JP4712463B2 - 自動車のアクセルペダルの位置を知らせるセンサ信号の評価装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のアクセルペダルの位置を知らせるセンサ信号の評価装置及び方法に関する。

自動車のアクセルペダルの評価の際には、アイドリング状態の検知が特に重要である。アイドリング状態は、ドライバーが足をアクセルペダルから離した時にエンジントルクが弱められるために、常に確実に検知されなければならない。このアイドリング状態が検知されるということを常に保証するために、アクセルペダルセンサのセンサ信号のために閾値が用意され、該閾値の下方ではアクセルペダル信号がアイドリング状態の要求として受け取られる。自動車へのアクセルペダルの組込みの際には製造許容差或いは組込み許容差が生じる故に、上記のアイドリング閾値は、全ての許容差を考慮した上で常に十分に良好なアイドリング検知が可能となるように選ばれなければならない。しかしながら、このことは、アクセルペダルの操作の際には先ず或る程度の遊びストロークがあり、このストロークの間はドライバーによるアクセルペダルの操作にも係わらずエンジントルクの上昇は行われない。何故なら、ドライバーによる操作にも係わらずセンサ信号は未だアイドリングのために用意された信号閾値の下方にあるからである。特に自動車の発進の際には、ドライバーがペダルを十分に強く操作していないので、エンジンストップ（エンスト）を起こさせることがある。

本発明の課題は、特定の運転状態、即ち自動車の発進のためにアクセルペダルのより小さい反応閾値が実現される、自動車のアクセルペダルの位置を知らせるセンサ信号の評価装置および方法を提供することである。

本発明によれば、自動車のアクセルペダル（１０１）の位置を知らせるセンサ信号の評価装置および方法において、センサ信号を第一の比較レベルＶ１と比較し、且つ前記第一の比較レベルＶ１を下回るときに、アイドリング状態であると確認し、そして、自動車の発進を検知し、且つ自動車の発進が検知された際に、前記第一の比較レベルよりも小さい第二の比較レベルＶ２を超えたときに、アイドリング状態からの離脱を確認する。

本発明の装置または本発明の方法によれば、特定の運転状態、即ち自動車の発進のためにアクセルペダルのより小さい反応閾値が実現されるという利点を持っている。このことは、ドライバーのために少なくとも自動車の発進の際にはペダルの遊びストロークがほとんど感じられず、これが自動車の発進時の上述の問題を緩和させる。このことは、自動車の発進に限定されているので、遊びストロークの縮小がアイドリング検知の確実性の低下と結び付くことはない。

センサ信号の勾配が、特に自動車の速度の評価と共に評価されると、発進の検知は特に簡単に行われる。第二の比較レベルのための学習プロセスは特に、勾配の緩やかなセンサ信号が第二の比較レベルよりも小さな勾配の領域内にあるときに許される。発進が検知されると、センサ信号の勾配が十分に大きい間は、第二の比較レベルが更に、アイドリング検知のために有効な手法で利用される。これによって、アクセルペダルセンサの特性曲線は、発進の後もセンサ信号の勾配が静止閾値の上方にある間は、急激な変化無しに更に利用される。確実性に関する理由から、第二の比較レベルはまた、特にアクセルペダル、比較値の保存、或いはアクセルペダルの勾配に関して、他に何らのエラーメッセージが出ていないときにのみ利用されるべきである。安全上の理由から、自動車のスタートの度に第一と第二の比較レベルが先ず同じスタート値に設定される。走行サイクルの中で学習過程が行われるときに初めて、学習された第二の比較レベルの利用が許される。この措置によって、自動車の静止状態の間における自動車の上での変化によって、アクセルペダルセンサが変化してしまうことがないということが保証される。

