JPH0585228A - 車両の電子装置 - Google Patents

車両の電子装置

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JPH0585228A
JPH0585228A JP4068928A JP6892892A JPH0585228A JP H0585228 A JPH0585228 A JP H0585228A JP 4068928 A JP4068928 A JP 4068928A JP 6892892 A JP6892892 A JP 6892892A JP H0585228 A JPH0585228 A JP H0585228A
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torque
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driver
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JP4068928A
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ケラー フリーダー
Martin Streib
シユトライプ マルテイン
Otto Holzinger
ホルツインガー オツトー
Rolf Leonhard
レオンハルト ロルフ
Thomas Goelzer
ゲルツアー トーマス
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 開発期間を短縮し、車両の確実性、使用性及
びサービスの容易性を向上させることのできる車両の電
子装置を提供する。 【構成】 少なくともエンジン出力２４、駆動出力２
２、制動工程２０に関して制御課題を実行する要素と、
制御課題を実行する要素の協働を調整し運転者の意図に
従って車両の運転特性を制御する要素１２が設けられ
る。各要素は階層構造の形で配置されており、運転者の
意図を所定の運転特性に変換する際に、階層レベルの少
なくとも１つの調整要素が、次の階層レベルの要素に、
従って運転者と車両のシステムの所定の下位システムに
それぞれ高位の階層レベルからこの下位システムに要求
される特性を供給して作用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の電子装置（シス
テム）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の車両は、電子的な噴射及び点火制
御及び／あるいはＡＢＳシステムなど複数の電子装置を
有していることが特徴になっている。今後さらに高まっ
てくる環境適合性、燃料消費、車両の安全性及び快適性
などに対する要請を満たすことができるようにするた
め、他の電子装置が急速に導入されている。その場合に
まず第１に、電子出力制御装置（Ｅガス）、車速制御装
置、ＡＳＲシステム及び／あるいは電子トランスミッシ
ョン制御システム、そしてまた車台制御システム、ステ
アリングシステム（電子的な後輪ステアリングを含
む）、車間距離制御システム、ナビゲーションシステム
及び／あるいは交通案内システムなどが挙げられる。
【０００３】従って車両の電子システムの数と複雑さが
さらに増大する。しかし車両を満足のゆくように制御す
るためには、電子的な個々のシステムを最適に協働させ
ることが必要である。これらの要請によって現在でも問
題が生じており、これからさらに増大する。個々のシス
テムの結合の数が著しく増加することによって、配線が
複雑になり、電磁的適合性と温度に関する問題が増加す
る。さらに空気力学的な観点に基づいた車両内に個々の
制御装置を収容することに関するスペースの問題が重要
になってきている。個々の電子システムを互いに独立に
開発し、それを必要に応じて結合することによって、開
発課題がどんどん複雑になり、車両の開発期間が増大す
る。さらに場合によっては、個々のシステムの識別でき
ない結合によって車両の確実性、安全性及び使用性に悪
い影響がでてくる。
【０００４】それに対して、開発時間を短縮し、車両の
確実性、使用性、サービスの容易性などに対する要請が
生じる。しかし、電子制御全体を最適化すること、すな
わちエネルギ消費、環境適合性、出力特性、快適性など
に関して運転者と車両のシステム全体を最適にし、従っ
て種々の車両モデルと車種について車両の運転特性を最
適にすることも必要である。
【０００５】互いに無関係に幾重にも結合された個々の
システムをベースにする従来の方法は、上述の問題とこ
れからの制御システムに対する要請との対立によって、
特に全体システムの制御に関して限界に突き当たる。車
両の電子制御の従来の構造では、上述の問題も解決でき
ず、将来の要請も満たすことはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って車両の電子的な
全体システムについて、電子システム全体によって影響
を受ける車両の運転特性を最適化し、同時に多数の電子
システムを使用した場合に開発期間を短縮し、車両の確
実性を高め、使用性とサービス容易性に対する要請を満
たす方法を見い出さなければならない。
【０００７】例えば論文「統合された車両制御（Integr
ated Vehicle Control）」 Convergence 88の９７
ページから１０６ページには、データと命令の流れ及び
インターフェイスに関する詳細な記載はないが３つの階
層レベルを有する車両の制御構造が提案されている。そ
の場合、最も下位の階層レベルは制御機能を実施するア
