DE4337163A1 - Steuerungseinrichtung zur selbsttätigen und fahrstreckenabhängigen Schaltung eines Automatikgetriebes - Google Patents
Steuerungseinrichtung zur selbsttätigen und fahrstreckenabhängigen Schaltung eines AutomatikgetriebesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung zur selbsttäti
gen Schaltung eines von einem Motor antreibbaren Automatikgetrie
bes in einem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, um
fassend Sensoren zur Erfassung wenigstens einer Betriebszu
standsgröße des Motors, Sensoren zur Erfassung des eingelegten
Ganges, der Getriebeabtriebswellendrehzahl sowie für die Fahr
zeugquerbeschleunigung, einen Computer zur Verarbeitung der von
den Sensoren ermittelten Werte, einen mit diesem Computer über
eine Datenleitung verbundenen Getriebesteuerungsrechner, sowie mit
diesem Getriebesteuerungsrechner verbundene elektrohydraulisch
betätigbare Stellglieder zur Schaltung der Gangstufen des Getrie
bes.
Eine derartige gattungsgemäße Steuerungseinrichtung ist bei
spielsweise aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 406 615 be
kannt. In ihr wird ein sogenanntes integriertes Triebstrangkon
zept vorgestellt, bei dem mit Hilfe eines Computers unter Be
rücksichtigung der aktuellen Drosselklappenstellung sowie anderer
die Fahrweise des Fahrers und die Fahrsituation des Fahrzeuges
kennzeichnenden Größen der unter allen Fahrbedingungen optimale
Gang oder das optimale Übersetzungsverhältnis ausgewählt und zu
geschaltet wird. Verfahrensgemäß ist es mit der dort vorgeschla
genen Steuerungsvorrichtung möglich, die Schaltcharakteristik ei
nes elektro-hydraulisch gesteuerten und selbsttätig schaltenden
Getriebes dadurch ständig an den Fahrstil des Fahrers oder an ei
ne gerade herrschende Fahrsituation anzupassen, daß neben der
Drosselklappenstellung auch noch die Fahrgeschwindigkeit, die
Querbeschleunigung, die Längsbeschleunigung, die Längsverzögerung
und die Motordrehzahl erfaßt oder errechnet und über Kennfelder
und eine Verknüpfungsfunktion zu einer bestimmten Kenngröße zu
sammengefaßt werden. Aus dieser Kenngröße wird mittels einer ma
thematischen Filterung ein Fahraktivitätswert ermittelt, der zur
Auswahl eines Schaltprogramms aus einer Mehrzahl von zwischen ei
nem verbrauchsoptimalen Schaltprogramm und einem leistungsoptima
len Schaltprogramm liegenden und diese umfassende Schaltprogramme
dient.
Vorteilhaft an dieser Erfindung ist, daß ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Steuerung eines selbsttätig schaltenden Getriebes
geschaffen wird, die sich ausgehend von einem möglichst ver
brauchsoptimalen Schaltprogramm dynamisch an das Fahrverhalten
und die gerade herrschende Fahr- bzw. Verkehrssituation anpaßt,
ohne daß von dem Fahrer zusätzliche Bedienelemente betätigt wer
den müssen. Hierdurch ist gewährleistet, daß der Fahrer immer je
weils die Fahrleistung bekommt, die er anfordert, wobei in allen
Bereichen immer auf möglichst niedrigen Kraftstoffverbrauch ge
achtet wird.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß die Steuerung des selbst
schaltenden Getriebes wesentlich vom Öffnungswinkel der Drossel
klappe bzw. deren Änderungsgeschwindigkeit abhängt. Dadurch ist
es in bestimmten Fahrsituationen oder bei bestimmten Verhaltens
weisen des Fahrers (Pumpbewegung des Fahrpedals, schnelles Durch
treten des Fahrpedals, zu starke oder zu niedrige Auslenkung des
Fahrpedals im Startvorgang) möglich, daß Drosselklappenwinkel
oder deren Änderungsgeschwindigkeit zur Steuerung verarbeitet
werden, die keinen verbrauchsoptimalen und schonenden Betrieb des
Motors und des Getriebes gewährleisten.
