(57)【要約】  本発明は電気アクチュエータ、例えば自動車の電気油圧式、電空式、電磁式又は電動式トランスミッションコントローラの直接制御型制御弁を有する回路装置の制御のための方法及び装置に関する。電気機器、例えば直接制御弁の電流需要が比較的高い場合、所定の許容電流負荷を超えることを回避するために、ある時点で利用可能な、回路装置の全電流を決定し、スイッチ素子のスイッチング要求を検出し、利用可能な全電流と比較し、スイッチング要求を所定の優先順位について検査し、スイッチング要求が利用可能な全電流を超えるときは、優先順位検査に従ってスイッチ素子の逐次接続を行い、又はスイッチング要求が利用可能な全電流を超えないときは、スイッチ素子の即時接続を行う電流監視機能が設けられている。また回路装置の電流伝導を制限するための電流監視機能を発生することができる制御及び検出手段を有する装置が設けられている。
2009529640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気アクチュエータ、例えば自動車の電気油圧式、電空式、電磁式又は電動式トランスミッションコントローラの直接制御型制御弁を有する回路装置の制御方法において、回路装置の電流負荷を制限するための電流監視機能が設けられ、上記監視機能が少なくとも下記の諸段階、
ａ）ある時点で利用可能な、回路装置の全電流の決定、
ｂ）スイッチ素子のスイッチング要求の検出、
ｃ）スイッチング要求により必要となる電流需要と全電流の比較、
ｄ）所定の優先順位に基づくスイッチング要求の検査、
ｅ）スイッチング要求により利用可能な全電流を超えるときは、優先順位検査に従ってスイッチ素子の逐次接続、
ｆ）スイッチング要求により利用可能な全電流を超えないときは、スイッチ素子の即時接続、
を包含することを特徴とする方法。
【請求項２】
現在の全電流、所定の限界電流及びさらに接続されるスイッチ素子のための所定の予備電流から利用可能な全電流を決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
回路装置の永久電流負荷及びアクティブなスイッチ素子の現在の電流需要から現在の全電流を決定することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
限界電流で長時間電流負荷と短時間電流負荷を区別することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
決定された利用可能な全電流から最大許容長時間電流と短時間に利用可能な最大電流を決定することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
スイッチング要求の検査で、それぞれの制御の予想持続時間を考慮することを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
弁の通電のためのスイッチング要求に対して、スイッチ素子としての弁の機能、有効接続位相及びスイッチング要求の種類に応じて優先順位を与えることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
スイッチング要求の種類として、少なくともスイッチオン、切替え及び保持の諸機能を区別することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
アクティブなスイッチ素子の電流需要の決定並びに／もしくは長時間及び／又は短時間電流負荷の限界電流の決定のために、当該のヒューズの定格を考慮することを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
過去の制御から導き出された学習アルゴリズムにより、アクティブなスイッチ素子の電流需要並びに／もしくは長時間及び／又は短時間電流負荷の限界電流を決定することを特徴とする請求項１から９のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
電気アクチュエータ、例えば自動車の電気油圧式、電空式、電磁式又は電動式トランスミッションコントローラの直接制御型制御弁を有する回路装置の制御のための装置において、回路装置の電流伝導を制限するための電流監視機能を発生することができる制御及び検出手段が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
