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Technischer Bereich
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung eines
Fahrzeugs einschließlich eines Antriebstrangs mit einem
Motor und einem Automatikgetriebe, und insbesondere auf eine Antriebskraft-Steuervorrichtung,
die in der Lage ist, eine Antriebskraft entsprechend einer von einem
Fahrer geforderten Antriebskraft abzugeben.
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Stand der Technik
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Hinsichtlich
eines Fahrzeugs mit einem Motor und einem Automatikgetriebe, welches
in der Lage ist, ein Motorabgabedrehmoment unabhängig von
der Gaspedalbetätigung durch einen Fahrer zu steuern, gibt
es ein Konzept einer „Antriebskraftsteuerung", bei der
ein positives und negatives Sollantriebsdrehmoment, welches basierend
auf einem Grad des Drückens des Gaspedals durch einen Fahrer,
einem Fahrzeugbetriebszustand und dergleichen berechnet wird, als
ein Motordrehmoment und ein Getriebeübersetzungsverhältnis
des Automatikgetriebes erlangt wird. Steuerschemata, die als „Antriebskraftanforderungstyp"
und „Antriebskraftbedarfstyp" bezeichnet werden gehören
auch zu solch einem Konzept.
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Die
Japanische Patentveröffentlichungsnummer
2002-87117 offenbart eine Antriebskraft-Steuervorrichtung,
die in der Lage ist, eine Antriebskraft zu erreichen, wie sie von
einem Fahrer gefordert wird und dadurch die Leistungseffizienz und das
Fahrverhalten wesentlich zu verbessern, und zwar mit solchen Steuerspezifikationen,
dass ein Bereitschaftssoll und ein Übergangssoll der Antriebskraft
durch eine abgestimmte Steuerung des Motordrehmoments und des Übersetzungsverhältnisses erlangt
werden.
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Bei
einem Antriebsstrang mit einem Motor und einem Getriebe, enthält
die Antriebskraft-Steuervorrichtung, die in dieser Veröffentlichung
offenbart ist: Gaspedaldrückgrad-Erfassungsmittel zum Erfassen
eines Grads des Drückens eines Gaspedals; Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsmittel
zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; Sollantriebskraft-Verarbeitungsmittel
zum Verarbeiten einer statischen Sollantriebskraft basierend auf
dem erfassten Grad des Drückens des Gaspedals und einer
Fahrzeuggeschwindigkeit; Antriebskraftmuster-Verarbeitungsmittel
zum Verarbeiten eines Variationsmusters der Sollantriebskraft; Bereitschaftssollwert-Verarbeitungsmittel
zum Verarbeiten eines Motordrehmoment-Bereitschaftssollwerts basierend
auf der Sollantriebskraft und zum Verarbeiten eines Übersetzungsverhältnis-Bereitschaftswertes
basierend auf dem erfassten Grad des Drückens des Gaspedals und
der Fahrzeuggeschwindigkeit; Übergangsollwert-Verarbeitungsmittel
zum Verarbeiten eines Motordrehmoment-Übergangssollwerts
und eines Übersetzungsverhältnis-Übergangssollwerts
basierend auf dem Variationsmuster der Sollantriebskraft; Sollmotordrehmoment-Erlangungsmittel
zum Erlangen des Motordrehmoment-Bereitschaftssollwerts und des
Motordrehmoment-Übergangssollwerts; und Sollübersetzungsverhältnis-Erlangungsmittel
zum Erlangen des Übersetzungsverhältnis-Bereitschaftssollwerts
und des Übersetzungsverhältnis-Übergangssollwerts.
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Gemäß der
Antriebskraft-Steuervorrichtung, verarbeiten die Sollantriebskraft-Verarbeitungsmittel während
des Betriebs die statische Sollantriebskraft basierend auf dem Grad
des Drückens des Gaspedals, der durch Gaspedaldrückgrad-Erfassungsmittel erfasst
wird und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsmittel
erfasst wird, und die Antriebskraftmuster-Verarbeitungsmittel verarbeiten
das Variationsmuster der Sollantriebskraft. Zusätzlich
verarbeiten die Bereitschaftssollwert-Verarbeitungsmittel den Motordrehmoment-Bereitschaftssollwert
basierend auf der Sollantriebskraft und verarbeiten den Übersetzungsverhältnis-Bereitschaftssollwert
basierend auf dem erfassten Grad des Drückens des Gaspedals
und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Übergangssollwert-Verarbeitungsmittel
verarbeiten den Motordrehmoment-Übergangssollwert und den Übersetzungsverhältnis- Übergangssollwert
basierend auf dem Variationsmuster der Sollantriebskraft. Dann erlangen die
Sollmotordrehmoment-Erlangungsmittel den Motordrehmoment-Bereitschaftssollwert
und den Motordrehmoment-Übergangssollwert, und die Sollübersetzungsverhältnis-Erlangungsmittel
erlangen den Übersetzungsverhältnis-Bereitschaftssollwert
und den Übersetzungsverhältnis-Übergangssollwert.
Die Steuerspezifikationen sind nämlich derart, dass das Motordrehmoment
die Erzeugung eines Trägheitsmoments, das mit der Übertragungsverzögerung
des Getriebes oder der Drehzahlschwankung zusammenhängt,
nicht vollständig kompensiert, sondern das Bereitschaftssoll
und das Übergangssoll der Antriebskraft durch abgestimmte
Steuerung der Motordrehzahl und des Übersetzungsverhältnisses
erlangt werden. Deshalb kann die Antriebskraft, wie vom Fahrer gefordert,
erlangt werden, und die Leistungseffizienz und das Fahrverhalten
deutlich verbessert werden kann.
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Bei
der Berechnung der Sollantriebskraft als Antriebskraft eines Antriebsstranges
antriebsradseitig bezüglich des Getriebes der Antriebskraftsteuerung,
ist ein Übersetzungsverhältnis zum Verarbeiten des
vom Verbrennungsmotors abzugebenden Drehmoments erforderlich. Bei
der Antriebskraft-Steuervorrichtung, die in der
Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2002-87117 offenbart ist, wird ein tatsächliches Übersetzungsverhältnis
verwendet, das basierend auf einem Verhältnis zwischen
Eingangs- und Ausgangsdrehzahl des Getriebes berechnet wird.
