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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine fahrzeugintegrierte Steuervorrichtung, die
in einem Fahrzeug installiert ist, das mit einem eine Antriebsquelle
und ein Getriebe umfassenden Antriebsstrang versehen ist, und die Antriebsquelle
und das Getriebe in integrierter Weise steuert, und ein fahrzeugintegriertes
Steuerverfahren zum Steuern der Antriebsquelle und des Getriebes
in integrierter Weise.
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2. Beschreibung des verwandten
Stands der Technik
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Beispielsweise
in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
JP-A-2002-180860 ist
eine Technologie zur Berechnung des Motor-Solldrehmoments und der Soll-Schaltdrehzahl
entsprechend dem Achsen-Solldrehmoment
beschrieben, das auf der Grundlage des Gaspedal-Betätigungsbetrags,
der Fahrzeuggeschwindigkeit etc. berechnet wird.
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Zur
Steuerung eines Motors und eines Getriebes in entsprechender Koordination
und in integrierter Weise müssen
die endgültigen
Steuerungssollwerte für
den Motor und das Getriebe (z.B. das Motor-Solldrehmoment und die
Soll-Schaltdrehzahl) auf der Grundlage desselben Sollwerts bestimmt werden,
der zum Beispiel auf der Grundlage des Gaspedal-Betätigungsbetrags
bestimmt wird.
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Das
Motordrehmoment unterscheidet sich jedoch von der Schaltdrehzahl
hinsichtlich des Ansprechens etc. Demzufolge ist es bei der vorstehend beschriebenen
Systemkonfiguration schwierig, den Motor und das Getriebe zu entsprechenden
Zeiten einzeln zu steuern, wenn sowohl das Motor-Solldrehmoment
als auch die Soll-Schaltdrehzahl auf der Grundlage desselben Achsen-Solldrehmoments
berechnet wird. Wenn zum Beispiel der Steuerungssollwert geglättet wird,
um eine schnelle Änderung
der Antriebskraft zu verhindern, wird der Schaltvorgang voraussichtlich
verzögert
sein.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine fahrzeugintegrierte Steuervorrichtung
und ein fahrzeugintegriertes Steuerverfahren bereitzustellen, mit
denen eine Antriebsquelle und ein Getriebe zu entsprechenden Zeiten
einzeln gesteuert werden können, während gleichzeitig
der Unterschied in den Eigenschaften, wie etwa im Ansprechverhalten,
zwischen dem Motordrehmoment und der Schaltdrehzahl in Betracht
gezogen wird.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine fahrzeugintegrierte
Steuervorrichtung, die in einem Fahrzeug installiert ist, das mit
einem eine Antriebsquelle und ein Getriebe umfassenden Antriebsstrang
versehen ist, und die Antriebsquelle und das Getriebe in integrierter
Weise steuert. Die fahrzeugintegrierte Steuervorrichtung umfasst
eine erste Sollwert-Ableiteinrichtung zur primären Ableitung eines Steuerungssollwerts
auf der Grundlage einer Anweisung, die von einem Fahrer oder einer
automatischen Stellvorrichtung erteilt wird; eine zweite Sollwert-Ableiteinrichtung
zur mittelfristigen Ableitung, auf der Grundlage des Steuerungssollwerts,
von zwei Steuerungssollwerten, die in derselben Einheit einer physikalischen
Größe wie der
Steuerungssollwert ausgedrückt
sind und sich voneinander unterscheiden; eine dritte Sollwert-Ableiteinrichtung
zur endgültigen
Ableitung von Steuerungsvorgaben, die durch Einheiten von physikalischen
Größen oder
Formen ausgedrückt
sind, die zur Steuerung der Antriebsquelle bzw. zur Steuerung des
Getriebes auf der Grundlage der mittelfristig abgeleiteten Steuerungssollwerte zweckmäßig sind;
und eine Steuerung, die die Antriebsquelle und das Getriebe steuert,
um die endgültig
abgeleiteten Steuerungsvorgaben zu erzielen.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein fahrzeugintegriertes Steuerverfahren,
das auf ein Fahrzeug angewendet wird, das mit einem eine Antriebsquelle
und ein Getriebe umfassenden Antriebsstrang versehen ist, und das
ausgeführt
wird, um die Antriebsquelle und das Getriebe in integrierter Weise zu
steuern. Das fahrzeugintegrierte Steuerverfahren umfasst ein primäres Ableiten
eines Steuerungssollwerts auf der Grundlage einer Anweisung, die
von einem Fahrer oder einer automatischen Stellvorrichtung erteilt
wird; ein mittelfristiges Ableiten, auf der Grundlage des Steuerungssollwerts,
von zwei Steuerungssollwerten, die in derselben Einheit einer physikalischen
Größe wie der
Steuerungssollwert ausgedrückt
sind und sich voneinander unterscheiden; ein endgültiges Ableiten
von Steuerungsvorgaben, die durch Einheiten von physikalischen Größen oder Formen
ausgedrückt
sind, die zur Steuerung der Antriebsquelle bzw. zur Steuerung des
Getriebes auf der Grundlage der mittel fristig abgeleiteten Steuerungssollwerte
zweckmäßig sind;
und das Steuern der Antriebsquelle und des Getriebes, um die endgültig abgeleiteten
Steuerungsvorgaben zu erreichen.
