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発明の名称 車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御方法,及びその制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−152957(P2001−152957A)
公開日 平成13年6月5日(2001.6.5)
出願番号 特願2000−288019(P2000−288019)
出願日 平成12年9月22日(2000.9.22)
代理人 【識別番号】100095957
【弁理士】
【氏名又は名称】亀谷 美明 (外3名)
発明者 マルティン トーマス
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 マップを使用して,隣接する支持値点間で作動点が存在する間隔を定めた後,前記支持値点間で補間してプロセスの作動点を求める車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御方法であって,前記間隔を定めるために検索アルゴリズムが使用されると共に,前記検索アルゴリズムは,先行制御サイクルで定められた間隔を始点として,支持値点間の間隔を定める,ことを特徴とする車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御方法。
【請求項2】 前記検索アルゴリズムの範囲内で,始点から作動点の方向に線形検索を実施して,作動点が存在する間隔を求める,ことを特徴とする請求項1に記載の車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御方法。
【請求項3】 前記制御サイクルで定められた作動点が存在する間隔がメモリスペースに格納される,ことを特徴とする請求項1または2に記載の車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御方法。
【請求項4】 前記請求項1から3項のいずれか1項に記載の方法を実施するための車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御装置であって,前記装置は,制御サイクル内で定められた間隔を格納するメモリスペースを有することを特徴とする車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御装置。
【請求項5】 前記マップは,プロセスの2つの駆動量により形成される,ことを特徴とする請求項4に記載の車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御装置。
【請求項6】 前記マップは,アソシエイティブマップとして形成される,ことを特徴とする請求項4または5に記載の車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御方法,及びその制御装置に関し,さらに詳細には,マップを使用してプロセスの作動点を求める車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】特に車両技術において,開ループ制御または閉ループ制御を実現するための主たる問題点は,開ループ制御あるいは閉ループ制御するサブシステムの特性を,開ループ制御または閉ループ制御装置のコンピュータ内でシミュレートすることにある。
【0003】かかる内部シミュレーションにより,例えばオンラインでは直接測定できない,あるいはコスト理由から測定しない重要な制御器の状態量を算出することができる。このようにシミュレーションにより算出された値は,プロセスの閉ループ制御または開ループ制御で直接使用される。
【0004】開ループ制御または閉ループ制御装置内でモデル表示するために,異なる原理の2つの方法が既知である。
(1).重要な物理−技術システム特性を,数学的モデル(例えば微分方程式システム)によりシミュレートする方法。
(2).関係するシステム情報を,重要な駆動量に応じて明確に格納する方法(マップ)。
【0005】上記マップ表示は,車両内で使用する場合には,計算に必要な時間が短くて済むという利点がある。これは,複雑なモデル計算をする必要がなく,プロセスの所定の作動点を直接マップから取り出すことが可能だからである。
【0006】さらに,マップ表示は,適応の簡略化についても利点を有する。即ち,物理的な解析式によりモデル表示する場合には,適応を行う者は,一般に,モデル構造を極めて詳細に認識して目的に合った適応を実施しなければならない。
【0007】適応されるパラメータの多くは,「アドレス空間」の広領域にまでおよび,さらに,結合の強い影響も存在するので,必要に応じて最適なパラメータ結合を時間をかけて反復的に検索しなければならない。