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Wenn
solch ein tatsächliches Übersetzungsverhältnis
verwendet wird, kann sich jedoch durch die Schwankungen der Drehzahl
oder der Sensorgenauigkeit die Steuerstabilität verringern.
Inzwischen ist es auch möglich, einen Übersetzungsverhältnis-Instruktionswert
zu verwenden, der von der Steuervorrichtung ausgegeben wird, die
das Getriebe steuert, jedoch kann im Falle einer Fehlfunktion eine
Abweichung von dem tatsächlichen Übersetzungsverhältnis
erzeugt werden, und in solch einem Fall kann es sein, dass das vom
Verbrennungsmotor abzugebende Drehmoment nicht richtig berechnet
wird. Insbesondere, wenn das vom Verbrennungsmotor abzugebende Drehmoment
unter Verwendung des Übersetzungsverhältnis-Instruktionswerts
berechnet wird, während solch eine Fehlfunktion auftritt,
bei der ein Signal einen kleinen Übersetzungsver hältnis-Instruktionswert
(2. oder 3. auf der Hochgangseite) anzeigt, während das
tatsächliche Übersetzungsverhältnis groß ist
(1. auf der Niedriggangseite), ist das Problem bemerkbar. Hierbei
wird das Übersetzungsverhältnis als klein angenommen,
und das vom Verbrennungsmotor abzugebende Drehmoment wird als großer Wert
berechnet. Konsequenterweise wird relativ zu dem vom Verbrennungsmotor
abzugebenden Drehmoment, das als relativ großer Wert berechnet
wird, die mit einem großen tatsächlichen Übersetzungsverhältnis
tatsächlich antriebsradseitig abgegebene Antriebskraft übermäßig
groß.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der vorstehend beschriebenen
Probleme gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,
eine Antriebskraft-Steuervorrichtung eines Fahrzeugs bereitzustellen,
welche in der Lage ist, eine stabile Antriebskraftsteuerung während
eines Normalbetriebs zu erreichen, der frei von einem Ereignis ist,
dass das von einer Leistungsquelle abzugebende Drehmoment als ein übermäßig
großer Wert berechnet wird, wenn ein Automatikgetriebe
eine Fehlfunktion aufweist.
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Eine
Antriebskraft-Steuervorrichtung eines Fahrzeugs gemäß der
vorliegenden Erfindung steuert die Antriebskraft eines Fahrzeugs
mit einer Leistungsquelle und einem mit der Leistungsquelle verbundenen
Automatikgetriebe. Die Steuervorrichtung stellt eine Sollantriebskraft
antriebsradseitig bezüglich dem Automatikgetriebe ein,
berechnet das in der Leistungsquelle zu erzeugenden Abgabedrehmoment
basierend auf der Sollantriebskraft und einem Übersetzungsverhältnis
des Automatikgetriebes, steuert das Übersetzungsverhältnis
des Automatikgetriebes basierend auf der Sollantriebskraft, berechnet
ein Übersetzungsverhältnis basierend auf einer Eingangs-
und Ausgangsdrehzahl des Automatikgetriebes und bestimmt eine Abnormalität
des Automatikgetriebes basierend auf dem berechneten Übersetzungsverhältnis
und einem Übersetzungsverhältnis-Instruktionswert
zum Steuern des Automatikgetriebes basierend auf der Sollantriebskraft.
Beim Berechnen des Abgabedrehmoments, wird das in der Leistungsquelle
zu erzeugende Abgabedrehmoment durch Verwendung irgendeines Wertes
aus dem berechneten Übersetzungsverhältnis und
dem Übersetzungsverhältnis-Instruktionswert basierend
auf dem Ergebnis der Bestimmung berechnet.
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Wenn
eine große Abweichung zwischen dem basierend auf der tatsächlichen
Eingangs- und Ausgangsdrehzahl des Automatikgetriebes berechneten Übersetzungsverhältnis
und dem Übersetzungsverhältnis-Instruktionswert
besteht, wird erfindungsgemäß bestimmt, dass eine
Abnormalität im Automatikgetriebe aufgetreten ist, weil
es während des Normalbetriebs keine solche Abweichung gibt.
In solch einem Fall wählt die Steuervorrichtung ein basierend auf
der tatsächlichen Eingangs- und Ausgangsdrehzahl berechnetes Übersetzungsverhältnis
oder den Übersetzungsverhältnis-Instruktionswert
abhängig von der Anwesenheit/Abwesenheit einer Abnormalität
und berechnet das Abgabedrehmoment. Wenn beispielsweise eine Abnormalität
aufgetreten ist, wird ein größeres Übersetzungsverhältnis
ausgewählt, so dass verhindert werden kann, dass das in
der Leistungsquelle zu erzeugende Abgabedrehmoment als ein übermäßig
großer Wert berechnet wird. Wenn keine Abnormalität
aufgetreten ist, wird der Übersetzungsverhältnis-Instruktionswert
so ausgewählt, dass eine Verminderung der Stabilität
der Antriebskraftsteuerung aufgrund des Einflusses von Schwankungen
der Drehzahl oder der Sensorgenauigkeit verhindert werden kann.
Infolgedessen kann eine Antriebskraft-Steuervorrichtung eines Fahrzeugs
bereitgestellt werden, die in der Lage ist, eine stabile Antriebskraftsteuerung
während eines Normalbetriebs zu erreichen, der frei von
solch einem Ereignis ist, dass das von dem Verbrennungsmotor abzugebende
Drehmoment als ein übermäßig großes
Drehmoment berechnet wird, wenn ein Automatikgetriebe eine Fehlfunktion
aufweist.