クチュエータ装置であって、一方第２の階層レベルはブ
レーキ装置、ステアリング装置、駆動装置、車台など車
両のそれぞれ下位のシステムの個々の制御要素である。
最上位の階層レベルは運転者の意図に従って個々の要素
の協働を調整する（コーディネイトする）調整要素とな
っている。
【０００８】雑誌「ヒタチ・レビュー（Hitachi Revie
w）第３９巻（１９９０）第５号」の第３０７ページか
ら第３１２ページには、トランスミッション制御と絞り
弁制御を協働させる階層制御構造が提案されている。ア
クセルペダル角度、回転数、車速などのパラメータを介
して検出される運転者の意図に基づいて、車両の駆動力
に関する目標値が算出される。そしてこの目標値が絞り
弁の対応した位置並びに変速位置に変換される。
【０００９】この方法は、個別問題を考慮しているに過
ぎず、上述の問題設定、及び車両全体に関する目的の競
合についてはこの手段では解決することはできない。
【００１０】更に、ＤＥ一ＯＳ３９３０４４５には、ス
テアリング制御を行う電子システムが記載されている。
同公報においては車輪のステアリングロック角をステア
リング角度と車両のヨーイング速度の目標値に従って調
節している。
【００１１】ＳＡＥペーパー８８１７７０「電子制御エ
アサスペンションシ車両システムの開発（Development
of Electronically Controlled Air Suspension
System）」ＳＡＥ、１９８８から車台制御用の電子シ
ステムが知られている。このシステムでは、車両加速な
いし減速、ステアリング角度及び／あるいは操作可能な
スイッチに従って車両のサスペンション／ダンパ装置に
作用し、従ってこれら運転状態に従って車輪負荷が調節
されている。
【００１２】ＤＥ一ＯＳ３２２６０７４（ＵＳ一ＰＳ４
６０６５８６）からＡＢＳ機能を有する電子制動システ
ムが知られている。アクセルペダルの位置とそれから導
き出される車両の所望の減速度に従って車輪に加わる制
動力が制御される。
【００１３】更に、電子的に制御可能なトランスミッシ
ョン装置が、例えば「ボッシュ、自動車技術ハンドブッ
ク（Bosch、Kraftfahrtechnisches Handbuch）」第４
７２〜４７３頁に記載されている。同文献においては設
定された変速段、エンジン回転数、アクセルペダル位置
などに従って変速比及びコンバータクラッチの切り替状
態が調節されている。
【００１４】更に、ＤＥ一ＯＳ２５５４７７５には、共
通のメモリ領域に作用する多数の制御要素を結合するバ
スシステムが記載されている。
【００１５】本発明の課題は、開発期間を短縮し、車両
の確実性、使用性及びサービス容易性を向上させること
のできる車両の電子装置（システム）を提供することで
ある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この課題は、制御課題を
実行する要素の協働を調整し運転者の意図に従って車両
の運転特性を制御する要素が設けられ、これらの要素が
階層構造の形で配置されており、その場合個々の階層レ
ベル間の命令の流れが一方向においてのみ行なわれ、ま
た運転者の意図を対応する運転特性に変換する際に、階
層レベルの少なくとも１つの調整要素が、次の階層レベ
ルの要素に、従って運転者と車両のシステムの所定の下
位システムにそれぞれ高位の階層レベルからこの下位シ
ステムに要求される特性を供給して作用する構成によっ
て解決される。
【００１７】
【作用】本発明の方法によれば、上述の問題箇所ないし
目的の相克を解決することができる。
【００１８】システム全体を階層構造にすることによっ
て、命令を上から下へだけに伝達することができる。運
転者の意図を実行する命令はこの方向に伝達される。そ
れによって互いに独立した要素の分かりやすい構成が得
られる。個々のシステムの結合はかなりの程度まで減少
させることができる。
【００１９】個々の要素が互いに独立していることによ
って、これら個々の要素を同時に並行して開発すること
ができる。それによって各要素を所定の目的に従って開
発することができる。単に高位の階層レベルに対する小
数のインターフェイスと低位の階層レベルに対するわず
かなインターフェイスを考慮するだけでよい。それによ
って燃料消費、環境適合性、安全性及び快適性などに対
する要請に関して運転者と車両のシステムを全体として
最適化することができる。
【００２０】車両の物理的な条件に基づいた階層レベル
間のインターフェイスにより他の電子要素ないしシステ
ムを既存の全体システムに組み込むことが可能になる。
というのはこれら他のシステムはそれ自体で開発されて
おり、かつインターフェイスを考慮することによっての
み階層レベルに組み込むことができるからである。それ
によって種々の車両モデルないし車両タイプへの変更及
び適合を柔軟に取り扱うことが可能になる。例えば他の
トランスミッションを組み込む場合には、トランスミッ
ションを制御する要素を変更するだけでよい。さらにイ
ンターフェイスを適当に選択することによって上位の機
能の実現を簡単にすることができる。
【００２１】従ってインターフェイスの選択が、好まし
くは運転者と車両のシステムのシステム部分、例えばエ
ンジン（エンジン出力）、出力（エンジンとトランスミ
ッション）、車輪駆動（駆動と制動）、走行動特性（移
動及び／あるいはステアリング及び／あるいは車台の動
特性）あるいは運転者の意図などに基づいている場合に
は、特に好ましいものとなる。それによってエンジン、
出力、車輪駆動、車両及び／あるいは運転者と車両のシ
ステムに関する階層レベルが形成される。
【００２２】この利点は、マスターコントローラを用い
