DE10112280B4

DE10112280B4 - Simulator für Steuergeräte automatischer Fahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE10112280B4
Application number: DE10112280A
Authority: DE
Inventors: Kenji Wako Hagiwara; Shoichi Wako Suzuki; Yohei Wako Takeda; Ko Wako Yoda; Satoshi Wako Terayama
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: US20010023393A1; CA2340557A1; CA2340557C; DE10112280A1; US7013250B2

Abstract

Simulator (10) zum Computerprogramm-gestützten Überprüfen eines Algorithmus eines Schaltsteuergeräts (ECU 16) eines an einem Fahrzeug angebrachten Automatikgetriebes (T) mit einem Gangwechselsystem und zugeordneten Hydraulikaktuatoren (1C–4C) zum Übertragen der von einem Verbrennungsmotor erzeugten Kraft auf Antriebsräder auf der Basis zumindest der Drosselöffnung und der Fahrzeuggeschwindigkeit, umfassend:
einen Computer (12), der eine zentrale Prozessoreinheit (CPU 12a) und einen Programmspeicher (12b) aufweist und mit dem Schaltsteuergerät (ECU 16) zur Eingabe des Algorithmus verbunden ist;
dadurch gekennzeichnet, dass der Simulator (10) aufweist:
ein mit dem Computer (12), verbundenes Pseudosignalerzeugungsmittel (18, 20) zum Erzeugen von Pseudosignalen, die zumindest die Drosselöffnung, die Fahrzeuggeschwindigkeit und Betriebssignale für die Hydraulikaktuatoren (1C–4C) angeben, und zum Senden der Pseudosignale zu dem Computer (12); und
dass der Computer (12) aufweist:
ein Computerprogramm-gestütztes erstes Berechnungsmittel (S10–S20, S100), das auf der Basis des Algorithmus und der Pseudosignale mit einer ersten Berechnungszykluszeit (200 μsec) Ausgaben eines ersten Modells, das...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen Simulator für Steuergeräte oder Steuersysteme automatischer Fahrzeuggetriebe.

Beschreibung der relevanten Technik

Der Anmelder schlägt in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Hei 8(1996)-121583 einen Simulator vor, der computergestützte Designprogramme oder -pakete für Automatikgetriebe-Steuergeräte oder -Steuersysteme aufweist, der die Fahrzustände des Fahrzeugs in Intervallen misst, auf der Basis der gemessenen Daten Verifizierungsindizes berechnet, die sich auf den Schaltstoß beziehen, und die Berechnungsergebnisse durch Betätigung einer Vorrichtung, wie etwa der Drosselöffnung und der Schaltmodi etc., sortiert und ausgibt. Somit gestattet der Simulator eine Simulation der Realwelt-Steuergeräte oder Steuersysteme und hilft Kraftfahrzeugingenieuren dabei, die Schaltcharakteristiken der Automatikgetriebesteuerung zu modifizieren.

Eine jüngere Entwicklung unter solchen Simulatoren ist die Entwicklung eines solchen, der die Realwelt-Getriebesteuergeräte oder -steuersysteme in Echtzeit simulieren kann und dem Ingenieur dabei hilft, den Steueralgorithmus zu analysieren und zu verifizieren. Auch wenn jedoch das Automatikgetriebe genau als Modell entworfen worden ist, ist es ziemlich schwierig, die Steuerung in Echtzeit zu simulieren, auch wenn ein Hochleistungscomputer verwendet wird, da das Modell das nicht lineare Verhalten von Hydraulikaktuatoren (wie etwa Kupplungen) in dem Getriebe beinhalten muss. Hier wird der Begriff "Echtzeit" verwendet, um die Simulationszeit mit der Eigenschaft anzugeben, dass eine gegebene Echtzeitdauer die gleiche Zeitdauer in dem als Modell zu entwerfenden System repräsentiert.

Das nicht lineare Verhalten des Hydraulikaktuators kann häufig unter Verwendung einer λ-Funktion und eines Integralfaktors in dem Simulationsmodell beschrieben werden. Da jedoch diese Konfiguration normalerweise die Berechnung eines relativ kurzen Zyklus oder von Intervallen wie etwa 1 μsec erfordert, wird die Berechnung hochfrequent, und daher benötigt es auch bei einem einzigen Schaltvorgang viel Zeit, die Ereignisse zu simulieren.

Den zu simulierenden Komponenten – je nach Wichtigkeit der Genauigkeit des gewünschten Ergebnisses – unterschiedliche Prioritäten zuzuordnen und der Berechnung der Komponenten je nach Priorität unterschiedlich viel Rechenzeit zuzuordnen, ist ein Verfahren, welches beispielsweise von Mehrnutzersystem wie UNIX bekannt ist: Jedem Nutzer wird eine Priorität zugewiesen, und je nach Priorität werden den Nutzern unterschiedlich viel Rechenzeit zugeordnet. Nehmen mehr Nutzer die CPU in Anspruch, oder melden sich Nutzer ab, so wird die für jeden Nutzer zur Verfügung stehende Rechenzeit in Abhängigkeit von der Priorität des jeweiligen Nutzers neu verteilt. Dieses ist bekannt als "priority-based scheduling" u.a. zur Entwicklung von Steuersytemen für Kraftfahrzeuge.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, die oben erwähnten Probleme zu überwinden und einen Simulator mit computergestützten Designprogrammen oder -paketen für Steuergeräte automatischer Fahrzeuggetriebe anzugeben, der die Verhaltensweisen des automatischen Fahrzeuggetriebes einschließlich des nicht linearen Verhaltens von Hydraulikaktuatoren in Echtzeit simulieren kann, um es Konstrukteuren zu ermöglichen, Steueralgorithmus in einer realen Umwelt zu verifizieren oder auszuwerten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Simulator nach Anspruch 1 angegeben.

