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発明の名称 自動車のドライブトレインに配置される自動化されたトランスミッションのための変速比をもとめるための方法
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2001−208180(P2001−208180A)
公開日 平成13年8月3日(2001.8.3)
出願番号 特願2000−393489(P2000−393489)
出願日 平成12年12月25日(2000.12.25)
代理人 【識別番号】100061815
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 敏雄 (外4名)
発明者 マルコ ポルヤンセク / ラスムス フライ
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 自動車のドライブトレインに配置される自動化されたトランスミッションのための変速比をもとめるための方法であって、制御機器において、自動車の動作パラメータ、とりわけドライブトレインに配置された装置の動作パラメータが変速比をもとめるために供給される、自動車のドライブトレインに配置される自動化されたトランスミッションのための変速比をもとめるための方法において、前記トランスミッションの変速比(i)は瞬時の車両負荷に依存して決定されることを特徴とする、自動車のドライブトレインに配置される自動化されたトランスミッションのための変速比をもとめるための方法。
【請求項2】 瞬時の車両負荷はスロットルバルブ位置(DKI)に対する特性曲線(KLDKI)に共に組み込まれることを特徴とする、請求項1記載の方法。
【請求項3】 変速比(i)をもとめるために、補正された特性曲線(KLDKI,k)が決定され、該補正された特性曲線(KLDKI,k)は次の計算規則【数1】

によってもとめられ、ここでSは開度、Rは残留ファクタ、DKImaxは最大スロットルバルブ位置であることを特徴とする、請求項2記載の方法。
【請求項4】 特性曲線(KLDKI、KLDKI,k)は車両の加速度(a)に依存して決定され、該加速度(a)は瞬時の車両負荷に対する尺度であることを特徴とする、請求項2又は3記載の方法。
【請求項5】 加速度(a)は差加速度(adiff)の形式で組み込まれ、該差加速度(adiff)は次の計算規則adiff=aerw,k−aistによって計算され、ここでaerwは予期される加速度であり、aistは実際の加速度であることを特徴とする、請求項4記載の方法。
【請求項6】 予期される加速度(aerw)は正規化された加速度(aorm)の形式で組み込まれ、該正規化された加速度(anorm)は次の計算規則anorm=amittel/amaxによって計算され、amittelは予期される加速度(aerw)の平均値であり、amaxは最大負荷における差加速度(adiff)であることを特徴とする、請求項5記載の方法。
【請求項7】 予期される加速度(aerw)は次の計算規則aerw=[Mres/(mfzg・rdyn)]−aquerによって得られ、ここでMresはリザーブトルク、mfzgは車両質量、rynはダイナミックなホイール半径、aquerは横方向加速度であることを特徴とする、請求項5又は6記載の方法。
【請求項8】 リザーブトルク(Mres)は次の関係式Mres=Mrad−Mfwを介してもとめられ、ここでMradは結果的に生じるホイールトルクであり、Mfwは走行抵抗トルクであることを特徴とする、請求項7記載の方法。
【請求項9】 走行抵抗トルク(Mfw)は車両速度(Vfzg)に依存して無負荷状態の車両において平地で測定された特性曲線(KLfw)から決定されることを特徴とする、請求項8記載の方法。
【請求項10】 結果的に生じるホイールトルク(Mrad)は次の関係式Mrad=Mab・ihi−Mrad,rotを介してもとめられ、ここでMabは駆動トルクであり、ihiは後車軸変速比であり、Mrad,rotはホイール回転トルクであることを特徴とする、請求項8又は9記載の方法。
【請求項11】 ホイール回転トルク(Mrad,rot)は次の関係式【数2】

を介してもとめられ、ここでdnrad/dtはホイール回転数(nrad)のグラジエントであり、Jradはホイールの慣性質量であり、rはホイールの個数であることを特徴とする、請求項10記載の方法。
【請求項12】 駆動トルク(Mab)は次の関係式Mab=Mtur・iを介してもとめられ、ここでMturはタービントルクであり、iistは瞬時の変速比であることを特徴とする、請求項10又は11記載の方法。
【請求項13】 タービントルク(Mtur)は次の関係式Mtur=WV・(Mmot−Mmot,rot
を介してもとめられ、WVはコンバータ増幅率であり、Mmotはエンジントルクであり、Mmot,rotはエンジン回転トルクであることを特徴とする、請求項12記載の方法。
【請求項14】 コンバータ増幅率(WV)は次の関係式WV=nmot/nturを介してもとめられ、nmotはエンジン回転数であり、nturはタービン回転数であることを特徴とする、請求項13記載の方法。
【請求項15】 エンジン回転トルク(Mmot,rot)は次の関係式【数3】