て回路技術的に実現することによってさらに増大され
る。バスシステムを介して個々の要素と接続されたマス
ターコントローラを用いることによって、従来と同様に
配分された制御装置を維持することができる。
【００２３】その場合、好ましくはシステム全体に及ぶ
機能が、マスターコントローラ内において、例えば高位
言語でプログラムされ、これらの機能は個々の要素への
作用なしで変更または開発することができる。さらに、
マスターコントローラは診断インターフェイスとしてあ
るいは簡単に構成された個々の要素の計算ユニットとし
て使用することができる。その場合、個々の要素は直接
現場で必要な制御機能を実施するユニットに取り付ける
ことができる。それによって個々の要素を見通しのきく
構造にしテストすることができる。さらに、個々の要素
は時間的に互いに並行して開発することができる。それ
によって他の車両タイプへの適合に関しても全体システ
ムの開発時間を有効に減少させることができる。
【００２４】他の利点は、ゲートウェイを有し、例えば
車両の電気装置（照明、シート調節他）あるいは電話通
信システム用に異なる伝送速度を有する多数のバスシス
テムに接続することができるマスターコントローラが使
用されることである。
【００２５】全体として、本発明方法によれば、システ
ムの開発時間が短縮され、確実性、使用性、サービスの
容易性及びシステムの応用の点で改善される。
【００２６】他の利点は、以下に示す実施例の説明と従
属請求項に記載されている。
【００２７】
【実施例】以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳
細に説明する。
【００２８】図１において符号１０で示すものは、車両
の運転者であって、従って最上位の階層レベルである。
【００２９】要素１０で検出された運転者の意図は第２
の階層レベル、つまり要素１２に出力される。これによ
り運転者の意図は、運転者の意図に対応して車両の走行
動特性を変化させる信号に変換される。従って要素１２
では運転者の意図は、所望の動特性、即ち、例えばステ
アリング、車台特性、移動動特性（加速、減速）などが
得られるように解釈ないし処理される。従ってこれによ
り運転者と車両のシステムが表される。
【００３０】要素１２はこのシステム部分に関する目標
値をシステム部分即ち下位システムである車両を示す第
３の階層レベルに伝達する。そこには、ステアリング作
用を示す要素１４と、車両の電子制御可能な車台（サス
ペンション）に作用する要素１６と、移動動特性、すな
わち車両の車輪駆動に作用する要素１８が設けられてい
る。
【００３１】要素１８は車両の移動動特性を変化させる
第４の階層レベルに命令を伝達する。この階層レベルは
車両のブレーキシステムを示す要素２０と、車両の駆動
出力（アウトプット出力）を供給する要素２２から構成
される。
【００３２】要素２４と２６を有し所望の駆動出力を供
給する第５の階層レベルは要素２２に関係する。要素２
６は車両の電気的に制御可能なトランスミッションへの
作用を示し、一方要素２４はエンジン作用の調整（コー
ディネート）を司る。
【００３３】要素２４の下位に設けられている第６の階
層レベルは、充填量、すなわち空気量への作用、噴射及
び／あるいは点火（要素２８、３０、３２）等のエンジ
ンへの作用を表す。
【００３４】従来の車両においては運転者は、アクセル
ペダルを踏み込むことによって車両を加速し、ブレーキ
ペダルの操作によって制動し、ステアリングホイールを
回転させることによって操縦する可能性を有している。
さらに車速制御器の操作キーを介して、また所定の車台
特性あるいは所定の車台状態を調節することによって作
用を行なう可能性が与えられている。しかし本発明に関
しては、運転者は更に一般的に制動、加速、ステアリン
グなどの対応した命令を設定するナビゲーションシステ
ムあるいは交通案内システムあるは車間距離制御装置の
形として見ることもできる。
【００３５】運転者から発せられた命令は適当な測定手
段、例えばアクセルペダル、ブレーキ及び／あるいはス
テアリングホイールなどの位置センサを介して検出さ
れ、第２の階層レベルである要素１２に出力される。こ
の要素は、入力された情報からステアリング角度と、場
合によっては冒頭で述べた従来技術において車輪のステ
アリング運動を制御し実施するステアリング要素１４の
ために車両のヨーイング速度を定める。その場合、ステ
アリング角度はまずステアリングホイールの位置から求
められる。さらに要素１２は、冒頭で述べた従来技術の
ように車台を制御する要素１６に、運転者によって所望
される車輪負荷の設定を伝達する。これは、所望の加速
度及び／あるいは運転者が操作可能な選択スイッチから
求められる。
【００３６】さらに、要素１２はアクセルペダル操作な
いしブレーキペダル操作から運転者が所望する車両の正
及び／あるいは負の加速度を求め、それを車両の車輪駆
動を変化させる要素１８「パワートレイン（動力伝達機
構）とブレーキ」に出力する。
【００３７】車両を所望に加速する代わりに、要素１２
は運転者の意図を実施するために所望される個々の車輪
に伝達すべき車輪トルクを要素１８に伝達することも可
能である。
【００３８】要素１８により、この要素に入力される車
両の車輪駆動に関する運転者の意図に関する情報から、
ブレーキ操作時の場合には減速度ないしは制動工程時個
々の車輪に加えるべき車輪制動トルクが求められ、また
加速あるいは均一な走行の場合にはパワートレインによ
って供給される出力（アウトプット）トルクが求められ
る。要素１８は、冒頭で述べた従来技術によるブレーキ
システムを示す要素２０に車輪制動トルクないし所望の