Hierbei wird ein Modell eines Fahrzeugs auf vier einzelnen Modellen aufgebaut, so dass der Berechnungszyklus des vierten Modells (das das nicht-lineare Verhalten eines Elements des Getriebes beschreibt, dessen Veränderung eine stärkere Dynamik aufweist, als jene der anderen Modelle) kürzer gemacht wird als die Berechnungszyklen der anderen Modelle. Hierdurch lassen sich Verhaltensweisen des automatischen Fahrzeuggetriebes, die das nicht-lineare Verhalten z.B. von Hydraulikaktuatoren beinhalten, in Echtzeit simulieren, und der Steueralgorithmus lässt sich in einer Echtzeitumgebung verifizieren oder entwickeln. Insbesondere kann dies Simulationsgenauigkeit verbessert werden, und die Rechenlast im gesamten Simulator kann verringert werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in Bezug auf die folgende Beschreibung und Zeichnungen näher ersichtlich, worin:
1 ist eine Gesamtschemaansicht eines Simulators für Steuergeräte oder Steuersysteme automatischer Fahrzeuggetriebe gemäß der Ausführung der Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm, das den Aufbau der Programme zeigt, die auf eine Hauptsimulator-Haupteinheit des in 1 dargestellten Simulators herunterzuladen sind;
3 ist eine Erläuterungsansicht, die das Automatikgetriebe zeigt, das bei der Konstruktion der Programme als Modell entworfen werden soll;
4 ist eine Erläuterungsansicht, die Bewegungsgleichungen des in 3 dargestellten Automatikgetriebes zeigt;
5 ist ein Erläuterungs-Blockdiagramm, das Modelle des Gesamtsystems von dem Motor bis zur Karosserie des Fahrzeugs zeigt, an dem das Automatikgetriebe angebracht ist;
6 ist ein Erläuterungs-Blockdiagramm, das das in 5 dargestellte Getriebemodell im Detail zeigt;
7 ist ein Erläuterungs-Blockdiagramm, das ein Modell mit dem Kupplungsabschnitt und dem Integralfaktor in der in 6 illustrierten Konfiguration im Detail zeigt;
8 ist eine Erläuterungsansicht, die die λ-Funktion zeigt, die in der in 7 illustrierten Konfiguration verwendet wird;
9 ist eine Erläuterungsansicht, die in ähnlicher Weise die λ-Funktion zeigt, die in der in 7 illustrierten Konfiguration verwendet wird;
10 ist ein Erläuterungs-Blockdiagramm, das das in 6 illustrierte Getriebemodell im Detail zeigt;
11 ist ein Simulationsergebnis, das eine Stufenantwort des 1.Gang-Kupplungs-Übertragungsdrehmoments relativ zum in den Kupplungsabschnitt eingegebenen Drehmoment und dem Integralfaktor in dem in 10 illustrierten Getriebemodell zeigt;
12 ist eine Erläuterungsgrafik, die die Stufenantworten des Motorsystems etc. in dem in 11 illustrierten Simulationsergebnis zeigt;
13 ist ein Simulationsergebnis, das die Beziehung zwischen der Zeitkonstanten (Berechnungszyklus) τ relativ zur Trägheit in dem Modell zeigt;
14 ist ein Simulationsergebnis, das die Beziehung zwischen der Zeitkonstanten (Berechnungszyklus) τ relativ zur λ-Funktion in dem Modell zeigt;
15 ist ein Simulationsergebnis, das die Beziehung zwischen der Zeitkonstanten (Berechnungszyklus) τ relativ zum Ganguntersetzungsverhältnis in dem Modell zeigt;
16 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Simulators zeigt, der auf der Basis der heruntergeladenen Programme durchgeführt wird, die in den in 2 illustrierten Prozessen aufgebaut sind;
17 ist ein Simulationsergebnis unter Verwendung der in 5 illustrierten Modelle mit dem Berechnungszyklus von 200 μsec;
18 ist ein anderes Simulationsergebnis unter Verwendung der Berechnungszyklen von 20 μsec und 200 μsec; und
19A, 19B und 19C sind ein Satz von Grafiken, die die Ausgaben des in 1 illustrierten Simulators gemäß der Ausführung der Erfindung zeigen.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
Eine Ausführung der Erfindung wird nun in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
1 ist eine schematische Gesamtansicht eines Simulators für Steuergeräte oder Steuersysteme automatischer Fahrzeuggetriebe gemäß der Ausführung der Erfindung.
In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 10 den Simulator. Der Simulator 10 besitzt computergestützte Design-(CAD)-Programme oder -pakete 10a (später erläutert) sowie eine Haupteinheit 12, die einen Mikrocomputer (auf den die Programme heruntergeladen werden) mit einer CPU 12a, einem Speicher 12b und einer Gruppe von Platinen (allgemein mit 12c bezeichnet) aufweist. Die Simulatorhaupteinheit 12 ist, durch eine Eingabe/Ausgabeschnittstelle 14, mit einer elektronischen Steuereinheit (in der Figur als "ECU" bezeichnet) verbunden, die dem Steuergerät oder Steuersystem eines am Fahrzeug angebrachten Automatikgetriebes entspricht.
Die ECU 16 ist ein bordeigener Mikrocomputer und verwendet gespeicherte Funktionen und Algorithmen (Verarbeitungsprogramme), um den Gang (das Gangverhältnis) gemäß einem Schaltplan, der auf zumindest der Drosselöffnung θTH und der Fahrzeuggeschwindigkeit V beruht, durch elektromagnetische Solenoide (einschließlich Linearsolenoiden und Schaltsolenoiden) und zugeordneten Hydraulikaktuatoren (wie etwa Kupplungen) zu steuern, um die von dem Verbrennungsmotor erzeugte Kraft auf die Antriebsräder zu übertragen. Dieser Schaltsteueralgorithmus wird durch die Eingabe/Aus gabeschnittstelle 14 in die Simulatorhaupteinheit 12 eingegeben und wird in dem Speicher 12b gespeichert.
Der Simulator 10 besitzt eine Gruppe von Pseudosignalgeneratoren 18, die ein Pseudosignal der Linearsolenoide erzeugen, sowie eine andere Gruppe von Pseudosignalgeneratoren 20, die ein ähnliches Pseudosignal der Schaltsolenoide erzeugen. Die Ausgaben der Generatoren 18 und 20 werden ebenfalls durch die Eingabe/Ausgabeschnittstelle 14 in die Simulatorhaupteinheit 12 eingegeben. Diese Pseudosignale werden zum Betreiben der Hydraulikaktuatoren, wie etwa Kupplungen, verwendet, wie später erläutert. Zusätzlich werden andere Pseudosignale, die die Drosselöffnung θTH und die Fahrzeuggeschwindigkeit V angeben, durch Generatoren (nicht gezeigt) erzeugt und werden durch die Eingabe/Ausgabeschnittstelle 14 in die Simulatorhaupteinheit 12 eingegeben.
Wie in der Figur dargestellt, werden die in einem Offline-Computer (nicht gezeigt) erzeugten Programme oder Pakete 10a heruntergeladen, und sie enthalten ein erstes Modell ("Motormodell"), ein zweites Modell ("Getriebemodell") und ein drittes Modell ("Fahrzeugkarosseriemodell"), die jeweils die Verhaltensweisen des Motors, des Automatikgetriebes und der Fahrzeugkarosserie beschreiben. Obwohl nicht gezeigt, beinhalten die Programme 10a ein viertes Modell, das das nicht lineare Verhalten, d.h. die Ölzufuhr zu den Hydraulikkupplungen, in dem zweiten Modell beschreibt.
