(57)【要約】本発明は、車両のための制御装置の機能パラメータを設定する方法であって、少なくとも１つの重み特性マップ（４０）では少なくとも１つの目標変数が設定され、上記目標変数は車両の挙動を表し、重み特性マップ（４０）では、最適パラメータのモデル（３２）への対応付けが行われ、従って、機能パラメータとして設定される最適パラメータの集合に対する予め設定された目標変数の割り当てが行われる、上記方法に関する。【選択図】図１
2013513757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のための制御装置（２００）の機能パラメータを設定する方法であって、少なくとも１つの重み特性マップ（４０、２０４）では、少なくとも１つの目標変数が予め設定され、前記少なくとも１つの目標変数は前記車両の挙動を表し、前記少なくとも１つの重み特性マップ（４０、２０４）では、最適パラメータのモデル（３２、６４、２０６）への対応付けが行われ、従って、機能パラメータとして設定される最適パラメータの集合に対する、少なくとも１つの予め設定された目標変数の割り当てが行われる、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの重み特性マップ（４０、２０４）では、少なくとも２つの目標変数が設定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
閉ループ制御が、前記少なくとも１つの目標変数の重み付けの継続的なシフトにより行われる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記閉ループ制御は、操作量を介して行われる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
最適パラメータのモデル（３２、６４、２０６）が格納されたメモリユニットを有する、車両のための制御装置。
【請求項６】
人間・機械インタフェースが設けられ、前記人間・機械インタフェースを介して、重み特性マップ（４０、２０４）を用いて、前記最適パラメータのモデル（３２、６４、２０６）からの最適パラメータが設定される、請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
最適パラメータのモデル（３２、６４、２０６）を計算する方法であって、目標変数を満たすパラメータ集合への前記目標変数の対応づけが行われる、方法。
【請求項８】
前記最適パラメータのモデル（３２、６４、２０６）は、制御装置ソフトウェア内で計算される、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項９】
前記最適パラメータのモデル（３２、６４、２０６）は、制御装置ソフトウェア外で計算される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記計算は、最適化プログラム（１４）を用いて行われる、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置の機能パラメータを設定する方法及びそのような制御装置、並びに、最適パラメータのモデルを計算する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両内の内燃機関の噴射システムを制御するために制御装置が使用される。この制御装置においては、製造業者又はエンドユーザの要求、例えば、目標変数及び／又は評価基準に従って、機能パラメータを介して制御装置機能を設計することが構想される。その際、目標変数は、例えば走行快適性及びダイナミクス（Ｄｙｎａｍｉｋ）についての車両の所望の挙動に関わっている。これについての機能パラメータとして、例えば、時定数、増幅率、作動閾値が用いられる。例えば、排出量、エンジン出力、及び、消費に関する挙動について、機能パラメータとして、噴射圧力、レール圧力、排気再循環、及び、弁の位置が用いられ、又は、これらから導出される。
【０００３】
噴射システムに対する要求が増えるほど機能の複雑性が増し、機能パラメータの数も増加する。しかしながら同時に、顧客は構造の簡素化を要求する。なぜならば、複雑なソフトウェア構造は、豊富な専門知識を用いてのみ操作され、適用が非常に困難だからである。
