(57)【要約】本発明は、エンジン（１）及び／又は変速機（２）を制御する装置に関する。この装置は、エンジン／変速機（１、２）から距離を隔てて配置される制御装置（３、４）を備えている。この制御装置は、制御又は調整アルゴリズムをもたらす。いくつかのセンサー（１２、１８）及び／又はアクチュエータ（１３、１９）に直接的に電気的接続されるユニットも、設けられる。前記ユニットは、エンジン／変速機（１、２）に固定される。ユニットは、センサー（１２、１８）から生じるセンサー信号をデジタルセンサー信号に変換するＤ／Ａコンバータを備えている。デジタルセンサー信号は、ユニットと距離（３、４）を隔てて配置される制御装置（３、４）との間でデータバス（８、２０）を介して通信するためのデータバス送信／受信装置（１０、１１、１５、１６）によって、データバス信号に変換される。本発明の装置は、センサー／アクチュエータ（１２、１３、１８、１９）用のいくつかの並列接続部とデータバス（８、２０）用の接続部を備える単一のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス（９、１７）を備えている。センサー／アクチュエータ（１２、１３、１８、１９）に対して異なる配線構成を備える装置の実施形態において、前記制御装置（３、４）が、センサー／アクチュエータの連結に関して、ハードウエアを変更させずに用いられ得るように、信号をいくつかのセンサー（１２、１８）からデータバス信号に変換する信号コンバータが、設けられる。この信号コンバータは、制御／調整アルゴリズムに対応する計算をせずに、センサー信号をデータバス信号に直接的に変換する。
2006503224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）及び／又は変速機（２）を制御するための装置であって、前記エンジン／変速機（１、２）から離れて配置され、開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムをもたらす制御装置（３、４、２４、２５）と、複数のセンサー（１２、１８）に電気的に接続され、前記エンジン／変速機（１、２）に取り付けられるユニットとを有し、前記ユニットは、前記センサー（１２、１８）から生じるセンサー信号をデジタルセンサー信号に変換するＡ／Ｄコンバータを有し、前記ユニットとそこから離れて配置された前記制御装置（３、４、２４、２５）との間をデータバス（５）を介して通信できるように、前記デジタルセンサー信号は、信号コンバータによって、データバス信号に変換され、データバス送受信装置（１０、１１、１５、１６）によって、前記データバス（５）内に送給される装置において、
複数の制御装置（３、４、２４、２５）が、アセンブリデータバス（８、２０、２１）の各々に接続されている同じデータバス送受信装置（１０、１１、１５、１６）を有するように構成されること、
前記ユニットは、前記センサー（１２、１８）用の複数の並列接続部と前記アセンブリデータバス（８、２０、２１）用の接続部とを有するアセンブリに固有のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス（９、１７、２２、２３）として実施されること、
異なるセンサー（１２、１８）を有する異なるアセンブリの種類に対する前記装置の実施形態において、同一の制御装置（３、４、２４、２５）が、そのセンサー接続のハードウエアの変更を行なうことなく、用いられ得るように、複数のセンサー（１２、１８）のデジタルセンサー信号を前記データバス信号に変換する信号コンバータが設けられること、
前記信号コンバータは、開ループ／閉ループ制御アルゴリズムに対応する計算手段の中間接続を行なうことなく、前記センサー信号を前記データバス信号に直接的に変換すること、及び
前記センサー／アクチュエータ・インターフェイス（９、１７、２２、２３）は、設けられるセンサー接続部の数が異なる少なくとも２つの実施形態で、複数のエンジン／変速機の種類に対する直列の伝送手段として設計されることを特徴とする装置。
【請求項２】
アクチュエータ（１３、１９）は、前記センサー／アクチュエータ・インターフェイス（９、１７、２２、２３）に付加的に接続され、前記アクチュエータ（１３、１９）に対して、前記アセンブリデータバス（８、２０、２１）を介して入力される制御データは、前記アクチュエータ（１３、１９）が、前記割り当てられたセンサー／アクチュエータ接続部を介して作動され得るように、個々のアクチュエータ（１３又は１９）用のデジタル制御データに変換されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記センサー／アクチュエータ・インターフェイス（９、１７、２２、２３）は、所定の値範囲及び／又は所定の数値範囲に対する信号の標準化に関して、センサー信号の検証を行なうことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記センサー／アクチュエータ・インターフェイス（９、１７、２２、２３）が、前記デジタルセンサー信号が格納され得る記憶手段を有すること、及び前記データバス送受信装置（１０、１１、１５、１６）は、前記記憶手段からデジタル信号を読み取ることができ、それらをデータバス信号に変換することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の装置。
【請求項５】
離れて配置される前記制御装置（３、４、２４、２５）と比較して異なる数のセンサー・アクチュエータ（１２、１３、１８、１９）を有する前記装置の複数の異なる実施形態と共に用いられるために、同一のデータバスプロトコルが設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
ある製造車両に対して、前記センサー／アクチュエータ／インターフェイス（９、１７、２２、２３）の前記センサー／アクチュエータ接続部のいくつかは、割り当てられないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及び／又は変速機を制御するための装置であって、エンジン／変速機から離れて配置され、開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムをもたらす制御装置と、複数のセンサーに電気的に導通して直接接続され、エンジン／変速機に取り付けられるユニットとを有し、該ユニットはセンサーから生じるセンサー信号をデジタルセンサー信号に変換させるＡ／Ｄコンバータを有し、そのユニットとそれから離れて配置される制御装置との間をデータバスを介して通信することができるように、データバス送受信装置によって、デジタルセンサー信号がデータバス信号に変換されるような装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び特許文献２は、各々、自動変速機を有する自動車用の制御装置を開示している。変速機用の開ループ／閉ループ制御アルゴリズムを有する制御装置が、追加される制御装置として変速機に取り付けられる。変速機の内側に各々配置されるセンサーとアクチュエータが、プラグを介して、制御装置に接続される。この制御装置は、変速機に設置されるので、耐熱性と耐汚れ性の両方を有しなければならず、増大されたレベルの複雑さを必要とする。さらに、製造中、及び変速機が組み込まれる間、各場合において、変速機に対して照合制御装置を設ける必要がある。より多くのセンサーが用いられる同一の自動車に対して変速機を代える場合、ハードウエアが変更された制御装置をその変速機に設置する必要がある。その結果、変速機に変更が生じるときはいつでも、制御装置のハードウエアも変更されねばならない。
【０００３】
特許文献３は、自動車用の制御装置を有するデータバスシステムを開示している。各制御装置は、作動制御機能とＩ／Ｏ処理機能に分割されている。各機能は、ここでは、個別のマイクロコントローラに割り当てられ、各場合において、１つの作動機能と１つのＩ／Ｏ処理機能が、一緒になって１つの制御装置を構成している。従って、変速機の異なる種類に対する伝送手段に関して、変速機の種類が代わるたびに、制御装置をその違う変速機に適合させる必要があり、これは、高レベルの負担をもたらす。
【０００４】
特許文献４は、エンジンと変速機からなる車両駆動トレイン用の制御装置を開示している。変速機から離れて配置される第１制御装置と、その変速機に設けられる第２変速機制御装置が、設けられる。高電力ロス、特に、高出力段の電子部品は、変速機制御装置内に設置される。この変速機制御装置は、変速機に取り付けられるので、耐熱設計がなされねばならない。両方の制御装置は、センサーとアクチュエータを作動させるための少なくとも１つのマイクロコンピュータ、メモリ、及び出力段を有している。マイクロコンピュータは、開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムを実施するためのソフトウエアを起動し、センサー信号の調整を行う。センサーとアクチュエータは、変速機制御装置に直接的に配置されねばならないので、わずかな数のアセンブリ又は車両の種類しか、１種類の制御装置によって、取り扱われない。自動車における異なる型式及び系列のエンジンの場合、これは、ガソリン又はディーゼルの種類、又は異なる数のシリンダーに対して、各々、異なるセンサー用インターフェイスを有する制御装置が構築されねばならないことを意味している。加えて、計算機能力を増大させ、及び従来の制御装置の概念に対して付加的な機能をもたらすには、新しい制御装置が構築されねばならない。
【０００５】
制御装置が、駆動トレイン、例えば、エンジン又は変速機に設置されるとき、そこに設けられる電子部品、特にますます複雑になるマイクロコンピュータ及びメモリに対する温度負荷は極めて高く、アセンブリに固有の周囲温度に対して部品を適確にするための付加的なコストを伴う。もし各制御装置が、アセンブリ、例えば、変速機から離れて配置される場合、センサーとアクチュエータを接続するために、多量のケーブルが、それらのアセンブリと制御装置との間に予め配線される必要がある。
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０  ７５８  ７２６  Ａ２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１００  ３６  ６０１  Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９９  ６３  ６１０  Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１９９  ４８  ９６９  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、エンジン／変速機を、そのエンジン／変速機から離れて配置される制御装置によって、そのアセンブリへのセンサーとアクチュエータのケーブル配線に関する負担を低減させて、制御するための装置を提供する目的に基づいている。本発明のさらに他の目的は、異なるセンサーとアクチュエータを有する種々の駆動トレインの種類に対して、わずかな数の制御装置の種類しか必要がないような方法で、制御装置に対するセンサーとアクチュエータの電気的な接続をもたらすことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、本発明によれば、特許請求項１の特徴によって達成される。前記請求項によれば、複数の制御装置は、同じデータバス送受信装置を有するように実施され、これらの送受信装置の各々に、アセンブリデータバスが接続される。前述のユニットは、センサー／アクチュエータ用の複数の並列接続部とアセンブリデータバス用の接続部を有するアセンブリに固有のセンサー／アクチュエータ／インターフェイスとして、実施される。異なるセンサー／アクチュエータを有する異なるアセンブリの種類に対して上記装置を設計する場合、そのセンサー／アクチュエータ接続のハードウエアを変更することなく、同一の制御装置を用いることができるように、複数のセンサーのセンサー信号をデータバス信号に変換するための信号コンバータが設けられる。この信号コンバータは、計算の中間的な接続をすることなく、開ループ／閉ループの制御アルゴリズムに従って、センサー信号をデータバス信号に直接的に変換する。センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、複数のエンジン／変速機の種類を有する直列伝送手段用として、設けられるセンサー接続の数によって異なる少なくとも２種類に設計される。
【０００９】
アセンブリデータバスは、リアルタイムの周辺条件で、デジタル形態の直列データ伝送を行ない、前記データバスは、電気的又は光学的設計が可能である。アセンブリデータバスは、センサー信号の同期データ伝送を可能とする。アセンブリに固有のセンサー／アクチュエータ・インターフェイスは、このアセンブリデータバスに接続されている。加えて、アセンブリデータバスは、制御装置の標準化されたデータバス送受信装置に接続されている。
【００１０】
