JPH09508458A

JPH09508458A - 自動車オートマチックトランスミッション用の制御装置

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Publication number: JPH09508458A
Application number: JP7519328A
Authority: JP
Inventors: グラーフフリードリッヒ
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-01-19
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1997-08-26
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: KR970700835A; EP0739465B1; JP3481946B2; EP0739465A1; WO1995020114A2; WO1995020114A3; KR100335041B1; ES2158079T3; DE59509324D1; US5711712A

Abstract

(57)【要約】無段トランスミッション５の変速比がアクセルペダル位置および車両速度に依存して、記憶されたデータに基づき自動的に調整される。ファジー論理制御回路２３により、変速比の無段制御によって機関回転数が自動的に調整される。すなわち、排ガス放出が最少であるか、または出力が最大である最適効率の領域に調整される。自動車の負荷状態、運転者の運転スタイルおよび場合により道路の形式がその際に考慮される。補正回路２６が変速特性をダイナミック補正する。データは例えば調整特性マップＳＫＦｉにファイルするか、または第２のアナログファジー論理制御回路により形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】自動車オートマチックトランスミッション用の制御装置本発明は、請求項１の上位概念に記載された自動車オートマチックトランスミッション用の制御装置に関する。公知の自動車用トランスミッション制御装置では、トランスミッションの変速比がアクセルペダル位置および走行速度または機関回転数に依存し、記憶されている特性マップに基づいて自動的に調整される。その際に、自動車の負荷状態の他に運転者の運転スタイルも考慮される（ＥＰ−Ａ０４７１１０２、ＤＥ−Ｃ３３４１６５２）。別の公知のオートマチックトランスミッション制御装置（米国特許第４８４１８１５号、ＥＰ−Ａ０３７５１５５、A.Takahashi、Method of Predcting Drivi ng Enviroment，IFSA 1991，Brussel,２０３から２０６ページ）では、それぞれ投入すべきギヤ段選択が制御装置によって行われ、この制御装置はファジー論理方式で動作する。このファジー論理回路によって経験で得られた専門知識がいわゆる規則ベースの形式で書き込まれ、トランスミッションの制御過程に使用される。本発明の課題は、種々の影響パラメータ、例えば走行ダイナミック（これに基づいてトランスみっちょん変速比を調整する）を大きなコストをかけずに考慮するトランスミッション制御装置を提供することであり、この制御装置が簡潔で動作が確実であるようにすることである。これによって種々異なる走行タイプへの適合が格段に容易になる。この課題は請求項１に記載された制御装置によって解決される。本発明の利点は、ファジー論理回路によって簡単に多数の影響パラメータを考慮することができ、しかも（例えば調整特性マップの形態で）記憶されたデータを使用することによって、トランスミッションの変速比が検査された形で設定されることが常に保証されることである。さらに必要なデータを前もって準備することができる。本発明の有利な構成は従属請求項に記載されている。本発明の実施例を以下、図面に基づいて説明する。図１は、本発明のトランスミッション制御装置を有する自動車の構成部の概略図である。図２は、図１の自動車のトランスミッション制御装置のブロック回路図である。図３から図６は、図２のトランスミッション制御装置の調整特性マップの例を示す線図である。図７から図９は、図２のトランスミッション制御装置の調整特性マップの３次元図である。図１０は、図２のトランスミッション制御装置で調整特性マップ選択に対して使用されるマトリクスである。図１１は、調整特性マップ選択に対するフローチャートである。図１２は、調整特性マップの交換により切換に対して許容される条件を含む表である。図１３は、変速比のダイナミック補正を実行するフローチャートである。図１４は、ファジー論理回路によるトランスミッション変速比の別のダイナミック補正に対するフローチャートである。図１５は、トランスミッション変速比のダイナミック補正を説明するための運転スタイルの説明図である。概略的に図示した自動車１（図１）は機関２を有し、この機関は機関制御部３により制御される。機関駆動シャフト４はここには別個に図示しないトルクコンバータを介してオートマチックトランスミッション５と連結している。このオートマチックトランスミッションは本発明の電子制御部６により制御される。液圧式トルクコンバータの代わりに、液圧式クラッチまたは電磁式クラッチを使用することができる。トランスミッション５は無段式トランスミッションとして構成される。トランスミッション駆動シャフト８は自動車の駆動車軸と連結されている。この駆動車軸はここでは駆動輪９により表されている。アクセルペダル１０を介して、自動車の運転者は命令（正確には運転者の希望）を機関制御部３に伝達する。ここに図示しない自動車のブレーキペダルの操作の際に、例えばここに図示しないブレーキランプスイッチにより形成されたブレーキ信号が線路１１を介して機関制御部３に供給される。自動車にはさらに車輪スリップまたは駆動スリップ制御部（ＡＳＲ）１２およびアンチスキッド装置（ＡＢＳ）が設けられており、これらは信号線路１５により相互に接続され、また機関制御部３およびトランスミッション制御部６と信号交換のために接続されている。信号線路１６を介して機関制御部３は機関に信号を送出する。