図1には、アクセルペダルの位置に関するセンサを備えたアクセルペダル１０１が略示されている。例えば電位差計として作ることのできるこのセンサは信号、例えば電圧信号、を評価ユニット１０２へ送る。評価ユニット１０２は、センサ信号からアクセルペダル位置を計算し、これを更に制御値計算装置１０３へ送るが、該制御値計算装置は通常はエンジン制御装置となっている。制御値計算装置１０３によって、内燃機関（エンジン）１０４の制御のために用いられる、対応するアクチュエータを制御するための制御値が計算される。対応する制御値は、このようにして制御値計算装置１０３から内燃機関１０４の制御装置へ送られる。この装置全体が通常は自動車の制御のために用いられる。即ち、アクセルペダル１０１を操作することによって、自動車のドライバーは内燃機関１０４に対してトルク要求を伝える。すると、対応する制御信号によって内燃機関１０４が、対応するエンジントルクが生成されるように制御される。ここで示された装置は、電子式アクセルペダルと呼ばれる。

このような電子式アクセルペダルの場合には、不当なトルク要求が制御値計算装置１０３に対して出されて、不当な要求に対応したトルクが内燃機関１０４によって生成されてしまうようなことがないということが、常に保証されていなければならない。従って、安全上の理由から、アイドリング状態、即ちドライバーによって如何なるトルクも内燃機関に対して要求されていない状態が確実に検知されるということに、特別な注意が払われるべきである。その際には、製造許容差或いは自動車の中へのアクセルペダル１０１の組込み許容差の故に、全ての自動車でドライバーによるアクセルペダルの操作とそれに対応する出力信号との間に同じ関係が成り立っているということが必ずしも常に保証される訳ではない、ということが問題となる。この事情については図２で更に詳しく説明される。

図２には、ドライバーによるアクセルペダル１０１の操作ストロークＷに対するセンサ信号Ｓの動きがグラフで示されている。ストロークＷに対する信号の特性曲線Ｓは、ストロークＷが０の時に既に幾らかのセンサ信号Ｓ０が出ている直線に対応している。この値Ｓ０は変化することができる。即ち、製造許容差或いは自動車の中へのアクセルペダルの組込み許容差に応じて、値Ｓ０はＳ軸の上を上下に移動する。従って比較値（レベル）Ｖ１が用意されており、該比較値は如何なる場合にも、最悪のケースの組込み許容差或いは製造許容差に基づいて予想される、どのようなＳ０の値よりも大きくなるように選ばれている。従って、センサ信号Ｓがこの最初の比較値Ｖ１を超えたときに初めて、評価ユニット１０２からドライバーのトルク要求が制御値計算装置１０３に対して伝えられる。このことは、如何なる場合にもドライバーによってアクセルペダルが操作されなければ、どのようなトルク要求も内燃機関に対して出されることは無いということを保証するために役立つ。つまり、もし値Ｓ０、即ち特性曲線の切点が、Ｖ１よりも上方にあったとすると、ドライバーがアクセルペダルを離したときに未だ幾らかの残留トルク要求が内燃機関に対して出されていることになるが、このようなことは、安全上の理由から許されないことだからである。

しかしながら、そのようにして生じるＶ１とＳ０との間の差の結果、ドライバーによるアクセルペダル１０１の操作の際に、幾らかのアイドルストローク、即ちセンサ信号Ｓが値Ｖ１を超えるまでに進まなければならないストロークＷ１が生じるが、このストロークは、ドライバーにはペダルの無反応ストロークとして感じられる。この無反応ストロークは車毎に違っているから、このことは、内燃機関のトルクが不十分であるのにドライバーがクラッチから足を離してしまい、車の発進をガクガクさせたり、あるいはいわゆるエンストを起こさせたりすることがある。

そこで、この無反応ストロークを小さくするために、本発明に基づいて比較値Ｖ１よりも明らかに小さい、第二の比較値Ｖ２を用意することが提案される。しかしながら、この比較値Ｖ２は、ドライバーによって本来の望まれていたアイドリング状態が検知されないという危険が無いときにのみ利用されるべきである。この目的のために、勾配、即ちセンサ信号Ｓの時間的変化が利用される。センサ信号の勾配が負であるとき、即ちアクセルペダルがペダルを離す方向に操作されているときには常に、比較値Ｖ１が用いられる。また安全上の理由から、センサ信号Ｓの勾配が、定められた静止値（この静止値は如何なる場合にも正となる）よりも大きくないときにも、比較値Ｖ１が用いられる。センサ信号Ｓの勾配が十分に正であるときにのみ、アクセルペダルの操作を検知するために、比較値Ｖ２が用いられる。この第二の比較値V2に属しているストロークＷ２は、アクセルペダルの無反応ストロークW1よりも明らかに小さい。しかしながら、安全上の理由から、センサ信号Ｓの純粋に統計的な変動がドライバーのトルク要求と解釈されてしまうことが無いということを保証するために、Ｖ２は値Ｓ０よりも定められたオフセット量だけ大きく選ばれる。