Außerdem ist an dieser Steuerungseinrichtung nachteilig, daß die
Schaltcharakteristik des Getriebes ständig an den Fahrstil des
Fahrers oder an die gerade herrschende Verkehrssituation angepaßt
wird. So muß sich der Fahrer eines derartigen Fahrzeuges erst
weitgehend in einer bestimmten Fahrsituation befinden, z. B. die
Bewältigung einer engen Kurve, damit die Steuerungseinrichtung
aus den ermittelten Sensordaten (hier speziell der Querbeschleu
nigung des Fahrzeuges) die zugehörige Schaltempfehlung abgeben
kann. Dies kann in extremen Fahrsituationen zu kritischen und
auch gefährlichen Schaltempfehlungen führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungs
einrichtung für ein gattungsgemäßes Getriebe vorzustellen, mit
dem bestimmte Fahrsituationen früher als bisher erkennbar sind
und mit der die zugehörigen Schaltempfehlungen sicherer und
schneller als bisher abrufbar sind.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und
Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehm
bar.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Schaltver
halten eines automatischen Getriebes vor Kurven, bei Überholmanö
vern, beim Abbiegen und an Ampeln und bei sonstigen verkehrsab
hängigen Situationen meistens nicht dem individuellen Schaltver
halten eines mit einem Handschaltgetriebe fahrenden Fahrers
gleicht. Gelegentlich schaltet ein solches automatisches Getriebe
überflüssigerweise, um dann gleich darauf wieder zurückzuschal
ten, so zum Beispiel beim automatischen Hochschalten vor einer
Kurve oder einer Steigung. Diese Störungen ließen sich vermeiden,
wenn die Getriebesteuerungseinrichtung den gerade zu befahrenen
Weg im Voraus kennen würde.
Die vorliegende Erfindung schlägt daher vor, in einer gattungsge
mäßen Steuerungseinrichtung einen Computer vorzusehen, mit dem
durch einen von dem Fahrer aktivierbaren und passivierbaren Lern
vorgang die relevanten und aus den aktuellen Sensordatenverläufen
ermittelbaren Fahrweginformationen abspeicherbar sind. So kann
der Fahrer eines derartigen Fahrzeuges diesen Computer beispiels
weise den oder die Fahrwege zum Arbeitsplatz, zum Einkaufszen
trum, zu Bekannten oder zum Kindergarten mit seinen jeweiligen
Besonderheiten lernen lassen. Die zu erfassenden Informationen
können dabei auch nicht in Straßenkarten oder von Navigations
systemen vermittelbare Wegmerkmale wie Steigung und Gefälle der
Straße, aktuelle Baustellen, besondere zu berücksichtigende
Sichtbehinderungen oder Fußgängerüberwege beinhalten.
Die Erfindung sieht vor, die erlernte individuelle Fahrstrecke
mit ihren Besonderheiten und den daraus resultierenden Fahrerre
aktionen in einem sogenannten neuronalen Computernetz abzuspei
chern und vorzugsweise mit Hilfe von Fuzzy-Logik-Regeln zu verar
beiten. Dabei wird die Fahrstrecke und das Fahrverhalten indirekt
durch die Drosselklappenstellung, deren zeitliche Änderung, der
Stellung des Fahrtrichtungsanzeigers, des Lenkwinkels, der Brems
betätigung, der Beschleunigung, der Fahrzeugneigung, der Ge
schwindigkeit, der Geschwindigkeitsänderung und des gewählten
Ganges aufgezeichnet, und nach Beendigung der Fahrstrecke einer
bestimmten Streckenkennung zugeordnet. Der so exemplarisch für
eine spezielle Fahrstrecke erfaßte Sensordatensatz wird dann ver
sehen mit der Fahrwegkennung (z. B. für den Einkaufsweg) in einem
Computerspeicher abgelegt. Nach Abschluß der Lernphase kann die
Getriebesteuerungseinrichtung aufgrund der aktuell ermittelten
Sensordaten über den Fahrweg des Fahrzeuges und die Fahraktivität
des Fahrers die Ähnlichkeit mit einer abgespeicherten Fahrsitua
tion erfassen und bestimmte vorteilhafte Schaltinformationen über
den Getriebesteuerungsrechner an das Getriebe weitergeben.