を介してもとめられ、dnmot/dtはエンジン回転数のグラジエントであり、Jmotはエンジンの慣性質量であり、Jturはタービンの慣性質量であることを特徴とする、請求項13又は14記載の方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、制御機器において、自動車の動作パラメータ、とりわけドライブトレインに配置された装置の動作パラメータが変速比をもとめるために供給される、自動車のドライブトレインに配置される自動化されたトランスミッションのための変速比をもとめるための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車のドライブトレインに配置された装置の進歩する自動化によって、これらの装置の協調的な制御を提供する必要性が増大している。このために通常は自動車の動作パラメータ、とりわけドライブトレインに配置された装置の動作パラメータが制御機器に読み出され、評価され、相応の目標量がこれらの装置に供給される。自動化された装置としては例えば車両エンジン、クラッチ又はオートマチックトランスミッションが問題になる。後者のケースにおいては、とりわけ車両ホイールに加えられるホイールトルクを実際の必要性に適合させることがとりわけ困難であった。なぜなら、瞬時の車両負荷は従来の方法では不十分にしか又は全く考慮されないからである。この場合、この不十分な考慮は、基本的に瞬時の車両負荷を十分正確に測定しにくいことに基づく。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、変速比変化の間に自動車の走行特性がかなり快適に構成される、自動車のドライブトレインに配置される自動化されたトランスミッションのための変速比をもとめるための方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題は、トランスミッションの変速比が瞬時の車両負荷に依存して決定されることによって解決される。
【0005】
【発明の実施の形態】請求項1の特徴部分記載の構成を有する自動車のドライブトレインに配置される自動化されたトランスミッションのための変速比をもとめるための方法によって、変速比変化の間に自動車の走行特性がかなり快適に構成される。トランスミッションの変速比が瞬時の車両負荷に依存して決定されることによって、例えば山に登る走行を開始することによるトルク減少又は積載量が多い場合のトルク減少が回避される。
【0006】とりわけ有利には瞬時の車両負荷がスロットルバルブ位置に対する特性曲線に共に組み込まれることである。この特性曲線からこの場合必要な変速比が読み出される。このようにもとめられた特性曲線は有利にはさらに適当なファクタによって補正される。このようにして車両運転者にはいかなる状況においてもアクセルペダルを踏み込む際に最大加速度が保証される。瞬時の車両負荷をもとめるためには、山道の登り走行及び下り走行、積載量及び走行抵抗を測定し、この結果これらから選択すべき変速比を決定しなくてはならない。さらに、上記の量によって車両の加速度が決定できる。この車両の加速度は瞬時の車両負荷に対する尺度である。従って、変速比のための特性曲線は加速度に依存して決定される。
【0007】本発明の方法の有利な実施形態では、加速度が差加速度の形式で特性曲線の決定のために組み込まれる。この差加速度は予期された加速度及び実際の加速度から得られる。有利には予期された加速度はまず最初に平均化され、次いで正規化される。
【0008】予期すべき加速度のとりわけ正確な予測は、ダイナミックなホイール半径、横方向加速度、結果的に生じるホイールトルク及び走行抵抗トルクのような動作パラメータによって行われる。走行抵抗トルクは車両速度に依存して無負荷状態の車両において平地で測定された特性曲線から決定できる。他方で、結果的に生じるホイールトルクは有利にはトランスミッション出力軸の駆動トルク、後車軸変速比及びホイール回転トルクに依存してもとめられる。上記の量は有利にはホイール回転数のグラジエント、ホイールの慣性質量、ホイールの個数、コンバータ増幅率及びエンジン回転トルクから決定される。上記の方法は瞬時の車両負荷に対するとりわけ現実に近い値を与える。
【0009】本発明の更なる有利な実施形態はその他の従属請求項に記載の構成から得られる。
【0010】
【実施例】次に本発明を実施例において所属の図面に基づいて詳しく説明する。
【0011】図1は自動車の駆動のために基本的に必要な装置10を概略的なブロック図において示している。これは車両エンジン12、回転トルクコンバータ又は以下ではタービンと呼ばれるクラッチ14、トランスミッション16ならびにディファレンシャル及びホイールを有する後車軸18を含む。この車両エンジン12からエンジントルクMmotが駆動軸20を介してタービン14に伝達される。このタービン14においてこのエンジントルクMmotがタービントルクMturに変換され、トランスミッション入力軸22に伝えられる。トランスミッション16の内部の変速比iに相応して、トランスミッション出力軸24への駆動トルクMabの伝達が行われる。このトランスミッション出力軸24は後車軸18のディファレンシャルと係合している。これによって自動車の駆動のために必要なホイールトルクMradが車両ホイールにおいて生じる。
【0012】トランスミッション16はオートマチックトランスミッション、自動化されたマニュアルシフト型トランスミッション(ASG)又は無段変速トランスミッション(CVT)であり、このオートマチックトランスミッションの調整すべき変速比iは以下の方法によってもとめられる。このためにドライブトレインに配置された装置10の個々のコンポーネントには制御機器26が割り当てられている。この制御機器26によって周知のやり方で装置10及び自動車の動作パラメータが測定され、評価される。次いでこれらの装置10にはこれらの動作パラメータに対する相応の目標量が設定される。適当なドライバによる個々の装置10の閉ループ制御のやり方は従来技術から十分に公知であり、よってここでは詳しくは説明しない。
【0013】トランスミッション16の変速比iの伝達のためには、まず最初に瞬時の車両負荷を決定しなくてはならない(図2のフローチャート参照)。車両の加速度aは瞬時の車両負荷に対する尺度であることが分かった。さらにこの加速度aは予期される加速度aerwに依存する。この予期される加速度aerwは簡略化された車両モデルによって決定され、この車両モデルでは駆動軸及びトランスミッション16の機械的損失及び熱的損失ならびに回転トルクが無視できる。さらに点灯用発電器又はエアコンのような付属装置の電力需要は負荷に含まれる。予期される加速度aerwは制御機器26で使用される入力量、すなわちエンジン回転数nmot及びエンジントルクMmot、タービン回転数ntur、駆動回転数nab及びホイール回転数nradによって以下の方法によってもとめられる。
【0014】まず最初にエンジン回転トルクMmot,rotが次の計算規則【0015】
【数4】