図３には、評価装置１０２によって処理されるプログラム図式が示されている。内燃機関のスタートの際には、先ずステップ２１が呼出され、該ステップでプログラムがスタートされる。ステップ２１にはステップ１が続いており、このステップでは、第一の比較レベルＶ１と第二の比較レベルＶ２がそれぞれ一つの固定値に設定される。その際、第一の比較レベルＶ１のための値は、アクセルペダルセンサのあらゆる製造許容差および組込み許容差を、最悪条件を想定して加算した時でも、如何なる場合にもアイドリング状態が確実に検知されるように選ばれている。このステップ１ではまた、第二の比較レベルＶ２が、アイドリング状態が確実に検知される値に設定される。通常はこれらの二つの比較レベルは同じ値に設定される。ステップ１に、ステップ２および後続の諸ステップが続いている。ステップ１は、内燃機関のスタート時にのみ実行され、プログラムのその他のループは内燃機関のスタート無しに直接ステップ２でスタートされる。

ステップ２、３、および４では、アクセルペダルが正しく機能しているということを確認するための安全チェックが連続して行われる。ステップ２では先ず、アクセルペダルについてエラーメッセージが出ているか否かがチェックされる。そのようなエラーメッセージは、アクセルペダルの診断を行う別のプログラムによって出すことができる。ステップ２でエラーメッセージが出ているということが確認されると（ＹＥＳ）、ステップ２はステップ１３へ移行する。ステップ２でエラーメッセージが出ていないということが確認されると（ＮＯ）、ステップ２はステップ３へ移行する。ステップ３では第二の比較値Ｖ２がメモリから正しく読み出されているか否かがチェックされる。このチェックは、例えばチェックサムのチェックに基づいて行われ、又或いは比較レベルが二度メモリの中に記憶され、それ等の二つの値が一致するかどうかがチェックされる。その際に、第二の比較値Ｖ２が誤っているということが確認されると（ＮＯ）、ステップ３はステップ１３へ移行する。第二の比較値Ｖ２が正しいということが確認されると（ＹＥＳ）、ステップ３はステップ４へ移行する。ステップ４では、アクセルペダルの値がフルスロットル近辺にあるか否かがチェックされる。フルスロットル近辺にある場合には（ＹＥＳ）、ステップ４はステップ１３へ移行する。フルスロットル近辺に無い場合には（ＮＯ）、ステップ４はステップ５へ移行する。

ステップ１３では、アイドリング状態にあるか否かという問いの判定のために、第一の比較値Ｖ１が利用されるということが確認される。かくしてステップ１３では、第一の比較値が利用され、最悪条件を想定して許容差を加算した時でも、如何なる場合にもアイドリング状態が確実に検知される。

