专利名称：用于控制车辆驱动装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制车辆驱动装置，特别是内燃机的方法，该装置具有至少一个发动机控制单元和传动系内至少一个附加的控制装置，其中，指令参数请求由控制装置发送到发动机控制单元，而且其中驱动装置的传递函数至少部分地借助于驱动装置的预先规定近似传递函数来表示。
背景技术：
在现代化的车辆上，除了发动机控制单元外，还有其他控制装置对例如像内燃机输出扭矩这些指令参数提出请求。为此，通常其他控制装置通过例如CAN(Controller Area Network)这种数据连接线路将请求发送到发动机控制单元。这种请求或者可以是对扭矩的请求，或者也可以是对修正发动机无这种外部请求也会输出的那种扭矩的请求。
对扭矩的这种请求例如可以来自变速器控制装置，以便在换挡期间在行驶舒适性和降低磨损的意义上有利地影响发动机输出的扭矩。但是，监测和调节车辆动力的控制装置(例如ESP-Elektronische Stabilitts-Programm)在行驶动力临界的行驶状态下也对内燃机的控制装置提出这种扭矩请求。
然而，在这种也称为扭矩存取的外部扭矩请求方面始终应考虑受到限制的动力，利用该动力由发动机控制单元和内燃机组成的系统可以实现这种扭矩存取。内燃机一般情况下只有在取决于工作点的时滞后进行扭矩存取还有可以提高或者降低扭矩的梯度，才能承受取决于工作点的最大动力。如果不考虑这种受到限制的动力，那么会明显降低舒适性。
目前的变速器或者行驶动力控制装置因此在一定程度上内在地反映出由发动机控制单元和内燃机组成的系统的这种传输特性，以便可以适当改变扭矩存取。在公知的实现方法中，将内燃机的近似传递函数- 至少部分地- 储存在变速器或者行驶动力控制装置内，以- 至少部分地- 补偿内燃机的实际传输特性。这种近似的传递函数也可以内在地通过考虑如参数、特性曲线、特性曲线族或者类似特征值储存。
具体地说这一点例如意味着，换挡过程期间变速器控制装置必须早于发动机控制单元的本身需要提出请求，以补偿内燃机的时滞。
一方面，内燃机的近似传递函数-至少部分地和常常内在地-寄存在变速器控制装置内意味着由变速器和变速器控制装置组成的同一系统安装在采用不同内燃机的不同车辆上需要很高的配合费用。
另一方面，尽管这种很高的配合费用，内燃机的近似传递函数在不同于发动机控制单元的控制装置上仍只能不准确地得知(也就是近似值很粗略)，因为发动机的传递函数取决于大量发动机内部的工作参数，这些参数在发动机控制单元的外部不可知。因此，除了内燃机的当前转速和当前扭矩外，发动机的温度、可能存在的涡轮增压器的工作状态、可能存在的废气循环阀的调节和其他大量发动机内部的工作参数都对动力并因此对内燃机的传递函数具有显著影响。
因为由此内燃机的传递函数在变速器控制装置上只有部分是可知的，所以这些函数通过指令参数请求的相应修正也只能部分地得到补偿。这些不能补偿的剩余部分导致内燃机对变速器控制装置的扭矩存取取决于工作点的不同特性，并因此降低了换挡舒适性和增加了变速器和/或者离合器的磨损。
在当前的现有技术中，因为对所请求的扭矩其他变化过程的预测不可知，内燃机的控制常常不能最佳转换外部的扭矩存取。因此，例如许多情况下需要掌握所预计的扭矩变化过程来调整发动机内部的参数，如点火角度、可变涡轮增压器的位置、可变废气循环阀的位置或者诸如此类的参数，按照这种方式可以降低燃料消耗和排放和/或提高行驶舒适性和动力。
DE 100 26 332 A1公开了一种用于在改变变速器速比期间借助于传动系控制协调控制车辆发动机和离合器的方法，其中，为车辆发动机和离合器各自分配至少一个调节装置，利用该装置通过传动系控制调节发动机扭矩或离合器力矩的额定值。为协调控制离合器和车辆发动机，离合器力矩和发动机扭矩的额定值在参照所掌握的工作参数或工作状态情况下，部分地通过判断发动机控制直接进行配合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于控制驱动装置的方法，利用该方法可以最佳转换指令参数请求。