アセンブリデータバスに加えて、さらに他の車体系データバスを制御装置間に配置することができ、前記のさらに他の車体系データバスは、車両内の乗員区画内に配線される。メッセージが、車体系データバスを介して、制御装置間において直接的に交換され、信号は、制御されるべきアセンブリから離れて配置されたアセンブリに伝達される。例えば、信号は、排ガスセンサーシステムや燃料タンク通気システムなどからエンジン制御システムに伝達され、そこで制御アルゴリズムで処理され、アセンブリデータバスを介して、モータ及び／又は変速機内のセンサー／アクチュエータ・インターフェイスに伝達される。これに関連して、データバスは、デジタル信号を伝達することができる媒体を意味すると理解される。従来の２値のHigh信号又はLow信号の変調、又はパルス幅変調さえも、ここで、データバスによって行なわれるようにすることができる。
【００１１】
制御装置には、複数の制御装置が、アセンブリデータバスに対して同一のインターフェイスを有するように、標準化された設計がなされている。制御装置の内部の設計は、マイクロコンピュータ、メモリ、及びハウジングに関して、標準化されてもよい。これは、制御装置が、照合ハードウエアを有し、開ループ及び閉ループ制御アルゴリズムが、応用ソフトウエアによって実施されるという利点がある。これによって、複雑なシステムが構築されるとき、著しいコストの利点が得られる。
【００１２】
アセンブリ、すなわち、エンジン及び／又は変速機から離れて配置される制御装置は、各場合に、強力なマイクロコンピュータ及び対応するソフトウエアを備え、そのソフトウエアは、個々のソフトウエアモジュールからなるようにすることができる。変更された変速機又はエンジンの型式の各々には、照合ソフトウエアモジュールに割り当てられる。ソフトウエアが、制御装置内に入力された後、そのソフトウエアは、エンジン／変速機装置に対して、開ループ／閉ループ制御アルゴリズムを実施する。アセンブリから離れて配置される制御装置は、データバスラインを介して、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに電気的に導通する態様で接続される。データバス信号は、制御装置内及びセンサー／アクチュエータ・インターフェイス内の信号コンバータによって、分解され、個々の構成要素は、種々のセンサーとアクチュエータに割り当てられる。加えて、個々の成分は、センサー／アクチュエータ／インターフェイス内において、それらが、変速機又はエンジン内に配置されたアクチュエータをアナログ信号として制御できるように、センサー／アクチュエータ・インターフェイス内で変換される。センサー信号は、離れて配置された制御装置内に置いてさらに処理され得るように、逆方向において、デジタル化され、データバス信号に変換される。
【００１３】
本発明の１つの発展例において、ユニットは、センサー／アクチュエータ用の複数の接続部とアセンブリデータバス用の接続部を有するアセンブリに固有のセンサー／アクチュエータ・インターフェイスとして、実施される。異なるセンサー／アクチュエータを有する異なるアセンブリの種類に対する本装置の実施形態において、そのセンサー／アクチュエータ接続のハードウエアの変更を行なうことなく、同一の制御装置を用いることができるように、複数のセンサーのセンサー信号をデータバス信号に変換するための信号コンバータが設けられる。制御装置は、ギア速度を切り換えるため、又は自動変速機を切り換えるための変速レバーのハウジング内に一体化される。
【００１４】
本発明の１つの発展形態において、アセンブリから独立し、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに対して標準化されたインターフェイスと、車両の周囲の残りに対して標準化されたインターフェイスとを有する複数の標準的な制御装置が設けられる。これに関連して、アセンブリに固有の態様は、センサー／アクチュエータ・インターフェイスの方に移設される。アセンブリから独立している態様は、この標準的な制御装置に割り当てられる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスと制御装置は、標準的なインターフェイスを介して、すなわち、データバス送受信装置を介して、互いに接続される。アセンブリに固有のセンサー／アクチュエータ・インターフェイスは、好ましくは、信号を変換する手段を備え、この手段は、例えば、アクチュエータに対して、特に閉ループ制御の信号を作成すると共に、例えば、緊急機能をもたらすための基本的なエンジン機能を作成する。
【００１５】
エンジン速度、クランクシャフト速度、又は変速機の温度のようなセンサーのための接続部、及び噴射弁、点火コイル、及び切換弁のようなアクチュエータのための接続部は、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに設けられる。ペダル値信号送信器、充電器プルーブ、排ガス温度センサー、及びクラッチスイッチ、スタータリレー、燃料ポンプ、又は燃料タンク通気弁のようなアクチュエータ用の接続部は、いずれも、制御装置に直接的に接続されるか、又はセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを介して、車体系データバスに接続される。アセンブリに固有のセンサーとアクチュエータは、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに接続される。エンジンに関して、ノッキングセンサー、クランクシャフト／カムシャフト回転速度センサー、空気質量流量計のようなセンサー、及びスロットル弁、渦巻弁及び排ガス弁、点火コイル及び噴射弁のようなアクチュエータを設けることもできる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、アセンブリ、すなわち、変速機又はエンジンに直接的に配置される。センサーは、アセンブリの外側又は内側に設けられる。
【００１６】
センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、いわば、種々のセンサーとアクチュエータとの間の分配器であり、検知された信号を、それらの信号が、データバスを介して、継続的に、すなわち、時分割多重法を用いて、又は周波数分割多重法によって並列に伝達され得るように、データバス信号に変換する。信号の検知及びアクチュエータの操作とは別に、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、信号の前処理及び適応パラメータの記憶を行なうこともできる。しかし、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、いかなる開ループ／閉ループ制御アルゴリズムの計算を行なわず、その代わりに、センサーとアクチュエータの信号を、アセンブリデータバスを介して、複雑な制御アルゴリズムが次に実施される離れて配置されている制御装置に伝達するのみである。
【００１７】
本発明の重要な利点は、センサー／アクチュエータ・インターフェイスのみが、異なるアセンブリの種類、例えば、異なる数のシリンダーを有するガソリン又はディーゼルエンジン、異なるギア速度と異なるクラッチを有する異なる変速機に適するようにしなければならない点にある。離れて配置された制御装置は、そのハードウエアに関して本質的に変更されずに維持されることができ、必要なことの全ては、他のソフトウエアモジュールを制御装置内に入力することだけである。
【００１８】
極めて多数のセンサーがあるとき、極めて多数の接続部を有するセンサー／アクチュエータ・インターフェイスが設けられ、データバスプロトコルは、変更されず、多数のメッセージのみが、アセンブリデータバスを介して、伝達される。その結果、所定の数のアセンブリの種類に対して、１つの標準的な制御装置が、設けられるようにすることができる。自動車の製造又は航空機の製造の分野において、これは、各アセンブリの種類に対して新しい制御装置を製造する必要がないという著しい利点につながる。センサーとアクチュエータに対して、センサー／アクチュエータ・インターフェイス、いわば、アダプター又は多重プラグが変更される。閉ループ及び開ループの制御アルゴリズムを有する複雑なマイクロコンピュータは、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに設けられず、従って、高い負担を掛けて適合させる必要がない。
【００１９】
閉ループ及び閉ループの制御ユニットとしての制御装置と、アセンブリに固有のセンサーシステムとアクチュエータシステムのためのセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを分離する結果として、マイクロコンピュータのような高度に集積された半導体とメモリを有する制御装置が、車両内の環境の影響に関して負荷の少ない設置場所、例えば、前部の乗客シートの足元内に配置されるようにすることができる。その結果、高度に集積された半導体に関して、マイクロコンピュータを有する制御装置がアセンブリに直接的に設置されている現在の解決策を上回るコストと品質に関する利点が得られる。
【００２０】
センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、コストと品質における基準に関して、エンジン区画内及びアセンブリ上の荒い作動条件に対して、容易に設置されるようにすることができる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、少ない数のプリント回路基板層、厚膜のセラミック、Ａｌ２Ｏ３のようなより簡単なセラミック物質、及び過去にアセンブリに用いられていた制御装置の場合よりも複雑でないモジュールを有するように、実施されるようにできる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスがそれほど複雑ではないので、放散された熱を、特に強力な半導体から遠くに好ましく放熱させることを可能とし、許容される作動温度を可能な限り高くし、環境の影響に関して改善された頑強さをもたらすことができる。さらに、少ない数のセンサーとアクチュエータは、予めセンサー／アクチュエータ・インターフェイス内に一体化されるようにすることができる。制御装置と比較して、センサー／アクチュエータ・インターフェイスの頑強さが大きい結果として、センサーとアクチュエータをアセンブリに配置するときに、より自由な空間が得られる。従って、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、アセンブリケーブル・セットに関して、最適に配置して用いられるようにすることができる。
【００２１】
センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、デジタルセンサー信号が格納され得る記憶手段を有し、この記憶手段において、センサー信号は、所定の値範囲と所定の数値範囲に対する信号の標準化に関して変換され、データバス送受信装置が、その記憶手段からデジタルセンサー信号を読み取り、それらをデータバス信号に変換する。次いで、変換されたデータバス信号は、アセンブリデータバスを介して、制御装置に伝達されるようにすることができる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスにおけるデータバス信号は、例えば、知られているデータバスプロトコル、例えば、ＣＡＮ、ＬＩＮ、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＳＢ、パルス幅変調、及び周波数変調又は振幅変調のような他の変調信号に、変換されるようにすることができる。所定の値範囲に変換するために、及びセンサー又はアクチュエータが、その機能を実施するかどうかを診断するために、制御装置が故障したとき、又はインターフェイスの問題が生じたときに、センサーとアクチュエータの信号伝達の安全と利用可能性が、例えば、緊急伝達経路によって、確実にされるように、極めて小さい剛性のあるマイクロコンピュータを設けることができる。しかし、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムが、センサーとアクチュエータに対して設けられないという点に関して、最適な解決案において設けられる制御装置とは異なっている。センサー信号のデータバス信号への特に迅速な変換に対して、純粋なハードウエア解決策が、設けられるようにすることができる。
【００２２】
船、航空機、及び自動車のような製造車両に対するセンサー／アクチュエータ・インターフェイスの特に好ましい１つの実施形態において、型式ごとに、センサー／アクチュエータ接続部が異なる少なくとも２つの実施形態がある。ある製造車両において、センサー／アクチュエータ・インターフェイスの全ての接続部が割り当てられる必要がなく、むしろ、それらの接続部が割り当てられないときでも、センサー／アクチュエータ・インターフェイスが用いられ得るように、構成される。その結果、異なるアセンブリの種類の数は極めて大きくても、極めて少ない種類のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス及び関連する制御装置が実現される。従って、毎回、制御装置への新しいセンサーとアクチュエータの新しい接続を設ける必要はなく、その代わりに、異なる種類ごとに、センサー／アクチュエータ／インターフェイスへの１つのデータバス接続部を設ける必要がある。異なる種類の数は、最終的に、伝達されるべきデータバスメッセージに影響を与える。個々のセンサー信号は、通常、非同期又は同期データバスプロトコルによって、連続して制御装置に伝達され、そこで、時系列的に評価される。次いで、閉ループ制御アルゴリズムが制御装置によって実行され、アクチュエータ用の制御信号が再び、アセンブリデータバスを介して、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに伝達され、そこで、アクチュエータが作動され得るように制御信号が変換される。
