JP2009008103A - 自動車駆動ユニットのトルク制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最大許容トルクを最適に適合させる。
【解決手段】駆動ユニットのトルクがドライバにより設定され、駆動ユニットの実際トルクが決定され且つ少なくともドライバの希望に基づいて最大許容トルクが求められ、実際トルクが最大許容トルクを超えたときに、トルク低減又は制限あるいはこれら双方が行われ、駆動ユニットのトルクが追加の負荷により上昇される少なくとも１つの運転状態が特定され、該少なくとも１つの運転状態の間に前記最大許容トルクが上昇される。最大許容トルクは、低温機関を用いた運転状態においては、高温機関を用いた運転状態においてよりも上昇されるよう制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車駆動ユニットのトルクの制御方法及び装置に関するものである。

ドイツ特許公開第１９５３６０３８号から、例えばドライバの希望のような駆動ユニット及び／又は自動車の運転変数の関数として駆動ユニットのトルクが設定される自動車のトルクの制御方法及び装置が既知である。記載の実施形態においては駆動ユニットは内燃機関であり、内燃機関のトルクは空気供給量、点火角並びに燃料供給量の調節によりトルク目標値の関数として設定される。この場合、このトルク目標値は実質的にドライバにより操作される操作要素特に加速ペダルの位置に基づき、場合により機関回転速度のようなその他の運転変数に基づいて形成される。更に、少なくともあらゆる運転時点におけるドライバの希望に基づいて、決して超えてはならない最大許容トルクが形成される。駆動ユニットの実際トルクは、機関回転速度及び負荷のような運転変数に基づき、場合により点火角調節及び燃料調節を考慮して計算される。既知の方法により、最大許容トルク及び実際トルクが相互に比較される。測定された実際トルクが最大許容トルクを超えた場合、最大許容トルクを決して超えないように駆動ユニットが制御される。

ドライバの希望の関数として最大許容トルク値を形成するとき、各運転時点に対して発生の可能性のあるあらゆる追加トルクを考慮しなければならない。これは、例えば加速ペダルを放したアイドリング範囲においては、電気消費機器、サーボかじ取装置等のあらゆる追加変数を含む、極めて低温の機関に対する最高アイドリング牽引トルクである。このようなトルクによる実際トルクの上昇は、追加のトルク値が比較的高くなるように許容されなければならない。一方で、許容できないトルク上昇をできるだけ早く検出し且つこれに対応するように、車両の反応が制御可能な状態になければならない。高温の機関に対する最大許容トルクが決定された場合、実際トルクが極めて低温の機関におけるアイドリングの上方に移動したときに許容トルクを超えることになる。その理由は、このとき牽引トルクが実質的により高いからである。これにより、例えば第１のギヤ段における惰行運転において、ブレーキ作用が急激に増加することがある。既知の方法においては、許容トルクの決定のとき、極めて低温の機関における車両の利用性と車両の運転安全性との間で妥協点が見つけられなければならず、これはあらゆる運転ケースに対して求めることができない。同様のことが、空調装置、サーボかじ取装置等のような駆動ユニットに負荷を与え且つ駆動ユニットのトルクを上昇させる追加の消費機器に関しても当てはまる。

それにより最大許容トルクを最適に適合させることが可能な措置を提供することが本発明の課題である。

上記課題は、駆動ユニットのトルクが少なくともドライバの希望により設定され、前記駆動ユニットの実際トルクが決定され且つ少なくともドライバの希望に基づいて最大許容トルクが求められ、実際トルクが最大許容トルクを超えたときにトルク低減又は制限あるいはこれら双方が行われる自動車駆動ユニットのトルクの制御方法において、前記駆動ユニットのトルクが追加の負荷により上昇される少なくとも１つの運転状態が特定されるステップと、この少なくとも１つの運転状態の間に最大許容トルクが上昇されるステップとを備えることを特徴とする本発明の自動車駆動ユニットのトルクの制御方法により達成される。