【０００４】
上記の制御装置の機能は、少なくとも１つのパラメータ集合を、定数、特性曲線、特性マップを介して、固定の設定により決定するという可能性を提供する。但し、機能の複雑性が、また、特性マップの数も絶えず増す。機能の専門家はせいぜいのところ各パラメータによる影響を知っており、このような程度で、顧客の要求に応じて機能を設計することが可能である。顧客は、複数の考えられる最適なトレードオフ（Ｋｏｍｐｒｏｍｉｓｓ）の中から自身の所望のトレードオフを獲得する。起こりうる要求からの逸脱は、反復（Ｒｅｋｕｒｓｉｏｎ）により補正されうる。
【０００５】
エンジン制御装置の適用の場合は、制御装置機能のためのパラメータが、顧客の要求に従って定められる。しかしながら、多くの分野において、機能の適用の場合には目的間の競合が発生し、そのためにトレードオフを定める必要がある。複数の目的を同時には最適に達成することが出来ないため、競合する目標変数同士の最適なトレードオフに相当するシステムの調整（Ａｂｓｔｉｍｍｕｎｇ、チューニング）が定められる。その際には、複数のプロジェクト目的を最善に満たすトレードオフを見つける必要がある。対応する機能パラメータが通常、制御装置内で固定的に設定される。
【発明の概要】
【０００６】
このような背景から、請求項１に記載の機能パラメータを設定する方法、請求項５に記載の制御装置、及び、請求項７に記載の特徴を備えた最適パラメータのモデルを計算する方法が提示される。本発明の更なる別の構成は、従属請求項及び明細書の記載から明らかとなろう。
【０００７】
最適パラメータのモデルを使用することによって、複数の機能パラメータ、機能特性曲線、又は、機能特性マップが、動作点に依存した１つ又は少数の重み特性マップに減らされる。動作点又は駆動変数は、例えば、選択されたギア、エンジン回転数、及び、負荷である。従って、制御装置機能の複雑性が増したとしても、複雑性が、顧客又は利用者のために下げられる。適用（Ａｐｐｌｉｋａｔｉｏｎ）は、目標変数／目的基準の設定、又は、これら目標変数／目的基準の重みの設定として行われる。従って、利用者は、所望の要求をシステム上に実装するために、機能の専門家である必要はない。利用者は、機能パラメータすら知らなくてもよい。
【０００８】
最適パラメータのモデルと共に、制御装置内の少なくとも１つの重み特性マップを使用することによって、様々に構成され制御装置内に格納された重み特性マップを介した、様々な設定又はセットアップ（Ｓｅｔｕｐ）若しくは構成（Ｋｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を実施する可能性も生まれ、その際、制御装置機能の基本特性マップを複写する必要はない。
【０００９】
従って例えば、２つの異なる重み特性マップの調整として、一方では、スポーツに関わる（ｓｐｏｒｔｌｉｃｈ）運転性、他方では、快適性に関わる（ｋｏｍｆｏｒｔａｂｅｌ）運転性を保存することが可能である。この他、重み特性マップは、消費量のために最適な設計又はエンジン出力のために最適な設計について保存することが可能である。
【００１０】
最適パラメータのモデルの重み係数に対する直接的な閉ループ制御も構想されうる。目標変数及び／又は基準の目標値に達しない場合には、閉ループ制御を介して、重み付けの変更によって継続的に調整されうる。
【００１１】
本発明は、制御装置内のある機能に対して実在の目標変数及び基準を直接設定することにより適用を可能とする。その際、ソフトウェア構造の複雑性が常に増すことにより、内部又は顧客のところでの適用の際に専門的な要求及びコストが上がることが考慮される。
【００１２】
最適パラメータのモデルと、制御装置内の少なくとも１つの重み特性マップと、の利用を介して、システム挙動を、直接的に目標変数若しくは評価基準を介して、又は、これら目標変数若しくは評価基準の重みを介して変更し設定するという可能性が生まれる。これにより、利用者のために、複数の機能パラメータ、機能特性曲線及び／又は特性マップが、動作点に依存した１つ又は少数の重み特性マップに縮小されうる。
【００１３】