【００２３】
１つのセンサー／アクチュエータ・インターフェイスがエンジンに配置され、１つのセンサー／アクチュエータ・インターフェイスが変速機に配置されるように、複数のセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを並列又は縦列に切り換えることもできる。制御装置は、例えば、異なるセンサー／アクチュエータ・インターフェイスに電気的に導通する態様で制御される２つのデータバス接続部を有するようにすることができる。
【００２４】
本発明の他の発展形態において、変速機制御装置は、自動変速機又は伝送手段のギア変速レバーのハウジング内に一体化される。適切であれば、センサー／アクチュエータ・インターフェイスを備える変速機制御システムの全体が変速レバー内に一体化されるようにすることができる。これは、後輪駆動車において、変速機とギア変速レバーが近接しているので、特に有効である。
【００２５】
制御装置は、実用車工学、海洋工学、航空機工学におけるクラッチ、スタータ・ジェネレータ、又は駆動装置のようなアセンブリと連動して配置されるようにすることができる。さらに、本発明によれば、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、ハイブリッド車又は水素動力車にも用いることができる。
【００２６】
本発明のさらに他の利点は、例えば、車両の製造中における診断又は試験の段階が簡素化される点にある。センサー／アクチュエータ・インターフェイスを制御装置に接続する代わりに、センサー／アクチュエータ・／インターフェイスは、種々の試験段階における制御装置を模擬する診断装置又は試験装置に直接的に接続されうる。特に、作業場及び作業台のコンピュータが、センサー／アクチュエータ・インターフェイスへの製造ライン又はアセンブリデータバスに接続されるとよい。代替的に、いわゆるハードウエア協調シミュレーションが実施されることもできる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、試験作動に必要な試験信号を利用可能とする試験装置の簡単な接続を可能とする。例えば、センサーとアクチュエータ用の試験操作は、車両制御装置を接続させずに、シミュレーションされる。制御装置とセンサー／アクチュエータ・インターフェイスは、異なる製造業者によって、供給できる。これによって、センサーとアクチュエータの接続部と制御装置の供給業者との間の関連をなくすことができる。従って、これによって、交換部品の使用を簡素化するモジュールの概念を可能にする。
【００２７】
本発明によれば、アセンブリの製造ラインの終わりに、本装置に対する試験方法も提供される。ここで、アセンブリされる制御装置（例えば、エンジン制御装置又は変速機制御装置）は、強力な作業台コンピュータと置き換えられ、複雑な試験が、短期間の内に実行される。アセンブリされる制御装置の計算機能力及び記憶空間は、制限されているので、これらの試験は、制御装置自体で行なうことはできない。従って、試験は、ラインの移動間隔内に行うように組み込むことができる。さらに、アセンブリされる制御装置には、末端試験プログラムを組む込むことを省略でき、これによって、プログラムを記憶するエリアが低減される。車載又は走行中の診断用の試験プログラムのみが、アセンブリされる制御装置に含まれることが必要とされる。
【００２８】
本発明の示唆を有利に構成かつ発展させる種々の実行可能な方法がある。この点において、従属項及び以下の説明の両方を参照されたい。本発明によるシミュレーション装置の実施形態が、図面に示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
エンジン１と変速機２を制御するための装置は、各場合において、それらから離れて配置されたエンジン制御装置３と変速機制御装置４を有し、これらの制御装置３、４は、各々、各アセンブリに対して開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムをもたらす。エンジン制御装置３は、車体系データバス５、例えば、ＣＡＮバスを介して、変速機制御装置４に電気的に導通する態様で接続されている。例えば、車両に固有のセンサー６からの情報又はアクチュエータ７用の制御装置３、４の制御信号に関連し得るメッセージが、車体系データバス５を介して、交換される。エンジン制御装置３は、アセンブリデータバス８を介して、エンジン１に取り付けられたセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９に接続されている。エンジン制御装置３とセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９の両方は、それぞれ、データバス送受信装置１０と１１をインターフェイスとして有している。これらのデータバス送受信装置１０、１１を介して、データバス信号は、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９からエンジン制御装置３に、及びその逆に、双方向的に伝達される。
【００３０】
デジタルデータバス信号は、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９内に記憶され、各々、エンジン搭載センサー１２又はエンジン搭載アクチュエータ１３に割り当てられる。次いで、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９の記憶手段に記憶されているデジタルデータは、必要に応じて、デジタル／アナログ変換され、エンジン１の外部又は内部のセンサー１２とアクチュエータ１３とに伝達される。センサー／アクチュエータ・インターフェイス９は、センサー１２とアクチュエータ１３の信号を、アセンブリデータバス８用のデータバス信号に変換する。エンジンに固有のセンサー１２とアクチュエータ１３のこれらの変換された信号は、エンジン１を所望の動力レベル又は所望の機能で作動させるように、それらの信号がエンジン制御装置３の開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムで処理され得るように、エンジン制御装置３内において、それ相応に変換される。
【００３１】
変速機制御装置４は、変速機２から離れて配置され、車両の車室内に配置されたセレクターレバー１４又はギア変速手段に配置されている。変速機制御装置４は、この目的のために、セレクターレバー１４の電子機器と機械的部品を収納するハウジング内に配置されている。さもなければ、変速制御装置４は、セレクターレバー１４の近傍に配置できる。変速機制御装置４の制御信号は、各々、データバス送受信装置１５及びセンサー／アクチュエータ・インターフェイス１７のデータバス送受信装置１６内において、データバス信号、次いで、デジタル信号に再び変換される。これらのデジタル信号は、センサー／アクチュエータ・インターフェイス１７の記憶手段に記憶され、適切な場合、Ｄ／Ａ変換器によって、センサー／アクチュエータ・インターフェイス１７の種々の接続部を介して、変速機に固有のセンサー１８と変速機に固有のアクチュエータ１９との伝達され得る信号に、再び変換される。
【００３２】
センサー／アクチュエータ・インターフェイス９又は１７は、センサー信号とアクチュエータ信号を、アセンブリデータバス８、２０用の対応するデータバス信号に変換し、適切な場合、信号値の範囲を検証し、信号値を所定のセンサー値の範囲に標準化する。実際の開ループ及び閉ループの制御の計算は、各々、制御装置３、４において実施される。
【００３３】
車両に固有のセンサー６とアクチュエータ７は、例えば、エンジンと変速機用のオペレータ制御装置であってもよいが、それらは、どのような形態であっても、エンジンと変速機の制御装置を支配するテレマティク機能を有することもできる。次いで、オペレータ制御装置による事前選択に関する計算機能が、制御装置３、４内において実施され、このようにして、複雑なマイクロ電子機器は、各アセンブリ１、２から取除かれる。制御装置は、エンジン区画の外、例えば、車室内に配置されてもよい。何故なら、センサーとアクチュエータ用のケーブル配線に関する負担が、極めて低いからである。アセンブリデータバス８と２０は、センサー信号用の信号ラインを有するのみならず、個々のセンサーとアクチュエータに電流を供給するための電力又は電圧供給ラインをも有することができる。しかし、アクチュエータは、アセンブリデータバス８、２０とは独立して、電流が供給されるようにすることもできる。
【００３４】
異なる種類の変速機、すなわち、自動変速機構、コンバータ式変速機、又はＣＶＴ用の変速機制御装置は、主に、センサーとアクチュエータに関して、異なっている。これらの変速機の全てに対する実際の制御機能は、ソフトウエアモジュールによって実現され、変更の可能性のある各変速機には、特定のモジュールが割り当てられ、ソフトウエアは、変速機ごとに個々のライブラリー機能から編集される。センサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７の本発明の配置の結果として、制御装置ハードウエアを、異なるエンジン／変速機の種類に対して、そのまま維持させることができ、集積半導体要素として実施される複雑でないセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７のみが取り替えられる。
【００３５】
図２による本発明による他の実施形態において、車体系データバス５から分離されているアセンブリデータバス２１が、複数のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３を互いに接続している。これによって、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３と全ての制御装置３、４、２４、２５との間の情報の均一な交換が可能になる。これは、例えば、変速機制御装置３が、エンジン１のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９からエンジン速度の未処理の値を直接的に入手し、その信号を変速機に固有の要件に従って、評価し、決定し、又はフィルター処理することができるという利点を有する。このような信号に対するゲートウエイ機能性、すなわち、アセンブリデータバス２１から車体系データバス５への信号の伝播に関する負担が、制御装置３、４、２４、２５内において著しく低減される。
【００３６】
全ての制御装置３、４、２４、２５は、全てのセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３と通信することができるので、もし１つの制御装置３、４、２４、２５が故障しても、基本的な機能性は、例えば、もう１つの制御装置３、４、２４、２５によって、引き受けさせることができる。もし変速機制御装置３が故障した場合、エンジン制御装置４が、基本的な変速プログラムを利用可能とすることができる。これは、本発明による装置が、代理機能性の目的のために用いられ得る制御装置をもたらすことを意味する。もし代理機能性が、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３においても必要な場合、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３の負担が制限される。すなわち、変速機の全体の電子機器が代理機能性を有するように構成される必要はない。
【００３７】
図２は、個々のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３を互いに接続するアセンブリデータバス２１を有する実施形態を示している。アセンブリデータバス２１は、そのハードウエアが本質的に同一でかつ機能性に関する差異が閉ループ及び開ループの制御ソフトウエアによって実現される複数の標準化されたハードウエアに付加的に接続される。制御装置３、４、２４、２５は、各々、同じデータバス送受信装置１０、１５、２６、２７を介して、アセンブリデータバス２１に接続されている。すでに自動車において慣習的になっているように、制御装置３、４、２４、２５は、車体系データバス５を介して、互いに連通されている。各制御装置３、４、２４、２５は、センサーとアクチュエータを制御装置３、４、２４、２５に直接的に接続させるインターフェイス２８を有することもできる。このインターフェイス２８は、制御装置３、４、２４、２５の近くに配置され、そのアセンブリに必要不可欠なセンサー／アクチュエータ６、７のために設けられる。インターフェイス２８は、あらゆる自動車に対して標準化されている態様で設けられ得る。
【００３８】
