技術 車両の運転形式を選択するための方法

0001

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の車両、特に自動車の運転形式（モード）を選択するための方法および対応した装置に関する。

0002

従来技術により、燃料を節約するための一連のシステムが既知である。これらのシステムの１つは、クラッチおよび常用ブレーキの作動状態が特定の規定に対応した場合に自動車の内燃機関を車両停止状態で自動的にスイッチオフする、いわゆる「スタート−ストップ自動装置」である。このようにして、何パーセントもの燃料節約を達成することができる。エネルギー節約のための他の既知のシステムは、内燃機関を節約して作動することができるより高いギアに切り換えるように、例えば矢印によって運転手に示唆する。これにより、エンジンはもはやそれほど高速回転せず、同様に燃料を節約することができる。上記走行状態の他に、車両装置の運転形式を変更することによりエネルギーを節約するか、または摩耗を低減することができるさらに多くの他の走行状態がある。

0003

本発明の課題は、エネルギーを節約することができるか、または構成部分の摩耗を低減することができる車両装置の運転形式を選択するための方法および装置を提案することである。

0004

この課題は、本発明により、請求項１ならびに請求項１０に記載の特徴により解決される。

0005

本発明によれば、異なる運転形式、例えば異なるエンジン状態またはクラッチ状態のために、運転形式を実施する場合に走行力学的な状態変数の値、例えば車両の速度が、あらかじめ規定された値範囲を超過するかどうかをチェックすることが提案される。チェックの結果に依存して、次いで特定の運転形式が選択され、選択された運転形式を設定するように運転手に示唆する適宜な信号が生成される。選択的に、信号は運転形式の自動的な変更をもたらすこともできる。このようにして、例えば、燃料消費またはブレーキ摩耗を著しく低減することも可能である。

0006

状態変数のチェックにより、あらかじめ規定された値範囲を未来に超過することが判明した場合、関連運転形式は、有利には許容できないとして放棄される。そうでなければ、この運転形式は、有利には選択することができる可能な選択肢として処理される。複数の運転形式が可能な選択肢として提供されている場合には、有利には、所定の目的、例えば、最小限の燃料消費または最小限の摩耗を最も早期に満たす運転形式が選択される。

0007

「運転形式」とは、本発明によれば、原則的に１つ以上の車両装置、例えばクラッチまたはエンジンの状態のことである。運転状態は、例えばクラッチ状態、特に「連結されている」または「分離されている」状態を含む。運転状態は、例えば車両を駆動するためのモータの運転状態、特に「スイッチオンされている」または「スイッチオフされている」状態を含む。運転形式の別のパラメータは、エンジンの運転モードであってもよい。車両が内燃機関を備える場合、例えば、内燃機関が引きずりトルクを加える惰行運転と、車両が加速される通常運転とを区別することができる。車両が１つ以上の電動モータを備える場合、発電機運転と通常運転とを区別することができる。

0008

本発明の特別な実施形態によれば、あらかじめ規定された運転形式の群は、少なくとも２つの次の運転形式：ａ）内燃機関が作動し、ギアが連結されている、ｂ）内燃機関が作動し、ギアが分離されている、ｃ）内燃機関が停止されており、ギアが分離されている運転形式を含む。

0009

複数のモータを有する車両、例えば内燃機関と電動式の駆動装置とを有するハイブリッド車両では、個々のモータの異なる作動状態および／またはモータの異なる運転モードをチェックの際に考慮することができる。

0010

本発明の特に簡単な実施形態によれば、本発明は少なくとも２つの異なる運転形式のために実施され、第１運転形式は、例えば、内燃機関が作動し、ギアが連結されている走行状態であり、第２運転形式は、内燃機関が作動し、ギアが分離されている状態である。上述のように、２つの運転形式のそれぞれについて、走行力学的な状態変数の値、例えば車両の速度があらかじめ規定された値範囲を未来に超過するか否かがチェックされる。走行力学的な状態変数がこの値範囲を超過したこと、もしくは未来に超過することが判明した場合、それぞれの運転形式は許可されないものとして除外される。これは、例えば車両が坂道を下り方向に走行し、速度のチェックにより、クラッチを解除した方が著しく速くなる場合である。したがたって、「内燃機関が作動し、ギアが分離されている」運転形式は、許容できないとみなされる。次いで別の運転形式（エンジンが作動し、ギアが連結されている」）が選択されるか、もしくは保持される。これに対して、走行力学的な状態変数をチェックして、分離された状態であらかじめ規定された値範囲を超過しないことが判明した場合、有利には別の運転状態が選択される。本発明によるシステムは、この場合、選択した運転形式（「ギアが分離されいてる」）を設定するよう運転手に示唆する信号を生成する。代替的に、選択された運転形式は、例えばオートマチックギアによって設定することもできる。状態変数のチェックにより、現在の運転形式を保持することができることが判明した場合、信号を生成する必要はない。