本発明によって典型的に、目標変数の設定を介して適用が可能となる。集中（Ｋｏｎｚｅｎｔｒａｔｉｏｎ）は、タスク又は要求のためには有益であり、機能パラメータのためには有益ではない。従って、利用者のために複雑性が低減されうる。さらに、機能パラメータの調整のために、機能の専門家は必要ではない。設定の客観的評価による系統的な手続きが行われうる。さらに、要求を適合させるための反復（Ｒｅｋｕｒｓｉｏｎ）に、より少ないコストが掛かる。
【００１４】
本発明はさらに、システムを、競合する複数の目標変数を用いて、目標変数の重みの継続的なシフト（Ｖｅｒｓｃｈｉｅｂｕｎｇ）によって閉ループ制御することを可能とする。その際に、最適パラメータのモデルによって、システムのために常に最適な機能パラメータが制御装置内で提供されるようになる。本発明の一実施形態において、この最適パラメータのモデルと、閉ループ制御すべきシステムと、を循環する閉ループ制御回路が形成され、この閉ループ制御回路は、複数の競合する目標変数に関して、可能な操作量としてシステム挙動を閉ループ制御する。従って、複雑で非線的な多変数系を、駆動形態に応じて目標変数に対して閉ループ制御することが可能である。
【００１５】
その際に、重み付けのシフトは操作量を介して定期的に行われる。さらに、最適パラメータのモデルによって典型的に、目下の目的トレードオフの最適な解決策に相当する機能パラメータのみが設定される。
【００１６】
記載される発明によって、従来技術では固定的に設定した機能パラメータを、例えば、走行状態のような外部の影響に従って適合させることが可能である。これにより、システムの挙動を、開ループ制御パラメータ及び閉ループ制御パラメータの変更を介して、各走行状態又は走行状態の経過に対して適合させることが出来る。
【００１７】
最適パラメータのモデルによって、複雑なシステムを、目的のトレードオフによって最適に開ループ制御及び閉ループ制御することが可能である。その際に、外部の閉ループ制御回路は、重み付け基準のみを変更し、従って、様々な目標基準同士のトレードオフを変更する。このことは、システムが目標基準に関して常に最適に駆動されるように制御装置の様々なパラメータを変更する最適パラメータのモデルを介して行われる。その際に、最適パラメータのモデル、例えば、エンジン制御機能の開ループ制御パラメータ及び閉ループ制御パラメータを介して、駆動中に継続的に調節される。
【００１８】
車両のエンジン制御の際には、構成において、負荷プロフィールに応じてエンジン制御の調整が変更されうる。
【００１９】
本発明の更なる利点及び構成は、以下の記載及び添付の図面から明らかとなろう。
【００２０】
先に挙げた特徴及び以下で解説される特徴は、各示される組み合わせのみならず他の組み合わせにおいても、又は単独でも、本発明の枠組みを逸脱することなく利用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】機能パラメータを設定する方法の可能な実現の概略図を示す。
【図２】最適パラメータのモデル、及び、閉ループ制御回路による閉ループ制御を示す。
【図３】エンジン制御のための最適パラメータのモデルを用いた閉ループ制御を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、実施形態を用いて図面に概略的に示され、以下では図面を参照してより詳細に記載される。
【００２３】
図１は、機能パラメータを設定するための提示される方法の手続きを示している。ここでは、制御装置内で利用可能な最適パラメータＰ１〜Ｐｎのモデルが、目標変数Ｚ１〜Ｚｎ及び／又は基準Ｋ１〜Ｋｎについての重み特性マップと共に提供される。
【００２４】
第１ステップ１０で、前もってシステム又はモデル１２を用いて、全ての必要な動作点ＢＰｎについて、最適化プログラム１４によって、全ての必要な目標変数及び／又は基準（矢印１６）に対する多目的最適化が、利用可能な機能パラメータ（矢印１８）を用いて実行される。
【００２５】
最適化から得られた結果は、動作点ごとに、目標変数及び／又は基準の全トレードオフについての最適化された機能パラメータを含む（第２ステップ２０）。
【００２６】
