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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gangerkennung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein Verfahren zur Gangerkennung in einem Kraftfahrzeug ist beispielsweise aus
DE 10 2016 209 196 A1 bekannt. Darin wird ein Verfahren zur Gangerkennung in einem Handschaltgetriebe in Fahrzeugen mit einer Reibungskupplung vorgeschlagen, bei dem während des Startvorgangs ein Vergleich gefilterter Fahrzeugparameter mit einer Begrenzungsfunktion rückgemeldet wird und ein eingelegter Gang im nichtsynchronisiertem Zustand von Motordrehzahl und Getriebedrehzahl ermittelt wird, wobei Wertepaare aus Kupplungsmoment und Fahrzeugbeschleunigung während des Anfahrvorganges bestimmt werden und mit der das Kupplungsmoment in Abhängigkeit von Fahrzeugbeschleunigung und Fahrbahnsteigung und Fahrzeuggewicht charakterisierenden Grenzfunktion verglichen werden.
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Die Erkennung des in einem Getriebe, beispielsweise in einem Handschaltgetriebe, eingelegten Gangs kann beispielsweise erforderlich sein, um eine Getriebeeingangswellendrehzahl zu ermitteln. Dem Getriebe kann eine Reibungskupplung vorgeschaltet sein, mit der ein Verbrennungsmotor mit dem Getriebe verbindbar ist. Ist die Reibungskupplung betätigt, so kann ein Drehmoment von dem Verbrennungsmotor an das Getriebe übertragen werden. Ist die Reibungskupplung offen, sind das Getriebe und der Verbrennungsmotor in Bezug auf eine Drehmomentübertragung voneinander getrennt.
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Im Betrieb der Reibungskupplung kann Wärmeenergie entstehen, die die jeweiligen Kupplungsparameter der Reibungskupplung beeinflussen. Diese Kupplungsparameter können über ein Temperaturmodell der Reibungskupplung berechnet und berücksichtigt werden. Für ein solches Temperaturmodell ist die Kenntnis der Getriebeeingangswellendrehzahl erforderlich. Am einfachsten würde eine Erfassung der Getriebeeingangswellendrehzahl über einen Drehzahlsensor erfolgen. Steht ein solcher Sensor nicht zur Verfügung, kann die Getriebeeingangswellendrehzahl alternativ über die Information über den jeweils eingelegten Gang berechnet werden.
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Ist die Reibungskupplung geschlossen, so entspricht die Getriebeeingangswellendrehzahl der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Damit kann die Getriebeeingangswellendrehzahl durch Ermittlung der Drehzahl des Verbrennungsmotors festgestellt werden. Ist die Reibungskupplung jedoch geöffnet oder wird diese schlupfend betrieben, kann die Getriebeeingangswellendrehzahl über die Drehzahl des Fahrzeugrads und der gewählten Getriebeübersetzung berechnet werden. Hierfür ist jedoch die Kenntnis des jeweils eingelegten Gangs in dem Getriebe erforderlich. Mit dieser Information über den eingelegten Gang kann über die Drehzahl an dem Fahrzeugrad die Getriebeeingangswellendrehzahl berechnet werden. Am einfachsten erfolgt eine Gangerkennung über einen am Getriebe oder an einem Gangwählhebel angeordneten Gangsensor. Steht ein solcher Sensor nicht zur Verfügung, fehlt auch die Information über den eingelegten Gang und damit die Grundlage zur Berechnung der Getriebeeingangswellendrehzahl aus der Drehzahl des Fahrzeugrads.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Reibungskupplung zu verbessern. Insbesondere soll die Reibungskupplung zuverlässiger betrieben werden können. Weiterhin soll eine Gangerkennung auch ohne Gangsensor ermöglicht werden.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zur Gangerkennung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird ein Verfahren zur Gangerkennung in einem Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen, der ein Getriebe, bei dem ein Gang eingelegt werden kann, einen Verbrennungsmotor und eine wirksam zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnete Reibungskupplung, umfasst, wobei Messwerte des Fahrzeugs erfasst werden, die unter Berücksichtigung eines Trainingsdaten enthaltenden Trainingsdatensatzes in einem k-nächste-Nachbarn-Algorithmus verarbeitet werden, der eine ermittelte Ganginformation, die den gerade eingelegten Gang kennzeichnet, berechnet.
