專利名稱：控制汽車動力裝置的方法和設(shè)備的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種按獨立權(quán)利要求的前序部分所述的控制汽車動力裝置的方法和設(shè)備。
將加速度作為相關(guān)驅(qū)動裝置系統(tǒng)中控制汽車縱向運動的主要參數(shù)。諸如行駛速度調(diào)節(jié)或行駛動力學(xué)調(diào)節(jié)的應(yīng)用已經(jīng)應(yīng)用加速度規(guī)定值。加速度規(guī)定值目前通過司機操縱傳統(tǒng)的加速踏板來實現(xiàn)是有問題的，因為無論是加速踏板的靜止位置，還是加速踏板的上止檔位置都未能明確地對應(yīng)一個加速度規(guī)定值，此時沒有形成一個空行程(也就是脫離踏板靜止位置以后對發(fā)動機不起作用的踏板行程)或一個死行程(即在踏板上部范圍對于牽引力不再起作用的踏板行程)?？招谐袒蛩佬谐潭际顾緳C感覺不快。下面的例子將說明這種實際情況。
通過加速踏板控制的加速度規(guī)定值由具有初始值0m/s2的0位置至具有值4m/s2的加速踏板上止檔之間線性內(nèi)插得之。為了描述空行程，假定汽車由于重力而下坡加速，例如具有0.8m/s2。這就意味著，在汽車反應(yīng)以前，司機必須使加速踏板運動到相應(yīng)于0.8m/s2的角度。對于死行程則假定，汽車由于重力而下坡制動，例如同樣具有0.8m/s2。因此汽車在發(fā)動機最大功率時不能達(dá)到4m/s2的加速度，而只能達(dá)到值3.2m/s2。這就意味著，司機減小一個相應(yīng)于3.2m/s2的角度，就不再能感覺到汽車?yán)^續(xù)反應(yīng)。
本發(fā)明的優(yōu)點相反，具有獨立權(quán)利要求的特征的本發(fā)明控制汽車動力裝置的方法和設(shè)備如下的優(yōu)點依據(jù)瞬時行駛阻力確定汽車加速度的最大值和/或最小值，最小值和/或最大值分別對應(yīng)于操縱元件位置調(diào)節(jié)范圍的每一個極限。這樣就能夠使操縱元件位置調(diào)節(jié)范圍依據(jù)瞬時行駛阻力而符合于實際情況，在通過加速踏板實現(xiàn)規(guī)定的加速度期望值時，無論是空行程還是死行程都不出現(xiàn)。從而提高行駛舒適性。
通過從屬權(quán)利要求列舉的措施實現(xiàn)了主權(quán)利要求所述方法的優(yōu)選改進(jìn)和完善。
特別優(yōu)選的是，借助于行駛動力學(xué)公式，依據(jù)汽車瞬時驅(qū)動力、行駛阻力的已知部分和瞬時汽車加速度推導(dǎo)出行駛阻力的未知部分，這樣就能夠在既考慮其已知部分又考慮其未知部分的情況下很精確地得到瞬時行駛阻力。這樣也能夠很精確地求出汽車加速度的最小值和/或最大值，因此能夠更好地避免空行程和死行程。
具有優(yōu)越性的方案還有，行駛阻力的未知部分被濾波，特別是采用低通濾波器，從而能夠進(jìn)一步消除在確定行駛阻力未知部分時產(chǎn)生的振動。
特別優(yōu)選的是，加速度的最小值由汽車瞬時牽引力矩決定的驅(qū)動力扣除瞬時行駛阻力求得。這樣，加速度的最小值基本上相應(yīng)于釋放加速踏板時出現(xiàn)的實際行駛加速度。因此在通過加速踏板實現(xiàn)規(guī)定的加速度期望值時，能夠在最大程度上避免所述的空行程。
其他的優(yōu)點在于，加速度的最大值由汽車瞬時運轉(zhuǎn)工況點決定的最大驅(qū)動力扣除瞬時行駛阻力求得。這樣，加速度最大值基本上相應(yīng)于汽車瞬時運轉(zhuǎn)工況點能達(dá)到的最大汽車加速度值，因此在踏板上止檔范圍內(nèi)，通過加速踏板實現(xiàn)規(guī)定的加速度期望值時，能夠在最大程度上避免死行程。
特別優(yōu)選的是，在超過0值的最小加速度值的情況下，在最小值對應(yīng)的操縱元件位置時，汽車制動裝置將起作用。這樣，在釋放加速踏板的情況下和較陡的坡道時，牽引力矩不再足以保持汽車瞬時速度的情況下，能夠使司機意識到和改變制動期望值，而不需要操縱制動踏板。因此而提高行駛舒適性。
特別優(yōu)選的是，制動力的選擇使加速度的最小值降低到0值左右。這就使釋放加速踏板應(yīng)該能對應(yīng)于最小的加速度值0值，從而提高行駛安全性，特別是在坡道地段的情況下。
