JP4567168B2 - 車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御方法，及びその制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御方法，及びその制御装置に関し，さらに詳細には，マップを使用してプロセスの作動点を求める車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特に車両技術において，開ループ制御または閉ループ制御を実現するための主たる問題点は，開ループ制御あるいは閉ループ制御するサブシステムの特性を，開ループ制御または閉ループ制御装置のコンピュータ内でシミュレートすることにある。
【０００３】
かかる内部シミュレーションにより，例えばオンラインでは直接測定できない，あるいはコスト理由から測定しない重要な制御器の状態量を算出することができる。このようにシミュレーションにより算出された値は，プロセスの閉ループ制御または開ループ制御で直接使用される。
【０００４】
開ループ制御または閉ループ制御装置内でモデル表示するために，異なる原理の２つの方法が既知である。
（１）．重要な物理−技術システム特性を，数学的モデル（例えば微分方程式システム）によりシミュレートする方法。
（２）．関係するシステム情報を，重要な駆動量に応じて明確に格納する方法（マップ）。
【０００５】
上記マップ表示は，車両内で使用する場合には，計算に必要な時間が短くて済むという利点がある。これは，複雑なモデル計算をする必要がなく，プロセスの所定の作動点を直接マップから取り出すことが可能だからである。
【０００６】
さらに，マップ表示は，適応の簡略化についても利点を有する。即ち，物理的な解析式によりモデル表示する場合には，適応を行う者は，一般に，モデル構造を極めて詳細に認識して目的に合った適応を実施しなければならない。
【０００７】
適応されるパラメータの多くは，「アドレス空間」の広領域にまでおよび，さらに，結合の強い影響も存在するので，必要に応じて最適なパラメータ結合を時間をかけて反復的に検索しなければならない。
【０００８】
一方，マップ表示の場合には，各支持値点の適応が明確に定められ，極めて限定された局所で作用するため，詳細なモデル認識や反復処理の必要がない。このように，系統的かつ標準化された適応が可能であり，必要に応じて適応を自動化することもできる。
【０００９】
かかる理由から，量産される開ループ制御／閉ループ制御装置において，マップを使用してプロセスを開ループ制御または閉ループ制御することは，今日では既に広く普及している。
【００１０】
例えば車両においては，マップは，例えば噴射と点火を制御するため，あるいは近年のエンジン管理システムにおける他のタスクを正確に実行するために使用される。また，マップは，アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＡＳＲ）などの安全システムなどの様々な用途において複雑なモデル情報を提供するために広く普及している。
【００１１】
使用されるマップは，一次元（いわゆる特性曲線），二次元などの多次元のマップである。開ループ制御あるいは閉ループ制御されるプロセスの機能及び精度に対する要求は，益々上昇している。このため，将来的には，１つのマップ内で２以上の駆動量を結合することが益々必要となる。さらに，噴射量，点火角度，加速濃縮などの相互に影響する駆動量を正確に調和させることも益々重要である。
【００１２】
マップを介して表される支持値点は，互いに等間隔で（いわゆるラスタマップの場合）あるいは各々必要とされるローカルな精度要求に応じた自由に選択可能な間隔で（いわゆるアソシエイティブマップの場合），配置することができる。
【００１３】
アソシエイティブマップは，例えばドイツ公開公報第ＤＥ４４１８７３１Ａ号及びアウトモビルテヒニッシェ−ツァイトシュリフト（Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ）９６（１９９４），第２８頁〜３２頁のシュミット（Ｍ．Ｓｃｈｍｉｔｔ），トレ（Ｈ．Ｔｏｌｌｅ）の論文「アソシエイティブマップ−車両制御装置のための学習可能な標準構成要素（Ｄａｓ Ａｓｓｏｚｉａｔｉｖ−Ｋｅｎｎｆｅｌｄ−ｅｉｎｅ ｌｅｒｎｆａｅｈｉｇｅ Ｓｔａｎｄａｒｄｋｏｍｐｏｎｅｎｔｅ ｆｕｅｒ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌ−Ｓｔｅｕｅｒｇｅｒａｅｔｅ）」に記載されている。
【００１４】
