(57)【要約】本発明は、ギアシフト中の協調的駆動トレーン制御に関する。本発明の要点は、切換過程のために最適のシステム軌跡を内燃機関とクラッチの状態に対して設定し、これを下位の制御部および調整部に供給することである。最適のシステム軌跡の検出は、駆動トレーン制御のための上位システムの設定に依存して行われる。とりわけ最適のシステム軌跡が走行状況、運転者タイプ、ユニットの駆動条件およびユニットの状態に適合される。最適システム軌跡の検出は、リアルタイム最適化アルゴリズムにより行われ、このアルゴリズムは走行駆動中に実行される。このことによりすべての駆動条件において最適のシフト過程が達成され、これは高い快適性と少ないトラクション損失を１つに併せ持つ。
2004505827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の駆動トレーンに配置されたサーボクラッチ（１０３）、車両機関（１０１）、およびトランスミッション（１０５）の要素をトランスミッション変速比の変化中に協調制御するための方法であって、
トランスミッション変速比の変化のために、車両機関（１０１）とサーボクラッチ（１０３）の状態の時間的経過（２０２４２，２０２４３）を設定し、
サーボクラッチ（１０３）と車両機関（１０１）の制御をトランスミッション変速比の変化中に、サーボクラッチ（１０３）と車両機関（１０１）が前記設定された時間的経過（２０２４２，２０２４３）による状態を取るように行う、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
車両機関（１０１）の状態として車両機関の出力回転数（ｎ−ｍ）を、サーボクラッチの状態としてサーボクラッチの出力トルク（ｍｄ−ｋａ）を設定する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
車両の走行駆動中に少なくとも、
・車両の運転者の行動を表す運転者タイプ、および／または
・瞬時の走行状態を表す走行状態値、および／または
・駆動トレーンの少なくとも１つの要素の駆動状態を表す駆動状態値、および／または
・駆動トレーンの少なくとも１つの要素の駆動条件を表す駆動条件値
を検出し、
時間的経過を、前記検出された値の少なくとも１つに依存して設定する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
時間的経過（２０２４２，２０２４３）を車両駆動中に検出し、更新し、
トランスミッション変速比の変化開始時にそれぞれ瞬時の経過を、サーボクラッチ（１０３）および車両機関（１０１）がトランスミッション変速比の変化中に制御されるべき経過として設定する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
時間的経過（２０２４２，２０２４３）を走行駆動中に、リアルタイム最適化アルゴリズムによって検出する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
自動車の駆動トレーンに配置されたサーボクラッチ（１０３）、車両機関（１０１）およびトランスミッション（１０５）の要素を、トランスミッション変速比の変化中に協調制御するための装置であって、
コーディネート手段（２０２４１）が設けられており、
該コーディネート手段によって、トランスミッション変速比の変化のために車両機関（１０１）およびサーボクラッチ（１０３）の状態の時間的経過（２０２４２，２０２４３）が設定され、
サーボクラッチ（１０３）および車両機関（１０１）の制御はトランスミッション変速比の変化中に、サーボクラッチ（１０３）および車両機関（１０１）が前記設定された時間的経過（２０２４２，２０２４３）による状態を取るように行われる、
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
車両機関（１０１）の状態として車両機関の出力回転数（ｎ−ｍ）が、サーボクラッチの状態としてサーボクラッチの出力トルク（ｍｄ−ｋａ）が設定される、請求項６記載の装置。
【請求項８】
