JPH06331014A - 車輛における装置のための制御装置 - Google Patents

車輛における装置のための制御装置

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JPH06331014A
JPH06331014A JP6133967A JP13396794A JPH06331014A JP H06331014 A JPH06331014 A JP H06331014A JP 6133967 A JP6133967 A JP 6133967A JP 13396794 A JP13396794 A JP 13396794A JP H06331014 A JPH06331014 A JP H06331014A
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control device
road
rule base
dynamic
signal
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JP6133967A
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Friedrich Graf
グラーフ フリードリッヒ
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Original Assignee
Siemens AG
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車輛における被制御装置の最も有利な動作特
性を決定する際に道路種別も考慮する制御装置を提供す
る。 【構成】 制御装置６は、自動変速機、スリップ制御装
置、後輪操舵、走行速度コントローラ等の制御に用いら
れる。走行ペダル位置、車輛速度および必要に応じてそ
のほかのセンサ信号に依存して、被制御装置のための操
作量が求められる。制御装置６は、少なくとも１つのル
ールベース２９の設けられたファジィロジック２３を有
する。このファジィロジックは、走行パラメータの評価
により走行道路の種別を表わす出力変数を生成し、この
出力変数は操作量の決定に際して用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走行ペダル位置、車輛
速度および必要に応じてその他の測定量に依存して被制
御装置に対する操作量を設定するように構成されてい
る、車輛における装置−たとえば自動変速機−のための
制御装置に関する。この形式の制御装置は、車輛におい
てたとえば自動変速機、後輪操舵、アンチスリップ制御
または走行速度コントローラを制御するために利用でき
る。
【０００２】
【従来の技術】車輛のための公知の変速機制御の場合、
変速機の変速比は走行ペダル位置と走行速度に依存し
て、記憶されている特性曲線領域部に基づき自動的に設
定調整される。しかもこの場合、車輛の積載状態および
運転者の走行スタイルが考慮される（ヨーロッパ特許出
願公開第０４７１１０２号公報、ドイツ連邦共和国特許
第３３４１６５２号）。別の自動変速機制御の場合、車
輛が住宅区域内の狭い道路を通過する際、基本特性曲線
領域部から特別特性曲線領域部へ切り替えられる(ヨー
ロッパ特許第０３３９４６２号）。計算により求められ
たいわゆる相関係数が限界値を越えると、この走行状態
がとられる。そして特別特性曲線領域部は第２変速段を
固定保持し、第１変速段と第２変速段との間における頻
繁な切り替えを阻止する。相関係数により、ハンドルの
運動量と所定の期間中のブレーキ操作回数が考慮され
る。限定された役割を果たすための付加的なコストは、
著しく大きい。
【０００３】さらに別の公知の自動変速機制御の場合
（アメリカ合衆国特許第４８４１８１５号、ヨーロッパ
特許出願公開第０３７５１５５号公報、A. Takahashi,
Methodof Predicting Driving Environment, IFSA 199
1, Bruessel, 第２０３頁〜２０６頁）、そのつど切り
替えるべき変速段の選択は、ファジィ論理手法にしたが
って動作する制御装置により行われる。この論理を用い
て、経験から得られたエキスパートの知識がいわゆるル