制御サイクル内のプロセスの作動点に対応するマップ値がマップからどのようにして求められるかは，ドイツ公開公報第ＤＥ４３０４４４１Ａ１号及び上記文献のシュミット（Ｍ．Ｓｃｈｍｉｔｔ），トレ（Ｈ．Ｔｏｌｌｅ）の論文「アソシエイティブマップ−車両制御装置のための学習可能な標準構成要素（Ｄａｓ Ａｓｓｏｚｉａｔｉｖ−Ｋｅｎｎｆｅｌｄ−ｅｉｎｅ ｌｅｒｎｆａｅｈｉｇｅ Ｓｔａｎｄａｒｄｋｏｍｐｏｎｅｎｔｅ ｆｕｅｒ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌ−Ｓｔｅｕｅｒｇｅｒａｅｔｅ）」に記載されている。
【００１５】
従来技術においては，マップを構築する各駆動量に対する作動点が存在する区間を定めるために，先行する支持値点の数で分割される，２つの支持値点グループの間で検索アルゴリズムが実行される。
【００１６】
次いで，プロセスの作動点がどの支持値点グループ内に存在するかが決定される。さらに，この支持値点グループ内で，支持値点グループの端から支持値点の線形検索が開始される。作動点が存在する区間が検出されると検索は終了する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記区間検索アルゴリズムは，各制御サイクルについて，先行制御サイクルの検索結果とは無関係に実施される。このことにより，プロセスの開ループ制御／閉ループ制御方法を実施する開ループ制御／閉ループ制御装置の計算負担が著しいものとなる。
【００１８】
したがって，本発明の目的は，プロセスの作動点に対応するマップ値を簡易かつ容易にマップから求めることが可能な，新規かつ改良された車両のプロセスの開ループ／閉ループ制御方法およびその装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，請求項１に記載の発明では，マップを使用して，隣接する支持値点間で作動点が存在する区間を定めた後，前記支持値点間で補間してプロセスの作動点に対応するマップ値を求める車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御方法であって，前記区間を定めるために検索アルゴリズムが使用されると共に，前記検索アルゴリズムは，先行制御サイクルで定められた区間を始点として，作動点が存在する区間を定める，ことを特徴とする車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御方法が提供される。
【００２０】
本項記載の発明では，先行制御サイクルの検索結果を考慮して，作動点が存在する区間を定めるので，区間検索をより簡易にすることができる。このことにより，マップを構築する駆動量の多くは，単位時間当たりの補間の実施頻度が準定常的となるので，通常は，先行制御サイクル内で定められた区間が現行の制御サイクルで定められる区間に近接したものみなすことができる。本発明にかかる検索アルゴリズムは，先行制御サイクル内で定められた区間を始点として使用するので，従来技術の検索アルゴリズムを使用した方法よりも迅速に，現行制御サイクル内での区間を決定することができる。本発明にかかる検索アルゴリズムは，プロセスの駆動量の準定常的な特性に基づいて，支持値点の区間の後に確実に終了できるので，区間検索を著しく迅速におこなうことができる。さらに，区間検索が簡略化されるので，計算に必要な時間が著しく低減される。即ち，本発明にかかる方法によれば，現行制御サイクル内でプロセスの作動点である少なくとも１つのマップ値を，非常に迅速に，かつ計算を低減してマップから求めることができる。
【００２１】
また，請求項２に記載の発明のように，前記検索アルゴリズムの範囲内で，始点から作動点の方向に線形検索を実施して，作動点が存在する区間を求める，如く構成すれば，検索方向は，始点に対する（即ち，先行制御サイクル内で定められた区間に対する）作動点の位置から得ることができる。
【００２２】
また，請求項３に記載の発明のように，前記制御サイクルで定められた作動点が存在する区間がメモリスペースに格納される，如く構成すれば，後続の制御サイクルにおいて，先行制御サイクル内で定められた区間を呼び出して，検索アルゴリズムの始点として使用することができる。
【００２３】
また，上記課題を解決するため，請求項４に記載の発明では，請求項１から３のいずれか１項に記載の方法を実施するための開ループ制御／閉ループ制御装置であって，前記装置は，制御サイクル内で定められた区間を格納するメモリスペースを有することを特徴とする開ループ制御／閉ループ制御装置が提供される。
【００２４】
本項記載の発明では，制御サイクル内で定められた区間は，後続の制御サイクル内でメモリスペースから呼び出して，検索アルゴリズムの始点として使用することができるので，後続の制御サイクルは，非常に少ない計算負担で，プロセスの作動点に対応するマップ値を求めることができる。このように，プロセス作動点に対応するマップ値をマップから求める際の計算の負担が軽減される開ループ制御／閉ループ制御装置が提供される。
【００２５】