制御及び検出手段が少なくとも１つのプロセッサユニット（３）を有し、このプロセッサユニット（３）で時間分解して瞬時、永久及び予想電流伝導が検出され、再処理され、時間分解してスイッチング要求が検出され、優先順位検査で再処理され、処理した電流伝導と処理したスイッチング要求が比較され、処理した電流伝導から回路装置で電流制限対策を開始するための出力信号が発生されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気アクチュエータを有する回路装置の制御のための、請求項１の上位概念及び請求項１１の上位概念に基づく方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車では特に油圧回路の調整と制御の課題のために電気操作式アクチュエータ、例えば弁が使用される。おおむね２つのタイプが区別される。通常使用されるパイロット弁ではサーボ系の磁石がリリーフホールに作用する。リリーフホールは密封部材の圧力供給側のあいだの差圧を補償し、その際弁座の密封部材は圧力媒質によってひとりでに操作される。このタイプの電磁弁は比較的小さな力と相応に小さな電流消費で高圧の大きな流量を制御できる利点がある。ところが差圧原理に従って動作するから、常に特定の最小使用圧を必要とする。
【０００３】
これに対して直接制御弁はスイッチ機能のために最小使用圧又は差圧を必要とせず、従って動作範囲はゼロバールで始まって所定の最大使用圧に至る。この種の弁は特にコンパクトに作られ、ほとんどあらゆる任意の取付け位置に適合し、比較的安価である。このタイプの電磁弁では弁座の開閉のために磁力が直接使用される。標準的には無電流状態で弁座はたいていばね力及び媒質の静圧によって閉鎖される。磁石又は電磁石コイルに電圧が働くと、接極子がこの力に逆らって弁座から浮き上がり、弁を開放する。その場合最大使用圧及び体積流量は磁力に直接依存する。従って直接制御弁は通常、パイロット弁より多くの電流を消費する。その結果、使用中に電気回路に不当に高い電流負荷と限られた電流供給を生じることがある。
【０００４】
直接制御弁として構成された、自動車オートマチックトランスミッションのクラッチの制御のための比例圧力調整弁がドイツ特許公開ＤＥ１９９０４９０２Ａ１により公知である。直接制御弁は接極子棒によりピストンと結合された比例磁石を有する。ピストンは初期状態でばね力により弁座に押し付けられ、それによって弁が閉鎖される。磁石のコイルに適当に通電することによって、接極子及び接極子棒がピストンとともにばね力に逆らって移動させられ、それによってピストンが弁座から浮き上がり、媒質（作動油）のための入口が開放される。入口が全開したときスペーサ上の接極子は保持位置にあり、適当に通電することによってこの位置に保持される。この保持機能は、ピストンに対する油圧を考慮して、コイル電流により調整することができ、クラッチシリンダの圧力調整のために利用される。
【０００５】
またドイツ特許公開ＤＥ１９９０４９０２Ａ１に記載された直接制御弁型又はドイツ特許公開ＤＥ１９９０４９０１Ａ１で明かなパイロット弁型の比例磁石の制御方法がドイツ特許公開ＤＥ１０００３８９６Ａ１により公知であり、それぞれ１つの保持位置が実現されている。その場合コイル電流に対する反作用により誘導電圧に基づいて接極子の運動を認識する手段が設けられている。この反作用は保持機能に直接関係し、弁の保持領域（保持位置での圧力範囲）と調整領域（保持位置以外の圧力範囲）のあいだの統制のとれた移行を制御するために利用することができる。
【０００６】
最後に、油圧制御系の比例方向弁の制御電流の制御のための制御装置がドイツ特許公開ＤＥ１９５３６６９７Ａ１により公知である。制御装置は在来の状態観察装置で十分に把握されない油圧系の非線形性から出発し、デジタルで検出したセンサ値を利用し、この値から逐次代入法により数回の積分段階で推定した信号を決定し、再処理のためにこの信号を制御装置に供給する。この方法はパイロット弁を有する系にも、直接制御弁を有する系にも適している。直接制御弁では例えば測定されたコイル電流から導き出した測定量を制御回路の入力量として使用することができる。
【０００７】
比例磁石の制御のための公知の方法及び装置の欠点は、個々の比例弁の駆動を制御するが、比例弁がもっぱら単独で観察されることである。その場合、幾つかの種々の機器を有する回路装置で特に直接制御弁の比較的高い電流需要が及ぼす影響は、ほとんど考慮されない。このことは自動車電流回路網で通例のように利用可能な全電流が限られている回路装置では、当該の系の動作信頼性を損なう恐れがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
こうした背景のもとで本発明の根底にあるのは、電気アクチュエータ又は機器、例えば直接制御弁の電流需要が比較的高い場合、所定の許容電流負荷を超えることを確実に回避する、回路装置の制御のための方法及び装置を示すという課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題の解決策は、まず方法については主たる請求項の特徴で明かであり、一方、発明の有利な実施態様と改良がその従属請求項に見られる。
