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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine integrierte Fahrzeug-Steuervorrichtung und
ein integriertes Fahrzeug-Steuerverfahren, das mehrere in einem
Fahrzeug installierte Stellglieder in integrierter Weise unter Verwendung
mehrerer Steuereinheiten steuert.
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2. Beschreibung des verwandten
Stands der Technik
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In
der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
JP-A-05-85228 ist ein integriertes
Fahrzeug-Steuersystem beschrieben, in dem Steuerelemente hierarchisch
angeordnet sind. In dem beschriebenen integrierten Fahrzeug-Steuersystem leitet
während
des Prozesses der Umwandlung der Eingangsgröße eines Fahrers in einem vorbestimmten
Betriebsmodus zumindest ein Steuerelement auf einer hohen hierarchischen
Ebene das den Modus anzeigende Signal nach unten zu Steuerelementen
auf niedrigeren hierarchischen Ebenen. Die auf einer niedrigeren
Ebene liegenden Systeme werden angewiesen, den Modus umzusetzen,
der durch die Steuerelemente auf der höheren hierarchischen Ebene
angegeben ist.
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Das
Verfahren zur Übertragung
der Eingangsgröße des Fahrers,
das in dem integrierten Fahrzeug-Steuersystem mit der hierarchischen Struktur übernommen
wird, entspricht einem hierarchisch aufgebauten Verfahren, bei dem
die Eingangsgröße des Fahrers
(die Steuerungsvorgabe) von Steuerelementen auf den höheren hierarchischen
Ebenen auf Steuerelemente auf den niedrigeren hierarchischen Ebenen übertragen
wird, während sie
auf der Grundlage des Modus, den die auf einer niedrigeren Ebene
befindlichen Systeme umzusetzen angewiesen sind, in Steuerungsvorgaben
aufgeteilt wird. Bei einem derartigen Verfahren ist es jedoch schwierig,
eine ungünstige
Aufteilung zu korrigieren, wenn die Steuerungsvorgabe auf der Grundlage
des Modus, den die auf einer niedrigeren Ebene befindlichen Systeme
umzusetzen angewiesen sind, nicht zweckentsprechend aufgeteilt wird,
weil kein Koordinationsabschnitt vorhanden ist, der die Steuerungsvorgabe
mit Anweisungen von den auf einer niedrigeren Ebene befindlichen
Systemen koordiniert. Und auch wenn sich die Spezifikationen (Funktionen
und Kapazitäten)
der auf einer niedrigeren Ebene befindlichen Systeme ändern, muss
das Verfahren geändert
werden, in dessen Rahmen die Steuerungsvorgabe von den auf einer
oberen Ebene liegenden Systemen aufgeteilt wird. Von daher ist es schwierig,
mit einer solchen Änderung
der Spezifikationen der auf einer niedrigeren Ebene liegenden Systeme
flexibel umzugehen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine integrierte Fahrzeug-Steuervorrichtung
bereitzustellen, die mit Modifikationen flexibel umgehen kann, die
an Funktionen und Kapazitäten
verschiedener Steuereinheiten vorgenommen werden, während Anweisungen
von den Steuereinheiten in zweckmäßiger Weise koordiniert werden.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird eine integrierte Fahrzeug-Steuervorrichtung
bereitgestellt, die in integrierter Weise mehrere in einem Fahrzeug
installierte Stellglieder steuert, und zwar unter Verwendung mehrerer
Steuereinheiten, von denen es sich bei einigen um Regelungs-/Steuereinheiten
handelt. Eine der Regelungs-/Steuereinheiten umfasst einen ersten
Koordinationsabschnitt, der einen Steuerungssollwert, der sich auf
der Grundlage einer Anweisung von einem Fahrer oder einer ersten Steuereinheit
