JP4121159B2 - 車両駆動ユニットの制御方法および装置 - Google Patents

Description

従来技術
本発明は独立請求項の上位概念に記載の自動車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。
ドイツ特許公開第１９５３６０３８号から自動車駆動ユニットの制御方法および装置が既知であり、この方法および装置においては駆動ユニットのトルクがこのトルクに対する目標値の関数として制御される。この制御装置の作動の確実性を保証するためにさらに駆動ユニットの最大許容トルクが形成され、この最大許容トルクが駆動ユニットの実際トルクと比較され、かつ駆動ユニットの実際トルクが最大許容トルクを超えたときにエラー応答手段が導かれる。ここに記載の実施形態においては、最大許容トルクが目標トルク値の関数として形成される。この目標トルク値は同様に、ドライバにより操作可能な操作要素たとえば加速ペダルの位置に基づき、または他の制御装置ないし制御機能により設定される目標トルクの関数として、たとえば機関牽引トルク制御および／またはアイドリング回転速度制御の目標トルクの関数として計算される。最大許容トルクは、目標トルク値の関数として特性曲線または特性曲線群により形成される。たとえば内部摩擦により生じる駆動ユニットの公差の考慮は記載されていない。さらに、許容トルクはドライバの希望トルクの関数であり、したがって、このトルクの計算において理論的に考えられるエラーがある場合、許容トルクもまた同様にエラーを有することになる。
機関制御のモニタリングを最適化する最大許容トルクに基づいた機関制御のモニタリング措置を提供することが本発明の課題である。
この課題は独立請求項の特徴項に記載の特徴により達成される。
発明の利点
トルクに基づく駆動ユニットの制御のモニタリングは、モニタリングの基礎となる最大許容トルクの形成において、外部介入が作用しているときにおいても公差が考慮されるので実質的に改善される。
最大許容トルクの形成において外部機能により設定される目標トルクを使用することによりペダル特性とは無関係な最大許容トルクの形成が達成され、これにより外部機能が作用しかつ極端な場合にドライバがペダルを放したとき（たとえば走行速度制御運転、機関牽引トルク制御運転等）においても、公差を考慮してトルクモニタリングが可能となる。
さらに、ドライバの希望トルクが許容トルクの計算に介入しないことは有利である。
その他の利点が以下の実施形態に関する説明ないし従属請求項から明らかである。
図面
以下に本発明を図面に示す実施形態により詳細に説明する。この場合、図１は駆動ユニットのトルクを制御するための制御ユニットの全体ブロック回路図を示し、一方、図２に好ましい実施形態がトルクに基づく制御のモニタリングのための系統図の形で示されている。
実施形態の説明
図１に多気筒内燃機関１０のための制御装置が示されている。制御装置は電子式制御装置１２を含み、その電子式制御装置１２は少なくとも１つのマイクロコンピュータ１４、入力ユニット１６および出力ユニット１８から構成されている。入力ユニット１６、出力ユニット１８およびマイクロコンピュータ１４は、相互間のデータ交換のために通信バス２０を介して相互に結合されている。入力ユニット１６に入力ライン２２，２４，２８および３０が供給されている。この場合、ライン２２はペダル位置を測定するための測定装置３２から出ていて、ライン２４は機関回転速度を測定するための測定装置３４から出ていて、ライン２８は機関負荷を表わす値を測定するための測定装置３８から出ていて、ライン３０は少なくとも１つの他の制御装置４０、たとえば駆動滑り制御、変速機制御、機関牽引トルク制御、走行速度制御等のための制御装置から出ている。機関負荷を表わす値を測定するために、実施形態に応じてそれぞれ、空気質量流量計、空気容積流量計または吸気管圧力を測定するための圧力センサが設けられている。上記の運転変数のほかに、制御ユニットは、機関温度、走行速度、スタート後の時間、吸気温度等のような機関制御に必要な他の変数を測定する。
出力ユニット１８に出力ライン４２が接続され、その出力ライン４２は内燃機関の吸気系統４６内に配置されている電気操作式絞り弁４４に通じている。さらに、出力ライン４８，５０，５２，５４等が示され、これらの出力ラインは内燃機関１０の各シリンダに燃料を計量供給するための設定装置と結合され、ないしは各シリンダにおける点火角の調節のために使用される。
上記の範囲内でマイクロコンピュータのプログラムにより実行される機関制御は、駆動ユニットのトルクに基づいて、充填量調節（空気量調節）、点火角設定および燃料供給量の変化（個々のシリンダの遮断、空気／燃料混合組成のシフト）の協調により行われる。ドライバの希望、ペダルの位置により決定された信号ならびにその他の制御ユニット４０の対応信号の関数として、駆動ユニットの制御のための目標トルクが選択される。この目標トルクは、設定すべき充填量に対する目標値、点火角補正値および／または燃料供給量補正値に変換される。このようにして、駆動ユニットのトルクが所定の目標トルクに近づけられる。
作動の確実性を保証するために、さらに、冒頭記載の従来技術に示されているように、機関回転速度、負荷を表わす変数のような運転変数に基づき、かつその時点の点火角設定および燃料供給量設定に基づいて駆動ユニットの実際トルクを決定するように設計されている。さらに、最大許容トルクが形成され、実際トルクがこの最大許容トルクと比較され、そして実際トルクが最大許容トルクを超えたときにトルク低減が実行される。好ましい実施形態においては、マイクロコンピュータ１４内に少なくとも２つのプログラムレベルが設けられ、これらの２つのプログラムレベルは相互に切り離されて作動する。この場合、上記のトルクモニタリングは上位のモニタリングレベル内で行われ、一方、上記の機関制御それ自身はいわゆる機能レベルにおいて計算される。さらに、実際トルクが許容トルクを超えているかぎり、トルク比較に基づいて起動される、好ましくは燃料供給の遮断として実行される確実性機能を回避するために、駆動ユニットのトルクを制御するための目標トルク値を最大トルクの関数として制限するように設計されている。この最大トルクは一般に最大許容トルクより小さいので、実際にエラー状態が存在するときのみ確実性応答が行われる。