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Vorzugsweise
wird beim Berechnen des Abgabedrehmoments, wenn eine Bestimmung
als abnormal gemacht wird, das in der Leistungsquelle zu erzeugende
Abgabedrehmoment unter Verwendung des größeren Übersetzungsverhältnisses
aus dem berechneten Übersetzungsverhältnis und
dem Übersetzungsverhältnis-Instruktionswert berechnet.
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Erfindungsgemäß wird,
wenn eine Abnormalität aufgetreten ist, ein größeres Übersetzungsverhältnis
ausgewählt, so dass verhindert werden kann, dass das von
der Leistungsquelle zu erzeugende Abgabedrehmoment als ein übermäßig
großer Wert berechnet wird. Und zwar wird selbst wenn solch
eine Fehlfunktion auftreten sollte, dass ein Signal einen kleinen Übersetzungsverhältnis-Instruktionswert
(die Hochgangseite) anzeigt, wohingegen das tatsächliche Übersetzungsverhältnis
groß ist (die Niedriggangseite), wird das durch die Leistungsquelle
zu erzeugende Abgabedrehmoment nicht als ein übermäßig
großer Wert berechnet.
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Weiter
vorzugsweise wird beim Berechnen des Abgabedrehmoments, wenn keine
Bestimmung als abnormal gemacht wurde, das in der Leistungsquelle
zu erzeugende Abgabedrehmoment durch Verwendung des Übersetzungsverhältnis-Instruktionswerts
berechnet.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung, wenn keine Abnormalität aufgetreten
ist, wird der Getriebeinstruktionswert ausgewählt, so dass
eine Verminderung der Stabilität der Antriebskraftsteuerung
aufgrund von Schwankungen in der Drehzahl oder Sensorgenauigkeit
verhindert werden können. Somit kann eine stabile Antriebskraftsteuerung
erreicht werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm, welches einen Gesamtaufbau einer Steuervorrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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2 ist
ein Flussdiagramm, welches einen Steueraufbau eines Programms darstellt,
welches in einem Antriebsstrangmanager eines Motorsystems aus 1 ausgeführt
wird.
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Beste Ausführungsformen der Erfindung
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Ein
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung
wurde gleichen Elementen die gleichen Bezugsnummern zugeteilt. Ebenso
sind ihre Bezeichnung und Funktion identisch. Deshalb wird deren
detaillierte Beschreibung nicht wiederholt.
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1 zeigt
ein Steuerblockdiagramm einer Antriebskraft-Steuervorrichtung gemäß des
vorliegenden Ausführungsbeispiels. Die Antriebskraft-Steuervorrichtung
wird durch ein Programm implementiert, welches durch eine CPU (Zentrale
Recheneinheit; „Central Processing Unit") ausgeführt wird,
die in einer ECU (elektronische Steuereinheit; „Electronic
Control Unit") enthalten ist, welche an einem Fahrzeug montiert
ist.
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Wie
in 1 dargestellt, gibt die Antriebskraft-Steuervorrichtung
letztendlich das geforderte Motordrehmoment an einen Motor 300 ab
und gibt den geforderten Gang an ein ECT (elektronisch gesteuertes
Automatikgetriebe; „Electronically Controlled automatic
Transmission") 400 ab. Hierbei kann das ECT 400 ein
Riemen-CVT (stufenloses Getriebe; „Continuously Variable
Transmission") sein und in solch einem Fall ist es ein gefordertes Übersetzungsverhältnis,
nicht der geforderte Gang, was ausgegeben wird. In der nachfolgenden
Beschreibung wird auf ein Übersetzungsverhältnis
Bezug genommen.
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Im
folgenden wird ein Aufbau der Antriebskraft-Steuervorrichtung gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel detailliert unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Es ist bekannt, dass Arten von Zuordnungen, eine Übertragungsfunktion,
ein Koeffizient und Parameter, die nachfolgend dargestellt sind,
beispielhaft sind und die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt
ist.
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Die
Antriebskraft-Steuervorrichtung enthält ein Fahrermodell 100 und
einen Antriebsstrangmanager 200. Die Antriebskraft-Steuervorrichtung
führt in einer Sollübergangscharakteristik-Zusatzverarbeitungseinheit 120,
die in dem Fahrermodell 100 ent halten ist, eine Abstimmung
aus, die mit menschlichen Sinnen, ausgenommen den Hardware-Charakteristiken
des Fahrzeugs, zusammenhängt, und führt in einem
Charakteristikkompensator 220, der im Antriebsstrangmanager 200 enthalten
ist, eine Abstimmung aus, die mit den Hardware-Charakteristiken des
Fahrzeugs, ausgenommen den menschlichen Sinnen, zusammenhängen,
demnach wird zwischen menschlichen Sinnen und den Hardware-Charakteristiken
des Fahrzeugs unterschieden. Zusätzlich wird die Abstimmung
der Übergangscharakteristiken aufgrund von Nichtlinearität
der Hardware-Charakteristiken des Fahrzeugs erleichtert. Im folgenden
wird die Antriebskraft-Steuervorrichtung beschrieben und nachfolgend
auf das Fahrermodell 100 und den Antriebsstrangmanager 200 Bezug
genommen.
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Wie
in 1 dargestellt, enthält das Fahrermodell 100 eine
Sollbasisantriebskraft-Berechnungseinheit (statische Charakteristik) 110 und
eine Sollübergangscharakteristik-Zusatzverarbeitungseinheit 120,
die die endgültige Sollantriebskraft basierend auf der
Sollantriebskraftausgabe der Sollbasisantriebskraft-Berechnungseinheit
(„statische Charakteristik") 110 berechnet.
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Die
Sollbasisantriebskraft-Berechnungseinheit („statische Charakteristik") 110 berechnet
die Sollantriebskraft basierend auf einer Zuordnung, in der die
Sollantriebskraft basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt
ist, wobei eine Gaspedalposition als Parameter verwendet wird, wie
beispielsweise in einer Basisantriebskraftzuordnung usw., wie in 1 dargestellt.
In der Sollbasisantriebskraft-Berechnungseinheit („statisch
Charakteristik") 110 wird nämlich die Sollantriebskraft
basierend auf der Stellung des Gaspedals, das durch den Fahrer betätigt
wird, und das Fahrzeug (Fahrzeuggeschwindigkeit) zu diesem Zeitpunkt
berechnet.