ableitet, bei der es sich um eine der mehreren Steuereinheiten und
nicht um eine der Regelungs-/Steuereinheiten handelt, und der durch
eine erste Einheit einer physikalischen Größe ausgedrückt ist, mit einem von einer
zweiten Steuereinheit stammenden Anweisungswert koordiniert, bei
der es sich um eine der mehreren Steuereinheiten und nicht um eine
der Regelungs-/Steuereinheiten handelt, und der durch die erste
Einheit der physikalischen Größe ausgedrückt ist;
einen Umwandlungsabschnitt, der den Steuerungswert, der durch den
ersten Koordinationsabschnitt einen Koordinationsprozess durchlaufen
hat und durch die erste Einheit der physikalischen Größe ausgedrückt ist,
in einen Steuerungssollwert umwandelt, der durch eine zweite Einheit
einer physikalischen Größe ausgedrückt ist; einen
zweiten Koordinationsabschnitt, der den Steuerungssollwert, der über den
Umwandlungsabschnitt abgeleitet wird und durch die zweite Einheit
der physikalischen Größe ausgedrückt ist,
mit einem Anweisungswert koordiniert, der von einer dritten Steuereinheit übertragen
wird, bei der es sich um eine der mehreren Steuereinheiten und nicht
um eine der Regelungs-/Steuereinheiten
handelt, und der durch die zweite Einheit der physikalischen Größe ausgedrückt ist;
und einen Ausgabeabschnitt, der den Steuerungssollwert, der über den
zweiten Koordinationsabschnitt abgeleitet wird, an eine vierte Steuereinheit ausgibt,
bei der es sich um eine der mehreren Steuereinheiten und nicht um
eine der Regelungs-/Steuereinheiten handelt, und die den Steuerungssollwert erzielen
sollte.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Steuerverfahren bereitgestellt,
das von einer integrierten Fahrzeug-Steuervorrichtung ausgeführt wird,
die in integrierter Weise mehrere in einem Fahrzeug installierte
Stellglieder unter Verwendung mehrerer Steuereinheiten steuert,
von denen es sich bei einigen um Regelungs-/Steuereinheiten handelt.
Gemäß diesem
Verfahren wird ein Steuerungssollwert, der sich auf der Grundlage
einer Anweisung von einem Fahrer oder einer ersten Steuereinheit
ableitet, bei der es sich um eine der mehreren Steuereinheiten und
nicht um eine der Regelungs-/Steuereinheiten handelt, und der durch
eine erste Einheit einer physikalischen Größe ausgedrückt ist, mit einem von einer
zweiten Steuereinheit stammenden Anweisungswert koordiniert, bei
der es sich um eine der mehreren Steuereinheiten und nicht um eine
der Regelungs-/Steuereinheiten handelt, und der durch die erste
Einheit der physikalischen Größe ausgedrückt ist.
Dann wird der Steuerungswert, der durch den ersten Koordinationsabschnitt
einen Koordinationsprozess durchlaufen hat und durch die erste Einheit
der physikalischen Größe ausgedrückt ist,
in einen Steuerungssollwert umgewandelt, der durch eine zweite Einheit
einer physikalischen Größe ausgedrückt ist. Der
Steuerungssollwert, der über
den Umwandlungsabschnitt abgeleitet wird und durch die zweite Einheit der
physikalischen Größe ausgedrückt ist,
wird mit einem Anweisungswert koordiniert, der von einer dritten
Steuereinheit übertragen
wird, bei der es sich um eine der mehreren Steuereinheiten und nicht
um eine der Regelungs-/Steuereinheiten handelt, und der durch die
zweite Einheit der physikalischen Größe ausgedrückt ist. Dann wird der Steuerungssollwert, der über den
zweiten Koordinationsabschnitt abgeleitet wird, an eine vierte Steuereinheit
ausgegeben, bei der es sich um eine der mehreren Steuereinheiten und
nicht um eine der Regelungs-/Steuereinheiten handelt, und die den
Steuerungssollwert erzielen sollte.