该目的依据本发明由此得以实现，即发动机控制单元至少计算驱动装置近似传递函数的参数并将这些参数传输到控制装置，而且在控制装置内将近似传递函数至少部分地在至少计算一个参数的基础上重构，根据至少部分地重构的近似传递函数修正指令参数请求。将修改的指令参数请求发送到发动机控制单元。所请求的指令参数可以是扭矩、转速、车辆加速度、车速或者功率的组中的参数。通过计算发动机控制单元内部的驱动装置近似传递函数的重要参数并将这些参数输送到控制装置，近似传递函数可以至少部分地利用反映实际工作状态的参数确定。参数的计算在此方面可以连续或者以确定的时间间隔(例如每10ms)断续或者按照通过驱动装置传动轴的旋转确定的时间标度进行。近似传递函数已计算的参数可以是时滞、相移、衰减、特性频率、指令参数提高时最大梯度、指令参数降低时最大梯度或者诸如此类的参数。
发动机控制单元因此定期计算驱动装置近似传递函数的重要参数，并将这些参数通过数据连接线路(例如CAN)按一定时间输送到传动系内附加的控制装置。这些附加的控制装置然后可以在这些参数的基础上以非常少的费用至少部分地重构近似传递函数，并借此适当地修正指令参数存取。在这种情况下，车辆传动系内附加的控制装置也可以按照内在地的方式考虑驱动装置的近似传递函数，也就是说，通过如参数、特征曲线、特征曲线族或者诸如此类的特征值加以考虑。
此外，由至少一个附加的控制装置向发动机控制单元发送指令参数存取结束后指令参数的额定值、指令参数存取的持续时间、当前指令参数梯度的符号和指令参数存取目地信息的组中的至少另一个参数。
指令参数存取目的的信息包括这种存取是否用于提高车辆安全性或者用于提高舒适性。如果该指令参数存取用于提高车辆安全性(例如通过如ESP行驶安全系统)，那么可以明显改善其实现，由于是在这样一种情况下允许短时间超过废气极限值和负荷值，这一点在仅用于提高舒适性的指令参数存取下是允许的，而在换挡时是不允许的。
在本发明的另一实施方式中，在取决于其他参数情况下，最好根据指令参数存取目的的信息影响发动机控制单元内的调节线路。例如可以在约化方向上非常短的指令参数存取情况下，有意识地使驱动装置的效率变差，以便可以在扭矩存取结束后非常迅速地提高发动机扭矩。此外在作为内燃机构成的驱动装置情况下，在指令参数存取期间这样调整内燃机的至少一个气缸内的进气程度(＝氧气量)，使其与指令参数存取结束后的指令参数的额定值最佳配合。
参数的传输具有优点地通过数据连接线路例如CAN(Controller AreaNetwork)进行传输。
在此方面特别具有优点的是，将安装在车辆上的所有发动机控制单元的参数以标准化的方式进行传输。通过发动机控制单元和附加控制装置之间普遍公认的同时传输模式可以将控制技术方面的配合费用降到最低限度。
通过将近似传递函数的重要参数传输到传动系内附加的控制装置，现在在这些其他的控制装置内对变化的驱动装置不再需要或者仅需少量的配合费用。为此确定驱动装置的控制装置内的近似传递函数可以考虑大量发动机内部的变量，例如像涡轮增压器的温度、工作状态或者诸如此类的变量，并因此在至少部分地确定近似传递函数时可以提高质量。通过提高这种质量，例如在通过变速器控制装置扭矩存取的情况下，可以明显改善换档舒适性并降低离合器和/或者变速器的磨损。
特别的优点在于，车辆传动系内安装可以存取驱动装置指令参数的多个控制装置。在这种情况下，可以是变速器控制装置和行驶动力控制装置。在这种情况下，与发动机控制单元内用于确定近似传递函数及其重要参数不可避免的附加费用相对的是取消了变速器和行驶动力控制装置内的配合费用，由此明显增加了优点。
下面借助附图对本发明进行详细说明。其中图1示出系统结构；图2-4示出在不考虑驱动装置传递函数的情况下换档过程期间的转速、扭矩和车辆加速度；图5示出现有技术的传动系接口；图6示出本发明的传动系接口；图7、图8和图9示出在使用依据本发明的方法情况下的转速、扭矩和车辆加速度。