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Dadurch kann eine Gangerkennung auch ohne Gangsensor umgesetzt werden. Weiterhin kann die Reibungskupplung zuverlässiger betrieben werden.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird der Trainingsdatensatz über einen Anlernvorgang mit Trainingsdaten mit angelernten Ganginformationen gespeist, die nach jeder Synchronisierung der Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Getriebeeingangswellendrehzahl im Zustand der geschlossenen Reibungskupplung mit dem tatsächlich eingelegten Gang verglichen und zusammen mit den Messwerten hinterlegt werden. Zu jeder angelernten Ganginformation werden die zugehörigen Messwerte, beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Drehzahl des Verbrennungsmotors und die Kupplungspedalstellung, verknüpft.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung setzt das Verfahren ein, wenn eine vorgegebene Anzahl an Trainingsdaten vorhanden ist. Die Trainingsdaten bleiben weiterhin gespeichert und können während des Verfahrens zusätzlich ergänzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung erfolgt eine Zuverlässigkeitsprüfung, bei der die Vorhersagegenauigkeit der ermittelten Ganginformation festgestellt und mit einem Schwellwert verglichen wird, bei dessen Unterschreitung der Anlernvorgang gestartet oder fortgeführt wird und bei dessen Erreichen oder Überschreitung der Anlernvorgang eingestellt wird. Ist die Vorhersagegenauigkeit ausreichend zuverlässig, kann der Anlernvorgang abgeschlossen werden und die weitere Erfassung der zu ermittelnden Ganginformation über den jeweils eingelegten Gang kann mit dem vorhandenen Trainingsdatensatz fortgeführt werden.
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Tritt ein unerwartetes Ereignis auf, beispielsweise ein Fahrerwechsel oder eine Zuladung in dem Kraftfahrzeug, kann die Zuverlässigkeit der Gangerkennung abnehmen. In diesem Fall kann der Anlernvorgang erneut starten.
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Die ermittelte Ganginformation über den aktuell eingelegten Gang kann für diese Information benötigende Verfahren verwendet werden, beispielsweise zur Berechnung der Getriebeeingangswellendrehzahl für ein Temperaturmodell der Reibungskupplung.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Gangerkennung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Gangerkennung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 3: Ein Blockdiagramm einer Datenverarbeitung in einem Verfahren zur Gangerkennung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens 10 zur Gangerkennung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 10 zur Gangerkennung eines Handschaltgetriebes ermöglicht es, die Getriebeeingangswellendrehzahl des Handschaltgetriebes zu ermitteln, obwohl ein Gangsensor zur Gangerkennung oder ein Drehzahlsensor zur Erkennung der Getriebeeingangswellendrehzahl nicht zur Verfügung stehen. Das Verfahren 10 nutzt die Möglichkeit des maschinellen Lernens 12, insbesondere die des überwachten Lernens 14, die Einrichtungen der künstlichen Intelligenz 16 darstellen.
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Dabei wird ein, beispielsweise in einem Motorsteuergerät oder in einem Getriebesteuergerät eingesetzter, k-nächste-Nachbarn-Algorithmus 17 angewandt, der aktuelle Messwerte 18 und hinterlegte, angelernte Werte 19, im speziellen jeweils die Fahrzeuggeschwindigkeit 20, die Drehzahl des Verbrennungsmotors 22, eine Kupplungspedalstellung 24 und eine bereits angelernte Ganginformation 26 nutzt, um eine zu ermittelnde Ganginformation 28 über den eingelegten Gang zu berechnen.
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Der k-nächste-Nachbarn-Algorithmus 17 vergleicht neue Datenpunkte mit bereits vorhandenen Datenpunkten, denen bereits eine angelernte Ganginformation 26 ausreichend zuverlässig zugeordnet ist. Dabei wird geprüft, welche angelernten Ganginformationen 26 eine bestimmte Anzahl an Datenpunkten haben, die am nächsten an dem der zu ermittelnden Ganginformation 28 zugeordneten neuen Datenpunkt liegen. Die dabei am häufigsten vorkommende angelernte Ganginformation 26 wird dann dem neuen Datenpunkt zugewiesen und als weitere angelernte Ganginformation 26 hinterlegt.