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Gemäß dem ersten
als auch zweiten Aspekt können
die durch die erste Einheit der physikalischen Größe ausgedrückten Steuerungssollwerte
Werte einer Sollantriebskraft sein, die durch eine Krafteinheit ausgedrückt ist,
und die durch die zweite Einheit der physikalischen Größe ausgedrückten Anweisungswerte
können
Werte eines Motordrehmoments sein, das durch eine Drehmomenteinheit
ausgedrückt
ist. Der Anweisungswert von der zweiten Steuereinheit kann auch
durch eine Krafteinheit ausgedrückt
sein, die sich für
eine Anweisung von einem System zur Kontrolle der dynamischen Stabilität eignet,
welches ein dynamisches Verhalten des Fahrzeugs stabilisiert. Außerdem kann
die dritte Steuereinheit eine Steuereinheit sein, die ein Stellglied
eines Getriebes steuert, und die vierte Steuereinheit kann eine
Steuereinheit sein, die ein Stellglied eines Motors steuert.
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Mit
der integrierten Fahrzeug-Steuervorrichtung und dem integrierten
Fahrzeug-Steuerverfahren,
die vorstehend beschrieben sind, ist es möglich, mit Modifikationen flexibel
umzugehen, die an Funktionen und Kapazitäten verschiedener Steuereinheiten
vorgenommen wurden, während
Anweisungen von den Steuereinheiten in zweckmäßiger Weise koordiniert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale, deren Vorteile, sowie die technische und industrielle
Bedeutung dieser Erfindung ergeben sich klarer durch die Lektüre der nun folgenden
ausführlichen
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung,
wenn sie in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet
werden:
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1 stellt
die Draufsicht eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen integrierten
Fahrzeug-Steuervorrichtung dar, in die eine Antriebskraft-Steuervorrichtung
eingebettet ist; und
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2 stellt
das Systemschaubild dar, in dem ein Beispiel der integrierten Fahrzeug-Steuervorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung gezeigt ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In
der nun folgenden Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen
wird die vorliegende Erfindung in näherer Einzelheit im Hinblick
auf Ausführungsbeispiele
beschrieben. Zuerst wird mit Bezug auf 1 schematisch
ein Fahrzeug beschrieben, das eine integrierte Fahrzeug-Steuervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung 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
allei nige 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 Betrags der Betätigung
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 integrierten Fahrzeug-Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform
ist jedoch nicht auf Fahrzeuge mit Hinterradantrieb beschränkt. Die
integrierte Fahrzeug-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 integrierte Fahrzeug-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 Betrags der Betätigung
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 mehrere
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 wird (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,
integrierte Fahrzeug-Steuervorrichtung an die einzelnen vorstehend
beschriebenen Stellglieder elektrisch angeschlossen. Eine Batterie (nicht
gezeigt) dient als Stromquelle für
die integrierte Fahrzeug-Steuervorrichtung.
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2 stellt
das Systemschaubild der integrierten Fahrzeug-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 Ausgangsschnittstel le und dergleichen.
In der folgenden Beschreibung sind die Steuereinheiten 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 (N) 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 ei nen Bergauffahrt-Ausgleichsbetrag (N) korrigiert wird, der
auf der Grundlage eines Fahrwiderstands (N) und einer Straßenneigung
bestimmt wird.
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Das
Signal, welches die so bestimmte Sollantriebskraft F1 (N) anzeigt,
wird auf die auf den untergeordneten Ebenen angesiedelten Steuerelemente über zwei
Signalleitungen übertragen,
die vom Abschnitt zur Berechnung der Sollantriebskraft ausgehen.
Nachstehend werden die beiden Wege, durch die das die Sollantriebskraft
F1 angebende Signal übertragen
wird, als „Übertragungsweg
für das
Motorsteuerungssystem" und „Übertragungsweg
für das TM-Steuerungssystem" bezeichnet. Wie
in 2 gezeigt ist, wird auf jedem Weg, wenn vom DSS
eine Anweisung zur Korrektur der Sollantriebskraft F1 (N) bereitgestellt
wird, die Sollantriebskraft F1 (N) mit einer Antriebskraft koordiniert,
die durch die Anweisung vom DSS angegeben wird.
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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
Sollantriebskraft F1 (N), die gegebenenfalls eine Koordination durchlaufen
hat, wird an eine Antriebsstrang-Regelungseinheit ausgegeben (nachstehend
als „PTM": Power Train Manager
bezeichnet). Die PTM fungiert als Anweisungskoordinationsabschnitt
des Antriebssteuersystems.
