DE102005014720B4

DE102005014720B4 - Regelungssystem für einen beweglichen Körper

Info

Publication number: DE102005014720B4
Application number: DE102005014720.8A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Isono; Yasuji Mizutani; Koichi Takeuchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2025-04-01
Also published as: JP4345547B2; DE102005014720A1; CN1677286A; US7489994B2; US20050222724A1; JP2005292944A

Abstract

Regelungssystem für einen beweglichen Körper, umfassend eine Erkennungseinheit (80), die zumindest Informationen in Bezug auf eine Zustandsgröße oder Informationen in Bezug auf eine Arbeitsgröße erkennt, eine Steuerungseinheit, die auf der Grundlage der erkannten Informationen Regelungsinformationen generiert, die auf eine Ausführungseinheit (70) angewendet werden, die ein Soll erreicht, und die Ausführungseinheit (70), die zumindest einen elektrischen Vorgang oder einen mechanischen Vorgang ausführt, der auf den genannten Regelungsinformationen basiert, umfassend: eine Zuverlässigkeitserkennungseinheit (50), die Informationen erkennt, die auf die Zuverlässigkeit des genannten Systems bezogen sind, indem sie für das genannte System zumindest eine Zustandsgröße, die mit dem genannten Soll übereinstimmt, sowie eine Zustandsgröße, die mit dem genannten Soll nicht übereinstimmt, hinsichtlich der Wahrscheinlichkeiten so verarbeitet, dass ein Vergleich zwischen ihnen möglich ist, und eine Änderungseinheit (50), die zumindest das genannte Soll oder die genannten Regelungsinformationen auf der Grundlage der genannten Informationen bezüglich der erkannten Zuverlässigkeit ändert.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 31. März 2004 beim japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-103650 .
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Regelung des Zustands eines Regelobjekts, um in einem auf einen beweglichen Körper angewendeten Computersystem das Soll einzuhalten, und insbesondere auf ein Regelungssystem, das unter Berücksichtigung des Nutzens und des Risikos, die bei der Ausführung des Regelungsvorgangs auftreten würden, ein höheres Regelungssoll einstellt oder die Zuverlässigkeit und somit die Stabilität des Systems verbessert.
BESCHREIBUNG DES TECHNISCHEN HINTERGRUNDS
Auf dem Gebiet der beweglichen Körper mit eigenständiger Bewegung, einschließlich Fahrzeugen wie z. B. Automobile, gibt es eine beständige Forderung nach einer verbesserten Regelungsleistung von Fahrzeugregelungssystemen, in Verbindung mit strengeren Umweltbestimmungen, verstärkte Forderungen nach besserer Kraftstoffeinsparung und dergleichen. Der hohe Grad an Computerunterstützung in den Fahrzeugregelungssystemen geht damit einher, eine große Anzahl von elektronischen Steuereinheiten (ECUs) in einem Fahrzeug-Softwareprogramm zur Fahrzeugregelung aufzunehmen. In jüngster Zeit wurden in Ergänzung der grundlegenden Funktionen des Fahrzeugs zum „Fahren, Abbiegen und Anhalten” zusätzliche Funktionen mit Bereitstellung von Regelungssystemen für Getriebe und Motor, in Verbindung mit einer Navigationsvorrichtung und Fahrerassistenzsystemen zur Geschwindigkeitsregelung, Spurhaltung und weiteren Funktionen mittels Software realisiert, die von den jeweiligen Funktionen fest zugeordneten ECUs ausgeführt wird.
In einem Regelungssystem gemäß der obigen Beschreibung ist die Zuverlässigkeit nur dann sichergestellt, wenn kein Fehler bei der Dateneingabe in die ECUs und in den von der Software innerhalb der ECUs ausgeführten Vorgängen auftritt.
Die offengelegte japanische Patentschrift mit der Nr. JP H11-39 586 A offenbart ein diesen Punkt betreffendes, automatisches Fahrbetriebsregelungssystem. Das automatische Fahrbetriebsregelungssystem übermittelt Daten zwischen einer Vielzahl elektronischer Regelungsvorrichtungen und regelt den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs mittels der Vielzahl elektronischer Regelungsvorrichtungen. Wenn es sich bei den vom Sender empfangenen Daten um kontinuierliche Daten handelt, die den Fahrzustand des Fahrzeugs in Zeitreihen angeben, wird eine eingetretene Anomalie dann festgestellt, wenn eine Änderung in den empfangenen kontinuierlichen Daten außerhalb eines vordefinierten, zulässigen Bereichs liegt.
Mit dieser automatischen Fahrbetriebs-Regelungsvorrichtung ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Daten bei automatischem Fahrbetrieb des Fahrzeugs zu prüfen, um das Fahrzeug in geeigneter Weise zu regeln.
In der genannten Patentschrift Nr. JP H11-39 586 A wird die Zuverlässigkeit der Daten auf die nachfolgend beschriebene Weise ermittelt. Zunächst wird in dem Fall, dass zwei kontinuierliche Datenabschnitte hinsichtlich der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit einen Unterschied aufweisen, der außerhalb eines physikalisch möglichen Bereichs (z. B. ±3 km/h) liegt, vorübergehend festgestellt, dass die Daten anomal sind. Wenn ermittelt wird, dass sie ausgehend von der ersten, vorübergehenden Anomaliebeurteilung ununterbrochen mehr als 0,5 Sekunden lang anomal sind, wird festgestellt, dass bezüglich der Kontinuität der Daten mit Sicherheit eine Anomalie aufgetreten ist. Solchermaßen werden bestimmte Werte für den Bereich und die Zeit als Schwellenwerte verwendet, die zur Ermittlung des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins einer Anomalie mit den Istwerten verglichen werden.
Im herkömmlichen Regelungssystem gemäß dem oben beschriebenen Verfahren wird eine Anomalie ermittelt, wenn die Abweichung von einem Regelungssollwert einen vordefinierten Schwellenwert übersteigt. Dies bedeutet, dass eine Maßnahme gegen Anomalie erst dann ergriffen werden kann, nachdem die Abweichung den Schwellenwert tatsächlich überschritten hat. Beispielsweise wird bei Überschreitung des Schwellenwerts durch die Abweichung geprüft, ob beim Eingabesensor des Regelungssystems eine Anomalie vorliegt, oder es wird geprüft, ob in einem Funktionsausdruck aus dem Zwischenergebnis einer Operation ein Fehler enthalten ist, und es wird eine Änderung durchgeführt, mit dem Ziel, einen Regelungssollwert zu erreichen (z. B. auf eine vereinfachte Weise).
Die JP H11-39 586 A zeigt eine automatische Betriebsregelung, die an Hand einer Geschwindigkeitsabweichung erkennt, ob verläßliche Daten vorliegen.
Die DE 102 44 354 A1 offenbart einen Globus, der durch geregeltes Ein- und Ausschalten von Magneten in der Schwebe gehalten wird. Dabei wird eine Eigenresonanz des Systems berücksichtigt.
Die JP 2002 175 597 A zeigt eine Fahrtregelung für ein Automobil, die Handhabungsverfahren abhängig von Fehlern im System ändert. Dadurch kann die Verlässlichkeit verbessert werden.
Die JP 2001 071 873 A offenbart ein Automobilsteuersystem und eine Wartungskontrollkarte. Wartungsabhängig werden Sicherheitskomponenten eines Automobils hinsichtlich der Risiken bewertet und dem Fahrer mittel Risikoindizes bereitgestellt.
Die US 5 902 345 A zeigt ein Steuerverfahren für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, das eine Beschleunigung an eine Sollbeschleunigung anpasst, wobei Umgebungsbedingungen wie ein Gefälle oder ein vorausfahrendes Fahrzeug berücksichtigt und die Sollbeschleunigung entsprechend angepasst wird.
Diese Maßnahmen können jedoch erst durchgeführt werden, wenn die Abweichung den Schwellenwert überschreitet, was bedeutet, dass die Voraussage einer Anomalie mit dem Ziel, ihr begegnen zu können, schwierig ist.
Diesbezüglich wurden eine Vielzahl von Managementverfahren, wie z. B. Risikomanagement und weitere Verfahren, vorgeschlagen, die allerdings nicht auf das Regelungssystem beschränkt sind. Beispielsweise schätzt ein Risikoabsicherungssystem den Gewinn (Nutzen), der künftig erzielt werden kann, wobei das Geschäftsrisiko Berücksichtigung findet. Eines dieser Systeme behandelt das Auftreten eines Risikos mittels einer Wahrscheinlichkeitstheorie und erzielt eine optimale Lösung für die Geschäftserweiterung, mit der unter Vermeidung eines Risikos (Risikoabsicherung) Gewinn (Nutzen) erreicht werden kann.
Die Anwendung der oben beschriebenen Verarbeitung in einem Regelungssystem, das eine Fahrzeugregelung betrifft, wird aus den folgenden Gründen als schwierig erachtet:

1) Das Management von Nutzen und Risiko findet im Regelungssystem nicht in derselben Dimension statt, und
2) da das Risiko nicht berücksichtigt wird, wäre das Anhalten des Regelungssystems die einzige vorstellbare Maßnahme, um dem Auftreten des Risikos zu begegnen.