上記課題はまた、駆動ユニットのトルクを少なくともドライバの希望により設定する制御ユニットを備え、当該制御ユニットが前記駆動ユニットの実際トルクを求める手段並びに前記駆動ユニットの最大許容トルクを与える手段を含み、前記制御ユニットが、最大許容トルクを超えたときに前記駆動ユニットのトルクを低減ないし制限する低減手段又は制限手段を含む自動車駆動ユニットのトルクの制御装置において、前記駆動ユニットのトルクが追加の負荷により上昇されている少なくとも１つの運転状態を特定する手段と、当該少なくとも１つの運転状態の間に最大許容トルクを上昇する手段とを備えることを特徴とする本発明の自動車駆動ユニットのトルクの制御装置により達成される。

最大許容トルクの値を決定するときの車両の利用性と車両の運転安全性との間に存在する矛盾は、通常運転よりも高いトルクを有する駆動ユニットの運転を示す少なくとも１つの運転変数の関数として最大許容トルクが上昇されることにより解決される。これにより、駆動ユニットが低温のときの運転において及び／又は消費機器の負荷が追加された運転において許容トルクが上昇されることは特に有利である。この上昇はこの状態以外では再びもとの状態に戻される。

低温の機関における車両の利用性のみでなく低温及び高温の機関における運転の安全性もまた保証されることは特に有利である。

低温の機関を用いた運転状態が、機関始動後の経過時間（始動後経過時間）、始動時の機関温度及び吸気温度の関数として求められることは特に有利である。これにより、拡張された許容トルクを有する運転範囲を極めて正確に定めることができる。

許容トルクを上昇させるための条件を１つの信号しか満たしていないときには許容トルクの上昇が行われないので、温度センサにおける故障の疑いがある場合、駆動ユニットのトルクが制限されて安全サイドに制御可能に反応することは特に有利である。吸気温度及び機関温度を使用することにより、両方の値の間の冗長比較が行われる。これにより、温度センサを重複して設ける必要はない。

以下に本発明を図面に示す実施形態により詳細に説明する。

図１は内燃機関のための制御装置の好ましい実施形態を示す。制御ユニット１０はマイクロコンピュータを含み、該マイクロコンピュータは実質的に２つの異なるプログラム領域４００及び４０２（以下レベル１及びレベル２という）を有している。レベル１において、トルク制御のために与えられる機能が計算される。レベル１から出力ライン４０６、４０８及び４１０を介して内燃機関への空気供給量、内燃機関の点火及び内燃機関への燃料供給量が制御される。空気供給量、点火角及び燃料供給量を制御するための従来技術から既知の機能を計算するために、レベル１に更に、入力ライン４１２を介して加速ペダル位置を測定するための第１の測定装置４１４から信号が供給され、また入力ライン４１６ないし４１８を介して機関温度、吸気温度、点火の投入（機関の始動）、機関回転速度、排気ガス組成等のようなその他の運転変数を測定するための測定装置４２０ないし４２２から信号が供給される。レベル２はモニタリング措置を実行するために使用される。このために、レベル２に加速ペダル位置を測定するための第２のセンサ４２６から入力ライン４２４が供給される。更に、入力ライン４１６ないし４１８を介してレベル１に供給される選択された信号がレベル２に伝送される（破線で示した接続ラインを参照）。好ましい実施形態においては、レベル２において実際トルク及び最大許容トルクが比較される。最大許容トルクを超えた場合、レベル２により内燃機関の出力制御が開始される（破線で示したライン４２８を参照）。好ましい実施形態においては、レベル１においても目標トルクと最大許容トルクとの比較が行われ、最大許容トルクを超えた場合に内燃機関の目標トルクが最大許容値に制限される。

実施形態に応じてそれぞれ、レベル１又はレベル２において従来技術から既知の方法により目標トルク及び実際トルクが計算され且つそれぞれ他のレベルの結果が利用されるか、又は両方のレベルで平行して求められる。最大許容トルクの計算においても同様のことが行われる。