車両の走行動作中に少なくとも、
・車両の運転者の行動を表す運転者タイプ値、および／または
・瞬時の走行状況を表す走行状況値、および／または
・駆動トレーンの少なくとも１つの要素の駆動状態を表す駆動状態値、および／または
・駆動トレーンの少なくとも１つの要素の駆動条件を表す駆動条件値
が検出され、
時間的経過が前記検出された値の少なくとも１つに依存して設定される、請求項６記載の装置。
【請求項９】
時間的経過（２０２４２，２０２４３）は車両駆動中に検出され、更新され、
トランスミッション変速比の変化の開始時に、それぞれ更新された経過が、サーボクラッチ（１０３）および車両機関（１０１）の制御がトランスミッション変速比の変化中に行われるべき経過として設定される、請求項６記載の装置。
【請求項１０】
時間的経過（２０２４２，２０２４３）は走行駆動中にリアルタイム最適化アルゴリズムにより検出される、請求項９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は、独立請求項の構成を有する、トランスミッション切換過程中に自動車の駆動トレーンを制御する方法および装置に関する。
【０００２】
オートマチックシフトトランスミッションと電子的に操作されるクラッチを有する車両では、自動的ギア切換が内燃機関、クラッチおよびトランスミッションの要素の制御によって行われる。ここではこれらの要素を適切に制御し、ギヤ切換ができるだけ迅速に、しかし快適に行われるようにしなければならない。
【０００３】
目標トランスミッションギアを検出するための方法は公知である。この方法ではギア検出の際に直接的入力量の他に、走行状況、運転者タイプおよび駆動条件が考慮される。これに付いては例えばＤＥ１９６２５９３５ＡまたはＤＥ１９７０３８６３Ａを参照されたい。
【０００４】
さらに協調的駆動トレーン制御のためのシステムも従来技術である。例えばＤＥ１９９３７４５５Ａには、トランスミッション切換過程の際にユニットを制御するためのシステムが記載されており、このシステムは駆動トレーン制御のためのシステムに埋め込まされている。
【０００５】
しかし公知の方法によっては、トラクションおよび快適性の点で走行状況、運転者タイプおよび駆動条件を考慮した最適の切換過程制御が保証されない。
【０００６】
本発明の課題は、トランスミッション切換過程中にトラクションおよび快適性の点ですべての駆動条件を考慮して、駆動トレーンのユニットを最適に制御することである。
【０００７】
この課題は、独立請求項の構成によって解決される。
【０００８】
発明の利点
すでに述べたように本発明は、自動車の駆動トレーンに配置されたサーボクラッチ、車両機関およびトランスミッションなどの要素をトランスミッション変速比の変化中に協調的に制御するものである。本発明の要点は、トランスミッション変速比の変化に対して、車両機関およびサーボクラッチの状態の時間経過を設定することである。サーボクラッチと車両機関の制御はトランスミッション変速比の変化中に次のように行われる。すなわちサーボクラッチと車両機関が設定された時間経過の状態を取るように制御される。
【０００９】
本発明によれば、切換過程に対して最適のシステム軌跡が内燃機関およびクラッチの状態に対して設定され、これが基礎となる制御部および調整部に供給される。ここで最適のシステム軌跡の検出は、駆動トレーン制御のための上位システムの設定に依存して行われる。
【００１０】
本発明の特に有利な構成では、車両の走行動作中に少なくとも、
・車両の運転者の行動を表す運転者タイプ値、および／または
・瞬時の走行状況を表す走行状況値、および／または
・駆動トレーンの少なくとも１つの要素の駆動状態を表す駆動状態値、および／または
・駆動トレーンの少なくとも１つの要素の駆動条件を表す駆動条件値
が検出される。次に時間的経過が検出された値の少なくとも１つに依存して設定される。従ってこれにより本発明では、最適のシステム軌跡が走行状況、運転者タイプ、ユニットの駆動条件、ユニットの状態自体に適合される。
【００１１】