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Zusätzlich
wird die maximale Antriebskraft, die gegenwärtig erzeugt
werden kann, in der Sollbasisantriebskraft-Berechnungseinheit („statische
Charakteristik") 110 als Maximalwert gesetzt. Die maximale
Antriebskraft wird basierend auf einem Übersetzungsverhältnis,
das gegenwärtig gesetzt werden kann, und auf der Motordrehmomentcharakteristik berechnet.
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Die
gegenwärtig erzeugte Antriebskraft wird in der Sollbasisantriebskraft-Berechnungseinheit („statische
Charakteristik") 110 als ein Anfangswert für die
Sollbasisantriebskraft verwendet, wenn das Gaspedal unbetätigt
ist. Während die Sollbasisantriebskraft F(pap) (pap repräsentiert
eine Gaspedalstellung) unter Verwendung einer Zuordnung oder Funktion
berechnet wird, wird sie speziell als F(pap) = f(pap) ausgedrückt,
und es wird hier F(0) = gegenwärtig erzeugte Antriebskraft
angenommen. Folglich wird ein Winkel einer Drossel aus der Drosselstellung berechnet,
die der gegenwärtig erzeugten Antriebskraft entspricht.
Selbst wenn die Abweichung zwischen dem Sollwert und dem gegenwärtigen
Wert (das Gaspedal ist unbetätigt und die Antriebskraft
beträgt 0) zu groß wird, wenn die Sollbasisantriebskraft während
der Nichtbetätigung des Gaspedals nicht auf die gegenwärtig
erzeugte Antriebskraft gesetzt wird, wird dementsprechend eine übermäßige
Erhöhung der erzeugten Antriebskraft im Anfangsstadium nach
dem Übergang von der Nichtbetätigung des Gaspedals
zur Betätigung des Gaspedals unterdrückt und das
Auftreten eines Stoßes kann verhindert werden.
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Die
Sollübergangscharakteristik-Zusatzverarbeitungseinheit 120 ist
eine Einheit, welche eine Verarbeitung ausführt, um zu
Bestimmen, welche Übergangscharakteristik basierend auf
den menschlichen Sinnen (ausgenommen den Hardware-Charakteristiken
des Fahrzeugs) gesetzt werden sollte. Die Sollübergangscharakteristik-Zusatzverarbeitungseinheit 120 gibt
die Sollantriebskraft-Übergangscharakteristik als Zeitreihe
oder in einer Übertragungsfunktion F(s) (Verzögerung
zweiter Ordnung) an, wie beispielsweise als „Sollantriebskraft-Übergangscharakteristikzuordnung
usw.", wie in 1 dargestellt. Wenn die Sollübergangscharakteristik-Zusatzverarbeitungseinheit 120 die
Sollantriebskraft-Übergangscharakteristik als Zeitreihe
oder als Übertragungsfunktion angibt (mit der Prämisse,
dass der Charakteristikkompensator 220, der später
beschrieben wird, normal in Betrieb ist), können die Fahrzeugbeschleunigungscharakteristiken
(statische Charakteristik und dynamische Charakteristik) bezüglich
der Gaspedalstellung abgestimmt (kundenspezifiziert) werden, indem
die Sollantwort in der Sollantriebskraft-Übergangscharakteristikzuordnung eingestellt
wird, ohne von den Hardware-Charakteristiken des Fahrzeugs abzuhängen.
Im folgenden wird ein Beispiel, bei dem die „Sollantriebskraft-Übergangscharakteristikzuordnung
usw." als Übertragungsfunktion gegeben ist, beschrieben.
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Wie
in 1 dargestellt, verwendet die Sollübergangscharakteristik-Zusatzverarbeitungseinheit 120 eine Übertragungsfunktion
F(s) = K/(Ts + 1)2. Hierbei wird ein Parameter
T (Zeitspanne) folgendermaßen berechnet.
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Der
Parameter T (Zeitspanne) wird durch Addieren von f(dF) zu einem
T-Basiswert, der ein Parameter während eines Normalbetriebs
ist, berechnet, wobei dF eine Differenz zwischen der gegenwärtig erzeugten
Antriebskraft und der Sollbasisantriebskraft (Referenzwert) repräsentiert,
wenn das Gaspedal nicht betätigt wird. Ein Wert f(dF) (f(dF) ≥ 0),
der unter Verwendung der Differenz dF basierend auf der Zuordnung
f oder Funktion f berechnet wird, wird zu dem T-Basiswert addiert.
Folglich wird mit der Prämisse, dass während die
Differenz (dF) zwischen der gegenwärtig erzeugten Antriebskraft
und der Sollbasisantriebskraft vom Zeitpunkt der Nichtbetätigung des
Gaspedals zu dem Zeitpunkt der Betätigung des Gaspedals
(Zuordnung f und Funktion f wird gesetzt) größer
ist, f(dF) größer ist, der Parameter T (Zeitspanne)
größer wird und der Gradient der Erhöhung der
Antriebskraft kleiner wird (graduell).
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Wie
vorstehend beschrieben, repräsentiert die Übertragungsfunktion,
die in 1 dargestellt ist, ein Beispiel, das mit einem
Faktor zweiter Ordnung gebildet ist. Wenn angenommen wird, dass
die Sollantriebskraft in einer gestuften Weise variiert (das Gaspedal
wird in einer gestuften Weise gedrückt), wird in einem
Zeitbereich, die Beruhigungszeit des Verzögerungstyps zweiter
Ordnung basierend auf der Übertragungsfunktion erlangt.
In diesem Hinblick kann gesagt werden, dass ein Filter des Verzögerungstyps
zweiter Ordnung bezüglich der geforderten Antriebskraft
bereitgestellt wird.