以下に図２の系統図により示されているように、最大許容トルクの決定において、加速ペダル位置および機関回転速度に基づき、実質的な公差が考慮されている少なくとも１つの特性曲線群から最大許容トルクが読み取られる。さらに、好ましい実施形態においては他の特性曲線群が設けられ、この特性曲線群は、とくに駆動ユニットが冷えているときに駆動ユニットをスタートした後の、たとえば摩擦による増大された公差を考慮している。このポストスタートにおけるこの最大許容トルクは、同様に加速ペダル位置および機関回転速度の関数として他の特性曲線群により決定される。スタート後に所定の条件が存在するとき、たとえば機関の温度、吸気温度および／またはスタート後の経過時間が所定の値の範囲内に存在するとき、この特性曲線群に切り換えられる。
このように決定された最大許容トルクは、上記のトルクモニタリングに、および／または目標トルクの制限に使用される。この場合、最大許容トルクはドライバの希望の関数である。ドライバの希望を置き換える機能またはドライバの希望に優先してトルクを上昇または低下させる機能が作動している場合、上記のように形成された最大許容トルクは制御の実際の状況を再現していない。これはとくに、たとえば走行速度制御または機関牽引トルク制御におけるように、ドライバの希望に優先して駆動ユニットのトルクを上昇させる介入において重要である。このような外部介入の作動時間の間に確実なトルクモニタリング（および／または制限）を保証するために、ドライバの希望に基づいて形成された最大許容トルクが外部介入により形成された目標トルクと比較するように設計されている。この場合、両方の値のうちそれぞれ大きいほうが許容トルクとしてモニタリングおよび／または制限に供給される。さらに、追加オフセット値が形成され、その追加オフセット値は得られた許容トルクおよび機関回転速度の関数として特性曲線群から形成される。このオフセット値は、運転状態に応じてそれぞれ異なる公差を考慮し、そして得られた最大許容トルクを変化させるために、したがって機関の運転状態の関数としての公差を考慮するために供給される。
対応する方法が図２に系統図として示され、この系統図はマイクロコンピュータ１４において実行されるプログラムを表わしている。
外部介入により形成されるトルク目標値、たとえば機関牽引トルク制御のトルク目標値（ｍｉｍｓｒ）または走行速度制御のトルク目標値（ｍｉｆｇｒ）のような、ドライバの希望に優先して駆動ユニットのトルクを上昇させることが可能なトルク目標値が最大値選択段１００に供給される。最大値選択段１００において、これらの目標トルクのうちのそれぞれ大きい値が外部介入の目標トルクｍｉｅｘｔとしてその先に供給される。外部介入に対する目標トルク値は、次に最大値選択段１０２において、ドライバの希望の関数として形成された最大許容トルクと比較される。両方のトルク値のうちのそれぞれ大きいほうの値が、得られた最大許容トルクｍｉｚｕｌとしてトルクモニタリングに供給される。ドライバの希望の関数としての最大許容トルクは、存在する運転状態に応じてそれぞれ、第１の特性曲線群１０４または第２の特性曲線群１０６のいずれかにおいて決定される。両方の特性曲線群に加速ペダル位置ｗｐｅｄおよび機関回転速度ｎｍｏｔが供給される。両方の特性曲線群内にこれらの両方の入力値に対する最大許容トルクが記憶され、この場合、特性曲線群の値が利用される。切換要素１０８の実線の位置により表わされている、ポストスタート過程以外においては、特性曲線群１０４から読み取られた最大許容トルク値が最大値選択段１０２に供給され、ポストスタート過程の間は特性曲線群１０６から読み取られた最大許容値が最大値選択段１０２に供給される。切換要素１０８はポストスタートに対する条件Ｂ＿ｎａｃｈｓｔａｒｔの関数として切り換えられる。好ましい実施形態においては、ポストスタート過程は、スタートしてから所定の時間がまだ経過せず、機関温度が冷えた駆動ユニットを指示しおよび／または吸気温度が所定の値の範囲内にあるときに存在する。
最大値選択段１０２における決定により得られた最大許容トルクは、結合段１１０において最大許容トルクｍｉｚｕｌに補正される。後者の最大許容トルクｍｉｚｕｌは比較段１１２に供給される。比較段１１２にはさらに実際トルクｍｉｉｓｔが供給され、その実際トルクｍｉｉｓｔは、１１４において、測定された空気質量流量の関数である実際充填量ｒｌ、機関回転速度ｎｍｏｔ、機関の実際の点火角設定および燃料供給量設定のような入力変数の関数として形成される。実際トルクｍｉｉｓｔは、比較段１１２において最大許容トルクｍｉｚｕｌと比較される。実際トルクが最大許容トルクを超えた場合、とくに燃料供給の遮断により確実性応答（ＳＫＡ）が開始される。燃料供給は、実際トルクが再び最大許容トルクを下回るまで遮断されたままである。
結合段１１０において、得られた最大許容トルクがトルクオフセット値ｍｉｏｆｆにより補正される。トルクオフセット値ｍｉｏｆｆは、特性曲線群１１６において、機関回転速度と、得られた最大許容トルクすなわち最大値選択段１０２の出力値との関数として読み取られる。この場合、特性曲線群の値が同様に使用される。
特性曲線群１１６内に駆動ユニットの運転状態の関数である公差値（たとえば摩擦により発生される公差、構造部品公差等）が記憶されている。特性曲線群１１６の入力変数は外部介入において設定される最大許容トルクをも示しているので、この公差値は、外部介入が作用しているときにおいても考慮される。公差を含むオフセット値は加速ペダル位置の関数として形成されないので、トルクモニタリングは外部機能の介入の間においても保証されている。さらに、目標トルクは最大許容トルクの形成に入り込まないので、目標トルクの計算において理論的に発生するエラーは同時にモニタリングに入り込むことはない。
他の実施形態においては、特性曲線群１１６に対する入力変数として、最大許容トルクすなわちトルク希望の尺度が考慮されないで、場合によりこれから導かれた充填量の希望すなわち絞り弁を介して設定すべき最大許容目標充填量が考慮される。このときもまた、モニタリングは充填量の値に基づいて実行される。この意味において、トルクという概念を使用するとき、充填量もまたモニタリング変数として理解される。