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Die
fahrzeugintegrierte Steuervorrichtung kann ein erstes Signalübertragungssystem
umfassen, das ein Signal, welches die Steuerungsvorgabe angibt,
die primär
auf der Grundlage der vom Fahrer oder der automatischen Stellvorrichtung
erteilten Anweisung abgeleitet wurde, auf eine Antriebsquellen-Steuereinheit überträgt, die
die Antriebsquelle steuert; und ein zweites Signalübertragungssystem, das
das Signal auf eine Getriebesteuereinheit überträgt, die das Getriebe steuert.
Die fahrzeugintegrierte Steuervorrichtung kann die Steuerungssollwerte auch
mittelfristig ableiten, indem das durch das erste Signalübertragungssystem übertragene
Signal so korrigiert wird, dass das durch das erste Signalübertragungssystem übertragene
Signal eine Wellenform hat, die sich von einer Wellenform des durch
das zweite Signalübertragungssystem übertragenen
Signals unterscheidet.
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Mit
der fahrzeugintegrierten Steuervorrichtung und dem fahrzeugintegrierten
Steuerverfahren, wie sie vorstehend beschrieben sind, ist es möglich, die
Antriebsquelle und des Getriebe zu entsprechenden Zeiten einzeln
zu steuern, während
gleichzeitig der Unterschied in den Eigenschaften, wie etwa im Ansprechverhalten,
zwischen dem Motordrehmoment und der Schaltdrehzahl in Betracht
gezogen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale, deren Vorteile, und die technische sowie industrielle
Bedeutung dieser Erfindung ergeben sich klarer aus der Lektüre der nun
folgenden ausführlichen
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen:
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1 stellt
die Draufsicht eines Fahrzeugs dar, das mit einer fahrzeugintegrierten
Steuervorrichtung gemäß der Erfindung
versehen ist, in welches eine Antriebskraft-Steuervorrichtung eingebettet
ist;
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2 stellt
das Systemschaubild der fahrzeugintegrierten Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung dar;
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3 stellt
das Diagramm dar, das ein Beispiel des dreidimensionalen Kennfelds
zeigt, welches die Beziehung zwischen dem Gaspedal-Betätigungsbetrag
(%), der Raddrehzahl (min–1) und der Sollbeschleunigung
G (m/s2) definiert;
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4A stellt
ein Beispiel für
die Art und Weise dar, auf die sich die Sollantriebskraft F1 ändert; und
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4B stellt
ein Beispiel für
die Sollantriebskraft F1ENG (durch die durchgezogene
Linie angegeben) dar, die zur Motorsteuerung verwendet wird und durch
Korrigieren der Sollantriebskraft F1 (in unterbrochener Linie angegeben)
abgeleitet wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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In
der folgenden Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen wird
die vorliegende Erfindung in näherer
Einzelheit im Hinblick auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
Zuerst wird mit Bezug auf 1 ein Fahrzeug
beschrieben, das eine erfindungsgemäße fahrzeugintegrierte Steuervorrichtung umfasst.
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Das
Fahrzeug ist mit einem rechten und linken Vorderrad 100 sowie
einem rechten und linken Hinterrad 100 versehen. In 1 bezeichnet "FR" das rechte Vorderrad, "FL" das linke Vorderrad, "RR" das rechte Hinterrad
und "RL" das linke Hinterrad.
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Das
Fahrzeug umfasst als Energiequelle einen Motor bzw. Verbrennungsmotor 140.
Die Energiequelle ist nicht auf einen Verbrennungsmotor beschränkt. Als
alleinige Energiequelle kann ein Elektromotor verwendet werden.
Alternativ können
ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor in Kombination als Energiequelle
verwendet werden. Die Energiequelle für den Elektromotor kann eine
Sekundärbatterie
oder eine Brennstoffzelle sein.
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Der
Betriebszustand des Motors 140 wird elektrisch auf der
Grundlage des Betätigungsbetrags eines
Gaspedals 200 (eines der Eingabeelemente, die vom Fahrer
zur Steuerung der Vorwärtsbewegung,
Rückwärtsbewegung,
Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Fahrzeugs betätigt werden) durch
den Fahrer gesteuert. Der Betriebszustand des Motors 140 kann
gegebenenfalls automatisch und unabhängig von der Betätigung des
Gaspedals 200 durch den Fahrer gesteuert werden.
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Der
Motor 140 wird elektrisch gesteuert, indem zum Beispiel
der Öffnungsgrad
eines Drosselventils (nicht gezeigt) (nachstehend als "Drosselventil-Öffnungsbetrag" bezeichnet), das
in einem Ansaugkrümmer
des Motors 140 vorgesehen ist, die Menge an Kraftstoff,
die in einen Brennraum des Motors 140 eingespritzt wird,
oder die Winkelposition einer Einlasssteuerwelle elektrisch gesteuert
wird, welche die Ventilöffnungs-
bzw. -schließzeit
einstellt.