ステップ５ではアクセルペダル値の勾配が計算される。勾配の計算は、読み込まれたセンサ信号の値を上述のプログラムの流れのセンサ信号と比較することによって、簡単に行われる。最後の値だけではなく上述の幾つかの値を互いに比較することによって勾配を導き出すことも可能である。かくしてアクセルペダルの勾配は、アクセルペダルの位置が時間と共にどれだけ大きく変化するかということを示している。アクセルペダルがフルスロットルの方向に操作されると、アクセルペダル勾配は正となる。アクセルペダルがドライバーによって一つの位置に保持されていると、アクセルペダル勾配は０となる。ドライバーがアクセルペダルをアイドリング方向に操作すると、即ち足をアクセルペダルから離すと、アクセルペダル勾配は負となる。ステップ５はステップ６へ移行する。ステップ６では、アクセルペダル勾配が物理的に妥当（plausible）であるか否かがチェックされる。アクセルペダルは人間のドライバーによれば有限の速度でしか操作されないので、アクセルペダル勾配は正の方向には任意に大きくなることはできない。アクセルペダルの慣性の故に、アクセルペダル勾配はまた負の方向にも任意に大きくなることはできない。従って、正の方向にも又負の方向にも妥当な範囲を超える大きな勾配が確認されたときは（ＮＯ）、そのことから、センサ信号の測定に故障があったということが推定され、その場合にはステップ６は再びステップ１３へ移行する。ステップ６で、アクセルペダル勾配が物理的に妥当であるということが確認された場合には（ＹＥＳ）、ステップ６はステップ７へ移行する。ステップ７では、センサ信号の値が第二の比較値Ｖ２の下側にあるか否かがチェックされる。これが比較値Ｖ２の下側にある時には（ＹＥＳ）、ステップ７はステップ８へ移行する。ステップ８では、スタート（発進）過程にあるかどうかがチェックされる。そのために先ずアクセルペダル勾配が評価され、とりわけ、アクセルペダル勾配が静止閾値の上にあるか否かがチェックされる。この静止閾値は如何なる場合にも正のアクセルペダル勾配領域内にあり、従って、アクセルペダルがドライバーによって負荷上昇の方向に操作されるかどうかがチェックされる。それ故、アクセルペダル値が第二の比較値Ｖ２の下側にあり且つ静止閾値の上方で正の勾配を持っているときには（ＮＯ）、自動車がスタート過程にあることが推定される。更に尚、自動車の速度が閾値の下側にあるか否かもチェックされることができる。かくしてこの追加のチェックによって、車が静止状態或いは非常にゆっくりとした動きからスタートしているということが確認される（ＹＥＳ）。車のスタートが検知されたときにのみ、ステップ８はステップ９へ移行する。このステップ９では、アイドリング状態からの離脱の確認のために第二の比較レベルＶ２が用いられるということが確認される。かくして第二の比較レベルＶ２の上方にあるセンサ信号はドライバーによるトルク要求として検出され、それに応じて内燃機関が出力を上げるように制御される。ステップ８で、内燃機関がスタート過程に無いということが確認されたとき、特に静止閾値の上方のアクセルペダル勾配が正でない時には、ステップ８はステップ１１へ移行する。このステップ１１では学習過程が実行され、第二の比較レベルＶ２のための値が求められる。ステップ１１による学習過程は通常、内燃機関のスタートの後、ドライバーによるアクセルペダルの操作無しに自動車がアイドリングで作動しているときに、起動される。特に簡単な学習過程は、単に、或る時間の間現れる、センサ信号のための最低値を確認することによって構成される。その際、そのようにして測定された値は、図２の値Ｓ０に対応することになろう。その場合には前もって定められたいくらかのオフセットを加えることによって、第一の比較値Ｖ１よりも明らかに値Ｗ０の近くにある第二の比較値Ｖ２が作られる。測定信号には或る程度のばらつきがある故に、値Ｗ０、即ちともかく可能な最低値を、第二の比較値として用いることは好ましくない。この学習過程については、Ｓ０或いは第二の比較値Ｖ２のために無意味な値が求められていないかを確認する、更なる安全チェックが行うことができる。次いでステップ９も、ステップ１１もそれぞれステップ１４へ移行する。

内燃機関がスタートされると、第二の比較値Ｖ２がステップ１で先ず安全値にセットされる。次いで、適当な作動状態にあれば、その後でステップ１１の学習過程が実行され、該過程の中で新しい比較値Ｖ２が学習される。この第二の比較値Ｖ２は、自動車の始動が検知されると、アクセルペダルの無反応ストロークの短縮のために利用される。