この信号により点火、燃料噴射およびスロットルバルブが制御される（後者は相応の制御装置が設けられている場合のみ）。シフトレバー１７を介して運転者は通常のように、オートマチックトランスミッション５の走行領域を定める。シフトレバー信号は機械的接続部１８ａを介してトランスミッション５に、また電気信号線路１８ｂを介して制御部６に供給される。制御部６は信号線路１９を介して制御信号をトランスミッション５に送出する。この制御信号はそれぞれの変速比１を調整する。トランスミッション駆動シャフト８の回転数は回転数センサ２０から信号線路２１を介して制御部６に通報される。信号線路１５は制御装置３、６、１２および１３を相互に接続する。少なくともこの信号線路１５は個別の線路または双方向バス、例えば公知のＣＡＮバスまたはＬＡＮバスから構成することができる。制御装置３、１２、１３は備わっていなくてもよい。しかしこれらが備わっていれば、トランスミッション制御部６がこれらから送出されたセンサ信号（例えば車輪回転数に関する情報）およびこれから導出されたパラメータにアクセスできるので有利である。電子制御部（図２）は以下の構成部材を有する。すなわち、信号処理回路２２、ファジー論理回路２３、複数の調整特性間ポップまたはトランスミッション変速比テーブルを有する特性マップメモリ２４、調整特性マップ選択回路（省略してＳＫＦ選択回路）２５、ダイナミック補正回路２６および変速比制御器２７である。変速比制御器自立型装置としてトランスミッションに直接組み込むこともできる。信号処理回路２２では、複数の入力信号が処理される。これらの信号は種々のセンサからまたは前記の別の制御装置から送出されたものである。ここで入力信号は、ファジー論理回路２３または他の制御装置構成部により処理された特徴的パラメータ（ここではまとめてＥＧＳ入力と称する）に変換される。図２に示した入力線路では（上から下に向かって）次の測定値またはパラメータが信号処理回路２２に供給される。すなわち、スロットルバルブまたは一般的にはアクセルペダル位置に表れる運転者希望ｄＫ、トランスミッション駆動回転数ｎ_ab、トルクコンバータのタービン回転数ｎ_t、機関トルクＭ_mot、機関回転数ｎ_mot、車輪回転数ｎ_Rad1…4、並びにスリップ状態信号（“スリップ状態”）である。このスリップ状態は、車輪回転数の検出と択一的に、車輪スリップ制御部１２またはアンチスキッド制御装置１３から送出することもできる。したがって、制御部６は他の制御装置の動作パラメータまたはセンサ信号もそれらが存在していれば使用することができる。ファジー制御は文献に記載されている。（Ｄ．Ａｂｅｌ著：Fuzzy control‐e ine Einfuerung ins Unscharfe，AT 39 1991、Heft12）。ファジーによって入力パラメータの正確な所定量が音声変数でシミュレートされる。以降、推定システムでいわゆる規則ベースの形態でファイルされた音声規則が処理され、曖昧に形成された調整量が検出される。この規則（更に後の例を参照）に所望のシステム特性が設定されており、この規則は熟練したエキスパートの知識に基づく。推定により求められた調整量はデファジーによって物理調整量：一般的には“曖昧” 情報に変換され、この曖昧情報が制御すべきプロセスを調整量として直接制御する。信号処理回路２２（図２）で連続的パラメータに変換された測定値および導出パラメータは図示の線路を介してファジー論理回路２３のファジー化回路２８に供給され、そこで音声変数に変換され、ファジー規則ベースを含む推定システム２９に供給される。規則ベースに定義された規則により、自動車の負荷状態が表され、運転者識別が実行される。すなわち、運転者の走行特性がスポーティであるか、または燃費重視であるかが検出され、引き続き、シフトアップまたはシフトダウン、または一般的には変速比ｉの変化を許容するか、または禁止するかが設定される。ファジー論理回路は、このような重要なパラメータを検出するいわばエキスパートとして機能する。推定システム２９は相応に３つの信号“負荷”、“運転者”および“切換”、場合により別の信号“道路／環境”を形成する。これらの信号は３つのデファジー回路３０で、場合により別のデファジー回路３１を補充して、物理調整量に変換され、ファジー論理回路２３の出力信号としてオートマチックトランスミッションの変速比を制御する。これら出力信号はそのために信号線路３２、３３、３４および３５を介して別の切換構成部材２５と２６に供給される。線路３４は多重信号線路またはデータバスとして構成されている。 “負荷”信号および“運転者”信号、場合により“道路/環境”信号は調整特性マップ選択部２５で相互に結合され、“選択”信号が形成される。この信号は信号線路３６を介して特性マップメモリ２４に供給され、そこでそれぞれの場合にもっとも有利な調整特性マップを選択する。特性マップメモリ２４の入力信号は例えば運転者の希望（スロットルバルブ位置ｄＫ）およびトランスミッション駆動回転数ｎ_abである。他の信号もＥＧＳ入力側（この入力側は目標機関回転数を定める）から多重信号線路３８を介して入力信号として調整特性マップ選択部２５およびダイナミック補正回路２６に供給することができる。これらは目標変速比ｉ_sollまたはギヤ段を直接定めることもできる。信号“負荷”は、高められた車両加速度および／または登坂または降坂走行の形態での外部負荷状態に対する尺度である。この信号から、切換特性またはトランスミッションの変速比を新たな負荷状態に適合するという要請が生じる。信号 “運転者”は運転者の運転スタイルを表す。この運転スタイルは間接的ではあるが、例えば走行区間の様子（市街地、郊外、高速道路）等の外部に起因する条件により影響を受けることがある。走行区間の分類は付加的な規則ベースによって行うこともできる。この付加的な規則ベースは交通の流れ（例えばストップ＆ゴー交通）に関する別の情報およびコーナーの頻度および勾配に関する情報を提供する（先行出願ＥＰ９３１０８４２７．１参照）。前記の信号から形成され信号“選択”により、特性マップメモリ２４でそれぞれ適切な調整特性マップ“ＳＫＦ１からＳＫＦｎ”が選択される。このためには種々異なる手段が存在する。