また，請求項５に記載の発明のように，前記マップは，プロセスの２つの駆動量により形成される，如く構成すれば，例えば車両のエンジン回転数ｎと絞り弁角度により構築される例えばトラクションコントロール（ＡＳＲ）の制御に使用することができる。このマップは，マップ値としてエンジントルクＭが関係付けられた支持値点により表される。
【００２６】
また，請求項６に記載の発明のように，前記マップは，アソシエイティブマップとして形成される，如く構成すれば，各局所的な要求精度に応じて，相異なる長さの支持値点により表されるので，アソシエイティブマップでは，支持値点位置とマップ値とからなる情報単位が支持値点として格納される。支持値点が互いに等間隔で配置されるラスタマップと比較して，アソシエイティブマップは局所的な精度要求が等しい場合に，より少ない支持値点で表される。なお，支持値点の数は，アソシエイティブマップの場合には，要求されるシミュレーション精度により決定されるが，マップ次元からは決定されないので，多次元の問題個所も支援可能なメモリコストで処理することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好適な実施の形態について，添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚，以下の説明及び添付図面において，同一の機能及び構成を有する構成要素については，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。
【００２８】
以下，図１に基づいて，第１の実施の形態を説明する。なお，図１は，本実施形態にかかる車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御方法の動作フローを示すフローチャートである。
【００２９】
まず，図１に示すように，車両内のプロセス（例えば燃焼工程，トランスミッション切換工程あるいは制動工程）を開ループ／閉ループ制御するための開ループ制御または閉ループ制御プロセスの特性が，マップによりシミュレートされる。
【００３０】
シミュレーションに基づいて，プロセス作動点に対応するマップ値から得られた状態量から，例えば閉ループ制御でき，あるいはシミュレーションに基づいて求められたマップ値が，プロセスの開ループ制御または閉ループ制御に使用される。プロセスの開ループ制御または閉ループ制御は，連続する制御サイクルで行われる。制御サイクルにおいては，プロセスの作動点のために，対応するマップ値がマップから検索される。
【００３１】
まず，ステップＳ１０１で，処理が開始される（ステップＳ１０１）。次いで，ステップＳ１０２で，開ループ制御あるいは閉ループ制御プロセスの作動点が定められる（ステップＳ１０２）。このとき，駆動量３が，センサ４により記録される。本実施形態にかかる方法は，例えばトラクションコントロールとして形成されている。トラクションコントロールに使用されるマップは，２つの駆動量（例えば車両エンジンの回転数ｎと絞り弁角度）により形成されている。かかる２つの駆動量は，好適なセンサ４により測定されて，内燃機関の作動点が定められる。
【００３２】
次いで，ステップＳ１０３で，先行制御サイクルで定められた区間が読み出されて，後続の検索アルゴリズムの始点として利用される（ステップＳ１０３）。検索アルゴリズムの範囲内により，マップ内の隣接する支持値点の間で作動点が存在する区間が定められる。区間を求める線形の検索が始点から開始される。
【００３３】
その後，ステップＳ１０４で，検索方向を定めるために，作動点が始点よりも大きいか否か，あるいは等しいか否かが判断される（ステップＳ１０４）。
【００３４】
作動点が始点よりも小さいと判断される場合には，ステップＳ１０５に移行し，検索方向が下降方向に定められ（ステップＳ１０５），ステップＳ１０７に移行する。一方，作動点が始点よりも大きいあるいは等しいと判断される場合には，ステップＳ１０６に移行し，検索方向が上昇方向に定められて（ステップＳ１０６），ステップＳ１０７に移行する。
【００３５】
ステップＳ１０７では，可変区間が，始点と等しく（即ち，先行制御サイクルで定められた区間と等しく），セットされる（ステップＳ１０７）。
【００３６】
次いで，ステップＳ１０８では，作動点が可変間隔内に存在するか否かが判断される（ステップＳ１０８）。作動点が可変間隔内に存在しないと判断される場合には，ステップＳ１０９に移行し，検索方向の次の区間が可変区間として選択され（ステップＳ１０９），その後，ステップＳ１０８での照会が繰り返される。
【００３７】
一方，作動点が可変区間内に存在すると判断される場合には，その可変区間が，求める作動点が存在する区間であるので，ステップＳ１１０に移行し，この制御サイクルで求められた区間がメモリスペース５に格納される（ステップＳ１１０）。
【００３８】
上記ステップＳ１０１からステップＳ１１０は，多次元マップ内で複数の処理を実行してプロセス作動点が存在する区間を決定することができる。このように求められた複数の区間によりマップの補間領域が限定された後，補間をおこなって作動点に対応するマップ値を決定する。