ステップ７でアクセルペダル値が第二の比較レベルＶ２の上方にあるということが確認されると（ＮＯ）、ステップ７はステップ１０へ移行する。ステップ１０では再び、アクセルペダル勾配が静止閾値の上方にあるか否かがチェックされる。アクセルペダル勾配が静止閾値の上方にある場合には（ＹＥＳ）、ステップ１０はステップ１２へ移行する。ステップ１２では、この場合に、先のプログラム過程で利用された比較レベルが引き続いてアイドリング状態からの離脱のために利用されるということが確定される。発進状態であれば、更に第二の比較値Ｖ２が利用される。先に比較値Ｖ１が用いられていた場合には、この値が引き続いて用いられる。これによって、車の発進の際には第二の比較値Ｖ２が、アクセルペダルが更に正の勾配で操作されている限り、引き続いて利用される、ということが実現される。アクセルペダルが最早静止閾値の上方で正の勾配で操作されなくなるや否や（ＮＯ）、ステップ１０はステップ１３へ移行する。即ち、そこで、アイドリング状態からの離脱について判定を行うために、再び第一の比較値Ｖ１が利用される。従って第二の比較値Ｖ２の利用は、自動車の発進が行われるとき、即ちアクセルペダルのセンサ値に基づいてＶ２の下側のレベルで十分に大きな正の勾配でアクセルペダルの操作が行われているときにのみ行われる。この方法によれば、アクセルペダル１０１の評価についての非常に安全性の高い機能の故に、アクセルペダルの利用の安全性を損なうこと無しに、無反応ストロークの短縮を行うことが可能となる。

アクセルペダル、センサ信号の評価装置、及びエンジンの全体略図を示す。 アクセルペダルセンサの特性曲線を示す。 本発明による、自動車のアクセルペダルの位置を知らせるセンサ信号の評価のためのプロセスステップを示す。

符号の説明

１０１…アクセルペダル
１０２…評価ユニット
１０３…制御値計算装置
１０４…内燃機関
Ｓ…センサ信号
Ｖ１…第一の比較値
Ｖ２…第二の比較値
Ｓ０…製造許容差或いはアクセルペダルの組込み許容差に応じて変化する、ストローク０時のセンサ信号
Ｗ…操作ストローク
Ｗ１…Ｖ１に対応しているストローク
Ｗ２…Ｖ２に対応しているストローク

Claims (6)

1. 自動車のアクセルペダル（１０１）の位置を知らせるセンサ信号の評価装置であって、センサ信号を第一の比較レベルＶ１と比較し、且つ前記第一の比較レベルＶ１を下回るときに、アイドリング状態であると確認する、前記評価装置において、
   前記センサ信号の勾配が静止閾値の上方にあるときに、自動車の発進を検知し、且つ自動車の発進が検知された際に、前記第一の比較レベルよりも小さい第二の比較レベルＶ２を超えたときに、アイドリング状態からの離脱を確認すること、
   を特徴とする、自動車のアクセルペダルの位置を知らせるセンサ信号の評価装置。
2. 自動車の速度が更に閾値の下側にある時に、発進を検知することを特徴とする請求項１に記載の評価装置。
3. 前記センサ信号が前記第二の比較レベルＶ２よりも小さく且つ発進過程にないときに、学習過程（１１）をスタートさせる手段を備えていること、および学習過程（１１）の際に前記第二の比較レベルＶ２のための値が求められることを特徴とする、請求項１または２に記載の評価装置。
4. 自動車のスタート過程の度毎に、前記第二の比較レベルが先ず固定値にセットされ、該固定値が次いで、学習過程（１１）によって、学習された値によって置き換えられることを特徴とする請求項３に記載の評価装置。
5. アクセルペダルにエラーが無く、前記第二の比較レベルにエラーが無く、且つアクセルペダルの勾配が、アクセルペダルがドライバーによって物理的に操作可能な速度範囲にあることが確認されたときには、前記第二の比較レベルだけが用いられることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の評価装置。
6. 自動車のアクセルペダルの位置を知らせるセンサ信号の評価方法であって、その際センサ信号が第一の比較レベルＶ１と比較され、且つ第一の比較レベルＶ１を下回るときに、アイドリング状態が確認される、前記評価方法において、
   前記センサ信号の勾配が静止閾値の上方にあるときに、自動車の発進を検知し、自動車の発進が検知された際に、第一の比較レベルよりも小さい第二の比較レベルＶ２を超えたときに、アイドリング状態からの離脱が確認されること、
   を特徴とする自動車のアクセルペダルの位置を知らせるセンサ信号の評価方法。

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