DE19539022C2

DE19539022C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Automatikgetriebes in Abhängigkeit von der Steigung der Straße

Info

Publication number: DE19539022C2
Application number: DE19539022A
Authority: DE
Inventors: Soo-Yong Jung; Hun Kang
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2015-10-20
Also published as: DE19539022A1; KR960013754A; US5794169A; JPH08210481A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern ei nes Automatikgetriebes in Abhängigkeit von der Steigung der Straße, auf der ein Fahrzeug fährt.

In einer herkömmlichen, nicht druckschriftlich belegbaren Vorrichtung zum Ermitteln der Steigung einer Straße wird ein zusätzlicher Steigungs sensor verwendet; dies verkompliziert den Gesamtmechanismus. Außer dem wird die Steigung, auf Grundlage der Motorleistung, des Fahrwider stands, der Beschleunigung, der Drosselklappenposition, einer Stei gungskarte usw. berechnet, was korrekte Schlußfolgerungen erschwert.

Die DE 42 15 406 A1 beschreibt ein Steuersystem zum Schalten eines au tomatischen Getriebes, das nach Fuzzy-Logik-Methoden arbeitet. Die Fuz zy-Logik wird dabei verwendet, um das jeweilige Schaltverhalten der Auto matikgetriebesteuerung an das Schaltverhalten eines menschlichen Fah rers weitgehend anzupassen. Dabei soll auch unterschiedliches Fahrver halten berücksichtigt werden können.

Wie in dieser Druckschrift angegeben ist, ist es bei der Steuerung des Au tomatikgetriebes sinnvoll, neben der Berücksichtigung der Fahrweise ei nes Fahrers auch einen bestimmten Fahrzustand in die Bewertung einzu beziehen. Als Fahrzustände werden hierbei insbesondere das Fahren in der Stadt, auf Autobahnen, sowie Berg- und Talfahrt angesehen.

Obwohl dieser Druckschrift zu entnehmen ist, daß Berg- und Talfahrt als Fahrzustand bei der Steuerung des Automatikgetriebes berücksichtigt werden können, findet sich darin kein Hinweis darauf, wie festgestellt wird, ob ein Fahrzeug gerade bergauf oder bergab fährt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern ei nes Automatikgetriebes bereitzustellen, das die Straßensteigung bei der Festlegung des jeweils optimalen Gangs in einfacher und zuverlässiger Weise berücksichtigt.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie die Vor richtung nach Anspruch 4 gelöst.

Erfindungsgemäß werden also einzelne Fahrzustandsparameter verwen det, um anhand von gelernten Fuzzy-Regeln die Steigung der befahrenen Straße zu ermitteln, die dann wiederum als Voraussetzung für die Gang auswahl aufgrund von Fuzzy-Schlußfolgerungen verwendet wird.

Es werden also für die Feststellung der Straßensteigung Fuzzy-Regeln auf gestellt, mit deren Hilfe einer bestimmten Parameterkombination eine be stimmte Straßensteigung bzw. ein bestimmter Steigungswert zugeordnet wird, der dann bei der Auswahl des optimalen Gangs mittels weiterer Fuz zy-Schlußfolgerungen wiederum als eine der Voraussetzungen verwendet wird.

Das Aufstellen dieser Fuzzy-Regeln zur Ermittlung der Steigung aus Fahr zustandsparametern kann dabei mit Hilfe eines automatischen Getriebe simulators ausgeführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschau lichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm zum schematischen Veranschaulichen eines Ver fahrens zum Steuern eines Automatikgetriebes unter Verwendung von Fuzzy-Schlußfolgerungen unter Berücksichtigung der Straßensteigung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen des Konzepts einer Vor richtung zum Steuern eines Automatikgetriebes unter Verwendung von Fuzzy-Schlußfolgerungen unter Berücksichtigung der Straßensteigung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 3 ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen des Mechanis mus zum Erhalten der Straßensteigung unter Verwendung einer Schwerpunkt-Endfuzzyfizierung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin dung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern ei nes Automatikgetriebes unter Verwendung von Fuzzy-Schlußfolgerungen die folgenden Schritte: Erstellen von Algorhythmen zum Erlernen von Straßensteigungsparametern durch Fuzzy-Klusterung (S100), Erstellen eines Algorhythmus zum Erkennen der Straßensteigung durch Fuzzy- Schlußfolgerung (S200) und Festlegen des optimalen Gangs durch Betreiben einer Fuzzy-Inferenzmaschine (S300).

Im Schritt S100 führt ein automatischer Getriebesimulator eine Fahrsimulation entlang eines ebenen und eines hügeligen Kurses entsprechend verschiedenen Gängen und Straßensteigun gen aus, um Daten zu erhalten, die den Fahrzustand repräsen tieren, und diese Daten werden dazu verwendet, Fuzzy-Regeln aufzustellen, wie sie auf die tatsächliche Situation ange wandt werden. Der Algorithmus zum Erzielen der Fuzzy-Regeln läuft gemäß den folgenden vier Schritten ab.