実施例では、当該信号に対する厳格な限界値を上回るか、または下回るときに、適切な調整特性マップＳＫＦ１からＳＫＦｎが選択される。その際、外部負荷状態への適合が運転スタイルへの適合よりも優先される。他の手段は、例えば高機関回転数での山岳路走行の際に調整特性マップを完全にまたは一部だけずらすことである。特性マップメモリ２４の調整特性マップは、信号線路３８を介して受信されたＥＧＳ入力、すなわちｎ_mot、ｄＫ，ｎ_abおよび信号“選択”に基づいて、目標機関回転数を設定する。この目標機関回転数は信号線路３９を介してダイナミック補正回路２６に供給される。択一的に目標変速比ｉ_sollを設定することもできる。ダイナミック補正回路２６では、ファジー論理制御回路２３が信号“切換”によってアクティブとなり、所定の変速比変化（シフトアップまたはシフトダウン）を抑圧するか、または変速比の各調整を阻止する。信号“切換”によって、調整特性マップから生じる調整過程がダイナミックに補正される。１つの例は、高速曲線走行である。切換特性が専ら特性マップにより設定されている場合は、しばしばコーナーへの進入の際に、運転者がアクセルを離すとシフトアップされる。すなわち、比較的に高い変速比へシフトアップされ、コーナー脱出の際に運転者が再びアクセルを踏み込むとシフトダウンされる。このことは走行安定性および走行快適性を損ない、また磨耗を伴う切換過程が阻止されない。変速比の設定の際には自動車の走行ダイナミック状態を考慮することが一般的である。別の実施例は、自動車の車輪と走行路と間のスリップ状態である。ファジー論理回路２３は補正回路２６を介して、走行安定性に不利に作用し得る変速比調整を回避または遅延する。さらに補正回路２６は、これが調整を許容するとき、トランスミッション５における電子液圧式アクチュエータの制御を次のように行う。すなわち、変速比変化が運転者にとって納得のいくものであるときのみ行うのである。変速比制御器２７は最後に、補正回路２６から信号線路４０を介して受信された信号ｉ_sollに基づき、所要のトランスミッション変速ｉを形成し、これによりトランスミッション５を制御する。択一的に機関回転数を制御することもできる。ファジー規則ベースに含まれる専門家の知識により、走行安定性が改善され、高い走行快適性が達成される。トランスミッション制御の概観性および適合能力が調整特性マップまたは他の前もって検出され、記憶されたデータの適用によって保証される。調整特性マップの設定の際には、多数の情報が処理される。例えば、それぞれの駆動回転数および機関回転数におけるトルクリザーブ、燃料消費等である。これらはトランスミッション制御部で直接使用される。トランスミッション制御部はこれにより、これら情報の非常にコストのかかる計算から開放される。許容できない機関の高回転または低回転も確実に阻止される。ファジー論理回路２３のプログラムはＣＡＥツールを用いてプログラムとして、比較的高位のプログラミングメモリＣに、またはオブジェクトコードとして直接作成される。しかしマイクロプロセッサで実行されるプログラムとしてのこの実施例の他に、制御回路２３をハードウェア、例えば計算装置の端末ユニットとして実現することもできる。信号処理部２２では、入力信号から導出されたパラメータも算出される。アクセルペダル調整速度ΔｄＫが、アクセルペダル位置ｄＫを周期的にサンプリングした値の時間的変化から計算される。アクセルペダル平均値ｄＫ＿mittelは、スロットルバルブ位置により設定された運転者希望ｄＫの所定の期間にわたる平均値である。この値は運転スタイルを計算するのに利用される。すなわち推定システム２９の構成部である規則ベースＲＢ＿Fahrerで利用される。この平均値は以下のように計算される。ｄＫ＿mittel、ｎ＝（ΣｄＫ，ｎ − ｄＫ＿mittel、ｎ−１）／ｐここで、ΣｄＫ，ｎ−ｄｋ×ｋ＋ΣｄＫ，ｎ−１ｐは、ｄＫが急激に変化した後、新たな平均値達するまでの計算サイクルの数（例えばｐ＝２５６）、ｋは、瞬時のｄＫ値を計算するための正規化係数（ｋ＞１）、そしてｎは、ｎ番目の計算サイクルである。車両横方向加速度ａｙは回転数センサから送出された車輪速度から以下のように計算される。ここで、ｂ＝非駆動車軸のトレッド、Ｖ_vl＝前左車輪の速度、ｖ_vr＝前右車輪の速度（それぞれ後輪駆動または全輪駆動の場合、前輪駆動の場合は後輪の速度が使用される）。車輪速度は測定された車輪回転数から計算される。横方向加速度ａｙを前もって計算することは、有意のスリップ状態が存在しない場合のみ正しい。しかしスリップ状態の場合には別の規則が横方向加速度の影響よりも優先されるので、ａｙの更新性が失われても影響はない。ａｙはスリップが存在する場合には、代替値に置換される。別の導出パラメータは差力ΔＦであり、以下のように計算される。ここで、Ｆ_b（ｔ）＝駆動力Ｆ_L（ｔ）＝空気抵抗Ｆ_R（ｔ）＝転がり抵抗Ｆ_br（ｔ）＝制動力である。 ΔＦは、トランスミッション駆動部で自動車に作用する力の力バランスを表す。前記式において、ΔＦは極端な負荷（例えば荷重または牽引駆動）がない場合、ゼロに等しくなければならない。ゼロでなければ、そこから比較的に大きな車両質量、走行路傾斜および/または極端な負荷（荷重負荷、牽引駆動等）が識別される。平均差力ΔＦ＿mittelは、走行路勾配または傾斜および／または車両荷重負荷に対する尺度である。この平均差力は差力ΔＦの所定時間間隔Ｚでの平均値である。この値により例えば、極度の起伏のある走行路または山岳走行路および／または高められた車両荷重負荷が識別され、トランスミッションの相応の特性が規則ベースＲＢ＿Ｌａｓｔによって比較的長時間にわたっても保証される。これにより例えば長い登坂の後も負荷に適合した調整特性マップが維持される。すなわち、引き続いてのシフトアップが阻止される。したがって、良好なエンジンブレーキ作用を伴う比較的小さな変速比が引き続いての降坂走行の際に得られる。このようにして、登坂および降坂の際に同じ変速比を使用するという目的が利用され、不必要なシフトアップ調整およびシフトダウン調整が起伏のある郊外走行の際に回避される。平均差力に基づき、峠道路の走行も推理システム２９の規則ベースＲＢ＿Stra sseにより識別される。平均差力の計算は次のように行われる。 