ールベースの形式で記述され、これにより車輛変速機の
調整−制御過程に用いられる。
【０００４】しかしながら、制御課題をできるかぎり最
適に解決するのに好適となる可能性があるのは、上述の
影響量のほかに車輛がそのつど走行している道路の種類
も識別し、操作量の算出に際して考慮することである。
道路の種類つまり車輛がそのつど走行している道路の種
別という概念のもとでここでは、市街地の道路であるか
郊外の道路であるか、または高速道路であるのかが区別
され、あるいはその道路がどちらかといえば直線的であ
るかまたはカーブが多いのか、さらには平坦であるか起
伏があるかつまり多くの上り坂や下り坂があるのかが区
別される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、車輛における被制御装置の最も有利な動作特性を
決定する際に道路種別をも考慮するようにした制御装置
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、少なくとも１つのルールベースを有するファジィロ
ジックが設けられており、該ファジィロジックにより、
走行パラメータの評価に基づき走行道路の種別を特徴づ
ける出力変数が生成され、操作量の決定に際して該出力
変数が用いられることにより解決される。
【０００７】従属請求項には本発明の有利な実施形態が
示されている。
【０００８】
【発明の利点】本発明の利点はとりわけ、所要の付加的
なコストが僅かである点にある。この場合、変速比の選
択に際して車輛の積載状態や運転者の走行スタイルも考
慮するようにした先願のヨーロッパ特許出願第９３１０
６８３１．６号による制御装置においてすでに設けられ
ている回路コンポーネントやセンサ信号すべてを利用で
きる。しかも付加的なセンサは不要であって、導出され
た他のいくつかの信号を準備処理するだけでよい。
【０００９】次に、本発明の実施例として車輛の自動変
速機のための制御装置を図面に基づき説明する。
【００１０】
【実施例の説明】略示された車輛１（図１）はエンジン
２を有しており、これはエンジン制御装置３により制御
される。エンジン出力軸４は−ここでは別個に示されて
いない−トルクコンバータを介して自動変速機５と連結
されており、この自動変速機は本発明による電子制御装
置６により制御される。以下の実施例では、変速機６は
有段変速機として構成されているが、本発明による制御
装置６を無段変速機のためにも−あるいは冒頭で挙げた
車輛のそのほかの装置を制御するためにも−同様に良好
に適用できる。変速機出力軸８は、ここでは駆動輪９と
して表わされた車輛の駆動軸と連結されている。
【００１１】走行ペダル１０を介して、車輛の運転者は
その命令を−厳密にいえばこれは運転者の要望である−
エンジン制御装置３へ与える。車輛のブレーキペダル−
ここでは図示されていない−が操作されると、たとえば
ブレーキランプスイッチから発生したブレーキ信号が線
路１１を介してエンジン制御装置３へ到達する。さらに
この車輛には、車輪スリップ制御装置ないしアンチスリ
ップ制御装置（ＡＳＲ）１２およびアンチロックシステ
ム（ＡＢＳ）１３が設けられており、これらは信号線路
１５を介して互いに、さらにはエンジン制御装置３と変
速機制御装置６と、信号交換の目的で接続されている。
信号線路１６を介してエンジン制御装置３はエンジン２
へ点火、噴射およびスロットルバルブを制御する信号を
送信する（後者は相応の制御装置が設けられている場合
のみ）。
【００１２】運転者は通常、セレクトレバー１７を介し
て自動変速機５の走行領域を設定する。セレクトレバー
信号は機械的な接続部１８ａを介して変速機５へ達し、
さらに電気的な信号線路１８ｂを介して制御装置６へ達
する。制御装置６は信号線路１９を介して制御信号を変
速機５へ送信し、この制御信号によりそのつどの変速段
が決定されて必要な切替過程が制御され、あるいは−無
段変速機であれば−そのつどの変速比が設定調整され
る。変速機出力軸８の回転数は、回転数センサ２０から
信号線路２１を介して制御装置６へ通報される。信号線
路１５は制御装置３，６，１２，１３と互いに接続され
ており、少なくともこの信号線路１５は、個別信号線路
または双方向バスたとえば公知のＣＡＮバスまたはＬＡ
Ｎバスにより構成できる。制御装置および制御システム