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Auf
der höchsten
Ebene der PTM wird das Signal, das die Sollantriebskraft F1 (N)
vom P-DRM angibt, auf eine Regelungseinheit des Systems zur Kontrolle
des dynamischen Verhaltens (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 Sollbremskraft-Berechnungsabschnitt berechnete Sollbremskraft
verschiedene Korrekturprozesse (Koordinationsprozesse) in derselben
oder einer ähnlichen
Art, in der auch die Sollantriebskraft F1 Korrekturprozesse (Koordinationsprozesse)
durchläuft,
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 F1.
In diesem Fall gibt der Antriebskraft-Korrekturabschnitt der VDM
vorzugsweise Anweisungen, die den Absolutbetrag der Sollantriebskraft
angeben, welche die Sollantriebskraft F1 ersetzen sollte, und nicht
den Korrekturbetrag ΔF,
um den die Sollantriebskraft F1 erhöht oder verringert werden sollten.
Nachstehend wird der Absolutbetrag der Sollantriebskraft, die durch
die Anweisung von der VDM angegeben ist und aus der Sollantriebskraft
F1 abgeleitet wird, als "Sollantriebskraft
F2" bezeichnet.
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Wie
in 2 gezeigt ist, wird ein Signal, das die Sollantriebskraft
F2 angibt, in die PTM eingegeben. Wie in 2 gezeigt
ist, wird das Signal, das die Sollantriebskraft F2 angibt, in den Übertragungsweg für das Motorsteuerungssystem
bzw. den Übertragungsweg
für das
T/M-Steuerungssystem eingegeben. Am Eingabeabschnitt jedes Wegs
wird die Sollantriebskraft F2 mit der Sollantriebskraft F1 koordiniert.
Bei diesem Koordinationsprozess wird vorzugsweise der Sollantriebskraft
F2 eine höhere
Priorität eingeräumt als
der Sollantriebskraft F1, um einem stabilen dynamischen Verhalten
des Fahrzeugs eine höhere
Priorität
zu geben. Schließlich
kann die endgültige
Sollantriebskraft abgeleitet werden, indem der Sollantriebskraft
F2 und der Sollantriebskraft F1 in zweckmäßiger Weise Gewichtungen zugeordnet werden.
Um dem stabilen dynamischen Verhalten des Fahrzeugs eine höhere Priorität zu geben,
sollte die Sollantriebskraft F2 eine stärkere Gewichtung erhalten als
die Sollantriebkraft F1. Die durch einen solchen Koordinationsprozess
abgeleitete Sollantriebskraft wird als "Sollantriebskraft F3" bezeichnet.
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In
dem Übertragungsweg
für das
T/M-Steuerungssystem wird die Sollantriebskraft F3 in den Drosselventil-Öffnungsbetrag
Pa (%) umgewandelt, und das Signal, welches den Drosselventil-Öffnungsbetrag
Pa (%) angibt, wird auf einen Abschnitt zum Einstellen einer 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 (Schalt diagramm, welches die Beziehung zwischen der Antriebskraft
und der Raddrehzahl angibt), ohne die Sollantriebskraft F3 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-Steuereinheit ausgegeben, die auf der der
PTM untergeordneten Ebene angeordnet ist. Die T/M-Steuereinheit
steuert das Stellglied für
das Getriebe 240, um die Soll-Schaltdrehzahl zu erreichen.
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In
dem Übertragungsweg
für das
Motorsteuerungssystem wandelt ein "F → Te-Umwandlungsabschnitt" die Form des Ausdrucks
der Sollantriebskraft F3 von der Form um, in welcher sie durch die
Antriebskraft (N) ausgedrückt
ist, in die Form um, in welcher sie durch das Motordrehmoment (Nm)
ausgedrückt
ist, wie in 2 gezeigt ist. Ein Motordrehmoment-Koordinationsabschnitt
koordiniert ein so abgeleitetes Motor-Solldrehmoment T1 (Nm) mit
dem angeordneten Motordrehmoment (Nm), welches durch das Signal
angegeben ist, das von der T/M-Steuereinheit zur PTM übermittelt
wird. Das durch eine derartige Koordination abgeleitete Motor-Solldrehmoment wird
als "Motor-Solldrehmoment
T2" bezeichnet.