第３ステップ３０で、最適化により得られた結果から、動作点に依存した最適パラメータのモデル３２が作成されうる。これは特性マップ、多次元データモデル、又は、最適パラメータのリストの形態により作成される。モデルへの入力は、動作点、目標変数及び／又は基準、又は、これら目標変数及び／又は基準の重み付けであり、従って、目標変数ＧＺ１〜ＧＺｎ／基準ＧＫ１〜ＧＫｎ重み付け自体及その出力が、これらと一致する最適パラメータＰ１ｏｐｔ〜Ｐｎｏｐｔ（矢印３６）である。
【００２７】
この最適パラメータのモデル３２を制御装置内に格納する場合には、動作点に依存した特性マップを介して、目標変数の所望の重み付けが設定され、この目標変数は、最適パラメータのモデル３２の入力として、この動作点に最適パラメータ自体を出力し、後に制御装置機能において利用される。重み特性マップは例えば、動作点ごとに、全ての目標変数及び／又は基準の重みのフィールド（Ｆｅｌｄ）又は配列（Ａｒｒａｙ）を含むことが可能であり、場合によっては、動作点に依存した１〜２つの重み特性マップ４０が存在する。さらに、重み特性マップは目標変数ごとに利用されうる。その場合、動作点に依存したｎ個の機能特性マップ４２が存在する。
【００２８】
２つより多い動作点が、１つより多い、機能の重み特性マップとなりうる。重みの和は、正規化されて１となる。
【００２９】
モデルによって、全ての最適なパラメータ組み合わせが制御装置内に保存される。アプリケーション戦略を変更するために、目標変数の重みが適合されうる。これにより、場合によっては機能パラメータについて知られることなく、最適な機能パラメータが得られる。重みは、例えば、人間・機械インタフェースとしての１つ以上のスライダ４４を介して継続的に変更可能であり、このようにして所望の調整が設定されうる。
【００３０】
さらに、複数の目標変数の重み特性マップにより、様々なバリエーション（Ｖａｒｉａｎｔ）を作ることが構想されうる。調整間又は重み特性マップ間の切り替えは、制御装置ソフトウェア内の有限オートマトンによって、又は、運転者自身によって（回転つまみ、スライダ、表示装置のメニュー）実行されうる。
【００３１】
モデル及び重み特性マップによって、複数の機能パラメータ、機能特性曲線、又は、機能特性マップが、利用者のための１つ又は少数の重み特性マップに減らされることで、機能の設計が簡素化されうる。
【００３２】
モデルは、全ての必要な動作点における、目標変数及び／又は基準の全てのトレードオフの、全ての最適パラメータを含む。機能特性曲線／機能特性マップを省略することも可能である。
【００３３】
代替的に、最適パラメータのモデルは、重み特性マップを用いて制御装置ソフトウェア以外で計算され、道具又は工具を介して、制御装置へのインタフェースによって、設定が実験車両に伝送されうる。調整の結果はその後、制御装置内で直接的に利用可能であり、又は、調整の後に工具を介して制御装置内に転送される必要がある。このことは、制御装置ソフトウェアが変更される必要がないという利点を有する。
【００３４】
しかしながら、場合によっては、様々なセットアップ、又は、重みに対する閉ループ制御を実施しえないことに注意されたい。適用のため、及び、顧客のためにも追加的な道具が利用可能である必要がある。その際に、このやり方での調整が実行されたか否かは、事後には測定可能ではない。
【００３５】
図２には、最適パラメータのモデル及び閉ループ制御回路により、複数の目標変数に関してシステムを制御する様々な可能性が示されている。全てのケースで、最適パラメータのモデル（ＭｏＰ）と、制御装置機能のレギュレータと、が上流に配置されている。
【００３６】
第１のケース５０では、測定値Ｚ１ｉｓｔ〜Ｚｎｉｓｔ（矢印５２）を元にして、設定値Ｚ１ｓｏｌｌ〜Ｚｎｓｏｌｌ（矢印５６）を用いて、実際値／目標値比較（ブロック５４）が実行され、制御偏差ｅ１〜ｅｎ（矢印５８）が決定される。その際に、目標値／実際値比較５２を介してシステムの所望の挙動が設定され、レギュレータ６０を介して制御されうる。その際に、重みＧ１〜Ｇｎ（矢印６２）が得られ、この重みＧ１〜Ｇｎは、最適パラメータのモデル６４に入力され、この最適パラメータのモデル６４は、最適パラメータＰ１〜Ｐｎの集合（矢印６６）を出力する。これらパラメータは、制御装置機能６８に入力され、従って、信号Ｓ１〜Ｓｎ（矢印７０）が生成され、この信号Ｓ１〜Ｓｎはシステム７２に入力される。システムは値Ｚ１ｉｓｔ〜Ｚｎｉｓｔを出力し、この値Ｚ１ｉｓｔ〜Ｚｎｉｓｔが再び測定値（矢印５２）となる。