Gemäß den heruntergeladenen Programmen 10a gibt die Simulatorhaupteinheit 12 die erzeugten Pseudosignale ein, führt die Berechnung von Ausgaben der ersten bis dritten Modelle (z.B. das Antriebswellen-Drehmoment TDS, die Motordrehzahl Ne und der Kupplungsöldruck Pnc) in zeitgerechter Weise, die durch einen vorbestimmten Berechnungszyklus (Abtastzeit oder Intervall) definiert sind, gemäß dem gespeicherten Schaltsteuerprogramm aus und verifiziert und wertet den gespeicherten Schalt steueralgorithmus aus, während die Ergebnisse der Verifikation und Auswertung durch eine Anzeige 24 ausgegeben werden.
Der Aufbau der Programme 10a, die auf die Simulatorhaupteinheit 12 des Simulators 10 herunterzuladen sind, wird in Bezug auf ein Flussdiagramm von 2 erläutert.
In S10 sollten die ersten bis vierten Modelle (die das Verhalten des Motors, des Automatikgetriebes etc. beschreiben) in den Programmen 10a zuerst aufgebaut werden.
Zuerst wird die Konstruktion des zweiten Modells erläutert, das das Verhalten des Automatikgetriebes beschreibt.
3 ist eine Erläuterungs-Schnittansicht des als Modell zu entwerfenden Automatikgetriebes (nachfolgend als "Getriebe" bezeichnet) T.
Das Automatikgetriebe T umfasst den Typ von parallel installierten Wellen mit einem Gangwechselsystem und zugeordneten Hydraulikkupplungen von vier Vorwärtsgängen (Geschwindigkeiten) und einem Rückwärtsgang und ist an dem Fahrzeug (nicht gezeigt) angebracht.
Insbesondere ist das Getriebe T ausgestattet mit einer Hauptwelle (Getriebeeingangswelle) MS, die mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors durch einen Drehmomentwandler 30 mit einem Überbrückungsmechanismus verbunden ist, einer Gegenwelle (Getriebeausgangswelle) CS, die parallel zu der Hauptwelle MS vorgesehen ist, und einer Sekundärwelle SS, die parallel dazu vorgesehen ist. Diese Wellen tragen Zahnräder.
Insbesondere trägt die Hauptwelle MS ein Vierter-Gang-Antriebszahnrad 32 und, diesem benachbart, ein Rückwärts-Antriebszahnrad 34 an der rechten Seite und ein Dritter-Gang-Antriebszahnrad 36 an der linken Seite (in der Figur). Die Zahnräder sind an der Hauptwelle MS drehbar angebracht.
Die Gegenwelle CS trägt ein Zweiter-Gang-Abtriebszahnrad 38 und ein Erster-Gang-Abtriebszahnrad 40, die an der Welle fest sind und mit den Zahnrädern der Sekundärwelle SS kämmen. Ferner trägt die Gegenwelle CS ein Vierter-Gang-Abtriebszahnrad 42 und ein Dritter-Gang-Abtriebszahnrad 44, die an der Welle fest sind und mit den entsprechenden Antriebszahnrädern 32, 36 der Hauptwelle MS kämmen, sowie ein Rückwärts-Abtriebszahnrad 46, das an der Welle fest ist.
Die Sekundärwelle SS trägt ein Erster-Gang-Antriebszahnrad 50 und ein Zweiter-Gang-Antriebszahnrad 52, die an der Welle drehbar angebracht sind.
Ferner trägt die Hauptwelle MS ein erstes Untersetzungszahnrad 54, das an der Welle fest ist, die Gegenwelle CS trägt ein zweites Untersetzungszahnrad 56, das an der Welle drehbar angebracht ist, und die Sekundärwelle SS trägt ein drittes Untersetzungszahnrad 58, das an der Welle fest ist. Mit dieser Anordnung wird die Drehung der Hauptwelle MS reduziert und auf die Sekundärwelle SS übertragen.
Wenn im Obenstehenden eine Erster-Gang-Kupplung (Hydraulikkupplung; Hydraulikaktuator) 1C mit Drucköl derart versorgt wird, dass das Erster-Gang-Antriebszahnrad 52 an der Sekundärwelle SS fest ist, ist der erste Gang (1. Gang oder Gangverhältnis) eingelegt. Wenn eine Zweiter-Gang-Kupplung (Hydraulikkupplung; Hydraulikaktuator) 2C mit Drucköl derart versorgt wird, dass das Zweiter-Gang-Antriebszahnrad 50 an der Sekundärwelle SS fest ist, ist der zweite Gang (2. Gang oder Gangverhältnis) eingelegt. Wenn eine Dritter-Gang-Kupplung (Hydraulikkupplung; Hydraulikaktuator) 3C mit Drucköl derart versorgt wird, dass das Dritter-Gang-Antriebs zahnrad 36 an der Hauptwelle MS fest ist, ist der dritte Gang (3. Gang oder Gangverhältnisl eingelegt.
Wenn eine Vierter-Gang-Kupplung (Hydraulikkupplung; Hydraulikaktuator) 4C mit Drucköl derart versorgt wird, dass das Vierter-Gang-Antriebszahnrad 32 an der Hauptwelle MS fest ist, ist ein vierter Gang (4. Gang oder Gangverhältnis) eingelegt. Wenn die Vierter-Gang-Kupplung 4C mit Drucköl versorgt wird und das Rückwärts-Antriebszahnrad 34 durch einen Selektor an der Hauptwelle MS fest ist, ist der Rückwärtsgang eingelegt. Die Drehung des Rückwärts-Antriebszahnrads 34 wird durch ein Gegenzahnrad (nicht gezeigt) auf das Rückwärts-Abtriebszahnrad 46 übertragen.
Die Gegenwelle CS ist mit einem Endantriebszahnrad 60 verbunden, und das Endantriebszahnrad 60 ist mit dem Endabtriebszahnrad 62 verbunden. Das Endabtriebszahnrad 62 ist durch ein Differential 64 mit einer Antriebswelle 66 verbunden. Die Antriebswelle 66 ist mit Antriebsrädern (nicht gezeigt) des Fahrzeugs verbunden, wodurch die Kraft von dem Motor durch die Gegenwelle CS auf die Antriebsräder übertragen wird.
Obwohl nicht gezeigt, sind der Motor und das Getriebe T an dem Fahrzeug angebracht, und es sind verschiedene Sensoren an dem Motor und dem Fahrzeug angebracht, einschließlich einem Kurbelwinkelsensor, der ein die Motordrehzahl Ne angebendes Signal erzeugt, einem Krümmerabsolutdrucksensor, der ein den Krümmerdruck als Absolutwert angebendes Signal (Motorlast) erzeugt, einem Drosselstellungssensor, der ein die Drosselöffnung θTH des Drosselventils angebendes Signal erzeugt, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der ein die Fahrzeuggeschwindigkeit V angebendes Signal erzeugt, sowie einem Schalthebelstellungssensor, der ein Signal erzeugt, das die vom Fahrzeugbediener gewählte Stellung des Schalthebels angibt, etc.