【0008】一方,マップ表示の場合には,各支持値点の適応が明確に定められ,極めて限定された局所で作用するため,詳細なモデル認識や反復処理の必要がない。このように,系統的かつ標準化された適応が可能であり,必要に応じて適応を自動化することもできる。
【0009】かかる理由から,量産される開ループ制御/閉ループ制御装置において,マップを使用してプロセスを開ループ制御または閉ループ制御することは,今日では既に広く普及している。
【0010】例えば車両においては,マップは,例えば噴射と点火を制御するため,あるいは近年のエンジン管理システムにおける他のタスクを正確に実行するために使用される。また,マップは,アンチロックブレーキシステム(ABS)やトラクションコントロールシステム(ASR)などの安全システムなどの様々な用途において複雑なモデル情報を提供するために広く普及している。
【0011】使用されるマップは,一次元(いわゆる特性曲線),二次元などの多次元のマップである。開ループ制御あるいは閉ループ制御されるプロセスの機能及び精度に対する要求は,益々上昇している。このため,将来的には,1つのマップ内で2以上の駆動量を結合することが益々必要となる。さらに,噴射量,点火角度,加速濃縮などの相互に影響する駆動量を正確に調和させることも益々重要である。
【0012】マップを介して表される支持値点は,互いに等間隔で(いわゆるラスタマップの場合)あるいは各々必要とされるローカルな精度要求に応じた自由に選択可能な間隔で(いわゆるアソシエイティブマップの場合),配置することができる。
【0013】アソシエイティブマップは,例えばドイツ公開公報第DE4418731A号及びアウトモビルテヒニッシェ−ツァイトシュリフト(Automobiltechnische Zeitschrift)96(1994),第28頁〜32頁のシュミット(M.Schmitt),トレ(H.Tolle)の論文「アソシエイティブマップ−車両制御装置のための学習可能な標準構成要素(DasAssoziativ−Kennfeld−eine lernfaehige Standardkomponente fuer Automobil−Steuergeraete)」に記載されている。
【0014】制御サイクル内のプロセスの作動点として,マップ値がマップからどのようにして求められるかは,ドイツ公開公報第DE4300441A1号及び上記文献のシュミット(M.Schmitt),トレ(H.Tolle)の論文「アソシエイティブマップ−車両制御装置のための学習可能な標準構成要素(Das Assoziativ−Kennfeld−eine lernfaehigeStandardkomponente fuer Automobil−Steuergeraete)」に記載されている。
【0015】従来技術においては,マップを構築する各駆動量に対する作動点が存在する間隔を定めるために,先行する支持値点の数で分割される,2つの支持値点グループの間で検索アルゴリズムが実行される。
【0016】次いで,プロセスの作動点がどの支持値点グループ内に存在するかが決定される。さらに,この支持値点グループ内で,支持値点グループの端から支持値点の線形検索が開始される。作動点が存在する間隔が検出されると検索は終了する。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記間隔検索アルゴリズムは,各制御サイクルについて,先行制御サイクルの検索結果とは無関係に実施される。このことにより,プロセスの開ループ制御/閉ループ制御方法を実施する開ループ制御/閉ループ制御装置の計算負担が著しいものとなる。
【0018】したがって,本発明の目的は,プロセスの作動点であるマップ値を簡易かつ容易にマップから求めることが可能な,新規かつ改良された車両のプロセスの開ループ/閉ループ制御方法およびその装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため,請求項1に記載の発明では,マップを使用して,隣接する支持値点間で作動点が存在する間隔を定めた後,前記支持値点間で補間してプロセスの作動点を求める車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御方法であって,前記間隔を定めるために検索アルゴリズムが使用されると共に,前記検索アルゴリズムは,先行制御サイクルで定められた間隔を始点として,支持値点間の間隔を定める,ことを特徴とする車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御方法が提供される。