Dementsprechend ist es schwierig, ein Risikomanagement im Regelungssystem zu realisieren, das den größtmöglichen Nutzen (verbesserte Kraftstoffeinsparung, optimierte Abgasreinigung) erreichen kann und dabei das Auftreten eines Risikos verhindert.
Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung der oben beschriebenen Probleme. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Regelungssystem vorzusehen, das ein höheres Regelungssoll einstellen oder die Zuverlässigkeit des Systems zu dessen Stabilisierung verbessern kann, wobei Nutzen und Risiko, die bei Ausführung des Regelungsvorgangs auftreten worden, berücksichtigt werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dient ein Regelungssystem zur Regelung eines beweglichen Körpers und umfasst eine Erkennungseinheit, die zumindest Informationen in Bezug auf eine Zustandsgröße oder Informationen in Bezug auf eine Arbeitsgröße erkennt, eine Regelungseinheit, die Regelungsinformationen generiert, die einer Ausführungseinheit zugeordnet werden, um ein Soll auf der Grundlage der erkannten Informationen zu erreichen, sowie eine Ausführungseinheit, die zumindest einen elektrischen Vorgang oder einen mechanischen Vorgang auf Grundlage der Regelungsinformationen ausführt. Das Regelungssystem umfasst ebenso eine Zuverlässigkeitserkennungseinheit, die Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit des Systems erkennt, indem sie für das System zumindest eine Zustandsgröße, die mit dem Soll übereinstimmt und eine Zustandsgröße, die nicht mit dem Soll übereinstimmt, in derselben Dimension verarbeitet, sodass ein Vergleich zwischen diesen beiden Größen möglich ist, sowie eine Änderungseinheit, die auf der Grundlage der erkannten Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit zumindest das Soll oder die Regelungsinformationen ändert.
Erfindungsgemäß kann die Zuverlässigkeit des Systems z. B. in einer Wahrscheinlichkeitsdimension erfasst werden, in der die Zustandsgröße, die mit dem Soll übereinstimmt und die Zustandsgröße, die nicht mit dem Soll übereinstimmt, verglichen werden können, und die Änderungseinheit kann auf Grundlage der Wahrscheinlichkeit (Möglichkeit) des Auftretens einer Anomalie zumindest das Soll oder die Regelungsinformationen ändern. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Zustandsgröße, die mit dem Soll übereinstimmt (hier „Nutzen” genannt), und die Zustandsgröße, die nicht mit dem Soll übereinstimmt (hier „Risiko” genannt) in derselben Dimension zu verarbeiten. Wenn es sich bei der Dimension beispielsweise um eine Wahrscheinlichkeitsdimension handelt, kann ein Zeichen von Anomalie, das in der Nähe der Grenze zwischen Normalität und Anomalie vorliegt, erkannt werden, was mit der herkömmlichen Verarbeitung mittels Schwellenwerten nicht erkannt würde. Wird dies als das möglicherweise auftretende Risiko betrachtet, können das Risiko und der Nutzen als Ergebnis der Regelung berücksichtigt werden, um ein Anwachsen des Regelungssystems zu ermöglichen. Insbesondere wenn die Möglichkeit des Auftretens eines Risikos als Wahrscheinlichkeit gesehen gering ist, kann das Regelungssoll auf eine höhere Ebene gelegt werden. Somit ist es möglich, ein Regelungssystem vorzusehen, das ein höheres Regelungssoll einstellen oder die Zuverlässigkeit und folglich die Stabilität des Systems verbessern kann, wobei der Nutzen und das Risiko berücksichtigt werden, die in Verbindung mit der Ausführung der Regelung auftreten würden.
Vorzugsweise erkennt die Zuverlässigkeitserkennungseinheit die Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit des Systems durch Verarbeitung in einer Wahrscheinlichkeitsdimension.
Erfindungsgemäß werden die Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit in der Wahrscheinlichkeitsdimension verarbeitet, wodurch es möglich ist, ein Zeichen von Anomalie, das in der Nähe der Grenze zwischen Normalität und Anomalie vorliegt, zu erkennen, im Gegensatz zum herkömmlichen Fall, in dem die Verarbeitung mittels Schwellenwerten erfolgt. Dies kann als das möglicherweise auftretende Risiko betrachtet werden, und das Risiko sowie der Nutzen als Ergebnis der Regelung können berücksichtigt werden, um ein Anwachsen des Regelungssystems zu ermöglichen.
Gleichfalls vorzugsweise erkennt die Erkennungseinheit die Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit auf Grundlage der Wahrscheinlichkeit, dass die Abweichung vom Soll in der Ausführungseinheit nicht geringer ist als ein vordefinierter Wert.
Erfindungsgemäß kann ermittelt werden, dass die Zuverlässigkeit gering ist (d. h. das Risiko ist hoch), wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten des Zustands vorliegt, in dem die Abweichung vom Soll groß ist.
Gleichfalls vorzugsweise erkennt die Zuverlässigkeitserkennungseinheit die Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit des Systems auf der Grundlage der Wahrscheinlichkeit, dass, als Ergebnis der Ausführung rang des Vorgangs durch die Ausführungseinheit, die Abweichung einer Istausgabe von einer beabsichtigten Ausgabe, die dem Soll entspricht, nicht geringer ist als ein vordefinierter Wert.
Erfindungsgemäß kann ermittelt werden, dass die Zuverlässigkeit hoch ist (d. h. das Risiko ist gering) bzw. dass die Zuverlässigkeit gering ist (d. h. das Risiko ist hoch), indem eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der Abweichung der Istausgabe von der Sollausgabe gewonnen wird.
Gleichfalls vorzugsweise erkennt die Zuverlässigkeitserkennungseinheit die Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit des Systems auf der Grundlage der Wahrscheinlichkeit, dass, als Ergebnis der Ausführung des Vorgangs durch die Ausführungseinheit, die Abweichung des Istwirkungsgrads vom beabsichtigten Wirkungsgrad, die dem Soll entspricht, nicht geringer ist als ein vordefinierter Wert.
Erfindungsgemäß kann ermittelt werden, dass die Zuverlässigkeit hoch ist (d. h. das Risiko ist gering) oder dass die Zuverlässigkeit gering ist (d. h. das Risiko ist hoch) indem eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der Abweichung des Istwirkungsgrads vom Sollwirkungsgrad gewonnen wird.
Gleichfalls vorzugsweise handelt sich bei den Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit um Informationen, die mittels einer Wahrscheinlichkeit, dass sich die Zustandsgröße einer den beweglichen Körper bildenden Komponente ändert, dargestellt werden.
Wenn es sich bei dem beweglichen Körper z. B. um ein Fahrzeug handelt und angenommen wird, dass die Komponente ein Motor ist, können erfindungsgemäß die Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit dadurch generiert werden, dass erkannt wird, wie sich Zustandsgrößen wie Leistung, Wärmewirkungsgrad und weitere Zustandsgrößen des Motors im Hinblick auf die Soll- oder Bezugskennlinie als Ergebnis der Regelung tatsächlich geändert haben, und dadurch, dass eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der Abweichung der Istwerte von den Soll- oder Bezugswerten gewonnen wird.
Gleichfalls vorzugsweise handelt es sich bei den Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit um Informationen, die durch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Anomalie in zumindest einer eingabebezogenen Komponente, einer regelungsbezogenen Komponente, einer ausgabebezogenen Komponente oder einer kommunikationsbezogenen Komponente dargestellt werden, die den beweglichen Körper bilden.
Eine Anomalie in einer der Hauptkomponenten des Regelungssystems, einschließlich der eingabebezogenen Komponente, der regelungsbezogenen Komponente, der ausgabebezogenen Komponente und der kommunikationsbezogenen Komponente, beeinträchtigt die Zuverlässigkeit des Regelungssystems erheblich. Auf diese Weise werden erfindungsgemäß die Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit auf der Grundlage der Anomalie in einer beliebigen dieser Komponenten generiert, sodass es möglich ist, aussagekräftige Informationen über die Zuverlässigkeit zu erhalten.
Gleichfalls vorzugsweise handelt es sich bei den Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit um Informationen, die durch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Anomalie dargestellt werden, die zumindest einem Erkennungsfehler eines Sensors, der die Zustandsgröße als eingabebezogene Komponente erkennt, einem Funktionsfehler eines Stellglieds als ausgabebezogener Komponente, der Rückmeldung eines Stellglied als ausgabebezogener Komponente, der Rückmeldung einer kommunikationsbezogenen Komponente oder einem Sollfehler zuzuschreiben sind, wobei diese Komponenten den beweglichen Körper bilden.
Erfindungsgemäß werden die Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit gemäß der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Anomalie in Form eines Erkennungsfehlers des Sensors, eines Funktionsfehlers oder einer Rückmeldung des Stellglieds, einer Rückmeldung der kommunikationsbezogenen Komponente oder eines Sollfehlers generiert. Somit können aussagekräftige Informationen zur Zuverlässigkeit gewonnen werden.
Gleichfalls vorzugsweise ändert die Änderungseinheit zumindest das Soll oder die genannten Regelungsinformationen auf der Grundlage der Abweichung vom Soll, wenn die genannte Zuverlässigkeit in einem Sollbereich liegt.
Erfindungsgemäß ist es möglich, auf der Grundlage der Abweichung von dem in der Wahrscheinlichkeitsdimension erfassten Soll das Soll bei einer für eine Übereinstimmung zu großen Abweichung und Feststellung eines zu hohen Solls zu ändern, oder bei geringer Abweichung die Regelungsinformationen zu ändern, indem die Eingabe-/Ausgabekennlinien des Stellglieds oder dergleichen verändert werden, um eine Regelung mit einem höheren Präzisionsgrad zu ermöglichen.
Gleichfalls vorzugsweise ändert die Änderungseinheit die Regelungsinformationen, wenn die Abweichung vom Soll in einem vordefinierten Bereich liegt, indem die Eingabe-/Ausgabekennlinien zur Generierung der Regelungsinformationen verändert werden.
Erfindungsgemäß können bei geringer, in der Wahrscheinlichkeitsdimension erfasster Abweichung vom Soll die Regelungsinformationen geändert werden, indem die Eingabe-/Ausgabekennlinien des Stellglieds oder dergleichen verändert werden, um eine Regelung mit einem höheren Präzisionsgrad zu ermöglichen.
Gleichfalls vorzugsweise ändert die Änderungseinheit das Soll, wenn die Abweichung vom Soll gleich einem oder größer als ein vordefinierter Wert ist, wobei festgestellt wird, dass das Soll zu hoch ist.
Erfindungsgemäß ist es möglich, das Soll auf der Grundlage der Abweichung von dem in der Wahrscheinlichkeitsdimension erfassten Soll bei einer für eine Konvergenz zu großen Abweichung und Feststellung eines zu hohen Solls zu ändern. Dies verbessert die Zuverlässigkeit des Regelungssystems.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt ein Regelungssystem ein Fahrzeug als beweglichen Körper, um ein erforderliches Soll im Fahrzeug zu erreichen. Das Regelungssystem umfasst eine Erkennungseinheit, die eine mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Nutzen-Zustandsgröße erkennt, eine Erkennungseinheit, die eine mit der Sollkennlinie nicht übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Risiko-Zustandsgröße erkennt, eine Berechnungseinheit, welche die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Abweichung jeder der erkannten Zustandsgrößen von einem entsprechenden Soll berechnet, und eine Änderungseinheit, die das Soll in eine Richtung ändert, die zu einer weiteren Verbesserung der Leistung führt, wenn die aus der Risiko-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt und die aus der Nutzen-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt.
Erfindungsgemäß wird die mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als die Nutzen-Zustandsgröße erkannt, während die nicht mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Risiko-Zustandsgroße erkannt wird. Das heißt, dass als Ergebnis einer bestimmten Regelung die mit der erwarteten Sollkennlinie übereinstimmenden Nutzen-Informationen und die nicht mit der erwarteten Sollkennlinie übereinstimmenden Risiko-Informationen erkannt und in der Wahrscheinlichkeitsdimension verarbeitet werden. Wenn das Risiko gering ist, kann das Soll in eine Richtung hin zu einer weiteren Verbesserung der Leistung geändert werden, wodurch eine Regelung hin zu höherer Leistung möglich ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt ein Regelungssystem ein Fahrzeug als beweglichen Körper, um ein erforderliches Soll im Fahrzeug zu erreichen. Das Regelungssystem umfasst eine Erkennungseinheit, die eine mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Nutzen-Zustandsgröße erkennt, eine Erkennungseinheit, die eine nicht mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Risiko-Zustandsgröße erkennt, eine Berechnungseinheit, welche die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Abweichung jeder der erkannten Zustandsgrößen von einem entsprechenden Soll berechnet, und eine Änderungseinheit, welche die Eingabe-/Ausgabekennlinien eines Stellglieds bezüglich der Nutzen-Zustandsgröße in dem Fall verändert, in dem die für die Risiko-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt und die für die Nutzen-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit außerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt.
Erfindungsgemäß wird die mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als die Nutzen-Zustandsgröße erkannt, während die nicht mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Risiko-Zustandsgröße erkannt wird. Das heißt, dass als Ergebnis einer bestimmten Regelung die mit der erwarteten Sollkennlinie übereinstimmenden Nutzen-Informationen und die nicht mit der erwarteten Sollkennlinie übereinstimmenden Risiko-Informationen erkannt und in der Wahrscheinlichkeitsdimension verarbeitet werden. In dem Fall, in dem sowohl das Risiko als auch der Nutzen gering sind, können die Eingabe-/Ausgabekennlinien des auf die Nutzen-Zustandsgröße bezogenen Stellglieds zur Verbesserung der Regelbarkeit geändert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt ein Regelungssystem ein Fahrzeug als beweglichen Körper, um ein erforderliches Soll im Fahrzeug zu erreichen. Das Regelungssystem umfasst eine Erkennungseinheit, die eine mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Nutzen-Zustandsgröße erkennt, eine Erkennungseinheit, die eine nicht mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße als Risiko-Zustandsgröße erkennt, eine Berechnungseinheit, weiche die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Abweichung einer jeden der erkannten Zustandsgrößen von einem entsprechenden Soll berechnet, und eine Ausführungseinheit, die einen Risikoabwendungsprozess ausführt, wenn die für die Risiko-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit außerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt.
Erfindungsgemäß wird die mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als die Nutzen-Zustandsgröße erkannt, während die nicht mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Risiko-Zustandsgröße erkannt wird. Das heißt, dass als Ergebnis einer bestimmten Regelung die mit der erwarteten Sollkennlinie übereinstimmenden Nutzen-Informationen und die nicht mit der erwarteten Sollkennlinie übereinstimmenden Risiko-Informationen erkannt und in der Wahrscheinlichkeitsdimension verarbeitet werden. Ein hohes Risiko bedeutet, dass eine Anomalie wahrscheinlich auftreten wird oder tatsächlich aufgetreten ist, und somit wird der Risikoabwendungsprozess unmittelbar ausgeführt, um die Stabilität des Regelungssystems zu sichern.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt ein Regelungssystem zumindest den Energiewirkungsgrad, die Antriebsleistung, die Abgasleistung oder die Bremsleistung in einem Fahrzeug als beweglichem Körper. Das Regelungssystem umfasst eine Erkennungseinheit, die als Nutzen-Zustandsgröße zumindest die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Antriebswirkungsgrad, die Abgasreinigungsleistung, die Bremskraft oder den Bremswirkungsgrad erkennt, eine Erkennungseinheit, die als Risiko-Zustandsgröße zumindest das Risiko einer Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit, das Risiko einer Verringerung des Antriebswirkungsgrads, das Risiko einer Verschlechterung der Abgasreinigungsleistung, das Risiko einer Verringerung der Bremskraft oder das Risiko einer Verringerung des Bremswirkungsgrads erkennt, eine Berechnungseinheit, welche die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Abweichung jeder der erkannten Zustandsgrößen von einem entsprechenden Soll berechnet, und eine Änderungseinheit, die das Soll in eine Richtung hin zu einer weiteren Verbesserung der Leistung ändert, wenn die für die Risiko-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt und die für die Nutzen-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt.
Erfindungsgemäß kann auf der Grundlage des spezifischen Nutzens und Risikos im Fahrzeug das Soll in eine Richtung hin zu einer weiteren Verbesserung der Leistung geändert werden, wenn das Risiko gering ist. Dadurch wird eine Regelung hin zu höherer Leistung möglich.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt ein Regelungssystem zumindest den Energiewirkungsgrad, die Antriebsleistung, die Abgasleistung und die Bremsleistung in einem Fahrzeug als beweglichem Körper. Das Regelungssystem umfasst eine Erkennungseinheit, die als Nutzen-Zustandsgröße zumindest die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Antriebswirkungsgrad, die Abgasreinigungsleistung, die Bremskraft oder den Bremswirkungsgrad erkennt, eine Erkennungseinheit, die als Risiko-Zustandsgröße zumindest das Risiko einer Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit, das Risiko einer Verringerung des Antriebswirkungsgrads, das Risiko einer Verschlechterung der Abgasreinigungsleistung, das Risiko einer Verringerung der Bremskraft oder das Risiko einer Verringerung des Bremswirkungsgrads erkennt, eine Berechnungseinheit, welche die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Abweichung jeder der erkannten Zustandsgrößen von einem entsprechenden Soll berechnet und eine Änderungseinheit, welche die Eingabe-/Ausgabekennlinien eines Stellglieds bezüglich des Energiewirkungsgrads, der Abgasleistung und der Bremsleistung ändert, wenn die für die Risiko-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt und die für die Nutzen-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit außerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt.
Erfindungsgemäß können auf der Grundlage des spezifischen Nutzens und Risikos im Fahrzeug die Eingabe-/Ausgabekennlinien des auf die Nutzen-Zustandsgröße bezogenen Stellglieds geändert werden, wenn sowohl das Risiko als auch der Nutzen gering sind. Dadurch wird die Regelbarkeit verbessert.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt ein Regelungssystem zumindest den Energiewirkungsgrad, die Antriebsleistung, die Abgasleistung und die Bremsleistung in einem Fahrzeug als beweglichem Körper. Das Regelungssystem umfasst eine Erkennungseinheit, die als Nutzen-Zustandsgröße zumindest die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Antriebswirkungsgrad, die Abgasreinigungsleistung, die Bremskraft oder den Bremswirkungsgrad erkennt, eine Erkennungseinheit, die als Risiko-Zustandsgröße zumindest das Risiko einer Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit, das Risiko einer Verringerung des Antriebswirkungsgrads, das Risiko einer Verschlechterung der Abgasreinigungsleistung, das Risiko einer Verringerung der Bremskraft oder das Risiko einer Verringerung des Bremswirkungsgrads erkennt, eine Berechnungseinheit, welche die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Abweichung jeder der erkannten Zustandsgrößen von einem entsprechenden Soll berechnet und eine Ausführungseinheit, die einen Risikoabwendungsprozess ausführt, wenn die für die Risiko-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit außerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt.