ΔＦ＿ｍｉｔｔｅｌ，ｎ＝（ΣΔＦ，ｎ−ΔＦ＿ｍｉｔｔｅｌ，ｎ−１）／ｐここで、ΣΔＦ，ｎ＝ｋ×｜ΔＦ｜＋ΣΔＦ，ｎ−１、ｋは、瞬時の差力の絶対値を評価するための正規化係数、ｎは、計算サイクル、そしてｐは、｜ΔＦ｜が跳躍的に変化した後、新たな平均値に達するまでの計算サイクルの数（例えばｐ＝２５６）である。アクセルペダル活動性ｄｄＫ＿mittelは、時間間隔ｚでのアクセルペダルｄＫの調整頻度を表し、次のように計算される。ｄｄＫ＿ｍｉｔｔｅｌ，ｎ＝（ΣｄｄＫ＿ｍｉｔｔｅｌ，ｎ−ｄｄＫ＿ｍｉｔｅｌ，ｎ−１）／ｐここで、ΣｄｄＫ＿ｍｉｔｔｅｌ，ｎ＝ｋ＊｜ΔｄＫ｜＋Σｄｄｋ＿ｍｉｔｔｅｌ，ｎ−１である。ｋ，ｎおよびｐに対しては上と同じである。ΔｄＫはアクセルペダル調整速度を表す。平均差力およびアクセスペダル活動性の前記の計算は、簡略化されたなめらかな平均値形成に相当する。制動力をＡＢＳ制御装置または相応のセンサから送出することができれば、前記の式に従って差力に対する予測値を計算することができる。制動力が送出されなければ、このことを制動の際に考慮しなければならない。車輪回転数はすでに述べたように、横方向加速度および車輪スリップの計算に利用される。ここではすでに回転数差が小さくても、算出されたパラメータに有意な値を得ることができる。したがって、１つまたは複数の車輪の外周の変化、またはタイヤ交換またはチェーンの装着によるエラー計算を識別し、補正することが必要である。そのようにしないと、例えば曲線走行が識別された場合のシフトアップは横方向加速度が大きいため誤って阻止されることとなる。このことは次のようにして回避することができる。トランスミッション制御装置６の再始動の後、すなわち、点火の投入後には、所定時間に対して算出された横方向加速度が限界値より下になければならず、装でない場合には横方向加速度を、連続する動作サイクルの持続中はゼロにセットするのである。ここでは、運転者が例えば再始動後２分間は、すぐには同じ符号の高い横方向加速度では走行しないことを前提としている。これに対して、横方向加速度が短時間だけ限界値を上回り、また小さな値に降下するような場合には、この横方向加速度は妥当な値とみなされ、制御に使用される。ファジー論理回路２４の出力信号“負荷”および“運転者”、場合により“道路/環境”と、時点ｔでアクティブとなる調整特性マップＳＫＦ（ｔ）は後続の時点ＳＫＦ（ｔ＋１）での調整特性マップを定める。ここではサイクルタイムは約２０ｍｓである。特性マップメモリ２４にファイルされている調整特性マップが順次照合される。この実施例では、３つの運転適応型調整特性マップがある。すなわちＥ（“エコノミー”）、Ｍ（“通常”）およびＳ（“スポーティ”）である。また２つの負荷適応型調整特性マップＴＡ（“部分適合”）とＡ（“適応 ”）がある。運転適応型調整特性マップでは、Ｅ、Ｍ、Ｓの順にシフトアップ調整の際の駆動回転数ｎ_abへの依存度が大きくなる。調整特性マップＴＡは、中程度の走行速度または駆動回転数でのシフトダウンのときにだけ作用する。調整特性マップの構造を説明するため機関と関連する無段トランスミッションの作用を以下簡単に述べる。図３はオットー機関の典型的は特性を表す。実線は機関回転数ｎ_motと機関トルクＭ_motに依存して固有の消費率ｇ／ｋＷｈを示す。だんだん小さくなる領域では効率の上昇することはわかる。破線は出力された機関トルクを機関回転数およびスロットルバルブ位置ｄＫに依存してパラメータとして表す。無段トランスミッションにより、機関を固有消費のもっとも少ない領域で駆動するという要請が、固定の変速段を有するトランスミッションの場合よりも良好に満たされていることがわかる。トランスミッションの変速比の無段調整により、機関回転数をトランスミッションの駆動回転数に依存しないで調整することができる。とりわけ、図３の調整特性曲線、例えば“エコノミー”調整特性曲線Ｅは走行出力の最適化の点では相反するものである。“スポーティ”調整特性曲線Ｓでは比較的に小さなスロットルバルブ角度でも同じ機関出力が得られる。変速比を大きくすることにより（低いギヤ段に相当する）高い走行出力が達成される。ここでは、変速比調整の際に種々異なるストラテジーを選択することによって、自動適応で燃費に公正な特性が達成される。調整特性曲線ＥとＳに対する入力パラメータとしては、スロットルバルブ位置またはアクセルペダル位置ｄＫのみが使用される（このパラメータは運転者の希望を表すものである）。図３に基づいて、ここから調整すべき機関回転数が定められる。自動車の動作パラメータの別の依存性を調整特性マップにより示すことができる。運転適応型調整特性マップでは、変速比または機関回転数が次のように調整される。すなわち、出力を強調する運転スタイルでは機関回転数が車両走行速度に密に結合されるように調整するのである。これによって、運転者に対して集中的な加速が許容される。このことは図４の線図から明らかである。この図４には、機関目標回転数n_mot_sが駆動回転数ｎ_abおよびスロットルバルブ位置ｄＫに依存してパラメータとして示されている。中庸の走行スタイルではこれに対して、機関動作点は消費の少ない領域に留まる。ただし全負荷動作またはキックダウン動作のときは別である。このことは図５の線図に示されている。図５のパラメータは図４と同じである。信号“負荷”が有利な値の場合、例えば山岳登坂の場合、トランスミッションの変速比は次のように調整されなければならない。すなわち、トランスミッション出力側で十分なトルクが加速過程に対して得られるように調整されなければならない。なぜなら、山岳登坂に対しては全トルクの一部が必要だからである。このことは、出力に重きをおく運転スタイルのときのように、比較的に小さな変速比での比較的に高い機関回転数の選択により行われる。機関目標回転数n_mot_s はここではスロットルバルブ位置ｄＫと差力の絶対値｜m_diff｜に依存する。このことは図６の線図から明らかである。絶対値形成によって、山岳登坂走行と降坂走行とで同じ特性が保証される。機関駆動状態の別の依存性も考慮することができる。例えば、スロットルバルブ位置ｄＫおよび“負荷”信号への依存性である。このために、特性マップメモリ２４（図２）は入力信号としてすべてのＥＧＳ入力を信号線路３８を介して受け取る。