JP4141132B2 - 車両駆動ユニットの制御方法および装置 - Google Patents

車両駆動ユニットの制御方法および装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両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。
【0002】
【従来の技術】
自動車駆動ユニットの制御においては、ドライバが加速ペダルを急に放したときに、乗り心地の改善のためにトルクの低減が遅延される(いわゆるダッシュ・ポット機能または負荷緩衝機能)。これにより、この機能がない場合に発生するであろう衝動の緩衝が達成される。しかしながら、ダッシュ・ポット機能が作動しているとき、加速ペダルを放したと同時にクラッチ・ペダルを踏み込んだ場合には回転速度のオーバシュートが発生し、このオーバシュートが乗り心地を低下させることになる。この改善方法は、クラッチを操作したときにこの負荷緩衝機能を遮断することであろう。しかしながら、このためには例えばスイッチまたはアルゴリズムによりクラッチ・ペダルの操作が検出されなければならない。このような方法を例えばドイツ特許第19827585号が記載している。他方で、クラッチ・スイッチないしクラッチ操作検出アルゴリズムの使用は要求精度が問題となることがある。例えばクラッチ・スイッチの調整が不正確である場合、クラッチを踏み込んでも駆動系が切り離されない場合にはダッシュ・ポット機能が作動せず、これにより感知可能な衝動が発生することがある。駆動系が切り離されたにもかかわらずクラッチ操作が検出されなかった場合、同様にこれが乗り心地を悪化させるオーバシュートを発生することになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ダッシュ・ポット機能を有する車両において、加速ペダルを急に放しかつ同時にクラッチを踏み込んだときに発生する機関回転速度のオーバシュートを防止することが本発明の課題である。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、機関回転速度と、ドライバの指令値とに応じた、車両駆動ユニットの制御方法において、前記ドライバの指令値の解除を検出するステップと、前記ドライバの指令値の解除の検出と機関回転速度の上昇の検出とがともになされる場合に、直前に検出された機関回転速度を機関の基準回転速度として記憶するステップと、前記ドライバの指令値の解除が検出され、かつ、機関回転速度の検出値が前記基準回転速度を超えている限り、前記基準回転速度を保持するとともに、機関回転速度と前記基準回転速度との偏差の関数としてトルクを低減する出力信号を発生する機関回転速度制限装置により機関回転速度を制御するステップと、を具備することを特徴とする本発明の車両駆動ユニットの制御方法により解決される。
【0005】
上記課題はまた、機関回転速度とドライバの指令値とに応じて、出力信号が発生されるよう作動する制御ユニット(10)であって、前記ドライバの指令値の解除を検出する手段と、スイッチ要素を介して入力された機関回転速度を、所定のむだ時間をもって、基準回転速度として記憶する手段と、前記ドライバの指令値の解除の検出と機関回転速度の上昇の検出とがともになされる場合にのみ、前記スイッチ要素がオフになるよう制御する手段と、前記機関回転速度と前記基準回転速度との偏差の関数としてトルクを低減する出力信号を発生する機関回転速度制限装置と、前記トルクを低減する出力信号により、前記制御ユニット(10)の出力信号を修正する手段と、を具備することを特徴とする本発明の車両駆動ユニットにより解決される。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、図面に示した実施形態により詳細に説明する。