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Das
beispielhafte Fahrzeug ist ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb, bei
dem das rechte und linke Vorderrad die mitlaufenden Räder sind,
und das rechte und linke Hinterrad die Antriebsräder sind. Dementsprechend ist
die Ausgangswelle des Motors 140 mit dem rechten und linken
Hinterrad über
einen Drehmomentwandler 220, ein Getriebe 240,
eine Kardanwelle 260, eine Differentialgetriebeeinheit 280 und
eine Antriebswelle 300, die sich zusammen mit den Hinterrädern dreht,
verbunden. Der Drehmomentwandler 220, das Getriebe 240,
die Kardanwelle 260 und die Differentialgetriebeeinheit 280 sind
Kraftübertragungselemente,
die vom rechten und linken Hinterrad gemeinsam genutzt werden. Die
Anwendung der fahrzeugintegrierten Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform
ist jedoch nicht auf Fahrzeuge mit Hinterradantrieb beschränkt. Die
fahrzeugintegrierte Steuervorrichtung kann zum Beispiel auf Fahrzeuge
mit Vorderradantrieb angewendet werden, bei denen das rechte und
linke Vorderrad die Antriebsräder,
und das rechte und linke Hinterrad die mitlaufenden Räder sind.
Die fahrzeugintegrierte Steuervorrichtung kann auch auf Fahrzeuge
mit Vierradantrieb angewendet werden, wo alle Räder Antriebsräder sind.
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Bei
dem Getriebe 240 handelt es sich um ein Automatikgetriebe.
Das Automatikgetriebe steuert auf elektrischem Wege das Drehzahlverhältnis, auf dessen
Grundlage die Drehzahl des Motors 140 in die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Ausgangswelle des Getriebes 240 umgewandelt wird. Dieses
Automatikgetriebe kann entweder ein Stufengetriebe oder ein stufenlos
verstellbares Getriebe (CVT) sein.
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Das
Fahrzeug umfasst ein Lenkrad 440, das vom Fahrer betätigt wird.
Eine Vorrichtung 480 zur Bereitstellung einer Lenkreaktionskraft
führt dem Lenkrad 440 auf
elektrischem Wege eine Lenkreaktionskraft zu, d.h. eine Reaktionskraft,
die der vom Fahrer ausgeführten
Betätigung
des Lenkrads 440 entspricht (nachstehend manchmal als "Lenkung" bezeichnet). Die
Lenkreaktionskraft kann elektrisch gesteuert werden.
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Die
Ausrichtung des rechten und linken Vorderrads, nämlich der Einschlagwinkel der
Vorderräder,
wird durch eine vordere Lenkvorrichtung 500 elektrisch
gesteuert. Die vordere Lenkvorrichtung 500 steuert den
Einschlagwinkel der Vorderräder
auf der Grundlage des Winkels, um den der Fahrer das Lenkrad 440 gedreht
hat. Die vordere Lenkvorrichtung 500 kann den Einschlagwinkel
der Vorderräder gegebenenfalls
automatisch und unabhängig
von der Betätigung
des Lenkrads 440 durch den Fahrer steuern. Anders ausgedrückt kann
das Lenkrad 440 vom rechten und linken Vorderrad mechanisch
isoliert sein.
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In
entsprechender Weise wird die Ausrichtung des rechten und linken
Hinterrads, nämlich
der Einschlagwinkel der Hinterräder,
durch eine hintere Lenkvorrichtung 520 elektrisch gesteuert.
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Die
Räder 100 sind
jeweils mit einer Bremse 560 versehen, die angelegt werden,
um eine Drehung der Räder 100 zu
unterdrücken
bzw. zu bremsen. Die Bremsen 560 werden auf der Grundlage
des Betätigungsbetrags
eines Bremspedals 580 (eines der Eingabeelemente, die vom
Fahrer zur Steuerung der Vorwärtsbewegung,
Rückwärtsbewegung,
Geschwindigkeit oder Abbremsung des Fahrzeugs gesteuert werden)
durch den Fahrer auf elektrischem Wege gesteuert. Die Räder 100 können gegebenenfalls
einzeln und automatisch gesteuert werden.
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Bei
dem beispielhaften Fahrzeug sind die Räder 100 an der Fahrzeugkarosserie
(nicht gezeigt) über
jeweilige Aufhängungselemente 620 angeschlossen.
Die Aufhängungseigenschaften
jedes Aufhängungselements 620 können unabhängig von den
anderen Aufhängungselementen 620 elektrisch gesteuert
werden.
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Die
folgenden Stellglieder werden verwendet, um die vorstehend beschriebenen,
entsprechenden Komponenten zu steuern:
- (1)
ein Stellglied, das den Motor 140 elektrisch steuert;
- (2) ein Stellglied, das das Getriebe 240 elektrisch steuert;
- (3) ein Stellglied, das die Vorrichtung 480 zur Bereitstellung
einer Lenkreaktionskraft elektrisch steuert;
- (4) ein Stellglied, das die vordere Lenkvorrichtung 500 elektrisch
steuert;
- (5) ein Stellglied, das die hintere Lenkvorrichtung 520 elektrisch
steuert;
- (6) ein Stellglied, das die Bremsen 560 elektrisch steuert;
und
- (7) ein Stellglied, das die Aufhängungselemente 620 elektrisch
steuert.