３，１２，１３は設けられていなくてもよい。しかしこ
れらが設けられている場合には、これらの装置およびシ
ステムから供給される（たとえば車輪回転数に関する）
センサ信号ならびにこの信号から導出される量を変速機
制御装置６によりアクセスできると有利である。
【００１３】電子制御装置（図２）は以下の構成部分を
有する：信号準備処理回路２２；ファジィ論理制御回路
（以下では略してファジィロジック）２３；複数個の切
替特性曲線領域部または変速比テーブルを備えた特性曲
線領域メモリ２４；切替特性曲線領域選択−切替シーケ
ンス制御装置２６（ＳＡＫ／ＳＡ−Ｔ）。
【００１４】信号準備処理回路２２において、種々異な
るセンサまたは既述のそのほかの制御装置から供給され
る複数の入力信号が準備処理される。これらの入力信号
はその際、ファジィロジック２３で処理可能な特徴量に
変換される。図２に示されている各入力線路を介して、
以下の測定値またはパラメータが入力信号として信号準
備処理回路２２へ到達する。（上から下へ順番に）：ス
ロットルバルブ位置または一般に走行ペダル位置の表わ
されている運転者要求ｄＫ；変速機出力回転数Ｎab、ト
ルクコンバータのタービン回転数Ｎt ；エンジントルク
Ｍmot ；エンジン回転数Ｎmot ；車輪回転数
ＮRad1...4；スリップ状態信号（”スリップ状態”）。
このスリップ状態を−車輪回転数から求める代わりに−
車輪スリップ制御装置１２またはアンチロックシステム
１３から供給することもできる。したがって制御装置６
は、他の制御装置が設けられている場合にはそれらの動
作パラメータまたはセンサ信号も利用できる。
【００１５】ファジィ制御自体は文献で述べられている
（D. Abel: Fuzzy control - eineEinfuehrung ins Uns
charfe, AT 39 (1991) 第１２号）。ファジィ化によ
り、精確に定められた（クリスプな）入力パラメータ量
が言語変数に（写像）変換される。次に推論システムに
おいて、いわゆるルールベースの形式で整理されている
言語ルールが実行適用されて、あいまいに表現された操
作量が設定される。これらのルール（後述の実例参照）
において、所望のシステム動作特性が定められている。
推論により定められた操作量は、非ファジィ化により物
理的な操作量−一般に”あいまいでない”情報−に変換
され、次にこの操作量により被制御プロセスが直接的に
制御される。信号準備処理回路２２（図２）において特
徴量に変換された測定値ならびに導出された量は、図面
に示されている線路を介してロジック２３のファジィ化
部２８へ到達し、そこにおいて言語変数に変換され、フ
ァジィルールベースを有するファジィ推論システム２９
へ伝達される。ルールベースにおいて定義されているル
ールにより、道路種別とその道路上の交通状況に関連す
る量とが算出される。ファジィロジックは、この種の量
を求めるいわゆるエキスパートシステムとして機能す
る。
【００１６】上述の入力信号から、信号準備処理回路２
２において以下の量が算出される： −平均出力回転数 Nab_mittel 、これは一定の係数を除
けば走行速度に相応し、計算式では n_ab_ｍ と略され
る。これは時速１．０８５ｋｍに相応する毎分３２回転
のステップ量で量子化される。
【００１７】−トルク変化量の平均値ΔF_mittel、略し
て m_d_m 、 これは一定の係数を除けば平均微分力に相
応し、上り坂や下り坂の絶え間ない存在に関する情報を
含む。量子化は２Ｎｍのステップで行われる。
【００１８】−横方向加速度の平均値 ay_mittel、略し
て a_quer_m 、これは横方向加速度の持続的な存在を表
わし、０．０４ｍ／ｓ2 のステップで量子化される。
【００１９】−スロットルバルブ位置の平均値 dK_mitt
el、略して dK_quer 、 これは走行ペダル位置の平均値
に相応し、０．１８２度のステップで量子化される。
【００２０】−ブレーキング頻度 Br_mittel、略して b
r_m 、これは２００ｍｓにわたりブレーキングごとに１
／２５６のステップで量子化される（＝５３ｓの持続的
なブレーキングでは１６０）。
【００２１】量ΔF_mittel，ΔF および ddK_mittel の
算出は、車輛停止状態または低い車輛速度では中止され