調整特性マップに対する別の最適化基準は排ガス放出の最少化である。このように構成された調整特性マップにより機関は相応の動作領域で駆動され、その際にできるだけ動作条件が安定するように注意される。これにより排ガス浄化を有利な条件で処理することができる。ここで回避すべき領域（なぜなら、比較的多くの炭素ガス（またはＨＣ）放出に結びつくから）に対する例は、高機関回転数（約４０００Ｕ／ｍｉｎ以上）での低負荷（ｄＫ）機関駆動である。この種の動作特性は特に市街地走行の際に重要である。以下、入力信号ｄＫ，ｎ_ab、“負荷”および“運転”の例で説明する。特性マップメモリ２４を置換する規則ベースを有する別のファジー論理回路により、例えば入力量ｄＫ，ｎａｂ、“負荷”および“運転”から目標機関回転数が定められる。ここでは、ファジー方式の利点が明らかである。すなわち複数の情報を規則を介して、制御される装置の外観的全体特性が得られるように結合するのである。規則からの推理は変化することができる。別のファジー論理回路は図示されていな。なぜならこれはファジー論理回路２３に相応するからである。ＣＡＥツール（＝コンピュータ支援エンジニアリング）を用いて草案されたファジーシステムの特性はわかりやすくグラフィック表示することができる。これは図７、図８、図９に示されている。これらの図で、機関トルクと駆動回転数はスロットルバルブ角度ないし“負荷”信号に依存して３次元で示されている。規則ベースの規則は次のとおりである。規則１：ｎ_abが非常に小さいか、またはｄＫが小さければ、n_mot_sは非常に小さい。規則２：ｄＫが中程度であれば、n_mot_sも中程度である。規則３：ｄＫが非常に大きければ、n_mot_sもも非常に大きい。これにより図７に示された特性が達成される。この図は、図８および図９と同じように、ＣＡＥツールによって作成されたものであり、このような表示により、電子制御部６（図１）に移植する前に、草案されたファジーシステムが分析される。明らかなことは、ここでは図５の調整特性マップの場合と類似の特性が達成されることである。大きな領域では、機関に消費が最少となる動作特性が設定される。付加的な規則により運転者の特性を考慮することができる。規則４：ｎ_abが大きく、かつｄＫが大きく、かつ“運転者”が大きければ、n_mot_sも大きい。これにより、目標機関回転数n_mot_sと駆動回転数ｎ_abおよびスロットルバルブ位置ｄＫとの関係性が図８に示すようになる。ここで、目標機関回転数は出力に重きをおく運転スタイルでは比較的に強く駆動回転数と結びつく。さらに機関の回転数レベルが一般的に上昇される（図４も参照）。図７の線図の特性はこれに対して、信号“運転者”の比較的小さな値に対しても当てはまる。外部に起因する負荷状態が信号“負荷”の高い値によって指示されれば、これは次の規則により変換することができる。規則５：負荷が正であれば、n_mot_sは大きい。この規則が信号“負荷”の大きくなる正の値と共に作用すれば、n_mot_sも上昇する。これは山岳走行の場合である（図６も参照）。ここでは、信号“運転者 ”の小さな値が基礎となっている。結果が図９に示されている。前に説明した例は、規則に基づく関数適用がファジー方式に従って迅速かつ簡単に制御を実現し得ることを示している。これとは反対に調整特性マップが設定されるなら、このマップは比較的に大きな時間コストをかけて点ごとに定義しなければならない。さらに前記の実施例によりファジー論理制御回路２３は首尾一貫してさらに導かれる。これは、信号“負荷”と“運転者”を多値情報の形で、生じる目標機関回転数を連続的に制御することによって行う。したがって例えば種々異なる信号“運転者” の値が作用すれば、特性は図７と図８の間となる。これに対して、前もって計算した調整特性マップを使用すれば、この特性マップはＳＫＦ選択部２５によって選択される。調整特性マップのこの選択を以下説明する。運転適応型調整特性マップが交換されたならば、設定された保持時間が変化されずにアクティブのままに留まる。これは、前記選択信号の変動により切換が頻繁に生じることを回避するためである。とりわけ走行出力に重きをおいた調整特性マップは常にエコノミー調整特性マップに対して優先される。これは追い越し過程のときに運転者が直ちに所要の加速をトランスミッションの適切な切換特性によって得られるようにするためである（図１１も参照）。保持時間の長さは運転者の特性に依存させることができる。これは例えば、出力要求が非常に高い場合には、すなわち信号“運転者”が大きい場合には、Ｓ−調整特性マップの作用時には保持時間を比較的に長くするのである。しかしこの種の関数特性は機関、ボディーおよびそれぞれの車両形式のトランスミッションに依存する。図１０のマトリクスには条件が含まれている。これら条件は例えば、ファジー論理回路２３の出力信号“運転者”および“負荷”を満たさなければならない。ｋｒｅｈａ，”古い”所定の時点ｔで使用された調整特性マップ（左の欄）を“ 新しい”時点ｔ＋１へ移行するためである。パラメータ、ｅｍ，ｍｓ，ｘｔａ，ｘａ，ｍｅ，ｓｍ，ｔａｘおよびａｘは２つの信号“運転者”および“負荷”に対して設定可能な限界値である。符号∧はＡＮＤ結合を表す。例えば運転適応型Ｅ−調整特性マップから負荷適応型、部分適応型ＴＡ−調整特性マップに交換するためには、信号“負荷”は限界値ｘｔａより大きくなければならず、また信号“運転者”は限界値ｍｓより小さくなければならない。Ｓ− 調整特性マップからＴＡ−調整特性マップへの交換は許容されない。なぜなら、スポーティなＳ−調整特性マップも中程度の勾配を有する道路（これに対しては部分的適合調整特性マップが設定される）を走行するのに対する条件を満たすからである。それぞれ微少な段階を有する５つ以上の調整特性マップを使用することができるならば、ファジー論理回路２３の出力信号も、１つまたは複数の基本特性マップを変化させるために使用することができる。そのために信号“運転者”および場合により信号“負荷”により、特性マップがずらされるか、または変化される。これは図４から図６に示されるのと同じである。したがって例えば出力に重きをおく運転スタイルの場合には、機関回転数とトランスミッションの駆動回転数との依存性が強まる。