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Vorstehend
sind nur landläufig
verwendete Stellglieder aufgezählt.
Ob alle vorstehend aufgeführten
Stellglieder erforderlich sind, hängt von den technischen Einzelheiten
der Fahrzeuge ab. In manchen Fahrzeugen finden sich eines oder mehre re
der vorstehend aufgelisteten Stellglieder nicht. Andererseits können andere
Fahrzeuge auch andere Stellglieder umfassen, zusätzlich zu den vorstehend aufgeführten Stellgliedern,
wie zum Beispiel ein Stellglied, das zur elektrischen Steuerung
des Verhältnisses
zwischen dem Lenkbetrag des Lenkrads 440 und dem Betrag,
um den das gelenkte Rad eingeschlagen ist (Lenkverhältnis),
verwendet wird, und ein Stellglied, das zur elektrischen Steuerung
einer Reaktionskraft des Gaspedals 200 verwendet wird. Dementsprechend
ist die Erfindung nicht auf die vorstehend erwähnten, besonderen Stellgliedkonfigurationen
beschränkt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist die in dem Fahrzeug installierte,
fahrzeugintegrierte Steuervorrichtung an die einzelnen vorstehend
beschriebenen Stellglieder elektrisch angeschlossen. Eine Batterie (nicht
gezeigt) dient als Stromquelle für
die fahrzeugintegrierte Steuervorrichtung.
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2 stellt
das Systemschaubild der fahrzeugintegrierten Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform
der Erfindung dar.
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Wie
im Falle einer üblicherweise
verwendeten ECU (elektronischen Steuereinheit) kann es sich bei
jeder nachstehend beschriebenen Regeleinheit (und bei jedem nachstehend
beschriebenen Modell) um einen Mikrocomputer handeln, der zum Beispiel ein
ROM umfasst, in welchem Steuerprogramme abgespeichert sind, ein
RAM, in dem Berechnungsergebnisse und dergleichen gespeichert sind
und aus dem bzw. in dem die Daten wieder abgerufen und/oder aktualisiert
werden können,
einen Zeitgeber, einen Zähler,
eine Eingangsschnittstelle, eine Ausgangsschnittstelle und dergleichen.
In der folgenden Beschreibung sind die Steuerungseinheiten nach
Funktion gruppiert, und sind beispielsweise als P-DRM, VDM und dergleichen
bezeichnet. Das P-DRM und die VDM und dergleichen müssen jedoch nicht
unbedingt Konfigurationen sein, die physisch voneinander unabhängig sind.
Das P-DRM und die VDM und dergleichen können unter Einsatz einer entsprechenden
Software-Struktur
integral miteinander ausgeführt
sein.
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Wie
in 2 gezeigt ist, befindet sich an der höchsten Ebene
des Antriebssteuersystems eine Regeleinheit, die als Abschnitt zur
Bestimmung der Absicht des Fahrers fungiert, der dem Antriebssteuersystem
zuzuordnen ist (nachstehend als "P-DRM" bezeichnet: Power-Train
Driver Model = Antriebsstrang-Steuermodell). Auf der höchsten Ebene
des Antriebssteuersystems ist ein Fahrerunterstützungssystem (nachstehend als "DSS" bezeichnet: Driver Support
System = Fahrerunterstützungssystem)
parallel zum P-DRM angeordnet.
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Auf
der über
dem P-DRM liegenden Ebene ist ein Beschleunigungshubsensor angeordnet.
Der Beschleunigungshubsensor bringt ein elektrisches Signal hervor,
das dem Betätigungsbetrag
des Gaspedals 200 entspricht, der die vom Fahrer stammende
Eingangsgröße direkt
widerspiegelt.
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Auf
der Ebene über
dem DSS sind Raddrehzahlsensoren angeordnet. Die Raddrehzahlsensoren sind
für die
jeweiligen Räder 100 vorgesehen.
Jeder Raddrehzahlsensor gibt ein Impulssignal jedes Mal dann aus,
wenn sich das Rad 100 über
einen vorbestimmten Winkel gedreht hat.
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Das
P-DRM empfängt
die Signale, die vom Beschleunigungshubsensor und den Raddrehzahlsensoren
ausgegeben werden. Auf der höchsten Ebene
im P-DRM berechnet ein Sollantriebskraft-Berechnungsabschnitt eine
Sollantriebskraft F1 auf der Grundlage des Gaspedal-Betätigungsbetrags
(%) und der Raddrehzahl (min–1), die durch die elektrischen
Signale vom Beschleunigungshubsensor bzw. den Raddrehzahlsensoren
angegeben sind. Die Sollantriebskraft F1 lässt sich auf folgende Art und
Weise ableiten: 1) die Sollbeschleunigung G (m/s2)
wird zum Beispiel auf der Grundlage eines entsprechenden dreidimensionalen
Kennfelds in 3 berechnet, und zwar mittels
des Gaspedal-Betätigungsbetrags
(%) und der Raddrehzahl (min–1) als Parameter, 2)
die Sollantriebskraft wird abgeleitet, indem die Sollbeschleunigung
G (m/s2) in eine für die Kraft (N) geeignete physikalische
Größe umgewandelt
wird, und 3) die Sollantriebskraft F1 wird abgeleitet, indem sie
durch einen Bergauffahrt-Ausgleichsbetrag
(N) korrigiert wird, der auf der Grundlage eines Fahrwiderstands
(N) und einer Straßenneigung
bestimmt wird.