Erfindungsgemäß wird auf der Grundlage des spezifischen Nutzens und Risikos im Fahrzeug der Risikoabwendungsprozess unmittelbar ausgeführt, wenn das Risiko hoch ist, da dies bedeutet, dass eine Anomalie wahrscheinlich auftreten wird oder tatsächlich aufgetreten ist. Dadurch kann die Stabilität des Regelungssystems gesichert werden.
Die vorgenannten sowie weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die nachstehende ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
1 zeigt schematisch eine Konfiguration eines Regelungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Ablaufdiagramm, das schematisch einen Verarbeitungsvorgang im Regelungssystem gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
3 zeigt schematisch ein Ergebnis der Verarbeitung im Regelungssystem gemäß der ersten Ausführungsform;
4 bis 7 zeigen Sollfunktionen, die im Regelungssystem gemäß der ersten Ausführungsform eingestellt sind;
8 ist ein Blockdiagramm des Regelungssystems gemäß der ersten Ausführungsform;
9 zeigt eine Software-Konfiguration des Regelungssystems gemäß der ersten Ausführungsform;
10 und 11 sind Ablaufdiagramme, die eine Regelungsstruktur eines Programms veranschaulichen, das im Regelungssystem gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt wird;
12 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Regelungsstruktur eines Hauptprogramms veranschaulicht, das in einem Regelungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
13 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Struktur zur Regelung eines Programms für die in 12 gezeigte Verarbeitung für das System zur Stromerzeugung veranschaulicht;
14 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Struktur zur Regelung eines Programms für die in 12 gezeigte Verarbeitung für das Antriebssystem veranschaulicht;
15 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Struktur zur Reglung eines Programms für die in 12 gezeigte Verarbeitung für das Bremssystem veranschaulicht;
16 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Struktur zur Regelung eines Programms für die in 12 gezeigte Verarbeitung für das Regenerativsystem veranschaulicht;
17 ist ein Zeitdiagramm im Regelungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform;
18 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Struktur zur Regelung eines Hauptprogramms veranschaulicht, das in einem Regelungssystem gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
19 zeigt eine Batterierisikofunktion im Regelungssystem gemäß der dritten Ausführungsform; die 20 und 21 sind Zeitdiagramme im Regelungssystem gemäß der dritten Ausführungsform.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind gleichen Elementen die gleichen Bezugszeichen zugeordnet. Ihre Namen und Funktionen sind ebenfalls identisch. Daher wird deren ausführliche Beschreibung nicht wiederholt.
Ein Regelungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun kurz erläutert. Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Konfiguration des Regelungssystems nach der ersten Ausführungsform beschrieben.
Wie in 1 zu sehen ist, umfasst das Regelungssystem eine Regelungseinheit für das Risikomanagement 50, eine Eingabeeinheit 60, eine Ausführungssystemeinheit 70 und eine Auswertungseinheit 80.
Die Regelungseinheit für das Risikomanagement weist Funktionen zur Ermittlung des Risikos, zur Bestimmung eines zyklischen Wachstumsprozesses, zur Bestimmung eines Solls, zur Bestimmung einer Eingabe und zur Bestimmung eines Modells für ein Ausführungssystem auf.
Die Eingabeeinheit 60 weist Funktionen zur Erkennung von Informationen und zur Bereitstellung von Ressourcen auf. Die Ausführungssystemeinheit 70 weist Funktionen zur Erkennung von Informationen, zur Erkennung einer Eingabe, zur Erkennung einer Sollabweichung und zur Durchführung einer Ausgabe auf. Die Auswertungseinheit 80 weist Funktionen zur Erkennung des Nutzens und zur Erkennung des Risikos auf.
Hier sagt das Risikomanagement einen unerwünschten, negativen Einfluss auf probabilistische Weise voraus und bewirkt die Realisierung einer gewünschten Funktion mit einer höheren Wahrscheinlichkeit. Eine derartige Risikomanagementfunktion wird auf das oben beschriebene Regelungssystem angewendet, um die Funktion zur Beibehaltung des zyklischen Durchlaufs für ein Anwachsen des Regelungssystems zu realisieren.
Die entscheidenden Merkmale des Risikomanagements sind, dass Nutzen und Risiko der Ausgabe einem Management in derselben Dimension unterliegen, dass Änderungen der Zustandsgrößen, wie z. B. Nutzen der Ausgabe, Risiko und weitere Zustandsgrößen auf probabilistische Weise erfasst werden und ein Soll auf probabilistische Weise festgelegt wird, damit eine Feedback-Regelung unter Berücksichtigung des Risikos erfolgt, und dass es eine Funktion zur risikogemäßen Bestimmung eines zyklischen Mechanismus und einer Arbeitsmethode aufweist, mit dem Ziel, die zyklische Funktion sowie das Anwachsen des Regelungssystems beizubehalten.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm des zyklischen Wachstumsprozesses im Regelungssystem gemäß der obigen Beschreibung.
In Schritt (nachfolgend mit dem Buchstaben „S” abgekürzt) 10 stellt das Regelungssystem eine Idealsituation (Wachstumssoll) ein. In S20 erfasst das Steuerungssystem die aktuelle Situation (erreichter Grad des Solls). In S30 analysiert das Regelungssystem die Anforderung (Mangel) zum Erreichen des Solls. In S40 bestimmt das Regelungssystem einen Plan zum Erreichen des Solls. In S50 führt das Regelungssystem den Plan zum Erreichen des Solls aus.
Nach S50 kehrt der Prozess zu S10 zurück. Durch Wiederholen der Schritte auf zyklische Weise bzw. in einer Schleife kann das Regelungssystem die zyklische Funktion in Übereinstimmung mit dem Risiko beibehalten, sodass ein Anwachsen des Regelungssystems möglich ist.
Wie in 3 zu sehen ist, wird insbesondere der Istwirkungsgrad bei progressiver Erhöhung des Sollwirkungsgrads nach und nach verbessert, was ein Anwachsen des Regelungssystems bzw. seiner Effizienz bewirkt.
Das Regelungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Nutzen und Risiko einem Management in der Wahrscheinlichkeitsdimension unterliegen, was nun in Verbindung mit den 4 bis 7 erläutert wird. Um das Konvergieren mit einem Soll zu erkennen, muss die Abweichungsvarianz auf probabilistische Weise erfasst werden, sodass die in den 4 bis 7 gezeigten Sollfunktionen eingestellt werden.
Die 4 und 5 zeigen die Nutzenabweichung bzw. die Risikoabweichung, wobei die waagerechte und die senkrechte Achse die Zeit bzw. die Ausgabe darstellen. Die Kurve in den 4 und 5 zeigt jeweils die Zustandsgröße eines tatsächlichen, geregelten Objekts. Die Nutzenabweichung entspricht der Differenz des tatsächlichen Nutzens zum Nutzensoll. Die Risikoabweichung entspricht der Differenz des tatsächlichen Risikos zum Risikobezugswert.
6 ist ein Histogramm, dessen waagerechte und senkrechte Achse die Nutzenabweichung bzw. die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens darstellen. 7 ist ein Histogramm, dessen waagerechte und senkrechte Achse die Risikoabweichung bzw. die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens darstellen.
Wie in 6 zu sehen ist, werden die Sollkennlinie der Nutzenabweichung und der Wahrscheinlichkeitsabweichung dargestellt, wobei sich die Wahrscheinlichkeitsabweichung zu der Seite hin verschiebt, auf der die Nutzenabweichung größer ist. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass, während die Abweichungssollkennlinie eine Wahrscheinlichkeitsverteilung aufweist, wie sie von der gestrichelten, im Bereich der geringen Nutzenabweichung konvergierenden Linie dargestellt wird, die tatsächliche Abweichung eine Wahrscheinlichkeitsverteilung aufweist, wie sie durch die durchgezogene Linie dargestellt wird.
Bezüglich der Risikoabweichung, wie sie in 7 zu sehen ist, weist die Abweichungssollkennlinie eine Wahrscheinlichkeitsverteilung auf, wie sie durch die gestrichelte Linie dargestellt wird, wobei die Wahrscheinlichkeit in dem Bereich, in dem die Risikoabweichung klein ist, zunimmt und bei Ansteigen der Risikoabweichung abnimmt. Im Vergleich dazu weist die Wahrscheinlichkeitsabweichung eine Kennlinie auf, bei der die Wahrscheinlichkeit in dem Bereich zunimmt, in dem die Risikoabweichung größer ist als die der Abweichungssollkennlinie. Der Grund hierfür ist, dass die Wahrscheinlichkeitsabweichung des tatsächlichen Risikos im Vergleich zur Kennlinie der Sollrisikoabweichung in dem Bereich zunimmt, in dem das Risiko hoch ist.
Wie somit in den 4 bis 7 zu sehen ist, ist es möglich, durch Erfassung der Abweichungsvarianz auf probabilistische Weise zur Erkennung der Kongruenz mit dem Soll das Nutzensoll und den Risikobezug in derselben Dimension einzustellen sowie die Abweichungshäufigkeit der ausgeführten Werte zu berechnen. Es ist gleichfalls möglich, die Unterschiede der ausgeführten Wahrscheinlichkeitsabweichungs-Kennlinien der Nutzen- und der Risikoabweichung in Bezug auf die Abweichungssollkennlinien in der Wahrscheinlichkeitsdimension zu berechnen. Solchermaßen kann das Soll in der Wahrscheinlichkeitsdimension eingestellt werden, und es kann ein ursprünglicher Risikoänderungspunkt berechnet werden. Die Überwachung der Risikoänderung erlaubt ferner eine effiziente Änderung des Nutzensolls, wobei das Anwachsen berücksichtigt wird.
8 zeigt eine Systemkonfiguration für den Fall, in dem das oben beschriebene Regelungssystem auf ein Fahrzeug angewendet wird.
Wie in 8 zu sehen ist, umfasst das in ein Fahrzeug eingebaute Regelungssystem eine Haupt-ECU (elektronische Regelungseinheit) 1000, die mit jeder der zahlreichen, das Regelungssystem bildenden ECUs kommuniziert. Die Haupt-ECU 1000 führt primär die Regelung des Risikomanagements aus.
8 zeigt den Fall, in dem zwei Stellglieder vorgesehen sind. Das Regelungssystem umfasst, neben der Haupt-ECU 1000 als Kernelement, eine ECU (1) 100, ein Stellglied (1) 110, eine Energieversorgungseinheit (1) 120, eine Eingabeerkennungseinheit (1) 130 und eine Nutzen-/Risiko-Erkennungseinheit (1) 140 auf der Seite des Stellglieds (1), sowie eine ECU (2) 200, ein Stellglied (2) 210, eine Energieversorgungseinheit (2) 220, eine Eingabeerkennungseinheit (2) 230 und eine Nutzen-/Risiko-Erkennungseinheit (2) 240 auf der Seite des Stellglieds (2).
In dieser Konfiguration kann, wenn die ECUs und die Stellglieder eine große Anzahl von Funktionen aufweisen, die Kapazität des Risikomanagements übermäßig hoch werden, sodass es eine Regelung nur mit der Haupt-ECU behindert. In einem solchen Fall können Unter-ECUs für das Risikomanagement, welche die entsprechenden ECUs steuern und eine Haupt-ECU für das Risikomanagement, welche die Unter-ECUs für das Risikomanagement steuert, verwendet werden.
Alternativ können die Stellglieder entsprechend ihrer Funktion in Gruppen unterteilt werden, und es kann eine erforderliche Anzahl von Risikomanagement-ECUs vorgesehen werden, die gemeinsam für die Durchführung des Risikomanagements zuständig sind. Außerdem kann der aufgeteilte Zuständigkeitsbereich entsprechend der Möglichkeit des Auftretens eines Risikos geändert werden. Wenn ein. Risiko auftritt, das mit nur einer Unter-ECU für das Risikomanagement nicht aufgelöst werden kann, erfolgt eine übergreifende Regelung durch die Risikomanagement-ECU auf der höheren Ebene. Wenn die Möglichkeit des Auftretens eines Risikos im Zuständigkeitsbereich einer Unter-ECU für das Risikomanagement als ausreichend gering ermittelt wird, entlastet die ECU eine andere ECU, die für einen Bereich zuständig ist, in dem die Möglichkeit des Auftretens eines Risikos hoch ist.
Wenn das Regelungssystem eine Vielzahl von Stellgliedern umfasst, wird jedes Stellglied mit Erkennungseinheiten für Eingabe- und Ausgabekennlinien vorgesehen und zur Kommunikation mit der entsprechenden ECU oder der Risikomanagement-ECU veranlasst. Das Stellglied wird durch einen Befehl aus der entsprechenden ECU oder Risikomanagement-ECU angesteuert. Die Erkennungseinheit der Ausgabekennlinie erkennt einen erwarteten, positiven Einfluss (Nutzen) und einen unerwarteten, negativen Einfluss (Risiko) und führt einen Vorgang durch, um den Ausführungsinhalt der Regelung auf der Grundlage des Nutzens und des Risikos zu bestimmen.
Außerdem kann eine Einheit zur Analyse des Grads der Beteiligung der die Eingabe/Ausgabe beeinflussenden Parameter vorgesehen werden, um eine Berechnungseinheit zur Bestimmung der Änderung der Soll- und Eingabe-/Ausgabekennlinien unter Berücksichtigung der Beibehaltung des zyklischen Durchlaufs und des Wachstums des Regelungssystems zu bilden, sowie eine Ausführungseinheit zur Ausführung der Kennlinienänderung.
9 zeigt eine Software-Konfiguration, die dem Blockdiagramm der Regelung von 8 entspricht.
In der Haupt-ECU 1000 wird die Regelung des Risikomanagements durch ein Programm verkörpert. Die Regelungseinheit für das Risikomanagement umfasst Funktionen zur Erkennung einer Fahranforderung, zur Erkennung eines Fahrzustands, zur Erkennung eines Risikos, zur Berechnung einer Risikosollabweichung, zur Erfassung des Risikos, zur Bestimmung der Risikoabwendungsmittel, zur Ermittlung der Risikoabwendung, zur Ermittlung der Berechtigung zur Regelung einschließlich zyklischem Durchlauf und Wachstum, zur Erkennung des Nutzens, zur Berechnung der Nutzensollabweichung, zur Bestimmung eines zyklischen Wachstumsprozesses, zum Ausgleich des Risiko-/Nutzensolls, zur Bestimmung des Risiko-/Nutzensolls, zur Bestimmung einer Eingabe und zur Bestimmung eines Modells für das Ausführungssystem.
ECU (1) 100 und ECU (2) 200 umfassen jeweils eine Regelungseinheit für ein Betätigungssystem, das Funktionen zur Erkennung eines Fahrzustands, zur Erkennung einer Eingabe, zur Erkennung einer Ausgabe, zur Erkennung einer Sollabweichung und zur Ausführung einer Ausgabe aufweist.
Die oben beschriebene Haupt-ECU 1000 führt die Einstellung des Solls und die Änderung der Kennlinie unter Berücksichtigung der Beibehaltung des zyklischen Durchlaufs und des Wachstums des Regelungssystems durch. Insbesondere ist eine Funktion zur Erkennung der Kennlinie für jeden relevanten Parameter vorgesehen, und der Grad der Beteiligung wird anhand der Quote des geänderten Betrags der Sollabweichung bezüglich der geänderten Eingabekennlinie analysiert. Die Eingabekennlinie wird bestimmt, indem ermittelt wird, dass der Maximalwert des geänderten Betrags der Sollabweichung dem höchsten Grad der Beteiligung entspricht. Das heißt, die optimale Eingabekennlinie für eine vordefinierte Übertragungskennlinie wird bestimmt.
Wenn der Maximalwert des geänderten Betrags der Sollabweichung nicht größer als ein vorgeschriebener Wert (im Wesentlichen 0) ist, wird die Eingabe/Ausgabe-Übertragungskennlinie geändert. Das heißt, sie wird als Grenze der vordefinierten Übertragungskennlinie ermittelt, und das Wachstum wird mit einer anderen Übertragungskennlinie fortgeführt.
Die Eingabekennlinie und die Übertragungskennlinie werden zu dem Zeitpunkt bestimmt, an dem der Maximalwert des geänderten Betrags der Sollabweichung nicht größer als der vorgeschriebene Wert (im Wesentlichen 0) ist sowie die Sollabweichung nach der Änderung der Eingabe/Ausgabe-Übertragungskennlinie ihren minimalen Wert erreicht hat. Das heißt, die Grenze des Wachstums wird angegeben, und die Eingabe/Ausgabe-Übertragungskennlinie wird bestimmt.
Wenn der Maximalwert des geänderten Betrags der Sollabweichung weiterhin größer als der vorgeschriebene Wert (Sollüberschreitung bzw. übermäßiges Soll) oder geringer als der vorgeschriebene Wert (im Wesentlichen 0) ist, wird die Sollwertkennlinie in Übereinstimmung mit den Prioritäten geändert.
Das heißt, das übermäßige Soll wird gestrichen und in ein geeignetes Soll geändert.
Das oben beschriebene Regelungssystem führt gleichfalls eine Risikoermittlung durch. Das Regelungssystem weist eine Spezifizierungseinheit auf, weiche die Ausfallmodi A, B, und C wie folgt angibt. Sobald der Ausfallmodus angegeben ist, wird die Risikoabwendung gemäß dem angegebenen Ausfallmodus durchgeführt.
A. Kumulierter Ausfalltyp (verschleißbedingter Ausfall)
Für einen ausfallrelevanten Parameter wird das Produkt aus Arbeitsbelastung x Häufigkeit bzw. Frequenz erkannt, was dann von der geplanten Lebensdauer subtrahiert wird, um die Restlebensdauer zu schätzen. In dem Fall, in dem die Änderungsquote der Restlebensdauer nicht geringer als ein vorgeschriebener Wert ist, die Restlebensdauer nicht größer als ein vorgeschriebener Wert ist oder die Restlebensdauer kürzer als eine erforderliche Lebensdauer ist, werden die folgenden Maßnahmen durchgeführt. Es ist anzumerken, dass die erforderliche Lebensdauer anhand einer Differenz zwischen den Lebensdauerbetriebszahlen/-zeiten und den Betriebszahlen/-zeiten oder dergleichen angegeben wird. Die gegen den kumulierten Ausfalltyp zu ergreifenden Risikoabwendungsmaßnahmen umfassen unter anderem das Umschalten auf alternative Mittel, eine Redundanzsteuerung durch Hilfsmittel und eine Einschränkung der Betriebshäufigkeit.
B. Ausfall aufgrund übermäßiger Eingabe
Die auf die relevanten Parameter einwirkende Belastung wird erkannt, um den Risikograd zu ermitteln. Wenn der Risikograd einen vorgeschriebenen Wert überschreitet, wird eine Risikoabwendung durchgeführt, bei der es sich unter anderem um das Umschalten auf alternative Mittel, eine Redundanzsteuerung durch Hilfsmittel und eine Verteilung/Verringerung der Belastung handeln kann. Es ist anzumerken, dass der Risikograd durch Erkennung der Beanspruchung anhand der Eingabeenergie, Belastung, Temperatur der generierten Wärme und weiterer Parameter ermittelt werden kann.
C. Zufälliger Ausfall
Wenn der Ausfall nicht im Voraus erkannt werden kann, wird nach der Erkennung des Ausfalls auf Reservemittel umgeschaltet. Wenn eine Vorauserkennung möglich ist (d. h. wenn die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls bekannt ist und den vorgeschriebenen Wert überschreitet), wird eine Risikoabwendung durchgeführt, indem auf alternative Mittel und eine Redundanzsteuerung durch Hilfsmittel umgeschaltet wird, bevor der Ausfall erkannt wird. Es ist anzumerken, dass die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls durch die Gewinnung von Informationen des Marktes mittels Kommunikationsmitteln oder dergleichen erkannt werden kann.
Es wird bestimmt, dass das Risiko vermieden wurde, wenn das Risiko mittels der oben beschriebenen Risikoabwendungsmaßnahmen A, B oder C so verringert wird, dass es innerhalb eines Sollbereichs liegt.
Wenn bestimmt wird, dass das Risiko vermieden wurde, wird ermittelt, ob eine Wiederaufnahme der normalen Regelung möglich ist oder nicht. Ist dies möglich, wird die normale Regelung wieder aufgenommen. Ist dies nicht möglich, wird die Risikoabwendungsregelung fortgesetzt.
Es wird festgestellt, ob eine Regelung unter Berücksichtigung der Beibehaltung des zyklischen Durchlaufs und des Anwachsens des Regelungssystems zulässig ist oder nicht. Eine derartige Regelung, welche die Beibehaltung des zyklischen Durchlaufs und des Anwachsens des Regelungssystems berücksichtigt, ist zulässig, wenn das Risiko innerhalb des Bereichs der Sollrisikowahrscheinlichkeit liegt, und nicht zulässig, wenn es außerhalb dieses Bereichs liegt.
Wenn festgestellt wird, dass Nutzen und Risiko nicht miteinander in Einklang stehen, ändert eine Nutzen/Risiko-Ausgleichseinheit das jeweilige Soll für Nutzen und Risiko gemäß einem Prioritätskriterium.
Unter Bezugnahme auf 10 wird nachstehend eine Regelungsstruktur eines Programms erläutert, das im Regelungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird.
Vor der Erläuterung werden im Folgenden die Definitionen der Eingänge/Ausgänge und Sollfunktionen aufgeführt.
(1-1) Definition des Risikos