スタータリレー、燃料ポンプ、又は燃料タンク通気弁は、いずれも、制御装置に直接的に接続されるか、又はセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを介して車体系データバスに接続される。アセンブリに固有のセンサー及びアクチュエータは、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに接続される。エンジンに関して、ノッキングセンサー、クランクシャフト／カムシャフト回転速度センサー、空気質量流量計のようなセンサー、及びスロットル弁、渦巻弁、排ガス弁、点火コイル、及び噴射弁のようなアクチュエータを設けることもできる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、アセンブリ、すなわち、変速機又はエンジンに直接的に配置される。センサーは、アセンブリの外側又は内側に設けられる。
【００３９】
センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、いわば、種々のセンサーとアクチュエータとの間の分配器であり、検知された信号を、それらの信号が、データバスを介して、継続的に、すなわち、時分割多重法を用いて、又は周波数分割多重法によって並列に伝達され得るように、データバス信号に変換する。信号の検知及びアクチュエータの操作とは別に、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、信号の前処理及び適応パラメータの記憶を行なうこともできる。しかし、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、いかなる開ループ／閉ループ制御アルゴリズムの計算を行なわず、その代わりに、センサーとアクチュエータの信号を、アセンブリデータバスを介して、複雑な制御アルゴリズムが実施される離れて配置されている制御装置に伝達するのみである。
【００４０】
本発明の重要な利点は、センサー／アクチュエータ・インターフェイスのみが、異なるアセンブリの種類、例えば、異なる数のシリンダーを有するガソリン又はディーゼルエンジン、異なるギア速度と異なるクラッチを有する異なる変速機に適するようにしなければならない点にある。離れて配置された制御装置は、そのハードウエアに関して本質的に変更されずに維持されることができ、必要なことの全ては、他のソフトウエアモジュールを制御装置内に入力することだけである。
【００４１】
極めて多数のセンサーがあるとき、極めて多数の接続部を有するセンサー／アクチュエータ・インターフェイスが設けられ、データバスプロトコルは、変更されず、多数のメッセージのみが、アセンブリデータバスを介して、伝達される。その結果、所定の数のアセンブリの種類に対して、１つの標準的な制御装置が、設けられるようにすることができる。自動車の製造又は航空機の製造の分野において、これは、各アセンブリの種類に対して新しい制御装置を製造する必要がないという著しい利点をもたらす。センサーとアクチュエータに対して、センサー／アクチュエータ・インターフェイス、いわば、アダプター又は多重プラグが変更される。閉ループ及び開ループの制御アルゴリズムを有する複雑なマイクロコンピュータは、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに設けられず、従って、高い負担を掛けて適合させる必要がない。
【００４２】
閉ループ及び閉ループの制御ユニットとしての制御装置と、アセンブリに固有のセンサーシステムとアクチュエータシステムのためのセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを分離する結果として、マイクロコンピュータのような高度に集積された半導体とメモリを有する制御装置が、車両内の環境の影響に関して負荷の少ない設置場所、例えば、前部の乗客シートの足元内に配置されるようにすることができる。その結果、高度に集積された半導体に関して、マイクロコンピュータを有する制御装置がアセンブリに直接的に設置されている現在の解決策を上回るコストと品質に関する利点が得られる。
【００４３】
センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、コストと品質における基準に関して、エンジン区画内及びアセンブリ上の荒い作動条件に対して、容易に設置されるようにすることができる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、少ない数のプリント回路基板層、厚膜のセラミック、Ａｌ２Ｏ３のようなより簡単なセラミック物質、及び過去にアセンブリに用いられていた制御装置の場合よりも複雑でないモジュールを有するように、実施されるようにすることができる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスがそれほど複雑ではないので、放散された熱を、特に強力な半導体から遠くに好ましく放熱させることを可能とし、許容される作動温度を可能な限り高くし、環境の影響に関して改善された頑強さをもたらすことができる。さらに、少ない数のセンサーとアクチュエータは、予めセンサー／アクチュエータ・インターフェイス内に一体化されるようにすることができる。制御装置と比較して、センサー／アクチュエータ・インターフェイスの頑強さが大きい結果として、センサーとアクチュエータをアセンブリに配置するときに、より自由な空間が得られる。従って、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、アセンブリケーブル・セットに関して、最適に配置して用いられるようにすることができる。
【００４４】
センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、デジタルセンサー信号が格納され得る記憶手段を有し、この記憶手段において、センサー信号は、所定の値範囲と所定の数値範囲に対する信号の標準化に関して変換され、データバス送受信装置が、その記憶手段からデジタルセンサー信号を読み取り、それらをデータバス信号に変換する。次いで、変換されたデータバス信号は、アセンブリデータバスを介して、制御装置に伝達されるようにすることができる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスにおけるデータバス信号は、例えば、知られているデータバスプロトコル、例えば、ＣＡＮ、ＬＩＮ、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＳＢ、パルス幅変調、及び周波数変調又は振幅変調のような他の変調信号に、変換されるようにすることができる。所定の値範囲に変換するために、及びセンサー又はアクチュエータが、その機能を実施するかどうかを診断するために、制御装置が故障したとき、又はインターフェイスの問題が生じたときに、センサーとアクチュエータの信号伝達の安全と利用可能性が、例えば、緊急伝達経路によって、確実にされるように、極めて小さい剛性のあるマイクロコンピュータを設けることができる。しかし、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムが、センサーとアクチュエータに対して設けられないという点に関して、最適な解決案において設けられる制御装置とは異なっている。センサー信号のデータバス信号への特に迅速な変換に対して、純粋なハードウエア解決策が、設けられるようにすることができる。
【００４５】
船、航空機、及び自動車のような製造車両に対するセンサー／アクチュエータ・インターフェイスの特に好ましい１つの実施形態において、型式ごとに、センサー／アクチュエータ接続部が異なる少なくとも２つの実施形態がある。ある製造車両において、センサー／アクチュエータ・インターフェイスの全ての接続部が割り当てられる必要がなく、むしろ、それらの接続部が割り当てられないときでも、センサー／アクチュエータ・インターフェイスが用いられ得るように、構成される。その結果、異なるアセンブリの種類の数は極めて大きくても、極めて少ない種類のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス及び関連する制御装置が実現される。従って、毎回、制御装置への新しいセンサーとアクチュエータの新しい接続を設ける必要はなく、その代わりに、異なる種類ごとに、センサー／アクチュエータ／インターフェイスへの１つのデータバス接続部を設ける必要がある。異なる種類の数は、最終的に、伝達されるべきデータバスメッセージに影響を与える。個々のセンサー信号は、通常、非同期又は同期データバスプロトコルによって、継続的に制御装置に伝達され、そこで、時系列的に評価される。次いで、閉ループ制御アルゴリズムが、制御装置によって施され、アクチュエータ用の制御信号が再び、アセンブリデータバスを介して、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに伝達され、そこで、アクチュエータが作動され得るように、変換される。
【００４６】
複数のセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを、１つのセンサー／アクチュエータ・インターフェイスがエンジンに配置され、１つのセンサー／アクチュエータ・インターフェイスが変速機に配置されるように、並列又は縦列に切り換えることもできる。制御装置は、例えば、異なるセンサー／アクチュエータ・インターフェイスに電気的に導通する態様で制御される２つのデータバス接続部を有するようにすることができる。
【００４７】
本発明の他の発展形態において、変速機制御装置は、自動変速機又は伝送手段のギア変速レバーのハウジング内に一体化される。適切であれば、センサー／アクチュエータ・インターフェイスを備える変速機制御システムの全体が変速レバー内に一体化されるようにすることができる。これは、後輪駆動車において、変速機とギア変速レバーが近接しているので、特に有効である。
【００４８】
制御装置は、実用車の工学、海洋工学、航空機工学におけるクラッチ、スタータ・ジェネレータ、又は駆動装置のようなアセンブリと連動して配置されるようにすることができる。さらに、本発明によれば、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、ハイブリッド車又は水素動力車にも用いられるようにすることができる。
【００４９】
本発明のさらに他の利点は、例えば、車両の製造中における診断又は試験の段階が簡素化される点にある。センサー／アクチュエータ・インターフェイスを制御装置に接続する代わりに、センサー／アクチュエータ・／インターフェイスは、種々の試験段階における制御装置を模擬する診断装置又は試験装置に直接的に接続されるようにすることができる。特に、作業場及び作業台のコンピュータが、センサー／アクチュエータ・インターフェイスへの製造ライン又はアセンブリデータバスに接続されるとよい。代替的に、いわゆるハードウエア協調シミュレーションが、実施されるようにすることもできる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、試験作動に必要な試験信号を利用可能とする試験装置の簡単な接続を可能とする。例えば、センサーとアクチュエータ用の試験操作は、車両制御装置を接続させずに、シミュレーションされる。制御装置とセンサー／アクチュエータ・インターフェイスは、異なる製造業者によって、供給されるようにすることができる。これによって、センサーとアクチュエータの接続部と制御装置の供給業者との間の関連をなくすことができる。従って、これによって、交換部品の使用を簡素化するモジュールの概念を可能にする。
【００５０】
本発明によれば、アセンブリの製造ラインの終わりに、本装置に対する試験方法も提供される。ここで、制御装置（例えば、エンジン制御装置又は変速機制御装置）は、強力な作業台コンピュータと置き換えられ、複雑な試験が、短期間の内に実行される。制御装置の計算機能力及び記憶空間は、制限されているので、これらの試験は、制御装置によって行なうことはできない。従って、試験方法は、ラインの休憩時間内に含まれるようにすることができる。さらに、制御装置におけるラインの末端試験プログラムが省略されるようにすることができ、これによって、プログラムを記憶する必要条件が低減される。車載又は走行中の診断用の試験プログラムのみが、制御装置に含まれることが必要とされる。
【００５１】
本発明の示唆を有利に構成かつ発展させる種々の実行可能な方法がある。この点において、従属項及び以下の説明の両方を参照されたい。本発明によるシミュレーション装置の実施形態が、図面に示されている。
【００５２】