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In 2 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens 110 zur Gangerkennung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Messwerte 118, insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit 120, die Drehzahl des Verbrennungsmotors 122 und die Kupplungspedalstellung 124 werden von einem k-nächste-Nachbarn-Algorithmus 117 verarbeitet, der eine ermittelte Ganginformation 130 ausgibt. Der k-nächste-Nachbarn-Algorithmus 117 erfasst dabei eine Abweichung zwischen den aktuell gemessenen und den hinterlegten Datenpunkten in einem Trainingsdatensatz 132. Die Grundlage des k-nächste-Nachbarn-Algorithmus 117 bildet zusammen mit den Messwerten 118 der Trainingsdatensatz 132, in dem immer dann Informationen durch eine Abspeicherung 134 übergeben werden und hinterlegt werden, wenn eine ermittelte Ganginformation 130 nachträglich als tatsächlich eingelegter Gang 135 bestätigt wurde, beispielsweise indem bei geschlossener Reibungskupplung aus der Kenntnis der Drehzahl des Verbrennungsmotors, die dann der Getriebeeingangswellendrehzahl entspricht und der Raddrehzahl auf die Getriebeübersetzung und damit auf den eingelegten Gang 135 geschlossen werden kann.
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Sind genügend Trainingsdaten 136 in dem Trainingsdatensatz 132 vorhanden, werden diese Trainingsdaten 136 zusätzlich zu den Messwerten 118 an den k-nächste-Nachbarn-Algorithmus 117 geleitet, der damit die ermittelte Ganginformation 130 des gerade eingelegten Gangs ausgibt. Nach erfolgter Gangerkennung findet eine Zuverlässigkeitsprüfung 138 statt, die feststellt, ob die Zuverlässigkeit der ermittelten Ganginformation 130 einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder überschreitet. Ist dies nicht der Fall, wird der Anlernvorgang zur Erweiterung des Trainingsdatensatzes gestartet oder fortgeführt und weitere Trainingsdaten werden durch Abspeicherung 134 in dem Trainingsdatensatz 132 hinterlegt.
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Ansonsten erfolgt eine Nutzung 140 der Trainingsdaten aus dem vorhandenen Trainingsdatensatz 132. Fällt die Vorhersagegenauigkeit wieder unter den Schwellwert, beispielsweise durch einen Fahrerwechsel oder durch Zuladung in das Kraftfahrzeug, wird der Anlernvorgang erneut gestartet, bis die Vorhersagegenauigkeit den Schwellwert erreicht oder überstiegen hat.
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3 zeigt ein Blockdiagramm einer Datenverarbeitung in einem Verfahren 210 zur Gangerkennung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Datenverarbeitung umfasst eine Abtastung 212, bei der die Messwerte, beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Drehzahl des Verbrennungsmotors und die Kupplungspedalstellung über ein vorgegebenes Messzeitintervall und einer vorgegebenen Abtastrate erfasst werden. Es kann eine Sichtprüfung 214 vorgesehen sein, beispielsweise wenn die Gangerkennung außerhalb des Fahrzeugs zu Zwecken einer Meßdatenerfassung angewendet wird. Bei dieser Sichtprüfung 214 können die ausgegebenen Punktdiagramme 216 durch einen Benutzer überprüft werden.
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Die Messdaten können anschließend durch eine Normierung 218 normiert werden. Anschließend wird der k-nächste-Nachbarn-Algorithmus 217 angewandt, bei dem die Anzahl k der zu berücksichtigenden benachbarten Datenpunkte festgelegt wird und auf Grundlage der Trainingsdaten die ermittelte Ganginformation für den gerade eingelegten Gang bereitgestellt. Anschließend erfolgt eine Zuverlässigkeitsprüfung 220 des angewendeten k-nächste-Nachbarn-Algorithmus 217 durch Heranziehung der Information über den tatsächlich eingelegten Gang bei geschlossener Reibungskupplung.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verfahren
- 12
- maschinelles Lernen
- 14
- überwachtes Lernen
- 16
- künstliche Intelligenz
- 17
- k-nächste-Nachbarn-Algorithmus
- 18
- Messwerte
- 19
- angelernte Werte
- 20
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- 22
- Drehzahl des Verbrennungsmotors
- 24
- Kupplungspedalstellung
- 26
- angelernte Ganginformation
- 28
- ermittelte Ganginformation
- 110
- Verfahren
- 117
- k-nächste-Nachbarn-Algorithmus
- 118
- Messwerte
- 120
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- 122
- Drehzahl des Verbrennungsmotors
- 124
- Kupplungspedalstellung
- 130
- ermittelte Ganginformation
- 132
- Trainingsdatensatz
- 134
- Abspeicherung
- 135
- tatsächlich eingelegter Gang
- 136
- Trainingsdaten
- 138
- Zuverlässigkeitsprüfung
- 140
- Nutzung
- 210
- Verfahren
- 212
- Abtastung
- 214
- Sichtprüfung
- 216
- Punktdiagramm
- 217
- k-nächste-Nachbarn-Algorithmus
- 218
- Normierung
- 220
- Zuverlässigkeitsprüfung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016209196 A1 [0002]