減速度を出力し、この要素２０によって入力情報に従っ
て制動工程が実行される。
【００３９】求められた所望の出力トルクの大きさは要
素１８からパワートレインを示す要素２２に出力され
る。そこでは所望の出力トルクがエンジントルクと変速
比に変換される。求められた変速比は冒頭で挙げた従来
技術に示すトランスミッション制御を示す要素２６に出
力され、一方エンジントルクはエンジン制御を示す要素
２４に出力される。
【００４０】従ってまとめて考えると、第４の階層レベ
ルによる所望の出力トルクは要素２２によって目標変速
比と目標エンジントルクの組み合せとして形成される。
その場合、所定の目的、すなわち最小のエネルギ消費に
なるように実施例が選ばれる。
【００４１】エンジンが要求するエンジントルクは要素
２４、即ちエンジン制御装置により燃料供給、点火時点
及び／あるいは空気供給などエンジン出力パラメータを
適当に選択することによって得られる。対応する制御値
が空気供給用の要素２８、噴射用の要素３０及び点火用
の要素３２に出力され、それによりそれぞれ要素に入力
される絞り弁、噴射弁及び点火調節の目標値が設定され
る。
【００４２】車両の電子システムを階層構造にすること
によって、冒頭で述べた利点が得られる。所定の目的、
すなわち燃料消費を最適にすること等に従ってわずかな
インターフェイスを考慮すれば、個々の要素を互いにほ
とんど独立して開発することができる。その場合には上
位に配置されている機能も、他の要素とは無関係に設計
することもできる。全システムを他の車両型式及び／あ
るいは車両部分型式に合わせることは、関連する要素だ
け変更することによって行なわれ、関連しない要素まで
変更する必要はない。それによって車両のサービスもし
やすくなる。というのは各要素は限定された課題を満た
せばよいからである。
【００４３】理解しやすくするために、本発明の電子シ
ステムと従来のシステムをエンジンの出力パラメータに
作用するＡＳＲ（トラクションコントロール）機能を例
にとって簡単に説明する。
【００４４】従来のシステムにおいては、ＡＳＲ制御装
置が異常に大きい車輪スリップを検出した場合に、制御
装置は駆動出力を減少させるために充填量、噴射及び／
あるいは点火に作用する。これは、一方ではＡＳＲ制御
装置において減少すべきパラメータの大きさを求めるた
めにエンジン制御機能の実施を必要とし、他方ではエン
ジン制御装置において対応するインターフェイス、特に
ＡＳＲ作用を調整する他のシステムへのインターフェイ
スを必要とする。
【００４５】本発明の電子システムは、運転者の意図か
ら求められる車両の加速から出力トルクを計算する要素
「パワートレインとブレーキ」（要素１８）を有してい
る。この出力トルクは、「エンジンとトランスミッショ
ン」要素に出力され、所望の出力トルクの供給はこの要
素に任されたままになる。それによってＡＳＲ機能がエ
ンジン制御自体に作用することが防止される。要素１８
の「パワートレインとブレーキ」には単にエンジン制御
の簡単なモデルが設けられるだけになる。
【００４６】従って上述のＡＳＲ作用は、駆動輪がスピ
ンしている場合には要素２２に対する要素１８の命令
「出力トルクを減少」によって行われる。要素２２は要
求された出力トルクの値に従って例えば燃料消費あるい
は環境適合性に関して最適の状態となる対応した変速比
とエンジントルクを選択する。要素２４と２６に伝達さ
れた量が、これらの要素ないし要素２８から３２により
高速な応答、最少燃料消費などの観点に立ってエンジン
ないしトランスミッションにおいて設定される。
【００４７】上述の説明から明らかなように、個々の要
素、階層レベルの選択は車両の物理的なインターフェイ
スすなわち機械的なシステム部分の外部作用に従って行
わなければならない。例えばエンジンの最も重要な課題
は、エンジンとトランスミッション間に配置されたクラ
ッチにおいてエンジントルクないし駆動トルクを発生さ
せることである。従ってエンジントルクというパラメー
タは、上位に配置された要素「エンジンとトランスミッ
ション」に対する適当なインターフェイス記述（定義）
である。個々の要素間の上述した他のインターフェイス
も同様な考えに基づいて定められる。
【００４８】しかし車両の他のシステム部分の外部作用
に基づいた他のインターフェイスも、他の実施例におい
て同様に効果的に定めることができる。
【００４９】個々の要素によってそれぞれの機能を実施
するためには、車両、エンジン及び／あるいは車両環境
の運転パラメータが必要である。これらは所定の測定装
置から全システムに供給され、個々の要素によって使用
される。
【００５０】好ましい実施例においては、要素１４と１
６を省くことができる。それによって第２と第３の階層
レベルを併合することができる。
【００５１】図２は、上述の電子システムの好ましい実
施例を示すハードウエアブロック回路図である。
【００５２】図１に示すシステムにならって、符号１０
０でマスターコントローラが示されており、このコント
ローラには特に種々のバスシステムに接続されたインタ
ーフェイス１０２（ゲートウェイ）が設けられている。
この場合、バスシステムの区分は例示的なものである。
第１のバスシステム１０４はマスターコントローラ１０
０と出力トルク間の伝送を制御する要素である。バス１
０４はマスターコントローラ１００をエンジンを制御す
る制御装置１０６及びトランスミッションを制御する制
御装置１０８と接続する。またバス１０４は導線１１４
〜１１６を介して測定装置１１０〜１１２と接続されて
いる。これらの測定装置１１０〜１１２はエンジン及び
／あるいは車両の出力トルクを制御するために処理すべ
き運転パラメータ、例えば走行速度、回転数、供給され