図1は電子式制御ユニット10を示し、制御ユニット10は、少なくとも1つの入力回路12、少なくとも1つのマイクロコンピュータ14および少なくとも1つの出力回路16を備えている。入力回路12、マイクロコンピュータ14および出力回路16は、通信系統18を介して相互間のデータ交換のために相互に結合されている。入力回路12には、次の入力ライン、すなわち加速ペダル位置wpedを測定するための測定装置22からの入力ライン20、絞り弁位置wdkを測定するための測定装置26からの入力ライン24、内燃機関に供給される空気質量流量hfmを測定するための測定装置30からの入力ライン28、機関回転速度nmotを測定するための測定装置34からの入力ライン32、および機関制御を実行するために必要な、例えば吸気温度、大気圧等のような内燃機関および/または車両のその他の運転変数を測定するための測定装置42ないし46からの入力ライン36ないし40が供給される。出力回路16を介して、電子式制御ユニット10は内燃機関の出力パラメータを制御する。したがって、内燃機関の充填量は、絞り弁48を介して内燃機関の空気供給量を調節することにより制御される。さらに、点火時期が設定され(ライン50)、燃料供給量が調節され(ライン52)および/またはターボ・チャージャ(ライン54)が制御される。
【0007】
制御ユニット10により行われる機関制御の原理的機能は従来技術から既知である。少なくとも加速ペダル位置wpedに基づいて、ドライバの指令値に対応する、内燃機関のトルクに対する目標値が決定される。このドライバの指令値は、場合により、駆動滑り制御、回転速度制限、速度制限等のような外部および内部の機能からの他の目標トルクを考慮してトルク目標値に換算される。次にこのトルク目標値は、少なくとも機関回転速度を考慮して、対応する特性曲線群、表または計算ステップにおいて、充填量に対する目標値、すなわち最大可能シリンダ充填量で正規化されたシリンダ・ストローク当たりの相対空気充填量に対する目標値に換算される。この目標充填量値の関数として、吸気管内の物理的関係を考慮して、目標絞り弁位置値が決定される。次に、対応制御回路により目標値に制御される。さらに、場合により、例えば空気質量流量信号に基づいて計算された実際トルクを考慮して、点火角および/または燃料供給量が調節され、この場合、実際トルクは目標トルクに制御される。
【0008】
給気による機関制御方式は上記のとおりである。しかしながら、以下に記載の制限装置は、ドライバの指令値から燃料供給量が決定されるとき、およびガソリン直接噴射式内燃機関のある運転方式におけるように、およびディーゼル機関の場合のように、ほとんど絞られることなく機関が運転されるときにも使用可能である。他の駆動装置設計例えば電動機においても回転速度制限装置がそれに対応して使用され、この場合、回転速度制御のための係合変数はそれに対応して適合されている。
【0009】
図2の流れ図は回転速度制限装置の好ましい実施形態を示す。この場合、流れ図はコンピュータ・プログラムを表わし、コンピュータ・プログラムは、制御ユニット10のマイクロコンピュータ14内で記憶されかつ実行され、または外部データ媒体からマイクロコンピュータにロードされかつ実行される。
【0010】
回転速度制限装置の原理的機能方式は次のとおりである。ドライバが加速ペダルを放した場合、このときに存在する実際の回転速度値が記憶される。このとき、回転速度は上限回転速度値として記憶されたこの値に制限され、この場合、内燃機関の好ましい実施形態においては、回転速度制限値を超えた場合に、ペダルを放したことにより開始されるトルク低減(例えば充填量低減)に追加して、例えば点火角遅延により、または必要かつ許容されたときには個々の噴射を停止することにより急速トルク低減が達成される。
【0011】
図2の流れ図は制限装置の好ましい実施形態を示す。この場合、個々のブロックは、個々のプログラム、プログラム部分またはプログラム・ステップを示し、一方、結合ラインは情報の流れを示している。
【0012】
測定された加速ペダル角wpedから出発して、ブロック100において例えば差の形成により加速ペダル角信号の時間変化(導関数)dwpeddtが形成される。この値は低域通過フィルタ102に供給され、低域通過フィルタ102の内容および出力が0より小さいかまたは0に等しい値に制限されている。すなわち、場合により制限された低域通過フィルタ102の出力信号内に、(低域通過フィルタの時定数に対応する)ある時間の間、負の加速ペダル位置変化が記憶されている。この信号は、回転速度制限が作動している間においても、新たに加速ペダルを操作したときに確実でかつ衝動のない移行を保証するために、回転速度制限信号の重みづけのために使用される。回転速度制限装置出力信号の大きすぎる増幅(重みづけ)による制限装置係合信号の振動を防止ないし低減するために、低域通過フィルタの出力信号値fwdwpは制限段104において最小値に制限される。好ましくは乗算段として設計されている結合段106において、低域通過フィルタ102の出力信号fwdwpは回転速度制限装置103の出力信号dmnbegと結合される。