【００１０】
本発明の基礎をなすのは、スイッチング要求を検査に従って必要ならば遂次に処理する監視機能によって、回路装置の許容電流負荷の超過を回避することができるという認識である。
【００１１】
それによれば本発明は電気アクチュエータ、例えば自動車の電気油圧式、電空式、電磁式又は電動式トランスミッションコントローラの直接制御弁を有する回路装置の制御方法から出発する。上記の課題の解決のために、本発明は回路装置の電流負荷の制限のために、少なくとも下記の諸段階を包含する電流監視機能があるものとする。即ち、
ａ）ある時点で利用可能な、回路装置の全電流の決定、
ｂ）スイッチ素子のスイッチング要求の検出、
ｃ）スイッチング要求により必要となる電流需要と全電流の比較、
ｄ）所定の優先順位に基づくスイッチング要求の検査、
ｅ）スイッチング要求により利用可能な全電流を超えるときは、優先順位に従ってスイッチ素子の逐次接続、
ｆ）スイッチング要求により利用可能な全電流を超えないときは、スイッチ素子の即時接続
【００１２】
本発明に基づく電流監視機能によって例えば電気油圧式トランスミッションコントローラで、電流消費が大きい直接制御弁を使用し、それと同時にトランスミッションコントローラの最大電流負荷の順守を保証することが可能であるという利点がある。このことは、スイッチング要求を検出して、優先順位検査を行うことによって達成される。あらかじめ定められた利用可能な全電流を超える危険があれば、検査結果がポジティブなスイッチング要求がその優先順位に基づいて接続される。これに対して検査結果がネガティブな要求はその処理が可能になるまで差当たりブロックされ、その上で接続される。
【００１３】
この方法は適当な回路に原則として任意に適用することができ、その際それぞれの電流限界を自由に適用することができる。こうして非常に柔軟な適用可能性が生まれる。特に自動車では、トランスミッションコントローラで処理されたギヤチェンジの開始のための信号を、少なくとも１個のクラッチの作動のための適当な調節弁の操作に変換するために、こうして直接制御電磁弁をアクチュエータとして使用することができる。
【００１４】
その場合、要求された弁への通電に対して、場合によっては有効接続位相で、スイッチ素子としてのそれぞれの機能及びスイッチング要求の種類に応じて優先順位を定めことが好ましい。その際スイッチング要求の種類については、異なる電流負荷が発生するから、少なくともスイッチオン、切替え及び保持の諸機能を区別することができる。その結果、優先的な、例えば安全上重要な弁操作は常に即座に行われ、同時に接続操作の有効な順序が保証される。
【００１５】
また利用可能な全電流は現在の電流、所定の限界電流及びさらに接続されるスイッチ素子のための所定の予備電流から決定することができ、さらに現在の電流は回路装置の永久電流負荷及びアクティブなスイッチ素子の現在の電流需要から決定され、限界電流では長時間電流負荷と短時間電流負荷が区別されるように構成することができる。
【００１６】
永久、瞬時及び予想電流負荷を考慮することによって、それぞれの使用条件で実際に供給される全電流に対して、電流供給能力の有効利用を可能にする実際の限界値が決まるから、場合によって延期される接続操作は絶対に必要な短時間しか遅らされない。
【００１７】
アクティブなスイッチ素子の現在の電流需要並びに長時間及び／又は短時間電流負荷に対する限界電流を決定するために、たいていの場合いずれにせよ存在するそれぞれのヒューズの定格を利用することが好ましい。このデータは利用可能な全電流の決定のための基準データとして随時呼び出すことができる。
【００１８】
それに加えて、アクティブなスイッチ素子の電流需要並びに／もしくは長時間及び／又は短時間電流負荷に対する限界電流を、過去の制御から導き出され又は導き出した学習アルゴリズムによって決定することにより、利用可能な全電流の一層正確な決定が得られる。
【００１９】
また決定された利用可能な電流から最大許容定電流及び短時間利用可能な最大電流を決定することができる。電気機器の当該のヒューズの短時間の過負荷を許容することは通常無害であるから、永久電流負荷を超える短時間のスイッチ操作を阻止しないことが好ましい。そのためにスイッチング要求の検査で当該の制御の予想持続時間を考慮するのが適切である。
【００２０】
発明の別の課題は、電気アクチュエータ又は機器、例えば直接制御弁の電流需要が比較的高い場合、所定の許容電流負荷を超えることを確実に回避できる、回路装置の制御のための装置を提供することである。