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Der
Sollantriebskraft-Berechnungsabschnitt gemäß der Ausführungsform leitet eine Sollantriebskraft
F1ENG (N) und eine Sollantriebskraft F1TM (N) auf der Grundlage der Sollantriebskraft
F1 (N) ab, die wie vorstehend beschrieben abgeleitet wird. Wie in 2 gezeigt
ist, werden die Signale, die die Sollantriebskraft F1ENG und
die Sollantriebskraft F1TM angeben, über zwei
Signalleitungen auf eine Motorsteuerungseinheit und eine T/M-Steuerungseinheit
(Getriebesteuereinheit) übertragen,
welche Leitungen sich jeweils vom Sollantriebskraft-Berechnungsabschnitt erstrecken.
Nachstehend werden die Wege, über
die die Signale übertragen
werden, welche die Sollantriebskraft F1ENG und
die Sollantriebskraft F1TM angeben, als "Über tragungsweg für das Motorsteuerungssystem" bzw. "Übertragungsweg für das T/M-Steuerungssystem" bezeichnet.
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In
der Ausführungsform
werden die Signale, die die Sollantriebskraft F1ENG und
die Sollantriebskraft F1TM angeben, die
aus derselben Sollantriebskraft F1 abgeleitet und miteinander koordiniert
sind, an die Motorsteuerungseinheit und die T/M-Steuerungseinheit über die Übertragungswege ausgegeben,
und für
die Motorsteuerung beziehungsweise Schaltsteuerung verwendet. Folglich
können
die Motorsteuerung und die Schaltsteuerung in integrierter Weise
und in entsprechender Koordination ausgeführt werden.
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Gemäß der Ausführungsform
werden die Sollantriebskraft F1ENG und die
Sollantriebskraft F1TM, die für die Motorsteuerung
bzw. die Schaltsteuerung verwendet werden, aus derselben Sollantriebskraft F1
abgeleitet. Deshalb ist es möglich,
zur Durchführung
einer zweckentsprechenden Motorsteuerung und Schaltsteuerung, an
der Sollantriebskraft eine individuelle Korrektur vorzunehmen, während gleichzeitig
die entsprechende Koordination zwischen der Motorsteuerung und Schaltsteuerung
aufrechterhalten bleibt.
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4A und 4B stellen
die Art und Weise dar, in der die Sollantriebskraft korrigiert wird. 4A stellt
ein Beispiel der Art dar, auf die sich die Sollantriebskraft F1 ändert. 4B stellt
ein Beispiel der Sollantriebskraft F1ENG (durch
die durchgezogene Linie angegeben) dar, die zur Motorsteuerung verwendet
wird und durch Korrektur der Sollantriebskraft F1 (durch die unterbrochene
Linie angegeben) abgeleitet wird.
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In
der wie in 4B gezeigten Motorsteuerung
müssen
an der Sollantriebskraft verschiedene Korrekturprozesse vorgenommen
werden, die für
die Motorsteuerung spezifisch sind, z.B. der Prozess zum Ausgleichen
des Antriebskraftverlusts, der im Antriebskraft-Übertragungssystem verursacht
wird, der Glättungsprozess
zur Verhinderung des Einflusses einer schnellen Änderung der Antriebskraft auf das
Fahrverhalten (die Steuerbarkeit), der Prozess zum Ausgleichen einer
Verzögerung
bei der Abgabe der Antriebskraft, und die Dämpfungssteuerung für das Antriebskraft-Übertragungssystem (Dämpfungssteuerung
zur Reduzierung von Rucken, Nicken und Eintauchen).
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Die
Widerspiegelung solcher Korrekturprozesse auf die Schaltsteuerung
kann negative Auswirkungen auf die Schaltsteuerung verursachen,
weil sich das Motor drehmoment von der Ganggeschwindigkeit im Ansprechverhalten
etc. unterscheidet. Wenn sich zum Beispiel, wie in 4B gezeigt
ist, die Korrektur zur vorübergehenden
Glättung
oder Fluktuation der Sollantriebskraft in der Schaltsteuerung niederschlägt, treten
Probleme wie etwa eine Verzögerung
beim Schalten und ein ständiges
Hin- und Herschalten (periodische Fluktuation des Schalt- bzw. Drehzahlverhältnisses)
auf.
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Dagegen
werden gemäß der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform
die Sollantriebskraft F1ENG , die
zur Motorsteuerung verwendet wird, und die Sollantriebskraft F1TM, die zur Schaltsteuerung verwendet wird,
einzeln aus derselben Sollantriebskraft F1 abgeleitet. Die verschiedenen
Korrekturprozesse werden nur an der Sollantriebskraft F1ENG für die
Motorsteuerung vorgenommen, und deshalb kann ein Einfluss dieser
Korrektur auf die Sollantriebskraft F1TM für die Schaltsteuerung
vermieden werden.