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Hinsichtlich
eines spezifischen Beispiels der tatsächlichen Einstellung
(Abstimmung), wird ein Parameter ωn und ein Parameter ζ in
der vorstehend beschriebenen Übertragungsfunktion abgestimmt. Durch
Analysieren einer Wellenform der Stufenantwort der Übertragungsfunktion,
kann folgendes herausgefunden werden. In der nachfol genden Beschreibung
wird ein Beispiel beschrieben, bei dem der Ausdruck, der die Übertragungsfunktion
repräsentiert, aus F(s) = K/(Ts + 1)2 zu
F(s) = K·ωn/(s2 + 2ζωn
+ ωn2) konvertiert wird.
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Der
Parameter ζ verursacht eine Überschreitung, wenn
das Verhältnis 0 < ζ < 1 (unzureichende Schwingungsunterdrückung)
erfüllt ist, und während ein Parameter ζ kleiner
ist, ist eine Schwingung größer. Wenn das Verhältnis ζ > 1 (übermäßige
Schwingungsunterdrückung) erfüllt ist, tritt keine
Schwingung auf, und während der Parameter ζ größer
ist, ist die Annäherung an den Sollwert eher graduell.
Wenn das Verhältnis ζ = 1 (kritische Schwingungsunterdrückung)
erfüllt ist, tritt keine Schwingung auf und es wird eine
Konvergenz an den Sollwert erreicht.
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Wenn
das Verhältnis 0 < ζ < 1 (unzureichende
Schwingungsunterdrückung) erfüllt ist, kann bezüglich
einer Überschreitung Φ folgendes festgestellt werden.
Wenn die Schwingungsunterdrückung unzureichend ist, tritt
eine schwingungswiederholende Überschreitung und Unterschreitung
auf. Deshalb ist es unmöglich, den Parameter ζ tatsächlich
innerhalb des Bereichs 0 < ζ < 1 (unzureichende
Schwingungsunterdrückung) festzulegen. Dementsprechend
wird der Parameter ζ basierend auf den folgenden Prinzipien
abgestimmt.
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Wenn
eine sanfte Veränderung der Beschleunigung vom Fahrer oder
eine Abstimmung gefordert wird, die in Anbetracht eines Fahrzeugskonzepts
auf ein Familienauto angepasst ist, wird der Parameter ζ (> 1) so eingestellt,
dass er ansteigt. Und zwar wird ein gradueller Anstieg wie ζ =
2.0 oder ζ = 4.0 erlangt.
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Andererseits,
wenn eine direkt gefühlte Änderung in der Beschleunigung
vom Fahrer gefordert wird oder eine Abstimmung gefordert wird, die
im Hinblick eines Fahrzeugkonzepts auf einen Sportwagen angepasst
ist, wird der Parameter ζ auf einen Wert nahe 1 oder größer
als 1 eingestellt. Das heißt der Parameter ζ wird
auf einen Wert nahe 1 eingestellt, wobei ζ = 1,0 die Grenze
ist. Wie ein Fall zeigt, bei dem ζ = 1,0 ist, kann ein
schneller Anstieg erlangt werden.
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Nun
wird die Abstimmung von Parameter ωn beschrieben. Parameter ωn
beeinflusst die Form der Antwortkurve bis der Wendepunkt in der
Sprungantwort des Verzögerungstyps zweiter Ordnung erreicht ist.
Wenn der Parameter ωn erhöht wird, wobei der Parameter ζ auf
1 gesetzt ist, wird die Form der vorstehend beschriebenen Antwortkurve
linear und wenn der Parameter ωn kleiner gemacht wird,
wird die Antwortkurve graduell linear (in einer Rundungsweise).
Hierbei wird der Parameter ωn basierend auf folgenden Prinzipien
abgestimmt.
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Wenn
eine sanfte Veränderung der Beschleunigung vom Fahrer gefordert
wird oder eine Abstimmung gefordert wird, die in Anbetracht eines Fahrzeugkonzepts
auf ein Familienauto angepasst ist, wird der Parameter ωn
so eingestellt, dass er kleiner wird. Das heißt es wird
ein gradueller Anstieg als Rundung in der Umgebung des Wendepunktes
erlangt.
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Wenn
andererseits eine direkt gefühlte Veränderung
der Beschleunigung vom Fahrer gefordert wird oder eine Abstimmung
gefordert wird, die auf in Anbetracht eines Fahrzeugkonzepts auf
Sportwagen angepasst ist, wird der Parameter ωn so eingestellt, dass
er ansteigt. Das heißt es wird ein schneller Anstieg ohne
Rundung in der Umgebung des Wendepunktes erlangt.
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Wenn
eine sanfte Veränderung der Beschleunigung vom Fahrer gefordert
wird oder eine Abstimmung gefordert wird, die in Anbetracht eines Fahrzeugkonzepts
auf diese Weise auf ein Familienauto angepasst ist, werden die Parameter ζ (> 1) und ωn
jeweils so eingestellt, dass sie größer und kleiner werden.
Wenn eine direkt gefühlte Veränderung der Beschleunigung
vom Fahrer gefordert wird oder eine Abstimmung gefordert wird, die
in Anbetracht eines Fahrzeugkonzepts auf Sportwagen angepasst ist, wird
Parameter ζ (> 1)
auf einen Wert nahe 1 eingestellt und Parameter ωn so einge stellt,
dass er ansteigt. Diese Parameter und das Verfahren zum Einstellen
der Parameter sind beispielhaft und die vorliegende Erfindung ist
nicht darauf beschränkt.
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Wie
vorstehend beschrieben, wenn die Sollantriebskraft-Übergangscharakteristik
in der Übertragungsfunktion gegeben ist, wie in 1 dargestellt, kann
ein Bediener einfach eine Abstimmung zum einfachen Anpassen auf
die Sinne des Fahrers oder das Fahrzeugkonzept realisieren. Folglich,
wird der Kompensator für die Hardware-Charakteristiken
(insbesondere nichtlineare Charakteristiken) des Fahrzeugs mit dem
Charakteristikkompensator 220 des Antriebsstrangmanagers 200 konfiguriert,
der später beschrieben wird, und Faktoren, die ausschließlich die
menschlichen Sinne, aber nicht solche Hardware-Charakteristiken
des Fahrzeugs beeinflussen, können in dem Fahrermodell 100 separat
von den Hardware-Charakteristiken des Fahrzeugs eingestellt werden.