る空気量ないし空気重量、負荷、排ガス組成、エンジン
温度、変速比、コンバータの切り替状態、ノッキング現
象等を検出する。
【００５３】第２のバス１１８によってマスターコント
ローラ１００ないしそのインターフェイス１０２が、ブ
レーキを制御する要素１２０、ステアリング要素１２２
及び／あるいは車台を制御する要素１２４と接続され
る。上述と同様にして、測定装置１２６〜１２８から接
続線１３０〜１３２を介してバス１１８にエンジン及び
／あるいは車両の運転パラメータ、例えば車輪回転数、
サスペンション／ダンパー移動量、制動力などが供給さ
れる。
【００５４】さらに、バスシステム１０４及び１０８と
は異なる伝送速度で動作する他のバスシステム１３４と
１３６が設けられる。マスターコントローラ１００はバ
スシステム１３４を介して低伝送速度で車両電気装置
（ライト、シート調節など）と結合され、バスシステム
１３６を介して高伝送速度で電気通信装置１４０と結合
される。
【００５５】本実施例においては、図１の個々に実施さ
れる要素１４、１６、２０、２６及び２８〜３２は、バ
スに接続された制御装置１０６、１０８、１２０、１２
２及び１２４に対応する。これらは最も簡単な実施例で
は直接機械的なアクチュエータに配置させることができ
る。その場合、制御機能、特に調整要素１２、１８及び
２４の制御機能はマスターコントローラ１００のプログ
ラム構造として実現される。マスターコントローラは要
素１０６、１０８などの外部計算領域として用いること
も可能である（ＣＰＵサーバー）。その場合に重要なこ
とはマスターコントローラ１００自体はセンサ端子及び
アクチュエータ端子を有していないことである。好まし
い実施例においては、マスターコントローラは電子シス
テムの中央コンピュータとして車両のメモリ及び診断イ
ンターフェイスとして用いることができる。
【００５６】これらの手段は、サービスの容易性、スペ
ースをとらない収納、テストできることなどに関して好
ましい効果を有する。
【００５７】図３と４を用いて、図１に示すシステムに
基づく車両の電子システムの好ましい実施例を簡単な形
で説明する。
【００５８】図３と４においては図１に示す要素が同一
の参照符号で示されている。個々の段階を実施するため
の処理すべき運転パラメータが、対応する測定装置と接
続されたバスを介して供給される。これが図３と４にお
いては、運転パラメータを示す符号が記載された測定装
置と接続線を用いて摸式的に示されている。
【００５９】図３においては、図１で運転者として示し
た要素１０は、アクセルペダル位置とブレーキペダル位
置を測定する測定装置として示されている（２００、２
０２）。ここで検出されたアクセルペダル及び／あるい
はブレーキペダルの位置に関するデータは、運転者の意
図を解釈し走行動特性を定めるために要素１２に伝達さ
れる。さらにこのとき車両の走行速度信号が参照され
る。
【００６０】要素１２は、図３に機能ユニット２１０と
して示すマップからほぼ形成される。マップ２１０を用
いて、入力信号のアクセルペダル位置β、走行速度ｖ及
び／あるいはブレーキペダル位置γから、運転者がその
瞬間の走行状態で意図する車両の正及び／あるいは負の
加速値（Ａw）が求められる。ー実施例においてはマッ
プを適当に設定することによって、燃料消費を最適にす
る車両の運転特性が設定され、また他の実施例において
はマップのパラメータを対応して選択することによって
スポーティーな運転特性が設定される。
【００６１】マップ２１０は好ましい実施例において
は、アクセルペダル位置と所望の加速値（Ａw）の関係
が線形なものである。なお、その場合この直線の勾配と
軸の交わりは瞬時走行速度に関係する。すなわち、速度
が０である場合には直線の勾配は速度がゼロより大きい
場合よりも大きく、一方速度が大きくなるとペダルの値
０、すなわちアクセルペダルを離すことは負の加速度に
相当する。従って速度が小さい場合には、アクセルペダ
ルが所定量移動すると、速度が大きい場合よりも加速値
（Ａｗ）は大きくなる。最高速度の場合には、Ａw＜＝
０である。さらに好ましい実施例においては、ブレーキ
ペダルの位置を示す値がマップ２２０に取り入れられ
る。その場合、最も簡単な実施例においては、ブレーキ
ペダルの位置はＡwに直接比例する。上述の場合と同様
に、ここでも速度依存性を設けることができる。
【００６２】マップ２１０から求められた運転者の加速
意図は、接続線２１２を介して要素１８「パワートレイ
ンとブレーキ」に出力され、加速目標値（ａs）あるい
は減速目標値（ｂs）に変換される。
【００６３】要素１８においては、機能ユニット２１４
のフローチャートを用いて、運転者の加速あるいは減速
意図があるかどうか、及びブレーキ作用が行われるかど
うかが調べられる（判断ステップ２１４ａ）。加速意図
「Ａw」がエンジン制動トルク（Ｍ）、すなわち所定の
運転状態におけるエンジンブレーキ作用より小さい場合
には、即ち、運転者がブレーキによってのみ得ることが
できる減速を所望している場合には、ステップ２１４ｂ
において加速目標値ａsがテーブルに格納されているエ
ンジン制動トルク（Ｍ）と等しくされ、ステップ２１４
ｃにおいてブレーキ減速目標値ｂsが（負の）加速値及
びエンジン制動トルク値の合計として求められ、ブレー
キシステム２０へ出力される。加速の意図がエンジン制
動トルクより大きい他の場合には、ステップ２１４ｄに
おいて（ｂs）がゼロにセットされ、ステップ２１４ｅ
により加速目標値ａsが「Ａｗ」にセットされ、後続の
機能ユニット２１６へ出力される。
【００６４】そこで加速目標値ａsが後段の階層レベル
の出力トルク目標値ｍsに変換される。そのために対応