【0013】
回転速度制限装置103に機関回転速度信号nmotが供給される。好ましい実施形態においては、回転速度制限のために、少なくとも2つの回転速度値から平均された回転速度値、例えば2つ以上のセグメントから平滑平均値を形成することにより予備フィルタリングされた回転速度値が使用される。この回転速度値から、微分段108により回転速度の時間微分ないし回転速度の時間変化が決定される。この値が制限段110において正の値に制限され、そして結合段112において係数KDと結合され特に乗算される。結合段112の出力信号は回転速度制限装置出力信号の微分部分を示す。この微分部分は、結合段114において、第2の部分好ましくは比例部分および場合により積分部分と組み合わされて回転速度制限装置の出力信号dmnbegが形成される。比例部分および場合により積分部分を形成するために、むだ時間要素116内で機関回転速度値nmotから、減速度が発生する前の回転速度に対する基準値を表わす回転速度値が形成される。それに続く回転速度上昇を有する加速ペダルのリセットが検出されたとき直ちに、基準値が記憶される。加速ペダルを放したときにこのような回転速度上昇が検出された場合、AND機能118の出力信号によりスイッチング素子120が破線で示した位置に切り換えられ、そしてむだ時間要素116の出力がその入力側に戻され、すなわち最後に測定された回転速度値が記憶される。この場合、場合により制限された低域通過フィルタ102の出力が所定の制限値(比較段122において特定され、この場合制限値はメモリ・セル124内に固定設定されている)より小さいとき、および実際の機関回転速度と減速された機関回転速度との間の差が0より大きいとき、AND機能118は出力信号を発生する。この場合、両方の値の間の差は結合段126において形成され、そしてしきい値段128においてこの差がしきい値0と比較される。この場合、この差は、実際の回転速度が減速された回転速度より大きいとき、すなわち回転速度上昇が発生したときに0より大きくなる。
【0014】
すなわち、加速ペダルが放され(低域通過フィルタの出力がしきい値より小さい)かつ機関回転速度が上昇(nmotが減速された値より大きい)された場合、このときに存在する回転速度値が基準値として記憶される。上記の条件が満たされていない場合、スイッチング素子が再び実線で示した位置に切り換えられる。
【0015】
次に、回転速度と減速された回転速度ないし基準回転速度との間の差が制限段130において正の値に制限され、そして結合段132においてその値がメモリ段134内に記憶されている係数KPと乗算される。すなわち、結合段132の出力点は制限出力信号の比例部分であり、この比例部分は結合段114において微分部分と重ね合わされる。必要に応じて、比例部分の代わりにまたはそれに追加して積分部分が計算されてもよい。
【0016】
結合段114において形成された比例部分と微分部分との和は、結合段106において場合により制限された低域通過フィルタ102の出力信号で重みづけられ、好ましくは乗算される。この結合段106の出力値は差トルクを示し、この差トルクは、回転速度オーバシュートを低減させるために、結合段136において、ドライバまたは他の制御機能により設定された目標トルクMisollから減算される。その原理的機能方式が従来技術から既知のそれに続くトルク制御138において、低減された目標トルクが、目標充填量、点火角補正および場合により遮断すべきシリンダ数に変換され、そしてこれらの値の設定により駆動ユニットのトルクが目標トルクに(したがって回転速度が制限回転速度(=基準回転速度)に)調節される。
【0017】
さらに、比例部分および積分部分の和が比較段140に供給され、比較段140において、この値がメモリ・セル142内に記憶されているしきい値と比較される。制御量がこのしきい値を超えている場合、同時に駆動ユニットの惰性運転状態(加速ペダルが放されかつ回転速度が高い状態)が検出された(B_SAB)ときに直ちに、AND機能144の出力(B_SA)により内燃機関への燃料の供給が遮断される。
【0018】