これにより、所要の基本特性マップの数と、個々の特性マップを選択するコストとが低減する。図１０のマトリクスの限界値は走行実験で求められる。これら限界値は、調整特性マップをアクティブにするのと放棄するのとの間で所定のヒステリシスを有する。従って例えば、Ｅ−調整特性マップからＭ−調整特性マップへの交換に対する限界値ｅｍが、Ｍ−調整特性マップからＥ−調整特性マップへの復帰に対する限界値ｍｅより大きい。ｅｍ＞ｍｅさらに所定の走行操縦、例えば山岳走行の際に、アクティブ限界値を変化することができる。例えばＳ−調整特性マップに対する限界値を高めるのである。なぜなら、信号“運転者”は山岳走行の際には比較的に弱く評価しなければならないからである。ここではファジー論理回路の一般的利点が明らかである。すなわち、入力量の可変評価を行うのである。この可変評価により種々異なる推定結果が得られる。例えば信号“運転者”が非常に大きな値を有していれば、これは運転者の短期間の出力要請であり、例えば追い越しのときである。この量的評価はファジー論理回路によって行うことができ、このように特別のものとして使用することができる。図１０のマトリクスは技術的に、相応のプログラムを有する計算器によって実現することができる。このプログラムは相応の問い合わせと分岐を処理し、またはテーブルを有していて、このテーブルは瞬時の調整特性マップＳＫＦ（ｔ）に依存してアドレシングすることができる。この場合計算器は、アクティブ限界値と比較の形式（＞または＜）をテーブルから取り出し、アクティブとすべき新たな調整特性マップを信号“運転者”および“負荷”とテーブルからの限界値とのの比較によって設定する。図１１には、ここで実行される演算の全体フローチャートが示されている。このフローチャートは自己説明型である。本発明のトランスミッション制御部６はその補正回路２６によってダイナミック補正を実行する（調整特性マップ交換時の調整適応と共に）。これは次のように行われる。すなわち、アクティブな調整特性マップＳＫＦ（ｔ）に基づき、例えば信号ｄＫとｎ_abから新たな目標機関回転数n_mot_sを特性マップメモリ２４（図２）で設定値として検出するのである。この設定値は変速比制御部２７へすぐに送出してはならないことが示されている。目標機関回転数n_mot_ sの調整は、この目標機関回転数は運転適応型調整特性マップの交換により生じるので、障害として作用することがあるからである。なぜなら、この調整特性マップは運転者に対して識別可能なアクションまたは環境条件と関連なしに発生するからである（いわゆる無意識の切換）。この場合は、“調整適応が調整特性マップの交換によって”行われ、この調整適応によってトランスミッション変速比の調整または変化が緩慢に実行されるか、または運転者に妥当と思われる運転操縦と関連して、迅速に開始することができる（例えば山岳走行の際の負荷適応型調整特性マップへの交換によるシフトダウンにより）。シフトアップを行うのが妥当な運転操縦は、例えば高い機関回転数である。調整特性マップの交換による調整が許容される場合が図１２のテーブルにまとめられている。このテーブルの第１列は例えば自動車が山岳走行を終了し、したがってトランスミッション制御部が負荷適応型から運転適応型調整特性マップに切り替えた場合を示す。これにより機関目標回転数は減少する。新たな機関目標回転数n_mot_ s(t+1)はしかしすぐには回転数跳躍として実現されず、機関回転数は変化速度DE LTA_NMOT1（単位U/min/s）により新たな回転数まで上昇する。変化は時間に依存するだけでなく、走行距離または加速度のような動作パラメータにも依存して実行することができる。図１２の第４列は、シフトダウン、すなわち機関回転数の上昇が、運転適応型調整特性マップへの交換によって行われた場合を示す。ここで、所定の条件が満たされると（例えばアクセルペダルを急速に踏み込む、ΔｄＫ≧ＤＫ＿ＲＳ、またはキックダウン命令が発せられる）、シフトダウンが迅速に行われる。すなわち、変化速度DELTA_NMOT4で行われる。その他の場合には、シフトダウンは変化速度DELTA_NMOT6で行われる。この変化速度は比較的に小さい。すなわち、シフトダウンは緩慢に行われる（第６列参照）。ここに説明した機能のさらなる簡略化および改善は次のようにして達成される。すなわち、１つの場合により補正された機関目標回転数n_mot_s(t)をこれまでの調整特性マップＳＫＦ（ｔ）から算出し、新たな機関目標回転数n_mot_s(t+1) と比較するのである。この新たな機関目標回転数は新たな調整特性マップＳＫＦ（ｔ＋１）から算出される。比較の結果が同じ値であれば、これに関連した調整特性マップの交換が許容される。図１３には、前に説明した変速比のダイナミック補正を実行するフローチャートが示されている。プログラムのスタート後、ブロックＳ１で調整特性マップＳＫＦ（ｔ）が時点ｔで選択される。すなわち、図１０および図１１に基づいて説明したように選択される。その後、機関目標回転数n_mot_sが算出される。ステップＳ２では、時点ｔでの調整特性マップが、時点ｔ＋１での調整特性マップと等しくないかどうかが問い合わされる。等しければステップＳ４に進み、等しくなければステップＳ６にさらに進む。ステップＳ５では、後続の機関目標回転数n_mot_s1が時点ｔの機関目標回転数 n_mot-s(t)と等しくなるようセットされる。ステップＳ６では、機関回転数差DELTA_NMOTXが図６の線図に従って算出される。ステップＳ７では、補正された目標機関回転数n_mot_s1が、回転数差DELTA_NM OTXを伴う時点ｔ＋１での目標機関回転数に近似される（図１２参照）。 n_mot_s1＝n_mot_s(t)＋DELTA_NMOTX ステップＳ８では、調整すべき目標機関回転数が時点ｔ＋１での目標機関回転数と等しいか否かが問い合わされる。等しければ、ステップＳ９で、時点ｔでの調整特性マップＳＫＦ（ｔ）が、時点ｔ＋１での調整特性マップＳＫＦ（ｔ＋１）と等しくなるようセットされる。すなわち、新たな調整特性マップに交換される。その後、またはステップＳ８での問い合わせが否定で応答された後、プログラムは終了する。