Der Motordrehmoment-Koordinationsabschnitt kann den Koordinationsprozess
gemäß beliebigen Verfahren
ausführen.
Es kann zum Beispiel dem von der T/M-Steuereinheit angeordneten
Motordrehmoment (Nm) eine höhere
Priorität
eingeräumt
werden.
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Das
das Motor-Solldrehmoment Te2 angebende Signal wird an die Motorsteuereinheit
ausgegeben, die auf der der PTM untergeordneten Ebene liegt. Die
Motorsteuereinheit und die TM-Steuereinheit steuern das Stellglied
für den
Motor 140, um das durch das Signal von der PTM angegebene
Motorsolldrehmoment zu erzielen.
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Gemäß der bisher
beschriebenen Ausführungsform
durchläuft
die Sollantriebskraft F1, die vom Sollantriebskraft-Berechnungsabschnitt
des P-DRM berechnet wird, verschiedene Korrekturprozesse (Koordinationsprozesse),
und das Signal, das die Sollantriebskraft angibt und an dem verschiedene Korrekturprozesse
(Koordinationsprozesse) vorgenommen wurden, wird an die Motorsteuereinheit
und die T/M-Steuereinheit
ausgegeben. Diese Steuereinheiten steuern die Stellglieder für den Motor 140 und das
Getriebe 240, wodurch die Sollantriebskraft F1 erreicht
wird (wenn die Sollantriebskraft F1 den Koordinationsprozess durchlaufen
hat, dann wird die Sollantriebskraft F2 oder die Sollantriebskraft
F3 erreicht).
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Das
fahrbezogene Leistungsverhalten verändert sich abhängig von
den Fahrzeugtypen (aufgrund dessen variieren Spezifikationen der
Motorsteuereinheiten und TM-Steuereinheiten (Software-Strukturen)
je nach den Fahrzeugtypen). Angesichts dessen ist ein derartiges
System vorzugsweise so konfiguriert, dass es mit einer Veränderung
des fahrbezogenen Leistungsverhaltens unter den Fahrzeugtypen und
Modifikationen des fahrbezogenen Leistungsverhaltens flexibel umgeht.
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Von
diesem Standpunkt her gesehen durchläuft gemäß der Ausführungsform die Sollantriebskraft
F1, die durch das auf der oberen Ebene des Systems angeordnete P-DRM
auf der Grundlage hauptsächlich
der Eingangsgröße des Fahrers
bestimmt wird, verschiedene Korrekturprozesse (Koordinationsprozesse)
unter Berücksichtigung
des fahrbezogenen Leistungsverhaltens des Fahrzeugs etc. Somit kann
das System mit einer Veränderung
des fahrbezogenen Leistungsverhaltens fertig werden, indem einfach
nur der Modus des Korrekturprozesses (Koordinationsprozesses) geändert wird,
der von den Steuerelementen auf der dazwischenliegenden Ebene des
Systems ausgeführt
wird (die Modifikation braucht nicht an den Steuerelementen auf
der oberen Ebene des Systems (z.B. P-DRM) vorgenommen zu werden).
Im Ergebnis verbessert sich die Generalität des Systems.
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Auch
wird gemäß der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform
das Motordrehmoment (Nm), das durch die Anweisung von der T/M Steuereinheit
angegeben wird, mit dem Motor Solldrehmoment Te1 durch den in der
PTM angeordneten Motordrehmoment-Koordinationsabschnitt koordiniert,
und nicht von der Motorsteuereinheit. Somit können fast alle Softwarestrukturen
der Motorsteuereinheit von Fahrzeugen mit unterschiedlichem fahrbezogenen Leistungsverhalten
gemeinsam genutzt werden (z.B. Spezifikationen des Getriebes 240 wie
etwa Schalteigenschaften und Schaltarten (z.B. CVT) und Spezifikationen
des Motors 140 (z.B. Dieselmotoren, Benzinmotoren, Motoren
mit Direkteinspritzung, Motoren mit zentraler Einspritzung). Im
Ergebnis verbessert sich die Systemgeneralität.