Rout = [Rout(1), Rout(2), Rout(3), ...] Ausgedrückt als Funktion der Eingabe und des Einflussgrads: Rout = rout(x) Eingabe: X = [x(1), x(2), x(3), ...]

(1-2) Definition des Nutzens

Gout = [Gout(1), Gout(2), Gout(3), ...] Ausgedrückt als Funktion der Eingabe und des Einflussgrads: Gout = gout(x) Eingabe: X = [x(1), x(2), x(3), ...]

(1-3) Definition des Risikowirkungsgrads

Kraut = [Krout(1), Krout(2), Krout(3), ...] Ausgedrückt als Verhältnis von Risiko zu Eingabe: Krout = Rout/x

(1-4) Definition des Nutzenwirkungsgrads

Kgout = [Kgout(1), Kgout(2), Kgout(3), ...] Ausgedrückt als Verhältnis von Nutzen zu Eingabe: Kgout = Gout/x

(2-1) Funktion für die Sollrisikowahrscheinlichkeit

Art = [Art(1), Art(2), Art(3), ...] Ausgedrückt als Funktion des Einflussgrads und der Wahrscheinlichkeit des Auftretens: Art = art(r) r: Grad des Einflusses auf das Risiko

(2-2) Funktion für die Sollnutzenwahrscheinlichkeit

Agt = [Agt(1), Agt(2), Agt(3), ...] Ausgedrückt als Funktion des Einflussgrads und der Wahrscheinlichkeit des Auftretens: Agt = agt(g) g: Grad des Einflusses auf den Nutzen

(2-3) Funktion für die Wahrscheinlichkeit des Sollrisikowirkungsgrads

Akrt = [Akrt(1), Akrt(2), Akrt(3), ...] Ausgedrückt als Funktion des Risikowirkungsgrads und der Wahrscheinlichkeit des Auftretens: Akrt = Akrt(kr) kr: Risikowirkungsgrad

(2-4) Funktion für die Wahrscheinlichkeit des Sollnutzenwirkungsgrads

Akgt = [Akgt(1), Akgt(2), Akgt(3), ...] Ausgedrückt als Funktion des Nutzenwirkungsgrads und der Wahrscheinlichkeit des Auftretens: Akgt = akgt(g) kg: Nutzenwirkungsgrad

(3-1) Wahrscheinlichkeitsfunktion für das Risiko

(3-1-1) wenn das Bezugsrisiko Rk nicht definiert ist Ar = [Ar(1), Ar(2), Ar(3), ...] Ar = ar(Rout)
(3-1-2) Wenn das Bezugsrisiko Rk definiert ist Rk = [Rk(1), Rk(2), ...] Mit dem Bezugsrisiko Rk, Ar = ar(Rk – Rout)

(3-2) Wahrscheinlichkeitsfunktion für den Nutzen

(3-2-1) Wenn der Bezugsnutzen Gk nicht definiert ist Ag = (Ag(1), Ag(2), Ag(3), ...] Ag = ag(Gout)
(3-2-2) Wenn der Bezugsnutzen Gk definiert ist Gk = [Gk(1), Gk(2), ...] Mit dem Bezugsnutzen Gk, Ag = ag(Gk – Gout)

(4-1) Wahrscheinlichkeitsfunktion für den Risikowirkungsgrad

(4-1-1) wenn der Bezugsrisikowirkungsgrad Krk nicht definiert ist Akr = [Akr(1), Akr(2), Akr(3), ...] Akr = akr(Krout)
(4-1-2) Wenn der Bezugsrisikowirkungsgrad Krk definiert ist Mit dem Bezugsrisikowirkungsgrad Krk, Krk = [Krk(1), Krk(2), ...] Akr = akr(Krk – Krout)

(4-2) Wahrscheinlichkeitsfunktion des Nutzenwirkungsgrads

(4-2-1) Wenn der Bezugsnutzenwirkungsgrad Kgk nicht definiert ist Akg = [Akg(1), Akg(2), Akg(3), ...] Akg = akg(Kgout)
(4-2-2) Wenn der Bezugsnutzenwirkungsgrad Kgk definiert ist Mit dem Bezugsnutzenwirkungsgrad Kgk, Kgk = [Kgk(1), Kgk(2), ...] Akg = akg(Kgk – Kgout)