Demnach wird eine Getriebesteuerungseinrichtung zur selbsttätigen
Schaltung eines von einem Motor antreibbaren Automatikgetriebes
in einem Fahrzeug vorgeschlagen, bei der Sensoren zur Erfassung
wenigstens einer Betriebszustandsgröße des Motors vorgesehen
sind, bei dem Sensoren zur Erfassung des eingelegten Ganges, der
Getriebeabtriebswellendrehzahl (Fahrzeuggeschwindigkeit) sowie
für die Fahrzeugbeschleunigung vorhanden sind, bei der ein Compu
ter zur Verarbeitung der von den obigen Sensoren ermittelten Wer
te vorgesehen und mit diesen verbunden ist, und bei dem dieser
Computer über eine Datenleitung mit einem Getriebesteuerungsrech
ner in Verbindung steht, der seinerseits mit elektrohydraulisch
betätigbaren Stellgliedern zur Schaltung der Gangstufen des Ge
triebes in Verbindung steht.
Bei dieser gattungsgemäßen Steuerungseinrichtung ist der erwähnte
Computer außerdem mit Sensoren zur Erfassung von Informationen
über die Fahrstrecke verbunden. Zusätzlich ist vorgesehen, daß
dieser Computer über einen ersten Speicher zum Abspeichern von
während einer vom Fahrer start- und stopbaren Lernphase ermittel
ten Sensordatenverläufe über die Fahrstrecke verfügt. Ein zweiter
Speicher dieses Computers dient zur Abspeicherung von Klassifi
zierungsmerkmalen zum Erkennen bestimmter Fahrstrecken.
In einem dritten Computerspeicher sind nach dem Ende einer jeden
neuen Lernphase die bezüglich einer bestimmten Fahrstrecke er
mittelten Sensordatenverläufe mit der zugeordneten Fahrstrecken
kennung abspeicherbar. In einem vierten Computerspeicher sind da
gegen Rechenregeln abgelegt, mit deren Hilfe in einer Nichtlern
situation durch Vergleich der aktuell ermittelten Sensordaten mit
den im dritten Speicher abgelegten Sensordatenverläufen die gera
de vom Fahrer begonnene Fahrstrecke erkannt wird, und mit deren
Hilfe in einem fünften Speicher abgelegte fahrstreckenrelvante
Schaltempfehlungen für das Getriebe abrufbar und dem Getriebe
steuerungsrechner zuleitbar sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im vier
ten Computerspeicher der Steuerungseinheit Rechenregeln abgelegt,
die die gerade ermittelten Sensordaten mittels unscharfer Ver
gleichsoperatoren (wie z. B. niedrig, mittel, hoch, tief, gering,
zu viel) mit den Sensordatenverläufen im dritten Computerspeicher
nach den Regeln der Fuzzy-Logik vergleichen und daraus die
Schaltempfehlungen des fünften Computerspeichers ableiten.
Zur Ermittlung der aktuellen Fahrstrecke ist der Computer in der
Steuerungseinrichtung vorzugsweise mit einem Blinkerstellungs
sensor, einem Lenkwinkelsensor, einem Bremssenor, einem Gangsen
sor, einem Sensor für die Änderungsgeschwindigkeit der Drossel
klappen- oder Fahrpedalstellung, sowie mit einem Längs- und Quer
beschleunigungssensor, einem Fahrgeschwindigkeitssensor sowie mit
einem Lagesensor zur Feststellung der Fahrzeugneigung, vorzugs
weise in allen drei Raumachsen, verbunden. Zur Ermittlung des Be
triebszustandes des Motors stehen wenigstens ein Motordrehzahl
sensor und ein Drosselklappenstellungssensor mit diesem Computer
in Verbindung.
Schließlich kann die Getriebesteuerungseinheit eine Übersteu
erungseinrichtung aufweisen, mit der in Abhängigkeit von zuvor
festgelegten zeitlichen oder fahrwegbezogenen Verläufen und/oder
Maximal- oder Minimalwerten von Senorsignalen die Schaltempfeh
lung des Computers ignorierbar ist.
Bezüglich der im vierten Computerspeicher abgelegten Rechenregeln
kann vorgesehen sein, daß ein in diesem Computer abgelegtes Pro
gramm eine Häufigkeitsanalyse der Fahrweginformationen vornimmt.