【００３９】
その後，ステップＳ１１１では，求められた作動点が存在する区間，あるいは求められた補間領域の支持値点の間で，補間が実施される（ステップＳ１１１）。このように，作動点に対応するマップ値がマップから求められる（ステップＳ１１２）。
【００４０】
さらに，ステップＳ１１３で，本実施形態にかかる処理が終了する（ステップＳ１１３）。
【００４１】
本実施形態にかかる処理は，プロセスの開ループ制御あるいは閉ループ制御の範囲内で，作動点が存在する区間が定めるために，検索アルゴリズムが各制御サイクルで実施される。このとき，先行制御サイクル内で定められた区間が始点として使用される。
本実施形態にかかる処理は，車両内のプロセス（特に燃焼工程，トランスミッション切換工程または制動工程）を実施する装置，特に閉ループ制御または開ループ制御装置において実施することができる。
【００４２】
本実施形態かかる装置は，上記図１に示すように，ステップＳ１０１からステップＳ１１２の工程を有する装置として示すことができる。このとき，センサ４，同様に選択的なセンサ４よる駆動量３の前処理は，装置に設置してもあるいは設置しなくてもよい。
【００４３】
同様に，メモリスペース５も選択的に設置することができる。かかるメモリスペース５は，上記装置内に設置してもよく，あるいは例えば通信システムを介して外部に（例えば装置と分離して所定の場所に），メモリの一部として接続することもできる。
【００４４】
以上，本発明に係る好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲内において，各種の修正例及び変更例を想定し得るものであり，それらの修正例及び変更例についても本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
【００４５】
【発明の効果】
先行制御サイクルの検索結果を考慮して，作動点が存在する区間を定めるので，区間検索をより簡易にすることができる。このことにより，マップが構築される駆動量の多くは，単位時間当たりの補間の実施頻度が準定常的となるので，通常は，先行制御サイクル内で定められた区間は，実際の制御サイクルで定められる区間に近似したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態にかかる車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御方法の動作フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
３ 駆動量
４ センサ
５ メモリスペース

Claims (6)

1. マップを使用して，隣接する支持値点間で作動点が存在する区間を定めた後，前記支持値点間で補間してプロセスの作動点に対応するマップ値を求める車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御方法であって，
   前記区間を定めるために検索アルゴリズムが使用されると共に，前記検索アルゴリズムは，先行制御サイクルで定められた区間を始点として検索して，作動点が存在する区間を定める，ことを特徴とする車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御方法。
2. 前記検索アルゴリズムの範囲内で，始点から作動点の方向に線形検索を実施して，作動点が存在する区間を求める，ことを特徴とする請求項１に記載の車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御方法。
3. 前記制御サイクルで定められた作動点が存在する区間がメモリスペースに格納される，ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御方法。
4. 前記請求項１から３項のいずれか１項に記載の方法を実施するための車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御装置であって，
   前記装置は，制御サイクル内で定められた区間を格納するメモリスペースを有することを特徴とする車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御装置。
5. 前記マップは，プロセスの２つの駆動量により形成される，ことを特徴とする請求項４に記載の車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御装置。
6. 前記マップは，アソシエイティブマップとして形成される，ことを特徴とする請求項４または５に記載の車両内プロセスの開ループ制御／閉ループ制御装置。

Images