【００３７】
第２のケースでは、目標値／実際値比較５４が、直接測定値を用いては実行されず、この目標変数又は基準から計算される（ブロック１０２）。この目標変数は、システムの挙動を一意に記述する必要がある。第２のケース１００では、目標機能は、測定値の現在の値に依存するだけではなく、過去における駆動形態及びシステム挙動も考慮されうる。目標値の設定によって、レギュレータ６０及び最適パラメータのモデル６４を介して、システム挙動が、目標機能の目標値に対して閉ループ制御されうる。
【００３８】
第３のケース１２０では、システムの出力値７２が測定されず、当該出力値７２を定めるために、モデル１２２を介して計算される。示されるケースでは、制御装置パラメータ及びシステム入力値を用いてシステム挙動を複写し（ａｂｂｉｌｄｅｎ）、従って、仮想的な測定値を伝達するモデル１２２が使用される。
【００３９】
最適パラメータのモデル及び閉ループ制御の使用の例は、有害物質排出量及び二酸化炭排出量の閉ループ制御である。ここで提示される、理想的な制御パラメータと、基準・重み付けの閉ループ制御と、の組み合わせによって、走行プロフィールに従って、制御装置機能のデータ入力（Ｂｅｄａｔｕｎｇ）が、より少ない有害物質排出量又はより少ない消費量に対して閉ループ制御される。例えば低排出量ために有利な負荷プロフィールを用いて車両が駆動される場合に、制御装置パラメータは更に、より低い消費量の方向に閉ループ制御され、そしてその逆も同様である。この閉ループ制御によって、結果的に、競合する目的、即ち、消費量及び有害物質排出量が直接的に測定され、又は、制御装置内でモデルを介して十分な精度を持って計算されうる。
【００４０】
目的の重み付けの閉ループ制御によって、及び、最適パラメータのモデルを介して、例えば、排出量のための限界値へと閉ループ制御し、１キロメータごとの有害物質排出の限界値を、認証サイクル（Ｚｅｒｔｉｆｉｚｉｅｒｕｎｇｓｚｙｋｌｕｓ）内で遵守するだけではなく、同時に走行プロフィールごとに、最小可能消費量を達成することが可能である。従来では、排ガス限界値の遵守は、認証サイクルにおいてのみ検査され、それに応じてエンジン制御が最適化された。このことは場合によっては、非常に僅かな有害物質が排出されるため制限値の遵守することに問題はないであろう動作点で、消費量がより高くなることに繋がる可能性もある。従って、ここで記載される閉ループ制御を介して、排ガス限界値の遵守が保障うるだけではなく、車両の消費量も低減されうる。
【００４１】
本アプローチは、エンジン制御装置内の複数の更なる別の機能に対して転用することが可能である。さらに、類似した形態で、他の分野での開ループ制御及び閉ループ制御に転用可能である。本方法によって、最適パラメータのモデルと、重み付けの対応する閉ループ制御と、が制御装置に組み込まれる。本方法は、任意の機能のためのエンジン制御装置ソフトウェアの拡張として利用し、かつ、内燃機関の制御以外に、更なる別のシステムに対しても転用することが可能である。
【００４２】
図３には、制御装置２００、この場合、エンジン２０２を制御するエンジン制御装置の概略図が示されている。制御装置２００内には、重み特性マップ２０４と、最適パラメータのモデル２０６と、機能２０８と、が設けられる。さらに、未処理の排出量のためのモデル２１０と、触媒コンバータのためのモデル２１２と、レギュレータ２１４と、が設けられる。
【００４３】
重み特性マップ２０４では重み付けが設定される。これに基づき、最適パラメータのモデル２０６からの最適パラメータが定められる。この最適パラメータを用いて、機能２０８は、エンジン２０２の制御のための信号を設定する。
【００４４】
基本的に、エンジン２０２で直接測定された初期値に基づいて閉ループ制御を行うという可能性が生まれる。この初期値が簡単には定められない場合には、定められた最適パラメータを、例えば、未処理の排出量のためのモデル２１０と、触媒コンバータのモデル２１２と、に入力し、所望の初期値を演算により定めるという可能性がある。このやり方で定められた値は、レギュレータ２１４の入力値であり、レギュレータ２１４は、個々の値も一定の閾値を超えた際に特に、重み特性マップ２０４に対して作用する。