ここで最適のシステム軌跡の検出は有利には、走行動作中に実行されるリアルタイム最適化アルゴリズムによって行われる。このことは時間経過を走行動作中に検出し、更新することを意味する。トランスミッション変速比の変化の開始時にそれぞれ瞬時の経過が設定され、これに従ってサーボクラッチと車両機関の制御がトランスミッション変速比の変化中に行われる。
【００１２】
このアルゴリズムの結果はとりわけ機関回転数の目標経過、およびクラッチ出力側トルクの目標経過である。このことは、車両機関の状態として車両機関の出力回転数が、またサーボクラッチの状態としてサーボクラッチの出力トルクが設定されることを意味する。
【００１３】
本発明により、すべての駆動条件において最適の切換過程が達成され、この切換過程は高い快適性と僅かなトランクション損失を１つに併せ持つ。
【００１４】
本発明のさらなる有意な構成は従属請求項に記載されている。
【００１５】
図面
図１は、本発明の概観ブロック図である。
【００１６】
図２は、本発明が駆動トレーン制御システムに埋め込まれた様子を示す。
【００１７】
図３は、回路共働の詳細を示す。
【００１８】
図４ａ、図４ｂは、本発明の時間経過の検出に対する実施例を示す。
【００１９】
図５ａ、図５ｂは、本発明の時間経過の検出に対する実施例を示す。
【００２０】
実施例
本発明を以下、実施例に基づき説明する。
【００２１】
駆動トレーン制御によりギアシフトが、自動シフトトランスミッション（ＡＳＧ）と電子操作クラッチとを有する車両において、機関、クラッチおよびトランスミッションなどの要素の協調制御部１１１によって行われる。図１は駆動トレーン制御部のシステムアーキテクチャを示す。
【００２２】
運転者により所望される駆動トルクが、駆動トレーン制御部１１１によりアクセスペダル１１０の相対的位置ｈｆｐと、車両速度に比例するトランスミッション出力回転数ｎ−ｇａに依存して検出される。機関制御部１０１ａにより機関出力トルクｍａ−ｍａ−ｓｏｌｌまたは機関回転数の調整ｎ−ｍ−ｓｏｌｌが要求される。クラッチ制御部１０３ａは、クラッチがトルクｍｄ−ｋａ−ｓｏｌｌを伝達できるように調整することを委託される。択一的に自動クラッチ１０３を操作するアクチュエータの目標位置または目標直を設定することもできる。
【００２３】
トランスミッション制御装置１０５ａはコーディネータ１１１により、目標トランスミッションギアｇ−ｓｏｌｌの調整を委託される。
【００２４】
適切なセンサ系１０２，１０４，１０６により、機関回転数ｎ−ｍ、トランスミッション入力回転数ｎ−ｇｅ、およびトランスミッション出力回転数ｎ−ｇａが検出され、駆動トレーン制御部１１１で使用される。さらに制御要素１０１ａ，１０３ａ，１０５ａは駆動トレーン制御部１１１に別の信号を通知する。この別の信号については駆動トレーン制御部の機能構造と関連して説明する。
【００２５】
図２には、本発明が駆動トレーン制御のためのシステムに埋め込まれた様子が示されている。アクセスペダル位置ｈｆｐと車両速度に比例するトランスミッション出力回転数ｎ−ｇａに依存して、車両コーディネータ２０１により目標駆動出力ｍｄ−ａｎ−ｓｏｌｌが検出される。この目標駆動出力を、駆動コーディネータ２０２は機関１０１，クラッチ１０２およびトランスミッション１０５等のユニットの制御により変換する。このために駆動コーディネータは機関制御部２０３に目標機関出力トルクｍａ−ｍａ−ｓｏｌｌないしは目標機関回転数ｎ−ｍ−ｓｏｌｌを設定する。駆動コーディネータ２０２はさらにクラッチ制御部２０４に、クラッチ１０２が伝達すべきトルクｍｄ−ｋａ−ｓｏｌｌを設定する。トランスミッション制御部２０５には目標ギアｇ−ｓｏｌｌが設定される。
【００２６】
各ユニット１０１，１０２，１０５には駆動コーディネータ２０２内でドライバ（機関ドライバ２０２１，クラッチドライバ２０２２，トランスミッションドライバ２０２３）が配属されている。ユニット１０１，１０２，１０５の協調制御はトランスミッション切換過程中にシフトマネージャ２０２４によって行われる。このシフトマネージャは駆動コーディネータ２０２の一部であり、ドライバ２０２１，２０２２，２０２３にシフト中に目標量を設定する。シフトマネージャ２０２４は機関ドライバ２０２１に目標クラッチ入力トルクｍｄ−ｋｅ−ｓｏｌｌないしは目標機関回転数ｎ−ｍ−ｓｏｌｌを要求する。シフトマネージャ２０２４はさらにクラッチドライバ２０２２にクラッチトルクｍｄ−ｋａ−ｓｏｌｌの調整を要求し、トラン済みションドライバ２０２３にシフト阻止を要求することができる。