記憶されている基準値への上記の回転速度制限が好ましくない回転速度リミッタの形成の原因とならないことを保証するために、2つの他の手段が設けられている。第1の手段により、低域通過フィルタ102したがってその出力信号がリセットされ、すなわち、結合段126において形成された回転速度偏差が所定の基準値以下に低下したとき、入力を正の値に切り換えることにより常に0に戻される。これは比較段146において検査され、この場合、基準値がメモリ・セル148から供給される。
【0019】
第2の手段は、加速ペダルの正の衝動操作が行われたとき(すなわち加速ペダルを急に操作したとき)、低域通過フィルタしたがってその出力信号がきわめて急速に再び0に戻されることにある。これは図2には示されていない。
【0020】
例えば加速ペダルを僅かに戻したときの機関の追従惰性運転により発生することがある正の回転速度勾配および低域通過フィルタ102の出力の僅かに負の値においては常には回転速度制限のためのトルク低減が行われないように、可能性のあるオーバシュートに対する開始しきい値を下回ったときにはじめて、フリップ・フロップ150を介して、スイッチング素子152の対応切換により値0から出発して低域通過フィルタ102の出力信号fwdwpが投入される。すなわち、フリップ・フロップ150は、AND機能118が出力信号を発生したときにセットされる。これは、上記のように、低域通過フィルタ102の出力が所定のしきい値を下回りかつ結合段126において形成された回転速度値の差が値0を超えたときの場合である。この場合にフリップ・フロップ150は信号を発生し、この信号がスイッチング素子152を破線位置から実線位置に切り換える。この場合、実線位置において、低域通過フィルタの出力は結合段106においてトルク低減信号を重みづけするために使用され、一方、他の場合には重みづけ係数は0であり、すなわち制限ないし機関低減は行われない。
【0021】
さらに、比較段122において開始しきい値を超えたときには、重みづけ信号が値0に戻る切換が行われてはならない。これが行われた場合には、加速ペダルが緩やかに踏み込まれる場合に回転速度制限装置が作動しているとき、トルクのジャンプが行われるであろう。したがって、フリップ・フロップ150は、低域通過フィルタ102の出力が値0に到達したときにはじめてリセットされる。これは比較段154において決定される。このようにして、値0への確実なトルク低減が保証される。
【0022】
さらに、切換過程における好ましくない影響を回避するために、自動変速機の変速機係合の間は制限装置が遮断される(一方ハンド・スイッチの切換過程においては制限装置は作動している)ように設計されている。これはスイッチング素子156により保証され、スイッチング素子156は、変速機係合が作動しているとき(対応する情報が変速機制御158から供給されることが好ましい)、実線位置から破線位置に切り換えられる。破線位置において、結合段136に値0が供給され、これによりトルク低減は行われない。
【0023】
加速ペダルを放したのちの回転速度制限の保持時間が低域通過フィルタ102の時定数によっては十分でない場合、図面を見やすくするために図2には示されていないある実施形態においては、低域通過フィルタ入力(加速ペダル勾配)の符号の切り換わり以降の希望する保持時間延長の間低域通過フィルタ入力が値0に切り換えられることにより、この時定数が延長される。
【0024】
ある実施形態においては、減速度に対して、低域通過フィルタの代わりに積分器が使用される。
図3に、上記の方法の作用方式を詳細に表わした時間線図が示されている。図3の(A)に機関回転速度Nmotの時間経過(実線は制限装置がない場合、破線は制限装置を有する場合)が、図3の(B)にクラッチの操作状態KUPの時間経過が、図3の(C)に加速ペダル位置WPEDの時間経過が、図3の(D)に加速ペダル位置の勾配DWPEDDT(実線)および低域通過フィルタ102の出力信号fwdwp(破線)が示されている。
【0025】