(5-1) Abweichung der Risikowahrscheinlichkeit

dAr = (dAr(1), dAr(2), dAr(3), ...] dAr = Art – Ar

(5-2) Abweichung der Nutzenwahrscheinlichkeit

dAg = [dAg(1), dAg(2), dAg(3), ...] dAg = Agt – Ag

(6-1) Abweichung der Risikowirkungsgradwahrscheinlichkeit

dAkr = [dAkr(1), dAkr(2), dAkr(3), ...] dAkr = Akrt – Akr

(6-2) Abweichung der Nutzenwirkungsgradwahrscheinlichkeit

dAkg = [dAkg(1), dAkg(2), dAkg(3), ...] dAkg = Akgt – Akg

Das folgende Programm wird unter Verwendung der vorstehend aufgeführten Definitionen ausgeführt.
In S1000 erkennt das Regelungssystem eine Fahranforderung (oder Fahreranforderung). In S1010 erkennt es einen Fahrzustand. In S1020 erkennt es einen Eingabebetrag (X(**)).
In S1030 berechnet das Regelungssystem eine Ausgabe (Gout(**)). In S1040 berechnet es den Ausgabewirkungsgrad (Kgout(**)). Das Regelungssystem erkannt dann den Nutzen in S1050 und das Risiko in S1060.
In S1070 berechnet das Regelungssystem die Nutzen-Sollabweichung (Ag(**)). In S1080 berechnet es die Abweichung des Nutzen-Wirkungsgrads (Akg(**)). In S1090 berechnet es die Abweichung des Risiko-Solls (Ar(**)), und in S1100 berechnet es die Abweichung des Risikowirkungsgrads (Akr(**)).
In S1110 erhöht das Regelungssystem einen Zähler für die Häufigkeit der Nutzenabweichung um 1. In S1120 erhöht es einen Zähler für die Häufigkeit der Risikoabweichung um 1. Die Prozesse in S1110 und S1120 erzeugen die in den 6 und 7 gezeigten Histogramme bezüglich der Wahrscheinlichkeitsverteilung.
In S1130 führt das Regelungssystem einen Prozess zur Ermittlung der Risikoabwendung durch. In S1140 bestimmt es Risikoabwendungsverfahren. In S1150 ermittelt es, ob es zulässig sein soll, dass die Regelung zyklischen Durchlauf und Wachstum mit einbezieht oder nicht.
In S1160 bestimmt das Regelungssystem einen zyklischen Wachstumsprozess. In S1170 führt das Regelungssystem einen Ausgleich zwischen dem Risiko- und dem Nutzensoll durch. In S1180 bestimmt es das Risiko- und das Nutzensoll (Gk(**), Rk(**)). In S1190 bestimmt es das Risiko- und das Nutzen-Wirkungsgradsoll (Kgk(**), Krk(**)).
In S1200 bestimmt das Regelungssystem ein Systemmodell. In S1210 bestimmt es einen Eingabebefehlswert. In S1220 führt es eine Regelung auf der Grundlage des Eingabewerts durch.
Unter Bezugnahme auf 11 werden nachstehend die Prozesse in S1140–S1160 ausführlich erläutert.
In S1300 ermittelt das Regelungssystem, ob sich das System im Normalzustand befindet. Das heißt, es ermittelt, ob bestätigt werden kann, dass sich das System nicht in einem Fehlerzustand befindet. Wenn bestätigt wird, dass sich das System im Normalzustand befindet (JA in S1300), wird der Prozess bei S1310 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S1300), wird der Prozess bei S1420 fortgesetzt.
In S1310 ermittelt das Regelungssystem, ob das Risiko in einem Sollbereich liegt. Das heißt, es ermittelt, ob es sich in einem Zustand der Risikoabwendung befindet. Wenn das Risiko innerhalb des Sollbereichs liegt (JA in S1310), wird der Prozess bei S1320 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S1310), wird der Prozess bei S1420 fortgesetzt.
In S1320 führt das Regelungssystem eine normale Regelung durch. In S1330 ermittelt das Regelungssystem, ob sich das Regelungssystem selbst in einem Zustand des Wachstums befindet. Wenn sich das Regelungssystem selbst im Zustand des Wachstums befindet (JA in S1330), wird der Prozess bei S1340 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S1330), wird der Prozess beendet.
In S1340 ändert das Regelungssystem die Eingabekennlinie. In S1350 erkennt es eine Ausgabeschwankung. In S1360 berechnet es den Grad der Beteiligung der einzelnen Eingaben.
In S1370 ermittelt das Regelungssystem, ob der Maximalwert des geänderten Betrags der Sollabweichung nicht größer als ein vordefinierter Schwellenwert
ist.
Wenn der Maximalwert des geänderten Betrags der Sollabweichung gleich dem oder geringer als der vordefinierte Schwellenwert
ist (JA in S1370), wird der Prozess bei S1380 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S1370), wird er bei S1410 fortgesetzt.
In S1380 ändert das Regelungssystem die Eingabe/Ausgabe-Übertragungskennlinie. In S1390 ermittelt das Regelungssystem, ob die Sollabweichung minimal ist. Wenn die Sollabweichung minimal ist (JA in S1390), wird der Prozess bei S1400 fortgesetzt. Fall nicht (NEIN in S1390), kehrt der Prozess zu S1380 zurück, und der zyklische Durchlauf wird beibehalten, bis die Sollabweichung minimal wird.
In S1400 bestimmt das Regelungssystem die Eingabe/Ausgabe-Übertragungskennlinie.
In S1410 ändert das Regelungssystem die Eingabekennlinie.
In S1420 führt das Regelungssystem einen Risikoabwendungsprozess durch. Zu diesem Zeitpunkt sind die Beibehaltung des zyklischen Durchlaufs und das Wachstum des Regelungssystem nicht zulässig.
Wie oben beschrieben, unterliegen gemäß dem Regelungssystem der vorliegenden Erfindung der Nutzen und das Risiko einem Management in derselben Wahrscheinlichkeitsdimension, und die Einstellung des Solls erfolgt unter Berücksichtigung des Risikos. Da das Risiko berücksichtigt wird, kann das System, auch wenn es mit einem Risiko konfrontiert ist, die zyklische Funktion beibehalten und innerhalb des Bereichs dieses Risikos ein Wachstum des Regelungssystems selbst ermöglichen.
Zweite Ausführungsform
Eine speziellere Ausführungsform in dem Fall, dass das oben beschriebene Regelungssystem auf ein Fahrzeug angewendet wird, wird nun als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Block zur Regelung in der vorliegenden Ausführungsform ähnelt dem in 9 gezeigten, und daher wird dessen ausführliche Beschreibung nicht wiederholt.
Das Fahrzeugregelungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat das Ziel, die Vereinbarkeit des Kraftstoffwirkungsgrads (Energiewirkungsgrad) in der Reifenlängskraft-Antriebsregelung, der Abgasreinigungsleistung und der Bremsleistung in hohem Ausmaß zu erreichen. Die Sollfunktionen und Parametereinstellungen werden in diesem Sinne vorgenommen.
Zunächst werden im Folgenden die Sollfunktionen aufgeführt.
(1) Funktion für die Sollnutzenwahrscheinlichkeit

(1-1) Fahrzeuggeschwindigkeit: Agt(1) Motorleistung Agt(11), Betrag des erzeugten Stroms Agt(12), Betrag der gespeicherten elektrischen Energie Agt(13), Elektromotordrehmoment Agt(14), Elektromotordrehzahl Agt(15), Übersetzungsverhältnis des stufenlos variablen Automatikgetriebes (CVT) Agt(16), Antriebskraft Agt(17)
(1-2) Abgasleistung: Agt(2) Luft/Kraftstoffverhältnis Agt(21) CO-Ausstoßmenge Agt(22), NOx-Ausstoßmenge Agt(23), HC-Ausstoßmenge Agt(24)
(1-3) Bremskraft: Agt(3) Stellgliedantriebsstrom Agt(31), hydraulischer Bremsdruck Agt(32), regeneratives Drehmoment Agt(33)

(2) Funktion für die Wahrscheinlichkeit des Sollnutzenwirkungsgrads

(2-1) Antriebswirkungsgrad: Akgt(1) Motorwirkungsgrad Akgt(11), Wirkungsgrad der Stromerzeugung Akgt(12), Wirkungsgrad der Speicherung von elektrischer Energie Akgt(13), Elektromotorwirkungsgrad Akgt(14)
(2-2) Bremswirkungsgrad: Akgt(2) Bremsenergie Akgt(21), verbrauchte Energie Akgt(22), regenerative Energie Akgt(23), Elektromotorwirkungsgrad Akgt(14)

(3) Funktion für die Sollrisikowahrscheinlichkeit

(3-1) Risiko der Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit: Art(1) Änderung der Motorleistung Art(11), Änderung des Betrags des erzeugten Stroms Art(12), Änderung des Betrags der gespeicherten elektrischen Energie Art(13), Änderung des Elektromotordrehmoments Art(14), Änderung der Elektromotordrehzahl Art(15) Änderung des CVT-Übersetzungsverhältnisses Art(16), Änderung der Antriebskraft Art(17)
(3-2) Risiko der Verschlechterung der Abgasqualität: Art(2) Änderung des Luft/Kraftstoffverhältnisses Art(21), Änderung der CO-Ausstoßmenge Art(22), Änderung der NOx-Ausstoßmenge Art(23), Änderung der HC-Ausstoßmenge Art(24)
(3-3) Risiko der Verringerung der Bremskraft: Art(3) Änderung des Stellgliedantriebsstroms Art(31), Änderung des hydraulischen Bremsdrucks Art(32), Änderung des regenerativen Drehmoments Art(33)

(4) Funktion für die Wahrscheinlichkeit des Sollrisikowirkungsgrads

(4-1) Risiko der Verschlechterung des Antriebswirkungsgrads: Akrt(1) Änderung des Motorwirkungsgrads Akrt(11), Änderung des Wirkungsgrads der Stromerzeugung Akrt(12), Änderung des Wirkungsgrads der Speicherung von elektrischer Energie Akrt(13), Änderung des Elektromotorwirkungsgrads Akrt(14)
(4-2) Risiko der Verschlechterung des Bremswirkungsgrads: Akrt(2) Änderung der Bremsenergie Akrt(21), Änderung der verbrauchten Energie Akrt(22), Änderung der regenerativen Energie Akrt(23)