Ferner ist ein erster Drehzahlsensor in der Nähe der Hauptwelle MS vorgesehen und erzeugt ein Signal, das die Drehzahl Nm der Getriebeeingangswelle angibt, auf der Basis der Drehung der Hauptwelle MS. Ein zweiter Drehzahlsensor ist in der Nähe der Gegenwelle CS vorgesehen und erzeugt ein Signal, das die Drehzahl Nc der Getriebeausgangswelle angibt, auf der Basis der Drehung der Gegenwelle CS. Ferner ist ein Temperatursensor in dem Getriebe T oder an einer anderen geeigneten Stelle installiert und erzeugt ein Signal, das die Öltemperatur, d.h. die Temperatur TATF von Automatikgetriebefluid angibt, und ein Bremsschalter ist in der Nähe eines Bremspedals (nicht gezeigt) vorgesehen und erzeugt ein EIN-Signal, wenn das Bremspedal vom Fahrzeugbediener niedergedrückt wird.
Die Ausgaben dieser Sensoren werden zur ECU 16 gschickt, die das Schaltsteuergerät darstellt. Die ECU 16 umfasst einen Mikrocomputer mit einer CPU (zentralen Prozessoreinheit), einem ROM (Festwertspeicher), einem RAM (Direktzugriffsspeicher), einer Eingabeschaltung, einer Ausgabeschaltung etc. Die ECU 16 bestimmt den Gang (das Gangverhältnis) auf der Basis der erfassten Drosselöffnung und der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß dem in dem ROM gespeicherten Algorithmus. Die ECU 16 steuert dann die Schaltvorgänge durch Erregen oder Entregen von elektromagnetischen Solenoiden, einschließlich den Linearsolenoiden und den Schaltsolenoiden, die in dem Hydraulikkreis (nicht gezeigt) vorgesehen sind, der mit den Kupplungen 1C, 2C, 3C, 4C verbunden ist, derart, dass der so bestimmte Gang eingelegt wird. Die Ausgaben der Linearsolenoide und der Schaltsolenoide entsprechen den Pseudosignalen.
Da die charakteristischen Merkmale der Erfindung in dem Simulator 10 liegen, wird eine detaillierte Beschreibung der von der ECU 16 durchgeführten Schaltsteuerung weggelassen.
Zurück zur Erläuterung des Programms 10a, das auf die Simulatorhaupteinheit 12 herunterzuladen ist. Das Verhalten des Getriebes T kann durch Bewegungsgleichungen ausgedrückt werden, die in 4 illustriert sind. Die Übergangsschaltphase kann so ausgedrückt werden, wie unten in der Figur gezeigt. Die in der Gleichung verwendeten Elemente sind oben in der Figur gezeigt.
Auf der Basis der in der Figur dargestellten Bewegungsgleichungen kann das Gesamtsystem von Motor bis Fahrzeugkarosserie als Modell entworfen werden, wie in 5 gezeigt. In der Figur bezeichnet "ENG" das Motormodell (erstes Modell), das das Verhalten des Motors beschreibt, "MISS" bezeichnet das Getriebemodell (zweites Modell), das das Verhalten des Getriebes T beschreibt, und "BODY" bezeichnet das Fahrzeugkarosseriemodell (drittes Modell), das das Verhalten der Fahrzeugkarosserie beschreibt.
In der Figur wird das von dem Motormodell ausgegebene Drehmoment Te in den Drehmomentwandler 30 eingegeben (in der Figur als "T/C" bezeichnet), wo es gewandelt wird und in Drehmoment Tt umbenannt wird, das in das Getriebemodell eingegeben wird. Das Getriebemodell gibt das Antriebswellendrehmoment TDS aus, das in das Fahrzeugkarosseriemodell eingegeben wird, das den Drehmomentverlust TLOSS ausgibt, der den Drehmomentverlust in dem Fahrzeugkarosseriesystem angibt.
Gleichzeitig gibt das Getriebemodell die Fahrzeuggeschwindigkeit V ein und gibt die Hauptwellendrehzahl Nm aus, die durch den Drehmomentwandler (T/C) 30 in die Motordrehzahl Ne umgewandelt wird, die in das Motormodell eingegeben wird. Wenn die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung arbeitet, wird das Motordrehmoment Te in das Überbrückungskupplungs-Ausgangsdrehmoment TLC umgewandelt.
6 zeigt die Konfiguration des Getriebemodells im Detail. In der Figur bezeichnet "Kupplungsabschnitt" das zuvor genannte vierte Modell, das das nicht lineare Verhalten der Elemente in dem zweiten Modell beschreibt, d.h. der Erster-Gang-Kupplung 1C bis zur Vierter-Gang-Kupplung 4C.
In der Figur wird die Differenz Trq zwischen dem Drehmomentwandler-Ausgangsdrehmoment Tt und dem Hauptwellendrehmoment Tout ms (vom Kupplungsabschnitt ausgegeben) durch die Hauptwellenträgheit Ims geteilt, und der Quotient wird dann in einen Wert der Drehwinkelbeschleunigung umgewandelt (quadratisches Differential des Winkels Θ). Der Drehwinkelbeschleunigungswert wird dann in einen Wert der Drehwinkelgeschwindigkeit (lineares Differential von Winkel θ) durch den Integralfaktor 1/S umgewandelt, und der umgewandelte Wert wird als Hauptwellendrehzahl Nm ausgegeben.
Andererseits wird die Hauptwellendrehzahl Nm in den Kupplungsabschnitt eingegeben. Der Kupplungsabschnitt gibt das Hauptwellenausgangsdrehmoment Tout ms aus (das am Subtrahierer vom Drehmomentwandler-Ausgangsdrehmoment Tt subtrahiert ist), sowie das Ausgangsdrehmoment Tout, das dann mit dem Enduntersetzungsverhältnis multipliziert wird, wenn das Antriebswellendrehmoment TDS bestimmt werden soll.
7 zeigt die Konfiguration eines vierten Modells, das den Kupplungsabschnitt (und den Integralfaktor) im Detail aufweist, als Beispiel anhand der 1.Gang-Kupplung C1.
Wie dargestellt, wird in dem Kupplungsabschnitt die Differenz zwischen der Hauptwellendrehzahl Nm und dem Produkt, erhalten durch Multiplizieren der Gegenwellendrehzahl Nc (gleich der Fahrzeuggeschwindigkeit V) mit dem 1.Gang-Untersetzungsverhältnis i1, berechnet. Insbesondere wird die Differenz zwischen der Drehzahl der Sekundärwelle SS (entsprechend einer um ein vorbestimmtes Untersetzungsverhältnis (z.B. 1,3) reduzierten Hauptwellendrehzahl Nm) und dem Produkt, insbesondere der Drehzahldifferenz diff1 zwischen der Sekundärwellendrehzahl und der Drehzahl des 1.Gang-Antriebsrads 50, berechnet.