另外的一個優(yōu)點在于，最小值和/或最大值與調(diào)節(jié)范圍每個極限的對應(yīng)，都依據(jù)汽車的瞬時速度進(jìn)行，因此諸如在坡道地段時，在釋放加速踏板的情況下，僅僅在超過汽車的規(guī)定速度時才會導(dǎo)致汽車制動裝置附加的動作，以便使司機從持續(xù)操縱加速踏板降低制動作用中解放出來。從而又提高行駛舒適性。
圖形附圖中示出了本發(fā)明的一個實施例，詳細(xì)說明如下

圖1本發(fā)明設(shè)備的方框圖；
圖2描述本發(fā)明方法和本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)的功能圖；圖3為了求出驅(qū)動力最小值的功能圖；圖4為了求出最大驅(qū)動力的功能圖；圖5在第一種行駛狀況時標(biāo)定加速度隨加速踏板行程的變化曲線圖6在第二種行駛狀況時標(biāo)定加速度隨踏板行程的變化曲線具體實施方式
圖1表示出汽車動力裝置的發(fā)動機控制裝置30。本發(fā)明對于任何種類的動力裝置皆可實施，因此動力裝置可以包括諸如一個電力驅(qū)動裝置或一個內(nèi)燃機。在內(nèi)燃機時可以是汽油機或柴油機。下面例如假定動力裝置包含一個汽油機。現(xiàn)將圖1中動力裝置的發(fā)動機控制裝置用30表征。發(fā)動機控制裝置30包括形成動力裝置初始參數(shù)標(biāo)定值的中間塊15。動力裝置的初始參數(shù)可以是諸如發(fā)動機輸出扭矩、車輪力矩、發(fā)動機功率或其他類似的參數(shù)。下面例如假定初始參數(shù)是車輪力矩。由圖1中未表示出并為專業(yè)人員所熟知的檢測機構(gòu)而得到的汽車瞬時速度vist(后面也表示為實際速度)、汽車瞬時加速度aist(后面也表示為實際加速度)、瞬時車輪力矩Mist(后面也表示為實際力矩)、瞬時發(fā)動機轉(zhuǎn)速n和瞬時充量rl輸入給中間塊15。此時實際加速度aist也可由輸入的實際速度vist求導(dǎo)得出。另外，中間塊15與操縱元件1相連，該操縱元件例如被做成加速踏板，并通過踏板的位置汽車司機可對于標(biāo)定加速度asoll預(yù)先確定出一個加速度期望值。下面例如假定操縱元件是加速踏板。本發(fā)明的對象是將加速踏板1的位置轉(zhuǎn)換到標(biāo)定加速度asoll。由給定的標(biāo)定加速度asoll，中間塊15根據(jù)發(fā)動機瞬時運轉(zhuǎn)工況點和瞬時行駛狀況，特別是實際加速度aist求出作為車輪力矩標(biāo)定值的標(biāo)定力矩Msoll。將此輸?shù)桨l(fā)動機控制裝置30的一個中間塊25，以便形成至少一個為了轉(zhuǎn)換標(biāo)定力矩Msoll的調(diào)節(jié)參數(shù)。此時對于汽油機的情況，例如可以規(guī)定下列參數(shù)為轉(zhuǎn)換標(biāo)定力矩Msoll的調(diào)節(jié)參數(shù)點火時刻、噴油時刻、噴油量、空氣輸入、燃油-空氣混合。另外，中間塊15能夠控制一個汽車制動裝置10。
本發(fā)明根據(jù)瞬時行駛阻力而求得汽車加速度的最小值和/或最大值。下面例如假定，加速度的最小值和最大值都被求得，加速度最小值和最大值用行駛動力學(xué)公式計算如下asoll*mfzg＝FANsoll-FWb-FWu (1)
其中mfzg 汽車質(zhì)量FANsoll 汽車的標(biāo)定驅(qū)動力FWb 已知瞬時行駛阻力FWu 未知瞬時行駛阻力已知行駛阻力FWb例如通過滾動摩擦阻力FRO、空氣阻力FL和坡道行駛阻力FST相加求得FWb＝FRO+FL+FST(2)為了以盡可能小的計算耗費求得與已知行駛阻力FWb相近似的值，可以只采用所列行駛阻力FRO、FL、FST中的一項或采用所有列出的行駛阻力FRO、FL、FST中少幾項的和。但是下面例如假定，已知行駛阻力FWb按照公式(2)求得，其中滾動摩擦阻力FRO可假定為常數(shù)；空氣阻力FL可以作為汽車速度的函數(shù)；由于行駛道路的坡度而產(chǎn)生的行駛阻力FST可以采用諸如加速度傳感器測量。
得知公式(1)中的汽車質(zhì)量mfzg的前提條件例如同樣可以由汽車數(shù)據(jù)求得。