Im Folgenden sind die Parametereinstellungen aufgeführt.
Übertragungssystem

(1) Antriebsleistungsnutzen Eingabe Eingespritzte Kraftstoffmenge X(11) Motorleistung Gout(11) = gout(11){X(11)} Bezugskennlinie: Gk(11) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(11) = ag{Gk(11) – Gout(11)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(11) Betrag des erzeugten Stroms Gout(12) = gout(12){Gout(11)} Bezugskennlinie: Gk(12) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(12) = ag{Gk(12) – Gout(12)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(12) Betrag der gespeicherten elektrischen Energie Gout(13) = gout(13){Gout(12)} Bezugskennlinie: Gk(13) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(13) = ag{Gk(13) – Gout(13)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(13) Zweite Eingabe Betrag der elektrischen Stromversorgung X(12) Elektromotordrehmoment Gout(14) = gout(14){x(12)} Bezugskennlinie: Gk(14) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(14) = ag{Gk(14) – Gout(14)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(14) Elektromotordrehzahl Gout(15) = gout(15){X(12)} Bezugskennlinie: Gk(15) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(15) = ag{Gk(15) – Gout(15)) Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(15) CVT-Übersetzungsverhältnis Gout(16) = gout(16){Gout(15)} Bezugskennlinie: Gk(16) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(16) = ag{Gk(16) – Gout(16)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(16) Antriebskraft Gout(17) = gout(17){Gout(16)) Bezugskennlinie: Gk(17) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(17) = ag{Gk(17) – Gout(17)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(17) Fahrzeuggeschwindigkeit Gout(1) = gout(1)(Gout(16)} Bezugskennlinie: Gk(1) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(1) = ag{Gk(1) – Gout(1)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(1) Fahrzeugleistung Gout(18) = Gout(1) × Gout(17) Bezugskennlinie: Gk(18) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(18) = ag(Gk(18) – Gout(18) Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(18)
(2) Antriebsleistungsrisiko Eingabe Eingespritzte Kraftstoffmenge X(11) Motorleistung Gout(11) = gout(11){x(11)} Bezugskennlinie: Rk(11) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(11) = ar{Rk(11) – Gout(11)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art (11) Betrag des erzeugten Stroms Gout(12) = gout(12){Gout(11)} Bezugskennlinie: Rk(12) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(12) = ar{Rk(12) – Gout(12)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit Art(12) Betrag der gespeicherten elektrischen Energie Gout(13) = gout(13){Gout(12)] Bezugskennlinie: Rk(13) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(13) = ar{Rk(13) – Gout(13) Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(13) Zweite Eingabe Betrag der elektrischen Stromversorgung x(12) Elektromotordrehmoment Gout(14) = gout(14){x(12)} Bezugskennlinie: Rk(14) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(14) = ar{Rk(14) – Gout(14)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(14) Elektromotordrehzahl Gout(15) = gout(15){x(12)} Bezugskennlinie: Rk(15) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(15) = ar{Rk(15) – Gout(15)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(15) CVT-Übersetzungsverhältnis Gout (16) = gout(16){Gout(15)} Bezugskennlinie: Rk(16) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(16) = ar{Rk(16) – Gout(16)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(16) Antriebskraft Gout(17) = gout(17){Gout(16)} Bezugskennlinie: Rk(17) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(17) = ar{Rk(17) – Gout(17)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(17) Fahrzeuggeschwindigkeit Gout(1) = gout(1){Gout(16)} Bezugskennlinie: Rk(1) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(1) = ar{Rk(1) – Gout(1)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(1) Fahrzeugleistung Gout(18) = gout(1){Gout(17)} Bezugskennlinie: Rk(18) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(18) = ar{Rk(18) – Gout(18)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art (18)
(3) Antriebsnutzenwirkungsgrad Motorwärmewirkungsgrad Kgout(11) = kgout(1){X(11)} Bezugskennlinie: Kgk(11) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akg(11) = akg{Kgk(11) – Kgout(11)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akgt(11) Wirkungsgrad der Stromerzeugung Kgout(12) = kgout(12){Kgout(11)} Bezugskennlinie: Kgk(12) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akg(12) = akg{Kgk(12) – Kgout(12)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akgt(12) Ladewirkungsgrad Kgout(13) = kgout(13){Kgout(12)} Bezugskennlinie: Kgk(13) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akg(13) = akg{Kgk(13) – Kgout(13)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akgt(13) Elektromotorwirkungsgrad Kgout(14) = kgout(14){x(12)} Bezugskennlinie: Kgk(14) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akg(14) = akg{Kgk(14) – Kgout(14)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akgt(14) Antriebswirkungsgrad Kgout(1) = kgout(1){Kgout(14)] Bezugskennlinie: Kgk(1) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akg(1) = akg{Kgk(1) – Kgout(1)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akgt(1)
(4) Antriebsrisikowirkungsgrad Motorwärmewirkungsgrad Kgout(11) = kgout(11){X{(11)} Bezugskennlinie: Krk(11) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akr(11) = akr{Krk(11) – Kgout(11)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akrt(11) Wirkungsgrad der Stromerzeugung Kgout(12) = kgout(12){Kgout(11)} Bezugskennlinie: Krk(12) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akr(12) = akr{Krk(12) – Kgout(12)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akrt(12) Ladewirkungsgrad Kgout(13) = kgout(13){Kgout(12)} Bezugskennlinie: Krk(13) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akr(13) = akr{Krk(13) – Kgout(13)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akrt(13) Elektromotorwirkungsgrad Kgout(14) = kgout(14){X(12)} Bezugskennlinie: Krk(14) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akr(14) = akr{Krk(14) – Kgout(14)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akrt(14) Antriebswirkungsgrad Kgout(1) = kgout(1){Kgout(14)} Bezugskennlinie: Krk(1) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akr(1) = akr{Krk(1) – Kgout(1)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akrt(1)
(5) Abgasleistung Luft/Kraftstoffverhältnis Gout(21) = gout(21){X(11)} Bezugskennlinie: Gk(21) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(21) = ag{Gk(21) – Gout(21)} Sollabweichungswahrschea.nlichkeit: Agt(21) CO-Ausstoßmenge Gout(22) = gout(22){Gout(21)} Bezugskennlinie: Gk(22), Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(22) = ag{Gk(22) – Gout(22)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(22) NOx-Ausstoßmenge Gout(23) = gout(23)(Gout(21)} Bezugskennlinie: Gk(23) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(23) = ag{Gk(23) – Gout(23)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(23) HC-Ausstoßmenge Gout(24) = gout(24){Gout(21)} Bezugskennlinie: Gk(24) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(24) = ag{Gk(24) – Gout(24)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(24) Abgasleistung Gout(2) = gout(2)(Gout(21)} Bezugskennlinie: Gk(2) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(2) = ag{Gk(2) – Gout(2)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(2)
(6) Risiko der Verschlechterung der Abgasqualität Luft/Kraftstoffverhältnis Gout(21) = gout(21){X(11)} Bezugskennlinie: Rk(21) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(21) = ar{Rk(21) – Gout(21)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(21) CO-Ausstoßmenge Gout(22) = gout(22){Gout(21)} Bezugskennlinie: Rk(22) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(22) = ar{Rk(22) – Gout(22) Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(22) NOx-Ausstoßmenge Gout(23) = gout(23){Gout(21)} Bezugskennlinie: Rk(23) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(23) = ar{Rk(23) – Gout(23)) Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(23) HC-Ausstoßmenge Gout(24) = gout(24){Gout(21)} Bezugskennlinie: Rk(24) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(24) = ar{Rk(24) – Gout(24)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(24) Abgasleistung Gout(2) = gout(2){Gout(21)} Bezugskennlinie: Rk(2) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(2) = ar{Rk(2) – Gout(2)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(2)
(7) Nutzen bzw. Verwendung der Bremskraft Eingabe Betrag der elektrischen Stromversorgung X(31) Stellgliedantriebsstrom Gout(31) = gout(31){X(31)} Bezugskennlinie: Gk(31) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(31) = ag{Gk(31) – Gout(31)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(31) Hydraulischer Bremsdruck Gout(32) = gout(32){Gout(31)} Bezugskennlinie: Gk(32) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(32) = ag{Gk(32) – Gout(32)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(32) Regeneratives Drehmoment Gout(33) = gout(33){Gout(33)} Bezugskennlinie: Gk(33) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(33) = ag{Gk(33) – Gout(33)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(33) Bremskraft Gout(3) = gout(3){Gout(32)} Bezugskennlinie: Gk(3) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ag(3) = ag{Gk(3) – Gout(3)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Agt(3)
(8) Risiko der Bremskraftverringerung Eingabe Betrag der elektrischen Stromversorgung X(31) Stellgliedantriebsstrom Gout(31) = gout(31){X(31)} Bezugskennlinie: Rk(31) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(31) = ar{Rk(31) – Gout(31)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(31) Hydraulischer Bremsdruck Gout(32) = gout(32){Gout(31)} Bezugskennlinie: Rk(32) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(32) = ar{Rk(32) – Gout(32)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(32) Regeneratives Drehmoment Gout(33) = gout(33){Gout(33)} Bezugskennlinie: Rk(33) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(33) = ar{Rk(33) – Gout(33)] Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(33) Bremskraft Gout(3) = gout(3){Gout(32)} Bezugskennlinie: Rk(3) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Ar(3) = ar{Rk(3) – Gout(3)] Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Art(3)
(9) Bremswirkungsgrad Bremsenergie Kgout(21) = kgout(21){Gout(1)} Bezugskennlinie: Kgk(21) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akg(21) = akg{Kgk(21) – Kgout(21)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akgt(21) Verbrauchte Energie Kgout(22) = kgout(22){Kgout(21)} Bezugskennlinie: Kgk(22) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akg(22) = akg{Kgk(22) – Kgout(22)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akgt(22) Regenerative Energie Kgout(23) = kgout(23){Kgout(21)] Bezugskennlinie: Kgk(23) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akg(23) = akg{Kgk(23) – Kgout(23)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akgt(23) Bremswirkungsgrad Kgout(2) = kgout(2){Kgout(23)} Bezugskennlinie: Kgk(2) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akg(2) = akg{Kgk(2) – Kgout(2)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akgt(2) (10) Risiko der Verschlechterung des Bremswirkungsgrads Bremsenergie Kgout(21) = kgout(21){Gout(1)} Bezugskennlinie: Krk(21) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akr(21) = akr{Krk(21) – Kgout(21)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akrt(21) Verbrauchte Energie Kgout(22) = kgout(22){Kgout(21)} Bezugskennlinie: Krk(22) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akr(22) = akr(Krk(22) – Kgout(22)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akrt(22) Regenerative Energie Kgout(23) = kgout(23){Kgout(21)} Bezugskennlinie: Krk(23) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akr(23) = akr{Krk(23) – Kgout(23)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akrt(23) Bremswirkungsgrad Kgout(2) = kgout(2){Kgout(23)} Bezugskennlinie: Krk(2) Istabweichungswahrscheinlichkeit: Akr(2) = akr{Krk(2) – Kgout(2)} Sollabweichungswahrscheinlichkeit: Akrt(2)

Bei der Reifenlängskraft-Antriebsregelung führt das Regelungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform folgende Vorgänge durch:

(1) Änderung des Solls,
(2) Analyse der Mittel zum Erreichen des Solls und
(3) Bestimmung der Mittel zum Erreichen des Solls.

(1) Im Hinblick auf die Änderung des Solls wird bei Erreichen eines vorgeschriebenen Solls ein höheres Soll für ein weiteres Anwachsen eingestellt. Wenn keine Möglichkeit besteht, trotz Vorliegens eines Normalzustands das Soll zu erreichen, wird das vorgeschriebene Soll abgesenkt. Der Ausgleich der Abweichung wird durch Gewichten des Prozesses zum Erreichen des Solls entsprechend der Priorität der einzelnen Parameter bestimmt.
(2) Die Analyse der Mittel zum Erreichen des Solls wird durchgeführt, um den Grad der Beteiligung beliebiger, mit dem Nutzen und dem Risiko verbundener Parameter zu analysieren. Als Index zum Zeitpunkt der Analyse wird das Verhältnis des geänderten Betrags der Sollabweichung zum geänderten Betrag des Parameters verwendet.
(3) Die Bestimmung der Mittel zum Erreichen des Solls wird durch Einstellung einer Priorität für die einzelnen Parameter und durch Gewichten der Ausführungsmittel entsprechend der Priorität durchgeführt.

Im Fahrzeugregelungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Regelungsprogramme (Arbeitsregeln) so eingestellt, dass

(1) das Verhältnis der Motorleistung zur Elektromotorleistung gemäß den Ladezuständen (SOC, state of charge) minimiert wird;
(2) die regenerative Bremsenergie entsprechend der kinetischen Fahrzeugenergie zum Zeitpunkt des Bremsens maximiert wird;
(3) der Motorwärmewirkungsgrad und der Elektromotorwirkungsgrad maximiert werden;
(4) die Abgasreinigungsleistung das Soll erreicht und
(5) bewirkt wird, dass das Risiko des Regelungssystems in einen Sollbereich fällt.