る。量 Nab_mittel, ay_mittel, および Br_mittelの算
出は、車輛停止状態では中止される。さらに量 dK_mitt
elの算出は、能動的な積載状態または停止している車輛
においては中止される。入力信号からの前述の量の算出
は、平均値に関するかぎり以下の式にしたがって連続的
に行われる。この場合、実例としてスロットルバルブま
たは走行ペダル平均値 dK_mittelを用いている: dk_mittel, n = (Σdk, n - dk_mittel, n-1 ) / p ここにおいて、Σdk, n = dK * k + ΣdK, n-1、であ
り、p は、dK の跳躍的変化後に新たな平均値に達する
までの計算サイクル数（たとえば p = 256）、 さら
に、k は実際の dK の値を評価するための正規化係数で
ある。この場合、k >1 であり、n はｎ番目の計算サイ
クルを表す。
【００２２】２つの計算サイクルの間の時間は２００ｍ
ｓである。前述の式はフィルタアルゴリズムを表してお
り、しかもこれは５３ｓという大きな時定数を有してお
り(最終値の０〜６３％）、したがってこのフィルタア
ルゴリズムは近似的な平均値形成を成すものであり、そ
の精度は前述の制御のためには完全に十分である。この
式にしたがってトルク変化量の平均値、横方向加速度の
平均値、平均出力回転数、走行ペダルアクティビティお
よびブレーキ頻度も算出される。
【００２３】トルク変化量ΔF は以下のようにして算出
される：
【００２４】
【数１】
【００２５】この場合−ここでは各量はそれぞれ変速機
出力軸に関連づけられている−： Fb(t) ＝駆動トルク FL(t) ＝空気抵抗 FR(t) ＝路面抵抗 mFzg * ΔNab(t) ＝加速抵抗 Fbr(t) ＝制動抵抗 ΔＦは、変速機出力部分での車輛に作用するトルク（ま
たは力）のバランスを表わしている。平地であれば、そ
の値は−たとえば追加積荷または牽引動作のような−外
部の荷重がなければゼロに等しくなければならない。そ
うでなければ、このことから車輛質量の増加、車道の傾
斜、および／または外部の荷重（追加積荷、牽引動作）
を識別することができる。
【００２６】車輛−横方向加速度 ay は、回転数センサ
から供給される車輪速度から算出されるか、またはＡＢ
ＳまたはＡＳＲ制御装置から受け取る。
【００２７】信号準備処理回路２２において特徴量へ変
換された測定値ならびにこれらの値から導出された量
は、図面に示された線路を介してファジィロジック２３
のファジィ化部２８へ到達し、そこにおいて言語変数に
変換され、さらに入力変数としてファジィ推論システム
２９へ伝送される。このシステムは後で述べる１つまた
は複数個のルールベースを有しており、このルールベー
スにより上述の入力量から以下の出力量が算出される： −量”ｘ−ダイナミック”は、たとえば（渋滞時の）”
のろのろ運転”の交通状況なのか、または著しく密集し
た不規則な交通状況であるのか、あるいは単調な交通状
況が発生しているのかというような、交通の流れに関す
る情報を含んでいる。
【００２８】−量”ｙ−ダイナミック”は、道筋にカー
ブが多いか否かに関する情報を含んでいる。
【００２９】−量”ｚ−ダイナミック”により傾斜成分
が表わされ、すなわち走行路が平坦であるのか、起伏し
ているのか、または明らかな山地であるのかが表わされ
る。この量により表わされる推論結果”山地”は、部分
集合”持続的な下り坂”、”持続的な下り坂、制動
中”、”持続的な上り坂”等により定義され、このこと
から変速機に対する所期の制御判定をくだすことができ
る。したがってたとえば、”持続的な下り坂、制動中”
の場合、変速機制御装置はシフトダウンによってエンジ
ンブレーキ作用を高め、運転者による強制的な制御操作
を減らすことができる。
【００３０】表ＲＢ−道路（図３）には、道路に関する
ルールベースの内容を成すルールが示されている。１つ
の行における入力変数または前件部すべては、それぞれ
それらの上の見出しにある出力変数への割り当てを行う
ために、”ＡＮＤ”で論理結合する必要がある。したが
ってたとえば、略さずに既述した形式では行３４（図
３）は次のファジィルールを有する： IF (ay_mittel IS Low) AND (dK_mittel IS High) AND