Die berechnete Drehzahldifferenz diff1 wird dann in eine λ-Funktion eingegeben, und die Ausgabe davon wird mit dem 1.Gang-Kupplungsdrehmoment T1c (das proportional zu dem der 1.Gang-Kupplung C1 zugeführten Öldruck P1c ist) multipliziert, und das Produkt wird als das Hauptwellendrehmoment T1c ms bestimmt (das Drehmoment, das durch die 1.Gang-Kupplung C1 auf die Hauptwelle MS wirkt). Gleichzeitig wird das Produkt mit dem 1.Gang-Untersetzungsverhältnis i1 multipliziert, um das Gegenwellendrehmoment T1c cs zu bestimmen (das Drehmoment, das durch die 1.Gang-Kupplung C1 auf die Gegenwelle CS wirkt).
Diese λ-Funktion wird in Bezug auf 8 erläutert.
Wie in der Grafik der Figur dargestellt, ist die λ-Funktion eine Funktion, die die Ausgabe (den y-Achsenwert) relativ zur Eingabe (x-Achsenwert) auf einen vorbestimmten Wert normalisiert. In dieser Ausführung, in der das Getriebeeingangsdrehmoment als Tin und das Getriebeausgangsdrehmoment als Tout definiert ist, ist die Funktion so aufgebaut, dass im Kupplungseinrückbereich ihre Ausgabe kleiner als 1 ist, während sie im Kupplungsschlupfbereich 1 ist. Insbesondere wird im Kupplungseinrückbereich das Kupplungsübertragungsdrehmoment Tc als Tc × λ berechnet (wobei λ 1). In dieser Ausführung ist die λ-Funktion derart bestimmt, dass sie, relativ zur Eingabe von 1 [UpM), 1 [UpM] ausgibt. Der Grund dafür, warum im Kupplungseinrückbereich die λ-Funktionsausgabe kleiner als 1 bestimmt wird, ist, dass das Kupplungsübertragungsdrehmoment durch die Trägheit der Fahrzeugkarosserie etc. verbraucht wird.
Diese λ-Funktion wird weiter anhand von 9 erläutert.
Wenn das Getriebe T so arbeitet, wie in der oberen Hälfte der Figur gezeigt, wird die Drehzahldifferenz diff1 (in Bezug auf das Blockdiagramm von 7 erläutert) 2000 [UpM] und überschreitet 1. Da jedoch die λ-Funktionsausgabe als 1 bestimmt ist, wird das Ausgangsdrehmoment Tout gleich dem Kupplungsübertragungsdrehmoment Tc. Im Ergebnis wird, da das Ausgangsdrehmoment Tout zunimmt, die Gegenwellendrehzahl Nc beschleunigt und überschreitet null. Gleichzeitig nimmt die Differenz zwischen dem Eingangsdrehmoment Tin und dem Kupplungsübertragungsdrehmoment Tc stark ab, und die Hauptwellendrehzahl nimmt ab. Wie in der oberen linken Grafik gezeigt, kommen insbesondere die Hauptwellendrehzahl Nm und die Gegenwellendrehzahl Nc nahe zusammen und konvergieren.
Wenn dann, wie in der unteren linken Grafik dargestellt, die Hauptwellendrehzahl Nm und die Gegenwellendrehzahl Nc konvergieren oder näher zusammen kommen, so dass die Differenz dazwischen innerhalb 1 (UpM1 liegt, ist die Drehzahldifferenz angenähert null. In diesem Kupplungseinrückbereich wird die λ-Funktionsausgabe auf einen Wert von kleiner als 1 gesetzt, und das Ausgangsdrehmoment Tout wird daher Tc × λ. Da das Ausgangsdrehmoment Tout ziemlich klein ist, kann die Gegenwelle CS ihre Drehzahl halten. Die Differenz zwischen dem Eingangsdrehmoment Tin und dem Ausgangsdrehmoment Tout (Tout × λ) wird auch ziemlich klein, so dass die Hauptwelle ihre Drehzahl halten kann.
Zurück zur Erläuterung von 6. In dem in der Figur dargestellten Getriebemodell wird somit die Drehzahldifferenz berechnet, und es wird eine Rückkopplungs-Regelung ausgeführt, so dass das Eingangsdrehmoment und das Ausgangsdrehmoment zueinander ausgeglichen sind.
Das Kupplungsübertragungsdrehmoment ändert sich mit der Druckölmengenzufuhr, wenn der Schaltvorgang fortschreitet. Da jedoch das Modell die λ-Funktion und den Integralfaktor hat, kann es das Verhalten der Hydraulikkupplung beschreiben, deren Betrieb nicht linear ist.
Zurück zur Erläuterung des Flussdiagramms von 2. Dann wird in S12 der Berechnungszyklus oder das Intervall (Abtastzeit für den Abschnitt, der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung erfordert, d.h. der Kupplungsabschnitt und der Integralfaktor) berechnet.
Wie oben erläutert, wird es, wenn die λ-Funktion und der Integralfaktor in der Berechnung verwendet werden, allgemein notwendig, die Berechnung in einem kurzen Intervall, wie etwa 1 μsec, durchzuführen, was den Berechnungszyklus häufig oder kurz macht. Es würde daher viel Zeit erfordern, auch in einem einzigen Schaltvorgang das Ereignis zu simulieren.
Dies wird in Bezug auf 10 und 11 erläutert. 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Getriebemodells von 6 im näheren Detail zeigt, wobei nur die Erster-Gang-Kupplung C1 und die Zweiter-Gang-Kupplung C2 als Repräsentant des Kupplungsabschnitts abgebildet sind. 11 zeigt ein Simulationsergebnis, das eine Stufenantwort des Übertragungsdrehmoments der 1.Gang-Kupplung C1 (genauer von T1c ms) relativ zum Eingangsdrehmoment Tt (Drehmomentwandler-Ausgangsdrehmoment) angibt.
Wenn, wie in 11 gezeigt, in diesem zeitdiskreten System in dieser Ausführung der Berechnungszyklus (Abtastzeit) 20 μsec überschreitet, wird es unmöglich, die Systemzustandsänderung genau zu beschreiben, und daher ist das Simulationsergebnis nicht zufriedenstellend. Im Hinblick hierauf wird in dieser Ausführung der Berechnungszyklus in diesem Abschnitt als 20 μsec bestimmt (zweiter Berechnungszyklus), derart, dass der Berechnungszyklus (entsprechend der Zeitkonstante) innerhalb des zulässigen Bereichs liegt.
Insbesondere ist der Berechnungszyklus (Zeitkonstante) von der Trägheit I (die in einen auf die Hauptwelle MS wirkenden Wert umzuwandeln ist) und vom Getriebeuntersetzungsverhältnis r abhängig. Wenn man den Berechnungszyklus (die Zeitkonstante) als τ definiert, kann er wie folgt ausgedrückt werden: τ = I·(2,24 × 10–6·r2 – 2,4 × 10–8·r + 8,54 × 10–9)·1,41 × 102·(1/λ) Gl. 1
Oben bedeutet λ die vorgenannte λ-Funktion.