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Der
Antriebsstrangmanager 200 enthält eine Sollmotordrehmoment- & AT-Übersetzungsverhältnis-Verarbeitungseinheit 210 und
den Charakteristikkompensator 220, der das geforderte Motordrehmoment
basierend auf der Sollmotordrehmomentausgabe von der Sollmotordrehmoment- & AT-Übersetzungsverhältnis-Verarbeitungseinheit 210 berechnet. Der
Eigenschaftskompensator 220 kompensiert für einen
Teil, abhängig von den Hardware-Charakteristiken des Fahrzeugs,
die Antwort des Fahrzeugs G repräsentiert durch die in
dem Fahrzeug erzeugte Beschleunigung.
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Hierbei
wird das Sollmotordrehmoment berechnet, indem die endgültige
Sollantriebskrafteingabe vom Fahrermodell 100 an den Antriebsstrangmanager 200 mit
einem AT-Übersetzungsverhältnis multipliziert
wird. Dementsprechend ist ein Übersetzungsverhältnis
des Automatikgetriebes erforderlich. In der Steuervorrichtung gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel, wird das Übersetzungsverhältnis
so berechnet, dass 1) die Stabilität der Antriebskraftsteuerung
während des Normalbetriebs sichergestellt wird und 2) im
Falle einer Fehlfunktion verhindert wird, dass das Motordrehmoment
als ein übermäßig großer Wert
berechnet wird. Eine detaillierte Beschreibung folgt später
in Verbindung mit einem Flussdiagramm.
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Der
Charakteristikkompensator 220 ist in der vorliegenden Erfindung
eine optionale Komponente und basierend auf einer inversen Funktion
der Übertragungsfunktion von der Motordrosselstellung zur Fahrzeugbeschleunigung
konzipiert, die herausgefunden wird durch Identifizieren eines tatsächlichen Fahrzeugs
oder eines detaillierten Simulationsmodells bezüglich eines
Teils der Hardware-Charakteristiken des Fahrzeugs, insbesondere
ein Teil mit starker Nichtlinearität, ausgenommen den menschlichen
Sinnen.
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Gemäß einer
solchen Konfiguration, kann eine Gaspedalstellungs-Fahrzeugbeschleunigungscharakteristik
(statische Charakteristik, dynamische Charakteristik) konstant gehalten
werden, ohne viel durch die Hardware-Charakteristiken des Fahrzeugs beeinflusst
zu werden. Somit kann der Charakteristikkompensator zusammen mit
der Sollübergangscharakteristik-Zusatzverarbeitungseinheit 120,
die vorstehend beschrieben wurde, immer eine Beschleunigungscharakteristik
bereitstellen, die beim Benutzer eine hohe Zufriedenheit erreicht.
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Das
geforderte Übersetzungsverhältnis, das von der
Sollmotordrehmoment- & AT-Übersetzungsverhältnis-Verarbeitungseinheit 210 ausgegeben wird,
wird in das ECT 400 eingegeben, so dass ein Ölhydraulikkreis
des Getriebes gesteuert wird und dass das geforderte Übersetzungsverhältnis
in dem Getriebe ausgebildet wird.
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Zusätzlich,
wie in 1 dargestellt, ist der Charakteristikkompensator
so konzipiert, dass die Gesamtübertragungsfunktion G(s)
von Soll-G (Sollmotordrehmoment) zu tatsächlichem G (gefordertes Motordrehmoment)
(einschließlich der inversen Funktion des dynamischen Charakteristikmodells
der Drosselstellung → Fahrzeug G) das Verhältnis „G(s)
= 1" erfüllt. Somit kann selbst in einem Hochfrequenzbereich
(wenn die Gaspedalstellung plötzlich verändert
wird), ein ausgezeichnetes Ansprechen aufrechterhalten werden. Es
ist bekannt, dass das dynamische Charakteristikmodell der Drosselstellung → Fahrzeug
G basierend auf dem dynamischen Charakteristikmodell des Motors,
einem Drehmomentumwandler und dem Fahrzeug erstellt wird.
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Hinsichtlich
der Gesamtübertragungsfunktion G(s) wird ein Antriebsbereich
in eine Vielzahl von Bereichen eingeteilt und jeder Bereich wird
partiell linearisiert oder dergleichen, so dass die inverse Funktion
des dynamischen Charakteristikmodells der Drosselstellung Fahrzeug
G berechnet werden kann. Alternativ, kann der Charakteristikkompensator 220 zwischen
den Charakteristiken basierend auf Informationen von einem Fahrzeugbetriebszustand
(Motordrehzahl Ne, Turbinendrehzahl Nt, Ausgangswellendrehzahl No,
Fahrzeuggeschwindigkeit) variieren. Folglich kann solch ein Effekt,
wie die Veränderung des dynamischen Charakteristikmodells
selbst, erreicht werden.
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Wie
in 1 dargestellt, ist die Sollübergangscharakteristik-Zusatzverarbeitungseinheit 120 vor
dem Antriebsstrangmanager 200 vorgesehen und der Antriebsstrangmanager 200 ist
als Funktionsblock separat von der Sollübergangscharakteristik-Zusatzverarbeitungseinheit 120 vorgesehen.
Die Sollübergangscharakteristik-Zusatzverarbeitungseinheit 120 ist
als ein Funktionsblock konfiguriert, der einzig einen Teil verarbeitet
der für menschliche Sinne maßgeblich ist, während
der Antriebsstrangmanager 200 als ein Funktionsblock konfiguriert
ist, der einzig einen Teil verarbeitet, der von den Hardwarecharakteristiken
des Fahrzeugs abhängt.