最初は加速ペダルが操作されているとする。所定の機関回転速度が設定され、クラッチは操作されてなく、すなわち力伝達結合が存在する。それに対応して、図3の(D)において、加速ペダル位置勾配DWPEDDTのみならず低域通過フィルタ102の出力信号もまた0である。時点t0においてドライバが加速ペダルを放し(図3の(C)参照)、さらにクラッチを操作したとする(図3の(B)参照)。この結果、力伝達結合が切り離されて回転速度が上昇する(図3の(A)参照)。上記の方式を有していない通常のシステムにおいては、ダッシュ・ポット機能のために、回転速度が著しく上昇される(図3の(A)の実線参照)。上記の方式が使用されている場合、時点t0とt2との間の図3の(D)に示す負の出力信号fwdwpにより機関回転速度の制限が行われる。図3の(A)に破線で示されるように、これにより時点t0に続くオーバシュートが著しく低減される。力伝達結合を再び形成するときに加速ペダルを操作したとき、出力信号fwdwpは0に戻される。時点t5以降に、対応する作用が表わされている他の状況が示されている。この場合もまた、加速ペダルを放したときの回転速度制限により、既知のシステムに比較して回転速度オーバシュートが著しく低減される(図3の(A)の破線参照)。
【0026】
以上においては、回転速度制限に対する開始信号として加速ペダル位置信号が使用される。他の実施形態においては、加速ペダル位置信号の代わりに、これから導かれたドライバの指令値信号、例えばドライバの指令トルクまたは絞り弁位置が使用される。この場合、ドライバの指令値とは、この実施形態を含む総合概念と理解される。
【0027】
【発明の効果】
加速ペダルを放したときに回転速度制限装置を作動させることにより、回転速度オーバシュートが効果的に回避される。この場合、クラッチ・ペダルの操作ないし駆動系の切離しの検出は必要ではない。したがって、あらゆる条件下で、クラッチ・スイッチがなくても、加速ペダルを放している間または加速ペダルを放したのちにクラッチを切り離したときに回転速度オーバシュートが防止される。
【0028】
減速後に加速ペダルを踏み込んだとき、回転速度を制限する係合信号(トルク低減)が確実にリセットされることにより、制限係合による回転速度の低下前であっても衝動が効果的に回避される。
【0029】
クラッチ・スイッチまたはクラッチ・ペダル操作検出アルゴリズムが使用されなくても、乗り心地または機能が制約されることはない。
さらに、回転速度オーバシュートにおいて直ちに充填量が低減されることにより、消費量およびエミッションの僅かな低減が得られる。その理由は、この場合に、ダッシュ・ポット遮断が作動せず、ならびに惰性運転状態が検出されると直ちに、遅れ時間なく惰性運転遮断が行われるからである。
【0030】
要約すると、回転速度制限装置の導入により、切換過程および切換の快適性が著しく改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による方法の好ましい適用分野として内燃機関を制御するための制御装置を示す。
【図2】負荷をリセットしたときの回転速度制限を示す流れ図である。
【図3】回転速度制限装置の作用方式の時間線図である。
【符号の説明】
10 制御ユニット
12 入力回路
14 マイクロコンピュータ
16 出力回路
22 測定装置(加速ペダル位置)
26 測定装置(絞り弁位置)
30 測定装置(空気質量流量)
34 測定装置(機関回転速度)
42、46 測定装置(その他の運転変数)
48 絞り弁
100、108 微分段
102 低域通過フィルタ
104、110、130 制限段
106、112、114、126、132、136 結合段
116 むだ時間要素
118、144 AND機能
120、152、156 スイッチング素子
122、140、146、154 比較段
124、142、148 メモリ・セル
128 しきい値段
134 メモリ段
138 トルク制御
150 フリップ・フロップ
158 変速機制御
B_SA 燃料供給遮断
B_SAB 駆動ユニットの惰性運転状態
dmnbeg 出力信号(回転速度制限装置)
dwpeddt、DWPEDDT 導関数(加速ペダル角)
fwdwp 出力信号(低域通過フィルタ)
hfm 空気質量流量
KD、KP 係数
KUP クラッチの操作状態
Misoll 目標トルク
nmot、Nmot 機関回転速度
RESET リセット信号
wdk 絞り弁角
wped、WPED 加速ペダル角(加速ペダル位置)

Claims (12)

  1. 機関回転速度と、ドライバの指令値とに応じた、車両駆動ユニットの制御方法において、
    制御ユニットにより、前記ドライバの指令値の解除を検出するステップと、