【図１】
2013513757.tif 000003
【図２】
2013513757.tif 000004
【図３】
2013513757.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月15日(2012.6.15)
【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】
車両のための制御装置（２００）の機能パラメータを設定する方法であって、少なくとも１つの重み特性マップ（４０、２０４）では、少なくとも１つの目標変数が予め設定され、前記少なくとも１つの目標変数は前記車両の挙動を表し、前記少なくとも１つの重み特性マップ（４０、２０４）では、最適パラメータのモデル（３２、６４、２０６）への対応付けが行われ、従って、機能パラメータとして設定される最適パラメータの集合に対する、少なくとも１つの予め設定された目標変数の割り当てが行われ、前記少なくとも１つの重み特性マップ（４０、２０４）では、少なくとも２つの目標変数が設定され、前記最適パラメータのモデルは、全ての最適パラメータ、全ての必要な動作点における前記目標変数の全てのトレードオフを含む、方法。
【請求項２】
閉ループ制御が、前記少なくとも１つの目標変数の重み付けの継続的なシフトにより行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記閉ループ制御は、操作量を介して行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
最適パラメータのモデル（３２、６４、２０６）が格納されたメモリユニットを有し、前記最適パラメータのモデルは、全ての最適パラメータ、全ての必要な動作点における前記目標変数の全てのトレードオフを含む、車両のための制御装置。
【請求項５】
人間・機械インタフェースが設けられ、前記人間・機械インタフェースを介して、重み特性マップ（４０、２０４）を用いて、前記最適パラメータのモデル（３２、６４、２０６）からの最適パラメータが設定される、請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
最適パラメータのモデル（３２、６４、２０６）を計算する方法であって、目標変数を満たすパラメータ集合への前記目標変数の対応づけが行われ、前記最適パラメータのモデルは、全ての最適パラメータ、全ての必要な動作点における前記目標変数の全てのトレードオフを含む、方法。
【請求項７】
前記最適パラメータのモデル（３２、６４、２０６）は、制御装置ソフトウェア内で計算される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記最適パラメータのモデル（３２、６４、２０６）は、制御装置ソフトウェア外で計算される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記計算は、最適化プログラム（１４）を用いて行われる、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
第１のケース５０では、測定値Ｚ１ｉｓｔ〜Ｚｎｉｓｔ（矢印５２）を元にして、設定値Ｚ１ｓｏｌｌ〜Ｚｎｓｏｌｌ（矢印５６）を用いて、実際値／目標値比較（ブロック５４）が実行され、制御偏差ｅ１〜ｅｎ（矢印５８）が決定される。その際に、目標値／実際値比較５４を介してシステムの所望の挙動が設定され、レギュレータ６０を介して制御されうる。その際に、重みＧ１〜Ｇｎ（矢印６２）が得られ、この重みＧ１〜Ｇｎは、最適パラメータのモデル６４に入力され、この最適パラメータのモデル６４は、最適パラメータＰ１〜Ｐｎの集合（矢印６６）を出力する。これらパラメータは、制御装置機能６８に入力され、従って、信号Ｓ１〜Ｓｎ（矢印７０）が生成され、この信号Ｓ１〜Ｓｎはシステム７２に入力される。システムは値Ｚ１ｉｓｔ〜Ｚｎｉｓｔを出力し、この値Ｚ１ｉｓｔ〜Ｚｎｉｓｔが再び測定値（矢印５２）となる。
【国際調査報告】
2013513757.tif 000006
2013513757.tif 000007
2013513757.tif 000008
2013513757.tif 000009