エンジン１と変速機２を制御するための装置は、各場合において、それらから離れて配置されたエンジン制御装置３と変速機制御装置４を有し、これらの制御装置３、４は、各々、各アセンブリに対して開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムをもたらす。エンジン制御装置３は、車体系データバス５、例えば、ＣＡＮ車両用バスを介して、変速機制御装置４に電気的に導通する態様で接続されている。例えば、車両に固有のセンサー６からの情報又はアクチュエータ７用の制御装置３、４の制御信号に関連し得るメッセージが、車体系データバス５を介して、交換される。エンジン制御装置３は、アセンブリデータバス８を介して、エンジン１に取り付けられたセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９に接続されている。エンジン制御装置３とセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９の両方は、それぞれ、データバス送受信装置１０と１１をインターフェイスとして有している。これらのデータバス送受信装置１０、１１を介して、データバス信号は、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９からエンジン制御装置３に、及びその逆に、双方向的に伝達される。
【００５３】
デジタルデータバス信号は、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９内に記憶され、各々、エンジン搭載センサー１２又はエンジン搭載アクチュエータ１３に割り当てられる。次いで、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９の記憶手段に記憶されているデジタルデータは、必要に応じて、デジタル／アナログ変換され、エンジン１の外部又は内部のセンサー１２とアクチュエータ１３とに伝達される。センサー／アクチュエータ・インターフェイス９は、センサー１２とアクチュエータ１３の信号を、アセンブリデータバス８用のデータバス信号に変換するのみである。エンジンに固有のセンサー１２とアクチュエータ１３のこれらの変換された信号は、エンジン１を所望の動力レベル又は所望の機能で作動させるように、それらの信号がエンジン制御装置３の開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムで処理され得るように、エンジン制御装置３内において、それ相応に変換される。
【００５４】
変速機制御装置４は、変速機２から離れて配置され、車両の車室内に配置されたセレクターレバー１４又は歯車変速手段に配置されている。変速機制御装置４は、この目的のために、セレクターレバー１４の電子機器と機械的部品を包囲する封入ハウジング内に配置されている。さもなければ、変速制御装置４は、セレクターレバー１４の近傍に配置されるようにすることもできる。変速機制御装置４の制御信号は、各々、データバス送受信装置１５及びセンサー／アクチュエータ・インターフェイス１７のデータバス送受信装置１６内において、データバス信号、次いで、デジタル信号に再び変換される。これらのデジタル信号は、センサー／アクチュエータ・インターフェイス１７の記憶手段に記憶され、適切な場合、Ｄ／Ａ変換器によって、センサー／アクチュエータ・インターフェイス１７の種々の接続部を介して、変速機に固有のセンサー１８と変速機に固有のアクチュエータ１９との伝達され得る信号に、再び変換される。
【００５５】
センサー／アクチュエータ・インターフェイス９又は１７は、センサー信号とアクチュエータ信号を、アセンブリデータバス８、２０用の対応するデータバス信号に変換し、適切な場合、信号値の範囲を検証し、信号値を所定のセンサー値の範囲に標準化する。実際の開ループ及び閉ループの制御の計算は、各々、制御装置３、４において実施される。
【００５６】
車両に固有のセンサー６とアクチュエータ７は、例えば、エンジンと変速機用のオペレータ制御装置であってもよいが、それらは、どのような形態であっても、エンジンと変速機の制御装置を支配するテレマティク機能を有することもできる。次いで、オペレータ制御装置による事前選択に関する計算機能が、制御装置３、４内において実施され、このようにして、複雑なマイクロ電子機器は、各アセンブリ１、２から取除かれる。制御装置は、エンジン区画の外、例えば、車室内に配置されてもよい。何故なら、センサーとアクチュエータ用のケーブル配線に関する負担が、極めて低いからである。アセンブリデータバス８と２０は、センサー信号用の信号ラインを有するのみならず、個々のセンサーとアクチュエータに電流を供給するための電力又は電圧供給ラインをも有することができる。しかし、アクチュエータは、アセンブリデータバス８、２０とは独立して、電流が供給されるようにすることもできる。
【００５７】
異なる種類の変速機、すなわち、自動化変速機構、コンバータ変速機、又はＣＶＴ用の変速機制御装置は、主に、センサーとアクチュエータに関して、異なっている。これらの変速機の全てに対する実際の制御機能は、ソフトウエアモジュールによって実現され、変更の可能性のある各変速機には、特定のモジュールが割り当てられ、ソフトウエアは、変速機ごとに個々のライブラリー機能から編集される。センサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７の本発明の配置の結果として、制御装置ハードウエアを、異なるエンジン／変速機の種類に対して、そのまま維持させることができ、集積半導体要素として実施される複雑でないセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７のみが取り替えられる。
【００５８】
図２による本発明による他の実施形態において、車体系データバス５から分離されているアセンブリデータバス２１が、複数のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３を互いに接続している。これによって、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３と全ての制御装置３、４、２４、２５との間の情報の均一な交換が可能になる。これは、例えば、変速機制御装置３が、エンジン１のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９からエンジン速度の未処理の値を直接的に入手し、その信号を変速機に固有の要件に従って、評価し、決定し、又はフィルター処理することができるという利点を有する。このような信号に対するゲートウエイ機能性、すなわち、アセンブリデータバス２１から車体系データバス５への信号の伝播に関する負担が、制御装置３、４、２４、２５内において著しく低減される。
【００５９】
全ての制御装置３、４、２４、２５は、全てのセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３と通信することができるので、もし１つの制御装置３、４、２４、２５が故障しても、基本的な機能性は、例えば、もう１つの制御装置３、４、２４、２５によって、引き受けさせることができる。もし変速機制御装置３が故障した場合、エンジン制御装置４が、基本的な変速プログラムを利用可能とすることができる。これは、本発明による装置が、代理機能性の目的のために用いられ得る制御装置をもたらすことを意味する。もし代理機能性が、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３においても必要な場合、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３の負担が制限される。すなわち、変速機の全体の電子機器が代理機能性を有するように構成される必要はない。
【００６０】
図２は、個々のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３を互いに接続するアセンブリデータバス２１を有する実施形態を示している。アセンブリデータバス２１は、そのハードウエアが本質的に同一でかつ機能性に関する差異が閉ループ及び開ループの制御ソフトウエアによって実現される複数の標準化されたハードウエアに付加的に接続される。制御装置３、４、２４、２５は、各々、同じデータバス送受信装置１０、１５、２６、２７を介して、アセンブリデータバス２１に接続されている。すでに自動車において慣習的になっているように、制御装置３、４、２４、２５は、車体系データバス５を介して、互いに連通されている。各制御装置３、４、２４、２５は、センサーとアクチュエータを制御装置３、４、２４、２５に直接的に接続させるインターフェイス２８を有することもできる。このインターフェイス２８は、制御装置３、４、２４、２５の近くに配置され、そのアセンブリに必要不可欠なセンサー／アクチュエータ６、７のために設けられる。インターフェイス２８は、あらゆる自動車に対して標準化されている態様で設けられ得る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による２つのセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを有する組み合わされたエンジンと変速機と、そのアセンブリから離れて配置される２つの制御装置を示す図。
【図２】本発明による装置のさらに他の実施形態を示す図。
【図３】本発明による２つのセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを有する組み合わされたエンジンと変速機と、そのアセンブリから離れて配置される２つの制御装置を示す図。
【図４】本発明による装置のさらに他の実施形態を示す図。
【図１】
2006503224.tif 000003
【図２】
2006503224.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月1日(2004.9.1)
【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】
エンジン（１）及び／又は変速機（２）を制御するための装置であって、前記エンジン／変速機（１、２）から離れて配置され、開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムをもたらす制御装置（３、４、２４、２５）と、複数のセンサー（１２、１８）に電気的に接続され、前記エンジン／変速機（１、２）に取り付けられるユニットとを有し、前記ユニットは、前記センサー（１２、１８）から生じるセンサー信号をデジタルセンサー信号に変換するＡ／Ｄコンバータを有し、前記デジタルセンサー信号は信号コンバータによってデータバス信号に変換され、前記ユニットとそこから離れて配置された前記制御装置（３、４、２４、２５）との間をデータバス（８、２０、２１）を介して通信できるように、前記信号がデータバス送受信装置（１０、１１、１５、１６）によって前記データバス（８、２０、２１）内に送信される装置において、
複数の制御装置（３、４、２４、２５）は、第１データバス（５）を介して互いに相互接続され、アセンブリデータバス（８、２０、２１）が付加的に接続される同じデータバス送受信装置（１０、１１、１５、１６）が各々に設けられること、
前記ユニットは、前記センサー（１２、１８）用の複数の並列接続部と前記アセンブリデータバス（８、２０、２１）用の接続部とを有するアセンブリに固有のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス（９、１７、２２、２３）として実施されること、
異なるセンサー（１２、１８）を有する異なるアセンブリの種類に対する前記装置の実施形態において、同一の制御装置（３、４、２４、２５）が、そのセンサー接続のハードウエアの変更を行なうことなく、用いられ得るように、複数のセンサー（１２、１８）のデジタルセンサー信号を前記データバス信号に変換する信号コンバータが設けられること、
前記信号コンバータは、開ループ／閉ループ制御アルゴリズムに対応する計算手段の中間接続を行なうことなく、前記センサー信号を前記データバス信号に直接的に変換すること、及び
前記センサー／アクチュエータ・インターフェイス（９、１７、２２、２３）は、設けられるセンサー接続部の数が異なる少なくとも２つの実施形態で、複数のエンジン／変速機の種類に対する直列の伝送手段として設計されることを特徴とする装置。
【請求項２】
アクチュエータ（１３、１９）は、前記センサー／アクチュエータ・インターフェイス（９、１７、２２、２３）に付加的に接続され、前記アクチュエータ（１３、１９）に対して、前記アセンブリデータバス（８、２０、２１）を介して入力される制御データは、前記アクチュエータ（１３、１９）が、前記割り当てられたセンサー／アクチュエータ接続部を介して作動され得るように、個々のアクチュエータ（１３又は１９）用のデジタル制御データに変換されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記センサー／アクチュエータ・インターフェイス（９、１７、２２、２３）は、所定の値範囲及び／又は所定の数値範囲に対する信号の標準化に関して、センサー信号の検証を行なうことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記センサー／アクチュエータ・インターフェイス（９、１７、２２、２３）が、前記デジタルセンサー信号が格納され得る記憶手段を有すること、及び前記データバス送受信装置（１０、１１、１５、１６）は、前記記憶手段からデジタル信号を読み取ることができ、それらをデータバス信号に変換することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の装置。
【請求項５】