12 ist eine Erläuterungsgrafik der Stufenantworten des Motorsystems etc. in dem in 11 dargestellten Simulationsergebnis. Wie dargestellt, ist die Zeitkonstante des Getriebes angenähert null und ist eine stufenartige Antwort, im Vergleich zu jener des Motors und der Fahrzeugkarosserie. Der Grund hierfür ist, dass die auf die Hauptwelle MS ausgeübte Getriebeträgheit im Vergleich zu jener des Motors und der Fahrzeugkarosserie außerordentlich klein ist, was aus den Trägheitswerten verständlich wird, die unten in der Figur erwähnt sind.
Demzufolge werden, wie in den 13 bis 15 gezeigt, die Beziehungen zwischen der Zeitkonstanten (Berechnungszyklus) rund den Modellparametern (in ihren x-Achsen dargestellt) durch Ändern der Parameter erhalten. 13 zeigt die Beziehung zwischen der Zeitkonstanten und der Trägheit I; 14 zeigt jene zwischen der Zeitkonstanten und dem Kehrwert der λ-Funktion (d.h. die Steigung der λ-Funktion); und 15 zeigt jene zwischen der Zeitkonstanten und dem Ganguntersetzungsverhältnis r. Die in 15 dargestellten Daten beruhen auf einer quadratischen Annäherung, die durch Regressionsanalyse innerhalb eines zulässigen Ganguntersetzungsbereichs erhalten sind. (Da die Genauigkeit angenähert die gleiche war, auch wenn die Annäherungsordnung erhöht wurde, ist die Annäherungsordnung auf die zweite Ordnung beschränkt.)
Wie aus den 13 bis 15 ersichtlich, ist die Zeitkonstante (die Abtastzeit) τ proportional zu Parametern, wie etwa der Trägheit I.
Auf der Basis hiervon wird die Zeitkonstante (der Berechnungszyklus) τ in dieser Ausführung gemäß der oben erwähnten Gleichung bestimmt. Genauer gesagt, wird sie als 20 μsec bestimmt.
Zurück zur Erläuterung von 2. Dann wird in S14 bestimmt, ob der berechnete Berechnungszyklus (die Zeitkonstante) τ innerhalb der Bearbeitungskapazität oder Leistung der CPU 12a der Simulatorhaupteinheit 12 liegt. Anders gesagt, es wird bestimmt, ob die CPU 12a in der Lage ist, die Datenbearbeitung mit dem Berechnungszyklus durchzuführen.
Wenn das Ergebnis in S14 positiv ist, da der berechnete Berechnungszyklus innerhalb der Bearbeitungskapazität der CPU 12a liegt, wird in S16 der berechnete Wert als der Berechnungszyklus für alle Modelle bestimmt, einschließlich das Getriebemodell. Wenn andererseits das Ergebnis in S14 negativ ist, wird in S18 der berechnete Wert als der Berechnungszyklus für nur den Kupplungsabschnitt (und den Integralfaktor) des Getriebemodells bestimmt, während jener für den Rest des Getriebemodells und die Motor- und Fahrzeugkarosseriemodelle als ein anderer Berechnungszyklus bestimmt wird, der innerhalb der Bearbeitungskapazität der CPU 12a liegt.
Insbesondere ist es, wie gerade oben erwähnt, zum Erhalt der gewünschten Genauigkeit erforderlich, den Berechnungszyklus auf einen erforderlichen kleinen Wert (z.B. 20 μsec) zu beschränken. Jedoch ist der Berechnungszyklus nicht frei von der Leistung oder Kapazität der CPU, an der die Datenbearbeitung durchgeführt wird. Wenn der Berechnungszyklus nicht innerhalb der Leistung oder Kapazität der CPU liegt, wird es daher notwendig, diesen zu korrigieren.
Ferner ist der aus der Leistung der CPU 12a der Simulatorhaupteinheit 12 bestimmte Berechnungszyklus auch von der Komplexität der Modelle abhängig. Für die Modelle in dieser Ausführung sind einige Hundert μsec, genauer gesagt 200 μsec, die Grenze. Aus diesem Grund wird der Berech nungszyklus für das Getriebemodell, das Motormodell und das Fahrzeugkarosseriemodell als 200 μsec bestimmt (erster Berechnungszyklus).
Dann werden in S20 die Programme 10a auf die Simuiatorhaupteinheit 12 heruntergeladen.
16 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Simulators 10 zeigt, der auf der Basis der heruntergeladenen Programme 10a durchgeführt wird.
Das Programm beginnt in S100, in dem die Ausgaben aller Modelle einschließlich des Getriebemodells berechnet werden. Was das vierte Modell betrifft, sollte die Ausgabe desjenigen, das die Hydrauliköldruckzufuhr zu den Kupplungen der Gänge (Geschwindigkeiten, die in einem simulierten Schaltvorgang ein- und ausgeschaltet werden sollen, berechnet werden.
Wenn man die Datenbearbeitung in der in 5 dargestellten Konfiguration ausdrückt, sollte die Berechnung alle 20 μsec für den Kupplungsabschnitt (und den Integralfaktor) wiederholt werden. Wenn man den Berechnungszyklus (den ersten Berechnungszyklus) von 200 μsec als Basisberechnung für alle Modelle (außer für den Kupplungsabschnitt (und den Integralfaktor)) definiert, sollte die Integrationszeit auf einen Wert bestimmt werden, der durch Teilen des Basisberechnungszyklus durch die Anzahl von Wiederholungen erhalten ist.
Insbesondere wird die Jobroutine des Hochgeschwindigkeits-Berechnungszyklusblocks (d.h. des Kupplungsabschnitts und Integralfaktors) als Funktion des Basisberechnungszyklusblocks bezeichnet lalle in 5 gezeigten Modelle). Anders gesagt, die in den Basisberechnungszyklusblock einzugebenden Parameter sind fest, bis die Berechnungen des Hochgeschwindigkeits-Berechnungszyklusblocks abgeschlossen sind.
Insbesondere wird der Hochgeschwindigkeits-Berechnungszyklusblock synchron mit dem Basisberechnungszyklusblock gestartet, und es wird keine rekursive Bearbeitung durchgeführt, bis die Basisberechnungszyklusblock-Berechnungen abgeschlossen sind. Somit gibt, sobald gestartet, der Hochgeschwindigkeits-Berechnungszyklusblock das Berechnungsergebnis aus, das auf der Basis der zur vorherigen Zeit eingegebenen Parameter bearbeitet ist, und führt dann neue Berechnungen auf der Basis der zur gegenwärtigen Zeit eingegebenen Parameter aus. Mit dieser Konfiguration wird es möglich, das gesamte System vollständig als Modell zu entwerfen, trotz der Verwendung von Berechnungszyklusblöcken, deren Berechnungszyklen voneinander unterschiedlich sind.