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Gemäß der Ausführungsform
kann zusätzlich
zu den vorstehend beschriebenen Effekten der im folgenden beschriebene,
bedeutende Effekt erhalten werden, weil jeder Koordinationsabschnitt
den Koordinationsprozess mittels der Einheit einer physikalischen
Größe ausführt, die
für eine
Anweisung zweckgemäß ist. Weil
das VDM grundsätzlich
das System ist, das die Antriebskraft steuert, läuft die Bereitstellung von
Anweisungen von der VDM und die Durchführung des Koordinationsprozesses
vorzugsweise unter Verwendung der Einheit der Antriebskraft (Krafteinheit)
ab. Weil es sich bei der TM-Steuereinheit grundsätzlich um eine Einheit handelt,
die das Antriebsdrehmoment steuert, läuft die Bereitstellung von
Anweisungen von der TM-Steuereinheit und die Durchführung des
Koordinationsprozesses vorzugsweise unter Verwendung der Einheit
des Motordrehmoments (Drehmomenteinheit) ab. Gemäß der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform
können, weil
die Bereitstellung von Anweisungen und die Durchführung der
Koordinationsprozesse unter Verwendung der geeigneten Einheiten
von physikalischen Größen ausgeführt werden,
zweckgemäße Koordinationsprozesse
ausgeführt,
die für
die Anweisungen geeignet sind. Darüber hinaus braucht die Einheit
der physikalischen Größe zwischen
der Durchführung
des Koordinationsprozesses und der Bereitstellung einer Anweisung
nicht geändert
zu werden. Auch kann eine Modifikation der Datenübertragungs-Softwarestruktur wegen einer Änderung der
Einheit der physikalischen Größe vermieden
werden. Im Ergebnis kann eine durch eine solche Veränderung
und Modifikation verursachte Ineffizienz in wirksamer Weise minimiert
werden.
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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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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können z.B.
das P-DRM, die PTM und ein Abschnitt mit einer spezifischen Funktion
(z.B. der Antriebskraft-Koordinationsabschnitt
im P-DRM), die eine ähnliche
Funktion haben, als die Abschnitte mit der Funktion auf der PTM-Seite
angeordnet sein. Alternativ können
sie auch als die Abschnitte mit der Funktion auf der P-DRM-Seite
angeordnet werden.
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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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Die
Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Fahrzeug-Steuervorrichtung
und ein integriertes Fahrzeug-Steuerverfahren, wobei mehrere Steuereinheiten
verwendet werden, von denen es sich bei einigen um Regelungs-/Steuereinheiten
handelt. Eine der Regelungs-/Steuereinheiten umfasst einen ersten
Koordinationsabschnitt, der einen Steuerungssollwert, der sich auf
der Grundlage einer Anweisung von einem Fahrer oder einer ersten
Steuereinheit (P-DRM, DSS) ableitet und durch eine erste Einheit
einer physikalischen Größe ausgedrückt ist, mit
einem von einer zweiten Steuereinheit (VDM) stammenden Anweisungswert
koordiniert, der durch die erste Einheit der physikalischen Größe ausgedrückt ist;
einen Umwandlungsabschnitt, der den Steuerungswert, der durch den
ersten Koordinationsabschnitt einen Koordinationsprozess durchlaufen hat
und durch die erste Einheit der physikalischen Größe ausgedrückt ist,
in einen Steuerungssollwert umwandelt, der durch eine zweite Einheit
einer physikalischen Größe ausgedrückt ist;
einen zweiten Koordinationsabschnitt, der den Steuerungssollwert, der
durch den Umwandlungsabschnitt abgeleitet wird und durch die zweite
Einheit einer physikalischen Größe ausgedrückt ist,
mit einem Anweisungswert koordiniert, der von einer T/M-Steuereinheit übertragen
wird und durch die zweite Einheit der physikalischen Größe ausgedrückt ist;
und einen Ausgabeabschnitt, der den Steuerungssollwert, der durch
den zweiten Koordinationsabschnitt abgeleitet wird, an eine Motorsteuereinheit
ausgibt, die den Steuerungssollwert erzielen sollte.