離れて配置される前記制御装置（３、４、２４、２５）と比較して異なる数のセンサー・アクチュエータ（１２、１３、１８、１９）を有する前記装置の複数の異なる実施形態と共に用いられるために、同一のデータバスプロトコルが設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
ある製造車両に対して、前記センサー／アクチュエータ／インターフェイス（９、１７、２２、２３）の前記センサー／アクチュエータ接続部のいくつかは、割り当てられないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
制御装置が、駆動トレイン、例えば、エンジン又は変速機に設置されるとき、そこに設けられる電子部品、特にますます複雑になるマイクロコンピュータ及びメモリに対する温度負荷は極めて高く、アセンブリに固有の周囲温度に対して部品を適確にするための付加的なコストを伴う。もし各制御装置が、アセンブリ、例えば、変速機から離れて配置される場合、センサーとアクチュエータを接続するために、多量のケーブルが、それらのアセンブリと制御装置との間に予め配線される必要がある。
特許文献５は、複数の制御装置を有するデータバスを開示している。これらの制御装置の１つは、車両のエンジンを制御する。データバスは、種々の制御装置を相互接続し、スロットル弁のコントローラは、前記データバスに接続されている。このスロットル弁のコントローラは、スロットル弁アクチュエータモータに接続され、そのモータの領域内に設置されている。他の実施形態において、ノッキングセンサが、シリンダーに設置され、制御装置は、前記実施形態においてエンジンから離れて配置されている。両方の実施形態において、センサーとアクチュエータは、エンジンに直接的に設置され、制御装置に直接的に接続されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０  ７５８  ７２６  Ａ２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１００  ３６  ６０１  Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９９  ６３  ６１０  Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１９９  ４８  ９６９  Ａ１号明細書
【特許文献５】欧州特許第０３８８１０７  Ｂ１号明細書
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
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【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
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【補正の内容】
【００１６】
センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、いわば、種々のセンサーとアクチュエータとの間の分配器であり、検知された信号を、それらの信号が、データバスを介して、継続的に、すなわち、時分割多重法を用いて、又は周波数分割多重法によって並列に伝達され得るように、データバス信号に変換する。信号の検知及びアクチュエータの操作とは別に、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、信号の前処理及び適応パラメータの記憶を行なうこともできる。しかし、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、いかなる開ループ／閉ループ制御アルゴリズムの計算を行なわず、その代わりに、センサーとアクチュエータの信号を、アセンブリデータバスを介して、複雑な開ループ制御アルゴリズムが次に実施される離れて配置されている制御装置に伝達するのみである。


【手続補正書】
【提出日】平成17年6月22日(2005.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及び／又は変速機を制御するための装置であって、エンジン／変速機から離れて配置され、開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムをもたらす制御装置と、複数のセンサーに電気的に導通して直接接続され、エンジン／変速機に取り付けられるユニットとを有し、該ユニットはセンサーから生じるセンサー信号をデジタルセンサー信号に変換させるＡ／Ｄコンバータを有し、そのユニットとそれから離れて配置される制御装置との間をデータバスを介して通信することができるように、データバス送受信装置によって、デジタルセンサー信号がデータバス信号に変換されるような装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び特許文献２は、各々、自動変速機を有する自動車用の制御装置を開示している。変速機用の開ループ／閉ループ制御アルゴリズムを有する制御装置が、追加される制御装置として変速機に取り付けられる。変速機の内側に各々配置されるセンサーとアクチュエータが、プラグを介して、制御装置に接続される。この制御装置は、変速機に設置されるので、耐熱性と耐汚れ性の両方を有しなければならず、増大されたレベルの複雑さを必要とする。さらに、製造中、及び変速機が組み込まれる間、各場合において、変速機に対して照合制御装置を設ける必要がある。より多くのセンサーが用いられる同一の自動車に対して変速機を代える場合、ハードウエアが変更された制御装置をその変速機に設置する必要がある。その結果、変速機に変更が生じるときはいつでも、制御装置のハードウエアも変更されねばならない。
【０００３】
特許文献３は、自動車用の制御装置を有するデータバスシステムを開示している。各制御装置は、作動制御機能とＩ／Ｏ処理機能に分割されている。各機能は、ここでは、個別のマイクロコントローラに割り当てられ、各場合において、１つの作動機能と１つのＩ／Ｏ処理機能が、一緒になって１つの制御装置を構成している。従って、変速機の異なる種類に対する伝送手段に関して、変速機の種類が代わるたびに、制御装置をその違う変速機に適合させる必要があり、これは、高レベルの負担をもたらす。
【０００４】
特許文献４は、エンジンと変速機からなる車両駆動トレイン用の制御装置を開示している。変速機から離れて配置される第１制御装置と、その変速機に設けられる第２変速機制御装置が、設けられる。高電力ロス、特に、高出力段の電子部品は、変速機制御装置内に設置される。この変速機制御装置は、変速機に取り付けられるので、耐熱設計がなされねばならない。両方の制御装置は、センサーとアクチュエータを作動させるための少なくとも１つのマイクロコンピュータ、メモリ、及び出力段を有している。マイクロコンピュータは、開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムを実施するためのソフトウエアを起動し、センサー信号の調整を行う。センサーとアクチュエータは、変速機制御装置に直接的に配置されねばならないので、わずかな数のアセンブリ又は車両の種類しか、１種類の制御装置によって、取り扱われない。自動車における異なる型式及び系列のエンジンの場合、これは、ガソリン又はディーゼルの種類、又は異なる数のシリンダーに対して、各々、異なるセンサー用インターフェイスを有する制御装置が構築されねばならないことを意味している。加えて、計算機能力を増大させ、及び従来の制御装置の概念に対して付加的な機能をもたらすには、新しい制御装置が構築されねばならない。
【０００５】
制御装置が、駆動トレイン、例えば、エンジン又は変速機に設置されるとき、そこに設けられる電子部品、特にますます複雑になるマイクロコンピュータ及びメモリに対する温度負荷は極めて高く、アセンブリに固有の周囲温度に対して部品を適確にするための付加的なコストを伴う。もし各制御装置が、アセンブリ、例えば、変速機から離れて配置される場合、センサーとアクチュエータを接続するために、多量のケーブルが、それらのアセンブリと制御装置との間に予め配線される必要がある。
特許文献５は、複数の制御装置を有するデータバスを開示している。これらの制御装置の１つは、車両のエンジンを制御する。データバスは、種々の制御装置を相互接続し、スロットル弁のコントローラは、前記データバスに接続されている。このスロットル弁のコントローラは、スロットル弁アクチュエータモータに接続され、そのモータの領域内に設置されている。他の実施形態において、ノッキングセンサーが、シリンダーに設置され、制御装置は、前記実施形態においてエンジンから離れて配置されている。両方の実施形態において、センサーとアクチュエータは、エンジンに直接的に設置され、制御装置に直接的に接続されている。
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０  ７５８  ７２６  Ａ２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１００  ３６  ６０１  Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９９  ６３  ６１０  Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１９９  ４８  ９６９  Ａ１号明細書
【特許文献５】欧州特許第０３８８１０７  Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、エンジン／変速機を、そのエンジン／変速機から離れて配置される制御装置によって、そのアセンブリへのセンサーとアクチュエータのケーブル配線に関する負担を低減させて、制御するための装置を提供する目的に基づいている。本発明のさらに他の目的は、異なるセンサーとアクチュエータを有する種々の駆動トレインの種類に対して、わずかな数の制御装置の種類しか必要がないような方法で、制御装置に対するセンサーとアクチュエータの電気的な接続をもたらすことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、本発明によれば、特許請求項１の特徴によって達成される。前記請求項によれば、複数の制御装置は、同じデータバス送受信装置を有するように実施され、これらの送受信装置の各々に、アセンブリデータバスが接続される。前述のユニットは、センサー／アクチュエータ用の複数の並列接続部とアセンブリデータバス用の接続部を有するアセンブリに固有のセンサー／アクチュエータ／インターフェイスとして、実施される。異なるセンサー／アクチュエータを有する異なるアセンブリの種類に対して上記装置を設計する場合、そのセンサー／アクチュエータ接続のハードウエアを変更することなく、同一の制御装置を用いることができるように、複数のセンサーのセンサー信号をデータバス信号に変換するための信号コンバータが設けられる。この信号コンバータは、計算の中間的な接続をすることなく、開ループ／閉ループの制御アルゴリズムに従って、センサー信号をデータバス信号に直接的に変換する。センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、複数のエンジン／変速機の種類を有する直列伝送手段用として、設けられるセンサー接続の数によって異なる少なくとも２種類に設計される。
【０００９】
アセンブリデータバスは、リアルタイムの周辺条件で、デジタル形態の直列データ伝送を行ない、前記データバスは、電気的又は光学的設計が可能である。アセンブリデータバスは、センサー信号の同期データ伝送を可能とする。アセンブリに固有のセンサー／アクチュエータ・インターフェイスは、このアセンブリデータバスに接続されている。加えて、アセンブリデータバスは、制御装置の標準化されたデータバス送受信装置に接続されている。
【００１０】
アセンブリデータバスに加えて、さらに他の車体系データバスを制御装置間に配置することができ、前記のさらに他の車体系データバスは、車両内の乗員区画内に配線される。メッセージが、車体系データバスを介して、制御装置間において直接的に交換され、信号は、制御されるべきアセンブリから離れて配置されたアセンブリに伝達される。例えば、信号は、排ガスセンサーシステムや燃料タンク通気システムなどからエンジン制御システムに伝達され、そこで制御アルゴリズムで処理され、アセンブリデータバスを介して、モータ及び／又は変速機内のセンサー／アクチュエータ・インターフェイスに伝達される。これに関連して、データバスは、デジタル信号を伝達することができる媒体を意味すると理解される。従来の２値のHigh信号又はLow信号の変調、又はパルス幅変調さえも、ここで、データバスによって行なわれるようにすることができる。
【００１１】
制御装置には、複数の制御装置が、アセンブリデータバスに対して同一のインターフェイスを有するように、標準化された設計がなされている。制御装置の内部の設計は、マイクロコンピュータ、メモリ、及びハウジングに関して、標準化されてもよい。これは、制御装置が、照合ハードウエアを有し、開ループ及び閉ループ制御アルゴリズムが、応用ソフトウエアによって実施されるという利点がある。これによって、複雑なシステムが構築されるとき、著しいコストの利点が得られる。