図１３のプログラムに従い、調整すべき目標機関回転数n_mot_s1に対して求められた値は、ダイナミック補正回路２６で、場合により新たに補正される。特性マップメモリ２４と切換特性マップ選択回路２５により機関目標回転数が算出される。この機関目標回転数は定常動作の基準にほぼ相当する。補正回路でまず求められた機関目標回転数n_mot_s1はステップＳ１０（図１４）で、第１の補正目標変換i_s1に再計算される。この補正された目標変換比はさらなる経過で、相対変化ｄｉと絶対補正値ｉ＿ｋｏｒによる補正を受ける。ただし、運転者がキックダウン命令ＫＤにより最大補正を設定した場合は別である。このことはＳ１１で問い合わされる。問い合わせに対する応答がイエスであれば、ステップＳ１２で後続の補正された変速比i_s3が最初の変速比i_s1に等しくなるようセットされ、プログラムを終了する。相対的補正値ｄｉが作用するためには、これが閾値ＩＧＲを上回らなければならない。このことはステップＳ１３で問い合わされる。ｄｉがこの閾値を上回っていなければ、第２の目標変速比i_s2が第１の目標変速比i_s1と等しくなるようにセットされ、第１の目標変速比は時点ｔ₀でゼロにセットされる（ステップＳ１４）。補正値ｄｉが運転操縦の経過中に閾値ＩＧＲを一度上回ると、ステップＳ１５で存在する目標変速比i_s1(t₀)がゼロと等しいか否かが問い合わされる。ゼロと等しければ、第１の目標変速比i_s1の値にセットされる（ステップＳ１６）。次に存在する目標変速比を、次のように算出される相対補正値による変速比の調整に対する基礎として用いる。 ○７挿入補正値di_s2は、出発時点ｔ₀からどの程度の強度で初期目標変速比i_s(t₀)を変化してもよいかを設定する。例えば定数ｋ＝５であり、ｄｉ＝１０であれば、補正値di_s2＝i_s1(t₀)*0.5である。これはこの場合、初期目標値i_s1(t₀)だけの変動を許容することを意味する。図１５には、前記の過程が運転操縦に基づいて示されている。線図Ａには横方向加速度ａｙが示されている。これにより曲線走行が識別される。典型的にはアクセルペダルの調整ｄＫも運転者によるものであり、運転者は曲線ではアクセルペダルを戻す（線図Ｂ）。これにより目標機関回転数n_mot_s2が低下される。なぜなら、調整特性マップでは例えば図１０または図１１に従って機関の動作点が変化されるからである。ここから生じた目標変速比i_s1(t)＝n_mots1/n_abが相応に変化する（線図Ｄ）。ファジー論理回路２３によりこの運転操縦が識別され、相応の補正値ｄｉが出力される（線図Ｄ）。時点ｔ₀で変速比i_s1(t₀)が記憶される。式Ｉからこの変速比の回りの領域が得られる。この領域内には補正された変速比がある（線図Ｄ）。i_s2がこの領域の外にあれば（図８のステップＳ１８）、生じた変速比 i_s3＝i_s2−di_s2 が求められ（図１４のステップＳ２０とＳ２１）、実際に調整される。得られた補正変速比i_s3の経過は線図Ｅに時間ｔについて示されている。線図ＡからＤの横軸にはそれぞれ時間ｔがプロットされている。ここで補正値i_korは図１４のステップＳ２１でゼロに等しいと仮定される。ここでは目標変速比i_s1(t)のシフトアップとシフトダウンとの間の頻繁な切換が低減することがわかる。ファジー規則ベースの変更によって、変速比変化への介入を比較的大きな補正値ｄｉにより強化することもできる。これにより、この種の運転操縦の際の変速比を固定することができる。機能はまた補正値ｄｉの変化によっても所望のように構成することができる。このことはファジー論理回路の特性と調和する。図１４に基づいて説明したプログラムはいわゆる相対調整操作である。変速比を固定する機能は、ここに説明した曲線走行以外のエンジンブレーキ動作または自動車が降坂走行する際にも有利である。なぜなら、変速比の固定はエンジンブレーキ作用を形成するからである。さらに変速比i_s2は、補正値i_korを伴う絶対調整アクセスによっても補正することができる（図１４のステップＳ２１）。補正量 i_korは例えば−５０から＋５０の値とすることができ、これにより変速比i_s2 を±５０％だけ変化させることができる。これによりトランスミッション出力側の駆動トルクも相応に制御される。このことはとりわけ、駆動車輪において有意なスリップ状態が縦方向スリップ信号Ｓｘにより指示された場合に有利である。この場合は、機関トルクを付加的に、機関制御部３に伝達されるアクセス信号を介して制御することができる。機関制御部はこれに基づき機関トルクを、例えば点火またはスロットルバルブの調整によりまたは気筒遮断により低減する。別の場合には、機関トルクを短時間だけ高めるのが有利なこともある。無段トランスミッションの変速比を高速で固定する場合には、機関回転数が短時間、例えば０．５から１．５ｓの間降下する作用が知られている。なぜなら、トランスミッションが調整過程のために多くのトルクを必要とするからである。従ってこの作用は特に障害となる。なぜなら、この種の調整によって少なくとも加速過程が開始されるからである、ここでトランスミッション制御部６が機関制御部３に、機関トルクを高めるアクセス信号を供給すれば、障害となる短時間の回転数降下、およびこれと結びついた加速の低下が回避される。絶対調整アクセスに対する別の理由は、アンチロック装置ＡＢＳまたはアンチスリップ制御ＡＳＲの命令でもある。第１の場合では、変速比は駆動車輪にできるだけわずかな牽引トルクしか発生しないように調整される。アンチスリップ制御は変速比を、駆動車輪における車輪スリップがなくなるように調整することができる。変速比制御器２７（図２）はそれぞれの設定に従って、機関回転数n_motを次式に従って調整する n_mot＝i_s3*n_ab このために、例えば公知の弁からなる少なくとも１つの調整素子が必要であり、これが変速比を制御する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９６年４月４日【補正内容】請求の範囲１．