具体实施例方式
图1示出用于由内燃机1构成的驱动装置的控制系统的控制结构，该驱动装置通过具有例如两个离合器K1、K2的变速器单元2与从动装置3连接。变速器单元的离合器数量对于依据本发明的方法来说并不重要。为内燃机1分配一个电子发动机控制单元ECU，为变速器2分配一个用于变速器和离合器的电子控制装置TCU并为从动装置3分配一个行驶动力控制装置ESP。行驶动力控制装置ESP和传输控制装置TCU通过数据连接线路CAN与电子发动机控制单元ECU连接。通过数据连接线路CAN控制装置TCU和ESP可以向发动机控制单元发送指令参数请求。指令参数请求或者可以是对扭矩的请求，或者也可以是对修正内燃机没有这种外部请求也要输出的那种扭矩的请求。对扭矩的这些请求例如可以来自传输控制装置TCU，以便在换档过程期间在行驶舒适性的意义上有利地影响内燃机1输出的扭矩和降低磨损。但监测和调节车辆行驶动力的行驶动力控制装置ESP也在行驶动力临界的行驶状态下对内燃机1的电子控制单元ECU提出这种扭矩请求。如转速、车辆加速度、车速、功率或者诸如此类的其他参数也作为指令参数予以考虑。
图2、图3和图4示出加档过程期间时间t上的转速n、发动机扭矩M和加速度a，其中，MA′表示输出扭矩和MK1′或MK2′表示通过两个离合器K1、K2传递的离合器力矩。如从图2至图4中所看到的那样，内燃机1一般情况下只有在取决于工作点的时滞之后才进行扭矩存取并在可以提高或者降低扭矩的梯度之后才承受取决于工作点的最大动力。发动机扭矩M上的这种时滞在图3中采用附图符号T标注。时滞T在加速度性能上产生干扰，如图4采用S所表示的那样。这一点对换档舒适性产生不利影响。
图5所示的公知控制系统具有用于内燃机1的电子发动机控制单元ECU和用于变速器单元2的传输控制装置TCU。在传输控制装置TCU中，由电子发动机控制单元ECU和内燃机1组成的系统的传输特性一定程度上在内部反映，以便可以适当地改变扭矩存取。在此方面，内燃机1的近似传递函数4至少部分地寄存在传输控制装置TCU内，以便- 至少部分地- 补偿内燃机1的实际传递函数5。
内燃机的实际传递函数5与指令参数请求相比的特征是指令参数(例如扭矩)的动态特性。
在传输控制装置TCU内以近似值的方式4寄存传递函数5。在频率范围内，该方式例如在近似值方面可以通过下列公式中的II级传输特性加以说明
G(s)=M_ist(s)M_soll(s)=omega_02s2+2·D·omega_0·s+omega_02·e-T·s---(1)]]>在这种情况下，s为复合变量，M_ist(s)为指令参数输出值的拉普拉斯变换，M_soll(s)为指令参数请求的拉普拉斯变换，T为时滞，D为衰减，omega_O为特性圆周频率。T、D和omega_O的数值一般情况下取决于内燃机的工作点。
现在指令参数存取在掌握近似传递函数G(s)的情况下可以通过适当的函数R(s)这样进行修改，使内燃机的传递函数5尽可能得到补偿。为近似传递函数G(s)寻找适当函数R(s)是调节理论中的一个公知问题。
这种近似传递函数4也可以内在地通过考虑如参数、特性曲线、特性曲线族或者诸如此类的特征值寄存。在此方面，可能出现换档过程期间传输控制装置TCU必须早于发动机控制单元ECU本身需要请求扭矩存取，以便补偿内燃机1的时滞。但是内燃机1的控制常常不能最佳转换外部的扭矩存取，因为对所请求的扭矩继续变化过程是不可知的。这种公知系统的另一个缺点是，内燃机1的近似传递函数4至少部分地和常常内在地寄存在传输控制装置TCU内，在由变速器2传输控制装置TCU组成的系统安装在采用不同内燃机1的不同车辆上需要很高的配合费用。