する計算ユニット２１８によって、例えば走行速度を用
いてあるいは加速センサを介して車両の実際加速度（ａ
i）が計算ないし検出され、機能ユニット２１６へ供給
される。さらに機能ユニット２１６において走行速度
（ｖ）が処理される。出力トルクの目標値（ｍs）は、
最も簡単な場合には線形のマップから走行速度と加速目
標値に従って読み出された基本値［ｍ（ａs、ｖ）］
と、加速度の目標値と実際値との差から形成される加算
項［Ｒ（ａs―ａi）］とから形成される。基本出力トル
クと加速目標値との関係は、第１近似においては線形で
あって、直線は速度が上昇するにつれてトルクが大きく
なる方向へ平行移動される。その場合直線は、計算され
た基本出力トルクが所定の加速度を維持するのに十分で
あるように形成される。加算的な補正項は、変化する走
行抵抗（風、積荷、坂など）を補償するために出力トル
クを増大させて、必要な加速度を得るためのものであ
る。但し、ａs＝ａiであれば補正項は０である。
【００６５】このようにして算出された出力トルク目標
値が機能ユニット２２０に伝達されＡＳＲ制限を受け
る。ＡＳＲ制限は、車輪速度（Ｖr）を読み込むことに
より計算ユニット２２２を介して車輪がスリップする傾
向にあることが検出された場合に、出力トルクをスリッ
プに従った値に制限するものである。
【００６６】図４に示す次の要素２２「エンジンとトラ
ンスミッション」において、要素１８で得られた出力ト
ルク目標値が変速比と目標エンジントルクないし目標ク
ラッチトルク、すなわちトランスミッションとエンジン
の間にあるクラッチのエンジン側に発生するトルクに変
換される。次に示す例は、電気的に操作可能なコンバー
タクラッチあるいはコンバータバイパスクラッチを有す
る電子的に制御可能な有段トランスミッションに関する
ものである。
【００６７】検出された目標出力トルクはまず要素２２
の機能ブロック２２４に供給されて、対応するマップを
介して従来技術から知られているトランスミッション装
置２６の目標変速比（ｇs）とコンバータクラッチの目
標状態（開あるいは閉）（ｗｋs）が求められ、さらに
機能ブロック２２６へ導かれて、そこで目標出力トルク
がクラッチトルクｍｋs、すなわちエンジントルクの目
標値に変換される。
【００６８】目標出力トルクを所望の変速比に変換する
ために、機能ユニット２２４においては走行速度あるい
は出力回転数に関係するマップが用いられる（出力回転
数ｎa）。変速比の目標値（ｇs）は、それぞれの走行速
度（ｖ）ないし出力回転数（ｎa）において目標出力ト
ルクを出力トルクの所定の基準値と比較することによっ
て形成される。第１速から第２速への高速への切り替
は、例えば５００／分〜約２０００／分の領域にある低
域出力回転数から始まる出力回転数領域において目標出
力トルクがこの出力回転数領域で上昇する基準値を下回
った場合に、行われる。同様に、第２から第３、第３か
ら第４速への高速への切り替が行われる。その場合該当
する出力回転数領域の大きさは上昇する。出力回転数の
代わりに他の実施例においてはエンジン回転数を使用す
ることもできる。
【００６９】例えば第２速から第１速への戻しは、所定
の出力回転数（ｎa）ないし走行速度（ｖ）での目標出
力トルクが所定の基準値より大きい場合に行われる。簡
単な実施例においては、１つの変速段から次の変速段へ
戻すための出力回転数領域は、高速へ切り替えるための
出力回転数領域と等しく、その場合、戻すための基準値
の大きさは高速への切り替えの基準値より大きい（ヒス
テリシス）。
【００７０】それぞれの出力回転数ないし走行速度にお
いて目標出力トルクと基準値の相違が識別された場合に
は、所望の変速比（ｇs）をトランスミッション装置２
６に与えることによってギヤシフトが行われる。
【００７１】同様にトランスミッション内に設けられ開
／閉の２つの切り替状態を有するコンバータクラッチが
制御される。それぞれの変速段においてエンジン目標出
力トルクが所定の基準値より大きい場合には、クラッチ
は開放されるが、目標出力トルクが基準値より小さい場
合には、クラッチは閉じられる。その場合に基準値はす
でに説明したように、所定の出力回転数領域では出力回
転数に関係し、通常出力回転数が上昇するにつれて増大
する。その場合、回転数領域は変速段が大きくなるにつ
れて上昇する。コンバータクラッチを開放する基準値の
大きさはそれぞれの回転数ないし走行速度に対し戻すと
きの基準値より大きい。
【００７２】運転者が例えば中間の回転数領域から出発
して、アクセルペダルを全負荷位置にすることによって
車両を大きく加速しようとする場合には、運転者のこの
意図がそれに対応した大きな出力トルクの目標値に変換
される。それによってすでに説明したように、そのとき
の変速段からもっと低い、場合によってはコンバータク
ラッチを開放する変速段への切り替えが行われる。
【００７３】この好ましい方法においては、所望の出力
トルクを得るために好ましくはトランスミッションを戻
し、その後でさらにトルクを上昇させるためにコンバー
タクラッチを開放するという方法が用いられている。し
かし他の実施例においてはその逆を行うことも可能であ
る。
【００７４】機能ブロック２２６においては、実際の変
速比（ｇi）とコンバータクラッチのそのときの切り替
状態（ｗｋi）を参照して出力トルクの目標値がクラッ
チトルクの目標値（ｍｋs）すなわちエンジントルクに
変換され、それが要素２４「エンジン」に出力される。
【００７５】クラッチトルクの目標値は、出力トルクの
目標値と、変速比と、コンバータの状態（Ｗ）に関係し
た関数（ほぼ変速比、コンバータの入力及び出力回転数