Erstens werden Daten für verschiedene Fahrtmodi unter Ver wendung des Simulators erhalten. Zu den Daten gehören die Fahrgeschwindigkeit Vo, die Beschleunigung Gx, die Drossel klappenstellung Φ und die Steigung Θ. In diesem Fall werden die Daten vorzugsweise so gewählt, daß die Fahrgeschwindig keit einen Wert zwischen 10 km/h und 80 km/h aufweist, die Drosselklappenstellung zwischen 0% und 100% liegt und die Steigung zwischen -8% und +8% liegt. Außerdem werden die erhaltenen Daten entsprechend den vier Vorwärtsgängen in vier Gruppen eingeteilt.

Zweitens wird für jeden Gang ein Fuzzy-Satz erhalten. In diesem Fall werden die Fahrgeschwindigkeit, die Beschleuni gung und die Drosselklappenposition als Vorgabevoraussetzun gen und die Steigung als Folgevoraussetzung angesehen. Die Mittelwerte der Vorgabe- und Folgevoraussetzungen dienen als Bezugspunkt zum Erhalten von Fuzzy-Untersätzen. Als Funktion jedes Fuzzy-Untersatzes wird eine Trapez funktion gewählt. Dann werden die folgenden Gleichun gen erhalten:

Xk = [Vo Gx Φ Θ]^T

C* = (C_MIN, X_L, X_R, C_MAX)

Dabei repräsentiert Xk den k-ten Datenvektor aus den Vorga be- und Folgevoraussetzungen, und C* repräsentiert den Fuzzy-Klusterparameter. Im Fuzzy-Klusterparameter repräsen tieren X_L und X_R die linke bzw. rechte Konturvariable (Crispvariable) eines Trapezes, dessen entsprechende Funk tion den Wert eins hat, und die entsprechende Dreiecksfunk tion ist X_L = X_R. In diesem Fall sind C_MIN und C_MAX jeweils als Punkte definiert, die den zugehörigen Funktionswert des Fuzzy-Untersatzes als 0,5 repräsentieren.

Drittens wird die entsprechende Dreiecksfunktion erhalten. Der Konzeptionsparameter des Algorithmus ist als ε_X = MAX {C_MAX - X, X - C_MIN} repräsentiert, und die im Umlauf wie derholte Lerngleichung ist als X_K+1 = X_K + (X_K+1 - X_K)/(K + 1) repräsentiert. Die dadurch erhaltene Regel repräsentiert den Fuzzy-Kluster "C_MIN, C_MAX ^'.

Viertens repräsentiert jedes Kluster des Fuzzy-Untersatzes eine Regel, und es wird ein Regelaggregationsverfahren dazu verwendet, die Regeln im Fuzzy-Untersatz in Trapezform zu sammenzufassen, um die Regelgröße zu verringern.

Auf Grundlage der im Schritt S100 erhaltenen Fuzzy-Regeln kann die Straßensteigung ermittelt werden, die die Fuzzy- Variable der Folgevoraussetzung ist, und sie kann mittels der Fuzzy-Inferenzmaschine entsprechend den vier Variablen der Vorgabevoraussetzungen berechnet werden, d. h. der Fahr geschwindigkeit, der Beschleunigung, der Drosselklappenposi tion und dem aktuellen Gang. Zu diesem Zweck wird eine Schwerpunkts-Entfuzzifizierung verwendet, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht ist, in der der Mechanismus zum Erhalten der Steigung dargestellt ist. Die Fuzzy-Schlußfolgerung S200 liefert unter den folgenden Bedingungen eine Gradientengleichung:

1. Fahrgeschwindigkeit (Vo): 10 km/h < Vo < 80 km/h
2. Bremsschalter: Aus
3. Schaltsignal: Aus

Die durch die Schwerpunkts-Entfuzzifizierung erhaltene Gra dientengleichung ist die folgende:

Aus diesem Ergebnis wird unter Verwendung der Fuzzy-Infe renzmaschine im Schritt S300 der optimale Gang festgelegt, und zwar entsprechend acht Betriebsarten, die auf Grundlage des Fahrerwunschs und der Straßensteigung restriktiv ausge wählt werden.

1. Normalmodus

Dieser arbeitet entsprechend einem ausgewählten Schaltmu ster, wenn auf einer ebenen, guten Straße gefahren wird.

2. Anti-Hochschalt-Modus

Verhindert das Hochschalten vom zweiten auf den dritten oder vom dritten auf den vierten Gang, wenn mit langsamer Ge schwindigkeit auf einer welligen Straße gefahren wird.