另一方面，尽管这种很高的配合费用，内燃机1的近似传递函数4在不同于发动机控制单元ECU的控制装置上从来不能非常准确地得知(也就是近似值很粗略)，因为内燃机1的传递函数5取决于大量发动机内部的工作参数，这些参数在发动机控制单元ECU的外部是不可知的。因此，除了内燃机的当前转速n和当前扭矩M外，内燃机1的温度、可能存在的涡轮增压器的工作状态、可能存在的废气循环阀的调节和其他大量发动机内部的工作参数都对动力并因此对内燃机1的传递函数5具有显著影响。因为由此寄存在传输控制装置TCU内的近似传递函数4只能很不完全地近似内燃机1的实际传递函数5，所以因比通过改变指令参数请求也只能部分补偿内燃机1的传递函数5。这些不能补偿的剩余部分导致内燃机1对传输控制装置TCU扭矩存取取决于工作点的不同特性，并因此降低了换挡舒适性和增加了离合器单元2的磨损。
这些缺点依据图6可以得到避免或者至少得到明显减少，即在电子发动机控制单元ECU内计算近似传递函数4的重要参数，并通过数据连接线路CAN按一定时间输送到传动系内的其他控制装置，例如传输控制装置TCU。这些其他控制装置然后可以在这些参数的基础上以非常少的费用至少部分地重构近似传递函数4，并因此适当地修正扭矩存取。在这种情况下，车辆传动系内的其他控制装置也可以按照内在地的方式考虑内燃机1的近似传递函数4，也就是说，通过如参数、特征曲线、特征曲线族或者诸如此类的特征值加以考虑。
具有优点的是，安装在车辆内的所有发动机控制单元ECU的近似传递函数的重要参数均可以标准化的方式进行传输。
通过将近似传递函数4的重要参数传输到传动系内的其他控制装置TCU、ESP或者诸如此类的装置上，现在在这些其他控制装置TCU、ESP内对改变的内燃机1不再需要或者仅需少量的配合费用。为此确定内燃机1电子控制单元ECU内的近似传递函数4可以考虑大量发动机内部的参数，例如像涡轮增压器的温度、工作状态等，并因此显著提高近似传递函数4的质量。通过提高这种质量例如在通过传输控制装置TCU扭矩存取的情况下可以明显改善换档舒适性并降低离合器和/或者变速器的磨损，如从图7至图9中可看到的那样。图8示出的换档过程中无发动机反应时间上的延迟最佳控制发动机动力，使发动机控制单元ECU内可以确定近似的传递函数4。相比之下，在图3中也用虚线示出通过依据本发明的方法所取得的输出扭矩MA。从图9可以看出，在加速度a上不再出现干扰并因此明显提高了换档舒适性。
本方法的其他优点在于，车辆传动系内安装可以存取内燃机1扭矩的多个控制装置，例如变速器控制装置TCU和行驶动力控制装置ESP。在这种情况下，与发动机控制单元ECU内用于确定近似传递函数4及其重要参数不可避免的附加费用相对的是取消了变速器和行驶动力控制装置TCU、ESP内的配合费用，由此明显增加了优点。
由电子发动机控制单元ECU计算的近似传递函数4的参数例如可以是时滞、相移、衰减、特性频率、扭矩提高时最大梯度、扭矩降低时最大梯度或者诸如此类的参数。
此外，扭矩请求的其他参数可以通过请求的电子控制装置确定，例如像扭矩存取结束后的额定扭矩、扭矩存取的持续时间、当前扭矩梯度的符号或者扭矩存取目的的信息。扭矩存取目的的信息可以明显改善其实现，因为在扭矩存取用于提高车辆安全性(例如通过如ESP行驶安全系统)的情况下，允许短时间超过废气极限值和负荷值，这一点在用于提高换档期间舒适性的扭矩存取情况下是不允许的。
在取决于这些其他参数的情况下，为最佳转换扭矩存取可以影响电子发动机控制单元ECU内的调节线路。例如可以在约化方向上非常短的扭矩存取情况下有意识地使内燃机的效率变差，例如通过改变气门控制、喷油时间点或者点火时间点。此外例如在扭矩存取期间可以这样调整气缸内的进气程度(＝氧气量)，使其与扭矩存取结束后的额定扭矩最佳配合。
所介绍的方法不仅可以用于采用内燃机的车辆，而且也可以用于采用电动驱动装置的车辆。
随同本申请书递交的权利要求书对取得进一步的权利保护来说是无偏见的表达建议。本申请人保留对迄今为止仅在说明书和/或者附图中公开的其他特征的权利。
从属权利要求中所使用的逆向关系指出独立权利要求的主题通过各自从属权利要求特征的进一步构成；不应将其理解为取消对逆向关系从属权利要求特征取得独立、具体的保护。