0011

チェックする走行力学的な状態変数は、例えば、速度、速度変化、縦方向加速度、横方向加速度およびこれらの変化、または複数の状態変数の関数関係であってもよい。

0012

チェックにより、原則的に複数の運転形式が許容できることが判明した場合、有利には、あらかじめ規定された目的を最も早期に果たす運転形式が選択される。達成すべき目的として、例えば最小限の燃料消費またはブレーキ摩耗または他の構成部分の最小限の負荷またはこれらの条件の組み合わせを規定してもよい。それぞれ最適な運転形式を選択するために、有利には運転パラメータ、例えば燃料消費の値またはブレーキ摩耗値が検出され、最良の、例えば最小限の燃料消費をもたらす運転形式が選択される。この場合、運転パラメータは、複数のパラメータの関数関係であってもよい。

0013

本発明によれば、運転パラメータの未来の変化または少なくとも１つの未来の値が検出される。これは、例えば異なる運転形式（例えば、連結されている運転形式および分離されている運転形式）における運転パラメータの変化もしくは未来の値を計算することができる数学的モデル（アルゴリズム）によって行うことができる。未来の変化もしくは値は、特性線から読み取ることもできる。

0014

上記数学的モデルは、有利には車両を加速さる影響および制動さる影響、例えば車両軌道の傾斜、車両の重量、転がり抵抗、モータの引きずりトルク、空気抵抗および／または転がり抵抗を考慮する。

0015

消費もしくは摩耗に関して好ましい運転形式を選択した場合、有利には、バッテリ充電状態も考慮される。内燃機関のみを備える車両では、内燃機関はバッテリの充填状態がわずかな場合には有利にスイッチオフされない。

0016

これは、異なる走行状態で必要とされる電気出力は極めて高いくなることもあり、内燃機関を新たに始動し、バッテリを充電するために不可欠な燃料消費は、内燃機関の停止によるエネルギー節約よりも大きいことに基づいている。

0017

最適な運転形式の選択後に、運転手は、運転形式を変更することが望ましい場合には、運転形式を変更し、例えば、クラッチを連結または分離するか、またはエンジンをスイッチオンもしくはスイッチオフするように示唆される。この場合、エンジンのスイッチオフは運転中に行うこともできる。

0018

運転手への指示は、例えば視覚的、聴覚的または機械的な装置によって行うことができる。機械的な装置の場合、装置は、例えば振動または運転手が触覚により知覚できる別の信号を生成する。

0019

本発明による方法の個々の方法ステップは、有利に適宜なアルゴリズムを実行する制御装置で実施される。

0020

以下に本発明を添付の図面につき例示的に詳述する。

0021

本発明の第１実施形態による車両の運転形式を選択するための方法を示す図である。
本発明の第２実施形態による車両の運転形式を選択するための方法を示す図である。

0022

図１は、内燃機関を有する車両の２つの可能な運転形式Ｂ１，Ｂ２を選択するための方法を示す。この場合、運転形式Ｂ１は、内燃機関がスイッチオンされており、クラッチが連結されている状態を記述しており、運転形式Ｂ２は、内燃機関が同様にスイッチオンされているが、クラッチが分離されている状態を記述している。

0023

本実施例では、車両がわずかな傾斜を有する坂道を下ることを仮定しており、運転手はガスペダルを離しており、内燃機関は惰行運転で作動している。

0024

車両は、例えば運転形式Ｂ１で作動している。ステップ１ａでは、車両がさらにこの運転形式で前進した場合に走行力学的な状態変数Ｚ、例えば車両速度または減速度があらかじめ規定された値範囲を超過するか否かを、まずチェックする。このために、未来の時点の状態変数Ｚの値があらかじめ規定された閾値Ｚ０よりも小さいか否かを問い合わせることができる。

0025

仮定した走行状態では傾斜はわずかであり、車両は連結された状態では著しく減速し、相応に遅くなる。速度変化もしくは減速度の値は、この場合、閾値Ｚ０（「いいえ」の場合）よりも大きく、したがって方法はステップ３に飛躍し、運転形式Ｂ１もしくはＢ２の選択が行われる。上述の実施例では、さらなる計算を行うことは不可欠ではない。なぜなら、現在の運転形式は既に許容できないものとして除外されるからである。したがって、他の運転形式Ｂ２が選択され、ステップ４では、他の運転形式Ｂ２を選択し、クラッチを踏み込むように運転手に示唆する適宜な信号Ｓ２が自動的に生成される。