【００２１】
装置に関連するこの課題の解決策は、装置請求項１１の特徴で明かであり、一方、有利な実施態様が当該の従属請求項に見られる。
【００２２】
それによれば本発明はさらに電気アクチュエータ、例えば自動車の電気油圧式、電空式、電磁式又は電動式トランスミッションコントローラの直接制御型制御弁を有する回路装置の制御のための装置から出発する。また上記の課題の解決のために、本発明は回路装置の電流伝導を制限するための監視機能を発生することができる制御及び検出手段を設けるものとする。
【００２３】
さらに制御及び検出手段は少なくとも１個のプロセッサユニットを有し、このプロセッサユニットで時間分解して瞬時、永久及び予想電流伝導を検出し、かつ再処理し、スイッチング要求を時間分解して検出し、優先順位検査で再処理し、処理した電流伝導と処理したスイッチング要求を比較し、処理した電流伝導から回路装置の電流制限対策の開始のための出力信号を発生するように構成することができる。
【００２４】
この構成によって電流消費が大きい機器、例えば直接制御弁をトランスミッションコントローラに使用することができ、それとともに所定の最大電流負荷を超過する危険が回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
発明の説明のために、明細書に実施例の図面を添付した。
【００２６】
それによれば図１に自動車の周知の電子式トランスミッションコントローラの単純化したブロック構成図が示されている。図では直接制御型電磁制御弁（図示せず）を有する油圧回路５が接続された中央トランスミッション制御ユニット１が設けられている。トランスミッション制御ユニット１はエンジン制御・信号検出ユニット２と連絡する。このユニット２によって運転者要求及び／又は運転状況に関するデータが検出される。
【００２７】
またトランスミッション制御ユニット１は本発明に基づくプロセッサユニット３を有する。プロセッサユニット３で電流及び電圧データが時間分解して検出され、適当なソフトウエアによって処理され、こうして本発明に基づく電流監視機能が利用可能となる。トランスミッション制御ユニット１の出力データによって油圧回路５のスイッチ素子が制御され、一方、スイッチ素子はトランスミッション及び／又はクラッチ装置４を制御する。
【００２８】
電子式トランスミッション制御の場合、運転者要求がトランスミッション制御ユニット１で例えばセレクタレバー位置、運転プログラムスイッチ、キックダウンスイッチ及び／又はチョークバルブ位置により、例えばギヤチェンジ、コンバータロックアップ又はクラッチ操作のための信号に変換される。こうして油圧回路５の当該の制御弁が制御され、適当な調節弁を作動する。
【００２９】
次に自動車のこの種の電気油圧式トランスミッションコントローラの直接制御型制御弁を備えた回路装置の制御方法を、図２に示した、個々の電流分を示すフローチャートに基づき説明する。
【００３０】
その場合まず「永久電流負荷」、例えば電子式制御ユニットへの永久的給電が検出され、瞬時の「アクティブな（動作中の）素子の電流」がそのヒューズに関連して確定される。これから現在の全電流が決まる。次に接続される素子のための「予備電流」が、再処理の際に上記の全電流に加えられる。これから、確定された「機器の電流」が計算される。
【００３１】
続いて当該のヒューズの短時間負荷に対する限界電流I_max_Sicherung_kurz及び長時間負荷に対する限界電流I_max_Sicherung_dauerがヒューズのデータ及びこれまでの制御に基づいて決定される。「機器の電流」と限界電流の差から、短時間又は長時間負荷に対して「その他の機器のために」自由に「利用できる電流」が決まる。限界電流と現在の全電流及び予備電流から短時間又は長時間負荷に対する系の利用可能な全電流が決まる。
【００３２】
決定されたこの利用可能な全電流に基づき、ある時点で存在するすべてのスイッチング要求が利用可能な電流、予想される制御時間及び所定の優先順位に対して検査される。その場合弁への通電の要求は、油圧回路のそれぞれのスイッチ素子のタイプと機能、瞬時接続位相及びスイッチング要求の種類、例えば場合によっては逆パルスによる切替え、スイッチオン又は保持によって格付けされる。
【００３３】
その結果、上位に決定された所要の通電が直ちに接続され、必要ならばその他の通電は可能であり次第、即ちそれによって最大利用可能電流をもはや超過しないときに初めて接続される。
【００３４】
検査の結果、利用可能な全電流が現在あるすべてのスイッチング要求に対して十分であることが明かであれば、すべてのスイッチング要求を時間的制限なしで処理できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】電子式トランスミッションコントローラのブロック構成図を示す。