すなわちその変換比とコンバータの回転速度ｖnで決ま
る）とから形成される式に従って求められる。
【００７６】上述の２つの手段は、目標出力トルクを実
現する場合に一緒に作用する。運転者がかなりの加速を
意図する場合には、トランスミッションが戻され、かつ
所望の変速比が設定されたとき目標クラッチトルクの対
応した適合が行なわれる。それによって最適に調節可能
な加速特性（トルク変動がない）が得られる。
【００７７】クラッチトルクの目標値は、充填量、燃料
量及び／あるいは点火を対応して調節することよにより
要求されたクラッチトルクを供給する要素「エンジン」
２４に伝達される。
【００７８】その場合簡単な実施例においては、エンジ
ン温度と場合によってはラムダ値を参照して次のように
行われる。所定の目標クラッチトルクに基づいて機能ブ
ロック２４２においてエンジンによって調節すべき負荷
目標値（ｔＬs）がクラッチトルクと回転数のマップか
ら求められる。原則的には所定の回転数値に対する負荷
目標値は目標クラッチトルクが増加するにつれてほぼ線
形に増加する。その場合、目標クラッチトルクが０のと
きエンジンの摩擦を克服するための目標負荷値の基本量
が存在する。回転数が増加するとともに、目標クラッチ
トルクが一定の場合の負荷目標値が増加する。その際、
マップを選択する場合にエンジンのトルク特性曲線の特
殊なカーブを考慮しなければならない。それによってエ
ンジントルクを所望にする負荷目標値の回転数に関係し
た特性は線形に上昇せずに、エンジンが最大のトルクを
出力する所定の回転数領域においては負荷目標値の大き
さは、周辺領域におけるよりも小さくなる。通常負荷目
標値は、エンジントルクと回転数が上昇すると増大す
る。
【００７９】このようにしてマップ２４２で求められた
負荷目標値は補正マップ２５０に伝達され、ここで負荷
目標値は、エンジン温度（Ｔm）とλ＝１以外で内燃機
関を継続的に運転する場合には混合気組成（λ）に従っ
て補正される。
【００８０】補正は、負荷目標値を補正する補正値が温
度の上昇につれて減少するように行なわれる。但し、エ
ンジンの通常運転温度においては補正値はゼロである。
同様に、ラムダ補正を行うことができ、それによって負
荷目標値（ｔＬs）は所望の混合気組成に従って補正さ
れる。
【００８１】補正された負荷目標値（ｔＬs）は、負荷
目標値（ｔＬs）と回転数ｎから絞り弁位置の目標値
（αs）を定めるエンジン回転数に関係するマップに対
応した機能ブロック２６２に出力される。
【００８２】負荷目標値が一定で回転数が増加すると、
絞り弁の位置が増大する。さらにマップは、所定の回転
数において負荷目標値が増大すると絞り弁の目標位置が
増大するように形成されている。マップをもっと正確に
実現するためには、個々のエンジンタイプについて絞り
弁位置とエンジン出力との特殊な関係を考慮しなければ
ならない。
【００８３】このようにして形成された絞り弁位置の目
標値αsは機能ブロック２６８において、負荷目標値ｔ
Ｌsと負荷実際値ｔＬiの差から形成された補正値［Ｒ
（ｔＬs―ｔＬi）］によって補正され、補正された値
（αs）が例えば公知の位置制御器の形で絞り弁を調節
する要素２８へ出力される。その場合に機能ブロック２
６８における絞り弁位置の補正は、目標値と実際値との
差が大きい場合には絞り弁の目標位置を大きくするよう
に行われる。その場合にさらに絞り弁位置を介して行わ
れるアイドリング回転数制御も行われる。
【００８４】さらに、要素２４には機能ブロック２７２
が設けられ、そこで回転数ｎと負荷実際値ｔＬiから公
知のようにしてマップに基づいて供給すべき燃料量（ｔ
ｉ）と調節すべき点火時点（αｚ）が決定される。この
２つの量は燃料量に関する調節要素３０と点火時点に関
する調節要素３２に出力される。この場合に通常設けら
れているλ制御（λセンサ信号）とノッキング制御作用
（ノッキングセンサ信号Ｋ）が取り入れられるが、これ
らは最大でトルクの数パーセントしか変化させない。
【００８５】実施例は従来の空気量制御のエンジンを用
いて示されている。同様にして他の実施例においては燃
料量制御のエンジン及びディーゼル内燃機関の場合に
も、また電気駆動など他の駆動装置の場合にも上述の原
理を使用することが考えられる。
【００８６】ステアリング制御と車台制御については、
測定されたステアリング角と運転者によって設定可能な
所望の車台特性を要素１２から要素１４と１６へ出力す
ることによって、簡単に取り入れることができる。
【００８７】さらに、例えば要素２４が所望のトルクを
供給できない場合には、階層の要素のそれぞれに駆動状
態を介して情報を下から上へ伝達することも可能であ
る。しかし命令は必ず上から下へ伝達される。
【００８８】好ましくは上述の方法は手動切り替えのト
ランスミッションに関しても使用することができる。
【００８９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば開発期間を短縮し、車両の確実性、使用性及び
サービスの容易性を向上させることのできる車両の電子
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】種々の階層レベルに配置された車両の電子シス
テムであって、そのインターフェイスが運転者と車両の
システムの物理的な条件に合わせて方向づけされている
状態を示す説明図である。
【図２】電子システムを実施するための方法を示すブロ
ック回路図である。
【図３】図１に示す電子システムを簡単な形で示す実施
例のブロック回路図である。
【図４】図１に示す電子システムを簡単な形で示す実施
例のブロック回路図である。
【符号の説明】