少なくとも最大許容トルクの計算に関して、計算の基礎となる値にエラーがないことが保証されなければならない。従って、この値を冗長に求めることが必要となる。ドライバの希望に関して、これは冗長な測定（測定装置４１４、４２６）及び測定値の別々の読込みにより達成される。吸気温度及び機関温度を使用する場合、両方の信号値が対応するしきい値を下回っているときにのみ許容トルクの上昇が行われるので、この冗長決定は自動的に行われる。許容トルクが追加の消費機器の運転状態の関数として上昇される場合、これらの状態信号にもエラーがないことは、例えば冗長測定により保証される。

本発明により、（例えば低温の機関において）追加のトルクにより許容トルクが他の運転状態よりも高い少なくとも１つの運転状態において許容トルクを上昇するように設計されている。このようにして、この運転状態における（例えば高い牽引能力を有する低温の機関における）より高いトルクの形成と、他の運転状態における（例えば高温の機関における）安全に走行可能な状態との間の許容できる妥協が保証される。

好ましい実施形態においては、低温の機関においてレベル１及び／又は２において形成される最大許容トルクが上昇されるように設計されている。好ましい実施形態においては、点火が行われた後に所定の始動後経過時間がまだ経過されていないとき、始動時における機関温度が所定のしきい値より小さいとき、及び始動時における吸気温度が所定のしきい値より小さいときに最大許容トルクの上昇を行うように設計されている。この場合、しきい値は等しいことが好ましい。この場合、最も簡単な好ましい実施形態においては、許容トルクの上昇が加速ペダル位置及び回転速度の関数として決定される許容トルク値に対する追加のオフセット（固定値）として行われる。

信号「点火投入」から始動を検出すること及び時間の関数として上昇を開始することの代替形態として、回転速度しきい値（例えば３０ｒｐｍ）が与えられ、それを超えたときに始動過程を検出し、時間機能をスタートし、及び温度値のしきい値との比較をスタートさせる。

好ましい実施形態においては、機関温度及び吸気温度に対するそれぞれのしきい値のほかに複数の温度しきい値が与えられ、これらを超えたときにそのときの許容トルク値に対する種々のオフセット値が形成される。従って、温度の上昇と共に許容トルク値の上昇を更に低減させることができる。他の実施形態においては、温度の関数として可変のオフセット値を出力する特性曲線群が与えられている。

他の実施形態においては、１つ又は複数の固定値のほかに、少なくとも１つの運転状態が存在するときに好ましくは機関回転速度の関数として許容トルクを補正するための特性曲線が与えられている。他の実施形態においては、それに対応して上記の運転状態に対する回転速度及び加速ペダル位置の関数としての特性曲線もまた与えられ、この特性曲線は、上記の制限以外に、運転状態に対する特性曲線群を置き換え又は補正している。

他の実施形態においては、始動過程における機関温度及び吸気温度を使用するほかに、始動時の温度の最大値の関数として又は（始動時以外に）存在する実際機関温度又は実際吸気温度の最大値の関数として許容機関トルク値が上昇される。この実施形態においてはまた、エラーの疑いがある場合にはより高い温度においてはより低いトルクに抑えられるので、この場合に安全側にエラー反応が行われる。

他の有利な実施形態においては、始動時の機関温度及び吸気温度を使用するほかに、そのときの実際温度が使用され、所定のしきい値を超えたとき許容トルクの上昇がリセットされる。

他の実施形態は、許容トルクの上昇が始動後に上昇する機関温度の上昇と共に及び／又は始動後の時間の経過と共に連続的に低減されることを特徴としている。この場合、特性曲線、特性曲線群又は表が与えられ、これらにおいて最大許容トルクないし最大許容トルクに対する１つ又は複数の補正値が始動後経過時間、機関温度及び／又は吸気温度の関数として導かれる。内燃機関の始動後、最大許容トルクは少なくとも１つの上記の運転変数の関数として連続的に変化される。運転により高温となった機関において及び／又は始動後経過時間を経過した後には補正係数は０となる。言い換えると、始動時の許容トルクの上昇は機関温度の上昇と共に及び／又は始動後の時間の経過と共に連続的に低減される。