【図２】電流監視機能のフローチャートを示す。
【符号の説明】
【００３６】
１  トランスミッション制御ユニット
２  エンジン制御及び／又は信号検出ユニット
３  プロセッサユニット
４  トランスミッション及び／又はクラッチ装置
５  油圧回路
【図１】
2009529640.tif 000003
【図２】
2009529640.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月4日(2007.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の電気油圧式、電空式、電磁式又は電動式トランスミッションコントローラの直接制御型制御弁を有する回路装置の制御方法において、回路装置の電流負荷を制限するための電流監視機能が設けられ、上記監視機能が少なくとも下記の諸段階、
ａ）ある時点で利用可能な、回路装置の全電流の決定、
ｂ）スイッチ素子のスイッチング要求の検出、
ｃ）スイッチング要求により必要となる電流需要と全電流の比較、
ｄ）所定の優先順位に基づくスイッチング要求の検査、
ｅ）スイッチング要求により利用可能な全電流を超えるときは、優先順位検査に従ってスイッチ素子の逐次接続、
ｆ）スイッチング要求により利用可能な全電流を超えないときは、スイッチ素子の即時接続、
を包含することを特徴とする制御方法。
【請求項２】
現在の全電流、所定の限界電流及びさらに接続されるスイッチ素子のための所定の予備電流から利用可能な全電流を決定することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
回路装置の永久電流負荷及びアクティブなスイッチ素子の現在の電流需要から現在の全電流を決定することを特徴とする請求項２に記載の制御方法。
【請求項４】
限界電流で長時間電流負荷と短時間電流負荷を区別することを特徴とする請求項２に記載の制御方法。
【請求項５】
決定された利用可能な全電流から最大許容長時間電流と短時間に利用可能な最大電流を決定することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項６】
スイッチング要求の検査で、それぞれの制御の予想持続時間を考慮することを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項７】
弁の通電のためのスイッチング要求に対して、スイッチ素子としての弁の機能、有効接続位相及びスイッチング要求の種類に応じて優先順位を与えることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項８】
スイッチング要求の種類において、少なくともスイッチオン、切替え及び保持の諸機能を区別することを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
【請求項９】
アクティブなスイッチ素子の電流需要の決定並びに／もしくは長時間及び／又は短時間電流負荷の限界電流の決定のために、当該のヒューズの定格を考慮することを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項１０】
過去の制御から導き出された学習アルゴリズムにより、アクティブなスイッチ素子の電流需要並びに／もしくは長時間及び／又は短時間電流負荷の限界電流を決定することを特徴とする請求項１から９のうちのいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項１１】
自動車の電気油圧式、電空式、電磁式又は電動式トランスミッションコントローラの直接制御型制御弁を有する回路装置の制御装置において、回路装置の電流伝導を制限するための電流監視機能を発生することができる制御及び検出手段が設けられていることを特徴とする制御装置。
【請求項１２】
制御及び検出手段が少なくとも１つのプロセッサユニット（３）を有し、このプロセッサユニット（３）で時間分解して瞬時、永久及び予想電流伝導が検出され、再処理され、時間分解してスイッチング要求が検出され、優先順位検査で再処理され、処理した電流伝導と処理したスイッチング要求が比較され、処理した電流伝導から回路装置で電流制限対策を開始するための出力信号が発生されることを特徴とする請求項１１に記載の制御装置。
【国際調査報告】
2009529640.tif 000005
2009529640.tif 000006
2009529640.tif 000007
2009529640.tif 000008