少なくと１つの規則ベース（２９）の設けられたファジー論理回路（２３）を有する、自動車オートマチックトランスミッション用の制御装置であって、該制御装置によって、トランスミッションの変速比がアクセルペダル位置（ｄＫ）および車両速度（ｎａｂ）に依存して、特性マップに記憶されたデータに基づいて調整され、前記制御装置によってさらに、自動車の負荷状態（“負荷”）と運転者の運転スタイル（“運転”）とが特性マップの選択の際に考慮される形式の制御装置において、制御装置は、複数の所定の負荷適応型および運転適応型調整特性マップ（Ｅ，Ｍ，Ｓ、ないしＴＡ，Ａ）、または調整特性マップ（Ｅ，Ｍ，Ｓ、ないしＴＡ，Ａ）を代替する規則ベース（規則１から規則４）を有し、当該複数の所定の負荷適応型および運転適応型調整特性マップ、または調整特性マップを代替する規則ベースを介して、機関回転数（ｎｍｏｔ）が機関目標会テンス（n_mot_s）に変速比（１）の無段制御によって調整され、ファジー論理回路（２３）と接続された補正回路（２６）が設けられており、該補正回路にファジー論理回路（２３）は、自動車の走行ダイナミック状態を考慮して、阻止信号（ｄｉ）またはアクティブ調整信号（i-kor）を供給し、前記阻止信号によって変速比（ｉ）の調整が制限され、前記アクティブ調整信号によって変速比（ｉ）の調整がアクティブに定められ、さらにファジー論理回路（２３）によって、車両負荷が高まっても変速比（ｉ）の調整の際に考慮される、ことを特徴とする制御装置。２．制御装置は、ファジー論理回路（２３）と接続された信号処理回路（２２）を有し、該信号処理回路によって、アクセルペダル位置またはスロットルバルブ位置を表す信号が所定の時間間隔にわたって平均される、請求項１記載の制御装置。３．信号処理回路（２２）によって、順次連続する時間間隔で自動車の横方向加速度を表すそれぞれ２つの信号の差が形成され、曲線走行の開始の識別に使用される、請求項１または２記載の制御装置。４．信号処理回路（２２）によって、アクセルペダル調整の頻度（ｄｄＫ）が所定の時間間隔（ｚ）の間、検出され、運転者の運転スタイルの評価に使用される、請求項１から３までのいずれか１項記載の制御装置。５．信号処理回路（２２）によって、駆動力および制動力、並びに平面における自動車の走行抵抗の差（ΔＦ）の絶対値が形成され、所定の時間間隔にわたって平均され、得られた平均値から走行路形および自動車の負荷状態が検出される、請求項１から４までのいずれか１項記載の制御装置。６．変速比の制御に使用されるデータは、信号処理回路（２２）と接続された特性マップ（ＳＫＦ１，…、ＳＫＦｎ）にファイルされているか、または第２のファジー論理回路によって形成される、請求項１から５までのいずれか１項記載の制御装置。７．ファジー規則ベース（２９）によって特性マップ（ＳＫＦ）が、それぞれ先行する特性マップ、運転者の運転スタイルを表す第１の選択信号（運転者）および自動車の負荷状態を表す第２の選択信号（負荷）に依存して設定または変化される、請求項１から６までのいずれか１項記載の制御装置。８．ファジー制御ベース（２９）によって特性マップ（ＳＫＦ）が、走行した走行路の形式を表す第３の選択信号（道路/環境）に依存して設定または変化される、請求項１から７までのいずれか１項記載の制御装置。９．特性マップを、点ごと変速値指示をずらすことにより変化させる、請求項１から８までのいずれか１項記載の制御装置。１０．ファジー論理回路（２３）によって、変速比の調整を緩慢に行うか、または当該調整が運転者にとって自明である場合のみ行う、請求項１から９までのいずれか１項記載の制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩＦ１６Ｈ 59:44

Claims

【特許請求の範囲】１．少なくと１つの規則ベース（２９）の設けられたファジー論理回路（２３）を有する、自動車オートマチックトランスミッション用の制御装置であって、該制御装置によって、トランスミッションの変速比がアクセルペダル位置および車両速度に依存して、記憶されたデータ（ＳＫＦ１、…、ＳＫＦｎ）に基づいて無段階に制御され、これにより機関回転数が調整され、前記制御装置によってさらに、自動車の負荷状態と運転者の運転スタイルとが考慮される形式の制御装置において、制御装置（６）は、前記ファジー論理回路（２６）と接続された補正回路（２６）を有し、該補正回路にファジー論理回路（２３）から阻止信号（ｄｉ）またはアクティブ調整信号（i_kor）が供給され、前記補正回路により変速比の調整が制限されるか、またはアクティブに重畳される、ことを特徴とする制御装置。２．ファジー論理回路（２３）と接続された信号処理回路（２２）が設けられており、該信号処理回路によりアクセルペダル位置またはスロットルバルブ位置を表す信号（ｄＫ）が所定の時間間隔で平均される、請求項１記載の制御装置。３．前記信号処理回路（２２）によって、順次連続する時間間隔で自動車の横方向加速度を表すそれぞれ２つの信号（ａｙ）の差が形成され、曲線走行の開始の識別に使用される、請求項２記載の制御装置。４．信号処理回路（２２）によってアクセルペダルの頻繁な調整（ｄｄＫ）が所定の時間間隔の間、検出され、運転者の運転スタイルの評価に使用される、請求項２記載の制御装置。５．信号処理回路（２２）によって、駆動力と制動力並びに平面における自動車の走行抵抗との差の絶対値（ΔＦ）が形成され、所定の時間間隔にわたって平均され、得られた平均値から走行路タイプおよび自動車の負荷状態が求められる、請求項２記載の制御装置。６．変速比を制御するために使用されるデータが、信号処理回路（２２）と接続された特性マップ（ＳＫＦ１、…、ＳＫＦｎ）にファイルされているか、または前記データが第２のファジー論理回路によって形成される、請求項２記載の制御装置。７．ファジー規則ベース（２９）により特性マップ（ＳＫＦ）が、それぞれ先行する特性マップ、運転者の運転スタイルを表す第１の選択信号（運転者）、および自動車の負荷状態を表す第２の選択信号（負荷）に依存して設定または変化される、請求項６記載の制御装置。８．ファジー規則ベース（２９）により特性マップ（ＳＫＦ）が、走行した走行路の形式を表す第３の選択信号（道路/環境）に依存して設定または変化される、請求項６記載の制御装置。９．特性マップを、点ごと変速値指示をずらすことにより変化させる、請求項１記載の制御装置。