Claims (6)

1. 車両駆動ユニットの制御方法であって、
   ドライバにより操作可能な操作要素の位置（wped）と、少なくとも１つの外部機能により与えられる目標トルク（miext）との関数として、駆動ユニットの最大許容トルク（mizul）を形成する工程と、
   前記最大許容トルク（mizul）における公差を考慮して、回転速度と前記最大許容トルク（mizul）との関数であって前記最大許容トルク（mizul）を補正するための補正値（mioff）を形成する工程と、
   当該補正値（mioff）をオフセット値として前記最大許容トルク（mizul）に重ねて、前記最大許容トルク（mizul）を補正する工程と、
   当該補正された前記最大許容トルク（mizul）と、前記駆動ユニットの実際トルク（miact）とを比較する工程と、
   当該実際トルク（miact）が前記補正された最大前記最大許容トルク（mizul）を超える時、前記駆動ユニットの実際トルク（miact）を低減する工程と、を具備することを特徴とする車両駆動ユニットの制御方法。
2. 機関牽引トルク制御と走行速度制御との少なくとも１つの外部機能がドライバの希望に優先してトルクを上昇させることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 加速ペダル位置および機関回転速度の関数として、かつ前記駆動ユニットの運転状態の関数として、前記最大許容トルクが設定されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. ポストスタート過程においては、この過程以外における最大許容トルクとは異なる最大許容トルクが設定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
5. オフセット値が、トルクを直接表わす値の関数であることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 車両駆動ユニットの制御装置であって、
   ドライバにより操作可能な操作要素の位置（wped）と、少なくとも１つの外部機能により与えられる目標トルク（miext）との関数として、駆動ユニットの最大許容トルク（mizul）を形成する機能と、
   前記最大許容トルク（mizul）における公差を考慮して、回転速度と前記最大許容トルク（mizul）との関数であって前記最大許容トルク（mizul）を補正するための補正値（mioff）を形成する機能と、
   当該補正値（mioff）をオフセット値として前記最大許容トルク（mizul）に重ねて、前記最大許容トルク（mizul）を補正する機能と、
   当該補正された前記最大許容トルク（mizul）と、前記駆動ユニットの実際トルク（miact）とを比較する機能と、
   当該実際トルク（miact）が前記補正された最大前記最大許容トルク（mizul）を超える時、前記駆動ユニットの実際トルク（miact）を低減する信号を発する機能と、を実行する少なくとも１つのマイクロコンピュータを有する制御装置を具備することを特徴とする車両駆動ユニットの制御装置。

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