未知行駛阻力FWu可根據(jù)公式(1)由下列關(guān)系式求出aist*mfzg＝FANist-FWb-FWu (3)其中瞬時驅(qū)動力FANist(以后還表示為驅(qū)動力的實際值)由車輪實際力矩Mist和驅(qū)動車輪半徑r得知，實際加速度aist例如由實際速度vist求導(dǎo)得出。由公式(3)得出FWu＝FANist-FWb-aist*mfzg (4)出于動力學(xué)方面的原因，公式(4)的右方用濾波器，例如第一級低通濾波器T1進(jìn)行濾波，特別是以此能夠消除由于實際速度vist的求導(dǎo)帶來的不精確性對瞬時未知行駛阻力FWu產(chǎn)生的影響。因此在低通濾波以后，由公式(4)得出瞬時未知行駛阻力FWuFWu＝T1{FANist-FWb-aist*mfzg} (5)公式(5)可代入公式(1)，則得asoll*mfzg＝FANsoll-FWb-T1{FANist-FWb-aist*mfzg}(6)過驅(qū)動力的標(biāo)定值FANsoll用瞬時牽引力矩Mschlepp和車輪半徑r倒數(shù)的乘積來代替之，則可由公式(6)最終計算加速度的最小值，因此得到加速度的最小值agrenzmin
agrenzmin＝(Mschlepp/r-FWb-T1{FANist-FWb-aist*mfzg})/mfzg (7)其中瞬時牽引力矩Mschlepp可以在中間塊15中，根據(jù)試驗臺上得到的特性曲線，以專業(yè)人員熟知的方式，由實際的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n和充量rl求得。通過在公式(6)中，驅(qū)動力的標(biāo)定值FANsoll用瞬時最大車輪力矩Mengmax和車輪半徑r倒數(shù)的乘積來代替，則得到汽車加速度的最大值agrenzmax，因此得出加速度的最大值agrenzmax如下agrenzmax＝(Mengmax/r-FWb-T1{FANist-FWb-aist*mfzg})/mfzg (8)瞬時最大車輪力矩Mengmax同樣可以以專業(yè)人員熟知的方式，由試驗臺確定的特性曲線得出的最大瞬時充量rl和瞬時發(fā)動機轉(zhuǎn)速n求得。
如果內(nèi)燃機是柴油機，則由每一條特性曲線以相應(yīng)的方式求出瞬時發(fā)動機牽引力矩Mschlepp和瞬時最大車輪力矩Mengmax，特性曲線的輸入?yún)?shù)為瞬時發(fā)動機轉(zhuǎn)速n和噴油量。在柴油機情況下，為了計算FANist必須將瞬時噴油量的測量值輸入給中間塊15。
圖2表示求解汽車加速度最小值agrenzmin和最大值agrenzmax用的功能圖，這個功能圖描述出求解加速度最小值agrenzmin和最大值agrenzmax的中間塊20的結(jié)構(gòu)。此時中間塊20是為形成標(biāo)定力矩Msoll的中間塊15的一部分。中間塊20的結(jié)構(gòu)如下所述輸入第一個乘法項35的有實際加速度aist和汽車質(zhì)量mfzg。乘積在第一個加法項60中與公式(2)求得的瞬時已知行駛阻力FWb相加。和在乘以-1以后在第二個加法項65中與驅(qū)動力的實際值FANist相加。此時得到的和被輸入到前述的低通濾波器(在圖2中以相關(guān)數(shù)字5表示)中，在濾波以后輸入到第三個加法項70中，并與瞬時已知行駛阻力FWb相加。此時得到的和在乘以-1后在第四個加法項75中與驅(qū)動力的極限值FANgrenz相加，此時得到的和在第三個乘法項45中與汽車質(zhì)量mfzg的倒數(shù)相乘。此時得到的乘積則是汽車加速度的極限值agrenz。驅(qū)動力的實際值FANist(相應(yīng)于汽車瞬時驅(qū)動力)通過實際力矩Mist(相應(yīng)于瞬時車輪力矩)與車輪半徑r的倒數(shù)在第二個乘法項40中相乘得出。
為了求出驅(qū)動力的極限值FANgrenz，設(shè)備20根據(jù)求得的加速度極限值agrenz是否應(yīng)該對應(yīng)加速度的最小值agrenzmin或最大值agrenzmax，而在圖3的第一個功能塊和圖4的第二個功能塊之間轉(zhuǎn)換。為了求出加速度的最小值agrenzmin，圖3表示出求解所屬驅(qū)動力最小極限值FANgrenzmin的功能圖，作為瞬時牽引力矩Mschlepp和車輪半徑r倒數(shù)的乘積借助于第四個乘法項50進(jìn)行計算。