有利な実施形態においては、両方の温度の一方は考慮する必要はない。

図２は上記の方法の好ましい実施形態の流れ図を示す。流れ図に示したプログラムは機関の始動で始まる所定の時点に実行される。機関の始動は信号「点火投入」又は回転速度値を超えたことにより検出される。

第１のステップ１００において、機関温度ＴＭＯＴ、吸気温度ＴＡＮＳ、加速ペダル位置ＰＥＤ、機関回転速度ＮＭＯＴに対する測定値、及び計算された実際トルクＭＩＳＴが読み込まれ、並びに始動後カウンタＴＮＳがスタートされる。それに続くステップ１０２において、吸気温度ＴＡＮＳ及び機関温度ＴＭＯＴが、同じであることが好ましい所定のしきい値ＴＡＮＳ０及びＴＭＯＴ０を下回っているか否かが検査される。これが肯定の場合、ステップ１０４において始動後カウンタＴＮＳのカウンタ状態が最大値ＴＮＳｍａｘと比較される。カウンタ状態が最大値を下回っている場合、ステップ１０６において最大許容トルクＭＺＵＬが加速ペダル位置ＰＥＤ及び機関回転速度ＮＭＯＴから計算され且つそれにオフセット値を加算して求められる。カウンタ状態が最大値を下回っていないか、ないしは両方又は一方の測定温度が所定のしきい値を超えていることをステップ１０２が与えた場合、ステップ１０８において最大許容トルクＭＺＵＬが加速ペダル位置ＰＥＤ及び機関回転速度ＮＭＯＴから計算され、このときオフセット値は加算されない。ステップ１０６ないし１０８に続くステップ１１４において、最大許容トルクＭＺＵＬが、測定された実際トルクＭＩＳＴと比較される。実際トルクが許容トルクを下回っていない場合、ステップ１１６により、少なくとも出力低下又は出力制限を行う対応反応が導かれる。実際トルクが許容トルクより小さい場合、いかなる反応も導かれず且つプログラムは終了される。

従って、図２に示す流れ図は機関の始動時の機関温度及び吸気温度が所定のしきい値を下回り且つ機関の始動後においてまだ始動後経過時間が超えられていないときにそれにより最大許容トルクが上昇される方法を示している。この場合、許容トルクはオフセット値で補正され（加算され）、このオフセット値は上記の運転状態以外では０である。

この好ましい実施形態のほかに、最大許容トルクの補正及び運転状態の決定に関して、プログラムの対応修正により上記の変更、補足及び拡張が組み込まれる。

有利な実施形態においては、ステップ１０６により計算された許容トルクからステップ１０８により計算された許容トルクへの移行及び／又はその逆の移行はフィルタ（例えば低域通過フィルタ）により平滑にされる。

以上において、低温の機関において許容トルクが上昇される実施例について本発明を説明してきた。他の実施形態においては、追加形態又は代替形態として、例えば、空調装置、サーボかじ取装置等のような駆動ユニットに負荷を与える少なくとも１つの追加の消費機器においてもこれが実行され、即ち駆動ユニットのトルクが追加の負荷により上昇されている少なくとも１つの運転状態が存在するときには常にこれが実行される。

内燃機関用制御装置のブロック図である。 許容トルクの決定方法を示す流れ図である。

符号の説明

１０ 制御ユニット
４００ プログラム領域（レベル１）
４０２ プログラム領域（レベル２）
４１４ 第１の測定装置（加速ペダル位置）
４２０、４２２ 測定装置（その他の運転変数）
４２６ 第２の測定装置（センサ）（加速ペダル位置）

Claims (15)