17 zeigt ein Simulationsergebnis, das das Kupplungsübertragungsdrehmoment Tc (genauer, das 1.Gang-Kupplungsübertragungsdrehmoment) angibt, das zusammen mit dem in der ECU 16 gespeicherten Schaltsteueralgorithmus unter Verwendung der in 5 dargestellten Modelle mit dem Berechnungszyklus nur des Basiszyklus durchgeführt wird (d.h. 200 μsec). Da der nicht lineare Kupplungsabschnitt (und der Integralfaktor) unter Verwendung des gleichen Intervalls von 200 μsec simuliert wurde, ergibt das Simulationsergebnis, dass in dem Schaltsteueralgorithmus der berechnete Wert (mit "b" markiert) von einem Sollwert (mit "a" markiert) abweicht. Somit ist die Simulationsgenauigkeit ungenügend und dies macht es unmöglich, den in der ECU 15 gespeicherten Schaltsteueralgorithmus ausreichend zu verifizieren und auszuwerten. Hier ist der Sollwert ein Reale-Welt-Wert, der in geeigneter Weise erhalten wurde.
18 zeigt ein anderes Simulationsergebnis, das das gleiche Kupplungsübertragungsdrehmoment Tc unter Verwendung der Konfiguration angibt, in der die Modelle in den Basisberechnungszyklusblock und den Hochgeschwindigkeits-Berechnungszyklusblock unterteilt sind. Da die zwei Arten von Berechnungszyklen von 20 μsec und 200 μsec verwendet werden, ergibt das Simulationsergebnis, dass in dem Schaltsteueralgorithmus der berechnete Wert (mit "b" markiert) zu dem Sollwert (mit "a" markiert) konvergiert, was eine zufriedenstellende Verifizierung und Auswertung des in der ECU 15 gespeicherten Schaltsteueralgorithmus ermöglicht.
Zurück zur Erläuterung des Flussdiagramms. Das Programm geht dann zu S102 weiter, in dem der in der ECU 16 gespeicherte Schaltsteueralgorithmus auf der Basis der Ausgaben der in 5 dargestellten Modelle verifiziert und ausgewertet wird.
19 ist ein Satz von Grafiken, die die Ausgaben des in 1 dargestellten Simulators 10 angeben, worin 19A das Antriebswellendrehmoment TDS und die Motordrehzahl Ne zeigt; 19B Öldruckbefehlswerte zeigt, die der 1.Gang-Kupplung C1 und der 2.Gang-Kupplung C2 zugeführt werden; und 19C die Öldrücke P1c und P2c zeigt, die den Kupplungen auf der Basis der Befehlswerte zuzuführen sind.
In den 19A und 19C bezeichnet das Wort "IST" einen Wert, von dem angenommen wird, dass er dem Fahrzeug in der realen Welt auf der Basis des gespeicherten Schaltsteueralgorithmus zugeführt wird. Wie aus den Figuren ersichtlich, folgen die berechneten (ausgegebenen) Werte den Istwerten genau, so dass der gespeicherte Schaltsteueralgorithmus gut verifiziert und ausgewertet werden kann, indem man beispielsweise die Farben der Linien ändert, die die berechneten und Istwerte derart anzeigen, dass sie in der in 1 dargestellten Anzeige 24 voneinander unterschieden werden können.
Die Ausführung ist daher so konfiguriert, dass sie einen Simulator (10) aufweist, mit computergestützten Designprogrammen 110a) zum Verifizieren eines Algorithmus eines Schaltsteuergeräts (ECU 16) eines an einem Fahrzeug angebrachten Automatikgetriebes (T) mit einem Gangwechselsystem und zugeordneten Hydraulikaktuatoren (C1–C4), um, auf der Basis zumindest der Drosselöffnung und der Fahrzeuggeschwindigkeit in Überein stimmung mit dem Algorithmus, von einem Verbrennungsmotor erzeugte Kraft auf Antriebsräder zu übertragen, umfassend: einen Computer (12), der die computergestützten Designprogramme in einem Speicher (12b) speichert und mit dem Schaltsteuergerät zur Eingabe des Algorithmus verbunden ist. Die charakteristischen Merkmale sind, dass der Simulator aufweist: ein mit dem Computer verbundenes Pseudosignalerzeugungsmittel (18, 20) zum Erzeugen von Pseudosignalen, die zumindest die Drosselöffnung, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Betriebssignale für die Hydraulikaktuatoren angeben, und zum Senden der Pseudosignale zu dem Computer; wobei die computergestützten Designprogramme enthalten: ein erstes Berechnungsmittel (S10–S20, S100) zum Berechnen von Ausgaben eines ersten Modells, das das Verhalten des Motors beschreibt, eines zweiten Modells, das das Verhalten des Getriebes beschreibt, sowie eines dritten Modells, das das Verhalten einer Fahrzeugkarosserie beschreibt, mit einem ersten Berechnungszyklus (200 μsec) auf der Basis des Algorithmus und der Pseudosignale; ein zweites Berechnungsmittel (S10–S20, S100) zum Eingeben zumindest der berechneten Ausgaben des ersten Modells und des zweiten Modells und zum Berechnen einer Ausgabe eines vierten Modells, das das nicht lineare Verhalten in dem zweiten Modell beschreibt, mit einem zweiten Berechnungszyklus (20 μsec), der kürzer als der erste Berechnungszyklus ist; und ein Algorithmus-Verifizierungsmittel (S102) zum Verifizieren des Algorithmus auf der Basis der Ausgaben des ersten Modells, des zweiten Modells und des dritten Modells. Hiermit kann es die Verhaltensweisen des automatischen Fahrzeuggetriebes einschließlich des nicht linearen Verhaltens von Hydraulikaktuatoren in Echtzeit simulieren, um hierdurch eine Verifizierung oder Auswertung des Steueralgorithmus in einer realen Umwelt zu ermöglichen.
In dem Simulator beschreibt das vierte Modell das Verhalten der Hydraulikölzufuhr zu Kupplungen von Gängen, die bei einem Schaltvorgang ein- und auszuschalten sind. Hiermit kann er die Verhaltensweisen des automatischen Fahrzeuggetriebes einschließlich des nicht linearen Verhaltens von Hydraulikaktuatoren, wie etwa von Kupplungen von ein- und auszurückenden Gängen, in Echtzeit simulieren, um hierdurch den Steueralgorithmus in einer realen Umwelt zu verifizieren oder auszuwerten.