【００２７】
シフトマネージャ２０２４内では機関／クラッチ制御器２０２４４が機関１０１とクラッチ１０２の協調制御および調整を行う。この機関／クラッチ制御器は機関回転数の目標経過ｎ−ｍ−ｒｅｆを目標軌跡機関回転数ブロック２０２４２から受け取る。機関／クラッチ制御器２０２４４はさらにクラッチ出力トルクの目標経過ｍｄ−ｋａ−ｒｅｆを目標軌跡クラッチ出力トルクブロック２０２４３から受け取る。シフトコーディネータブロック２０２４１は設定のコーディネートを受け持つ。
【００２８】
図３は、ブロック回路図に基づいて、クラッチ出力トルクおよび機関回転数に対する目標軌跡２０２４２および２０２４３を検出するための方法を示す。この方法は計算ブロック：シフトコーディネータ２０２４１内に実現されている。
【００２９】
クラッチ出力トルクｍｄ−ｋａ−ｒｅｆに対する目標軌跡を検出するためにブロック３２０（最適パラメータ：目標軌跡）には、運転者タイプ、走行状況および駆動条件、並びにシフト形式、およびシフトフェーズ終了時のクラッチ出力トルクに対する所望の目標値ｍｄ−ｋａ−ｚｉｅｌについての情報が供給される。シフト形式は、切換についての符号化情報を送出する、これは、例えば１−２トランクション時シフト（第１ギア段から第２ギア段に機関が車両を駆動するときに切り換える）、４−３エンジンブレーキ時シフト（第４ギア段から第３ギア段へ車輪が機関を駆動するときに切り換える）である。これらの入力量はブロック３２０でシフトコーディネータ２０２４１ないしは駆動コーディネータ２０２により使用される。運転者タイプ（例えば「スポーティ」または「エコノミー」）、走行状況（例えば山岳走行、雪道走行）およびユニットの駆動条件（例えば機関および／またはクラッチの温度）を表す値はそれ自体公知のように検出される。
【００３０】
ブロック３２０ではこれらの情報からパラメータベクトルｓｉｇｍａ−ｋが検出される。このパラメータベクトルは目標軌跡ｍｄ−ｋａ−ｒｅｆの特性を設定する。ベクトルｓｉｇｍａ−ｋのエレメントはとりわけ目標軌跡ｍｄ−ｋａ−ｒｅｆの形状（例えばランプ状、ＰＴ１状、正弦波状）とそれらの持続時間（ひいては時間インターバル［ｔａ，ｔｅ］）を表す。ブロック３２０の入力情報の、パラメータベクトルｓｉｇｍａ−ｋについてのシミュレーションは、算術計算規則、特性曲線、特性マップ、ファジィ規則またはニューラルネットワークにより行うことができ、場合により駆動ユニットと車両のモデル仕様に基づいても行われる。
【００３１】
ブロック３２１（目標軌跡の計算）では、目標軌跡ｍｄ−ｋａ−ｒｅｆが計算される。ブロック３２１の出力は、目標軌跡を時間インターバル［ｔａ，ｔｅ］についての特性曲線として表す。パラメータベクトルｓｉｇｍａ−ｋの他に、クラッチ出力トルクの初期値ｍａ−ｋａ−ｓｔａｒｔと、シフトフェーズの終了時におけるクラッチ出力トルクに対する所望の目標値ｍａ−ｋａ−ｚｉｅｌがブロック３２１の入力量である。
【００３２】
機関回転数に対する目標軌跡ｎ−ｍ−ｒｅｆを検出するために、ブロック３２５（最適パラメータ：目標軌跡）には、運転者タイプ、走行状況および駆動条件についての情報が供給される。このブロックはこれらの情報からパラメータベクトルｓｉｇｍａ−ｍを検出する。このパラメータベクトルは目標軌跡ｎ−ｍ−ｒｅｆの特性を設定する。ベクトルｓｉｇｍａ−ｍのエレメントはとりわけ目標軌跡ｎ−ｍ−ｒｅｆの形状（例えばランプ状、ＰＴ１状、正弦波状）を表す。ブロック３２５の入力情報の、パラメータベクトルｓｉｇｍａ−ｍについてのシミュレーションは、算術的計算規則、特性曲線、特性マップ、ファジィ規則またはニューラルネットワークにより行うことができ、場合により駆動ユニットと車両のモデル仕様に基づくこともできる。
【００３３】