【0020】本項記載の発明では,先行制御サイクルの検索結果を考慮して,作動点が存在する間隔を定めるので,間隔検索をより簡易にすることができる。このことにより,マップを構築する駆動量の多くは,単位時間当たりの補間の実施頻度が準定常的となるので,通常は,先行制御サイクル内で定められた間隔が現行の制御サイクルで定められる間隔に近接したものみなすことができる。本発明にかかる検索アルゴリズムは,先行制御サイクル内で定められた間隔を始点として使用するので,従来技術の検索アルゴリズムを使用した方法よりも迅速に,現行制御サイクル内での間隔を決定することができる。本発明にかかる検索アルゴリズムは,プロセスの駆動量の準定常的な特性に基づいて,支持値点の間隔の後に確実に終了できるので,間隔検索を著しく迅速におこなうことができる。さらに,間隔検索が簡略化されるので,計算に必要な時間が著しく低減される。即ち,本発明にかかる方法によれば,現行制御サイクル内でプロセスの作動点である少なくとも1つのマップ値を,非常に迅速に,かつ計算を低減してマップから求めることができる。
【0021】また,請求項2に記載の発明のように,前記検索アルゴリズムの範囲内で,始点から作動点の方向に線形検索を実施して,作動点が存在する間隔を求める,如く構成すれば,検索方向は,始点に対する(即ち,先行制御サイクル内で定められた間隔に対する)作動点の位置から得ることができる。
【0022】また,請求項3に記載の発明のように,前記制御サイクルで定められた作動点が存在する間隔がメモリスペースに格納される,如く構成すれば,後続の制御サイクルにおいて,先行制御サイクル内で定められた間隔を呼び出して,検索アルゴリズムの始点として使用することができる。
【0023】また,上記課題を解決するため,請求項4に記載の発明では,請求項1から3のいずれか1項に記載の方法を実施するための開ループ制御/閉ループ制御装置であって,前記装置は,制御サイクル内で定められた間隔を格納するメモリスペースを有することを特徴とする開ループ制御/閉ループ制御装置が提供される。
【0024】本項記載の発明では,制御サイクル内で定められた間隔は,後続の制御サイクル内でメモリスペースから呼び出して,検索アルゴリズムの始点として使用することができるので,後続の制御サイクルは,非常に少ない計算負担で,プロセスの作動点であるマップ値を求めることができる。このように,プロセス作動点であるマップ値をマップから求める際の計算の負担が軽減される開ループ制御/閉ループ制御装置が提供される。
【0025】また,請求項5に記載の発明のように,前記マップは,プロセスの2つの駆動量により形成される,如く構成すれば,例えば車両のエンジン回転数nと絞り弁角度により構築される例えばトラクションコントロール(ASR)の制御に使用することができる。このマップは,マップ値としてエンジントルクMが関係付けられた支持値点により表される。
【0026】また,請求項6に記載の発明のように,前記マップは,アソシエイティブマップとして形成される,如く構成すれば,各局所的な要求精度に応じて,相異なる長さの支持値点により表されるので,アソシエイティブマップでは,支持値点位置とマップ値とからなる情報単位が支持値点として格納される。支持値点が互いに等間隔で配置されるラスタマップと比較して,アソシエイティブマップは局所的な精度要求が等しい場合に,より少ない支持値点で表される。なお,支持値点の数は,アソシエイティブマップの場合には,要求されるシミュレーション精度により決定されるが,マップ次元からは決定されないので,多次元の問題個所も支援可能なメモリコストで処理することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】以下,本発明の好適な実施の形態について,添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚,以下の説明及び添付図面において,同一の機能及び構成を有する構成要素については,同一符号を付することにより,重複説明を省略する。
【0028】以下,図1に基づいて,第1の実施の形態を説明する。なお,図1は,本実施形態にかかる車両内プロセスの開ループ制御/閉ループ制御方法の動作フローを示すフローチャートである。
【0029】まず,図1に示すように,車両内のプロセス(例えば燃焼工程,トランスミッション切換工程あるいは制動工程)を開ループ/閉ループ制御するための開ループ制御または閉ループ制御プロセスの特性が,マップによりシミュレートされる。
【0030】シミュレーションに基づいて,プロセス作動点に対応するマップ値から得られた状態量から,例えば閉ループ制御でき,あるいはシミュレーションに基づいて求められたマップ値が,プロセスの開ループ制御または閉ループ制御に使用される。プロセスの開ループ制御または閉ループ制御は,連続する制御サイクルで行われる。制御サイクルにおいては,プロセスの作動点のために,対応するマップ値がマップから検索される。