Unter Bezugnahme auf 12 wird nun das übergeordnete Ablaufdiagramm des Fahrzeugregelungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
In S2000 fuhrt das Fahrzeugregelungssystem eine Verarbeitung für das System zur Stromerzeugung durch. In S2200 führt es eine Verarbeitung für das Antriebssystem durch.
In S2400 führt das Fahrzeugregelungssystem eine Verarbeitung für das Antriebssystem durch, und in S2600 führt es eine Verarbeitung für das regenerative System durch.
Unter Bezugnahme auf 13 wird die Verarbeitung für das System zur Stromerzeugung in S2000 von 12 ausführlich erläutert.
In S2010 erkennt das Fahrzeugregelungssystem einen Betrag der gespeicherten elektrischen Energie. In S2020 berechnet es einen Sollbetrag für die gespeicherte elektrische Energie. In S2030 ermittelt es, ob der gespeicherte Betrag geringer ist als der Sollwert oder nicht. Wenn der gespeicherte Betrag geringer ist als der Sollwert (JA in S2030), wird der Prozess bei S2040 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S2030), wird der Prozess bei S2050 fortgesetzt.
In S2040 startet das Fahrzeugregelungssystem einen Motor (Stromgenerator). In S2050 hält es den Betrieb des Motors (Stromgenerator) an.
In S2060 ermittelt das Fahrzeugregelungssystem, ob das Abgasrisiko geringer ist als ein Risikosoll oder nicht. Wenn das Abgasrisiko geringer ist als das Risikosoll (JA in S2060), wird der Prozess bei S2070 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S2060), wird der Prozess bei S2090 fortgesetzt.
In S2070 erhöht das Fahrzeugregelungssystem das Luft/Kraftstoffverhältnis. Das heißt, es erhöht den Wirkungsgrad des Motors und des Stromgenerators. In S2080 ändert es ein Kennfeld für das Luft/Kraftstoffverhältnis.
In S2090 verringert das Fahrzeugregelungssystem das Luft/Kraftstoffverhältnis. Das heißt, es verringert den Wirkungsgrad des Motors und des Stromgenerators. In S2100 ändert es das Kennfeld für das Luft/Kraftstoffverhältnis.
Unter Bezugnahme auf 14 wird die Verarbeitung für das Antriebssystem in S2200 von 12 ausführlich erläutert.
In S2210 berechnet das Fahrzeugregelungssystem eine geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit. In S2220 berechnet es eine Sollfahrzeuggeschwindigkeit.
In S2230 berechnet das Fahrzeugregelungssystem eine erforderliche Ausgabe. In S2240 berechnet es ein Übersetzungsverhältnis, eine Versorgungsspannung und einen an den Elektromotor gelieferten Strom. In S2250 berechnet es Spannungs- und Stromwert.
In S2260 ermittelt das Fahrzeugregelungssystem, ob der Nutzen nicht geringer ist als ein vordefinierter Sollwert. Wenn der Nutzen gleich dem oder größer als der vordefinierte Nutzensollwert ist (JA in S2260), wird der Prozess bei S2270 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S2260), wird der Prozess bei S2280 fortgesetzt.
In S2270 ermittelt das Fahrzeugregelungssystem, ob das Risiko geringer ist als ein vordefinierter Risikosollwert. Wenn das Risiko geringer ist als der vordefinierte Risikosollwert (JA in S2270), wird der Prozess beendet. Falls nicht (NEIN in S2270), wird der Prozess bei S2280 fortgesetzt.
In S2280 ändert das Fahrzeugregelungssystem die Ausgabe oder das Kennfeld für Spannung/Strom.
Unter Bezugnahme auf 15 wird die Verarbeitung für das Bremssystem in S2400 von 12 ausführlich erläutert.
In S2410 ermittelt das Fahrzeugregelungssystem, ob das Stellglied in Betrieb ist oder nicht. Wenn das Stellglied in Betrieb ist (JA in S2410), wird der Prozess bei S2420 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S2410) wird er bei S2490 fortgesetzt.
In S2420 erhöht das Fahrzeugregelungssystem einen Betriebszähler um 1. In S2430 erfasst es die Betriebszeit, die abgelaufene Zeit und die Daten zur gefahrenen Strecke. In S2440 berechnet es die Betriebshäufigkeit. In S2450 ermittelt es, ob die Betriebshäufigkeit geringer ist als ein vordefinierter Bezugswert. Wenn die Betriebshäufigkeit geringer ist als der vordefinierte Bezugswert (JA in S2450), wird der Prozess bei S2490 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S2450), wird der Prozess bei S2460 fortgesetzt.
In S2460 berechnet das Fahrzeugregelungssystem die Restlebensdauer. In S2470 ermittelt es, ob die Restlebensdauer nicht geringer als ein vordefinierter Bezugswert ist. Wenn die Restlebensdauer gleich dem oder größer als der Bezugswert ist (JA in S2470), wird der Prozess bei S2480 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S2470), wird der Prozess bei S2560 fortgesetzt.
In S2480 führt das Fahrzeugregelungssystem einen Prozess zur Einschränkung der Betriebshäufigkeit durch. Anschließend wird der Prozess bei S2490 fortgesetzt.
In S2490 ermittelt das Fahrzeugregelungssystem, ob der Antriebsstrom geringer ist als ein vordefinierter Bezugswert. Wenn der Antriebsstrom geringer ist als der vordefinierte Bezugswert (JA in S2490), wird der Prozess bei S2500 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S2490), wird der Prozess bei S2510 fortgesetzt.
In S2500 weist das Fahrzeugregelungssystem einem Verlustermittlungszähler den Wert 0 zu.
In S2510 ermittelt das Fahrzeugregelungssystem, ob der Verlustermittlungszähler geringer ist als ein vordefinierter Bezugswert. Wenn der Zähler geringer ist als der vordefinierte Bezugswert (JA in S2510), wird der Prozess bei S2520 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S2510), wird der Prozess bei S2540 fortgesetzt.
In S2520 erhöht das Fahrzeugregelungssystem den Verlustermittlungszähler um 1. In S2530 bewirkt es einen Zwangsantrieb, um den Verlust zu beenden.
In S2540 ermittelt das Fahrzeugregelungssystem, ob die Ausfallquote geringer ist als ein vordefinierter Sollwert. Wenn die Ausfallquote geringer ist als der vordefinierte Sollwert (JA in S2540), wird der Prozess bei S2550 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S2540), wird er bei S2560 fortgesetzt.
In S2550 führt das Fahrzeugregelungssystem eine Regelung der regenerativen Bremse und des CVT in einem Modus mit Bremslastverringerung durch.
In S2560 schaltet das Fahrzeugregelungssystem eine Warnlampe ein.
Unter Bezugnahme auf 16 wird die in S2600 von 12 durchgeführte Verarbeitung des regenerativen Systems ausführlich erläutert.
In S2610 ermittelt das Fahrzeugregelungssystem, ob die Bremse in Betrieb ist oder nicht. Wenn die Bremse in Betrieb ist (JA in S2610), wird der Prozess bei S2620 fortgesetzt. Falls nicht (NEIN in S2610), wird der Prozess beendet.
In S2620 berechnet das Fahrzeugregelungssystem die erforderliche Bremskraft und die regenerative Bremskraft. In S630 ermittelt es ein CVT-Übersetzungsverhältnis. In S2640 ermittelt es die Bremskraft der hydraulischen Bremse. In S2650 gibt es ein Befehlssignal an die hydraulische Bremse aus.
Nun wird der Betrieb des Fahrzeugregelungssystems auf der Grundlage der oben beschriebenen Strukturen und Ablaufdiagramme beschrieben.
Im Fahrzeugregelungssystem mit dem in 8 gezeigten Block zur Regelung werden das in 12 gezeigte Hauptablaufdiagramm und die in den 13–16 gezeigten Unterroutinen ausgeführt, um die Verarbeitung für das System zur Stromerzeugung, das Antriebssystem, das Bremssystem und das regenerative System durchzuführen.
Bei der Verarbeitung für das System zur Stromerzeugung wird zur Verbesserung des Motorwirkungsgrads das Luft/Kraftstoffverhältnis erhöht, während das Abgasrisiko verringert wird. Es erfolgt ein Leistungsfahrbetrieb mit hohem Motorwirkungsgrad x Stromerzeugungs-Wirkungsgrad, um einen Sollbetrag an gespeicherter elektrischer Energie zu erreichen. Eine Versorgung mit elektrischem Strom erfolgt, um den Elektromotorwirkungsgrad zu erhöhen.
Bei der Verarbeitung für das Antriebssystem erfolgt eine Versorgung mit elektrischem Strom, um den Wirkungsgrad des Elektromotors zu erhöhen. Das Übersetzungsverhältnis wird auf der Grundlage der Leistung des Elektromotors und der Fahrzeugsollgeschwindigkeit bestimmt. Eingabeparameter sind die Menge an eingespritztem Kraftstoff, das Luft/Kraftstoffverhältnis, die Leistung des Elektromotors und weitere Parameter, und es werden die optimalen Eingabekennlinien bestimmt.
Wenn bei der Verarbeitung für das Bremssystem die Betriebshäufigkeit des Stellglieds aufgrund einer Ventilundichtigkeit oder dergleichen den Bezugswert übersteigt, wird die Regelung wie folgt bewirkt.
Die Restlebensdauer wird aus der Betriebszeit, der abgelaufenen Zeit, der gefahrenen Strecke und weiteren Parametern berechnet. Der Prozess zur Verlängerung der Lebensdauer wird durchgeführt, um die Restlebensdauer nicht unter einen eingestellten Wert sinken zu lassen. wenn sie unter den eingestellten Wert fällt, wird eine Warnung ausgegeben. Die Betriebshäufigkeit wird eingeschränkt, während das Bremsleistungskritierium erfüllt ist. Der Elektromotor wird mit elektrischem Strom in reduzierter Spannung versorgt, um die Anzahl der Startvorgänge zu verringern.
Die Verlusthäufigkeit wird auf der Grundlage der Erhöhung der Sollabweichung des Ventilsteuerstroms berechnet. Wenn die Verlusthäufigkeit einen Bezugswert überschreitet, wird geprüft, ob eine Zwangsansteuerung des Ventils eine Verbesserung der Situation bewirkt. Wenn keine Mittel zur Einschränkung der Verlusthäufigkeit zur Verfügung stehen und somit die Sollausfallquote nicht eingehalten werden kann, wird eine Warnung ausgegeben. Als Möglichkeit zur breiteren Streuung des Risikos kann eine Erhöhung der Risiken der regenerativen Bremse und des CVT innerhalb der zulässigen Bereiche, um dadurch die Risiken der regenerativen Bremse zu erhöhen, wirkungsvoll als Entlastungsfunktion zur Einschränkung der Betriebshäufigkeit der elektronisch gesteuerten Bremse (ECB) eingesetzt werden.
Bei der Verarbeitung für das regenerative System wird als Möglichkeit zur Verbesserung des Wirkungsgrads das Übersetzungsverhältnis des Getriebes, wie z. B. des CVT, so bestimmt, dass der regenerative Wirkungsgrad im ersten Bremsstadium auf die höchst mögliche Ebene vergrößert wird, da das regenerative Bremsdrehmoment im Bereich niedriger Drehzahlen groß ist und ein Drehmoment, das höher ist als die erforderliche Bremskraft, häufig auftritt. Der Betrag der hydraulischen Bremse wird verringert, und die Häufigkeit der Batterievolladungen vor dem Anhalten wird erhöht. Eingabeparameter sind die Bremsenergie und das Übersetzungsverhältnis, und es werden die optimalen Eingaben bestimmt. Mit Bezug auf die Übertragungskennlinie wird ein Kennfeld zur Änderung des Verhältnisses zwischen dem Ladezustand (SOC), der Bremsenergie und dem Übersetzungsverhältnis verwendet, um die optimale Übertragungskennlinie zu bestimmen.
17 zeigt Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Antriebswirkungsgrads, der Abgasleistung, der Bremskraft und des Bremswirkungsgrads über einen Zeitraum. In 17 ist zu sehen, dass

(1) eine Systemänderung zur Risikovermeidung durchgeführt wird, sobald das Risiko ein Bezugsniveau überschreitet;
(2) trotz einer möglichen Risikoerhöhung im Rahmen der Systemänderung die Systemänderung so geregelt wird, dass der Risikogrenzwert nicht überschritten wird.

Wie oben beschrieben wurde, ist es gemäß dem Fahrzeugregelungssystems der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Vereinbarkeit von Kraftstoffwirkungsgrad, Energiewirkungsgrad, Abgasleistung und Bremsleistung in der Reifenlängskraft-Antriebsregelung in hohem Ausmaß zu erzielen. Insbesondere das Verhältnis von Motorleistung zu Elektromotorleistung wird entsprechend dem SOC minimiert, und die regenerative Bremsenergie wird entsprechend der kinetischen Fahrzeugenergie zum Zeitpunkt des Bremsens maximiert. Der Wärmewirkungsgrad des Motors und der Wirkungsgrad des Elektromotors werden so maximiert, dass die Abgasleistung die Sollleistung erreicht. Die Regelung wird derart durchgeführt, dass das Risiko des Fahrzeugregelungssystems in einem Sollbereich konvergiert, wobei die oben beschriebenen Bedingungen erfüllt werden. Dementsprechend ist es möglich, ein Fahrzeugregelungssystem zu realisieren, das die Vereinbarkeit von Kraftstoffwirkungsgrad, Abgasleistung und Bremsleistung in hohem Ausmaß erzielt.
Dritte Ausführungsform
Im Folgenden wird der Fall, in dem das Regelungssystem der vorliegenden Erfindung auf ein Fahrzeugregelungssystem zur Regelung des Energiemanagements angewendet wird, als dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Der Block zur Regelung in der vorliegenden Ausführungsform ist gleichfalls ähnlich dem in Verbindung mit 8 erläuterten. Somit wird dessen ausführliche Beschreibung nicht wiederholt.
Zunächst werden im Folgenden Annahmen (Fahreranforderung und Eingabe) sowie Definitionen von Nutzen und Risiko aufgeführt.

(1) Annahmen (Fahreranforderung) Fahrzeuggeschwindigkeit: Fahrtbeginn 100 Sekunden nach Anlassen des Motors Beschleunigung: bis auf 20 m/s in 20 Sekunden (1 m/s²) Stabiler Zustand: Dauerfahrt 300 Sekunden lang Verzögerung: von 20 m/s auf 0 m/s in 40 Sekunden (0,5 m/s²) Temperatur: Außentemperatur 35°C Innentemperatur: anfängliche Temperatur: 50°C Solltemperatur: 25°C (wird beim Anlassen des Motors eingestellt) SOC: 80% im anfänglichen Zustand
(2) Annahmen (Eingabe) Beschleunigte Fahrt (1 m/s²): Verbrauch SOC: 1%/s Dauerfahrt: Verbrauch SOC: 0,1%/s Klimatisiert (Innenraumtemperatur
Soll) : Verbrauch SOC: 0,2%/s (Temperaturabfall: 0,1°C/s) Klimatisiert (Innenraumtemperatur = Soll): Verbrauch SOC: 0,1%/s Stromerzeugung: Erhöhung SOC: 0,2%/s Regeneration: Erhöhung SOC: 0,5%/s (nur wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht niedriger ist als 5 m/s)
(3) Definition des Nutzens Antriebssystem Beschleunigung (m/s²) × 30,0 Fahrzeuggeschwindigkeit × 2,0 Bremssystem Verzögerter Zustand: Verzögerung (m/s²) × 80,0 Batterie SOC × 0,5 Klimaanlage nicht berücksichtigt
(4) Definition des Risikos Antriebssystem Stehendes Fahrzeug: 5,0 Beschleunigter Zustand: 1,0 × Fahrzeuggeschwindigkeit (m/s) + 10,00 Dauerfahrt/Verzögerung: 10,0 Bremssystem Fahrtzustand: 10,0 Verzögerter Zustand: 40,2 (–20,0 bei regenerativem Bremsen) Batterie Siehe 19 Klimaanlage nicht berücksichtigt