１００ マスターコントローラ １０２ インターフェイス １０４ バスシステム １１０〜１１２ 測定装置 １１８ バスシステム １２６〜１２８ 測定装置
フロントページの続き (72)発明者 マルテイン シユトライプ ドイツ連邦共和国 7143 フアイヒンゲン エンツ ６ ホーエンツオレルンシユトラ ーセ 13 (72)発明者 オツトー ホルツインガー ドイツ連邦共和国 7321 エツシエンバツ ハ ズデーテンシユトラーセ 45 (72)発明者 ロルフ レオンハルト ドイツ連邦共和国 7141 シユヴイーバー デインゲン ブレスラウアーシユトラーセ 29 (72)発明者 トーマス ゲルツアー ドイツ連邦共和国 7141 シユヴイーバー デインゲン ガルテンシユトラーセ 20

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくともエンジン出力、駆動出力、制
    動工程に関して制御課題を実行する要素と、 制御課題を実行する要素の協働を調整し運転者の意図に
    従って車両の運転特性を制御する要素とからなり、 前記各要素が階層構造の形で配置されており、 運転者の意図を対応する運転特性に変換する際に、階層
    レベルの少なくとも１つの調整要素が、次の階層レベル
    の要素に、従って運転者と車両のシステムの所定の下位
    システムにそれぞれ高位の階層レベルからこの下位シス
    テムに要求される特性を供給して作用することを特徴と
    する車両の電子制御装置。
  2. 【請求項２】 ２つの階層レベル間のインターフェイス
    が運転者と車両のシステムの物理的なパラメータによっ
    て記述されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 運転者が最上位の階層レベルとなること
    を特徴とする請求項１あるいは２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 所望の車輪制動トルクあるいは減速値を
    設定してブレーキに作用することにより、また所望の出
    力トルクを設定して車両のパワートレインを制御するこ
    とにより運転者により所望される車輪トルクあるいは加
    速度を供給する調整要素が階層レベル「車輪駆動」に設
    けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１
    項に記載の装置。
  5. 【請求項５】 所望の出力トルクを目標エンジントルク
    ないし目標クラッチトルクと変速比とに変換する調整要
    素が階層レベル「出力」に設けられることを特徴とする
    請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
  6. 【請求項６】 エンジンの出力を定める量を調節するこ
    とにより所望のエンジントルクを供給する要素が階層レ
    ベル「エンジン」に設けられることを特徴とする請求項
    １から５のいずれか１項に記載の装置。
  7. 【請求項７】 運転者の操作信号を所望のステアリング
    角、車輪負荷及び／あるいは車輪トルクないし加速度に
    変換する調整要素を有する階層レベル「車両」が設けら
    れ、少なくともステアリング及び／あるいは車台に関す
    る制御要素が設けられることを特徴とする請求項１から
    ６のいずれか１項に記載の装置。
  8. 【請求項８】 少なくともブレーキ、トランスミッショ
    ン及びエンジンを制御する制御ユニットが設けられ、こ
    れら制御ユニットはバスシステムと接続され、このバス
    システムによって制御ユニットは少なくとも１つの調整
    要素を有するマスターコントローラと接続されることを
    特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の装
    置。
  9. 【請求項９】 運転者の意図がアクセルペダル位置と走
    行速度及び／あるいはブレーキ操作に従ってマップを介
    し所望加速度に変換されることを特徴とする請求項１か
    ら８のいずれか１項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 所望加速度が走行速度と実際加速度に
    基づき、場合によってはＡＳＲ制限を受け目標出力トル
    クに変換されることを特徴とする請求項１から９のいず
    れか１項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 出力回転数あるいは走行速度を用いて
    マップにより目標出力トルクが目標トランスミッション
    状態に変換され、また目標クラッチトルクあるいはエン
    ジントルクが目標出力トルク及び実際のトランスミッシ
    ョン状態から計算され、その場合目標クラッチトルクあ
    るいは目標エンジントルクがマップを介してエンジンの
    出力を定める量の目標値に変換されることを特徴とする
    請求項１から１０に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 階層レベル間の命令交換が一方向にの
    み行われることを特徴とする請求項１から１１のいずれ
    か１項に記載の装置。
JP4068928A 1991-04-05 1992-03-27 車両の電子装置 Pending JPH0585228A (ja)

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