(Nab_mittel IS High)THEN 道路 = BAB このことは、列３４の行３６〜４１がすべていっしょに
満たされているならば、値ＢＡＢがファジィ出力変数に
割り当てられることを意味し、つまり走行道路は国有高
速道路であることを意味する。記号”＼”ないし”／”
は無条件に等しいことを意味し、つまりこの表の左端の
相応の入力量の状態は任意のものである。
【００３１】別の表（図４）には、ＲＢ−ｘ−ダイナミ
ックのルールベースとＲＢ−ｙ−ダイナミックのルール
ベースのルールとが示されており、これらのルールはこ
の表からそのまま読み取ることができる。
【００３２】相応のことは、図５に示されているＲＢ−
ｚ−ダイナミックのルールベースについてもあてはま
る。
【００３３】道路、ｘ−ダイナミックおよびｚ−ダイナ
ミックの変数のためのルールベースは、それぞれ行３５
（図３）、行４２（図４）および行４３（図５）におい
てそれぞれＡＮＹ−ルールを有している。いかなる前件
部もあてはまらない場合、つまり各入力変数のいずれに
よっても１つの条件も満たされない場合に、このルール
によってファジィ出力変数に対し１つの値が割り当てら
れる。これに関する実例（図４）は次のとおりである： IF ddK_mittel IS ANY THEN x-ダイナミック = 単調 この場合、 ddK_mittel は任意の入力変数である。この
ようなＡＮＹ−ルールは、他のルールに基づいて（たと
えば道路の）識別が不可能であっても表出を規定できる
ようにするために必要である。実例として、たとえばエ
ンジン始動後の変速機制御装置のように被制御装置の新
たなスタート後では、平均値 dK_mittel,ΔF_mittel等
は存在していない。したがってこの場合、ｚ−ダイナミ
ックのルールベースでは推論結果”平坦”があてはま
る。
【００３４】図６には、変数 道路 のメンバシップ関数
が示されている。変数の値が小さい場合には推論結果は
引き出されず、そのほかの値については、この図には種
々異なる道路種別に対するメンバシップ要素が示されて
いる。
【００３５】次に、個々のルールからの推論結果は公知
のファジィ手法（たとえば Max-dot法）にしたがって統
合され、次に非ファジィ化部３０において非ファジィ化
され、つまり離散的または”あいまいでない”量に変換
される。非ファジィ化は、たとえば公知の重心法にした
がって行われる。
【００３６】あいまいでない出力量 ｘ−ダイナミッ
ク、 ｙ−ダイナミック、道路種別およびｚ−ダイナミ
ックは、図２に示された線路を介して切替特性曲線領域
選択−切替シーケンス制御部（略してＳＫＡ／ＳＡ−Ｓ
Ｔ）２６へ供給される。ＳＫＡ／ＳＡ−ＳＴ２６におい
て信号”選択”が発生され、線路３２を介して特性曲線
領域メモリ２４へ供給される。さらにこのメモリは信号
スロットルバルブ位置ｄＫおよび変速機出力回転数Ｎ
abの信号も受信し、これら３つの入力信号に基づき公知
の手法でそのつど投入されるべき変速段またはそのつど
選択されるべき変速比を選択する。相応の信号”新たな
ギア”が線路３３を介してＳＫＡ／ＳＡ−ＳＴへ到達
し、ｘ−ダイナミック、ｙ−ダイナミック、道路種別お
よびｚ−ダイナミックが阻止条件を示していなければ、
この制御部２６から操作量として”ギア”が線路１９を
介して自動変速機５へ供給される。そして変速機におい
て、この操作量により新たなギアの投入が行われる。
【００３７】
【発明の効果】本発明により、操作量”ギア”の決定に
際して公知の入力量 運転者要求ｄＫ、出力回転数
Ｎab、およびここでは述べなかったその他の影響量のほ
かに道路種別をも考慮できるようになり、このため走行
快適性や環境との調和（僅かな燃料消費）に関して改善
された自動変速機の切替動作特性が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による制御装置を備えた車両の基本構成
部の概略図である。
【図２】図１による車輛の変速機制御装置のブロック図
である。
【図３】図２による変速機制御装置のファジィロジック
で用いられているルールベース”道路”を示す図であ
る。
【図４】図２による変速機制御装置のファジィロジック
で用いられている２つのルールベース”ｘ−ダイナミッ
ク”および”ｙ−ダイナミック”を示す図である。
【図５】図２による変速機制御装置のファジィロジック