Mit diesem Wissen sind die bestehenden (Fuzzy-) Rechenregeln und
Schaltempfehlungen modifizierbar und/oder eventuell neue Rechen
regeln definierbar. Diese Anpassung der Rechenregeln und der
Schaltempfehlung kann auch während des eigentlichen Lernvorgangs
erfolgen.
Außerdem kann vorgesehen sein, daß die im dritten Computerspei
cher ablegbaren Fahrweginformationen durch den Computer selbständig
dann modifizierbar sind, wenn der Computer einen bestimm
ten Fahrweg erkannt hat.
Dazu erfaßt der Computerspeicher ständig und auch ohne vom Fahrer
speziell dafür aktiviert zu sein die Informationen der Sensoren.
Zufällige Weg- oder Verkehrsanomalien können so berücksichtigt
und im dritten Computerspeicher korrigiert werden, wodurch eine
den aktuellen Verhältnissen angepaßte Schaltempfehlung an den Ge
triebesteuerungsrechner abgegeben werden kann.
Wie schon erwähnt, hat die Schaltempfehlung des Computers der
Steuerungseinrichtung lediglich eine unterstützende Funktion. Das
bedeutet, daß der Fahrer die Schaltempfehlung des Computers je
derzeit durch ein vom zuvor im Computerspeicher abgelegtes Fahr
verhalten abweichendes Fahrverhalten übersteuern kann. Sobald al
so der Fahrer nicht wie erwartet handelt (z. B. in kritischen
Verkehrssituationen), überläßt die Zusatzsteuerung durch den er
wähnten Computer die Gangwahl dem bereits vorhandenen Getriebe
steuerungsrechner mit dessen Schaltprogrammen.
Schließlich kann vorgesehen sein, daß die Steuerungseinrichtung
über einen Schalter verfügt, mit dem die erlernten Fahrweginfor
mationen im Computerspeicher gelöscht werden, damit ein anderer
Fahrer nicht mit den individuellen Fahrwegwünschen seines Fahrer
vorgängers und Speicherplatzproblem konfrontiert wird.
Für den Fall, daß das Kraftfahrzeug über Fahrweginformationen von
einem Navigationssystem verfügt, kann die Erfassung der relevan
ten Fahrweginformationen stark vereinfacht werden, wenngleich al
le körperlichen Merkmale der Steuerungseinrichtung erhalten blei
ben. So werden die vom Navigationssystem zur Verfügung gestellten
Weginformationen (beispielsweise in Form von digitalisierten
Straßenkarten) noch durch die selbsttätig zu erlernenden schal
tungsrelevanten Informationen über Steigung und Gefälle
(Neigungssensorinformation), aktuelle und beispielsweise kleine,
innerstädtische Baustellen, besondere Sichtbehinderungen sowie
einfache Fußgängerüberwege usw. weiterhin ergänzt werden müssen.
Claims (8)
1. Steuerungseinrichtung zur selbsttätigen Schaltung eines von
einem Motor antreibbaren Automatikgetriebes in einem Fahrzeug,
vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, umfassend Sensoren zur
Erfassung wenigstens einer Betriebszustandsgröße des Motors,
Sensoren zur Erfassung des eingelegten Ganges, der Getriebeab
triebswellendrehzahl sowie für die Fahrzeugquerbeschleunigung,
einen Computer zur Verarbeitung der von den Sensoren ermittel
ten Werte, einen mit diesem Computer über eine Datenleitung
verbundenen Getriebesteuerungsrechner sowie mit diesem Getrie
besteuerungsrechner verbundene elektrohydraulisch betätigbare
Stellglieder zur Schaltung der Gangstufen des Getriebes, wobei
der Computer dadurch gekennzeichnet ist,
daß er mit Sensoren zur Erfassung von Informationen über indi viduelle Fahrstrecken verbunden ist,
daß er über einen ersten Speicher zum Abspeichern von während einer vom Fahrer start- und stopbaren Lernphase ermittelten Sensordatenverläufe über die Fahrstrecke verfügt,
daß er einen zweiten Speicher aufweist, in dem Klassifizie rungsmerkmale zum Erkennen bestimmter Fahrstrecken abspeicher bar sind,
daß er mit einem dritten Speicher ausgestattet ist, in dem nach dem Ende einer jeden neuen Lernphase die bezüglich einer bestimmten Fahrstrecke ermittelten Sensordatenverläufe mit der zugeordneten Fahrstreckenkennung abspeicherbar sind,
daß ein vierter Speicher im Computer vorhanden ist, in dem Re chenregeln abgelegt sind, mit deren Hilfe in einer Nichtlern situation durch Vergleich der aktuell ermittelten Sensordaten mit den im dritten Speicher abgelegten Sensordatenverläufen die gerade vom Fahrer begonnene Fahrstrecke erkannt wird, und mit deren Hilfe in einem fünften Speicher abgelegte fahr streckenrelevante Schaltempfehlungen für das Getriebe abrufbar und dem Getriebesteuerungsrechner zuleitbar sind.