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Eine
Steuerstruktur eines Programms zum Verarbeiten der Berechnung eines Übersetzungsverhältnisses
für die Verarbeitung, die in der Sollmotordrehmoment- & AT-Übersetzungsverhältnis-Verarbeitungseinheit 210 des
Antriebsstrangmanagers 200 ausgeführt wird, wird
unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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In
Schritt (nachfolgend wird Schritt als S gekennzeichnet) 100,
liest die Sollmotordrehmoment- & AT-Übersetzungsverhältnis-Verarbeitungseinheit 210 ein
Instruktionsübersetzungsverhältnis kgear(1) zur Getriebesteuerung
ein. Dieses Übersetzungsverhältnis entspricht
dem geforderten Übersetzungsverhältnis, das von
einem Signal angezeigt wird, welches von der Sollmotordrehmoment- & AT-Übersetzungsverhältnis-Verarbeitungseinheit 210 zum
ECT 400 ausgegeben wird.
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In
S200 berechnet die Sollmotordrehmoment- & AT-Übersetzungsverhältnis-Verarbeitungseinheit 210 ein
tatsächliches Übersetzungsverhältnis kgear(2)
durch Dividieren einer Turbinendrehzahl NT, welche die Eingangswellendrehzahl
des Getriebes repräsentiert, durch eine Ausgangswellendrehzahl NOUT.
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In
S300, bestimmt die Sollmotordrehmoment- & AT-Übersetzungsverhältnis-Verarbeitungseinheit 210,
ob die Beziehung kgear(1) < {kgear(2)/α} (zumindest α ist
größer als 1) oder die Beziehung kgear(1) < {kgear(2) – β}
(zumindest β ist größer als 0) erfüllt
ist. Wenn die Beziehung kgear(1) < {kgear(2)/α}
oder die Beziehung kgear(1) < {kgear(2) – β} erfüllt
ist (JA in S300), fährt der Prozess zu S400 fort. Ansonsten
(NEIN in S300), fährt der Prozess zu S600 fort. Es ist
bekannt, dass α und β mit ausreichender Marge
festgelegt werden, so dass eine Fehlfunktion zuverlässig
erfasst wird. Wenn keine Fehlfunktion aufgetreten ist, ist grundsätzlich
(wenn nicht die Sensorgenauigkeit ausreichend berücksichtig wird)
die Beziehung kgear(1) = kgear(2) erfüllt.
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In
Schritt S400 bestimmt die Sollmotordrehmoment- & AT-Übersetzungsverhältnis-Verarbeitungseinheit 210,
dass eine Fehlfunktion aufgetreten ist, in der sich das tatsächliche Übersetzungsverhältnis
kgear(2) auf der Niedriggangseite (großes Übersetzungsverhältnis)
relativ zum Instruktionsübersetzungsverhältnis
kgear(1) befindet. Beispielsweise, solch eine Fehlfunktion aufgetreten
ist, dass das Instruktionsübersetzungsverhältnis
kgear(1) klein ist (2. oder 3. auf der Hochgangseite) wohingegen
das tatsächliche Übersetzungsverhältnis
groß ist (1. auf der Niedriggangseite).
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In
S500, setzt die Sollmotordrehmoment- & AT-Übersetzungsverhältnis-Verarbeitungseinheit 210 max{kgear(1),
kgear(2)} an Stelle des Übersetzungsverhältnisses
für die Verarbeitung. Die Funktion max wählt irgendeinen
größeren Wert. In S600, setzt die Sollmotordrehmoment- & AT-Übersetzungsverhältnis-Verarbeitungseinheit 210 kgear(1)
an Stelle des Übersetzungsverhältnisses für
die Verarbeitung.
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Nun
wird eine Verarbeitung zum Berechnen des Übersetzungsverhältnisses
für die Verarbeitung basierend auf der Struktur und dem
vorstehenden Flussdiagramm beschrieben.
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Während
das Fahrzeug, für das die Antriebskraftsteuerung ausgeführt
wird, läuft, wird das Instruktionsübersetzungsverhältnis
kgear(1) für die Getriebesteuerung eingelesen (S100) und
das tatsächliche Übersetzungsverhältnis
kgear(2) berechnet (S200).
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[Für den Fall, dass sich das
Automatikgetriebe im Normalbetrieb befindet]
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Hierbei,
ist das Instruktionsübersetzungsverhältnis kgear(1)
zur Getriebesteuerung im Wesentlichen gleich zum tatsächlichen Übersetzungsverhältnis
kgear(2). Deshalb ist keine der Beziehungen kgear(1) < {kgear(2)/α}
oder kgear(1) < {kgear(2) – β}
erfüllt (NEIN in S300).
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Dementsprechend
wird das Instruktionsübersetzungsverhältnis kgear(1),
welches dem Erfordernis zuvorkommt, den Einfluss von Schwankungen der
Eingangswellendrehzahl oder der Ausgangswellendrehzahl des Automatikgetriebes
oder den Einfluss der Genauigkeit des die Drehzahl erfassenden Sensors
zu berücksichtigen, an die Stelle des Übersetzungsverhältnisses
für die Verarbeitung gesetzt (S600).
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Da
das Übersetzungsverhältnis für die Verarbeitung,
welches für die Verarbeitung der Berechnung der Motordrehzahl
verwendet wird, nicht durch Schwankungen der Drehzahl oder Sensorgenauigkeit
beeinflusst wird, kann daher eine Verminderung der Stabilität
beim Steuern der Antriebskraft vermieden werden.
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[Für den Fall, dass sich das
Automatikgetriebe nicht im Normalbetrieb befindet]
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In
diesem Fall ist das Instruktionsübersetzungsverhältnis
kgear(1) zur Getriebesteuerung nicht gleich zum tatsächlichen Übersetzungsverhältnis
kgear(2) und es existiert eine große Abweichung zwischen
ihnen. Deshalb ist die Beziehung kgear(1) < {kgear(2)/α} oder kgear(1) < {kgear(2) – β}
erfüllt (JA in S300). Hierbei wird das Auftreten einer
Fehlfunktion angenommen, wobei das tatsächliche Übersetzungsverhältnis
kgear(2) auf der Niedriggangseite (großes Übersetzungsverhältnis)
relativ zum Instruktionsübersetzungsverhältnis
kgear(1) ist. Dementsprechend wird irgendein größerer
Wert aus Instruktionsübersetzungsverhältnis kgear(1),
das dem Erfordernis zuvorkommt, den Einfluss von Schwankungen der
Eingangswellendrehzahl oder der Ausgangswellendrehzahl des Automatikgetriebes
oder den Einfluss der Genauigkeit des die Drehzahl erfassenden Sensors
zu berücksichtigen, und tatsächlichem Übersetzungsverhältnis
kgear(2), das durch das tatsächliche Übersetzungsverhältnis
selbst im Falle einer Fehlfunktion sichergestellt werden kann, an
Stelle des Übersetzungsverhältnisses für
die Verarbeitung gesetzt (S500).