如果驅(qū)動力的極限值FANgrenz是驅(qū)動力的最大極限值FANgrenzmax，則加速度的最大值agrenzmax根據(jù)圖4的功能圖求得。驅(qū)動力的最大極限值FANgrenzmax借助于第五乘法項55，作為瞬時最大車輪力矩Mengmax和車輪半徑r倒數(shù)的乘積而得出。
圖2、3和4的功能圖可以以軟件和/或硬件的方式實現(xiàn)。
對于汽車每一個瞬時運轉(zhuǎn)工況點和由瞬時已知和未知行駛阻力FWb、FWu以前述方式求得的汽車加速度最小值agrenzmin和最大值agrenzmax都對應(yīng)著加速踏板1位置調(diào)節(jié)范圍的極限值。此時，最小值agrenzmin對應(yīng)加速踏板的釋放位置，最大值agrenzmax對應(yīng)加速踏板完全踩到底的位置，或者換言之，是加速踏板1上止檔的位置。這在圖5中表示為，標(biāo)定加速度asoll(單位m/s2)隨加速踏板1的踏板行程(單位％)的變化曲線。在最小值agrenzmin和最大值agrenzmax之間通過合適的標(biāo)定而可預(yù)先給出標(biāo)定加速度asoll與踏板行程之間的關(guān)系，如圖5所示。此時的標(biāo)定asoll曲線按圖5例如是非直線的，并且是單調(diào)上升的。但是它也可以從釋放加速踏板時(即踏板行程＝0％)的最小值agrenzmin直到加速踏板完全踏到底時(即踏板行程＝100％)的最大值agrenzmax之間線性內(nèi)插變化。此時圖5的特性曲線同樣在中間塊15中形成。由于將最小值agrenzmin定為踏板行程0％，將最大值agrenzmax定為踏板行程值100％，而單調(diào)上升的標(biāo)定加速度asoll曲線在這兩個值之間，因此在通過加速踏板位置翻譯加速度期望值時避免了空行程和死行程。在圖5例中，最小值agrenzmin為負(fù)。但是在坡度相當(dāng)陡的情況下，可能發(fā)生瞬時行駛阻力從數(shù)值上變大，以至最小值agrenzmin超過0值，也就是說牽引力矩Mschlepp不再足以保持瞬時行駛速度vist。在此情況下可預(yù)先規(guī)定，中間塊15使汽車制動裝置10起作用。此時中間塊15可以控制汽車制動裝置10，使制動作用在釋放加速踏板時(即踏板行程0％)，加速度標(biāo)定值asoll規(guī)定為0值，也就是說，在釋放加速踏板時不加速然后制動作用隨踏板行程增加而減小，此時隨著標(biāo)定加速度asoll達(dá)到最小值agrenzmin，制動作用返回到0，因此在相應(yīng)的踏板位置P1(圖6)時，中間塊15可以使汽車制動裝置10重新不起作用。圖6在此處同樣表示具有正的最小值agrenzmin的標(biāo)定加速度asoll(m/s2)隨踏板行程值(％)的變化曲線，當(dāng)標(biāo)定加速度asoll低于最小值agrenzmin時，中間塊15將使汽車制動裝置10起作用，從而處于制動范圍。因此，圖6實例的標(biāo)定加速度asoll曲線在釋放加速踏板，即踏板行程0％的情況下，從0一直單調(diào)地提高到加速踏板完全踩到底，即踏板行程100％的最大值agrenzmax。在汽車制動裝置10起作用的情況下，制動作用的降低和踏板行程值的增加，都必須在前述如圖6例所示的制動范圍內(nèi)按照標(biāo)定加速度asoll為直線變化來處理，以便能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)踏板行程時的標(biāo)定加速度asoll。
此外還可以有選擇地規(guī)定，根據(jù)實際速度vist確定標(biāo)定加速度asoll隨踏板行程變化的特性曲線，從而也能得到與實際速度vist有關(guān)的特性曲線族。例如也可以規(guī)定，通過汽車制動裝置10起作用產(chǎn)生如圖6所示的制動作用，只有在實際速度vist超過規(guī)定的速度閾值時才發(fā)生，以此限制標(biāo)定加速度asoll變到釋放加速踏板的0位，并且只有實際速度vist在前述速度閾值上方時才有效地變?yōu)檎淖钚≈?。這樣就減輕汽車司機在坡道地段為阻止制動作用而對加速踏板的持續(xù)操作。
由于前述的加速踏板行程或加速踏板角度解釋為，在無空行程和無死行程的標(biāo)定加速度asoll，使舒適行駛方式成為可能，因為為了不產(chǎn)生加速度，行駛阻力不必非得通過操縱加速踏板來協(xié)調(diào)。