daß er mit Sensoren zur Erfassung von Informationen über indi viduelle Fahrstrecken verbunden ist,
daß er über einen ersten Speicher zum Abspeichern von während einer vom Fahrer start- und stopbaren Lernphase ermittelten Sensordatenverläufe über die Fahrstrecke verfügt,
daß er einen zweiten Speicher aufweist, in dem Klassifizie rungsmerkmale zum Erkennen bestimmter Fahrstrecken abspeicher bar sind,
daß er mit einem dritten Speicher ausgestattet ist, in dem nach dem Ende einer jeden neuen Lernphase die bezüglich einer bestimmten Fahrstrecke ermittelten Sensordatenverläufe mit der zugeordneten Fahrstreckenkennung abspeicherbar sind,
daß ein vierter Speicher im Computer vorhanden ist, in dem Re chenregeln abgelegt sind, mit deren Hilfe in einer Nichtlern situation durch Vergleich der aktuell ermittelten Sensordaten mit den im dritten Speicher abgelegten Sensordatenverläufen die gerade vom Fahrer begonnene Fahrstrecke erkannt wird, und mit deren Hilfe in einem fünften Speicher abgelegte fahr streckenrelevante Schaltempfehlungen für das Getriebe abrufbar und dem Getriebesteuerungsrechner zuleitbar sind.
2. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß im vierten Computerspeicher Rechenregeln abgelegt sind,
die die gerade ermittelten Senordatenverläufe über die Zeit
mittels unscharfer Vergleichsoperatoren (wie z. B. niedrig,
mittel, hoch, tief, gering, zu viel) mit den Sensordatenver
läufen im dritten Computerspeicher vergleicht und bei Ähnlich
keit die zugehörige Schaltempfehlung aus dem fünften Speicher
ermittelt.
3. Steuerungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß zu den Sensoren zur Ermittlung der Fahr
strecke ein Blinkerstellungssenor, ein Lenkwinkelsensor, ein
Bremssensor, ein Sensor für die Änderungsgeschwindigkeit der
Drosselklappen- oder Fahrpedalstellung, ein Längs- und Querbe
schleunigungssensor sowie ein Lagesensor zur Feststellung der
Fahrzeugneigung, vorzugsweise für alle drei Raumachsen gehö
ren.
4. Steuerungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Sensoren zur Ermittlung des Betriebszu
standes des Motors ein Motordrehzahlsensor und ein Drossel
klappenstellungssensor vorgesehen sind.
5. Steuerungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Getriebesteuerungsrechner eine Übersteu
erungseinrichtung vorhanden ist, mit der in Abhängigkeit von
zuvor festgelegten zeitlichen oder fahrwegbezogenen Verläufen
und/oder Maximal- oder Minimalwerten von Sensorsignalen die
Schaltempfehlung des Computers ignorierbar ist.
6. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß an der Steuerungseinrichtung ein Schalter vorge
sehen ist, mit dem die erlernten fahrstreckenabhängigen Sen
sorverläufe im Computer löschbar sind.
7. Steuerungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer in der Steuer
ungseinrichtung mit einem Fahrweginformationen ausgegebenen
Navigationssystem in Verbindung steht.
8. Steuerungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die im dritten Computerspeicher abgelegten Fahrweginforma
tionen nach dem Erkennen eines bestimmten Fahrweges vom Compu
terspeicher selbständig aktualisierbar sind.
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