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Infolgedessen,
wird während des normalen Betriebs, ein größeres Übersetzungsverhältnis
aus Instruktionsübersetzungsverhältnis kgear(1)
und tatsächlichem Übersetzungsverhältnis
kgear(2) als Übersetzungsverhältnis für
die Verarbeitung ausgewählt, das für die Verarbeitung
der Berechnung des Motordrehmoments verwendet wird, und für
den Fall einer Fehlfunktion, wird das tatsächliche Übersetzungsverhältnis
kgear(2) ausgewählt. Infolgedessen wird die Auswahl eines
kleineren Übersetzungsverhältnisses als das Übersetzungsverhältnis
für die Verarbeitung vermieden, und selbst wenn eine Fehlfunktion
auftreten sollte, wird verhindert, dass das Motordrehmoment als
ein übermäßig großer Wert berechnet
wird und es wird auch verhindert, dass die Antriebskraft übermäßig
groß wird.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist die Antriebskraft-Steuervorrichtung
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
so konfiguriert, dass der Funktionsblock (Sollübergangscharakteristik-Zusatzverarbeitungseinheit),
der die menschlichen Sinne oder die Sinne, die für das
Fahrzeugkonzept relevant sind, beeinflusst und der Funktionsblock
(Charakteristikkompensator), der die Hardware-Charakteristiken des
Fahrzeugs beeinflusst, separat implementiert werden. Gemäß der
Sollübergangscharakteristik-Zusatzverarbeitungseinheit,
kann ein Benutzer die Übertragungsfunktion von der Sollantriebskraft zur
endgültigen Sollantriebskraft basierend auf den Sinnen
leicht abstimmen; beispielsweise ist die Sollübergangscharakteristik
in der Übertragungsfunktion der Verzögerung zweiter
Ordnung repräsentiert. Folglich wird die Übergangscharakteristik
in einem Zeitbereich, wie beispielsweise einer Anstiegscharakteristik
nachdem das Gaspedal in einer gestuften Weise gedrückt
wird, leicht eingestellt. Zusätzlich kann gemäß dem
Charakteristikkompensator, die Gesamtübertragungsfunktion
G(s) einschließlich der inversen Funktion des dynamischen
Charakteristikmodells von der Drosselstellung zum dem Fahrzeug G
als G(s) = 1 definiert, so dass Nichtlinearität ausgeschlossen
wird und das geforderte Motordrehmoment basierend auf dem Solldrehmoment
berechnet werden kann. Infolgedessen kann der Benutzer die Abstimmung
leicht ausführen, die mit den menschlichen Sinnen zusammenhängt
und die Hardware-Charakteristiken können kompensiert werden, ungeachtet
dessen, dass die Hardware-Charakteristiken des Fahrzeugs nichtlineare
Steuercharakteristiken haben.
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Zusätzlich
wird in der Sollbasisantriebskraft-Berechnungseinheit, die maximale
Antriebskraft, die gegenwärtig erzeugt werden kann, als
Maximalwert der Sollbasisantriebskraft verwendet. Wenn folglich
das Gaspedal vollständig gedrückt wird, kann das
Festlegen des Drosselstellungssolls, das basierend auf dem Antriebskraftsoll
berechnet wird, weit zu öffnen, kompensiert werden.
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Des
Weiteren kann ein AT-Übersetzungsverhältnis, das
zur Berechnung des geforderten Motordrehmoments basierend auf der
endgültigen Sollantriebskraft erforderlich ist, passend
ausgewählt werden, wobei eine Fehlfunktion des Automatikgetriebes berücksichtigt
wird. Infolgedessen, wird verhindert, dass das geforderte Motordrehmoment
im Falle einer Fehlfunktion des Automatikgetriebes als ein übermäßig
großer Wert berechnet wird, und es kann eine stabile Antriebskraftsteuerung
während des Normalbetriebs erlangt werden, die nicht von
Schwankungen der Drehzahl oder der Genauigkeit des Drehzahlsensors
beeinflusst wird.
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Die
hier offenbarten Ausführungsbeispiele sollten als veranschaulichend
und in jeglicher Hinsicht als nicht beschränkend verstanden
werden. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eher durch die
Formulierungen der Ansprüche als der vorste henden Beschreibung
definiert und es ist beabsichtigt, alle Modifikationen innerhalb
des Rahmens und der Bedeutung äquivalenter Formulierungen
der Ansprüche zu umfassen.
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Zusammenfassung
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ANTRIEBSKRAFT-STEUERVORRICHTUNG
EINES FAHRZEUGS
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Ein
Antriebsstrangmanager führt ein Programm aus, welches die
Schritte umfasst: Lesen eines Instruktionsübersetzungsverhältnisses
kgear(1) zur Getriebesteuerung (S100); Berechnen eines tatsächlichen Übersetzungsverhältnisses
kgear(2) (S200); Bestimmen, dass eine Fehlfunktion des Automatikgetriebes
auf der Niedriggangseite (S400) aufgetreten ist, wenn die Beziehung
kgear(1) < {kgear(2)/α}
oder kgear(1) < {kgear(2) – β}
erfüllt ist (JA in S300); und Setzen des Größeren
aus kgear(1) und kgear(2) an Stelle eines Übersetzungsverhältnisses für
die Verarbeitung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-87117 [0003, 0006]