在確定標(biāo)定加速度asoll隨踏板行程變化的特性曲線時，在與速度有關(guān)的情況下，也可能得到不同的加速度最小值agrenzmin和/或最大值agrenzmax。
在行駛期間，最小值agrenzmin和最大值agrenzmax總是以上述方式一再與每個實際工況點和每個實際行駛狀況以及每個實際瞬時行駛阻力相匹配，以此保障在整個行駛范圍內(nèi)為了達(dá)到規(guī)定的標(biāo)定加速度asoll而操縱加速踏板時避免空行程和死行程。
權(quán)利要求
1.控制汽車動力裝置的方法，其中由一個操縱元件(1)特別是加速踏板的一個位置導(dǎo)出一個加速度期望值，并且依據(jù)加速度期望值形成動力裝置初始參數(shù)的標(biāo)定值，其特征是，依據(jù)瞬時行駛阻力確定汽車加速度的最小值和/或最大值，并且該最小值和/或最大值分別對應(yīng)于操縱元件(1)位置調(diào)節(jié)范圍的每一個極限。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征是，行駛阻力依據(jù)滾動摩擦、空氣阻力、爬坡行駛阻力和/或慣性力求得。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征是，借助于行駛動力學(xué)公式，依據(jù)汽車瞬時驅(qū)動力、行駛阻力的已知部分和瞬時汽車加速度導(dǎo)出行駛阻力的未知部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征是，行駛阻力的未知部分，特別是采用一個低通濾波器(5)被濾波。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征是，加速度的最小值由一個瞬時牽引力矩決定的汽車驅(qū)動力扣除瞬時行駛阻力求得。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征是，加速度的最大值由一個汽車瞬時工況點決定的最大驅(qū)動力扣除瞬時行駛阻力求得。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法，其特征是，在超過0值的加速度最小值的情況下，在最小值對應(yīng)的操縱元件(1)的位置時，汽車制動裝置(10)起作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征是，選擇制動力，使加速度最小值大致減小到0。
9.根據(jù)權(quán)利要求之一的方法，其特征是，最小值和/或最大值對應(yīng)于調(diào)節(jié)范圍的實際極限依據(jù)瞬時汽車速度進(jìn)行。
10.控制汽車動力裝置的設(shè)備(30)，它設(shè)有從操縱元件(1)特別是加速踏板的一個位置導(dǎo)出一個加速度期望值的中間塊(15)，并且設(shè)有依據(jù)加速度期望值形成動力裝置初始參數(shù)的一個標(biāo)定值的中間塊(15)，其特征是，設(shè)有用來依據(jù)瞬時行駛阻力求出汽車加速度的最小值和/或最大值的中間塊(20)；設(shè)有用來將最小值和/或最大值對應(yīng)于對操縱元件(1)位置調(diào)節(jié)范圍的每一個極限中間塊(15)。
全文摘要
一種控制汽車動力裝置的方法和設(shè)備，它們在翻譯加速踏板位置對應(yīng)形成的標(biāo)定加速度時，消除了空行程和死行程。其中由操縱元件(1)特別是加速踏板的一個位置導(dǎo)出一個加速度期望值，并且依據(jù)加速度期望值形成了動力裝置初始參數(shù)的一個標(biāo)定值。依據(jù)瞬時行駛阻力確定汽車加速度的最小值和/或最大值。最小值和/或最大值對應(yīng)于操縱元件(1)位置調(diào)節(jié)范圍的每一個極限。
文檔編號F02D11/10GK1564908SQ03801133
公開日2005年1月12日 申請日期2003年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月24日
發(fā)明者M·格羅拉, C·米爾鮑爾, M·庫斯托施 申請人:羅伯特-博希股份公司