1. 駆動ユニットのトルクが少なくともドライバの希望により設定され、前記駆動ユニットの実際トルクが決定され且つ少なくともドライバの希望に基づいて最大許容トルクが求められ、実際トルクが最大許容トルクを超えたときに、トルク低減又は制限あるいはこれら双方が行われ、前記駆動ユニットのトルクが追加の負荷により上昇される少なくとも１つの運転状態が特定され、該少なくとも１つの運転状態の間に前記最大許容トルクが上昇される、自動車駆動ユニットのトルクの制御方法であって、
   前記最大許容トルクは、低温機関を用いた運転状態においては、高温機関を用いた運転状態においてよりも上昇される
   ことを特徴とする自動車駆動ユニットのトルク制御方法。
2. 請求項１記載のトルク制御方法において、前記最大許容トルクは、加速ペダル位置及び機関回転速度から計算され、且つ、それにオフセット値を加算して求められることを特徴とするトルク制御方法。
3. 請求項１又は２記載のトルク制御方法において、前記駆動ユニットの始動から進められる始動後経過時間が最大時間より小さいときに最大許容トルクの上昇が行われることを特徴とするトルク制御方法。
4. 請求項１〜３いずれかに記載のトルク制御方法において、始動時の機関温度が所定のしきい値より小さいときに、最大許容トルクが上昇されることを特徴とするトルク制御方法。
5. 請求項１〜４いずれかに記載のトルク制御方法において、始動時における吸気温度が所定のしきい値より小さいときに、最大許容トルクが上昇されることを特徴とするトルク制御方法。
6. 請求項３又は４記載のトルク制御方法において、機関温度及び吸気温度に対するしきい値が同じであることを特徴とするトルク制御方法。
7. 請求項３記載のトルク制御方法において、点火の投入が検出されたとき又は前記駆動ユニットの回転速度が所定の回転速度しきい値を超えたときに、始動後経過時間がスタートされることを特徴とするトルク制御方法。
8. 請求項１〜７いずれかに記載のトルク制御方法において、最大許容トルクの上昇は、
   追加のオフセット値として、
   運転変数の関数としてのオフセット特性曲線として、
   運転変数の関数としての特性曲線群として、及び
   少なくとも１つの温度の値の関数としての特性曲線として、
   のいずれかとして行われることを特徴とするトルク制御方法。
9. 請求呼応１〜８いずれかに記載のトルク制御方法において、最大許容トルクの上昇は、機関温度又は機関始動後の経過時間あるいはこれら双方により連続的に与えられていることを特徴とするトルク制御方法。
10. 請求項１〜９いずれかに記載のトルク制御方法において、最大許容トルクの上昇は、機関温度の上昇又は機関始動後の経過時間あるいはこれら双方と共に連続的に低減されることを特徴とするトルク制御方法。
11. 請求項８記載のトルク制御方法において、運転変数が機関回転速度及び加速ペダル位置であることを特徴とするトルク制御方法。
12. 請求項８記載のトルク制御方法において、特性曲線は、始動時における機関温度又は吸気温度の最大値ないし両方の温度の実際値の最大値の関数であることを特徴とするトルク制御方法。
13. 請求項１〜１２いずれかに記載のトルク制御方法において、最大許容トルクは、機関回転速度及び加速ペダル位置の関数として決定されることを特徴とするトルク制御方法。
14. 請求項１〜１３いずれかに記載のトルク制御方法において、最大許容トルクは、
    実際値又はドライバの希望に基づいて決定される少なくとも１つの目標値あるいはこれら双方と比較され、且つ
    目標値又は実際値あるいはこれら双方が最大トルクを超えたときに、トルクが制限されて低下される
    ことを特徴とするトルク制御方法。
15. 駆動ユニットのトルクが少なくともドライバの希望により設定され、前記駆動ユニットの実際トルクが決定され且つ少なくともドライバの希望に基づいて最大許容トルクが求められ、実際トルクが最大許容トルクを超えたときに、トルク低減又は制限あるいはこれら双方が行われ、前記駆動ユニットのトルクが追加の負荷により上昇される少なくとも１つの運転状態が特定され、該少なくとも１つの運転状態の間に前記最大許容トルクが上昇される、自動車駆動ユニットのトルクの制御装置において、
    前記最大許容トルクは、低温機関を用いた運転状態においては、高温機関を用いた運転状態においてよりも上昇される
    ことを特徴とする自動車駆動ユニットのトルク制御装置。

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