但这些从属权利要求的主题也构成独立的发明，它们具有独立于前述从属权利要求主题的构成。
本发明也并不局限于说明书的单个(这些)实施例上。确切地说，在本发明的框架内可以有大量的变化和修改，特别是这种变化、因素和组合和/或者材料，它们例如通过单个在与总体说明书中所述实施例以及权利要求的结合下和附图中包含的特征或因素或者方法步骤的组合或者变化均是独创的，而且只要它们涉及制造、检验和操作方法，就通过可组合的特征形成新的主题或者新的方法步骤或方法步骤序列。
权利要求
1.用于控制车辆驱动装置、特别是内燃机的方法，该装置具有至少一个发动机控制单元和传动系内至少一个附加的控制装置，其中，指令参数请求由控制装置发送到发动机控制单元，而且其中驱动装置的传递函数至少部分地借助于驱动装置的预先规定近似传递函数来表示，其特征在于，发动机控制单元至少计算驱动装置近似传递函数的一个参数并将该这些参数传输到控制装置，而且在控制装置内将近似传递函数至少部分地在至少一个计算参数的基础上重构，然后根据至少部分重构的近似传递函数修正指令参数请求。
2.特别根据权利要求1所述的方法，其特征在于，是连续进行近似传递函数的至少一个参数的计算。
3.特别根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，是断续进行近似传递函数的至少一个参数的计算。
4.特别根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，至少一个参数是选自时滞、衰减、特性频率、相移、指令参数提高时最大梯度和指令参数降低时最大梯度的组中。
5.特别根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，通过至少一个附加的控制装置除了向发动机控制单元发送指令参数请求外，还发送选自指令参数存取结束后指令参数的额定值、指令参数存取的持续时间、当前指令参数梯度的符号和指令参数存取目地信息的组中的至少另一个参数。
6.特别根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在取决于其他参数情况下，最好根据指令参数存取目的的信息影响发动机控制单元内的调节线路。
7.特别根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在约化方向上非常短的指令参数存取情况下，有针对性地在效率变差的方向上调节工作参数。
8.特别根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在指令参数存取期间这样调整内燃机的至少一个气缸内的进气程度，使其与指令参数存取结束后的指令参数的额定值最佳配合。
9.特别根据权利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，这些参数通过数据连接线路进行传输。
10.特别根据权利要求1-9之一所述的方法，其特征在于，将至少发动机控制单元的参数以标准化的方式传输到控制装置。
11.特别根据权利要求1-10之一所述的方法，其特征在于，指令参数是选自扭矩、转速、车辆加速度、车速或者功率的组中。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制车辆驱动装置，特别是内燃机的方法，该装置具有至少一个发动机控制单元和传动系内至少一个附加的控制装置，其中，指令参数请求由控制装置发送到发动机控制单元，而且其中驱动装置的传递函数至少部分地借助于驱动装置的预先规定近似传递函数表示。
文档编号F02D41/14GK1875181SQ200480031682
公开日2006年12月6日 申请日期2004年10月28日 优先权日2003年11月3日
发明者H·胡尔瑟 申请人:Avl里斯脱有限公司