ブロック３２６（目標軌跡の計算）では、目標軌跡ｎ−ｍ−ｒｅｆが計算される。ブロック３２６の出力は、目標軌跡を時間インターバル［ｔａ，ｔｅ］についての特性曲線として表す。パラメータベクトルｓｉｇｍａ−ｍの他に、機関回転数初期値ｎ−ｍ−ｓｔａｒｔ、機関回転数の勾配ｄ／ｄｔ（ｎ−ｍ−ｓｔａｒｔ）、機関回転数の目標値ｎ−ｍ−ｚｉｅｌおよびその勾配ｄ／ｄｔ（ｎ−ｍ−ｚｉｅｌ）がブロック３２６の入力量である。
【００３４】
クラッチ出力トルクないし機関回転数に対する目標軌跡の計算は計算ブロック３２１と３２６で、予め定義された数学的関数、例えばランプ関数、指数関数または正弦波関数を使用して行われる。
【００３５】
本発明の有利な構成ではスプライン関数が使用され、クラッチ出力トルクないし機関回転数に対する目標軌跡が検出される。例えば機関回転数ｎ−ｍ−ｒｅｆの経過は図４ａと図４ｂにスプライン関数によって示されており、目標クラッチ出力トルクｍａ−ｋａ−ｒｅｆはスプライン関数によって図５ａと図５ｂに示されている。
【００３６】
機関回転数に対する目標軌跡をブロック３２６で計算するために、第１のステップでスプライン基礎関数（Ｂスプライン）の数とその次数、並びに時間インターバル［ｔａ，ｔｅ］にわたるその分布が設定される。この設定は、パラメータベクトルｓｉｇｍａ−ｍに依存して行われる。図４ａには、次数４の相応の４つの基礎関数が示されている。この基礎関数により機関回転数の目標経過が示される。すなわち、機関回転数の初期値ｎ−ｍ−ｓｔａｒｔ、機関回転数の勾配ｄ／ｄｔ（ｎ−ｍ−ｓｔａｒｔ）、機関回転数の目標値ｎ−ｍ−ｚｉｅｌおよびその勾配ｄ／ｄｔ（ｎ−ｍ−ｚｉｅｌ）が満たされる（図４ｂ）。これについては、文献（ｄｅ Ｂｏｏｒ． Ｃ．： Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｐｌｉｎｅｓ． Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｖｏｌ． ２７． Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， １９７８． Ｋａｐｉｔｅｌ Ｓｐｌｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）に記載されたスプライン補間の使用方法を参照されたい。
【００３７】
クラッチ出力トルクに対する目標軌跡をブロック３２１で計算するために、第１のステップでスプライン基礎関数（Ｂスプライン）の数とその次数、並びに時間インターバル［ｔａ，ｔｅ］にわたるその分布が設定される。この設定は、パラメータベクトルｓｉｇｍａ−ｋに依存して行われる。この例ではパラメータベクトルｓｉｇｍａ−ｋにより、トルク形成の最初の７０％は線形に行うべきであることが定められた。図５ａには次数４の相応の６つの基礎関数が示されている。これらの基礎関数によりクラッチ出力トルクの目標経過が表される。すなわちトルクは初期値ｍｄ−ｋａ−ｓｔａｒｔから出発して目標値ｍｄ−ｋａ−ｚｉｅｌに達する（図５ｂ）。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の概観ブロック図である。
【図２】
図２は、本発明が駆動トレーン制御システムに埋め込まれた様子を示す。
【図３】
図３は、回路共働の詳細を示す。
【図４】
図４ａ、図４ｂは、本発明の時間経過の検出に対する実施例を示す。
【図５】
図５ａ、図５ｂは、本発明の時間経過の検出に対する実施例を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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2004505827.tif 000023
2004505827.tif 000024
2004505827.tif 000025
2004505827.tif 000026
【国際調査報告】
2004505827.tif 000027
2004505827.tif 000028
2004505827.tif 000029
2004505827.tif 000030