【0031】まず,ステップS101で,処理が開始される(ステップS101)。次いで,ステップS102で,開ループ制御あるいは閉ループ制御プロセスの作動点が定められる(ステップS102)。このとき,駆動量3が,センサ4により記録される。本実施形態にかかる方法は,例えばトラクションコントロールとして形成されている。トラクションコントロールに使用されるマップは,2つの駆動量(例えば車両エンジンの回転数nと絞り弁角度)により形成されている。かかる2つの駆動量は,好適なセンサ4により測定されて,内燃機関の作動点が定められる。
【0032】次いで,ステップS103で,先行制御サイクルで定められた間隔が読み出されて,後続の検索アルゴリズムの始点として利用される(ステップS103)。検索アルゴリズムの範囲内により,マップ内の隣接する支持値点の間で作動点が存在する間隔が定められる。間隔を求める線形の検索が始点から開始される。
【0033】その後,ステップS104で,検索方向を定めるために,作動点が始点よりも大きいか否か,あるいは等しいか否かが判断される(ステップS104)。
【0034】作動点が始点よりも小さいと判断される場合には,ステップS105に移行し,検索方向が下降方向に定められ(ステップS105),ステップS107に移行する。一方,作動点が始点よりも大きいあるいは等しいと判断される場合には,ステップS106に移行し,検索方向が上昇方向に定められて(ステップS106),ステップS107に移行する。
【0035】ステップS107では,可変間隔が,始点と等しく(即ち,先行制御サイクルで定められた間隔と等しく),セットされる(ステップS107)。
【0036】次いで,ステップS108では,作動点が可変間隔内に存在するか否かが判断される(ステップS108)。作動点が可変間隔内に存在しないと判断される場合には,ステップS109に移行し,検索方向の次の間隔が可変間隔として選択され(ステップS109),その後,ステップS108での照会が繰り返される。
【0037】一方,作動点が可変間隔内に存在すると判断される場合には,その可変間隔が,求める作動点が存在する間隔であるので,ステップS110に移行し,この制御サイクルで求められた間隔がメモリスペース5に格納される(ステップS110)。
【0038】上記ステップS101からステップS110は,多次元マップ内で複数の処理を実行してプロセス作動点が存在する間隔を決定することができる。このように求められた複数の間隔によりマップの補間領域が限定された後,補間をおこなって作動点に対応するマップ値を決定する。
【0039】その後,ステップS111では,求められた作動点が存在する間隔,あるいは求められた補間領域の支持値点の間で,補間が実施される(ステップS111)。このように,作動点であるマップ値がマップから求められる(ステップS112)。
【0040】さらに,ステップS113で,本実施形態にかかる処理が終了する(ステップS113)。
【0041】本実施形態にかかる処理は,プロセスの開ループ制御あるいは閉ループ制御の範囲内で,作動点が存在する間隔が定めるために,検索アルゴリズムが各制御サイクルで実施される。このとき,先行制御サイクル内で定められた間隔が始点として使用される。 本実施形態にかかる処理は,車両内のプロセス(特に燃焼工程,トランスミッション切換工程または制動工程)を実施する装置,特に閉ループ制御または開ループ制御装置において実施することができる。
【0042】本実施形態かかる装置は,上記図1に示すように,ステップS101からステップS112の工程を有する装置として示すことができる。このとき,センサ4,同様に選択的なセンサ4よる駆動量3の前処理は,装置に設置してもあるいは設置しなくてもよい。
【0043】同様に,メモリスペース5も選択的に設置することができる。かかるメモリスペース5は,上記装置内に設置してもよく,あるいは例えば通信システムを介して外部に(例えば装置と分離して所定の場所に),メモリの一部として接続することもできる。
【0044】以上,本発明に係る好適な実施の形態について説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲内において,各種の修正例及び変更例を想定し得るものであり,それらの修正例及び変更例についても本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
【0045】
【発明の効果】先行制御サイクルの検索結果を考慮して,作動点が存在する間隔を定めるので,間隔検索をより簡易にすることができる。このことにより,マップが構築される駆動量の多くは,単位時間当たりの補間の実施頻度が準定常的となるので,通常は,先行制御サイクル内で定められた間隔は,実際の制御サイクルで定められる間隔に近似したものとなる。




 

 


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