【００１２】
アセンブリ、すなわち、エンジン及び／又は変速機から離れて配置される制御装置は、各場合に、強力なマイクロコンピュータ及び対応するソフトウエアを備え、そのソフトウエアは、個々のソフトウエアモジュールからなるようにすることができる。変更された変速機又はエンジンの型式の各々には、照合ソフトウエアモジュールに割り当てられる。ソフトウエアが、制御装置内に入力された後、そのソフトウエアは、エンジン／変速機装置に対して、開ループ／閉ループ制御アルゴリズムを実施する。アセンブリから離れて配置される制御装置は、データバスラインを介して、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに電気的に導通する態様で接続される。データバス信号は、制御装置内及びセンサー／アクチュエータ・インターフェイス内の信号コンバータによって、分解され、個々の構成要素は、種々のセンサーとアクチュエータに割り当てられる。加えて、個々の成分は、センサー／アクチュエータ／インターフェイス内において、それらが、変速機又はエンジン内に配置されたアクチュエータをアナログ信号として制御できるように、センサー／アクチュエータ・インターフェイス内で変換される。センサー信号は、離れて配置された制御装置内に置いてさらに処理され得るように、逆方向において、デジタル化され、データバス信号に変換される。
【００１３】
本発明の１つの発展例において、ユニットは、センサー／アクチュエータ用の複数の接続部とアセンブリデータバス用の接続部を有するアセンブリに固有のセンサー／アクチュエータ・インターフェイスとして、実施される。異なるセンサー／アクチュエータを有する異なるアセンブリの種類に対する本装置の実施形態において、そのセンサー／アクチュエータ接続のハードウエアの変更を行なうことなく、同一の制御装置を用いることができるように、複数のセンサーのセンサー信号をデータバス信号に変換するための信号コンバータが設けられる。制御装置は、ギア速度を切り換えるため、又は自動変速機を切り換えるための変速レバーのハウジング内に一体化される。
【００１４】
本発明の１つの発展形態において、アセンブリから独立し、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに対して標準化されたインターフェイスと、車両の周囲の残りに対して標準化されたインターフェイスとを有する複数の標準的な制御装置が設けられる。これに関連して、アセンブリに固有の態様は、センサー／アクチュエータ・インターフェイスの方に移設される。アセンブリから独立している態様は、この標準的な制御装置に割り当てられる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスと制御装置は、標準的なインターフェイスを介して、すなわち、データバス送受信装置を介して、互いに接続される。アセンブリに固有のセンサー／アクチュエータ・インターフェイスは、好ましくは、信号を変換する手段を備え、この手段は、例えば、アクチュエータに対して、特に閉ループ制御の信号を作成すると共に、例えば、緊急機能をもたらすための基本的なエンジン機能を作成する。
【００１５】
エンジン速度、クランクシャフト速度、又は変速機の温度のようなセンサーのための接続部、及び噴射弁、点火コイル、及び切換弁のようなアクチュエータのための接続部は、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに設けられる。ペダル値信号送信器、充電器プルーブ、排ガス温度センサー、及びクラッチスイッチ、スタータリレー、燃料ポンプ、又は燃料タンク通気弁のようなアクチュエータ用の接続部は、いずれも、制御装置に直接的に接続されるか、又はセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを介して、車体系データバスに接続される。アセンブリに固有のセンサーとアクチュエータは、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに接続される。エンジンに関して、ノッキングセンサー、クランクシャフト／カムシャフト回転速度センサー、空気質量流量計のようなセンサー、及びスロットル弁、渦巻弁及び排ガス弁、点火コイル及び噴射弁のようなアクチュエータを設けることもできる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、アセンブリ、すなわち、変速機又はエンジンに直接的に配置される。センサーは、アセンブリの外側又は内側に設けられる。
【００１６】
センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、いわば、種々のセンサーとアクチュエータとの間の分配器であり、検知された信号を、それらの信号が、データバスを介して、継続的に、すなわち、時分割多重法を用いて、又は周波数分割多重法によって並列に伝達され得るように、データバス信号に変換する。信号の検知及びアクチュエータの操作とは別に、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、信号の前処理及び適応パラメータの記憶を行なうこともできる。しかし、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、いかなる開ループ／閉ループ制御アルゴリズムの計算を行なわず、その代わりに、センサーとアクチュエータの信号を、アセンブリデータバスを介して、複雑な開ループ制御アルゴリズムが次に実施される離れて配置されている制御装置に伝達するのみである。
【００１７】
本発明の重要な利点は、センサー／アクチュエータ・インターフェイスのみが、異なるアセンブリの種類、例えば、異なる数のシリンダーを有するガソリン又はディーゼルエンジン、異なるギア速度と異なるクラッチを有する異なる変速機に適するようにしなければならない点にある。離れて配置された制御装置は、そのハードウエアに関して本質的に変更されずに維持されることができ、必要なことの全ては、他のソフトウエアモジュールを制御装置内に入力することだけである。
【００１８】
極めて多数のセンサーがあるとき、極めて多数の接続部を有するセンサー／アクチュエータ・インターフェイスが設けられ、データバスプロトコルは、変更されず、多数のメッセージのみが、アセンブリデータバスを介して、伝達される。その結果、所定の数のアセンブリの種類に対して、１つの標準的な制御装置が、設けられるようにすることができる。自動車の製造又は航空機の製造の分野において、これは、各アセンブリの種類に対して新しい制御装置を製造する必要がないという著しい利点につながる。センサーとアクチュエータに対して、センサー／アクチュエータ・インターフェイス、いわば、アダプター又は多重プラグが変更される。閉ループ及び開ループの制御アルゴリズムを有する複雑なマイクロコンピュータは、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに設けられず、従って、高い負担を掛けて適合させる必要がない。
【００１９】
閉ループ及び閉ループの制御ユニットとしての制御装置と、アセンブリに固有のセンサーシステムとアクチュエータシステムのためのセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを分離する結果として、マイクロコンピュータのような高度に集積された半導体とメモリを有する制御装置が、車両内の環境の影響に関して負荷の少ない設置場所、例えば、前部の乗客シートの足元内に配置されるようにすることができる。その結果、高度に集積された半導体に関して、マイクロコンピュータを有する制御装置がアセンブリに直接的に設置されている現在の解決策を上回るコストと品質に関する利点が得られる。
【００２０】
センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、コストと品質における基準に関して、エンジン区画内及びアセンブリ上の荒い作動条件に対して、容易に設置されるようにすることができる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、少ない数のプリント回路基板層、厚膜のセラミック、Ａｌ２Ｏ３のようなより簡単なセラミック物質、及び過去にアセンブリに用いられていた制御装置の場合よりも複雑でないモジュールを有するように、実施されるようにできる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスがそれほど複雑ではないので、放散された熱を、特に強力な半導体から遠くに好ましく放熱させることを可能とし、許容される作動温度を可能な限り高くし、環境の影響に関して改善された頑強さをもたらすことができる。さらに、少ない数のセンサーとアクチュエータは、予めセンサー／アクチュエータ・インターフェイス内に一体化されるようにすることができる。制御装置と比較して、センサー／アクチュエータ・インターフェイスの頑強さが大きい結果として、センサーとアクチュエータをアセンブリに配置するときに、より自由な空間が得られる。従って、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、アセンブリケーブル・セットに関して、最適に配置して用いられるようにすることができる。
【００２１】
センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、デジタルセンサー信号が格納され得る記憶手段を有し、この記憶手段において、センサー信号は、所定の値範囲と所定の数値範囲に対する信号の標準化に関して変換され、データバス送受信装置が、その記憶手段からデジタルセンサー信号を読み取り、それらをデータバス信号に変換する。次いで、変換されたデータバス信号は、アセンブリデータバスを介して、制御装置に伝達されるようにすることができる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスにおけるデータバス信号は、例えば、知られているデータバスプロトコル、例えば、ＣＡＮ、ＬＩＮ、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＳＢ、パルス幅変調、及び周波数変調又は振幅変調のような他の変調信号に、変換されるようにすることができる。所定の値範囲に変換するために、及びセンサー又はアクチュエータが、その機能を実施するかどうかを診断するために、制御装置が故障したとき、又はインターフェイスの問題が生じたときに、センサーとアクチュエータの信号伝達の安全と利用可能性が、例えば、緊急伝達経路によって、確実にされるように、極めて小さい剛性のあるマイクロコンピュータを設けることができる。しかし、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムが、センサーとアクチュエータに対して設けられないという点に関して、最適な解決案において設けられる制御装置とは異なっている。センサー信号のデータバス信号への特に迅速な変換に対して、純粋なハードウエア解決策が、設けられるようにすることができる。
【００２２】
船、航空機、及び自動車のような製造車両に対するセンサー／アクチュエータ・インターフェイスの特に好ましい１つの実施形態において、型式ごとに、センサー／アクチュエータ接続部が異なる少なくとも２つの実施形態がある。ある製造車両において、センサー／アクチュエータ・インターフェイスの全ての接続部が割り当てられる必要がなく、むしろ、それらの接続部が割り当てられないときでも、センサー／アクチュエータ・インターフェイスが用いられ得るように、構成される。その結果、異なるアセンブリの種類の数は極めて大きくても、極めて少ない種類のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス及び関連する制御装置が実現される。従って、毎回、制御装置への新しいセンサーとアクチュエータの新しい接続を設ける必要はなく、その代わりに、異なる種類ごとに、センサー／アクチュエータ／インターフェイスへの１つのデータバス接続部を設ける必要がある。異なる種類の数は、最終的に、伝達されるべきデータバスメッセージに影響を与える。個々のセンサー信号は、通常、非同期又は同期データバスプロトコルによって、連続して制御装置に伝達され、そこで、時系列的に評価される。次いで、閉ループ制御アルゴリズムが制御装置によって実行され、アクチュエータ用の制御信号が再び、アセンブリデータバスを介して、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに伝達され、そこで、アクチュエータが作動され得るように制御信号が変換される。
【００２３】
１つのセンサー／アクチュエータ・インターフェイスがエンジンに配置され、１つのセンサー／アクチュエータ・インターフェイスが変速機に配置されるように、複数のセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを並列又は縦列に切り換えることもできる。制御装置は、例えば、異なるセンサー／アクチュエータ・インターフェイスに電気的に導通する態様で制御される２つのデータバス接続部を有するようにすることができる。
【００２４】