0026

現在、車両が他の運転形式Ｂ２で作動している（内燃機関はスイッチオンされており、クラッチは分離されている）場合、まずステップ１ｂを実施し、走行力学的な状態変数の値があらかじめ規定された値範囲を未来に超過するか否かを再びチェックする。このことが突き止められた場合（「いいえ」の場合）、方法はステップ３に再び飛躍し、他の運転形式Ｂ１が選択され、他の運転形式Ｂ１を選択し、クラッチを連結するよう運転手に示唆する適宜な信号Ｓ１が自動的に生成される。

0027

監視される状態変数は、例えば車両速度または車両速度の変化、縦方向加速度または縦方向加速度の変化、横方向加速度または横方向加速度の変化またはヨーレートもしくはヨーレート変化であってもよい。

0028

走行力学的な状態変数における未来の変化を算出することができるように、有利には数学的なモデルが設けられている。監視される状態変数が、例えば車両の速度または縦方向加速度である場合、数学的モデルは、車両を加速する変数および制動する変数を考慮する。これは次の１つまた複数の変数であってよい：走行軌道の傾斜、車両重量、転がり抵抗、エンジンの引きずりトルク、動力伝達系の空気抵抗および／または引きずりトルク。

0029

ステップ１ａもしくは１ｂの問い合わせが肯定的な場合、問い合わせは他の運転形式についてもそれぞれ実施される。２つの問い合わせが肯定的な場合、すなわち、監視された状態変数があらかじめ規定された時間窓内にあらかじめ規定された値範囲内に留まった場合（ステップ１ａもしくは１ｂの「はい」の場合）、ステップ２ａもしくはステップ２ｂで、例えば燃料消費などの運転パラメータの値がそれぞれの運転形式Ｂ１もしくはＢ２について計算される。この場合、運転パラメータは、例えば燃料消費、ブレーキ摩耗または他の構成部分の負荷または複数のパラメータの関数関係であってもよい。ステップ２ａおよびステップ２ｂでは、それぞれの運転形式Ｂ１もしくはＢ２における運転パラメータのそれぞれ１つの値が計算される。次いでステップ３では、例えば燃料消費などの運転パラメータが最小限となる運転形式Ｂ１もしくはＢ２が選択される。

0030

ステップ３で、他の運転形式（例えばＢ２）における燃料消費またはブレーキ摩耗が現在の運転形式（Ｂ１）におけるよりも少ないことが判明した場合、信号Ｓ２が生成される。さもなければ、現在の運転形式が保持される。

0031

信号Ｓ２は、例えば、エネルギー節約の観点からクラッチを操作することが好ましいことを運転手に示す表示を計器パネルに生成する。オートマチックギアを有する車両の場合には、アイドリングを例えば自動的に調節することもできる。

0032

図２は、３つの異なる運転形式Ｂ１〜Ｂ３の間で選択することができる本発明の別の実施形態を示す。運転形式Ｂ１では、内燃機関がスイッチオンされ、ギアが連結されており、運転形式Ｂ２では内燃機関がスイッチオンされ、ギアが分離されており、運転形式Ｂ３では内燃機関がスイッチオフされ、ギアが分離されている。

0033

ステップ１ａ〜ステップ１ｃでは、それぞれの運転形式Ｂ１〜Ｂ３を実施した場合にあらかじめ規定された状態変数、例えば車両の速度または車両の減速度があらかじめ規定された値範囲を未来に超過するか否かを再びチェックする。個々のステップ１ａ〜１ｃは、ここでも連続的または並行して実施してもよい。走行力学が許容できないほどに著しく変化した場合（ステップ１ａ〜１ｃの「いいえ」の場合）、方法はそれぞれステップ３に飛躍する。この場合、当該運転形式は許容できないとみなされ、除外される。観察した状態変数Ｚが許容できる値範囲内に留まっていた場合（「はい」の場合）、方法はステップ２ａ，２ｂもしくは２ｃに進む。

0034

ステップ２ａ〜２ｃでは、それぞれの運転形式Ｂ１〜Ｂ３で未来に生じる運転パラメータの値、例えば燃料消費がそれぞれ計算される。

0035

ステップ３では、許容できる運転形式（例えば、Ｂ２およびＢ３）から、運転パラメータが最小限となる運転形式が選択される。したがって、例えば、燃料消費またはブレーキ摩耗または複数のパラメータの関数関係が最小限となる運転形式を選択することができる。

0036

次いで選択に応じて、適宜な運転形式を設定し、例えばクラッチを操作するか、またはエンジンをスイッチオフするよう運転手に示唆する適宜な信号Ｓ１，Ｓ２またはＳ３が生成される。運転手に知らせるためには、例えば視覚的、聴覚的または機械的な装置を設けてもよい。

0037

１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ，３，４ ステップ
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３運転形式
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 信号
Ｚ 状態変数