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Wie
in 2 gezeigt ist, werden die so abgeleitete Sollantriebskraft
F1ENG und Sollantriebskraft F1TM mit
einer Antriebskraft koordiniert, die ggf. durch eine Anweisung vom
DSS indiziert ist.
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Das
DSS erteilt eine entsprechende Anweisung als Alternative zur vom
Fahrer stammenden Eingangsgröße, oder
eine entsprechende Anweisung, um eine Korrektur an der vom Fahrer
stammenden Eingangsgröße vorzunehmen,
und zwar auf der Grundlage der Informationen, die um das Fahrzeug
herum befindliche Hindernisse betrifft, die zum Beispiel durch eine
Kamera oder mittels Radar erfasst werden, auf der Grundlage von
Straßeninformation
und Umgebungsbereichsinformation, die von einem Navigationssystem
erhalten werden, der aktuellen Positionsinformation, die von einer
GPS-Positioniervorrichtung des Navigationssystems erhalten wird,
oder auf der Grundlage verschiedener Informationen, die über den
Datenaustausch mit einer Straßenmeisterei, über einen
von einem Fahrzeug zu einem anderen Fahrzeug laufenden Datenaustausch, oder über einen
Datenaustausch, der straßenseitig zum
Fahrzeug führt,
erhalten werden. Beispiele für die
Anweisungen umfassen eine Anweisung vom DSS während der automatischen Geschwindigkeitsregelung
oder der automatischen oder halbautomatischen Fahrsteuerung, die
der automatischen Geschwindigkeitsregelung ähnlich ist, und eine Anweisung
vom DSS, während
eine eingreifende Verzögerungssteuerung
oder Lenkunterstützungssteuerung durchgeführt wird,
um zum Beispiel ein Hindernis zu umfahren.
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Die
die Sollantriebskraft F1ENG und die Sollantriebskraft
F1TM anzeigenden Signale, die einen notwendigen
Koordinationsprozess durchlaufen haben, werden an eine Antriebsstrang-Regelungseinheit
ausgegeben (nachstehend als "PTM": Power-Train Manager bezeichnet).
Bei der PTM handelt es sich um eine Regelungseinheit, die als Anweisungskoordinationsabschnitt
des Antriebssteuersystems fungiert.
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Auf
der höchsten
Ebene der PTM werden die Signale, die die Sollantriebskraft F1ENG und die Sollantriebskraft F1TM (N)
vom P-DRM angeben, auf eine Regelungseinheit des Steuersystems für das dynamische
Verhalten (nachstehend als "VDM": Vehicle Dynamics
Manager bezeichnet) übertragen.
Die VDM ist auf der Ebene angeordnet, die unter einer Regelungseinheit
liegt, welche als Abschnitt zur Erfassung der Absicht des Fahrers
fungiert, der dem Bremssteuersystem (nachstehend als "B-DRM":
Brake Driver Model = Bremssteuermodell bezeichnet) zuzuordnen ist.
Bei der VDM handelt es sich um eine Regelungseinheit, die als Fahrzeugsbewegungs-Koordinationsabschnitt
fungiert. Beispiele für
ein derartiges System, das das dynamische Verhalten des Fahrzeugs
stabilisiert, umfassen ein Traktionssteuersystem (ein System, welches
einen unnötigen
Radschlupf der Antriebsräder
unterdrückt,
der wahrscheinlich dann auftritt, wenn das Fahrzeug auf einer glatten
Straße
anfährt
oder beschleunigt), ein System, welches einen Seitenversatz unterdrückt, der wahrscheinlich
dann auftritt, wenn das Fahrzeug auf eine glatte Straße gelangt,
ein System, welches die räumliche
Lage des Fahrzeugs stabilisiert, um ein Schleudern des Fahrzeugs
oder ein Abkommen des Fahrzeugs von der Spur zu verhindern, wenn
die Stabilität
bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs ihre Grenze erreicht, und ein
System, welches aktiv einen Unterschied in der Antriebskraft zwischen
dem rechten und linken Hinterrad des Fahrzeugs mit Vierradantrieb
bewirkt, wodurch ein Giermoment hervorgerufen wird.
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Auf
der der VDM untergeordneten Ebene sind eine Lenksteuereinheit, die
die Stellglieder für die
vordere Lenkvorrichtung 500 und die hintere Lenkvorrichtung 520 steuert,
und eine Aufhängungssteuereinheit,
welche die Stellglieder für
die Aufhängungselemente 620 steuert,
parallel zur Bremssteuereinheit angeordnet, welche die Stellglieder
für die Bremsen 560 steuert.
In dem B-DRM wandelt ein Sollbremskraft-Berechnungsabschnitt das
von einem Bremssensor übermittelte,
elektrische Signal in ein Signal um, das eine Sollbremskraft angibt.
Dieses Signal wird dann über
die VDM zur Bremssteuereinheit übertragen.