本発明の他の発展形態において、変速機制御装置は、自動変速機又は伝送手段のギア変速レバーのハウジング内に一体化される。適切であれば、センサー／アクチュエータ・インターフェイスを備える変速機制御システムの全体が変速レバー内に一体化されるようにすることができる。これは、後輪駆動車において、変速機とギア変速レバーが近接しているので、特に有効である。
【００２５】
制御装置は、実用車工学、海洋工学、航空機工学におけるクラッチ、スタータ・ジェネレータ、又は駆動装置のようなアセンブリと連動して配置されるようにすることができる。さらに、本発明によれば、センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、ハイブリッド車又は水素動力車にも用いることができる。
【００２６】
本発明のさらに他の利点は、例えば、車両の製造中における診断又は試験の段階が簡素化される点にある。センサー／アクチュエータ・インターフェイスを制御装置に接続する代わりに、センサー／アクチュエータ・／インターフェイスは、種々の試験段階における制御装置を模擬する診断装置又は試験装置に直接的に接続されうる。特に、作業場及び作業台のコンピュータが、センサー／アクチュエータ・インターフェイスへの製造ライン又はアセンブリデータバスに接続されるとよい。代替的に、いわゆるハードウエア協調シミュレーションが実施されることもできる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、試験作動に必要な試験信号を利用可能とする試験装置の簡単な接続を可能とする。例えば、センサーとアクチュエータ用の試験操作は、車両制御装置を接続させずに、シミュレーションされる。制御装置とセンサー／アクチュエータ・インターフェイスは、異なる製造業者によって、供給できる。これによって、センサーとアクチュエータの接続部と制御装置の供給業者との間の関連をなくすことができる。従って、これによって、交換部品の使用を簡素化するモジュールの概念を可能にする。
【００２７】
本発明によれば、アセンブリの製造ラインの終わりに、本装置に対する試験方法も提供される。ここで、アセンブリされる制御装置（例えば、エンジン制御装置又は変速機制御装置）は、強力な作業台コンピュータと置き換えられ、複雑な試験が、短期間の内に実行される。アセンブリされる制御装置の計算機能力及び記憶空間は、制限されているので、これらの試験は、制御装置自体で行なうことはできない。従って、試験は、ラインの移動間隔内に行うように組み込むことができる。さらに、アセンブリされる制御装置には、末端試験プログラムを組む込むことを省略でき、これによって、プログラムを記憶するエリアが低減される。車載又は走行中の診断用の試験プログラムのみが、アセンブリされる制御装置に含まれることが必要とされる。
【００２８】
本発明の示唆を有利に構成かつ発展させる種々の実行可能な方法がある。この点において、従属項及び以下の説明の両方を参照されたい。本発明によるシミュレーション装置の実施形態が、図面に示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
エンジン１と変速機２を制御するための装置は、各場合において、それらから離れて配置されたエンジン制御装置３と変速機制御装置４を有し、これらの制御装置３、４は、各々、各アセンブリに対して開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムをもたらす。エンジン制御装置３は、車体系データバス５、例えば、ＣＡＮバスを介して、変速機制御装置４に電気的に導通する態様で接続されている。例えば、車両に固有のセンサー６からの情報又はアクチュエータ７用の制御装置３、４の制御信号に関連し得るメッセージが、車体系データバス５を介して、交換される。エンジン制御装置３は、アセンブリデータバス８を介して、エンジン１に取り付けられたセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９に接続されている。エンジン制御装置３とセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９の両方は、それぞれ、データバス送受信装置１０と１１をインターフェイスとして有している。これらのデータバス送受信装置１０、１１を介して、データバス信号は、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９からエンジン制御装置３に、及びその逆に、双方向的に伝達される。
【００３０】
デジタルデータバス信号は、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９内に記憶され、各々、エンジン搭載センサー１２又はエンジン搭載アクチュエータ１３に割り当てられる。次いで、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９の記憶手段に記憶されているデジタルデータは、必要に応じて、デジタル／アナログ変換され、エンジン１の外部又は内部のセンサー１２とアクチュエータ１３とに伝達される。センサー／アクチュエータ・インターフェイス９は、センサー１２とアクチュエータ１３の信号を、アセンブリデータバス８用のデータバス信号に変換する。エンジンに固有のセンサー１２とアクチュエータ１３のこれらの変換された信号は、エンジン１を所望の動力レベル又は所望の機能で作動させるように、それらの信号がエンジン制御装置３の開ループ及び閉ループの制御アルゴリズムで処理され得るように、エンジン制御装置３内において、それ相応に変換される。
【００３１】
変速機制御装置４は、変速機２から離れて配置され、車両の車室内に配置されたセレクターレバー１４又はギア変速手段に配置されている。変速機制御装置４は、この目的のために、セレクターレバー１４の電子機器と機械的部品を収納するハウジング内に配置されている。さもなければ、変速制御装置４は、セレクターレバー１４の近傍に配置できる。変速機制御装置４の制御信号は、各々、データバス送受信装置１５及びセンサー／アクチュエータ・インターフェイス１７のデータバス送受信装置１６内において、データバス信号、次いで、デジタル信号に再び変換される。これらのデジタル信号は、センサー／アクチュエータ・インターフェイス１７の記憶手段に記憶され、適切な場合、Ｄ／Ａ変換器によって、センサー／アクチュエータ・インターフェイス１７の種々の接続部を介して、変速機に固有のセンサー１８と変速機に固有のアクチュエータ１９との伝達され得る信号に、再び変換される。
【００３２】
センサー／アクチュエータ・インターフェイス９又は１７は、センサー信号とアクチュエータ信号を、アセンブリデータバス８、２０用の対応するデータバス信号に変換し、適切な場合、信号値の範囲を検証し、信号値を所定のセンサー値の範囲に標準化する。実際の開ループ及び閉ループの制御の計算は、各々、制御装置３、４において実施される。
【００３３】
車両に固有のセンサー６とアクチュエータ７は、例えば、エンジンと変速機用のオペレータ制御装置であってもよいが、それらは、どのような形態であっても、エンジンと変速機の制御装置を支配するテレマティク機能を有することもできる。次いで、オペレータ制御装置による事前選択に関する計算機能が、制御装置３、４内において実施され、このようにして、複雑なマイクロ電子機器は、各アセンブリ１、２から取除かれる。制御装置は、エンジン区画の外、例えば、車室内に配置されてもよい。何故なら、センサーとアクチュエータ用のケーブル配線に関する負担が、極めて低いからである。アセンブリデータバス８と２０は、センサー信号用の信号ラインを有するのみならず、個々のセンサーとアクチュエータに電流を供給するための電力又は電圧供給ラインをも有することができる。しかし、アクチュエータは、アセンブリデータバス８、２０とは独立して、電流が供給されるようにすることもできる。
【００３４】
異なる種類の変速機、すなわち、自動変速機構、コンバータ式変速機、又はＣＶＴ用の変速機制御装置は、主に、センサーとアクチュエータに関して、異なっている。これらの変速機の全てに対する実際の制御機能は、ソフトウエアモジュールによって実現され、変更の可能性のある各変速機には、特定のモジュールが割り当てられ、ソフトウエアは、変速機ごとに個々のライブラリー機能から編集される。センサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７の本発明の配置の結果として、制御装置ハードウエアを、異なるエンジン／変速機の種類に対して、そのまま維持させることができ、集積半導体要素として実施される複雑でないセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７のみが取り替えられる。
【００３５】
図２による本発明による他の実施形態において、車体系データバス５から分離されているアセンブリデータバス２１が、複数のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３を互いに接続している。これによって、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３と全ての制御装置３、４、２４、２５との間の情報の均一な交換が可能になる。これは、例えば、変速機制御装置３が、エンジン１のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９からエンジン速度の未処理の値を直接的に入手し、その信号を変速機に固有の要件に従って、評価し、決定し、又はフィルター処理することができるという利点を有する。このような信号に対するゲートウエイ機能性、すなわち、アセンブリデータバス２１から車体系データバス５への信号の伝播に関する負担が、制御装置３、４、２４、２５内において著しく低減される。
【００３６】
全ての制御装置３、４、２４、２５は、全てのセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３と通信することができるので、もし１つの制御装置３、４、２４、２５が故障しても、基本的な機能性は、例えば、もう１つの制御装置３、４、２４、２５によって、引き受けさせることができる。もし変速機制御装置３が故障した場合、エンジン制御装置４が、基本的な変速プログラムを利用可能とすることができる。これは、本発明による装置が、代理機能性の目的のために用いられ得る制御装置をもたらすことを意味する。もし代理機能性が、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３においても必要な場合、センサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３の負担が制限される。すなわち、変速機の全体の電子機器が代理機能性を有するように構成される必要はない。
【００３７】
図２は、個々のセンサー／アクチュエータ・インターフェイス９、１７、２２、２３を互いに接続するアセンブリデータバス２１を有する実施形態を示している。アセンブリデータバス２１は、そのハードウエアが本質的に同一でかつ機能性に関する差異が閉ループ及び開ループの制御ソフトウエアによって実現される複数の標準化されたハードウエアに付加的に接続される。制御装置３、４、２４、２５は、各々、同じデータバス送受信装置１０、１５、２６、２７を介して、アセンブリデータバス２１に接続されている。すでに自動車において慣習的になっているように、制御装置３、４、２４、２５は、車体系データバス５を介して、互いに連通されている。各制御装置３、４、２４、２５は、センサーとアクチュエータを制御装置３、４、２４、２５に直接的に接続させるインターフェイス２８を有することもできる。このインターフェイス２８は、制御装置３、４、２４、２５の近くに配置され、そのアセンブリに必要不可欠なセンサー／アクチュエータ６、７のために設けられる。インターフェイス２８は、あらゆる自動車に対して標準化されている態様で設けられ得る。
【００３８】
スタータリレー、燃料ポンプ、又は燃料タンク通気弁は、いずれも、制御装置に直接的に接続されるか、又はセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを介して車体系データバスに接続される。アセンブリに固有のセンサー及びアクチュエータは、センサー／アクチュエータ・インターフェイスに接続される。エンジンに関して、ノッキングセンサー、クランクシャフト／カムシャフト回転速度センサー、空気質量流量計のようなセンサー、及びスロットル弁、渦巻弁、排ガス弁、点火コイル、及び噴射弁のようなアクチュエータを設けることもできる。センサー／アクチュエータ・インターフェイスは、アセンブリ、すなわち、変速機又はエンジンに直接的に配置される。センサーは、アセンブリの外側又は内側に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による２つのセンサー／アクチュエータ・インターフェイスを有する組み合わされたエンジンと変速機と、そのアセンブリから離れて配置される２つの制御装置を示す図。
【図２】本発明による装置のさらに他の実施形態を示す図。
【国際調査報告】
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