で用いられているルールベース”ｚ−ダイナミック”を
示す図である。
【図６】図２による変速機制御装置のファジィロジック
で用いられている変数”道路”のメンバシップ関数であ
る。
【符号の説明】
２ エンジン ３ エンジン制御装置 ５ 変速機 ６ 変速機制御装置 １２ アンチスリップ制御装置 １３ アンチロックシステム ２２ 信号準備処理回路 ２３ ファジィロジック ２４ 特性曲線領域メモリ ２６ 切替特性曲線領域選択−切替シーケンス制御部 ２８ ファジィ化部 ２９ ファジィ推論システム ３０ 非ファジィ化部

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 走行ペダル位置、車輛速度および必要に
    応じてその他の測定量に依存して被制御装置に対する操
    作量を設定するように構成されている、車輛における装
    置のための制御装置において、 少なくとも１つのルールベース（ＲＢ−道路）を有する
    ファジィロジック（２３）が設けられており、該ファジ
    ィロジックにより、走行パラメータの評価に基づき走行
    道路の種別（状態表示量）を特徴づける出力変数（道路
    種別）が生成され、操作量の決定に際して該出力変数が
    用いられることを特徴とする、車輛における装置のため
    の制御装置。
  2. 【請求項２】 信号準備処理回路（２２）が設けられて
    おり、該回路により、車輛速度に相応する信号（Ｎab）
    が所定の期間にわたって平均化され（Ｎab＿mittel）、
    ルールベース（ＲＢ−道路）において道路種別を求める
    際に用いられる、請求項１記載の制御装置。
  3. 【請求項３】 信号準備処理回路（２２）が設けられて
    おり、該回路により、制動過程を表わす信号（Ｂｒ）か
    ら所定の期間（ｚ）にわたって平均値が形成され、道路
    種別を求めるために該平均値が用いられる、請求項１記
    載の制御装置。
  4. 【請求項４】 前記ファジィロジック（２３）は第２の
    ルールベース（ＲＢ−ｘ−ダイナミック）を有してお
    り、該第２のルールベースにより、走行道路上の交通の
    流れに関する情報を含む第２の出力変数（ｘ−ダイナミ
    ック）が生成される、請求項１記載の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記ファジィロジック（２３）は第３の
    ルールベース（ＲＢ−ｙ−ダイナミック）を有してお
    り、該第３のルールベースにより、走行道路のカーブ頻
    度に関する情報を含む第３の出力変数（ｙ−ダイナミッ
    ク）が生成される、請求項１記載の制御装置。
  6. 【請求項６】 前記ファジィロジック（２３）は第４の
    ルールベース（ＲＢ−ｚ−ダイナミック）を有してお
    り、該第４のルールベースにより、走行道路の傾斜頻度
    に関する情報を含む第４の出力変数（ｚ−ダイナミッ
    ク）が生成される、請求項１記載の制御装置。
  7. 【請求項７】 前記ファジィロジック（２３）により、
    車輛の作動状態または走行ペダル操作を表わす信号（ｄ
    Ｋ，ａｙ，ｄｄＫ）の時間的平均値または変化が評価さ
    れ、車輛変速機の変速比を制御するために用いられる、
    請求項１記載の制御装置。
  8. 【請求項８】 信号準備処理回路（２２）が設けられて
    おり、該回路により、走行ペダルまたはスロットルバル
    ブ位置を表わす信号（ｄｄＫ）が所定の期間（ｚ）にわ
    たって平均化され、道路種別の識別に用いられる、請求
    項１記載の制御装置。
  9. 【請求項９】 信号準備処理回路（２２）が設けられて
    おり、該回路により、車輛の横方向加速度に相応する信
    号（ａｙ）の値から所定の期間にわたり平均値（ay_mit
    tel ）が形成され、該平均値はファジィルールベース
    （２９）において前記第１の出力変数（道路種別）およ
    び第３の出力変数（ｙ−ダイナミック）を求めるために
    用いられる、請求項１記載の制御装置。
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