Die Definitionen von Nutzen und Risiko können auf der Grundlage der Versuchswerte geändert werden. Beispielsweise kann das Risiko im beschleunigten Zustand des Antriebssystems erhöht werden, wenn die Zuverlässigkeit zum Zeitpunkt der Beschleunigung aufgrund der Alterung herabgesetzt ist. Wenn die Daten ergeben, dass die Bremskraft bei niedrigen Temperaturen abnimmt, kann das Bremsrisiko nur für niedrige Temperaturen erhöht werden. Wenn die Daten eine unerwartet gute Zuverlässigkeit des regenerativen Bremsens ausweisen, kann das Risiko des regenerativen Bremsens verringert werden. Solchermaßen wird der Einfluss der Alterung berücksichtigt.
Unter Bezugnahme auf 18 wird eine Regelungsstruktur eines im Fahrzeugregelungssystem ausgeführten Programms gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
In S3000 erkennt das Fahrzeugregelungssystem eine Fahreranforderung. In S3010 erkennt es eine Eingabe an ein Regelungsobjekt. In S3020 berechnet das Fahrzeugregelungssystem den Nutzen für das Regelungsobjekt. In S3030 berechnet es das Risiko für das Regelungsobjekt.
In S3040 berechnet das Fahrzeugregelungssystem ein. Verhältnis von Nutzen zu Risiko = Nutzen/Risiko für jedes Regelungsobjekt. In S3050 berechnet es den Gesamtnutzen, und in S3050 berechnet es das Gesamtrisiko. In S3070 berechnet es den Nutzenwirkungsgrad = Gesamtnutzen/Eingabe.
In S3080 berechnet das Fahrzeugregelungssystem den Risikowirkungsgrad = Gesamtrisiko/Eingabe. In S3090 berechnet es die Nutzenabweichung Gt = Gesamtnutzen Sollnutzen. In S3100 berechnet es die Risikoabweichung Rt = Gesamtrisiko – Sollrisiko.
In S3110 berechnet das Fahrzeugregelungssystem die Nutzenwirkungsgradabweichung Kgt = Nutzenwirkungsgrad – Sollwirkungsgrad. In S3120 berechnet es die Risikowirkungsgradabweichung Krt = Risikowirkungsgrad – Sollrisikowirkungsgrad.
In S3130 berechnet das Fahrzeugregelungssystem wie folgt einen Auswertungsindex Auswertungsindex = Auswertungsfunktion (Nutzenabweichung, Abweichung des Nut zenwirkungsgrads, Risikoabweichung, Abweichung des Risikowirkungsgrads). In S3140 bestimmt das Fahrzeugregelungssystem die Eingabe und die internen Parameter des Regelungssystems so, dass der Auswertungsindex klein wird.
Der Auswertungsindex E wird als Auswertungsfunktion A × Zustandsgröße X ausgedrückt. Wenn die Auswertungsfunktion A = (a1, a2, a3, a4) ist und die Zustandsgröße X eine transponierte Matrix von X = (Gt, Kgt, Rt, Krt) ist, dann ist der Auswertungsindex E = Nutzenabweichung Gt × a1 + die Nutzenwirkungsgradabweichung Kgt × a2 + Risikoabweichung Rt × a3 + Abweichung des Risikowirkungsgrads Krt × a4. Ein Beispiel ist die Auswertungsfunktion A = (1, 1, –1, –1).
In S3150 bestimmt das Fahrzeugregelungssystem eine Ausgabe an die einzelnen Stellglieder, und in S3160 gibt es an jedes Stellglied ein Regelungssignal aus.
19 zeigt das Verhältnis zwischen der Batterie und dem Risiko. Wie in 19 zu sehen ist, verringert sich das Risiko allmählich im Bereich mit einem SOC von bis zu 60% und ist auf einer niedrigen Ebene gleich bleibend, sobald der SOC 60% überschreitet.
Nun wird der Betrieb des Fahrzeugregelungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf der Grundlage der oben beschriebenen Strukturen und Ablaufdiagramme beschrieben.
Speziell wird erläutert, dass das System zum Energiemanagement das Fahrzeugregelungssystem realisieren kann, wobei der Nutzen und das Risiko einem Management in der Wahrscheinlichkeitsdimension unterliegen.
Die 20(A), 20(B), 20(C) und 20(D) zeigen Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Temperatur, des SOC bzw. der Eingabe über einen Zeitraum. Die 21(A), 21(B), 21(C) und 21(D) zeigen Änderungen des Antriebsnutzens und des Antriebsrisikos, des Bremsnutzens und des Bremsrisikos, des SOC-Nutzens und des SOC-Risikos sowie des Gesamtnutzens und des Gesamtrisikos über einen Zeitraum.
Wie in 21(D) zu sehen ist, startet das System, wenn das Gesamtrisiko groß geworden ist, die Stromerzeugung, um das Risiko zu verringern, da sonst der Auswertungsindex E geringer als null werden würde. Es wird eine Regelung derart ausgeführt, dass E ≥ 0 zum Soll des Auswertungsindex E wird. Das Risiko wird so verringert, dass der Auswertungsindex den Sollzustand beibehält. Wenn sich beispielsweise das Bremsrisiko erhöht, wie in 21(B) zu sehen ist, erhöht sich das Gesamtrisiko ebenfalls, sodass der Auswertungsindex einen negativen Wert annimmt. Somit wird mit dem Ziel der Verringerung des Bremsrisikos das regenerative Bremsen verwendet, um zu bewirken, dass sich das Bremsrisiko vom mittels der gestrichelten Linie gezeigten Zustand auf den mittels der durchgehenden Linie gezeigten Zustand verringert. Dementsprechend kann das Gesamtrisiko, wie in 21(D) zu sehen ist, von dem mittels der gestrichelten Linie dargestellten Zustand auf den mittels der durchgehenden Linie dargestellten Zustand geändert werden, um zu bewirken, dass der Auswertungsindex E einen positiven Zustand annimmt. Das heißt, dass es möglich ist, die Situation zu vermeiden, in welcher der Auswertungsindex E bei Nichtvorhandensein von regenerativem Bremsen einen negativen Wert annimmt.
Es ist anzumerken, dass die Auswertung mittels dem Nutzenwirkungsgrad bzw. Risikowirkungsgrad, der jeweils durch Dividieren des Nutzens bzw. des Risikos durch Eingabewerte gewonnen wurde, an Stelle des eigentlichen Nutzens und des eigentlichen Risikos durchgeführt werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und veranschaulicht worden ist, ist es eindeutig verständlich, dass dies nur zur Veranschaulichung und als Beispiel dient und nicht als Beschränkung zu betrachten ist, da der Gedanke und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nur durch den Inhalt der beigefügten Ansprüche beschränkt werden.
Zusammenfassend leistet die Erfindung Folgendes:
Ein Regelungssystem umfasst eine Regelungseinheit 50 für das Risikomanagement, eine Eingabeeinheit 60, eine Ausführungssystemeinheit 70 und eine Auswertungseinheit 80. Die Auswertungseinheit 80 erkennt den Nutzen in Übereinstimmung mit der erwarteten Sollkennlinie und das Risiko in Nichtübereinstimmung mit der Sollkennlinie als Ergebnis des Regelungsvorgangs. Der erkannte Nutzen und das erkannte Risiko werden in der Wahrscheinlichkeitsdimension verarbeitet, und es werden Histogramme generiert, welche die Auftretenswahrscheinlichkeit angeben. Durch Erfassung des Nutzens und des Risikos in der Wahrscheinlichkeitsdimension als Systemzuverlässigkeit ermittelt die Regelungseinheit 50 für das Risikomanagement das Risiko und bestimmt einen zyklischen Wachstumsprozess. Die Regelungseinheit für das Risikomanagement 50 führt das Risikomanagement durch, indem sie auf der Grundlage der Systemzuverlässigkeit ein Zeichen von Anomalie oder dergleichen erkennt, wobei der Nutzen und das Risiko, die von der Auswertungseinheit 80 erkannt wurden, in die Wahrscheinlichkeitsdimension aufgenommen werden.

Claims

Regelungssystem für einen beweglichen Körper, umfassend eine Erkennungseinheit (80), die zumindest Informationen in Bezug auf eine Zustandsgröße oder Informationen in Bezug auf eine Arbeitsgröße erkennt, eine Steuerungseinheit, die auf der Grundlage der erkannten Informationen Regelungsinformationen generiert, die auf eine Ausführungseinheit (70) angewendet werden, die ein Soll erreicht, und die Ausführungseinheit (70), die zumindest einen elektrischen Vorgang oder einen mechanischen Vorgang ausführt, der auf den genannten Regelungsinformationen basiert, umfassend: eine Zuverlässigkeitserkennungseinheit (50), die Informationen erkennt, die auf die Zuverlässigkeit des genannten Systems bezogen sind, indem sie für das genannte System zumindest eine Zustandsgröße, die mit dem genannten Soll übereinstimmt, sowie eine Zustandsgröße, die mit dem genannten Soll nicht übereinstimmt, hinsichtlich der Wahrscheinlichkeiten so verarbeitet, dass ein Vergleich zwischen ihnen möglich ist, und eine Änderungseinheit (50), die zumindest das genannte Soll oder die genannten Regelungsinformationen auf der Grundlage der genannten Informationen bezüglich der erkannten Zuverlässigkeit ändert.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei die genannte Zuverlässigkeitserkennungseinheit (50) die genannten Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit auf der Grundlage der Wahrscheinlichkeit erkennt, dass die Abweichung vom Soll, das die genannte Ausführungseinheit (70) erreicht, nicht geringer ist als ein vordefinierter Wert.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei die genannte Zuverlässigkeitserkennungseinheit (50) die genannten Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit auf der Grundlage der Wahrscheinlichkeit erkennt, dass, als Ergebnis der Ausführung des genannten Vorgangs durch die genannte Ausführungseinheit (70), die Abweichung einer Istausgabe von einer beabsichtigten Ausgabe, die dem genannten Soll entspricht, nicht geringer ist als ein vordefinierter Wert.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei die genannte Zuverlässigkeitserkennungseinheit (50) die genannten Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit auf der Grundlage der Wahrscheinlichkeit erkennt, dass, als Ergebnis der Ausführung des genannten Vorgangs durch die genannte Ausführungseinheit (70), die Abweichung des Istwirkungsgrads vom beabsichtigten Wirkungsgrad, der dem genannten Soll entspricht, nicht geringer ist als ein vordefinierter Wert.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei es sich bei den genannten Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit um Informationen handelt, die durch die Wahrscheinlichkeit dargestellt werden, dass sich die Zustandsgröße einer Komponente, die den genannten beweglichen Körper bildet, ändert.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei es sich bei den genannten Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit um Informationen handelt, die durch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Anomalie in zumindest einer eingabebezogenen Komponente, einer regelungsbezogenen Komponente, einer ausgabebezogenen Komponente oder einer kommunikationsbezogenen Komponente dargestellt werden, wobei diese Komponenten den genannten beweglichen Körper bilden.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei es sich bei den genannten Informationen bezüglich der Zuverlässigkeit um Informationen handelt, die durch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Anomalie dargestellt werden, die zumindest einem Erkennungsfehler eines Sensors, der die genannte Zustandsgröße als eingabebezogene Komponente erkennt, einem Funktionsfehler eines Stellglieds als ausgabebezogener Komponente, der Rückmeldung eines Stellglieds als ausgabebezogener Komponente, der Rückmeldung einer kommunikationsbezogenen Komponente oder einem Fehler des genannten Solls zuzuschreiben sind, wobei diese Komponenten den genannten beweglichen Körper bilden.
Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei die genannte Änderungseinheit (50) das Soll, das die Ausführungseinheit (70) erreicht, oder die genannten Regelungsinformationen auf der Grundlage der Abweichung vom Soll ändert, das die Ausführungseinheit (70) erreicht, wenn die genannte Zuverlässigkeit innerhalb eines Sollbereichs liegt.
Regelungssystem nach Anspruch 8, wobei die genannte Änderungseinheit (50) die genannten Regelungsinformationen ändert, wenn die Abweichung vom Soll, das die Ausführungseinheit (70) erreicht, innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt, indem die Eingabe- und/oder Ausgabekennlinien zum Generieren der genannten Regelungsinformationen geändert werden.
Regelungssystem nach Anspruch 8, wobei die genannte Änderungseinheit (50) das Soll ändert, das die Ausführungseinheit (70) erreicht, wenn die Abweichung vom Soll, das die Ausführungseinheit (70) erreicht, nicht geringer ist als ein vordefinierter Wert, indem sie bestimmt, dass das genannte Soll zu hoch ist.
Regelungssystem zur Regelung eines Fahrzeugs als beweglichem Körper zum Erreichen eines erforderlichen Solls im Fahrzeug, umfassend: eine Erkennungseinheit (80), die eine mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Nutzen-Zustandsgröße erkennt, eine Erkennungseinheit (80), die eine nicht mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Risiko-Zustandsgröße erkennt, eine Berechnungseinheit, welche die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Abweichung jeder der genannten Zustandsgrößen von einem entsprechenden Soll berechnet, sowie eine Änderungseinheit (50), die das genannte Soll in eine Richtung ändert, die zu einer weiteren Verbesserung der Leistung führt, wenn die für die genannte Risiko-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt und wenn die für die genannte Nutzen-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt.
Regelungssystem zur Regelung eines Fahrzeugs als beweglichem Körper zum Erreichen eines erforderlichen Solls im Fahrzeug, umfassend: eine Erkennungseinheit (80), die eine mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Nutzen-Zustandsgröße erkennt, eine Erkennungseinheit (80), die eine nicht mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Risiko-Zustandsgröße erkennt, eine Berechnungseinheit, welche die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Abweichung jeder der genannten erkannten Zustandsgrößen von einem entsprechenden Soll berechnet, sowie eine Änderungseinheit (50), welche die Eingabe- und/oder Ausgabekennlinien eines Stellglieds bezüglich der genannten Nutzen-Zustandsgröße ändert, wenn die für die genannte Risiko-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt und wenn die für die genannte Nutzen-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit außerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt.
Regelungssystem zur Regelung eines Fahrzeugs als beweglichem Körper zum Erreichen eines erforderlichen Solls im Fahrzeug, umfassend: eine Erkennungseinheit (80), die eine mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Nutzen-Zustandsgröße erkennt, eine Erkennungseinheit (80), die eine nicht mit der Sollkennlinie übereinstimmende Zustandsgröße des Fahrzeugs als Risiko-Zustandsgröße erkennt, eine Berechnungseinheit, welche die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Abweichung jeder der genannten erkannten Zustandsgrößen von einem entsprechenden Soll berechnet, sowie eine Ausführungseinheit (70), die einen Risikoabwendungsprozess ausführt, wenn die für die genannte Risiko-Zustandsgröße berechnete Wahrscheinlichkeit außerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt.
Regelungssystem nach Anspruch 11, das zumindest den Energiewirkungsgrad, die Antriebsleistung, die Abgasleistung oder die Bremsleistung in einem Fahrzeug als beweglichem Körper regelt, und wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Antriebswirkungsgrad, die Abgasreinigungsleistung, die Bremskraft oder der Bremswirkungsgrad die Nutzen-Zustandsgrößen sind.
Regelungssystem nach Anspruch 12, das zumindest den Energiewirkungsgrad, die Antriebsleistung, die Abgasleistung oder die Bremsleistung in einem Fahrzeug als beweglichem Körper regelt, und das zumindest das Risiko der Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit, das Risiko der Verringerung des Antriebswirkungsgrads, das Risiko der Verschlechterung der Abgasreinigungsleistung, das Risiko der Verringerung der Bremskraft oder das Risiko der Verringerung des Bremswirkungsgrads als Risiko-Zustandsgröße erkennt.
Regelungssystem nach Anspruch 13, das zumindest den Energiewirkungsgrad, die Antriebsleistung, die Abgasleistung oder die Bremsleistung in einem Fahrzeug als beweglichem Körper regelt wobei die Erkennungseinheit (80) zumindest die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Antriebswirkungsgrad, die Abgasreinigungsleistung, die Bremskraft oder den Bremswirkungsgrad als Nutzen-Zustandsgröße erkennt, die Erkennungseinheit (80) zumindest das Risiko der Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit, das Risiko der Verringerung des Antriebswirkungsgrads, das Risiko der Verschlechterung der Abgasreinigungsleistung, das Risiko der Verringerung der Bremskraft oder das Risiko der Verringerung des Bremswirkungsgrads als Risiko-Zustandsgröße erkennt.