Wenngleich dies in dieser Beschreibung nicht im Einzelnen beschrieben
ist, durchläuft
die durch den Sollbrems kraft-Berechnungsabschnitt berechnete Sollbremskraft
verschiedene Korrekturprozesse (Koordinationsprozesse) in derselben
oder einer ähnlichen
Art, in der auch die Sollantriebskraft F1ENG und
Sollantriebskraft F1TM Korrekturprozesse (Koordinationsprozesse)
durchlaufen, wie nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird. Dann
wird das Signal, welches die nach der Korrektur (Koordination) abgeleitete
Sollbremskraft angibt, an die Bremssteuereinheit ausgegeben.
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Die
Sollantriebskraft F1 wird primär
hauptsächlich
auf der Grundlage der vom Fahrer stammenden Eingangsgröße bestimmt.
Ein Antriebskraft-Korrekturabschnitt der VDM stellt dann sekundär eine Anweisung
zur Korrektur der Sollantriebskraft F1 bereit, um das dynamische
Verhalten des Fahrzeugs zu stabilisieren. Und zwar erteilt der Antriebskraft-Korrekturabschnitt
der VDM gegebenenfalls Anweisungen zur Korrektur der Sollantriebskraft F1ENG und der Sollantriebskraft F1TM.
In diesem Fall gibt der Antriebskraft-Korrekturabschnitt der VDM vorzugsweise
Anweisungen, die die absoluten Größen der Sollantriebskraft angeben,
welche die Sollantriebskraft F1ENG und die
Sollantriebskraft F1TM ersetzen sollten,
und nicht die Korrekturbeträge ΔF, um die
die Sollantriebskraft F1ENG und die Sollantriebskraft
F1TM erhöht
oder verringert werden sollten. Nachstehend werden die absoluten
Größen der
Sollantriebskraft, die durch die Anweisungen von der VDM angegeben
sind und aus der Sollantriebskraft F1ENG und
der Sollantriebskraft F1TM abgeleitet werden,
als "Sollantriebskraft
F2ENG" beziehungsweise "Sollantriebskraft
F2TM" bezeichnet.
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Wie
in 2 gezeigt ist, werden die Signale, die die Sollantriebskraft
F2ENG und die Sollantriebskraft F2TM angeben, in die PTM eingegeben. Dabei werden
die Signale, die die Sollantriebskraft F2ENG und
die Sollantriebskraft F2TM angeben, in den Übertragungsweg
für das
Motorsteuerungssystem bzw. den Übertragungsweg
für das
T/M-Steuerungssystem eingegeben. Dann werden an den Eingabeabschnitten
der Übertragungswege
die Sollantriebskraft F2ENG und die Sollantriebskraft
F2TM mit der Sollantriebskraft F1ENG bzw. der Sollantriebskraft F1TM koordiniert. Bei diesem Koordinationsprozess
wird vorzugsweise der Sollantriebskraft F2ENG und
der Sollantriebskraft F2TM eine höhere Priorität eingeräumt als der
Sollantriebskraft F1ENG bzw. der Sollantriebskraft F1TM, um einem stabilen dynamischen Verhalten
des Fahrzeugs eine höhere
Priorität
zu geben. Die Sollantriebskraft, die sich aus einem solchen Koordinationsprozess
ableitet, wird als "Sollantriebskraft
F3ENG" und "Sollantriebskraft
F3TM" bezeichnet.
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In
dem Übertragungsweg
für das
T/M-Steuerungssystem wird die Sollantriebskraft F3TM in
den Drosselventil-Öffnungsbetrag
Pa (%) umgewandelt, und das Signal, welches den Drosselventil-Öffnungsbetrag
Pa (%) angibt, wird auf einen Abschnitt zum Einstellen der Soll-Schaltdrehzahl übertragen,
wie in 2 gezeigt ist. Der Abschnitt zum Einstellen der Soll-Schaltdrehzahl
stellt die endgültige
Soll-Schaltdrehzahl
auf der Grundlage des vorbestimmten Schaltdiagramms ein (ein Schaltdiagramm,
welches die Beziehung zwischen dem Drosselventil-Öffnungsbetrag
und der Raddrehzahl angibt). Die endgültige Soll-Schaltdrehzahl kann
direkt auf der Grundlage des vorbestimmten Schaltdiagramms eingestellt
werden (Schaltdiagramm, welches die Beziehung zwischen der Antriebskraft
und der Raddrehzahl angibt), ohne die Sollantriebskraft F3TM in den Drosselventil-Öffnungsbetrag Pa (%) umzuwandeln.
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Das
Signal, welches die so in der PTM eingestellte Soll-Schaltdrehzahl
angibt, wird an die T/M-Steuerungseinheit ausgegeben, die auf der
der PTM untergeordneten Ebene angeordnet ist. Die T/M-Steuerungseinheit
steuert das Stellglied für
das Getriebe 240, um die Soll-Schaltdrehzahl Nth zu erreichen.
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In
dem Übertragungsweg
für das
Motorsteuerungssystem wandelt ein "F → Te-Umwandlungsabschnitt" die Form des Ausdrucks
der Sollantriebskraft F3ENG von der Form
um, in welcher sie durch die Antriebskraft (N) ausgedrückt ist,
zu der Form, in welcher sie durch das Motordrehmoment (Nm) ausgedrückt ist,
wie in 2 gezeigt ist. Ein Motordrehmoment-Koordinationsabschnitt
koordiniert das Motor-Solldrehmoment T3ENG (Nm)
mit dem angewiesenen Motordrehmoment (Nm), welches durch das Signal
angegeben ist, das von der T/M-Steuerungseinheit zur PTM übermittelt
wird. Auf diese Weise wird ein endgültiges Motor-Solldrehmoment
T4ENG (Nm) eingestellt. Die Art und Weise,
auf die das Motor-Solldrehmoment T3ENG mit
dem angewiesenen Motordrehmoment (Nm) koordiniert wird, unterliegt
keiner besonderen Beschränkung.