3. Motorbremsmodus 1

Führt das automatische Herunterschalten vom vierten auf den dritten Gang aus, wenn auf einer leicht fallenden Straße ge fahren wird.

4. Motorbremsmodus 2

Führt das automatische Herunterschalten vom dritten auf den zweiten Gang aus, wenn auf einer stark fallenden Straße ge fahren wird.

5. Anti-Hochdrehzahl-Modus

Führt das schnelle Herunterschalten vom vierten auf den dritten und dann auf den zweiten Gang aus, wenn auf einer ebenen Straße mit mittlerer oder langsamer Geschwindigkeit gefahren wird.

6. Antischlupfmodus 1

Verhindert das Schalten vom dritten auf den zweiten Gang oder vom dritten auf den vierten GAng, wenn auf einer schrä gen und rutschigen Straße gefahren wird.

7. Antischlupfmodus 2

Verhindert das Schalten vom zweiten auf den ersten Gang oder vom zweiten auf den dritten Gang, wenn auf einer schrägen und rutschigen, holprigen Straße gefahren wird.

8. Kühlmodus

Verringert die Temperatur der erhitzten Arbeitsflüssigkeit zum Verhindern einer Überhitzung.

Gemäß Fig. 2 enthält eine Vorrichtung zum Festlegen des Gangs in einem Automatikgetriebe unter Verwendung von Fuzzy- Schlußfolgerungen S200 zum Erkennen der Straßensteigung einen Fuzzy-Eingangsteil S10 zum Sammeln von Daten zur Fahrge schwindigkeit, zur Beschleunigung, zur Drosselklappenposi tion und zum aktuellen Gang, eine Fuzzy-Steuerung S20 zum Vornehmen einer Steuerung auf Grundlage der durch den Fuzzy- Eingangsteil gesammelten Daten und einen Getriebeantrieb S30 zum Schalten eines Getriebes in den optimalen Gang.

Demgemäß ist es möglich, die Fuzzy-Regel automatisch zu er stellen, die dazu erforderlich ist, die Straßensteigung zu berechnen. Die tatsächliche Straßensteigung kann durch Fuzzy-Schlußfolgerungen auf Grundlage der gelernten Fuzzy- Regel für die Steigung erhalten werden, was es ermöglicht, den optimalen Gang festzulegen.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes mit folgenden Schrit ten:

- Erfassen der Fahrgeschwindigkeit (Vo), der Beschleunigung (Gx), der Drosselklappenstellung (Φ) und des aktuellen Gangs;
- Ermitteln der tatsächlichen Straßensteigung (Θ) aus den erfaßten Fahr zustandparametern unter Verwendung gelernter Fuzzy-Regeln nach folgender Gleichung:

wobei Θ_Lernwert die der jeweiligen gelernten Fuzzy-Regel zugeordnete Steigung ist; und

- Festlegen des optimalen Gangs aufgrund von Fuzzy-Schlußfolgerungen unter Verwendung der ermittelten Straßensteigung (Θ) als Voraussetzung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichung zur Ermittlung der tatsächlichen Straßensteigung (Θ) unter Verwendung einer Schwerpunkts-Endfuzzyfizierung erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lernen der Berechnung der Straßensteigung aus Fahrparametern folgende Schritte vorgesehen sind:

- Sammeln von Daten durch Simulierung in einem Test für eine tatsächli che Fahrt;
- Erstellen eines Fuzzy-Satzes für jeden Gang;
- Ermitteln einer Dreiecksfunktion entsprechend dem Fuzzy-Satz und
- Zusammenfassen von Regeln, die sie jeweils jeden Kluster des Fuzzy-Un tersatzes repräsentieren, zu einem Fuzzy-Untersatz mit Trapezfunktion, um die Regelgröße zu verringern.

4. Vorrichtung zum Steuern eines Automatikgetriebes mit
einem Fuzzy-Eingangsteil (S10) zum Erfassen der Fahrgeschwindigkeit (Vo), der Beschleunigung (Gx), der Drosselklappenstellung (Φ) und des aktu ellen Gangs,
einer Fuzzy-Steuerung (S20) zum Ermitteln der tatsächlichen Straßen steigung (Θ) aus den erfaßten Fahrzustandsparametern unter Verwendung gelernter Fuzzy-Regeln nach folgender Gleichung:
wobei Θ_Lernwert die der jeweiligen gelernten Fuzzy-Regel zugeordnete Steigung ist, sowie zum Festlegen des optimalen Gangs aufgrund von Fuzzy-Schlußfol gerungen unter Verwendung der ermittelten Straßensteigung (Θ) als Voraus setzung, und
einem Getriebeantrieb (S30) zum Schalten auf den festgelegten optima len Gang.