御装置の別の変形実施形態によれば、エンジン制御装置２に対しライン４４を介してダイレクトに目標エンジン回転数が設定される。これはエンジン制御装置２の回転数調整器により制御される。この変形実施形態の利点は、クラッチ制御装置４０がエンジン固有の調整器および調整器パラメータをもつ必要がないことである。しかもクラッチ制御装置４０内とエンジン制御装置２内とに含まれている各調整器間の衝突の可能性がなくなる。エンジン制御装置にはその代わりに判定ロジックが含まれており、このロジックにより回転数制御が一義的に決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のドライブトレイン制御装置を示す図である。
【図２】 図１によるドライブトレイン制御装置について発進過程におけるエンジン回転数とエンジントルクの経過特性を時間に依存して示す図である。
【図３】 図１によるドライブトレイン制御装置の別の実施形態について上述の経過特性を示す図である。
【図４】 図１によるドライブトレイン制御装置のファジィロジックシステムを示す図である。

Claims (6)

1. エンジン、変速機および自動的に操作されるクラッチを備えた自動車のドライブトレイン制御装置（１）において、
   エンジンのトルクに作用を及ぼす量を制御するエンジン制御装置（２）と、前記変速機の変速段シフト過程を制御する変速機制御装置（３）が設けられており、該変速機制御装置（３）は、自動車の駆動を行わせるデータを前記エンジン制御装置（２）と交換し、
   前記変速機制御装置（３）は、目標エンジントルクを求める切換制御装置（１６）を有しており、該切換制御装置（１６）は、自動車の個々の発進状況およびドライバの走行スタイルを求める識別回路（５０）と、自動車発進時に前記個々の発進状況およびドライバの走行スタイルに合わせてクラッチ（５２）を制御するために用いられる複数の特性曲線（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が格納されている特性マップメモリ（５１）を有しており、前記特性曲線（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は、目標エンジントルク（ｔｑ，ｅｎｇ，ｎｏｍ）および発進時から経過した時間（ｔ）に依存したエンジン回転数（ｎｅ）の経過特性を種々の発進状況およびドライバの走行スタイルごとに表し、
   前記変速機制御装置（３）はクラッチ制御装置（４０）を有しており、該クラッチ制御装置（４０）は、前記特性マップメモリ（５１）に格納されている前記複数の特性曲線（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を用いて、前記切換制御装置（１６）により求められた前記発進状況とドライバの走行スタイルと目標エンジントルクに従ってクラッチ（５２）を制御し、
   自動車発進時、種々の発進状況およびドライバの走行スタイルのために前記特性マップメモリ（５１）に記憶されている前記特性曲線に従い、前記切換制御装置（１６）によりエンジン制御装置（２）に、目標エンジントルクの補正値を表す信号（３７）が伝達されてエンジン回転数（ｎｅ）が制御されるか、または、前記クラッチ制御装置（４０）からエンジン制御装置（２）へ目標エンジン回転数（ｎｅ）を表す信号（４４）が伝達されてエンジン回転数（ｎｅ）が制御されることを特徴とする、
   自動車のドライブトレイン制御装置。
2. 前記切換制御装置（１６）は、アクセルペダルの位置から目標車輪トルクを計算し、計算された該目標車輪トルクに基づき前記目標エンジントルク（ｔｑ，ｅｎｇ）を求める、請求項１記載のドライブトレイン制御装置。
3. 前記識別回路（５０）はファジィロジックシステムとして構成されており、該ファジィロジックシステムは自動車の個々の発進状況およびドライバの走行スタイルを求めるためにファジィロジックを使用する、請求項１または２記載のドライブトレイン制御装置。
4. 前記切換制御装置（１６）に特性マップメモリ（５１）が設けられており、該特性マップメモリ（５１）には、自動車の発進時および車両入れ替え作業時のクラッチ（５２）を制御する特性曲線が格納されており、該特性曲線は目標エンジントルクと目標エンジン回転数との関係を表す、請求項１〜３のいずれか１項記載のドライブトレイン制御装置。
5. 前記目標エンジントルク（ｔｑ，ｅｎｇ，ｎｏｍ）は、前記クラッチ制御装置（４０）内に含まれている回転数調整器により、種々の発進状況に対応する特性曲線（ＡＰ，ｅｃｏ；ＡＰ，ｐｏｗｅｅｒ１）に基づきセットされ、該特性曲線は目標エンジントルクと目標エンジン回転数との関係を表す、請求項１記載のドライブトレイン制御装置。
6. 車両入れ替え発進作業のためにクリープモードが設けられており、該クリープモードはクリープ動作専用の特性曲線（ＡＰ，ｃｒｅｅｐ）によって制御され、該特性曲線は目標エンジントルクと目標エンジン回転数との関係を表す、請求項１〜５のいずれか１項記載のドライブトレイン制御装置。

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