Es kann zum Beispiel dem angewiesenen Motordrehmoment (Nm), das durch
das Signal von der T/M-Steuerungseinheit angegeben ist, eine höhere Priorität eingeräumt werden.
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Das
Signal, welches das endgültige
Motor-Solldrehmoment T4ENG angibt, und einen
Koordinationsprozess am Motordrehmoment-Koordinationsabschnitt durchlaufen
hat, wird an die Motorsteuerungseinheit ausgegeben, die auf der
der PTM untergeordneten Ebene angeordnet ist. Die Motorsteuerungseinheit
und die T/M- Steuerungseinheit
steuern das Stellglied für
den Motor 140 zur Erreichung des Motor-Solldrehmoments,
das durch das Signal von der PTM angegeben ist.
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Gemäß der bisher
beschriebenen Ausführungsform
durchlaufen die Sollantriebskraft F1ENG und
die Sollantriebskraft F1TM, die durch den
Sollantriebskraft-Berechnungsabschnitt des P-DRM berechnet wurden,
verschiedene Korrekturprozesse (Koordinationsprozesse), und die
Signale, welche die Sollantriebskraft angeben und an denen verschiedene
Korrekturprozesse (Koordinationsprozesse) vorgenommen wurden, werden
an die Motorsteuerungseinheit bzw. die T/M-Steuerungseinheit ausgegeben. Diese
Steuerungseinheiten steuern die Stellglieder für den Motor 140 und
das Getriebe 240, wodurch die Sollantriebskraft F1ENG und die Sollantriebskraft F1TM erreicht
werden (wenn die Sollantriebskraft F1ENG und die
Sollantriebskraft F1TM Koordinationsprozesse durchlaufen
haben, dann werden die Sollantriebskraft F2 und die Sollantriebskraft
F3 erreicht).
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Die
in der Beschreibung wiedergegebene Ausführungsform der Erfindung ist
in jeglicher Hinsicht als darstellend und nicht einschränkend zu
betrachten. Der technische Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert,
und alle Änderungen, die
innerhalb des Sinngehalts und Äquivalenzbereichs
der Ansprüche
fallen, sollen deshalb darin mit einbezogen sein.
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Zum
Beispiel stellen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 4A und 4B den
Korrekturprozess dar, der für
die Motorsteuerung spezifisch ist, und der ausgeführt wird,
um die Sollantriebskraft F1ENG aus der Sollantriebskraft
F1 abzuleiten. Die Sollantriebskraft F1TM kann
jedoch an den Übertragungsweg
für das
T/M-Steuerungssystem ausgegeben
werden, ohne irgendeine Korrektur zu durchlaufen (die Sollantriebskraft
F1TM ist nämlich dann gleich der Sollantriebskraft
F1). Alternativ dazu kann die Sollantriebskraft F1TM ausgegeben
werden, nachdem eine für
die Schaltsteuerung spezifische Korrektur durchlaufen wurde.
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In
der Ausführungsform
umfasst der Motor 140 ein elektronisches Drosselventil
und wird als Energiequelle verwendet. Die Erfindung kann jedoch auf
eine Konfiguration angewendet werden, wo ein Motor ohne elektronisches
Drosselventil als Energiequelle verwendet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In
einer fahrzeugintegrierten Steuervorrichtung und einem fahrzeugintegrierten
Steuerverfahren, die auf ein Fahrzeug angewendet werden, das mit
einem eine Antriebsquelle und ein Getriebe umfassenden Antriebsstrang
versehen ist, wird ein Steuerungssollwert (F1) primär auf der
Grundlage einer durch einen Fahrer oder eine automatische Stellvorrichtung
erteilten Anweisung abgeleitet; zwei Steuerungssollwerte (F1ENG, F3ENG; F1TM, F3TM), die in derselben
Einheit einer physikalischen Größe wie der Steuerungssollwert
(F1) ausgedrückt
sind und sich voneinander unterscheiden, werden mittelfristig auf der
Grundlage des Steuerungssollwerts (F1) abgeleitet; Steuerungsvorgaben
(Motor-Solldrehmoment T4ENG, Soll-Schaltdrehzahl
Nth), die durch Einheiten von physikalischen Größen oder Formen ausgedrückt sind,
die zur Steuerung der Antriebsquelle bzw. zur Steuerung des Getriebes
zweckmäßig sind, werden
auf der Grundlage der mittelfristig abgeleiteten Steuerungssollwerte
(F1ENG, F3ENG; F1TM, F3TM) abgeleitet;
und die Antriebsquelle und das Getriebe werden gesteuert, um die
endgültig
abgeleiteten Steuerungsvorgaben (T4ENG,
Nth) zu erzielen.