    制御ユニットにより、前記ドライバの指令値の解除の検出と機関回転速度の上昇の検出とがともになされる場合に、直前に検出された機関回転速度を機関の基準回転速度として記憶するステップと、
    制御ユニットにより、前記ドライバの指令値の解除が検出され、かつ、機関回転速度の検出値が前記基準回転速度を超えている限り、前記基準回転速度を保持するとともに、機関回転速度と前記基準回転速度との偏差の関数としてトルクを低減する出力信号を発生して機関回転速度制限を行うことにより、機関回転速度を制御するステップと、
    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. 請求項1記載の方法であって、制御ユニットにより、前記ドライバの指令値の解除がペダル位置または絞り弁位置から導かれるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
  3. 請求項1または2記載の方法において、制御ユニットにより、前記機関回転速度制限がクラッチの切換時に作動していることを特徴とする方法。
  4. 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の方法であって、
    制御ユニットにより、前記ドライバの指令値の負の変化の程度を確認するステップと、
    制御ユニットにより、前記機関回転速度制限に関する重みづけ変数として使用される値が、前記ドライバの指令値の前記負の変化の終了までの所定の時間にわたり記憶されるステップと、
    をさらに含むことを特徴とする方法。
  5. 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の方法であって、制御ユニットにより、前記ドライバの指令値の負の変化に伴って、実際の機関回転速度が、開始しきい値に到達したとき、前記機関回転速度制限に関する基準回転速度として記憶されるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
  6. 請求項4記載の方法であって、制御ユニットにより、ドライバの指令値の新たな正の変化に対して、前記機関回転速度制限に関する重みづけ変数を常に0に戻すステップをさらに含むことを特徴とする請求項4記載の方法。
  7. 請求項4または6記載の方法であって、制御ユニットにより、機関回転速度が基準回転速度を下回ったとき、重みづけ変数が0に戻されまたはリセットされるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
  8. 請求項4、6および7のいずれか一項に記載の方法において、制御ユニットにより、重みづけ変数が最小値に制限されていることを特徴とする方法。
  9. 請求項1ないし8のいずれか一項に記載の方法において、制御ユニットにより、機関の空気供給量および/または点火角を低減することを特徴とする方法。
  10. 請求項1ないし9のいずれか一項に記載の方法において、制御ユニットにより、惰性運転遮断または噴射停止が許容されているとき噴射停止を開始させることを特徴とする方法。
  11. 機関回転速度とドライバの指令値とに応じて、車両駆動ユニットを制御するための出力信号が発生されるよう作動する制御ユニット(10)であって、
    前記ドライバの指令値の解除を検出する手段と、
    スイッチ要素を介して入力された機関回転速度を、所定のむだ時間をもって、基準回転速度として記憶する手段と、
    前記ドライバの指令値の解除の検出と機関回転速度の上昇の検出とがともになされる場合にのみ、前記スイッチ要素がオフになるよう制御する手段と、
    前記機関回転速度と前記基準回転速度との偏差の関数としてトルクを低減する出力信号を発生する機関回転速度制限装置と、
    前記トルクを低減する出力信号により、前記制御ユニット(10)の出力信号を修正する手段と、
    を具備することを特徴とする制御ユニット。
  12. 制御ユニット内のコンピュータに、請求項1ないし10のいずれか一項に記載の方法の各ステップのすべてを実行させるためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム。
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