【0016】によって決定される。ここで、dnmot/dtはエンジン回転数nmotのグラジエントであり、Jmotは車両エンジン12の慣性質量であり、Jturはタービン14の慣性質量である。さらにコンバータ増幅率WVは次の関係式WV=nmot/ntur (II)
を介して決定される。ここで、nturはタービン14の回転数である。式(I)及び(II)によってタービントルクMturが次の関係式
を介して計算される。シフト過程においてはこの式(III)は簡略化される。なぜなら、Mtur=Mmotに相応するからである。次いでこれから駆動トルクMabがトランスミッション16の瞬時の変速比iに依存して次の関係式ab=Mtur・i (IV)
を介して決定される。さらに、ホイール回転トルクMrad,rotがホイール回転数nradのグラジエント、ホイールの慣性質量Jradからホイールの個数rと乗算されて次の関係式【0017】
【数5】

【0018】によって決定される。式(IV)及び(V)から後車軸変速比ihiを考慮して結果的に生じるホイールトルクMradが次の計算規則Mrad=Mab・ihi−Mrad,rot(VI)
によってもとめられる。走行抵抗の瞬時の車両負荷への影響は、特性曲線KLによって走行抵抗トルクMfwの形式で決定される。この特性曲線KLfwは無負荷状態の車両において平地で測定されたものであり、空気抵抗及び転がり抵抗を表す。この場合、特性曲線KLfwは車両速度Vfzgに依存して決定される。結果的に生じるホイールトルクMrad及び走行抵抗トルクMfwから、使用できるリザーブトルクMresが次の計算規則res=Mrad−Mfw (VII)
によって得られる。
【0019】無負荷状態における既知の車両質量mfzg及び既知のダイナミックなホイール半径rdynにおいて、ここから平地において生じるような予期される加速度aerwが得られる。
【0020】
erw=Mres/(mfzg・rdyn) (VIII)
カーブを通過する際には車両は付加的に制動され、この結果、予期される加速度aerwは低減される。この低減に対する尺度は横方向加速度aquerであり、この横方向加速度aquerは直接測定されるか又は間接的にホイール回転数nradを介して計算される。最後にこのようにして補正された予期すべき長手方向加速度aerw,kが次の関係式aerw,k=aerw−aquer(IX)
を介して決定される。
【0021】このようにもとめられる長手方向加速度aerw,kは次いで実際の加速度aistと比較され、差加速度adiffを与える:adiff=aerw,k−aist(X)
この実際の加速度aistは車両速度Vfzgの微分によって乃至は既に計算されたホイール回転数グラジエント及びダイナミックなホイール半径rdynから得られる。
【0022】有利にはまず最初に差加速度adiff予め設定された時間間隔、例えば1秒に亘る平均値フィルタによって平均化する。このようにして得られた平均加速度amittelは、次いで、最大負荷を表す差加速度amaxによって除算されることによって、単位のない正規化された加速度anormに変換される。
【0023】
norm=amittel/amax(XI)
上記のやり方でもとめられる正規化された加速度anormはスロットルバルブ位置DKIに対する特性曲線KLDKIのシフトに使用される。この特性曲線KLDKIから調整すべき変速比iが読み出される。
【0024】実際には、この場合有利には、特性曲線KLDKIは、開度(Spreizung)S、残留ファクタ(Restfaktor)Rのようなスロットルバルブに依存するファクタによって次の関係式【0025】
【数6】

【0026】を介して決定される。ここでDKImaxはスロットルバルブ位置DKIの最大値である(図3参照)。このようにして、特性曲線KLDKIが小さいスロットルバルブ値DKIの領域において大きなスロットルバルブ値DKIの領域よりも弱くシフトされることが回避され、この結果、全体として車両運転者にはアクセルペダルを踏み込む際に最大加速度が保証される。




 

 


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