In dem Simulator wird der zweite Berechnungszyklus auf der Basis einer Stufenantwort relativ zu einer Eingabe in das vierte Modell bestimmt. Hiermit wird es möglich, den zweiten Berechnungszyklus geeignet zu bestimmen, und er kann daher in Echtzeit die Verhaltensweisen des automatischen Fahrzeuggetriebes einschließlich des nicht linearen Verhaltens von Hydraulikaktuatoren, wie etwa der Kupplungen von ein- und auszuschaltenden Gängen, simulieren, um hierdurch eine Verifizierung oder Auswertung des Steueralgorithmus in einer realen Umwelt zu ermöglichen.
In dem Simulator ist das vierte Modell konfiguriert, um die Eingabe durch eine λ-Funktion auszugeben, wobei der zweite Berechnungszyklus als ein Wert bestimmt ist, der proportional zum Kehrwert der λ-Funktion ist. Hiermit wird es möglich, den zweiten Berechnungszyklus genauer zu bestimmen, und er kann daher die Verhaltensweisen des automatischen Fahrzeuggetriebes einschließlich des nicht linearen Verhaltens von Hydraulikaktuatoren, wie etwa der Kupplungen von ein- und auszuschaltenden Gängen, in Echtzeit simulieren, um hierdurch eine Verifizierung oder Auswertung des Steueralgorithmus in einer realen Umwelt zu ermöglichen.
Im Obenstehenden ist anzumerken, dass, obwohl die Simulatorhaupteinheit 12 eine einzige CPU 12a besitzt, wo die Bearbeitung des Hochgeschwindigkeits-Berechnungszyklusblocks synchron mit jener des Basisberechnungszyklusblocks durchgeführt wird, es alternativ möglich ist, eine zweite CPU vorzubereiten, die mit der CPU 12a kommunizieren kann, so dass sie jeweils die Bearbeitung von einem der Blöcke synchron mit der anderen durchführen können.
Ein Simulator mit computergestützten Design-(CAD)-Programmen zum Verifizieren von Algorithmen eines Schaltsteuergeräts eines Automatikgetriebes. Der Simulator umfasst eine Simulatorhaupteinheit (einen Computer), der die Programme speichert und den Algorithmus eingibt, sowie einen Pseudosignalgenerator, der Pseudosignale einschließlich Betriebssignalen für die Hydraulikaktuatoren erzeugt. Das Programm beinhaltet ein erstes Berechnungsmittel zum Berechnen von Ausgaben erster bis dritter Modelle, die das Verhalten des Motors, des Getriebes und der Fahrzeugkarosserie beschreiben, mit einem ersten Berechnungszyklus auf der Basis des Algorithmus und der Pseudosignale. Ein zweites Berechnungsmittel gibt die berechneten Ausgaben der ersten und zweiten Modelle ein und berechnet eine Ausgabe eines vierten Modells, das ein nicht lineares Verhalten in dem zweiten Modell beschreibt, mit einer zweiten Berechnungszeit, die kürzer als die erste Berechnungszeit ist, und verifiziert den Algorithmus auf der Basis der Ausgaben des ersten Modells. Hiermit kann er in Echtzeit die Verhaltensweisen des automatischen Fahrzeuggetriebes einschließlich des nicht linearen Verhaltens von Hydraulikaktuatoren simulieren, um hierdurch eine Verifizierung oder Auswertung des Steueralgorithmus in einer realen Umwelt zu ermöglichen.

Claims

Simulator (10) zum Computerprogramm-gestützten Überprüfen eines Algorithmus eines Schaltsteuergeräts (ECU 16) eines an einem Fahrzeug angebrachten Automatikgetriebes (T) mit einem Gangwechselsystem und zugeordneten Hydraulikaktuatoren (1C–4C) zum Übertragen der von einem Verbrennungsmotor erzeugten Kraft auf Antriebsräder auf der Basis zumindest der Drosselöffnung und der Fahrzeuggeschwindigkeit, umfassend: einen Computer (12), der eine zentrale Prozessoreinheit (CPU 12a) und einen Programmspeicher (12b) aufweist und mit dem Schaltsteuergerät (ECU 16) zur Eingabe des Algorithmus verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Simulator (10) aufweist: ein mit dem Computer (12), verbundenes Pseudosignalerzeugungsmittel (18, 20) zum Erzeugen von Pseudosignalen, die zumindest die Drosselöffnung, die Fahrzeuggeschwindigkeit und Betriebssignale für die Hydraulikaktuatoren (1C–4C) angeben, und zum Senden der Pseudosignale zu dem Computer (12); und dass der Computer (12) aufweist: ein Computerprogramm-gestütztes erstes Berechnungsmittel (S10–S20, S100), das auf der Basis des Algorithmus und der Pseudosignale mit einer ersten Berechnungszykluszeit (200 μsec) Ausgaben eines ersten Modells, das das Verhalten des Motors beschreibt, eines zweiten Modells, das das Verhalten des Getriebes beschreibt, sowie eines dritten Modells, das das Verhalten einer Fahrzeugkarosserie beschreibt, berechnet; ein Computerprogramm-gestütztes zweites Berechnungsmittel (S10–S20, S100), das zumindest aus den berechneten Ausgaben des ersten Modells und des zweiten Modells mit einer zweiten Berechnungszykluszeit (20μsec), die kürzer als die erste Berechnungszykluszeit (200 μsec) ist, die Ausgabe eines vierten Modells, das das nicht lineare Verhalten der Hydraulikaktuatoren (1C–4C) des Getriebes in dem zweiten Modell beschreibt, berechnet; und ein Algorithmus-Überprüfungsmittel (S102) zum Überprüfen des Algorithmus auf der Basis der Ausgaben des ersten Modells, des zweiten Modells und des dritten Modells.
Simulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Modell das Verhalten der Hydraulikölzufuhr zu Kupplungen von Gängen beschreibt, die bei einem Schaltvorgang ein- und auszurücken sind.
Simulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Berechnungszykluszeit auf der Basis einer Sprungantwort auf eine Eingabe in das vierte Modell bestimmt wird.
Simulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Modell eine λ-Funktion aufweist, und die zweite Berechnungszykluszeit proportional zum Kehrwert des λ-Funktionswerts ist.
Simulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung des zweiten Berechnungsmittels und die Ausführung des ersten Berechnungsmittels gleichzeitig gestartet werden, jedoch keine rekursive Bearbeitung durchgeführt wird, bis die Berechnung des ersten Berechnungsmittels abgeschlossen ist.
Simulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des zweiten Berechnungsmittels das Berechnungsergebnis, das auf der Basis von zuvor eingegebenen Parametern bearbeitet ist, ausgegeben wird, und dann neue Berechnungen auf der Basis der gegenwärtig eingegebenen Parameter ausgeführt werden.
Simulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Rechenleistung der zentralen Prozessoreinheit (CPU 12a) ausreicht, die erste Berechnungszykluszeit (200 μsec) mit der zweiten Berechnungszykluszeit (20 μsec) gleichgesetzt wird.